特許 7284562 表面測定装置及び表面測定方法

(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】2023-05-23

(45)【発行日】2023-05-31

(54)【発明の名称】表面測定装置及び表面測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20230524BHJP

   G01B 11/30 20060101ALI20230524BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

G01B11/30 102

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018180976

(22)【出願日】2018-09-26

(65)【公開番号】P2020051874

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-05-14

【審判番号】

【審判請求日】2022-08-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日比 厚裕

(72)【発明者】

【氏名】今野 雄介

(72)【発明者】

【氏名】古家 順弘

(72)【発明者】

【氏名】中崎 昭仁

【合議体】

【審判長】石井 哲

【審判官】伊藤 幸仙

【審判官】松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／２０４１１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２２０８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４９２９８４６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01N 21/88

G01B 11/30

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、
前記被測定対象の幅方向に亘って第１線状光を照射する第１光源と、
前記被測定対象の前記幅方向に亘って第２線状光を照射する第２光源と、
前記第１線状光が前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射して第１反射像が投影されると共に、前記第２線状光が前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射して第２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第１反射像及び前記第２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、
を有し、
前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、
前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある、表面測定装置。

【請求項2】

前記被測定対象は、平面上を移動しており、
前記第１光源及び前記第２光源は、下記の式（１）を満たすように配置される、請求項１に記載の表面測定装置。

ｗは、前記移動方向に対応する前記スクリーンの高さ方向における、前記第１反射像及び前記第２反射像それぞれの変動幅であり、ｐは、前記第１反射領域及び前記第２反射領域の前記移動方向での間隔である。

【請求項3】

前記被測定対象は、ローラの曲面上を移動し、前記曲面上の前記被測定対象の表面で前記第１線状光及び前記第２線状光が反射し、
前記第１光源及び前記第２光源は、下記の式（２）を満たすように配置される、請求項１に記載の表面測定装置。

ｗは、前記移動方向に対応する前記スクリーンの高さ方向における、前記第１反射像及び前記第２反射像それぞれの変動幅であり、ｒは前記ローラの半径であり、θは、前記第１反射領域から前記ローラの断面円の中心を結ぶ半径線と、前記第２反射領域から前記中心を結ぶ半径線とがなす開き角であり、ｄは、前記ローラの頂点部における接線上での前記頂点部と前記スクリーンとの距離である。

【請求項4】

移動する被測定対象の表面を測定する表面測定方法において、
前記被測定対象の幅方向に亘って第１線状光を照射する第１線状光照射工程と、
前記被測定対象の前記幅方向に亘って第２線状光を照射する第２線状光照射工程と、
前記第１線状光を前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射させ、スクリーンに第１反射像を投影すると共に、前記第２線状光を前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射させ、前記スクリーンに第２反射像を投影する反射像投影工程と、
前記スクリーンに投影された前記第１反射像及び前記第２反射像を撮像装置で撮像し、撮像画像を取得する撮像工程と、
前記撮像画像を用いて、演算処理装置によって前記被測定対象の表面を測定する演算処理工程と、
を有し、
前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、
前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある、表面測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面測定装置及び表面測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４０８１４１４号公報

【文献】特許第６２８１６６７号公報

【文献】特開平０４－１６０３０４号公報

【文献】特許第６２７８１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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、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。

【0005】

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、特許文献１及び特許文献２）。しかし、具体的な光源の配置などの装置構成は開示されておらず、複数台の光源を配置する表面測定装置は、いまだ技術的に確立されていない。

【0006】

本発明は、上記のような問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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って第１線状光を照射する第１光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って第２線状光を照射する第２光源と、前記第１線状光が前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射して第１反射像が投影されると共に、前記第２線状光が前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射して第２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第１反射像及び前記第２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、を有し、前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある。

【0008】

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って第１線状光を照射する第１光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って第２線状光を照射する第２光源と、前記第１線状光が前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射して第１反射像が投影されると共に、前記第２線状光が前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射して第２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第１反射像及び前記第２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、を有し、前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において同じ位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にあり、前記第１光源及び前記第２光源は、前記撮像装置で撮像する時刻に、前記第１線状光及び前記第２線状光のいずれか一方を照射し、前記演算処理装置は、前記第１線状光及び前記第２線状光のいずれか一方からなる前記撮像画像に基づいて、前記被測定対象の表面を測定する。

【0009】

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って、第１の波長を有する第１線状光を照射する第１光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２線状光を照射する第２光源と、前記第１線状光が前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射して第１反射像が投影されると共に、前記第２線状光が前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射して第２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第１反射像及び前記第２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、を有し、前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において同じ位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にあり、前記演算処理装置は、前記撮像画像から前記第１の波長の成分と前記第２の波長の成分とを分離して、前記被測定対象の表面を測定する。

【0010】

本発明の表面測定方法は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定方法において、前記被測定対象の幅方向に亘って第１線状光を照射する第１線状光照射工程と、前記被測定対象の幅方向に亘って第２線状光を照射する第２線状光照射工程と、前記第１線状光を前記被測定対象の表面の第１反射領域で反射させ、スクリーンに第１反射像を投影すると共に、前記第２線状光を前記被測定対象の表面の第２反射領域で反射させ、前記スクリーンに第２反射像を投影する反射像投影工程と、前記スクリーンに投影された前記第１反射像及び前記第２反射像を撮像装置で撮像し、撮像画像を取得する撮像工程と、前記撮像画像を用いて、演算処理装置によって前記被測定対象の表面を測定する演算処理工程と、を有し、前記第１線状光の前記被測定対象への入射角と前記第２線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第１反射領域及び前記第２反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある。

【発明の効果】

【0011】

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第１反射像及び第２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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本願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2】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3】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。

【図4A】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4B】図４Ａを上側からみた平面図である。

【図5】図４の表面測定装置の側面図及び図４のスクリーンの正面図である。

【図6】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7】図６の表面測定装置の側面図及び図６のスクリーンの正面図である。

【図8】第２実施形態において第２線状光の照射位置を変えたときの表面測定装置の側面図及びスクリーンの正面図である。

【図9】第２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。

【図10A】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。

【図10B】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。

【図11】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。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。実施形態の説明の前に、本願発明者が行った検討結果について説明する。

