DE4209537A1

DE4209537A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von polarisiertem licht

Info

Publication number: DE4209537A1
Application number: DE19924209537
Authority: DE
Inventors: Eni Chin; Naoki Inamoto; Toshihiro Akada
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1992-10-01
Also published as: GB2254144A; JPH04297835A; GB9206473D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von polari siertem Licht, bei dem die Polarisationscharakteristik von Licht gemessen wird, welches durch ein anisotropes Medium hindurchgegangen ist, um die Eigenschaften des Mediums zu analysieren. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrich tung zur Messung von polarisiertem Licht unter Verwendung des Verfahrens.

Wenn man den Polarisationszustand von Licht mißt, das durch ein anisotropes Medium hindurchgegangen ist, beispielsweise durch Flüssigkristalle oder optische Kristalle, können die Richtung der optischen Achse, Doppelbrechungs-Phasendifferen zen und andere Eigenschaften des Mediums ermittelt werden. Mit der oben erwähnten Messung können die Schichtdicke und die optische Konstante des Mediums ermittelt werden, und wenn man die oben erwähnten Messungen des Lichtes bei verschie denen Wellenlängen durchführt, so kann auch die Wellenlängen- Abhängigkeit bestimmt werden.

Nimmt man beispielsweise Flüssigkristalle, so hat man in jün gerer Zeit wachsende Aufmerksamkeit der Eigenschaft der Dop pelbrechung von Flüssigkristallen geschenkt. Somit ist die Wellenlängenabhängigkeit der Charakteristik von polarisiertem Licht derzeit eine wichtige Meßgröße.

Genauer gesagt, bei einem Supertwist-Flüssigkristall wird eine mögliche Verfärbung aufgrund der Doppelbrechung kompen siert durch eine Phasendifferenzschicht mit dem Zweck, ein monochromes Bild zu erhalten und den Kontrast deutlicher zu machen. Um eine richtige Kompensation zu erreichen, muß die Wellenlängenabhängigkeit der Polarisationscharakteristik von Licht korrekt gemessen werden.

Herkömmlicherweise hat man die folgenden Verfahren für die Messung der Polarisationscharakteristik von Licht verwendet.

Bei einem klassischen Verfahren zur Messung der Polarisati onscharakteristik von Licht werden eine monochromatische Lichtquelle, ein Polarisator, eine Probe und ein Analysator in der angegebenen Reihenfolge angeordnet. Man läßt den Ana lysator die Ausgangslichtintensität abtasten oder messen, mit der die Polarisationscharakteristik von Licht, das durch die Probe hindurchgegangen ist, gemessen werden kann, einschließ lich der Faktoren von Elliptizitätswinkel χ und Azimutwinkel Φ, auf welche im Zusammenhang mit Fig. 11 Bezug genommen wird. Dieses Verfahren wird als Maximum-Minimum-Verfahren be zeichnet.

Um die Ausgangslichtintensität mit dem Maximum-Minimum-Ver fahren zu messen, ist es erforderlich, daß der Analysator mit einer feinen Teilung gedreht wird, was jedoch sehr zeitauf wendig ist. Insbesondere für die Messung bei zahlreichen ver schiedenen Wellenlängen muß der Meßvorgang für jede Wellen länge wiederholt werden, was den Zeitaufwand weiter erhöht.

In Anbetracht dieses Umstandes ist ein Verfahren zum Analy sieren der Polarisationscharakteristik von Licht bekannt ge worden, bei dem ein Stokes-Parameter und eine Müller-Matrix im Zusammenhang mit einem Spektroskop und einem Bildsensor verwendet werden, um eine Wellenlängenmessung bei einer Viel zahl von Punkten leicht durchzuführen, vgl. M. C. K. Wiltshire and M. R. Lewis, J. Phys. E. Sci. Instrum. 20, 884 (1987). Das oben erwähnte Verfahren wird als Vierpunkt-Verfahren bezeichnet.

