JP5361843B2 - Optical anisotropy evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate optical anisotropy irrelevantly to a retardation value of a retardation plate and a DC component of transmitted light intensity. <P>SOLUTION: Progressions ä&phiv;<SB POS="POST">P,i</SB>}=äc<SB POS="POST">P</SB>+A<SB POS="POST">P</SB>t<SB POS="POST">i</SB>}, ä&phiv;<SB POS="POST">A,i</SB>}=äc<SB POS="POST">A</SB>+A<SB POS="POST">A</SB>t<SB POS="POST">i</SB>}, and ä&phiv;<SB POS="POST">R,i</SB>}=äc<SB POS="POST">R</SB>+A<SB POS="POST">R</SB>t<SB POS="POST">i</SB>} are calculated from a progression ät<SB POS="POST">i</SB>}=ät<SB POS="POST">0</SB>, t<SB POS="POST">1</SB>, ..., t<SB POS="POST">N</SB>} (unit of t<SB POS="POST">i</SB>; time). Light intensity I<SB POS="POST">i</SB>when angles of a polarizer, an analyzer, and the retardation plate are denoted as &phiv;<SB POS="POST">P,i</SB>, &phiv;<SB POS="POST">A,i</SB>, and &phiv;<SB POS="POST">R,i</SB>specified with (i) is acquired. An amplitude and a phase of at least one component among a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>-A<SB POS="POST">P</SB>+A<SB POS="POST">R</SB>) and a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>+A<SB POS="POST">P</SB>-A<SB POS="POST">R</SB>) are found from a plurality of I(t<SB POS="POST">i</SB>)s. Two of amplitudes and phases of at least two components among a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>-A<SB POS="POST">P</SB>), a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>+A<SB POS="POST">P</SB>), a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>+A<SB POS="POST">P</SB>-2A<SB POS="POST">R</SB>), and a component of frequency 2F(A<SB POS="POST">A</SB>-A<SB POS="POST">P</SB>+2A<SB POS="POST">R</SB>) are found from the plurality of I(t<SB POS="POST">i</SB>)s. The magnitude and direction of optical anisotropy of a sample 3 are evaluated based upon the amplitude and phases. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、試料(例えば位相差板や液晶層等)の光学的異方性を評価する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for evaluating the optical anisotropy of a sample (for example, a retardation plate or a liquid crystal layer).

液晶表示装置の利用拡大に伴い、位相差板や液晶層等の、すなわち光学的異方性を有する試料の評価の必要性が増している。この要求を満たすため、従来から光学定数の評価に用いられてきたエリプソメトリーの技術を応用した評価方法が数多く開発されている。従来の反射型エリプソメトリーがエリプソパラメータ(反射光の位相差と振幅比)から光学的に等方な試料の屈折率や膜厚を求めるのに対し、光学的異方性を有する試料の評価では異方性の方向(遅相軸又は進相軸の方向)と異方性の大きさ(リタデーション)とを求めるため、その目的に即して測定方法や解析方法が考案されている。   With the expansion of the use of liquid crystal display devices, there is an increasing need to evaluate samples such as retardation plates and liquid crystal layers, that is, samples having optical anisotropy. In order to satisfy this requirement, many evaluation methods that apply ellipsometry techniques that have been used for evaluating optical constants have been developed. Whereas conventional reflective ellipsometry determines the refractive index and film thickness of an optically isotropic sample from the ellipso parameters (phase difference and amplitude ratio of reflected light), the evaluation of a sample having optical anisotropy In order to determine the direction of anisotropy (the direction of slow axis or phase of fast axis) and the magnitude of anisotropy (retardation), a measuring method and an analysis method have been devised in accordance with the purpose.

回転検光子法や回転補償子法は変調測定のため高速であるという利点があるが、光学的異方性の小さい試料の評価が困難であるという問題が知られている。一方、液晶表示装置の高性能化に伴い、偏光板の支持基材であるTAC(Tri-Acetyl-Cellulose)フィルムのような、光学的異方性の小さい部材の光学的異方性まで制御する必要性が認識されるようになった。光学的異方性の小さい試料の評価方法として、PEM(Photoelastic Modulator)を用いた位相変調法が知られている。これらの回転検光子法、回転補償子法、位相変調法は従来の反射型エリプソメトリーで用いられる用語であるが、検光子を回転させる、位相差板(補償子)を回転させる、あるいは位相に変調をかけるといった手法が反射型エリプソメトリーで使用される手法と同じであるため、同じ名称で呼ばれている。   Although the rotation analyzer method and the rotation compensator method have an advantage of high speed for modulation measurement, there is a problem that it is difficult to evaluate a sample having small optical anisotropy. On the other hand, as the performance of liquid crystal display devices increases, the optical anisotropy of a member having a small optical anisotropy, such as a TAC (Tri-Acetyl-Cellulose) film that is a supporting substrate of a polarizing plate, is controlled. The need came to be recognized. As a method for evaluating a sample with small optical anisotropy, a phase modulation method using PEM (Photoelastic Modulator) is known. These rotation analyzer method, rotation compensator method, and phase modulation method are terms used in conventional reflection-type ellipsometry, but the analyzer is rotated, the phase difference plate (compensator) is rotated, or the phase is adjusted. Since the method of applying modulation is the same as that used in reflection ellipsometry, it is called by the same name.

特許文献1には、代表的な回転検光子法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の前後に1/4波長板を挿入し、検光子を角周波数ωで回転させることにより(透過軸方向θ=ωt)、透過光強度中のcos2ωtで変化する成分の振幅がcosδに比例する。これを利用して試料の角度単位で表記したリタデーションδを求めることができる。また、sin2ωtで変化する成分の振幅が−sinδsin2φに比例する事を利用して、先ほど求めたδを用いて、試料の主軸方向φとδの符号情報(sinδの符号)を求めることができる。δの符号情報が求められるので、主軸が遅相軸か進相軸かを判断することもできる。   Patent Document 1 discloses a typical rotational analyzer method. By inserting a quarter-wave plate before and after the sample between the polarizer and the analyzer and rotating the analyzer at the angular frequency ω (transmission axis direction θ = ωt), the cos 2ωt in the transmitted light intensity changes. The amplitude of the component is proportional to cos δ. Using this, the retardation δ expressed in units of the angle of the sample can be obtained. Further, by utilizing the fact that the amplitude of the component that changes with sin2ωt is proportional to −sinδsin2φ, the sign information (sign of sinδ) of the main axis directions φ and δ of the sample can be obtained using δ obtained previously. Since the sign information of δ is obtained, it can be determined whether the main axis is a slow axis or a fast axis.

特許文献2には、代表的な回転補償子法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の偏光子側にリタデーションδcの位相差板を挿入し、この位相差板を角周波数ωで回転させる(遅相軸方向θc=ωt)。透過光強度中の直流成分とcos4ωtで変化する成分の振幅から透過率の補正係数を求めて、測定した透過率に補正をかけた後、補正後の透過率中の直流成分、cos4ωt成分、sin2ωt成分、sin4ωt成分の振幅から試料の角度単位で表記したリタデーションδsと試料の遅相軸方向θsを求めることができる。透過光強度中の直流成分とcos4ωtで変化する成分の振幅から、試料の角度単位で表記したリタデーションδsと試料の遅相軸方向θsを求めることができる。   Patent Document 2 discloses a typical rotation compensator method. A retardation plate of retardation δc is inserted on the polarizer side of the sample between the polarizer and the analyzer, and this retardation plate is rotated at an angular frequency ω (slow axis direction θc = ωt). The transmittance correction coefficient is obtained from the amplitude of the direct current component in the transmitted light intensity and the component that changes at cos4ωt, and the measured transmittance is corrected. Then, the direct current component in the corrected transmittance, cos4ωt component, sin2ωt From the amplitude of the component and the sin4ωt component, the retardation δs expressed in units of the sample angle and the slow axis direction θs of the sample can be obtained. From the direct current component in the transmitted light intensity and the amplitude of the component that changes at cos 4ωt, the retardation δs expressed in the unit of the sample angle and the slow axis direction θs of the sample can be obtained.

特許文献3には、回転補償子法を変形した方法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の前後に1/4波長板を挿入し、偏光子を角周波数ωで回転させ(透過軸方向θ=ωt)、偏光子側の1/4波長板を角周波数2ωで回転させる(遅相軸方向2ωt)。sin2ωt成分、sin6ωt成分、cos6ωt成分から、試料の角度単位で表記したリタデーションΔと試料の遅相軸方向φを求めることができる。   Patent Document 3 discloses a method obtained by modifying the rotation compensator method. A quarter-wave plate is inserted before and after the sample between the polarizer and the analyzer, the polarizer is rotated at an angular frequency ω (transmission axis direction θ = ωt), and the quarter-wave plate on the polarizer side is angular. Rotate at a frequency of 2ω (slow axis direction 2ωt). From the sin 2ωt component, the sin 6ωt component, and the cos 6ωt component, the retardation Δ expressed in units of the angle of the sample and the slow axis direction φ of the sample can be obtained.

特許文献4には、代表的な位相変調法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の偏光子側にPEMを挿入し、試料へ入射する光の位相差に周波数fの変調をかける。検光子の透過軸方向を基準方向(0°)へ向けたときの透過光強度のsin2πftで変化する成分の振幅と、検光子の透過軸方向を45°へ向けたときの透過光強度のsin2πftで変化する成分の振幅から、試料の角度単位で表記したリタデーションΔと試料の遅相軸方向θを求めることができる。   Patent Document 4 discloses a typical phase modulation method. A PEM is inserted on the polarizer side of the sample between the polarizer and the analyzer, and the phase difference of the light incident on the sample is modulated with the frequency f. The amplitude of the component that changes with sin2πft of transmitted light intensity when the transmission axis direction of the analyzer is directed to the reference direction (0 °), and sin2πft of transmitted light intensity when the transmission axis direction of the analyzer is directed to 45 ° From the amplitude of the component that changes, the retardation Δ expressed in units of the sample angle and the slow axis direction θ of the sample can be obtained.

以下では、試料の角度単位で表記したリタデーションをδで表記し、試料の遅相軸方向をφで表記する。   Hereinafter, the retardation expressed in the unit of the angle of the sample is expressed as δ, and the slow axis direction of the sample is expressed as φ.

特開平11−132940号公報JP 11-132940 A 特開2009−236678号公報JP 2009-236678 A 特開2004−20343号公報(特許第3844222号公報)JP 2004-20343 A (Patent No. 3844222) 特開2004−184225号公報JP 2004-184225 A

しかし、特許文献1では試料のリタデーションδをcosδから求める。そのためδの小さい試料に対して、測定精度が低い。また、測定した透過光強度を最大値1、最小値0で正規化する必要があり、変調測定であるにもかかわらず、迷光等の直流・低周波数のノイズやショットノイズの影響を受けやすい。さらに、使用する1/4波長板が厳密に測定光の波長の1/4のリタデーション(波長単位)を持つ必要があるが、実現困難である。仮に実現できても、位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。   However, in Patent Document 1, the retardation δ of the sample is obtained from cos δ. Therefore, the measurement accuracy is low for a sample having a small δ. Further, it is necessary to normalize the measured transmitted light intensity with the maximum value 1 and the minimum value 0, and it is easily affected by direct current / low frequency noise such as stray light and shot noise in spite of the modulation measurement. Further, the quarter wave plate to be used must strictly have a retardation (wavelength unit) of ¼ of the wavelength of the measurement light, but it is difficult to realize. Even if it can be realized, the retardation of the retardation plate has temperature dependence, and therefore temperature management is necessary for accurate evaluation.

特許文献2では試料のリタデーションδと試料の遅相軸方向φを求める際に、変調成分と直流成分の測定値と計算値の差を最小にするという方法を用いるため、変調測定にもかかわらず、直流成分の測定精度が評価精度を決定する。直流成分は迷光等の影響を受けやすく、またδが小さい試料では直流成分が周波数成分項に比べて圧倒的に大きくなるため、δが小さい試料では測定精度が低い。また、位相差板のリタデーションδcが既知である必要がある。しかし、実際の位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。   Since Patent Document 2 uses a method of minimizing the difference between the measured value and the calculated value of the modulation component and the DC component when determining the retardation δ of the sample and the slow axis direction φ of the sample, The measurement accuracy of the DC component determines the evaluation accuracy. The direct current component is easily affected by stray light and the like, and in the sample having a small δ, the direct current component is overwhelmingly larger than the frequency component term, so the measurement accuracy is low in the sample having a small δ. Further, the retardation δc of the retardation plate needs to be known. However, since retardation of an actual retardation plate has temperature dependence, temperature management is necessary for accurate evaluation.

特許文献3は透過光強度中の変調成分のみで試料のリタデーションδと試料の遅相軸方向φを求めることができるため、特許文献2のような直流成分の測定精度は影響しない。さらに、試料のリタデーションδをtanδから求めるので、δの小さい試料に対して上記の方法より有利である。しかし、使用する2枚の1/4波長板が厳密に測定光の波長の1/4のリタデーション(波長単位)を持つ必要があるが、実現困難である。仮に実現できても、位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。   In Patent Document 3, since the retardation δ of the sample and the slow axis direction φ of the sample can be obtained only by the modulation component in the transmitted light intensity, the measurement accuracy of the DC component as in Patent Document 2 is not affected. Further, since the retardation δ of the sample is obtained from tan δ, it is more advantageous than the above method for a sample having a small δ. However, the two quarter-wave plates to be used must have a retardation (wavelength unit) that is ¼ of the wavelength of the measurement light, but this is difficult to achieve. Even if it can be realized, the retardation of the retardation plate has temperature dependence, and therefore temperature management is necessary for accurate evaluation.

特許文献4は、特許文献3と同様に、試料のリタデーションδをtanδから求めるので、δの小さい試料に対して特許文献1,2の方法より有利である。PEMで変調する入射光の位相差の振幅はPEMに印加する電圧の振幅で制御できるので、実用的な大きさの範囲で任意に設定可能である。ただし、測定した透過光強度中の変調成分の振幅を、直流成分の大きさで規格化する必要があり、直流成分の測定精度が試料の測定精度に影響する(特許文献4には規格に関する記載はないが、入射光のストークスベクトルがt(1,0,0,0)(tは転置を示す)で与えられており、入射光の強度が1に規格化されているため、特許文献4において透過光強度を表す数式7,8で大きさ1をもつ直流成分で規格化する必要がある)。また、PEMで変調する入射光の位相差の振幅は温度依存性が大きいため、厳密な温度調整が必要なことが知られている。 Since Patent Document 4 obtains the retardation δ of a sample from tan δ as in Patent Document 3, it is more advantageous than the methods of Patent Documents 1 and 2 for a sample having a small δ. Since the amplitude of the phase difference of incident light modulated by the PEM can be controlled by the amplitude of the voltage applied to the PEM, it can be arbitrarily set within a practical range. However, it is necessary to normalize the amplitude of the modulation component in the measured transmitted light intensity by the magnitude of the DC component, and the measurement accuracy of the DC component affects the measurement accuracy of the sample (Patent Document 4 describes the standard) However, since the Stokes vector of incident light is given by t (1, 0, 0, 0) (t indicates transposition) and the intensity of incident light is normalized to 1, Patent Document 4 In this case, it is necessary to normalize with a direct current component having a magnitude of 1 in Equations 7 and 8 representing transmitted light intensity in FIG. Further, it is known that the temperature of the phase difference amplitude of incident light modulated by the PEM has a large temperature dependence, so that strict temperature adjustment is necessary.

以上をまとめると、従来技術においてδが小さい試料を正確に評価する際の課題は、迷光等の低周波数のノイズやショットノイズの影響と、使用する光学素子の温度依存性とである。   In summary, the problems in accurately evaluating a sample having a small δ in the prior art are the effects of low-frequency noise such as stray light and shot noise, and the temperature dependence of optical elements used.

これらを解決するために、本発明は、使用する位相差板のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する技術を提供することを目的とする。   In order to solve these problems, the present invention determines the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample regardless of the retardation value of the retardation plate used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. The purpose is to provide technology to evaluate.

本発明の一態様に係る評価方法は、単色光源から出射され偏光子と位相差板と試料と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、AP,AA,ARを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数(単位は角度・時間-1)とし、cP,cA,cRを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数(単位は角度)とし、任意のN+1個の数列{ti}={t0,t1,…,tN}(tiの単位は時間)から得られる3つの数列{φP,i}={cP+APi},{φA,i}={cA+AAi},{φR,i}={cR+ARi}を計算し、0からNの間の異なるi全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、iで指定されるφP,i,φA,i,φR,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Iiを取得し、前記数列{ti}を基準時刻からの経過時間tiを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列{Ii}を基準時刻からの経過時間tiにおける前記検出器によって検出された光強度I(ti)とみなし、Fを所定の係数(単位は角度-1)とした場合、<a>複数の時刻tiに対応する複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP+AR)の成分と周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちの少なくとも1つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、<b>前記複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP)の成分と、周波数2F(AA+AP)の成分と、周波数2F(AA+AP−2AR)の成分と、周波数2F(AA−AP+2AR)の成分とのうちの少なくとも2つの周波数成分の振幅及び位相のうちの2つを求める処理と、<c>前記処理<a>及び<b>で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理とを備える。 The evaluation method according to one aspect of the present invention evaluates the optical anisotropy of the sample by analyzing the light emitted from the monochromatic light source and passing through the polarizer, the retardation plate, the sample, and the analyzer in this order. A P , A A , A R are proportional coefficients (unit: angle · time −1 ) respectively assigned to the polarizer, the analyzer, and the phase difference plate, and c P , Let c A and c R be constants (units are angles) assigned to the polarizer, the analyzer, and the phase difference plate, respectively, and an arbitrary N + 1 number sequence {t i } = {t 0 , t 1 ,..., T N } (unit of t i is time), three sequences {φ P, i } = {c P + A p t i }, {φ A, i } = {c A + A A t i }, {φ R, i} = { calculates the c R + a R t i} , for different i all between 0 and N, the phase difference between the polarizer and the analyzer Angle each, phi P is designated by i, i, phi A, i, when the phi R, i, obtains the light intensity I i detected by the detector, the sequence {t i} Is the time sequence in which the elapsed times t i from the reference time are arranged, and the obtained sequence {I i } is the light intensity I (t i ) detected by the detector at the elapsed time t i from the reference time. Assuming that F is a predetermined coefficient (unit is angle −1 ), <a> from a plurality of light intensities I (t i ) corresponding to a plurality of times t i , a frequency 2F (A A −A P + A R ) And the process of obtaining the amplitude and phase of at least one frequency component of the component of frequency 2F (A A + A P −A R ), and <b> from the plurality of light intensities I (t i ), a component of the frequency 2F (a a -A P), a component of the frequency 2F (a a + a P) , the frequency 2F (a a + a P -2A R And components, and two seek processing of the at least two frequency components amplitude and phase of the component of the frequency 2F (A A -A P + 2A R), <c> the processing <a> and < and a process for evaluating the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample based on the amplitude and the phase obtained in b>.

上記の一態様によれば、使用する位相差板のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価できる。このため、検出器に迷光が混入するような明るい雰囲気下、位相差板のリタデーションが厳密に管理できていない環境下等でも、リタデーションが小さい試料を正確に評価できる。   According to the above aspect, the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample can be evaluated regardless of the retardation value of the retardation plate used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. For this reason, a sample having a small retardation can be accurately evaluated even in a bright atmosphere in which stray light is mixed into the detector or in an environment where retardation of the retardation plate cannot be strictly controlled.

評価系のジオメトリーの一例を概説する模式図である。It is a schematic diagram which outlines an example of the geometry of an evaluation system. 評価系のジオメトリーの他の一例を概説する模式図である。It is a schematic diagram which outlines another example of the geometry of an evaluation system. 図1の評価系による評価方法を概説する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram outlining an evaluation method using the evaluation system in FIG. 1. 図1の評価系による他の評価方法を概説する模式図である。It is a schematic diagram which outlines the other evaluation methods by the evaluation system of FIG. 図2の評価系による評価方法を概説する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram outlining an evaluation method using the evaluation system in FIG. 2. 図2の評価系による他の評価方法を概説する模式図である。It is a schematic diagram which outlines the other evaluation methods by the evaluation system of FIG. 図1の評価系に対応した評価装置を概説する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram outlining an evaluation apparatus corresponding to the evaluation system in FIG. 1. 図2の評価系に対応した評価装置を概説する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram outlining an evaluation apparatus corresponding to the evaluation system in FIG. 2. 検出器の出力列{Ii}のシミュレーション例を示す図である。It is a figure which shows the example of a simulation of the output sequence { Ii } of a detector. 図9の出力列{Ii}に基数2のFFTを施して得られるcos成分を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a cos component obtained by performing radix-2 FFT on the output sequence {I i } of FIG. 9. 図9の出力列{Ii}に基数2のFFTを施して得られるsin成分を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a sin component obtained by performing radix-2 FFT on the output sequence {I i } in FIG. 9. 図10の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 図11の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 検出器の出力列{I0,i}のシミュレーション例を示す図である。It is a figure which shows the example of a simulation of the output sequence {I0 , i } of a detector. 検出器の出力列{I45,i}のシミュレーション例を示す図である。It is a figure which shows the example of a simulation of the output sequence { I45, i } of a detector. 図14の出力列{I0,i}に基数2のFFTを施して得られるsin成分を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a sin component obtained by performing radix-2 FFT on the output string {I 0, i } in FIG. 14. 図15の出力列{I45,i}に基数2のFFTを施して得られるsin成分を示す図である。It is a figure which shows the sine component obtained by giving radix-2 FFT to the output sequence { I45, i } of FIG.

実施の形態1.
本説明では、一般的な三角関数・三角比の表記法にならい、正弦(関数)をsin、余弦(関数)をcos、正接(関数)をtan、余接(関数)をcotと表記する。また円周率はπで表記する。また、周波数と角周波数は定数倍の違いしかないので、周波数と角周波数を区別せずに単に周波数と表記する場合もある。
Embodiment 1 FIG.
In this description, the sine (function) is expressed as sin, the cosine (function) is expressed as cos, the tangent (function) is expressed as tan, and the cotangent (function) is expressed as cot in accordance with a general trigonometric function / triangle ratio notation. Moreover, the circumference is expressed by π. In addition, since the frequency and the angular frequency are only a constant multiple difference, the frequency and the angular frequency may be simply expressed as frequency without being distinguished.

図1に評価系のジオメトリーの模式図を示す。図1の例によれば、単色光源5から出射される光の光路上に、単色光源5の側から順番に、偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2と検出器6とが配置されている。単色光源5からの出射光は、偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2とをこの順序で通過し、検出器6によって検出される。   FIG. 1 shows a schematic diagram of the geometry of the evaluation system. According to the example of FIG. 1, the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, the analyzer 2, and the detector 6 are sequentially arranged on the optical path of the light emitted from the monochromatic light source 5 from the monochromatic light source 5 side. Is arranged. The outgoing light from the monochromatic light source 5 passes through the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2 in this order, and is detected by the detector 6.

偏光子1と検光子2と位相差板4とを区別しない場合は、光学素子と表記する。試料3は少なくとも一部分が板状をしており、当該板状部分が光学的異方性を有している。板状とは、それぞれは外部に面しかつ互いに対向する2つの面が平行である形状を指す。偏光子1と検光子2及び検光子2も板状であるとする。   When the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4 are not distinguished, they are expressed as optical elements. Sample 3 is at least partially plate-shaped, and the plate-shaped portion has optical anisotropy. The plate shape refers to a shape in which two surfaces facing each other and parallel to each other are parallel to each other. It is assumed that the polarizer 1, the analyzer 2, and the analyzer 2 are also plate-shaped.

