JPH0434338A - 複屈折測定方法およびその装置 - Google Patents
複屈折測定方法およびその装置Info
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- JPH0434338A JPH0434338A JP14227990A JP14227990A JPH0434338A JP H0434338 A JPH0434338 A JP H0434338A JP 14227990 A JP14227990 A JP 14227990A JP 14227990 A JP14227990 A JP 14227990A JP H0434338 A JPH0434338 A JP H0434338A
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- Japan
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- analyzer
- light
- sample
- polarizer
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
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、透光性のあるいは半透光性の試料のレタデー
ション（位相差）および複屈折率を測定する方法および
その装置に関するものである。
ション（位相差）および複屈折率を測定する方法および
その装置に関するものである。
各種製造工場において、透光性のあるいは半透光性の誘
電体シートが製造されるが、例えばプラスチックシート
はシート成型時の延伸によって異方性が現れる。この延
伸度合によって、シートの引張強度が異なるとか、ある
いはまた熱膨張係数が方向によって異なったりして、加
熱時の熱変形に異方性が現れ、従って寸法安定性の面か
ら、シートを構成するプラスチック分子の配向性の管理
が重要となっている。
電体シートが製造されるが、例えばプラスチックシート
はシート成型時の延伸によって異方性が現れる。この延
伸度合によって、シートの引張強度が異なるとか、ある
いはまた熱膨張係数が方向によって異なったりして、加
熱時の熱変形に異方性が現れ、従って寸法安定性の面か
ら、シートを構成するプラスチック分子の配向性の管理
が重要となっている。
従来は、プラスチックシート等の分子配向性は、Ｘ線回
折パターン、赤外線二色性、力学的強度の縦横比等の測
定によって調べられてきた。しかし、これらの方法によ
る配向性の測定にはかなりの時間を要する。
折パターン、赤外線二色性、力学的強度の縦横比等の測
定によって調べられてきた。しかし、これらの方法によ
る配向性の測定にはかなりの時間を要する。
そのため、例えばシート成型時に目標とする配同性が達
成されているかどうかを、短時間で検知して、その結果
を製造工程にフィードバンクし、配向性を制御すること
は現状では困難である。このため、本発明者等は直線偏
光を用い試料の異方性を測定する光学的な手段を先に提
案した（特開昭６２−１５７５４９号）。
成されているかどうかを、短時間で検知して、その結果
を製造工程にフィードバンクし、配向性を制御すること
は現状では困難である。このため、本発明者等は直線偏
光を用い試料の異方性を測定する光学的な手段を先に提
案した（特開昭６２−１５７５４９号）。
この方法は、試料に直線偏光を入射させ、試料透過光を
検光子を通して測光し、入射光の偏光と検光子の角度関
係を固定して、入射光と検光子と試料とを相対的に回転
させ、この回転角と測光出力との関係により試料の異方
性を測定するものである。
検光子を通して測光し、入射光の偏光と検光子の角度関
係を固定して、入射光と検光子と試料とを相対的に回転
させ、この回転角と測光出力との関係により試料の異方
性を測定するものである。
而して、測定時間（試料を、相対的に１回転するに要す
る時間をいう、）については、試料を３６０度回転させ
ることにより従来よりも簡単且つ短時間に測定できるよ
うになった。しかし、この方法によりプロットされた測
