JP7024285B2 - 変位計測装置、システム、および変位計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、変位計測装置、変位計測装置を備えたシステム、および変位計測方法に関する。

従来、たとえば特許文献１に示すように、計測方式として白色共焦点方式を用いた変位計測装置が知られている。この変位計測装置は、非接触型のセンサヘッドを移動させながら、計測対象物との間の距離（変位）を連続して計測する。

また、複数の位置からの反射光に基づいて部品の厚みまたは変位を計測することによって、品質管理が行われるワークがある。このようなワークとして、たとえば、光を反射しにくい素材を含むワーク（ＡＲ（AntiReflective）コート等の反射防止加工されている光学部品等）、多層構成になっているワーク（組レンズ群等）が挙げられる。

また、従来、特許文献２に示すように、計測方式として三角測距方式を用いた変位計測装置が知られている。

特開２０１２－２０８１０２号公報 特開２０１３－９００４５号公報

上述したようなワークでは、すべての計測位置からの反射光が安定して取れるとは限らない。たとえば、図２３の波形９１１として示すように、１つ目の計測対象面で反射した光の受光量が小さく面検出閾値以下になる場合には、変位計測装置は、波形９１２として示した、２つ目の計測対象面で反射した光を、第１の計測対象面で反射した光として処理してしまう。具体的には、変位計測装置は、１つ目の計測対象面までの距離を、距離Ｌ９１１ではなく距離Ｌ９１２として処理してしまう。

また、多くの位置からの反射光がある場合には、ワークの微小な位置ずれによって計測対象面が計測範囲外へ外れる。たとえば、図２４に示すように１つ目の計測対象面が計測範囲から外れると、変位計測装置は、波形９２２として示した、２つ目の計測対象面で反射した光を、１つ目の計測対象面で反射した光として処理してしまう。具体的には、変位計測装置は、１つ目の計測対象面までの距離を、距離Ｌ９２２として処理してしまう。

また、センサヘッドとワークとの相対位置を逐次ずらして上記計測を繰り返し行う場合、波形９１２，９２２等の位置が図２３，２４の横軸方向に変動することがある。

したがって、上記のようなワークについては、各計測対象面までの距離を正確に測れない場合が生じ得る。それゆえ、このようなワークを含む各種ワークの計測対象面までの距離を正確に測ることが求められる。

本開示は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、計測対象面までの距離を精度よく計測可能な変位計測装置、システム、および変位計測方法を提供することにある。

本発明のある局面に従うと、変位計測装置は、光を発生する投光部と、計測対象物に対して光を照射し、かつ、照射された光のうち計測対象物の計測対象面において反射した光を受光するセンサヘッドと、センサヘッドで受光された光に基づき、計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備える。制御部は、算出された値が予め定められた数値範囲に含まれることを条件に、算出された値を計測対象面までの距離を示す値として処理し、かつ算出された値に基づいて数値範囲を再設定する。

上記の構成によれば、各計測対象面までの距離を精度よく計測可能となる。

本実施の形態に係る計測システムの構成を表した図である。 各計測対象面の設定範囲を説明するための図である。 ある局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。 図３とは異なる局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。 図３および図４とは異なる局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。 設定範囲の変更を説明するための図である。 センサコントローラが計測値を取得できなかった場合を表した図である。 設定範囲の変更によって、設定範囲が重複した場合を表した図である。 １つの設定範囲内に複数の計測対象面を検出した場合を表した図である。 設定範囲を設定する方法を説明するための図である。 計測値が設定範囲内にない場合を表した図である。 設定範囲を設定する方法を説明するための図である。 計測システムの機能的構成を説明するための図である。 初期設定時の処理の流れを表したフロー図である。 初期設定が終了した後に実行される計測処理の流れを表したフロー図である。 初期設定の際に表示される画面を表した図である。 正常に計測が行われている計測回の画面を表した図である。 設定範囲が重複したときの計測回の画面を表した図である。 センサコントローラにおいて計測対象面が存在していないと判断されたときの測定回の画面を表した図である。 センサコントローラにおいて測定値が存在しない設定範囲が有ると判断された場合の測定回における画面を表した図である。 エラーについてまとめた図である。 設定幅の自動設定を説明するための図である。 変位センサで検出される波形を表した図である。 変位センサで検出される他の波形を表した図である。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰返さない。

＜Ａ．システム構成＞
図１は、本実施の形態に係る計測システムの構成を表した図である。

図１を参照して、計測システム１は、変位センサ２と、情報処理装置３とを備える。情報処理装置３は、典型的には、パーソナルコンピュータである。

変位センサ２は、波長分散を使用したセンサである。詳しくは、変位センサ２は、計測方式として白色共焦点方式を用いた変位計測装置である。変位センサ２は、ファイバ同軸変位センサとも称される。変位センサ２は、センサコントローラ１０と、導光部１９と、センサヘッド２０とを有する。センサヘッド２０は、共焦点光学系を含む。詳しくは、センサヘッド２０は、対物レンズと色収差ユニットとを有する。

センサコントローラ１０は、所定の波長広がり（波長幅）をもつ光（典型的には、白色光）を発生する。この光は、導光部１９を伝搬してセンサヘッド２０に到達する。

センサヘッド２０において、伝搬された光は対物レンズにより集束されて計測対象物８００へ照射される。照射光７００には、色収差ユニットを通過することで軸上色収差が生じるため、対物レンズから照射される照射光の焦点位置は波長ごとに異なる。計測対象物８００に焦点の合った波長の光のみが導光部１９に再入射することになる。

計測対象物８００は、白色光を透過可能な複数の層８１０，８２０，８３０を有する。これらの各層８１０，８２０，８３０は、たとえば白色光を透過しない基板８４０（基材）上に形成されている。

計測対象物８００の第１面８１１に焦点の合った波長の光７０１と、第２面８１２に焦点の合った波長の光７０２と、第３面８１３に焦点の合った波長の光７０３と、第４面８１４に焦点の合った波長の光７０４とが、反射光としてセンサヘッド２０で受光される。

なお、各面８１１～８１４は、計測対象面である。詳しくは、第１面８１１は、１つ目の層８１０の上側の面であって、外部に露出した面である。第２面８１２は、２つ目の層８２０の上側の面であって、上側の層８１０と接している面である。第３面８１３は、３つ目の層８３０の上側の面であって、上側の層８２０と接している面である。第４面８１４は、基板８４０の面であって、上側の層８３０と接している面である。

センサコントローラ１０には、導光部１９を介して、センサヘッド２０で受光された反射光が入射される。センサコントローラ１０は、当該反射光に基づいて、センサヘッド２０から計測対象物８００までの距離を算出する。詳しくは、センサコントローラ１０は、当該反射光に基づいて、センサヘッド２０から計測対象物８００の各層８１０，８２０，８３０までの各距離（変位）と、基板８４０までの距離（変位）とを算出する。

変位センサ２では、距離の計測と、たとえば矢印６００の方向へのセンサヘッド２０の移動とが繰り返される。これにより、面８１１～８１４の各々について、面に沿った複数の箇所での計測値が得られる。

なお、センサヘッド２０が移動せずに、計測対象物８００が生産ライン上で移動する構成であってもよい。本例は、センサヘッド２０と計測対象物８００との相対位置が変化しながら、計測が行なわれるシステムに適用できる。