単色光源5から出射した光は、偏光子1と、位相差板4と、試料3と、検光子2とに垂直に入射するものとする。偏光子1と、位相差板4と、試料3と、検光子2とはその表面が平行になるように配置されている。単色光源5と検出器6との間隔よりも十分小さい開口を持つ絞りを検出器6の手前に置くことにより、検出器6に入射する光は上記の垂直入射をする光のみとなる。   It is assumed that light emitted from the monochromatic light source 5 enters the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2 perpendicularly. The polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2 are arranged so that their surfaces are parallel. By placing a stop having an aperture sufficiently smaller than the distance between the monochromatic light source 5 and the detector 6 in front of the detector 6, the light incident on the detector 6 is only the light having the above-described vertical incidence.

本説明では、この単色光源5から検出器6へ向かう光線に平行な方向をz軸の正の方向に取った直交右手座標系を実験室座標系とする(図1参照)。この場合、単色光源5の出射光の光路はz軸の正方向へ延在する。また、偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2とのそれぞれの表面(板状において上記のように平行を成す面(いわゆる主面))は、単色光源5の出射光の光路に直交する。   In this description, an orthogonal right-handed coordinate system in which the direction parallel to the light beam traveling from the monochromatic light source 5 toward the detector 6 is taken as the positive direction of the z-axis is referred to as a laboratory coordinate system (see FIG. 1). In this case, the optical path of the emitted light from the monochromatic light source 5 extends in the positive direction of the z axis. The surfaces of the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2 (surfaces parallel to each other as described above (so-called main surface) in the plate shape) are optical paths of outgoing light from the monochromatic light source 5. Orthogonal to

偏光子1と検光子2と位相差板4とは、z軸に平行な回転軸回りに、換言すれば偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2とのそれぞれの主面の法線方向に平行な回転軸回りに、回転可能であるとする。   The polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4 are rotated around the rotation axis parallel to the z axis, in other words, the main surfaces of the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2. It is assumed that it can rotate around a rotation axis parallel to the normal direction.

上記のように光学素子を配置すると、偏光子1と検光子2の透過軸方向、及び位相差板4や試料3の遅相軸方向は、図1のxy面に平行となる。それぞれの軸方向(角度)はxy面での方位角で指定し、x軸正の方向からy軸正の方向へ向かう向きを角度の正の向きとする。ただし、角度の符号は光学素子及び試料3で統一的に定義されていればよく、上記のような右手系の取り方に限る必要はない。   When the optical elements are arranged as described above, the transmission axis directions of the polarizer 1 and the analyzer 2 and the slow axis directions of the phase difference plate 4 and the sample 3 are parallel to the xy plane of FIG. Each axial direction (angle) is specified by an azimuth angle on the xy plane, and a direction from the positive x-axis direction to the positive y-axis direction is defined as a positive angle direction. However, the sign of the angle only needs to be defined uniformly for the optical element and the sample 3, and is not necessarily limited to the right-handed method as described above.

単色光源5から偏光子1へ入射する光を単位強度を持つ自然光としたときの、検光子2からの出射光のストークスベクトルSoutは、光学系全体のミューラー行列をMとすれば、式(1)で表される。 The Stokes vector S out of the light emitted from the analyzer 2 when the light incident on the polarizer 1 from the monochromatic light source 5 is natural light having unit intensity is expressed by the equation (M) 1).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

光学素子の回転を表す行列r(ω)を式(2)で定義する。   A matrix r (ω) representing the rotation of the optical element is defined by equation (2).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

偏光子1のミューラー行列P(φP)及び検光子2のミューラー行列A(φA)は式(3)で表される。 The Mueller matrix P (φ P ) of the polarizer 1 and the Mueller matrix A (φ A ) of the analyzer 2 are expressed by Expression (3).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ここで、φPとφAは偏光子1と検光子2の透過軸方向である。 Here, φ P and φ A are the transmission axis directions of the polarizer 1 and the analyzer 2.

位相差板4のミューラー行列R(φR,Δ)及び試料3のミューラー行列V(φ,δ)は式(4)で表される。 The Mueller matrix R (φ R , Δ) of the phase difference plate 4 and the Mueller matrix V (φ, δ) of the sample 3 are expressed by Expression (4).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ここで、φとφRは試料3と位相差板4の遅相軸方向であり、δとΔは角度単位で表記した入射光に与える位相差である。垂直入射なので、入射光に与える位相差は試料3や位相差板4のリタデーションに等しくなる。内部構造が一様であれば、当該位相差は、複屈折率と厚さとの積の値(長さ単位)、又はさらに2πrad/λを乗じた値(角度単位)で表すのが一般的である。単位の読み替えは通常の方法に従って自由に行って構わない(例えばφ[rad]はφ×360/2π[°])。λは単色光源5からの出射光の波長である。 Here, φ and φ R are the slow axis directions of the sample 3 and the phase difference plate 4, and δ and Δ are phase differences given to the incident light expressed in angular units. Since it is perpendicular incidence, the phase difference given to the incident light is equal to the retardation of the sample 3 or the phase difference plate 4. If the internal structure is uniform, the phase difference is generally expressed as a product value of birefringence and thickness (in length units), or a value multiplied by 2πrad / λ (in angle units). is there. The reading of the units may be freely performed according to a normal method (for example, φ [rad] is φ × 360 / 2π [°]). λ is the wavelength of light emitted from the monochromatic light source 5.

光学系全体のミューラー行列Mは式(5)となる。   The Mueller matrix M of the entire optical system is expressed by Equation (5).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ストークスパラメータのS0はその光の強度を表すので、図1のジオメトリーにおける検出器6で検出される透過光強度Iは式(1)〜(5)を用いて計算でき、結果式(6)が得られる。 Since the Stokes parameter S 0 represents the intensity of the light, the transmitted light intensity I detected by the detector 6 in the geometry of FIG. 1 can be calculated using the equations (1) to (5), and the result equation (6) Is obtained.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ここで、I0は、検出器6へ入射する光の強度に比例し、検出器6の出力係数と評価系全体の光量損失率との積である。I0は検出器6へ入射する光の強度に比例するので、ある単位系で強度「1」の光が入射したときの出力が「I」であったならば、その単位系で強度「P」の光が入射したときの出力は「P×I」となる。 Here, I 0 is proportional to the intensity of light incident on the detector 6 and is the product of the output coefficient of the detector 6 and the light quantity loss rate of the entire evaluation system. Since I 0 is proportional to the intensity of the light incident on the detector 6, if the output when the light of intensity “1” is incident in a certain unit system is “I”, the intensity “P” in that unit system. The output when “” light is incident is “P × I”.

式(6)は、単色光源5と偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2と検出器6とがこの順番で並んだ配置(単色光源5−偏光子1−位相差板4−試料3−検光子2−検出器6のように表記することにする)における透過光強度である。これに対し、位相差板4と試料3を入れ換えた配置、すなわち単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置(図2参照)における透過光強度Irevを計算すると、式(7)が得られる。 Formula (6) is an arrangement in which a monochromatic light source 5, a polarizer 1, a retardation plate 4, a sample 3, an analyzer 2 and a detector 6 are arranged in this order (monochromatic light source 5-polarizer 1-retardation plate 4). -Intensity of transmitted light in Sample 3-Analyzer 2-Detector 6). On the other hand, the transmitted light in the arrangement in which the phase difference plate 4 and the sample 3 are interchanged, that is, the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 (see FIG. 2). When the intensity I rev is calculated, Equation (7) is obtained.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

式(6)のIと式(7)のIrevとを比較すると、φPとφAが入れ替わっただけであることがわかる。以下では図1に示したような単色光源5−偏光子1−位相差板4−試料3−検光子2−検出器6という配置で説明するが、位相差板4と試料3を入れ換えた単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置で評価する場合は、偏光子1と検光子2に関する記述を読み替えればよい。この入れ換えた配置については実施の形態5〜8で述べる。 Comparing I in equation (6) with I rev in equation (7), it can be seen that only φ P and φ A are interchanged. In the following description, the monochromatic light source 5-polarizer 1-retarder plate 4-sample 3-analyzer 2-detector 6 as shown in FIG. When evaluating with the arrangement of light source 5-polarizer 1-sample 3-phase difference plate 4-analyzer 2-detector 6, the description regarding the polarizer 1 and the analyzer 2 may be read. This replacement arrangement will be described in the fifth to eighth embodiments.

偏光子1と位相差板4と検光子2とをそれぞれ独立に回転させる。ある時刻を基準の時刻t=0とする。   The polarizer 1, the phase difference plate 4, and the analyzer 2 are rotated independently. A certain time is set as a reference time t = 0.

t=0のときの偏光子1の透過軸方向φPを、軸方向を表す角度の基準とする(φP(t=0)=0°)。また、偏光子1の回転の周波数をωPとする(φP(t)=ωPt)。 The transmission axis direction φ P of the polarizer 1 at t = 0 is used as a reference for the angle representing the axial direction (φ P (t = 0) = 0 °). The rotation frequency of the polarizer 1 is ω PP (t) = ω P t).

t=0における、偏光子1の透過軸方向φPと位相差板4の遅相軸方向φRとの角度差(初期位相)を、δRPとする(φP(t=0)=0°なので、δRP=φR(t=0)−φP(t=0)=φR(t=0))。また、位相差板4の回転の周波数をωPとする(φR(t)=ωRt+δRP)。 An angle difference (initial phase) between the transmission axis direction φ P of the polarizer 1 and the slow axis direction φ R of the retardation plate 4 at t = 0 is defined as δ RPP (t = 0) = 0 Since it is °, δ RP = φ R (t = 0) −φ P (t = 0) = φ R (t = 0)). Further, the rotation frequency of the phase difference plate 4 is set to ω PR (t) = ω R t + δ RP ).

同様に、t=0における、偏光子1の透過軸方向φPと検光子2の透過軸方向φAとの角度差(初期位相)を、δAPとする(φP(t=0)=0°なので、δAP=φA(t=0)−φP(t=0)=φA(t=0))。また、検光子2の回転の周波数をωAとする(φA(t)=ωAt+δAP)。 Similarly, the angle difference (initial phase) between the transmission axis direction φ P of the polarizer 1 and the transmission axis direction φ A of the analyzer 2 at t = 0 is defined as δ APP (t = 0) = Since it is 0 °, δ AP = φ A (t = 0) −φ P (t = 0) = φ A (t = 0)). The frequency of rotation of the analyzer 2 is ω AA (t) = ω A t + δ AP ).

図1は時刻t=0でのスナップショットに対応する。なお、ωP等は回転に関するので角周波数と称するべきところ、本説明では一般的に用いられる称呼に倣って単に周波数とも称する。 FIG. 1 corresponds to the snapshot at time t = 0. Note that ω P and the like are related to rotation and should be referred to as angular frequencies, but in this description, they are also simply referred to as frequencies following commonly used designations.

このとき、検出器6で検出される透過光強度の時刻依存性I(t)は、式(8)で表される。   At this time, the time dependency I (t) of the transmitted light intensity detected by the detector 6 is expressed by Expression (8).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

式(8)によれば、直流項I0/4の他に、6種類の項が表れる。これらの項はFcos(δ+ωt)の形式をしており、振幅F、位相δ、周波数ωで以て時刻tに対して周期的に変化するので、I(t)をFFT(Fast Fourier Transform)等で周波数解析をすると、各項ごとに周波数ωの周波数成分として、その位相δと振幅Fを求めることができる。本説明では直流項以外のこれらの周期的に変化する項を、周波数成分項と表記する。 According to equation (8), in addition to the DC term I 0/4, it appears the six sections. These terms are in the form of Fcos (δ + ωt), and change periodically with respect to time t with amplitude F, phase δ, and frequency ω, so I (t) is converted to FFT (Fast Fourier Transform) or the like. When the frequency analysis is performed with the above, the phase δ and the amplitude F can be obtained as frequency components of the frequency ω for each term. In the present description, these periodically changing terms other than the DC term are referred to as frequency component terms.

式(8)の周波数成分項を区別するため、上から順に周波数2(ωA−ωP)の項を1:2(A−P)項と記述し、周波数2(ωA+ωP)の項を2:2(A+P)項と記述し、周波数2(ωA+ωP−2ωR)の項を3:2(A+P−2R)項と記述し、周波数2(ωA−ωP+2ωR)の項を4:2(A−P+2R)項と記述し、周波数2(ωA−ωP+ωR)の項を5:2(A−P+R)項と記述し、周波数2(ωA+ωP−ωR)の項を6:2(A+P−R)項と記述することにする。 In order to distinguish the frequency component terms in Equation (8), the terms of frequency 2 (ω A −ω P ) are described as 1: 2 (AP) terms in order from the top, and the frequency 2 (ω A + ω P ) The term is described as a 2: 2 (A + P) term, the term of frequency 2 (ω A + ω P −2ω R ) is described as a 3: 2 (A + P-2R) term, and the frequency 2 (ω A −ω P + 2ω R). the section) 4: 2 (described as a-P + 2R) term, the frequency 2 to the section (ω a -ω P + ω R ) 5: 2 ( described as a-P + R) term, frequency 2 (omega a + omega The term of ( P −ω R ) will be described as a 6: 2 (A + P−R) term.

なお、ここでいう周波数は角周波数なので、国際単位系の場合rad・s-1の単位を持つ。いわゆる周波数(単位s-1=Hz)に換算するには2π[rad]で除算すればよい。他の単位系で記述する場合は適当な係数を乗じて単位変換すればよい。つまり、任意の単位系で記述しても一般性を失うことはない。 Since the frequency here is an angular frequency, the international unit system has a unit of rad · s −1 . In order to convert the frequency into a so-called frequency (unit s −1 = Hz), it may be divided by 2π [rad]. When describing in other unit systems, the unit may be converted by multiplying by an appropriate coefficient. In other words, generality is not lost even if it is described in an arbitrary unit system.

周波数成分項のみを使用し(すなわち直流項を使用せず)、かつ、位相差板4のリタデーションΔを既知とせずに、試料3のリタデーションδ及び試料3の遅相軸方向φを求める方法は、以下の通りである。δが小さい試料でも正確に評価できるようにするために、以下の説明ではδは小さい値であると仮定する。   A method for obtaining the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 without using the frequency component term (that is, without using the direct current term) and not knowing the retardation Δ of the phase difference plate 4 is known. Is as follows. In order to be able to accurately evaluate even a sample having a small δ, it is assumed in the following description that δ is a small value.

I(t)中の未知パラメータは、検出器6の出力係数I0と、位相差板4のリタデーションΔと、試料3のリタデーションδと、試料3の遅相軸方向φとの4つである。t=0での位相差板4の遅相軸方向δRPと検光子2の透過軸方向δAPとは測定者が決定できる。 There are four unknown parameters in I (t): the output coefficient I 0 of the detector 6, the retardation Δ of the phase difference plate 4, the retardation δ of the sample 3, and the slow axis direction φ of the sample 3. . The measurer can determine the slow axis direction δ RP of the phase difference plate 4 and the transmission axis direction δ AP of the analyzer 2 at t = 0.

1つの周波数成分項からは位相と振幅の2つの量が求められるので、最低2つの周波数成分項があれば、独立測定量は最大4つ取れる。ただし、周波数成分項の位相には未知パラメータが1つも含まれないか(1:2(A−P)項と3:2(A+P−2R)項)、φのみが含まれるか(2:2(A+P)項、4:2(A−P+2R)項、5:2(A−P+R)項、6:2(A+P−R)項)のいずれかである。よって、異なる2つの周波数成分項から異なる位相が求まったとしても、φのみの情報しか得られないので、残りの測定量である2つの振幅が仮に異なっていても、3つの未知パラメータが残っているため、δを一意に決定することはできない。つまり、φとδの評価を行うためには、最低3つの周波数成分項が必要である。   Since two amounts of phase and amplitude are obtained from one frequency component term, if there are at least two frequency component terms, a maximum of four independent measurement amounts can be taken. However, the phase of the frequency component term does not include any unknown parameters (1: 2 (AP) term and 3: 2 (A + P-2R) term) or only φ (2: 2). (A + P), 4: 2 (A-P + 2R), 5: 2 (A-P + R), 6: 2 (A + P-R)). Therefore, even if different phases are obtained from two different frequency component terms, only information of φ can be obtained. Therefore, even if the two measured amplitudes are different, three unknown parameters remain. Therefore, δ cannot be determined uniquely. That is, in order to evaluate φ and δ, at least three frequency component terms are necessary.

δは小さいと仮定しているので、各周波数成分項の振幅に含まれるcos2(δ/2)、sinδ及びsin2(δ/2)のオーダーはそれぞれ1、δ及びδ2/4となる。よって、δを精度よく評価するためには、sinδを含む周波数成分項である、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方を含む必要がある。上記のように、各周波数成分項の位相にはφしか未知パラメータがないので、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの一方の位相からφの情報が得られるので、残りの未知パラメータであるI0、Δ及びδの3つの情報を周波数成分項の振幅から得ればよい。 Since it is assumed that [delta] is small, the cos 2 (δ / 2), sinδ and sin 2 (δ / 2), respectively the order of 1, [delta] and [delta] 2/4 included in the amplitude of each frequency component term . Therefore, in order to accurately evaluate δ, it is necessary to include at least one of a 5: 2 (A−P + R) term and a 6: 2 (A + P−R) term, which are frequency component terms including sin δ. is there. As described above, since there is only an unknown parameter in the phase of each frequency component term, φ is calculated from one phase of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term. Since information can be obtained, the remaining three unknown parameters, I 0 , Δ, and δ, may be obtained from the amplitude of the frequency component term.

ただし、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項は振幅が等しいので、この2つの項からは位相と振幅の2つの情報しか得られない。よって、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項以外の周波数成分項のうちの2つの周波数成分項の振幅が必要である。   However, since the amplitudes of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term are equal, only two pieces of information on the phase and the amplitude can be obtained from these two terms. Therefore, the amplitudes of two frequency component terms out of the frequency component terms other than the 5: 2 (AP + R) term and the 6: 2 (A + PR) term are necessary.

以上をまとめると、検出器6で検出される透過光強度の時刻依存性I(t)から試料3のリタデーションδ、及び試料3の遅相軸方向φを求めるためには、<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの2つと、を求める必要がある(したがって合計少なくとも4つの量)。   In summary, in order to obtain the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 from the time dependency I (t) of the transmitted light intensity detected by the detector 6, <i> 5: The amplitude and phase of at least one frequency component term of 2 (A−P + R) term and 6: 2 (A + P−R) term, <ii> 1: 2 (A−P) term and 2: 2 ( Two of the amplitude and phase of at least two frequency component terms of the (A + P) term, the 3: 2 (A + P-2R) term and the 4: 2 (A-P + 2R) term need to be determined (and thus A total of at least four quantities).

式(8)を見ると、<ii>の方は少なくとも2つの周波数成分項の振幅2つでよいと思われる。しかし、後述するように数式上は異なる周波数成分項の周波数を等しくすることによってまとめ、各周波数成分項の振幅と位相の情報を、まとめられた周波数成分項の振幅と位相に混入させることができる点に鑑みると、上記のように「少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの2つ」を求める必要がある。もともと異なる2つの周波数成分項の周波数を等しくして測定することは、異なる周波数成分項を同時に測定することに等しい。   Looking at equation (8), it appears that <ii> requires only two amplitudes of at least two frequency component terms. However, as will be described later, in terms of mathematical expressions, it is possible to combine the frequencies of different frequency component terms to be equal, and to mix the amplitude and phase information of each frequency component term into the amplitude and phase of the combined frequency component terms. In view of the above, it is necessary to obtain “two of the amplitudes and phases of at least two frequency component terms” as described above. Measuring two frequency component terms that are originally different at the same frequency is equivalent to measuring different frequency component terms simultaneously.

直流項を使用せず、測定者が制御可能な設定値である周波数に依存した周波数成分項のみで評価できるので、迷光や熱雑音等の低周波数ノイズやショットノイズの影響を受けずに評価が可能である。   Evaluation can be performed without using the DC term and using only the frequency component term that depends on the frequency, which is a setting value that can be controlled by the measurer, so that evaluation can be performed without being affected by low-frequency noise such as stray light or thermal noise, or shot noise. Is possible.

周波数成分項の振幅と位相を測定する方法として、例えば、偏光子1と検光子2と位相差板4とをそれぞれに割り当てられた周波数(ωA,ωP,ωR)で連続回転させて、検出器6からの出力信号を時系列に発生させ、その時系列信号に対して、ロックインアンプによるロックイン検出を適用する方法が挙げられる。あるいは、上記時系列信号に対してデジタルオシロスコープのFFTを使用する方法、上記時系列信号をコンピュータに取り込んでFFTやDFT(Discrete Fourier Transform)等のフーリエ変換を施す方法、等によって、周波数成分項の振幅と位相を測定することも可能である。 As a method for measuring the amplitude and phase of the frequency component term, for example, the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4 are continuously rotated at frequencies (ω A , ω P , ω R ) assigned to them. There is a method of generating an output signal from the detector 6 in time series and applying lock-in detection by a lock-in amplifier to the time series signal. Alternatively, by using a digital oscilloscope FFT on the time series signal, a method of taking the time series signal into a computer and performing a Fourier transform such as FFT or DFT (Discrete Fourier Transform), etc. It is also possible to measure amplitude and phase.

CCD(Charge Coupled Device)のような応答速度の遅い検出器を用いる場合は、連続回転の代わりに、ある定数Tを用意し、偏光子1と検光子2と位相差板4とをそれぞれを角度ωAT,ωPT,ωRT回転させる。その状態で検出器の出力信号を記録する。この操作を繰り返すと、連続回転時の出力信号を時間間隔Tでサンプリングした場合に相当する時系列信号を取得できる。 When using a detector with a slow response speed such as a CCD (Charge Coupled Device), a certain constant T is prepared instead of continuous rotation, and the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4 are angled respectively. ω A T, ω P T, ω R T Rotate. In this state, the output signal of the detector is recorded. By repeating this operation, a time series signal corresponding to the case where the output signal at the time of continuous rotation is sampled at the time interval T can be acquired.

検出器として、デジタルオシロスコープ等のA/Dコンバータ(Analog-Digital Convertor)を搭載した機器を使用する場合は、サンプリング周波数で決まる時間間隔で出力を記録するため、上記のような時間間隔毎の時系列信号を取得できる。PSD(Phase Sensitive Detector)とローパスフィルタでロックイン検出する場合も、ローパスフィルタの時定数が時間間隔に対応し、周波数解析で得られる振幅と位相に対応する出力が得られる。   When using a device equipped with an A / D converter (Analog-Digital Converter) such as a digital oscilloscope as the detector, the output is recorded at a time interval determined by the sampling frequency. A series signal can be acquired. Even when lock-in detection is performed using a PSD (Phase Sensitive Detector) and a low-pass filter, the time constant of the low-pass filter corresponds to the time interval, and an output corresponding to the amplitude and phase obtained by frequency analysis is obtained.

一般化すると、以下のようになる。比例係数AP,AA,AR及び定数cP,cA,cRを偏光子1と検光子2と位相差板4とにそれぞれ割り当てる。任意の数列{ti}={t0,t1,…,tN}から、3つの数列{φP,i}={cP+APi},{φA,i}={cA+AAi},{φR,i}={cR+ARi}を計算する。同じ添字iで指定される数字の組{ti,φP,i,φA,i,φR,i}に関して、偏光子1を角度φA,iに向け、検光子2を角度φP,iに向け、位相差板4を角度φR,iに向けた状態が設定され、当該状態における検出器6の出力Iiを検出する。各i(i=0〜N)に対して光学素子1,2,4の上記角度変更と検出器6による検出とを行うと、出力列{Ii}が得られる。これを、基準時刻からの時間がti経過した時刻を並べた時刻列t={ti}に対応して得られた出力の時間依存性I(t)と見なす。 When generalized, it becomes as follows. Proportional coefficients A P , A A , A R and constants c P , c A , c R are assigned to the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4, respectively. From an arbitrary number sequence {t i } = {t 0 , t 1 ,..., T N }, three number sequences {φ P, i } = {c P + A P t i }, {φ A, i } = {c Calculate A + A A t i }, {φ R, i } = {c R + A R t i }. With respect to the set of numbers {t i , φ P, i , φ A, i , φ R, i } designated by the same subscript i, the polarizer 1 is directed to the angle φ A, i and the analyzer 2 is set to the angle φ P , i is set to a state where the phase difference plate 4 is directed to the angle φ R, i, and the output I i of the detector 6 in this state is detected. When the angle change of the optical elements 1, 2, and 4 and the detection by the detector 6 are performed for each i (i = 0 to N), an output string {I i } is obtained. This is regarded as the time dependency I (t) of the output obtained corresponding to the time sequence t = {t i } in which the times when the time t i has elapsed from the reference time are arranged.

