(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される光を対象物にスポット光として結像するレンズと、
前記対象物から反射される反射光が入射される入射面と、前記入射面から入射した光を出射する出射面と、をそれぞれ備え、各々の前記入射面が隣接して配置された複数の導光部材と、
前記出射面に対向してそれぞれ配置され、前記入射面から入射され前記導光部材の出射面から出射される光を受光する複数の光センサと、を有し、
前記入射面にプリズム構造を有する光学部材を配置したことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から出射される光を対象物にスポット光として結像するレンズと、
前記対象物から反射される反射光が入射される入射面と、前記入射面から入射した光を出射する出射面と、をそれぞれ備え、各々の前記入射面が隣接して配置された複数の導光部材と、
前記出射面に対向してそれぞれ配置され、前記入射面から入射され前記導光部材の出射面から出射される光を受光する複数の光センサと、を有し、
前記出射面が前記入射面に対向する側に配置され、前記入射面と前記出射面の間に焦点位置を有する正の屈折力を有する光学部材をさらに有することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表面形状測定装置において、前記スポット光を所定の方向に走査し、前記対象物に複数のスポット光を入射させる光走査手段をさらに備えることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、隣接して配置された前記導光部材の間に遮光部材を配置したことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の表面形状測定装置において、前記入射面に対向する面に光拡散特性を有する光学部材を配置したことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の前記入射面、前記入射面の対向面、および前記出射面以外の界面に光反射特性を有する光学部材を配置したことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材は、前記入射面から前記入射面に対向する面までの距離が５ｍｍ以上であることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の前記入射面の近傍に前記対象物からの前記反射光を結像する結像素子を有し、前記結像素子がマイクロレンズアレイを含むことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の前記入射面の近傍に前記対象物からの前記反射光を結像する結像素子を有し、前記結像素子が前記導光部材の入射面にほぼ平行な円筒形状の光学面を有するシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の入射面が前記導光部材の長手面であり、前記導光部材の出射面が前記導光部材の短手面であり、前記光センサが前記短手面から出射される前記反射光を受光するよう配置されることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材がその入射面側と出射面側で異なる大きさを有することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１２】
請求項２または１１に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の、前記入射面と前記出射面の間とを結ぶ両側縁が、前記入射面から前記出射面に向かって前記導光部材が先細りとなるよう凹凸形状に形成されていることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１３】
請求項２、１１または１２に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の両側縁の凹凸形状により前記導光部材が先細りとなる部分の入口付近に前記光学部材の焦点位置が位置することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１４】
請求項２、１１から１３のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、前記光学部材がフレネルレンズであることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材は、前記入射面と交差する断面が円形である円筒形状を有し、前記入射面に対応する円筒面から前記対象物で反射された反射光を入射させ、前記入射面とは異なる出射面から前記光センサに対して出射させることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の前記入射面に対向する円筒面が、前記入射面から入射された光を拡散させる拡散部を構成することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の表面形状測定装置において、前記拡散部が、前記導光部材とは別体の弓型断面の拡散部材から成ることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の表面形状測定装置において、前記導光部材の入射面が前記導光部材の長手面であり、前記光センサに対する複数の前記導光部材の前記反射光の出射面が、複数の前記導光部材の同じ側の端部の短手面であることを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の表面形状測定装置において、複数の前記導光部材の同じ側の端部の出射面から、複数の前記導光部材の各々につき配置された前記光センサの受光面へと前記反射光をそれぞれ導光する複数の光ガイド部材を備え、複数の前記光ガイド部材は、複数の前記光ガイド部材から出射される前記反射光の光軸が、複数の前記光ガイド部材の外部において交差しないように導光する形状を有することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１項に記載の表面形状測定装置において、前記各光センサの出力の和と差の比に基づき、前記対象物の表面形状を測定することを特徴とする表面形状測定装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の表面形状測定装置により測定した前記対象物の表面形状に応じて当該の対象物の欠陥判定を行う欠陥判定部を備えたことを特徴とする欠陥判定装置。
【請求項２２】
対象物にスポット光を入射し、
前記対象物から反射された反射光を複数の導光部材の各入射面に入射し、
前記各入射面に入射され、前記導光部材の各出射面から出射される光を複数の光センサが受光し、
前記各光センサの出力の和と差の比に基づき前記対象物の表面形状を測定する測定方法であって、
前記入射面に設置されたプリズム構造を有する光学部材により前記反射光を屈折させることを特徴とする表面形状の測定方法。
【請求項２３】
対象物にスポット光を入射し、
前記対象物から反射された反射光を複数の導光部材の各入射面に入射し、
前記各入射面に入射され、前記導光部材の各出射面から出射される光を複数の光センサが受光し、
前記各光センサの出力の和と差の比に基づき前記対象物の表面形状を測定する測定方法であって、
前記出射面が前記入射面に対向する側に配置され、前記入射面と前記出射面の間に焦点位置を有する正の屈折力を有する光学部材により前記反射光を屈折させることを特徴とする表面形状の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を照明し、対象物の被測定面で反射された反射光を受光する光センサの出力を介して対象物の形状を測定する表面形状測定装置、この表面形状測定装置の測定結果に応じて欠陥判定を行う欠陥判定装置、および表面形状の測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表面欠陥検査などの目的で、対象物の表面形状を光学的に測定する手法が種々知られている。例えば、対象物に照明光を照射して、反射光をカメラでとらえ欠陥を検出する手法はそのひとつである。近年では、デジタルカメラが広く普及しており、例えば画像データ解析との相性が良いカメラ撮影方式の表面形状測定は様々な場面で使用されている。
【０００３】
一方、カメラ技術以外では、例えばレーザを光源として偏光器で対象物表面を走査して、その反射光から表面欠陥を検出する手法もある。この手法では、レーザ照明光により対象物表面を走査し、その反射光を導光部材で受光して欠陥検出を行う（例えば下記の特許文献１）。特許文献１には、導光部材端部に配置した光センサから照明光走査と同期して出力を取り出す、あるいはさらに照明光走査の複数ライン分の光センサ出力から対象物の２次元的な表面形状に対応する測定データを生成する手法が記載されている。
【０００４】
また、対象物の表面形状が異なれば、その部位で反射される反射光の方向が変化する。この現象を利用して、例えばレーザ照明光のスポットから反射される光の方向を表面形状に相当する測定出力として利用する手法も考えられる。反射光の結像ないし照射位置を検出するには、いわゆるスプリットＰＤ（フォトダイオード）のような光センサデバイスを利用できる。スプリットＰＤを１つ用いた受光系では、対象光の１次元的な結像ないし照射位置の偏移を測定できる。また、４分割センサ（例えば下記の特許文献２）を用いて２次元的な対象光の結像ないし照射位置を検出する手法も知られている。特許文献２の４分割センサの構成は、対象物までの距離変化を検出するために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９４７５８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学的な表面形状測定を利用して例えば部品の欠陥検出を行う場合、対象物の表面欠陥はデジタルカメラで検出できるようなコントラストがはっきりした欠陥ばかりとは限らない。例えば表面の微小形状変化のように、デジタルカメラではコントラスト変化として検出するのが困難な表面欠陥も存在する。この種の表面欠陥は、カメラと照明を特殊な配置とすることで検出できる場合もあるが、通常、照明の角度やカメラの位置をその都度調整する必要があり、自動的な測定を行うのが難しい。また、例えば形状以外にも対象物の表面性状が部位によって変化する場合などにおいては、画像データ中のコントラスト変化から、例えば形状に起因する変化と、表面性状に起因する変化を分離するのは難しく、安定した欠陥検出を行うのは非常に困難である。
