JPH0489553A

JPH0489553A - 複屈折測定装置

Info

Publication number: JPH0489553A
Application number: JP20445490A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagata; 紳一永田; Kura Tomita; 富田　蔵; Taku Masaoka; 正岡　卓
Original assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-23
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2791506B2

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。

（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ｎｌ、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＼でδはレダー　デージョンと呼ばれる。試
料の厚さｄが予め分っているときはδの測定から’ｎ　
１−　ｎ　２が求まり、ｎｌ−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＼Ｍ線線光光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ｌ／’Ｊ２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乗で与えら上の関
係はグラフで画くと第３図のように十字孔る。

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、−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Ｍ）本発明は試料或は偏光子および電光子を回転させる必要
をなくシ、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。

（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。

（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リ、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である。偏光素
子としてはポラロイド或はグ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、
３区両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であるので、
偏光子ｌ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
けである。

各受光素子６ａ、６ｂ、・・・の出力は夫々積分回路８
ａ、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Ｍ慣するためである
。

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Ｓ　ｗ　
１を閉じ、Ｓ　ｗ　１を開いた直後の各積分回路８ａ、
８ｂ・・・の出力を取込み、その後Ｓ　ｗ　２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
を綬返す。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。−回の測定は偏光子１．
検光子２の面積をスイッチＳ　ｗ　ｌが閉じている時間
幅部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は上述のようにして取込んだだ測定デ
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１
０°とびの角位置での測定データで、これは下式％式％Ｏの実測値である。こ＼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、 △］　＝Ｐａ−Ｐｏ＝Ｐａ　−Ｍ−Ａｃｏｓ　（０°　
＋α）△２＝Ｐｂ−Ｐｏ＝Ｐｂ−Ｍ−Ａｃｏｓ　（２０
°十α）上記１７個の式の△１．△２．・・・の２乗の
総ｆ１１つ＝△１２＋△２２＋・・・・・・△１７２が
最小になるようにＭ、Ａ、αを決定する。例えば △１２＝Ｐａ’　＋ＥＭ　　＋Ａｃｏｓ（０−＋ａ）レ
ーｚｐａ（％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、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
子等を自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１！＋１１１定も可能
となる。

【図面の簡単な説明】

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てあ代理人　　弁理士　縣
　　浩　介

Claims

【特許請求の範囲】

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。