【0014】

（光てこに基づく表面測定方法の検討）
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。

【0015】

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、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。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。

【0016】

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、光切断法が、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であるため、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。

【0017】

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。

【0018】

上記したように、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。

【0019】

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、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。

【0020】

以下に説明する実施形態の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。

【0021】

（第１実施形態）
図４及び図５は第１実施形態の表面測定装置１を模式的に示す図である。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。

【0022】

図４Ａに示すように、第１実施形態の表面測定装置１は、第１光源１１及び第２光源１２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。第１光源１１及び第２光源１２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の上流側から第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する。

【0023】

第１光源１１及び第２光源１２は、同一構成であり、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。第１光源１１及び第２光源１２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。

【0024】

第１光源１１は、被測定対象５の移動方向ＭＤと直交する幅方向ＷＤに沿って広がり、かつ、移動方向ＭＤに狭い幅を有する第１線状光Ｌ１を照射する。また、第２光源１２は、被測定対象５の幅方向ＷＤに沿って広がり、かつ、移動方向ＭＤに狭い幅を有する第２線状光Ｌ２を照射する。なお、本発明において、第１光源１１及び第２光源１２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。

【0025】

スクリーン２０は、第１光源１１及び第２光源１２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、第１線状光Ｌ１の第１反射光と、第２線状光Ｌ２の第２反射光とが、投影される。スクリーン２０は、例えば、被測定対象５の全幅分となる第１反射光及び第２反射光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第１反射光及び第２反射光の投影位置が、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、例えば、薄板状でなる帯状の鋼板である。

【0026】

撮像装置３０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の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２１及び第２反射像２２を撮像し、これら第１反射像２１及び第２反射像２２が写った撮像画像を取得する。

【0027】

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、第１反射像２１及び第２反射像２２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。

【0028】

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。図４Ｂでは、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、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて、相互に異なる位置に配置されている。

【0029】

第１光源１１及び第２光源１２は、配置位置の調整により、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて、相互に異なる位置に第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する。これにより、被測定対象５で第１線状光Ｌ１が反射する第１反射領域Ｌｘと、被測定対象５で第２線状光Ｌ２が反射する第２反射領域Ｌｙとは、被測定対象５上の移動方向ＭＤで異なる位置となる。図４Ａ及び図４Ｂの例では、被測定対象５上で第２線状光Ｌ２が反射する第２反射領域Ｌｙの移動方向ＭＤでの位置（以下、第２反射位置と称する）Ｒ２は、被測定対象５上で第１線状光Ｌ１が反射する第１反射領域Ｌｘの移動方向ＭＤでの位置（以下、第１反射位置と称する）Ｒ１よりも、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側に位置している。

【0030】

第１線状光Ｌ１が被測定対象５の第１反射領域Ｌｘで反射することで、スクリーン２０に帯状の第１反射像２１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Ｌｙで反射することで、スクリーン２０に帯状の第２反射像２２が投影される。

【0031】

図５の右側には、図４Ａの表面測定装置１の側面図を示し、図５の左側には、スクリーン２０の正面図を示す。図５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、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角と同じ角度φに設定される。ここで、入射角φは、被測定対象５の表面の面法線と、第１線状光Ｌ１（第２線状光Ｌ２）の光軸とがなす角度である。

【0032】

また、上記したように、本実施形態の場合、第２線状光Ｌ２は、第１線状光Ｌ１よりも被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側の位置（スクリーン２０から遠ざけた位置）で反射する例を示している。よって、第２線状光Ｌ２の第２反射領域Ｌｙとスクリーン２０の投影面との移動方向ＭＤ上での距離（ｄ＋ｐ）は、第１線状光Ｌ１の第１反射領域Ｌｘとスクリーン２０の投影面との移動方向ＭＤ上での距離ｄよりも、第２反射領域Ｌｙをスクリーン２０から遠ざけた距離（間隔ｐ）分だけ長くなる。

【0033】

このため、第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射することによってスクリーン２０に投影される第２反射像２２は、第１線状光Ｌ１が被測定対象５で反射することによってスクリーン２０に投影される第１反射像２１よりも、スクリーン２０の上側の位置にずれて投影される。

【0034】

図４Ｂに示すように、第１線状光Ｌ１が反射する第１反射領域Ｌｘと、第２線状光Ｌ２が反射２する第２反射領域Ｌｙとは、被測定対象５の移動方向ＭＤで上流側及び下流側にずれた位置となる。

【0035】

第１実施形態では、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとの間で、被測定対象５の幅方向ＷＤにおいて表面が測定されない非測定部が生じないように、第１線状光Ｌ１の第１反射領域Ｌｘの両端部のうち第２反射領域Ｌｙに近い側の端部Ｅ１と、第２線状光Ｌ２の第２反射領域Ｌｙの両端部のうち第１反射領域Ｌｘに近い側の端部Ｅ３とが、被測定対象５の幅方向ＷＤにおいて同じ位置に配置される。すなわち、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとを合成すると、被測定対象５において、第１反射領域Ｌｘの両端部のうち第２反射領域Ｌｙから遠い側の端部Ｅ２から第２反射領域Ｌｙの両端部のうち第１反射領域Ｌｘ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。

【0036】

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Ｌｘと第２反射領域Ｌｙ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Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとを、Ｅ１とＥ３とが、幅方向ＷＤ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Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとが連続するようにしてもよい。

【0037】

具体的には、第２光源１２を被測定対象５の移動方向ＭＤのより上流側に配置させたり、幅方向ＷＤに移動させる等して、幅方向ＷＤにおいて第２反射領域Ｌｙが、第１反射領域Ｌｘの領域にまで広がるようにしてもよい。また逆に、第１光源１１を被測定対象５の移動方向ＭＤのより上流側に配置させたり、幅方向ＷＤに移動させる等して、幅方向ＷＤにおいて第１反射領域Ｌｘが、第２反射領域Ｌｙの領域にまで広がるようにしてもよい。

