KR101990642B1 - Optical property measuring method and apparatus - Google Patents
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Abstract
투광부 (12) 는, 광학 필름 (11) 에 원 편광을 측정광으로서 조사한다. 수광부 (13) 는, X 방향으로 배열된 복수 종류의 파장판을 갖고, 각 파장판에 대응하는 영역 내에 하나의 측정값을 얻는 단위가 되는 단위 수광 에어리어가 복수 배열되고, 광학 필름 (11) 을 투과한 측정광을 복수 종류의 편광 상태에서 단위 수광 에어리어마다 수광한다. 광학 필름 (11) 을 X 방향으로 반송하면서, 단위 측정 에어리어마다 측정광을 복수의 단위 수광 에어리어에서 수광한다. 뮐러 행렬 산출부 (19a) 는, 동일한 단위 측정 에어리어에 대해 복수 얻어지는 측정값으로부터 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬을 산출한다. 광학 특성 산출부 (19b) 는, 뮐러 행렬의 요소를 사용하여 광학 특성을 산출한다.The transparent portion 12 irradiates the optical film 11 with circularly polarized light as measuring light. The light receiving section 13 has a plurality of types of wavelength plates arranged in the X direction and a plurality of unit light receiving areas which are units for obtaining one measurement value in a region corresponding to each wavelength plate are arranged, And the transmitted measurement light is received for each unit light receiving area in plural kinds of polarization states. While the optical film 11 is transported in the X direction, the measurement light is received in a plurality of unit light receiving areas for each unit measurement area. The Mueller matrix calculator 19a calculates a Mueller matrix of the unit measurement area from a plurality of measured values obtained for the same unit measurement area. The optical characteristic calculator 19b calculates the optical characteristics using the elements of the Muller matrix.
Description
본 발명은, 투명한 필름의 광학 특성을 측정하는 광학 특성 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for measuring optical characteristics of a transparent film.
최근 텔레비전이나 PC 용의 모니터 등으로서, 액정을 이용한 표시 장치 (이하, 액정 표시 장치라고 한다) 가 사용되고 있다. 액정 표시 장치에는, 편광판, 시야각 보상 필름, 반사 방지 필름 등, 다양한 광학 특성을 갖는 기능성 플라스틱 수지 필름 (이하, 광학 필름이라고 한다) 이 액정 패널에 첩착 (貼着) 되어 있다. 액정 표시 장치는, 액정이 갖는 복굴절 특성을 이용하여 콘트라스트를 얻고 있기 때문에, 액정 표시 장치의 표시 특성은, 사용하는 각종 광학 필름의 복굴절 특성에 좌우된다. 예를 들어, 광학 필름의 복굴절 특성이 액정 패널의 표시 화면 전체면에 걸쳐서 균일하지 않은 경우에는, 표시 화상에 불균일이 발생하게 된다. 이 때문에, 액정 표시 장치에 사용하는 광학 필름은, 소정의 광학 특성 (특히 복굴절 특성) 을 갖고 있는지의 여부에 대해 검사된다.2. Description of the Related Art In recent years, display devices using liquid crystal (hereinafter referred to as liquid crystal display devices) have been used as monitors for televisions and PCs. A functional plastic resin film (hereinafter referred to as an optical film) having various optical characteristics such as a polarizing plate, a viewing angle compensation film, and an antireflection film is adhered (adhered) to a liquid crystal panel. Since the liquid crystal display device obtains contrast using the birefringence characteristics of the liquid crystal, the display characteristics of the liquid crystal display device depend on the birefringence characteristics of various optical films to be used. For example, when the birefringence characteristic of the optical film is not uniform over the entire surface of the display screen of the liquid crystal panel, unevenness occurs in the display image. For this reason, the optical film used in the liquid crystal display device is inspected for whether or not it has a predetermined optical characteristic (in particular, birefringence characteristics).
복굴절 특성 등의 광학 특성의 측정은, 예를 들어, 광학 필름에 대하여 소정의 측정광을 조사하는 광원, 광학 필름을 투과한 측정광을 수광하는 CCD 카메라 등의 수광기, 파장판, 편광판 등이 사용된다. 또, 광학 필름 상의 어느 지점의 복굴절 특성 등을 측정하기 위해서는, 동일 지점을 편광 상태가 상이한 측정광을 사용하여 복수 회 측정할 필요가 있다.Measurement of optical characteristics such as birefringence characteristics can be performed by, for example, a light source for irradiating a predetermined measurement light to the optical film, a light receiver such as a CCD camera for receiving measurement light transmitted through the optical film, a wavelength plate, Is used. In order to measure the birefringence characteristic at a certain point on the optical film, it is necessary to measure the same point a plurality of times by using measurement light having a different polarization state.
이와 같은 광학 필름의 복굴절 특성을 측정하는 장치로는, 예를 들어, 광원과 CCD 카메라 사이에 자유롭게 회전할 수 있는 파장판을 형성하고, 이 파장판을 회전시킴으로써 다양한 편광 상태에서 광학 필름의 화상을 촬상하고, 얻어진 화상군의 각 화상의 휘도값 변화에 기초하여 화소마다 복굴절 특성을 산출하는 광학 특성 측정 장치가 알려져 있다 (일본 공개특허공보 2009-229279호). 또, 각각 진상축 방향이 상이한 미세한 파장판을 촬상 장치의 각 화소에 형성하고, 광학 필름을 일정한 방향으로 이동시키면서 순차적으로 촬영함으로써, 광학 필름의 어느 측정점을, 편광 상태가 상이한 측정광을 사용하여 복수 회 측정한 데이터를 얻을 수 있도록 한 광학 특성 측정 장치가 알려져 있다 (일본 공개특허공보 2007-263593호).As an apparatus for measuring the birefringence characteristic of such an optical film, for example, a wave plate capable of freely rotating between a light source and a CCD camera is formed, and by rotating the wave plate, an image of the optical film in various polarization states An optical characteristic measuring device for calculating a birefringence characteristic for each pixel on the basis of a change in luminance value of each image of the obtained image group is known (JP-A-2009-229279). It is also possible to form a fine wavelength plate having different phase axes in advance in each pixel of the image pickup device and successively photographing the optical film while moving the optical film in a constant direction so that any measurement point of the optical film is irradiated by using a measurement light having a different polarization state An optical property measuring device capable of obtaining data measured a plurality of times is known (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-263593).
최근에는, 액정 표시 장치의 대화면화에 수반하여, 이것에 사용하는 광학 필름에도, 대면적이고 균일한 광학 특성이 요구된다. 예를 들어, 20 인치의 액정 표시 장치에는, A3 정도 크기의 광학 필름이 필요해진다. 이 때문에, 대면적의 광학 필름에 대하여 측정 가능한 측정 장치가 요구되고 있다. 또, 광학 필름을 촬상하여 광학 특성을 측정하는 경우, 높은 측정 정밀도를 얻기 위해, 촬상 렌즈로서 텔레센트릭 렌즈가 사용된다. 이것은, 핀트 어긋남이나 시차에 의한 이미지의 변형에 의한 영향이 작게 억제되기 때문이다. 그러나, 텔레센트릭 렌즈의 사각형의 시야는 고작 1 변이 5 ㎝ 정도이므로, A3 사이즈 등의 대면적의 광학 필름을 1 개의 시야로 검사하기는 어렵다. 이 때문에, 광학 필름의 광학 특성 측정 장치에서는, 측정 위치를 이동시키면서, 빠짐없이 또한 고정밀도로 광학 특성을 측정하는 연구가 필요해진다.In recent years, along with the increase in the size of a liquid crystal display device, optical films used therefor are required to have large-sized and uniform optical characteristics. For example, a liquid crystal display device of 20 inches requires an optical film of about A3 size. For this reason, a measurement device capable of measuring a large-area optical film is required. When an optical film is picked up and optical characteristics are measured, a telecentric lens is used as an image pickup lens in order to obtain high measurement accuracy. This is because the effect of deformation of the image due to the shift of the focus and the parallax is suppressed to be small. However, since the field of view of the square of the telecentric lens is about 5 cm at most, it is difficult to inspect a large-area optical film such as the A3 size with one field of view. For this reason, in an apparatus for measuring optical characteristics of an optical film, it is necessary to carry out studies for measuring optical characteristics without fail and with high accuracy while moving a measurement position.
일본 공개특허공보 2009-229279호의 광학 특성 측정 장치와 같이, 파장판을 회전시킴으로써, 측정광의 편광 상태를 변화시키면서 어느 측정 위치의 광학 특성을 측정하는 경우, 광학 필름과 측정계 (광원이나 수광기 등) 의 위치를 고정시키고 나서, 파장판을 회전시키면서 측정 위치를 복수 회 촬상할 필요가 있다. 이 때문에, 측정 위치의 이동을 위해, 광학 필름 (또는 측정계) 의 이동과 정지를 반복해야만 하여, 대면적의 광학 필름의 광학 특성을 측정하는 경우에는, 방대한 시간을 필요로 한다는 문제가 있다.In the case of measuring the optical characteristics of a certain measurement position while changing the polarization state of the measurement light by rotating the wavelength plate as in the optical property measurement apparatus of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-229279, the optical film and the measurement system (light source, It is necessary to capture the measurement position a plurality of times while rotating the wavelength plate. Therefore, in order to move the measurement position, movement and stop of the optical film (or the measurement system) must be repeated to measure the optical characteristics of the large-area optical film, which requires a large amount of time.
한편, 일본 공개특허공보 2007-263593호의 광학 특성 측정 장치는, 광학 필름 (또는 측정계) 을 이동시키면서 광학 필름의 광학 특성을 측정할 수 있다. 그러나, 화소마다 진상축 방향이 상이한 파장판을 형성하고 있기 때문에 1 화소 단위에서의 측정이 된다. 이 때문에, 판독 출력 노이즈나 암전류 노이즈 등의 화소마다 랜덤인 노이즈가, 그대로 오차로서 측정값 (화소값) 에 포함되게 된다. 이것은, 고정밀도의 광학 특성의 측정을 곤란하게 함과 함께, 측정값의 재현성도 악화시킨다. 또, 이러한 노이즈에 의한 영향을 제거하고, 측정 정밀도를 향상시키기 위해서는, 동일 지점을 복수 회 측정하여 평균낼 필요가 있으므로, 특허문헌 1 의 광학 특성 측정 장치와 동일하게, 대면적의 광학 필름의 광학 특성의 측정에는 막대한 시간을 필요로 한다.On the other hand, the optical characteristic measuring apparatus of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-263593 can measure the optical characteristic of the optical film while moving the optical film (or the measuring system). However, since a wave plate having different fast axis directions is formed for each pixel, the measurement is performed in units of one pixel. Therefore, the random noise per pixel such as the readout output noise and the dark current noise is directly included in the measured value (pixel value) as an error. This makes it difficult to measure high-precision optical characteristics and deteriorates the reproducibility of measured values. In order to eliminate the influence of the noise and improve the measurement accuracy, it is necessary to measure the same point a plurality of times and average it. Thus, like the optical characteristic measuring apparatus of
본 발명은, 광학 필름과 측정계를 정지시키지 않고 상대적으로 이동시키면서, 광학 특성을 고정밀도로 측정하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to measure optical characteristics with high precision while relatively moving the optical film and the measurement system without stopping.
본 발명의 광학 특성 측정 장치는, 투광부와, 수광부와, 반송부와, 뮐러 행렬 산출부와, 광학 특성 산출부를 구비한다. 투광부는, 투명한 광학 필름에 소정 편광 상태의 광을 측정광으로서 조사한다. 수광부는, 소정 방향으로 배열된 복수 종류의 파장판을 갖고, 복수 종류의 파장판 각각에 대응하도록, 하나의 측정값을 얻는 단위가 되는 단위 수광 에어리어가 소정 방향을 따라 복수 배열되어 있다. 각 단위 수광 에어리어는, 광학 필름을 투과한 측정광을, 파장판에 의해 정해지는 복수 종류의 편광 상태에서 수광한다. 반송부는, 광학 필름 상에서 단위 수광 에어리어에 대응하는 영역을 단위 측정 에어리어로 할 때, 수광부와 광학 필름을 소정 방향을 따라 상대적으로 이동시킴으로써, 단위 측정 에어리어를 소정 방향으로 이동시킨다. 이 이동 중에 복수의 단위 수광 에어리어는, 단위 측정 에어리어를 투과한 측정광을 측정한다. 뮐러 행렬 산출부는, 동일한 단위 측정 에어리어에 대해 복수 얻어지는 측정값에 기초하여, 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬을 산출한다. 광학 특성 산출부는, 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬의 요소를 사용하여 단위 측정 에어리어의 광학 특성을 산출한다.The optical characteristic measuring apparatus of the present invention comprises a transparent portion, a light receiving portion, a carrying portion, a Mueller matrix calculating portion, and an optical characteristic calculating portion. The light-transmitting portion irradiates the transparent optical film with light in a predetermined polarization state as measurement light. The light receiving unit has a plurality of kinds of wavelength plates arranged in a predetermined direction, and a plurality of unit light receiving areas, each of which is a unit for obtaining one measurement value, are arranged in a predetermined direction so as to correspond to each of a plurality of kinds of wavelength plates. Each unit light receiving area receives measurement light transmitted through the optical film in a plurality of kinds of polarization states determined by a wave plate. The transfer section moves the unit measurement area in a predetermined direction by relatively moving the light receiving section and the optical film along a predetermined direction when the area corresponding to the unit light receiving area on the optical film is set as the unit measurement area. During this movement, the plurality of unit light receiving areas measure the measurement light transmitted through the unit measurement area. The Mueller matrix calculator calculates a Mueller matrix of the unit measurement area based on a plurality of measured values obtained for the same unit measurement area. The optical characteristic calculator calculates the optical characteristics of the unit measurement area using the elements of the Mueller matrix of the unit measurement area.
단위 수광 에어리어에 대응하는 투광부 상의 에어리어를 단위 투광 에어리어로 할 때, 단위 측정 에어리어에 입사되는 측정광의 스토크스 파라미터가 단위 투광 에어리어마다 미리 측정됨과 함께, 단위 측정 에어리어를 투과한 후의 측정광의 스토크스 파라미터를 측정값에 대응시키는 편광 전달 행렬이 단위 수광 에어리어마다 미리 측정되는 것이 바람직하다. 또, 뮐러 행렬 산출부는, 단위 측정 에어리어에 입사되는 측정광의 스토크스 파라미터와 편광 전달 행렬에 기초하여, 동일한 단위 측정 에어리어에 대해 복수 얻어지는 측정값을 뮐러 행렬의 요소에 대응시키는 시료 측정 행렬을 미리 산출하고, 측정값이 얻어졌을 때에 시료 측정 행렬을 사용하여 뮐러 행렬의 요소를 각각 산출하는 것이 바람직하다.The Stokes parameter of the measurement light incident on the unit measurement area is previously measured for each unit light emitting area and the Stokes parameter of the measurement light after passing through the unit measurement area is set as a unit light emission area, It is preferable that the polarization transfer matrix for correlating the parameter to the measured value is previously measured for each unit light receiving area. The Muller matrix calculator calculates in advance a sample measurement matrix in which a plurality of measured values corresponding to the same unit measurement area are associated with the elements of the Muller matrix based on the Stokes parameter and the polarization transfer matrix of the measurement light incident on the unit measurement area , And when the measured values are obtained, calculate the elements of the Muller matrix using the sample measurement matrix.
