JP5892011B2 - 一軸配向をもつ物品の複屈折測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はチューブもしくは棒状物のような押出し成形品又は一軸延伸フィルム・シートなど、一軸配向をもつ光透過性物品の複屈折を測定する方法と装置に関するものである。

光透過性被測定物の位相差を測定する一般的な方法としては、偏光子と検光子それぞれの透過軸を平行に配置し、偏光子と検光子との間に被測定物を置き、偏光子と検光子とを平行ニコル状態に保って１回転し、そのときの透過光強度変化から被測定物の位相差と配向角とを求める方法（平行ニコル回転法）がある。

また、透明樹脂成形品のある面積内の位相差分布を測定するために、平行ニコル回転法とＣＣＤカメラとを組み合わせた装置も実用化されており、主に位相差が約２６０ｎｍ以下の比較的低位相差範囲の被測定物を対象とした位相差分布測定に利用されている。

さらに、測定面積内で数千ｎｍの広範囲にわたる位相差変化を有する透明樹脂成形品の位相差分布を測定するためには、白色光と平行ニコル配置の偏光子・検光子とイメージング分光器とを備え、透過光の分光スペクトルから位相差を測定する装置もある（特許文献１参照。）。

医療用カテーテルチューブの製造において分子配向の大小は耐伸び性や耐キンク性と関係することから、分子配向の大小の指標となる複屈折の管理が重要である（特許文献２参照。）。チューブにおける複屈折は、チューブの長手方向とそれに直交する円周方向との屈折率の差を示すものである。複屈折が小さいときは耐伸び性が小さくなり、医療用カテーテルチューブの場合には治療デバイスを挿入の際にチューブが長手方向に変形して位置調節が不正確になるからである。このことは、カテーテルチューブに限らず、その他の医療用チューブ又は一般用途のチューブにおいても同様のことが言える。

特許文献２では、位相差Ｒを王子計測機器株式会社製の簡易レタデーシヨン測定器を用いて計測し、チューブ肉厚ｔをレーザーマイクロダイアメーターを用いて計測したチューブ外径と芯線とから算出し、複屈折をＲ／ｔとして求めている。

特開２００９−２８１７８７号公報 ＷＯ２００７／０４６３４８号

日本写真学会誌, Vol.27, No.6, pp.478-483 (1990)

本発明は、一軸配向をもつ光透過性物品の複屈折を簡便に測定する方法と装置を提供することを目的とするものである。

本発明の複屈折測定方法は、一軸配向をもつ光透過性物品からなる被測定物を挟んで偏光子と検光子を平行ニコルに配置するとともに、偏光子・検光子の透過軸を被測定物の配向軸に対して特定の方位角θで固定した状態で、偏光子を通して被測定物に多波長成分を含む測定光を照射し、被測定物を透過した測定光を検光子を通してイメージング分光器に入射させて透過光分光スペクトルを取り込む位相差測定装置を用い、以下のステップ（Ｓ１）から（Ｓ４）を備えて被測定物の複屈折を測定する。

（Ｓ１）計算透過率スペクトルＴcal（λ）（＝Ｉ（θ）／Ｉ₀（θ））を複数の位相差について予め求めて用意しておくステップ、
（Ｓ２）前記位相差測定装置を用いて被測定物の透過光分光スペクトルから透過率スペクトルＴobs（λ）（＝Ｉ（θ）／Ｉ₀（θ））を求めるステップ、
（Ｓ３）ステップＳ１で用意された計算透過率スペクトルＴcal（λ）のうちで透過率スペクトルＴobs（λ）に最も近い計算透過率スペクトルＴcal（λ）に該当する位相差Ｒとして位相差Ｒmを求めるステップ、及び
（Ｓ４）ステップＳ３で求められた位相差Ｒmを被測定物の厚さｔで割り算することにより複屈折ΔｎをΔｎ＝Ｒm／ｔとして求めるステップ。

