WO2016031567A1 - 複屈折測定装置および複屈折測定方法 - Google Patents

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WO2016031567A1
WO2016031567A1 PCT/JP2015/072783 JP2015072783W WO2016031567A1 WO 2016031567 A1 WO2016031567 A1 WO 2016031567A1 JP 2015072783 W JP2015072783 W JP 2015072783W WO 2016031567 A1 WO2016031567 A1 WO 2016031567A1
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WO
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light
birefringence
measurement object
light beam
diffraction grating
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PCT/JP2015/072783
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顕雄 江本
大谷　直毅
福田　隆史
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学校法人同志社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G01N21/23—Bi-refringence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/068—Optics, miscellaneous
    • G01N2201/0683—Brewster plate; polarisation controlling elements

Definitions

  • the present invention relates to a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method for measuring the birefringence of a birefringent medium.
  • the crossed Nicols method is well known as a method for measuring the birefringence of a birefringent medium.
  • the polarizer, the measurement object, and the analyzer are transmitted while the polarizer and the analyzer that are orthogonal to each other and the birefringent medium as the measurement object disposed between them are relatively rotated.
  • the light intensity I out ( ⁇ ) is measured, and the birefringence ⁇ n of the measurement object is obtained by the following equation.
  • I in is the intensity of light incident from the polarizer side
  • ⁇ is the relative rotation angle of the measurement object
  • d is the thickness of the measurement object.
  • ⁇ nd indicated by the product of birefringence ⁇ n and thickness d is an optical path difference generated between an extraordinary light component and an ordinary light component when light of wavelength ⁇ passes through the measurement object, and a phase difference is caused by this optical path difference. produces ⁇ .
  • the birefringence ⁇ n is derived from the phase difference ⁇ of the light that has passed through the measurement object having the thickness d
  • the birefringence measurement is synonymous with the phase difference measurement, and is referred to as birefringence phase difference measurement. In some cases.
  • Patent Document 1 means for irradiating the measurement object 20 with the polarized light L10, beam splitters 101 and 102 for dividing the polarized light L11 transmitted through the measurement object 20, and the polarized light L11 divided into three.
  • Analyzers 103, 104, and 105 that pass a component that vibrates in a specific direction, light receivers 106, 107, and 108 that measure the intensity of light transmitted through the analyzers 103, 104, and 105
  • a birefringence measuring apparatus 100 including an arithmetic unit 109 such as a computer for obtaining an elliptical orbit of polarized light L11 from the results obtained in 107 and 108 has been proposed (see FIG. 15).
  • the angles of the analyzers 103 and 104 are different by 45 °
  • the angles of the analyzers 103 and 105 are different by 90 °.
  • the birefringence ⁇ n of the measuring object 20 can be obtained from the relationship between the known polarization state of the polarization L10 and the polarization state of the polarization L11 obtained by the arithmetic unit 109.
  • Patent Document 2 a light beam having a known polarization state (for example, circularly polarized light L20) is irradiated onto the measurement object 20, and the polarization state of the transmitted light L21 is changed to a polarizer array 201 and an area sensor 202 (for example, a CMOS camera). )
  • the polarizer array 201 serves as the analyzers 103, 104, and 105 in the birefringence measuring apparatus 100, and the area sensor 202 serves as the light receivers 106, 107, and 108. Further, in the birefringence measuring apparatus 200, the beam splitters 101 and 102 in the birefringence measuring apparatus 100 are unnecessary. Therefore, according to the birefringence measuring apparatus 200, the two-dimensional distribution of the birefringence ⁇ n of the measuring object 20 can be measured with a simpler configuration than the birefringence measuring apparatus 100.
  • the conventional birefringence measuring apparatus 100 uses the arithmetic unit 109 to perform two-stage calculation processing (calculation of ellipticity by an elliptic function based on the received light intensity of the light receivers 106, 107, and 108, and the phase difference ⁇ and birefringence ⁇ n). Therefore, it is difficult to measure the birefringence ⁇ n that changes every moment in real time even if a high-performance arithmetic unit 109 is prepared.
  • the conventional birefringence measuring apparatus 100 uses a light receiver. Since the light intensity distributions obtained by 106, 107, and 108 need to be accurately aligned with each other and then the phase difference ⁇ needs to be obtained by the arithmetic device 109, the size and complexity of the device is also a problem. It was.
  • the conventional birefringence measuring apparatus 200 measures the polarization state of the transmitted light L21 not by the individual polarizers constituting the polarizer unit 203 but by the entire polarizer unit 203, and therefore corresponds to each polarizer.
  • the birefringence ⁇ n of the minute region of the measuring object 20 could not be micro-measured.
  • the birefringence measuring apparatus 200 has a problem that it is not suitable for detailed measurement of the two-dimensional distribution of birefringence ⁇ n.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is to measure in real time and in detail a two-dimensional distribution of birefringence of a measurement object with a simple configuration without a rotation mechanism. It is an object of the present invention to provide a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method capable of performing the above.
  • a birefringence measuring apparatus includes a light beam generating unit that generates a light beam, a light beam irradiation unit that irradiates a measurement object with the light beam in a predetermined polarization state, An imaging optical system that forms an image of a light beam that has passed through the measurement object, a polarization diffraction grating disposed in the middle of the imaging optical system, and a light / dark signal relating to the light and darkness of the image formed by the imaging optical system.
  • An imaging means for generating, and an output means for outputting information on a phase difference in a light beam transmitted through the measurement object, which is obtained by transmitting the measurement object, based on the brightness signal,
  • the imaging means is configured to generate the light / dark signal of an image of at least one diffracted light among a plurality of diffracted lights generated by the polarization diffraction grating.
  • the light beam incident on the measurement object of the birefringence measuring apparatus is, for example, circularly polarized light.
  • the imaging means has the same circularly polarized light as the circularly polarized light that has passed through the measurement object among the + 1st order diffracted light and the ⁇ 1st order diffracted light generated by the polarization diffraction grating. If the light beam transmitted through the measurement object is circularly polarized light that rotates in the opposite direction to the circularly polarized light incident on the measurement object, the light / dark signal of the brightest image is generated. More preferably.
  • the polarization diffraction grating of the birefringence measuring apparatus is a structural birefringence polarization diffraction grating made of, for example, a quartz plate or a transparent resin plate.
  • the polarization diffraction grating includes, for example, a plurality of grating units arranged in adjacent directions, and each of the grating units includes a one-dimensional strip-shaped grating, so that a periodic structure is formed in the adjacent direction.
  • the direction of the lattice vector in the lattice unit is different.
  • the period of the strip-shaped grating is preferably smaller than a value obtained by multiplying the wavelength of the light beam generated by the light beam generation unit by 0.6.
  • the imaging optical system of the birefringence measuring device is, for example, a 4f optical system.
  • the polarization diffraction grating may be disposed at an intermediate position between the measurement object and the imaging means.
  • a birefringence measurement method includes a light beam generation step for generating a light beam, and a light beam irradiation step for irradiating a measurement object with the light beam in a predetermined polarization state.
  • An output step of outputting information relating to a phase difference in a light beam transmitted through the measurement object, which is generated based on transmission through the measurement object, and in the signal generation step, the polarization diffraction grating includes: The light / dark signal of an image of at least one diffracted light among the plurality of generated diffracted lights is generated.
  • a birefringence measuring apparatus and a birefringence measuring method capable of measuring a two-dimensional distribution of birefringence of a measurement object in real time and in detail with a simple configuration without a rotation mechanism. it can.
  • FIG. 1 is a figure which shows the structure of the measuring object used in the measurement example 1
  • (B) shows the measurement result of the measurement example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a polarizing microscope photograph of a measurement object in Measurement Example 1. It is a figure which shows the measurement result of the measurement example 2 by the birefringence measuring apparatus which concerns on 1st Example. It is a polarizing microscope photograph of the measuring object in the measurement example 2.
  • FIG. 1 shows a birefringence measuring apparatus 1A according to a first embodiment of the present invention.
  • the birefringence measuring apparatus 1A expands the laser light source 2 that generates laser light L1 having a specific polarization state, the polarizer 3 that generates linearly polarized light L2 from the laser light L1, and the linearly polarized light L2.
  • a beam expander 4 and a quarter-wave plate 5 that produces clockwise circularly polarized light L3 from the expanded linearly polarized light L2 are provided. Circularly polarized light L3 emitted from the quarter-wave plate 5 is incident on the measurement target 20.
  • the laser light source 2 corresponds to “light beam generation means” of the present invention.
  • the laser light source 2 emits laser light having a wavelength of 532 nm toward the polarizer 3.
  • the beam expander 4 includes a first lens 4a and a second lens 4b. As shown in FIG. 1, the diameter of the second lens 4b is larger than the diameter of the first lens 4a.
  • the beam expander 4 expands the linearly polarized light L2 while maintaining the polarization state.
  • the beam expander 4 together with the polarizer 3 and the quarter wavelength plate 5 constitutes “light beam irradiation means” of the present invention.
  • the birefringence measuring apparatus 1A further includes an imaging optical system 10 that forms an image of the transmitted light L4 from the measurement object 20, a polarization diffraction grating 8 disposed in the middle of the imaging optical system 10, and an imaging optical system.
