複屈折 A 元 評価装置 W A 紹介 複屈折測定 基本 偏光 ンサ 構造 原理 装置 基本構成 測定例 測定 ン 限界 そ 拡張 W A 株式会社 ニ 1 複屈折測定 基本 2 ◆ 光 ◆ 偏光 偏光子 要素 入射光 偏光子 振幅：明 偏光 ∥ 透過軸 波長：色 ％透過 振動方向：偏光 波長 入射光 偏光子 偏光⊥透過軸 振動方向：偏光 ％透過 振幅 場合… ％透過 ※ 要素 異 偏光 直感的 把握 比較的 液晶 ネ 肉眼 識別 い 広 利用 い い 偏光計測 基本原理 偏光子 回 透過光量 変化 観察 3 偏光 複屈折 位相差 ◆ 屈折率：光 通 易 い 屈折率大 屈折率 大 い物質 通 抜け 時間 屈折率小 ※光学距 屈折率 ◆ 複屈折：偏光 屈折率 ＝屈折率× ＝屈折率×長 中 光 伝 違う状態 複屈折の値 複屈折 常光 物質 異常光 複屈折値 ⊿ 方解石 水晶 サ ヤ 氷 位相差 光線 通 抜け 距 ※ 位相差＝複屈折× 位相差＝複屈折×距 従 同一物質 同一箇所 異 偏光 距 一定 位相差∝ 位相差∝複屈折 通過 想定 4 複屈折 偏光状態 及 ◆ 偏光成 位相差 T ta 直交 偏光状態 偏光成 ※赤 波 色 波長 影響 最大値 足 合わ 緑 あ ゆ 偏光状態 記述 波 最大値 無関係 同位相 直線偏光 ※赤 波 最大値 緑 波 位相差 偏光 ※ 直交 偏光 位相差 偏光状態 様々 変化 ※ 位相差 直線偏光 ：波長 ° ° 直線偏光 右回 偏光 ※ 前 併 考え ° ° 左回 偏光 複屈折 持 物質 透過 偏光 変化 わ 5 複屈折 偏光状態 及 ◆ 複屈折 有 複屈折 物質 影響 透過光 偏光状態 変化 い透明体 通 抜け 前後 偏光状態 変わ い 透過軸方位 直交 光 全遮断 ニ 挟 複屈折 配置 偏光子 見え い 間 複屈折 真 暗 複屈折 変化 透過 あ 透明体 枚 偏光子 無い物質 入 あ 物質 入 偏光 枚目 明 見え そ 物質 偏光子 通 抜け 光線 偏光状態 変化 ニ 配置 偏光子 挟 複屈折 応 明 見え 6 応力 複屈折 発生 応力印加 応力 - 材料 複屈折性 い透明材料 応力 ※ 位相差δ ＝ T ×応力 a単位 = 例えば 厚 石英 ×厚 a × a ネ 樹脂 一般的 光学 鉛 a 応力 光弾性係数 掛け ～ Pa) 石英 複屈折 発生 光弾性効果 呼び 発生 複屈折や位相差 量 応力 比例 そ 比例係数 光弾性係数 材料 一定 複屈折 光弾性係数（ 複屈折量 ×応力 光弾性係数 [ 応力 発生 × a a] 位相差 = 計算 ※水晶 複屈折 約 石英 同等 複屈折 得 応力 T a= a 程大 応力 発生 い 一般 光弾性 複屈折 水晶 数桁小 い ※樹脂成型品 複屈折 大半 光弾性効果 子配向 見解 あ 従 複屈折や位相差 単純 部応力 換算 殆 場合適 いえ い 成型条件 依 光学特性 変化 あ 変わ 無 有効 重要 評価指標 活用 い 7 偏光 複屈折 位相差 光弾性 複屈折 評価 複屈折 持 物質 従 透過前後 サン 部歪 透過 や 子配向 光線 把握 偏光状態 変化 偏光状態 比較 複屈折 評価 複屈折の評価技術＝偏光計測技術+比較演算技術 ※複屈折測定装置 要素 偏光計測装置 あ 不可 偏光計測 位相差 ＝偏光状態 変わ 生 → 位相差 算出 偏光状態 変化 計算 実 → 複屈折 算出 位相差 サン 厚 活用 計算 透過光 入射光 複屈折 (サン → 持 特性) 計算 発生原因：異方的 応力や 子配向 応力 算出 複屈折 光弾性係数 計算 複屈折や応力 算出可能 a.サン 厚 用い 煩雑 b.実用 重要 数値 複屈折 位相差 あ 多い c.