JP2008020231A - 光学主軸分布測定方法および光学主軸分布測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複屈折材料からなる偏光層が可視光を遮蔽する層と共に積層された光学積層体に対して、偏光層の光学主軸分布を精度良く簡便に測定することが可能な光学主軸分布測定方法および光学主軸分布測定装置を提供すること。
【解決手段】偏光層３５と可視光遮蔽層３１との積層構造を有する光学積層体１９に対して、偏光層３５における層内の光学主軸分布を求める光学主軸分布測定方法であって、偏光層３５の吸収ピーク波長帯域が含まれるとともに他の層に対しては透過する赤外光を、特定の偏光方向の直線偏光光に設定して光学積層体１９に照射し、赤外光が照射された光学積層体１９からの透過光量を測定し、透過光量値と赤外光の直線偏光方向に基づいて、偏光層３５の光学主軸を求めるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光特性を有する光学積層体の光学主軸分布検査方法および光学主軸分布測定装置に関し、特に、位相差フィルムなどの偏光層に対する光学主軸分布が可視光で検出困難となる場合の測定技術に関する。

液晶ディスプレイ装置の表示部となる液晶パネルは、位相差フィルムのような一定の方向に光学主軸を持つ光学フィルムを偏光板と貼着した光学積層体を有している。これら光学フィルムと偏光板は、光学フィルム光学主軸と偏光板透過軸が重なり合うように貼り合わされた状態にしてからパネルにセットされる。ところが、工程上の問題等から、光学主軸と透過軸が完全には重なり合わず、微小にずれることが起こり得る。このような不良個所を有する光学積層体を液晶パネルに使用すると、液晶パネルの黒状態のときに光がその不良個所から抜け出して出射され、その結果、パネルの隅部が薄く光る等の輝度ムラが発生してパネルの表示品質の低下を招くという問題を生じた。

また、上記のような光学主軸と透過軸とのずれは、光学フィルムと偏光板との光学積層体の単体検査では検出されなくとも、液晶パネルセット後に光学フィルムへの応力負荷が起因して初めて現れる場合もある。光学フィルムは粘着剤で貼り合わされており、貼り合わせ加工後のパネルへの締め付けや温湿度等の環境条件によって、光学フィルムに応力がかかることがあり、光学主軸やリターデーション値に変動が生じる。液晶パネルにおいては、これに起因する輝度ムラも問題となっている。応力起因の光学特性変化は一般的に光学主軸方向のズレとして現れるので、フィルム各層の光学主軸分布を正確に検出することでその評価が可能となる。しかし、応力が起因する場合は、セットしたパネルを分解し、フィルムを液晶セルから剥がして単体に戻すと、応力緩和によりムラ要因が検出されなくなるため、液晶パネルにフィルムがセットされた状態のまま各フィルムの光学特性を測定する必要がある。そのため、測定環境に制約があるので、測定装置を簡素に構成する必要があった。そのような光学異方性を有する材料の光学特性を検査する手段はよく知られており、例えば、レターデーション値や光学主軸の方向等の複屈折特性を測定する手段が特許文献１に、偏光板＋位相差フィルム形態のフィルム光学特性を測定する手段が、特許文献２に記載されている。
特開平１１−２１１６５６号公報 特開平８−１５２３９９号公報 西岡利勝、寺前紀夫 編著，「実用分光法シリーズ 顕微赤外分光法」，アイピーシー出版，pp.43-45

