特許 7504907 層厚を決定するための装置および前記装置の操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】層厚を決定するための装置および前記装置の操作方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20240617BHJP

   G01B 15/02 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

G01B11/06 Z

G01B15/02 Z

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2021556552

(86)(22)【出願日】2020-05-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-04

(86)【国際出願番号】 EP2020062848

(87)【国際公開番号】W WO2020239391

(87)【国際公開日】2020-12-03

【審査請求日】2022-07-01

(31)【優先権主張番号】19176509.8

(32)【優先日】2019-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】309007036

【氏名又は名称】ヘルムート・フィッシャー・ゲーエムベーハー・インスティテュート・フューア・エレクトロニク・ウント・メステクニク

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】メストル、リュディガー

(72)【発明者】

【氏名】アンクラム、ラルス－クリスティアン

【審査官】眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８１１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９６８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｂ １５／００－１５／０８

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体（１０）上に配置された複数の層（１１、１２、１３）の層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定する装置（１００、１００ａ、 １００ｂ）であって、
前記複数の層（１１、１２、１３）にＴＨｚ信号（ＴＳ）を放射するように構成されたＴＨｚ送信機（１１０）と、前記複数の層（１１、１２、１３）の少なくとも１つの層（１１、１２、１３）によって反射された前記ＴＨｚ信号（ＴＳ）の反射部分（ＴＳＲ）を受信するように構成されたＴＨｚ受信機（１２０）と、を備え、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記ＴＨｚ信号（ＴＳ）の反射部分（ＴＳＲ）に基づいて前記複数の層（１１、１２、１３）のうちの少なくとも１つの層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定する（２１０）ように構成され、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、さらに、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）と前記物体（１０）との間の距離（ｄ）を特徴付ける少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）を決定する（２００）ための距離測定装置（１３０）を備え、
前記距離測定装置（１３０）は、少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）を備え、
前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）は、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）の光軸（ＯＡ）に対して配置されているとともに、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）が備える少なくとも１つの光源（１３２０）から放射され、且つ前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）によって反射された光学測定電磁波（ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２）の拡散反射を選択的に検出し、それによって、第１の三角測量経路を画定し、且つｂ）少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）が備える少なくとも１つの光源（１３２０）から放射され、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）によって反射された光学測定電磁波（ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２）の直接反射を検出し、それによって、第２の三角測量経路を画定するように構成され、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、ａａ）前記第１の三角測量経路、ｂｂ)前記第２の三角測量経路、またはｃｃ）前記第１の三角測量経路と前記第２の三角測量経路との両方を選択的に用いるように構成されている
装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項2】

前記距離測定装置（１３０）は、２つ以上の光学三角測量センサ（１３２ａ、１３２ｂ）を備える、請求項１に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項3】

ＴＨｚ放射（ＴＲ）は、０．３ＴＨｚおよび１００ＴＨｚの範囲内の少なくとも１つの周波数成分を含む、請求項１または２に記載の機器（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ａ、１３２ｂ）は、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）を光学測定電磁波（ＭＲ）で照明するための１つの光源（１３２０）と、前記表面領域（１０ａ’）によって反射された前記光学測定電磁波（ＭＲ）のそれぞれの反射部分（ＲＭＲ）を受信するための１つの光検出器（１３２１）と、を含む、請求項１～３の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｃ）は、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）を光学測定電磁波（ＭＲ）で照明するための１つの光源（１３２０）を含み、且つ前記表面領域（１０ａ’）によって反射された前記光学測定電磁波（ＭＲ）のそれぞれの反射部分（ＲＭＲ１、ＲＭＲ２）を受信するための少なくとも２つの光検出器（１３２１ａ、１３２１ｂ）を含む、ことを特徴とする、請求項１～４の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｄ）は、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）を第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）で照明するための第１の光源（１３２０ａ）と、前記物体（１０）の前記表面領域（１０ａ’）を第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）で照明するための第２の光源（１３２０ｂ）とを含み、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｄ）は、前記表面領域（１０ａ’）によって反射された前記第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）および前記第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）の反射部分（ＲＭＲ）を受信するための少なくとも１つの光検出器（１３２１）をさらに含む、請求項１～５の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項7】

前記光学測定電磁波（ＭＲ）は、レーザを含む、請求項４または５に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項8】

前記第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）および前記第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）は、レーザを含む、請求項６に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項9】

前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路の品質測度（ＱＭ）を決定し（２２０）、前記品質測度（ＱＭ）に応じて前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のうちの１つを選択する（２２２）ように構成され、ここで、前記品質測度（ＱＭ）は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のそれぞれまたは両方に関連する複数の距離測定値の分散および／またはノイズである、請求項１～８の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項10】

前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、レーザ光源（１００２）、ビームスプリッタ（１００４）、および光学遅延ステージ（１００６）を備え、
前記ＴＨｚ送信機（１１０）は、ＴＨｚ源（１１２）を備え、前記ＴＨｚ受信機（１２０）は、ＴＨｚ検出器（１２２）を備え、
前記レーザ光源（１００２）は、前記ビームスプリッタ（１００４）にレーザ信号（ｓ０）を供給するように構成され、
前記ビームスプリッタ（１００４）は、ａ）前記レーザ信号（ｓ０）を第１の信号（ｓ１）と第２の信号（ｓ２）とに分割し、ｂ）前記第１の信号（ｓ１）を前記ＴＨｚ送信機（１１０）の前記ＴＨｚ源（１１２）に供給し、ｃ）前記第２の信号（ｓ２）を前記光学遅延ステージ（１００６）に供給し、
ここで、前記光学遅延ステージ（１００６）は、前記第２の信号（ｓ２）に、時間変動する周期的な所定の遅延を適用し、これによって遅延信号（ｓ２’）を得て、前記遅延信号（ｓ２’）を前記ＴＨｚ受信機（１２０）の前記ＴＨｚ検出器（１２２）に供給するように構成されている、請求項１～９の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項11】

前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、遅延パラメータ（Ｃ８）を決定するように構成され、前記遅延パラメータ（Ｃ８）は、前記光学遅延ステージ（１００６）によって与えられる時間変動する周期的な所定の遅延、および前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）と前記物体（１０）との間の前記距離（ｄ）の変動を考慮した前記遅延信号（ｓ２’）の有効遅延を特徴とし、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記遅延パラメータ（Ｃ８）に応じて前記層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定する（２１０）ように構成されている、請求項１０に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）。

【請求項12】

物体（１０）上に配置された複数の層（１１、１２、１３）の層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定するために装置（１００、１００ａ、１００ｂ）を動作させる方法であって、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記複数の層（１１、１２、１３）にＴＨｚ信号（ＴＳ）を送出するように構成されたＴＨｚ送信機（１１０）と、前記複数の層（１１、１２、１３）の少なくとも１つの層（１１、１２、１３）によって反射された前記ＴＨｚ信号（ＴＳ）の反射部分（ＴＳＲ）を受信するように構成されたＴＨｚ受信機（１２０）と、を備え、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記ＴＨｚ信号（ＴＳ）の前記反射部分（ＴＳＲ）に基づいて前記複数の層（１１、１２、１３）の少なくとも１つの層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定する（２１０）ように構成され、
前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、更に、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）と前記物体（１０）との間の距離（ｄ）を特徴付ける少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）を決定するための距離測定装置（１３０）を含み、
前記距離測定装置（１３０）は、少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）を有し、
前記方法は、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）と前記物体（１０）との間の距離（ｄ）を特徴付ける前記少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１）を決定するステップ（２００）と、前記少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、 P２）に基づいて前記複数の層（１１、１２、１３）の前記層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定するステップ（２１０）と、を有し、
前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）は、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）の光軸（ＯＡ）に対して配置されているとともに、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）の少なくとも１つの光源（１３２０）から放射され、且つ前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）によって反射された光学測定電磁波（ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２）の拡散反射を選択的に検出し、それによって、第１の三角測量経路を画定し、且つｂ）少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）の少なくとも１つの光源（１３２０）によって放射され、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）によって反射された光学測定電磁波（ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２）の直接反射を検出し、それによって、第２の三角測量経路を画定するように構成され、且つ
前記第１の三角測量経路、前記第２の三角測量経路、または前記第１の三角測量経路と前記第２の三角測量経路との両方を選択的に用いることを含む
方法。

