JPH053535B2 - - Google Patents
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- JPH053535B2 JPH053535B2 JP59098425A JP9842584A JPH053535B2 JP H053535 B2 JPH053535 B2 JP H053535B2 JP 59098425 A JP59098425 A JP 59098425A JP 9842584 A JP9842584 A JP 9842584A JP H053535 B2 JPH053535 B2 JP H053535B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はガラス、プラスチツクスに外力により
発生した複屈折または製造工程で作り込まれた凍
結複屈折の特に小さい値を測定するひずみ測定器
に関する。
発生した複屈折または製造工程で作り込まれた凍
結複屈折の特に小さい値を測定するひずみ測定器
に関する。
従来、ガラスやプラスチツクスの内部に発生し
た複屈折を測定する方法は、偏光振動面が互いに
直交した偏光子と検光子（以下直交ニコルと称
す）の関係に配置された２板の偏光板の間に被測
定試料と、２枚の鋭敏色板をその対応する光学軸
が互いに直交するように接合してなる直交鋭敏色
板と、光路に対して垂直な面上を回転する光路差
補償板とを重ねて挿入した装置において、被測定
試料の起こす光路差によつて生じる直交鋭敏色板
の両区域の色調差に対し、光路差補償板を回転す
ると、この回転角度に応じて光路差補償板の起こ
す光路差が相殺現象を起こし、回転角度を調整し
て被測定試料の光路差を完全に打ち消したとき、
直交鋭敏色板の両区域の色調が等しくなる。この
場合、光路差補償板が与えた光路差は被測定試料
の光路差とは反対同量であるから光路差補償板の
回転角度から計算により前記光路差を定量的に求
め試料の複屈折を測定していた。しかし光路差補
償板の回転角度と被測定試料、直交鋭敏色板およ
び光路差補償板の光路差との関係についての解析
法が複雑なため、工場等において実際に使用する
にはきわめて不便であつた。
た複屈折を測定する方法は、偏光振動面が互いに
直交した偏光子と検光子（以下直交ニコルと称
す）の関係に配置された２板の偏光板の間に被測
定試料と、２枚の鋭敏色板をその対応する光学軸
が互いに直交するように接合してなる直交鋭敏色
板と、光路に対して垂直な面上を回転する光路差
補償板とを重ねて挿入した装置において、被測定
試料の起こす光路差によつて生じる直交鋭敏色板
の両区域の色調差に対し、光路差補償板を回転す
ると、この回転角度に応じて光路差補償板の起こ
す光路差が相殺現象を起こし、回転角度を調整し
て被測定試料の光路差を完全に打ち消したとき、
直交鋭敏色板の両区域の色調が等しくなる。この
場合、光路差補償板が与えた光路差は被測定試料
の光路差とは反対同量であるから光路差補償板の
回転角度から計算により前記光路差を定量的に求
め試料の複屈折を測定していた。しかし光路差補
償板の回転角度と被測定試料、直交鋭敏色板およ
び光路差補償板の光路差との関係についての解析
法が複雑なため、工場等において実際に使用する
にはきわめて不便であつた。
本発明は上記の欠点を除去するためになされた
もので、前記解析法を新しく解釈しなおして、直
交ニコルを使用した前記測定装置における光路差
補償板の回転角度目盛を光弾性理論に基づき設定
することにより、特に小さい光路差の測定に適し
たひずみ測定器を提供することを目的とする。
もので、前記解析法を新しく解釈しなおして、直
交ニコルを使用した前記測定装置における光路差
補償板の回転角度目盛を光弾性理論に基づき設定
することにより、特に小さい光路差の測定に適し
たひずみ測定器を提供することを目的とする。
本発明は、白色光源を用い、互いに直交ニコル
の関係に配置された２枚の偏光板すなわち偏光子
と検光子との間に、被測定試料を載置する載物台
と、直交鋭敏色板と、光路差補償板とを重ねて挿
