JPH01267441A - 複屈折測定方法およびその測定装置 - 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］ 本発明は、光デイスク基板等の板状部材の複屈折を測定
する方法およびその測定装置に関する。

［従来技術］ レーザ光等により情報の記録および再生を行う光ディス
クに用いられる基板には多くの光学特性が要求される。

中でも複屈折は非常に重要な品質項目の一つである。基
板の複屈折が大きいと、光ディスクの信号出力、ノイズ
等に著しい悪影響をおよぼすとされている。

従来より基板の複屈折を測定する方法としては、セナル
モン法による測定方法が知られている。即ち、既知の偏
光方向を持つ偏光板により偏光された光（直線偏光）を
基板に入射・透過させると、基板を透過した光は楕円偏
光になり、基板の持っている複屈折の大きさに相当して
偏波面が回転する。このことを利用して、この偏波面の
回転角度を測定することにより基板の持っている複屈折
の大きさを求める方法である。

ま、た、近年、基板の厚み方向の複屈折も重要視される
ようになり、例えば基板の垂直方向から一定角度（主に
、３０°）傾けた光を複数方向（主に、３０°毎に１２
方向）から入射させ、各々得られた測定値を複屈折楕円
体のリタデーション計算式に代入することにより、基板
の厚み方向の複屈折を求める方法が検討されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、セナルモン法は楕円偏光の僅かな強度比を検光
子の回転により測定するため、その僅かな強度比を電気
的に増幅しており、特に基板の複屈折が小さい場合には
、非常に小さな角度を測定しなければならず、ノイズ等
の影響を受は易く、測定データの信頼性が不十分である
場合があった。

また、上記従来の方法では、いずれも測定手順が煩雑で
、特に基板の全域にわたって、複屈折を測定する場合は
著しく時間を要していた。

本発明は従来の方法に比べ、短時間で小さな複屈折を測
定できる複屈折測定方法およびその測定装置を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、偏光方向が互いに直交し、がっ面が互いに平
行になるよう配置した一組の偏光板の間に板状部材を置
き、第一の偏光板に光を入射させ、第二の偏光板を透過
した光の光量を測定することにより、前記板状部材の複
屈折を求めることにある。

［作用］ 元来、偏光方向が互いに直交し、かつ面が互いに平行に
なるよう配置した一組の偏光板の第一の偏光板に光を入
射しても、第二の偏光板に入射する光は第二の偏光板が
もっている偏光方向とは直交する方向にのみ偏光された
光であるため、第二の偏光板からは光は透過してこない
。本発明によれば、偏光方向が互いに直交し、かつ面が
互いに平行になるよう配置した一組の偏光板の間に板状
部材を置いているので、第一の偏光板に光を入射すれば
、板状部材の複屈折により、板状部材を通過して第二の
偏光板に入射する光は楕円偏光となるため、その偏光方
向の内、第一の偏光板の偏光方向以外の偏光成分が第二
の偏光板を透過してくる。この透過光は、板状部材を透
過する際に分極した異常光線、即ち複屈折光である。し
たがって、この透過してくる光の光量が板状部材の複屈
折の大きさに相当するものとなる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づき、詳細に説明する。

第１図は本発明複屈折測定装置の一例を示す断面図、第
２図は本発明複屈折測定方法の原理を示す模式図である
。

第１図、第２図において、板状部材４の光源側表面のい
かなる場所に対しても一定量の光量が入射できるよう配
置した光源１から発せられた自然光等の全方向に振動す
る入射光７（第２図中、振動方向は９に模式的に矢印で
示した。）は、一定方向（第２図においては、垂直方向
）に偏光方向をもった偏光板２に入射し、透過して行（
。

偏光板２を透過した光は、偏光板２の偏光方向に偏光さ
れた直線偏光（第２図においては、垂直偏光１０）とな
る。この直線偏光（垂直偏光１０）は、偏光板２に平行
になるよう配置された板状部材４に入射し、透過して行
く。

板状部材４を透過した光は、板状部材４に複屈折がある
と、楕円偏光１１となる。この楕円偏光１１の偏光板２
の偏光方向と直角方向に振動する偏光成分（第２図にお
いては、水平偏光成分１２）が板状部材４の複屈折の大
きさに対応するものである。この楕円偏光１１は、偏光
板２とその偏光方向が互いに直交するよう（第２図にお
いては、水平方向）、かつ偏光板２および板状部材４に
平行になるよう配置された偏光板３に入射し、透過して
行く。

