WO2021199299A1 - 表面測定装置及び表面測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定すること。 【解決手段】平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面又はロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における前記曲面に沿った状態の表面を測定する表面測定装置において、前記移動方向に直交する方向である幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射する、前記幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源と、Ｎ個の前記線状光が前記被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに投影された前記反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、を備え、前記反射像が前記スクリーンに対して互いに弁別可能なように投影されるように構成される。

Description

表面測定装置及び表面測定方法

　本発明は、表面測定装置及び表面測定方法に関する。

　従来、光てこに基づいて被測定対象の表面を測定する表面測定装置がある（例えば、特許文献１～４参照。）。そのような表面測定装置では、光源から照射された線状光を移動する被測定対象の表面で反射させ、スクリーンに投影された反射像を撮像装置で撮像し、得られた撮像画像を解析することで、被測定対象の表面測定が行われる。

特許第４０８１４１４号公報 特許第６２８１６６７号公報 特開平０４－１６０３０４号公報 特許第６２７８１７１号公報

　近年、広い幅を有する被測定対象の表面を測定する要求がある。しかしながら、１台の光源では、要求される広い照射幅を有する線状光を照射できないため、広い幅を有する被測定対象の測定には容易に対応できない課題がある。

　ここで、広い幅を有する被測定対象の表面測定を行うために、複数台の光源を配置する方法が開示されている（例えば、上記特許文献１を参照。）。しかしながら、具体的な光源の配置などの装置構成は開示されていない。また、本発明者らが鋭意検討を行った結果、単に幅方向に沿って複数台の光源を配置しただけでは、被測定対象の表面を信頼性よく測定できないことが判明した。

　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定できる表面測定装置及び表面測定方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、複数の線状光の照射状態を適切に制御することで、広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定可能である旨を知見し、本発明を完成するに至った。
　上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。

（１）平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面又はロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における前記曲面に沿った状態の表面を測定する表面測定装置において、前記移動方向に直交する方向である幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射する、前記幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源と、Ｎ個の前記線状光が前記被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに投影された前記反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、を備え、前記反射像が前記スクリーンに対して互いに弁別可能なように投影されるように構成された、表面測定装置。
（２）それぞれの前記被測定対象の表面の反射領域を前記被測定対象の移動方向に投影した移動方向投影反射領域が前記被測定対象の幅方向で隣の移動方向投影反射領域と重なるように、前記Ｎ個の光源が配置される、（１）に記載の表面測定装置。
（３）前記反射像が前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源が配置される、（１）又は（２）に記載の表面測定装置。
（４）幅方向に隣り合う前記線状光の前記被測定対象の表面への入射角、又は、前記被測定対象の表面の反射領域の移動方向での位置、の少なくとも何れか一方が相違するように、前記Ｎ個の光源が配置される、（１）～（３）の何れか１つに記載の表面測定装置。
（５）前記反射像が撮像時に前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源の線状光の照射タイミング及び撮像タイミングが制御される、（１）又は（２）に記載の表面測定装置。
（６）前記スクリーン上で重なりあう前記反射像を構成する線状光の波長が互いに相違する、（１）又は（２）に記載の表面測定装置。
（７）平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面又はロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における前記曲面に沿った状態の表面を測定する表面測定方法において、前記移動方向に直交する方向である幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源から、前記幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射し、Ｎ個の前記線状光が前記被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像を、スクリーンに投影させ、前記スクリーンに投影された前記反射像を撮像して、撮像画像を取得し、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定し、前記反射像が前記スクリーンに互いに弁別可能なように投影される、表面測定方法。
（８）それぞれの前記被測定対象の表面の反射領域を前記被測定対象の移動方向に投影した移動方向投影反射領域が前記被測定対象の幅方向で隣の移動方向投影反射領域と重なるように、前記Ｎ個の光源が配置される、（７）に記載の表面測定方法。
（９）前記反射像が前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源が配置される、（７）又は（８）に記載の表面測定方法。
（１０）幅方向に隣り合う前記線状光の前記被測定対象の表面への入射角、又は、前記被測定対象の表面の反射領域の移動方向での位置、の少なくとも何れか一方が相違するように、前記Ｎ個の光源が配置される、（７）～（９）の何れか１つに記載の表面測定方法。
（１１）前記反射像が撮像時に前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源の線状光の照射タイミング及び撮像タイミングが制御される、（７）又（８）に記載の表面測定方法。
（１２）前記スクリーン上で重なりあう前記反射像を構成する線状光の波長が互いに相違する、（７）又は（８）に記載の表面測定方法。

　以上説明したように本発明によれば、広い幅を有する被測定対象の表面を測定する際に、スクリーンに投影される反射像が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。また、被測定対象に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定できる表面測定装置及び表面測定方法を提供できる。

本発明者が検討した表面測定方法を説明するための斜視図である。 図１の表面測定方法の課題を説明するための斜視図である。 図１の表面測定方法の課題を説明するための平面図である。 第１実施形態の表面測定装置を模式的に示す斜視図である。 図４Ａを上側からみた平面図である。 図４Ａに示した表面測定装置の側面図及びスクリーンの正面図である。 光源から照射される線状光の幅と平面上で反射してスクリーンに投影される反射像の幅の関係を説明するための模式図である。 第１実施形態の表面測定装置が有する演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。 第１実施形態の演算処理装置が備える画像処理部の構成の一例を示したブロック図である。 被測定対象の表面状態と撮像画像との関係を模式的に示した説明図である。 被測定対象の表面の傾きとスクリーンの投影面上における反射像の変位量との関係を模式的に示した説明図である。 第１実施形態の画像処理部で実施される高さ算出処理を説明するための説明図である。 第１実施形態の表面測定方法の流れの一例を示した流れ図である。 第１実施形態の表面測定装置のスクリーンに投影された第１反射像、第２反射像、第３反射像及び第４反射像を示す、スクリーンの正面図である。 第２実施形態の表面測定装置を模式的に示す斜視図である。 図１３Ａに示した表面測定装置の側面図及びスクリーンの正面図である。 光源から照射される線状光の幅と曲面上で反射してスクリーンに投影される反射像の幅の関係を説明するための模式図である。 第３実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図及びスクリーンの正面図である。 第３実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図及びスクリーンの正面図である。 第４実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図である。 演算処理装置のハードウェア構成の一例を模式的に示したブロック図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（光てこに基づく表面測定方法の検討）
　以下では、まず、本願発明者が行った検討結果について、図１～図３を参照しながら説明する。

　図１に示すように、光てこに基づく表面測定方法では、光源１００から照射された線状光Ｌを、移動する被測定対象２００の表面で反射させる。また、表面測定方法では、光源１００と対向するように配置されたスクリーン３００に、被測定対象２００で反射した線状光Ｌの反射像４００が投影される。そして、スクリーン３００に投影された反射像４００を撮像装置５００で撮像し、得られた撮像画像内の反射像４００を解析することで、被測定対象２００の表面測定が行われる。

　近年、このような表面測定方法を使用して、広い幅を有する被測定対象の表面測定を行う要求がある。しかしながら、１つの光源１００では、光学系の制約又は光出力の制約から広い照射幅を有する線状光を十分なパワー密度で照射できない。そのため、広い幅を有する被測定対象の測定には容易に対応できないという課題がある。そこで、複数の光源を使用して線状光の実質的な照射幅を広げることが考えられる。

　ここで、光てこに基づく表面測定方法とは異なり、一般的な表面測定手法である光切断法を用いるのであれば、被測定対象の幅方向の測定線に沿って複数のスリット光が一本続きになるように、複数の光源を配置しさえすればよく、容易に光源の配置を決定できる。なぜなら、光切断法は、被測定対象にスリット光を照射し、被測定対象の表面の反射光を直接測定する手法だからである。

　一方で、光てこに基づく表面測定方法においても、図２に示すように、第１光源１００ａと第２光源１００ｂとから被測定対象２００の幅方向に一本続きになるように、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とをそれぞれ照射する手法が考えらえる。このとき、被測定対象２００で反射した第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２は、スクリーン３００に向かってそれぞれ扇状に広がってゆくため、スクリーン３００に投影される第１反射像４００ａと第２反射像４００ｂとが一部重なってしまう。

　上記のように、光てこに基づく表面測定方法では、光切断法と違って、被測定対象２００で線状光Ｌを反射させ、スクリーン３００上に投影された反射像４００を撮像して測定する（図１）。このため、図２に示すように、第１反射像４００ａと第２反射像４００ｂとが重なった領域Ａでは、被測定対象２００の正確な表面測定ができなくなってしまう。

