JPS628131B2 - - Google Patents
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- JPS628131B2 JPS628131B2 JP18719081A JP18719081A JPS628131B2 JP S628131 B2 JPS628131 B2 JP S628131B2 JP 18719081 A JP18719081 A JP 18719081A JP 18719081 A JP18719081 A JP 18719081A JP S628131 B2 JPS628131 B2 JP S628131B2
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- light
- refractive index
- spectrum
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/23—Bi-refringence
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本発明は透明フイルムの複屈折度測定方法およ
び装置に関するものである。 一般に光学的異方性を示す物質を光が透過する
ときにはいわゆる複屈折の現象を起こす。複屈折
が生じるのは、光学的異方性を示す物質では、屈
折率が光の振動方向によつて異なつているためで
ある。物質中の屈折率が最大値を示す方向と最小
値を示す方向は直交しており、さらにこれらの２
方向と90゜の角をなす方向つまり互いに直交する
３方向の屈折率がわかれば物質の光学的異方性を
表現することができる。これら三つの方向の屈折
率を主屈折率と呼び、３方向を主屈折率の方向あ
るいは電気的主軸と呼ぶ。 高分子フイルムはその内部における分子配向の
反映として光学的異方性を示す。この光学的異方
性の程度を知ることは高分子フイルムの構造、物
性、さらに製造工程中における延伸の均一性等を
知る上で重要である。光学的異方性の指標として
従来複屈折度が多く用いられている。複屈折度を
測定する一般的な方法としては偏光顕微鏡を用い
る方法が知られている。偏光顕微鏡を用いる方法
は複屈折度Δｎと試料の厚みＤの積であるレター
デーシヨンΓを測定して複屈折度Δｎを求めるも
のである。この方法によると顕微鏡を用いるため
に測定しようとするフイルムを顕微鏡観察に適し
た大きさに切断しなければならない等操作が煩雑
であり、熟練者でなければ精度よく測定すること
ができないものであつた。 本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
であつて、その目的とするところは透明フイルム
の複屈折度を非接触、非破壊で簡便に精度よく測
定することができる方法および装置を提供するに
ある。 すなわち、本発明は、白色直線偏光の平行光線
の偏光面をフイルムの主屈折率の方向の一つと平
行にして透明フイルムに垂直に照射し、該フイル
ムを透過した光の干渉スペクトルを検出し、干渉
スペクトルの極大、極小を示す波長のうち任意の
二つを用いて干渉次数を決定し、この干渉次数と
波長から該フイルムのこの主屈折率の方向での光
学厚みを求め、さらに白色直線偏光の平行光線の
偏光面を該フイルムの他の主屈折率の方向と平行
にして該フイルムに垂直に照射し、該フイルムを
透過した光の干渉スペクトルを検出し、干渉スペ
クトルの極大、極小を示す波長のうち任意の二つ
を用いて干渉次数を決定し、この干渉次数と波長
から該フイルムのこの主屈折率の方向での光学厚
みを求め、両光学厚みの差と該フイルムの厚みか
ら該フイルムの複屈折度を求めることを特徴とす
る透明フイルムの複屈折度測定方法を特定発明と
し、白色直線偏光の平行光線の光源部と光のスペ
クトルの検出部を対設し、該光源部と該検出部の
間に透明フイルムの照射部を形成し、該光源の偏
光面を該フイルムの二つの主屈折率の方向とそれ
ぞれ平行に保つことが可能な様に形成したことを
特徴とする透明フイルムの複屈折度測定装置を併