ここで、Ｉ₀は被測定物がないときの検出光強度、Ｉは被測定物があるときの検出光強度、λは測定光の波長である。

平行ニコル配置の場合、一般的に検出光強度は下記の式で表現される。
Ｉ（θ）
＝Ｉ₀｛α²ｃｏｓ⁴(θ−φ)＋ｓｉｎ⁴(θ−φ)＋(Ｃα／２)ｓｉｎ² ２(θ−φ )｝
（１）
ただし、Ｃ ＝ｃｏｓ（２πＲ ／λ ） （２）

ここで、αは直交する２つの光学主軸方向に直線偏光が透過するときの振幅透過率比、φは被測定物の配向角（被測定物の２つの光学主軸のうちの屈折率が大きい方向である。θとφは適当に設定した基準方位に対する角度である。

本発明の複屈折測定方法を実施する複屈折測定装置は、偏光子と検光子が平行ニコルに配置され、多波長成分を含む測定光が偏光子から検光子を通してイメージング分光器に入射して透過光分光スペクトルを測定する分光スペクトル測定部と、偏光子と検光子の間に被測定物を保持し、被測定物の配向軸が偏光子・検光子の透過軸に対して特定の方位角θとなるように位置決めする試料台と、分光スペクトル測定部で測定された透過光分光スペクトルから被測定物の複屈折を算出する演算処理部と、を備えている。

そして、演算処理部は、好ましい一実施形態を示す図５に示されるように、計算透過率スペクトルＴcal（λ）を複数の位相差について予め求めて保持しておく透過率スペクトル保持部１０２と、分光スペクトル測定部により測定された被測定物の透過光分光スペクトルから透過率スペクトルＴobs（λ）を算出する透過率スペクトル算出部１０４と、透過率スペクトル保持部１０２に保持された計算透過率スペクトルＴcal（λ）のうちで透過率スペクトル算出部１０４で算出された透過率スペクトルＴobs（λ）に最も近い計算透過率スペクトルＴcal（λ）に該当する位相差Ｒmを求める位相差算出部１０８と、位相差算出部１０８で求められた位相差Ｒmを被測定物の厚さｔで割り算することにより複屈折ΔｎをΔｎ＝Ｒm／ｔとして求める複屈折算出部１１２と、を備えている。位相差算出部１０８は、例えば、計算透過率スペクトルＴcal（λ）と実測の透過率スペクトルＴobs（λ）の差として波長ごとの残差２乗和を計算するようにすることにより、両者の一致を判断する。

透過率スペクトル保持部１０２は、位相差を異ならせて算出された複数の計算透過率スペクトルＴcal（λ）を保持するものであり、例えば１００〜１００００ｎｍの位相差の範囲について位相差１０ｎｍごとに計算透過率スペクトルＴcal（λ）求めて保持しておく。

イメージング分光器は、スリットから入射した一直線状の光をグレーティングによってその一直線とは直交する方向に分散させた分光スペクトルをＣＣＤカメラなどの二次元検出器で検出することにより、一直線上の位置ごとの分光スペクトルを一度に検出できるようにしたものである。ここでの一直線上の位置とは、例えば被測定物がチューブ状又は棒状の長尺物である場合には長手方向に直交する一直線上すなわち径方向を意味する。

複屈折測定方法の好ましい形態では、被測定物がチューブ又は棒状物であり、被測定物の厚さｔはイメージング分光器に入射した被測定物の画像を処理して得ることにより、一台の位相差測定装置で位相差Ｒmと厚さｔをともに得て複屈折Δｎを求める。これにより、厚さｔを求める装置を設ける必要がなくなる。イメージング分光器に入射した被測定物の画像から厚さｔを求める方法について、後で図８を参照して説明する。

チューブ及び棒状物は通常、押出し成形により製造される。押出し成形により製造されたチューブ及び棒状物は長手方向に一軸配向をもつため長手方向が配向軸方向となる。

この好ましい形態の複屈折測定方法に対応して、複屈折測定装置の好ましい形態では、好ましい一実施形態を示す図５に示されるように、演算処理部１０は、被測定物としてチューブ又は棒状物を測定したとき、イメージング分光器に入射した被測定物の画像を処理して被測定物の厚さｔを算出する画像処理部１１０をさらに備えており、複屈折算出部１１２は被測定物の厚さｔとして画像処理部１１０で算出された被測定物の厚さｔを使用する。

