JP3236643B2 - 水晶板の方向判別方法 - Google Patents

水晶板の方向判別方法

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JP3236643B2 JP32404391A JP32404391A JP3236643B2 JP 3236643 B2 JP3236643 B2 JP 3236643B2 JP 32404391 A JP32404391 A JP 32404391A JP 32404391 A JP32404391 A JP 32404391A JP 3236643 B2 JP3236643 B2 JP 3236643B2
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晋 東郷
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理学電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カット面に対して所
定の結晶格子面が傾斜しているような水晶板(例えば、
ATカット板)の方向を判別する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水晶のATカット板は、所定の結晶格子
面がカット面に対して所定の角度だけ傾斜するように規
定されている。この傾斜角を精度良く検査して、規定角
度からのずれを測定するのに、X線回折測定を利用する
ことが知られている。ところで、上記傾斜角を測定する
には、例えば正方形のATカット板を正しい方向に向け
てからX線回折のための試料台にセットする必要があ
る。ATカット板を間違った方向に向けていると、回折
X線を検出することができない。
【0003】従来、ATカット板を所定の方向に揃える
ためには、いくつかの方法が知られている。最も正確な
方法は、方向判別用のX線回折装置を利用して、ATカ
ット板が正しい方向に向いたときだけ回折X線が検出さ
れるようにX線光学系をセットしておく方法である。
【0004】また、ATカット板に方向の目印をつけて
おく方法もある。これは、例えば正方形の四つの頂点の
うち、隣り合う二つの頂点に面取りを形成しておく方法
である。これにより、作業者が肉眼で方向判別をするこ
とができる。さらに、このATカット板を自動的に方向
判別するには、光学的に上記面取りを検出してやればよ
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】X線回折測定による方
向判別は、方向判別のためにX線源やX線検出器を必要
とし、非常に高価なものとなる。また、ATカット板に
面取りを施して、これを光学的に検出するという方法
は、ATカット板に必ず面取りを施す必要があるという
制約があり、さらにATカット板の頂点の欠けなどによ
って判別誤りが起きやすい。この発明の目的は、比較的
簡便な装置で正確に結晶板の方向を判別する方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の方法は、2枚
の偏光素子の間に水晶板を配置したときに、この光学系
を通過した光の強度が水晶板の方向に依存する、という
現象を利用している。すなわち、この発明は、カット面
に対して所定の結晶格子面が傾斜しているような水晶板
の方向を判別する方法において、光源から受光素子に至
る光路の途中に第1の偏光素子と第2の偏光素子を配置
する段階と、前記二つの偏光素子の間に水晶板を配置す
る段階と、第1の偏光素子と水晶板と第2の偏光素子と
を経由した光を受光素子で検出する段階と、水晶板をそ
のカット面に垂直な軸の回りに回転させて、前記検出し
た光の強度に基づいて水晶板の方向を判別する段階、と
を有することを特徴としている。この場合、第1の偏光
素子を通過した光は、水晶板を透過してから第2の偏光
素子に到達しても、水晶板で反射してから第2の偏光素
子に到達しても、水晶板の方向判別に使うことができ
る。
【0007】より具体的な方法としては、矩形の水晶板
を前記二つの偏光素子の間で90°ずつ回転させて、前
記通過光の強度が所定のしきい値より大きいとき、また
は小さいときに、水晶板が所定の方向を向いていると判
定することができる。
【0008】
【作用】二つの偏光素子を互いに90°回転させた状態
で平行に配置すると、この二つの偏光素子を通過してく
る光の強度はほとんど零になる。これらの二つの偏光素
子の間に水晶板を配置すると、この光学系を通過してく
る光の強度は必ずしも零にならない。しかも、水晶板を
その面内で回転させることによって通過光の強度が変化
する。したがって、検出した光の強度と水晶板の回転角
との関係をあらかじめ求めておけば、水晶板の方向を判
別することが可能となる。
【0009】
【実施例】図1は、この発明の一実施例を示す斜視図で
