JPH0565082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面性状測定装置に係り、特に、塗
装面などの光沢度と平坦度とを同時に測定するた
めの表面性状測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば特公昭57−59490号に記載のよう
に光沢度を測定する装置と、特開昭56−76004号
に記載のように平坦度を測定する装置とが知られ
ている。これらはそれぞれ別個の装置であり、光
沢度と平坦度とを同時に測定する考え方は見られ
なかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、光沢度と平坦度とを別々に測
定していたため、測定作業が繁雑になるほか、同
一場所の光沢度と平坦度とを測定するには、検出
ヘツドの位置を正確に再現することが必要とな
り、小型軽量化が困難であつた。したがつて、狭
い部分での使い勝手にも問題があつた。

また、光沢度測定値は、平坦度の影響を受け
る。すなわち、平坦度が悪いとき、光沢度の測定
値の誤差が大きくなる。従来は、この点に対する
配慮がなかつた。

本発明の目的は、平坦度が悪いときにもその光
沢度に対する影響を排除して、光沢度と平坦度と
を同時に測定可能な小型軽量の表面性状測定装置
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、明暗が
少なくとも一対あるパターンをレンズ系により測
定対象面を介して投影結像させ、ピンホールを備
え投影像の光強度を光電変換する光電変換素子を
結像面に配置し、前記パターンをその明暗が光軸
を横切るように移動させ、明暗移動に伴う測定対
象面による投影像の変化から測定対象面の光沢度
を測定する光沢度測定系と、明暗が多数繰返され
る格子パターンをレンズ系により測定対象面を介
して投影結像させ、格子像の光強度を光電変換す
るイメージセンサを格子像面に配置し、イメージ
センサからの格子像のピツチと基準ピツチとから
測定対象面の平坦度を測定する平坦度測定系と、
平坦度の良否に応じて光沢度測定値に補正倍率を
乗じ、平坦度測定値と補正された光沢度測定値と
を出力する信号処理系とからなる表面性状測定装
置を提供するものである。

〔作用〕

本発明においては、平坦度の良否に応じて、光
沢度の測定値に補正倍率を掛け、平坦度の影響を
取り除くので、同一個所の光沢度と平坦度の正確
な測定値が、一回の測定操作で得られる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して、本発明による表面性状
測定装置の一実施例を説明する。

第１図は、本発明による表面性状測定装置の検
出ヘツド内の光学系を示す斜視図である。図にお
いて、１ａ，１ｂはタングステンやハロゲン等の
ランプ、２ａ，２ｂはその光線の光強度分布を均
一にするスリガラス等の拡散板、３ａ，３ｂは拡
散され均一となつた光を集中させる単レンズまた
は複合レンズの集光レンズであり、これらはそれ
ぞれ、２つの光源ａ，ｂを形成している。

光源ａ側には、光を全透過する部分と全く透過
しない部分とを組合わせたナイフエツジパターン
４ａと、このパターンを平行移動させるときのガ
イドとなる摺動テーブル４ｂと、パターン平行移
動の駆動源となるパルスモータ４ｃと、パルスモ
ータ４ｃの回転駆動力を摺動テーブル４ｂの平行
移動力に変えるボールねじ４ｄとからなり、ナイ
フエツジパターン４ａを平行往復移動させるパタ
ーン移動ユニツト４を設置してある。一方、光源
ｂ側には、光を全透過する部分と全く透過しない
部分が約0.2mm毎に反復する格子パターン５を設
置してある。

６ａ，６ｂは、ナイフエツジパターン４ａ、格
子パターン５をそれぞれ通過した光線を、測定対
象面１１を介して結像させる投影レンズである。

７は、投影レンズ６ａから光源変換素子８に入
射する光の範囲を制限する絞りとしてのピンホー
ルで、孔の直径は0.2mm程度にしてある。９は、
投影レンズ６ｂによる像の光量分布を電気信号に
変換するイメージセンサである。

ランプ１ａ、拡散板２ａ、集光レンズ３ａ、パ
ターン移動ユニツト４、投影レンズ６ａ、ピンホ
ール７、光電変換素子８は、光沢度測定手段の光
学系であり、ランプ１ｂ、拡散板２ｂ、集光レン
ズ３ｂ、格子パターン５、投影レンズ６ｂ、イメ
ージセンサ９は、平坦度測定手段の光学系であ
る。

これらの各部品１〜９は、図示しないマウント
によりケース１０内に固定される。また、図示し
ていないが、ケース１０には、デイスプレイ、ス
タートスイツチ、パルスモータ駆動回路、測定対
象面１１とケース１０とを一定間隔に保つための
突起等が取り付けられている。

第２図は、光電変換素子８またはイメージセン
サ９から得られた信号を処理するための回路を示
すブロツク図である。図において、１２は光電変
換素子８の信号を増幅する光電変換回路、１３は
イメージセンサ９を走査し信号を得るためのイメ
ージセンサ駆動回路、１４は光電変換回路１２ま
たはイメージセンサ駆動回路１３の出力を選択す
るスイツチ回路、１５は選択されたアナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１６
はデジタル信号を処理するマイクロプロセツサ
（CPU）、１７は図示しないスタートスイツチや
デイスプレイとの間で信号をやりとりし、読み込
み、表示等を行うためのパラレル入出力IC
（PIO）、１８はCPU１６のためのプログラムを収
納してあるメモリIC（ROM）、１９はその内容を
書込み、読み出すとともに、得られたデータを蓄
積するメモリIC（RAM）である。