투광부는, 소정 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 형성되고, 단위 측정 에어리어에 입사되는 측정광의 스토크스 파라미터는, 광학 필름이 없는 상태에서, 투광부를 소정 방향으로 이동시키면서, 측정광을 수광부에서 수광함으로써 측정되는 것이 바람직하다.The light transmittance portion is formed so as to be freely movable along a predetermined direction and the Stokes parameter of the measurement light incident on the unit measurement area is measured by receiving the measurement light at the light receiving portion while moving the light transmitting portion in the predetermined direction in the state where there is no optical film .
투광부는, 수광부의 시야와 거의 동일한 크기의 범위에 측정광을 조사하는 것이 바람직하다. 또, 투광부는, 측정광으로서 원 편광을 광학 필름에 조사하는 것이 바람직하다.It is preferable that the light transmitting portion irradiates the measurement light in a range approximately the same size as the visual field of the light receiving portion. It is preferable that the light transmitting portion irradiate circularly polarized light to the optical film as measurement light.
투광부는, 평면상의 발광면으로부터 무편광 상태의 광을 발하는 면 광원과, 면 광원으로부터 입사되는 광을 직선 편광으로 조정하는 편광판과, 편광판으로부터 입사되는 직선 편광을 원 편광으로 변환시켜 상기 광학 필름에 조사하는 1/4 파장판을 구비하는 것이 바람직하다. 이 1/4 파장판은, 측정광의 조사 광축의 둘레에 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.The light-transmitting portion includes a planar light source that emits light in a non-polarized state from a plane light-emitting surface, a polarizer that adjusts the light incident from the planar light source to linearly polarized light, and a polarizer that converts linearly polarized light incident from the polarizer into circularly polarized light, It is preferable to provide a 1/4 wavelength plate for irradiation. It is preferable that the 1/4 wavelength plate is formed so as to be freely rotatable around the irradiation optical axis of the measurement light.
수광부는, 복수 종류의 파장판을 투과한 측정광을 촬상 장치에 결상시키는 렌즈를 구비하고, 이 렌즈는, 물체측에 있어서 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 물체측 텔레센트릭 렌즈인 것이 바람직하다. 렌즈는, 물체측 및 이미지측에 있어서 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 양측 텔레센트릭 렌즈여도 된다. 수광부는, 복수 종류의 파장판으로서, 4 종류 이상 40 종류 이하의 파장판을 구비하는 것이 바람직하다.The light-receiving unit includes a lens for imaging measurement light transmitted through a plurality of kinds of wavelength plates onto an image pickup device, and the lens is an object-side telecentric lens that can consider the optical axis and the principal ray parallel to the object side desirable. The lens may be a bilateral telecentric lens that can regard the optical axis and the principal ray parallel to each other on the object side and the image side. It is preferable that the light-receiving unit is provided with four or more and 40 or less types of wave plates as a plurality of types of wave plates.
수광부가 구비하는 복수 종류의 파장판은, 소정 방향에 대하여 각각의 주축 방향이 상이하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 수광부가 구비하는 복수 종류의 파장판은, 지상량 (遲相量) 이 70 도 이상 170 도 이하 또는 190 도 이상 290 도 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of types of wave plates provided in the light receiving unit are arranged so that the directions of the main axes are different from each other in the predetermined direction. It is preferable that the plurality of kinds of wave plates provided in the light receiving unit have a ground phase amount of 70 degrees or more and 170 degrees or less or 190 degrees or more and 290 degrees or less.
단위 수광 에어리어는, 인접하는 복수의 화소로 이루어지고, 속하는 복수 화소의 출력값을 평균낸 값을 하나의 측정값으로 하는 결합 화소인 것이 바람직하다. 결합 화소를 구성하는 화소수는, 2 이상의 자연수의 2승(乘) 개이고 또한 종횡으로 동일 수의 화소수로 이루어지는 것이 바람직하다.The unit light receiving area is preferably a combined pixel which is composed of a plurality of adjacent pixels and whose average value of the output values of the plurality of pixels belonging thereto is taken as one measurement value. It is preferable that the number of pixels constituting the combined pixel is a square of 2 or more natural numbers and the same number of pixels in the vertical and horizontal directions.
투광부와 수광부의 세트를, 소정 방향에 대하여 수직인 방향으로 복수 구비하는 것이 바람직하다. 이 수직 방향으로 형성된 투광부와 수광부의 세트를 이동시킴으로써, 광학 필름의 전체면을 측정하는 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of sets of the transparent portion and the light receiving portion are provided in a direction perpendicular to the predetermined direction. It is preferable to measure the entire surface of the optical film by moving the set of the light-projecting portion and the light-receiving portion formed in the vertical direction.
본 발명의 광학 특성 측정 방법은, 측정 단계와, 뮐러 행렬 산출 단계와, 광학 특성 산출 단계를 구비한다. 측정 단계는, 투명한 광학 필름에 투광부로부터 소정 편광 상태의 광을 측정광으로서 조사하고, 광학 필름을 투과한 측정광을, 하나의 측정값을 얻는 단위가 되는 단위 수광 에어리어마다 복수 종류의 편광 상태에서 수광하고, 단위 수광 에어리어에 대응하는 광학 필름 상의 단위 측정 에어리어마다 측정값을 얻는다. 이 때, 광학 필름과 수광부를 상대적으로 이동시키면서 수광함으로써, 하나의 상기 단위 측정 에어리어에 대하여, 복수 종류의 편광 상태에서 측정된 복수의 측정값을 얻는다. 뮐러 행렬 산출 단계는, 측정 단계에서 얻어진 복수의 측정값에 기초하여 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬을 단위 측정 에어리어마다 산출한다. 광학 특성 산출 단계는, 뮐러 행렬의 요소를 사용하여 단위 측정 에어리어의 광학 특성을 산출한다.The optical characteristic measuring method of the present invention comprises a measuring step, a Mueller matrix calculating step, and an optical characteristic calculating step. The measuring step is a step of irradiating the transparent optical film with light in a predetermined polarization state from the light transmitting portion as measurement light and measuring the transmitted light transmitted through the optical film in a plurality of types of polarization states for each unit light receiving area as a unit for obtaining one measurement value And a measurement value is obtained for each unit measurement area on the optical film corresponding to the unit light receiving area. At this time, a plurality of measurement values measured in a plurality of kinds of polarization states are obtained for one unit measurement area by receiving light while relatively moving the optical film and the light receiving unit. The Mueller matrix calculating step calculates the Mueller matrix of the unit measurement area for each unit measurement area based on the plurality of measurement values obtained in the measurement step. The optical characteristic calculating step calculates an optical characteristic of the unit measurement area using the elements of the Müller matrix.
뮐러 행렬 산출 단계는, 복수의 상기 측정값을 상기 뮐러 행렬의 요소에 대응시키는 시료 측정 행렬을 사용하여 측정값으로부터 뮐러 행렬을 산출한다. 시료 측정 행렬은, 단위 측정 에어리어를 투과한 후의 측정광의 스토크스 파라미터를 측정값에 대응시키는 행렬이며, 단위 투광 에어리어마다 미리 측정된 편광 전달 행렬과, 단위 수광 에어리어에 대응하는 투광부 상의 단위 투광 에어리어마다 미리 측정된 스토크스 파라미터를 사용하여 미리 산출된다.The Muller matrix calculation step calculates a Muller matrix from measurement values using a sample measurement matrix in which a plurality of the measured values are associated with the elements of the Muller matrix. The sample measurement matrix is a matrix for associating a Stokes parameter of measurement light after passing through a unit measurement area with a measurement value. The matrix includes a polarization transfer matrix preliminarily measured for each unit light emitting area and a unit light transmitting area on the light emitting part corresponding to the unit light receiving area Are calculated in advance using the Stokes parameters that have been measured in advance.
본 발명에 의하면, 광학 필름과 측정계를 정지시키지 않고 상대적으로 이동시키면서, 광학 필름의 광학 특성을 고정밀도로 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to measure the optical characteristics of the optical film with high precision while relatively moving the optical film and the measurement system without stopping.
도 1 은 광학 특성 측정 장치를 모식적으로 나타내는 사시도.
도 2 는 투광부를 나타내는 설명도.
도 3 은 수광부를 나타내는 설명도.
도 4 는 분할 파장판의 각 파장판 및 편광판의 축 방향을 나타내는 설명도.
도 5 는 결합 화소 (CP) 의 양태를 나타내는 설명도.
도 6 은 단위 측정 에어리어 (E) 의 양태를 나타내는 설명도.
도 7 은 단위 투광 에어리어 (F) 의 양태를 나타내는 설명도.
도 8 은 광학 특성 측정 장치로 편광 특성을 구하는 양태를 나타내는 플로우 차트.
도 9 는 수광부의 캘리브레이션의 양태를 나타내는 설명도.
도 10 은 투광부의 캘리브레이션의 양태를 나타내는 설명도.
도 11 은 캘리브레이션에 의해 각 단위 투광 에어리어 (F) 가 측정되는 양태를 나타내는 설명도.
도 12 는 단위 측정 에어리어 (E) 마다 확보되는 기억 영역의 양태를 나타내는 설명도.
도 13 은 광학 필름의 편광 특성이 측정되는 양태를 나타내는 설명도.
도 14 는 파장판의 지상량과 계산 오차의 관계를 나타내는 그래프.
도 15 는 파장판의 지상량과 계산 오차의 관계를 나타내는 데이터표.
도 16 은 수광부의 다른 구성을 나타내는 설명도.
도 17 은 결합수와 출력값의 편차를 나타내는 그래프.
도 18 은 투광부와 수광부의 세트를 광학 필름의 폭 방향으로 복수 형성하는 예를 나타내는 설명도.
도 19 는 1 세트의 투광부 및 수광부를 광학 필름의 폭 방향으로 스위핑하는 예를 나타내는 설명도.
도 20 은 1/4 파장판이 회전하는 투광부를 나타내는 설명도.
도 21 은 측정광을 시간 변조하는 경우의 편광 특성의 측정 양태를 나타내는 설명도.
도 22 는 측정광을 공간 변조하는 경우의 투광부를 나타내는 설명도.
도 23 은 측정 횟수를 증가시키는 양태를 나타내는 설명도.
도 24 는 2 개의 결합 화소에 걸쳐 단위 측정 에어리어의 특성이 측정되는 경우의 측정값의 취급 방법을 나타내는 설명도.1 is a perspective view schematically showing an optical characteristic measuring apparatus.
2 is an explanatory view showing a light-transmitting portion.
3 is an explanatory diagram showing a light receiving section;
4 is an explanatory view showing the axial directions of the respective wave plates and the polarizing plate of the divided wave plate;
5 is an explanatory diagram showing an aspect of a coupling pixel CP;
6 is an explanatory view showing an aspect of a unit measurement area (E);
Fig. 7 is an explanatory view showing an aspect of a unit light emitting area F. Fig.
8 is a flowchart showing an aspect of obtaining a polarization characteristic by an optical characteristic measuring apparatus.
Fig. 9 is an explanatory view showing an aspect of calibration of a light receiving portion. Fig.
10 is an explanatory view showing an aspect of the calibration of the transparent portion.
11 is an explanatory view showing an aspect in which each unit light-emitting area F is measured by calibration.
Fig. 12 is an explanatory view showing aspects of a storage area secured for each unit measurement area E; Fig.
13 is an explanatory diagram showing an aspect in which a polarization characteristic of an optical film is measured;
14 is a graph showing the relationship between the ground level of the wave plate and the calculation error.
15 is a data table showing the relationship between the ground level of the wave plate and the calculation error;
16 is an explanatory diagram showing another configuration of the light receiving section;
17 is a graph showing the deviation between the number of coupled outputs and the output value.
Fig. 18 is an explanatory view showing an example in which a plurality of sets of the light-transmitting portion and the light-receiving portion are formed in the width direction of the optical film;
19 is an explanatory view showing an example of sweeping one set of the light-projecting portion and the light-receiving portion in the width direction of the optical film;
20 is an explanatory view showing a light-projecting portion in which a quarter-wave plate rotates;
21 is an explanatory view showing a measurement mode of polarization characteristics in the case of time-modulating measurement light;
Fig. 22 is an explanatory view showing a light-projecting portion when the measurement light is subjected to spatial modulation; Fig.
23 is an explanatory diagram showing an aspect of increasing the number of times of measurement.