　また、図２とは逆に、図３に示すように、第１反射像４００ａと第２反射像４００ｂとが、スクリーン３００上で、被測定対象２００の幅方向において重ならないで直線状に連なるように、第１光源１００ａと第２光源１００ｂとから第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とをそれぞれ照射することも考えられる。しかしながら、この場合、被測定対象２００には、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが反射する幅方向位置Ｃに第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが照射されない領域Ｂが生じる。被測定対象２００の光照射されない領域Ｂは、表面測定されないため、測定漏れが発生してしまう。

　以下に説明する各実施形態に係る表面測定装置及び表面測定方法では、第１反射像４００ａと第２反射像４００ｂとがスクリーン３００上で重なってしまい正確な表面測定ができないという課題や、被測定対象２００の幅方向に測定漏れが発生してしまうという課題を解消することができる。

（表面測定装置及び表面測定方法の概要）
　以下では、まず、本発明の実施形態の表面測定装置及び表面測定方法について、その概要を説明する。

　本発明の実施形態の表面測定装置は、平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面、又は、ロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における曲面に沿った状態の表面、を測定するものであり、被測定対象の移動方向に直交する方向である幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射する、幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源と、Ｎ個の線状光が被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像が投影されるスクリーンと、スクリーンに投影された反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、撮像画像を用いて被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、備える。また、本発明の実施形態に係る表面測定装置は、反射像がスクリーンに対して互いに弁別可能なように投影されるように、構成されている。

　以下に示す第１実施形態及び第２実施形態は、反射像がスクリーンに投影される位置という観点で、各反射像が弁別可能である場合について説明したものである。

　また、以下に示す第３実施形態は、被測定対象の表面への線状光の照射タイミングという観点で、Ｎ個の光源から照射される各線状光が弁別可能であり、かつ、反射像がスクリーンに投影されるタイミングという観点で、各反射像が弁別可能である場合について説明したものである。

　また、以下に示す第４実施形態は、Ｎ個の光源から照射される各線状光及びスクリーン上に投影される反射像が、波長という観点で弁別可能である場合について説明したものである。

　以下で詳述する本発明の各実施形態の表面測定装置は、被測定対象の幅方向に設けられたＮ個（Ｎは、２以上の整数である。）の光源を有しており、各光源からＮ個の線状光が照射されるものとする。この際、Ｎ個の光源のうちの任意の一つである第１光源１１から照射される線状光を第１線状光と称し、その他の光源の一つである第２光源１２から照射される線状光を第２線状光と称することとする。なお、上記Ｎ個の光源は、被測定対象の移動方向における各光源とスクリーンとの間の離隔距離が一定となるように、被測定対象の幅方向に設けられる場合だけでなく、Ｎ個の光源間で、上記各光源とスクリーンとの間の離隔距離が異なるように、被測定対象の幅方向に設けられる場合をも含むものとする。

　なお、表面測定装置における光源の個数の上限（換言すれば、Ｎの最大値）については、特に規定するものではなく、着目する被測定対象の幅に応じて、適宜設定することが可能である。また、以下の各実施形態では、表面測定装置において撮像装置が１個存在する場合を例に挙げて説明を行うが、表面測定装置における撮像装置の個数についても、特に規定するものではなく、着目する被測定対象の幅に応じて、適宜設定することが可能である。

　以下で詳述する本発明の各実施形態では、第１光源から照射された線状光が、被測定対象の表面で反射して、反射像がスクリーンに投影されるまでの様子を、「第１光源から照射された第１線状光が、被測定対象の表面の第１反射領域で反射して、第１反射像が、スクリーンの第１投影領域に投影される。」のように表記するものとする。

　また、表面測定装置に対して被測定対象が相対的に移動する方向を、移動方向ＭＤと定義し、被測定対象の表面上で、移動方向ＭＤに直交する方向を、幅方向ＷＤと定義する。更に、スクリーンの投影面上で幅方向ＷＤに平行な方向を、ｘ方向と定義し、スクリーンの投影面上で幅方向ＷＤに直交する方向を、ｚ方向と定義する。

（第１実施形態）
　以下で詳述する本発明の第１実施形態は、反射像がスクリーン上で互いに重ならないようにＮ個の光源が配置されており、被測定対象が平面上を所定の移動方向に移動している場合における表面測定装置について、説明するものである。ここで、上記の「平面」とは、狭義の平面だけでなく、例えば搬送ラインの搬送面等のように、平面とみなすことが可能な程度の凹凸を有する面をも含むものとする。

　図４Ａ～図４Ｃは、本発明の第１実施形態の表面測定装置１を模式的に示す図である。図５は、光源から照射される線状光の幅と平面上で反射してスクリーンに投影される反射像の幅の関係を説明するための模式図である。第１実施形態では、被測定対象５が平面上を移動する態様を例に挙げて説明する。

　図４Ａに示すように、本発明の第１実施形態の表面測定装置１は、Ｎ個の光源１０（図４Ａでは、Ｎ個の光源１０のうちの任意の一つである第１光源１１及びＮ個の光源１０のその他の一つである第２光源１２のみを図示し、それら以外の光源は図示していない。）と、スクリーン２０と、撮像装置３０と、演算処理装置４０と、を備えている。光源１０は、搬送ラインの平面上を移動する帯状の被測定対象５の表面に対して、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側から、線状光Ｌを照射する。

　光源１０は、同一構成が望ましく、例えば、連続発振を行うＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）レーザ光源、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｏｄｅ）光源又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）光源等の光源部と、ロッドレンズ等のレンズ部とを組み合わせた構成を有する。光源１０は、光源部から出射された光を、レンズ部によって、扇状の面に広げて被測定対象５の表面に向かって照射する。

　光源１０は、幅方向ＷＤに沿って広がり、かつ、移動方向ＭＤに狭い幅を有する線状光Ｌを照射する。なお、本発明において、光源１０は、射出光が扇状に広がるものであればよく、例えば、レンズ部に、ロッドレンズ以外のシリンドリカルレンズ又はパウエルレンズ等のレンズを利用することも可能である。

　スクリーン２０は、光源１０と対向する位置に設けられており、被測定対象５の表面により反射された線状光Ｌの反射光Ｓが投影される。スクリーン２０は、例えば、被測定対象５の全幅分となるＮ個の反射光Ｓが投影できるだけの横幅を有している。また、スクリーン２０の高さは、被測定対象５の形状や、被測定対象５の移動に伴って発生する振動、被測定対象５の厚み等に応じて変化するＮ個の反射光Ｓの投影位置（すなわち、投影領域）が、スクリーン２０上に存在する高さに選定されている。被測定対象５は、特に限定されるものではないが、例えば帯状体であり、このような帯状体として、例えば帯状の金属板などを挙げることができる。

　撮像装置３０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）センサ、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等の撮像素子を有するエリアカメラであり、スクリーン２０と対向する位置に設けられている。撮像装置３０は、第１反射光及び第２反射光がそれぞれスクリーン２０に投影されてできた第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を撮像し、これら第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が写った撮像画像を取得する。

　ここで、撮像装置３０は、演算処理装置４０によって制御されており、被測定対象５が移動方向ＭＤに所定距離だけ移動する毎に、演算処理装置４０から撮像のためのトリガ信号を受け取る。撮像装置３０は、演算処理装置４０から出力されたトリガ信号に応じて、反射像Ｓが投影されているスクリーン２０の投影面を順次撮像し、取得した撮像画像を演算処理装置４０へと出力する。

　図４Ｂは、図４Ａの表面測定装置１を上側からみた平面図である。また、図４Ｃの右側には、図４Ａの表面測定装置１の側面図を示し、図４Ｃの左側には、スクリーン２０の正面図を示す。図４Ｂは、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２に着目したものであり、撮像装置３０及び演算処理装置４０が省略されている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１実施形態の表面測定装置１では、平面上を移動する被測定対象５の上方に配置された第１光源１１と第２光源１２とが、幅方向ＷＤにおいて、距離Ｍだけ離れた位置に配置されている。

　第１光源１１は、図４Ａ～図４Ｃに示したように、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいてスクリーン２０からそれぞれ距離ｅ１の位置から、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいてスクリーン２０から距離ｄ１の位置に対し、開き角θ１の第１線状光Ｌ１を照射する。これにより、被測定対象５の表面に、反射領域Ｒ１が生じる。また、第２光源１２は、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいてスクリーン２０からそれぞれ距離ｅ２の位置から、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいてスクリーン２０から距離ｄ２の位置に対し、開き角θ２の第２線状光Ｌ２を照射する。これにより、被測定対象５の表面に、反射領域Ｒ２が生じる。