Bei dem Vierpunkt-Verfahren wird elliptisch polarisiertes Licht, das durch eine Probe hindurchgegangen ist, von einem Analysator empfangen, wobei der Analysator horizontal, also bei 0°, vertikal, also bei 90°, unter einem Winkel von 45° sowie unter einem Winkel von 135° fixiert wird, um das Spek trum der Ausgangslichtintensität bei jedem dieser Winkel zu messen.

Nachstehend soll das Vierpunkt-Verfahren in einfacher Weise beschrieben werden. Dabei wird der Stokes-Parameter von el liptisch polarisiertem Licht wie folgt ausgedrückt:

Σ_o = (S1, S1, S2, S3).

Es wird angenommen, daß die Müller-Matrix eines Analysators, die bereits bekannt ist, eine Funktion des Winkels ist und durch Pi repräsentiert ist, wobei i einen Winkel von 0°, 90°, 45° oder 135° bezeichnet; dann kann der Stokes-Parameter Σ₁ von Licht, das durch den Analysator hindurchgegangen ist, folgendermaßen ausgedrückt werden:

Σ₁ = Pi · Σ₀,

wobei Σ₀ wiederum durch S0 bis S3 ausgedrückt werden kann. Wenn man somit die Lichtintensitätswerte I1, I2, I3 und I4 von Licht mißt, welches durch den Analysator hindurchgegangen ist, so können die Stokes-Parameter S0, S1, S2, S3 und S4 des elliptisch polarisierten Lichtes beim Objektiv bestimmt wer den.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß der Elliptizitäts winkel χ und der Azimutwinkel Φ der großen Achse als Funktion von S0, S1, S2 und S3 ausgedrückt werden können.

Wenn man somit die spektrale Intensität von Licht mißt, das durch den Analysator hindurchgegangen ist, können der Ellip tizitätswinkel χ einer winkelmäßig bestimmten Wellenlänge und der Azimutwinkel Φ der Hauptachse ermittelt werden.

Der Elliptizitätswinkel χ und der Azimutwinkel Φ der Haupt achse können in numerischer Darstellung folgendermaßen ausge drückt werden:

Die rechte Seite der Gleichung (2) wird als Funktion f (Ii) der Intensitätswerte I1, I2, I3 und I4 angenommen, wobei i = 1, 2, 3, 4 gilt.

Die Elliptizität ρ kann durch die nachstehende Gleichung (3) angegeben werden:

ρ = tan χ (3)

Infolgedessen können die Polarisationscharakteristik von Licht sowie die Wellenlängenabhängigkeit der Probe ermittelt werden.

Das oben beschriebene Vierpunkt-Verfahren unter Verwendung des Stokes-Parameters ermöglicht eine rasche Analyse aus dem Grunde, daß ein Spektroskop verwendet wird. Es tritt jedoch der folgende Fehler auf, wenn man die Elliptizität ρ mißt, denn der Elliptizitätswinkel χ wird zuerst erhalten und an schließend die Elliptizität ρ ermittelt:

Da cos χ zum Nenner gehört, tritt dann, wenn χ bei etwa 90° liegt, also in einem Falle von Licht, das nahezu gleich li near polarisiertem Licht ist, ein großer Meßfehler auf, auch wenn die Intensitätsschwankungen klein sind. Somit besteht das Problem bei dem Vierpunkt-Verfahren darin, daß eine Mes sung der Elliptizität ρ nicht immer mit hoher Genauigkeit er reicht werden kann für beliebige Formen von elliptisch pola risiertem Licht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Messen von polarisiertem Licht anzugeben, mit dem es möglich ist, den Elliptizitätswinkel χ und den Azimutwinkel Φ möglichst schnell und in exakter Weise zu messen und dadurch die Schwierigkeiten zu überwinden, die bei herkömmlichen Anord nungen auftreten. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren zur Messung von polarisiertem Licht anzugeben, bei dem die Inten sitätswerte I1, I2 und I3 von austretendem Licht mit einem Fotodetektor bei mindestens drei Rotationsstellungen des Ana lysators gemessen werden und die Elliptizität ρ und der Azimutwinkel Φ von elliptisch polarisiertem Licht, das von einer Probe emittiert wird, gemäß den nachstehenden beiden Gleichungen berechnet wird:

Weiterhin besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, eine Vorrichtung zur Messung von polarisiertem Licht anzugeben, die folgendes aufweist: eine Lichtquelle, einen Polarisator zur Erzeugung von linear polarisiertem Licht; einen Analysa tor, der drehbar und in der Lage ist, nur polarisierte Licht komponenten bei einem gewünschten Winkel hindurchtreten zu lassen; eine Probe, die zwischen dem Polarisator und dem Ana lysator angeordnet ist; einen Fotodetektor zur Messung der Intensität des Lichtes aus dem Analysator; und einen Rechner zur Berechnung der Elliptizität ρ und des Azimutwinkels Φ von elliptisch polarisiertem Licht, welches durch die Probe hindurchgegangen ist, und zwar auf der Basis von Signalen von dem Fotodetektor, welche die Intensitätswerte I1, I2 und I3 von Licht repräsentieren, das gemäß den obigen beiden Glei chungen aus dem Analysator austritt.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mes sung von polarisiertem Licht ist vorgesehen, daß ein Spektro skop vor dem Fotodetektor vorgesehen ist, um eine gleichzei tige Messung bei mehreren Wellenlängen durchführen zu können.

Es wird nun postuliert, daß elliptisch polarisiertes Licht, wie in Fig. 2 dargestellt, in den Analysator eingegeben wird; die Bezugsachsen sind die X-Achse und die Y-Achse, und der Winkel zwischen der Achse der Abtastung oder Messung des Ana lysators und der X-Achse ist R, dann kann die Ausgangslich tintensität I (R) durch die nachstehende Gleichung gemäß dem Gesetz von Malus ausgedrückt werden:

I(R) = a₂ cos² (R - Φ) + b² sin² (R - Φ) (7)

wobei Φ den Winkel zwischen der X-Achse und der großen Achse ξ der Ellipse angibt, a die Länge der großen Achse ξ angibt und b die Länge der kleinen Achse η bezeichnet.

Wie sich aus Gleichung (7) ergibt, hängt die Lichtintensität bei einem bestimmten Meßwinkel R von den drei Variablen a, b und Φ ab. Somit können durch die Messung der Intensitätswerte I1, I2 und I3 bei drei gewählten Werten von R und der gleich zeitigen Bildung von Gleichungen für die drei Intensitäts werte I1, I2 und I3 die Variablen a, b und Φ ermittelt wer den.

Wenn man beispielsweise die Winkel 0°, 90° und 45° für R wählt, so können die folgenden Gleichungen gleichzeitig ge bildet werden:

I1 = a² cos² Φ + b² sin² Φ (8)

I2 = a² sin² Φ + b² cos² Φ (9)

I3 = a² cos² (45° - Φ) + b² sin² (45° - Φ) (10)

Die Gleichung (10) wird von der Gleichung (8) folgendermaßen subtrahiert:

I1 - I3 = a² {cos² Φ - cos² (45° - Φ)} + b² {sin² Φ - sin² (45° - Φ)} (11)

Die Gleichung (10) wird von der Gleichung (9) folgendermaßen subtrahiert:

I2 - I3 = a² {sin² Φ - cos² (45° - Φ)} + b² {cos² Φ - sin² (45° - Φ)} (12)

Die Gleichung (11) wird zu der Gleichung (12) folgendermaßen addiert:

I1 - I3 + I2 - I3 = (b² - a²) sin 2Φ (13)

Die Gleichung (8) wird von der Gleichung (9) folgendermaßen subtrahiert:

I2 - I1 = (b² - a²) cos 2Φ (14)

Aus den beiden Gleichungen (13) und (14) kann die folgende Gleichung (15) abgeleitet werden:

tan 2Φ = (I1 + I2 - 2 · I3)/(I2 - I1) (15)

Aus der Gleichung (15) kann der Azimutwinkel Φ ermittelt werden.

