(57)【要約】【課題】簡易な構成により、表面反射と内部反射とを区別して計測する計測装置および計測方法を提供すること。【解決手段】照射光を発光する発光部と、照射光の発散度合いを変える第１のレンズと、照射光を絞る絞り部と、照射光を対象物の予め定められた方向から照射するように集光する第２のレンズと、絞り部と第２のレンズとの間に配置され、照射光が対象物に照射されて反射した反射光を複数の受光素子で受光し反射角度に対する受光光量分布を出力する受光部と、複数の照射光を発光させるように発光部を制御し、複数の照射光が対象物に照射されて反射した反射光を受光し複数の受光光量分布を出力するように受光部を制御し、複数の受光光量分布が合成された合成受光光量分布から算出された反射角度ごとの受光光量幅の最小値の反射角度に対する分布を示す近似曲線を演算する演算部と、を含む。【選択図】図５
2019060649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を備え対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、
前記発光部から発光された前記照射光の発散度合いを変える第１のレンズと、
前記第１のレンズから出射された前記照射光を絞る絞り部と、
前記絞り部を通過した前記照射光を前記対象物の予め定められた方向から照射するように集光する第２のレンズと、
複数の受光素子を備えるとともに前記絞り部と前記第２のレンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を前記複数の受光素子で受光し反射角度に対する受光光量分布を出力する受光部と、
前記複数の発光素子の少なくとも一部を発光させて複数の照射光を発光させるように前記発光部を制御し、前記複数の照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を受光し複数の受光光量分布を出力するように前記受光部を制御し、前記複数の受光光量分布が合成された合成受光光量分布から算出された前記反射角度ごとの受光光量幅の最小値の前記反射角度に対する分布を示す近似曲線を演算する演算部と、を含む
計測装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記受光光量幅ごとに予め定められた範囲の受光光量を抽出し、前記予め定められた範囲の受光光量を用いて前記近似曲線を演算する
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記受光光量幅ごとに受光光量の最小値を抽出し、前記最小値を用いて前記近似曲線を演算する
請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記最小値を接続して前記近似曲線を演算する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記最小値を多項式近似して前記近似曲線を演算する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記受光光量幅ごとに前記最小値から予め定められた範囲の受光光量を抽出し、前記予め定められた範囲の受光光量を用いて前記近似曲線を演算する
請求項２に記載の計測装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記予め定められた範囲の受光光量の最小値と最大値の平均値を接続して前記近似曲線を演算する
請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記予め定められた方向が前記第２のレンズの光軸に平行な方向である
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記予め定められた方向が前記第２のレンズの光軸に平行な方向に対して予め定められた複数の角度をなす複数の方向であり、
前記演算部は前記複数の方向ごとに前記近似曲線を演算し、複数の前記近似曲線が合成された合成近似曲線の最小値の反射角度に対する分布をさらに演算する
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記照射光の照射方向を設定する設定手段をさらに含み、
前記演算部は前記照射光の照射方向が前記複数の方向となるように前記設定手段を制御しつつ前記合成近似曲線の最小値の反射角度に対する分布を演算する
請求項９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記設定手段が、前記対象物に対して垂直な方向に対する傾斜角度が可変とされた、前記発光部、前記第１のレンズ、前記絞り部、前記第２のレンズ、および前記受光部が一体化された光学モジュールである
請求項１０に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記設定手段が、前記対象物の傾斜角度を設定可能な前記対象物の搭載部である
請求項１０に記載の計測装置。
【請求項１３】
前記設定手段が、前記絞りの位置を変える位置変更部である
請求項１０に記載の計測装置。
【請求項１４】
複数の発光素子を備え対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、
前記発光部から発光された前記照射光の発散度合いを変える第１のレンズと、
前記第１のレンズから出射された前記照射光を絞る絞り部と、
前記絞り部を通過した前記照射光を前記対象物の予め定められた方向から照射するように集光する第２のレンズと、
複数の受光素子を備えるとともに前記絞り部と前記第２のレンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を前記複数の受光素子で受光し反射角度に対する受光光量分布を出力する受光部と、を含む計測装置を用いた計測方法であって、
演算部により、前記複数の発光素子の少なくとも一部を発光させて複数の照射光を発光させるように前記発光部を制御し、前記複数の照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を受光し複数の受光光量分布を出力するように前記受光部を制御し、前記複数の受光光量分布が合成された合成受光光量分布から算出された前記反射角度ごとの受光光量幅の最小値の前記反射角度に対する分布を示す近似曲線を演算する
計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、灰色基準濃度を有する基準部材と、読取部と、読取時ライン信号と読取時ライン信号の周期よりも長い周期を有する補正時ライン信号とを出力する出力部と、変換部と、補正部と、制御部と、を備え、制御部は、補正時ライン信号を出力部から出力するとき、補正時ライン信号に基づきライン毎に基準部材を読み取ることによって補正データを取得する補正データ取得処理と、読取時ライン信号を出力部から出力するとき、読取時ライン信号に基づきライン毎に原稿を読み取ることによって取得したデジタルデータを補正データに基づきシェーディング補正することによって階調値を取得する読取処理と、を実行する画像読取装置が開示されている。特許文献１に開示された画像読取装置は、白データの最小値を用いているが、該最小値は基準板の読取値の最小値である。