例えば、偏光子1が周波数ωPで、検光子2が周波数ωAで、位相差板4が周波数ωRで連続回転している状況で、A/Dコンバータを使用した測定の場合は、サンプリング周波数をf[Hz]とすれば、{ti}={i/f},{φP,i}={cP+ωP・i/f},{φA,i}={cA+ωA・i/f},{φR,i}={cR+ωR・i/f}と捉えられる。 For example, when measurement is performed using an A / D converter in a situation where the polarizer 1 is continuously rotated at the frequency ω P , the analyzer 2 is at the frequency ω A , and the phase difference plate 4 is rotated at the frequency ω R , sampling is performed. If the frequency is f [Hz], {t i } = {i / f}, {φ P, i } = {c P + ω P · i / f}, {φ A, i } = {c A + ω A · i / f}, {φ R, i } = {c R + ω R · i / f}.

このような一般化をした場合、{ti}は単調増加数列である必要はない。しかし、最小値を0とし、一定の増加量で単調増加する数列とした方が、FFT等の解析等を行うときに便利である。スプライン補間等の補間法を用いて、一定の増加量で単調増加する数列に補間してもよい。 With such generalization, {t i } need not be a monotonically increasing sequence. However, it is more convenient to perform an analysis such as FFT by setting the minimum value to 0 and using a number sequence that monotonously increases with a constant increase amount. An interpolation method such as spline interpolation may be used to interpolate into a number sequence that monotonously increases with a constant increase amount.

上記の方法により、検出器6の出力の時間依存性I(t)を得ることができる。   By the above method, the time dependence I (t) of the output of the detector 6 can be obtained.

比例係数はそれぞれの光学素子の回転速度を一般化したものとなっている(連続回転でなくても適用でき、連続回転の場合は比例係数と回転の周波数とは等しくなる)。tiは時刻と見なすので時間の単位を持ち、比例係数とtiとの積が角度を表すので比例係数は[角度]×[時間]-1の単位を持つ。例えば、tiの単位をsとし、比例係数の単位をrad・s-1とすると、比例係数AP,AA,ARは、偏光子1が周波数AP[rad・s-1]で回転し、検光子2が周波数AA[rad・s-1]で回転し、位相差板4が周波数AR[rad・s-1]で回転している状態を表すことになる。この場合、例えば、I(t)の周波数成分項の周波数の単位をs-1=Hzとすれば、1:2(A−P)項の周波数は2(AA−AP)/2πとなり、他の項についても同様に表現される。使用する単位系に依存する係数Fを用いて、一般的には2F(AA−AP)等となる。上記の場合はF=1/2π[rad-1]である。比例係数の単位が[°・s-1]の場合、F=1/360[°-1]である。 The proportionality coefficient is a generalization of the rotation speed of each optical element (it can be applied even if it is not continuous rotation, and in the case of continuous rotation, the proportionality coefficient and the frequency of rotation are equal). Since t i is regarded as time, it has a unit of time, and since the product of the proportional coefficient and t i represents an angle, the proportional coefficient has a unit of [angle] × [time] −1 . For example, when the unit of t i is s and the unit of the proportional coefficient is rad · s −1 , the proportional coefficients A P , A A , and A R are obtained when the polarizer 1 has the frequency A P [rad · s −1 ]. Thus, the analyzer 2 is rotated at the frequency A A [rad · s −1 ], and the phase difference plate 4 is rotated at the frequency A R [rad · s −1 ]. In this case, for example, if the frequency unit of the frequency component term of I (t) is s −1 = Hz, the frequency of the 1: 2 (A−P) term is 2 (A A −A P ) / 2π. The other terms are similarly expressed. Using a factor F which depends on the unit system to be used, generally the 2F (A A -A P) or the like. In the above case, F = 1 / 2π [rad −1 ]. When the unit of the proportionality coefficient is [° · s −1 ], F = 1/360 [° −1 ].

{φP,i}={cP+APi},{φA,i}={cA+AAi},{φR,i}={cR+ARi}なので、時刻t=0での各光学素子の軸方向(偏光子1と検光子2は透過軸、位相差板4は遅相軸)はそれぞれcP,cA,cRとなる。前記のI(t)の式(8)はt=0での偏光子1の透過軸方向を軸方向を表す角度の基準としているので、式(8)の周波数成分項の位相に表れるδAP,δRPについてδAP=φA(t=0)−φP(t=0)=cA−cP、及びδRP=φR(t=0)−φP(t=0)=cR−cPである。{ti}に0が含まれていなくても、この計算によりδAP及びδRPを定数cP,cA,cRから求めることができる。 {Φ P, i} = { c P + A P t i}, {φ A, i} = {c A + A A t i}, {φ R, i} = {c R + A R t i} So, time The axial directions of the optical elements at t = 0 (the polarizer 1 and the analyzer 2 are the transmission axes, and the retardation plate 4 is the slow axis) are c P , c A , and c R , respectively. In the above equation (8) of I (t), the transmission axis direction of the polarizer 1 at t = 0 is used as the reference of the angle representing the axial direction, so that δ AP appearing in the phase of the frequency component term of equation (8) , Δ RP δ AP = φ A (t = 0) −φ P (t = 0) = c A −c P and δ RP = φ R (t = 0) −φ P (t = 0) = c R −c P. Even if 0 is not included in {t i }, δ AP and δ RP can be obtained from the constants c P , c A , and c R by this calculation.

上記の方法により、比例係数AP,AA,ARと定数cP,cA,cRから、δAP及びδRPと、評価に必要な周波数成分項の周波数とを求めることができる。前記の方法で得られた検出器6の出力の時間依存性I(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により、上記で求めた周波数で変化する、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータI0,Δ,δ,φを最小二乗法等のフィッティング手法や準ニュートン法のような最適化手法で決定することにより、試料3のリタデーションδ、及び試料3の遅相軸方向φを評価することができる。なお、フィッティングも最適化問題と捉えることができるので、以下ではフィッティングも最適化手法と表記する。後述するように、適当な周波数成分項を選ぶことにより、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽に未知パラメータを求めることもできる。なお、「陰」(implicit)及び「陽」(explicit)という表現は、数学において一般的に用いられる。 By the above method, δ AP and δ RP and the frequency of the frequency component term necessary for evaluation can be obtained from the proportional coefficients A P , A A , A R and the constants c P , c A , c R. Frequency components necessary for evaluation that change at the frequency obtained above by a method such as lock-in detection of the time dependency I (t) of the output of the detector 6 obtained by the above method, or FFT. The amplitude and phase of the term can be measured. By determining the unknown parameters I 0 , Δ, δ, and φ by an optimization method such as a least square method or a quasi-Newton method so as to reproduce the phase and amplitude of each measured frequency component term, The retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 can be evaluated. In addition, since fitting can also be regarded as an optimization problem, fitting is also expressed as an optimization method below. As will be described later, by selecting an appropriate frequency component term, an unknown parameter can be obtained explicitly instead of an implicit method such as an optimization method. The expressions “implicit” and “explicit” are commonly used in mathematics.

周波数成分項の振幅や位相の値には大きさに差があるので、最適化手法の目的関数には例えば式(9)のような目的関数Qを用いる。   Since there is a difference in magnitude between the amplitude and phase values of the frequency component terms, an objective function Q such as Equation (9) is used as the objective function of the optimization method.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ここで、pは評価に用いる振幅又は位相を表し、下添字jで周波数成分項の種類と、振幅又は位相の区別とを指定する。上添字measuredは測定値を示し、calculatedは最適化するパラメータからの計算値であることを示す(具体的な表式は式(8)を参照)。pj measuredで規格化することにより、周波数成分項の振幅や位相の値に対して大きさの差を補償する。 Here, p represents the amplitude or phase used for the evaluation, and the subscript j designates the type of the frequency component term and the distinction between the amplitude and the phase. The superscript “measured” indicates a measured value, and “calculated” indicates a calculated value from the parameter to be optimized (for the specific expression, see Expression (8)). By normalizing with p j measured , the magnitude difference is compensated for the amplitude and phase values of the frequency component term.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδ(すなわち光学的異方性の大きさ)と試料3の遅相軸方向φ(すなわち光学的異方性の方向)とを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、又は、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料3を正確に評価できる。   According to the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 (that is, the magnitude of the optical anisotropy) is independent of the retardation value of the phase difference plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. The slow axis direction φ (that is, the direction of optical anisotropy) of the sample 3 can be evaluated. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6 or when the retardation Δ of the retardation plate 4 is not strictly managed, the sample 3 having a small δ is accurately detected. Can be evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項が必要であるので、これらの周波数成分項の振幅の絶対値は大きい方がよい。よって、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。評価する波長が一つならば、その波長に対する1/4波長板を使用すればよい。現実に入手できる1/4波長板のリタデーションは厳密には1/4波長ではないが、Δもδ等と同時に求めるので、問題にならない。他の周波数成分項の振幅はΔに対し、cos2(Δ/2)又はsin2(Δ/2)に比例する。位相差板がおおよそ1/4波長板であれば、cos2(Δ/2)の値とsin2(Δ/2)の値はいずれも約1/2であるので、Δが原因で他の周波数成分項の振幅が0になることはない。この点でも位相差板4として1/4波長板を使用することは好ましい。 Since at least one frequency component term out of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term is necessary, the absolute value of the amplitude of these frequency component terms should be larger. . Therefore, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. If there is one wavelength to be evaluated, a quarter wave plate for that wavelength may be used. Strictly speaking, retardation of a quarter wave plate that can be actually obtained is not a quarter wavelength, but Δ is obtained at the same time as δ and the like, so that there is no problem. The amplitude of other frequency component terms is proportional to cos 2 (Δ / 2) or sin 2 (Δ / 2) with respect to Δ. If the retardation plate is approximately a quarter-wave plate, the value of cos 2 (Δ / 2) and the value of sin 2 (Δ / 2) are both about ½. The amplitude of the frequency component term never becomes zero. Also in this respect, it is preferable to use a quarter wave plate as the retardation plate 4.

逆に、位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。同じ位相差板4を用いて複数の波長で評価する場合は、測定する波長全てで半波長板にならないような位相差板を使用することが望ましい。   Conversely, it is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement. When evaluating at a plurality of wavelengths using the same retardation plate 4, it is desirable to use a retardation plate that does not become a half-wave plate at all the wavelengths to be measured.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。周波数成分項の周波数は光学素子の回転の周波数の加減算で表されるので負になる場合があるが、cos(δ−ωt)=cos(−δ+ωt)であるので、位相の符号は逆転するが正の周波数と見なされる。よって、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Frequency component term used for evaluation (that is, <i> 5: 2 (A-P + R) term and at least one frequency component term of 6: 2 (A + P-R) term), and <ii> 1: 2 The frequencies of (AP) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term and 4: 2 (AP + 2R) term) are mutually in phase. Select the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical elements so that they are different and the frequency of the frequency component term used is not zero. There is a need to. The frequency of the frequency component term may be negative because it is expressed by addition / subtraction of the rotation frequency of the optical element. However, since cos (δ−ωt) = cos (−δ + ωt), the sign of the phase is reversed. A positive frequency is considered. Therefore, the difference between the two frequencies ω 1 and ω 2 is that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Rotation of the frequency omega P of specific optical elements, ω A, ω R (proportional coefficient A P, A A, A R ) to derive the condition of the two frequencies omega 1 different need exists, the omega 2 On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

評価に使用する周波数成分項と使用しない周波数成分項とにおいて、それらの周波数が、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)によっては等しくなる場合がある。振幅F1で位相がδ1の周波数成分項と、振幅F2で位相がδ2の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、次式(10)に示すように2つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅F1,F2及び位相δ1,δ2はまとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。つまり、具体的に解析に使用するには、式(10)を具体的に計算する必要があるが、評価に使用する周波数成分項の周波数と、評価に使用しない周波数成分項の周波数とが等しくなっても構わない。単に、使用しないと選択したはずが、使用することになっただけである。 The frequency component term used for evaluation and the frequency component term not used are equal depending on the rotation frequency ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element. There is a case. When the frequency component term of amplitude F 1 and phase δ 1 is equal to the frequency component term of amplitude F 2 and phase δ 2 and the frequency is equal to ω, as shown in the following equation (10), Frequency component terms are combined into terms of the same frequency. However, since the original amplitudes F 1 and F 2 and phases δ 1 and δ 2 are only inherited by the combined terms, the information itself is not lost. That is, in order to be used specifically for the analysis, it is necessary to calculate Equation (10) specifically, but the frequency of the frequency component term used for evaluation is equal to the frequency of the frequency component term not used for evaluation. It does not matter. You should have chosen not to use it, but you just decided to use it.

Figure 0005361843
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この方法で未知パラメータの情報を持たない周波数成分項の位相に、未知パラメータの情報を持たせることができる。あるいは、φの情報のみを持つ周波数成分項の位相に、φ以外の未知パラメータの情報を持たせることができる。また、φの情報を持たない周波数成分項の振幅に、φの情報を持たせることができる。ただし、情報が増えるわけではなく、元の2つの周波数成分項を同時に測定することに等しい。   By this method, unknown parameter information can be given to the phase of the frequency component term that does not have unknown parameter information. Alternatively, the information of unknown parameters other than φ can be provided in the phase of the frequency component term having only φ information. Further, the information of φ can be provided in the amplitude of the frequency component term that does not have information of φ. However, the information does not increase, and is equivalent to measuring the original two frequency component terms simultaneously.

ここで、図3に実施の形態1による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図3の例によれば、処理51では、検出器6によって検出された光強度(換言すれば検出器6からの出力列)I(ti)を取得する。処理52では、複数の時刻tiについての光強度I(ti)から周波数成分を抽出する。なお、図3には説明を分かりやすくするために全ての周波数成分を図示しているが、処理52では、少なくとも評価に使用する周波数成分だけを取得すればよい。処理53では、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分の振幅及び位相を求める。処理54では、1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相を求める。処理55では、処理53,54で求めた振幅及び位相から、試料3の光学的異方性に係る大きさ(リタデーションδ)及び方向(遅相軸方向φ)を取得する。 Here, FIG. 3 shows a schematic diagram outlining the processing in the evaluation method according to the first embodiment. According to the example of FIG. 3, in the process 51, the light intensity detected by the detector 6 (in other words, the output string from the detector 6) I (t i ) is acquired. In the process 52, frequency components are extracted from the light intensity I (t i ) for a plurality of times t i . Although all frequency components are illustrated in FIG. 3 for easy understanding, in the process 52, at least only the frequency components used for evaluation need be acquired. In the process 53, the amplitude and phase of at least one frequency component of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term are obtained. In the process 54, at least two frequency components of a 1: 2 (A−P) term, a 2: 2 (A + P) term, a 3: 2 (A + P−2R) term, and a 4: 2 (A−P + 2R) term are used. Find the amplitude and phase of the term. In process 55, the magnitude (retardation δ) and direction (slow axis direction φ) related to the optical anisotropy of the sample 3 are acquired from the amplitude and phase obtained in processes 53 and 54.

実施の形態2.
2:2(A+P)項、4:2(A−P+2R)項、5:2(A−P+R)項、及び6:2(A+P−R)項の位相は未知パラメータとしてφのみを含むので、これらのうちの少なくとも1つの位相が測定できれば、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽にφを求めることができる。
Embodiment 2. FIG.
Since the phase of the 2: 2 (A + P) term, 4: 2 (A-P + 2R) term, 5: 2 (A-P + R) term, and 6: 2 (A + P-R) term includes only φ as an unknown parameter, If at least one of these phases can be measured, φ can be obtained explicitly rather than by an implicit method such as an optimization method.

具体的には、2:2(A+P)項の位相の測定値をphase12とし、4:2(A−P+2R)項の位相の測定値をphase14とし、5:2(A−P+R)項の位相の測定値をphase15とし、6:2(A+P−R)項の位相の測定値をphase16とすれば、次式(11)を用いてφを求めることができる。なお、式(11)では、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が正であるとしている。このため、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が負であるときは、位相の符号が逆転するので、補正が必要である。 Specifically, 2: 2 (A + P) measurements of sections of the phase and phase1 2, 4: 2 measurements of the phase of the (A-P + 2R) section and phase1 4, 5: 2 (A -P + R) term If the measured value of the phase is phase 15 and the measured value of the phase of the 6: 2 (A + P−R) term is phase 16 , φ can be obtained using the following equation (11). In Expression (11), it is assumed that the frequency of the frequency component term used for obtaining φ is positive. Therefore, when the frequency of the frequency component term used for obtaining φ is negative, the sign of the phase is reversed, and correction is necessary.

Figure 0005361843
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当該評価手法によれば、最適化手法のような陰的な方法を用いずに、周波数成分の位相から陽にφを評価できる。このため、最適化の目的関数の設定という任意性を排除できる。   According to the evaluation method, φ can be positively evaluated from the phase of the frequency component without using an implicit method such as an optimization method. For this reason, the arbitrary nature of setting the objective function for optimization can be eliminated.

ロックイン検出をする場合でも、フーリエ変換を使用する場合でも、周波数成分項の位相δは周波数成分項の周波数をωとしたときにcosωtに同期する成分の振幅acosとsinωtに同期する成分の振幅asinから、δ=tan-1(asin/acos)の関係を用いて求める(acosとasinの符号を考慮して、δが第一〜第四象限のどこにいるのかも決める)。よって、acosとasinの絶対値はおおよそ等しくなるようにしておくと、測定の精度が高くなる(一方が極端に小さいと、小さい方の測定精度が低くなる)。 Regardless of whether lock-in detection or Fourier transform is used, the phase δ of the frequency component term is the amplitude of the component acos synchronized with cosωt and the amplitude of the component synchronized with sinωt when the frequency of the frequency component term is ω. From asin, a relationship of δ = tan −1 (asin / acos) is obtained (considering the sign of acos and asin, it is determined where δ is in the first to fourth quadrants). Therefore, if the absolute values of acos and asin are approximately equal, the measurement accuracy will be high (if one is extremely small, the smaller measurement accuracy will be low).

φのおおよその値は事前に判明している場合が多いので、その値をφ0として、φ=φ0+δφと分解しておく。5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項を展開すると、次式(12)となる。なお、式(12)中の複号について、上側の符号は5:2(A−P+R)項を使用することに対応し、下側の符号は6:2(A+P−R)項を使用することに対応する。 Since the approximate value of φ is often known in advance, the value is set as φ 0 and is decomposed into φ = φ 0 + δφ. When the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term are expanded, the following equation (12) is obtained. For the double sign in equation (12), the upper sign corresponds to the use of the 5: 2 (A-P + R) term, and the lower sign uses the 6: 2 (A + P-R) term. Corresponding to that.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

よって、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とを使用する場合、次式(13)が成り立つようにδAP及びδRPを設定する(例えばδAP=φ0かつδRP=±π/8に設定する)のが好ましい。なぜならば、δφが小さい(φ0がおおよそ実際の方向φに近い)場合に、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項の振幅がおおよそ等しくなり、測定の精度が高くなるからである。 Therefore, when using the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term, δ AP and δ RP are set so that the following equation (13) is satisfied (for example, δ AP = φ). 0 and δ RP = ± π / 8). This is because when δφ is small (φ 0 is approximately close to the actual direction φ), the amplitudes of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term are approximately equal, and the measurement accuracy Because it becomes higher.

なお、式(13)において、mは整数である。また、式(13)中の複号について、上側の符号は5:2(A−P+R)項を使用することに対応し、下側の符号は6:2(A+P−R)項を使用することに対応する。   In Expression (13), m is an integer. In addition, for the double sign in equation (13), the upper sign corresponds to using the 5: 2 (AP + R) term, and the lower sign uses the 6: 2 (A + PR) term. Corresponding to that.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

同様に、2:2(A+P)項に対してはδAP=φ0/2+π/8+mπ/4を用い、4:2(A−P+2R)項に対してはδRP−δAP/2=φ0+π/16+mπ/8を用いればよい。この2つの条件はδRP=2φ0とすれば同時に満たすことができる。 Similarly, 2: 2 (A + P ) is used δ AP = φ 0/2 + π / 8 + mπ / 4 with respect to section 4: For 2 (AP + 2R) term δ RPAP / 2 = φ 0 + π / 16 + mπ / 8 may be used. These two conditions can be satisfied simultaneously if δ RP = 2φ 0 .

この方法で評価することにより、未知パラメータφ(又はδφ)を単独で精度よく求めることができる。2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相からそれぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   By evaluating with this method, the unknown parameter φ (or δφ) can be obtained alone with high accuracy. Two or more frequency components of a 2: 2 (A + P) term, a 4: 2 (A-P + 2R) term, a 5: 2 (A-P + R) term, and a 6: 2 (A + P-R) term If φ (or δφ) is obtained separately from the phase of each term and averaged, the accuracy is improved.

φ以外の3つの未知パラメータ、特にδを求めるには、実施の形態1と同様に、<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうち少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの2つと、を求める必要がある(したがって合計少なくとも4つの量)。   In order to obtain three unknown parameters other than φ, particularly δ, as in the first embodiment, at least one of the <i> 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term. The amplitude and phase of one frequency component term, <ii> 1: 2 (A−P) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P−2R) term, and 4: 2 (A−P + 2R) And two of the amplitude and phase of at least two frequency component terms must be determined (thus a total of at least four quantities).

実施の形態1に記載した方法で得られた検出器出力の時間依存性I(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータである検出器の出力係数I0と、位相差板4のリタデーションΔと、試料3のリタデーションδとを最適化手法で決定することにより、試料3のリタデーションδを評価することができる。 The amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation are obtained by a method such as lock-in detection of the time dependency I (t) of the detector output obtained by the method described in the first embodiment or FFT. Can be measured. In order to reproduce the phase and amplitude of each measured frequency component term, the output coefficient I 0 of the detector, which is an unknown parameter, the retardation Δ of the phase difference plate 4 and the retardation δ of the sample 3 are determined by an optimization method. As a result, the retardation δ of the sample 3 can be evaluated.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態1と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the first embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、φの評価に使用する2:2(A+P)項と4:2(A−P+2R)項と5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Frequency component term used for evaluation (that is, <i> 5: 2 (A-P + R) term and at least one frequency component term of 6: 2 (A + P-R) term), and <ii> 1: 2 The frequencies of (AP) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term and 4: 2 (AP + 2R) term) are mutually in phase. Select the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical elements so that they are different and the frequency of the frequency component term used is not zero. There is a need to. Also, at least of the 2: 2 (A + P) term, 4: 2 (A-P + 2R) term, 5: 2 (A-P + R) term, and 6: 2 (A + P-R) term used for the evaluation of φ One frequency component term needs to be different from the frequency of a frequency component term not used for evaluation. Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Specifically, in order to derive the conditions of the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element, the two frequencies ω 1 , ω 2 that need to be different are derived. On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

評価に使用する周波数成分項(すなわち、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)のうちでφの評価に使用しない周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項(すなわち、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの残余の周波数成分項、及び、1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの残余の周波数成分項)の周波数と等しくなっても構わない。振幅F1で位相がδ1の周波数成分項と、振幅F2で位相がδ2の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、式(10)に示すように2つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅F1,F2及び位相δ1,δ2は、まとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。 Frequency component term used for evaluation (that is, frequency component term of at least one of 5: 2 (AP + R) term and 6: 2 (A + PR) term, and 1: 2 (AP) Frequency used in the evaluation of φ among at least two frequency component terms of the term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term, and 4: 2 (A-P + 2R) term) The frequency of the component term is a frequency component term that is not used for evaluation (that is, the remaining frequency component term of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term) and 1: 2 (AP) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term, and 4: 2 (AP + 2R) term remaining frequency component term) It doesn't matter. When the frequency component term having the amplitude F 1 and the phase δ 1 and the frequency component term having the amplitude F 2 and the phase δ 2 and the frequency are equal to ω, two frequencies are obtained as shown in the equation (10). The component terms are combined into terms of the same frequency. However, since the original amplitudes F 1 and F 2 and phases δ 1 and δ 2 are only inherited by the combined terms, the information itself is not lost.