【0038】

図４Ａ及び図４Ｂでは、第１光源１１及び第２光源１２の２つの光源により、被測定対象５の幅方向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、実際には、被測定対象５の幅方向ＷＤの全体に線状光が照射されることが望ましく、例えば、光源の数や線状光の幅などが調整される。

【0039】

そして、図４Ａに示すように、撮像装置３０は、スクリーン２０に投影された第１反射像２１及び第２反射像２２を撮像し、撮像画像を取得する。

【0040】

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２１及び第２反射像２２を撮像することで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２１及び第２反射像２２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。

【0041】

本実施形態では、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角と第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角とを同じ角度φとしており、被測定対象５の表面で第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが反射する位置（即ち、第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙ）を、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて相互にずらしている。これにより、スクリーン２０には、第１反射像２１と第２反射像２２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、被測定対象５の移動方向ＭＤに相当するスクリーン２０の高さ方向ｚに第１反射像２１と第２反射像２２とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。また、この撮像画像には、被測定対象５の幅方向ＷＤに相当するスクリーン２０の幅方向ｘにおいて、第１反射像２１と第２反射像２２とが相互に重なるように撮像される。

【0042】

このため、表面測定装置１では、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を用いても、第１反射像２１及び第２反射像２２がスクリーン２０上の高さ方向ｚで重ならず、かつ、第１反射像２１及び第２反射像２２がスクリーン２０の幅方向ｘでは一部が重なり、被測定対象５の幅方向ＷＤで測定漏れがない撮像画像を得ることができる。

【0043】

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。

【0044】

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。第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２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、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２は傾斜面の傾斜角に応じて反射角が変化する。公知の光切断法の原理により、反射角の変化は、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の基準位置からの変位量として現れるため、光てこの原理により、第１反射像２１及び第２反射像２２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。

【0045】

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、第１反射像２１及び第２反射像２２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。

【0046】

本実施形態の表面測定装置１では、前述したように、スクリーン２０に投影される第１反射像２１と、スクリーン２０に投影される第２反射像２２とが重なることなく、離れた状態で投影される必要がある。次に、スクリーン２０上で第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないように設定する条件について説明する。

【0047】

図５のスクリーン２０の正面図に示すように、前述した第１反射像２１と第２反射像２２とがスクリーン２０上で重ならないようにするには、下記の条件を満たす必要がある。ここで、被測定対象５の幅方向ＷＤ（図４Ａ及び図４Ｂ）に沿って延びる、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２は、被測定対象５の表面で反射することで、スクリーン２０の幅方向ｘに沿って延びる第１反射像２１と第２反射像２２として、スクリーン２０上に投影される。

【0048】

ここで、被測定対象５の移動方向ＭＤにおける第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの位置のずれは、スクリーン２０上では、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１及び第２反射像２２の位置のずれとして表れる。また、被測定対象５の幅方向ＷＤにおける第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの位置のずれは、スクリーン２０上では、スクリーン２０の幅方向ｘにおける第１反射像２１及び第２反射像２２の位置のずれとして表れる。

【0049】

被測定対象５の移動方向ＭＤに対応するスクリーン２０の高さ方向ｚにおいて、第１反射像２１と第２反射像２２が重ならないようにするためには、第１反射像２１と第２反射像２２とのスクリーン２０上での距離Δｚが、以下の式（３）を満たす必要がある。

【0050】

【0051】

ここで、第１反射像２１及び第２反射像２２が、測定バラツキ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、変動範囲ＥＲ１とする。ｗは、変動範囲ＥＲ１のスクリーン２０の高さ方向ｚにおける幅（長さ）であり、第１反射像２１及び第２反射像２２それぞれの高さ方向ｚにおける変動幅を示す。変動範囲ＥＲ１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の高さ方向ｚで生じる第１反射像２１又は第２反射像２２の変動領域に加え、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１又は第２反射像２２の線幅（太さ）を含めることができる。

【0052】

なお、第１反射像２１及び第２反射像は、第１反射領域Ｌｘ又は第２反射領域Ｌｙからスクリーン２０までの距離が異なっていることから明らかなように、第１光源１１及び第２光源１２から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２１の変動範囲ＥＲ１の高さ方向ｚでの幅と第２反射像２２の変動範囲ＥＲ１の高さ方向ｚ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、ｄ＞＞ｐとなる場合には、それらの値の差は極めて小さいものと見なせるので、ここでは、どちらの変動範囲も同じＥＲ１であるとし、その変動幅を同じｗとして説明している。一方で、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。

【0053】

本実施形態においては、第１反射像２１と第２反射像２２との距離△ｚとして、スクリーン２０に投影された第１反射像２１と第２反射像２２との高さ方向ｚにおける像間距離を距離△ｚとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１の変動範囲ＥＲ１の中心位置と、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第２反射像２２の変動範囲ＥＲ１の中心位置との距離を、第１反射像２１と第２反射像２２との距離△ｚとしてもよい。

【0054】

スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１の線幅は、例えば、第１反射領域Ｌｘの移動方向ＭＤにおける位置からスクリーン２０の移動方向ＭＤにおける位置までの距離ｄによって、決めることができる。被測定対象５で想定される第１反射像２１の変動幅ｗの値は、被測定対象５を用いて表面測定を行った過去の操業データ等から予め決定することができる。

【0055】

スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第２反射像２２の線幅は、例えば、第２反射領域Ｌｙの移動方向ＭＤでの位置からスクリーン２０の移動方向ＭＤでの位置までの距離（ｄ＋ｐ）によって決めることができる。被測定対象５で想定される第２反射像２２の変動幅ｗの値は、被測定対象５を用いて表面測定を行った過去の操業データ等から予め決定することができる。

【0056】

スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１及び第２反射像２２の距離Δｚは、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとの移動方向ＭＤにおける間隔ｐと、第１線状光Ｌ１の被測定対象５に対する入射角の角度φ（以下、単に、入射角φとも称する）を用いて、以下の式（４）で表される。なお、本実施形態の場合、第２線状光Ｌ２の被測定対象５に対する入射角の角度はφであり、第１線状光Ｌ１の被測定対象５に対する入射角φと同じである。