Fig. 24 is an explanatory view showing a method of handling measured values when the characteristic of a unit measurement area is measured over two coupled pixels. Fig.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 광학 필름 (11) 의 광학 특성으로서, 주축 (진상축) 의 방위 α 나 리타데이션 (지상량) δ 등, 편광에 관한 광학 특성 (이하, 편광 특성이라고 한다) 을 측정한다. 이 광학 특성 장치 (10) 는, 투광부 (12), 수광부 (13), 반송 롤러 (14) (반송부), 제어 장치 (16) 등을 구비한다.As shown in Fig. 1, the optical
광학 필름 (11) 은 투명한 수지제이다. 또, 광학 필름 (11) 은 연신 등에 의해 형성되는데, 정상적으로 형성되어 있으면 면내에서 일정한 편광 특성을 갖는다. 후술하는 바와 같이, 광학 필름 (11) 의 편광 특성은, 투광부 (12) 에 의해 원 편광의 측정광을 입사시키고, 그 투과광을 수광부 (13) 에 의해 측정함으로써, 단위 측정 에어리어 (E) (도 6 참조) 마다 측정된다. 또, 광학 필름 (11) 은, Y 방향으로 일정한 폭을 갖고, Y 방향에 수직인 X 방향으로 연속하고 있으며, 복수의 반송 롤러 (14) 에 의해 X 방향으로 평탄한 상태를 유지한 채로 반송된다. 광학 특성 측정 장치 (10) 에 의한 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정은, 광학 필름 (11) 을 항상 연속적으로 반송하면서 실시된다. 광학 필름 (11) 은, 광학 특성 측정 장치 (10) 에 의해 편광 특성이 측정된 후, X 방향 및 Y 방향으로 소정 폭으로 시트상으로 절단되어, 액정 표시 장치 등에 이용된다. 반송 롤러 (14) 는, 광학 필름 (11) 의 반송부를 구성하고 있다. 또한, 반송 롤러와 반송 롤러로 광학 필름 (11) 을 닙하여 반송해도 된다.The
투광부 (12) 는, 적어도 수광부 (13) 의 시야 (13a) 내에 거의 일정 조건의 광을 측정광으로서 조사하는 면상의 광원으로, 투광면 (12a) 이 광학 필름 (11) 과 평행하고 또한 수광부 (13) 에 대향하도록, 광학 필름 (11) 의 하방에 형성된다. 투광부 (12) 가 광학 필름 (11) 에 조사하는 측정광은, 소정 파장의 단색광임과 함께, 시야 (13a) 내에서 거의 일정한 강도와 편광 상태를 갖는 광이다. 구체적인 측정광의 편광 상태는 원 편광이다.The
또, 투광부 (12) 는 광원 이동부 (12b) 상에 배치된다. 광원 이동부 (12b) 는, 투광부 (12) 를 X 방향을 따라 소정 거리만큼 이동 가능하게 유지한다. 광원 이동부 (12b) 는, 후술하는 바와 같이 투광부 (12) 의 캘리브레이션시에 투광부 (12) 를 이동시키고, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정할 때에는, 전술한 바와 같이 수광부 (13) 에 대향하는 소정 위치에 투광부 (12) 를 유지한다.The
수광부 (13) 는, 투광부 (12) 가 광학 필름 (11) 에 조사하여, 그 편광 상태의 변화를 측정하기 위한 것으로, 투광부 (12) 에 대향하도록 광학 필름 (11) 의 상방에 형성된다. 수광부 (13) 에서 측정한 측정값은, 제어 장치 (16) 에 입력된다. 또, 수광부 (13) 는 아암 (17) 에 장착되어 있고, 아암 (17) 은 광학 필름 (11) 에 걸치도록 형성된 지지대 (18) 에 장착되고, 수광부 (13) 를 광학 필름 (11) 에 대하여 수직인 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있도록 하고 있다. 이 때문에, 수광부 (13) 는, 투광부 (12) 에 대향한 채로 Z 방향으로 이동한다. 아암 (17) 에 의한 수광부 (13) 의 이동은, 제어 장치 (16) 에 의해 제어되고, 제어 장치 (16) 는 핀트 조절을 위해 수광부 (13) 를 Z 방향으로 이동시킨다. 또, 수광부 (13) 의 이동은 아암 (17) 에 이송 나사를 형성하거나, 엔드리스 벨트를 형성하거나 함으로써 실현할 수 있다.The
제어 장치 (16) 는, 광학 특성 측정 장치 (10) 의 각 부를 통괄적으로 제어하는 제어 장치로, 예를 들어, 제어용 컴퓨터 (16a), 모니터 (16b) 및 키보드 등의 입출력 디바이스 (도시 생략) 를 구비한다. 제어 장치 (16) 는, 소정의 회전 속도로 반송 롤러 (14) 를 제어함으로써, 광학 필름 (11) 을 X 방향으로 일정한 속도로 반송한다. 이 때, 반송 롤러 (14) 의 구동 펄스를 펄스 카운터 (도시 생략) 에 의해 계수함으로써, 광학 필름 (11) 의 이동량, 및 광학 필름 (11) 내에 있어서의 시야 (13a) 의 위치를 검출한다. 또, 제어 장치 (16) 는 수광부 (13) 에 의한 측정 타이밍을 제어한다. 구체적으로는, 광학 필름 (11) 의 반송량 및 반송 타이밍과 수광부 (13) 에 의한 측정은 동기하여 실시된다. 또한, 제어 장치 (16) 는, 투광부 (12) 의 캘리브레이션시에는, 광원 이동부 (12b) 에 의한 투광부 (12) 의 이동과 수광부 (13) 에 의한 측정광의 계측을 제어한다.The
또, 제어용 컴퓨터 (16a) 는, 수광부 (13) 에 의해 측정된 데이터에 기초하여, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 산출하기 위한 뮐러 행렬 산출부 (19a) 및 광학 특성 산출부 (19b) 로서 기능한다. 광학 필름 (11) 의 편광 특성은, 후술하는 단위 측정 에어리어 (E) 마다 산출된다.The
도 2 에 나타내는 바와 같이, 투광부 (12) 는, 면 광원 (21), 편광판 (22), 1/4 파장판 (23) 을 구비한다. 면 광원 (21) 은, 평면상의 발광면 (21a) 을 갖고, 발광면 (21a) 으로부터 무편광 상태의 평행광 (이하, 무편광 (L1) 이라고 한다) 을 발광면 (21a) 내에서 거의 일정한 강도로 발한다. 편광판 (22) 은, 면 광원 (21) 이 발하는 무편광 (L1) 을 직선 편광 (L2) 으로 조정하여 1/4 파장판 (23) 에 입사시킨다. 1/4 파장판 (23) 은, 직선 편광 (L2) 의 편광 방향에 대하여 지상축 (진상축) 이 45 도의 각도를 이루도록, 편광판 (22) 의 광학 필름 (11) 측에 배치된다. 따라서, 1/4 파장판 (23) 은, 편광판 (22) 으로부터 입사되는 직선 편광 (L2) 을 원 편광 (L3) 으로 조정하여 출사한다. 이 때문에, 투광부 (12) 는, 원 편광 (L3) 을 측정광 (이하, 측정광 (L3) 이라고 한다) 으로서 광학 필름 (11) 에 투광한다.2, the
투광부 (12) 가 측정광 (L3) 을 조사하는 범위는, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 와 거의 일치하고 있다. 단, 투광부 (12) 에 의한 측정광 (L3) 의 조사 범위는, 적어도 시야 (13a) 전체를 포함하는 범위이면, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 보다 커도 된다.The range in which the
도 3 에 나타내는 바와 같이, 수광부 (13) 는, 분할 파장판 (31), 편광판 (32), 텔레센트릭 렌즈 (33), 촬상 장치 (34) 를 구비한다.3, the
분할 파장판 (31) 은, 제 1 파장판 (31a), 제 2 파장판 (31b), 제 3 파장판 (31c), 제 4 파장판 (31d) 의 4 종의 파장판을 갖는다. 분할 파장판 (31) 을 구성하는 이들 각 파장판 (31a ∼ 31d) 은, 수광부 (13) 의 최전면 (最前面) (광학 필름 (11) 측) 에, 광학 필름 (11) 의 반송 방향인 X 방향을 따라, 제 1 파장판 (31a), 제 2 파장판 (31b), 제 3 파장판 (31c), 제 4 파장판 (31d) 의 순서로 간극없이 배열된다. 투광부 (12) 로부터 조사되는 측정광 (L3) 은, 광학 필름 (11) 을 투과함으로써, 투과한 지점의 편광 특성을 담지한 측정광 (L4) 이 되어 분할 파장판 (31) 에 입사되고, 입사 위치에 따라 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 중 어느 것을 투과하여, 편광판 (32) 에 입사된다.The divided
편광판 (32) 은, 분할 파장판 (31) 을 투과한 측정광 (L4) 중, 진상축 (또는 지상축) 에 따른 소정 방향의 직선 편광 성분을 텔레센트릭 렌즈 (33) 에 입사시킨다.The
텔레센트릭 렌즈 (33) 는, 분할 파장판 (31) 및 편광판 (32) 을 투과하여 직선 편광이 된 측정광 (L4) 을 촬상 장치 (34) 의 촬상면 (34a) 에 입사시킨다. 텔레센트릭 렌즈 (33) 는 적어도 물체측 (광학 필름 (11) 측) 에서 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 물체측 텔레센트릭 렌즈이며, 또한 이미지측 (촬상 장치 (34) 측) 에 있어서도 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 양측 텔레센트릭 렌즈여도 된다. 또, 텔레센트릭 렌즈 (33) 의 배율은 시야 (13a) 의 이미지를 촬상면 (34a) 에 결상시키는 소정 배율 (예를 들어 1 ∼ 1/3 배 정도) 을 갖는다. 또한, 텔레센트릭 렌즈 (33) 로는, 도립상을 결상시키는 텔레센트릭 렌즈를 사용해도 되지만, 이하에서는 간단히 하기 위해 시야 (13a) 의 정립상이 촬상면 (34a) 에 결상되는 것으로 한다. 즉, 텔레센트릭 렌즈 (33) 에 의해, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 을 각각 투과한 측정광 (L4) 의 촬상면 (34a) 에 대한 입사 위치는, 각각 촬상면 (34a) 에 있어서도 상류측 (X 방향 부측 (負側)) 에서 하류측 (X 방향 정측 (正側)) 을 향하여, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 배치 순서와 동일한 순서이다.The
촬상 장치 (34) 는, 예를 들어 CCD 형의 이미지 센서로, 측정광 (L4) 에 의해 광학 필름 (11) 을 촬상한다. 촬상면 (34a) 에는 복수의 화소 (P) 가 소정 배열로 복수 형성되어 있다. 각 화소 (P) 는, 광전 변환에 의해 입사 광량에 따른 신호 전하를 발생시킨다. 촬상 장치 (34) 는, 후술하는 바와 같이 복수의 화소 (P) 를 1 단위의 화소 (단위 수광 에어리어. 이하, 결합 화소 (CP) 라고 한다) 로서 취급한다. 즉, 촬상 장치 (34) 는, 결합 화소 (CP) 마다, 각 화소 (P) 에서 발생한 각 신호 전하를 평균낸 값을 측정값 D 로 하여 제어 장치 (16) 에 출력한다.The
또, 수광부 (13) 는, 얼라이먼트 조절을 위한 회전 기구 (도시 생략) 를 구비한다. 회전 기구는, 촬상 장치 (34) 와, 텔레센트릭 렌즈 (33), 편광판 (32), 분할 파장판 (31) 을 일체로 광축의 둘레에 회전시키는 기구이다. 회전 기구는, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 의 방향을 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 이나 폭 방향 (Y) 과 정확하게 합치시키기 위해 수광부 (13) 를 회전시킨다. 따라서, 이하에서는, 회전 기구에 의한 수광부 (13) 의 방향 조절에 의해, 분할 파장판 (31) 의 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 경계선은 반송되는 광학 필름 (11) 의 폭 방향 (Y) 에, 각 화소 (P) (혹은 결합 화소 (CP)) 의 변은 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 과 폭 방향 (Y) 에 정확하게 일치되어 있는 것으로 한다.The
도 4 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 편광판 (32) 의 투과축은 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 과 평행 (0 도) 이 되도록 배치된다. 한편, 분할 파장판 (31) 을 구성하는 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 주축 (진상축) 방위는 각각 상이하며, 제 2 ∼ 제 4 파장판 (31b ∼ 31d) 의 주축 방향은, 제 1 파장판 (31a) 의 주축 방향에 대하여, 약 36 도씩 회전한 방향으로 되어 있다. 제 1 파장판 (31a) 의 주축 방위는, 예를 들어, 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 에 대하여 약 20 도의 방향이다. 이 경우, 제 2 파장판 (31b) 의 주축 방향은, 반송 방향 (X) 에 대하여 약 56 도이고, 제 3 파장판 (31c) 의 주축 방향은, 반송 방향 (X) 에 대하여 약 92 도이다. 제 4 파장판 (31d) 의 주축 방향은, 반송 방향 (X) 에 대하여 약 118 도이다. 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 지상량은 모두 135 도이다.4, the transmission axis of the
또한, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 주축 방향은 서로 상이하면 되며, 반드시 상기 서술한 방향일 필요는 없다. 이것은, 후술하는 바와 같이 캘리브레이션시에 실측에 의해 결합 화소 (CP) 마다 수광부 (13) 의 편광 전달 행렬이 구해지고, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 주축 방향은, 배치의 어긋남 등도 함께, 이 편광 전달 행렬에 반영되기 때문이다.In addition, the major axis directions of the first to
도 5 에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치 (34) 의 화소 (P) 는, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 에 비해 충분히 작고, 예를 들어 제 1 파장판 (31a) 에 대응하는 어느 영역 (A) 에 주목하면, 영역 (A) 내에는 복수의 화소 (P) 가 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 및 폭 방향 (Y) 을 따라 배열된다. 촬상 장치 (34) 는, 굵은 선 및 해칭으로 나타내는 바와 같이 3 × 3 화소를 1 단위의 결합 화소 (CP) 로서 취급하여, 결합 화소 (CP) 내에서 각 화소 (P) 의 신호 전하에 기초한 신호의 평균값을, 결합 화소 (CP) 전체로서의 측정값 D 로서 출력한다. 도 5 와 같이 3 × 3 화소를 1 개의 결합 화소 (CP) 로 하는 경우에는, 여기에 포함되는 전체 9 화소의 평균이 측정값이 된다. 또한, 여기서는 해칭에 의해 1 개의 결합 화소 (CP) 를 채택하였지만, X 방향 및 Y 방향으로 복수의 결합 화소 (CP) 가 형성된다.5, the pixel P of the
이와 같이, 촬상 장치 (34) 가 결합 화소 (CP) 를 단위로 하여 측정값을 출력하므로, 광학 필름 (11) 의 편광 특성은, 결합 화소 (CP) 를 단위로 하여 측정된다. 따라서, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하는 공간 분해능은, 대체로 화소 (P) 의 크기와 결합 화소 (CP) 로서 취급하는 화소수 (결합 화소 (CP) 의 크기) 에 의해 결정된다. 이하에서는, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정에 필요한 공간 분해능이 얻어지는 범위 내에서, 화소 (P) 의 크기 및 결합 화소 (CP) 의 크기가 정해져 있는 것으로 한다.As described above, since the
상기 서술한 바와 같이, 광학 특성 측정 장치 (10) 에서는, 결합 화소 (CP) 를 단위로 하여 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하므로, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름 (11) 에는, 결합 화소 (CP) 에 대응하는 크기의 영역 (이하, 단위 측정 에어리어라고 한다) (E) 으로 구획할 수 있다. 광학 특성 측정 장치 (10) 에서는, 광학 필름 (11) 을 단위 측정 에어리어 (E) 의 길이분만큼 X 방향으로 반송할 때마다, 수광부 (13) 에 의해 시야 (13a) 내의 광학 필름 (11) 이 촬상된다. 따라서, 어느 1 개의 단위 측정 에어리어 (E) 는, X 방향으로 나열되는 복수의 결합 화소 (CP) 에 의해 1 회씩 측정되고, 광학 필름 (11) 의 반송에 의해 시야 (13a) 에 들어오고 나서 시야 (13a) 를 나올 때까지의 동안에, X 방향으로 나열된 결합 화소 (CP) 의 수와 동등한 횟수의 측정이 실시된다. 이 때, 단위 측정 에어리어 (E) 는 분할 파장판 (31) 의 각 파장판 (31a ∼ 31d) 을 가로지르는데, 각각의 파장판 (31a ∼ 31d) 에 대하여 X 방향으로 복수의 결합 화소 (CP) 가 있으므로, 어느 1 개의 단위 측정 에어리어 (E) 는, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에서 각각 복수 회 측정된다.As described above, the optical
또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 투광부 (12) 에 대해서도, 투광면 (12a) 을 결합 화소 (CP) 에 대응하는 크기의 영역 (이하, 단위 투광 에어리어라고 한다) (F) 으로 구획할 수 있다. 단위 투광 에어리어 (F) 는 결합 화소 (CP) 에 1 대 1 로 대응하고, 어느 단위 투광 에어리어 (F) 로부터 출사되는 측정광 (L3) 은, 광학 필름 (11) 을 투과하여, 투과 위치의 편광 특성을 담지한 측정광 (L4) 이 된 후, 대응하는 결합 화소 (CP) 에 입사된다. 또, 후술하는 바와 같이, 투광부 (12) 의 캘리브레이션에 의해, 투광부 (12) 가 광학 필름 (11) 에 조사하는 측정광 (L3) 의 스토크스 파라미터 (이하, S 파라미터라고 한다) 가 측정되는데, 여기서 측정되는 S 파라미터는, 단위 투광 에어리어 (F) 마다 산출된다.7, the
다음으로, 광학 특성 측정 장치 (10) 에 의한 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정을 설명한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 광학 특성 측정 장치 (10) 에 의해 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하는 경우에는, 결합 화소 (CP) 마다 미리 편광 전달 행렬을 측정한다 (단계 S01). 편광 전달 행렬은, 입사광의 S 파라미터를 결합 화소 (CP) 에 의한 측정값 D 에 대응시키는 행렬이다. 즉, 결합 화소 (CP) 에 대한 입사광을, S 파라미터를 사용하여 (S0′, S1′, S2′, S3′)T 로 나타낼 때, 측정값 D = (A1, A2, A3, A4)·(S0′, S1′, S2′, S3′)T 를 만족시키는 행렬 A = (A1, A2, A3, A4) 가 편광 전달 행렬이다. 편광 전달 행렬 A 에는, 결합 화소 (CP) 를 구성하는 각 화소 (P) 의 광전 변환 특성이나, 텔레센트릭 렌즈 (33), 편광판 (32), 분할 파장판 (31) (결합 화소 (CP) 에 대응하는 파장판) 의 특성이 반영된다.Next, the measurement of the polarization characteristic of the
또한, S0′는 광 강도, S1′는 수평 직선 편광 강도, S2′는 45 도 직선 편광 강도, S3′는 시계 방향 회전 편광 강도이다. 또, 편광 전달 행렬 A 는, 수광부 (13) 의 편광 전달 특성을 나타내는 뮐러 행렬의 제 1 행의 요소 (각종 편광 상태의 강도 변화를 나타내는 요소) 에 대응하는 것으로, 결합 화소 (CP) 로부터 측정값 D 로서 얻어지는 값은, S 파라미터로 말하면 광 강도 S0 의 값이다.In addition, S0 'is a light intensity, S1' is a horizontal linear polarization intensity, S2 'is a 45-degree linear polarization intensity, and S3' is a clockwise rotation polarization intensity. The polarization transfer matrix A corresponds to the element of the first row of the Muller matrix (element representing the change in the intensity of various polarization states) showing the polarization transfer characteristic of the
여기서 실시하는 결합 화소 (CP) 마다의 편광 전달 행렬의 측정은, 수광부 (13) 의 캘리브레이션에 상당하며, 수리 등에 의해 수광부 (13) 의 구성이 변경되지 않는 한, 광학 특성 측정 장치 (10) 를 처음으로 사용할 때에 한 번만 실시하면 된다. 측정된 편광 전달 행렬 A 는, 제어 장치 (16) 에 기억되고, 각 결합 화소 (CP) 에 의한 측정값에 기초하여 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 산출할 때에 사용된다.The measurement of the polarization transfer matrix for each of the coupling pixels CP performed here corresponds to the calibration of the
다음으로, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하기 전에, 단위 투광 에어리어 (F) 마다 측정광 (L3) 의 S 파라미터를 측정한다 (단계 S02). 이것은, 투광부 (12) 의 캘리브레이션에 상당하며, 투광부 (12) 의 특성에 변화가 없으면 1 회 실시하기만 해도 되지만, 대체로 광학 특성 측정 장치 (10) 의 사용 개시시 (1 일의 최초 등) 에 실시하는 것이 바람직하다.Next, before measuring the polarization characteristic of the
광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정은, 상기 서술한 수광부 (13) 및 투광부 (12) 의 캘리브레이션에 의해, 결합 화소 (CP) 마다의 편광 전달 행렬 A 가 이미 알려져 있고, 단위 투광 에어리어 (F) 마다 측정광 (L3) 의 S 파라미터가 이미 알려진 상태에서 실시된다.The polarization characteristic of the
이 때, 광학 필름 (11) 의 어느 단위 측정 에어리어 (E) 를 투과한 후의 측정광 (L4) 의 S 파라미터로 이루어지는 벡터 (스토크스 벡터) S′= (S0′, S1′, S2′, S3′) 는, 투과 전의 측정광 (L3) 의 S 파라미터 S = (S0, S1, S2, S3) 와 단위 측정 에어리어 (E) 의 뮐러 행렬 (이하, M 행렬이라고 한다) 을 사용하여, S′= M·S 의 관계에 있다. 또, 측정값 D 는, 전술한 바와 같이, 편광 전달 행렬 A 를 사용하면, D = A·S′이다. 따라서, D = A·(M·S) 이고, 편광 전달 행렬 A 및 측정광 (L3) 의 스토크스 벡터 S 가 이미 알려져 있으므로, 단위 측정 에어리어 (E) 의 편광 특성을 산출하는 경우에는, 측정값 D 로부터 M 행렬의 요소 Mij (i, j = 1 ∼ 4) 를 구하면, M 행렬 요소 Mij 로부터 단위 측정 에어리어 (E) 의 주축 방향 α 나 리타데이션 δ 등의 편광 특성을 산출할 수 있다.At this time, a vector (Stokes vector) S '= (S0', S1 ', S2', S3 ') consisting of S parameters of the measurement light L4 transmitted through a unit measurement area E of the
그러나, M 행렬은 4 × 4 행렬로, 전부 16 의 요소를 갖는데, D = M·S 는 1 개의 방정식과 동일하기 때문에, 1 회 (1 종) 의 측정으로 얻어지는 이 식만으로는, M 행렬의 요소 Mij 를 결정할 수 없다. M 행렬의 전체 요소를 결정하려면, 16 의 독립적인 방정식이 필요하다.However, since the matrix M is a 4 × 4 matrix and all elements are 16, and D = M · S is the same as one equation, only this formula obtained by one measurement (one kind) M ij can not be determined. To determine the total elements of the M matrix, we need 16 independent equations.
