JPH11211656A - Method and apparatus for measuring retardation - Google Patents
Method and apparatus for measuring retardationInfo
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- JPH11211656A JPH11211656A JP3208498A JP3208498A JPH11211656A JP H11211656 A JPH11211656 A JP H11211656A JP 3208498 A JP3208498 A JP 3208498A JP 3208498 A JP3208498 A JP 3208498A JP H11211656 A JPH11211656 A JP H11211656A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い配向度を有する試料のレターデーション
を正しく測定する。
【解決手段】 試料の光学主軸を偏光方向と約45°に
し、試料を光学主軸と直角をなす方向が傾斜軸となるよ
うに傾斜させ、傾斜角度に対する検光子透過光の強度分
布がゼロ付近で、強度分布が対称となる角度で、偏光子
と検光子を平行ニコル状態にして光学次数及びレターデ
ーションを求める。そして、その状態での光学次数を基
にし、偏光子と検光子を直交ニコル状態にして試料を傾
斜させながらその間の透過強度を測定し、極大又は極小
を超えた回数を数えて光学次数の変化を求める。水平状
態又は傾斜状態におけるレターデーションは平行ニコル
状態での測定値に直交ニコル状態での光学次数変化を用
いて求める。
(57) [Summary] To accurately measure the retardation of a sample having a high degree of orientation. SOLUTION: The optical axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and the sample is tilted so that the direction perpendicular to the optical axis is the tilt axis, and the intensity distribution of the analyzer transmitted light with respect to the tilt angle is near zero. The polarizer and the analyzer are placed in a parallel Nicol state at an angle at which the intensity distribution is symmetric, and the optical order and the retardation are determined. Then, based on the optical order in that state, the polarizer and the analyzer are placed in a crossed Nicols state, the sample is tilted, the transmission intensity is measured during the tilt, and the number of times exceeding the maximum or minimum is counted to change the optical order. Ask for. The retardation in the horizontal state or the inclined state is obtained by using the measured value in the parallel Nicol state and the change in the optical order in the orthogonal Nicol state.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は複屈折性材料のレタ
ーデーションを測定する方法と装置に関し、特に高次レ
ターデーションをもつ試料のレターデーションを測定す
るのに適した方法と装置に関するものである。The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the retardation of a birefringent material, and more particularly to a method and an apparatus suitable for measuring the retardation of a sample having a higher order retardation. .
【0002】[0002]
【従来の技術】合成樹脂材料を延伸すると光学的異方性
を呈するので、光学的異方性を測定することにより合成
樹脂材料の延伸工程を管理することができる。材質が同
じであるときは厚さが一定のシートであれば複屈折の程
度によって延伸度合いを判定することができ、逆に延伸
度合いが一定のシートではその厚さを判定することがで
きる。偏光を利用する装置、例えば液晶表示装置に使わ
れるシート類では偏光特性を予めチェックしておく必要
がある。試料の偏光特性の一つとして、試料を透過した
直交2偏光の位相のずれ、すなわちレターデーションを
測定することが行なわれている。2. Description of the Related Art When a synthetic resin material is stretched, it exhibits optical anisotropy. Therefore, the stretching process of the synthetic resin material can be controlled by measuring the optical anisotropy. When the material is the same, the degree of stretching can be determined based on the degree of birefringence for a sheet having a constant thickness, and the thickness can be determined for a sheet having a constant degree of stretching. In a device using polarized light, for example, sheets used in a liquid crystal display device, it is necessary to check polarization characteristics in advance. As one of the polarization characteristics of a sample, a phase shift of two orthogonally polarized lights transmitted through the sample, that is, a retardation is measured.
【0003】複屈折性は常光線と異常光線の屈折率によ
って表わされ、試料を透過した常光線と異常光線との位
相差として現れる。この位相差はレターデーションと呼
ばれ、2つの屈折率の差と材料の厚さとの積によって決
まる。レターデーションの測定によってシート状試料の
複屈折特性が分かる。[0003] The birefringence is represented by the refractive index of an ordinary ray and an extraordinary ray, and appears as a phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray transmitted through the sample. This phase difference is called retardation and is determined by the product of the difference between the two refractive indexes and the thickness of the material. By measuring the retardation, the birefringence characteristics of the sheet-like sample can be found.
【0004】また、例えば液晶表示装置の表示板では、
表面に垂直な方向以外の方向から見た場合の特性、すな
わち視野角特性も重要な特性である。視野角特性の評価
のためには試料に対する測定光の入射角を変化させたと
きのレターデーション値の測定が必要になる。例えば、
傾斜角0〜50°の範囲で傾斜角10°ごとにレターデ
ーション値を測定するといった方法が採られている。For example, in a display panel of a liquid crystal display device,
The characteristics when viewed from a direction other than the direction perpendicular to the surface, that is, the viewing angle characteristics are also important characteristics. In order to evaluate the viewing angle characteristics, it is necessary to measure a retardation value when the incident angle of the measurement light with respect to the sample is changed. For example,
A method is adopted in which the retardation value is measured at an inclination angle of 10 ° in the inclination angle range of 0 to 50 °.
【0005】試料のレターデーションを測定するには、
平行ニコル又は直交ニコルに配置された2つの偏光板の
間に試料を置き、偏光板と試料とを相対的に回転させ
る。そして、偏光板と試料を透過した光の変化を記録
し、その結果からレターデーションを計算で求めるとい
う方法が採られている。[0005] To measure the retardation of a sample,
A sample is placed between two polarizing plates arranged in parallel Nicols or orthogonal Nicols, and the polarizing plate and the sample are relatively rotated. Then, a change in light transmitted through the polarizing plate and the sample is recorded, and the retardation is calculated from the result.
【0006】レターデーションは試料に同相で入射させ
た常光線と異常光線との試料出射時の位相差として観察
され、その位相差は一般に(2nπ+δ)で表わされ
る。nは0,1,2,……の自然数であり、光学次数と
呼ばれる。試料が厚くなれば光学次数nも大きくなる。
偏光板と試料とを相対的に回転させて求まる透過光強度
の変化幅はδによって変わる。測定で直接求まるのはδ
のみであって、光学次数nは直接求めることはできない
が、光学次数nを求める方法は幾つか知られている。[0006] The retardation is observed as a phase difference between an ordinary ray and an extraordinary ray which are made incident on the sample in phase, and is generally expressed by (2nπ + δ). n is a natural number of 0, 1, 2,... and is called an optical order. As the sample becomes thicker, the optical order n also increases.
The change width of the transmitted light intensity obtained by rotating the polarizing plate and the sample relatively depends on δ. What is directly obtained by measurement is δ
Although the optical order n cannot be directly obtained, there are some known methods for obtaining the optical order n.
【0007】高分子フィルムの高次構造を解析する上
で、高分子鎖の並び方、つまり分子配向を評価すること
が品種管理や研究の分野では重要となっている。分子配
向を評価する最も簡単な方法は、複屈折法であり、従来
から種々の方法で測定されてきている。PET(ポリエ
チレンテレフタレート)のような高いレターデーション
フイルムの場合は光学次数も大きくなり、従来の方法で
は光学次数の決定に間違いが発生しやすく、正確なレタ
ーデーションが測定できない場合がある。In analyzing the higher-order structure of a polymer film, it is important in the field of product management and research to evaluate the arrangement of polymer chains, that is, the molecular orientation. The simplest method for evaluating molecular orientation is the birefringence method, which has been conventionally measured by various methods. In the case of a high retardation film such as PET (polyethylene terephthalate), the optical order is also large, and the determination of the optical order is likely to be erroneous in the conventional method, so that accurate retardation may not be measured.
【0008】また、オンライン測定では、光学次数(レ
ターデーションを測定波長の1/2で除した商の整数部
分に1を加えた値:本発明では光学次数をこの意味で使
用する)をあらかじめ与える必要があり、測定途中でレ
ターデーションが変化して次の光学次数に移っても感知
できないという問題がある。また、フイルムなどの製造
ラインだけでなく、研究的な用途、例えば人為的に張力
や熱などを加えながらレターデーションを測定する場合
にも同じ問題が起こる。In the on-line measurement, an optical order (a value obtained by adding 1 to an integer part of a quotient obtained by dividing retardation by の of the measurement wavelength: the optical order is used in this sense in the present invention) is given in advance. This is necessary, and there is a problem that the retardation changes during the measurement and cannot be detected even if the retardation shifts to the next optical order. In addition, the same problem occurs not only in the production line of films and the like, but also in research applications, for example, when measuring the retardation while applying tension or heat artificially.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、高い配向度を有する試料のレターデーションを正し
く測定することである。本発明の第2の目的は、レター
デーションのオンライン測定において、光学次数の変化
を確実に捉えることができるようにすることにより、光
学次数の変化が起こっても正確なレターデーションを測
定できるようにすることである。A first object of the present invention is to correctly measure the retardation of a sample having a high degree of orientation. A second object of the present invention is to make it possible to accurately measure a change in optical order in online measurement of retardation so that a change in optical order can be measured accurately. It is to be.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の平行ニ
コル法に加えて、試料傾斜時、つまりレターデーション
が変化する際に直交ニコル状態に切り換えてリアルタイ
ムでその透過強度を測定することにより、まず光学次数
の変化を正確に測定し、その後平行ニコル法によりレタ
ーデーションを正確に測定するものである。According to the present invention, in addition to the conventional parallel Nicols method, when the sample is tilted, that is, when the retardation changes, the state is switched to the orthogonal Nicols state and the transmission intensity is measured in real time. First, the change in the optical order is accurately measured, and then the retardation is accurately measured by the parallel Nicol method.
