JP2001141602A - System and method for evaluating double refraction - Google Patents

System and method for evaluating double refraction

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JP2001141602A
JP2001141602A JP32286699A JP32286699A JP2001141602A JP 2001141602 A JP2001141602 A JP 2001141602A JP 32286699 A JP32286699 A JP 32286699A JP 32286699 A JP32286699 A JP 32286699A JP 2001141602 A JP2001141602 A JP 2001141602A
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birefringence
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birefringent
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Yukitoshi Otani
Hiroyuki Takawa
Tsunehiro Umeda
幸利 大谷
倫弘 梅田
宏行 高和
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有限会社ユニオプト
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure double refraction of an object larger than full wavelength of an optical signal being used with a desired accuracy. SOLUTION: The system for evaluating double refraction comprises an optical system for acquiring an optical signal bearing information concerning to double refraction of an object Sa (a white light source 1, a polarizer 2, an analyzer 3, and a spectrometer 4), and means PC5 for analyzing the period of a component varying in cosine with respect to the wave number thereof based on the optical signal acquired through the optical system and determining double refraction in a specified wavelength region of the object Sa from that analysis data.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複屈折測定装置および複屈折評価方法に係り、特に高分子の配向度、結晶化度、結晶の品質評価など、大きな複屈折を示す試料の複屈折の絶対値を測定する装置、方法の工夫に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a birefringence measurement apparatus and birefringence evaluation methods, particularly the orientation of the polymer, crystallinity, and quality evaluation of the crystal, the birefringence of a sample showing a large birefringence apparatus for measuring the absolute value, to devise methods.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、複屈折の自動測定法としては、 Conventionally, as an automatic method of measuring the birefringence,
「位相変調法」、「回転検光子法」、および「光ヘテロダイン法」等が知られている。 "Phase modulation method", and "rotating analyzer method", and "optical heterodyne method" is known. これらの複屈折自動測定方法は、いずれも平行ビームを試料に透過させ、その透過光を光検出器で受光して試料の複屈折による偏光状態の変化を検出するものである。 These birefringence automatic measurement method are all by transmitting a collimated beam to the sample, and detects a change in the polarization state by the light receiving to birefringence of the sample transmitted light by the photodetector.

【0003】この内、「位相変調法」は、試料に入射させる入射光の偏光状態を光弾性変調器を使って変調させ、その入射光の試料透過前後の偏光状態の差から複屈折を求める方法である。 [0003] Among them, "phase modulation method", the polarization state of the incident light to be incident on the sample is modulated with a photoelastic modulator, obtaining the birefringence from the difference between the polarization states before and after specimen transmission of the incident light it is a method. また、「回転検光子法」は、被測定試料と光検出器との間に置いた検光子を回転させながら、その検光子の回転に伴う光強度信号を光検出器で検出し、その強度変化から試料透過後の偏光状態を解析して複屈折を求める方法である。 Further, "rotating analyzer method", while rotating the analyzer placed between the measurement sample and the photodetector detects the light intensity signal due to the rotation of the analyzer by the photodetector, the intensity a method for determining the birefringence by analyzing the polarization state of the sample after transmission from the change. さらに、「光ヘテロダイン法」は、試料に対して直交する2つの直線偏光成分を透過させ、その2つの偏光成分を検光子により干渉させて得られたビート信号から複屈折の位相差を求める方法である。 Further, "optical heterodyne method", a method for obtaining the phase difference is transmitted through the two linearly polarized light component perpendicular to the sample, from the beat signal obtained by the two polarization components are interfered by the analyzer birefringence it is.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した複屈折自動測定法はその検出精度が極めて高いことが特徴であるが、 [0007] Birefringence automatic measurement method described above is the detection accuracy is very high it is characterized,
その反面、測定に使用される波長における1波長に相当する複屈折よりも大きな複屈折の測定は困難であった。 On the other hand, the measurement of large birefringence than the birefringent corresponding to one wavelength at the wavelength used for the measurement has been difficult.
その理由は、これらの複屈折自動測定法では光を単一の波として扱うため、360度(=1波長)よりも大きい値が周期的に360度以下に折り畳まれてしまうからである。 The reason is that in these birefringence automatic measurement method for handling light as a single wave, since the value greater than 360 degrees (= one wavelength) would folded below periodically 360 degrees.

【0005】このような大きな複屈折の測定に関しては、例えば高分子の配向度、結晶化度を検査したり、結晶の品質評価を行ったりする場合等の材料検査・評価工程の現場で特に必要とされ、しかも近年の光学素材やその材料等のコンパクト化、微細化、高精度化等に伴ってこのような現場における検査・評価ニーズがより一層高くなることが予想されている。 [0005] For the measurement of such a large birefringence, for example, the orientation of the polymer, checking crystallinity, particularly necessary in the field of material inspection and evaluation process of such a case or perform a quality evaluation of the crystal is a, yet it is expected that more compact, such as recent optical materials and the material, miniaturization, inspection and evaluation needs in such field with high precision, etc. further enhanced. 従って、上述した大きな複屈折を示す試料に対しても、そのニーズに応じた所望の精度で前述の複屈折自動測定法の場合と同様に測定する技術が必要となる。 Therefore, even for samples exhibiting large birefringence as described above, a technique for measuring As in the previous birefringence automatic measurement at the desired accuracy in accordance with the needs required.

【0006】本発明は、このような従来の問題を背景になされたもので、測定対象の複屈折測定において、そこで使用される光信号の1波長よりも大きな複屈折を所望の精度で測定することを、その目的とする。 [0006] The present invention has been made such conventional problems in the background, the birefringence measurement of the measurement object, where than one wavelength of the optical signal to be used to measure the large birefringence at a desired accuracy things, and an object of the present invention.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明に係る複屈折評価装置は、測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号を取得する光学系(「複屈折測定光学系」とも言う)と、この光学系により取得された光信号に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し且つその解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を求める複屈折解析手段と、を備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, according to an aspect of the birefringence evaluation system according to the present invention, an optical system for obtaining an optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object ( "birefringence measuring optical system" also referred to) and the birefringence at a predetermined wavelength region of the measurement target from this on the basis of the optical signal obtained by an optical system to analyze a periodic components varies cosine wave with respect to the wave number and the analysis data characterized by comprising a birefringent analyzing means, the obtaining.

【0008】前記複屈折解析手段は、前記波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析する波数領域を調整することで前記複屈折の波長に対する依存度を解析し、その解析データから前記測定対象の任意の波長領域における複屈折を求める手段を備えることが可能である。 [0008] The birefringence analyzer analyzes the dependency on wavelength of the birefringent by adjusting the wavenumber region for analyzing the period of components varies cosine wave with respect to the wave number, the from the analysis data It may comprise a means for determining a birefringence in an arbitrary wavelength region to be measured.

【0009】前記光学系は、前記測定対象に向けて連続したスペクトル分布をもつ光信号を発する光源と、この光源からの光信号の光路上の前記測定対象を挟む位置に配置される一対の偏光子及び検光子と、前記光源からの光信号の光路上に配置され且つその光信号を分光する分光器と、を有することが可能である。 [0009] The optical system includes a light source for emitting a light signal having a spectral distribution that is continuous towards the measurement target, a pair of polarized light are arranged at positions sandwiching the measurement target on the optical path of the optical signal from the light source and child and analyzer, a spectroscope for spectrally and the optical signal is disposed on the optical path of the optical signal from the light source, it is possible to have.

【0010】前記複屈折解析手段は、前記一対の偏光子及び検光子が互いに平行ニコルとなる状態で配置された場合、前記測定対象の複屈折リターデーション、その複屈折率、その厚さ、及びその複屈折主軸と前記偏光子の透過軸とがなす角をそれぞれをΔ、δn、d、及びφとし、前記光信号の波長、その光強度、測定対象となる波長領域に対する光強度の直流成分、その波数をλ、I [0010] The birefringence analyzing means, when said pair of polarizer and analyzer are arranged in a state where the parallel Nicols each other, the birefringent retardation of the measurement object, the birefringence, its thickness, and as each birefringent spindle said polarizer transmission axis angle formed the delta, .DELTA.n, and d, and phi, the DC component of the light intensity wavelength, for the light intensity, the wavelength region to be measured of the optical signal , the wave number λ, I
(λ)、IDC、及びkとし、所定のシステム依存係数をS(λ)としたとき、前記測定対象の複屈折を、 (Lambda), IDC, and a k, when a predetermined system-dependent factor was S (lambda), the birefringence of the measurement object,

【数3】 [Number 3] の式を満たすように解析する手段を備えることが可能である。 It may comprise a means for analyzing to satisfy the equation.

