DE3621567A1 - Mit reflektiertem licht arbeitender oberflaechenrauheitsanalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Oberflächenrauheitsanalysator mit ei­ ner Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Objekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist, und mit Mitteln zum Erfassen von von dem Objekt spiegelreflektiertem Licht und von von der Oberfläche gestreutem Licht, der es erlaubt, die Oberflächen­ rauheit des Objekts zu bestimmen.

Mit reflektiertem Licht arbeitende konventionelle Instrumente zum Messen der Oberflächenrauheit richten einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf das zu messende Objekt, ermitteln das von dem Ob­ jekt reflektierte Licht und bestimmen dann die Oberflächenrauheit des Objektes. Als Parameter für die Messung werden die Intensität des spiegelreflektierten Lichtes und die Intensität des Streu­ lichts in einer gewissen Reflektionsrichtung benutzt, und diese Werte werden zur Bestimmung der Rauheit der Objektoberfläche ver­ glichen.

Eine typische konventionelle Meßanordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei sind eine Lichtquelle 1, zwei Detektoren 2 und 3 sowie ein Objekt 4 vorgesehen, dessen Oberflächenrauheit gemessen werden soll.

Wie dargestellt ist, wird ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 1 aus auf das Objekt 4 unter einem Einfallswinkel R gerichtet, und das von der Oberfläche spiegelnd reflektierte Licht wird unter einem Reflexionswinkel R zurückgeworfen. Der Detektor 2 fängt dieses spiegelreflektierte Licht unter dem Reflexionswinkel 8 auf. Das Objekt 4 verursacht in Abhängigkeit von seiner Oberflächenrauheit eine Streuung des Lichts, wodurch zusätzlich zu dem spiegelreflek­ tierten Licht Streulicht erzeugt wird. Der Detektor 3 hat die Auf­ gabe, das Streulicht zu erfassen, das unter einem bestimmten Re­ flexionswinkel gestreut wird, der sich von dem Reflexionswinkel des spiegelreflektierten Lichtes unterscheidet.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Anordnung bietet Probleme, wenn na­ türliches Licht, Raumbeleuchtungslicht oder anderes nicht von der Lichtquelle 1 stammendes Licht auf das Objekt 4 fällt. Dies kann eine exakte Messung unmöglich machen. Der Versuch, das Verhältnis des Ausgangssignals des Detektors 2 zu dem Ausgangssignal des De­ tektors 3 zu ermitteln, schlägt fehl, weil zu dem von den Detekto­ ren erfaßten Licht auch anderes als von der Lichtquelle 1 stammen­ des Licht hinzukommt und auf diese Weise durch die Umgebungshellig­ keit die Messung verfälscht wird.

Ein weiteres Problem, das sich bei dem konventionellen Instrument gemäß Fig. 1 einstellt, besteht darin, daß die erfaßten Ausgangs­ signale der Detektoren 2 und 3 sich ändern, wenn sich der Einfalls­ winkel R ändert, unter dem Licht von der Lichtquelle 1 auf das Ob­ jekt 4 auffällt. Infolgedessen kann derselbe Punkt des Objekts zu unterschiedlichen Daten führen, wenn mit Licht gemessen wird, das mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auffällt.

Um diesen Problemen zu begegnen, muß die Relativlage des Objekts 4, der Lichtquelle 1 und des Detektors 2 so justiert werden, daß dann, wenn der Lichtstrahl von der Lichtquelle 1 das Objekt 4 trifft, der Detektor 2 das spiegelreflektierte Licht ermitteln kann.

Die Oberfläche des Objekts 4, bei dem es sich beispielsweise um ein maschinell bearbeitetes Werkstück handeln kann, weist für gewöhn­ lich Streifen von Oberflächenunregelmäßigkeiten auf, die in der Bearbeitungsrichtung des Werkstückes ausgebildet werden. Wenn ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf das eine solche Oberfläche aufweisende Objekt 4 geworfen wird, breitet sich das von der Ober­ fläche reflektierte Streulicht in einer Richtung aus, die senkrecht zu der Richtung der streifigen Oberflächenunregelmäßigkeiten steht. Wenn die Verteilung des reflektierten Streulichts entsprechend Fig. 2 mit dem Oberflächenrauheitsanalysator der Fig. 1 bestimmt wird, ändert sich die von dem Detektor 3 erfaßte Intensität des Streulichts in Abhängigkeit von der Richtung der streifenförmigen Oberflächenunregelmäßigkeiten. Dies stellt ein weiteres zu lösen­ des Problem dar.

