JPS62195512A - 表面粗さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、複写機用感光アルミドラムやビデオディス
クなどのように精密加工された被測定物の表面粗さを光
学的検出に基いて測定するための表面粗さ測定方法に関
する。

（従来の技術とその問題点） 複写機用感光アルミドラムなどにおいては、その表面を
精密加工することによって表面の粗さを所定値以下とす
る必要があり、そのための表面粗さ測定が従来から行な
われている。このような測定のうち、非破壊測定方式と
して代表的なものは光学方式である。この方式では、ま
ず光源からの光を被測定物の表面に照射づ゛るとともに
、この光が被測定物の表面で反射されることによって冑
られる反射光の空間的強度分布を光電変換素子アレイな
どにＪ：って検出する。そして、被測定物の表面加工法
ごとにあらかじめ経験的に求めておいた反射光の空間的
強度分布と表面粗さとの関係に基いて、当該被測定物の
表面粗さを推定する。このｉｆｆ定は、たとえば反ｍ光
の空間的強度分布の形態を指示づるパラメータ（分散、
半値幅等）を抽出し、このパラメータを上記経験的関係
にあてはめることにより行なわれている。

したがって、このような従来方式では、■経験的なデー
タを使用していること、■限られたパラメータのみで粗
さの推定を行なっていることなどに起因して、その推定
精度は二乗平均平方根値（以下、ＲＭＳと略称する）と
して００５μｍが限度である。ところが、現在では上記
感光ドラムなどの表面粗さとしてｎｌオーダーのｙ！度
が要求されており、上記のような方式によってはこのよ
うな高精度の粗さ測定を行なうことは困難であるという
問題が存在する。

（発明の目的） この発明は従来技術に４３ける上述の問題の克服を意図
しており、高精度で表面粗さの非破壊測定を行＜Ａうこ
とのできる表面粗さ測定方法を提供することを目的とす
る。

（目的を達成するための手段） ヒ）ホの目的をｊ構成するため、この発明にかかる表面
粗さ測定方法では、まず、被測定物の表面からの反射光
を受光する受光手段によって、前記反射光の空間的強度
分布を検出する。次に、この空間的強度分布を形成する
各光強度成分から被測定物表面の形状についての各フー
リエ係数を求め、そして、各フーリエ係数の二乗和の平
方根に応じた量を求めることによって上記表面の粗さを
測定する。

これは、後述するように、反射光の空間的強度分布を形
成する各光強度成分が、被測定物の表面形状のフーリエ
係数に対応していることと、表面粗さのＲＭＳが各フー
リエ係数の二乗和の平方根に応じた社によって表現され
ることとに着目して得られる構成である。

（実施例） Ａ、実ｌ匙立上入ヱ１１ 第１図はこの発明の一実施例に用いられる装置の概略平
面構成図である。同図において、被測定物としてのアル
ミドラム１は、その軸方向が図のＸ方向に平行に配置さ
れており、モータＭ１によってα方向に回転するように
なっている。また、この上−タＭ１が取付けられた移動
台２は、モータＭ２と送りネジ３とによって、固定台４
上で上記Ｘ方向に移動可能となっている。

−・方、このＸ方向に対して所定角度θ（たとえば４５
°）傾いた方向には、レーザ光源５（たとえば出力６ｍ
Ｗ、　　６３２．８ｎｍのｌ−１８−ＮＱレーザ）が設
【ノられており、このレーザ光源５からのレーザビーム
しは上記角度θを入射角として、アルミドラム１の表面
に照射される。したがって、　ルミドラム１の上記α方
向の回転とＸ方向の並進とを行ないつつレーザビームＬ
を照射することによって、このアルミドラム１の全表面
がレーザビームＬによって順次走査されることになる。