【0011】前記複屈折解析手段は、前記一対の偏光子及び検光子が互いにクロスニコルとなる状態で配置された場合、前記測定対象の複屈折リターデーション、その複屈折率、その厚さ、及びその複屈折主軸と前記偏光子の透過軸とがなす角をそれぞれをΔ、δn、d、及びφ [0011] The birefringence analyzing means, when said pair of polarizer and analyzer are arranged in a state in which a cross nicol state with each other, the birefringent retardation of the measurement object, the birefringence, its thickness, and as each birefringent spindle said polarizer transmission axis angle formed the Δ, δn, d, and φ
とし、前記光信号の波長、その光強度、測定対象となる波長領域に対する光強度の直流成分、その波数をλ、I And, the wavelength of the optical signal, a DC component of the light intensity to the light intensity, the wavelength region to be measured, the wave number lambda, I
(λ)、IDC、及びkとし、所定のシステム依存係数をS(λ)としたとき、前記測定対象の複屈折を、 (Lambda), IDC, and a k, when a predetermined system-dependent factor was S (lambda), the birefringence of the measurement object,

【数4】 [Number 4] の式を満たすように解析する手段を備えることが可能である。 It may comprise a means for analyzing to satisfy the equation.

【0012】前記分光器は、前記光信号の光路上における前記検光子の出射側又は前記偏光子の入射側に配置されるものとすることが可能である。 [0012] The spectrometer may be assumed to be arranged on the incident side of the exit side or the polarizer of the analyzer in the light path of the optical signal.

【0013】前記光学系は、前記検光子の出射側における前記光信号の光路上にその光信号を検出する光検出器をさらに備え、前記複屈折解析手段は、前記光検出器により検出された信号に基づいて前記測定対象の複屈折解析を行うものとすることが可能である。 [0013] The optical system further comprises, the birefringent analyzing means a photodetector for detecting the optical signal on an optical path of the optical signal at the output side of the analyzer, detected by the photodetector It can be assumed to perform birefringence analysis of the measurement target on the basis of the signal.

【0014】前記光学系は、前記検光子の出射側における前記光信号の光路上にその光信号を撮像する2次元撮像素子をさらに備え、前記複屈折解析手段は、前記2次元撮像素子により撮像された信号に基づいて前記測定対象の複屈折解析を行うものとすることが可能である。 [0014] The optical system further comprising a two-dimensional image pickup device for capturing the optical signal on an optical path of the optical signal at the output side of the analyzer, the birefringent analyzing means captured by the two-dimensional image pickup device It can be assumed to perform birefringence analysis of the measurement target on the basis of the signal.

【0015】また、本発明に係る複屈折評価方法は、測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号の光強度を入力し、その入力された光強度に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し、この解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を求めることを特徴とする。 Further, the birefringence evaluation method according to the present invention receives the optical intensity of the optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object, the cosine wave with respect to the wave number based on the input light intensity analyzing the period of the changing components, and obtaining the birefringence at a predetermined wavelength region of the measurement target from the analysis data.

【0016】さらに、本発明に係るプログラムを記録した記録媒体は、測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号の光強度を入力し、この入力された光強度に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し、この解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を演算するプログラムを読み取り可能に記録したことを特徴とする。 Furthermore, a recording medium recording a program according to the present invention receives the optical intensity of the optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object, the cosine with respect to the wave number based on the input light intensity analyzing the periodic component which changes in a wave shape, characterized by being capable recorded reads a program for calculating a birefringence at a predetermined wavelength region of the measurement target from the analysis data.

【0017】この場合の記録媒体は、ROM、RAM、 [0017] The recording medium of this case, ROM, RAM,
フラッシュメモリ、カード状記録媒体(PCカード等)、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク等、装置に組み込むものでも可搬型のものでも、要はコンピュータで読み取って実行できるものであれば、いずれも適用可能である。 Flash memory, card-like recording medium (PC card, etc.), hard disk, magnetic disk, magneto-optical disk, optical disk or the like, it is of even transportable those incorporated in the apparatus, as long as the short can perform read by a computer, either It can also be applied.

【0018】 [0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る複屈折評価装置の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be described in detail with reference to the accompanying drawings of embodiments of the birefringence evaluation system according to the present invention.

【0019】図1に示す複屈折評価装置は、連続したスペクトル分布を持つ発光光源(以下、「白色光源」と呼ぶ)1から出射した白色光を被測定試料Saを挟む1対の偏光子2および検光子3を通って分光器4に入射し、 The birefringence evaluation apparatus shown in FIG. 1, light emission source having a continuous spectral distribution (hereinafter, "white light source" hereinafter) of a pair of white light emitted from 1 to sandwich the measured sample Sa polarizer 2 and through the analyzer 3 is incident on the spectroscope 4,
その分光器4にて分光させた白色光の各波長に対する透過光強度を本発明の複屈折解析手段の要部を成すコンピュータ(図中の例ではパーソナルコンピュータ(P Personal computer (P in the example of the computer (in the figure constituting the main part of the birefringence analyzer of the present invention the transmitted light intensity for each wavelength of the white light obtained by spectrally at its spectroscope 4
C))5に転送し、このPC5にて本発明の測定原理に基づいて予めプログラム等として設定された複屈折測定アルゴリズムに基づくプログラムを実行し、これにより被測定試料Saの複屈折測定を行うようになっている。 C)) was transferred to 5, carried out in advance by executing a program based on the set birefringence measurement algorithm as a program or the like, thereby the birefringence measurement of the sample Sa, based on the measurement principle of the present invention at this PC5 It has become way.
この構成において、白色光源1、偏光子2、検光子3、 In this configuration, the white light source 1, a polarizer 2, the analyzer 3,
分光器4が本発明の光学系を成す。 Spectroscope 4 forms an optical system of the present invention.

【0020】ここで、本発明の測定原理を説明する。 [0020] Here, explaining the measurement principle of the present invention.

【0021】まず、本発明の測定原理の位置づけ及びその意義を明確にするため、従来の関連技術(特開平11 [0021] First, in order to clarify the position and significance of the measurement principle of the present invention, prior related art (JP-A-11
−142322号、特開平4−307312号、特開平10−82697号、特開平11−10728号、特開平10−10041号の各公報等)の内容を詳細に検討した。 No. -142322, JP-A-4-307312, JP-A-10-82697, JP-A-11-10728, examined the contents of each of the publications, etc.) of JP-A-10-10041 in detail. その検討結果を説明する。 To explain the study results.

【0022】1)特開平11−142322号公報には、2次元分布の複屈折干渉縞を撮像し、その縞分布を基にして縞の位相をつなぎ合わせる(アンラッピングする)こと、異なる2つの波長の複屈折データを基にして、光源の波長を超える大きな複屈折を測定する方法が記載されている。 [0022] 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-142322, a two-dimensional distribution birefringent interference fringes captured, its fringe distribution based on piece together fringe phase (unwrapping) that, two different based on the birefringence data of the wavelength, a method of measuring a large birefringence exceeding the wavelength of the light source is described. この方法での偏光解析光学系は、光源、偏光子、λ/4板1、試料、λ/4板2(方位変化)、検光子(回転)、撮像素子という構成である。 Ellipsometric optical system in this way, the light source, a polarizer, lambda / 4 plate 1, a sample, lambda / 4 plate 2 (orientation change), an analyzer (rotation), a configuration in which the imaging element.