Fig. 3 zeigt die Verteilung des Streulichts im Falle der Fig. 2 und läßt erkennen, wie unterschiedliche Meßergebnisse erhalten werden, wenn der Detektor 3 in unterschiedlichen Stellungen steht. Um ein derartiges Problem auszuräumen, muß eine Anordnung gefunden wer­ den, die sicherstellt, daß dann, wenn das Licht von der Lichtquel­ le 1 auf das Objekt 4 auffällt, das spiegelreflektierte Licht von dem Detektor 2 erfaßt wird und das Streulicht unabhängig von den Oberflächenunregelmäßigkeiten oder der Position des Detektors 3 ermittelt wird.

Ein weiteres mit der konventionellen Anordnung gemäß Fig. 1 verbun­ denes Problem besteht darin, daß, weil der Abstand zwischen den De­ tektoren 2 und 3 festliegt, eine Änderung des Abstandes zwischen dem Detektor 2 und dem Objekt 4 es dem Detektor 3 unmöglich macht, das Streulicht zu erfassen, das unter einem gewissen Streuwinkel von dem Objekt zurückgeworfen wird. Die Folgen einer Änderung des Abstandes zwischen den Detektoren 2, 3 und dem Objekt 4 seien an­ hand der Fig. 4 erläutert.

In Fig. 4 sind mit L 1 der Abstand zwischen den Detektoren 2 und 3 sowie mit L 2 und L 3 jeweils der Abstand zwischen dem Detektor 2 und dem Objekt 4 bezeichnet. Im Falle der Fig. 4 ist L 3< L 2, und die Relation zwischen dem Streuwinkel R 2 bei dem Abstand L 2 und dem Streuwinkel R 3 bei dem Abstand L 3 ist R 2<R 3. Wie aus Fig. 4 her­ vorgeht, ist eine Änderung des Abstandes zwischen dem Detektor 2 und dem Objekt 4 von einer Änderung des Streuwinkels des Streu­ lichts begleitet, welches den Detektor 3 erreicht. Zur Ausräumung dieses Problems ist es wichtig, die Lichtquelle 1, das Objekt 4 und die Detektoren 2 und 3 in einer festen Relativlage zueinander zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ober­ flächenrauheitsanalysator zu schaffen, der einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf ein Objekt richtet und das von dem Objekt spiegelreflektierte Licht sowie das von dem Objekt gestreute Licht erfaßt, und der es ermöglicht, die Oberflächenrauheit des Objekts ohne Beeinflussung durch Licht zu messen, das nicht von der Licht­ quelle des Analysators stammt, beispielsweise natürliches Licht oder Raumbeleuchtungslicht, das auf das Objekt auffallen kann. Es soll insbesondere ein Oberflächenrauheitsanalysator erhalten wer­ den, der in der Lage ist, die Messung ohne Rücksicht auf einfallen­ des Licht, das nicht von der Lichtquelle des Analysators stammt, durchzuführen, ohne daß das Meßsystem besonders abgeschirmt zu wer­ den braucht.

Mit der Erfindung soll ferner ein Oberflächenrauheitsanalysator ge­ schaffen werden, der von der Oberfläche des Objekts sowohl spiegel­ reflektiertes Licht als auch gestreutes Licht erfaßt und der so aus­ gebildet ist, daß die relative Lage des Objekts, der Lichtquelle und des Detektors für das spiegelreflektierte Licht leicht eingestellt werden kann, um es dem Detektor für das spiegelreflektierte Licht zu erlauben, das spiegelreflektierte Licht exakt zu erfassen.