【請求項13】

前記距離測定装置（１３０）は、２つ以上の光学三角測量センサ（１３２ａ、１３２ｂ）を備える、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｃ）は、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）を光学測定電磁波（ＭＲ）で照明するための１つの光源（１３２０）を備え、前記表面領域（１０ａ’）によって反射された前記光学測定電磁波（ＭＲ）のそれぞれの反射部分（ＲＭＲ１、ＲＭＲ２）を受信するための少なくとも２つの光検出器（１３２１ａ、１３２１ｂ）を含み、前記方法は、距離測定を実行するための前記少なくとも２つの光検出器（１３２１ａ、１３２１ｂ）のうちの１つ以上を選択することをさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｄ）は、前記物体（１０）の表面領域（１０ａ’）を第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）で照明するための第１の光源（１３２０ａ）と、前記物体（１０）の前記表面領域（１０ａ’）を第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）で照明するための第２の光源（１３２０ｂ）とを含み、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ（１３２ｄ）は、前記表面領域（１０ａ’）によって反射された前記第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）および前記第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）の反射部分（ＲＭＲ）を受信するための少なくとも１つの光検出器（１３２１）をさらに含み、前記方法は、距離測定を実行するための前記少なくとも２つの光源（１３２０ａ、１３２０ｂ）のうちの１つまたは複数を選択することをさらに含む、請求項１２～１４のうちの何れか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記光学測定電磁波（ＭＲ）はレーザ光を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記第１の光学測定電磁波（ＭＲ１）および前記第２の光学測定電磁波（ＭＲ２）はレーザ光を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路の品質測度（ＱＭ）を決定し、前記品質測度（ＱＭ）に応じて前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のうちの１つを選択し、前記品質測度（ＱＭ）は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のそれぞれまたは両方に関連する複数の距離測定値の分散および／または雑音を特徴付ける、
請求項１２～１７の何れか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記装置（１００、１００ａ、 １００ｂ）は、レーザ光源（１００２）と、ビームスプリッタ（１００４）と、光学遅延ステージ（１００６）と、を備え、
前記ＴＨｚ送信機（１１０）は、ＴＨｚ源（１１２）を含み、前記ＴＨｚ受信機（１２０）は、ＴＨｚ検出器（１２２）を備え、
前記レーザ光源（１００２）は、前記ビームスプリッタ（１００４）にレーザ信号（ｓ０）を供給し、
前記ビームスプリッタ（１００４）は、ａ）前記レーザ信号（ｓ０）を第１の信号（ｓ１）および第２の信号（ｓ２）に分割し、ｂ）前記第１の信号（ｓ１）を、前記ＴＨｚ送信機（１１０）の前記第１の信号（ｓ１）を前記ＴＨｚ送信機（１１０）の前記ＴＨｚ源（１１２）に供給し、ｃ）前記第２の信号（ｓ２）を前記光学遅延ステージ（１００６）に提供し、
前記光学遅延ステージ（１００６）は、時間変動する周期的な所定の遅延を前記第２の信号（ｓ２）に適用して遅延信号（ｓ２’）が得られ、得られた前記遅延信号（ｓ２’）を前記ＴＨｚ受信機（１２０）の前記ＴＨｚ検出器（１２２）に供給する、
請求項１２～１８のうち何れか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、遅延パラメータを決定し、前記遅延パラメータは、前記光学遅延ステージ（１００６）によって与えられる時間変動する周期的な所定の遅延、および前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）と前記物体（１０）との間の前記距離（ｄ）の変動を考慮に入れて、前記遅延信号（ｓ２’）の有効遅延を特徴付け、前記装置（１００、１００ａ、１００ｂ）は、前記遅延パラメータに応じて前記層厚（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を決定する（２１０）、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

導電性であるかまたは絶縁性である前記物体（１０）または前記物体（１０）の表面（１０ａ）上に配置された複数の層（１１、１２、１３）の層厚を決定するための請求項１～１１の何れか１項に記載の装置（１００、１００ａ、１００ｂ）の使用。

【請求項22】

前記複数の層（１１、１２、１３）の最上層 （１３）がクリアコートを含み、且つ前記最上層（１３）に隣接する第２層がベースコートを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＴＨｚ波(Terahertz、 THz、 radiation)を使用して、物体上に配置された複数の層の層厚を決定するための装置に関する。
本開示は、さらに、ＴＨｚ波を使用して、物体上に配置された複数の層の層厚を決定するための装置を動作させる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＥ １０ ２０１６ １１８ ９０５ Ａ１は、距離測定システムを含むＴＨｚ波(THz radiation)を測定するための装置を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ＤＥ １０ ２０１６ １１８ ９０５ Ａ１

【発明の概要】

【0004】

好ましい実施形態は、物体上に配置された複数の層の層厚を決定するための装置に関し、前記装置は、前記複数の層にＴＨｚ信号を放射するように構成されたＴＨｚ送信機(Terahertz,THz,transmitter)と、前記複数の層のうちの少なくとも１つの層によって反射された前記ＴＨｚ信号の反射部分を受信するように構成されたＴＨｚ受信機と、を備え、前記装置は、前記ＴＨｚ信号の前記反射部分に基づいて、前記複数の層のうちの少なくとも１つの層の層厚を決定するように構成され、前記装置は、更に、前記装置と前記物体との間の距離を決定する少なくとも１つのパラメータを決定するための距離測定装置を備え、前記距離測定装置は、少なくとも１つの光学三角測量センサを備える。光学三角測量センサは、効率的でありながら正確な距離測定を可能にし、工業生産ラインのような比較的厳しい環境での応用にも適している。

【0005】

さらに好ましい実施形態によれば、前記距離測定装置は、前記装置と前記物体との間の距離および／または前記装置と前記物体との間の距離の変動を決定するように構成されている。

【0006】

さらに好ましい実施形態によれば、前記距離測定装置は、少なくとも１キロヘルツ（ｋＨｚ）、好ましくは少なくとも１０ｋＨｚ、より好ましくは少なくとも２０ｋＨｚの所定のサンプリング速度で、前記距離および／または前記距離の変動を決定するように構成されている。

【0007】

さらに好ましい実施形態によれば、前記距離測定装置は、２つ以上の光学三角測量センサを含む。

【0008】

さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ波は、０．３ＴＨｚ～１００ＴＨｚの範囲、好ましくは０．５ＴＨｚ～１０ＴＨｚの範囲の少なくとも１つの周波数成分を含む。

【0009】

更に好ましい態様によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、前記物体の表面領域を特にレーザ(laser radiation)を含む光学測定電磁波で照射するための１つの光源と、前記表面領域によって反射された前記光学測定電磁波のそれぞれの反射部分を受信するための１つの光検出器と、を含む。

【0010】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、前記物体の表面領域を光学測定電磁波で照らすための１つの光源を備え、前記光学測定電磁波は、特にレーザを含み、前記表面領域によって反射された前記光学測定電磁波のそれぞれの反射部分を受信するための少なくとも２つの光検出器を含む。

【0011】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、第１の光学測定電磁波によって前記物体の表面領域を照射するための第１の光源と、第２の光学測定電磁波によって前記物体の前記表面領域を照射するための第２の光源と、を備え、前記第１および／または第２の光学測定電磁波は、特にレーザを含み、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、前記表面領域によって反射された前記第１および／または第２の光学測定電磁波の反射部分を受信するための少なくとも１つの光検出器をさらに含む。

【0012】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ前記物体の表面領域によって反射された光学測定電磁波の拡散反射、好ましくは前記光学測定電磁波の拡散反射のみ、および／またはｂ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ前記物体の表面領域によって反射された光学測定電磁波の直接反射、好ましくは前記光学測定電磁波の拡散反射のみ、を検出できるように、前記装置の光軸に対して配置される。

【0013】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ、前記物体の表面領域によって反射された光学測定電磁波の拡散反射を選択的に検出することができ、それによって、第１の三角測量経路が規定されるか、且つ／またはｂ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ、前記物体の前記表面領域によって反射された光学測定電磁波の直接反射を選択的に検出することができ、それによって、第２の三角測量経路が規定されるように構成され、且つ前記装置の光軸に対して配置される。

【0014】

さらに好ましい実施形態によれば、前記装置は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路の品質測度を決定し、前記品質測度に応じて前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のうちの１つを選択するように構成され、ここで、前記品質測度は、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のそれぞれの１つに関連する複数の距離測定値の分散および／またはノイズを特徴付ける。さらに好ましい実施形態によれば、前記装置は、前記２つの三角測量経路に対して、前記表面法線に対する方向余弦を決定するように構成されている。さらに好ましい実施形態によれば、限られた時間に亘る前記２つの三角測量経路の好ましくは同期測定の標準偏差を前記信号品質測度として使用することができる。

【0015】

更に好ましい実施形態によれば、前記装置は、レーザ光源と、ビームスプリッタと、光学遅延ステージとを含み、前記ＴＨｚ送信機は、ＴＨｚ源を含み、前記ＴＨｚ受信機は、ＴＨｚ検出器を含み、前記レーザ光源は、前記ビームスプリッタにレーザ信号を供給するように構成され、前記ビームスプリッタは、ａ）前記レーザ信号を第１の信号と第２の信号とに分割し、ｂ）前記ＴＨｚ送信機の前記ＴＨｚ源に前記第１の信号を供給し、ｃ）前記第２の信号を前記光学遅延ステージに供給し、前記光学遅延ステージは、前記第２の信号に時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延を印加するように構成され、これにより遅延信号が得られ、前記遅延信号を前記ＴＨｚ受信機の前記ＴＨｚ検出器に供給するように構成されている。