情報処理装置３は、センサコントローラ１０に接続されている。情報処理装置３によって、センサコントローラ１０の各種の設定を変更できる。また、情報処理装置３では、センサコントローラ１０によって算出された距離等の情報を表示できる。情報処理装置３の各種の機能については、後述する。なお、このような設定および表示は、センサコントローラ１０単体でも可能である。

なお、センサコントローラ１０、センサヘッド２０および導光部１９のハードウェア構成は、従来のものと同様であるため、ここでは、これらの説明を繰り返さない。

＜Ｂ．処理の概要＞
計測システム１では、各面８１１～８１４の設定範囲を指定し、各設定範囲内で得られた距離を各面８１１～８１４による距離とする。なお、設定範囲とは、計測対象面の位置（すなわち、受光量がピークとなる距離）を規定する領域ともいえる。以下、このような構成の具体例について説明する。

図２は、各面８１１～８１４の設定範囲を説明するための図である。
図２を参照して、第１面８１１の設定範囲として、範囲Ｒ１（ｉ）が指定されている。同様に、第２面８１２の設定範囲として、範囲Ｒ２（ｉ）が指定されている。また、第３面８１３の設定範囲として範囲Ｒ３（ｉ）が指定され、第４面８１４の設定範囲として、範囲Ｒ４（ｉ）が指定されている。この範囲設定方法の詳細については、後述する。

なお、範囲Ｒ１（ｉ）は、距離Ｌ１１（ｉ）から距離Ｌ１２（ｉ）までの範囲である。以下同様に、範囲Ｒ２（ｉ），Ｒ３（ｉ），Ｒ４（ｉ）は、それぞれ、距離Ｌ２１（ｉ）から距離Ｌ２２（ｉ）までの範囲、距離Ｌ３１（ｉ）から距離Ｌ３２（ｉ）までの範囲、距離Ｌ４１（ｉ）から距離Ｌ４２（ｉ）までの範囲である。変位センサ２によって計測可能な範囲（計測範囲）は、距離ＬｍｉｎからＬｍａｘまでの範囲である。

上記において、ｉは、１以上の任意の自然数とする。各範囲Ｒ１（ｉ）からＲ４（ｉ）の初期値（Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１））は、情報処理装置３を用いて、ユーザによって設定される。また、変位センサ２は、各範囲Ｒ１（ｉ），Ｒ２（ｉ），Ｒ３（ｉ），Ｒ４（ｉ）を、計測周期毎に、逐次変更する。つまり、範囲Ｒ１（ｉ）に着目すると、Ｒ１（ｉ）の後にＲ１（ｉ＋１）が設定（再設定）され、その後にＲ１（ｉ＋２）が設定（再設定）される。このような設定範囲の変更（再設定）は、変位センサ２を構成するセンサコントローラ１０の制御部１１（図１３参照）によって実行される。

以下では、範囲Ｒ１（ｉ），Ｒ２（ｉ），Ｒ３（ｉ），Ｒ４（ｉ）を、ｉ回目の計測に用いられる設定範囲として説明する。なお、計測とセンサヘッド２０の移動とが繰り返し行われるため、ｉ回目の計測地点と、ｉ＋１回目の計測地点とは異なる。

図３は、ある局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。
図３を参照して、センサコントローラ１０においては、反射光の受光量を示す波形として、４つの波長の波形５０１，５０２，５０３，５０４が検出される。波形５０１，５０２，５０３，５０４がピークとなる距離は、それぞれ、距離Ｌ１（ｉ），Ｌ２（ｉ），Ｌ３（ｉ），Ｌ４（ｉ）である。

距離Ｌ１（ｉ）は、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ）を層８１０の第１面８１１までの距離として処理する。具体的には、距離Ｌ１（ｉ）を、計測値として確定する。

また、距離Ｌ２（ｉ）は、範囲Ｒ２（ｉ）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ）を層８２０の第２面８１２までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ）を第３面８１３までの距離として処理し、かつ距離Ｌ４（ｉ）を第４面８１４までの距離として処理する。

図４は、図３とは異なる局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。
図４を参照して、センサコントローラ１０においては、反射光の受光量を示す波形として、４つの波長の波形５１１，５１２，５１３，５１４が検出される。波形５１１，５１２，５１３，５１４のピークは、説明の便宜上、図３と同様に、それぞれ、距離Ｌ１（ｉ），Ｌ２（ｉ），Ｌ３（ｉ），Ｌ４（ｉ）として記載している。

波形５１１について受光量がピークとなる距離Ｌ１（ｉ）は、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ）を第１面８１１までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ）を第２面８１２までの距離として処理し、かつ距離Ｌ４（ｉ）を第４面８１４までの距離として処理する。

しかしながら、波形５１３について受光量がピークとなる距離Ｌ３（ｉ）は、範囲Ｒ３（ｉ）に含まれていない。このため、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ）を第３面８１３までの距離として処理しない。センサコントローラ１０は、第３面８１３までの距離を計測不能として処理（エラー処理）する。

このように、センサコントローラ１０は、算出された４つの距離のうち、予め定められた数値範囲に含まれる距離（たとえば、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれる距離Ｌ１（ｉ））を、複数の層８１０，８２０，８３０および基板８４０のうちの予め定められた層の計測対象面または基板８４０の計測対象面までの距離（たとえば、層８１０の第１面８１１までの距離）として処理する。

このような構成によれば、数値範囲に含まれない距離は、計測対象面までの距離として処理されないため、各面８１１～８１４までの距離を精度よく計測可能となる。

図５は、図３および図４とは異なる局面におけるｉ回目の計測値を表した図である。
図５を参照して、センサコントローラ１０においては、反射光の受光量を示す波形として、４つの波長の波形５２１，５２２，５２３，５２４が検出される。波形５２２，５２３，５２４がピークとなる距離は、説明の便宜上、図３および図４と同様に、それぞれ、Ｌ２（ｉ），Ｌ３（ｉ），Ｌ４（ｉ）として記載している。

波形５２２について受光量がピークとなる距離Ｌ２（ｉ）は、範囲Ｒ２（ｉ）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ）を第２面８１２までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ）を第３面８１３までの距離として処理し、かつ距離Ｌ４（ｉ）を第４面８１４までの距離として処理する。

しかしながら、波形５２１が示すように第１面８１１がセンサヘッド２０の計測範囲外の位置となったため、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれる受光量のピークを検出できない。このため、センサコントローラ１０は、第１面８１１までの距離を計測不能として処理（エラー処理）する。

このように、センサコントローラ１０は、算出された４つの距離のうち、予め定められた数値範囲に含まれる距離を、複数の層８１０，８２０，８３０および基板８４０のうちの予め定められた層の計測対象面または基板８４０の計測対象面までの距離として処理する。

このような構成によれば、数値範囲に含まれない距離は、計測対象面までの距離として処理されない。特に、図５の場合には、センサコントローラ１０は、１つ目の計測対象面である第１面８１１までの距離を、距離Ｌ２（ｉ）として処理してしまうことを防止できる。このため、センサコントローラ１０によれば、各面８１１～８１４までの距離を精度よく計測可能となる。

図６は、設定範囲の変更を説明するための図である。
図６を参照して、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれる距離Ｌ１（ｉ）に基づいて、第１面８１１に関する設定範囲を、範囲Ｒ１（ｉ）から範囲Ｒ（ｉ＋１）に変更する。典型的には、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ）が範囲Ｒ１（ｉ＋１）の真ん中の値になるように、範囲Ｒ１（ｉ＋１）を設定（再設定）する。