Mit der Erfindung soll des weiteren ein Oberflächenrauheitsanalysa­ tor der oben genannten Art geschaffen werden, der es erlaubt, von einer Streifen von Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisenden Ober­ fläche des Objekts spiegelreflektiertes Licht und Streulicht unab­ hängig von der Richtung der streifigen Oberflächenunregelmäßigkei­ ten zu ermitteln.

Außerdem soll ein Oberflächenrauheitsanalysator der vorstehend erläu­ terten Art erhalten werden, der es erlaubt, das unter einem konstan­ ten Streuwinkel gestreute Licht sowie das spiegelreflektierte Licht ohne Rücksicht auf Änderungen des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Streulichtdetektor zu ermitteln.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer konventionellen Meßanordnung;

Fig. 2 eine Darstellung, welche die Verteilung des reflek­ tierten Streulichts erkennen läßt,;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Position des Streulichtdetektors und der Vertei­ lung des Streulichts;

Fig. 4 die Arbeitsbedingungen bei unterschiedlichen gegen­ seitigen Abständen zwischen dem Objekt und den De­ tektoren für spiegelreflektiertes Licht und für Streulicht;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines der Signalpro­ zessoren der Anordnung nach Fig. 6;

Fig. 8 eine Darstellung der Funktionen des Vier-Quadranten- Sensors und der Wiedergabeeinheiten der Anordnung nach Fig. 6;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der dritten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Lichtstrahlen bei der Anordnung nach Fig. 9;

Fig. 11 eine schematische Ansicht der vierten Ausfüh­ rungsform der Erfindung und

Fig. 12 eine schematische Darstellung der fünften Aus­ führungsform der Erfindung.

Der Oberflächenrauheitsanalysator nach der Erfindung ist in der Pra­ xis mit den Merkmalen mindestens einer oder aller Ausführungsformen der Erfindung versehen.

Bei der in Fig. 5 schematisch dargestellten ersten Ausführungsform weist der Oberflächenrauheitsanalysator einen Modulator 5 und zwei Filter 6 und 7 auf. Der Modulator 5 moduliert die Lichtquelle 1 mit einer Modulationsfrequenz. Das mittels des Modulators 5 modulierte Licht der Lichtquelle 1 wird auf diese Weise zu auf das Objekt 4 auffallendem zerhacktem Licht, dessen Intensität sich in regelmäßi­ gen Intervallen ändert. Das zurückgeworfene Licht wird von dem De­ tektor 2 hinsichtlich des spiegelreflektierten Lichtes und von dem Detektor 3 bezüglich Streulicht erfaßt. Wenn einfallendes Licht auf­ tritt, das nicht von der Lichtquelle 1 stammt, beispielsweise Licht aus einer netzgespeisten Beleuchtung (mit einer Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz) ist die Modulationsfrequenz des Modulators 5 so gewählt, daß sie kein ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz darstellt, und beispielsweise 270 Hz beträgt. Dadurch wird der unerwünschte Einfluß der netzgespeisten Fremdlichtquelle ausgeschaltet.

Das Filter 6 ist mit dem Ausgang des Detektors 2 verbunden, um aus dem von dem Detektor 2 erfaßten spiegelreflektierten Licht nur die Komponente herauszufiltern, welche die Modulationsfrequenz aufweist.

In entsprechender Weise ist das Filter 7 mit dem Ausgang des Detek­ tors 3 so verbunden, daß aus dem von dem Detektor 3 erfaßten Streu­ licht nur die Komponente mit Modulationsfrequenz herausgefiltert wird. Infolgedessen werden die Ausgangssignale der Filter 6 und 7 von einfallendem Licht, das nicht von der Lichtquelle 1 stammt, nicht beeinflußt; die Oberflächenrauheit des Objekts 4 kann genau gemessen werden.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform wird also die Lichtquelle 1 mit der Modulationsfrequenz des Modulators 5 moduliert, und die Mo­ dulationsfrequenz wird mittels der Filter 6 und 7 aus den Ausgangs­ signalen der Detektoren 2 bzw. 3 herausgefiltert. Infolgedessen läßt sich die Oberflächenrauheit des Objekts 4 ohne Rücksicht auf nicht von der Lichtquelle 1 stammendes externes Licht messen, das möglicher­ weise auf das Objekt 4 auffällt.