なお、実施の形態2による上記評価方法での処理は、実施の形態1と同様に、図3で以て概説される。但し、実施の形態2に係る処理55では、上記のように最適化手法ではなく所定の関係式を利用して、試料3の遅相軸方向φを算出する。   The processing in the evaluation method according to the second embodiment is outlined in FIG. 3 as in the first embodiment. However, in the processing 55 according to the second embodiment, the slow axis direction φ of the sample 3 is calculated using a predetermined relational expression instead of the optimization method as described above.

実施の形態3.
実施の形態1において、評価に使用する周波数成分項として、<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項と、が必要であることを述べた。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, as frequency component terms used for evaluation, <i> at least one frequency component term of 5: 2 (A−P + R) term and 6: 2 (A + P−R) term; ii> at least two frequency component terms of 1: 2 (A−P) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P−2R) term, and 4: 2 (A−P + 2R) term; , Said that is necessary.

ここでは上記<ii>として、1:2(A−P)項及び3:2(A+P−2R)項を選択する。1:2(A−P)項の振幅はI0/4・cos2(δ/2)・cos2(Δ/2)であり、3:2(A+P−2R)項の振幅はI0/4・cos2(δ/2)・sin2(Δ/2)であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、sin2(Δ/2)/cos2(Δ/2)が求められる。測定した振幅の比をratio1={3:2(A+P−2R)項の振幅}/{1:2(A−P)項の振幅}とすると、次式(14)から位相差板4のリタデーションΔを陽に求めることができる。ratio1が1より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ratio1が1より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ratio1が1のときはいずれの式を使用しても構わない。 Here, as the above <ii>, the 1: 2 (AP) term and the 3: 2 (A + P-2R) term are selected. 1: 2 amplitude (A-P) term is I 0/4 · cos 2 ( δ / 2) · cos 2 (Δ / 2), 3: 2 amplitude (A + P-2R) term I 0 / Since 4 · cos 2 (δ / 2) · sin 2 (Δ / 2), when the amplitudes of these terms are measured to obtain a ratio, sin 2 (Δ / 2) / cos 2 (Δ / 2) Is required. When the ratio of the measured amplitude is ratio1 = {3: 2 (A + P-2R) term amplitude} / {1: 2 (A−P) term amplitude}, the retardation of the phase difference plate 4 is obtained from the following equation (14). Δ can be obtained positively. When ratio1 is larger than 1, Δ can be obtained more accurately by using the upper equation, and when ratio1 is smaller than 1, Δ can be obtained more accurately by using the lower equation. When ratio1 is 1, any expression may be used.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

ratio2={5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}/{1:2(A−P)項と3:2(A+P−2R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}と定義し、上記振幅の測定値と、次式(15)と、上記式(14)で求めたΔとから、試料3のリタデーションδを陽に求めることができる。式(15)において上段の式は1:2(A−P)項に対して使用され、下段の式は3:2(A+P−2R)項に対して使用される。振幅は、1:2(A−P)項と3:2(A+P−2R)項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式(15)の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。   ratio2 = {amplitude of one of frequency component terms of 5: 2 (AP + R) term and 6: 2 (A + PR) term} / {1: 2 (AP) term and 3: 2 (A + P-2R) term and the amplitude of one of the frequency component terms}, and from the measured value of the amplitude, the following equation (15), and Δ obtained by the above equation (14) The retardation δ of the sample 3 can be obtained explicitly. In equation (15), the upper equation is used for the 1: 2 (A−P) term and the lower equation is used for the 3: 2 (A + P−2R) term. Since the amplitude is used to obtain Δ for both the 1: 2 (A−P) term and the 3: 2 (A + P−2R) term, it is necessary to measure the amplitude. Therefore, accuracy is improved by obtaining δ separately using both the upper and lower equations of equation (15) and taking the average.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態1に記載した方法で得られた検出器6の出力の時間依存性I(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により測定することができる。   The amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation include lock-in detection of the time dependency I (t) of the output of the detector 6 obtained by the method described in the first embodiment, FFT, etc. It can be measured by the method.

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。1:2(A−P)項及び3:2(A+P−2R)項の振幅はcos2(δ/2)に比例するので、δの小さい試料について振幅が大きくなる。つまり、δの小さい試料を評価するのに適している。 According to the evaluation method, since the optimization method is not used, it is possible to eliminate the arbitraryness of setting the objective function. Since the amplitude of the 1: 2 (A−P) term and the 3: 2 (A + P−2R) term is proportional to cos 2 (δ / 2), the amplitude is increased for the sample having a small δ. That is, it is suitable for evaluating a sample having a small δ.

試料3の遅相軸方向φも、実施の形態2記載の方法、つまり2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる(式11参照)。2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   The slow axis direction φ of the sample 3 is also the method described in Embodiment 2, that is, the 2: 2 (A + P) term, the 4: 2 (A−P + 2R) term, and the 5: 2 (A−P + R) term, It can be obtained explicitly from the phase of at least one frequency component term out of the 6: 2 (A + PR) term (see Equation 11). Two or more frequency components of a 2: 2 (A + P) term, a 4: 2 (A-P + 2R) term, a 5: 2 (A-P + R) term, and a 6: 2 (A + P-R) term If φ (or δφ) is obtained separately from the phase of the term and averaged, the accuracy is improved.

よって、試料3のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態2と同様に、測定の精度が高くなるようにδAPとδRPを設定しておくことが望ましい。 Therefore, both the retardation δ and the slow axis direction φ of the sample 3 can be obtained independently and explicitly. Therefore, since the optimization method is not used for the evaluation of the sample, the arbitraryness of the objective function setting method can be eliminated. As in the second embodiment, it is desirable that the accuracy of the measurement is set to the [delta] AP and [delta] RP becomes higher.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態1と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the first embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii>1:2(A−P)項と3:2(A+P−2R)項との周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。 Frequency component term used for evaluation (that is, <i> 5: 2 (A-P + R) term and at least one frequency component term of 6: 2 (A + P-R) term), and <ii> 1: 2 The rotation of the optical element is such that the frequencies of the (AP) term and the 3: 2 (A + P-2R) term) are different from each other and the frequency component term used is not zero. Frequency ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ) must be selected. The frequency of the frequency component term used for evaluation needs to be different from the frequency of the frequency component term not used for evaluation.

ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Rotation of the frequency omega P of specific optical elements, ω A, ω R (proportional coefficient A P, A A, A R ) to derive the condition of the two frequencies omega 1 different need exists, the omega 2 On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

使用する周波数成分項は3通り({5:2(A−P+R)項,1:2(A−P)項,3:2(A+P−2R)項}、{6:2(A+P−R)項,1:2(A−P)項,3:2(A+P−2R)項}、{5:2(A−P+R)項,6:2(A+P−R)項,1:2(A−P)項,3:2(A+P−2R)項})しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRの条件を書き下す。 Three frequency component terms are used ({5: 2 (AP + R) term, 1: 2 (AP) term, 3: 2 (A + P-2R) term}, {6: 2 (A + PR)). Term, 1: 2 (A−P) term, 3: 2 (A + P−2R) term}, {5: 2 (A−P + R) term, 6: 2 (A + P−R) term, 1: 2 (A− P), 3: 2 (A + P-2R) term}), the conditions of the rotation frequencies ω P , ω A , ω R of the optical element are specifically written below.

5:2(A−P+R)項と、1:2(A−P)項と、3:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(16)で与えられる。なお、式中の“&”は論理積を表す。 When using the 5: 2 (A−P + R), 1: 2 (A−P), and 3: 2 (A + P−2R) terms, the conditions for the frequencies ω P , ω A , and ω R are as follows: It is given by equation (16). Note that “&” in the expression represents a logical product.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

6:2(A+P−R)項と、1:2(A−P)項と、3:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(17)で与えられる。 When using the 6: 2 (A + P−R) term, the 1: 2 (A−P) term, and the 3: 2 (A + P−2R) term, the conditions of the frequencies ω P , ω A , and ω R are as follows: It is given by equation (17).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項と、1:2(A−P)項と、3:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(18)で与えられる。 When using the 5: 2 (A-P + R) term, 6: 2 (A + P-R) term, 1: 2 (A-P) term, and 3: 2 (A + P-2R) term, the frequency ω The conditions of P , ω A and ω R are given by the following equation (18).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

実施の形態1に記載したように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRは比例係数AP,AA,ARにそれぞれ比例するので、式(16)〜式(18)は比例係数AP,AA,ARの条件に読み替えることができる。 As described in the first embodiment, since the rotation frequencies ω P , ω A , and ω R of the optical element are proportional to the proportional coefficients A P , A A , and A R , respectively, the equations (16) to (18) Can be read as conditions of proportional coefficients A P , A A , A R.

どの場合でもωP≠0,ωA≠0,ωR≠0及びωP≠ωA,ωR≠ωA,ωR≠ωPが条件となっているので、偏光子1と検光子2と位相差板4とは、それぞれ0でなくかつ互いに相異なる周波数で回転させる必要がある。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。 In any case, ω P ≠ 0, ω A ≠ 0, ω R ≠ 0 and ω P ≠ ω A , ω R ≠ ω A , ω R ≠ ω P, so that the polarizer 1 and the analyzer 2 And the phase difference plate 4 need to be rotated at frequencies different from each other, not 0. There are several other combinations that are prohibited for the rotational frequency of the optical element depending on the combination of frequency component terms used.

例えば、ωA=ωP/4,ωR=4ωP,ωP≠0は式(16)〜式(18)を満たす。ωA=ωP/n,ωR=nωP,ωP≠0の形式を一般化すると、n>{1+√(3)}〜2.73205、又はn<{−√(2)}〜−1.41421であれば、式(16)〜式(18)を満たす。なお、上記「√(3)」は3の平方根を表現するものとし、上記「√(2)」についても同様である。 For example, ω A = ω P / 4, ω R = 4ω P , and ω P ≠ 0 satisfy Expressions (16) to (18). Generalizing the form of ω A = ω P / n, ω R = nω P , ω P ≠ 0, n> {1 + √ (3)} to 2.73205, or n <{− √ (2)} to If it is -1.41421, Formula (16)-Formula (18) are satisfy | filled. Note that “√ (3)” represents the square root of 3, and the same applies to “√ (2)”.

ここで、図4に実施の形態3による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図4の例では、既述の処理51〜55(図3参照)に、処理56が追加されている。処理56では、処理54で求めた振幅を所定の関係式に当てはめて位相差板4のリタデーションΔを算出する。なお、実施の形態3に係る処理55では、上記のように、処理53,54で求められた振幅及び位相と、処理56で求められた位相差板4のリタデーションΔとを所定の関係式に当てはめて試料3のリタデーションδを算出する。   Here, FIG. 4 shows a schematic diagram outlining the process in the evaluation method according to the third embodiment. In the example of FIG. 4, a process 56 is added to the above-described processes 51 to 55 (see FIG. 3). In processing 56, the retardation Δ of the retardation film 4 is calculated by applying the amplitude obtained in processing 54 to a predetermined relational expression. In the process 55 according to the third embodiment, as described above, the amplitude and phase obtained in the processes 53 and 54 and the retardation Δ of the phase difference plate 4 obtained in the process 56 are expressed in a predetermined relational expression. By applying, the retardation δ of the sample 3 is calculated.

実施の形態4.
実施の形態1において、評価に使用する周波数成分項として、<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、<ii>1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項と、が必要であることを述べた。
Embodiment 4 FIG.
In the first embodiment, as frequency component terms used for evaluation, <i> at least one frequency component term of 5: 2 (A−P + R) term and 6: 2 (A + P−R) term; ii> at least two frequency component terms of 1: 2 (A−P) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P−2R) term, and 4: 2 (A−P + 2R) term; , Said that is necessary.

ここでは上記<ii>として、2:2(A+P)項及び4:2(A−P+2R)項を選択する。2:2(A+P)項の振幅はI0/4・sin2(δ/2)・cos2(Δ/2)であり、4:2(A−P+2R)項の振幅はI0/4・sin2(δ/2)・sin2(Δ/2)であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、sin2(Δ/2)/cos2(Δ/2)が求められる。測定した振幅の比をratio3={4:2(A−P+2R)項の振幅}/{2:2(A+P)項の振幅}とすると、次式(19)から位相差板4のリタデーションΔを陽に求めることができる。ratio3が1より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ratio3が1より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ratio3が1のときはいずれの式を使用しても構わない。 Here, as the above <ii>, the 2: 2 (A + P) term and the 4: 2 (A−P + 2R) term are selected. 2: 2 amplitude (A + P) term is I 0/4 · sin 2 ( δ / 2) · cos 2 (Δ / 2), 4: 2 amplitude (A-P + 2R) term I 0/4 · Since sin 2 (δ / 2) · sin 2 (Δ / 2), the amplitude of these terms is measured and the ratio is taken to obtain sin 2 (Δ / 2) / cos 2 (Δ / 2). It is done. When the ratio of the measured amplitude is ratio3 = {4: 2 (A−P + 2R) term amplitude} / {2: 2 (A + P) term amplitude}, the retardation Δ of the phase difference plate 4 is calculated from the following equation (19). You can ask positively. When ratio 3 is greater than 1, Δ can be obtained more accurately by using the upper equation, and when ratio 3 is less than 1, Δ can be obtained more accurately by using the lower equation. When ratio 3 is 1, any expression may be used.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

上記<i>に関して、ratio4={5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}/{2:2(A+P)項と4:2(A−P+2R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}と定義し、上記振幅の測定値と、次式(20)と、上記式(19)で求めたΔとから、試料3のリタデーションδを陽に求めることができる。式(20)において上段の式は2:2(A+P)項に対して使用され、下段の式は4:2(A−P+2R)項に対して使用される。振幅は、2:2(A+P)項と4:2(A−P+2R)項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式(20)の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。   With respect to the above <i>, ratio4 = {amplitude of one of the frequency component terms of 5: 2 (A−P + R) term and 6: 2 (A + P−R) term} / {2: 2 (A + P) And the amplitude of one of the frequency component terms of the 4: 2 (A-P + 2R) term}, the measured value of the amplitude, the following equation (20), and the equation (19). From this Δ, the retardation δ of the sample 3 can be obtained explicitly. In equation (20), the upper equation is used for the 2: 2 (A + P) term, and the lower equation is used for the 4: 2 (A-P + 2R) term. Since the amplitude is used for obtaining Δ for both the 2: 2 (A + P) term and the 4: 2 (A−P + 2R) term, it is necessary to measure the amplitude. Therefore, the accuracy is improved by obtaining δ separately using both the upper and lower equations of equation (20) and taking the average.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態1に記載した方法で得られた検出器6の出力の時間依存性I(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により測定することができる。   The amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation include lock-in detection of the time dependency I (t) of the output of the detector 6 obtained by the method described in the first embodiment, FFT, etc. It can be measured by the method.

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。   According to the evaluation method, since the optimization method is not used, it is possible to eliminate the arbitraryness of setting the objective function.

試料3の遅相軸方向φも、実施の形態2記載の方法、つまり2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる(式11参照)。2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   The slow axis direction φ of the sample 3 is also the method described in Embodiment 2, that is, the 2: 2 (A + P) term, the 4: 2 (A−P + 2R) term, and the 5: 2 (A−P + R) term, It can be obtained explicitly from the phase of at least one frequency component term out of the 6: 2 (A + PR) term (see Equation 11). Two or more frequency components of a 2: 2 (A + P) term, a 4: 2 (A-P + 2R) term, a 5: 2 (A-P + R) term, and a 6: 2 (A + P-R) term If φ (or δφ) is obtained separately from the phase of the term and averaged, the accuracy is improved.

以上の方法により、試料3のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態2と同様に、測定の精度が高くなるようにδAPとδRPを設定しておくことが望ましい。 By the above method, both the retardation δ and the slow axis direction φ of the sample 3 can be obtained independently and explicitly. Therefore, since the optimization method is not used for the evaluation of the sample, the arbitraryness of the objective function setting method can be eliminated. As in the second embodiment, it is desirable that the accuracy of the measurement is set to the [delta] AP and [delta] RP becomes higher.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態1と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the first embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i>5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii>2:2(A+P)項と4:2(A−P+2R)項との周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。 A frequency component term used for the evaluation (that is, a frequency component term of at least one of <i> 5: 2 (A−P + R) term and 6: 2 (A + P−R) term), and <ii> 2: 2 The frequency of rotation of the optical element so that the frequencies of the (A + P) term and the 4: 2 (A−P + 2R) term) are different from each other and the frequency of the frequency component term used is not zero. It is necessary to select ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ). The frequency of the frequency component term used for evaluation needs to be different from the frequency of the frequency component term not used for evaluation.

ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Specifically, in order to derive the conditions of the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element, the two frequencies ω 1 , ω 2 that need to be different are derived. On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

使用する周波数成分項は3通り({5:2(A−P+R)項,2:2(A+P)項,4:2(A−P+2R)項}、{6:2(A+P−R)項,2:2(A+P)項,4:2(A−P+2R)項}、{5:2(A−P+R)項,6:2(A+P−R)項,2:2(A+P)項,4:2(A−P+2R)項})しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRの条件を書き下す。 Three frequency component terms are used ({5: 2 (A−P + R) term, 2: 2 (A + P) term, 4: 2 (A−P + 2R) term}, {6: 2 (A + PR) term, 2: 2 (A + P) term, 4: 2 (A-P + 2R) term}, {5: 2 (A-P + R) term, 6: 2 (A + P-R) term, 2: 2 (A + P) term, 4: 2 (AP−2R) term}), the conditions of the optical element rotation frequencies ω P , ω A , and ω R are specifically written below.

5:2(A−P+R)項と、2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(21)で与えられる。なお、式中の“&”は論理積を表す。 When the 5: 2 (A−P + R) term, the 2: 2 (A + P) term, and the 4: 2 (A−P + 2R) term are used, the conditions of the frequencies ω P , ω A , and ω R are as follows: 21). Note that “&” in the expression represents a logical product.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

6:2(A+P−R)項と、2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(22)で与えられる。 When the 6: 2 (A + P−R) term, the 2: 2 (A + P) term, and the 4: 2 (A−P + 2R) term are used, the conditions of the frequencies ω P , ω A , and ω R are as follows: 22).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項と、2:2(A+P)項と、4:2(A−P+2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(23)で与えられる。 When using the 5: 2 (A−P + R) term, 6: 2 (A + P−R) term, 2: 2 (A + P) term, and 4: 2 (A−P + 2R) term, the frequency ω P , The conditions of ω A and ω R are given by the following equation (23).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

実施の形態1に記載したように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRは比例係数AP,AA,ARにそれぞれ比例するので、式(21)〜式(23)は比例係数AP,AA,ARの条件に読み替えることができる。 As described in the first embodiment, the rotation frequencies ω P , ω A , and ω R of the optical element are proportional to the proportional coefficients A P , A A , and A R , respectively. Can be read as conditions of proportional coefficients A P , A A , A R.

どの場合でもωP≠0,ωA≠0,ωR≠0が条件となっているので、偏光子1と検光子2と位相差板4とを全て回転させる必要がある。ωR≠ωPが条件となっているので偏光子1と位相差板4は異なる周波数で回転させる必要がある。さらに、−ωP≠ωA,−ωR≠ωAが条件となっているので偏光子1と位相差板4は検光子2と同じ絶対値の周波数で逆向きに回転させることは禁止される。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。 In any case, since ω P ≠ 0, ω A ≠ 0, and ω R ≠ 0 are the conditions, it is necessary to rotate all of the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4. Since ω R ≠ ω P is a condition, it is necessary to rotate the polarizer 1 and the phase difference plate 4 at different frequencies. Further, since −ω P ≠ ω A and −ω R ≠ ω A are the conditions, it is prohibited to rotate the polarizer 1 and the phase difference plate 4 in the opposite directions at the same absolute frequency as the analyzer 2. The There are several other combinations that are prohibited for the rotational frequency of the optical element depending on the combination of frequency component terms used.

例えば、ωA=ωP/4,ωR=4ωP,ωP≠0は式(21)〜式(23)を満たす。ωA=ωP/n,ωR=nωP,ωP≠0の形式を一般化すると、n>{1+√(3)}〜2.73205、又はn<{−√(2)}〜−1.41421であれば、式(21)〜式(23)を満たす。 For example, ω A = ω P / 4, ω R = 4ω P , and ω P ≠ 0 satisfy Expressions (21) to (23). Generalizing the form of ω A = ω P / n, ω R = nω P , ω P ≠ 0, n> {1 + √ (3)} to 2.73205, or n <{− √ (2)} to If it is -1.41421, Formula (21)-Formula (23) are satisfy | filled.

なお、実施の形態4による上記評価方法での処理は、実施の形態3と同様に、図4で以て概説される。   In addition, the process by the said evaluation method by Embodiment 4 is outlined by FIG. 4 similarly to Embodiment 3. FIG.

実施の形態5.
実施の形態1〜4は、図1に示したような、単色光源5−偏光子1−位相差板4−試料3−検光子2−検出器6という配置での評価方法である。実施の形態1に記載したように、単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置での透過光強度Irevの式(7)は、単色光源5−偏光子1−位相差板4−試料3−検光子2−検出器6という配置についての透過光強度Iの式(6)と、偏光子1の透過軸方向φPと検光子2の透過軸方向φAが入れ替わっただけである。よって、実施の形態1〜4に記載した説明の偏光子1に関する記述と、検光子2に関する記述とを読み替えれば、単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置での評価方法となる。
Embodiment 5 FIG.
The first to fourth embodiments are evaluation methods in the arrangement of monochromatic light source 5 -polarizer 1 -retardation plate 4 -sample 3 -analyzer 2 -detector 6 as shown in FIG. As described in the first embodiment, the expression (7) of the transmitted light intensity I rev in the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 is monochromatic. Expression (6) of transmitted light intensity I for the arrangement of light source 5-polarizer 1-retardation plate 4-sample 3-analyzer 2-detector 6, transmission axis direction φ P of polarizer 1 and analyzer 2 only interchanged in the transmission axis direction phi a. Therefore, if the description related to the polarizer 1 and the description related to the analyzer 2 described in the first to fourth embodiments are replaced, the monochromatic light source 5 -polarizer 1 -sample 3 -retardation plate 4 -analyzer 2 -It becomes an evaluation method with the arrangement of the detector 6.

実施の形態1と同様に、偏光子1と位相差板4と検光子2とをそれぞれ独立に回転させる。ある時刻を基準の時刻t=0とする。   As in the first embodiment, the polarizer 1, the phase difference plate 4, and the analyzer 2 are rotated independently. A certain time is set as a reference time t = 0.

t=0のときの偏光子1の透過軸方向φPを、軸方向を表す角度の基準とする(φP(t=0)=0°)。また、偏光子1の回転の周波数をωPとする(φP(t)=ωPt)。 The transmission axis direction φ P of the polarizer 1 at t = 0 is used as a reference for the angle representing the axial direction (φ P (t = 0) = 0 °). The rotation frequency of the polarizer 1 is ω PP (t) = ω P t).

t=0における、偏光子1の透過軸方向φPと位相差板4の遅相軸方向φRとの角度差(初期位相)を、δRPとする(φP(t=0)=0°なので、δRP=φR(t=0)−φP(t=0)=φR(t=0))。また、位相差板4の回転の周波数をωPとする(φR(t)=ωRt+δRP)。 An angle difference (initial phase) between the transmission axis direction φ P of the polarizer 1 and the slow axis direction φ R of the retardation plate 4 at t = 0 is defined as δ RPP (t = 0) = 0 Since it is °, δ RP = φ R (t = 0) −φ P (t = 0) = φ R (t = 0)). Further, the rotation frequency of the phase difference plate 4 is set to ω PR (t) = ω R t + δ RP ).

