(57)【要約】【課題】コストを上げることなく、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる感度調整方法を実現する。【解決手段】本発明の感度調整方法は、バイアス光として、無偏光をカメラへ照射するバイアス光照射工程と、計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定工程と、特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、計測値がダイナミックレンジ内になるように、既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整工程（Ｓ００３〜Ｓ００６）とを含むので、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学異方性を有する被検査物に既知の偏光を透過または反射させた光を計測光とし、該計測光の強度を撮像素子により計測するために、計測光の光量を調整する感度調整方法であって、
バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射工程と、
上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定工程と、
上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整工程とを含むことを特徴とする感度調整方法。
【請求項２】
上記光量調整工程では、
上記計測値と上記上限閾値との比較を行い、上記計測値が上記上限閾値以上であったとき、上記既知の偏光の光量を減少させ、
上記計測値と上記下限閾値との比較を行い、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の感度調整方法。
【請求項３】
上記光量調整工程では、
予め、上記計測値が上記上限閾値よりも小さくなるように、上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節するとともに、
上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の感度調整方法。
【請求項４】
上記偏光成分限定工程では、上記特定の偏光成分として、偏光状態が異なる複数の偏光成分に限定し、
上記光量調整工程では、上記複数の偏光成分それぞれの計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記複数の偏光成分それぞれの計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項５】
上記偏光成分限定工程では、位相子と検光子とを用いて、上記計測光を特定の偏光成分に限定していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項６】
上記偏光成分限定工程では、上記位相子を１度〜１８０度まで所定の角度間隔で回転させ、各角度間隔に対応した特定の偏光成分を生成することを特徴とする請求項５に記載の感度調整方法。
【請求項７】
上記偏光成分限定工程では、
進相軸の角度が０度から１８０度までの角度範囲内で変化したパターンが、２次元格子状に配列された光学素子を用いて、上記計測光を特定の偏光成分に限定していることを特徴とする請求項４に記載の感度調整方法。
【請求項８】
照明部からの照射光を既知の偏光に変換する既知偏光変換工程を含み、
既知偏光変換工程では、干渉フィルタにより上記照射光の波長帯域を制限することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項９】
上記既知の偏光として、円偏光を用いることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項１０】
上記既知の偏光として、直線偏光を用いることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項１１】
上記撮像素子として、エリアセンサカメラを用いることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項１２】
上記撮像素子として、ラインセンサカメラを用いることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項１３】
上記バイアス光照射工程では、バイアス光を、ハーフミラーを介して、上記撮像素子へ照射することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の感度調整方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の感度調整方法を、感度調整工程として含む偏光計測方法であって、
上記計測値に基づいて、被検査物の光学異方性を算出する算出工程を含むことを特徴とする偏光計測方法。
【請求項１５】
光学異方性を有する被検査物に既知の偏光を照射する既知偏光照射部と、
上記照射により、被検査物を反射または透過した計測光の強度を計測する撮像素子とを備えた偏光計測装置であって、
バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射部と、
上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定部とを有し、
上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整手段を備えていることを特徴とする偏光計測装置。
【請求項１６】