合発明とするものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 第１図において、白色の平行光線をフイルムに
垂直に照射すると、透過光としては直接透過して
いく光Ｉの他にフイルムの両表面の間を何回か反
射した後出ていく光，……が存在する。この
２種類の光は干渉して特定波長の光が強く、特定
波長の光が弱くなる。つまりフイルムに入る前の
光のスペクトルがフイルムを透過することによつ
て変化する。この変化はフイルムの屈折率ｎと厚
みＤに依存する。したがつて、フイルムに入射す
る光に白色直線偏光の平行光線を用い、その偏光
面をフイルムの主屈折率の方向の一つと一致させ
ておいた時の透過光のスペクトルと、偏光面をフ
イルムの他の一つの主屈折率の方向と一致させた
時の透過光のスペクトルの差は各々の主屈折率の
差つまり複屈折度に依存する。つまり、フイルム
の一つの主屈折率の方向に平行な偏光面をもつ光
の透過光のスペクトルとフイルムの他の一つの主
屈折率の方向に平行な偏光面をもつ光の透過光の
スペクトルを比較することによつてフイルムの複
屈折度を求めることができる。 以下、数式を用いて本発明の原理を説明する。 第１図において、白色直線偏光の平行光線を偏
光面がフイルムの一つの主屈折率の方向と一致す
るようにしてフイルムに垂直に入射させると、フ
イルムに入射した後フイルム外に出る光Ｉとフイ
ルムに入射してフイルムと空気の界面で、反射を
くり返し外へ出る光，……が存在する。な
お、本来は垂直入射であれば光Ｉ，，は同じ
所を通るが、第１図では説明のためにずらして表
現した。今、反射することなく透過した光Ｉと２
回反射した後フイルム外に出る光、すなわちフイ
ルムの片面で反射し、さらに他面で反射した光
を考えると、その光学的距離の差（光路差）Δは
次式で示される。 Δ＝2n‖Ｄ ……(1) ただし、ｎ‖はフイルムの一つの光軸方向の屈
折率、Ｄはフイルムの厚みを示す。したがつて、
Δが次式(2)で示される条件を満たすような波長の
光について透過光強度は極大となり、また次式(3)
で示されるような条件を満たす波長について透過
光強度は極小となる。 Δ＝ｍλ ……(2) ｎ＝１、２、３、…… Δ＝ｍλ ……(3) ｍ＝１／２、３／２、５／２…… ただし、ｍは干渉次数、λは波長である。 第２図において、Ｋ番目の極大を示す波長をλ
ｋとし、波長が短い方向へ順に 極大にはＫ、Ｋ＋１、Ｋ＋２、……、 極小にはＫ、Ｋ＋１／２、Ｋ＋３／２、Ｋ＋５／２…
… いとう番号をつけ、その波長をそれぞれ、 λｋ、λｋ＋１／２、λ＋ｋ＋１、λｋ＋３／２…… とすれば光強度Ｉが極大又は極小を示す二つの波
長λｊ、λｌ（ｊ＜ｌ、ｊ＝１／２、１、３／２、２、
… …、ｌ＝１／２、１、３／２、２、……）についてλｊ
の干 渉次数ｍは次の(4)式のようになる。 ｍ＝（ｌ−ｊ）λｌ／λｊ−λｌ ……(4) したがつて、フイルムの光学厚みｎ‖Ｄは次式
(5)で表すことができる。 ｎ‖Ｄ＝１／２ｍλｊ ……(5) したがつて、偏光面をフイルムの一つの主屈折
率の方向に一致させた白色直線偏光の平行光線を
フイルムに垂直に照射し、透過光のスペクトルの
極大又は極小波長を観測すれば、フイルムの一つ
の主屈折率の方向に対する光学厚みｎ‖Ｄが計算
できる。 さらに、偏光面をフイルムの他の主屈折率の方
向と一致する様に相対的に90゜回転させ、同様の
測定、計算を行えば次式(6)に示す様に、フイルム
の他の主屈折率の方向に対する光学厚みｎ⊥Ｄが
計算できる。 ｎ⊥Ｄ＝１／２ｍλｊ ……(6) このようにして得られた各々の主屈折率の方向
に対する光学厚みの差（ｎ‖−ｎ⊥）Ｄをフイル
ムの厚みＤで割れば複屈折度Δｎが得られる。フ
イルムの厚みＤを求めるには、予め別の方法で測
つておいてもよいが、前述の方法で得られた光学
厚みｎ‖Ｄあるいはｎ⊥Ｄに適当な屈折率の値を
代入して求めてもよい。この場合、用いた屈折率
の値の精度が複屈折度の精度に影響するが、屈折
率の値は物質が決まればそれほど大きく変化しな
いので、予め他の試料で測定した値や、文献等に
記載された値を用いても充分な精度が得られる。 偏光面をフイルムの主屈折率の方向と一致させ
るには、白色直線偏光の平行光線の偏光面を回転
