JP3934799B2 - 位置測定装置および厚み測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品等に多用されるセラミックス、液晶パネル等のガラス、ハードディスクの基盤、半導体（シリコン）ウェハ等を測定対象物として、光学的測定により位置（または変位）を測定する位置測定装置および厚みを測定する厚み測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の位置測定装置として、光ファイバ変位計が知られている。光ファイバ変位計では、照射ファイバや受光ファイバなどとして使用される光ファイバを多数束ねた光ファイバ束の測定端の面（測定面）を測定対象物に対向させ、測定面内の照射ファイバの端面（照射面）から測定対象物に対して光（照射光）を照射し、測定面内の受光ファイバの端面（受光面）に、照射光に対する測定対象物からの反射光を入射して受光し、その受光量に基づいて、測定面と測定対象物との距離（測定ギャップ）を求める。すなわち測定対象物の変位は、固定された測定面からの測定ギャップの変化として測定される。
【０００３】
光ファイバ変位計の測定対象物は、必要な光量を反射する物であれば何でも良いので、測定対象物の適用範囲が広い。また、非接触で測定できるので、測定対象物に粉塵等の汚染や傷等の変形を与える心配がない。また、サブナノメートルオーダーの高分解能と、温度・気圧・電磁場の影響を受けない等の高安定度を有している。
【０００４】
なお、所定の基準位置（例えば測定面）から測定対象物までの距離（測定ギャップ）を図る距離計は、その測定対象物の位置を測定する測位計としても機能し、また、その位置を変化させたときの変位（すなわち、基準位置からの距離の変化：位置の変化）を測定する変位計としても機能するので、以下では、これらを総括した概念として位置測定装置という。また、この位置測定装置と同等ではあるが慣用的な呼び方のあるものについては、距離計、測位計、変位計等の呼び名を適宜使用して説明する。
【０００５】
次に、非接触式の従来の厚み測定装置としては、光学的測定によるものでは、三角測量タイプの（レーザ）距離計を利用したもの、光学的測定以外では、空気マイクロメータ、静電容量センサ等を利用したものが知られている。
【０００６】
レーザ距離計を利用したものでは、対向する一対のレーザ距離計の間（測定面間ギャップ）に測定対象物を挿入し、各距離計から測定対象物の表裏２面の各面までの距離（測定ギャップ）を求めて測定面間ギャップから減算することにより、測定対象物の厚みを求める。
【０００７】
また、空気マイクロメータでは、測定対象物を平らな定盤面に置いて、先細のノズル先端から吹き出す空気その他のガスの流量・圧力等に基づいてノズル先端からの測定ギャップを求め、定盤面までの距離との差に基づいて測定対象物の厚みを求める。
【０００８】
また、静電容量センサでは、測定対象物が金属等の導電体の場合、対向する一対の測定電極間のギャップ（測定面間ギャップ）内に挿入した測定対象物と各測定電極との間の各静電容量を求め、各静電容量に基づいて各測定電極からの測定ギャップを求めて測定面間ギャップから減算することにより、測定対象物の厚みを求める。また、測定対象物が絶縁体の場合、一方の測定電極を導体定盤とし、他方の測定電極との間の静電容量が測定対象物を挿入する前後で変化することを利用して、その静電容量の変化に基づいて測定対象物の厚みを求める。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光ファイバ束の各光ファイバは円柱状なので、その測定面内の照射面や受光面は円形となり、円形相互間の接合は点接合となるので、接合（製造）しにくく、また、光ファイバ自体の単価も高いので、低価格化（コストダウン）しにくい。また、どのようにうまく接合しても、円形相互間の接合点以外の部分には間隙ができてしまい、その部分への反射光は受光できないので、その範囲の測定ギャップと受光量との関係の線形性（リニアリティ）が確保できず、測定可能な測定ギャップの実用範囲を広範囲に設定できない。また、間隙を含むサイズとなるため、必要な感度（分解能）に対してサイズ効率が悪く小型化しにくい。
【００１０】
また、レーザ距離計では、レーザ光源と位置検出素子（いわゆるＰＳＤ）等の光学的な位置検出センサが必要となるが、基本的に三角測量のため、測定系が大がかりになる。すなわち、レーザ光源と位置検出センサの間隔や測定ギャップ等を小さくしにくく、小型化しにくい。また、小型化が困難であるため、光路の幾何学的配置が、温度変化による熱膨張の影響を受け易く、高安定度が得られなくなる。
【００１１】
また、空気マイクロメータでは、非接触とはいっても、定盤面との接触により測定対象物に粉塵等の汚染や傷等の変形を与えるなど、接触式と同様の問題が生じる。また、空気圧等により振動等の力学的作用を測定対象物に及ぼすため、正確に測定できないこともある。また、静電容量センサでは、静電容量に基づく測定のため、測定ギャップが制限されて、製造工程中の測定に適さないばかりでなく、測定対象物が絶縁体の場合には、測定面間ギャップが制限されるため、厚みの大きな測定対象物の厚みを測定できない。
【００１２】
本発明は、第１に、光ファイバ変位計と同等の利点を有しつつ、広範囲のリニアリティを確保でき、かつ、小型化やコストダウンが図れる位置測定装置を提供することを目的とし、第２に、測定対象物の導電率や厚みの大小などの属性に拘らず、また、力学的作用を及ぼすこと無く、非接触の状態で測定対象物の厚みを測定できる厚み測定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の位置測定装置は、各６面の全てが長方形の２つの仮想の四角柱の各４つの側面のうち、互いに同一サイズの各１つの側面同士を４辺が合うように平行に対向させて、前記２つの仮想の四角柱を隣接または接合し、対向する前記各１つの側面を含む平行な４つの側面を一方の端からそれぞれ第１仮想側面、第２仮想側面、第３仮想側面および第４仮想側面とし、前記２つの仮想の四角柱のうち、前記第１仮想側面および前記第２仮想側面を側面として有する一方を仮想照射光導波路として他方を仮想反射光導波路とし、前記仮想照射光導波路の上底面および下底面のうちの一方を測定対象物に平行に対向させて照射面として他方を入射面とし、前記仮想反射光導波路の上底面および下底面のうちの前記照射面と同一側の一方を受光面として他方を検出面としたとき、内部に前記仮想照射光導波路を含み、入射光を前記入射面に入射して前記仮想照射光導波路内を伝搬させ、前記照射面から照射光として前記測定対象物に対して発射させる照射光導波路と、内部に前記仮想反射光導波路を含み、前記測定対象物からの前記照射光に対応する反射光を前記受光面に入射して前記仮想反射光導波路内を伝搬させ、前記検出面から検出光として発射させる反射光導波路と、前記入射光を発する光源と、前記検出光を受光する受光部と、前記光源を制御するとともに、前記受光部の受光結果に基づいて前記測定対象物と前記照射面との距離を求める制御部と、を備え、前記照射光導波路は、前記光源からの前記入射光を前記入射面に入射する照射制御面と、前記照射面からの前記照射光を前記測定対象物に発射する照射測定面と、前記第１仮想側面および前記第２仮想側面を含み、前記照射制御面が含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび前記照射測定面が含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる照射側面と、を有し、前記反射光導波路は、前記測定対象物からの前記反射光を前記受光面に入射する反射測定面と、前記検出面からの前記検出光を前記受光部に発射する反射制御面と、前記第３仮想側面および前記第４仮想側面を含み、前記反射測定面が含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび前記反射制御面が含む外周が閉じた面のそのの外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる反射側面と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この位置測定装置では、光源からの入射光を入射面に入射して仮想照射光導波路内を伝搬させ、照射面から照射光として測定対象物に対して発射（照射）し、測定対象物からの照射光に対応する反射光を受光面に入射して仮想反射光導波路内を伝搬させ、検出面から検出光として発射し、受光部で受光して、その受光結果に基づいて測定対象物と照射面との距離（測定ギャップ）を求める。この場合、照射面からの照射光に対する反射光が、測定ギャップと所定の関係を持つように変化すれば、その反射光を受光面から入射して受光することにより、反射光の変化から測定ギャップの変化（測定対象物の変位）を求められる。
【００１５】
すなわち、この位置測定装置では、従来の光ファイバ変位計と同等の原理に基づいて測定ギャップやその変化を求めることができるので、測定対象物の適用範囲が広く、非接触測定のため測定対象物に汚染や変形等を与える心配がなく、高分解能・高安定度を有するなど、光ファイバ変位計と同等の利点を得られる。
【００１６】
一方、第１仮想側面ないし第４仮想側面の４つの側面は、同一サイズの平行な平面であり、そのうちの第２仮想側面と第３仮想側面は、４辺が合うように平行に対向させて隣接または接合している。この場合、第２仮想側面と第３仮想側面は同一サイズの平面同士なので接合し易く、また、円柱状の光ファイバを接合する場合のような間隙は生じない。
【００１７】
この位置測定装置では、照射光導波路の側面である照射側面には、仮想照射光導波路の第２仮想側面が含まれ、反射光導波路の側面である反射側面には、仮想反射光導波路の第３仮想側面が含まれるので、照射側面の第２仮想側面と反射側面の第３仮想側面とを接合すれば、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつ線形性（リニアリティ）を害するような間隙が生じにくい。すなわち、接合（製造）し易い分だけ製造コストを抑止することができ、間隙が生じない分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。
【００１８】
なお、この場合、照射側面の第１仮想側面および第２仮想側面を除く形状や、反射側面の第３仮想側面および第４仮想側面を除く形状は、最低限、上記の第２仮想側面と第３仮想側面との近接を妨害しない形状であれば、任意の形状で良い。このため、照射側面の形状を、光源から発する入射光が入射面に誘導されるような形状にしたり、照射光を誘導して測定対象物の反射光導波路に近い位置に照射する（すなわち反射光の反射角を変える）形状にしたり、反射側面の形状を、反射光が受光面に誘導されるような形状にしたり、検出面からの検出光が受光部に誘導されるような形状にしたりすることができる。
【００１９】
請求項１の位置測定装置において、前記照射測定面が前記照射面を含む平面であり、前記反射測定面が前記受光面を含む平面であることが好ましい。
【００２０】
この位置測定装置では、照射測定面と反射測定面が仮想の同一平面内に位置すること（面一）になるので、それらに含まれる照射面と受光面を測定対象物に近接させることができ、これにより、微小の測定ギャップまで測定でき、測定可能範囲を広げることができる。
【００２１】
請求項１または２の位置測定装置において、前記入射面の光軸に対する前記入射光の入射角は、前記照射光が前記照射面の光軸と所定の発射角を有するように定められていることが好ましい。
【００２２】
一般的な光ファイバ変位計では、照射面から測定対象物に対してその光軸を中心とする円錐状の発散光線束（発散光）を照射光として照射し、測定対象物上の照射（投光）範囲と開口数（ＮＡ）で決まる受光範囲との重なった部分からの反射光を利用する。
【００２３】
このため、レーザ光などの集束性の強い平行光線束（平行光、視準光、コリメート光）を光軸に沿って照射したのでは、照射面と受光面が仮に隣接していても投光範囲と受光範囲に重なりが生じないので、照射光として利用できない。また、レーザ光などを利用したのでは、その集束性、可干渉性、高輝度・単色性、指向性など（以下「集束性等」）の強さにより、光軸上で全面反射して元の照射面に戻って干渉し合ってしまう。
【００２４】
この位置測定装置において、入射面の光軸に対する入射光の入射角は、照射光が照射面の光軸と所定の発射角を有するように定められているため、平行光線束を入射光とし、それを伝搬させた平行光線束を照射光として利用しても、（前述のように照射側面の形状を照射光を誘導して反射光の反射角を変える形状にすることなく、また、照射測定面と反射測定面が面一であっても、）測定対象物から所定の反射角の反射光が得られ、この反射光は測定ギャップと所定の関係を持つように変化することになるので、その反射光の変化に基づいて測定ギャップおよびその変化を求めることができる。
【００２５】
すなわち、この位置測定装置では、レーザ光などの集束性等の強い種類の光を照射光として利用できる。また、集束性等の強い種類の光を入射光として利用すれば、仮想照射光導波路内に閉じこめた状態で伝搬させ易くなり、また、それを照射面から照射光として照射すれば、発散光を利用する場合より、反射光を仮想反射光導波路の受光面に入射し易くなり、高分解能などの光ファイバ変位計と同等の利点をさらに向上させ、かつ、広範囲のリニアリティをさらに確保し易くなる。
【００２６】
請求項３の位置測定装置において、前記光源は、レーザ光を発するレーザ光源であることが好ましい。
【００２７】
この位置測定装置では、光源がレーザ光源なので、集束性等の強いレーザ光を照射光として使用でき、高密度の照射ができる。すなわち、レーザ光は、光量を大きくすることが容易なので、光量を大きくすることにより、分解能を向上させ、帯域幅を広げることができる。また、レーザ光の利用により、仮想照射光導波路内に閉じこめた状態で伝搬させ易くなり、また、それを照射面から照射光として照射することにより、反射光を仮想反射光導波路の受光面に入射し易くなる。
【００２８】
すなわち、照射光（レーザ光）やその反射光の光路とそれ以外との光量の差が顕著となって他の光の影響を受けにくくなるばかりでなく、減衰しても結果的な受光量が多いので、高分解能などの光ファイバ変位計と同等の利点をさらに向上させ、かつ、広範囲のリニアリティをさらに確保し易くなる。
【００２９】
なお、光路における透過率の高い波長（例えば多成分系ガラスの場合８３０ｎｍ程度）の単色光を利用することにより、減衰を少なくすることもできる。また、レーザ光源としては、ルビーレーザ、ガラスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザでも、アルゴンレーザ、金属イオンレーザ等のガスレーザでも、ラマンレーザ、ダイレーザ等の液体レーザでも、その発光と入射面への入射角が制御できれば、適用は可能であるが、小型化等のためには、レーザダイオード等の半導体レーザが好ましい。
【００３０】
請求項４の位置測定装置において、前記レーザ光源は、レーザダイオードであることが好ましい。
【００３１】
この位置測定装置では、レーザ光を利用する利点、すなわち、光ファイバ変位計と同等の利点の他、広範囲のリニアリティを確保できるという利点を有し、かつ、レーザ光源がレーザダイオードなので、小型化が可能になるとともに、大量生産が可能になるので、材料（資材コスト）や製造（製造コスト）などに関して、コストダウンが図れる。
【００３２】
請求項５の位置測定装置において、前記レーザ光源を、前記照射光導波路および前記反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めたことが好ましい。
【００３３】
この位置測定装置では、一般的な電子部品を樹脂等によりモールドしてパッケージ化するのと同様に、レーザ光源であるレーザダイオードを照射光導波路および反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めるので、さらに小型化が可能になり、また、扱い易いものとなる。
【００３４】
請求項１ないし６のいずれかの位置測定装置において、前記照射側面を構成する前記照射光導波路の外周部位および前記反射側面を構成する前記反射光導波路の外周部位には、内部に伝搬する光を反射させるクラッド領域が形成され、このクラッド領域に囲まれる部位には、光を伝搬するためのコア領域が形成されていることが好ましい。
【００３５】
この位置測定装置では、照射光導波路や反射光導波路が、光ファイバ変位計の光ファイバと同様の構成を有するので、光を問題なく伝搬させることができ、光ファイバ変位計と同様の利点を問題なく得られる。
【００３６】
請求項７の位置測定装置において、前記コア領域は、石英系ガラス、多成分系ガラスおよびプラスチックのいずれかから成ることが好ましい。
【００３７】
この位置測定装置では、光を伝搬させるコア領域が、光ファイバのコア領域と同等の材質から成るので、光を問題なく伝搬させることができる。
【００３８】
請求項７または８の位置測定装置において、前記クラッド領域は、光を反射する金属系の物質または前記コア領域より屈折率の低い誘電体から成ることが好ましい。
【００３９】
この位置測定装置では、内部に伝搬する光を反射させるクラッド領域が、例えば金などの光を反射する金属系の物質や、コア領域より屈折率の低い誘電体から成るので、内部の光をコア領域とクラッド領域の境界で反射させることができ、これにより、光を問題なく伝搬させることができる。
【００４０】
請求項７ないし９のいずれかの位置測定装置において、前記照射光導波路および前記反射光導波路は、電気めっき法、物理気相合成法および化学気相合成法のいずれかを含む作製方法により作製されることが好ましい。
【００４１】
この位置測定装置では、照射光導波路および反射光導波路が、金などの金属等の電気めっき法、真空蒸着やスパッタリングなどの物理気相合成法、および、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤなどの化学気相合成法のいずれかを含む作製方法で作製される。すなわち、これらの作製方法によれば、いわゆる薄膜化されたコア領域やクラッド領域を作製でき、小型化に有効であるとともに、各光導波路を薄くできることにより、感度を向上させ、さらに高分解能・広帯域の特性を有する位置測定装置とすることができる。
【００４２】
また、これらの作製方法は、他の装置や部品等を作製するためにも一般的に用いられる作製方法であるため、他の目的で購入した既存の設備等を使用して作製し易く、この場合、特別な設備投資等が不要となる。また、いずれの方法も光導波路の表面を平面化し易いので、例えば照射光導波路の第２仮想側面を含む照射側面と反射光導波路の第３仮想側面を含む反射側面とを接合する場合も接合し易い。
【００４３】
請求項１ないし１０のいずれかの位置測定装置において、前記入射面および前記検出面を含む仮想の平面と前記照射面および前記受光面を含む仮想の平面の２つの平行な仮想の平面間において、前記照射側面の前記第１仮想側面と前記第２仮想側面の間を連結する側面および／または前記反射側面の前記第３仮想側面と前記第４仮想側面の間を連結する側面が、複数の平面から成ることが好ましい。
【００４４】
この位置測定装置では、照射側面の前記第１仮想側面と前記第２仮想側面の間を連結する側面および／または前記反射側面の前記第３仮想側面と前記第４仮想側面の間を連結する側面が、複数の平面から成るので、照射光導波路の仮想照射光導波路を含む部位および／または反射光導波路の仮想反射光導波路を含む部位は、複数の平側面を有する角柱形状となる。このため、光ファイバ等のように曲面を含む場合に比べて、製造が容易になるので、製造コストを低減できる。
【００４５】
請求項１１の位置測定装置において、前記複数の平面は、４つの平面であることが好ましい。
【００４６】
この位置測定装置では、仮想照射光導波路を含む部位および／または反射光導波路の仮想反射光導波路を含む部位が四角柱形状となり、角柱の中でも最も扱い易く製造し易いものとなるので、さらに製造コストを低減でき、コストダウンが図れる。
【００４７】
請求項１ないし１２のいずれかの位置測定装置において、前記照射制御面および前記反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められていることが好ましい。
【００４８】
仮想照射光導波路の光軸と仮想反射光導波路との光軸は、双方を含む仮想の平面内において平行なので、それらと一致する入射面の光軸と検出面の光軸とは平行となるが、この位置測定装置では、照射制御面および反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められている。すなわち、照射制御面の光軸が入射面の光軸と所定の角度を有するように定められているか、反射制御面の光軸が検出面の光軸と所定の角度を有するように定められているか、または双方とも所定の角度にかつ相互に異なるように定められている。
【００４９】
光源が発する入射光の光軸が照射制御面の光軸に合うようにあるいは所定の入射角となるように光源を配置し、反射制御面から発射される検出光を受光しやすいように反射制御面の光軸に合わせて受光部を配置する場合、照射制御面の光軸と反射制御面の光軸の方向を同じにすると、光源と受光部を同じ方向に配置する必要があり、配置し難い。この位置測定装置では、照射制御面および反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められているので、光源と受光部を配置し易くなる。
【００５０】
この場合、光源や受光部をそれぞれ照射制御面や反射制御面に近接して配置し易いように、照射制御面および反射制御面のそれぞれの光軸を定めておけば、光源や受光部を近接して配置することにより、装置全体を小型化できる。なお、請求項１で前述のように、照射側面の形状を光源から発する入射光が入射面に誘導されるような形状にしたり、反射側面の形状を検出面からの検出光が受光部に誘導されるような形状にしたりすることができるので、照射制御面の光軸が入射面の光軸と方向が異なったり、反射制御面の光軸が検出面の光軸と方向が異なっても、問題は生じない。
【００５１】
請求項１３の位置測定装置において、前記照射制御面および前記反射制御面の一方の光軸は、前記仮想照射光導波路および前記仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面内において、前記仮想照射光導波路の光軸と交差する関係となるように定められていることが好ましい。
【００５２】
この位置測定装置では、照射制御面および反射制御面の一方の光軸が、仮想照射光導波路および仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面内において、仮想照射光導波路の光軸と交差する関係となるように定められている。すなわち、照射制御面の光軸を仮想照射光導波路の光軸と交差する関係となるように定めれば、他方の反射制御面の光軸を仮想反射光導波路の光軸と合わせても、照射制御面および反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められ、逆に反射制御面の光軸を仮想照射光導波路の光軸と交差する関係となるように定めれば、他方の照射制御面の光軸を仮想照射光導波路の光軸と合わせても、同様に相互に異なる方向に定められる。
【００５３】
これにより、請求項１３で前述のように、照射制御面の光軸に合わせてあるいは所定の入射角となるように光源を近接して配置し、反射制御面の光軸に合わせて受光部を近接して配置し易くなり、装置全体を小型化できる。なお、この場合、光軸の交差する角度を直角、すなわち直交するようにすれば、光源や受光部を第１仮想側面等と平行に配置でき、さらに配置し易くなる。
【００５４】
請求項１３の位置測定装置において、前記照射制御面および前記反射制御面の一方の光軸は、前記仮想照射光導波路および前記仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面に対して交差する関係となるように定められていることが好ましい。
【００５５】
この位置測定装置では、照射制御面および反射制御面の一方の光軸が、仮想照射光導波路および仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面に対して交差する関係となるように定められている。すなわち、照射制御面の光軸を上記の仮想平面と交差するように定めれば、他方の反射制御面の光軸を仮想反射光導波路の光軸と合わせても、照射制御面および反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められ、逆に反射制御面の光軸を上記仮想平面と交差するように定めれば、他方の照射制御面の光軸を仮想照射光導波路の光軸と合わせても、同様に相互に異なる方向に定められる。
【００５６】
これにより、請求項１３で前述のように、照射制御面の光軸に合わせてあるいは所定の入射角となるように光源を近接して配置し、反射制御面の光軸に合わせて受光部を近接して配置し易くなり、装置全体を小型化できる。なお、この場合、光軸の交差する角度を直角、すなわち直交するようにすれば、光源や受光部を上記の仮想の平面と平行に配置できる。これは、特に請求項１２で前述の仮想照射光導波路や仮想反射光導波路を含む部位が四角柱形状の場合に、光源や受光部を第１仮想側面等と直角な側面に対向して平行に配置でき、配置し易い。
【００５７】
請求項１ないし１５のいずれかの位置測定装置において、前記受光部を、前記照射光導波路および前記反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めたことが好ましい。
【００５８】
受光部が例えばフォトダイオード等のように小型化が可能なもので構成されている場合、一般的な電子部品と同様に樹脂等によりモールドしてパッケージ化できる。この位置測定装置では、受光部を照射光導波路および反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めるので、さらに小型化が可能になり、扱い易くなるとともに、大量生産が可能になるので、材料（資材コスト）や製造（製造コスト）などに関して、コストダウンが図れる。特に請求項１３ないし１５で上述のように、受光部を反射光導波路に近接できる場合には、小型化し易くパッケージ化し易い。
【００５９】
請求項１ないし１６のいずれかの位置測定装置において、仮に前記反射光導波路が前記照射光導波路の左側に配置されていると見て、前記反射光導波路を左反射光導波路としたとき、この左反射光導波路に対して前記照射光導波路を挟んで反対側の右側の位置に配設され、前記左反射光導波路と同等の構成を有する右反射光導波路をさらに備えたことが好ましい。
【００６０】