しかしながら、上述した光学積層体には可視域の光を吸収する偏光板が含まれるため、従来の可視光域における光学特性測定では、例えば偏光板と光学フィルムとの内側に配置された層に対しては測定することができない。そのため、上記の光学積層体の光学主軸のズレを全ての層に対して測定することができず、積層状態における光学的な品質管理が困難な状況となっていた。特に、特許文献２に記載の技術では、偏光板吸収軸と位相差フィルム光学軸とのなす角が１５度以上と大きい場合にのみ測定が有効となるもので、これより小さい角度であると精度よく測定することができなかった。
一方、配向したＰＥＴフィルムの配向斑を調べる際に、偏光した赤外光を使って広い面積のマッピングやイメージングを行い、その結果から不都合を同定する技術が非特許文献１に記載されている。この方法によれば、可視光では得られない情報が赤外光によって得られることになる。しかし、赤外光による測定結果から、各イメージ領域のスペクトルに基づきデータ処理する必要があり、光学主軸方向の特定には多大な労力が必要となる。また、複数の偏光層を有する多層積層構造それぞれに対して光学主軸を測定することはできないものであった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複屈折材料からなる偏光層が可視光を遮蔽する層と共に積層された光学積層体に対して、偏光層の光学主軸分布を精度良く簡便に測定することが可能な光学主軸分布測定方法および光学主軸分布測定装置を提供することを目的とする。

ポリマー光学補償フィルムのような光学積層体は、一般的に近赤外〜赤外域に吸収ピークを持つ。吸収要因としては、フィルムの主構成要素のポリマー自身、あるいは、主に光学特性を微調製するために加えられる添加剤が挙げられる。光学補償フィルムは可視域での光学異方性発現の目的で、製膜後、延伸されることがしばしばある。この延伸によりポリマーが一方向に配列したり、棒状の添加剤がポリマー配列に沿って配向したりする。これにより近赤外〜赤外域吸収ピークには、直線偏光の方位角度に依存する特性が現れる。
本願発明は、このような赤外域での直線偏光の吸収方位と可視域での光学異方性方位が一致することを見出し、近赤外光〜赤外光による光学測定によって可視域での光学異方性を推定する手法を確立したことに特徴を有する。
即ち、本発明の上記目的は、下記構成により達成されるものである。

（１） 偏光層と可視光遮蔽層との積層構造を有する光学積層体に対して、前記偏光層における層内の光学主軸分布を求める光学主軸分布測定方法であって、
前記偏光層の吸収ピーク波長帯域が含まれるとともに他の層に対しては透過する赤外光を、特定の偏光方向の直線偏光光に設定して前記光学積層体に照射し、
前記赤外光が照射された前記光学積層体からの透過光量を測定し、
前記透過光量値と前記赤外光の直線偏光方向に基づいて、前記偏光層の光学主軸を求めることを特徴とする光学主軸分布測定方法。

この光学主軸分布測定方法によれば、測定対象の偏光層が赤外光を吸収し、その他の層が赤外光を透過するとともに可視光を透過させない光学積層体を測定する場合、特定の角度に直線偏光された赤外光を光学積層体に照射し、照射された赤外光の光学積層体からの透過光量を測定し、この測定された透過光量値と赤外光の直線偏光方向とに基づいて、測定対象の偏光層の光学主軸を決定することにより、可視光を遮蔽する可視光遮蔽層を含む光学積層体に対して、偏光層の光学主軸分布を赤外光を用いてＳ／Ｎ比が高い状態で精度良く簡便に測定することができる。したがって、可視光域では偏光方向が測定ができなかった光学積層体に対しても光学主軸を精度良く測定することが可能となる。

（２） （１）記載の光学主軸分布測定方法であって、
前記光学積層体に照射する赤外光の偏光方向を、直線偏光子を回転させることで任意の方向に設定することを特徴とする光学主軸分布測定方法。

この光学主軸分布測定方法によれば、直線偏光子を回転させることで偏光方向を任意の方向に設定することができる。

（３） （１）記載の光学主軸分布測定方法であって、
前記光学積層体に照射する赤外光の偏光方向を、波長板を回転させることで任意の方向に設定することを特徴とする光学主軸分布測定方法。

この光学主軸分布測定方法によれば、波長板を回転させることで偏光方向を任意の方向に設定することができる。

（４） （１）〜（３）のいずれか１項記載の光学主軸分布測定方法に基づいて、互いに異なる分光吸収特性を有する複数の偏光層をそれぞれ測定する光学主軸分布測定方法であって、
測定対象でない偏光層に対しては透過し、測定対象とする偏光層の吸収ピーク波長帯域を中心波長に設定された特定波長の光を前記光学積層体に照射して、該光学積層体からの透過光量を測定することを前記複数の偏光層の数だけ繰り返し、前記複数の偏光層それぞれに対して光学主軸を求めることを特徴とする光学主軸分布測定方法。