上記光量調整手段は、
上記計測値と上記上限閾値との比較を行う第１の比較手段と、
第１の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記上限閾値以上であったときに、上記既知の偏光の光量を減少させる既知偏光光量低減手段と、
上記計測値と上記下限閾値との比較を行う第２の比較手段と、
第２の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させるバイアス光光量増加手段とを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の偏光計測装置。
【請求項１７】
上記光量調整手段は、
上記計測値が上記上限閾値よりも小さくなるように、上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節する入射光光量調節手段と、
上記計測値と上記下限閾値との比較を行う第２の比較手段と、
第２の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させるバイアス光光量増加手段とを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の偏光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感度調整方法、偏光計測方法、及び偏光計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ、ポリマーフィルム、透明薄膜などといった物質について、膜厚や光学特性の一様性を評価する需要が高まってきている。一般的に、物質の光学特性は、物質への光照射により生じた、反射・透過、または干渉・回折を利用して、外観検査や観察により可視化される。しかしながら、上記液晶ディスプレイ、ポリマーフィルム、透明薄膜などといった物質は、一般的な、反射・透過、または干渉・回折を利用した、外観検査や観察では可視化が難しいとされている。これらの物質の光学特性を計測する手段として、偏光計測が適している。偏光計測とは、測定対象に既知の偏光状態の光を入射し、反射光または透過光を計測し、偏光状態を求めることで、測定対象の光学特性の情報を得ることである。また、偏光計測においては、点計測ではなく２次元で計測する需要が高まっている。そこで、ＣＣＤカメラを用いて偏光状態を２次元で計測する技術が、注目されており、これまで多くの技術が開発されている。
【０００３】
その一方で、ＣＣＤカメラを用いた計測では、一般的に、計測値がＣＣＤカメラ固有のダイナミックレンジから外れないように、ＣＣＤカメラの入力光量を調整する必要があり、調整された光量で正しく計測を行う。ここで、ＣＣＤカメラのダイナミックレンジとは、ＣＣＤカメラの検出値（出力値）と実際の入力光量（入射光量）との関係において、線形性が保たれている範囲を指す（図３参照）。つまり、入力光量がダイナミックレンジに入らない場合、ＣＣＤカメラの検出値が非線形になる。それゆえ、計測結果は、誤差を多く含んでしまう。この課題はＣＣＤカメラを用いた偏光計測でも同様に存在する。
【０００４】
この課題を解決する技術として、例えば特許文献１では、ダイナミックレンジの異なる２つのＣＣＤカメラで計測を行い、２つの計測データを合成処理することで、ダイナミックレンジの広い１つの計測データを得ている。
【特許文献１】特開２００１−２３５４２９号公報（平成(2001)１３年  ８月３１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示された技術では、ダイナミックレンジが異なるＣＣＤカメラを２台も使用することになり、コストアップとなる。このコストアップには、カメラだけではなく、それを制御するための機構の追加や、２つのカメラにより得られた計測データを合成する処理を行う機構の追加によるコストアップも含まれる。さらに、２台のカメラは、物理的な配置の問題から、同一の光学条件で計測を行うことができない。仮に微調整を行える機構を導入し、２台のカメラが同一の光学条件で計測できたとしても、それら機構導入により、さらなるコストアップを伴ってしまう。
【０００６】
また、反射光、散乱光、または透過光の強度変化を撮像するという単純な光学系で光学特性を測定する場合、単純に光源の光量を調整すれば、上述のダイナミックレンジに関する問題を解決できる。
【０００７】
しかしながら、光学異方性を有する物質を計測対象とした偏光計測方法においては、上記のような単純光学系での光源光量調整では、ダイナミックレンジに関する問題を解決できない。なぜなら、偏光計測方法において、ＣＣＤカメラの検出強度がダイナミックレンジから外れるほど暗い／明るいということは、偏光成分が少ない／多いということを意味しているからである。より具体的に説明すると、入力光として、偏光成分のない光をどれだけ付加したところで、カメラ側では付加した光を計測することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に対し鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを上げることなく、ＣＣＤカメラのダイナミックレンジ内で偏光計測を行うことができる感度調整方法、偏光計測方法、及び偏光計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の感度調整方法は、上記の課題を解決するために、光学異方性を有する被検査物に既知の偏光を透過または反射させた光を計測光とし、該計測光の強度を撮像素子により計測するために、計測光の光量を調整する感度調整方法であって、バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射工程と、上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定工程と、上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、バイアス光照射工程で、バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射し、偏光成分限定工程にて、上記計測光を特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させている。