JP5776653B2 - 透光性物体の厚さ測定装置及び厚さ測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の層を有する透光性物体に光を照射し、反射光の強度又は反射光の受光位置により透光性物体の層の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定装置及び厚さ測定方法に関する。

従来から、この種の測定方法としては、例えば下記特許文献１に示されているように、低コヒーレンス光を２つに分割し、一方の低コヒーレンス光をその光路長を変化させながら複数の層からなる透光性物体である測定対象物に入射させるとともに、他方の低コヒーレンス光を別途設けた反射体に入射させて双方の反射光を干渉させ、光路長の変化量に対する干渉光の強度変化を用いて透光性物体の各層の厚さを測定する方法がある。この測定方法においては、透光性物体に照射された光は透光性物体の表面、裏面及び各層間の境界で反射するので、２つに分割した光の光路長が等しくなり、干渉光の強度が大きくなるポイントが層の数よりも「１」だけ多くなる。すなわち、光路長の変化量に対する干渉光の強度に相当する信号曲線において、ピークが層の数よりも「１」だけ多く現れる。そして、干渉光の強度が大きくなる（すなわち信号曲線がピークになる）２つのポイント間の光路長の変化量の差を透光性物体の各層の屈折率で除算することにより、層の厚さを求めることができる。

また、別の測定方法としては、例えば下記特許文献２に示されているように、断面径の小さな平行光を複数の層からなる透光性物体である測定対象物に対して斜め方向から照射し、反射光の受光位置を検出するためのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光位置検出センサで受光して、検出した受光位置を用いて透光性物体の各層の厚さを測定する方法がある。この測定方法においても、透光性物体に斜め方向から照射された光は透光性物体の表面、裏面及び各層間の境界で反射するので、受光位置検出センサでの反射光の受光位置は層の数よりも「１」だけ多くなる。すなわち、受光強度に応じて変化する信号曲線において、ピークが層の数よりも「１」だけ多く現れる。そして、隣合う受光位置（すなわち信号曲線がピークになる位置）間の距離から、透光性物体に対する光の入射角度、受光位置検出センサに対する反射光の入射角度、透光性物体の各層の屈折率、及び透光性物体の外部（空気）の屈折率を用いて層の厚さを求めることができる。

特開平６−２３５６１４号公報 特開２００３−２２２５０６号公報

しかしながら、本発明者らは、複数の層からなる透光性物体の各層間の境界における反射率が大きい場合、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射（以下、この明細書では正規反射ともいう）と共に、多重反射による反射光の強度が大きくなり、信号曲線において正規反射によるピークと多重反射によるピークとを区別できなくなるため、各層の厚さを正確に測定できないことを発見した。具体的に説明すると、図１４（Ａ）に示すように、例えば３つの層からなる透光性物体においては、正規反射Ｘ１〜Ｘ４が発生するが、これとは別に多重反射Ｘ５〜Ｘ７が発生する。実際には、多重反射Ｘ５〜Ｘ７以外にも多重反射は発生するが、光の反射又は透過の回数が大きくなるほど反射光の強度は弱くなるため、測定に影響する多重反射は反射光の強度が強い多重反射Ｘ５〜Ｘ７である。

この場合、透光性物体の表面、裏面及び各層間の境界での反射率が５０％であると仮定すると、上記特許文献１に示された測定方法で検出される光路長の変化に対する干渉光の強度に相当する信号曲線は図１４（Ｂ）に示すようになる。すなわち、正規反射Ｘ３によるピークＰ３と多重反射Ｘ５によるピークＰ５とは同程度のピーク強度となり、正規反射Ｘ４によるピークＰ４と多重反射Ｘ６，Ｘ７によるピークＰ６，Ｐ７とは同程度のピーク強度となる。よって、各層間の境界における反射率が大きいと、正規反射によるピークと多重反射によるピークとを区別できなくなり、正確な測定ができなくなるという問題がある。また、上記特許文献２に示された測定方法で検出される受光位置に対する受光強度の信号曲線は、横軸が受光位置となる点で上記特許文献１の場合と異なるのみで、同様の曲線になるので、上記特許文献２に示された測定方法においても同様の問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、その目的は、複数の層からなる透光性物体に光を照射し、反射光の強度又は反射光の受光位置により透光性物体の層の厚さを測定する厚さ測定装置及び厚さ測定方法において、透光性物体の各層の境界における反射率が大きくて、正規反射光によるピークと多重反射によりピークとが区別できなくても、各層の厚さを精度よく測定できるようにすることにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、低コヒーレンスのレーザ光を分岐させ、一方のレーザ光である第１レーザ光を複数の層からなる透光性物体（ＯＢ）にその表面及び裏面からそれぞれ入射させて反射させるとともに、他方のレーザ光である第２レーザ光を反射体で反射させ、表面及び裏面から入射されて透光性物体で反射された第１レーザ光と、反射体で反射された第２レーザ光とを干渉させて、干渉させたレーザ光を受光センサ（１５）に導き、受光センサによる受光量に応じた大きさの受光信号を出力する光学系（１０，２０，３０，４０）と、透光性物体の表面及び裏面からそれぞれ入射させて透光性物体で反射させた第１レーザ光と、反射体に入射させて反射体で反射させた第２レーザ光とのいずれか一方の光路長を変化させる光路長可変手段（５０）と、第１レーザ光を透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して、受光センサから出力された受光信号と、光路長可変手段による光路長の変化量とをそれぞれ対応させて取得するデータ取得手段（６１〜６４，７０，図４のＳ１００〜Ｓ１４２，図２のＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２６，Ｓ２８）と、透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して受光信号の複数のピーク点を検出し、検出した複数のピーク点のそれぞれ対応したピーク点の光路長の変化量を抽出して、抽出した複数のピーク点の光路長の変化量を用いて、透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して複数のピーク点間の光路長に関する２組のピーク間光路長群を計算するピーク間光路長検出手段（６４，図５のＳ２００〜Ｓ２３４）と、透光性物体の表面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群と、透光性物体の裏面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群とを比較することにより、２組のピーク間光路長群のうちの少なくとも１組のピーク間光路長群の中から、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出するピーク間光路長抽出手段（７０，図３のＳ５２〜Ｓ７６）と、抽出された複数のピーク間光路長を用いて透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算手段（７０，図３のＳ７８，Ｓ８０）とを備えたことにある。

上記のように構成した本発明の特徴においては、ピーク間光路長抽出手段が、透光性物体の表面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群と、透光性物体の裏面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群とを比較することにより、２組のピーク間光路長群のうちの少なくとも１組のピーク間光路長群の中から、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出する。これは、レーザ光を透光性物体の表面から照射した場合でも、裏面から照射した場合でも、ピーク位置間の光路長は等しくなることに基づくものである。そして、厚さ計算手段が抽出された複数のピーク間光路長を用いて透光性物体の各層の厚さを計算する。その結果、本発明の特徴によれば、透光性物体における多重反射の影響を受けることなく、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による透光性物体の各層の厚さを測定することができる。

前記本発明の特徴において、ピーク間光路長抽出手段は、例えば、２組のピーク間光路長群のうちの一方の組のピーク間光路長群を、複数のピーク点の配列順を逆にしたピーク間光路長群に変換して、変換したピーク間光路長群に含まれる複数のピーク間光路長と、他方の組のピーク間光路長群に含まれる複数のピーク間光路長とがそれぞれ一致し、かつ一致したピーク間光路長の数が透光性物体の層数と一致することを条件に、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出する。これによれば、短時間で、正規反射のみによる複数のピーク間光路長を抽出することができる。

また、ピーク間光路長抽出手段は、さらに、抽出された複数のピーク間光路長の中に、透光性物体の表面直下及び裏面直下の２つの層に関するピーク間光路長が含まれていることを条件に、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出するとよい。これによれば、正規反射のみによる複数のピーク間光路長を、短時間でさらに精度よく抽出することができる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、データ取得手段によって取得された受光信号により表わされる受光センサの受光量の変化状態を表示する表示手段を備えたことにある。これによれば、正規反射によるピーク間光路長を抽出することができなかった場合、作業者は、その原因を受光量の変化状態から判断することができる。

また、本発明の他の特徴は、平行光を複数の層からなる透光性物体（ＯＢ）にその表面から斜めに入射させて反射させ、透光性物体で反射された平行光を受光センサ（１１５）に導き、受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第１光学系（１１０）と、平行光を透光性物体にその裏面から斜めに入射させて反射させ、透光性物体で反射された平行光を受光センサ（１２５）に導き、受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第２光学系（１２０）と、第１光学系及び第２光学系から受光信号をそれぞれ入力する入力手段（１３１〜１３４，１４０，図１２のＳ１００〜Ｓ１４２、図１１のＳ１６’，Ｓ１８’，Ｓ２６’，Ｓ２８’）と、第１光学系及び第２光学系からそれぞれ入力した受光信号の複数のピーク点をそれぞれ検出し、第１光学系及び第２光学系から入力したそれぞれの受光信号に対して複数のピーク点間の距離に関する２組のピーク間距離群を計算するピーク間距離検出手段（１３４，図５のＳ２００〜Ｓ２３４）と、２組のピーク間距離群をそれぞれ比較することにより、２組のピーク間距離群のうちの少なくとも１組のピーク間距離群の中から、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出するピーク間距離抽出手段（１４０，図３のＳ５２〜Ｓ７６）と、抽出された複数のピーク間距離を用いて透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算手段（１４０，図３のＳ７８，Ｓ８０）とを備えたことにある。

前記本発明の他の特徴においては、ピーク間距離抽出手段が、２組のピーク間距離群をそれぞれ比較することにより、２組のピーク間距離群のうちの少なくとも１組のピーク間距離群の中から、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出する。これは、レーザ光を透光性物体の表面から照射した場合でも、裏面から照射した場合でも、ピーク位置間の距離は等しくなることに基づくものである。そして、厚さ計算手段が抽出された複数のピーク間距離を用いて透光性物体の各層の厚さを計算する。その結果、本発明の他の特徴によれば、透光性物体における多重反射の影響を受けることなく、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射（正規反射）による透光性物体の各層の厚さを測定することができる。

また、本発明の他の特徴において、ピーク間距離抽出手段は、例えば、２組のピーク間距離群のうちの一方の組のピーク間距離群を、複数のピーク点の配列順を逆にしたピーク間距離群に変換して、変換したピーク間距離群に含まれる複数のピーク間距離と、他方の組のピーク間距離群に含まれる複数のピーク間距離とがそれぞれ一致し、かつ一致したピーク間距離の数が透光性物体の層数と一致することを条件に、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出する。これによれば、短時間で、正規反射のみによる複数のピーク間距離を抽出することができる。

また、ピーク間距離抽出手段は、さらに、抽出された複数のピーク間距離の中に、透光性物体の表面直下及び裏面直下の２つの層に関するピーク間距離が含まれていることを条件に、透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出するとよい。これによれば、正規反射のみによる複数のピーク間距離を、短時間でさらに精度よく抽出することができる。

また、本発明の他の特徴は、さらに、入力手段によって取得された受光信号により表わされる受光センサの受光量の変化状態を表示することにある。これによれば、正規反射によるピーク間距離を抽出することができなかった場合、作業者は、その原因を受光量の変化状態から判断することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、透光性物体の厚さ測定装置の発明に限定されることなく、透光性物体の層の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定方法の発明としても実施し得るものである。

本発明の第1実施形態に係る厚さ測定装置の全体構成図である。 図１のコントローラによって実行されるメインプログラムを示すフローチャートである。 図２の厚さ計算ルーチンの詳細を示すフローチャートである。 図１のピーク間光路長計算装置によって実行されるデータ取得プログラムを示すフローチャートである。 図１のピーク間光路長計算装置によって実行されるピーク間光路長計算プログラムを示すフローチャートである。 光路長に対する２つの反射したレーザ光の干渉による光強度を示すグラフである。 回転反射体の移動と回転による光路長の変化を説明するための説明図である。 受光信号のピーク位置を説明するための説明図である。 透光性物体の裏面側からのピーク間光路長を、表面側からの反転ピーク間光路長に変換する演算式を視覚的に説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係る厚さ測定装置の全体構成図である。 図１０のコントローラによって実行されるメインプログラムのフローチャートである。 図１０のピーク間距離計算装置によって実行されるデータ取得プログラムのフローチャートである。 （Ａ）は前記第２実施形態における正規反射光の状態を説明するための説明図であり、（Ｂ）は前記第２実施形態における多重反射光による反射光の状態を説明するための説明図である。 （Ａ）は従来技術における正規反射光と多重反射光の状態を説明するための説明図であり、（Ｂ）は前記（Ａ）の正規反射光と多重反射光による反射光の強度を光路長の変化量に対して表す信号曲線図である。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置について説明すると、図１は第１実施形態に係る厚さ測定装置の全体構成を示している。この厚さ測定装置は、測定部１０、光切換えスイッチ２０、第１光ヘッド３０、第２光ヘッド４０、光路長可変装置５０、データ処理装置６０及びコントローラ７０を備えている。

測定部１０は、レーザ光源１１、コリメーティングレンズ１２、集光レンズ１３、光カプラ１４及び受光センサ１５を有する。レーザ光源１１は、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）又はＬＥＤで構成されていて、レーザ駆動回路８１により駆動されて、低コヒーレンスのレーザ光を出射する。この低コヒーレンスのレーザ光は、図６に示すように、２つに分岐されたレーザ光が干渉した際、２つの分岐されたレーザ光の光路長が等しいときにのみ、干渉後のレーザ光の強度が極めて大きくなる特徴を有する。コリメーティングレンズ１２は、レーザ光源１１からの低コヒーレンスのレーザ光を平行光に変換する。集光レンズ１３は、コリメーティングレンズ１２からの平行光を集光して光ファイバー１６に入射させる。この場合、集光レンズ１３の焦点距離は、光ファイバー１６内に入射したレーザ光が光ファイバー１６内で全反射するように設定されている。光ファイバー１６に入射したレーザ光は、光カプラ１４に導かれる。

光カプラ１４は、光ファイバー１６を介して入射されたレーザ光を２つに分岐させ、一方を第１光ヘッド３０及び第２光ヘッド４０に通じる光ファイバー１７に入射させ、他方を光路長可変装置５０に通じる光ファイバー１８に入射させる。また、光カプラ１４は、光ファイバー１７を介して第１光ヘッド３０及び第２光ヘッド４０から導かれる反射光、及び光ファイバー１８を介して光路長可変装置５０から導かれる反射光を、それぞれ２つに分岐させて、それらの各一方を光ファイバー１９を介して受光センサ１５に導く。なお、本第１実施形態では、光カプラ１４を用いて出射光及び反射光を２つに分岐させているが、出射光及び反射光を断面径の小さな平行光に変換して、ビームスプリッタを用いて２つに分岐させてもよい。

受光センサ１５は、受光したレーザ光の強度を表す大きさの信号を出力する。この場合、受光センサ１５に入射した２つの反射光は干渉し、レーザ光が低コヒーレンスであるため、透光性物体ＯＢの反射位置から光カプラ１４までの距離と、光路長可変装置５０の反射位置（固定反射体５４）から光カプラ１４までの距離とが一致したときのみ強度が大きく変化する。透光性物体ＯＢは本件の測定対象物であり、透光性材料で構成された複数の透明な層からなる表裏面が平行な板状部材である。この透光性物体ＯＢの反射位置は、その表面、裏面及び各層間の境界面であり、反射位置の数は透光性物体ＯＢの層数よりも「１」だけ大きな数である。

