JP2791506B2 - 複屈折測定装置 - Google Patents
複屈折測定装置Info
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- JP2791506B2 JP2791506B2 JP20445490A JP20445490A JP2791506B2 JP 2791506 B2 JP2791506 B2 JP 2791506B2 JP 20445490 A JP20445490 A JP 20445490A JP 20445490 A JP20445490 A JP 20445490A JP 2791506 B2 JP2791506 B2 JP 2791506B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複屈折を起す異方性試料の複屈折を測定する
装置に関する。
装置に関する。
（従来の技術） 材料は内部歪とか延伸加工により複屈折を起すように
なる。逆に複屈折の測定によって材料の内部歪とか材料
の延伸の度合を調べることができる。複屈折の測定は試
料に直線偏光を入射させ、その直交２成分偏光の試料透
過時の位相差（レターデーション）を検出することによ
り行われる。今試料は薄板或はシート状物で、光学軸が
試料面と平行である場合を考えて、試料の厚さをｄ、光
学軸方向と、それと直角の方向の各偏光に対する屈折率
をn1,n2とし、使用する光の波長をλとすると、直線偏
光を入射させた場合、その光学軸と光学軸に直角な二方
向の偏光成分の試料出射時の位相差δは である。こゝでδはレターデーションと呼ばれる。試料
の厚さｄが予め分っているときはδの測定からn1−n2が
求まり、n1−n2が予め分っているときはδから厚さｄを
求めることができる。レターデーションの測定は次のよ
うにして行われる。偏光子と検光子を平行に配置し、そ
の間に試料を挿入して回転させ、波長λの光を通して、
試料の回転角と透過光強度との関係グラフを求める。試
料の光学軸が偏光子，検光子と平行或はそれらと直交し
ているときは試料に入射した直線偏光はそのまゝ直線偏
光として試料を出射するから、試料が２色性を有しない
ときはこの二方向では透過光の強さは同じになり、今こ
れを光強度の基準値にする。試料の光学軸が偏光子，検
光子と平行或は直角でないときは、一般に試料透過光は
楕円偏光となっていて、測定されるのはこの楕円偏光の
検光子方向の成分だけとなる。今試料の光学軸が偏光
子，検光子と45゜の方向である場合を考えると、試料へ
の入射光の光学軸方向とそれと直角の方向の両成分の振
幅は等しい。偏光子出射光の振幅を１とすると、これら
両成分の振幅は であり、これら両成分の夫々の検光子方向の成分が検光
子を通過することになるが、試料出射時上記両成分間に
はδなる位相差があるので、検光子透過光は で表わされる。上式は となり、検光子透過光強度は振幅の２乗で与えられるか
ら基準値の になっている。以上の関係はグラフで画くと第３図のよ
うに十字花形になる。この図で光強度の最大値と最小値
の比が となる。このようにして測定によって が求められ、これからδが算出される。
なる。逆に複屈折の測定によって材料の内部歪とか材料
の延伸の度合を調べることができる。複屈折の測定は試
料に直線偏光を入射させ、その直交２成分偏光の試料透
過時の位相差（レターデーション）を検出することによ
り行われる。今試料は薄板或はシート状物で、光学軸が
試料面と平行である場合を考えて、試料の厚さをｄ、光
学軸方向と、それと直角の方向の各偏光に対する屈折率
をn1,n2とし、使用する光の波長をλとすると、直線偏
光を入射させた場合、その光学軸と光学軸に直角な二方
向の偏光成分の試料出射時の位相差δは である。こゝでδはレターデーションと呼ばれる。試料
の厚さｄが予め分っているときはδの測定からn1−n2が
求まり、n1−n2が予め分っているときはδから厚さｄを
求めることができる。レターデーションの測定は次のよ
うにして行われる。偏光子と検光子を平行に配置し、そ
の間に試料を挿入して回転させ、波長λの光を通して、
試料の回転角と透過光強度との関係グラフを求める。試
料の光学軸が偏光子，検光子と平行或はそれらと直交し
ているときは試料に入射した直線偏光はそのまゝ直線偏
光として試料を出射するから、試料が２色性を有しない
ときはこの二方向では透過光の強さは同じになり、今こ
れを光強度の基準値にする。試料の光学軸が偏光子，検
光子と平行或は直角でないときは、一般に試料透過光は