【0057】

【0058】

よって、上記の式（４）より、式（３）は、下記の式（５）のように表すことができ、また、下記の式（６）を得ることができる。

【0059】

【0060】

【0061】

以上より、第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないようにするには、式（６）の関係を満たすように、第１光源１１及び第２光源１２を配置すればよい。具体的には、第１光源１１から照射される第１線状光Ｌ１の被測定対象５上での第１反射領域Ｌｘと、第２光源１２から照射される第２線状光Ｌ２の被測定対象５上での第２反射領域Ｌｙとの間隔ｐを調整したり、第１光源１１及び第２光源１２から被測定対象５に照射される第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の入射角φを調整すればよい。

【0062】

上記した式（６）は、第１反射像２１と第２反射像２２が重ならないようにするための下限値を規定している。例えば、図５において、第２反射領域Ｌｙを移動方向ＭＤの上流側（すなわち、スクリーン２０から遠ざかる側）の位置にさらにずらすと、スクリーン２０上において第２反射像２２が、第１反射像２１からさらに上側に離れた位置に投影される。

【0063】

このとき、第２反射像２２は、線幅が太くなり、かつ輝度が下がる。第２反射像２２と第１反射像２１とを離すときの距離の上限値としては、スクリーン２０上での第２反射像２２の輝度が、スクリーン２０上での第１反射像２１の輝度の８０％まで低下する距離までとすることが望ましい。第２反射像２２の輝度が第１反射像２１の輝度の８０％よりも低下してしまうと、撮像画像内における第２反射像２２の解析精度が低下し、被測定対象５の表面形状の測定精度が低下してしまうためである。

【0064】

（第１実施形態の作用及び効果）
以上説明したように、表面測定装置１では、被測定対象５の移動方向ＭＤで第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとが異なる位置となり、かつ、被測定対象５の幅方向ＷＤで第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとが連続する位置になるように、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する（第１線状光照射工程及び第２線状光照射工程）。スクリーン２０には、第１線状光Ｌ１が被測定対象５の表面の第１反射領域Ｌｘで反射することで第１反射像２１が投影され、第２線状光Ｌ２が被測定対象５の表面の第２反射領域Ｌｙで反射することで第２反射像２２が投影される（反射像投影工程）。表面測定装置１では、撮像装置３０でスクリーン２０上の第１反射像２１及び第２反射像２２を撮像し（撮像工程）、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の表面を測定する（演算処理工程）。

【0065】

このように、表面測定装置１では、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の移動方向ＭＤで異なる位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、第１反射像２１と第２反射像２２とがスクリーン２０上で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２１及び第２反射像２２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。

【0066】

また、表面測定装置１では、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、被測定対象５の幅方向ＷＤで第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの間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５の表面を全体に亘って信頼性よく測定することができる。

【0067】

本実施形態においては、第１光源１１及び第２光源１２の２つの光源を設けた場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、第１光源及び第２光源に加えて、第３光源や第４光源等、３つ以上の光源を設けるようにしてもよい。この場合、光源の数を増やした分だけ、スクリーン２０上には反射像が表れる。このような場合には、上述した式（６）に示す関係が、各反射像の間で満たされるように、第３光源や第４光源等の他の光源を配置すればよい。

【0068】

さらに、上述した第１実施形態においては、第１光源１１及び第２光源１２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、第１光源１１及び第２光源１２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。

【0069】

（第２実施形態）
図６及び図７は第２実施形態の表面測定装置１ａを説明するための図である。第２実施形態では、被測定対象５を、ローラ５０の曲面上部に沿って湾曲させながら移動させる態様を例に挙げて説明する。図６に示すように、第２実施形態の表面測定装置１ａでは、被測定対象５の移動中の振動などを防止する目的で、被測定対象５をローラ５０の曲面上部に押し付けながら移動させている点が、上述した第１実施形態とは相違している。

【0070】

被測定対象５にはテンションがかけられており、被測定対象５は、ローラ５０の曲面に当接することで曲面Ｄが形成されながら、移動方向ＭＤに移動する。そして、ローラ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。

【0071】

表面測定装置１ａには、ローラ５０の曲面の頂点部の上方に、第１光源１１及び第２光源１２がスクリーン２０と対向するように配置されている。本実施形態の場合、第１光源１１及び第２光源１２は、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側に配置されており、スクリーン２０は、被測定対象５の移動方向ＭＤの下流側に配置されている。これら第１光源１１及び第２光源１２と、スクリーン２０との間に、ローラ５０の曲面の頂点部が位置している。

【0072】

第２実施形態の場合、第１光源１１から照射される第１線状光Ｌ１は被測定対象５の曲面Ｄの第１反射領域Ｌｘで反射する。第１光源１１は、例えば、ローラ５０の曲面の頂上部を高さの基準位置とした場合、この基準位置よりも高い位置で、かつ基準位置よりも移動方向ＭＤの上流側に配置されている。第１光源１１は、ローラ５０の曲面の頂上部にある被測定対象５の湾曲した表面に、被測定対象５の幅方向ＷＤに亘って第１線状光Ｌ１を照射する（第１線状光照射工程）。

【0073】

一方、第２光源１２は、基準位置よりも高く、かつ第１光源１１の高さ位置によりも低い位置に配置されているとともに、第１光源１１と同様に基準位置よりも移動方向ＭＤの上流側に配置されている。第２光源１２は、被測定対象５の湾曲した表面のうち、第１線状光Ｌ１が照射される位置とは異なる位置に、被測定対象５の幅方向ＷＤに亘って第２線状光Ｌ２を照射する（第２線状光照射工程）。第２光源１２から照射される第２線状光Ｌ２は、第１反射領域Ｌｘよりも、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側（すなわち、スクリーン２０から遠ざかる側）に位置する第２反射領域Ｌｙで反射する。

【0074】

ここで、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への入射角とを同じ角度φとしており、第１光源１１及び第２光源１２は、前記第１反射領域Ｌｘ及び前記第２反射領域Ｌｙが、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて異なる位置になるようにし、被測定対象５の幅方向ＷＤでは第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとの間に隙間がなく連続するように、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の照射位置が設定されている。これにより、第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、被測定対象５の幅方向ＷＤで第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとの間に未測定領域が発生することがなく、被測定対象５の幅方向ＷＤについて、途切れのない連続的な表面測定を行え得る。