この光学主軸分布測定方法によれば、、互いに異なる分光吸収特性を有する複数の偏光層をそれぞれ測定する際に、上記特定波長の光を光学積層体に照射して、光学積層体からの透過光量を測定することを複数の偏光層の数だけ繰り返すことで、複数の偏光層それぞれに対して光学主軸を求めることができる。つまり、光学積層体に照射する光の波長を、測定しようとする層の吸収波長帯に設定することにより、複数の偏光層それぞれの光学主軸分布を個別に求めることができる。

（５） 偏光層と可視光遮蔽層との積層構造を有する光学積層体に対して、前記偏光層における層内の光学主軸分布を求める光学主軸分布測定装置であって、
特定の波長域の赤外光を出力する赤外光照射手段と、
前記赤外光を特定の偏光方向の直線偏光光に設定して前記光学積層体に照射する偏光方向設定手段と、
前記赤外光が照射された前記光学積層体からの透過光量を測定する透過光量測定手段と、
前記透過光量値と前記赤外光の直線偏光方向に基づいて、前記偏光層の光学主軸を求める演算手段と、を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定装置によれば、測定対象の偏光層が赤外光を吸収し、その他の層が赤外光を透過するとともに可視光を透過させない光学積層体を測定する場合、特定の角度に直線偏光された赤外光を光学積層体に照射し、照射された赤外光の光学積層体からの透過光量を測定し、この測定された透過光量値と赤外光の直線偏光方向とに基づいて、測定対象の偏光層の光学主軸を決定することにより、可視光を遮蔽する可視光遮蔽層を含む光学積層体に対して、偏光層の光学主軸分布を赤外光を用いてＳ／Ｎ比が高い状態で精度良く簡便に測定することができる。したがって、可視光域では偏光方向が測定ができなかった光学積層体に対しても光学主軸を精度良く測定することが可能となる。

（６） （５）記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記光学積層体に対する前記赤外光の照射領域を変更する照射位置変更手段を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定装置によれば、光学積層体の全領域を連続して測定することが可能となり、大面積で光学主軸分布を測定できるとともに、自動化も容易にでき、測定時間も短縮される。

（７） （５）又は（６）記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記赤外光照射手段が、光源と、該光源からの光を波長選択する干渉フィルタを備え、
前記偏光方向設定手段が、前記干渉フィルタからの所定波長帯域の透過光を直線偏光光にする直線偏光子を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定装置によれば、干渉フィルタによって光源からの光を測定対象の偏光層の吸収ピーク波長帯域の光とし、直線偏光子によって直線偏光光に変換することで、任意の波長への切り換えと、直線偏光光化が簡単に行える。

（８） （５）又は（６）記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記赤外光照射手段が、レーザ光源と、該レーザ光源からの光を受け、その１次回折光を前記レーザ光源に戻して共振器を形成する回折格子とを備え、
前記偏光方向設定手段が、前記回折格子からの０次回折光の直線偏光方向を変化させる波長板を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定装置によれば、回折格子とレーザ光源との間で共振器が形成されるリトロ配置とされて、レーザ光源の安定発振が実現される。また、波長板により出射されるレーザ光の偏光方向が任意に設定できる。

（９） （５）又は（６）記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記赤外光照射手段が、光源と、該光源からの光を波長選択する回折格子と、該回折格子からの所定波長帯域の回折光の直線偏光方向を変化させる波長板と、を有することを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定方法によれば、回折格子の設置角に応じて光源からの光から特定波長を取り出し、波長板の回動によって直線偏光方向を変化させることができる。

（１０） （８）又は（９）記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記回折格子と前記波長板との間に、直線偏光消光比を高める偏光子を介装したことを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定装置によれば、偏光子を介装することで、直線偏光消光比を高めることができる。この場合の偏光子としては、たとえば、グラントムソンプリズム偏光子等が好適である。

