JP2007057307A

JP2007057307A - 複合層試料の光学軸ずれ検査方法及び複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置

Info

Publication number: JP2007057307A
Application number: JP2005240968A
Authority: JP
Inventors: Megumi Okamoto; 恵岡本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することを可能にする。
【解決手段】第１の良品の複合層試料Ａを透過した光と第２の良品の複合層試料Ｂを透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第１の干渉光と、第１の良品の複合層試料Ａを透過した光と検査対象となる複合層試料Ｃを透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第２の干渉光とを検出し、これらの干渉光の強度の差分に基づいて、複合層試料Ｃの光学軸同士のずれを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合層試料の光学軸ずれ検査方法に関する。

２つの偏光板と、この間に配置された液晶パネルとを含んで構成される液晶表示装置では、視野角特性等の向上のために、バックライト光源と光入射側の偏光板との間に、位相差フイルムや光学補償フイルムのような一定の方向に光学軸を持つ光学フイルムが配置されるのが一般的である。偏光板は、２つの保護フイルムと、これらによって挟まれる偏光子とから構成される。液晶表示装置メーカーでは、偏光板と光学フイルムを別々に購入して組み立てる場合もあるが、偏光板加工された光学フイルムを部材メーカーから購入して、これを液晶パネルに貼り付ける場合もある。偏光板加工された光学フイルムとは、偏光板の偏光子を保護する２つの保護フイルムの一方に光学フイルムを用いた構成の光学フイルムである。偏光板加工された光学フイルムは、光学フイルムの光学軸と偏光子の透過軸が一致するように貼り合わせて製造される。この際、工程上の問題から、光学軸と透過軸がぴったり重なり合わず、微小にずれることが多々起こる。光学軸と透過軸がずれた部材を液晶パネルに使用すると、液晶パネル黒状態のときに光が漏れて輝度ムラが発生し、パネル品質の低下を招いてしまう。

そこで、部材メーカーでは、光学軸と透過軸とのずれ度合いを検査して、偏光板加工された光学フイルムを良品と不良品とに区別をする必要がある。特許文献１には、光学軸を有する２つの素子を積層した複合層試料において、各素子の光学軸同士のずれ量を定量的に測定する方法が提案されているが、この方法では、１つの複合層試料を透過した光の変化に基づいてずれ量を測定しているため、微小なずれを測定することが難しい。そこで、従来では、液晶パネルに偏光板加工された光学フイルムを貼り付けた状態で、光の漏れ度合い等を目視で確認して、上記ずれ度合いを検査していたが、目視による検査のため、その検査精度が良くなかった。