이러한 점에서, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 복수의 결합 화소 CP(n), n = 1 ∼ N 에 의한 복수 회 (N 회) 의 측정값 Dn = (D1, D2, …, Dn, … DN) 을 M 행렬의 각 요소 Mij 에 대응시키는 변환 행렬 (이하, 시료 측정 행렬이라고 한다) T+ 를 미리 산출한다 (단계 S03). 이 시료 측정 행렬 T+ 는, 캘리브레이션에 의해 이미 알려진 각 결합 화소 CP(n) 의 편광 전달 행렬 An = (A1n, A2n, A3n, A4n) 과, 대응하는 단위 투광 에어리어 F(n) 이 조사하는 측정광 (L3) 의 스토크스 벡터 Sn = (S0n, S1n, S2n, S3n)T 를 사용하여 산출된다. 또한, 전술한 바와 같이 측정광 (L3) 의 스토크스 벡터 Sn 은 장치의 사용 개시시에 교정되므로, 이것에 따라 시료 측정 행렬 T+ 도 장치의 사용 개시시에 다시 산출된다.In this respect, the optical
이렇게 하여 시료 측정 행렬 T+ 가 산출되면, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정이 개시된다. 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정은, 광학 필름 (11) 을 X 방향으로 반송하면서, 투광부 (12) 로부터 측정광 (L3) 을 조사하고, 수광부 (13) 에 의해 광학 필름 (11) 을 투과한 측정광 (L4) 에 의해 광학 필름 (11) 을 촬상함으로써 실시된다 (단계 S04).When the sample measurement matrix T + is calculated in this manner, the measurement of the polarization characteristics of the
이 때, 제어 장치 (16) 는, 각 결합 화소 CP(n) 으로부터 얻은 측정값 Dn 으로부터 시료 측정 행렬 T+ 를 사용하여, 단위 측정 에어리어 (E) 마다 M 행렬 요소 Mij 를 산출한다 (단계 S05). 그리고, 산출한 M 행렬 요소 Mij 를 사용하여, 단위 측정 에어리어 (E) 의 편광 특성으로서 주축 방향 α 나 리타데이션 δ 를 산출한다 (단계 S06).At this time, the
이하, 각 단계의 양태를 상세하게 설명한다.Hereinafter, aspects of each step will be described in detail.
<수광부의 캘리브레이션><Calibration of Light Receiving Portion>
도 9 에 나타내는 바와 같이, 수광부 (13) 의 캘리브레이션 (단계 S01) 에는, 기준 투광부 (41) 가 사용된다. 기준 투광부 (41) 는, S 파라미터가 이미 알려진 기준광 (41a) 을 발하는 광원으로, 면 광원 (42), 1/4 파장판 (43), 편광판 (44) 을 구비한다. 또, 기준 투광부 (41) 는 투광부 (12) 와 거의 동일하게 구성되고, 기준광 (41a) 은 원 편광인데, 1/4 파장판 (43) 은 소정 속도로 회전하도록 형성되어 있다. 편광판 (44) 의 투과축 방향 ε 은 일정하지만, 1/4 파장판 (43) 의 주축 (진상축) 방향 γ 는 시간에 따라 변화한다. 편광판 (44) 의 투과축 방향 ε 과 1/4 파장판의 주축 방향 γ 는, 수광부 (13) 에 대한 기준 투광부 (41) 의 배치에 의해 이미 알려져 있다.As shown in Fig. 9, the reference light-projecting
수광부 (13) 의 캘리브레이션에서는, 기준광 (41a) 은 광학 필름 (11) 을 통하지 않고 직접 수광부 (13) 에 입사되고, 수광부 (13) 는 결합 화소 (CP) 마다 입사된 기준광 (41a) 에 기초한 신호값 (측정값) D 를 출력한다.In the calibration of the
기준광 (41a) 의 S 파라미터를 P0, P1, P2, P3, 기준광 (41a) 의 스토크스 벡터 P 는 P = (P0, P1, P2, P3)T 로 하면, 측정값 D 는, 결합 화소 (CP) 의 편광 전달 행렬 A 와 스토크스 벡터 P 를 사용하여, D = A·P = A1·P0 + A2·P1 + A3·P2 + A4·P3 으로 나타낸다.Assuming that the S parameters of the
한편, 기준광 (41a) 의 스토크스 벡터 P 는, 1/4 파장판 (43) 의 주축 방향 γ, 편광판 (44) 의 투과축 방향 ε 을 사용하여, 하기 수학식 1 의 식으로 나타낸다. 단, 기준광 (41a) 의 광 강도 K, C = cos2γ, S = sin2γ 이다. 또, 이것을 사용하여 상기 서술한 측정값 D 를 나타내면, 하기 수학식 2 의 식이 된다. 소정 계수 K′는, 기준광 (41a) 의 광 강도 K 와 촬상 장치 (34) 의 감도나 게인 등에 의해 미리 정해지는 계수이다.On the other hand, the Stokes vector P of the
전술한 바와 같이 1/4 파장판의 주축 방향 γ 는 일정한 방향으로 회전하므로, 측정값 D 는 회전하는 주축 방향 γ 에 대하여 시계열로 얻어진다. 또, 소정 계수 K 는, 기준광 (41a) 의 광 강도, 촬상 장치 (34) 의 감도나 게인 등으로부터 얻어지는 이미 알려진 수이므로, 얻어진 측정값 D 를 소정 계수 K′로 규격화한 값 D/K′를, 주축 방향 γ 에 대해, 이산 푸리에 변환 (DFT) 함으로써, 직류 (DC) 성분 FDC, cos4γ 성분 Fcos4 γ, sin4γ 성분 Fsin4 γ, sin2γ 성분 Fsin2 γ 를 각각 구할 수 있다.As described above, the main axis direction? Of the 1/4 wave plate rotates in a constant direction, so that the measured value D is obtained in a time series with respect to the rotating main axis direction?. Since the predetermined coefficient K is a known number obtained from the light intensity of the
수학식 2 의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, DFT 에 의해 얻어진 각 성분 FDC, Fcos4 γ, Fsin4 γ, Fsin2 γ 는, 편광 전달 행렬 A 의 요소와 계수 K 를 사용하여, 하기 수학식 3 의 식으로 나타낸다.As it can be seen from the formula of equation (2), each component F DC, F cos4 γ, F sin4 γ, F sin2 γ obtained by the DFT, using the elements and coefficient K of the polarization transfer matrix A, the following
편광판 (44) 의 투과축 방향 ε 은 이미 알려져 있으므로 (예를 들어 0 도), 수학식 3 의 식에 기초하여, 편광 전달 행렬 A = (A1, A2, A3, A4) 를 산출할 수 있다.Since the transmission axis direction? Of the
또한, 직류 성분 FDC 에는, 촬상 장치 (34) 의 암전류에 의한 노이즈가 백그라운드 BG 로서 중첩된다. 이 때문에, 촬상 장치 (34) 를 차광하여 촬상함으로써 미리 암전류 노이즈에 의한 백그라운드 BG 를 측정해 두고, DFT 에 의해 구해진 FDC 로부터, 백그라운드 BG 를 감산한 FDC 가 참의 직류 성분 FDC 이고, 편광 전달 행렬 A 는 이 참의 직류 성분 FDC 를 사용하여 산출된다.Further, the noise due to the dark current of the
또, 도 9 에서는, 기준 투광부 (41) 가 면 광원 (42) 을 구비하고, 수광부 (13) 의 전체에 기준광 (41a) 을 입사시키는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 기준 투광부 (41) 는, 적어도 1 개의 결합 화소 (CP) 에 S 파라미터가 이미 알려진 기준광을 입사시킬 수 있는 것이면 된다.9 shows an example in which the reference
<투광부의 캘리브레이션>≪ Calibration of light transmitting portion &
도 10 에 나타내는 바와 같이, 투광부 (12) 의 캘리브레이션 (단계 S02) 은, 투광부 (12) 로부터 측정광 (L3) 을 조사하면서, 광원 이동부 (12b) 에 의해 X 방향의 상류측에서 하류측으로 이동시킴으로써 실시한다. 이것은, 투광부 (12) 와 수광부 (13) 사이에는 광학 필름 (11) 이 없는 상태에서 실시되고, 수광부 (13) 는 투광부 (12) 로부터 조사되는 측정광 (L3) 을 측정한다.10, the calibration (step S02) of the
도 11 에 나타내는 바와 같이, X 방향의 어느 행에 나열된 결합 화소 (CP) 를 상류측에서 하류측에 걸쳐 CP(1), CP(2), …, CP(N) 으로 하면, 이들 각 결합 화소 CP(n) 에 대응하도록, 투광부 (12) 에서는 X 방향으로 단위 투광 에어리어 F(1), F(2), …, F(N) 이 나열된다. 이 때문에, 광원 이동부 (12b) 에 의해 투광부 (12) 를 X 방향의 상류측에서 하류측으로 이동시키면, 투광부 (12) 가 수광부 (13) 의 하방에 들어가기 시작하고 나서, 수광부 (13) 의 하방으로부터 전부 빠져나올 때까지 각 단위 투광 에어리어 F(n) 으로부터 각각 출사되는 측정광 L3(n) 은, 모든 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 에서 각각 1 회씩 측정된다.As shown in Fig. 11, the CP (1), CP (2), ..., CP (1), CP (1), F (2), ..., CP (N) in the X direction in the
예를 들어, 가장 하류측에 위치하는 단위 투광 에어리어 F(N) 에 주목하면, 단위 투광 에어리어 F(N) 으로부터 출사되는 측정광 L3(N) 은, 결합 화소 CP(1), CP(2), …, CP(N) 의 순서로 각 결합 화소 CP(n) 에서 측정된다. 이 때 각 결합 화소 CP(n) 에서 측정된 측정값을 D1, D2, …, DN 으로 하면, 1 개의 단위 투광 에어리어 F(N) 으로부터 출사되는 측정광 L3(N) 에 대해 N 개의 측정값이 얻어진다.For example, when paying attention to the unit light emitting area F (N) positioned on the most downstream side, the measurement light L3 (N) emitted from the unit light emitting area F (N) , ... , CP (N) are measured in each combination pixel CP (n) in this order. Let D 1 , D 2 , ..., D be measured values measured at each coupling pixel CP (n) at this time. And D N , N measurement values are obtained for the measurement light L3 (N) emitted from one unit light-emitting area F (N).
