(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022097472
(43)【公開日】2022-06-30
(54)【発明の名称】クロマティックレンジセンサーシステム
(51)【国際特許分類】
G01B 11/06 20060101AFI20220623BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20220623BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20220623BHJP
【ＦＩ】
G01B11/06 Z
G01B11/00 B
G01C3/06 120P
【審査請求】未請求
【請求項の数】24
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021205784
(22)【出願日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】17/126,191
(32)【優先日】2020-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100092901
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 祐司
(74)【代理人】
【識別番号】100188260
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 愼二
(72)【発明者】
【氏名】ノーマン ラマン
【テーマコード（参考）】
2F065
2F112
【Ｆターム（参考）】
2F065AA06
2F065AA30
2F065BB22
2F065FF01
2F065FF10
2F065GG23
2F065GG24
2F065HH13
2F065JJ25
2F065LL02
2F065LL10
2F065LL30
2F065LL67
2F065QQ16
2F065QQ29
2F065QQ42
2F065RR08
2F065SS14
2F112AB07
2F112CA12
2F112DA30
(57)【要約】
【課題】より正確な厚さ測定を実現するクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムを提供する。
【解決手段】クロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムは、ワーク厚さを決定するように設けられ、光学ペン、光源、波長検出器および信号処理器を含む。光学ペンは軸上色分散を示し、光源は多波長入射光を発生するように設けられ、波長検出器は、その測定軸に沿って配置された複数のピクセルを有する。測定動作において、光学ペンは、光源からのスペクトルプロファイルが入力され、これに応じた照射をワーク（例えば、透光材）の第１及び第２表面に出力し、また、それらの反射光を波長検出器へ出力し、波長検出器は出力スペクトルプロファイルデータを提供する。信号処理器は、出力スペクトルプロファイルデータを処理して、ワーク厚さを決定する。様々な実施形態では、厚さの決定処理は、ワークまでの距離の決定処理に依存せず、変換処理等を利用する。
【選択図】 図１
【解決手段】クロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムは、ワーク厚さを決定するように設けられ、光学ペン、光源、波長検出器および信号処理器を含む。光学ペンは軸上色分散を示し、光源は多波長入射光を発生するように設けられ、波長検出器は、その測定軸に沿って配置された複数のピクセルを有する。測定動作において、光学ペンは、光源からのスペクトルプロファイルが入力され、これに応じた照射をワーク（例えば、透光材）の第１及び第２表面に出力し、また、それらの反射光を波長検出器へ出力し、波長検出器は出力スペクトルプロファイルデータを提供する。信号処理器は、出力スペクトルプロファイルデータを処理して、ワーク厚さを決定する。様々な実施形態では、厚さの決定処理は、ワークまでの距離の決定処理に依存せず、変換処理等を利用する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワーク厚さを決定するクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムであって、
該ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、
該ＣＲＳシステムは、
前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、
該光学ペンが、
前記入力スペクトルプロファイルが入力され、
これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、
出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力するように構成され、
該ＣＲＳシステムは、さらに、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定する信号処理部を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用していることを特徴とするＣＲＳシステム。
該ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、
該ＣＲＳシステムは、
前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、
該光学ペンが、
前記入力スペクトルプロファイルが入力され、
これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、
出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力するように構成され、
該ＣＲＳシステムは、さらに、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定する信号処理部を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用していることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項2】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記変換処理は、フーリエ変換処理及びフーリエ変換関連処理の内の少なくとも１つを含み、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータの変換を決定すること、及び、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換に含まれている第１特性の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定することを含むことを特徴とするＣＲＳシステム。
前記変換処理は、フーリエ変換処理及びフーリエ変換関連処理の内の少なくとも１つを含み、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータの変換を決定すること、及び、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換に含まれている第１特性の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定することを含むことを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項3】
請求項２記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することを特徴とするＣＲＳシステム。
前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項4】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記出力スペクトルプロファイルデータは、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応した第１波長ピーク及び第２波長ピークを有する距離依存プロファイル成分からなり、前記ワーク厚さの決定は、前記第１ワーク表面までの第１測定距離、及び、前記第２ワーク表面までの第２測定距離を決定するための前記出力スペクトルプロファイルデータの処理には依存しないことを特徴とするＣＲＳシステム。
前記出力スペクトルプロファイルデータは、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応した第１波長ピーク及び第２波長ピークを有する距離依存プロファイル成分からなり、前記ワーク厚さの決定は、前記第１ワーク表面までの第１測定距離、及び、前記第２ワーク表面までの第２測定距離を決定するための前記出力スペクトルプロファイルデータの処理には依存しないことを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項5】
請求項４記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記第１波長ピーク及び前記第２波長ピークは、前記ＣＲＳ波長検出器によって提供される前記出力スペクトルプロファイルデータの画像中に単一ピークとして視覚的に表れることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記第１波長ピーク及び前記第２波長ピークは、前記ＣＲＳ波長検出器によって提供される前記出力スペクトルプロファイルデータの画像中に単一ピークとして視覚的に表れることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項6】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔が５μｍであるワークについて、前記変換処理の利用は、前記信号処理部に１０％未満の誤差の精度で前記ワーク厚さを決定することを可能にすることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔が５μｍであるワークについて、前記変換処理の利用は、前記信号処理部に１０％未満の誤差の精度で前記ワーク厚さを決定することを可能にすることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項7】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記信号処理部は、更に、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの測定距離を決定するように設けられることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記信号処理部は、更に、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの測定距離を決定するように設けられることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項8】
請求項７記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記ワークまでの前記測定距離の決定処理は、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの前記測定距離を指示する重心を決定することを含むが、前記ワーク厚さを決定する処理は、前記重心の決定には依存しないことを特徴とするＣＲＳシステム。
前記ワークまでの前記測定距離の決定処理は、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの前記測定距離を指示する重心を決定することを含むが、前記ワーク厚さを決定する処理は、前記重心の決定には依存しないことを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項9】
請求項７記載のＣＲＳシステムにおいて、
決定された前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間の前記ワークの内部の一点までの距離であることを特徴とするＣＲＳシステム。
決定された前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間の前記ワークの内部の一点までの距離であることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項10】
請求項９記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークの平均である距離指示座標に従って決定されることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークの平均である距離指示座標に従って決定されることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項11】
請求項７記載のＣＲＳシステムにおいて、
更なる態様によれば、前記信号処理部は、決定された前記測定距離及び決定された前記ワーク厚さを利用して、前記第１ワーク表面までの前記第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの前記第２測定距離の内の少なくとも一つを決定するように設けられることを特徴とするＣＲＳシステム。
更なる態様によれば、前記信号処理部は、決定された前記測定距離及び決定された前記ワーク厚さを利用して、前記第１ワーク表面までの前記第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの前記第２測定距離の内の少なくとも一つを決定するように設けられることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項12】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことを特徴とするＣＲＳシステム。
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項13】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記ＣＲＳシステムは、厚さ測定モードを含む複数モードで動作可能であり、このために前記信号処理部は、前記厚さ測定モードの一部として前記厚さを決定する処理を実行することを特徴とするＣＲＳシステム。
前記ＣＲＳシステムは、厚さ測定モードを含む複数モードで動作可能であり、このために前記信号処理部は、前記厚さ測定モードの一部として前記厚さを決定する処理を実行することを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項14】