請求項１ないし１６で前述の位置測定装置において、仮に前記反射光導波路が照射光導波路の左側に配置されていると見ると、前述の平行な４つの側面のうちの第１仮想側面が最も右側の側面、第４仮想側面が最も左側の側面となる。ここで、照射面から例えば発散光を照射すると、その照射（投光）範囲と左側の前記反射光導波路（左反射光導波路）の受光範囲との重なった部分からの反射光が、左反射光導波路の受光面に入射され、測定ギャップの測定に使用されるが、照射光の右側への反射光は測定に使用されず、測定に対する照射効率が低い。
【００６１】
そこで、この位置測定装置では、反対側（右側）にも同等の構成を有する反射光導波路（右反射光導波路）を配設し、照射光の右側への反射光も測定に使用できるようにすることにより、測定に対する照射効率を向上させ、感度（分解能等）をより高くすることができる。
【００６２】
また、レーザ光などの集束性等の強い種類の光を照射光として利用する場合、入射面から所定の入射角で入射した入射光を、第１仮想側面と第２仮想側面との間を反射させながら伝搬させ、照射光として左側の第２仮想側面側に照射面の光軸と所定の発射角で照射することになるが、この場合、入射光の入射角や照射光導波路の光路長が（例えば設計値と）僅かに異なれば、本来左側に照射されるべき照射光の一部または全部が、反対側の右側に照射されるので、測定に支障が生じる。
【００６３】
この位置測定装置では、右反射光導波路を配設するため、逆方向の反射光も受光でき、入射光の入射角や照射光導波路の光路長が設計値と僅かに異なっても高分解能を維持できるので、製作し易くなり、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上する。特に全体が小型化され反射光導波路の材料が安価な（資材コストが低い）のに対してその製造コストが比較的に高い場合に、コストダウンが図れる。
【００６４】
請求項１７の位置測定装置において、前記左反射光導波路および前記右反射光導波路は、前記仮想照射光導波路の光軸を含み前記第１仮想側面と平行な平面を対称面として、面対称の関係となるように配設されたことが好ましい。
【００６５】
この位置測定装置では、左反射光導波路および右反射光導波路が、仮想照射光導波路の光軸を含み第１仮想側面と平行な平面を対称面（鏡映面）として、面対称（平面対称）の関係となるように配設されているので、反射制御面の光軸や反射測定面の光軸も、同様の面対称の関係となる。この場合、例えば左反射光導波路の反射測定面の光軸を仮想照射光導波路側に傾けて、反射光を受光面に入射し易くしていれば、反対側の右反射光導波路でも、反射光を受光面に入射し易くなっている。
【００６６】
請求項１８の位置測定装置において、前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられていることが好ましい。
【００６７】
この位置測定装置では、左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面が、仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられている。このため、照射制御面の光軸が上記の仮想の平面内にあり、それに合わせて光源が近接して配置されていても、各反射制御面をその仮想の平面外に設けることができるので、各反射制御面の光軸に合わせて受光部を近接して配置し易い。
【００６８】
請求項１９の位置測定装置において、前記各反射制御面の光軸の交差する角度が直角であることをが好ましい。
【００６９】
この位置測定装置では、仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各反射制御面の光軸が交差する角度が直角、すなわち、直交するので、各反射制御面の光軸は、第１仮想側面ないし第４仮想側面等を含む平面等と平行な平面内に含まれ、かつ、仮想照射光導波路や反射光導波路の光軸と直交する関係となる。
【００７０】
この場合、上記の仮想の平面に平行な平面内に各反射制御面を設ければ、各反射制御面と平行かつ対向するように、双方の受光部を配置できる。また、受光部と双方の反射制御面との距離を同一距離にできるので、双方からの受光量などの受光結果を同等に扱え、受光部を簡易な構成にし易くなる。
【００７１】
また、特に請求項１２で前述のように、仮想照射光導波路や仮想反射光導波路を含む部位が四角柱形状の場合、上記の仮想の平面に平行な側面を有するので、その側面を含む平面またはそれと平行な少し内側の平面内に各反射制御面を設ければ、左反射光導波路および右反射光導波路と近接して、双方の受光部を配置でき、装置全体を小型化できる。
【００７２】
請求項１９または２０の位置測定装置において、前記各反射制御面は、前記仮想の平面の相互に同一の前後いずれかの方向に向かって、各検出光を発射するように設けられていることが好ましい。
【００７３】
この位置測定装置では、左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面が、上記の仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して各反射制御面の光軸が交差する関係となる相互に同一の前後いずれかの方向に向かって、各検出光を発射するように設けられているので、その方向に各検出光を受光する受光部を配置できる。この場合、相互に同一の方向なので、双方の検出光を受光する同一の受光部でも良い。
【００７４】
請求項１７の位置測定装置において、前記右反射光導波路は、前記仮想照射光導波路の光軸を対称中心軸として前記左反射光導波路を１８０°回転させた関係となるように配設されたことが好ましい。
【００７５】
請求項１で前述のように、（左）反射光導波路の反射側面の第３仮想側面および第４仮想側面を除く形状は、任意の形状とすることができるため、例えばその反射制御面の光軸や反射測定面の光軸を仮想反射光導波路の光軸と異なる方向に配設して、検出面からの検出光を受光部で検出し易くしたり反射光を受光面に入射し易くしたりすることができる。
【００７６】
この位置測定装置では、右反射光導波路が、仮想照射光導波路の光軸を対称中心軸として左反射光導波路を１８０°回転させた関係となるように配設されているので、反射制御面の光軸や反射測定面の光軸も、仮想照射光導波路の光軸を中心軸として１８０°回転させた関係となる。この場合、請求項１８の位置測定装置と同様に、例えば左反射光導波路の反射測定面の光軸を仮想照射光導波路側に傾けて反射光を受光面に入射し易くしていれば、反対側の右反射光導波路でも反射光を受光面に入射し易くなっている。
【００７７】
請求項１８または２２の位置測定装置において、前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記照射光導波路側を内側としたときの外側に向かって、各検出光を発射するように設けられていることが好ましい。
【００７８】
この位置測定装置では、左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面が、照射光導波路側を内側としたときの外側に向かって、各検出光を発射するように設けられているので、各検出光を受光する受光部をそれぞれ個別に外側に配置できる。
【００７９】
請求項２３の位置測定装置において、前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内において、各反射制御面の光軸が各仮想反射光導波路の光軸と直交する関係となるように設けられていることが好ましい。
【００８０】
この位置測定装置では、左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面が、仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内において、各反射制御面の光軸が各仮想反射光導波路の光軸と直交する関係となるように設けられている。
【００８１】
すなわち、各反射制御面の光軸は、第１仮想側面や第４仮想側面等を含む平面等と直交する関係となるので、外側の第４仮想側面を含む平面内またはそれと平行な少し内側の平面内に各反射制御面を設ければ、左反射光導波路および右反射光導波路と近接して、各検出光を受光する受光部を個別に配置でき、装置全体を小型化できる。
【００８２】
請求項１ないし２０のいずれかの位置測定装置において、前記仮想反射光導波路を前記第１仮想側面と平行な平面で複数に分割したそれぞれを仮想部分反射光導波路とし、複数の仮想部分反射光導波路の各４つの側面のうちの前記第１仮想側面と平行な各２つの側面のそれぞれを仮想部分平行側面とし、複数の仮想部分平行側面のうちの前記第３仮想側面および前記第４仮想側面以外の他の側面のそれぞれを仮想部分接合側面とし、前記仮想反射光導波路は前記複数の仮想部分反射光導波路の各１つの仮想部分接合側面同士を４辺が合うように平行に対向させて隣接または接合して構成されたものとし、各仮想部分反射光導波路についてその上底面および下底面のうちの前記受光面を構成する方を部分受光面として前記検出面を構成する方を部分検出面としたとき、前記反射光導波路は、それぞれ前記複数の仮想部分反射光導波路のうちの各１つに対応してそれを内部に含む複数の部分反射光導波路を有して、それらの全てを隣接または接合して構成され、前記複数の部分反射光導波路のそれぞれは、前記反射光の一部または全部を部分反射光として前記部分受光面に入射して内部の仮想部分反射光導波路内を伝搬させ、伝搬させた前記部分反射光に対応する前記検出光の一部または全部を部分検出光として前記部分検出面から発射させるとともに、前記部分反射光を前記部分受光面に入射する部分反射測定面と、前記部分検出面からの前記部分検出光を前記受光部に発射する部分反射制御面と、前記内部の仮想部分反射光導波路の前記仮想部分平行側面を含み、前記部分反射測定面が含む閉じた面のその外周の全ておよび前記部分反射制御面が含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる部分反射側面と、を有し、前記反射側面は、前記複数の部分反射光導波路の前記部分反射側面の全てを含み、かつ、それらに含まれる前記仮想部分接合側面の全てを前記仮想反射光導波路に対応するように隣接または接合して構成され、前記反射測定面は、前記複数の部分反射光導波路の部分反射測定面の全てを含み、前記反射制御面は、前記複数の部分反射光導波路の部分反射制御面の全てを含むことが好ましい。
【００８３】
この位置測定装置において、複数の部分反射光導波路の部分反射側面に含まれる仮想部分平行側面は、同一サイズの平行な平面であり、そのうちの第３仮想側面および第４仮想側面以外の側面である仮想部分接合側面は、それぞれ他の１つの仮想部分接合側面と４辺が合うように平行に対向させて隣接または接合している。この場合、各仮想部分接合側面は同一サイズの平面同士なので接合し易く、また、円柱状の光ファイバを接合する場合のような間隙は生じない。
【００８４】
この位置測定装置では、反射側面が、複数の部分反射光導波路の部分反射側面の全てを含み、かつ、それらに含まれる仮想部分接合側面の全てを仮想反射光導波路に対応するように隣接または接合して構成されるため、反射光導波路が、複数の部分反射光導波路の全てを隣接または接合して構成されても、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつリニアリティを害するような間隙が生じにくい。
【００８５】
一方、各部分反射光導波路は、反射光の一部または全部を部分反射光として部分受光面に入射して内部の仮想部分反射光導波路内を伝搬させ、伝搬させた部分反射光に対応する検出光の一部または全部を部分検出光として部分検出面から発射させ、反射光導波路は、それらの部分反射光導波路の全てを隣接または接合して構成される。
【００８６】
このため、この位置測定装置における反射光導波路も、仮想反射光導波路の全てを含み、反射光を受光面に入射して仮想反射光導波路内を伝搬させ、検出面から検出光として発射させることになるので、請求項１ないし２３で前述の位置測定装置における反射光導波路と同等の機能を果たすことができる。また、部分反射光導波路単位で製造できるので、製造単位を小さくでき、その分扱い易く、製造コストの低減が可能になる。
【００８７】
また、この位置測定装置では、複数の部分反射光導波路からの各部分検出光の受光結果による差分を得ることができる。すなわち、差動型光ファイバ変位計（精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、ｐ３６５〜３６６（１９９７）参照）と同様の原理により、入射光量等の影響による光導波路内での光の減衰や測定対象物の反射率に依存せずに、測定ギャップおよびその変化を求められる。
【００８８】
請求項２５の位置測定装置において、前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路は、それぞれの部分検出面から部分反射制御面までの光路長が相互に異なることが好ましい。
【００８９】
この位置測定装置では、複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路において、それぞれの部分検出面から部分反射制御面までの光路長が異なるため、個別に受光しやすい。すなわち、受光部分（例えばフォトダイオード等のディテクタ）を（少なくとも）２つ有する受光部で一括して受光するにしても、個別に配置した受光部でそれぞれを受光するにしても、各部分反射光導波路からの受光量を区別できる。このため、各部分反射光導波路からの受光量の光量差を求め、差動型光ファイバ変位計と同様の原理により、入射光量等の影響による光導波路内での光の減衰や測定対象物の反射率に依存せずに、測定ギャップおよびその変化を求められる。
【００９０】
請求項２５または２６の位置測定装置において、前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面の光軸は、それぞれの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内に含まれることが好ましい。
【００９１】
この位置測定装置では、少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面の光軸が、それぞれの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内に含まれるので、各部分反射制御面の光軸に合わせて双方の部分検出光を一括して受光する受光部を配置するのに適している。
【００９２】
請求項２５または２６の位置測定装置において、前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面は、それぞれの部分検出光が相互に異なる方向に発射するように設けられていることが好ましい。
【００９３】
この位置測定装置では、少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面が、それぞれの部分検出光が相互に異なる方向に発射するように設けられているので、それぞれの部分検出光を受光する受光部を個別に近接して配置するのに適している。
【００９４】
請求項２８の位置測定装置において、前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面は、対応する少なくとも２つの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各部分反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられていることが好ましい。
【００９５】
この位置測定装置では、少なくとも２つの部分反射制御面が、対応する仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各部分反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられている。このため、請求項１９と同様に、照射制御面の光軸が上記の仮想の平面内にあり、それに合わせて光源が近接して配置されていても、各部分反射制御面をその仮想の平面外に設けることができるので、各反射制御面の光軸に合わせて受光部を近接して配置し易い。
【００９６】
なお、この場合、上記の各部分反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路は、請求項２８のそれぞれの部分検出光が相互に異なる方向に発射するように設けられた少なくとも２つの部分反射制御面と一致していてもいなくとも良い。
【００９７】
請求項２９の位置測定装置において、前記各部分反射制御面の光軸の交差する角度が直角であることが好ましい。
【００９８】
この位置測定装置では、少なくとも２つの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各部分反射制御面の光軸が直交するので、各部分反射制御面の光軸は、第１仮想側面ないし第４仮想側面等を含む平面等と平行な平面内に含まれ、かつ、仮想照射光導波路や各仮想部分反射光導波路の光軸と直交する関係となる。
【００９９】
このため、請求項２０と同様に、上記の仮想の平面に平行な平面内に各部分反射制御面を設ければ、各部分反射制御面と平行かつ対向するように、双方の受光部を配置できる。また、受光部と双方の反射制御面との距離を同一距離にすれば、双方からの受光量などの受光結果を同等に扱え、受光部を簡易な構成にし易くなる。特に請求項１２で前述の仮想照射光導波路や仮想反射光導波路を含む部位が四角柱形状の場合、上記の仮想の平面に平行な側面を含む平面またはそれと平行な少し内側の平面内に各部分反射制御面を設ければ、各部分反射光導波路と近接して、双方の受光部を配置でき、装置全体を小型化できる。
【０１００】
請求項２８ないし３０のいずれかの位置測定装置において、前記部分検出光の相互に異なる方向は、その部分検出光を発射する少なくとも２つの仮想部分反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面の互いに反対面側の方向であることが好ましい。
【０１０１】
この位置測定装置では、少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面が、それらの仮想部分反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面の互いに反対面側に各部分検出光を発射するように設けられているので、それぞれ他方と反対面側に、各部分反射制御面の光軸に合わせて近接して受光部を個別に配置でき、さらに装置を小型化できる。
【０１０２】
また、上記の仮想の平面の互いに反対面側に各部分検出光を発射するように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路が、請求項２９や請求項３０において、各部分反射制御面の光軸が仮想の平面に交差する関係となるように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路と一致する場合、これらの２つの部分反射光導波路を同一形状として互いに反対側に向けるだけで実現できるので、この場合、大量生産等に適し、さらに製造コストの低減が可能になる。
【０１０３】
本発明の請求項３２の厚み測定装置は、請求項１ないし３１のいずれかに記載の位置測定装置を有して、その位置測定装置の照射面が測定対象物の表裏２面のうちの一方に対向するように設けられ、自己の前記照射面から前記表裏２面のうちの一方までの第１距離を求める第１変位計と、請求項１ないし３１のいずれかに記載の位置測定装置を有して、その位置測定装置の照射面が前記測定対象物の表裏２面のうちの他方に対向し、かつ、その照射面と前記第１変位計の照射面との相互間が前記測定対象物を非接触で挿入可能な所定距離となるように設けられ、自己の前記照射面から前記表裏２面のうちの他方までの第２距離を求める第２変位計と、前記第１距離、第２距離および前記所定距離に基づいて、前記測定対象物の厚みを求める制御手段と、を備えたことを特徴とする厚み測定装置。
【０１０４】
この厚み測定装置では、第１変位計を、その照射面が測定対象物の表裏２面のうちの一方と対向するように設けているので、照射面からその表裏２面のうちの一方までの第１距離（第１測定ギャップ）が得られる。また、第２変位計は、その照射面が表裏２面のうちの他方に対向しているので、その他方までの第２距離（第２測定ギャップ）が得られる。そして、第１変位計と第２変位計は、それらの照射面の相互間が所定距離となるように設けられているので、その所定距離から双方で求めた第１および第２測定ギャップを引けば測定対象物の厚みを求められる。また、この所定距離（測定面間ギャップ）は、測定対象物を非接触で挿入可能な距離なので、非接触の状態で測定対象物の厚みを測定できる。
【０１０５】
また、照射光を利用した光による測定なので、測定対象物の導電率に拘らずに、測定できる。また、これにより、静電容量センサのような測定面間ギャップの制限がないので、厚さの大小による制限も生じない。また、空気マイクロメータのような力学的作用を及ぼすことも無く測定できる。
【０１０６】
したがって、この厚み測定装置では、請求項１ないし３１いずれかの位置測定装置を有する２つの変位計を利用することにより、測定対象物の導電率や厚みの大小などの属性に拘らず、また、力学的作用を及ぼすこと無く、非接触の状態で測定対象物の厚みを測定できる。
【０１０７】
なお、第１変位計が有する位置測定装置と第２変位計が有する位置測定装置とは同タイプである必要はないが、同タイプであれば、装置としての特性等が同等になるので、制御手段内の処理が簡易になるなど、より好ましい。
【０１０８】
請求項３２の厚み測定装置において、前記第１変位計および第２変位計のそれぞれの位置測定装置の各照射光の発射角は、前記測定対象物が透過性を有する場合に、各照射面からの各照射光の照射により前記測定対象物を透過する各透過光が、対向する他方の位置測定装置の受光面内に入らない所定の発射角に定められていることが好ましい。
【０１０９】
この厚み測定装置では、各照射光の発射角が、前記測定対象物が透過性を有する場合に、各照射面からの各照射光の照射により前記測定対象物を透過する各透過光が、対向する他方の位置測定装置の受光面内に入らない所定の発射角に定められているため、対向する他方の変位計からの透過光を反射光として受光するなどの誤検出を防止でき、これにより、問題なく厚み測定ができる。また、特にレーザ光を照射光として利用した変位計を用いれば、その集束性や指向性により光路以外への影響を最小限にできる。なお、各測定ギャップより測定対象物の厚さが十分に大きければ、発射角が小さくても透過光の誤検出を防止できる。
【０１１０】
以下、本発明の一実施形態に係る位置測定装置および厚み測定装置を適用した厚み測定装置について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１１１】
図１は厚み測定装置１の全体構成を示す概略ブロック図であり、同図に示すように、厚み測定装置１は、基本的な構成として、操作部１０、制御部２０、測定部５０を備え、外部に測定結果等を印刷するためのプリンタやプロッタ等の印刷装置（以下「プリンタ」で代表する）６、ハードディスクや光磁気ディスク等の外部記憶装置（以下「ハードディスク」で代表する）７などを接続できるようになっている。
【０１１２】
操作部１０は、ユーザとのインタフェースを行うためのブラウン管や液晶等のディスプレイ３、キーボード４、および、マウスやディジタイザやタブレット等のポインティングディバイス（以下「マウス」で代表する）５を備えている。
【０１１３】
ユーザは、ディスプレイ３の操作画面上で、キーボード４やマウス５により、測定のための各種指示やデータ（例えば測定対象物（ターゲット）Ｔの座標や測定範囲、測定面間ギャップＤなど）を入力したり、入力結果や処理結果をディスプレイ４の画面に表示して編集でき、また、厚み測定の結果を、画面表示で確認したり、プリンタ６に出力して印刷結果により確認できる。また、この測定結果は、その印刷結果の用紙として、あるいはデータとしてハードディスク７に記憶することにより、保存できる。
【０１１４】
測定部５０は、第１測定ギャップ（第１距離）ｙ１を求める第１変位計３０と、第２測定ギャップ（第２距離）ｙ２を求める第２変位計４０と、ターゲットＴを搭載してその位置を３次元の各方向に移動・調整可能なキャリア５１０と、第１変位計３０と第２変位計４０との相互間がターゲットＴを非接触で挿入可能な所定距離（測定面間ギャップ）Ｄとなるように調整可能なガイド５１１、５１２と、を備えている。なお、この測定部５０については、さらに詳細に後述する。
【０１１５】
制御部２０は、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０、キャラクタジェネレータＲＯＭ（ＣＧ−ＲＯＭ）２３０、ＲＡＭ２４０、光学系コントローラ（ＯＰＣ）２５０、Ｉ／Ｏコントローラ（ＩＯＣ）２６０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２７０を備え、互いに内部バス２６０により接続されている。また、この制御部２０には、電源部２９０が搭載されている。
【０１１６】
この電源部２９０は、電源ユニット２９１の他、外部から着脱可能なニッカド、アルカリ等の乾電池、蓄電池などから成るバッテリ２９２と、ＡＣアダプタ接続口２９３とを備え、電源ユニット２９１は、これらに接続されて電力の供給を受け、昇圧・降圧や安定化の処理を行った後、厚み測定装置１の各部に電力を供給する。
【０１１７】
ＲＯＭ２２０は、ＣＰＵ２１０で処理する制御プログラムを記憶する制御プログラム領域２２１の他、後述の送り位置制御データや測定面間ギャップ制御データ（、また、後述のように必要に応じて、入射角制御データや比率−ギャップ変換テーブル）などを含む制御データを記憶する制御データ領域２２２を有している。
【０１１８】
ＣＧ−ＲＯＭ２３０は、厚み測定装置１の入力・編集のために用意されている文字、記号、図形等のフォントデータを記憶していて、文字等を特定するコードデータが与えられたときに、対応するフォントデータを出力する。
【０１１９】
ＲＡＭ２４０は、各種レジスタ群２４１の他、測定部５０の第１変位計３０から入力される第１測定ギャップｙ１などの各種の第１測定データを記憶する第１変位データ領域２４２、同様に第２変位計４０からの各種の第２測定データを記憶する第２変位データ領域２４３、厚み測定その他の処理結果データを記憶する処理結果データ領域２４４、各種バッファ領域２４５などの領域を有している。
【０１２０】
このＲＡＭ２４０は、キーボード４の図外の電源キーの操作により電源がオフにされても、記憶したデータを保持しておくようにバックアップされていて、各種制御処理のための作業領域として使用される。
【０１２１】
ＩＯＣ２６０には、ＣＰＵ２１０の機能を補うとともに周辺回路等とのインタフェース信号を取り扱うための回路が、ゲートアレイやカスタムＬＳＩなどにより構成されて組み込まれている。例えば種々の計時を行うタイマなどもＩＯＣ２６０内の機能として組み込まれている。