光切換えスイッチ２０は、後述するコントローラ７０により制御されて、光ファイバー１７，２１間の光接続と、光ファイバー１７，２２間の光接続とを切換える。

第１光ヘッド３０は、コリメーティングレンズ３１及び対物レンズ３２を有する。コリメーティングレンズ３１は、光ファイバー２１から出射された低コヒーレンスのレーザ光を平行光に変換して対物レンズ３２に導く。対物レンズ３２は、コリメーティングレンズ３１からの平行光からなるレーザ光を集光して、測定台８２上に置かれた透光性物体ＯＢの上面に上方から垂直に照射する。測定台８２は、支持部材８２ａによって支持されるとともに上下に貫通した貫通孔８２ｂ１を有する上板部８２ｂを有し、上板部８２ｂの上面に透光性物体ＯＢを載置可能としている。この透光性物体ＯＢを上板部８２ｂの上面に載置した状態では、前述のように、第１光ヘッド３０からのレーザ光を透光性物体ＯＢの上面側から照射可能であるとともに、第２光ヘッド４０からのレーザ光を透光性物体ＯＢの下面側から照射可能である。第１光ヘッド３０によって透光性物体ＯＢに照射された光は、透光性物体ＯＢの表面、裏面及び各層の境界面で反射され、対物レンズ３２、コリメーティングレンズ３１、光ファイバー２１、光切換えスイッチ２０及び光ファイバー１７を介して光カプラ１４に戻る。

第２光ヘッド４０は、コリメーティングレンズ４１及び対物レンズ４２を有する。コリメーティングレンズ４１は、光ファイバー２２から出射された低コヒーレンスのレーザ光を平行光に変換して対物レンズ４２に導く。対物レンズ４２は、コリメーティングレンズ４１からの平行光からなるレーザ光を集光して、測定台８２上に置かれた透光性物体ＯＢの下面に下方から垂直に照射する。第２光ヘッド４０によって透光性物体ＯＢに照射された光は、透光性物体ＯＢの表面、裏面及び各層の境界面で反射され、対物レンズ４２、コリメーティングレンズ４１、光ファイバー２２、光切換えスイッチ２０及び光ファイバー１７を介して光カプラ１４に戻る。

光路長可変装置５０は、回転により光路長を変化させる円盤状の回転盤５１を有する。回転盤５１の上面には、４つの回転反射体５２が周方向に９０度間隔で配置されている。回転反射体５２は、反射面を９０度の角度をもって交差させた２枚の反射体からそれぞれなり、反射面が回転盤５１に対して垂直になるように回転盤５１にそれぞれ固定されている。そして、各回転反射体５２の各一対の反射面の法線ベクトルの合成ベクトルが回転盤５１の回転方向になる向きに設定されている。この回転反射体５２の一方の反射体には、光ファイバー１８を介して入射されてコリメーティングレンズ５３によって平行光に変換された低コヒーレンスのレーザ光が入射されるようになっている。回転反射体５２は、前記一方の反射体に入射したレーザ光を反射して他方の反射面に入射させ、他方の反射面では入射したレーザ光を反射して固定反射体５４に向けて出射する、すなわち入射したレーザ光を入射したレーザ光とは逆方向に出射する。この固定反射体５４に向けて出射されたレーザ光は、固定反射体５４の反射面に垂直に入射する。なお、本実施形態においては、４つの回転反射体５２を設けるようにしたが、コリメーティングレンズ５３から回転反射体５２に入射されたレーザ光が、他の回転反射体５２によって遮られることなく、再びコリメーティングレンズ５３に入射される構成であれば、５つ以上の回転反射体５２を設けてもよく、さらには３つ以下の回転反射体５２を設けるようにしてもよい。

固定反射体５４は、入射したレーザ光を反射して、回転反射体５２の他方の反射面に入射させる。回転反射体５２は、その他方の反射面で入射したレーザ光を反射してその一方の反射面に入射させ、その一方の反射面でレーザ光を反射して、前記レーザ光の出射された光ファイバー１８にコリメーティングレンズ５３を介して入射させる。すなわち、この場合も、入射したレーザ光を入射したレーザ光とは逆方向に出射する。

回転盤５１は、スピンドルモータ５５によって回転駆動される。スピンドルモータ５５は、図１では回転盤５１の図示下方に示しているが、実際には回転盤５１の下面の下方に配置されており、回転盤５１の中心位置にて下面から垂直下方に延設された回転軸５５ａを介して回転盤５１を水平面内にて回転させる。スピンドルモータ５５内には、同モータ５５すなわち回転盤５１の回転を検出して、同回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ５５ｂが組み込まれている。この回転検出信号は、回転盤５１の回転位置が一つの基準回転位置（すなわち４つの回転反射体５２のうちの１つの回転反射体が時計における１２時の位置にある状態）に来るごとに発生されるインデックス信号Indexと、所定の微小な回転角度ずつハイレベルとローレベルを繰返すとともに互いにπ／２だけ位相のずれた１対のパルス列信号φ_A，φ_Bとからなる。

このスピンドルモータ５５には、スピンドルモータ制御回路５６及びカウント回路５７が接続されている。スピンドルモータ制御回路５６は、コントローラ７０の指令により作動開始し、エンコーダ５５ｂからのパルス列信号φ_A，φ_Bに基づいてスピンドルモータ５５を一定回転速度で回転制御する。

カウント回路５７は、エンコーダ５５ｂから出力されるインデックス信号Index及び１対のパルス列信号φ_A，φ_Bを入力し、インデックス信号Indexの入力によりカウント値を「０」に初期設定するとともに、パルス列信号φ_A，φ_Bのパルス数をカウントしてカウント値を出力する。すなわち、インデックス信号Indexが入力する回転位置を「０」とした回転角度をカウント値で表してデータ処理装置６０に出力する。なお、カウント値が「０」である回転盤５１の回転位置は、４つの回転反射体５２のうちの１つの回転反射体が時計における１２時の位置にある状態である。

データ処理装置６０は、光路長変化量計算回路６１、増幅回路６２、Ａ／Ｄ変換回路６３及びピーク間光路長計算装置６４を備えている。光路長変化量計算回路６１は、カウント回路５７からカウント値（回転角度）を入力して、予め記憶してある基準角度に対する回転角度と、光路長の変化量（基準角度における光路長からの光路長の変化量）との関係式又は関数テーブルを用いて光路長の変化量を計算してピーク間光路長計算装置６４に出力する。なお、回転反射体５２が光路長可変装置５０に入射されたレーザ光を反射しない回転位置にあって、光路長可変装置５０からの反射光が光カプラ１４に戻らない状態では、光路長変化量計算回路６１は、光路長の変化量を表すデータを出力せず、ＮＧデータを出力する。

ここで、この回転角度と光路長の変化量との関係について説明しておく。光路長の変化量は、回転角度と、回転中心から回転反射体５２の２つの反射面が成す角度の２等分線と半径方向が直角に交差する点までの距離（半径値）と、前記交差する点から回転反射体５２の２つの反射面の交点までの距離とから簡単な式で計算できる。回転角度以外は定数であるので、回転角度を取得すれば光路長の変化量を計算することができる。この計算式について、以下に説明する。

図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、回転反射体５２を横方向（Ｘ方向）と縦方向（Ｙ方向）に移動する場合と、回転反射体５２の２つの反射面の交点を回転中心にして回転する場合とを考える。図７(Ａ)に示すように、回転反射体５２をＸ方向にＡだけ移動した場合、左方向を正とすると、Ｘ方向の光路長は１回目の反射前に−ａだけ変化し、２回目の反射後に−ａだけ変化する。そして、図を見て分かるように、Ａ＝ａであるために、光の光路長は−２Ａだけ変化するが、回転反射体５２で反射した後も同様に光路長は−２Ａだけ変化するため、光路長は合計−４Ａだけ変化する。一方、Ｙ方向の光路長は、図を見て分かるように変化しない。よって、回転反射体５２をＸ方向にＡだけ移動した場合、光路長の変化量は−４Ａである。

図７(Ｂ)に示すように、回転反射体５２をＹ方向にＢだけ移動した場合、下方向を正とすると、Ｘ方向の光路長は−２ｂだけ変化し、Ｙ方向の光路長は＋ｃだけ変化する。そして、回転反射体５２のそれぞれの反射面は、ＸＹ方向に対して４５度の角度にあるので、ｂ＝Ｂであり、ｃ＝２Ｂである。よって、Ｘ方向の光路長の変化量とＹ方向の光路長の変化量を加算すると「０」になり、回転反射体５２をＹ方向に移動しても、光路長の変化量は「０」である。

図７(Ｃ)に示すように、回転反射体５２を２つの反射面の交点を回転中心にしてθ度回転した場合、時計回りを正とすると、第１の反射前の光路長の変化量ｄ、第１の反射後から第２の反射前の光路長の変化量ｅ、及び第２の反射後の光路長の変化量ｆは次のようになる。
第１の反射前の光路長の変化量：ｄ＝α−α・tan(４５°−θ)
第１の反射後から第２の反射前の光路長の変化量：ｅ＝(２α／cos２θ)−２α
第２の反射後の光路長変化：ｆ＝α−α・tan(４５°＋θ)

これらの光路長の変化量ｄ，ｅ，ｆを加算して整理すると、「０」になる。よって、回転反射体５２が２つの反射面の交点を回転中心にして回転しても光路長の変化量は「０」である。よって、回転盤５１にある回転反射体５２が回転によりどの方向を向こうとも、光路長の変化量は回転反射体５２の２つの反射面の交点のＸ方向への移動量のみから求めることができる。

図７(Ａ)〜(Ｃ)の前記説明で、光路長の変化量は、回転反射体５２の２つの反射面の交点（頂点）のＸ方向移動距離の４倍であることが分かった。次に、図７(Ｄ)を用いて、回転反射体５２の２つの反射面の２等分線の方向がＸ方向になる回転位置（図の第１状態の位置すなわち時計で表すと１２時の位置）を０度とし、その回転位置からθ回転したとき（図の第２状態の位置）の光路長の変化量を求める。回転反射体５２の２つの反射面の２等分線とこの２等分線に垂直で回転中心を通る線の交点をＢとし、交点Ｂから回転中心までの距離を半径ｒとする。交点Ｂから交点Ａまでの距離をｄとする。回転角度θのときのＢ点のＸ方向移動距離をａとする。

回転角度θのときの回転反射体５２は、Ｘ方向にａだけ移動し、Ｙ方向に移動して交点Ｂが半径ｒの円周に一致し、交点Ｂを回転中心にして回転角度θだけ回転したものとみなすことができる。回転反射体５２が、Ｘ方向にａだけ移動し、Ｙ方向に移動して交点Ｂが半径ｒの円周に一致したときと、この後、交点Ｂを回転中心にして回転角度θだけ回転したときの交点ＡのＸ方向の移動距離をｃとする。回転反射体５２の交点ＡのＸ方向の移動距離は図のように「ａ＋ｃ」である。そして、図から明らかなように、ａ＝ｒ・sinθ、ｃ＝(ｄ−ｄ・cosθ)である。したがって、光路長の変化量Ｄは下記数１により表される。

なお、ｒはｄに比べて大きいので、光路長の変化量Ｄはｒ・sinθでほとんど定まる。ｒ・sinθを微分すると、ｒ・cosθとなり、−１０度乃至１０度の範囲内では、cosθは０．９８５〜１の間の値をとる。よって、光路長は回転角度θに対してほぼ直線的に変化する。そして、この計算式による光路長の変化量Ｄを、所定の基準角度から回転角度θの変化に応じて変化し、前記基準角度における光路長からの光路長の変化量として用いることができる。

しかし、回転盤５１には組立誤差があるので、実際には上記計算式から計算するものではなく、透光性物体ＯＢの位置に光軸方向に高精度で反射体を移動できる装置を設けて、所定の基準角度に対する回転角度θと受光信号強度がピークになるときの移動距離との関係を求めて、所定の基準角度に対する回転角度θと光路長の変化量の関係を求めて予め記憶しておくことが望ましい。なお、本第１実施形態においては、前記所定の基準角度として、例えば４つの回転反射体５２にそれぞれ対応した回転盤５１の４つの回転角が定められる。

再び図１の説明に戻ると、増幅回路６２は受光センサ１５からの受光信号を増幅してＡ／Ｄ変換回路６３に供給する。Ａ／Ｄ変換回路６３は、前記増幅した受光センサ１５からの受光信号を入力し、予め設定された所定の短い時間間隔で受光信号の瞬時値をディジタルデータに変換してピーク間光路長計算装置６４に出力する。ピーク間光路長計算装置６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びその他の記憶装置などからなり、コントローラ７０からの指令により記憶装置に記憶されている図４のデータ取得プログラム及び図５のピーク間光路長計算プログラムを実行する。これらのプログラムの実行により、ピーク間光路長計算装置６４は、光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量と、Ａ／Ｄ変換回路６３からの受光信号の瞬時値とを対にして入力して、信号強度がピーク点になる光路長の変化量の値を取得して、基準ピーク点に対する複数のピーク点の光路長の変化量の差であるピーク間光路長を計算して出力する。

コントローラ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の記憶装置などからなり、記憶装置に記憶されている図２のメインプログラム（図３の厚さ計算ルーチン）を実行して、各回路の作動を制御するとともに、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算する。このコントローラ７０には、入力装置７１及び表示装置７２が接続されている。

次に、上記のように構成した第１実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置の動作を説明する。作業者は、測定対象物である透光性物体ＯＢをその表面を上方に向けて測定台８２の上面に載置して、入力装置７１を操作し、この透光性物体の厚さ測定装置の作動開始を指示する。この作動開始の指示により、コントローラ７０は、図２のステップＳ１０にて、メインプログラムの実行を開始し、ステップＳ１２にてスピンドルモータ制御回路５６に回転開始を指示する。

この回転開始の指示により、スピンドルモータ制御回路５６はスピンドルモータ５５を回転させ始める。これにより、回転盤５１が図１の矢印方向に回転し始め、回転反射体５２も前記矢印方向に回転し始める。このスピンドルモータ５５の回転により、エンコーダ５５ｂは、パルス列信号φ_A，φ_Bをスピンドルモータ制御回路５６及びカウント回路５７に出力し始める。スピンドルモータ制御回路５６は、このパルス列信号φ_A，φ_Bを用いてスピンドルモータ５５を一定回転速度で回転させ、回転盤５１及び回転反射体５２も一定回転速度で回転する。また、エンコーダ５５ｂは、インデックス信号Indexもカウント回路５７に出力し始める。カウント回路５７は回転角度（０〜３６０度）を表す信号を光路長変化量計算回路６１に出力し始める。