請求項１３記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記複数モードは、更に、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含み、前記ＣＲＳシステムは、前記距離測定モード中に、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力し、前記出力スペクトルプロファイルが、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなるように、構成されていることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記複数モードは、更に、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含み、前記ＣＲＳシステムは、前記距離測定モード中に、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力し、前記出力スペクトルプロファイルが、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなるように、構成されていることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項15】
請求項１３記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできないことを特徴とするＣＲＳシステム。
前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできないことを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項16】
請求項１記載のＣＲＳシステムにおいて、
前記ＣＲＳシステムは、クロマティックポイントセンサーシステム及びクロマティックラインセンサーシステムの内の少なくとも１つであることを特徴とするＣＲＳシステム。
前記ＣＲＳシステムは、クロマティックポイントセンサーシステム及びクロマティックラインセンサーシステムの内の少なくとも１つであることを特徴とするＣＲＳシステム。
【請求項17】
ワーク厚さを決定するためのクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムの動作方法であって、
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能であり、
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用することを特徴とする動作方法。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能であり、
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用することを特徴とする動作方法。
【請求項18】
請求項１７記載の動作方法において、
前記変換処理は、フーリエ変換処理及びフーリエ変換関連処理の内の少なくとも１つを含み、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータの変換を決定すること、及び、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換に含まれている第１特性の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定することを含むことを特徴とする動作方法。
前記変換処理は、フーリエ変換処理及びフーリエ変換関連処理の内の少なくとも１つを含み、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータの変換を決定すること、及び、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換に含まれている第１特性の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定することを含むことを特徴とする動作方法。
【請求項19】
請求項１８記載の動作方法において、
前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することを特徴とする動作方法。
前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することを特徴とする動作方法。
【請求項20】
請求項１７記載の動作方法において、
前記出力スペクトルプロファイルデータは、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応した第１波長ピーク及び第２波長ピークを有する距離依存プロファイル成分からなり、前記ワーク厚さの決定は、前記第１ワーク表面までの第１測定距離、及び、前記第２ワーク表面までの第２測定距離を決定するための前記出力スペクトルプロファイルデータの処理には依存しないことを特徴とする動作方法。
前記出力スペクトルプロファイルデータは、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応した第１波長ピーク及び第２波長ピークを有する距離依存プロファイル成分からなり、前記ワーク厚さの決定は、前記第１ワーク表面までの第１測定距離、及び、前記第２ワーク表面までの第２測定距離を決定するための前記出力スペクトルプロファイルデータの処理には依存しないことを特徴とする動作方法。
【請求項21】
請求項１７記載の動作方法において、
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことを特徴とする動作方法。
前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことを特徴とする動作方法。
【請求項22】
請求項１７記載の動作方法において、
前記ＣＲＳシステムは、厚さ測定モード、及び、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含む複数モードで動作可能であり、
前記信号処理部は、前記厚さ測定モードの一部として前記厚さを決定する処理を実行し、
該動作方法は、更に、
前記距離測定モード中に、前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなる前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記ワークまでの距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備えることを特徴とする動作方法。
前記ＣＲＳシステムは、厚さ測定モード、及び、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含む複数モードで動作可能であり、
前記信号処理部は、前記厚さ測定モードの一部として前記厚さを決定する処理を実行し、
該動作方法は、更に、
前記距離測定モード中に、前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなる前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記ワークまでの距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備えることを特徴とする動作方法。
【請求項23】
請求項２２記載の動作方法において、
前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできないことを特徴とする動作方法。
前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできないことを特徴とする動作方法。
【請求項24】
クロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムの動作方法であって、
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能であり、
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、
前記ワークまでの測定距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、ここで、前記測定距離の決定処理が、前記測定距離を表わす前記ＣＲＳ波長検出器のピクセル位置に応じた距離指示座標を決定することを含み、及び、
前記第１ワーク表面および前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、
前記ワーク厚さの決定処理が、前記ワークまでの測定距離の決定値に依存しないことを特徴とする動作方法。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能であり、
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供する前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、
前記ワークまでの測定距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、ここで、前記測定距離の決定処理が、前記測定距離を表わす前記ＣＲＳ波長検出器のピクセル位置に応じた距離指示座標を決定することを含み、及び、
前記第１ワーク表面および前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、
前記ワーク厚さの決定処理が、前記ワークまでの測定距離の決定値に依存しないことを特徴とする動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は精密測定機器に関し、特に、クロマティックレンジセンサー及びこれと同様の光学的測長機器、並びにこれらの用途に関する。
【背景技術】
【0002】
光学距離センサー（例えば、高さセンサー、距離センサー等）の分野にクロマティック共焦点技術が広く利用されている。米国特許第７，８７６，４５６号公報（以下、４５６号特許と呼ぶ。）に記載されているように、軸上色収差（ここでは、軸上又は長軸方向の色分散とも呼ぶ）を有する光学要素は、広波長域光源を合焦し、軸方向の焦点距離を波長によって変化させることに使われる。すなわち、広波長域光源のうちの一つの波長光だけが表面上で正確に合焦し、合焦要素に対するその表面高さ又は表面までの距離が、どの波長光が最も良く合焦するかを決める。表面の反射光は、ピンホール又は光ファイバー端部といった小さな検出アパーチャーで再び合焦する。表面を反射し、光学系を通って入出力ファイバーへ逆戻りする光のうち、表面で良く合焦した波長光だけが、そのアパーチャーでも良く合焦する。他の波長光は、どれもアパーチャーでの合焦が不完全であって、そのため、ファイバーへパワーをほとんどカップリングしない。従って、ファイバーを通って戻る光の信号レベルは、表面高さ又は表面までの距離に応じた波長で最大になる。分光器型の検出器は、波長毎の信号レベルを測定して表面高さを決定する。
【0003】
数社のメーカが、上述のように動作し、産業用に適した実用的で小型のクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムを、クロマティックポイントセンサー（ＣＰＳ）又はクロマティックラインセンサー等として言及している。このようなシステムに使用される小型の色分散光学アセンブリが、「光学ペン」又は「ペン」として言及されている。光学ペンは、光ファイバーによってクロマティックレンジセンサーの電装部に接続される。電装部は光源を含み、この光源は、光をファイバーに伝送して光学ペンから出力させる。電装部は、また、戻り光を検出し解析する分光器を備える。戻り光は、分光器の検出器アレイによって受光されて、波長分散強度プロファイルを形成する。波長分散強度プロファイルに応じたピクセルデータを解析して、強度プロファイルのピーク又は重心によって示される「主波長位置座標」が決定される。また、得られたピーク及び／又は重心のピクセル座標をルックアップテーブルとともに用いて、表面までの距離が決定される。このピクセル座標は、サブピクセル分解能で決定され、ここでは「距離指示座標」または「距離指示ピクセル座標」と呼ぶ。
【0004】
また、米国特許第８，７７３，７５７号公報に記載されているように、従来技術として、スリットアパーチャーを使って１点というよりはむしろ１本のラインに沿って光を合焦する「ラインセンサー」ＣＲＳが知られており、そのライン上の複数点において、表面までの距離の測定が可能であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第７，８７６，４５６号公報
【特許文献2】米国特許第８，７７３，７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のＣＲＳシステムには、厚さ測定に関する課題（例えば、測定誤差など）があった。厚さ測定では、通常、ワークの２つの対面までの測定距離の決定、および、２つの測定距離の差の決定を含んでいる。例えば、ガラス（例えば溶融シリカ）のような透明なワークの厚さ測定の際、ＣＲＳの照射は、ガラスのトップ面およびボトム面の両方を反射するので、対応する２つの波長ピークが生じる。ワーク厚さが薄いほど、２つのピークが互いに併合し易くなり、各測定距離を示す強度プロファイル中の２つのピークの分離が困難になって、測定誤差が生じる場合がある。例えば、２つのピーク幅は、２つのピークの分離が不十分であるために、ピークどうしが少なくとも部分的にオーバーラップ／併合するようなものになる可能性がある（例えば、以下に詳しく説明するように、図５（Ａ）の点線で示す測定プロファイル信号５１０ａ、及び、図１０（Ａ），図１０（Ｂ），図１０（Ｄ），図１０（Ｅ）及び図１０Ｇ）。
【0007】
特に図１０（Ａ）～図１０Ｇに示す７通りの強度プロファイルに関して、それぞれが２つの測定ピーク（例えば図１０（Ａ）では併合した単一ピークである）を有し、これらの測定ピークが様々な厚さのワークのトップ面及びボトム面からの測定距離を示している。例えば、図１０（Ａ）及び（Ｄ）は厚さ２５μｍのワークに対応し、図１０（Ｂ）及び（Ｅ）は厚さ５０μｍのワークに対応し、図１０（Ｃ）及び（Ｆ）は厚さ１００μｍのワークに対応する。図１０（Ａ）～図１０Ｇの強度プロファイルは、ＣＲＳ波長検出器のピクセル座標又は「ピクセル位置」が横軸に設けられ、これの関数として表される強度又は「信号レベル」が縦軸に設けられる。ピクセル位置は、ＣＲＳ波長検出器で測定される波長に対応し、ＣＲＳシステムは、その波長ピークをＣＲＳ測定距離に変換するように調整されている。同様に、従来知られた方法によって、２つのワーク面からの測定距離の差に応じてワーク厚さを決定することができる。