Bei der in den Fign. 6 und 7 dargestellten zweiten Ausführungsform sind ein Vier-Quadranten-Sensor 15, Signalprozessoren 16 A, 16 B und 16 C und Wiedergabeeinheiten 17 A bis 17 D vorgesehen. Die restlichen Komponenten, die denen des Gerätes nach Fig. 1 entsprechen, haben die gleichen Bezugszeichen. Der Vier-Quadranten-Sensor 15 weist, wie aus Fig. 6 hervorgeht, vier Bereiche 15 A bis 15 D auf, von denen je­ der einen Photoempfänger darstellt. Den Signalprozessoren 16 A und 16 B gehen die Ausgangssignale von den gegenüberliegenden Bereichen des Vier-Quadranten-Sensors 15 zu. Gemäß Fig. 6 wird der Signalpro­ zessor 16 A mit den Ausgangssignalen von den einander gegenüberliegen­ den Bereichen 15 A und 15 C beaufschlagt, während an den Eingängen des Signalprozessors 16 B die Ausgangssignale der gegenüberliegenden Be­ reiche 15 B und 15 D anliegen.

Der Signalprozessor 16 A ist ausgangsseitig an Wiedergabeeinheiten 17 A und 17 C angeschlossen, während die Ausgänge des Signalprozessors 16 B mit Wiedergabeeinheiten 17 B und 17 D verbunden sind. Die Wiedergabe­ einheiten 17 A bis 17 D sind vorzugsweise als pfeilförmige Lampen aus­ gebildet, die in einer der Anordnung der Bereiche 15 A bis 15 D des Vier-Quadranten-Sensors 15 entsprechenden Radialverteilung gruppiert sind (Fig. 6), so daß die Ausgangssignale der Bereiche 15 A bis 15 D entsprechend von den Wiedergabeeinheiten 17 A bis 17 D dargestellt wer­ den.

Der Signalprozessor 16 C addiert die erfaßten Ausgangssignale von den Bereichen 15 A bis 15 D des Vier-Quadranten-Sensors 15. Die Kombina­ tion aus dem Vier-Quadranten-Sensor 15 und dem Signalprozessor 16 C in Fig. 6 stellt in diesem Sinne ein Gegenstück zu dem Detektor 2 der Anordnung nach Fig. 1 dar. Der Aufbau des Signalprozessors 16 A ist in Fig. 7 veranschaulicht. Der Signalprozessor 16 B ist in der gleichen Weise aufgebaut.

Entsprechend Fig. 7 weist der Signalprozessor 16 A einen Dividierer 61, Komparatoren 62 und 63 sowie Bezugspotentialquellen 64 und 65 auf. Der Dividierer 61 nimmt das Ausgangssignal P von dem Bereich 15 A und das Ausgangssignal Q von dem Bereich 15 C auf und dividiert das Ausgangssignal P durch das Ausgangssignal Q. Der Dividierer 61 gibt dementsprechend ein diesem Quotienten proportionales Ausgangs­ signal R an die nachgeschaltete Stufe. Der Komparator 62 nimmt das Ausgangssignal R von dem Dividierer 61 und das Ausgangssignal S von der Bezugspotentialquelle 64 auf. Dem Komparator 63 gehen das Aus­ gangssignal R des Dividierers 61 und das Ausgangssignal T der Bezugs­ potentialquelle 65 zu. Bei der Anordnung nach Fig. 7 sind die Kompo­ nenten derart ausgebildet, daß das Ausgangssignal S größer als das Ausgangssignal T ist. Über den Komparator 62 wird die Wiedergabeein­ heit 17 A eingeschaltet, wenn das Ausgangssignal R größer als das Aus­ gangssignal S ist, und ausgeschaltet, wenn das Ausgangssignal R klei­ ner als das Ausgangssignal S ist. In entsprechender Weise wird über den Komparator 63 die Wiedergabeeinheit 17 C eingeschaltet, wenn das Ausgangssignal R kleiner als das Ausgangssignal T ist, und umgekehrt. Wenn daher das Ausgangssignal S < Ausgangssignal R < Ausgangssignal T ist, sind beide Wiedergabeeinheiten 17 A und 17 B ausgeschaltet. Wenn das Ausgangssignal S kleiner als das Ausgangssignal R ist, ist die Wiedergabeeinheit 17 A eingeschaltet. Wenn das Ausgangssignal R klei­ ner als das Ausgangssignal T ist, ist die Wiedergabeeinheit 17 C ein­ geschaltet.

