JP2012220381A - Measuring device for optical anisotropy parameter, measurement method and program for measurement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学異方性を有する試料の光学軸の方位及び異方性の大きさを測定する高額異方性パラメータ測定装置、測定方法及び測定用プログラムに関し、特に、液晶配向膜の検査等に用いて好適である。 The present invention relates to an expensive anisotropy parameter measuring apparatus, a measuring method, and a measurement program for measuring the orientation of an optical axis and the magnitude of anisotropy of a sample having optical anisotropy. It is suitable for use.
液晶ディスプレイは、表面に透明電極及び配向膜を積層した裏側ガラス基板と、表面にカラーフィルタ、透明電極及び配向膜を積層形成した表側ガラス基板が、スペーサを介して配向膜同士を向かい合わせ、その配向膜の隙間に液晶を封入した状態で封止されると共に、その表裏両側に偏光フィルタが積層された構造と成っている。 The liquid crystal display has a back glass substrate with a transparent electrode and alignment film laminated on the surface, and a front glass substrate with a color filter, transparent electrode and alignment film laminated on the surface, with the alignment films facing each other through a spacer, The liquid crystal is sealed in the gap between the alignment films, and a polarizing filter is laminated on both the front and back sides.
ここで、液晶ディスプレイが正常に動作するためには液晶分子が均一に同一方向に配列されている必要があり、配向膜が液晶分子の方向性を決定する。
この配向膜が液晶分子を整列させることができるのは、分子配向を有しているからであり、配向膜がその全面にわたって均一な分子配向を有していれば液晶ディスプレイに欠陥を生じにくく、分子配向の不均一な部分が存在すれば液晶分子の方向が乱れるため液晶ディスプレイが不良品となる。
すなわち、配向膜の品質はそのまま液晶ディスプレイの品質に影響し、配向膜に欠陥があれば液晶分子の方向性が乱れるため、液晶ディスプレイにも欠陥を生ずることになる。
Here, in order for the liquid crystal display to operate normally, the liquid crystal molecules must be uniformly arranged in the same direction, and the alignment film determines the directionality of the liquid crystal molecules.
This alignment film can align the liquid crystal molecules because it has molecular alignment. If the alignment film has a uniform molecular alignment over its entire surface, it is difficult to cause defects in the liquid crystal display. If there is an uneven part of the molecular orientation, the direction of the liquid crystal molecules will be disturbed, resulting in a defective liquid crystal display.
That is, the quality of the alignment film directly affects the quality of the liquid crystal display, and if there is a defect in the alignment film, the directionality of the liquid crystal molecules is disturbed, resulting in a defect in the liquid crystal display.
したがって、液晶ディスプレイを組み立てる際に、予め配向膜の欠陥の有無を検査して品質の安定した配向膜のみを使用するようにすれば、液晶ディスプレイの歩留りが向上し、生産効率が向上する。
そのため、配向膜の分子配向による光学異方性の光学軸の方向や異方性の大きさを簡便に測定したいと言う要請があり、本出願人は、分子配向による光学異方性を高速に測定する方法を提案した（特許文献１参照）。
Therefore, when assembling the liquid crystal display, if the alignment film is inspected for defects in advance and only the alignment film having a stable quality is used, the yield of the liquid crystal display is improved and the production efficiency is improved.
For this reason, there is a demand to easily measure the direction of the optical axis of the optical anisotropy due to the molecular orientation of the alignment film and the magnitude of the anisotropy. A measurement method was proposed (see Patent Document 1).
この方法は、液晶配向膜等の試料に対して入射光を斜めに照射し、その反射光の偏光状態を検出するもので、光学系あるいは試料ステージを回転して得られた反射光強度に基づいて、その測定点における光学軸の方向、異方性の大きさを測定しようとするものであり、異方性に対する感度が高く、測定時間も短いというメリットがある。 This method irradiates a sample such as a liquid crystal alignment film obliquely with incident light and detects the polarization state of the reflected light, and is based on the reflected light intensity obtained by rotating the optical system or the sample stage. Thus, it is intended to measure the direction of the optical axis and the magnitude of anisotropy at the measurement point, and has the advantages of high sensitivity to anisotropy and a short measurement time.
しかしながら、斜め方向から所定の入射角で光を照射する光学系では、反射光が入射角と同じ反射角で反射されるので、入射光及び反射光の光路を測定中心に対して両側に確保しなければならず、そのため測定装置が大型化するという問題があった。
しかも、光学系を回転させる場合には、その回転半径に応じた稼動域となる円形空間も確保しなければならないため、さらに、大型の設置空間が必要となる。
特に、液晶ディスプレイのマザーガラスの大きさは中小型液晶ディスプレイ用のものでも１辺２ｍ程度、大型液晶ディスプレイ用のものでは１辺３ｍを超えるため、マザーガラスの状態で限定された時間内に測定を行うためには、複数の測定装置を一次元又はマトリクス状に配置する必要があるため、測定装置を小型化したいという要請がある。
However, in an optical system that irradiates light at a predetermined incident angle from an oblique direction, the reflected light is reflected at the same reflection angle as the incident angle, so the optical paths of the incident light and the reflected light are secured on both sides with respect to the measurement center. Therefore, there is a problem that the measuring apparatus is increased in size.
In addition, when the optical system is rotated, a circular space serving as an operation area corresponding to the rotation radius must be secured, and thus a large installation space is required.
In particular, the size of the mother glass of the liquid crystal display is about 2m per side even for small and medium-sized liquid crystal displays, and over 3m per side for large liquid crystal displays. In order to perform the measurement, it is necessary to arrange a plurality of measuring devices in a one-dimensional or matrix form, and there is a demand for miniaturizing the measuring devices.
このため、試料の測定面に対して垂直に光を照射して光学異方性パラメータを測定することができれば、装置の小型化が可能となり、そのような測定装置も提案されている（特許文献２参照）。
図１１はこの測定装置３１を示す説明図で、光源となるレーザ３２からハーフミラー３３で反射された入射光を試料３４に対し垂直方向に照射すると共に、試料３４から垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラー３３を透過させて受光素子３５に導く光路が形成されており、入射光を斜めに照射しなくて良いので、装置３１の小型化が可能である。
For this reason, if the optical anisotropy parameter can be measured by irradiating light perpendicular to the measurement surface of the sample, the apparatus can be miniaturized, and such a measuring apparatus has also been proposed (Patent Literature). 2).
FIG. 11 is an explanatory view showing the
この測定装置３１では、レーザ３２とハーフミラー３３の間に固定偏光子Ｐが配されると共に、ハーフミラー３３と受光素子３５との間に検光子Ａが回転可能に配され、ハーフミラー３３と試料３４との間には、偏光子Ｐにより生成された直線偏光を回転させる１／２波長板３６が回動可能に設けられている。
In this
この場合、１／２波長板３６を１８０°回転させれば、試料３４に照射される直線偏光の入射方位が３６０°回転するので、１／２波長板を例えば５°ずつ停止させながら、検光子Ａを３６０°回転すれば、試料に照射される直線偏光の入射方位を１０°ずつ変化させたときの反射光の偏光状態を検出することができる。
そして、例えば、検光子Ａを１０°回転するごとに反射光強度測定すれば、検光子Ａの回転角θと反射光強度Ｒの関係に３６のデータが得られ、このデータに基づいてフーリエ解析を行うことにより、このときの直線偏光の入射方位φに対するひとつの位相差データを得ることができる。
In this case, if the half-
For example, if the reflected light intensity is measured every time the analyzer A is rotated by 10 °, 36 data are obtained in the relationship between the rotation angle θ of the analyzer A and the reflected light intensity R, and Fourier analysis is performed based on this data. By performing the above, one phase difference data for the incident direction φ of the linearly polarized light at this time can be obtained.
しかしながら、直線偏光の入射方位０〜３６０°に対する位相差データを得るためには、１／２波長板３６を例えば５°ずつ停止させながら０〜１８０°までの３６点について測定を行う必要があり、そのひとつの角度に対して検光子Ａを３６０°回転させて１０°ごとに３６のデータをとらなければならないので、検光子Ａを３６回転させて合計で３６×３６＝１２９６点のデータを取る必要があり、測定に時間がかかるだけでなく、その後の計算処理にも時間がかかり、実ラインに組み込めるようなものではない。
１／２波長板３６を１０°ずつ停止させ、検光子Ａの１０°ごとにデータを取れば、データ数は１８×１８＝３２４と１／４に減少するが、検光子Ａは結局１８回転させなければならないので、測定時間は１／２程度にしかならず、しかも、データ数が減った分、測定精度が低下するという問題がある。
However, in order to obtain phase difference data with respect to the
If the half-
そこで本発明は、入射光を試料に対して垂直に照射させることにより装置全体の小型化を図ると同時に、きわめて短時間で光学軸の向き及び異方性の大きさを測定できるようにすることを技術的課題としている。 Accordingly, the present invention aims to reduce the size of the entire apparatus by irradiating incident light perpendicularly to the sample, and at the same time, to measure the direction of the optical axis and the magnitude of anisotropy in a very short time. Is a technical issue.