이렇게 하여 측정되는 N 개의 측정값 D1 ∼ DN 중에는, 분할 파장판 (31) 중, 제 1 파장판 (31a) 을 통과하여 측정된 측정값, 제 2 파장판 (31b) 을 통과하여 측정된 측정값, 제 3 파장판 (31c) 을 통과하여 측정된 측정값, 제 4 파장판 (31d) 을 통과하여 측정된 측정값이 포함된다.Among the N measured values D 1 to D N measured in this manner, among the divided
X 방향을 따라 N 개 있는 결합 화소 CP(n) 중, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 에어리어에 k 개씩 결합 화소 (CP) 가 있다고 하면, N = 4k 이며, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 각각 k 개의 측정값이 얻어지게 된다. 결합 화소 CP(n) 마다 편광 전달 행렬 A 가 각각 상이하므로, 이들은 각각 상이한 값이다.Assuming that there are k coupling pixels CP in the area of each of the
따라서, 투광부 (12) 의 캘리브레이션시에는, X 방향으로 나열되는 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 에 의한 모든 측정값 D1 ∼ DN 을 기억한다. 이 때문에, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 분할 파장판 (31) 에 포함되는 파장판의 수 (여기서는 4) 와, 각 파장판 내에서 X 방향으로 나열되는 결합 화소 (CP) 의 개수 (여기서는 k 개) 를 지표로 하는 2 차원의 기억 영역 (46) 이 확보된다. 이 2 차원의 기억 영역 (46) 은, 예를 들어, 1 개의 단위 투광 에어리어 F(n) 에 대해 1 개씩 확보되고, 각 결합 화소 CP(n) 에서 얻어진 측정값 Dn 은, 결합 화소 CP(n) 의 위치와, 통과한 파장판 (31a ∼ 31d) 에 대응되어 기억된다.Therefore, at the time of calibration of the
상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 측정값 D1 ∼ DN 에 기초하여, 측정광 (L3) 의 S 파라미터는 다음과 같이 산출된다. 먼저, 제 1 파장판 (31a) 에서 얻어진 측정값의 합계 Da, 제 2 파장판 (31b) 에서 얻어진 측정값의 합계 Db, 제 3 파장판 (31c) 에서 얻어진 측정값의 합계 Dc, 제 4 파장판 (31d) 에서 얻어진 측정값의 합계 Dd 가 산출된다. 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 있어서의 각각의 측정값의 합계 Da ∼ Dd 는 하기 수학식 4 의 식으로 나타낸다.Based on the measurement values D 1 to D N obtained as described above, the S parameter of the
한편, 수광부 (13) 의 캘리브레이션에 의해, 각 결합 화소 CP(n) 의 편광 전달 행렬 An = (A1n, A2n, A3n, A4n) 은 이미 알려져 있으므로, 단위 투광 에어리어 F(j), j = 1 ∼ N 으로부터 출사되는 측정광 L3(j) 의 스토크스 벡터 Sj 를 Sj = (S0j, S1j, S2j, S3j)T 로 하면, Dn = An·Sj 이다. 이것을 사용하면 상기 서술한 수학식 4 의 식은, 하기 수학식 5 의 식으로 나타낸다.On the other hand, since the polarization transfer matrix A n = (A1 n , A2 n , A3 n , A4 n ) of each coupling pixel CP ( n ) is already known by the calibration of the
수학식 5 의 식에 있어서, S 파라미터 S0j ∼ S3j 의 계수는, 모두 이미 알려진 편광 전달 행렬 An 의 요소만으로 이루어지므로, 수학식 5 의 4 개의 방정식을 풂으로써, 단위 투광 에어리어 F(j) 로부터 출사되는 측정광 L3(j) 의 S 파라미터 S0j ∼ S3j 를 결정할 수 있다. 여기서는, 어느 단위 투광 에어리어 F(j) 를 예로 하였지만, 다른 단위 투광 에어리어 (F) 에 대해서도 동일하다. 또, X 방향의 어느 행의 단위 투광 에어리어 (F) 에 대해 예시하였지만, 다른 행도 동일하다. 따라서, 제어 장치 (16) 는 상기 서술한 방법으로 투광부 (12) 의 모든 단위 투광 에어리어 (F) 에 대해, 출사되는 측정광 (L3) 의 S 파라미터를 결정한다.Since the coefficients of the S parameters S0 j to S3 j are all composed only of the elements of the known polarization transfer matrix A n in Equation (5), the unit light emitting area F (j ) it is possible to determine the S parameters S0 ~ S3 j j of measurement light L3 (j) emitted from. Here, a certain unit light emitting area F (j) is taken as an example, but the same applies to the other unit light emitting areas F. Although the unit light emitting area F in any row in the X direction is exemplified, the other rows are also the same. Therefore, the
<광학 필름의 측정>≪ Measurement of optical film &
도 13 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정 (단계 S04) 을 실행하는 경우, 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 의 방향으로 나열되는 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 과, 대응하는 단위 투광 에어리어 F(1) ∼ F(N) 이 각각 대향하도록 투광부 (12) 와 수광부 (13) 가 대향 배치된다. 즉, 단위 투광 에어리어 F(n) 으로부터 출사되는 측정광 L3(n) 은, 광학 필름 (11) 을 투과한 후, 결합 화소 CP(n) 에 입사된다.13, when the measurement of the polarization characteristic of the optical film 11 (step S04) is performed, the coupling pixels CP (1) to CP (1) arranged in the direction of the transport direction X of the
이와 같이, 결합 화소 CP(n) 과 단위 투광 에어리어 F(n) 이 1 대 1 로 대응하도록 배치된 상태에서, 광학 필름 (11) 은, 투광부 (12) 와 수광부 (13) 사이를 X 방향으로 반송된다. 이 때, 투광부 (12) 는 측정광 (L3) 을 광학 필름 (11) 에 조사하고, 수광부 (13) 는 광학 필름 (11) 을 투과한 측정광 (L4) 에 의해, 광학 필름 (11) 의 반송량에 동기한 일정한 타이밍으로 광학 필름 (11) 을 촬상한다.The
예를 들어, 광학 필름 (11) 상의 어느 단위 측정 에어리어 (E) 에 주목하면, 임의의 시점에서, 단위 측정 에어리어 (E) 는, 단위 투광 에어리어 F(1) 로부터 조사되는 측정광 L3(1) 이 조사되고, 단위 측정 에어리어 (E) 를 투과한 측정광 L4(1) 은 결합 화소 CP(1) 에 의해 촬상된다. 그 후, 광학 필름 (11) 이 반송되고, 단위 측정 에어리어 (E) 는 결합 화소 CP(2) 에 대응하는 위치로 이동된다. 이 때, 단위 투광 에어리어 F(2) 로부터 측정광 L3(2) 가 조사되고, 수광기 (13) 는 단위 측정 에어리어 (E) 를 투과한 측정광 L4(2) 에 의해 결합 화소 CP(2) 로 단위 측정 에어리어 (E) 를 촬상한다.For example, when paying attention to a certain unit measurement area E on the
동일하게, 광학 필름 (11) 은 결합 화소 (CP) 에 대응하는 단계에서 X 방향으로 반송됨으로써, 순차적으로 광학 필름 (11) 은 대응하는 단위 투광 에어리어 F(1), F(2), … 로부터의 측정광 (L3) 의 조사를 받고, 대응하는 위치의 결합 화소 CP(1), CP(2), … 에 의해 촬상된다. 따라서, 분할 파장판 (31) 의 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 대응하는 각 에어리어에서는 각각 k 회씩, 총계로 N (= 4k) 회 촬상된다.Similarly, the
여기서는, 간단히 하기 위해, 어느 단위 측정 에어리어 (E) 에 주목하여 설명하였지만, 수광부 (13) 는 시야 (13a) 의 전체면을 촬상하므로, 복수의 단위 측정 에어리어 (E) 가 동시에 촬상된다. 예를 들어, 주목한 단위 측정 에어리어 (E) 와 동일 행에 위치하는 N 개의 단위 측정 에어리어가, 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 에 의해 각각 촬상된다. 동일하게 N 개의 결합 화소 (CP) 가 나열되는 행이 광학 필름 (11) 의 폭 방향 (Y) 으로도 복수 행 있는데, 이들에 대해서도 동일하다.For the sake of simplicity, the description has been given to a certain unit measurement area E, but since the
단, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 전술한 투광부 (12) 의 캘리브레이션시와 동일하게, 1 개의 단위 측정 에어리어 (E) 에 대하여, 2 차원의 기억 영역 (46) 을 확보하고 (도 12 참조), 단위 측정 에어리어 (E) 마다 정리하여 N 회 모든 측정값 D1 ∼ DN 을 기억한다.However, the optical
상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 단위 측정 에어리어 (E) 에 대한 N 개의 측정값 D1 ∼ DN 은, 제어 장치 (16) 에 있어서, 미리 산출된 시료 측정 행렬 T+ 를 사용하여 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 로 변환된다. 그 후, 제어 장치 (16) 는, 산출한 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 를 사용하여, 단위 측정 에어리어 (E) 에 있어서의 주축 방위 α 나 리타데이션 δ 를 편광 특성으로서 산출한다.The N measured values D 1 to D N for the unit measurement area E obtained as described above are stored in the unit measurement area E (E) using the pre-calculated sample measurement matrix T + Gt ; M < / RTI > Thereafter, using the M matrix element M ij of the unit measurement area E thus calculated, the
<시료 측정 행렬><Sample Measurement Matrix>
상기 서술한 바와 같이 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정이 실시되는 것을 근거로 하여, 시료 측정 행렬 T+ 는 다음과 같이 산출된다 (단계 S03). 먼저, 단위 투광 에어리어 F(n) 으로부터 조사하는 측정광 L3(n) 의 스토크스 벡터를 Sn, 어느 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬, 단위 측정 에어리어 (E) 를 투과한 후의 측정광 L4(n) 의 스토크스 벡터를 S′n 으로 하면, S′n = M·Sn 의 관계에 있으며, 구체적으로 기재하면 하기 수학식 6 의 식으로 나타낸다.Based on the measurement of the polarization characteristics of the
또, 단위 측정 에어리어 (E) 를 투과한 후의 측정광 L4(n) 은, 단위 투광 에어리어 F(n) 에 대응하는 위치에 있는 결합 화소 CP(n) 에 입사된다. 이 때 결합 화소 CP(n) 에서 얻어지는 측정값 Dn 은, 측정광 L4(n) 의 스토크스 벡터를 S′n 으로 하면, 결합 화소 CP(n) 의 편광 전달 행렬 An 을 사용하여, Dn = An·S′n 이며, 구체적으로 기재하면, 하기 수학식 7 의 식으로 나타낸다.The measurement light L4 (n) after passing through the unit measurement area E is incident on the coupling pixel CP (n) at a position corresponding to the unit light projection area F (n). At this time, the measured value obtained by the combined pixel CP (n) D n is, when the Stokes vector of the measuring light L4 (n) to S 'n, by using the polarization transfer matrix A n of the combined pixel CP (n), D n = A < n > S < n >, which is expressed by the following equation (7).
그리고, 상기 서술한 수학식 6 을 수학식 7 의 식에 대입하면, 측정값 Dn 은 측정광 L3(n) 의 스토크스 벡터를 Sn 으로 하면, 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬에 의해, Dn = An·(M·Sn) 으로 나타낼 수 있으며, 구체적으로 기재하면 하기 수학식 8 의 식으로 나타낸다.Then, substituting the above-mentioned equation (6) the expression of Equation (7), the measured value D n is when the Stokes vector of the measurement light L3 (n) as S n, by M matrix of unit measuring the area (E) , D n = A n · (M · S n ), which can be expressed in the following equation (8).
상기 서술한 수학식 8 의 식은, 결합 화소 CP(n) 에 의한 측정값 Dn 이고, 단위 측정 에어리어 (E) 는 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 에 의해 촬상됨으로써, 1 개의 측정값 D 에 대하여 측정값 D1 ∼ DN 이 얻어진다. 이것은 1 개의 단위 측정 에어리어 (E) 에 대해, N 개의 방정식이 얻어짐을 의미한다.The formula (8) described above is a measurement value D n by the combination pixel CP (n) and the unit measurement area E is picked up by the combination pixels CP (1) to CP (N) The measured values D 1 to D N are obtained. This means that for one unit measurement area (E), N equations are obtained.
또, 수학식 8 의 식에 있어서는, 편광 전달 행렬 A 의 요소 및 측정광 (L3) 의 S 파라미터는 캘리브레이션에 의해 전부 이미 알려진 양이며, 아직 알려지지 않은 양은 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 이다. 이 때문에, 상기 서술한 수학식 8 의 식을 측정값 D1 ∼ DN 의 순서로 나열하고, 측정값 D1 ∼ DN 을 배열한 측정값 벡터 D 를 D = (D1, D2, …, DN), 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 를 재배열한 벡터 M′(이하, M 요소 벡터라고 한다) 를 M′= (M11, …, M14, M21, …, M24, M31, …, M34, M41, …, M44)T 로 하여 행렬 형식으로 정리하여 기재하면, D = T·M′로 나타낸다. 이것을 구체적으로 기재하면, 하기 수학식 9 가 된다. 측정값 벡터 D 는 N 개의 요소로 이루어지고, M 요소 벡터 M′는 16 개의 요소로 이루어진다. 또, 행렬 T 는 M 행렬 요소 Mij 를 측정값 D1 ∼ DN 에 대응시키는 변환 행렬로, N × 16 행렬이다.In the equation (8), the elements of the polarization transfer matrix A and the S parameters of the measurement light L3 are all known quantities by calibration, and an amount not yet known is the M matrix element M of the unit measurement area E ij . Therefore, the above-mentioned equation of
수학식 9 의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, M 요소 벡터 M′를 측정값 벡터 D 에 대응시키는 변환 행렬 T 의 요소는, 이미 알려진 양인 편광 전달 행렬 A 의 요소 및 측정광 (L3) 의 S 파라미터로 이루어진다. 이 때문에, 제어 장치 (16) 는, 수광부 (13) 와 투광부 (12) 의 캘리브레이션이 완료된 단계에서, 각 결합 화소 (CP) 및 각 단위 투광 에어리어 (F) 에 대해 얻어진 편광 전달 행렬 A 및 측정광 (L3) 의 S 파라미터를 사용하여, 미리 변환 행렬 T 를 산출한다.As can be seen from the equation (9), the element of the transformation matrix T that maps the M element vector M 'to the measured value vector D is an element of the polarization transfer matrix A, which is already known, . Therefore, the
한편, 측정에 의해 얻어지는 데이터는 측정값 D1 ∼ DN (측정값 벡터 D) 이므로, 수학식 9 의 식과는 반대로 측정값 벡터 D 를, M 요소 벡터 M′에 대응시키도록, 변환 행렬 T 의 역행렬 T+ 를 산출한다. 이렇게 하여 산출되는 변환 행렬 T 의 역행렬이 시료 측정 행렬 T+ 이다.On the other hand, since the data obtained by the measurement is the measured values D 1 to D N (measured value vector D), contrary to the equation of the equation (9), the measured value vector D corresponds to the M element vector M ' And calculates the inverse matrix T + . The inverse matrix of the transformation matrix T thus calculated is the sample measurement matrix T + .