アルミドラム１に照射されたレーザビーム［は、このア
ルミドラム１の表面で反射されて反射光Ｒとなる。この
反射光Ｒは、入射レーザビームＬと対称的に反射角０で
反射される正反射光Ｒ６と、この正反射光Ｒｏとは胃な
る各方向に散乱されろ散乱光Ｒ′とによって形成されて
いる。ただし、アルミドラム１の表面は精密加工されて
いるためにその粗さはわずかであり、したがって、正反
射光Ｒ８の強度は散乱光Ｒ′の強度に比べて著しく大き
い。

このようにして得られた反射光Ｒは、正反射光Ｒｏの進
行方向に直角な面内に受光端〈受光面）６を有する光フ
ァイバケーブル７で受光される。

この光ファイバケーブル７のうち、上記受光端６側の端
部は、移動台８に固定されており、この移動台８は、図
のＹｈ向に伸びる固定台９上に設けられたモータＭ３と
送りねじ１０とによって上記Ｙ方向に移動する。このＹ
方向は正反射光Ｒ６の進行方向と直角な方向であるが、
一般には、反射光Ｒを受光可能な範囲で直角方向からず
れてもよい。このため、光ファイバケーブル７の受光端
８は上記移！ｌＩ機構によってＹ方向に移動しつつ、反
射光Ｒの各方向成分を順次受光することが可能となって
いる。

このような受光によって惇られた検出光は光ファイバケ
ーブル７中を伝送されて、この光ファイバケーブル７の
他の端面１１から導出される。この端面１１は光電変換
器１２内に開口しており、この端面１１から導出された
検出光は、光電変換器１２に内蔵された光電子増倍管１
３に与えられて光検出電流Ｉ、となり、光検出回路１４
に与えられる。この光検出回路１４は、上記光電子増倍
管１３に印加電圧（−Ｖ、、）を供給するとともに、入
力された光検出電流！、を光検出電圧Ｅ０に変換する機
能を有し、上記光電子増倍管１３等とともに光検出装ｆ
ｆ１２０を形成している。そして、この実施例では、光
検出装置２０として広いグイナミックレンジを確保する
ことができる新規な装置を使用してＪ３す、その内部構
成は後に詳述する。

光検出回路１４からの光検出電圧Ｅ。はＡ／Ｄコンバー
ター５によってＡ／Ｄ変換された後、当該受光位置にお
ける反射光Ｒの強度を反映した検出信号Ｅとなってマイ
クロコンピュータＭＣに入力される。このマイクロコン
ビコータＭＣは、各受光位ｎについての検出信号Ｅに基
いて後述する演つ処理を行ない、それによってアルミド
ラム１の表面粗さのＲＭＳを表現する信号Ｒを求め「ｍ
Ｓ て、これに応じた測定出力を出力する。

また、このマイクロコンビコータＭＣは、上述した各モ
ータＭ、Ｍ２．Ｍ３に駆動指令を与え、さらに、これら
のモータＭ　　、Ｍ　　、Ｍ３の回転角を検知するエン
コーダＥ　　、Ｅ　　、Ｅ　　（図示せず）からの１ン
コ一ド信号を受入れることによって、アルミドラム１と
光ファイバケーブル７の受光端６とのそれぞれの送りυ
制御を行なう機能をも有する。レーザ光源５の出力発生
／ｆ’Ｆ止もこのマイクロコンピュータＭＣによって制
御される。

、−を例の全体的動作 次に、第１図の装置の全体的動作を、第２図に示した７
０−ヂャートを参照しつつ説明する。まず、アルミドラ
ム１をモータＭ２によって図のＸ方向に移動させ、この
アルミドラム１の検査部の＝９２（たとえば第１図示の
Ｐｌ）にレーザビームＬが入射するような位置関係とな
るように初期化する。また、モータＭ３によって光ファ
イバケーブル７の受光端６をＹ方向の一端（たとえば図
示（７）Ｆｌ）に移動させて初期化する。

