JPH0249140A - 複屈折測定方法及びその測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 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。すなわち、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
円偏光となり、さらに１／４波長板を透過させると、再
び直線偏光になリ、同時に基板の有する複屈折の大きさ
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、非常に小さな回転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、測定手順が煩雑で、１回の
測定で１箇所しか測定できないため、特に基板の全域に
わたって、複屈折を測定する場合はかなりの時間を要し
ていた。

また、上記従来の基板の厚み方向の複屈折を求める方法
では、１箇所の厚み方向の複屈折を測定するためには斜
め入射光を多数回入射させ測定しなければならないのみ
ならず、算出のための計算式も複雑であり、特に基板の
全域にわたって、複屈折を測定する場合はセナルモン法
と同様にかなりの時間を要していた。

本発明は従来の方法に比べ、短時間で小さな複屈折でも
比較的簡易に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、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、第一の偏光板にスリット状の光を入射させ、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。

本発明の複屈折測定方法により測定した光量から、板状
部材の複屈折を求めるには、前もって、異なる複屈折を
有する板状部材から本発明の複屈折測定方法による光量
および従来のセナルモン法等による複屈折を測定し、そ
の両データ間の相関関係式または図を求めておき、新た
に本発明の複屈折測定方法により求めた光量をその相関
関係式または図により複屈折に変換する。

［作用コ 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複
屈折を有する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、すなわ
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図および第２図において、光源１（第１図において
は、ＬＥＤを使用）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図において振動方向は９に模式
的に矢印で示した。）は、略２ｍｍの幅を有するスリッ
ト部６を通過して、略２ｍｍの幅のスリット状の光とな
り、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、透過して行く。第１図に
おいては光源１としてＬＥＤを用いたが、ＬＥＤに限定
されるものではなく、任意の方向に同光量の光を発光で
きるものであればよい。また、スリット部６のスリット
幅は一方向以外の斜め入射光成分を制限するためのもの
であり、そのスリット幅は略２ｍｍ以下が適度であり、
２ｍｍを大幅に越えると、斜め入射光成分の影響が大き
くなり過ぎ、得られる複屈折の値のばらつきの原因とな
る。

偏光＋、！ｉｉ、２を透過したスリット状の光は、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１
０）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を透過したスリット状の光は、′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を透過したスリット状の光は、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
スリット状の光は、受光部５（第１図においてはライン
ＣＯＤを使用）でその光量が集光、計測される。第１図
においては受光部５としては、ラインＣＣＤを用いたが
、これに限定されるものではなく、偏光板３を透過した
スリット状の光を、スリットの長さ方向にスポット状に
受光しうる受光素子の集合体であればよく、ラインＣＣ
Ｄはそのスリット状の光をスポット状に同時に受光する
ことができ、本発明の複屈折測定方法およびその測定装
置の受光部として好適なものである。

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、板状部材４がドーナツ状円板である場合に、
該ドーナツ状円板４の略全域の複屈折を測定するのに好
適に使用しうる本発明の複屈折測定装置の例の概念を示
す断面図である。第３図において、電動機等の回転系１
４に直結した回転軸１５に複屈折を測定しようとするド
ーナツ状円板４をはめこみ、板状部材取付治具１６で固
定する。

また、ドーナツ状円板４の下方の側に、ＬＥ″Ｄ等の光
源１を、ドーナツ状円板４の半径方向の任意の位置に同
光量の光を発光できるように配置する。

次いで、光源１の上部に、ドーナツ状円板４の半径方向
に沿って略２ｍｍ幅のスリットを有するスリット部６を
配置し、さらにその上部に、ドーナツ状円板４の半径方
向に沿って偏光方向を有する偏光板２を配置する。ドー
ナツ状円板４の上方の側には、偏光板２とその偏光方向
が直交するように偏光板３を配置し、さらにその上部に
、ラインＣＯＤを偏光板３を透過してきたスリット状の
光を、ドーナツ状円板４の半径方向の略合での位置で受
光できるように配置する。このとき、光源１、スリット
部６、偏光板２、ドーナツ状円板４、偏光板３、ライン
ＣＣＤは相互に平行になるように配置する。

また、電動機等の回転系１４は特に限定されるものでは
ないが、一定角度毎に回転、停止を繰り返すことができ
るものが好ましく、例えば、スピンドルモータ等が好適
に使用しうるちのである。

また、板状部材取付治具１６でドーナツ状円板４を固定
するには、ネジ込み方式、エアーチャック方式等があり
、ドーナツ状円板４が比較的薄い場合や比較的剛性が低
い場合、ドーナツ状円板４を変形させずに、常に一定の
圧力で固定するためには、エアーチャック方式が好まし
い。

また、偏光板２はその偏光方向を実施例ではド−ナラ状
円板４の半径方向に一致させて配置したが、この方向に
限定されるものではないが、ドーナツ状円板４の半径方
向または円周方向に一致させることが好ましい。

また、偏光板２、偏光板３は、板面が波打ったりしない
ように、例えば、複屈折が殆どない透明なガラス、合成
樹脂板等を支持板として偏光板２、偏光板３の片面また
は両面に沿わせて配置してもよい。

第３図において、ドーナツ状円板４の円周方向の成る一
箇所の複屈折を半径方向に沿って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。ドー
ナツ状円板４の略全域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。すなわち、先ずドーナツ
状円板４の円周方向の成る一箇所の複屈折を半径方向に
沿って測定する。次いで、ドーナツ状円板４を回転系１
４の回転により、所望の角度回転させ、同様に半径方向
の複屈折を測定する。この操作を全周にわたって繰り返
せば、略全域の複屈折を比較的短時間で測定することが
できる。

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。

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。

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製
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により光量、およびセナル
モン法により複屈折を測定した。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、第一の偏光板にスリット状の光を入
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、簡便かつ迅速にスリッ
ト状に板状部材の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、板状部材を回転
軸により回転させれば、板状部材の略全域の複屈折を比
較的短時間で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。 １−一−−−・・−・・・光源 ２．３−・偏光板 ４−−−一−・−一−−−板状部材 ５−・・−・−・・−受光部 ６・・−・・・・・・−スリット部

Claims (3)

【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、
   第一の偏光板にスリット状の光を入射させ、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、第一の偏光板にスリ
   ット状の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受光部とからなり、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ことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の複屈折測定装置。