【０００３】
特許文献２には、第１の方向から測定対象を照射して拡散光を測定することで得られる第１の反射率を取得する第１の取得手段と、第１の方向よりも地平に近い方向である第２の方向から測定対象を照射して拡散光を測定することで得られる第２の反射率を取得する第２の取得手段と、取得した第１の反射率と第２の反射率とに基づいて、測定対象が内部散乱の影響を受ける対象であるかを判定する判定手段と、判定手段による判定結果に基づいて測定対象の反射特性を出力する出力手段とを有することを特徴とする測定装置が開示されている。特許文献２に開示された測定装置では、照明部および受光部を移動させて測定対象における内部散乱の影響を測定している。
【０００４】
特許文献３には、イメージデータ読取部のイメージデータを読取る読取手段、イメージデータ読取部を照明する照明手段、イメージデータ読取部に設けられた濃度基準板、濃度基準板が照明手段で照明されたときの濃度基準板の反射光を読取手段で読取り、その値をオフセットとして保持するオフセット保持手段、濃度基準板が照明手段で照明されないときの濃度基準板の反射光を読取手段で読取り、その値を黒基準値として保持する黒基準値保持手段、濃度基準板が照明手段で照明されたときの濃度基準板の反射光を読取手段で読取り、その値を白基準値として保持する白基準値保持手段、ならびにイメージデータ読取部に位置する原稿を照明手段で照明して読取手段で読取り、得られた原稿のイメージデータに対して、オフセット保持手段に保持されたオフセット、黒基準値保持手段に保持された黒基準値および白基準値保持手段に保持された白基準値を用いる予め定められた式を適用して、読取手段で読取られた原稿のイメージデータを補正する補正手段、を含むことを特徴とするシェーディング補正装置が開示されている。特許文献３に開示されたシェーディング補正装置では、読取手段で読取られた所定ライン分のデータの平均値の最小値を用いて補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１６３１０１号公報
【特許文献２】特開２０１７−０２０８１６号公報
【特許文献３】特開平０７−２１２５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、簡易な構成により、表面反射と内部反射とを区別して計測する計測装置および計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の計測装置は、複数の発光素子を備え対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、前記発光部から発光された前記照射光の発散度合いを変える第１のレンズと、前記第１のレンズから出射された前記照射光を絞る絞り部と、前記絞り部を通過した前記照射光を前記対象物の予め定められた方向から照射するように集光する第２のレンズと、複数の受光素子を備えるとともに前記絞り部と前記第２のレンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を前記複数の受光素子で受光し反射角度に対する受光光量分布を出力する受光部と、前記複数の発光素子の少なくとも一部を発光させて複数の照射光を発光させるように前記発光部を制御し、前記複数の照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を受光し複数の受光光量分布を出力するように前記受光部を制御し、前記複数の受光光量分布が合成された合成受光光量分布から算出された前記反射角度ごとの受光光量幅の最小値の前記反射角度に対する分布を示す近似曲線を演算する演算部と、を含むものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記演算部は、前記受光光量幅ごとに予め定められた範囲の受光光量を抽出し、前記予め定められた範囲の受光光量を用いて前記近似曲線を演算するものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記演算部は、前記受光光量幅ごとに受光光量の最小値を抽出し、前記最小値を用いて前記近似曲線を演算するものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記演算部は、前記最小値を接続して前記近似曲線を演算するものである。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記演算部は、前記最小値を多項式近似して前記近似曲線を演算するものである。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記演算部は、前記受光光量幅ごとに前記最小値から予め定められた範囲の受光光量を抽出し、前記予め定められた範囲の受光光量を用いて前記近似曲線を演算するものである。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記演算部は、前記予め定められた範囲の受光光量の最小値と最大値の平均値を接続して前記近似曲線を演算するものである。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記予め定められた方向が前記第２のレンズの光軸に平行な方向であるものである。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記予め定められた方向が前記第２のレンズの光軸に平行な方向に対して予め定められた複数の角度をなす複数の方向であり、前記演算部は前記複数の方向ごとに前記近似曲線を演算し、複数の前記近似曲線が合成された合成近似曲線の最小値の反射角度に対する分布をさらに演算するものである。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記照射光の照射方向を設定する設定手段をさらに含み、前記演算部は前記照射光の照射方向が前記複数の方向となるように前記設定手段を制御しつつ前記合成近似曲線の最小値の反射角度に対する分布を演算するものである。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記設定手段が、前記対象物に対して垂直な方向に対する傾斜角度が可変とされた、前記発光部、前記第１のレンズ、前記絞り部、前記第２のレンズ、および前記受光部が一体化された光学モジュールであるものである。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記設定手段が、前記対象物の傾斜角度を設定可能な前記対象物の搭載部であるものである。
