JP2000131226A

JP2000131226A - 構造体表面の品質を測定するための装置と方法

Info

Publication number: JP2000131226A
Application number: JP29033899A
Authority: JP
Inventors: Uwe Sperling; ウヴェ・シュペリンク; Peter Schwartz; ペーター・シュヴァルツ
Original assignee: BYK Gardner GmbH
Current assignee: BYK Gardner GmbH
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2000-05-12
Also published as: DE19846619A1

Abstract

(57)【要約】【課題】構造体表面に品質を定量的に測定するための
装置と方法を提供する。【解決手段】１つ又は複数の光源を有する第１の光学
的装置（露光管）２を使って、被測定表面の一部である
測定面に事前設定された角度で光を当てる。第２の光学
的装置（測定管）１０は、１つ又は複数の感光性フォト
センサ１３を有し、事前設定された第２の角度でこの測
定面に向けられ測定面から反射される光を記録する。少
なくとも１つの感光性の面を備えているこの１つ又は複
数のフォトセンサ１３は、反射された光について固有の
電気的な測定信号を発信し、このとき第１及び第２の光
学的装置２，１０は、反射される光がその測定面の構造
によって影響を受けるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造体表面の品質
を測定するための装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面の品質、ないし構造体表面の品質と
は、ここでは観察者である人間にとっての表面の外観を
規定する表面の物理的な特性のことである。

【０００３】特に、構造、色、色の明度、光沢、鮮明度
（英語ではＤＯＩ）、光沢の曇り、表面のテクスチャ
ー、表面波打ち（英語ではオレンジピール）などの特性
が、構造体表面を特徴付けることになる。

【０００４】目に見える表面の性質は、たとえば設備品
や自動車等の実用品といった日常生活で使う物品の主要
な特性である。

【０００５】自動車工学の分野では、目に見える表面の
視覚的な印象に多大な価値が置かれている。以下、自動
車の分野で表面の形成をする際に生じる技術的な問題に
ついて詳しく説明するが、この説明は本発明をその用途
の点でいかなる意味でも限定するものではない。

【０００６】自動車の車体には、通常、高光沢塗装やメ
タリック塗装が施されており、その反射能力あるいは光
沢特性は、たとえば家具などの別種の対応する値に比べ
てはるかに優れている。使用する塗料の高い光沢と、相
対的に広くて平らな表面は、塗装されるべき面の格段に
念入りな下準備と、塗料の特に慎重な塗布とを必要とす
る。

【０００７】従来技術ではさまざまな方法、装置、器具
が公知であり、たとえば独国特許第44 34 203号公開公
報には、表面の視覚的な特性と特に反射挙動とを測定で
きるものが記載されている。

【０００８】さらに自動車産業においては、自動車の車
内空間に多数の構造体表面が使用されており、これらは
たとえば木のような天然の素材やプラスチックでできて
いる。

【０００９】構造体表面の視覚的な印象は、主として表
面構造の鮮やかさに左右されるが、またその一方では上
述した光学的な特性値によっても規定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】自動車メーカーでは現
在、多数の検査者を使ったり、高価で大がかりな多数の
測定機器を用いているが、これらは表面の品質を視覚的
又は自動的に検査して、表面における品質不足を既に製
造の時点で発見するためのものである。しかしながらこ
うした方法は一連の欠点を有している。

【００１１】視覚的な検査の作業は非常に神経が疲れ、
しかも照明条件が常に厳密に定義された作業空間を必要
とする。それにもかかわらず、同一の表面を別々の検査
者が判定すると大きな相違が認められている。その理由
は、一つには検査者によってそれぞれの生理的な印象が
異なるためであり、また他面では、個々の検査者の視覚
能力が各人の生理的な体調によっても左右されるためで
ある。

【００１２】そのため、それよりも下回るともはや許容
できないという下方の品質限界を定義することは極めて
困難である。

【００１３】さらに、どのような原因が不十分な視覚的
印象を生んでいるのかは、経験を積んだ検査者にとって
も判定するのが難しい。特に構造体表面の場合、視覚的
な印象はさまざまなパラメータの組合せによって決まる
ため、実施した観察と測定に基づいて品質を改善するた
めに、たとえば自動塗装装置の制御量を変えるといった
ことは困難である。

【００１４】構造体のプラスチック表面は、しばしば型
押法によって製造されるが、この方法では使用する押型
ないしエンボスローラが摩耗する。型押しした面の数が
増えるにつれて押型の構造はすり減って行き、それに伴
ってプラスチック表面の構造もすり減って行く。エンボ
ス工具を定期的に交換することによって品質及び量に関
しては製造を最適化できるが、使用する工具の耐用寿命
は、材料の組成における変動や環境条件の変動があると
変わってくるため、一般に工具は、構造体の完全な表面
を製作する品質をまだ有しているのに交換することにな
る。

【００１５】構造体表面の品質を検査するのに、自動的
に作動する機器を使用して、たとえば表面の光沢や鮮明
度を測定すれば、量的な数値を得ることは可能である。
しかしその決定的な欠点は、視覚的な検査でも自動的な
検査でも、調べた光学的な特性についての値は測定され
るものの、操作者は何ら原因についての情報を得られな
いことである。

【００１６】従来の測定機器のさらに別の欠点は、こう
した機器は著しい所要スペースをとるため、操作者が持
ち運ぶことができないという点である。

【００１７】従って本発明の課題は、冒頭に述べた種類
の方法と装置を提供することである。すなわち、表面、
特に構造体表面の品質に関し再現性のある判定を行える
ようにし、かつ測定されるべき表面の構造に規定された
固有の特性を決定できるような物理量の測定ができるよ
うにすることを目的とする。

【００１８】上述の課題のさらに別の側面は、小型に製
造できて軽く構成され、かつ操作者が簡単に持ち運びで
きて、他に補助器具を要することなく表面の判定に利用
できるような装置を提供することである。

【００１９】上述の課題のさらに別の側面は、視覚的な
特性を測定するための装置であって、コンパクトな構造
でありながら本発明の前述の課題の側面に基づき、公知
の従来装置に比べて測定の可能性を大幅に拡大するよう
なものを提供することである。

【００２０】上述の課題のさらに別の側面は、構造に規
定された表面の固有な特性を適切に検出できる方法を提
供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述の課題は、本発明に
より、請求項１に定義されている装置によって解決され
る。本発明による方法は、請求項４５で対象とされてい
る。

【００２２】本発明の有利な発展形態については、各従
属請求項で対象とされている。

【００２３】本発明の装置では、１つ又は複数の光源を
有する第１の光学的装置を使って、測定されるべき表面
の一部である測定面に事前設定された角度で光を当て
る。

【００２４】第２の光学的装置は、１つ又は複数の感光
性フォトセンサを有しており、事前設定された第２の角
度でこの測定面に向けられ、測定面から反射される光を
記録する。

【００２５】少なくとも１つの感光性の面を備えている
この１つ又は複数のフォトセンサは、反射された光につ
いて固有の電気的な測定信号を発信し、このとき第１と
第２の光学的装置は、反射される光がその測定面の構造
によって影響を受けるように設定されている。

【００２６】本発明の装置には評価装置が設けられてい
る。この評価装置は測定経過を制御するために設けられ
ており、少なくとも１つのプロセッサ装置と少なくとも
１つの記憶装置とを有しているとともに、反射された光
を評価してそこから構造特性値を導き出し、この構造特
性値は、構造に規定された当該表面の特性のうちの少な
くとも１つを特徴付けている。

【００２７】本発明の装置に設けられている出力装置
は、測定値を出力するのに用いられる。

【００２８】評価装置は、記憶装置内に記憶されている
プログラムを介して測定された信号を評価し、本発明の
装置の有利な発展形態においては、測定信号及び／又は
測定値をこの記憶装置に記憶する。