【0023】この構成により複屈折を求める手順は、λ [0023] The procedure for determining the birefringence by this configuration, λ
/4板2を0度方位にセットして検光子を所定の回転ステップごとに回転させながら画像データをパソコンに取り込み、λ/4板2を45度方位にセットして検光子を所定の回転ステップごとに回転させながら画像データをパソコンに取り込み、上記操作を2つの波長にて行い、 / 4 while the plate 2 is set to 0 degree direction by rotating the analyzer for each predetermined rotation step captures image data to the PC, lambda / 4 plate 2 were set to 45 degrees azimuth rotating the analyzer in a predetermined while rotating step by step captures image data to the PC, perform the above operation at two wavelengths,
複屈折次数の決定を行うようになっている。 And it performs the determination of birefringence order.

【0024】この方法では、波長板や偏光子を回転操作させる機械的動作が必要であり、測定時間の短縮化が困難である。 [0024] In this method requires mechanical operation of rotating the operation wavelength plate and a polarizer, it is difficult to shorten the measurement time. また、複屈折次数を決定するために2つの波長を使っているが、それぞれの測定値に誤差が混入する場合、次数決定に大きな影響を及ぼし得る。 Further, although using two wavelengths for determining the birefringence degree, when an error is mixed in the respective measurement values ​​can have a significant impact on order determining.

【0025】2)特開平4−307312号公報には、 [0025] 2) in JP-A-4-307312,
1対の偏光子の間に試料を挟み、白色光を透過させて、 Sandwiching the sample between a pair of polarizers, by transmitting white light,
それを分光計測する方法である。 A method for spectroscopic measurement it. 得られた分光透過率データの極値を測定して複屈折を求める方法が記載されている。 How an extreme value of the obtained spectral transmittance data measured obtaining birefringence is described.

【0026】この方法では、分光透過率データの波長走査範囲のなかで、極値がただ1つである場合にしか言及されておらず、複屈折の測定範囲に限りがある。 [0026] In this way, among the wavelength scanning range of the spectral transmittance data, not only mentioned if extreme is one only, have limited measurement range of birefringence.

【0027】3)特開平10−82697号公報には、 [0027] 3) Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-82697,
複数の波長においてそれぞれ独立に複屈折を測定し、これらの測定値から次数を決定する方法が記載されている。 Measuring the birefringence independently at a plurality of wavelengths, a method of determining the order from these measurements is described. さらに測定精度を高めるために、測定原理上の問題で精度が悪くなる部分に関しては、複屈折既知である基準位相板を試料に重ね合わせ、測定する方法が採用されている。 For added measurement accuracy, with respect to the problem accuracy is deteriorated at the portion on the measurement principle, the reference phase plate is known birefringence superimposed on the sample, a method of measuring is employed.

【0028】この方法は、原理的に高精度が期待される可能性を秘めたものであるが、その性能を最大限引き出すためには基準位相板と被測定試料の複屈折主軸の方位を正確に重ね合わせる必要があり、この位置合わせに正確性が要求される。 [0028] This method is theoretically the high precision in which the potential to be expected, correct the orientation of the birefringence principal axes of the reference phase plate and the measured sample to maximize the performance must be superimposed on, accuracy is required in the alignment.

【0029】また、基準位相板を抜き差しする必要があることから、機械的動作を含むこととなり、測定時間を短縮することが困難になる。 Further, since it is necessary to disconnect the reference phase plate, becomes possible, including mechanical operations, it becomes difficult to shorten the measurement time.

【0030】さらに、波長分散係数の設定を行うことによって、より正確な複屈折計測ができるとされ、延伸後のナイロンフィルムの複屈折分布測定結果が例示されている(同公報内の図7参照)。 Furthermore, by performing the setting of the chromatic dispersion coefficient, is to be able to more accurate birefringence measurement, the birefringence distribution measurement result of the nylon film after stretching is illustrated (see FIG. 7 in the publication ). 分散の係数設定を行った場合において分布値カーブの変動に若干の改善が見られるものの、なお残っているいくつかの分布値カーブの細かな揺らぎ状の成分に関しては、原理的な測定誤差であるのか実際の複屈折値であるのかの議論がなされておらず、測定値の信ぴょう性になお疑問を残す結果となっている。 Although a slight improvement seen in the variation of the distribution value curve in the case of performing the coefficient setting of the dispersion, still with respect to the fine fluctuation like components of the remaining number of distribution values ​​curve is the theoretical measurement error the whether the or discussion is not made an actual birefringence values, it has resulted in leaving still question the authenticity of the measured values.

【0031】4)特開平11−10728号公報には、 [0031] 4) Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-10728,
1対の偏光子の間に試料を挟み、片側から白色光源を入射し、透過光のスペクトルを分光計測する方法が記載されている。 Sandwiching the sample between a pair of polarizers, incident white light from one side, a method for spectroscopic measurement spectrum of the transmitted light is described. 複屈折が大きい試料の場合、透過光スペクトルにおいて多数のピークが示されるが、その中の任意の二つのピークの波長を求め、その波長間隔とその間隔の中にあるピークの数を求めて複屈折を計算している。 If birefringence is large sample, but a number of peaks in the transmitted light spectrum is shown, it obtains an arbitrary wavelength of the two peaks therein, seeking the number of peaks that are in that interval and its wavelength interval double It is calculated the refraction.

【0032】この方法は、複屈折計測系に機械的な動作を含まずに、大きな値を持つ複屈折試料を短時間で求められる優れたものであるが、複屈折測定に用いる基本となる波長データが2つあることから、計測精度を高めるためには、2つの波長の差を大きく設定してやる必要がある。 [0032] Wavelength this method, without the mechanical operation the birefringence measuring system, but a birefringent sample having a large value is excellent obtained in a short time, the underlying used for birefringence measurement since the data is two is, in order to improve the measurement accuracy, it is necessary to'll set the difference between two wavelengths greater. 逆に複屈折に波長依存性のある試料の場合には、 In the case of the sample having wavelength dependence in the birefringence Conversely,
二つの波長の差を小さくして測定する必要が出るが、この場合には測定誤差が大きくなってしまう欠点が生じる。 Exits must be measured by reducing the difference in the two wavelengths, the disadvantage that the measurement error becomes large occurs in this case.

【0033】さらに、信号にノイズが混在する場合においては、ピーク位置検出はより大きな影響を受けることになる。 Furthermore, when the signal to noise is mixed, the peak position detection will be subject to greater effect. 加えて、測定対象とする波長領域の一部において光吸収性をもつような試料の場合、ピークが明確に出現しない可能性があり、測定対象となる試料に制限がある。 In addition, when the sample such as having a light-absorbing at the part of the wavelength region to be measured, there is a possibility that a peak does not appear clearly, there is a limit to the sample to be measured. また、ピークになる波長を求めるため、特定波長領域内における平均複屈折を求める事ができない、という欠点がある。 Furthermore, to determine the wavelength at which the peak, can not determine the average birefringence in a specific wavelength region, there is a drawback. つまり、同じ材質で複屈折の異なる2つの試料を比較するとき、同じ波長域に対する複屈折を求めることができないため、正確に比較できない。 That is, the same when comparing two samples of different birefringence in the material, it is not possible to obtain the birefringent for the same wavelength range, it can not be accurately compared.

【0034】この例として、フィルムを延伸する過程における複屈折の変化を考える。 [0034] As this example, consider the change in birefringence in the process of stretching the film. フィルムを延伸しながら分光スペクトルを観測すると、そのピーク位置は、延伸にしたがって長波長側から短波長側に向かって動くように見える。 When observing the spectrum while stretching the film, the peak position appears to move toward the long wavelength side to the shorter wavelength side as drawn. この過程で複屈折を観測すると、その時々において観測されるスペクトルのピーク位置に対応する波長が動いてしまうことになる。 When observing birefringence in this process, so that would move the wavelength corresponding to the peak position of the spectrum observed at that time to time. 複屈折を評価する場合では、対応する波長を明示する必要があることが多い。 In the case of evaluating the birefringence, it is often necessary to explicitly the corresponding wavelength. したがって、同方法では延伸過程を同一評価条件の下に実時間で表示することはできないといった欠点を持つ。 Therefore, in the same way with the drawback it can not be displayed in real time under the same evaluation conditions stretching process. 検出系にマルチチャンネル分光器を用いる事から複屈折の2次元分布を求めるためには試料を走査する必要がある。 In order to obtain the two-dimensional distribution of birefringence from the use of the multi-channel spectrometer in detection systems, it is necessary to scan the sample.