Wenn I1<I2 gilt, so ist die Elliptizität ρ gegeben durch

ρ = b/a.

Somit kann die Elliptizität ρ aus der nachstehenden Gleichung (16) ermittelt werden:

Dann ist der Azimutwinkel Φ gegeben durch

2Φ = tan^-1 (I1 + I2 - 2 · I3)/(I2 - I1).

Wenn I1<I2 gilt so ist die Elliptizität ρ gegeben durch

ρ = a/b,

wobei das Rechenergebnis das gleiche wie in Gleichung (16) ist. Der Azimutwinkel Φ ist dann gegeben durch

2Φ = tan^-1 (I1 + I2 - 2 · I3)/(I2 - I1) + π.

Wenn I1 = I2 gilt, so ist der Azimutwinkel Φ gegeben durch

Φ = π/4.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Messung von polari siertem Licht und der Vorrichtung unter Verwendung dieses Verfahrens können die Elliptizität ρ und der Azimutwinkel Φ mit hoher Genauigkeit erhalten werden, indem man lediglich die Spektren bei mindestens drei Rotationsstellungen aufnimmt bzw. mißt und eine Berechnung entsprechend den angegebenen Gleichungen durchführt.

Wenn man weiterhin die Messung unter Verwendung eines Spek trophotometers bei mehreren Wellenlängen durchführt, so kann die Wellenlängenabhängigkeit der Elliptizität ρ und des Azimutwinkels Φ mit hoher Geschwindigkeit gemessen werden.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine grafische Darstellung einer Polarisa tionscharakteristik von Licht hinsichtlich der Intensität bei elliptisch polarisiertem Licht;

Fig. 2 eine grafische Darstellung einer Polarisa tionscharakteristik von Licht hinsichtlich der Amplitude bei elliptisch polarisiertem Licht;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung von polarisiertem Licht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Doppelbrechungs- Charakteristik eines Polycarbonat-Phasenkontrast filmes, der als Probe verwendet wird;

Fig. 5 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten der Elliptizität ρ bei den Wellenlängen von 450 nm und 550 nm;

Fig. 6 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten gemäß dem herkömmlichen Maximum-Minimum- Verfahren;

Fig. 7 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten gemäß dem herkömmlichen Vierpunkt-Verfah ren;

Fig. 8 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten des Azimutwinkels Φ bei den Wellenlängen von 450 nm und 550 nm;

Fig. 9 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten des Azimutwinkels Φ gemäß dem herkömmli chen Maximum-Minimum-Verfahren;

Fig. 10 eine grafische Darstellung von tatsächlichen Meß werten gemäß dem herkömmlichen Vierpunkt-Verfah ren; und in

Fig. 11 eine grafische Darstellung der Charakteristik von allgemeinem elliptisch polarisiertem Licht.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die in schemati scher Darstellung eine Vorrichtung zur Messung von polari siertem Licht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Das von einer Lichtquelle 1 emittierte Licht geht durch eine Lochblende 2 hindurch und wird von einem Spiegel 3 reflek tiert, von dem es durch eine Linse 4 und eine weitere Loch blende 5 einem Polarisator 6 zugeführt wird. Das aus dem Po larisator 6 austretende Licht wird über eine Objektivlinse 7 auf eine Probe 8 gerichtet, und das Licht, welches durch die Probe 8 hindurchgegangen ist, tritt in eine Objektivlinse 9 ein, und von dort gelangt das Licht zu einem Analysator 10. Das Licht, welches durch den Analysator 10 hindurchgegangen ist, wird mit einer Linse 11 konvergent gemacht und mit einem Lichtleiter 12 einem Spektrophotometer 13 zugeführt. Das von dem Spektrophotometer 13 erhaltene spektrale Intensitätssi gnal wird einem Prozessor 14 zugeführt, in welchem die nach stehend beschriebenen Berechnungen durchgeführt werden.