そして、レーザ光源５からレーザビームＬの照射を開始
させ、モータＭ３によって光ファイバケーブルの受光端
６をＹ方向に移動させつつ、受光端６に受光した光を所
望の時間間隔でサンプリングして検出光として取込み、
受光位置と対応させてメモリ（図示せず）中に格納する
。この動作は受光端６が順次Ｙ方向に移動して他端Ｆ２
に至るまで繰返し行なわれる。したがって、受光端６が
Ｆ　からＦ２まで移動した時点では、アルミドラム１の
被検査表面のうちレーザビームＬが照射されている部分
くレーザビームＬのスポットの大きさと同一の大きさの
領ｗＬ）からの反射光Ｒの空間的強度分布が検出される
。

次に、このようにして得られたデータに基いてＲの演算
（第２図のステップＳ）が行４１−ねれｌｌｌ５ るが、この演算については後に詳しく説明する。

そして、このようにして得られたＲ　　が所定のａｍｓ しきい１ｉｌｌ　Ｒ、、、と比較・弁別され、Ｒ≧Ｒ１
１１なａｔｓ らぽアルミドラム１の表面が要求される下滑度を満して
いないものとして、加工不十分を指示する信号を発生し
、ルーチンを終わる。

一方、Ｒｒｍ、〈ＲｌＨならば、レーザビームＬが照射
されている領域は要求されている平滑度を有しているこ
とになるため、モータＭ１によってアルミドラム１を所
定微小角度だけ回転させ、また１−タＭ２によってＸ方
向に所定微小ｆｆ１ｌｌｌだけ並進さけて次の検査領域
に移り、同様の動作を繰返す。この回転・並進動作とデ
ータ取込みｖＪ作との時間的関係としては次のような種
々の関係を適宜採用可能である。

■　アルミドラム１を所定微小角度ずつ回転させ、３６
０°回転した段階で所定微小距離だ【ノ並進させる。

■　回転と並進とを同時に行なう。

■　第２図のようにひとつの点（領域）についてのデー
タ取込みを行ない終ったごとに歩道的に回転・並進を行
なうのではな（、回転・並進をゆっくりと連続的に行な
いつつデータ取込みを比較的高速で行なう。

また、光ファイバケーブル７の受光端６のＹ方向の移動
も、第２図のように毎回Ｆ１の位置まで戻してからＦ２
に向って移動させつつデータを取込むことも可能であり
、最初はＦ１→Ｆ２でデータを取込み、次はＦ　→「１
の方向に移動させつつデータを取込むというように、移
動方向を交互に代えてデータ取込み時間の総呂１を減少
さけることも可能である。

このような繰返しを行ない、レーザビームしの照射点が
アルミドラム１の他端に至り、かつその間にＲ≧ＲＴＨ
となっている領域がなければこｍｓ の測定は完了し、製品合格とする。

ｃ、　ｒでＭＳｐ支腹ユ亙９ 次に、取込まれた反射光空間強度分子ｆｉデータから、
アルミドラム１の表面の空間的粗さを表現するＲＭＳ粗
さを演算して求める処理の原理を説明づる。そのために
、まず、アルミドラム１からの反射光のうち、空間周波
数ωを持った凹凸成分からの光強度成分Ｕ（ω）が、ア
ルミドラム１の表面形状ｆ（×）に対して、 のようなフーリエ変換となっていることに着目する。た
だし、この（１）式において、 Ｘ＝第１図のＸ方向の位置変数、 ［−９，−１］＝アルミドラム１上の空間的測定範囲、 λ−レーザビームＬの波長、 である。また、空間的測定範囲［−ｇ、＋９］は、この
実施例ではレーザビームＬのスポット（〒の大きさに対
応する。