【０１２２】
このため、ＩＯＣ２６０は、ディスプレイ３、キーボード４、マウス５、プリンタ６等と接続され、キーボード４やマウス５からの各種指示や入力データなどをそのままあるいは加工して内部バス２８０に取り込むとともに、ＣＰＵ２１０と連動して、ＣＰＵ２１０等から内部バス２８０に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工してディスプレイ３やプリンタ６に出力するなど、これらの周辺回路や周辺機器との間の各種制御信号および各種データの入出力を制御する。
【０１２３】
ＨＤＤ２４は、ＣＰＵ２１０からの指令に従い、ハードディスク７を制御・駆動して、ハードディスク７との間の各種制御信号および各種データの入出力を制御する。
【０１２４】
ＯＰＣ２５０には、ＣＰＵ２１の機能を補うとともに、測定部５０の光学系各部とのインタフェース信号を取り扱うための回路が組み込まれ、光学系各部を制御し、また、それらとの間の入出力を制御する。
【０１２５】
例えばキャリア５１０によるターゲットＴの３次元の位置制御、ガイド５１１やガイド５１２による測定面間ギャップＤの調整制御、第１変位計３０や第２変位計４０により求める第１測定ギャップｙ１や第２測定ギャップｙ２を入力して、ＣＰＵ２１０と連動してまたはその機能を補うことにより、ターゲットＴの厚みｄを求めるなど、の処理を行う。
【０１２６】
なお、論理回路セルの他にアナログ回路等を混在するディジタル／アナログ混在セルアレイＬＳＩや、複数のベアチップを搭載したフリップチップ方式等によるチップサイズのマルチチップモジュールなどにより構成して、第１変位計３０や第２変位計４０の制御部ＣＮ（図４１、図４５参照）の一部の機能を分担するようにしても良い。
【０１２７】
そして、ＣＰＵ２１０は、上記の構成により、ＲＯＭ２２０内の制御プログラムに従い、制御データを参照して、ＣＧ−ＲＯＭ２３０からのフォントデータやＲＡＭ２４０内の各種データ等を処理し、ＩＯＣ２６０を介して周辺回路等と各種指示や各種データの授受を行うとともに、ＯＰＣ２５０を介して光学系各部を制御することにより、測定結果となるターゲットＴの厚みｄを求めるなど、厚み測定装置１全体を制御する。
【０１２８】
ところで、厚み測定装置１では、測定部５０の一対の変位計３０、４０に、本発明の一実施形態に係る位置測定装置２が利用されている。そこで、以下、位置測定装置２の原理およびそれを適用した構成について説明する。
【０１２９】
まず、図２に示すように、各６面の全てが長方形の２つの仮想の四角柱を考えて、２つの仮想の光導波路とし、それぞれ仮想照射光導波路ＩＧＩおよび仮想反射光導波路ＩＧＲとする。
【０１３０】
ここで、仮想照射光導波路ＩＧＩの上底面および下底面のうちの一方（例えば図示では下底面）を照射面ＧＩｄとし、他方（例えば図示では上底面）を入射面ＧＩｕとして、照射面ＧＩｄを、ターゲット（測定対象物）Ｔの表面（ターゲット面）Ｔｆと平行になるように対向して配置する。
【０１３１】
また、仮想照射光導波路ＩＧＩの４つの側面のうち、平行に対向する２組のうちの片方の１組の２つの側面をそれぞれ第１仮想側面Ｇ１、第２仮想側面Ｇ２とし、他の１組の２つの側面をそれぞれ第７仮想側面Ｇ７、第８仮想側面Ｇ８とする。
【０１３２】
一方、仮想反射光導波路ＩＧＲは、４つの側面のうちの２つが、上記の第１仮想側面Ｇ１や第２仮想側面Ｇ２と同一サイズで対向し、かつ平行な２面となっていて、これらの２面をそれぞれ第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４とし、他の２つの側面をそれぞれ第９仮想側面Ｇ９、第１０仮想側面Ｇ１０とする。
【０１３３】
また、上記の第３仮想側面Ｇ３を第２仮想側面Ｇ３と４辺が合うように平行に対向させて、第１仮想側面Ｇ１、第２仮想側面Ｇ２、第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４が平行な４つの側面となるように、仮想反射光導波路ＩＧＲを仮想照射光導波路ＩＧＩに隣接して配置する。
【０１３４】
したがって、図２では、各６面の全てが長方形の２つの仮想の四角柱の各４つの側面のうち、互いに同一サイズの各１つの側面同士を４辺が合うように平行に対向させて、２つの仮想の四角柱を隣接し、対向する前記各１つの側面を含む平行な４つの側面を一方の端からそれぞれ第１仮想側面Ｇ１、第２仮想側面Ｇ２、第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４とし、２つの仮想の四角柱のうち、第１仮想側面Ｇ１および第２仮想側面Ｇ２を側面として有する一方を仮想照射光導波路ＩＧＩとして他方を仮想反射光導波路ＩＧＲとする。
【０１３５】
また、仮想照射光導波路ＩＧＩの上底面および下底面のうちの一方（図示では下底面）とターゲット（測定対象物）Ｔの表面（ターゲット面）Ｔｆとを平行に対向させて照射面ＧＩｄとし、他方（例えば図示では上底面）を入射面ＧＩｕとし、仮想反射光導波路ＩＧＲの上底面および下底面のうちの照射面ＩＧＩと同一側の一方を受光面ＧＲｄとして他方を検出面ＧＲｕとする。
【０１３６】
従来の一般的な光ファイバ変位計では、照射面から測定対象物に対してその光軸を中心とする円錐状の発散光線束（発散光）を照射光として照射し、測定対象物上の照射（投光）範囲と開口数（ＮＡ）で決まる受光範囲との重なった部分からの反射光を利用する。
【０１３７】
そこで、図３に示すように、ここでは図外の光源からの入射光を入射面ＧＩｕに入射して仮想照射光導波路ＩＧＩ内を伝搬させ、照射面ＧＩｄから発散光を照射光としてターゲットＴに対して発射（照射）し、ターゲット面Ｔｆ上の投光範囲Ｉａと開口数（ＮＡ）で決まる受光範囲Ｒａとの重なった部分Ｃａからの照射光に対応する反射光を受光面ＧＲｄに入射して、仮想反射光導波路ＩＧＲ内を伝搬させ、検出面ＧＲｕから検出光として発射し、ここでは図外の受光部で受光して、その受光結果に基づいてターゲット面Ｔｆと照射面ＧＩｄとの距離（測定ギャップ）ｙを求める。
【０１３８】
ここで、図示のＣ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４の仮想平面を含む断面（以下、「断面Ｃ」という。）において、原理を概念的かつ模式的に説明すると、上記の場合、図４に示すように、仮想照射光導波路ＩＧＩの照射面Ｉｄとターゲット面Ｔｆとの間の測定ギャップｙの相違により、照射光ＬＩに対する反射光ＬＲ（の受光量ＰＲ）は異なる。
【０１３９】
このため、この反射光ＬＲ（の受光量ＰＲ）が、測定ギャップｙと所定の関係を持つように変化すれば（例えば図３５参照）、その反射光ＬＲを受光面ＧＲｄから入射して受光することにより、その反射光ＬＲ（の受光量ＰＲ）の変化から測定ギャップｙの変化（ターゲット（測定対象物）Ｔの変位）を求められる。
【０１４０】
そこで、この原理を適用した位置測定装置２ａについて、図５を参照して説明する。同図に示すように、まず、照射光導波路ＧＩは、光源３１１からの入射光Ｌを入射面ＧＩｕに入射する照射制御面ＧＩＵと、照射面ＧＩｄからの照射光ＬＩをターゲットＴのターゲット面Ｔｆに発射する照射測定面ＧＩＤと、照射側面ＧＩＭとを有している。
【０１４１】
同図では、照射制御面ＧＩＵは、１つの外周が閉じた面により構成されているが、例えば２つの光源からの光を入射するためにその２つの光源に対応して対向させた２つの外周が閉じた面により構成しても良いし、それ以上の数で構成しても良い。照射測定面ＧＩＤも同様であり、図示では１つであるが、２つ以上の外周が閉じた面により構成しても良い。
【０１４２】
照射側面ＧＩＭは、照射制御面ＧＩＵが含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび照射測定面ＧＩＤが含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる役目を果たしている。また、照射側面ＧＩＭには、第１仮想側面Ｇ１および第２仮想側面Ｇ２が含まれている。
【０１４３】
上記の構成により、照射光導波路ＧＩは、内部に仮想照射光導波路ＩＧＩを含み、入射光Ｌを入射面ＧＩｕに入射して仮想照射光導波路ＩＧＩ内を伝搬させ、照射面ＧＩｄから照射光ＬＩとしてターゲット面Ｔｆに対して発射させる。
【０１４４】
次に、反射光導波路ＧＲは、ターゲット面Ｔｆからの照射光ＬＩに対応する反射光ＬＲを受光面ＧＲｄに入射する反射測定面ＧＲＤと、検出面ＧＲｕからの検出光ＬＳを受光部３２０に発射する反射制御面ＧＲＵと、反射側面ＧＲＭとを有している。
【０１４５】
反射制御面ＧＲＵも照射制御面ＧＩＵ等と同様に、例えば２つの受光部等に対応して２つ以上の外周が閉じた面により構成しても良く、反射測定面ＧＲＤも同様であり、図示では１つであるが、２つ以上の外周が閉じた面により構成しても良い。
【０１４６】
反射側面ＧＲＭは、照射側面ＧＩＭと同様に、反射測定面ＧＲＤが含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび反射制御面ＧＲＵが含む外周が閉じた面のそのの外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる役目を果たしている。また、反射側面ＧＲＭには、第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４が含まれている。
【０１４７】
上記の構成により、反射光導波路ＧＲは、内部に仮想反射光導波路ＩＧＲを含み、ターゲット面Ｔｆからの照射光ＬＩに対応する反射光ＬＲを受光面ＧＲｄに入射して仮想反射光導波路ＩＧＲ内を伝搬させ、検出面ＧＲｕから検出光ＬＳとして発射させる。
【０１４８】
そして、位置測定装置２ａは、上記の照射光導波路ＧＩと反射光導波路ＧＲの他、入射光Ｌを発する光源３１１と、検出光ＬＳを受光する受光部３２０と、光源３１１を制御するとともに、受光部３２０の受光結果に基づいてターゲットＴと照射面ＧＩｄとの距離（測定ギャップ）ｙを求める図外の制御部とを備えることにより、位置測定装置（変位計）としての機能を果たしている。
【０１４９】
上述のように、この位置測定装置２ａでは、光源３１１からの入射光Ｌを入射面ＧＩｕに入射して仮想照射光導波路ＩＧＩ内を伝搬させ、照射面ＧＩｄから照射光ＬＩとしてターゲットＴに対して発射（照射）し、ターゲット面Ｔｆからの照射光ＬＩに対応する反射光ＬＲを受光面ＧＲｄに入射して仮想反射光導波路ＩＧＲ内を伝搬させ、検出面ＧＲｕから検出光ＬＳとして発射し、受光部３２０で受光して、その受光結果に基づいて測定ギャップｙを求める。
【０１５０】
この場合、照射面ＧＩｄからの照射光ＬＩに対する反射光ＬＲが、測定ギャップｙと所定の関係を持つように変化すれば（図３５参照）、その反射光ＬＲを受光面ＧＲｄから入射して受光することにより、反射光ＬＲの変化から測定ギャップｙの変化（測定対象物の変位）を求められる。
【０１５１】
すなわち、この位置測定装置２ａでは、従来の光ファイバ変位計と同等の原理に基づいて測定ギャップｙやその変化（変位）を求めることができるので、測定対象物の適用範囲が広く、非接触測定のため測定対象物に汚染や変形等を与える心配がなく、高分解能・高安定度を有するなど、光ファイバ変位計と同等の利点を得られる。
【０１５２】
一方、図２で前述のように、第１仮想側面Ｇ１〜第４仮想側面Ｇ４の４つの側面は、同一サイズの平行な平面であり、そのうちの第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３は、４辺が合うように平行に対向させて隣接している。もちろん、単に隣接させるだけでなく、接合させても良い。その場合、第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３は同一サイズの平面同士なので接合し易く、また、円柱状の光ファイバを接合する場合のような間隙は生じない。
【０１５３】
上記の位置測定装置２ａでは、照射光導波路ＧＩの側面である照射側面ＧＩＭには、仮想照射光導波路ＩＧＩの第２仮想側面Ｇ２が含まれ、反射光導波路ＧＲの側面である反射側面ＧＲＭには、仮想反射光導波路ＩＧＲの第３仮想側面Ｇ３が含まれるので、照射側面ＧＩＭの第２仮想側面Ｇ２と反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３とを接合すれば、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつ線形性（リニアリティ）を害するような間隙が生じにくい。
【０１５４】
ここで、例えば、図３５（ａ）は、変位計測（変位計）に利用する反射光ＬＲの受光量ＰＲと測定ギャップｙとの理想的な関係を示している。受光量ＰＲが測定ギャップｙに対して図示のような関係（特性）を持てば、図示の受光量ＰＲの特性の立ち上がり部分または立ち下がり部分に相当する測定ギャップｙに対して一次関数となるので、その範囲を実用範囲ＷＲ（Working Range ：立ち上がり側をＷＲｕ、立ち下がり側をＷＲｄ、代表してＷＲとする）として、受光量ＰＲから測定ギャップｙを求められる。
【０１５５】
前述のように、光ファイバ変位計の光ファイバ束の各光ファイバは円柱状なので、例えば上記の場合、照射用の光ファイバ（照射ファイバ）ＦＩとそれに近接または接合した受光用の光ファイバ（受光ファイバ）ＦＡの測定面内での形状は円形となり、円形相互間の接合は点接合となるので、接合（製造）しにくい。
【０１５６】
また、どのようにうまく接合しても、円形相互間の接合点以外の部分には間隙ができてしまい、その部分への反射光は受光できないので、その範囲の測定ギャップｙと受光量ＰＲとの関係の線形性（リニアリティ）が確保できず、例えば同図（ｂ）に示すような狭い実用範囲ＦＷＲとなる。
【０１５７】
これに対し、第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３は同一サイズの平面同士なので接合し易く、上記の位置測定装置２ａでは、照射側面ＧＩＭの第２仮想側面Ｇ２と反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３とを接合できるので、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつ線形性（リニアリティ）を害するような間隙が生じにくいので、同図（ａ）のような理想型に近い受光量ＰＲの特性がえられる。すなわち、接合（製造）し易い分だけ製造コストを抑止することができ、間隙が生じない分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。
【０１５８】
なお、第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３とを接合せず、所定の間隔を持たせて隣接すれば、その所定の間隔に対応した測定ギャップｙから測定可能となるため、図示の受光量ＰＲの特性が全体的に右方向（測定ギャップｙが大きくなる方向）に平行移動したものとなるだけで、本質的な特性は同じなので、以下の説明では隣接の場合と接合の場合とを特に列記せず同等に扱う。
【０１５９】
また、上記の図３５では、仮想反射光導波路ＩＧＲの幅（第３仮想側面Ｇ３と第４仮想側面Ｇ４の間の距離）を仮想照射光導波路ＩＧＩの３倍で図示したが、上述の位置測定装置２ａでは、これが約２倍なので、実際には図３６（ａ）に示すような実用範囲ＷＲとなる。もちろん、これが約１倍ならば、同図（ｂ）に示すようになる。
【０１６０】
なお、上記の位置測定装置２ａの場合、照射側面ＧＩＭの第１仮想側面Ｇ１および第２仮想側面Ｇ２を除く形状や、反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４を除く形状は、最低限、上記の第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３との近接を妨害しない形状であれば、任意の形状で良い。
【０１６１】
このため、図５に示すように、照射側面ＧＩＭの形状を、光源３１１から発する入射光Ｌが入射面ＧＩｕに誘導されるような形状にしたり、照射光ＬＩを誘導してターゲット（測定対象物）の反射光導波路ＧＲに近い位置に照射する（すなわち反射光ＬＲの反射角を変える）形状にしたり、反射側面ＧＲＭの形状を、反射光ＬＲが受光面ＧＲｄに誘導されるような形状にしたり、検出面ＧＲｕからの検出光ＬＳが受光部３２０に誘導されるような形状にしたりすることができる。
【０１６２】
また、照射測定面ＧＩＤが照射面ＧＩｄを含む平面、および反射測定面ＧＲＤが受光面ＧＲｄを含む平面となるように構成しても良い（図９参照）。この場合、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤが仮想の同一平面内に位置すること（面一）になるので、それらに含まれる照射面ＧＩｄと受光面ＧＲｄをターゲットＴに近接させることができ、これにより、微小の測定ギャップｙまで測定でき、測定可能範囲を広げることができる。
【０１６３】
ところで、前述のように、一般的な光ファイバ変位計では、照射面からターゲット（測定対象物）に対して発散光を照射光として照射し、ターゲット（測定対象物）上の照射（投光）範囲と開口数（ＮＡ）で決まる受光範囲との重なった部分からの反射光を利用する。
【０１６４】
このため、レーザ光などの集束性の強い平行光線束（平行光、視準光、コリメート光）を光軸に沿って照射したのでは、照射面と受光面が仮に隣接していても投光範囲と受光範囲に重なりが生じないので、照射光として利用できない。また、レーザ光などを利用したのでは、その集束性、可干渉性、高輝度・単色性、指向性など（以下「集束性等」）の強さにより、光軸上で全面反射して元の照射面に戻って干渉し合ってしまう。
【０１６５】
そこで、次に、照射光としてレーザ光を利用する位置測定装置２ｂについて、図６〜図９を参照して説明する。なお、図示では、平行光線束の代表として使用するレーザ光の光軸のみ（中心光の光路）を主に図示し、それにより、レーザ光およびその光路を表現する。
【０１６６】
図６および図７に示すように、この位置測定装置２ｂでは、入射面ＧＩｕの光軸に対する入射光Ｌの入射角θは、照射光ＬＩが照射面ＧＩｄの光軸と所定の発射角θを有するように定められている。
【０１６７】
すなわち、前述のように、照射側面ＧＩＭの形状を、照射光ＬＩを誘導して反射光ＬＲの反射角を変える形状にすることもできるが（図８参照）、ここでは、照射測定面ＧＩＤを照射面ＧＩｄを含む平面とし、入射光Ｌの入射角θを設定することにより、照射光ＬＩが照射面ＧＩｄの光軸と所定の発射角θを有するように定めている。
【０１６８】
このため、図９に示すように、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤが面一で、かつ、レーザ光（平行光線束）を入射光Ｌとして伝搬させて（その平行光線束を）照射光ＬＩとして利用しても、ターゲット（測定対象物）Ｔから所定の反射角θの反射光ＬＲが得られる。
【０１６９】
この場合、前述の断面Ｃにおいては、図１０に示すように、仮想照射光導波路ＩＧＩの照射面ＧＩｄとターゲット面Ｔｆとの間の測定ギャップｙの変化に応じて、照射光ＬＩに対する反射光ＬＲの受光面ＧＲｄに入射される光量やその入射位置が変化し、この結果、受光部３２０における受光量ＰＲが変化する。
【０１７０】
なお、図１０は第２仮想側面Ｇ３と第３仮想側面とを隣接させた例を示すが、前述の位置測定装置２ａと同様に（図１１（ａ）参照）、第２仮想側面Ｇ３と第３仮想側面とを接合しても同様に変化する（同図（ｂ）参照）。
【０１７１】
すなわち、この場合の反射光ＬＲも、図３５や図３６で前述のように、測定ギャップｙと所定の関係を持つように変化することになるので、その反射光ＬＲを受光面ＧＲｄから入射して受光することにより、その反射光ＬＲの受光量ＰＲの変化に基づいて、測定ギャップｙおよびその変化（ターゲット（測定対象物）Ｔの変位）を求められる。
【０１７２】
このため、この位置測定装置２ｂでは、レーザ光などの集束性等の強い種類の光を照射光ＬＩとして利用できる。
【０１７３】
また、光源３１１としてレーザ光源ＬＤを使用し、レーザ光（集束性等の強い種類の光）を入射光Ｌとして利用することにより、それを仮想照射光導波路ＩＧＩ内に閉じこめた状態で伝搬させ易くなり、また、それを照射面ＧＩｄから照射光ＬＩとして照射することにより、発散光を利用する場合より、反射光ＬＲを仮想反射光導波路ＩＧＲの受光面ＧＲｄに入射し易くなる。
【０１７４】
また、この位置測定装置２ｂでは、集束性等の強いレーザ光Ｌを照射光ＬＩとして利用しているので、高密度の照射ができる。すなわち、レーザ光は、光量を大きくすることが容易なので、光量を大きくすることにより、分解能を向上させ、帯域幅を広げることができる。
【０１７５】
すなわち、照射光（レーザ光）ＬＩやその反射光ＬＲの光路とそれ以外との光量の差が顕著となって他の光の影響を受けにくくなるばかりでなく、減衰しても結果的な受光量が多いので、高分解能などの光ファイバ変位計と同等の利点をさらに向上させ、かつ、広範囲のリニアリティをさらに確保し易くなる。なお、光路における透過率の高い波長（例えば多成分系ガラスの場合８３０ｎｍ程度）の単色光を利用することにより、減衰を少なくすることもできる。
【０１７６】
また、前述のように、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤが面一であっても、入射光Ｌの入射角θを、照射光ＬＩが照射面ＧＩｄの光軸と所定の発射角θを有するように定めることにより、ターゲット（測定対象物）Ｔから所定の反射角θの反射光ＬＲが得られ、それによって、測定ギャップｙを求めることができ、一方、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤを面一とすることにより、照射面ＧＩｄと受光面ＧＲｄをターゲットＴに近接させ、微小の測定ギャップｙまで測定でき、測定可能範囲を広げることができるので、以下の説明では、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤが面一の場合のみについて説明する。
【０１７７】
もちろん、以下に説明する例において、微小の測定ギャップｙまで測定可能ということ以外に関しては、照射測定面ＧＩＤと反射測定面ＧＲＤが面一でなくても、照射側面ＧＩＭの形状を、照射光ＬＩを誘導して反射光ＬＲの反射角を変える形状にすることで、同様のことができることは言うまでもない。
【０１７８】
また、以下の説明では、レーザ光の入射角や発射角を所定の固定値とするが、例えば光源３１１以外に、全て図外のコンデンサレンズやコリメートレンズ等を有する集光器や、集光されたレーザ光Ｌの入射角θを調整する入射ユニットなどを備えることにより、可変値とすることもできる。
【０１７９】
この場合、例えば入射ユニットは、全て図外の回転角度をパルス数により精密に制御可能なステッピングモータ等から成る駆動源と、所定の減速ギア機構等を介してその駆動源により回転するミラー（回転ミラー）やプリズム（回転プリズム）等から成る結合機構とを有することにより、照射光導波路ＧＩに対してその光軸と所定の入射角θとなるように、レーザ光Ｌの入射角θを調整可能に構成できる。
【０１８０】
また、任意の入射角θに対する例えばステッピングモータへのパルス数などの制御データは、実測データ等に基づいて、前述のＲＯＭ２２０の制御データ領域２２２内に、入射角制御データとして規定すれば、ＯＰＣ２５０とＣＰＵ２１０とが連動してこの入射角制御データを参照することにより、設定された所定の入射角θに合うように、入射角θを調整できる。
【０１８１】
また、その入射角θは、前述のキーボード４やマウス５によりディスプレイ３で確認しながら任意に設定できるようにもできるし、厚み測定装置１では一対で使用する位置測定装置２の各入射角θ（例えばθ１、θ２）を相互に異なる値に設定することもできる。
【０１８２】
また、レーザ光源としては、ルビーレーザ、ガラスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザでも、アルゴンレーザ、金属イオンレーザ等のガスレーザでも、ラマンレーザ、ダイレーザ等の液体レーザでも、その発光と入射面への入射角が制御できれば、適用は可能であるが、小型化等のため、以下に説明する位置測定装置では、半導体レーザ、特にレーザダイオードを利用し、その入射面ＧＩｕの光軸に対する入射角θを固定値とする。
【０１８３】
上述のように、上記の位置測定装置２ｂおよび以下に説明する他の位置測定装置では、レーザ光Ｌを利用する利点、すなわち、光ファイバ変位計と同等の利点の他、広範囲のリニアリティを確保できるという利点を有し、かつ、レーザ光源ＬＤがレーザダイオードなので、小型化が可能になるとともに、大量生産が可能になるので、材料（資材コスト）や製造（製造コスト）などに関して、コストダウンが図れる。
【０１８４】
また、以下に説明する位置測定装置では、一般的な電子部品を樹脂等によりモールドしてパッケージ化するのと同様に、レーザ光源ＬＤであるレーザダイオードを照射光導波路ＧＩおよび反射光導波路ＧＲとともに一体化して、１つのパッケージ内に納めることを目標とする。これにより、さらに小型化が可能になり、また、扱い易いものとなる。
【０１８５】
上述のように、小型化等を目的に光源３１１をレーザダイオードで構成するレーザ光源ＬＤとすることに定まったので、次に、光源ＬＤ以外の構成要件について説明する。
【０１８６】
まず、照射側面ＧＩＭを構成する照射光導波路ＧＩの外周部位および反射側面ＧＲＭを構成する反射光導波路ＧＲの外周部位には、内部に伝搬する光を反射させるクラッド領域が形成され、このクラッド領域に囲まれる部位には、光を伝搬するためのコア領域が形成されていることが好ましい。
【０１８７】
この場合、照射光導波路や反射光導波路が、光ファイバ変位計の光ファイバと同様の構成を有するので、光を問題なく伝搬させることができ、光ファイバ変位計と同様の利点を問題なく得られる。
【０１８８】
また、上記のコア領域は、石英系ガラス、多成分系ガラスおよびプラスチックのいずれかから成ることが好ましい。この場合、光を伝搬させるコア領域が、光ファイバのコア領域と同等の材質から成るので、光を問題なく伝搬させることができる。
【０１８９】
また、内部に伝搬する光を反射させるクラッド領域は、例えば金などの光を反射する金属系の物質や、コア領域より屈折率の低い誘電体から成ることが好ましい。この場合、内部の光をコア領域とクラッド領域の境界で反射させることができ、これにより、光を問題なく伝搬させることができる。
【０１９０】
また、これらの場合、照射光導波路ＧＩおよび反射光導波路ＧＲが、金などの金属等の電気めっき法、真空蒸着やスパッタリングなどの物理気相合成法、および、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤなどの化学気相合成法のいずれかの方法で作製されることが好ましい。
【０１９１】