可能に設けるか、又はフイルムをフイルム面の法
線を軸として回転可能に設ければよい。 また、測定するフイルムの主屈折率の方向が予
め判つていない場合は、フイルムと検出部の間に
さらに偏光子を設け、この偏光子の偏光面を白色
直線偏光の平行光線の偏光面と直交するようにし
ておいて、フイルムをフイルム面の法線を軸とし
て回転させるか、又は白色直線偏光の平行光線の
偏光面と偏光子の偏光面を互いに直交させたまま
回転させて検出部に入る光量が最小になる位置を
さがせば、白色直線偏光の平行光線の偏光面の方
向がフイルムの２つの主屈折率の方向と一致す
る。 このフイルムと検出部の間の偏光子は、複屈折
度測定の際には、白色直線偏光の平行光線の偏光
面に一致させておけば、複屈折度測定には全く影
響しない。また、透過光のスペクトルを測定する
には例えばプリズム、又は回折格子等を用いた分
光器を用いればよい。 また、光源として用いる光の波長範囲は試料に
よる特定波長の光の吸収がない様な波長範囲、つ
まり可視光線領域が最も適しており、波長として
は4000〜8000Å程度がよい。 白色直線偏光光源を得る方法は、光源に白色非
直線偏光光源を用い、該光源部とフイルムの間に
偏光子を設ける方法等が採用される。 本発明の方法を用いれば、従来の偏光顕微鏡を
用いる方法のように試料を切断することなく、非
接触で複屈折度が測定できる。また、フイルム厚
みに関する情報も同時に得られるので、予め試料
の厚みを測定しておかなくてもよく、このように
すれば測定に要する時間が短縮される。 本発明を実施するためには、白色直線偏光光源
部、照射部および透過光のスペクトルの検出部を
備えた装置が用いられる。 光源部は白色光を発する光源と偏光子、光線を
一定の巾をもつた平行光線にするための光学系、
例えばレンズ等から成る。白色光光源としては一
般に白色光源として用いられているもの、例えば
キセノンランプ、ヨウ素ハロゲンランプ、タング
ステンランプ等が挙げられる。偏光子としては、
偏光板、偏光プリズム等を用いる。照射部は白色
直線偏光光源部からの光をフイルムに照射する部
分であつて、通常、白色直線偏光光源部と透過光
のスペクトルの検出部の間の空間が照射部とな
る。この照射部において、フイルムを光に対して
垂直に保持しておく。検出部はフイルムを透過し
た光のスペクトルを測定するためのもので、受光
素子と分光器から成る。分光器としてはプリズ
ム、回折格子等が挙げられる。受光素子は透過光
のスペクトルつまり各波長におけるフイルムを透
過した光の強度を測定できるものであればよい
が、受光素子として線状受光素子（リニアイメー
ジセンサー）を用いると、可動部分が少なく、か
つ、測定に要する時間を短くすることができるの
で、最も好ましい。 光源の偏光面をフイルムの主屈折率の方向と一
致させるための機構としては、偏光子を回転可能
に設けるか、又はフイルムをフイルム面の法線を
軸として回転可能に設ければよいが、一般に工業
的に生産されるフイルムはかなり面積が広いの
で、本発明の特徴である非破壊という点を生かす
には偏光子を回転可能に設ける方が好ましい。 本発明において、複屈折度を測定するフイルム
としては、通常透明なフイルムが用いられるが、
透過光スペクトルの干渉による極大および極小波
長が確認できれば、若干着色していてもよい。 以下、図示した本発明の具体的な装置により本
発明をさらに詳しく説明する。 第３図において、白色直線１より出た光はレン
ズ系により平行光線になつた後、偏光子２を通り
フイルムの一方の主屈折率の方向と平行な偏光面
を有する白色直線偏光の平行光線となつてフイル
ム３を通過する。さらに、回折格子４を通つて分
光され、レンズ５により波長によつて異なつた位
置に集光され、線状受光素子６の上にスペクトル
を写し出す。なお、回折格子４に代えてプリズム
を用いてもよい。線状受光素子６により得られる
電気信号は各波長に対応した集光位置における光
強度であるので、これを波長−光強度に変換すれ
ば相対的な透過光のスペクトルが得られる。光源
が充分に一様なスペクトルをもつていれば、相対
的な透過光のスペクトルでも充分であるが、通常