この課題を解決するために、本発明は、試料の測定エリアに対して照射した入射光とその反射光の偏光状態の変化に基づいて当該試料の光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定する光学異方性パラメータ測定装置において、
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系と、受光素子により検出された反射光強度に基づいて光学異方性パラメータを算出する演算処理装置を備え、
前記測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配され、
前記演算処理装置は、１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（＋δ）と、１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（−δ）との差分ΔＲを算出し、前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき試料の光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定することを特徴としている。
In order to solve this problem, the present invention relates to the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy based on the change in the polarization state of the incident light irradiated on the measurement area of the sample and the reflected light. In an optical anisotropy parameter measuring apparatus for measuring
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror And an arithmetic processing unit that calculates an optical anisotropy parameter based on the reflected light intensity detected by the system and the light receiving element,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate that is rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis is ± δ (δ ≠ nπ / 4) with respect to the slow axis of the half-wave plate. , N is an integer) a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position,
The arithmetic processing unit is configured to detect the reflected light intensity R (+ δ) detected when the quarter-wave plate is rotated synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate to the initial position. A difference ΔR from the reflected light intensity R (−δ) detected when the rotation is synchronized with the half-wave plate from −δ is calculated, and based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR. It is characterized in that the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy are determined.
本発明に係る光学異方性測定装置は、光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系を備えている。
したがって、試料に対して垂直方向に入射光が照射されることとなり、斜めから入射光を照射する場合に比して、装置を小型化することができるだけでなく、光学系を回転させる必要がないので、そのスペースを確保する必要もない。
The optical anisotropy measurement apparatus according to the present invention irradiates incident light in a vertical direction to the measurement area from a laser serving as a light source via a half mirror, and reflects reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area. A measurement optical system that leads to the light receiving element via the half mirror is provided.
Therefore, the incident light is irradiated in the vertical direction with respect to the sample, and not only the apparatus can be downsized but also the optical system does not need to be rotated as compared with the case where the incident light is irradiated obliquely. Therefore, it is not necessary to secure that space.
レーザから照射された光は偏光子で直線偏光となり、１／２波長板でその直線偏光の偏光軸が回転され、遅相軸が±δずれて配された１／４波長板により楕円偏光に変換されて、試料に対して垂直方向に照射される。
その反射光に含まれる偏光成分のうち、偏光状態が変化していない偏光成分は、再び１／４波長板を通る際に直線偏光に戻され、１／２波長板を通過した時点で偏光子により生成された直線偏光と偏光軸が等しい直線編光に戻されるので、偏光子に対して直交ニコルの関係にある検光子でカットされるのに対し、偏光状態が変化した偏光成分は、元の直線偏光と異なる偏光状態になるので、検光子を透過して受光素子に達することとなり、光強度の変化として検出することができる。
光学異方性を有する試料表面からの反射光は、偏光成分が変化するため、その異方性に応じて光強度変化が検出されることとなる。
The light emitted from the laser becomes linearly polarized light by a polarizer, the polarization axis of the linearly polarized light is rotated by a half-wave plate, and becomes elliptically polarized light by a quarter-wave plate arranged with a slow axis shifted by ± δ. It is converted and irradiated in a direction perpendicular to the sample.
Among the polarized light components included in the reflected light, the polarized light component whose polarization state has not changed is returned to linearly polarized light when passing through the quarter-wave plate again, and when passing through the half-wave plate, the polarizer Since the linearly polarized light generated by the linear polarization is returned to the same linearly shaped light, the polarization component whose polarization state has been changed is cut by the analyzer having a crossed Nicols relationship with the polarizer. Therefore, the light passes through the analyzer and reaches the light receiving element, and can be detected as a change in light intensity.
Since the polarization component of the reflected light from the sample surface having optical anisotropy changes, the light intensity change is detected according to the anisotropy.
実際の測定に際しては、１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（＋δ）と、１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（−δ）とを測定する。
すなわち、ひとつの測定点について、１／４波長板の初期位置を＋δとしたときと、−δとしたときの２回について、１／２波長板を１８０°回転すると同時に、１／４波長板を３６０°回転させるだけで測定が完了する。
In actual measurement, the reflected light intensity R (+ δ) detected when the quarter-wave plate is rotated synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate is set to the initial position. The reflected light intensity R (−δ) detected when rotating in synchronization with the half-wave plate from −δ is measured.
That is, for one measurement point, when the initial position of the quarter wavelength plate is + δ and when it is set to −δ, the half wavelength plate is rotated by 180 ° and at the same time, the quarter wavelength plate The measurement is completed only by rotating 360 °.
次いで、反射光強度の差分ΔＲ＝Ｒ（＋δ）−Ｒ（−δ）を算出する。
すなわち、対称関係にある二つの楕円偏光の反射光に含まれる偏光状態の差分をとることにより、試料の光学異方性に起因する偏光状態の変化のみを抽出することができる。
そして、直線偏光の回転角と差分ΔＲの関係に基づき、試料の光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定することができる。
Next, the difference ΔR = R (+ δ) −R (−δ) of the reflected light intensity is calculated.
That is, by taking the difference between the polarization states included in the reflected light of two elliptically polarized lights having a symmetric relationship, it is possible to extract only the change in the polarization state caused by the optical anisotropy of the sample.
Based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR, the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy can be determined.
例えば、直線偏光の回転角をＸ軸とし、差分をＹ軸とするグラフを書けば、回転角が試料の光学軸の方向では差分ΔＲが０となるので、その回転角を読めば試料の光学軸の方向がわかる。
また、異方性が大きさは、差分ΔＲの高さ方向の振幅に反映されるので、差分の極大値又は極小値の大きさに基づいて光学異方性の大きさを判断することができ、これら光学異方性パラメータを極めて簡単に且つ短時間で測定することができる。
For example, if a graph with the rotation angle of linearly polarized light as the X axis and the difference as the Y axis is written, the difference ΔR is 0 in the direction of the optical axis of the sample. Know the direction of the axis.
Also, since the magnitude of the anisotropy is reflected in the amplitude in the height direction of the difference ΔR, it is possible to determine the magnitude of the optical anisotropy based on the magnitude of the maximum or minimum value of the difference. These optical anisotropy parameters can be measured very easily and in a short time.
なお、このとき差分は、１８０°を１周期とするサインカーブに近似した変化を呈し、９０°ごとに０の値をとる。これは、試料の光学軸の方向を０°としたときに、０°と１８０°で反射光強度が等しく、９０°と２７０°で反射光強度が等しくなるからである。
したがって、このデータのみからは光学軸の方向を特定できないことになる。
しかし、例えば、液晶配向膜の製品試験は、複数の測定点における配向方位（光学軸の方向）の分布状態や、配向処理の方向からのずれを確認するものであり、配向処理によりおよその配向方向は既知であって、そのずれは大きくても２０°程度であるので、光学軸の方向を９０°間違うことはない。
At this time, the difference exhibits a change approximating a sine curve with one cycle of 180 °, and takes a value of 0 every 90 °. This is because when the direction of the optical axis of the sample is 0 °, the reflected light intensity is equal at 0 ° and 180 °, and the reflected light intensity is equal at 90 ° and 270 °.
Therefore, the direction of the optical axis cannot be specified only from this data.
However, for example, the product test of the liquid crystal alignment film is to confirm the distribution state of the orientation direction (the direction of the optical axis) at a plurality of measurement points and the deviation from the direction of the alignment process. Since the direction is known and the deviation is about 20 ° at most, the direction of the optical axis is not mistaken by 90 °.
本発明は、入射光を試料に対して垂直に照射させることにより装置全体の小型化を図ると同時に、きわめて短時間で光学軸の向き及び異方性の大きさを測定できるようにするという目的を達成するために、光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系と、受光素子により検出された反射光強度に基づいて光学異方性パラメータを算出する演算処理装置を備えている。
測定光学系は、レーザとハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されている。
演算処理装置は、１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（＋δ）と、１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（−δ）との差分ΔＲを算出し、前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき試料の光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する。
An object of the present invention is to reduce the size of the entire apparatus by irradiating incident light perpendicularly to a sample, and at the same time, to measure the direction of an optical axis and the magnitude of anisotropy in a very short time. In order to achieve the above, incident light is irradiated in the vertical direction to the measurement area from the laser serving as the light source via the half mirror, and the reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area is passed through the half mirror. A measurement optical system that leads to the light receiving element and an arithmetic processing unit that calculates an optical anisotropy parameter based on the reflected light intensity detected by the light receiving element are provided.
In the measurement optical system, a polarizer is arranged between the laser and the half mirror, an analyzer is arranged between the half mirror and the light receiving element, and the polarizer is generated between the half mirror and the sample. A half-wave plate rotated to rotate the linearly polarized light and the direction of the slow axis with respect to the slow axis of the half-wave plate ± δ (δ ≠ nπ / 4, where n is an integer) ) A quarter-wave plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half-wave plate from the shifted initial position is disposed.
The arithmetic processing unit converts the reflected light intensity R (+ δ) detected when the quarter-wave plate is rotated synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate at the initial position −. A difference ΔR from the reflected light intensity R (−δ) detected when rotating synchronously with the half-wave plate from δ is calculated, and the sample is based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR. The direction of the optical axis and the magnitude of the optical anisotropy are determined.