【0035】5)特開平10−10041号公報には、 [0035] 5) Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-10041,
1対の偏光子の間に試料を挟み、片側から白色光源を入射し、透過光のスペクトルを分光計測する方法が記載されている。 Sandwiching the sample between a pair of polarizers, incident white light from one side, a method for spectroscopic measurement spectrum of the transmitted light is described. 複屈折が大きい試料の場合、透過光スペクトルおいて多数のピークが示され、それぞれのピーク波長における複屈折をそれぞれ求める。 If birefringence is large samples, multiple peaks keep transmitted light spectrum is shown, obtains respectively the birefringence in each peak wavelength. さらに、同一材質で異なる厚みをもつ第2の試料においても同様の操作を行い、それらの試料の複屈折および複屈折の波長分散などを精度良く求める。 Further, the same operation in the second samples with different thicknesses of the same material, and their birefringence of the sample and the wavelength dispersion of the birefringence accurately determined. この方法は、複屈折の波長分散値の絶対値が求められる利点があるが、同じ複屈折を示す厚さの異なる試料を作成しなければならない、という不便さがある。 This method has the advantage that the absolute value of the wavelength dispersion value of birefringence is required, shall prepare samples having different thicknesses illustrating the same birefringence, there is inconvenience.

【0036】6)その他として、より定性的な方法ではあるが、1対の偏光子で試料を挟んだ光学系を白色光にて照射し、他方より目視で観察したときに見える試料の干渉色と、予め決められた色見本とを比較し、複屈折を決定する方法も知られている(坪井:「偏光顕微鏡」岩波書店、1979)。 [0036] 6) Other, albeit at a more qualitative methods, the optical system across the sample with a pair of polarizers and irradiated at a white light interference color of the sample visible when observed visually than the other If, by comparing the color samples to a predetermined method of determining a birefringence also known (Tsuboi: "polarization microscope" Iwanami Shoten, 1979). しかしながら、この方法では、複屈折量の定量化が困難であること、また、複屈折の大きさが概ね2000nmを超える辺りから、干渉色の色彩が落ち、白色となってしまい、それ以上の複屈折を識別することはできない。 However, in this method, it quantified amount of birefringence is difficult, also from around the size of the birefringence is more than approximately 2000 nm, the color of the interference color falls, becomes white, more double It can not be identified refraction.

【0037】以上の検討によれば、干渉スペクトルを用いた複屈折測定・決定法は、その干渉信号に対するパラメータを波長としているため、上述のような問題が生じていることが確認された。 [0037] According to the above consideration, the birefringence measurement and determination methods using interference spectrum, since the wavelength parameters for the interference signal, that the above-mentioned problems have occurred was confirmed.

【0038】従って、これらの検討を踏まえ、本発明では干渉スペクトルから得られる周期信号から波長依存性を考慮した複屈折の測定を可能にすることに着目した。 [0038] Therefore, based on these studies, the present invention focuses on enabling measurement of the birefringence considering the wavelength dependence of the periodic signal obtained from the interference spectrum.

【0039】具体的には、前述した図1に示す複屈折評価装置において、偏光子2が検光子3に対して平行ニコルとなる状態で配置されている場合、このペア2、3で構成される光学系を通過する光強度I(λ)は、ミューラー行列計算またはジョーンズベクトル計算により、次式のように表すことができる。 [0039] Specifically, in the birefringence evaluation apparatus shown in FIG. 1 described above, if the polarizer 2 is arranged in a state where the parallel Nicol respect analyzer 3, is composed of this pair 2,3 that the light intensity passing through the optical system I (lambda) is the Mueller matrix calculation or Jones vector calculation can be expressed as the following equation.

【0040】 [0040]

【数5】 [Number 5] この(1)式において、λは波長、IDCは波長λに対する光量の直流成分、S(λ)はシステムに依存する係数、φは偏光子2の透過軸と試料Saの複屈折主軸がなす角、Δは試料Saの複屈折リターデーションである。 In equation (1), lambda is the wavelength, IDC light quantity DC component of the relative wavelength lambda, S (lambda) is the coefficient, phi is formed by the birefringence principal axes of the transmission axis and the sample Sa of the polarizer 2 angle which depends on the system , delta is a birefringence retardation of the sample Sa.

【0041】このうち、試料Saの複屈折リターデーションΔは、次式のように書き直すことができる。 [0041] Among them, the birefringent retardation Δ of the sample Sa, can be rewritten as follows.

【0042】 [0042]

【数6】 [6] この(2)式において、δnは試料Saの複屈折率(n In equation (2), .DELTA.n is the birefringence of the sample Sa (n
s−nf)、dは試料Saの厚さ、kは波数(周波数) s-nf), d is the thickness of the sample Sa, k is the wave number (frequency)
である。 It is.

【0043】これらの式の解析により、特に(2)式の右辺で示す関係より波数k(=2π/λ)に対する周波数成分が複屈折(δn・d)と等しいことに着目し、この点から以下の知見を得た。 [0043] Analysis of these equations, the frequency components are focused on equal birefringent (.DELTA.n · d) for in particular (2) the wave number k from the relationship shown on the right side of Formula (= 2 [pi / lambda), from this point the following findings were obtained.

【0044】a)試料Saを白色光で照射すると、その分光透過率成分は波数kに対して余弦波状に変化する。 [0044] When irradiated with white light to a) sample Sa, the spectral transmittance component is changed to a cosine wave with wavenumber k.

【0045】b)偏光子2の透過軸と試料Saの複屈折主軸がなす角φの変化は複屈折によって生成される余弦波曲線の周波数には依存せず、振幅成分にのみ影響を与える。 [0045] b) changes in the birefringence principal axes angle φ of the transmission axis and the sample Sa polarizer 2 does not depend on the frequency of the cosine wave curve generated by the birefringence affects only the amplitude component.

【0046】上記a)の事実により、図1に示す光学系にて得られた試料Saの光信号から波数kに対して余弦波状に変化する周期を求めることで試料Saの複屈折を決定できる。 [0046] The above facts a), can be determined birefringence of the sample Sa by obtaining periodic varying cosine wave from the optical signal to the wave number k of the sample Sa obtained by an optical system shown in FIG. 1 . しかも、波数kに対して余弦波状に変化する成分の周期を解析する波数領域を適当に調整することで複屈折の波長に対する依存度を求めることができ、これにより試料Saの任意の波長領域に対する複屈折を求めることができる。 Moreover, for any wavelength region of wavenumbers k can be determined dependency on the wavelength of the birefringence by appropriately adjusting the wavenumber region for analyzing the period of components varies cosine wave with respect to which the sample Sa it can be determined birefringence.

【0047】また、上記b)の事実により、複屈折計測において、測定光学系の偏光子の透過軸方位と試料の複屈折主軸方位のなす角φは、複屈折測定精度に影響を与えず、また複屈折主軸方位はφを相対的に変化させたときに得られる光強度変化の余弦波成分の振幅の変化から求めることができ、従って複屈折量と主軸方位は互いに影響されることなく独立に求めることができる。 Further, the above facts b), in the birefringence measurement, the polarizer transmission axes and the angle φ of the birefringence principal axis direction of the sample in the measurement optical system, without affecting the birefringence measurement accuracy, the birefringence principal axis direction can be determined from the change in amplitude of the cosine wave component of the light intensity change obtained when obtained by relatively changing the phi, thus independently without birefringence amount and principal axis direction is influenced to each other it can be obtained in.

【0048】以上が本発明の測定原理の要旨である。 The above is the gist of the measurement principle of the present invention.

【0049】図1に示すPC5は、上記測定原理に沿ったアルゴリズムに基づくプログラムをメモリ等の記録媒体内に予め設定し、光学系からの透過光量のデータ収集と同時にリアルタイムで又はその収集後の解析時に記録媒体のプログラムをCPU(MPU)が実行することにより、試料Saの所望波長領域の複屈折を演算し、その結果を必要に応じてディスプレイ上に表示させたり、紙媒体に出力させたりすることが可能となっている。 [0049] PC5 shown in Figure 1, a program based on the algorithm along the measurement principle previously set in the recording medium such as a memory, after real time or collected at the same time as the data collection quantity of transmitted light from the optical system by the program of the recording medium CPU (MPU) makes when analysis calculates the birefringence of the desired wavelength region of the sample Sa, or be displayed on a display as required result, or is output to a paper medium it is possible to be.