前記ステップＳ１２の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ１４にてレーザ駆動回路８１にレーザ光の照射開始を指示し、ステップＳ１６にて光切換えスイッチ２０に対して表面側（第１光ヘッド３０側）への切換えを指示する。この切換え指示により、光切換えスイッチ２０は、光ファイバー１７と光ファイバー２１とを光接続するように切換える。なお、光切換えスイッチ２０は、前記ステップＳ１６による切換え指示前に光ファイバー１７と光ファイバー２１とを光接続している場合には、前記切換え制御は実質的には行われない。前記照射開始の指示により、レーザ駆動回路８１は、レーザ光源１１を駆動制御して、レーザ光源１１に低コヒーレンスのレーザ光を出射させる。レーザ光源１１から出射された低コヒーレンスのレーザ光は、コリメーティングレンズ１２によって平行光に変換され、集光レンズ１３により集光されて光ファイバー１６に入射され、光ファイバー１６を介して光カプラ１４に導かれる。光カプラ１４は、光ファイバー１６を介して入射されたレーザ光を２つに分岐させ、一方を光ファイバー１７に入射させ、他方を光ファイバー１８に入射させる。

光ファイバー１７に入射されたレーザ光は、光ファイバー１７内を通って光切換えスイッチ２０に導かれる。光切換えスイッチ２０は光ファイバー１７を光ファイバー２１に光接続させているので、光切換えスイッチ２０に導かれたレーザ光は第１光ヘッド３０に導かれる。第１光ヘッド３０に導かれたレーザ光は、コリメーティングレンズ３１により平行光に変換され、対物レンズ３２により透光性物体ＯＢの位置に集光されて透光性物体ＯＢに垂直に照射される。透光性物体ＯＢに出射されたレーザ光は、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面で反射される。この透光性物体ＯＢにおけるレーザ光の反射においては、図１４（Ａ）に示すように、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面における正規反射（図示Ｘ１〜Ｘ４）に加えて、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面における多重反射が生じる（図示Ｘ５〜Ｘ７）。このように透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面で反射されたレーザ光は、第１光ヘッド３０内の対物レンズ３２及びコリメーティングレンズ３１を介して光ファイバー２１に入力されて、光切換えスイッチ２０及び光ファイバー１７を介して光カプラ１４に導かれる。光カプラ１４は、これらの反射されたレーザ光を分岐して、その一方を光ファイバー１９を介して受光センサ１５に導く。

一方、光ファイバー１８に入射されたレーザ光は、光ファイバー１８内を通って光路長可変装置５０に導かれる。光路長可変装置５０においては、光ファイバー１８を介して導かれたレーザ光はコリメーティングレンズ５３で平行光に変換されて、回転反射体５２に入射する。回転反射体５２は、入射されたレーザ光を一方の反射面で反射して他方の反射面に導く。他方の反射面で反射されたレーザ光は、固定反射体５４で反射されて、入射レーザ光と同じ光路を逆戻りして、コリメーティングレンズ５３を介して光ファイバー１８内に戻されて、光カプラ１４内に導かれる。光カプラ１４は、この反射されたレーザ光を分岐して、その一方を光ファイバー１９を介して受光センサ１５に導く。

光ファイバー１９には前述のように透光性物体ＯＢからの反射されたレーザ光も入射されており、光路長可変装置５０からの反射されたレーザ光と、透光性物体ＯＢからの反射されたレーザ光とは互いに干渉し合う。そして、干渉し合った前記２つのレーザ光が受光センサ１５に導かれる。この場合、透光性物体ＯＢにて反射されて光カプラ１４に戻ったレーザ光の光路長と、光路長可変装置５０の固定反射体５４にて反射されて光カプラ１４に戻ったレーザ光の光路長とが等しい場合に、受光センサ１５で受光されるレーザ光の強度がピーク値となる（図８，１４（Ｂ）参照）。なお、このレーザ光の強度のピーク値は、前述した正規反射によるものと、多重反射によるものとを含み、ピーク値の数は透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面の合計数よりも大きくなる。受光センサ１５は、受光したレーザ光の強度を表す受光信号をデータ処理装置６０の増幅回路６２に出力する。

前記ステップＳ１６の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ１８にて、ピーク間光路長計算装置６４に作動開始を指示する。その後、コントローラ７０は、ステップＳ２０にてピーク間光路長計算装置６４から「異常」を入力したかを判定し、ステップＳ２２にてピーク間光路長計算装置６４からピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)を入力したかを判定する。前記「異常」及びピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)を入力していない状態では、コントローラ７０は、ステップＳ２０，Ｓ２２にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ２０，Ｓ２２からなる判定処理を繰返し実行し続ける。

前記コントローラ７０からの作動開始の指示により、ピーク間光路長計算装置６４は、図４のデータ取得プログラムの実行をステップＳ１００にて開始する。このプログラムの実行開始後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１０２にて、光路長変化の回数すなわち光路長の変化量の測定回数を表す変数ｎを「１」に初期設定する。次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１０４にて、Ａ／Ｄ変換回路６３によるＡ／Ｄ変換動作を開始させる。この場合、受光センサ１５によって検出されたレーザ光の強度を表す受光信号が増幅回路６２を介してＡ／Ｄ変換回路６３に供給されており、Ａ／Ｄ変換回路６３は、所定の短時間ごとに前記受光信号の瞬時値をＡ／Ｄ変換してピーク間光路長計算装置６４に供給し始める。

前記ステップＳ１０４の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１０６にて、光路長変化量計算回路６１の作動を開始させる。光路長変化量計算回路６１は、光路長可変装置５０内のカウント回路５７からのカウント値（回転角度）を入力して、予め記憶してある基準角度に対する回転角度と、光路長の変化量（基準角度における光路長からの光路長の変化量）との関係式又は関数テーブルを用いて光路長の変化量を計算してピーク間光路長計算装置６４に出力し始める。

前記ステップＳ１０６の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１０８にて光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量を取込み、ステップＳ１１０にて光路長変化量計算回路６１から入力したデータはＮＧデータであるかを判定する。すなわち、ピーク間光路長計算装置６４が光路長の変化量を光路長変化量計算回路６１から取り込めない状態、すなわち回転反射体５２が光路長可変装置５０に入射されたレーザ光を反射しない回転位置にあって、光路長可変装置５０からの反射光が光カプラ１４に戻らない状態では、光路長変化量計算回路６１は、光路長の変化量を表すデータを出力せず、ＮＧデータを出力するので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１０において、光路長変化量計算回路６１から光路長の変化量のデータが取込まれていると、「Ｎｏ」と判定する。そして、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１２に進み、ステップＳ１１２にて取込んだデータを消去して、ステップＳ１０８に戻る。これにより、光路長変化量計算回路６１から光路長の変化量のデータが取込まれていると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１０８〜Ｓ１１２からなる循環処理を繰り返し実行し続ける。

この循環処理中、光路長変化量計算回路６１から入力したデータがＮＧデータになると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１１４に進み、ステップＳ１１４にて再び光路長の変化量を取込み、ステップＳ１１６にて光路長の変化量が取込まれ始めたかを判定する。光路長変化量計算回路６１はＮＧデータを出力しているので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１６にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１１８に進み、ステップＳ１１８にて取込んだデータを消去してステップＳ１１４に戻る。これにより、光路長変化量計算回路６１からＮＧデータが取込まれていると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１４〜Ｓ１１８からなる循環処理を繰返し実行し続ける。この循環処理中、光路長変化量計算回路６１から光路長の変化量のデータが取込まれ始めると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１１６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２０に進み、ステップＳ１２０にて、受光センサ１５によって検出されたレーザ光の強度を表す受光信号を表すデータをＡ／Ｄ変換回路６３から取込んで記憶するとともに、光路長の変化量を表すデータを光路長変化量計算回路６１から取込んで記憶する処理を実行し始める。このデータの記憶処理においては、Ａ／Ｄ変換回路６３からのデータの取込み時、すなわち所定の短時間ごとにＡ／Ｄ変換されたレーザ光の強度を表すデータをＡ／Ｄ変換回路６３から取込んだタイミングに、同じタイミングにおける光路長の変化量を表すデータを光路長変化量計算回路６１から取込んで、２つのデータを対にして順次記憶していく。ステップＳ１０８〜Ｓ１１８の処理を行うことにより、光路長変化量計算回路６１がデータを出力開始した時点の光路長可変装置５０の回転盤５１の回転角度がどのような角度であっても、光路長変化量計算回路６１が出力するデータがＮＧデータから光路長の変化量のデータになるタイミングでデータの記憶が開始される。なお、ステップＳ１１２の処理は、後述する再測定が指示された場合に、ステップＳ１２０の処理によって取込んで記憶したデータをクリアするための処理でもある。

次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２２にて、光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量を表すデータの取込みが終了したか、すなわち光路長変化量計算回路６１からＮＧデータが出力され始めたかを判定する。光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量を表すデータを取込み続けていれば、ピーク間光路長計算装置６４はステップＳ１２２にて「Ｎｏ」と判定し続ける。したがって、この場合には、前記ステップＳ１２０のデータの取込み及び記憶処理が続行されて、同一タイミングにおけるレーザ光の強度を表すデータ及び光路長の変化量を表すデータを対にして順次記憶し続ける。一方、回転反射体５２の回転が進み、回転反射体５２が光路長可変装置５０に入射されたレーザ光を反射しない回転位置になって、光路長可変装置５０からの反射光が光カプラ１４に戻らなくなると、光路長変化量計算回路６１は、光路長の変化量を表すデータを出力せず、ＮＧデータを出力するので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２４に進む。この状態では、回転反射体５２の回転により光路長が連続して変化した１回の光路長の変化における、レーザ光の強度を表すデータ及び光路長の変化量を表すデータを対にした１組のデータ群が記憶されている。

ステップＳ１２４においては、ピーク間光路長計算装置６４は、変数ｎが「５」であるかを判定する。この場合、変数ｎは前記ステップＳ１０２の処理によって「１」に設定されているので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１２６にて前記レーザ光の強度を表すデータ及び光路長の変化量を表すデータの記憶領域を変更する。次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２８にて、前記ステップＳ１１６の場合と同様に、光路長の変化量が取込まれ始めたかを判定する。光路長の変化量が取込まれ始めなければ、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２８にて「Ｎｏ」と判定し続ける。この場合も、ステップＳ１２０によるデータの取込み及び記憶処理は有効であるが、光路長変化量計算回路６１からは光路長の変化量を表すデータが出力されず、ＮＧデータが出力されるので、取込んだデータは後述するピーク点光路長の抽出には用いられない。

一方、光路長の変化量が光路長変化量計算回路６１から取込まれ始めると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１３０にて変数ｎに「１」を加算して、前述したステップＳ１２２に戻り、ステップＳ１２２にて光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量の取込みが終了するまで「Ｎｏ」と判定し続ける。そして、光路長の変化量の取込みが終了すると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２４にて変数ｎが「５」であるかを判定する。変数ｎが「５」に達しない状態では、前述したステップＳ１２６〜Ｓ１３０，Ｓ１２２，Ｓ１２４からなる循環処理が実行され続ける。この循環処理中、１回の光路長の変化におけるレーザ光の強度を表すデータ及び光路長の変化量を表すデータを対にした１組のデータ群が順次記憶される。そして、変数ｎが「５」になり、５組のデータ群が記憶されると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１２４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１３２にて、Ａ／Ｄ変換回路６３からのレーザ光の強度を表すデータと、光路長変化量計算回路６１からの光路長の変化量を表すデータとを取込んで記憶する処理の実行を終了する。すなわち、前記ステップＳ１２０によって開始されたデータの取込み及び記憶の処理を終了する。

次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１３４にて再測定が指定されたかを判定し、ステップＳ１３６にて測定終了が指定されたかを判定する。この再測定の指定及び測定終了の指定は、ピーク間光路長計算装置６４において、このデータ取得プログラムと同時に実行されている図５のピーク間光路長計算プログラムによってなされる。この時点で、再測定の指定及び測定終了の指定もなされていなければ、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１３４，Ｓ１３６にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１３４，Ｓ１３６からなる循環処理を実行し続ける。

次に、ピーク間光路長検査プログラムについて説明する。ピーク間光路長計算プログラムの実行は、図５のステップＳ２００にて開始され、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２０２にてピーク間光路長の測定回数を示す変数ｓを「１」に設定し、ステップＳ２０４にて、前述した図４のステップＳ１２０の処理によって記憶され始めたレーザ光の強度を表すデータと光路長の変化量を表すデータとからなる５組のデータ群のうちのいずれかの群を指定するための変数ｋを「１」に設定する。次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２０６にて、新たな１組のデータ群が存在するか、すなわち前記データ取得プログラムの実行による新たな１組のデータ群の記憶が終了しているかを判定する。この新たな１組のデータ群は、ステップＳ２０６の最初の判定処理においては５組のデータ群のうちの最初の１組目のデータ群である。この場合、前記新たな１組のデータ群が存在しなければ、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２０６にて「Ｎｏ」と判定し続けて、プログラムの進行を止める。一方、図４のデータ取得プログラムによって新たな１組のデータ群が既に存在すれば、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２０８にて、１組目のデータ群の中からレーザ光の強度のピーク点における光路長の変化量（以下、ピーク点光路長という）Ｐ(１)〜Ｐ(max)を抽出する。

このピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)の抽出処理においては、１組目のデータ群中のレーザ光の強度と光路長の変化量を表す複数のデータ対により表されるレーザ光の強度曲線を想定して、強度曲線における複数のピーク点を検出する。その後、複数のピーク点にそれぞれ対応したレーザ光の強度を表す複数のデータと対に記憶されている光路長の変化量を表すデータをピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)とする（図８(Ａ)参照）。この場合、ピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)は複数のピーク点に対応した光路長の変化量を短い順に並べたものであり、値maxは検出されるピーク点の数に等しく、例えば図８(Ａ)及び図１４(Ｂ)に示す例では「７」である。

前記ステップＳ２０８の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１０にて、最も短いピーク点光路長Ｐ(１)から２番目以降のピーク点光路長Ｐ(２)〜Ｐ(max)までの距離をそれぞれピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)として、下記数２の演算の実行により計算する。なお、この場合、透光性物体ＯＢの表面側からレーザ光を照射しているので、ピーク点光路長Ｐ(１)は透光性物体ＯＢの表面に関するピーク点光路長である。

前記変数ｍは、「１」から「max−１」まで「１」ずつ変化する値であって、２番目以降のピーク点に関するピーク間光路長を順次指定する変数である。値maxは前述したピーク点の数に等しい。このステップＳ２１０の処理により、前記１組目のデータ群について、最初のピーク点から２番目以降のピーク点までの光路長（ピーク間光路長）Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１）が計算される（図８(Ａ)参照）。

前記ステップＳ２１０の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１２にて変数ｋが「５」であるかを判定する。この場合、変数ｋは「１」であり、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２１４にて変数ｋに「１」を加算して、前述したステップＳ２０６の判定処理を実行する。この場合、前記ステップＳ２０６の判定処理における新たな１組のデータ群とは、５組のデータ群のうちの２組目のデータ群である。そして、２組目のデータ群が未だ存在していなければ、ステップＳ２０６の「Ｎｏ」との判定処理を繰り返し実行する。一方、２組目のデータ群が存在していれば、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２０６にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２０８，Ｓ２１０の処理により、２組目のデータ群に対して、最初のピーク点から２番目以降のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝２）を計算する。