【００２９】本発明の装置の別の有利な発展形態では、
第２の光学的装置に多数のフォトセンサが配置されてお
り、このフォトセンサは列及び／又は行として配置され
ていてよい。

【００３０】従来の装置とは異なり、本発明の装置では
フォトセンサが一つの共通な基板の上に配置されてい
る。個々のフォトセンサは、共通の基板の上で感光性の
面をまとめることで形成されており、このときそれぞれ
の感光性センサの面は、それが測定装置内において反射
角の所定の角度範囲に対応するように選択されており、
もしくはそのように選択可能である。

【００３１】本発明の装置には次のような利点がある：
構造体表面や構造化されていない表面を製造するときの
製造フローを制御するための主要な前提条件は、光学的
な品質の測定、又は表面の視覚的な印象の測定である。
表面で反射される光を分析することで、表面の品質を表
す構造特性値が導き出される。構造体表面の構造に関す
る特性値は、従来の視覚的又は自動的な測定方法によっ
ては測定されない。

【００３２】このことは格別な利点である。なぜなら、
構造体表面の構造の断面は、その表面の視覚的な全体的
印象を生むために主要な役割を果たしているからであ
る。

【００３３】型押法、鋳造法、その他の方法を利用する
場合、使用する型枠は摩耗し、この摩耗は特に構造体表
面の製造数によって左右される。しかし、構造体表面を
もつ構造部材の製造数に加えて、空気湿度、材料、気温
といった環境条件も、製造されるべき表面の品質にとっ
て決定的役割を演じる。

【００３４】従来の製造方法では、一定数の構造部材を
型押し又は鋳造した後、もしくは一定期間の経過後に使
用した型枠を交換して、製造する構成部材の安定した高
い品質を確保しなければならない。

【００３５】こうした方法はいたずらに高いコストにつ
ながる。なぜなら、まだ十分な品質を備えている工具で
も交換されることがしばしばあり、その一方では、環境
の影響又は材料の不均一性、ないしは材料の違いなどに
よって、工具が予定される交換時期よりも早く摩耗する
ということも起こるからである。

【００３６】不良品が多く出過ぎるのを防ぐ一つの手段
は定期的な検査である。そのためには、工具のチェック
を目的として製造フローを止めなければならないので、
コスト高な停止時間が生じてしまう。

【００３７】本発明の装置を使えば、構造体表面の品質
を、製造の進行中に簡単、迅速、かつ信頼できるやり方
で測定することが可能なので、工具の許容範囲以上の摩
耗を早期に発見することができ、製造設備の不用な停止
時間を回避することができる。

【００３８】本発明の装置を使用するさらに別の利点
は、使用した工具、型枠、エンボスローラ等のいたずら
に頻度の高い交換をなくすことができて、それが製造コ
ストの削減につながることである。

【００３９】さらに別の重要な利点は、本発明の装置が
小型に構成されていて、操作者がいつでも持ち運べると
いうことである。

【００４０】従って本発明の装置は、立ち入るのが難し
い場所や、構造体表面が多数用いられている例えば自動
車の車内空間などでの最終検査にも適している。

【００４１】こうした小型に構成されている装置のさら
に別の利点は、凹面状あるいは凸面状に湾曲した表面で
も、簡単かつ高い信頼性で品質を測定できることであ
る。

【００４２】また、本発明の装置によって、調べるべき
表面のいろいろな部位を迅速かつ簡単に測定することが
でき、それにより表面上の品質のばらつきや、再現性な
どもテストすることができる利点がある。

【００４３】本発明の装置の有利な発展形態では、第１
の光学的装置によって放射される光の少なくとも第１の
部分が光パターンを有している。第１の光学的装置はパ
ターン装置を含んでいてもよい。第１の光学的装置の、
この少なくとも１つの光源から放射される光は、本発明
の装置のこの発展形態では少なくとも部分的に前記パタ
ーン装置に放射される。このパターン装置を通って透過
させられた光は、パターン装置のパターンに従って振幅
及び／又は位相に影響を受ける。

【００４４】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、前記パターン装置によって放射される光パターン
が、少なくとも１つの明エッジ／暗エッジ、あるいは多
数の明エッジ／暗エッジを有しており、このとき本発明
の別の発展形態によればこの多数の明エッジ／暗エッジ
の少なくとも一部が、少なくとも一部のセクションで互
いに平行に延びている。

【００４５】前記パターン装置のパターンは、光学的な
軸に対して左右対称に配置されていてよい。放射される
光パターンが多数の明エッジ／暗エッジを有している場
合には、個々の明エッジ／暗エッジは直線状、円形状、
又は正弦曲線状のカーブを有していてよい。

【００４６】有利な発展形態では、この多数の明エッジ
／暗エッジの少なくとも一部が格子状、十字格子状、又
は円形状に配置されている。

【００４７】調べられるべき表面への光パターンの投射
は、調べられるべき表面ないし測定面によって反射され
る光パターンの評価によって、調べられるべき測定面の
品質と構造の帰納的推定を可能にするので、特に有利で
ある。

【００４８】光パターンが、明から暗への急激な移行部
をもたずに、投射される光の強度に対して正弦曲線状又
は鋸刃状に影響を与えるようにすることが可能である。

【００４９】本発明の装置のさらに別の発展形態では、
第１の光学的装置によって放射される光の少なくとも第
１の部分が前記光パターンを有しており、それに対して
第２の部分は光パターンなしで測定面に向けられる。

【００５０】あるいはまた、本発明の装置においてパタ
ーン装置を切換可能にして、光パターンのある測定と光
パターンのない測定とを交互に行えるようにすることも
可能である。

【００５１】さらに、前記光パターン装置がたとえば液
晶表示装置を備えていて、この液晶表示装置では、個々
の領域又は個々のピクセルを必要に応じて別々の光パタ
ーンにまとめて、光パターンを迅速かつ簡単に所定の要
求事項に適合させ、ないしはオフにできるようにするこ
とが可能である。

【００５２】反射された光パターンの少なくとも一部を
記録するこの少なくとも１つのフォトセンサの信号を評
価することによって、当該表面の構造に規定された少な
くとも１つの特性について固有の構造特性値を、この評
価装置で決定することができる。

【００５３】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、この評価装置が多数のフォトセンサの少なくとも
一部について電気的及び／又はデジタル式の測定信号の
勾配を決定する。その方法は、フォトセンサの電気的及
び／又はデジタル式の測定信号と、次のフォトセンサの
電気的及び／又はデジタル式の測定信号との差異を列及
び／又は行として形成することによって実施される。も
しくはそのフォトセンサの電気的及び／又はデジタル式
の測定信号と、直接又は対角線上で隣接するフォトセン
サの少なくとも一部の電気的及び／又はデジタル式の測
定信号との差異を形成することによって実施される。

【００５４】このことが特に有利である理由は、測定信
号の勾配、及び特に光パターンで照射したときの測定信
号の勾配が、調べられるべき測定面の構造に規定された
少なくとも１つの特性について固有な構造特性値を導き
出すのに適しているからである。

【００５５】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、前記評価装置が、フォトセンサの測定信号の勾配
の少なくとも一部の少なくとも１つの平均を測定して、
この少なくとも１つの平均値を基に、当該表面の構造に
規定された少なくとも１つの特性についての固有な構造
特性値を求める。

【００５６】あるいはまたこの勾配を基にしてヒストグ
ラムを規定し、このヒストグラムでは事前設定及び／又
は選択可能な領域についての勾配が、相応の時間間隔な
いし領域における当該勾配の数の上にプロットされる。
勾配の重点及び／又は平均値を求めると、この評価装置
で固有の構造特性値を導き出すことができ、この構造特
性値は当該表面の構造に規定された特性を特徴付けるも
のである。

【００５７】本発明のこの発展形態が有利である理由
は、勾配の少なくとも一部を測定して平均勾配を求める
ことで、当該測定面についての固有な構造特性値を、迅
速かつ高い信頼性で決定できることにある。