변환 행렬 T 는, 전술한 바와 같이 N × 16 행렬이며, X 방향으로 나열된 결합 화소 (CP) 의 수 N 에 따라서는 정방 행렬은 아니므로, 정확하게는 변환 행렬 T 의 의사 (擬似) 역행렬이 시료 측정 행렬 T+ 이다. 또, 변환 행렬 T 의 역행렬 (의사 역행렬) 이 존재하지 않는 경우도 있는데, 시료를 직선 복굴절 시료에 한정하고, 특정해야 할 M 요소를 한정한 경우에는 이 문제는 회피된다. 이하, 광학 특성 측정 장치 (10) 에서는, 시료 측정 행렬 T+ 를 산출 가능한 구성으로 되어 있는 것으로 한다.Since the transformation matrix T is an Nx16 matrix as described above and is not a square matrix depending on the number N of coupling pixels (CP) arranged in the X direction, precisely, the quasi-inverse matrix of the transformation matrix T is a sample measurement Is the matrix T + . In some cases, the inverse matrix (pseudo inverse matrix) of the transformation matrix T does not exist. However, this problem is avoided when the sample is limited to the linear birefringence sample and the M element to be specified is limited. Hereinafter, the optical
제어 장치 (16) 는, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정 개시 전에, 상기 서술한 바와 같이 수광부 (13) 및 투광부 (12) 의 캘리브레이션으로 얻어진 편광 전달 행렬 A 및 측정광 (L3) 의 S 파라미터로부터 시료 측정 행렬 T+ 를 미리 산출하여 유지하고 있다. 또, 여기서는 X 방향의 어느 행에 나열되는 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 및 단위 투광 에어리어 F(1) ∼ F(N) 을 예로 설명하였지만, 다른 행에 대해서도 동일하게 시료 측정 행렬 T+ 를 미리 산출한다. 이 때문에, 제어 장치 (16) 는, 단위 측정 에어리어 (E) 가 X 방향으로 나열되는 모든 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 에서 측정됨과 동시에, 얻어진 측정값 D1 ∼ DN 과 시료 측정 행렬 T+ 를 사용하여, 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 를 산출한다.The
<편광 특성의 산출><Calculation of Polarization Characteristics>
단위 측정 에어리어 (E) 의 편광 특성은, 상기 서술한 바와 같이 산출되는 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 에 기초하여, 다음과 같이 산출된다 (단계 S06). 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 가 전부 특정됨으로써, 직선 복굴절, 직선 2 색성, 원 복굴절, 원 2 색성, 편광 해소 등의 편광 특성을 산출할 수 있는데, 이하에서는, 간단히 하기 위해, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 직선 복굴절로 간주하고, 이 직선 복굴절의 주축 방위 α 와 리타데이션 δ 를 산출하는 예를 설명한다.The polarization characteristic of the unit measurement area E is calculated as follows based on the M matrix element M ij of the unit measurement area E calculated as described above (step S06). By completely specifying the M matrix elements M ij of the unit measurement area E, it is possible to calculate the polarization characteristics such as linear birefringence, linear dichroism, circular birefringence, circular dichroism, and depolarization. Hereinafter, An example will be described in which the polarization property of the
광학 필름 (11) 의 편광 특성을 직선 복굴절로 간주할 수 있는 경우, 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬은 하기 수학식 10 의 식으로 나타낸다. 또, Q1 ∼ Q5 는, 단위 측정 에어리어 (E) 의 주축 방위 α 와 리타데이션 δ 를 사용하여 수학식 11 로 나타내는 양이다. 단, K1 = cos2α, K2 = sin2α 이다.When the polarization property of the
따라서, 제어 장치 (16) 는, 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬 요소 Mij 를 사용하여, 예를 들어, 주축 방위 α 를 tan2α = Q4/Q5 에 의해, 리타데이션 δ 를 sinδ = Q4/Q2 에 의해 산출한다.Therefore,
상기 서술한 바와 같이, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 분할 파장판 (31) 에 의해 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 으로 4 종류의 파장판 (31a ∼ 31d) 을 배열한 수광부 (13) 에서 광학 필름 (11) 을 촬상하고, 편광 특성의 산출에 필요한 복수의 편광 상태에서의 측정을 실시한다. 이 때문에, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 광학 필름 (11) 의 반송을 정지시키지 않고 항상 X 방향으로 반송하면서 신속하게 편광 특성의 측정을 실시할 수 있다. 예를 들어, 공간 분해능 1 ㎜, 축 방위 측정 정밀도 0.1 도의 조건에서 소정 사이즈의 광학 필름 (11) 을 측정하는 경우, 종래와 같이 수광부 (13) 를 이동시킬 때마다 광학 필름 (11) 의 반송을 정지시키면서 측정을 실시하면 약 10 분을 필요로 한다. 그 반면, 본 발명에서는 광학 필름 (11) 의 반송을 정지시키지 않으므로 약 2 분 반으로 편광 특성의 측정을 완료시킬 수 있다.As described above, the optical
또, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 촬상 장치 (34) 의 각 화소 (P) 에서 취득되는 데이터를 측정값으로 하는 것이 아니라, 복수의 화소 (P) 를 일괄로 한 결합 화소 (CP) 를 단위로 하여 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정을 실시하므로, 촬상 장치 (34) 의 노이즈를 저감시켜, 고정밀도의 편광 특성의 측정을 실시할 수 있다.The optical
또한, 결합 화소 (CP) 는, 분할 파장판 (31) 내의 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 각각에 대하여 복수 있으며, 이들 모든 결합 화소 (CP) 로부터 얻어지는 측정값 D1 ∼ DN 을 사용하여 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 산출한다. 이것은, 복수 회의 측정을 실시하여 평균내는 것과 동등한 작용이 있으며, 1 개의 파장판에서 1 회의 측정을 실시하여 편광 특성을 산출하는 경우보다 S/N 비를 향상시킬 수 있다. 따라서, 광학 특성 측정 장치 (10) 에서는 특히 고정밀도의 편광 특성의 측정을 실시할 수 있다.It should be noted that the combination pixel CP has pluralities for each of the
또, 광학 특성 측정 장치 (10) 에서는, 수광부 (13) 의 캘리브레이션에 의해 복수의 결합 화소 (CP) 의 편광 전달 행렬 A 가 각각 구해지고, 또, 투광부 (12) 의 캘리브레이션에 의해 각 결합 화소 (CP) 에 대응하는 단위 투광 에어리어 (F) 로부터 출사되는 측정광 (L3) 의 S 파라미터가 산출된다. 얻어진 편광 전달 행렬 A 와 측정광 (L3) 의 S 파라미터에 기초하여, 시료 측정 행렬 T+ 가 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정 전에 미리 산출된다. 그리고, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정시에는, 각 결합 화소 (CP) 에서 얻어지는 측정값 D1 ∼ DN 과 시료 측정 행렬 T+ 를 사용하여, 광학 필름 (11) (단위 측정 에어리어 (E)) 의 M 행렬 요소 Mij 를 산출하고, 산출한 M 행렬 요소 Mij 를 사용하여 편광 특성을 산출한다. 이 때문에, 광학 특성 측정 장치 (10) 에 의하면, 직선 복굴절, 직선 2 색성, 원 복굴절, 원 2 색성, 편광 해소 등의 다양한 편광 특성을 신속하고 정확하게 산출할 수 있다.In the optical
또한, 전술한 바와 같이, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 와 거의 일치하도록 측정광 (L3) 을 조사하는 투광부 (12) 를 구비한다. 이로써, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, 투광부 (12) 의 캘리브레이션을 신속하게 실시할 수 있다. 예를 들어, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 밖까지 측정광 (L3) 을 조사하는 대면적의 투광부를 사용하고, 수광부 (13) 를 이동시키면서 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하는 경우에는, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정 개시에 앞서, 투광부 (12) 에 의한 측정광 (L3) 의 조사 범위 (투광면 (12a)) 의 전체에 대해, 캘리브레이션에 의해 측정광 (L3) 의 S 파라미터를 결정해야만 한다. 이 경우와 비교하면, 광학 특성 측정 장치 (10) 는, S 파라미터를 결정해야만 하는 면적이 작으므로 캘리브레이션에 필요로 하는 시간은 짧다. 또, 투광부 (12) 의 사이즈도 필요 최소한이므로, 투광부 (12) 에 드는 비용도 적어도 된다.As described above, the optical
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 투광부 (12) 가 조사하는 측정광 (L3) 의 S 파라미터는 단위 투광 에어리어 (F) 마다 상이하지만, 그 대신에, 모든 단위 투광 에어리어 (F) 에서 S 파라미터가 균일한 측정광 (L3) 을 조사하는 투광부 (12) 를 사용해도 된다. 이 경우, 단위 투광 에어리어 (F) 마다의 S 파라미터는 전부 동일 값이며, 상기 서술한 실시형태에서는 단위 투광 에어리어 F(1) ∼ F(N) 에서 각각 구별하였던 스토크스 벡터 Sn 은 단일의 S = (S0, S1, S2, S3) 으로 할 수 있다. 이 때문에, 전술한 수학식 8 에 대응하는 결합 화소 CP(n) 의 측정값 Dn 은, S 파라미터에 대해 단위 투광 에어리어 F(n) 을 구별하는 첨자 n 을 없애, 하기 수학식 12 로 나타낸다. In the embodiment described above, the S parameter of the measurement light L3 irradiated by the
따라서, 전술한 수학식 9 와 동일하게, 측정값 D1 ∼ DN 의 식을 나열하고, 측정값 벡터 D, M 요소 벡터 M′를 사용하여, M 요소 벡터 M′를 측정값 벡터 D 에 대응시키는 행렬식을 기재하면, 하기 수학식 13 이 된다.Therefore, in the same manner as in Equation (9), the formulas of the measured values D 1 to D N are listed, and the measured value vector D and the M element vector M 'are used to correspond to the measured value vector D , The following equation (13) is obtained.
또한, 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 직선 복굴절로 간주할 수 있는 경우에는, 단위 측정 에어리어 (E) 의 M 행렬은 전술한 수학식 10 으로 나타낼 수 있으므로, 이것을 사용하여 상기 서술한 수학식 13 을 정리하면, 하기 수학식 14 와 같이 기재할 수 있다. 그리고, M 행렬 요소가 0 이 되는 행을 삭제하면 하기 수학식 15 가 되고, 다시 정리하면 하기 수학식 16 이 된다.When the polarization property of the
따라서, 수학식 16 에 있어서, 각 결합 화소 CP(1) ∼ CP(N) 의 편광 전달 행렬 A 의 요소로 이루어지는 행렬을 T′로 하고, 그 역행렬을 T′+ 로 하면, 하기 수학식 17 이 된다. 단, Φ, Ψ, ξ 는 하기 수학식 18 로 나타낸다.Therefore, in the expression (16), when a matrix composed of elements of the polarization transfer matrix A of each of the coupling pixels CP (1) to CP (N) is T 'and its inverse matrix is T' + , do. However,?,?, And? Are expressed by the following equation (18).
또, 측정값 D1 ∼ DN (측정값 벡터 D) 으로부터 수학식 18 의 좌변의 요소 (S0, Φ, Ψ, ξ) 를 산출할 수 있으면, 이들 각 요소를 사용하여, 주축 방위 α 및 리타데이션 δ 는 하기 수학식 19 의 식으로 구할 수 있다.If the elements S0,?,?, And? Of the left side of the equation (18) can be calculated from the measured values D 1 to D N (measured value vector D), the principal axis orientation? Can be obtained by the following expression (19).
제어 장치 (16) 는, 시료 측정 행렬로서 행렬 T′+ 를 산출해 두고, 측정값 D1 ∼ DN 으로부터 수학식 18 의 좌변의 요소 (S0, Φ, Ψ, ξ) 를 산출하고, 수학식 19 에 기초하여 주축 방위 α 및 리타데이션 δ 를 산출하도록 해도 된다.The
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 분할 파장판 (31) 에 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 4 종의 파장판을 형성하고 있는데, 예를 들어, 편광 특성을 양호한 정밀도로 측정하기 위해서는, 분할 파장판 (31) 에 형성하는 파장판의 종류 (종류는 주축 방향과 지상량에 의해 결정된다) 는 4 이상이어도 된다. 이와 같이, 분할 파장판 (31) 내의 파장판의 종류를 증가시키면, 각 결합 화소 (CP) 의 측정값 D 에 포함되는 노이즈의 차단 주파수를 높게 하여, 보다 고정밀도로 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정할 수 있게 된다.In the embodiment described above, four kinds of wave plates of the first to
단, 분할 파장판 (31) 내의 파장판의 종류를 단순히 지나치게 증가시키면, 1 개의 파장판의 면적이 작아지기 때문에, 전술한 바와 같은 평균 효과가 작아져, 측정값의 신뢰도가 저하된다. 또, 분할 파장판 (31) 내의 파장판의 경계에 걸친 결합 화소 (CP) 는 측정에 사용할 수 없으므로, 분할 파장판 (31) 내의 파장판의 종류를 많게 할수록, 사용할 수 없는 결합 화소 (CP) 의 수도 증대되어, 촬상 장치 (34) 의 실질적인 수광 면적이 작아진다. 이것은 S/N 비의 저하를 의미한다. 이러한 점에서, 분할 파장판 (31) 내의 파장판의 종류는, 편광 특성의 산출에 필요한 최소한의 4 종류 이상이면 되며, 많아도 40 종류 이하인 것이 바람직하다.However, if the kind of the wave plate in the divided
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 주축 방향은, 제 1 파장판 (31a) 의 주축 방향을 기준으로 하여 36 도씩 회전한 방향으로 하였지만, 이것은, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 각 주축 방향이 최대한 떨어지도록, 180 도를 균등하게 분할하는 각도이다. 따라서, N (4 이상) 개의 파장판으로 분할 파장판 (31) 을 구성하는 경우에는, 1 개의 파장판의 주축 방향을 기준으로 하여, 다른 파장판의 주축 방향이 180/(N + 1) 도씩 회전한 방향으로 되어 있는 것이 바람직하다. 단, 전술한 바와 같이, 캘리브레이션시에 실측하여 수광부 (13) 의 편광 전달 행렬이 구해지므로, 엄밀성은 불필요하며, 예를 들어, 상기 서술한 값의 대체로 ±0.5 도의 범위 내이면 된다.In the above-described embodiment, the major axis directions of the first to
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 ∼ 제 4 파장판 (31a ∼ 31d) 의 지상량은 모두 135 도이다. 이와 같이, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 주축 방향이 서로 최대한 떨어지는 각도가 되도록 배치하고 또한 지상량이 약 135 도임으로써, 시료 측정 행렬 T+ (및 편광 특성) 를 산출할 때에 가장 오차를 작게 할 수 있다.In the above-described embodiment, the ground amounts of the first to
상기 서술한 각 파장판 (31a ∼ 31d) 의 지상량은, 시뮬레이션의 결과에 따라 정한 값이다. 구체적으로는, 도 14 및 도 15 에 나타내는 바와 같이, 시료 측정 행렬 T+ 를 산출할 때의 계산 오차는, 파장판의 종류 수 (4 종류를 4 분할로 나타낸다) 와 상관없이, 파장판의 지상량이 대체로 120 ∼ 140 도인 경우 및 220 ∼ 240 도인 경우에 최소가 되는 것을 알 수 있다. 보다 상세한 시뮬레이션에 의하면, 지상량이 약 135 도 또는 약 225 도인 경우에 계산 오차가 채용이 되는 것을 알 수 있었다. 이러한 점에서, 분할 파장판 (31) 내의 파장판은, 지상량이 70 도 이상 170 도 이하 또는 190 도 이상 290 도 이하의 범위 (도 15 에서 상대 오차가 대체로 20 이하가 되는 범위) 이면 되며, 100 도 이상 160 도 이하 또는 200 도 이상 260 도 이하의 범위 (도 15 에서 상대 오차가 2 자릿수에 들어가는 범위) 인 것이 바람직하고, 상기 서술한 바와 같이 오차가 대체로 최소가 되는 120 도 이상 140 도 이하 또는 220 도 이상 240 도 이하인 것이 보다 바람직하고, 약 135 도 또는 약 225 도인 것이 특히 바람직하다.The above-mentioned ground level of each of the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 분할 파장판 (31) 과 편광판 (32) 이 텔레센트릭 렌즈 (33) 앞 (광학 필름 (11) 측) 에 배치되어 있는데, 예를 들어, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치 (34) 와 텔레센트릭 렌즈 (33) 사이에 분할 파장판 (31) 과 편광판 (32) 을 배치해도 된다. 이 경우, 텔레센트릭 렌즈 (33) 앞에 형성하는 경우와 비교하여, 분할 파장판 (31) 이나 편광판 (32) 을 작게 할 수 있으므로, 면적이 작은 만큼, 분할 파장판 (31) 및 편광판 (32) 의 비용을 저감시킬 수 있다. 단, 결합 화소 (CP) 의 편광 전달 행렬 A 의 오차가 커지기 쉽다.In the above-described embodiment, the divided