【０００７】
そして、多くの場合このような表面の微小形状変化は製品の機能に影響を与える。製品の管理から考えると表面形状を検出するだけではなくその形状を定量化しなくてはならない。また、１つの部品を検査する時間も生産面から要求されている。このためには検査範囲の拡大は不可欠な内容である。
【０００８】
計測範囲の拡大という観点では特許文献１で開示された技術は比較的容易である。それは走査部の拡大、導光部材の延長で対応するだけである。ただ、この方法では形状変化を検出することは可能かもしれないが、定量的にとらえるのは難しいという問題がある。
【０００９】
特許文献２で示されているように反射光の形を４分割センサの出力を処理する方法がある。しかしながら、特許文献２の構成では、照明光学系と受光系の光軸が同軸であることが要求される。対象物の形状などによっては、照明光学系と受光系の光軸を同軸に取るのが困難である場合も考えられる。
【００１０】
本発明の課題は、上記に鑑み、簡単安価な構成により、光センサを用いて対象物の微細な表面形状を確実に測定でき、また、測定した表面形状に応じて信頼性の高い対象物の欠陥測定を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明においては、光源と、前記光源から出射される光を対象物にスポット光として結像するレンズと、前記対象物から反射される反射光が入射される入射面と、前記入射面から入射した光を出射する出射面と、をそれぞれ備え、各々の前記入射面が隣接して配置された複数の導光部材と、前記出射面に対向してそれぞれ配置され、前記入射面から入射され前記導光部材の出射面から出射される光を受光する複数の光センサと、を有し、前記入射面にプリズム構造を有する光学部材を配置する構成を採用した。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、長手面（入射面）が対象物の長手方向と沿うように隣接して配置された複数の導光部材の出射面にそれぞれ光センサを配置する簡単安価な構成により、対象物の表面形状測定を行うことができる。あるいはさらに、この表面形状測定結果を用いて対象物の欠陥測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における表面形状測定装置と、この表面形状測定装置を利用する欠陥判定部の全体構成を示した斜視図である。
【図２】図１の走査ユニットの構成を示した説明図である。
【図３】図１の検出ユニットの構成を示した断面図である。
【図４】図１の検出ユニットの反射光の入射面（下面）を示した説明図である。
【図５】図１の検出ユニットの構成を示し、（Ａ）は図４のＡ部を拡大した説明図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図６】図１の検出ユニットに反射光が入射した状態を示した説明図である。
【図７】図１の検出ユニットの光センサの出力を示した説明図である。
【図８】本発明の実施例２における表面形状測定装置ないしこの表面形状測定装置を利用する欠陥判定装置の全体構成を示した斜視図である。
【図９】図８の検出ユニットの構成を示し、（Ａ）は同検出ユニットをＸ方向から示した説明図、（Ｂ）は同検出ユニットをＹ方向から示した説明図、（Ｃ）は同検出ユニットをＺ方向から示した説明図である。
【図１０】本発明の実施例３における表面形状測定装置ないしこの表面形状測定装置を利用する欠陥判定装置の全体構成を示した斜視図である。
【図１１】図１０の検出ユニットの構成を示し、（Ａ）は同検出ユニットをＸ方向から示した説明図、（Ｂ）は同検出ユニットをＹ方向から示した説明図、（Ｃ）は同検出ユニットをＺ方向から示した説明図である。
【図１２】図１０、図１１の検出ユニットに反射光が入射した状態を示した説明図である。
【図１３】本発明の実施例４における表面形状測定装置ないしこの表面形状測定装置を利用する欠陥判定装置の全体構成を示した斜視図である。
【図１４】図１３の検出ユニットの断面構成を示した説明図である。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は図１３の検出ユニットに対する異なる入射状態を示した説明図である。
【図１６】本発明の実施例５における表面形状測定装置ないしこの表面形状測定装置を利用する欠陥判定装置の全体構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００１５】
（ハードウェア構成）
図１は本実施例における表面形状測定装置（ないしこの表面形状測定装置を利用する欠陥判定装置）の全体構成を示している。図１中にはＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標軸を示しており、以下では必要に応じてこの座標系を用いて説明を行う。
【００１６】
図１の表面形状測定装置の測定対象である対象物２は円筒形状である。対象物２は、その稜線方向（長手方向）が後述の走査ユニット１の走査照明光の走査方向、および後述の検出ユニット４（受光手段）の導光部材４０４、４０５の長手方向と一致するように配置される。また、図１中の座標系では、上記の走査方向と各長手方向はＹ軸とほぼ平行に取られている。
【００１７】
対象物２は例えばプリンタなどにおいて用いられる搬送ローラなどを想定しているが、対象物２は必ずしも円筒形状であることを要しない。対象物２のＹ方向の長さ（全長）は、例えば数ｃｍ〜１０数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度の範囲とする。その場合、対象物２の全長を検査するには、検出ユニット４（受光手段）、特にその導光部材４０４、４０５のＹ方向の長さは対象物２の全長と同程度、あるいはそれよりも大きく構成する。
【００１８】
図１の表面形状測定装置は照明光走査手段、例えば図２に示すようなガルバノミラーを利用した走査ユニット１を有する。この走査ユニット１により対象物２に対してレーザ光を照射し、対象物２を照明する。対象物２の被測定面を長手方向に走査した照明光の反射光が、検出ユニット４（前記受光手段）に入射される。
【００１９】
図２は、走査ユニット１の構成例を示している。同図において、走査ユニット１は、対象物２以外の部材により構成される。図示のように、レーザ光は走査ユニット１内に配置された光源１０１（半導体レーザ素子など）から出射され、ミラー１０２で反射させて偏向器１０３に入射させる。図中の一点鎖線はレーザ光線の光路を示している。
【００２０】
偏向器１０３は、例えば以下のようなガルバノミラーを用いた光偏向系により構成される。例えば、偏向器１０３はガルバノモータで駆動される反射ミラー（ガルバノミラー）から構成する。反射ミラー（ガルバノミラー）の反射面はガルバノモータ（不図示）の回転軸に装着される。このモータに正弦波信号を与えことにより、偏向器１０３を構成する反射ミラー（ガルバノミラー）が振動する。偏向器１０３で反射されたレーザ光はレンズ１０４を介して対象物２の表面に結像される。
【００２１】
偏向器１０３の運動によって、対象物２の表面に結像したレーザ光スポットは対象物２の稜線方向（長手方向）に直線的に走査される。また、走査ユニット１には、光センサ１０５を設けてある。この光センサ１０５は、例えば偏向器１０３により走査されるレーザ光の１ラインの先頭を検出できるような位置に配置される。後述の測定演算部５の表面形状測定処理は、光センサ１０５の出力信号を用いてライン同期させることができる。
【００２２】
例えば、上記の走査ユニット１のレーザ照明光のライン走査に同期して、不図示の駆動系により円筒形の対象物２を微少量ずつ回転駆動し、照明光走査の各ラインについて後述の表面形状測定を繰り返す。これにより、対象物２の全周に渡って表面形状測定を行うことができる。走査ユニット１による走査時間と、対象物２の回転駆動速度を設定することで対象物２の全体の表面形状変化を高速に測定することができる。
【００２３】
なお、走査ユニット１は光をスポットとみなせるサイズの点状照明で対象物２の表面を照明し、時間的に位置変化を与えられる照明光走査手段であれば、上記のようなガルバノ偏向系のみならず、任意の構成を用いて構わない。例えば、偏向器１０３には、ガルバノミラーの代わりに、多角形配置された反射面を有し、モータなどによって回転駆動されるポリゴンミラーを用いてもよい。また、ＬＥＤアレイ（ＬＥＤプリンターヘッド）をレンズ１０４の後方に配置して、ＬＥＤアレイのＬＥＤを１つずつ、あるいは同一点とみなせるサイズに対応する複数のＬＥＤ発光素子をライン方向に順次、同時発光させる。このような構成によっても、上記同様の照明光走査手段を構成することができる。
【００２４】
再び図１において、対象物２は上記の走査ユニット１の走査照明光により照明される。検出ユニット４（受光手段）は、走査ユニット１の照明により生じた対象物２からの反射光のうち、走査照明光とほぼ９０°の角度を有する反射光を受光するよう配置する。なお、走査照明光と検出ユニット４で受光する反射光の角度は、上記９０°に限定されない。後述の表面形状測定を充分行える反射光量を検出可能な状態であれば、検出ユニット４（受光手段）は走査照明光に対して任意の反射角度を持つ反射光を検出するよう配置しても構わない。なお、「反射光量を検出可能な状態」とは、例えば後述の検出ユニット４の光センサ４１０、４１１で発生するノイズと比較して、対象物２から反射光を判別可能な状態のことをいう。例えば、光センサ４１０、４１１の信号強度をＳ、ノイズの信号強度をＮとした時、その比Ｓ／Ｎが１以上の状態である。
【００２５】
対象物２からの反射光は、検出ユニット４（受光手段）の受光面（入射面）に対して結像素子３を介して入射される。結像素子３は、検出ユニット４（受光手段）の受光面（入射面）の近傍に対象物２からの反射光を結像させる。
【００２６】