【００５８】構造体表面を製造するときに、たとえば消
耗ないし摩耗した工具を使用した場合に生じる角のとれ
た表面構造は、その表面上で、鋭く鋳造された断面をも
つ表面よりも拡散的に投射される光を反射する。

【００５９】本発明の装置のこのような発展形態を利用
することで、構造に規定された特性を測定することが可
能である。

【００６０】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、光学的な特性量として、前述した固有の構造特性
値に加えてさらに、当該測定面の少なくとも１つ、２
つ、３つ、又はそれ以上の固有な光学的特性量が測定さ
れる。

【００６１】本発明の有利な発展形態では、測定面の層
厚のトポロジーの光沢（英語ではgloss）又は光沢の曇
り（英語ではhaze）又は鮮明度（英語ではＤＯＩ：dist
inction of image）又は典型的な波長とその振幅を表す
尺度（英語ではorange peel）が測定される。

【００６２】オレンジピールの測定は事前設定された波
長間隔で行い、このオレンジピールを決定するための評
価は、２つ又はそれ以上の波長領域で行うことも可能で
ある。さらに測定面の色や色の明度を測定することも可
能である。

【００６３】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
構造特性値に加えて、さらに上述した固有の光学的な別
の特性量が測定される。

【００６４】本発明の装置のこのような発展形態が有利
である理由は、この小型に構成された装置を使って、当
該測定面について関心のある視覚的及び物理的なあらゆ
る特性を、状況に応じて測定することができることにあ
る。

【００６５】上述した全ての実施形態における有利な発
展形態では、第３の光学的装置が配置される。この装置
は少なくとも１つの光源を有しているとともに所定のス
ペクトル特性をもった光を放射して、この光が事前設定
された角度で測定面に向けられる。

【００６６】本発明の装置におけるこれまでに述べた有
利な各発展形態では、第１の光学的装置によって放射さ
れる光を測定面に対して方向付けるために事前設定され
る角度、及び／又は第２の光学的装置がこの測定面から
反射される光を記録するように事前設定される角度、及
び／又は第３の光学的装置によって放射される光を測定
面に対して方向付けるために事前設定される角度は、そ
れぞれ自由に調整することができ、特に法線と測定面と
の角度５°，１０°，１５°，２０°，３０°，４５
°，６０°，７５°，８０°，８５°及びこれに直交す
る角度を含んでいる。なお、ここに挙げた角度以外の角
度でも設定可能であることを付記しておく。

【００６７】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
第３の光学的装置によって放射される光は、測定面によ
って直接フレネル反射によって方向付けられて反射され
た光が、当該測定面に対して、当該測定面と、その測定
面によって方向付けられて反射される光である。この光
は、第１の光学的装置によって放射される光との間の角
度とは違う角度を有するような角度で表面に向けられて
いる。その結果、第２の光学的装置ないしフォトセンサ
は実質的に、第３の光学的装置によって放射される光
と、測定面から拡散的に反射される光とを記録するよう
になっている。

【００６８】この第３の光学的装置の少なくとも１つの
光源は、１つ、２つ、及び特に有利には３つの光放射素
子を有しており、これら素子の光は、放出されたスペク
トル特性に関して区別されていて、放出される波長領域
がそれぞれ異なるようになっている。

【００６９】この光放射素子から放出される光のそれぞ
れの波長領域は、光スペクトルの可視領域内で少なくと
も部分的に重なり合っている。また、本発明の装置のさ
らに別の有利な発展形態では、この光放出素子から放出
される光のそれぞれのスペクトル特性が線状に独立して
いる。

【００７０】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、少なくとも２つ、有利には３つ又はそれ以上のフ
ォトセンサが、そのスペクトル特性に関して区別されて
いて、それにより測定面の光学的な特性量として反射さ
れる光の色を検出可能であるように構成されている。

【００７１】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、少なくとも１つのフォトセンサが少なくとも２
つ、有利には３つ又はそれ以上の感光性素子を有してお
り、この感光性素子の電気的な出力信号は個々に検出可
能であるとともに、それぞれのスペクトル特性に関して
区別されていて、それにより測定面によって反射される
光の色が検出可能である。

【００７２】測定面から反射される光の色を検出する本
発明の装置の発展形態が有利である理由は、色及び色の
明度が表面の主要な特徴であるとともに、構造体表面の
主要な特徴でもあるからである。

【００７３】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、上述した第１及び／又は第３の光学的装置に、１
つ又は複数の発光ダイオード又はレーザ光源が配置され
ている。

【００７４】第１の光学的装置及び／又は第３の光学的
装置によって放射される光の少なくとも一部は、実質的
に平行、発散的、又は集束的になっている。

【００７５】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、上述した第１及び／又は第３の光学的装置は、事
前設定された直径をもつ少なくとも１つの光点を、放射
された光の伝搬方向に対して垂直に放射し、もしくは事
前設定された長さと幅とをもつ少なくとも１つの光縞
を、放射される光の伝搬方向に対して垂直に放射する。

【００７６】第１の光学的装置によって投射される上述
の光パターンは、さまざまな光点や光縞によって構成さ
れていてもよい。

【００７７】付け加えると、前述した少なくとも１つの
光学的な特性量、ないし前述した構造特性値は、上述し
た測定面によって反射される第２の部分を、第１の光学
的装置によって放射される光の光パターンなしで記録す
る前記フォトセンサの電気的及び／又はデジタル式の測
定信号に基づいて測定することも可能である。

【００７８】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、第１の光学的装置の少なくとも１つの光源のでき
るだけすぐ近くに、及び／又は第３の光学的装置の少な
くとも１つの光源ないし少なくとも１つの光放射素子の
できるだけすぐ近くに、及び／又は少なくとも１つのフ
ォトセンサないし少なくとも１つの感光性素子のできる
だけすぐ近くに、少なくとも１つの温度測定装置が配置
される。この温度測定装置は、それぞれの光源、光放出
素子、フォトセンサ、又は感光性素子の固有な温度を測
定するために設けられるものであり、それによって少な
くとも１つの構造特性値及び／又は少なくとも１つの光
学的な特性量の温度修正された測定を行うことが可能と
なる。

【００７９】光源及びフォトセンサの固有の温度の測定
が特に有利である理由は、これらの電気的な装置が温度
に依存して作動し、特性量や特性値の温度修正された測
定によって、測定の再現性が向上するからである。とい
うのも測定時間が長くなるにつれて、あるいは測定器具
をいろいろ変えると、温度とその分布とが本発明の装置
内で変化する場合があるからである。

【００８０】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
多数のフォトレジスタに結像される光パターンのカーブ
の少なくとも一部が測定される。測定したカーブと理想
的なカーブとの相違によって、その測定面の固有の断面
高さ特性値を求めることができる。

【００８１】格別に有利な発展形態では、少なくとも１
つの明エッジ／暗エッジのカーブが、多数のフォトセン
サ上ないしＣＣＤチップ上の一部のセクションで測定さ
れる。

【００８２】断面高さｈをもつ矩形の断面を備えている
測定表面に、明るい線又は暗い線が投射されると、第２
の光学的装置でこの線の反射光線が空間的に分離され
る。

【００８３】明るい線又は暗い線の、矩形断面の下側の
エッジによって反射された部分は、矩形断面の上側のエ
ッジに反射された部分に対して、空間的に平行にずれて
反射されるのである。