複屈折測定方法のさらに好ましい形態では、被測定物の配向軸に対する偏光子・検光子の透過軸の方位角θを４５°とし、計算透過率スペクトルＴcal（λ）と透過率スペクトルＴobs（λ）を（1＋Ｃ）／２として求める。それに対応して、複屈折測定装置の好ましい形態では、試料台は偏光子・検光子の透過軸に対する被測定物の配向軸の方位角θが４５°となるように被測定物を保持するように構成されており、演算処理部１０は計算透過率スペクトルＴcal（λ）と透過率スペクトルＴobs（λ）を（1＋Ｃ）／２として処理する。

複屈折測定方法のさらに好ましい形態では、ステップ（Ｓ２）と（Ｓ３）の間に、ステップ（Ｓ２）で求められた透過率スペクトルＴobs（λ）とステップ（Ｓ１）で用意されている計算透過率スペクトルＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値が一致するように透過率スペクトルＴobs（λ）を補正して補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を算出するステップをさらに備え、ステップ（Ｓ３）では透過率スペクトルＴobs（λ）に替えて補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を使用して位相差Ｒmを求める。それに対応して、複屈折測定装置の好ましい形態では、好ましい一実施形態を示す図５に示されるように、演算処理部１０は、透過率スペクトル算出部１０４で算出された透過率スペクトルＴobs（λ）と透過率スペクトル保持部１０２に保持された計算透過率スペクトルＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値が一致するように透過率スペクトルＴobs（λ）を補正して補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を算出する透過率スペクトル補正部１０６をさらに備え、位相差算出部１０８は透過率スペクトルＴobs（λ）に替えて透過率スペクトル補正部１０６で算出された補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を使用して位相差Ｒmを求める。

（１）式において、Ｉ₀及びＲは測定波長λに依存する。また、αはほとんどの場合ほぼ１であるが、被測定物の位相差が大きいときは２つの光学主軸の屈折率差が大きいことに相当するため、２つの方向において表面反射率に差が生じ、その結果２つの光学主軸方向に対する直線偏光の透過率にも差が生じて、αは１より小さくなる。しかし、その場合でもαは０．９５程度まで小さくなるだけである。

まず簡単のために、（１）式においてα＝１の場合について考える。チューブ状の被測定物の長手方向を角度の基準とすると、押出法によって成形されるチューブ状あるいは棒状の被測定物の配向角φは長手方向であるため、φ＝０°と考えてよい。好ましい形態におけるθ＝４５°のときの検出光強度をＩ（４５）と表記し、このときのＩ₀をＩ₀（４５）とすると、次のように表される。
Ｉ（４５）＝Ｉ₀（４５）・（1＋Ｃ）／２ （３）

したがって、Ｉ（４５）／Ｉ₀（４５）はＣすなわち位相差Ｒと測定波長λによって決まる。一般的に位相差Ｒも波長分散があるので、Ｉ（４５）／Ｉ₀（４５）をＴcal（λ）と表わし、計算透過率スペクトルと呼ぶことにする。また、Ｉ₀（４５）とＩ（４５）を実測し、それらの比率として求めた透過率スペクトルをＴobs（λ）と表すことにする。

位相差をＲ（λ）として波長分散を次の（４）式で表し、あらかじめ式中の係数ａ、ｂ、ｃを材料ごとに区別して登録しておくことができる。
Ｒ（λ）＝ａ＋ｂ／（λ²−ｃ²） （４）
ａ、ｂ、ｃの各係数の値は、被測定物と同じ材料でフィルム状の試料を作製することにより、例えば王子計測機器(株)製の位相差測定装置ＫＯＢＲＡ−ＷＲを用いて容易に求めることができる。波長分散を（４）式で表すことができることについては非特許文献１に記載されている。