結像素子３には、例えばマイクロレンズアレイ（例えばセルフォック（登録商標）レンズなど）を用いることができる。マイクロレンズアレイは屈折率分布レンズである小型（マイクロ）レンズを直線状に並べたレンズアレイである。マイクロレンズアレイを用いる場合、当然ながら結像素子３のマイクロレンズアレイの各レンズは検出ユニット４（受光手段）の受光面の方向を向くよう配置される。
【００２７】
なお、結像素子３には、シリンドリカル（円筒）レンズを用いることもできる。シリンドリカル（円筒）レンズを用いる場合、その円筒形状の光学面は、検出ユニット４（受光手段）の受光面の近傍に対象物２からの反射光を結像できるよう配置する。その場合、例えばシリンドリカルレンズの円筒形状の光学面は検出ユニット４（の導光部材４０４、４０５）の入射面（図１ではその下面）にほぼ平行に配置されることになる。
【００２８】
図１において、対象物２からの反射光はＺ方向に反射するため、検出ユニット４の入射面は図中下向きに配置する。検出ユニット４は、下記の如く２本の導光部材４０４、４０５（図３）とこれら導光部材それぞれの端部に配置した光センサ４１０、４１１から成る基本構成を有する。
【００２９】
より詳細には、検出ユニット４は、その入射面を導光部材４０４および４０５に分ける直線が図１のＹ軸に平行で、かつ対象物２上の走査ユニット１の照明光走査ラインと平行になるよう配置される。結像素子３の配置方向も同様で、対象物２上の走査ユニット１の照明光走査ラインと平行になるよう配置される。特に、結像素子３のマイクロレンズの各光軸は、対象物２上の走査ユニット１の照明光走査ラインと、上記の検出ユニット４を導光部材４０４および４０５に分ける直線を結ぶような方向に取られる。上記のような条件を満足する配置の１つは、例えば対象物２上の照明光走査ラインのＺ方向直上に、照明光走査ラインと平行に結像素子３、および導光部材４０４と４０５を分ける直線を配置し、結像素子３の各光軸をＺ方向（上向き）に取る配置である。
【００３０】
検出ユニット４に入射した検出光は導光部材４０４、４０５の内部で反射を繰り返し、光センサ４１０、４１１に入射する。光センサ４１０、４１１の出力は測定演算部５に入力される。測定演算部５は、ＡＤ変換してデジタルデータとして取り込み、光センサ４１０、４１１の出力の分布に応じて表面形状測定処理を行う。
【００３１】
また、測定演算部５の表面形状測定結果に応じて対象物２の欠陥判定を行うこともできる。図１には、測定演算部５の表面形状測定結果を利用する手段として、欠陥判定部４３０を示してある。欠陥判定部４３０で行う欠陥判定については後述する。
【００３２】
図３および図４は検出ユニット４の構成をより詳細に示している。図３は検出ユニット４の（図１のＸＺ平面に平行な）断面を、図４は検出ユニット４の入射面（下面）をそれぞれ示している。
【００３３】
検出ユニット４は、その下面の長手面（入射面）が対象物２の長手方向と沿うように隣接して配置された複数の導光部材４０４、４０５を有する。導光部材４０４、４０５は、例えば光透過性が高い透明材料、例えばアクリルや各種光学ガラスなどを用いて直方体形状に形成する。本実施例では、導光部材４０４、４０５の材質はアクリルを想定している。
【００３４】
本実施例では、導光部材４０４、４０５の短手面を出射面として用いており、従って、導光部材４０４、４０５の短手面に対向して、それぞれ光センサ４１０、４１１が配置される。光センサ４１０、４１１は、導光部材４０４、４０５の長手面から入射され、これらの出射面から出射される光を受光する。
【００３５】
導光部材４０４、４０５は、入射面を構成する長手面から、後述の拡散板４０６、４０７を配置した対向面までの（図１、図３におけるＺ方向の）断面の長さは少なくとも５ｍｍ以上離間する程度の大きさとする。例えば上記の全長数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度の対象物２に対応する同程度の全長を有する導光部材４０４、４０５では、中心部に入射した光が光センサ４１０、４１１まで伝達される効率を考慮すると、上記断面の長さは５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３６】
さらに、検出ユニット４には、導光部材４０４、４０５の光伝達効率を向上するため、次のような構成を設けることができる。即ち、検出ユニット４には、プリズム板４０１、４０２、遮光板（遮光部材）４０３、拡散板４０６、４０７、反射板４０８、４０９、４１５、４１６を設けてある。
【００３７】
図３に示すように、プリズム板４０１、４０２は、導光部材４０４、４０５に入射されその内部を全反射を繰り返して伝達される光の方向を光センサ４１０、４１１の受光に適した方向に調整するためのものである。プリズム板４０１、４０２は、好ましくは導光部材４０４、４０５の下面（入射面）側に密着あるいは接着するよう配置する。
【００３８】
なお、図３のように、導光部材４０４、４０５の下面のプリズム板４０１、４０２は相互に隣り合う中央部のみが実質的な入射部４１７（開口部）として露出するよう、外側の下縁部をカバー４１８、４１９で覆ってある。カバー４１８、４１９の内面は、後述の反射板４０８、４０９、４１５、４１６と同様、反射面で構成してもよい。また、カバー４１８、４１９の外（下）面には、不要な反射を防止するためマット黒色塗装などを施してもよい。
【００３９】
図５（Ａ）は、プリズム板４０１、４０２の機能を示すべく図４のＡ部を拡大して示している。図５（Ａ）に示すように、プリズム板４０１、４０２は、Ｙ方向（図の左右方向）に微小プリズムを規則的に配列したプリズム構造を有する光学部材である。プリズム板４０１、４０２は、樹脂（例えばアクリルなど）などの材質から射出成形などによって構成される。
【００４０】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ’に沿ったプリズム板４０１、４０２の断面を示している。プリズム板４０１、４０２を構成する微小プリズムは、例えば同図に示すようにほぼ９０°で凹凸を繰り返す形状とする。このプリズム板４０１、４０２を構成する微小プリズムひとつのＹ方向（図の左右方向）の幅は導光部材４０４、４０５の全長（例えば上記の例では数ｃｍ〜数１０ｃｍ）に比べて十分に小さくとられる。本実施例では、このプリズム板４０１、４０２を構成する微小プリズムひとつのＹ方向（図の左右方向）の幅は例えば０．０１ｍｍ前後とする。
【００４１】
プリズム板４０１、４０２と導光部材４０４、４０５は、好ましくはそれぞれ密着するよう配置する。例えば、プリズム板４０１と導光部材４０４、プリズム板４０２と導光部材４０５を接着によって結合する。
【００４２】
対象物２からの反射光はこのプリズム板４０１、４０２の屈折作用を受けて導光部材４０４、４０５に入射する。対象物２からの反射光は、理論的にはＺ方向の入射角度を有するが、この入射角度はプリズム板４０１、４０２によって、種々の方向に偏向される。これにより、プリズム板４０１、４０２がない場合よりも、導光部材４０４、４０５の全反射界面に対する入射角度がランダムになり、効率よく導光部材４０４、４０５の短手面（端面）方向に伝達されるようになる。
【００４３】
なお、本発明ではプリズム板４０１、４０２の微小プリズム構造は光入射側（図１、図３の下面側）に存在するが、光出射側に形成されていてもよく、また、光入射側および光出射側の両方に形成されていてもよい。また、プリズム板４０１、４０２と導光部材４０４、４０５は、必ずしも密着するよう配置しなくてもよく、ある程度離間して配置されていてもよい。
【００４４】
遮光板４０３は、導光部材４０４、４０５の中間にこれら導光部材の全長に渡り配置する。遮光板４０３は、導光部材４０４、４０５間で光信号のクロストークが発生しないよう遮光するための遮光部材として機能する。遮光板４０３には、例えば薄い金属板を用いることができるが、基本的には光透過率（ほぼ）０の遮光材料であれば。任意の材料を用いることができる。また、遮光板４０３の両面は、後述の反射板４０８、４０９、４１５、４１６と同様、反射面で構成するか、あるいは拡散板４０６、４０７のような光拡散面とすることもできる。あるいは、遮光板４０３の両面はマット黒色塗装などとしてもよい。なお、遮光板４０３は、後述の拡散板４０６、４０７まで含めて導光部材４０４の側と、４０５の側を分離するように幅を決めるのが望ましい。
【００４５】
図３に示すように、導光部材４０４、４０５のプリズム板４０１、４０２とは反対側の長手面には、拡散板４０６、４０７を配置してある。拡散板４０６、４０７は、光拡散特性を有する光学部材である。拡散板４０６、４０７は、例えば乳白色アクリル板などの光拡散性の高い材質で射出成形などによって構成される。拡散板４０６、４０７を配置することにより、導光部材４０４、４０５の上内面から例えば対象物２の方向に直接向かうような不要な正反射光を抑制し、後述の反射板４０８、４０９（あるいは４１５、４１６）の方向に向かう成分を増加させることができる。
【００４６】
なお、拡散板４０６、４０７は、導光部材４０４、４０５と別体の部材として図示してあるが、導光部材４０４、４０５に埋め込みされたものであってもよい。拡散板４０６、４０７は、好ましくは導光部材４０４、４０５と一体、ないし接着などにより密着させる構成とするが、導光部材４０４、４０５からある程度離間して配置してもよい。あるいは、導光部材４０４、４０５の上面に梨子地加工やブラスト加工を施して、拡散板４０６、４０７と同等の光拡散面を構成してもよい。また、拡散板４０６、４０７の代わりに導光部材４０４、４０５の表面に直接、光拡散性の高い白い塗料を塗布してもかまわない。
【００４７】
上記のように、拡散板４０６、４０７を配置することにより、導光部材４０４、４０５の上内面から対象物２の方向に向かう正反射光を抑制し、ほぼ一様に光拡散させることができる。一方、光センサ４１０、４１１により大きな光量を入射させるには、拡散板４０６、４０７で拡散した光を、できるだけ導光部材４０４、４０５の内部に戻すことが必要である。また、導光部材４０４、４０５の界面を透過して導光部材４０４、４０５の外部に出射してしまう光を再び導光部材４０４、４０５の内部に向かわせることができればより望ましい。
【００４８】
このため、本実施例では、導光部材４０４、４０５の入射面（下面）と、拡散板４０６、４０７が配置される対向面、光センサ４１０、４１１の配置される出射面以外の界面に反射板４０８、４０９、４１５、４１６を配置している。反射板４０８、４０９、４１５、４１６は光反射特性を有する光学部材で、例えば金属板やガラス板から成り、当然ながら少なくともその内面側を鏡面加工することにより光反射面として構成する。
