DE3716241C2

DE3716241C2 -

Info

Publication number: DE3716241C2
Application number: DE19873716241
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Phys. Dr. 2800 Bremen De Rathjen; Hubert Dipl.-Phys. Dr. 2806 Oyten De Burggraf
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1991-06-13
Also published as: WO1990005279A1; DE3716241A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zum Bestimmen eines Oberflächenprofils eines Werkstücks der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 3 genannten Art.

Im Rahmen der Automatisierung von Fertigungsvorgängen werden Prüfvorrichtungen zum Bestimmen der Oberflächengüte von Werkstücken eingesetzt, um den Fertigungsablauf steuern zu können.

Aus der DE-PS 30 37 622 ist eine Einrichtung mit Streulichtmessung bekannt, die das von der Oberfläche eines beleuchteten Werkstücks rückgestrahlte Licht auswertet. Es werden integrale Kennwerte aus den Intensitätswerten der Streulichtverteilung ermittelt, die ein Maß für die Oberflächengüte sind. Ein besonderer Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, daß die Messung ohne Berührung des Werkstücks erfolgt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 53 240 eine optische Meßanordnung zur Aufzeichnung der Beschaffenheit einer Oberfläche bekannt, bei der ein Abschnitt der Oberfläche mit kohärentem Licht beleuchtet wird. Von der Oberfläche wird ein Strahl direkt reflektiert und mit Hilfe einer Beugungsplatte dem von dem beleuchteten Abschnitt rückgestreuten Licht als Referenzstrahl überlagert. Zwischen Beugungsplatte und Oberfläche wird eine Relativbewegung erzeugt, so daß der Referenzstrahl eine Frequenzverschiebung erfährt. Referenzstrahl und rückgestreutes Licht werden überlagert und von einem Fotodetektor empfangen. Im Falle der sich drehenden Beugungsplatte hat das Streulicht unter jedem Raumwinkel die gleiche Frequenz und der Referenzstrahl eine ortsunabhängige, davon abweichende Frequenz, die abhängig von der Winkelgeschwindigkeit der Beugungsplatte, dem Beugungswinkel und dem Einfallswinkel gegenüber der Beugungsplatte ist. Die Frequenz des Fotostroms ist gleich der Differenz der Frequenz des rückgestreuten oder beleuchtenden Lichts und der Frequenz des Referenzstrahls. Im Falle der sich drehenden Beugungsplatte ist diese Frequenz abhängig von dem mit der Winkelgeschwindigkeit multiplizierten Verhältnis aus Teilkreis, Radius und Gitterkonstante.

Im Falle einer Mattglasscheibe als Beugungsplatte wird das direkt reflektierte Licht gestreut und bildet den Referenzstrahl. Durch die Bewegung der Mattglasplatte erfährt der Referenzstrahl eine ortsabhängige Frequenzverschiebung. Der Fotostrom weist dann ein Frequenzspektrum auf, das die Winkelverteilung des gestreuten Lichts wiedergibt. Diese Winkelverteilung ist eine Funktion der Größe und Verteilung der Unregelmäßigkeiten auf der zu messenden Oberfläche. Da die Mattglasplatte eine diffus streuende Platte ist, ist die Phasenverteilung des Referenzstrahls statistisch und durch die Bewegung der Mattglasplatte veränderlich und somit lokal nicht bekannt. Das Frequenzspektrum weist daher statistische Phasenbeziehungen auf und ist also nur bezüglich seiner Intensitätsverteilung (Power-Spektrum) auswertbar. Die Ermittlung eines Oberflächenprofils ist durch Auswertung dieses Frequenzspektrums nicht möglich.

Mit diesen bekannten Meßmethoden ist eine Angabe der örtlichen Beschaffenheit der Oberfläche mit ihren Vertiefungen, Rillenbildungen usw. nicht möglich, wie sie beispielsweise mit einem Tastschnittgerät zur Rauhheitsmessung durchgeführt wird. Mit diesem Gerät wird die Oberfläche mit einer Meßnadel mechanisch abgetastet. Die Abtastung wird angezeigt und liefert das Oberflächenprofil. Eine Automatisierung dieses Meßvorgangs ist problematisch, da seine Genauigkeit im wesentlichen vom sicheren mechanischen Kontakt zwischen Meßnadel und Werkstück abhängt. Grundsätzlich ist eine Beschädigung der Oberfläche nicht auszuschließen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Meßverfahren der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 3 genannten Art zu schaffen, das eine zerstörungsfreie Aufzeichnung des Oberflächenpotentials gestattet und in automatischen Fertigungsvorgängen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Kennzeichenteilen der Ansprüche 1, 2 und 3 genannten Merkmale gelöst.