なお、レーザビーム［−の波長λに比べてｆ（ｘ）が小
さいときには、（１）式の′＃！ｉ積分関数：ｅｘｐ［
ｉ畠　ｆ（Ｘ）］ ル と近似することができる。

一方、表面形状ｆ（ｘ）をフーリエ係数によって表現す
れば ｆ（ｘ）＝Σ　Ａ　　５ｉｎ（２πｎｘｚ！＋ξ。）が
、ｎ ・・・（３） となる。ただし、Ａ　はフーリエ係数、ξ。は位相成分
である。したがって、（３）式により、ＲＭとなる。

このため、第１図の装置によって求められた反射光Ｒの
空間的強度分布に含まれる各光強度データＵ（ω）に基
いてフーリエ係数Ａｎを求めれば、（４）式によってＲ
ＭＳ粗さＲを求めることがｍＳ できろ。なお、第１図の装置では、受光位１３（受光端
６のＹ方向位ｒｆＩ）と対応させて各光強度データ（」
（ω）を取込んでいるため、この受光位置とωとの対応
関係を知ることが必要になるが、これは光の回折の理論
から容易に導くことができ、その結果は次のようになる
。

、＝為、ａすＬ 九　　ｌ。

ただし、この式において、ｙは正反射光（鏡面反射光）
Ｒｏの受光位置を基準とした場合の第１図のＹ方向の受
光位置偏位であり、ノ。は、アルミドラム１の測定面（
レーザビームＬの照射点）から受光端６のＹ方向移ｌＪ
１軒路までの距Ｉ！１ｌＩ（垂線の足の長さ）である。

さらに、φはアルミドラム１の表面の法線を基準どして
測ったレーゾビ−１＼Ｌのアルミドラム１への入）１角
であり、第１図の０−ニー とはφ−θの関係にある。また、既述したように、λは
レーｆｆピ〜ムＬの波長である。

ところで、（」（ω）とΔ。との関係は理論的に求める
ことも可能ではあるが、この実施例では、実際の装置の
特性をより正確に反映させるために、あらかじめ実験的
に求めておいた対応関係を用いて、Ｕ（ω）からＡ、を
求めるようにする。第３図はこのような対応関係を第１
図の装置について実験的に求めて得たグラフであって、
Ｕ（ω）を検出して１ｑられる検出信号Ｅ（第１図）を
、正反射光Ｒ８を検出して得られる検出信号Ｅ８で規格
化して求められる光強度の相対（１ｍ（」′（ω）から
、フーリエ係数Ａ。を求めるためのものである。

ここで、検出信号Ｅが光強度Ｕ（ω）に比例しておらず
、はぼ対数関係となっているのは、光検出′ＳＩｔ置２
０として新規な装置を使用しているからである。そこで
、以下では、この光検出装置２０の構成と動作特性につ
いて説明する。

Ｂ、　　負用１置２０の構成と動作特性第４図は、光検
出装′ｆ１２０の内部構成を示す回路図である。同図に
おいて、この装置は上述した光電子増倍管１３と検出回
路１４とを備えている。

この装置において、第１図の光ファイバケーブル７から
の被検出光ρが光電子増倍管１３に入力されると、この
光電子増ｆ８　？！　１３からは、被検出光１の光１ｉ
Ｓ　（光強度）に応じた光検出電流Ｉ、が出力される。

この光検出電流■、は、検出回路１４内の電流／電圧変
換器２１によって光検出電圧Ｅ０に変換され、端子２２
から第１図のＡ／Ｄコンバータ１５へと出力される。

一方、この光検出電圧Ｅ　は、抵抗Ｒ，Ｒ２の直列回路
にも印加され、これらの抵抗Ｒ１゜Ｒ２によって分圧さ
れてスイッチＳＷに与えられる。このスイッチＳＷがオ
ート（Ａ）側に接続されているときには、この電圧が制
御電圧ｌ二ｃとして高圧電に！２３に与えられる。この
高圧電源２３は、光電子増倍管１３への印加電圧（−Ｖ
Ｈｌを供給するためのものであって、制御電圧Ｅ。が増
加すると印加電圧の大きさｖＩ＋が減少するような特性
を右するように構成されている。

