JPS60242338A - 光学一軸結晶体の光学欠陥検出装置 - 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 本発明は表面が凹凸をなした光学−軸結晶体の光学欠陥
を検出する装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、光学−軸結凸体を材料とするプリズムや位相差板
等の製造にあっては、時間や経費の無駄を削減するため
に、光学−軸結凸体に内在する光学欠陥、いわゆる鮎、
異物、脈理等を素材あるいは加工工程の初期段階で厳し
く検査できることが強く要望されてきた。

我々は、前述の目的に沿って光学−軸結凸体の光学欠陥
を検出する装置の開発検討を進めておシ。

水晶原石の脈理検査装置を特許出願している。以下、こ
の装置について、図面を参照しながら説明する。第１図
は従来考えられた装置の正面図であり、１はテーブル、
２は被験体である水晶原石。

３は屈折率が被験体とほぼ等しい液体（以後マツチング
液という）、４は被験体およびマツチング液を収容する
だめのガラス製容器、５はレンズ、６は前記レンズの焦
点に位置するところに設けられた点光源、７は撮像管、
８は撮像管の受光部、９は透過光像を前記撮像管に導き
入れるためにテーブル面に設けられた貫通孔、１０は前
記撮像管と電気的に接続されたテレビジョン受像機、１
１および１２は暗箱である。

以上の構成において、点光源６から放出された白色光は
レンズ６で平行光束とカリ、この光線をマツチング液３
を介して水晶原石２上に照射すると、撮像管７の受光部
８では光線の通路に存在するマツチング液３．゛水晶原
石２およびガラス製容器４を含めた透過光像が捉えられ
、像の明暗に対応した電気信号に光電変換されてテレビ
ジョン受像機１０に映し出、される。水晶原石内の光学
欠陥については、テレビジョン受像機１ｏのスフＩＪ　
−ン上での局部的な明暗とその形状から識別されていた
。なお、暗箱１１および１２は外部からの迷光を遮断す
るだめのものである。ここで、被験体をマツチング液中
に浸漬するのは被験体表面の凹凸面で起こる光の不規則
な散乱を防止し透光性の向上と透過光量を均一に保とう
とするものであシ、そのためには被験体とマツチング液
の屈折率が完全に一致していることが望まれる。

ところで被験体の屈折率は照射する光の波長によって変
化する。また被験体が光学−軸結凸体の場合は照射光の
波長が一定であっても、通常、常光線屈折率と異常光線
屈折率の二つの異なった屈折率を示す。したがって、光
源に白色光を用い、上述の特質を無視して水晶原石を光
学的等方体と同様に扱う従来考えられた装置にあっては
、被験体とマツチング液の屈折率が一致した状態にない
ために表面の粗い被験体には適用が困難で、欠陥観察は
もっばら表面の粗さが３０μｍ以下のものに限られてい
た。

発明の目的 本発明の目的は、照射光の波長に伴なう被験体の屈折率
の変動を除去し、さらに照射光として直線偏光を被験体
の特定方向へ入射させて被験体とマツチング液の屈折率
を一致させることによシ欠陥観察で障害となる被験体表
面での光の散乱を極度に排除した光学−軸結凸体の光学
欠陥検出装置を提供することにある。

発明の構成 本発明の光学−軸結凸体の光学欠陥検出装置は一被験体
の一側より光を照射し、透過光あるいは透過光像から被
験体中の光学欠陥を検知する装置にあって、単色平行束
光源と、何党源の光線を直線偏光となす偏光子と、同偏
光子に受光窓を対向配置させた受光手段と、同受光手段
と偏光子との間に、被験体である光学−軸結凸体と、同
被験体の前記光源の波長における常光線屈折率あるいは
異常光線主屈折率と同等の屈折率を有する液体と、同液
体および被験体を収容する透光性容器を備えており、照
射光の単色化によって波長に伴なう被験体の屈折率の変
化を除去している。また、欠陥観察に先立って被験体を
同被験体の光学軸が照射光束に対して直交するように配
置しているので。

照射光である直線偏光の振動面を被験体の光学軸と直交
する方向に合わせることによって、あるいは同振動面を
被験体の光学軸に一致させることによって、常光線ある
いは異常光線の一方のみを欠陥観察に用いることができ
る。このことは被験体とマツチング液の屈折率を完全に
一致させ得ることを意味しており、マツチ、ング液と被
験体の屈折率を一致させることによって欠陥観察で障害
となる被験体表面での光の不規則な散乱を極度に排除せ
しめることができる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明の一実施例における光学−軸結晶体内を
光学軸に直交して伝播する光の屈折率を示すだめの原理
図である。光学−軸結凸体は異常光線主屈折率と常光線
屈折率をもち、その大小関係により正あるいは負の結晶
体に区別されるが、いずれであっても構わないので、こ
こでは便宜的に正の一軸結晶体の屈折率楕円体で表わし
た。図面において２１は光学軸でもあるＺ軸、２２はＸ
軸、２３はＹ軸、２４は前記の各々の軸が直交する原点
、２シは屈折率楕円体面、２６はＸ軸とＹ軸を含む面内
で伝播する光の波面法線、２７は前記原点を含み前記波
面法線に垂直な切断面、２８は前記波面法線と前記Ｚ軸
を含む面（以後主断面という）である。