Die Oberfläche des Werkstücks wird mit monochromatischem Licht, z. B. aus einer Laserquelle, beleuchtet. Von der Oberfläche wird der einfallende Lichtstrahl rückgestreut. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit der Beugung an einem Amplituden- und/oder Phasenfilter, z. B. an einer Gitterstruktur. Abhängig von der Tiefe des Oberflächenprofils und seinem örtlichen Reflexionsfaktor erfährt der einfallende Lichtstrahl eine Phasen- und Amplitudenbewertung. Das rückgestreute Licht verläßt die Oberflächenstruktur unter unterschiedlichen Raumwinkeln, wobei jedem Raumwinkel eine Ortsfrequenz zugeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren wird zur Messung der Phaseninformation, die den Tiefenverlauf der Oberfläche in Meßrichtung, also das Oberflächenprofil angibt, dem rückgestreuten Licht ein Referenzstrahl überlagert. Das rückgestreute Licht und der Referenzstrahl interferieren miteinander. Mit einer Detektoranordnung wird dieses Wellenfeld empfangen und in elektrische Signale umgewandelt, die aus einzelnen linienförmig angeordneten Elementen besteht. Jedem Element ist ein Raumwinkel und damit eine Ortsfrequenz zugeordnet. Ihre Ausgangsspannungen bilden die Streukomponenten des komplexen Raumwinkelspektrums. In einer anschließenden Rechnerschaltung wird das Raumwinkelspektrum vom Raumwinkelbereich oder Ortsfrequenzbereich in den Ortsbereich transformiert. Die Rücktransformierte ist komplex. Ihre ortsabhängige Amplitude gibt die Reflexionseigenschaften des Werkstücks in Meßrichtung an. Ihr Phasenverlauf über dem Ort ist proportional dem Tiefenverlauf des Werkstücks in Meßrichtung und gibt somit das Oberflächenprofil an. Der Proportionalitätsfaktor ist gleich der Wellenlänge des beleuchtenden Lichts geteilt durch 4π.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 besteht darin, daß die Abtastung des Oberflächenprofils über einen Lichtstrahl berührungsfrei erfolgt. Durch den Einsatz des Referenzstrahls wird die Phaseninformation des Streulichts bzw. des Raumwinkelspektrums meßtechnisch zugänglich gemacht. Bisher wurden allein die Intensitätswerte der Streulichtverteilung zur Aufgabe integraler Kennwerte als Maß für die Oberflächengüte ausgewertet. Eine Phasenauswertung war nicht durchführbar. Weiterhin ist vorteilhaft, daß das Oberflächenprofil nicht punktweise erfaßt wird, sondern jeweils der vom Strahl beleuchtete Abschnitt des Oberflächenprofils zeitparallel ausgewertet wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Meßverfahrens liegt darin, daß das Oberflächenpotential automatisch in Realzeit angezeigt wird, so daß man im Detail eine Übersicht über die Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstücks erhält. Aus dem Oberflächenprofil können Kennwerte nach DIN 4768 gewonnen werden, die die Oberflächen charakterisieren und somit eine automatische Kontrolle ermöglichen. Es sind besondere Oberflächenstrukturen und Fehler leicht erkennbar, so daß ohne Zeitverzögerung unmittelbar in den Fertigungsvorgang eingegriffen werden kann. Durch das erfindungsgemäße Meßverfahren wird die Oberfläche des Werkstücks nicht verletzt, da ein mechanischer Kontakt zwischen optischer Meßvorrichtung und Werkstück nicht vorhanden ist.

Die Auflösung der Oberflächenprofilmessung ist durch die Wellenlänge des beleuchtenden Lichts einstellbar und der jeweiligen Rauhheit des Oberflächenprofils anzupassen.

Das Meßverfahren ist z. B. bei senkrechter Beleuchtung einfach optisch zu realisieren, indem in den Strahlengang zwischen beleuchtender Laserquelle und Oberfläche ein unter einem Winkel angeordneter, halbdurchlässiger Spiegel angebracht wird, der das Streulicht auf die Detektoranordnung reflektiert. Auf der optischen Achse zwischen Spiegel und Detektoranordnung wird eine Streulinse oder ein pin-hole zum Aufweiten des direkt reflektierten Lichtstrahls vorgesehen, der sich als Referenzstrahl dem rückgestreuten Licht überlagert.