【0008】
図１０（Ａ）～（Ｃ）に例示の幾つかの実施例のように、２つのピークの併合は、ＣＲＳシステムのＺレンジの青色部分（すなわち、青色波長光の部分）において、図１０（Ｄ）～（Ｆ）に例示するようなＺレンジの赤色部分（すなわち、赤色波長光の部分）よりも深刻になる場合がある。その青色部分が、距離測定の光軸（Ｚ軸）方向において、ＣＲＳシステムの光学ペンの光学系に近いからである。従って、併合の課題に関してある程度の改善を提供可能な１つ手法は、測定対象ワークをＣＲＳシステムのＺレンジの赤色部分（すなわち、光学ペンから十分に離れた距離）に配置することである。また、図１０Ｇに分かり易く示すように、波長ピークの併合の課題に関してある程度の改善を提供可能な他の手法は、信号レベルの閾値を高めに設定して（例えば閾値Ｂ）、それにより、２つのピークを分離して検出することである。これとは対照的に、信号レベルの閾値が低めであると（例えば閾値Ａ）、２つのピークを分離せず、１つの（併合）ピークだけが検出される。これに関連する概念についても、図５（Ａ）を用いて以降で詳細に説明する。これらの手法には特定の制限がある。（例えば、特定のワークをＣＲＳシステムのＺレンジの赤色部分に置くことは必ずしも容易ではないこと、検出閾値の設定を高くし過ぎると多くの信号レベルが検出されなくなること等。）
【0009】
本発明の様々な態様は、このような課題を改善することを目的とする。本発明の一態様では、より正確な厚さ測定を実現することである（例えば、波長ピークの併合が生じるような、より薄いワーク厚さのため、また、光学ペンとワーク間の可能距離の拡張されたレンジにわたる測定のため等）。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の実施形態によれば、ワーク厚さを決定するクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムが提供される。該ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
出力プロファイルデータを提供するＣＲＳ波長検出器であって、該ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備える。該ＣＲＳシステムは、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、該光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力するように構成される。
該ＣＲＳシステムは、さらに、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定する信号処理部を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用していることを特徴とする。
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
出力プロファイルデータを提供するＣＲＳ波長検出器であって、該ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備える。該ＣＲＳシステムは、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、該光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルが入力されて、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力するように構成される。
該ＣＲＳシステムは、さらに、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定する信号処理部を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用していることを特徴とする。
【0011】
一態様によれば、前記変換処理は、フーリエ変換処理及びフーリエ変換関連処理の内の少なくとも１つを含むことが好ましい。この変換処理の利用は、前記出力スペクトルプロファイルデータの変換を決定すること、及び、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換に含まれる第１特性の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定することを含むことが好ましい。
他の態様によれば、前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することが好ましい。
他の態様によれば、前記第１特性は、前記出力スペクトルプロファイルデータの前記変換の第１ディップに対応することが好ましい。
【0012】
他の態様によれば、前記出力スペクトルプロファイルデータは、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応した第１波長ピーク及び第２波長ピークを有する距離依存プロファイル成分からなり、前記ワーク厚さの決定は、前記第１ワーク表面までの第１測定距離、及び、前記第２ワーク表面までの第２測定距離を決定するための前記出力スペクトルプロファイルデータの処理には依存しないことが好ましい。
更なる態様によれば、前記第１波長ピーク及び前記第２波長ピークは、前記ＣＲＳ波長検出器によって提供される前記出力スペクトルプロファイルデータの画像中に単一ピークとして視覚的に表れることが好ましい。
更なる態様によれば、前記第１波長ピーク及び前記第２波長ピークは、前記ＣＲＳ波長検出器によって提供される前記出力スペクトルプロファイルデータの画像中に単一ピークとして視覚的に表れることが好ましい。
【0013】
他の態様によれば、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔が５μｍであるワークについて、前記変換処理の利用は、前記信号処理部に１０％未満の誤差の精度で前記ワーク厚さを決定することを可能にする。
【0014】
他の態様によれば、前記信号処理部は、更に、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの測定距離を決定するように設けられることが好ましい。
更なる態様によれば、前記ワークまでの前記測定距離の決定処理は、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの前記測定距離を指示する重心を決定することを含むが、前記ワーク厚さを決定する処理は、前記重心の決定には依存しないことが好ましい。
更なる態様によれば、決定された前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間の前記ワークの内部の一点までの距離であることが好ましい。
もっと更なる態様によれば、前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークの平均である距離指示座標に従って決定されることが好ましい。
更なる態様によれば、前記信号処理部は、決定された前記測定距離及び決定された前記ワーク厚さを利用して、前記第１ワーク表面までの前記第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの前記第２測定距離の内の少なくとも一つを決定するように設けられることが好ましい。
更なる態様によれば、前記ワークまでの前記測定距離の決定処理は、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理して、前記ワークまでの前記測定距離を指示する重心を決定することを含むが、前記ワーク厚さを決定する処理は、前記重心の決定には依存しないことが好ましい。
更なる態様によれば、決定された前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間の前記ワークの内部の一点までの距離であることが好ましい。
もっと更なる態様によれば、前記測定距離は、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークの平均である距離指示座標に従って決定されることが好ましい。
更なる態様によれば、前記信号処理部は、決定された前記測定距離及び決定された前記ワーク厚さを利用して、前記第１ワーク表面までの前記第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの前記第２測定距離の内の少なくとも一つを決定するように設けられることが好ましい。
【0015】
他の態様によれば、前記変換処理の利用は、
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことが好ましい。
前記出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を決定すること、
前記出力スペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換を、基準のフーリエ変換で除算して、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を取得すること、
前記ターゲットスペクトルプロファイルデータの前記フーリエ変換の逆フーリエ変換を計算して、前記第１ワーク表面までの第１測定距離及び前記第２ワーク表面までの第２測定距離にそれぞれ対応する第１波長ピーク及び第２波長ピークを決定すること、および、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面までの各測定距離の差の少なくとも一部に基づいて、前記ワーク厚さを決定すること、を含むことが好ましい。
【0016】
更に他の態様によれば、前記ＣＲＳシステムは、厚さ測定モードを含む複数モードで動作可能であり、このために前記信号処理部は、前記厚さ測定モードの一部として前記厚さを決定する処理を実行することが好ましい。
更なる態様によれば、前記複数モードは、更に、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含み、前記ＣＲＳシステムは、前記距離測定モード中に、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力し、前記出力スペクトルプロファイルが、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなるように、構成されていることが好ましい。
更なる態様によれば、前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできない。
更なる態様によれば、前記複数モードは、更に、ワークまでの距離を測定するための距離測定モードを含み、前記ＣＲＳシステムは、前記距離測定モード中に、前記光学ペンが前記ワークに対して測定動作を実行可能な位置になっている場合に、前記光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークに出力し、前記ワークからの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力し、前記出力スペクトルプロファイルが、前記ワークまでの測定距離を指示する波長光を有する距離依存プロファイル成分からなるように、構成されていることが好ましい。
更なる態様によれば、前記厚さ測定モードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じて厚さを決定する動作だけ可能であり、３つ以上のワーク表面の複数の間隔を決定する動作はできない。
【0017】
他の態様によれば、前記ＣＲＳシステムは、クロマティックポイントセンサーシステム及びクロマティックラインセンサーシステムの内の少なくとも１つであることが好ましい。
【0018】
他の態様によれば、ワーク厚さを決定するためのクロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムの動作方法が提供される。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能である。
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用することを特徴とする。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能である。
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、及び、
前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、前記ワーク厚さの決定処理が変換処理を利用することを特徴とする。
【0019】
他の態様によれば、クロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システムの動作方法が提供される。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能である。
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、
前記ワークまでの測定距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、ここで、前記測定距離の決定処理が、前記測定距離を表わす前記ＣＲＳ波長検出器のピクセル位置に応じた距離指示座標を決定することを含み、及び、
前記第１ワーク表面および前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、
前記ワーク厚さの決定処理が、前記ワークまでの測定距離の決定値に依存しないことを特徴とする。
前記ＣＲＳシステムは、
軸上色分散を示し、ワーク近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系を含む共焦点光学経路を有する光学ペンと、
前記光学ペンに入力する入力スペクトルプロファイルを有する多波長入射光を発生する照明光源と、
ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有する前記ＣＲＳ波長検出器と、を備え、前記複数のピクセルは、各波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能である。
該動作方法は、
前記ワークに対して動作可能に配置されて測定動作を実行する前記光学ペンを用いて、前記ＣＲＳシステムを動作すること、ここで、前記測定動作は、光学ペンが、前記入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射を前記ワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、前記第１ワーク表面及び前記第２ワーク表面からの反射光を受光し、前記出力スペクトルプロファイルデータを提供可能な前記ＣＲＳ波長検出器へ前記反射光を出力することを含み、