同様に、t=0における、偏光子1の透過軸方向φPと検光子2の透過軸方向φAとの角度差(初期位相)を、δAPとする(φP(t=0)=0°なので、δAP=φA(t=0)−φP(t=0)=φA(t=0))。また、検光子2の回転の周波数をωAとする(φA(t)=ωAt+δAP)。 Similarly, the angle difference (initial phase) between the transmission axis direction φ P of the polarizer 1 and the transmission axis direction φ A of the analyzer 2 at t = 0 is defined as δ APP (t = 0) = Since it is 0 °, δ AP = φ A (t = 0) −φ P (t = 0) = φ A (t = 0)). The frequency of rotation of the analyzer 2 is ω AA (t) = ω A t + δ AP ).

図2は時刻t=0でのスナップショットに対応する。   FIG. 2 corresponds to the snapshot at time t = 0.

このとき、検出器6で検出される透過光強度の時刻依存性I(t)は、式(24)で表される。   At this time, the time dependency I (t) of the transmitted light intensity detected by the detector 6 is expressed by Expression (24).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

式(24)は上記式(8)に次の変更をすれば取得可能である。すなわち、偏光子1と検光子2を入れ換えている点に鑑み、ωAとωPとを入れ換えること、ωAの符号が負になった項はcos(−x)=cos(x)なる関係を利用して符号を正に直すこと(式(8)と表記統一を図るため)、ωPの符号が負の場合はδAPの符号を逆転すること(φA(t)=ωAt+δAPの符号が変わるので)を行えば、式(8)から式(24)が導出される。 Expression (24) can be obtained by changing the following expression (8). That is, in view of the fact that the polarizer 1 and the analyzer 2 are interchanged, ω A and ω P are interchanged, and the term in which the sign of ω A is negative is cos (−x) = cos (x). Is used to correct the sign (in order to unify the notation with Expression (8)), and when the sign of ω P is negative, the sign of δ AP is reversed (φ A (t) = ω A t + δ (Because the sign of AP changes), the equation (24) is derived from the equation (8).

実施の形態1に記載した1:2(A−P)項と、2:2(A+P)項と、3:2(A+P−2R)項と、4:2(A−P+2R)項と、5:2(A−P+R)項と、6:2(A+P−R)項とは、図2に示したような単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置ではそれぞれ1’:2(A−P)項(周波数2(ωA−ωP))と、2’:2(A+P)項(周波数2(ωA+ωP))と、3’:2(A+P−2R)項(周波数2(ωA+ωP−2ωR))と、4’:2(A−P−2R)項(周波数2(ωA−ωP−2ωR))と、5’:2(A−P−R)項(周波数2(ωA−ωP−ωR))と、6’:2(A+P−R)項(周波数2(ωA+ωP−ωR))とに対応する。式(24)のうちで4’:2(A−P−2R)項及び5’:2(A−P−R)項だけが、式(8)の対応項と周波数が異なっている。 1: 2 (AP) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term, 4: 2 (A-P + 2R) term, and 5 described in the first embodiment : 2 (A-P + R) term and 6: 2 (A + P-R) term are a monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detection as shown in FIG. In the arrangement 6, the 1 ′: 2 (A−P) term (frequency 2 (ω A −ω P )), 2 ′: 2 (A + P) term (frequency 2 (ω A + ω P )), and 3 ': 2 (A + P-2R) term (frequency 2 (ω A + ω P -2ω R )) and 4': 2 (A-P-2R) term (frequency 2 (ω AP -2ω R )) And 5 ′: 2 (A−P−R) term (frequency 2 (ω A −ω P −ω R )) and 6 ′: 2 (A + P−R) term (frequency 2 (ω A + ω P −ω R )). Of the expression (24), only the 4 ′: 2 (AP-2R) term and the 5 ′: 2 (APR) term are different in frequency from the corresponding term in the expression (8).

実施の形態1と同様に、各周波数成分項の位相には未知パラメータが1つも含まれないか(1’:2(A−P)項と3’:2(A+P−2R)項)、φのみが含まれるか(2’:2(A+P)項、4’:2(A−P−2R)項、5’:2(A−P−R)項、6’:2(A+P−R)項)のいずれかである。また、5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項の振幅は等しい。   As in the first embodiment, the phase of each frequency component term does not include any unknown parameters (1 ′: 2 (A−P) term and 3 ′: 2 (A + P−2R) term), φ (2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term, 5 ′: 2 (A−P−R) term, 6 ′: 2 (A + P−R)) Any of the above). The amplitudes of the 5 ': 2 (APR) term and the 6': 2 (A + PR) term are equal.

よって、図2に示したような単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置に関して、実施の形態1に記載した方法によって、検出器6で検出される透過光強度の時刻依存性Irev(t)から試料3のリタデーションδ、及び試料3の遅相軸方向φを求めるためには、<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの2つと、を求める必要がある(したがって合計少なくとも4つの量)。 Therefore, with respect to the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 as shown in FIG. 2, the detector 6 uses the method described in the first embodiment. In order to obtain the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 from the time dependence I rev (t) of the detected transmitted light intensity, <i ′> 5 ′: 2 (A−P− R) and 6 ′: 2 (A + P−R) term and amplitude and phase of at least one frequency component term, <ii ′> 1 ′: 2 (A−P) term and 2 ′: 2 ( It is necessary to obtain two of the amplitude and phase of at least two frequency component terms of the A + P) term, the 3 ′: 2 (A + P−2R) term, and the 4 ′: 2 (A−P−2R) term. There are (thus a total of at least 4 quantities).

直流項を使用せず、測定者が制御可能な設定値である周波数に依存した周波数成分項のみで評価できるので、迷光や熱雑音等の低周波数ノイズやショットノイズの影響を受けずに評価が可能である。   Evaluation can be performed without using the DC term and using only the frequency component term that depends on the frequency, which is a setting value that can be controlled by the measurer, so that evaluation can be performed without being affected by low-frequency noise such as stray light or thermal noise, or shot noise. Is possible.

実施の形態1記載の方法で得られた検出器6の出力の時間依存性Irev(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により、上記した周波数で変化する、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータI0,Δ,δ,φを最適化手法で決定することにより、試料3のリタデーションδ、及び試料3の遅相軸方向φを評価することができる。 Necessary for evaluation that changes at the above-mentioned frequency by lock-in detection of the output time dependency I rev (t) of the output of the detector 6 obtained by the method described in the first embodiment, or FFT. The amplitude and phase of a simple frequency component term can be measured. By determining the unknown parameters I 0 , Δ, δ, and φ by an optimization method so as to reproduce the phase and amplitude of each measured frequency component term, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction of the sample 3 are determined. φ can be evaluated.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδ(すなわち光学的異方性の大きさ)と試料3の遅相軸方向φ(すなわち光学的異方性の方向)とを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、又は、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料3を正確に評価できる。   According to the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 (that is, the magnitude of the optical anisotropy) is independent of the retardation value of the phase difference plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. The slow axis direction φ (that is, the direction of optical anisotropy) of the sample 3 can be evaluated. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6 or when the retardation Δ of the retardation plate 4 is not strictly managed, the sample 3 having a small δ is accurately detected. Can be evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項が必要であるので、これらの周波数成分項の振幅の絶対値は大きい方がよい。よって、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。評価する波長が一つならば、その波長に対する1/4波長板を使用すればよい。現実に入手できる1/4波長板のリタデーションは厳密には1/4波長ではないが、Δもδ等と同時に求めるので、問題にならない。他の周波数成分項の振幅はΔに対し、cos2(Δ/2)又はsin2(Δ/2)に比例する。位相差板がおおよそ1/4波長板であれば、cos2(Δ/2)の値とsin2(Δ/2)の値はいずれも約1/2であるので、Δが原因で他の周波数成分項の振幅が0になることはない。この点でも位相差板4として1/4波長板を使用することは好ましい。 Since at least one frequency component term of the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term is required, the absolute value of the amplitude of these frequency component terms is Bigger is better. Therefore, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. If there is one wavelength to be evaluated, a quarter wave plate for that wavelength may be used. Strictly speaking, retardation of a quarter wave plate that can be actually obtained is not a quarter wavelength, but Δ is obtained at the same time as δ and the like, so that there is no problem. The amplitude of other frequency component terms is proportional to cos 2 (Δ / 2) or sin 2 (Δ / 2) with respect to Δ. If the retardation plate is approximately a quarter-wave plate, the value of cos 2 (Δ / 2) and the value of sin 2 (Δ / 2) are both about ½. The amplitude of the frequency component term never becomes zero. Also in this respect, it is preferable to use a quarter wave plate as the retardation plate 4.

逆に、位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。同じ位相差板4を用いて複数の波長で評価する場合は、測定する波長全てで半波長板にならないような位相差板を使用することが望ましい。   Conversely, it is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement. When evaluating at a plurality of wavelengths using the same retardation plate 4, it is desirable to use a retardation plate that does not become a half-wave plate at all the wavelengths to be measured.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(還元すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。周波数成分項の周波数は光学素子の回転の周波数の加減算で表されるので負になる場合があるが、cos(δ−ωt)=cos(−δ+ωt)であるので、位相の符号は逆転するが正の周波数と見なされる。よって、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Frequency component terms used for evaluation (that is, at least one frequency component term of <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term) and < Of ii ′> 1 ′: 2 (AP) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 3 ′: 2 (A + P-2R) term and 4 ′: 2 (AP-2R) term The frequency of rotation of the optical element ω P , ω A , ω R (proportional if reduced) so that the frequency of at least two frequency component terms) is different from each other and the frequency of the frequency component term used is not zero. The coefficients A P , A A , A R ) need to be selected. The frequency of the frequency component term may be negative because it is expressed by addition / subtraction of the rotation frequency of the optical element. However, since cos (δ−ωt) = cos (−δ + ωt), the sign of the phase is reversed. A positive frequency is considered. Therefore, the difference between the two frequencies ω 1 and ω 2 is that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Specifically, in order to derive the conditions of the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element, the two frequencies ω 1 , ω 2 that need to be different are derived. On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

評価に使用する周波数成分項と使用しない周波数成分項とにおいて、それらの周波数が、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)によっては等しくなる場合がある。振幅F1で位相がδ1の周波数成分項と、振幅F2で位相がδ2の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、上記式(10)に示すように2つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅F1,F2及び位相δ1,δ2はまとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。つまり、具体的に解析に使用するには、式(10)を具体的に計算する必要があるが、評価に使用する周波数成分項の周波数と、評価に使用しない周波数成分項の周波数とが等しくなっても構わない。単に、使用しないと選択したはずが、使用することになっただけである。 The frequency component term used for evaluation and the frequency component term not used are equal depending on the rotation frequency ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element. There is a case. When the frequency component term having the amplitude F 1 and the phase δ 1 and the frequency component term having the amplitude F 2 and the phase δ 2 and the frequency are equal to ω, as shown in the above equation (10), Frequency component terms are combined into terms of the same frequency. However, since the original amplitudes F 1 and F 2 and phases δ 1 and δ 2 are only inherited by the combined terms, the information itself is not lost. That is, in order to be used specifically for the analysis, it is necessary to calculate Equation (10) specifically, but the frequency of the frequency component term used for evaluation is equal to the frequency of the frequency component term not used for evaluation. It does not matter. You should have chosen not to use it, but you just decided to use it.

この方法で未知パラメータの情報を持たない周波数成分項の位相に、未知パラメータの情報を持たせることができる。あるいは、φの情報のみを持つ周波数成分項の位相に、φ以外の未知パラメータの情報を持たせることができる。また、φの情報を持たない周波数成分項の振幅に、φの情報を持たせることができる。ただし、情報が増えるわけではなく、元の2つの周波数成分項を同時に測定することに等しい。   By this method, unknown parameter information can be given to the phase of the frequency component term that does not have unknown parameter information. Alternatively, the information of unknown parameters other than φ can be provided in the phase of the frequency component term having only φ information. Further, the information of φ can be provided in the amplitude of the frequency component term that does not have information of φ. However, the information does not increase, and is equivalent to measuring the original two frequency component terms simultaneously.

ここで、図5に実施の形態5による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図5の例において処理61〜65は既述の処理51〜55(図3参照)に対応する。但し、処理62では実施の形態5に係る上記周波数成分を抽出する。   Here, FIG. 5 shows a schematic diagram outlining the processing in the evaluation method according to the fifth embodiment. In the example of FIG. 5, processes 61 to 65 correspond to the above-described processes 51 to 55 (see FIG. 3). However, in the process 62, the frequency component according to the fifth embodiment is extracted.

実施の形態6.
図2に示したような単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置でも、実施の形態2と同様に2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項と5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項との位相は未知パラメータとしてφのみを含むので、これらのうちの少なくとも1つの位相が測定できれば、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽にφを求めることができる。
Embodiment 6 FIG.
Even in the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 as shown in FIG. 2, the 2 ′: 2 (A + P) term is used as in the second embodiment. Since the phase of the 4 ′: 2 (A−P−2R) term, the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term includes only φ as an unknown parameter, these If at least one of the phases can be measured, φ can be obtained explicitly rather than an implicit method such as an optimization method.

具体的には、2’:2(A+P)項の位相の測定値をphase22とし、4’:2(A−P−2R)項の位相の測定値をphase24とし、5’:2(A−P−R)項の位相の測定値をphase25とし、6’:2(A+P−R)項の位相の測定値をphase26とすれば、次式(25)を用いてφを求めることができる。なお、式(25)では、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が正であるとしている。このため、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が負であるときは、位相の符号が逆転するので、補正が必要である。 Specifically, the phase measurement value of the 2 ′: 2 (A + P) term is phase 2 2, and the phase measurement value of the 4 ′: 2 (A−P−2R) term is phase 2 4 , 5 ′: 2 ( If the measured value of the phase of the (A−P−R) term is phase 2 5 and the measured value of the phase of the 6 ′: 2 (A + P−R) term is phase 2 6 , φ is obtained using the following equation (25). be able to. In Expression (25), it is assumed that the frequency of the frequency component term used for obtaining φ is positive. Therefore, when the frequency of the frequency component term used for obtaining φ is negative, the sign of the phase is reversed, and correction is necessary.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

当該評価手法によれば、最適化手法のような陰的な方法を用いずに、周波数成分の位相から陽にφを評価できる。このため、最適化の目的関数の設定という任意性を排除できる。   According to the evaluation method, φ can be positively evaluated from the phase of the frequency component without using an implicit method such as an optimization method. For this reason, the arbitrary nature of setting the objective function for optimization can be eliminated.

ロックイン検出をする場合でも、フーリエ変換を使用する場合でも、周波数成分項の位相δは周波数成分項の周波数をωとしたときにcosωtに同期する成分の振幅acosとsinωtに同期する成分の振幅asinから、δ=tan-1(asin/acos)の関係を用いて求める(acosとasinの符号を考慮して、δが第一〜第四象限のどこにいるのかも決める)。よって、acosとasinの絶対値はおおよそ等しくなるようにしておくと、測定の精度が高くなる(一方が極端に小さいと、小さい方の測定精度が低くなる)。 Regardless of whether lock-in detection or Fourier transform is used, the phase δ of the frequency component term is the amplitude of the component acos synchronized with cosωt and the amplitude of the component synchronized with sinωt when the frequency of the frequency component term is ω. From asin, a relationship of δ = tan −1 (asin / acos) is obtained (considering the sign of acos and asin, it is determined where δ is in the first to fourth quadrants). Therefore, if the absolute values of acos and asin are approximately equal, the measurement accuracy will be high (if one is extremely small, the smaller measurement accuracy will be low).

φのおおよその値は事前に判明している場合が多いので、その値をφ0として、φ=φ0+δφと分解しておく。5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項を展開すると、次式(26)となる。なお、式(26)中の複号について、上側の符号は5’:2(A−P−R)項を使用することに対応し、下側の符号は6’:2(A+P−R)項を使用することに対応する。 Since the approximate value of φ is often known in advance, the value is set as φ 0 and is decomposed into φ = φ 0 + δφ. When the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term are expanded, the following equation (26) is obtained. In addition, about the compound number in Formula (26), the upper code | symbol respond | corresponds to using a 5 ': 2 (APR) term, and the lower code | symbol is 6': 2 (A + PR). Corresponds to using a term.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

よって、5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とを使用する場合、次式(27)が成り立つようにδAP及びδRPを設定する(例えばδAP=±φ0かつδRP=π/8に設定する)のが好ましい。なぜならば、δφが小さい(φ0がおおよそ実際の方向φに近い)場合に、5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項の振幅がおおよそ等しくなり、測定の精度が高くなるからである。 Therefore, when using the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term, δ AP and δ RP are set so that the following equation (27) holds (for example, It is preferable that δ AP = ± φ 0 and δ RP = π / 8). This is because when δφ is small (φ 0 is approximately close to the actual direction φ), the amplitudes of the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term are approximately equal. This is because the accuracy of measurement increases.

なお、式(27)において、mは整数である。また、式(27)中の複号について、上側の符号は5’:2(A−P−R)項を使用することに対応し、下側の符号は6’:2(A+P−R)項を使用することに対応する。   In Expression (27), m is an integer. In addition, for the double sign in formula (27), the upper sign corresponds to using the 5 ′: 2 (A−P−R) term, and the lower code is 6 ′: 2 (A + P−R). Corresponds to using a term.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

同様に、2’:2(A+P)項に対してはδAP=φ0/2+π/8+mπ/4を用い、4’:2(A−P−2R)項に対してはδRP+δAP/2=φ0+π/16+mπ/8を用いればよい。この2つの条件はδRP=0とすれば同時に満たすことができる。 Similarly, 2 ': 2 (A + P) is used δ AP = φ 0/2 + π / 8 + mπ / 4 with respect to section 4': 2 for the (AP-2R) term δ RP + δ AP / 2 = φ 0 + π / 16 + mπ / 8 may be used. These two conditions can be satisfied simultaneously if δ RP = 0.

この方法で評価することにより、未知パラメータφ(又はδφ)を単独で精度よく求めることができる。2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項と、5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相からそれぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   By evaluating with this method, the unknown parameter φ (or δφ) can be obtained alone with high accuracy. 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term, 5 ′: 2 (A−P−R) term, and 6 ′: 2 (A + P−R) term If φ (or δφ) is obtained separately from the phases of two or more frequency component terms, and averaged, the accuracy is improved.

φ以外の3つの未知パラメータ、特にδを求めるには、実施の形態1と同様に、<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうち少なくとも2つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの2つと、を求める必要がある(したがって合計少なくとも4つの量)。   In order to obtain three unknown parameters other than φ, particularly δ, as in the first embodiment, <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term. And the amplitude and phase of at least one of the frequency component terms, <ii ′> 1 ′: 2 (A−P) term, 2 ′: 2 (A + P) term, and 3 ′: 2 (A + P−2R) term And 4 ': 2 (A-P-2R) terms and two of the amplitude and phase of at least two frequency component terms need to be determined (thus a total of at least four quantities).

実施の形態5に記載した方法で得られた検出器出力の時間依存性Irev(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータである検出器の出力係数I0と、位相差板4のリタデーションΔと、試料3のリタデーションδとを最適化手法で決定することにより、試料3のリタデーションδを評価することができる。 The amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation by a method such as lock-in detection of the time dependency I rev (t) of the detector output obtained by the method described in the fifth embodiment or FFT. Can be measured. In order to reproduce the phase and amplitude of each measured frequency component term, the output coefficient I 0 of the detector, which is an unknown parameter, the retardation Δ of the phase difference plate 4 and the retardation δ of the sample 3 are determined by an optimization method. As a result, the retardation δ of the sample 3 can be evaluated.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態5と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the fifth embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、φの評価に使用する2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項と5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Frequency component terms used for evaluation (that is, at least one frequency component term of <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term) and < Of ii ′> 1 ′: 2 (AP) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 3 ′: 2 (A + P-2R) term and 4 ′: 2 (AP-2R) term The frequency of rotation of the optical element ω P , ω A , ω R (in other words proportional) so that the frequency of at least two frequency component terms is different from each other and the frequency of the frequency component term used is not zero. The coefficients A P , A A , A R ) need to be selected. In addition, 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term, 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−) are used for evaluating φ. At least one frequency component term of the (R) term needs to be different from the frequency of the frequency component term not used for the evaluation. Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Specifically, in order to derive the conditions of the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element, the two frequencies ω 1 , ω 2 that need to be different are derived. On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

評価に使用する周波数成分項(すなわち5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)のうちでφの評価に使用しない周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項(すなわち、5:2(A−P+R)項と6:2(A+P−R)項とのうちの残余の周波数成分項、及び、1:2(A−P)項と2:2(A+P)項と3:2(A+P−2R)項と4:2(A−P+2R)項とのうちの残余の周波数成分項)の周波数と等しくなっても構わない。振幅F1で位相がδ1の周波数成分項と、振幅F2で位相がδ2の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、式(10)に示すように2つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅F1,F2及び位相δ1,δ2は、まとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。単に、使用しないと選択したはず、が使用することになっただけである。 Frequency component terms used for evaluation (that is, at least one frequency component term of 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term), and 1 ′: 2 ( (A−P) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 3 ′: 2 (A + P−2R) term and 4 ′: 2 (A−P−2R) term). Among them, the frequency of the frequency component term that is not used for the evaluation of φ is the frequency component term that is not used for the evaluation (that is, the remaining of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term). Frequency component term and the remaining frequency of 1: 2 (AP) term, 2: 2 (A + P) term, 3: 2 (A + P-2R) term, and 4: 2 (AP + 2R) term It may be equal to the frequency of the component term). When the frequency component term having the amplitude F 1 and the phase δ 1 and the frequency component term having the amplitude F 2 and the phase δ 2 and the frequency are equal to ω, two frequencies are obtained as shown in the equation (10). The component terms are combined into terms of the same frequency. However, since the original amplitudes F 1 and F 2 and phases δ 1 and δ 2 are only inherited by the combined terms, the information itself is not lost. You should have chosen not to use it.

なお、実施の形態6による上記評価方法での処理は、実施の形態5と同様に、図5で以て概説される。但し、実施の形態6に係る処理65では、上記のように最適化手法ではなく所定の関係式を利用して、試料3の遅相軸方向φを算出する。   The processing in the above evaluation method according to the sixth embodiment is outlined in FIG. 5 as in the fifth embodiment. However, in the processing 65 according to the sixth embodiment, the slow axis direction φ of the sample 3 is calculated using a predetermined relational expression instead of the optimization method as described above.

実施の形態7.
図2に示したような単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置でも、実施の形態5に記載した評価に使用する少なくとも3つの周波数成分項(すなわち、<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)について、上記<ii’>として実施の形態3と同様に1’:2(A−P)項と3’:2(A+P−2R)項とを選択することができる。
Embodiment 7 FIG.
At least three frequency components used for the evaluation described in the fifth embodiment even in the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 as shown in FIG. A term (ie, <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R)) and at least one frequency component term of 6 ′: 2 (A + P−R), and <ii ′> 1 ′ : 2 (AP) term, 2 ': 2 (A + P) term, 3': 2 (A + P-2R) term and 4 ': 2 (AP-2R) term, at least two frequency components As for <ii ′>, the 1 ′: 2 (A−P) term and the 3 ′: 2 (A + P−2R) term can be selected as <ii ′> above.