図１に示す本例の光学異方性パラメータ測定装置１は、ステージ２に置かれた試料３上の測定点（点状の測定エリア）Ｓの光学異方性パラメータを検出するものである。
この光学異方性パラメータ測定装置１は、測定点Ｓに対して照射した入射光とその反射光の偏光状態の変化に基づいてその測定点Ｓにおける光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定するためのもので、その偏光解析を行う測定光学系４とコンピュータなどの演算処理装置５を備えている。
The optical anisotropy
This optical anisotropy
測定光学系４には、光源となるレーザ６からハーフミラー７を介して測定エリアＳに対し垂直方向に入射光を照射する入射光路Ｌ１と、測定エリアＳから垂直方向に反射された反射光をハーフミラー７を介して分岐させ、さらにハーフミラー８で分岐させて受光素子９に導く反射光路Ｌ２と、ハーフミラー８を透過した光を二次元光位置検出素子１０に導くあおり検出光路Ｌ３が形成されている。
The measurement
入射光路Ｌ１には、レーザ６とハーフミラー７の間に、その照射光を拡大して平行光束にするビームエキスパンダ１１と偏光子Ｐが配され、ハーフミラー７とステージ２との間に、偏光子Ｐにより生成された直線偏光を回転させるためにモータＭ１で回転駆動される１／２波長板１２と、遅相軸の向きを前記１／２波長板１２の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板１２に対して回転角度が２倍となるようにモータＭ２で同期的に回転駆動される１／４波長板１３が配されている。
In the incident optical path L 1 , a
なお、１／４波長板１３とステージ２の間には、入射光を集光させる対物側集光レンズ１４を備えると共に、入射光を平行光のまま透過させる透孔１５が形成されたレボルバ１６が、モータＭ３により回動可能に、且つ、対物側集光レンズ１４により入射光が試料３の表面上に焦点を結ぶようにモータＭ４により上下動可能に配されている。
A
本例では、レーザ６は波長５３２ｎｍ、光強度１０ｍＷの半導体レーザが使用され、拡大率１０倍のビームエキスパンダ１１で直径５ｍｍの平行光束に拡大され、消光比１０−６のグラントムソンプリズムを用いた偏光子Ｐを透過し、対物側集光レンズ（オリンパス製：倍率５０倍）を透過して、試料に照射される。
このとき、試料への照射スポット系は約１ミクロンとなる。
In this example, the
At this time, the irradiation spot system to the sample is about 1 micron.
反射光路Ｌ２には、ハーフミラー７及び８間に検光子Ａが配され、ハーフミラー８と受光素子９との間には、反射光を焦点位置に収束させた後、拡散させながら受光素子９に導く検出側集光レンズ１７が設けられると共に、その焦点位置にはピンホール１８が設けられており、これにより、対物側集光レンズ１４の焦点位置以外から反射されたノイズ光（例えば試料の裏面反射光）を除去できるようになっている。
本例では、焦点距離２５ｍｍの検出側集光レンズ１７を用い、孔径２０μｍのピンホール１８を透過させ、光電子増倍管でなる受光素子９で反射光の光強度を検出する。
The reflected light path L 2, the analyzer A is arranged between the
In this example, the detection-
なお、ステージ２は、入射光の光軸Ｚに対して直交するＸ軸及びＹ軸方向に移動可能なＸテーブル１９ｘ、Ｙテーブル１９ｙと、試料２のあおり調整するためθｘ及びθｙ方向に傾動可能なθｘテーブル２０ｘ及びθｙテーブル２０ｙを備え、各テーブルがモータＭ５〜Ｍ８により駆動されるようになっている。
The
また、本例では、偏光子Ｐの偏光軸がＸ軸方向と平行に向けられ、１／２波長板１２の遅相軸が初期位置において偏光軸一致する方向に向けられ、１／４波長板１３の遅相軸は１／２波長板１２の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした位置が初期位置として設定され、検光子Ａの偏光軸がＹ軸と平行に向けられることとなる。
すなわち、初期状態で、偏光子Ｐの偏光軸及び１／２波長板１２の遅相軸がＸ軸方向に向けられ、１／４波長板１３の遅相軸がＸ軸に対して＋δあるいは−δに向けられる。
In this example, the polarization axis of the polarizer P is oriented parallel to the X-axis direction, the slow axis of the half-
That is, in the initial state, the polarization axis of the polarizer P and the slow axis of the half-
ここで、偏光子Ｐ及び検光子Ａを固定したまま、１／２波長板１２を０〜１８０°まで回転させると、１／４波長板１３に入射される直線偏光がＸ軸方向を０°としてＺ軸の周りに０〜３６０°まで回転することになる。
このとき、直線偏光の回転角は、その偏光軸の回転角で定義され、１／２波長板１２の回転角度をφとすると、１／２波長板１２を透過して１／４波長板１３に入射される直線偏光の偏光軸の回転角は２φで表される。
また、１／４波長板１３は初期位置±δから１／２波長板１２の２倍の回転角度となるように回転されるのでその回転角は２φ±δで表され、入射される直線偏光の偏光軸に対し遅相軸が常に±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずれているので、１／４波長板１３を透過した光は楕円偏光となる。
これによって、楕円偏光は、その楕円率を一定に維持したまま、楕円の長軸に相当する方位角を３６０°回転させて試料に照射されることとなる。
Here, when the half-
At this time, the rotation angle of the linearly polarized light is defined by the rotation angle of the polarization axis. When the rotation angle of the half-
Further, since the ¼
Thus, the elliptically polarized light is irradiated onto the sample by rotating the azimuth corresponding to the major axis of the ellipse by 360 ° while maintaining the ellipticity constant.
なお、１／４波長板１３とレボルバ１６の間には、光軸上に進退可能な観察用ハーフミラー２１が配され、その反射光軸上に試料３を観察する照明付き撮像カメラ２２が配されている。
また、この測定光学系４は、直径約１００ｍｍのハウジング（図示せず）に収めることができ、従来の光学系は、稼動範囲も含めて直径６００ｍｍを必要としていたので、面積比にして約３６分の１に小型化することができた。
An
Further, the measurement
演算処理装置５は、その入力ポートに受光素子９、二次元光位置検出素子１０、撮像カメラ２２が接続されると共に、出力ポートに各モータＭ１〜Ｍ８が接続されており、所定のプログラムに従い、試料３のあおり調整、測定点ＳのＸＹ面内の位置決め、測定点ＳのＺ軸方向位置の測定、１／２波長板１２及び１／４波長板１３の初期位置設定と駆動、受光素子９により測定された反射光強度データの記憶、光学異方性パラメータの算出などを行う。
図２は演算処理装置５による一連の処理手順を示すフローチャートである。
光学異方性を測定しようとする試料をステージ２にセットして、メインスイッチをオンすると、演算処理装置５、レーザ６、受光素子９、各モータＭ１〜Ｍ８などに電源が供給されて、以下の処理が実行開始される。
FIG. 2 is a flowchart showing a series of processing procedures by the
Set the sample to be measured optically anisotropic in the
まず、ステップＳＴＰ１で測定点ＳのＸＹ座標が入力されると、ステップＳＴＰ２でモータＭ５、Ｍ６が駆動されて、ＸＹテーブル１９ｘ、１９ｙにより測定点Ｓを入射光軸Ｚに一致させる。 First, when the XY coordinates of the measurement point S are input in step STP1, the motors M 5 and M 6 are driven in step STP2, and the measurement point S is made to coincide with the incident optical axis Z by the XY tables 19x and 19y.