前記ワークまでの測定距離を決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、ここで、前記測定距離の決定処理が、前記測定距離を表わす前記ＣＲＳ波長検出器のピクセル位置に応じた距離指示座標を決定することを含み、及び、
前記第１ワーク表面および前記第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するために、前記出力スペクトルプロファイルデータを処理すること、を備え、
前記ワーク厚さの決定処理が、前記ワークまでの測定距離の決定値に依存しないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図3】図３は、ＣＲＳシステムからの強度プロファイルの線図であり、ワーク（例えば不透明なワーク）のトップ面からの反射波長光によって生じる有効波長ピークを示し、ピークのピクセル位置は、トップ面までの測定距離と一致している。
【図4】図４（Ａ）は、ＣＲＳ距離校正データの線図であり、距離指示ピクセル座標と被測定ワーク表面までの既知の測定距離との相関を示している。図４（Ｂ）は、ＣＲＳ距離校正ルックアップテーブルの一例であり、ＣＲＳシステムの距離指示座標（ＤＩＣ）をＣＲＳシステムの対応した測定距離に参照させる。
【図5】図５（Ａ）は、ＣＲＳシステムからの強度プロファイルの線図であり、透明なワークのトップ面及びボトム面からの反射波長光によって生じる２つの有効波長ピークを示し、そのピークのピクセル位置は、それらの面までの測定距離と一致している。図５（Ｂ）は、透明なワークのトップ面及びボトム面までの測定距離を示す線図であり、ボトム面までの実際の測定距離及び見かけ上の測定距離が含まれている。
【図9】図９（Ａ）～図９（Ｈ）は、光学ペンに対して動作できる測定レンジ内でのワーク位置に関係なく、図８のＦＦＴ処理方法が、ワーク厚さの決定に利用可能な信号のフーリエ変換に含まれる第１ディップの位置を決定できる例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１は、クロマティックレンジセンサー（ＣＲＳ）システム１００の代表的な一実施形態を示すブロック図であり、このＣＲＳシステム１００は、光学要素１２０（例えば光学ペン）、電装部１６０、及びユーザーインタフェース１７１を含む。本実施形態の電装部１６０は、信号処理器１６６、記憶部１６８、及び、光源・検出器サブシステム１６１を備え、この光源・検出器サブシステム１６１は、波長検出器１６２と広帯域光源１６４を含む。図１に示されるＣＲＳシステム１００は、一度に一箇所の測定点を測定するクロマティックポイントセンサー（ＣＰＳ）システムであるが、他の実施例では他のＣＲＳシステム（例えばクロマティックラインセンサー等）を利用できることが理解されるであろう。様々な実施形態において、波長検出器１６２は、分光器の検出器アレイ１６３を含む。検出器アレイ１６３は、波長検出器１６２の測定軸上に配置された複数のピクセルによって構成され得る。各ピクセルは各波長信号を受けて、出力スペクトルプロファイルデータを提供する。
【0022】
電装部１６０は、光ファイバーケーブル１１２を含む光路を通じて光学要素１２０に接続される。上記光路について、任意に選択可能な、又は、代替可能な態様を示す。例えば、光路は、光ファイバーの第二セグメント１１２Ｂ側のコネクタ（ＣＯＮＮＥＣＴ－Ｄ）で接続された第一および第二セグメント１１２Ａ，１１２Ｂと、電装部１６０に接続された第三セグメント１１２Ｃに第二セグメント１１２Ｂを接続するカプラー（ＣＯＵＰＬＥＲ－Ｏ）とを有する光ファイバーケーブル１１２を含む。信号処理器１６６の制御下にある光源１６４は、入力スペクトルプロファイルを構成する多波長光を入力するため、照明ファイバーセグメント（１６５Ｉ）、２×１カプラー（ＣＯＵＰＬＥＲ－Ｅ，ＣＯＮＮＥＣＴ－Ｅ）、及び、光ファイバーケーブル１１２からなる経路によって、光学要素１２０に接続される。光学要素１２０は、入出力光ファイバー・サブアセンブリ１０５、筐体１３０、及び光学系１５０を含む。入出力光ファイバー・サブアセンブリ１０５は、光ファイバーケーブル１１２から延長された入出力光ファイバー１１３と、光ファイバーコネクタ１０８とからなる。入出力光ファイバー１１３は、アパーチャー１９５を通じて出力ビームを出力し、また、アパーチャー１９５を通じて反射された測定信号光を受け取る。
【0023】
動作時、アパーチャー１９５を通ってファイバー端から出射される光は、光学系１５０によって合焦する。光学系１５０は、光軸ＯＡ上の焦点が光の波長に依存して異なる距離になるような軸上色分散性のレンズを含み、ＣＲＳシステム用として知られている。測定動作中、光は、第１ワーク表面１９０－１及び第２ワーク表面１９０－２（すなわち、ワークのトップ面及びボトム面）を有するワーク１７０の近傍に合焦する。様々な実施例において、ワーク１７０は、透明、あるいはトップ面１９０－１を通してボトム面１９０－２が少なくとも部分的に見えるような材料を含んでいてもよい（すなわち、光学要素１２０からの光の一部がトップ面１９０－１を通過してボトム面１９０－２に到達できる）。以下の説明を簡単にするため、ワーク１７０が、不透明であるか、あるいは、トップ面１９０－１のみが光をＣＲＳシステム１００へ反射するような特性を有する場合をまず初めに説明する。
【0024】
本実施形態では、トップ面１９０－１だけが光を反射し、測定動作中、光は、光学系１５０によってトップ面１９０－１に合焦する（つまり、後述の他の例で示すように、光が、ボトム面１９０－２でも合焦することとは対照的である）。トップ面１９０－１を反射した光は、光学系１５０によってアパーチャー１９５の上で再び合焦する。この軸上色分散によって、一つの波長光のみが測定距離“Ｚ１”と合致する焦点距離を有する。測定距離“Ｚ１”は、光学要素１２０に対して固定された基準位置ＲＰからワーク表面１９０－１の位置までの距離である。ワーク表面１９０－１で一番焦点が合う波長光は、アパーチャー１９５で一番焦点が合う波長光でもある。従って、主に、一番焦点が合う波長光が、アパーチャー１９５を通って、光ファイバーケーブル１１２の光ファイバー１１３のコアを進む。光ファイバーケーブル１１２は、ワーク表面１９０－１の位置までの測定距離Ｚ１に一致する主強度を示す波長の決定に利用するために、波長検出器１６２へ信号光を送る。
【0025】
本実施形態において、反射された波長依存性の光強度は、カプラー（ＣＯＵＰＬＥＲ－Ｅ）を含むファイバー光路を通って電装部１６０に戻り、ある割合（例えば約５０％）の光が信号ファイバーセグメント１６５Ｓを通って波長検出器１６２に向けられる。波長検出器１６２は、波長依存性の光強度を、検出器アレイ１６３の測定軸上のピクセルアレイ全体に分布された出力スペクトル強度プロファイル（単に出力スペクトルプロファイルとも呼ぶ。）として受光し、また、検出器アレイ１６３から出力されたピクセルデータに基づいて、これに対応した出力スペクトルプロファイルデータを提供するように動作する。
【0026】
上記のプロファイルデータ（例えば図３参照）におけるサブピクセル分解能の距離指示座標（ＤＩＣ）が、信号処理器１６６によって計算され、その（サブピクセル分解能の）ＤＩＣは、後述の図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、記憶部１６８の校正部１７３に保存されている距離校正ルックアップテーブル等を用いて、ワーク表面１９０－１の位置までの測定距離Ｚ１を（ミクロン単位で）指示する。従来知られた手法に従って、ＤＩＣは、ピーク領域に含まれる強度プロファイルデータの重心に基づいて決定され得る。様々な実施例において、後述するように、プロファイルデータをサブピクセル分解能のＤＩＣの決定に利用することもできる。
【0027】
ある実施例において、ワーク１７０が透明であれば、上記と同様の動作原理がワーク表面１９０－１及び１９０－２までの測定距離の決定に適用され得ることが理解されるであろう。より具体的には、測定動作中、光は、光学系１５０によって、ワーク表面１９０－１及び１９０－２に合焦する（すなわち、光の一部は、ワーク表面１９０－１を通過して、ワーク表面１９０－２に達することができる）。ワーク表面１９０－１及び１９０－２からの反射光は、光学系１５０によって、アパーチャー１９５で再び合焦する。この軸上色分散によって、一つの波長光のみが測定距離“Ｚ１”と合致する焦点距離を有する。測定距離“Ｚ１”は、光学要素１２０に対して固定された基準位置ＲＰからワーク表面１９０－１の位置までの距離である。同様に、一つの波長光のみが、基準位置ＲＰからワーク表面１９０－１の位置までの測定距離“Ｚ２”と合致する焦点距離を有する。ワーク表面１９０－１及び１９０－２の各位置で一番焦点が合う波長光が、アパーチャー１９５で一番焦点が合う。よって、これらの一番焦点が合う主波長光が、アパーチャー１９５を通って、光ファイバーケーブル１１２の光ファイバー１１３のコアを進む。光ファイバーケーブル１１２は、ワーク表面１９０－１及び１９０－２の各位置までの測定距離に一致する主強度を示す波長の決定に利用するために、波長検出器１６２へ信号光を送る。図５（Ｂ）を用いて詳細を説明するように、様々な実施例において、ワーク表面１９０－２までの指示される測定距離が、ワーク材料の屈折率に応じた、測定距離Ｚ２に関する見かけの測定距離Ｚ２’になり得る（例えば式（３）～（５）等に示す）。
【0028】
本実施形態では、反射された波長依存性の光強度は、カプラー（ＣＯＵＰＬＥＲ－Ｅ）を含むファイバー光路を通って電装部１６０に戻り、ある割合（例えば約５０％）の光が信号ファイバーセグメント１６５Ｓを通って波長検出器１６２に向けられる。波長検出器１６２は、波長依存性の光強度を、検出器アレイ１６３の測定軸上のピクセルアレイ全体に分布された出力スペクトル強度プロファイル（単に出力スペクトルプロファイルとも呼ぶ。）として受光し、また、検出器アレイ１６３から出力されたピクセルデータに基づいて、これに対応した出力スペクトルプロファイルデータを提供するように動作する。
【0029】
上記のプロファイルデータ（例えば図５（Ａ）参照）における２つの対応するサブピクセル分解能の距離指示座標（ＤＩＣｓ）が信号処理器１６６によって計算される。２つの（サブピクセル分解能の）ＤＩＣｓは、後述の図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、記憶部１６８の校正部１７３に保存されている距離校正ルックアップテーブル等を用いて、それぞれの測定距離を（ミクロン単位で）指し示す。従来知られた手法に従って、２つのＤＩＣｓは、２つの対応するピーク領域のそれぞれに含まれている強度プロファイルデータの重心に基づいて決定することができる。様々な実施例において、詳細を後述するように、２つのＤＩＣｓのそれぞれをサブピクセル分解能で決定するために、そのプロファイルデータを利用することができる。様々な実施例において、さらに、実際の測定距離Ｚ３に関連する見かけの測定距離Ｚ３’に対応しているＤＩＣも（例えば、併合された２つの波長ピークの重心計算結果によって）決定され得るし、又は、代替的に決定され得る（例えば式（６）～（１０）等に示すようにして）。以下に詳細を説明するように、距離Ｚ３は、距離Ｚ１及びＺ２の間であってもよく、ワーク表面１９０－１及び１９０－２の中央点など、ワーク１７０の内部位置までの距離に一致させてもよい。
【0030】
更に図１に示すように、ユーザーインタフェース１７１は、電装部１６０に接続されており、様々な動作パラメータを選択するユーザーコマンド等といったＣＲＳシステム１００の動作用ユーザー入力を、キーボード、タッチセンサ、マウス等いずれかの適切な手段で受け取れるように構成されている。代表的な実施形態において、ユーザーインタフェース１７１は、ＣＲＳシステム１００の複数の動作モード（例えば、厚さ測定モード及び／又は距離測定モード等）のうちの１つを選択するために、ユーザーによって操作可能な１つ又は複数の動作モード選択要素（例えば、ユーザが選択可能なボタン）を含み得る。ユーザーインタフェース１７１は、更に、ＣＲＳシステム１００によって正常に決定／測定された距離及び／又は厚さなどの情報をスクリーンに表示するように構成されている。以下に詳細を説明するように、様々な実施例において、記憶部１６８は、厚さ測定部１６９及び距離測定部１７２を含んでいて、対応したモードを実行したり、及び／又は、その他の対応動作を提供したりすることができる。そのような対応モード及び／又は対応動作は、（例えば、第１及び第２ワーク表面の間隔に応じた）ワーク厚さ測定及び／又は距離測定などのために設けられている。様々な実施例において、厚さ測定部１６９及び距離測定部１７２は、及び／又は、それらの関連動作は、併合され得るし、及び／又は、区別できなくなる場合がある。
【0031】
図１は、Ｘ-Ｙ-Ｚ直交座標軸を基本フレームとして表示する。Ｚ方向は、距離測定軸である光学要素１２０の光軸（ＯＡ）に平行である。図１に示すように、動作中、ワーク１７０は、光軸ＯＡに沿って配置される。ガイドベアリング１７５Ａで拘束されたＺ軸方向に沿って移動するのに有利に配列された移動ステージ１７５上にワーク１７０を取り付けてもよい。
【0032】
図２は、既知のバックグラウンド信号処理及び／又は校正動作の概要を示す。図２は、ＣＲＳシステムのシステムノイズ（バイアス）プロファイルの線図２００であり、ＣＲＳシステムの公称全測定範囲に測定表面が存在しない場合での、検出器アレイ１６３のピクセルに関する電圧オフセット信号レベルＶｏｆｆｓｅｔ（ｐ）を示す。このケースでは、意図的な反射光が存在せず、かつ、結果生じる強度プロファイル中に著しい又は主だった波長ピークは存在しない。電圧オフセット信号Ｖｏｆｆｓｅｔ（ｐ）は、「波長」測定軸に沿った１，０２４個の各ピクセルについて、正規化電圧値でプロットされる。「正規化電圧値」では、１．０の値が検出器アレイ１６３の飽和電圧値に割り当てられている。電圧オフセット信号Ｖｏｆｆｓｅｔ（ｐ）は、検出アレイに渡って比較的一定であるバイアス信号レベルＶｂｉａｓと、検出アレイに渡って変化を示すバックグラウンド信号成分Ｖｂａｃｋ（ｐ）とを含む。
【0033】
図３，図４（Ａ），図４（Ｂ），図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、ＣＲＳシステムからの波長分散強度プロファイル中に生じる有効波長ピークに基づいて、サブピクセル分解能で距離指示座標（ＤＩＣ）を決定し、また、その決定されたＤＩＣに基づいて、ワーク表面までの測定距離を（例えばミクロン単位で）決定するという特定の信号処理動作の概要を示す。ここに説明する一例の動作は、「４５６号特許」に詳細に記載されている。この説明の目的は、ここに記載のＣＲＳ測定動作の網羅的な理解に役立つ技術背景の追加情報を提供することである。
【0034】