このため、被検出光１の光量が増加して光検出電圧Ｅ。

が大きくなると、制ｉ電圧Ｅ。は増大し、それによって
印加電圧（−Ｖ、、）の絶対値が減少する。その結果、
この光検出装はの感度は低下する。逆に、被検出光ｐの
光量が減少すると、上記と反対の動作によって印加電圧
（−Ｖ、、）の絶対値は上昇し、感度もそれにつれて上
昇する。

すなわち、この装Ｕでは、光検出電圧Ｅｏの大ぎさに応
じて印加電圧（−Ｖ、）を変化さ往るような回路が形成
されており、それによって、被検出光ｐの光量に応じて
感度を自動的に変化させている。これによって光量が大
きな領域での光検出電圧Ｅ。の変化ｍが圧縮され、後に
詳述するようにこの装置のダイナミックレンジが広がる
わけである。

一方、この装置では、スイッチＳＷをマニュアル（Ｍ）
側に切換えることによって、任意の感度を下動で選択で
きるようにも構成されている。つまり、マニュアル側で
１よ、接地レベルと定電圧（−Ｖｏ。＞との間を抵抗Ｒ
３と可変抵抗ＶＲ１とで分圧し、この分圧レベルを制御
電圧Ｅ。として高圧電源２３に与えるように構成されて
いる。そして、この可変抵抗ＶＲ１を調整することによ
ってυｌ１ｉｌ雷圧「。を変化させる。それによって光
電子増倍管１３への印加電圧（−Ｖ、、）を所望の値に
設定し、光検出感度を所望の感度に調整する。

そこで、以下では、上記オート（Ａ）が選択されている
際のダイナミックレンジを定量的に評価する。まず、光
電子増倍管１３の入射光示をＱとし、？Ｂ流／雷圧変換
器２１のゲインをＧとする。

すると、上記光検出電圧Ｆ。は、次の（５）式のように
ｐける。

Ｅｏ＝ＧＱＶｔｌ　　　　　　　　　　　”’（５）た
だし、ｋは光電子増倍管１３における印加電圧の絶対航
ＶＨと光検出電圧Ｉ、との間の関係を示す特性ｆｆ１（
定数）であって、一般に６〜８の値をとる。

一方、抵抗Ｒ，Ｒ２による分圧比を ｒ＝Ｒ２／　（Ｒ１＋Ｒ２）　　　　　　・（６）とす
ると、高圧電源２３に与えられる制御電圧Ｅ、は、 Ｅ　　＝ｒＥｏ　　　　　　　　　　　　・・・（７）
と書ける。また、高圧電源２３として、その１１１１　
ｔｌｌ電圧ＥＣと出力電圧■１１との間に次の（８）式
で示される関係を有するものを用いる。

−Ｖ、＝Ｖ−ｔＥ。　　　　　　　　−・・（８）ただ
し、■、ｔは定数であって、Ｖ＝−１１００゜ｔ＝−７
００程度のものが商業的に入手可能である。

上記（５）、　（７）、　（８１式によって、入射光量
Ｑと光検出電圧Ｅ。どの間には、次の（９）式で示され
る関係が存在することになる。

ｋ　　　・・・（９） Ｅ　　＝　Ｇ　Ｑ　（ｔ　ｒ　Ｅ　ｏ　　Ｖ　）ここで
、この装置によって検出可能な光量範囲と出力電圧範囲
とを、それぞれ、 Ｑ１≦Ｑ≦Ｑ２　　　　　　　　　　・・・（１０）Ｅ
ｏｌ”Ｏ≦ＥＯ２・・・（１１） とする。ただし、ＥｏｌはＱｌに対応する光検出電圧値
であり、Ｅｏ２はＱ２に対応する光検出値電圧値である
。そして、Ｑｌと０２との間にはＱ２−１０　Ｑｌ　　
　　　　　　　・・・（１２）なる関係が存在するもの
とする。したがって、このｍを求めれば、この装置のダ
イナミックレンジがわかることになる。