任意に定めることができる基準波長をλ₀とすると、（４）式より基準波長λ₀に対する任意の波長λでの分散比率Ｒ（λ）／Ｒ（λ₀）は容易に求まる。延伸倍率の違いや厚さの違いによって被測定物の位相差Ｒ（λ）が異なる場合も、分散比率Ｒ（λ）／Ｒ（λ₀）は材料ごとにほぼ等しくなることがよく知られている。例えば、図２（Ａ）は５種のＰＥＴフィルムの位相差の波長依存性を示したものであり、（Ｂ）はλ₀を５９０ｎｍとしたときの分散比率の波長依存性を示したグラフであるが、実際に分散比率はほぼ１本の曲線に重なっている。

したがって、（４）式の各係数を設定して波長分散式を登録しておくことにより、基準波長に対する分散比率も求まり、計算上Ｒ（λ₀）を所定の範囲だけ所定の刻みで変化させれば、その都度任意の波長に対してＲ（λ）も容易に計算できる。すなわち、被測定物の位相差の波長分散式が既知であれば基準波長に対する位相差を任意に変化させながら、そのときの計算透過率スペクトルＴcal（λ）を自由に計算できることを意味している。

そこで、本発明のさらに好ましい形態の複屈折測定方法では、ステップ（Ｓ１）での計算透過率スペクトルＴcal（λ）は、被測定物についての位相差Ｒ（λ）の波長分散式に基づいて基準波長λ₀での位相差Ｒ（λ₀）を複数に変化させたときの対応する位相差Ｒ（λ）から算出したものである。

それに対応して、複屈折測定装置の好ましい形態では、好ましい一実施形態を示す図５に示されるように、演算処理部１０は、被測定物についての位相差Ｒ（λ）の波長分散式から基準波長λ₀に対する位相差の分散比率Ｒ（λ）／Ｒ（λ₀）を計算する分散比率算出部１００をさらに備えており、透過率スペクトル保持部１０２に保持されている透過率スペクトルＴcal（λ）は、分散比率算出部１００においてＲ（λ₀）を複数に変化させたときの対応するＲ（λ）から算出されたものである。

さらに具体的に示すと、一直線上の位置ごとでのそれぞれの透過光分光スペクトルＩ₀（４５）とＩ（４５）を測定する動作を行う。ここで、一直線上とは、例えば、後で説明する実施例の図１に示されるように、被測定物６の径方向（Ｙ方向）の直線上を指しており、被測定物６の長手方向をＸ方向としている。Ｉ（４５）は前記一直線上の各位置（Ｙ）によって異なる。透過率スペクトル算出部１０４では、透過光分光スペクトルＩ₀（４５）とＩ（４５）の比を計算して透過率スペクトルＴobs（λ）を求める。しかし、例えばＲ（λo）が１５１０ｎｍのチューブを測定したときのＴobs（λ）とＴcal（λ）のグラフは、図３の細実線と破線のようになり必ずしも一致しない場合がある。そこで、好ましい形態では、Ｔobs（λ）とＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値を調べて、それらが一致するように補正係数を算出し、実測の透過率スペクトルを次式によって補正してＴ'obs（λ）を計算する。
Ｔ'obs(λ)＝(Ｔobs(λ)−Ｔobs(λ).mv-min)/Ｋ （５）
ただし、
Ｋ＝(Ｔobs.mv-max(λ)−Ｔobs(λ).mv-min)/(Ｔcal(λ).max−Ｔcal(λ).min)
Ｔobs(λ).mv-min：実測透過率スペクトルＴobs(λ)の移動平均の最小値
Ｔobs(λ).mv-max：実測透過率スペクトルＴobs(λ)の移動平均の最大値
Ｔcal(λ).max：計算透過率スペクトルの最大値
Ｔcal(λ).max：計算透過率スペクトルの最小値
である。