図３は、ＣＲＳからの波長分散強度プロファイルの線図３００であり、（例えば透明でない）ワークの１つの測定表面に合焦して反射する波長光を表わす測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）のサブセット（波長帯域）によって生じる有効波長ピーク３０２を示している。この例において線図３００は、不透明ワークの単一の反射面（例えばトップ面）に対応する単一波長ピーク３０２を含んでいる。各測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）は、検出器アレイ（例えば、検出器アレイ１６３）の各ピクセルｐに関連付けられた信号レベル（正規化電圧で示す）を有する。波長ピーク３０２は、十分な高さを有し（良好なＳ／Ｎ比であり）、比較的対称形であり、及び、ピーク位置の良好な推定又は検出器アレイの測定軸に沿った距離指示座標（ＤＩＣ）３０４の測定を可能にする。図３は、（正規化電圧での）バイアス信号レベル（ＭＶｂｉａｓ）、ピークピクセル座標（ｐｐｃ）、及び、波長ピーク３０２を形成する測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットの下限を定めるデータ閾値（ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を示す。すべての値（例えば「ＭＶ」値を含む）は正規化電圧である。
【0035】
簡潔に言えば、一実施形態において、距離指示座標ＤＩＣを（ピクセル単位で）決定する動作、及び、決定されたＤＩＣに基づいて対応する測定距離を（ミクロン単位で）決定する動作は、以下の手順を含めるとよい。
・ターゲットの表面を光軸ＯＡ上で位置決めし、線図３００に示すような波長分散強度プロファイルの結果を取り込む。
・最高レベル信号を有するピクセルであるピークピクセル座標（ｐｐｃ）を決定する。
・与えられたサンプリング・レートで測定バイアス信号レベル（ＭＶｂｉａｓ）を決定する。
・データ閾値（ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を（例えばピーク高さのパーセンテージで）決定する。
・ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きい値を有する波長ピークを形成する測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットに基づいて、サブピクセル分解能の距離指示座標（ＤＩＣ）を決定する。
・保存された距離校正データ（例えば図４（Ａ）のような距離校正カーブ、又は、図４（Ｂ）のようなルックアップテーブル等）におけるＤＩＣとこれに対応する距離との相関を用いて、測定距離を決定する。
・ターゲットの表面を光軸ＯＡ上で位置決めし、線図３００に示すような波長分散強度プロファイルの結果を取り込む。
・最高レベル信号を有するピクセルであるピークピクセル座標（ｐｐｃ）を決定する。
・与えられたサンプリング・レートで測定バイアス信号レベル（ＭＶｂｉａｓ）を決定する。
・データ閾値（ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を（例えばピーク高さのパーセンテージで）決定する。
・ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きい値を有する波長ピークを形成する測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットに基づいて、サブピクセル分解能の距離指示座標（ＤＩＣ）を決定する。
・保存された距離校正データ（例えば図４（Ａ）のような距離校正カーブ、又は、図４（Ｂ）のようなルックアップテーブル等）におけるＤＩＣとこれに対応する距離との相関を用いて、測定距離を決定する。
【0036】
上記動作において、データ閾値（ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超えた測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットに基づいて、サブピクセル分解能でＤＩＣを決定し得る。従来知られた手法によれば、ＤＩＣは、信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットの重心Ｘｃのサブピクセル分解能座標として決定さえ得る。例えば、１０２４個のピクセルを有する検出器（すなわち、各ピクセルは、対応する１～１０２４のピクセル番号（ｐ）を有する。）の場合、重心Ｘｃを、式（１）を用いて決定することができる。
【0037】
【数1】
【0038】
【数2】
【0039】
一の具体例として、式（１）でｎ＝２とする。式（２）が、重心計算に用いられる測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）を、距離指示サブセットに限定していることが理解されるであろう。
【0040】
図４（Ａ）は、ＣＲＳ測定距離校正データ４１０Ａの線図４００Ａであり、サブピクセル分解能を有する距離指示座標ＤＩＣと、ＣＲＳの光軸ＯＡに沿ったミクロン単位の既知の測定距離ＺＯＵＴとの相関を示す（例えば、図３の校正部１７３に保存されている）。図４（Ａ）の具体的な値は説明のみを目的としており、他の例に示される具体的な値とは（例えば、図１～図３に関して記載された特定値との関係、及び／又は、以下に詳しく説明する図４（Ｂ）の具体的な表の値との関係は、類似する概念ではあるが、）対応していない場合があることが理解されよう。図４（Ａ）に示す例は、３００μｍの公称全測定範囲ＭＲを有する光学要素（例えば、光学ペン）のデータであり、約１５０～４９０ピクセルレンジ内のＤＩＣｓに対応する。しかし、必要であれば、検出器アレイ１６３においてもっと広いピクセルレンジにわたって、ＣＲＳシステムを校正し得る。ＣＲＳ測定距離校正データ４１０Ａを決定する一つの代表的な実験室用の校正方法は、光軸ＯＡ上を移動するミラーを使用することである（例えば、図１の表面１９０－１の代わりに使用し、例えば、約０．１ミクロン又は０．２ミクロンのステップで移動させる）。実際のミラーの各位置において、これに対応するＣＲＳシステムの校正ＤＩＣを、図３に関して上述したように、対応する強度プロファイルデータに基づいて決定する。そして、校正ＤＩＣ及びこれに対応する実際の位置（光軸ＯＡに沿ったミクロン単位の位置）は、校正データ４１０Ａを提供するために記録される。ワーク測定動作中（例えば、ワーク表面１９０－１のようなワーク表面までの測定距離を決定するための動作中）、保存されている校正データ４１０Ａを参照して、ＣＲＳシステムによって得られた測定ＤＩＣに応じた測定距離ＺＯＵＴを決定する。距離校正データ４１０Ａは、スムーズなカーブを形成するように見えるが、場合によっては、一般のＣＲＳシステム用、特に割安なＣＲＳシステム用の距離校正データ及び／又は出力スペクトルプロファイルデータが、ある短いレンジにおいて変動性／不規則性を示す場合があることが理解されよう（例えば、４５６号特許に部分的に記載されているように）。
【0041】
図４（Ｂ）は、クロマティックポイントセンサー用の距離指示座標の測定距離を参照するためのＣＲＳ距離校正ルックアップテーブル４１０Ｂの線図４００Ｂである（例えば、図３の校正部１７３に保存されている）。上述したように、図４（Ｂ）は、ルックアップテーブルを図式化した一例に過ぎず、図４（Ｂ）で特定されたテーブル値と図４（Ａ）で特定された校正データ４１０Ａの表示値との相違は、ここでの目的においては重要ではなく関連性もない。図４（Ｂ）の表の値は説明のみを目的としており、類似する概念ではあるが、図４（Ａ）の値など他の例に示される具体的な値とは対応していない場合があることが理解されよう。図４（Ｂ）の左欄の校正ＤＩＣｓ入力値は、０．１ピクセルずつ増加する１から１０２４までのピクセル座標に及び、右欄には対応する測定距離ＺＯＵＴ（ミクロン単位）が入力される。
動作中、保存された校正ルックアップテーブルを参照して、ＣＲＳシステムで算出された測定ＤＩＣに対応する測定距離が（ミクロン単位で）決定される。測定ＤＩＣが隣接する校正ＤＩＣ値の間になる場合は、その測定距離は補間によって決定され得る。図４（Ｂ）の例における幾つかの具体的な値は、おおよそ１０４，６０４，９９０のピクセル位置をそれぞれ含むＤＩＣｓ付近の幾つかの狭いレンジを表わしていて、これらに対応する測定距離は、それぞれ３７μｍ，３８１μｍ，４８６μｍ付近のレンジに入っている。
動作中、保存された校正ルックアップテーブルを参照して、ＣＲＳシステムで算出された測定ＤＩＣに対応する測定距離が（ミクロン単位で）決定される。測定ＤＩＣが隣接する校正ＤＩＣ値の間になる場合は、その測定距離は補間によって決定され得る。図４（Ｂ）の例における幾つかの具体的な値は、おおよそ１０４，６０４，９９０のピクセル位置をそれぞれ含むＤＩＣｓ付近の幾つかの狭いレンジを表わしていて、これらに対応する測定距離は、それぞれ３７μｍ，３８１μｍ，４８６μｍ付近のレンジに入っている。
【0042】
動作中（例えば、図３の１つのワーク表面１９０－１までの距離を測定するため）、光学ペン１２０は、電装部１６０に接続されて、測定動作を実行するために、ワーク表面１９０－１に対して動作可能に配置される。測定動作には、光学ペン１２０が照明光源１６４からの入力スペクトルプロファイルを入力すること、対応する照射をワーク表面１９０－１へ出力すること、ワーク表面１９０－１からの反射光を受け取ること、出力スペクトルプロファイルをＣＲＳ波長検出器１６２に提供するために、その反射光を出力することが含まれ、その後、ＣＲＳ波長検出器１６２が出力スペクトルプロファイルデータを提供する。出力スペクトルプロファイルは、距離依存プロファイル成分および距離非依存プロファイル成分を含む。距離依存プロファイル成分は、光学ペン１２０からワーク表面１９０－１までの測定距離（例えば測定距離Ｚ１）を指し示す波長ピーク（例えば、図３のピーク３０２）を含んでいる。上述の通り、記憶された校正データ（例えば図４（Ａ）又は図４（Ｂ））を参照して、ＣＲＳシステムによる重心計算に応じて決定される測定ＤＩＣに応じた測定距離（例えば測定距離Ｚ１）が決定される。もし、測定ＤＩＣが隣接する校正ＤＩＣ値の間になる場合、測定ＤＩＣに応じた測定距離は補間（例えば、隣接する校正ＤＩＣ値に応じた測定距離の間）によって決定される。
【0043】
１つのワーク表面までの測定距離の決定に関する図３の例とは対照的に、以下に詳しく説明するように、図５（Ａ）は、第１及び第２ワーク表面（例えば図１のワークのトップ面１９０－１及びトップ面１９０－２までのそれぞれの測定距離Ｚ１及びＺ２）までの測定距離の決定についての例を説明する。このような技法（ここでは、「重心タイプ技法」と呼ぶ。）は、ワーク厚さの決定に利用することができる（例えば、重心計算から決定されたＤＩＣｓに応じた測定距離Ｚ１及びＺ２’の差の少なくとも一部に基づく）。しかしながら、以下に詳しく説明するように（例えば、特に図６～図９（Ｈ）に関して）、ここに開示する原理によれば、ワーク厚さの決定に特定の代替技術を利用することで、特定の利点が得られる（例えば、あるワークの厚さをより精度良く決定することを含む）。
【0044】
図５（Ａ）は、ＣＲＳシステムからの有効波長ピーク５０２－１及び５０２－２を示す波長分散強度プロファイル線図５００Ａである。波長ピーク５０２－１は、第１測定表面（例えば、ワーク１７０の表面１９０－１）に合焦して反射する第１波長光を示す測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の第１サブセットによって生成される。有効波長ピーク５０２－２は、第１測定表面（例えば、ワーク１７０の表面１９０－２）に合焦して反射する第２波長光を示す測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の第２サブセットによって生成される。この例では、ワーク（例えばワーク１７０）は透明であり、それによって、第１ワーク表面１９０－１を透過して、第２ワーク表面１９０－２を見ることができる（光学ペン１２０からの光の一部が、第１測定表面１９０－１を透過して、第２ワーク表面１９０－２を反射する）。
【0045】
各測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）は、検出器アレイ（例えば検出器アレイ１６３）の各ピクセルｐに応じた信号レベル（正規化電圧値で示される）を有する。各々の有効波長ピーク５０２－１及び５０２－２は、十分な高さ（良好な信号－ノイズ比率）を有し、比較的対称形であり、各々のピーク位置を良好に可能で、検出器アレイの測定軸に沿った距離指示座標（ＤＩＣ）５０４－１及び５０４－２（すなわち、重心計算を利用している）の決定を可能にする。図５（Ａ）は、（正規化電圧での）バイアス信号レベル（ＭＶｂｉａｓ）、ピークピクセル座標（ｐｐｃ１及びｐｐｃ２）、及び、対応する波長ピーク５０２－１及び５０２－２を形成する測定プロファイル信号ＭＳ（ｐ）の距離指示サブセットの下限を定めるデータ閾値（ＭＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を示す。すべての値（例えば「ＭＶ」値を含む）は正規化電圧である。
【0046】
動作中（例えば２つのワーク表面測定のため）、光学ペン１２０は、ＣＲＳ電装部１６０に接続されて、測定動作を実行するためにワーク１７０（すなわち、ワーク表面１９０－１及び１９０－２を含む）に対して動作可能に配置される。測定動作には、光学ペン１２０が照明光源１６４からの入力スペクトルプロファイルを入力すること、対応する照射をワーク表面１９０－１及び１９０－２へ出力すること、ワーク表面１９０－１及び１９０－２からの反射光を受け取ること、及び、出力スペクトルプロファイルをＣＲＳ波長検出器１６２に提供するために、その反射光を出力することが含まれ、その後、ＣＲＳ波長検出器１６２が出力スペクトルプロファイルデータを提供する。出力スペクトルプロファイルは、距離依存プロファイル成分および距離非依存プロファイル成分を含む。距離依存プロファイル成分は、光学ペン１２０からワーク表面１９０－１及び１９０－２までのそれぞれの測定距離を指示する波長ピーク（例えば、図５（Ａ）のピーク５０２－１及び５０２－２）を含んでいる。上述の通り、記憶された校正データ（例えば図４（Ａ）又は図４（Ｂ））を参照して、ＣＲＳシステムによって計算（すなわち、重心計算を利用）された測定ＤＩＣｓ５０４－１及び５０４－２に応じた測定距離（例えば測定距離Ｚ１及びＺ２’）が決定される。もし、測定ＤＩＣｓの何れか又は両方が隣接する校正ＤＩＣ値の間になる場合、測定ＤＩＣに応じた測定距離は補間によって決定される。様々な実施例において、従来知られた技法によれば、後で図５（Ｂ）を用いて詳しく説明するように、決定された測定距離の差に従って、ワーク１７０の厚さが測定される。
【0047】
図５（Ｂ）は、透明なワーク１７０のトップ面１９０－１及びボトム面１９０－２までの測定距離を示す線図５００Ｂであり、ボトム面１９０－２までの実際の測定距離Ｚ２及び見かけ上の測定距離Ｚ２’を含んでいる。図５（Ｂ）に示すように、（例えば、光学系１５０からの）光線Ｒ１Ａ及びＲ１Ｂは、ワーク表面１９０－１に合焦するように（すなわち、ワーク表面１９０－１で最も良く合焦する波長光に応じて）示されており、図５（Ａ）において測定距離Ｚ１を示す対応ＤＩＣ５０４－１を持った波長ピーク５０２－１をもたらす。