Die Lichtquelle 1 ist eine lichtquelle für weißes Licht, bei spielsweise eine Jodlampe (I₂). Der Polarisator 6 und der Analysator 10 weisen jeweils beispielsweise ein anisotropes Prisma, beispielsweise ein Nicol-Prisma oder ein Glan- Thompson-Prisma, oder einen linearen Polarisator unter Ver wendung eines Polaroidfilmes auf. Der Polarisator 6 und der Analysator 10 sind jeweils um die optische Achse drehbar.

Der Lichtleiter 12 dient dazu, das Licht zu Meßzwecken dem Spektrophotometer 13 zuzuführen, wobei er gleichzeitig als Depolarisator dient, um zu verhindern, daß die Lichtempfangs empfindlichkeit des Spektrophotometers 13 durch den Polarisa tionszustand beeinflußt wird, vgl. die JP-A-1 24 723/1989.

Bei dem Spektrophotometer 13 handelt es sich um eine bekannte Baugruppe, die beispielsweise dadurch hergestellt wird, daß man ein Lichtstreuungselement, beispielsweise ein Beugungs gitter, mit einem Bildabtastelement kombiniert.

Der Prozessor 14 dient dazu, die Elliptizität ρ und den Azimutwinkel Φ zu erhalten, indem man die spektrale Intensität, gemessen in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Analysators 10, auf die oben erläuterten Gleichungen (15) und (16) anwendet. In der Praxis wird ein Personal Computer als Prozessor 14 verwendet.

Nachstehend wird das Verfahren zum Messen von polarisiertem Licht unter Verwendung der obigen Vorrichtung zur Messung von polarisiertem Licht näher erläutert. Dabei wird zunächst ein Referenz-Polarisator 8a, dessen Polarisationsachse in einer Referenzrichtung liegt, in die Vorrichtung eingesetzt, wobei keine Probe eingeführt ist. Der Polarisator 6 und der Analy sator 10 werden dann so angeordnet, daß sie mit der Referenz richtung ausgefluchtet sind. Dann wird der Referenzpolarisa tor 8a entfernt, und eine Probe wird in die Vorrichtung ein gesetzt, wobei die Kristallachsenrichtung der eingebauten Probe parallel zu der Referenzrichtung liegt, wobei angenom men wird, daß die Einbaurichtung die X-Achse ist. Dann wird der Winkel des Analysators 10 nacheinander auf 0°, 90° und 45° eingestellt, um die Lichtintensität bei jedem dieser Win kel zu messen.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der tatsächlichen Meß resultate, die mit der oben beschriebenen Meßvorrichtung er halten worden sind.

Ein Polycarbonat-Phasenkontrastfilm wurde als Probe 8 verwen det. Die Wellenlängenverteilungscharakteristik, also die re lative Brechungsindexdifferenz, wenn die Brechungsindexdiffe renz bei einer Wellenlänge von 550 nm den Wert 1 hat, des Po lycarbonat-Phasenkontrastfilmes ist bekannt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, vgl. Nitto Technical Information Nr. 28, 105 (1980) von Yamamoto et al.

Eine grafische Darstellung der tatsächlichen Meßwerte der El liptizität ρ bei Wellenlängen von 450 nm und 550 nm ist in Fig. 5 dargestellt. Längs der Abszisse dieser Darstellung ist der Azimutwinkel des einfallenden linear polarisierten Lichtes aufgetragen, also der Drehwinkel des Polarisators 6. Die Markierungen "+" geben die tatsächlichen Meßwerte bei der Wellenlänge von 550 nm an, während die Markierungen "x" die tatsächlichen Meßwerte bei der Wellenlänge von 450 nm ange ben. Theoretische Werte, die direkt mit der Wellenlängenver teilungscharakteristik gemäß Fig. 4 berechnet worden sind, sind mit ausgezogenen Linien (für 550 nm) und gestrichelten Linien (für 450 nm) angegeben.

