JPWO2009139133A1 - Optical strain measurement device - Google Patents

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Abstract

【課題】光学的な歪みを広範囲にわたり一括して計測することのできる計測器を提供することにある。【解決手段】本発明は、光学系と、偏光測定モジュールと、解析装置とを具備した光学歪み測定装置に関する。そして、光学系は、円偏光、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射できる。偏光測定モジュールは、偏光子アレイと、エリアセンサとを含む。偏光子アレイは、1次元的又は2次元的に繰り返し配置された複数の単位ユニットを含む。偏光子アレイは、光学系から放射された光を透過する。また、偏光子アレイは、光学系から放射され、測定試料を透過した光を透過する。そして、偏光子アレイに含まれる、それぞれの単位ユニットは、透過偏光軸の方向が異なる少なくとも3種類の偏光子を含む。エリアセンサは、偏光子アレイの各偏光子を通過した光を独立に受光し、受光した光の強度を測定できる。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a measuring instrument capable of collectively measuring optical distortion over a wide range. The present invention relates to an optical distortion measuring device including an optical system, a polarization measuring module, and an analyzing device. The optical system can emit circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light. The polarization measurement module includes a polarizer array and an area sensor. The polarizer array includes a plurality of unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The polarizer array transmits light emitted from the optical system. The polarizer array transmits light emitted from the optical system and transmitted through the measurement sample. Each unit unit included in the polarizer array includes at least three types of polarizers having different transmission polarization axis directions. The area sensor can independently receive light that has passed through each polarizer of the polarizer array, and can measure the intensity of the received light. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、光学的な歪みの2次元分布を測定する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for measuring a two-dimensional distribution of optical distortion.

光学的な異方性によってもたらされるリタデーションや光学軸を測定するには、偏光計測技術は欠かせないものである。特に液晶パネルで用いるフィルムや基板などの試料に対しては大面積を高速に計測することが求められている。なお、リタデーションは、物体の複屈折の大きさをΔn、厚さをLとすると、ΔnLで表わされる。   Polarimetry technology is indispensable for measuring retardation and optical axis caused by optical anisotropy. In particular, it is required to measure a large area at high speed for a sample such as a film or a substrate used in a liquid crystal panel. Retardation is represented by ΔnL where Δn is the birefringence of the object and L is the thickness.

試料のリタデーションを測定する場合には、試料に入射する光ビームの偏光状態と、試料を透過した後の光の偏光状態を計測する。そして、偏光状態の変化量からリタデーションや光学軸を求めることができる。偏光を計測する方法として最も一般的なものは、回転偏光子法又は回転位相子法とよばれる方法である。これは、受光素子の前方に配置した偏光子又は波長板を回転させながら、光強度のデータを取得するものである。なお、波長板を回転させる場合は、固定した偏光子を介して受光し、光強度を測定する。測定した光強度をデータ解析することにより、入射した光の偏光情報を求めることができる。ここで光の偏光情報は、たとえば、楕円率と長軸方位、あるいはストークスパラメータである。この方法は簡便ではある。しかし、この方法は、偏光子又は波長板を回転させるため駆動装置が必要であり、しかも高速に測定することはできない。さらに、この方法を用いてリタデーションの2次元分布を測定する場合には、光ビームの照射位置を2次元的に移動する必要がある。このため、従来の方法を用いてリタデーションの2次元分布など光学歪みを測定するためには、多くの時間がかかる。このため、従来の方法は、特に大面積の試料の光学歪みを測定するのには適していない。   When measuring the retardation of a sample, the polarization state of a light beam incident on the sample and the polarization state of light after passing through the sample are measured. And a retardation and an optical axis can be calculated | required from the variation | change_quantity of a polarization state. The most common method for measuring the polarization is a method called a rotating polarizer method or a rotating phaser method. In this method, light intensity data is acquired while rotating a polarizer or a wave plate arranged in front of the light receiving element. When the wave plate is rotated, light is received through a fixed polarizer and the light intensity is measured. By analyzing the measured light intensity, the polarization information of the incident light can be obtained. Here, the polarization information of light is, for example, ellipticity and major axis orientation, or Stokes parameters. This method is simple. However, this method requires a driving device to rotate the polarizer or the wave plate, and cannot measure at high speed. Furthermore, when measuring the two-dimensional retardation distribution using this method, it is necessary to move the irradiation position of the light beam two-dimensionally. For this reason, it takes a lot of time to measure optical distortion such as a two-dimensional distribution of retardation using a conventional method. For this reason, the conventional method is not particularly suitable for measuring the optical distortion of a large-area sample.

一方、CCDやCMOSからなるエリアセンサと、微細な偏光子アレイとを組合わせた偏光の2次元分布画像を取得することができるカメラが報告されている(特許文献1、非特許文献1)。これはCCDカメラのピクセルに対して、透過偏光軸が異なる微小偏光子が1つずつ配置されており、各画素の出力から偏光状態を計算するものである。このセンサーを用いることにより、リタデーションの2次元分布を簡便にしかも高速に測定することが可能になる。しかしながら、試料の広範囲を一度に測定するためには、広角の結像レンズを用いることが必須となる。そのような場合、画面の端では試料を斜めに透過する光を受光することになるため、得られるリタデーションが誤差を持ち、正確に測定することが困難であった。   On the other hand, a camera capable of acquiring a two-dimensional distribution image of polarized light combining an area sensor composed of a CCD or CMOS and a fine polarizer array has been reported (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). In this case, one micropolarizer having a different transmission polarization axis is arranged for each pixel of a CCD camera, and the polarization state is calculated from the output of each pixel. By using this sensor, the two-dimensional retardation distribution can be measured easily and at high speed. However, in order to measure a wide range of a sample at once, it is essential to use a wide-angle imaging lens. In such a case, the edge of the screen receives light obliquely transmitted through the sample, so that the obtained retardation has an error and it is difficult to measure accurately.

国際公開WO2004−068844号パンフレットInternational Publication WO2004-068844 Pamphlet

川嶋貴之、佐々木昌宣、井上喜彦、本間洋、佐藤尚、太田晋一、川上彰二郎、「フォトニック結晶を用いた偏光イメージングカメラの作製と応用」、第32回光学シンポジウム、講演番号3、pp.7−8、2007年7月5日.Takashima Kawashima, Masanobu Sasaki, Yoshihiko Inoue, Hiroshi Honma, Nao Sato, Junichi Ota, Shojiro Kawakami, “Preparation and Application of Polarization Imaging Camera Using Photonic Crystals”, 32nd Optical Symposium, Lecture No. 3, pp. 7-8, July 5, 2007.

本発明が解決する課題は、広範囲なリタデーションの2次元分布を測定することができる光学歪み測定装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an optical distortion measuring apparatus capable of measuring a two-dimensional distribution of a wide range of retardation.

本発明の第1の側面は、光学系と、偏光測定モジュールと、解析装置とを具備した光学歪み測定装置に関する。そして、光学系は、円偏光、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射できる。偏光測定モジュールは、偏光子アレイと、エリアセンサとを含む。偏光子アレイは、1次元的又は2次元的に繰り返し配置された複数の単位ユニットを含む。偏光子アレイは、光学系から放射された光を透過する。また、偏光子アレイは、光学系から放射され、測定試料を透過した光を透過する。そして、偏光子アレイに含まれる、それぞれの単位ユニットは、透過偏光軸の方向が異なる少なくとも3種類の偏光子を含む。エリアセンサは、偏光子アレイの各偏光子を通過した光を独立に受光し、受光した光の強度を測定できる。   A first aspect of the present invention relates to an optical distortion measuring device including an optical system, a polarization measuring module, and an analyzing device. The optical system can emit circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light. The polarization measurement module includes a polarizer array and an area sensor. The polarizer array includes a plurality of unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The polarizer array transmits light emitted from the optical system. The polarizer array transmits light emitted from the optical system and transmitted through the measurement sample. Each unit unit included in the polarizer array includes at least three types of polarizers having different transmission polarization axis directions. The area sensor can independently receive light that has passed through each polarizer of the polarizer array, and can measure the intensity of the received light.

解析装置は、偏光測定モジュールから送信される測定情報を受信できる。また、解析装置は、第1の偏光情報算出手段と、第2の偏光情報算出手段と、偏光の変化量算出手段と、光学歪み演算手段とを有する。そして、第1の偏光情報算出手段は、偏光測定モジュールから受信した光学系の光の情報から前記光学系の光の偏光状態に関する情報を求める。前記光学系の光の情報は、光学系から放射された光であって前記測定対象を透過しないものに関する情報である。光学系の光の情報の例は、以下、本明細書にて説明するP、P、P、Pである。そして、光学系の光の偏光状態に関する情報の例は、S及びSである。The analysis device can receive measurement information transmitted from the polarization measurement module. The analysis apparatus also includes a first polarization information calculation unit, a second polarization information calculation unit, a polarization change amount calculation unit, and an optical distortion calculation unit. Then, the first polarization information calculation means obtains information related to the polarization state of the light of the optical system from the information of the light of the optical system received from the polarization measurement module. The information on the light of the optical system is information regarding light emitted from the optical system and not transmitted through the measurement target. Examples of light information of the optical system are P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 described below in this specification. Examples of information regarding the polarization state of light in the optical system are S 1 and S 2 .