特開平８−１５２３９９号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することが可能な複合層試料の光学軸ずれ検査方法及びこれを支援する光学軸ずれ検査支援装置を提供することを目的とする。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合性試料の光学軸ずれ検査方法であって、基準となる前記複合層試料である基準複合層試料を透過した光源からの第１の光と偏光状態及び強度がほぼ等しく且つ反対位相の第２の光を生成する第２の光生成工程と、前記第１の光と前記第２の光を干渉させる第１の干渉工程と、前記第１の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第１の干渉光検出工程と、検査対象となる前記複合層試料である被検査複合層試料を前記基準複合層試料と同一条件で透過した前記光源からの第３の光と、前記第２の光とを干渉させる第２の干渉工程と、前記第２の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第２の干渉光検出工程と、前記第１の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度と、前記第２の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度との差分に基づいて、前記光学軸ずれを算出する光学軸ずれ算出工程とを含む。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記複合層試料が、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記第２の光生成工程では、前記基準複合層試料（以下、第１基準複合層試料という）の偏光子の透過軸と、前記第１基準複合層試料とは別の基準となる基準複合層試料（以下、第２基準複合層試料という）の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となるように前記光源からの光が通る２つの光路を有する干渉計の一方の光路上に前記第１基準複合層試料を設置し、他方の光路上に前記第２基準複合層試料を設置し、該設置後、前記第１基準複合層試料を透過した前記第１の光と前記第２基準複合層試料を透過した光とが互いに反対位相で干渉するように、前記一方の光路の光路長と、前記第１基準複合層試料を透過した前記第１の光の偏光方向及び前記第２基準複合層試料を透過した光の偏光方向の少なくとも一方とを調整することで、前記第２基準複合層試料を透過した光を前記第２の光として生成し、前記第２の干渉工程では、前記一方の光路上に設置した前記第１基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記第２基準複合層試料と同一条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第２の光と前記第３の光を干渉させる。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法において、前記同一条件とは、前記第２基準複合層試料の偏光子の透過軸と前記被検査複合層試料の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となる状態である。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査方法は、前記第２の光生成工程が、前記光源からの光が通る２つの光路を有する干渉計の一方の光路上に、前記基準複合層試料を、前記光源からの光が所定条件で入射されるように設置し、該設置後、前記他方の光路を通過する光と前記基準複合層試料を透過した前記第１の光とが反対位相となり、且つ、それぞれの光の偏光方向及び強度がほぼ一致するように前記干渉計を設定することで、前記他方の光路を通過する光を前記第２の光として生成し、前記第２の干渉工程は、前記一方の光路上に設置した前記基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記所定条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第２の光と前記第３の光を干渉させる。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、光源と、前記光源からの光を２つに分離し、前記光の光路を第１光路と第２光路に分離する分離手段と、前記２つの光を結合する結合手段と、前記結合手段によって結合された光を検出する光検出手段と、前記第１光路上に前記複合層試料を設置するための第１の設置部と、前記第２光路上に前記複合層試料を設置するための第２の設置部と、前記第２光路上に設置され、前記結合手段で結合される２つの光が互いに反対位相となるように、前記第２光路の光路長を調整するための光路長調整素子と、前記第２の設置部と前記結合手段との間の前記第２光路上に設置され、前記結合手段で結合される２つの光の各々の偏光方向が一致するように、前記第２光路を通過する光の偏光方向を調整するための偏光方向調整素子とを備える。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、前記第１の設置部及び前記第２の設置部の少なくとも一方が、前記複合層試料の光学軸を変位可能に構成される。

本発明の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置は、前記複合層試料が、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである。

本発明によれば、光学軸を有する素子を、該光学軸の方向が一致するように複数積層して構成された複合層試料における該複数の素子が有する光学軸同士のずれを精度良く検査することが可能な複合層試料の光学軸ずれ検査方法及びこれを支援する光学軸ずれ検査支援装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

複合層試料とは、光学軸を有する素子を、その光学軸が一致するように複数積層した構成のものを言う。以下ではその一例を説明する。
図１は、複合層試料の一例である偏光板加工された光学補償フイルムの概略構成を示す断面図である。
図１に示す偏光板加工された光学補償フイルムは、偏光子ｂと、それを保護するための透明な保護フイルムａと、偏光子ｂを保護する機能を併せ持つ光学補償フイルムｃとを備え、保護フイルムａと光学補償フイルムｃとの間に偏光子ｂが配置された構造となっている。偏光子ｂと光学補償フイルムｃは、偏光子ｂの透過軸と、光学補償フイルムｃの光学軸とが一致するように積層されている。光学補償フイルムｃは、例えばセルロースアセテートフイルムのみからなるものや、セルロースアセテートフイルムと液晶製化合物から形成された光学異方性層とを積層したもの等である。光学補償フイルムｃを位相差フイルムにした複合層試料も存在する。

ここで、図１に示すような複合層試料の偏光子ｂの透過軸に対して４５°に交わる方向の直線偏光の光を、光学補償フイルムｃ側から入射する場合、ストークスパラメータは、以下の式によって計算することができる。

上記式において、αは偏光子ｂの透過軸と光学補償フイルムｃの光学軸との成す角度であり、δは光学補償フイルムｃのリタデーション値である。又、上式右辺の最初の行列は偏光子ｂを示し、次の３つの行列は光学補償フイルムｃを示し、最後の行列は偏光子ｂの透過軸に対して４５°方向の直線偏光を入射したことを示す。