Ein Vorteil dieses homodynen Meßverfahrens besteht insbesondere darin, daß besondere Merkmale der Oberflächenstruktur, wie Musterung, Textur, Körnung, die für die Fertigung wesentlich sind, durch spektrale Mustererkennung automatisch zu erfassen sind. Die Streukomponenten des Raumwinkelspektrums am Ausgang der einzelnen Elemente der Detektoranordnung werden auf bestimmte Merkmale durch Filterung und/oder Separierung überprüft oder mit vorhandenen, bekannten Mustern verglichen. Diese Mustererkennung erfolgt entweder optisch oder elektronisch. Bei einer optischen Lösung wäre die Detektoranordnung selbst durch entsprechende geometrische Anordnung ihrer einzelnen Elemente auszugestalten oder eine Maske vor der Detektoranordnung anzubringen, während bei einer elektronischen Lösung die Rechnerschaltung, die auch die Rücktransformation durchführt, entsprechende Filterschaltungen aufnimmt.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Meßverfahrens wird in Anspruch 2 angegeben. Die lichtelektrische Detektoranordnung besteht hier aus nur zwei Fotodioden, die symmetrisch zu derjenigen Streukomponente angeordnet sind, deren Frequenz gleich der Frequenz des Referenzstrahls ist, nämlich zur nullten Ordnung, wenn der Referenzstrahl aus dem direkt reflektierten Lichtstrahl oder dem beleuchtenden Licht abgeleitet wird. Um die einzelnen Streukomponenten des Raumwinkelspektrums zu erhalten, wird zwischen Oberfläche und beleuchtendem Strahl eine Relativbewegung erzeugt, entweder wird das Werkstück unter dem beleuchtenden Strahl weiterbewegt oder der beleuchtende Strahl über das Werkstück geschwenkt. Da vor der Detektoranordnung Referenzstrahl und rückgestreutes Licht überlagert werden, führt eine Geschwindigkeitskomponente in Meßrichtung des Oberflächenprofils zu unterschiedlichen Frequenzverschiebungen in den Streukomponenten des Raumwinkelspektrums aufgrund des Dopplereffekts.

Durch die quadratische Kennlinie der beiden Elemente der Detektoranordnung wird das empfangene Interferenzfeld quadriert, wobei jedes Element gleichzeitig als Tiefpaß wirkt. Die Ausgangsspannung des einen Elements weist nun Frequenzkomponenten auf, deren Frequenzen positiven Raumwinkeln zugeordnet sind. Die Ausgangsspannung des anderen Elements weist Frequenzkomponenten auf, die negativen Raumwinkeln zuzuordnen sind. Die Ausgangsspannungen werden einer Frequenzanalyse zugeführt, die beispielsweise durch eine Rechenstufe zum Bilden der Fourier-Transformation ausgeführt wird. Die Frequenzkomponenten der Ausgangsspannungen geben die Streukomponenten des komplexen Raumwinkelspektrums an und werden in einer nachgeordneten Rechnerschaltung in den Ortsbereich rücktransformiert. Außerdem wird der Phasenverlauf der Rücktransformierten bestimmt und unter Berücksichtigung des Proportionalitätsfaktors das Oberflächenprofil maßstabsgerecht angezeigt.

Ein Vorteil des Meßverfahrens nach Anspruch 2 besteht insbesondere darin, daß durch die Zweiteilung der Detektoranordnung ein robuster Aufbau möglich ist. Von besonderem Vorteil ist, daß die Auflösung des Oberflächenprofils allein durch Strahlbreite und Frequenzanalyse bestimmt wird und nicht von der Geometrie der Detektoranordnung abhängt.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren nach Anspruch 3 besteht die lichtelektrische Detektoranordnung aus einem Einzelelement mit quadratischer Kennlinie, beispielsweise einer Fotodiode. Der dem rückgestreuten Licht überlagerte Referenzstrahl weist hier eine Frequenz auf, die beispielsweise höher als die Frequenz des beleuchtenden Lichtstrahls gewählt ist.