同様に、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ２（ｉ）に含まれる距離Ｌ２（ｉ）に基づいて、第２面８１２に関する設定範囲を、範囲Ｒ２（ｉ）から範囲Ｒ２（ｉ＋１）に変更する。また、センサコントローラ１０は、第３面８１３に関する設定範囲を、範囲Ｒ３（ｉ）から範囲Ｒ３（ｉ＋１）に変更し、かつ第４面８１４に関する設定範囲を、範囲Ｒ４（ｉ）から範囲Ｒ４（ｉ＋１）に変更する。

このように、変位センサは、各面８１１～８１４に関する設定範囲を、計測値である距離Ｌ１（ｉ）からＬ４（ｉ）に追従させる。これによれば、このような追従処理（設定範囲の再設定処理）を行なわない構成に比べて、エラー処理を実行する回数が減る。それゆえ、このような構成によれば、各面８１１～８１４までの距離を精度よく計測可能となるとともに、各面８１１～８１４までの距離のデータを数多く取得することが可能となる。

なお、上記の構成においては、エラーが生じても計測を継続する構成を例に挙げて説明しているが、エラーが生じた時点で計測を中止するように、計測システム１を構成してもよい。

＜Ｃ．処理の詳細＞
（ｃ１．初期設定）
上述したように、初期値である範囲Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）は、情報処理装置３を用いて、ユーザによって設定される。このような初期値は、ティーチングモードにおいて設定される。なお、このような設定は、センサコントローラ１０単体でも可能である。

なお、センサコントローラ１０は、典型的には、数値範囲のデフォルト値を予め記憶している。ティーチング処理に基づき、このデフォルト値が変更され、変更後の値が上記初期値として利用される。

センサコントローラ１０は、ティーチング時に計測した各面８１１，８１２，８１３，８１４までの距離（受光量のピークの距離）と、ユーザ入力された設定範囲の幅（設定範囲の上限値と下限値との差分）とに基づき、範囲Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）を設定する。具体的には、センサコントローラ１０は、第１面８１１までの距離が、入力された幅の真ん中の値となるように、範囲Ｒ１（１）を決定する。センサコントローラ１０は、第２面８１２までの距離が、入力された幅の真ん中の値となるように、範囲Ｒ２（１）を設定する。範囲Ｒ３（１），Ｒ４（１）についても同様な手法で設定される。

計測システム１においては、設定範囲の幅は、範囲Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）毎に設定可能となっている。

（ｃ２．計測開始後の処理）
計測時においては、図３、図４、および図５に示した局面以外にも、様々な局面が生じ得る。以下では、上述した局面以外の局面が生じた場合における処理について説明する。

（１）計測値が得られない場合
図７は、センサコントローラ１０が計測値を取得できなかった場合を表した図である。

図７を参照して、計測範囲内（距離Ｌｍｉｎ～Ｌｍａｘの範囲内）に受光量のピークがない場合、センサコントローラ１０は、計測対象面が存在しないと判断して、全ての設定範囲から外れたエラーとして処理する。この場合、センサコントローラ１０は、この計測回に関しては、各面８１１～８１４までの距離を表したデータが存在しないものとする。

（２）設定範囲が重複した場合
図８は、設定範囲の変更によって、設定範囲が重複した場合を表した図である。

図８を参照して、範囲Ｒ１（ｉ）からＲ４（ｉ）が設定された後に、センサコントローラ１０において、４つの波長の波形５４１，５４２，５４３，５４４が検出されたとする。なお、波形５４１，５４２，５４３，５４４がピークとなる距離は、それぞれ、距離Ｌ１（ｉ），Ｌ２（ｉ），Ｌ３（ｉ），Ｌ４（ｉ）であるとする。

波形５４１について受光量がピークとなる距離Ｌ１（ｉ）は、範囲Ｒ１（ｉ）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ）を層８１０の第１面８１１までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ）を第２面８１２までの距離として処理する。

しかしながら、既に設定された範囲Ｒ３（ｉ）と範囲Ｒ４（ｉ）とは、互いに一部が重複している。このような場合、センサコントローラ１０は、重複した範囲に含まれる計測値については、エラーとして処理する。この場合、センサコントローラ１０は、この計測回に関しては、第３面８１３の計測値（距離Ｌ３（ｉ））と、第４面８１４の計測値（距離Ｌ４（ｉ））とが存在しないものとする。

（３）１つの設定範囲内に複数の計測対象面を検出した場合
図９は、１つの設定範囲内に複数の計測対象面を検出した場合を表した図である。

図９を参照して、範囲Ｒ１（ｉ＋１）からＲ４（ｉ＋１）が設定された後に、センサコントローラ１０において、４つの波長の波形５５１，５５２，５５３，５５４が検出されたとする。なお、波形５５１，５５２，５５３，５５４がピークとなる距離は、それぞれ、距離Ｌ１（ｉ＋１），Ｌ２（ｉ＋１），Ｌ３（ｉ＋１），Ｌ４（ｉ＋１）であるとする。

波形５５１について受光量がピークとなる距離Ｌ１（ｉ＋１）は、範囲Ｒ１（ｉ＋１）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ＋１）を、層８１０の第１面８１１までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ＋１）を第２面８１２までの距離として処理する。

しかしながら、範囲Ｒ３（ｉ＋１）には、受光量のピークが２つ含まれている。つまり、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ３（ｉ＋１）に、２つの計測対象面を検出することになる。

このような場合、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ３（ｉ＋１）の次に設定する範囲Ｒ３（ｉ＋２）を、以下のように設定する。

図１０は、範囲Ｒ３（ｉ＋２）を設定する方法を説明するための図である。
図１０を参照して、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ＋１）および距離Ｌ４（ｉ＋１）のうち、前回の計測値（距離Ｌ３（ｉ））に近い方の距離を選択する。距離Ｌ３（ｉ）と距離Ｌ３（ｉ＋１）との間の距離がｄ１であり、距離Ｌ３（ｉ）と距離Ｌ４（ｉ＋１）との間の距離がｄ２（＞ｄ１）である場合には、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ＋１）を選択する。この場合、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ＋１）が次に設定される範囲Ｒ３（ｉ＋２）の真ん中の値になるように、範囲Ｒ３（ｉ＋２）を設定する。

このように、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ３（ｉ＋１）に距離Ｌ３（ｉ＋１）と距離Ｌ４（ｉ＋１）とが含まれる場合、距離Ｌ３（ｉ＋１）と距離Ｌ４（ｉ＋１）のうち距離Ｌ３（ｉ）に近い方の距離が、変更後の範囲Ｒ３（ｉ＋２）の真ん中の値になるようにする。

このような構成によれば、次の範囲を適切に設定することが可能となる。
（４）計測値が設定範囲内にない場合
図１１は、計測値が設定範囲内にない場合を表した図である。

図１１を参照して、範囲Ｒ１（ｉ＋１）からＲ４（ｉ＋１）が設定された後に、センサコントローラ１０において、４つの波長の波形５６１，５６２，５６３，５６４が検出されたとする。なお、波形５６１，５６２，５６３，５６４がピークとなる距離は、それぞれ、距離Ｌ１（ｉ＋１），Ｌ２（ｉ＋１），Ｌ３（ｉ＋１），Ｌ４（ｉ＋１）であるとする。