（１１） （５）〜（７）のいずれか１項記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記透過光量測定手段が、エリアセンサであることを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定方法によれば、透過光量測定手段にエリアセンサを用いることにより、撮像領域の透過光量を一度に検出することができ、広範囲な領域を高速に測定することができる。

（１２） （５）〜（１１）のいずれか１項記載の光学主軸分布測定装置であって、
前記赤外光域の波長が、７７０ｎｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とする光学主軸分布測定装置。

この光学主軸分布測定方法によれば、波長７７０ｎｍ〜１ｍｍの範囲の近赤外-赤外光により測定が行える。

本発明の光学主軸分布測定方法及び光学主軸分布測定装置によれば、複屈折材料からなる偏光層が可視光遮蔽層と共に積層されて、可視光域では測定ができなかった偏光層を備えた光学積層体に対して、赤外光を用いることで偏光層の光学主軸分布をＳ／Ｎ比が高い状態で精度良く測定することができる。また、複数の偏光層が積層された光学積層体に対しても各偏光層の光学主軸を個別に測定することが可能となる。

以下、本発明に係る光学主軸分布測定方法および光学主軸分布測定装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光学主軸分布測定装置のブロック構成図である。
本実施形態における光学主軸分布測定装置１００は、赤外線照射手段としてのハロゲンランプ或いは赤外線光源などの光源１１と、光源１１からの光を平行光に変換するコリメートレンズ１３と、測定対象に応じて抽出する波長帯を選択する干渉フィルタ１５と、自動回転機構付きのホルダーに設置され入射される光を直線偏光光に変換するワイヤーグリッド偏光子１７と、光学積層体１９を光源１１からの光路に対して相対移動させるためのステージ２１と、光学積層体１９からの透過光を検出する透過光量測定手段としての近赤外ＣＣＤカメラ（以降はカメラと称する）２３を備えている。また、光学主軸分布測定装置１００はさらに、ステージ２１およびワイヤーグリッド偏光子１７の回動を駆動制御するとともにカメラ２３からの出力信号を演算処理する制御演算部２５と、制御演算部２５に接続されたデータ記憶部２７と、光学積層体１９を構成する各層の吸収波長等を記憶する各層情報記憶部２９とを備える。制御演算部２５、各層情報記憶部２９は演算手段として構成される。

図２に光学積層体の層構成例を示した。
光学積層体１９は、可視光遮蔽層である偏光板３１と、粘着層３３、及び偏光層の一つとしての光学補償フィルタ３５との積層体である。本実施形態においては、光学補償フィルタ３５は、特開2005-352138の記載に従い製作されたものであり、また、偏光板３１と粘着層３３は、(株)美舘イメージングの直線偏光板ＭＬＰＨ−Ｓを用いた。なお、偏光板３１の表面には可視光から赤外光に対して透明な保護膜（ＴＡＣ）３７，３９が設けられている。

光学補償フィルタ３５は、波長λａ＝890 nmの赤外光に吸収ピークがある。そして、粘着材層３３と偏光板３１は波長λａの赤外光を透過する。換言すると、粘着材層３３は波長λａの赤外光に何ら光学的作用を及ぼさない。また、可視光は光学補償フィルタ３５と粘着材層３３を透過するが、偏光板３１はこれを遮光する。したがって、光学積層体１９は、可視光のみでは光学補償フィルタ３５と偏光板３１を分離して偏光方向を検出できない構成となっている。

本光学主軸分布測定装置１００は、従来からの可視光による測定に代えて、赤外光を用いて光学異方性を測定することにより、可視光のみでは測定し得なかった積層構造においても、偏光層における直線偏光の吸収方位を精度良く検出可能にしたことに特徴を有している。

ここで、光学主軸分布測定装置１００により、光学積層体１９の測定対象となる偏光層の光学主軸を測定する手順を説明する。なお、本明細書においては、一般に、複屈折性を有する材料には、屈折率が最大になる方向と最小になる方向の２つの光学主軸が互いに直交して存在するが、本明細書において「光学主軸」とは、屈折率が最大になる方向を指す。