光出力の結果は、前記の公開公報の第４頁に記載された
第２図、あるいはまた第３図に明らかなように、３６０
度を回転する間に４個の極大値と極小値が現れ、出力ア
ンプの応答性を考慮すると、測定時間を速くできないと
いう限界がある。
る時間をいう、）については、試料を３６０度回転させ
ることにより従来よりも簡単且つ短時間に測定できるよ
うになった。しかし、この方法によりプロットされた測
光出力の結果は、前記の公開公報の第４頁に記載された
第２図、あるいはまた第３図に明らかなように、３６０
度を回転する間に４個の極大値と極小値が現れ、出力ア
ンプの応答性を考慮すると、測定時間を速くできないと
いう限界がある。
本発明は、透光性のあるいは半透光性の誘電体シートの
レタデーション（位相差）および複屈折率を簡単に、極
めて短時間に且つ精度よく測定できる、複屈折測定方法
およびその装置を擾供しようとするものである。
レタデーション（位相差）および複屈折率を簡単に、極
めて短時間に且つ精度よく測定できる、複屈折測定方法
およびその装置を擾供しようとするものである。
本発明は、試料と検光子とを相対的に回転させながら、
円偏光させた光を試料面にほぼ垂直に入射させ、試料透
過光を検光子を通して受光素子に入射させて測光し、そ
のときの測光データと回転角との関係から試料のレタデ
ーション（位相差）および複屈折率を算出することを特
徴とする複屈折測定方法、および試料と検光子とを相対
的に回転させながら、Ａ波長板を用いて円偏光させた光
を試料面にほぼ垂直に入射させ、試料透過光を検光子を
通して受光素子に入射させて測光し、そのときの測光デ
ータと回転角との関係から試料のレタデーシシン（位相
差）および複屈折率を算出することを特徴とする複屈折
測定装置である。
円偏光させた光を試料面にほぼ垂直に入射させ、試料透
過光を検光子を通して受光素子に入射させて測光し、そ
のときの測光データと回転角との関係から試料のレタデ
ーション（位相差）および複屈折率を算出することを特
徴とする複屈折測定方法、および試料と検光子とを相対
的に回転させながら、Ａ波長板を用いて円偏光させた光
を試料面にほぼ垂直に入射させ、試料透過光を検光子を
通して受光素子に入射させて測光し、そのときの測光デ
ータと回転角との関係から試料のレタデーシシン（位相
差）および複屈折率を算出することを特徴とする複屈折
測定装置である。
本発明の複屈折測定方法およびその装置を、図面に基づ
きさらに詳細に説明する。
きさらに詳細に説明する。
第１図において、ＰＰ’は偏光子および検光子を通過し
た偏光波の振動方向、ＯＡは偏光子を通過した偏光波の
振幅、ＯＢはＡ波長板を通過した円偏波の振幅、０αお
よびＯＢは試料中での光波の振動方向、ＯＣおよびＯＤ
は検光子を通過した偏光波の振幅である。ここでＰＰ’
とＯαのなす角をθとすると、 ０Ｃ＝Ｂｃｏｓθ （１１０
Ｄ＝Ｂｓｉｎθ ここで、αはシートにおける偏光の振幅透過率で、はと
んどのプラスチックで０α、０β方向に関して等しい。
た偏光波の振動方向、ＯＡは偏光子を通過した偏光波の
振幅、ＯＢはＡ波長板を通過した円偏波の振幅、０αお
よびＯＢは試料中での光波の振動方向、ＯＣおよびＯＤ
は検光子を通過した偏光波の振幅である。ここでＰＰ’
とＯαのなす角をθとすると、 ０Ｃ＝Ｂｃｏｓθ （１１０
Ｄ＝Ｂｓｉｎθ ここで、αはシートにおける偏光の振幅透過率で、はと
んどのプラスチックで０α、０β方向に関して等しい。
ＯＣとＯＤの合成波の振幅をＡｐとし、ＯＣとＯＤの位
相差をδとすると、 Ａｐ” ＝ＯＣ” ＋ＯＤ” ＋ ２０Ｃ・０Ｄｃｏｓδ （２）であ
り、（１）式で書き変えると、 Ａｐ” ＝Ｂ” （１＋ ｓｉｎ” ２θ” ｃｏ
ｓδ）（３）（３）式にθ＝０、π／４の値を入れてＡ
ｐを求めると、 θ””ＯＡｐｍ、Ｄ” ＝Ｂ” （
４１θ−４／４ Ａｐ、イ＝Ｂ”（１＋ｃｏｓδ）（
５）上式で左辺は測光値に対応するがら、θ−０、π／
４における測光値から（６）式のようにｃｏｓδを求め
ることができる。
相差をδとすると、 Ａｐ” ＝ＯＣ” ＋ＯＤ” ＋ ２０Ｃ・０Ｄｃｏｓδ （２）であ