波形５６１について受光量がピークとなる距離Ｌ１（ｉ＋１）は、範囲Ｒ１（ｉ＋１）に含まれている。したがって、センサコントローラ１０は、距離Ｌ１（ｉ＋１）を、層８１０の第１面８１１までの距離として処理する。同様に、センサコントローラ１０は、距離Ｌ２（ｉ＋１）を第２面８１２までの距離として処理し、かつ、距離Ｌ３（ｉ＋１）を第３面８１３までの距離として処理する。

しかしながら、波形５６４について受光量がピークとなる距離Ｌ４（ｉ＋１）は、Ｒ４（ｉ＋１）に含まれていない。このため、センサコントローラ１０は、距離Ｌ４（ｉ＋１）を第４面８１４までの距離として処理しない。センサコントローラ１０は、第４面８１４までの距離を計測不能として処理（エラー処理）する。

このような場合、センサコントローラ１０は、範囲Ｒ４（ｉ＋１）の次に設定する範囲Ｒ４（ｉ＋２）を、以下のように設定する。

図１２は、範囲Ｒ４（ｉ＋２）を設定する方法を説明するための図である。
図１２を参照して、センサコントローラ１０は、距離Ｌ３（ｉ）と、距離Ｌ３（ｉ＋１）と、距離Ｌ４（ｉ）とを用いて、範囲Ｒ４（ｉ＋２）を決定するための距離Ｌ４’（ｉ＋１）を算出する。センサコントローラ１０は、範囲Ｒ４（ｉ＋２）を決定するために、距離Ｌ４（ｉ＋１）を利用しない。

具体的には、センサコントローラ１０は、以下の式（１）によって、距離Ｌ４’（ｉ＋１）を算出する。

Ｌ４’（ｉ＋１）＝Ｌ３（ｉ＋１）＋（Ｌ４（ｉ）－Ｌ３（ｉ）） … （１）
このように、センサコントローラ１０は、前回の計測における２つの計測値の相対的な位置関係を利用して、距離Ｌ４’（ｉ＋１）を算出する。センサコントローラ１０は、距離Ｌ４’（ｉ＋１）が次に設定される範囲Ｒ４（ｉ＋２）の真ん中の値になるように、範囲Ｒ４（ｉ＋２）を設定する。

以上のように、センサコントローラ１０は、前回の複数の計測値（Ｌ１（ｉ＋１），Ｌ２（ｉ＋１），Ｌ３（ｉ＋１），Ｌ４（ｉ＋１））が、範囲Ｒ４（ｉ＋１）に含まれない場合には、距離Ｌ４（ｉ）と、距離Ｌ３（ｉ）と、範囲Ｒ３（ｉ＋１）に含まれる距離Ｌ３（ｉ＋１）とに基づいて、第４面８１４のための設定範囲を範囲Ｒ４（ｉ＋１）から範囲Ｒ４（ｉ＋２）に変更する。

このような構成によれば、図１１に示す距離Ｌ４（ｉ＋１）を用いて範囲Ｒ４（ｉ＋２）を設定する場合によりも、精度良く範囲Ｒ４（ｉ＋２）を設定することができる。

なお、上記においては、範囲Ｒ４（ｉ＋２）を設定するために、Ｌ３（ｉ＋１）とＬ３（ｉ）とを利用したが、これらの代わりに、Ｌ２（ｉ＋１）とＬ２（ｉ）とを利用してもよい。あるいは、センサコントローラ１０は、Ｌ１（ｉ＋１）とＬ１（ｉ）とを利用してもよい。

（ｃ３．機能的構成）
図１３は、計測システム１の機能的構成を説明するための図である。

図１３を参照して、計測システム１は、上述したように、変位センサ２と、情報処理装置３とを備えている。変位センサ２は、センサコントローラ１０と、導光部１９と、センサヘッド２０とを有する。

センサコントローラ１０は、制御部１１と、投光部１２と、受光部１３と、表示部１４と、通信ＩＦ（Inter Face）部１５とを有する。受光部１３は、分光器１３１および検出器１３２を含む。

投光部１２で発生した所定の波長広がりをもつ照射光は、導光部１９を伝搬してセンサヘッド２０に到達する。センサヘッド２０に再入射した反射光は、導光部１９を伝搬して受光部１３へ入射する。受光部１３では、分光器１３１にて入射した反射光が各波長成分に分離され、検出器１３２にて各波長成分の強度が検出される。

制御部１１は、検出器１３２での検出結果に基づいて、センサヘッド２０から計測対象物８００の各面８１１～８１４までの距離（変位）を算出する。また、制御部１１は、各面８１１～８１４についての設定範囲の変更（再設定）を行う。

表示部１４は、制御部１１により算出された距離を数値により表示する。
受光部１３の検出器１３２を構成する複数の受光素子のうち反射光を受光する受光素子は、センサヘッド２０に対する計測対象物８００の表面の形状に応じて変化することになる。したがって検出器１３２の複数の受光素子による検出結果（画素情報）から計測対象物８００の各面８１１～８１４に対する距離変化（変位）を計測することができる。これにより、変位センサ２によって、計測対象物８００の各計測対象面の形状を計測することができる。

通信ＩＦ部１５は、情報処理装置３との通信に用いられる。
情報処理装置３は、制御部３１と、記憶部３２と、入力部３３と、表示部３４と、通信ＩＦ部３５とを有する。

制御部３１は、情報処理装置３の動作を制御する。制御部３１は、記憶部３２に記憶されたオペレーティングシステム上で、所定のアプリケーションプログラムを実行する。アプリケーションプログラムの実行によって表示部３４に表示される画面（ユーザインターフェイス）の例については、後述する。

制御部３１は、入力部３３を介したユーザ入力（入力操作）を受け付ける。また、制御部３１は、表示部３４に画面を出力する。制御部３１は、通信ＩＦ部３５を介して、センサコントローラ１０と通信する。

情報処理装置３は、センサコントローラ１０に対して、設定範囲の設定幅の情報と、初期設定の際に用いられるティーチ実行命令とを送信する。設定幅は、入力部３３を用いて入力された値である。なお、設定幅は、たとえば、図２の範囲Ｒ１（ｉ）の場合、Ｌ１２（ｉ）からＬ１１（ｉ）を差し引いた数値である。

また、ティーチ実行命令は、ユーザが表示部３４において表示されている所定のオブジェクト（以下、「ティーチボタン」とも称する）を選択することより、情報処理装置３からセンサコントローラ１０へと送信される。

センサコントローラ１０は、情報処理装置３に対して、一例として、計測が行われる度に、計測値を情報処理装置３に送信する。なお、エラーとして処理された計測値は、情報処理装置３には送信されない。また、センサコントローラ１０は、エラーの場合には、その旨を情報処理装置３に通知する。さらに、センサコントローラ１０は、各面８１１～８１４についての設定範囲（範囲Ｒ１（ｉ）～Ｒ４（ｉ））が変更（再設定）される度に、設定範囲の真ん中の値の値（距離）を情報処理装置３に通知する。

情報処理装置３は、受信した各種のデータを基に、計測値（波形）等を表示部３４に更新表示する。ユーザが表示部３４の画面を視認することにより、波形の時間的変化等を確認することができる。

（ｃ４．制御構造）
図１４は、初期設定時の処理の流れを表したフロー図である。

図１４を参照して、ステップＳ１において、情報処理装置３は、各面８１１～８１４につての設定幅を登録するための入力操作（ユーザ入力）を受け付ける。設定幅が入力されると、ステップＳ２において、情報処理装置３は、ティーチボタンに対する入力操作を受け付ける。これにより、設定幅の情報が情報処理装置３からセンサコントローラ１０に送られる。