［あおり調整手段］
次いで、ステップＳＴＰ３でモータＭ３によりレボルバ１６を回転させて透孔１５を入射光軸Ｚに進出させ、ステップＳＴＰ４で二次元光位置検出素子１０により試料３からの反射光の光軸があおり検出光路Ｌ３の光軸と一致するか否かを判断し、一致しない場合は、ステップＳＴＰ５でモータＭ７、Ｍ８を駆動してθｘ、θｙテーブル２０ｘ、２０ｙにより試料３のあおりを調整してステップＳＴＰ４に戻り、あおりがない場合はステップＳＴＰ６に移行する。
[Tilt adjustment means]
Then, by rotating the
［対物側集光レンズ焦点位置調整手段］
ステップＳＴＰ６ではモータＭ３によりレボルバ１６を回転させて対物側集光レンズ１４を入射光軸Ｚに進出させ、ステップＳＴＰ７で集光レンズ１４を入射光軸Ｚ方向に走査し、ステップＳＴＰ８で受光素子９の受光強度が最大となる位置に集光レンズ１４の位置を固定し、そのときのＺ座標を記憶して、ステップＳＴＰ９に移行する。
[Object-side condenser lens focus position adjustment means]
The motor M 3 step STP6 rotates the
［測定点検出手段］
ステップＳＴＰ９では、観察用ハーフミラー２１を光軸Ｚ上に進出させ、ステップＳＴＰ１０で撮像カメラ２２の画像解析を行って入射光軸Ｚが測定点Ｓに一致するか否かを判断し、一致していなければステップＳＴＰ１１でＸＹテーブル１９ｘ、１９ｙを微調整してステップＳＴＰ１０に戻り、照射されていればステップＳＴＰ１２でそのＸＹＺ座標を記憶して、観察用ハーフミラー２１を退避させ、ステップＳＴＰ１３に移行する。
[Measurement point detection means]
In step STP9, the
［反射光強度測定手段］
ステップＳＴＰ１３ではモータＭ１により１／２波長板１２の遅相軸をＸ軸と平行にし、モータＭ２により１／４波長板１３の遅相軸をＸ軸に対して＋δに向けて初期位置を設定する。
その後、ステップＳＴＰ１４で、モータＭ１、Ｍ２により１／２波長板１２の回転角度φに対して１／４波長板１３の回転角度が２倍となるように同期的に駆動し、ステップＳＴＰ１５では１／２波長板１２が所定角度回転するごとに受光素子９で反射光強度を測定し、１／２波長板１２を透過した直線偏光の回転角、すなわち１／２波長板１２の回転角の２倍の角度と対応させて反射光強度Ｒ（＋δ）を記憶する。
そして、ステップＳＴＰ１６で１／２波長板１２が１８０°回転した時点で測定を中断する。
[Reflected light intensity measuring means]
The step STP13 the motor M 1 and the slow axis of the half-
Then, at
Then, the measurement is interrupted when the half-
次いで、ステップＳＴＰ１７でモータＭ１により１／２波長板１２の遅相軸をＸ軸と平行にし、モータＭ２により１／４波長板１３の遅相軸をＸ軸に対して−δに向けて初期位置を設定し直す。
その後、ステップＳＴＰ１８で、モータＭ１、Ｍ２により１／２波長板１２の回転角度φに対して１／４波長板１３の回転角度が２倍となるように同期的に駆動し、ステップＳＴＰ１９では１／２波長板１２が１８０°回転するまで所定角度回転するごとに受光素子９で反射光強度を測定し、１／２波長板１２を透過した直線偏光の回転角、すなわち１／２波長板１２の回転角の２倍の角度と対応させて反射光強度Ｒ（−δ）を記憶する。
Then, the slow axis of the half-
Then, at step STP18, the
［差分算出手段］
次いで、ステップＳＴＰ２０に移行して、測定された反射光強度Ｒ（＋δ）及びＲ（−δ）に基づき、これらの差分ΔＲ＝Ｒ（＋δ）−Ｒ（−δ）を算出する。
[Difference calculation means]
Next, the process proceeds to step STP20, and the difference ΔR = R (+ δ) −R (−δ) is calculated based on the measured reflected light intensities R (+ δ) and R (−δ).
なお、光学系４に起因するノイズを除去するため、必要に応じて、試料３を０°方向に向けてステージ２にセットした場合と、試料３を９０°方向に向けてステージ２にセットした場合と、光学異方性のないガラスなどの等方性材料をステージ２にセットした場合についてステップＳＴＰ１３〜２０の処理を行うことも有効である。
In addition, in order to remove noise caused by the
この場合のそれぞれの反射光強度Ｒを以下のように表す。
Ｒ０（＋δ）：試料３を０°に向け、１／４波長板１３の初期位置を＋δとした場合
Ｒ０（−δ）：試料３を０°に向け、１／４波長板１３の初期位置を−δとした場合
Ｒ９０（＋δ）：試料３を９０°に向け、１／４波長板１３の初期位置を＋δとした場合
Ｒ９０（−δ）：試料３を９０°に向け、１／４波長板１３の初期位置を−δとした場合
ＲＥ（＋δ）：等方性材料をセットし、１／４波長板１３の初期位置を＋δとした場合
ＲＥ（−δ）：等方性材料をセットし、１／４波長板１３の初期位置を−δとした場合
Each reflected light intensity R in this case is expressed as follows.
R 0 (+ δ): When the
差分ΔＲは、上述の他、下記式で算出しても良い
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］
ΔＲ＝ΔＲ０−ΔＲ９０
ΔＲ０＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
ΔＲ９０＝［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
In addition to the above, the difference ΔR may be calculated by the following equation: ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)]
ΔR = ΔR 0 −ΔR 90
ΔR 0 = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
ΔR 90 = [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
［異方性分析手段］
ステップＳＴＰ２１では、直線偏光の回転角２φに対する差分ΔＲをグラフ上にプロットし、ステップＳＴＰ２２でフィッティング処理を行って、２φ−ΔＲ線図のグラフを描く。
ステップＳＴＰ２３でΔＲ＝０となる角度を読み取り、このうちのひとつが試料３の測定点Ｓにおける光学軸の方向である。
また、測定点Ｓ内の光学軸の方向が揃っていれば、異方性が大きいと言うことができ、ΔＲの高さ方向の振幅により評価することができる。したがって、ステップＳＴＰ２４では、ΔＲの極大値と極小値の差、０から極大値までの高さなど、ΔＲの高さ方向の振幅を反映した値を算出することにより、異方性の大きさが評価される。
[Anisotropy analysis means]
In step STP21, the difference ΔR with respect to the rotation angle 2φ of linearly polarized light is plotted on the graph, and the fitting process is performed in step STP22 to draw a graph of 2φ-ΔR diagram.
In step STP23, an angle at which ΔR = 0 is read, and one of them is the direction of the optical axis at the measurement point S of the
Further, if the directions of the optical axes in the measurement point S are aligned, it can be said that the anisotropy is large, and the evaluation can be made by the amplitude in the height direction of ΔR. Therefore, in step STP24, by calculating values reflecting the amplitude in the height direction of ΔR, such as the difference between the maximum value and the minimum value of ΔR, the height from 0 to the maximum value, the magnitude of anisotropy is obtained. Be evaluated.
以上が本発明の一構成例であって、次に本発明方法について説明する。
例えば、試料３として、配向処理を施した液晶配向膜を塗布したＬＣＤ用ＴＦＴ基板（１画素あたり３０ミクロン）をその配向処理の方向をＸ軸と平行にしてステージ２にセットし、対物レンズ用自動回転レボルバを回転し、対物レンズを光路から外した状態で光位置検出素子の信号を基にあおり調整を行う。
The above is one configuration example of the present invention. Next, the method of the present invention will be described.
For example, as a
あおり調整の後、対物側集光レンズ１４を入射光軸Ｚに挿入し、集光レンズ１４をＺ方向に走査する。受光素子９での強度が最大となる位置に集光レンズ１４の位置を固定し、そのときのＺ座標を記憶すれば、測定点ＳのＺ方向位置を測定することができる。
次いで、撮像カメラ２２の画像により、入射光がＴＦＴ基板の画素内に照射されるようＸＹテーブル１９ｘ、１９ｙを調整したのち、反射光強度を測定する。
After tilt adjustment, the objective-
Next, after adjusting the XY tables 19x and 19y according to the image of the
まず、１／２波長板１２について遅相軸がＸ軸と平行になるように初期位置を設定し、１／４波長板１３について遅相軸がＸ軸に対して＋δ（＋２°）ずれた初期位置に設定する。
次いで、１／２波長板１２及び１／４波長板１３を、１／２波長板１２に対して１／４波長板の回転角度が２倍となるように、それぞれ回転速度２０ｒｐｍ及び４０ｒｐｍで回転させ、１／２波長板１２が０〜１８０°まで５°回転するたびに、受光素子９により反射光強度Ｒ（＋δ）を読み取っていく。
First, the initial position of the half-
Next, the half-
このとき、レーザ６から照射された光は入射光路Ｌ１に沿って進行し、偏光子Ｐで偏光軸がＸ軸方向と平行な直線偏光となり、１／２波長板１２でその直線偏光の偏光軸が回転され、遅相軸が＋２°ずれて配された１／４波長板１３により楕円偏光に変換されて、対物側集光レンズ１４により直径１ミクロンのスポットに絞られて試料３に対して垂直方向に照射される。
At this time, the light emitted from the
そして、試料３の測定点Ｓから拡散される反射光は反射光路Ｌ２に沿って進行し、対物側集光レンズ１４で平行化され、再び１／４波長板１３及び１／２波長板１２を透過して直線偏光に変換され、ハーフミラー７で反射され、検光子Ａを透過した後、ハーフミラー８で反射され、検出側集光レンズ１７の焦点位置に置かれた孔径２０μｍのピンホール１８により、対物側集光レンズ１４の焦点位置以外から反射されたノイズ光（例えば試料の裏面反射光）が除去されて、測定点Ｓから反射された反射光のみが受光素子９に達する。
Then, the reflected light diffused from the measurement point S of the
このとき反射光に含まれる偏光成分のうち、偏光状態が変化していない偏光成分は、再び１／４波長板１３を通る際に直線偏光に戻され、１／２波長板１２を通過した時点で偏光軸がＸ軸と平行な直線編光に戻されるので、偏光軸がＹ軸と平行な検光子Ａでカットされるのに対し、偏光状態が変化した偏光成分は、元の直線偏光と異なる偏光状態になるので、検光子Ａを透過して受光素子９に達することとなり、光強度の変化として検出することができる。
At this time, of the polarization components included in the reflected light, the polarization component whose polarization state has not changed is returned to linearly polarized light when passing through the quarter-
次いで、１／２波長板１２について遅相軸がＸ軸と平行になるように初期位置を設定し、１／４波長板１３について遅相軸がＸ軸に対して−δ（−２°）ずれた初期位置に設定した後、同様に受光素子９により反射光強度Ｒ（−δ）を測定する。
Next, the initial position of the half-
そして、これらの反射光強度Ｒ（＋δ）、Ｒ（−δ）の差分ΔＲを次式にて算出する。
ΔＲ＝Ｒ（＋δ）−Ｒ（−δ）
図３（ａ）〜（ｃ）はこのときの測定結果を示すグラフであり、以下グラフはいずれも横軸が１／２波長板１２により回転される直線偏光の回転角２φ、縦軸は、図３（ａ）が反射光強度Ｒ（＋δ）であり、図３（ｂ）が反射光強度Ｒ（−δ）であり、図３（ｃ）が差分ΔＲである。
Then, a difference ΔR between these reflected light intensities R (+ δ) and R (−δ) is calculated by the following equation.