【0011】しかし、この方法においても最初のレター
デーションが正確に測定されていることが前提となって
いる。従来の方法でも、光学次数が低い状態ではレター
デーションを正確に測定することができる。高分子フィ
ルムなどのシート状物質の三次元屈折率は、一般的に屈
折率楕円体を用いて説明される。平面内の二次元屈折率
分布において、その最小方向を傾斜軸として傾斜させて
いくと、一般的には図1の実線で示されるようにレター
デーションが減少していく場合と、さらには減少してゼ
ロになってから再度増加する場合がある。したがって、
高光学次数の試料でも特定の軸を傾斜軸として傾斜させ
ることにより光学次数を減少させることができる。However, this method also assumes that the first retardation is accurately measured. Even in the conventional method, the retardation can be accurately measured in a state where the optical order is low. The three-dimensional refractive index of a sheet-like substance such as a polymer film is generally described using an index ellipsoid. In the two-dimensional refractive index distribution in a plane, when the inclination is inclined with the minimum direction as the inclination axis, the retardation generally decreases as shown by the solid line in FIG. And then increase again. Therefore,
Even for a sample having a high optical order, the optical order can be reduced by tilting the sample with a specific axis as the tilt axis.
【0012】そこで、本発明の1つの局面では、図2に
示されるように、偏光子と検光子を直交ニコル状態に
し、試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試
料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料を傾
斜させて光学次数を減少させながら、選択された波長の
光を偏光子を経て試料から検光子を透過させ、傾斜角度
に対する検光子透過光強度を測定して光学次数の変化を
求め、光学次数が減少した状態で偏光子と検光子を再度
平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対
的に1回転させて光学次数及びレターデーションを求め
る工程を含んでいる。そして、そのようにして正確に求
めた光学次数及びレターデーションを基にして、水平状
態又は任意の傾斜状態での試料の光学次数及びレターデ
ーションを求める。Therefore, in one aspect of the present invention, as shown in FIG. 2, the polarizer and the analyzer are in a crossed Nicols state, the optical principal axis of the sample is set at about 45 ° with respect to the polarization direction, and the optical principal axis of the sample is provided. By tilting the sample with the direction perpendicular to the tilt axis as the tilt axis and reducing the optical order, light of the selected wavelength is transmitted from the sample through the polarizer through the analyzer, and the intensity of the analyzer transmitted light with respect to the tilt angle is measured. Then, the change of the optical order is obtained, and the polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state in a state where the optical order is reduced, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the optical order and the retardation are changed. Includes the required steps. Then, the optical order and the retardation of the sample in a horizontal state or an arbitrary tilt state are obtained based on the optical order and the retardation thus accurately obtained.
【0013】他の方法などにより特定の傾斜角度での光
学次数及びレターデーションが既知であれば、図3に示
されるように、それを基にして傾斜状態から水平状態ま
での間の少なくとも1つの状態でのレターデーションを
求めることができる。If the optical order and the retardation at a specific inclination angle are known by another method or the like, as shown in FIG. The retardation in the state can be obtained.
【0014】本発明の他の局面では、試料を特定の傾斜
軸により所定の角度まで傾斜させることのできる測定装
置を用い、図4,5に示されるように、次の工程(A)
から(C)を含み、(D1)から(I1)の工程群と、
(D2)から(I2)の工程群のいずれかを含んで試料
のレターデーション値とその光学次数を求める。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、(B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、
試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の
光学主軸と直角をなす方向が傾斜軸となるように前記装
置及び試料を位置決めする工程、(C)選択された波長
の光を偏光子を経て試料から検光子を透過させ、試料を
前記傾斜軸により最大許容傾斜角まで傾斜させながら傾
斜角度に対する検光子透過光強度を測定していき、その
強度分布がゼロ付近になり、かつその角度で強度分布が
対称となる角度がある場合は下記の工程群(D1)から
(I1)を選択し、またそのような角度がない場合は最
大傾斜角をその角度として下記の工程群(D2)から
(G2)を選択する工程。強度分布がゼロ付近になり、
かつその角度で強度分布が対称となる角度がある場合
は、図4に示されているように、(D1)強度分布がゼ
ロ付近になり、かつその角度で強度分布が対称となる角
度において偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、
試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、光学
次数及びレターデーションを求める工程(ここでの光学
次数をNとする)、(E1)偏光子と検光子を再度直交
ニコル状態にし透過強度を測定しながらさらに試料を最
大許容傾斜角まで傾斜させながらその間の透過強度を測
定し、極大又は極小を超えた回数Mを数える工程(この
時点での光学次数をN+Mとする)、(F1)偏光子と
検光子を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び
検光子を相対的に1回転させ、光学次数をN+Mとして
レターデーションを測定する工程、(G1)偏光子と検
光子を再度直交ニコル状態にし、傾斜角度を所定の角度
だけ水平側に戻しながら、その透過強度を測定し、極大
又は極小の数Lを測定する工程(光学次数を|N+M−
L|とする)、(H1)偏光子と検光子を再度平行ニコ
ル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回
転させ、次数を|N+M−L|としてレターデーション
を測定する工程、(I1)工程(G1)と(H1)の操
作を水平位置までの所望の複数の角度において行ない、
傾斜角度に対するレターデーションの変化を測定する工
程。In another aspect of the present invention, a measuring device capable of tilting a sample to a predetermined angle by a specific tilt axis is used, and as shown in FIGS.
To (C), (D1) to (I1),
The retardation value of the sample and the optical order thereof are determined including any one of the steps (D2) to (I2). (A) a step of obtaining an optical principal axis of a sample from the angle dependence of transmitted light intensity when the polarization transmission axis is rotated by one rotation relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) Put the polarizer and the analyzer in a crossed Nicols state,
Positioning the apparatus and the sample so that the optical principal axis of the sample is at about 45 ° to the polarization direction and the direction perpendicular to the optical principal axis of the sample is the tilt axis; (C) polarizing the light of the selected wavelength Transmit the analyzer from the sample through the analyzer, measure the analyzer transmitted light intensity for the tilt angle while tilting the sample to the maximum allowable tilt angle by the tilt axis, the intensity distribution is near zero, and the If there is an angle at which the intensity distribution is symmetrical, select (I1) from the following process group (D1). If there is no such angle, use the following process group (D2) with the maximum inclination angle as the angle. And (G2). The intensity distribution is near zero,
In addition, when there is an angle at which the intensity distribution is symmetric at that angle, as shown in FIG. 4, (D1) the polarization is at an angle at which the intensity distribution is near zero and the intensity distribution is symmetric at that angle. Put the child and analyzer in parallel Nicol state again,
A step of relatively rotating the sample, the polarizer and the analyzer by one rotation to obtain an optical order and a retardation (here, the optical order is N); (E1) bringing the polarizer and the analyzer back into a crossed Nicols state A step of measuring the transmission intensity while measuring the transmission intensity and further tilting the sample to the maximum allowable tilt angle, and counting the number M of times exceeding the maximum or minimum (the optical order at this point is assumed to be N + M), ( F1) A step of bringing the polarizer and the analyzer into a parallel Nicol state again, relatively rotating the sample, the polarizer and the analyzer by one turn, and measuring the retardation with the optical order being N + M. (G1) Polarizer and the analyzer Again in a crossed Nicols state, and measuring the transmission intensity and returning the maximum or minimum number L while returning the tilt angle to the horizontal side by a predetermined angle (optical order is | N + M−
L |), (H1) The polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state, the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the retardation is measured by setting the order to | N + ML |. (I1) performing the operations of steps (G1) and (H1) at a plurality of desired angles up to the horizontal position;
Measuring the change in retardation with respect to the angle of inclination.
【0015】最大許容傾斜角まで傾斜させても強度分布
がゼロ付近になり、かつその角度で強度分布が対称とな
る角度がない場合は、図5に示されているように、つ気
の工程群(D2)から(G2)を選択する。 (D2)最大許容傾斜角において偏光子と検光子を再度
平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対
的に1回転させ、光学次数及びレターデーションを求め
る工程(ここでの光学次数をN’とする)、(E2)偏
光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾斜角度を所
定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過強度を測定
し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光学次数を
N'+Lとする)、(F2)偏光子と検光子を再度平行
ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に
1回転させ、次数をN'+Lとしてレターデーションを
測定する工程、(G2)工程(E2)と(F2)の操作
を水平位置までの所望の複数の角度において行ない、傾
斜角度に対するレターデーションの変化を測定する工
程。If the intensity distribution is close to zero even if the angle is inclined to the maximum allowable inclination angle, and there is no angle at which the intensity distribution is symmetrical, as shown in FIG. (G2) is selected from the group (D2). (D2) A step of setting the polarizer and the analyzer again in a parallel Nicol state at the maximum allowable tilt angle, relatively rotating the sample, the polarizer and the analyzer once, and obtaining the optical order and the retardation (here, the optical order) Is assumed to be N ′), (E2) the polarizer and the analyzer are again placed in a crossed Nicols state, the transmission intensity is measured while returning the inclination angle to the horizontal side by a predetermined angle, and the number L of the maximum or minimum is measured. (The optical order is N ′ + L), (F2) the polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state, the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the order is N ′ + L. A step of measuring retardation; (G2) a step of performing the operations of steps (E2) and (F2) at a plurality of desired angles up to a horizontal position, and measuring a change in retardation with respect to the inclination angle.