　第１線状光Ｌ１が被測定対象５の第１反射領域Ｒ１で反射することで、スクリーン２０の第１投影領域に帯状の第１反射像Ｓ１が投影される。また同様に、第２線状光Ｌ２が被測定対象５の第２反射領域Ｒ２で反射することで、スクリーン２０の第２投影領域に帯状の第２反射像Ｓ２が投影される。

　図４Ｃに示すように、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角は角度φ１に設定され、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角は角度φ２に設定される。ここで、入射角は、被測定対象５の表面の法線と、第１線状光Ｌ１（第２線状光Ｌ２）の光軸とがなす角度である。また、図５に模式的に示したように、各光源から照射されるそれぞれの線状光Ｌのビーム径をＢ_０と表記することとし、被測定対象５の表面における移動方向ＭＤでの線状光の線幅を、ＷＬと表記する。

　ここで、図４Ｃに模式的に示したように、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が被測定対象５の形状等に起因してスクリーン２０上で位置が変動し、スクリーン２０上で投影される可能性がある範囲を、それぞれ、変動範囲ＥＲ１及び変動範囲ＥＲ２とする。図４Ｃにおけるｗは、変動範囲のｚ方向における幅（長さ）であり、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２それぞれのｚ方向における変動幅を示す。変動範囲ＥＲ１の変動幅であるｗには、被測定対象５に想定される形状変化や振動によりスクリーン２０のｚ方向で生じる第１反射像Ｓ１の変動領域に加え、図５に示すようにスクリーン２０のｚ方向における第１反射像Ｓ１の線幅（太さ）ＷＨを含めることができる。同様に、変動範囲ＥＲ２の変動幅であるｗには、被測定対象５に想定される形状変化や振動によりスクリーン２０のｚ方向で生じる第２反射像Ｓ２の変動領域に加え、スクリーン２０のｚ方向における第２反射像Ｓ２の線幅（太さ）ＷＨを含めることができる。なお、反射像の線幅ＷＨは、光源から照射された線状光の幅Ｂよりも大きくなる。

　なお、第１反射像Ｓ１及び第２反射像として、第１光源１１及び第２光源１２から照射された線状光の被測定対象５の表面での反射光が、異なる倍率でスクリーン上に投影されていることになる。そのため、第１反射像Ｓ１の変動範囲ＥＲ１のｚ方向での幅と、第２反射像Ｓ２の変動範囲ＥＲ１のｚ方向での幅とは、厳密には異なる値となるはずである。しかしながら、上記変動範囲の幅の差は小さいものと見なせるため、ここでは、その変動範囲の幅を、同じｗとして説明している。一方で、かかる変動範囲の幅を、適宜異なる値とすることも可能である。その場合には、変動幅の大きい方の値を、ｗとすることが好ましい。

　ここで、第１反射像と第２反射像がｚ方向において重ならなければ、第１反射像と第２反射像のｘ方向の位置の如何に関わらず、第１反射像と第２反射像はスクリーン上で互いに重ならず、互いに弁別可能となる。ここで、「ｚ方向において重ならない」とは、第１反射像の線幅中心と、第２反射像の線幅中心と、のスクリーン上でのｚ方向の距離Δｚが、変動幅ｗ以上離れていることを意味し、以下の式（１）を満たすことを意味する。

　なお、幾何学的な位置関係から、上記Δｚは、以下の式（２）のように表すことができる。

　一方、スクリーン上で、第１反射像と第２反射像がｚ方向において重なるとしても、第１反射像と第２反射像とが幅方向ＷＤにおいて重ならなければ、第１反射像と第２反射像はスクリーン上で互いに重ならず、互いに弁別可能となる。この条件を満たすには、以下の式（３）に示す条件が満たされればよい。

 

　すなわち、Ｎ個の光源１０が、それぞれ式１、又は、式３を満足すれば、スクリーン２０上でＮ個の反射像はそれぞれ重ならず、互いに弁別可能となる。

　本実施形態では、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角φ１と第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角φ２とに特に限定を設けていないが、例えば、入射角を互いに同一として、被測定対象５の表面で第１反射領域Ｒ１の位置ｄ１と第２反射領域Ｒ２の位置ｄ２を異なるように、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて相互にずらすだけでもよい。

　ここで、入射角が同一であるとは、φ１＝φ２が成立する場合のみならず、凹凸の存在しない平面を第１光源１１及び第２光源１２で撮像した場合に、撮像蔵置３０の分解能によって第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２の位置が互いに同じように見える範囲の角度差を有している場合をも含むものとする。

　これにより、式（１）、又は、式（３）を満たせば、スクリーン２０には、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とを、相互に重なることなく離れた状態で投影させることができる。したがって、撮像装置３０で取得される撮像画像には、スクリーン２０上でｚ方向に、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。

　更には、Ｎ個の光源同士が式（１）又は式（３）を満たしたうえで、Ｎ個の光源から照射された線状光が照射された反射領域が、幅方向に沿って移動方向に交互に異なる千鳥配置となるようにしてもよい。このような千鳥配置は、反射領域として確保できる移動方向の範囲が限定される場合に有用である。なお、上記千鳥配置は、２列の配置に限定されず、複数列の配置も含むものとする。

　一方、被測定対象５の表面での第１反射領域Ｒ１の位置ｄ１と、第２反射領域Ｒ２の位置ｄ２とを同一として、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角φ１と第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角φ２を異なるものとしてもよい。このような構成は、反射領域として確保できる移動方向の範囲が極めて限定される場合に有用である。

　ここで、位置が同一であるとは、ｄ１＝ｄ２が成立する場合のみならず、凹凸の存在しない平面を、第１光源１１及び第２光源１２を用いながら測定した場合に、撮像蔵置３０の分解能によって第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２の位置が互いに同じように見える範囲の位置ずれを有している場合をも含むものとする。

　これにより、式（１）に示す条件を満たせば、スクリーン２０には、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とを、相互に重なることなくｚ方向に離れた状態で投影させることができる。したがって、撮像装置３０で取得される撮像画像には、スクリーン２０上でｚ方向に、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。

　更には、Ｎ個の光源のそれぞれが、上記式（１）又は式（３）を満たしたうえで、Ｎ個の光源から照射される線状光の反射領域の移動方向ＭＤの位置を同じとし、被測定対象５への入射角が幅方向に沿って移動方向に交互に異なる配置としてもよい。このような構成は、反射領域に加えて、光源の配置位置の範囲が移動方向で限定される場合に有用である。

　本実施形態の演算処理装置４０は、撮像装置３０で取得された撮像画像に基づいて、被測定対象５の表面の測定として、表面の凹凸等による形状の変化、表面粗さ等を測定することができる。

　演算処理装置４０は、例えば、下記のようにして、被測定対象５の表面形状を測定する。線状光Ｌが照射される被測定対象５の表面の位置に傾斜面があると、線状光Ｌは、傾斜面の傾き角に応じて反射方向が変化する。反射方向の変化は、線状光Ｌの基準位置からの変位量として現れる。そのため、光てこの原理により、反射像Ｓは、当該変位量に応じてスクリーン２０上での位置が上下することになる。

　演算処理装置４０は、スクリーン２０上を撮像して取得した撮像画像から、反射像Ｓのスクリーン上の位置を検出することで、表面変化を検出する。

　なお、演算処理装置４０のより詳細な構成については、以下で改めて説明する。

　次に、図６を参照しながら、第１実施形態の演算処理装置４０の構成について、詳細に説明する。
　第１実施形態の演算処理装置４０は、図６に示したように、撮像制御部４１と、データ取得部４２と、画像処理部４３と、表示制御部４４と、記憶部４５と、を主に備える。

　撮像制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。撮像制御部４１は、第１実施形態の表面測定装置１による測定処理を統括して制御する。

　より詳細には、撮像装置３０がスクリーン２０に投影された反射像の撮像を開始すると、撮像制御部４１は、被測定対象５の搬送を制御している駆動機構等から定期的に送出されるＰＬＧ信号（例えば、被測定対象５が１ｍｍ移動する毎等に出力されるＰＬＧ信号）を取得する毎に、撮像装置３０に対して、撮像を開始するためのトリガ信号を送出する。

　データ取得部４２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。データ取得部４２は、撮像装置３０から出力された撮像画像データを取得する。データ取得部４２は、取得した撮像画像データを、後述する画像処理部４３に出力する。