  • 10 is a CMOS camera 12 that generates a light / dark signal relating to the light and darkness of the image formed by 10 and an abnormal light component in transmitted light L4 (emitted light) based on circularly polarized light L3 (incident light) obtained based on the light / dark signal.
  • a display 13 for outputting information relating to the phase difference ⁇ between the ordinary light components.
  • the imaging optical system 10 includes a third lens 7 and a fourth lens 9 having the same diameter.
  • the distance from the surface is f. That is, the imaging optical system 10 of the present embodiment is a 4f optical system.
  • the polarization diffraction grating 8 generates a plurality of diffracted lights corresponding to the transmitted light L4 that has passed through the 3 mm square first iris 6. This includes + 1st order diffracted light L6 and -1st order diffracted light L7.
  • the polarization diffraction grating 8 also generates 0th-order diffracted light L5 and higher-order diffracted light of ⁇ 2nd order or higher, but these are not used in this embodiment.
  • the CMOS camera 12 corresponds to the “imaging means” of the present invention.
  • the CMOS camera 12 generates a light / dark signal related to the light / dark of the image of the ⁇ 1st-order diffracted light L 7 and transmits it to the display 13.
  • the transmission of the light / dark signal may be performed when the operator gives an instruction, or may be performed continuously at a predetermined time interval (for example, 1/30 second).
  • the display 13 corresponds to the “output means” of the present invention.
  • the display 13 receives the light / dark signal output from the CMOS camera 12, and at the same time, the polarization state of the transmitted light L4 indicated by the received light / dark signal and the known polarization state of the circularly polarized light L3 (in this embodiment, clockwise circularly polarized light). )
  • the display 13 may include an arithmetic processing unit that is responsible for generating an image.
  • the two-dimensional distribution of the phase difference ⁇ displayed on the display 13 is equivalent to the two-dimensional distribution of the birefringence ⁇ n of the measurement object 20.
  • the birefringence ⁇ n of the measurement object 20 is known, the two-dimensional distribution of the phase difference ⁇ displayed on the display 13 is equivalent to the two-dimensional distribution of the thickness d of the measurement object 20.
  • the polarization diffraction grating 8 is a structural birefringence polarization diffraction grating formed by arranging a plurality of grating units on one surface of a transparent resin plate having a thickness of about 10 ⁇ m by an optical imprint method. As shown in FIGS. 2A and 2B, the polarization diffraction grating 8 has a periodic structure in the X direction (hereinafter referred to as “adjacent direction”). More specifically, on the surface of the polarization diffraction grating 8, a strip-shaped grating unit 8a composed of a plurality of parallel grooves forming 90 ° with respect to the adjacent direction and a plurality of parallel units forming 45 ° with respect to the adjacent direction.
  • Strip-shaped lattice unit 8b composed of grooves
  • strip-shaped lattice unit 8c composed of a plurality of grooves parallel to the adjacent direction
  • strip-shaped lattice composed of a plurality of parallel grooves forming ⁇ 45 ° with respect to the adjacent direction.
  • a lattice unit group consisting of the units 8d is continuously formed.
  • the grating unit 8a whose grating vector is parallel to the adjacent direction
  • the grating unit 8b whose grating vector forms ⁇ 45 ° with respect to the adjacent direction
  • the grating vector that is in the adjacent direction Are formed, and a lattice unit 8d having a lattice vector of -135 ° with respect to the adjacent direction is formed.
  • the dimension W1 in the adjacent direction of each of the lattice units 8a to 8d is 2000 nm.
  • the groove period W2 (see FIG. 2C) in each of the grating units 8a to 8d is sufficiently larger than the wavelength of the laser light L1 generated by the laser light source 2 to function as a polarization diffraction grating instead of a normal diffraction grating. Is set to be short. In this embodiment, the groove period W2 is 200 nm. Further, the depth of the groove in this embodiment is 250 nm. If the groove period W2 is set to 0.6 times or more the wavelength of the laser beam L1 generated by the laser light source 2, the polarization diffraction grating 8 does not function as a polarization diffraction grating. From the viewpoint of the S / N ratio, the deeper groove is preferable. Note that the basis for setting the groove period W2 to be less than 0.6 times the wavelength of the laser beam L1 is described in detail in Non-Patent Document 1 above.
  • the polarization diffraction grating 8 generates the + 1st order diffracted light L6 and the ⁇ 1st order diffracted light L7.
  • the + 1st order diffracted light L6 (marked by ⁇ ) is the weakest (darkest) when the light incident on the polarization diffraction grating 8, that is, the transmitted light L4 of the measurement object 20 is counterclockwise circularly polarized light. ), And becomes the strongest (brighter) when it is clockwise circularly polarized light.
  • the -1st order diffracted light L7 (marked by ⁇ ) is the weakest (dark) when the transmitted light L4 is clockwise circularly polarized light, and is the strongest (lighter) when it is counterclockwise circularly polarized light.
  • + 1st order diffracted light L6 has the opposite property.
  • the ellipticity of the transmitted light L4, which is the horizontal axis of the graph shown in FIG. 3, is an ellipticity angle ⁇ obtained by the following equation.
  • a is the length of the major axis of the ellipse
  • b is the length of the minor axis of the ellipse.
  • the light receiving surface of the CMOS camera 12 is brightest when the test light L8 is clockwise circularly polarized light. The darkest image was obtained when it was clockwise circularly polarized light (see FIG. 4C).
  • the birefringence measuring apparatus 1A As described above, according to the birefringence measuring apparatus 1A according to the first embodiment, light incident on the polarization diffraction grating 8 based on the contrast of an image formed on the light receiving surface of the CMOS camera 12 (transmitted light L4 in FIG. 1). ) Can be specified. Based on the relationship between the polarization state of the transmitted light L4 and the known polarization state of the circularly polarized light L3 (clockwise circularly polarized light in this embodiment), at least between the extraordinary light component and the ordinary light component in the transmitted light L4. The phase difference ⁇ can be obtained.
  • the phase difference ⁇ can be obtained instantaneously based on the light / dark signal by examining the relationship between the two in advance and creating a table.
  • phase difference ⁇ is a product of the birefringence ⁇ n and the thickness d of the measurement object 20
  • the birefringence of the measurement object 20 can be easily obtained from the obtained phase difference ⁇ .
  • ⁇ n can be obtained.
  • FIG. 5B shows the result of measuring the region B of the measurement object with the birefringence measuring apparatus 1A according to the first example.
  • the cellophane tape is partially crystallized in the manufacturing process (more specifically, the stretching process), and the birefringence ⁇ n is different between the crystallized part and the non-crystallized part. This is the reason why there is a difference in brightness within the small pieces T1, T2 and T3 'having a substantially uniform thickness.
  • the distribution of birefringence ⁇ n in the small piece T1, the distribution of birefringence ⁇ n in the small piece T2, and the distribution of birefringence ⁇ n in the small piece T3 ' are different from each other. This indicates that the direction of stretching performed during production can be specified by measurement with the birefringence measuring apparatus 1A according to the present example.
  • the region T12 where the small pieces T1 and T2 overlap each other resulted in a completely different result from the small pieces T1, T2 and T3 '.
  • the small piece T1 and the small piece T2 have substantially the same birefringence ⁇ n and are overlapped in a mutually orthogonal relationship, so that the phase difference with respect to the circularly polarized light L3 (incident polarized light) is canceled, This shows that no substantial birefringence was observed in the region T12.
  • the result shown in FIG. 6 was obtained by observing the central part of the region B using a polarizing microscope. Unlike FIG. 5B, in FIG. 6, there was no significant difference in the small piece T1, the small piece T2, and the region T12 where they overlap. This indicates that it is difficult to specify the stretching direction of the cellophane tape or to find a portion having a different thickness in one observation with a polarizing microscope. Note that the two parallel arrows in FIG. 6 indicate the result of observation in a state where the directions of the polarizer and the analyzer are parallel, that is, paranicol observation.
  • FIG. 7 shows the result of measuring sugar crystals as a measurement object with the birefringence measuring apparatus 1A according to the first example. Since the sugar crystals are homogeneous, the birefringence ⁇ n is constant. Therefore, it can be said that the light and dark distribution in FIG. 7 indicates the thickness d of the crystal.
  • FIG. 8 shows the results of paranicol observation (FIG. (A)) and crossed Nicols observation (FIGS. (B) to (C)) of the sugar crystals using a polarizing microscope.
  • C1 and C4 were the brightest and the same brightness under the condition of FIG.
  • sugar crystals have a constant birefringence ⁇ n, it can be said that the thicknesses of both are close.
  • this measurement using a polarizing microscope in order to specify the relationship between the thicknesses of all the crystals, at least the sugar crystals as the measurement object are rotated 180 ° continuously and observed and recorded in a crossed Nicols configuration.
  • two parallel arrows in FIG. 8 indicate the result of paranicols observation as in FIG.
  • two orthogonal arrows in FIG. 8 indicate the result of observation in a state where the directions of the polarizer and the analyzer are orthogonal, that is, crossed Nicols observation.
  • Ronchi test Next, in order to evaluate the resolution of the birefringence measuring apparatus 1A according to the first embodiment, the results of a Ronchi test performed using the apparatus shown in FIG. 9A will be described.
  • the apparatus shown in FIG. 9A can generate the ⁇ 1st order diffracted light L7 from the passing light L4 of the Ronchi grating 15 that does not cause birefringence, in that the Ronchi grating 15 is disposed instead of the measurement object 20.