【0016】本発明の測定装置は、個別の試料を測定す
る装置と連続して流れる試料を測定するオンライン式の
測定装置を含んでいる。個別の試料を測定する装置の一
例は、試料の測定光入射側に偏光子、出射側に検光子を
平行ニコル状態で配置し、偏光子から検光子に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子と検光子を平行ニコル状態
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
するレターデーション測定装置である。個別の試料を測
定する装置の他の例は、測定光の入射側に偏光子、出射
側に検光子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を
異ならせて複数対配置し、その偏光子群から検光子群に
単一波長の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間
に試料を配置し、検光子群を出た測定光を検出すること
により試料のレターデーションを測定するレターデーシ
ョン測定装置である。そして、それらのレターデーショ
ン測定装置において、本発明では試料を特定の傾斜軸に
より傾斜させる試料保持機構と、試料を挟んで直交ニコ
ル状態にした偏光子と検光子の一対とを備え、その直交
ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度により試
料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、平行ニコル
状態の偏光子と検光子による透過光強度によりレターデ
ーションを求める際に、その直交ニコル状態の偏光子と
検光子により求められた光学次数の変化に基づいて光学
次数を決定するものである。The measuring apparatus of the present invention includes an apparatus for measuring an individual sample and an online measuring apparatus for measuring a continuously flowing sample. One example of an apparatus for measuring an individual sample is a polarizer on the measurement light incident side of the sample, an analyzer arranged in a parallel Nicol state on the emission side, and transmission of a single wavelength measurement light from the polarizer to the analyzer. This is a retardation measuring device that detects the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating the polarization transmission axes of the polarizer and the analyzer relative to the sample while maintaining the polarizer and the analyzer in a parallel Nicols state. . Another example of an apparatus for measuring an individual sample includes a plurality of pairs of polarizers arranged on the incident side of the measurement light and analyzers arranged on the exit side in a parallel Nicol state and having different polarization directions from each other. , The measurement light of a single wavelength is transmitted through the analyzer group, the sample is placed between the polarizer group and the analyzer group, and the retardation of the sample is measured by detecting the measurement light exiting the analyzer group. It is a retardation measuring device. In these retardation measuring devices, the present invention includes a sample holding mechanism for tilting the sample by a specific tilt axis, and a pair of a polarizer and an analyzer in a state of orthogonal Nicols with the sample interposed therebetween. The change in the optical order with the tilt of the sample is determined by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the state, and when the retardation is determined by the transmitted light intensity by the polarizer and the analyzer in the parallel Nicol state, the orthogonal Nicol state The optical order is determined based on the change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer.
【0017】オンライン式のレターデーション測定装置
は、測定光の入射側に偏光子、出射側に検光子を平行ニ
コル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせて複数対配
置し、その偏光子群から検光子群に単一波長の測定光を
透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を通過させ、
検光子群を出た測定光を検出することにより試料のレタ
ーデーションを測定するものであり、本発明では試料を
挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一対を追
加し、その透過光強度から光学次数の変化を求め、複数
対の平行ニコル状態の偏光子と検光子の透過光強度から
レターデーションを求める際に、その直交ニコル状態の
偏光子と検光子により求められた光学次数の変化に基づ
いて光学次数を決定するものである。In the online retardation measuring apparatus, a plurality of pairs of polarizers are arranged on the incident side of the measurement light and the analyzers on the exit side in a parallel Nicol state and different in polarization direction from each other. Transmitting a single wavelength measurement light to the analyzer group, passing the sample between the polarizer group and the analyzer group,
This is to measure the retardation of the sample by detecting the measurement light that has exited the analyzer group. In the present invention, a pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state with the sample interposed is added, and the transmitted light is added. When the change in the optical order is obtained from the intensity, and when the retardation is obtained from the transmitted light intensity of the plurality of pairs of the parallel Nicol state polarizer and the analyzer, the optical order obtained by the orthogonal Nicol state polarizer and the analyzer is obtained. The optical order is determined based on the change.
【0018】直交ニコル状態の偏光子と検光子により光
学次数の変化を求める際、光学次数が減少から増加、又
は増加から減少に転じることがあるが、その変化は検光
子の透過光強度分布が対称になることにより判定するこ
とができる。しかし、測定波長によってはその透過光強
度分布が対称になる位置が透過光強度分布の極大又は極
小と重なることがある。そのため、直交ニコル状態での
測定を異なる2波長で行なっておき、透過光強度分布が
対称になる位置が透過光強度分布の極大又は極小と重な
らない波長を選択するようにするのが好ましい。When the change of the optical order is obtained by the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicol state, the optical order may change from decreasing to increasing or from increasing to decreasing. The change is caused by the transmitted light intensity distribution of the analyzer. It can be determined by becoming symmetric. However, depending on the measurement wavelength, the position where the transmitted light intensity distribution becomes symmetric may overlap with the maximum or minimum of the transmitted light intensity distribution. Therefore, it is preferable that measurement in the orthogonal Nicols state is performed at two different wavelengths, and a wavelength at which the transmitted light intensity distribution becomes symmetrical does not overlap with the maximum or minimum of the transmitted light intensity distribution.
【0019】レターデーション値と光学次数nを求める
方法自体は既知であり、本発明は既知のどのような方法
も用いることができるが、説明の都合から代表的なもの
を示す。しかし、本発明はこれらの例示の方法に限定さ
れるものではない。The method itself for determining the retardation value and the optical order n is known, and any known method can be used in the present invention, but a representative one is shown for convenience of explanation. However, the invention is not limited to these exemplary methods.
【0020】まず、レターデーション値の測定方法につ
いて説明する。図6(A)に示されるように、偏光子p
と検光子aを互いに平行ニコルの関係に保ち、その間に
配置された試料sに対し相対的に回転させ、検光子透過
光を検出し、その検光子透過光強度Iを試料の基準位置
からの回転角θの関数として表わすと、次の式になる。 I=Io{α2cos4(θ-θ0)+sin4(θ-θ0)+(1/2)Cαsin22(θ-θ0)} ……(1) この検光子透過光強度Iを極座標で表示すると、図6
(B)に示されるような十時花形図形となる。ここで、
Ioは試料入射光強度、αは試料の2つの光学主軸方向
に振動する偏光の透過率の比、θ0は2つの光学主軸の
うちの屈折率最大の方向と基準方向とのなす角であり、
Cは次の式で表わされるものである。 C=cos(2πR/λ) ……(2) λは測定光の波長、Rがレターデーション値である。First, a method of measuring a retardation value will be described. As shown in FIG. 6A, the polarizer p
And the analyzer a are maintained in a parallel Nicol relationship with each other, and are rotated relative to the sample s disposed therebetween to detect the analyzer transmitted light, and the analyzer transmitted light intensity I from the reference position of the sample is measured. When expressed as a function of the rotation angle θ, the following equation is obtained. I = Io {α 2 cos 4 (θ-θ 0) + sin 4 (θ-θ 0) + (1/2) Cαsin 2 2 (θ-θ 0)} ...... (1) The analyzer transmitted light intensity When I is displayed in polar coordinates, FIG.
A 10:00 flower-shaped figure as shown in FIG. here,
Io is the incident light intensity of the sample, α is the ratio of the transmittance of the polarized light oscillating in the two optical principal axes of the sample, and θ 0 is the angle between the direction of the maximum refractive index of the two optical principal axes and the reference direction. ,
C is represented by the following equation. C = cos (2πR / λ) (2) where λ is the wavelength of the measurement light and R is the retardation value.
【0021】一方、回転角θに対するIの測定値からα
とCが次のように求まる。 α=(Iθ0/Iθ0+90)1/2 ……(3) C=(4Iθ0+45/Iθ0+90−1−α2)/2α ……(4) Cが求まり、次数nが決まれば、レターデーション値R
は次の式により求められる。 nが偶数のとき、 R=(−1)n+1(λ/2π)cos-1C+nλ/2 ……(5) nが奇数のとき、 R=(−1)n+1(λ/2π)cos-1C+(n−1)λ/2 ……(6)On the other hand, from the measured value of I with respect to the rotation angle θ, α
And C are obtained as follows. α = (I θ0 / I θ0 + 90 ) 1/2 (3) C = (4I θ0 + 45 / I θ0 + 90 −1−α 2 ) / 2α (4) C is determined and the order n Is determined, the retardation value R
Is obtained by the following equation. When n is an even number, R = (− 1) n + 1 (λ / 2π) cos −1 C + nλ / 2 (5) When n is an odd number, R = (− 1) n + 1 (λ / 2π) ) cos -1 C + (n-1) λ / 2 (6)
【0022】光学次数nを決定する方法は既知である
が、その1つの方法は、波長の異なる2つの光を用いて
それぞれについてレターデーション値に対応した位相差
δを求め、光学次数nを1,2,3,……と順に変えな
がら、レターデーション値を求める。そして、異なる波
長で求めたレターデーション値が一致したところが求め
るレターデーション値であり光学次数である。また、レ
ターデーション値によっては正確に求めにくい波長域が
でてくるので、その場合には他の2波長を用いて測定を
行なう(特開平4−294249号公報参照)。Although a method for determining the optical order n is known, one method is to determine the phase difference δ corresponding to the retardation value for each of two lights having different wavelengths, and to set the optical order n to 1 , 2, 3,... Are sequentially determined to determine the retardation value. Where the retardation values obtained at different wavelengths coincide, the retardation value to be obtained is the optical order. In addition, a wavelength range that is difficult to obtain accurately depends on the retardation value. In this case, measurement is performed using the other two wavelengths (see JP-A-4-294249).
【0023】光学次数nを決定する他の方法は、試料に
レターデーション値が可変の位相板、例えばバビネソレ
イユ補償板を重ねて、1つの波長の光に対して試料と位
相板とを合わせたレターデーションに基づく位相差が2
πの整数倍になるようにし、この状態で上記の波長に近
接した他の波長の光を用い、偏光方向を一定の関係に保
った2枚の偏光板(光源側が偏光子、検出器側が検光
子)をこれらの間の試料に対して相対的に回転させ、そ
のときの透過光強度の最大値と最小値との関係を、予め
作成してあるレターデーションの光学次数とこの関係と
にあてはめて、試料のレターデーションの光学次数を決
定する方法(特願平5−53024号参照)である。他
にも光学次数nを決定する方法はあるが、本発明ではど
の方法を採用してもよい。In another method for determining the optical order n, a phase plate having a variable retardation value, for example, a Babinet Soleil compensator, is superimposed on the sample, and the sample and the phase plate are combined for light of one wavelength. Phase difference based on retardation is 2
In this state, two polarizing plates (light source side is a polarizer and detector side is a detector) are used in this state, using light of another wavelength close to the above-mentioned wavelength, and maintaining a constant polarization direction. Photon) is rotated relative to the sample between them, and the relationship between the maximum value and the minimum value of the transmitted light intensity at that time is applied to the optical order of the retardation prepared in advance and this relationship. In this method, the optical order of the retardation of the sample is determined (see Japanese Patent Application No. 5-53024). There are other methods for determining the optical order n, but any method may be employed in the present invention.