【0016】

さらに好ましい実施形態によれば、前記装置は、遅延パラメータを決定するように構成され、前記遅延パラメータは、前記光学遅延ステージによって提供される時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延、および前記装置と前記物体との間の前記距離の変動を考慮に入れた前記遅延信号の有効遅延を特徴とし、好ましくは、前記装置は、前記遅延パラメータに応じて前記層の厚さを決定するように構成されている。一例として、さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ検出器によって受信された信号を特徴付ける時間依存信号を決定することができる。この時間依存信号に基づいて、物体上に配置された複数の層の層厚が決定されてもよい。それぞれのＴＨｚ測定中の（望ましくない）距離変動を補償するために、遅延パラメータは、例えば、前記時間依存性信号を補正および／または「精製する」ために使用され、これにより（望ましくない）距離変動の影響が排除される。このようにして、より正確な層厚測定が可能になる。言い換えると、さらに好ましい実施形態によれば、層の厚さは、前記遅延パラメータに直接依存して決定されるのではなく、前記遅延パラメータは、前記時間依存性信号（および／またはその時間軸）の誤差を補償するために使用されてもよく、これは、前記（補償された）時間依存性信号に依存して前記層の厚さを決定する際の精度を高める。

【0017】

さらに好ましい実施形態は、物体上に配置された複数の層の層厚を決定するための装置の動作方法に関し、前記装置は、前記複数の層にＴＨｚ信号を放射するように構成されたＴＨｚ送信機と、前記複数の層のうちの少なくとも１つの層によって反射された前記ＴＨｚ信号の反射部分を受信するように構成されたＴＨｚ受信機とを備え、前記装置は、前記ＴＨｚ信号の前記反射部分に基づいて前記複数の層のうちの少なくとも１つの層の層厚を決定するように構成され、前記装置は、前記装置と前記体との間の距離を特徴付ける少なくとも１つのパラメータを決定する距離測定装置をさらに備え、前記距離測定装置は、少なくとも１つの光学三角測量センサを備え、前記方法は、前記装置と前記体との間の距離を特徴付ける前記少なくとも１つのパラメータを決定するステップと、前記少なくとも１つのパラメータに応じて前記複数の層のうちの前記少なくとも１つの層の前記層厚を決定するステップと、を含む。

【0018】

さらに好ましい実施形態によれば、前記測定装置は、２つ以上の光学三角測量センサを含み、好ましくは、前記２つ以上の光学三角測量センサは、選択的におよび／または同時に使用される。

【0019】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、前記物体の表面領域を光学測定電磁波で照射するための１つの光源を含み、前記光学測定電磁波は、特に、レーザを含み、前記表面領域によって反射された前記光学測定電磁波のそれぞれの反射部分を受信するための少なくとも２つの光検出器であって、前記方法は、距離測定を実行するための前記少なくとも２つの光検出器のうちの１つ以上を選択することをさらに含む。

【0020】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、第１の光学測定電磁波によって前記体の表面領域を照射するための第１の光源と、第２の光学測定電磁波によって前記体の前記表面領域を照射するための第２の光源とを含み、前記第１および／または第２の光学測定電磁波は、特にレーザを含み、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、さらに前記表面領域によって反射された前記第１および／または第２の光学測定電磁波の反射部分を受信するための少なくとも１つの光検出器を備え、前記方法は、距離測定を実行するための前記少なくとも２つの光源のうちの１つ以上を選択することをさらに含む。

【0021】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサは、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ、前記物体の表面領域によって反射された光学測定放射の拡散反射を選択的に検出することができ、それによって、第１の三角測量経路が定められ、且つ／またはｂ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源によって放射され、且つ、前記物体の前記表面領域によって反射された光学測定放射の直接反射を検出でき、それによって第２の三角測量経路が定められるように構成され、且つ前記装置の光軸に対して配置され、前記方法は、更に、前記第１の三角測量経路若しくは前記第２の三角測量経路を使用するか、または前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路の両方を使用するかを選択的することを含み、前記装置は、好ましくは前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路の品質測度を決定し、前記品質測度に応じて、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のうちの１つを選択し、ここで、前記品質測度が、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のそれぞれ１つに関連付けられた複数の距離測定値の分散および／またはノイズを特徴づけるものであることが好ましい。

【0022】

さらに好ましい実施形態によれば、前記装置は、レーザ光源と、ビームスプリッタと、光学遅延ステージとを含み、前記ＴＨｚ送信機は、ＴＨｚ源を含み、前記ＴＨｚ受信機は、ＴＨｚ検出器を含み、前記レーザ光源は、前記ビームスプリッタにレーザ信号を供給し、前記ビームスプリッタは、ａ）前記レーザ信号を第１の信号および第２の信号に分割し、ｂ）前記ＴＨｚ送信機の前記ＴＨｚ源に前記第１の信号を供給し、ｃ）前前記光学遅延ステージに記第２の信号を供給し、前記光学遅延ステージは、時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延を前記第２の信号に印加し、これによって遅延信号が得られ、前記遅延信号を前記ＴＨｚ受信機の前記ＴＨｚ検出器に供給する。

【0023】

さらに好ましい実施形態によれば、前記装置は、遅延パラメータを決定し、ここで前記遅延パラメータは、前記光学遅延ステージによってもたらされる時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延、および前記装置と前記物体との間の前記距離の変動を考慮に入れた前記遅延信号の有効遅延を特徴付ける。前記装置は、前記遅延パラメータに応じて前記層の厚さを決定するのが好ましい。

【0024】

さらに好ましい実施形態は、物体の表面に配置された複数の層の層厚を決定するための実施形態および／または実施形態に係る方法の使用に関し、好ましくは、前記物体および／または前記物体の前記表面は導電性であり、好ましくは、前記複数の層の最上層はクリアーコートを含み、好ましくは、前記最上層に隣接する第２の層は、ベースコートを含む。さらに好ましい実施形態によれば、前記物体の前記表面は、導電性でない。

【0025】

実施形態のさらなる特徴、態様および利点は、以下の図面を参照しながら、詳細な説明で与えられる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】好ましい実施形態に係る装置の簡略化されたブロック図を図示する。

【図2】さらに好ましい実施形態に係る物体上に配置された複数の層の簡略化された側面図を図示する。

【図3】さらに好ましい実施形態に係る装置の簡略化されたブロック図を図示する。

【図4A】さらに好ましい実施形態に係る方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す。

【図4B】さらに好ましい実施形態に係る方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す。

【図4C】さらに好ましい実施形態に係る方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す。

【図5A】さらに好ましい実施形態に係るセンサの簡略化された側面図を図示する。

【図5B】さらに好ましい実施形態に係るセンサの簡略化された側面図を図示する。

【図6】さらに好ましい実施形態に係るセンサの簡略化された側面図を図示する。

【図7】さらに好ましい実施形態に係るセンサの簡略化された側面図を図示する。

【図8】さらに好ましい実施形態に係る構成を概略的に図示する。

【図9A】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9B】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9C】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9D】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9E】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9F】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9G】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9H】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9I】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図9J】さらに好ましい実施形態に係る動作パラメータを夫々概略的に図示する。

【図10】さらに好ましい実施形態に係る装置の簡略ブロック図を概略的に図示する。

【図11】さらに好ましい実施形態に係る制御装置の簡略ブロック図を概略的に図示する。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１は、好ましい実施形態に係る装置１００の簡略ブロック図を概略的に図示する。装置１００は、基体上のポリマーコーティング、例えば塗料の層のような、物体上に配置された複数の層の層厚を決定するように構成されている。

【0028】

図２は、さらに好ましい実施形態に係る、物体１０上に配置された複数の層１１、１２、１３の簡略化された側面図を概略的に図示する。

【0029】

装置１００（図１）は、例えば、前記物体１０の表面１０ａ上に配置された前記複数の層にＴＨｚ信号ＴＳを放射するように構成されたＴＨｚ送信機１１０と、前記複数の層の少なくとも１つの層１１、１２、１３（図２）によって反射された前記ＴＨｚ信号ＴＳの反射部分ＴＳＲを受信するように構成されたＴＨｚ受信機１２０と、を備える。好ましくは、ＴＨｚ信号ＴＳの焦点ＦＰは、装置１００の光軸ＯＡを含む物体の表面領域１０ａ’に向けられる。好ましくは、構成要素１１０、１２０は、ＴＨｚ測定ヘッドを形成する共通ハウジング１０２内に配置される。

【0030】

さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ放射線ＴＳは、０．３ＴＨｚおよび１００ＴＨｚの範囲、好ましくは０．５ＴＨｚおよび１０ＴＨｚの範囲の少なくとも１つの周波数成分を含む。

【0031】

装置１００（図１）は、前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲに基づいて、好ましくは時間領域反射測定技術を適用することによって、前記複数の層１１、１２、１３のうちの少なくとも１つの層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３（図２）を決定するように構成されている。

【0032】

装置１００は、前記装置１００と前記物体１０との間の距離ｄを特徴付ける少なくとも１つのパラメータＰ１を決定するための距離測定装置１３０をさらに含み、前記距離測定装置１３０は、少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２を含む。光学三角測量センサ１３２は、効率的でありながら正確な距離測定を可能にし、また、工業生産ラインのような比較的厳しい環境での適用にも適している。好ましくは、距離測定装置１３０またはその少なくとも１つの構成要素も、前記共通ハウジング１０２内に配置および／または取り付けられる。