り、（１）式で書き変えると、 Ａｐ” ＝Ｂ” （１＋ ｓｉｎ” ２θ” ｃｏ
ｓδ）（３）（３）式にθ＝０、π／４の値を入れてＡ
ｐを求めると、 θ””ＯＡｐｍ、Ｄ” ＝Ｂ” （
４１θ−４／４ Ａｐ、イ＝Ｂ”（１＋ｃｏｓδ）（
５）上式で左辺は測光値に対応するがら、θ−０、π／
４における測光値から（６）式のようにｃｏｓδを求め
ることができる。
シートの異方性に関して、ｃｏｓδは測定上重要な因子
である。
である。
シートのＯα方向の偏光に対する屈折率をｎｌ、シート
のＯβ方向の偏光に対する屈折率をｎ２とし、シートの
厚さをｄ、波長をλとすると、で与えられる。
のＯβ方向の偏光に対する屈折率をｎ２とし、シートの
厚さをｄ、波長をλとすると、で与えられる。
従って、シートの厚さを測定しておけば、ｃｏｓδの値
から（ｎｌ−ｎ２）を算出することができ、この（ｎｌ
−ｎ２）がシートの配向度を表す複屈折率Δｎとなる。
から（ｎｌ−ｎ２）を算出することができ、この（ｎｌ
−ｎ２）がシートの配向度を表す複屈折率Δｎとなる。
ところで、Ａｐ２をθで微分すると、
ｄθ
ここで（８）式の右辺を０とおけば、
また、Ａｐをθで２回微分すると、
Ｑ（１式においてθ＝π／４．３／４πを入れると、４
ｄθ２ ４ ｄθ２ 上式（９）ａυ＠より、θを３６０＠回転させたときの
各角度における検光子の透過光の強さを図示すると、第
２図のような形になり、極大値と極小値をそれぞれ２個
持つ右上がりのグラフになる。
ｄθ２ ４ ｄθ２ 上式（９）ａυ＠より、θを３６０＠回転させたときの
各角度における検光子の透過光の強さを図示すると、第
２図のような形になり、極大値と極小値をそれぞれ２個
持つ右上がりのグラフになる。
なお、第２図はｃｏｓδ〉０の条件の場合であるが、ｃ
ｏｓδ〈０の条件の場合は右下がりのグラフになる。
ｏｓδ〈０の条件の場合は右下がりのグラフになる。
また、第３図は、横軸に角度また縦軸に検光子の透過光
の強さを取り、従来の直線偏光を用いて測定した結果を
Ａに示し、本発明の円偏光を用いて測定した結果をＢに
示し、両者を比較して図示したものである。
の強さを取り、従来の直線偏光を用いて測定した結果を
Ａに示し、本発明の円偏光を用いて測定した結果をＢに
示し、両者を比較して図示したものである。
検出信号をアンプに通す際に、シートの回転が極めて速
くなると、特に極小値と極大値付近において増幅回路り
のアンプの遅れのため誤差が生じる。
くなると、特に極小値と極大値付近において増幅回路り
のアンプの遅れのため誤差が生じる。
第４図は、増幅回路を模式的に表したもので、ゲインＧ
は図のように抵抗をＲ，Ｒｏ、コンデンサの容量をＣと
すると、 位相を００とすると、 θｏ＝ｔａｎ−１２＊ｆｃＲＱ４） であり、ゲインＧと位相差θＯは周波数ｆの関数となっ
ている。
は図のように抵抗をＲ，Ｒｏ、コンデンサの容量をＣと
すると、 位相を００とすると、 θｏ＝ｔａｎ−１２＊ｆｃＲＱ４） であり、ゲインＧと位相差θＯは周波数ｆの関数となっ
ている。
第３図の結果からも明らかなように、円偏光の場合は周
波数ｆが直線偏光の１／２であり、シートを一回転させ
る時間を１／２にすれば、直線偏光と同条件になる。即
ち、直線偏光を用いたときの限界の測定速度の２倍の速
度で測定が可能となる（ゲイン及び位相が同一となる）
。
波数ｆが直線偏光の１／２であり、シートを一回転させ
る時間を１／２にすれば、直線偏光と同条件になる。即
ち、直線偏光を用いたときの限界の測定速度の２倍の速
度で測定が可能となる（ゲイン及び位相が同一となる）
。
以下に、具体例として第５図に示すように、シーｌ）を
回転させずに固定のままで、一方偏光子（２）とＡ波長
板（３）と検光子（４）を同期回転させながら測定する
場合に基づき、本発明を説明する。
回転させずに固定のままで、一方偏光子（２）とＡ波長
板（３）と検光子（４）を同期回転させながら測定する
場合に基づき、本発明を説明する。
シート（１）を、％波長板と検光子との間隙に保持する
ために、例えばシート固定部（５）が設置される。
ために、例えばシート固定部（５）が設置される。
偏光子と２波長板と検光子の同期回転は、第５図に示す