は光源だけのスペクトルを予め測定しておいて絶
対的な透過光のスペクトルに補正した方がより好
ましい。このようにして偏光面をフイルム３の主
屈折率の方向の一つと一致させた偏光の透過光ス
ペクトルが得られる。さらに、偏光子２を90゜回
転させれば同様に偏光面をフイルム３の他の主屈
折率の方向と一致させた偏光の透過光のスペクト
ルが得られる。このようにして得られた二つのス
ペクトルより各々極大、極小を示す波長を見出
し、前述の計算式に従つてフイルムの複屈折度Δ
ｎを計算する。 本発明を実施する装置としては、上記のものが
最も好ましいが、例えばスペクトルの測定につい
ていえば、線状受光素子の代わりに点状受光素子
を移動させて各波長の透過光強度を測定してもよ
いし、また、点状受光素子を固定させて特定の波
長の光だけを点状受光素子に入射させてもよい。
さらに、偏光面の回転については、フイルムを回
転させて偏光面とフイルムの主屈折率の方向とを
一致させてもよい。 特別な場合として、予めフイルムと透過光スペ
クトルの検出部の間に偏光子を設けておけば、前
述の方法で主屈折率の方向も決定することができ
る。 本発明にあつては、上記のような構成を採用す
るので、簡単にしかも精度よくフイルムの複屈折
度を測定できるという利点がある。 以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。 実施例 第３図に示した装置を用いてポリエステルフイ
ルムの複屈折度を測定した。その際、白色光源と
してヨウ素ハロゲンランプ50Wを用い、白色光源
の光をレンズにより平行光線にした後、偏光板
（ポラロイド板）を通して直線偏光にフイルム面
に垂直に照射するようにした。また、フイルムを
透過した光を回折格子分光器に入れ、スペクトル
を受光素子上に写し出すようにした。受光素子は
512ビツトの線状受光素子を用い、受光波長範囲
を5000〜8000Åとした。 まず、偏光板の偏光面を予め測定しておいたフ
イルムの主屈折率の方向のうちの一つと一致させ
ておいて、白色直線偏光の平行光線をフイルムに
照射し、透過光のスペクトルから、ｎ‖Ｄを算出
した。次に、偏光板の偏光面を90゜回転させて同
様に透過光のスペクトルからｎ⊥Ｄを算出し、複
屈折度Δｎを計算した。ここでフイルムの厚み計
算には、ｎ＝1.6を用いた。 また、比較のために、従来より行われている偏
光顕微鏡による測定も行つた。偏光顕微鏡法では
フイルムの厚みの値が必要であるが、フイルムの
厚みは本発明法で複屈折度を測定した際に得られ
た値を利用した。 第１表に測定結果を示す。測定結果によると、
本発明法による測定値と従来法による測定値はよ
く一致していることが判る。
び装置に関するものである。 一般に光学的異方性を示す物質を光が透過する
ときにはいわゆる複屈折の現象を起こす。複屈折
が生じるのは、光学的異方性を示す物質では、屈
折率が光の振動方向によつて異なつているためで
ある。物質中の屈折率が最大値を示す方向と最小
値を示す方向は直交しており、さらにこれらの２
方向と90゜の角をなす方向つまり互いに直交する
３方向の屈折率がわかれば物質の光学的異方性を
表現することができる。これら三つの方向の屈折
率を主屈折率と呼び、３方向を主屈折率の方向あ
るいは電気的主軸と呼ぶ。 高分子フイルムはその内部における分子配向の
反映として光学的異方性を示す。この光学的異方
性の程度を知ることは高分子フイルムの構造、物
性、さらに製造工程中における延伸の均一性等を
知る上で重要である。光学的異方性の指標として
従来複屈折度が多く用いられている。複屈折度を
測定する一般的な方法としては偏光顕微鏡を用い
る方法が知られている。偏光顕微鏡を用いる方法
は複屈折度Δｎと試料の厚みＤの積であるレター
デーシヨンΓを測定して複屈折度Δｎを求めるも
のである。この方法によると顕微鏡を用いるため
に測定しようとするフイルムを顕微鏡観察に適し
た大きさに切断しなければならない等操作が煩雑
であり、熟練者でなければ精度よく測定すること
ができないものであつた。 本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