複屈折 原因 応力 け あ 場合 少 い 理由 位相差 解析 留 一般的 8 偏光測定 偏光 基本的 方法 回 偏光子や波長 透過光量 変化 計測 手法 全 偏光計測 基本 基本的な構成 ◆偏光子回転式 回転 問題点 光軸 垂直 厳密 光量 ンサ 左図 構成要素 単純 い い 光線 回転 回転角 検出 ンサ 剛性 あ 筐体 偏光子 回転 動い ◆波長板回転式 回転 時間 測定 変化 不可 測定対象 測定 困 光軸 面 測定 困 右図参照 光量 ンサ 数画素 ※現在 多 装置 回転 伴い 振 う 高密 面 ンサ 光軸 容易 発生 手法 用い い 光線 偏光子 波長 新しい構成例 電気的 光学軸 偏光 回転 配置 光学軸方位 異 複数 偏光 ンサ 並 配置 方法 方法 偏光 ンサ 実現済 液晶駆動 偏光 光線 回転 ※軸方位 制御性 測定精 ･再現性 高密 並 ･高精 技術 鍵 害 光量 ンサ 電気信号 A 偏光 W A 用い ンサ い 方法 9 偏光 ンサ 構造 原理 10 偏光 ンサ 当社独自 ニ 結晶技術 基本構造 実現 偏光 画素 同サ 集積素子 同数 前面 配置 構成 光学素子 集積可能 集積型偏光子 表面 像 集積偏光子 ニ 結晶 写真 方向 偏光子 集積 11 偏光 隣接 画素 ンサ 比較 演算 組 測定原理 偏光情報 計測 [ 入射偏光 出力 ン] [直線偏光 ] [楕 ° ° 偏光 ] [ 偏光 ] ° ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 透過軸 明暗 ン 偏光子 [ 演算方法 概略 ] 光強 ン 画素 比較 刻 偏光方位 算出 あ ゆ 角 θ 偏光子軸角 A 用 偏光 ンサ 従来 偏光子回転式 多並列化 12 偏光 ンサ 組 影画像 測定原理 演算処理 画像化 各 複屈折情報 主軸方位 大 同時 化 偏光状態 対応 模様 13 ン 測定例 位相差 周方向 位相差 主軸方向 位相差 可能 位相差 詳細 定量比較 わ 角 ン 傾向変化 抽出 容易 ° 影響 影響 A 14 装置 基本構成 評価例 15 複屈折 測定装置 基本構成 測定方法 光源の偏光状態分布を取得 偏光 サンプル透過後の偏光状態分布を取得 ンサ 対物 ン 波長 測定サン 偏光 光源 実 元複屈折 測定装置外観 評価 各画素の偏光状態の変化から 複屈折の量と軸方位を算出 A 偏光 光源 光源 直線偏光 偏光 用い 理由 場合 同 方向 軸 持 複屈折 検出 い 全方向 軸 持 複屈折 同時 検出可能 16 A 測定例 ン 複屈折 光学 評価 複屈折 評価 複屈折軸方向 表示対応図 ５ 元複屈折 評価 A 複屈折 面 手軽 可視化 17 A 測定例 PA micro 用い 光学顕微鏡 取 付け 光 断面 微細 サン 複屈折 複屈折 観察可能 評価 0.1 mm 元複屈折 A 評価 i r 50 40 30 20 10 0 0 50 定量解析 100 150 任意線 200 250 300 領域 可能 18 A 測定例 樹脂成形品 試験 材料 歪 PC 違い評価 PMMA 記試験 矢印 ン系樹脂 ン ン 位相差 ※ 実 歪 大 A 評価 位相差 A 元複屈折 ン 最 大 い 測定値 正 い A A材 ン ン 位置 成型材料 及び成型方法 複屈折 違い 視覚的 定量的 比較 19 A 測定限界 複屈折 測定 部材 徐々 大 面 位相差 力 加え い A 制限 位相差 130nm 白線 いう短所 あ 変化 印加応力：中 印加応力：小 元複屈折 定量評価 限 印加応力：大 130nm 位相差 白線 位相差 評価 A 測定波長 大 A 以 位相差変化 位相差 あ サン 程 以 折 返 実 位相差 サン 値 無いう 示 表示 定量測定 用途 限定 20 測定 ン 限界 そ 拡張 W A 21 測定 ン 拡張手段 偏光子回転式 そ 波長 偏光子回転式 波長 回転式 変え 偏光子回転式 