【0050】従って、この実施の形態によれば、測定対象の複屈折測定において、そこで使用される光信号の所望の波長領域、例えば1波長よりも大きな波長の複屈折であっても所定精度で測定することが可能となる。 [0050] Therefore, according to this embodiment, the birefringence measurement of the measurement object, where the desired wavelength region of the light signal used in a predetermined accuracy even birefringence of wavelengths greater than, for example, one wavelength it is possible to measure.

【0051】また、この実施の形態では、前述した関連技術1)〜6)の干渉スペクトルを用いた複屈折測定・ [0051] Further, in this embodiment, the birefringence measurement and using the interference spectrum of the related art 1) to 6) described above
決定法と比べ、干渉信号に対するパラメータを波長とするのではなく、波数に対する干渉スペクトルから得られる周期信号から波長依存性を考慮した測定法であるため、以下のような利点もある。 Compared to determination method, rather than the wavelength of the parameters for the interference signal, because the measurement method considering the wavelength dependence of the periodic signal obtained from the interference spectrum for the wave number, there is also the following advantages.

【0052】・複屈折計測において波長板や偏光子等の光学系を回転操作させる機械動作は必ずしも必要でないため、測定時間の短縮化が可能である。 [0052] Since, birefringence measuring machine operation to rotate the wave plate and the optical system of the polarizer or the like in is not always necessary, it is possible to shorten the measurement time. また、複屈折次数を決定するために2つの波長を使わず連続波長を用いるため、誤差混入による影響を受けにくい。 Moreover, since the use of continuous wave without the two wavelengths to determine the birefringence degree, less sensitive to error incorporation. ・複屈折の測定における波長範囲が任意に設定可能である。 · Wavelength range in the measurement of birefringence can be arbitrarily set. ・複屈折に波長依存性のある試料の場合でも測定誤差が大きくなるといったことがない。 Never like even measurement error increases when-the birefringence of the sample with a wavelength dependence. ・同じ材質で複屈折の異なる2つの試料を比較する場合、同じ波長域に対する複屈折を求めることができるので両者を正確に比較評価できる。 • When comparing two samples of different birefringence in the same material, both can accurately compare evaluation it is possible to obtain the birefringent for the same wavelength range. 例えば、フィルムの延伸過程を実時間で表示できる。 For example, the stretching process of the film can be displayed in real time. ・同じ複屈折を示す厚さの異なる試料を作成する必要がない。 - there is no need to create a different sample thicknesses illustrating the same birefringence. ・複屈折量の定量化が比較的簡単な構成で容易に実施できる。 · Birefringence of quantification can be easily implemented in a relatively simple structure. ・測定対象波長領域内に部分的な光吸収のある試料でも測定が可能である。 - measured measured in the wavelength region in a sample with a partial light absorption is possible.

【0053】なお、上記の複屈折測定原理及びその効果については本発明者自身による実際の実験でもその有効性が確認された。 [0053] Incidentally, its effectiveness in actual experiments by the present inventors themselves for birefringence measurement principle and the effects described above were confirmed. 以下、その実験例を説明する。 Hereinafter will be described the experimental examples.

【0054】(実験例) 1. [0054] (Experimental Example) 1. 周期成分の解析法について 上述した測定原理における波数kに対する周期を求める際、信号中に含まれるノイズによる影響を未然に防止するため、フーリエ解析、最大エントロピー法、ウェーブレット変換などの波形解析を用いることが好ましい。 When determining the period for the wave number k in the measurement principle described above for the analysis of periodic components, in order to prevent the influence of noise contained in the signal in advance, Fourier analysis, maximum entropy method, the use of the waveform analysis, such as wavelet transform It is preferred. 一般にノイズは、高周波の信号となって現れるため、複屈折信号とは周波数レベルで弁別が容易である。 Generally noise to appear in a high frequency signal, the birefringence signal is easy to distinguish the frequency level. このうち、最大エントロピー法は、周波数分解能が他の方法と比較して高いため、本発明の測定の高精度化においては特に有効であることが確認された。 Of these, the maximum entropy method, since the frequency resolution is high compared to other methods, the accuracy of measurement of the present invention was confirmed to be particularly effective.

【0055】2. [0055] 2. 分光器について 図1に示す分光器4の例としては、1)回折格子やプリズムを回転させて回折角の異なる波長を次々に出射スリットに導く構造を持つ波長走査型や波長選択型の分光器、2)回折格子やプリズムを固定してここからの出射光を1次元的に配列された受光素子アレイ(例えば、リニアCCD)を配置するマルチチャンネル型の分光器、 Examples of the spectroscope 4 to about spectrometer shown in FIG. 1, 1) a diffraction grating or a prism is rotated leads to the exit slit successively different wavelengths of diffraction angles wavelength scanning having the structure and a wavelength-selective spectrometer , 2) photodiode array by fixing the diffraction grating and a prism arranged light emitted from this one-dimensionally (e.g., a multi-channel spectrometer placing a linear CCD),
または3)AOTF(音響光学チューナブルフィルタ) Or 3) AOTF (acousto-optical tunable filter)
を使用することができる。 It can be used. 要するに、分光器4は、白色光から任意の単色光を取り出せる手段となり得るデバイスであれば、どのようなものでも任意に選定可能である。 In short, the spectroscope 4, if a device that can be a means for retrieve any monochromatic light from white light, can be arbitrarily chosen not limited.

【0056】分光器4の一例として、マルチチャンネル型のものを用いる場合、ここで得られる光強度は分光器の構成によって決定される波長に対するものしか得られず、波形解析を行うためにはデータは波数領域において等間隔に並べなければならないため、補間などの手法を用いたデータの前処理を行う必要が生じる。 [0056] As an example of a spectroscope 4, when used as a multi-channel type, the light intensity obtained here is not only obtained that for wavelength determined by the configuration of the spectrometer, to perform waveform analysis data because must evenly spaced in the frequency domain, it is necessary to perform the pre-processing of the data using a technique such as interpolation. このことを実際に検証した結果を図2に示す。 It shows actual results of verifying this to FIG.

【0057】図2は、マルチチャンネル型の分光器を用いたシステムによって得られた信号と、この信号を用いて補間処理を行い波数等間隔にデータを計算した結果とを重ねて示すものである。 [0057] Figure 2 is a signal obtained by the system using a multi-channel spectrometer, showing superimposed the results of calculating the data on wavenumber equal intervals performs an interpolation process using the signal . ここでの補間処理は、必要な波数の近傍4点の実測データを用いて2次曲線によるフィッティングにより実施している。 Interpolation processing here is performed by fitting by a quadratic curve by using the measured data of four neighboring points of the required wave number.

【0058】図2中では、灰色の三角で記した点が実測値、黒丸で記した点が補間後の計算値である。 [0058] In Figure 2, measured value points marked in gray triangle, the point that marked by the black circle is a calculated value after interpolation. その結果、実測値と計算値とは、図2を見て明らかなように良く一致しており、これにより補間を行っても後の波形解析になんら影響を及ぼすことはないことが実験的に証明された。 As a result, measured values ​​and calculated values, a look at FIG. 2 coincides As apparent better, thereby it is experimentally not be any influence on the waveform analysis after performing interpolation It has been demonstrated.

【0059】なお、補間処理の手法は、2次フィッティングに限らず、より高次の線形関数を用いても、スプライン補間などを用いても良い。 [0059] In addition, the method of interpolation processing is not limited to the secondary fitting, even using the higher order linear function, it may be used, such as spline interpolation. また、計算されたデータの間隔は、図2では本原理の分かりやすさを優先し12 The interval of the calculated data, priority is given to ease of understanding the present principles in Fig 12
8点としたが、実際の計算処理では更にたくさんのデータを用いても良い。 Although the 8-point, it may be further used a lot of data in the actual computing. 特に、波形解析としてフーリエ解析を用いる場合には、計算される周波数の分解能はデータ点数に依存するため、より多くの点を用いるのが好ましい。 In particular, when using a Fourier analysis as a waveform analysis, the resolution of the calculated frequency is dependent on the number of data points, it is preferable to use more points.