偏光板３を透過した光は、偏光板３の偏光方向に偏光さ
れた直線偏光（第２図においては、水平偏光１３）とな
る。この直線偏光（水平偏光１３）は、入射した楕円偏
光１１の偏光板２の偏光方向と直角方向に振動する偏光
成分１２である。この偏光板３を透過した光は、その光
の投影断面積が一定になるよう配置した入射先制？ｉｆ
ｆ板６により、投影断面積が一定量に制御されて、受光
部５でその光量が集光、計測される。

なお、板状部材４に複屈折がないと、板状部材４を透過
した光は、板状部材４に入射された偏光板２の偏光方向
に偏光された直線偏光（第２図においては、垂直偏光１
０）のままであり、偏光板３に入射されても、偏光板３
を透過して行かない。

したがって、受光部５で集光される光量はゼロとなる。

第３図は本発明の複屈折測定装置の他の例の概念を示す
断面図である。第３図において、電動機等の回転系１４
と偏光板２の間には、入射光７を発光させるための光源
１を配置する。

電動機等の回転系１４に直結した回転軸１５に一定方向
に偏光方向をもった偏光板２を取りつける。このとき、
偏光板２は回転軸１５とその板面が直角になるように取
りつける。さらに回転軸１５の回転中にスリップしたり
、板面が波打ったりしないように取りつける。そのため
複屈折がない透明なガラス、合成樹脂板等を支持板とし
て偏光板２の片面または両面に沿わせて取りつけてもよ
い。

次いで、その上部に複屈折を測定しようとする板状部材
４を板状部材取付治具１６を介して回転軸１５に取りつ
ける。このとき、板状部材４は回転軸１５とその板面が
直角になるように取りつける。また、回転軸１５の回転
中にスリップしない程度に強固に取りつける。

次いで、その上部に偏光板２の偏光方向とその偏光方向
が直交するよう、かつ偏光板２および板状部材４とその
板面が平行になるよう、偏光板３を板状部材取付治具１
６を介して回転軸１５に取りつける。このとき、偏光板
３は回転軸１５とその板面が直角になるように取りつけ
る。即ち、偏光板３は、偏光板２および板状部材４にそ
の板面が測定中に平行に保たれるよう取りつける。さら
に、回転軸１５の回転中にスリップしたり、板面が波打
ったりしないようにとりつける。そのために、偏光板２
の取りつけの場合と同様に複屈折がない透明なガラス、
合成樹脂板等を支持板として偏光板３の片面または両面
に沿わせて取りつけてもよい。

また図中、板状部材取付治具１６は、径が小さく、薄い
ドーナツ状のアルミニウムリングを用いた。この板状部
材取付治具１６は、その材質、透明性は特に制約を受け
るものではない。さらに、板状部材取付治具１６は、板
状部材４、偏光板２または偏光板３と路間−の大きさの
複屈折がない透明なガラス、合成樹脂板等であってもよ
い。

さらに、その上部に入射光の投影断面積が一定になるよ
うにその前面または側面に入射光制御板６を取りつけた
受光部５を配置する。受光部５は回転軸１５の回転面に
対して、半径方向に移動できるような機構を備えていて
もよい。なお、入射光制御板６は図ではコの字形のもの
で示したが、入射光の投影断面積が一定になるようなス
リットを設けた板状体のようなものであってもよく、要
は入射光の投影断面積４が一定になるような機能をもつ
ものであればよ（、特に制限されるものではない。

また図中、偏光方向が互いに直交し、かつ面が互いに平
行になるよう配置した一組の偏光板は、回転軸の回転中
に板状部材とともに同一速度で回転する例を示したが、
停止したままの状態であってもよい。

以上述べた本発明複屈折測定装置の例は、いずれも光源
からの光が下から上へ向かう例であるが、光が上から下
へ向かうよう構成されても、光が水平方向へ向かうよう
構成されてもよい。

第３図において、板状部材４の成る一箇所の複屈折を測
定するための基本操作は、第１図、第２図の説明で述べ
た通りである。板状部材４の複数箇所の複屈折を測定す
るためには、以下のような操作をすればよい。例えば、
板状部材４が光デイスク基板のような円板状物であって
、その円板状物の略全域の複屈折を測定したいときには
、回転軸１５を順次少しづつ回転させて、所望の箇所を
順次測定していけば、円周方向の複屈折を連続的に測定
することができる。また、測定毎に受光部５を半径方向
に移動させて、所望σ箇所を順次測定していけば、半径
方向の複屈折を測定することができる。この回転軸１５
の回転と受光部５の半径方向の移動を組み合わせれば、
円板状物の略全域の複屈折を測定することができる。