Die tatsächlichen Meßwerte gemäß dem herkömmlichen Maximum- Minimum-Verfahren sind in Fig. 6 eingetragen. Die Markierun gen "+" geben die Werte bei 550 nm an, während die Markierun gen "x" die Werte bei 450 nm angeben.

Die Meßwerte gemäß dem herkömmlichen Vierpunkt-Verfahren sind in Fig. 7 angegeben. Die Markierungen "+" bezeichnen die Werte bei 550 nm, während die Markierungen "Δ" die Werte für 450 nm angeben.

Die tatsächlichen Meßwerte des Azimutwinkels Φ der Ellipse bei den Wellenlängen von 450 nm und 550 nm sind in Fig. 8 an gegeben. Längs der Abszisse der grafischen Darstellung sind die Azimutwinkel des einfallenden linear polarisierten Lichtes aufgetragen, also der Drehwinkel des Polarisators 6. Mit den Markierungen "+" sind die tatsächlichen Meßwerte bei einer Wellenlänge von 550 nm angegeben, während die Markie rungen "Δ" die tatsächlichen Meßwerte bei der Wellenlänge von 450 nm bezeichnen. Die theoretischen Werte, die direkt aus der Wellenlängenverteilungscharakteristik gemäß Fig. 4 be rechnet worden sind, sind mit einer ausgezogenen Linie (für 550 nm) und mit einer gestrichelten Linie (für 450 nm) ange geben.

Die tatsächlichen Meßwerte gemäß dem herkömmlichen Maximum- Minimum-Verfahren sind in Fig. 9 eingetragen, während die tatsächlichen Meßwerte gemäß dem herkömmlichen Vierpunkt-Ver fahren in Fig. 10 angegeben sind.

Wie sich aus den grafischen Darstellungen in Fig. 5 bis 10 ergibt, liegt der Azimutwinkel Φ ziemlich dicht bei dem theoretischen Wert bei dem Verfahren gemäß der Erfindung, dem herkömmlichen Maximum-Minimum-Verfahren und dem herkömmlichen Vierpunkt-Verfahren. Hinsichtlich der Elliptizität ρ zeigt jedoch das herkömmliche Vierpunkt-Verfahren erhebliche Fehler bzw. Abweichungen bei den Winkeln von 0°, 90° und 180°, wie sich aus Fig. 7 ergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem herkömmlichen Maximum-Minimum-Verfahren treten nur geringfügige Abweichungen auf, vgl. Fig. 5 und 6.

Um die Meßgenauigkeit der Elliptizität ρ abzuschätzen, wird eine durchschnittliche relative Abweichung δ₁ von dem theore tischen Rechenwert der Elliptizität ρ wie folgt definiert:

wobei ρ_ex der tatsächliche Meßwert ist, während mit ρ_th der theoretische Wert bezeichnet ist.

Die gemäß der obigen Gleichung erhaltenen Werte der durch schnittlichen relativen Abweichung δ₁ sind in Tabelle 1 ange geben, und zwar für das erfindungsgemäße Verfahren, das her kömmliche Maximum-Minimum-Verfahren und das herkömmliche Vierpunkt-Verfahren.

Tabelle 1

Gemäß der Tabelle 1 ist die durchschnittliche relative Abwei chung δ₁ verhältnismäßig klein in den Fällen des erfindungsge mäßen Verfahrens und des herkömmlichen Maximum-Minimum-Ver fahrens. Die durchschnittliche relative Abweichung δ₁ ist je doch hoch im Falle des herkömmlichen Vierpunkt-Verfahrens, bei dem eine Abschätzung der grafischen Darstellung erfolgt.