そこでまず、（９）式にＱ＝Ｑ、Ｑ２の２つの場合の１
直を代入すると、次の（１３）、　（１４）式が１ワら
れる。

Ｅ　　＝Ｇ１０　　Ｑ　　（ｔｒＥｏ２−Ｖ）ｋ・・・
（１４） したがって、ＥＯ２とＥ。１との比をＣとすれば、ここ
で、ＱがＱｌから０２へと１０　倍になったときに、Ｅ
ｏがｍ倍に変化するという条件、換言すれば、 Ｅ　　＝ｍＥｏ、　　　　　　　　　　　−（ＩＧ）で
あって、（Ｑ、Ｅ）と（Ｑ、Ｅｏ、２＞との２つの端点
の間に対数関係が存在するための条件を求める。

この条件は、（１５）式においてｃ＝ｍとすることによ
って得られ、その結果は次の（１７）式となる。

この（１８）式が、分圧比ｒとダイナミックレンジ２０
ｍ［ｄＢ］との関係を規定する式であり、Ｅ。２−３　
［Ｖ］　、Ｖ＝−１１００，ｔ＝−６４３１７）値を有
する５Ａ胃について、（１８）式からｒとｍとの関係を
計算して図示したものが第５図である。この第５図から
れかるように、分圧比ｒを大きくどろことによって、こ
の装置のダイナミックレンジは署しく増大する。したが
って、第４図の抵抗Ｒ１、Ｒ２の比を（１８）式によっ
て求めることにより、所望の大ぎさを持つダイナミック
レンジ（たとえば１４０［ｄＢ］以上）を確保すること
ができる。

第６図の曲線Ｃはｒ＝０．５、ｍ＝７の場合における、
この実施例の入出力特性曲線であり、（Ｑ　　、　Ｅ　
　）、　　（Ｑ　　、　Ｅｏ２）の２点間で対数関係が
成立するという条件を課したことによって、Ｑ　≦Ｑ≦
０２の区間内は、はぼ対数関係Ｌ　Ｇに沿った特性曲線
となっている。

また、第７図には、高圧電源２３として第８図の特性曲
線を有するものを使用し、さらに、光電子増倍管１とし
てはに＝７．２の値を右するらのを、また、電流／電圧
変換器２１としては、Ｇ＝３Ｘ１０４のゲインをもつ乙
のを使用した場合に、「゛を０．３．　０．４および０
．５に変化させたときの特性曲線が示されている。この
図からもわかるように、ｒを大きくするほどダイナミッ
クレンジは増大する。

ところで、通常の場合は、電流／電圧変換器２１の出力
レンジ（上記の例ではＯ〜３　［Ｖ］　）は固定されて
いるのであるから、ｒをあまり大きくして入射光ｆｆ１
Ｑのダイナミックレンジを必要以上に大きくすると、入
射光ｆｆ１Ｑが大きな領域での検出精度が低下してしま
う。このため、光測定の目的に応じた適正なダイナミッ
クレンジを与えるようにｒを調整可能とすることが好ま
しい。そのためには、たとえば第４図の抵抗Ｒ２を可変
抵抗ＶＲ２に置換し、この可変抵抗ＶＲ２を調整するこ
とによってダイナミックレンジを可変とするように構成
すればよい。この場合には、可変抵抗ＶＲ２の指示目盛
として、（１８）式によって計算されたダイブミックレ
ンジの値を表示しておけばより効果的である。

なお、第４図のスイッチＳＷをマニュアル（Ｍ）側に切
換えたときには、既に述べたように可変数Ｄ’ｔ　Ｖ　
Ｒ１で感度を変化させることができるが、この場合にも
指示目盛を設けておくことができる。

