JPS60262036A - 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−軸結凸体の光学欠陥
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
などの製造にあっては、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、いわゆる髭
、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。

本発明者らは、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込ており、水晶原
石め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、６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、１１．！、−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５で平行光束となり、こめ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
そ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
ョン受隊機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１０のスクリーン上で
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。ｉこで被検体をマツチング液中に浸漬する
のは竺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
であり、−そのだ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−軸結函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−た屈折率を示す。したがって、光
源に白色光を用いて光学−軸結函体である水晶原石を扱
う前述の従来装置では水晶原石とマツチング液の屈折率
を一致させることができず、この状態では表面の粗い被
験体には適用が困難であるので、欠陥観察はもつばら表
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
の変動を除去すると共に光束を被験体の特定方向から入
射して光学的等方体と同様の特性を得、被験体とマツチ
ング液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散乱を極度に排除した光学
−軸結函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　１ 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、同光源に受光窓を対向配置させた受光手段と、
同受光手段と光源との間に、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
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り、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
平行になるように配置している。このため、被験体の屈
折率は常光線屈折率のみとなり、マツチング液の屈折率
を被験体のそれに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散乱を極度に排除せしめる
ことができる８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欠陥検出装置の
正面図を示すものである。図面にお〆て２１は単色平行
束光源、２２は被検体である光学−軸結函体、２３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と
同等のマツチング液、２４は被験体とマツチング液を収
容するための透光性容器、２６は同容器を載置するだめ
のテーブル、２６は受光手段である撮像管、２７は前記
撮像管の受光窓、２８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、２９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、３０は暗箱で
ある。

以上の構成によると、単色平行束光源２１から放出され
た光はマツチング液２３を介して被験体２２に照射され
、マツチング液２３ｉ被験体２２および透光性容器２４
の一部を含む透過光像が撮像管２６で捉えられ、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２８に映し出される。被験体２２内の光学欠陥につ
いては、テレビジョン受像機２８のスクリーン上での局
部的な明暗とその形状から識別される。

第３図は光学−軸結具体内を伝播する光の屈“折率を示
すだめの原理図である。光学−軸結函体は異常光線主屈
折率と常光線屈折率をもち、その大小関係によシ正ある
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３１は光学軸でもあるＺ軸、３２はＸ軸、
３３はＹ軸、３４は前記の各々の軸が直交する原点、３
６は屈折率楕円体面、３６および３７は模範的に選んだ
結晶内を伝播する二つの光の波面法線で、前者はＺ軸と
波面法線が平行な場合、後者はＺ軸と波面法線が平行で
ない場合を示しており、３８および３９は前記原点を含
み、それぞれ前記の波面法線に垂直な切断面である。

以上のように示される図を用いて光学−軸結凸体内を伝
播する光の屈折率について説明する。まず、結晶内を伝
播する光はその波面法線と２軸３１を含む面（以後主断
面という）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るが、
このときの両者の屈折率は波面法線に垂直な切断面上の
原点３４から屈折率楕円体面３６までの長さで表わされ
る。

例えば、波面法線３７をもつ光の場合、主断面に垂直な
方向に振動する直線偏光の屈折率は、切断面３９上にお
ける原点３４から主断面に直交する方向の長さで与えら
れるが、Ｘ軸３２方向とＹ軸３３方向の屈折率が等しく
屈折率楕円体は回転楕円体であるから、２軸３１と波面
法線３７との傾きによらず一定で常光線屈折率と呼ばれ
る値となる。一方、主断面に平行な方向で振動する直線
偏光の屈折率は、切断面３９と主断面が交わる稜線上の
原点３４からの長さで与えられるが、２軸３１と波面法
線３７との傾きによって値が変化し、いわゆる異常光線
屈折率と呼ばれる値を示す。前述の異常光線主屈折率に
ついては２軸３１方向での原点３４からの長さに相当す
る屈折率である。

次に本発明で規定している波面法線３６をもつ光の場合
には、切断面３８が円形となるため、常光線屈折率と異
常光線屈折率は等しい値となる。

すなわち、単色光が被験体の光学軸に沿って伝播する場
合に限って光学−軸結具体を光学的等方体と同様にみな
すことができる。

以上のように本実施例によれば、単色平行束光を被験体
の光学軸方向から照射すると、被験体は常光線屈折率を
もつ光学等方体とみなせるからマツチング液の屈折率を
常光線屈折率に一致させることによって被験体表面で起
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Ｋ、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
光束にして用いた。マツチング液は、屈折率の異なる２
種類のシリコン油ヲ２８℃の液温下で調合し、屈折率を
水晶の２８℃における常光線屈折率である１、５４４２
に一致させた。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１　ｏｏｏ’ｒｖ本以上の高解像度の１イ
ンチ撮像管を内蔵したテレビジョンカメラヲレンズを取
りはずして用い、モニター用のテレビジョン受像機には
７００ＴＶ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６０ｍｍＸ長さ１５０ｍｍＸ厚さ約１５ｍｍ（
７）形状で−ＩＩ−２４０〜１０００の研摩砥粒で両生
平面を研摩した種結晶を含まないＺ板水晶片についてＺ
軸方向から脈理検査を行なった。

その結果、従来考えられた装置に比べて、より粗い表面
の水晶片の脈理が観察でき、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、これまで述べた観点から光源としてはナトリウム
灯のような単色光が望ましいが、前述の（光源であって
も水晶の屈折率の変動が±０ｐＯ０１５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、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％に支障をきださないことがわかった。観察時の温度
は２８℃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響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−軸結黒
体の光学欠陥検出装置は、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、同光源に受光
窓を対向配置させた受光手段と、同受光手段と光源との
間に、被験体である光学−軸結黒体と、同被験体の前記
光源の波長における常光線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。

−１だ、被験体の光学軸を照射光束に対して′平行とな
るように被験体を配置したことによって常光線屈折率を
もつ光学等方体とみなすことができるから、被験体とマ
ツチング液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散乱を極度に排除し、
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
欠陥観察か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−軸結黒体
の光学欠陥検出装置の正面図、第３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平行して゛伝播
する光の屈折率を示す原理図である。 ２１・・・・・・単色平行束光源、２２・・・・・・被
験体、２３・・・・・・マツチング液、２４・・・・・
・透光性容器、２６・・・・・・テーブル、２６・・・
・・・受光手段、２７・・・・・・受光窓、２８・・・
・・・テレビジョン受像機、２９・・・・・・貫通孔、
３０・・・・・・暗箱、３１・・・・・・Ｚ軸、３２・
・・・・・Ｘ軸、３３・・・・・・Ｙ軸、３４・・・・
・・原点、３５・・・・・・屈折率楕円体面、３６．３
７・・・・・・波面法線、３８．３９・・・・・・切　
ｌ断面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名５第
１図 第２図 Ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被験体の一側から光を照射し、透過光あるいは透
   過光像かも被験体中の光学欠陥を検知する装置であって
   、単色平行束光源と、同光源に受光窓を対向配置させた
   受光手段と、同受光手段と光源との間に、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）被験体を同被験体の光学軸が照射光束に対して平
   行となるように配置した特許請求の範囲第１項記載の光
   学−軸結凸体の光学欠陥検出装置。