まず、測定に先立ち、光学積層体１９の光学補償フィルタ３５の吸収波長スペクトル情報を各層情報記憶部２９に保存しておく。そして、光学積層体１９を、図１に示すように、ステージ２１に載置する。このとき、偏光板３１が光路後方となるカメラ２３側に対面する側にする。

そして、光源１１からの出射光をコリメートレンズ１３で直径１０ｃｍの平行光Ｌに変換する。平行光Ｌの光路上に配置された干渉フィルタ１５により、所望の赤外波長の光を抽出する。切り出す光の波長帯は、光学積層体１９の測定対象とする偏光層に応じて決定する。つまり、各層情報記憶部２９から測定対象となっている偏光層の吸収波長を参照し、適当な吸収ピークの波長帯域を設定し、この波長帯域の光を透過させるように干渉フィルタ１５を調整・交換する。波長帯域の幅は、測定対象の偏光層の吸収ピークの幅に応じて調整するが、例えば吸収ピークの中心値±５ｎｍに設定するとよい。

なお、干渉フィルタ１５は、赤外領域７７０ｎｍ〜１ｍｍの波長帯域を調整可能であり、特に近赤外領域７７０ｎｍ〜２５００ｎｍの波長帯域に高精度で設定できる機能を有する。また、干渉フィルタ１５は、図示はしないが回転板内の周上に異なる波長帯域の干渉フィルタを複数配置して、いずれかの干渉フィルタを選択的に光路に合わせる機構など、交換自在となる機構に組み込まれたものであってもよい。

干渉フィルタ１５を透過した光は、ワイヤーグリッド偏光子１７に入射し、直線偏光光へ変換される。これにより、干渉フィルタ１５で近赤外光に波長選択され、ワイヤーグリッド偏光子１７で直線偏光光にされた光は、光学積層体１９に照射される。

ここで、ワイヤーグリッド偏光子１７は、測定に先だって回転角度を調整する必要がある。近赤外直線偏光光は、光学積層体１９を透過後、カメラ２３で検出されるが、予め、カメラ２３で光検出しながらワイヤーグリッド偏光子１７を回転させ、カメラ２３のＳ／Ｎが最良の光量となる角度で固定する。この作業は手動で実施してもよいが、カメラ２３からの出力に基づいて制御演算部２５によって自動設定することも可能である。

以上が測定の準備工程である。次に、光学主軸の測定手順を説明する。
光学積層体１９は、平行光の光路垂直平面内で平行移動可能な不図示のサンプルホルダーに固定され、１０ｃｍ角の領域を照射領域としてセットされる。
次に、ワイヤーグリッド偏光子１７から出射される近赤外直線偏光光を光学積層体１９の所望の照射領域に照射し、光学積層体１９からの透過光をカメラ２３で検出する。カメラ２３はエリアセンサであるので、一回の撮影で１０ｃｍ角の領域の透過光量が一度に画像データとして得られる。そして、ステージ２１を駆動して光学積層体１９の照射領域を光軸に対して相対移動させ、光学積層体１９の全面にわたって近赤外直線偏光光を走査する。その走査による移動先の各撮影ポイントで、カメラ２３により撮影した画像データは、データ記憶２７に一旦保存される。カメラ２３は、エリアセンサであることにより、広範囲な領域の透過光量を高速に測定することができる。また、上記のようにステージ２１を駆動して照射領域を変更することで、光学積層体の全領域を連続して測定することが可能となり、大面積で光学主軸分布を連続測定できるとともに、自動化が容易にでき、測定時間も短縮される。

撮影を行った各ポイントの画像データは、制御演算部２５から呼び出され、近赤外直線偏光光の面内光量の不均一性を補正する等の前処理を施した後に合成される。すなわち、複数の異なる位置を撮影した画像データ同士を繋ぎ合わせ、一枚の合成画像を生成する。