第９図は、上記回路を第１図の装置に使用した場合の検
出結果を、従来の装置での検出結果と対比して示す図で
ある。この第９図（ａ）〜（ｄ）において、横軸は反射
光の反射方向く受光位置）に基いて決定されるアルミド
ラム１の表面の凹凸の空間周波数ωと、それに対応する
凹凸周期ｄとを示しており、縦軸は既述した規格化光強
度値Ｕ′（ω）を示している。

これらのうち、第９図（ａ）は従来の低感度検出装置に
よる検出結末であり、ピーク位置等は把握できるが、反
ｍパターンの微細ｐ１３Ｈはとらえられていない。また
第９図（ｂ）は従来の高感度光検出装置にＪ：る検出結
果であり、この場合には、ピーク付近の検出が困難であ
る。このため、従来の光検出装置を利用する場合には、
これら２種類を０１用することが必要となる。

一方、第９図（ｃ）、（ｄ）は第４図の装置による検出
結末であり、このうち、第９図（ｄ）はアルミドラｔ＼
１の表面に周１１△のうねりが存在する場合に対応して
いる。これらかられかるように、この光検出装置２０で
は高レベルを付近を圧縮した形で検出が行なわれるため
（この第９図（ｃ）、　（ｄ）の縦軸Ｕ（ω）は上述し
た条件によって対数スケールとなっていることに注意。

）、低レベル付近からのピークまでの広いレンジの高精
度光検出が可能となっていることがわかる。

Ｅ、ＲＭＳの粗さ演算処理における　水里以上の事項を
前提として、ＲＭＳ粗さを求める処理（第２図のステッ
プＳ）の具体的プロセスを、第１０図に示したフローチ
ャートを参照しつつ説明する。まず、第２図のステップ
Ｓ以前の処理によって検出光が取込まれ、反射光の空間
的強度分布の各成分Ｕ（ω）に応じた検出信号Ｅがマイ
クロコンビコータＭＣに与えられると、このマイクロコ
ンピュータＭＣは、第３図の対応関係を表現する演算処
理または、この対応関係をあらかじめストアしておいた
ルックアップテーブル方式のメモリによって各△。を求
める。もつとも、実際にはｎ＝１．２．・・・　ｏｏに
ついてＡ。が求まるわけではなく、光学系のアラインメ
ントや受光系の精度によって定まる最大１１ｎ　　が存
在し、、　ｎ　−１１１ａｘ ２、・・・、ｎ　　までの範囲で△。が求まるわけでａ
＋ａＸ あるが、一般にｎが大さべなるほどΔ。は小さくなるた
め、実際上はこれで十分である。

次に、６八。に基いて（４）式を計算し、各フーリエ係
数Δ。の二乗和の平方根に比例した値としてＲを求める
。もつとも、この実施例では、ｍＳ 第２図に示したにうに、しきい値Ｒ１１１で弁別するこ
とによって当該アルミドラム１の表面平滑度判定を行な
うのであるから、Ｒそのものの値をａｇｓ それに応じたしきい値（たとえばＲ１，）で弁別してし
よい。

Ｆ、実施例の効果と　づ 第１１図は、上記実施例の装置によって求めたＲ　　ど
、触針式粗さシ１によって測定したＲＭＳｍＳ 粗さとの関係を示すグラフである。このグラフかられか
るように、この装置によって求められたＲｒｉｓは、触
針式粗さ計による測定値（実際のＲＭＳ粗さにほぼ一致
している。）に対して０．００５μｍの範囲で良く一致
していることがわかる。したがっＣ１この実施例では高
精度の非破壊測定が行なわれることになる。