【００１９】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記設定手段が、前記絞りの位置を変える位置変更部であるものである。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１４に記載の計測方法は、複数の発光素子を備え対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、前記発光部から発光された前記照射光の発散度合いを変える第１のレンズと、前記第１のレンズから出射された前記照射光を絞る絞り部と、前記絞り部を通過した前記照射光を前記対象物の予め定められた方向から照射するように集光する第２のレンズと、複数の受光素子を備えるとともに前記絞り部と前記第２のレンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を前記複数の受光素子で受光し反射角度に対する受光光量分布を出力する受光部と、を含む計測装置を用いた計測方法であって、演算部により、前記複数の発光素子の少なくとも一部を発光させて複数の照射光を発光させるように前記発光部を制御し、前記複数の照射光が前記対象物に照射されて反射した反射光を受光し複数の受光光量分布を出力するように前記受光部を制御し、前記複数の受光光量分布が合成された合成受光光量分布から算出された前記反射角度ごとの受光光量幅の最小値の前記反射角度に対する分布を示す近似曲線を演算するものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１および請求項１４に記載の発明によれば、簡易な構成により、表面反射と内部反射とを区別して計測する計測装置および計測方法が提供される、という効果が得られる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、受光光量幅ごとに予め定められた範囲の受光光量を用いないで近似曲線を演算する場合と比較して、近似曲線の演算が簡略化される、という効果が得られる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、受光光量幅ごとに抽出された受光光量の最小値を用いないで近似曲線を演算する場合と比較して、近似曲線の演算がより簡略化される、という効果が得られる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、多項式近似して近似曲線を演算する場合と比較して、演算部における演算量がより少なくてすむ、という効果が得られる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、最小値を接続して近似曲線を演算する場合と比較して、より実際の分布に近い内部反射光量が取得される、という効果が得られる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、受光光量幅ごとに抽出された最小値から予め定められた範囲の受光光量を用いないで近似曲線を演算する場合と比較して、より正確に内部反射光量が取得される、という効果が得られる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、最小値を接続して近似曲線を演算する場合と比較して、より実際の分布に近い内部反射光量が取得される、という効果が得られる。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、予め定められた方向が前記第２のレンズの光軸に角度をなす方向である場合と比較して、対象物に対し垂直な方向からの照射光による受光光量分布が取得される、という効果が得られる。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、単一の方向からの照射光を照射する場合と比較して、特定の角度の反射面を多く含む対象物の内部反射光量が取得される、という効果が得られる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、照射光の照射方向を設定する設定手段を含まない場合と比較して、合成近似曲線の最小値の反射角度に対する分布が容易に演算される、という効果が得られる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明によれば、設定手段を発光部、第１のレンズ、絞り部、第２のレンズ、および受光部が一体化された光学モジュール以外の構成とする場合と比較して、光学系への傾斜角度の影響が低減される、という効果が得られる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明によれば、設定手段を対象物の傾斜角度を設定可能な対象物の搭載部以外の構成とする場合と比較して、計測装置本体とは無関係に傾斜角度が設定される、という効果が得られる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明によれば、設定手段を絞りの位置を変える位置変更部以外の構成とする場合と比較して、照射角度が簡易に設定される、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施の形態に係る計測装置の対象物の計測を行う場合の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る計測装置の対象物の計測を行う場合の反射光を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る受光器の、（ａ）は構成の一例を示す平面図、（ｂ）は光量出力分布の一例を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態に係る制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に係る計測装置の動作を説明するための図である。
【図６】（ａ）は低透明性対象物における反射を説明する図、（ｂ）高透明性対象物における反射を説明する図である。
【図７】（ａ）は高透明性対象物における表面反射と内部反射を説明する図、（ｂ）は低透明性対象物における表面反射と内部反射を説明する図である。
【図８】（ａ）から（ｈ）は各照射点にからの反射光の受光光量分布の一例を示すグラフ、（ｉ）は合成受光光量分布の一例を示すグラフ、（ｊ）は内部反射演算処理の結果の一例を示すグラフである。
【図９】（ａ）は本実施の形態に係る受光光量幅を説明する図、（ｂ）は第１の実施の形態に係る内部反射演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）から（ｃ）は、第２の実施の形態に係る複数の角度設定部を示す図、（ｄ）は照射角の定義を示す図である。