そして、第2の偏光情報算出手段は、前記偏光測定モジュールから受信した測定試料を透過した光の情報から、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を求める。前記「測定試料の光の情報」は、前記光学系から放射された光であって前記測定対象を透過したものに関する情報である。測定試料を透過した光の情報の例は、P’、P’、P’、及びP’である。また、「測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報」の例は、S’及びS’である。The second polarization information calculation means obtains information on the polarization state of the light transmitted through the measurement sample from the information on the light transmitted through the measurement sample received from the polarization measurement module. The “information on the light of the measurement sample” is information relating to light emitted from the optical system and transmitted through the measurement object. Examples of information of light transmitted through the measurement sample are P 1 ′, P 2 ′, P 3 ′, and P 4 ′. Examples of “information on the polarization state of light transmitted through the measurement sample” are S 1 ′ and S 2 ′.

偏光の変化量算出手段は、前記光学系の光の偏光状態に関する情報と、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とから、前記偏光測定モジュールの単位ユニット毎に偏光の変化量を求める。単位ユニット毎の「偏光の変化量」の例は、S’−S及びS’−Sである。The polarization change amount calculation means obtains the polarization change amount for each unit of the polarization measurement module from the information on the polarization state of the light of the optical system and the information on the polarization state of the light transmitted through the measurement sample. . Examples of the “polarization change amount” for each unit are S 1 ′ -S 1 and S 2 ′ -S 2 .

光学歪み演算手段は、前記偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を用いて単位ユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求める。リタデーションρと光軸方向θとは、後述するように単位ユニット毎の「偏光の変化量」を用いて所定の演算を行うことで求めることができる。光学歪み演算手段は、その演算を行うことができる手段である。   The optical distortion calculation means obtains information on the retardation of the measurement sample and the optical axis direction for each unit unit using the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means. The retardation ρ and the optical axis direction θ can be obtained by performing a predetermined calculation using a “polarization change amount” for each unit unit as will be described later. The optical distortion calculation means is a means capable of performing the calculation.

第1の側面に係る光学歪み測定装置の好ましい態様は、偏光子アレイがフォトニック結晶からなるものである。フォトニック結晶として、特に自己クローニングフォトニック結晶が好ましい。すなわち、自己クローニングフォトニック法を用いることで、特殊な形状を有する基板を用いて、偏光子アレイをひとつの結晶状のものとして得ることができる。   In a preferred embodiment of the optical strain measurement apparatus according to the first aspect, the polarizer array is made of a photonic crystal. As the photonic crystal, a self-cloning photonic crystal is particularly preferable. That is, by using the self-cloning photonic method, a polarizer array can be obtained as a single crystal using a substrate having a special shape.

第1の側面に係る光学歪み測定装置の好ましい態様は、先に説明した解析装置が、さらに前記エリアセンサが連続して撮影したある偏光子を経由した光の強度に関する信号を平均化する偏光強度平均化手段を有する。そして、偏光強度平均化手段により平均化された強度を用いて、前記ユニットごとの偏光状態に関する情報を求める。たとえば、Pを複数回測定し、これを平均化した値をPとして用い、所定の演算を行う。この態様は、先に説明したあらゆる態様の装置と組合わせて用いることができる。A preferred embodiment of the optical distortion measuring apparatus according to the first aspect is that the analyzing apparatus described above further averages a polarization intensity that averages a signal related to the intensity of light that passes through a certain polarizer that is continuously photographed by the area sensor. Have averaging means. Then, information on the polarization state for each unit is obtained using the intensity averaged by the polarization intensity averaging means. For example, P 1 is measured a plurality of times, and a value obtained by averaging this is used as P 1 to perform a predetermined calculation. This aspect can be used in combination with any aspect of the apparatus described above.

第1の側面に係る光学歪み測定装置の好ましい態様は、先に説明した解析装置が、さらに隣接するユニットにおける偏光状態に関する情報を平均化する偏光状態平均化手段を有する。そして、偏光状態平均化手段により平均化された偏光状態に関する情報を用いて、リタデーションと光軸方向に関する情報を求める。たとえば、隣接する2つのユニットにおけるSの値を合算し、この平均をSとして用いて、所定の演算を行う。この態様は、先に説明したあらゆる態様の装置と組合わせて用いることができる。In a preferred embodiment of the optical distortion measuring apparatus according to the first aspect, the analysis apparatus described above further includes polarization state averaging means for averaging information regarding the polarization state in adjacent units. And the information regarding a retardation and an optical axis direction is calculated | required using the information regarding the polarization state averaged by the polarization state averaging means. For example, summing the values of S 1 in two units adjacent, the average is used as S 1, it performs a predetermined calculation. This aspect can be used in combination with any aspect of the apparatus described above.

第1の側面に係る光学歪み測定装置の好ましい態様は、先に説明した解析装置が、さらに、振幅比変化を記憶する振幅比変化記憶手段と、光の偏光状態に関する情報を補正する光の偏光状態補正手段とを有する。ここで、振幅比変化は、前記光学系からの光による電界のx成分とy成分の比が前記測定対象を介することで変化した割合を意味する。振幅比変化は、後述する「x」で表される。例えば、「x」の値を用いて、Sを補正する。そして、この補正されたSを用いて、所定の演算を行う。この態様は、先に説明したあらゆる態様の装置と組合わせて用いることができる。In a preferred embodiment of the optical distortion measuring device according to the first aspect, the analysis device described above further includes amplitude ratio change storage means for storing the amplitude ratio change, and light polarization for correcting information relating to the polarization state of the light. State correction means. Here, the change in the amplitude ratio means a ratio at which the ratio of the x component and the y component of the electric field due to the light from the optical system changes through the measurement object. The amplitude ratio change is represented by “x” described later. For example, S 1 is corrected using the value of “x”. Then, using the corrected S 1, it performs a predetermined calculation. This aspect can be used in combination with any aspect of the apparatus described above.

第1の側面に係る光学歪み測定装置の好ましい態様は、先に説明した解析装置が、さらに、入射角補正手段を有する。そして、この態様では、振幅比変化は、入射角及び屈折角の関数で表される。例えば、後述する「x」が入射角θ、試料の中の屈折角θの関数で表される。そして、あるユニットの視野中心からの距離、全視野の画素数、及び画角に関する情報を用いて、前記入射角θを補正する。そして、前記補正した入射角θに関する情報を用いて前記振幅比変化を補正する。そして、前記補正した振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する。そして、補正した光の偏光状態に関する情報を用いて所定の演算を行う。この態様は、先に説明したあらゆる態様の装置と組合わせて用いることができる。In a preferred embodiment of the optical strain measurement apparatus according to the first aspect, the analysis apparatus described above further includes incident angle correction means. In this aspect, the amplitude ratio change is expressed as a function of the incident angle and the refraction angle. For example, “x” to be described later is expressed as a function of an incident angle θ 0 and a refraction angle θ 1 in the sample. And the said incident angle (theta) 0 is correct | amended using the information regarding the distance from the visual field center of a certain unit, the pixel count of all the visual fields, and a field angle. Then, the amplitude ratio change is corrected using information regarding the corrected incident angle θ 0 . And the information regarding the polarization state of the light which permeate | transmitted the measurement sample is correct | amended using the correct | amended amplitude ratio change. Then, a predetermined calculation is performed using information regarding the polarization state of the corrected light. This aspect can be used in combination with any aspect of the apparatus described above.

本発明の第2の側面は、光学系と、偏光測定モジュールと、解析装置を具備した光学歪み測定装置に関する。そして、光学系は、円偏光、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射できる。また、偏光測定モジュールは、波長板アレイと、偏光子と、エリアセンサとをこの順で有する。すなわち、光学系からの光が、波長板アレイを透過した後、偏光子を透過し、その後エリアセンサに受光される。   The second aspect of the present invention relates to an optical distortion measuring device including an optical system, a polarization measurement module, and an analysis device. The optical system can emit circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light. In addition, the polarization measuring module includes a wave plate array, a polarizer, and an area sensor in this order. That is, the light from the optical system passes through the wave plate array, then passes through the polarizer, and then received by the area sensor.

波長板アレイは、1次元又は2次元的に繰り返し配置された単位ユニットを有する。波長板アレイは、前記光学系から放射された光を透過する。また、波長板アレイは前記光学系から放射され、前記測定試料を透過した光を透過する。波長板アレイに含まれる単位ユニットは、進相軸の方向が異なる少なくとも4種類の波長板を含む。偏光子は、一方向の透過偏光軸を有し、前記波長板アレイを透過した光を透過させる。エリアセンサは、前記波長板アレイに含まれる各波長板を通過した光であって、前記偏光子を透過したものを独立に受光し、受光した光の強度を測定できる。   The wave plate array has unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The wave plate array transmits light emitted from the optical system. The wave plate array transmits light emitted from the optical system and transmitted through the measurement sample. The unit unit included in the wave plate array includes at least four types of wave plates having different fast axis directions. The polarizer has a unidirectional transmission polarization axis and transmits light transmitted through the wave plate array. The area sensor can independently receive light that has passed through each wave plate included in the wave plate array and has passed through the polarizer, and can measure the intensity of the received light.

本発明の第2の側面に係る光学歪み測定装置において、解析装置の構成や、好ましい態様は、第1の側面と同様である。このため、繰り返しを避けるため、記載を引用することとして記載を省略する。   In the optical distortion measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the configuration and preferred mode of the analyzing apparatus are the same as those of the first aspect. For this reason, in order to avoid repetition, description is abbreviate | omitted as quoting description.