ところで、上記実施例では、光ファイバケーブル７を使
用して走査を行ないつつ反射光Ｒの空間的強度分布を検
出している。周知のように光ファイバケーブルはその良
さを任意にとることができるほか、軽量で柔軟性を有し
ているため、このようにすることによって走査も容易と
なり、光検出′＠装２０ヤマイクロコンピュータＭＣな
どの配置の自由度も高めることができる。しかしながら
、この発明は、光ファイバケーブルの使用を必須とする
ものではなく、受光素子を移動させて走査したり、ＣＯ
Ｄなどの１次元ａｌｔ素子アレイによって反射光の強度
分布を検出する場合も含んでいる。

受光手段中に含まれる光検出回路として上記の構成を用
いれば、ダイナミックレンジが広がるために単一の光検
出系のみでこの発明を構成することができるという利点
があるが、低感度と高感度との２種類の光検出系を併用
して反射光の強度分布を求めることを禁するものではな
い。

さらに、上記実／Ｉ！例では１次元方向でのＲＭＳ粗さ
を求めたが、上記の例を変形することによって２次元的
なＲＭＳ粗さを求めることも可能である。上記実施例の
ように、光源としてレーザ光源を使用すれば、光源、被
検査体そして受光手段の間の間隔を十分に大きくとるこ
とができるため、オンライン計測に特に適したものとな
る。もつとム、オフライン計測にもこの発明は適用でき
る。

まＩζ、反射光の強度分布データを完全に取り終ってか
らＲを求めてしよいし、データの取込ａｔｓ みと並行してＲを求めて行ってもよい。

ｌｌｌ５ （発明の効！ｌ！り 以上説明したように、この発明によれば、反射光の？間
約強度分布から求められた表面形状のフーリー王係数に
丼いて表面粗さのＲＭＳに応じた伍を求めているため、
高精度で表面粗さの非破壊測定を（ｊなうことができる
方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いられる装置の概略平
面構成図、 第２図は実施例における全体的動作を示す〕［」−チャ
ート、 第３図は検出された反射光の光強度と被検査体表面の形
状のフーリエ係数との関係を示すグラフ。 第４図は実施例に使用される光検出装置２ｏの回路図、 第５図ないし第７図は光検出装置２ｏの特性を示すグラ
フ、 第８図は高圧電源２３の特性例を示すグラフ、第９図は
光検出袋′Ｆｉ２０を用いて反射光の空間的強度分布を
検出した際の検出値を従来の光検出装置との対比によっ
て示す図、 第１０図は実施例におけるＲＭＳＩＩさの演算処理を示
すフローチャート、 第１１図は実施例によるＲＭＳ粗さの測定値を触針式粗
さ計による測定値と比較して示すグラフである。 １・・・アルミドラム（被検査体）、 ５・・・レーザ光源、　７・・・光ファイバケーブル、
２０・・・光検出装置、Ｌ・・・レーザビーム、Ｒ・・
・反射光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光を被測定物の表面に照射し、前記表
   面からの反射光を検出して前記表面の粗さを測定する表
   面粗さ測定方法であって、 前記反射光を受光する受光手段によって前記反射光の空
   間的強度分布を検出し、 前記空間的強度分布を形成する各光強度成分から前記表
   面の形状についての各フーリエ係数を求め、 前記各フーリエ係数の二乗和の平方根に応じた量を求め
   ることによって、前記表面の粗さを測定することを特徴
   とする表面粗さ測定方法。
2. （２）前記受光手段として、前記反射光を受光して伝送
   する光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブルの
   受光端を前記反射光の進行方向とクロスする面内で移動
   させる移動機構と、前記光ファイバケーブルによって伝
   送された前記反射光を検出する光検出装置とを備える手
   段を使用し、前記光検出装置として、前記光ファイバケ
   ーブルによって伝送されてきた前記反射光を光電変換す
   る光電子増倍管と、前記光電子増倍間による光検出出力
   の大きさに応じて前記光電子増倍管への印加電圧を変化
   させる回路とを有する装置を使用した、特許請求の範囲
   第１項記載の表面粗さ測定方法。