【0033】

さらに好ましい実施形態によれば、装置１００またはその少なくとも１つの構成要素１１０、１２０、１３０の動作を制御するために、制御装置１０３が設けられてもよい。

【0034】

さらに好ましい実施形態によれば、図３の装置１００ａを参照すると、前記距離測定装置１３０は、２つ以上の光学三角測量センサを含む。現在、２つの光学三角測量センサ１３２ａ、１３２ｂは、図３によって例示的に示される。第１の三角測量センサ１３２ａは、前記装置１００ａと前記物体１０との間の前記距離ｄを特徴付ける第１のパラメータＰ１を決定するように構成され、第２の三角測量センサ１３２ｂは、前記装置１００ａと前記物体１０との間の前記距離ｄを特徴付ける第２のパラメータＰ２を決定するように構成されている。さらに好ましい実施形態によれば、パラメータＰ１、Ｐ２を比較することによって、前記センサ１３２ａ、１３２ｂのいずれかの適切な動作を検証することができる。さらに好ましい実施態様によれば、第１のパラメータＰ１および／または第２のパラメータＰ２は、前記距離ｄに対応させることができ、すなわち、距離ｄを表し得る。

【0035】

図４Ａは、さらに好ましい実施形態に係る方法の簡略化されたフローチャートを図示する。第１のステップ２００において、装置１００、１００ａ、またはその距離測定装置１３０は、それぞれ、前記装置と前記物体１０との間の前記距離ｄを特徴付ける前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２を決定する。さらなるステップ２１０において、装置は、前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２に応じて、前記複数の層１１、１２、１３のうちの少なくとも１つの前記層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３（図２）を、好ましくは間接的に決定する。このようにして、特に精密な層厚測定を行うことができる。さらに好ましい実施形態によれば、「前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２に応じて、前記複数の層１１、１２、１３のうちの前記少なくとも１つの層の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３を間接的に決定する（図２）」とは、前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２が、前記層の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３を決定するプロセスに使用されることを意味するが、前記層の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３は、前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２からは直接的には導き出されない。一例として、さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ受信機１２０によって受信された信号を特徴付ける時間依存信号を決定することができる。この時間依存信号に基づいて、前記物体１０上に配置された複数の層１１、１２、１３の層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３を求めることができる。それぞれのＴＨｚ測定中の（望ましくない）距離変動を補償するために、例えば、図９Ｈを参照して以下にさらに説明する遅延パラメータＣ８を、例えば、前記時間依存性信号を補正および／または「精製」するために使用してもよく、これによって（望ましくない）距離変動の影響を排除し、ここで、前記遅延パラメータＣ８は、前記少なくとも１つのパラメータＰ１、Ｐ２に応じて決定されてもよい。このようにして、より正確な層厚測定が可能になる。言い換えると、さらに好ましい実施形態によれば、層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３は、前記遅延パラメータＣ８に直接依存して決定されないが、前記遅延パラメータは、前記時間依存性信号（および／またはその時間軸）における誤差を補償するために使用されてもよく、これは、前記（補償された）時間依存性信号に依存して前記層厚を決定するときに精度を増加させる。

【0036】

さらに好ましい実施態様によれば、図５Ａを参照すると、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ａは、前記物体１０の表面１０ａの表面１０ａ’領域を光学測定電磁波ＭＲで照射するための１つの光源１３２０を含み、前記光学測定電磁波ＭＲは、特に、レーザを含み、前記表面領域１０ａ’によって反射された前記光学測定電磁波ＭＲのそれぞれの反射部分ＲＭＲを受信するための１つの光検出器１３２１を含む。参照符号ＳＮは、物体１０の表面１０ａの表面法線ＳＮを示す。例示的に、矢印ＭＲは、光源１３２０の光軸を特徴付ける。

【0037】

さらに好ましい実施形態によれば、光学三角測量センサ１３２ａは、光学三角測量センサの分野でそれ自体公知の方法で、前記測定放射線ＭＲの前記反射部分ＲＭＲを評価することによって、物体１０までの距離ｄ（図１、図５Ａ参照）を決定するように構成されている。さらに好ましい実施形態によれば、これは、図５Ｂ、図６、図７を参照して以下に例示的に説明される、さらに好ましい実施形態に係る光学三角測量センサのさらなる構成１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄにも適用され得る。

【0038】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ａは、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ａの前記少なくとも１つの光源１３２０によって放射され、前記物体１０の表面領域１０ａ’によって反射された光学測定電磁波ＭＲの少なくとも拡散反射を、好ましくは、前記光学測定電磁波ＭＲの拡散反射のみ（または少なくともある程度は）検出することができるように、前記装置の光軸ＯＡ(図１、図５Ａ）に対して配置される。これは、例えば、図５Ａによって例示的に示されるように、互いに対する構成要素１００、１３２０、１３２１の空間的および／または角度的配置によって達成され得る。

【0039】

さらに好ましい実施態様によれば、図５Ｂを参照すると、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｂは、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｂが、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｂの前記少なくとも１つの光源１３２０（図５Ｂ）によって放射され、前記物体１０の前記表面領域１０ａ’によって反射され、好ましくは光学測定放射の直接反射のみである光学測定放射ＭＲ(図５Ａ）の少なくとも直接反射を検出することができるように、前記装置の光軸ＯＡ(図１）に対して配置される。これは、例えば、図５Ｂによって例示的に示されるように、互いに対する構成要素１００、１３２０、１３２１の空間的および／または角度的配置、例えば、物体１０の光軸ＯＡおよび／または表面法線ＳＮに関する構成要素１３２０、１３２１の角度的に対称的な配置によって達成され得る。

【0040】

さらに好ましい実施態様によれば、図６を参照すると、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｃは、前記物体１０の表面領域１０ａ’を光学測定電磁波ＭＲで照射するための１つの光源１３２０を含み、前記光学測定電磁波ＭＲは、特に、レーザを含み、前記表面領域１０ａ’によって反射された前記光学測定電磁波ＭＲのそれぞれの反射部分ＲＭＲ１、ＲＭＲ２を受信するための少なくとも２つの光検出器１３２１ａ、１３２１ｂを含む。さらに好ましい実施形態によると、図６のこの構成１３２ｃを使用して、反射測定放射線ＲＭＲ１、ＲＭＲ２を分析するための前記光検出器１３２１ａ、１３２１ｂのうちの対応する１つを選択することによって、前記パラメータＰ１、Ｐ２、またはその両方を決定するための（主に）拡散反射または（主に）直接反射のいずれかを選択的に使用することが可能である。さらに好ましい実施形態によれば、光検出器１３２１ａ、１３２１ｂは、光軸ＯＡに対して異なる角度位置に配置される（図５Ａも参照）。さらに好ましい態様によれば、第１光検出器１３２１ａは、光源１３２０および光軸ＯＡに対して対称に配置されていてもよいが、第２光検出器１３２１ｂは、光源１３２０および光軸ＯＡに対して対称に配置されていなくてもよい。

【0041】

さらに好ましい実施態様によれば、図７を参照すると、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｄは、第１の光学測定放射ＭＲ１によって前記物体１０の表面領域１０ａ’を照明するための第１の光源１３２０ａと、第２の光学測定放射ＭＲ２によって前記物体１０の前記表面領域１０ａ’を照明するための第２の光源１３２０ｂとを含み、前記第１および／または第２の光学測定放射ＭＲ１、ＭＲ２は特にレーザを含み、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｄは、前記表面領域１０ａ’によって反射された前記第１および／または第２の光学測定放射ＭＲ１、ＭＲ２の反射部分ＲＭＲを受信するための少なくとも１つの光検出器１３２１をさらに含む。さらに好ましい実施形態によれば、光源１３２０ａ、１３２０ｂは、光軸ＯＡに対して異なる角度位置に配置される（図５Ａも参照）。さらに好ましい態様によれば、第１光源１３２０ａは、光検出器１３２１および光軸ＯＡに対して対称に配置されていてもよいが、第２光源１３２０ｂは、光検出器１３２１および光軸ＯＡに対して対称に配置されていなくてもよい。

【0042】

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｃ、１３２ｄは、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサ１３２ｃ、１３２ｄが、ａ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源１３２０、１３２０ａ、１３２０ｂによって放射され、且つ前記物体１０の表面領域１０ａ’によって反射された光学測定電磁波ＭＲの拡散反射を選択的に検出することができるように、前記装置１００、１００ａに対して構成および配置され、それによって、第１の三角測量経路が規定され、且つ／またはｂ）前記少なくとも１つの光学三角測量センサの少なくとも１つの光源１３２０、１３２０ａ、１３２０ｂによって放射され、且つ前記物体１０の前記表面領域１０ａ’によって反射された光学測定電磁波の直接反射によって、第２の三角測量経路が規定されるように構成および配置される。特に、図６および図７の例示的な構成は、前記物体の前記表面１０ａにおける測定放射の直接反射および／または拡散反射を選択的に使用することを可能にする。