本発明の光学歪み測定装置は、透明で光学異方性のある試料のリタデーションあるいは光学軸の2次元分布を広範囲に一括して測定できる。本発明の光学歪み測定装置は液晶パネル用ガラスやフィルムを始め、大面積の光学部品の検査工程など用途は広い。このため、本発明は、新しい検査技術を提供できる。   The optical strain measuring apparatus of the present invention can collectively measure the retardation of a transparent and optically anisotropic sample or the two-dimensional distribution of the optical axis in a wide range. The optical strain measuring device of the present invention has a wide range of applications such as inspection processes for large-area optical components such as glass and films for liquid crystal panels. Therefore, the present invention can provide a new inspection technique.

図1は、本発明の光学歪み測定装置の構造例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the structure of an optical distortion measuring apparatus according to the present invention. 図2は、フォトニック結晶偏光子を示す図である。図2Aは、基板を示し、図2Bはフォトニック結晶偏光子を示す。FIG. 2 is a diagram showing a photonic crystal polarizer. FIG. 2A shows a substrate and FIG. 2B shows a photonic crystal polarizer. 図3は、本発明の偏光子アレイのパタンの1例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern of the polarizer array of the present invention. 図4は、波長板アレイ、偏光子、及びエリアセンサの構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a wave plate array, a polarizer, and an area sensor. 図5は、入射角と斜め入射による誤差の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the incident angle and the error due to the oblique incidence. 図6は、実際に測定したリタデーションと、測定ユニット内の画素数Nと画像の枚数Fの関係をプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph in which the actually measured retardation and the relationship between the number N of pixels in the measurement unit and the number F of images are plotted. 図7は、本発明の実施例における光学歪み測定装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an optical distortion measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 図8は、リタデーション分布を示す写真である。図8Aは補正前のリタデーション分布を表す写真である。図8Bは補正後のリタデーション分布を示す写真である。FIG. 8 is a photograph showing the retardation distribution. FIG. 8A is a photograph showing the retardation distribution before correction. FIG. 8B is a photograph showing the retardation distribution after correction.

図1は、本発明の光学歪み測定装置の構造例を示すブロック図である。図1の例では、偏光子アレイ101が受光素子アレイであるCCDエリアセンサ102と貼り合わされている。エリアセンサは、電子回路部に接続され、カメラ103からの出力信号が、図示しない解析装置に送信される。面状の光源104から照射された光は、円偏光フィルム105を通してほぼ円偏光状態となり、試料107を透過する。この光源及び円偏光フィルムからなる光学系により円偏光を有する光を放射できる。なお、光学系は、光源又は偏光フィルムを替えることで、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射できる。試料を透過した光は結像レンズ106を通して試料の像をエリアセンサ上に結像する。また、試料が存在しない場合は、光学系からの光が直接結像レンズに入射してもよい。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of the structure of an optical distortion measuring apparatus according to the present invention. In the example of FIG. 1, a polarizer array 101 is bonded to a CCD area sensor 102 that is a light receiving element array. The area sensor is connected to the electronic circuit unit, and an output signal from the camera 103 is transmitted to an analysis device (not shown). The light emitted from the planar light source 104 is substantially circularly polarized through the circularly polarizing film 105 and passes through the sample 107. Light having circularly polarized light can be emitted by the optical system including the light source and the circularly polarizing film. The optical system can emit elliptically polarized light or linearly polarized light by changing the light source or the polarizing film. The light transmitted through the sample forms an image of the sample on the area sensor through the imaging lens 106. When no sample is present, the light from the optical system may be directly incident on the imaging lens.

偏光子アレイは、1次元的又は2次元的に繰り返し配置された複数の単位ユニットを含む。偏光子アレイは、光学系から放射された光を透過する。また、偏光子アレイは、光学系から放射され、測定試料を透過した光を透過する。偏光子アレイとして、例えば、特許3486334号公報に記載されているフォトニック結晶からなる偏光子を用いることができる。フォトニック結晶の作製方法は、例えば、特許3325825号公報に記載されている方法を用いることができる。図2は、フォトニック結晶偏光子を示す図である。図2Aは、基板を示し、図2Bはフォトニック結晶偏光子を示す。図2Aに示されるような周期的な溝列を形成した透明材料基板201上に、図2Bに示されるような透明で高屈折率の媒質202と低屈折率の媒質203とを界面の形状を保存しながら、交互に積層する。この図では溝方向が90°異なる2つの領域が一体形成された構造を示している。ここで媒質202と203の層の厚さと、基板の周期を選ぶことで、特定の波長で偏光子として動作させることができる。即ち、溝に平行な偏光を遮断し、溝に垂直な偏光を透過させることができる。予め溝の方向を変えて凹凸パタンを形成しておくことで、透過軸の異なる偏光子アレイを一括形成することが可能になる。   The polarizer array includes a plurality of unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The polarizer array transmits light emitted from the optical system. The polarizer array transmits light emitted from the optical system and transmitted through the measurement sample. As the polarizer array, for example, a polarizer made of a photonic crystal described in Japanese Patent No. 3486334 can be used. For example, a method described in Japanese Patent No. 3325825 can be used as a method for producing the photonic crystal. FIG. 2 is a diagram showing a photonic crystal polarizer. FIG. 2A shows a substrate and FIG. 2B shows a photonic crystal polarizer. A transparent high-refractive index medium 202 and a low-refractive index medium 203 as shown in FIG. 2B are formed on the transparent material substrate 201 in which a periodic groove array as shown in FIG. 2A is formed. Laminate alternately while preserving. This figure shows a structure in which two regions whose groove directions are different by 90 ° are integrally formed. Here, by selecting the layer thickness of the mediums 202 and 203 and the period of the substrate, it can be operated as a polarizer at a specific wavelength. That is, polarized light parallel to the groove can be blocked and polarized light perpendicular to the groove can be transmitted. By forming the concave / convex pattern by changing the direction of the grooves in advance, it becomes possible to collectively form a polarizer array having different transmission axes.

図3は、本発明の偏光子アレイのパタンの1例を示す図である。図中の矢印は透過偏光軸の方向を示す。図3に示す例では透過偏光軸が、0度、45度、90度、及び135度と4種類の偏光子アレイ301が示されている。図中符号302は、エリアセンサを示す。また、図3に示す例では透過偏光軸の大きさが、エリアセンサ―の画素の大きさと一致する。このような微小偏光子がX方向とY方向に繰り返し配置されている。この4つの微小偏光子が偏光計測の1ユニットになる。以降は偏光子アレイ301を用いて説明するが、次に示す波長板アレイを使用しても同様の偏光計測が可能である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern of the polarizer array of the present invention. The arrow in the figure indicates the direction of the transmission polarization axis. In the example shown in FIG. 3, four types of polarizer arrays 301 are shown with transmission polarization axes of 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. Reference numeral 302 in the figure indicates an area sensor. In the example shown in FIG. 3, the size of the transmission polarization axis matches the size of the pixel of the area sensor. Such micro-polarizers are repeatedly arranged in the X and Y directions. These four micro-polarizers become one unit for polarization measurement. The following description will be made using the polarizer array 301, but the same polarization measurement is possible even when the following wave plate array is used.

即ち特許3325825号公報に示すように、フォトニック結晶構造体で波長板を構成することも可能である。基板上に形成する溝列の周期と膜厚を適切に選ぶことで波長板を実現することができる(特開2001−51122号公報)。従って、溝列の方向を変えて凹凸パタンを形成することで、光学軸の異なる波長板アレイを一括形成できる。波長板アレイは、1次元又は2次元的に繰り返し配置された単位ユニットを有する。そして、波長板アレイは、光学系から放射された光を透過する。また、波長板アレイは、光学系から放射され、測定試料を透過した光を透過する。位ユニットは、進相軸の方向が異なる少なくとも4種類の波長板を含む。図4は、波長板アレイ、偏光子、及びエリアセンサの構成例を示す図である。図4に示される例では、波長板アレイ401の進相軸は、矢印で示されるように4つの異なる方向をもつ。図4に示される例では、波長板アレイとエリアセンサ302の間に、均一な透過偏光軸を有する偏光子402が配置されている。波長板アレイの軸方向は、偏光子402の透過軸に対して例えば±15°、±50°に設定される。また、各波長板の位相差は、例えば130°に設定される。   That is, as shown in Japanese Patent No. 3325825, it is possible to form a wave plate with a photonic crystal structure. A wave plate can be realized by appropriately selecting the period and film thickness of the groove array formed on the substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-51122). Therefore, by forming the concave / convex pattern by changing the direction of the groove row, it is possible to collectively form wave plate arrays having different optical axes. The wave plate array has unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The wave plate array transmits light emitted from the optical system. The wave plate array transmits light emitted from the optical system and transmitted through the measurement sample. The position unit includes at least four types of wave plates having different fast axis directions. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a wave plate array, a polarizer, and an area sensor. In the example shown in FIG. 4, the fast axis of the wave plate array 401 has four different directions as indicated by arrows. In the example shown in FIG. 4, a polarizer 402 having a uniform transmission polarization axis is disposed between the wave plate array and the area sensor 302. The axial direction of the wave plate array is set to, for example, ± 15 ° and ± 50 ° with respect to the transmission axis of the polarizer 402. Further, the phase difference of each wave plate is set to 130 °, for example.

偏光測定モジュールは、偏光子アレイと、エリアセンサを含む。エリアセンサは、偏光子アレイの各偏光子を通過した光を独立に受光し、受光した光の強度を測定できる。なお、光学歪み測定装置が、波長板アレイを含む場合は、偏光測定モジュールは、波長板アレイと、偏光子と、エリアセンサとを含む。そして、エリアセンサは、各波長板を通過した光であって、偏光子を透過したものを独立に受光し、受光した光の強度を測定できる。エリアセンサとして、CCDエリアセンサがあげられる。   The polarization measurement module includes a polarizer array and an area sensor. The area sensor can independently receive light that has passed through each polarizer of the polarizer array, and can measure the intensity of the received light. When the optical distortion measuring device includes a wave plate array, the polarization measurement module includes a wave plate array, a polarizer, and an area sensor. Then, the area sensor can independently receive light that has passed through each wave plate and transmitted through the polarizer, and can measure the intensity of the received light. A CCD area sensor is an example of the area sensor.