ΔR = R (+ δ) −R (−δ)
FIGS. 3A to 3C are graphs showing the measurement results at this time. In the following graphs, the horizontal axis is a rotation angle 2φ of linearly polarized light rotated by the half-
そして、図３（ｃ）のデータにフィッティング処理を行い、ΔＲ＝０となる偏光軸の角度２φを読み取ると、１０°、１００°１９０°２８０°であった。
ステージ２に置いた試料３の配向処理方向はＸ軸と平行（０°）であるから、０°に最も近い１０°（１９０°）がこの測定点Ｓの光学軸の方向（配向方向）であることがわかる。
A fitting process was performed on the data shown in FIG. 3C, and when the angle 2φ of the polarization axis where ΔR = 0 was read, they were 10 °, 100 °, 190 °, and 280 °.
Since the orientation processing direction of the
異方性の大きさＨは、例えば、次式で求めることができる。
Ｈ＝ΔＲmax−ΔＲmin
このとき、予め測定された良品について、異方性の大きさＨ０を測定しておき、これとの比Ｈ／Ｈ０に基づいて、例えば０.９以上であれば異方性の大きさが適正であると判断すればよい。
The anisotropy magnitude H can be obtained by the following equation, for example.
H = ΔRmax−ΔRmin
At this time, with respect to the non-defective product measured in advance, the anisotropy magnitude H 0 is measured. Based on the ratio H / H 0 with respect to this, the anisotropy magnitude is, for example, 0.9 or more. May be determined to be appropriate.
図４は、試料３の表面上にマトリクス上に設定した多数の測定点について光学軸の方向を測定した結果を示すグラフ、図５は異方性の大きさについてその分布状態を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the result of measuring the direction of the optical axis at a large number of measurement points set on the surface of the
なお、測定光学系４に起因するノイズが大きい場合は、これを除去するため、必要に応じて、試料３を０°方向に向けてステージ２にセットした場合と、試料３を９０°方向に向けてステージ２にセットした場合と、光学異方性のないガラスなどの光学等方性材料をステージ２にセットした場合について反射光強度を測定し、以下のように差分を算出すれば、より高精度に光学異方性パラメータを測定することができる。
In addition, when the noise resulting from the measurement
図６は、配向処理方向をＸ軸と平行（０°方向）に向けてステージ２にセットした試料３からの反射光強度Ｒ０（＋δ）、Ｒ０（−δ）と、ステージ２に光学等方性材料であるガラスをセットしたときの反射光強度ＲＥ（＋δ）、ＲＥ（−δ）に基づいて、差分ΔＲを次式にて算出したときの測定結果である。
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
FIG. 6 shows reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) from the
ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
図６（ａ）は反射光強度Ｒ０（＋δ）、図６（ｂ）は反射光強度Ｒ０（−δ）、図６（ｃ）はその差［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］、図６（ｄ）は反射光強度ＲＥ（＋δ）、図６（ｅ）は反射光強度ＲＥ（−δ）、図６（ｆ）その差［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］、図６（ｇ）は差分ΔＲである。
そして、図６（ｇ）のデータにフィッティング処理を行い、ΔＲ＝０となる偏光軸の角度２φを読み取ると、１２°、１０２°１９２°２８２°であった。
ステージ２に置いた試料３の配向処理方向はＸ軸と平行（０°）であるから、０°に最も近い１２°（１９２°）がこの測定点Ｓの光学軸の方向（配向方向）であることがわかる。
6A shows the reflected light intensity R 0 (+ δ), FIG. 6B shows the reflected light intensity R 0 (−δ), and FIG. 6C shows the difference [R 0 (+ δ) −R 0 (− δ)], FIG. 6D shows the reflected light intensity R E (+ δ), FIG. 6E shows the reflected light intensity R E (−δ), and FIG. 6F shows the difference [R E (+ δ) −R. E (−δ)], FIG. 6G shows the difference ΔR.
Then, fitting processing was performed on the data of FIG. 6G, and when the angle 2φ of the polarization axis where ΔR = 0 was read, they were 12 °, 102 °, 192 °, and 282 °.
Since the orientation processing direction of the
図７は、配向処理方向をＸ軸と平行（０°方向）に向けてステージ２にセットした試料３からの反射光強度Ｒ０（＋δ）、Ｒ０（−δ）と、配向処理方向をＸ軸と平行（９０°方向）に向けてステージ２にセットした試料３からの反射光強度Ｒ９０（＋δ）、Ｒ９０（−δ）と、に基づいて、差分ΔＲを次式にて算出したときの測定結果である。
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］
これによれば、光学系固有の異方性が除去され、さらに異方性の大きさが２倍となるため、より精度の高い測定を行うことができる。
FIG. 7 shows the reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) from the
ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)]
According to this, since the anisotropy inherent to the optical system is removed and the anisotropy is doubled, more accurate measurement can be performed.
反射光強度Ｒ０（＋δ）及びＲ０（−δ）については、図６（ａ）及び（ｂ）のデータを用いた。
図７（ａ）は反射光強度Ｒ９０（＋δ）、図７（ｂ）は反射光強度Ｒ９０（−δ）、図７（ｃ）はその差［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］を示し、図７（ｄ）が差分ΔＲである。
そして、図７（ｄ）のデータにフィッティング処理を行い、ΔＲ＝０となる偏光軸の角度２φを読み取ると、１５°、１０５°１９５°２８５°であった。
ステージ２に置いた試料３の配向処理方向はＸ軸と平行（０°）であるから、０°に最も近い１５°（１９５°）がこの測定点Ｓの光学軸の方向（配向方向）であることがわかる。
For the reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ), the data in FIGS. 6A and 6B were used.
7A shows the reflected light intensity R 90 (+ δ), FIG. 7B shows the reflected light intensity R 90 (−δ), and FIG. 7C shows the difference [R 90 (+ δ) −R 90 (− δ)], and FIG. 7D shows the difference ΔR.
Then, when the fitting process was performed on the data of FIG. 7D and the angle 2φ of the polarization axis where ΔR = 0 was read, it was 15 °, 105 ° 195 ° 285 °.
Since the orientation processing direction of the
ここで、中間データ［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］及び［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］を利用する必要があり、それぞれについて予め光学系４に起因するノイズを除去しておく必要があれば、差分ΔＲ０及びΔＲ９０を次式で求めておき、
ΔＲ０＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
ΔＲ９０＝［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
これらのデータに基づき、差分ΔＲを次式で求めればよい。
ΔＲ＝ΔＲ０−ΔＲ９０
Here, it is necessary to use intermediate data [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] and [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)], and each of them is caused by the
ΔR 0 = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
ΔR 90 = [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
Based on these data, the difference ΔR may be obtained by the following equation.
ΔR = ΔR 0 −ΔR 90
反射光強度Ｒ０（＋δ）、Ｒ０（−δ）、ＲＥ（＋δ）、ＲＥ（−δ）は図６（ａ）（ｂ）（ｄ）（ｅ）のデータを用い、反射光強度Ｒ９０（＋δ）、Ｒ９０（−δ）は図７（ａ）（ｂ）のデータを用いた。
図８（ａ）が差分ΔＲ０、図８（ｂ）が差分ΔＲ９０であり、その差分ΔＲ＝ΔＲ０−ΔＲ９０は図７（ｄ）の結果と同じであった。
The reflected light intensities R 0 (+ δ), R 0 (−δ), R E (+ δ), and R E (−δ) are obtained by using the data of FIGS. 6 (a), (b), (d), and (e). For the intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ), the data shown in FIGS. 7A and 7B were used.
FIG. 8A shows the difference ΔR 0 , FIG. 8B shows the difference ΔR 90 , and the difference ΔR = ΔR 0 −ΔR 90 is the same as the result of FIG. 7D.
図９は本発明に係る他の光学異方性パラメータ測定装置を示す説明図である。
本例の光学異方性パラメータ測定装置２５は、ある程度の広さをもった測定エリアＳ２（例えば直径１０ｍｍ）全体について光学異方性の評価を行うことができる。なお、図１と重複する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
FIG. 9 is an explanatory view showing another optical anisotropy parameter measuring apparatus according to the present invention.