ある。第1の偏光板2と第2の偏光板4を互いに90°
回転させた状態で平行に配置する。光源6からの光は第
1の偏光板2と第2の偏光板4を通過して、集光用のレ
ンズ8を通り、受光装置10で検出されるようになって
いる。光源6からの光は第1の偏光板2によって直線偏
光となり、水晶のATカット板12が存在しない状態で
は、この直線偏光が第2の偏光板4で遮断されて、通過
光はほとんど零になる。
【0010】二つの偏光板2と4の間にATカット板1
2を挿入すると、第2の偏光板4を通過してくる光の強
度は必ずしも零にならない。ATカット板12をそのカ
ット面に垂直な軸の回りに回転させると、その回転角に
応じて通過光の強度が変化する現象が確認された。図1
は光の進行方向とATカット板のカット面(表面)とが
直角になっている状態を示しているが、この直角以外の
任意の角度で傾斜していても同様の現象が生じることが
確認された。図2は、光の進行方向がATカット板12
のカット面に対して40°傾斜している状態を示す正面
図である。
【0011】図3はATカット板の面内回転角と通過光
の強度との関係を示したグラフであり、図2に示す光学
系で測定したものである。横軸にはATカット板のカッ
ト面に垂直な軸14の回りの回転角をとってある。な
お、通過光の強度が零になる位置での回転角を0°とし
てある。縦軸は受光装置の出力を電気信号に変換したと
きの検出電圧であり、これは通過光の強度に比例する。
このグラフから次のことが分かる。 (1)通過光の強度はATカット板の回転角に依存して
大きく変化する。 (2)通過光の強度が極大値をとる回転角が四つあり、
その角度は40°、110°、208°、328°であ
る。この四つの角度の互いの間隔は、90°またはその
倍数からずれている。 (3)通過光の強度が極小値をとる回転角も四つあり、
その角度は0°、80°、148°、285°である。
この四つの角度の互いの間隔は、やはり、90°または
その倍数からずれている。
【0012】次に、ATカット板を所定の方向に揃える
手順を説明する。使用したATカット板の形状は正方形
であって、その四つの頂点のうち、隣り合う二つの頂点
に面取りを施してあるものを使用している。まず、2枚
の偏光板2と4を互いに90°ずらして平行に配置し、
通過光の強度が零になるようにする。次に、ATカット
板12を図1に示す姿勢(すなわち、面取りに挟まれた
辺が、図1の左手前にくるような姿勢)にして、偏光板
2と4の間に挿入する。そして、通過光の強度が最小に
なるように、二つの偏光板2と4を、その面内で同方向
に同一角度だけ回転する。これで偏光板の調整が完了す
る。さらに、通過光の検出出力電圧に対して、図3の破
線18で示すしきい値を設定する。そして、この出力電
圧がしきい値18より小さいときに判定回路からハイレ
ベルの信号を出力するようにし、しきい値18より大き
いときにはロウレベルの信号を出力するようにする。以
上で、準備が完了する。
【0013】次に、方向判別をしたいATカット板12
を、2枚の偏光板2と4の間に矢印16の方向から挿入
する。このとき、ATカット板は、正方形の任意の一辺
が矢印16の向きに平行になった状態で搬送されてく
る。すなわち、ATカット板12は、互いに90°ずつ
ずれた4種類の方向のうちのいずれかの方向を向いてい
ることになる。この状態で通過光の強度を検出する。も
し、ATカット板12が図1に示す姿勢になっていると
すれば、通過光の検出強度は図3の回転角0°の状態と
なる。すなわち、検出出力はしきい値18を下回り、判
定回路からはハイレベルの信号が出力される。これによ
り、ATカット板12は所定の正しい方向を向いている
と判定され、そのままの向きで矢印17の方向に搬出さ
れる。
【0014】もし、ATカット板12が図1に示す以外
のその他の三つの向きのいずれかを向いているときは、
検出出力は図3の回転角90°、180°、270°の
いずれかの状態となり、このときは、いずれの状態でも
検出出力がしきい値18を上回る。したがって、判定回
路からはロウレベル信号が出力される。判定回路からロ
ウレベル信号が出力されたら、ATカット板12を回転
装置によって面内で90°回転させて、同様に通過光を
検出する。そして、判定回路からハイレベルが出力され
るまで同様の作業を繰り返す。最大でも4回の判定を行
えば、必ずハイレベル信号を得ることができて、そのと
きにATカット板12は図1に示す向きを向いているこ
とになる。そして、正しい方向に向いたATカット板1
2は矢印17の方向に搬送される。
【0015】このようにして、次々にATカット板を偏
光板の間に挿入していけば、矢印17の方向に出ていく
ATカット板12は、常に一定の方向に揃うことにな
る。
【0016】上述の実施例では、ATカット板12の寸
法は9×9mmで、厚さが0.2mmのものを用いた。
