JPH0153401B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は乱反射表面、特に金属製加工物表面の
表面粗さ測定のための方法及び装置に関する。

従来技術及びその問題点 特定の表面粗さ、例えば嵌合面、密閉面、摩擦
面及び塗面の表面粗さの観察は各々の構成要素の
機能に関して不可欠であり、その測定は機械的な
工業製品の品質保証のために特に重要である。

種々の方法及び装置が表面性すなわち表面粗さ
測定用として知られている。触針式粗さ測定機
は、粗さ測定のために非常によく使用される。該
測定機は小さい探知部を有し、その中のダイヤモ
ンド針が表面を機械的に走査する。

測定値はそのまま、或いは拡大されて記録され
る。これらの装置は高い技術レベルにまで達し
た。しかし、表面を直線的に走査しなければなら
ず、時間を多く必要とし、非接触で行なうことが
できず、しかも自動化には大きな困難を伴うとい
う不利な点を有している。

「Technische Oberflaechenkunde」（G.
Schmaltz著、1936年ベルリンにてJ.Springer発
行）の98頁及び99頁に記載された測定方法では、
可動の光検出器により描出される、後方散乱の屈
折率楕円体（indicatrix）が光度測定に利用され
ている。表面粗さの測定としては、散乱光曲線の
近似値を正規分布で表示するフアクター、又は反
射光強度が鏡面反射角における反射光強度の半分
に減少する半値角（half−powerangle）のいず
れかが使用されている。この方法は散乱光の正規
分布により制限され、或いは散乱曲線全体のうち
表面粗さを特徴付ける測定値が２つしか利用でき
ない。必要条件である散乱光の正規分布がほとん
どの表面構造からは得られないということは別と
しても、２箇所のみの測定点に基く測定値の評価
からは、不正確な測定結果しか得られない。

西ドイツ国特許公告第22660090号明細書には、
入射角が60゜乃至85゜の間にある場合の鏡面反射角
における散乱光線分布の半値幅を粗さ測定に使用
している。この測定は、散乱分布上の３つの測定
点、すなわち曲線の極大値及び該極大値両側の半
減値の総和により実施される。この場合、技術
上、表面粗さについて生じ得るような平らな、又
は複数のピーク値を有する分散曲線においては半
値幅の値が明確には定らず、総計学的に信頼性の
ない測定になるという欠点を有している。測定
値、特に参照値を表す最大値における偶発的変動
は測定結果に直接的な影響を及ぼす。また、測定
のための均一な入射光の必要性は、装置を測定表
面との間隔の変化に対して敏感にし、該装置の寸
法の大きさゆえに、該測定装置は適切な間隔が保
持され、複雑な操作に必要な時間があるときにの
み使用できる。

他の方法がF.ピヴオンカ及びTh.ガスト著
「Technisches Messen」（1979年、12）451頁乃
至458頁に記載されている。この方法においては、
回転する受光容器が後方散乱の屈折率楕円体を記
録するために使用され、これにより粗さの深度が
計算される。この方法では、粗く溝削り加工され
た表面の溝幅が知られていなければならないの
で、周期的な機械加工、例えば旋盤による加工を
施された表面にのみ適用され得る。この方法を実
施するための装置の測定レンジは表面粗さの大き
いものに限られる。

レーザーを使用する方法が西ドイツ国特許第
2241617号明細書に開示されている。この方法に
おいては、平面的な測定試料が機械的に回転させ
られ、入射方向に反射し、入射角度により変化す
る光を測定する。

粗面の断面曲線の偏導関数の確率分布は光の分
布から計算される。この方法においては測定箇所
の物理的境界条件及び測定装置と測定対称物との
相対的な運動の必要性から使用できる範囲は限ら
れる。

知られているさらに他の方法は、反射光の散乱
領域における斑点模様を評価する方法である。こ
のため、例えばレーザーのような一定のコヒーレ
ンス条件を充たす照明装置が必要である。