  • the imaging optical system 10 is a magnifying optical system (magnification ratio: 2.1 times). ing.
  • FIGS. 9B to 9D show light and dark distribution images obtained by the CMOS camera 12 when three types of Ronchi lattices 15 of 10 Lines / mm, 20 Lines / mm and 40 Lines / mm are used. Even when the 40 Lines / mm Ronchi lattice 15 having the narrowest lattice width was used, a linear lattice could be clearly confirmed (see FIG. 4D).
  • This result indicates that the apparatus used in this evaluation has a resolution of at least 12.5 ⁇ m. That is, this result indicates that the birefringence measuring apparatus 1A according to the first example is suitable for micro measurement.
  • 12.5 ⁇ m is not a numerical value indicating the resolution limit of the birefringence measuring apparatus 1A according to the first embodiment.
  • FIG. 10 shows a birefringence measuring apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • the birefringence measuring apparatus 1B according to this embodiment is different from the birefringence measuring apparatus 1A in that the quarter wavelength plate 5 is not provided.
  • the linearly polarized light L2 expanded by the beam expander 4 enters the measurement object 20 as it is.
  • transmitted light L4 ′ and diffracted lights L5 ′, L6 ′, and L7 ′ different from those in the first embodiment are obtained.
  • the birefringence measuring apparatus 1B is different from the birefringence measuring apparatus 1A in that it includes an imaging optical system 10 '.
  • the imaging optical system 10 ′ includes a third lens 7 ′ and a fourth lens 9 having different diameters.
  • the distance between the measurement object 20 and the third lens 7 'and the distance between the third lens 7' and the polarization diffraction grating 8 ' are both f1.
  • the distance between the polarization diffraction grating 8 'and the fourth lens 9 and the distance between the fourth lens 9 and the light receiving surface of the CMOS camera 12 are all f2 (where f2> f1).
  • the birefringence measuring apparatus 1B is different from the birefringence measuring apparatus 1A in that it includes a polarization diffraction grating 8 '.
  • the polarization diffraction grating 8 ′ is a structural birefringence polarization diffraction grating manufactured by the same method as the polarization diffraction grating 8. As shown in FIG. 11, the polarization diffraction grating 8 'has a periodic structure in the X direction (adjacent direction).
  • the surface of the polarization diffraction grating 8 is a strip-shaped grating unit 8a ′ composed of a plurality of parallel grooves forming 90 ° with respect to the adjacent direction, and a plurality of parallel units forming 60 ° with respect to the adjacent direction.
  • Strip-shaped lattice unit 8b ′ composed of grooves
  • strip-shaped lattice unit 8c ′ composed of a plurality of parallel grooves forming 30 ° with respect to the adjacent direction
  • strip-shaped lattice units composed of a plurality of grooves parallel to the adjacent direction.
  • the lattice units 8f ′ are continuously formed.
  • the grating unit 8a ′ whose grating vector is parallel to the adjacent direction
  • the grating unit 8b ′ whose grating vector forms ⁇ 30 ° with respect to the adjacent direction
  • the grating vector Is a lattice unit 8c ′ having an angle of ⁇ 60 ° with respect to the adjacent direction
  • a lattice unit 8d ′ having a lattice vector of ⁇ 90 ° with respect to the adjacent direction
  • a lattice having a lattice vector of ⁇ 120 ° with respect to the adjacent direction.
  • a unit 8e ′ and a lattice unit 8f ′ whose lattice vector forms ⁇ 150 ° with respect to the adjacent direction are formed.
  • the dimension W1, the groove period, and the groove depth in the adjacent direction of each of the lattice units 8a 'to 8f' are the same as those in the first embodiment.
  • the polarization diffraction grating 8 Similar to the polarization diffraction grating 8, the polarization diffraction grating 8 'generates + 1st order diffracted light L6' and -1st order diffracted light L7 '. However, since the change in groove direction (lattice vector) at the boundary of each grating unit is gentler than that of the polarization diffraction grating 8, the diffraction of the + 1st order diffracted light L6 ′ and the ⁇ 1st order diffracted light L7 ′ generated by the polarization diffraction grating 8 ′.
  • the efficiency is greater than the + 1st order diffracted light L6 and the ⁇ 1st order diffracted light L7 generated by the polarization diffraction grating 8. For this reason, if the polarization diffraction grating 8 ′ is used, measurement with a higher S / N ratio becomes possible.
  • the linearly polarized light L2 is incident on the measurement object 20.
  • the ⁇ 1st-order diffracted light L7 ′ becomes moderately bright when birefringence does not occur in the measurement object 20, that is, when the transmitted light L4 ′ incident on the polarization diffraction grating 8 ′ is linearly polarized light. (See FIG. 4B).
  • the ⁇ 1st order diffracted light L7 ′ becomes brightest, and the transmitted light L4 ′ becomes clockwise circularly polarized light. In this case, the ⁇ 1st order diffracted light L7 ′ becomes the darkest.
  • the CMOS camera 12 generates a light / dark signal related to the light / dark of the image of the ⁇ 1st order diffracted light L 7 ′ and transmits it to the display 13. Then, the display 13 determines the level between the abnormal light component and the ordinary light component in the transmitted light L4 ′ based on the relationship between the polarization state of the transmitted light L4 ′ indicated by the received light / dark signal and the known polarization state of the linearly polarized light L2. An image showing a two-dimensional distribution of the phase difference ⁇ is displayed.
  • Measurement Example 3 using an apparatus similar to the birefringence measuring apparatus 1B according to the second embodiment will be described.
  • the apparatus used in Measurement Example 3 is different from the birefringence measurement apparatus 1B in that circularly polarized light is incident on the measurement object 20.
  • a quarter wavelength plate 5 may be used (see FIG. 1).
  • FIG. 12A is a light / dark distribution image composed of light / dark signals output from the CMOS camera 12
  • FIG. 12B is a phase difference distribution image obtained by converting light / dark in the light / dark distribution image into a phase difference ⁇ . It is.
  • the phase difference distribution image shown in FIG. 5B the change in the phase difference ⁇ caused by the presence or absence of scratches or composition defects can be confirmed more clearly than the light-dark distribution image shown in FIG. It was.
  • FIG. 13 shows a desktop type birefringence measuring apparatus 1C according to a third embodiment of the present invention.
  • the birefringence measuring apparatus 1 ⁇ / b> C mainly includes a space-saving light source 2 ′ integrated with a simple beam expander, and an imaging optical system 10 ′ instead of the imaging optical system 10.
  • the portion other than the display 13 of the apparatus different from the birefringence measuring apparatus 1A according to the first embodiment is accommodated in the housing 30 to facilitate handling.
  • the birefringence measuring apparatus 1C includes a light source 2 ′ that generates a light beam L1 ′ having a specific polarization state, and a first reflecting mirror 31 that changes the traveling direction of the light beam L1 ′ from a horizontal direction to a vertical direction.
  • a polarizer 3 that generates linearly polarized light L2 from the light beam L1 ′ traveling in the vertical direction, a quarter-wave plate 5 that generates clockwise circularly polarized light L3 from the linearly polarized light L2, and a first iris that also serves as a stage. 6.
  • Circularly polarized light L3 emitted from the quarter-wave plate 5 is incident on the measurement object 20 disposed on the first iris 6.
  • the first iris 6 preferably includes a mechanism for fixing the measurement object 20.
  • the light source 2 ' is formed of a laser diode.
  • the birefringence measuring apparatus 1C includes an imaging optical system 10 ′ (7 ′, 9) that forms an image of the transmitted light L4 from the measurement object 20, and a polarization diffraction grating 8 disposed in the middle of the imaging optical system 10 ′. And a second reflecting mirror 32 and a CMOS camera 12 for generating a light / dark signal related to the light and darkness of the image formed by the image forming optical system 10 ′.
  • the second reflecting mirror 32 changes the traveling direction of the diffracted lights L5, L6, and L7 from the vertical direction to the horizontal direction.
  • the birefringence measuring apparatus 1C further includes a wall surface 33 that supports the end of the first iris 6, and an adjustment knob 34 provided in the vicinity thereof.
  • the adjustment knob 34 When the adjustment knob 34 is rotated by the operator, the first iris 6 moves up and down by a minute distance corresponding to the rotation amount. Thereby, the positional deviation of the measuring object 20 with respect to the front focal position of the third lens 7 'is eliminated, and the focus adjustment of the imaging optical system 10' is performed.
  • the third lens 7 ′, the fourth lens 9, the polarization diffraction grating 8, the second reflecting mirror 32, and the CMOS camera 12 are fixed at suitable positions in the housing 30.
  • the polarization diffraction grating 8 is fixed at the rear focal position of the third lens 7 '. Thus, the operator does not need to adjust these positions when making measurements.
  • the birefringence measuring apparatus 1 ⁇ / b> C further includes a computer 36 including a display 13.
  • An arithmetic processing unit 37 mounted on the computer 36 generates a two-dimensional distribution image of the phase difference ⁇ based on the brightness signal output from the CMOS camera 12.
  • the display 13 displays the two-dimensional distribution image of the phase difference ⁇ generated by the arithmetic processing unit 37.