上式より、複合層試料を透過した光の光強度Ｉは、以下の式のようになる

このため、複合層試料に光を入射して、これを透過した光を光検出器等によって検出することで、偏光子ｂの透過軸と光学補償フイルムｃの光学軸との成す角度αを算出することが可能であるが、数２の第２項目に示す検出したい微小な信号−Ｉ_０ｓｉｎ４α（１−ｃｏｓδ）が、第１項目の大きな信号Ｉ_０の上に加算されているため、これを検出するのが難しく、角度αを正確に算出することは難しい。

一方、良品の複合層試料を透過した光の光強度と、検査対象となる複合層試料を透過した光の光強度とをそれぞれ光検出器で検出し、２つの光強度の差分をとることで、上述した数２の第１項目の不必要な信号Ｉ_０を除去しながら、良品と検査対象品との相対的な光学軸ずれ角度を定量値として算出することが理論的に可能である。
複合層試料が良品の場合、α＝０であり、そのときの光強度Ｉは、

となり、不良品の場合、α≠０であるが、通常αはごく小さな値をとり、α＝０のときの光強度に対する変化もわずかである。このため、良品の複合層試料を透過した光の光強度と、検査対象となる複合層試料を透過した光の光強度とをそれぞれ光検出器で検出したとしても、双方の光強度はほとんど同じであるため、その差分から、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを高精度に算出することは難しい。

そこで、良品の複合層試料を透過した光と、検査対象となる複合層試料を透過した光との差分を直接とるのではなく、第１の良品の複合層試料を透過した光と第２の良品の複合層試料を透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第１の干渉光と、第１の良品の複合層試料を透過した光と検査対象となる複合層試料を透過した光を互いに反対位相で干渉させたときの第２の干渉光とを検出し、これらの差分を求めることで、良品の複合層試料を透過した光と検査対象となる複合層試料を透過した光との差分を求めることを考える。

実際には、α＝０の理想的な良品は用意できないので、光漏れが少なく、製品として使用可能であると判断される第１の良品の角度αをα_１とし、第２の良品の角度αをα_２とし、検査対象となる複合層試料の角度αをα_３とすると、第１の干渉光の光強度Ｉｃと、第２の干渉光の光強度Ｉｃ’は以下の式で計算される。

光強度Ｉｃ，Ｉｃ’は、微小な値であるが、感度の良い光検出器を使用すれば、これを検出することが可能である。

そして、数４と数５の差分をとると、以下の数６のような値を得ることができ、光検出器で検出される光に含まれる上述した数２の第１項目の不必要な信号Ｉ_０を除去した状態で、第２の良品の光学軸ずれに対する、検査対象品の光学軸ずれの相対的な比を算出することができる。角度α_２が既知の場合には、角度α_３を直接算出することもできる。

上述した２つの良品を用いる方法に限らず、第１の良品の複合層試料を透過した光と、第１の良品の複合層試料を透過した光に相当する光（第１の良品の複合層試料を透過した光と反対位相で且つ光強度及び偏光方向がほぼ同じである光）を干渉させたときの干渉光と、第１の良品の複合層試料を透過した光に相当する光と、検査対象となる複合層試料を透過した光を干渉させたときの干渉光とを検出し、これらの差分をとる方法であれば、数６のような値を得ることが可能である。

以下、上述したような考えに基づいて複合層試料における光学軸ずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置及びこれを用いた光学軸ずれ検査方法について説明する。
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図である。
図２に示す光学軸ずれ検査支援装置は、光源１と、特許請求の範囲の分離手段に相当するビームスプリッタ（以下ＢＳと略す）２と、複合層試料を設置するための設置部３と、特許請求の範囲の結合手段に相当するＢＳ４と、特許請求の範囲の光路長調整素子に相当するガラス板５と、ミラー６，８と、複合層試料を設置するための設置部７と、特許請求の範囲の偏光方向調整素子に相当するλ／２板９と、特許請求の範囲の光検出手段に相当する光検出器１０とを備える。光源１と、ＢＳ２，４と、ミラー６，８と、ガラス板５と、光検出器１０は、公知の干渉計を構成する。光検出器１０を含まない部分を干渉計ということもある。