【0060】3. [0060] 3. 本発明の複屈折測定原理の有効性 前述の測定原理の有効性を調べるため、図3に示す実験装置、すなわち図1の装置構成1〜5に対して試料Sa To examine the effectiveness of the principle of measuring the effectiveness aforementioned birefringence measurement principle of the present invention, the experimental apparatus shown in FIG. 3, i.e. the sample Sa to the apparatus configuration 1-5 of FIG. 1
を搭載するXYステージ6及びそのドライバ7を追加したものを使用し、図4に示す試料Sa、すなわち複屈折が約530nmである位相フィルムを25枚、その主軸方位を揃えて層状に重ね合わせたものを作成し、この試料Saを試料ステージ6の上に載置し、それぞれの階層における複屈折を順次測定した。 Using the obtained by adding an XY stage 6 and driver 7 for mounting the, 25 sheets sample Sa, i.e. the phase film birefringence of about 530nm as shown in FIG. 4, superimposed in layers by aligning the principal axis direction create things, the sample Sa is placed on the sample stage 6, were successively measured birefringence in each layer.

【0061】その結果、図5に示すように、試料Saである位相フィルムの層数と分光器4の出力により得られた信号周期(複屈折)とは比例関係にあることが確認され、これにより本測定原理の有効性が実験的に証明された。 [0061] As a result, as shown in FIG. 5, that is proportional confirmed the number of layers and the signal period obtained by the output of the spectroscope 4 phase film as a sample Sa (birefringence), which effectiveness of this measuring principle has been demonstrated experimentally by.

【0062】4. [0062] 4. 試料の主軸方位の決定方法 前述した(1)式によれば、主軸方位φは複屈折によって生成される余弦波曲線の振幅値に比例することが分かる。 According to the determination of the principal axis direction of the sample method described above (1), the principal axis direction φ is proportional to the amplitude value of the cosine wave curve generated by the birefringence. そこで、偏光子2及び検光子3のペアと試料Saの主軸方位とを光軸を中心に相対的に回転させながら余弦波曲線の振幅を測定すると、その最大振幅を示す位置が両者のなす角度が相対的に45度になる方位となる。 Therefore, when measuring the amplitude of the polarizer 2 and the analyzer 3 of the pair and the sample Sa principal axis direction and the cosine wave curve while relatively rotating around the optical axis of the angle positions both indicating the maximum amplitude There the orientation becomes relatively 45 degrees.

【0063】これを実験的に検証したものを図6に示す。 [0063] Figure 6 shows the thing that was verified this experimentally. この実験は、試料Saとしてバビネソレイユ補償子(BSC)を用いて行ったものである。 This experiment was performed using a Babinet Soleil compensator (BSC) as a sample Sa. BSCの設定複屈折量は変化させずに主軸方位を5度ピッチで180度回転させたときの測定結果を示している。 Setting birefringence of BSC shows the measurement results when rotating 180 degrees principal axis direction at 5 degree pitch without changing. 図6中の黒丸は計測された余弦波曲線の周期(すなわち、複屈折量) Period of the cosine wave curve closed circles which are measured in FIG. 6 (i.e., birefringence)
を、三角印は余弦波曲線の振幅値を示したものである。 A triangle shows the amplitude value of the cosine wave curve.
これらは、FFTでの解析結果である。 These are the analysis result in the FFT.

【0064】図6から明らかなように、試料Saの主軸と偏光子2の軸が重なった点だけは、余弦波曲線の振幅がゼロとなるため複屈折量の測定は不可能となるが、それ以外ではBSCの設定角度に依存せず一定値を示している。 [0064] As apparent from FIG. 6, only in that overlapping spindle and the polarizer 2 axes of the sample Sa is the measurement of the birefringence amount the amplitude of the cosine wave curve is zero is impossible, It represents a constant value without depending on the setting angle of the BSC in the other. また、振幅は、方位の設定値に依存して変化し、 The amplitude will vary depending on the orientation of the set value,
かつ、振幅が0度および90度の点で最大値を示し、4 And the amplitude represents the maximum value in terms of 0 and 90 degrees, 4
5度の点において最小値を示していることが分かる。 It can be seen that the minimum value in the five degrees points. 従って、試料Saと偏光子2との方位の相対設定角度に対する余弦波曲線の振幅値を求め、それらの値から主軸の方位を求めることが可能である。 Thus, obtains the amplitude value of the cosine wave curve with respect to the relative setting angle orientation of the sample Sa and the polarizer 2, it is possible from these values ​​determine the orientation of the spindle.

【0065】具体的には、試料Saを光軸の周りに回転するような回転ホルダに載置するか、偏光子2・検光子3を同様の回転ホルダに載置すれば、試料Saと偏光子2との相対方位角度を変化させることができる。 [0065] Specifically, either placed on the rotary member so as to rotate the sample Sa around the optical axis, if placed on the polarizer 2, the analyzer 3 in the same rotation holder, the sample Sa and polarization it is possible to change the relative orientation angle of the child 2. この回転ホルダーを回転させながら、逐次、余弦波曲線の振幅を求め、そこで得られた曲線(余弦波状に変化する)の初期位相を求めることで、試料Saの方位を決定することができる。 While rotating the rotary holder, sequentially obtains the amplitude of the cosine wave curve, where the curve obtained by obtaining the initial phase of the (cosine change in a wave shape), it is possible to determine the orientation of the sample Sa. あるいは、曲線の最大値を示すポイントをフィッティング等の補間手段を用いて決定しても良い。 Alternatively, it may be determined using an interpolation means fitting such a point that indicates the maximum value of the curve.

【0066】5. [0066] 5. 各波長における相対的な複屈折量の決定法 図2に示す余弦波曲線から各波長における複屈折量を相対的に求める方法を説明する。 A method of obtaining relatively birefringence at each wavelength from the cosine wave curve shown in Determination Figure 2 relative birefringence at each wavelength will be described. 上記に示した方法は、複屈折の絶対値を直接求める方法であるが、そこで求まる値は任意の波長域における平均複屈折となる。 Method described above is a method for determining the absolute value of the birefringence directly where obtained value is an average birefringence in an arbitrary wavelength range. ここでは、各単色光における複屈折を求める方法について述べる。 Here, we describe a method for determining the birefringence in each monochromatic light.

【0067】図2において、その測定光学系が平行ニコルであった場合、光量が最大となる波長は、複屈折リターデーション値Δが [0067] In FIG. 2, when the measurement optical system is a parallel Nicols, wavelength light quantity is maximum, birefringence retardation value Δ

【数7】 [Equation 7] の場合である。 It is the case of. この光量の変化はリターデーションΔに対して余弦波状に変化することは、すでに述べた通りである。 This change in light intensity is changing in a cosine wave with respect to retardation Δ are as described above. すなわち、フーリエ解析等でこの余弦波曲線の位相を計算することにより、各波長における複屈折量をより詳細に決定することができる。 That is, by calculating the phase of the cosine wave curve Fourier analysis or the like, it is possible to determine the amount of birefringence at each wavelength greater detail.

【0068】6. [0068] 6. 偏光子・検光子対がクロスニコル配置の場合 上記の例では偏光子・検光子対が平行ニコルである場合を想定して説明してあるが、本発明はこれに限らず、クロスニコルの場合も全く同様に解析を行うことができる。 Although a polarizer-analyzer pair in the above example of a cross-Nicol arrangement are described assuming polarizer-analyzer pair are parallel Nicols, the present invention is not limited to this, if the cross-Nicol it can be carried out in exactly the same way as in the analysis as well. すなわち、クロスニコルの場合には、上記(1)式を次式のように書き換えて同様の測定を行えばよい。 That is, when a cross-Nicol can be performed similar measurement rewrite the equation (1) as follows.