であつて、その目的とするところは透明フイルム
の複屈折度を非接触、非破壊で簡便に精度よく測
定することができる方法および装置を提供するに
ある。 すなわち、本発明は、白色直線偏光の平行光線
の偏光面をフイルムの主屈折率の方向の一つと平
行にして透明フイルムに垂直に照射し、該フイル
ムを透過した光の干渉スペクトルを検出し、干渉
スペクトルの極大、極小を示す波長のうち任意の
二つを用いて干渉次数を決定し、この干渉次数と
波長から該フイルムのこの主屈折率の方向での光
学厚みを求め、さらに白色直線偏光の平行光線の
偏光面を該フイルムの他の主屈折率の方向と平行
にして該フイルムに垂直に照射し、該フイルムを
透過した光の干渉スペクトルを検出し、干渉スペ
クトルの極大、極小を示す波長のうち任意の二つ
を用いて干渉次数を決定し、この干渉次数と波長
から該フイルムのこの主屈折率の方向での光学厚
みを求め、両光学厚みの差と該フイルムの厚みか
ら該フイルムの複屈折度を求めることを特徴とす
る透明フイルムの複屈折度測定方法を特定発明と
し、白色直線偏光の平行光線の光源部と光のスペ
クトルの検出部を対設し、該光源部と該検出部の
間に透明フイルムの照射部を形成し、該光源の偏
光面を該フイルムの二つの主屈折率の方向とそれ
ぞれ平行に保つことが可能な様に形成したことを
特徴とする透明フイルムの複屈折度測定装置を併
合発明とするものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 第１図において、白色の平行光線をフイルムに
垂直に照射すると、透過光としては直接透過して
いく光Ｉの他にフイルムの両表面の間を何回か反
射した後出ていく光，……が存在する。この
２種類の光は干渉して特定波長の光が強く、特定
波長の光が弱くなる。つまりフイルムに入る前の
光のスペクトルがフイルムを透過することによつ
て変化する。この変化はフイルムの屈折率ｎと厚
みＤに依存する。したがつて、フイルムに入射す
る光に白色直線偏光の平行光線を用い、その偏光
面をフイルムの主屈折率の方向の一つと一致させ
ておいた時の透過光のスペクトルと、偏光面をフ
イルムの他の一つの主屈折率の方向と一致させた
時の透過光のスペクトルの差は各々の主屈折率の
差つまり複屈折度に依存する。つまり、フイルム
の一つの主屈折率の方向に平行な偏光面をもつ光
の透過光のスペクトルとフイルムの他の一つの主
屈折率の方向に平行な偏光面をもつ光の透過光の
スペクトルを比較することによつてフイルムの複
屈折度を求めることができる。 以下、数式を用いて本発明の原理を説明する。 第１図において、白色直線偏光の平行光線を偏
光面がフイルムの一つの主屈折率の方向と一致す
るようにしてフイルムに垂直に入射させると、フ
イルムに入射した後フイルム外に出る光Ｉとフイ
ルムに入射してフイルムと空気の界面で、反射を
くり返し外へ出る光，……が存在する。な
お、本来は垂直入射であれば光Ｉ，，は同じ
所を通るが、第１図では説明のためにずらして表
現した。今、反射することなく透過した光Ｉと２
回反射した後フイルム外に出る光、すなわちフイ
ルムの片面で反射し、さらに他面で反射した光
を考えると、その光学的距離の差（光路差）Δは
次式で示される。 Δ＝2n‖Ｄ ……(1) ただし、ｎ‖はフイルムの一つの光軸方向の屈
折率、Ｄはフイルムの厚みを示す。したがつて、
Δが次式(2)で示される条件を満たすような波長の
光について透過光強度は極大となり、また次式(3)
で示されるような条件を満たす波長について透過
光強度は極小となる。 Δ＝ｍλ ……(2) ｎ＝１、２、３、…… Δ＝ｍλ ……(3) ｍ＝１／２、３／２、５／２…… ただし、ｍは干渉次数、λは波長である。 第２図において、Ｋ番目の極大を示す波長をλ
ｋとし、波長が短い方向へ順に 極大にはＫ、Ｋ＋１、Ｋ＋２、……、 極小にはＫ、Ｋ＋１／２、Ｋ＋３／２、Ｋ＋５／２…
… いとう番号をつけ、その波長をそれぞれ、 λｋ、λｋ＋１／２、λ＋ｋ＋１、λｋ＋３／２…… とすれば光強度Ｉが極大又は極小を示す二つの波
長λｊ、λｌ（ｊ＜ｌ、ｊ＝１／２、１、３／２、２、