ように外周にベルト溝を有する回転リング（６）に偏光
子と騒波長板と検光子を設置し、回転用モーター（７）
で回転軸（８）とベルト（９）を介して回転リングを同
期回転させることにより得られる。
ように外周にベルト溝を有する回転リング（６）に偏光
子と騒波長板と検光子を設置し、回転用モーター（７）
で回転軸（８）とベルト（９）を介して回転リングを同
期回転させることにより得られる。
偏光子と検光子の偏光方向は平行に、またＡ波長板の偏
光方向は偏光子と検光子の偏光方向と４５″の角度をな
すように設定されている。検光子の下には、受光素子α
ψが設置されており、これより出力信号がマイクロコン
ピュータ−（ＣＰ Ｕ）ａｌ）に送られる。
光方向は偏光子と検光子の偏光方向と４５″の角度をな
すように設定されている。検光子の下には、受光素子α
ψが設置されており、これより出力信号がマイクロコン
ピュータ−（ＣＰ Ｕ）ａｌ）に送られる。
ｃｐｕは、偏光子とＡ波長板と検光子を一回転させ終え
ると、各角度位置における受光素子の出力からｃｏｓδ
を算出する。そして、予め入力されているシートの厚さ
ｄの値と光の波長λの値により、（ｎｌ−ｎ２）の値を
算出する。ＣＰＵは、この演算結果を例えばプリンタ（
２）によって印字させるとともに、第２図に示すような
グラフを描かせる。
ると、各角度位置における受光素子の出力からｃｏｓδ
を算出する。そして、予め入力されているシートの厚さ
ｄの値と光の波長λの値により、（ｎｌ−ｎ２）の値を
算出する。ＣＰＵは、この演算結果を例えばプリンタ（
２）によって印字させるとともに、第２図に示すような
グラフを描かせる。
なお、光源Ｑ３にはハロゲンランプを用い、フィルタを
通して波長５８９．３ｎ＋ｗの光波を取り出している。
通して波長５８９．３ｎ＋ｗの光波を取り出している。
また、本発明の方法およびその装置の適用可能な誘電体
シートとしては、透光性のあるいは半透光性を有するプ
ラスチックシート類に限定されるものではなく、他に上
質紙、アート紙、コート紙等の繊維シート類、生体膜シ
ート、イオンバランス複合膜シート、プラズマ光重合膜
シート、液晶、高分子液晶、高分子溶液、コロイド溶液
、ゲル状物質、短繊維充填流体などの液状物がセル内に
封入されたセルシート等にも適用される。
シートとしては、透光性のあるいは半透光性を有するプ
ラスチックシート類に限定されるものではなく、他に上
質紙、アート紙、コート紙等の繊維シート類、生体膜シ
ート、イオンバランス複合膜シート、プラズマ光重合膜
シート、液晶、高分子液晶、高分子溶液、コロイド溶液
、ゲル状物質、短繊維充填流体などの液状物がセル内に
封入されたセルシート等にも適用される。
上述実施例では、偏光でない普通の光を出す光源を用い
ているため偏光子が必要であったが、光源にレーザを用
いるときは、レーザ光は偏光であるから偏光子は不要で
×波長板と検光子のみ用いればよい。
ているため偏光子が必要であったが、光源にレーザを用
いるときは、レーザ光は偏光であるから偏光子は不要で
×波長板と検光子のみ用いればよい。
なお、シートの厚さが一定していて配向度の相対値だけ
分れば充分な場合には、（ｎ １−ｎ ２）等を夏出し
なくても、第２図に示すパターンを画き出させ、Ｖｍａ
ｘとＶｍｉｎの比のみを得ることができれば充分である
。
分れば充分な場合には、（ｎ １−ｎ ２）等を夏出し
なくても、第２図に示すパターンを画き出させ、Ｖｍａ
ｘとＶｍｉｎの比のみを得ることができれば充分である
。
本発明の方法およびその装置によると、誘電体シートの
レタデーション（位相差）および複屈折率を簡単に、極
めて短時間に且つ精度よ（測定できる。
レタデーション（位相差）および複屈折率を簡単に、極
めて短時間に且つ精度よ（測定できる。
第１図は、本発明の方法およびその装置の原理を説明す
る図である。第２図は、シート透過光の試料方向による
変化を示すパターンを示す図である。第３図は、シート
透過光の試料方向による変化を円偏光と直線偏光の場合
について比較した図である。第４図は、増幅回路を模式
的に表した図である。第５図は、試料を回転させずに固
定のままで、偏光子とＡ波長板と検光子を同期回転させ