【0075】

第１線状光Ｌは被測定対象５の第１反射領域Ｌｘで反射し、スクリーン２０に帯状の第１反射像２１が投影される。また同様に、第２線状光Ｌ２は被測定対象５の第２反射領域Ｌｙで反射し、スクリーン２０に帯状の第２反射像２２が投影される（反射像投影工程）。

【0076】

図７の右側には、図６の側面図を示し、図７の左側には、スクリーン２０の正面図を示す。図７に示すように、第１線状光Ｌ１の被測定対象５への入射角φは、第２線状光Ｌ２の被測定対象５への入射角φと同じ角度に設定される。このため、第２実施形態の場合、被測定対象５の表面における第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとの位置のずれは、第１光源１１及び第２光源１２の配置位置を変えることで調整される。

【0077】

第２実施形態の場合、第２光源１２は、上記したように第１線状光Ｌ１が反射する第１反射領域Ｌｘよりも、被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側に第２反射領域Ｌｙが位置するように、高さ位置が設定されている。

【0078】

このように、第２反射領域Ｌｙが、第１反射領域Ｌｘよりもスクリーン２０から遠ざかる上流側にあることによって、第２反射領域Ｌｙとスクリーン２０との距離は、第１反射領域Ｌｘとスクリーン２０との距離よりも長くなる。このため、第２線状光Ｌ２が被測定対象５の第２反射領域Ｌｙで反射することによってスクリーン２０に投影される第２反射像２２は、第１線状光Ｌ１が被測定対象５の第１反射領域Ｌｘで反射することによってスクリーン２０に投影される第１反射像２１よりも、スクリーン２０の高さ方向ｚにおいて上側に位置する。

【0079】

すなわち、被測定対象５の移動方向ＭＤにおける第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの位置のずれは、スクリーン２０上では、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１及び第２反射像２２の位置のずれとして表れる。なお、被測定対象５の幅方向ＷＤにおける第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの位置のずれは、スクリーン２０上では、スクリーン２０の幅方向ｘにおける第１反射像２１及び第２反射像２２の位置のずれとして表れる。

【0080】

図７左側のスクリーン２０の正面図に示すように、スクリーン２０上において、スクリーン２０の高さ方向ｚで第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないようにするためには、第１反射像２１と第２反射像２２との距離Δｚが第１実施形態で説明した式（３）を満たす必要がある。ここでは、ローラ５０の曲面の頂上部にある被測定対象５に第１線状光Ｌ１を照射し、ローラ５０の曲面の頂上部に、第１反射領域Ｌｘがある場合について以下説明する。なお、Ｒ１は、第１反射領域Ｌｘの移動方向ＭＤでの位置（第１反射位置）を示し、Ｒ２は、第２反射領域Ｌｙの移動方向ＭＤでの位置（第２反射位置）を示す。

【0081】

ここで、図７に示すｚ^０は、スクリーン２０上に投影される第１反射像２１の高さ位置を示したものである。具体的にはｚ^０は、ローラ５０の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン２０の高さ方向ｚでの第１反射像２１の高さ位置ｚ^０を示している。

【0082】

なお、本実施形態においては、第１反射像２１の高さ位置ｚ^０として、スクリーン２０上に投影される第１反射像２１の高さ位置を示すようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ローラ５０の曲面の頂上部を高さの基準位置として、スクリーン２０上の第１反射像２１の変動範囲ＥＲ１の中心までを第１反射像２１の高さ位置ｚ^０としてもよい。第１反射像２１の変動範囲ＥＲ１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の高さ方向ｚで生じる第１反射像２１の変動領域に加え、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第１反射像２１の線幅（太さ）を含めることができる。

【0083】

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、ｄ＞＞ｒ・ｓｉｎθ（ｒはローラ５０の半径、θは開き角（後述する））となる場合には、それらの値の差は極めて小さいものと見なせるので、ここでは、どちらの変動範囲も同じＥＲ１であるとし、その変動幅を同じｗとして説明する。一方で、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。

【0084】

図７に示すｚ^＋は、スクリーン２０上に投影される第２反射像２２の高さ位置を示したものである。具体的にはｚ^＋は、ローラ５０の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン２０の高さ方向ｚでの第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋を示している。

【0085】

なお、本実施形態においては、第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋として、スクリーン２０上に投影される第２反射像２２の高さ位置を示すようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ローラ５０の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン２０上の第２反射像２２の変動範囲ＥＲ１の中心までを第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋としてもよい。第２反射像２２の変動範囲ＥＲ２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の高さ方向ｚで生じる第２反射像２２の変動領域に加え、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける第２反射像２２の線幅（太さ）を含めることができる。

【0086】

本実施形態の場合では、第２反射領域Ｌｙは、第１反射領域Ｌｘから、移動方向ＭＤの上流側に開き角θだけずれている。これにより、スクリーン２０の高さ方向ｚでは、ｚ^＋＞ｚ^０となる。

【0087】

開き角θは、被測定対象５で第１線状光Ｌ１が反射する第１反射領域Ｌｘから、ローラ５０の断面円の中心を結ぶ半径線ｒ１と、被測定対象５で第２線状光Ｌ２が反射する第２反射領域Ｌｙから、当該中心を結ぶ半径線ｒ２と、がなす角度（すなわち、ローラ５０の断面円の中心で半径線ｒ１，ｒ２が交差する角度）である。ここで、第１反射像２１の高さ位置ｚ^＋と、第２反射像２２の高さ位置ｚ^０とを用いて、スクリーン２０の高さ方向ｚにおける、第１反射像２１と第２反射像２２との距離Δｚを表すと、下記の式（７）のように表すことができる。

【0088】

【0089】

図７では、ローラ５０の頂点部を高さの基準位置とし、ローラ５０の頂点部の第１反射領域Ｌｘに第１線状光Ｌ１を照射した場合が示されているが、高さの基準位置は必ずしもローラ５０の頂点部には限定されない。例えば、ローラ５０の頂点部から、移動方向ＭＤの上流側又は下流側に所定距離移動した被測定対象５上の位置を基準に開き角θを求めても、以下の説明が成り立つ。