解析装置は、偏光測定モジュールから送信される測定情報を受信する。解析装置は、第1の偏光情報算出手段と、第2の偏光情報算出手段と、偏光の変化量算出手段と、光学歪み演算手段とを有する。なお、解析装置は、入出力部、制御部、演算部及び記憶部を有しており、それぞれの要素はバスなどで接続されている。また、演算部には所定の演算を行うための回路が設けられている。また、記憶部に所定の演算を行うための制御プログラムが記憶されていてもよい。そして,入力部から所定の情報が入力された場合、制御部は、制御プログラムを読み出す。そして、制御プログラムの指令に従い、記憶部に記憶された必要な情報を読み出す。そして、入力された情報や読み出された情報を用いて、制御プログラムの指令に従って、演算部が所定の演算を行う。演算部が行う演算は、例えば、後述する内容を実現するものである。   The analysis device receives measurement information transmitted from the polarization measurement module. The analysis apparatus includes first polarization information calculation means, second polarization information calculation means, polarization change amount calculation means, and optical distortion calculation means. The analysis device has an input / output unit, a control unit, a calculation unit, and a storage unit, and each element is connected by a bus or the like. The arithmetic unit is provided with a circuit for performing a predetermined arithmetic operation. In addition, a control program for performing a predetermined calculation may be stored in the storage unit. When predetermined information is input from the input unit, the control unit reads the control program. And according to the instruction | indication of a control program, the required information memorize | stored in the memory | storage part is read. Then, using the input information or the read information, the calculation unit performs a predetermined calculation in accordance with a command from the control program. The calculation performed by the calculation unit realizes, for example, the contents described later.

第1の偏光情報算出手段は、偏光測定モジュールから受信した光学系の光の情報から前記光学系の光の偏光状態に関する情報を求める手段である。各偏光子又は各波長板の光強度から光の偏光状態を求める。具体的には、異なる偏光軸を有する偏光子を経由した光の強度(P、P、P、及びP)を求める。偏光状態に関する情報として、ストークスパラメータ(S及びS)があげられる。エリアセンサにより取得された複数の画像を平均化した画像から、ユニット毎の偏光状態を求めるものが好ましい。すなわち、ある偏光子を経由した強度に関する信号を複数測定し、その平均値をある偏光状態における強度とする。ここで、「光学系の光の情報」とは、光学系から放射された光であって測定対象を透過しないものに関する情報である。第1の偏光情報算出手段は、偏光測定モジュールから受信した光学系の光の情報を一時的に記憶し、所定の制御プログラムの指令に基づいて、光学系の光の偏光状態に関する情報を求める演算を行えばよい。The first polarization information calculation means is means for obtaining information relating to the polarization state of the light of the optical system from the information of the light of the optical system received from the polarization measurement module. The polarization state of light is obtained from the light intensity of each polarizer or each wave plate. Specifically, the intensity (P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 ) of light passing through a polarizer having different polarization axes is obtained. As information on the polarization state, Stokes parameters (S 1 and S 2 ) can be mentioned. What calculates | requires the polarization state for every unit from the image which averaged the some image acquired by the area sensor is preferable. That is, a plurality of signals related to the intensity passing through a certain polarizer are measured, and the average value is set as the intensity in a certain polarization state. Here, “information on light of the optical system” is information regarding light emitted from the optical system and not transmitted through the measurement target. The first polarization information calculation means temporarily stores information on the light of the optical system received from the polarization measurement module, and calculates information related to the polarization state of the light of the optical system based on a command of a predetermined control program Can be done.

第2の偏光情報算出手段は、偏光測定モジュールから受信した測定試料を透過した光の情報から、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を求める手段である。具体的には、異なる偏光軸を有する偏光子を経由した光の強度(P’、P’、P’、及びP’)を求める。偏光状態に関する情報として、ストークスパラメータ(S’及びS’)があげられる。「測定試料の光の情報」は、光学系から放射された光であって測定対象を透過したものに関する情報を意味する。すなわち、第2の偏光情報算出手段は、偏光測定モジュールから受信した測定試料を透過した光の情報を一時的に記憶し、所定の演算プログラムの指令に基づいて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を求める演算を行えばよい。The second polarization information calculation means is means for obtaining information on the polarization state of the light transmitted through the measurement sample from the information on the light transmitted through the measurement sample received from the polarization measurement module. Specifically, the intensity (P 1 ′, P 2 ′, P 3 ′, and P 4 ′) of light that passes through a polarizer having different polarization axes is obtained. As information on the polarization state, Stokes parameters (S 1 ′ and S 2 ′) can be mentioned. “Information on the light of the measurement sample” means information on light emitted from the optical system and transmitted through the measurement object. That is, the second polarization information calculation means temporarily stores information on the light transmitted through the measurement sample received from the polarization measurement module, and the polarization of the light transmitted through the measurement sample based on a command of a predetermined calculation program An operation for obtaining information on the state may be performed.

偏光の変化量算出手段は、光学系の光の偏光状態に関する情報と、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とから、偏光測定モジュールの単位ユニット毎に偏光の変化量を求める手段である。この偏光の変化量は、たとえばS’−S及びS’−Sで表される。偏光の変化量算出手段は、一時的に記憶された光学系の光の偏光状態に関する情報と、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とを読み出す。そして、制御プログラムの指令を受けて、偏光の変化量を求める演算を行えばよい。すなわち、偏光の変化量算出手段は、光学系の光の偏光状態に関する情報と、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とから、偏光測定モジュールの単位ユニット毎に偏光の変化量を求める。The polarization change amount calculation means is a means for obtaining the polarization change amount for each unit of the polarization measurement module from information relating to the polarization state of the light of the optical system and information relating to the polarization state of the light transmitted through the measurement sample. . The amount of change in polarization is expressed by, for example, S 1 '-S 1 and S 2 ' -S 2 . The polarization change amount calculation means reads information on the polarization state of the light of the optical system temporarily stored and information on the polarization state of the light transmitted through the measurement sample. Then, in response to a command from the control program, an operation for obtaining the amount of change in polarization may be performed. That is, the polarization change amount calculation means obtains the polarization change amount for each unit of the polarization measurement module from the information about the polarization state of the light of the optical system and the information about the polarization state of the light transmitted through the measurement sample.

光学歪み演算手段は、偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を用いて単位ユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求める手段である。光学歪み演算手段は、制御プログラムの指令に従って、一時的に記憶された偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を読み出して、リタデーションと光軸方向に関する情報を求める演算処理を行えばよい。すなわち、光学歪み演算手段は、偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を用いて単位ユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求める。   The optical distortion calculation means is means for obtaining information on the retardation and optical axis direction of the measurement sample for each unit unit using the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means. The optical distortion calculation means reads the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means temporarily stored in accordance with the instruction of the control program, and obtains information on the retardation and the optical axis direction. Can be done. That is, the optical distortion calculation means obtains information on the retardation of the measurement sample and the optical axis direction for each unit unit using the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means.

解析装置の好ましい態様は、エリアセンサにより取得された複数の画像を平均化した画像からユニット毎の偏光状態を求める偏光演算手段をさらに有するものである。また、別の好ましい態様は、隣り合う複数の偏光計測ユニットに対して算出されたストークスパラメータを平均化して得られた偏光状態を求める偏光演算手段をさらに有するものである。そして、この好ましい解析装置は、偏光演算手段が求めた偏光状態に関する情報を用いて、リタデーションと光軸方向を求める。具体的な演算内容は、後述するとおりである。   A preferred aspect of the analysis apparatus further includes a polarization calculation means for obtaining a polarization state for each unit from an image obtained by averaging a plurality of images acquired by the area sensor. Another preferred embodiment further includes a polarization calculation means for obtaining a polarization state obtained by averaging Stokes parameters calculated for a plurality of adjacent polarization measurement units. And this preferable analyzer calculates | requires a retardation and an optical axis direction using the information regarding the polarization state which the polarization calculating means calculated | required. The specific calculation contents are as described later.

解析装置の好ましい別の態様は、測定試料は平板状の際に用いられる。そして、平板状の測定試料を通過した光の偏光状態をユニット毎に計測する際に、ユニット毎に算出した試料に対する入射角度を基に、試料表面における反射率の偏光依存性を補正する補正手段を有する。具体的な演算内容は、後述するとおりである。   In another preferred embodiment of the analysis apparatus, the measurement sample is used in a flat plate shape. And when measuring the polarization state of the light that has passed through the flat measurement sample for each unit, the correction means for correcting the polarization dependence of the reflectance on the sample surface based on the incident angle with respect to the sample calculated for each unit Have The specific calculation contents are as described later.

次に各演算内容とともに、リタデーションと光軸方向を求める手順を示す。試料のリタデーションを計測する前段階として、試料のない状態で画像を取得する。そして、光源のもつ偏光状態の分布を計測する。続いて測定する試料を設置し、同様に画像を取得し、偏光状態の分布を計測する。これらの2つの偏光状態の2次元分布データから試料におけるリタデーションと光軸方向を計算する。   Next, the procedure for obtaining the retardation and the optical axis direction together with the contents of each calculation will be described. As a pre-stage for measuring the retardation of the sample, an image is acquired without the sample. Then, the distribution of the polarization state of the light source is measured. Subsequently, a sample to be measured is installed, an image is acquired in the same manner, and the distribution of the polarization state is measured. From the two-dimensional distribution data of these two polarization states, the retardation in the sample and the optical axis direction are calculated.