【００８４】矩形に構造化された理想的な表面から反射
された結像は、ＣＣＤチップ上の２本の明るい破線ない
し暗い鎖線である。

【００８５】既知の入射角と反射角、及びＣＣＤチップ
上の２本の破線の間隔を用いて、測定面のあらゆる部位
における断面の高さを決定することができる。

【００８６】矩形でない表面断面を測定するときは、同
様にして相応の幾何学的な関係を用いて、この測定面の
断面高さ特性値を求めることができる。

【００８７】断面高さ特性値の測定が特に有利である理
由は、製造用工具が摩耗したときに、製造される構成部
材の断面高さも減少する可能性があるからである。

【００８８】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、三角測量法を利用して構造特性値を測定する。こ
の場合、構造特性値の測定はこの三角測量法によっての
み行うことができ、あるいは追加的に三角測量を用いて
行うことができる。付け加えると、従来技術で公知とな
っている普通の三角測量法の一つを利用することが可能
である。

【００８９】一例として、米国特許第5,546,189号明細
書と第5,744,793号明細書に記載されている三角測量法
を挙げておく。これをもってこの両刊行物は本発明の開
示の一部となる。

【００９０】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、前記米国特許第5,546,189号明細書に記載された
方法とは異なり、測定地点における測定面の高さを表す
グレー値ではなく、もしくはこのようなグレー値だけで
はなく、測定地点における表面高さを最大限の精度で測
定する。

【００９１】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、少なくとも１つのフォトセンサを備えた光学的装
置が追加される。この装置は、事前設定された角度で測
定面に対して方向付けされている。格別に有利な発展形
態では、この追加された光学的装置は、測定点と第２の
光学的装置と第３の光学的装置とで形成される平面上に
配置される。その特に有利な点は、この追加された光学
的装置が反射光を記録する角度が、第２の光学的装置が
反射光を記録する角度と等しいことであり、それによっ
て第２の光学的装置と、追加された光学的な手段とは、
第１の光学的装置によって放射される光に対して左右対
称に、もしくは第３の光学的装置によって放射される光
に対して左右対称に配置されている。

【００９２】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
第２の光学的装置と追加される光学的装置で反射される
光の衝突点の強度と位置とが測定される。特に有利には
評価ユニットによって、測定の位置に関する固有の位置
特性値と、測定された強度とが記憶装置内に記憶され
る。この評価ユニットが、被測定表面上での測定点との
距離に関する固有の間隔特性値を決定し、この値を記憶
装置に記憶する。

【００９３】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、第１の光学的装置がスキャン装置を有している。
このスキャン装置は、第１の光学的装置によって放射さ
れた光が時間的に連続して被測定表面を走査するように
作動する。

【００９４】特に有利には、評価ユニットが、この走査
特性値と位置特性値とを使って、これらの構造特性値の
うちの少なくとも１つを決定する。

【００９５】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、被測定表面の構造の勾配に関して、少なくとも１
つの量的な勾配特性値が測定される。

【００９６】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
評価装置が、被測定表面のエッジの鋭さに関して、少な
くとも１つの量的な尖鋭特性値を決定する。

【００９７】この発展形態が特に有利である理由は、工
具がすり減るにつれて製造されるべき構造部材の表面の
構造もすり減り、特に消耗と摩耗によって構造の急峻度
が減少し、また摩耗が増えるとともに工具の断面が丸く
なるため、特にエッジの鋭さが減少するからである。

【００９８】さらに別の有利な発展形態では、少なくと
も１つの構造特性値と、上述した光学的な量（光沢、光
沢の曇り、結像の鮮明度、オレンジピール）のうちの少
なくとも１つに基づいて構造特性判定値を導き出す。こ
の構造特性判定値は、当該表面の視覚的な特性の少なく
とも一部について固有である。

【００９９】表面、特に構造体表面を判定する場合、視
覚的な印象は構造の鮮やかさばかりでなく、それ以外の
上述した固有の光学的な量にも左右される。たとえば特
別に滑らかで高反射性の面の場合、製造プロセスへの要
求は格別に高いものになる。なぜならこのような表面で
は、人間の目がわずかな傷や凹凸、変化などでも認識し
てしまうからである。いわゆる「メタリック」塗装を施
した自動車の場合、広い面にわたって塗装の不備を後か
ら修正して、その不備が観察者に見えなくすることはほ
ぼ不可能である。

【０１００】それに対し、つやがなくて反射度の低い面
の場合には、塗料及びその下にある表面の塗工品質への
要求は著しく低くなる。

【０１０１】高光沢の面の場合、表面粗さやオレンジピ
ールはわずかな程度でもすでに観察者の生理的な感覚を
乱してしまうのに対し、反射度が低くつやのない面で
は、それより大幅に程度の高い粗さや表面の波打ちで
も、観察者の視覚的な印象に対してわずかしか、あるい
はまったく作用しない。構造体表面における視覚的な印
象は、構造に規定されるため、表面粗さ、光沢、あるい
はその他の光学的な特性量に依存する程度が低い。

【０１０２】従って本発明のこの有利な発展形態では、
少なくとも１つの構造特性判定値と、上述した固有の量
のうちの少なくとも１つが形成されて、これが測定面の
品質についての尺度となる。

【０１０３】本発明の装置の有利な発展形態では、測定
面の光沢に関する特性値と構造特性値とに基づいて、少
ない光沢をもつ面については理想的な構造特性値でない
場合でも十分ないし満足すべき構造特性判定値が形成さ
れるように、構造特性判定値を形成する。

【０１０４】さらに別の有利な発展形態では、たとえば
比較的高い光沢が劣悪な構造特性値を補償し、それによ
って構造特性判定値が質的に十分な結果を達成するよう
に、構造特性判定値を形成することが想定されている。

【０１０５】さらに別の有利な発展形態では、上述した
光学的な量、すなわち光沢、光沢の曇り、画像鮮明度、
オレンジピールのうちの少なくとも２つ又は全部につい
て一つの構造特性判定値が形成され、もしくは上述した
固有の量（光沢、光沢の曇り、画像鮮明度、オレンジピ
ール）の２つ又はそれ以上、及び構造特性値に基づい
て、測定面の視覚的な印象について固有な構造特性判定
値を形成することが想定されている。

【０１０６】少なくとも１つの構造特性値と、光沢等の
固有の光学的な量のうちの少なくとも１つに基づいて少
なくとも１つの構造特性判定値を形成することが特に有
利である理由は、格別に簡単で自動的ないし自動化され
た、被測定表面の品質の測定が可能だからである。

【０１０７】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、少なくとも１つの構造特性値について、及び／又
は少なくとも１つの固有な光学的特性量について、及び
／又は少なくとも１つの構造特性判定値について少なく
とも１つの下側ないし上側の限界値が決定可能である。
この限界値を下回ったとき、ないし上回ったときには、
出力装置へのメッセージが発せられ、あるいは音響的又
は視覚的な種類の警報信号が発せられる。

【０１０８】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
少なくとも１つの限界値が、少なくとも１つの基準表面
の測定によって自動的に求められる。たとえば異なる品
質をもつ１つ、２つ、又はそれ以上の判定された基準表
面を測定することが可能である。このとき有利には、こ
れらの基準表面のうちの少なくとも１つが高い品質を備
えていて、さらに別の少なくとも１つが不十分な品質を
備えている。

【０１０９】本発明の装置のこのような形式の半自動的
な目盛定めによって、一つの表面で、又はさまざまな被
測定表面で、さまざまな測定点の測定を迅速かつ高い信
頼性で実施することが可能である。

【０１１０】さらに別の有利な発展形態では、出入力ス
イッチが配置されている。

【０１１１】さらに本発明の装置には入力装置が設けら
れていてもよく、この場合には特に、測定されるべき表
面のタイプに関するタイプ記号を操作者が入力できるよ
うに設定することができる。このとき後続の測定は、こ
のタイプ記号との関連付けを行いながら評価装置によっ
て評価されて、記憶装置にファイルされる。

【０１１２】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
操作者がスイッチをオンにしたとき音響的又は視覚的な
信号によって、測定されるべき表面タイプに関するタイ
プ記号を入力装置に入力するよう促され、このとき格別
に有利な発展形態では、操作者がいつでも別のタイプ記
号を入力することで、後続の測定に関する表面タイプに
変更することができる。