【0024】図7(A)のような直交ニコル状態におい
ては、透過強度Iは次式で表される。 I=A・sin2θ・sin2(πR/λ) ……(7) 図7(B)に示されるように、光学次数はλ/2毎に変
化するので、レターデーションが変化する際の透過強度
Iを連続して測定しておけば、光学次数の変化がわか
る。スタート時がちょうどIの極大あるいは極小にあっ
た場合は、Iの変化だけではレターデーションが減少方
向か増加方向かが区別できないので、少し波長をずらし
て複数波長を用いると識別することができる。そして、
試料を傾斜させていってレターデーションが減少から増
加に転じたり、逆に増加から減少に転じた場合には、透
過強度Iが時間に対して対称に折り返したように変化す
る。In the orthogonal Nicol state as shown in FIG. 7A, the transmission intensity I is expressed by the following equation. I = A · sin 2θ · sin 2 (πR / λ) (7) As shown in FIG. 7B, since the optical order changes every λ / 2, the transmission intensity when the retardation changes. If I is measured continuously, the change in the optical order can be known. If the start is just at the maximum or minimum of I, it is not possible to distinguish whether the retardation is decreasing or increasing only by the change of I. Therefore, it is possible to discriminate by using a plurality of wavelengths by slightly shifting the wavelength. And
When the retardation changes from decrease to increase or conversely from increase to decrease by tilting the sample, the transmission intensity I changes as if it were folded back symmetrically with respect to time.
【0025】[0025]
【実施例】図8と図9により本発明で試料を傾斜させて
レターデーションを測定する局面に使用する複屈折測定
装置の一実施例を示す。白色光の光源2、例えばハロゲ
ンランプからの測定光が光ファイバ4で導かれ、集光レ
ンズ6で平行光束となって出射する。測定光が集光レン
ズ6から受光素子24に至る光路には、集光レンズ6側
から順にフィルタ8、偏光子としての偏光板14、試料
22、検光子としての偏光板18が配置されている。8 and 9 show an embodiment of a birefringence measuring apparatus used in the present invention for measuring a retardation by tilting a sample in the present invention. Measurement light from a white light source 2, for example, a halogen lamp, is guided by an optical fiber 4 and emitted as a parallel light beam by a condenser lens 6. A filter 8, a polarizing plate 14 as a polarizer, a sample 22, and a polarizing plate 18 as an analyzer are arranged in the optical path from the condenser lens 6 to the light receiving element 24 in order from the condenser lens 6 side. .
【0026】フィルタ8は複数波長による測定により次
数nを求めることができるように、フィルタ保持板10
の周方向に沿って透過光特性の異なる複数のフィルタが
配置されている。フィルタ保持板10を回転させるステ
ッピングモータ(図示略)によってその中の1つのフィ
ルタが選択されて測定光の光路に挿入される。なお、波
長の選択は光源2から受光素子24に至る光路上のどの
位置で行なってもよく、したがってフィルタ8の配置位
置は図8の位置に限定されるものではない。The filter 8 has a filter holding plate 10 so that the order n can be obtained by measurement at a plurality of wavelengths.
A plurality of filters having different transmitted light characteristics are arranged along the circumferential direction. One of the filters is selected by a stepping motor (not shown) that rotates the filter holding plate 10 and inserted into the optical path of the measurement light. The wavelength may be selected at any position on the optical path from the light source 2 to the light receiving element 24. Therefore, the arrangement position of the filter 8 is not limited to the position shown in FIG.
【0027】偏光板14と18は偏光方向が互いに平行
になるように、すなわち平行ニコル状態になるように配
置され、それぞれ保持円板16,20に保持されてい
る。保持円板16,20はそれぞれベルト25,26を
介して軸32上に固定されたプーリ28,30とそれぞ
れ連結され、軸32がステッピングモータ34によって
回転させられることにより、両偏光板14,18が一体
的に回転させられる。偏光板14を装着した保持円板1
6の側面の一箇所に反射体の印がつけられており、光電
検出器によりこの反射体を検出することにより、偏光板
14,18の回転の初期位置が検出される。The polarizing plates 14 and 18 are arranged so that their polarization directions are parallel to each other, that is, in a parallel Nicols state, and are held by holding disks 16 and 20, respectively. The holding disks 16 and 20 are respectively connected to pulleys 28 and 30 fixed on a shaft 32 via belts 25 and 26, respectively, and the shaft 32 is rotated by a stepping motor 34 so that the two polarizing plates 14 and 18 are rotated. Are integrally rotated. Holding disc 1 with polarizing plate 14 attached
A mark of a reflector is provided on one side of the side surface of 6, and the initial position of the rotation of the polarizing plates 14 and 18 is detected by detecting the reflector by a photoelectric detector.
【0028】偏光板14と試料22の間の光軸上にミラ
ー36が光路に対し着脱可能に配置されており、ミラー
36と試料22の間の光軸上に偏光板38が、これも光
路に対し着脱可能に配置されている。偏光板38と偏光
板18は、偏光方法が互いに直交するように、すなわち
直交ニコル状態になるように偏光方向が定められて使用
される。偏光板38と偏光板18の組に対しては、レー
ザ光がミラー36を介して入射する。A mirror 36 is disposed on the optical axis between the polarizing plate 14 and the sample 22 so as to be detachable from the optical path, and a polarizing plate 38 is provided on the optical axis between the mirror 36 and the sample 22, which also has an optical path. It is arranged so that it can be attached and detached. The polarizing plate 38 and the polarizing plate 18 are used with their polarization directions determined so that the polarization methods are orthogonal to each other, that is, in a crossed Nicols state. The laser beam enters the pair of the polarizing plate 38 and the polarizing plate 18 via the mirror 36.
【0029】試料22を傾斜させた状態でレターデーシ
ョンを測定できるようにする手段として、試料22をそ
の面内で回転できるようにするとともに、試料22の表
面に沿う一直線を中心として試料を傾けることができる
ようにするために、試料22は試料保持装置に保持され
ている。図8では試料保持装置の図示は省略されてい
る。As a means for measuring the retardation in a state where the sample 22 is tilted, the sample 22 can be rotated in its plane and the sample can be tilted about a straight line along the surface of the sample 22. The sample 22 is held by a sample holding device so as to perform the measurement. In FIG. 8, the illustration of the sample holding device is omitted.
【0030】試料保持装置の詳細を図9に示す。試料保
持台70は中央に穴72が設けられ、裏面がリング状に
くり抜かれて凹部が形成され、上面には試料を押さえて
保持する押え板74が2箇所に設けられている。試料保
持台70の裏面の凹部と嵌合するリング状の凸部76を
もつ回転台78が基板80に取りつけられ、試料保持台
70を試料面に垂直な軸のまわりに回転可能に保持して
いる。回転台78に嵌め込まれた試料保持台70の側面
とステッピングモータ82の回転軸に取りつけられたプ
ーリ84との間にベルト86が装着され、モータ82に
よって試料保持台70が回転する。モータ82も基板8
0に取りつけられており、プーリ84と試料保持台70
が一平面内に配置されるように、モータ82と回転台7
8の取りつけ面が構成されている。基板80の一対の側
面には軸88と90が取りつけられ、軸88と90の中
心軸が試料保持台70の表面にくるように配置されてい
る。これらの軸88と90が複屈折測定装置本体に支持
されている。一方の軸88にはプーリ62が取りつけら
れ、複屈折測定装置本体側に設けられたステッピングモ
ータ68のプーリ66とこのプーリ62との間にベルト
64がかけられ、基板80がモータ68により傾斜させ
られる。FIG. 9 shows details of the sample holding device. A hole 72 is provided in the center of the sample holding table 70, a concave portion is formed by hollowing out the back surface, and a holding plate 74 for holding and holding the sample is provided at two places on the upper surface. A rotating table 78 having a ring-shaped convex portion 76 that fits into the concave portion on the back surface of the sample holder 70 is attached to the substrate 80, and holds the sample holder 70 so as to be rotatable around an axis perpendicular to the sample surface. I have. A belt 86 is mounted between a side surface of the sample holder 70 fitted on the rotating table 78 and a pulley 84 attached to a rotation shaft of the stepping motor 82, and the motor 82 rotates the sample holder 70. The motor 82 is also on the substrate 8
0, the pulley 84 and the sample holder 70
And the turntable 7 so that the
8 mounting surfaces are configured. Shafts 88 and 90 are attached to a pair of side surfaces of the substrate 80, and are arranged such that the central axes of the shafts 88 and 90 come to the surface of the sample holder 70. These axes 88 and 90 are supported by the birefringence measurement device main body. A pulley 62 is attached to one shaft 88, and a belt 64 is hung between a pulley 66 of a stepping motor 68 provided on the birefringence measuring device main body side and the pulley 62, and the substrate 80 is tilted by the motor 68. Can be
【0031】図8に戻って説明すると、平行ニコル状態
で測定するときは、ミラー36と偏光板38を光路から
外しておく。偏光板14,18の間に設置された試料2
2にはいずれかのフィルタにより選択された波長の測定
光が偏光板14を透過して入射し、試料22を透過した
測定光は偏光板18を通って受光素子24に入射して測
光される。偏光板14と偏光板18を平行ニコルの状態
に保ったままで回転させて透過光強度を測定する。Referring back to FIG. 8, when measuring in a parallel Nicols state, the mirror 36 and the polarizing plate 38 are removed from the optical path. Sample 2 placed between polarizing plates 14 and 18
In 2, the measurement light having the wavelength selected by any of the filters is transmitted through the polarizing plate 14 and is incident thereon, and the measurement light transmitted through the sample 22 is incident on the light receiving element 24 through the polarizing plate 18 and is measured. . The transmitted light intensity is measured by rotating the polarizing plates 14 and 18 while keeping them in a parallel Nicols state.
