JPS5948324B2 - 光反射による傾角検出あらさ測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光反射による傾角検出あらさ測定方法１５に関
するものである。

平行で細い光ビームを被測定面の微小部分に当て、その
面での正反射または乱反射の中心を捉えて被測定面上の
微小部分の傾角を検出し、それを光ビームの掃引方向に
積分すれば、被測定面のあ２０らさ波形を得ることがで
きる。

この種の光反射を利用したあらさ測定において特に考慮
する必要があるのは、被測定面が鏡面のような正反射面
であるか、または粗面のような乱反射面であるかによつ
て、反射光の態様に差異が２５あるということであり、
そのいずれの反射面に適用しても正確にあらさを測定で
きることが望まれる。

また、被測定面の反射率が常に一定であるとは限らない
ため、被測定面の反射率の変化に対応する補正を行いな
がら測定できるようにすること３０も必要である。本発
明の測定方法は、このような問題を考慮してあらさ波形
を測定するようになしたものであり、基本的には、２個
の光センサーと簡単な回路系によつて非接触で測定でき
るように構成し、また被３５測定面が正反射面である場
合に適用するのに有効ならしめたことを特徴とするもの
である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

まず、第１図に示すように、被測定面１のあらさ波形の
微小部分に対して光源２からレーザー等の平行で細い光
ビームを投射すると、その反射光の強度分布は、被測定
面１が鏡面のような正反射面である場合、図示したよう
に被測定面の微小部分の傾きに応じた偏角θをもつ方向
に正反射があり、その左右に若干の乱反射があるような
分布となる。そこで、被測定面１の直上に広い立体角に
わたる受光面をもつた左右対称の光センサ−３ａ，３ｂ
を設け、両光センサーで被測定面からの反射光を直接的
に受光して、差動増幅器４でそれらの出力の差をとると
、第２図に曲線Ａで示すような差出力が得られる。

第２図は上記差出力と偏角θとの関係を示すもので、反
射光の中心が光センサーから外れる程度に偏角θが大き
くなつた場合及び偏角θがほぼＯの場合には差出力がＯ
に近づくが、それらの間においては差出力が偏角θに関
係なくほぼ一定を示す。

そこで、本発明においては、上記差出力の検出により被
測定面上の微小部分の傾角を測定できるようにするため
、被測定面からの反射光をその中心の偏角θに応じた重
みづけを行つて上記光センサ−３ａ，３ｂで受光させる
。

第１図は、上記重みづけを行うための手段として、左右
の光センサ−３ａ，３ｂの前に、中心付近では反射光の
吸収が多く周辺付近ではその吸収が少ない光学くさび６
を配置した場合を示している。

このような重みづけを行つて反射光を受光し、差動増幅
器４でそれらの出力の差をとると、その差出力は、第２
図に曲線Ｂで示すように一定範囲内において偏角θにほ
ぼ比例することになり、したがつて、上記差出力により
被測定面上の光ビームが当つた微小部分の傾角を知るこ
とができる。さらに、上記傾角の検出を行いながら被測
定面１を矢印ｘ方向に移動させ、その出力を積分回路５
で被測定面１上における光ビームの掃引方向に積分する
ことによりあらさ曲線ｆ（ｘ）を得ることができる。上
記重みづけを行うための手段としては、第３図に示すよ
うな方法を用いることもできる。

すなわち、上記実施例では一般的に四角形状の光センサ
ーを用いることになるが、その光センサ−３ａ，３ｂを
中央で分断した三角形状または球面三角形状に形成し、
それらの頂角部分を突き合わせた状態で配置することに
より上記重みづけを行うこともできる。この場合、光セ
ンサーそのものを上記形状に形成しなくても、平板状ま
たは半球ドーム状の光センサーに三角形状の受光面を残
して他を覆いかくしても差支えない。このような形状の
光センサ−３ａ，３ｂを用いれば、光センサーの出力電
流が光の当る面積にほぼ比例するので、光源２からスリ
ツト７を経て被測定面１に投射した光の反射光の偏角θ
が小さいときは、その反射光が光センサーの中央に近い
位置にあるため出力が小さく、偏角θが大きいときは反
射光が光センサーの周辺部に当るために出力が大きくな
り、重みづけを行うことができる。