光源１は、直線偏光の光を出射するレーザー光源である。

ＢＳ２は、光源１からの光の半分を透過し、残り半分を反射して、光を２つに分離する。ＢＳ４は、ＢＳ２で分離された２つの光を結合する。ミラー６，８は、ＢＳ２で反射された光を反射して、ＢＳ４まで導くためのものである。以下では、ＢＳ２を透過してＢＳ４に入射する光の光路を第１光路といい、ＢＳ２で反射して、ミラー６，８で反射し、ＢＳ４に入射する光の光路を第２光路という。

設置部３は、第１光路上に設けられ、ここに設置された複合層試料を第１光路に対して例えば垂直に固定する。設置部３は、ここに設置された複合層試料を、第１光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。

ガラス板５は、第２光路上のＢＳ２とミラー６の間に設けられ、ＢＳ４で結合される２つの光が互いに反対位相となるように、第２光路の光路長を調整するためのものである。ガラス板５は第２光路に対して傾斜可能であり、ガラス板５に対する光の入射角を自在に変えることができるようになっている。尚、ガラス板５は、第２光路上であればどこに設置してあっても良い。

設置部７は、第２光路上のミラー６とミラー８の間に設けられ、ここに設置された複合層試料を第２光路に対して例えば垂直に固定する。設置部７は、ここに設置された複合層試料を、第２光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。

λ／２板９は、第２光路上のミラー８とＢＳ４の間に第２光路に対して垂直に設置され、第２光路に対して垂直な面内で回転可能である。λ／２板９は、ＢＳ４で結合される２つの光の各々の偏光方向が一致するように、第２光路を通過する光の偏光方向を調整するための素子であり、これは例えばλ／４板であっても良い。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第１光路上と第２光路上にそれぞれ複合層試料を設置したとき、複合層試料毎に、そこを透過した光の偏光方向は若干異なるものとなる。このため、この偏光方向の違いを無くすために、λ／２板９が必要となっている。λ／２板９は、設置部７とＢＳ４との間、又は設置部３とＢＳ４との間、又はその双方に設置することができる。設置部７とＢＳ４との間に設置した場合は、λ／２板９を動かすことで、設置部３に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向に、設置部７に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向を一致させることができる。設置部３とＢＳ４との間に設置した場合は、λ／２板９を動かすことで、設置部７に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向に、設置部３に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向を一致させることができる。双方に設置した場合は、少なくとも一方のλ／２板９を動かすことで、設置部３に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向と、設置部７に設置された複合層試料を透過した光の偏光方向とを一致させることができる。
又、λ／２板９の代わりにλ／４板を用いる場合には、第１光路上と第２光路上にλ／４板を設置する必要がある。λ／４板の設置位置は、いずれも設置部３，７のとＢＳ４との間である。そしてＢＳ４で干渉後の光強度が最小値となるように、２つのλ／４板の少なくとも一方の光学軸を光路に垂直な面内で回転させば良い。

光検出装置１０は、ＢＳ４で干渉した干渉光を検出する。

以下、図２に示す光学軸ずれ検査支援装置を用いて、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
まず、基準となる複合層試料である基準複合層試料Ａ（特許請求の範囲の第２基準複合層試料に相当）と基準複合層試料Ｂ（特許請求の範囲の第１基準複合層試料に相当）を用意し、設置部３に基準複合層試料Ａを設置し、設置部７に基準複合層試料Ｂを設置する。基準複合層試料Ａ，Ｂは、それぞれ光漏れが少なく、製品として使用可能であると判断されている良品である。

次に、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂそれぞれに、光源１からの光を同一条件で入射させるために、基準複合層試料Ａ，Ｂの位置を調整する。ここで言う同一条件とは、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂそれぞれの偏光子の透過軸と、光源１からの光の偏光方向とが同じ角度（ここでは４５°とする）で交わる状態のことを言う。