以上の第２図を用いて光学−軸結晶体内を光学軸に直交
して伝播する光の屈折率を説明する。ま啼 ず、結晶内を伝播する光はその波面法線２６とＺ軸２１
を含む主断面２８に対して平行に振動する直線偏光と垂
直に振動する直線偏光とに分解して考えることができ、
前者の屈折率は切断面２７と主断面２８が交わる稜線上
の原点２４から屈折率楕円体面２６に至る長さで異常光
線主屈折率と呼ばれる値を示し、後者の屈折率は切断面
２７上で主断面２８と直交する方向の原点２４から屈折
率楕円体面２６に至る長さで常光線屈折率と呼ばれる値
を示す。Ｘ軸２２方向およびＹ軸２３方向の屈折率は同
じで屈折率楕円体が回転楕円体になっているから、−軸
結晶体内をＸ軸２２およびＹ軸２３を含む面内で伝播す
る光はすべて前述の側屈折率をもつことになる。以上は
結晶内を伝播する光が無偏光の場合であるが、照射光を
直線偏光となしその振動面を２軸２１方向に合致させる
と異常光線のみが、また振動面を２軸２１と直交する方
向゛に合致させると常光線のみが被験体内を直進するこ
とになる。したがって、マツチング液の屈折率を被験体
の異常光線主屈折率あるいは常光線屈折率のいずれかに
しておき、前者の場合は異常光線のみが、後者の場合は
常光線のみが被験体内を伝播するように前述の操作を行
なえば、マツチング液と被験体の屈折率が一致している
ために欠陥観察で障害となる被験体表面での凹凸に伴な
って生ずる光の不規則な散乱を極度に排除する仁とがで
きる。

第３図は本発明の一実施例における光学−軸結凸体の光
学欠陥検出装置の正面図を示すものである。図面におい
て３１は単色平行束光源５３２は偏光子、３３は被験体
である光学−軸結凸体、３４は屈折率が前記光源の波長
における被験体の常光線屈折率あるいは異常光線主屈折
率と同等な値のマツチング液、３６は被験体およびマツ
チング液を収容するための透光性容器、３６は同容器を
載置するだめのテーブル、３７は受光手段である撮像管
、３８は前記撮像管の受光窓、３９は前記撮像管と電気
的に接続されたテレビジョン受像機、４０は透過光像を
受光手段に導くためにテーブル面に設けられた貫通孔、
４１は外部からの迷光を遮断するための暗箱である。

以上の構成によると、単色平行束光源３１から放出され
た光は偏光子３２により直線偏光となってマツチング液
３４を介して被験体３３に照射され、マツチング液３４
．被験体３３および透光性容器３６の一部を含む透過光
像が撮像管３７で捉えられる二そして被験体３３内の光
学欠陥はテレビジョン受像機３９のスクリーン上に映し
出された映像の局部的な明暗とその形状から識別される
。

ここで、被験体３３は同被験体の光学軸が照射光束に対
して直交するように配置されているか゛ら。

偏光子３２を回転して直線偏光の振動面を光学軸に合致
させると異常光線のみが撮像管３７で捉えられることに
なり、また偏光子３２を回転して直線偏光の振動面を光
学軸と直交する方向に合致させると常光線のみが捉えら
れる。

以上のように本実施例によれば、照射光の波長に伴なう
被験体の屈折率の変動を除去すると共にマツチング液と
被験体の屈折率を一致させているので被験体の表面で起
こる光の不規則な散乱を防止し、従来考えられた装置で
不可能であった表面の粗い被験体の欠陥観察を実現して
いる。

次に、以上の構成にもとづいて作製した水晶片の光学欠
陥検出装置と、これによって得られた結果について述べ
る。

単色平行束光源としては、１５Ｖ、１５０Ｗのハロゲン
ランプから放出される白色光を中心波長が５９０ｎｍ、
半価幅が５ｎｍの干渉膜フィルターで単色化し、　０．
３ｍｍ径のピンホールを通過させた後、凸レンズで平行
光束として用い、偏光子にはガラス板上に有機配向膜を
形成した偏光板あるいはグランド・トムソン型プリズム
を用いた。マツチング液は屈折率の異なる２種類のシリ
コン油を２８°Ｃの液温下で調合し、水晶の２８°Ｃに
おける常光線屈折率（ｎ：１．５４４２　）あるいは異
常光線主屈折率（ｎ＝１．５５３３　）に相当する液を
用いた。透光性容器としては光学欠陥のない磨きガラス
板を接着剤で固定して作製した容器を用いた。受光手段
には１０００ＴＶ本以上の高解像度の１インチ型撮像管
を内蔵したテレビジョンカメラをレンズを取シはすした
状態で用い、モニター用のテレビジョン受像機には７０
０ＴＶ本以上の解像度のものを用いた。