回転式 測定 ン 広 波長板回転式 偏光子 偏光子 波長 光 ンサ ※ A W A 光源 光 ンサ 偏光 偏光 ° 位相差 波長 位相差０ ° ° ° 回転 偏光子回転 ンサ出力 偏光 偏光 100% 100% 100% 50% 50% 50% 0% 0% 0 波長 90 180 回転角 0% 0 90 180 100% 100% 50% 50% 0% 0 90 180 0% 0 90 180 0 90 180 0 90 180 回転 ※回転波長 ンサ出力 直線偏光 位相差 場合 100% 100% 100% 100% 100% 50% 50% 50% 50% 50% 0% 0% 0 90 180 回転角 0% 0 偏光子回転式 波長 回転式 90 180 0% 0 位相差 両者 別可能 90 180 同 出力 0% 0 90 ン 180 別不能 22 測定 ン 拡張手段 そ 偏光子回転式 波長 回転式 センサ構造の比較 ◆ A 偏光 ◆W A 偏光 用 ンサ 用 ンサ 偏光子 偏光子 波長 集積偏光子 ニ 結晶 集積波長 偏光子 集積波長 ニ 結晶 採用 ンサ 測定 ン 倍 拡張 23 測定 ン 偏光 ンサ 拡張手段 改良 加え そ 複数波長 測定 ◆複数波長 測定 ン 単一波長 波長以 →別 波長 図 用い 補足説明 右図 赤線 波 複数波長 結果 比較 拡大 位相差 原理的 測定値 比較 縦軸 値 測定結果 比較演算 方式 採用 複数波長測定 理由 別不能 ン 拡大 横軸 値 決 ◆装置 A A A 更 拡大 概念図 α う A 縦軸 横軸 値 候補値 持 識別 緑線 値 併 考慮 あ 識別可能 測定 ン … A A 複数 い 記 緑線 異 値 基本構成比較 PA 100 測定波長(520nm WPA 100 ン 前 PA け 透過 波長 式 可変波長 の構成 WPA 偏光 波長 蔵 配置 い い の構成 ンサ 固定 回転波長 ン ン 24 A W A 装置外観比較 PA- WPA- ニ ニ 可変波長 光源 25 W A 大 測定 ン 波長 超え 大 部材 徐々 大 印加応力：小 位相差 力 加え い 測定 位相差 印加応力：中 各図白線 実現 変化 印加応力：大 位相差 応力大 応力中 応力小 W A 26 W A ◆ 位相差 測定 比較 数 A サン 樹脂 ン 測定例 W A 測定 赤線 位相差 測定 比較 W A A A W A 位相差 A ン 中央付近 同 正 い測定結果 ン 周辺 大 位相差領域 正 い測定結果 得 程 得 以 領域 い W A 縦方向 標 27 ン 位相差 表示例 複屈折評価 原理や手法 複屈折 偏光 高 W A A い 紹介 測定 ンサ 構造 機能 紹介 装置外観や測定 比較 紹介 28 補足 W A 測定例 紹介 29 ン 評価例 用 ン 成形時 K 引け a 評価例 a 線 輝 位相差 比較 画像 200nm 位相差 K 位相差画像 0nm 位相差 輝 差 明瞭 評価 わ い 測定装置：W A 30 ン 評価例 ｆθ ン A A B B 測定装置：W A 31 ン 以外 樹脂成型品 評価例 CD 測定装置：W A 活用例 薬品 そ 透明樹脂 用 透明 ネ 透明樹脂成形品 32 光学 一見 偏光 評価例 均質 わ 位相差 透過軸方位 表示 ン 拡大 検出可能 位相差 ～ わ 抽出 表示 位相差 ～ 表示 測定装置：W A 33 ・御不明 点や測定を試 いサンプル い お気軽 ら お問い合わせく い 株式会社フォトニックラティス URL: http://www.photonic-lattice.com e-mail: [email protected] 34
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