入してなるひずみ測定器であつて、直交鋭敏色板
は２枚の鋭敏色板をその対応する光学軸が互いに
直交するように並べて接合されたものであり、光
路差補償板は複屈折性の透明体でその光路差が既
知であり、かつ角度読みとり用の指針を有し角度
目盛板内に光路に対して垂直な面上を回軸自在に
取り付けられ、前記角度目盛板は実角度の２倍の
正弦関数の正数倍を該角度の目盛値としてなり、
白色光源からの光が偏光子、載物台上の試料、直
交鋭敏色板、光路差補償板、および検光子を透過
して観察者の眼に達し光弾性的観察と測定とがで
きるように構成された特に小さい光路差の測定に
適したひずみ測定器である。
の関係に配置された２枚の偏光板すなわち偏光子
と検光子との間に、被測定試料を載置する載物台
と、直交鋭敏色板と、光路差補償板とを重ねて挿
入してなるひずみ測定器であつて、直交鋭敏色板
は２枚の鋭敏色板をその対応する光学軸が互いに
直交するように並べて接合されたものであり、光
路差補償板は複屈折性の透明体でその光路差が既
知であり、かつ角度読みとり用の指針を有し角度
目盛板内に光路に対して垂直な面上を回軸自在に
取り付けられ、前記角度目盛板は実角度の２倍の
正弦関数の正数倍を該角度の目盛値としてなり、
白色光源からの光が偏光子、載物台上の試料、直
交鋭敏色板、光路差補償板、および検光子を透過
して観察者の眼に達し光弾性的観察と測定とがで
きるように構成された特に小さい光路差の測定に
適したひずみ測定器である。
本発明の詳細を図示の実施例により説明する。
第１図において、基台１に配置された白色光源た
とえば白熱電球２は光源箱３に収容され、光源箱
３の上部開放端には集光レンズ４が取り付けられ
ている。この光源箱３の上方には、偏光子（偏光
板）５、直交鋭敏色板６、被測定試料を載置する
ための透明ガラスよりなる載物台７、角度目盛板
８、光路差補償板９、検光子（偏光板）１０が基
台１に植立した支持棒１１に順次かつ相互に適切
な間隔をおいて取り付けられている。偏光子５、
直交鋭敏色板６、角度目盛板８、検光子１０は光
路に対して垂直面上を回転可能であり、また光路
差補償板９は角度目盛板８に回転自在に取り付け
られている。
第１図において、基台１に配置された白色光源た
とえば白熱電球２は光源箱３に収容され、光源箱
３の上部開放端には集光レンズ４が取り付けられ
ている。この光源箱３の上方には、偏光子（偏光
板）５、直交鋭敏色板６、被測定試料を載置する
ための透明ガラスよりなる載物台７、角度目盛板
８、光路差補償板９、検光子（偏光板）１０が基
台１に植立した支持棒１１に順次かつ相互に適切
な間隔をおいて取り付けられている。偏光子５、
直交鋭敏色板６、角度目盛板８、検光子１０は光
路に対して垂直面上を回転可能であり、また光路
差補償板９は角度目盛板８に回転自在に取り付け
られている。
直交鋭敏色板６は第２図に示すように、同一の
光路差を有し、白色光源を用いて直交する偏光子
と検光子との間に挿入して観察すると鮮やかな赤
紫色を現出する鋭敏色板１２，１３をその光学的
軸XYが互いにそれぞれ直交するように接合した
ものである。鋭敏色を現わす複屈折板の光路差は
565nm前後である。
光路差を有し、白色光源を用いて直交する偏光子
と検光子との間に挿入して観察すると鮮やかな赤
紫色を現出する鋭敏色板１２，１３をその光学的
軸XYが互いにそれぞれ直交するように接合した
ものである。鋭敏色を現わす複屈折板の光路差は
565nm前後である。
光路差補償板９は比較的小さな光路差を示す複
屈折板であり、たとえば10nmまでの光路差を測
る目的ならばそれよりは多少大きい12nmもしく
は15nmなどの光路差のものが採用される。また
20nmまでの光路差を測る目的ならば、たとえば
25nmの光路差を示すものを選ぶのが適当である。
この光路差補償板９は光路に対して垂直な面上を
回転するように角度目盛板８に取り付けられてお
り、その周縁の一個所に回転角度を測るための指
針１４が角度目盛板８の目盛に対応して刻設され
ている。また光路差補償板９は光路差の１／10に
等しい係数を割り当てられている。たとえば光路