【０１１３】一定の表面タイプの測定前にタイプ記号を
入力ないし選択することが特に有利である理由は、さま
ざまな表面タイプを判定するときに個々の特性値がそれ
ぞれ異なる意義をもち、構造特性判定値を形成するとき
にそれぞれ異なる重み付けをもつからである。

【０１１４】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
操作者がその都度の測定時に入力装置に操作者判定値を
入力することで、測定面を操作者の生理的な印象で判定
することができる。操作者判定値は、特に有利には、上
述した少なくとも１つの固有の光学的な特性量ととも
に、及び上述した少なくとも１つの構造特性値ととも
に、かつ上述した少なくとも１つの構造特性判定値とと
もに記憶装置の内部に長期的にファイルされ、この場
合、操作者判定値の値の範囲は「良」と「不良」に相当
する少なくとも２つの異なる品質値を含んでいる。

【０１１５】本発明のさらに別の有利な発展形態では、
記憶装置内部にファイルされている操作者判定値の少な
くとも一部が、これに対応する測定の帰属の特性量及び
特性値とともに、調べられるべき表面のタイプ記号につ
いての少なくとも１つの限界値を自動的に決定するため
に用いられる。

【０１１６】本発明の装置のさらに別の有利な発展形態
では、評価装置が、測定されるべき表面のタイプ記号に
ついて記憶装置にファイルされている実質的に全ての操
作者判定値と、これに対応する特性量及び特性値ならび
に構造特性値を考慮して、少なくとも１つの限界値を決
定する。それとともに、構造特性判定値を決めるために
用いられる重み付け係数を決定するので、この重み付け
係数及び少なくとも１つの限界値は、測定の回数が増え
るにつれて適合させられて、構造特性判定値が操作者の
視覚的な印象に適合するようになる。

【０１１７】本発明のこの有利な発展形態が特に有利で
ある理由は、本発明の装置が特性量、特性値、及び構造
特性判定値を決定するときに学習能力をもつことにな
り、エキスパートシステムを土台として、少なくとも１
つの構造特性判定値を決定するときの信頼性が測定の回
数とともに上昇して行くからである。

【０１１８】本発明のこの有利な発展形態ではさらに、
限界値と重み付け係数とを決定する際に、そのタイプ記
号について測定・記憶されている値をすべて利用するの
ではないことが想定されている。その理由は操作者の生
理的な状態が測定面の判定に作用するからであり、ま
た、誤った操作者判定値を誤って入力することによって
好ましくない限界値や重み付け係数が決定される可能性
があるためである。

【０１１９】たとえば既存の測定結果が多数ある場合
に、たとえば５％あるいは１０％といった一定のパーセ
ンテージを、重み付け係数や限界値を形成するにあたっ
て考慮に入れないでおくことが考えられ、この場合、考
慮に入れないでおく値の選択は、公知の統計的手法に基
づいて行う。

【０１２０】本発明のこの発展形態が特に有利である理
由は、たとえ誤った操作者判定値を誤って入力した場合
でも、これが実質的に考慮に入れられないままになるの
で、評価装置の学習能力に起因して、測定の回数が増え
るにつれて自動的に決定される構造特性判定値の信頼性
が高くなるからである。

【０１２１】上に説明したすべての実施形態の有利な発
展形態では、本発明の装置が測定面に対して相対的に、
実質的に同一間隔の方向へと移動可能であり、かつ、こ
の相対的な移動を量的に検出する移動区間測定装置が設
けられている。記憶装置には、当該表面で事前設定され
た測定境界に沿って測定された構造特性値及び／又は固
有の光学的な特性量及び／又は構造特性判定値が記憶さ
れる。

【０１２２】さらに別の有利な発展形態では、少なくと
も１つの測定用車輪が設けられる。この測定用車輪は、
被測定表面の測定中に設置されて、本装置と被測定表面
との間で相対運動が行われているあいだ回転するもので
ある。この場合、少なくとも１つの測定用車輪が回転角
発信器と接続されてもよく、この回転角発信器は、測定
用車輪が経過した回転角を表す電気的な回転角信号を発
信する。

【０１２３】本発明のこの有利な発展形態は、被測定表
面をたとえば表面全体にわたって体系的に測定すること
ができるので特に有利である。

【０１２４】多数のフォトレジスタが配置されている本
発明の有利な変化形態において、ＣＣＤチップを利用す
ると特に有利であり、このＣＣＤチップは本発明の別の
有利な発展形態ではカラーＣＣＤチップとして施工され
ていてもよい。

【０１２５】二次元のＣＣＤチップを利用した場合、測
定面の二次元の結像が、第２の光学的装置でＣＣＤチッ
プ上に結像される。

【０１２６】本発明の有利な変化形態では、測定の開始
前、又はその都度の個々の測定を開始する前に、暗像を
記録してその値を平均化する。測定時には照明をつけて
画像を記録し、同様に平均化して、そこから暗像の平均
値を差し引く。この画像のコントラストに関する値が求
められる。暗像と照明した画像の平均値、及びコントラ
ストについての値を使って、測定された画像の明度が規
格化される。

【０１２７】それに続く評価は、規格化された値ないし
規格化された画像を使って行われる。

【０１２８】本発明のさらに別の有利な変化形では、１
つ又は複数のフーリエ変換を介して評価が行われる。特
に有利には、それぞれの行について当該行のフーリエ変
換に基づいて位置頻度係数が決定され、また全画像に関
する位置頻度係数が、全ての行の頻度の平均値に基づい
て決定される。

【０１２９】本発明の装置のさらに別の有利な変化形態
では、表面の粗さ測定を行う通常の方法によって構造特
性値が決定される。それは、たとえばＤＩＮ４７６８
（１９９０年５月発行）、ＩＳＯ１３５６５−１（１９
９６年１２月発行）、又はＩＳＯ１３５６５−２（１９
９６年１２月発行）に記載されている方法で決定され
る。これをもってこれらの方法は、本明細書の開示の一
部分となる。

【０１３０】付け加えると、本発明の個々の構成要素の
協働作用は、どのような任意の組合せであろうと有利で
ある。特に、独立請求項と従属請求項に開示されている
各構成要件のうち、１つ又は複数の構成要件を省略して
組合せることも有利である。以下に説明する実施形態を
越えて、本発明に包含されるさらに別の多くの改良や実
施が考えられることは、当業者にとって明らかである。
本発明は特に、以下に説明する実施形態に限定されるも
のではない。

【０１３１】

【発明の実施の形態】さらにその他の本発明の利点、構
成要件、応用の可能性などは、図面との関連における以
下の実施形態の説明から明らかである。

【０１３２】図面は次のとおりである：図１は、本発明
による第１の実施形態の断面図である。図２は、光測定
に援用する面を変化させることが可能なセンサ素子のさ
らに別の実施形態である。図３は、感光性の面を備えた
７つのフォトセンサが形成されるセンサ素子のさらに別
の実施形態である。図４は、光パターンなしで照明した
ときの反射挙動を示すグラフであり、縦軸には測定した
光強度を、横軸には理想的な反射角に関する角度差をプ
ロットしている。図５は、測定面に投射する光パターン
を示す図である。図６は、図１から図５に示す実施形態
で用いられる測定装置の回路技術的な原理的構造を示す
図である。図７は、さらに進んだ測定をするのに適して
いる本発明の別の実施形態を示す図である。

【０１３３】次に、本発明の第１実施形態を図１を参照
しながら説明する。

【０１３４】構造体表面の品質を測定するための測定装
置は、図１に模式的に示すようにケーシングを有してい
て、その中に第１の露光管２が配置されている。この露
光管の内部には、図に模式的に示されているように光源
３、絞り４、光パターン装置６、及びレンズ装置５が配
置されている。