【図１１】特定角度の反射面の多い対象物の、（ａ）は照射角０°の照射光に対する反射特性を示す図、（ｂ）は照射角１０°の照射光に対する反射特性を示す図である。
【図１２】（ａ）特定角度の反射面の多い対象物に対し複数の照射角の照射光を入射し、第１の内部反射演算処理を行ったを示す図、（ｂ）は（ａ）の第１の内部反射演算処理の結果に対しさらに第２の内部反射演算処理行った結果を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る第２の内部反射演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１の実施の形態］
図１から図９を参照して、本実施の形態に係る計測装置、および計測方法について詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る計測装置１０の構成の一例について説明する。図１および図２は、計測装置１０が対象物の計測を行う場合の構成を示している。
【００３６】
図１に示すように、計測装置１０は、発光器１４、光学系３０、受光器１８、および制御部２０を含んで構成されている。計測装置１０は、−Ｘ方向に移動する対象物ＯＢの微細領域にＺ軸方向から順次光を照射し、各照射光に対する反射光の反射角度分布（光量分布の反射角度依存性）を取得する。取得した反射角度分布を用い、対象物ＯＢの形状の変化や表面状態（シボ、エンボス、表面粗さ、表面欠陥、異物付着等）、あるいは内部状態について、対象物ＯＢとの距離や対象物ＯＢの角度の変動に影響されずに計測がなされる。
【００３７】
より詳細には、図１に示すように、発光器１４は、−Ｘ方向に移動する対象物ＯＢが通過する計測領域Ｔに対して、装置上下方向（Ｚ軸方向）の上方に配置されている。また、発光器１４は、基板１４Ａ上Ｙ軸方向に並べて実装され、−Ｚ方向を発光方向とする複数の発光素子１２を備えている。換言すれば、複数の発光素子１２は、対象物ＯＢの移動方向（−Ｘ方向）に対して直交（交差）する方向に並べられている。なお、図１では、基板１４ＡのＹ軸方向の一端部（図中右端）に配置された発光素子１２を発光素子１２Ａと表記し、基板１４ＡのＹ軸方向他端部（図中左端）に配置された発光素子１２を発光素子１２Ｂと表記し、基板１４Ａの中央に配置された発光素子１２を発光素子１２Ｃと表記している。
【００３８】
本実施の形態に係る複数の発光素子１２は、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまで、時間差を設けて順次発光されるように構成され、各発光素子１２からの光が対象物ＯＢの異なる位置に順次照射される。そして、対象物ＯＢが計測領域Ｔにおいて−Ｘ方向に移動する間に、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまでの１周期の発光が複数回繰り返されるように構成されている。図１には、発光素子１２Ｃが発光した場合の照射光ＩＦの光束を、図２には、発光素子１２Ｃから出射された照射光ＩＦが対象物ＯＢの表面２００で反射された場合の反射光ＲＦの光束を示している。
【００３９】
発光素子１２としては特に限定されないが、一例として、面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）等が用いられる。
【００４０】
光学系３０は、レンズ３２、レンズ３４、およびレンズ３２とレンズ３４との間に配置された絞り４０を含み、いわゆる両側テレセントリックレンズとして構成されている。光学系３０は、発光器１４と対象物ＯＢとの間に配置され、発光素子１２から発光された照射光ＩＦを対象物ＯＢに導くと共に、対象物ＯＢで反射された反射光ＲＦを受光器１８に導く。つまり、受光器１８は、レンズ３４から出射された発光素子１２からの照射光ＩＦが対象物ＯＢで反射し、再度レンズ３４を透過した光束の少なくとも一部を受光するように構成されている。また、本実施の形態では、レンズ３２の光軸とレンズ３４の光軸とが共通の光軸Ｍとされ、この光軸Ｍが、発光器１４の発光素子１２Ｃの中心、および後述する開口部４２の中心を通っている。
【００４１】
レンズ３２は、一例として、平面視で円形状の凸レンズとされ、レンズ３２の直径は、発光素子１２Ａから発光素子１２ＢまでのＹ軸方向の寸法Ｄより長くされている。そのため、各発光素子１２から発光された光のほぼすべてはレンズ３２を透過し、レンズ３２を透過した光は発散度合を変えられ、平行光とされてレンズ３４に向かう。
【００４２】
レンズ３４は、一例として、平面視で円形状の凸レンズとされ、本実施の形態では、レンズ３４の直径は、レンズ３２の直径より長くされている。そして、レンズ３４は、レンズ３２から出射されてレンズ３４を透過する光束を対象物ＯＢの表面２００に向けて集光する。なお、レンズ３４の集光点の位置（焦点）を、必ずしも対象物ＯＢの表面２００の位置とする必要はない。集光点の位置を表面２００の位置からずらし（デフォーカスし）、表面２００上における照射光ＩＦの照射径、つまり、対象物ＯＢの照射領域の大きさを調整するようにしてもよい。なお、本実施の形態に係る照射径は、一例として数１０μｍφである。
【００４３】
絞り４０には、略円形状の開口部４２が形成されており、この開口部４２によって、発光素子１２から発光されレンズ３２を透過してレンズ３４に入射する光束を絞る。より具体的には、絞り４０は、板面をＸ−Ｙ平面に平行とされた板状とされ、絞り４０には、光軸Ｍの周囲でレンズ３４側に屈曲して先細りとされた先端部が形成されている。この先端部が、開口部４２を構成する開口縁４２Ａとされており、開口部４２によって形成される円形状は光軸Ｍを中心軸としている。なお、本実施の形態に係る開口部４２の直径は、一例として約１ｍｍである。
【００４４】
そして、Ｚ軸方向において、この開口縁４２Ａとレンズ３２との距離Ｆ１は、レンズ３２の焦点距離ｆ１と略等しくされ、開口縁４２Ａとレンズ３４との距離Ｆ２は、レンズ３４の焦点距離ｆ２と略等しくされている。
【００４５】
以上のように構成された本実施の形態に係る光学系３０は、順次発光された各発光素子１２からの光束を、発光素子１２の位置によらずに、細く絞られかつ光軸Ｍに平行な照射光ＩＦとして対象物ＯＢに照射する（図５参照）。換言すれば、各発光素子１２を発光させて走査することにより、細く絞られ互いに平行な略円形の光束が対象物ＯＢに順次照射される。さらに、本実施の形態に係る計測装置１０では、照射光ＩＦの光束のレンズ３４による集光点付近に対象物ＯＢを配置することにより、対象物ＯＢにおける各照射光ＩＦの照射領域がほぼ同径の微細な領域とされている。このことにより、計測装置１０では、対象物ＯＢの位置がＺ軸方向で上下変動しても、ほぼ同じ照射径で各照射光が照射されるため、対象物ＯＢの像のボケが極めて小さくされる。
【００４６】