例えば、あるユニットにおける初期状態の偏光状態をS、S、試料設置後の偏光状態をS´、S´とする。すると、リタデーションρと光軸方向θは次式で表わされる。なお、CCDで実測される強度とストークスパラメータ(S、S、S’及びS’)との関係は、たとえば以下のとおりである。偏光子の角度が0°、45°、90°、135°である場合、それらを透過して受光される強度がP、P、P、及びPとする。この場合、S=(P−P)/(P+P)とし、S=(P−P)/(P+P4)とすればよい。’S’及びS’も同様に求めることができる。なお、次式は、ρが小さい場合の近似式である。For example, let S 1 and S 2 be the initial polarization states of a unit, and S 1 ′ and S 2 ′ be the polarization states after the sample is placed. Then, the retardation ρ and the optical axis direction θ are expressed by the following equations. The relationship between the intensity actually measured by the CCD and the Stokes parameters (S 1 , S 2 , S 1 ′ and S 2 ′) is, for example, as follows. When the angles of the polarizers are 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °, the intensities that are transmitted through and received by the polarizers are P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 . In this case, S 1 = (P 1 −P 3 ) / (P 1 + P 3 ) and S 2 = (P 2 −P 4 ) / (P 2 + P4) may be used. 'S 1 ' and S 2 'can be obtained similarly. The following expression is an approximate expression when ρ is small.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

なお、上記式において、Sは、S +S +S =1の関係を満たす数である。In the above formula, S 3 is a number satisfying the relationship of S 1 2 + S 2 2 + S 3 2 = 1.

上記の式で表されるとおり、本発明では、ユニット毎の偏光の変化量(S’−S及びS’−S)を用いてユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求めることができる。具体的には、Sの変化量をSの変化量で割った値を求め、記憶する。この記憶した値を用い、たとえば、tan2θテーブルを参照することで、光軸方向θを得ることができる。As represented by the above formula, the present invention relates to the retardation of the measurement sample and the optical axis direction for each unit using the amount of change in polarization for each unit (S 1 '-S 1 and S 2 ' -S 2 ). You can ask for information. Specifically, the variation of S 1 obtains a value obtained by dividing the amount of change S 2, and stores. By using this stored value and referring to, for example, the tan2θ table, the optical axis direction θ can be obtained.

次に、ポアンカレ球に関するテーブルを参照することによりをS求める。また、S 及びS を求めその後、差分回路で1−S を求め、その後1−S −S を求め、平方根テーブルを参照してSを求めてもよい。また、演算を行うソフトウェアを用いてSを求めてもよい。三角関数テーブルを参照してtan2θの値からsin2θを求める。そして、乗算回路でSsin2θを求める。逆数テーブルで1/Ssin2θを求める。その後、乗算回路で(S’−S)/Ssin2θを求める。三角関数テーブルを参照して、リタデーションρを求める。なお、リタデーションρを求める演算は、ソフトウェアを用いて行ってもよい。このように、本発明によれば、リタデーションρ及び光軸方向θを求めることができ、これにより測定対象の光学歪みを測定できる。Next, by referring to the table relating to the Poincare sphere S 3 determined. Alternatively, S 1 2 and S 2 2 may be obtained, then 1-S 1 2 may be obtained by a difference circuit, 1-S 1 2 -S 2 2 may be obtained thereafter, and S 3 may be obtained by referring to the square root table. . It may also seek S 3 with the software for operation. By referring to the trigonometric function table, sin2θ is obtained from the value of tan2θ. Then, S 3 sin2θ is obtained by a multiplication circuit. 1 / S 3 sin 2θ is obtained from the reciprocal table. Thereafter, (S 1 ′ −S 1 ) / S 3 sin 2θ is obtained by a multiplication circuit. The retardation ρ is obtained with reference to the trigonometric function table. In addition, you may perform the calculation which calculates | requires retardation (rho) using software. As described above, according to the present invention, the retardation ρ and the optical axis direction θ can be obtained, and thereby the optical distortion of the measurement object can be measured.

本発明の好ましい態様は、ある偏光子を介して測定される光の強度に関する信号を複数個集め、これらを平均化するものである。これにより、測定精度を向上させることができる。ユニットごとにP〜P(P’〜P’)をn回測定し、測定値を記憶する。そして、n回分の測定値をそれぞれ合計する。合計した値をサンプル数のnで割る。このようにして、平均化した強度情報(すなわち、画像)を求めることができる。たとえば、Pを連続して4回観測する。そして、4つのPをあわせたものをサンプル数である4で割る。P〜Pも同様にして平均化したものを求める。そして、たとえば先に説明したストークスパラメータと各偏光強度との関係から、ストークスパラメータを求めることができる。このようにして、複数の画像を平均化した画像から、ユニットごとのストークスパラメータを求めることができる。このように複数の画像を平均化した画像を用いて偏光状態を求めることでP〜Pの測定精度をあげることができる。これにより,得られるストークスパラメータの精度を向上させることができる。A preferred embodiment of the present invention collects a plurality of signals related to the intensity of light measured through a certain polarizer and averages them. Thereby, measurement accuracy can be improved. P 1 to P m a (P 1 '~P m') measured n times for each unit, stores the measured value. And the measured value for n times is totaled, respectively. Divide the sum by n for the number of samples. In this way, averaged intensity information (that is, an image) can be obtained. For example, to observe 4 times in a row P 1. Then, divided to the combined four P 1 in 4 is the sample number. P 2 to P 4 are similarly averaged. For example, the Stokes parameter can be obtained from the relationship between the Stokes parameter described above and the polarization intensity. In this way, the Stokes parameter for each unit can be obtained from an image obtained by averaging a plurality of images. Thus it is possible to increase the measurement accuracy of P 1 to P 4 by obtaining the polarization state using the averaged image a plurality of images. Thereby, the accuracy of the obtained Stokes parameter can be improved.

さらに、隣り合う複数のユニットに対して算出されたストークスパラメータを平均化する。すなわち、ユニットごとにP〜P(及びP’〜P’)が求められ、この値に基づいて、ユニットごとにストークスパラメータ(S、S、S’及びS’)が求められる。この際、隣接する2〜16個のユニットにおけるストークスパラメータをそれぞれ平均化する。平均化するユニットの数は、2個、4個又は8個でもよい。このようにしてストークスパラメータの精度を向上させることができる。たとえば、隣接する2つのユニットに関してストークスパラメータを平均化する場合について説明する。まず、先に説明したとおり、ユニットごとのストークスパラメータを求める。これを(S11、S21、S11’及びS21’)及び(S12、S22、S12’及びS22’)とする。平均化したストークスパラメータは、たとえば、(S11+S12)/2というものである。Further, the Stokes parameters calculated for a plurality of adjacent units are averaged. That is, P 1 to P 4 (and P 1 ′ to P 4 ′) are obtained for each unit, and the Stokes parameters (S 1 , S 2 , S 1 ′, and S 2 ′) are determined for each unit based on this value. Is required. At this time, the Stokes parameters in the adjacent 2 to 16 units are averaged. The number of units to be averaged may be two, four, or eight. In this way, the accuracy of the Stokes parameter can be improved. For example, a case where Stokes parameters are averaged for two adjacent units will be described. First, as described above, a Stokes parameter for each unit is obtained. This is defined as (S 11 , S 21 , S 11 ′ and S 21 ′) and (S 12 , S 22 , S 12 ′ and S 22 ′). The averaged Stokes parameter is, for example, (S 11 + S 12 ) / 2.

このように修正したストークスパラメータを用い、先に説明した式からリタデーションと光軸方向を求めるものは、本発明の好ましい態様である。   Using the Stokes parameters corrected in this way and obtaining the retardation and the optical axis direction from the above-described equations is a preferred aspect of the present invention.

ところで、測定できる試料の大きさは画面の視野の広さで決まる。そして、視野の範囲は、レンズの画角と、カメラと試料の間の距離に依存する。カメラと試料の間の距離は、通常考えられる測定装置や製造工程に組み込む場合でもせいぜい数十cm〜2m程度である。一方試料は液晶パネルの大型化に伴い2m〜3mと大きい。このため、レンズの画角を広げるように選ぶことが必然となる。   By the way, the size of the sample that can be measured is determined by the width of the visual field of the screen. The range of the field of view depends on the angle of view of the lens and the distance between the camera and the sample. The distance between the camera and the sample is about several tens of centimeters to 2 meters at most even when incorporated in a generally considered measuring apparatus or manufacturing process. On the other hand, the sample is as large as 2 to 3 m as the liquid crystal panel becomes larger. For this reason, it is inevitable to choose to widen the angle of view of the lens.