それに対応して、好ましい一実施形態を示す図５に示されるように、演算処理部１０は、透過率スペクトル算出部１０４で算出された透過率スペクトルＴobs（λ）と透過率スペクトル保持部１０２に保持された計算透過率スペクトルＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値が一致するように透過率スペクトルＴobs（λ）を補正して補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を算出する透過率スペクトル補正部１０６をさらに備えている。その場合、位相差算出部１０８は透過率スペクトルＴobs（λ）に替えて透過率スペクトル補正部１０８で算出された補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を使用して位相差Ｒmを求める。位相差算出部１０８は、例えば、計算透過率スペクトルＴcal（λ）と実測の補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）の差として波長ごとの残差２乗和を計算するようにすることにより、両者の一致を判断する。

次に、２つの光学主軸方向の振幅透過率比αが１ではない場合を検討する。α≠１のとき（１）式においてθ＝４５°と置き、仮に材質をＰＥＴとしてＲ（λo）＝１５００ｎｍの場合の、αが１のときと０．９５のときのＴcal（λ）を比較すると図４のようになり、確かに計算上でもαの値によって最大透過率が変わる。しかし、実測される透過率は図３のＴobs（λ）のようになり、αの影響以上に最大値・最小値が計算上の値からずれることが分かる。したがって、計算上は常にα＝１としてＴcal（λ）を求め、上述の透過率スペクトル補正部１０６で実測値を補正処理すればよい。

好ましい形態において、被測定物がチューブ又は棒状物であり、被測定物の厚さｔをイメージング分光器に入射した被測定物の画像を処理して得ることにより、一台の位相差測定装置で位相差Ｒmと厚さｔをともに得て複屈折Δｎを求める方法について具体的に説明する。図８はチューブ状の被測定物を測定した場合のイメージング分光器の取込み画像の一例であり、測定光が透過せずに陰になる個所があって、実際に光が透過するのはチューブ径方向の中央部である。また、チューブ径方向の中央部のみがチューブの肉厚ｔの２倍に相当するので、図８の陰部分の位相差は測定する必要がない。

イメージング分光器の取込み画像から画像処理によって、被測定物の径方向の中央部を決定し、さらにチューブの肉厚ｔあるいは棒状の直径Ｄを求める方法について説明する。

チューブ状の被測定物は図８に示されるように４本の黒い帯状の画像が得られる。この４本の帯状の暗から明もしくは明から暗への変化点を求め、Ｙ座標の小さい方からＹ１〜Ｙ８とする。

外径はＹ１からＹ８までの距離である。被測定物が棒状の場合はこの距離が直径Ｄとなるので、画像処理部１１０はイメージング分光器の取込み画像から棒状物の直径Ｄを算出することができる。

チューブ状の被測定物の内径Ｄinは、曲面のため内側２本の黒い帯状のエッジとして検出される位置Ｙ４及びＹ５より、その帯幅の（１／Ｋ）外側にある。

したがって、外径Ｄout、内径Ｄinおよびチューブの肉厚ｔは次式で表される。
Ｄout＝Ｙ８−Ｙ１ （６）
Ｄin＝Ｙ５−Ｙ４＋（Ｙ４−Ｙ３）／Ｋ＋（Ｙ６−Ｙ５）／Ｋ （７）
ｔ＝（Ｄout−Ｄin）／２ （８）

（７）式におけるＫはチューブ材質の屈折率により異なるが、本発明者らの測定により、Ｋは概ね「３」であることが分かった。要求される測定精度にもよるが、複屈折の概略値でよい場合はＫ＝３として上記（６）〜（８）式によりチューブの肉厚ｔを算出することができる。

高精度の複屈折値が求められる場合はＫをチューブの材質ごとに求めれはよい。Ｋは屈折率から計算により求めることもできるが、実用的な方法として測定対象の材質のチューブについて、図８のようにイメージング分光器の取込み画像を測定するとともに、そのチューブの内径を機械的に測定してＫを決定することができる。測定対象となるチューブの各材質についてＫを予め求めたら画像処理部１１０に記憶させておくことにより、画像処理部１１０はイメージング分光器の取込み画像から上記（６）〜（８）式によりチューブの肉厚ｔを算出することができる。