【0043】

一例として、例示的な目的のために、第１の三角測量経路（（少なくとも主に）拡散反射の場合）は、例えば図６の矢印ＭＲ、ＲＭＲ２を含むと考えられ、第２の三角測量経路（（少なくとも主に）直接反射の場合）は、例えば図６の矢印ＭＲ、ＲＭＲ１を含むと考えられ得る。さらなる例として、例示的な目的のために、第１の三角測量経路（（少なくとも主に）拡散反射の場合）は、例えば図７の矢印ＭＲ２、ＲＭＲを含むと考えられ、第２の三角測量経路（少なくとも主に）直接反射の場合）は、例えば図７の矢印ＭＲ１、ＲＭＲを含むと考えられ得る。

【0044】

さらに好ましい実施形態によれば、拡散反射は、測定される表面１０ａの表面法線ＳＮが、例えば、図６の矢印ＭＲ、ＲＭＲ（図５Ａ）および／または要素１３２０、１３２１の間の矢印によって画定される三角測量面内にない場合に得られ得る。前記測定放射線ＭＲの拡散反射および／または直接反射が使用されるかどうかは、さらに好ましい実施形態に従って、例えば表面法線ＳＮに関する前記光学三角測量センサの素子の光軸ＯＡの角度配列によって決定されてもよい。

【0045】

さらに好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの光学三角測量センサ（および／またはその少なくとも１つの構成要素）の前記光源および／または光検出器の少なくとも１つは、測定のための拡散反射および／または直接反射を制御するために可動であってよく、特に好ましくは表面１０ａ上のＴＨｚ放射の焦点ＦＰの周りにおいて回転可能であってよい。

【0046】

さらに好ましい実施形態によれば、測定される表面１０ａの表面法線ＳＮが、例えば矢印ＭＲ、ＲＭＲ（図５Ａ）によって画定される三角測量面内にある場合、および矢印ＭＲ、ＲＭＲが、図５Ａによって描かれるように、表面法線ＳＮと同じ値のそれぞれの角度を含まない場合、測定放射線ＭＲの拡散反射が得られるようにしてもよい。

【0047】

さらに好ましい実施形態によれば、測定される表面１０ａの表面法線ＳＮが、例えば矢印ＭＲ、ＲＭＲ（図５Ａ）によって画定される三角測量面内にない場合、矢印ＭＲ、ＲＭＲおよび表面法線ＳＮのそれぞれの間でどの角度が画定されるということとは無関係に測定放射ＭＲの拡散反射が得られる。

【0048】

さらに好ましい実施形態によれば、測定される表面１０ａの表面法線ＳＮが三角測量面内にあるか否かは、表面法線ＳＮ、従って物体１０に対して測定ヘッド１０２を位置決めすることによって制御され得る。

【0049】

さらに好ましい実施形態によれば、測定ヘッド１０２の光軸ＯＡ（例えば、素子１３２０、１３２１のそれぞれの光軸と光軸ＯＡとの間の同じ角度）に関する素子１３２０、１３２１の光軸の対称配置は、例えば、素子１３２０、１３２１を測定ヘッド１０２またはその（他の）構成要素１１０、１２０に対して対称的に配置する設計によって達成されてもよい。同様に、さらに好ましい実施形態によれば、例えば、素子１３２０、１３２１（および／または他の素子）を、測定ヘッド１０２またはその（他の）構成要素１１０、１２０に対して非対称に配置することによって、非対称配置を達成することができる。

【0050】

さらに好ましい実施形態によれば、測定放射線ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２の拡散反射は、マット面１０ａからわずかに散乱する面１０ａに使用される。

【0051】

さらに好ましい実施形態によれば、測定される表面１０ａの表面法線ＳＮが、例えば矢印ＭＲ、ＲＭＲ (図５Ａ）によって画定される三角測量面内にある場合、測定放射線ＭＲの直接反射が得られてもよく、矢印ＭＲ、ＲＭＲが、図５Ｂによって描かれるように、表面法線ＳＮと同じ絶対値のそれぞれの角度を含む場合、ＲＭＲが得られてもよい。

【0052】

さらに好ましい実施形態によれば、測定放射線ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２の直接反射は、わずかに散乱する表面１０ａへの光沢のある表面１０ａに使用される。

【0053】

さらに好ましい実施形態によれば、センサあたり２つよりも多い光源および／またはセンサあたり２つよりも多い検出器も可能であり、これにより、距離測定のためのさらなる自由度が提供され得る。このようにして、さらなる実施形態によれば、信頼性が高く且つ正確な距離測定が可能となり、これは、例えば、光沢面および／またはつや消し面等のような層１１、１２、１３の表面特性とは実質的に無関係である。

【0054】

さらに好ましい実施形態によれば、センサ当たり１つまたは複数の光源および／またはセンサ当たり２つ以上の検出器が設けられ、および／または２つ以上の光源および少なくとも１つの検出器が設けられ得る。前記光源および検出器は、複数の三角測量経路が規定されるように、互いに対して位置決めされ、配置されてもよく、少なくとも１つの三角測量経路は、測定放射線の直接反射の評価に基づいて距離測定を実行することを可能にし、少なくとも１つのさらなる三角測量経路は、測定放射線の拡散反射の評価に基づいて距離測定を実行することを可能にする。さらに好ましい実施形態によれば、前記三角測量経路のうちの少なくとも１つは、１つまたは複数の距離測定のために選択された動的（すなわち、前記装置の動作中）であってもよい。

【0055】

さらに好ましい実施形態によれば、図４Ｂのフローチャートを参照すると、前記装置は、前記第１の三角測量経路ＭＲ、ＲＭＲ２（図６）および前記第２の三角測量経路ＭＲ、ＲＭＲ１の品質測度ＱＭをステップ２２０で決定し、前記品質測度ＱＭに応じて前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のうちの１つをステップ２２２（図４Ｂ）で選択するように構成され、前記品質測度ＱＭは、例えば、前記第１の三角測量経路および前記第２の三角測量経路のそれぞれに関連する複数の距離測定値の分散および／またはノイズを特徴付ける。このようにして、前記三角測量経路の距離測定値は、前記品質測度ＱＭに基づいて、より正確な距離測定値をもたらすと考えられる（将来の）距離測定のために決定および／または選択され得る。これは、例えば、光沢面１０ａのための適切な三角測量路と、マット面１０ａのための（異なる）適切な三角測量路とを選択することを可能にする。

【0056】

さらに好ましい実施形態によれば、図４Ｂによるステップ２２０、２２２は、例えば、図４Ａによるステップ２００、２１０に先立つ、ＴＨｚ信号に基づく層厚測定の前に、例えば（少なくとも任意で）実行されてもよい。

【0057】

図８は、さらに好ましい実施形態に係る構成を概略的に示す。装置１００は、ロボットのような位置決めシステム１０４上に取り付けられ、これにより、測定ヘッド１０２を、物体１０’に関して正確な層厚測定のための所望の位置および／または角度位置に柔軟に配置することができる。

【0058】

さらに好ましい実施形態によれば、前記物体１０’上に配置された少なくとも１つの層の少なくとも１つの層厚は、前記物体１０’（図８）の表面１０ａ（図１）の複数の測定点で測定されてもよい。さらに好ましい実施形態によれば、ロボット１０４は、測定ヘッド１０２を種々の測定点に位置決めし、すなわち、測定点を１つずつ次々に位置決めすることができる。さらに好ましい実施形態によれば、各位置決めステップ（または、少なくとも、前記位置決めステップのうちの１つ以上の後）の後、例えば、新しい測定点が設定された場合、図４Ｂのステップ２２０、２２２を実行して、それぞれの測定点に対する前記品質測度ＱＭを決定し、前記それぞれの測定点における距離測定（図４Ａのステップ２００）に使用される対応する三角測量経路を選択する（図４Ｂのステップ２２２）ことができる。このようにして、それぞれの測定点における距離測定に関する精度をさらに高めることができ、したがって、前記それぞれの測定点における層厚測定の精度を高めることができる。

【0059】

さらに好ましい実施態様によれば、図１０を参照すると、前記装置１００ｂは、レーザ光源１００２、ビームスプリッタ１００４、および光学遅延ステージ１００６を備え、前記ＴＨｚ送信機１１０は、ＴＨｚ源１１２を備え、前記ＴＨｚ受信機１２０は、ＴＨｚ検出器１２２を備え、前記レーザ光源１００２は、レーザ信号ｓ０を前記ビームスプリッタ１００４に供給するように構成され、前記ビームスプリッタ１００４は、ａ）前記レーザ信号ｓ０を第１の信号ｓ１および第２の信号ｓ２に分割するように構成され、ｂ）前記第１の信号ｓ１を前記ＴＨｚ送信機１１０の前記ＴＨｚ源１１２に供給し、ｃ）オプションのミラー１００８を介して、前記第２の信号ｓ２を前記光学遅延ステージ１００６に供給し、前記光学遅延ステージ１００６は、時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延を前記第２の信号ｓ２に適用するように構成され、遅延信号ｓ２’が得られ、前記遅延信号ｓ２’を前記ＴＨｚ受信機１２０の前記ＴＨｚ検出器１２２に供給するように構成されている。

【0060】

さらに好ましい実施形態によれば、構成要素１００２、１００４、１００６、１００６ａ、１００８、１１２、１２２のうちの１つ以上が、図１によるＴＨｚ測定ヘッド１０２内に設けられてもよい。