　画像処理部４３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像処理部４３は、撮像装置３０が生成した撮像画像データを取得し、かかる撮像画像データに対して以下で説明する画像処理を行って、被測定対象５の表面を測定する。画像処理部４３は、被測定対象５の表面の測定処理を終了すると、得られた測定結果に関する情報を、表示制御部４４や記憶部４５に伝送したり、表面測定装置１の外部に設けられた各種機器等に伝送したりする。

　なお、この画像処理部４３については、以下で改めて詳細に説明する。

　表示制御部４４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部４４は、画像処理部４３から伝送された、被測定対象５の測定結果を、演算処理装置４０が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置４０の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、表面測定装置１の利用者は、被測定対象５に関する各種の測定結果を、その場で把握することが可能となる。

　記憶部４５は、演算処理装置４０が備える記憶装置の一例であり、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置等により実現される。この記憶部４５には、表面測定装置１が有する光源や撮像装置の光学的な位置関係を示す情報や、表面測定装置１の外部に設けられた上位計算機（例えば、搬送ラインを全般的に管理している管理コンピュータ等）から伝送される情報といった、表面測定装置１の設計パラメータに関する情報も格納されている。また、記憶部４５には、本実施形態に係る演算処理装置４０が何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過（例えば画像処理部４３から伝送された処理結果、事前に格納されている各種のデータやデータベース、及び、プログラム等）が、適宜記録される。この記憶部４５は、撮像制御部４１、データ取得部４２、画像処理部４３、表示制御部４４及び上位計算機等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。

　次に、図７～図１０を参照しながら、第１実施形態の演算処理装置４０が有する画像処理部４３について、詳細に説明する。

　本実施形態に係る画像処理部４３は、撮像装置３０により生成された撮像画像を利用し、かかる撮像画像に対して画像処理を施すことで、被測定対象５の表面に関する各種の情報を算出する。この画像処理部４３は、図７に示したように、傾き角算出部４６と、高さ算出部４７と、結果出力部４８と、を有している。

　傾き角算出部４６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。傾き角算出部４６は、撮像装置３０により生成された撮像画像を利用し、被測定対象５の表面に関する情報として、被測定対象５の表面の傾き角ωを算出する。以下では、傾き角算出部４６により実施される表面の傾き角ωの算出処理について、詳細に説明する。

　本実施形態の傾き角算出部４６は、撮像画像における線状光の反射像の曲がり具合に基づき、被測定対象５の表面の傾き角ωを算出する。

　図８の状態Ａとして模式的に示したように、線状光が照射されている部位の被測定対象５の表面が平坦である場合には、撮像画像における線状光の反射像は、スクリーンの幅方向に沿ってほぼ一直線となる。また、図８の状態Ｂとして模式的に示したように、線状光が照射されている部位（図中、破線で囲った領域）において、被測定対象５の表面が移動方向ＭＤに向かって下がるように傾斜している場合には、この傾斜面で反射した線状光の反射像は、平坦な部分の反射像の位置（以下、「基準位置」ともいう。）から、スクリーンの高さ方向の下方に向かって変位する。その結果、図８の状態Ｂに示したように、撮像画像には、スクリーンの幅方向と略平行となっている直線部分と、下に凸の部分と、が混在するようになる。逆に、図８の状態Ｃとして模式的に示したように、線状光が照射されている部位（図中、破線で囲った領域）において、被測定対象５の表面が移動方向ＭＤに向かって上がるように傾斜している場合には、この傾斜面で反射した線状光の反射像は、平坦な部分の反射像の位置から、スクリーンの高さ方向の上方に向かって変位する。その結果、図８の状態Ｃに示したように、撮像画像には、スクリーンの幅方向と略平行となっている直線部分と、上に凸の部分と、が混在するようになる。

　図８における状態Ｂ及び状態Ｃにおいて模式的に示したような、基準位置からの反射像の変位量は、被測定対象５の表面の傾き角ωの大きさに比例する。従って、傾き角算出部４６は、まず、撮像画像において、スクリーン２０の高さ方向（ｚ方向）の輝度分布が最大となる位置を、輝度値を利用した重心演算により特定して、反射像の線幅の中心とする。その上で、傾き角算出部４６は、撮像画像において、スクリーン２０の幅方向ＷＤに沿って、反射像の線幅の中心位置の変化を特定していく。これにより、傾き角算出部４６は、撮像画像における幅方向ＷＤの各座標において、基準位置（すなわち、スクリーンの幅方向と略平行となっている直線部分でのｚ座標）との差（すなわち、基準位置からの変位量ΔＨ）を特定することができる。

　撮像画像における反射像の変位は、線状光の線幅ＷＬよりも大きな表面形状の変化に起因しており、線状光の線幅ＷＬよりも大きな表面形状の変化が生じている被測定対象５の表面で反射された線状光は、かかる部分の傾きの方向及び角度に応じて、スクリーン２０の投影面上を上下する。ここで、撮像画像における反射像の基準位置からの変位量ΔＨと、被測定対象５の表面の傾き角ωとの関係は、光てこの原理により、図９に示したようにΔＨ＝ｄ・ｔａｎ２ωで与えられる。なお、ｄは、線状光の被測定対象５の表面への入射点からスクリーン２０までの水平距離である。従って、着目する表面の傾き角ωは、ω＝（１／２）×ｔａｎ^－１（ΔＨ／ｄ）という演算を行うことで算出することができる。この際に、水平距離ｄは、撮像装置３０の設計パラメータとして事前に把握することが可能であるため、傾き角算出部４６は、撮像画像を解析することで得られる基準位置からの変位量ΔＨを利用して、傾き角ωを算出することができる。

　傾き角算出部４６は、以上説明したような処理を実施することで、線状光が照射されている部位における被測定対象５の表面の傾きの分布を得ることができる。なお、このようにして得られる傾きの値のデータ群を、輝度値の高低や濃淡に置き換えることで、データ群を画像化することも可能である。

　傾き角算出部４６は、以上のようにして生成した被測定対象５の表面の傾き角に関するデータを、高さ算出部４７に出力する。また、傾き角算出部４６は、生成した被測定対象５の表面の傾き角に関するデータそのものや、画像化したもの等を、結果出力部４８に対して出力してもよい。

　高さ算出部４７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。高さ算出部４７は、傾き角算出部４６によって算出された被測定対象５の表面の傾き角を利用し、被測定対象５の表面に関する情報として、着目している被測定対象５の表面の高さを算出する。具体的には、高さ算出部４７は、傾き角算出部４６によって算出された被測定対象５の表面の傾き角ωを利用し、傾き角の正接ｔａｎωを、図１０に示したように、被測定対象５の移動方向ＭＤに沿って積分していくことで、被測定対象５の表面の高さ（基準高さからの差分値）を算出する。

　高さ算出部４７は、以上説明したような積分処理を、各撮像画像から得られた表面の傾き角に関するデータの全ての要素に対して実施することで、被測定対象５の表面全体についての表面の高さに関するデータ群（換言すれば、表面の高さに関するマップデータ）を得ることができる。ここで、かかる表面の高さに関する値を、輝度値の高低や濃淡に置き換えることで、表面の高さに関するデータ群を画像化することも可能である。

　高さ算出部４７は、以上のようにして生成した被測定対象５の表面の高さに関するデータを、結果出力部４８に出力する。

　結果出力部４８は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。結果出力部４８は、傾き角算出部４６及び高さ算出部４７によって生成された被測定対象５の表面に関する各種の情報を、表示制御部４４に出力する。これにより、被測定対象５の表面に関する様々な情報が、ディスプレイ等の表示部（図示せず。）に出力される。また、結果出力部４８は、得られた表面に関する測定結果を、製造管理用プロセスコンピュータ等の外部の装置に出力してもよく、得られた測定結果を利用して、製品に関する各種の帳票を作成してもよい。また、結果出力部４８は、被測定対象５の表面に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部４５等に履歴情報として格納してもよい。

　以上、本実施形態に係る演算処理装置４０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。

　なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、コンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。

　図１１に示したように、表面測定装置１は、Ｎ個の光源が線状光を照射する（線状光照射工程：ステップＳ１０１）。スクリーン２０には、線状光が被測定対象５の表面の反射領域で反射することで、反射像が投影される（反射像投影工程：ステップＳ１０３）。表面測定装置１では、撮像装置３０でスクリーン２０上の反射像を撮像し（撮像工程：ステップＳ１０５）、得られた撮像画像を用いて、演算処理装置４０により被測定対象５の表面が測定される（演算処理工程：ステップＳ１０７）。