【0090】

ここで、ローラ５０の頂点部を高さの基準位置とし、当該基準位置における接線上での、頂点部（第１線状光Ｌ１の第１反射領域Ｌｘ）からスクリーン２０の投影面までの距離をｄとする。また、被測定対象５の第１反射領域Ｌｘでの接線の面法線と、第１線状光Ｌ１の光軸とがなす入射角をφとすると、距離ｄ及び入射角φにより、第１反射像２１の高さ位置ｚ^０は、下記の式（８）で表される。

【0091】

【0092】

また、被測定対象５の第２反射領域Ｌｙでの接線の面法線と、第２線状光Ｌ２の光軸とがなす入射角も第１線状光の入射角φと同じとし、ローラ５０の半径をｒとすると、第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋は、下記の式（９）のように表される。ここで、開き角θは、２度以下であり、微小であることから、式（９）では、開き角θは微小であるという仮定を用いた。

【0093】

【0094】

上記の式（７）及び式（９）を用いると、下記の式（１０）が得られる。

【0095】

【0096】

したがって、上記の式（１０）と式（３）とを併せると、下記の式（１１）が得られる。

【0097】

【0098】

第２実施形態では、第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないようにするためには、式（１１）の関係を満たすように、第１光源１１、第２光源１２及びスクリーン２０の位置等を設定すればよい。具体的には、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への入射角とは、同じ角度φであり、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第１光源１１と第２光源１２との間で開き角θを、式（１１）の関係を満たすように設定すればよい。

【0099】

上記した式（１１）は、第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないようにするための下限値を規定している。第１反射像２１と第２反射像２２とを遠ざけることができる上限値は下記のように規定される。図７に示すように、ローラ５０の頂点部を高さゼロ地点（高さの基準位置）とし、スクリーン２０の上端の高さ位置をｈとすると、第２反射像２２がスクリーン２０から外れずに投影される必要があるため、第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋はスクリーン２０の高さ位置ｈよりも低く設定される必要がある。よって、上限値は、第２反射像２２の高さ位置ｚ^＋＜スクリーン２０の上端の高さ位置ｈとなる（ｚ^＋＜ｈ）。

【0100】

図７との同一部分に同一符号を付して示す図８は、他の実施形態を示しており、第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射する第２反射領域Ｌｙを、移動方向ＭＤの下流側（スクリーン２０に近づく側）に変えたときの実施形態を示す。すなわち、第１光源１１からの第１線状光Ｌ１が被測定対象５で反射する第１反射領域Ｌｘ（基準位置）から、スクリーン２０寄りに、第２反射領域Ｌｙを開き角θでずらした態様が示されている。この態様の場合は、スクリーン２０に投影される第２反射像２２の高さ位置ｚ^－は、下記の式（１２）から得られる。

【0101】

【0102】

上記の式（７）及び式（１２）を用いると、上記の式（１０）が得られ、図８に示すような実施態様でも、図７に示す実施態様と同様に、下限値の規定として上記の式（１１）が得られる。

【0103】

第２線状光Ｌ２が被測定対象５で反射する第２反射領域Ｌｙを、基準位置（第１反射領域Ｌｘ）からスクリーン２０寄りに開き角θずらす場合においても、式（１１）を満たすように、第１光源１１及び第２光源１２を配置すればよい。具体的には、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第１光源１１と第２光源１２との間の開き角θを、式（１１）を満たすように設置すればよい。

【0104】

図８に示す実施態様においても、上記した式（１１）は、第１反射像２１と第２反射像２２が重ならないようにするための下限値を規定している。第１反射像２１と第２反射像２２を遠ざけることができる上限値は下記のように規定される。

【0105】

図８に示すように、ローラ５０の頂点部を高さゼロ地点（高さの基準位置）とし、スクリーン２０の下端の高さ位置をｈｘとすると、第２反射像２２がスクリーン２０から外れずに投影される必要があるため、第２反射像２２の高さ位置ｚ^－はスクリーン２０の下端の高さ位置ｈｘよりも高く設定される必要がある。よって、第１反射像２１と第２反射像２２が離れる上限値は、第２反射像２２の高さ位置ｚ^－＞スクリーン２０の下端の高さ位置ｈｘとなる（ｚ^－＞ｈｘ）。

【0106】

撮像装置３０は、スクリーン２０上のこれら第１反射像２１及び第２反射像２２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２１及び第２反射像２２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。

【0107】

本実施形態では、前述した図６～図８のように、光源として、第１光源１１及び第２光源１２を使用する態様を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、第１光源及び第２光源に加えて、第３光源や第４光源等、３以上の光源を設けるようにしてもよい。この場合、光源の数を増やした分だけ、スクリーン２０上には反射像が表れる。このような場合には、上述した式（１１）に示す関係が、各反射像の間で満たされるように、第３光源や第４光源等の他の光源を配置すればよい。

【0108】

ここで、図７に示すような実施形態において、第１光源１１及び第２光源１２に加えて、さらに第３光源及び第４光源を設置して、スクリーン２０に４つの第１反射像２１、第２反射像２２、第３反射像及び第４反射像が投影される例について、図９を用いて以下説明する。図９は、スクリーン２０の正面図を示している。

【0109】

図９において、第１反射像２１は、第１光源１１からの第１線状光Ｌ１が被測定対象５の曲面Ｄで反射することでスクリーン２０上に投影された像を示し、第２反射像２２は、第２光源１２からの第２線状光Ｌ２が被測定対象５の曲面Ｄで反射することでスクリーン上に投影された像を示す。また、第３反射像２３は、図示しない第３光源からの第３線状光が被測定対象５の曲面Ｄで反射することでスクリーン２０上に投影された像を示し、第４反射像２４は、図示しない第４光源からの第４線状光が被測定対象５の曲面Ｄで反射することでスクリーン２０上に投影された像を示す。なお、これら第３線状光及び第４線状光の入射角も、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ３と同じ入射角φとする。