すなわち、上記の構成によれば、撮像素子へ、計測光由来の特定の偏光成分及びバイアス光を入射させている。そして、光量調整工程にて、特定の偏光成分の強度の計測値と撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較している。そして、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する。このように、上記の構成によれば、計測値を撮像素子のダイナミックレンジ内の値にするために、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整するのみの操作を行っている。それゆえ、従来のように、ダイナミックレンジが異なる２つの撮像素子を使用することがないので、コストを上げることなく、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の感度調整方法では、上記光量調整工程では、上記計測値と上記上限閾値との比較を行い、上記計測値が上記上限閾値以上であったとき、上記既知の偏光の光量を減少させ、上記計測値と上記下限閾値との比較を行い、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させることが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、上記光量調整工程では、上記計測値と上記上限閾値との比較を行い、上記計測値が上記上限閾値以上であったとき、上記既知の偏光の光量を減少させ、上記計測値と上記下限閾値との比較を行い、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させているので、ノイズの影響を受けにくい撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光を計測することができ、精度がよい偏光計測を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の感度調整方法では、上記光量調整工程では、予め、上記計測値が上記上限閾値よりも小さくなるように、上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節するとともに、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させることが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、上記光量調整工程では、予め、上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節することで、上記計測値が上記上限閾値よりも小さくしている。それゆえ、上記の構成によれば、光量調整工程では、実質的に上記バイアス光の光量のみの調整を行っているので、感度調整に要する時間を短縮することができる。
【００１５】
また、本発明の感度調整方法では、上記偏光成分限定工程では、上記特定の偏光成分として、偏光状態が異なる複数の偏光成分に限定し、上記光量調整工程では、上記複数の偏光成分それぞれの計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記複数の偏光成分それぞれの計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整することが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、特に２次元で偏光計測を行った（複数の偏光成分それぞれに対応する計測値に基づき、被検査物の光学異方性を計測する）場合、効果的に、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光を計測することができ、精度がよい偏光計測を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の感度調整方法では、上記偏光成分限定工程では、位相子と検光子とを用いて、上記計測光を特定の偏光成分に限定していることが好ましい。これにより、計測光を、特定の偏光成分として直線偏光に限定し、この直線偏光を計測することができ、精度がよい偏光計測を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の感度調整方法では、上記偏光成分限定工程では、上記位相子を１度〜１８０度まで所定の角度間隔で回転させ、各角度間隔に対応した特定の偏光成分を生成することが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、上記偏光成分限定工程では、上記位相子を１度〜１８０度まで所定の角度間隔で回転させ、各角度間隔に対応した特定の偏光成分を生成するので、各偏光成分の計測値から、フーリエ解析により、ストークスパラメータを計算することができる。それゆえ、より簡便に被検査物の光学異方性を計算することができる。