受光器１８は、複数の受光素子１６を含んで構成され、対象物ＯＢで反射され光学系３０のレンズ３４を透過した反射光ＲＦを受光する。本実施の形態に係る受光器１８は、レンズ３２とレンズ３４との間に配置された絞り４０の、Ｚ軸方向下側に配置されている。
受光素子１６としては、特に制限はないが、例えば、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）等が用いられる。受光器１８がレンズ３２とレンズ３４との間に配置されるため、受光素子１６も同様に、レンズ３２とレンズ３４との間に配置される。
【００４７】
図３（ａ）に、受光器１８の構成の一例を示す。図３（ａ）は、受光器１８を、Ｚ軸方向から見た平面図である。図１に示す受光器１８は、図３（ａ）のＸ−Ｘ’で切断した断面図を表している。図３（ａ）に示すように、受光器１８は、一例として、中央に略円形の開口部１８Ｂを有する略円形の基板１８Ａの上に、複数の受光素子１６（図３（ａ）では、６０個の例が示されている）が面状（アレイ状）に配置されて構成されている。計測装置１０では、この複数の受光素子１６の全体を受光領域ＲＡとして反射光ＲＦを受光する。なお、図３（ａ）では、基板１８Ａ上の全面に複数の受光素子１６を配置した形態の受光器１８を例示しているが、これに限られず、反射光ＲＦの受光範囲等に応じて受光素子１６を基板１８Ａの一部に配置した形態の受光器１８としてもよい。
【００４８】
受光領域ＲＡで受光される反射光ＲＦの範囲は、一例として、光軸Ｍに平行な軸を中心とした角度０°〜４０°の範囲の反射光ＲＦである。この反射光ＲＦが受光領域ＲＡで受光されると、各受光素子１６の受光光量により立体的な分布が形成される。完全拡散面において反射された場合のように、反射光ＲＦが等方的な場合には、この立体的な分布の、Ｚ軸を含む平面で切断した断面の形状は、図３（ｂ）に示すように略ガウス曲線となる。
なお、図３（ｂ）の横軸の受光素子番号１〜６は、図３（ａ）に示した受光素子１６の番号１〜６に対応している。また、受光領域ＲＡにおける受光素子１６と受光素子１６との間では反射光ＲＦが受光されないので、実際の出力分布は離散的となるが、図３（ｂ）ではこれを省略して図示している。
【００４９】
さらに、計測装置１０では、受光素子１６の受光面と開口縁４２ＡとがＺ軸方向上同じ位置とされているので、受光素子１６の受光面とレンズ３４との距離Ｆ２は、レンズ３４の焦点距離ｆ２と同じ長さとされている。このため、対象物ＯＢの位置がＺ軸方向において上下に変動して、あるいは、Ｙ軸方向において左右に変動して、異なる発光素子１２からの照射光ＩＦが照射されても、対象物ＯＢへの照射位置が同じである限り、受光領域ＲＡにおける出力分布は常に一定となる。
【００５０】
換言すれば、対象物ＯＢとして照射径程度の大きさの微小な領域を仮定すると、この対象物ＯＢがＺ軸方向において上下に、あるいは、Ｙ軸方向において左右に移動した場合、異なる発光素子１２による異なる照射光ＩＦで照射され、異なる反射光ＲＦを反射することになるが、本実施の形態に係る計測装置１０では、受光領域ＲＡに含まれる受光素子１６全体による出力分布は、反射光ＲＦの発生位置によらず常に同じ出力分布となる。
【００５１】
制御部２０は、図４に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０４を含んで構成されている。ＣＰＵ１００は、計測装置１０の全体を統括、制御し、ＲＯＭ１０２は、計測装置１０の制御プログラム、あるいは後述する内部反射演算処理プログラム等を予め記憶する記憶手段であり、ＲＡＭ１０４は、制御プログラム等のプログラムの実行時のワークエリア等として用いられる記憶手段である。ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０２、およびＲＡＭ１０４は、バスＢＵＳによって相互に接続されている。
【００５２】
バスＢＵＳには、発光器１４、受光器１８、および後述する角度設定部５０（図１０参照）を駆動するモータ５２が接続されており、発光器１４、受光器１８、およびモータ５２の各々は、バスＢＵＳを介してＣＰＵ１００の制御を受ける。
【００５３】
次に、図５を参照して、対象物ＯＢの反射特性（例えば、表面の凹凸度合）を計測する場合の計測装置１０の動作について説明する。図５（ａ）から（ｃ）は、発光器１４の発光素子１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｂが順次発光した場合の、照射光ＩＦの光束、および、照射光ＩＦが対象物ＯＢの表面２００で反射し、受光器１８に導かれる反射光ＲＦの光束を各々示している。
【００５４】
まず、対象物ＯＢが−Ｘ方向に移動して、対象物ＯＢの先端が計測領域Ｔに進入すると、時間差を設けて各発光素子１２が順次発光し、対象物ＯＢに向けて照射光ＩＦが順次照射される。そして、対象物ＯＢの後端が計測領域Ｔを通り抜けるまで、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまでの１周期の発光が繰り返される。先述したように、この発光素子１２の発光制御は、制御部２０によって実行される。
【００５５】
各発光素子１２で発光された照射光ＩＦの光束は、レンズ３２によって、レンズ３４の方向に向くようにその発散度合が変えられる。レンズ３２によって発散度合が変えられた光束は、絞り４０によって絞られる（制限される）。絞り４０によって絞られた光束はレンズ３４によって集光され、Ｚ軸方向（光軸Ｍに平行な方向）から対象物ＯＢに照射される。換言すれば、対象物ＯＢは、照射光ＩＦのレンズ３４による集光点付近に配置される。本実施の形態に係る照射光ＩＦは、先述したように、対象物ＯＢの表面２００において、一例として数１０μｍφ程度まで集光される。
【００５６】
対象物ＯＢに照射された照射光ＩＦは、対象物ＯＢの表面２００で反射し、反射光ＲＦ（図５では、矢印付点線で示されている）を生成する。反射光ＲＦの光束は、レンズ３４によって、各受光素子１６の方向に向かうように方向が変えられる。レンズ３４を透過した反射光ＲＦは、各受光素子１６によって受光される。
【００５７】
対象物ＯＢの表面２００の状態に応じ、照射光ＩＦは様々な方向に反射されるが、本実施の形態では、先述したように、照射光のＩＦの表面２００への入射点を通る、光軸Ｍに平行な軸を中心として０°〜４０°の角度の範囲の反射光ＲＦを受光する。従って、１個の発光素子１２から発光される照射光ＩＦに対応する受光器１８の受光領域ＲＡは、略円形となる。図３（ａ）の受光領域ＲＡは、その一例を示したものである。
【００５８】
各受光素子１６で受光された受光信号は、制御部２０の制御によって、予め定められたタイミングで読み取られる。読み取られた受光信号はＲＡＭ１０４等の記憶手段に一時的に記憶されてもよい。制御部２０は、各発光素子１２に対応する受光信号（輝度信号）を用いて受光領域ＲＡにおける出力分布（受光プロファイル）を生成する。この出力分布には反射光ＲＦの角度情報が含まれるので、例えば対象物ＯＢの凹凸度合が計測される。