以上述べた測定方法はいずれも板状部材４の面内複屈折
および厚み方向複屈折を含んだ複屈折を測定する測定方
法である。

一方、板状部材４の面内の複屈折、厚み方向の複屈折を
別々に求めるためには、第１手順として、入射光制御板
６が制御する入射光の投影断面積を斜めの入射光を含ま
ない、即ち第１図の入射光８を含まない光（受光部５に
対し垂直に入射する光）となるよう入射光制御板６のス
リット間隔ｔを十分に狭くして、受光部５に入射する光
量を測定する。このときの光量をり、とする。このり。

が板状部材４の面内の複屈折となる。

次いで、第２手順として、入射光制御板６が制御する入
射光の投影断面積を斜めの入射光を含んだ、即ち第１図
の入射光８を含んだ光となるよう入射光制御板６のスリ
ット間隔ｔを拡げて、受光部５に入射する光量を測定す
る。このときの光量をＬ２とし、式：Ｌｔ＝Ｌｚ　　ｔ
ｌにより、Ｌｌを求める。このＬｔが板状部材４の厚み
方向の複屈折となる。

以上のように、入射光制御板６のスリット間隔ｔを調整
するだけで、板状部材４の面内の複屈折および厚み方向
の複屈折を同一の測定操作で比較的短時間で測定するこ
とができる。

また、本発明複屈折測定方法による測定光量とセナルモ
ン法による複屈折との相関を調べるため、射出成形によ
りその複屈折が異なる６種類のポリカーボネート樹脂の
光デイスク基板を作成し、それら６種類の光デイスク基
板を本発明複屈折測定方法およびセナルモン法にて測定
した。その結果を第４図に示した。第４図において、縦
軸は本発明複屈折測定方法により測定した光量を示し、
横軸はセナルモン法により測定した複屈折を示す。

第４図から明らかなように、本発明複屈折測定方法によ
る測定光量とセナルモン法による複屈折との間には、高
い相関性があり、本発明複屈折測定方法により高精度に
複屈折を求めることができることが分かる。

［効果］ 以上のように、本発明は、偏光方向が互いに直交し、か
つ面が互いに平行になるよう配置した一組の偏光板の間
に板状部材を置き、第一の偏光板に光を入射し、第二の
偏光板を透過した光の光量を測定することにより、測定
した光量がそのまま板状部材の複屈折の大きさに相当す
るものとなるので、簡便かつ迅速に、しかも小さい複屈
折を測定することができるという効果を奏する。

また、本発明複屈折測定装置において、一組の偏光板お
よび板状部材を同軸で回転し、かつ受光部を回転軸の半
径方向に移動させれば、板状部材のいかなる部分の複屈
折でも連続的もしくは断続的に短時間で測定することが
できるという効果も奏する。

また、本発明複屈折測定装置は、入射光制御板のスリッ
ト間隔を調整するだけで、板状部材の面内および厚み方
向の複屈折を同時もしくは別々に、簡便かつ迅速に測定
することができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明複屈折測定装置の一例を示す断面図、第
２図は本発明複屈折測定方法の原理を示す模式図、第３
図は本発明複屈折測定装置の他の例を示す断面図、第４
図は本発明複屈折測定方法による測定光量と従来の複屈
折測定方法による複屈折との相関を示すグラフである。 ２．３・・−偏光板、４−板状部材、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏光方向が互いに直交し、かつ面が互いに平行に
   なるよう配置した一組の偏光板の間に板状部材を置き、
   第一の偏光板に光を入射させ、第二の偏光板を透過した
   光の光量を測定することにより、前記板状部材の複屈折
   を求めることを特徴とする複屈折測定方法。
2. （２）偏光方向が互いに直交し、かつ面が互いに平行に
   なるよう配置した一組の偏光板と、第一の偏光板に光を
   照射する光源と、第二の偏光板を透過した光の光量を測
   定する光量測定手段とからなり、前記一組の偏光板の間
   に板状部材を配置して、該板状部材の複屈折を測定する
   ことを特徴とする複屈折測定装置。
3. （３）前記板状部材をその略中央を回転軸に固定して回
   転させる手段を備えた特許請求の範囲第２項記載の複屈
   折測定装置。
4. （４）前記光量測定手段を移動させる手段を備えた特許
   請求の範囲第２項又は第３項記載の複屈折測定装置。