同様に、図５（Ｂ）に示すように、（例えば、光学系１５０からの）光線Ｒ２Ａ及びＲ２Ｂは、ワーク表面１９０－２に合焦するように（すなわち、ワーク表面１９０－２で最も良く合焦する波長光に応じて）示されており、図５（Ａ）において見かけ上の測定距離Ｚ２’を示す対応ＤＩＣ５０４－２を持った波長ピーク５０２－２をもたらす。見かけ上の測定距離Ｚ２’は、対応する波長（すなわち、波長ピーク５０２－２）におけるワーク材料の屈折率によって、実際の測定距離Ｚ２とは異なっている。
同様に、図５（Ｂ）に示すように、（例えば、光学系１５０からの）光線Ｒ２Ａ及びＲ２Ｂは、ワーク表面１９０－２に合焦するように（すなわち、ワーク表面１９０－２で最も良く合焦する波長光に応じて）示されており、図５（Ａ）において見かけ上の測定距離Ｚ２’を示す対応ＤＩＣ５０４－２を持った波長ピーク５０２－２をもたらす。見かけ上の測定距離Ｚ２’は、対応する波長（すなわち、波長ピーク５０２－２）におけるワーク材料の屈折率によって、実際の測定距離Ｚ２とは異なっている。
【0048】
より具体的には、図５（Ｂ）に示すように、光線Ｒ２Ａ及びＲ２Ｂが一度ワーク１７０に入ると、これらの光線は、屈折率に応じた角度変化を伴って、光線Ｒ２Ａ’及びＲ２Ｂ’で示すようにしてワーク材料を透過し、実際の測定距離Ｚ２に対応するワーク表面１９０－２での合焦をもたらす。しかしながら、ワーク中の予想された光線Ｒ２Ａ－Ｐ及びＲ２Ｂ－Ｐ（すなわち、角度変化なし）は、見かけ上の測定距離Ｚ２’に対応した合焦を示し、対応ＤＩＣ５０４－２を持った波長ピーク５０２－２と一致する。様々な距離間の関係を説明する幾つかの数式について、以下で詳しく説明する。
【0049】
実際の測定距離Ｚ１及びＺ２と実際のワーク厚さｄとの関係は次式（３）で表される。
【0050】
【数3】
【0051】
【数4】
【0052】
【数5】
【0053】
他の例として、図５（Ａ）は、波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａを有し、これらに対応するピークピクセル座標ｐｐｃ１ａ及びｐｐｃ２ａを有する、ＣＲＳシステムからの波長分散強度プロファイルの点線による画像を示している。波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａは、互いに接近しているため、測定プロファイル信号５１０ａの複数ピーク及び対応する第１及び第２サブセットが部分的に併合しているが、これを除けば、波長ピーク５０２－１及び５０２－２と同様である。この例は、比較的薄いワーク１７０（すなわち、互いに比較的接近しているトップ面及びボトム面の間隔が微小になっているワーク）のバージョンに対応している。従来知られた技法（例えば、ＤＩＣｓの決定のための重心計算の利用）によれば、このことが、各表面までの測定距離を決定する際に、また、決定された測定距離の差に応じてワーク厚さを決定する際に、特定の課題を提起する可能性がある。
例えば、ある実施例では、上記のような処理が、部分的に併合した波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａの評価をもたらす可能性があり、（例えば、式（１）及び式（２）に関する上述の重心計算に従うと）単一のＤＩＣ５０４ａが決定され、これに応じて、ワークまでの単一の測定距離のみの結果になる場合がある。他の実施例では、その処理が２つのＤＩＣｓの決定をもたらす可能性がある。しかし、それによって、波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａの部分的な併合が、ある条件において、対応ＤＩＣｓの正確でない決定をもたらす可能性があることが理解されよう。及び／又は、ある条件において、エラーメッセージが（例えば、対応ＤＩＣの決定に関する問題を示すものとして、）出される可能性がある。上記の状況のいずれにおいても、対応するワーク厚さの決定に課題が生じる可能性（例えば、特定の不正確さが生じる可能性、又は、決定ができない可能性など）がある。
例えば、ある実施例では、上記のような処理が、部分的に併合した波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａの評価をもたらす可能性があり、（例えば、式（１）及び式（２）に関する上述の重心計算に従うと）単一のＤＩＣ５０４ａが決定され、これに応じて、ワークまでの単一の測定距離のみの結果になる場合がある。他の実施例では、その処理が２つのＤＩＣｓの決定をもたらす可能性がある。しかし、それによって、波長ピーク５０２－１ａ及び５０２－２ａの部分的な併合が、ある条件において、対応ＤＩＣｓの正確でない決定をもたらす可能性があることが理解されよう。及び／又は、ある条件において、エラーメッセージが（例えば、対応ＤＩＣの決定に関する問題を示すものとして、）出される可能性がある。上記の状況のいずれにおいても、対応するワーク厚さの決定に課題が生じる可能性（例えば、特定の不正確さが生じる可能性、又は、決定ができない可能性など）がある。
【0054】
本発明の様々な実施形態によれば、ＣＲＳシステムには、ワーク厚さを決定するための新規なアプローチが設けられ、（例えば、様々な実施例において、僅か７μｍ、又は５μｍ、又は３μｍの厚さの）比較的薄いワークであっても、高い測定精度をもたらす。特に、ある実施例において、ＣＲＳ電装部１６０（図１）が、厚さ測定部１６９を含み、ＣＲＳシステム１００に利用されて、ここに開示される原理に従ったワークの厚さ測定が実行されるようにしてもよい。また、距離測定部１７２を含み、ＣＲＳシステム１００に利用されて、ワークの１又は複数の表面までの１又は複数の距離測定が（例えば、従来知られた技法によって）実行されるようにしてもよい。様々な実施例において、（例えば、厚さ測定部１６９を利用した）厚さ測定モード又はその動作の選択、若しくは、（例えば、距離測定部１７２を利用した）距離測定動作又はそのモードの選択が、ユーザーインタフェース１７１を介して受信されるユーザー入力に応答して、或いは自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、（透明な）ワークに対する光学ペンの位置決めに応じて、ワーク厚さを決定するために、厚さ測定動作又はそのモードが自動的に又は手動で選択されるようにしてもよい。
【0055】
以下に詳しく説明するように、厚さ測定動作又はそのモードの様々な実施例において、信号処理部１６６は、記憶部１６８の厚さ測定部１６９に保存されているようなアルゴリズム（例えば、変換または他の処理を含む）を実行し得る。（例えば、変換処理を利用する）アルゴリズムが、波長検出器１６２から出力されるスペクトルプロファイルデータに対して実行され、ワーク厚さが決定される。
動作中、光学ペン１２０は、ＣＲＳ電装部１６０に接続されて、厚さ測定動作を実行するために、ワーク１７０に対して動作可能に配置される。厚さ測定動作は、光学ペン１２０が照明光源１６４からの入力スペクトルプロファイルを入力すること、及び、対応する照射をワーク１７０の２つの表面１９０－１及び１９０－２（すなわち、「表面１」及び「表面２」）へ出力することを含む。また、光学ペン１２０は、２つの表面からの反射光を受け取り、ＣＲＳ波長検出器１６２へその反射光を出力する。その後、ＣＲＳ波長検出器１６２は、出力スペクトルプロファイルデータを提供し、この出力スペクトルプロファイルデータの処理に基づき（例えば、フーリエ変換処理又はフーリエ関連変換処理等のような変換処理を利用する。）、ワーク厚さが決定される。
動作中、光学ペン１２０は、ＣＲＳ電装部１６０に接続されて、厚さ測定動作を実行するために、ワーク１７０に対して動作可能に配置される。厚さ測定動作は、光学ペン１２０が照明光源１６４からの入力スペクトルプロファイルを入力すること、及び、対応する照射をワーク１７０の２つの表面１９０－１及び１９０－２（すなわち、「表面１」及び「表面２」）へ出力することを含む。また、光学ペン１２０は、２つの表面からの反射光を受け取り、ＣＲＳ波長検出器１６２へその反射光を出力する。その後、ＣＲＳ波長検出器１６２は、出力スペクトルプロファイルデータを提供し、この出力スペクトルプロファイルデータの処理に基づき（例えば、フーリエ変換処理又はフーリエ関連変換処理等のような変換処理を利用する。）、ワーク厚さが決定される。
【0056】
図６は、ワーク厚さを決定するためのＣＲＳシステム１００の動作の代表的な方法６００を示すフロー図である。ブロック６１０において、軸上色分散を示し、ワーク１７０近傍の異なる距離で異なる波長光が焦点を結ぶように構成される光学系１５０を含む共焦点光学経路を有する光学ペン１２０と、照明光源１６４と、ＣＲＳ波長検出器の測定軸に沿った各位置に配置される複数のピクセルを有するＣＲＳ波長検出器１６２と、を備えるＣＲＳシステムが提供され、複数のピクセルはそれぞれの波長光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供する。
ブロック６２０において、ワークに対して動作可能に配置されて測定動作をする光学ペンを用いて、ＣＲＳシステム１００を動作する。ここで、測定動作は、光学ペンが、入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射をワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、第１ワーク表面及び第２ワーク表面からの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能なＣＲＳ波長検出器へ反射光を出力することを含む。
ブロック６２０において、ワークに対して動作可能に配置されて測定動作をする光学ペンを用いて、ＣＲＳシステム１００を動作する。ここで、測定動作は、光学ペンが、入力スペクトルプロファイルを入力し、これに応じた照射をワークの第１ワーク表面及び第２ワーク表面に出力し、第１ワーク表面及び第２ワーク表面からの反射光を受光し、出力スペクトルプロファイルデータを提供可能なＣＲＳ波長検出器へ反射光を出力することを含む。
【0057】
決定ブロック６３０では、１又は複数の測定距離を決定すべきかどうかを判断する。１又は複数の測定距離を決定しない場合、手順は後述のブロック６５０に進む。１又は複数の測定距離を決定する場合、手順は、出力スペクトルプロファイルデータを処理して、ワークまでの１又は複数の測定距離を決定するブロック６４０に進む。（例えば、測定距離の決定処理に、測定距離を指示するＣＲＳ波長検出器のピクセル位置に一致する距離指示座標の決定を含めてもよい。）
【0058】
ブロック６４０の後、又は、ブロック６３０において１又は複数の測定距離を決定しない場合、手順は、出力スペクトルプロファイルデータを処理して、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に応じたワーク厚さを決定するブロック６５０に進む。（例えば、厚さの決定処理は、ワークまでの測定距離の決定値に依存せず、及び／又は、フーリエ変換処理又はフーリエ変換関連処理等の変換処理を利用可能である。）
様々な実施例において、フーリエ変換関連処理に、フーリエ解析に関連する関数の線形変換を含めてもよい（例えば、その変換によって、ある関数を、基底関数の係数セットに対応づけることができる場合がある。その基底関数は、サイン関数でもよいし、周波数スペクトルに局在するような関数でもよい）。幾つかの例では、コサイン変換、サイン変換、ラプラス変換等を含めることができる。
様々な実施例において、フーリエ変換関連処理に、フーリエ解析に関連する関数の線形変換を含めてもよい（例えば、その変換によって、ある関数を、基底関数の係数セットに対応づけることができる場合がある。その基底関数は、サイン関数でもよいし、周波数スペクトルに局在するような関数でもよい）。幾つかの例では、コサイン変換、サイン変換、ラプラス変換等を含めることができる。
【0059】
上記のように（例えば、図５（Ａ）の点線の測定プロファイル信号５１０ａ等に関して）、幾つかの実施例において、ワーク（例えば、少なくとも一部が併合するような波長ピークをもたらす薄いワークなど）の対面の距離指示座標を正確に決定することは困難である。
場合によっては、複数の波長ピークが、ある程度併合する場合があり、たった１つの距離指示座標しか決定できない。
他の条件で、２つの距離指示座標が決定されるとしても、不正確さ及び／又は処理上の問題が生じる場合がある（例えば、対応する第１距離指示座標を決定するための第１波長ピークの重心計算が、併合された第２波長ピークによって部分的にずれたり、そうでなくても何らかの影響を受けたりする場合があり、その逆もあり得る）。
そのような潜在的な課題により、場合によっては、上述した従来知られた技法に示されるような重心計算を利用した距離の決定を必要としないで、距離ワーク厚さを決定できることが望まれる。以下に詳しく説明するように、ここでは、ワーク厚さを決定する代替技法（例えば、変換処理を利用した方法）を示す。
場合によっては、複数の波長ピークが、ある程度併合する場合があり、たった１つの距離指示座標しか決定できない。
他の条件で、２つの距離指示座標が決定されるとしても、不正確さ及び／又は処理上の問題が生じる場合がある（例えば、対応する第１距離指示座標を決定するための第１波長ピークの重心計算が、併合された第２波長ピークによって部分的にずれたり、そうでなくても何らかの影響を受けたりする場合があり、その逆もあり得る）。
そのような潜在的な課題により、場合によっては、上述した従来知られた技法に示されるような重心計算を利用した距離の決定を必要としないで、距離ワーク厚さを決定できることが望まれる。以下に詳しく説明するように、ここでは、ワーク厚さを決定する代替技法（例えば、変換処理を利用した方法）を示す。
【0060】
様々な実施例において、従来知られた技法によって決定された１及び／又は複数の距離であっても、役立つ情報を提供する場合がある（例えば、条件によっては、従来の技法を、ここに示す原理に従って決定される厚さと組み合わせて利用することができる）。例えば、（式（６）～式（１０）に関して）以降で詳しく説明するように、場合によっては、（例えばブロック６４０で）決定されたワークまでの測定距離を、ここに示す原理に従って決定されるワーク厚さ（例えばブロック６５０）と組み合わせて利用することができる。
【0061】
上記のように場合によっては、ワークの対面に応じた波長ピークがある程度併合し、１つの波長指示座標（例えば、図５（Ａ）のＤＩＣ５０４ａ）のみが決定される。幾つかの実施例において、そのような１つの波長指示座標（例えば、図５（Ａ）のＤＩＣ５０４ａ）が、図５（Ｂ）の距離Ｚ３’のような測定距離を表わす場合がある。距離Ｚ３’は、距離Ｚ１と距離Ｚ２’の間にある（例えば、また、距離Ｚ１と距離Ｚ２’の平均と一致する場合があり、見かけ上の厚さｄ’の中央点まで拡張される場合がある）。この距離Ｚ３’は、第１ワーク表面１９０－１及び第２ワーク表面１９０－２間のワーク１７内の点と同様である距離Ｚ３と関係がある。幾つかの実施例において、距離Ｚ３に一致するワーク内の点は、第１ワーク表面１９０－１及び第２ワーク表面１９０－２間の中央点にあってもよい。そのため、距離Ｚ３は、第１ワーク表面１９０－１及び第２ワーク表面１９０－２までのそれぞれの第１距離Ｚ１及び第２距離Ｚ２の平均値と一致する。（例えば、距離Ｚ３は、実際の厚さｄの中央点まで拡張する。）