【００５９】
ところで、照射光を対象物に照射して取得した反射光には、一般に表面で反射された反射光以外に、対象物内部で反射された反射光が含まれる。以下、対象物表面における反射を「表面反射」、対象物表面で反射された光を「表面反射光」、対象物内部における反射を「内部反射」、対象物内部で反射された光を「内部反射光」という。表面反射と内部反射の比率は、金属や黒色樹脂等の透明性の低い対象物（以下、「低透明性対象物」）と、半透明性の樹脂等の透明性の高い対象物（以下、「高透明性対象物」）とで異なっている。
【００６０】
図６を参照して、内部反射についてより詳細に説明する。図６（ａ）は低透明性対象物における反射のようすを示し、図６（ｂ）は高透明性対象物における反射のようすを示している。なお、図６では「対象物」を「サンプル」と表記している。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、照射光を低透明性対象物に照射した場合、大部分の照射光が反射され、反射光は主に表面反射光となる。一方、図６（ｂ）に示すように、照射光を高透明性対象物に照射した場合、表面で反射される光の他にサンプルの内部に侵入する光が存在する。サンプルの内部に侵入した光はサンプルの内部で反射、散乱、屈折、吸収され、一部が透過して透過光となる。透過光のうち照射光の入射方向に出射する光が内部反射光である。
【００６２】
特定の波長の光に対し半透明である物質の表面反射と内部反射とが区別して計測されれば、例えば物品の検査において表面の汚れと材料自体の変質を区別し易くなるので、不良品の原因を特定し易くなる等の優れた効果が期待できる。従来表面反射と内部反射とを区別して計測する計測装置、計測方法等も知られている。しかしながら、従来の手段は多大な手間がかかる上、計測された内部反射も類推にとどまっていた。
【００６３】
そこで、本発明では、テレセントリック光学系を用いた計測装置において、複数の照射光に対する複数の受光光量分布の反射角ごとの最小値または最小値に相当する値から内部反射を算出するようにした。このことにより、簡易な構成により、表面反射と内部反射とを区別して計測する計測装置および計測方法が提供される。なお、本実施の形態に係る反射角は光軸Ｍから計った角度で定義する（図１０（ｄ）参照。図１０（ｄ）で、照射光ＩＦを反射光ＲＦに、照射角φを反射角θに置き換えて定義される）。
【００６４】
ここで、本実施の形態では、表面反射と内部反射の反射態様の違いに着目している。すなわち、表面反射は対象物ＯＢの表面の形状に依存した角度で反射するため、対象物ＯＢの場所によって異なる反射特性となる。一方、内部反射は対象物ＯＢの表面の形状にはほとんど依存せず、対象物ＯＢの材質に依存した反射特性となると考えられる。そのため、図５に示すように、対象物ＯＢ上のさまざまな照射点に照射光を照射して取得した複数の受光光量分布の反射角ごとの受光光量の最小値または最小値に相当する値は、対象物ＯＢの形状ではなく材質に依存して常に存在する内部反射を反映していると考えられる。つまり、例えば数１０から数１００程度の異なる照射点からの受光光量分布を重ね合わせた合成受光光量分布において、いずれの反射角においてもほぼ等しい値で存在する最小値または最小値に相当する値は内部反射の大きさを示しているものと考えられる。
【００６５】
図７を参照して、本実施の形態に係る計測装置１０における内部反射の測定原理について説明する。図７（ａ）は高透明性対象物の反射態様および受光光量（図７（ａ）では「出力」と表記。以下同様）の反射角（図７では「角度」と表記。以下同様）依存性、つまり受光光量分布を示している。図７（ａ）＜１＞に示すように表面反射と内部反射とが混在する反射光の測定値である受光光量分布を計測した場合、図７（ａ）＜２＞に「合計反射」と表記された曲線が取得される。ここで、図７（ａ）＜２＞に二重線で示す「合計反射」は、各反射角における複数の受光光量の平均値によって算出したものである。ただし、合計反射としては平均値に限られず、例えば最大値を用いてもよい。また、図７（ａ）＜２＞に実線で示す「内部反射」は、各反射角における複数の受光光量の最小値または最小値に相当する値によって算出したものである。
【００６６】
ここで、図６において、反射光ＲＦの総光量は、表面反射光の光量と内部反射光の光量との和と考えられる。従って、図７（ａ）＜２＞において合計反射から内部反射を減算すれば、図７（ａ）＜２＞に点線で示す「表面反射」が取得される。この「表面反射」の値は、表面反射光の正味の光量を示している。一方、金属等の低透明性対象物の場合は、図７（ｂ）＜２＞に示すような受光光量分布が得られる。すなわち、内部反射は極端に少なくなるので、表面反射は合計反射に近い値となる。
【００６７】
図８および図９を参照し、上述した原理により対象物ＯＢの内部反射光量を算出する内部反射演算処理について説明する。
【００６８】
まず、図５に示すように、発光させる発光素子１２を変えて照射した照射光ＩＦの複数の照射点からの反射光ＲＦにより複数の受光光量分布を取得する。図８（ａ）から（ｈ）は、８個の照射点における反射光ＲＦから取得した複数の受光光量分布の一例を示している。図８（ａ）から（ｈ）の各々の横軸は反射角θ（度）であり、縦軸は受光光量Ｉである。図８（ａ）から（ｈ）に示すように、対象物ＯＢの表面の状態、透明性に応じてさまざまな形状の、反射光ＲＦの反射角θに対する受光光量分布が取得される。
【００６９】
次にこれら複数の受光光量分布を重ね合わせ、図８（ｉ）に示すような合成受光光量分布を求める。さらに、図８（ｉ）に示す受光光量分布の各反射角における受光光量の範囲（以下、「受光光量幅」）の最小値を連結して、図８（ｊ）に示す内部反射光量分布を演算する。図８（ｊ）に示す内部反射光量分布が、すなわち対象物ＯＢの内部反射光量を示している。
【００７０】
図９（ａ）を参照して、受光光量分布の各反射角θにおける最小値の連結についてより詳細に説明する。図９（ａ）は、図８（ｉ）に示す合成受光光量分布を元に算出した各反射角θにおける受光光量の値を示している。図９（ａ）に示す例では、−２０°、−５°、５°、２０°の４つの反射角θに対する受光光量の値を示しており、本例では８つの照射点について受光光量分布を計測しているので、各反射角θには８個の受光光量がプロットされている。各反射角θにおける８個の受光光量の最小値と最大値の幅が、上述した「受光光量幅ΔＩ」であり、図９（ａ）には一例として反射角２０°の受光光量幅ΔＩが示されている。また、各反射角θにおける最小値が黒丸で示されている。この最小値を連結した曲線が図８（ｊ）に示す内部反射光量分布である。
【００７１】
ここで、受光光量幅ΔＩの最小値から図８（ｊ）に示す内部光量分布を演算する演算処理についてより詳細に説明する。すなわち、上記例では受光光量幅ΔＩの最小値を連結して内部光量分布を演算したが、これに限られず、以下の手法により最小値に相当する値によって内部光量分布を演算してもよい。低透明性対象物のように、そもそも内部反射の光量が微弱な場合もあり、受光光量幅ΔＩには、受光素子１６の感度による誤差、測定誤差等の誤差が含まれる可能性がある。そこで、誤差の影響をより平均化するために、例えば、受光光量幅ΔＩの最小値に対する近似曲線を演算して内部反射光量分布を演算してもよい。