光源6には波長670nmの半導体レ−ザを用い、受光
装置10にはフォトトランジスタを用いた。実施例で
は、判別の効果を肉眼で確認するために、面取りを施し
てあるATカット板を使用したが、面取りを施してない
ATカット板を用いても正確に特定の方向に揃えること
ができる。
【0017】この発明は上述の実施例に限定されず、次
のような変更が可能である。 (1)上述の実施例では、水晶板を透過する光が第2の
偏光素子に到達するような光学系になっているが、水晶
板で反射した光が第2の偏光素子に到達するような光学
系にしても同様な方向判別が可能である。
【0018】(2)光源としては半導体レ−ザのほかに
も、He−Neレ−ザと白色光でも実験を行ったが、図
3と同様のグラフが得られた。
【0019】(3)上述の実施例では、通過光の検出出
力が最小値となるようにATカット板を回転させて方向
を揃えていたが、これとは逆に、通過光の検出出力が最
大値になるようにATカット板を回転させて方向を揃え
ることもできる。この場合は、図1の回転角208°の
位置が、回転角の0°になるように偏光板を設定し直し
て、最大ピ−ク電圧よりも少し低いところにしきい値を
設定すればよい。そして、検出出力がしきい値よりも大
きいときにATカット板が所定の方向を向いていると判
定すればよい。ただし、光源の強度の変動などが原因し
て、検出出力が変動する恐れがあるので、注意する必要
がある。これを避けるには、光源の強度を一定にするた
めの工夫が必要となる。
【0020】(4)ATカット板に対する光の入射角は
40°以外でも図3と同様のグラフが得られた。このこ
とは、図1に示すように垂直にした場合でも同様であ
る。ただし、傾斜したほうが、極小値間または極大値間
の角度間隔が90°またはその倍数からずれる度合いが
大きくて有利なようである。
【0021】(5)使用できる水晶板としては、上述の
ATカット板のほかに、BTカット板、FCカット板、
ITカット板、LCカット板、SCカット板、RTカッ
ト板などがある。
【0022】(6)上述の実施例では、矩形の水晶板を
90°ずつ回転させているが、例えば円形の水晶板の方
向判別をするなどの場合には、水晶板を面内で連続回転
させて所定の方向を見付けるようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】この発明は、2枚の偏光素子の間に水晶
板を配置して、この光学系を通過した光の強度を検出す
ることによって水晶板の方向を判別するようにしたの
で、X線回折による方向判別に比べると比較的簡単な装
置ですむという利点があり、また、光学的に形状を判別
することによって方向判別をする方法に比べると水晶板
に面取りなどの目印を施さなくてもよいという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の斜視図である。
【図2】水晶板に対する光の入射方向を傾斜させた状態
を示す正面図である。
【図3】水晶板の面内回転角と通過光の検出強度との関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
2 第1の偏光板 4 第2の偏光板 6 光源 10 受光装置 12 水晶のATカット板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01B 11/26 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カット面に対して所定の結晶格子面が傾
    斜しているような水晶板の方向を判別する方法におい
    て、 光源から受光素子に至る光路の途中に第1の偏光素子と
    第2の偏光素子を配置する段階と、 前記二つの偏光素子の間に水晶板を配置する段階と、 第1の偏光素子と水晶板と第2の偏光素子とを経由した
    光を受光素子で検出する段階と、 水晶板をそのカット面に垂直な軸の回りに回転させて、
    前記検出した光の強度に基づいて水晶板の方向を判別す
    る段階とを有し、 矩形の水晶板を前記二つの偏光素子の間で90°ずつ回
    転させて、前記検出した光の強度が所定のしきい値より
    大きいとき、または小さいときに、水晶板が所定の方向
    を向いていると判定することを特徴とする水晶板の方向
    判別方法。
  2. 【請求項2】 前記水晶板を透過した光が前記第2の偏
    光素子に達することを特徴とする請求項1記載の方向判
    別方法。
  3. 【請求項3】 前記水晶板で反射した光が前記第2の偏
    光素子に達することを特徴とする請求項1記載の方向判
    別方法。
  4. 【請求項4】 前記水晶板がATカット板であることを
    特徴とする請求項1記載の方向判別方法。
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