さて、光沢度の測定値は、第３図に示すよう
に、平坦度の良否により影響を受け、平坦度が悪
い場合、真値よりも低い値しか得られない。そこ
で本発明では、第４図に示したように、光沢度を
求めるための演算式において、平坦度が悪い部分
では高くなるような補正倍率を、予めROM１８
に入れておき、測定に当たつて、RAM１９に読
み出し、測定した光沢度にその補正倍率を乗じ、
真の結果を得るようにしてある。

以上のように構成した表面性状測定装置におい
て、図示しない測定スタートスイツチを押すと、
測定対象面１１の平坦度の程度により、格子像の
ピツチが乱れた格子パターン５の像が、イメージ
センサ９で捕らえられ、イメージセンサ駆動回路
１３およびスイツチ回路１４を介して、Ａ／Ｄ変
換回路１５に加えられる。CPU１６は、Ａ／Ｄ
変換回路１５からのデジタル信号をもとに、格子
像のピツチの乱れの度合から測定対象面１１の平
坦度を求める。

その際に、平坦度には種々の定義を採用でき
る。例えば、上記特開昭56−76004号公報に示さ
れるように、ゆがみがないときの基準ピツチを
P₀、測定されたピツチをＰとし、両者の差の絶
対値｜P₀−Ｐ｜を基準ピツチP₀で割つたゆがみ
率δ＝｜P₀−Ｐ｜／P₀を平坦度と定義する。

一方、測定対象面によるナイフエツジパターン
４ａの像の明暗境界の鮮明度の変化を光電変換素
子８で検出し、光電変換回路１２およびスイツチ
回路１４を介して、Ａ／Ｄ変換回路１５に加え
る。CPU１６は、Ａ／Ｄ変換回路１５からのデ
ジタル信号をもとに、鮮明度の変化から、測定対
象面１１の光沢度を求める。

この際にも、光沢度には種々の定義を採用でき
る。例えば、上記特公昭57−59490号公報に示さ
れるように、ナイフエツジパターン像の明部の平
均振幅をＸ、暗部の平均振幅をＹとし、コントラ
ストＣ＝（Ｘ−Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）を光沢度と定義
する。

既に述べたように、測定対象面の平坦度がかな
り悪い場合、光沢度の測定値が、真値よりも小さ
くなり、誤差が増大する。これに対処するため、
本実施例では、真値よりも小さくなる度合いに応
じて、補正するようにしてある。具体的には、図
示しないスタートスイツチが押されると、スイツ
チ回路１４がCPU１６からの指令によつて切換
わり、CPU１６は、平坦度と光沢度とを順次測
定し、平坦度はそのまま、光沢度は平坦度に対応
した補正倍率を測定光沢度に乗じて、図示しない
デイスプレイに測定結果として表示する。

したがつて、塗装面等の測定対象面の平坦度の
影響を全く受けない光沢度を平坦度と同時に測定
表示する表面性状測定装置が得られる。

なお、第１図においては、理解しやすいよう
に、光沢度の測定光学系と平坦度の測定光学系と
を離して書いてあるが、実際は、光線が測定対象
面上でごく接近した面を照射するように、または
光線が同一測定点上でクロスするように、両光学
系を密接させたり、一定の角度をもつて配置して
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、平坦度の良否に応じて、光沢
度の測定値に補正倍率を掛けるので、平坦度が悪
いときもその光沢度に対する影響を排除して、光
沢度と平坦度を同時に測定可能な小型軽量の表面
性状測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面性状測定装置の一実
施例の測定光学系の構成の一例を示す斜視図、第
２図は同測定装置の信号処理回路の一例を示すブ
ロツク図、第３図は平坦度の良否に対する光沢度
測定値の誤差の程度を定性的に示す図、第４図は
第３図特性から光沢度の真値を求めるための補正
倍率を示す図である。 １……ランプ、２……拡散板、３……集光レン
ズ、４……パターン移動ユニツト、４ａ……ナイ
フエツジパターン、４ｂ……摺動テーブル、４ｃ
……パルスモータ、４ｄ……ボールねじ、５……
格子パターン、６……投影レンズ、７……ピンホ
ール、８……光電変換素子、９……イメージセン
サ、１０……ケース、１１……測定対象面、１２
……光電変換回路、１３……イメージセンサ駆動
回路、１４……スイツチ回路、１５……Ａ／Ｄ変
換回路、１６……CPU、１７……PIO、１８……
ROM、１９……RAM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 明暗が少なくとも一対あるパターンをレンズ
   系により測定対象面を介して投影結像させ、ピン
   ホールを備え投影像の光強度を光電変換する光電
   変換素子を前記結像面に配置し、前記パターンを
   その明暗が光軸を横切るように移動させて、明暗
   移動に伴う測定対象面による投影像の変化から測
   定対象面の光沢度を測定する光沢度測定系と、 明暗が多数繰返される格子パターンをレンズ系
   により測定対象面を介して投影結像させ、格子像
   の光強度を光電変換するイメージセンサを前記格
   子像面に配置し、前記イメージセンサからの格子
   像のピツチと基準ピツチとから測定対象面の平坦
   度を測定する平坦度測定系と、 前記平坦度の良否に応じて前記光沢度測定値に
   補正倍率を乗じ、平坦度測定値と補正された光沢
   度測定値とを出力する信号処理系と からなる表面性状測定装置。