差が12nmの補償板はx1.2nm、光路差20nmの補
償板はx2.0nmである。
屈折板であり、たとえば10nmまでの光路差を測
る目的ならばそれよりは多少大きい12nmもしく
は15nmなどの光路差のものが採用される。また
20nmまでの光路差を測る目的ならば、たとえば
25nmの光路差を示すものを選ぶのが適当である。
この光路差補償板９は光路に対して垂直な面上を
回転するように角度目盛板８に取り付けられてお
り、その周縁の一個所に回転角度を測るための指
針１４が角度目盛板８の目盛に対応して刻設され
ている。また光路差補償板９は光路差の１／10に
等しい係数を割り当てられている。たとえば光路
差が12nmの補償板はx1.2nm、光路差20nmの補
償板はx2.0nmである。
角度目盛板８は第３図に示すように、周面に10
〜０〜10なる値の目盛１５が刻設され、その中心
に回転自在に取り付けられた光路差補償板９の指
針１４に対応して光路差補償板９の回転角度を測
るようになつている。この目盛１５は実角度の２
倍の正弦関数の10倍を該角度の目盛値としてな
り、０の目盛から角度θがsin2θであるような目
盛には（10×sin2θ）なる値が付けられている。
〜０〜10なる値の目盛１５が刻設され、その中心
に回転自在に取り付けられた光路差補償板９の指
針１４に対応して光路差補償板９の回転角度を測
るようになつている。この目盛１５は実角度の２
倍の正弦関数の10倍を該角度の目盛値としてな
り、０の目盛から角度θがsin2θであるような目
盛には（10×sin2θ）なる値が付けられている。
このように構成された装置の調整および使用の
方法について説明する。
方法について説明する。
まず前記装置の光学系から直交鋭敏色板６と光
路差補償板９とを取り除く。白熱電球２を点灯
し、偏光子５と検光子１０との相対角度を調整
し、両者が直交の関係にあり、光を通過させない
ようにする。このとき第４図に示すように偏光子
５の偏光軸１６と検光子１０の偏光軸１７とは
90゜の角度をなしている。
路差補償板９とを取り除く。白熱電球２を点灯
し、偏光子５と検光子１０との相対角度を調整
し、両者が直交の関係にあり、光を通過させない
ようにする。このとき第４図に示すように偏光子
５の偏光軸１６と検光子１０の偏光軸１７とは
90゜の角度をなしている。
次に直交鋭敏色板６を前記光学系に挿入する。
この直交鋭敏色板６の光学軸Ｘ、Ｙを前記偏光軸
１６，１７に対し45゜の角度にあるようにすると、
直交鋭敏色板６を構成する２枚の鋭敏色板１２，
１３は全く同一の赤紫色を呈して眺められる。
この直交鋭敏色板６の光学軸Ｘ、Ｙを前記偏光軸
１６，１７に対し45゜の角度にあるようにすると、
直交鋭敏色板６を構成する２枚の鋭敏色板１２，
１３は全く同一の赤紫色を呈して眺められる。
次に光路差補償板９を前記光学系に挿入する。
光路差補償板９の光学軸C1C2を偏光子５および
検光子６の偏光軸１６，１７と正しく平行および
直角にしたときには、直交鋭敏色板６の色は光路
差補償板９を挿入する前と全く同じである。この
ときに光路差補償板９の指針１４が角度目盛１５
の目盛０を指示するように角度目盛板９の角度を
決めて固定する。
光路差補償板９の光学軸C1C2を偏光子５および
検光子６の偏光軸１６，１７と正しく平行および
直角にしたときには、直交鋭敏色板６の色は光路
差補償板９を挿入する前と全く同じである。この
ときに光路差補償板９の指針１４が角度目盛１５
の目盛０を指示するように角度目盛板９の角度を
決めて固定する。
光路差を測定しようとする試料１８を載物台７
の上に載置する。試料１８が複屈折性で光路差を
有していると、上方から試料１８と直交鋭敏色板
６とを重ねて眺めたとき、直交鋭敏色板６が示す
赤紫色に変色して見える。この変色は第４図に示
すように試料１８の光学軸ｘ，ｙが偏光子５およ
び検光子１０の偏光軸１６，１７に対し45゜の角
度にあるとき最も顕著である。その上直交鋭敏色
板６を構成する２枚の鋭敏色板１２，１３のいず
れか一方は赤色に他方は藍色に近づくように変色
するから、試料１８の光路差が1nm程度の小さな