この場合、他の装置や部品等を作製するためにも一般的に用いられる方法によって作製できるため、他の目的で購入した既存の設備等を使用して作製し易く、特別な設備投資等が不要となる。また、いずれの方法も光導波路の表面を平面化し易いので、例えば照射光導波路ＧＩの第２仮想側面Ｇ２を含む照射側面ＧＩＭと反射光導波路ＧＲの第３仮想側面ＧＲを含む反射側面ＧＲＭとを接合する場合も接合し易い。
【０１９２】
そこで、次に、照射側面ＧＩＭや反射側面ＧＲＭの形状であるが、これらは、少なくとも入射面ＧＩｕおよび検出面ＧＲｕを含む仮想の平面と照射面ＧＩｄおよび受光面ＧＲｄを含む仮想の平面の２つの平行な仮想の平面間において、照射側面ＧＩＭの第１仮想側面Ｇ１と第２仮想側面Ｇ２の間を連結する側面や、反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３と第４仮想側面Ｇ４の間を連結する側面が、複数の平面、特に４つの平面から成ることが好ましい。
【０１９３】
すなわち、この場合、照射光導波路ＧＩの仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位や反射光導波路ＧＲの仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位は、複数の平側面を有する角柱形状となる。このため、光ファイバ等のように曲面を含む場合に比べて、製造が容易になるので、製造コストを低減できる。
【０１９４】
例えば、図１２および図１３に示す位置測定装置２ｃは、入射面ＧＩｕおよび検出面ＧＲｕを含む仮想の平面と、照射面ＧＩｄおよび受光面ＧＲｄを含む仮想の平面、の２つの平行な仮想平面の間の部位、すなわち照射光導波路ＧＩの仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位や反射光導波路ＧＲの仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位が、４つの平側面を有する四角柱形状となっている。
【０１９５】
すなわち、この位置測定装置２ｃでは、照射光導波路ＧＩの仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位や反射光導波路ＧＲの仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位が四角柱形状なので、角柱の中でも最も扱い易く製造し易いものとなり、さらに製造コストを低減でき、コストダウンが図れる。
【０１９６】
なお、図１２の側面の部位の黒塗り部分は、クラッド領域を明示するためであり、内部と色が異なる等の特別な意味を持つものではない。後述の図１４も同様である。また、これらにより、考え方だけ理解できればそれ以降ではクラッド領域を明示する必要もないと考えられ、逆に見ずらくなる可能性もあるので、黒塗りで示していない。
【０１９７】
また、上述の図１２や図１３から明らかなように、この位置測定装置２ｃでは、照射光導波路ＧＩの仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位の全体を、幅の広い第１仮想側面Ｇ１や第２仮想側面Ｇ２を有する仮想照射光導波路ＩＧＩとし、反射光導波路ＧＲの仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位の全体を、幅広の第３仮想側面Ｇ３や第４仮想側面Ｇ４を有する仮想反射光導波路ＩＧＲとして扱うこともできる。
【０１９８】
また、図示とは異なる位置、すなわち図示上の奥行き方向の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを想定することもできる。
【０１９９】
すなわち、仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位が四角柱形状の照射光導波路ＧＩや、仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位が四角柱形状の反射光導波路ＧＲは、本発明の位置測定装置を適用するのに適した形状なので、以下では、主に、四角柱形状を主体とした照射側面ＧＩＭや反射側面ＧＲＭの形状を有する位置測定装置について説明する。
【０２００】
ところで、位置測定装置２ｃでは、照射側面ＧＩＭや反射側面ＧＲＭの形状として、上記の仮想照射光導波路ＩＧＩを含む部位や仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位以外にも工夫が加えられている。
【０２０１】
仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と仮想反射光導波路ＩＧＲとの光軸は、双方を含む仮想の平面（前述の断面Ｃに相当）内において平行なので、それらと一致する入射面ＧＩｕの光軸と検出面ＧＲｕの光軸とは平行となるが、この位置測定装置２ｃでは、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められている。
【０２０２】
具体的には、位置測定装置２ｃでは、図１２に示すように、反射制御面ＧＲＵの光軸が、前述の断面Ｃ内において、仮想照射光導波路ＩＧＩ（および仮想反射光導波路ＩＧＲ）の光軸と交差（図示ではほぼ直交）する関係となるように定められている。
【０２０３】
また、図示のように、照射制御面ＧＩＵの光軸を仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と合わせ、これにより、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められている。
【０２０４】
光源ＬＤが発する入射光Ｌの光軸が照射制御面ＧＩＵの光軸に合うように、あるいは所定の入射角θとなるように光源ＬＤを配置し、反射制御面ＧＲＵから発射される検出光ＬＳを受光しやすいように反射制御面ＧＲＵの光軸に合わせて受光部ＰＤ（前述の受光部３２０に相当）を配置する場合、照射制御面ＧＩＵの光軸と反射制御面ＧＲＵの光軸の方向を同じにすると、光源ＬＤと受光部ＰＤを同じ方向に配置する必要があり、配置し難い。
【０２０５】
この位置測定装置２ｃでは、上述のように、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められているので、光源ＬＤと受光部ＰＤを配置し易くなっている。
【０２０６】
この場合、光源ＬＤや受光部ＰＤをそれぞれ照射制御面ＧＩＵや反射制御面ＧＲＵに近接して配置し易いように、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸を定めておけば、光源ＬＤや受光部ＰＤを近接して配置することにより、装置全体を小型化できる。
【０２０７】
なお、レーザ光Ｌを入射角θで入射させ易くして、照射制御面ＧＩＵに対する入射光量を少しでも増大させるために、照射制御面ＧＩＵの光軸を光源ＬＤ側に傾けて図示の照射制御面ＧＩＵ２のようにしても良い。
【０２０８】
これらの場合、図９等でも前述のように、照射側面ＧＩＭの形状を光源ＬＤから発する入射光Ｌが入射面ＧＩｕに誘導されるような形状にしたり、反射側面ＧＲＭの形状を検出面ＧＲｕからの検出光ＬＳが受光部ＰＤに誘導されるような形状にしたりすることができるので、照射制御面ＧＩＵの光軸が入射面ＧＩｕの光軸と方向が異なったり、反射制御面ＧＲＵの光軸が検出面ＧＲｕの光軸と方向が異なっても、問題は生じない。
【０２０９】
また、上記の位置測定装置２ｃでは、反射制御面ＧＲＵの光軸を仮想照射光導波路ＩＧＲの光軸と交差する関係となるように定めたが、照射制御面ＧＩＵの光軸を仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と交差する関係となるように定めても良い。
【０２１０】
この場合、他方の反射制御面ＧＲＵの光軸を仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸と合わせても、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が、同様に相互に異なる方向に定められ、これにより、照射制御面ＧＩＵの光軸に合わせてあるいは所定の入射角θとなるように光源ＬＤを近接して配置し、反射制御面ＧＲＵの光軸に合わせて受光部ＰＤを近接して配置し易くなり、装置全体を小型化できる。
【０２１１】
なお、これらの場合、照射制御面ＧＩＵまたは反射制御面ＧＲＵの光軸の交差する角度を直角、すなわち直交するようにすれば、光源ＬＤや受光部ＰＤを第１仮想側面Ｇ１等と平行に配置でき、さらに配置し易くなる。
【０２１２】
ところで、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸を相互に異なる方向に定めるには、照射制御面ＧＩＵの光軸が入射面ＧＩｕの光軸と所定の角度を有するように定めるか、反射制御面ＧＲＵの光軸が検出面ＧＲｕの光軸と所定の角度を有するように定めるか、または双方とも所定の角度にかつ相互に異なるように定めるかのいずれかで良い。
【０２１３】
このため、上述のように、照射制御面ＧＩＵや反射制御面ＧＲＵの一方の光軸を、断面Ｃ内において仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と交差する関係となるように定めるばかりでなく、その他の方法も考えられる。
【０２１４】
すなわち、例えば照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵの一方の光軸が、断面Ｃに対して交差する関係となるように定めることもできる。
【０２１５】
例えば、図１４および図１５に示す位置測定装置２ｄは、反射制御面ＧＲＵの光軸が、断面Ｃに対して交差（図示ではほぼ直交）する関係となるように定められている。また、他方の照射制御面ＧＩＵの光軸を仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と合わせているので、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められている。
【０２１６】
そして、これにより、例えば照射光導波路ＧＩの上方に、レーザ光Ｌが照射制御面ＧＩＵの光軸に対して入射角θとなるように図外の光源ＬＤを近接して配置し、図示の手前側に反射制御面ＧＲＵの光軸と合うように受光部ＰＤを近接して配置できる。
【０２１７】
もちろん、これとは逆に照射制御面ＧＩＵの光軸を断面Ｃと交差するように定めても良い。この場合も、例えば他方の反射制御面ＧＲＵの光軸を仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸と合わせれば、照射制御面ＧＩＵおよび反射制御面ＧＲＵのそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められる。
【０２１８】
そして、この場合も、照射制御面ＧＩＵの光軸に合わせてあるいは所定の入射角θとなるように図外の光源ＬＤを近接して配置し、反射制御面ＧＲＵの光軸に合わせて受光部ＰＤを近接して配置し易くなり、装置全体を小型化できる。
【０２１９】
なお、この場合、光軸の交差する角度を直角、すなわち直交するようにすれば、光源ＬＤや受光部ＰＤを上記の断面Ｃ（仮想の平面）と平行に配置できる。これは、特に本例の位置測定装置２ｄのように仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位が四角柱形状の場合に、光源ＬＤや受光部ＰＤを第１仮想側面Ｇ１等と直角な側面に対向して（本例では手前側に）平行に配置でき、配置し易い。
【０２２０】
また、この場合、反射制御面ＧＲＵから検出光ＬＳを発射させるためにその光路を変更する反射側面ＧＲＭの一部の部位ＧＲＭＳを、断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の角度となるように設けるだけで、仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸に沿って断面Ｃ内に反射・伝搬してきた光を、断面Ｃと垂直かつ検出面ＧＲｕ等と平行な仮想の平面内に伝搬する検出光ＬＳとなるように光路変更できるので、作製し易い。
【０２２１】
なお、以下では、受光部３２０を例えばフォトダイオード等のように小型化が可能なもので構成し、この場合の受光部３２０を受光部ＰＤと呼ぶ。上述の位置測定装置２ｃや位置測定装置２ｄ等の説明において、受光部３２０を受光部ＰＤとして説明したのは、位置測定装置２ｃや位置測定装置２ｄにおいても、受光部３２０を例えばフォトダイオード等のように小型化が可能な受光部ＰＤで構成するのが好ましいからである。
【０２２２】
このような受光部ＰＤの場合、前述のレーザダイオード等から構成されるレーザ光源ＬＤと同様に、また、一般的な電子部品と同様に、樹脂等によりモールドしてパッケージ化できる。
【０２２３】
これらの場合、受光部ＰＤを照射光導波路ＧＩおよび反射光導波路ＧＲとともに一体化して、１つのパッケージ内に納めるので、さらに小型化が可能になり、扱い易くなるとともに、大量生産が可能になるので、材料（資材コスト）や製造（製造コスト）などに関して、コストダウンが図れる。特に上述した位置測定装置２ｄや位置測定装置２ｃのように、受光部ＰＤを反射光導波路ＧＲに近接できる場合には、小型化し易くパッケージ化し易い。
【０２２４】
上述の位置測定装置２ｃや位置測定装置２ｄでは、前述のように、仮想反射光導波路ＩＧＲの幅（第３仮想側面Ｇ３と第４仮想側面Ｇ４の間の距離）が仮想照射光導波路ＩＧＩの幅（第１仮想側面Ｇ１と第２仮想側面Ｇ２の間の距離）の約２倍のため、受光量ＰＲが測定ギャップｙに対して図３６（ａ）のようになり、実用範囲ＷＲの立ち上がり側ＷＲｕと立ち下がり側ＷＲｄが不連続となる。
【０２２５】
そこで、実用範囲ＷＲを同図（ｂ）のように連続させるため、位置測定装置２ｃや位置測定装置２ｄのそれぞれの仮想反射光導波路ＩＧＲの幅を仮想照射光導波路ＩＧＩの幅と合わせる（１倍にする）と、それぞれ、図１６および図１７に示す位置測定装置２ｅ、図１８および図１９に示す位置測定装置２ｆのようになる。
【０２２６】
なお、図３５で前述のように、第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３の間に所定の間隔を持たせても、受光量ＰＲの特性が全体的に測定ギャップｙが大きくなる方向に平行移動するだけで、本質的な特性は同じなので、以下では（特に図示の簡略化のために）、第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３のクラッド領域が共有されて接合されているものについて説明する。
【０２２７】
また、図４１以降で後述の位置測定装置２の説明までは、主に反射光導波路ＧＲの構成について説明するので、光源ＬＤはレーザ光Ｌを発射する方向に配設され、受光部ＰＤは検出光ＬＳ（後述のＬＳＡ、ＬＳＢを含む）を受光する方向に配設されているものとして、図示および詳述は省略する。
【０２２８】
ところで、上述した種々の位置測定装置２ａ〜２ｆにおいて、仮に反射光導波路ＧＲが照射光導波路ＧＩの左側に配置されていると見ると、前述の平行な４つの側面のうちの第１仮想側面Ｇ１が最も右側の側面、第４仮想側面Ｇ４が最も左側の側面となる。
【０２２９】
そこで、例えば図１６および図１７で前述の位置測定装置２ｅにおいて、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を含み第１仮想側面Ｇ１と平行な平面を対称面として、前述の反射光導波路ＧＲを左反射光導波路ＧＲＬとし、その左反射光導波路ＧＲＬに対して面対称の関係となるように右側にも反射光導波路ＧＲを配設して右反射光導波路ＧＲＲとし、図２０および図２１に示すように配設して、位置測定装置２ｇとする。
【０２３０】
この位置測定装置２ｇでは、左反射光導波路ＧＲＬおよび右反射光導波路ＧＲＲが、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を含み第１仮想側面Ｇ１と平行な平面を対称面（鏡映面）として、面対称（平面対称）の関係となるように配設されているので、反射制御面ＧＲＵの光軸や反射測定面ＧＲＤの光軸も、同様の面対称の関係となる。
【０２３１】
なお、同様のことを例えば図５で前述の位置測定装置２ａに適用した場合、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）の反射測定面ＧＲＤの光軸が仮想照射光導波路側ＩＧＩに傾いて、反射光ＬＲ（ＬＲＬ）が受光面ＧＲｄに入射し易くなっているので、反対側の右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）でも、反射光ＬＲ（ＬＲＲ）を受光面ＧＲｄに入射し易くなる。
【０２３２】
また、図５の位置測定装置２ａにおいて、照射面ＧＩｄから発散光ＬＩを照射すると、その照射（投光）範囲と左側の反射光導波路（左反射光導波路）ＧＲ（ＧＲＬ）の受光範囲との重なった部分からの反射光ＬＲ（ＬＲＬ）が、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）の受光面ＧＲｄに入射され、測定ギャップｙの測定に使用されるが、照射光ＬＩの右側への反射光は測定に使用されず、測定に対する照射効率が低い。
【０２３３】
そこで、この左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）に対して照射光導波路ＧＩを挟んで反対側（右側）にも同等の構成を有する反射光導波路（右反射光導波路）ＧＲ（ＧＲＲ）を配設し、照射光ＬＩの右側への反射光ＬＲ（ＬＲＲ）も測定に使用できるようにすることにより、測定に対する照射効率を向上させ、感度（分解能等）をより高くすることができる。
【０２３４】
なお、この場合、照射光導波路ＧＩの第２仮想側面Ｇ２の対称となる面は、照射光導波路ＧＩの第１仮想側面Ｇ１であり、左反射光導波路ＧＲＬの第３仮想側面Ｇ３の対称となる面は、右反射光導波路ＧＲＲの第３仮想側面Ｇ３であって、照射光導波路ＧＩの第１仮想側面Ｇ１と右反射光導波路ＧＲＲの第３仮想側面Ｇ３は同一サイズの平面同士なので接合し易く、また、円柱状の光ファイバを接合する場合のような間隙は生じない。
【０２３５】
すなわち、図５で前述の（左）反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）と照射光導波路ＧＩとの接合と同様に、照射光導波路ＧＩの照射側面ＧＩＭの第１仮想側面Ｇ１と右反射光導波路ＧＲＲの反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３とを接合すれば、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつ線形性（リニアリティ）を害するような間隙が生じにくい。
【０２３６】
一方、例えば図１６および図１７で前述の位置測定装置２ｅのように、レーザ光などの集束性等の強い種類の光を照射光ＬＩとして利用する場合、入射面ＧＩｕから所定の入射角θで入射した入射光Ｌを、第１仮想側面Ｇ１と第２仮想側面Ｇ２との間を反射させながら伝搬させ、照射光ＬＩとして左側の第２仮想側面Ｇ２側に照射面ＧＩｄの光軸と所定の発射角θで照射する。
【０２３７】
この場合、入射光Ｌの入射角θや照射光導波路ＧＩの光路長が（例えば設計値と）僅かに異なれば、本来（設計では）左側に照射されるべき照射光ＬＩ（ＬＩＬ：図２０参照）の一部または全部が、反対側の右側に照射されることになり、このような場合、十分な受光量を得られないなど、測定に支障が生じる。
【０２３８】
図２０および図２１で前述の位置測定装置２ｇでは、右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）を配設するため、逆方向の反射光ＬＲ（ＬＲＲ）も受光でき、入射光Ｌの入射角θや照射光導波路ＧＩの光路長が設計値と僅かに異なっても高分解能を維持できるので、製作し易くなり、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上する。特に全体が小型化され反射光導波路ＧＲの材料が安価な（資材コストが低い）のに対してその製造コストが比較的に高い場合に、コストダウンが図れる。
【０２３９】
なお、左反射光導波路ＧＲＬに対して照射光導波路ＧＩを挟んで反対側の右側の位置に、左反射光導波路ＧＲＬと同等の構成を有する右反射光導波路ＧＲＲを配設するために、上述では、面対称となるようにしたが、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を対称中心軸として左反射光導波路ＧＲＬを１８０°回転させた関係となるように、右反射光導波路を配設しても良い。
【０２４０】
前述のように、（左）反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）の反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面を除く形状は、任意の形状とすることができるため、例えばその反射制御面ＧＲＵの光軸や反射測定面ＧＲＤの光軸を仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸と異なる方向に配設して、検出面ＧＲｕからの検出光ＬＳ（ＬＳＬ）を受光部ＰＤで検出し易くしたり反射光ＬＲ（ＬＲＬ）を受光面ＧＲｄに入射し易くしたりすることができる。
【０２４１】
上記の場合、右反射光導波路ＧＲＲが、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を対称中心軸として左反射光導波路ＩＧＲを１８０°回転させた関係となるように配設されるので、反射制御面ＧＲＵの光軸や反射測定面ＧＲＤの光軸も、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を中心軸として１８０°回転させた関係となる。
【０２４２】
すなわち、この場合も、例えば図５で前述の位置測定装置２ａに適用すれば、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）の反射測定面ＧＲＤの光軸が仮想照射光導波路側ＩＧＩに傾いて、反射光ＬＲ（ＬＲＬ）が受光面ＧＲｄに入射し易くなっているので、反対側の右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）でも、反射光ＬＲ（ＬＲＲ）を受光面ＧＲｄに入射し易くなる。
【０２４３】
なお、図２０および図２１で前述の位置測定装置２ｇは、前述の面対称ばかりでなく、上述の左反射光導波路ＩＧＲと右反射光導波路ＧＲＲが仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を対称中心軸として１８０°回転させた関係（以下、「回転対称」という）も満足している。
【０２４４】
また、この位置測定装置２ｇでは、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）の各反射制御面ＧＲＵが、照射光導波路ＧＩ側を内側としたときの外側に向かって、各検出光ＬＳ（ＬＳＬ、ＬＳＲ）を発射するように設けられているので、各検出光ＬＳＬ、ＬＳＲを受光する受光部ＰＤを、それぞれ個別に外側に配置できる。
【０２４５】
さらに、この位置測定装置２ｇでは、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）の各反射制御面ＧＲＵが、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と両方の仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸を含む仮想の平面（すなわち前述の断面Ｃ）内において、各反射制御面ＧＲＵの光軸が各仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸と直交する関係となるように設けられている。
【０２４６】
すなわち、各反射制御面ＧＲＵの光軸は、第１仮想側面Ｇ１や第４仮想側面Ｇ４等を含む平面等と直交する関係となるので、外側の第４仮想側面Ｇ４を含む平面内またはそれと平行な少し内側の平面内に各反射制御面ＧＲＵを設けることにより、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）と近接して、各検出光ＬＳＬ、ＬＳＲを受光する受光部ＰＤを個別に配置でき、装置全体を小型化できる。
【０２４７】
なお、当然ながら、上述の面対称の関係を有しつつ、回転対称の関係は有さないように、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）を配設することもできる。
【０２４８】
例えば図１８および図１９で前述の位置測定装置２ｆにおいて、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸を含み第１仮想側面Ｇ１と平行な平面を対称面（鏡映面）として、前述の反射光導波路ＧＲを左反射光導波路ＧＲＬとし、その左反射光導波路ＧＲＬに対して面対称の関係となるように右側にも反射光導波路ＧＲを配設して右反射光導波路ＧＲＲとし、図２２および図２３に示すように配設して、位置測定装置２ｈとする。
【０２４９】
この位置測定装置２ｈでも、上述の位置測定装置２ｇと同様に、左反射光導波路ＧＲＬおよび右反射光導波路ＧＲＲが、面対称（平面対称）の関係となるように配設されているので、反射制御面ＧＲＵの光軸や反射測定面ＧＲＤの光軸も、同様の面対称の関係となる。
【０２５０】
一方、この位置測定装置２ｈでは、上述の位置測定装置２ｇとは異なり、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）の各反射制御面ＧＲＵが、前述の断面Ｃに対して、各反射制御面ＧＲＵの光軸が交差する関係となるように設けられている。
【０２５１】
このため、照射制御面ＧＩＵの光軸が断面（仮想の平面）Ｃ内にあり、それに合わせて光源ＬＤが近接して配置されていても、各反射制御面ＧＲＵをその断面Ｃ外に設けることができるので、各反射制御面ＧＲＵの光軸に合わせて受光部ＰＤを近接して配置し易い。
【０２５２】
さらに、この位置測定装置２ｈでは、断面Ｃに対して各反射制御面ＧＲＵの光軸が交差する角度が直角、すなわち、直交している。このため、各反射制御面ＧＲＵの光軸は、第１仮想側面Ｇ１〜第４仮想側面Ｇ４等を含む平面等と平行な平面内に含まれ、かつ、仮想照射光導波路ＩＧＩや反射光導波路ＩＧＲの光軸と直交する関係となる。
【０２５３】
この場合、断面Ｃに平行な平面内に各反射制御面ＧＲＵを設けることにより、各反射制御面ＧＲＵと平行かつ対向するように、双方の受光部ＰＤを配置できる。また、受光部ＰＤと双方の反射制御面ＧＲＵとの距離を同一距離にできるので、双方からの受光量などの受光結果を同等に扱え、受光部ＰＤを簡易な構成にし易くなる。