【０１３５】点状の光源３によって放射される光はアパ
ーチャで絞り４によって制限されてから、光パターン装
置６に当たる。光パターン装置６には実施形態に応じ
て、部分的に透明な光パターンプレート９が配置され、
この光パターンプレートでは照射された面の一部に当た
った光の位相及び／又は振幅が干渉されて、透過された
光が固有の光パターンをもつようにされる。この実施形
態では、光源３から放射された光の振幅が、光パターン
プレート９上の明エッジ／暗エッジによって干渉され
る。

【０１３６】放射された光は続いてレンズ５によって収
束され、開口部７を通って測定面８に当たる。光は測定
面８によって反射され、測定管１０に入る。この測定管
１０は同じくレンズ１１、絞り１２、及び本来のセンサ
１３を有している。

【０１３７】反射測定装置はさらに、装置の動作を制御
する（図示せず）制御装置を備えているとともに、やは
り図示しない表示装置を備えており、この表示装置によ
って、測定した構造特性値及び固有の光学的な特性量が
表示される。

【０１３８】図２には、別の実施形態のセンサが示され
ている。この実施形態は、センサを例外として、図１と
まったく同様に構成されている。図２にはセンサ装置２
０が示されており、このセンサ装置には多数の感光性素
子２１が列と行に配置されている。

【０１３９】この実施形態ではＣＣＤチップを用いてい
る。ＣＣＤチップの面では個々の面素子が異なるフォト
センサ２２，２３，２４にまとめられているので、測定
時にはこのフォトセンサ２２，２３，２４の信号だけが
存在することになる。

【０１４０】付け加えると、個々の面素子をフォトセン
サにまとめることは、さまざまな測定幾何学構成で具体
化することができる。また、測定に全ての面要素を使用
する必要はない。

【０１４１】図３には、センサ装置のさらに別の実施形
態が描かれている。この装置の他の構造や動作は図１の
実施形態と同様である。

【０１４２】図３には、図２の実施形態と同様にＣＣＤ
チップとして施工されたセンサ装置３０が描かれてい
る。

【０１４３】ＣＣＤチップの面では、個々の面素子をま
とめることにより、さまざまなフォトセンサ３１，３
２，３３及び３４が形成されている。個々の面素子をフ
ォトセンサにまとめることで、迅速かつ簡単に、たとえ
ば米国のＡＳＴＭＥ４３０といったさまざまな測定
基準に応じて測定を行うことができる。

【０１４４】さらに別の実施形態では、原理的な構造は
図１に示す実施形態と同様であるが、測定面に光パター
ンが投射されない。センサ装置としてはＣＣＤチップを
利用し、このＣＣＤチップですべての面素子が個別に測
定される。

【０１４５】図４のグラフでは、縦軸に測定した光強度
が、横軸に理想的な反射角に関する角度差がプロットさ
れている。測定された強度は、理想的な反射角の領域で
もっとも高くなり、角距離が増えるにつれて減少する。
こうして求めたカーブに基づき、簡単なやり方で表面に
おける反射挙動を判定することができる。

【０１４６】さらにこのカーブから、さまざまな規格に
基づいて表面の反射挙動を特徴付ける特性値を導き出す
ことも可能である。

【０１４７】図５には、測定面によってセンサ装置に反
射された画像が示されている。光パターン５０には、暗
いエッジ５１と明るい線５２がある。反射５３の第２の
部分には光パターンはない。

【０１４８】粗さが増すにつれて光パターンのコントラ
ストは減少し、一方、劣悪化した光沢は強度に影響を及
ぼす。オレンジピールは個々の明るい線及び暗い線の歪
みにつながり、構造体表面は、矩形断面材の場合、凹部
の領域における個々の線のずれにつながる。鋸刃状や三
角形の断面材では、対応するセクションで、線が相応に
傾いているのを認めることができる。

【０１４９】記録された画像で強度とコントラストが評
価され、光パターンの領域内で勾配が決定される。勾配
の平均値を求めることで、測定面の構造についての固有
の尺度が設定される。

【０１５０】図７には、図１から図６の実施形態で用い
られる測定装置の、派生技術的な原理的構造を示してい
る。

【０１５１】原理的な測定構造は図示したどの実施形態
についても同一であり、ただ使用するセンサの種類に応
じてプログラミングが異なっているだけである。

【０１５２】測定装置は総体的に制御装置６０を備えて
おり、この制御装置は市販のマイクロプロセッサを搭載
しており、このマイクロプロセッサは記憶装置６１にフ
ァイルされているプログラムによって制御される。制御
装置６０と操作者とのコミュニケーションに用いられる
のが入力装置６２で、この入力装置は複数のスイッチを
備えていて、制御装置を始動させたり、（相応の実施形
態の場合には）個々の動作種類の間で切換を行うことが
できるようになっている。さらに操作者は、測定する構
造体表面についてのタイプ記号を入力装置６２に入力す
ることができ、このタイプ記号に関して以降の測定が行
われる。

【０１５３】制御装置はマイクロプロセッサの他に入出
力装置を備えており、この入出力装置は、制御装置と本
装置の個々の構成部材とを接続する役目を果たす。

【０１５４】制御装置は、光源３とセンサ１４に接続さ
れている。測定の結果は、有利には液晶表示ディスプレ
イとして構成されるディスプレイ６５に表示される。測
定をさらに詳しく評価するため、外部のコンピュータ６
６とも接続されている。また測定結果は、有利には記憶
装置６１にもファイルされる。

【０１５５】測定装置はバッテリ（図示せず）によって
電力を供給される。

【０１５６】測定装置は全体としてケーシング１内に配
置されていると有利であり、このケーシングは、ほぼ新
書版程度のサイズを有している。

【０１５７】次に、本発明のさらに別の実施形態につい
て図７を参照しながら説明する。

【０１５８】この実施形態では、本装置は全体としてケ
ーシング１００の中に配置されており、このケーシング
は開口部１０１を有していて、この開口部をもって測定
すべき表面の上に本装置を載せる。

【０１５９】しかし前述した実施形態とは異なり、本装
置は表面の上に直接載せるのではなく、少なくとも２つ
の（模式的に図示した）ゴムローラ１０３，１０４を用
いて、もしくは少なくとも４つのゴムタイヤ１０３，１
０４を用いて載せられており、これらはケーシング１０
０に回転移動可能に支承されている（詳細図示せず）。

【０１６０】ゴムタイヤ又はローラの少なくとも１つ
は、移動区間測定装置（図示せず）を備えており、この
移動区間測定装置はゴムタイヤ１０３，１０４の角運動
を検出し、これを表す電気的な信号を発信する。

【０１６１】本装置はさらに第１の光学的装置１１０を
有している。この光学的装置には点状の光源１１１とレ
ンズ１１２とが配置されている。この第１の光学的装置
１１０は、その光軸が、事前設定された角度（図示した
例では４５°）で測定する表面１１５に対して方向付け
されるように調整される。

【０１６２】事前設定された第２の角度（この場合は同
じく４５°）で第２の光学的装置１２０が配置されてい
る。この第２の光学的装置は、レンズ装置１２１、絞り
装置１２２、及び光軸に対して垂直に向けられている測
定センサ１２３を有している。この測定センサは本実施
形態ではカラーＣＣＤチップである。

【０１６３】第３の光学的装置１３０には、３つの光放
射素子１３２，１３３及び１３４が配置されており、こ
の光放射素子はここでは発光ダイオードである。これら
発光ダイオードはそれぞれ異なるスペクトル特性を有し
ており、すなわちそれぞれ異なる色特性をもつ光を放射
する。

【０１６４】ここに図示した実施形態では、発光ダイオ
ードから放射された光は、被測定表面に実質的に垂直に
入射する。

【０１６５】第１及び第３の光学的装置から放射された
光は、被測定表面１１５で反射され、その一部がフォト
センサないしカラーＣＣＤチップ１２５に入射する。

【０１６６】光放射素子１３２−１３４は、スペクトル
の可視領域でそれぞれ異なる色特性をもつ光を放射する
ので、調べられるべき表面についての色特性値を測定す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態の断面図であ
る。