楕円偏光となっていて、測定されるのはこの楕円偏光の
検光子方向の成分だけとなる。今試料の光学軸が偏光
子，検光子と45゜の方向である場合を考えると、試料へ
の入射光の光学軸方向とそれと直角の方向の両成分の振
幅は等しい。偏光子出射光の振幅を１とすると、これら
両成分の振幅は であり、これら両成分の夫々の検光子方向の成分が検光
子を通過することになるが、試料出射時上記両成分間に
はδなる位相差があるので、検光子透過光は で表わされる。上式は となり、検光子透過光強度は振幅の２乗で与えられるか
ら基準値の になっている。以上の関係はグラフで画くと第３図のよ
うに十字花形になる。この図で光強度の最大値と最小値
の比が となる。このようにして測定によって が求められ、これからδが算出される。
上述した方法を装置化して長尺のシート類で長さ方向
に連続的に測定を行う場合、試料の方を回転させるのは
困難であるから、試料の上下に位置している偏光子，検
光子を一体的に回転させる。試料上の一点の測定所要時
間は偏光子，検光子を少くとも半回転させる時間によっ
て決まり、偏光子，検光子の回転速度を上げれば、一点
の測定の所要時間は短縮されるが、測定回路の応答速度
やS/N比の関係で任意に早くすることは困難である。一
方試料の方の送り速度を大にすると、偏光子，検光子半
回転の間の送り距離の範囲の平均的な複屈折しか測定で
きず、従って、試料上に細かく測定点を設定して測定し
ようとするとき甚だ非能率であった。
に連続的に測定を行う場合、試料の方を回転させるのは
困難であるから、試料の上下に位置している偏光子，検
光子を一体的に回転させる。試料上の一点の測定所要時
間は偏光子，検光子を少くとも半回転させる時間によっ
て決まり、偏光子，検光子の回転速度を上げれば、一点
の測定の所要時間は短縮されるが、測定回路の応答速度
やS/N比の関係で任意に早くすることは困難である。一
方試料の方の送り速度を大にすると、偏光子，検光子半
回転の間の送り距離の範囲の平均的な複屈折しか測定で
きず、従って、試料上に細かく測定点を設定して測定し
ようとするとき甚だ非能率であった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は試料或は偏光子および検光子を回転させる必
要をなくし、試料上の一個所の複屈折の測定所要時間を
短縮させようとするものである。
要をなくし、試料上の一個所の複屈折の測定所要時間を
短縮させようとするものである。
（課題を解決するための手段） 複数の小偏光素子を互いに少しずつ方位角を変えて一
平面上に集合配置して一つの偏光子とし、同様の構成で
偏光子の各偏光素子に対応する部分の偏光素子の方位が
偏光子の偏光素子と平行であるようにした検光子を対向
配置し、その間に試料を配置するようにし、検光子の各
偏光素子毎に受光素子を対応配置し、これら各受光素子
の出力と、対応する偏光素子の方位角とから偏光子，試
料，検光子三者透過光の強度と偏光素子の方位角との関
係式を算定し、この関係式から透過光強度の最大最小を
検出して試料のレターデーションを求めるデータ処理装
置を備えた複屈折測定装置を提供する。
平面上に集合配置して一つの偏光子とし、同様の構成で
偏光子の各偏光素子に対応する部分の偏光素子の方位が
偏光子の偏光素子と平行であるようにした検光子を対向
配置し、その間に試料を配置するようにし、検光子の各
偏光素子毎に受光素子を対応配置し、これら各受光素子
の出力と、対応する偏光素子の方位角とから偏光子，試
料，検光子三者透過光の強度と偏光素子の方位角との関
係式を算定し、この関係式から透過光強度の最大最小を
検出して試料のレターデーションを求めるデータ処理装
置を備えた複屈折測定装置を提供する。
（作用） 本発明では偏光子，検光子ともモザイク状になってい
て、各小部分で偏光素子の方位角が異っているので、そ
れら各部に対応する受光素子の出力は偏光子，検光子を
回転させて飛び飛びの角位置で透過光強度を測定したの
と同じであり、試料中の偏光子，検光子全体の面積に相
当する部分の平均偏光特性のデータが一度の測定で得ら
れることになる。従って偏光子，検光子を回転させるの
に比し、試料上の一個所の測定の所要時間が著しく短縮
される。
て、各小部分で偏光素子の方位角が異っているので、そ
れら各部に対応する受光素子の出力は偏光子，検光子を
回転させて飛び飛びの角位置で透過光強度を測定したの
と同じであり、試料中の偏光子，検光子全体の面積に相
当する部分の平均偏光特性のデータが一度の測定で得ら