【０２５４】
また、特に本例の位置測定装置２ｈのように、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを含む部位が四角柱形状の場合、上記の断面Ｃに平行な側面を有するので、その側面を含む平面またはそれと平行な少し内側の平面内に各反射制御面ＧＲＵを設けることにより、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）と近接して、双方の受光部ＰＤを配置でき、装置全体を小型化できる。
【０２５５】
また、図１９および図１９で前述の位置測定装置２ｆと同様に、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）の反射側面ＧＲＭの一部の部位ＧＲＭＳを、断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の角度となるように設けるだけで、仮想反射光導波路ＩＧＲの光軸に沿って断面Ｃ内に反射・伝搬してきた光を、断面Ｃと垂直かつ検出面ＧＲｕ等と平行な双方の反射制御面ＧＲＵの光軸を含む仮想の平面内に伝搬する各検出光ＬＳ（ＬＳＬ、ＬＳＲ）となるように光路変更できるので、作製し易い。
【０２５６】
また、位置測定装置２ｈでは、左反射光導波路ＧＲ（ＧＲＬ）および右反射光導波路ＧＲ（ＧＲＲ）の各反射制御面ＧＲＵが、断面Ｃ（仮想の平面）に対して各反射制御面ＧＲＵの光軸が交差する関係となる相互に同一の前後いずれか（本例では図示のように手前側）の方向に向かって、各検出光ＬＳ（ＬＳＬ、ＬＳＲ）を発射するように設けられているので、その方向に各検出光ＬＳ（ＬＳＬ、ＬＳＲ）を受光する受光部ＰＤを配置できる。この場合、相互に同一の方向なので、双方の検出光ＬＳＬ、ＬＳＲを受光する同一の受光部ＰＤでも良い。
【０２５７】
次に、上述してきた仮想反射光導波路ＩＧＲを複数の仮想部分反射光導波路に分割することを考える。ここでは、例えば図７で前述の仮想反射光導波路ＩＧＲを２分割する場合について説明する。
【０２５８】
図２４に示すように、まず、仮想反射光導波路ＩＧＲを第１仮想側面Ｇ１等と平行な平面で複数に分割したそれぞれを仮想部分反射光導波路とする。同図では、２つ（複数）に分割してそれぞれを仮想部分反射光導波路ＩＧＡおよび仮想部分反射光導波路ＩＧＢとしている。
【０２５９】
また、複数の仮想部分反射光導波路の各４つの側面のうちの第１仮想側面Ｇ１と平行な各２つの側面のそれぞれを仮想部分平行側面とする。ここでは、２つの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢの各４つの側面のうちの第１仮想側面Ｇ１と平行な各２つの側面のそれぞれを仮想部分平行側面Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６とする。
【０２６０】
また、複数の仮想部分平行側面のうちの第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４以外の他の側面のそれぞれを仮想部分接合側面とする。ここでは、仮想部分平行側面Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６のうちの仮想部分平行側面Ｇ５、Ｇ６がそれぞれ仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６となる。
【０２６１】
そして、仮想反射光導波路ＩＧＲは複数の仮想部分反射光導波路の各１つの仮想部分接合側面同士を４辺が合うように平行に対向させて隣接または接合して構成されたものとする。ここでは、仮想部分反射光導波路ＩＧＡの仮想部分接合側面Ｇ５と、仮想部分反射光導波路ＩＧＢの仮想部分接合側面Ｇ６とを４辺が合うように平行に対向させて接合することにより、仮想反射光導波路ＩＧＲが構成される。
【０２６２】
また、各仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢについて、その上底面および下底面のうちの受光面ＧＲｄを構成する方を部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄとし、検出面ＧＲｕを構成する方を部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕとする。
【０２６３】
なお、ここで、仮に仮想反射光導波路ＩＧＲを３つの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ、ＩＧＣに分割した場合を考え、仮想部分平行側面Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６以外に仮想部分平行側面Ｇ５’、Ｇ６’があり、仮想部分反射光導波路ＩＧＡが仮想部分平行側面Ｇ３、Ｇ５を有し、仮想部分反射光導波路ＩＧＢが仮想部分平行側面Ｇ６、Ｇ５’を有し、仮想部分反射光導波路ＩＧＣが仮想部分平行側面Ｇ６’、Ｇ４を有するとすると、仮想部分平行側面Ｇ５、Ｇ６、Ｇ５’、Ｇ６’を仮想部分接合側面として、同様に仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６を互いに接合し、仮想部分接合側面Ｇ５’、Ｇ６’を互いに接合すれば、元の仮想反射光導波路ＩＧＲが構成できる。
【０２６４】
次に、上記の２つ（複数）の仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢのうちのそれぞれ各１つに対応してそれを内部に含む２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢを考え、反射光導波路ＧＲはそれらの全てを接合して構成されるものとする。例えば図９で前述の位置測定装置２ｂに適用すれば、その反射光導波路ＧＲは図２５に示す位置測定装置２ｉのようになる。
【０２６５】
また、この場合、同図に示すように、上記の２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢのそれぞれは、反射光ＬＲの一部または全部を部分反射光ＬＡ、ＬＢとして、部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄに入射して内部の仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ内を伝搬させ、伝搬させた部分反射光ＬＡ、ＬＢに対応する検出光ＬＳの一部または全部を部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢとして、部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕから発射させる。
【０２６６】
また、この場合、部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢは、それぞれ、部分反射光ＬＡ、ＬＢを部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄに入射する部分反射測定面（ただし、ここでは位置測定装置２ｂと同様に、部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄと面一とする。）ＧＡＤ、ＧＢＤと、部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕからの部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを受光部ＰＤに発射する部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵとを有している。
【０２６７】
なお、部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵも、照射制御面ＧＩＵ、照射測定面ＧＩＤ、反射制御面ＧＲＵ、反射測定面ＧＲＤ等と同様に、例えば２つの受光部等に対応して２つ以上の外周が閉じた面により構成しても良く、部分反射測定面ＧＡＤ、ＧＢＤも同様であり、図示では１つであるが、２つ以上の外周が閉じた面により構成しても良い。
【０２６８】
また、部分反射光導波路ＧＡは、内部の仮想部分反射光導波路ＩＧＡの仮想部分平行側面Ｇ５を含み、部分反射測定面ＧＡＤが含む閉じた面のその外周の全ておよび部分反射制御面ＧＢＵが含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる部分反射側面ＧＡＭを有している。
【０２６９】
また、部分反射光導波路ＧＢは、内部の仮想部分反射光導波路ＩＧＢの仮想部分平行側面Ｇ６を含み、部分反射測定面ＧＢＤが含む閉じた面のその外周の全ておよび部分反射制御面ＧＢＵが含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる部分反射側面ＧＢＭを有している。
【０２７０】
そして、反射光導波路ＧＲの反射側面ＧＲＭは、上記の２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの部分反射側面ＧＡＭ、ＧＢＭの全てを含み、かつ、それらに含まれる仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６（および前述のＧ５’、Ｇ６’等）の全てを仮想反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ（およびＩＧＣ等）に対応するように接合して構成される。
【０２７１】
また、反射測定面ＧＲＤは、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの部分反射測定面ＧＡＤ、ＧＢＤ等の全てを含み、反射制御面ＧＲＵは、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵ等の全てを含むことになる。
【０２７２】
図２４で前述のように、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢ（およびＧＣ等）の部分反射側面ＧＡＭ、ＧＢＭに含まれる仮想部分平行側面Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６（およびＧ５’、Ｇ６’等）は、同一サイズの平行な平面であり、そのうちの第３仮想側面Ｇ３および第４仮想側面Ｇ４以外の側面である仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６（およびＧ５’、Ｇ６’等）は、それぞれ他の１つの仮想部分接合側面Ｇ６、Ｇ５（およびＧ６’、Ｇ５’等）と４辺が合うように平行に対向させて接合している。この場合、各仮想部分接合側面Ｇ６、Ｇ５（およびＧ６’、Ｇ５’等）は同一サイズの平面同士なので接合し易く、また、円柱状の光ファイバを接合する場合のような間隙は生じない。
【０２７３】
図２５の位置測定装置２ｉでは、反射側面ＧＲＭが、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢ（およびＧＣ等）の部分反射側面ＧＡＭ、ＧＢＭ等の全てを含み、かつ、それらに含まれる仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６（およびＧ５’、Ｇ６’等）の全てを仮想反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢに対応するように接合して構成されるため、反射光導波路ＧＲが、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢ等の全てを接合して構成されても、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつリニアリティを害するような間隙が生じにくい。
【０２７４】
一方、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢは、反射光ＬＲの一部または全部を部分反射光ＬＡ、ＬＢとして部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄに入射して内部の仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ内を伝搬させ、伝搬させた部分反射光ＬＡ、ＬＢに対応する検出光ＬＳの一部または全部を部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢとして部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕから発射させ、反射光導波路ＧＲは、それらの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢ等の全てを接合して構成される。
【０２７５】
このため、この位置測定装置２ｉにおける反射光導波路ＧＲも、仮想反射光導波路ＩＧＲの全てを含み、反射光ＬＲを受光面ＧＲｄに入射して仮想反射光導波路ＩＧＲ内を伝搬させ、検出面ＧＲｕから検出光ＬＳとして発射させることになるので、図９で前述の位置測定装置２ｂにおける反射光導波路ＧＲと同等の機能を果たすことができる。
【０２７６】
例えば、図９の位置測定装置２ｂでは、図５で前述の位置測定装置２ａ、図１２および図１３で前述の位置測定装置２ｃ、並びに、図１４および図１５で前述の位置測定装置２ｄ等と同様に、仮想反射光導波路ＩＧＲの幅（第３仮想側面Ｇ３と第４仮想側面Ｇ４の間の距離：第９仮想側面Ｇ９または第１０仮想側面Ｇ１０の幅）が仮想照射光導波路ＩＧＩの約２倍なので、受光量ＰＲと測定ギャップｙの関係が図３６（ａ）で前述のようになる。
【０２７７】
これに対し、位置測定装置２ｉでは、各仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢからの部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢによる受光量ＰＡ、ＰＢが測定ギャップｙに対して、図３７に示す関係を有するので、全光量Ｐｓ＝ＰＡ＋ＰＢを求めれば、図３６（ａ）の受光量ＰＲと同じになる。すなわち、位置測定装置２ｂと同じ受光量ＰＲ＝全光量Ｐｓを求められる。
【０２７８】
なお、仮想部分接合側面Ｇ５（以下、「第５仮想側面Ｇ５」）と仮想部分接合側面Ｇ６（以下、「第６仮想側面Ｇ６」）とを接合せず、所定の間隔を持たせて隣接すれば、図示の受光量ＰＢの特性がその所定の間隔に対応して全体的に右方向（測定ギャップｙが大きくなる方向）に平行移動したものとなる。
【０２７９】
すなわち、この場合、受光量ＰＢによる測定の実用範囲ＷＲＢ（立ち上がり側をＷＲＢｕ、立ち下がり側をＷＲＢｄ、代表してＷＲＢとする）が測定ギャップｙの大きくなる方向に平行移動するが、受光量ＰＡによる測定の実用範囲ＷＲＡ（立ち上がり側をＷＲＡｕ、立ち下がり側をＷＲＡｄ、代表してＷＲＡとする）と重なり方が変わるだけで、本質的な特性は同じなので、前述の位置測定装置２ａ等の場合と同様に、以下の説明でも、隣接と接合の場合とを区別せず同等に扱う。
【０２８０】
上述の位置測定装置２ｉでは、前述の位置測定装置２ｂと同様に受光量ＰＲ＝全光量Ｐｓを求められるのに加え、部分反射光導波路単位で製造できるので、製造単位を小さくでき、その分扱い易く、製造コストの低減が可能になる。
【０２８１】
さらに、この位置測定装置２ｉでは、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの受光結果による差分を得ることができる。
【０２８２】
すなわち、差動型光ファイバ変位計（精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、ｐ３６５〜３６６（１９９７）参照）と同様の原理により、入射光量等の影響による光導波路内での光の減衰やターゲット（測定対象物）Ｔの（ターゲット面Ｔｆの）反射率に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められる。
【０２８３】
ここで、光ファイバ束Ｆによって測定ギャップｙを測定する差動型光ファイバ変位計の原理の概略を紹介しておく。
【０２８４】
差動型光ファイバ変位計の場合、光ファイバ束Ｆの照射面とターゲット面Ｔｆとの間の測定ギャップｙに対して、本発明の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢに相当する受光ファイバＦＡ、ＦＢによる部分反射光ＬＡ、ＬＢの受光量ＰＡ、ＰＢは、図３８（ａ）に示すように変化する。
【０２８５】
ここで、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢに対する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡの比率ｒ＝Ｐｓ／Ｐａを求めると、同図（ｂ）に示すように、実用範囲ＦＷＲ内において、測定ギャップｙのほぼ一次関数となる。
【０２８６】
また、本発明の照射光導波路ＧＩに相当する照射ファイバＦＩに入射する入射光量等の影響による光ファイバ束Ｆ内での光の減衰、ターゲット面Ｔｆの反射率などの変化に対し、全光量Ｐａも光量差Ｐｓも比例して変化するため、比率ｒは、これらの変化に依存しない値となる。
【０２８７】
したがって、同図（ｂ）で上述のような比率ｒと測定ギャップｙとの関係を、既知のレーザ干渉計などを用いた実測等により求めておき、比率ｒから測定ギャップｙを求める比率−ギャップ変換テーブルとして記憶しておけば、受光量ＰＡおよび受光量ＰＢに基づいて、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢに対する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡの比率ｒ＝Ｐｓ／Ｐａを求め、上述の比率−ギャップ変換テーブルを参照することにより、測定ギャップｙを求められる。
【０２８８】
差動型光ファイバ変位計は、上述の原理を利用して、比率ｒから測定ギャップｙを求めるものであり、位置測定装置２ｉでは、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを個別に受光でき、それらから全光量Ｐａも光量差Ｐｓも求められるので、上述の差動型光ファイバ変位計と同様の原理により、入射光量等の影響による光導波路内での光の減衰やターゲット面Ｔｆの反射率に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められる。
【０２８９】
すなわち、図３７に示すように、後述する制御部ＣＮ（図４１参照）などにより、受光量ＰＡおよび受光量ＰＢに基づいて、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢに対する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡの比率ｒｓ＝Ｐｓ／Ｐａを求め、上述の比率−ギャップ変換テーブルを参照し、またはそれと同等の演算をすることにより、測定ギャップｙを求められる。
【０２９０】
また、前述のように、上述の光ファイバ束Ｆでも各光ファイバは円柱状なので、受光ファイバＦＡとそれに近接または接合した受光ファイバＦＢの測定面内での形状は円形となり、円形相互間の接合は点接合となるので、接合（製造）しにくい。
【０２９１】
また、どのようにうまく接合しても、円形相互間の接合点以外の部分には間隙ができてしまい、その部分への反射光は受光できないので、測定ギャップｙに対する受光量ＰＡ、ＰＢ、比率ｒ等のリニアリティが確保できず、例えば図３８（ｂ）に示すような狭い実用範囲ＦＷＲとなる。
【０２９２】
これに対し、第５仮想側面Ｇ５と第６仮想側面Ｇ６は同一サイズの平面同士なので接合し易く、図２５で前述の位置測定装置２ｉでは、部分反射側面ＧＡＭの第５仮想側面Ｇ５と部分反射側面ＧＢＭの第６仮想側面Ｇ６とを接合できるので、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつ線形性（リニアリティ）を害するような間隙が生じにくいので、図３７のような理想型に近い受光量ＰＡ、ＰＢ、比率ｒｓの特性がえられる。すなわち、接合（製造）し易い分だけ製造コストを抑止することができ、間隙が生じない分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。
【０２９３】
なお、上記の比率−ギャップ変換テーブルは、厚み測定装置１として、図１で前述のＲＯＭ２２０の制御データ領域２２２内に記憶し、それを参照して、ＯＰＣ２５０とＣＰＵ２１０とが連動して、測定ギャップｙ（ｙ１、ｙ２）を求めても良いし、後述の制御部ＣＮ内に内蔵ＲＯＭを用意して比率−ギャップ変換テーブルを記憶して制御部ＣＮ内で測定ギャップｙまで求めてから出力しても良い。
【０２９４】
また、もちろん、制御部ＣＮ内で測定ギャップｙまで求めて、またはその途中まで求めて（例えばアナログ回路のみで可能な全光量Ｐａや光量差Ｐｓまで求めて、あるいは比率ｒｓまで求めて）出力しても良い。これらの場合、厚み測定装置１の制御部２００側の負担を分散させることにより、その他の内部処理の処理速度を向上させることが可能になるなどの利点がある。
【０２９５】
そこで、後述するように、本実施形態では、比率−ギャップ変換テーブルの代わりにそれに相当する回路を制御部ＣＮ内に設け、制御部ＣＮ内で測定ギャップｙまで求めてから出力する。このため、制御部ＣＮは、論理回路セルの他にアナログ回路等を混在するディジタル／アナログ混在セルアレイＬＳＩや、複数のベアチップを搭載したフリップチップ方式等によるチップサイズのマルチチップモジュールなどにより構成される。
【０２９６】
なお、図３５（ａ）に対応して、前述のように、仮想反射光導波路ＩＧＲを３つの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ、ＩＧＣに分割した場合の受光量ＰＡ、ＰＢ、ＰＣは、（前述の図３７に相当するものとして）測定ギャップｙに対して、図３９（ａ）に示すように変化し、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣに対する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡ（−ＰＣ）の比率ｒｓ＝Ｐｓ／Ｐａおよび光量差Ｐｔ＝ＰＣ−（ＰＡ＋ＰＢ）の比率ｒｔ＝Ｐｔ／Ｐａを求めると、同図（ｂ）に示すように、実用範囲ＷＲｓ内および実用範囲ＷＲｔ内において、測定ギャップｙのほぼ一次関数となる。
【０２９７】
すなわち、この場合、実用範囲ＷＲを２つ設けることができる。もちろん、上記の考え方を進めて、反射光導波路ＧＲをさらに分割（受光量の扱いをさらに分類）して、さらに多くの実用範囲を設けることもできる。これらの場合、測定ギャップｙに応じてその実用範囲を切り替えられるようにすれば、実質的に作動（測定可能）範囲が広い位置測定装置とすることができる。
【０２９８】
また、図４０は、差動型光ファイバ変位計のデータであるが、本発明において、発射角θを変化させれば、図３７（ｂ）で前述の比率ｒｓと測定ギャップｙとの関係は、原理的に、図４０で図示の比率ｒと測定ギャップｙの関係のリニアリティをさらに増したものとなる。
【０２９９】
発射角θを変化させる場合、前述と同様の方法で測定ギャップｙを求めることもできるが、図４０から明らかなように、各発射角θに対して比率ｒがゼロ（０）となる測定ギャップｙを記憶しておけば（同図のｙθ１〜ｙθ５の各点参照）、比率ｒ＝０の発射角θに基づいて、測定ギャップｙを求められる。
【０３００】
この場合、前述の比率−ギャップ変換テーブルの代わりに（またはそれと併用できるように）、発射角−ギャップ変換テーブルを用意しておくだけで実現でき、また、発射角（＝入射角）θを変化させて、比率ｒ＝０、すなわち受光量ＰＡ＝受光量ＰＢとなったことを検出するだけで良いので、加算や除算等のための回路が不要となり、回路を簡易化することができる。
【０３０１】
ただし、本実施形態では、前述のように、一般的な電子部品を樹脂等によりモールドしてパッケージ化するのと同様に、レーザ光源ＬＤであるレーザダイオードを照射光導波路ＧＩおよび反射光導波路ＧＲとともに一体化して、１つのパッケージ内に納めることを目標とするので、集光器や入射ユニットなどを省略して入射角θや発射角θを固定値とする。
【０３０２】
なお、図５で前述の位置測定装置２ａや図９で前述の位置測定装置２ｂ等と同様に、反射側面ＧＲＭの第３仮想側面Ｇ３、第４仮想側面Ｇ４、第５仮想側面Ｇ５および第６仮想側面を除く形状は、最低限、上記の第２仮想側面Ｇ２と第３仮想側面Ｇ３との近接を妨害しない形状であれば、任意の形状で良い（図２５参照）が、前述のように四角柱形状を基本にするのが理想的なので、以下では、任意形状の位置測定装置２ａや位置測定装置２ｂの変形例についての説明は省略する。
【０３０３】
そこで、次に図２６に示す位置測定装置２ｊは、図１２および図１３で前述の位置測定装置２ｃの仮想反射光導波路ＩＧＲを２つの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢに分割し、また、仮想反射光導波路ＩＧＲを含む反射光導波路ＧＲを２つに分割して、その上部を部分検出光ＬＳＡが図外の受光部ＰＤ（図１２参照）に誘導され易いように変形し、それぞれ仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢを含む２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢとしたものである。
【０３０４】
このため、この位置測定装置２ｊにおける反射光導波路ＧＲも、仮想反射光導波路ＩＧＲの全てを含み、反射光ＬＲ（ＬＡ、ＬＢ）を受光面ＧＲｄ（ＧＡｄ、ＧＢｄ）に入射して仮想反射光導波路ＩＧＲ（ＩＧＡ、ＩＧＢ）内を伝搬させ、検出面ＧＲｕ（ＧＡｕ、ＧＢｕ）から検出光ＬＳ（ＬＳＡ、ＬＳＢ）として発射させることになるので、図１２および図１３で前述の位置測定装置２ｃにおける反射光導波路ＧＲと同等の機能を果たすことができる。
【０３０５】
また、この場合の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢも、互いに同一サイズの仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６等を含みかつ四角柱形状を基本にするので、円柱状の光ファイバを接合するより接合し易く、かつリニアリティを害するような間隙が生じにくい。また、図示とは異なる位置、すなわち図示上の奥行き方向の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを想定することもできる。すなわち、接合（製造）し易い分だけ製造コストを抑止することができ、間隙が生じない分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。