ステップＳ３において、センサコントローラ１０は、ティーチ実行時の各面８１１～８１４の計測値（距離）と、情報処理装置３から受信した各面８１１～８１４の各設定幅の情報とに基づき、各設定範囲の初期値（Ｒ１（１），Ｒ２（ｉ），Ｒ３（ｉ），Ｒ４（ｉ））を記憶する。

図１５は、初期設定が終了した後に実行される計測処理の流れを表したフロー図である。

図１５を参照して、ステップＳ１０１において、センサコントローラ１０は、各面８１１～８１４の位置に基づき、計測値（距離）を算出する。ステップＳ１０２において、センサコントローラ１０は、算出結果に基づき、計測対象面が１面以上存在しているか否かを判断する。すなわち、センサコントローラ１０は、計測値が１つ以上あるか否かを判断する。

センサコントローラ１０は、１面以上存在すると判断した場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、ステップＳ１０３において、設定範囲が重複していないか否かを判断する。

センサコントローラ１０は、１面も存在しないと判断した場合（ステップＳ１０２においてＮＯ）、ステップＳ１０８において、面無しとして、エラー処理を実行する。具体的には、センサコントローラ１０は、図７に基づいて説明したように、センサコントローラ１０は、計測対象面が存在しないと判断して、全ての設定範囲から外れたエラーとして処理する。詳しくは、センサコントローラ１０は、この計測回に関しては、各面８１１～８１４までの距離を表したデータが存在しないものとする。

センサコントローラ１０は、設定範囲が重複していないと判断した場合（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、ステップＳ１０４において、各設定範囲内に２つ以上の計測値が存在していないか否かを判断する。つまり、センサコントローラ１０は、１つの設定範囲内に含まれる計測値が０個あるは１個だけの状態か否かを判断する。

センサコントローラ１０は、設定範囲が重複していると判断した場合（ステップＳ１０３においてＮＯ）、ステップＳ１０９において、設定範囲重複として、エラー処理する。具体的には、センサコントローラ１０は、図８に基づいて説明したように、センサコントローラ１０は、この計測回に関しては、重複した設定範囲に含まれる各面の計測値（図３の場合には、距離Ｌ３（ｉ）および距離Ｌ４（ｉ））についてはが存在しないものとする。

センサコントローラ１０は、各設定範囲内に２つ以上の計測値が存在していないと判断した場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ステップＳ１０５において、計測値が存在していない設定範囲があるか否かを判断する。

センサコントローラ１０は、各設定範囲内に２つ以上の計測値が存在しないと判断した場合（ステップＳ１０４においてＮＯ）、ステップＳ１１０において、図９および図１０に基づいて説明したように、前回の計測位置に近い方を設定範囲の真中の値として、次の計測回用の設定範囲を設定する。

センサコントローラ１０は、各設定範囲に計測値が存在すると判断した場合（ステップＳ１０５においてＮＯ）、ステップＳ１０６において、たとえば図６に基づいて説明したように、各設定範囲を再設定する。

センサコントローラ１０は、計測値が存在しない設定範囲があると判断した場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、ステップＳ１１１において、図１１および図１２に基づいて説明したように、計測値が存在していない設定範囲については、設定範囲内に計測値が存在している設定範囲の測定値を用いて設定範囲を変更する。また、設定範囲内に計測値が存在している設定範囲についても、当該計測値を用いて設定範囲を変更する。

ステップＳ１０７において、センサコントローラ１０は、図１の矢印６００で示すように、次の計測位置にセンサヘッド２０を移動させる。

＜Ｄ．ユーザインターフェイス＞
次に、情報処理装置３の表示部３４（図１３参照）で表示される画面例について説明する。なお、画面の表示は、制御部３１によって行われる。

（ｄ１．設定画面）
図１６は、初期設定の際に表示される画面を表した図である。

図１６を参照して、画面１６００には、少なくとも、チェックボックス１６１０と、設定項目１６１１，１６１２，１６１３，１６１４と、オブジェクト１６２１とが表示される。

チェックボックス１６１０は、計測対象面の設定を行うか否かを決定するために用いられる。設定項目１６１１は、第１面８１１の設定幅を入力するために用いられる。設定項目１６１２は、第２面８１２の設定幅を入力するために用いられる。設定項目１６１３は、第３面８１３の設定幅を入力するために用いられる。設定項目１６１４は、第４面８１４の設定幅を入力するために用いられる。

オブジェクト１６２１は、ティーチングの実行をユーザが指示するためのオブジェクトである。

（ｄ２．正常処理時）
図１７は、正常に計測が行われている計測回の画面を表した図である。なお、図１７は、図３の状態に対応する図でもある。

図１７を参照して、制御部３１は、少なくとも、標識１７２１，１７２２，１７２３，１７２４と、波形５０１～５０４と、４つの十字標識１７４０とを含む画面１７００を表示する。

制御部３１は、設定範囲内を、他の範囲とは異なる態様で表示する。たとえば、制御部３１は、設定範囲内の背景色を、他の範囲の背景色と異なる色とする。具体的には、制御部３１は、設定範囲（範囲Ｒ１（ｉ），Ｒ２（ｉ），Ｒ３（ｉ），Ｒ４（ｉ））を緑色とすることにより、他の範囲の色である白色と異ならせる。

標識１７２１，１７２２，１７２３，１７２４は、４つの設定領域の各々を視覚的に識別するためのものである。制御部３１は、標識１７２１，１７２２，１７２３，１７２４の位置を、対応する設定範囲の変更に応じて左右に移動させる。典型的には、制御部３１は、標識１７２１，１７２２，１７２３，１７２４の位置が、対応する設定範囲の真ん中の位置となるようにする。

十字標識１７４０は、波形５０１～５０４のピークの位置に表示される。
（ｄ３．設定範囲の重複時：ステップＳ１０３でＮＯの場合）
図１８は、設定範囲が重複したときの計測回の画面を表した図である。なお、図１８は、図８の状態に対応する図でもある。

図１８を参照して、制御部３１は、少なくとも、標識１７２１～１７２４と、波形５４１～５４４と、２つの十字標識１７４０とを含む画面１８００を表示する。

図１７に示した画面１７００との違いに着目して説明すると、画面１８００では、重複していることを視覚的にユーザに通知するため、第３面８１３の設定範囲（Ｒ３（ｉ））と、第４面８１４の設定範囲（Ｒ４（ｉ））については、緑色等の配色が行われない。

また、制御部３１は、設定範囲が重複した計測対象面についての標識１７２３，１７２４を、重複していない計測対象面についての標識１７２１，１７２２とは異なる態様で表示する。たとえば、制御部３１は、標識１７２３，１７２４の全体の色、あるいは当該標識の一部（たとえば枠）の色を、標識１７２１，１７２２の色（以下、「デフォルト色」とも称する）とは異なる色とする。

さらに、制御部３１は、波形５４３，５４４に基づく計測値（距離）についてはエラーとして処理する（測定値を確定しない）ため、ユーザに視覚的に通知するため十字標識１７４０を波形５４３，５４４のピークに表示させない。