れることになる。従って偏光子，検光子を回転させるの
に比し、試料上の一個所の測定の所要時間が著しく短縮
される。
（実施例） 第１図に本発明の一実施例の全体を示す。第２図はこ
の実施例における偏光子，検光子の構成を示す。第１図
で１が偏光子,2が検光子で、これらは各々が第２図に示
すように多数の偏光素子が一平面上にモザイク状に集合
したものとなっており、同一軸線上に上下に配置されて
いる。Ｓは試料で偏光子１と検光子２との間を移送され
る。偏光子１の上方で３はフィルタであり特定の波長の
光を透過する。４は光源のハロゲンランプでその出射光
は光ファイバー５を通してフィルタ３上に導かれ、フィ
ルタ透過光が偏光子1,試料S,検光子２を透過して下方の
多数の受光素子６によって検出されるようになってい
る。光ファイバー５を出射した光はレンズ７により偏光
子1,検光子２を含む太さの平行光束となって偏光子１に
入射せしめられる。
の実施例における偏光子，検光子の構成を示す。第１図
で１が偏光子,2が検光子で、これらは各々が第２図に示
すように多数の偏光素子が一平面上にモザイク状に集合
したものとなっており、同一軸線上に上下に配置されて
いる。Ｓは試料で偏光子１と検光子２との間を移送され
る。偏光子１の上方で３はフィルタであり特定の波長の
光を透過する。４は光源のハロゲンランプでその出射光
は光ファイバー５を通してフィルタ３上に導かれ、フィ
ルタ透過光が偏光子1,試料S,検光子２を透過して下方の
多数の受光素子６によって検出されるようになってい
る。光ファイバー５を出射した光はレンズ７により偏光
子1,検光子２を含む太さの平行光束となって偏光子１に
入射せしめられる。
偏光子１および検光子２は同じ構造で第２図に示すよ
うに多数の区画この実施例では17区画a,b,c…に分割さ
れ、各区画毎に偏光素子が嵌めてある。偏光素子として
はポラロイド或はダイクロームを用いる。各区画は中央
のａを中心にその周囲に16区画が配置され、ａ区画の偏
光素子の方位を基準にして、b,c,…の各区画はａより右
回りに10゜,20゜，…と10゜ずつ方位角が増加してお
り、最後のｑ区画は方位角がａ区画と170゜の角をなす
ようになっている。偏光子１と検光子２は対応する区画
a,b,c…ｑが互いに上下位置関係になるように配置して
あるので、偏光子１と検光子２とはどの部分をとってみ
ても偏光の方向は平行である。受光素子６は17個あっ
て、検光子２の上述した各区画a,b,…の直下に一個ずつ
配置されている。これら各区画に対応する受光素子には
6a,6b,…の符号を付けてある。
うに多数の区画この実施例では17区画a,b,c…に分割さ
れ、各区画毎に偏光素子が嵌めてある。偏光素子として
はポラロイド或はダイクロームを用いる。各区画は中央
のａを中心にその周囲に16区画が配置され、ａ区画の偏
光素子の方位を基準にして、b,c,…の各区画はａより右
回りに10゜,20゜，…と10゜ずつ方位角が増加してお
り、最後のｑ区画は方位角がａ区画と170゜の角をなす
ようになっている。偏光子１と検光子２は対応する区画
a,b,c…ｑが互いに上下位置関係になるように配置して
あるので、偏光子１と検光子２とはどの部分をとってみ
ても偏光の方向は平行である。受光素子６は17個あっ
て、検光子２の上述した各区画a,b,…の直下に一個ずつ
配置されている。これら各区画に対応する受光素子には
6a,6b,…の符号を付けてある。
各受光素子6a,6b,…の出力は夫々積分回路8a,8b…を
介してデータ処理装置９に取込まれる。データ処理装置
は各受光素子の出力を一定時間積分し、その積分出力を
取込む。この積分時間は受光素子６の露光時間に相当
し、受光素子出力のS/N比を考慮して設定される。各積
分回路の入力抵抗ｒは偏光子1,検光子２間に試料がない
状態で各積分回路出力が同一値になるように予め調整さ
れる。これは偏光子検光子の各区画の透過率のばらつ
き、各受光素子の感度のばらつき、光束内の各部の光強
度の不動を合せて補償するためである。
介してデータ処理装置９に取込まれる。データ処理装置
は各受光素子の出力を一定時間積分し、その積分出力を
取込む。この積分時間は受光素子６の露光時間に相当
し、受光素子出力のS/N比を考慮して設定される。各積
分回路の入力抵抗ｒは偏光子1,検光子２間に試料がない
状態で各積分回路出力が同一値になるように予め調整さ
れる。これは偏光子検光子の各区画の透過率のばらつ
き、各受光素子の感度のばらつき、光束内の各部の光強
度の不動を合せて補償するためである。