【0032】平行ニコルの状態での測定により、光学主
軸方向、レターデーション、及び光学次数を求めること
ができる。一方、直交ニコル状態で測定するときは、ミ
ラー36と偏光板38を光路に配置し、偏光板38と偏
光板18が直交ニコルの状態になるように、偏光板18
の回転角を調整して固定し、ミラー36を介してレーザ
光を入射させる。偏光板38と偏光板18は固定したま
まで、試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、光学
主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料をその傾斜軸
のまわりに傾斜させながら、透過光強度を測定する。直
交ニコル状態での測定により、光学次数の変化を求める
ことができる。By measuring in the state of parallel Nicols, the direction of the optical principal axis, the retardation, and the optical order can be obtained. On the other hand, when the measurement is performed in the orthogonal Nicol state, the mirror 36 and the polarizing plate 38 are arranged in the optical path, and the polarizing plate 18 and the polarizing plate 18 are arranged in the orthogonal Nicol state.
Is adjusted and fixed, and a laser beam is incident via the mirror 36. With the polarizing plate 38 and the polarizing plate 18 being fixed, the optical principal axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and the sample is inclined around the inclined axis with the direction perpendicular to the optical principal axis as the inclined axis. Measure the light intensity. The change in the optical order can be obtained by the measurement in the crossed Nicols state.
【0033】受光素子24の検出出力を増幅するため
に、図示はされていないが、増幅回路が設けられ、増幅
された出力をデジタル信号に変換するためにA/Dコン
バータが設けられている。デジタル信号に変換された出
力はデータ処理と測定装置の動作制御を兼ねるコンピュ
ータに取り込まれ、データ処理された結果がCRTなど
の表示装置に表示され、プリンタに出力される。コンピ
ュータは測定データを処理するとともに各モータにパル
スを送り、各モータの回転を制御している。Although not shown, an amplification circuit is provided for amplifying the detection output of the light receiving element 24, and an A / D converter is provided for converting the amplified output into a digital signal. The output converted into a digital signal is taken into a computer that performs both data processing and operation control of the measuring device, and the result of the data processing is displayed on a display device such as a CRT and output to a printer. The computer processes the measurement data and sends a pulse to each motor to control the rotation of each motor.
【0034】図10は本発明をオンライン測定装置に適
用した実施例を概略的に示したものである。光源部分の
構造は図8の実施例と同様であり、白色光の光源2から
の測定光を光ファイバ4で集光レンズ6に導くようにな
っている。ただし、図10の実施例では、接近はしてい
るが異なる複数の部分に同時に測定光を照射できるよう
にするために、集光レンズ6は同時に光照射する領域に
広げられた平行光を照射する光学系になっている。測定
光が集光レンズ6から受光素子群24−1〜24−6,
25に至る光路には、集光レンズ6側から順に狭帯域フ
ィルタ8a、偏光子群14−1〜14−6,15、検光
子群18−1〜18−6,19が配置されており、偏光
子群14−1〜14−6,15を透過した光は検光子群
18−1〜18−6,19をそれぞれ透過して受光素子
群24−1〜24−6,25のそれぞれに入射するよう
に位置決めされている。偏光子群14−1〜14−6と
検光子群18−1〜18−6のそれぞれの対応する偏光
子対は平行ニコル状態になり、かつそれぞれの偏光方向
が60°ずつずれるように偏光方向が定められている。
偏光子15と検光子19は直交ニコル状態になるように
偏光方向が定められている。FIG. 10 schematically shows an embodiment in which the present invention is applied to an online measuring apparatus. The structure of the light source portion is the same as that of the embodiment of FIG. 8, and the measurement light from the light source 2 of white light is guided to the condenser lens 6 by the optical fiber 4. However, in the embodiment shown in FIG. 10, the condensing lens 6 irradiates the parallel light spread to the area to be irradiated with light at the same time in order to irradiate a plurality of parts which are close to each other but different at the same time. Optical system. The measuring light is transmitted from the condenser lens 6 to the light receiving element groups 24-1 to 24-6,
In the optical path reaching 25, a narrow band filter 8a, polarizer groups 14-1 to 14-6, 15 and analyzer groups 18-1 to 18-6, 19 are arranged in this order from the condenser lens 6 side. Light transmitted through the polarizer groups 14-1 to 14-6, 15 is transmitted through the analyzer groups 18-1 to 18-6, 19, respectively, and is incident on the light receiving element groups 24-1 to 24-6, 25, respectively. Are positioned so that The corresponding polarizer pairs of the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 are in a parallel Nicol state, and their polarization directions are shifted by 60 °. Is stipulated.
The polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 are determined so as to be in a crossed Nicols state.
【0035】偏光子群14−1〜14−6,15と検光
子群18−1〜18−6,19のの間の光路を横切って
試料22aが移動し、オンライン測定がなされる。受光
素子群24−1〜24−6,25の検出出力を増幅する
ために、それぞれに増幅器40が設けられ、増幅された
出力を順次一定時間間隔、例えば1ミリ秒間隔で選択す
るためにアナログマルチプレクサ42が設けられてい
る。アナログマルチプレクサ42で選択された出力をデ
ジタル信号に変換するためにA/Dコンバータ44が設
けられており、デジタル信号に変換された出力はデータ
処理と測定装置の動作制御を兼ねるコンピュータに取り
込まれる。The sample 22a moves across the optical path between the polarizer groups 14-1 to 14-6 and 15 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 and 19, and online measurement is performed. An amplifier 40 is provided for each of the light-receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25 to amplify the detection output, and an analog signal is used to sequentially select the amplified output at a constant time interval, for example, 1 millisecond interval. A multiplexer 42 is provided. An A / D converter 44 is provided to convert the output selected by the analog multiplexer 42 into a digital signal, and the output converted to a digital signal is taken into a computer that performs both data processing and operation control of the measuring device.
【0036】直交ニコル状態にある偏光子15と検光子
19の偏光方向は、試料の光学主軸に対して45°にな
るように調整する必要がある。そのため、偏光子群14
−1〜14−6,15と検光子群18−1〜18−6,
19は、図8の実施例に示された保持円板16,20と
同様の保持円板にそれぞれ保持され、それらの保持円板
はまた図8の実施例と同様にそれぞれベルトを介して軸
上に固定されたプーリとそれぞれ連結され、その軸がス
テッピングモータによって回転させられることにより、
偏光子群14−1〜14−6,15と検光子群18−1
〜18−6,19が互いの偏光状態を保ったままで一体
的に回転させられるようになっていることが好ましい。
試料22aの光学主軸は平行ニコル状態にある偏光子群
14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6から
の透過光強度の測定値により常に検出されるので、その
検出された光学主軸方向に対し、直交ニコル状態にある
偏光子15と検光子19の偏光方向が45°をなすよう
に、データを取り込んだコンピュータからの制御により
偏光子群14−1〜14−6,15と検光子群18−1
〜18−6,19の保持円板を回転させる。その結果、
移動してオンライン測定される試料の光学主軸方向が変
化しても、直交ニコル状態にある偏光子15と検光子1
9の偏光方向が常に試料の光学主軸方向に対し45°を
なすように追随させることができる。It is necessary to adjust the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the crossed Nicols state so as to be 45 ° with respect to the main optical axis of the sample. Therefore, the polarizer group 14
-1 to 14-6, 15 and analyzer group 18-1 to 18-6
The holding disks 19 are respectively held by holding disks similar to the holding disks 16 and 20 shown in the embodiment of FIG. 8, and these holding disks are also respectively connected to the shafts via belts similarly to the embodiment of FIG. By being connected to the pulley fixed on the top, respectively, the shaft is rotated by the stepping motor,
Polarizer groups 14-1 to 14-6, 15 and analyzer group 18-1
It is preferable that 〜18-6 and 1919 can be integrally rotated while maintaining the polarization state of each other.
Since the optical principal axis of the sample 22a is always detected by the measured values of the transmitted light intensity from the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 in the parallel Nicols state, the main axis is detected. The polarizer groups 14-1 to 14-6 are controlled by a computer that has taken in the data so that the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state form 45 ° with respect to the optical principal axis direction. 15 and analyzer group 18-1
Rotate the holding disks # 18-6, # 19. as a result,
Even if the optical principal axis direction of the sample which is moved and measured online is changed, the polarizer 15 and the analyzer 1 are in the orthogonal Nicol state.
The polarization direction of the sample 9 can always follow the optical axis direction of the sample at 45 °.
【0037】直交ニコル状態にした偏光子と検光子の対
を二対設け、それらの二対の直交ニコル状態の偏光子と
検光子の各対にはそれぞれ異なる波長の光を入射させる
ようにし、測定開始時の透過光強度が極大又は極小とな
らない偏光子と検光子の対を選択できるようにしておく
か、又は直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一対に
は異なる2波長の測定光のいずれかを選択して入射でき
るようにし、測定開始時の透過光強度が極大又は極小と
ならない波長を選択できるようにしておくのが好まし
い。Two pairs of polarizers and analyzers in the orthogonal Nicol state are provided, and light of different wavelengths is incident on each of the two pairs of the polarizers and the analyzer in the orthogonal Nicol state. A pair of a polarizer and an analyzer whose transmitted light intensity at the start of measurement does not become a maximum or a minimum can be selected, or a pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state has two different measurement lights. It is preferable that any one of the above can be selected so as to be incident, and a wavelength at which the transmitted light intensity at the start of measurement does not become maximum or minimum can be selected.