【0110】

図９に示すように、スクリーン２０の位置Ｐ１では、スクリーン２０の高さ方向ｚで第１反射像２１と第２反射像２２と存在している。この際、スクリーン２０の高さ方向ｚで第１反射像２１と第２反射像２２とが重ならないようにするためには、例えば、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第１光源と第２光源との間の開き角θ（図７及び図８）が上記の式（１１）の関係を満たすように設定される。

【0111】

また、スクリーン２０の位置Ｐ２では、スクリーン２０の高さ方向ｚで第１反射像２１と第２反射像２２と第３反射像２３とが存在している。この際、スクリーン２０の高さ方向ｚで第１反射像２１と第２反射像２２と第３反射像２３とが重ならないようにするためには、例えば、第１線状光Ｌ１、第２線状光Ｌ２及び第３線状光の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第１光源と第２光源との間の開き角θと、第２光源と第３光源との間の開き角θと、第１光源と第３光源との間の開き角θ（図７及び図８）とがそれぞれ上記の式（１１）の関係を満たすように設定される。

【0112】

また、スクリーン２０の位置Ｐ３では、スクリーン２０の高さ方向ｚで第２反射像２２と第３反射像２３とが存在している。この際、スクリーン２０の高さ方向ｚで第２反射像２２と第３反射像２３とが重ならないようにするためには、例えば、第２線状光Ｌ２及び第３線状光の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第２光源と第３光源との間の開き角θ（図７及び図８）が上記の式（１１）の関係を満たすように設定される。

【0113】

また、スクリーン２０の位置Ｐ４では、スクリーン２０の高さ方向ｚで第２反射像２２と第３反射像２３と第４反射像２４とが存在している。この際、スクリーン２０の高さ方向ｚで第２反射像２２と第３反射像２３と第４反射像２４とが重ならないようにするためには、例えば、第２線状光Ｌ２、第３線状光及び第４線状光の入射角φと距離ｄとが予め設定されている場合、第２光源と第４光源との間の開き角θと、第２光源と第３光源との間の開き角θと、第３光源と第４光源との間の開き角θと（図７及び図８）がそれぞれ上記の式（１１）の関係を満たすように設定される。

【0114】

図９の説明は、第１実施形態の被測定対象５が平面上を移動する第１実施態様においても同様に適用される。第２実施形態では開き角θ（図７及び図８）を設定するが、前述した第１実施形態では、図９の位置Ｐ１～Ｐ４において、式（６）の関係を満たすように、被測定対象５上での第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの間隔ｐ(図５)を設定すればよい。

【0115】

（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を有する被測定対象５の移動方向ＭＤで第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとが異なる位置となり、かつ、被測定対象５の幅方向ＷＤで第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙとが連続する位置になるように、第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２を照射する。

【0116】

このように、表面測定装置１ａ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、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の移動方向ＭＤで異なる位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、第１反射像２１と第２反射像２２とがスクリーン２０上で重ならないように投影できる。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２１及び第２反射像２２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。

【0117】

また、表面測定装置１ａでも、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、被測定対象５の幅方向ＷＤで第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙの間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、広い幅を有する曲面した被測定対象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。

【0118】

なお、上述した第２実施形態においては、第１光源１１及び第２光源１２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、第１光源１１及び第２光源１２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。

【0119】

（第３実施形態）
図１０Ａ及び図１０Ｂは、第３実施形態の表面測定装置１ｂを説明するための図である。表面測定装置１ｂは、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。

【0120】

ここで、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への入射角とは、同じ角度である。なお、入射角の定義は、上述した第１実施形態の入射角φと同じであるため、ここではその説明は省略する。また、第１線状光Ｌ１が被測定対象５の表面で反射する位置である第１反射領域Ｌｘ、及び、第２線状光Ｌ２が被測定対象５の表面で反射する位置である第２反射領域Ｌｙは、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて同じ位置にあり、かつ、被測定対象５の幅方向ＷＤにおいて連続する位置にある。

【0121】

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２１と第２反射像２２とが、スクリーン２０の高さ方向ｚで重なり、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。

【0122】

しかし、第３実施形態では、第１光源１１及び第２光源１２の照射時刻をずらすことにより、スクリーン２０に第１反射像２１及び第２反射像２２が同時に表れないようにし、スクリーン２０上で第１反射像２１及び第２反射像２２が重なることを回避している。

【0123】

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第３実施形態の表面測定装置１ｂでは、第１光源１１と第２光源１２とが被測定対象５から同じ高さ位置に配置されており、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙ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、同じ高さ位置で被測定対象５の幅方向ＷＤに沿って並んで配置されており、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙは、被測定対象５の幅方向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、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置に照射する（第１線状光照射工程及び第２線状光照射工程）。

【0124】

これにより、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２１と第２反射像２２とがスクリーン２０に投影された場合、第１反射像２１及び第２反射像２２は、スクリーン２０の高さ方向ｚで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）。

【0125】

第３実施形態の表面測定装置１ｂは、第１実施形態の表面測定装置１と同様に、撮像装置３０と、撮像装置３０が接続された演算処理装置４０とを備えている。この場合、演算処理装置４０は、第１光源１１及び第２光源１２にも接続された構成（図１０Ａ及び図１０Ｂでが図示せず）を有しており、第１光源１１及び第２光源１２の各照射時刻を制御する。

【0126】

表面測定装置１ｂでは、図１０Ａ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に第１反射像２１を投影する。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２１のみが投影される。次に、図１０Ｂ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には第２反射像２２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。

【0127】

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との間でずれた、それぞれの照射時刻を含むように、スクリーン２０を撮像する時刻を合わせることで、第１反射像２１と第２反射像２２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。

【0128】

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。

【0129】

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上の第１反射像２１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上の第２反射像２２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。

【0130】

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。

【0131】

（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、第１反射像２１と第２反射像２２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２１と第２反射像２２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２１と第２反射像２２とが重ならずに、第１反射像２１及び第２反射像２２のいずれか一方のみが撮像された撮像画像を取得する。

【0132】

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、第１光源１１と第２光源１２とを被測定対象５の移動方向ＭＤの上流側又は下流側にずらして配置することなく、スクリーン２０に投影される第１反射像２１及び第２反射像２２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。