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 3 × 3 화소를 1 개의 결합 화소 (CP) 로 하고 있는데, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 결합 화소 (CP) 를 구성하는 화소수 (이하, 결합수라고 한다) 가 커질수록, 결합 화소 (CP) 마다의 출력값 (측정값) 의 편차가 작아진다. 이 때문에, 결합수를 어느 정도 크게 하여 측정하지 않으면, 동일한 단위 측정 에어리어 (E) 에 대하여 측정 횟수 (촬상 횟수) 를 증가시켜 평균화하거나 하지 않는 한, 촬상 장치 (34) 의 노이즈 때문에, 단위 측정 에어리어 (E) 의 편광 특성을 양호한 정밀도로 측정할 수 없다. 이 때문에, 상기 서술한 실시형태에서 설명한 바와 같이, 화소 (P) 마다의 출력값을 측정자로서 사용하는 것이 아니라, 적어도 2 이상의 화소로 형성되는 결합 화소 (CP) 를 측정 단위로서 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 결합 화소 (CP) 를 구성하는 화소 (P) 의 개수는, 4 (세로 2 × 가로 2), 9 (세로 3 × 가로 3), 16 (세로 4 × 가로 4), … 와 같이, 자연수 (2 이상) 의 2승 개이며, 종횡으로 동일 수의 화소 (P) 로 이루어지는 것임이 바람직하다.17, the number of pixels constituting the coupling pixel CP (hereinafter, referred to as the coupling number) is set to be the number of pixels composing the coupling pixel CP. In this embodiment, The variation of the output value (measured value) for each coupling pixel CP becomes smaller. Unless the coupling number is measured to some extent, the number of measurement times (number of times of imaging) is increased for the same unit measurement area E, It is not possible to measure the polarization characteristics of the liquid crystal layer E with good precision. Therefore, as described in the above-described embodiment, it is preferable to use, as the unit of measurement, the combined pixel (CP) formed of at least two or more pixels instead of using the output value for each pixel P as the measurer. In particular, the number of pixels P constituting the combined pixel CP is 4 (2 in the
도 17 의 그래프는, 촬상 장치 (34) 로서 12 비트 출력의 CCD 형 촬상 장치 (1/1.8 인치, 200만 화소, 화소 (P) 의 사이즈는 한 변이 4.4 ㎛ 인 사각형) 를 사용하여, 비교적 밝은 일정한 광 (출력값이 3740 부근이 되는 광) 을 입사시키고, 결합수 (x) 를 변경하면서 256 회의 측정을 실시하여 얻어진 전체 출력값 중 최대값에서 최소값을 뺀 값을 편차 (y) 로서 플롯한 것이다 (검은 동그라미). 각 점으로부터 얻어지는 근사 곡선 (파선) 은, y = 171.68x-0. 5006 이며, 결합수 (x) 에 대하여 거의 -1/2 승으로 비례하고 있는 점에서, 촬상 장치 (34) 의 출력에 중첩되는 노이즈는 랜덤 노이즈의 성질이 있다.The graph of FIG. 17 shows a comparatively bright (white) image by using a 12-bit output CCD type imaging device (1 / 1.8 inch, 2 million pixels, pixel P having a size of 4.4 占 퐉) A value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value among the total output values obtained by performing 256 measurements while changing the number (x) of incident lights is input as a deviation (y) Black circles). The approximate curve (broken line) obtained from each point is y = 171.68x -0. 5006 , and is approximately proportional to the -1/2 power of the number of couplings (x), the noise superimposed on the output of the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 투광부 (12) 나 수광부 (13) 는 이동하지 않고, 광학 필름 (11) 을 X 방향으로 반송하면서 편광 특성의 측정을 하고 있는데, 광학 필름 (11) 의 편광 특성의 측정에는, 투광부 (12) 및 수광부 (13) 의 세트와 광학 필름 (11) 이 소정 방향 (X 방향) 으로 상대적으로 이동하고 있으면 되므로 예를 들어, 광학 필름 (11) 을 고정시키고, 투광부 (12) 나 수광부 (13) 를 일체로 이동시키면서 편광 특성의 측정을 실시해도 된다. 또, 광학 필름 (11) 과 투광부 (12) 및 수광부 (13) 를 함께 상대적으로 이동시키면서 편광 특성의 측정을 실시해도 된다.In the embodiment described above, the polarizing characteristics are measured while the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 수광부 (13) 의 시야 (13a) 가 광학 필름 (11) 의 폭 방향 (Y 방향) 의 일부분이며, 광학 필름 (11) 의 편광 특성이 측정되는 영역은, 시야 (13a) 를 광학 필름 (11) 의 반송 방향 (X) 으로 연장한 띠상의 영역이다. 이것은 광학 필름 (11) 의 일부이지만, 전체면의 편광 특성을 측정하는 경우에는, 예를 들어, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름 (11) 의 폭 방향으로 복수 세트의 투광부 (12A ∼ 12D), 수광부 (13A ∼ 13D) 를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 투광부 및 수광부의 각 세트는, 폭 방향으로 1 열로 나열하여 배치될 필요는 없으며, 광학 필름 (11) 이 반송되었을 때에 투광부 및 수광부의 각 세트에 의해 광학 필름 (11) 의 전체면이 간극없이 측정되는 배치이면 된다.In the embodiment described above, the field of
또, 도 18 에서는, 광학 필름 (11) 의 폭 방향으로 복수 세트의 투광부 (12A ∼ 12D), 수광부 (13A ∼ 13D) 를 형성하고 있는데, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 1 세트의 투광부 (12) 및 수광부 (13) 를 폭 방향으로 스위핑하여, 광학 필름 (11) 의 전체면을 빠짐없이 측정하도록 해도 된다.18, a plurality of sets of light projecting
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 투광부 (12) 는, 시야 (13a) 내에 거의 일정한 원 편광의 측정광 (L3) 을 조사하고 있고, 또, 투광부 (12) 가 조사하는 측정광 (L3) 이 시야 (13a) 내에서 완전히 일정하여, 각 단위 투광 에어리어 (F) 에서 S 파라미터에 구별이 없는 변형예이다. 그러나, 투광부 (12) 가 조사하는 측정광 (L3) 이 시야 (13a) 내에서 완전히 일정한 것에 추가하여, 수광부 (13) 에 있어서 각 결합 화소 (CP) 에 구별이 없을 정도로 수광부 (13) 가 정교하게 형성되어 있는 경우에는, 시료 측정 행렬 T+ 를 산출할 수 없는 경우가 있다.In the embodiment described above, the
이것은, 단위 투광 에어리어 (F) 마다 측정광 (L3) 의 S 파라미터에 구별이 없고 또한 편광 전달 행렬 A 에도 각 결합 화소 (CP) 마다의 구별이 없는 경우에 상당한다. 구체적으로는, 예를 들어 전술한 수학식 9 에 있어서, S0n ∼ S3n 과 A1n ∼ A4n 의 첨자 n 에 의한 구별이 없는 경우이다. 이 경우, 각 측정값 D1 ∼ DN 도, 파장판 (31a ∼ 31d) 의 수에 따라 4 종류의 값이 된다. 따라서, 수학식 9 의 식은, 미지수가 전체 16 개 (M 행렬 요소 Mij) 있음에도 불구하고, 4 개의 방정식과 실질적으로 동일한 것이 되어, 시료 측정 행렬 T+ 는 산출할 수 없고, M 행렬 요소 Mij 도 결정할 수 없으므로 (혹은 극히 오차가 크므로), 편광 특성도 산출할 수 없다.This corresponds to the case where there is no distinction in the S parameter of the measurement light L3 for each unit light emitting area F and the polarization transmission matrix A does not have a distinction for each coupling pixel CP. Concretely, for example, there is no distinction by the suffix n of S0 n to S3 n and A1 n to A4 n in the above-mentioned equation (9). In this case, each of the measured values D 1 to D N also has four kinds of values depending on the number of the
이러한 점을 고려하여, 측정광 (L3) 을 시간적으로 변조함으로써, 측정광 (L3) 의 S 파라미터에 단위 투광 에어리어 (F) 마다의 구별을 적극적으로 발생시켜, 상기 서술한 바와 같은 문제가 발생하지 않도록 해도 된다. 이 경우에는, 지금까지 진행해 온 직선 복굴절 시료라는 한정이 해제되고, 수학식 13 에 있어서의 의사 역행렬은 존재하여, 시료의 M 요소 전부를 측정할 수 있게 된다.Taking this fact into consideration, the measurement light L3 is temporally modulated so that the S parameter of the measurement light L3 is positively generated for each unit light emitting area F, and the above-described problem does not occur . In this case, the limit of the linear birefringence sample which has been carried out so far is released, and the pseudo inverse matrix in the equation (13) exists, and it becomes possible to measure all of the M elements of the sample.
측정광 (L3) 을 시간적으로 변조하려면, 예를 들어, 도 20 에 나타내는 바와 같이, 투광부 (12) 를 면 광원 (21), 편광판 (22), 1/4 파장판 (51) 으로 구성한다. 면 광원 (21) 및 편광판 (22) 은, 1/4 파장판 (51) 의 형상에 맞춰 모식적으로 원형으로 형성되어 있는데, 상기 서술한 실시형태의 면 광원 (21), 편광판 (22) 과 동일한 것이다. 한편, 1/4 파장판 (51) 은 모터 (52) 에 의해 측정광 (L3) 의 조사 광축 (53) 의 둘레에 회전하도록 형성된다. 1/4 파장판 (51) 의 회전은, 제어 장치 (16) 에 의해 제어되고, 시계 방향 회전 또는 반시계 방향 회전으로 광학 필름 (11) 의 반송량이나 수광부 (13) 의 촬상 타이밍과 동기한 소정 속도로 회전된다. 이로써, 1/4 파장판의 주축 방위 γ 가 변화한다.20, the
이렇게 하여 1/4 파장판 (51) 이 회전되는 경우, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 어느 단위 측정 에어리어 (E) 에 주목하면, 1 회째의 측정은 결합 화소 CP(1) 에 의해 실시되고, 이 때 조사되는 측정광 (L3) 은, 1/4 파장판 (51) 의 주축 방위 γ 에 따른 S 파라미터의 측정광이 된다. 이어서, 광학 필름 (11) 이 결합 화소 (CP) 의 폭 분량만 반송되어 결합 화소 CP(2) 에 대응하는 위치에 들어가면, 2 회째의 측정이 실시된다. 2 회째의 측정에서는, 1/4 파장판 (51) 이 회전하고 있으므로 주축 방위 γ 의 방향이 변화하고, 단위 측정 에어리어 (E) 에 조사되는 측정광 (L3) 의 S 파라미터는, 결합 화소 CP(1) 에 의한 1 회째의 측정시로부터 변화하고 있다. 이 때문에, 결합 화소 CP(1) 과 결합 화소 CP(2) 에 편광 전달 행렬 A 에 차이가 없어도, 각각에서 얻어지는 측정값 D1, D2 는 상이하고, 전술한 수학식 8 의 식으로 나타내는 식도 서로 독립적인 것이 된다. 그리고, 3 회째의 측정 이후에도 동일하다.When the 1/4
따라서, 상기 서술한 바와 같이, 투광부 (12) 의 1/4 파장판을 회전시켜, 측정광 (L3) 을 시간적으로 변조함으로써, 전술한 수학식 9 에 포함되는 N 개의 방정식은 서로 독립적인 것이 된다. 이로써, 시료 측정 행렬 T+, M 행렬 요소 Mij, 다양한 편광 특성을 안정적으로 산출할 수 있다.Therefore, as described above, by rotating the 1/4 wave plate of the
또한, 상기 서술한 바와 같이 투광부 (12) 의 1/4 파장판을 회전시키는 경우에는, 주로 회전각에 따라 측정광 (L3) 의 S 파라미터가 변화한다. 이 때문에, 회전각과 S 파라미터의 대응 관계를 한 번 구해 두면, 측정 개시시의 투광부 (12) 의 캘리브레이션은, 반드시 매회 필요한 것은 아니다. 따라서, 투광부 (12) 의 1/4 파장판이나 편광판을 회전시켜 측정광 (L3) 을 시간 변조하는 경우에는, 투광부 (12) 의 캘리브레이션에 필요한 시간을 삭감할 수 있어, 신속하게 광학 필름 (11) 의 편광 측정을 개시할 수 있다.Further, when the 1/4 wave plate of the
또한, 측정광 (L3) 을 시간적으로 변조하는 대신에, 측정광 (L3) 을 적극적으로 공간적으로 변조해도 된다. 이와 같이, 측정광 (L3) 을 공간 변조하는 경우에는, 예를 들어 도 22 에 나타내는 바와 같이, 투광부 (12) 의 1/4 파장판을, X 방향으로 복수 종류의 1/4 파장판을 나열한 분할 파장판 (61) 으로 하면 된다. 단, 투광부 (12) 의 분할 파장판 (61) 은, 수광부 (13) 의 분할 파장판 (31) 보다 분할수를 잘게 하여, 적어도 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 복수의 1/4 파장판 (61a, 61b …) 이 포함되도록 하는 것이 바람직하다.Further, instead of temporally modulating the measurement light L3, the measurement light L3 may be positively and spatially modulated. 22, the quarter-wave plate of the light-projecting
투광부 (12) 의 분할 파장판 (61) 을 형성하는 각 1/4 파장판 (61a, 61b, …) 은, 주축 방향 γ 의 배열은 임의이며, 시간 변조의 예와 대응하도록 주기적으로 변화하도록 배치해도 되고, 랜덤이어도 된다.Each of the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 광학 필름 (11) 의 반송량과 수광부 (13) 에 의한 측정 타이밍이 동기되어, 단위 측정 에어리어 (E) 는 각 결합 화소 (CP) 에서 1 회씩 합계로 N 회 측정되고 있는데, 보다 측정 정밀도를 향상시키기 위해서는, 보다 측정 횟수를 증가시키는 것이 바람직하다.In the embodiment described above, the amount of conveyance of the
이 경우, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름 (11) 의 반송량에 대하여, 예를 들어 2 배의 횟수를 측정하도록 한다. 어느 단위 측정 에어리어 (E) 에 대해, 결합 화소 CP(n - 1) 에 있어서 2n - 2 회째의 측정을 실시한 후, 광학 필름 (11) 을 단위 측정 에어리어 (E) 의 절반의 길이만큼 반송하였을 때에 수광부 (13) 는 광학 필름 (11) 을 촬상한다. 이 2n - 2 회째의 측정에서는, 단위 측정 에어리어 (E) 에 의한 데이터는 결합 화소 CP(n - 1) 과 결합 화소 CP(n) 에서 측정되게 된다. 그 후에도, 단위 측정 에어리어 (E) 의 절반의 길이만큼 광학 필름 (11) 을 반송하였을 때에 수광부 (13) 가 광학 필름 (11) 을 촬상하도록 한다.In this case, as shown in Fig. 23, the number of times of the
이렇게 하면, (a), (c), (d) 로 나타내는 2n - 2 회째, 2n 회째, 2n + 2 회째의 측정에서 얻어지는 측정값은, 상기 서술한 실시형태에서 얻어지는 것과 동일하지만, (b), (d) 로 나타내는 2n - 1 회째, 2n + 1 회째의 측정과 같이, 단위 측정 에어리어 (E) 가 2 개의 결합 화소 (CP) 에 걸쳐 측정되는 만큼, 많은 측정값이 얻어진다.In this way, the measurement values obtained in the 2n-2th, 2n-th, and 2n + 2th measurements shown in (a), (c) and (d) are the same as those obtained in the above- a large number of measured values can be obtained as much as the unit measurement area E is measured over the two coupling pixels CP as in the (2n-1) th and 2n + 1th measurements shown in FIGS.