【０３０６】
また、前述の位置測定装置２ｃと比べ、部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの単位で製造できるので、製造単位を小さくでき、その分扱い易く、さらに製造コストの低減が可能になる。
【０３０７】
また、２つ（複数）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの受光結果による差分を得ることができるので、図３７で前述の差動型光ファイバ変位計と同様の原理（以下、「差動型の原理」）により、入射光量等の影響による光導波路内での光の減衰やターゲット面Ｔｆ（測定対象物）の反射率（以下、「反射率等」）に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められる。
【０３０８】
すなわち、光ファイバ変位計と同様に、ターゲットＴの適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの利点を有するばかりでなく、差動型の原理により、さらに分解能を向上できる。
【０３０９】
さらにまた、この位置測定装置２ｊでは、２つ（複数のうちの少なくとも２つ）の部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢにおいて、それぞれの部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕから部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵまでの光路長が異なるため、個別に受光しやすい。すなわち、受光部分（例えばフォトダイオード等のディテクタ）を（少なくとも）２つ有する受光部ＰＤで一括して受光するにしても、個別に配置した受光部ＰＤでそれぞれを受光するにしても、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの受光量ＰＡ、ＰＢを区別できる。
【０３１０】
このため、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの受光量ＰＡ、ＰＢの光量差Ｐｓを求め、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求めることもできる。
【０３１１】
また、この位置測定装置２ｊでは、（少なくとも）２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸が、それぞれの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢの光軸を含む仮想の平面（前述の断面Ｃ）内に含まれるので、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて双方の部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを一括して受光する受光部ＰＤを配置するのに適している。
【０３１２】
さらに、前述の位置測定装置２ｃと同様に、反射制御面ＧＲＵ（の各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵ）の光軸が、断面Ｃ内において、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸とほぼ直交する関係となるように定められているので、受光部ＰＤを第１仮想側面Ｇ１等と平行に配置でき、反射制御面ＧＲＵの光軸に合わせて受光部ＰＤをさらに近接して配置し易く、装置全体の小型化に適している。
【０３１３】
次に、図２７および図２８に示す位置測定装置２ｋは、上述の位置測定装置２ｊをさらに変形し、図１６および図１７で前述の位置測定装置２ｅの反射光導波路ＧＲを、上記の部分反射光導波路ＧＡとして利用したものである。
【０３１４】
このため、上述した位置測定装置２ｊと同様に、この位置測定装置２ｋにおける反射光導波路ＧＲも、仮想反射光導波路ＩＧＲ（仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ）の全てを含み、図１２および図１３で前述の位置測定装置２ｃにおける反射光導波路ＧＲと同等の機能を果たせる。
【０３１５】
また、部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢも、同一サイズの仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６等を含む四角柱形状を基本にするので、接合し易く、広範囲のリニアリティを確保でき、また、図示上の奥行き方向の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを想定することもでき、また、位置測定装置２ｃより、製造単位が小さくて扱い易く、製造コストを抑止することができる。
【０３１６】
また、各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの差分を得ることができるので、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められ、これにより、光ファイバ変位計と同様に、ターゲットＴの適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの利点を有するばかりでなく、差動型の原理により、さらに分解能を向上できる。
【０３１７】
また、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの部分検出面ＧＡｕ、ＧＢｕから受光部ＰＤまでの光路長が異なるため、個別に受光しやすく、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢからの受光量ＰＡ、ＰＢを区別でき、それらの光量差Ｐｓを求め、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求めることもできる。
【０３１８】
また、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸が、前述の断面Ｃ内に含まれ、かつ、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸とほぼ直交するので、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて双方の部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを一括して受光する受光部ＰＤを第１仮想側面Ｇ１等と平行に配置でき、受光部ＰＤをさらに近接して配置し易く、装置全体の小型化に適している。
【０３１９】
次に、例えば図１６および図１７で前述の位置測定装置２ｅにおいて、反射光導波路ＧＲを左反射光導波路ＧＲＬとし、その左反射光導波路ＧＲＬに面対称の右反射光導波路ＧＲＲを配設して、図２０および図２１で前述の位置測定装置２ｇとしたのと同様に、上述の位置測定装置２ｋの反射光導波路ＧＲ（部分反射光導波路ＧＡ＋部分反射光導波路ＧＢ）を左反射光導波路ＧＲＬ（左内側部分反射光導波路ＧＡＬ＋左外側部分反射光導波路ＧＢＬ）とし、その左反射光導波路ＧＲＬに面対称の右反射光導波路ＧＲＲ（右内側部分反射光導波路ＧＡＲ＋右外側部分反射光導波路ＧＢＲ）を配設して、図２９および図３０に示す位置測定装置２ｌとする。
【０３２０】
この場合、位置測定装置２ｌは、上述の位置測定装置２ｋの利点に、位置測定装置２ｅを位置測定装置２ｇとしたことによる前述の利点が付加されることになる。
【０３２１】
すなわち、上述の位置測定装置２ｋの利点に加え、位置測定装置２ｌでは、左側に照射される照射光ＬＩ（ＬＩＬ）に対応する反射光ＬＲ（ＬＲＬ）ばかりでなく、逆方向の照射光ＬＩ（ＬＩＲ）に対応する反射光ＬＲ（ＬＲＲ）も受光できるので、反射光ＬＲ（ＬＲＲ）も測定に使用できることにより、照射光ＬＩの測定に対する照射効率を向上させ、感度（分解能等）をより高くすることができる。
【０３２２】
また、これにより、入射光Ｌの入射角θや照射光導波路ＧＩの光路長が設計値と僅かに異なっても高分解能を維持できるので、製作し易くなり、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上し、特に全体が小型化され反射光導波路ＧＲの資材コストが低いのに対してその製造コストが比較的に高い場合に、コストダウンが図れる。
【０３２３】
次に、図３１および図３２に示す位置測定装置２ｍは、図１４および図１５で前述の位置測定装置２ｄの仮想反射光導波路ＩＧＲを２つの仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢに分割し、また、仮想反射光導波路ＩＧＲを含む反射光導波路ＧＲを２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢに分割して、図１８および図１９で前述の位置測定装置２ｆの反射光導波路ＧＲを、上記の部分反射光導波路ＧＡとして利用して配設し、その反射光導波路ＧＲを部分反射光導波路ＧＡと反対向きに、部分反射光導波路ＧＢとして利用したて配設したものである。
【０３２４】
このため、この位置測定装置２ｍにおける反射光導波路ＧＲも、前述の位置測定装置２ｄの仮想反射光導波路ＩＧＲ（仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢ）の全てを含み、図１４および図１５で前述の位置測定装置２ｄにおける反射光導波路ＧＲと同等の機能を果たせる。
【０３２５】
また、部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢも、同一サイズの仮想部分接合側面Ｇ５、Ｇ６等を含む四角柱形状を基本にするので、接合し易く、広範囲のリニアリティを確保でき、また、図示上の奥行き方向の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを想定することもでき、また、位置測定装置２ｄより、製造単位が小さくて扱い易く、製造コストを抑止することができる。
【０３２６】
また、各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの差分を得ることができるので、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められ、これにより、光ファイバ変位計と同様に、ターゲットＴの適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの利点を有するばかりでなく、差動型の原理により、さらに分解能を向上できる。
【０３２７】
また、この位置測定装置２ｍでは、（少なくとも）２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵが、それぞれの部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢが相互に異なる方向に発射するように設けられているので、それぞれの部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを受光する受光部ＰＤを個別に近接して配置するのに適している。
【０３２８】
また、前述の位置測定装置２ｄと同様に、（少なくとも）２つの部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵが、対応する仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢの光軸を含む仮想の平面（前述の断面Ｃ）に対して、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸が交差（直交）する関係となるように設けられている。
【０３２９】
また、照射制御面ＧＩＵの光軸が断面Ｃ内にあり、仮想照射光導波路ＩＧＩの光軸と合わせているので、それに合わせて光源ＬＤを近接して配置しても、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵを断面Ｃ外に設けることができ、各反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）を近接して配置し易い（図４１参照）。
【０３３０】
なお、この位置測定装置２ｍでは、位置測定装置２ｄの仮想反射光導波路ＩＧＲを含む反射光導波路ＧＲを２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢに分割しているので、各部分反射制御面（ＧＡＵ、ＧＢＵ）の光軸が交差する関係となるように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路（ＧＡ、ＧＢ）と、それぞれの部分検出光（ＬＳＡ、ＬＳＢ）が相互に異なる方向に発射するように設けられた少なくとも２つの部分反射制御面（ＧＡ、ＧＢ）とが一致している。
【０３３１】
しかし、これらは一致している必要はない。すなわち、例えば反射光導波路ＧＲを３つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢおよびＧＣに分割した場合、部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢはその光軸が断面Ｃと交差する関係となるように設けられ、そのうちの少なくとも一方と部分反射光導波路ＧＣの部分検出光（部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの少なくとも一方と例えば部分検出光ＬＳＣ）が相互に異なる方向に発射するように設けられていれば、両方の条件を満足する。
【０３３２】
そして、その場合も、両方の利点を有する。すなわち、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵを断面Ｃ外に設けることができるので、各反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて受光部ＰＤを近接して配置し易く、また、それらの部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの少なくとも一方と部分検出光ＬＳＣが相互に異なる方向に発射されるので、それを受光する受光部ＰＤを個別に近接して配置するのに適している。
【０３３３】
特に位置測定装置２ｍでは、断面Ｃに対して、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸が直交するので、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸は、第１仮想側面Ｇ１〜第４仮想側面Ｇ４等を含む平面等と平行な平面内に含まれ、かつ、仮想照射光導波路ＩＧＩや各仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢの光軸と直交する関係となる。
【０３３４】
このため、上記の断面Ｃに平行な平面内に各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵを設けることにより、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵと平行かつ対向するように、双方の受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）を配置できる（図４１参照）。
【０３３５】
また、受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）と双方の反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵとの距離を同一距離にすれば、双方からの受光量ＰＡ、ＰＢなどの受光結果を同等に扱え、受光部ＰＤを簡易な構成にし易くなる。
【０３３６】
特に位置測定装置２ｍでは、前述の位置測定装置２ｃ等と同様に四角柱形状を基本とするので、断面Ｃに平行な側面を含む平面またはそれと平行な少し内側の平面内に各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵを設けることにより、各部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢと近接して、双方の受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）を配置でき、装置全体を小型化できる。
【０３３７】
さらに、この位置測定装置２ｍでは、（少なくとも）２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢの各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵが、断面Ｃの互いに反対面側に各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを発射するように設けられているので、それぞれ他方と反対面側に、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて近接して受光部ＰＤＡ、ＰＤＢを個別に配置でき、さらに装置を小型化できる。
【０３３８】
また、この位置測定装置２ｍでは、断面Ｃの互いに反対面側に各部分検出光（ＬＳＡ、ＬＳＢ）を発射するように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路（ＧＡ、ＧＢ）が、各部分反射制御面（ＧＡＵ、ＧＢＵ）の光軸が断面Ｃに交差（直交）する関係となるように設けられた少なくとも２つの部分反射光導波路（ＧＡ、ＧＢ）と一致する。
【０３３９】
すなわち、（少なくとも）２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢは、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸が断面Ｃに交差（直交）し、かつ、断面Ｃの互いに反対面側に各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを発射するように設けられている。
【０３４０】
この場合、これらの２つの部分反射光導波路ＧＡ、ＧＢを（前述の位置測定装置２ｆの反射光導波路ＧＲを利用して）同一形状として互いに反対側に向けるだけで実現できるので、大量生産等に適し、さらに製造コストの低減が可能になる。
【０３４１】
なお、この位置測定装置２ｍでは、前述の位置測定装置２ｄと同様に、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵから部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢを発射させるためにその光路を変更する部分反射側面ＧＡＭ、ＧＢＭの一部の部位ＧＡＭＳ、ＧＢＭＳを、断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の角度となるように設けるだけで、仮想部分反射光導波路ＩＧＡ、ＩＧＢの光軸に沿って断面Ｃ内に反射・伝搬してきた光を、断面Ｃと垂直かつ検出面ＧＡｕ、ＧＢｕ等と平行な仮想の平面内に伝搬する検出光ＬＳとなるように光路変更できるので、作製し易い。
【０３４２】
次に、前述の位置測定装置２ｋを応用して位置測定装置２ｌを構成したのと同様に、上述の位置測定装置２ｍの反射光導波路ＧＲ（部分反射光導波路ＧＡ＋部分反射光導波路ＧＢ）を左反射光導波路ＧＲＬ（左内側部分反射光導波路ＧＡＬ＋左外側部分反射光導波路ＧＢＬ）とし、その左反射光導波路ＧＲＬに面対称の右反射光導波路ＧＲＲ（右内側部分反射光導波路ＧＡＲ＋右外側部分反射光導波路ＧＢＲ）を配設して、図３３および図３４に示す位置測定装置２ｎとする。
【０３４３】
この場合、位置測定装置２ｎは、上述の位置測定装置２ｎの利点に、反射光導波路ＧＲを両側に配設した前述の利点が付加される。すなわち、左側の照射光ＬＩＬに対応する反射光ＬＲＬばかりでなく、逆方向の右側の照射光ＬＩＲに対応する反射光ＬＲＲも受光でき、測定に使用できるので、照射光ＬＩ（ＬＩＬ、ＬＩＲ）の測定に対する照射効率を向上させ、感度（分解能等）をより高くすることができる。
【０３４４】
また、これにより、入射光Ｌの入射角θや照射光導波路ＧＩの光路長が設計値と僅かに異なっても高分解能を維持できるので、製作し易くなり、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上し、特に全体が小型化され反射光導波路ＧＲの資材コストが低いのに対してその製造コストが比較的に高い場合に、コストダウンが図れる。
【０３４５】
上述のように、位置測定装置２ａ〜２ｎのいずれにおいても、従来の光ファイバ変位計と同等の原理に基づいて測定ギャップｙやその変化を求めることができるので、ターゲット（測定対象物）Ｔの適用範囲が広く、非接触測定のためターゲット（測定対象物）Ｔに汚染や変形等を与える心配がなく、高分解能・高安定度を有するなど、光ファイバ変位計と同等の利点を得られる。
【０３４６】
また、各光導波路の側面に第２仮想側面等の同一サイズの平行な仮想平面が含まれるので、それらを接合することにより、円柱状の光ファイバを接合するより接合（製造）し易い分だけ製造コストを抑止することができ、かつリニアリティを害するような間隙が生じにくい分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。すなわち、光ファイバ変位計と同等の利点を有しつつ、広範囲のリニアリティを確保でき、かつコストダウンが図れる。
【０３４７】
したがって、後述の位置測定装置２として、上述の位置測定装置２ａ〜２ｎのいずれをも適用できるが、本実施形態の位置測定装置２には、これらのうち、本発明の目的に対して有益な利点を同時に最も多く有していると考えられる位置測定装置２ｎの原理
（構成）を応用する。そこで、上述の位置測定装置２ｎの利点、特にその光導波路群ＧＧの構成の利点を、以下にまとめておく。
【０３４８】
図３３および図３４に示すように、位置測定装置２ｎの光導波路群ＧＧは、仮想照射光導波路ＩＧＩを含む照射光導波路ＧＩと、それぞれ仮想反射光導波路ＩＧＲ（ＩＧＲＬ、ＩＧＲＲ）を含む左右一対の反射光導波路ＧＲＬ、ＧＲＲから成る反射光導波路ＧＲを備えている。
【０３４９】
反射光導波路ＧＲの左側を構成する左反射光導波路ＧＲＬは、照射光導波路ＧＩ側（左内側）に配設され仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬを含む左内側部分反射光導波路ＧＡＬと、照射光導波路ＧＩとは逆側（左外側）に配設され仮想部分反射光導波路ＩＧＢＬを含む左外側部分反射光導波路ＧＢＬとを有している。
【０３５０】
ここで、左内側部分反射光導波路ＧＡＬは、前述の仮想部分接合側面Ｇ５等を含む四角柱形状を基本とし、部分反射制御面ＧＡＵの光軸が断面Ｃに交差（直交）し、かつ、断面Ｃの前面側（図示の手前側）に部分検出光ＬＳＡＬを発射するように、その部分反射制御面ＧＡＵから部分検出光ＬＳＡＬを発射させるためにその光路を変更する部分反射側面ＧＡＭの一部の部位（以下「誘導面」）ＧＡＭＳを、断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の角度となるように設けた四角柱を基本とする光導波路として構成され、その部分反射制御面ＧＡＵが断面Ｃの前面側に向くように配設されている。
【０３５１】
一方、左外側部分反射光導波路ＧＢＬは、左内側部分反射光導波路ＧＡＬと同一形状の光導波路として構成され、部分反射制御面ＧＡＵの光軸が断面Ｃに交差（直交）し、かつ、断面Ｃの後面側（図示の奥側）に部分検出光ＬＳＢＬを発射するように、その部分反射制御面ＧＢＵが断面Ｃの後面側に向くように配設されている。
【０３５２】
反射光導波路ＧＲの右側を構成する右反射光導波路ＧＲＲは、照射光導波路ＧＩ側（右内側）に配設され仮想部分反射光導波路ＩＧＡＲを含む右内側部分反射光導波路ＧＡＲと、照射光導波路ＧＩとは逆側（右外側）に配設され仮想部分反射光導波路ＩＧＢＬを含む右外側部分反射光導波路ＧＢＬとを有している。
【０３５３】
ここで、右内側部分反射光導波路ＧＡＲも右外側部分反射光導波路ＧＢＲも、左内側部分反射光導波路ＧＡＬと同一形状の光導波路として構成され、部分反射制御面ＧＡＵの光軸が断面Ｃに交差（直交）し、かつ、相互に反対面側、すなわちそれぞれ断面Ｃの前面側および後面側に部分検出光ＬＳＡＲおよびＬＳＢＲを発射するように、その部分反射制御面ＧＡＵおよびＧＢＵが断面Ｃの前面側および後面側に向くように配設されている。
【０３５４】
すなわち、位置測定装置２ｎは、それぞれ四角柱形状を基本とする５つの光導波路から成る光導波路群ＧＧを備え、光導波路群ＧＧは、前記５つの光導波路として、仮想照射光導波路ＩＧＩを含む照射光導波路ＧＩと、その左右に配設された４つの部分反射光導波路から構成され仮想反射光導波路ＧＲを含む反射光導波路ＧＲと、を有し、反射光導波路ＧＲは、前記４つの部分反射光導波路として、それぞれ仮想反射光導波路ＩＧＲの一部である仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬ、ＩＧＢＬ、ＩＧＡＲおよびＩＧＢＬを含む左内側部分反射光導波路ＧＡＬ、左外側部分反射光導波路ＧＢＬ、右内側部分反射光導波路ＧＡＲおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲを有している。
【０３５５】
また、４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＬは、それぞれの誘導面ＧＲＭＳ（ＧＡＭＳまたはＧＢＭＳ）を断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の角度となるように設けた、四角柱を基本とする同一形状の光導波路として構成され、各部分反射制御面ＧＲＵ（ＧＡＵまたはＧＢＵ）の光軸は断面Ｃに交差（直交）するとともに、左内側部分反射光導波路ＧＡＬおよび右内側部分反射光導波路ＧＡＲは、断面Ｃの前面側にそれぞれ部分検出光ＬＳＡＬおよびＬＳＡＲを発射するように、それぞれの部分反射制御面ＧＡＵが断面Ｃの前面側に向くように配設され、左外側部分反射光導波路ＧＢＬおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲは、断面Ｃの後面側にそれぞれ部分検出光ＬＳＢＬおよびＬＳＢＲを発射するように、それぞれの部分反射制御面ＧＢＵが断面Ｃの後面側に向くように配設されている。