前述の部品および機器で構成した光学欠陥検出装置を用
いて、幅５０　ｍｍ　Ｘ長さ１８０ｍｍＸ厚さ２０ｍｍ
の形状で＃２４０〜１０００の研磨砥粒で両生平面を研
磨したＹ棒の水晶原石の脈理観察をＸ軸方向から行な、
った。

その結果、従来考えられた装置に比べて、より粗い表面
の水晶原石の脈理が観察でき、表面の粗さが５０μｍ以
下の状態において脈理を明瞭に識別することができた。

なお、光源としてはナトリウム灯のような単色光源の使
用が望ましいが、前述の光源であっても波長による水晶
の屈折率の変動は±０．０００１５と小さいために欠陥
観察に支障を生じなかった。

また、光源の光束の平行性に関して１発散光であっても
受光窓へ入射する光束の傾きが３°以内にあれば欠陥観
察に特に支障をきたさないことがわかった。観察時の温
度は２８°Ｃにこだわらないが、被験体、マツチング液
とも屈折率が温度によって影譬を受けるので温度管理を
する必要がある。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の光学−軸結函
体の光学欠陥検出装置は、被験体の一側よ受光を照射し
、透過光あるいは透過光像から被験体中の光学欠陥を検
知する装置にあって、単色平行束光源と、同光源の光線
を直線偏光になすだめの偏光子と、同偏光子に受光窓を
対向配置させた受光手段と、同受光手段と偏光子との間
に、被験体である光学−軸結函体と、同被験体の前記光
源の波長における常光線屈折率あるいは異常光線主屈折
率と同等の屈折率を有する液体と、同液体および被験体
を収容する透光性容器とを備えておシ、これによって照
射光の波長に伴なう被験体の屈折率の変動を除去してい
る。また、被験体を同被験体の光学軸が照射光束に対し
て直交するように配置しているので、照射光である直線
偏光の振動面を被験体の光学軸と直交する方向に合わせ
ることによって、あるいは同振動面を被験体の光学軸に
一致させることによって、常光線あるいは異常光線の一
方のみを欠陥観察に用いることができる。したがって、
マツチング液の屈折率に常光線屈折率あるいは異常光線
主屈折率を用い、欠陥観察を・常光線あるいは異常光線
で行なうと、被験体とマツチング液の屈折率が一致して
いるので欠陥観察で障、害となる被験体表面での光の散
乱を極度に排除することができ、従来できなかった表面
の凹凸の激しい被験体に対しても欠陥観察ができるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来考えられた水晶原石の脈理検査装置の正面
図、第２図は本発明の一実施例における光学−軸結晶体
内を光学軸に直光して伝播する光の屈折率を示すだめの
原理図、第３図は本発明の一実施例における光学−軸結
函体の光学欠陥検出装置の正面図である。 ２１・・・・・・Ｚ軸、２２・・・・・・Ｘ軸、２３・
・・・・・Ｙ軸、２４・・・・・・原点、２５・・・・
・・屈折率楕円体面、２６・・・・・・波面法線、２７
・・・−・・切断面、２８・・・・・・主断面、３１・
・・・・・単色平行束光源、３２・・印・偏光子、３３
・・・・・・被験体、３４・・・・・・マツチング液、
３６・・・・・・透光性容器、３６・・・・・テーブル
、３７　・・・・受光手段、３８・・・・・・受光窓、
３９・・・・・テレビジョン受像機、４０・・・・・・
貫通孔、４１・・・・・・暗箱。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図　第 ３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被験体の一側よ受光を照射し、透過光あるいは透
   過光像から被験体中の光学欠陥を検知する装置にあって
   、単色平行束光源と、同光源の光線を直線偏光になすた
   めの偏光子と、同偏光子に受光窓を対向配置させた受光
   手段と、同受光手段と偏光子との間に、被験体である光
   学−軸結凸体と、同被験体の前記光源の波長における′
   常光線屈折率あるいは異常光線主屈折率と同等の屈折率
   を有する液体と、同液体および被験体を収容する透光性
   容器とを備えてなる光学−軸結凸体の光学欠陥検出装置
   。
2. （２）偏光子の通過によって得られる直線偏光の振動面
   を、光束と直焚する面内で任意の方向に選択できるよう
   になした特許請求の範囲第１項に記載の光学−軸結凸体
   の光学欠陥検出装置。 Ｇ３）　被験体を、同被験体の光学軸が照射光束に対し
   て直交するように配置した特許請求の範囲第１項に記載
   の光学−軸結凸体の光学欠陥検出装置。 ←）液体の屈折率に被験体の常光線屈折率と同等の値の
   ものを用いる場合は照射光である直線偏光の振動面を被
   験、体の光学軸と直交する方向に合わせ、一方、液体の
   屈折率に被験体の異常光線主屈折率と同等の値の、もの
   を用いる場合は照射光である直線偏光の振動面を被験体
   の光学軸と一致させ、欠陥観察に常光線あるいは異常光
   線の一方のみを用いる特許請求の範囲第１項に記載の光
   学−軸結凸体の光学欠陥検出装置。