  • the “light flux generating means” of the present invention is not limited to the laser light source 2 that outputs a laser beam having a wavelength of 532 nm and the light source 2 ′ composed of a laser diode, but is a light source such as a lamp that can generate a non-polarized light flux. There may be.
  • the “light beam irradiating means” of the present invention can be appropriately changed in configuration as long as the light beam generated by the “light beam generating means” can be irradiated with the measurement object 20 in a predetermined polarization state.
  • the polarization state of the light beam incident on the measurement object 20 may be known elliptically polarized light. Further, the beam expander 4 can be omitted.
  • the “imaging optical system” of the present invention is appropriately configured as long as the transmitted light L4 (L4 ′) of the measurement object 20 can be imaged on the light receiving surface of the CMOS camera 12 as “imaging means”. Can be changed.
  • the “imaging means” of the present invention may be any device or element capable of generating a light / dark signal relating to the light and darkness of an image formed on the light receiving surface.
  • the “output unit” of the present invention may be any device or element capable of outputting information on the phase difference ⁇ (or birefringence ⁇ n, thickness d) obtained based on the received light / dark signal.
  • the information regarding the phase difference ⁇ (birefringence ⁇ n, thickness d) may be a two-dimensional image or numerical data.
  • the “polarization diffraction grating” of the present invention may be a structural birefringence polarization diffraction grating in which a grating is formed on a transparent quartz plate by an arbitrary method, or a polarization diffraction grating of a type utilizing molecular orientation. Good. Further, the difference in the direction of the lattice vector between adjacent lattice units is not limited to 45 ° and 30 °, and can be set to an arbitrary angle of 45 ° or less. From the viewpoint of the S / N ratio, it is preferable that the difference in the direction of the lattice vector is small. Note that when a polarization diffraction grating of a type using molecular orientation is used, care must be taken because the molecular orientation may be broken due to a rise in temperature caused by laser light irradiation.
  • the “imaging means” of the present invention may generate a light / dark signal of the + 1st order diffracted light L6 (L6 ′). Further, the “imaging means” may generate a light / dark signal based on both the ⁇ 1st order diffracted light L7 (L7 ′) and the + 1st order diffracted light L6 (L6 ′). By using two diffracted beams L7 (L7 ') and L6 (L6') exhibiting opposite properties in combination, measurement resistant to noise can be performed.
  • the “output unit” of the present invention may obtain the phase difference ⁇ by the following equation based on the diffracted light intensity I indicated by the light / dark signal and the maximum diffracted light intensity I max measured in advance.
  • the ⁇ 1st order diffracted light L7 (L7 ′) is used, the diffraction measured by the CMOS camera 12 when the counterclockwise circularly polarized light L8 generated by the test light source 14 or the like is incident on the polarization diffraction grating 8 is used.
  • the light intensity I may be the maximum diffracted light intensity I max (see FIG. 4B).
  • the diffracted light intensity measured by the CMOS camera 12 when the clockwise circularly polarized light L8 generated by the test light source 14 or the like is incident on the polarization diffraction grating 8 is used.
  • I may be the maximum diffracted light intensity I max (see FIG. 4C).
  • the birefringence measuring apparatus can be used as a film inspection apparatus for inspecting an abnormality in birefringence of a mass-produced film.
  • the film inspection apparatus 40 continuously places the birefringence measurement apparatus according to the present invention (for example, the birefringence measurement apparatus 1 ⁇ / b> A) and the film as the measurement object 20 at predetermined positions.
  • a film supply mechanism 41 for supplying to the camera.
  • the CMOS camera 12 generates a light / dark signal every time corresponding to the supply speed of the film in order to inspect the entire area of the film without omission.
  • the film inspection device 40 may include a plurality of birefringence measuring devices (for example, a birefringence measuring device 1A). For example, if a plurality of birefringence measuring apparatuses 1A are arranged in a direction perpendicular to the film supply direction (film width direction) and each birefringence measuring apparatus 1A is in charge of inspection of different areas, the inspection time is increased. A wide film can be inspected.
  • a birefringence measuring devices for example, a birefringence measuring device 1A.
  • the present invention can be used in inspection and evaluation of various birefringent media.
  • the present invention is useful for continuously and rapidly inspecting various films (for example, transparent raw film, coating material, and functional film) that are mass-produced for the presence of defective composition or appearance defects. .

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Abstract

　本発明は、回転機構のないシンプルな構成で、測定対象物の複屈折の二次元分布をリアルタイムにかつ詳細に測定することができる複屈折測定装置を提供することを課題とする。　本発明に係る複屈折測定装置１Ａは、光束Ｌ１を生成する光束生成手段２と、光束Ｌ１を予め定められた偏光状態にして測定対象物２０に照射する光束照射手段３，４，５と、測定対象物２０を透過した光束Ｌ４を結像させる結像光学系１０と、結像光学系１０の途中に配置された偏光回折格子８と、結像光学系１０により結像された像の明暗に関する明暗信号を生成する撮像手段１２と、明暗信号に基づいて求めた、測定対象物２０を透過したことにより生じた、光束Ｌ４における位相差に関する情報を出力する出力手段とを備え、撮像手段１２は、偏光回折格子８が生じさせた複数の回折光のうちの少なくとも一つの回折光Ｌ７の像の明暗信号を生成することを特徴とする。

Description

複屈折測定装置および複屈折測定方法
　本発明は、複屈折媒体の複屈折を測定する複屈折測定装置および複屈折測定方法に関する。
　複屈折媒体の複屈折を測定する手法としては、クロスニコル法がよく知られている。この手法では、互いに直交した偏光子および検光子と、これらの間に配置された測定対象物としての複屈折媒体とを相対的に回転させながら、偏光子、測定対象物および検光子を透過した光の強度Ｉout(θ)を測定し、次式により測定対象物の複屈折Δｎを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、Ｉinは偏光子側から入射する光の強度、θは測定対象物の相対的な回転角度、ｄは測定対象物の厚みである。また、複屈折Δｎと厚みｄの積によって示されるΔｎｄは、波長λの光が測定対象物を通過する際に異常光成分と常光成分の間に生じる光路差であり、この光路差によって位相差δを生じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 このように、厚みｄの測定対象物を通過した光の位相差δから複屈折Δｎが導出されるため、複屈折測定は位相差測定と同義的であり、複屈折位相差測定と称される場合もある。
　しかしながら、この手法は、偏光子および検光子と測定対象物とを相対的に少なくとも１８０°回転させる必要があるので、測定に時間がかかることと、大がかりな回転機構が必要になることが問題となっていた。そこで、偏光子によって円偏光を作り出し、測定対象物に入射することで、末端の検光子だけを回転させる回転検光子法が提案されたが、依然として回転機構が必要なままであった。
　この問題を解消するべく、回転機構を不要とした手法も種々提案されている。例えば、特許文献１では、測定対象物２０に偏光Ｌ１０を照射する手段と、測定対象物２０を透過した偏光Ｌ１１を３つに分割するビームスプリッタ１０１，１０２と、３つに分割された偏光Ｌ１１の特定方向に振動する成分を通過させる検光子１０３，１０４，１０５と、各検光子１０３，１０４，１０５を透過した光の強度を測定する受光器１０６，１０７，１０８と、各受光器１０６，１０７，１０８で得られた結果から偏光Ｌ１１の楕円軌道を求めるコンピュータ等の演算装置１０９とを備えた複屈折測定装置１００が提案されている（図１５参照）。この複屈折測定装置１００では、検光子１０３と１０４の角度が４５°相違し、かつ検光子１０３と１０５の角度が９０°相違している。
　複屈折測定装置１００によれば、偏光Ｌ１０の既知の偏光状態と演算装置１０９で求めた偏光Ｌ１１の偏光状態との関係から、測定対象物２０の複屈折Δｎを求めることができる。
　また、特許文献２では、既知の偏光状態をもつ光束（例えば、円偏光Ｌ２０）を測定対象物２０に照射し、透過光Ｌ２１の偏光状態を偏光子アレイ２０１およびエリアセンサ２０２（例えば、ＣＭＯＳカメラ）で検出する複屈折測定装置２００が提案されている（図１６参照）。同図（Ｂ）に示すように、偏光子アレイ２０１は、ＸＹ方向において連続した複数の偏光子ユニット２０３からなり、各偏光子ユニット２０３は、互いに透過軸の方位が異なる４×４＝１６個の偏光子からなる。
　複屈折測定装置２００では、偏光子アレイ２０１が複屈折測定装置１００における検光子１０３，１０４，１０５の役割を果たし、エリアセンサ２０２が受光器１０６，１０７，１０８の役割を果たす。また、複屈折測定装置２００では、複屈折測定装置１００におけるビームスプリッタ１０１，１０２が不要である。したがって、複屈折測定装置２００によれば、複屈折測定装置１００よりもシンプルな構成で測定対象物２０の複屈折Δｎの二次元分布を測定することができる。
特開２００６－７１４５８号公報 特開２００７－２６３５９３号公報
Akira Emoto, Masaya Nishi, Makoto Okada, Sayaka Manabe, Shinji Matsui, Nobuhiro Kawatsuki, and Hiroshi Ono, "Form birefringence in intrinsic birefringent media possessing a subwavelength structure", APPLIED OPTICS, 10 August 2010, Vol. 49, No. 23, p.4355-4361.