【０３５６】
したがって、位置測定装置２ｎでは、光導波路群ＧＧがその構成において下記の利点▲１▼〜▲９▼を有する。
【０３５７】
▲１▼ ４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲは、断面Ｃおよび検出面ＧＲｕ等の双方に４５゜の誘導面ＧＲＭＳを設けた四角柱を基本とする同一形状の光導波路として構成でき、また、この誘導面ＧＲＭＳも単に４５゜の角度にすればよいので作製し易く、製造単位が小さくて扱い易く、大量生産等に適しているので、コストダウンが図れる。
【０３５８】
▲２▼ また、照射光導波路ＧＩに対して上記の同一形状の光導波路の（各部分反射制御面の）向きを変えて接合するだけで、光導波路群ＧＧを構成（作製）できるので、単純で作製し易い分だけ、コストダウンが図れる。
【０３５９】
▲３▼ また、上記の４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲの他、照射光導波路ＧＩも含めて、光導波路群ＧＧの５つの光導波路が全て第１仮想側面Ｇ１等を含む四角柱形状を基本にするので、円柱状の光ファイバを接合するより接合（製造）し易い分だけコストダウンが図れ、かつリニアリティを害するような間隙が生じにくい分だけ広範囲のリニアリティを確保できる。
【０３６０】
▲４▼ また、同様に、四角柱形状を基本にするので、図示とは異なる位置、すなわち図示上の奥行き方向の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩや仮想反射光導波路ＩＧＲを想定できる。逆に言えば、設計時に想定した光路と僅かに異なっても十分な光を伝搬でき、高分解能・高安定度を維持できるので、作製し易く、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上するので、コストダウンが図れる。
【０３６１】
▲５▼ また、反射光導波路ＧＲを構成する上記の４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲを照射光導波路ＧＩの左右に配設するので、左側の照射光ＬＩＬに対応する反射光ＬＲＬばかりでなく、逆方向の右側の照射光ＬＩＲに対応する反射光ＬＲＲも受光でき、測定に使用できるので、照射光ＬＩ（ＬＩＬ、ＬＩＲ）の測定に対する照射効率を向上させ、感度（分解能等）をより高くすることができる。また、入射光Ｌの入射角θや照射光導波路ＧＩの光路長が設計値と僅かに異なっても高分解能を維持できるので、製作し易くなり、パッケージ化するような場合にもその歩留まりが向上し、特に全体が小型化され反射光導波路ＧＲの資材コストが低いのに対してその製造コストが比較的に高い場合に、コストダウンが図れる。
【０３６２】
▲６▼ また、上記の４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲの各部分反射制御面ＧＲＵ（ＧＡＵまたはＧＢＵ）は、断面Ｃに平行な側面に含まれ、それらの光軸は断面Ｃに交差（直交）するので、それらからの部分検出光ＬＳＡＬ、ＬＳＢＬ、ＬＳＡＲ、ＬＳＢＲを受光する受光部ＰＤを、各部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲに近接して配置でき、小型化が図れ、特にパッケージ化するような場合に有利となる。
【０３６３】
▲７▼ また、上記の４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲの各部分反射制御面ＧＲＵ（ＧＡＵまたはＧＢＵ）のうち、左内側部分反射光導波路ＧＡＬおよび右内側部分反射光導波路ＧＡＲのそれぞれの部分反射制御面ＧＡＵは、断面Ｃの前面側にそれぞれ部分検出光ＬＳＡＬおよびＬＳＡＲを発射するように、断面Ｃの前面側に向くように配設され、左外側部分反射光導波路ＧＢＬおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲのそれぞれの部分反射制御面ＧＢＵは、断面Ｃの後面側にそれぞれ部分検出光ＬＳＢＬおよびＬＳＢＲを発射するように、断面Ｃの後面側に向くように配設されているので、部分検出光ＬＳＡＬおよびＬＳＡＲを受光する受光部ＰＤ（ＰＤＡ）を断面Ｃの前面側に、部分検出光ＬＳＢＬおよびＬＳＢＲを受光する受光部ＰＤ（ＰＤＢ）を断面Ｃの後面側に、すなわちそれぞれ他方と反対面側に、各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの光軸に合わせて近接して受光部ＰＤＡ、ＰＤＢを個別に配置でき、小型化が図れ、特にパッケージ化するような場合に有利となる。
【０３６４】
▲８▼ また、上記の場合、各受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）と各部分反射制御面ＧＲＵ（ＧＡＵまたはＧＢＵ）の距離を同一距離にすることにより、各受光量ＰＡ、ＰＢなどの受光結果を同等に扱え、受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）を簡易な構成にでき、コストダウンが図れる。
【０３６５】
▲９▼ また、反射光導波路ＧＲは、仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬ、ＩＧＢＬ、ＩＧＡＲおよびＩＧＢＬを含む上記４つの部分反射光導波路（左内側部分反射光導波路ＧＡＬ、左外側部分反射光導波路ＧＢＬ、右内側部分反射光導波路ＧＡＲおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＬ）の全てを有しているので、仮想部分反射光導波路ＩＧＡ（ＩＧＡＬ＋ＩＧＡＲ）、ＩＧＢ（ＩＧＡＬ＋ＩＧＡＲ）からの部分検出光ＬＳＡ（ＬＳＡＬ＋ＬＳＡＲ）、ＬＳＢ（ＬＳＡＬ＋ＬＳＡＲ）を受光して、それぞれに対応する受光量ＰＡ（ＰＡＬ＋ＰＡＲ）、受光量ＰＢ（ＰＢＬ、ＰＢＲ）に基づいて、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢを求められる。また、各部分検出光ＬＳＡ、ＬＳＢの差分に相当する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡやそれらの比率ｒｓ＝Ｐｓ／Ｐａを得ることができるので、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められ、これにより、光ファイバ変位計と同様に、ターゲットＴの適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの利点を有するばかりでなく、差動型の原理により、さらに分解能を向上できる（図３７参照）。
【０３６６】
次に、本実施形態の厚み測定装置１に適用する位置測定装置２について説明する。
【０３６７】
図４１〜図４４に示すように、位置測定装置２は、５つの光導波路を有する光導波路群ＧＧと、レーザダイオードを有して入射光（レーザ光）Ｌを発する光源ＬＤと、２つの部分受光部ＰＤＡおよびＰＤＢを有する受光部ＰＤと、光源ＬＤを制御するとともに、受光部ＰＤの受光結果に基づいて測定ギャップｙを求める制御部ＣＮとを備えている。
【０３６８】
光導波路群ＧＧは、上記の５つの光導波路として、石英ガラスから成る厚みｇｄ＝０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度、幅ｇｗ＝１ｍｍ〜５ｍｍ程度、長さ（高さ）ｇｈ＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の平板（四角柱の一種：以下「ガラス平板」）をそれぞれ所要の形状に研削・研磨加工して製造された照射光導波路ＧＩ、左内側部分反射光導波路ＧＡＬ、左外側部分反射光導波路ＧＢＬ、右内側部分反射光導波路ＧＡＲおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲを有している。
【０３６９】
なお、前述のように、この位置測定装置２には前述の位置測定装置２ｎの原理
（構成）を適用するので、光導波路群ＧＧの照射光導波路ＧＩは、仮想照射光導波路ＩＧＩを含むが、前述の利点▲４▼でも述べたように、四角柱形状を基本にする場合、図示上の奥行き方向（上記の幅ｇｗ方向）の任意の位置に、仮想照射光導波路ＩＧＩを想定できるので、この位置測定装置２の光導波路群ＧＧの照射光導波路ＧＩでは、同一サイズの第１仮想側面Ｇ１等を想定できる接合側面全て（すなわち図４２の厚みｇｄ×幅ｇｗ×高さｇｈのガラス平板の幅ｇｗ×高さｇｈの表面のうちの幅ｇｗ×高さｇｈｉの面全体）を仮想照射光導波路ＩＧＩの第１仮想側面Ｇ１等とする。
【０３７０】
これにより、照射光導波路ＧＩのうち、図示の入射面ＧＩｕと照射面ＧＩｄの間は、仮想照射光導波路ＩＧＩを兼ね、照射光導波路ＧＩの照射測定面ＧＩＤは、仮想照射光導波路ＩＧＩの照射面ＧＩｄを兼ねることになる。
【０３７１】
また、４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲも、それぞれ仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬ、ＩＧＢＬ、ＩＧＡＲおよびＩＧＢＬを含み、上記の仮想照射光導波路ＩＧＩの第１仮想側面Ｇ１と同一サイズの接合側面全てを前述の第３仮想側面Ｇ３等として、図示の入射面ＧＩｕと照射面ＧＩｄの間は、それぞれ仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬ、ＩＧＢＬ、ＩＧＡＲおよびＩＧＢＬを兼ね、そのぞれの部分反射測定面ＧＲＤは部分受光面ＧＲｄを兼ねることになる（利点▲４▼参照）。
【０３７２】
上述の照射光導波路ＧＩは、光源ＬＤからのレーザ光Ｌを入射角θ（ここではθ＝１０〜３０°程度：図４０参照）で入射し易くして入射光量を少しでも増大させ、また、光源ＬＤを近接して配置し易いように、図１２で図示の照射制御面ＧＩＵ２と同様に、ガラス平板の上端面を角度θで図示のように研削・研磨加工して照射制御面ＧＩＵとし、その光軸が光源ＬＤ側に傾くように作製（製造）される。
【０３７３】
左外側部分反射光導波路ＧＢＬは、図４３（ａ）に示すように、ガラス平板の上端面を４５°の傾斜に研削・研磨加工して誘導面ＧＢＭＳとし、内部に含む仮想部分反射光導波路ＩＧＢＬの光軸に沿って反射・伝搬してきた光を、照射面ＧＩｄ、入射面ＧＩｕ、検出面ＧＲｕ等と平行な仮想の平面内に伝搬する部分検出光ＬＳＢ（ＬＳＢＬ）とするための誘導面ＧＢＭＳを設けた形状に作製（製造）される。
【０３７４】
そして、他の３つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲも、上記の左外側部分反射光導波路ＧＢＬと同様に４５゜の誘導面ＧＲＭＳ（ＧＡＭＳまたはＧＢＭＳ）を設けた同一形状に作製（製造）される（利点▲１▼参照）。
【０３７５】
照射光導波路ＧＩ、左内側部分反射光導波路ＧＡＬ、左外側部分反射光導波路ＧＢＬ、右内側部分反射光導波路ＧＡＲおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲは、上述の形状に切削され、表面処理等の加工がされた後、その表面全体に金めっきを施され、照射制御面ＧＩＵ、部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵ、照射測定面ＧＩＵ、部分反射測定面ＧＡＤ、ＧＢＤに相当する部位の金めっきのみをサンドペーパ等により削り落とされ、各光導波路の単品として完成する（利点▲１▼参照）。
【０３７６】
すなわち、光導波路としては、元になったガラス平板の研削・研磨加工後の部分がそのコア領域となり、金めっきの残った部分がクラッド領域となり、金めっきを削り落とした部分が、各光導波路としての光の入射面または発射面となる。
【０３７７】
そして、上記の同一形状の光導波路の各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵ等の向きを図示のように順次変えた４つの部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲの側面（仮想部分反射光導波路ＩＧＡＬ等の第３仮想側面Ｇ３等を含む側面）を、照射光導波路ＧＩの左右の側面（第１仮想側面Ｇ１、第２仮想側面Ｇ２を含む側面）に対して、図示のように順次、接着剤等により接合することにより、光導波路群ＧＧとして完成する（利点▲２▼、▲３▼、▲５▼参照）。
【０３７８】
光源ＬＤは、前述のように、レーザ光Ｌを発するレーザダイオードを有するレーザ光源であり、上述の照射光導波路ＧＩ（に含む仮想照射光導波路ＩＧＩ）の光軸に対して、照射光ＬＩが発射角θを有するように、レーザ光Ｌの入射角θが定められ、上述の照射制御面ＧＩＵに近接（あるいは密着）して配設される。
【０３７９】
逆に言えば、発射角θを有することによって、ターゲット面Ｔｆからの反射角θの部分反射光ＬＡ（ＬＡＬ＋ＬＡＲ）、ＬＢ（ＬＢＬ＋ＬＢＲ）が得られ、それらに対応する部分検出光ＬＳＡ（ＬＳＡＬ＋ＬＳＡＲ）、ＬＳＢ（ＬＳＢＬ＋ＬＳＢＲ）が得られ（図３３参照）、それらの受光量ＰＡ（ＰＡＬ＋ＰＡＲ）、ＰＢ（ＰＢＬ＋ＰＢＲ）が測定ギャップｙと所定の関係（図３７、利点▲９▼参照）となる。
【０３８０】
すなわち、前述のように、発射角θを有することによって、測定ギャップｙと所定の関係を有する受光量ＰＡ（ＰＡＬ＋ＰＡＲ）、ＰＢ（ＰＢＬ＋ＰＢＲ）が得られ、レーザ光Ｌを変位計測に利用できる。
【０３８１】
受光部ＰＤは、前述のように、上記の部分検出光ＬＳＡ（ＬＳＡＬ＋ＬＳＡＲ）を受光して受光量ＰＡ（ＰＡＬ＋ＰＡＲ）を得るための部分受光部ＰＤＡと、部分検出光ＬＳＢ（ＬＳＢＬ＋ＬＳＢＲ）を受光して受光量ＰＢ（ＰＢＬ＋ＰＢＲ）を得るための部分受光部ＰＤＢとを有している。
【０３８２】
部分受光部ＰＤＡは、それぞれフォトダイオード等あるいはそれと同等の機能を果たすようにフォトトランジスタ等を有して部分検出光ＬＳＡＬ、ＬＳＡＲを受光し、それぞれの受光量ＰＡＬ、ＰＡＲに対応する電圧ＶＡＬ、ＶＡＲを出力する図外の２つのフォトセンサと、それらの和、すなわち受光量ＰＡ＝ＰＡＬ＋ＰＡＲに対応する電圧ＶＡ＝ＶＡＬ＋ＶＡＲを求めて出力する図外の加算回路とを備え、左内側部分反射光導波路ＧＡＬおよび右内側部分反射光導波路ＧＡＲのそれぞれの部分反射制御面ＧＡＵに近接（あるいは密着）して配設される。
【０３８３】
部分受光部ＰＤＢも、部分受光部ＰＤＡと同様に構成され、部分検出光ＬＳＢＬ、ＬＳＢＲを受光する２つのフォトセンサと、それぞれの受光量ＰＢＬ、ＰＢＲの和である受光量ＰＢ＝ＰＢＬ＋ＰＢＲに対応する電圧ＶＢ＝ＶＢＬ＋ＶＢＲを求めて出力する加算回路とを備え、左外側部分反射光導波路ＧＢＬおよび右外側部分反射光導波路ＧＢＲのそれぞれの部分反射制御面ＧＢＵに、各受光部ＰＤＡ、ＰＤＢと各部分反射制御面ＧＡＵ、ＧＢＵの距離が同一距離となるように近接（あるいは密着）して配設される（利点▲６▼〜▲８▼参照）。
【０３８４】
なお、この場合、部分受光部ＰＤＡ、ＰＤＢでは、各部分検出光ＬＳＡＬ、ＬＳＡＲ、ＬＳＢＬ、ＬＳＢＲの受光量ＰＡＬ、ＰＡＲ、ＰＢＬ、ＰＢＲに対応する電圧ＶＡＬ、ＶＡＲ、ＶＢＬ、ＶＢＲを求めて出力するようにし、その後の処理は下記の制御部ＣＮで行うようにしても良い。
【０３８５】
制御部ＣＮは、前述のように、ディジタル／アナログ混在セルアレイＬＳＩや、チップサイズのマルチチップモジュールなどにより構成され、測定ギャップｙを求める。すなわち、受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）から出力された受光量ＰＡ、ＰＢ（に対応する電圧ＶＡ、ＶＢ）に基づいて、全光量Ｐａ＝ＰＡ＋ＰＢに対する光量差Ｐｓ＝ＰＢ−ＰＡの比率ｒｓ＝Ｐｓ／Ｐａを求め、比率ｒｓに基づいて比率ｒｓ−測定ギャップｙの関係（図３７参照）から測定ギャップｙを求める。
【０３８６】
なお、この場合、前述のように、例えば制御部ＣＮ内に内蔵ＲＯＭを用意して比率−ギャップ変換テーブルを記憶し、それを参照するようにしても良いし、固定化された演算であれば、論理演算回路などを内部に設けることもできる。また、図１の厚み測定装置１に適用する場合には、制御部ＣＮ内の処理の一部を例えば厚み測定装置１内のＯＰＣ２５０等によって行っても良い。
【０３８７】
この位置測定装置２では、光導波路群ＧＧが完成すると、次に、図４２や図４４（ａ）に示すように、光源ＬＤや受光部ＰＤが近接（あるいは密着）して配置され、また、各受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）と各部分反射制御面ＧＲＵ（ＧＡＵまたはＧＢＵ）の距離が同一距離となるように配置されて、制御部ＣＮとともに、図４４（ａ）に示すように、樹脂等により一体としてモールドされ１つのパッケージ内に納められ、位置測定装置２が完成する（利点▲６▼〜▲９▼参照）。
【０３８８】
上述のように作製（構成、製造）されることにより、位置測定装置２では、前述の利点▲１▼〜▲９▼に加え、レーザ光を照射光として利用できるため、光量を大きくして高密度の照射ができ、帯域幅を広げることができ、照射光（レーザ光）ＬＩやその反射光ＬＲの光路とそれ以外との光量の差が顕著となって、他の光の影響を受けにくく、結果的な受光量が多いので、より精度の高い変位測定ができ、これにより、高分解能などの光ファイバ変位計と同等の利点をさらに向上させ、かつ、広範囲のリニアリティをさらに確保し易くなり、また、特に透過率の高い波長（例えば多成分系ガラスの場合８３０ｎｍ程度）の単色光を利用することにより、減衰を少なくすることもできる。
【０３８９】
また、光源ＬＤには、レーザダイオードを用い、受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）には、フォトダイオード等を用いるので、小型化しやすく、それらを照射光導波路ＧＩ、反射光導波路ＧＲ（各部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲ）および制御部ＣＮとともに一体化して、１つのパッケージ内に納めることにより、さらに小型化でき、扱い易くなるとともに、大量生産が可能になるので、材料（資材コスト）や製造（製造コスト）などに関して、コストダウンが図れる。
【０３９０】
したがって、この位置測定装置２では、ターゲットＴの適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの光ファイバ変位計と同等の利点を有しつつ、広範囲のリニアリティを確保でき、かつ、小型化やコストダウンが図れる。特に、差動型の原理により、反射率等に依存せずに、測定ギャップｙおよびその変化を求められるので、さらに分解能を向上できる（図３７参照）。
【０３９１】
また、厚み測定装置１でも後述のように、ターゲットＴを真空チャック等の浮力支持機構により支持する場合にも、レーザ光を利用した測定であるため、力学的作用を及ぼすこと無く微妙なバランスを維持でき、浮力による支持等ができるので、完全に非接触の状態で変位測定ができる。このため、例えばハードディスクドライブの磁気ヘッドの浮上量測定等にも適用できる。
【０３９２】
なお、前述のように、コア領域の元になる平板としては、上述の石英系ガラスばかりでなく、多成分系ガラスやプラスチックでもよい。また、クラッド領域も上述の金めっきばかりでなく、光を反射する他の金属系の物質でも良いし、コア領域より屈折率の低い誘電体でも良い。
【０３９３】
また、上述では金めっきを施したので、電気めっき法により作製されることになるが、上述の平板は、厚みｇｄ＝０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、いわば薄膜なので、照射光導波路ＧＩや反射光導波路ＧＲ（各部分反射光導波路ＧＡＬ、ＧＢＬ、ＧＡＲ、ＧＢＲ）等を、物理気相合成法や化学気相合成法などにより作製しても良い。
【０３９４】
すなわち、これらの作製方法によれば、いわゆる薄膜化されたコア領域やクラッド領域を作製でき、小型化に有効であるとともに、各光導波路を薄くできることにより、感度を向上させ、さらに高分解能・広帯域の特性を有する位置測定装置２とすることができる。
【０３９５】
また、これらの作製方法は、他の装置や部品等を作製するためにも一般的に用いられる作製方法であるため、他の目的で購入した既存の設備等を使用して作製し易く、この場合、特別な設備投資等が不要となる。また、いずれの方法も光導波路の表面を平面化し易いので、例えば照射光導波路ＧＩの第２仮想側面Ｇ１を含む照射側面ＧＩＭと反射光導波路ＧＲの第３仮想側面Ｇ３を含む反射側面ＧＲＭとを接合する場合等にも接合し易い。
【０３９６】
なお、光源ＬＤと光導波路群ＧＧ間および各受光部ＰＤ（ＰＤＡ、ＰＤＢ）と光導波路群ＧＧ間は、密着させたり、あるいは上述のクラッド領域を形成する材質のもので、光学的に閉じられるように（すなわち光が漏れないように）、一体としてモールドしてパッケージ化することが好ましい。
【０３９７】
図４４（ｂ）は、樹脂等によりモールドされ１つのパッケージ内に納められた同図（ａ）の位置測定装置２をイメージ化した模式図であり、図１および以下の説明で参照する図では、この模式図により位置測定装置２を表現する。
【０３９８】
ここで、以下、この位置測定装置２を適用した図１の厚み測定装置１の説明に戻る。
【０３９９】
図１で前述のように、測定部５０は、第１変位計３０と、第２変位計４０と、ターゲットＴを搭載してその位置を３次元の各方向に移動・調整可能なキャリア５１０と、ターゲットＴを非接触で挿入可能な測定面間ギャップＤとなるように調整可能なガイド５１１、５１２と、を備えている。
【０４００】
第１変位計３０は、前述の位置測定装置２を有して、その照射面ＧＩｄがターゲット（測定対象物）Ｔの表裏２面のうちの一方のターゲット面Ｔｆ１に対向するように設けられ（図４５参照）、自己の照射面ＧＩｄからの第１測定ギャップ（第１距離）ｙ１を求める。
【０４０１】
第２変位計４０も同様に、前述の位置測定装置２を有して、その照射面ＧＩｄがターゲットＴの表裏２面のうちの他方のターゲット面Ｔｆ２に対向するように設けられ（図４５参照）、自己の照射面ＧＩｄからの第２測定ギャップ（第２距離）ｙ２を求める。
【０４０２】
キャリア５１０は、例えば水平面上のＸ軸、Ｙ軸およびそれらと垂直なＺ軸の３次元の各方向に、それぞれステッピングモータ等から成る図外のＸ動モータ、Ｙ動モータ、Ｚ動モータを駆動源とする各種のギア機構やネジ機構を介して、図外のＸ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、Ｚ軸ステージにより、移動可能に構成されている。
【０４０３】
なお、上記のターゲットＴの３次元の座標や厚み測定の対象となる測定範囲も、キーボード４やマウス５によりディスプレイ３で確認しながら任意に設定でき、また、任意の座標位置に対するキャリア５１０の駆動源の（例えばパルス数などの）制御データは、実測データ等に基づいて、前述の制御データ領域２２２内に、送り位置制御データとして規定されている。
【０４０４】
ガイド５１１およびガイド５１２は、前述のようにパッケージ化され小型化されたことによりプローブ的に扱うことが可能になった第１変位計３０および第２変位計４０を、同様のＺ動モータを駆動源とする各種のギア機構やネジ機構を介して上下動させ、この上下動により照射測定面ＧＩＤ（照射面ＧＩｄ）等の相互間の距離となる測定面間ギャップＤを調整可能に構成されている。
【０４０５】
なお、この測定面間ギャップＤも、キーボード４やマウス５によりディスプレイ３で確認しながら任意に設定でき、また、任意の測定面間ギャップＤに対するファイバガイド５１１、５１２の駆動源の（例えばパルス数などの）制御データは、実測データ等に基づいて、前述の制御データ領域２２２内に、測定面間ギャップ制御データとして規定されている。
【０４０６】
このため、ＯＰＣ２５０は、ＣＰＵ２１０と連動してこの測定面間ギャップ制御データを参照することにより、設定された所定の値に合うように、測定面間ギャップＤを調整できる。
【０４０７】
また、ＣＰＵ２１０は、単独でまたはＯＰＣ２５０と連動して、調整された上記の測定面間ギャップＤから前述の測定ギャップｙ１および測定ギャップｙ２を引く（減算する）ことにより、ターゲットＴの厚みｄを求める。
【０４０８】
この場合、測定面間ギャップＤは、ターゲット（測定対象物）Ｔを非接触で挿入可能に調整できるので、非接触の状態でターゲット（測定対象物）Ｔの厚みｄを測定できる。
【０４０９】
なお、上記の構成では、水平面上（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の座標（偏位）は、キャリア５１０のＸ、Ｙ方向の移動に依存したので、例えばターゲットＴの（設定された）所定の測定範囲の厚み分布等を得たい場合、キャリア５１０（およびターゲットＴ）を水平面上で移動させることになるが、これを避けたい場合やその他の事情に合わせて、ガイド５１１、５１２側を水平面上で移動できる構成とすることもできるし、双方ともに移動可能にしてそれらを併用できるようにしても良い。
【０４１０】
また、キャリア５１０は、ターゲットＴを空気（ガス）等の圧力などの浮力により支える真空チャック、エアーベアリング（エアーテーブル）等（以下「真空チャック等」）と呼ばれる浮力支持機構を有していることが好ましい。この場合、浮力による支持や移動ができるので、完全に非接触の状態で測定できる。
【０４１１】
上述のように、厚み測定装置１では、非接触の状態でターゲット（測定対象物）Ｔの厚みｄを測定できる。また、この場合、照射光（特にここではレーザ光）を利用した光による測定を行うので、ターゲットＴの導電率に拘らず、すなわちターゲットＴが導電体か絶縁体かなどの属性に拘らずに、測定できる。また、これにより、静電容量センサのような測定面間ギャップの制限がないので、厚さの大小による制限も生じない。
【０４１２】
なお、仮に空気マイクロメータのノズルを、静電容量センサの測定電極のように、測定対象物の両面のそれぞれに各ノズル先端が対向するように一対で配設し、一対の各ノズル先端と測定対象物との間の距離（測定ギャップ）と、ノズル先端相互間の所定距離（測定面間ギャップ）に基づいて、測定対象物の厚みを求めようとしても、例えば薄い測定対象物では、対向するノズル先端からの空気（ガス）圧等により振動してしまうなど、測定対象物に力学的な作用を及ぼすので、正確な測定ができない。
【０４１３】
また、例えば前述のように、キャリア５１０に真空チャック等の浮力支持機構を採用した場合、空気（ガス）等の圧力と流量および重力を微妙に（程良く）バランスさせることになるが、従来の空気マイクロメータ等では、ノズル先端からの空気（ガス）圧等により、このバランスを崩してしまうので、採用できない。
【０４１４】