1’:2(A−P)項の振幅はI0/4・cos2(δ/2)・cos2(Δ/2)であり、3’:2(A+P−2R)項の振幅はI0/4・cos2(δ/2)・sin2(Δ/2)であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、sin2(Δ/2)/cos2(Δ/2)が求められる。測定した振幅の比をratio5={3’:2(A+P−2R)項の振幅}/{1’:2(A−P)項の振幅}とすると、次式(28)から位相差板4のリタデーションΔを陽に求めることができる。ratio5が1より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ratio5が1より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ratio5が1のときはいずれの式を使用しても構わない。 1 ': 2 amplitude (A-P) term is I 0/4 · cos 2 ( δ / 2) · cos 2 (Δ / 2), 3': 2 (A + P-2R) amplitude term I Since 0/4 · cos 2 (δ / 2) · sin 2 (Δ / 2), when the amplitudes of these terms are measured to obtain a ratio, sin 2 (Δ / 2) / cos 2 (Δ / 2) is required. When the ratio of the measured amplitude is ratio5 = {3 ′: 2 (A + P−2R) term amplitude} / {1 ′: 2 (A−P) term amplitude}, the phase difference plate 4 is obtained from the following equation (28). The retardation Δ of can be obtained explicitly. When ratio 5 is larger than 1, Δ can be obtained more accurately by using the upper equation, and when ratio 5 is smaller than 1, Δ can be obtained more accurately by using the lower equation. When ratio 5 is 1, any expression may be used.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

上記<i’>に関して、ratio6={5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}/{1’:2(A−P)項と3’:2(A+P−2R)項とのうちいずれか一方の周波数成分項の振幅}と定義し、上記振幅の測定値と、次式(29)と、上記式(28)で求めたΔとから、試料3のリタデーションδを陽に求めることができる。式(29)において上段の式は1’:2(A−P)項に対して使用され、下段の式は3’:2(A+P−2R)項に対して使用される。振幅は、1’:2(A−P)項と3’:2(A+P−2R)項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式(29)の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。   With respect to the above <i ′>, ratio6 = {amplitude of one frequency component term out of 5 ′: 2 (A−PR) term and 6 ′: 2 (A + PR) term} / {1 ': 2 (A−P) term and 3 ′: 2 (A + P−2R) term, amplitude of any one of frequency component terms}, and the measured value of the amplitude and the following equation (29): From the Δ obtained by the above equation (28), the retardation δ of the sample 3 can be obtained explicitly. In equation (29), the upper equation is used for the 1 ': 2 (A-P) term, and the lower equation is used for the 3': 2 (A + P-2R) term. Since the amplitude is used to obtain Δ for both the 1 ′: 2 (A−P) term and the 3 ′: 2 (A + P−2R) term, it is necessary to measure the amplitude. Therefore, accuracy is improved by obtaining δ separately using both the upper and lower equations of Equation (29) and taking the average.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態5に記載した方法で得られた検出器6の出力の時間依存性Irev(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により測定することができる。 For the amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation, lock-in detection is performed on the time dependency I rev (t) of the output of the detector 6 obtained by the method described in the fifth embodiment, or FFT is performed. It can be measured by the method.

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。1’:2(A−P)項及び3’:2(A+P−2R)項の振幅はcos2(δ/2)に比例するので、δの小さい試料について振幅が大きくなる。つまり、δの小さい試料を評価するのに適している。 According to the evaluation method, since the optimization method is not used, it is possible to eliminate the arbitraryness of setting the objective function. Since the amplitudes of the 1 ′: 2 (A−P) term and the 3 ′: 2 (A + P−2R) term are proportional to cos 2 (δ / 2), the amplitude of the sample having a small δ increases. That is, it is suitable for evaluating a sample having a small δ.

試料3の遅相軸方向φも、実施の形態2記載の方法、つまり2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項と、5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる(式25参照)。2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項と、5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   The slow axis direction φ of the sample 3 is also the method described in the second embodiment, that is, the 2 ′: 2 (A + P) term, the 4 ′: 2 (A−P-2R) term, and the 5 ′: 2 (A−). From the phase of at least one frequency component term out of the (P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term, it can be obtained explicitly (see Equation 25). 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term, 5 ′: 2 (A−P−R) term, and 6 ′: 2 (A + P−R) term If φ (or δφ) is separately obtained and averaged from the phases of two or more frequency component terms, the accuracy is improved.

よって、試料3のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態6と同様に、測定の精度が高くなるようにδAPとδRPを設定しておくことが望ましい。 Therefore, both the retardation δ and the slow axis direction φ of the sample 3 can be obtained independently and explicitly. Therefore, since the optimization method is not used for the evaluation of the sample, the arbitraryness of the objective function setting method can be eliminated. As in the sixth embodiment, it is desirable that the accuracy of the measurement is set to the [delta] AP and [delta] RP becomes higher.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態1と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the first embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii’>1’:2(A−P)項と3’:2(A+P−2R)項との周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。 Frequency component terms used for evaluation (that is, at least one frequency component term of <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term) and < ii ′> 1 ′: the frequency of the 2 (AP) term and the frequency component term of 3 ′: 2 (A + P−2R)) are different from each other, and the frequency component term used is zero. In order to avoid this, it is necessary to select the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element. The frequency of the frequency component term used for evaluation needs to be different from the frequency of the frequency component term not used for evaluation.

ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Rotation of the frequency omega P of specific optical elements, ω A, ω R (proportional coefficient A P, A A, A R ) to derive the condition of the two frequencies omega 1 different need exists, the omega 2 On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

使用する周波数成分項は3通り({5’:2(A−P−R)項,1’:2(A−P)項,3’:2(A+P−2R)項}、{6’:2(A+P−R)項,1’:2(A−P)項,3’:2(A+P−2R)項}、{5’:2(A−P−R)項,6’:2(A+P−R)項,1’:2(A−P)項,3’:2(A+P−2R)項})しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRの条件を書き下す。 Three frequency component terms are used ({5 ′: 2 (A−P−R) term, 1 ′: 2 (A−P) term, 3 ′: 2 (A + P−2R) term}), {6 ′: 2 (A + P−R) term, 1 ′: 2 (A−P) term, 3 ′: 2 (A + P−2R) term}, {5 ′: 2 (APR) term, 6 ′: 2 ( A + P−R) term, 1 ′: 2 (A−P) term, 3 ′: 2 (A + P−2R) term}), the following are specific rotation frequencies ω P , ω A , Write down the condition of ω R.

5’:2(A−P−R)項と、1’:2(A−P)項と、3’:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(30)で与えられる。なお、式中の“&”は論理積を表す。 When using the 5 ′: 2 (APR) term, the 1 ′: 2 (AP) term, and the 3 ′: 2 (A + P-2R) term, the frequencies ω P , ω A , ω The condition of R is given by the following equation (30). Note that “&” in the expression represents a logical product.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

6’:2(A+P−R)項と、1’:2(A−P)項と、3’:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(31)で与えられる。 When using the 6 ′: 2 (A + P−R) term, the 1 ′: 2 (A−P) term, and the 3 ′: 2 (A + P−2R) term, the frequencies ω P , ω A and ω R The condition is given by the following equation (31).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項と、1’:2(A−P)項と、3’:2(A+P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(32)で与えられる。 5 ′: 2 (A−P−R) term, 6 ′: 2 (A + P−R) term, 1 ′: 2 (A−P) term and 3 ′: 2 (A + P−2R) term When used, the conditions of the frequencies ω P , ω A and ω R are given by the following equation (32).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

実施の形態1に記載したように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRは比例係数AP,AA,ARにそれぞれ比例するので、式(30)〜式(32)は比例係数AP,AA,ARの条件に読み替えることができる。 As described in the first embodiment, the rotation frequencies ω P , ω A , and ω R of the optical element are proportional to the proportional coefficients A P , A A , and A R , respectively. Can be read as conditions of proportional coefficients A P , A A , A R.

どの場合でもωP≠0,ωA≠0,ωR≠0及びωP≠ωA,ωR≠ωA,ωR≠ωPが条件となっているので、偏光子1と検光子2と位相差板4とは、それぞれ0でなくかつ互いに相異なる周波数で回転させる必要がある。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。 In any case, ω P ≠ 0, ω A ≠ 0, ω R ≠ 0 and ω P ≠ ω A , ω R ≠ ω A , ω R ≠ ω P, so that the polarizer 1 and the analyzer 2 And the phase difference plate 4 need to be rotated at frequencies different from each other, not 0. There are several other combinations that are prohibited for the rotational frequency of the optical element depending on the combination of frequency component terms used.

例えば、ωA=ωP/4,ωR=4ωP,ωP≠0は式(30)〜式(32)を満たす。ωA=ωP/n,ωR=nωP,ωP≠0の形式を一般化すると、n>{1+√(3)}〜2.73205、又はn<{−√(2)}〜−1.41421であれば、式(30)〜式(32)を満たす。 For example, ω A = ω P / 4, ω R = 4ω P , and ω P ≠ 0 satisfy Expressions (30) to (32). Generalizing the form of ω A = ω P / n, ω R = nω P , ω P ≠ 0, n> {1 + √ (3)} to 2.73205, or n <{− √ (2)} to If it is -1.41421, Formula (30)-Formula (32) are satisfy | filled.

ここで、図6に実施の形態7による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図6の例では、既述の処理61〜65(図5参照)に、処理66が追加されている。処理66では、処理64で求めた振幅を所定の関係式に当てはめて位相差板4のリタデーションΔを算出する。なお、実施の形態7に係る処理65では、上記のように、処理63,64で求められた振幅及び位相と、処理66で求められた位相差板4のリタデーションΔとを所定の関係式に当てはめて試料3のリタデーションδを算出する。   Here, FIG. 6 shows a schematic diagram outlining the processing in the evaluation method according to the seventh embodiment. In the example of FIG. 6, a process 66 is added to the above-described processes 61 to 65 (see FIG. 5). In process 66, the retardation Δ of the phase difference plate 4 is calculated by applying the amplitude obtained in process 64 to a predetermined relational expression. In the process 65 according to the seventh embodiment, as described above, the amplitude and phase obtained in the processes 63 and 64 and the retardation Δ of the phase difference plate 4 obtained in the process 66 are set in a predetermined relational expression. By applying, the retardation δ of the sample 3 is calculated.

実施の形態8.
図2に示したような単色光源5−偏光子1−試料3−位相差板4−検光子2−検出器6という配置でも、実施の形態5に記載した評価に使用する少なくとも3つの周波数成分項(すなわち、<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、<ii’>1’:2(A−P)項と2’:2(A+P)項と3’:2(A+P−2R)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちの少なくとも2つの周波数成分項)について、上記<ii’>として実施の形態4と同様に2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項とを選択することができる。
Embodiment 8 FIG.
At least three frequency components used for the evaluation described in the fifth embodiment even in the arrangement of the monochromatic light source 5-polarizer 1-sample 3-retardation plate 4-analyzer 2-detector 6 as shown in FIG. A term (i.e., <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R)) and a frequency component term of at least one of 6 ′: 2 (A + P−R) and <ii ′> 1 ′: 2 (AP) term, 2 ': 2 (A + P) term, 3': 2 (A + P-2R) term and 4 ': 2 (AP-2R) term, at least two frequency component terms ), The 2 ′: 2 (A + P) term and the 4 ′: 2 (A−P−2R) term can be selected as <ii ′> as in the fourth embodiment.

2’:2(A+P)項の振幅はI0/4・sin2(δ/2)・cos2(Δ/2)であり、4’:2(A−P−2R)項の振幅はI0/4・sin2(δ/2)・sin2(Δ/2)であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、sin2(Δ/2)/cos2(Δ/2)が求められる。測定した振幅の比をratio7={4’:2(A−P−2R)項の振幅}/{2’:2(A+P)項の振幅}とすると、次式(33)から位相差板4のリタデーションΔを陽に求めることができる。ratio7が1より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ratio7が1より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ratio7が1のときはいずれの式を使用しても構わない。 2 ': 2 amplitude (A + P) term is I 0/4 · sin 2 ( δ / 2) · cos 2 (Δ / 2), 4': 2 amplitude (A-P-2R) section I Since 0/4 · sin 2 (δ / 2) · sin 2 (Δ / 2), the amplitudes of these terms are measured to obtain a ratio of sin 2 (Δ / 2) / cos 2 (Δ / 2) is required. When the ratio of the measured amplitude is ratio7 = {4 ′: 2 (A−P−2R) term amplitude} / {2 ′: 2 (A + P) term amplitude}, the phase difference plate 4 is obtained from the following equation (33). The retardation Δ of can be obtained explicitly. When ratio 7 is larger than 1, Δ can be obtained more accurately by using the upper equation, and when ratio 7 is smaller than 1, Δ can be obtained more accurately by using the lower equation. When ratio 7 is 1, any expression may be used.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

上記<i’>に関して、ratio8={5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}/{2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅}と定義し、上記振幅の測定値と、次式(34)と、上記式(33)で求めたΔとから、試料3のリタデーションδを陽に求めることができる。式(34)において上段の式は2’:2(A+P)項に対して使用され、下段の式は4’:2(A−P−2R)項に対して使用される。振幅は、2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式(34)の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。   With respect to the above <i ′>, ratio8 = {amplitude of one of the frequency component terms of the 5 ′: 2 (A−P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term} / {2 ': 2 (A + P) term and 4': 2 (AP-2R) term amplitude of any one of the frequency component terms}, the measured value of the amplitude and the following equation (34) Then, from the Δ obtained by the above equation (33), the retardation δ of the sample 3 can be obtained explicitly. In equation (34), the upper equation is used for the 2 ': 2 (A + P) term, and the lower equation is used for the 4': 2 (AP-2R) term. Since the amplitude is used to obtain Δ for both the 2 ′: 2 (A + P) term and the 4 ′: 2 (AP-2R) term, it is necessary to measure the amplitude. Therefore, accuracy is improved by obtaining δ separately using both the upper and lower equations of Equation (34) and taking the average thereof.

Figure 0005361843
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評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態5に記載した方法で得られた検出器6の出力の時間依存性Irev(t)をロックイン検出する、あるいはFFTを施す等の方法により測定することができる。 For the amplitude and phase of the frequency component term necessary for the evaluation, lock-in detection is performed on the time dependency I rev (t) of the output of the detector 6 obtained by the method described in the fifth embodiment, or FFT is performed. It can be measured by the method.

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。   According to the evaluation method, since the optimization method is not used, it is possible to eliminate the arbitraryness of setting the objective function.

試料3の遅相軸方向φも、実施の形態2記載の方法、つまり2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項と、5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも1つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる(式25参照)。2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項と、5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項とのうちの2つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ(又はδφ)を求めて平均を取れば、確度が向上する。   The slow axis direction φ of the sample 3 is also the method described in the second embodiment, that is, the 2 ′: 2 (A + P) term, the 4 ′: 2 (A−P-2R) term, and the 5 ′: 2 (A−). From the phase of at least one frequency component term out of the (P−R) term and the 6 ′: 2 (A + P−R) term, it can be obtained explicitly (see Equation 25). 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term, 5 ′: 2 (A−P−R) term, and 6 ′: 2 (A + P−R) term If φ (or δφ) is separately obtained and averaged from the phases of two or more frequency component terms, the accuracy is improved.

以上の方法により、試料3のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態6と同様に、測定の精度が高くなるようにδAPとδRPを設定しておくことが望ましい。 By the above method, both the retardation δ and the slow axis direction φ of the sample 3 can be obtained independently and explicitly. Therefore, since the optimization method is not used for the evaluation of the sample, the arbitraryness of the objective function setting method can be eliminated. As in the sixth embodiment, it is desirable that the accuracy of the measurement is set to the [delta] AP and [delta] RP becomes higher.

上記の評価方法により、使用する位相差板4のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料3のリタデーションδと試料3の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器6に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板4のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。   By the above evaluation method, the retardation δ of the sample 3 and the slow axis direction φ of the sample 3 are evaluated regardless of the retardation Δ value of the retardation plate 4 to be used and without using the direct current component of the transmitted light intensity. it can. Therefore, even in a bright atmosphere where stray light is mixed into the detector 6, even when the retardation Δ of the phase difference plate 4 is not strictly managed, a sample having a small δ can be accurately evaluated.

使用する位相差板4のリタデーションΔも試料3のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板4や試料3のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料3の温度管理が可能であれば、試料3のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源5を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板4のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料3のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。   Since the retardation Δ of the phase difference plate 4 to be used is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3, etc., the value of Δ does not need to be known. It is sufficient to control the ambient temperature so that the retardation of the phase difference plate 4 and the sample 3 does not change during the measurement time. If the temperature control of the sample 3 is possible, the temperature dependence of the retardation δ of the sample 3 can be obtained. Since the evaluation is performed using monochromatic light, if the monochromatic light source 5 is configured to have a variable output wavelength by using, for example, a halogen lamp and a spectroscope, wavelength dependency can be obtained. The retardation Δ of the phase difference plate 4 also has wavelength dependency, but it is not a problem because it is obtained simultaneously with the retardation δ of the sample 3 and the like.

実施の形態1と同様に、sinΔの絶対値は1に近い方がよい。つまり、Δは約π/2近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板4のsinΔの絶対値が0に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。   As in the first embodiment, the absolute value of sin Δ is preferably close to 1. That is, Δ is preferably in the vicinity of about π / 2 or a value obtained by adding an integer multiple of π. However, it is only preferable, and may not be strict. It is not preferable that the absolute value of sin Δ of the phase difference plate 4 is close to zero. That is, it is not preferable to use a half-wave plate for the wavelength of monochromatic light used for measurement.

評価に使用する周波数成分項(つまり<i’>5’:2(A−P−R)項と6’:2(A+P−R)項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、<ii’>2’:2(A+P)項と4’:2(A−P−2R)項との周波数成分項)の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が0にならないように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(換言すれば比例係数AP,AA,AR)を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。 Frequency component terms used for evaluation (that is, at least one frequency component term of <i ′> 5 ′: 2 (A−P−R) term and 6 ′: 2 (A + P−R) term) and < ii '>2': the frequency of the 2 (A + P) term and the frequency component term of the 4 ': 2 (AP-2R) term) are different from each other, and the frequency of the frequency component term used is zero. In order to avoid this, it is necessary to select the rotation frequencies ω P , ω A , ω R (in other words, proportional coefficients A P , A A , A R ) of the optical element. The frequency of the frequency component term used for evaluation needs to be different from the frequency of the frequency component term not used for evaluation.

ここで、2つの周波数ω1,ω2が異なるとはω1≠±ω2が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωR(比例係数AP,AA,AR)の条件を導出するには、異なる必要がある2つの周波数ω1,ω2に対し、ω1=±ω2となる条件を、異なる必要がある2つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。 Here, the fact that the two frequencies ω 1 and ω 2 are different means that ω 1 ≠ ± ω 2 holds. Rotation of the frequency omega P of specific optical elements, ω A, ω R (proportional coefficient A P, A A, A R ) to derive the condition of the two frequencies omega 1 different need exists, the omega 2 On the other hand, the condition of ω 1 = ± ω 2 may be obtained for all combinations of two frequencies that need to be different, and all negation of the obtained condition may be combined by logical product.

使用する周波数成分項は3通り({5’:2(A−P−R)項,2’:2(A+P)項,4’:2(A−P−2R)項}、{6’:2(A+P−R)項,2’:2(A+P)項,4’:2(A−P−2R)項}、{5’:2(A−P−R)項,6’:2(A+P−R)項,2’:2(A+P)項,4’:2(A−P−2R)項})しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRの条件を書き下す。 Three frequency component terms are used ({5 ′: 2 (A−P−R) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term}), {6 ′: 2 (A + P−R) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term}, {5 ′: 2 (A−P−R) term, 6 ′: 2 ( A + P−R) term, 2 ′: 2 (A + P) term, 4 ′: 2 (A−P−2R) term}), and the following are specific rotation frequencies ω P , ω A , Write down the condition of ω R.

5’:2(A−P−R)項と、2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(35)で与えられる。なお、式中の“&”は論理積を表す。 When using the 5 ′: 2 (A−P−R) term, the 2 ′: 2 (A + P) term, and the 4 ′: 2 (A−P−2R) term, the frequencies ω P , ω A , ω The condition of R is given by the following equation (35). Note that “&” in the expression represents a logical product.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

6’:2(A+P−R)項と、2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(36)で与えられる。 When using the 6 ′: 2 (A + P−R) term, the 2 ′: 2 (A + P) term, and the 4 ′: 2 (A−P−2R) term, the frequencies ω P , ω A and ω R The condition is given by the following equation (36).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

5’:2(A−P−R)項と、6’:2(A+P−R)項と、2’:2(A+P)項と、4’:2(A−P−2R)項とを使用する場合、周波数ωP,ωA,ωRの条件は次式(37)で与えられる。 5 ′: 2 (A−P−R) term, 6 ′: 2 (A + P−R) term, 2 ′: 2 (A + P) term and 4 ′: 2 (A−P−2R) term When used, the conditions of the frequencies ω P , ω A and ω R are given by the following equation (37).

Figure 0005361843
Figure 0005361843

実施の形態1に記載したように、光学素子の回転の周波数ωP,ωA,ωRは比例係数AP,AA,ARにそれぞれ比例するので、式(35)〜式(37)は比例係数AP,AA,ARの条件に読み替えることができる。 As described in the first embodiment, the rotation frequencies ω P , ω A , and ω R of the optical element are proportional to the proportional coefficients A P , A A , and A R , respectively. Can be read as conditions of proportional coefficients A P , A A , A R.

どの場合でもωP≠0,ωA≠0,ωR≠0が条件となっているので、偏光子1と検光子2と位相差板4とを全て回転させる必要がある。ωR≠ωAが条件となっているので検光子2と位相差板4は異なる周波数で回転させる必要がある。さらに、−ωP≠ωA,−ωR≠ωPが条件となっているので検光子2と位相差板4は偏光子1と同じ絶対値の周波数で逆向きに回転させることは禁止される。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。 In any case, since ω P ≠ 0, ω A ≠ 0, and ω R ≠ 0 are the conditions, it is necessary to rotate all of the polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4. Since ω R ≠ ω A is a condition, the analyzer 2 and the phase difference plate 4 need to be rotated at different frequencies. Further, since −ω P ≠ ω A and −ω R ≠ ω P are the conditions, it is prohibited to rotate the analyzer 2 and the phase difference plate 4 in the opposite directions at the same absolute frequency as the polarizer 1. The There are several other combinations that are prohibited for the rotational frequency of the optical element depending on the combination of frequency component terms used.

例えば、ωA=ωP/4,ωR=4ωP,ωP≠0は式(35)〜式(37)を満たす。ωA=ωP/n,ωR=nωP,ωP≠0の形式を一般化すると、n>{1+√(3)}〜2.73205、又はn<{−√(2)}〜−1.41421であれば、式(35)〜式(37)を満たす。 For example, ω A = ω P / 4, ω R = 4ω P , and ω P ≠ 0 satisfy Expressions (35) to (37). Generalizing the form of ω A = ω P / n, ω R = nω P , ω P ≠ 0, n> {1 + √ (3)} to 2.73205, or n <{− √ (2)} to If it is -1.41421, Formula (35)-Formula (37) are satisfy | filled.

なお、実施の形態8による上記評価方法での処理は、実施の形態7と同様に、図6で以て概説される。   The processing in the above evaluation method according to the eighth embodiment is outlined in FIG. 6 as in the seventh embodiment.

実施の形態9.
図7に図1の評価系に対応した評価装置21を概説する模式図を示す。図7に例示の評価装置21において、単色光源5と、偏光子1と、位相差板4と、検光子2と、検出器6とは既述のように配置されている。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram outlining the evaluation device 21 corresponding to the evaluation system of FIG. In the evaluation apparatus 21 illustrated in FIG. 7, the monochromatic light source 5, the polarizer 1, the phase difference plate 4, the analyzer 2, and the detector 6 are arranged as described above.

すなわち、単色光源5からの出射光の光路上に当該出射光を(より具体的には光源5から出射され偏光子1と位相差板4と試料3と検光子2とを通過した光を)検出可能な態勢で検出器6が配置されている。偏光子1は上記光路上において光源5と検出器6との間に配置されている。検光子2は上記光路上において偏光子1と検出器6との間に配置されている。位相差板4は上記光路上において偏光子1と検光子2との間に配置されている。   That is, the emitted light is transmitted onto the optical path of the emitted light from the monochromatic light source 5 (more specifically, the light emitted from the light source 5 and passed through the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2). The detector 6 is arranged in a detectable state. The polarizer 1 is disposed between the light source 5 and the detector 6 on the optical path. The analyzer 2 is disposed between the polarizer 1 and the detector 6 on the optical path. The phase difference plate 4 is disposed between the polarizer 1 and the analyzer 2 on the optical path.