また、他の方法で被測定物の厚さｔ又は直径Ｄが測定されている場合は、本装置の測定開始時にその値を入力できるようにすればよい。

チューブの肉厚ｔ又は棒状の直径Ｄが求まれば、複屈折算出部１１２は複屈折Δｎを次式により算出することができる。
Δｎ＝Ｒm（λo）／２ｔ又は
Δｎ＝Ｒm（λo）／Ｄ （９）

図６は上記に示した複屈折Δｎの決定手順で最も好ましい方法をまとめて示したフローチャートである。

本発明によれば、偏光子と検光子を平行ニコルに配置するとともに、偏光子・検光子の透過軸を一軸配向をもつ被測定物の配向軸に対して特定の方位角θで固定し、被測定物がない状態での透過光の検出光強度Ｉ₀（θ）と被測定物があるときの透過光の検出光強度Ｉ（θ）とからなる透過率スペクトル（＝Ｉ（θ）／Ｉ₀（θ））を用い、複数の位相差について予め求めて用意した計算透過率スペクトルＴcal（λ）と実測の透過率スペクトルＴobs（λ）とを比較して、実測の透過率スペクトルＴobs（λ）にもっとも近い計算透過率スペクトルＴcal（λ）に該当する位相差Ｒmをその被測定物の位相差とするようにしたので、位相差範囲が数千ｎｍになる高位相差の被測定物であってもその位相差を容易に測定することができる。

一実施例を示す概略構成図である。 （Ａ）はＰＥＴフィルムの位相差の波長依存性を示す図、（Ｂ）は同じく分散比率の波長依存性を示す図である。 本発明で扱う透過率スペクトルの例を示す図である。 計算透過率スペクトルに対する被測定物の振幅透過率比αの影響を示す図である。 一実施例における演算処理部を示すブロック図である。 一実施例における複屈折Δｎの決定手順を示すフローチャートである。 イメージング分光器を示す概略図である。 イメージング分光器の取込み画像の一例である。

図１は、本発明の複屈折測定装置をチューブ又は棒状物の測定用に適用した一実施例の概略構成図である。この複屈折測定装置は、主な構成部分なとして、試料台５、分光スペクトル測定部、及び演算処理部１０を備えている。

試料台５は、被測定物６を分光スペクトル測定部の偏光子４と検光子７の間で測定視野の中央に保持し、被測定物６の配向軸が偏光子４・検光子７の透過軸に対して特定の方位角θとなるように位置決めする。好ましい例では特定の方位角θは４５°である。

分光スペクトル測定部は平行ニコルに配置された偏光子４と検光子７の組と、多波長成分を含む測定光を偏光子４に入射させる光学系１，２，３と、検光子７を透過した測定光をレンズ８を経て受光して透過光分光スペクトルを測定するイメージング分光器９とを備えている。

多波長成分を含む測定光を偏光子４に入射させる光学系は、光源１、ライトガイド２及び集光レンズ３を備えている。光源１は例えばハロゲンランプであり、多波長成分を含む測定光として白色光を供給するものである。光源１としては白色ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた光源であってもよい。光源１からの光はライトガイド２によって集光レンズ３に導かれる。

偏光子４は被測定物６に直線偏光の測定光を照射するためのものであり、被測定物６の一方の面と集光レンズ３の間に配置されている。被測定物６を挟んで被測定物６の他方の面側には偏光子４に対向して検光子７が配置されている。偏光子４と検光子７は平行ニコルの状態に固定されて配置されている。被測定物６の長手方向を基準方位として、好ましい形態として偏光方位（θ）が４５°となるように、被測定物６が試料台５により位置決めされる。

検光子７を透過した測定光はレンズ８を経てイメージング分光器９に取り込まれる。レンズ８は顕微鏡を構成する１組のレンズ、又はカメラ（例えはＣＣＤカメラ）用のレンズである。レンズ８の倍率と、イメージング分光器９に含まれる受光素子（例えばＣＣＤ素子）の大きさ及びそのＹ方向画素数とによって、取り込めるＹ方向の視野寸法と空間分解能が定まる。ここでは、被測定物６の長手方向をＸ方向、それに直交する方向、すなわち被測定物６の径方向をＹ方向としている。