… …、ｌ＝１／２、１、３／２、２、……）についてλｊ
の干 渉次数ｍは次の(4)式のようになる。 ｍ＝（ｌ−ｊ）λｌ／λｊ−λｌ ……(4) したがつて、フイルムの光学厚みｎ‖Ｄは次式
(5)で表すことができる。 ｎ‖Ｄ＝１／２ｍλｊ ……(5) したがつて、偏光面をフイルムの一つの主屈折
率の方向に一致させた白色直線偏光の平行光線を
フイルムに垂直に照射し、透過光のスペクトルの
極大又は極小波長を観測すれば、フイルムの一つ
の主屈折率の方向に対する光学厚みｎ‖Ｄが計算
できる。 さらに、偏光面をフイルムの他の主屈折率の方
向と一致する様に相対的に90゜回転させ、同様の
測定、計算を行えば次式(6)に示す様に、フイルム
の他の主屈折率の方向に対する光学厚みｎ⊥Ｄが
計算できる。 ｎ⊥Ｄ＝１／２ｍλｊ ……(6) このようにして得られた各々の主屈折率の方向
に対する光学厚みの差（ｎ‖−ｎ⊥）Ｄをフイル
ムの厚みＤで割れば複屈折度Δｎが得られる。フ
イルムの厚みＤを求めるには、予め別の方法で測
つておいてもよいが、前述の方法で得られた光学
厚みｎ‖Ｄあるいはｎ⊥Ｄに適当な屈折率の値を
代入して求めてもよい。この場合、用いた屈折率
の値の精度が複屈折度の精度に影響するが、屈折
率の値は物質が決まればそれほど大きく変化しな
いので、予め他の試料で測定した値や、文献等に
記載された値を用いても充分な精度が得られる。 偏光面をフイルムの主屈折率の方向と一致させ
るには、白色直線偏光の平行光線の偏光面を回転
可能に設けるか、又はフイルムをフイルム面の法
線を軸として回転可能に設ければよい。 また、測定するフイルムの主屈折率の方向が予
め判つていない場合は、フイルムと検出部の間に
さらに偏光子を設け、この偏光子の偏光面を白色
直線偏光の平行光線の偏光面と直交するようにし
ておいて、フイルムをフイルム面の法線を軸とし
て回転させるか、又は白色直線偏光の平行光線の
偏光面と偏光子の偏光面を互いに直交させたまま
回転させて検出部に入る光量が最小になる位置を
さがせば、白色直線偏光の平行光線の偏光面の方
向がフイルムの２つの主屈折率の方向と一致す
る。 このフイルムと検出部の間の偏光子は、複屈折
度測定の際には、白色直線偏光の平行光線の偏光
面に一致させておけば、複屈折度測定には全く影
響しない。また、透過光のスペクトルを測定する
には例えばプリズム、又は回折格子等を用いた分
光器を用いればよい。 また、光源として用いる光の波長範囲は試料に
よる特定波長の光の吸収がない様な波長範囲、つ
まり可視光線領域が最も適しており、波長として
は4000〜8000Å程度がよい。 白色直線偏光光源を得る方法は、光源に白色非
直線偏光光源を用い、該光源部とフイルムの間に
偏光子を設ける方法等が採用される。 本発明の方法を用いれば、従来の偏光顕微鏡を
用いる方法のように試料を切断することなく、非
接触で複屈折度が測定できる。また、フイルム厚
みに関する情報も同時に得られるので、予め試料
の厚みを測定しておかなくてもよく、このように
すれば測定に要する時間が短縮される。 本発明を実施するためには、白色直線偏光光源
部、照射部および透過光のスペクトルの検出部を
備えた装置が用いられる。 光源部は白色光を発する光源と偏光子、光線を
一定の巾をもつた平行光線にするための光学系、
例えばレンズ等から成る。白色光光源としては一
般に白色光源として用いられているもの、例えば
キセノンランプ、ヨウ素ハロゲンランプ、タング
ステンランプ等が挙げられる。偏光子としては、
偏光板、偏光プリズム等を用いる。照射部は白色
直線偏光光源部からの光をフイルムに照射する部
分であつて、通常、白色直線偏光光源部と透過光
のスペクトルの検出部の間の空間が照射部とな
る。この照射部において、フイルムを光に対して
垂直に保持しておく。検出部はフイルムを透過し
た光のスペクトルを測定するためのもので、受光
素子と分光器から成る。分光器としてはプリズ
ム、回折格子等が挙げられる。受光素子は透過光
のスペクトルつまり各波長におけるフイルムを透
過した光の強度を測定できるものであればよい
が、受光素子として線状受光素子（リニアイメー
ジセンサー）を用いると、可動部分が少なく、か