＜第１実施形態の作用及び効果＞
　このように、表面測定装置１では、Ｎ個の光源から照射された線状光の反射像がスクリーン２０上でそれぞれ重ならないように投影される。このため、広い幅を有する被測定対象５の表面を測定するためにＮ個の光源を配置しても、スクリーン２０に投影される反射像同士が重なることで測定できない領域が発生することを防止できる。

　ここで、図４Ａに示すような第１実施形態において、４つの光源を設置して、スクリーン２０に４つの反射像Ｓ１、反射像Ｓ２、反射像Ｓ３及反射像Ｓ４が投影される例について、図１２を用いて以下説明する。図１２は、スクリーン２０の正面図を示している。

　図１２に示した場合においても、上記のような２つのいずれかの条件が成立している。
　すなわち、図１２に示すように、スクリーン２０上では、スクリーン２０のｚ方向に沿って、反射像Ｓ１、反射像Ｓ２及び反射像Ｓ３は、互いに重なりをもたない。同様に、反射像Ｓ２、反射像Ｓ３及び反射像Ｓ４は、互いに重なりをもたない。これは、式（１）の関係が満たされているためである。

　また、スクリーン２０の上において、反射像Ｓ１と反射像Ｓ４は、ｚ方向において重なりを有するが、幅方向においては重なりをもたない。これは、式（３）の関係が満たされているためである。

（第２実施形態）
　以下で詳述する本発明の第２実施形態は、被測定対象５がロール等に巻き付きながら移動する場合における表面測定装置について、説明するものである。

　以下では、第２実施形態に係る表面測定装置について、第１実施形態と同様にＮ個の光源のうち任意の２個の光源での関係を例に挙げて、詳細に説明を行うこととする。図１３Ａ～図１３Ｂは、本発明の第２実施形態に係る表面測定装置１ａを模式的に示す図である。

　第２実施形態では、被測定対象５を、ロール５０の曲面に沿って湾曲させながら移動させる態様（換言すれば、被測定対象５がロール５０に巻き付きながら移動する態様）を例に挙げて説明する。本実施形態では、被測定対象５がロール５０に巻き付くことで拘束されていることから、振動が防止できる。被測定対象５の移動方向に張力が付与されていると、更に振動防止効果が向上する。

　被測定対象５は、ロール５０の曲面に当接することで、ロール５０の曲面に沿った曲面Ｄが形成されながら、移動方向ＭＤに移動する。そして、ロール５０の曲面により形成された被測定対象５の曲面Ｄで、被測定対象５の表面測定が行われる。第２実施形態の表面測定装置１ａの他の要素は、第１実施形態の表面測定装置１と同一であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる構成に着目して以下説明する。

　図１３Ａに示すように、本発明の第２実施形態に係る表面測定装置１ａは、ロール５０の近傍に、幅方向に並ぶＮ個の光源１０（Ｎ個の光源のうちの任意の一つである第１光源１１及びその他の光源の一つである第２光源１２のみを図示し、それら以外の光源は図示していない。）と、スクリーン２０と、撮像装置３０と、演算処理装置４０と、を備えている。光源１０は、ロール５０を挟んで、スクリーン２０と対向するように配置されている。第１光源１１を例に挙げると、第１光源１１は、搬送ラインのロール５０に巻き付きながら移動する被測定対象５の曲面Ｄに対して、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側から、第１線状光Ｌ１を照射する（線状光照射工程）。

　線状光Ｌ１は、被測定対象５の曲面Ｄの第１反射領域Ｒ１で反射し、スクリーン２０の第１投影領域に帯状の第１反射像Ｓ１が投影される（反射像投影工程）。第２光源１２及びその他の光源についても、同様である。

　図１３Ｂの右側には、図１３Ａの側面図を示し、図１３Ｂの左側には、スクリーン２０の正面図を示す。図１３Ｂに示すように、ロール５０の軸心からスクリーン２０までの水平方向の距離をｇとし、ロール５０の曲面により形成された被測定対象５の曲面Ｄの半径（すなわち、ロールの軸心から曲面Ｄの表面までの距離）をｒとする。第１光源１１は、スクリーン２０から水平方向に距離ｈ１だけ離隔した場所に位置し、第１線状光を被測定対象５の曲面Ｄの反射領域角ζ１の位置の反射領域Ｒ１に、入射角φ１で照射するように設定されている。同様に、第２光源１１は、スクリーン２０から水平方向に距離ｈ２だけ離隔した場所に位置し、第２線状光を被測定対象５の曲面Ｄの反射領域角ζ２の位置の反射領域Ｒ２に、入射角φ２で照射するように設定されている。

　ここで、入射角は、被測定対象５の反射領域で、表面の法線方向（ロール５０の半径方向）と、光源から照射された線状光の光軸とがなす角度である。なお、第１実施形態と同様に、第１線状光Ｌ１は開き角θ１で照射され、第２線状光Ｌ１は開き角θ２で照射される。第１光源１１と第２光源１２は、幅方向ＷＤにおいて距離Ｍだけ離れた位置に配置されている。

　ここで、スクリーン上で幅方向ＷＤに直交する方向であるｚ方向で、第１反射像と第２反射像とが重ならなければ、第１反射像と第２反射像の幅方向ＷＤの位置の如何に関わらず、第１反射像と第２反射像はスクリーン上で互いに重ならず、互いに弁別可能となる。ここで、「ｚ方向において重ならない」とは、第１実施形態と同様に、式（１）を満たすことを意味する。

　なお、幾何学的な関係から、第２実施形態においては、Δｚは、以下の式（４）のように表される。

　一方、スクリーン上で、第１反射像と第２反射像とが、ｚ方向において重なるとしても、第１反射像と第２反射像の幅方向ＷＤにおいて重ならなければ、第１反射像と第２反射像はスクリーン上で互いに重ならず、互いに弁別可能となる。この条件を満たすには、以下の式（５）で表される関係が満たされていればよい。

　第２実施形態では、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが重ならないようにするために、式（１）又は式（５）の関係を満たすように、各光源の配置を定めればよい。

　本実施形態では、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角φ１と、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角φ２と、に特に限定を設けていないが、例えば入射角を同一として、被測定対象５の表面で第１反射領域Ｒ１の反射領域角ζ１と第２反射領域Ｒ２の反射領域角ζ２を異ならせ、反射領域を被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて相互にずらすだけでもよい。なお、「入射角が同一である」という表現の意味については、第１実施形態で説明した通りである。

　これにより、必然的に式（１）を満たすことになるため、スクリーン２０には、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とを、相互に重なることなく離れた状態で投影させることができる。従って、撮像装置３０で取得される撮像画像には、スクリーン２０上でｚ方向に、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。

　更には、Ｎ個の光源同士が式（１）又は式（５）を満たしたうえで、Ｎ個の光源からの線状光が照射された反射領域が、幅方向に沿って移動方向に交互に異なる千鳥配置となるようにしてもよい。このような千鳥配置は、反射領域として確保できる移動方向の範囲が限定される場合に有用である。

　一方、被測定対象５の表面で第１反射領域Ｒ１の反射領域角ζ１と第２反射領域Ｒ２の反射領域角ζ２とを同一として、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角φ１と第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角φ２を異なるものとしてもよい。このような構成は、反射領域として確保できる移動方向の範囲が極めて限定される場合に有用である。

　これにより、必然的に式（１）を満たすことになるので、スクリーン２０には、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とを、相互に重なることなく離れた状態で投影させることができる。従って、撮像装置３０で取得される撮像画像には、スクリーン２０上でｚ方向に、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。

　更には、Ｎ個の光源同士が式（１）又は式（５）を満たしたうえで、Ｎ個の光源から照射される線状光の被測定対象５への入射角が幅方向に沿って移動方向に交互に異なる、千鳥配置となるようにしてもよい。このような構成は、反射領域に加えて、光源の配置位置の範囲が移動方向で限定される場合に有用である。

　また、本実施形態においては、図１４に示すように、光源から照射された線状光は、曲面Ｄで反射するため、スクリーン２０上で反射像Ｓの線状光の太さ（ｚ方向の太さ）ＷＨは、反射領域角ζ及び線状光の入射角φに依存し、光源から照射された線状光のビーム径Ｂよりも大きく拡大される。従って、平面上で反射する第１実施形態に比べ、第２実施形態では、Δｚを大きく設定する必要がある。