【００４９】
なお、反射板４０８、４０９、４１５、４１６も拡散板４０６、４０７と同様に導光部材４０４、４０５に対しては、密着、離間、いずれの配置でもよく、また、導光部材４０４、４０５と一体に形成してもよい。例えば、反射板４０８、４０９、４１５、４１６と同等の反射面は、鏡面加工などにより直接、導光部材４０４、４０５に形成されていてもよい。
【００５０】
このように、反射板４０８、４０９、４１５、４１６を配置することにより、拡散板４０６、４０７で拡散した光をこれら反射板により反射させ、光センサ４１０、４１１の方向に無駄なく伝達することができる。また、導光部材４０４、４０５の界面に対して透過するような入射角を有する光についても反射板４０８、４０９、４１５、４１６で反射させて、光センサ４１０、４１１の方向に無駄なく伝達することができる。
【００５１】
（表面形状測定）
次に、上記構成を用いて行う表面形状測定につき説明する。
【００５２】
前述のように、結像素子３は、検出ユニット４（受光手段）の受光面（入射面）の付近に対象物２上に走査ユニット１が照射した（レーザ光）スポット像を結像させるよう配置される。対象物２側から入射した反射光は、導光部材４０４、４０５の内部で反射、散乱を繰り返し、導光部材４０４、４０５の１端面に配置した光センサ４１０、４１１に入射することになる。
【００５３】
上記のように、対象物２上の照明光走査ラインのＺ方向の直上に、照明光走査ラインと平行に結像素子３、および導光部材４０４および４０５の境界を配置した場合、結像素子３は導光部材４０４、４０５の境界付近にスポット像を結像することになる。この場合、図６にＢで示すように、結像素子３はプリズム板４０１、４０２（それぞれ導光部材４０４、４０５の下部に配置される）の境界付近にスポット像を結像することになる。図６は、図４と同等の形式で検出ユニット４（受光手段）の受光面（入射面）を下面側から示している。
【００５４】
ここで結像素子３により結像されるスポット像の強度分布が、図６のＢのように例えば導光部材４０４、４０５の境界線に関して対称的であれば、導光部材４０４、４０５、従って光センサ４１０、４１１に同じ強度の光が入射することになる。この場合、光センサ４１０、４１１の出力は理論上、等しくなる。
【００５５】
一方、対象物２の表面に形状変化、例えばＸ軸方向に関する凹凸などがあると、走査ユニット１の照明光スポットが当たる対象物２上の照射位置、特にＸ軸方向に関する位置が変化する。これに対応して、結像素子３による照明光スポット像の結像位置は、図１、図３のＸ軸方向に変化し、受光手段としての検出ユニット４の入射面において、導光部材４０４側に偏ったり導光部材４０５側に偏ったりする。これにより、検出ユニット４（受光手段）の受光面（入射面）において照明光スポット像の位置変化が生じると、プリズム板４０１、４０２および導光部材４０４、４０５に入射する光量が変化する。
【００５６】
例えば、図６のＡの状態では、プリズム板４０２即ち導光部材４０５の側に照明光スポット像の位置変化が生じ、光センサ４１０の出力が大きくなる。また、図６のＣの状態では、プリズム板４０１即ち導光部材４０４の側に照明光スポット像の位置変化が生じ、光センサ４１１の出力が大きくなる。
【００５７】
図７は、図６のＡ、Ｂ、Ｃの状態に対応する光センサ４１０、４１１の光検出出力（縦軸）を示している。図７では、○印により光センサ４１０の出力を、△印により光センサ４１１の出力を示してある。同図に示すように、検出ユニット４（受光手段）に対する入射状態が図６のＢの状態では、光センサ４１０、４１１の出力はほぼ等しい。一方、入射状態が図６のＡの状態に変化すると、光センサ４１０の出力が光センサ４１１の出力より大きくなり、また、図６のＣの状態では、光センサ４１１の出力が光センサ４１０の出力より大きくなる。
【００５８】
以上のようにして、光センサ４１０、４１１の出力分布を介して、対象物２の表面の凹凸などの形状変化を検出できることが判る。
【００５９】
そこで、測定演算部５では、例えば次のような表面形状測定処理を行うことができる。
【００６０】
上記のように光センサ４１０、４１１の出力分布（大小）は、その測定タイミングで走査ユニット１によりスポット照射されている部位の表面形状に対応するものとして扱ってよい。そこで、測定演算部５では、ある測定タイミングにおいて得た光センサ４１０、４１１の出力をＡＤ変換して得たデジタルデータを処理することで表面形状を評価することができる。以下では、光センサ４１０、４１１の出力をそれぞれＩＡ、ＩＢと称する。
【００６１】
測定演算部５は、走査ユニット１とのクロック同期を介して、光センサ４１０、４１１の出力ＩＡ、ＩＢを走査ユニット１による１ラインの照明走査中に渡って多数取り込むことができる。そして、測定演算部５は、表面形状の測定演算において、ある測定（クロック同期）タイミングにおいて、例えば光センサ４１０、４１１の出力の差（ＩＡ−ＩＢ）と和（ＩＡ＋ＩＢ）を算出することができる。
【００６２】
例えば、走査ユニット１による１ラインの照明走査中の表面形状変化は、当該ライン走査中における上記の光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）の変化を介して検出することができる。この演算手法は、光センサ４１０、４１１の出力分布を評価する手法のひとつと言ってよい。
【００６３】
なお、表面特性の変化、例えば対象物表面の反射率や粒状度の変化（形状変化を伴わない表面特性変化）は、光センサ４１０、４１１の出力の和（ＩＡ＋ＩＢ）を介して検出できる。上記のように、光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比を取る演算では、分母に出力の和（ＩＡ＋ＩＢ）が入っているため、その測定タイミングにおける対象物２の測定部位の表面特性における出力分布（差（ＩＡ−ＩＢ））を演算することができる。また、簡易な演算仕様では、単純に出力の差（ＩＡ−ＩＢ）や比（ＩＡ：ＩＢ）を介して当該ライン走査中の表面形状変化を検出してもよい。ただし、この簡易な演算仕様では、対象物２の測定部位の表面特性の変化による影響を受ける可能性がある。
【００６４】
また、予め形状、寸法、高さなどが判っているサンプルを用いて校正を行うことにより、光センサ４１０、４１１の出力ＩＡ、ＩＢの分布から、実形状ないしはサンプルとの形状差に相当する形状データを取得することもできる。
【００６５】
以上のようにして、測定演算部５で測定演算を行うことにより、光センサ４１０、４１１の出力ＩＡ、ＩＢの分布を介して、対象物２で反射光が反射した部位の表面形状を測定することができる。即ち、本実施例によれば、複数の導光部材４０４、４０５と光センサ４１０、４１１を用いた簡単安価な構成により、各光センサの出力分布に応じて、対象物２の微細な表面形状を確実に光学的に測定できる。例えば、上述の特許文献１のように導光部材とその端部の光センサを１組のみ用いる構成では、照明光走査の複数ライン分の光センサ出力から表面形状データを生成する複雑な演算処理が必要である。本実施例によれば、測定演算部５では、上記のような簡易な演算により、照明光走査の１ラインごとに、あるいは複数ラインに渡ってごく小さな演算コストで表面形状測定を行うことができる。
【００６６】
（欠陥判定）
測定演算部５の表面形状測定結果を欠陥判定部４３０（図１）に出力し、欠陥判定部４３０によって表面形状測定結果に応じて対象物２の欠陥判定を行うこともできる。
【００６７】
例えば、走査ユニット１のレーザ照明光のライン走査に同期して、不図示の駆動系により円筒形の対象物２を微少量ずつ回転駆動し、照明光走査の各ラインについて後述の表面形状測定を繰り返す。これにより、対象物２の全周に渡って表面形状測定を行う。この時、測定演算部５では、上記のように、光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）を算出することができる。この光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）は、走査ユニット１のレーザ照明光の照明部位の表面形状に相当する表面形状データと考えることができる。
【００６８】
そこで、走査ユニット１のスポット走査を制御するクロックなどに同期して、測定演算部５から光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）を欠陥判定部４３０に出力する。これにより、例えば、欠陥判定部４３０では、スポット走査に同期して、各走査タイミングでの各光センサの出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）のデータ列として、走査ユニット１のレーザ照明光の１走査ライン分の表面形状データを評価できる。
【００６９】
欠陥判定部４３０では、この表面形状データの評価結果に応じて、対象物２の良否判定を行うことができる。例えば、走査ユニット１による照明走査の１ライン中において、走査タイミングにおける光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）が一定の範囲内の値であれば（その走査ラインに対応する部位は）欠陥なし、と判定する。また、光センサ４１０、４１１の出力の和と差の比（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）を予めサンプル測定などにより定めたしきい値を超えるような異常な部位が１ないし複数存在した場合は（その走査ラインに対応する部位は）欠陥あり、と判定する。
【００７０】
また、欠陥判定部４３０の欠陥判定は、走査ユニット１による照明走査の複数ラインに渡って行うこともできる。例えば、上記の１ラインを対象とした欠陥判定の結果、走査ラインは欠陥ありの走査ライン、または欠陥なしの走査ラインに分類できる。そして、例えば対象物２の全周を走査した後、欠陥ありの走査ラインが検出されなければ、当該の対象物２は欠陥なし、と判定する。また、１ないし複数の欠陥ありの走査ラインが検出された場合は当該の対象物２は欠陥あり、と判定する。
【００７１】
また、次のような手法によって欠陥判定を行うこともできる。即ち、欠陥判定部４３０の欠陥判定を走査ユニット１による照明走査を対象物２全体に渡り行った後、光センサ４１０、４１０の出力の和と差の比（形状データ）、出力の和（輝度データ）によって２次元データを構築する。そして、これら形状データ・輝度データをそれぞれ１つずつ別の画像データとみなして、個別に画像処理を行うことにより欠陥判定を行う。