広範囲を視野に入れることのできる結像レンズを用いる場合、画面の端になるほど受光する光は、試料に対して斜めに通過していることになる。この際に問題になるのは、透明平板を透過する光の透過率は偏光依存特性をもつことである。即ち、P 波(入射面に平行な偏光)の反射率は、S波(入射面に垂直な偏光)の反射率に比べて小さい。このため、透過率は逆にP波の方が大きい。この偏光依存性は試料のリタデーションに起因するものではないため、リタデーションや光学軸を算出するためにはこの現象によって誤差が発生することになる。図5は、入射角と斜め入射による誤差の関係を示すグラフである。従ってこの影響を補正することが好ましいといえる。   In the case of using an imaging lens that can enter a wide field of view, the light that is received toward the end of the screen passes obliquely with respect to the sample. The problem at this time is that the transmittance of light transmitted through the transparent flat plate has polarization-dependent characteristics. That is, the reflectance of the P wave (polarized light parallel to the incident surface) is smaller than the reflectance of the S wave (polarized light perpendicular to the incident surface). For this reason, the transmittance of the P wave is larger. Since this polarization dependency is not caused by the retardation of the sample, an error occurs due to this phenomenon in order to calculate the retardation and the optical axis. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the incident angle and the error due to the oblique incidence. Therefore, it can be said that it is preferable to correct this influence.

試料を設置した後に計測される偏光状態は、試料の表面反射によって生じる偏光特性を含んだものである。屈折率nの媒質から屈折率nの試料への入射角をθ、試料の中の屈折角をθとする。P波、及びS波の振幅透過率をそれぞれt及びtとすると、t及びtは次式で表わされる。The polarization state measured after placing the sample includes polarization characteristics caused by the surface reflection of the sample. An incident angle from a medium having a refractive index n 0 to a sample having a refractive index n 1 is θ 0 , and a refractive angle in the sample is θ 1 . P-wave, and the amplitude transmittance of the S-wave, respectively and t p and t s, t p and t s is represented by the following equation.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

即ち、x方向とy方向の位相差を問わず振幅比が(t/t)だけ変化することになる。実際には試料の両面の反射を考慮する必要がある。このため、振幅比変化xは、(t/tと見なせる。電界のx成分とy成分の比をA、電界のx成分とy成分の位相差をδとすると、ある楕円偏光状態を表すストークスパラメータは次式となる。That is, the amplitude ratio regardless of the phase difference between the x and y directions is changed by (t s / t p). In practice, it is necessary to consider the reflection on both sides of the sample. Therefore, the amplitude ratio change x can be regarded as (t s / t p ) 2 . When the ratio between the x component and the y component of the electric field is A, and the phase difference between the x component and the y component of the electric field is δ, the Stokes parameter representing a certain elliptical polarization state is expressed by the following equation.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

入射角がθのときに、振幅比がAからAx(xが前述の振幅比変化を表す)に変わったときストークスパラメータS、Sは次のように変化する。When the incident angle is θ 0 and the amplitude ratio is changed from A to Ax (x represents the amplitude ratio change described above), the Stokes parameters S 1 and S 2 change as follows.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

試料のリタデーションを計測する際には、式1におけるS´、S´として、式4で補正した値を用いることが好ましいといえる。すなわち、振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する。具体的には、振幅比変化及び求めたS´、S´を用いて上記の式4にしたがってS´、及びS´を補正すればよい。なお、「振幅比変化」とは、光学系からの光による電界のx成分とy成分の比が測定対象を介することで変化した割合を意味する。When measuring the retardation of the sample, it can be said that it is preferable to use the values corrected in Equation 4 as S 1 ′ and S 2 ′ in Equation 1. That is, the information on the polarization state of the light transmitted through the measurement sample is corrected using the amplitude ratio change. Specifically, S 1 amplitude ratio change and the obtained ', S 2' S 1 ' , and S 2' may be corrected in accordance with Equation 4 above using. Note that “amplitude ratio change” means the ratio at which the ratio of the x component and the y component of the electric field due to light from the optical system changes through the measurement object.

特定のレンズをカメラに設置すると画角が決定する。画面内のある点において、視野の中心からの距離が決まれば試料に対する入射角θが求まる。従って前記の入射角による補正値を求めることができ、各点における補正を行うことができる。The angle of view is determined when a specific lens is installed in the camera. If the distance from the center of the visual field is determined at a certain point in the screen, the incident angle θ 0 with respect to the sample can be obtained. Accordingly, the correction value based on the incident angle can be obtained, and correction at each point can be performed.

微小偏光子の大きさは、エリアセンサの画素サイズと一致させた場合で説明してきた。しかしながら、本発明はエリアセンサの画素サイズと偏光子(又は波長板)とが一対一に対応するものに限られない。一対一対応の場合は、例えば画素の周期が5ミクロン、素子数を1360×1024のエリアセンサを使用するとき、偏光計測ユニット数は680×512となる。しかしながら、微小偏光子の大きさは受光素子のサイズと必ずしも一致させる必要はない。例えば縦横の大きさを画素サイズの整数倍に設定することもできる。この場合、偏光計測ユニット数は少なくなり、空間分解能は小さくなるが、同一の微小偏光子を透過した複数の画素で受光した強度に関する信号を平均化することにより、受光強度のノイズを低減することができる。即ち、偏光パラメータであるSパラメータの測定値のばらつきを抑えることが可能になる。これはリタデーションのばらつきを抑えることと同等である。複数の偏光計測ユニットから求めた偏光状態の値を更に平均化することでも同様の効果がある。あるいは、複数の画像を繰り返し撮影し、同じ画素の受光強度を平均化してもよい。これらの様々な平均化の条件と、得られるリタデーションReの測定値ゆらぎの標準偏差σ(Re)との間の関係を統計的に解析することは状況がきわめて複雑であるため容易でない。発明者らは実測を繰り返し、帰納的に次式の関係を得た。   The case where the size of the micro-polarizer is matched with the pixel size of the area sensor has been described. However, the present invention is not limited to a one-to-one correspondence between the area sensor pixel size and the polarizer (or wavelength plate). In the case of one-to-one correspondence, for example, when an area sensor having a pixel period of 5 microns and an element number of 1360 × 1024 is used, the number of polarization measurement units is 680 × 512. However, the size of the micropolarizer does not necessarily need to match the size of the light receiving element. For example, the vertical and horizontal sizes can be set to integer multiples of the pixel size. In this case, the number of polarization measurement units is reduced, and the spatial resolution is reduced. Can do. That is, it is possible to suppress variations in measured values of the S parameter that is a polarization parameter. This is equivalent to suppressing variation in retardation. The same effect can be obtained by further averaging the polarization state values obtained from a plurality of polarization measuring units. Alternatively, a plurality of images may be taken repeatedly and the received light intensity of the same pixel may be averaged. It is not easy to statistically analyze the relationship between these various averaging conditions and the standard deviation σ (Re) of the measurement fluctuation of the obtained retardation Re because the situation is extremely complicated. The inventors repeated the actual measurement and inductively obtained the relationship of the following equation.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

ここでQは受光素子平均電荷量、λは光の波長、Nは1ユニットとして用いる画素の数、Fは時間平均するフレーム数(枚数)である。もしλ=540nm、Q=5000とすると式5は次式となる。   Here, Q is the light receiving element average charge amount, λ is the wavelength of light, N is the number of pixels used as one unit, and F is the number of frames (number of frames) averaged over time. If λ = 540 nm and Q = 5000, Equation 5 becomes the following equation.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

例えばN=400、F=50とすると、σ(Re)=0.01nmとなる。これはリタデーションの小さい液晶パネル用ガラスのリタデーションを計測する際に要求される値を実現できることを示している。   For example, when N = 400 and F = 50, σ (Re) = 0.01 nm. This indicates that a value required when measuring the retardation of a glass for a liquid crystal panel having a small retardation can be realized.

図6は、実際に測定したリタデーションと、測定ユニット内の画素数Nと画像の枚数Fの関係をプロットしたグラフである。図6に示されるグラフは、式6で示される理論式と一致することがわかる。すなわち、図6から、リタデーションの繰り返し再現性があることが示される。測定対象によって要求される標準偏差、測定時間、空間分解能から最適なNおよびFを決定することが可能である。すなわち、本発明ではリタデーションの標準偏差、測定時間、及び空間分解に関する情報を用いて、1ユニットとして用いる画素の数N、時間平均するフレーム数Fを求めることができる。   FIG. 6 is a graph in which the actually measured retardation and the relationship between the number N of pixels in the measurement unit and the number F of images are plotted. It can be seen that the graph shown in FIG. 6 agrees with the theoretical formula shown in Formula 6. That is, FIG. 6 shows that the retardation has reproducibility. It is possible to determine the optimum N and F from the standard deviation required by the measurement object, the measurement time, and the spatial resolution. That is, in the present invention, the number N of pixels used as one unit and the number of frames F to be temporally averaged can be obtained using information on the standard deviation of retardation, measurement time, and spatial decomposition.

図7は、本発明の実施例における光学歪み測定装置を示す図である。エリアセンサ102は、画素数1000×1000のモノクロCCDセンサーである。符号101はフォトニック結晶からなる偏光子アレイであり、各偏光子の透過軸は45°ずつ異なる4種類が1ユニットとなっている。符合103は、カメラモジュールを示す。すなわち、本発明の光学歪み測定装置は、カメラ内に含まれていてもよい。   FIG. 7 is a diagram showing an optical distortion measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The area sensor 102 is a monochrome CCD sensor having 1000 × 1000 pixels. Reference numeral 101 denotes a polarizer array made of a photonic crystal, and the transmission axis of each polarizer is a unit of four types that differ by 45 °. Reference numeral 103 denotes a camera module. That is, the optical distortion measuring device of the present invention may be included in a camera.