発明の概要 本発明の目的は、これら従来技術の問題点を解
決し、たとえ反射光線の強度分布が、正規分布か
ら外れ、平坦となり、或いは複数のピークを有し
ても正確な表面粗さの測定を行なうことができ、
操作が簡便で広い適用範囲を有する表面粗さのオ
プトエレクトロニクス的測定方法及び測定装置を
提供することにある。

本発明の前記目的は、測定表面が、光源からの
光線によつて照射され、反射光線の分布強度が光
電検出器によつて電気的に測定及び数値化され
る、乱反射面、特に金属加工物表面のオプトエレ
クトロニクス的測定方法において、照射面から立
体的に分散する反射光線が、乱反射により生じ得
る光線拡散に相応した立体角の範囲に配置された
複数の光電検出器により検出され、表面粗さ
（S₁）又は（S₂）が次式： (a) Sx＝_o 〓ⁱ⁼¹ ｜wi−｜^x・pi、 （ただしｘ＝１又は２） (b) ＝_o 〓ⁱ⁼¹ wi.pi (c) pi＝Di・gi／（_o 〓ⁱ⁼¹ Di・gi） ［ここで、wiは各検出器(i)により検出される散
乱光線の角度 ｎは測定に使用される検出器の数 はpi及びwiより求められる平均値 piは出力信号（Di）から式(c)により規定される
値 giは出力信号（Di）の補正係数を示す。］ により、前記検出器による測定値の全てから得ら
れることを特徴とする表面粗さのオプトエレクト
ロニクス的測定方法、及び 乱反射面、特に金属加工物表面のオプトエレク
トロニクス的測定装置であつて、測定表面を照射
する光源と、該光源からの光線の測定表面による
反射光線に対し該反射光線の拡散の立体角の範囲
に複数個配置されて該反射光線を受け、該反射光
線の分布強度を電気的に測定及び数値化する光電
検出器と、測定表面上に、又は該表面から微少間
隔をおいて配設された測定管であつて、前記光電
検出器により検出される反射光線の立体角を該測
定管の長さ及び／又は光学的特性により測定する
測定管と、表面粗さ（S₁）又は（S₂）を、次式： (a) Sx＝_o 〓ⁱ⁼¹ ｜wi−｜^x・pi、 （ただし、ｘ＝１又は２） (b) ＝_o 〓ⁱ⁼¹ wi.pi (c) pi＝Di・gi／（_o 〓ⁱ⁼¹ Di・gi） ［ここで、wiは各検出器(i)により検出される散
乱光線の角度 ｎは測定に使用される検出器の数 はpi及びwiより求められる平均値 piは出力信号（Di）から式(c)により規定される
値 giは出力信号（Di）の補正係数を示す。］ に従つて、前記光電検出器による測定値の全てか
ら算出する演算装置とを備えていることを特徴と
する表面粗さのオプトエレクトロニクス的測定装
置 により達成される。