【0038】図11は、直交ニコル状態にした偏光子と
検光子の対を二対設け、それらの二対の直交ニコル状態
の偏光子と検光子の各対にはそれぞれ異なる波長の光を
入射させるようにしたオンライン測定装置を示したもの
である。光源2からの測定光を導く光ファイバ4は分岐
して、集光レンズ6と6bにともに測定光を導く。光フ
ァイバ4により導かれた測定光を平行光にする集光レン
ズ6、狭帯域フィルタ8、平行ニコル状態にある偏光子
群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6、
直交ニコル状態にある一対の偏光子15と検光子19、
及び受光素子群24−1〜24−6,25の構成は図1
0に示したものと同じである。図11では、さらに一対
の直交ニコル状態にある偏光子15bと検光子19bが
試料22aを挟んで設けられている。集光レンズ6bを
経た測定光は狭帯域フィルタ8(透過波長λ1)とは異
なる透過波長λ2に設計された狭帯域フィルタ8bを経
て偏光子15bに導かれる。偏光子15bから試料22
a、検光子19bを透過した測定光は、受光素子25b
により検出される。FIG. 11 shows two pairs of a polarizer and an analyzer in the orthogonal Nicols state, and light of different wavelengths is incident on each of the two pairs of the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state. 1 shows an on-line measuring device adapted to be used. The optical fiber 4 for guiding the measuring light from the light source 2 branches and guides the measuring light to both the condenser lenses 6 and 6b. A condenser lens 6, which converts the measurement light guided by the optical fiber 4 into parallel light, a narrow band filter 8, a group of polarizers 14-1 to 14-6 in parallel Nicol state, and a group of analyzers 18-1 to 18-6. ,
A pair of polarizer 15 and analyzer 19 in a crossed Nicols state,
The configuration of the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25 is shown in FIG.
It is the same as that shown in FIG. In FIG. 11, a pair of polarizers 15b and an analyzer 19b in a crossed Nicols state are further provided with the sample 22a interposed therebetween. Measuring light passing through the condensing lens 6b is guided to the polarizer 15b through a narrow band filter 8b designed different transmission wavelength lambda 2 and the narrow-band filter 8 (transmission wavelength lambda 1). Sample 22 from polarizer 15b
a, the measurement light transmitted through the analyzer 19b is
Is detected by
【0039】受光素子25bの検出出力は、受光素子群
24−1〜24−6,25の検出出力とともに増幅器4
0により増幅され、アナログマルチプレクサ42により
選択されてA/Dコンバータ44で順次デジタル信号に
変換された後、データ処理と測定装置の動作制御を兼ね
るコンピュータに取り込まれる。The detection output of the light receiving element 25b is output to the amplifier 4 together with the detection outputs of the light receiving element groups 24-1 to 24-6 and 25.
After being amplified by 0 and selected by the analog multiplexer 42 and sequentially converted into digital signals by the A / D converter 44, the digital signals are taken into a computer which performs both data processing and operation control of the measuring device.
【0040】図10の実施例又は図11の実施例による
オンライン測定の例を図12を参照して説明する。試料
22aを移動させながら、平行ニコル状態にある偏光子
群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18−6に
よりレターデーションと光学次数を測定していく。い
ま、測定波長λ1のときにその試料のレターデーション
が図12(A)に示されるように変化したものとする。
すなわち、時間t1では単調に増加して光学次数が2か
ら3に変化し、時間t2では増加から減少に転じて光学
次数が3から2に変化した。このとき、直交ニコル状態
にある偏光子15と検光子19の対の透過光強度は図1
2(B)に実線で示されるようになる。測定波長λ1の
場合、時間t2ではレターデーションが増加しているの
か減少したのか判断できない。しかし、λ1と異なる波
長λ2(例えばλ1<λ2とする)により、測定波長λ2で
直交ニコル状態にある偏光子と検光子の対、例えば図1
1における偏光子15bと検光子19bの対の透過光強
度を測定すれば、図12(B)に破線で示されるよう
に、対称に折り返したように変化することから、時間t
2でレターデーションが増加から減少に転じたことを判
別することができる。An example of online measurement according to the embodiment of FIG. 10 or the embodiment of FIG. 11 will be described with reference to FIG. While moving the sample 22a, the retardation and the optical order are measured by the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 in the parallel Nicols state. Now, the retardation of the sample when the measurement wavelength lambda 1 is assumed to have changed as shown in FIG. 12 (A).
That is, at time t 1 , the optical order monotonically increased, and the optical order changed from 2 to 3, and at time t 2 , the optical order changed from 3 to 2, changing from increasing to decreasing. At this time, the transmitted light intensity of the pair of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state is shown in FIG.
2 (B) is shown by a solid line. In the case of the measurement wavelength λ 1, it can not determine whether the decreased whether the retardation at time t 2 is increasing. However, due to a wavelength λ 2 different from λ 1 (eg, λ 1 <λ 2 ), a pair of a polarizer and an analyzer in the orthogonal Nicol state at the measurement wavelength λ 2 , for example, FIG.
When the transmitted light intensity of the pair of the polarizer 15b and the analyzer 19b in FIG. 1 is measured, as shown by a broken line in FIG.
In step 2 , it can be determined that the retardation has changed from increasing to decreasing.
【0041】図11の装置では直交ニコル状態にした偏
光子15と検光子19の対が平行ニコル状態にある偏光
子群14−1〜14−6,検光子群18−1〜18−6
と同じ波長の測定光を受ける位置に配置されているが、
その一対の偏光子15と検光子19を偏光子群14−1
〜14−6,検光子群18−1〜18−6から離して直
交ニコル状態にある偏光子15bと検光子19bの対の
近くに配置するようにしてもよい。その場合でも、直交
ニコル状態にある一対の偏光子15と検光子19と、他
の一対の偏光子15bと検光子19bには互いに異なる
波長の測定光が入射される。In the apparatus shown in FIG. 11, pairs of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state are in the parallel Nicols state, and the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-6 are in the same state.
Although it is located at the position to receive the measurement light of the same wavelength as
The pair of polarizers 15 and the analyzer 19 are connected to a polarizer group 14-1.
14-6, and away from the analyzer groups 18-1 to 18-6, the polarizer 15b and the analyzer 19b in the orthogonal Nicol state may be arranged near the pair. Even in that case, measurement light beams having different wavelengths are incident on the pair of polarizers 15 and the analyzer 19 and the other pair of polarizers 15b and the analyzer 19b in the orthogonal Nicols state.
【0042】図10や図11の測定装置をオンラインで
はなく、図8に示したような個別の試料の測定用に適用
することができる。その場合、試料を保持して傾斜させ
るために図9に示された試料保持装置を利用することが
できる。この測定装置を用いてレターデーションを測定
するには、試料を水平状態にして平行ニコル状態にある
偏光子群14−1〜14−6と検光子群18−1〜18
−6の透過光強度により光学主軸方向を求め、試料の光
学主軸を直交ニコル状態の偏光子15と検光子19の偏
光方向と約45°をなすように試料を回転させる。そし
て、試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試
料を傾斜させる。試料の傾斜にともなう光学次数の変化
の測定は図8の実施例で示したものと同じである。各傾
斜角におけるレターデーションの測定は、図8の実施例
では偏光子8と検光子18を回転させるが、図10や図
11の実施例では偏光子群14−1〜14−6と検光子
群18−1〜18−6を固定したままでそれらの透過光
強度を検出することにより求められる。The measuring apparatus shown in FIGS. 10 and 11 can be applied to measurement of an individual sample as shown in FIG. 8 instead of online. In that case, the sample holding device shown in FIG. 9 can be used to hold and tilt the sample. In order to measure the retardation using this measuring device, the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer groups 18-1 to 18-18 in the parallel Nicols state with the sample in a horizontal state are used.
The direction of the optical principal axis is determined based on the transmitted light intensity of −6, and the sample is rotated so that the optical principal axis of the sample is approximately 45 ° with the polarization directions of the polarizer 15 and the analyzer 19 in the orthogonal Nicols state. Then, the sample is tilted with the direction perpendicular to the optical main axis of the sample as the tilt axis. The measurement of the change of the optical order with the inclination of the sample is the same as that shown in the embodiment of FIG. In the measurement of the retardation at each inclination angle, the polarizer 8 and the analyzer 18 are rotated in the embodiment of FIG. 8, but the polarizer groups 14-1 to 14-6 and the analyzer are rotated in the embodiments of FIGS. It is determined by detecting the transmitted light intensity of the groups 18-1 to 18-6 while keeping them fixed.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明では偏光子と検光子が直交ニコル
の状態で試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、か
つ試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料
を傾斜させて光学次数を減少させていき、光学次数が減
少した状態で偏光子と検光子が平行ニコルの状態のもと
で光学次数及びレターデーションを求める工程を含んで
いるので、光学次数が減少した状態の光学次数とレター
デーションを正確に求めることができる。そして、その
状態の光学次数とレターデーションを基にすることによ
り、水平状態又は任意の傾斜状態での試料の光学次数及
びレターデーションも正確に求めることができるように
なる。また、レターデーションのオンライン測定におい
ても直交ニコル状態の偏光子と検光子の対を設けること
により、測定中の光学次数の変化をとらえることができ
るようになる。According to the present invention, when the polarizer and the analyzer are in a crossed Nicols state, the optical axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and the sample is tilted with the direction perpendicular to the optical axis of the sample as the tilt axis. The optical order is reduced, the polarizer and the analyzer include a step of obtaining the optical order and retardation under a state of parallel Nicols in a state where the optical order is reduced, so that the optical order is reduced. The optical order and retardation can be determined accurately. Then, based on the optical order and the retardation in that state, the optical order and the retardation of the sample in a horizontal state or an arbitrary inclined state can be accurately obtained. Also, in the on-line measurement of retardation, by providing a pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state, a change in the optical order during the measurement can be detected.
【図1】 試料の傾斜角とレターデーションの変化を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing changes in the tilt angle and retardation of a sample.
【図2】 本発明の測定方法の第1の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 2 is a flowchart illustrating a first aspect of the measurement method of the present invention.
【図3】 本発明の測定方法を特定の傾斜角度での光学
次数及びレターデーションが既知の場合に適用した方法
を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing a method in which the measuring method of the present invention is applied to a case where the optical order and retardation at a specific tilt angle are known.
【図4】 本発明の測定方法の第2の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing a second aspect of the measurement method of the present invention.
【図5】 本発明の測定方法の第3の局面を示すフロー
チャート図である。FIG. 5 is a flowchart showing a third aspect of the measurement method of the present invention.
【図6】 偏光子と検光子が平行ニコルの関係にある場
合を説明する図であり、(A)は光学系の概略図、
(B)はその透過光強度を示す図である。6A and 6B are diagrams illustrating a case where a polarizer and an analyzer have a parallel Nicol relationship, wherein FIG. 6A is a schematic diagram of an optical system,
(B) is a diagram showing the transmitted light intensity.