値であつても、容易に光路差すなわち複屈折を検
出できる。
の上に載置する。試料１８が複屈折性で光路差を
有していると、上方から試料１８と直交鋭敏色板
６とを重ねて眺めたとき、直交鋭敏色板６が示す
赤紫色に変色して見える。この変色は第４図に示
すように試料１８の光学軸ｘ，ｙが偏光子５およ
び検光子１０の偏光軸１６，１７に対し45゜の角
度にあるとき最も顕著である。その上直交鋭敏色
板６を構成する２枚の鋭敏色板１２，１３のいず
れか一方は赤色に他方は藍色に近づくように変色
するから、試料１８の光路差が1nm程度の小さな
値であつても、容易に光路差すなわち複屈折を検
出できる。
さらに直交鋭敏色板６は、変色する２枚の鋭敏
色板１２，１３が隣接して並べられているため、
変色の検出を特に容易にしている。この状況の例
を第５図に示す。直交鋭敏色板６を構成する鋭敏
色板１２，１３は試料１８を置かれてこれと重な
つている部分２１と２２とを比較すると互いに色
が異なつている。試料１８と重なつていない部分
２３と２４とを比較すると色は全く同じである。
色板１２，１３が隣接して並べられているため、
変色の検出を特に容易にしている。この状況の例
を第５図に示す。直交鋭敏色板６を構成する鋭敏
色板１２，１３は試料１８を置かれてこれと重な
つている部分２１と２２とを比較すると互いに色
が異なつている。試料１８と重なつていない部分
２３と２４とを比較すると色は全く同じである。
次に光路差補償板９を回転すると、互いに色が
異なつている部分２１と２２とが、試料１８を挿
入する以前と同様に互いに同じ色彩を呈するよう
になる。このように光路差補償板９を回転したと
き、その指針１４が指示する角度目盛板８の目盛
１５の値を読む。この目盛１５の値と光路差補償
板９の係数とを掛け合わせると、試料１８の光路
差が得られる。
異なつている部分２１と２２とが、試料１８を挿
入する以前と同様に互いに同じ色彩を呈するよう
になる。このように光路差補償板９を回転したと
き、その指針１４が指示する角度目盛板８の目盛
１５の値を読む。この目盛１５の値と光路差補償
板９の係数とを掛け合わせると、試料１８の光路
差が得られる。
次に上記の計算例を示す。
例 １
光路差補償板９の光路差を21nmとすると、そ
の係数は×2.1nmである。試料による直交鋭敏色
板６の変色を試料挿入前の状態に戻すために、光
路差補償板９を4.5の目盛まで回転するを要した
ならば、試料の光路差は4.5×2.1＝9.45nmであ
る。
の係数は×2.1nmである。試料による直交鋭敏色
板６の変色を試料挿入前の状態に戻すために、光
路差補償板９を4.5の目盛まで回転するを要した
ならば、試料の光路差は4.5×2.1＝9.45nmであ
る。
例 ２
光路差補償板９の光路差を9nmとすると、その
係数は×0.9nmである。試料による直交鋭敏色板
６の変色を試料挿入前の状態に戻すために、光路
差補償板９を３の目盛まで回転するを要したなら
ば、試料の光路差は３×0.9＝2.7nmである。
係数は×0.9nmである。試料による直交鋭敏色板
６の変色を試料挿入前の状態に戻すために、光路
差補償板９を３の目盛まで回転するを要したなら
ば、試料の光路差は３×0.9＝2.7nmである。
この測定の原理を次に説明する。第６図におい
て、偏光子５と検光子１０がそれぞれの偏光軸１
６と１７とを直交させて配置されている。偏光子
５と検光子１０の間に光路差Ｒを有する複屈折板
３１を挿入する。複屈折板３１の光学軸R1R2が
前記偏光軸１６，１７と角度θをなしているとき
に、複屈折板３１が示す光学的効果は、光学軸
T1T2が偏光軸１６，１７とそれぞれ45゜の角度を
なし、光路差がＲ・sin2θである仮想的な複屈折
板３２と近似的に等しい。このことは本発明者が
既に提案し一般に知られているとおりである。
て、偏光子５と検光子１０がそれぞれの偏光軸１
６と１７とを直交させて配置されている。偏光子
５と検光子１０の間に光路差Ｒを有する複屈折板
３１を挿入する。複屈折板３１の光学軸R1R2が
前記偏光軸１６，１７と角度θをなしているとき