Die Funktion des Vier-Quadranten-Sensors 15 und der Wiedergabeeinhei­ ten 17 A bis 17 D sei anhand der Fig. 8 erläutert. In Fig. 8 stellen die unterbrochenen Linien Linien gleicher Intensität des reflektier­ ten Streulichts dar, wobei der mittlere unterbrochene Kreis H der maximalen Intensität entspricht. Das bedeutet, daß der in unterbro­ chenen Linien angedeutete Kreis H dem spiegelreflektierten Licht ent­ spricht. In Fig. 8A liegt der Kreis H in den Bereichen 15 D und 15 C. Die Wiedergabeeinheiten 17 A bis 17 D in Fig. 8B werden entsprechend den Bedingungen gemäß Fig. 8A angesteuert. In Fig. 8C ist der Kreis H durch Verändern der Relativlage des Objekts 4, der Lichtquelle 1 und des Vier-Quadranten-Sensors 15 gemäß Fig. 6 in das Zentrum des Vier-Quadranten-Sensors 15 gebracht. Der Benutzer hat lediglich die Relativlage unter Beobachtung des Ein/Aus-Schaltzustands der Wieder­ gabeeinheiten 17 A bis 17 D in Fig. 8B so einzustellen, daß alle Lam­ pen der Wiedergabeeinheiten erlöschen. Das spiegelreflektierte Licht fällt dann auf das Zentrum des Vier-Quadranten-Sensors 15. Diese Aus­ führungsform gestattet ein einfaches und wirkungsvolles Einstellen des Oberflächenrauheitsanalysators durch einfaches Verschieben des spiegelreflektierten Lichts gegenüber dem Vier-Quadranten-Sensor mit­ tels des Vier-Quadranten-Sensors, der Signalprozessoren und der Wie­ dergabeeinheiten.

Die dritte Ausführungsform sei anhand der Fign. 9 und 10 erläutert. Dabei sind gemäß Fig. 9 Halbspiegel 25 und 26, eine Blende 27, ein Schlitz 28 und ein Kondensor 29 vorgesehen. Die übrigen Komponenten haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Eine Achse 10 stellt die Richtung des spiegelreflektierten Lichtes dar. Der Halbspiegel 25 reflektiert den von der Lichtquelle 1 kommenden Lichtstrahl und lenkt das reflektierte Licht entlang der Achse 10 auf das Objekt 4. Das von dem Objekt 4 spiegelreflektierte Licht fällt dann entlang der Achse 10 in der der Richtung des einfallenden Lichtes genau entgegengesetz­ ten Richtung durch den Halbspiegel 25 hindurch. Der Halbspiegel 26 lenkt das von dem Objekt 4 spiegelreflektierte Licht zu dem Detektor 2 um, während er reflektiertes Streulicht von dem gleichen Objekt 4 in Richtung auf die Blende 27 durchtreten läßt.