【図7】 偏光子と検光子が直交ニコルの関係にある場
合を説明する図であり、(A)は光学系の概略図、
(B)はその透過光強度を示す図である。7A and 7B are diagrams illustrating a case where a polarizer and an analyzer have a crossed Nicols relationship, wherein FIG. 7A is a schematic diagram of an optical system,
(B) is a diagram showing the transmitted light intensity.
【図8】 本発明の測定装置の一実施例を示す概略斜視
図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing one embodiment of the measuring device of the present invention.
【図9】 同実施例で用いる試料保持装置を示す斜視図
である。FIG. 9 is a perspective view showing a sample holding device used in the embodiment.
【図10】 本発明他の実施例であるオンライン式測定
装置を示す概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view showing an on-line measuring device according to another embodiment of the present invention.
【図11】 オンライン式測定装置の他の実施例を示す
概略斜視図である。FIG. 11 is a schematic perspective view showing another embodiment of the online measuring device.
【図12】 同実施例の動作を示す図であり、(A)は
レターデーションの時間変化を示す図、(B)はその際
の直交ニコルの関係にある偏光子と検光子の透過光強度
を示す図である。12A and 12B are diagrams showing the operation of the embodiment, wherein FIG. 12A is a diagram showing the time change of the retardation, and FIG. 12B is a diagram showing the transmitted light intensity of the polarizer and the analyzer having the orthogonal Nicols relationship at that time FIG.
2 光源 8,8a フィルタ 14,14−1〜14−6,15,15b 偏光子 18,18−1〜18−6,19,19b 検光子 22,22a 試料 24,24−1〜24−6,25,25b 受光素
子2 Light source 8, 8a Filter 14, 14-1 to 14-6, 15, 15b Polarizer 18, 18-1 to 18-6, 19, 19b Analyzer 22, 22a Sample 24, 24-1 to 24-6 25, 25b light receiving element
Claims (9)
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により傾斜さ
せることのできる測定装置を用い、次の工程(A)から
(C)を含んで試料のレターデーション値とその次数を
求めることを特徴とするレターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、試料の光
学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の光学主軸
と直角をなす方向を傾斜軸として試料を傾斜させて光学
次数を減少させながら、選択された波長の光を偏光子を
経て試料から検光子を透過させ、傾斜角度に対する検光
子透過光強度を測定して光学次数の変化を求める工程、 (C)試料が傾斜状態から水平状態の間にあって光学次
数が減少した少なくとも1つの状態で、偏光子と検光子
を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子
を相対的に1回転させて、光学次数及びレターデーショ
ンを求める工程。1. A polarizer is arranged on a measurement light incident side of a sample and an analyzer is arranged on an emission side of the sample, and the polarization transmission axis of the polarizer and the analyzer is maintained on the sample while maintaining the polarizer and the analyzer in a predetermined polarization orientation relationship. Using a measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating relative to the analyzer and tilting the sample along a specific tilt axis, the following steps (A) to ( A method for measuring a retardation, comprising determining the retardation value of a sample and its order, including C). (A) a step of obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the transmitted light intensity when the polarization transmission axis is rotated by one rotation relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) The polarizer and the analyzer are placed in a crossed Nicols state, the optical principal axis of the sample is set at about 45 ° to the polarization direction, and the sample is inclined with the direction perpendicular to the optical principal axis of the sample as the tilt axis to reduce the optical order. A step of transmitting the light of the selected wavelength through the polarizer from the sample through the analyzer and measuring the intensity of the transmitted light with respect to the tilt angle to obtain a change in the optical order; (C) the sample is horizontally moved from the tilted state. In at least one state where the optical order is reduced between the states, the polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the optical order and the retardation are reduced. Ask Process.
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により傾斜さ
せることのできる測定装置を用い、次の工程(A)から
(C)を含んで、特定の傾斜角度における光学次数及び
レターデーションが既知である試料の水平状態でのレタ
ーデーション値とその次数を求めることを特徴とするレ
ターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)試料の光学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ
試料の光学主軸と直角をなす方向を傾斜軸として試料を
前記所定の傾斜角度まで傾斜させた後、偏光子と検光子
を直交ニコル状態にして試料を傾斜させながら、選択さ
れた波長の光を偏光子を経て試料から検光子を透過さ
せ、傾斜角度に対する検光子透過光強度を測定して光学
次数の変化を求める工程、 (C)試料が傾斜状態から水平状態の間にある少なくと
も1つの状態で、試料を水平状態にして偏光子と検光子
を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検光子
を相対的に1回転させて、レターデーションを求める工
程。2. A polarizer is arranged on the measurement light incident side of the sample and an analyzer is arranged on the emission side, and the polarization transmission axis of the polarizer and the analyzer is maintained on the sample while maintaining the polarizer and the analyzer in a predetermined polarization orientation relationship. Using a measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by rotating relative to the analyzer and tilting the sample along a specific tilt axis, the following steps (A) to ( A method for measuring retardation, comprising determining a retardation value and its order in a horizontal state of a sample whose optical order and retardation at a specific tilt angle are known, including C). (A) a step of obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the transmitted light intensity when the polarization transmission axis is rotated by one rotation relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) After making the optical axis of the sample approximately 45 ° with respect to the polarization direction, and tilting the sample to the predetermined tilt angle with the direction perpendicular to the optical axis of the sample as the tilt axis, the polarizer and the analyzer are crossed at right angles to each other. (C) transmitting a light of a selected wavelength through the polarizer from the sample to the analyzer while tilting the sample in the state, and measuring the intensity of the analyzer transmitted light with respect to the tilt angle to obtain a change in the optical order; In at least one state where the sample is between the tilted state and the horizontal state, the sample is set in the horizontal state, and the polarizer and the analyzer are again brought into the parallel Nicol state, and the sample, the polarizer, and the analyzer are relatively rotated once. Let's do a letter show The process of finding the
検光子を配置し、偏光子と検光子を所定の偏光方位関係
に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に対して相
対的に回転させて検光子を透過した測定光の強度を検出
することができ、かつ試料を特定の傾斜軸により所定の
角度まで傾斜させることのできる測定装置を用い、次の
工程(A)から(C)を含み、(D1)から(I1)の
工程群と、(D2)から(I2)の工程群のいずれかを
含んで試料のレターデーション値とその光学次数を求め
ることを特徴とするレターデーション測定方法。 (A)偏光子と検光子が平行ニコルにある状態におい
て、試料に対して偏光透過軸を相対的に1回転させたと
きの透過光強度の角度依存性から試料の光学主軸を求め
る工程、 (B)偏光子と検光子を直交ニコル状態にし、試料の光
学主軸を偏光方向と約45°にし、かつ試料の光学主軸
と直角をなす方向が傾斜軸となるように前記装置及び試
料を位置決めする工程、 (C)選択された波長の光を偏光子を経て試料から検光
子を透過させ、試料を前記傾斜軸により最大許容傾斜角
まで傾斜させながら傾斜角度に対する検光子透過光強度
を測定していき、その強度分布がゼロ付近になり、かつ
その角度で強度分布が対称となる角度がある場合は下記
の工程群(D1)から(I1)を選択し、またそのよう
な角度がない場合は最大傾斜角をその角度として下記の
工程群(D2)から(G2)を選択する工程、 (D1)その角度において偏光子と検光子を再度平行ニ
コル状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1
回転させ、光学次数及びレターデーションを求める工程
(ここでの光学次数をNとする)、 (E1)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし透過
強度を測定しながらさらに試料を最大許容傾斜角まで傾
斜させながらその間の透過強度を測定し、極大又は極小
を超えた回数Mを数える工程(この時点での光学次数を
N+Mとする)、 (F1)偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、試
料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、光学次
数をN+Mとしてレターデーションを測定する工程、 (G1)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾
斜角度を所定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過
強度を測定し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光
学次数を|N+M−L|とする)、(H1)偏光子と検
光子を再度平行ニコル状態にし、試料と、偏光子及び検
光 子を相対的に1回転させ、次数を|N+M−L|として
レターデーションを測定する工程、 (I1)工程(G1)と(H1)の操作を水平位置まで
の所望の複数の角度において行ない、傾斜角度に対する
レターデーションの変化を測定する工程、 (D2)最
大許容傾斜角において偏光子と検光子を再度平行ニコル
状態にし、試料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転
させ、光学次数及びレターデーションを求める工程(こ
こでの光学次数をN’とする)、 (E2)偏光子と検光子を再度直交ニコル状態にし、傾
斜角度を所定の角度だけ水平側に戻しながら、その透過
強度を測定し、極大又は極小の数Lを測定する工程(光
学次数をN'+Lとする)、 (F2)偏光子と検光子を再度平行ニコル状態にし、試
料と、偏光子及び検光子を相対的に1回転させ、次数を
N'+Lとしてレターデーションを測定する工程、 (G2)工程(E2)と(F2)の操作を水平位置まで
の所望の複数の角度において行ない、傾斜角度に対する
レターデーションの変化を測定する工程。3. A polarizer is arranged on the measurement light incident side of the sample and an analyzer is arranged on the emission side, and the polarization transmission axis of the polarizer and the analyzer is maintained on the sample while maintaining the polarizer and the analyzer in a predetermined polarization orientation relationship. Using a measuring device capable of detecting the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer by relatively rotating the sample and tilting the sample to a predetermined angle by a specific tilt axis, the following step ( A) including the steps from (D) to (I1) and the steps from (D2) to (I2) including (A) to (C), and obtaining the retardation value of the sample and its optical order. Characteristic retardation measurement method. (A) a step of obtaining the optical principal axis of the sample from the angle dependence of the transmitted light intensity when the polarization transmission axis is rotated by one rotation relative to the sample in a state where the polarizer and the analyzer are in parallel Nicols; B) The polarizer and the analyzer are placed in a crossed Nicols state, the main optical axis of the sample is set to about 45 ° with respect to the polarization direction, and the apparatus and the sample are positioned so that the direction perpendicular to the main optical axis of the sample is the tilt axis. (C) transmitting the light of the selected wavelength through the polarizer from the sample to the analyzer, and measuring the transmitted light intensity of the analyzer with respect to the tilt angle while tilting the sample to the maximum allowable tilt angle by the tilt axis. If the intensity distribution is close to zero and there is an angle at which the intensity distribution is symmetric, (I1) is selected from the following process group (D1), and if there is no such angle, The maximum tilt angle is the angle (G2) from the following step group (D2): (D1) At that angle, the polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively set at 1
Rotating to determine the optical order and retardation (the optical order here is N); (E1) the polarizer and the analyzer are again placed in a crossed Nicols state, and the sample is further subjected to the maximum allowable tilt angle while measuring the transmission intensity. The transmission intensity is measured while tilting up to this point, and the number of times M exceeding the maximum or minimum is counted (the optical order at this time is assumed to be N + M). (F1) The polarizer and the analyzer are brought into a parallel Nicol state again. (G1) a step of rotating the sample, the polarizer and the analyzer relatively once, measuring the retardation by setting the optical order to N + M, (G1) bringing the polarizer and the analyzer back into a crossed Nicols state, and setting the tilt angle to a predetermined angle. Measuring the transmission intensity and returning the maximum or minimum number L (the optical order is | N + M−L |), while returning to the horizontal side only (H1). State, and the sample, the polarizer and the analyzer are relatively rotated once, and the order is set to | N + ML− to measure the retardation. (I1) Steps (G1) and (H1) are performed horizontally. (D2) The polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state at the maximum allowable tilt angle, and the sample, the polarizer and the analyzer are measured at a plurality of desired angles up to the position and measuring the change in retardation with respect to the tilt angle. A step of relatively rotating the photon by one rotation to obtain an optical order and a retardation (the optical order here is N ′); (E2) the polarizer and the analyzer are again placed in the orthogonal Nicol state, and the inclination angle is set to a predetermined angle. Measuring the transmission intensity while returning the beam to the horizontal side by an angle, and measuring the maximum or minimum number L (the optical order is N ′ + L); (F2) the polarizer and the analyzer are again brought into a parallel Nicol state (G2) a step of rotating the sample, the polarizer and the analyzer by one rotation, and measuring the retardation with the order being N ′ + L; And measuring the change in retardation with respect to the tilt angle.