レンズ106には焦点距離9mmの固定焦点レンズを用いている。CCDセンサーのサイズは1/2インチであり、画角は38°(視野の端から端に対応する)である。したがって視野の端では19°の角度で試料を透過する光を受光していることになる。光源104には蛍光灯を用いており、拡散板が配置され強度分布が均一化されている。さらに円偏光フィルム105を設置して、ほぼ円偏光の光源を構成する。   The lens 106 is a fixed focus lens having a focal length of 9 mm. The size of the CCD sensor is 1/2 inch, and the angle of view is 38 ° (corresponding to the end of the field of view). Therefore, the light passing through the sample is received at an angle of 19 ° at the edge of the visual field. A fluorescent lamp is used as the light source 104, and a diffusion plate is arranged to make the intensity distribution uniform. Further, a circularly polarizing film 105 is installed to constitute a substantially circularly polarized light source.

カメラはフレーム501に取り付けられており、上下に移動することができる。試料107の大きさに応じてカメラを移動し、適切な視野サイズで試料を測定することができる。ここでは試料の大きさが200×200mmであり、カメラと試料の間隔は580mmであった。あるユニットの視野中心からの距離をpピクセル、全視野の画素数を2N、画角を2θgとすると、対応する試料上の点で光の入射角θは次式から求まる。The camera is attached to the frame 501 and can move up and down. The camera can be moved according to the size of the sample 107, and the sample can be measured with an appropriate visual field size. Here, the size of the sample was 200 × 200 mm, and the distance between the camera and the sample was 580 mm. Assuming that the distance from the center of the field of a unit is p pixels, the number of pixels of the entire field of view is 2N, and the field angle is 2θg, the incident angle θ 0 of light at the corresponding point on the sample can be obtained from the following equation.

Figure 2009139133
Figure 2009139133

これより各ユニットにおけるθを求め、先に説明した数式2〜4で示されるストークスパラメータの補正を行ったのちにリタデーションを算出する。なお、スネルの法則から、sinθ=(n/n)sinθという関係がある。すなわち、本発明の好ましい態様は、あるユニットの視野中心からの距離、全視野の画素数、及び画角に関する情報を用いて、入射角を補正するものである。具体的には、あるユニットの視野中心からの距離に関する情報を記憶する。また、全視野の画素数に関する情報を記憶する。また画角に関する情報を記憶する。そして、画素数に関する情報及び前記距離に関する情報を読み出し、距離を画素数で割る。一方、画角からtanθgを求める。これらを乗算してtanθを求める。この値を用いて適宜テーブルを参照し、θに関する値を求める。From this, θ 0 in each unit is obtained, and the retardation is calculated after correcting the Stokes parameters expressed by the mathematical expressions 2 to 4 described above. From Snell's law, there is a relationship of sin θ 1 = (n 0 / n 1 ) sin θ 0 . That is, a preferred embodiment of the present invention corrects the incident angle using information on the distance from the center of the field of view of the unit, the number of pixels in the entire field of view, and the field angle. Specifically, information on the distance from the center of the visual field of a certain unit is stored. Also, information regarding the number of pixels in the entire field of view is stored. Also, information regarding the angle of view is stored. Then, information on the number of pixels and information on the distance are read out, and the distance is divided by the number of pixels. On the other hand, tan θg is obtained from the angle of view. By multiplying these, tan θ 0 is obtained. Using this value, a table is appropriately referred to and a value related to θ 0 is obtained.

図8は、リタデーション分布を示す写真である。図8Aは補正前のリタデーション分布を表す写真である。図8Bは補正後のリタデーション分布を示す写真である。図8Aから視野の端に見かけのリタデーションが重畳され増加していることがわかる。また、図8Bから、見かけのリタデーションが除去され、0.2nm以下に表示されており、ガラスが本来有するリタデーションが計測されていることがわかる。ここで実現したいリタデーションの標準偏差は0.01nmとする。これはガラスのリタデーションが0.1nm程度と小さいからである。この標準偏差を実現するために必要な偏光計測1ユニット内の画素数Nと平均化する画面数Fとは式6からNF=5000となった。NとFの組み合わせは自由であるが、例えば画素数Nを400、平均化フレーム数を50とすると、測定時間は約7秒に相当し、測定点数は100×100(=1万画素)となる。実際に同一試料を繰り返し測定したところ標準偏差σ(Re)は0.01nmが得られた。   FIG. 8 is a photograph showing the retardation distribution. FIG. 8A is a photograph showing the retardation distribution before correction. FIG. 8B is a photograph showing the retardation distribution after correction. It can be seen from FIG. 8A that the apparent retardation is superimposed on the edge of the field of view and increases. Further, from FIG. 8B, it is understood that the apparent retardation is removed and displayed at 0.2 nm or less, and the retardation inherent in the glass is measured. Here, the standard deviation of the retardation to be realized is 0.01 nm. This is because the retardation of the glass is as small as about 0.1 nm. The number of pixels N in one polarization measurement unit required to realize this standard deviation and the number of screens F to be averaged are NF = 5000 from Equation 6. The combination of N and F is arbitrary. For example, if the number of pixels N is 400 and the number of average frames is 50, the measurement time corresponds to about 7 seconds and the number of measurement points is 100 × 100 (= 10,000 pixels). Become. When the same sample was actually measured repeatedly, a standard deviation σ (Re) of 0.01 nm was obtained.

101 偏光子アレイ
102 受光素子アレイ
103 カメラモジュール
104 光源
105 円偏光フィルム
106 結像レンズ
107 測定試料
201 溝列を形成した基板
202 高屈折率材料
203 低屈折率材料
301 偏光子アレイ
302 エリアセンサ
401 波長板アレイ
402 均一な透過偏光軸を有する偏光子
501 フレーム

DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Polarizer array 102 Light receiving element array 103 Camera module 104 Light source 105 Circular polarizing film 106 Imaging lens 107 Measurement sample 201 The substrate 202 which formed the groove row 202 High refractive index material 203 Low refractive index material 301 Polarizer array 302 Area sensor 401 Wavelength Plate array 402 polarizer 501 frame with uniform transmission polarization axis

Claims (12)

光学系と、偏光測定モジュールと、解析装置とを具備した光学歪み測定装置であって、

前記光学系は、円偏光、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射でき、

前記偏光測定モジュールは、偏光子アレイと、エリアセンサとを含み、
前記偏光子アレイは、1次元的又は2次元的に繰り返し配置された複数の単位ユニットを含み、前記光学系から放射された光を透過するか、又は前記光学系から放射され、測定試料を透過した光を透過し、
前記単位ユニットは透過偏光軸の方向が異なる少なくとも3種類の偏光子を含み、
前記エリアセンサは、前記偏光子アレイの各偏光子を通過した光を独立に受光し、受光した光の強度を測定でき、

前記解析装置は、前記偏光測定モジュールから送信される測定情報を受信でき、

前記解析装置は、
第1の偏光情報算出手段と、第2の偏光情報算出手段と、偏光の変化量算出手段と、光学歪み演算手段とを有し、
前記第1の偏光情報算出手段は、前記偏光測定モジュールから受信した光学系の光の情報から前記光学系の光の偏光状態に関する情報を求める手段であり、
前記光学系の光の情報は、前記光学系から放射された光であって前記測定対象を透過しないものに関する情報であり、

前記第2の偏光情報算出手段は、前記偏光測定モジュールから受信した測定試料を透過した光の情報から、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を求める手段であり、
前記測定試料の光の情報は、前記光学系から放射された光であって前記測定対象を透過したものに関する情報であり、

前記偏光の変化量算出手段は、前記光学系の光の偏光状態に関する情報と、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とから、前記偏光測定モジュールの単位ユニット毎に偏光の変化量を求める手段であり、

前記光学歪み演算手段は、前記偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を用いて単位ユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求める手段である、

光学歪み測定装置。
An optical distortion measuring device comprising an optical system, a polarization measurement module, and an analysis device,

The optical system can emit circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light,

The polarization measurement module includes a polarizer array and an area sensor,
The polarizer array includes a plurality of unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and transmits light emitted from the optical system or is emitted from the optical system and transmits a measurement sample. The transmitted light,
The unit unit includes at least three types of polarizers having different directions of transmission polarization axes,
The area sensor can independently receive light that has passed through each polarizer of the polarizer array, and can measure the intensity of the received light,

The analyzer can receive measurement information transmitted from the polarization measurement module,

The analysis device includes:
A first polarization information calculation unit; a second polarization information calculation unit; a polarization change amount calculation unit; and an optical distortion calculation unit.
The first polarization information calculation means is means for obtaining information related to the polarization state of the light of the optical system from the information of the light of the optical system received from the polarization measurement module,
The light information of the optical system is information about light emitted from the optical system that does not pass through the measurement target,

The second polarization information calculation means is means for obtaining information on a polarization state of light transmitted through the measurement sample from information on light transmitted through the measurement sample received from the polarization measurement module;
The information on the light of the measurement sample is information on light emitted from the optical system and transmitted through the measurement object,

The polarization change amount calculation means calculates the polarization change amount for each unit of the polarization measurement module from information related to the polarization state of light of the optical system and information related to the polarization state of light transmitted through the measurement sample. Is a means of seeking,

The optical distortion calculation means is means for obtaining information on the retardation of the measurement sample and the optical axis direction for each unit unit using the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means.