複合層試料を透過した光源１からの光は、偏光子の透過軸と光源１からの光の偏光方向との成す角が０°のとき最大となり、９０°のとき最小となる。このため、この角度を４５°にするには、図３に示すように、第１光路を光遮蔽部材１１で遮蔽し、光検出器１０で検出される光強度が最大のときと最小のときの間の値になるように、設置部７を回転させて基準複合層試料Ｂの位置を調整すれば良い。基準複合層試料Ａについても同様に、第２光路を遮蔽し、光検出器１０で検出される光強度が最大のときと最小のときの間の値になるように、設置部３を回転させて位置を調整すれば良い。

次に、ＢＳ４に入射する２つの光が干渉するように、λ／２板９を回転させて、ＢＳ４に入射する２つの光の各々の偏光方向を一致させる。２つの光の各々の偏光方向を一致させるには、光検出器１０で検出される光強度が最小になる位置にλ／２板９を回転させれば良い。

次に、ＢＳ４に入射する２つの光が互いに反対位相になるように、ガラス板５を動かして第２光路の光路長を調整する。この調整は、光検出器１０で検出される光強度が最小になる位置にガラス板５を動かすことで行う。

以上の工程を行うことにより、第１光路を通過してＢＳ４に入射する光（特許請求の範囲の第２の光に相当）を、第２光路を通過してＢＳ４に入射する光（特許請求の範囲の第１の光に相当）とほぼ同じ偏光方向及び強度で且つ反対位相の光とすることができる。この状態では、ＢＳ４において２つの光が干渉して弱め合い、光検出器１０ではその干渉光が検出される。ここで検出された干渉光の光強度は、基準複合層試料Ｂの角度αをα_２とし、基準複合層試料Ａの角度αをα_１をとしたとき、上記数４に示す値となる。

次に、図４に示すように、設置部７に設置していた基準複合層試料Ｂを、光軸ずれの検査対象となる複合層試料である被検査複合層試料Ｃに交換する。そして、被検査複合層試料Ｃに対し、基準複合層試料Ａと同じ条件で光源１からの光が入射するように、被検査複合層試料Ｃを回転させる。同じ条件とは、被検査複合層試料Ｃの透過軸と光源１からの光の偏光方向との成す角が、基準複合層試料Ａの透過軸と光源１からの光の偏光方向との成す角と同じになることを言う。光検出器１０で検出される光強度が最小となるときが上記同じ条件を満たすときである。このため、光検出器１０で検出される光強度が最小となる位置に被検査複合層試料Ｃを回転させる。このようにすることで、基準複合層試料Ａを透過した光と、被検査複合層試料Ｃを透過した光とがＢＳ４において反対位相で干渉し、その干渉光が光検出器１０で検出される。ここで検出された干渉光の光強度は、被検査複合層試料Ｃの角度αをα_３をとしたとき、上記数５に示す値となる。

したがって、数４に示す光強度と数５に示す光強度との差分（数６参照）に基づいて、被検査複合層試料Ｃの偏光子の透過軸と光学補償フイルムの光学軸とのずれ角度を、定量値として算出することができる。ずれ角度を算出した後は、予め決めてある範囲内にずれ角度が収まっているか否かを判断し、収まっている場合は良品、収まっていない場合は不良品と判定する。

以上のように、本実施形態では、基準複合層試料Ａを透過した光と基準複合層試料Ｂを透過した光を反対位相で干渉させたときの干渉光と、基準複合層試料Ａを透過した光と被検査複合層試料Ｃを透過した光を反対位相で干渉させたときの干渉光とを検出し、これらの光強度の差分に基づいて、被検査複合層試料Ｃの光学軸のずれ角度を算出する。２つの干渉光の光強度は、それぞれ微量な差となるが、感度の良い光検出器を用いることによって、この微量な差を求めることが容易となる。又、この微量な差には上述した数２の第１項目の不必要な信号Ｉ_０は含まれない。このため、被検査複合層試料Ｃの光学軸のずれ角度を定量値として正確に算出することができる。又、この微量な差を求めることが可能なため、角度αは、１０°以下の小さい角度からそれ以上の大きい角度まで算出することが可能となる。そして、算出した定量値を基に、被検査複合層試料Ｃの光学軸ずれ検査を行うことができる。