【図２】光測定に使用する面を変化させることが可能
なセンサ素子のさらに別の実施形態を示す平面図であ
る。

【図３】感光性の面を備えた７つのフォトセンサが配
置されたセンサ素子のさらに別の実施形態を示す平面図
である。

【図４】光パターンなしで照明したときの反射挙動を
示すグラフであり、縦軸は測定した光強度、横軸は理想
的な反射角に関する角度差である。

【図５】測定面に投射する光パターンを示す平面図で
ある。

【図６】図１から図５に示す実施形態で用いられる測
定装置の回路技術的な原理的構造を示すブロック図であ
る。

【図７】さらに進んだ測定をするのに適している本発
明の別の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１００ケーシング２露光管３，１１１光源４絞り５レンズ装置６光パターン装置７，１０１開口部８測定面９光パターンプレート１０測定管１１，１１２レンズ１２絞り１３，１４センサ２０，３０センサ装置２１感光性素子２２，２３，２４，３１，３２，３３フォトセンサ５０光パターン６０制御装置６１記憶装置６２入力装置６５ディスプレイ１１０第１の光学的装置１２０第２の光学的装置１２５ＣＣＤチップ１３０第３の光学的装置１３２，１３３，１３４光放射素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造体表面の品質を定量化して測定する
装置において、少なくとも１つの光源を備え、その光源の光を事前設定
された角度で、被測定表面の一部である測定面に向ける
第１の光学的装置と、事前設定された角度で前記測定面に向けられているとと
もに、前記測定面によって反射された光を記録し、少な
くとも１つの感光性の面を有する少なくとも１つのフォ
トセンサを備え、この少なくとも１つのフォトセンサ
が、反射された光について固有である電気的な測定信号
を発する第２の光学的装置と、測定フローを制御するために設けられ、少なくとも１つ
のプロセッサ装置及び少なくとも１つの記憶装置を有し
ている評価装置と、出力装置と、を備え、前記第１の光学的装置及び前記第２の光学的装置は、反
射された光が測定面の構造によって影響を受けるように
構成されており、このとき前記評価装置は、反射された光を評価するとと
もに、その評価に基づいて少なくとも１つの構造特性値
を導き出し、この構造特性値が前記測定面の構造によっ
て規定された少なくとも１つの特性を特徴とする装置。
【請求項２】前記評価装置は、前記記憶装置内部に記
憶されているプログラムによって測定信号を評価し、及
び／又は測定信号を前記記憶装置に記憶させることを特
徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記第２の光学的装置は、列及び／又は
行として配置された多数のフォトセンサを包含している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】前記第１の光学的装置によって放射され
る光の少なくとも第１の部分が光パターンを有している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載
の装置。
【請求項５】前記第１の光学的装置によって放射され
る光パターンが、少なくとも１つの明エッジ／暗エッジ
又は多数の明エッジ／暗エッジを有していることを特徴
とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】前記多数の明エッジ／暗エッジのうちの
少なくとも一部が、少なくとも一部のセクションで互い
に平行に延びていることを特徴とする請求項１から５の
いずれか１項に記載の装置。
【請求項７】前記多数の明エッジ／暗エッジのうちの
少なくとも一部が、格子状、十字格子状、又は円形状に
配置されていることを特徴とする請求項１から６のいず
れか１項に記載の装置。
【請求項８】前記第１の光学的装置によって放射され
る光の第１の部分が光パターンを有しており、第２の部
分が光パターンなしで測定面に向けられていることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】前記フォトセンサの電気的及び／又はデ
ジタル式の測定信号と、行及び／又は列における次のフ
ォトセンサの電気的及び／又はデジタル式の測定信号と
の差異を形成することによって、前記多数のフォトセン
サの少なくとも一部のための前記評価装置が、電気的及
び／又はデジタル式の測定信号の勾配を決定することを
特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装
置。
【請求項１０】前記フォトセンサの電気的及び／又は
デジタル式の測定信号と、これに隣接する全てのフォト
センサの電気的及び／又はデジタル式の測定信号との差
異を算出することによって、前記多数のフォトセンサの
少なくとも一部のための前記評価装置が、電気的及び／
又はデジタル式の測定信号の勾配を決定することを特徴
とする請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】前記評価装置は、勾配の少なくとも一
部の少なくとも１つの平均値を決定するとともに、この
平均値に基づいて、表面の構造に規定された少なくとも
１つの特性についての固有の構造特性値を決定すること
を特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の
装置。
【請求項１２】前記測定面の１つ、２つ、３つ、又は
それ以上の固有の光学的な特性量が決定されることを特
徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の装
置。
【請求項１３】前記固有の光学的な特性量が、測定面
の光沢、又は光沢の曇り、又は画像鮮明度（ＤＯＩ）で
あることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項
に記載の装置。
【請求項１４】前記固有の光学的な特性量が、事前設
定された波長間隔における前記測定面の層厚のトポロジ
ーの典型的な波長及びその振幅（オレンジピール）を表
す尺度であり、このときこの評価を２つ又はそれ以上の
波長領域でも行うことが可能であることを特徴とする請
求項１から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】少なくとも１つの光源を備えた第３の
光学的装置をさらに備え、事前設定された角度で前記測
定面に向けられている事前設定されたスペクトル特性の
光を放射することを特徴とする請求項１から１４のいず
れか１項に記載の装置。
【請求項１６】前記第１の光学的装置によって放射さ
れる光が前記測定面に対して向けられる事前設定された
角度、及び／又は、前記第２の光学的装置が前記測定面によって反射された
光を記録する事前設定された角度、及び／又は、前記第３の光学的装置によって放射される光が前記測定
面に対して向けられる事前設定された角度は、調整可能
であるとともに、特に５°，１０°，１５°，２０°，
３０°，４５°，６０°，７５°，８０°及び８５°の
角度を含んでいることを特徴とする請求項１から１５の
いずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】前記測定面によるフレネル反射に基づ
いて直接方向付けられて反射される光が、前記測定面に
対して、測定面と、測定面によって方向付けられて反射
される光であって、前記第１の光学的装置によって放射
された光との間の角度とは異なる角度をもつような角度
で、前記第３の光学的装置によって放射される光が表面
に向けられていることを特徴とする請求項１から１６の
いずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】前記第３の光学的装置の少なくとも１
つの光源は、少なくとも２つ、有利には３つの光放射素
子を有しており、これらの光放射素子の光はそれぞれ放
出されるスペクトル特性に関して異なっており、かつ放
出される波長領域も異なっていることを特徴とする請求
項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】前記光放射素子から放出される波長領
域が、光スペクトルの可視領域で少なくとも部分的に重
なり合っており、光放出素子の放出されるスペクトル特
性が互いに線状に独立していることを特徴とする請求項
１から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】前記少なくとも１つのフォトセンサ
は、少なくとも２つ、有利には３つ又はそれ以上の感光
性素子を有しており、これらの感光性素子の電気的な出
力信号が個別に検出可能であるとともにこれらの感光性
素子はスペクトル特性に関して異なっており、それによ
って測定面の光学的な特性量として反射された光の色が
検出可能であることを特徴とする請求項１から１９のい
ずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】前記第１の光学的装置及び／又は前記
第３の光学的装置の少なくとも１つの光源が、１つ又は
複数の発光ダイオード及び／又はレーザ光源を有してい
ることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項２２】前記第１の光学的装置及び／又は前記