このような光センサーを用いた場合、反射率変化に対す
る補正は、左右の光センサ−３ａ，３ｂを各中央で二分
し、その間に一定幅の反射率検出用光センサ−８ａ，８
ｂを設けて、差動増幅器４で光センサ−３ａ，３ｂの出
力の差をとることにより被測定面１の傾角を検出し、反
射率検出用光センサ−８ａ，８ｂの出力の和で電圧制御
減衰器９の減衰率を制御すればよく、これによつて反射
率変化の影響を除去したあらさ曲線ｆ（ｘ）を得ること
ができる。なお、上記各方法において、光源２からの光
ビームを被測定面１に投射する場合、それを被測定面１
に対して直上入射させる必要はなく斜入射させることも
でき、この場合、一対の光センサーを被測定面が平面の
場合の正反射方向に設ければよく、これによつて左右の
光センサーの間に入射光の通路を形成する必要をなくす
ることができる。

また、この方法では被測定面１が乱反射面であつてもそ
のあらさ測定ができることは勿論である。以上に詳述し
たところから明らかなように、本発明の方法によれば、
被測定面のあらさ波形の微小部分における反射光をその
偏角θに応じて重みづけを行つて光センサーで受光し、
その光センサーの出力を簡単な回路系で処理することに
より非接触で被測定面のあらさ波形を測定することがで
き、特に被測定面が正反射面の場合のあらさ波形の測定
に極めて有効である。また、測定面からの反射光をその
中心の偏角に応じた重みづけを行う手段として、光セン
サーの前に光学くさびを配置するようにしたので、簡単
な手段により目的に応じた任意の重みづけを行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法に関する説明図、第２図は差
動増幅器からの出力と反射光の偏角の関係を示す線図、
第３図は本発明の他の方法に関する説明図である。 １・・・・・・被測定面、２・・・・・・光源、３ａ，
３ｂ・・・・・・光センサー、４・・・・・・差動増幅
器、５・・・・・・積分回路、６・・・・・・光学くさ
び、８ａ．８ｂ・・・・・・反射率検出用光センサー、
９・・・・・・電圧制御減衰器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源から被測定面のあらさ波形における微小部分に
   対して平行で細い光ビームを投射し、その被測定面が平
   面の場合の正反射方向の左右両側に対称に一対の広い立
   体角にわたる光センサーを配置して、被測定面からの反
   射光をその中心の偏角に応じた重みづけを行つて上記セ
   ンサーで受光し、差動増幅器で両光センサーの出力の差
   をとることにより、被測定面上の微小部分の傾角を検出
   し、これを被測定面上における光ビームの掃引方向に積
   分してあらさ波形を得る方法において、上記左右の光セ
   ンサーの前に、中心付近で反射光の吸収が多く、周辺付
   近でその吸収が少ない光学くさびを配置することにより
   、反射光の中心の偏角に応じた重みづけを行うことを特
   徴とする光反射による傾角検出あらさ測定方法。 ２ 光源から被測定面のあらさ波形における微小部分に
   対して平行で細い光ビームを投射し、その被測定面が平
   面の場合の正反射方向の左右両側に対称に一対の広い立
   体角にわたる光センサーを配置して、被測定面からの反
   射光をその中心の偏角に応じた重みづけを行つて上記セ
   ンサーで受光し、差動増幅器で両光センサーの出力の差
   をとることにより、被測定面上の微小部分の傾角を検出
   し、これを被測定面上における光ビームの掃引方向に積
   分してあらさ波形を得る方法において、上記左右の光セ
   ンサーの中央に一定幅の反射率検出用光センサーを配置
   し、この反射率検出用光センサーの出力の和によつて差
   動増幅器に接続した電圧制御減衰器を動作させることに
   より、上記差動増幅器の出力の減衰率を制御し、被測定
   面の反射率変化に対する補正を行うことを特徴とする光
   反射による傾角検出あらさ測定方法。