つ、測定に要する時間を短くすることができるの
で、最も好ましい。 光源の偏光面をフイルムの主屈折率の方向と一
致させるための機構としては、偏光子を回転可能
に設けるか、又はフイルムをフイルム面の法線を
軸として回転可能に設ければよいが、一般に工業
的に生産されるフイルムはかなり面積が広いの
で、本発明の特徴である非破壊という点を生かす
には偏光子を回転可能に設ける方が好ましい。 本発明において、複屈折度を測定するフイルム
としては、通常透明なフイルムが用いられるが、
透過光スペクトルの干渉による極大および極小波
長が確認できれば、若干着色していてもよい。 以下、図示した本発明の具体的な装置により本
発明をさらに詳しく説明する。 第３図において、白色直線１より出た光はレン
ズ系により平行光線になつた後、偏光子２を通り
フイルムの一方の主屈折率の方向と平行な偏光面
を有する白色直線偏光の平行光線となつてフイル
ム３を通過する。さらに、回折格子４を通つて分
光され、レンズ５により波長によつて異なつた位
置に集光され、線状受光素子６の上にスペクトル
を写し出す。なお、回折格子４に代えてプリズム
を用いてもよい。線状受光素子６により得られる
電気信号は各波長に対応した集光位置における光
強度であるので、これを波長−光強度に変換すれ
ば相対的な透過光のスペクトルが得られる。光源
が充分に一様なスペクトルをもつていれば、相対
的な透過光のスペクトルでも充分であるが、通常
は光源だけのスペクトルを予め測定しておいて絶
対的な透過光のスペクトルに補正した方がより好
ましい。このようにして偏光面をフイルム３の主
屈折率の方向の一つと一致させた偏光の透過光ス
ペクトルが得られる。さらに、偏光子２を90゜回
転させれば同様に偏光面をフイルム３の他の主屈
折率の方向と一致させた偏光の透過光のスペクト
ルが得られる。このようにして得られた二つのス
ペクトルより各々極大、極小を示す波長を見出
し、前述の計算式に従つてフイルムの複屈折度Δ
ｎを計算する。 本発明を実施する装置としては、上記のものが
最も好ましいが、例えばスペクトルの測定につい
ていえば、線状受光素子の代わりに点状受光素子
を移動させて各波長の透過光強度を測定してもよ
いし、また、点状受光素子を固定させて特定の波
長の光だけを点状受光素子に入射させてもよい。
さらに、偏光面の回転については、フイルムを回
転させて偏光面とフイルムの主屈折率の方向とを
一致させてもよい。 特別な場合として、予めフイルムと透過光スペ
クトルの検出部の間に偏光子を設けておけば、前
述の方法で主屈折率の方向も決定することができ
る。 本発明にあつては、上記のような構成を採用す
るので、簡単にしかも精度よくフイルムの複屈折
度を測定できるという利点がある。 以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。 実施例 第３図に示した装置を用いてポリエステルフイ
ルムの複屈折度を測定した。その際、白色光源と
してヨウ素ハロゲンランプ50Wを用い、白色光源
の光をレンズにより平行光線にした後、偏光板
（ポラロイド板）を通して直線偏光にフイルム面
に垂直に照射するようにした。また、フイルムを
透過した光を回折格子分光器に入れ、スペクトル
を受光素子上に写し出すようにした。受光素子は
512ビツトの線状受光素子を用い、受光波長範囲
を5000〜8000Åとした。 まず、偏光板の偏光面を予め測定しておいたフ
イルムの主屈折率の方向のうちの一つと一致させ
ておいて、白色直線偏光の平行光線をフイルムに
照射し、透過光のスペクトルから、ｎ‖Ｄを算出
した。次に、偏光板の偏光面を90゜回転させて同
様に透過光のスペクトルからｎ⊥Ｄを算出し、複
屈折度Δｎを計算した。ここでフイルムの厚み計
算には、ｎ＝1.6を用いた。 また、比較のために、従来より行われている偏
光顕微鏡による測定も行つた。偏光顕微鏡法では
フイルムの厚みの値が必要であるが、フイルムの
厚みは本発明法で複屈折度を測定した際に得られ
た値を利用した。 第１表に測定結果を示す。測定結果によると、
本発明法による測定値と従来法による測定値はよ
く一致していることが判る。