【0061】

さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ源１１２は、レーザ光源１００２から前記第１の信号ｓ１を受信することに応答して前記ＴＨｚ信号ＴＳを生成することができる光導電スイッチ（図示せず）を備えることができる。直流バイアス電圧は、前記光導電スイッチに供給されてもよいが、明瞭にするために図１０には示されていない。好ましくは、前記レーザ信号ｓ０は、例えばフェムト秒範囲の持続時間（例えば半値幅、ＦＷＨＭ）を有する比較的短いレーザパルスを含む。このようにして、ＴＨｚパルスは、前記ＴＨｚ信号ＴＳを形成する、それ自体公知の方法で提供されてもよい。

【0062】

さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ検出器１２２は、前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲを受信し、前記遅延信号ｓ２’を受け取ったときに前記反射部分ＴＳＲを特徴付ける電気出力信号ｅｓを生成するように構成されてもよく、好ましくは、複数の比較的短い（前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記受け取られた反射部分ＴＳＲの持続時間と比較して）レーザパルスの形態である。このようにして、遅延レーザ信号ｓ２’は、前記ＴＨｚ信号ＴＳの反射部分ＴＳＲが検出器１２２によって受信されたときに前記反射部分ＴＳＲを「プローブ」する。

【0063】

さらに好ましい実施形態によれば、前記ＴＨｚ検出器１２２は、また、光導電スイッチ（例えば、ＴＨｚ源１１２の光導電スイッチと同様のもの）を含んでもよく、ここで、自由電荷キャリアは、前記検出器が前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲを受け取ったとき、および前記検出器１２２が前記遅延信号ｓ２’と共に（同時に）照射されたときに生成される。前記検出器１２２にＤＣバイアス電圧を印加することによって、前記生成された自由電荷キャリアから生じる電流が、検出器１２２で得られ、これは、例えば、電気出力信号ｅｓを形成することができる。あるいは、さらなる実施形態によれば、前記電流を特徴付ける電圧が前記出力信号ｅｓとして使用されてもよい。さらなる実施形態によれば、増幅器（図示せず）を使用して、検出器１２２の光導電性スイッチによって提供される前記電流を特徴付ける出力電圧を提供してもよい。

【0064】

換言すれば、前記電気出力信号ｅｓは、前記ＴＨｚ信号ＴＳの受信された反射部分ＴＳＲの瞬間電界に比例する。このようにして、検出器１２２の光導電スイッチに複数の比較的短い（前記ＴＨｚ信号ＴＳの受け取った反射部分ＴＳＲの持続時間と比較して）レーザパルスを前記遅延信号ｓ２’の形で照射することにより、受信された反射部分ＴＳＲをそれぞれサンプリングまたはプローブすることができる。例えば光学遅延ステージ１００６を制御することによって前記遅延信号ｓ２’の遅延を変化させることにより、前記遅延信号ｓ２’の異なるインパルスに対して、前記ＴＨｚ信号ＴＳの受信された反射部分ＴＳＲの異なる部分をサンプリングすることができ、それによって、前記受信された反射部分ＴＳＲを特徴付ける時間分解サンプリング信号が得られる。

【0065】

さらに好ましい実施形態によれば、電気出力信号ｅｓは、例えば２００キロヘルツ（ｋＨｚ）の第１サンプリング速度でサンプリングされ、それにより、サンプリングされた信号が得られ、これは、検出器１２２によって受信される前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲ、例えば、検出器１２２によって受信される前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲに関連する電界の時間離散値および離散値表現である。

【0066】

この点に関し、図９Ａの曲線Ｃ１は、例えば、実時間に対応し得る、第１の時間軸ｔ１にわたる前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲの電界振幅（任意の単位における）を例示的に示す。曲線Ｃ１は、例えば、前記サンプリングされた信号ｅｓに対応し、要素１０２、１１０、１２０、１３０と物体１０との間の距離ｄ（図１）に影響を及ぼし得る、振動が存在しない（または無視できる）動作シナリオに対応し得る。

【0067】

さらに好ましい実施形態によれば、サンプリングおよび／または前記サンプリングされた信号のさらなる処理、例えば図９Ａの曲線Ｃ１は、例えば、図１の制御装置１０３によって、および／または外部装置（図示せず）によって実行されてもよい。

【0068】

さらに好ましい実施形態によれば、層１１、１２、１３（図２）の層厚測定は、電気出力信号ｅｓから導出された前記サンプリングされた信号Ｃ１（図９Ａ）に基づいて実行されてもよい。一例として、前記ＴＨｚ信号ＴＳおよび／または前記電気出力信号ｅｓの前記反射部分ＴＳＲ、例えば曲線Ｃ１に基づいて、前記層のうちの１つ以上の層の層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３を決定することを可能にする前記物体１０上の前記層１１、１２、１３の数学モデルが提供されてもよい。

【0069】

さらなる実施形態によれば、図１０を参照すると、前記光学遅延ステージ１００６は、座標軸ｘに沿って、例えば平行移動可能である(図１０のブロック矢印Ａ１を参照のこと）のコーナー反射器１００６ａを含んでもよい。この構成は、「シェーカー」１００６とも呼称できる。

【0070】

前記コーナー反射器１００６ａを座標軸ｘに沿って周期的に移動させることによって、前記時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延を前記第２の信号ｓ２に適用することができ、これによって、前記のように、前記ＴＨｚ信号ＴＳの受信された反射部分ＴＳＲを時間分解方式でサンプリングすることができる。

【0071】

さらなる実施態様によれば、前記コーナー反射器１００６ａの位置および／または移動は、前記制御装置１０３によって制御されてもよい。好ましくは、さらなる実施態様によれば、前記コーナー反射器１００６ａの前記位置および／または移動は、前記ＴＨｚ信号ＴＳのパルスの発生および／またはレーザ光源１００２の動作と同期させることができる。

【0072】

さらなる実施態様によれば、前記コーナー反射器１００６ａは、前記座標軸ｘに沿って２つの端点（図示せず）の間を周期的に移動する。この目的のために、前記コーナー反射器１００６ａの前記移動を駆動するための並進ステージ（図示せず）および／または任意の他の適切な（例えば、直線状の）駆動装置を設けることができる。前記駆動装置は、例えば、制御装置１０３によって制御されてもよい。

【0073】

図９Ｂにおいて、曲線Ｃ２は、時間ｔ１にわたる前記コーナー反射器１００６ａの移動量(elongation)を例示的に示し、ここで、図９Ａによって示されるようなリアルタイムを特徴付ける同じ時間軸ｔ１が使用される。前記移動量Ｃ２は、例示的に、基本的に正弦波形状を含むことが分かる。さらに好ましい実施形態によれば、時間ｔ１にわたる前記移動量Ｃ２に関する情報は、例えば、前記コーナー反射器１００６ａの駆動のために制御装置１０３によって提供されるような制御信号に応じて、制御装置１０３によって決定されてもよい。代替的または追加的に、さらなる実施形態に従って、時間ｔ１にわたる前記移動量Ｃ２も測定されてもよい。

【0074】

さらなる実施形態によれば、図９Ｃの曲線Ｃ３を参照すると、ＴＨｚ時間ベースｔ１’、は、図９Ｂの曲線Ｃ２に基づいて決定されてもよい。換言すれば、曲線Ｃ３は、前記サンプリングされたシグナルＣ１（図９Ａ）が得られた実時間軸ｔ１を、受信された反射ＴＨｚパルスＴＳＲに関連するさらなる時間軸ｔ１’にマッピングする。リアルタイム軸ｔ１＝０ｓ～ｔ１＝０．０５ｓ の範囲で、ＴＨｚ時間ベースｔ１’ は－５ｘ１０^－１１ｓ～－５ｘ１０^－１１ｓ の範囲であることに留意されたい。

【0075】

さらなる実施形態によれば、前記ＴＨｚ時間ベースｔ１’は、ＴＨｚ時間ベースｔ１’にわたる前記受信された反射ＴＨｚパルスＴＳＲの電界（任意の単位における）を表すＴＨｚ時間ベースｔ１’（図９Ｄの曲線Ｃ４を参照のこと）に対してサンプリングされた信号Ｃ１（図９Ａ）をマッピングするために使用されてもよい。さらなる実施形態によれば、曲線Ｃ４の等距離補間を適用することができ、これにより曲線Ｃ４’が得られる。

【0076】

さらなる実施形態によれば、曲線Ｃ４’によって表される信号は、前記物体１０上の前記層１１、１２、１３のうちの１つ以上の層の厚さを決定するために使用されてもよい。

【0077】

図９Ａ～図９Ｄを参照して上述した実施形態は、前記ＴＨｚ信号ＴＳが物体１０に向かって放射され、前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲが検出器１２２によって受信される時間間隔に、実質的な振動が存在しないか、または少なくとも存在しないという仮定に基づいている。

【0078】

しかしながら、さらなる実施形態によれば、例えば、位置決めシステム１０４（図８）に取り付けられた測定ヘッド１０２を実際に使用する場合に予想されることであるが、振動が存在し、この振動は、通常、装置１１０、１２０、１３０と物体１０との間の距離ｄ（図１）の望ましくない変動を引き起こすので、層厚測定の精度に影響を及ぼし得る。