The optical anisotropy
本例では、測定光学系４のレーザ６とハーフミラー７との間に介装されたビームエキスパンダ１１により、入射光が測定エリアＳ２に応じた大きさの光束径（例えば直径１０ｍｍ）を有する平行光束となるようにその倍率が設定されている。
また、図１の対物側集光レンズ１４、検出側集光レンズ１７、ピンホール１８は設けられていない。
In this example, the
Further, the objective
これによれば、ビームエキスパンダ１１で直径１０ｍｍの平行光束となった入射光は、偏光子Ｐ、１／２波長板１２、１／４波長板１３を透過して楕円偏光となって試料３の測定エリアＳ２全体に照射される。
その反射光は、直径１０ｍｍの平行光束のまま１／４波長板１３、１／２波長板１２を透過し、反射光路Ｌ２に沿って検光子Ａを透過して、受光素子９に達し、その光強度が測定される。
このとき、測定エリアＳ２内の光学軸の方向はその平均的な方向が検出され、光学軸の方向が揃っていれば異方性の大きさを示す値Ｈが大きく、光学軸の方向にばらつきがあれば異方性の大きさを示す値Ｈが小さくなる。
According to this, the incident light that has become a parallel light beam having a diameter of 10 mm by the
The reflected light passes through the quarter-
At this time, the direction of the optical axis of the measurement area S 2 thereof average direction is detected, if the uniform direction of the optical axis larger value H indicating the size of the anisotropy in the direction of the optical axis If there is variation, the value H indicating the magnitude of anisotropy decreases.
図１０は本発明に係るさらに他の光学異方性パラメータ測定装置を示す説明図であって、図１と重複する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の光学異方性パラメータ測定装置２６は、測定エリアＳ３が波長板１２、１３の直径より大きく設定されている場合（例えば直径１ｍ程度）でも、その測定エリアＳ３全体について一回の測定で光学異方性の評価を行うことができる。
FIG. 10 is an explanatory view showing still another optical anisotropy parameter measuring apparatus according to the present invention. Portions which are the same as those in FIG.
Optical anisotropy
本例では、測定光学系４のレーザ６とハーフミラー７との間に、その照射光を所定の光束径（例えば５ｍｍ）の平行光束とするビームエキスパンダ１１が介装され、１／４波長板１３と試料３を置くステージ２の間に、入射光を測定エリアＳ３に応じた大きさの光束径を有する平行光束に拡径するビームエキスパンダ２７が介装されている。
また、図１の対物側集光レンズ１４、検出側集光レンズ１７、ピンホール１８は設けられていない。
In this example, a
Further, the objective
これによれば、最初のビームエキスパンダ１１で５ｍｍの平行光束となった入射光は、偏光子Ｐ、１／２波長板１２、１／４波長板１３を透過して楕円偏光となり、ビームエキスパンダ２７で直径１ｍの平行光束に拡径されて、試料３の測定エリアＳ２全体に照射される。
その反射光は、直径１ｍの平行光束となって、ビームエキスパンダ２７に逆方向に進行し、直径５ｍｍの平行光束となって１／４波長板１３、１／２波長板１２を透過し、反射光路Ｌ２に沿って検光子Ａを透過して、受光素子９に達し、その光強度が測定される。
このとき、測定エリアＳ２内の光学軸の方向はその平均的な方向が検出され、光学軸の方向が揃っていれば異方性の大きさを示す値Ｈが大きく、ばらつきがあれば異方性の大きさを示す値Ｈが小さくなる点は前述の実施例と同様である。
According to this, the incident light that has become a 5 mm parallel light beam by the
The reflected light becomes a parallel light beam having a diameter of 1 m, travels in the reverse direction to the
At this time, the direction of the optical axis of the measurement area S 2 thereof average direction is detected, if the uniform direction of the optical axis larger value H indicating the size of the anisotropy, if there is variation in different The point where the value H indicating the magnitude of the directivity is small is the same as in the previous embodiment.
本発明は、光学異方性を有する製品、特に、液晶配向膜の品質検査などに適用することができる。 The present invention can be applied to products having optical anisotropy, in particular, quality inspection of liquid crystal alignment films.
１ 光学異方性パラメータ測定装置
２ ステージ
３ 試料
Ｓ 測定点（測定エリア）
４ 測定光学系
５ 演算処理装置
６ レーザ
７ ハーフミラー
９ 受光素子
Ｐ 偏光子
Ａ 検光子
１０ 二次元光位置検出素子
１２ １／２波長板
１３ １／４波長板
１４ 対物側集光レンズ
１７ 検出側集光レンズ
１８ ピンホール
1 Optical Anisotropy
4 Measurement
Claims (12)
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系と、受光素子により検出された反射光強度に基づいて光学異方性パラメータを算出する演算処理装置を備え、
前記測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配され、
前記演算処理装置は、１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（＋δ）と、１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させたときに検出される反射光強度Ｒ（−δ）との差分ΔＲを算出し、前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき試料の光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定することを特徴とする光学異方性パラメータ測定装置。 In an optical anisotropy parameter measuring apparatus that measures the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy based on the change in the polarization state of incident light and its reflected light irradiated to the measurement area of the sample,
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror And an arithmetic processing unit that calculates an optical anisotropy parameter based on the reflected light intensity detected by the system and the light receiving element,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate that is rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis is ± δ (δ ≠ nπ / 4) with respect to the slow axis of the half-wave plate. , N is an integer) a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position,
The arithmetic processing unit is configured to detect the reflected light intensity R (+ δ) detected when the quarter-wave plate is rotated synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate to the initial position. A difference ΔR from the reflected light intensity R (−δ) detected when the rotation is synchronized with the half-wave plate from −δ is calculated, and based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR. An optical anisotropy parameter measuring apparatus for determining a direction of an optical axis of a sample and a magnitude of optical anisotropy.
前記１／４波長板と前記試料の間に、当該試料の表面上に焦点を結ぶように前記入射光を集光させる対物側集光レンズがその光軸方向に相対移動可能に設けられ、
前記検光子と受光素子との間には、前記反射光を焦点位置に収束させた後、拡散しながら受光素子に導く検出側集光レンズが設けられると共に、その焦点位置にはピンホールが設けられた請求項１記載の光学異方性パラメータ測定装置。 Between the laser and the half mirror of the measurement optical system, a beam expander that interposes the irradiation light into a parallel light beam having a predetermined light beam diameter is interposed,
An objective-side condensing lens that condenses the incident light so as to focus on the surface of the sample is provided between the quarter-wave plate and the sample so as to be relatively movable in the optical axis direction;
Between the analyzer and the light receiving element, there is provided a detection-side condensing lens that converges the reflected light to the focal position and then diffuses it to the light receiving element, and a pinhole is provided at the focal position. The optical anisotropy parameter measuring apparatus according to claim 1.
前記測定光学系の前記レーザとハーフミラーとの間に、その照射光を所定の光束径を有する平行光束とするビームエキスパンダが介装され、
前記１／４波長板と前記試料の間に、前記入射光を測定エリアに応じた大きさの光束径を有する平行光束に拡径するビームエキスパンダが介装された請求項１記載の光学異方性パラメータ測定装置。 When the measurement area is set larger than the diameter of each wave plate,
Between the laser and the half mirror of the measurement optical system, a beam expander that interposes the irradiation light into a parallel light beam having a predetermined light beam diameter is interposed,
The optical difference according to claim 1, wherein a beam expander for expanding the incident light into a parallel light beam having a light beam diameter corresponding to a measurement area is interposed between the quarter-wave plate and the sample. Isotropic parameter measuring device.
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系を備え、
当該測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／２，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成り、
前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ（−δ）を測定する反射光強度測定工程と、
検出された反射光強度Ｒ（＋δ）及びＲ（−δ）に基づき、差分ΔＲを、
ΔＲ＝Ｒ（＋δ）−Ｒ（−δ）
により算出する差分算出工程と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析工程と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。 In the optical anisotropy parameter measurement method for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy based on the change in the polarization state of the incident light and the reflected light irradiated to the measurement area of the sample,
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror Equipped with a system,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis with respect to the slow axis of the half-wave plate ± δ (δ ≠ nπ / 2) , N are integers), and a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position,
The reflected light intensity R (+ δ) is measured while the quarter-wave plate is rotated synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate is measured from the initial position −δ to ½ wavelength. A reflected light intensity measurement step of measuring the reflected light intensity R (−δ) while rotating synchronously with the plate;
Based on the detected reflected light intensities R (+ δ) and R (−δ), the difference ΔR is
ΔR = R (+ δ) −R (−δ)
A difference calculation step calculated by:
An anisotropy analysis step for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measuring method comprising:
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系を備え、
当該測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４：ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成り、
前記試料をセットし、前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ（−δ）を測定する反射光強度測定工程と、
前記試料に替えて光学異方性のない参照板をセットして、前記反射光強度測定工程同様に参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）を測定する参照反射光強度測定工程と、
前記反射光強度Ｒ（＋δ）及びＲ（−δ）と、前記参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲを
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する差分算出工程と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析工程と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。 In the optical anisotropy parameter measurement method for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy based on the change in the polarization state of the incident light and the reflected light irradiated to the measurement area of the sample,
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror Equipped with a system,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate that is rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis is ± δ (δ ≠ nπ / 4) with respect to the slow axis of the half-wave plate. : N is an integer) and a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position.