本発明に係る方法及び装置は、オプトエレクト
ロニクス的測定を利用するものであるので、非接
触又は軽い接触のみで、迅速に測定をすることが
できる。

また、光電検出器は、照射面から立体的に分散
する反射光線が、乱反射により生じ得る拡散に相
応した立体的の範囲に複数配置され、該光電検出
器からの測定値に対し、表面粗さ（S₁）又は
（S₂）が、前記式(a)、(b)、(c)により算出される。
この算出方式は、以下の意義を有する。先ず、式
(c)によると、光電検出器からの出力信号Diは捕
正係数giとの積により補正される。補正係数giは
使用される装置の構成要素の製造上の許容誤差を
電気的及び光学的特性値において補償するもので
ある。このため、０と１の間にある前記係数は、
既知の散乱特性を有する比較用表面の装定により
決定される。特定の出力信号値は、全出力信号値
に対する比pi、すなわち全出力信号に対する相対
値として求められる（以下、この値piを相対光強
度という）。したがつて、材質等に起因して測定
表面毎に反射率の相違があつても、全反射光量に
対する比としての相対光強度はその反射率の影響
を受けず、厳格な評価を行なうことができる。ま
た、平均値は、式(b)にある通り、相対光強度pi
に対してその反射光の反射角度（通常通り測定面
の法線からの離反角度）wiを掛けた値の和とし
て求められる。ここで相対光強度piは、中央を零
番とした光電検出器の配列位置番号を横軸にと
り、縦軸に相対光強度をとると、一般に中央付近
に１つ又は複数のピークを有する曲線となる。反
射角度wiは、中央を零番とした光電検出器の配
列位置番号を獲軸にとり、縦軸に各光電検出器に
対応する反射角度をとると、原点を通り例えば
π／２を漸近線とする、逆正接曲線となる。した
がつて、これらの積で表わされる関数は、一般に
原点を通り第１象限と第３象限とにピークを有す
る曲線となる。すなわち、相対光強度pi曲線の中
央部は低く評価され、中央から周辺部にかけての
中間部が高く評価され、周縁部が再び低く評価さ
れる。表面粗さに対応する相対光強度piは、表面
粗さの大きさに対応して曲線の広がりを増すの
で、前記中間部を高く評価することは、曲線の拡
がりを最も良く表わす部分を高く評価することに
なり、の測定上極めて有利である。該曲線と横軸
とに囲まれた部分の面積の総和（Σ）に相当する
値は、相対光強度pi曲線の左右対称性が弱まる
ほど、正又は負に増加する。例えば、相対光強度
pi曲線が左右対称な正規分布等であれば値は零
となり、グラフ上で右にピークがずれた曲線であ
れば値は正となる。したがつて、式(a)における
｜wi−｜は、特定の光電検出器に対応する反
射角度をピークの中央からのずれをも考慮して評
価するものである。この絶対値を、対応する各相
対光強度piに掛合わせると、相対光強度曲線の拡
がりとピークの中央位置からのずれとの双方を考
慮に入れた重み付けが相対光強度piになされるこ
とになる。したがつて、その総和（Σ）として求
められるSxは、前記重み付けされた値として、
すなわち相対光強度pi曲線の拡がりと中央位置か
らのずれとを勘案した値として得られる。ここで
で、ｘ＝１としたときは、簡単な計算で前記重み
付け値が得られ、ｘ＝２としたときは、２乗化に
よつてより大きく重み付けされた値が得られ精度
の向上が図られる。

このように、本発明においては、全ての測定値
が表面粗さの測定に利用されるので、２つ又は３
つの測定値から求める場合のような不可避的な誤
差の影響が少なく、たとえ反射光線の強度分布
が、正規分布から外れ、平坦となり、或いは複数
のピークを有しても正確な表面粗さの測定を行な
うことができる。また、通常の光を使用して測定
を行なうことができるので、装置が大形化複雑化
せず、操作が簡便で広い適用範囲を有する。すな
わち、平面、凸面及び凹面の測定面並びに斜面
上、溝内部及び孔内部のような測定困難に箇所に
対して、測定装置は手操作で取扱うことができ、
容易に自動装置に結合することもできる。そし
て、自動装置に結合した場合にもコヒーレンス光
を使用する必要はない。

さらに、前記補正係数giの近似化により、次の
ことが可能となる。すなわち、例えば直線化する
ために、散乱分布曲線に種々のウエイテイングを
行なつて、S₁又はS₂の特性曲線を表面粗さのより
大きなレンジに拡げることが可能であり、また例
えば散乱光又は規則的に反射された光を分割して
測定するために、散乱分布曲線の特定部分を強調
又は抑制することも可能である。

本発明の利点は次の点にある。

(1) 表面粗さは測定箇所の平均値として求められ
る。

(2) 散乱分布曲線が任意に形成されても信頼性を
有し正確な表示が可能な表面粗さ（S₁）又は
（S₂）が得られ、分布形態は、例えば正規分布
というように、知る必要がない。