その後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１２にて再び変数ｋが「５」であるかを判定する。そして、ピーク間光路長計算装置６４は、変数ｋが「５」になるまで、ステップＳ２１２にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ２１４の処理による変数ｋの更新後、ステップＳ２０４〜Ｓ２１４の循環処理を繰返す。このステップＳ２０４〜Ｓ２１４の循環処理により、５番目のデータ群に関するピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝５）の計算が終了すると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２１６以降に進む。この状態では、変数ｋ（１〜５）によって指定される５組のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）が計算されている。

ステップＳ２１６においては、ピーク間光路長計算装置６４は、変数ｍ（１〜５）ごとに、５つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)に含まれる２つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)間の差Ｄｅｖをそれぞれ計算する。具体的には、変数ｍを「１」〜値（max−１）まで順次「１」ずつ換えながら、変数ｍによって指定される５つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)、Ｂｅ(ｍ，２)，Ｂｅ(ｍ，３)、Ｂｅ(ｍ，４)，Ｂｅ(ｍ，５)の各２つずつの組み合わせの差の絶対値｜Ｂｅ(ｍ，１)−Ｂｅ(ｍ，２)｜，｜Ｂｅ(ｍ，１)−Ｂｅ(ｍ，３)｜，｜Ｂｅ(ｍ，１)−Ｂｅ(ｍ，４)｜，｜Ｂｅ(ｍ，１)−Ｂｅ(ｍ，５)｜，｜Ｂｅ(ｍ，２)−Ｂｅ(ｍ，３)｜，｜Ｂｅ(ｍ，２)−Ｂｅ(ｍ，４)｜，｜Ｂｅ(ｍ，２)−Ｂｅ(ｍ，５)｜，｜Ｂｅ(ｍ，３)−Ｂｅ(ｍ，４)｜，｜Ｂｅ(ｍ，３)−Ｂｅ(ｍ，５)｜，｜Ｂｅ(ｍ，４)−Ｂｅ(ｍ，５)｜（全部で１０通り）をそれぞれ計算する。したがって、各組毎のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１）の数（max−１）に、「５」を乗算した数（本実施形態においては、１０×５個）の差Ｄｅｖが計算される。

次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１８にて、前記計算した全ての差Ｄｅｖの中から最大値を抽出して、抽出した最大値が予め決められた小さな許容値以下であるかを判定する。この場合、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われていれば、変数ｍ（１〜max−１）によって指定される５つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｋ＝１〜５）はそれぞれほぼ等しい値であるので、前記全ての差Ｄｅｖはほぼ「０」であるはずである。

したがって、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われていて、前記最大の差Ｄｅｖが許容値以下であれば、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０においては、ピーク間光路長計算装置６４は、変数ｍを「１」〜値（max−１）まで順次「１」ずつ換えながら、変数ｍによって指定される５つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｋ＝１〜５）の平均値を、変数ｍ（ｍ=１〜max−１）にそれぞれ対応したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)として計算する。次に、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２２２にて、前記計算したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)をコントローラ７０に出力し、ステップＳ２３２にて測定終了を指定して、ステップＳ２３４にてこのピーク間光路長計算プログラムの実行を終了する。

そして、この場合には、前述した図４のデータ取得プログラムのステップＳ１３６において、ピーク間光路長計算装置６４は「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１３８以降に進む。ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１３８にてＡ／Ｄ変換回路６３にその作動停止を指示し、ステップＳ１４０にて光路長変化量計算回路６１にその作動停止を指示する。これらの作動停止の指示により、Ａ／Ｄ変換回路６３はＡ／Ｄ変換動作を停止し、光路長変化量計算回路６１は光路長の変化量の計算動作を停止する。前記ステップＳ１４０の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１４２にてデータ取得プログラムの実行を終了する。これにより、この場合には、データ処理装置６０の動作が停止することになる。

一方、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われず、前記図５のステップＳ２１８の判定処理において「Ｎｏ」と判定されると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２２４にて変数ｓが「３」であるかを判定する。この場合、変数ｓは前記ステップＳ２０２の処理によって「１」に設定されているので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２２４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２２６にて変数ｓに「１」を加算して変数ｓを「２」に変更した後、ステップＳ２２８にて再測定を指定して、ステップＳ２０４に戻る。そして、ピーク間光路長計算装置６４は、前述のように、ステップＳ２０４にて変数ｋを「１」に設定し、ステップＳ２０６にて新たなデータ群が存在するかを判定する。そして、この場合、新たなデータ群が存在しないので、ピーク間光路長計算装置６４は、新たなデータ群の存在が確認されるまでステップＳ２０６にて「Ｎｏ」と判定し続ける。

一方、この状態では、図４のデータ取得プログラムにおいては、ステップＳ１３４、Ｓ１３６における「Ｎｏ」との判定のもとに、ステップＳ１３４，Ｓ１３６の判定処理が繰り返し実行されている。前述のように、図５のステップＳ２２８の処理により再測定が指定されると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１３４にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したステップＳ１０２〜Ｓ１３２の処理を実行する。そして、このステップＳ１０２〜Ｓ１３２の処理により、新たな５組のデータ群が取得されると、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ１３２にてデータの取込みを終了して、再びステップＳ１３４，Ｓ１３６の判定処理を繰り返し実行し始める。

また、このとき、ピーク間光路長計算装置６４は、図５のピーク間光路長計算プログラムにおいて、新たなデータ群の存在を確認すると、前述したステップＳ２０６〜Ｓ２１４からなる処理により、５組のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の計算を行っている。そして、前記５組のデータ群の取得終了後、５組のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の計算が終了すると、ピーク間光路長計算装置６４は、前述したように、ステップＳ２１６の変数ｍごとのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)の差Ｄｅｖの計算後、ステップＳ２１８にて再び全ての差Ｄｅｖの最大値が許容値以下であるかを判定する。そして、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われ、全ての差Ｄｅｖの最大値が許容値以下になれば、前述のように、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２２０，Ｓ２２２，Ｓ２３２の処理後、ステップＳ２３４にてピーク間光路長計算プログラムの実行を終了する。一方、前記ステップＳ２３２の測定終了の指定により、ピーク間光路長計算装置６４は、前述のように、図４のステップＳ１３８，Ｓ１４０の処理後、ステップＳ１４２にてデータ取得プログラムの実行を終了するとともに、ステップＳ１３８，Ｓ１４０の処理によりデータ処理装置６０の作動も停止させる。

しかし、今回も、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われず、全ての差Ｄｅｖの最大値が許容値以下でなければ、ピーク間光路長計算装置６４は再びステップＳ２１８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２４に進む。この場合、変数ｓは「２」であるので、ピーク間光路長計算装置６４はステップＳ２２４にて再び「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２６にて変数ｓに「１」を加算して変数ｓを「３」に変更して、ステップＳ２２８にて再測定を指定する。この再測定の指定により、ピーク間光路長計算装置６４は、図４のデータ取得プログラムのステップＳ１０２〜Ｓ１３２の処理により再び５組のデータ群を取得する。

そして、ピーク間光路長計算装置６４は、図５のピーク間光路長計算プログラムのステップＳ２０４〜Ｓ２１６の処理により、変数ｍごとのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)の差Ｄｅｖを再び計算する。その結果、全ての差Ｄｅｖの最大値が許容値以下であれば、前述のように、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１８にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述のように、図５のピーク間光路長計算プログラムの実行を停止し、図４のデータ取得プログラムの実行も停止させるとともに、データ処理装置６０の動作を停止させる。

これとは逆に、全ての差Ｄｅｖの最大値が許容値以下でなければ、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２１８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２４に進む。この場合、変数ｓは「３」であるので、ピーク間光路長計算装置６４は、ステップＳ２２４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２３０にて「異常」をコントローラ７０に出力する。前記ステップＳ２３０の処理後、ピーク間光路長計算装置６４は前述したステップＳ２３２にて測定終了を指定して、ステップＳ２３４にてピーク間光路長計算プログラムの実行を終了する。そして、この場合にも、図４のデータ取得プログラムにおいては、ピーク間光路長計算装置６４はステップＳ１３６にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したように、ステップＳ１３８，Ｓ１４０の処理によりデータ処理装置６０の作動も停止させる。なお、この場合には、ステップＳ２２０，Ｓ２２２の処理が行われないので、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）は計算されず、コントローラ７０にもピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）は出力されない。

再び、図２のメインプログラムの説明に戻ると、コントローラ７０は、ステップＳ２０，Ｓ２２の循環処理中、ピーク間光路長計算装置６４から「異常」を入力すると、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、詳しくは後述するステップＳ３８に進む。一方、ピーク間光路長計算装置６４からピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）を入力すると、コントローラ７０は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４にて、入力したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）に表面からのレーザ光の照射によるデータであることを表す「１」を付加して、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max−１）とする。

前記ステップＳ２４の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ２６にて光切換えスイッチ２０に対して裏面側（第２光ヘッド４０側）に切換えを指示する。この切換え指示により、光切換えスイッチ２０は、光ファイバー１７を光ファイバー２２に接続するように切換える。これにより、光ファイバー１７を介して光切換えスイッチ２０に導かれたレーザ光は、第２光ヘッド４０に導かれる。第２光ヘッド４０に導かれたレーザ光は、コリメーティングレンズ４１により平行光に変換され、対物レンズ４２により透光性物体ＯＢ位置に集光されて透光性物体ＯＢにその裏面側から照射される。この場合、透光性物体ＯＢに照射されたレーザ光は、透光性物体ＯＢの裏面、各層の境界面及び表面で反射される。この透光性物体ＯＢにおけるレーザ光の反射においても、透光性物体ＯＢの裏面、各層の境界面及び表面における正規反射に加えて、透光性物体ＯＢの裏面、各層の境界面及び表面における多重反射が生じる。このように透光性物体ＯＢの裏面、各層の境界面及び表面で反射されたレーザ光は、第２光ヘッド４０内の対物レンズ４２及びコリメーティングレンズ４１を介して光ファイバー２２に入力されて、光切換えスイッチ２０及び光ファイバー１７を介して光カプラ１４に導かれる。光カプラ１４は、これらの反射されたレーザ光を分岐して、その一方を光ファイバー１９を介して受光センサ１５に導く。

また、前述したレーザ光を透光性物体ＯＢにその表面から照射した場合と同様に、光カプラ１４によって光ファイバー１８に入射されたレーザ光は、光路長可変装置５０において反射されて光ファイバー１８内に戻されて、光カプラ１４内に導かれる。そして、光カプラ１４は、この反射されたレーザ光を分岐して、その一方を光ファイバー１９を介して受光センサ１５に導く。受光センサ１５は、受光したレーザ光の強度を表す受光信号をデータ処理装置６０の増幅回路６２に出力する。この場合も、光路長可変装置５０からの反射されたレーザ光と、透光性物体ＯＢからの反射されたレーザ光とは互いに干渉し合う。そして、干渉し合った前記２つのレーザ光が受光センサ１５に導かれるので、前記２つのレーザ光の光路長が等しい場合に、受光センサ１５で受光されるレーザ光の強度がピーク値となる。

前記ステップＳ２６の処理後、コントローラ７０は、前述したステップＳ１８〜Ｓ２２の処理と同様なステップＳ２８〜Ｓ３２の処理により、ピーク間光路長計算装置６４に作動開始を指示し、ピーク間光路長計算装置６４から「異常」を入力したかを判定するとともに、ピーク間光路長計算装置６４からピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)を入力したかを判定する。そして、前記「異常」及びピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)を入力していない状態では、コントローラ７０は、ステップＳ３０，Ｓ３２にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ３０，Ｓ３２からなる判定処理を繰返し実行し続ける。

前記コントローラ７０からの作動開始の指示により、ピーク間光路長計算装置６４は、前述した図４のデータ取得プログラム及び図５のピーク間光路長計算プログラムを実行する。これらのプログラムの実行により、前述のように、ピーク間光路長計算装置６４からコントローラ７０には、「異常」又はピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）が入力される。この場合のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)は、透光性物体ＯＢの裏面側からレーザ光を照射した場合の測定値である。

そして、「異常」が入力されると、コントローラ７０は、ステップＳ３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、詳しくは後述するステップＳ３８に進む。一方、ピーク間光路長計算装置６４からピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）を入力すると、コントローラ７０は、ステップＳ３２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３４にて、入力したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）に裏面からのレーザ光の照射によるデータであることを表す「２」を付加して、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max−１）とする。

前記ステップＳ３４の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ３６にて厚さ計算ルーチンの実行を開始する。この厚さ計算ルーチンは、透光性物体ＯＢにその裏面側からレーザ光を照射することによって得たピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）を、複数のピーク点の配列順を逆にした、すなわち複数のピーク点の配列順を表面側から観測した場合の配列順にしたピーク間光路長Ｂｅ’(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）（以下、反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）という）に変換して、この変換した反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と、透光性物体ＯＢにその表面側からレーザ光を照射することによって得たピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max）とが一致するものを層の厚さＢｅ(ｎ)（ｎ＝１〜層数）として採用するものである。これは、次の理由に基づく。透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面での正規反射によるピーク間光路長に関しては、透光性物体ＯＢにその表面側からレーザ光を照射した場合の測定ピーク間光路長と、透光性物体ＯＢにその裏面側からレーザ光を照射した場合の測定ピーク間光路長を、複数のピーク位置の配列順が逆になるように変換した反転ピーク間光路長とが一致するはずである。これに対して、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面での多重反射によるピーク間光路長に関しては、透光性物体ＯＢにその表面側からレーザ光を照射した場合の測定ピーク間光路長と、透光性物体ＯＢにその裏面側からレーザ光を照射した場合の測定ピーク間光路長を、複数のピーク点の配列順が逆になるように変換した反転ピーク間光路長とが、通常一致しない。なお、この厚さ計算ルーチンにおいて用いられる値maxは、ピーク間光路長の数であり、図５のピーク間光路長計算プログラムで用いたピーク数を表す値maxよりも「１」だけ小さな値max−１に等しい。

厚さ計算ルーチンについて説明すると、このルーチンの実行は図３のステップＳ５０にて開始される。この実行開始後、コントローラ７０は、ステップＳ５２にて、変数ａを「０」に設定し、変数ｂを「１」に設定し、かつ変数ｑを「０」に設定する。変数ａは、max個のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）のうちの１つを長い順に基準光路長として指定する変数である。変数ｂは、前記基準光路長よりも短いピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max−１）を長い順に一つずつ指定する変数である。変数ｑは、「１」によりピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)， Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）の測定が正常であったこと表し、それ以外のとき前記測定が異常であったことを表す変数である。

前記ステップＳ５２の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ５４にて、下記数３の演算の実行により、反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）を計算する。

ただし、前記数３において、Ｂｅ(０，２)は、図５のステップＳ２２２によって計算されたピーク間光路長ではなく、予め決められた値「０」である。前記数３の演算を視覚的に示すと、図９のとおりである。