イメージング分光器９は、例えば図７のような構成になっており、スリット９ａを介してＹ方向の線状の光を受光し、グレーティング９ｂで分光してモノクロＣＣＤカメラ９ｄで受光する。グレーティング９ｂはＹ方向の線上の各位置の光をＸ方向に分光する。イメージング分光器９としては、具体的には、ImSpector V8（ＪＦＥテクノリサーチ株式会社の製品）が利用できる。

演算処理部１０は分光スペクトル測定部で測定された透過光分光スペクトルから被測定物の複屈折を算出するものであり、すでに説明した図５に示された構成をしている。

演算処理部１０と試料台５及び被測定物６を除く部分が分光スペクトル測定部を構成している。

イメージング分光器９によって分光され検出された透過光強度は演算処理部１０に取り込まれて、上に述べたように、被測定物６の位相差Ｒm（λ）が算出される。演算処理部１０は専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現される。

１ 光源
２ ライトガイド
３ 集光レンズ
４ 偏光子
５ 試料台
６ 被測定物
７ 検光子
８ レンズ
９ イメージング分光器
９ａ スリット
９ｂ グレーティング
９ｃ ＣＣＤ素子
９ｄ ＣＣＤカメラ
１０ 演算処理部
１００ 分散比率算出部
１０２ 透過率スペクトル保持部
１０４ 透過率スペクトル算出部
１０６ 透過率スペクトル補正部
１０８ 位相差算出部
１１０ 画像処理部

Claims (10)