(3) 粗さ表示値の形成は全ての検出器を使用して
行なわれ、表面の整備誤差又は統計上の不正値
により発生する、散乱光分布曲線の偶発的変動
は平均操作により消滅する。

(4) 総表面粗さは測定面における散乱光分布の揺
動に対して不変である。

(5) 例えば散乱特性及び構造上の特徴のような表
面の光学的特性は総表面粗さ（S₁）又は（S₂）
により明確に表示される。

(6) 製造条件が知られているときには総表面粗さ
の間に緊密に再現性に富む関係がある。

(7) 測定装置により検出される立体角を散乱光線
の角度に適用することによつて、大きな測定レ
ンジ、すなわち平均粗さ値Raが0.01μm以上
10μm以下にわたる測定レンジが得られる。

(8) 測定面を回転することにより、横方向及び縦
方向の粗さを分離して測定することができる。

(9) 測定装置は、略垂直な照射としたときには、
測定面との間隔の変化の影響を受け難い。

(10) 測定装置は測定困難な箇所においても、軽い
接触又は非接触により測定を実行できる。

(11) 静止面及び運動面の測定が可能である。

総表面粗さS₁又はS₂は電気的処理により、アナ
ログ式にもデジタル式にも測定できる。粗さ表示
値の計算にはコンピユータを使用するのが好まし
い。これにより、測定データの蓄積が容易とな
り、対話型のコントロールができ、測定結果の広
範囲な調査が可能である。

総表面粗さ表示値S₁又はS₂の特定の特性曲線を
表面粗さレンジ以上に拡げるため、該表示値はコ
ンピユータ操作によりスケールフアクターを掛け
合わされ、そして／又は表示値の累乗が求められ
る。表面粗さRa又は平均粗さ深度Rzのような標
準化された粗さ表示値は測定により間接的に決め
られる。既知の粗さを有する表面を光学的に測定
すると、表示値S₁又はS₂は触針法により求められ
た表示値に関係している。測定精度を上げるため
に、通常の方法に従つて多数の特性曲線を測定
し、記憶させておくのが好ましい。

異つた散乱角レンジに適合させるため、測定用
光線の波長レンジを変えることもできる。特定の
粗さを有する表面におけ散乱は波長の短い光、例
えば紫外線では、波長の長い光、例えば赤外線に
較べて大きい。使用光線は単色光である必要はな
く、より大きな波長レンジ、例えば100nmにわた
つてもよい。

また、測定用に偏光を使用することもできる。
偏光の反射において、粗面は平滑面とは異つた挙
動を示す。この事実と、表面構成要素に対する光
線の偏光面の位置関係の考慮とにより表面粗さが
推測される。従つて、表示値S₁又はS₂は反射光線
内の偏光状態ゆえに、表面粗さ測定に使用するこ
とができる。

反射した散乱光線の偏光状態は、例えばアナラ
イザーにより検出することができる。

実施例 以下に本発明の実施例につき添付図面と共に説
明する。

第１図に示す測定装置において、光源１は例え
ば、赤外発光ダイオードを備え、該赤外発光ダイ
オードはガラスレンズを有し、該ガラスレンズに
より通常平行に集められた光線は半透鏡２、レン
ズ装置３及び平行板ガラスプレート４を通過す
る。測定箇所は円形絞り５によつて直径１mm乃至
３mmに制限されている。この装置はガラスプレー
ト４により完全に密閉されている。表面１２によ
る反射光線６の方向はレンズ装置３の屈折作用に
より変えられ前記半透鏡に戻つてくる。該半透鏡
は可能な限り多くの光量を光電検出器８の方向に
反射するようにされている。該検出器としてはフ
オトダイオード又はパイロツト電気検出器が検出
器８₁，８ｉ乃至８ｎというように、個々に或い
は直線又はマトリツクスを形成するような態様で
使用され得る。前記検出器は光を電気信号に変換
し、該信号はフイルターを経、増幅された後、さ
らにアナログ的に又はデジタル的に処理される。
この処理は、前述の式(a)、(b)、(c)に従つて行なわ
れる。その結果、前記信号に基づき、散乱特性値
（S₁）又は（S₂）が表面粗さの測定値として表示
される。反射強度の値(E)は検出器８₁乃至８ｎに
よつて測定され、スクリーン１６上に示される。
Ｓ／Ｎ比をよくするため、前記検出器は光源の波
長範囲まで通過スペクトル範囲を狭める光学フイ
ルターを備えている。