この数３の演算実行後、コントローラ７０は、ステップＳ５６にて、値(ａ＋ｂ)が値ｍａｘに等しいかを判定する。値(ａ＋ｂ)が値ｍａｘに等しくなければ、コントローラ７０は、ステップＳ５６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５８にて変数ｂに「１」を加算して、再び前記ステップＳ５４の演算処理を実行する。このようにステップＳ５４〜Ｓ５８からなる循環処理は値(ａ＋ｂ)が値ｍａｘに等しくなるまで続けられ、値(ａ＋ｂ)が値ｍａｘに等しくなると、コントローラ７０は、ステップＳ５６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６０に進む。この状態では、変数ａは「０」であるので、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）に基づいて、反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）が計算される。

このステップＳ５４〜Ｓ５８からなる循環処理について具体的に説明しておくと、図８(Ａ)の例のように、６つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜６）が存在する場合、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(５，２)｜、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(４，２)｜、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(３，２)｜、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(２，２)｜、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(１，２)｜、｜Ｂｅ(６，２)−Ｂｅ(０，２)｜の演算が順に実行され、６つの反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｍ，２)（ｍ＝１〜６）が計算される。

前記ステップＳ５６における「Ｙｅｓ」との判定後のステップＳ６０においては、コントローラ７０は、変数ｍ，ｐをそれぞれ独立に「１」から順に「１」ずつ増加させながら、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max）と反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max-ａ）とを比較して、全ての両ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max），Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max−ａ）の中から、両ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)，Ｂｅ’(ｐ，２)がほぼ一致する、すなわち両ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)，Ｂｅ’(ｐ，２)の差が予め定めた小さな許容値以内である両ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)，Ｂｅ’(ｐ，２)からなる組を抽出する。次に、コントローラ７０は、ステップＳ６２にて抽出した組数が透光性物体ＯＢの層数に等しいかを判定する。なお、この層数は、図２のメインプログラムの実行前に、入力装置７１を用いた作業者の入力操作により、コントローラ７０内に予め記憶されている。この場合、前記抽出した組数が層数に等しくなければ、コントローラ７０は、ステップＳ６２にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ６４に進む。図８(Ｂ)(Ｃ)はその例を示しており、この場合の抽出組数は「０」である。

ステップＳ６４においては、コントローラ７０は、値(max−ａ)が層数以下であるかを判定する。この場合、値(max−ａ)が層数以下であれば、コントローラ７０は、ステップＳ６４にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したステップＳ５４〜Ｓ６２からなって、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max）と反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max-ａ）とがほぼ一致する組を抽出するための処理を今後行わない。一方、値(max−ａ)が層数以下でなければ、コントローラ７０は、ステップＳ６４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６６，Ｓ６８の処理後、前述したステップＳ５４〜Ｓ６２からなる処理を再び実行する。これは、値(max−ａ)は、ステップＳ６０の処理によりピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max）と比較される反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max-ａ）の数を示すものであり、この比較される反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max-ａ）の数が層数に至った状態では、これ以上の処理を行っても、透光性物体ＯＢの全ての層の厚さの検出が不能であるからである。

ステップＳ６６においては、変数ａに「１」が加算される。これは、max個のピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）のうちで、次に長いピーク間光路長を基準光路長として指定するためである。ステップＳ６８においては、変数ｂが「１」に初期設定される。前記ステップＳ６６，Ｓ６８の処理後、コントローラ７０は、前述したステップＳ５４〜Ｓ５８からなる循環処理により、ピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max−ａ）に基づいて、反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max−ａ）が計算される（図９参照）。そして、コントローラ７０は、前述のように、ステップＳ６０にて再びピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max）と反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)（ｐ＝１〜max-ａ）とがほぼ一致する組を抽出し、ステップＳ６２にて抽出した組数と層数が等しいかを判定する。そして、抽出した組数と層数が等しくなければ、コントローラ７０は、ステップＳ６２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６４〜Ｓ６８，Ｓ５４〜Ｓ６２の処理を再び実行する。この処理中、値（max−ａ）が層数以下になれば、前述のように、コントローラ７０は、ステップＳ６４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７６に進む。

このようなステップＳ５４〜Ｓ６８からなる処理は、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光照射による複数のピーク位置の一つを仮に表面に対応するピーク位置として定め、この仮に定めた一つのピーク位置を順次切換えながら、仮に定めたピーク位置から他のピーク位置までの反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光照射による表面に対応するピーク位置から他のピーク位置までのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）とを順次比較する処理である。

一方、前記ステップＳ６０の処理によって抽出した組数が層数に等しいときには、コントローラ７０は、前記ステップＳ５４〜Ｓ６８の処理中、ステップＳ６２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０においては、コントローラ７０は、前記抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)の中に、ピーク間光路長Ｂｅ(１，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(max，２)が含まれているかを判定する。ピーク間光路長Ｂｅ(１，１)は、レーザ光を透光性物体ＯＢに表面から照射した場合における表面に最も近い層の厚さ（すなわち、表面直下の層の厚さ）に対応したピーク間光路長である。一方、反転ピーク間光路長Ｂｅ’(max，２)は、レーザ光を透光性物体ＯＢに裏面から照射した場合における裏面に最も近い層の厚さ（すなわち、裏面直下の層の厚さ）に対応したピーク間光路長である。これらのピーク間光路長Ｂｅ(１，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(max，２)は、ピーク間光路長の測定が正常に行われれば、前記ステップＳ６０の処理によって抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)内に含まれているはずである。したがって、ピーク間光路長Ｂｅ(１，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(max，２)が、前記抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)内に含まれていなければ、コントローラ７０は、ステップＳ７０にて「Ｎｏ」すなわち正常な測定が行われなかったと判定し、前述したステップＳ６４〜Ｓ６８，Ｓ５４〜Ｓ６２の処理を再び実行する。

一方、ピーク間光路長Ｂｅ(１，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(max，２)が、前記抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)内に含まれていれば、コントローラ７０は、ステップＳ７０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７２に進む。図８(Ｄ)はこの例を示しており、この場合、抽出組数は「３」である。ステップＳ７２においては、コントローラ７０は、前記抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)を記憶し、ステップＳ７４にて変数ｑに「１」を加算して、ステップＳ６４に進み、ステップＳ６４〜Ｓ６８，Ｓ５４〜Ｓ６２，Ｓ７２，Ｓ７４の処理を再び実行する。そして、前述したように、値(max−ａ)が層数以下になった時点で、コントローラ７０は、ステップＳ６４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６においては、コントローラ７０は変数ｑが「１」であるかを判定する。この変数ｑは、ステップＳ５２の初期設定によって「０」に設定され、かつステップＳ７４の処理よって「１」加算されるものであるので、正常な測定により抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)が１回だけ記憶された場合には、「１」を示す。一方、正常な測定が行われず、抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)が１回も記憶されない場合には、変数ｑは「０」に維持されている。また、正常な測定が行われず、抽出したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)が２回以上記憶された場合には、変数ｑは「２」以上の値に設定される。

そして、変数ｑが「１」であれば、コントローラ７０は、ステップＳ７６にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ７８にて、前記抽出するとともに記憶したピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)であって、各組をそれぞれ構成する２つのピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｐ，２)の平均値Ｂｅ(ｎ)（ｎ＝１〜層数）をそれぞれ計算する。次に、コントローラ７０は、ステップＳ８０にて、隣合った平均値Ｂｅ(ｎ)の差の絶対値をそれぞれ計算するとともに、計算した差の絶対値を透光性物体ＯＢの各層の屈折率でそれぞれ除算することにより透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算する。ただし、透光性物体ＯＢの表面直下の第１層目に関しては、前記平均値Ｂｅ(１)そのものを第１層目の屈折率で除算することにより厚さを計算する。そして、計算した透光性物体ＯＢの各層の厚さを表示装置７２に表示する。なお、透光性物体ＯＢの各層の屈折率は、図１のメインプログラムの実行前に、入力装置７１を用いた作業者の入力操作により、コントローラ７０内に予め記憶されている。

一方、変数ｑが「１」でなければ、コントローラ７０は、ステップＳ７６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ８２にて表示装置７２に「測定異常」を表示する。次に、コントローラ７０は、ステップＳ８４にて、ピーク間光路長計算装置６４に、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からレーザ光を照射したときの２つの波形データ（光路長の変化量に対する受光信号の強度曲線データ）を出力させる。そして、コントローラ７０は、ステップＳ８６にて前記２つの波形データにより表された受光信号の強度曲線を表示装置７２に表示する。これにより、作業者は、表示装置７２の受光信号の強度曲線を見て、測定異常の原因を判断する。測定異常の原因としては、透光性物体ＯＢの各層での反射率が大き過ぎて裏面からの反射光によるピークが充分な強度で発生しない場合、層が多すぎてピークが多く出過ぎる場合などが考えられる。

前記ステップＳ８０、Ｓ８６の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ９０にてこの厚さ計算ルーチンの実行を終了する。再び図２のメインプログラムの説明に戻ると、前記ステップＳ３６の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ４０にてスピンドルモータ５５の回転停止をスピンドルモータ制御回路５６に指示し、ステップＳ４２にてレーザ光の照射停止をレーザ駆動回路８１に指示する。これにより、スピンドルモータ制御回路５６は、スピンドルモータ５５の回転動作を停止させ、レーザ駆動回路８１は、レーザ光源１１によるレーザ光の照射を停止させる。前記ステップＳ４２の処理後、コントローラ７０は、ステップＳ４４にてメインプログラムの実行を終了する。

また、前述のように、図５のピーク間光路長計算プログラムのステップＳ２３０の処理により、ピーク間光路長計算装置６４からコントローラ７０に「異常」が出力されて、コントローラ７０が図２のメインプログラムのステップＳ２０又はステップＳ３０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合には、ステップＳ３８の処理が実行される。ステップＳ３８においては、コントローラ７０は、表示装置７２に「測定異常」を表示させ、前述したステップＳ４０、Ｓ４２の処理後、ステップＳ４４にてメインプログラムの実行を終了する。なお、この場合、メインプログラムにおいては、ステップＳ３６の厚さ計算ルーチンは実行されず、透光性物体ＯＢの各層の厚さの計算及び表示はなされない。それに代わり、前述のように、受光信号の強度曲線が表示装置７２に表示される。

上記のように動作する第１実施形態においては、図３のステップＳ５２〜Ｓ７６の処理により、透光性物体ＯＢの表面から入射させたレーザ光に関するピーク間光路長群の組と、透光性物体ＯＢの裏面から入射させたレーザ光に関するピーク間光路長群の組とを比較することにより、正規反射による複数のピーク間光路長を抽出するようにした。そして、図３のステップＳ７８，Ｓ８０の処理により、抽出した複数のピーク間光路長を用いて、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにした。

この場合、正規反射による複数のピーク間光路長の抽出においては、特に、図３のステップＳ６０，Ｓ６２の処理により、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光の照射による１組のピーク間光路長群Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１−max）を、複数のピーク点をその配列順を逆にした反転ピーク間光路長群Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１−max）に変換して、変換した反転ピーク間光路長群Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１−max）に含まれる複数のピーク間光路長と、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光の照射による１組のピーク間光路長群Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１−max）に含まれる複数のピーク間光路長とがそれぞれ一致し、かつ一致した数が透光性物体ＯＢの層数と一致することを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射による複数のピーク間光路長を抽出するようにした。

より具体的には、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光照射による複数のピーク位置の一つを仮に表面に対応するピーク位置として定め、仮に定めたピーク位置から他のピーク位置までの前記変換した反転ピーク間光路長Ｂｅ’ (ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光照射による複数のピーク位置のうちの一つのピーク位置と他のピーク位置までのピーク間光路長Ｂｅ (ｍ，１)（ｍ＝１〜max）とを順次比較するようにした。そして、このような比較を前記仮に定めるピーク位置を順次切換えながら行い、２組のピーク間光路長Ｂｅ’ (ｍ，２)（ｍ＝１〜max），Ｂｅ (ｍ，１)（ｍ＝１〜max）とがそれぞれ一致し、かつ一致した数が透光性物体ＯＢの層数と一致することを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射による複数のピーク間光路長を抽出するようにした。その結果、上記第１実施形態によれば、短時間で、正規反射のみによる複数のピーク間光路長を抽出することができるようになり、多重反射による影響をなくして、透光性物体ＯＢの各層の厚さを測定することができるようになる。

さらに、前記条件に加えて、図３のステップＳ７０の処理により、前記抽出した複数のピーク間光路長の中に、透光性物体ＯＢの表面直下及び裏面直下の２つの層に対応するピーク間光路長が含まれていることを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射によるピーク間光路長を抽出するようにした。これにより、正規反射のみによる複数のピーク間光路長を、短時間でさらに精度よく抽出することができる。

また、上記第１実施形態においては、図３のステップＳ７６、Ｓ８２〜Ｓ８６の処理により、ピーク間光路長の測定に異常がある場合には、表示装置７２に、「測定異常」が表示されるとともに、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からレーザ光を照射したときの２組の受光信号の強度曲線が表示される。これによれば、正規反射によるピーク間光路長を抽出することができなかった場合、その原因を受光信号の強度曲線から判断することができるようになる。

ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置について説明すると、図１０は第２実施形態に係る厚さ測定装置の全体構成を示している。この厚さ測定装置は、第１測定部１１０、第２測定部１２０、データ処理装置１３０及びコントローラ１４０を備えている。

第１測定部１１０は、レーザ光源１１１、コリメーティングレンズ１１２、集光レンズ１１３、コリメーティングレンズ１１４及び受光センサ１１５を有する。レーザ光源１１１は、レーザダイオード、ＬＥＤなどのレーザ光を発光する一般的な素子で構成されていて、レーザ駆動回路１５１により駆動されてレーザ光を出射する。なお、この場合には、レーザ光源１１１に代えて、レーザ光以外の光を発光する発光素子を用いることもできる。コリメーティングレンズ１１２はレーザ光源１１１からのレーザ光を平行光に変換し、集光レンズ１１３はコリメーティングレンズ１１２からの平行光を集光する。コリメーティングレンズ１１４は、集光レンズ１１３の焦点位置に近い位置に配置され、入射したレーザ光を小さな断面径の平行光に変換して、透光性物体ＯＢの表面に所定の入射角θoで入射させる。

透光性物体ＯＢは、上記第１実施形態の同様に、複数の透明な層からなる。そして、この透光性物体ＯＢは、上記第1実施形態の測定台８２と同様に構成した、支持部材１５３ａ及び貫通孔１５３ｂ１を有する上板部１５３ｂからなる測定台１５３の上板部１５３ｂ上に表面を上にして載置される。透光性物体ＯＢの下面（すなわち、裏面）は、貫通孔１５３ｂ１を介して下方からレーザ光が照射されるようになっている。

受光センサ１１５は、透光性物体ＯＢからの反射光を受光する位置に図示左右方向に予め決められた等間隔で配置された多数の受光素子からなるＣＣＤ、ＣＭＯＳなどで構成されている。受光センサ１１５は、受光面が透光性物体ＯＢの表面（すなわち測定台１５３の上板部１５３ｂの表面）に平行に配置されている。そして、受光センサ１１５は、測定対象物ＯＢの表面等からの反射光を受光して、受光した反射光の強度を表す受光信号を、受光位置に対応させてデータ処理装置１３０に出力する。したがって、この受光信号は、レーザ光が透光性物体ＯＢに表面から照射された際における、図示左右方向の多数の位置の反射光の強度を表す信号である。