得られた合成画像は、その画像データ値（透過光強度）が光学積層体１９に入射する直線偏光光の偏光方向からのずれの度合いを表し、強度が強い程ずれが小さく、強度が弱い程ずれが大きい。したがって、制御演算部２５は、合成画像の透過光強度を、ワイヤーグリッド偏光子１７により設定した直線偏光方向からのずれ角に換算して、光学主軸の２次元マップを作成し、出力する。この２次元マップの出力結果は、光学補償フィルタ３５の光学主軸を表している。

図３は、測定された光学主軸の２次元マップの一例であり、光学補償フィルムの光学主軸のそれぞれ基準とする偏光方向からのずれ角の大きさを示す主軸方向分布図である。
図３に示されるように、光学補償フィルムの光学主軸の分布は、縦方向に同じ主軸方向である傾向があり、撮影領域左側がワイヤーグリッド偏光子１７の基準偏光方向と一致し、右側に離れるにつれて基準偏光方向からのずれ量が増加する分布となっている。つまり、撮影領域内における平均的な光学主軸は縦方向にあることがわかり、縦方向に延伸されたことが予想できる。

また、光学主軸の測定対象とする偏光層が複数存在する場合は、その測定対象の偏光層が、互いに異なる分光吸収特性を有するときに測定が可能となる。複数の偏光層のうち、特定の偏光層に対して光学主軸を測定するには、光学積層体１９に照射する光を、測定対象とするいずれかの偏光層に対する吸収ピーク波長帯域を中心波長に設定した特定波長光とし、この特定波長光を光学積層体１９に照射して透過光量を測定する。なお、この特定波長光は、測定しない他の偏光層の吸収波長ではないことが条件となる。この方法によれば、複数の偏光層それぞれの光学主軸分布を順次個別に求めることができる。

以上のように、光学主軸分布測定装置１００によれば、従来測定が行えなかった複数の複屈折材料が積層された偏光層を有する光学積層体１９に対して、各偏光層の光学主軸分布をＳ／Ｎ比が高い状態で精度良く測定することができる。また、得られた光学主軸分布の２次元マップを偏光層毎に比較すれば、特定の位置の偏光方向のずれが定量的に求められる。

したがって、上記の光学積層体１９の場合、偏光板３１と光学補償フィルム３３や他の図示しない偏光層の光学主軸方向が、偏光板３１の偏光方向にどの程度一致しているかを定量評価することができ、その測定結果に応じて光学積層体１９の良否判定が行え、製品の信頼性を向上させることができる。

次に、本発明に係る光学主軸分布測定装置の第２実施形態を説明する。
図４に本実施形態の光学主軸分布測定装置のブロック構成図を示した。
本実施形態において図１に示す第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付与することで、その説明は省略するものとする。
本実施形態の光学主軸分布測定装置２００では、近赤外〜赤外域のいずれかの波長の光を出射するＬＤ光源１２と、ＬＤ光源１２からの出射光の集光や拡散を防止するコリメートレンズ４０と、一次回折光をＬＤ光源１２に戻し、ＬＤ光源１２との間で共振器を構成する反射型回折格子４１と、により外部共振器型半導体レーザ装置４３を構成している。これにより、ＬＤ光源１２からの０次回折光である出射光Ｌを直径２ｍｍの平行光としている。

外部共振器型半導体レーザ装置４３からの出射光の波長帯域幅は、測定対象の吸収ピーク幅に依存して調整するが、ここでは中心波長に対して±０．１ｎｍに設定する。中心波長は測定対象に応じて設定するので、事前に測定し各層情報記憶部２９に保存された測定対象の吸収波長を参照し、特定の吸収ピークの波長を中心波長とするように、ＬＤ光源１２を選定する。また、ＬＤ光源１２をそのまま用いて波長を変換するには、光路途中に固体結晶体などの波長変換素子を介装する等の常套手段が用いられる。

或いは、近赤外〜赤外域の波長の光を出射するＬＥＤ光源を用い、反射型回折格子により特定の波長成分を、回折格子の角度調整により選択して出射する構成としてもよい。この場合には、測定対象の種類を選択すると、中心波長が自動的に設定され、反射型回折格子が適切な傾斜角度に回動するような回動機構を設けておくことが好ましい。この場合の光学系としては、図４に示す構成に上記回動機構をさらに設ける点以外は、同様の構成とすることができる。