【0079】

さらに好ましい実施形態によれば、可能性のある振動に対処するために、装置１００、１００ａ、１００ｂは、遅延パラメータを決定するように構成され、遅延パラメータは、前記遅延信号ｓ２’（図１０）の有効遅延を特徴付け、前記遅延パラメータは、前記光学遅延ステージ１００６によって提供される時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延、および前記装置１００と前記物体１０との間の距離ｄの変動（例えば、前記振動によって引き起こされる）を考慮に入れて構成され、ここで、前記装置は、前記遅延パラメータに応じて前記層の厚さを決定するように構成されていることが好ましい。

【0080】

言い換えれば、さらに好ましい実施形態によれば、装置１１０、１２０、１３０と物体１０との間の前記距離ｄの時間の変動は、前記層厚を決定する際に考慮される。有利には、前記距離ｄの時間における前記変動は、前記遅延パラメータの形成で考慮することができ、この遅延パラメータは、層厚測定の精度に影響を及ぼし得る２つの効果、即ちａ）光学遅延ステージ１００６によって導入される遅延、ここで前記光学遅延ステージ１００６は、ＴＨｚ信号またはパルスＴＳの反射部分ＴＳＲの電界のサンプリングされた、言い換えれば時間分解された信号形状が得られるから望ましい、およびｂ）振動によって導入されるような遅延、ここで、この遅延は、通常、精度に影響を及ぼすために望ましくない、の組み合わせ処理を可能とする。

【0081】

さらに好ましい実施形態によれば、装置１００は、例えば、距離測定装置１３０を使用することによって距離測定を行う。ここで、前記距離測定は、好ましくは、１ｋＨｚ (キロヘルツ）以上、好ましくは１０ｋＨｚ以上、例えば２０ｋＨｚの測定レートで行われる。更に、前記距離測定値は、前記ＴＨｚ信号ＴＳの送出および／または前記反射部分ＴＳＲの受信と同期することが好ましい。このようにして、装置１１０、１２０、１３０と物体１０との間の距離の変動を決定することができ、層厚測定のために考慮することができる。さらに好ましい実施形態によれば、すでに述べたように、前記装置は、前記距離測定を実行する前に、まず、例えば、図４Ｂを参照して上述した品質測度ＱＭに応じて、前記距離測定のための適切な三角測量経路を決定することができる。

【0082】

一例として、図９Ｅの曲線Ｃ５は、前記第１の時間軸ｔ１にわたる前記ＴＨｚ信号ＴＳの前記反射部分ＴＳＲの電界振幅（任意の単位における）を例示的に示す。前記反射部分ＴＳＲは、例えば、リアルタイムに対応することができ、ここで、図９Ａの曲線Ｃ１と同様に、０．０５秒の例示的な時間範囲が描かれている。しかしながら、図９Ａとは対照的に、図９Ｅの曲線Ｃ５は、消失しない振動が存在する動作シナリオに対応し、ＴＨｚ測定中に前記距離ｄ（図１）の望ましくない変動をもたらす。

【0083】

図９Ｆにおいて、図９Ｂの曲線Ｃ２と同様に、曲線Ｃ６は、時間ｔ１にわたる前記コーナー反射器１００６ａの移動量、すなわち、図９Ｅによって描かれるリアルタイムを特徴付ける同じ時間軸を例示的に示す。さらなる実施態様によれば、前記コーナー反射器１００６ａの時間ｔ１に亘る前記移動量Ｃ６は、前記コーナー反射器１００６ａの前記運動を駆動するために使用される駆動のための（既知の）制御信号および／または上述のような測定によって決定されてもよい。

【0084】

図９Ｇは、正弦波振動（曲線Ｃ７を参照、ミリメートル単位で測定）の形態で例示される距離ｄ（図１）の時間ｔ１にわたる変化を概略的に示す。図９Ｇの曲線Ｃ７は、絶対距離ｄではなく、むしろ、例えば、前記振動によって引き起こされる距離ｄの望ましくない時間変化部分を示していることに留意されたい。図９Ｇから分かるように、前記振動により、絶対距離は、時間とともに約０．２ミリメートル（ｍｍ）変化し、これらのＴＨｚ信号に基づく層の厚さ測定は、ＴＨｚ送信機１１０を含む測定経路、ＴＨｚ送信機１１０から前記物体１０への伝送経路、および前記物体１０からＴＨｚ受信機１２０への伝送経路を介した信号伝播効果により、少なくとも間接的に前記距離ｄに依存するから、前記変化は、ＴＨｚ信号に基づく層の厚さ測定に著しい誤差を生じさせる可能性がある。

【0085】

さらなる実施形態によれば、前記変動Ｃ７は、例えば前記距離ｄの測定値の絶対値から前記距離測定値の絶対値の平均値を差し引くことによって、例えば２０ｋＨｚなどの所定のレートにおける前記距離ｄ（図１）の測定値の絶対値から導出され得る。前記距離測定は、前記距離測定装置１３０（図１）によって行うのが有利である。

【0086】

さらなる実施形態によれば、関連する時間軸の補正が、第１のパラメータＰ１および／または第２のパラメータＰ２に応じて実行されてもよく、ここで、第１のパラメータＰ１または第２のパラメータＰ２のいずれかが選択されてもよく、すなわち、関連する三角測量経路のそれぞれの品質測度ＱＭに応じて行われてもよい。

【0087】

さらなる実施態様によれば、前記コーナー反射器１００６ａの有効移動量は、前記コーナー反射器１００６ａの実際の移動量（図９Ｆの曲線Ｃ６を参照のこと）に基づいて、また、例えば前記コーナー反射器１００６ａの実際の移動量Ｃ６と距離ｄの前記変動Ｃ７との重ね合わせによって、前記距離ｄの測定された振動／変動（図９Ｇの曲線Ｃ７を参照のこと）に基づいて決定される。図９Ｈは、時間ｔ１にわたって得られた有効移動量を示す（曲線Ｃ８を参照のこと）。これは、有利には、前記振動による時間変動距離ｄを説明する。振動は、検出器１２２に到着する前に反射部分ＴＳＲが受ける遅延に影響を及ぼし得るので、それらは、効率的な処理を可能にするために、前記コーナー反射器１００６ａの移動量と組み合わされてもよい。

【0088】

さらなる実施形態によれば、異なる時間ベースが曲線Ｃ６、Ｃ７に対して使用される場合、前記曲線Ｃ６、Ｃ７のうちの少なくとも１つは、例えば、補間またはデシメーションによって、他の曲線に適合されてもよい。

【0089】

さらなる実施態様によれば、コーナー反射器１００６ａの有効移動量Ｃ８は、上記の遅延パラメータを表すことができ、および／または、上記の遅延パラメータとして使用することができ、ここで、前記遅延パラメータは、上記の装置１００、１００ａ、１００ｂと上記物体１０との間の前記距離ｄの変動Ｃ７（図９Ｇ）と同様に、上記光学遅延ステージ１００６によって与えられる時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延を考慮して、時間ｔ１に亘る上記遅延信号ｓ２’（図１０）の有効遅延を特徴付ける。さらなる実施形態によれば、特に、前記装置１００と前記物体１０との間の前記距離ｄの変動Ｃ７（図９Ｇ）は、非周期的であってもよく、または、例えば、前記振動を生じさせる可能性のある外部の影響に応じて、別の（任意の）形状を含んでもよいことに留意されたい。

【0090】

さらなる実施形態によれば、図９ＩのＴＨｚ時間ベースｔ１’（図９Ｉの曲線Ｃ９を参照のこと）は、図９Ｃと同様に、図９Ｈの曲線Ｃ８に基づいて決定されてもよい。換言すれば、曲線Ｃ９は、前記サンプリングされた信号Ｃ５（図９Ｅ）が得られた実時間軸ｔ１を、受信された反射ＴＨｚパルスＴＳＲに関連するさらなる時間軸ｔ１’にマッピングする。

【0091】

さらなる実施形態によれば、前記ＴＨｚ時間ベースｔ１’（図９Ｉの曲線Ｃ９を参照のこと）を使用して、サンプリングされた信号Ｃ５を、ＴＨｚ時間ベースｔ１’にわたる前記受信された反射ＴＨｚパルスＴＳＲの電界（任意の単位における）を表す図９ＪのＴＨｚ時間ベースｔ１’（図９Ｊの曲線Ｃ１０を参照のこと）にマッピングすることができる。さらなる実施形態によれば、曲線Ｃ１０の等距離補間を適用することができ、これにより曲線Ｃ１０’が得られる。例えば、振動による前記の望ましくない距離の変動が、前記の信号Ｃ１０を決定するために考慮されるので、さらなる実施形態によれば、特に正確なＴＨｚ信号に基づく層厚測定を実行することを可能にする「振動補償された」信号とみなすことができる。