　撮像装置３０は、スクリーン２０上のこれら第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を撮像し（撮像工程）、取得した撮像画像を演算処理装置４０に出力する。演算処理装置４０は第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２の撮像画像を用いて画像処理することにより、被測定対象５の表面形状等を算出し、被測定対象５の表面を測定する（演算処理工程）。なお、演算処理装置４０による被測定対象５の表面測定は、上述した第１実施形態と同様であるためここではその説明は省略する。

＜第２実施形態による作用及び効果＞
　以上の構成において、第２実施形態による表面測定装置１ａでは、曲面Ｄが形成された被測定対象５の表面を測定する際でも、Ｎ個の光源から照射された線状光の反射像がスクリーン２０上でそれぞれ重ならないように投影される。このため、広い幅を有する被測定対象５の表面を測定するためにＮ個の光源を配置しても、スクリーン２０に投影される反射像同士が重なることで測定できない領域が発生することを防止できる。

　ここで、図１３Ａ、図１３Ｂに示すような実施形態において、４つの光源を設置して、スクリーン２０に４つの反射像Ｓ１、反射像Ｓ２、反射像Ｓ３及反射像Ｓ４が投影される例について、再び図１２を用いて以下説明する。

　図１２に示した場合においても、上記のような２つのいずれかの条件が成立している。

　すなわち、図１２に示すように、スクリーン２０上では、スクリーン２０のｚ方向に沿って、反射像Ｓ１、反射像Ｓ２及び反射像Ｓ４は、重なりをもたない。同様に、反射像Ｓ２、反射像Ｓ３及び反射像Ｓ４は、重なりをもたない。これは、式（１）の関係が満たされているためである。

　また、スクリーン２０上では、反射像Ｓ１と反射像Ｓ４はｚ方向において重なりを有するが、幅方向においては重なりをもたない。これは、式（５）の関係が満たされているためである。

（第３実施形態）
　以下で詳述する本発明の第３実施形態は、被測定対象の表面への線状光の照射タイミングという観点で、複数の光源から照射される各線状光が弁別可能である場合に着目している。この第３実施形態は、複数の光源は、撮像装置で撮像する時刻に、スクリーンに投影される被測定対象の表面からの反射像のいずれもが重複しないように、Ｎ個の光源からの線状光の照射時刻を制御することで、反射像はスクリーンに対して互いに弁別可能であるように投影される。

　以下では、第３実施形態のＮ個の光源１０を有する表面測定装置において、Ｎ個の光源１０のうちの任意の一つである第１光源１１から照射された線状光の反射像、及び、その他の光源の一つである第２光源１２のから照射された線状光による反射像を例に挙げて、詳細に説明を行うこととする。

　図１５Ａ及び図１５Ｂは、第３実施形態に係る表面測定装置１ｂを説明するための図である。表面測定装置１ｂは、第１実施形態に係る表面測定装置１と同様に、搬送ラインの平面上を移動する被測定対象５の表面に対して、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側から線状光Ｌを照射するＮ個の光源１０（第１光源１１及び第２光源１２以外は図示せず。）、スクリーン２０、撮像装置３０及び撮像装置３０が接続された演算処理装置４０を備えている。反射像がスクリーン上で互いに重ならないように各構成が配置されるように制限されていない以外は、第１実施形態と同様であるため、各構成の説明と符号の説明は省略する。なお、図１５Ａは、光源１１から線状光Ｌ１が照射され、スクリーン２０に第１反射画像Ｓ１が投影された状態を示している。また、破線で示したＳ２は、光源１２から線状光Ｌ２が照射された場合にスクリーンに投影される反射像Ｓ２を表している。図１５Ｂは、光源１１と光源１２の照射時を入れ替えたものである。

　上記構成に加え、第３実施形態の表面測定装置１ｂは、演算処理装置４０が光源１０にも接続された構成を有しており、演算処理装置４０は、Ｎ個の光源１０の各照射時刻を制御している。

　ここでは、例えば図４Ｂに例示したような光源１１と光源１２との間の距離Ｍが小さく、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角と、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角とが同一となり、スクリーンから反射領域Ｒ１までの距離ｄ１とスクリーンから反射領域Ｒ２までの距離ｄ２とが同一となっている実施形態（すなわち、上記式１と式３を満たさない実施形態）を例に説明するが、入射角と反射領域の位置とを特に限定するものではない。

　その結果、第３実施形態では、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射することでスクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが、スクリーン２０のｚ方向で同一となり、かつ、スクリーン２０の幅方向ｘで一部重なる位置に投影される。

　ここで、第３実施形態では、演算処理装置４０が、第１光源１１及び第２光源１２の照射時刻をずらすように制御して、スクリーン２０に第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が同時に表れないようにするとともに、演算処理装置４０が撮像装置３０を制御して、スクリーン２０上で第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が重ならないタイミングで撮像が行われている。

　図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、第３実施形態に係る表面測定装置１ｂでは、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２は、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて、同じ位置に配置される。また、第１光源１１と第２光源１２とが、幅方向ＷＤに沿って並んで配置されており、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２は、幅方向ＷＤにおいて、連続するように配置される。そして、第１光源１１及び第２光源１２は、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を、被測定対象５の移動方向ＭＤで同じ位置で、かつ、幅方向ＷＤで連続する位置に照射する（線状光照射工程）。

　被測定対象５で第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２が反射して、第１反射光及び第２反射光がスクリーン２０に向けて扇状に広がり、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とがスクリーン２０に投影された場合を考える。この場合、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２は、スクリーン２０のｚ方向における同じ高さ位置において、スクリーン２０の幅方向ｘで一部が重なるような位置に投影される（反射像投影工程）。

　表面測定装置１ｂでは、図１５Ａに示すように、まず、第１光源１１から照射された第１線状光Ｌ１を被測定対象５の表面で反射させ、スクリーン２０の第１投影領域上に第１反射像Ｓ１を投影させる。これにより、被測定対象５では第１線状光Ｌ１のみが反射し、スクリーン２０には第１反射像Ｓ１のみが投影される。次に、図１５Ｂに示すように、第１光源１１による第１線状光Ｌ１の照射が停止された後に、第２光源１２による第２線状光Ｌ２の照射が開始される。これにより、被測定対象５では第２線状光Ｌ２のみが反射し、スクリーン２０の第２投影領域上には、第２反射像Ｓ２のみが投影される。このようにして、第１光源１１及び第２光源１２は、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を交互に照射する。

　このとき、撮像装置３０は、演算処理装置４０からの制御信号に基づいて、第１光源１１及び第２光源１２の照射時刻に同期して、スクリーン２０を撮像する（撮像工程）。このようにして、撮像装置３０は、第１光源１１と第２光源１２が異なる照射時刻で線状光を照射し、スクリーン２０を撮像する時刻をそれぞれの照射時刻に合わせることで、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２のいずれか一方だけが投影されているスクリーン２０を撮像し、撮像画像を取得する。

　なお、演算処理装置４０は、例えば、ＰＬＧ（Ｐｕｌｓｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を備えており、被測定対象５の移動によって発生するパルスによって、第１光源１１及び第２光源１２の照射時刻と、撮像装置３０の撮像時刻とを同期させる。

　撮像装置３０は、第１光源１１の照射時刻に合わせてスクリーン２０の第１投影領域上の第１反射像Ｓ１を撮像することで取得した撮像画像と、第２光源１２の照射時刻に合わせてスクリーン２０の第２投影領域上の第２反射像Ｓ２を撮像することで取得した撮像画像とを交互に取得してゆき、取得した撮像画像を演算処理装置４０に出力する。

　これにより、演算処理装置４０は、上述した第１実施形態と同様に、撮像装置３０で取得された第１線状光及び第２線状光のいずれか一方からなる撮像画像に基づいて、被測定対象５の表面測定を行うことができる（演算処理工程）。なお、演算処理装置４０による被測定対象５の表面測定は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここではその説明は省略する。

＜第３実施形態による作用及び効果＞
　以上の構成において、第３実施形態による表面測定装置１ｂでは、Ｎ個の光源から照射された線状光の反射像のいずれもが重複しないように、Ｎ個の光源からの線状光の照射時刻が制御されている。具体的には、図１５Ａ及び図１５Ｂに示したように、Ｎ個の反射像のうち、任意の第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とがスクリーン２０上で一部重なる位置に投影されるように第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する。この際、第１光源１１及び第２光源１２で照射時刻をずらし、スクリーン２０上に第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とを交互に投影させる。表面測定装置１ｂは、第１光源１１及び第２光源１２の各照射時刻に合わせて、撮像装置３０の撮像時刻を同期させることにより、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが重ならずに、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２のいずれか一方のみが撮像された撮像画像を取得する。