The sample was set, and the reflected light intensity R (+ δ) was measured while rotating the quarter-wave plate synchronously with the half-wave plate from the initial position + δ, and the quarter-wave plate was moved to the initial position− a reflected light intensity measurement step of measuring the reflected light intensity R (−δ) while rotating synchronously with a half-wave plate from δ;
A reference reflected light intensity measurement is performed in which a reference plate having no optical anisotropy is set in place of the sample and the reference reflected light intensity R E (+ δ) and R E (−δ) are measured in the same manner as the reflected light intensity measuring step. Process,
Based on the reflected light intensities R (+ δ) and R (−δ) and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ), the difference ΔR is expressed as ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0. (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
A difference calculation step calculated by:
An anisotropy analysis step for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measuring method comprising:
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系を備え、
当該測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成り、
前記試料を任意の方向にセットした状態で、前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（−δ）を測定する第一反射光強度測定工程と、
前記試料を入射光の光軸を中心に９０°回転させた状態で、前記第一反射光強度測定工程同様に反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）を測定する第二反射光強度測定工程と、
前記第一反射光強度測定工程で測定された反射光強度Ｒ０（＋δ）及びＲ０（−δ）と第二反射光強度測定工程で測定された反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）に基づき、差分ΔＲを
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］
により算出する第一差分算出工程と、
前記直線偏光の回転角と前記再差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析工程と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。 In the optical anisotropy parameter measurement method for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy based on the change in the polarization state of the incident light and the reflected light irradiated to the measurement area of the sample,
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror Equipped with a system,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate that is rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis is ± δ (δ ≠ nπ / 4) with respect to the slow axis of the half-wave plate. , N are integers), and a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position,
With the sample set in an arbitrary direction, the reflected light intensity R 0 (+ δ) is measured while rotating the ¼ wavelength plate synchronously with the ½ wavelength plate from the initial position + δ, and the 1 / A first reflected light intensity measurement step of measuring the reflected light intensity R 0 (−δ) while rotating the four-wavelength plate synchronously with the half-wave plate from the initial position −δ;
Second reflection for measuring reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) in the same manner as the first reflected light intensity measuring step with the sample rotated 90 ° about the optical axis of incident light. A light intensity measurement step;
Reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) measured in the first reflected light intensity measuring step and reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 measured in the second reflected light intensity measuring step. Based on (−δ), the difference ΔR is expressed as ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)].
A first difference calculation step calculated by:
An anisotropy analysis step for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the re-difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measuring method comprising:
光源となるレーザからハーフミラーを介して前記測定エリアに対し垂直方向に入射光を照射すると共に、当該測定エリアから垂直方向に反射された反射光を前記ハーフミラーを介して受光素子に導く測定光学系を備え、
当該測定光学系は、前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成り、
前記試料を任意の方向にセットした状態で、前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（−δ）を測定する第一反射光強度測定工程と、
前記試料を入射光の光軸を中心に９０°回転させた状態で、前記第一反射光強度測定工程同様に反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）を測定する第二反射光強度測定工程と、
前記試料に替えて光学異方性のない参照板をセットして、前記第一反射光強度測定工程同様に参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）を測定する参照反射光強度測定工程と、
前記第一反射光強度測定工程で測定された反射光強度Ｒ０（＋δ）及びＲ０（−δ）と、参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲ０を
ΔＲ０＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する第一差分算出工程と、
前記第二反射光強度測定工程で測定された反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）と参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲ９０を
ΔＲ９０＝［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する第二差分算出工程と、
前記各差分ΔＲ０及びΔＲ９０に基づき、差分ΔＲを、
ΔＲ＝ΔＲ０−ΔＲ９０
により算出する第三差分算出工程と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析工程と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。 In the optical anisotropy parameter measurement method for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of the optical anisotropy based on the change in the polarization state of the incident light and the reflected light irradiated to the measurement area of the sample,
Measurement optics that irradiates the measurement area with incident light from a laser as a light source through a half mirror in the vertical direction and guides reflected light reflected from the measurement area in the vertical direction to the light receiving element through the half mirror Equipped with a system,
In the measurement optical system, a polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and the polarization is interposed between the half mirror and the sample. A half-wave plate that is rotated to rotate the linearly polarized light generated by the optical element, and the direction of the slow axis is ± δ (δ ≠ nπ / 4) with respect to the slow axis of the half-wave plate. , N are integers), and a quarter wavelength plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half wavelength plate from the shifted initial position,
With the sample set in an arbitrary direction, the reflected light intensity R 0 (+ δ) is measured while rotating the ¼ wavelength plate synchronously with the ½ wavelength plate from the initial position + δ, and the 1 / A first reflected light intensity measurement step of measuring the reflected light intensity R 0 (−δ) while rotating the four-wavelength plate synchronously with the half-wave plate from the initial position −δ;
Second reflection for measuring reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) in the same manner as the first reflected light intensity measuring step with the sample rotated 90 ° about the optical axis of incident light. A light intensity measurement step;
A reference reflected light that sets a reference plate having no optical anisotropy instead of the sample and measures the reference reflected light intensity R E (+ δ) and R E (−δ) as in the first reflected light intensity measuring step. Strength measurement process;
Based on the reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) measured in the first reflected light intensity measuring step and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ), the difference ΔR 0 ΔR 0 = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
A first difference calculation step calculated by:
Based on the reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ) measured in the second reflected light intensity measuring step, the difference ΔR 90 ΔR 90 = [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
A second difference calculation step calculated by:
Based on each difference ΔR 0 and ΔR 90 , the difference ΔR is
ΔR = ΔR 0 −ΔR 90
A third difference calculation step calculated by:
An anisotropy analysis step for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measuring method comprising:
前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成る測定光学系をコンピュータにより操作して、前記受光素子により検出された反射光の強度に基づいて当該試料の光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定するための光学異方性パラメータ測定用プログラムにおいて、
前記１／４波長板を初期位置＋δに設定し、１／２波長板と同期的に回転駆動させながら、前記受光素子で反射光強度Ｒ（＋δ）を測定し、前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶し、
前記１／４波長板を初期位置−δに設定し、１／２波長板と同期的に回転駆動させながら、前記受光素子で反射光強度Ｒ（−δ）を測定し、前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する反射光強度測定手段と、
記憶された反射光強度Ｒ（＋δ）及びＲ（−δ）に基づき、差分ΔＲを、
ΔＲ＝Ｒ（＋δ）−Ｒ（−δ）
により算出する差分算出手段と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析手段と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定用プログラム。 An optical path that irradiates incident light in the vertical direction to the measurement area of the sample from the laser serving as the light source via the half mirror and guides the reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area to the light receiving element via the half mirror Formed,
A polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and a straight line generated by the polarizer is disposed between the half mirror and the sample. The direction of the slow axis of the half-wave plate rotated to rotate the polarized light and the slow axis of the half-wave plate are shifted by ± δ (δ ≠ nπ / 4, where n is an integer). A measuring optical system comprising a quarter-wave plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half-wave plate from the initial position is operated by a computer, In an optical anisotropy parameter measurement program for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy based on the intensity of reflected light detected by the light receiving element,
The quarter-wave plate is set to the initial position + δ, and the reflected light intensity R (+ δ) is measured with the light-receiving element while being driven to rotate synchronously with the half-wave plate, and the rotation angle of the linearly polarized light and Store it in a storage area set in advance,
The quarter-wave plate is set to the initial position −δ, and the reflected light intensity R (−δ) is measured by the light-receiving element while being driven to rotate synchronously with the half-wave plate, and the linearly polarized light is rotated. Reflected light intensity measuring means for storing in a storage area set in advance in association with a corner;
Based on the stored reflected light intensity R (+ δ) and R (−δ), the difference ΔR is
ΔR = R (+ δ) −R (−δ)
A difference calculating means for calculating by
Anisotropy analysis means for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measurement program characterized by comprising:
前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成る測定光学系をコンピュータにより操作して、前記受光素子により検出された反射光の強度に基づいて当該試料の光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定するための光学異方性パラメータ測定用プログラムにおいて、
前記１／４波長板を初期位置＋δに設定し、１／２波長板と同期的に回転駆動させながら、前記受光素子で反射光強度Ｒ（＋δ）を測定し、前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶し、
前記１／４波長板を初期位置−δに設定し、１／２波長板と同期的に回転駆動させながら、前記受光素子で反射光強度Ｒ（−δ）を測定し、前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する反射光強度測定手段と、
光学異方性のない参照板について、前記反射光強度測定手段と同様に参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）を測定する参照反射光強度測定手段と、
前記反射光強度Ｒ（＋δ）及びＲ（−δ）と、前記参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲを
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する差分算出手段と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析手段と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定用プログラム。 An optical path that irradiates incident light in the vertical direction to the measurement area of the sample from the laser serving as the light source via the half mirror and guides the reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area to the light receiving element via the half mirror Formed,
A polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and a straight line generated by the polarizer is disposed between the half mirror and the sample. The direction of the slow axis of the half-wave plate rotated to rotate the polarized light and the slow axis of the half-wave plate are shifted by ± δ (δ ≠ nπ / 4, where n is an integer). A measuring optical system comprising a quarter-wave plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half-wave plate from the initial position is operated by a computer, In an optical anisotropy parameter measurement program for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy based on the intensity of reflected light detected by the light receiving element,
The quarter-wave plate is set to the initial position + δ, and the reflected light intensity R (+ δ) is measured with the light-receiving element while being driven to rotate synchronously with the half-wave plate, and the rotation angle of the linearly polarized light and Store it in a storage area set in advance,
The quarter-wave plate is set to the initial position −δ, and the reflected light intensity R (−δ) is measured by the light-receiving element while being driven to rotate synchronously with the half-wave plate, and the linearly polarized light is rotated. Reflected light intensity measuring means for storing in a storage area set in advance in association with a corner;
For a reference plate having no optical anisotropy, reference reflected light intensity measuring means for measuring reference reflected light intensity R E (+ δ) and R E (−δ) in the same manner as the reflected light intensity measuring means,
Based on the reflected light intensities R (+ δ) and R (−δ) and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ), the difference ΔR is expressed as ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0. (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
A difference calculating means for calculating by
Anisotropy analysis means for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measurement program characterized by comprising:
前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成る測定光学系をコンピュータにより操作して、前記受光素子により検出された反射光の強度に基づいて当該試料の光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定するための光学異方性パラメータ測定用プログラムにおいて、
任意の方向にセットされた前記試料について、前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（−δ）を測定し、各反射光強度を前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する第一反射光強度測定手段と、
前記試料を入射光の光軸を中心に９０°回転させた状態で、前記第一反射光強度測定手段と同様に反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）を測定し、各反射光強度を前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する第二反射光強度測定手段と、
前記第一反射光強度測定手段で測定された反射光強度Ｒ０（＋δ）及びＲ０（−δ）と第二反射光強度測定手段で測定された反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）に基づき、差分ΔＲを
ΔＲ＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］
により算出する差分算出手段と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析手段と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定プログラム。 An optical path that irradiates incident light in the vertical direction to the measurement area of the sample from the laser serving as the light source via the half mirror and guides the reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area to the light receiving element via the half mirror Formed,
A polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and a straight line generated by the polarizer is disposed between the half mirror and the sample. The direction of the slow axis of the half-wave plate rotated to rotate the polarized light and the slow axis of the half-wave plate are shifted by ± δ (δ ≠ nπ / 4, where n is an integer). A measuring optical system comprising a quarter-wave plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half-wave plate from the initial position is operated by a computer, In an optical anisotropy parameter measurement program for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy based on the intensity of reflected light detected by the light receiving element,
For the sample set in an arbitrary direction, the reflected light intensity R 0 (+ δ) is measured while the ¼ wavelength plate is rotated synchronously with the ½ wavelength plate from the initial position + δ, and the ¼ wavelength is measured. The reflected light intensity R 0 (−δ) is measured while rotating the wave plate synchronously with the half-wave plate from the initial position −δ, and each reflected light intensity is set in advance in association with the rotation angle of the linearly polarized light. First reflected light intensity measuring means for storing in the storage area;
In a state where the sample is rotated 90 ° around the optical axis of the incident light, the reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) are measured in the same manner as the first reflected light intensity measuring means, Second reflected light intensity measuring means for storing the reflected light intensity in a storage area set in advance in association with the rotation angle of the linearly polarized light;
The reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) measured by the first reflected light intensity measuring means and the reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 measured by the second reflected light intensity measuring means. Based on (−δ), the difference ΔR is expressed as ΔR = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)].
A difference calculating means for calculating by
Anisotropy analysis means for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measurement program comprising:
前記レーザと前記ハーフミラーの間に偏光子が配されると共に、ハーフミラーと受光素子との間に検光子が配され、ハーフミラーと試料との間には、前記偏光子により生成される直線偏光を回転させるために回転駆動される１／２波長板と、遅相軸の向きを前記１／２波長板の遅相軸に対して±δ（δ≠ｎπ／４，ｎは整数）ずらした初期位置から当該１／２波長板に対して回転角度が２倍となるように同期的に回転駆動される１／４波長板が配されて成る測定光学系をコンピュータにより操作して、前記受光素子により検出された反射光の強度に基づいて当該試料の光学軸の方向と光学異方性の大きさを測定するための光学異方性パラメータ測定用プログラムにおいて、
任意の方向にセットされた前記試料について、前記１／４波長板を初期位置＋δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（＋δ）を測定し、前記１／４波長板を初期位置−δから１／２波長板と同期的に回転させながら反射光強度Ｒ０（−δ）を測定し、各反射光強度を前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する第一反射光強度測定手段と、
前記試料を入射光の光軸を中心に９０°回転させた状態で、前記第一反射光強度測定手段と同様に反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）を測定し、各反射光強度を前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する第二反射光強度測定手段と、
前記試料に替えてセットされた光学異方性のない参照板について、前記第一反射光強度測定手段同様に参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）を測定し、各反射光強度を前記直線偏光の回転角と関連付けて予め設定された記憶領域に記憶する第二反射光強度測定手段と、
前記第一反射光強度測定手段で測定された反射光強度Ｒ０（＋δ）及びＲ０（−δ）と、参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲ０を
ΔＲ０＝［Ｒ０（＋δ）−Ｒ０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する第一差分算出手段と、
前記第二反射光強度測定手段で測定された反射光強度Ｒ９０（＋δ）及びＲ９０（−δ）と参照反射光強度ＲＥ（＋δ）及びＲＥ（−δ）に基づき、差分ΔＲ９０を
ΔＲ９０＝［Ｒ９０（＋δ）−Ｒ９０（−δ）］−［ＲＥ（＋δ）−ＲＥ（−δ）］
により算出する第二差分算出手段と、
前記各差分ΔＲ０及びΔＲ９０に基づき、差分ΔＲを、
ΔＲ＝ΔＲ０−ΔＲ９０
により算出する第三差分算出手段と、
前記直線偏光の回転角と前記差分ΔＲの関係に基づき光学軸の方向及び光学異方性の大きさを決定する異方性分析手段と、
を備えたことを特徴とする光学異方性パラメータ測定プログラム。
An optical path that irradiates incident light in the vertical direction to the measurement area of the sample from the laser serving as the light source via the half mirror and guides the reflected light reflected in the vertical direction from the measurement area to the light receiving element via the half mirror Formed,
A polarizer is disposed between the laser and the half mirror, an analyzer is disposed between the half mirror and the light receiving element, and a straight line generated by the polarizer is disposed between the half mirror and the sample. The direction of the slow axis of the half-wave plate rotated to rotate the polarized light and the slow axis of the half-wave plate are shifted by ± δ (δ ≠ nπ / 4, where n is an integer). A measuring optical system comprising a quarter-wave plate that is rotationally driven synchronously so that the rotation angle is doubled with respect to the half-wave plate from the initial position is operated by a computer, In an optical anisotropy parameter measurement program for measuring the direction of the optical axis of the sample and the magnitude of optical anisotropy based on the intensity of reflected light detected by the light receiving element,
For the sample set in an arbitrary direction, the reflected light intensity R 0 (+ δ) is measured while the ¼ wavelength plate is rotated synchronously with the ½ wavelength plate from the initial position + δ, and the ¼ wavelength is measured. The reflected light intensity R 0 (−δ) is measured while rotating the wave plate synchronously with the half-wave plate from the initial position −δ, and each reflected light intensity is set in advance in association with the rotation angle of the linearly polarized light. First reflected light intensity measuring means for storing in the storage area;
In a state where the sample is rotated 90 ° around the optical axis of the incident light, the reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) are measured in the same manner as the first reflected light intensity measuring means, Second reflected light intensity measuring means for storing the reflected light intensity in a storage area set in advance in association with the rotation angle of the linearly polarized light;
For the reference plate having no optical anisotropy set in place of the sample, the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ) are measured in the same manner as the first reflected light intensity measuring means, and each reflection is measured. Second reflected light intensity measuring means for storing light intensity in a storage area set in advance in association with the rotation angle of the linearly polarized light;
Based on the reflected light intensities R 0 (+ δ) and R 0 (−δ) measured by the first reflected light intensity measuring means and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ), the difference ΔR 0 ΔR 0 = [R 0 (+ δ) −R 0 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
First difference calculating means for calculating by:
Based on the reflected light intensities R 90 (+ δ) and R 90 (−δ) and the reference reflected light intensities R E (+ δ) and R E (−δ) measured by the second reflected light intensity measuring means, the difference ΔR 90 ΔR 90 = [R 90 (+ δ) −R 90 (−δ)] − [R E (+ δ) −R E (−δ)]
Second difference calculating means for calculating by:
Based on each difference ΔR 0 and ΔR 90 , the difference ΔR is
ΔR = ΔR 0 −ΔR 90
A third difference calculating means for calculating by:
Anisotropy analysis means for determining the direction of the optical axis and the magnitude of optical anisotropy based on the relationship between the rotation angle of the linearly polarized light and the difference ΔR;
An optical anisotropy parameter measurement program comprising:
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