（ｄ３．計測対象面が不存在：ステップＳ１０２でＮＯの場合）
図１９は、センサコントローラ１０において計測対象面が存在していないと判断されたときの測定回の画面を表した図である。なお、図１９は、図７の状態に対応する図でもある。

図１９を参照して、制御部３１は、少なくとも、標識１７２１～１７２４を含む画面１９００を表示する。しかしながら、制御部３１は、ユーザに全ての設定範囲の各々に波形のピークが含まれていないことを通知するため、全ての設定範囲を緑色等で表示しない。

また、制御部３１は、標識１７２１～１７２４の各々を、図１８で説明したように、デフォルト色とは異なる色とする。さらに、一例として、標識１７２１～１７２４の各々の位置を、デフォルトの位置とする。

（ｄ４．測定値が存在しない設定範囲がある場合：ステップＳ１０５でＹＥＳの場合）
図２０は、センサコントローラ１０において測定値が存在しない設定範囲が有ると判断された場合の測定回における画面を表した図である。なお、図２０は、図１１の状態に対応する図でもある。

図２０を参照して、制御部３１は、少なくとも、標識１７２１～１７２４と、波形５６１～５６４と、４つの十字標識１７４０とを含む画面２０００を表示する。

制御部３１は、設定範囲が重複しておらず、かつ計測対象面が存在していると判断されているため、図１７と同様に、全ての設定範囲内を他の範囲とは異なる態様で表示する。ただし、制御部３１は、波形５６４のピークが範囲Ｒ４（ｉ＋１）から外れているため、ユーザに範囲外であることを通知する観点から、波形５６４のピークに十字標識１７４０は表示しない。

（ｄ５．エラーのまとめ）
図２１は、上述したエラーについてまとめた図である。

図２１を参照して、エラーカテゴリとして、設定範囲外エラーと、受光波形エラーとがある。

設定範囲外エラーの発生条件の一つ目は、図７に示したような計測対象面が１面も検出されないことである（図１５のステップＳ１０２においてＮＯの場合）。また、設定範囲外エラーの発生条件の二つ目は、図８に示したようなに設定範囲が重複したことである（図１５のステップＳ１０３においてＮＯの場合）。

受光波形エラーの発生条件の一つ目は、図９に示したように、１つの設定範囲内で２つ以上のピークが検出されたことである（図１５のステップＳ１０４においてＮＯ）。また、受光波形エラーの発生条件の二つ目は、測定値が存在しない設定範囲が有ることである（図１５のステップＳ１０５においてＮＯ）。

各エラー発生条件に対応した情報処理装置３での画面の表示内容を、エラー後の状態の欄に記載している。これらの記載は、上から順に、図１７、図１８、図１９、図２０に対応する。

センサコントローラ１０は、設定範囲外エラーを、復帰できないエラーとして処理する。一方、センサコントローラ１０は、受光波形エラーを、復帰できるエラーとして処理する。

受光波形エラーは、再度の同じ位置で計測を行った場合、設定範囲に計測値が（波形のピークの距離）入ると、当該計測値を計測対象面までの距離として処理しても問題ないため、復帰可能なエラーに区分される。

設定範囲外エラーは、設定範囲に計測値が入っていても、当該計測値を計測対象面までの距離として処理することが適切でないため、復帰不可能なエラーに区分される。設定範囲外エラーの場合には、センサコントローラ１０は、再度の計測をすることなく、センサヘッド２０の位置を次の計測位置まで移動させる。

＜Ｅ．変形例＞
（１）変位計測装置
上記においては、変位センサ２として、白色共焦点方式を用いた変位計測装置を説明した。すなわち、上記においては、変位センサ２として、（i）予め定められた波長広がりをもつ光を発生する投光部（光源）と、（ii）光を透過可能な複数の層を有する計測対象物に対して、光を、波長毎に光軸上の異なる位置で焦点を結ぶように照射する照射部（センサヘッドの一部）と、（iii）複数の層の各々の計測対象面において焦点を結ぶとともに反射する各波長の光を受光し、かつ受光された光から各波長を検知する受光部と、（iv）検知された各波長に基づき、波長毎の計測対象物（各計測対象面）との間の距離を算出する制御部とを備える構成の変位計測装置を例に挙げて説明した。

しかしながら、変位計測装置はこのような構成に限定されない。たとえば、制御部１１における上述した処理を、三角測距方式を用いた変位センサ（変位計測装置）にも適用できる。

このような三角測距方式を用いた変位センサでは、計測対象物から乱反射して戻ってくる光の一部を変位センサ内のレンズで集光する。これにより、変位センサ内のＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）等の位置センサ（撮像素子）上に像が結像される。測定物対象までの距離が変わると、位置センサ上の受光位置も変わる。それゆえ、制御部１１は、位置センサ上の受光位置を特定することで、測定対象物までの距離を求めることができる。

このように、変位計測装置は、少なくとも、（a）光を発生する投光部と、（b）光を透過可能な複数の層を有する計測対象物に対して光を照射し、かつ、照射された光のうち複数の層の各々の計測対象面において反射した光を受光するセンサヘッドと、（c）センサヘッドで受光された光に基づき、各計測対象面との間の距離を算出する制御部とを備え、かつ（d）制御部が、算出された複数の距離のうち、所定の数値範囲（たとえば、第１の設定範囲）に含まれる第１の距離を、複数の層のうちの所定の層（たとえば、第１の層）の計測対象面までの距離として処理する構成であればよい。

さらに、このような構成（c）および（d）において、三角測量方式の場合、制御部が、距離の代わりに、位置センサ上の受光位置（具体的には、位置センサのピクセル位置を表すピクセル値）を算出し、かつ、算出された複数のピクセル値のうち、所定の数値範囲に含まれる第１のピクセル値を、複数の層のうちの所定の層の計測対象面までのピクセル値として処理する構成であってもよい。

また、上記の構成（c）および（d）において、白色共焦点方式の場合、制御部が、距離の代わりに、光の波長を算出し、かつ、算出された複数の波長のうち、所定の数値範囲に含まれる第１の波長を、複数の層のうちの所定の層の計測対象面までの波長として処理する構成であってもよい。

以上のように、制御部は、距離を示す値（距離、ピクセル値、波長）を算出する構成であればよい。すなわち、制御部が、算出された複数の距離を示す値のうち、所定の数値範囲に含まれる第１の値を、複数の層のうちの所定の層の計測対象面までの距離を示す値として処理する構成であればよい。

（２）計測対象物
上記においては、計測対象物として、各々が光（典型的には白色光）を透過可能な複数の層８１０，８２０，８３０を備えた計測対象物８００を例に挙げたが、計測対象物は、このような構成に限定されるものではない。

計測対象物は、たとえば、１つの層（たとえば、層８３０）だけを有する構成であってもよい。つまり、光を透過する層は、単層であってもよい。

また、計測対象物は、このような層（光を透過する層）を備えていなくてもよい。１つの計測対象面のみを測定する構成であってもよい。

（３）設定範囲
上記においては、ティーチングモードにおいて、情報処理装置３またはセンサコントローラ１０が、各範囲Ｒ１（ｉ）からＲ４（ｉ）における初期値Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）を自動的に決定する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。ユーザが初期値Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）を決定（設定）する構成であってもよい。