Die Blende 27 steht senkrecht zu der Richtung des reflektierten Streu­ lichts. Sie ist mit dem kreisförmigen, zur Achse 10 konzentrischen Schlitz 28 versehen, so daß nur die durch den Schlitz 28 hindurch­ tretenden gestreuten Lichtstrahlen den Kondensor 29 erreichen können. Der Kondensor 29 bündelt das durch den Schlitz 28 hindurchgetretene Streulicht auf der Lichtempfangsfläche des Detektors 3. Wie aus Fig. 9 zu erkennen ist, ist der Durchtritt der gleichen, konstanten Gruppe von Streulichtstrahlen durch den Schlitz 28 unabhängig davon gewähr­ leistet, ob das Objekt 4 streifenförmige Oberflächenunregelmäßigkei­ ten aufweist, oder ob das optische System als Ganzes um die Achse 10 gedreht wird oder nicht. Infolgedessen bleibt die von dem Detektor 3 aufgenommene Lichtmenge ungeändert.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich ein Objekt mit Streifen von Ober­ flächenunregelmäßigkeiten durch Erfassen des spiegelreflektierten Lichts und des Streulichts unabhängig von der Richtung der Oberflä­ chenunregelmäßigkeiten ausmessen, weil der Halbspiegel 25 und die mit dem kreisförmigen Schlitz 28 versehene Blende 27 bei der Erfassung des Streulichts zusammenwirken.

Eine Modifikation der in den Fign. 9 und 10 veranschaulichten Ausfüh­ rungsform sei als vierte Ausführungsform anhand der Fig. 11 beschrie­ ben. Es sind ein Halbspiegel 35 und ein Detektor 36 vorgesehen. Die übrigen Komponenten entsprechen denjenigen gemäß Fig. 1. Die Achse 37 fällt mit der Richtung des spiegelreflektierten Lichtes zusammen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist der Halbspiegel 35 so ange­ ordnet, daß er das von der Lichtquelle 1 kommende Licht entlang der Achse 37 auf das Objekt 4 fallen läßt, während von dem Objekt 4 spie­ gelreflektiertes Licht und reflektiertes Streulicht durch den Halb­ spiegel 35 hindurch in Richtung auf den Detektor 36 treten. Der De­ tektor 2 erfaßt das entlang der Achse 37 zurückgeworfene spiegelre­ flektierte Licht. Der Detektor 36 weist eine ringförmige Lichtauf­ nahmefläche auf. Er ist konzentrisch und senkrecht zu der Achse 37 angeordnet. Der Detektor 36 erfaßt daher die von dem Objekt 4 reflek­ tierten und um die Achse 37 herum gestreuten Lichtstrahlen. Andere als die von dem Detektor 36 aufgefangenen Streulichtstrahlen ver­ lassen das Instrument, ohne erfaßt zu werden.

Wie aus Fig. 11 hervorgeht, empfängt der Detektor 36 immer eine kon­ stante Gruppe von Streulichtstrahlen, unabhängig davon, ob das Ob­ jekt 4 Streifen von Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist oder ob das optische System um die Achse 37 gedreht wird. Infolgedessen bleibt die von dem Detektor 36 erfaßte Lichtmenge konstant. Bei die­ ser Ausführungsform dienen also der Halbspiegel 35 und der mit der ringförmigen Lichtempfangsfläche versehene Detektor 36 dem Ermitteln des Streulichts. Bei einem Streifen von Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisenden Objekt lassen sich das spiegelreflektierte Licht und Streulicht unabhängig von der Richtung der Unregelmäßigkeiten mes­ sen.

Die anhand der Fig. 12 erläuterte fünfte Ausführungsform des Ober­ flächenrauheitsanalysators ist mit einem Halbspiegel 45 und einer Linse 46 versehen. Die übrigen Komponenten entsprechen denjenigen der Fig. 1. Spiegelreflektiertes Licht läuft in Richtung der Achse 47. Das von der Lichtquelle 1 kommende Licht wird von dem Halb­ spiegel 45 umgelenkt und fällt entlang der Achse 47 auf das Objekt 4 auf. Von dem Objekt 4 spiegelreflektiertes Licht tritt durch den Halbspiegel 45 entlang der Achse 47 genau entgegengesetzt der Rich­ tung des auf das Objekt 4 auffallenden Lichtes hindurch. Das von dem Objekt reflektierte Streulicht gelangt gleichfalls durch den Halbspiegel 45 hindurch. Die Linse 46 ist so ausgebildet und an­ geordnet, daß ihr Zentrum mit der Achse 47 ausgerichtet ist und der Detektor 3 in der hinteren Brennebene der Linse 46 liegt. Der Detektor 3 kann infolgedessen das Streulicht erfassen, das unter einem gewissen Winkel auf die Linse 46 auffällt. Aus Fig. 12 ist zu erkennen, daß selbst dann, wenn sich der Abstand zwischen dem Ob­ jekt 4 und dem Halbspiegel 45 von L 11 zu L 12 und dann zu L 13 usw. ändert, die Linse 46 den Detektor 3 immer die Strahlen erfassen läßt, die den ungeänderten Streuwinkel R 11 haben.