【００７２】
また、輝度データの画像処理結果に基づいて形状データを参照して、あるいは形状データの画像処理結果に基づいて輝度データを参照することにより、欠陥判定を行うようにしてもよい。
【００７３】
また、以上に例示した欠陥判定部４３０の欠陥判定結果に応じて、対象物２を良品、または不良品と分類することができる。そして、上記のようにして得た良否判定結果に応じて、対象物２の製造ないし搬送ラインを制御することができる。例えば、ロボットやコンベヤなどの搬送手段（不図示）を制御して、検査対象の対象物２を良品であれば良品を処理する次工程へ、不良品であれば不良品を処理する他の次工程へ搬送するよう、対象物２の製造ないし搬送ラインを制御することができる。
【００７４】
以上のようにして、測定演算部５の表面形状測定結果を欠陥判定部４３０に出力し、表面形状測定結果に応じて欠陥判定部４３０によって対象物２の欠陥判定、あるいはさらに良否判定を行うことができる。
【００７５】
（変形例など）
上述の表面形状測定装置において、対象物２の形状変化の測定限界を決定づける条件の１つは、走査ユニット１の照射する照明光のスポット径である。ここで、走査ユニット１の照射するスポット径より大きい形状変化が生じた場合、例えば対象物２の凹凸によってスポット径より大きな距離、スポットの照射位置が変化したような場合、反射光は検出ユニット４の導光部材４０４、４０５の片側に入射する。上述の表面形状測定装置のハードウェア構成では、このように結像素子３で結像されるスポット像が導光部材４０４、４０５の片側のみに入射するような大きさを超える形状変化は、その大きさを区別できない。
【００７６】
一方、ある程度、広範囲の形状変化をとらえるには検出ユニット４（受光手段）の入射面付近に結像させるスポット径を大きくしておく必要がある。検出ユニット４（受光手段）の入射面付近に結像させるスポット径の結像サイズを調節する簡単な手法のひとつは、結像素子３と検出ユニット４（あるいは対象物２）の間隔配置を変えることである。例えば表面形状測定装置の設置現場で微調整を行えるように、結像素子３の位置を微少量ずつ変更できるような昇降機構を配置することも考えられる。このような構成により、表面形状測定装置の設置現場で極めて容易に表面形状測定の感度に係る調整を行うことができる。
【００７７】
ただし、スポット径をあまり大きくし過ぎると、対象物２の形状変化による位置変化の感度が下がるため、対象物２の微小形状変化を検出することができなくなる。この測定範囲、感度は実験にて決定すればよい。例えば、上述のような全長数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度、短手方向の径が５〜１０ｍｍ程度の導光部材を用いる場合、走査ユニット１で照射するスポット径は０．１〜３ｍｍの範囲となるよう結像素子３の結像力を設定しておく。一般化して言えば、導光部材４０４、４０５の入射面付近においてこれら導光部材の短手方向の大きさよりも小さくなるよう、結像素子３の結像力を設定する。
【００７８】
図１〜図４に示した構成では、光センサ４１０、４１１は検出ユニット４（受光手段）の導光部材４０４、４０５の短手面の一方のみに配置し、他方の短手面には反射板４１５、４１６を設けている。しかしながら、導光部材４０４、４０５の両方の短手面に光センサ４１０、４１１を配置しても構わない。このように１つの導光部材に対して光センサを複数設ける場合には、例えば各光センサの出力の和を算出して、１つの導光部材からの出力として扱うことができる。導光部材４０４、４０５の両方の短手面に光センサを配置する構成によれば、より有効に導光部材内を伝達される検出光の情報を表面形状測定に利用できる可能性がある。
【００７９】
また、光センサ４１０、４１１は、必ずしも導光部材４０４、４０５の短手面に面して設ける必要はない。例えば、光ファイバなどを介して、導光部材４０４、４０５の一方または両方の短手面から検出光を取り出し、他の適当な位置に配置した光センサ４１０、４１１に入射させるようにしてもよい。このように光ファイバなどを用いる構成によれば、光センサ４１０、４１１の配置の自由度が増し、よりコンパクトな装置外形で表面形状測定装置を構成できる可能性がある。
【００８０】
なお、以上では、導光部材４０４、４０５は、角棒状のアクリルなどの樹脂材料から構成することを考えたが、長手方向（面）と短手方向（面）を有する構成であれば、材質や断面形状は上述の構成に限定されない。例えば、断面形状は必ずしも図３に示したような矩形形状である必要はなく、入射面や出射面は必ずしも平面でなくてもよい。例えば、導光部材４０４、４０５は複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバなどを用いて構成することができる。
【実施例２】
【００８１】
上記実施例では、光センサ４１０、４１１により検出光を受光する部位は、受光手段を構成する検出ユニット４の導光部材４０４、４０５の短手面としている。しかしながら、本発明に関しては、受光手段（検出ユニット４）の導光部材の長手面が入射面を構成する点に特徴があり、検出光を受光する部位は、導光部材の短手面に限定されるものではない。以下、図８および図９を参照し、検出光を受光する部位を導光部材の短手面とは異なる部位に配置した表面形状測定装置の構成例を示す。
【００８２】
図８および図９は、導光部材４０４、４０５の出射面がこれら導光部材の入射面を構成する長手面に対向する側に配置され、その出射面に対向して検出光を受光する光センサ４１０、４１１を配置した構成の一例を示している。また、図８および図９の構成では、導光部材４０４、４０５がその入射面側と出射面側で異なる大きさを有する点にも特徴がある。図８は図１と同様の様式で表面形状測定装置（欠陥判定部４３０を含む）の構成を示している。また、図９（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ図８の検出ユニット４の構成を図８のＸ、Ｙ、Ｚの各方向から示している。以下では、上述の実施例と同一ないし相当する部材には同一の参照符号を用い、その詳細な説明は省略するものとする。
【００８３】
本実施例において、上述の実施例と異なるのは導光部材４０４、４０５の形状と、出射面および光センサ４１０、４１１の配置のみで、それ以外の構成は上述の実施例と同様であり、またそれらの細部については上述の実施例と同様の変形例が適用可能である。例えば、図８において走査ユニット１、対象物２、結像素子３、測定演算部５、欠陥判定部４３０については、上述の実施例のものと同様である。
【００８４】
本実施例では、導光部材４０４、４０５の長手面の１つを入射面とし、対象物２および結像素子３に沿うよう平行に配置し、入射面の対向側を出射面としている。一般に、上述のような少なくとも数ｃｍオーダの全長を有する対象物２や、それに見合う全長の導光部材４０４、４０５に対して、光センサ４１０、４１１の大きさは数ｍｍ程度のオーダでかなり小さい。このため、本実施例のように導光部材４０４、４０５の長手面（入射面）の対向側を出射面とする場合には、図８、図９（Ａ）に示すように導光部材４０４、４０５の（ＹＺ平面に沿う）断面形状を台形形状とするのが好適である。
【００８５】
即ち、導光部材４０４、４０５の入射面側に対して光センサ４１０、４１１を配置する出射面側が次第に小さくなり、好ましくは光センサ４１０、４１１を対向配置する出射面側では各光センサの大きさのオーダのサイズとなるような形状とする。このような形状の導光部材４０４、４０５は、アクリル樹脂などの一体成形によって容易に構成できる。
【００８６】
図８、図９（Ａ）に示すような台形形状で導光部材４０４、４０５を構成した場合、導光部材４０４、４０５の入射面（下面の長手面）側から入射した反射光を、各導光部材の内部で全反射させて出射面側に次第に集中させることができる。従って、このような導光部材の形状によって、効率よく光センサ４１０、４１１に検出光を伝達することができる。
【００８７】
なお、上述の実施例において説明した、導光部材４０４、４０５の廻りに配置する構成は、全てを図示してはいないが、本実施例においてもほぼ同様に実施できる。例えば、図９（Ｂ）、（Ｃ）には、導光部材４０４、４０５の間に配置した遮光板４０３が示されている。遮光板４０３の機能は、導光部材４０４、４０５間の光学的なクロストークを防止するためのものである。
【００８８】
また、上記実施例における反射板４０８、４０９、あるいは４１５、４１６に相当する反射板は、本実施例においては、例えば導光部材４０４、４０５のそれぞれ２つの傾斜面、ないし台形形状を有する外側面に配置することができる。また、上記実施例におけるプリズム板４０１、４０２については、本実施例においても導光部材４０４、４０５下面の入射面側に配置することができる。
【００８９】
なお、本実施例において、上記の遮光板、反射板、プリズム板を実施する場合、これらについては、上記実施例で示した種々の変形例を適用して構わない。また、本実施例では、導光部材４０４、４０５の入射面に対向する側は出射面として用いるので、上記実施例における拡散板４０６、４０７は必要ない。
【００９０】
光センサ４１０、４１１や、測定演算部５、欠陥判定部４３０の電気的な機能は上記実施例と同様であり、上述同様に光センサ４１０、４１１の出力分布を介して対象物２の表面形状を測定し、またその結果に基づく欠陥判定を行うことができる。
【００９１】
以上のように、本実施例のように導光部材４０４、４０５の出射面を導光部材の入射面を構成する長手面に対向する側に配置する構成においても、上記実施例とほぼ同様に表面形状測定、あるいはさらに表面形状測定結果に基づく欠陥判定を行うことができる。本実施例においては、装置全体の全高が高くなるが、台形形状の導光部材４０４、４０５によって効率よく光センサ４１０、４１１に検出光を伝達することができる可能性がある。
【００９２】
なお、導光部材４０４、４０５の出射面をこれら導光部材の入射面を構成する長手面に対向する側に配置する場合、導光部材４０４、４０５の形状を選択することにより、光センサ４１０、４１１への検出光の伝達効率を向上できる可能性がある。例えば、導光部材４０４、４０５は、出射側と入射側の大きさが異なるような任意の形状に変形してよい。その場合考えられる形状は、例えば上記の台形形状のみならず、これを微修正した形状あるいは異なる他の形状である。例えば、導光部材４０４、４０５は入射側と出射側を結ぶ傾斜面が直線状である台形形状であるが、内部で生じる全反射などを考慮して、この傾斜面を任意の曲面形状に構成することが可能である。