【００２０】
また、本発明の感度調整方法では、上記偏光成分限定工程では、進相軸の角度が０度から１８０度までの角度範囲内で変化したパターンが、２次元格子状に配列された光学素子を用いて、上記計測光を特定の偏光成分に限定していることが好ましい。
【００２１】
上記の構成のように、上記偏光成分限定工程で、進相軸の角度が０度から１８０度までの角度範囲内で変化したパターンが、２次元格子状に配列された光学素子を用いて、上記計測光を特定の偏光成分に限定しても、各偏光成分の計測値から、フーリエ解析により、ストークスパラメータを計算することができる。この場合、位相子を回転させる必要がなく、計測時間を短縮することができるとともに、上記偏光成分限定工程で用いる光学素子の簡略化を実現できる。
【００２２】
また、本発明の感度調整方法では、照明部からの照射光を既知の偏光に変換する既知偏光変換工程を含み、既知偏光変換工程では、干渉フィルタにより上記照射光の波長帯域を制限することが好ましい。
【００２３】
これにより、照明部から出射する光の波長を限定することができ、波長分散の影響を最小限にすることができる。
【００２４】
また、本発明の感度調整方法では、上記既知の偏光として、円偏光を用いてもよい。
【００２５】
上記の構成のように、既知の偏光を円偏光とすることで、被検査物の光学異方性を一意に計算することができる。
【００２６】
また、本発明の感度調整方法では、上記既知の偏光として、直線偏光を用いてもよい。
【００２７】
上記の構成のように、既知の偏光を直線偏光とすることで、既知の偏光を生成するために、波長板などの光学素子を組み込む必要がなく、既知の偏光を円偏光とするときと比較して、部品点数を削減することができる。
【００２８】
また、本発明の感度調整方法では、上記撮像素子として、エリアセンサカメラを用いてもよい。
【００２９】
上記撮像素子として、エリアセンサカメラを用いることで、偏光計測装置の構成を複雑化することなく、２次元で光学異方性を計測することができる。
【００３０】
また、本発明の感度調整方法では、上記撮像素子として、ラインセンサカメラを用いてもよい。
【００３１】
この場合、撮像素子としてエリアセンサカメラを使用したときと比較して、計測範囲を広げることができる。
【００３２】
また、本発明の感度調整方法では、上記バイアス光照射工程では、バイアス光を、ハーフミラーを介して、上記撮像素子へ照射することが好ましい。
【００３３】
上記の構成のように、上記バイアス光照射工程で、バイアス光を、ハーフミラーを介して、上記撮像素子へ照射することで、一様な分布の無偏光（バイアス光）を撮像素子に照射することができる。
【００３４】
本発明の偏光計測方法は、上記の課題を解決するために、上述の感度調整方法を、感度調整工程として含む偏光計測方法であって、上記計測値に基づいて、被検査物の光学異方性を算出する算出工程を含むことを特徴としている。
【００３５】
これにより、コストを上げることなく、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる偏光計測方法を実現できる。
【００３６】
本発明の偏光計測装置は、上記の課題を解決するために、光学異方性を有する被検査物に既知の偏光を照射する既知偏光照射部と、上記照射により、被検査物を反射または透過した計測光の強度を計測する撮像素子とを備えた偏光計測装置であって、バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射部と、上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定部とを有し、上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整手段を備えていることを特徴としている。
【００３７】
上記の構成によれば、コストを上げることなく、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる偏光計測装置を実現できる。
【００３８】
また、本発明の偏光計測装置では、上記光量調整手段は、上記計測値と上記上限閾値との比較を行う第１の比較手段と、第１の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記上限閾値以上であったときに、上記既知の偏光の光量を減少させる既知偏光光量低減手段と、上記計測値と上記下限閾値との比較を行う第２の比較手段と、第２の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させるバイアス光光量増加手段とを備えていることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、上記光量調整手段は、第１の比較手段により上記計測値と上記上限閾値との比較を行い、第１の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記上限閾値以上であったとき、既知偏光光量低減手段が上記既知の偏光の光量を減少させている。また、第２の比較手段により上記計測値と上記下限閾値との比較を行い、第２の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、バイアス光光量増加手段が上記バイアス光の光量を増加させているので、ノイズの影響を受けにくい撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光を計測することができ、精度がよい偏光計測を行うことができる偏光計測装置を実現できる。
【００４０】