ながら測定した場合の一実施例を示す図である。 （１） シート （２）偏光子 （３）Ａ波長板（４
）検光子 （５） シート固定部（６）回転リン
グ （７）回転用モーター（８）回転軸 （９）ベルト
αｌ 受光素子叩 マイクロコンピュータ−（ＣＰ
Ｕ）（２） プリンタ （至） 光源
る図である。第２図は、シート透過光の試料方向による
変化を示すパターンを示す図である。第３図は、シート
透過光の試料方向による変化を円偏光と直線偏光の場合
について比較した図である。第４図は、増幅回路を模式
的に表した図である。第５図は、試料を回転させずに固
定のままで、偏光子とＡ波長板と検光子を同期回転させ
ながら測定した場合の一実施例を示す図である。 （１） シート （２）偏光子 （３）Ａ波長板（４
）検光子 （５） シート固定部（６）回転リン
グ （７）回転用モーター（８）回転軸 （９）ベルト
αｌ 受光素子叩 マイクロコンピュータ−（ＣＰ
Ｕ）（２） プリンタ （至） 光源
Claims (3)
- （１）試料と検光子とを相対的に回転させながら、円偏
光させた光を試料面にほぼ垂直に入射させ、試料透過光
を検光子を通して受光素子に入射させて測光し、そのと
きの測光データと回転角との関係から試料のレタデーシ
ョン （位相差）および複屈折率を算出することを特徴とする
複屈折測定方法。 - （２）１／４波長板を用いて光を円偏光させる請求項（
１）記載の複屈折測定方法。 - （３）試料と検光子とを相対的に回転させながら、１／
４波長板を用いて円偏光させた光を試料面にほぼ垂直に
入射させ、試料透過光を検光子を通して受光素子に入射
させて測光し、そのときの測光データと回転角との関係
から試料のレタデーション（位相差）および複屈折率を
算出することを特徴とする複屈折測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14227990A JPH0434338A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 複屈折測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14227990A JPH0434338A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 複屈折測定方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434338A true JPH0434338A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15311671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14227990A Pending JPH0434338A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 複屈折測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0434338A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180242A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-07 | Daicel Chem Ind Ltd | 複屈折測定装置 |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14227990A patent/JPH0434338A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180242A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-07 | Daicel Chem Ind Ltd | 複屈折測定装置 |
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