　しかしながら、従来の複屈折測定装置１００は、演算装置１０９において２段階の計算処理（受光器１０６、１０７、１０８の受光強度に基づいて楕円関数による楕円率の計算および位相差δと複屈折Δｎの計算）を行うので、高性能な演算装置１０９を用意しても刻一刻と変化する複屈折Δｎをリアルタイムに測定するのは困難であった。また、測定対象物２０のある程度広い領域の複屈折Δｎの二次元分布、言い換えると測定対象物２０により生じる位相差δの二次元分布を測定する場合、従来の複屈折測定装置１００では、受光器１０６、１０７、１０８で得られる光強度分布を、互いに正確に位置合わせをしたのち、演算装置１０９にて位相差δを求める必要があるため、装置が大型・複雑化することも問題となっていた。
　また、従来の複屈折測定装置２００は、偏光子ユニット２０３を構成する個々の偏光子によってではなく、偏光子ユニット２０３全体によって透過光Ｌ２１の偏光状態を測定するため、個々の偏光子に対応する測定対象物２０の微小領域の複屈折Δｎをミクロ測定することができなかった。言い換えると、複屈折測定装置２００は、複屈折Δｎの二次元分布の詳細な測定に不向きであることが問題となっていた。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、回転機構のないシンプルな構成で、測定対象物の複屈折の二次元分布をリアルタイムにかつ詳細に測定することができる複屈折測定装置および複屈折測定方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係る複屈折測定装置は、光束を生成する光束生成手段と、前記光束を予め定められた偏光状態にして測定対象物に照射する光束照射手段と、前記測定対象物を透過した光束を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の途中に配置された偏光回折格子と、前記結像光学系により結像された像の明暗に関する明暗信号を生成する撮像手段と、前記明暗信号に基づいて求めた、前記測定対象物を透過したことにより生じた、前記測定対象物を透過した光束における位相差に関する情報を出力する出力手段とを備え、前記撮像手段は、前記偏光回折格子が生じさせた複数の回折光のうちの少なくとも一つの回折光の像の前記明暗信号を生成するよう構成されている。
　上記複屈折測定装置の前記測定対象物に入射する光束は、例えば、円偏光である。
　この場合、前記撮像手段は、前記偏光回折格子が生じさせた＋１次回折光および－１次回折光のうち、前記測定対象物を透過した光束が前記測定対象物に入射した円偏光と同一の円偏光である場合に最も暗くなり、前記測定対象物を透過した光束が前記測定対象物に入射した円偏光とは反対に回転する円偏光である場合に最も明るくなる方の像の前記明暗信号を生成することがさらに好ましい。
　上記複屈折測定装置の前記偏光回折格子は、例えば、石英板または透明樹脂板からなる構造複屈折偏光回折格子である。
　前記偏光回折格子は、例えば、隣接方向に並べられた複数の格子単位からなり、前記格子単位のそれぞれは１次元の短冊状格子からなり、前記隣接方向に周期構造が形成されるように、隣接した前記格子単位における格子ベクトルの向きが異なっている。
　この場合、前記短冊状格子の周期は、前記光束生成手段が生成する光束の波長を０．６倍した値よりも小さいことが好ましい。
　上記複屈折測定装置の前記結像光学系は、例えば、４ｆ光学系である。
　この場合は、前記測定対象物と前記撮像手段との中間位置に前記偏光回折格子を配置すればよい。
　また、上記課題を解決するために、本発明に係る複屈折測定方法は、光束を生成する光束生成工程と、前記光束を予め定められた偏光状態にして測定対象物に照射する光束照射工程と、前記測定対象物を透過した光束を偏光回折格子を介して結像させる結像工程と、前記結像工程により結像した像の明暗に関する明暗信号を生成する信号生成工程と、前記明暗信号に基づいて求めた、前記測定対象物を透過したことにより生じた、前記測定対象物を透過した光束における位相差に関する情報を出力する出力工程とを備え、前記信号生成工程において、前記偏光回折格子が生じさせた複数の回折光のうちの少なくとも一つの回折光の像の前記明暗信号を生成するよう構成されている。
　本発明によれば、回転機構のないシンプルな構成で、測定対象物の複屈折の二次元分布をリアルタイムにかつ詳細に測定することができる複屈折測定装置および複屈折測定方法を提供することができる。
本発明の第１実施例に係る複屈折測定装置の概略構成図である。 第１実施例における偏光回折格子の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 第１実施例における偏光回折格子が生じさせた±１次回折光の回折効率と偏光回折格子に入射した透過光との関係を示すグラフである。 第１実施例に係る複屈折測定装置の測定原理を説明するための図である。 第１実施例に係る複屈折測定装置による測定例１に関する図であって、（Ａ）は測定例１で使用した測定対象物の構成を示す図、（Ｂ）は測定例１の測定結果を示す図である。 測定例１における測定対象物の偏光顕微鏡写真である。 第１実施例に係る複屈折測定装置による測定例２の測定結果を示す図である。 測定例２における測定対象物の偏光顕微鏡写真である。 第１実施例に係る複屈折測定装置のロンキーテストに関する図であって、（Ａ）は使用した装置の構成を示す図、（Ｂ）は得られた明暗分布画像である。 本発明の第２実施例に係る複屈折測定装置の概略構成図である。 第２実施例における偏光回折格子の構成を示す表面図である。 第２実施例に係る複屈折測定装置による測定例３の測定結果を示す図である。 本発明の第３実施例に係る複屈折測定装置の概略構成図である。 本発明に係る複屈折測定装置を備えたフィルム検査装置の概略構成図である。 従来の複屈折測定装置の概略構成図である。 従来の別の複屈折測定装置の概略構成図である。
　以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る複屈折測定装置および複屈折測定方法の実施例について説明する。
［第１実施例］
　図１に、本発明の第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａを示す。同図に示すように、複屈折測定装置１Ａは、特定の偏光状態のレーザ光Ｌ１を生成するレーザ光源２と、レーザ光Ｌ１から直線偏光Ｌ２を作り出す偏光子３と、直線偏光Ｌ２を拡張するビームエキスパンダ４と、拡張された直線偏光Ｌ２から時計回りの円偏光Ｌ３を作り出す１／４波長板５とを備える。１／４波長板５から出射された円偏光Ｌ３は、測定対象物２０に入射する。
　レーザ光源２は、本発明の「光束生成手段」に相当する。レーザ光源２は、波長５３２ｎｍのレーザ光を偏光子３に向けて出射する。
　ビームエキスパンダ４は、第１レンズ４ａと第２レンズ４ｂとで構成されている。図１に示すように、第２レンズ４ｂの径は第１レンズ４ａの径よりも大きい。ビームエキスパンダ４は、偏光状態を保ったまま直線偏光Ｌ２を拡張する。ビームエキスパンダ４は、偏光子３および１／４波長板５とともに、本発明の「光束照射手段」を構成する。
　複屈折測定装置１Ａは、さらに、測定対象物２０からの透過光Ｌ４を結像させる結像光学系１０と、結像光学系１０の途中に配置された偏光回折格子８と、結像光学系１０により結像された像の明暗に関する明暗信号を生成するＣＭＯＳカメラ１２と、明暗信号に基づいて求めた、円偏光Ｌ３（入射光）を基準とした透過光Ｌ４（出射光）における異常光成分と常光成分の間の位相差δに関する情報を出力するディスプレイ１３とを備える。
　結像光学系１０は、径が等しい第３レンズ７および第４レンズ９を含む。測定対象物２０と第３レンズ７との距離、第３レンズ７と偏光回折格子８との距離、偏光回折格子８と第４レンズ９との距離、および第４レンズ９とＣＭＯＳカメラ１２の受光面との距離は、いずれもｆである。すなわち、本実施例の結像光学系１０は４ｆ光学系である。
　偏光回折格子８は、３ｍｍ角の第１アイリス６を通過してきた透過光Ｌ４に対応する複数の回折光を生じさせる。これには、＋１次回折光Ｌ６および－１次回折光Ｌ７が含まれる。偏光回折格子８は、０次回折光Ｌ５および±２次以上の高次回折光も生じさせるが、本実施例ではこれらを利用することはない。
　ＣＭＯＳカメラ１２は、本発明の「撮像手段」に相当する。本実施例では、ＣＭＯＳカメラ１２の受光部に、偏光回折格子８が生じさせた複数の回折光のうち、第２アイリス１１を通過した－１次回折光Ｌ７のみが入射する。そして、ＣＭＯＳカメラ１２は、－１次回折光Ｌ７の像の明暗に関する明暗信号を生成し、これをディスプレイ１３に送信する。明暗信号の送信は、オペレータの指示があったときに行われてもよいし、予め定められた時間間隔（例えば、１／３０秒）で連続的に行われてもよい。
　ディスプレイ１３は、本発明の「出力手段」に相当する。ディスプレイ１３は、ＣＭＯＳカメラ１２から出力された明暗信号を受信するとともに、受信した明暗信号が示す透過光Ｌ４の偏光状態と円偏光Ｌ３の既知の偏光状態（本実施例では、時計回りの円偏光）との関係に基づいて、透過光Ｌ４における異常光成分と常光成分の間の位相差δの二次元分布を示す画像を表示する。ディスプレイ１３は、画像の生成を担う演算処理装置を備えていてもよい。