Weil bei dieser Ausführungsform der Halbspiegel 45 und die Linse 46 vorgesehen sind, welche die unter einem vorgegebenen Streuwinkel gestreuten Lichtstrahlen bündelt, können das spiegelreflektierte Licht und das unter dem vorgegebenen Winkel auftretende Streulicht unabhängig von Änderungen des Abstandes zwischen dem Detektor 3 und dem Objekt 4 gemessen werden.

Claims (14)

1. Mit reflektiertem Licht arbeitender Oberflächenrauheitsanalysa­ tor mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Ob­ jekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist, und mit gesonderten Detektoren zum Erfassen von von dem Objekt spiegelreflektiertem Licht und von von dem Objekt gestreutem Licht, gekennzeichnet durch, einen Modu­ lator (5) zum Modulieren der Lichtquelle (1) mit einer Modula­ tionsfrequenz und durch Filter (6, 7) zum Herausfiltern der Modulationsfrequenz aus den Ausgangssignalen der beiden Detek­ toren (2, 3).

2. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Modulationsfrequenz des Modulators (5) von der Grundfrequenz und deren Harmonischen von externem Licht unterscheidet, das von Wechselspannungs-Beleuchtungsgeräten stammt.

3. Mit reflektiertem Licht arbeitender Oberflächenrauheitsanalysa­ tor mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Ob­ jekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist, und mit Mitteln zum Erfassen von von dem Objekt reflektiertem Licht und von von dem Objekt gestreutem Licht, gekennzeichnet durch einen Vier-Quadranten-Sensor (15) zur Aufnahme des spie­ gelreflektierten Lichts und Signalprozessoren (16 A, 16 B), wel­ che die Bereichsausgangssignale jedes Paares von gegenüberlie­ genden Bereichen (15 A, 15 B, 15 C, 15 D) des Vier-Quadranten-Sen­ sors aufnehmen und vergleichen sowie Ausgangssignale abgeben, wenn die ermittelte Pegeldifferenz einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei die relative Lage des Objekts (4), der Licht­ quelle (1) und des Vier-Quadranten-Sensors aufgrund der Aus­ gangssignale der Signalprozessoren derart einstellbar ist, daß der Vier-Quadranten-Sensor das spiegelreflektierte Licht auf­ nehmen kann.

4. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Vier-Quadranten-Sensor (15) vier einander paarweise gegenüberliegende Wiedergabeeinheiten (17 A, 17 B, 17 C, 17 D) zugeordnet sind, die aufgrund der Ausgangssignale der Sig­ nalprozessoren (16 A, 16 B) paarweise einschaltbar sind.

5. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Signalprozessoren (16 A, 16 B) zum Vergleichen der Ausgangssignale von gegenüberliegenden Berei­ chen (15 A, 15 B, 15 C, 15 D) einen Dividierer (61) zum Ermitteln des Verhältnisses der Bereichsausgangssignale, einen Verglei­ cher (62), der ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangs­ signal des Dividierers unter einem ersten Bezugspegel liegt, und einen Vergleicher (63) aufweist, der ein Ausgangssignal ab­ gibt, wenn das Ausgangssignal des Dividierers über einem zwei­ ten Bezugspegel liegt.

6. Oberflächenrauheitsanalysator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen Signalprozessor (16 C), der als Sig­ nal für das Erfassen des spiegelreflektierten Lichtes die Summe der Ausgangssignale von sämtlichen Bereichen (15 A, 15 B, 15 C, 15 D) des Vier-Quadranten-Sensors (15) bildet.