Durch die quadrierenden Eigenschaften des Einzelelements und sein Tiefpaßverhalten weist das zeitabhängige Ausgangssignal des Einzelelements eine Mittenfrequenz oder Schwebungsfrequenz auf, die mit der Frequenz des Referenzstrahls und/oder der Relativgeschwindigkeit in Meßrichtung zwischen Werkstück und beleuchtenden Lichtstrahl einstellbar ist. Symmetrisch zu dieser Mitten- oder Schwebungsfrequenz erhält man Frequenzkomponenten, die positiven und negativen Raumwinkeln zuzuordnen sind. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß durch die Wahl der Frequenz des Referenzstrahls - beispielsweise nach Modulation des gebeugten Lichtstrahls nullter Ordnung in einem akustooptischen oder elektrooptischen Modulator und/oder durch Relativgeschwindigkeit - das Ausgangssignal des Einzelelements in einen Frequenzbereich verschoben werden kann, der problemlos mit diskreten Bauelementen zu verarbeiten ist. Eine Synchronisation zwischen Referenzstrahl und beleuchtendem Strahl ist gewährleistet. Die Frequenzanalyse des Ausgangssignals liefert Frequenzkomponenten, die unmittelbar die Streukomponenten des Raumwinkelspektrums angeben. Jeder Frequenz ist ein Raumwinkeln oder eine Ortsfrequenz zugeordnet. Die Phase der Frequenzkomponenten beinhaltet die Phase der Streukomponenten, ihre Amplitude ist proportional zur Streuamplitude.

Die Vorteile dieser sogenannten heterodynen Meßverfahren nach den Ansprüchen 2 und 3 bestehen insbesondere darin, daß eine Justage optischer Bauelemente und die Maßhaltigkeit ihres Aufbaus unkritisch ist, da die Detektoranordnung nur aus einem einzigen oder zwei Elementen besteht, daß die Raumwinkelauflösung nicht vom mechanischen Aufbau der Detektoranordnung bestimmt wird, sondern allein durch die nachfolgende Frequenzanalyse seines Ausgangssignals. Beim heutigen Stand der Rechnertechnik ist diese Frequenzanalyse sicher, schnell und entsprechend der gewünschten Meßgenauigkeit auflösend durch eine Fourier-Transformation realisierbar. Hochfrequente Terme treten bei der Intensitätsbildung durch die Detektoranordnung aufgrund der quadratischen Kennlinie und der Tiefpaßeigenschaften nur als Gleichanteil auf, der als sogenannter Bias leicht kompensierbar ist, so daß Filterschaltungen zum Ausblenden unerwünschter Frequenzanteile nicht benötigt werden.

Mit der vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meßverfahren nach Anspruch 4 wird in einfacher Weise aus den Streukomponenten des Raumwinkelspektrums ein ortsabhängiger Verlauf der werkstoffbedingten Reflektivität des Oberflächenprofils ermittelt.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Meßverfahrens näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Skizze eines Meßaufbaus für ein homodynes Meßverfahren,

Fig. 2 eine Skizze eines Meßaufbaus für ein heterodynes Meßverfahren und

Fig. 3 eine Skizze eines Meßaufbaus für ein alternatives heterodynes Meßverfahren.

Die Oberfläche eines Werkstücks 10 wird gemäß Fig. 1 mit einer Laserquelle 11 im Bereich b mit monochromatischem Licht der Wellenlänge λ_L beleuchtet. In dem Strahlengang zwischen Laserquelle 11 und Werkstück 10 befindet sich ein halbdurchlässiger Spiegel 12, der von der Oberfläche rückgestreutes Licht auf eine im Fernfeld befindliche lichtelektrische Detektoranordnung 13 reflektiert. Ein von der Oberfläche direkt reflektierter Lichtstrahl 15, der auch als an der Oberfläche gebeugter Lichtstrahl nullter Ordnung bezeichnet wird, wird über eine Streulinse oder ein pin-hole 16 zum Referenzstrahl aufgeweitet, der sich dem rückgestreuten Licht im Bereich 17 überlagert. Die Detektoranordnung 13 besteht aus dicht benachbart auf einer Linie angeordneten einzelnen Elementen 130, 131, . . ., 13n in Form von Fotodioden. Ihre Ausgangsspannungen bilden Streukomponenten eines komplexen Raumwinkelspektrums S(k_x) des im Bereich 17 entstandenen Interferenzfeldes. In einer nachgeordneten Rechnerschaltung 20 wird die Rücktransformierte