　測定対象物２０の厚みｄが既知の場合、ディスプレイ１３が表示する位相差δの二次元分布は、測定対象物２０の複屈折Δｎの二次元分布と等価である。一方、測定対象物２０の複屈折Δｎが既知の場合、ディスプレイ１３が表示する位相差δの二次元分布は、測定対象物２０の厚みｄの二次元分布と等価である。
　続いて、図２～図４を参照しつつ、本実施例における偏光回折格子８の構成、および位相差δの測定原理について詳細に説明する。
　偏光回折格子８は、厚さ約１０μｍの透明樹脂板の一表面に、光インプリント法により複数の格子単位を並べて形成した構造複屈折偏光回折格子である。図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、偏光回折格子８は、Ｘ方向（以下、「隣接方向」という）に周期構造を持っている。より詳しくは、偏光回折格子８の表面には、隣接方向に対して９０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ａと、隣接方向に対して４５°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｂと、隣接方向に平行な複数の溝からなる短冊状の格子単位８ｃと、隣接方向に対して－４５°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｄとからなる格子単位群が連続的に形成されている。言い換えると、偏光回折格子８の表面には、格子ベクトルが隣接方向に対して平行な格子単位８ａと、格子ベクトルが隣接方向に対して－４５°をなす格子単位８ｂと、格子ベクトルが隣接方向に対して－９０°をなす格子単位８ｃと、格子ベクトルが隣接方向に対して－１３５°をなす格子単位８ｄとが形成されている。
　本実施例における各格子単位８ａ～８ｄの隣接方向の寸法Ｗ１は、いずれも２０００ｎｍである。
　通常の回折格子としてではなく偏光回折格子として機能させるべく、各格子単位８ａ～８ｄにおける溝の周期Ｗ２（図２（Ｃ）参照）は、レーザ光源２が生成するレーザ光Ｌ１の波長よりも十分に短く設定されている。本実施例における溝の周期Ｗ２は、２００ｎｍである。また、本実施例における溝の深さは、２５０ｎｍである。溝の周期Ｗ２を、レーザ光源２が生成するレーザ光Ｌ１の波長の０．６倍以上に設定すると、偏光回折格子８は、偏光回折格子として機能しなくなる。また、Ｓ／Ｎ比の観点から、溝は深い方が好ましい。なお、溝の周期Ｗ２をレーザ光Ｌ１の波長の０．６倍未満に設定することの根拠については、上記非特許文献１に詳しく説明されているので参照されたい。
　上述の通り、偏光回折格子８は、＋１次回折光Ｌ６および－１次回折光Ｌ７を生じさせる。図３に示すように、＋１次回折光Ｌ６（□印）は、偏光回折格子８に入射する光、すなわち測定対象物２０の透過光Ｌ４が反時計回りの円偏光であるときに最も弱く（暗く）、時計回りの円偏光であるときに最も強くなる（明るくなる）。一方、－１次回折光Ｌ７（●印）は、透過光Ｌ４が時計回りの円偏光であるときに最も弱く（暗く）、反時計回りの円偏光であるときに最も強くなる（明るくなる）という、＋１次回折光Ｌ６とは反対の性質を示す。なお、図３に示すグラフの横軸である透過光Ｌ４の楕円率は、次式で求められる楕円率角χである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　ここで、ａは楕円の長軸の長さ、ｂは楕円の短軸の長さである。
　図４（Ａ）に示すように、レーザ光源２等の代わりに配置した試験用光源１４で生成した偏光状態の異なる様々な試験光Ｌ８を第１アイリス６越しに偏光回折格子８に入射させると、ＣＭＯＳカメラ１２の受光面において、試験光Ｌ８が時計回りの円偏光であるときに最も暗く、反時計回りの円偏光であるときに最も明るい像が得られた（図４（Ｂ）参照）。また、第２アイリス１１の位置をずらして＋１次回折光Ｌ６のみをＣＭＯＳカメラ１２に入射させると、ＣＭＯＳカメラ１２の受光面において、試験光Ｌ８が時計回りの円偏光であるときに最も明るく、反時計回りの円偏光であるときに最も暗い像が得られた（図４（Ｃ）参照）。
　このように、第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａによれば、ＣＭＯＳカメラ１２の受光面に結像する像の明暗に基づいて偏光回折格子８に入射する光（図１では透過光Ｌ４）の偏光状態を特定することができる。そして、透過光Ｌ４の偏光状態と円偏光Ｌ３の既知の偏光状態（本実施例では、時計回りの円偏光）との関係に基づいて、少なくとも透過光Ｌ４における異常光成分と常光成分の間の位相差δを求めることができる。
　また、ＣＭＯＳカメラ１２の受光面に結像する像の明暗と位相差δとには１対１の関係がある。このため、本実施例に係る複屈折測定装置１Ａによれば、予め両者の関係を調べてテーブル化しておくことで、明暗信号に基づいて瞬時に位相差δを求めることができる。
　また、上述の通り、位相差δは測定対象物２０の複屈折Δｎと厚みｄの積からなるので、厚みｄが既知であれば、求めた位相差δから容易に測定対象物２０の複屈折Δｎを求めることができる。
　続いて、第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａによる測定例について、偏光顕微鏡による測定と比較しながら説明する。
（測定例１）
　市販されているセロハンテープを切断して３つの小片Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を用意し、小片Ｔ１をスライドガラスＧの長辺に沿って貼り付け、この小片Ｔ１と直角に交差するように小片Ｔ２を貼り付け、さらに、小片Ｔ１に対して４５°傾いた小片Ｔ３の矩形状の一部分Ｔ３’を小片Ｔ１およびＴ２の両方に接するように貼り付け、図５（Ａ）に示す測定対象物を作成した。
　図５（Ｂ）は、この測定対象物の領域Ｂを第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａで測定した結果である。通常、セロハンテープは、製造工程（より詳しくは延伸工程）において部分的に結晶化し、結晶化した部分と結晶化していない部分とでは複屈折Δｎが異なる。厚みが略均一な小片Ｔ１、Ｔ２およびＴ３’内において明暗に差があるのは、このためである。
　また、小片Ｔ１における複屈折Δｎの分布、小片Ｔ２における複屈折Δｎの分布、および小片Ｔ３’における複屈折Δｎの分布は、互いに異なっている。これは、本実施例に係る複屈折測定装置１Ａによる測定で、製造中に行われた延伸の方向を特定できることを示している。小片Ｔ１およびＴ２が重なり合う領域Ｔ１２は、小片Ｔ１、Ｔ２およびＴ３’とは全く異なる結果となった。これは、領域Ｔ１２にいて、小片Ｔ１と小片Ｔ２がほぼ同等の複屈折Δｎを有し、かつ互いに直交した関係で重なっていることから、円偏光Ｌ３（入射偏光）に対する位相差が打ち消され、領域Ｔ１２では実質的な複屈折が観測されなかったことを示している。
　比較のために、偏光顕微鏡を用いて領域Ｂの中心部をパラニコル観察すると、図６に示す結果が得られた。図５（Ｂ）とは異なり、図６においては、小片Ｔ１、小片Ｔ２、およびこれらが重なった領域Ｔ１２に顕著な差異が見られなかった。これは、偏光顕微鏡による１回の観察では、セロハンテープの延伸方向を特定したり、厚みが異なる部分を見つけ出したりすることが困難であることを示している。なお、図６中の２本の平行な矢印は、偏光子と検光子の向きが平行な状態での観察、すなわちパラニコル観察を行った結果であることを示している。
（測定例２）
　図７は、測定対象物としての砂糖の結晶を第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａで測定した結果である。砂糖の結晶は均質なので、複屈折Δｎが一定である。このため、図７における明暗の分布は、結晶の厚みｄを示していると言える。
　図８は、偏光顕微鏡を用いて上記砂糖の結晶をパラニコル観察（同図（Ａ））およびクロスニコル観察（同図（Ｂ）～（Ｃ））した結果である。砂糖の結晶に対して相対的に偏光子と検光子を回転させてクロスニコル観察した結果において、Ｃ１とＣ４は同図（Ｂ）の条件にて最も明るくかつ同程度の明るさを示した。上述の通り、砂糖の結晶は複屈折Δｎが一定であるため、両者の厚みが近似していると言える。しかしながら、この偏光顕微鏡を用いた測定では、全ての結晶の厚みの関係を特定するために、少なくとも測定対象物としての砂糖の結晶を１８０°連続的に回転させて、クロスニコル配置で観察・記録したのちにデータの解析を行う必要があるため、作業量は多く、かつ機械的精度の高い回転操作が求められる。なお、図８中の２本の平行な矢印は、図６と同様、パラニコル観察を行った結果であることを示している。また、図８中の２本の直交した矢印は、偏光子と検光子の向きが直交した状態での観察、すなわちクロスニコル観察を行った結果であることを示している。
（ロンキーテスト）
　次に、第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａの分解能を評価するために、図９（Ａ）に示す装置を用いて行ったロンキーテストの結果について説明する。なお、図９（Ａ）に示す装置は、測定対象物２０の代わりにロンキー格子１５が配置されている点、複屈折を生じさせないロンキー格子１５の通過光Ｌ４から－１次回折光Ｌ７が生じ得るように、円偏光Ｌ３がわずかに楕円偏光に調整されている点、および結像光学系１０が拡大光学系（拡大率：２．１倍）である点において、複屈折測定装置１Ａと相違している。