7. Mit reflektiertem Licht arbeitender Oberflächenrauheitsanaly­ sator mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Objekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist und mit Mitteln zum Erfassen von von dem Objekt spiegel­ reflektiertem Licht und von von dem Objekt gestreutem Licht, gekennzeichnet durch einen Halbspiegel (25), der so angeord­ net ist, daß er das Licht von der Lichtquelle (1) reflektiert und als einfallendes Licht derart auf das Objekt (4) richtet, daß das einfallende Licht und das spiegelreflektierte Licht in entgegengesetzten Richtungen exakt miteinander ausgerich­ tet sind, wobei der Halbspiegel sowohl spiegelreflektiertes Licht als auch Streulicht durchläßt, ferner durch eine Blende (27), die in rechtem Winkel zu der Richtung des spiegelreflek­ tierten Lichtes steht und einen zu der Richtung des spiegel­ reflektierten Lichtes konzentrischen kreisförmigen Schlitz (28) aufweist, sowie einen Detektor (3) zum Erfassen des durch den Schlitz hindurchtretenden Streulichtes.

8. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zweiter Halbspiegel (26) derart zwischen dem Halbspiegel (25) und der Blende (27) angeordnet ist, daß er spiegelreflektiertes Licht umlenkt und auf einen Detektor (2) für dieses Licht auffallen läßt, während er Streulicht durch die Blende hindurchtreten läßt.

9. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blende (27) und dem Streu­ lichtdetektor (3) ein Kondensor (29) angeordnet ist.

10. Mit reflektiertem Licht arbeitender Oberflächenrauheitsanaly­ sator mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Objekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist, und mit Mitteln zum Erfassen von von dem Objekt spie­ gelreflektiertem Licht und von von dem Objekt gestreutem Licht, gekennzeichnet durch einen Halbspiegel (35), der so angeordnet ist, daß er das Licht von der Lichtquelle (1) reflektiert und als einfallendes Licht derart auf das Ob­ jekt (4) richtet, daß das einfallende Licht und das spie­ gelreflektierte Licht in entgegengesetzten Richtungen exakt miteinander ausgerichtet sind, wobei der Halbspiegel sowohl spiegelreflektiertes Licht als auch Streulicht durchläßt, ferner durch eine zu der Richtung des spiegelreflektierten Lichtes konzentrische ringförmige Lichtaufnahmefläche und einen Detektor (36) zum Erfassen des durch den Halbspiegel hindurchgetretenen Streulichts.

11. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Erfassen des spiegelreflektierten Lichts ein Detektor (2) über der Mittelachse (37) des Ana­ lysators angeordnet ist.

12. Mit reflektiertem Licht arbeitender Oberflächenrauheitsanaly­ sator mit einer Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf ein Objekt gerichtet wird, dessen Oberflächenrauheit zu messen ist, und mit gesonderten Detektoren zum Erfassen von von dem Objekt spiegelreflektiertem Licht und von von dem Objekt ge­ streutem Licht, gekennzeichnet durch einen Halbspiegel (45), der so angeordnet ist, daß er das Licht von der Lichtquelle (1) reflektiert und als einfallendes Licht derart auf das Ob­ jekt (4) richtet, daß das einfallende Licht und das spiegel­ reflektierte Licht in entgegengesetzten Richtungen exakt mit­ einander ausgerichtet sind, wobei der Halbspiegel sowohl spie­ gelreflektiertes Licht als auch Streulicht durchläßt, und durch eine mit der Richtung des spiegelreflektierten Lichtes ausge­ richtete Linse (46), die den Streulichtdetektor (3) Streulicht, das von dem Objekt mit konstantem Streuwinkel gestreut wird, unabhängig von Änderungen des Abstandes zwischen dem Detektor und dem Objekt erfassen läßt.

13. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Linse (46) derart zwischen dem Halbspiegel (45) und dem Streulichtdetektor (3) angeordnet ist, daß der Streulichtdetektor im Brennpunkt des Lichtes sitzt, das auf die Linse mit dem konstanten Streuwinkel auffällt.

14. Oberflächenrauheitsanalysator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (2) für spiegelreflektiertes Licht über der Mittelachse (47) des Analysators sitzt.