光源から発する光は電気的に又は光学的に特定
周波数のパルスにされ、出力信号は周波数選択方
式により評価される。測定管７は、その大きさ、
特に長さ、該測定管に含まれたレンズ装置３及び
ガラスプレート４により反射光線の立体角を決定
する。反射光線は検出器８₁から８ｎにこの立体
角で入射する。最も簡単な構造においては、前記
レンズ装置３は省略してもよい。このとき、前記
立体角は測定装置の幾何学的な構成データ、実際
には検出器８の列に向かう開き角によつて決ま
る。凸レンズ作用を有するレンズ装置は測定可能
な立体角を拡げ、凹レンズ作用を有するレンズ装
置は測定可能な立体角を狭める。

本発明に係る方法及び装置においては、検出器
をレンズ装置の焦点面に置く必要はなく、照射部
分の実像を結ばせる必要もない。従つて、測定管
の大きさを決める上で有利である。互換性を有
し、光学的特性の異つた、種々の測定管が各々の
測定装置に備えられている。これは測定表面の表
面粗さの変動範囲に相応して測定中に生じ得る散
乱角度変動範囲への適応を可能にする。表面粗さ
の変動範囲は測定前の表面加工方法、例えば精密
旋削、表面研摩又はつや出しにより決められる。
各々の適切な測定管はこれらに基いて選択され
る。

第１図に示すように、円柱レンズ１７が散乱光
線の経路中に介在している。このレンズは空間内
に分散された散乱光線を、光軸９，１０により決
定され検出器８が配列される平面に沿うように光
束をまとめる。

その結果、曲面での光線散乱の悪影響は減少
し、有効な光量が増加する。この円柱レンズはレ
ンズ装置３と一体的に組合わされてもよい。レン
ズ装置３を、焦点距離が選択できるよう、組合せ
円柱レンズから構成することは更に有利である。
この構成により、１つのレンズ面が、表面粗さ決
定に最も好都合な角度において散乱光線を捕ら
え、他のレンズ面が、該光線を集光してその光束
の横断面内に検出器８が包含されるように、レン
ズ装置３の焦点距離が選択される。レンズが強い
屈折率を有している場合は、その中心を平らにす
るのが好ましい。これにより、入射光線は変化す
ることなく、分散した反射光線はレンズ曲面によ
り屈折させられる。この光学的介在による変化
は、測定値の電気的処理の過程において補正され
る。

他の光電検出は１１は参照検出器として、光源
１から発する光線９の半透鏡２により分岐された
部分を測定する。光線９の強度の変動は商及び／
又は差を求める回路による測定データ処理操作に
おいて補正される。測定は軽い接触を伴つて行な
われる。この接触において、小型にして取扱い容
易は散乱光測定装置が、測定管７を測定対象表面
１２に通常垂直にして位置決めされる。測定管７
の支持面は比較的広く、通常小さな力が加わるだ
けであるので、測定対象表面は実際上、損傷を受
けない。非常に鋭敏な表面を測定するためには、
測定管の支持面を硬くない材料、例えばプラスチ
ツク材料により製作すればよい。非接触による測
定は小さな対測定面間〓１３を調節することによ
り実現され、これにより、動いている表面の測定
も可能である。この種の測定方法は自動装置にお
いて有利に適用される。