また、上記においては、４つの計測対象面（第１面８１１、第２面８１２、第３面８１３、第４面８１４）に対して、ぞれぞれ、範囲Ｒ１（ｉ）～Ｒ４（ｉ）を用いた判断処理を行なったがこれに限定されるものではない。ユーザ操作に基づき、３つ以下の計測対象面に対して、範囲を用いた判断処理を行なってもよい。つまり、ユーザが各面８１１～８１４のうちの少なくとも１つの設定範囲を指定可能に、情報処理装置３またはセンサコントローラ１０を構成してもよい。

このように、複数の計測対象面のうちの１つ以上の計測対象面に対応した数値範囲を、当該計測対象面に関連付けて指定するためのユーザ入力を受け付け、かつ、数値範囲に含まれている値を当該数値範囲に対応した計測対象面までの距離を示す値として処理するように、情報処理装置３またはセンサコントローラ１０を構成してもよい。

たとえば、４つの初期値Ｒ１（１），Ｒ２（１），Ｒ３（１），Ｒ４（１）のうちＲ１（１）とＲ２（１）との数値範囲を指定するためのユーザ入力を受け付け、Ｒ１（１）に含まれている値を当該数値範囲に対応した第１面８１１までの距離を示す値として処理し、かつ、Ｒ２（１）に含まれている値を当該数値範囲に対応した第２面８１２までの距離を示す値として処理するように、情報処理装置３またはセンサコントローラ１０を構成してもよい。なお、この場合、第３面８１３および第４面８１４までの距離は、範囲指定がないため、情報処理装置３またはセンサコントローラ１０によって算出された値そのものとする。

（設定幅の自動設定）
上記においては、設定範囲の幅（設定幅）のユーザ入力を受け付ける構成を例に挙げて説明したが、センサコントローラ１０あるいは情報処理装置３が自動で最適な設定幅を算出する構成としてもよい。以下、このような構成について、図２２に基づき説明する。なお、設定幅は、動的に変更されるものではなく、計測中は同じ値が用いられる。

図２２は、設定幅の自動設定を説明するための図である。図２２を参照して、センサコントローラ１０は、４つの波長の波形５９１，５９２，５９３，５９４を検出したとする。

以下では、変数Ｎを、面の数とする。Ｎが０とのときは面の検出無しとする。また、本例では、Ｎの最大値は４となる。変数Ｘ［ｎ］を各面の相対距離（単位はピクセル）とする。なお、単位は、ｍｍであってもよい。ピクセル値で計算するときには、最終的にはｍｍ値に換算する必要がある。変数ＴＷ［ｎ］は、設定幅（エッジトラック幅）である。ｎは２以上かつＮ－１以下の自然数である。

ここで、４つの波長の波形５９１，５９２，５９３，５９４のピークがそれぞれ、Ｐ＿ＡＤＤ［０］、Ｐ＿ＡＤＤ［１］、Ｐ＿ＡＤＤ［２］、Ｐ＿ＡＤＤ［３］であったとする。なお、単位は、ピクセルとする。

この場合、センサコントローラ１０は、第１面８１１の設定幅と、第２面８１２の設定幅と、第３面８１３の設定幅と、第４面８１４の設定幅とを、以下のとおりに設定する。

（ａ）第１面８１１の設定幅＝Ｘ［０］／４
（ｂ）第２面８１２の設定幅＝Ｘ［１］／４ （Ｘ［０］／４＞Ｘ［１］／４のとき）
Ｘ［０］／４ （上記以外のとき）
（ｃ）第３面８１３の設定幅＝Ｘ［２］／４ （Ｘ［１］／４＞Ｘ［２］／４のとき）
Ｘ［１］／４ （上記以外のとき）
（ｄ）第４面８１４の設定幅＝Ｘ［２］／４
このように、センサコントローラ１０は、各面の相対位置から最適な幅を設定する。

実際には検出できた面数にあわせて、設定幅の算出式を変更する必要がある。実処理の流れは、以下の手順（i）～（iii）で示すとおりとなる。

（i）検出できた面数Ｎの確認
センサコントローラ１０は、検出できた面数Ｎを確認する。Ｎ＝０のときは、センサコントローラ１０は、エラーとして処理する。また、Ｎ＝１のときは、センサコントローラ１０は、デフォルト値を第１面８１１の設定幅とする。

（ii）各面の相対距離を算出（２面以上検出された場合）
センサコントローラ１０は、以下の式（２）で示す演算を行う。

Ｘ［ｎ］＝ａｂｓ（Ｐ＿ＡＤＤ［ｎ＋１］－Ｐ＿ＡＤＤ［ｎ］） … （２）
なお、ｎは、０～Ｎ－２の値である。また、式（１）は、隣り合う値の差分の絶対値を算出する式である。

（iii）設定幅の自動算出（２面以上検出された場合）
端面の設定幅については、センサコントローラ１０は、以下の式（３），（４）に基づき算出する。

ＴＷ［０］＝Ｘ［０］／４ … （３）
ＴＷ［Ｎ－１］＝Ｘ［Ｎ－２］／４ … （４）
中間面の設定幅については、センサコントローラ１０は、以下の式（５），（６）に基づき算出する。なお、中間面は、３面以上検出された場合に存在することになる。たとえば、４面が検出された場合、２番目の面と３番目の面とが中間面に該当する。Ｎ＝２の場合には、以下の式（５），（６）による処理は不要である。

ＴＷ［ｎ－１］＝Ｘ［ｎ－２］／４ （Ｘ［ｎ－１］＞Ｘ［ｎ－２］／４のとき） … （５）
ＴＷ［ｎ－１］＝Ｘ［ｎ－１］／４ （上記以外のとき） … （６）
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 計測システム、２ 変位センサ、３ 情報処理装置、１０ センサコントローラ、１１，３１ 制御部、１２ 投光部、１３ 受光部、１４，３４ 表示部、１５，３５ 通信ＩＦ部、１９ 導光部、２０ センサヘッド、３２ 記憶部、３３ 入力部、１３１ 分光器、１３２ 検出器、５０１～５０４，５１１～５１４，５２１～５２４，５４１～５４４，５５１～５５４，５６１～５６４，５９１～５９４ 波形、７００ 照射光、８００ 計測対象物、８１０，８２０，８３０ 層、８１１ 第１面、８１２ 第２面、８１３ 第３面、８１４ 第４面、８４０ 基板、１６００，１７００，１８００，１９００，２０００ 画面、１６１０ チェックボックス、１６１１，１６１２，１６１３，１６１４ 設定項目、１６２１ オブジェクト、１７２１，１７２２，１７２３，１７２４ 標識、１７４０ 十字標識。

Claims (16)

1. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な単一の層を有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記単一の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドと、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記単一の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記第１の値と前記第２の値との差分に基づき、再設定された第１の数値範囲の幅と、再設定された第２の数値範囲の幅とを算出する、変位計測装置。
2. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な第１の層と第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドとを備え、前記計測対象物は、前記センサヘッドから見て前記第１の層と前記第２の層とをこの順に有し、前記第１の層は前記第２の層上に積層され、前記第１の層の計測対象面は外部に露出しており、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と前記第２の数値範囲とに重複しない予め設定された第３の数値範囲に含まれる第３の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記第１の値と前記第２の値との差分に基づき、再設定された第１の数値範囲の幅を算出し、
   前記第１の値と前記第２の値との差分または前記第２の値と前記第３の値との差分に基づき、再設定された第２の数値範囲の幅を算出する、変位計測装置。
3. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な第１の層を有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドと、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置は変化し、
   前記制御部は、
   前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、
   再設定された第１の数値範囲に第３の値と第４の値とが含まれる場合、前記第３の値および前記第４の値のうち前記第１の値に近い方の値が、再度再設定される第１の数値範囲の真ん中の値になるように、再設定された第１の数値範囲を再度再設定する、変位計測装置。
4. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な第１の層と前記第１の層に積層された第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドと、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置は変化し、
   前記制御部は、
   前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、
   再設定された第１の数値範囲に第３の値と第４の値とが含まれる場合、前記第３の値および前記第４の値のうち前記第１の値に近い方の値が、再度再設定される第１の数値範囲の真ん中の値になるように、再設定された第１の数値範囲を再度再設定する、変位計測装置。
5. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な第１の層を有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドと、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置は変化し、
   前記制御部は、
   前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、かつ再度算出された複数の前記値のうち、再設定された第１の数値範囲に含まれる第３の値を、前記相対位置が変化した後の位置における前記第１の層の計測対象面までの距離として処理し、
   再度算出された複数の前記値が、再設定された第２の数値範囲に含まれない場合には、前記第１の値と、前記第２の値と、前記第３の値とに基づいて、再設定された第２の数値範囲を再度再設定する、変位計測装置。
6. 光を発生する投光部と、
   基材上に前記光を透過可能な第１の層と前記第１の層に積層された第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射し、かつ、照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するセンサヘッドと、
   前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理し、
   算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定し、
   算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定し、
   前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置は変化し、
   前記制御部は、
   前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、かつ再度算出された複数の前記値のうち、再設定された第１の数値範囲に含まれる第３の値を、前記相対位置が変化した後の位置における前記第１の層の計測対象面までの距離として処理し、
   再度算出された複数の前記値が、再設定された第２の数値範囲に含まれない場合には、前記第１の値と、前記第２の値と、前記第３の値とに基づいて、再設定された第２の数値範囲を再度再設定する、変位計測装置。
7. 前記第１の数値範囲のデフォルト値と、前記第２の数値範囲のデフォルト値とを記憶しており、
   ティーチング処理に基づき各前記デフォルト値を変更する、請求項３から６のいずれか１項に記載の変位計測装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の変位計測装置と、前記変位計測装置と通信可能な情報処理装置とを備えたシステムであって、
   前記情報処理装置は、
   前記変位計測装置の受光部で受光された光の受光量を、前記センサヘッドからの距離に関連付けてグラフ表示し、
   前記グラフ表示における前記予め設定された数値範囲の表示態様を、デフォルトの態様から予め定められた態様に変更する、システム。
9. 前記情報処理装置は、前記値が、前記予め設定された数値範囲に含まれない場合と前記予め設定された数値範囲に含まれる場合とで、グラフ表示の態様を異ならせる請求項８に記載のシステム。
10. 前記情報処理装置は、前記グラフ表示における前記予め設定された数値範囲に対して、前記予め設定された数値範囲であることを示す標識を付す、請求項８または９に記載のシステム。
11. 光を発生するステップと、
    基材上に前記光を透過可能な単一の層を有する計測対象物に対して前記光を照射するステップと、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記単一の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するステップと、
    受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記単一の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記第１の値と前記第２の値との差分に基づき、再設定された第１の数値範囲の幅と、再設定された第２の数値範囲の幅とを算出するステップとを備える、変位計測方法。
12. 光を発生するステップと、
    センサヘッドが、基材上に前記光を透過可能な第１の層と第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射するステップとを備え、前記計測対象物は、前記センサヘッドから見て前記第１の層と前記第２の層とをこの順に有し、前記第１の層は前記第２の層上に積層され、前記第１の層の計測対象面は外部に露出しており、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光を受光するステップと、
    受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と前記第２の数値範囲とに重複しない予め設定された第３の数値範囲に含まれる第３の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記第１の値と前記第２の値との差分に基づき、再設定された第１の数値範囲の幅を算出するステップと、
    前記第１の値と前記第２の値との差分または前記第２の値と前記第３の値との差分に基づき、再設定された第２の数値範囲の幅を算出するステップとをさらに備える、変位計測方法。
13. 光を発生するステップと、
    基材上に前記光を透過可能な第１の層を有する計測対象物に対して前記光を照射するステップと、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面との各々において反射した光をセンサヘッドで受光するステップと、
    前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置を変化させるステップと、
    前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出するステップと、
    再設定された第１の数値範囲に第３の値と第４の値とが含まれる場合、前記第３の値および前記第４の値のうち前記第１の値に近い方の値が、再度再設定される第１の数値範囲の真ん中の値になるように、再設定された第１の数値範囲を再度再設定するステップとを備える、変位計測方法。
14. 光を発生するステップと、
    基材上に前記光を透過可能な第１の層と前記第１の層に積層された第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射するステップと、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光をセンサヘッドで受光するステップと、
    前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置を変化させるステップと、
    前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出するステップと、
    再設定された第１の数値範囲に第３の値と第４の値とが含まれる場合、前記第３の値および前記第４の値のうち前記第１の値に近い方の値が、再度再設定される第１の数値範囲の真ん中の値になるように、再設定された第１の数値範囲を再度再設定するステップとを備える、変位計測方法。
15. 光を発生するステップと、
    基材上に前記光を透過可能な第１の層を有する計測対象物に対して前記光を照射するステップと、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面との各々において反射した光をセンサヘッドで受光するステップと、
    前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記基材の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置を変化させるステップと、
    前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、かつ再度算出された複数の前記値のうち、再設定された第１の数値範囲に含まれる第３の値を、前記相対位置が変化した後の位置における前記第１の層の計測対象面までの距離として処理するステップと、
    再度算出された複数の前記値が、再設定された第２の数値範囲に含まれない場合には、前記第１の値と、前記第２の値と、前記第３の値とに基づいて、再設定された第２の数値範囲を再度再設定するステップとを備える、変位計測方法。
16. 光を発生するステップと、
    基材上に前記光を透過可能な第１の層と前記第１の層に積層された第２の層とを有する計測対象物に対して前記光を照射するステップと、
    照射された前記光のうち、前記基材の計測対象面と前記第１の層の計測対象面と前記第２の層の計測対象面との各々において反射した光をセンサヘッドで受光するステップと、
    前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を算出するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、予め設定された第１の数値範囲に含まれる第１の値を、前記第１の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された複数の前記値のうち、前記第１の数値範囲と重複しない予め設定された第２の数値範囲に含まれる第２の値を、前記第２の層の計測対象面までの距離を示す値として処理するステップと、
    算出された前記第１の値に基づいて前記第１の数値範囲を再設定するステップと、
    算出された前記第２の値に基づいて前記第２の数値範囲を再設定するステップと、
    前記センサヘッドまたは前記計測対象物の移動により、前記センサヘッドと前記計測対象物との相対位置を変化させるステップと、
    前記相対位置が変化した後に前記センサヘッドで受光された光に基づき、各前記計測対象面との間の距離を示す値を再度算出し、かつ再度算出された複数の前記値のうち、再設定された第１の数値範囲に含まれる第３の値を、前記相対位置が変化した後の位置における前記第１の層の計測対象面までの距離として処理するステップと、
    再度算出された複数の前記値が、再設定された第２の数値範囲に含まれない場合には、前記第１の値と、前記第２の値と、前記第３の値とに基づいて、再設定された第２の数値範囲を再度再設定するステップとを備える、変位計測方法。

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