単色光源5は、単色光を発する光源である。当該単色光の波長は、厳密に単一の波長である必要はなく、位相差板4や試料3のリタデーションの波長依存性が無視できる程度の波長幅を有していてもよい。単色光源5としては、レーザーを用いることができ、ほぼ単色に近い光が得られる。ハロゲンランプ等のある程度の波長域で発光する光源と、分光器や干渉フィルタ等の波長選択性を持つ光学機器や光学素子とを組合わせても良い。かかる例によれば数nm程度の波長幅の光が得られる。偏光解消板を併用すると光源5からの出射光に偏光成分が混入していても、自然光が得られる。   The monochromatic light source 5 is a light source that emits monochromatic light. The wavelength of the monochromatic light does not need to be strictly a single wavelength, and may have a wavelength width such that the wavelength dependency of retardation of the phase difference plate 4 or the sample 3 can be ignored. As the monochromatic light source 5, a laser can be used, and light close to monochromatic light can be obtained. A light source that emits light in a certain wavelength region such as a halogen lamp may be combined with an optical device or optical element having wavelength selectivity such as a spectroscope or an interference filter. According to such an example, light having a wavelength width of about several nm can be obtained. When a depolarization plate is used in combination, natural light can be obtained even if a polarization component is mixed in the light emitted from the light source 5.

偏光子1と検光子2は、入射光から透過軸方向の直線偏光取り出す光学素子である。10000:1程度以上の消光比は容易に入手できる。偏光子1と検光子2として、グラントムソンプリズム等の偏光プリズムを用いることができる。偏光フィルタのような板状の偏光板を用いても良い。   The polarizer 1 and the analyzer 2 are optical elements that extract linearly polarized light in the transmission axis direction from incident light. An extinction ratio of about 10,000: 1 or more is readily available. A polarizing prism such as a Glan-Thompson prism can be used as the polarizer 1 and the analyzer 2. A plate-like polarizing plate such as a polarizing filter may be used.

位相差板4は、垂直入射する光に対してリタデーションに等しい位相差を与える素子である。より広く定義すると、入射する光に対して一定の位相差を与える素子である。本評価方法及び本評価装置では、一定の位相差は既知である必要はないが、実施の形態1等に記載のように、評価に使用する単色光の波長のおおよそ1/4波長の位相差(波長単位)を与える位相差板4が好ましい。位相差板4には、水晶波長板を用いることができる。延伸樹脂フィルムを用いても良い。   The phase difference plate 4 is an element that gives a phase difference equal to retardation to vertically incident light. More broadly defined, it is an element that gives a constant phase difference to incident light. In this evaluation method and this evaluation apparatus, the constant phase difference does not need to be known, but as described in Embodiment 1 or the like, the phase difference is approximately ¼ wavelength of the wavelength of the monochromatic light used for the evaluation. The retardation plate 4 giving (wavelength unit) is preferable. A quartz wave plate can be used for the phase difference plate 4. A stretched resin film may be used.

偏光子1と検光子2と位相差板4は上記光路に直交するように配置されている。また、実施の形態1でも述べたように、これらの光学素子1,2,4はそれぞれの主面の法線方向に平行な方向を(換言すれば上記光路に平行な方向を)回転軸方向として回転可能に配置されている。光学素子1,2,4の回転は例えば手動で行うことも可能であるが、図7の例では光学素子1,2,4に回転機構11,12,14がそれぞれ設けられている。   The polarizer 1, the analyzer 2, and the phase difference plate 4 are arranged so as to be orthogonal to the optical path. Further, as described in the first embodiment, these optical elements 1, 2, and 4 have a direction parallel to the normal direction of each main surface (in other words, a direction parallel to the optical path) and a rotation axis direction. It is arranged so as to be rotatable. The optical elements 1, 2, and 4 can be rotated manually, for example. In the example of FIG. 7, the optical elements 1, 2, and 4 are provided with rotating mechanisms 11, 12, and 14, respectively.

回転機構11,12,14は、回転の周波数と、特定の時刻における回転対象の角度とを少なくとも知るための機構を有している。例えばステッピングモータ等の回転モータを使用した回転機構を用いることができる。回転角度を読み出すための装置(例えばエンコーダー等の装置)が付随していると好ましい。回転前の回転対象の角度を求めてから、回転の周波数を利用して回転角度を求めても良い。   The rotation mechanisms 11, 12, and 14 have a mechanism for at least knowing the frequency of rotation and the angle of the object to be rotated at a specific time. For example, a rotation mechanism using a rotation motor such as a stepping motor can be used. A device for reading the rotation angle (for example, a device such as an encoder) is preferably attached. After obtaining the angle of the rotation target before the rotation, the rotation angle may be obtained using the rotation frequency.

検出器6は、当該検出器6に入射してくる光の強度を、その強度に依存した大きさを持つ出力信号に変換する素子である。検出器6には、入射光強度に対して線形に応答する出力が得られる検出器(例えば光電子増倍管やフォトダイオード等)を用いることができる。入射光強度に対する検量線が既知であれば、線形応答性は厳密でなくもよく、入射光強度に対して単調に増加(又は減少)するような応答をする検出器でも構わない。本評価方法及び本評価装置は迷光や、熱雑音等の低周波ノイズや、ショットノイズが存在しても使用できるため、迷光の遮光や検出器の冷却のための機構は必須ではない。検出器6に電源等の付属機器が必要であれば、それらを使用する。   The detector 6 is an element that converts the intensity of light incident on the detector 6 into an output signal having a magnitude depending on the intensity. As the detector 6, a detector (for example, a photomultiplier tube, a photodiode, or the like) that can obtain an output that linearly responds to incident light intensity can be used. If the calibration curve for the incident light intensity is known, the linear response may not be exact, and a detector that responds monotonously (or decreases) to the incident light intensity may be used. Since this evaluation method and this evaluation apparatus can be used even in the presence of stray light, low-frequency noise such as thermal noise, and shot noise, a mechanism for blocking stray light and cooling the detector is not essential. If accessory devices such as a power source are necessary for the detector 6, they are used.

評価装置21は更に、試料3を支持するための試料支持具13を有している。支持具13は、その形状等は特に限定されないが、試料3を上記光路に直交するように支持可能に構成されている。図1の評価系に対応する図7の評価装置21では支持具13は試料3が上記光路上で位相差板4と検光子2との間に支持されるように構成されているが、図2の評価系に対応する図8の評価装置22のように上記光路上で偏光子1と位相差板4との間に試料3が支持されるように支持具13を構成しても構わない。あるいは、支持具13を、位相差板4と検光子2との間の位置と、偏光子1と位相差板4との間の位置との両方に試料3を配置可能に構成し、評価時にいずれか一方の位置を選択的に使用するようにしても構わない。   The evaluation device 21 further includes a sample support 13 for supporting the sample 3. Although the shape of the support 13 is not particularly limited, the support 13 is configured to be able to support the sample 3 so as to be orthogonal to the optical path. In the evaluation apparatus 21 in FIG. 7 corresponding to the evaluation system in FIG. 1, the support 13 is configured such that the sample 3 is supported between the phase difference plate 4 and the analyzer 2 on the optical path. The support 13 may be configured such that the sample 3 is supported between the polarizer 1 and the phase difference plate 4 on the optical path as in the evaluation apparatus 22 of FIG. 8 corresponding to the evaluation system 2. . Alternatively, the support 13 is configured such that the sample 3 can be disposed at both the position between the phase difference plate 4 and the analyzer 2 and the position between the polarizer 1 and the phase difference plate 4. Either one of the positions may be selectively used.

上記のように偏光子1と、位相差板4と、試料3と、検光子2とは、単色光源5からの出射光が垂直に入射するように、かつ、互いに主面が平行になるように配置される。単色光源5としてレーザー等の指向性の高い光を出射する光源を用いる場合、その出射光が偏光子1の表面に垂直に入射するように光源5が配置される。光源5からの出射光をミラー等で誘導して、光路を形成しても構わない。また、レーザー等の指向性の高い光を出射する光源の代わりに、単色光源5と検出器6との間隔より十分小さい開口を持つ絞りを、検出器6の手前に置いても良い。あるいは、平凸レンズやコリメータを用いて、単色光源5からの出射光に指向性を持たせても良い。   As described above, the polarizer 1, the phase difference plate 4, the sample 3, and the analyzer 2 are arranged so that the emitted light from the monochromatic light source 5 enters perpendicularly and the principal surfaces are parallel to each other. Placed in. When a light source that emits highly directional light, such as a laser, is used as the monochromatic light source 5, the light source 5 is arranged so that the emitted light is perpendicularly incident on the surface of the polarizer 1. Light emitted from the light source 5 may be guided by a mirror or the like to form an optical path. Further, instead of a light source that emits highly directional light such as a laser, an aperture having an opening sufficiently smaller than the distance between the monochromatic light source 5 and the detector 6 may be placed in front of the detector 6. Or you may give directivity to the emitted light from the monochromatic light source 5 using a plano-convex lens and a collimator.

評価装置21は更に、処理手段19を有している。処理手段19は、評価装置21における各種処理(演算、制御等)を行い、あるいは各種処理に対応した各種手段として機能する。処理手段19によって実現される各種機能は、ソフトウェア(換言すればマイクロコンピュータによるプログラム処理)によって提供されてもよいし、ハードウェアによって提供してもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの組合わせによって提供されてもよい。   The evaluation device 21 further has a processing means 19. The processing means 19 performs various processes (calculation, control, etc.) in the evaluation device 21 or functions as various means corresponding to the various processes. Various functions realized by the processing means 19 may be provided by software (in other words, program processing by a microcomputer), may be provided by hardware, or provided by a combination of software and hardware. May be.

処理手段19は、例えば、検出器6の出力を受ける受信手段(A/Dコンバータ等)、受信手段で生成される信号を実施の形態1〜8の方法で解析する解析手段、偏光子1と検光子2と位相差板4との回転を制御する回転制御手段等を含んで構成される。なお、例えば解析手段と回転制御手段とはマイクロコンピュータによって兼務させることが可能である。   The processing unit 19 includes, for example, a receiving unit (A / D converter or the like) that receives the output of the detector 6, an analyzing unit that analyzes a signal generated by the receiving unit by the method of Embodiments 1 to 8, and the polarizer 1. A rotation control means for controlling the rotation of the analyzer 2 and the phase difference plate 4 is included. For example, the analysis means and the rotation control means can be combined with a microcomputer.

なお、支持具13には試料3を設置する方向を示すガイド等があると好ましい。また、支持具13は偏光子1等と同様に回転機構を有すると好ましい。   The support 13 preferably has a guide or the like indicating the direction in which the sample 3 is installed. Moreover, it is preferable that the support 13 has a rotation mechanism like the polarizer 1 and the like.

評価装置21,22は、実施の形態1〜8の解析を行うことによって、上記各種効果を奏する。   The evaluation devices 21 and 22 exhibit the above various effects by performing the analysis of the first to eighth embodiments.

なお、評価装置21,22の例示に限定されるものではなく、要求される機能を実現できる素子、装置等を採用可能である。   In addition, it is not limited to the illustration of the evaluation apparatuses 21 and 22, The element, apparatus, etc. which can implement | achieve the required function are employable.

実施の形態10.
本実施の形態10では、評価のシミュレーション結果を説明する。光学素子の配置として、単色光源5−偏光子1−位相差板4−試料3−検光子2−検出器6という配置を用いた(図1参照)。評価方法は実施の形態3に記載した方法を用いた。評価は、以下の手順ST1〜ST11を用いて行った。
Embodiment 10 FIG.
In the tenth embodiment, a simulation result of evaluation will be described. As an arrangement of the optical elements, an arrangement of a monochromatic light source 5-a polarizer 1-a phase difference plate 4-a sample 3-an analyzer 2-a detector 6 was used (see FIG. 1). The evaluation method used was the method described in the third embodiment. Evaluation was performed using the following procedures ST1 to ST11.

<手順ST1>
各種パラメータ値を設定する。
測定波長λ=546nm、
試料3の遅相軸方向φ=φ0+δφ、測定者の想定している方向φ0=90°(=6.283rad)、φ0からのズレδφ=0.856°(=0.01494rad)、位相差δ=0.457nm(=0.00526rad)、
偏光子1の周波数ωP=2Hz(=12.57rad・s-1)、
位相差板4の初期位相δRP=-22.5°(=-0.3927rad)、位相差Δ=140nm(=2πΔ/λ=1.611rad)、周波数ωR=8Hz(=50.27rad・s-1)、
検光子2の初期位相δAP=90°(=6.283rad)、角速度ωA=0.5Hz(=1.571rad)、
検出器6の出力係数I0=1、
データ取り込み時間8s、取り込み点の数N+1=4096pts、取り込み間隔ΔT=1.953mS。
<Procedure ST1>
Set various parameter values.
Measurement wavelength λ = 546 nm,
Sample 3 slow axis direction φ = φ 0 + δφ, direction assumed by the operator φ 0 = 90 ° (= 6.283 rad), deviation from φ 0 δφ = 0.856 ° (= 0.01494 rad), phase difference δ = 0.457nm (= 0.00526rad),
Polarizer 1 frequency ω P = 2 Hz (= 12.57 rad · s −1 ),
Initial phase δ RP = −22.5 ° (= −0.3927 rad) of phase difference plate 4, phase difference Δ = 140 nm (= 2πΔ / λ = 1.611 rad), frequency ω R = 8 Hz (= 50.27 rad · s −1 ),
Initial phase of analyzer 2 δ AP = 90 ° (= 6.283 rad), angular velocity ω A = 0.5 Hz (= 1.571 rad),
Detector 6 output coefficient I 0 = 1,
Data capture time 8 s, number of capture points N + 1 = 4096 pts, capture interval ΔT = 1.93 mS.

<手順ST2>
i=0とする。
<Procedure ST2>
i = 0.

<手順ST3>
設定値を用いて時刻ti=iΔTでの透過光強度のIi cal=I(ti)を、式(8)を用いて計算する。
<Procedure ST3>
Using the set value, I i cal = I (t i ) of transmitted light intensity at time t i = iΔT is calculated using equation (8).

<手順ST4>
iを1増加させてi>Nとなるまで上記手順ST3を繰り返し、N+1個のIi calからなる計算出力列{Ii cal}を得る。
<Procedure ST4>
i 1 increases by until i> N Repeat steps ST3, obtain a calculation output sequence consisting of (N + 1) I i cal {I i cal} .

<手順ST5>
{Ii cal}に標準偏差0.1%の正規雑音と、I0の2%に標準偏差0.1%の正規雑音を加えた迷光の模擬成分とを加え、検出器6からの出力列{Ii}のシミュレーション値を得る。
<Procedure ST5>
A normal noise with a standard deviation of 0.1% is added to {I i cal } and a simulated component of stray light obtained by adding a normal noise with a standard deviation of 0.1% to 2% of I 0 , and an output sequence from the detector 6 Obtain the simulation value of {I i }.

<手順ST6>
得られた{Ii}に基数2のFFTを施し、各周波数成分項のsin成分(asin)とcos成分(acos)を求め、位相(tan-1(asin/acos))と振幅((asin2+acos21/2)を計算する。
<Procedure ST6>
The obtained {I i } is subjected to a radix-2 FFT to obtain a sin component (asin) and a cos component (acos) of each frequency component term, and a phase (tan −1 (asin / acos)) and amplitude ((asin 2 + acos 2 ) 1/2 ).

<手順ST7>
5:2(A−P+R)項及び6:2(A+P−R)項のそれぞれの位相から試料3の遅相軸方向φを求め、想定方向φ0を差し引いてズレδφを求める。そして、両ズレδφの平均値δφaveを求める。
<Procedure ST7>
The slow axis direction φ of the sample 3 is obtained from the phases of the 5: 2 (A−P + R) term and the 6: 2 (A + P−R) term, and the deviation δφ is obtained by subtracting the assumed direction φ 0 . Then, an average value δφ ave of both deviations δφ is obtained.

<手順ST8>
1:2(A−P)項及び3:2(A+P−2R)項の振幅から位相差板4のリタデーションΔを求める。
<Procedure ST8>
Retardation (DELTA) of the phase difference plate 4 is calculated | required from the amplitude of 1: 2 (AP) term and 3: 2 (A + P-2R) term.

<手順ST9>
5:2(A−P+R)項の振幅と6:2(A+P−R)項の振幅のうちの1つと、1:2(A−P)項の振幅と3:2(A+P−2R)項の振幅のうちの1つとによる全ての組合わせ(4通り)のそれぞれについて、試料3のリタデーションδを求める。そして、それらの平均値δaveを求める。
<Procedure ST9>
One of the 5: 2 (A-P + R) term amplitude and the 6: 2 (A + P-R) term amplitude, 1: 2 (A-P) term amplitude and the 3: 2 (A + P-2R) term The retardation δ of the sample 3 is obtained for each of all the combinations (4 types) based on one of the amplitudes. Then, an average value δ ave thereof is obtained.

<手順ST10>
上記手順ST2〜ST9を同一の設定値で10回繰り返す。
<Procedure ST10>
The above steps ST2 to ST9 are repeated 10 times with the same set value.

ここで正規雑音とは、その強度の確率分布が正規分布である雑音であって、その平均は0、標準偏差は上記手順ST5に示した値である。   Here, the normal noise is noise whose probability distribution of intensity is normal distribution, the average is 0, and the standard deviation is the value shown in the procedure ST5.

図9に、出力列{Ii}のシミュレーション値を例示する。また、図10及び図11に、図9の出力列{Ii}に基数2のFFTを施して得られたcos成分及びsin成分をそれぞれ示す。また、図10及び図11の拡大図を図12及び図13にそれぞれ示す。5:2(A−P+R)項の周波数である13Hzと、6:2(A+P−R)項の周波数である11Hzと、1:2(A−P)項の周波数である3Hzと、3:2(A+P−2R)項の周波数である27Hzとに信号が得られている。 FIG. 9 illustrates simulation values of the output sequence {I i }. FIGS. 10 and 11 show a cosine component and a sin component, respectively, obtained by performing radix-2 FFT on the output sequence {I i } in FIG. 9. Further, enlarged views of FIGS. 10 and 11 are shown in FIGS. 12 and 13, respectively. 5: 2 (A-P + R) term frequency 13 Hz, 6: 2 (A + P-R) term frequency 11 Hz, 1: 2 (A-P) term frequency 3 Hz, 3: The signal is obtained at 27 Hz which is the frequency of the 2 (A + P-2R) term.

表1に、上記手順ST2〜ST9で得られるδφave,δave,Δの組を、上記手順ST10で10回繰り返して10組取得し、その10組での平均値と標準偏差を示す。 Table 1 shows 10 sets of δφ ave , δ ave , Δ obtained in the above steps ST2 to ST9 repeated 10 times in the above step ST10, and shows the average value and standard deviation in the 10 sets.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

<比較例>
比較例として、以下の手順ST21〜ST31を用い、特許文献4に開示されているPEMを用いた位相変調法のシミュレーションを行った。光学素子の配置として、単色光源−偏光子−PEM−試料−検光子−検出器という配置を用いた。試料と測定波長と雑音のシミュレーション設定値は、上記の実施の形態10に係る値と同じに設定した。
<Comparative example>
As a comparative example, the following procedures ST21 to ST31 were used, and a phase modulation method simulation using a PEM disclosed in Patent Document 4 was performed. As the arrangement of the optical elements, the arrangement of monochromatic light source-polarizer-PEM-sample-analyzer-detector was used. The simulation set values for the sample, measurement wavelength, and noise were set to be the same as the values according to the tenth embodiment.

<手順ST21>
各種パラメータ値を設定する。
測定波長λ=546nm、
試料の遅相軸方向φ=φ0+δφ、測定者の想定している方向φ0=90°(=6.283rad)、φ0からのズレδφ=0.856°(=0.01494rad)、位相差δ=0.457nm(=0.00526rad)、
PEMの周波数f=50kHz、遅相軸方向0°、透過光に与える位相差の振幅Δ0=137.8°(2.40483rad、0次の第1種Bessel関数の零点J0(Δ0)=0)、
偏光子の透過軸方向45°、
検出器の出力係数I0=1、
データ取り込み時間2.56ms、取り込み点の数N+1=4096pts、取り込み間隔ΔT=0.625μs。
<Procedure ST21>
Set various parameter values.
Measurement wavelength λ = 546 nm,
Sample slow axis direction φ = φ 0 + δφ, direction assumed by the operator φ 0 = 90 ° (= 6.283 rad), deviation from φ 0 δφ = 0.856 ° (= 0.01494 rad), phase difference δ = 0.457nm (= 0.00526rad),
PEM frequency f = 50 kHz, slow axis direction 0 °, amplitude of phase difference given to transmitted light Δ 0 = 137.8 ° (2.40483 rad, zeroth-order first kind Bessel function zero J 00 ) = 0) ,
Polarizer transmission axis direction 45 °,
Detector output coefficient I 0 = 1,
Data acquisition time 2.56 ms, number of acquisition points N + 1 = 4096 pts, acquisition interval ΔT = 0.625 μs.

<手順ST22>
i=0とする。
<Procedure ST22>
i = 0.

<手順ST23>
検光子の透過軸方向φAを0°として、設定値を用いて時刻ti=iΔTでの透過光強度のI0,i cal=IPEM(ti,0°)を、式(38)により計算する。
<Procedure ST23>
The transmission axis direction φ A of the analyzer is set to 0 °, and the transmitted light intensity I 0, i cal = I PEM (t i , 0 °) at time t i = iΔT using the set value is expressed by equation (38) Calculate with

Figure 0005361843
Figure 0005361843

<手順ST24>
検光子の透過軸方向φAを−45°として、設定値を用いて時刻ti=iΔTでの透過光強度のI45,i cal=IPEM(ti,45°)を、式(38)により計算する。
<Procedure ST24>
With the transmission axis direction φ A of the analyzer being −45 °, using the set value, the transmitted light intensity I 45, i cal = I PEM (t i , 45 °) at time t i = iΔT is expressed by the equation (38 )

<手順ST25>
iを1増加させてi>Nとなるまで上記手順ST23,ST24を繰り返し、N+1個のI0,I calからなる計算出力列{I0,I cal}と、N+1個のI45,I calからなる計算出力列{I45,I cal}とを得る。
<Procedure ST25>
i 1 increases with i> N to become until Repeat steps ST23, ST24, and (N + 1) I 0, calculated output sequence consisting of I cal {I 0, I cal }, N + 1 pieces of I 45, I cal A calculation output sequence {I 45, I cal } consisting of is obtained.

<手順ST26>
{I0,I cal}と{I45,I cal}のそれぞれに標準偏差0.1%の正規雑音と、I0の2%に標準偏差0.1%の正規雑音を加えた迷光の模擬成分とを加え、検出器からの出力列{I0,I},{I45,I}のシミュレーション値を得る。
<Procedure ST26>
Simulating stray light by adding normal noise with a standard deviation of 0.1% to each of {I 0, I cal } and {I 45, I cal }, and normal noise with a standard deviation of 0.1% added to 2% of I 0 The simulation value of the output sequence {I 0, I }, {I 45, I } from the detector is obtained by adding the components.

<手順ST27>
得られた{I0,I}に基数2のFFTを施し、直流項の大きさaDC0と、周波数fの周波数成分項のsin成分の振幅asin0を計算し、比ratio0=asin0/aDC0を得る。
<Procedure ST27>
The obtained {I 0, I } is subjected to radix-2 FFT to calculate the magnitude of the direct current term aDC0 and the amplitude asin0 of the sin component of the frequency component of frequency f to obtain the ratio ratio0 = asin0 / aDC0.