第３の光学的装置が、実質的に平行な光を放射すること
を特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の
装置。
【請求項２３】前記第１の光学的装置及び／又は前記
第３の光学的装置が、実質的に発散的又は集束的な光を
放射することを特徴とする請求項１から２２のいずれか
１項に記載の装置。
【請求項２４】前記第１の光学的装置及び／又は前記
第３の光学的装置が、事前設定された直径をもつ少なく
とも１つの光点を伝搬方向に対して垂直に放射し、もし
くは事前設定された長さと幅をもつ少なくとも１つの光
縞を伝搬方向に対して垂直に放射することを特徴とする
請求項１から２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】前記少なくとも１つの光学的な特性量
のうちの少なくとも１つが、前記第１の光学的装置によ
って放射された光の、測定面によって反射された第２の
部分を記録する前記フォトセンサの電気的及び／又はデ
ジタル式の測定信号に基づいて決定されることを特徴と
する請求項１から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】前記第１の光学的装置の光源のできる
だけすぐ近くに、及び／又は前記第３の光学的装置の１
つ又は複数の光源のできるだけすぐ近くに、及び／又は
少なくとも１つの前記フォトセンサのできるだけすぐ近
くに、少なくとも１つの温度測定装置が配置され、この
温度測定装置は、それぞれの光源及び／又はフォトセン
サの固有な温度を測定するために設けられており、それ
によって少なくとも１つの前記構造特性値及び／又は少
なくとも１つの前記光学的な特性量の温度修正された測
定を行うことが可能であることを特徴とする請求項１か
ら２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】前記多数のフォトセンサ上で少なくと
も１つの明エッジ／暗エッジの結像のカーブの少なくと
も一部が決定され、理想的なカーブと測定されたカーブ
との差異によって前記測定面に固有な断面高さ特性値が
決定されることを特徴とする請求項１から２６のいずれ
か１項に記載の装置。
【請求項２８】前記構造特性値が三角測量法によって
測定されることを特徴とする請求項１から２７のいずれ
か１項に記載の装置。
【請求項２９】前記少なくとも１つセンサのうちの少
なくとも１つが、前記第１の光学的装置によって放射さ
れて被測定表面によって反射された光の強度を測定し、
評価ユニットが、測定の地点について固有な位置特性値
を前記記憶装置に記憶し、評価ユニットが測定された強
度に基づいて、被測定表面と本装置との間の固有な間隔
特性値を決定してこれを前記記憶装置に記憶することを
特徴とする請求項１から２８のいずれか１項に記載の装
置。
【請求項３０】前記第１の光学的装置が、被測定表面
を走査するスキャン装置を有していることを特徴とする
請求項１から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】前記評価装置が、間隔特性値と位置特
性値とによって、少なくとも１つの構造特性値のうちの
少なくとも１つを決定することを特徴とする請求項１か
ら３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】前記評価装置が、被測定表面の構造の
勾配について、少なくとも１つの定量化された勾配特性
値を決定することを特徴とする請求項１から３１のいず
れか１項に記載の装置。
【請求項３３】前記評価装置が、被測定表面の構造の
エッジの鋭さについて、少なくとも１つの定量化された
尖鋭特性値を決定することを特徴とする請求項１から３
２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】前記少なくとも１つの構造特性判定値
が、前記少なくとも１つの構造特性値と、上述した固有
な光学的な量（光沢、光沢の曇り、画像鮮明度、オレン
ジピール）のうちの少なくとも１つに基づいて形成さ
れ、もしくは決定された固有の光学的な量（光沢、光沢
の曇り、画像鮮明度、オレンジピール）のそれぞれにつ
いて前記少なくとも１つの構造特性判定値が決定される
ことを特徴とする請求項１から３３のいずれか１項に記
載の装置。
【請求項３５】少なくとも１つの下側の限界値及び／
又は少なくとも１つの上側の限界値が、前記少なくとも
１つの構造特性値について、及び／又は前記少なくとも
１つの固有な光学的な特性量について、及び／又は前記
少なくとも１つの構造特性判定値について決定可能であ
り、この限界値を上回った場合ないし下回った場合には
メッセージが出力装置に発信され、もしくは警報信号が
発信されることを特徴とする請求項１から３４のいずれ
か１項に記載の装置。
【請求項３６】前記少なくとも１つの限界値のうちの
少なくとも１つが、少なくとも１つの基準表面の測定に
よって自動的に決定されることを特徴とする請求項１か
ら３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】入力装置が配置されており、この入力
装置には操作者が被測定表面についてのタイプ記号を入
力することができ、以降の測定結果は前記タイプ記号と
関連付けたうえで前記記憶装置に永続的にファイルされ
ることを特徴とする請求項１から３６のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項３８】追加的に入力／出力スイッチが配置さ
れており、操作者はスイッチを入れたときに音響的及び
／又は視覚的な信号によって、測定されるべき表面につ
いてのタイプ記号を前記入力装置に入力するよう促され
ることを特徴とする請求項１から３７のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項３９】操作者がタイプ変更コードを入力する
ことで、又はタイプ変更スイッチを操作することで前記
評価装置をタイプ変更モードに切り換え、別のタイプ記
号を入力してから以後の測定の結果は、この別のタイプ
記号と関連付けたうえで前記記憶装置に永続的にファイ
ルされることを特徴とする請求項１から３８のいずれか
１項に記載の装置。
【請求項４０】測定が終わるたびに操作者が前記入力
装置に操作者判定値を入力することで当該測定面を判定
することができ、この操作者判定値は少なくとも１つの
特性量及び特性値とともに、及び少なくとも１つの構造
特性判定値とともに前記記憶装置に永続的にファイルさ
れ、このとき操作者判定値は当該測定面の品質について
の操作者の主観的な尺度であり、かつこのとき操作者判
定値の数値範囲は“良”と“不良”に相当する少なくと
も２つの値を含んでいることを特徴とする請求項１から
３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】前記評価装置が、前記記憶装置にファ
イルされている操作者判定値の少なくとも一部と、これ
に帰属する特性量及び特性値とを、当該タイプ記号につ
いての少なくとも１つの限界値のうちの少なくとも１つ
を自動的に決定するために利用することを特徴とする請
求項１から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】本装置が測定面に対して相対的に、実
質的に同一距離の方向へ移動可能であり、この相対的な
移動を量的に検出する移動区間測定装置が設けられてお
り、さらに記憶装置が設けられていて、この記憶装置に
は、表面上の事前設定された測定地点に沿って測定され
た構造特性値及び／又は光学的な特性量が記憶されるこ
とを特徴とする請求項１から４１のいずれか１項に記載
の装置。
【請求項４３】少なくとも１つの測定用車輪が設けら
れており、この測定用車輪は測定中に測定されるべき表
面の上に載せられて、本装置と被測定表面との間で相対
回転が行われているあいだ回転することを特徴とする請
求項１から４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】前記少なくとも１つの測定用車輪のう
ちの少なくとも１つは、回転角発信器を備えており、こ
の回転角発信器は、測定用車輪が経過した回転角を表す
電気的な回転角信号を発信することを特徴とする請求項
１から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】特に請求項１から４４のいずれか１項
に記載の装置を用いて、構造体表面の品質を定量的に測
定するための方法において、被測定表面に事前設定された角度で光を向けるために、
第１の光源を備えた第１の光学的装置が設けられてお
り、少なくとも１つのフォトセンサを有している第２の光学
的装置が設けられており、このフォトセンサは当該測定
面に対する事前設定された第２の角度で方向付けられて
おり、それによって測定面から反射された光を記録し、
このときこの少なくとも１つのフォトセンサは、記録し
た光について固有である電気的な測定信号を発信し、評価装置が配置されており、この評価装置は測定フロー
を制御するとともに少なくとも１つのプロセッサ装置を
含んでいて、このプロセッサ装置は前記測定信号を記憶
装置に記憶し、出力装置が測定結果を出力し、評価装置がこの反射された光を評価し、その評価に基づ
いて、構造に規定された表面の特性を特徴付ける少なく
とも１つの構造特性値を導き出すことを特徴とする方
法。