【0069】 [0069]

【数8】 [Equation 8] この場合も、周波数計測などには全く影響されない。 Also in this case, it is not affected at all in such as frequency measurement.

【0070】7. [0070] 7. その他の構成例 また、装置構成についても、図1に示す構成に限らず、 Other configuration example As for the device configuration is not limited to the configuration shown in FIG. 1,
本発明の測定原理を実施できるものであれば、いずれも適用可能である。 As long as it can implement the measurement principle of the present invention, all of which are applicable. この一例を図7及び図8にそれぞれ示す。 Respectively The example in FIGS. ここで、上記と同様の構成要素については同様の符号を付し、その説明を省略または簡略する。 Here, the same reference numerals are given for the same components as described above, the description thereof will be omitted or simplified.

【0071】図7に示す複屈折評価装置は、上記と同様の構成のうち、白色光を分光するデバイス(分光器)4 [0071] Birefringence evaluation apparatus shown in FIG. 7, of the same configuration as described above, the device for dispersing the white light (spectroscope) 4
を上記と同様の試料Saを挟んで対向配置される偏光子2及び検光子3のペアよりも光源1側に置き、その分光器4を分光器ドライバ4aを介してPC5に接続すると共に、光路上における検光子3の出射側に本発明の光学系の一部をなす光検出器8を設置したものである。 Together it is placed in the light source 1 side of the polarizer 2 and the analyzer 3 pairs disposed opposite each other across the sample Sa similar to the above, connecting the spectroscope 4 to PC5 through a spectroscope driver 4a, light a light detector 8 which forms part of an optical system of the present invention on the output side of the analyzer 3 in the street in which installed.

【0072】この構成によれば、分光器4からは任意の単色光が連続的に取り出され、その単色光が偏光子2、 [0072] According to this configuration, the spectroscope 4 optional monochromatic light is continuously removed from, the monochromatic light polarizer 2,
試料Sa、及び検光子3を透過し、その透過光が光検出器8にて検出される。 Samples Sa, and the analyzer 3 transmits, the transmitted light is detected by the light detector 8. このとき、PC5により分光器ドライバ4aを介して分光器4を制御しながら波数等間隔に単色光を取り出し、逐次、光検出器8によってその光強度を測定することで、上記と同様の余弦波曲線を得ることができる。 At this time, take out the monochromatic light at a wave number of equal intervals while controlling the spectrometer 4 through the spectrometer driver 4a by PC 5, sequentially, by measuring the light intensity by the photodetector 8, the same cosine wave and the it is possible to obtain a curve. それ以後の周波数計測は、上記と全く同様に行えばよい。 Subsequent frequency measurements which may be performed in exactly the same manner as described above.

【0073】図8に示す複屈折評価装置は、本発明を2 [0073] Birefringence evaluation apparatus shown in FIG. 8, the present invention 2
次元計測に拡張したもので、図7に示す装置構成(白色光源1、偏光子2、検光子3、分光器4、分光器ドライバ4a、PC5、及び光検出器8)のうち、本発明の光学系の一部を成す光検出器8を2次元撮像素子(図8中の例ではCCDカメラ)9に置き換えた構成となっている。 An extension dimension measurement, the equipment configuration shown in FIG. 7 (a white light source 1, a polarizer 2, the analyzer 3, the spectroscope 4, the spectrometer driver 4a, PC 5, and a photodetector 8) of, the present invention (in the example of FIG. 8 CCD camera) a light detector 8 which forms part of the optical system the two-dimensional image pickup device has a configuration obtained by replacing the 9. この構成により、分光器4にて単色光を波数等間隔に取り出し、逐次、CCDカメラ9によって画像を取り込むことが可能となる。 This configuration takes the monochromatic light at a wave number of equal intervals in the spectroscope 4, successively, it is possible to capture an image by the CCD camera 9.

【0074】この場合、上記と同様の余弦波曲線は、C [0074] In this case, a similar cosine wave curve and above, C
CDカメラ9から得られた画像の同じ座標をつなげれば得られる。 If Tsunagere the same coordinates of the image obtained from the CD camera 9 is obtained. 従って、画素の分だけ周波数解析演算を繰り返せば、複屈折の2次元分布が測定出来る。 Therefore, repeating the amount corresponding to the frequency analysis operation of the pixel, two-dimensional distribution of birefringence can be measured. また、周波数解析の前処理として、画像の画素数を適当に平均化して少なくすることもできる。 Further, as a pretreatment of the frequency analysis, the number of pixels of the image can suitably be reduced by averaging.

【0075】上記の2次元計測に拡張した場合の方法に基づいて測定した結果を図9(a)及び(b)に示す。 [0075] The results measured on the basis of the method in the case of extended two-dimensional measurement described above is shown in FIG. 9 (a) and (b).
この測定は、波長460〜610nmの間を波数等間隔に64分割し、それぞれの波長での画像を画素(画素数:256*256)として取り込んだ。 This measurement, between the wavelength 460~610nm and 64 divided wavenumber equal intervals, the image at each wavelength pixels (number of pixels: 256 * 256) taken as. 得られた画像を平均化処理し、20*20点にデータを落とし、複屈折計算を行った。 The resulting image is processed averaging, dropping the data into 20 * 20 points were birefringence calculation. 被測定試料Saはフロッピーディスクのプラスチックケースの成形時におけるインジョクション部である。 The measured sample Sa is in job action unit during molding of the plastic case of the floppy disk. 図9(a)は原画像(256*256)、 9 (a) is an original image (256 * 256),
図9(b)は解析結果(20*20)をそれぞれ示す。 FIG. 9 (b) respectively analysis results (20 * 20).

【0076】この図9(a)及び(b)によれば、原画像に見られるように偏光観察と同様の複屈折分布が観察された。 [0076] According to FIG. 9 (a) and (b), a similar birefringence distribution and the polarization observed as seen was observed in the original image. 両者のパターンに若干の違いが見られるのは、 The slight difference is seen in both of the pattern,
本発明における測定原理が試料の複屈折主軸に影響されないためである。 Measurement principle of the present invention is because is not affected by birefringence principal axis of the sample.

【0077】 [0077]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、測定対象の複屈折測定において、そこで使用される光信号の1波長よりも大きな複屈折を所望の精度で測定することができる。 As described in the foregoing, according to the present invention, the birefringence measurement of the measurement object, where the large birefringence than one wavelength of the optical signal to be used can be determined by the desired accuracy.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施の形態に係る複屈折評価装置を示す概略の全体構成図。 Overall schematic view showing a birefringence evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図2】波数に対して光強度の余弦波状に変化する成分を示すグラフ(マルチチャンネル型の分光器を用いてデータを補間した例)。 2 is a graph showing a component that changes a cosine wave of the light intensity against wave number (eg obtained by interpolating the data using a multi-channel spectrometer).

【図3】実験装置の概要を示す全体構成図。 [Figure 3] overall configuration diagram showing an outline of the experimental device.

【図4】実験試料として用いた位相フィルムの概要を示す概略斜視図。 Figure 4 is a schematic perspective view showing an outline of a phase film used as test samples.

【図5】位相フィルムの層数と分光器の出力で得られた信号周期(複屈折)の関係を示すグラフ。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of layers and the signal period obtained at the output of the spectrometer of the phase film (birefringence).

【図6】試料の主軸方位決定方法を説明するグラフ。 Figure 6 is a graph illustrating the principal axis direction determination method of the sample.

【図7】光検出器を用いた場合の複屈折評価装置を示す概略構成図。 Figure 7 is a schematic block diagram showing the birefringence evaluation device in the case of using the optical detector.

【図8】2次元計測に拡張した場合の複屈折評価装置を示す概略構成図。 Figure 8 is a schematic block diagram showing the birefringence evaluation system in the case of extended two-dimensional measurement.