異方性粗面、例えば溝状粗面を有する物体にお
ける表面の定量的特性、すなわち粗さ測定技術分
野で言う横方向又は縦方向粗さ（transverse
orlongitudinal roughness）の決定のために、測
定装置がその測定面を溝の方向により横方向又は
縦方向にして、すなわち回転し得るように取付け
られてもよい。測定中に測定装置を約90゜回転す
る操作なしに、異方性を有する表面の散乱特性を
測定することは、数個の列からなる検出器の格子
状配列又は交叉した列をなす検出器に配列により
可能となる。後者の配列の場合は、検出器の第２
の列は列８に直角に配置され、この第２の列は測
定面に垂直な反射光線を検出する。測定管の幾何
学的又は光学的システムを備えた装置の測定レン
ズを拡げることは、使用光線の波長を変えること
により可能となる。このため、光源に単色光が使
用され、或いは広範囲のスペクトルを有する光源
から特定波長の範囲を遮蔽するようフイルターが
使用される。

偏光を使用して測定を行なうことも可能であ
る。このため、偏光を照射するよう、、装置中に
偏光フイルター１４が備えられ、反射光を解析す
るために偏光フイルター１５が備えられる。

第２図に示すように、第１図の測定装置は、光
源、例えば小型の半導体光源１が測定管７の中に
納められるように変形することができる。この装
置の有利な点は、光源１からの光線はレンズ装置
３を通過せず、しかも散乱光線はレンズ装置３を
通過する点である。この結果、散乱光線は、大き
な立体角においても検出し得る。このことは、粗
大粗さ領域の測定に必要である。この装置におい
ては、半透鏡は光源１と参照ダイオード１１との
間に配置され、検出器８の列は装置のハウジング
内に配置されている。

測定対象が測定上不都合な形状を有する場合、
例えば前記装置を使用して、工作物の内面又は加
工機械の内側を測定する場合には、光ガイドを使
用するのが有利である。規則正しく配列された光
フイバーの束は光ガイドとして使用され得、該束
の横断面は方形又は円形とすること、及び／又は
フアイバー光横断面トランスデユーサーを備える
ことができる。第１図の装置においては、光ガイ
ドは測定管７と半透鏡２との間に挿入されるのが
好ましい。そして、該光ガイドは入射と反射光と
を共に導く。光ガイド第２図の装置においても、
反射光を導くために使用され得る。該光ガイドは
測定管７と検出器８の列との間に配置されるのが
適切である。

第３図は光源１が測定管７の中に配置され、レ
ンズ装置３の中に直接挿入された装置を示す。半
透鏡が使用されていないので光源からの有効光線
は増加する。この場合、反射光線はフレキシブル
な光ガイド１８を経て検出器８に到達する。測定
対象の表面を照射するために、小さな直径を有す
る他の光ガイドを光ガイド１８と同心的に配置し
て使用してもよい。この追加の光ガイドは装置の
ハウジング内で光ガイド１８とは独立して備えら
れる。そして該追加の光ガイドは測定箇所に高出
力の光源からの光供給を可能にする。

第４図は円錘状測定端を有する測定管の例を示
す。測定管のこの形状は空間が制限された測定個
所に適している。

第５図は光が鏡１９により側部から照射される
測定管の例を示す。この測定管は、例えば工作物
の穴又は溝の測定に有利である。

第６図は測定システムのブロツク線図を示す。

コンピユーターが測定値処理のために使用され
る。多数の散乱光センサーがこの基本となる電気
的装置に結合されてもよい。測定手順はこのブロ
ツク線図により明らかになる。すなわち、発光ダ
イオードが電源から電力を供給され、測定対象物
の測定面を照射する。直線状に配列されたフオト
ダイオードは反射光線を電気信号に変換する。こ
の電気信号はマルチプレクサ（multiplexer）を
経て電気的部分（第６図において「インターフエ
イス」と表示）に供給され、コンピユーターによ
り制御される。前記信号は電気的部分でフイルタ
ーをかけられ、増幅されるが、更にアナログ−デ
ジタル変換器を経て、デジタル処理のためコンピ
ユーターにかけることもできる。測定結果はスク
リーン又はプロツター上に記録され又は形成され
る。