A(x) · eⁱ ^η(x) = FT⁻¹ S(k_x)

gebildet, wobei die Ortsfrequenz

abhängig vom Raumwinkel ϑ und der Wellenlänge λ_L des beleuchtenden Lichts ist. Die Rücktransformierte hat eine ortsabhängige Amplitude A(x) und Phase η(x). Der Phasenverlauf über dem Ort x ist proportional der örtlichen Tiefe der Oberfläche, also dem Oberflächenprofil h(x)=p · η(x). Der Proportionalitätsfaktor p ist abhängig von der Wellenlänge λ_L

In der Rechnerschaltung 20 werden Amplituden- und Phasenverlauf ermittelt. Der Rechnerschaltung 20 ist eine Anzeigeeinheit 21 für das Oberflächenprofil h(x) und eine Anzeigeeinheit 22 für den Amplitudenverlauf nachgeordnet, der werkstoffbedingte Reflektivität des Oberflächenprofils anzeigt.

Fig. 2 zeigt einen Meßaufbau für ein heterodynes Meßverfahren. Die Bausteine 11, 12, 16, 20, 21 und 22 sind bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden. Das Werkstück 10 weist hier eine Geschwindigkeitskomponente v in X-Richtung auf. Der Referenzstrahl und das von der Oberfläche rückgestreute Licht werden von einer lichtelektrischen Detektoranordnung 23 empfangen. Die Detektoranordnung 23 besteht aus zwei Fotodioden 24, 25, die symmetrisch zur nullten Ordnung 26 angeordnet sind. Ihre zeitabhängigen Ausgangsspannungen werden in einer Rechenstufe 30, die eine Fourier-Transformation durchführt, frequenzanalysiert. Die Frequenzkomponenten sind die Streukomponenten des Raumwinkelspektrums S(k_x), die in der Rechnerschaltung 20 ausgewertet zu werden. Die Frequenzkomponenten der Ausgangsspannungen der Fotodiode 24 geben Streukomponenten mit positiven Raumwinkeln ϑ an, die Frequenzkomponenten der Ausgangsspannung der Fotodiode 25 geben Streukomponenten mit negativen Raumwinkeln -ϑ an.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines Meßaufbaus für das heterodyne Meßverfahren. Die Detektoranordnung besteht hier aus einem Einzelelement 50 mit quadratischer Kennlinie. Zur Unterscheidung von Streukomponenten, deren Raumwinkel gleichen Betrag aber unterschiedliches Vorzeichen aufweisen, weist hier der mit der Optik 16 aufgeweitete Referenzstrahl eine andere Frequenz auf als das beleuchtende Licht. Der direkt reflektierte Lichtstrahl 15 wird dazu über den Spiegel 12 in einem akustooptischen Modulator 51 frequenzverschoben. Das Ausgangssignal des Einzelelements 50 wird in einer Rechenstufe 52 zum Bilden der Fourier-Transformation frequenzanalysiert. Frequenzkomponenten mit einer positiven Abweichung von einer durch die Lichtfrequenzen und die Geschwindigkeitskomponente v bestimmten Mittenfrequenz liefern Streukomponenten mit positiven Raumwinkeln, Frequenzkomponenten mit negativen Abweichungen von dieser Mittenfrequenz liefern Streukomponenten mit negativen Raumwinkeln. Die Streukomponenten werden in der Rechnerschaltung 20 ausgewertet und das Oberflächenprofil auf der Anzeigeeinheit 21 und der Amplitudenverlauf auf der Anzeigeeinheit 22 angezeigt.

Claims

1. Meßverfahren zum Bestimmen des Oberflächenprofils eines Werkstücks, bei dem die Oberfläche abschnittsweise beleuchtet wird, dem unter unterschiedlichen Raumwinkeln rückgestreuten Licht ein Referenzstrahl überlagert wird und das überlagerte Licht mit einer lichtelektrischen Detektoranordnung empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzstrahl das beleuchtende Licht oder der gebeugte Lichtstrahl nullter Ordnung symmetrisch zur optischen Achse aufgeweitet wird und dem vom beleuchteten Abschnitt rückgestreuten Licht überlagert wird, daß die Detektoranordnung (13) aus in einer Reihe angeordneten Elementen (130, . . ., 13n) gebildet wird und ihre Ausgangsspannungen die Streukomponenten eines komplexen Raumwinkelspektrums liefern und jedem Element (130, . . ., 13n) ein Raumwinkel zugeordnet ist, daß die Streukomponenten einer Rechnerschaltung (20) zur Rücktransformation des komplexen Raumwinkelspektrums in den Ortsbereich und zur Ermittlung der ortsabhängigen Phase der Rücktransformierten zugeführt werden und der Phasenverlauf über dem Ort auf einer anschließenden Anzeigeeinheit (21) als Oberflächenprofil des beleuchteten Abschnitts der Oberfläche angezeigt wird.