【図9】図8に示す複屈折評価装置による2次元計測結果の一例を示す写真イメージの概要図で、(a)は原画像、(b)は解析結果。 [9] In summary view photo image showing an example of the two-dimensional measurement result obtained by the birefringence evaluation apparatus shown in FIG. 8, (a) original image, (b) is the analysis result.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 白色光源 2 偏光子 3 検光子 4 分光器 4a 分光器ドライバ 5 PC(パーソナル・コンピュータ) 6 XYステージ 7 XYステージ・ドライバ 8 光検出器 9 CCDカメラ(2次元撮像素子) 1 white light source 2 a polarizer 3 analyzer 4 spectrometer 4a spectrometer driver 5 PC (personal computer) 6 XY stage 7 XY stage driver 8 photodetector 9 CCD camera (two-dimensional image pickup device)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 幸利 東京都小金井市中町2−24−16 東京農工 大学工学部内 Fターム(参考) 2G059 AA02 BB10 EE05 HH02 JJ05 JJ06 JJ19 JJ20 KK04 MM01 MM04 MM09 PP01 2G086 EE07 EE12 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Yukitoshi Otani Koganei, Tokyo Naka 2-24-16 Tokyo University of Agriculture and Technology Faculty of Engineering within the F-term (reference) 2G059 AA02 BB10 EE05 HH02 JJ05 JJ06 JJ19 JJ20 KK04 MM01 MM04 MM09 PP01 2G086 EE07 EE12

Claims (10)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号を取得する光学系と、この光学系により取得された光信号に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し且つその解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を求める複屈折解析手段と、を備えたことを特徴とする複屈折評価装置。 And 1. A optical system for obtaining an optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object, analyzing the period of components varies cosine wave with respect to the wave number based on the light signal obtained by the optical system birefringence evaluation system to be and wherein the birefringent analyzing means for determining a birefringence at a predetermined wavelength region of the measurement target from the analysis data, further comprising: a.
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記複屈折解析手段は、前記波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析する波数領域を調整することで前記複屈折の波長に対する依存度を解析し且つその解析データから前記測定対象の任意の波長領域における複屈折を求める手段を備えたことを特徴とする複屈折評価装置。 2. A first aspect of the present invention, the birefringent analyzing means dependence on the wavelength of the birefringent by adjusting the wavenumber region for analyzing the period of components varies cosine wave with respect to the wavenumber birefringence evaluation apparatus characterized by comprising means for determining the birefringent degrees from analyzed and the analysis data in any wavelength region of the measurement target.
  3. 【請求項3】 請求項2記載の発明において、前記光学系は、前記測定対象に向けて連続したスペクトル分布をもつ光信号を発する光源と、この光源からの光信号の光路上の前記測定対象を挟む位置に配置される一対の偏光子及び検光子と、前記光源からの光信号の光路上に配置され且つその光信号を分光する分光器と、を有することを特徴とする複屈折評価装置。 3. A second aspect of the present invention, the optical system includes a light source for emitting a light signal having a spectral distribution that is continuous toward the measurement object, the measurement object on the optical path of the optical signal from the light source a pair of polarizer and analyzer which are disposed at positions sandwiching the birefringence evaluation system, wherein the and spectrometer that splits the optical signal is disposed on the optical path of the optical signal, to have a from the light source .
  4. 【請求項4】 請求項3記載の発明において、前記複屈折解析手段は、前記一対の偏光子及び検光子が互いに平行ニコルとなる状態で配置された場合、前記測定対象の複屈折リターデーション、その複屈折率、その厚さ、及びその複屈折主軸と前記偏光子の透過軸とがなす角をそれぞれをΔ、δn、d、及びφとし、前記光信号の波長、その光強度、測定対象となる波長領域に対する光強度の直流成分、その波数をλ、I(λ)、IDC、及びkとし、所定のシステム依存係数をS(λ)としたとき、前記測定対象の複屈折を、 【数1】 4. A third aspect of the present invention, the birefringent analyzing means, when the pair of polarizer and analyzer are arranged in a state where the parallel Nicols each other, the birefringent retardation of the measurement object, its birefringence, its thickness, and its respective birefringent spindle said polarizer transmission axis angle formed the delta, and .DELTA.n, d, and a phi, the wavelength of the optical signal, the light intensity, measured DC component of the light intensity for a wavelength region serving as the wave number λ, I (λ), IDC, and a k, when a predetermined system-dependent factor was S (lambda), the birefringence of the measurement object, [ number 1] の式を満たすように解析する手段を備えたことを特徴とする複屈折評価装置。 Birefringence evaluation apparatus characterized by comprising a means for analyzing to satisfy the equation.
  5. 【請求項5】 請求項3記載の発明において、前記複屈折解析手段は、前記一対の偏光子及び検光子が互いにクロスニコルとなる状態で配置された場合、前記測定対象の複屈折リターデーション、その複屈折率、その厚さ、 5. The invention of claim 3, wherein said birefringent analyzing means, when the pair of polarizer and analyzer are arranged in a state in which a cross nicol state with each other, the birefringent retardation of the measurement object, its birefringence, its thickness,
    及びその複屈折主軸と前記偏光子の透過軸とがなす角をそれぞれをΔ、δn、d、及びφとし、前記光信号の波長、その光強度、測定対象となる波長領域に対する光強度の直流成分、その波数をλ、I(λ)、IDC、及びkとし、所定のシステム依存係数をS(λ)としたとき、前記測定対象の複屈折を、 【数2】 And each birefringent spindle said polarizer transmission axis angle formed the delta, .DELTA.n, and d, and phi, wavelength of the optical signal, the light intensity, DC intensity corresponding to a wavelength region to be measured component, the wave number λ, I (λ), IDC, and a k, when a predetermined system-dependent factor was S (lambda), the birefringence of the measurement object, Equation 2] の式を満たすように解析する手段を備えたことを特徴とする複屈折評価装置。 Birefringence evaluation apparatus characterized by comprising a means for analyzing to satisfy the equation.
  6. 【請求項6】 請求項3記載の発明において、前記分光器は、前記光信号の光路上における前記検光子の出射側又は前記偏光子の入射側に配置されるものであることを特徴とする複屈折評価装置。 6. The invention of claim 3, wherein said spectrometer is characterized in that said optical signal is intended to be arranged on the incident side of the exit side or the polarizer of the analyzer in the light path birefringence evaluation system.
  7. 【請求項7】 請求項3記載の発明において、前記光学系は、前記検光子の出射側における前記光信号の光路上にその光信号を検出する光検出器をさらに備え、前記複屈折解析手段は、前記光検出器により検出された信号に基づいて前記測定対象の複屈折解析を行うものであることを特徴とする複屈折評価装置。 7. The invention of claim 3, wherein said optical system further comprising a photodetector for detecting the optical signal on an optical path of the optical signal at the output side of the analyzer, the birefringent analyzing means is the birefringence evaluation system, characterized in that it performs a birefringence analysis of the measurement target based on signals detected by the photodetector.
  8. 【請求項8】 請求項3記載の発明において、前記光学系は、前記検光子の出射側における前記光信号の光路上にその光信号を撮像する2次元撮像素子をさらに備え、 8. The invention of claim 3, wherein said optical system further comprises a two-dimensional image pickup device for capturing the optical signal on an optical path of the optical signal at the output side of the analyzer,
    前記複屈折解析手段は、前記2次元撮像素子により撮像された信号に基づいて前記測定対象の複屈折解析を行うものであることを特徴とする複屈折評価装置。 The birefringent analyzing means birefringence evaluation system, characterized in that by the two-dimensional image pickup device and performs birefringence analysis of the measurement target based on the captured signal.
  9. 【請求項9】 測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号を入力し、その入力された光信号に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し、この解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を求めることを特徴とする複屈折評価方法。 9. Enter the optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object, by analyzing the periodic components varies cosine wave with respect to the wave number based on the input optical signal, from the analysis data birefringence evaluation method characterized by determining the birefringence in a predetermined wavelength range of the measurement target.
  10. 【請求項10】 測定対象の複屈折に関する情報を担う光信号を入力し、この入力された光信号に基づいてその波数に対して余弦波状に変化する成分の周期を解析し、 10. Enter the optical signal carrying information about the birefringence of the measurement object, by analyzing the periodic components varies cosine wave with respect to the wave number based on the input optical signal,
    この解析データから前記測定対象の所定の波長領域における複屈折を演算するプログラムを読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。 Recording medium, characterized in that the possible recording reads a program for calculating a birefringence at a predetermined wavelength region of the measurement target from the analysis data.
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