図４の構成の外部共振器型半導体レーザ装置４３からの出射光は、通常、直線偏光光であるが、後段のグラントムソンプリズム直線偏光子４７によって直線偏光消光比が高められる。グラントムソンプリズム直線偏光子４７からの透過光は、λ／２板４９へ入射される。λ／２板４９は、自動回転機構付きのホルダーに設置されており、制御演算部２５からの指令により回動駆動されて、その直線偏光方向を自由に変更できる。λ／２板４９から出射される偏光方向の調整された直線偏光光は、光学積層体１９に照射されて、光学積層体１９を透過後、光電子増倍管５１により透過光光量が検出される。

ここで、λ／２板４９は、光学主軸の測定に先立って回転角度を調整しておく必要がある。この調整は、第１実施形態のワイヤーグリッド偏光子１７と同様に、光電子増倍管で光検出しながらλ／２板４９を回転させて、Ｓ／Ｎが最良の光量となる角度で固定する作業となる。なお、この作業は制御演算部２５によって自動で行うことも可能である。

以上の準備工程の後に、次に示す手順で光学主軸を測定する。
光学積層体１９は、直線偏光光の光路垂直平面内で平行移動可能な不図示のサンプルホルダーに固定される。
次に、外部共振器型半導体レーザ装置４３からの直線偏光光を、グラントムソンプリズム直線偏光子４７とλ／２板４９を通して光学積層体１９に照射し、光学積層体１９からの透過光を光電子倍増管５１で検出する。そして、ステージ２１を駆動して光学積層体１９の照射領域を光軸に対して相対移動させ、光学積層体１９の全面にわたって直線偏光光を走査する。光電子倍増管５１からの検出信号は、データ記憶部２７に一旦保存される。

これら各走査位置における検出信号は、制御演算部２５から呼び出され、適宜な補正処理等を施した後に第１実施形態で説明した合成画像に相当する画像データが形成される。

得られた画像データは、その画像データ値（透過光強度）が光学積層体１９に入射する直線偏光光の偏光方向からのずれの度合いを表し、強度が強い程ずれが小さく、強度が弱い程ずれが大きい。したがって、制御演算部２５は、合成画像の透過光強度を、λ／２板４９により設定した直線偏光方向からのずれ角に換算して、光学主軸の２次元マップを作成し、出力する。この２次元マップの出力結果は、光学補償フィルタ３５の光学主軸を表している。

以上説明したように、本実施形態の光学主軸分布測定装置２００によれば、複屈折材料からなる偏光層が複数積層された積層体に対して、各偏光層の光学主軸分布をＳ／Ｎ比が高い状態で精度良く測定することができ、可視光域では測定ができなかった偏光層を有する光学積層体に対しても光学主軸を測定することができる。
また、複数の偏光層が積層された場合でも、前述同様に、各偏光層を前述の波長を変更して各々を測定することで各偏光層の光学主軸を求めることができる。

本発明に係る光学主軸分布測定装置のブロック構成図である。 光学積層体の層構成例を示す断面図である。 測定された光学主軸の２次元マップの一例を示した。（ａ）は光学補償フィルムの光学主軸、（ｂ）は接着剤層の光学主軸のそれぞれ基準とする偏光方向からのずれ角の大きさを示す主軸方向分布図である。 本実施形態の光学主軸分布測定装置のブロック構成図である。

符号の説明

１１，１２ 光源
１３ コリメートレンズ
１５ 干渉フィルタ
１７ ワイヤーグリッド偏光子
１９ 光学積層体
２１ ステージ
２３ 近赤外ＣＣＤカメラ
２５ 制御演算部２５
２７ データ記憶部
２９ 各層情報記憶部
３１ 偏光板
３３ 接着剤層
３５ 光学補償フィルタ
４１ 反射型回折格子
４３ 外部共振型半導体レーザ
４５ θステージ
４７ グラントムソンプリズム
４９ λ／２板
５１ 光電子倍増管
１００，２００ 光学主軸分布測定装置