第７図は研摩表面とつや出し表面とのサンプル
について本発明装置による測定方法を接触子によ
る測定と比較するために作成された特性曲線を示
す。散乱特性値、すなわち総表面粗さ（S₂）は無
次元であり、接触子装置により測定された平均粗
さ（Ra）に対する換算係数を掛け合わされてプ
ロツトされている。

以上述べた装置は平面、凹面又は凸面の金属表
面の表面粗さを測定するために提供される。付言
するに、この測定装置は他の材料、例えば、半導
体、プラスチツク、磁器製品の部分の表面粗さの
測定にも使用し得る。

本発明と同様の方法は透明な材料、例えばガラ
ス製品の表面粗さ又はその散乱性の測定にも使用
し得る。この方法においては、測定される試料は
測定用ヘツド、すなわち測定管端部と反対側の試
料表面から照射され、通過する光は拡がつて不規
則な構造により散乱させられる。この散乱光の分
布状態は一般に、反射光について述べたのと同じ
方法により測定される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の相互に異なる実施
例測定装置の概略を測定表面及び光の経路と共に
示す断面図、第４図及び第５図は前記装置の測定
管の他の例を測定表面及び光の経路と共に示す断
面図、第６図は本発明測定装置を含む測定システ
ムのブロツク線図、第７図は種々のサンプル表面
の表面粗さと粗さ表示値S₂との相関性を示すグラ
フである。 １…光源、２…半透鏡、３…レンズ装置、４…
平行板ガラスプレート、５…絞り、６…反射光
線、７…測定管、８…光電検出器、１１…光電検
出器、１２…測定表面、１３…対測定間〓、１７
…シリンダーレンズ、１８…光ガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定表面が、光源からの光線によつて照射さ
   れ、反射光線の分布強度が光電検出器によつて電
   気的に測定及び数値化される、乱反射面、特に金
   属加工物表面のオプトエレクトロニクス的測定方
   法において、照射面から立体的に分散する反射光
   線が、乱反射により生じ得る光線拡散に相応した
   立体角の範囲に配置された複数の光電検出器によ
   り検出され、表面粗さ（S₁）又は（S₂）が次式： (a) Sx＝_o 〓ⁱ⁼¹ ｜wi−｜^x・pi、 （ただし、ｘ＝１又は２） (b) ＝_o 〓ⁱ⁼¹ wi・pi (c) pi＝Di・gi／（_o 〓ⁱ⁼¹ Di・gi） ［ここで、wiは各検出器(i)により検出される散
   乱光線の角度 ｎは測定に使用される検出器の数 はpi及びwiより求められる平均値 piは出力信号（Di）から式(c)により規定される
   値 giは出力信号（Di）の補正係数を示す。］ により、前記検出器による測定値の全てから得ら
   れることを特徴とする表面粗さのオプトエレクト
   ロニクス的測定方法。 ２ 前記光源からの照射光線が、略平行な光線で
   あり測定表面に略垂直に照射されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のオプトエレク
   トロニクス的測定方法。 ３ 前記光学的及び電気的構成要素の許容誤差が
   補正係数（gi）により補償され、そして／又は
   各々の検出器の出力信号がウエイテイングを施さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の表面粗さのオプトエレクトロニクス的測定方
   法。 ４ 前記反射光線の散乱角度が測定光の波長変更
   により変化させられることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の表面
   粗さのオプトエレクトロニクス的測定方法。 ５ 表面粗さ測定のための前記入射光が偏光であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ４項のいずれかに記載の表面粗さのオプトエレク
   トロニクス的測定方法。 ６ 反射した散乱光線の偏光状態が例えばアナラ
   イザーで検出されることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項に記載の表面粗さのオプトエレクトロ
   ニクス的測定方法。 ７ 異方性粗さを有する表面の反射の方向依存性
   が、装置の測定面を測定対象表面に対して回転す