【００９３】
この導光部材４０４、４０５の側縁を曲面形状に形成した構成については、下記の実施例３で構成例を説明する。
【実施例３】
【００９４】
以下、上記実施例１および実施例２に続き、主に検出ユニット４廻りの構成が異なる実施例を実施例３（〜実施例５）として示す。本実施例３以降の実施例においては、光センサ４１０、４１１、走査ユニット１、対象物２、結像素子３は上述の各実施例と同様の部材で、上述同様に機能する。また、測定演算部５、および欠陥判定部４３０も上述の各実施例と同様に構成することができる。
【００９５】
なお、測定演算部５、および欠陥判定部４３０を用いた測定制御、欠陥判定などの細部の構成について、既に説明済みのものについては、本実施例以降の構成に特有な点を除いては、重複した説明は省略するものとする。この種の細部の構成および作用効果については、必要であれば、上記実施例１ないし２の記載を参照されたい。
【００９６】
図１０〜図１２に本実施例３の構成を示す。以下、この構成につき図１０〜図１２に基づいて説明するが、ここでは図１０中に示したＸＹＺ座標系（図８と同様）を用いる。図１０は、図１、図８などと同等の斜視表示により、表面形状測定（ないし欠陥判定）システムの全体構成を示している。
【００９７】
図１０において、走査ユニット１から出射された光は対象物２で９０°、反射し、結像素子３を介して検出ユニット４に入射する。実施例２では９０°反射としているが、反射光量が検出可能な状態であれば、どのような角度でも構わない。この「検出可能な状態」は、前述同様、光センサ４１０、４１１で発生するノイズと比較して判別可能な状態のことで、光センサ４１０、４１１の信号をS、ノイズをNとした時、例えば、その比Ｓ／Ｎが１以上の状態をいう。
【００９８】
走査ユニット１は光をスポットとみなせるサイズの点状照明を対象物２表面に形成し、時間的に位置変化を与える手法であれば、どのようなものでも構わない。例えば、前述同様に、ＬＥＤプリンターヘッドで１つのＬＥＤを発光させる、同一点とみなせるサイズに対応する複数のＬＥＤ発光素子を同時発光させる、といった構成を用いてよい。この対象物２からの反射光と走査ユニット１の照明光の光軸は９０°の角度関係を有し、結像素子３を介して検出ユニット４（受光手段）に入射する。
【００９９】
本実施例においても、結像素子３には、セルフォック（登録商標）レンズのような、微小なレンズ素子を配列、一体形成した集合レンズ（マイクロレンズアレイ）を用いることができる。この種の集合レンズは、屈折率分布レンズである小型のレンズ素子を直線状配列して構成される。結像素子３としては、上記の集合レンズ（マイクロレンズアレイ）構成以外にも、シリンドリカルレンズなどを用いてもよい。
【０１００】
実施例２では、傾斜した側縁が傾斜した直線状で全体が３角形（ないし台形）形状の導光部材４０４、４０５を用いた。これに対して、本実施例では導光部材４０４、４０５は、図１２に示すように図の下方の入射側の両側縁が凸形状（４０４Ｌ）、上方の出射側の両側縁が凹形状（４０４Ｕ）に構成され、全体として先細り形状に構成されている。導光部材４０４、４０５は、ガラスやアクリルなどの透明材料から構成することができる。
【０１０１】
そして、本実施例では、図１０、図１１（Ａ）、（Ｂ）、図１２に示すように結像素子３と導光部材４０４、４０５の間で、導光部材４０４、４０５の入射面の直前に、正の屈折力（屈折パワー）を有する光学部材４０１０、４０２０をそれぞれ配置する。
【０１０２】
光学部材４０１０、４０２０は、図１２に示すように、長手方向にほぼ導光部材４０４、４０５と同等の長さを有し、例えば正の屈折力（屈折パワー）を有するフレネルレンズから構成する。図１２は、結像素子３が下方から平行光の状態で検出光を出射する場合、光学部材４０１０、４０２０の両端部を通過する光線Ｌの屈折方向を示している。
【０１０３】
光学部材４０１０、４０２０の正の屈折力は、図１２に示すように、その焦点位置（４０４Ｆ）が、導光部材４０４、４０５の上方の出射側の先細り形状の部分（４０４Ｕ）の入り口部分の中央付近（あるいはそれよりも上方）になるように定めておく。当然ながら、光学部材４０１０、４０２０がフレネルレンズである場合、上記の焦点位置（４０４Ｆ）を有する凸レンズと同等の特性が得られるようフレネルレンズの各部位が構成されていればよい。
【０１０４】
このように、光学部材４０１０、４０２０の焦点位置（４０４Ｆ）を上記のように取ることにより、導光部材４０４、４０５内部の、出射側の先細り形状の部分（４０４Ｕ）の入り口部分に検出光を集中させることができる。
【０１０５】
さらに、検出光は、導光部材４０４、４０５の先細り形状の部分（４０４Ｕ）の内部で全反射を繰り返し、光センサ４１０、４１１に入射するが、上記のような光学部材４０１０、４０２０の焦点配置により、その際の反射回数を減少させることができる。一般に、導光部材中で全反射が起きる場合、反射回数に応じて光量は減少する。従って、上記構成により、光センサ４１０、４１１に入射するまでの導光部材４０４、４０５の反射回数を減少させることにより、検出光の光量減衰を抑え、効率よく検出光を光センサ４１０、４１１に到達させることができる。
【０１０６】
また、上記のような光学部材４０１０、４０２０の焦点配置により、導光部材４０４、４０５の下方の部位で検出光が反射したり、そこから外部に出射してしまうのを防ぐことができる。特に、この効果は、導光部材４０４、４０５の下方の部位を図１２のように凸形状（４０４Ｌ）に構成することにより一層、増強される。これは、導光部材４０４、４０５の下方部位を、光学部材４０１０、４０２０が屈折させた検出光の光路を避けるように凸形状（４０４Ｌ）に構成することにより、この部分の側縁で検出光の反射が起きる確率を低減できるためである。
【０１０７】
また、本実施例においても、図１１（Ｂ）に示すように、遮光板４０３を光学部材４０１０、４０２０、導光部材４０４と４０５の間に配置している。これにより、光学部材４０１０〜４０２０間、また、導光部材４０４〜４０５間での光学的なクロストークを防止する。対象物２からの反射光は、その入射位置に応じて、光学部材４０１０〜導光部材４０４、ないし光学部材４０２０〜導光部材４０５に入射する。
【０１０８】
上述のように、本実施例では、導光部材４０４、４０５は、図８に示したような単純な３角形状ではなく、側縁に凹凸形状（４０４Ｌ、４０４Ｕ）を有し、図１２にその断面を示すように、出射側に向かって先細り形状のしぼり部分として構成されている。
【０１０９】
また、導光部材４０４、４０５の屈曲した側縁の部分は、その内部において検査光を全反射させるように構成されているのが望ましい。このため、導光部材４０４、４０５の屈曲した側縁の部分は、例えば研磨面とするか、あるいは金属蒸着などによる反射面として構成することが考えられる。なお、導光部材４０４、４０５の屈曲した側縁全体が上記のような研磨面や反射面であってもよいが、特に側縁のうち漏光が生じやすい領域が予め予測できる場合には、その光が出射しやすい領域のみを研磨面や反射面とする構成であってもよい。
【０１１０】
また、本実施例では、上記のように光学部材４０１０、４０２０は正のパワーを持つ、例えばフレネルレンズから構成する。また、図１２は、対象物２からの反射光のうち、光学部材４０１０、４０２０の両端部で垂直に入射する入射光（Ｌ）の屈折の様子を示している。
【０１１１】
図１２のように、光学部材４０１０、４０２０の焦点（４０４Ｆ）は、好ましくは、光学部材４０１０、４０２０に入射した垂直入射光が、（いずれも）導光部材４０４、４０５の先細り形状のしぼり部分の入口付近に配置する。この焦点（４０４Ｆ）の好ましい位置につきさらに詳細に考察する。
【０１１２】
例えば、ここで、焦点位置（４０４Ｆ）をより上方に移動し、光センサ４１０、４１１に近づけた場合を考える。一方、対象物２からの反射光は広がりをもった光であり、図示した垂直入射光とは異なる方向を持つ成分を含む。このような垂直入射光以外の光線は、このため、導光部材４０４、４０５の上部の先細り形状のしぼり構造（４０４Ｕ）で反射され、導光部材４０４、４０５から射出する可能性が高い。このため、この場合には、光センサ４１０、４１１への光量が少なくなる傾向が生じる。
【０１１３】
このため、フレネルレンズで構成する光学部材４０１０、４０２０は、各々１つのフレネルレンズから中心を基準に対称的に導光部材４０４、４０５の形状に合わせて加工しておく。この形状は、光学部材４０１０、４０２０による集光位置（４０４Ｆ）が、図１２のように導光部材４０４、４０５の上部の先細り形状のしぼり構造（４０４Ｕ）の先細り形状の細くなる入り口に位置するような形状とする。なお、光学部材４０１０、４０２０は、アクリルやガラスなどの一体成形により構成することが考えられるが。また、例えば１つのフレネルレンズを切り出して、２つ（あるいはそれ以上の数の）の光学部材４０１０、４０２０を構成するようにしてもよい。
【０１１４】
また、フレネルレンズで光学部材４０１０、４０２０を構成する場合、その屈折パワーは等方的であるが、光学部材４０１０、４０２０にはシリンドリカルフレネルレンズのような１方向のみにパワーを有する光学部材を用いることもできる。その時は対象物２の長手方向に屈折力（レンズパワー）を持つように配置する。このような構成により、光学部材４０１０、４０２０で屈折作用を受けた光束は導光部材４０４、４０５の内部で全反射しながら、効率よく光センサ４１０、４１１に伝達される。
【０１１５】
上記のように、本実施例３においても、上述の実施例１、２と同等の作用、効果を期待でき、その場合、上記のような導光部材４０４〜４０５の形状と、光学部材４０１０、４０２０の配置により、検出光を光センサ４１０、４１１に効率よく伝達できる。このため、表面形状の検出、測定、あるいはさらに欠陥判定の信頼性を高めることができる。また、光伝達効率の向上によって、走査ユニット１の発光光量を上記実施例よりも低減できる可能性があり、装置の製造コストや消費電力を低減できる可能性がある。
【実施例４】
【０１１６】