尚、本実施形態では、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂとに光源１からの光が同一条件で入射されるようにするために、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂの双方を回転させたが、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂのどちらか一方を固定し、もう一方を動かして、基準複合層試料Ａと基準複合層試料Ｂとに光源１からの光が同一条件で入射されるようにすることも可能である。この場合は、例えば、第１光路を遮蔽部材１１によって遮断したときの光検出器１０で検出される光強度を覚えておき、次に、第２光路を遮蔽部材１１によって遮断した状態で、先ほど覚えた光強度になる位置に、基準複合層試料Ａを移動させれば良い。この場合、設置部３及び設置部７のいずれかは可動でなくても構わない。

（第二実施形態）
第一実施形態では、２つの基準複合層試料を用いたが、本実施形態では、１つの基準複合層試料を用いて、被検査複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
図５は、本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図である。図２と同じ構成には同一符号を付した。
図５に示す光学軸ずれ検査支援装置は、光源１と、λ／２板１２と、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳと略す）１３と、λ／２板１４と、ＢＳ１５と、ガラス板１６と、ミラー１７，１９と、複合層試料を設置するための設置部１８と、光検出器１０とを備える。光源１と、λ／２板１２，１４と、ＰＢＳ１３と、ＢＳ１５と、ガラス板１６と、ミラー１７，１９と、光検出器１０は、公知の干渉計を構成する。光検出器１０を含まない部分を干渉計ということもある。

ＰＢＳ１３は、光源１からの光をその偏光状態に応じて、一部を透過し、残りを反射して、光を２つに分離する。ＢＳ１５は、ＰＢＳ１３で分離された２つの光を結合する。ミラー１７，１９は、ＰＢＳ１３で反射された光を反射して、ＢＳ１５まで導くためのものである。以下では、ＰＢＳ１３を透過してＢＳ１５に入射する光の光路を第１光路といい、ＰＢＳ１３で反射して、ミラー１７，１９で反射し、ＢＳ１５に入射する光の光路を第２光路という。

ガラス板１６は、第２光路上のＰＢＳ１３とミラー１７の間に設置され、ＢＳ１５で結合される２つの光が反対位相となるように、第２光路の光路長を調整するためのものである。ガラス板１６は光路に対して傾斜可能であり、ガラス板１６に対する光の入射角を自在に変えることができるようになっている。尚、ガラス板１６は、第１光路上又は第２光路上であればどこに設置してあっても良い。

設置部１８は、第２光路上のミラー１７とミラー１９の間に設けられ、ここに設置された複合層試料を第２光路に対して例えば垂直に固定する。設置部１８は、ここに設置された複合層試料を、第２光路に対して垂直な面内で回転可能に構成される。

λ／２板１４は、第１光路上のＰＢＳ１３とＢＳ１５の間に設置され、ＢＳ１５で結合される２つの光が干渉するように、該２つの光の偏光方向を一致させるためのものであり、これは例えばλ／４板であっても良い。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第２光路上に複合層試料を設置したとき、複合層試料を透過した光の偏光方向は若干変化する。このため、この偏光方向の違いを無くすために、λ／２板１４が必要となっている。
又、λ／２板１４の代わりにλ／４板を用いる場合には、第１光路上と第２光路上にλ／４板を設置する必要がある。λ／４板の設置位置は、λ／２板１４の設置位置と同じ位置と、設置部１８とＢＳ１５との間である。そしてＢＳ１５で干渉後の光強度が最小値となるように、２つのλ／４板の少なくとも一方の光学軸を光路に垂直な面内で回転させば良い。

λ／２板１２は、ＢＳ１５に入射する２つの光の光強度が同じになるように調整する素子であり、ここに入射する光の進行方向に対して垂直な面内で回転可能に構成される。本実施形態の光学軸ずれ検査支援装置は、第２光路上にのみ複合層試料が設置されるため、ＢＳ１５に入射する２つの光の光強度は、第１光路を通過してきた光の方が強くなってしまうため、このλ／２板１２が必要となっている。