　図９（Ｂ）～（Ｄ）に、１０Ｌｉｎｅｓ／ｍｍ、２０Ｌｉｎｅｓ／ｍｍおよび４０Ｌｉｎｅｓ／ｍｍの３種類のロンキー格子１５を使用したときに、ＣＭＯＳカメラ１２によって得られた明暗分布画像を示す。格子幅が最も狭い４０Ｌｉｎｅｓ／ｍｍのロンキー格子１５を使用した場合においても、直線状の格子をはっきりと確認することができた（同図（Ｄ）参照）。この結果は、この評価において使用した装置が、少なくとも１２．５μｍの分解能を有していることを示している。すなわち、この結果は、第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａが、ミクロ測定に適していることを示している。
　なお、上記１２．５μｍは、第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａの分解能の限界を示す数値ではない点に注意が必要である。
［第２実施例］
　図１０に、本発明の第２実施例に係る複屈折測定装置１Ｂを示す。本実施例に係る複屈折測定装置１Ｂは、１／４波長板５を備えていない点において複屈折測定装置１Ａと相違している。このため、複屈折測定装置１Ｂでは、ビームエキスパンダ４で拡張された直線偏光Ｌ２がそのまま測定対象物２０に入射する。その結果、本実施例では、第１実施例とは異なる透過光Ｌ４’および回折光Ｌ５’，Ｌ６’，Ｌ７’が得られる。
　また、複屈折測定装置１Ｂは、結像光学系１０’を備えている点においても複屈折測定装置１Ａと相違している。結像光学系１０’は、径が異なる第３レンズ７’および第４レンズ９を含む。測定対象物２０と第３レンズ７’との距離、および第３レンズ７’と偏光回折格子８’との距離は、いずれもｆ１である。一方、偏光回折格子８’と第４レンズ９との距離、および第４レンズ９とＣＭＯＳカメラ１２の受光面との距離は、いずれもｆ２（ただし、ｆ２＞ｆ１）である。
　複屈折測定装置１Ｂは、偏光回折格子８’を備えている点においても複屈折測定装置１Ａと相違している。偏光回折格子８’は、偏光回折格子８と同じ手法で作製した構造複屈折偏光回折格子である。図１１に示すように、偏光回折格子８’は、Ｘ方向（隣接方向）に周期構造を持っている。より詳しくは、偏光回折格子８の表面には、隣接方向に対して９０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ａ’、隣接方向に対して６０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｂ’、隣接方向に対して３０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｃ’、隣接方向に対して平行な複数の溝からなる短冊状の格子単位８ｄ’、隣接方向に対して－３０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｅ’、および隣接方向に対して－６０°をなす複数の平行な溝からなる短冊状の格子単位８ｆ’が連続的に形成されている。言い換えると、偏光回折格子８’の表面には、格子ベクトルが隣接方向に対して平行な格子単位８ａ’と、格子ベクトルが隣接方向に対して－３０°をなす格子単位８ｂ’と、格子ベクトルが隣接方向に対して－６０°をなす格子単位８ｃ’と、格子ベクトルが隣接方向に対して－９０°をなす格子単位８ｄ’と、格子ベクトルが隣接方向に対して－１２０°をなす格子単位８ｅ’と、格子ベクトルが隣接方向に対して－１５０°をなす格子単位８ｆ’とが形成されている。
　本実施例における各格子単位８ａ’～８ｆ’の隣接方向の寸法Ｗ１、溝の周期および溝の深さは、第１実施例と同様である。
　偏光回折格子８と同様、偏光回折格子８’は、＋１次回折光Ｌ６’および－１次回折光Ｌ７’を生じさせる。ただし、各格子単位の境界における溝の向き（格子ベクトル）の変化が偏光回折格子８に比べて緩やかなので、偏光回折格子８’が生じさせる＋１次回折光Ｌ６’および－１次回折光Ｌ７’の回折効率（強度）は、偏光回折格子８が生じさせる＋１次回折光Ｌ６および－１次回折光Ｌ７よりも大きい。このため、偏光回折格子８’を使用すれば、よりＳ／Ｎ比の高い測定が可能となる。
　上述の通り、本実施例に係る複屈折測定装置１Ｂでは、測定対象物２０に直線偏光Ｌ２が入射する。このため、－１次回折光Ｌ７’は、測定対象物２０において複屈折が生じなかった場合、すなわち偏光回折格子８’に入射する透過光Ｌ４’が直線偏光である場合に中程度の明るさとなる（図４（Ｂ）参照）。また、測定対象物２０において複屈折が生じて透過光Ｌ４’が反時計回りの円偏光となった場合、－１次回折光Ｌ７’は最も明るくなり、透過光Ｌ４’が時計回りの円偏光となった場合、－１次回折光Ｌ７’は最も暗くなる。
　ＣＭＯＳカメラ１２は、－１次回折光Ｌ７’の像の明暗に関する明暗信号を生成し、これをディスプレイ１３に送信する。そして、ディスプレイ１３は、受信した明暗信号が示す透過光Ｌ４’の偏光状態と直線偏光Ｌ２の既知の偏光状態との関係に基づいて、透過光Ｌ４’における異常光成分と常光成分の間の位相差δの二次元分布を示す画像を表示する。
　続いて、第２実施例に係る複屈折測定装置１Ｂに類似した装置による測定例３について説明する。測定例３で使用した装置は、測定対象物２０に円偏光を入射させる点において複屈折測定装置１Ｂと相違している。測定対象物２０に円偏光を入射させるには、例えば、１／４波長板５を使用すればよい（図１参照）。
（測定例３）
　本測定例では、厚みｄが２０μｍであるポリエチレンフィルムを測定対象物とした。図１２（Ａ）は、ＣＭＯＳカメラ１２が出力した明暗信号により構成された明暗分布画像であり、同図（Ｂ）は、明暗分布画像における明暗を位相差δに変換してなる位相差分布画像である。同図（Ｂ）に示す位相差分布画像によれば、同図（Ａ）に示す明暗分布画像に比べ、傷や組成不良の有無により生じる位相差δの変化をよりはっきりと確認することができた。
　なお、ポリエチレンフィルムに傷が生じると、その領域が凹むとともにその周辺領域が盛り上がるため、厚みｄが変化する。また、組成不良が生じると、その領域は他の領域とは異なった複屈折Δｎを示す。同図（Ｂ）に示す位相差分布画像によれば、位相差δの変化を通じて、厚みｄまたは複屈折Δｎの変化を確認することができる。
［第３実施例］
　図１３に、本発明の第３実施例に係る卓上型の複屈折測定装置１Ｃを示す。複屈折測定装置１Ｃは、主に、簡易的なビームエキスパンダと一体化された省スペース型の光源２’を用いる点、および結像光学系１０の代わりに結像光学系１０’を備えている点において第１実施例に係る複屈折測定装置１Ａと相違した装置のディスプレイ１３以外の部分を筐体３０に収容して取り扱いを容易にしたものである。
　図１３に示すように、複屈折測定装置１Ｃは、特定の偏光状態の光束Ｌ１’を生成する光源２’と、光束Ｌ１’の進行方向を水平方向から垂直方向に変化させる第１反射鏡３１と、垂直方向に進行する光束Ｌ１’から直線偏光Ｌ２を作り出す偏光子３と、直線偏光Ｌ２から時計回りの円偏光Ｌ３を作り出す１／４波長板５と、ステージとしての役割も有する第１アイリス６とを備える。１／４波長板５から出射された円偏光Ｌ３は、第１アイリス６上に配置された測定対象物２０に入射する。第１アイリス６は、測定対象物２０を固定するための機構を備えていることが好ましい。また、光源２’は、レーザダイオードからなる。
　複屈折測定装置１Ｃは、測定対象物２０からの透過光Ｌ４を結像させる結像光学系１０’（７’，９）と、結像光学系１０’の途中に配置された偏光回折格子８および第２反射鏡３２と、結像光学系１０’により結像された像の明暗に関する明暗信号を生成するＣＭＯＳカメラ１２とをさらに備える。第２反射鏡３２は、回折光Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７の進行方向を垂直方向から水平方向に変化させる。
　本実施例では、第１実施例と同様、３つの回折光Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７のうち、－１次回折光Ｌ７のみがＣＭＯＳカメラ１２の受光部に入射する。他の２つの回折光Ｌ５，Ｌ６は、遮光板３５（第１実施例の第２アイリス１１に相当）によって遮られる。
　複屈折測定装置１Ｃは、第１アイリス６の端部を支持する壁面３３と、その近傍に設けられた調整用ノブ３４とをさらに備える。オペレータによって調整用ノブ３４が回転させられると、その回転量に応じた微小距離だけ第１アイリス６が上下に移動する。これにより、第３レンズ７’の前方焦点位置に対する測定対象物２０の位置ズレが解消され、結像光学系１０’のピント調整がなされる。一方、第３レンズ７’、第４レンズ９、偏光回折格子８、第２反射鏡３２およびＣＭＯＳカメラ１２は、筐体３０内の好適な位置に固定されている。特に、偏光回折格子８は、第３レンズ７’の後方焦点位置に固定されている。したがって、オペレータは、測定を行うにあたり、これらの位置を調整する必要はない。
　複屈折測定装置１Ｃは、ディスプレイ１３を含むコンピュータ３６をさらに備える。コンピュータ３６に搭載された演算処理装置３７は、ＣＭＯＳカメラ１２から出力された明暗信号に基づいて位相差δの二次元分布画像を生成する。そして、ディスプレイ１３は、演算処理装置３７によって生成された位相差δの二次元分布画像を表示する。