図１３〜図１５に光センサ４１０、４１１に検査光を伝達する導光部材のさらに異なる構成例を示す。本実施例４においても、上述の実施例で説明済みの部材と同一ないし相当する部材には同一の参照符号を用い、その詳細な説明は省略するものとする。また、測定演算部５、および欠陥判定部４３０を用いた測定制御、欠陥判定などの細部についても、既に説明済みのものについては、重複した説明は省略するものとする。
【０１１７】
図１３は、図１、図８、図１０などと同等の斜視表示により、表面形状測定（ないし欠陥判定）システムの全体構成を示している。図１３において走査ユニット１、対象物２、結像素子３は上述の各実施例と同様の部材で、上述同様に機能する。また、測定演算部５、および欠陥判定部４３０も上述の各実施例と同様に構成することができる。
【０１１８】
走査ユニット１から出射された光は対象物２で９０°反射し、結像素子３を介して検出ユニット４に入射する。この結像素子３は本実施例においても、例えばセルフォック（登録商標）レンズのようなマイクロレンズアレイを用いることができる。
【０１１９】
本実施例４において、上述の実施例と異なるのは、検出ユニット４の構成である。本実施例４の検出ユニット４は、図１３、図１４に示すように、円筒形状の導光部材４０１１、４０２１を含む。図１４に示すように、導光部材４０１１、４０２１は、それぞれ拡散部４０４１、４０５１とともに全長に渡り同一直径の円断面を有する円筒形状の導光部０４１、０４２を構成する。本実施例４では、導光部０４１、０４２は円筒形状であって、対象物２の長手方向のいずれの部位も同一の円断面を有する。このため、導光部０４１、０４２と結像素子３の間には光学部材４０１０、４０２０のような部材を配置していない。
【０１２０】
図１３では詳細不図示であるが、円筒形状の導光部０４１、０４２の間には、図１３に示すように、上述の各実施例と同様に遮光板４０３を配置することができる。これにより、導光部０４１、０４２間の光学的なクロストークを防ぐことができる。図１４で示すように、遮光板４０３は導光部０４１と０４２の間に配置され、導光部０４１、０４２にそれぞれ入射した検査光が導光部０４２、０４１に入射しないように遮断する。
【０１２１】
導光部０４１、０４２は、図１４に示すように、それぞれアクリルやガラスなどの透明部材から成る導光部材４０１１、４０２１と、拡散部４０４１、４０５１で構成される円筒体である。導光部材４０１１、４０２１は、拡散部４０４１、４０５１以外は、光透過（入射）可能な開口部として構成する。
【０１２２】
以上の構成において、走査ユニット１の照明光により生じる対象物２からの反射光は、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、結像素子３を介して導光部材４０１１、４０２１の内側面を構成する円筒面から入射する。
【０１２３】
走査ユニット１の照明光により生じる対象物２からの反射光は、対象物２の反射部位の表面形状に応じた反射方向を有する。このため、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、対象物２の反射（被検査）部位の表面形状に応じて、導光部材４０１１、４０２１に入射される検査光の光量分布が変化する。
【０１２４】
例えば、図１５（Ａ）は、対象物２の被検査部位が標準的な表面形状である場合に相当する。この場合、結像素子３の検査光の集光位置が導光部材４０１１、４０２１の中央位置（遮光板４０３の配置位置）の延長上にある状態である。これに対して、対象物２の被検査部位が標準的な表面形状からずれている場合には、結像素子３の検査光の集光位置が図１５（Ｂ）、（Ｃ）のように変化する。
【０１２５】
例えば、図１５（Ｂ）は、対象物２の被検査部位の形状に応じて結像素子３の集光位置がＸ方向に図中の＋（左）側にずれた状態に相当する。また、図１５（Ｃ）は、対象物２の被検査部位の形状に応じて結像素子３の集光位置がＸ方向に図中のー（右）側にずれた状態に相当する。
【０１２６】
このように、本実施例の検出ユニット４において、結像素子３集光位置の変化は対象物２の被検査部位の形状変化に対応して変化する。従って、前述の各実施例と同様に導光部材４０１１、４０２１の端部に配置した光センサ４１０、４１１への入射光量の分布を介して対象物２の表面形状を測定し、あるいはそれに基づき欠陥判定を行うことができる。
【０１２７】
ここで、検出ユニット４の各部の構成につき、さらに詳細に説明する。図１５（Ａ）〜（Ｃ）のように、導光部０４１、０４２の拡散部４０４１、４０５１は、好ましくは導光部０４１、０４２の円断面の一部を構成する円弧、および弦を有する弓型の断面形状とする。一方、円筒形状の導光部材４０１１、４０２１は、弓型断面の拡散部４０４１、４０５１とともに、全体として同じ直径を共有する円筒断面を構成するよう、当該の円筒断面から拡散部４０４１、４０５１の弓型断面の部位を切り取った断面形状とする。
【０１２８】
拡散部４０４１、４０５１は、例えば、アクリルやガラスなどの透明材料に、例えば曲面部分に梨地加工により拡散面を形成することにより構成することができる。また、拡散部４０４１、４０５１は、乳白色アクリルなどから一体形成する構成であってもよい。なお、本実施例では、拡散部４０４１、４０５１は導光部材４０１１、４０２１とは別体の弓型断面の拡散部材から成る構成を考えた。しかしながら、導光部材４０１１、４０２１の上面（上記拡散部４０４１、４０５１の対応部分）に対して、梨地加工やブラスト加工を加え、光拡散性を付与し、この部位を拡散部として構成してもよい。
【０１２９】
本実施例では、拡散部４０４１、４０５１は、例えば結像素子３の光軸に対して垂直に配置している。この導光部０４１、０４２の拡散部４０４１、４０５１の光軸に対する角度は導光部材４０１１、４０２１の大きさ（直径）、対象物２からの反射光の入射角度に応じて定めることができる。拡散部４０４１、４０５１は、そこまで到達した検査光をランダムな方向に拡散させ、導光部材４０１１、４０２１内で全反射させて、端部の光センサ４１０、４１１に到達する光の伝達効率を高めるためのものである。この目的から、検査光は、例えば拡散部４０４１、４０５１に対して垂直に入射しないように構成するのが好ましい。
【０１３０】
対象物２からの反射（検査）光は、図１５（Ａ）〜（Ｃ）のように導光部０４１、０４２の間の遮光板４０３下部の位置から、導光部材４０１１、４０２１の内側面に斜めに入射する。この場合には、同図のように拡散部４０４１、４０５１を、結像素子３の光軸に対して垂直に配置することにより、検査光が拡散部４０４１、４０５１に対して垂直に入射しないような構成を実現できる。
【０１３１】
導光部材４０１１、４０２１の下側の内側面から入射した検査光の光線は反射、屈折して、拡散部４０４１、４０５１に到達する。拡散部４０４１、４０５１に入射した光はそこでランダムな方向に拡散させる。拡散部４０４１、４０５１によりランダムな方向に拡散された検査光は、導光部材４０１１、４０２１内で全反射を繰り返し、導光部材４０１１、４０２１の内部をその長手方向（図１３のおけるＹ方向）に伝搬する。即ち、拡散部４０４１、４０５１を配置することにより、導光部材４０１１、４０２１下側の内側面から入射した検査光を、導光部材４０１１、４０２１の長手方向に伝搬させ、光センサ４１０、４１１に効率よく伝達することができる。
【０１３２】
拡散部４０４１、４０５１の大きさや形状は、結像素子３で形成される集光位置の変化、すなわち測定範囲に応じて決定すればよい。また、本実施例では、導光部材４０１１、４０２１の間に遮光板４０３を設けており、導光部材４０１１、４０２１の表面反射などの外乱光が相互に入射しないように遮光板４０３の大きさや位置を決定することができる。
【０１３３】
本実施例４の構成で、実施例１の図６と異なるのは導光部材４０１１、４０２１の円筒面での屈折作用と拡散部４０４１、４０５１の弓型形状部分の大きさ（図１４、図１５）が光センサ４１０、４１１の光量変化特性に関与する点である。このため、導光部材４０１１、４０２１の円筒断面の直径や、結像素子３、導光部材４０１１、４０２１の間隔などは、対象物２の直径などによって定まる反射方向の範囲などに応じて、必要であれば予め実験を行って決定すればよい。
【０１３４】
光センサ４１０、４１１への入射光量分布を介して、測定演算部５により対象物２の表面形状を測定し、さらに欠陥判定部４３０により欠陥判定を行うには、例えば実施例１で説明した手法を用いることができる。例えば、上記構成において、光センサ４１０の出力をＩＡ、光センサ４１１の出力をＩＢとする。そして、測定演算部５によりこれらの出力の差（ＩＡ−ＩＢ）を評価することにより、検出ユニット４への検査光の入射状態が例えば図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれの状態かを判定することができる。また、光センサ４１０、４１１の出力の和（ＩＡ＋ＩＢ）と上記の差を組合せ、例えば（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ）を用いて対象物２の形状算出を行うことができる。また、対象物２の形状変化を伴わない表面の変化、例えば表面状態の変化を見つける場合は和（ＩＡ＋ＩＢ）を利用することができる。
【０１３５】
上記のような構成により、本実施例４においても、上述の実施例１〜３と同等の作用、効果を期待できる。その場合、上記のような導光部材４０１１、４０２１および拡散部４０４１、４０５１により円筒形状に構成した導光部０４１、０４２を用いることにより、検出光を光センサ４１０、４１１に効率よく伝達できる。これにより、表面形状の検出、測定、あるいはさらに欠陥判定の信頼性を高めることができる。また、光伝達効率の向上によって、走査ユニット１の発光光量を上記実施例よりも低減できる可能性があり、装置の製造コストや消費電力を低減できる可能性がある。
【０１３６】
また、本実施例４では、導光部材４０１１、４０２１および拡散部４０４１、４０５１により円筒形状に構成した導光部０４１、０４２を用いており、低コストで検出ユニット４を構成できる可能性がある。このような円筒形状の導光部０４１、０４２は、実施例１で示したような角棒状の導光部材４０４、４０５とほぼ同等、あるいはそれに次ぐ低コストで実現できる可能性がある。
【０１３７】
（変形例など）