Claims (12)

1. 偏光層と可視光遮蔽層との積層構造を有する光学積層体に対して、前記偏光層における層内の光学主軸分布を求める光学主軸分布測定方法であって、
   前記偏光層の吸収ピーク波長帯域が含まれるとともに他の層に対しては透過する赤外光を、特定の偏光方向の直線偏光光に設定して前記光学積層体に照射し、
   前記赤外光が照射された前記光学積層体からの透過光量を測定し、
   前記透過光量値と前記赤外光の直線偏光方向に基づいて、前記偏光層の光学主軸を求めることを特徴とする光学主軸分布測定方法。
2. 請求項１記載の光学主軸分布測定方法であって、
   前記光学積層体に照射する赤外光の偏光方向を、直線偏光子を回転させることで任意の方向に設定することを特徴とする光学主軸分布測定方法。
3. 請求項１記載の光学主軸分布測定方法であって、
   前記光学積層体に照射する赤外光の偏光方向を、波長板を回転させることで任意の方向に設定することを特徴とする光学主軸分布測定方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光学主軸分布測定方法に基づいて、互いに異なる分光吸収特性を有する複数の偏光層をそれぞれ測定する光学主軸分布測定方法であって、
   測定対象でない偏光層に対しては透過し、測定対象とする偏光層の吸収ピーク波長帯域を中心波長に設定された特定波長の光を前記光学積層体に照射して、該光学積層体からの透過光量を測定することを前記複数の偏光層の数だけ繰り返し、前記複数の偏光層それぞれに対して光学主軸を求めることを特徴とする光学主軸分布測定方法。
5. 偏光層と可視光遮蔽層との積層構造を有する光学積層体に対して、前記偏光層における層内の光学主軸分布を求める光学主軸分布測定装置であって、
   特定の波長域の赤外光を出力する赤外光照射手段と、
   前記赤外光を特定の偏光方向の直線偏光光に設定して前記光学積層体に照射する偏光方向設定手段と、
   前記赤外光が照射された前記光学積層体からの透過光量を測定する透過光量測定手段と、
   前記透過光量値と前記赤外光の直線偏光方向に基づいて、前記偏光層の光学主軸を求める演算手段と、を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
6. 請求項５記載の光学主軸分布測定装置であって、
   前記光学積層体に対する前記赤外光の照射領域を変更する照射位置変更手段を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
7. 請求項５又は請求項６記載の光学主軸分布測定装置であって、
   前記赤外光照射手段が、光源と、該光源からの光を波長選択する干渉フィルタを備え、
   前記偏光方向設定手段が、前記干渉フィルタからの所定波長帯域の透過光を直線偏光光にする直線偏光子を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
8. 請求項５又は請求項６記載の光学主軸分布測定装置であって、
   前記赤外光照射手段が、レーザ光源と、該レーザ光源からの光を受け、その１次回折光を前記レーザ光源に戻して共振器を形成する回折格子とを備え、
   前記偏光方向設定手段が、前記回折格子からの０次回折光の直線偏光方向を変化させる波長板を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
9. 請求項５又は請求項６記載の光学主軸分布測定装置であって、
   前記赤外光照射手段が、光源と、該光源からの光を波長選択する回折格子とを備え、
   前記偏光方向設定手段が、前記回折格子からの所定波長帯域の回折光の直線偏光方向を変化させる波長板を備えたことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
10. 請求項８又は請求項９記載の光学主軸分布測定装置であって、
    前記回折格子と前記波長板との間に、直線偏光消光比を高める偏光子を介装したことを特徴とする光学主軸分布測定装置。
11. 請求項５〜請求項７のいずれか１項記載の光学主軸分布測定装置であって、
    前記透過光量測定手段が、エリアセンサであることを特徴とする光学主軸分布測定装置。
12. 請求項５〜請求項１１のいずれか１項記載の光学主軸分布測定装置であって、
    前記赤外光域の波長が、７７０ｎｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とする光学主軸分布測定装置。