この受光センサ１１５によって検出される受光信号（反射光の強度）についてさらに説明しておく。図１３(Ａ)に示すように、レーザ光源１１１から出射されて表面から透光性物体ＯＢに入射したレーザ光は、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面における正規反射により、透光性物体ＯＢの表面から層数よりも「１」だけ大きな数の反射光Ｘ１〜Ｘ４を出射させる。また、この場合も、図１３(Ｂ)に示すように、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面における多重反射が生じて、透光性物体ＯＢの表面からは多重反射による反射光Ｘ５〜Ｘ７も出射される。図１３(Ａ)(Ｂ)においては、上記第１実施形態の場合と同様に、層数が「３」の透光性物体ＯＢを例にしている。これにより、受光センサ１１５の受光面には、正規反射による反射光Ｘ１〜Ｘ４と、多重反射による反射光Ｘ５〜Ｘ７が照射されることになり、受光センサ１１５の受光面には、図１３(Ａ)(Ｂ)の矢印先端位置にて反射光Ｘ１〜Ｘ７が入射され、受光センサ１１５は、前記矢印先端位置すなわち反射光の受光位置をピークとする受光信号（反射光の強度）をデータ処理装置１３０に出力することになる。

第２測定部１２０は、第1測定部１１０と同様に構成され、レーザ光源１２１、コリメーティングレンズ１２２、集光レンズ１２３、コリメーティングレンズ１２４及び受光センサ１２５を有する。ただし、第２測定部１２０においては、レーザ光源１２１はレーザ駆動回路１５２により駆動され、レーザ光源１２１から出射されたレーザ光は、コリメーティングレンズ１２２、集光レンズ１２３及びコリメーティングレンズ１２４を介して透光性物体ＯＢの裏面に入射される。この場合のレーザ光の透光性物体ＯＢに入射される入射角は、第1測定部１１０の場合と同じθoである。なお、この第２測定部１２０においても、レーザ光源１２１に代えて、レーザ光以外の光を発光する発光素子を用いることもできる。また、受光センサ１２５は、受光面が透光性物体ＯＢの裏面及び表面に対して平行になるように図示左右方向に延設されて配置される。また、受光センサ１２５の受光面は、図示左右方向の位置を受光センサ１１５の受光面と一致させている。そして、受光面にある多数の受光素子は、測定対象物ＯＢの裏面からの反射光をそれぞれ受光して、受光した反射光の強度を表す受光信号をデータ処理装置１３０にそれぞれ出力する。したがって、この受光信号は、レーザ光が透光性物体ＯＢに裏面から照射された際における、図示左右方向の多数の位置の反射光の強度を表す信号である。すなわち、この場合も、前記第1測定部１１０と同様に、受光センサ１２５は、反射光の受光位置をピークとする受光信号（反射光の強度）をデータ処理装置１３０に出力することになる。

データ処理装置１３０は、切換え回路１３１、センサ信号取出し回路１３２、Ａ／Ｄ変換回路１３３及びピーク間距離計算装置１３４からなる。切換え回路１３１は、コントローラ１４０により制御されて、第1測定部１１０の受光センサ１１５からの受光信号と、第２測定部１２０の受光センサ１２５からの受光信号とを切換えてセンサ信号取出し回路１３２に出力する。すなわち、センサ信号取出し回路１３２には、切換え回路１３１から供給される受光センサ１１５及び受光センサ１２５からの受光信号、すなわち受光センサ１１５及び受光センサ１２５を構成する多数の受光素子からの反射光の強度を表す信号が供給される。

センサ信号取出し回路１３２は、その作動がピーク間距離計算装置１３４によって制御され、多数の受光素子からの受光信号を、所定の短時間ごとに、図示右位置から左位置に向かって順に取出して出力する。これにより、取出された受光信号は、右端の受光素子から順番に左端の受光素子に向かう各受光素子の位置における反射光の強度を表す受光素子ごとの受光信号となる。また、各受光素子の間隔は予め決められた等間隔で左右方向に配列されているので、この受光信号は、右端から何番目の受光素子によるものであるかにより、右端の受光素子からの距離も表すことになる。この第２実施形態においては、右端の受光素子の位置を基準位置（すなわち、距離「０」）として、各受光素子までの距離を表すものとする（図１３(Ａ)(Ｂ)のＬ１〜Ｌ７を参照）。

また、センサ信号取出し回路１３２は、前記右端から左端までの多数の受光素子からの受光信号の取出しを繰返し実行する。この右端から左端までの多数の受光素子からの受光信号の１回の取出しを１回の受光信号のスキャンとすると、このスキャンを繰返し実行することになる。そして、この繰り返しスキャンにおいては、各スキャンごとに所定の待ち時間をもって次のスキャンが行われる。

Ａ／Ｄ変換回路１３３は、その作動がピーク間距離計算装置１３４によって制御され、センサ信号取出し回路１３２によって順次出力された受光信号（反射光の強度）の瞬時値を、前記センサ信号取出し回路１３２による受光信号の取出しに同期して、前記受光信号の取出しの場合と同じ所定の短時間間隔でＡ／Ｄ変換してピーク間距離計算装置１３４に出力する。また、前記センサ信号取出し回路１３２による各スキャン間の待ち時間中には、センサ信号取出し回路１３２からは受光信号が取出されないので、Ａ／Ｄ変換回路１３３はこの待ち時間中にはＮＧ信号（受光信号でないことを表す）をピーク間距離計算装置１３４に出力する。

ピーク間距離計算装置１３４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びその他の記憶装置などからなり、コントローラ１４０からの指令により記憶装置に記憶されている図１２のデータ取得プログラム及び図５のピーク間光路長計算プログラムを変更したピーク間距離計算プログラムを実行する。なお、図１２のデータ取得プログラムは、上記第１実施形態に係る図４のデータ取得プログラムの一部を変更したもので、同一部分については同一符号を用いている。これらのプログラムの実行により、ピーク間距離計算装置１３４は、Ａ／Ｄ変換回路１３３からの受光センサ１１５，１２５による受光信号（反射光の強度）の瞬時値を順次入力して、反射光の強度がピークとなる複数のピーク位置を検出し、複数のピーク位置の中から最初にピークとなる１つの位置を基準ピーク位置として定めて、基準ピーク位置から他の複数のピーク位置までの距離を計算して複数のピーク間距離として繰返し出力する。

コントローラ１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の記憶装置などからなり、記憶装置に記憶されている図１１のメインプログラムを実行して、各回路の作動を制御するとともに、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算する。なお、図１１のメインプログラムは、上記第１実施形態に係る図２のメインプログラムの一部を変更したものであり、同一部分については同一符号を用いている。このコントローラ１４０には、入力装置１４１及び表示装置１４２が接続されている。

次に、上記のように構成した第２実施形態に係る透光性物体の厚さ測定装置の動作を説明する。作業者は、上記第１実施形態の場合と同様に、測定対象物である透光性物体ＯＢをその表面を上方に向けて測定台１５３の上面に載置して、入力装置１４１を操作し、この透光性物体の厚さ測定装置の作動開始を指示する。この作動開始の指示により、コントローラ１４０は、図１１のメインプログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。

前記メインプログラムの実行開始後、コントローラ１４０は、ステップＳ１４’にて、レーザ駆動回路１５１，１５２にレーザ光の照射開始をそれぞれ指示する。これにより、レーザ駆動回路１５１，１５２は、レーザ光源１１１，１２１をそれぞれ駆動制御して、レーザ光源１１１，１２１にレーザ光をそれぞれ出射させる。レーザ光源１１１から出射されたレーザ光は、コリメーティングレンズ１１２、集光レンズ１１３及びコリメーティングレンズ１１４により断面径の小さな平行光に変換されて、透光性物体ＯＢの表面に入射角θoで入射する。一方、レーザ光源１２１から出射されたレーザ光は、コリメーティングレンズ１２２、集光レンズ１２３及びコリメーティングレンズ１２４により断面径の小さな平行光に変換されて、透光性物体ＯＢの裏面に入射角θoで入射する。

これらの透光性物体ＯＢへの表面側及び裏面側からのレーザ光の入射により、透光性物体ＯＢの表面、各層の境界面及び裏面における正規反射及び多重反射による反射光が受光センサ１１５，１２５に入射され、受光センサ１１５，１２５は反射光を受光した位置にピークを有する受光信号（反射光の強度）を切換え回路１３１に出力し始める。

前記ステップＳ１４’の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ１６’にて、切換え回路１３１に表面側すなわち受光センサ１１５からの受光信号を選択出力するように指示する。これにより、切換え回路１３１は、前記受光センサ１１５から出力された受光信号をセンサ信号取出し回路１３２に出力する。なお、切換え回路１３１が、前記切換え指示前に受光センサ１１５による受光信号をセンサ信号取出し回路１３２に出力している場合には、前記切換え制御は実質的には行われない。

次に、コントローラ１４０は、ステップＳ１８’にて、ピーク間距離計算装置１３４に作動開始を指示する。そして、コントローラ１４０は、ステップＳ２０，Ｓ２２’にてピーク間距離計算装置１３４からの「異常」又はピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝max−１）の入力を待つ。なお、この第２実施形態においては、上記第１実施形態のピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)及びピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)，Ｂｅ(ｍ)は、ピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)及びピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)，Ｂｅ(ｍ)に読み換えられる。

前記ステップＳ１８’のピーク間距離計算装置１３４の作動開始の指示により、ピーク間距離計算装置１３４は、図１２のデータ取得プログラムの実行をステップＳ１００にて開始し、ステップＳ１０２にて、上記第１実施形態の場合と同様に、変数ｎを「１」に設定し、ステップＳ１０４にてＡ／Ｄ変換回路１３３にＡ／Ｄ変換の開始を指示し、ステップＳ１０６’にてセンサ信号取出し回路１３２に受光信号の取込み動作の開始を指示する。これらにより、Ａ／Ｄ変換回路１３３はＡ／Ｄ変換動作を開始し、センサ信号取出し回路１３２は切換え回路１３１から受光センサ１１５又は受光センサ１２５による受光信号（反射光の強度）の取出し動作を開始する。この時点では、切換え回路１３１は受光センサ１１５による受光信号（反射光の強度）を選択出力するように設定されているので、受光センサ１１５による受光信号（反射光の強度）が、センサ信号取出し回路１３２によって取り出されて、Ａ／Ｄ変換回路１３３によってＡ／Ｄ変換されて、ピーク間距離計算装置１３４に供給され始める。

前記ステップＳ１０６’の処理後、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１２０’にて、受光センサ１１５によって検出された反射光の強度を表す受光信号を表すデータをＡ／Ｄ変換回路１３３から取込んで記憶する処理を実行し始める。このデータの記憶処理においては、Ａ／Ｄ変換回路１３３から所定の短時間ごとに出力される反射光の強度を表すデータを順次記憶していく。なお、ピーク間距離計算装置１３４がセンサ信号取出し回路１３２に受光信号の取出し動作の開始を指示したとき、センサ信号取出し回路１３２は、受光センサ１１５，１２５にある多数の受光素子の先頭（右端の受光素子）から受光信号の取出しを開始するので、第１実施形態の図４におけるステップＳ１０８〜Ｓ１１８に相当する処理は、本実施形態では不要である。

次に、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１２２’にて、Ａ／Ｄ変換回路１３３から受光信号（反射光の強度を表すデータ）の取込みが終了したか、すなわち受光センサ１１５による受光信号の１回のスキャンが終了してＡ／Ｄ変換回路１３３からＮＧデータが出力され始めたかを判定する。Ａ／Ｄ変換回路１３３からの反射光の強度を表すデータを取込み続けていれば、ピーク間距離計算装置１３４はステップＳ１２２’にて「Ｎｏ」と判定し続ける。したがって、この場合には、前記ステップＳ１２０’のデータの取込み及び記憶処理が続行されて、反射光の強度を表すデータが順次記憶され続ける。一方、受光センサ１１５による受光信号の１回のスキャンが終了してＡ／Ｄ変換回路１３３からＮＧデータが出力され始めると、Ａ／Ｄ変換回路１３３は、反射光の強度を表すデータを出力せず、ＮＧデータを出力するので、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１２２’にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２４に進む。この状態では、センサ信号取出し回路１３２による１回のスキャンによる反射光の強度を表すデータが１組のデータ群として記憶されている。

次に、ピーク間距離計算装置１３４は、上記第１実施形態の場合と同様に、変数ｎが「５」になるまで、ステップＳ１２６，Ｓ１２８’，Ｓ１３０，Ｓ１２２’，Ｓ１２４からなる循環処理を実行する。この循環処理においては、ステップＳ１２６の処理によりデータの記憶領域が変更されるとともに、ステップＳ１２８’の処理によってセンサ信号取出し回路１３２による次のスキャンが開始されて新たな受光信号が供給され始めたことを条件に、ステップＳ１３０にて変数ｎが「１」増加されて、センサ信号取出し回路１３２による次のスキャンによる反射光の強度を表すデータが１組のデータ群として記憶される。このようにして、５組のデータ群が記憶されると、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１２４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１３２’にて、Ａ／Ｄ変換回路１３３から反射光の強度を表す受光信号データを取込んで記憶する処理の実行を一旦終了する。

そして、上記第１実施形態の場合と同様に、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１３４，Ｓ１３６の処理により、図５のピーク間光路長計算プログラムを一部変更したピーク間距離計算プログラムにより、再測定の指定及び測定終了の指定がなされたかを判定する。再測定が指定された場合には、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１３４にて「Ｙｅｓ」と判定して上述したＳ１０２〜Ｓ１３２’の処理を再び実行して新たな５組のデータ群を取得する。一方、測定終了が指定されれば、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ１３６にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１３８にてＡ／Ｄ変換回路１３３にＡ／Ｄ変換動作を停止させ、ステップＳ１４０’にてセンサ信号取出し回路１３２に受光信号の取出し動作を停止させ、ステップＳ１４２にてこのデータ取得プログラムの実行を終了する。

次に、このデータ取得プログラムと同時にピーク間距離計算装置１３４により実行されているピーク間距離計算プログラムについて説明する。前述のように、このピーク間距離計算プログラムは図５のピーク間光路長計算プログラムの一部を変更したもので、このピーク間距離計算プログラムにおいては、上記第１実施形態のピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)及びピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，ｋ)，Ｂｅ(ｍ)は、ピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)及びピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)，Ｂｅ(ｍ)に読み換えられる。

図５のステップＳ２０２〜Ｓ２１４からなる上記第１実施形態と同種な処理により、５組のＢｅ(ｍ，ｋ)（ｍ＝１〜max−１）を計算する。この５組のピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ＝１〜max−１）の計算においては、ステップＳ２０８にてピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(maｘ)を抽出する。このピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)の抽出処理においては、１組目のデータ群中の反射光の強度を表す複数のデータにより表される反射光の強度曲線を想定して、強度曲線における複数のピーク点を検出する。その後、検出した複数のピーク点に関するデータを用いて、所定の基準位置からピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)を計算する。