に、複屈折板３１が示す光学的効果は、光学軸
T1T2が偏光軸１６，１７とそれぞれ45゜の角度を
なし、光路差がＲ・sin2θである仮想的な複屈折
板３２と近似的に等しい。このことは本発明者が
既に提案し一般に知られているとおりである。
上記の理論を基に前述の測定操作を説明すると
第６図において、まず試料１８はその光学軸ｘ、
ｙが偏光軸１６，１７とそれぞれ45゜の角度をな
すように置かれる。これに重合して複屈折板３１
が置かれ、複屈折板３１の示す複屈折と試料１８
の複屈折とが絶対値が等しく符号が反対である
と、複屈折板３１が試料１８の示す複屈折すなわ
ち光路差を打消して、あたかも光路差は０で、直
交鋭敏色板６によつても光路差が検出できないよ
うになる。このとき、複屈折板３１の示す見掛け
の光路差と、試料１８の光路差は絶対値が等しい
から、 （試料１８の光路差）×sin（２×45゜） ＝（複屈折板３１の光路差Ｒ）×sin2θ という関係が成立する。この関係を変形すると、
試料１８の光路差＝Ｒ・sin2θ ＝Ｒ／10・（10・sin2θ） ＝光路差補償板の係数×光路差補償板の指針の
指示する目盛 となり、前述の測定方法で得られた値が試料１８
の光路差に等しいことが証明された。
第６図において、まず試料１８はその光学軸ｘ、
ｙが偏光軸１６，１７とそれぞれ45゜の角度をな
すように置かれる。これに重合して複屈折板３１
が置かれ、複屈折板３１の示す複屈折と試料１８
の複屈折とが絶対値が等しく符号が反対である
と、複屈折板３１が試料１８の示す複屈折すなわ
ち光路差を打消して、あたかも光路差は０で、直
交鋭敏色板６によつても光路差が検出できないよ
うになる。このとき、複屈折板３１の示す見掛け
の光路差と、試料１８の光路差は絶対値が等しい
から、 （試料１８の光路差）×sin（２×45゜） ＝（複屈折板３１の光路差Ｒ）×sin2θ という関係が成立する。この関係を変形すると、
試料１８の光路差＝Ｒ・sin2θ ＝Ｒ／10・（10・sin2θ） ＝光路差補償板の係数×光路差補償板の指針の
指示する目盛 となり、前述の測定方法で得られた値が試料１８
の光路差に等しいことが証明された。
なお、本発明の実施例は光学素子を縦方向に配
列して構成した装置を示したが、光学素子を横方
向に配列することも、また縦形の装置を横向きに
保持して使用することもできることは明らかであ
る。さらに、偏光子と検出子との間に挿入される
光学素子と試料は、その配列順序を任意に変更し
ても同様の効果が得られる。
列して構成した装置を示したが、光学素子を横方
向に配列することも、また縦形の装置を横向きに
保持して使用することもできることは明らかであ
る。さらに、偏光子と検出子との間に挿入される
光学素子と試料は、その配列順序を任意に変更し
ても同様の効果が得られる。
以上のとおり本発明はガラスやプラスチツクス
に発生した複屈折、特に小さい複屈折を正確、精
密かつ容易に測定できる装置であり、従来のよう
に複雑な計算の必要がなく、実用上きわめてすぐ
れた効果を有するものである。
に発生した複屈折、特に小さい複屈折を正確、精
密かつ容易に測定できる装置であり、従来のよう
に複雑な計算の必要がなく、実用上きわめてすぐ
れた効果を有するものである。
第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第
２図は直交鋭敏色板の構成を示す平面図、第３図
は光路差補償板と角度目盛板の構成を示す平面
図、第４図は光学素子の光学軸間の角度関係を示
す説明図、第５図は直交鋭敏色板と試料とが重合
した状態を示す平面図、第６図は光学素子の光軸
間の角度関係を示す説明図である。 ５……偏光子、６……直交鋭敏色板、７……載
物台、８……角度目盛板、９……光路差補償板、
１０……検光子。
２図は直交鋭敏色板の構成を示す平面図、第３図
は光路差補償板と角度目盛板の構成を示す平面
図、第４図は光学素子の光学軸間の角度関係を示
す説明図、第５図は直交鋭敏色板と試料とが重合
した状態を示す平面図、第６図は光学素子の光軸
間の角度関係を示す説明図である。 ５……偏光子、６……直交鋭敏色板、７……載