【００７２】
近似曲線の演算方法としては、例えば受光光量幅ΔＩの最小値に対する多項式近似がある。あるいは、各反射角θにおいて受光光量幅ΔＩの最小値から小さい順に予め定められた個数（例えば３個）抽出して、各反射角θにおける３個の受光光量の平均値を接続して近似曲線を演算してもよい。さらに、各反射角θにおける該３個の受光光量について多項式近似を演算してもよい。
【００７３】
次に、図９（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る、内部反射光量分布を演算するための内部反射演算処理プログラムについて説明する。図９（ｂ）は、本実施の形態に係る内部反射演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図９（ｂ）に示す処理は、例えば、ユーザにより図示しない計測装置１０の入力部を介して実行開始の指示がなされると、制御部２０のＣＰＵ１００がＲＯＭ１０２等の記憶手段から本内部反射演算処理プログラムを読み込み、実行する。
【００７４】
図９（ｂ）に示すように、ステップＳ１００で、発光器１４の発光素子１２を発光させる。本実施の形態では、複数の発光素子１２の少なくとも一部を発光させて、複数の照射点からの反射光ＲＦの受光光量分布を取得する。従って、複数の発光素子１２を発光させるがこの発光順序については特に制限はない。本実施の形態では、一例として図５に示すように、発光素子１２Ａから１２Ｂまで順次発光させるものとする。
【００７５】
次のステップＳ１０２では、受光領域ＲＡに到達した反射光ＲＦを受光素子１６で受光して受光光量分布を取得する。
【００７６】
次のステップＳ１０４では、予定した全ての発光素子１２を発光させたか否かを判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップＳ１００に戻り、発光素子１２の発光を継続する。
【００７７】
一方、ステップＳ１０４で肯定判定となった場合にはステップＳ１０６に移行し、上述した方法により内部反射演算処理を行って内部反射光量分布を取得する。別途合計反射光量を算出し、算出した合計反射光量からステップＳ１０６で取得した内部反射光量を減算して、正味の表面反射光量を取得してもよい。その後、本内部反射演算処理プログラムを終了する。
【００７８】
［第２の実施の形態］
図１０から図１３を参照して、本実施の形態に係る計測装置、および計測方法について説明する。上記実施の形態に係る計測装置１０では、照射光ＩＦの照射方向をレンズ３４の光軸Ｍと平行な方向、つまり図１０（ｄ）で定義される光軸Ｍから図った照射角φをφ＝０°とした方向とていたが、本実施の形態に係る計測装置ではこの照射角φを変える角度設定部５０（以下で述べる角度設定部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの総称）を備えている。
【００７９】
図１０（ａ）は、角度設定部５０Ａを備えた計測装置１０Ａを示している。角度設定部５０Ａは、計測装置１０Ａにおける発光器１４、光学系３０、および受光器１８から構成される計測部本体８０が一体的に構成されている。そして、モータ５２（図４参照）によって、計測部本体８０の傾斜角度が、例えば図１０（ａ）に符号Ｄ１で示す方向に変えられるように構成されている。このことによって、例えば照射光Ｌ１の照射方向が照射光Ｌ２の照射方向に変更される。なお、本実施の形態に係る角度設定部５０Ａが、本発明に係る「光学モジュール」に相当する。
【００８０】
図１０（ｂ）は、角度設定部５０Ｂを備えた計測装置１０Ｂを示している。角度設定部５０Ｂでは、計測装置１０Ｂにおける対象物ＯＢを配置する搭載部（図示省略）の傾斜角度が、モータ５２（図４参照）によって、例えば図１０（ｂ）に符号Ｄ２で示す方向に変えられるように構成されている。このことによって、例えば反射光Ｒ１の反射方向が反射光Ｒ２の反射方向に変更される。なお、いうまでもなく反射角θの変更は照射角φの変更と等価である。
【００８１】
図１０（ｃ）は、角度設定部５０Ｃを備えた計測装置１０Ｃを示している。角度設定部５０Ｃでは、計測装置１０Ｃにおける絞り４０が、モータ５２（図４参照）によって、例えば図１０（ａ）に符号Ｄ３で示す方向に移動可能なように構成されている。このことによって絞り４０の開口部４２が移動するので、例えば照射光Ｌ３の照射方向が照射光Ｌ４の照射方向に変更される。以下、図１１、１２を参照して、本実施の形態に係る角度設定部の作用について説明する。
【００８２】
ここで、対象物ＯＢによってはその表面に光軸Ｍに対して特定の角度をなす平面を多く含む場合がある。例えば図１１（ａ）＜１＞に示す対象物ＯＢでは、その表面に、光軸Ｍ（図１参照）に垂直な平面Ｐが複数含まれている。このような対象物に対し光軸Ｍに平行な方向からの照射角φ＝０°の複数の照射光ＩＦを照射し、上記実施の形態で説明した方法により取得した複数の受光光量分布を重ね合わせ（合成し）、内部反射演算処理を行うと、図１１（ａ）＜２＞に示すように、反射角θ＝０°および０°の近く（図１１（ａ）＜２＞に示すピーク値ＰＫ１の部分）に盛り上がりが発生する場合がある。これは、等しい反射角θで反射された反射光ＲＦは、受光器１８の同じ位置（つまり、同じ受光素子１６）で受光されるという本実施の形態に係る計測装置の特徴に基づき、異なる平面Ｐからの反射光ＲＦが受光器１８の中央部分に累積されるためである。以下、特定の角度をなす平面における反射を「平面反射」、平面反射した反射光を「平面反射光」という場合がある。この反射光ＲＦには表面反射としての平面反射が含まれるために、内部反射演算処理を行った結果をそのまま内部反射とすることができない。その結果、合計反射の受光光量から内部反射演算処理を行った結果を減じても表面反射の受光光量は得られない。なお、平面反射の程度は照射光ＩＦのビーム径と平面Ｐの大小関係に依存し、ビーム径が平面Ｐの面積より小さい場合により顕著になる。
【００８３】
一方、照射光ＩＦの照射角φを０°からずらすと照射角φの大きさに応じて、内部反射演算処理を行った結果のピーク値が移動する。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）＜１＞において０°の照射角φを１０°に変更して内部反射演算処理を行った結果を示しており、図１１（ｂ）＜２＞に示すように、内部反射演算処理を行った結果のピーク値はピーク値ＰＫ１からピーク値ＰＫ２に移動している。この際、上述した内部反射の性質から照射角φを変更しても内部反射の受光光量に大きな変化はないと考えられる。従って、照射角φを変えて複数の内部反射演算処理（以下、「第１の内部反射演算処理」という）を行った結果についてさらに内部反射演算処理（以下、「第２の内部反射演算処理」という）を行うと、平面反射に対応する受光光量が除かれた受光光量分布が取得されると考えられ、この受光光量分布が内部反射を示すものと考えられる。