検光子を平行ニコル状態で配置し、偏光子から検光子に
単一波長の測定光を透過させ、偏光子と検光子を平行ニ
コル状態に保って偏光子と検光子の偏光透過軸を試料に
対して相対的に回転させて検光子を透過した測定光の強
度を検出するレターデーション測定装置において、 試料を特定の傾斜軸により傾斜させる試料保持機構と、
試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対とを備え、 前記直交ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度
により試料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、前
記平行ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度に
よりレターデーションを求める際に、前記直交ニコル状
態の偏光子と検光子により求められた光学次数の変化に
基づいて光学次数を決定することを特徴とするレターデ
ーション測定装置。4. A polarizer is arranged on a measurement light incident side of a sample and an analyzer is arranged in a parallel Nicol state on an emission side, and a single wavelength measurement light is transmitted from the polarizer to the analyzer, and the polarizer and the analyzer are connected to each other. A retardation measuring device that rotates the polarization transmission axes of the polarizer and analyzer relative to the sample while maintaining the parallel Nicols state and detects the intensity of the measurement light transmitted through the analyzer. A sample holding mechanism for tilting by
A polarizer and a pair of analyzers in a crossed Nicols state with a sample interposed are provided, and the change in the optical order with the inclination of the sample is determined by the transmitted light intensity by the polarizers and the analyzer in the crossed Nicols state, and the parallel Nicols state is obtained. When obtaining the retardation by the transmitted light intensity by the polarizer in the state and the analyzer, the optical order is determined based on the change in the optical order obtained by the polarizer in the orthogonal Nicol state and the analyzer. Retardation measuring device.
子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせ
て複数対配置し、その偏光子群から検光子群に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を
配置し、検光子群を出た測定光を検出することにより試
料のレターデーションを測定するレターデーション測定
装置において、 試料を特定の傾斜軸により傾斜させる試料保持機構と、
試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対とを備え、 前記直交ニコル状態の偏光子と検光子による透過光強度
により試料の傾斜にともなう光学次数の変化を求め、前
記平行ニコル状態の偏光子群と検光子群による透過光強
度によりレターデーションを求める際に、前記直交ニコ
ル状態の偏光子と検光子により求められた光学次数の変
化に基づいて光学次数を決定することを特徴とするレタ
ーデーション測定装置。5. A polarizer on the incident side of the measurement light and a plurality of analyzers on the emission side are arranged in a parallel Nicol state with different polarization directions, and a single wavelength is provided from the polarizer group to the analyzer group. A sample is placed between the polarizer group and the analyzer group, and the retardation measuring device for measuring the retardation of the sample by detecting the measurement light exiting the analyzer group. A sample holding mechanism for tilting by a specific tilt axis,
A polarizer and a pair of analyzers in a crossed Nicols state with a sample interposed are provided, and the change in the optical order with the inclination of the sample is determined by the transmitted light intensity by the polarizers and the analyzer in the crossed Nicols state, and the parallel Nicols state is obtained. When obtaining retardation by the transmitted light intensity by the polarizer group and the analyzer group in the state, the optical order is determined based on the change in the optical order obtained by the polarizer in the orthogonal Nicol state and the analyzer. Retardation measuring device.
子を平行ニコル状態で、かつ互いに偏光方向を異ならせ
て複数対配置し、その偏光子群から検光子群に単一波長
の測定光を透過させ、偏光子群と検光子群の間に試料を
通過させ、検光子群を出た測定光を検出することにより
試料のレターデーションを測定するオンライン式のレタ
ーデーション測定装置において、 試料を挟んで直交ニコル状態にした偏光子と検光子の一
対を追加し、その透過光強度から光学次数の変化を求
め、前記複数対の平行ニコル状態の偏光子と検光子の透
過光強度からレターデーションを求める際に、前記直交
ニコル状態の偏光子と検光子により求められた光学次数
の変化に基づいて光学次数を決定することを特徴とする
レターデーション測定装置。6. A polarizer is arranged on the incident side of the measurement light, and a plurality of analyzers are arranged on the emission side in a parallel Nicol state and in different polarization directions from each other. An on-line retardation measuring device that transmits the measurement light of the sample, passes the sample between the polarizer group and the analyzer group, and measures the retardation of the sample by detecting the measurement light that has exited the analyzer group. A pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state with a sample interposed is added, and a change in the optical order is obtained from the transmitted light intensity, and the transmitted light intensities of the plurality of pairs of the parallel Nicol state polarizer and the analyzer are obtained. A retardation measurement device for determining an optical order based on a change in the optical order obtained by the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicol state when obtaining the retardation from the retardation.
群を透過した測定光を検出して得られる試料の光学主軸
方向に対し、直交ニコル状態にある偏光子と検光子の偏
光方向が常に約45°をなすように、少なくとも直交ニ
コル状態にある偏光子と検光子の偏光方向を回転させて
自動的に追随させる機構をさらに備えている請求項6に
記載のレターデーション測定装置。7. The polarization directions of the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicols state with respect to the optical principal axis direction of the sample obtained by detecting the measurement light transmitted through the polarizers and the analyzers in the parallel Nicols state. 7. The retardation measuring apparatus according to claim 6, further comprising a mechanism for rotating at least the polarizers in the orthogonal Nicol state and the polarization directions of the analyzer so as to automatically follow the angle of about 45 [deg.].
対をさらに一対追加し、それらの二対の直交ニコル状態
の偏光子と検光子の対にはそれぞれ異なる波長の光を入
射させて2波長で光学次数の変化を求める請求項4から
7のいずれかに記載のレターデーション測定装置。8. A pair of a polarizer and an analyzer in the orthogonal Nicol state is further added, and light beams having different wavelengths are made incident on the two pairs of the polarizer and the analyzer in the orthogonal Nicol state. The retardation measuring device according to claim 4, wherein a change in an optical order is obtained at two wavelengths.
対には異なる2波長の測定光を入射させ、検光子を透過
した後に波長ごとに分離してそれぞれの波長での透過光
強度を測定する4から7のいずれかに記載のレターデー
ション測定装置。9. A pair of a polarizer and an analyzer in a crossed Nicols state is irradiated with measurement light of two different wavelengths, and after passing through the analyzer, is separated for each wavelength to reduce the transmitted light intensity at each wavelength. The retardation measuring device according to any one of 4 to 7, which measures the retardation.
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|---|---|---|---|
| JP03208498A JP3518313B2 (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Method and apparatus for measuring retardation |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015224915A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | ウシオ電機株式会社 | Polarization axis detector, polarization measurement device, polarization measurement method, and polarized light irradiation device |
| JP2016095320A (en) * | 2016-02-12 | 2016-05-26 | ウシオ電機株式会社 | Polarized light irradiation device |
| CN111964783A (en) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 清华大学深圳国际研究生院 | Polarizers and Polarization Measuring Devices |
| KR20210116230A (en) | 2020-03-12 | 2021-09-27 | 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Optical measurement method, optical measurement apparatus, and optical measurement program |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP03208498A patent/JP3518313B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2015224915A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | ウシオ電機株式会社 | Polarization axis detector, polarization measurement device, polarization measurement method, and polarized light irradiation device |
| CN105300524A (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-03 | 优志旺电机株式会社 | Polarization axis detector, polarization measurement device and method, and polarized light irradiation device |
| TWI636247B (en) * | 2014-05-27 | 2018-09-21 | 日商牛尾電機股份有限公司 | Polarized light measuring device, polarized light measuring method, and polarized light irradiation device |
| JP2016095320A (en) * | 2016-02-12 | 2016-05-26 | ウシオ電機株式会社 | Polarized light irradiation device |
| KR20210116230A (en) | 2020-03-12 | 2021-09-27 | 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Optical measurement method, optical measurement apparatus, and optical measurement program |
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