具体的な例を挙げて声明すると、反射光の強度のピーク点は、例えば図１３(Ａ)(Ｂ)で示されるように、正規反射Ｘ１〜Ｘ４及び多重反射Ｘ５〜Ｘ７が受光面と交差する位置（図１３(Ａ)(Ｂ)の矢印先端部）となる。そして、受光センサ１１５，１２５の多数の受光素子のうちの図１０にて右端位置の受光素子の位置を基準位置と定めると、基準位置から各ピーク点までの距離はそれぞれＬ１〜Ｌ７となる。この場合、反射光の強度を表す１群のデータは、前記右端の受光素子から左方向へ配列された各受光素子による反射光の強度を表すデータであり、各受光素子は等間隔で配列されているので、ピーク点のデータが何番目のデータであるかにより前記距離Ｌ１〜Ｌ７が計算される。そして、これらの計算された距離Ｌ１〜Ｌ７を短い順にピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)とする。もちろん、図１３(Ａ)(Ｂ)の反射光Ｘ１〜Ｘ７は一つの例であり、検出されるピーク点の数は「７」でない場合もあるので、ピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)の値maxは検出されたピーク点の数に依存する。

前記ステップＳ２０８のピーク点距離Ｐ(１)〜Ｐ(max)の抽出後、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ２１０にて、最も短いピーク点距離Ｐ(１)から２番目以降のピーク点距離Ｐ(２)〜Ｐ(max)までの距離をそれぞれピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ) （ｍ=１〜max−１）として、上記第１実施形態の場合と同様に上記数２の演算の実行により計算する（図８(Ａ)参照）。なお、この場合、透光性物体ＯＢの表面側からレーザ光を照射しているので、ピーク点距離Ｐ(１) 〜Ｐ(max)は透光性物体ＯＢの表面に関するピーク点距離である。

その後、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ２１６にて、上記第１実施形態と同様に、変数ｍ（１〜５）ごとに、５つのピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)に含まれる２つのピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)間の差Ｄｅｖをそれぞれ計算する。そして、ステップＳ２１８〜Ｓ２３２の処理により、上記第１実施形態の場合と同様に、この計算した差Ｄｅｖを用いて、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われたか否かを判定するとともに、前記測定が正確に行われなかったと判定された場合には、再測定が行われたり、「異常」がコントローラ１４０に出力されたりした後、ステップＳ２３４にてピーク間距離計算プログラムの実行が終了される。

また、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｍ=１〜max−１，ｋ＝１〜５）の測定が正確に行われた場合には、ステップＳ２２０の処理により、ピーク間距離計算装置１３４は、変数ｋによって指定される５つのピーク間距離Ｂｅ(ｍ，ｋ)（ｋ＝１〜５）の平均値を、変数ｍ（ｍ=１〜max−１）にそれぞれ対応したピーク間距離Ｂｅ(ｍ)として計算する。そして、ピーク間距離計算装置１３４は、ステップＳ２２２にて、前記計算したピーク間距離Ｂｅ(ｍ)をコントローラ１４０に出力し、ステップＳ２３４にてこのピーク間距離計算プログラムの実行を終了する。

再び、図１１のメインプログラムの説明に戻ると、コントローラ１４０は、ステップＳ２０，Ｓ２２’の循環処理中、ピーク間距離計算装置１３４から「異常」を入力すると、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、上記第１実施形態の場合と同様なステップＳ３８の「測定異常」の表示処理を実行する。一方、ピーク間距離計算装置１３４からピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）を入力すると、コントローラ１４０は、ステップＳ２２’にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４’にて、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）に表面からのレーザ光の照射によるデータであることを表す「１」を付加して、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１〜max−１）とする。

前記ステップＳ２４’の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ２６’にて、切換え回路１３１に裏面側すなわち受光センサ１２５からの受光信号を選択出力するように指示する。これにより、切換え回路１３１は、前記受光センサ１２５から出力された受光信号をセンサ取出し回路１３２に出力する。次に、コントローラ１４０は、ステップＳ２８’にて、ピーク間距離計算装置１３４に作動開始を指示し、ステップＳ３０，Ｓ３２’にてピーク間距離計算装置１３４からの「異常」又はピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝max−１）の入力を待つ。

前記コントローラ１４０からの作動開始の指示により、ピーク間距離計算装置１３４は、前述した図１２のデータ取得プログラム及び図５のピーク間光路長計算プログラムを変更したピーク間距離計算プログラムを実行する。これらのプログラムの実行により、前述のように、ピーク間距離計算装置１３４からコントローラ１４０には、「異常」又はピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）が入力される。この場合のピーク間距離Ｂｅ(ｍ)は、透光性物体ＯＢの裏面側からレーザ光を照射した場合の測定値である。

そして、「異常」が入力されると、コントローラ１４０は、ステップＳ３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、上記第１実施形態の場合と同様なステップＳ３８の「測定異常」の表示処理を実行する。一方、ピーク間距離計算装置１３４からピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）を入力すると、コントローラ１４０は、ステップＳ３２’にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３４’にて、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ)（ｍ＝１〜max−１）に裏面からのレーザ光の照射によるデータであることを表す「２」を付加して、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max−１）とする。

前記ステップＳ３４の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ３６にて厚さ計算ルーチンの実行を開始する。この厚さ計算ルーチンは、上記第１実施形態の図３の厚さ計算ルーチンを一部変更したものである。特に、この第２実施形態に係る厚さ計算ルーチンにおいては、上記図３の厚さ計算ルーチンにおけるピーク間光路長Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max及び反転ピーク間光路長Ｂｅ’(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）は、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）及び反転ピーク間距離Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と読み換えられる。なお、この場合も、厚さ計算ルーチンにおいて用いられる値maxは、ピーク間距離の数であり、図５のピーク間光路長計算プログラムで用いたピーク数を表す値maxよりも「１」だけ小さな値max−１に等しい。

この第２実施形態に係る厚さ計算ルーチンにおいても、コントローラ１４０は、ステップＳ５２〜Ｓ７６の処理により、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)， Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）の測定が正常であったかを判定する。具体的には、まず、ステップＳ５４〜Ｓ５８の処理により、上記第１実施形態の反転ピーク間光路長Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と同様に、透光性物体ＯＢにその裏面側からレーザ光を照射することによって得たピーク間距離Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）を、表面側からの反転ピーク間距離Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１〜maxに変換する。そして、ステップＳ６０，Ｓ６２の処理により、両ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)，Ｂｅ’(ｐ，２)の差が予め定めた小さな許容値以内である両ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)，Ｂｅ’(ｐ，２)からなる組を抽出して、抽出した組数が透光性物体ＯＢの層数に等しいかを判定する。また、ステップＳ６０，Ｓ７０の処理により、ピーク間距離Ｂｅ(１，１)及び反転ピーク間距離Ｂｅ’(max，２)が、前記ステップＳ６０の処理によって抽出したピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間距離Ｂｅ’(ｐ，２)内に含まれているかも判定する。

前記ステップＳ５２〜Ｓ７６の処理後、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)， Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）の測定が正常であった場合には、コントローラ１４０は、ステップＳ７８にて、前記ステップＳ６０の処理により抽出したピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間距離Ｂｅ’(ｐ，２)であって、各組をそれぞれ構成する２つのピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)及び反転ピーク間距離Ｂｅ’(ｐ，２)の平均値Ｂｅ(ｎ)（ｎ＝１〜層数）をそれぞれ計算する。次に、コントローラ７０は、ステップＳ８０にて、隣合った平均値Ｂｅ(ｎ)の差の絶対値をそれぞれ計算するとともに、計算した差の絶対値を用いて透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算する。ただし、この場合も、透光性物体ＯＢの表面直下の第1層目に関しては、隣合った平均値Ｂｅ(ｎ)の差の絶対値ではなく、平均値Ｂｅ(１)そのものを用いて厚さを計算する

この各層の厚さの計算に関しては、上記第１実施形態とは異なり、各層の厚さは次のようにして計算される。まず、前記計算した絶対値の差及び第1層目の厚さを距離Ｙｉ（ｉ＝１〜max）とする。この場合、値maxは透光性物体ＯＢの層数である。Ｙｉは反射光の隣合うピーク位置間の距離であり、図１３(Ａ)の例を参照して具体的に説明すると、Ｙ１＝Ｌ２−Ｌ１、Ｙ２＝Ｌ３−Ｌ２、Ｙ３＝Ｌ４−Ｌ３である。そして、これらの距離Ｙｉ（ｉ＝１〜max）を用いた下記数４の演算の実行により、透光性物体ＯＢの各層の厚さＤｉ（ｉ＝１〜max）をそれぞれ計算する。なお、この数４は公知の事項であり、上記特許文献２（特開２００３−２２２５０６号公報）にも紹介されている。

ただし、前記数４中、θoはレーザ光の透光性物体ＯＢへの入射角であり、Ｎiは透光性物体ＯＢの該当する層の屈折率であり、Ｎoは透光性物体ＯＢの外部（空気）の屈折率である。そして、前記入射角θo、屈折率Ｎi（ｉ＝１〜max）及び屈折率Ｎoは、測定前に入力装置１４１を用いてコントローラ１４０内に入力されて予め記憶されている値である。

なお、前記数４は、受光センサ１１５，１２５の受光面と、透光性物体ＯＢの表面及び裏面とが平行である場合の演算式であり、受光センサ１１５，１２５の受光面と、透光性物体ＯＢの表面及び裏面とが平行でない場合には、さらに受光センサ１１５，１２５の受光面に対する反射光の入射角が必要となる。

一方、ピーク間距離Ｂｅ(ｍ，１)， Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１〜max）の測定が正常でなかった場合には、コントローラ１４０は、上記第１実施形態の場合と同様に、ステップＳ８２〜８６の処理により、表示装置７２に、「測定異常」を表示するとともに、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からレーザ光を照射したときの２つの波形データ（位置に対する受光信号の強度曲線データ）を表示する。前記ステップＳ８０、Ｓ８６の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ９０にてこの厚さ計算ルーチンの実行を終了する。

再び図１１のメインプログラムの説明に戻ると、前記ステップＳ３６の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ４２’にてレーザ光の照射停止をレーザ駆動回路１５１，１５２に指示して、レーザ光源１１１，１２１によるレーザ光の照射を停止させる。前記ステップＳ４２’の処理後、コントローラ１４０は、ステップＳ４４にてメインプログラムの実行を終了する。

また、前述のように、前記図５のピーク間光路長計算プログラムを変形したピーク間距離計算プログラムの実行により、ピーク間距離計算装置１３４がステップＳ２３０にて「異常」をコントローラ１４０に出力した場合について説明する。この場合、コントローラ１４０は、上記第１実施形態の場合と同様に、図１１のステップＳ２０，Ｓ３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３８にて表示装置１４２に「測定異常」を表示する。そして、前記ステップＳ４２’の処理により、レーザ光源１１１，１２１によるレーザ光の照射を停止させて、ステップＳ４４にてメインプログラムの実行を終了する。なお、この場合も、メインプログラムにおいては、ステップＳ３６の厚さ計算ルーチンは実行されず、透光性物体ＯＢの各層の厚さの計算及び表示はなされない。

上記のように動作する第２実施形態においては、図３のステップＳ５２〜Ｓ７６の処理を一部変更した処理により、透光性物体ＯＢの表面から入射させたレーザ光に関するピーク間距離群と、透光性物体ＯＢの裏面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間距離群とを比較することにより、正規反射による複数のピーク間距離を抽出するようにした。そして、図３のステップＳ７８，Ｓ８０の処理を一部変更した処理により、抽出した複数のピーク間距離を用いて、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにした。

この場合、正規反射による複数のピーク間距離の抽出においては、特に、図３のステップＳ６０，Ｓ６２の処理を一部変更した処理により、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光の照射による１組のピーク間距離群Ｂｅ(ｍ，２)（ｍ＝１−max）を、複数のピーク点をその配列順を逆にした反転ピーク間距離群Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１−max）に変換して、変換した反転ピーク間距離群Ｂｅ’
(ｍ，２)（ｍ＝１−max）に含まれる複数のピーク間距離と、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光の照射による１組のピーク間距離群Ｂｅ(ｍ，１)（ｍ＝１−max）に含まれる複数のピーク間距離とがそれぞれ一致し、かつ一致した数が透光性物体ＯＢの層数と一致することを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射による複数のピーク間距離を抽出するようにした。

より具体的には、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光照射による複数のピーク位置の一つを仮に表面に対応するピーク位置として定め、仮に定めたピーク位置から他のピーク位置までの前記変換した反転ピーク間距離Ｂｅ’ (ｍ，２)（ｍ＝１〜max）と、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光照射による複数のピーク位置のうちの一つのピーク位置と他のピーク位置までのピーク間距離Ｂｅ (ｍ，１)（ｍ＝１〜max）とを順次比較するようにした。そして、このような比較を前記仮に定めるピーク位置を順次切換えながら行い、２組のピーク間距離Ｂｅ’ (ｍ，２)（ｍ＝１〜max），Ｂｅ (ｍ，１)（ｍ＝１〜max）とがそれぞれ一致し、かつ一致した数が透光性物体ＯＢの層数と一致することを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射による複数のピーク間距離を抽出するようにした。その結果、上記第２実施形態によっても、短時間で、正規反射のみによる複数のピーク間距離を抽出することができるようになり、多重反射による影響をなくして、透光性物体ＯＢの各層の厚さを測定することができるようになる。

さらに、前記条件に加えて、図３のステップＳ７０の処理を一部変更した処理により、前記抽出した複数のピーク間距離の中に、透光性物体ＯＢの表面直下及び裏面直下の２つの層に対応するピーク間距離が含まれていることを条件に、透光性物体ＯＢの正規反射によるピーク間距離を抽出するようにした。これにより、正規反射のみによる複数のピーク間距離を、短時間でさらに精度よく抽出することができる。

また、上記第２実施形態においては、図３のステップＳ７６、Ｓ８２〜Ｓ８６の処理を一部変更した処理により、ピーク間距離の測定に異常がある場合には、表示装置７２に、「測定異常」が表示されるとともに、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からレーザ光を照射したときの２組の受光信号の強度曲線が表示される。これによれば、正規反射によるピーク間距離を抽出することができなかった場合、その原因を受光信号の強度曲線から判断することができるようになる。