Die in ähnlicher Weise resultierenden Werte der durchschnitt lichen Abweichung δ₂ für den elliptischen Azimutwinkel Φ sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Gemäß Tabelle 2 ergibt sich, daß die Messung mit der gleichen Genauigkeit für sämtliche Verfahren durchgeführt werden konnte, also für das erfindungsgemäße Verfahren, das herkömm liche Maximum-Minimum-Verfahren und das herkömmliche Vier punkt-Verfahren.

Wie oben erläutert, können durch die Messung der Lichtinten sität bei drei Drehstellungen des Analysators und Einsetzen der erhaltenen Werte in einfache Gleichungen die Elliptizität ρ und der Azimutwinkel Φ direkt erhalten werden. Die erhal tenen Werte sind genau genug, im Vergleich mit dem herkömmli chen Verfahren, und die Tatsache, daß die Messung nur für drei Drehstellungen erforderlich ist, führt dazu, daß sich die Meßdauer reduzieren läßt. Wenn die spektrale Intensität unter Verwendung eines Spektroskopes gemessen wird, kann mit einer Messung zu einem einzigen Zeitpunkt eine Messung für mehrere gewünschte Wellenlängen durchgeführt werden.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Wenn beispielsweise ein Material, wie z. B. Flüssigkristall mit einer Polarisationscharakteristik als Probe gewählt wird oder wenn eine Lichtquelle, deren Polarisationscharakteristik bereits bekannt ist, verwendet wird, kann der Polarisator zur Bildung von linear polarisiertem Licht weggelassen werden.

Claims

1. Verfahren zur Messung von polarisiertem Licht mit einer Meßvorrichtung mit einem Analysator, der drehbar und in der Lage ist, polarisierte Lichtkomponenten nur bei einem gewünschten Winkel des Lichtes hindurchzulassen, das von einer Probe emittiert wird, und mit einem Photodetektor zur Messung der Intensität des Lichtes aus dem Analysa tor, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bestimmen der Intensitätswerte I1, I2 und I3 von austre tendem Licht bei mindestens drei Drehstellungen des Ana lysators durch den Photodetektor und
Berechnen der Elliptizität ρ in Abhängigkeit von der großen Achse und der kleinen Achse des elliptisch polari sierten Lichtes, das von der Probe emittiert wird, und des Azimutwinkels Φ der großen Achse des elliptisch po larisierten Lichtes unter Verwendung der beiden nachste henden Gleichungen: tan 2Φ = (I1 + I2 - 2 · I3)/(I2 - I)und

2. Vorrichtung zur Messung von polarisiertem Licht, gekennzeichnet durch

- eine Lichtquelle (1),
- einen Polarisator (6) zur Erzeugung von linear polari siertem Licht,
- einen Analysator (10), der drehbar und in der Lage ist, eine polarisierte Lichtkomponente nur bei einem gewünschten Winkel hindurchtreten zu lassen,
- einen Photodetektor zur Messung der Intensität des aus dem Analysator (10) austretenden Lichtes, und
- einen Rechner (14) zur Berechnung der Elliptizität ρ und des Azimutwinkels Φ in Abhängigkeit von der Länge der großen Achse und der Länge der kleinen Achse des elliptisch polarisierten Lichtes, das von einer Probe (8) zwischen dem Polarisator (6) und dem Analysator (10) emittiert wird, auf der Basis eines Signals von dem Photodetektor, welches jeweils die Intensitäts werte I1, I2 und I3 des austretenden Lichtes repräsen tiert, welche mit dem Photodetektor bei mindestens drei Drehstellungen des Analysators (10) gemessen wer den, unter Verwendung der nachstehenden beiden Glei chungen: tan 2Φ = (I1 + I2 - 2 · I3)/(I2 - I1)und
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spektroskop (13) vor dem Photodetektor angeordnet ist, mit dem eine gleichzeitige Messung des polarisierten Lichtes für zahlreiche Wellenlängen durchführbar ist.