測定動作は次のように行われる。試料の帯状シートＳ
が偏光子１検光子２の間を走行せしめられる。データ処
理装置は一定時間間隔で所定時間幅だけスイッチSw1を
閉じ、Sw1を開いた直後の各積分回路8a,8b…の出力を取
込み、その後Sw2を閉じて各積分回路をクリヤし、次回
の測定に備えると云う動作を繰返す。毎回の積分回路出
力つまり測定データはメモリに格納しておく。このよう
にして、帯状シートＳ上で一定間隔毎に測定が行われ
る。一回の測定は偏光子1,検光子２の面積をスイッチSw
1が閉じている時間幅即ち露光時間の間の試料の走行距
離だけ移動させたときの掃過面積の平均的な測定とな
る。
が偏光子１検光子２の間を走行せしめられる。データ処
理装置は一定時間間隔で所定時間幅だけスイッチSw1を
閉じ、Sw1を開いた直後の各積分回路8a,8b…の出力を取
込み、その後Sw2を閉じて各積分回路をクリヤし、次回
の測定に備えると云う動作を繰返す。毎回の積分回路出
力つまり測定データはメモリに格納しておく。このよう
にして、帯状シートＳ上で一定間隔毎に測定が行われ
る。一回の測定は偏光子1,検光子２の面積をスイッチSw
1が閉じている時間幅即ち露光時間の間の試料の走行距
離だけ移動させたときの掃過面積の平均的な測定とな
る。
データ処理装置９は上述のどのようにして取込んだ測
定データについて次のようなデータ処理を行う。各回の
測定において、積分回路8a,8b…の出力は偏光子の10゜
とびの角位置での測定データで、これは下式 Po＝Ｍ＋Acos（２θ＋α）のθに０゜,10゜,20゜…17
0゜の値を入れたときのPoの実測値である。こゝでM,A,
αを最小自乗法で決定する。即ち積分回路8a,8b…の出
力をPa,Pb…とすると、 Δ１＝Pa−Po＝Pa−Ｍ−Acos（０゜＋α） Δ２＝Pb−Po＝Pb−Ｍ−Acos（20゜＋α） ： ： 上記17個の式のΔ1,Δ2,…の２乗の総和 Ｄ＝Δ12＋Δ22＋……Δ172 が最小になるようにM,A,αを決定する。例えば Δ12＝Pa2＋｛Ｍ＋Acos（０゜＋α）｝２−2Pa｛ ｝ でM,A,αを色々変えてＤが最小になる所を見出すのであ
るから、その条件は であり、M,A,αについて三つの式が得られるから、それ
を解いてM,A,αが決定される。このようにしてＡが求ま
ると、このＡは第３図の花形の最大値と最小値の1/2で
あり、 で試料の一つの測定部分についてのレターデーションが
与えられる。
定データについて次のようなデータ処理を行う。各回の
測定において、積分回路8a,8b…の出力は偏光子の10゜
とびの角位置での測定データで、これは下式 Po＝Ｍ＋Acos（２θ＋α）のθに０゜,10゜,20゜…17
0゜の値を入れたときのPoの実測値である。こゝでM,A,
αを最小自乗法で決定する。即ち積分回路8a,8b…の出
力をPa,Pb…とすると、 Δ１＝Pa−Po＝Pa−Ｍ−Acos（０゜＋α） Δ２＝Pb−Po＝Pb−Ｍ−Acos（20゜＋α） ： ： 上記17個の式のΔ1,Δ2,…の２乗の総和 Ｄ＝Δ12＋Δ22＋……Δ172 が最小になるようにM,A,αを決定する。例えば Δ12＝Pa2＋｛Ｍ＋Acos（０゜＋α）｝２−2Pa｛ ｝ でM,A,αを色々変えてＤが最小になる所を見出すのであ
るから、その条件は であり、M,A,αについて三つの式が得られるから、それ
を解いてM,A,αが決定される。このようにしてＡが求ま
ると、このＡは第３図の花形の最大値と最小値の1/2で
あり、 で試料の一つの測定部分についてのレターデーションが
与えられる。
（発明の効果） 本発明によれば試料の一個所での測定時間は測定回路
のS/N比を考慮して決められる一露光時間であり、偏光
子等を回転させて各角位置で測定値を採取するのに比
し、試料の偏光特性の測定所要時間が著しく短縮され、
走行している帯状材料の事実上の連続測定も可能とな
る。
のS/N比を考慮して決められる一露光時間であり、偏光
子等を回転させて各角位置で測定値を採取するのに比
し、試料の偏光特性の測定所要時間が著しく短縮され、
走行している帯状材料の事実上の連続測定も可能とな
る。
第１図は本発明の一実施例の全体図、第２図は同実施例
で用いられる偏光子および検光子の平面図、第３図は測
定出力の極座標によるグラフである。 １……偏光子、２……検光子、３……フィルタ、４……
光源、５……光ファイバー、６……受光素子、７……レ
ンズ、8a,8B……積分回路、９……データ処理装置。
で用いられる偏光子および検光子の平面図、第３図は測