Optical distortion measuring device.
前記偏光子アレイは、フォトニック結晶からなる偏光子を含む、請求項1に記載の光学歪み計測装置。   The optical strain measurement apparatus according to claim 1, wherein the polarizer array includes a polarizer made of a photonic crystal. 前記解析装置は、
さらに、前記エリアセンサが連続して撮影したある偏光子を経由した光の強度に関する信号を平均化する偏光強度平均化手段を有し、
前記偏光強度平均化手段により平均化された強度を用いて、前記ユニットごとの偏光状態に関する情報を求める、
請求項2に記載の光学歪み測定装置。
The analysis device includes:
Furthermore, it has a polarization intensity averaging means that averages a signal related to the intensity of light that passes through a certain polarizer taken continuously by the area sensor,
Using the intensity averaged by the polarization intensity averaging means, information on the polarization state of each unit is obtained.
The optical distortion measuring device according to claim 2.
前記解析装置は、
さらに、隣接するユニットにおける偏光状態に関する信号を平均化する偏光状態平均化手段を有し、
前記偏光状態平均化手段により平均化された偏光状態に関する情報を用いて、リタデーションと光軸方向に関する情報を求める、
請求項2又は請求項3に記載の光学歪み測定装置。
The analysis device includes:
Furthermore, it has polarization state averaging means for averaging signals relating to polarization states in adjacent units,
Using information on the polarization state averaged by the polarization state averaging means, information on retardation and the optical axis direction is obtained.
The optical distortion measuring device according to claim 2 or 3.
前記解析装置は、さらに、振幅比変化を記憶する振幅比変化記憶手段と、光の偏光状態に関する情報を補正する光の偏光状態補正手段と、を有し、
ここで、振幅比変化は、前記光学系からの光による電界のx成分とy成分の比が前記測定対象を介することで変化した割合を意味し、

前記光の偏光状態補正手段は、
前記振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する請求項4に記載の光学歪み測定装置。
The analysis apparatus further includes an amplitude ratio change storage unit that stores an amplitude ratio change, and a light polarization state correction unit that corrects information related to the polarization state of the light,
Here, the change in the amplitude ratio means the ratio at which the ratio of the x component and the y component of the electric field due to the light from the optical system changes through the measurement object,

The light polarization state correction means includes:
The optical distortion measuring apparatus according to claim 4, wherein information on a polarization state of light transmitted through the measurement sample is corrected using the amplitude ratio change.
前記解析装置は、さらに、入射角補正手段を有し、

前記振幅比変化は、入射角及び屈折角の関数で表され、
前記あるユニットの視野中心からの距離、全視野の画素数、及び画角に関する情報を用いて、前記入射角を補正し、前記補正した入射角に関する情報を用いて前記振幅比変化を補正し、前記補正した振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する請求項5に記載の光学歪み測定装置。
The analysis apparatus further includes incident angle correction means,

The amplitude ratio change is expressed as a function of incident angle and refraction angle,
Using the information about the distance from the center of the visual field of the certain unit, the number of pixels of the entire visual field, and the angle of view, the incident angle is corrected, and the amplitude ratio change is corrected using the information about the corrected incident angle. The optical distortion measuring apparatus according to claim 5, wherein information relating to a polarization state of light transmitted through the measurement sample is corrected using the corrected amplitude ratio change.
光学系と、偏光測定モジュールと、解析装置を具備した光学歪み測定装置であって、

前記光学系は、円偏光、楕円偏光、又は直線偏光の光を放射でき、

前記偏光測定モジュールは、波長板アレイと、偏光子と、エリアセンサとをこの順で有し、
前記波長板アレイは、1次元又は2次元的に繰り返し配置された単位ユニットを有し、前記光学系から放射された光を透過するか、又は前記光学系から放射され、前記測定試料を透過した光を透過し、
前記単位ユニットは、進相軸の方向が異なる少なくとも4種類の波長板を含み、
前記偏光子は、一方向の透過偏光軸を有し、前記波長板アレイを透過した光を透過させ、
前記エリアセンサは、前記波長板アレイに含まれる各波長板を通過した光であって、前記偏光子を透過したものを独立に受光し、受光した光の強度を測定でき、

前記解析装置は、前記偏光測定モジュールから送信される測定情報を受信でき、

前記解析装置は、
第1の偏光情報算出手段と、第2の偏光情報算出手段と、偏光の変化量算出手段と、光学歪み演算手段とを有し、
前記第1の偏光情報算出手段は、前記偏光測定モジュールから受信した光学系の光の情報から前記光学系の光の偏光状態に関する情報を求める手段であり、
前記光学系の光の情報は、前記光学系から放射された光であって前記測定対象を透過しないものに関する情報であり、

前記第2の偏光情報算出手段は、前記偏光測定モジュールから受信した測定試料を透過した光の情報から、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を求める手段であり、
前記測定試料の光の情報は、前記光学系から放射された光であって前記測定対象を透過したものに関する情報であり、
前記偏光の変化量算出手段は、前記光学系の光の偏光状態に関する情報と、前記測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報とから、前記偏光測定モジュールの単位ユニット毎に偏光の変化量を求める手段であり、
前記光学歪み演算手段は、前記偏光の変化量算出手段が求めた単位ユニット毎の偏光の変化量を用いて単位ユニット毎に測定試料のリタデーションと光軸方向に関する情報を求める手段である、
光学歪み測定装置。
An optical distortion measuring device including an optical system, a polarization measurement module, and an analysis device,

The optical system can emit circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light,

The polarization measurement module has a wave plate array, a polarizer, and an area sensor in this order,
The wave plate array has unit units that are repeatedly arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and transmits light emitted from the optical system or is emitted from the optical system and passes through the measurement sample. Transmitting light,
The unit unit includes at least four types of wave plates having different fast axis directions,
The polarizer has a transmission polarization axis in one direction, and transmits light transmitted through the wave plate array.
The area sensor is light that has passed through each wave plate included in the wave plate array, and has received the light that has passed through the polarizer, and can measure the intensity of the received light.

The analyzer can receive measurement information transmitted from the polarization measurement module,

The analysis device includes:
A first polarization information calculation unit; a second polarization information calculation unit; a polarization change amount calculation unit; and an optical distortion calculation unit.
The first polarization information calculation means is means for obtaining information related to the polarization state of the light of the optical system from the information of the light of the optical system received from the polarization measurement module,
The light information of the optical system is information about light emitted from the optical system that does not pass through the measurement target,

The second polarization information calculation means is means for obtaining information on a polarization state of light transmitted through the measurement sample from information on light transmitted through the measurement sample received from the polarization measurement module;
The information on the light of the measurement sample is information on light emitted from the optical system and transmitted through the measurement object,
The polarization change amount calculation means calculates the polarization change amount for each unit of the polarization measurement module from information related to the polarization state of light of the optical system and information related to the polarization state of light transmitted through the measurement sample. Is a means of seeking,
The optical distortion calculation means is means for obtaining information on the retardation of the measurement sample and the optical axis direction for each unit unit using the polarization change amount for each unit unit obtained by the polarization change amount calculation means.
Optical distortion measuring device.
前記波長板アレイは、フォトニック結晶からなる波長板を含む、請求項7に記載の光学歪み計測装置。   The optical distortion measuring apparatus according to claim 7, wherein the wave plate array includes a wave plate made of a photonic crystal. 前記解析装置は、
さらに前記エリアセンサが連続して撮影したある波長板を経由した光の強度に関する信号を平均化する偏光強度平均化手段を有し、
前記偏光強度平均化手段により平均化された強度を用いて、前記ユニットごとの偏光状態に関する情報を求める、
請求項8に記載の光学歪み測定装置。
The analysis device includes:
Furthermore, it has a polarization intensity averaging means for averaging a signal related to the intensity of light that passes through a certain wavelength plate continuously photographed by the area sensor,
Using the intensity averaged by the polarization intensity averaging means, information on the polarization state of each unit is obtained.
The optical distortion measuring device according to claim 8.
前記解析装置は、
さらに、隣接するユニットにおける偏光状態に関する信号を平均化する偏光状態平均化手段を有し、
前記偏光状態平均化手段により平均化された偏光状態に関する情報を用いて、リタデーションと光軸方向に関する情報を求める、
請求項9に記載の光学歪み測定装置。
The analysis device includes:
Furthermore, it has polarization state averaging means for averaging signals relating to polarization states in adjacent units,
Using information on the polarization state averaged by the polarization state averaging means, information on retardation and the optical axis direction is obtained.
The optical distortion measuring device according to claim 9.
前記解析装置は、
さらに、振幅比変化を記憶する振幅比変化記憶手段と、光の偏光状態に関する情報を補正する光の偏光状態補正手段とを有し、

前記光の偏光状態補正手段は、
前記振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する請求項10に記載の光学歪み測定装置。
The analysis device includes:
Furthermore, it has an amplitude ratio change storage means for storing the amplitude ratio change, and a light polarization state correction means for correcting information relating to the polarization state of the light,

The light polarization state correction means includes:
The optical distortion measuring apparatus according to claim 10, wherein information relating to a polarization state of light transmitted through the measurement sample is corrected using the amplitude ratio change.
前記解析装置は、
さらに、入射角補正手段を有し、

前記振幅比変化は、入射角及び屈折角の関数で表され、
前記あるユニットの視野中心からの距離、全視野の画素数、及び画角に関する情報を用いて、前記入射角を補正し、前記補正した入射角に関する情報を用いて前記振幅比変化を補正し、前記補正した振幅比変化を用いて、測定試料を透過した光の偏光状態に関する情報を補正する請求項11に記載の光学歪み測定装置。

The analysis device includes:
Furthermore, it has an incident angle correction means,

The amplitude ratio change is expressed as a function of incident angle and refraction angle,
Using the information about the distance from the center of the visual field of the certain unit, the number of pixels of the entire visual field, and the angle of view, the incident angle is corrected, and the amplitude ratio change is corrected using the information about the corrected incident angle. The optical distortion measuring apparatus according to claim 11, wherein information regarding a polarization state of light transmitted through the measurement sample is corrected using the corrected change in amplitude ratio.

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