【００８４】
図１２を参照して、第２の内部反射演算処理についてより詳細に説明する。図１２（ａ）の＜１＞から＜５＞は５つの異なる照射角φについて第１の内部反射演算処理を実行した結果を示している。図１２（ａ）＜１＞から＜５＞に示すように、照射角φに応じてピーク位置が移動した第１の内部反射演算処理の結果が得られる。本実施の形態では、図１２（ａ）の＜１＞から＜５＞に示す分布について、さらに第２の内部反射演算処理を行う。第２の内部反射演算処理の内容は図９（ｂ）で説明した内部反射演算処理と同様である。図１２（ｂ）は、第２の内部反射演算処理を行った結果を示している。図１２（ｂ）に示すように、第２の内部反射演算処理を実行すると図１２（ａ）＜１＞から＜５＞に示す平面反射に相当する分布の部分が除かれた分布が取得される。こ第２の内部反射演算処理を実行した結果が図１１に示す対象物ＯＢの内部反射を示しているものと考えられる。
【００８５】
次に図１３を参照して、本実施の形態で実行される内部反射光量分布を演算するための第２の内部反射演算処理プログラムについて説明する。図１３は、本実施の形態に係る第２の内部反射演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図１３に示す処理は、例えば、ユーザにより図示しない計測装置１０Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ）の入力部を介して実行開始の指示がなされると、制御部２０のＣＰＵ１００がＲＯＭ１０２等の記憶手段から本第２の内部反射演算処理プログラムを読み込み、実行する。
【００８６】
ステップＳ２００で、照射角φを設定（初期設定）する。照射角φの初期設定値に制限はないが、例えば照射角φ＝０°に設定する。照射角φの設定は、上述した角度設定部５０によって行う。
【００８７】
続くステップＳ２０２からＳ２０８は、図９（ｂ）で説明したステップＳ１００からＳ１０６と同様なので詳細な説明を省略する。ステップＳ２０８の第１の内部反射光量演算はステップＳ１０６の内部反射光量演算と同様の処理であり、当該処理の結果、図１２（ａ）の＜１＞から＜５＞に示す分布の１つ、例えば＜１＞が取得される。
【００８８】
次のステップＳ２１０では、予め設定した照射角φの全てについて内部反射光量演算を終了したか否かについて判定する。当該判定が否定判定の場合はステップＳ２００に戻り、照射角φの設定から繰り返す。一方、肯定判定の場合はステップＳ２１２に移行する。
この時点で、例えば図１２（ａ）の＜１＞から＜５＞に示す分布が取得されている。
【００８９】
ステップＳ２１２では、第２の内部反射光量演算を実行し、その後本第２の内部反射演算処理プログラムを終了する。第２の内部反射光量演算とは、上述した図１２（ａ）の＜１＞から＜５＞の分布に対しさらに内部反射演算処理を行って図１２（ｂ）に示す分布を取得する処理である。ステップＳ２１２で取得した光量分布が、図１１で説明した特定の反射角の平面領域を多く含む対象物ＯＢの内部反射光量を示している。必要に応じ、ある照射角φの合計反射の光量分布からステップＳ２１２で算出した内部反射の光量分布を減算することにより、その照射角φにおける表面反射の分布が算出される。
【００９０】
ここで、本実施の形態に係る角度設定部５０によって設定する照射角φの大きさ、方向については、予め設定しておいてもよい。また、これに限られず、例えば予め定められた照射角φの大きさ、方向を基準位置とし、該基準位置の状態において実行した第１の内部反射演算処理の結果に応じて次に設定する照射角φの大きさ、方向を設定するようにしてもよい。基準位置としては、例えば照射角φ＝０°に設定すればよい。
【００９１】
なお、上記各実施の形態では、発光器１４として、一方向に一列だけ発光素子１２を配列させた形態を例示して説明したが、これに限られず、複数列配列させた形態としてもよい。また、その際列ごとに発光素子１２の発光波長を異ならせてもよい。列ごとに発光素子１２の発光波長を異ならせて発光させることにより、例えば、対象物ＯＢの表面反射、内部反射の波長依存性が計測される。
【００９２】
また、上記各実施の形態では、レンズ３２およびレンズ３４を略円形の凸レンズとした形態を例示して説明したが、これに限られず、他の形態のレンズ、例えば非球面レンズ等を用いてもよい。さらに、各レンズにおいて、光束が透過されない不要部分を削除してもよい。これにより、計測装置１０がさらに小型化される。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  計測装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  発光素子
１４      発光器
１４Ａ    基板
１６      受光素子
１８      受光器
１８Ａ    基板
１８Ｂ    開口部
２０      制御部
３０      光学系
３２      レンズ
３４      レンズ
４０      絞り
４２      開口部
４２Ａ    開口縁
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ  角度設定部
５２      モータ
８０      計測部本体
１００    ＣＰＵ
１０２    ＲＯＭ
１０４    ＲＡＭ
２００    表面
ＢＵＳ    バス
Ｄ        寸法
Ｄ１、Ｄ２  方向
ＩＦ      照射光
ＲＦ      反射光
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  照射光
Ｍ        光軸
Ｐ        平面
ＰＫ１、ＰＫ２  ピーク値
ＲＡ      受光領域
Ｒ１、Ｒ２  反射光
Ｔ        計測領域
θ        反射角
φ        照射角
【図１】
2019060649.tif 000003
【図２】
2019060649.tif 000004
【図３】
2019060649.tif 000005
【図４】
2019060649.tif 000006
【図５】
2019060649.tif 000007
【図６】
2019060649.tif 000008
【図７】
2019060649.tif 000009
【図８】
2019060649.tif 000010
【図９】
2019060649.tif 000011
【図１０】
2019060649.tif 000012
【図１１】
2019060649.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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