JP3518313B2 - Method and apparatus for measuring retardation - Google Patents
Method and apparatus for measuring retardationInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は複屈折性材料のレタ
ーデーションを測定する方法と装置に関し、特に高次レ
ターデーションをもつ試料のレターデーションを測定す
るのに適した方法と装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the retardation of a birefringent material, and more particularly to a method and an apparatus suitable for measuring the retardation of a sample having a higher order retardation. .
【0002】[0002]
【従来の技術】合成樹脂材料を延伸すると光学的異方性
を呈するので、光学的異方性を測定することにより合成
樹脂材料の延伸工程を管理することができる。材質が同
じであるときは厚さが一定のシートであれば複屈折の程
度によって延伸度合いを判定することができ、逆に延伸
度合いが一定のシートではその厚さを判定することがで
きる。偏光を利用する装置、例えば液晶表示装置に使わ
れるシート類では偏光特性を予めチェックしておく必要
がある。試料の偏光特性の一つとして、試料を透過した
直交2偏光の位相のずれ、すなわちレターデーションを
測定することが行なわれている。2. Description of the Related Art Since a synthetic resin material exhibits optical anisotropy when stretched, it is possible to control the stretching process of the synthetic resin material by measuring the optical anisotropy. When the materials are the same, if the sheet has a constant thickness, the degree of stretching can be determined by the degree of birefringence, and conversely, the thickness of a sheet having a constant degree of stretching can be determined. In a device using polarized light, for example, sheets used in a liquid crystal display device, it is necessary to check polarization characteristics in advance. As one of the polarization characteristics of a sample, it is performed to measure the phase shift of two orthogonally polarized lights that have passed through the sample, that is, the retardation.
【0003】複屈折性は常光線と異常光線の屈折率によ
って表わされ、試料を透過した常光線と異常光線との位
相差として現れる。この位相差はレターデーションと呼
ばれ、2つの屈折率の差と材料の厚さとの積によって決
まる。レターデーションの測定によってシート状試料の
複屈折特性が分かる。Birefringence is represented by the refractive index of an ordinary ray and an extraordinary ray, and appears as a phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray transmitted through the sample. This phase difference is called retardation and is determined by the product of the difference between the two refractive indices and the material thickness. By measuring the retardation, the birefringence characteristics of the sheet-shaped sample can be known.
【0004】また、例えば液晶表示装置の表示板では、
表面に垂直な方向以外の方向から見た場合の特性、すな
わち視野角特性も重要な特性である。視野角特性の評価
のためには試料に対する測定光の入射角を変化させたと
きのレターデーション値の測定が必要になる。例えば、
傾斜角0〜50°の範囲で傾斜角10°ごとにレターデ
ーション値を測定するといった方法が採られている。Further, for example, in a display panel of a liquid crystal display device,
The characteristic when viewed from a direction other than the direction perpendicular to the surface, that is, the viewing angle characteristic is also an important characteristic. In order to evaluate the viewing angle characteristics, it is necessary to measure the retardation value when the incident angle of the measurement light with respect to the sample is changed. For example,
A method of measuring the retardation value at every inclination angle of 10 ° in the inclination angle range of 0 to 50 ° is adopted.
【0005】試料のレターデーションを測定するには、
平行ニコル又は直交ニコルに配置された2つの偏光板の
間に試料を置き、偏光板と試料とを相対的に回転させ
る。そして、偏光板と試料を透過した光の変化を記録
し、その結果からレターデーションを計算で求めるとい
う方法が採られている。To measure the retardation of a sample,
The sample is placed between two polarizing plates arranged in parallel Nicols or orthogonal Nicols, and the polarizing plate and the sample are relatively rotated. Then, the method of recording the change of light transmitted through the polarizing plate and the sample and calculating the retardation from the result is adopted.
【0006】レターデーションは試料に同相で入射させ
た常光線と異常光線との試料出射時の位相差として観察
され、その位相差は一般に(2nπ+δ)で表わされ
る。nは0,1,2,……の自然数であり、光学次数と
呼ばれる。試料が厚くなれば光学次数nも大きくなる。
偏光板と試料とを相対的に回転させて求まる透過光強度
の変化幅はδによって変わる。測定で直接求まるのはδ
のみであって、光学次数nは直接求めることはできない
が、光学次数nを求める方法は幾つか知られている。Retardation is observed as a phase difference between an ordinary ray and an extraordinary ray incident on the sample in the same phase when the sample exits, and the phase difference is generally represented by (2nπ + δ). n is a natural number of 0, 1, 2, ... And is called an optical order. The thicker the sample, the larger the optical order n.
The change width of the transmitted light intensity, which is obtained by relatively rotating the polarizing plate and the sample, changes depending on δ. Δ can be directly obtained by measurement
However, the optical order n cannot be directly obtained, but some methods for obtaining the optical order n are known.
【0007】高分子フィルムの高次構造を解析する上
で、高分子鎖の並び方、つまり分子配向を評価すること
が品種管理や研究の分野では重要となっている。分子配
向を評価する最も簡単な方法は、複屈折法であり、従来
から種々の方法で測定されてきている。PET(ポリエ
チレンテレフタレート)のような高いレターデーション
フイルムの場合は光学次数も大きくなり、従来の方法で
は光学次数の決定に間違いが発生しやすく、正確なレタ
ーデーションが測定できない場合がある。In analyzing the higher-order structure of a polymer film, it is important in the field of product management and research to evaluate the arrangement of polymer chains, that is, the molecular orientation. The simplest method for evaluating the molecular orientation is the birefringence method, which has been conventionally measured by various methods. In the case of a high retardation film such as PET (polyethylene terephthalate), the optical order also becomes large, and in the conventional method, the optical order is apt to be erroneously determined, and accurate retardation may not be measured.
【0008】また、オンライン測定では、光学次数(レ
ターデーションを測定波長の1/2で除した商の整数部
分に1を加えた値:本発明では光学次数をこの意味で使
用する)をあらかじめ与える必要があり、測定途中でレ
ターデーションが変化して次の光学次数に移っても感知
できないという問題がある。また、フイルムなどの製造
ラインだけでなく、研究的な用途、例えば人為的に張力
や熱などを加えながらレターデーションを測定する場合
にも同じ問題が起こる。In the online measurement, the optical order (value obtained by adding 1 to the integer part of the quotient obtained by dividing the retardation by 1/2 of the measurement wavelength: in the present invention, the optical order is used in this sense) is given in advance. However, there is a problem that the retardation changes during the measurement, and it cannot be detected even when the optical order moves to the next optical order. The same problem occurs not only in the production line of films and the like, but also in research applications, for example, when measuring the retardation while artificially applying tension or heat.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、高い配向度を有する試料のレターデーションを正し
く測定することである。本発明の第2の目的は、レター
デーションのオンライン測定において、光学次数の変化
を確実に捉えることができるようにすることにより、光
学次数の変化が起こっても正確なレターデーションを測
定できるようにすることである。The first object of the present invention is to accurately measure the retardation of a sample having a high degree of orientation. A second object of the present invention is to make it possible to reliably detect a change in the optical order in online measurement of the retardation so that an accurate retardation can be measured even when the change in the optical order occurs. It is to be.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の平行ニ
コル法に加えて、試料傾斜時、つまりレターデーション
が変化する際に直交ニコル状態に切り換えてリアルタイ
ムでその透過強度を測定することにより、まず光学次数
の変化を正確に測定し、その後平行ニコル法によりレタ
ーデーションを正確に測定するものである。According to the present invention, in addition to the conventional parallel Nicol method, the transmission intensity is measured in real time by switching to the orthogonal Nicol state when the sample is tilted, that is, when the retardation changes. First, the change in the optical order is accurately measured, and then the retardation is accurately measured by the parallel Nicol method.
【0011】しかし、この方法においても最初のレター
デーションが正確に測定されていることが前提となって
いる。従来の方法でも、光学次数が低い状態ではレター
デーションを正確に測定することができる。高分子フィ
ルムなどのシート状物質の三次元屈折率は、一般的に屈
折率楕円体を用いて説明される。平面内の二次元屈折率
分布において、その最小方向を傾斜軸として傾斜させて
いくと、一般的には図1の実線で示されるようにレター
デーションが減少していく場合と、さらには減少してゼ
ロになってから再度増加する場合がある。したがって、
高光学次数の試料でも特定の軸を傾斜軸として傾斜させ
ることにより光学次数を減少させることができる。However, even in this method, it is premised that the first retardation is accurately measured. Even with the conventional method, the retardation can be accurately measured when the optical order is low. The three-dimensional refractive index of a sheet-shaped substance such as a polymer film is generally described by using an index ellipsoid. In the two-dimensional refractive index distribution in a plane, when the minimum direction is tilted, the retardation generally decreases as shown by the solid line in FIG. 1 and further decreases. May reach zero and then increase again. Therefore,
Even in a sample having a high optical order, the optical order can be reduced by inclining a specific axis as an inclination axis.
【0012】そこで、本発明の1つの局面では、図2に
示されるように、偏光子と検光子を直交ニコル状態に
し、試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試
料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料を傾
斜させて光学次数を減少させながら、選択された波長の
光を偏光子を経て試料から検光子を透過させ、傾斜角度
に対する検光子透過光強度を測定して光学次数の変化を
求め、光学次数が減少した状態で偏光子と検光子を再度
平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対
的に1回転させて光学次数及びレターデーションを求め
る工程を含んでいる。そして、そのようにして正確に求
めた光学次数及びレターデーションを基にして、水平状
態又は任意の傾斜状態での試料の光学次数及びレターデ
ーションを求める。Therefore, in one aspect of the present invention, as shown in FIG. 2, the polarizer and the analyzer are placed in the orthogonal Nicol state, the optical principal axis of the sample is set to about 45 ° with the polarization direction, and the optical principal axis of the sample is set. While tilting the sample with the direction perpendicular to the tilt axis as the tilt axis to reduce the optical order, the light of the selected wavelength is transmitted from the sample through the polarizer through the analyzer, and the transmitted light intensity of the analyzer with respect to the tilt angle is measured. Then, the change of the optical order is obtained, and the polarizer and the analyzer are brought into the parallel Nicol state again in the state where the optical order is decreased, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once to obtain the optical order and the retardation. It includes the process of seeking. Then, based on the optical orders and retardations thus accurately obtained, the optical orders and retardations of the sample in the horizontal state or an arbitrary inclined state are obtained.
【0013】他の方法などにより特定の傾斜角度での光
学次数及びレターデーションが既知であれば、図3に示
されるように、それを基にして傾斜状態から水平状態ま
での間の少なくとも1つの状態でのレターデーションを
求めることができる。If the optical order and retardation at a specific tilt angle are known by other methods, as shown in FIG. 3, at least one from the tilted state to the horizontal state is based on that. Retardation in the state can be requested.
【0014】本発明の他の局面では、試料を特定の傾斜
軸により所定の角度まで傾斜させることのできる測定装
置を用い、図4,5に示されるように、次の工程(A)
から(C)を含み、(D1)から(I1)の工程群と、
(D2)から(I2)の工程群のいずれかを含んで試料
のレターデーション値とその光学次数を求める。
(A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、(B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、
試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の
光学主軸と直角をなす方向が傾斜軸となるように前記装
置及び試料を位置決めする工程、(C)選択された波長
の光を偏光子を経て試料から検光子を透過させ、試料を
前記傾斜軸により最大許容傾斜角まで傾斜させながら傾
斜角度に対する検光子透過光強度を測定していき、その
強度分布がゼロ付近になり、かつその角度で強度分布が
対称となる角度がある場合は下記の工程群(D1)から
(I1)を選択し、またそのような角度がない場合は最
大傾斜角をその角度として下記の工程群(D2)から
(G2)を選択する工程。強度分布がゼロ付近になり、
かつその角度で強度分布が対称となる角度がある場合
は、図4に示されているように、(D1)強度分布がゼ
ロ付近になり、かつその角度で強度分布が対称となる角
度において偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、
試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、光学
次数及びレターデーションを求める工程(ここでの光学
次数をNとする)、(E1)偏光子と検光子を再度直交
ニコル状態にし透過強度を測定しながらさらに試料を最
大許容傾斜角まで傾斜させながらその間の透過強度を測
定し、極大又は極小を超えた回数Mを数える工程(この
時点での光学次数をN+Mとする)、(F1)偏光子と
検光子を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び
検光子を相対的に1回転させ、光学次数をN+Mとして
レターデーションを測定する工程、(G1)偏光子と検
光子を再度直交ニコル状態にし、傾斜角度を所定の角度
だけ水平側に戻しながら、その透過強度を測定し、極大
又は極小の数Lを測定する工程(光学次数を|N+M−
L|とする)、(H1)偏光子と検光子を再度平行ニコ
ル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回
転させ、次数を|N+M−L|としてレターデーション
を測定する工程、(I1)工程(G1)と(H1)の操
作を水平位置までの所望の複数の角度において行ない、
傾斜角度に対するレターデーションの変化を測定する工
程。In another aspect of the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the following step (A) is used by using a measuring device capable of inclining a sample to a predetermined angle by a specific inclination axis.
From (D1) to (I1),
The retardation value and the optical order of the sample including any of the steps (D2) to (I2) are determined. (A) A step of obtaining the optical principal axis of the sample from the angular dependence of the intensity of transmitted light when the polarization transmission axis is rotated once relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols, ( B) Set the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state,
Positioning the device and the sample so that the optical principal axis of the sample is about 45 ° with respect to the polarization direction, and the direction perpendicular to the optical principal axis of the sample is the tilt axis, (C) Polarizing light of the selected wavelength Transmit the analyzer from the sample through the probe, measuring the analyzer transmitted light intensity against the tilt angle while tilting the sample to the maximum allowable tilt angle by the tilt axis, its intensity distribution becomes near zero, and If there is an angle at which the intensity distribution is symmetric, select (I1) from the following process group (D1). If there is no such angle, use the maximum inclination angle as the angle and select the following process group (D2). ) To (G2). The intensity distribution is near zero,
When there is an angle at which the intensity distribution is symmetric at that angle, as shown in FIG. 4, (D1) the intensity distribution is near zero, and the polarization is made at an angle at which the intensity distribution is symmetric. Put the child and analyzer in parallel Nicol state again,
A step of relatively rotating the sample, the polarizer and the analyzer one revolution to obtain the optical order and the retardation (here, the optical order is N), (E1) the polarizer and the analyzer are brought into the orthogonal Nicol state again. Measuring the transmission intensity during the measurement while further inclining the sample to the maximum allowable inclination angle while measuring the transmission intensity, and counting the number M of times when the maximum or minimum is exceeded (the optical order at this point is N + M), ( F1) A step in which the polarizer and the analyzer are brought into a parallel Nicol state again, the sample and the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the retardation is measured with an optical order of N + M. (G1) The polarizer and the analyzer In the orthogonal Nicol state again, and while returning the inclination angle to the horizontal side by a predetermined angle, the transmission intensity thereof is measured, and the maximum or minimum number L is measured (optical order is | N + M-
(L |) and (H1) put the polarizer and analyzer in the parallel Nicol state again, relatively rotate the sample, the polarizer and the analyzer one revolution, and measure the retardation with the order as | N + ML | Step (I1) Steps (G1) and (H1) are performed at desired plural angles up to the horizontal position,
The process of measuring the change in retardation with respect to the tilt angle.
【0015】最大許容傾斜角まで傾斜させても強度分布
がゼロ付近になり、かつその角度で強度分布が対称とな
る角度がない場合は、図5に示されているように、つ気
の工程群(D2)から(G2)を選択する。
(D2)最大許容傾斜角において偏光子と検光子を再度
平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対
的に1回転させ、光学次数及びレターデーションを求め
る工程(ここでの光学次数をN’とする)、(E2)偏
光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾斜角度を所
定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過強度を測定
し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光学次数を
N'+Lとする)、(F2)偏光子と検光子を再度平行
ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に
1回転させ、次数をN'+Lとしてレターデーションを
測定する工程、(G2)工程(E2)と(F2)の操作
を水平位置までの所望の複数の角度において行ない、傾
斜角度に対するレターデーションの変化を測定する工
程。When the intensity distribution is close to zero even when the intensity distribution is tilted to the maximum allowable tilt angle, and there is no angle at which the intensity distribution is symmetric, as shown in FIG. Select (G2) from group (D2). (D2) A step of determining the optical order and retardation by making the polarizer and the analyzer parallel to each other in the parallel Nicol state at the maximum allowable tilt angle and relatively rotating the sample, the polarizer and the analyzer once (the optical order here). (N2), (E2) the polarizer and the analyzer are brought into the orthogonal Nicol state again, the transmission intensity is measured while the tilt angle is returned to the horizontal side by a predetermined angle, and the maximum or minimum number L is measured. Step (the optical order is N ′ + L), (F2) the polarizer and the analyzer are brought into the parallel Nicol state again, the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the order is N ′ + L. Retardation measurement step, (G2) Steps (E2) and (F2) are performed at a desired plurality of angles up to a horizontal position, and a change in retardation with respect to an inclination angle is measured.
【0016】本発明の測定装置は、個別の試料を測定す
る装置と連続して流れる試料を測定するオンライン式の
測定装置を含んでいる。個別の試料を測定する装置の一
例は、試料の測定光入射側に偏光子、出射側に検光子を
平行ニコル状態で配置し、偏光子から検光子に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子と検光子を平行ニコル状態
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
するレターデーション測定装置である。個別の試料を測
定する装置の他の例は、測定光の入射側に偏光子、出射
側に検光子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を
異ならせて複数対配置し、その偏光子群から検光子群に
単一波長の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間
に試料を配置し、検光子群を出た測定光を検出すること
により試料のレターデーションを測定するレターデーシ
ョン測定装置である。そして、それらのレターデーショ
ン測定装置において、本発明では試料を特定の傾斜軸に
より傾斜させる試料保持機構と、試料を挟んで直交ニコ
ル状態にした偏光子と検光子の一対とを備え、その直交
ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度により試
料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、平行ニコル
状態の偏光子と検光子による透過光強度によりレターデ
ーションを求める際に、その直交ニコル状態の偏光子と
検光子により求められた光学次数の変化に基づいて光学
次数を決定するものである。The measuring device of the present invention includes a device for measuring individual samples and an on-line measuring device for measuring continuously flowing samples. An example of an apparatus for measuring an individual sample is a polarizer on the measurement light incident side of the sample, an analyzer is arranged on the exit side in a parallel Nicol state, and a single wavelength measurement light is transmitted from the polarizer to the analyzer. A retardation measurement device that detects the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating the polarization transmission axes of the polarizer and the analyzer relative to the sample while keeping the polarizer and the analyzer in parallel Nicols state. . Another example of an apparatus for measuring individual samples is a polarizer on the incident side of the measurement light and an analyzer on the exit side in parallel Nicols state, and a plurality of pairs of polarizers are arranged with different polarization directions, and the polarizer group is arranged. To transmit the measurement light of a single wavelength to the analyzer group, arrange the sample between the polarizer group and the analyzer group, and measure the retardation of the sample by detecting the measurement light emitted from the analyzer group. It is a retardation measuring device. Then, in these retardation measuring devices, in the present invention, a sample holding mechanism for inclining the sample by a specific tilt axis, and a pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state sandwiching the sample, the crossed Nicols The change in the optical order due to the tilt of the sample is obtained by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the state, and when the retardation is obtained by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the parallel Nicol state, the orthogonal Nicol state The optical order is determined based on the change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer.
【0017】オンライン式のレターデーション測定装置
は、測定光の入射側に偏光子、出射側に検光子を平行ニ
コル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせて複数対配
置し、その偏光子群から検光子群に単一波長の測定光を
透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を通過させ、
検光子群を出た測定光を検出することにより試料のレタ
ーデーションを測定するものであり、本発明では試料を
挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一対を追
加し、その透過光強度から光学次数の変化を求め、複数
対の平行ニコル状態の偏光子と検光子の透過光強度から
レターデーションを求める際に、その直交ニコル状態の
偏光子と検光子により求められた光学次数の変化に基づ
いて光学次数を決定するものである。In the online retardation measuring device, a plurality of pairs of polarizers are arranged on the incident side of the measurement light and the analyzers on the exit side in a parallel Nicol state and the polarization directions are different from each other. Transmit the measuring light of a single wavelength to the analyzer group, pass the sample between the polarizer group and the analyzer group,
The retardation of the sample is measured by detecting the measurement light emitted from the analyzer group, and in the present invention, a pair of a polarizer and an analyzer that are in a crossed Nicols state with the sample sandwiched is added, and the transmitted light thereof. Obtaining the change in the optical order from the intensity, when obtaining the retardation from the transmitted light intensity of the polarizer and the analyzer in a plurality of pairs of parallel Nicols state, the optical order of the optical order obtained by the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state The optical order is determined based on the change.
【0018】直交ニコル状態の偏光子と検光子により光
学次数の変化を求める際、光学次数が減少から増加、又
は増加から減少に転じることがあるが、その変化は検光
子の透過光強度分布が対称になることにより判定するこ
とができる。しかし、測定波長によってはその透過光強
度分布が対称になる位置が透過光強度分布の極大又は極
小と重なることがある。そのため、直交ニコル状態での
測定を異なる2波長で行なっておき、透過光強度分布が
対称になる位置が透過光強度分布の極大又は極小と重な
らない波長を選択するようにするのが好ましい。When the change of the optical order is obtained by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state, the optical order may change from decrease to increase or increase to decrease. The change is caused by the transmitted light intensity distribution of the analyzer. It can be determined by symmetry. However, depending on the measurement wavelength, the position where the transmitted light intensity distribution is symmetric may overlap with the maximum or the minimum of the transmitted light intensity distribution. Therefore, it is preferable to carry out the measurement in the orthogonal Nicols state at two different wavelengths, and to select a wavelength at which the position where the transmitted light intensity distribution is symmetric does not overlap the maximum or the minimum of the transmitted light intensity distribution.
【0019】レターデーション値と光学次数nを求める
方法自体は既知であり、本発明は既知のどのような方法
も用いることができるが、説明の都合から代表的なもの
を示す。しかし、本発明はこれらの例示の方法に限定さ
れるものではない。The method itself for obtaining the retardation value and the optical order n is known, and any known method can be used in the present invention, but a representative one will be shown for convenience of description. However, the invention is not limited to these exemplary methods.
【0020】まず、レターデーション値の測定方法につ
いて説明する。図6(A)に示されるように、偏光子p
と検光子aを互いに平行ニコルの関係に保ち、その間に
配置された試料sに対し相対的に回転させ、検光子透過
光を検出し、その検光子透過光強度Iを試料の基準位置
からの回転角θの関数として表わすと、次の式になる。
I=Io{α2cos4(θ-θ0)+sin4(θ-θ0)+(1/2)Cαsin22(θ-θ0)}
……(1)
この検光子透過光強度Iを極座標で表示すると、図6
(B)に示されるような十時花形図形となる。ここで、
Ioは試料入射光強度、αは試料の2つの光学主軸方向
に振動する偏光の透過率の比、θ0は2つの光学主軸の
うちの屈折率最大の方向と基準方向とのなす角であり、
Cは次の式で表わされるものである。
C=cos(2πR/λ) ……(2)
λは測定光の波長、Rがレターデーション値である。First, the method of measuring the retardation value will be described. As shown in FIG. 6A, the polarizer p
And the analyzer a are kept in a parallel Nicol relationship with each other, and are rotated relative to the sample s arranged therebetween, and the analyzer transmitted light is detected, and the analyzer transmitted light intensity I is measured from the reference position of the sample. Expressed as a function of the rotation angle θ, the following equation is obtained. I = Io {α 2 cos 4 (θ-θ 0 ) + sin 4 (θ-θ 0 ) + (1/2) Cαsin 2 2 (θ-θ 0 )} …… (1) This analyzer transmitted light intensity When I is displayed in polar coordinates,
It becomes a ten o'clock flower-shaped figure as shown in (B). here,
Io is the incident light intensity of the sample, α is the ratio of the transmittances of polarized light oscillating in the two optical principal axes of the sample, and θ 0 is the angle between the maximum refractive index direction of the two optical principal axes and the reference direction. ,
C is represented by the following formula. C = cos (2πR / λ) (2) λ is the wavelength of the measurement light and R is the retardation value.
【0021】一方、回転角θに対するIの測定値からα
とCが次のように求まる。
α=(Iθ0/Iθ0+90)1/2 ……(3)
C=(4Iθ0+45/Iθ0+90−1−α2)/2α ……(4)
Cが求まり、次数nが決まれば、レターデーション値R
は次の式により求められる。
nが偶数のとき、
R=(−1)n+1(λ/2π)cos-1C+nλ/2 ……(5)
nが奇数のとき、
R=(−1)n+1(λ/2π)cos-1C+(n−1)λ/2 ……(6)On the other hand, from the measured value of I with respect to the rotation angle θ, α
And C are calculated as follows. α = (I θ0 / I θ0 + 90 ) 1/2 (3) C = (4I θ0 + 45 / I θ0 + 90 −1-α 2 ) / 2α (4) C is obtained, and the order n If it is decided, the retardation value R
Is calculated by the following formula. When n is an even number, R = (− 1) n + 1 (λ / 2π) cos −1 C + nλ / 2 (5) When n is an odd number, R = (− 1) n + 1 (λ / 2π ) cos -1 C + (n-1) λ / 2 (6)
【0022】光学次数nを決定する方法は既知である
が、その1つの方法は、波長の異なる2つの光を用いて
それぞれについてレターデーション値に対応した位相差
δを求め、光学次数nを1,2,3,……と順に変えな
がら、レターデーション値を求める。そして、異なる波
長で求めたレターデーション値が一致したところが求め
るレターデーション値であり光学次数である。また、レ
ターデーション値によっては正確に求めにくい波長域が
でてくるので、その場合には他の2波長を用いて測定を
行なう(特開平4−294249号公報参照)。Although a method for determining the optical order n is known, one method is to obtain the phase difference δ corresponding to the retardation value for each of two lights having different wavelengths, and set the optical order n to 1 The retardation value is obtained while changing in order of 2, 3, 3. Then, the point where the retardation values obtained at different wavelengths are the same is the required retardation value, which is the optical order. In addition, depending on the retardation value, a wavelength range that is difficult to obtain accurately appears, and in that case, measurement is performed using the other two wavelengths (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-294249).
【0023】光学次数nを決定する他の方法は、試料に
レターデーション値が可変の位相板、例えばバビネソレ
イユ補償板を重ねて、1つの波長の光に対して試料と位
相板とを合わせたレターデーションに基づく位相差が2
πの整数倍になるようにし、この状態で上記の波長に近
接した他の波長の光を用い、偏光方向を一定の関係に保
った2枚の偏光板(光源側が偏光子、検出器側が検光
子)をこれらの間の試料に対して相対的に回転させ、そ
のときの透過光強度の最大値と最小値との関係を、予め
作成してあるレターデーションの光学次数とこの関係と
にあてはめて、試料のレターデーションの光学次数を決
定する方法(特願平5−53024号参照)である。他
にも光学次数nを決定する方法はあるが、本発明ではど
の方法を採用してもよい。As another method for determining the optical order n, a phase plate having a variable retardation value, for example, a Babinet Soleil compensating plate is superposed on the sample, and the sample and the phase plate are aligned with light of one wavelength. Phase difference based on retardation is 2
It is set to an integral multiple of π, and in this state, light of another wavelength close to the above wavelength is used, and two polarizing plates (polarizer on the light source side and detector on the detector side are used to keep the polarization direction constant. The photon) is rotated relative to the sample between them, and the relationship between the maximum value and the minimum value of the transmitted light intensity at that time is applied to the optical order of the retardation created in advance and this relationship. Then, the optical order of retardation of the sample is determined (see Japanese Patent Application No. 5-53024). Although there are other methods for determining the optical order n, any method may be adopted in the present invention.
【0024】図7(A)のような直交ニコル状態におい
ては、透過強度Iは次式で表される。
I=A・sin2θ・sin2(πR/λ) ……(7)
図7(B)に示されるように、光学次数はλ/2毎に変
化するので、レターデーションが変化する際の透過強度
Iを連続して測定しておけば、光学次数の変化がわか
る。スタート時がちょうどIの極大あるいは極小にあっ
た場合は、Iの変化だけではレターデーションが減少方
向か増加方向かが区別できないので、少し波長をずらし
て複数波長を用いると識別することができる。そして、
試料を傾斜させていってレターデーションが減少から増
加に転じたり、逆に増加から減少に転じた場合には、透
過強度Iが時間に対して対称に折り返したように変化す
る。In the crossed Nicols state as shown in FIG. 7A, the transmission intensity I is expressed by the following equation. I = A · sin 2 θ · sin 2 (πR / λ) (7) As shown in FIG. 7 (B), the optical order changes every λ / 2, so the transmission intensity when the retardation changes If I is continuously measured, the change in optical order can be seen. When the start is at the maximum or minimum of I, it is not possible to distinguish whether the retardation is decreasing or increasing only by the change of I. Therefore, it is possible to discriminate by using a plurality of wavelengths with a slight wavelength shift. And
When the sample is tilted and the retardation starts to decrease and then increases, or vice versa, the transmission intensity I changes so as to be folded back symmetrically with respect to time.
【0025】[0025]
【実施例】図8と図9により本発明で試料を傾斜させて
レターデーションを測定する局面に使用する複屈折測定
装置の一実施例を示す。白色光の光源2、例えばハロゲ
ンランプからの測定光が光ファイバ4で導かれ、集光レ
ンズ6で平行光束となって出射する。測定光が集光レン
ズ6から受光素子24に至る光路には、集光レンズ6側
から順にフィルタ8、偏光子としての偏光板14、試料
22、検光子としての偏光板18が配置されている。EXAMPLE FIG. 8 and FIG. 9 show an example of the birefringence measuring apparatus used in the aspect of measuring the retardation by inclining the sample according to the present invention. Measuring light from a white light source 2, for example, a halogen lamp is guided by an optical fiber 4 and emitted as a parallel light flux by a condenser lens 6. A filter 8, a polarizing plate 14 as a polarizer, a sample 22, and a polarizing plate 18 as an analyzer are arranged in this order from the condenser lens 6 side in the optical path from the condenser lens 6 to the light receiving element 24. .
【0026】フィルタ8は複数波長による測定により次
数nを求めることができるように、フィルタ保持板10
の周方向に沿って透過光特性の異なる複数のフィルタが
配置されている。フィルタ保持板10を回転させるステ
ッピングモータ(図示略)によってその中の1つのフィ
ルタが選択されて測定光の光路に挿入される。なお、波
長の選択は光源2から受光素子24に至る光路上のどの
位置で行なってもよく、したがってフィルタ8の配置位
置は図8の位置に限定されるものではない。The filter 8 has a filter holding plate 10 so that the order n can be obtained by measurement with a plurality of wavelengths.
A plurality of filters having different transmitted light characteristics are arranged along the circumferential direction of. A stepping motor (not shown) that rotates the filter holding plate 10 selects one of the filters and inserts it into the optical path of the measurement light. The wavelength may be selected at any position on the optical path from the light source 2 to the light receiving element 24. Therefore, the position where the filter 8 is arranged is not limited to the position shown in FIG.
【0027】偏光板14と18は偏光方向が互いに平行
になるように、すなわち平行ニコル状態になるように配
置され、それぞれ保持円板16,20に保持されてい
る。保持円板16,20はそれぞれベルト25,26を
介して軸32上に固定されたプーリ28,30とそれぞ
れ連結され、軸32がステッピングモータ34によって
回転させられることにより、両偏光板14,18が一体
的に回転させられる。偏光板14を装着した保持円板1
6の側面の一箇所に反射体の印がつけられており、光電
検出器によりこの反射体を検出することにより、偏光板
14,18の回転の初期位置が検出される。The polarizing plates 14 and 18 are arranged so that the polarization directions thereof are parallel to each other, that is, in the parallel Nicol state, and are held by the holding disks 16 and 20, respectively. The holding disks 16 and 20 are respectively connected to pulleys 28 and 30 fixed on a shaft 32 via belts 25 and 26, respectively, and the shaft 32 is rotated by a stepping motor 34, so that both polarization plates 14 and 18 are rotated. Are rotated integrally. Holding disk 1 with polarizing plate 14 attached
A mark of a reflector is provided on one side surface of 6, and the initial position of rotation of the polarizing plates 14 and 18 is detected by detecting this reflector with a photoelectric detector.
【0028】偏光板14と試料22の間の光軸上にミラ
ー36が光路に対し着脱可能に配置されており、ミラー
36と試料22の間の光軸上に偏光板38が、これも光
路に対し着脱可能に配置されている。偏光板38と偏光
板18は、偏光方法が互いに直交するように、すなわち
直交ニコル状態になるように偏光方向が定められて使用
される。偏光板38と偏光板18の組に対しては、レー
ザ光がミラー36を介して入射する。A mirror 36 is removably arranged on the optical axis between the polarizing plate 14 and the sample 22, and a polarizing plate 38 is also arranged on the optical axis between the mirror 36 and the sample 22, which is also the optical path. It is arranged to be removable. The polarizing directions of the polarizing plate 38 and the polarizing plate 18 are determined so that their polarization methods are orthogonal to each other, that is, they are in the orthogonal Nicol state. Laser light is incident on the set of the polarizing plate 38 and the polarizing plate 18 via the mirror 36.
【0029】試料22を傾斜させた状態でレターデーシ
ョンを測定できるようにする手段として、試料22をそ
の面内で回転できるようにするとともに、試料22の表
面に沿う一直線を中心として試料を傾けることができる
ようにするために、試料22は試料保持装置に保持され
ている。図8では試料保持装置の図示は省略されてい
る。As a means for measuring the retardation of the sample 22 in a tilted state, the sample 22 can be rotated in its plane and the sample is tilted about a straight line along the surface of the sample 22. The sample 22 is held by the sample holding device so that In FIG. 8, the sample holding device is not shown.
【0030】試料保持装置の詳細を図9に示す。試料保
持台70は中央に穴72が設けられ、裏面がリング状に
くり抜かれて凹部が形成され、上面には試料を押さえて
保持する押え板74が2箇所に設けられている。試料保
持台70の裏面の凹部と嵌合するリング状の凸部76を
もつ回転台78が基板80に取りつけられ、試料保持台
70を試料面に垂直な軸のまわりに回転可能に保持して
いる。回転台78に嵌め込まれた試料保持台70の側面
とステッピングモータ82の回転軸に取りつけられたプ
ーリ84との間にベルト86が装着され、モータ82に
よって試料保持台70が回転する。モータ82も基板8
0に取りつけられており、プーリ84と試料保持台70
が一平面内に配置されるように、モータ82と回転台7
8の取りつけ面が構成されている。基板80の一対の側
面には軸88と90が取りつけられ、軸88と90の中
心軸が試料保持台70の表面にくるように配置されてい
る。これらの軸88と90が複屈折測定装置本体に支持
されている。一方の軸88にはプーリ62が取りつけら
れ、複屈折測定装置本体側に設けられたステッピングモ
ータ68のプーリ66とこのプーリ62との間にベルト
64がかけられ、基板80がモータ68により傾斜させ
られる。The details of the sample holding device are shown in FIG. A hole 72 is provided in the center of the sample holder 70, a back surface is hollowed out in a ring shape to form a concave portion, and a holding plate 74 for holding and holding the sample is provided at two positions on the upper surface. A rotating table 78 having a ring-shaped convex portion 76 that fits into a concave portion on the back surface of the sample holding table 70 is attached to the substrate 80, and holds the sample holding table 70 rotatably around an axis perpendicular to the sample surface. There is. A belt 86 is mounted between the side surface of the sample holder 70 fitted into the rotary table 78 and the pulley 84 attached to the rotary shaft of the stepping motor 82, and the sample holder 70 is rotated by the motor 82. The motor 82 is also the substrate 8
No. 0 attached to the pulley 84 and the sample holder 70.
Motor 82 and the turntable 7 so that they are arranged in one plane.
8 mounting surfaces are configured. Shafts 88 and 90 are attached to a pair of side surfaces of the substrate 80, and the central axes of the shafts 88 and 90 are arranged so as to come to the surface of the sample holder 70. These shafts 88 and 90 are supported by the main body of the birefringence measuring device. A pulley 62 is attached to one of the shafts 88, and a belt 64 is hung between the pulley 66 of a stepping motor 68 provided on the body side of the birefringence measuring device and the pulley 62, and the substrate 80 is tilted by the motor 68. To be
【0031】図8に戻って説明すると、平行ニコル状態
で測定するときは、ミラー36と偏光板38を光路から
外しておく。偏光板14,18の間に設置された試料2
2にはいずれかのフィルタにより選択された波長の測定
光が偏光板14を透過して入射し、試料22を透過した
測定光は偏光板18を通って受光素子24に入射して測
光される。偏光板14と偏光板18を平行ニコルの状態
に保ったままで回転させて透過光強度を測定する。Returning to FIG. 8, the mirror 36 and the polarizing plate 38 are removed from the optical path when the measurement is performed in the parallel Nicol state. Sample 2 installed between polarizing plates 14 and 18
The measurement light having a wavelength selected by one of the filters passes through the polarizing plate 14 to enter 2, and the measurement light passing through the sample 22 passes through the polarizing plate 18 and enters the light receiving element 24 for photometry. . The transmitted light intensity is measured by rotating the polarizing plate 14 and the polarizing plate 18 while keeping them in the parallel Nicols state.
【0032】平行ニコルの状態での測定により、光学主
軸方向、レターデーション、及び光学次数を求めること
ができる。一方、直交ニコル状態で測定するときは、ミ
ラー36と偏光板38を光路に配置し、偏光板38と偏
光板18が直交ニコルの状態になるように、偏光板18
の回転角を調整して固定し、ミラー36を介してレーザ
光を入射させる。偏光板38と偏光板18は固定したま
まで、試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、光学
主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料をその傾斜軸
のまわりに傾斜させながら、透過光強度を測定する。直
交ニコル状態での測定により、光学次数の変化を求める
ことができる。The measurement in the state of parallel Nicols makes it possible to determine the optical principal axis direction, retardation, and optical order. On the other hand, when the measurement is performed in the crossed Nicols state, the mirror 36 and the polarization plate 38 are arranged in the optical path, and the polarization plate 18 and the polarization plate 18 are placed in the crossed Nicols state.
The rotation angle is adjusted and fixed, and the laser light is made incident through the mirror 36. While the polarizing plates 38 and 18 are fixed, the optical principal axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and while the sample is tilted around the tilt axis with the direction perpendicular to the optical principal axis as the tilt axis, Measure the light intensity. The change in the optical order can be obtained by the measurement in the orthogonal Nicol state.
【0033】受光素子24の検出出力を増幅するため
に、図示はされていないが、増幅回路が設けられ、増幅
された出力をデジタル信号に変換するためにA/Dコン
バータが設けられている。デジタル信号に変換された出
力はデータ処理と測定装置の動作制御を兼ねるコンピュ
ータに取り込まれ、データ処理された結果がCRTなど
の表示装置に表示され、プリンタに出力される。コンピ
ュータは測定データを処理するとともに各モータにパル
スを送り、各モータの回転を制御している。Although not shown, an amplifier circuit is provided to amplify the detection output of the light receiving element 24, and an A / D converter is provided to convert the amplified output into a digital signal. The output converted into a digital signal is taken in by a computer which has both data processing and operation control of the measuring device, and the result of the data processing is displayed on a display device such as a CRT and output to a printer. The computer processes the measurement data and sends a pulse to each motor to control the rotation of each motor.
【0034】図10は本発明をオンライン測定装置に適
用した実施例を概略的に示したものである。光源部分の
構造は図8の実施例と同様であり、白色光の光源2から
の測定光を光ファイバ4で集光レンズ6に導くようにな
っている。ただし、図10の実施例では、接近はしてい
るが異なる複数の部分に同時に測定光を照射できるよう
にするために、集光レンズ6は同時に光照射する領域に
広げられた平行光を照射する光学系になっている。測定
光が集光レンズ6から受光素子群24−1〜24−6,
25に至る光路には、集光レンズ6側から順に狭帯域フ
ィルタ8a、偏光子群14−1〜14−6,15、検光
子群18−1〜18−6,19が配置されており、偏光
子群14−1〜14−6,15を透過した光は検光子群
18−1〜18−6,19をそれぞれ透過して受光素子
群24−1〜24−6,25のそれぞれに入射するよう
に位置決めされている。偏光子群14−1〜14−6と
検光子群18−1〜18−6のそれぞれの対応する偏光
子対は平行ニコル状態になり、かつそれぞれの偏光方向
が60°ずつずれるように偏光方向が定められている。
偏光子15と検光子19は直交ニコル状態になるように
偏光方向が定められている。FIG. 10 schematically shows an embodiment in which the present invention is applied to an online measuring device. The structure of the light source portion is similar to that of the embodiment shown in FIG. 8, and the measuring light from the light source 2 of white light is guided to the condenser lens 6 by the optical fiber 4. However, in the embodiment of FIG. 10, the condensing lens 6 irradiates the parallel light spread to the area to be irradiated with light at the same time so that a plurality of parts that are close to each other but are different can be irradiated with the measurement light at the same time. It is an optical system that does. The measurement light is transmitted from the condenser lens 6 to the light receiving element groups 24-1 to 24-6.
A narrow band filter 8a, polarizer groups 14-1 to 14-6, 15 and analyzer groups 18-1 to 18-6, 19 are arranged in this order from the condenser lens 6 side in the optical path reaching 25. The light transmitted through the polarizer groups 14-1 to 14-6 and 15 passes through the analyzer groups 18-1 to 18-6 and 19 and is incident on the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25, respectively. It is positioned so that The corresponding polarizer pairs of the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 are in the parallel Nicols state, and the polarization directions are shifted by 60 °. Has been defined.
The polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 are determined so as to be in the crossed Nicols state.
【0035】偏光子群14−1〜14−6,15と検光
子群18−1〜18−6,19のの間の光路を横切って
試料22aが移動し、オンライン測定がなされる。受光
素子群24−1〜24−6,25の検出出力を増幅する
ために、それぞれに増幅器40が設けられ、増幅された
出力を順次一定時間間隔、例えば1ミリ秒間隔で選択す
るためにアナログマルチプレクサ42が設けられてい
る。アナログマルチプレクサ42で選択された出力をデ
ジタル信号に変換するためにA/Dコンバータ44が設
けられており、デジタル信号に変換された出力はデータ
処理と測定装置の動作制御を兼ねるコンピュータに取り
込まれる。The sample 22a is moved across the optical path between the polarizer groups 14-1 to 14-6 and 15 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 and 19, and online measurement is performed. An amplifier 40 is provided for amplifying the detection output of each of the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25, and an analog circuit is provided to sequentially select the amplified output at constant time intervals, for example, 1 millisecond intervals. A multiplexer 42 is provided. An A / D converter 44 is provided to convert the output selected by the analog multiplexer 42 into a digital signal, and the output converted into the digital signal is taken into a computer that has both data processing and operation control of the measuring device.
【0036】直交ニコル状態にある偏光子15と検光子
19の偏光方向は、試料の光学主軸に対して45°にな
るように調整する必要がある。そのため、偏光子群14
−1〜14−6,15と検光子群18−1〜18−6,
19は、図8の実施例に示された保持円板16,20と
同様の保持円板にそれぞれ保持され、それらの保持円板
はまた図8の実施例と同様にそれぞれベルトを介して軸
上に固定されたプーリとそれぞれ連結され、その軸がス
テッピングモータによって回転させられることにより、
偏光子群14−1〜14−6,15と検光子群18−1
〜18−6,19が互いの偏光状態を保ったままで一体
的に回転させられるようになっていることが好ましい。
試料22aの光学主軸は平行ニコル状態にある偏光子群
14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6から
の透過光強度の測定値により常に検出されるので、その
検出された光学主軸方向に対し、直交ニコル状態にある
偏光子15と検光子19の偏光方向が45°をなすよう
に、データを取り込んだコンピュータからの制御により
偏光子群14−1〜14−6,15と検光子群18−1
〜18−6,19の保持円板を回転させる。その結果、
移動してオンライン測定される試料の光学主軸方向が変
化しても、直交ニコル状態にある偏光子15と検光子1
9の偏光方向が常に試料の光学主軸方向に対し45°を
なすように追随させることができる。It is necessary to adjust the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state to be 45 ° with respect to the optical principal axis of the sample. Therefore, the polarizer group 14
-1 to 14-6 and 15 and analyzer groups 18-1 to 18-6 and
19 are respectively held on holding discs similar to the holding discs 16 and 20 shown in the embodiment of FIG. 8, which in turn are each connected via a belt in the same manner as in the embodiment of FIG. By connecting each with the pulley fixed on the top and rotating its shaft by the stepping motor,
Polarizer groups 14-1 to 14-6 and 15 and analyzer group 18-1
It is preferable that -18 to 6 and 19 can be integrally rotated while maintaining their polarization states.
Since the optical principal axis of the sample 22a is always detected by the measured values of the transmitted light intensity from the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 in the parallel Nicol state, it is detected. Further, the polarizer groups 14-1 to 14-6 are controlled by a computer that takes in data so that the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicol state are 45 ° with respect to the optical principal axis direction. 15 and analyzer group 18-1
Rotate the holding discs ~ 18-6,19. as a result,
Even if the optical principal axis direction of the sample that is moved and measured online is changed, the polarizer 15 and the analyzer 1 in the orthogonal Nicols state
The polarization direction of 9 can always follow the optical axis of the sample at 45 °.
【0037】直交ニコル状態にした偏光子と検光子の対
を二対設け、それらの二対の直交ニコル状態の偏光子と
検光子の各対にはそれぞれ異なる波長の光を入射させる
ようにし、測定開始時の透過光強度が極大又は極小とな
らない偏光子と検光子の対を選択できるようにしておく
か、又は直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一対に
は異なる2波長の測定光のいずれかを選択して入射でき
るようにし、測定開始時の透過光強度が極大又は極小と
ならない波長を選択できるようにしておくのが好まし
い。Two pairs of the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state are provided, and light of different wavelengths is made incident on each of the two pairs of the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state. A pair of polarizer and analyzer is selected so that the transmitted light intensity at the start of measurement does not become maximum or minimum, or the measurement light of two different wavelengths is used for the pair of polarizer and analyzer in the crossed Nicols state. It is preferable that any one of the above can be selected to be incident, and the wavelength at which the transmitted light intensity at the start of measurement does not become maximum or minimum can be selected.
【0038】図11は、直交ニコル状態にした偏光子と
検光子の対を二対設け、それらの二対の直交ニコル状態
の偏光子と検光子の各対にはそれぞれ異なる波長の光を
入射させるようにしたオンライン測定装置を示したもの
である。光源2からの測定光を導く光ファイバ4は分岐
して、集光レンズ6と6bにともに測定光を導く。光フ
ァイバ4により導かれた測定光を平行光にする集光レン
ズ6、狭帯域フィルタ8、平行ニコル状態にある偏光子
群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6、
直交ニコル状態にある一対の偏光子15と検光子19、
及び受光素子群24−1〜24−6,25の構成は図1
0に示したものと同じである。図11では、さらに一対
の直交ニコル状態にある偏光子15bと検光子19bが
試料22aを挟んで設けられている。集光レンズ6bを
経た測定光は狭帯域フィルタ8(透過波長λ1)とは異
なる透過波長λ2に設計された狭帯域フィルタ8bを経
て偏光子15bに導かれる。偏光子15bから試料22
a、検光子19bを透過した測定光は、受光素子25b
により検出される。In FIG. 11, two pairs of polarizers and analyzers in the orthogonal Nicols state are provided, and light of different wavelengths is incident on each of the two pairs of polarizers and analyzers in the orthogonal Nicols state. 2 is a diagram showing an online measuring device configured to perform the above. The optical fiber 4 that guides the measurement light from the light source 2 is branched to guide the measurement light to both the condenser lenses 6 and 6b. A condenser lens 6 for converting the measurement light guided by the optical fiber 4 into parallel light, a narrow band filter 8, polarizer groups 14-1 to 14-6 and analyzer groups 18-1 to 18-6 in a parallel Nicol state. ,
A pair of polarizer 15 and analyzer 19 in the orthogonal Nicols state,
The configuration of the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25 is shown in FIG.
It is the same as that shown in 0. In FIG. 11, a pair of the polarizer 15b and the analyzer 19b in the orthogonal Nicols state are further provided with the sample 22a interposed therebetween. The measurement light passing through the condenser lens 6b is guided to the polarizer 15b through a narrow band filter 8b designed to have a transmission wavelength λ 2 different from the narrow band filter 8 (transmission wavelength λ 1 ). Sample 15 from polarizer 15b
a, the measurement light transmitted through the analyzer 19b receives the light receiving element 25b.
Detected by.
【0039】受光素子25bの検出出力は、受光素子群
24−1〜24−6,25の検出出力とともに増幅器4
0により増幅され、アナログマルチプレクサ42により
選択されてA/Dコンバータ44で順次デジタル信号に
変換された後、データ処理と測定装置の動作制御を兼ね
るコンピュータに取り込まれる。The detection output of the light receiving element 25b is detected by the amplifier 4 together with the detection outputs of the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25.
After being amplified by 0, selected by the analog multiplexer 42 and sequentially converted into a digital signal by the A / D converter 44, the signal is taken into a computer which has both data processing and operation control of the measuring device.
【0040】図10の実施例又は図11の実施例による
オンライン測定の例を図12を参照して説明する。試料
22aを移動させながら、平行ニコル状態にある偏光子
群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6に
よりレターデーションと光学次数を測定していく。い
ま、測定波長λ1のときにその試料のレターデーション
が図12(A)に示されるように変化したものとする。
すなわち、時間t1では単調に増加して光学次数が2か
ら3に変化し、時間t2では増加から減少に転じて光学
次数が3から2に変化した。このとき、直交ニコル状態
にある偏光子15と検光子19の対の透過光強度は図1
2(B)に実線で示されるようになる。測定波長λ1の
場合、時間t2ではレターデーションが増加しているの
か減少したのか判断できない。しかし、λ1と異なる波
長λ2(例えばλ1<λ2とする)により、測定波長λ2で
直交ニコル状態にある偏光子と検光子の対、例えば図1
1における偏光子15bと検光子19bの対の透過光強
度を測定すれば、図12(B)に破線で示されるよう
に、対称に折り返したように変化することから、時間t
2でレターデーションが増加から減少に転じたことを判
別することができる。An example of online measurement according to the embodiment of FIG. 10 or the embodiment of FIG. 11 will be described with reference to FIG. While moving the sample 22a, the retardation and the optical order are measured by the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 in the parallel Nicol state. Now, it is assumed that the retardation of the sample has changed as shown in FIG. 12A at the measurement wavelength λ 1 .
That is, at time t 1 , the optical order monotonously increased and changed from 2 to 3, and at time t 2 , the optical order changed from increase to decrease and the optical order changed from 3 to 2. At this time, the transmitted light intensity of the pair of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state is shown in FIG.
2 (B) is shown by a solid line. In the case of the measurement wavelength λ 1 , it cannot be determined at time t 2 whether the retardation is increasing or decreasing. However, due to a wavelength λ 2 different from λ 1 (for example, λ 1 <λ 2 ), a polarizer and analyzer pair in the orthogonal Nicols state at the measurement wavelength λ 2 , for example, as shown in FIG.
When the transmitted light intensity of the pair of the polarizer 15b and the analyzer 19b in No. 1 is measured, as shown by a broken line in FIG.
At 2 , it can be determined that the retardation has changed from increasing to decreasing.
【0041】図11の装置では直交ニコル状態にした偏
光子15と検光子19の対が平行ニコル状態にある偏光
子群14−1〜14−6,検光子群18−1〜18−6
と同じ波長の測定光を受ける位置に配置されているが、
その一対の偏光子15と検光子19を偏光子群14−1
〜14−6,検光子群18−1〜18−6から離して直
交ニコル状態にある偏光子15bと検光子19bの対の
近くに配置するようにしてもよい。その場合でも、直交
ニコル状態にある一対の偏光子15と検光子19と、他
の一対の偏光子15bと検光子19bには互いに異なる
波長の測定光が入射される。In the apparatus of FIG. 11, the pair of polarizer 15 and analyzer 19 in the orthogonal Nicols state are in the parallel Nicols state, and the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6.
It is located at a position where it receives the measurement light of the same wavelength as
The pair of polarizers 15 and the analyzer 19 are connected to the polarizer group 14-1.
-14-6, it may be arranged near the pair of the polarizer 15b and the analyzer 19b in the orthogonal Nicols state apart from the analyzer groups 18-1 to 18-6. Even in such a case, measurement light beams having different wavelengths are incident on the pair of polarizers 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state, and the other pair of polarizers 15b and the analyzer 19b.
【0042】図10や図11の測定装置をオンラインで
はなく、図8に示したような個別の試料の測定用に適用
することができる。その場合、試料を保持して傾斜させ
るために図9に示された試料保持装置を利用することが
できる。この測定装置を用いてレターデーションを測定
するには、試料を水平状態にして平行ニコル状態にある
偏光子群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18
−6の透過光強度により光学主軸方向を求め、試料の光
学主軸を直交ニコル状態の偏光子15と検光子19の偏
光方向と約45°をなすように試料を回転させる。そし
て、試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試
料を傾斜させる。試料の傾斜にともなう光学次数の変化
の測定は図8の実施例で示したものと同じである。各傾
斜角におけるレターデーションの測定は、図8の実施例
では偏光子8と検光子18を回転させるが、図10や図
11の実施例では偏光子群14−1〜14−6と検光子
群18−1〜18−6を固定したままでそれらの透過光
強度を検出することにより求められる。The measuring apparatus shown in FIGS. 10 and 11 can be applied to the measurement of individual samples as shown in FIG. 8 instead of online. In that case, the sample holding device shown in FIG. 9 can be utilized to hold and tilt the sample. To measure the retardation using this measuring device, the polarizer group 14-1 to 14-6 and the analyzer group 18-1 to 18 in a parallel Nicol state with the sample in a horizontal state are used.
The optical principal axis direction is obtained from the transmitted light intensity of −6, and the sample is rotated so that the optical principal axis of the sample forms about 45 ° with the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state. Then, the sample is tilted with the direction perpendicular to the optical main axis of the sample as the tilt axis. The measurement of the change of the optical order with the tilt of the sample is the same as that shown in the embodiment of FIG. To measure the retardation at each tilt angle, the polarizer 8 and the analyzer 18 are rotated in the embodiment of FIG. 8, but the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer are used in the embodiments of FIGS. 10 and 11. It is determined by detecting the intensity of transmitted light while the groups 18-1 to 18-6 are fixed.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明では偏光子と検光子が直交ニコル
の状態で試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、か
つ試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料
を傾斜させて光学次数を減少させていき、光学次数が減
少した状態で偏光子と検光子が平行ニコルの状態のもと
で光学次数及びレターデーションを求める工程を含んで
いるので、光学次数が減少した状態の光学次数とレター
デーションを正確に求めることができる。そして、その
状態の光学次数とレターデーションを基にすることによ
り、水平状態又は任意の傾斜状態での試料の光学次数及
びレターデーションも正確に求めることができるように
なる。また、レターデーションのオンライン測定におい
ても直交ニコル状態の偏光子と検光子の対を設けること
により、測定中の光学次数の変化をとらえることができ
るようになる。According to the present invention, the optical axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction with the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state, and the sample is tilted with the direction perpendicular to the optical axis of the sample as the tilt axis. As the optical order is reduced, it includes the step of obtaining the optical order and retardation under the condition of parallel Nicols between the polarizer and the analyzer in the state where the optical order is decreased. The optical order and retardation of can be accurately obtained. Then, based on the optical order and the retardation in that state, the optical order and the retardation of the sample in the horizontal state or an arbitrary inclined state can be accurately obtained. Also, in the online measurement of retardation, by providing a pair of a polarizer and an analyzer in the crossed Nicols state, it becomes possible to detect a change in the optical order during the measurement.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 試料の傾斜角とレターデーションの変化を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing changes in inclination angle and retardation of a sample.