<手順ST28>
得られた{I45,I}に基数2のFFTを施し、直流項の大きさaDC45と、周波数fの周波数成分項のsin成分の振幅asin45を計算し、比ratio45=asin45/aDC45を得る。
<Procedure ST28>
The obtained {I 45, I } is subjected to radix-2 FFT to calculate the magnitude aDC45 of the DC term and the amplitude asin45 of the sine component of the frequency component of the frequency f to obtain the ratio ratio45 = asin45 / aDC45.

<手順ST29>
φ=1/2・tan-1(ratio0/ratio45)によりφを計算し、δφ=φ−φ0からδφを得る。
<Procedure ST29>
φ = 1/2 · tan a phi calculated by -1 (ratio0 / ratio45), obtaining .delta..phi from δφ = φ-φ 0.

<手順ST30>
δ=sin-1((ratio02/ratio4521/2/2/J1(Δ0))によりδを得る。なお、Jn(x)はn次の第1種Bessel関数である。
<Procedure ST30>
δ is obtained by δ = sin −1 ((ratio 0 2 / ratio 45 2 ) 1/2 / J 10 )). J n (x) is an nth-order first-type Bessel function.

<手順ST31>
上記手順ST22〜ST30を同一の設定値で10回繰り返す。
<Procedure ST31>
The above steps ST22 to ST30 are repeated 10 times with the same set value.

図14及び図15に、出力列{I0,i},{I45,i}のシミュレーション値をそれぞれ例示する。また、図16及び図17に、図14の{I0,i}及び図15の{I45,i}に基数2のFFTを施して得られたsin成分をそれぞれ示す。f=50kHz=50000Hzに信号が見られる。 FIG. 14 and FIG. 15 illustrate simulation values of the output sequences {I 0, i } and {I 45, i }, respectively. FIGS. 16 and 17 show sin components obtained by performing radix-2 FFT on {I 0, i } in FIG. 14 and {I 45, i } in FIG. 15, respectively. A signal is seen at f = 50 kHz = 50000 Hz.

表2に、上記手順ST22〜ST30で得られるδφ,δの組を、上記手順ST31で10回繰り返して10組取得し、その10組での平均値と標準偏差を示す。   Table 2 shows 10 sets of δφ and δ obtained in the above steps ST22 to ST30 by repeating 10 times in the above step ST31, and shows the average value and standard deviation in the 10 sets.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

表1と表2の第4行の「(平均値−設定値)/設定値」は、各評価方法で得られた評価結果が設定値をどれだけ再現できているかを示す。実施の形態10による評価方法(表1)のδaveの−0.003%に対して、位相変調法(表2)のδの−7.58%は大きく、位相変調法では設定値が再現できていない可能性がある。明確にするため、「設定値0.457nmと平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、t検定を行った。表3に、得られたP値を示す。P値とは、帰無仮説が正しいと仮定したときに、検定にかけるデータが得られる確率を表す。有意水準をαとした時にP<αであれば帰無仮説は棄却され、1−αの有意水準で帰無仮説は正しくないと結論できる。 “(Average value−set value) / set value” in the fourth row of Tables 1 and 2 indicates how much the set value can be reproduced by the evaluation result obtained by each evaluation method. The -7.58% of δ of the phase modulation method (Table 2) is larger than -0.003% of δ ave of the evaluation method (Table 1) according to the tenth embodiment, and the set value is reproduced by the phase modulation method. It may not be possible. For the sake of clarity, a t-test was performed with a null hypothesis that “the average value is equal to the set value 0.457 nm”. Table 3 shows the obtained P values. The P value represents the probability that data to be tested is obtained when the null hypothesis is assumed to be correct. If P <α when the significance level is α, the null hypothesis is rejected, and it can be concluded that the null hypothesis is not correct at the 1-α significance level.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

表3をみると、位相変調法の結果は0.01に比べて十分小さい。これは、99%以上の有意水準で「設定値と平均値が等しい」という帰無仮説が、位相変調法の結果については正しくないと結論できることを示している。実施の形態10による評価方法のP値は、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である0.05や0.01に比べて十分大きい。これにより帰無仮説が棄却できないと結論できる。   Looking at Table 3, the result of the phase modulation method is sufficiently smaller than 0.01. This indicates that the null hypothesis that “the set value and the average value are equal” at a significance level of 99% or more can be concluded that the result of the phase modulation method is not correct. The P value of the evaluation method according to the tenth embodiment is sufficiently larger than 0.05 and 0.01, which are values of the significance level α that are usually used for rejecting the null hypothesis. This concludes that the null hypothesis cannot be rejected.

この違いの原因は、実施の形態10による評価方法が直流項を使用しないのに対し、位相変調法では手順ST27,ST28で直流項の大きさとの比を取る必要があることに拠る。直流項は迷光や熱雑音といった低周波ノイズの影響を受けやすい。さらに、PEMを試用する位相変調法の場合、PEMにより透過光に与える位相差の振幅Δ0の温度依存性が大きい。比較例では、正確に0次の第1種Bessel関数の零点(J0(Δ0)=0)としたが、これが変化すると透過光強度IPEMの直流項の2項目(式(38)の右辺の第2項)が0でなくなるので、さらに測定に影響を与える。よって、直流項を使用しない実施の形態10による評価方法によれば、高い確度を得ることができる。 The cause of this difference is that the evaluation method according to the tenth embodiment does not use a DC term, whereas the phase modulation method needs to take a ratio with the size of the DC term in steps ST27 and ST28. The DC term is susceptible to low frequency noise such as stray light and thermal noise. Furthermore, in the case of the phase modulation method using the PEM as a trial, the temperature dependence of the amplitude Δ 0 of the phase difference given to the transmitted light by the PEM is large. In the comparative example, the zero point (J 00 ) = 0) of the first-order Bessel function of the 0th order is accurately set, but if this changes, two items of the direct current term of the transmitted light intensity I PEM (Equation (38) Since the second term on the right side is not 0, the measurement is further affected. Therefore, according to the evaluation method according to the tenth embodiment that does not use a DC term, high accuracy can be obtained.

実施の形態10による評価方法(表1)のδφaveの10回平均値0.772°と、位相変調法(表2)のδφの10回平均値0.820°に対しても、「設定値0.856°と平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、t検定を行った。表4に、得られたP値を示す。 10 times the average value 0.772 ° of .delta..phi ave methods evaluation according to a tenth embodiment (Table 1), even for 10 times average 0.820 ° of .delta..phi phase modulation method (Table 2), "Setting The null hypothesis that the value is equal to the value 0.856 ° was made, and t-test was performed. Table 4 shows the obtained P values.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

表4によれば、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である0.05や0.01に比べて十分大きく、帰無仮説が棄却できないと結論できる。また、「実施の形態10による評価方法と位相変調法とで得られた10回平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、t検定を行ったところ、P=0.379が得られた。これも、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である0.05や0.01に比べて十分大きい。つまり、実施の形態10による評価方法も位相変調法も同じように、設定値を再現していると結論できる。   According to Table 4, it can be concluded that the null hypothesis cannot be rejected because it is sufficiently larger than 0.05 and 0.01 which are the values of the significance level α normally used for rejecting the null hypothesis. Further, a null hypothesis that “the 10-time average values obtained by the evaluation method according to the tenth embodiment and the phase modulation method are equal” was established, and t-test was performed. As a result, P = 0.379 was obtained. . This is also sufficiently larger than 0.05 and 0.01, which are values of the significance level α normally used for rejecting the null hypothesis. That is, it can be concluded that the set values are reproduced in the same manner as in the evaluation method according to the tenth embodiment and the phase modulation method.

図16を見ると位相変調法の方が雑音の影響が大きいように見える。φの設定値が90°に近いため、位相変調法のsin2πftの周波数成分項の振幅が小さくなったためである(式(38)参照)。ただし、得られた標準偏差は実施の形態10による評価方法と位相変調法でほぼ等しいように見える。   FIG. 16 shows that the phase modulation method has a larger influence of noise. This is because the set value of φ is close to 90 °, and thus the amplitude of the frequency component term of sin 2πft in the phase modulation method is reduced (see equation (38)). However, the obtained standard deviation appears to be substantially equal between the evaluation method according to the tenth embodiment and the phase modulation method.

実施の形態10による評価方法と位相変調法で、0.1%の正規雑音の影響を比較するため、「10回測定のシミュレーションで得られた10個の結果の標準偏差(正確には分散)が、本評価方法と位相変調法で等しい」という帰無仮説を立てて、F検定を行った。表5に、得られたP値を示す。   In order to compare the influence of the normal noise of 0.1% between the evaluation method according to the tenth embodiment and the phase modulation method, “standard deviation of 10 results obtained by simulation of 10 times measurement (accurately, dispersion) The F-test was performed with the null hypothesis that “the evaluation method is equal to the phase modulation method”. Table 5 shows the obtained P values.

Figure 0005361843
Figure 0005361843

分散比(2つの方法で得られた10個ずつの結果の分散の比)がF境界値より大きく、P値が有意水準αより小さければ、帰無仮説は棄却され、1−αの有意水準で帰無仮説は正しくないと結論できる。表5ではF境界値をα=0.05で計算した。得られた結果は、遅相軸のズレδφ及びリタデーションδともに分散比<F境界値、かつ、P>α=0.05なので、帰無仮説は棄却できないと結論できる。つまり、実施の形態10による評価方法も位相変調法も、繰り返し評価では同じような標準偏差が得られる、言い換えると同じような繰り返し精度で評価可能と言える。   If the variance ratio (ratio of variance of 10 results obtained by the two methods) is greater than the F boundary value and the P value is less than the significance level α, the null hypothesis is rejected and the significance level of 1-α It can be concluded that the null hypothesis is not correct. In Table 5, the F boundary value was calculated at α = 0.05. From the obtained results, it can be concluded that the null hypothesis cannot be rejected because both the deviation δφ and retardation δ of the slow axis are dispersion ratio <F boundary value and P> α = 0.05. That is, it can be said that both the evaluation method according to the tenth embodiment and the phase modulation method can obtain the same standard deviation in the repeated evaluation, in other words, can be evaluated with the same repeated accuracy.

以上から、実施の形態10による評価方法は、従来の評価方法である位相変調法と同程度の繰り返し精度で評価可能であり、かつ従来の評価方法の課題であった迷光の混入等の直流項に影響がある環境下であっても、確度の高い評価が可能であると言える。   From the above, the evaluation method according to the tenth embodiment can be evaluated with the same degree of repetition accuracy as the phase modulation method, which is a conventional evaluation method, and is a DC term such as mixing of stray light, which is a problem of the conventional evaluation method. It can be said that highly accurate evaluation is possible even under an environment that affects

1 偏光子、2 検光子、3 試料、4 位相差板、5 光源、6 検出器、11,12,14 回転機構、13 支持具、19 処理手段、21,22 評価装置、51〜56,61〜66 処理。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarizer, 2 Analyzer, 3 Sample, 4 Phase difference plate, 5 Light source, 6 Detector, 11, 12, 14 Rotation mechanism, 13 Support tool, 19 Processing means, 21,22 Evaluation apparatus, 51-56,61 ~ 66 treatment.

Claims (9)

単色光源から出射され偏光子と位相差板と試料と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、
P,AA,ARを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数(単位は角度・時間-1)とし、cP,cA,cRを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数(単位は角度)とし、任意のN+1個の数列{ti}={t0,t1,…,tN}(tiの単位は時間)から得られる3つの数列{φP,i}={cP+APi},{φA,i}={cA+AAi},{φR,i}={cR+ARi}を計算し、0からNの間の異なるi全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、iで指定されるφP,i,φA,i,φR,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Iiを取得し、前記数列{ti}を基準時刻からの経過時間tiを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列{Ii}を基準時刻からの経過時間tiにおける前記検出器によって検出された光強度I(ti)とみなし、Fを所定の係数(単位は角度-1)とした場合、
<a>複数の時刻tiに対応する複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP+AR)の成分と周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちの少なくとも1つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、
<b>前記複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP)の成分と、周波数2F(AA+AP)の成分と、周波数2F(AA+AP−2AR)の成分と、周波数2F(AA−AP+2AR)の成分とのうちの少なくとも2つの周波数成分の振幅及び位相のうちの2つを求める処理と、
<c>前記処理<a>及び<b>で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理と
を備える光学的異方性の評価方法。
A method for evaluating the optical anisotropy of the sample by analyzing light emitted from a monochromatic light source and passing through a polarizer, a retardation plate, a sample, and an analyzer in this order,
A P , A A , and A R are proportional coefficients (unit: angle · time −1 ) respectively assigned to the polarizer, the analyzer, and the phase difference plate, and c P , c A , and c R are Constants (units are angles) respectively assigned to the polarizer, the analyzer, and the retardation plate, and an arbitrary N + 1 number sequence {t i } = {t 0 , t 1 ,..., T N } (Unit of t i is time) three sequences {φ P, i } = {c P + A p t i }, {φ A, i } = {c A + A A t i }, {φ R, i } = {c R + A R t i }, and for all i different from 0 to N, the angles of the polarizer, the analyzer, and the retardation plate are respectively designated by i. The light intensity I i detected by the detector when φ P, i , φ A, i , φ R, i is obtained, and the sequence {t i } is used as the elapsed time t i from the reference time. Considered as a time sequence The deemed acquired sequence {I i} is detected by the detector at the elapsed time t i from the reference time the light intensity I and (t i), and the F and predetermined coefficient (unit angle -1) If
<a> From a plurality of light intensities I (t i ) corresponding to a plurality of times t i , a component of frequency 2F (A A −A P + A R ) and a component of frequency 2 F (A A + A P −A R ) Processing for determining the amplitude and phase of at least one frequency component of
<B> From the plurality of light intensities I (t i ), a component of frequency 2F (A A −A P ), a component of frequency 2F (A A + A P ), and a frequency 2F (A A + A P −2A R ) And a process for obtaining two of the amplitude and phase of at least two frequency components of the component of frequency 2F (A A -A P + 2A R );
<C> Evaluation of optical anisotropy comprising: processing for evaluating the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample based on the amplitude and the phase obtained in the processing <a> and <b> Method.
請求項1に記載の光学的異方性の評価方法であって、
前記処理<c>は、
<c1>前記周波数2F(AA+AP)の成分と、前記周波数2F(AA−AP+2AR)の成分と、前記周波数2F(AA−AP+AR)の成分と、前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちの少なくとも1つの周波数成分の前記位相から、前記試料の遅相軸方向を求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 1,
The process <c>
<C1> and component of the frequency 2F (A A + A P) , a component of the frequency 2F (A A -A P + 2A R), a component of the frequency 2F (A A -A P + A R), the frequency An optical anisotropy evaluation method including a process of obtaining a slow axis direction of the sample from the phase of at least one frequency component of 2F (A A + A P −A R ).
請求項1に記載の光学的異方性の評価方法であって、
<d>前記周波数2F(AA−AP)の成分と前記周波数2F(AA+AP−2AR)の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理<c>は、
<c2>前記周波数2F(AA−AP+AR)の成分と前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数2F(AA−AP)の成分と前記周波数2F(AA+AP−2AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記処理<d>で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 1,
<D> a process for obtaining retardation of the retardation plate from the amplitude of the component of the frequency 2F (A A -A P ) and the component of the frequency 2F (A A + A P -2A R );
The process <c>
<C2> and the amplitude of one of the frequency components of said frequency 2F (A A -A P + A R) component and the frequency 2F (A A + A P -A R) components of the frequency 2F The amplitude of any one frequency component of the component of (A A -A P ) and the component of the frequency 2F (A A + A P -2A R ), and the position obtained in the processing <d>. A method for evaluating optical anisotropy, comprising a process of obtaining retardation of the sample from the retardation of the retardation plate.
請求項1に記載の光学的異方性の評価方法であって、
<e>前記周波数2F(AA+AP)の成分と前記周波数2F(AA−AP+2AR)の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理<c>は、
<c3>前記周波数2F(AA−AP+AR)の成分と前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数2F(AA+AP)の成分と前記周波数2F(AA−AP+2AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記処理<d>で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 1,
<E> further comprising a process for obtaining retardation of the retardation plate from the amplitude of the component of the frequency 2F (A A + A P ) and the component of the frequency 2F (A A −A P + 2A R ),
The process <c>
<C3> and the amplitude of one of the frequency components of said frequency 2F (A A -A P + A R) component and the frequency 2F (A A + A P -A R) components of the frequency 2F The amplitude of any one frequency component of the component (A A + A P ) and the component of the frequency 2F (A A −A P + 2A R ), and the phase difference obtained in the processing <d> A method for evaluating optical anisotropy, comprising a process of obtaining retardation of the sample from the retardation of the plate.
単色光源から出射され偏光子と試料と位相差板と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、
P,AA,ARを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数(単位は角度・時間-1)とし、cP,cA,cRを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数(単位は角度)とし、任意のN+1個の数列{ti}={t0,t1,…,tN}(tiの単位は時間)から得られる3つの数列{φP,i}={cP+APi},{φA,i}={cA+AAi},{φR,i}={cR+ARi}を計算し、0からNの間の異なるi全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、iで指定されるφP,i,φA,i,φR,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Iiを取得し、前記数列{ti}を基準時刻からの経過時間tiを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列{Ii}を基準時刻からの経過時間tiにおける前記検出器によって検出された光強度I(ti)とみなし、Fを所定の係数(単位は角度-1)とした場合、
<a>複数の時刻tiに対応する複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP−AR)の成分と周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちの少なくとも1つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、
<b>前記複数の光強度I(ti)から、周波数2F(AA−AP)の成分と、周波数2F(AA+AP)の成分と、周波数2F(AA+AP−2AR)の成分と、周波数2F(AA−AP−2AR)の成分とのうちの少なくとも2つの周波数成分の振幅及び位相のうちの2つを求める処理と、
<c>前記処理<a>及び<b>で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理と
を備える光学的異方性の評価方法。
A method for evaluating the optical anisotropy of the sample by analyzing light emitted from a monochromatic light source and passing through a polarizer, a sample, a retardation plate, and an analyzer in this order,
A P , A A , and A R are proportional coefficients (unit: angle · time −1 ) respectively assigned to the polarizer, the analyzer, and the phase difference plate, and c P , c A , and c R are Constants (units are angles) respectively assigned to the polarizer, the analyzer, and the retardation plate, and an arbitrary N + 1 number sequence {t i } = {t 0 , t 1 ,..., T N } (Unit of t i is time) three sequences {φ P, i } = {c P + A p t i }, {φ A, i } = {c A + A A t i }, {φ R, i } = {c R + A R t i }, and for all i different from 0 to N, the angles of the polarizer, the analyzer, and the retardation plate are respectively designated by i. The light intensity I i detected by the detector when φ P, i , φ A, i , φ R, i is obtained, and the sequence {t i } is used as the elapsed time t i from the reference time. Considered as a time sequence The deemed acquired sequence {I i} is detected by the detector at the elapsed time t i from the reference time the light intensity I and (t i), and the F and predetermined coefficient (unit angle -1) If
<a> From a plurality of light intensities I (t i ) corresponding to a plurality of times t i , a component of frequency 2F (A A −A P −A R ) and a component of frequency 2F (A A + A P −A R ) A process for obtaining the amplitude and phase of at least one frequency component of
<B> From the plurality of light intensities I (t i ), a component of frequency 2F (A A −A P ), a component of frequency 2F (A A + A P ), and a frequency 2F (A A + A P −2A R ) And a process for obtaining two of the amplitude and phase of at least two frequency components of the component of frequency 2F (A A -A P -2A R ),
<C> Evaluation of optical anisotropy comprising: processing for evaluating the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample based on the amplitude and the phase obtained in the processing <a> and <b> Method.
請求項5に記載の光学的異方性の評価方法であって、
前記処理<c>は、
<c1>前記周波数2F(AA+AP)の成分と、前記周波数2F(AA−AP−2AR)の成分と、前記周波数2F(AA−AP−AR)の成分と、前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちの少なくとも1つの周波数成分の前記位相から、前記試料の遅相軸方向を求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 5,
The process <c>
<C1> a component of the frequency 2F (A A + A P ), a component of the frequency 2F (A A −A P −2A R ), a component of the frequency 2F (A A −A P −A R ), from at least one frequency component of the phase, the evaluation method of the optical anisotropy includes processing for obtaining the slow axis direction of the sample of the component of the frequency 2F (a a + a P -A R).
請求項5に記載の光学的異方性の評価方法であって、
<d>前記周波数2F(AA−AP)の成分と前記周波数2F(AA+AP−2AR)の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理<c>は、
<c2>前記周波数2F(AA−AP−AR)の成分と前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数2F(AA−AP)の成分と前記周波数2F(AA+AP−2AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記処理<d>で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 5,
<D> a process for obtaining retardation of the retardation plate from the amplitude of the component of the frequency 2F (A A -A P ) and the component of the frequency 2F (A A + A P -2A R );
The process <c>
<C2> and the amplitude of any one frequency component of the component of the frequency 2F (A A -A P -A R ) component and the frequency 2F (A A + A P -A R), the frequency The amplitude of any one frequency component of the component of 2F (A A -A P ) and the component of the frequency 2F (A A + A P -2A R ), and the above-described processing <d> A method for evaluating optical anisotropy, comprising a process for obtaining retardation of the sample from the retardation of the retardation plate.
請求項5に記載の光学的異方性の評価方法であって、
<e>前記周波数2F(AA+AP)の成分と前記周波数2F(AA−AP−2AR)の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理<c>は、
<c3>前記周波数2F(AA−AP−AR)の成分と前記周波数2F(AA+AP−AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数2F(AA+AP)の成分と前記周波数2F(AA−AP−2AR)の成分とのうちのいずれか1つの周波数成分の前記振幅と、前記処理<d>で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
The method for evaluating optical anisotropy according to claim 5,
<E> a process for obtaining retardation of the retardation plate from the amplitude of the component of the frequency 2F (A A + A P ) and the component of the frequency 2F (A A −A P −2A R );
The process <c>
<C3> and the amplitude of any one frequency component of the component of the frequency 2F (A A -A P -A R ) component and the frequency 2F (A A + A P -A R), the frequency The amplitude of any one of the components of 2F (A A + A P ) and the component of frequency 2F (A A −A P −2A R ) and the processing <d> A method for evaluating optical anisotropy, comprising a process for obtaining retardation of the sample from the retardation of the retardation plate.
単色光源と、
前記単色光源からの出射光の光路上に前記出射光を検出可能に配置された検出器と、
前記光路上で前記単色光源と前記検出器との間に配置された偏光子と、
前記光路上で前記偏光子と前記検出器との間に配置された検光子と、
前記光路上で前記偏光子と前記検光子との間に配置された位相差板と、
前記光路上で前記位相差板と前記検光子との間と、前記偏光子と前記位相差板との間との少なくとも一方に試料を支持可能に構成された試料支持具と、
処理手段と
を備え、
前記偏光子と前記検光子と前記位相差板と前記試料とは前記光路に直交するように配置され、
前記偏光子と前記検光子と前記位相差板とは前記光路に平行な方向を回転軸方向として回転可能に配置されており、
前記処理手段は、請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1項に記載の評価方法に従って前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理を行う、
光学的異方性の評価装置。
A monochromatic light source;
A detector arranged to detect the emitted light on an optical path of the emitted light from the monochromatic light source;
A polarizer disposed on the optical path between the monochromatic light source and the detector;
An analyzer disposed on the optical path between the polarizer and the detector;
A retardation plate disposed between the polarizer and the analyzer on the optical path;
A sample support configured to be able to support a sample between at least one of the retardation plate and the analyzer and between the polarizer and the retardation plate on the optical path;
Processing means,
The polarizer, the analyzer, the retardation plate, and the sample are arranged to be orthogonal to the optical path,
The polarizer, the analyzer, and the phase difference plate are rotatably arranged with a direction parallel to the optical path as a rotation axis direction,
The processing means performs a process of evaluating the magnitude and direction of the optical anisotropy of the sample according to the evaluation method according to any one of claims 1 to 8.
Optical anisotropy evaluation device.
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