단위 측정 에어리어 (E) 가 2 개의 결합 화소 (CP) 에 걸쳐 측정되는 경우의 측정값의 취급은 다음과 같이 하면 된다. 예를 들어, 도 24 에 나타내는 바와 같이, 단위 측정 에어리어 (E) 가 결합 화소 CP(n - 1) 과 결합 화소 CP(n) 에 걸쳐 측정된 경우에는, 결합 화소 CP(n - 1) 에서 얻은 측정값 Dn -1 과, 결합 화소 CP(n) 에서 얻은 측정값 Dn 을, 단위 측정 에어리어 (E) 가 양 결합 화소 CP(n - 1), CP(n) 과 중복되어 있는 비율에 따라 혼합한 값을, 이 측정 회에 있어서의 단위 측정 에어리어 (E) 의 측정값으로 한다. 예를 들어, 도 24 의 경우, 중복되어 있는 비율은, 결합 화소 CP(n - 1) 에서 1/2, 결합 화소 CP(n) 에서 1/2 이므로, 1/2·Dn -1 + 1/2·Dn 을 이 측정에서의 단위 측정 에어리어 (E) 의 측정값으로 하면 된다. 따라서, 단위 측정 에어리어 (E) 가 결합 화소 CP(n - 1) 의 3/10 의 위치 또한 결합 화소 CP(n) 의 7/10 의 위치에 있을 때에 측정한 경우에는, 3/10·Dn -1 + 7/10·Dn 을 이 측정에서의 단위 측정 에어리어 (E) 의 측정값으로 하면 된다.The measurement value when the unit measurement area E is measured over two coupling pixels CP can be handled as follows. For example, as shown in Fig. 24, when the unit measurement area E is measured over the combination pixel CP (n - 1) and the combination pixel CP (n) The measured value D n -1 and the measured value D n obtained from the combined pixel CP (n) are calculated according to the ratio of the unit measurement area E overlapping with both the joint pixels CP (n - 1) and CP (n) The mixed value is taken as the measured value of the unit measurement area (E) in this measurement interval. For example, in the case of Figure 24, the percentage of overlap, combined pixel CP - because it is in a half (n 1) 1/2, combined pixel CP (n) in, 1/2 · D n -1 + 1 / 2 · D n can be used as the measured value of the unit measurement area (E) in this measurement. Therefore, when the unit measurement area E is measured when 3/10 of the coupling pixel CP (n-1) is located at 7/10 of the coupling pixel CP (n), 3/10 D n -1 + 7/10 · D n is the measured value of the unit measurement area (E) in this measurement.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 수광부 (13) 의 캘리브레이션시에 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 있어서의 각각의 측정값의 합계 Da ∼ Dd 를 산출하고, 이것을 사용하여 단위 투광 에어리어 (F) 의 S 파라미터를 산출하고 있는데, 예를 들어, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에서 임의로 대표로 하는 결합 화소 (CP) 를 각각 정하면, 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 대해 1 개씩, D대표 = A대표·Sj 의 식이 얻어진다. 따라서, 이들 4 개의 방정식을 풂으로써도 측정광 (L3) 의 스토크스 벡터 Sj 를 산출하도록 해도 된다. 단, 상기 서술한 실시형태와 같이 각 파장판 (31a ∼ 31d) 에 있어서의 각각의 측정값의 합계 Da ∼ Dd 를 이용하는 쪽이, 고정밀도로 측정광 (L3) 의 스토크스 벡터 Sj 를 산출할 수 있다.In the above-described embodiment, the sum of the measured values Da to Dd of the respective measured values of the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 촬상 장치 (34) 로서 CCD 형의 촬상 장치를 사용하는데, CMOS 형의 촬상 장치를 사용해도 된다. 이 경우에도, 상기 서술한 CCD 의 경우와 동일하게, 결합 화소 (CP) 를 측정 단위로 한다. 또, 결합 화소 (CP) 의 결합수 등의 결정법도 CCD 의 경우와 동일하다.Further, in the above-described embodiment, a CCD type imaging device is used as the
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 폭 방향 (Y) 과 비교하여, 반송 방향 (X) 으로 거의 무한의 길이를 갖는 광학 필름 (11) 의 편광 특성을 측정하고 있는데, 적절한 사이즈로 절단된 광학 필름의 편광 특성의 측정도 할 수 있다.Further, in the above-described embodiment, the polarization characteristic of the
또, 광학 필름 (11) 에는, 가요성을 갖는 시트상 외에, 다소의 두께를 갖는 플레이트도 포함된다. 표면에 요철 등의 가공이 실시되어 있어도 된다.The
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 광학 필름 (11) 이 일정한 편광 특성을 갖는 것으로 하였는데, 본 발명은 편광 특성이 일정하지 않은 것도 측정할 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 편광 특성이 상이한 것이나, 주기적으로 편광 특성이 상이한 것이어도 편광 특성을 바람직하게 측정할 수 있다.In the above-described embodiment, the
10 광학 특성 측정 장치 11 광학 필름
12 투광부 13 수광부
14 반송 롤러 16 제어 장치
19a 뮐러 행렬 산출부 19b 광학 특성 산출부10 Optical
12
14 conveying
19a Müller
Claims (18)
소정 방향으로 배열된 복수 종류의 파장판을 갖고, 상기 복수 종류의 파장판 각각에 대응하도록, 하나의 측정값을 얻는 단위가 되는 단위 수광 에어리어가 상기 소정 방향을 따라 복수 배열되고, 상기 광학 필름을 투과한 상기 측정광을, 상기 단위 수광 에어리어마다 상기 파장판에 의해 정해지는 복수 종류의 편광 상태에서 수광하는 수광부와,
상기 단위 수광 에어리어에 대응하는 사이즈의 상기 광학 필름 상의 영역을 단위 측정 에어리어로 할 때, 상기 수광부와 상기 광학 필름을 상기 소정 방향을 따라 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 단위 측정 에어리어를 상기 소정 방향으로 이동시키는 반송부와,
상기 반송부에 의해 상기 단위 측정 에어리어를 상기 소정 방향으로 이동시키면서 상기 단위 측정 에어리어를 투과한 상기 측정광을 복수의 상기 단위 수광 에어리어에서 수광함으로써, 동일한 상기 단위 측정 에어리어에 대해 복수 얻어지는 측정값에 기초하여, 상기 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬을 산출하는 뮐러 행렬 산출부와,
상기 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬의 요소를 사용하여 상기 단위 측정 에어리어의 광학 특성을 산출하는 광학 특성 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.A transparent portion for irradiating a transparent optical film with light having a predetermined polarization state as measurement light,
Wherein a plurality of unit light receiving areas are arranged along the predetermined direction so as to obtain one measurement value corresponding to each of the plurality of kinds of wavelength plates, A light receiving unit that receives the measurement light transmitted through the plurality of kinds of polarization states determined by the wave plate for each unit light receiving area,
The unit measurement area is moved in the predetermined direction by relatively moving the light receiving unit and the optical film along the predetermined direction when the area on the optical film having the size corresponding to the unit light receiving area is set as the unit measurement area A conveying section,
And the measurement light transmitted through the unit measurement area is received by the plurality of unit light receiving areas while moving the unit measurement area in the predetermined direction by the carry section, A Mueller matrix calculating unit for calculating a Mueller matrix of the unit measurement area,
And an optical characteristic calculator for calculating an optical characteristic of the unit measurement area using an element of a Mueller matrix of the unit measurement area.
상기 단위 수광 에어리어에 대응하는 사이즈의 상기 투광부 상의 에어리어를 단위 투광 에어리어로 할 때, 상기 단위 측정 에어리어에 입사되는 상기 측정광의 스토크스 파라미터가 상기 단위 투광 에어리어마다 미리 측정됨과 함께, 상기 단위 측정 에어리어를 투과한 후의 상기 측정광의 스토크스 파라미터를 상기 측정값에 대응시키는 편광 전달 행렬이 상기 단위 수광 에어리어마다 미리 측정되고,
상기 뮐러 행렬 산출부는, 상기 단위 측정 에어리어에 입사되는 상기 측정광의 스토크스 파라미터와 상기 편광 전달 행렬에 기초하여, 동일한 상기 단위 측정 에어리어에 대해 복수 얻어지는 상기 측정값을 상기 뮐러 행렬의 요소에 대응시키는 시료 측정 행렬을 미리 산출하고, 상기 측정값이 얻어졌을 때에 상기 시료 측정 행렬을 사용하여 상기 뮐러 행렬의 요소를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein a Stokes parameter of the measurement light incident on the unit measurement area is previously measured for each unit light emitting area when an area on the transparent portion with a size corresponding to the unit light receiving area is set as a unit light emitting area, A polarization transfer matrix for correlating a Stokes parameter of the measurement light with the measured value is previously measured for each unit light receiving area,
Wherein the Muller matrix calculator calculates a Muller matrix based on a Stokes parameter of the measurement light incident on the unit measurement area and a plurality of measurement values obtained for the same unit measurement area on the basis of the polarization transfer matrix, And the elements of the Muller matrix are respectively calculated using the sample measurement matrix when the measurement values are obtained.
상기 투광부는, 상기 소정 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 형성되고,
상기 단위 측정 에어리어에 입사되는 상기 측정광의 스토크스 파라미터는, 상기 광학 필름이 없는 상태에서, 상기 투광부를 상기 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 측정광을 상기 수광부에서 수광함으로써 측정되는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.3. The method of claim 2,
The light-transmitting portion is formed to be freely movable along the predetermined direction,
Wherein a Stokes parameter of the measurement light incident on the unit measurement area is measured by receiving the measurement light at the light receiving unit while moving the light transmitting unit in the predetermined direction in a state in which the optical film is absent Measuring device.
상기 투광부는, 상기 수광부의 시야와 동일한 크기의 범위에 상기 측정광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light-transmitting portion irradiates the measurement light in a range of the same size as the visual field of the light-receiving portion.
상기 투광부는, 상기 측정광으로서 원 편광을 상기 광학 필름에 조사하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light-transmitting portion irradiates circularly polarized light to the optical film as the measuring light.
상기 투광부는, 평면상의 발광면으로부터 무편광 상태의 광을 발하는 면 광원과, 상기 면 광원으로부터 입사되는 광을 직선 편광으로 조정하는 편광판과, 상기 편광판으로부터 입사되는 직선 편광을 원 편광으로 변환시켜 상기 광학 필름에 조사하는 1/4 파장판을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light transmitting portion includes a planar light source that emits light in a non-polarized state from a planar light emitting surface, a polarizer that adjusts the light incident from the planar light source to linearly polarized light, And a 1/4 wavelength plate for irradiating the optical film.
상기 1/4 파장판은, 상기 측정광의 조사 광축의 둘레에 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 6,
Wherein the 1/4 wavelength plate is formed so as to freely rotate around an irradiation optical axis of the measurement light.
상기 수광부는, 상기 복수 종류의 파장판을 투과한 상기 측정광을 촬상 장치에 결상시키는 렌즈를 구비하고,
상기 렌즈는, 물체측에 있어서 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 물체측 텔레센트릭 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.The method according to claim 1,
The light receiving unit includes a lens for imaging the measurement light transmitted through the plurality of kinds of wavelength plates onto an image pickup device,
Wherein the lens is an object-side telecentric lens which can regard the optical axis and the principal ray parallel to the object side.
상기 렌즈는, 물체측 및 이미지측에 있어서 광축과 주광선을 평행으로 간주할 수 있는 양측 텔레센트릭 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.9. The method of claim 8,
Wherein said lens is a bilateral telecentric lens capable of considering the optical axis and principal ray in parallel on the object side and the image side.
상기 수광부는, 상기 복수 종류의 파장판으로서, 4 종류 이상 40 종류 이하의 파장판을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the light-receiving unit is provided with at least 4 kinds of wavelength plates and at most 40 kinds of wavelength plates as the plural kinds of wavelength plates.
상기 수광부가 구비하는 상기 복수 종류의 파장판은, 상기 소정 방향에 대하여 각각의 주축 방향이 상이하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the plurality of kinds of wave plates provided in the light receiving unit are arranged so that their main axis directions are different from each other in the predetermined direction.
상기 수광부가 구비하는 상기 복수 종류의 파장판은, 지상량이 70 도 이상 170 도 이하 또는 190 도 이상 290 도 이하인 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the plurality of kinds of wavelength plates provided in the light receiving section have a ground amount of 70 degrees or more and 170 degrees or less or 190 degrees or more and 290 degrees or less.
상기 단위 수광 에어리어는, 인접하는 복수의 화소로 이루어지고, 속하는 복수 화소의 출력값을 평균낸 값을 하나의 측정값으로 하는 결합 화소인 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the unit light receiving area is a combined pixel including a plurality of adjacent pixels and having a measured value obtained by averaging output values of a plurality of pixels belonging thereto.
상기 결합 화소를 구성하는 화소수는, 2 이상의 자연수의 2승 개이고 또한 종횡으로 동일 수의 화소수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the number of pixels constituting the combined pixel is a square of 2 or more natural numbers and the same number of pixels in the vertical and horizontal directions.
상기 투광부와 상기 수광부의 세트를, 상기 소정 방향에 대하여 수직인 방향으로 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein a plurality of sets of the transparent portion and the light receiving portion are provided in a direction perpendicular to the predetermined direction.
상기 투광부와 상기 수광부의 세트를, 상기 소정 방향에 대하여 수직인 방향으로 이동시킴으로써, 상기 광학 필름의 전체면을 측정하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
And the entire surface of the optical film is measured by moving the set of the transparent portion and the light receiving portion in a direction perpendicular to the predetermined direction.
상기 측정 단계에서 얻어진 복수의 상기 측정값에 기초하여 상기 단위 측정 에어리어의 뮐러 행렬을, 상기 단위 측정 에어리어마다 산출하는 뮐러 행렬 산출 단계와,
상기 뮐러 행렬의 요소를 사용하여 상기 단위 측정 에어리어의 광학 특성을 산출하는 광학 특성 산출 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 방법.Receiving a measurement light from the transparent portion of the transparent optical film as a measurement light in a predetermined polarization state and receiving the measurement light transmitted through the optical film in a plurality of types of polarization states for each unit light receiving area in the light receiving portion, And a light receiving unit that receives the light beam while relatively moving the optical film and the light receiving unit when a measured value is obtained for each unit measurement area on the optical film corresponding to the light beam, A measurement step of obtaining a measurement value,
A Mueller matrix calculating step of calculating a Mueller matrix of the unit measurement area based on the plurality of measurement values obtained in the measurement step for each unit measurement area;
And an optical characteristic calculating step of calculating an optical characteristic of the unit measurement area using the elements of the Muller matrix.
상기 뮐러 행렬 산출 단계는, 복수의 상기 측정값을 상기 뮐러 행렬의 요소에 대응시키는 시료 측정 행렬을 사용하여 상기 측정값으로부터 상기 뮐러 행렬을 산출하고,
상기 시료 측정 행렬은, 상기 단위 측정 에어리어를 투과한 후의 상기 측정광의 스토크스 파라미터를 상기 측정값에 대응시키는 행렬이며, 상기 단위 수광 에어리어마다 미리 측정된 편광 전달 행렬과, 상기 단위 수광 에어리어에 대응하는 상기 투광부 상의 단위 투광 에어리어마다 미리 측정된 스토크스 파라미터를 사용하여 미리 산출되는 것을 특징으로 하는 광학 특성 측정 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the Muller matrix calculation step calculates the Muller matrix from the measured values using a sample measurement matrix in which a plurality of the measured values are associated with elements of the Muller matrix,
Wherein the sample measurement matrix is a matrix in which a Stokes parameter of the measurement light after passing through the unit measurement area is made to correspond to the measurement value, the polarization distribution matrix corresponding to the unit light reception area Wherein the calculation is performed in advance using a Stokes parameter previously measured for each unit light-emitting area on the light-transmitting portion.
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