2. Meßverfahren zum Bestimmen des Oberflächenprofils eines Werkstücks, bei dem die Oberfläche abschnittsweise beleuchtet wird, dem unter unterschiedlichen Raumwinkeln rückgestreuten Licht ein Referenzstrahl überlagert wird und das überlagerte Licht mit einer lichtelektrischen Detektoranordnung empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Oberfläche und beleuchtender Strahl über dem Ort relativ zueinander in Meßrichtung des Oberflächenprofils bewegt werden, daß die Detektoranordnung (23) aus zwei nebeneinanderliegenden Elementen (24, 25) mit quadratischer Kennlinie gebildet wird, die das jeweils unter positiven und negativen Raumwinkeln zur nullten Ordnung rückgestreute, mit dem Referenzstrahl überlagerte Licht empfangen und zwei zeitabhängige Ausgangsspannungen bilden, daß jede Ausgangsspannung in der Rechnerschaltung (20) einer Frequenzanalyse zum Bilden eines komplexen Frequenzspektrums unterworfen wird, daß die Frequenzen der Frequenzkomponenten der einen Ausgangsspannung positiven Raumwinkeln und die Frequenzen der anderen Ausgangsspannung negativen Raumwinkeln zugeordnet werden, daß sämtliche Frequenzkomponenten die Streukomponenten des komplexen Raumwinkelspektrums liefern, daß die Streukomponenten einer Rechnerschaltung (20) zur Rücktransformation des komplexen Raumwinkelspektrums in den Ortsbereich und zur Ermittlung der ortsabhängigen Phase der Rücktransformierten zugeführt werden und der Phasenverlauf über dem Ort auf einer anschließenden Anzeigeeinheit (21) als Oberflächenprofil des beleuchteten Abschnitts der Oberfläche angezeigt wird.

3. Meßverfahren zum Bestimmen des Oberflächenprofils eines Werkstücks, bei dem die Oberfläche abschnittsweise beleuchtet wird, dem unter unterschiedlichen Raumwinkeln rückgestreuten Licht ein Referenzstrahl überlagert wird und das überlagerte Licht mit einer lichtelektrischen Detektoranordnung empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Oberfläche und beleuchtender Strahl über dem Ort relativ zueinander in Meßrichtung des Oberflächenprofils bewegt werden, daß als Referenzstrahl ein aus dem beleuchtenden Strahl abgeleiteter oder der gebeugte Lichtstrahl nullter Ordnung über einen Lichtmodulator frequenzverschoben, aufgeweitet und dem unter positiven und negativen Raumwinkeln zur nullten Ordnung rückgestreuten Licht überlagert wird, daß die Detektoranordnung aus einem Einzelelement (50) mit quadratischer Kennlinie gebildet wird, daß das Ausgangssignal des Einzelelements (50) in der Rechnerschaltung (20) einer Frequenzanalyse zugeführt wird, daß die Frequenzen der Frequenzkomponenten des Ausgangssignals, die symmetrisch zu einer durch die Frequenz des Referenzstrahls und/oder die Relativgeschwindigkeit bestimmten Mittenfrequenz liegen, positiven und negativen Raumwinkeln zugeordnet werden und die Frequenzkomponenten des Ausgangssignals die Streukomponenten des komplexen Raumwinkelspektrums liefern, daß die Streukomponenten einer Rechnerschaltung (20) zur Rücktransformation des komplexen Raumwinkelspektrums in den Ortsbereich und zur Ermittlung der ortsabhängigen Phase der Rücktransformierten zugeführt werden und der Phasenverlauf über dem Ort auf einer anschließenden Anzeigeeinheit (21) als Oberflächenprofil des beleuchteten Abschnitts der Oberfläche angezeigt wird.

4. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Amplitude der Rücktransformierten bestimmt wird und als werkstoffbedingte örtliche Reflektivität des Oberflächenprofils auf einer Anzeigeeinheit (22) angezeigt wird.