1. 一軸配向をもつ光透過性物品からなる被測定物を挟んで偏光子と検光子を平行ニコルに配置するとともに、偏光子・検光子の透過軸を被測定物の配向軸に対して特定の方位角θで固定した状態で、偏光子を通して被測定物に多波長成分を含む測定光を照射し、被測定物を透過した測定光を検光子を通してイメージング分光器に入射させて透過光分光スペクトルを取り込む位相差測定装置を用い、以下のステップを備えて被測定物の複屈折を測定する複屈折測定方法。
   （Ｓ１）計算透過率スペクトルＴcal（λ）（＝Ｉ（θ）／Ｉ₀（θ））を複数の位相差について予め求めて用意しておくステップ、
   （Ｓ２）前記位相差測定装置を用いて被測定物の透過光分光スペクトルから透過率スペクトルＴobs（λ）（＝Ｉ（θ）／Ｉ₀（θ））を求めるステップ、
   （Ｓ３）ステップＳ１で用意された計算透過率スペクトルＴcal（λ）のうちで透過率スペクトルＴobs（λ）に最も近い計算透過率スペクトルＴcal（λ）に該当する位相差として位相差Ｒmを求めるステップ、及び
   （Ｓ４）ステップＳ３で求められた位相差Ｒmを被測定物の厚さｔで割り算することにより複屈折Δｎを
   Δｎ＝Ｒm／ｔ
   として求めるステップ。
   ここで、Ｉ₀は被測定物がないときの検出光強度、Ｉは被測定物があるときの検出光強度、λは測定光の波長である。
2. 被測定物がチューブ又は棒状物であり、
   被測定物の厚さｔはイメージング分光器に入射した被測定物の画像を処理して得ることにより、一台の位相差測定装置で位相差Ｒmと厚さｔをともに得て複屈折Δｎを求める請求項１に記載の複屈折測定方法。
3. 被測定物の配向軸に対する偏光子・検光子の透過軸の方位角θを４５°とし、計算透過率スペクトルＴcal（λ）と透過率スペクトルＴobs（λ）を
   （1＋Ｃ）／２
   として求める請求項１又は２に記載の複屈折測定方法。
   ここで、Ｃ＝ｃｏｓ（２πＲ／λ）（Ｒ：位相差）である。
4. 前記ステップ（Ｓ２）と（Ｓ３）の間に、前記ステップ（Ｓ２）で求められた透過率スペクトルＴobs（λ）と前記ステップ（Ｓ１）で用意されている計算透過率スペクトルＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値が一致するように透過率スペクトルＴobs（λ）を補正して補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を算出するステップをさらに備え、
   前記ステップ（Ｓ３）では透過率スペクトルＴobs（λ）に替えて補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を使用して位相差Ｒmを求める請求項１から３のいずれか一項に記載の複屈折測定方法。
5. 前記ステップ（Ｓ１）での計算透過率スペクトルＴcal（λ）は、被測定物についての位相差Ｒ（λ）の波長分散式に基づいて基準波長λ₀での位相差Ｒ（λ₀）を複数に変化させたときの対応する位相差Ｒ（λ）から算出したものである請求項１から４のいずれかに記載の複屈折測定方法。
6. 偏光子と検光子が平行ニコルに配置され、多波長成分を含む測定光が偏光子から検光子を通してイメージング分光器に入射して透過光分光スペクトルを測定する分光スペクトル測定部と、
   偏光子と検光子の間に被測定物を保持し、被測定物の配向軸が偏光子・検光子の透過軸に対して特定の方位角θとなるように位置決めする試料台と、
   前記分光スペクトル測定部で測定された透過光分光スペクトルから被測定物の複屈折を算出する演算処理部と、を備え、
   前記演算処理部は、計算透過率スペクトルＴcal（λ）を複数の位相差について予め求めて保持しておく透過率スペクトル保持部と、
   前記分光スペクトル測定部により測定された被測定物の透過光分光スペクトルから透過率スペクトルＴobs（λ）を算出する透過率スペクトル算出部と、
   前記透過率スペクトル保持部に保持された計算透過率スペクトルＴcal（λ）のうちで前記透過率スペクトル算出部で算出された透過率スペクトルＴobs（λ）に最も近い計算透過率スペクトルＴcal（λ）に該当する位相差Ｒmを求める位相差算出部と、
   前記位相差算出部で求められた位相差Ｒmを被測定物の厚さｔで割り算することにより複屈折Δｎを
   Δｎ＝Ｒm／ｔ
   として求める複屈折算出部と
   を備えている複屈折測定装置。
7. 被測定物としてチューブ又は棒状物を測定したとき、前記イメージング分光器に入射した被測定物の画像を処理して被測定物の厚さｔを算出する画像処理部をさらに備え、
   前記複屈折算出部は被測定物の厚さｔとして前記画像処理部で算出された被測定物の厚さｔを使用する請求項６に記載の複屈折測定装置。
8. 前記試料台は偏光子・検光子の透過軸に対する被測定物の配向軸の方位角θが４５°となるように被測定物を保持するものであり、
   前記演算処理部は計算透過率スペクトルＴcal（λ）と透過率スペクトルＴobs（λ）を
   （1＋Ｃ）／２
   として処理する請求項６又は７に記載の複屈折測定装置。
9. 前記透過率スペクトル算出部で算出された透過率スペクトルＴobs（λ）と前記透過率スペクトル保持部に保持された計算透過率スペクトルＴcal（λ）それぞれの最大値と最小値が一致するように透過率スペクトルＴobs（λ）を補正して補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を算出する透過率スペクトル補正部をさらに備え、
   前記位相差算出部は透過率スペクトルＴobs（λ）に替えて前記透過率スペクトル補正部で算出された補正透過率スペクトルＴ'obs（λ）を使用して位相差Ｒmを求める請求項６から８のいずれか一項に記載の複屈折測定装置。
10. 前記演算処理部は被測定物についての位相差Ｒ（λ）の波長分散式から基準波長λ₀に対する位相差の分散比率Ｒ（λ）／Ｒ（λ₀）を計算する分散比率算出部をさらに備え、
    前記透過率スペクトル保持部に保持されている透過率スペクトルＴcal（λ）は、Ｒ（λ₀）を複数に変化させたときの対応するＲ（λ）から算出されたものである請求項６から９のいずれか一項に記載の複屈折測定装置。