これに対し、厚み測定装置１では、レーザ光を利用した測定を行うため、空気マイクロメータのような力学的作用を及ぼすことも無く測定でき、これにより、圧力、流量、重力等の微妙なバランスを維持することができるので、真空チャック等の浮力支持機構をも、問題なく採用することができる。そして、この場合、浮力による支持や移動ができるので、完全に非接触の状態で測定できる。
【０４１５】
したがって、この厚み測定装置１では、位置測定装置２を有する２つの変位計３０、４０を利用することにより、ターゲット（測定対象物）Ｔの導電率や厚みの大小などの属性に拘らず、また、力学的作用を及ぼすこと無く、非接触の状態でターゲットＴの厚みｄを測定できる。
【０４１６】
なお、前述のように、位置測定装置２として、前述した位置測定装置２ａ〜２ｎのいずれをも適用できるので、第１変位計３０が有する位置測定装置２と第２変位計４０が有する位置測定装置２とは同タイプである必要はないが、同タイプであれば、装置としての特性等が同等になるので、制御部（制御手段）２０内の処理が簡易になるなど、より好ましい。
【０４１７】
また、ターゲット（測定対象物）Ｔが例えば液晶パネル等のガラスなどのように透過性を有する場合、すなわち透明物体から成るターゲットＴを測定対象とする場合、第１変位計３０および第２変位計４０のそれぞれの位置測定装置２の各照射光ＬＩの発射角θは、ターゲットＴを透過する各透過光が、対向する他方の位置測定装置２の受光面ＧＲｄ内に入らない所定の発射角θに定められていることが好ましい。
【０４１８】
例えば、第１変位計３０の各構成要素と第２変位計４０の各構成要素を区別するため、第１変位計３０側を〜１、第２変位計４０側を〜２（図４６参照）とし、第１変位計３０の（位置測定装置２の）光導波路群ＧＧ１の照射光導波路ＧＩ１の照射面ＧＩｄ１から発射角θ１で照射光ＬＩ１を照射すると、その照射光ＬＩ１に対応する反射光ＬＲ１（ＬＡ１、ＬＢ１等）が反射光導波路ＧＲ１（部分反射光導波路ＧＡＬ１、ＧＡＲ１、ＧＢＬ１、ＧＢＲ１）の受光面ＧＲｄ（部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄ等）に入射される。
【０４１９】
ここで、ターゲットＴが透過性を有する場合、照射光ＬＩ１に対する透過光ＬＴ１がいわゆるスネルの法則による屈折角Θ１でターゲットＴを透過して（図４６参照）、対向する第２変位計４０の（位置測定装置２の）光導波路群ＧＧ２の反射光導波路ＧＲ２（部分反射光導波路ＧＡＬ２、ＧＡＲ２、ＧＢＬ２、ＧＢＲ２）の受光面ＧＲｄ（部分受光面ＧＡｄ、ＧＢｄ等）に入射され、第２変位計４０の受光量ＰＡ２、ＰＢ２等が誤検出となる可能性がある。そして、このことは、対向する第２変位計４０側の照射光ＬＩ２に対しても同じであり、第１変位計３０の受光量ＰＡ１、ＰＢ１等が誤検出となる可能性がある。
【０４２０】
このため、図４６に示すように、第１変位計３０および第２変位計４０のそれぞれの位置測定装置２の各照射光ＬＩ１、ＬＩ２の発射角θ１、θ２を、測定対象となるターゲットＴを透過する各透過光ＬＴ１、ＬＴ２が、対向する他方の位置測定装置２の受光面ＧＲｄ内に入らない所定の発射角θに定めることにより、対向する他方の変位計からの透過光を反射光として受光するなどの誤検出を防止でき、これにより、問題なく厚み測定ができる。
【０４２１】
また、特にレーザ光Ｌを照射光ＬＩとして利用した（例えば前述の位置測定装置２を有する第１変位計３０や第２変位計４０のような）変位計を用いれば、その集束性や指向性により光路以外への影響を最小限にできる。なお、各測定ギャップｙ１、ｙ２よりターゲット（測定対象物）Ｔの厚さｄが十分に大きければ、発射角θが小さくても透過光ＬＴ１、ＬＴ２等の誤検出を防止できる。
【０４２２】
なお、図１で前述の厚み測定装置１では、測定部５０において、測定面間ギャップＤを調整可能としたが、測定面間ギャップＤを固定値として、より簡易な構成にすることもできる。また、厚み測定装置１で利用する位置測定装置２としても、前述のように、反射光導波路ＧＲの分割数を３以上としても良いし（図３９参照）、入射角θを調整して発射角θを制御することも考えられる（図４０参照）。
【０４２３】
すなわち、各構成要件を可変とするか否かだけでも、種々の構成のバリエーションが考えられる。もちろん、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【０４２４】
【発明の効果】
上述のように、本発明の位置測定装置によれば、測定対象物の適用範囲が広く、非接触測定のため汚染や変形等の心配がなく、高分解能・高安定度などの光ファイバ変位計と同等の利点を有しつつ、広範囲のリニアリティを確保でき、かつ、小型化やコストダウンが図れる。特に、差動型では、入射光量や反射率等に依存せずに、測定ギャップおよびその変化（変位）を求められるので、さらに分解能を向上できる。また、光を利用した測定であるため、力学的作用を及ぼすこと無く微妙なバランスを維持でき、浮力による支持等ができるので、例えばハードディスクドライブの磁気ヘッドの浮上量測定等にも適用できる、などの効果がある。
【０４２５】
また、本発明の厚み測定装置によれば、測定対象物の導電率や厚みの大小などの属性に拘らず、また、力学的作用を及ぼすこと無く、非接触の状態で測定対象物の厚みを測定できる。また、これにより、特に従来の非接触式の代表である静電容量センサでは困難であった絶縁体の厚みの測定や、光による厚み測定が採用されなかった主な要因とも言えるガラス等の透明体の厚みの測定など、従来困難とされた測定対象物の厚みが、非接触の状態で問題なく測定できる、などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る厚み測定装置の全体構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の厚み測定装置に適用する位置測定装置の原理説明のための仮想的な光導波路である仮想照射光導波路および仮想反射光導波路の一例を示す斜視説明図である。
【図３】図２と対応して、照射光として発散光線束を利用した位置（または変位）測定の原理説明のための、図２と同様の斜視説明図である。
【図４】図３に対応する断面説明図である。
【図５】図２の仮想照射光導波路および仮想反射光導波路を内部に含む照射光導波路および反射光導波路を備え、図３に対応して、照射光として発散光線束を利用した位置測定装置の一例を示す斜視説明図である。
【図６】図２と対応して、照射光として平行光線束を利用した位置（または変位）測定の原理説明のための断面説明図である。
【図７】照射光として平行光線束を利用した一例を示す、図３と同様の断面説明図である。
【図８】図７に対応して別の例を示す、図５と同様の斜視説明図である。
【図９】仮想照射光導波路の照射面および仮想反射光導波路の受光面、並びに、それらを含む照射光導波路の照射測定面および反射光導波路の反射測定面を面一にしたさらに別の位置測定装置の例を示す、図８と同様の斜視説明図である。
【図１０】図７と対応して、照射光として平行光線束を利用した位置（または変位）測定の原理説明のための、図４と同様の断面説明図である。
【図１１】図４および図１０に対応して、第２仮想側面と第３仮想側面を接合したときの様子を示す断面説明図である。
【図１２】仮想照射光導波路を含む照射光導波路の部位および仮想反射光導波路を含む反射光導波路の部位が四角柱形状の光導波路群を備えた、四角柱形状を基本とする位置測定装置のクラッド領域を明示した断面説明図である。
【図１３】図１２に対応する光導波路群の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す、図９と同様の斜視説明図である。
【図１４】クラッド領域を明示して４面図で示した光導波路群のさらに別の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す４面説明図である
【図１５】図１４に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図１６】光導波路群のさらに別の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す４面説明図である。
【図１７】図１６に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図１８】さらに別の例を示す、図１６と同様の４面説明図である。
【図１９】図１８に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図２０】図１６の反射光導波路を照射光導波路の左右に面対称または回転対称となるように配設した、さらに別の位置測定装置の例を示す、図１６と同様の４面説明図である。
【図２１】図２０に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図２２】図１８の反射光導波路を照射光導波路の左右に面対称となるように配設した、さらに別の例を示す、図１６と同様の４面説明図である。
【図２３】図２２に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図２４】差動型の原理を適用可能な仮想照射光導波路および仮想反射光導波路の一例を示す、図７と同様の斜視説明図である。
【図２５】図９との比較において、図７に対応した光導波路群の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す斜視説明図である。、
【図２６】図１２および図１３との比較において、図７に対応した光導波路群の別の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す、図１６と同様の４面説明図である。
【図２７】さらに別の例を示す、図２６と同様の４面説明図である。
【図２８】図２７に対応する、図１３と同様の斜視説明図である。
【図２９】図２７の反射光導波路を照射光導波路の左右に面対称または回転対称となるように配設した、さらに別の位置測定装置の例を示す、図２７と同様の４面説明図である。
【図３０】図２９に対応する、図２８と同様の斜視説明図である。
【図３１】図１４および図１５との比較において、図７に対応した光導波路群のさらに別の例を、さらに別の位置測定装置の例として示す、図２７と同様の４面説明図である。
【図３２】図３１に対応する、図２８と同様の斜視説明図である。
【図３３】図３１の反射光導波路を照射光導波路の左右に面対称となるように配設した、さらに別の位置測定装置の例を示す、図２７と同様の４面説明図である。
【図３４】図３３に対応する、図２８と同様の斜視説明図である。
【図３５】（仮想）反射光導波路の幅を（仮想）照射光導波路の幅の３倍としたときの、位置（または変位）計測に利用する反射光の受光量と測定ギャップｙとの関係を示す説明図である。
【図３６】（仮想）反射光導波路の幅を（仮想）照射光導波路の幅の２倍および１倍としたときの、図３５と同様の説明図である。
【図３７】差動型の原理を適用できる場合の測定ギャップに対する各受光量、全光量、光量差、比率の関係を示す説明図である。
【図３８】差動型光ファイバ変位計の場合の図３７相当の関係を示す説明図である。
【図３９】受光量をさらに細分化して扱う場合の、図３７と同様の説明図である。
【図４０】発射角を変化させた場合の、図３８（ｂ）相当の図である。
【図４１】図１の厚み測定装置に適用する位置測定装置の主要部を誇張して示した斜視模式図である。
【図４２】図４１の位置測定装置の光導波路群の４面説明図である。
【図４３】図４２に対応する斜視説明図である。
【図４４】図４１の位置測定装置をモールドして１つのパッケージ内に納めるイメージおよびイメージ化した模式図を示す説明図である。
【図４５】図４４（ｂ）の模式図で表現した位置測定装置を備えた、図１の厚み測定装置の測定部の説明図である。
【図４６】ターゲットが透過性を有する場合の測定部の各種作用の説明図である。
【符号の説明】
１ 厚み測定装置
２ 位置測定装置
１０ 操作部
２０ 制御部（制御手段）
３０ 第１変位計
４０ 第２変位計
５０ 測定部
３１１ 光源
３２０ 受光部
ＣＮ 制御部
ｄ 厚み
Ｄ 測定面間ギャップ（所定距離）
Ｇ１ 第１仮想側面
Ｇ２ 第２仮想側面
Ｇ３ 第３仮想側面
Ｇ４ 第４仮想側面
Ｇ５ 第５仮想側面（仮想部分接合側面）
Ｇ６ 第６仮想側面（仮想部分接合側面）
ＧＩ 照射光導波路
ＧＩｄ 照射面
ＧＩＤ 照射測定面
ＧＩＭ 照射側面
ＧＩｕ 入射面
ＧＩＵ 照射制御面
ＧＡ、ＧＢ …… 部分反射光導波路
ＧＡｄ、ＧＢｄ …… 部分受光面
ＧＡＤ、ＧＢＤ …… 部分反射測定面
ＧＡＭ、ＧＢＭ …… 部分反射側面
ＧＡｕ、ＧＢｕ …… 部分検出面
ＧＡＵ、ＧＢＵ …… 部分反射制御面
ＧＲ 反射光導波路
ＧＲｄ 受光面
ＧＲＤ 反射測定面
ＧＲＭ 反射側面
ＧＲｕ 検出面
ＧＲＵ 反射制御面
ＩＧＩ 仮想照射光導波路
ＩＧＡ、ＩＧＢ …… 仮想部分反射光導波路
ＩＧＲ 仮想反射光導波路
Ｌ 入射光
ＬＤ 光源
ＰＤ 受光部
ＬＩ 照射光
ＬＡ、ＬＢ …… 部分反射光
ＬＲ 反射光
ＬＳ 検出光
ＬＳＡ、ＬＳＢ …… 部分検出光
ＬＩ１、ＬＩ２ …… 照射光
ＬＡ１、ＬＡ２ …… 反射光
ＬＢ１、ＬＢ２ …… 反射光
ＬＴ１、ＬＴ２ …… 透過光
ＰＡ 受光量
ＰＢ 受光量
ＰＣ 受光量
ｒｓ、ｒｔ …… 比率
Ｔ ターゲット（測定対象物）
ｙ、ｙ１、ｙ２ …… 測定ギャップ
θ 入射角、発射角
θ１、θ２ …… 発射角

Claims (33)

1. 各６面の全てが長方形の２つの仮想の四角柱の各４つの側面のうち、互いに同一サイズの各１つの側面同士を４辺が合うように平行に対向させて、前記２つの仮想の四角柱を隣接または接合し、対向する前記各１つの側面を含む平行な４つの側面を一方の端からそれぞれ第１仮想側面、第２仮想側面、第３仮想側面および第４仮想側面とし、前記２つの仮想の四角柱のうち、前記第１仮想側面および前記第２仮想側面を側面として有する一方を仮想照射光導波路として他方を仮想反射光導波路とし、前記仮想照射光導波路の上底面および下底面のうちの一方を測定対象物に平行に対向させて照射面として他方を入射面とし、前記仮想反射光導波路の上底面および下底面のうちの前記照射面と同一側の一方を受光面として他方を検出面としたとき、
   内部に前記仮想照射光導波路を含み、入射光を前記入射面に入射して前記仮想照射光導波路内を伝搬させ、前記照射面から照射光として前記測定対象物に対して発射させる照射光導波路と、
   内部に前記仮想反射光導波路を含み、前記測定対象物からの前記照射光に対応する反射光を前記受光面に入射して前記仮想反射光導波路内を伝搬させ、前記検出面から検出光として発射させる反射光導波路と、
   前記入射光を発する光源と、
   前記検出光を受光する受光部と、
   前記光源を制御するとともに、前記受光部の受光結果に基づいて前記測定対象物と前記照射面との距離を求める制御部と、
   を備え、
   前記照射光導波路は、
   前記光源からの前記入射光を前記入射面に入射する照射制御面と、
   前記照射面からの前記照射光を前記測定対象物に発射する照射測定面と、
   前記第１仮想側面および前記第２仮想側面を含み、前記照射制御面が含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび前記照射測定面が含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる照射側面と、
   を有し、
   前記反射光導波路は、
   前記測定対象物からの前記反射光を前記受光面に入射する反射測定面と、
   前記検出面からの前記検出光を前記受光部に発射する反射制御面と、
   前記第３仮想側面および前記第４仮想側面を含み、前記反射測定面が含む外周が閉じた面のその外周の全ておよび前記反射制御面が含む外周が閉じた面のそのの外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる反射側面と、
   を有することを特徴とする位置測定装置。
2. 前記照射測定面が前記照射面を含む平面であり、前記反射測定面が前記受光面を含む平面であることを特徴とする、請求項１に記載の位置測定装置。
3. 前記入射面の光軸に対する前記入射光の入射角は、前記照射光が前記照射面の光軸と所定の発射角を有するように定められていることを特徴とする、請求項１または２に記載の位置測定装置。
4. 前記光源は、レーザ光を発するレーザ光源であることを特徴とする、請求項３に記載の位置測定装置。
5. 前記レーザ光源は、レーザダイオードであることを特徴とする、請求項４に記載の位置測定装置。
6. 前記レーザ光源を、前記照射光導波路および前記反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めたことを特徴とする、請求項５に記載の位置測定装置。
7. 前記照射側面を構成する前記照射光導波路の外周部位および前記反射側面を構成する前記反射光導波路の外周部位には、内部に伝搬する光を反射させるクラッド領域が形成され、このクラッド領域に囲まれる部位には、光を伝搬するためのコア領域が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の位置測定装置。
8. 前記コア領域は、石英系ガラス、多成分系ガラスおよびプラスチックのいずれかから成ることを特徴とする、請求項７に記載の位置測定装置。
9. 前記クラッド領域は、光を反射する金属系の物質または前記コア領域より屈折率の低い誘電体から成ることを特徴とする、請求項７に記載の位置測定装置。
10. 前記照射光導波路および前記反射光導波路は、電気めっき法、物理気相合成法および化学気相合成法のいずれかを含む作製方法により作製されることを特徴とする、請求項７ないし９のいずれかに記載の位置測定装置。
11. 前記入射面および前記検出面を含む仮想の平面と前記照射面および前記受光面を含む仮想の平面の２つの平行な仮想の平面間において、前記照射側面の前記第１仮想側面と前記第２仮想側面の間を連結する側面および／または前記反射側面の前記第３仮想側面と前記第４仮想側面の間を連結する側面が、複数の平面から成ることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の位置測定装置。
12. 前記複数の平面は、４つの平面であることを特徴とする、請求項１１に記載の位置測定装置。
13. 前記照射制御面および前記反射制御面のそれぞれの光軸が相互に異なる方向に定められていることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載の位置測定装置。
14. 前記照射制御面および前記反射制御面の一方の光軸は、前記仮想照射光導波路および前記仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面内において、前記仮想照射光導波路の光軸と交差する関係となるように定められていることを特徴とする、請求項１３に記載の位置測定装置。
15. 前記照射制御面および前記反射制御面の一方の光軸は、前記仮想照射光導波路および前記仮想反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面に対して交差する関係となるように定められていることを特徴とする、請求項１３に記載の位置測定装置。
16. 前記受光部を、前記照射光導波路および前記反射光導波路とともに一体化して、１つのパッケージ内に納めたことを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれかに記載の位置測定装置。
17. 仮に前記反射光導波路が前記照射光導波路の左側に配置されていると見て、前記反射光導波路を左反射光導波路としたとき、この左反射光導波路に対して前記照射光導波路を挟んで反対側の右側の位置に配設され、前記左反射光導波路と同等の構成を有する右反射光導波路をさらに備えたことを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれかに記載の位置測定装置。
18. 前記左反射光導波路および前記右反射光導波路は、前記仮想照射光導波路の光軸を含み前記第１仮想側面と平行な平面を対称面として、面対称の関係となるように配設されたことを特徴とする、請求項１７に記載の位置測定装置。
19. 前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられていることを特徴とする、請求項１８に記載の位置測定装置。
20. 前記各反射制御面の光軸の交差する角度が直角であることを特徴とする、請求項１９に記載の位置測定装置。
21. 前記各反射制御面は、前記仮想の平面の相互に同一の前後いずれかの方向に向かって、各検出光を発射するように設けられていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の位置測定装置。
22. 前記右反射光導波路は、前記仮想照射光導波路の光軸を対称中心軸として前記左反射光導波路を１８０°回転させた関係となるように配設されたことを特徴とする、請求項１７に記載の位置測定装置。
23. 前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記照射光導波路側を内側としたときの外側に向かって、各検出光を発射するように設けられていることを特徴とする、請求項１８または２２に記載の位置測定装置。
24. 前記左反射光導波路および右反射光導波路の各反射制御面は、前記仮想照射光導波路の光軸と両方の仮想反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内において、各反射制御面の光軸が各仮想反射光導波路の光軸と直交する関係となるように設けられていることを特徴とする、請求項２３に記載の位置測定装置。
25. 前記仮想反射光導波路を前記第１仮想側面と平行な平面で複数に分割したそれぞれを仮想部分反射光導波路とし、複数の仮想部分反射光導波路の各４つの側面のうちの前記第１仮想側面と平行な各２つの側面のそれぞれを仮想部分平行側面とし、複数の仮想部分平行側面のうちの前記第３仮想側面および前記第４仮想側面以外の他の側面のそれぞれを仮想部分接合側面とし、前記仮想反射光導波路は前記複数の仮想部分反射光導波路の各１つの仮想部分接合側面同士を４辺が合うように平行に対向させて隣接または接合して構成されたものとし、各仮想部分反射光導波路についてその上底面および下底面のうちの前記受光面を構成する方を部分受光面として前記検出面を構成する方を部分検出面としたとき、
    前記反射光導波路は、それぞれ前記複数の仮想部分反射光導波路のうちの各１つに対応してそれを内部に含む複数の部分反射光導波路を有して、それらの全てを隣接または接合して構成され、
    前記複数の部分反射光導波路のそれぞれは、
    前記反射光の一部または全部を部分反射光として前記部分受光面に入射して内部の仮想部分反射光導波路内を伝搬させ、伝搬させた前記部分反射光に対応する前記検出光の一部または全部を部分検出光として前記部分検出面から発射させるとともに、
    前記部分反射光を前記部分受光面に入射する部分反射測定面と、
    前記部分検出面からの前記部分検出光を前記受光部に発射する部分反射制御面と、
    前記内部の仮想部分反射光導波路の前記仮想部分平行側面を含み、前記部分反射測定面が含む閉じた面のその外周の全ておよび前記部分反射制御面が含む外周が閉じた面のその外周の全てを連結して、伝搬する光を内部に閉じこめる部分反射側面と、
    を有し、
    前記反射側面は、前記複数の部分反射光導波路の前記部分反射側面の全てを含み、かつ、それらに含まれる前記仮想部分接合側面の全てを前記仮想反射光導波路に対応するように隣接または接合して構成され、
    前記反射測定面は、前記複数の部分反射光導波路の部分反射測定面の全てを含み、
    前記反射制御面は、前記複数の部分反射光導波路の部分反射制御面の全てを含むことを特徴とする、請求項１ないし２３のいずれかに記載の位置測定装置。
26. 前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路は、それぞれの部分検出面から部分反射制御面までの光路長が相互に異なることを特徴とする、請求項２５に記載の位置測定装置。
27. 前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面の光軸は、それぞれの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面内に含まれることを特徴とする、請求項２５または２６に記載の位置測定装置。
28. 前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面は、それぞれの部分検出光が相互に異なる方向に発射するように設けられていることを特徴とする、請求項２５または２６に記載の位置測定装置。
29. 前記複数のうちの少なくとも２つの部分反射光導波路の各部分反射制御面は、対応する少なくとも２つの仮想部分反射光導波路の光軸を含む仮想の平面に対して、各部分反射制御面の光軸が交差する関係となるように設けられていることを特徴とする、請求項２８に記載の位置測定装置。
30. 前記各部分反射制御面の光軸の交差する角度が直角であることを特徴とする、請求項２９に記載の位置測定装置。
31. 前記部分検出光の相互に異なる方向は、その部分検出光を発射する少なくとも２つの仮想部分反射光導波路の双方の光軸を含む仮想の平面の互いに反対面側の方向であることを特徴とする、請求項２８ないし３０のいずれかに記載の位置測定装置。
32. 請求項１ないし３１のいずれかに記載の位置測定装置を有して、その位置測定装置の照射面が測定対象物の表裏２面のうちの一方に対向するように設けられ、自己の前記照射面から前記表裏２面のうちの一方までの第１距離を求める第１変位計と、
    請求項１ないし３１のいずれかに記載の位置測定装置を有して、その位置測定装置の照射面が前記測定対象物の表裏２面のうちの他方に対向し、かつ、その照射面と前記第１変位計の照射面との相互間が前記測定対象物を非接触で挿入可能な所定距離となるように設けられ、自己の前記照射面から前記表裏２面のうちの他方までの第２距離を求める第２変位計と、
    前記第１距離、第２距離および前記所定距離に基づいて、前記測定対象物の厚みを求める制御手段と、
    を備えたことを特徴とする厚み測定装置。
33. 前記第１変位計および第２変位計のそれぞれの位置測定装置の各照射光の発射角は、前記測定対象物が透過性を有する場合に、各照射面からの各照射光の照射により前記測定対象物を透過する各透過光が、対向する他方の位置測定装置の受光面内に入らない所定の発射角に定められていることを特徴とする、請求項３２に記載の厚み測定装置。

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