［変形例］
　以上、本発明に係る複屈折測定装置および複屈折測定方法の実施例について説明してきたが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
　例えば、本発明の「光束生成手段」は、波長５３２ｎｍのレーザ光を出力するレーザ光源２およびレーザダイオードからなる光源２’に限定されず、無偏光状態の光束を生成可能なランプ等の光源であってもよい。
　本発明の「光束照射手段」は、「光束生成手段」が生成した光束を予め定められた偏光状態にして測定対象物２０に照射可能な限りにおいて、構成を適宜変更することができる。測定対象物２０に入射する光束の偏光状態は、既知の楕円偏光であってもよい。また、ビームエキスパンダ４は省略可能である。
　本発明の「結像光学系」は、測定対象物２０の透過光Ｌ４（Ｌ４’）を「撮像手段」としてのＣＭＯＳカメラ１２の受光面に結像させることが可能な限りにおいて、構成を適宜変更することができる。
　本発明の「撮像手段」は、受光面において結像した像の明暗に関する明暗信号を生成可能な、任意の装置または素子であってもよい。
　本発明の「出力手段」は、受信した明暗信号に基づいて求めた位相差δ（または、複屈折Δｎ、厚みｄ）に関する情報を出力可能な、任意の装置または素子であってもよい。位相差δ（複屈折Δｎ、厚みｄ）に関する情報は、二次元画像であってもよいし、数値データであってもよい。
　本発明の「偏光回折格子」は、任意の手法で透明な石英板に格子を形成した構造複屈折偏光回折格子であってもよいし、分子配向を利用したタイプの偏光回折格子であってもよい。また、隣接した格子単位における格子ベクトルの向きの違いは、４５°および３０°に限定されず、４５°以下の任意の角度に設定することができる。Ｓ／Ｎ比の観点から、格子ベクトルの向きの違いは、小さい方が好ましい。なお、分子配向を利用したタイプの偏光回折格子を使用する場合は、レーザ光の照射による温度の上昇により分子配向が壊れることがあるので、注意が必要である。
　本発明の「撮像手段」は、＋１次回折光Ｌ６（Ｌ６’）の明暗信号を生成してもよい。また、「撮像手段」は、－１次回折光Ｌ７（Ｌ７’）と＋１次回折光Ｌ６（Ｌ６’）の両方に基づいて明暗信号を生成してもよい。反対の性質を示す２つの回折光Ｌ７（Ｌ７’）およびＬ６（Ｌ６’）を併用することで、ノイズに強い測定が可能になる。
　本発明の「出力手段」は、明暗信号が示す回折光強度Ｉと、事前に測定しておいた最大回折光強度Ｉmaxとに基づき、次式によって位相差δを求めてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 なお、－１次回折光Ｌ７（Ｌ７’）を利用する場合は、試験用光源１４等で生成した反時計回りの円偏光Ｌ８を偏光回折格子８に入射させたときにＣＭＯＳカメラ１２が測定した回折光強度Ｉを最大回折光強度Ｉmaxとすればよい（図４（Ｂ）参照）。また、＋１次回折光Ｌ６（Ｌ６’）を利用する場合は、試験用光源１４等で生成した時計回りの円偏光Ｌ８を偏光回折格子８に入射させたときにＣＭＯＳカメラ１２が測定した回折光強度Ｉを最大回折光強度Ｉmaxとすればよい（図４（Ｃ）参照）。
　また、本発明に係る複屈折測定装置は、大量生産されるフィルムの複屈折における異常を検査するフィルム検査装置として利用することができる。この場合、フィルム検査装置４０は、図１４に示すように、本発明に係る複屈折測定装置（一例として、複屈折測定装置１Ａ）と、測定対象物２０としてのフィルムを所定の位置に連続的に供給するフィルム供給機構４１とを備える。ＣＭＯＳカメラ１２は、フィルムの全領域を漏れなく検査するために、フィルムの供給速度に対応した時間毎に明暗信号を生成する。
　フィルム検査装置４０は、複数の複屈折測定装置（一例として、複屈折測定装置１Ａ）を備えていてもよい。例えば、フィルムの供給方向に直行する方向（フィルムの幅方向）に複数の複屈折測定装置１Ａを並べておき、各複屈折測定装置１Ａが異なる領域の検査を担当すれば、検査時間を増加させることなく幅広なフィルムの検査を行うことができる。
　本発明は、各種複屈折媒体の検査および評価において利用することができる。特に、本発明は、大量生産される各種フィルム（例えば、透明原反フィルム、コーティング材、機能性フィルム）の組成不良または外観不良の有無を、連続的、かつ高速に検査する場合に有用である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　　複屈折測定装置
２　　レーザ光源
２’　光源
３　　偏光板
４　　ビームエキスパンダ
４ａ　　第１レンズ
４ｂ　　第２レンズ
５　　１／４波長板
６　　第１アイリス
７，７’　　第３レンズ
８，８’　　偏光回折格子
９　　第４レンズ
１０，１０’　　結像光学系
１１　　第２アイリス
１２　　ＣＭＯＳカメラ
１３　　ディスプレイ
１４　　試験用光源
１５　　ロンキー格子
２０　　測定対象物（複屈折媒体）
３０　　筐体
３１　　第１反射鏡
３２　　第２反射鏡
３３　　壁面
３４　　調整用ノブ
３５　　遮光板
３６　　コンピュータ
３７　　演算処理装置
４０　　フィルム検査装置
４１　　フィルム供給機構
Ｌ１　　レーザ光
Ｌ１’　光束
Ｌ２　　直線偏光
Ｌ３　　円偏光
Ｌ４，Ｌ４’　　透過光
Ｌ５，Ｌ５’　　０次回折光
Ｌ６，Ｌ６’　　＋１次回折光
Ｌ７，Ｌ７’　　－１次回折光

Claims (10)

  1. 　光束を生成する光束生成手段と、
    　前記光束を予め定められた偏光状態にして測定対象物に照射する光束照射手段と、
    　前記測定対象物を透過した光束を結像させる結像光学系と、
    　前記結像光学系の途中に配置された偏光回折格子と、
    　前記結像光学系により結像された像の明暗に関する明暗信号を生成する撮像手段と、
    　前記明暗信号に基づいて求めた、前記測定対象物を透過したことにより生じた、前記測定対象物を透過した光束における位相差に関する情報を出力する出力手段と、
    を備え、
    　前記撮像手段は、前記偏光回折格子が生じさせた複数の回折光のうちの少なくとも一つの回折光の像の前記明暗信号を生成することを特徴とする複屈折測定装置。
  2. 　前記測定対象物に入射する光束は、円偏光であることを特徴とする請求項１に記載の複屈折測定装置。
  3. 　前記撮像手段は、前記偏光回折格子が生じさせた＋１次回折光および－１次回折光のうち、前記測定対象物を透過した光束が前記測定対象物に入射した円偏光と同一の円偏光である場合に最も暗くなり、前記測定対象物を透過した光束が前記測定対象物に入射した円偏光とは反対に回転する円偏光である場合に最も明るくなる方の像の前記明暗信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の複屈折測定装置。
  4. 　前記偏光回折格子は、石英板または透明樹脂板からなる構造複屈折偏光回折格子であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の複屈折測定装置。
  5. 　前記偏光回折格子は、隣接方向に並べられた複数の格子単位からなり、
    　前記格子単位のそれぞれは、１次元の短冊状格子からなり、
    　前記隣接方向に周期構造が形成されるように、隣接した前記格子単位における格子ベクトルの向きが異なっていることを特徴とする請求項４に記載の複屈折測定装置。
  6. 　前記短冊状格子の周期は、前記光束生成手段が生成する光束の波長を０．６倍した値よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の複屈折測定装置。
  7. 　前記結像光学系は４ｆ光学系であり、前記測定対象物と前記撮像手段との中間位置に前記偏光回折格子が配置されていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の複屈折測定装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の複屈折測定装置を備え、
    　前記測定対象物としてのフィルムの複屈折における異常を検査するために使用されることを特徴とするフィルム検査装置。
  9. 　光束を生成する光束生成工程と、
    　前記光束を予め定められた偏光状態にして測定対象物に照射する光束照射工程と、
    　前記測定対象物を透過した光束を偏光回折格子を介して結像させる結像工程と、
    　前記結像工程により結像した像の明暗に関する明暗信号を生成する信号生成工程と、
    　前記明暗信号に基づいて求めた、前記測定対象物を透過したことにより生じた、前記測定対象物を透過した光束における位相差に関する情報を出力する出力工程と、
    を備え、
    　前記信号生成工程において、前記偏光回折格子が生じさせた複数の回折光のうちの少なくとも一つの回折光の像の前記明暗信号を生成することを特徴とする複屈折測定方法。
  10. 　請求項９に記載の複屈折測定方法により、前記測定対象物としてのフィルムの複屈折における異常を検査することを特徴とするフィルム検査方法。
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