【0062】
例えば、ワーク１７０の薄いバージョンに対応している図５（Ａ）の点線の測定プロファイル信号５１０ａにおいて、ワーク表面１９０－１及び１９０－２に一致する波長ピーク５０２－１及び５０２－２（例えば、ピークピクセル座標ｐｐｃ１ａ及びｐｐｃ２ａを持っている）が類似の特徴を有する場合（例えば、大きさが類似する場合）、重心又はこれと同様の計算を実行すると、おおよそ／名目上の２つの波長ピーク間の中央であるに１つの距離指示座標（例えば、ＤＩＣ５０４ａ）が得られる。そのような場合、対応する測定距離（例えば、距離Ｚ３’）は、おおよそ第１距離Ｚ１と第２距離Ｚ２’の平均になる。幾つかの実施例において、そのように決定された測定距離（例えば距離Ｚ３’）を、ワーク厚さｄの決定値（例えばブロック６５０で決定される）と組み合わせて利用し、第１ワーク表面１９０－１及び第２ワーク表面１９０－２までの第１距離Ｚ１及び／又は第２距離Ｚ２を決定してもよい。例えば、距離Ｚ３’が距離Ｚ１及び距離Ｚ２’間の中央点であると仮定する場合、見かけ上の厚さｄ’が距離Ｚ１及び距離Ｚ２’の差と一致する（ｄ’＝Ｚ２’－Ｚ１で示される）場合、及び、ワーク１７０の厚さｄがワーク表面１９０－１及び１９０－２の間隔に一致する（ｄ＝Ｚ２－Ｚ１で示される）と仮定する場合に、以下の式群によって様々な距離どうしの関係が指し示される。
【0063】
【数6】
【0064】
【数7】
【0065】
上記のように、場合によっては、従来知られた技法による処理によって、一部が併合した２つの波長ピークに一致する２つのＤＩＣｓが生成される。幾つかのケースでは、決定された２つのＤＩＣｓが、（例えば、ピークの併合に起因して）不正確さを有する場合がある。そのような幾つかの実施例において（例えば、ピークの併合によって、２つのＤＩＣｓが中央点に向かって同様の量だけずれていると仮定される場合）、それら２つのＤＩＣｓに一致する２つの測定距離の平均を求めて（例えば、距離Ｚ３’と同様に）、測定距離のおおよその中央値を決定するようにしてもよい。また、それから、（例えばブロック６５０で決定されるように）ワーク厚さｄの決定値と組み合わせて利用し、より正確な距離Ｚ１及び距離Ｚ２の決定値を（例えば、式（１０）等のような処理を利用して）提供してもよい。
【0066】
幾つかの実施例において、特定の出力スペクトルプロファイルデータセットに対して、ここに示される原理に従ってワーク厚さを決定すべきか、或いは、代わりの従来知られた方法に従ってワーク厚さを決定すべきかを判断するために、選択がなされ、及び／又は、処理が実行されてもよい（例えば、図５（Ａ）のＤＩＣｓ５０４－１及び５０４－２、式（４）及び式（５）について上述したように、複数の距離指示座標及びこれらに対応する測定距離の差を決定するための重心計算を利用してもよい）。
例えば、特定のワーク（例えば、波長ピーク間が僅かに離れていてピークの併合などの課題が生じる比較的薄いワーク）の場合、ユーザーによる選択、及び／又は、（例えば自動的な）処理の実行により、ここに示される技法を利用した厚さの決定がされてもよい。
これに代えて、特定のワーク（例えば、波長ピーク間が比較的十分に分離していて重大なピーク併合の課題などが生じない比較的厚みのあるワーク）の場合、ユーザーによる選択、及び／又は、（例えば自動的な）処理の実行により、従来知られた方法を利用した厚さの決定がされてもよい。
幾つかの実施例では、そのような決定を、従来知られた方法及びここに示された方法の両方を利用した出力スペクトルプロファイルデータの処理、及び、特定の実施例に対してどちらの厚さ決定方法を選択／利用すべきか（例えば、最も正確、実用的であるか等）を決定するためのそれぞれ異なる結果の比較／分析の少なくとも一部に基づいて、実行してもよい。（例えば、利用する特定の光学ペン／ＣＲＳシステムの測定レンジ等、追加されたファクターに依存する場合もある。）
例えば、特定のワーク（例えば、波長ピーク間が僅かに離れていてピークの併合などの課題が生じる比較的薄いワーク）の場合、ユーザーによる選択、及び／又は、（例えば自動的な）処理の実行により、ここに示される技法を利用した厚さの決定がされてもよい。
これに代えて、特定のワーク（例えば、波長ピーク間が比較的十分に分離していて重大なピーク併合の課題などが生じない比較的厚みのあるワーク）の場合、ユーザーによる選択、及び／又は、（例えば自動的な）処理の実行により、従来知られた方法を利用した厚さの決定がされてもよい。
幾つかの実施例では、そのような決定を、従来知られた方法及びここに示された方法の両方を利用した出力スペクトルプロファイルデータの処理、及び、特定の実施例に対してどちらの厚さ決定方法を選択／利用すべきか（例えば、最も正確、実用的であるか等）を決定するためのそれぞれ異なる結果の比較／分析の少なくとも一部に基づいて、実行してもよい。（例えば、利用する特定の光学ペン／ＣＲＳシステムの測定レンジ等、追加されたファクターに依存する場合もある。）
【0067】
図７（Ａ）～（Ｄ）は、デコンボリューション法（逆畳み込み法）の一部としての変換処理を利用したワーク厚さ測定の処理を示す。デコンボリューションは、不明確な及び／又は互いに十分に分離していない２つのピーク波長位置の決定処理を改良するために使用される。特に、一つの態様では、デコンボリューションは、ピーク幅を減らすために使用され、（例えば、それに対応した計算等によって、）２つのピーク間の距離がより良好に、より正確に決定されるようになる。
【0068】
図７（Ａ）に、波長検出器１６２から出力された強度プロファイル７０１（又は、「出力スペクトルプロファイルデータ」）を示す。この強度プロファイル７０１は、上述の図３、図５（Ａ）、図１０（Ａ）～図１０（Ｆ）と同様に、ピクセル座標又は「ピクセル位置」（横軸）の関数で表される信号レベル又は信号強度（縦軸）によって構成される。強度プロファイル７０１は、第１ワーク表面及び第２ワーク表面（例えば、図１のワーク表面１９０－１及び１９０－２）に対応するものとして第１波長ピーク７０２－１及び第２波長ピーク７０２－２を含んでいる。
【0069】
様々な実施例において、ワーク（例えばワーク１７０）の厚さを決定するために実行する変換処理が、図７（Ｂ）に示すような出力スペクトルプロファイルデータ７０１の変換（例えばフーリエ変換）を計算することを含む場合がある。そして、（例えば図７（Ｃ）に示すように、）出力スペクトルプロファイルデータのフーリエ変換を、基準のフーリエ変換によって除算してもよく、これによって、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換が得られる。
様々な実施例において、基準は、数学的基準関数（例えばローレンツ基準など）でもよい。また、他の実施例において、例えば、「基準」ワーク（例えば、トップ面が、光学ペンからワーク表面１９０－１と同じ距離に配置されている。）について取得した出力スペクトルプロファイルデータを、基準として取得してもよい。その基準ワークは、厚みのあるガラス製ワークでもよく、それによって、トップ面のみからの反射が出力スペクトルプロファイルデータ中に表われる（例えば、厚みのあるガラス製ワークのボトム面が、光学ペン等の測定レンジから外れていてもよく、それによって、ボトム面からの反射が出力スペクトルプロファイルデータに含まれなくなる）。
最後に、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換の逆フーリエ変換を計算する。これにより、図７（Ｄ）に示すような第１波長ピーク７０２－１ｘ及び第２波長ピーク７０２－２ｘが回復され、それらのピクセル位置がより容易に／正確に決定され、それによって、図７（Ａ）の出力スペクトルプロファイルデータに含まれている２つのオリジナルのピーク７０２－１及び７０２－２の対応ピクセル位置の決定を、強化及び改善することができる。
様々な実施例において、（例えば、図４（Ａ）及び図（Ｂ）に関して上述したような）距離校正ルックアップテーブル等を参照して、ピクセル位置によって指し示されるピークの位置から距離Ｚ１及び距離Ｚ２’を決定してもよく、式（４）及び式（５）に示されるような計算に従ってワーク厚さを決定してもよい。
様々な実施例において、基準は、数学的基準関数（例えばローレンツ基準など）でもよい。また、他の実施例において、例えば、「基準」ワーク（例えば、トップ面が、光学ペンからワーク表面１９０－１と同じ距離に配置されている。）について取得した出力スペクトルプロファイルデータを、基準として取得してもよい。その基準ワークは、厚みのあるガラス製ワークでもよく、それによって、トップ面のみからの反射が出力スペクトルプロファイルデータ中に表われる（例えば、厚みのあるガラス製ワークのボトム面が、光学ペン等の測定レンジから外れていてもよく、それによって、ボトム面からの反射が出力スペクトルプロファイルデータに含まれなくなる）。
最後に、ターゲットスペクトルプロファイルデータのフーリエ変換の逆フーリエ変換を計算する。これにより、図７（Ｄ）に示すような第１波長ピーク７０２－１ｘ及び第２波長ピーク７０２－２ｘが回復され、それらのピクセル位置がより容易に／正確に決定され、それによって、図７（Ａ）の出力スペクトルプロファイルデータに含まれている２つのオリジナルのピーク７０２－１及び７０２－２の対応ピクセル位置の決定を、強化及び改善することができる。
様々な実施例において、（例えば、図４（Ａ）及び図（Ｂ）に関して上述したような）距離校正ルックアップテーブル等を参照して、ピクセル位置によって指し示されるピークの位置から距離Ｚ１及び距離Ｚ２’を決定してもよく、式（４）及び式（５）に示されるような計算に従ってワーク厚さを決定してもよい。
【0070】
図８及び図９（Ａ）～（Ｈ）を用いて以降で詳しく説明するが、ここでは追加の技法について示す。幾つかの実施例において、それらの技法には、図７（Ａ）～図７（Ｄ）に関して説明したような技法を超える幾つかのメリットがある。例えば、図７（Ａ）～図７（Ｄ）を参照して説明したようなデコンボリューション（逆畳み込み）型の技法は、出力スペクトルプロファイルデータ中の２つのピークのピクセル位置の決定を改善及び強化するが、幾つかの実施例では、基準による除算（例えば図７（Ｃ））によって、プロファイルデータのフーリエ変換に含まれる高周波ノイズに関連する信号部分が増加する可能性がある。そのような高周波ノイズは、ローパスフィルタの使用で軽減できる場合があるが、ローパスフィルタの微調整によって特定の課題が提示される場合がある（例えば、フィルタの微調整は、狭帯域ピークと信号安定性の間のバランスをとる必要がある等）。様々な実施例において、これらの潜在的な課題の少なくとも一部は、図８及び図９（Ａ）～（Ｈ）に関して以下に更に詳しく述べているような代替利用する技法によって対処可能である。
【0071】
図８は、（例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を含む）変換処理を使用した厚さ測定処理の一つの態様を示す図である。図８に示される幾つかのカーブは、以下に詳しく説明するように、図７（Ａ）～図７（Ｄ）に示される幾つかのカーブに類似及び／又は関連する。図８は、オリジナルデータのフーリエ変換カーブ８０１を示す。このカーブ８０１は、強度プロファイル（又は「出力スペクトルプロファイルデータ」）のフーリエ変換であり、周波数（ピクセル－１）（横軸）の関数で表される信号レベル（絶対値の対数目盛）（縦軸）によって構成されており、また、カーブ８０１のようなフーリエ変換の決定は、図７（Ｂ）のフーリエ変換カーブの決定と同様である。
デコンボリューション出力カーブ８０２は、上述の図７（Ｃ）に関して上述したものと同様の処理の結果を示し、フーリエ変換カーブ８０１を基準のフーリエ変換によって除算したものであり、また、この例では、高周波ノイズを軽減するローパスフィルタを使用しておらず、その結果、カーブ８０２中のノイズ成分が、高周波成分によって（例えば、指数関数的又はその他の態様で）増加していることが示される。このような課題を避ける技法についてカーブ８０３を用いて以下の詳しく述べる。
デコンボリューション出力カーブ８０２は、上述の図７（Ｃ）に関して上述したものと同様の処理の結果を示し、フーリエ変換カーブ８０１を基準のフーリエ変換によって除算したものであり、また、この例では、高周波ノイズを軽減するローパスフィルタを使用しておらず、その結果、カーブ８０２中のノイズ成分が、高周波成分によって（例えば、指数関数的又はその他の態様で）増加していることが示される。このような課題を避ける技法についてカーブ８０３を用いて以下の詳しく述べる。
【0072】
カーブ８０３に関して、これが２つ基準に応じた（すなわち、２つのワーク表面からの）等しい強度の２つの波長ピークを含むプロファイルであるとすると、図８に示すように、また、以下の式（１１）に従って、トップ面に対応する測定距離Ｚ１と、ボトム面に対応する見かけ上の測定距離Ｚ２’とが、これらに対応する中間点（例えば、見かけ上の中央点の測定距離Ｚ３’と一致している）から等しい距離、すなわち＋ｄ’／２及び－ｄ’／２の位置に含まれている（例えば、式（８）及び式（９）参照）ことが理解されよう。また、２つの等しい強度の基準を含む強度プロファイルデータの理想的なフーリエ変換が、コサインのフーリエ変換カーブ８０３であることが理解されよう。
【0073】
【数8】
【0074】
様々な実施例において、図７（Ａ）～図７（Ｄ）の処理は、図８のコサインカーブ８０３に類似のコサインカーブを回復しようとしていると特徴づけられるが、上述のローパスフィルタが、カーブ８０２中に示される高周波ノイズの増加を軽減するために必要であり、また、ローパスフィルタを微調整する際に特定の課題が生じる場合がある。
ここに示す原理に従えば、理想的な最終結果はコサインカーブであることが予想されるため、代替アプローチは、フーリエ変換の絶対値（例えば、複素数を出力するＦＦＴの絶対値）に表われる第１ディップを決定することである。この第１ディップは、以下の式（１２）によるように、コサイン周期及びこれに対応するワーク厚さを指し示している。
ここに示す原理に従えば、理想的な最終結果はコサインカーブであることが予想されるため、代替アプローチは、フーリエ変換の絶対値（例えば、複素数を出力するＦＦＴの絶対値）に表われる第１ディップを決定することである。この第１ディップは、以下の式（１２）によるように、コサイン周期及びこれに対応するワーク厚さを指し示している。
【0075】
【数9】
短波長／ピクセル位置ほど（例えば、レンジの青色波長部分に近いほど）大きく、
長波長／ピクセル位置ほど（例えば、レンジの赤色波長部分に近いほど）小さい。
このことは、図４（Ｂ）の距離校正ルックアップテーブル４１０Ｂに例示された値によっても同様に示され、ＤＩＣｓにおける０．１の変化に対するｚ（すなわち測定距離）の変化は、ＤＩＣｓが低いほど大きく（例えば、１０４．１及び１０４．２のＤＩＣｓ間でのｚの変化は、３７．０３０３μｍ－３６．９０２９μｍ＝０．１２７４μｍになる）、一方、ＤＩＣｓが高いほど小さい（例えば、９９０．１及び９９０．２のＤＩＣｓ間でのｚの変化は、４８６．６７３３μｍ－４８６．６５４０μｍ＝０．０１９３μｍになる）。上記のように、利用されるレンジの部分は、光学ペンからのワークの距離に従う（例えば、図１～図３に関して上述したように、アパーチャー１９５で最も良く合焦する波長に従う）。例示された幾つかの具体的な値のように、ある実施例においては、レンジの青色波長部分では∂ｚ／∂λ＝８μｍ／ピクセルであり、レンジの赤色波長部分では∂ｚ／∂λ＝２μｍ／ピクセルである。