【0133】

以上により、表面測定装置１ｂ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２１及び第２反射像２２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。

【0134】

また、表面測定装置１ｂでも、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、被測定対象５の幅方向ＷＤにおいて、第１線状光Ｌ１が反射される第１反射領域Ｌｘと、第２線状光Ｌ２が反射する第２反射領域Ｌｙとの間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。よって、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。

【0135】

なお、上述した第３実施形態においては、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第１光源１１と第２光源１２とを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、光源として、第１光源１１及び第２光源１２に加えて、第３光源や第４光源等、３つ以上の光源を設けるようにしてもよい。３つ目の第３光源を配置する場合にも、第１光源１１及び第２光源１２間での照射時刻と、第１光源１１及び第３光源間での照射時刻と、第２光源１２及び第３光源間での照射時刻とをそれぞれずらして第１反射像２１、第２反射像２２及び第３反射像同士が重ならないようし、これら第１光源１１、第２光源１２及び第３光源の各照射時刻に、撮像装置３０の撮像時刻を同期させればよい。

【0136】

また、上述した第３実施形態においては、第１反射像２１及び第２反射像２２を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第１反射像２１及び第２反射像２２を個々に撮像してもよい。

【0137】

また、上述した第３実施形態においては、被測定対象として、上述した第１実施形態と同様に、平面上を移動する被測定対象５の表面を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、上述した第２実施形態と同様に、ローラ５０により曲面が形成された被測定対象５の表面を測定するようにしてもよい。

【0138】

さらに、上述した第３実施形態においては、第１光源１１及び第２光源１２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、第１光源１１及び第２光源１２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。

【0139】

（第４実施形態）
図１１は第４実施形態の表面測定装置１ｃを説明するための図である。表面測定装置１ｃ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。

【0140】

ここで、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への入射角とは、同じ角度である。なお、入射角の定義は、上述した第１実施形態の入射角φと同じであるため、ここではその説明は省略する。また、第１線状光Ｌ１が被測定対象５の表面で反射する位置である第１反射領域Ｌｘ、及び、第２線状光Ｌ２が被測定対象５の表面で反射する位置である第２反射領域Ｌｙは、被測定対象５の移動方向ＭＤにおいて同じ位置にあり、かつ、被測定対象５の幅方向ＷＤにおいて連続する位置にある。

【0141】

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２１と第２反射像２２とが、スクリーン２０の高さ方向ｚで重なり、かつスクリーン２０の幅方向ｘで一部重なっている。

【0142】

しかし、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との波長をずらすことにより、スクリーン２０に投影される第１反射像２１及び第２反射像２２を波長の違いにより分離できるように構成されている。

【0143】

図１１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とが被測定対象５から同じ高さ位置に配置されており、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙ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、同じ高さ位置で被測定対象５の幅方向ＷＤに沿って並んで配置されており、第１反射領域Ｌｘと第２反射領域Ｌｙは、被測定対象５の幅方向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、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置に照射する（第１線状光照射工程及び第２線状光照射工程）。

【0144】

しかし、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２１及び第２反射像２２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）。

【0145】

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で分離できるような異なる波長帯に設定する。

【0146】

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２１及び第２反射像２２を撮像装置３０により撮像する（撮像工程）。

【0147】

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２１と第２反射像２２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。

【0148】

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２１及び第２反射像２２を撮像した撮像画像を演算処理装置４０に出力する。

【0149】

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Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙ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。

【0150】

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２１と第２反射像２２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２１及び第２反射像２２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。

【0151】

（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、第１反射像２１と第２反射像２２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２１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２２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２１及び第２反射像２２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２１及び第２反射像２２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。

【0152】

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２１及び第２反射像２２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。

【0153】

また、表面測定装置１ｃでも、第１線状光Ｌ１と第２線状光Ｌ２とが、被測定対象５の幅方向ＷＤで連続する位置にて反射するように、第１光源１１及び第２光源１２を配置しているため、被測定対象５の第１線状光Ｌ１が反射される領域（第１反射領域Ｌｘ）と、第２線状光Ｌ２が反射する領域（第２反射領域Ｌｙ）との間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。よって、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。

【0154】

上述した第４実施形態においては、図１１に示すように、第１光源１１及び第２光源１２を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、光源として、第１光源１１及び第２光源１２に加えて、第３光源や第４光源等、３つ以上の光源を設けるようにしてもよい。例えば、３つ目の第３光源を配置する場合には、第３光源から照射される第３線状光の波長を、他の第１線状光Ｌ１及び第２線状光Ｌ２とは異なる波長に設定する。

【0155】

この場合、演算処理装置４０は、第１反射像２１及び第２反射像２２に加えて、第３線状光が被測定対象５で反射することによりスクリーン２０に投影される第３反射像も撮像された撮像画像を撮像装置３０から受け取る。演算処理装置４０は、第１反射像２１、第２反射像２２及び第３反射像が撮像された撮像画像から、第１反射像２１、第２反射像２２及び第３反射像を波長の違いにより分離したデータを生成し、当該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。

【0156】

また、上述した第４実施形態においては、被測定対象として、上述した第１実施形態と同様に、平面上を移動する被測定対象５の表面を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、上述した第２実施形態と同様に、ローラ５０により曲面が形成された被測定対象５の表面を測定するようにしてもよい。

【0157】

さらに、上述した第４実施形態においては、第１光源１１及び第２光源１２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、第１光源１１及び第２光源１２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。

【0158】

なお、各実施形態において、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、第１反射領域Ｌｘ及び第２反射領域Ｌｙ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、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２１及び第２反射像２２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。

【符号の説明】

【0159】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 表面測定装置
５ 被測定対象
１１ 第１光源
１２ 第２光源
２０ スクリーン
２１ 第１反射像
２２ 第２反射像
２３ 第３反射像
２４ 第４反射像
３０ 撮像装置
４０ 演算処理装置
５０ ローラ
Ｌ１ 第１線状光
Ｌ２ 第２線状光
Ｌｘ 第１反射領域
Ｌｙ 第２反射領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】