ｃ．変形例
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記第１及び第２実施形態においては、図３のステップＳ５４〜Ｓ６０の処理により、透光性物体ＯＢの裏面からのレーザ光照射による信号曲線を逆向きにして、逆向きにした信号曲線のピーク位置と、表面からのレーザ光照射による信号曲線のピーク位置とを比較するようにした。しかし、逆に、透光性物体ＯＢの表面からのレーザ光照射による信号曲線を逆向きにして、逆向きにした信号曲線のピーク位置と、裏面からのレーザ光照射による信号曲線のピーク位置とを比較するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、図２及び図１１のステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ３８、並びに図３のステップＳ７６，Ｓ８２〜Ｓ８６の処理により、測定に異常があったときにのみ波形データ（信号曲線）を表示装置７２，１４２に表示させるようにしたが、測定の正常及び異常に関係なく、測定ごとに波形データ（信号曲線）を表示装置７２，１４２に表示させるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態においては、図３のステップＳ７２，Ｓ７８，Ｓ８０の処理により、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からのレーザ光照射による抽出したピーク間光路長Ｂｅ
(ｍ，１)，Ｂｅ’ (ｍ，２)の両方を用いて、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにした。また、上記第２実施形態においては、図３のステップＳ７２，Ｓ７８，Ｓ８０の処理の一部を変更した処理により、透光性物体ＯＢの表面及び裏面からのレーザ光照射による抽出したピーク間距離Ｂｅ
(ｍ，１)，Ｂｅ’ (ｍ，２)の両方を用いて、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにした。しかし、これらに代えて、ピーク間光路長Ｂｅ (ｍ，１)，Ｂｅ’ (ｍ，２)のいずれか一方、及びピーク間距離Ｂｅ (ｍ，１)，Ｂｅ’ (ｍ，２)のいずれか一方を用いて、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、図５のステップＳ２１０の処理及びその一部を変更した処理により、最初のピーク点光路長Ｐ(１)及びピーク点距離Ｐ(１)を基準にして、複数のピーク間光路長Ｂｅ (ｍ，ｋ)及びピーク間距離Ｂｅ (ｍ，ｋ)を、Ｂｅ
(ｍ，ｋ)＝｜Ｐ(ｍ＋１)−Ｐ(１)｜なる演算の実行により計算するようにした。しかし、この場合の基準とするピーク点光路長及びピーク点距離に関しては、ピーク点光路長Ｐ(１)〜Ｐ(max)及びピーク点距離Ｐ(１) 〜Ｐ(max)のうちのいずれのピーク点光路長及びピーク点距離を採用してもよい。

また、ピーク間光路長Ｂｅ
(ｍ，ｋ)及びピーク間距離Ｂｅ (ｍ，ｋ)に関しては、隣合うピーク点間の光路長及び距離を、ピーク間光路長Ｂｅ
(ｍ，ｋ)及びピーク間距離Ｂｅ (ｍ，ｋ)として採用してもよい。この場合、図３のステップＳ６０の処理及びその一部を変更した処理においては、隣合うピーク点間の光路長及び距離を適宜加算しながら、ほぼ一致するピーク間光路長Ｂｅ
(ｍ，１)，Ｂｅ’ (ｍ，２)及びピーク間距離Ｂｅ (ｍ，１)，Ｂｅ’
(ｍ，２)の組を抽出するようにするとよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、プログラム処理により表面からのレーザ光照射による信号曲線のピーク位置と裏面からのレーザ光照射による信号曲線のピーク位置とを比較して正規のピーク位置を抽出し、透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算して表示装置７２，１４２に表示するようにした。しかし、これに代えて、測定に多少多くの時間が費やしてもよければ、表示装置７２，１４２に２つの信号曲線を表示し、作業者に目視でピーク位置を比較させて正規のピーク位置を抽出させ、抽出させたピーク位置を用いて透光性物体ＯＢの各層の厚さを計算するようにしてもよい。さらに、正規のピーク位置に基づいて透光性物体ＯＢの各層の厚さをマニュアルで作業者に計算させるようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、図４及び図１２のデータ取得プログラムにおいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１３２（Ｓ１３２’）の処理により５組のデータ群を取得するようにしたが、データ群は５組に限らず、他の組数でもよい。さらに、上記第１及び第２実施形態においては、図５のピーク間光路長計算プログラム及びピーク間距離計算プログラムにおいてピーク間光路長及びピーク間距離の測定が正確に行われないと判定された場合には、図４及び図１２のデータ取得プログラムにおけるデータの取込みを３回行うようにしたが、この測定の回数も３回に限らず、他の回数でもよい。

また、上記第１実施形態においては、光路長可変装置５０として三角状の回転反射体５２を搭載した回転盤５１を回転させる装置を用いたが、光路長を変化させることができ、光路長の変化量を検出できれば、どのような装置を用いてもよい。例えば、レーザ光を入射方向の反対方向に反射させる反射体を、レーザ光の入射方向に移動させる装置を用いてもよい。また、上記第１実施形態における光路長可変装置５０に代えて、固定された反射体に測定部１０から出射されるレーザ光を反射させて、測定部１０に反射体から戻されるレーザ光の光路長を一定とし、透光性物体ＯＢに入射するレーザ光を光軸方向に移動させる装置を設ける、すなわち透光性物体ＯＢ側にレーザ光の光路長を可変させる光路長可変装置を設けるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態においては、光路長可変装置５０の回転反射体５２を反時計回りにして光路長を小さい側から大きくなる側に変化させたが、反時計回りに回転させて光路長を小さい側から大きい側に変化させてもよい。

さらに、上記第１実施形態においては、回転反射体５２を２つの平面ミラーを９０度の角度で配置したものにしたが、レーザ光を同様に反射させることができれば、どのような反射体を用いてもよい。例えば、９０度の角度をなす２つの反射面を有するプリズムを２つの反射面が回転盤５１の上面に対して垂直になるように回転盤５１の上面に固定し、プリズムの２つの面を反射面として利用してもよい。この場合も、プリズムの２つの反射面の法線ベクトルの合成ベクトルを回転盤５１の回転方向になる向きに設定するとともに、入射するレーザ光の光軸を前記２つの反射面に垂直な平面に対して平行になるように設定する。

また、上記第１実施形態及び前記変形例では、入射したレーザ光を入射方向と逆方向に出射する回転反射体５２又はプリズムを回転盤５１上に配置するとともに、入射するレーザ光の光軸が回転反射体５２又はプリズムの２つの反射面に垂直な平面に対して平行になるように設定した。しかし、この回転反射体５２又はプリズムの機能は、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射することにあり、入射したレーザ光を反射して入射したレーザ光とは逆方向にレーザ光を出射する反射体であれば、いかなる反射体を用いてもよい。例えば、３つの反射面がそれぞれ互いに９０度の角度をなすレトロリフレクタ（レトロ反射体）を用いることもできる。この場合、レトロリフレクタを、３つの反射面の法線ベクトルの合成ベクトルの方向（３つの反射面の交点を頂点とした３角錐の垂線方向）が回転盤５１の回転方向になるように光路長可変装置５０に配置すればよい。

ＯＢ…透光性物体、１０…測定部、１１…レーザ光源、１４…光カプラ、１５…受光センサ、１６〜１９，２１，２２…光ファイバー、２０…光スイッチ、３０…第１光ヘッド、４０…第２光ヘッド、５０…光路長可変装置、５２…回転反射体、５４…固定反射体、５５…スピンドルモータ、５７…カウント回路、６０…データ処理装置、６１…光路長変化量計算回路、６４…ピーク間光路長計算装置、７０…コントローラ、８２…測定台、１１０…第１測定部、１２０…第２測定部、１１１，１２１…レーザ光源、１１５，１２５…受光センサ、１３０…データ処理装置、１３１…切換え 回路、１３２…センサ信号取出し回路、１３４…ピーク間距離計算装置、１４０…コントローラ

Claims (10)

1. 低コヒーレンスのレーザ光を分岐させ、一方のレーザ光である第１レーザ光を複数の層からなる透光性物体にその表面及び裏面からそれぞれ入射させて反射させるとともに、他方のレーザ光である第２レーザ光を反射体で反射させ、前記表面及び裏面から入射されて前記透光性物体で反射された第１レーザ光と、前記反射体で反射された第２レーザ光とを干渉させて、前記干渉させたレーザ光を受光センサに導き、前記受光センサによる受光量に応じた大きさの受光信号を出力する光学系と、
   前記透光性物体の表面及び裏面からそれぞれ入射させて前記透光性物体で反射させた第１レーザ光と、前記反射体に入射させて前記反射体で反射させた第２レーザ光とのいずれか一方の光路長を変化させる光路長可変手段と、
   前記第１レーザ光を透光性物体の表面及び裏面から入射させた前記第１レーザ光のそれぞれに対して、前記受光センサから出力された受光信号と、前記光路長可変手段による光路長の変化量とをそれぞれ対応させて取得するデータ取得手段と、
   前記透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して前記受光信号の複数のピーク点を検出し、前記検出した複数のピーク点のそれぞれ対応したピーク点の光路長の変化量を抽出して、抽出した複数のピーク点の光路長の変化量を用いて、前記透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して複数のピーク点間の光路長に関する２組のピーク間光路長群を計算するピーク間光路長検出手段と、
   前記透光性物体の表面から入射させた前記第１レーザ光に関するピーク間光路長群と、前記透光性物体の裏面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群とを比較することにより、２組のピーク間光路長群のうちの少なくとも１組のピーク間光路長群の中から、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出するピーク間光路長抽出手段と、
   前記抽出された複数のピーク間光路長を用いて前記透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算手段と
   を備えたことを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
2. 請求項１に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
   前記ピーク間光路長抽出手段は、
   前記２組のピーク間光路長群のうちの一方の組のピーク間光路長群を、複数のピーク点の配列順を逆にしたピーク間光路長群に変換して、変換したピーク間光路長群に含まれる複数のピーク間光路長と、他方の組のピーク間光路長群に含まれる複数のピーク間光路長とがそれぞれ一致し、かつ一致したピーク間光路長の数が前記透光性物体の層数と一致することを条件に、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出する透光性物体の厚さ測定装置。
3. 請求項２に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
   前記ピーク間光路長抽出手段は、さらに、前記抽出された複数のピーク間光路長の中に、前記透光性物体の表面直下及び裏面直下の２つの層に関するピーク間光路長が含まれていることを条件に、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出する透光性物体の厚さ測定装置。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載した透光性物体の厚さ測定装置において、さらに、
   前記データ取得手段によって取得された受光信号により表わされる前記受光センサの受光量の変化状態を表示する表示手段を備えたことを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
5. 平行光を複数の層からなる透光性物体にその表面から斜めに入射させて反射させ、前記透光性物体で反射された平行光を受光センサに導き、前記受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第１光学系と、
   平行光を前記透光性物体にその裏面から斜めに入射させて反射させ、前記透光性物体で反射された平行光を受光センサに導き、前記受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第２光学系と、
   前記第１光学系及び前記第２光学系から受光信号をそれぞれ入力する入力手段と、
   前記第１光学系及び前記第２光学系からそれぞれ入力した受光信号の複数のピーク点をそれぞれ検出し、前記第１光学系及び前記第２光学系から入力したそれぞれの受光信号に対して複数のピーク点間の距離に関する２組のピーク間距離群を計算するピーク間距離検出手段と、
   前記２組のピーク間距離群をそれぞれ比較することにより、２組のピーク間距離群のうちの少なくとも１組のピーク間距離群の中から、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出するピーク間距離抽出手段と、
   前記抽出された複数のピーク間距離を用いて前記透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算手段と
   を備えたことを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
6. 請求項５に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
   前記ピーク間距離抽出手段は、
   前記２組のピーク間距離群のうちの一方の組のピーク間距離群を、複数のピーク点の配列順を逆にしたピーク間距離群に変換して、変換したピーク間距離群に含まれる複数のピーク間距離と、他方の組のピーク間距離群に含まれる複数のピーク間距離とがそれぞれ一致し、かつ一致したピーク間距離の数が前記透光性物体の層数と一致することを条件に、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出する透光性物体の厚さ測定装置。
7. 請求項６に記載した透光性物体の厚さ測定装置において、
   前記ピーク間距離抽出手段は、さらに、前記抽出された複数のピーク間距離の中に、前記透光性物体の表面直下及び裏面直下の２つの層に関するピーク間距離が含まれていることを条件に、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出する透光性物体の厚さ測定装置。
8. 請求項５乃至７のうちのいずれか一つに記載した透光性物体の厚さ測定装置において、さらに、
   前記入力手段によって取得された受光信号により表わされる前記受光センサの受光量の変化状態を表示する表示手段を備えたことを特徴とする透光性物体の厚さ測定装置。
9. 低コヒーレンスのレーザ光を分岐させ、一方のレーザ光である第１レーザ光を複数の層からなる透光性物体にその表面及び裏面からそれぞれ入射させて反射させるとともに、他方のレーザ光である第２レーザ光を反射体で反射させ、前記表面及び裏面から入射されて前記透光性物体で反射された第１レーザ光と、前記反射体で反射された第２レーザ光を干渉させて、前記干渉させたレーザ光を受光センサに導き、前記受光センサによる受光量に応じた大きさの受光信号を出力する光学系と、
   前記透光性物体の表面及び裏面からそれぞれ入射させて前記透光性物体で反射させた第１レーザ光と、前記反射体に入射させて前記反射体で反射させた第２レーザ光とのいずれか一方の光路長を変化させる光路長可変装置とを用いて透光性物体の各層の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定方法であって、
   前記第１レーザ光を透光性物体の表面及び裏面から入射させた前記第１レーザ光のそれぞれに対して、前記受光センサから出力された受光信号と、前記光路長可変装置による光路長の変化量とをそれぞれ対応させて取得するデータ取得ステップと、
   前記透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して前記受光信号の複数のピーク点を検出し、前記検出した複数のピーク点のそれぞれ対応したピーク点の光路長の変化量を抽出して、抽出した複数のピーク点の光路長の変化量を用いて、前記透光性物体の表面及び裏面から入射させた第１レーザ光のそれぞれに対して複数のピーク点間の光路長に関する２組のピーク間光路長群を計算するピーク間光路長検出ステップと、
   前記透光性物体の表面から入射させた前記第１レーザ光に関するピーク間光路長群と、前記透光性物体の裏面から入射させた第１レーザ光に関するピーク間光路長群とを比較することにより、２組のピーク間光路長群のうちの少なくとも１組のピーク間光路長群の中から、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間光路長を抽出するピーク間光路長抽出ステップと、
   前記抽出された複数のピーク間光路長を用いて前記透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算ステップと
   を有する透光性物体の厚さ測定方法。
10. 平行光を複数の層からなる透光性物体にその表面から斜めに入射させて反射させ、前記透光性物体で反射された平行光を受光センサに導き、前記受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第１光学系と、
    平行光を前記透光性物体にその裏面から斜めに入射させて反射させ、前記透光性物体で反射された平行光を受光センサに導き、前記受光センサの受光位置に対応させて受光量に応じた大きさの受光信号を出力する第２光学系とを用いて透光性物体の各層の厚さを測定する透光性物体の厚さ測定方法であって、
    前記第１光学系及び前記第２光学系から受光信号をそれぞれ入力する入力ステップと、
    前記第１光学系及び前記第２光学系からそれぞれ入力した受光信号の複数のピーク点をそれぞれ検出し、前記第１光学系及び前記第２光学系から入力したそれぞれの受光信号に対して複数のピーク点間の距離に関する２組のピーク間距離群を計算するピーク間距離検出ステップと、
    前記２組のピーク間距離群をそれぞれ比較することにより、２組のピーク間距離群のうちの少なくとも１組のピーク間距離群の中から、前記透光性物体の表面、各層の境界面及び裏面での１回の反射による複数のピーク間距離を抽出するピーク間距離抽出ステップと、
    前記抽出された複数のピーク間距離を用いて前記透光性物体の各層の厚さを計算する厚さ計算ステップと
    を有する透光性物体の厚さ測定方法。

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