【0092】

比較のために、図９Ｊは、更なる曲線Ｃ１１も示しており、この曲線は、振動を考慮することなく、時間にわたってサンプリングされた信号（ＴＨｚ時間ベースｔ１’）を表している。曲線Ｃ１１は、望ましくない振動のために、著しく異なる形状を含み、ここで、更なる好ましい実施形態に係る曲線Ｃ１０、Ｃ１０’に基づいて層厚を決定する代わりに、曲線Ｃ１１に基づいて層厚を決定するときに、対応する誤差が予想され得る。

【0093】

図９Ｅ～図９Ｊを参照して上述した実施形態は、さらに好ましい実施形態に従って、望ましくない振動が存在しても、正確な層厚測定または前記層厚の決定が可能であることを例示的に示す。

【0094】

さらに好ましい実施形態によれば、前記装置１００、１００ａ、１００ｂは、前記遅延パラメータ（例えば、図９Ｈの曲線Ｃ８を参照のこと）を決定するように構成され、前記遅延信号ｓ２’（図１０）の有効遅延を、前記光学遅延ステージ１００６によって与えられる時間変動する、好ましくは周期的な所定の遅延、ならびに、例えば、振動による前記装置１００、１００ａ、１００ｂと前記物体１０との間の前記距離ｄの（望ましくない）変動を考慮して特徴付ける。ここで、前記装置は、好ましくは、前記遅延パラメータＣ８に応じて前記層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３を決定する（図４Ａ、２１０）ように構成されている。このようにして、振動（例えば、特にＴＨｚ測定中の距離ｄの変動）の望ましくない効果の補償－もし除去でなければ－を達成することができる。

【0095】

さらに好ましい実施形態によれば、実施形態に係る装置は、有利には、ロボット１０４（図８）および／または他の位置決めシステム、例えば製造プラントのインライン構成で使用されてもよく、ここで、例えば、位置決めシステム１０４によって生じる望ましくない振動は、さらに好ましい実施形態に従って、少なくとも部分的に補償されてもよい。このようにして、特に正確な層厚測定を行うことができる。

【0096】

さらに好ましい実施形態によれば、実施形態（例えば、図１、図３、図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７による）による距離測定装置１３０の任意の構成（または組み合わせ）を使用して、距離ｄの時間ｔ１にわたる変動Ｃ７を決定してもよい。

【0097】

更に好ましい実施形態によれば、距離測定装置１３０は、例えば１ｋＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚまたは２０ｋＨｚの所定の測定レートで前記距離ｄを決定するように構成することができる。さらに好ましい実施形態によれば、距離測定装置１３０および／または制御装置１０３は、距離ｄの時間ｔ１にわたって、例えば測定された距離ｄに基づいて、変動Ｃ７（図９Ｇ）を決定することができる。

【0098】

図４Ｃは、さらに好ましい実施形態に係る方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す。ステップ２３０において、装置１００は、ＴＨｚ信号ＴＳを生成し、所定の第１の時間窓において距離ｄを決定する。前記距離の前記決定が、例えば２０ｋＨｚの測定速度で、前記第１の時間窓の間に複数の距離測定を行うことを含むことが好ましい。ステップ２３２では、装置１００は、ＴＨｚ信号ＴＳの反射部分ＴＳＲを受信する。ステップ２３４で、装置１００は、例えば、ｔ１＝０からｔ１＝０．０５の範囲の所定の時間間隔で、シェーカー移動量（図９Ｆの曲線Ｃ６）を決定する。好ましくは、前記第一の時間窓は、前記所定の時間間隔と同一であってもよい。

【0099】

さらに、ステップ２３４において、前記コーナー反射器１００６ａ（図１０）の有効移動量Ｃ８（図９Ｈ）も、前記コーナー反射器１００６ａの実際の移動量（図９Ｆの曲線Ｃ６も、ステップ２３４で同じく決定されるように）に基づいて決定することができ、距離ｄの変動（図９Ｇの曲線Ｃ７を参照のこと）に基づいて決定することができ、ここで、距離ｄの前記変動は、例えば、ステップ２３０で実行されるように、前記第１の時間窓中の前記複数の距離測定値に基づいて決定することができる。一例として、前記コーナー反射器１００６ａの前記有効移動量Ｃ８（図９Ｈ）は、例えば、前記コーナー反射器１００６ａの実際の移動量Ｃ６と、前記距離ｄの前記変動Ｃ７との重ね合わせによって得られてもよい。

【0100】

ステップ２３６（図４Ｃ）では、前記層１１、１２、１３（図２）のうちの１つ以上の厚さは、図４Ｃのステップ２３４で決定された前記有効移動量Ｃ８に基づいて、且つステップ２３２で得られた前記ＴＨｚ信号ＴＳの受信された前記反射部分ＴＳＲに基づいて決定され得る。

【0101】

さらに好ましい実施形態によれば、ステップ２３０、２３２、２３４、２３６の少なくとも一部またはそれらのサブステップも、少なくとも部分的に重複して、または同時に実行することができる。一例として、前記距離ｄの判定と前記シェーカー移動量の判定とを同時に行っても準同時的に行ってもよい。

【0102】

図１１は、さらに好ましい実施形態に係る、制御装置１０３０の簡略ブロック図を概略的に示す。さらに好ましい実施形態によれば、図１の任意選択の制御装置１０３は、図１１の制御装置１０３０と同一または少なくとも類似した構成を含んでもよい。

【0103】

さらに好ましい実施形態によれば、制御装置１０３０は、コンピュータプログラムＰＲＧを少なくとも一時的に記憶するために、少なくとも１つの計算ユニット１０３２と、前記少なくとも１つの計算ユニット１０３２に関連付けられた（すなわち、使用可能な）少なくとも１つのメモリユニット１０３４と、を備え、コンピュータプログラムＰＲＧは、少なくとも一時的に、装置１００の制御装置１０３０および／または装置１００および／または少なくとも１つの構成要素１０４、１１０、１２０、１３０の動作を制御するように構成されている。さらに好ましい実施形態によれば、コンピュータプログラムＰＲＧは、実施形態に係る方法を実行するように構成されている。

【0104】

さらに好ましい実施形態によると、計算ユニット１０３２は、以下の要素、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理素子（例えば、ＦＰＧＡ、フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＩＣ (特定用途向け集積回路）、ハードウェア回路のうちの少なくとも１つを備える。さらに好ましい実施形態によれば、これらの要素の２つ以上の任意の組み合わせも可能である。

【0105】

さらに好ましい実施形態によれば、メモリユニット１０３４は、以下の要素、揮発性メモリ１０３４ａ、特にランダムアクセスメモリ、不揮発性メモリ１０３４ｂ、特にフラッシュＥＥＰＲＯＭのうちの少なくとも１つを備える。前記コンピュータプログラムＰＲＧは、前記不揮発性メモリ１０３４ｂに格納されることが好ましい。

【0106】

さらに好ましい実施形態によれば、制御装置１０３０は、ＴＨｚ送信機１１０および／またはＴＨｚ受信機１２０および／または距離測定装置１３０とのデータ通信Ｄ１を可能にする第１のインターフェース１０３６を備える。

【0107】

さらに好ましい実施形態は、物体の表面上に配置された複数の層の層厚を決定するための実施形態および／または実施形態に係る方法の使用に関する。好ましくは、物体および／または物体の前記表面は導電性であってもよく、または誘電性材料を含んでもよく、好ましくは、前記複数の層の最上層はクリアーコートを含み、好ましくは、前記最上層に隣接する第２の層は、ベースコートを含む。一例として、前記物体は、自動車のような車両の一部を表すことができ、前記複数の層は、塗装層を含むことができる。

【0108】

好ましい実施形態に係る原理は、前記距離ｄおよび／または前記距離ｄの変動を正確に決定することを可能にし、その結果、正確なＴＨｚ信号に基づく層厚測定を行うことができ、ここで、前記層厚の決定は、前記距離ｄおよび／または前記距離ｄの変動を考慮に入れて行うことができる。特に、上述の好ましい実施形態の少なくともいくつかは、以下の利点、a)例えば、サブμｍ（マイクロメートル）範囲までの高精度、ｂ）光学三角測量センサの光軸とＴＨｚ測定ヘッド１０２の光軸との間の角変位、最大１°（度）まで、ｃ）距離測定値（例えば、＋／－１０ｍｍ）に関して大きな動作範囲、ｄ）物体１０までの前記距離ｄの比較的大きな値（図１）への適合性、ｅ）ＴＨｚ信号ＴＳおよび／または光学三角測量センサの光軸および／または測定スポットを位置合わせする可能性、ｆ）層１１、１２、１３および物体１０の構造および／または形状、特に表面層１３（つや消し／光沢表面）の独立性、 ｇ）費用対効果のうちの少なくとも１つを一時的に提供することができる。

【0109】

さらに好ましい実施形態によれば、光学三角測量センサ以外の１つまたは複数の距離測定装置を採用することも可能である。さらに好ましい実施形態によれば、次の測定原理、電気距離測定装置、音響距離測定装置、光学三角測量センサ以外の光学距離測定装置のうちの少なくとも１つに基づく１つ以上の距離測定装置も、代替的または追加的に、光学三角測量センサに使用されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図9G】

【図9H】

【図9I】

【図9J】

【図10】

【図11】