光検出装置１０は、ＢＳ１５で干渉した干渉光を検出する。

以下、図５に示す光学軸ずれ検査支援装置を用いて、検査対象となる複合層試料の光学軸ずれを検査する方法を説明する。
まず、基準複合層試料Ｂを用意し、設置部１８に基準複合層試料Ｂを設置する。次に、基準複合層試料Ｂの偏光子の偏光軸と、光源１からの光の偏光方向とが４５°で交わるように、基準複合層試料Ｂの位置を調整する。この調整の仕方は、第一実施形態と同様である。

次に、ＢＳ１５に入射する２つの光の各々の偏光方向を一致させるために、λ／２板１４を回転させる。ＢＳ１５に入射する２つの光の各々の偏光方向を一致させるには、光検出器１０で検出される光強度が最小になる位置にλ／２板１４を回転すれば良い。

次に、ＢＳ１５に入射する２つの光が互いに反対位相になるように、ガラス板１６を動かして第２光路の光路長を調整する。この調整は、光検出器１０で検出される光強度が最小になる位置にガラス板１６を動かすことで行う。

次に、ＢＳ１５に入射する２つの光の各々の強度を一致させるために、λ／２板１２を回転させる。ＢＳ１５に入射する２つの光の各々の強度を一致させるには、光検出器１０で検出される光強度が最小になる位置にλ／２板１２を回転すれば良い。

以上の工程を行うことにより、λ／２板１４を透過した光は、基準複合層試料Ｂを透過した光と反対位相で、且つほぼ同じ偏光方向及び強度になり、λ／２板１４を透過した光と基準複合層試料Ｂを透過した光は干渉して弱め合う。そして、この干渉による干渉光が光検出器１０で検出される。尚、光検出器１０のノイズや実験室の明るさによるノイズ等により、ＢＳ１５に入射する２つの光は全く同じにはなっていないため、ここで検出された干渉光は零にはなっていない。

次に、図６に示すように、設置部１８に設置していた基準複合層試料Ｂを被検査複合層試料Ｃに交換する。そして、被検査複合層試料Ｃに対し、基準複合層試料Ｂと同じ条件で光源１からの光が入射するように、被検査複合層試料Ｃを回転させる。同じ条件とは、被検査複合層試料Ｃの透過軸と光源１からの光の偏光方向との成す角が、基準複合層試料Ｂの透過軸と光源１からの光の偏光方向との成す角と同じになることを言う。光検出器１０で検出される光強度が最小となるときが上記同じ条件を満たすときである。このため、光検出器１０で検出される光強度が最小となる位置に被検査複合層試料Ｃを回転させる。これにより、λ／２板１４を透過した光と、被検査複合層試料Ｃを透過した光とがＢＳ１５において反対位相で干渉し、その干渉光が光検出器１０で検出される。

これら検出された２つの干渉光の光強度の差分を求めると、ノイズ成分はキャンセルされ、その値は数６で示すような値になる。この値に基づいて、角度α_２と角度α_３との相対関係を算出することができる。又、角度α_２が既知の場合は、角度α_３を直接算出することもできる。

以上のように、本実施形態によれば、基準複合層試料Ｂを透過した光と反対位相で且つほぼ同じ偏光方向及び強度の光を、ガラス板１６とλ／２板１２，１４によって生成することができるため、第一実施形態と同様に被検査複合層試料Ｃの光学軸のずれ角度を正確に算出することができ、この算出値を被検査複合層試料の検査に利用することができる。

複合層試料の一例である偏光板加工された光学補償フイルムの概略構成を示す断面図本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図本発明の第一実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図本発明の第二実施形態を説明するための複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置の概略構成を示す図

符号の説明

１光源
４ビームスプリッタ
３，７複合層試料の設置部
５ガラス板
６，８ミラー
９ λ／２板
１０光検出器
Ａ，Ｂ基準複合層試料
Ｃ被検査複合層試料
ａ保護フイルム
ｂ偏光子
ｃ光学補償フイルム