定出力の極座標によるグラフである。 １……偏光子、２……検光子、３……フィルタ、４……
光源、５……光ファイバー、６……受光素子、７……レ
ンズ、8a,8B……積分回路、９……データ処理装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−184444（ＪＰ，Ａ) 実公 昭15−9632（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (1)
- 【請求項１】複数の小偏光素子を互いに少しずつ方位角
を変えて一平面上に集合配置して一つの偏光子とし、同
様の構成で上記偏光子の各偏光素子に対応する部分の偏
光素子の方位が上記偏光子の各偏光素子と平行であるよ
うにした検光子を対向配置し、その間に試料を配置する
ようにし、検光子の各偏光素子毎に受光素子を対応配置
し、これら各受光素子の出力と対応する偏光素子の方位
角とから、偏光子，試料，検光子三者を透過した透過光
強度と偏光素子の方位角との関係式を算定し、この関係
式から上記透過光強度の最大値，最小値を検出して、試
料のレターデーションを求めるデータ処理装置を備えた
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 |
|---|---|---|---|
| JP20445490A JP2791506B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 複屈折測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20445490A JP2791506B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 複屈折測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489553A JPH0489553A (ja) | 1992-03-23 |
| JP2791506B2 true JP2791506B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=16490802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20445490A Expired - Fee Related JP2791506B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 複屈折測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791506B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209823A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-08-20 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | 複屈折測定装置 |
| JP5060388B2 (ja) * | 2008-05-12 | 2012-10-31 | 王子計測機器株式会社 | オンライン位相差測定装置 |
| JP5115928B2 (ja) * | 2008-05-20 | 2013-01-09 | 王子計測機器株式会社 | 位相差分布測定装置 |
| JP6084507B2 (ja) * | 2012-04-16 | 2017-02-22 | Hoya株式会社 | マスクブランク用基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP20445490A patent/JP2791506B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0489553A (ja) | 1992-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090619 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090619 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100619 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |