JP4832187B2 - 高速偏光装置、およびこれを用いた高速複屈折測装置、立体画像表示装置 - Google Patents
高速偏光装置、およびこれを用いた高速複屈折測装置、立体画像表示装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、光源からの光の偏光方向を高速で切り換える高速偏光装置、およびこの高速偏光装置を用いて試料に照射する光の偏光方向を変化させ、該試料からの出力光の光量を測定することで複屈折特性を計測する高速複屈折計測装置、ならびに偏光状態の変化を利用して立体画像を表示する立体画像表示装置に関する。
従来より、各種光学素子の光学特性評価や半導体薄膜形成プロセス評価等を行うために、計測対象に光を照射して、この計測対象からの反射光や透過光により偏光状態をエリプソメータ(偏光解析装置)を用いて計測することが知られている（例えば特許文献１参照）。
このエリプソメータの測定原理にはいくつか種類があるが、その中に、回転偏光子法、回転検光子法、回転補償子法と呼ばれる計測手法がある。これらの計測手法は、それぞれ、偏光子、検光子、補償子を回転させることにより、入射光の偏光状態、または出射光の偏光状態を計測するものである。いずれの手法においても、偏光子、検光子、補償子の半回転を１単位として所定角度毎のデータが取得され、この所定角度毎に計測される光量データから計測対象の偏光状態が算出される。
このエリプソメータの測定原理にはいくつか種類があるが、その中に、回転偏光子法、回転検光子法、回転補償子法と呼ばれる計測手法がある。これらの計測手法は、それぞれ、偏光子、検光子、補償子を回転させることにより、入射光の偏光状態、または出射光の偏光状態を計測するものである。いずれの手法においても、偏光子、検光子、補償子の半回転を１単位として所定角度毎のデータが取得され、この所定角度毎に計測される光量データから計測対象の偏光状態が算出される。
ここで、上記各計測手法について簡単に説明する。
回転偏光子法による計測システムは、図８に一例を示すように、半導体レーザなどの光源１０１と、任意方向の直線偏光を形成する偏光子１０２と、計測対象である試料１０３と、検光子１０４と、検光子１０４を透過した光を受光する受光器１０５とを備える。また、偏光子１０２は、偏光方向を変化させるための回転機構が付設され、この回転機構には、モータ１０６Ａの出力軸に固着された第１プーリ１０６Ｂと、この第１プーリ１０６Ｂと無端ベルト１０６Ｃで連結され偏光子１０２を回転可能に取り付けた第２プーリ１０６Ｄとを備えている。光源１０１からの光は偏光子１０２を通過して試料１０３に照射され、試料１０３からの透過光が検光子１０４を通して受光器１０５で計測される。偏光子１０２の偏光方向をモータ１０６Ａによる回転駆動によって変化させ、試料１０３に入射する偏光方向を変化させることにより、各偏光方向の透過光量が受光器１０５で求められ、試料１０３の偏光特性が計測される。
回転偏光子法による計測システムは、図８に一例を示すように、半導体レーザなどの光源１０１と、任意方向の直線偏光を形成する偏光子１０２と、計測対象である試料１０３と、検光子１０４と、検光子１０４を透過した光を受光する受光器１０５とを備える。また、偏光子１０２は、偏光方向を変化させるための回転機構が付設され、この回転機構には、モータ１０６Ａの出力軸に固着された第１プーリ１０６Ｂと、この第１プーリ１０６Ｂと無端ベルト１０６Ｃで連結され偏光子１０２を回転可能に取り付けた第２プーリ１０６Ｄとを備えている。光源１０１からの光は偏光子１０２を通過して試料１０３に照射され、試料１０３からの透過光が検光子１０４を通して受光器１０５で計測される。偏光子１０２の偏光方向をモータ１０６Ａによる回転駆動によって変化させ、試料１０３に入射する偏光方向を変化させることにより、各偏光方向の透過光量が受光器１０５で求められ、試料１０３の偏光特性が計測される。
また、回転検光子法では、図９に計測システムの一例を示すように、半導体レーザなどの光源１０１と、特定方向の直線偏光を形成する偏光子１０２と、試料１０３と、任意方向の直線偏光を形成する検光子１０４と、検光子１０４からの透過光を受光する受光器１０５とを備えている。本構成においては、図８に示す偏光子１０２に付設される回転機構を、偏光子１０２に代えて検光子１０４に設けた計測システムの構成となっている。この方式では、試料１０３からの透過光を各偏光方向成分に分解して偏光状態を計測する。
さらに、回転補償子法では、図１０（ａ）に計測システムの一例を示すように、半導体レーザなどの光源１０１と、特定方向の直線偏光を形成する偏光子１０２と、試料１０３と、偏光状態を検出する検光子１０４と、検光子１０４からの透過光を受光する受光器１０５に加え、偏光子１０２と試料１０３との間の光路途中で回転可能に支持された補償子１０７を設けた計測システムの構成となっている。この補償子１０７は、図８に示すような回転機構により回転駆動されて、試料へ照射される光の偏光状態が変化する。この時、試料１０３を透過した光の偏光状態は、補償子１０７の回転とともに変化しているが、これを検光子１０４を通して受光器１０５で検出することで試料１０３の偏光特性が計測される。また、この回転補償子法では、図１０（ｂ）に示すように、補償子１０７を試料１
０３と検光子１０４との間の光路途中に設けた計測システムとしてもよい。
特開２００４−２９４３７０号公報
０３と検光子１０４との間の光路途中に設けた計測システムとしてもよい。
ところで、上述したような各種の手法を用いた偏光状態の計測にあっては、いずれの手法のものであっても、モータ１０６Ａの回転動作で偏光子１０２、検光子１０４、補償子１０７の偏光状態を変化させているので、偏光状態の計測作業を高速で行うには、モータ１０６Ａの回転速度が律速となる。したがって、偏光状態の計測速度はモータの最大回転速度以上に設定できず、動力伝達機構による回転速度差（増速）を加味しても高速化に限界があった。このため、大面積の計測に多大な時間を要しており、また、短時間で状態が変化する物体を計測する際には、計測間隔を短くできず、短期間の状態変化が計測できない等の問題を生じていた。
また、偏光状態を高速に変更する機構は、上記のような光学特性の計測装置に限らず、他の分野、例えば三次元画像を表示するディスプレイ等の分野においても偏光方向を切り換える機能が必要とされ、高速な切り換えが必要とされていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、偏光状態の高速切替えができる高速偏光装置、及びこれを用いた偏光計測装置、表示装置を提供することを目的とする。
また、偏光状態を高速に変更する機構は、上記のような光学特性の計測装置に限らず、他の分野、例えば三次元画像を表示するディスプレイ等の分野においても偏光方向を切り換える機能が必要とされ、高速な切り換えが必要とされていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、偏光状態の高速切替えができる高速偏光装置、及びこれを用いた偏光計測装置、表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 偏光状態の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、
それぞれ特定の方向に偏光された偏光光を照射する複数の偏光光照射ユニットと、
回転駆動されながら前記複数の偏光光照射ユニットからの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光の光路途中に配置され前記反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子と、を備え、
前記偏光光照射ユニットが、光源と、該光源からの光の偏光方向を設定する偏光子と、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子と、をそれぞれ有し、前記回転反射体を中心とした放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。
（１） 偏光状態の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、
それぞれ特定の方向に偏光された偏光光を照射する複数の偏光光照射ユニットと、
回転駆動されながら前記複数の偏光光照射ユニットからの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光の光路途中に配置され前記反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子と、を備え、
前記偏光光照射ユニットが、光源と、該光源からの光の偏光方向を設定する偏光子と、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子と、をそれぞれ有し、前記回転反射体を中心とした放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、複数の偏光光照射ユニットからの出射光を回転反射体で切り換えることで、偏光状態の高速切り替えが実現できる。
（２） （１）記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光光照射ユニットが、該偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する偏光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
複数の前記偏光光照射ユニットが、該偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する偏光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する偏光子を備えることで、各偏光光照射ユニットで異なる偏光方向の偏光光を生成できる。
（３） （１）記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光光照射ユニットが、所定の一定方向を偏光方向とされた偏光子と、前記偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
複数の前記偏光光照射ユニットが、所定の一定方向を偏光方向とされた偏光子と、前記偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる位相差（面内角度）を有する第２の補償子により、各偏光光照射ユニットで異なる偏光状態の偏光光を生成できる。
（４） 偏光状態の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、
光源と、
該光源からの光の偏光方向を所定の一定方向に設定する偏光子と、
回転駆動されながら前記偏光子からの出射光を受けて所定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光を受けてそれぞれ特定の偏光方向に設定する複数の偏光方向分解ユニットと、を備え、
前記偏光方向分解ユニットが、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子をそれぞれ備え、前記回転反射体を中心とする放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。
光源と、
該光源からの光の偏光方向を所定の一定方向に設定する偏光子と、
回転駆動されながら前記偏光子からの出射光を受けて所定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光を受けてそれぞれ特定の偏光方向に設定する複数の偏光方向分解ユニットと、を備え、
前記偏光方向分解ユニットが、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子をそれぞれ備え、前記回転反射体を中心とする放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、複数の偏光方向分解ユニットで試料からの出力光を偏光方向毎に取り出すことができ、高速な偏光状態計測が実現できる。
（５） （４）記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光方向分解ユニットが、該偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する検光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
複数の前記偏光方向分解ユニットが、該偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する検光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する検光子を備えることで、各偏光方向分解ユニットで異なる偏光方向に分解できる。
（６） （４）記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光方向分解ユニットが、所定の偏光方向を有する検光子と、前記偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
複数の前記偏光方向分解ユニットが、所定の偏光方向を有する検光子と、前記偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。
この高速偏光装置によれば、偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる位相差（面内角度）を有する第２の補償子により、各偏光方向分解ユニットで異なる偏光方向に分解できる。
（７） （１）〜（３）のいずれか１項記載の高速偏光装置と、
前記検光子からの出力光を受光する受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記回転反射体から前記検光子までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。
前記検光子からの出力光を受光する受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記回転反射体から前記検光子までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。
この高速偏光装置によれば、各偏光光照射ユニットにより、高速に偏光方向を切り換えることができるので、試料の複屈折性特性を解析する際に、大面積の試料の計測であっても高速に処理が行え、また、短時間で状態が変化する物体を計測する場合でも、計測間隔を短くして短期間の状態変化を精度よく計測することができる。
（８） （４）〜（６）のいずれか１項記載の高速偏光装置と、
前記偏光方向分解ユニットに対応して設けられ前記検光子および前記第２の補償子からの出力光を受光する複数の受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記偏光子から前記回転反射体までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。
前記偏光方向分解ユニットに対応して設けられ前記検光子および前記第２の補償子からの出力光を受光する複数の受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記偏光子から前記回転反射体までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。
この高速偏光装置によれば、各偏光方向分解ユニットにより、高速に偏光方向を切り換えることができるので、試料の複屈折性特性を解析する際に、大面積の試料の計測であっ
ても高速に処理が行え、また、短時間で状態が変化する物体を計測する場合でも、計測間隔を短くして短期間の状態変化を精度よく計測することができる。
ても高速に処理が行え、また、短時間で状態が変化する物体を計測する場合でも、計測間隔を短くして短期間の状態変化を精度よく計測することができる。
（９） （１）〜（３）のいずれか１項記載の高速偏光装置を用いて、互いに直交する偏光方向の光を繰り返し出射する偏光光出射手段と、
表示面全体に対して偏光方向が変更可能な偏光表示手段と、
前記偏光光出射手段からの出射光の偏光方向変化に同期して前記偏光表示手段へ右目用視差画像信号及び左目用視差画像信号を供給して前記偏光表示手段に画像表示を行わせる画像信号供給手段と、
偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜及び左目用偏光膜を有する眼鏡と、
を備えた立体画像表示装置。
表示面全体に対して偏光方向が変更可能な偏光表示手段と、
前記偏光光出射手段からの出射光の偏光方向変化に同期して前記偏光表示手段へ右目用視差画像信号及び左目用視差画像信号を供給して前記偏光表示手段に画像表示を行わせる画像信号供給手段と、
偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜及び左目用偏光膜を有する眼鏡と、
を備えた立体画像表示装置。
この高速偏光装置によれば、高速に偏光方向を切り換えることができるので、表示内容を高速で変化させることができ、より高品位な立体画像表示機能が実現できる。
本発明によれば、偏光状態の高速切り替えができる高速偏光装置を提供することで、これを複屈折計測装置に適用する場合には、大面積の計測であっても高速に処理が行え、また、短時間で状態が変化する物体を計測する場合でも、計測間隔を短くして短期間の状態変化を精度よく計測することができる。また、高速偏光装置を三次元画像を表示する際に偏光状態を切り換えるために適用する場合には、偏光方向切り換えを高速に行うことができ、より高品位な立体画像表示機能が実現できる。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高速偏光装置、及びこれを用いた複屈折計測装置を示すブロック説明図である。
高速偏光装置１５０は、偏光方向の異なる光を連続生成する装置であって、光源１１及び該光源１１からの光の偏光方向をそれぞれ特定方向に設定する偏光子１３を有する複数の偏光光照射ユニット１５と、回転駆動され複数の照射ユニット１５からの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力するポリゴンミラー（回転反射体）１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光の光路途中に該反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子１９と、を備えている。また、この高速偏光装置１５０を用いた複屈折計測装置１００はさらに、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、検光子１９からの出力光を受光する受光器２３と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、受光器２３により得られる受光量に基づいて、ポリゴンミラー１７から検光子１９までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。この複屈折計測装置１００は、回転偏光子法に基づいた光学特性の計測がなされる。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高速偏光装置、及びこれを用いた複屈折計測装置を示すブロック説明図である。
高速偏光装置１５０は、偏光方向の異なる光を連続生成する装置であって、光源１１及び該光源１１からの光の偏光方向をそれぞれ特定方向に設定する偏光子１３を有する複数の偏光光照射ユニット１５と、回転駆動され複数の照射ユニット１５からの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力するポリゴンミラー（回転反射体）１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光の光路途中に該反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子１９と、を備えている。また、この高速偏光装置１５０を用いた複屈折計測装置１００はさらに、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、検光子１９からの出力光を受光する受光器２３と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、受光器２３により得られる受光量に基づいて、ポリゴンミラー１７から検光子１９までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。この複屈折計測装置１００は、回転偏光子法に基づいた光学特性の計測がなされる。
偏光光照射ユニット１５は、ポリゴンミラー１７を中心とする放射状にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、光軸α１〜αｎを傾けた円弧上に配置されている。また、偏光光照射ユニット１５は、ポリゴンミラー１７による偏光状態の変化を補うための第１の補償子２７をそれぞれ備えている。本実施形態では、第１の補償子２７として波長板（例えばλ／４板）を使用し、補償子の面内角度を調整することで、ポリゴンミラー１７による反射時の偏光状態の変化を補償する。第１の補償子２７は、回転自在に支持されており、後述する調整によって、適正な角度に固定される。
各偏光光照射ユニット１５が備える光源１１は、それぞれ同一の固有波長（λ）のコヒーレント光を出射する半導体レーザ（ＬＤ）、固有の波長帯域の光を出射する発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、或いは各種のランプ等を用いて構成される。ランプを用いる場合には、固有波長の光を選択的に取り出すために、その直後の光路上に色フィルタや干渉フィルタを設置し、さらにコリメータ等を設置して平行光化するとよい。
ード（ＬＥＤ）、或いは各種のランプ等を用いて構成される。ランプを用いる場合には、固有波長の光を選択的に取り出すために、その直後の光路上に色フィルタや干渉フィルタを設置し、さらにコリメータ等を設置して平行光化するとよい。
偏光子１３は、光源１１からの光を所定の一定方向の直線偏光を形成するものであり、本実施形態では、第１偏光子ＰＯＬ１〜第ｎ偏光子ＰＯＬｎで構成されている。これらの各偏光子ＰＯＬ1〜ＰＯＬｎは、各光軸α１〜αｎに対してそれぞれ垂直な面内において
、図２に示すように、所定の一定角度(β)ずつ、時計回りの方向にずれた直線偏光を順次設定されている。これにより、各偏光光照射ユニット１５からの各直線偏光の方位は、０〜１８０度の範囲を網羅するよう等間隔で設定される。つまり、それぞれの偏光子１３を透過した後の直線偏光Ｅ１〜Ｅｎは、それぞれ、偏光方向が等角的に角度βだけずれた状態に調整されている。角度βは、５度から９０度、好ましくは１０度〜６０度、特に２０度で９方位にすることがスペース効率と計測精度の点で好ましい。
、図２に示すように、所定の一定角度(β)ずつ、時計回りの方向にずれた直線偏光を順次設定されている。これにより、各偏光光照射ユニット１５からの各直線偏光の方位は、０〜１８０度の範囲を網羅するよう等間隔で設定される。つまり、それぞれの偏光子１３を透過した後の直線偏光Ｅ１〜Ｅｎは、それぞれ、偏光方向が等角的に角度βだけずれた状態に調整されている。角度βは、５度から９０度、好ましくは１０度〜６０度、特に２０度で９方位にすることがスペース効率と計測精度の点で好ましい。
第１の補償子２７は、ポリゴンミラー１７で反射する際の偏光状態の変化を補償する、換言すれば、ポリゴンミラー１７で反射する際の偏光状態の変化を予め求めておき、その変化分をキャンセルさせる光学補償性能を備えておくものである。この第１の補償子２７の面内角度調整時には、試料Ｓを光路から外し、ポリゴンミラー１７の角度を、特定の光源からの光を直接検光子１９に入射する角度に設定し、検光子１９からの出力光を受光器２３で測定し、検光子１９に入射する光が光源１１の直後に設置した偏光子１３の方位と一致する直線偏光光となるように、第１の補償子２７の角度を調整する。この調整作業は、各偏光光照射ユニット１５に対して同様に行われる。
本実施形態の第１の補償子２７は、各偏光光照射ユニット１５のそれぞれに対して、偏光子１３とポリゴンミラー１７との間の光路上にそれぞれ設置しているが、これに限らず、第１の補償子２７の配置位置は、例えばポリゴンミラー１７と試料Ｓとの間の光路上等に設置してもよい。その場合は、各ユニットからの光の反射による偏光変化を補償するよう、第１の補償子２７をポリゴンミラー１７の回転に同期して高速に調整する。
ポリゴンミラー１７は、複数の方向から入射する光を特定の一方向に投光させるようになっており、本実施形態では正八角柱で構成された八個の反射面を有する。そして、各偏光光照射ユニット１５の光源１１〜第１の補償子２７の各光学部材は、各光学系の光軸α1〜αｎが、ポリゴンミラー１７の反射面に対してほぼ一点に収斂するように、それぞれ
、ポリゴンミラー１７を中心とする円弧（走査範囲）の中心角γに対して等間隔に設定する。各光軸α1〜αｎ間の中心角δが下式のように設定される。
δ＝γ／（ｎ−１）
＝γ／ｎ
このポリゴンミラー１７は、本実施形態の場合、図示しないモータにより所定の一定速度で回転駆動される。本構成では、偏光子１３に対応して０〜１８０度の範囲（計測の一単位）で複数段階に設定された各直線偏光光が、試料Ｓに対して、ポリゴンミラー１７の面数に応じて繰り返し入射することになる。つまり、ポリゴンミラー１７から出射される反射光は、ポリゴンミラーの回転速度×面数で上記計測の一単位分の偏光方向の切り換えが行われる。
なお、本実施形態では、回転反射体としてポリゴンミラー１７を用いているが、これに限らず、例えばガルバノミラーなどの他の反射体で構成してもよい。
、ポリゴンミラー１７を中心とする円弧（走査範囲）の中心角γに対して等間隔に設定する。各光軸α1〜αｎ間の中心角δが下式のように設定される。
δ＝γ／（ｎ−１）
＝γ／ｎ
このポリゴンミラー１７は、本実施形態の場合、図示しないモータにより所定の一定速度で回転駆動される。本構成では、偏光子１３に対応して０〜１８０度の範囲（計測の一単位）で複数段階に設定された各直線偏光光が、試料Ｓに対して、ポリゴンミラー１７の面数に応じて繰り返し入射することになる。つまり、ポリゴンミラー１７から出射される反射光は、ポリゴンミラーの回転速度×面数で上記計測の一単位分の偏光方向の切り換えが行われる。
なお、本実施形態では、回転反射体としてポリゴンミラー１７を用いているが、これに限らず、例えばガルバノミラーなどの他の反射体で構成してもよい。
検光子１９は、試料Ｓを透過した後の各種の偏光方向を有する直線偏光光から特定方向の直線偏光光成分を取り出すものであり、構造的には前述の偏光子１３と同様の構成のものが用いられている。
受光器２３は、試料Ｓからの透過光が検光子１９を透過した光を検出する。本実施形態においては、受光器２３が検光子１９を透過した特定成分の光を検出すると、その入射光量に応じた大きさの検出信号を制御部２５へ出力するようになっている。受光器２３としては、例えば光電子倍増管やフォトダイオード等の受光素子を用いることができる。
制御部２５は、回転検出部２１からの回転位置信号から割り出される直線偏光Ｅ１〜Ｅｎの方位角（β）と、各タイミングでの受光器２３からの出力信号とに基づくデータから、試料Ｓに対する直線偏光の透過部分での偏光状態を求め、試料Ｓの複屈折特性を解析する。
上記構成において、試料Ｓには、ポリゴンミラー１７による反射光が入射されるが、試料Ｓの全面を解析したい場合には、例えばＹ−Ｚ面方向に試料Ｓと光学系とを相対移動させながら順次投光領域をずらしながらスキャンするように、２次元移動機構などを付設させる。なお、本実施形態では、試料Ｓに照射した直線偏光光を試料Ｓで透過させるように構成したが、照射した直線偏光光を反射させ、この反射光を測定する構成であってもよい。このような設計変更は以下の各実施形態の構成についても同様に適用できる。
次に、上記構成の複屈折計測装置の作用を説明する。
各偏光光照射ユニット１５の光源１１から出射する光（検査光）は、偏光子１３（ＰＯＬ１〜ＰＯＬｎ）でそれぞれ互いに異なる方位角の直線偏光となって第1の補償子２７へ
入射し、ここでポリゴンミラー１７での反射時の影響を予めキャンセル（補償）するような光学作用を受ける。その後、検査光は、ポリゴンミラー１７による反射の際に偏光状態が変化するが、前述したように第１の補償子２７でその分の補償がなされているので、ポリゴンミラー１７を反射後の検出光は、偏光子１３を透過直後の方位角と同じ状態に戻る。
各偏光光照射ユニット１５の光源１１から出射する光（検査光）は、偏光子１３（ＰＯＬ１〜ＰＯＬｎ）でそれぞれ互いに異なる方位角の直線偏光となって第1の補償子２７へ
入射し、ここでポリゴンミラー１７での反射時の影響を予めキャンセル（補償）するような光学作用を受ける。その後、検査光は、ポリゴンミラー１７による反射の際に偏光状態が変化するが、前述したように第１の補償子２７でその分の補償がなされているので、ポリゴンミラー１７を反射後の検出光は、偏光子１３を透過直後の方位角と同じ状態に戻る。
次に、ポリゴンミラー１７を反射後の検査光は、試料Ｓを透過した後、検光子１９に照射される。そして、検光子１９で設定された方位角と一致する偏光状態の直線偏光（成分）だけが通過を許容されて受光器２３へ入射する。このようにして受光器２３へ入射した光は、その入射光量に応じた検出信号を出力する。検出信号が制御部２５に入力されると、この制御部２５は、回転検出部２１からの回転位置信号と合わせて、前述の解析式（１）によって試料のＳの照射部位における複屈折解析がなされる。
即ち、本実施形態では、各々の光源１１からの光が、第１偏光子ＰＯＬ１〜第ｎ偏光子ＰＯＬｎで方位角が相互に少しずつ異なる偏光状態になるよう調整され、また、第１の補償子２７により偏光状態の補償された各検査光は、ポリゴンミラー１７に順次入射するとともに試料Ｓに向かって反射する。従って、各検査光（Ｅ１〜Ｅｎ）は、それぞれ偏光方向の角度をβずつ異ならせた状態で、０〜１８０度の計測一単位分を等間隔で網羅する直線偏光光として、高速に切り換えながら試料Ｓに入射される。この試料Ｓに入射する各検査光は、その試料Ｓ内の照射部位における複屈折性に応じて偏光状態を変化させられる。
その結果、試料Ｓを通過した後の各検査光は、試料Ｓの複屈折性による影響を受けて、試料Ｓの光路直後に設置した検光子１９により特定の偏光方位の成分のみ通過して受光器２３に入射する。その結果、受光器２３で検出される光量が、ポリゴンミラー１７の回転に伴って時間的に刻々変化して検出される。その検出される検出信号と回転検出部２１からの回転位置信号に基づいて制御部２５は、試料Ｓの検査光の照射部位における光学特性、光学物性などを高速に解析することができる。
その結果、試料Ｓを通過した後の各検査光は、試料Ｓの複屈折性による影響を受けて、試料Ｓの光路直後に設置した検光子１９により特定の偏光方位の成分のみ通過して受光器２３に入射する。その結果、受光器２３で検出される光量が、ポリゴンミラー１７の回転に伴って時間的に刻々変化して検出される。その検出される検出信号と回転検出部２１からの回転位置信号に基づいて制御部２５は、試料Ｓの検査光の照射部位における光学特性、光学物性などを高速に解析することができる。
このように、本実施形態の回転偏光子型の偏光計測装置１００では、ポリゴンミラー１７の回転速度と面数に応じて偏光方向の切り換え速度が向上し、高速に偏光方向を切り換えて、各偏光方向における受光器２３からの検出信号を連続して取得することができる。
これによって、計測速度が向上し、大面積の被測定領域を短時間で測定したり、高速に状態が変化する対象物を細かなタイミングで測定することが可能となり、測定精度と測定結果の信頼性が向上できる。
これによって、計測速度が向上し、大面積の被測定領域を短時間で測定したり、高速に状態が変化する対象物を細かなタイミングで測定することが可能となり、測定精度と測定結果の信頼性が向上できる。
(第２の実施形態)
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以降の実施形態に対して、第１の実施形態と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、その説明は省略或いは簡略化することにする。
図３は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置２５０及び複屈折計測装置２００が第１の実施形態の高速偏光装置１５０及び複屈折計測装置１００と異なる点は、第１の実施形態においては試料Ｓに対して複数の偏光光照射ユニット１５から検査光を照射していることに対して、本実施形態においては、試料Ｓに照射する入射光光路を一本化し、試料Ｓからの透過光を、複数の光路に分解してそれぞれで検出する、回転検光子法に基づく計測である点である。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以降の実施形態に対して、第１の実施形態と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、その説明は省略或いは簡略化することにする。
図３は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置２５０及び複屈折計測装置２００が第１の実施形態の高速偏光装置１５０及び複屈折計測装置１００と異なる点は、第１の実施形態においては試料Ｓに対して複数の偏光光照射ユニット１５から検査光を照射していることに対して、本実施形態においては、試料Ｓに照射する入射光光路を一本化し、試料Ｓからの透過光を、複数の光路に分解してそれぞれで検出する、回転検光子法に基づく計測である点である。
本実施形態に係る高速偏光装置２５０は、単一の光源３１と、この光源３１からの光を入射して所定の一定方向の直線偏光光（検査光）を出射する偏光子３３と、この偏光子３３からの検査光が試料Ｓを透過して導入される回転反射鏡であるポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光を受けてそれぞれ特定方向に偏光方向を変更する複数の偏光方向分解ユニット３５と、を備えている。偏光方向分解ユニット３５は、ポリゴンミラー１７を中心とする放射状に配置され、ポリゴンミラー１７による偏光状態の変化を補う第１の補償子２７と、偏光方向分解ユニット３５毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する検光子３７と、検光子３７からの出力光を受光する受光器３９と、を備える。
また、この高速偏光装置２５０を用いた複屈折計測装置２００は、前述同様に、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、各受光器３９により得られる受光量に基づいて、偏光子３３からポリゴンミラー１７までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。
検光子３７は、本実施形態では、第１検光子ＡＮＡ１〜第ｎ検光子ＡＮＡｎで構成されている。これらの各検光子ＡＮＡ1〜ＡＮＡｎは、各光軸α１〜αｎに対してそれぞれ垂
直な面内において、前述の図２と同様に、所定の一定角度(β)ずつ、時計回りの方向にずれた直線偏光を順次設定されている。これにより、ポリゴンミラー１７からの反射光は、各偏光方向分解ユニット３５によって、０〜１８０度の範囲を網羅しつつ等間隔に偏光方向成分が分解される。つまり、各偏光方向分解ユニット３５において、それぞれの検光子３７を透過後の直線偏光Ｅ１〜Ｅｎについては、それぞれ、偏光方向が等角的に角度βだけずれた状態にされたものになっている。
直な面内において、前述の図２と同様に、所定の一定角度(β)ずつ、時計回りの方向にずれた直線偏光を順次設定されている。これにより、ポリゴンミラー１７からの反射光は、各偏光方向分解ユニット３５によって、０〜１８０度の範囲を網羅しつつ等間隔に偏光方向成分が分解される。つまり、各偏光方向分解ユニット３５において、それぞれの検光子３７を透過後の直線偏光Ｅ１〜Ｅｎについては、それぞれ、偏光方向が等角的に角度βだけずれた状態にされたものになっている。
受光器３９は、各光路α１〜αｎにそれぞれ設置しており、各偏光方向分解ユニット３５の受光器３９による検出信号は、制御部２５に出力されて、回転検出部２１からの回転位置信号と併せて、試料Ｓに対する偏光特性が計測される。
また、本実施形態においても、ポリゴンミラー１７で反射する際に受ける光学的変化をキャンセル（補償）するための第１の補償子２７を各偏光方向分解ユニット３５の中に備えている。第１の補償子２７は、第１実施形態同様に波長板（例えばλ／４板）が用いられる。
上記構成によれば、各偏光方向分解ユニット３５の第１検光子ＡＮＡ１〜第ｎ検光子ＡＮＡｎにより、試料Ｓを透過後の検査光の偏光成分について、直線偏光の方位角が０〜１８０度の範囲のいずれであっても、その方位角を検出することができる。
上記構成によれば、各偏光方向分解ユニット３５の第１検光子ＡＮＡ１〜第ｎ検光子ＡＮＡｎにより、試料Ｓを透過後の検査光の偏光成分について、直線偏光の方位角が０〜１８０度の範囲のいずれであっても、その方位角を検出することができる。
制御部２５は、直線偏光Ｅ１〜Ｅｎの方位角（β）と受光器３９からの出力信号とに関するデータから、次に示す解析式（１）により、試料Ｓに対する直線偏光の透過部分での偏光状態を求め、試料Ｓの複屈折特性を解析する。
ただし、Ｉ0は入射光の光強度に比例する反射光の比例定数、Ａは検光子の回転角度、
ΨとΔはエリプソメトリーデータ、Ｓ1,Ｓ2は試料での光反射を表すパラメータである。
ΨとΔはエリプソメトリーデータ、Ｓ1,Ｓ2は試料での光反射を表すパラメータである。
次に、上記構成の複屈折計測装置の作用を説明する。
光源３１から出射する検査光は、偏光子３３で特定の方位角の直線偏光となって試料Ｓの一部に照射される。そして、試料Ｓを透過した検査光はポリゴンミラー１７へ入射する。ポリゴンミラー１７で反射した検査光は、等角的に放射状に複数設置された各光路α１〜αｎ上に配置された偏光方向分解ユニット３５で検出されることになる。
各偏光方向分解ユニット３５にそれぞれ設置された第１の補償子２７によって、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の際の影響がキャンセル（補償）される。つまり、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の影響を受けない直線偏光状態が維持される。
光源３１から出射する検査光は、偏光子３３で特定の方位角の直線偏光となって試料Ｓの一部に照射される。そして、試料Ｓを透過した検査光はポリゴンミラー１７へ入射する。ポリゴンミラー１７で反射した検査光は、等角的に放射状に複数設置された各光路α１〜αｎ上に配置された偏光方向分解ユニット３５で検出されることになる。
各偏光方向分解ユニット３５にそれぞれ設置された第１の補償子２７によって、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の際の影響がキャンセル（補償）される。つまり、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の影響を受けない直線偏光状態が維持される。
その後、各検光子３７で通過が許容された偏光状態の検査光だけが、つまり各検光子３７でそれぞれ設定された各方位角と一致する偏光方位の直線偏光成分だけが、その検光子３７での通過を許容されて受光器３９へ入射する。このようにして受光器３９へ入射した光は、その入射光量に応じた検出信号を出力する。これが制御部２５に入力されると、制御部２５では上記の解析式（２）によって試料Ｓの照射部位における複屈折状態の解析がなされる。
本実施形態によれば、受光器３９側で検査光を高速に分解することで、環境中の光の影響を受けることが防止され、測定精度を向上させることができる。また、単一の光源１１だけで済み、複数の光源を必要する構成よりも光源自体の個体差の影響を受けることがなくなる。なお、本実施形態においては、複数の受光器３９を配置しているが、これに限らず、複数の光軸α１〜αｎによる光量をまとめて受光可能なラインセンサを配置する構成として、構成を簡単化してもよい。
（第３実施形態）
次に、本発明に係る高速偏光装置、及び複屈折計測装置の第３実施形態を説明する。
図４は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置３５０においては、偏光方向の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、それぞれ特定の方向に偏光された偏光光を照射する複数の偏光光照射ユニット１６と、回転駆動されながら複数の偏光光照射ユニット１６からの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力するポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光の光路途中に配置され反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子１９と、を備えている。また、この高速偏光装置３５０を用いた複屈折計測装置３００はさらに、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、検光子１９からの出力光を受光する受光器２３と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、受光器２３により得られる受光量に基づいて、ポリゴンミラー
１７から検光子１９までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。
次に、本発明に係る高速偏光装置、及び複屈折計測装置の第３実施形態を説明する。
図４は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置３５０においては、偏光方向の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、それぞれ特定の方向に偏光された偏光光を照射する複数の偏光光照射ユニット１６と、回転駆動されながら複数の偏光光照射ユニット１６からの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力するポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光の光路途中に配置され反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子１９と、を備えている。また、この高速偏光装置３５０を用いた複屈折計測装置３００はさらに、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、検光子１９からの出力光を受光する受光器２３と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、受光器２３により得られる受光量に基づいて、ポリゴンミラー
１７から検光子１９までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。
偏光光照射ユニット１６は、光源１１と、光源１１からの光の偏光方向を設定する偏光子４１と、ポリゴンミラー１７による偏光状態の変化を補う第１の補償子２７と、をそれぞれ有し、ポリゴンミラー１７を中心とした放射状に複数配置されている。
偏光子４１は、所定の一定方向の直性偏光を形成する、つまり各光源で同じ面内角度を持つ。この偏光子４１と第１の補償子２７との間に、それぞれ第２の補償子４３（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）を設置している。つまり、本実施形態の構成では、回転補償子法に基づいた光学特性の計測がなされ、第２の補償子４３によって、偏光状態を段階的に切り換えている。
偏光子４１は、所定の一定方向の直性偏光を形成する、つまり各光源で同じ面内角度を持つ。この偏光子４１と第１の補償子２７との間に、それぞれ第２の補償子４３（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）を設置している。つまり、本実施形態の構成では、回転補償子法に基づいた光学特性の計測がなされ、第２の補償子４３によって、偏光状態を段階的に切り換えている。
第２の補償子４３は、前述のように、各光路α１〜αｎに設置された第１補償子ＣＯＭ１〜第ｎ補償子ＣＯＭｎで構成されており、第１の実施形態の各偏光子１３と同様に、各光軸α１〜αｎに対してそれぞれ垂直な面内において、図２に示すように、所定の一定角度(β)ずつ、時計回りの方向にずれた直線偏光方向となるように設定されている。これにより、各偏光光照射ユニット１６の第１の補償子２７の直前では、通常の回転補償子法において補償子を回転させたのと同じ偏光光になるように設定される。
次に、上記構成の複屈折計測装置３００の作用について説明する。
各光源１１からの検査光は、それぞれ同一方位の偏光方向の偏光子４１を透過して直線偏光にされた後、第２の補償子４３である第１補償子ＣＯＭ１〜第ｎ補償子ＣＯＭｎで偏光状態が調整される。その後、検査光はポリゴンミラー１７に照射されて、その反射光が同一光路を進行して試料Ｓに照射される。試料Ｓからの透過光は、検光子１９を介して受光器２３で検出される。
各光源１１からの検査光は、それぞれ同一方位の偏光方向の偏光子４１を透過して直線偏光にされた後、第２の補償子４３である第１補償子ＣＯＭ１〜第ｎ補償子ＣＯＭｎで偏光状態が調整される。その後、検査光はポリゴンミラー１７に照射されて、その反射光が同一光路を進行して試料Ｓに照射される。試料Ｓからの透過光は、検光子１９を介して受光器２３で検出される。
制御部２５はＥ１〜Ｅｎの方位角と受光器２３からの出力信号とに基づくデータから、試料Ｓに対する直線偏光の透過部分での偏光状態を求め、試料Ｓの複屈折特性を解析する。
本実施形態によれば、ポリゴンミラー１７の回転により、光源からの偏光光が順次試料Ｓに照射されて、高速に偏光状態を切り換えた回転補償子法に基づく計測が行える。
(第４の実施形態)
次に、本発明に係る高速偏光装置、及び複屈折計測装置の第４実施形態を説明する。
図５は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置４５０においては、単一の光源３１と、この光源３１からの光を入射して所定の一定方向の直線偏光光（検査光）を出射する偏光子３３と、この偏光子３３からの検査光が試料Ｓを透過して導入される回転反射鏡であるポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光を受けてそれぞれ特定方向に偏光方向を変更する複数の偏光方向分解ユニット３６と、を備えている。偏光方向分解ユニット３６は、ポリゴンミラー１７を中心とする円弧上に配置され、ポリゴンミラー１７による偏光状態の変化を補う第１の補償子２７と、第２の補償子４３（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）と、所定の偏光方向を有する検光子３７と、検光子３７からの出力光を受光する受光器３９と、を備える。
次に、本発明に係る高速偏光装置、及び複屈折計測装置の第４実施形態を説明する。
図５は、本実施形態に係る高速偏光装置及び複屈折計測装置を示すブロック説明図である。本実施形態の高速偏光装置４５０においては、単一の光源３１と、この光源３１からの光を入射して所定の一定方向の直線偏光光（検査光）を出射する偏光子３３と、この偏光子３３からの検査光が試料Ｓを透過して導入される回転反射鏡であるポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７からの反射光を受けてそれぞれ特定方向に偏光方向を変更する複数の偏光方向分解ユニット３６と、を備えている。偏光方向分解ユニット３６は、ポリゴンミラー１７を中心とする円弧上に配置され、ポリゴンミラー１７による偏光状態の変化を補う第１の補償子２７と、第２の補償子４３（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）と、所定の偏光方向を有する検光子３７と、検光子３７からの出力光を受光する受光器３９と、を備える。
また、この高速偏光装置４５０を用いた複屈折計測装置４００はさらに、回転するポリゴンミラー１７の回転角度信号を検出して出力する回転検出部２１と、ポリゴンミラー１７を含む各部を制御する制御部２５とを備え、各受光器３９により得られる受光量に基づいて、偏光子３３からポリゴンミラー１７までの光路途中に配置された試料Ｓに対する偏光特性を計測する。この複屈折計測装置４００は、回転補償子法に基づいた光学特性の計
測がなされる。
測がなされる。
次に、上記構成の本実施形態の作用について説明する。
光源３１から出射する検査光は、偏光子３３で偏光状態が変化し、特定の方位角の直線偏光となって試料Ｓの一部に照射される。そして、試料Ｓを透過した検査光はポリゴンミラー１７へ入射する。ポリゴンミラー１７で反射した検査光は、等角的に放射状に複数設置された各光路α１〜αｎ上に配置された偏光方向分解ユニット３６で検出されることになる。
各偏光方向分解ユニット３６にそれぞれ設置された第１の補償子２７によって、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の際の影響がキャンセル（補償）される。その後、第２の補償子４３で偏光状態をさらに変化させ、検光子３７で透過を許された偏光方向の光だけが受光器３９に入射する。このようにして受光器３９へ入射した光は、その入射光量に応じた検出信号を出力し、これが制御部２５に入力されると、この制御部２５では所定の解析式（２）によって試料Ｓの照射部位における複屈折状態の解析がなされる。
光源３１から出射する検査光は、偏光子３３で偏光状態が変化し、特定の方位角の直線偏光となって試料Ｓの一部に照射される。そして、試料Ｓを透過した検査光はポリゴンミラー１７へ入射する。ポリゴンミラー１７で反射した検査光は、等角的に放射状に複数設置された各光路α１〜αｎ上に配置された偏光方向分解ユニット３６で検出されることになる。
各偏光方向分解ユニット３６にそれぞれ設置された第１の補償子２７によって、各検査光は、ポリゴンミラー１７での反射の際の影響がキャンセル（補償）される。その後、第２の補償子４３で偏光状態をさらに変化させ、検光子３７で透過を許された偏光方向の光だけが受光器３９に入射する。このようにして受光器３９へ入射した光は、その入射光量に応じた検出信号を出力し、これが制御部２５に入力されると、この制御部２５では所定の解析式（２）によって試料Ｓの照射部位における複屈折状態の解析がなされる。
ただし、Ｃは補償子の回転角度、Ｓ3は試料での光反射を表すパラメータである。
本実施形態によれば、受光器３９側で検査光を高速に分解することで、環境中の光の影響を受けることが防止され、測定精度を向上させることができる。また、単一の光源３１だけで済み、複数の光源を必要する構成よりも光源自体の個体差の影響を受けることがなくなる。
（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態を説明する。
図６は、本発明に係る立体画像表示装置５００を示すブロック説明図である。
本実施形態の表示装置５は、３次元画像を表示するための表示装置であって、大略構成として、前述の高速偏光装置を用いて互いに直交する偏光方向の光を繰り返し出射する偏光光出射手段５１０と、表示面全体に対して偏光方向が変更可能な偏光表示手段５２０と、偏光光出射手段５１０からの出射光の偏光方向変化に同期して、偏光表示手段手段５２０へ右目用視差画像信号及び左目用視差画像信号を供給し、偏光表示手段５２０に画像表示を行わせる画像信号供給手段５３０と、偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜及び左目用偏光膜を有する眼鏡５４０と、を備えている。
次に、本発明に係る第５実施形態を説明する。
図６は、本発明に係る立体画像表示装置５００を示すブロック説明図である。
本実施形態の表示装置５は、３次元画像を表示するための表示装置であって、大略構成として、前述の高速偏光装置を用いて互いに直交する偏光方向の光を繰り返し出射する偏光光出射手段５１０と、表示面全体に対して偏光方向が変更可能な偏光表示手段５２０と、偏光光出射手段５１０からの出射光の偏光方向変化に同期して、偏光表示手段手段５２０へ右目用視差画像信号及び左目用視差画像信号を供給し、偏光表示手段５２０に画像表示を行わせる画像信号供給手段５３０と、偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜及び左目用偏光膜を有する眼鏡５４０と、を備えている。
偏光光出射手段５１０は、本実施形態においては図１に示す高速偏光装置１５０の偏光子１３を、右目用及び左目用偏光光を得るために、互いに直交する偏光方向に順次配列した構成としている。したがって、ポリゴンミラー１７からの反射出力光は、偏光方向が右目用偏光光Ｒ、左目用偏光光Ｌの繰り返しとなる。
偏光表示手段５２０は、ポリゴンミラー１７からの反射出力光を受けて、２次元の透過型スクリーン等のディスプレイ５３に画像を表示させるものであり、映像信号供給手段５３０である画像出力部５３０から出力される画像信号に基づいて画像表示を行う。ディス
プレイ５３の光路後方には、ポリゴンミラー１７からの反射出力光を面照射するために走査或いは拡散させる面照射光変換部５５を配置して、ディスプレイ５３のバックライトとして機能させる。画像出力部５３０は、ポリゴンミラー１７の回転角に応じて、つまり、偏光方向に同期させて右目用視差画像信号と、左目用視差画像信号を交互にディスプレイ５３に出力する。ディスプレイ５３は、図７に一例を示す断面構造の液晶パネルであり、右目用偏光光Ｒが照射されたタイミングで右目用画像を表示し、左目用偏光光Ｌが照射されたタイミングで左目用画像を表示する。なお、ディスプレイ５３は、反射型スクリーンであってもよい。
プレイ５３の光路後方には、ポリゴンミラー１７からの反射出力光を面照射するために走査或いは拡散させる面照射光変換部５５を配置して、ディスプレイ５３のバックライトとして機能させる。画像出力部５３０は、ポリゴンミラー１７の回転角に応じて、つまり、偏光方向に同期させて右目用視差画像信号と、左目用視差画像信号を交互にディスプレイ５３に出力する。ディスプレイ５３は、図７に一例を示す断面構造の液晶パネルであり、右目用偏光光Ｒが照射されたタイミングで右目用画像を表示し、左目用偏光光Ｌが照射されたタイミングで左目用画像を表示する。なお、ディスプレイ５３は、反射型スクリーンであってもよい。
透過型スクリーンであるディスプレイ５３は、ガラス基板５７，５８の内側にＬＴＯ等の透明電極層５９，６０が配設され、これら透明電極層５９，６０の間に液晶層６３が形成されている。また、液晶層６３の両外側には、配向層６５が形成されている。
眼鏡５４０は、偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜６２Ｒ及び左目用偏光膜６２Ｌを有する眼鏡５４０と、を備えている。右目用画像と左目用画像とが交互に高速に切り換わりつつ表示されるディスプレイ５３を、観察者が眼鏡５４０を通して見ると、右目用偏光光Ｒをバックライトとして右目用視差画像が右目に入り、左目用偏光光Ｌをバックライトとして左目用視差画像が左目に入り、立体画像として認識される。図１に示す高速偏光装置１００の検光子１９が右目用偏光膜６２Ｒ及び左目用偏光膜６２Ｌに相当する。
本実施形態によれば、高速に右目用視差画像と左目用視差画像とが切り換わるので、大画面画像であっても視覚的に良好な三次元画像が映出でき、高品位な立体画像を表示が行える。
なお、上記構成の他にも、例えば、画像出力部５３０からの信号を偏光光出射手段５１０の各ユニットに送信し、各ユニットから右目用視差画像、左目用視差画像を出力し、ポリコンミラー１７で高速に画像を切り換えてスクリーンに表示する構成であってもよい。
なお、上記構成の他にも、例えば、画像出力部５３０からの信号を偏光光出射手段５１０の各ユニットに送信し、各ユニットから右目用視差画像、左目用視差画像を出力し、ポリコンミラー１７で高速に画像を切り換えてスクリーンに表示する構成であってもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
図１に示す複屈折計測装置１００を用いて、回転偏光子法における光学フイルムの複屈折計測を行った。光源１１は９個のレーザ発生装置(波長：６３３ｎｍ)を使用し、それぞれの光源１１の直後には偏光方向を０〜１６０度までを２０度ずつ傾けた偏光子１３を設置した。第１の補償子２７にはλ／４板を使用し、第１の補償子２７の面内角度を調整することでポリゴンミラー１７による反射時の偏光変化を補償した。この第１の補償子２７の面内角度調整時には、ポリゴンミラー１７の角度を、特定の光源からの光が受光器２３に入射する角度に固定し、試料Ｓを取り外した状態で検光子１９を回転することで検光子１９に入射する光の偏光状態を測定した。そして、検光子１９に入射する光が光源１１の直後に設置した偏光子１３の方位と一致する直線偏光になるように第１の補償子２７の角度を調整した。この調整を全ての光源１１の後の第１の補償子２７に対して行った。
図１に示す複屈折計測装置１００を用いて、回転偏光子法における光学フイルムの複屈折計測を行った。光源１１は９個のレーザ発生装置(波長：６３３ｎｍ)を使用し、それぞれの光源１１の直後には偏光方向を０〜１６０度までを２０度ずつ傾けた偏光子１３を設置した。第１の補償子２７にはλ／４板を使用し、第１の補償子２７の面内角度を調整することでポリゴンミラー１７による反射時の偏光変化を補償した。この第１の補償子２７の面内角度調整時には、ポリゴンミラー１７の角度を、特定の光源からの光が受光器２３に入射する角度に固定し、試料Ｓを取り外した状態で検光子１９を回転することで検光子１９に入射する光の偏光状態を測定した。そして、検光子１９に入射する光が光源１１の直後に設置した偏光子１３の方位と一致する直線偏光になるように第１の補償子２７の角度を調整した。この調整を全ての光源１１の後の第１の補償子２７に対して行った。
ポリゴンミラー１７は８面タイプを使用し、２０回転／秒で回転させた。試料Ｓへは、０〜１８０度の直線偏光光が１秒間に１６０回繰返し入射することになる。従来法で偏光板を２０回転／秒で回転させた場合、０〜１８０度の直線偏光が１秒間に４０回試料Ｓに入射することになるが、これと比較すると、本方式では計測速度は４倍となった。
そして、ポリゴンミラー１７の回転角と、受光器２３からの光強度データ所得のタイミングを合わせることで、試料Ｓと検光子１９を透過してくる各光源１１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
そして、ポリゴンミラー１７の回転角と、受光器２３からの光強度データ所得のタイミングを合わせることで、試料Ｓと検光子１９を透過してくる各光源１１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
図３に示す複屈折計測装置２００を用いて、回転検光子法における光学フイルムの複屈折計測を行った。光源３１として単一のレーザ発生装置（６３３ｎｍ）を使用し、直後に透過軸方位が４５度である偏光子３３を設置した。偏光子３３の後に試料Ｓを設置し、試料Ｓを透過した光を８面タイプのポリゴンミラー１７で、９つの光軸α１〜αｎへ順次照射した。各光軸の９つの受光器３９の直前に検光子３７を設置した。この検光子３７は、透過軸方位を０〜１６０度までを２０度ずつ傾けた。各検光子３７の直前には第１の補償子２７を設置した。第１の補償子２７にはλ／４板を使用し、補償子の面内角度を調整することでポリゴンミラー１７による反射時の偏光変化を補償した。この第１の補償子２７の面内角度調整時には、ポリゴンミラー１７の角度を光源３１からの光が特定の受光器３９に入射する角度に固定し、試料Ｓを取り外した状態で検光子３７を回転することで検光子３７に入射する光の偏光状態を測定する。そして、検光子３７に入射する光が、光源３１の直後に設置した偏光子３３の偏光方位と一致するように第１の補償子２７の面内角度を調整した。この調整を全ての受光器３９の前に設置した第１の補償子２７に対して行った。
ポリゴンミラー１７は８面タイプを使用し、２０回転／秒の速度で回転させた。このとき試料Ｓからの出射光の偏光状態測定は、検光子３７の透過軸方位を、０〜１８０度を1
単位として1秒間に１６０回繰返し変化させて測定したことと同等となる。従来法で偏光
板を２０回転／秒の速度で回転させた場合、０〜１８０度の直線偏光が１秒間に４０回試料Ｓに入射することになるが、これと比較すると、本方式では計測速度は４倍となった。
そして、ポリゴンミラー１７の回転角と、各受光器３９の光強度データ所得のタイミングを合わせることで、試料Ｓと検光子３７を透過してくる光源３１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
単位として1秒間に１６０回繰返し変化させて測定したことと同等となる。従来法で偏光
板を２０回転／秒の速度で回転させた場合、０〜１８０度の直線偏光が１秒間に４０回試料Ｓに入射することになるが、これと比較すると、本方式では計測速度は４倍となった。
そして、ポリゴンミラー１７の回転角と、各受光器３９の光強度データ所得のタイミングを合わせることで、試料Ｓと検光子３７を透過してくる光源３１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
図４に示す複屈折計測装置３００を用いて、回転補償子法(補償子が試料より光源側の
場合)における光学フイルムの複屈折計測を行った。
光源１１は９個のレーザ発生装置（波長６３３ｎｍ）を使用し、それぞれの光源１１の直後には透過軸方位４５度の偏光子４１を設置した。それぞれの偏光子４１の直後に設置する第２の補償子４３にはλ／４板を使用し、０〜１６０度まで２０度ずつ傾けて設置した。それぞれの第２の補償子４３の直後に設置する第１の補償子２７にはλ／４板を使用し、第１の補償子２７の面内角度を調整することでポリゴンミラー１７による反射時の偏光変化を補償した。第１の補償子２７の角度調整時には、ポリゴンミラー１７の角度を特定の光源１１からの光が受光器２３に入射する角度に固定し、第２の補償子４３と試料Ｓを取り外した状態で検光子１９を回転しつつ光量を測定し、検光子１９に入射する光が方位角４５度の直線偏光になるように第１の補償子２７の角度を調整した。この調整を全ての光源１１の後の第１の補償子２７に対して行った。
場合)における光学フイルムの複屈折計測を行った。
光源１１は９個のレーザ発生装置（波長６３３ｎｍ）を使用し、それぞれの光源１１の直後には透過軸方位４５度の偏光子４１を設置した。それぞれの偏光子４１の直後に設置する第２の補償子４３にはλ／４板を使用し、０〜１６０度まで２０度ずつ傾けて設置した。それぞれの第２の補償子４３の直後に設置する第１の補償子２７にはλ／４板を使用し、第１の補償子２７の面内角度を調整することでポリゴンミラー１７による反射時の偏光変化を補償した。第１の補償子２７の角度調整時には、ポリゴンミラー１７の角度を特定の光源１１からの光が受光器２３に入射する角度に固定し、第２の補償子４３と試料Ｓを取り外した状態で検光子１９を回転しつつ光量を測定し、検光子１９に入射する光が方位角４５度の直線偏光になるように第１の補償子２７の角度を調整した。この調整を全ての光源１１の後の第１の補償子２７に対して行った。
ポリゴンミラー１７は８面タイプを使用し、試料Ｓの測定時には２０回転／秒で回転させた。試料Ｓへは、第２の補償子２７の０〜１８０度の回転に相当する光が１秒間に１６０回繰返し入射することになる。従来法で第２の補償子２７を２０回転／秒で回転させた場合、０〜１８０度の回転に相当する光が１秒間に４０回試料Ｓに入射することになるが、これと比較すると、本方式では計測速度は４倍となった。
ポリゴンミラー１７の回転角と、受光器２３からの光強度データ所得のタイミングを合
わせることで、試料Ｓと検光子１９を透過してくる各光源１１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
わせることで、試料Ｓと検光子１９を透過してくる各光源１１からの光強度を取り込み、データをコンピュータに保存した。このデータの解析を行うことで試料Ｓの複屈折特性を測定した。
この場合には、４倍の計測速度で、従来と同等レベルの精度で複屈折特性を測定することができた。
１１ 光源
１３ 偏光子（ＰＯＬ1〜ＰＯＬn)
１５ 偏光光照射ユニット
１７ ポリゴンミラー（回転反射体）
１９ 検光子
２１ 回転検出部
２３ 受光器
２５ 制御部
２７ 第１の補償子
３１ 光源
３３ 偏光子
３５、３６ 偏光方向分解ユニット
３７ 検光子（ＡＮＡ1〜ＡＮＡｎ）
３９ 受光器
４１ 偏光子
４３ 第２の補償子（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）
５３ ディスプレイ
５５ 面照射光変換部
５７，５８ ガラス基板
５９，６０ 透明電極層
６２Ｒ 右目用偏光膜
６２Ｌ 左目用偏光膜
１００，２００，３００，４００ 複屈折計測装置
１５０，２５０，３５０，４５０ 高速偏光装置
５００ 立体画像表示装置
５１０ 偏光光出射手段
５２０ 偏光表示手段
５３０ 画像信号供給手段
５４０ 眼鏡
１３ 偏光子（ＰＯＬ1〜ＰＯＬn)
１５ 偏光光照射ユニット
１７ ポリゴンミラー（回転反射体）
１９ 検光子
２１ 回転検出部
２３ 受光器
２５ 制御部
２７ 第１の補償子
３１ 光源
３３ 偏光子
３５、３６ 偏光方向分解ユニット
３７ 検光子（ＡＮＡ1〜ＡＮＡｎ）
３９ 受光器
４１ 偏光子
４３ 第２の補償子（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）
５３ ディスプレイ
５５ 面照射光変換部
５７，５８ ガラス基板
５９，６０ 透明電極層
６２Ｒ 右目用偏光膜
６２Ｌ 左目用偏光膜
１００，２００，３００，４００ 複屈折計測装置
１５０，２５０，３５０，４５０ 高速偏光装置
５００ 立体画像表示装置
５１０ 偏光光出射手段
５２０ 偏光表示手段
５３０ 画像信号供給手段
５４０ 眼鏡
Claims (9)
- 偏光状態の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、
それぞれ特定の方向に偏光された偏光光を照射する複数の偏光光照射ユニットと、
回転駆動されながら前記複数の偏光光照射ユニットからの出射光を受けて所定の一定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光の光路途中に配置され前記反射光の偏光方向を所定の一定方向に設定する検光子と、を備え、
前記偏光光照射ユニットが、光源と、該光源からの光の偏光方向を設定する偏光子と、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子と、をそれぞれ有し、前記回転反射体を中心とした放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。 - 請求項１記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光光照射ユニットが、該偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する偏光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。 - 請求項１記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光光照射ユニットが、所定の一定方向を偏光方向とされた偏光子と、前記偏光光照射ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。 - 偏光状態の異なる光を連続生成する高速偏光装置であって、
光源と、
該光源からの光の偏光方向を所定の一定方向に設定する偏光子と、
回転駆動されながら前記偏光子からの出射光を受けて所定方向に反射光を出力する回転反射体と、
前記回転反射体からの反射光を受けてそれぞれ特定の偏光方向に設定する複数の偏光方向分解ユニットと、を備え、
前記偏光方向分解ユニットが、前記回転反射体による偏光状態の変化を補う第１の補償子をそれぞれ備え、前記回転反射体を中心とする放射状に複数配置されたことを特徴とする高速偏光装置。 - 請求項４記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光方向分解ユニットが、該偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる偏光方向を有する検光子を備えたことを特徴とする高速偏光装置。 - 請求項４記載の高速偏光装置であって、
複数の前記偏光方向分解ユニットが、所定の偏光方向を有する検光子と、前記偏光方向分解ユニット毎にそれぞれ異なる位相差を有する第２の補償子と、を備えたことを特徴とする高速偏光装置。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の高速偏光装置と、
前記検光子からの出力光を受光する受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記回転反射体から前記検光子までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。 - 請求項４〜請求項６のいずれか１項記載の高速偏光装置と、
前記偏光方向分解ユニットに対応して設けられ前記検光子および前記第２の補償子からの出力光を受光する複数の受光器と、を備え、
前記受光器により得られる受光量に基づいて、前記偏光子から前記回転反射体までの光路途中に配置された試料に対する偏光特性を計測することを特徴とする高速複屈折計測装置。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の高速偏光装置を用いて、互いに直交する偏光方向の光を繰り返し出射する偏光光出射手段と、
表示面全体に対して偏光方向が変更可能な偏光表示手段と、
前記偏光光出射手段からの出射光の偏光方向変化に同期して前記偏光表示手段へ右目用視差画像信号及び左目用視差画像信号を供給して前記偏光表示手段に画像表示を行わせる画像信号供給手段と、
偏光方向が互いに直交する右目用偏光膜及び左目用偏光膜を有する眼鏡と、
を備えた立体画像表示装置。
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