物台、８……角度目盛板、９……光路差補償板、
１０……検光子。
Claims (1)
- １ 白色光源を用い、互いに直交ニコルの関係に
配置された２枚の偏光板の間に、被測定試料を載
置する載物台と、２枚の鋭敏色板をその対応する
光学軸が互いに直交するように接合してなる直交
鋭敏色板と、光路に対して垂直な面上を回転する
光路差補償板とを重ねて挿入してなり、白色光源
からの光が前記偏光板、載物台上の試料、直交鋭
敏色板および光路差補償板とを透過するように構
成されたひずみ測定器において、実角度の２倍の
正弦関数の正数倍を該角度の目盛値としてなる角
度目盛板に回転自在に取付けられた光路差補償板
を具備した小さい光路差の測定に適したひずみ測
定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9842584A JPS60242309A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 小さい光路差の測定に適したひずみ測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9842584A JPS60242309A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 小さい光路差の測定に適したひずみ測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242309A JPS60242309A (ja) | 1985-12-02 |
| JPH053535B2 true JPH053535B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=14219453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9842584A Granted JPS60242309A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 小さい光路差の測定に適したひずみ測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242309A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06148005A (ja) * | 1992-04-07 | 1994-05-27 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 光学ひずみマッピング装置ならびに方法 |
| JP6794727B2 (ja) * | 2016-09-06 | 2020-12-02 | コニカミノルタ株式会社 | 構造色変化型材料及び歪み検出装置 |
| JP2018105665A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | コニカミノルタ株式会社 | 歪センサー及び歪量測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5558428A (en) * | 1978-10-27 | 1980-05-01 | Toshiba Corp | Photoelastic device |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9842584A patent/JPS60242309A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60242309A (ja) | 1985-12-02 |
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Legal Events
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