　このため、第３実施形態の表面測定装置１ｂでは、第１、第２実施形態と違って、反射領域の移動方向ＭＤの位置や、入射角φを限定することなく、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。

　なお、上述した第３実施形態においては、例えば、幅方向に並んだ光源から照射された反射像が隣同士で重なりを生じるのであれば、幅方向に奇数番目の光源の照射時刻と幅方向に偶数番目の光源の照射時刻をずらし、撮像装置３０の撮像時刻を同期させ、それぞれの照射時刻で撮像すればよい。隣だけでなく、一つ隣りにおいても反射像が重なるのであれば、幅方向に３ｋ番目と（３ｋ＋１）番目と（３ｋ＋２）番目（ｋはゼロ以上の整数）の光源の照射時刻をずらし、撮像装置３０の撮像時刻を同期させ、それぞれの照射時刻で撮像すればよい。もちろん、すべての光源で照射時刻をずらして、それぞれの照射時刻で撮像してもよい。この場合、一つの撮像画像に一つの反射像のみが撮像されることになるため、画像処理が容易となる。

　また、上述した第３実施形態においては、１台の撮像装置３０で撮像する場合について説明したが本発明はこれに限らず、例えば、複数の撮像装置で各反射像を個々に撮像してもよい。

（第４実施形態）
　以下で詳述する本発明の第４実施形態は、複数の光源から照射される各線状光が、波長という観点で、複数の光源から照射される各線状光が弁別可能である場合に着目している。すなわち、以下で詳述する本発明の第４の実施形態は、スクリーン上で重なりあう反射像を構成する線状光の波長が互いに相違する。

　以下では、第４実施形態に係るＮ個の光源を有する表面測定装置において、Ｎ個の光源のうちの任意の一つである第１光源１１から照射された線状光の反射像の位置と、その他の光源の一つである第２光源１２のから照射された線状光による反射像の位置とが重なる場合を例に挙げて、詳細に説明を行うこととする。

　図１６は、第４実施形態に係る表面測定装置１ｃを説明するための図である。図１６では、Ｎ個の光源１０のうちの任意の一つである第１光源１１と、Ｎ個の光源１０のその他の一つである第２光源１２と、スクリーン２０と、撮像装置３０と、撮像装置３０が接続された演算処理装置４０とを図示しており、これら以外の光源、線状光、反射像等は図示していない。反射像がスクリーン上で互いに重ならないように各構成が配置されるように制限されていない以外は、第１実施形態と同様であるため、各構成の説明と符号の説明は省略する。なお。第１実施形態と異なり、各光源から照射される線光源の波長は後述の通り適宜設定される。

　表面測定装置１ｃは、搬送ラインの平面上を移動する被測定対象５の表面に対して、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側から第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する第１光源１１及び第２光源１２を備えている。

　ここでは、例えば図４Ｂに例示したような光源１１と光源１２との間の距離Ｍが小さく、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角と、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角とが同一となり、スクリーンから反射領域Ｒ１までの距離ｄ１とスクリーンから反射領域Ｒ２までの距離ｄ２とが同一となっている実施形態（すなわち、上記式１と式３を満たさない実施形態）を例に説明するが、入射角と反射領域の位置とを特に限定するものではない。

　その結果、第４実施形態では、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射することでスクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが、スクリーン２０のｚ方向で同じ位置にあり、かつ、スクリーン２０の幅方向ｘで一部重なっている。

　第４実施形態では、第１光源１１から照射される第１線状光Ｌ１と、第２光源１２から照射される第２線状光Ｌ２の波長が相違しており、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を、波長の違いにより分離できるように構成されている。

　図１６に示すように、第４実施形態の表面測定装置１ｃでは、第１光源１１と第２光源１２とは入射角φが同じであり、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２は、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて、同じ位置となる場所に配置される。そして、第１光源１１及び第２光源１２は、互いに異なる波長の第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する（線状光照射工程）。

　第４実施形態の表面測定装置１ｃでは、第１光源１１から照射される第１線状光Ｌ１の波長を第１の波長とし、第２光源１２から照射される第２線状光Ｌ２の波長を、第１の波長とは異なる第２の波長とすることで、スクリーン２０上で第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が、波長の違いを基に分離可能に投影される（反射像投影工程）。

　第１光源１１から照射される第１線状光Ｌ１と、第２光源１２から照射される第２線状光Ｌ２とを、公知の光学フィルタ（例えば、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等）で分離できるような異なる波長帯に設定する。

　また、第４実施形態の表面測定装置１ｃは、撮像装置３０を備えており、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を、撮像装置３０により撮像する（撮像工程）。

　第４実施形態では、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とがスクリーン２０上で一部重なった状態で、撮像装置３０で撮像して、撮像画像を取得する。

　撮像装置３０は、演算処理装置４０に接続されており、スクリーン２０上の第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を撮像した撮像画像を演算処理装置４０に出力する。

　これにより、演算処理装置４０は、撮像装置３０で取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる、ＲＧＢの成分から、第１の波長の成分と第２の波長の成分とを、データ上で分離する。それぞれの波長の成分は、第１反射領域Ｒ１及び第２反射領域Ｒ２における、被測定対象５の形状に対応しているため、第１の波長に対応するデータと第２の波長に対応するデータとから、被測定対象５の表面を測定することができる。

　なお、撮像装置３０としては複数の撮像部を有している撮像装置３０であってもよい。この場合、各撮像部により、それぞれに異なる透過波長帯を有する光学フィルタを付けて撮像することで、第１の波長の成分と第２の波長の成分とを分離するようにすることも可能である。その場合には、撮像装置３０は、第１の波長と第２の波長の違いにより第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とが分離された画像を個別に撮像する。このようにして、演算処理装置４０では、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が独立に撮像された撮像画像から、被測定対象５の表面をそれぞれ測定することもできる。

＜第４実施形態による作用及び効果＞
　以上の構成において、第４実施形態による表面測定装置１ｃでは、Ｎ個の光源について、任意の隣り合う２つの光源から照射された線状光の波長が相違するように、各光源の波長が設定されている。具体的には、図１６に示したように、第１反射像Ｓ１と第２反射像Ｓ２とがスクリーン２０上で一部重なる位置に投影されるように第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する。撮像装置３０は、第１の波長の第１線状光Ｌ１が被測定対象５で反射することでスクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１と、第２の波長の第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射することでスクリーン２０に投影される第２反射像Ｓ２とを、一旦撮像した後、波長の違いによりデータ上で分離する。このようにして、演算処理装置４０では、第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が撮像された撮像画像から、波長の違いにより第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２を分離し、得られたデータを基に、被測定対象５の表面をそれぞれ測定することができる。

　以上により、表面測定装置１ｃでも、広い幅を有する被測定対象５の表面を測定するために第１光源１１及び第２光源１２を配置しても、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。

　上述した第４実施形態においては、図１６に示すように、Ｎ個の光源のうち任意の２つの光源である第１光源１１及び第２光源１２に着目した場合について説明した。なお、本発明において、Ｎ個の光源のすべての波長が異なってもよいし、スクリーン上で重りうる光源同士でのみ波長が異なってもよい。

＜各実施形態で共通する内容＞
　なお、上記の各実施形態において、Ｎ個の光源のうち、任意の一つの光源から照射される第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角と、その他の一つの光源から照射される第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角とが同じ角度φであるとは、全くずれのない同じ角度のみだけでなく、第１光源１１及び第２光源１２等を設置する際に生じる若干のずれ（誤差）をも含むものである。

　また、Ｎ個の反射領域のうち任意の第１反射領域Ｒ１及び第２反射領域Ｒ２が、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて同じ位置にあるとは、全くずれのない同じ位置のみだけでなく、Ｎ個の光源のうち任意の２つの光源である第１光源１１及び第２光源１２等を設置する際に生じる若干のずれをも含むものである。このような若干のずれが生じた場合でも、広い幅を有する被測定対象５の表面を測定する際に、スクリーン２０に投影される第１反射像Ｓ１及び第２反射像Ｓ２が重なって測定できない領域が発生することを防止でき、また、被測定対象５に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象５の測定漏れを防止できる。

　ここで、上記の各実施形態において、第１光源と第２光源が隣り合う関係の場合、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２との間で、幅方向ＷＤにおいて被測定対象５の表面が測定されない非測定部が生じないようにするため、それぞれの被測定対象の表面の反射領域を被測定対象の移動方向ＭＤに投影した移動方向投影反射領域が幅方向ＷＤで隣の移動方向投影反射領域と重なるように、光源が配置されることが好ましい。