   ることにより測定されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の表
   面粗さのオプトエレクトロニクス的測定方法。 ８ 前記入射光線の一部が参照用光検出器に照射
   され、光線強度の変動が、アナログ又はデジタル
   回路を経た該光検出器の出力信号により補償され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ７項のいずれかに記載の表面粗さのオプトエレク
   トロニクス的測定方法。 ９ 乱反射面、特に金属加工物表面のオプトエレ
   クトロニクス的測定装置であつて、測定表面を照
   射する光源と、該光源からの光線の測定表面によ
   る反射光線に対し該反射光線の拡散の立体角の範
   囲に複数個配置されて該反射光線を受け、該反射
   光線の分布強度を電気的に測定及び数値化する光
   電検出器と、測定表面上に、又は該表面から微少
   間隔をおいて配設された測定管であつて、前記光
   電検出器により検出される反射光線の立体角を該
   測定管の長さ及び／又は光学的特性により測定す
   る測定管と、表面粗さ（S₁）又は（S₂）を、次
   式： (a) Sx＝_o 〓ⁱ⁼¹ ｜wi−｜^x・pi、 （ただし、ｘ＝１又は２） (b) ＝_o 〓ⁱ⁼¹ wi・pi (c) pi＝Di・gi／（_o 〓ⁱ⁼¹ Di・gi） ［ここで、wiは各検出器(i)により検出される散
   乱光線の角度 ｎは測定に使用される検出器の数 はpi及びwiより求められる平均値 piは出力信号（Di）から式(c)により規定される
   値 giは出力信号（Di）の補正係数を示す。］ に従つて、前記光電検出器による測定値の全てか
   ら算出する演算装置とを備えていることを特徴と
   する表面粗さのオプトエレクトロニクス的測定装
   置。 １０ 前記測定管がレンズ装置を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の測定
   装置。 １１ 直線状に配列された光電検出器を横断面内
   に包含する光束へと前記散乱光を集光する円柱レ
   ンズを前記光電検出器より前方に備えたことを特
   徴とする特許請求の範囲第９項又は第１０項に記
   載の測定装置。 １２ 前記レンズ装置が組合せ円柱レンズを備
   え、該組合せ円柱レンズの内の１個のレンズが
   各々の場合に必然的な立体角において前記散乱光
   を捕え、他のレンズが、前記列状検出器を横断面
   内に包含する光束へと前記散乱光を集光すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の測
   定装置。 １３ 前記測定管が絞り部分において平行板ガラ
   スプレートにより密閉されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項乃至第１２項のいずれか
   に記載の測定装置。 １４ 前記入射光線の経路内に半透鏡が配設さ
   れ、該半透鏡により入射光線中少量が参照検出器
   へ、反射光線の可能な限り大量の光線が前記列状
   の検出器へ向けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第９項乃至第１３項のいずれかに記載
   の測定装置。 １５ 前記入射光が通過する際には変化せず、分
   散した散乱光が通過する際には屈折させられるよ
   うに前記レンズ装置のレンズが中央で平らにされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   乃至第１４項のいずれかに記載の測定装置。 １６ 前記光源が小型の半導体光源であり、前記
   測定管中、前記レンズ装置及び前記絞りの間に配
   設されたことを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項乃至第１４項のいずれかに記載の測定装置。 １７ 前記光源が前記レンズ装置内に一体的に取
   付けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ６項に記載の測定装置。 １８ 前記入射光線及び／又は前記反射光線を導
   くために、前記測定管と前記列状検出器との間に
   光ガイドが備えられたことを特徴とする特許請求
   の範囲第９項乃至第１６項のいずれかに記載の測
   定装置。