【図2】 本発明の測定方法の第1の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing a first aspect of the measuring method of the present invention.
【図3】 本発明の測定方法を特定の傾斜角度での光学
次数及びレターデーションが既知の場合に適用した方法
を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing a method of applying the measuring method of the present invention when the optical order and retardation at a specific inclination angle are known.
【図4】 本発明の測定方法の第2の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing a second aspect of the measuring method of the present invention.
【図5】 本発明の測定方法の第3の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 5 is a flowchart showing a third aspect of the measuring method of the present invention.
【図6】 偏光子と検光子が平行ニコルの関係にある場
合を説明する図であり、(A)は光学系の概略図、
(B)はその透過光強度を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a case where a polarizer and an analyzer have a parallel Nicol relationship, and (A) is a schematic diagram of an optical system;
(B) is a diagram showing the transmitted light intensity.
【図7】 偏光子と検光子が直交ニコルの関係にある場
合を説明する図であり、(A)は光学系の概略図、
(B)はその透過光強度を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a case where a polarizer and an analyzer have a relationship of orthogonal Nicols, and (A) is a schematic diagram of an optical system;
(B) is a diagram showing the transmitted light intensity.
【図8】 本発明の測定装置の一実施例を示す概略斜視
図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing an embodiment of the measuring apparatus of the present invention.
【図9】 同実施例で用いる試料保持装置を示す斜視図
である。FIG. 9 is a perspective view showing a sample holding device used in the example.
【図10】 本発明他の実施例であるオンライン式測定
装置を示す概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view showing an on-line type measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図11】 オンライン式測定装置の他の実施例を示す
概略斜視図である。FIG. 11 is a schematic perspective view showing another embodiment of the online measuring apparatus.
【図12】 同実施例の動作を示す図であり、(A)は
レターデーションの時間変化を示す図、(B)はその際
の直交ニコルの関係にある偏光子と検光子の透過光強度
を示す図である。12A and 12B are diagrams showing an operation of the example, FIG. 12A is a diagram showing a time variation of retardation, and FIG. 12B is a transmitted light intensity of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols relationship at that time. FIG.
2 光源
8,8a フィルタ
14,14−1〜14−6,15,15b 偏光子
18,18−1〜18−6,19,19b 検光子
22,22a 試料
24,24−1〜24−6,25,25b 受光素
子2 Light source 8,8a Filter 14,14-1 to 14-6,15,15b Polarizer 18,18-1 to 18-6,19,19b Analyzer 22,22a Sample 24,24-1 to 24-6 25,25b Light receiving element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−82697(JP,A) 特開 平9−89761(JP,A) 特開 平6−241987(JP,A) 特開 平5−240777(JP,A) 特開 平4−294249(JP,A) 特開 平3−25347(JP,A) 特開 平6−249774(JP,A) 特開 平8−201277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-82697 (JP, A) JP-A-9-89761 (JP, A) JP-A-6-241987 (JP, A) JP-A-5- 240777 (JP, A) JP 4-294249 (JP, A) JP 3-25347 (JP, A) JP 6-249774 (JP, A) JP 8-201277 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 JISST file (JOIS)
Claims (9)
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により傾斜さ
せることのできる測定装置を用い、次の工程(A)から
(C)を含んで試料のレターデーション値とその次数を
求めることを特徴とするレターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、試料の光
学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の光学主軸
と直角をなす方向を傾斜軸として試料を傾斜させて光学
次数を減少させながら、選択された波長の光を偏光子を
経て試料から検光子を透過させ、傾斜角度に対する検光
子透過光強度を測定して光学次数の変化を求める工程、 (C)試料が傾斜状態から水平状態の間にあって光学次
数が減少した少なくとも1つの状態で、偏光子と検光子
を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子
を相対的に1回転させて、光学次数及びレターデーショ
ンを求める工程。1. A polarizer is disposed on the measurement light incident side of the sample, and an analyzer is disposed on the emission side, and the polarizer and the analyzer are kept in a predetermined polarization azimuth relationship, and the polarization transmission axis of the polarizer and the analyzer are used as the sample. Using a measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating relative to the analyzer and tilting the sample by a specific tilt axis, the following steps (A) to ( A method for measuring retardation, characterized in that the retardation value of a sample including C) and its order are obtained. (A) obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the intensity of transmitted light when the polarization transmission axis is rotated once relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) The polarizer and the analyzer are placed in the orthogonal Nicol state, the optical principal axis of the sample is set to about 45 ° with the polarization direction, and the sample is tilted with the direction perpendicular to the optical principal axis of the sample as the tilt axis to reduce the optical order. Meanwhile, a step of transmitting the light of the selected wavelength from the sample through the polarizer to the analyzer and measuring the analyzer transmitted light intensity with respect to the tilt angle to obtain the change in the optical order, (C) The sample is tilted horizontally. In at least one of the states in which the optical order is decreased, the polarizer and the analyzer are brought into the parallel Nicol state again, and the sample, the polarizer, and the analyzer are relatively rotated once to obtain the optical order and the retardation. Ask Process.
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により傾斜さ
せることのできる測定装置を用い、次の工程(A)から
(C)を含んで、特定の傾斜角度における光学次数及び
レターデーションが既知である試料の水平状態でのレタ
ーデーション値とその次数を求めることを特徴とするレ
ターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ
試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料を
前記所定の傾斜角度まで傾斜させた後、偏光子と検光子
を直交ニコル状態にして試料を傾斜させながら、選択さ
れた波長の光を偏光子を経て試料から検光子を透過さ
せ、傾斜角度に対する検光子透過光強度を測定して光学
次数の変化を求める工程、 (C)試料が傾斜状態から水平状態の間にある少なくと
も1つの状態で、試料を水平状態にして偏光子と検光子
を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子
を相対的に1回転させて、レターデーションを求める工
程。2. A polarizer is arranged on the measurement light incident side of the sample, and an analyzer is arranged on the emission side, and the polarizer and the analyzer are kept in a predetermined polarization azimuth relationship, and the polarization transmission axes of the polarizer and the analyzer are arranged on the sample. Using a measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating relative to the analyzer and tilting the sample by a specific tilt axis, the following steps (A) to ( A retardation measuring method comprising: obtaining a retardation value and its order in a horizontal state of a sample including C), the optical order and retardation of which are known at a specific inclination angle. (A) obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the intensity of transmitted light when the polarization transmission axis is rotated once relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) The optical axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and the sample is tilted to the predetermined tilt angle with the direction perpendicular to the optical axis of the sample as the tilt axis, and then the polarizer and the analyzer are orthogonal to each other. In a state where the sample is tilted, light of a selected wavelength is transmitted from the sample through the polarizer through the analyzer, and the analyzer transmitted light intensity with respect to the tilt angle is measured to obtain the change in the optical order. ) In at least one state where the sample is between the tilted state and the horizontal state, the sample is placed in the horizontal state and the polarizer and the analyzer are brought into the parallel Nicol state again, and the sample, the polarizer and the analyzer are rotated once relative to each other. Let me give you a letter The process of seeking
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により所定の
角度まで傾斜させることのできる測定装置を用い、次の
工程(A)から(C)を含み、(D1)から(I1)の
工程群と、(D2)から(I2)の工程群のいずれかを
含んで試料のレターデーション値とその光学次数を求め
ることを特徴とするレターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、試料の光
学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の光学主軸
と直角をなす方向が傾斜軸となるように前記装置及び試
料を位置決めする工程、 (C)選択された波長の光を偏光子を経て試料から検光
子を透過させ、試料を前記傾斜軸により最大許容傾斜角
まで傾斜させながら傾斜角度に対する検光子透過光強度
を測定していき、その強度分布がゼロ付近になり、かつ
その角度で強度分布が対称となる角度がある場合は下記
の工程群(D1)から(I1)を選択し、またそのよう
な角度がない場合は最大傾斜角をその角度として下記の
工程群(D2)から(G2)を選択する工程、 (D1)その角度において偏光子と検光子を再度平行ニ
コル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1
回転させ、光学次数及びレターデーションを求める工程
(ここでの光学次数をNとする)、 (E1)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし透過
強度を測定しながらさらに試料を最大許容傾斜角まで傾
斜させながらその間の透過強度を測定し、極大又は極小
を超えた回数Mを数える工程(この時点での光学次数を
N+Mとする)、 (F1)偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、試
料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、光学次
数をN+Mとしてレターデーションを測定する工程、 (G1)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾
斜角度を所定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過
強度を測定し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光
学次数を|N+M−L|とする)、(H1)偏光子と検
光子を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検
光 子を相対的に1回転させ、次数を|N+M−L|として
レターデーションを測定する工程、 (I1)工程(G1)と(H1)の操作を水平位置まで
の所望の複数の角度において行ない、傾斜角度に対する
レターデーションの変化を測定する工程、 (D2)最
大許容傾斜角において偏光子と検光子を再度平行ニコル
状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転
させ、光学次数及びレターデーションを求める工程(こ
こでの光学次数をN’とする)、 (E2)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾
斜角度を所定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過
強度を測定し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光
学次数をN'+Lとする)、 (F2)偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、試
料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、次数を
N'+Lとしてレターデーションを測定する工程、 (G2)工程(E2)と(F2)の操作を水平位置まで
の所望の複数の角度において行ない、傾斜角度に対する
レターデーションの変化を測定する工程。3. A polarizer is disposed on the measurement light incident side of the sample, and an analyzer is disposed on the emission side, and the polarizer and the analyzer are kept in a predetermined polarization azimuth relationship, and the polarization transmission axes of the polarizer and the analyzer are used as the sample. Using the measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating relative to the analyzer and tilting the sample to a predetermined angle by a specific tilt axis, the following steps ( A) to (C) are included, and the retardation value of the sample and its optical order are calculated by including any of the process groups (D1) to (I1) and the process groups (D2) to (I2). Characteristic retardation measurement method. (A) obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the intensity of transmitted light when the polarization transmission axis is rotated once relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) Position the device and the sample so that the polarizer and the analyzer are in the orthogonal Nicols state, the optical axis of the sample is about 45 ° with the polarization direction, and the direction perpendicular to the optical axis of the sample is the tilt axis. Step (C) Transmit light of a selected wavelength from a sample through a polarizer through an analyzer, and measure the analyzer transmitted light intensity with respect to the tilt angle while tilting the sample to the maximum allowable tilt angle by the tilt axis. If the intensity distribution is near zero and there is an angle at which the intensity distribution is symmetric, select (I1) from the following process group (D1). If there is no such angle, The maximum tilt angle As a step of selecting (G2) from the following step group (D2), (D1) the polarizer and the analyzer are brought into parallel Nicol state again at that angle, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively set to 1
Step of rotating to determine the optical order and retardation (here, the optical order is N), (E1) The polarizer and the analyzer are brought into the orthogonal Nicol state again and the transmission intensity is measured, and the maximum allowable tilt angle of the sample Measuring the transmission intensity while tilting up to, and counting the number M of times when the maximum or minimum is exceeded (the optical order at this point is N + M), (F1) the polarizer and the analyzer are put in the parallel Nicol state again. , The step of rotating the sample, the polarizer and the analyzer relatively once, and measuring the retardation with the optical order being N + M. (G1) The polarizer and the analyzer are brought into the orthogonal Nicol state again, and the tilt angle is set to a predetermined angle. While returning to the horizontal side only, the transmission intensity is measured and the maximum or minimum number L is measured (optical order is | N + ML |), (H1) The polarizer and the analyzer are parallel again. State, the sample, the polarizer and the analyzer are rotated once relative to each other, and the retardation is measured by setting the order to | N + ML |, (I1) Steps (G1) and (H1) are horizontally moved. Measuring the change in retardation with respect to the tilt angle by performing a plurality of desired angles up to (D2) making the polarizer and the analyzer parallel to the Nicol state again at the maximum allowable tilt angle, and the sample, the polarizer and the analyzer. Relative rotation of 1 to obtain the optical order and retardation (here, the optical order is N ′), (E2) the polarizer and the analyzer are brought into the orthogonal Nicol state again, and the tilt angle is set to a predetermined angle. Only while returning to the horizontal side, the transmission intensity is measured and the maximum or minimum number L is measured (the optical order is N '+ L), (F2) The polarizer and the analyzer are put in the parallel Nicol state again. The step of rotating the sample relative to the polarizer and the analyzer one revolution, and measuring the retardation with the order of N ′ + L, (G2) Steps (E2) and (F2) are performed in a desired plurality of positions up to the horizontal position. The step of measuring the change in retardation with respect to the inclination angle at the angle of.
検光子を平行ニコル状態で配置し、偏光子から検光子に
単一波長の測定光を透過させ、偏光子と検光子を平行ニ
コル状態に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に
対して相対的に回転させて検光子を透過した測定光の強
度を検出するレターデーション測定装置において、 試料を特定の傾斜軸により傾斜させる試料保持機構と、
試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対とを備え、 前記直交ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度
により試料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、前
記平行ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度に
よりレターデーションを求める際に、前記直交ニコル状
態の偏光子と検光子により求められた光学次数の変化に
基づいて光学次数を決定することを特徴とするレターデ
ーション測定装置。4. A polarizer is arranged on the measurement light incident side of the sample, and an analyzer is arranged on the emission side in a parallel Nicol state, and the polarizer and the analyzer transmit the measurement light of a single wavelength to the analyzer. A retardation measuring device that detects the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating the polarization transmission axes of the polarizer and analyzer relative to the sample while maintaining the parallel Nicols state A sample holding mechanism that tilts with
A pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state sandwiching the sample is provided, and the change in the optical order due to the tilt of the sample is obtained by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state, and the parallel Nicols When determining the retardation by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the state, characterized by determining the optical order based on the change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state Retardation measuring device.
子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせ
て複数対配置し、その偏光子群から検光子群に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を
配置し、検光子群を出た測定光を検出することにより試
料のレターデーションを測定するレターデーション測定
装置において、 試料を特定の傾斜軸により傾斜させる試料保持機構と、
試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対とを備え、 前記直交ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度
により試料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、前
記平行ニコル状態の偏光子群と検光子群による透過光強
度によりレターデーションを求める際に、前記直交ニコ
ル状態の偏光子と検光子により求められた光学次数の変
化に基づいて光学次数を決定することを特徴とするレタ
ーデーション測定装置。5. A plurality of pairs of polarizers are arranged on the incident side of measurement light and on the exit side in a parallel Nicol state, and the polarization directions are different from each other, and a single wavelength is provided from the polarizer group to the analyzer group. In the retardation measurement device that transmits the measurement light of, arranges the sample between the polarizer group and the analyzer group, and measures the retardation of the sample by detecting the measurement light emitted from the analyzer group. A sample holding mechanism that tilts with a specific tilt axis,
A pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state sandwiching the sample is provided, and the change in the optical order due to the tilt of the sample is obtained by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state, and the parallel Nicols When determining the retardation by the transmitted light intensity by the polarizer group and the analyzer group of the state, characterized by determining the optical order based on the change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state And a retardation measuring device.
子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせ
て複数対配置し、その偏光子群から検光子群に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を
通過させ、検光子群を出た測定光を検出することにより
試料のレターデーションを測定するオンライン式のレタ
ーデーション測定装置において、 試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対を追加し、その透過光強度から光学次数の変化を求
め、前記複数対の平行ニコル状態の偏光子と検光子の透
過光強度からレターデーションを求める際に、前記直交
ニコル状態の偏光子と検光子により求められた光学次数
の変化に基づいて光学次数を決定することを特徴とする
レターデーション測定装置。6. A plurality of pairs of polarizers are arranged on the incident side and the exit side of the measurement light in a parallel Nicol state and the polarization directions are different from each other, and a single wavelength is provided from the polarizer group to the analyzer group. In the online type retardation measuring device for measuring the retardation of the sample by transmitting the measurement light of, passing the sample between the polarizer group and the analyzer group, and detecting the measurement light emitted from the analyzer group. , A pair of a polarizer and an analyzer placed in a crossed Nicol state with a sample sandwiched between them is added, and the change in optical order is obtained from the transmitted light intensity. The retardation measuring apparatus is characterized in that the optical order is determined on the basis of the change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer in the crossed Nicols state when the retardation is obtained from the above.
群を透過した測定光を検出して得られる試料の光学主軸
方向に対し、直交ニコル状態にある偏光子と検光子の偏
光方向が常に約45°をなすように、少なくとも直交ニ
コル状態にある偏光子と検光子の偏光方向を回転させて
自動的に追随させる機構をさらに備えている請求項6に
記載のレターデーション測定装置。7. The polarization direction of the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state is the direction of the optical axis of the sample obtained by detecting the measurement light transmitted through the polarizer group and the analyzer group in the parallel Nicols state. 7. The retardation measuring device according to claim 6, further comprising a mechanism for rotating and automatically following the polarization directions of at least the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state so as to always make about 45 °.
対をさらに一対追加し、それらの二対の直交ニコル状態
の偏光子と検光子の対にはそれぞれ異なる波長の光を入
射させて2波長で光学次数の変化を求める請求項4から
7のいずれかに記載のレターデーション測定装置。8. A pair of polarizers and analyzers in the orthogonal Nicols state is further added, and light of different wavelengths is made incident on the two pairs of polarizers and analyzers in the orthogonal Nicols state. The retardation measuring device according to any one of claims 4 to 7, which obtains a change in optical order at two wavelengths.
対には異なる2波長の測定光を入射させ、検光子を透過
した後に波長ごとに分離してそれぞれの波長での透過光
強度を測定する4から7のいずれかに記載のレターデー
ション測定装置。9. A pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state are made to enter measurement light of two different wavelengths, and after passing through the analyzer, they are separated for each wavelength to determine the transmitted light intensity at each wavelength. The retardation measuring device according to any one of 4 to 7 to be measured.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03208498A JP3518313B2 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Method and apparatus for measuring retardation |
Applications Claiming Priority (1)
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JP03208498A JP3518313B2 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Method and apparatus for measuring retardation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11211656A JPH11211656A (en) | 1999-08-06 |
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JP6197896B2 (en) * | 2016-02-12 | 2017-09-20 | ウシオ電機株式会社 | Polarized light irradiation device |
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- 1998-01-28 JP JP03208498A patent/JP3518313B2/en not_active Expired - Fee Related
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