なお、本実施例では光センサ４１０、４１１は導光部材４０１１、４０２１の片側端部に配置している。しかしながら、光センサ４１０、４１１は導光部材４０１１、４０２１の両側の端部に配置することもできる。また、光センサ４１０、４１１を導光部材４０１１、４０２１の両側端部に設ける場合は、導光部材４０１１、４０２１の同じ側の端部に並列配置で取り付けることになる。この場合、光センサどうしのクロストークを低減するため、光センサの間隔を拡大する構成を採用してもよい。例えば、導光部材４０１１、４０２１の両側端部に屈曲したアクリルロッドを接着し、その出射面に面して光センサ４１０、４１１を配置する。あるいは、光センサ４１０、４１１を配置するために導光部材４０１１、４０２１の端部を延長し、屈曲部分を形成してもよい。このような構成により、光センサの間隔を拡大し、光センサどうしのクロストークを低減することができる。
【０１３８】
また、導光部材４０１１、４０２１の断面サイズと、光センサ４１０、４１１受光面サイズが大きく異なる場合には、導光部材〜光センサの間にそれぞれ断面積が漸減（あるいは漸増）するような形状の導光部材を配置してもよい。このように断面積が漸減（あるいは漸増）するような導光部材の立体形状の一例としては、台形（角錐台）形状や、円錐台形状が考えられる。
【０１３９】
なお、光センサ４１０、４１１を導光部材４０１１、４０２１の片側端部のみに装着する場合には、光センサ４１０、４１１を装着したのと反対側の端部にはとりついていないところにはミラーなどの反射体を配置することができる。また、導光部材４０１１、４０２１の入射側に実施例１のプリズム板と同等なものを配置することもできる。このようなプリズム板を配置する場合、プリズム板からの光が干渉しないよう、遮光板４０３の位置を調節する。まが、プリズム板の粗面を黒色塗装する構成を採用してもよい。これにより、プリズム板から漏れた光が導光部材４０１１〜４０２１間のクロストークとなる現象を抑制することができる。
【実施例５】
【０１４０】
図１６に、検出ユニット４〜光センサの異なる配置構成の一例を示す。本実施例５においても、上述の実施例で説明済みの部材と同一ないし相当する部材には同一の参照符号を用い、その詳細な説明は省略するものとする。また、測定演算部５、および欠陥判定部４３０を用いた測定制御、欠陥判定などの細部についても、既に説明済みのものについては、重複した説明は省略するものとする。
【０１４１】
上述の実施例１〜４では、光センサ４１０、４１１を導光部材（４０４、４０５、４０１１、４０２１など）の片側端部のみに装着している。これに対して、本実施例では、検出ユニット４の２本の導光部材の両端に光センサ４１０、４１３、および光センサ４１１、４１２を装着する場合に好適な構成を示す。
【０１４２】
本実施例の検出ユニット４としては、図１（実施例１）、図８（実施例２）、図１３（実施例４）などに示した基本構成を用いることができる。これら図１（実施例１）、図８（実施例２）、図１３（実施例４）に示した検出ユニット４は、いずれも２本の導光部材の内部でその長手方向に検出光を伝搬させ、端部から出射させる構成である。
【０１４３】
図１６の検出ユニット４は、一例として、図１３（実施例４）に示した検出ユニット４を示している。即ち、図１６の検出ユニット４は、導光部材４０１１と拡散部４０４１、導光部材４０２１と拡散部４０５１をそれぞれ円筒形状に構成した導光部によって構成されている。もちろん、図１６の検出ユニット４は、図１（実施例１）あるいは図８（実施例２）に示した検出ユニット４に置換してもよい。
【０１４４】
本実施例では、図１６のように、光センサ４１０、４１３、４１１、４１２を検出ユニット４の導光部材４０１１、４０２１の両端部に配置する。即ち、同じ１つの導光部材に対して、その両端に２つの光センサを配置し、それらの出力を測定演算部５に入力する。
【０１４５】
これにより、同じ１つの導光部材から得られる検査光量ないしそれに応じて得られる光検出信号をほぼ２倍に増大させることができる。即ち、測定演算部５で利用できる光検出に係る情報量がほぼ２倍となり、これにより、例えばシステムの表面形状の測定精度や測定限界に関する性能を向上させることができる。
【０１４６】
測定演算部５では、例えば、２本の導光部材に配置された光センサ４１０と４１３、あるいは４１１と４１２の出力信号を加算（あるいは平均化）することで、上述の各光センサ４１０、４１１の出力（ＩＡ、ＩＢ）に相当する情報を得ることができる。その後、測定演算部５、ないし欠陥判定部４３０により、これら光センサ４１０、４１１出力（ＩＡ、ＩＢに相当する情報）に対する演算を介して行う表面形状測定や欠陥評価については、上述の実施例で説明した通りである。
【０１４７】
さて、対象物２の径などの測定条件、必要な検出精度範囲などを考慮すると、図１６の導光部材４０１１、４０２１（４０４、４０５）間の距離はそれほど離間させることができない場合が多い、と考えられる。
【０１４８】
ここで、例えば、図１（実施例１）、図８（実施例２）、図１３（実施例４）に示した検出ユニット４において、導光部材４０１１、４０２１（４０４、４０５）の両端に光センサを密着して配置することを考える。この場合には、２本の導光部材の同じ側の端部に並んで配置した２つ光センサの光学的なクロストークが問題となる。例えば、導光部材の端面から漏れた検査光が、本来の光センサではなく、隣接する導光部材について配置された光センサに入光してしまうと、当然ながら表面形状測定や欠陥評価に誤差を生じる可能性がある。
【０１４９】
そこで、図１６では、導光部材４０１１、４０２１の両端と４つの光センサ４１０〜４１３のそれぞれの間に屈曲した光ガイド部材４２１、４２２、４２３、４２４を配置している。光ガイド部材４２１、４２２、４２３、４２４は、この例では、角棒形状を例えば円弧形状に屈曲させた構成であり、例えばアクリルやガラスなどの導光材料から（一体）形成することができる。
【０１５０】
なお、光ガイド部材４２１、４２２、４２３、４２４の断面形状は円形や楕円形であってもよい。また、これら光ガイド部材を屈曲させる目的は、図示のように導光部材４０１１、４０２１の同じ側にそれぞれ配置された光センサ４１０と４１２、あるいは光センサ４１１と４１３の間を遠ざけ、配置距離を大きくするためである。従って、光ガイド部材４２１、４２２、４２３、４２４の形状は、内部での光伝達効率が極端に低下しない限り、図示の円弧形状のみならず当業者において任意の屈曲形状を採用してよい。
【０１５１】
図１６のような構成により、導光部材４０１１、４０２１の端部からの漏光などが、本来入射すべきではない光センサに入射されてしまうのを防止できる。
【０１５２】
また、図１６の光ガイド部材４２１、４２２、４２３、４２４は、導光部材の同じ側に配置された光センサ４１０と４１２、あるいは光センサ４１１と４１３がそれぞれ離間させるような屈曲形状となっている。しかも、光ガイド部材４２１と４２２、４２３と４２４の出射光の光軸が、平行ではなく、各光ガイド部材の外部空間では交差しないように（光軸同士が背けあうように）各光ガイド部材の屈曲方向が定められている。
【０１５３】
このため、これら光ガイド部材の端部から漏光があったとしても、同じ側に配置された光センサ４１０と４１２の間、ないし光センサ４１１と４１３の間で生じ得る光学的なクロストークを可能な限り低減することができる。
【０１５４】
なお、光ガイド部材４２１〜４２４は、接着などの手法により導光部材４０１１、４０２１の両端部、および光センサ４１０〜４１３の間に固定することができる。これら光ガイド部材４２１〜４２４の入射面、出射面以外の側面は、金属蒸着などにより反射面として構成してもよい。これにより、光ガイド部材４２１〜４２４の入射面、出射面以外の側面からの漏光などを防止し、各光センサへの光伝達効率を向上させることができる。
【０１５５】
光ガイド部材４２１〜４２４は、導光部材４０１１、４０２１とは上記のように別体部品で構成してもよいが、導光部材４０１１、４０２１と一体構成であってもよい。例えば、導光部材４０１１、４０２１は、図１６の全長よりも大きな全長とし、その両端を光ガイド部材４２１〜４２４と同等の形状に屈曲させた形状に、アクリルやガラスなどの材質から一体形成することができる。
【０１５６】
上記のような構成により、本実施例５においても、上述の実施例１〜４と同等の作用、効果を期待できる。特に、本実施例では、導光部材４０１１、４０２１の両端から受光するために、導光部材４０１１、４０２１の同じ側の端部の短手面に光センサ４１０と４１２、４１３と４１１がそれぞれ並設される構成である。そして、本実施例では、導光部材４０１１、４０２１の同じ側の端部に配置される各光センサのために、光ガイド部材４２１〜４２４を配置している。
【０１５７】
これら導光部材の同じ側にある光ガイド部材４２１と４２２（４２３と４２４の場合も同様）は、それぞれ各光ガイド部材から出射される検査光の光軸が、各光ガイド部材の外部において交差しないように導光する形状を有する。このような光ガイド部材４２１〜４２４を用いて、各光センサに対して反射光を導光することにより、光センサ４１０と４１２、あるいは４１３と４１１の間の光学的なクロストークを除去することができる。
【０１５８】
このため、異なる導光部材４０１１、４０２１を介して受光される検査光の光学的なクロストークに影響されることがなく、測定演算部５、および欠陥判定部４３０を用いて、高精度かつ信頼性の高い表面形状測定、ないし欠陥判定を行うことができる。
【０１５９】
また、上記のような構成によって、導光部材４０１１、４０２１の両端部側に、それぞれ光センサ４１１、４１２、ないし４１０、４１３を配置し、１つの導光部材から２つの光センサを用いて検査光を受光することができるようになる。このため、光センサ４１０と４１３、あるいは４１１と４１２の出力信号を、上述のように加算（あるいは平均化）する処理を介して、測定演算部５、および欠陥判定部４３０により高精度かつ信頼性の高い表面形状測定、ないし欠陥判定を行うことができる。
【符号の説明】
【０１６０】
１…走査ユニット、２…対象物、３…結像素子、４…検出ユニット、５…測定演算部、１０１…光源、１０２…ミラー、１０３…偏向器、４０１、４０２…プリズム板、４０３…遮光板、４０４、４０５、４０１１、４０２１…導光部材、４０６、４０７…拡散板、４０４１、４０５１…拡散部、４０８、４０９、４１５、４１６…反射板、４１０〜４１３…光センサ、４３０…欠陥判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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