Claims

光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれを検査する複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
基準となる前記複合層試料である基準複合層試料を透過した光源からの第１の光と偏光状態及び強度がほぼ等しく且つ反対位相の第２の光を生成する第２の光生成工程と、
前記第１の光と前記第２の光を干渉させる第１の干渉工程と、
前記第１の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第１の干渉光検出工程と、
検査対象となる前記複合層試料である被検査複合層試料を前記基準複合層試料と同一条件で透過した前記光源からの第３の光と、前記第２の光とを干渉させる第２の干渉工程と、
前記第２の干渉工程によって干渉した干渉光を検出する第２の干渉光検出工程と、
前記第１の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度と、前記第２の干渉光検出工程で検出された干渉光の強度との差分に基づいて、前記光学軸ずれを算出する光学軸ずれ算出工程とを含む複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
請求項１記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記複合層試料は、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
請求項２記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記第２の光生成工程では、前記基準複合層試料（以下、第１基準複合層試料という）の偏光子の透過軸と、前記第１基準複合層試料とは別の基準となる基準複合層試料（以下、第２基準複合層試料という）の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となるように、前記光源からの光が通る２つの光路を有する干渉計の一方の光路上に前記第１基準複合層試料を設置し、他方の光路上に前記第２基準複合層試料を設置し、該設置後、前記第１基準複合層試料を透過した前記第１の光と前記第２基準複合層試料を透過した光とが互いに反対位相で干渉するように、前記一方の光路の光路長と、前記第１基準複合層試料を透過した前記第１の光の偏光方向及び前記第２基準複合層試料を透過した光の偏光方向の少なくとも一方とを調整することで、前記第２基準複合層試料を透過した光を前記第２の光として生成し、
前記第２の干渉工程では、前記一方の光路上に設置した前記第１基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記第２基準複合層試料と同一条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第２の光と前記第３の光を干渉させる複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
請求項３記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記同一条件とは、前記第２基準複合層試料の偏光子の透過軸と前記被検査複合層試料の偏光子の透過軸のそれぞれと、前記光源からの光の偏光方向とのなす角が同一となる状態である複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
請求項１又は２記載の複合層試料の光学軸ずれ検査方法であって、
前記第２の光生成工程は、前記光源からの光が通る２つの光路を有する干渉計の一方の光路上に、前記基準複合層試料を、前記光源からの光が所定条件で入射されるように設置し、該設置後、前記他方の光路を通過する光と前記基準複合層試料を透過した前記第１の光とが反対位相となり、且つ、それぞれの光の偏光方向及び強度がほぼ一致するように前記干渉計を設定することで、前記他方の光路を通過する光を前記第２の光として生成し、
前記第２の干渉工程は、前記一方の光路上に設置した前記基準複合層試料を前記被検査複合層試料に変更し、前記被検査複合層試料に前記所定条件で前記光源からの光が入射されるように、前記被検査複合層試料を動かして、前記第２の光と前記第３の光を干渉させる複合層試料の光学軸ずれ検査方法。
光学軸を有する素子を、前記光学軸が一致するように複数積層して構成された複合層試料における前記複数の素子が有する光学軸同士のずれの検査を支援する複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
光源と、
前記光源からの光を２つに分離し、前記光の光路を第１光路と第２光路に分離する分離手段と、
前記２つの光を結合する結合手段と、
前記結合手段によって結合された光を検出する光検出手段と、
前記第１光路上に前記複合層試料を設置するための第１の設置部と、
前記第２光路上に前記複合層試料を設置するための第２の設置部と、
前記第２光路上に設置され、前記結合手段で結合される２つの光が互いに反対位相となるように、前記第２光路の光路長を調整するための光路長調整素子と、
前記第２の設置部と前記結合手段との間の前記第２光路上に設置され、前記結合手段で結合される２つの光の各々の偏光方向が一致するように、前記第２光路を通過する光の偏光方向を調整するための偏光方向調整素子とを備える複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。
請求項６記載の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
前記第１の設置部及び前記第２の設置部の少なくとも一方が、前記複合層試料の光学軸を変位可能に構成される複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。
請求項６又は７記載の複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置であって、
前記複合層試料は、偏光子と光学フイルムとを積層し、前記偏光子の透過軸と前記光学フイルムの光学軸が一致するように構成されたものである複合層試料の光学軸ずれ検査支援装置。