【表】
第１図は本発明の作用を説明するための模式
図、第２図は本発明において得られるスペクトル
図、第３図は本発明を実施する装置の一例の模式
図である。
図、第２図は本発明において得られるスペクトル
図、第３図は本発明を実施する装置の一例の模式
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 白色直線偏光の平行光線の偏光面をフイルム
の主屈折率の方向の一つと平行にして透明フイル
ムに垂直に照射し、該フイルムを透過した光の干
渉スペクトルを検出し、干渉スペクトルの極大、
極小を示す波長のうち任意の二つを用いて干渉次
数を決定し、この干渉次数と波長から該フイルム
のこの主屈折率の方向での光学厚みを求め、さら
に白色直線偏光の平行光線の偏光面を該フイルム
の他の主屈折率の方向と平行にして該フイルムに
垂直に照射し、該フイルムを透過した光の干渉ス
ペクトルを検出し、干渉スペクトルの極大、極小
を示す波長のうち任意の二つを用いて干渉次数を
決定し、この干渉次数と波長から該フイルムのこ
の主屈折率の方向での光学厚みを求め、両光学厚
みの差と該フイルムの厚みから該フイルムの複屈
折度を求めることを特徴とする透明フイルムの複
屈折度測定方法。 ２ 白色直線偏光の平行光線の光源部と光のスペ
クトルの検出部を対設し、該光源部と該検出部の
間に透明フイルムの照射部を形成し、該光源の偏
光面を該フイルムの二つの主屈折率の方向とそれ
ぞれ平行に保つことが可能な様に形成したことを
特徴とする透明フイルムの複屈折度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18719081A JPS5887445A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 透明フイルムの複屈折度測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18719081A JPS5887445A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 透明フイルムの複屈折度測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5887445A JPS5887445A (ja) | 1983-05-25 |
| JPS628131B2 true JPS628131B2 (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=16201676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18719081A Granted JPS5887445A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 透明フイルムの複屈折度測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5887445A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3187856B8 (en) * | 2014-08-26 | 2022-01-12 | The Doshisha | Birefringence measurement device and birefringence measurement method |
| JP7077199B2 (ja) * | 2018-10-01 | 2022-05-30 | 富士フイルム株式会社 | 光学測定装置および配向度測定方法 |
-
1981
- 1981-11-20 JP JP18719081A patent/JPS5887445A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5887445A (ja) | 1983-05-25 |
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