【0076】
式（１２）及び図８の説明に関して例示される幾つかの具体的な値のように、ワーク材料が屈折率ｎ＝１．４６の溶融シリカであり、ワークが光学ペンに対して∂ｚ／∂λ＝５．４９μｍ／ピクセルであるレンジの部分に配置されている場合、式（１２）に従って、厚さｄは、ｄ＝（１．４６（５．４９μｍ／ピクセル））／（２（０．１６／ピクセル））のようにして決定される。このように、様々な本発明の代表的な態様によれば、変換処理（例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理）を利用して、フーリエ変換カーブ８０１に含まれる（例えば、コサイン周期を指し示す）第１ディップ８０４を決定してもよく、これに基づいて（例えば、式（１２）の例による計算に従って）、ワーク厚さ「ｄ」を決定することができる。
【0077】
様々な実施例において、ｆｄｉｐは、ディップ検出アルゴリズム（例えば、幾つかの実施例において、ディップ検出アルゴリズムとして再利用されるピーク検出アルゴリズムと同様のもの、又は、これに含まれる）に従って決定されてもよい。様々な実施例において、そのようなアルゴリズムは、（例えば、第１ディップと一致する第１ゼロクロスなどのように）導関数を取得し、ゼロクロス点を見つけ出す等の動作を含んでいるとよい。様々な実施例において、この他に、ノイズ又はこれに類似のファクターに起因して生じるような偽ピーク／偽ディップが、スムージング及び／又は閾値操作などによって、抑制又は対処されるようにしてもよい。
【0078】
上記のように様々な実施例において、ここに示される特定の技法は（例えば式（１２）で示されるように）、従来知られた技法を利用して測定できるものよりも薄いワークに対して、正確な厚さ測定／決定を可能にし得る。いくつかの例のように、従来知られた技法により測定可能な最小薄さについての幾つかの計算法が、以下により詳しく説明されるだろう。また、ここに示される技法を用いて測定可能な最小薄さと比較されるだろう。
【0079】
続く数値の例は、計算された重心値に従ってＤＩＣｓを決定する（例えば、図５（Ａ）の距離指示座標５０４－１及び５０４－２に関して上述した）ような従来知られた重心型の技法と関係がある。
ある具体的な実施例において、レンジの青色波長部分が∂ｚ／∂λ＝８μｍ／ピクセルであり、レンジの赤色波長部分が∂ｚ／∂λ＝２μｍ／ピクセルであるようなＣＲＳシステムの光学ペンを提供することができる。ある実施例において、上記の従来知られた重心型の技法を利用する場合に、それらのピークが少なくとも半値全幅（ＦＷＨＭ）値によって分離されていて、レンジの青色波長部分においてＦＷＨＭ＝３ピクセルに相当し、赤色波長部分においてＦＷＨＭ＝６ピクセルに相当するときは、波長ピークを測定することができる（すなわち、ピクセル位置を正確に決定することができる）と判断してもよい。そのような実施例において、ガラス製ワークの屈折率がｎ＝１．５である場合に、正確に測定可能なワークの最小厚さは、ｄｍｉｎ＝ｎ（∂ｚ／∂λ）（ＦＷＨＭ）で表され、レンジの青色波長部分における上記の値は、ｄｍｉｎ＝３６μｍになり、レンジの赤色波長部分における上記の値は、ｄｍｉｎ＝１８μｍになる。
ある具体的な実施例において、レンジの青色波長部分が∂ｚ／∂λ＝８μｍ／ピクセルであり、レンジの赤色波長部分が∂ｚ／∂λ＝２μｍ／ピクセルであるようなＣＲＳシステムの光学ペンを提供することができる。ある実施例において、上記の従来知られた重心型の技法を利用する場合に、それらのピークが少なくとも半値全幅（ＦＷＨＭ）値によって分離されていて、レンジの青色波長部分においてＦＷＨＭ＝３ピクセルに相当し、赤色波長部分においてＦＷＨＭ＝６ピクセルに相当するときは、波長ピークを測定することができる（すなわち、ピクセル位置を正確に決定することができる）と判断してもよい。そのような実施例において、ガラス製ワークの屈折率がｎ＝１．５である場合に、正確に測定可能なワークの最小厚さは、ｄｍｉｎ＝ｎ（∂ｚ／∂λ）（ＦＷＨＭ）で表され、レンジの青色波長部分における上記の値は、ｄｍｉｎ＝３６μｍになり、レンジの赤色波長部分における上記の値は、ｄｍｉｎ＝１８μｍになる。
【0080】
比較すると、ここに示される特定の技法によれば（例えば、「第１ディップ」型の特定の技法において式（１２）に示されるように）、同じ光学ペンを有する同じＣＲＳシステムの利用を想定すると、正確に測定可能なワークの最小厚さは、おおよそナイキスト周波数に一致し、ｆｄｉｐは、おおよそ０．５に等しく、それによって、式（１２）はｄｍｉｎ＝ｎ（∂ｚ／∂λ）になり、レンジの青色波長部分が、ｄｍｉｎ＝１２μｍ（すなわち、上述の従来知られた重心型の技法におけるｄｍｉｎ＝３６μｍの約１／３又は３３．３％）になり、レンジの赤色波長部分が、ｄｍｉｎ＝３μｍ（すなわち、上述の従来知られた重心型の技法におけるｄｍｉｎ＝１８μｍの約１／６又は１６．７％）になる場合がある。
【0081】
加えて、ここに示される他の特定の技法によれば（例えば、特定の「デコンボリュ―ション」型の技法について図７（Ａ）～図７（Ｄ）を用いて上述したように）、同じ光学ペンを有する同じＣＲＳシステムの利用を想定すると、ある実施例において、正確に測定可能なワークの最小厚さは、おおよそ（０．８５）ＦＷＨＭのピーク分離に相当し、レンジの青色波長部分が、ｄｍｉｎ＝３０．６μｍ（すなわち、上述の従来知られた重心型の技法におけるｄｍｉｎ＝３６μｍの８５％）になり、レンジの赤色波長部分が、ｄｍｉｎ＝１５．３μｍ（すなわち、上述の従来知られた重心型の技法におけるｄｍｉｎ＝１８μｍの８５％）になる場合があることが実験的に判断される。
ＣＲＳシステムの複雑さを考えると、測定可能な厚さ範囲のこのような改善は達成するのが困難であり、特に、特定の実施例（例えば、薄いワーク及び／又はワークの薄い部分の正確な測定が要求される場合など）において利点になる場合があることが理解されよう。
ＣＲＳシステムの複雑さを考えると、測定可能な厚さ範囲のこのような改善は達成するのが困難であり、特に、特定の実施例（例えば、薄いワーク及び／又はワークの薄い部分の正確な測定が要求される場合など）において利点になる場合があることが理解されよう。
【0082】
更に、図８において説明した「第１ディップ」型の技法について、決定される第１ディップの追加例が、図９（Ａ）～９（Ｄ）に示されている。図９（Ａ）～９（Ｄ）の例は、光学ペンに対して動作可能な測定レンジにおいてワーク（例えば厚さが２５μｍのワーク）の位置に関わらず、図（８）の処理方法によって、信号のフーリエ変換が第１ディップを有するようになること、及び、この第１ディップの位置をワーク厚さの決定に利用することができる（例えば、式（１２）に示されるような計算に従って）ことを説明している。図９（Ａ）～９（Ｄ）の例では、ワーク１７０をＣＲＳシステム１００のステージ１７５上に（図１参照）載置して、そのトップ面１９０－１を、ＣＲＳシステム１００の光学ペン１２０の測定基準位置ＲＰからそれぞれ３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ及び８００μｍの位置にする。（すなわち、対応するＸ軸位置が示しているように、それぞれの波長ピークが、検出器のピクセル／波長レンジ内において異なる対応関連位置になっていることが示されている。）
【0083】
図９（Ａ）～図９（Ｄ）は、波長検出器１６２から出力されたそれぞれ対応する強度プロファイル９０２Ａ，９０５Ａ，９０８Ａ，９１１Ａを示し、強度プロファイルは、上記の図３，図５（Ａ），図７（Ａ）及び図１０（Ａ）～図１０（Ｆ）と同様に、ピクセル座標又は「ピクセル位置」（横軸）の関数として表される信号レベル又は強度（縦軸）から構成されている。ＣＲＳシステム１００のＺレンジの光学ペン１２０から遠い赤色波長部分においては、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）のように強度プロファイルの２つの波長ピークが少なくとも幾らかは認識／識別可能であるのに対し、ＣＲＳシステム１００のＺレンジの光学ペン１２０に近い青色波長部分においては、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のように強度プロファイルの２つの波長ピークが完全に併合しているように見えることに注意されたい。図９（Ａ）～図９（Ｄ）は、また、「基準」ワークに対応している強度プロファイル９０３Ａ，９０６Ａ，９０９Ａ，９１２Ａを示している。基準ワークは、厚みのあるガラス製ワークでもよく、それによって、図７において上述したように基準ワークのトップ面のみからの反射が強度プロファイル中に表われる。
【0084】
図９（Ｅ）は、図９（Ａ）の強度プロファイル９０２Ａ／９０３Ａのフーリエ変換９０２Ｂ／９０３Ｂを示している。図９（Ｆ）は、図９（Ｂ）の強度プロファイル９０５Ａ／９０６Ａのフーリエ変換９０５Ｂ／９０６Ｂを示している。図９（Ｇ）は、図９（Ｃ）の強度プロファイル９０８Ａ／９０９Ａのフーリエ変換９０８Ｂ／９０９Ｂを示している。図９（Ｈ）は、図９（Ｄ）の強度プロファイル９１１Ａ／９１２Ａのフーリエ変換９１１Ｂ／９１２Ｂを示している。
【0085】
図９（Ｅ）～図９（Ｈ）は、ＣＲＳシステム１００の光学ペン１２０に対するワークの位置に関係なく、第１ディップ９０４，９０７，９１０，９１３を含む被測定ワークの強度プロファイルのフーリエ変換９０２Ｂ，９０５Ｂ，９０８Ｂ，９１１Ｂを示しており、これらの第１ディップを使って、上述のようにワーク厚さを決定することができる。
一方、基準ワークの強度プロファイルのフーリエ変換９０３Ｂ，９０６Ｂ，９０９Ｂ，９１２Ｂが、顕著なディップを何ら含んでいないことに注意されたい。
様々な実施例において、ここに示される「第１ディップ」型の（例えば、式（１２）が示すような計算を含んでいる）技法の利用によって、光学ペンを含むＣＲＳシステムの動作範囲に対応する波長レンジの殆どの範囲（例えば９０％又は７５％等の範囲）において、ワーク厚さ（例えば２５μｍ厚さ）を、殆ど誤差なく（例えば１０％未満又は５％未満等の誤差で）、決定することができることが実験的に判断される。この決定には、図９（Ａ）～図９（Ｄ）に示すようなデータ、（特に、２つのピークが視覚的に単一ピークとして表れている図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のような）波長ピークが併合しているデータを用いる決定が含まれている。
一方、基準ワークの強度プロファイルのフーリエ変換９０３Ｂ，９０６Ｂ，９０９Ｂ，９１２Ｂが、顕著なディップを何ら含んでいないことに注意されたい。
様々な実施例において、ここに示される「第１ディップ」型の（例えば、式（１２）が示すような計算を含んでいる）技法の利用によって、光学ペンを含むＣＲＳシステムの動作範囲に対応する波長レンジの殆どの範囲（例えば９０％又は７５％等の範囲）において、ワーク厚さ（例えば２５μｍ厚さ）を、殆ど誤差なく（例えば１０％未満又は５％未満等の誤差で）、決定することができることが実験的に判断される。この決定には、図９（Ａ）～図９（Ｄ）に示すようなデータ、（特に、２つのピークが視覚的に単一ピークとして表れている図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のような）波長ピークが併合しているデータを用いる決定が含まれている。
【0086】
ここに示す第１ディップ型の技法を動作させる原理によれば（例えば、正弦波の和であるフーリエ変換のような変換の利用を含む）、上述したように、そのような技法は、特に、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に相当するようなワーク厚さの決定において特に有効となり得る。一方で、幾つかの実施例では、そのような技法は、複数の層を有するワーク（すなわち、トップワーク表面及びボトムワーク表面と、分離した層として追加の中間ワーク表面とを含むようなワーク）における複数の層間の厚さの同時決定においては効果が低い可能性がある。そのため、特定の実施例においては、ここに示す原理に従って実行される対応する厚さ測定動作及び／又はそのモードは、第１ワーク表面及び第２ワーク表面の間隔に相当する厚さの決定のみを実行でき、３以上のワーク表面（例えば多層構造）の間隔の決定については実行できない場合がある。
【0087】
上述した幾つかの実施例において、ここに示す技法に従って決定したワーク厚さを、従来知られた方法に従って決定したワークまでの距離と組み合わせて、利用することができる。例えば、図９（Ａ）～図９（Ｄ）における２つの併合した波長ピークの説明（例えば、特に、２つのピークが視覚的に単一ピークとして表れている図９（Ａ）及び図９（Ｂ））を考えると、そのような場合に、従来知られた重心型の技法によるＤＩＣｓの決定では、２つの表面までの２つの距離を正確に決定することができない場合があるが、おおよその中央点までの距離（例えば、距離Ｚ３’）を正確に決定するのに使用できることが理解されよう（例えば、その距離Ｚ３’は、併合したピークの重心の決定によるもので、距離Ｚ１及び距離Ｚ２’の間にある）。この方法で計算された距離（例えば、距離Ｚ３’）を参照し、又は、ここに示す原理に従って実行される厚さ測定と組み合わせて（例えば、式（１０）に関して距離Ｚ１の決定について上述したように）使用することができる。
【0088】
幾つかの代表的な実施形態において、ＣＲＳシステム１００は、マシンシステム（例えば、ビジョン検査システム又は座標測定装置など）に含められ、及び／又は、利用されてもよい。場合によっては、ＣＲＳシステム１００の光軸ＯＡに沿ったワーク厚さ測定のような対応する機能をマシンシステムで自動的に行ってもよい。そのようなマシンシステムの幾つかの例として、適切なマシンビジョン検査システムが米国特許第８，０８５，２９５号公報と米国特許第７，４５４，０５３号公報に記載されている。
【0089】
本発明の好ましい実施形態を説明したが、ここに示した構成および動作手順についての多くの変形例が、この開示内容に基づいて当業者には明らかである。例えば、ここに示されている特定の技法は、特定のタイプのフーリエ変換処理（例えば、図７（Ａ）～図９（Ｈ））に関係しているが、同様の結果を得るため、ここに示した原理に従って、他のタイプの変換処理を同様に利用できる（例えば、コサイン変換、サイン変換、ラプラス変換等のフーリエ変換関連処理の利用）ことが理解されよう。その他の例として、ここでは、クロマティックポイントセンサー（光学ペン）を含むＣＲＳシステムが示されているが、クロマティックラインセンサーを含むＣＲＳシステムを、ここに示されるシステム及び方法に従って動作するように構成することもできる。これら及び様々な他の代替品をここに示された原理を実施するために使用することができることが理解されよう。加えて、上述した様々な実施例を組み合わせて、さらなる実施例を提供することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図10G】
【外国語明細書】