　具体的には、図４Ｂを用いて説明すると、第１光源と第２光源が隣り合っている場合、第１線状光Ｌ１の第１反射領域Ｒ１の両端部のうち第２反射領域Ｒ２に近い側の端部Ｅ１と、第２線状光Ｌ２の第２反射領域Ｒ２の両端部のうち第１反射領域Ｒ１に近い側の端部Ｅ３とが、幅方向ＷＤにおいて同じ位置に配置されることが好ましい。これにより、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２とを合成すると、被測定対象５において、第１反射領域Ｒ１の両端部のうち第２反射領域Ｒ２から遠い側の端部Ｅ２から第２反射領域Ｒ２の両端部のうち第１反射領域Ｒ１から遠い側の端部Ｅ４までの領域が、幅方向ＷＤにおいて連続することになる。

　なお、上述した第１実施形態においては、Ｅ１とＥ３とを、幅方向ＷＤにおいて同じ位置に配置し、幅方向ＷＤでは、第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２との間に隙間がなく連続するようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、幅方向ＷＤで第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２とを、Ｅ１とＥ３とが、移動方法ＭＤから見て一部重なる位置になるように配置することで、幅方向ＷＤで第１反射領域Ｒ１と第２反射領域Ｒ２とが連続するようにしてもよい。

　ここで、図４Ａ、図１３Ａ，図１５Ａ、図１６では、第１光源１１及び第２光源１２の２つの光源により、幅方向ＷＤの所定領域に第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２が照射され、被測定対象５の両端側に線状光が照射されていない。しかしながら、実際には、幅方向ＷＤの全体に線状光が照射されることが好ましく、例えば、光源の数や線状光の幅などが調整される。これにより、線状光が照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象５の測定漏れを防止できる。その結果、広い幅を有する被測定対象５の表面でも全体に亘って信頼性よく測定することができる。

　更に、上述したすべての実施形態においては、光源１０を移動方向ＭＤの上流側に配置し、スクリーン２０を移動方向ＭＤの下流側に配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、光源１０を移動方向ＭＤの下流側に配置し、スクリーン２０を移動方向ＭＤの上流側に配置してもよい。

　また、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて実施してもよい。つまり、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々の位置に投影され、他の組み合わせでは反射像同士の照射タイミングが異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、別々の位置に投影され、かつ、照射タイミングが異なるようにしてもよい。

　同様に、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせて実施してもよい。つまり、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々に投影され、他の組み合わせでは波長が異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、スクリーン上で別々の位置に投影され、かつ、波長が異なるようにしてもよい。

　また、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて実施してもよい。つまり、ロール５０の曲面に沿った状態となった非測定対象５の表面を線状光の照射対象とし、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々の位置に投影され、他の組み合わせでは反射像同士の照射タイミングが異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、別々の位置に投影され、かつ、照射タイミングが異なるようにしてもよい。

　同様に、第２実施形態と第４実施形態とを組み合わせて実施してもよい。つまり、ロール５０の曲面に沿った状態となった非測定対象５の表面を線状光の照射対象とし、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々に投影され、他の組み合わせでは波長が異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、スクリーン上で別々の位置に投影され、かつ、波長が異なるようにしてもよい。

　更には、第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態を組み合わせて実施してもよい。つまり、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々に投影され、他の一部の反射像同士の組み合わせでは反射像同士の照射タイミングが異なるようし、残りの反射像同士の組み合わせでは反射像同士の波長が異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、スクリーン上で別々の位置に投影され、照射タイミングが異なり、波長が異なるようにしてもよい。

　また、第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態を組み合わせて実施してもよい。つまり、ロール５０の曲面に沿った状態となった非測定対象５の表面を線状光の照射対象とし、一部の反射像同士の組み合わせではスクリーン上で別々に投影され、他の一部の反射像同士の組み合わせでは反射像同士の照射タイミングが異なるようし、残りの反射像同士の組み合わせでは反射像同士の波長が異なるようにしてもよい。また、一部又は全部の反射像同士の組み合わせで、スクリーン上で別々の位置に投影され、照射タイミングが異なり、波長が異なるようにしてもよい。

（演算処理装置４０のハードウェア構成の一例）
　次に、図１７を参照しながら、本発明の各実施形態の演算処理装置４０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１７は、本発明の各実施形態の演算処理装置４０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

　演算処理装置４０は、プロセッサを備え、より詳細には、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置４０は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。

　ＣＰＵ９０１は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置４０内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。

　バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。

　入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置４０の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。更に、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置４０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

　出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置４０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置４０が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。

　ストレージ装置９１３は、演算処理装置４０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。

　ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｅｍｏｒｙ　ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。

　接続ポート９１７は、機器を演算処理装置４０に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ－２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置４０は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。

　通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線もしくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、社内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。

　以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置４０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　　１，１ａ，１ｂ，１ｃ　　表面測定装置
　　５　　被測定対象
　１０　　光源　１１　　第１光源
　１２　　第２光源
　２０　　スクリーン
　Ｓ　　　反射像
　Ｓ１　　第１反射像
　Ｓ２　　第２反射像
　３０　　撮像装置
　４０　　演算処理装置
　５０　　ロール
　Ｌ　　　線状光
　Ｌ１　　第１線状光
　Ｌ２　　第２線状光
　Ｒ　　　反射領域
　Ｒ１　　第１反射領域
　Ｒ２　　第２反射領域
 

Claims (12)

1. 　平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面又はロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における前記曲面に沿った状態の表面を測定する表面測定装置において、
   　前記移動方向に直交する方向である幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射する、前記幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源と、
   　Ｎ個の前記線状光が前記被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像が投影されるスクリーンと、
   　前記スクリーンに投影された前記反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、
   　前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、
   を備え、
   　前記反射像が前記スクリーンに対して互いに弁別可能なように投影されるように構成された、表面測定装置。
2. 　それぞれの前記被測定対象の表面の反射領域を前記被測定対象の移動方向に投影した移動方向投影反射領域が前記被測定対象の幅方向で隣の移動方向投影反射領域と重なるように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項１に記載の表面測定装置。
3. 　前記反射像が前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項１又は２に記載の表面測定装置。
4. 　幅方向に隣り合う前記線状光の前記被測定対象の表面への入射角、又は、前記被測定対象の表面の反射領域の移動方向での位置、の少なくとも何れか一方が相違するように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項１～３の何れか１項に記載の表面測定装置。
5. 　前記反射像が撮像時に前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源の線状光の照射タイミング及び撮像タイミングが制御される、請求項１又は２に記載の表面測定装置。
6. 　前記スクリーン上で重なりあう前記反射像を構成する線状光の波長が互いに相違する、請求項１又は２に記載の表面測定装置。
7. 　平面上を所定の移動方向に移動する被測定対象の表面又はロールの曲面に沿って所定の移動方向に移動する被測定対象における前記曲面に沿った状態の表面を測定する表面測定方法において、
   　前記移動方向に直交する方向である幅方向に設けられたＮ（Ｎは、２以上の整数）個の光源から、前記幅方向にわたって線状光をそれぞれ照射し、
   　Ｎ個の前記線状光が前記被測定対象の表面の反射領域でそれぞれ反射した反射像を、スクリーンに投影させ、
   　前記スクリーンに投影された前記反射像を撮像して、撮像画像を取得し、
   　前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定し、
   　前記反射像が前記スクリーンに互いに弁別可能なように投影される、表面測定方法。
8. 　それぞれの前記被測定対象の表面の反射領域を前記被測定対象の移動方向に投影した移動方向投影反射領域が前記被測定対象の幅方向で隣の移動方向投影反射領域と重なるように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項７に記載の表面測定方法。
9. 　前記反射像が前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項７又は８に記載の表面測定方法。
10. 　幅方向に隣り合う前記線状光の前記被測定対象の表面への入射角、又は、前記被測定対象の表面の反射領域の移動方向での位置、の少なくとも何れか一方が相違するように、前記Ｎ個の光源が配置される、請求項７～９の何れか１項に記載の表面測定方法。
11. 　前記反射像が撮像時に前記スクリーン上で互いに重ならないように、前記Ｎ個の光源の線状光の照射タイミング及び撮像タイミングが制御される、請求項７又８に記載の表面測定方法。
12. 　前記スクリーン上で重なりあう前記反射像を構成する線状光の波長が互いに相違する、請求項７又は８に記載の表面測定方法。
     

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