また、本発明の偏光計測装置では、上記光量調整手段は、上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節する入射光光量調節手段と、上記計測値と上記下限閾値との比較を行う第２の比較手段と、第２の比較手段による比較の結果、上記計測値が上記下限閾値以下であったとき、上記バイアス光の光量を増加させるバイアス光光量増加手段とを備えていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、入射光光量調節手段が上記撮像素子へ入射する計測光の光量を調節することで、上記計測値が上記上限閾値よりも小さくしている。それゆえ、上記の構成によれば、光量調整手段は、実質的に、上記バイアス光の光量のみの調整を行っているので、感度調整に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の感度調整方法は、以上のように、バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射工程と、上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定工程と、上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整工程とを含む構成である。
【００４３】
また、本発明の偏光計測方法は、以上のように、上記感度調整方法を、感度調整工程として含む偏光計測方法であって、上記計測値に基づいて、被検査物の光学異方性を算出する算出工程を含む構成である。
【００４４】
本発明の偏光計測装置は、以上のように、バイアス光として、無偏光を上記撮像素子へ照射するバイアス光照射部と、上記計測光を、特定の偏光成分に限定して、撮像素子へ入射させる偏光成分限定部とを有し、上記特定の偏光成分の強度の計測値と、撮像素子のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記計測値が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整手段を備えている構成である。
【００４５】
それゆえ、コストを上げることなく、撮像素子のダイナミックレンジ内で、計測光の偏光計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明は、偏光検出装置に関し、詳細には、例えば、透明物質の位相差や光軸方位の２次元分布を、その透過光から短時間に測定することができる偏光検出装置に関する。
【００４７】
本発明の一実施形態について図１〜図１０に基づいて説明すると以下の通りである。図１（ａ）は、本発明の偏光計測方法に用いられる光学系（以下、本光学系と記す）の構成を模式的に示した模式図である。
【００４８】
同図に示されるように、本光学系は、光学異方性を有するワーク（被検査物）１０３に対し光を照射する面照明部１００、無偏光照明部１０１、偏光ユニット１０２、ハーフミラー１０４、偏光成分限定部１０５、及びカメラ（撮像素子）１０６を備えている。なお、図１においては、面照明部１００から出射した光の光軸をｚ軸とし、ｚ軸に垂直な平面において、互いに垂直である２軸をｘ軸及びｙ軸としている。ｘ軸は、本光学系の各種部材を配置したとき、配置面に平行な水平軸であるといえる。また。ｙ軸は、配置面に垂直な垂直軸といえる。
【００４９】
本光学系は、ｚ軸方向に、面照明部１００、偏光ユニット１０２、ハーフミラー１０４、偏光成分限定部１０５、カメラ１０６がこの順に配置されている。そして、無偏光照明部１０１は、出射光がハーフミラー１０４を介してカメラ１０６へ入射するように、ｚ軸から外れて配置されている。そして、図１に示された構成においては、無偏光照明部１０１から出射した光の光軸は、ｘ軸になっている。また、ワーク１０３は、偏光ユニット１０２とハーフミラー１０４との間に配置されている。
【００５０】
面照明部１００からの光は、偏光ユニット１０２を透過すると、所定の偏光状態の光となって、ワーク１０３に入射する。このワーク１０３に入射する光の偏光状態は、偏光ユニット１０２内の部材の配置・構成により決定することができ、既知である。偏光ユニット１０２から出射した既知の偏光は、ワーク１０３を透過する。以下、このワーク１０３の透過光を計測光とする。
【００５１】
計測光は、ハーフミラー１０４を透過し、偏光成分限定部１０５に入射する。また、無偏光照明部１０１からの光は、ハーフミラー１０４により、ｚ軸方向に反射し、偏光成分限定部１０５に入射する。つまり、無偏光照明部１０１からの光、及び計測光は、ハーフミラー１０４にて結合して、その結合光が偏光成分限定部１０５に入射する。無偏光照明部１０１からの光は、カメラ１０６にて測定される計測光のバイアスとして機能する（以下、無偏光照明部１０１からの光をバイアス光とする）。上記のように、バイアス光を、ハーフミラー１０４を介してカメラ１０６へ照射することにより、カメラ１０６へ照射するバイアス光を、一様な分布の無偏光にすることができる。
【００５２】
上記結合光（計測光とバイアス光との結合光）は、偏光成分限定部１０５により、特定の偏光成分となって、カメラ１０６に入射する。偏光成分限定部１０５は、結合光を、偏光状態が異なる複数の偏光成分に限定する機能を有する。
【００５３】
本光学系では、ワーク１０３を透過する計測光の強度をカメラ１０６にて測定することにより、ワーク１０３の光学異方性の情報を得るようになっている。
【００５４】
図１（ｂ）は、本実施形態の偏光計測装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示されるように、本実施形態の偏光計測装置３００（以下、本偏光計測装置と記す）は、光量調整手段３０１と算出手段３０６とを備えている。この光量調整手段３０１は、偏光成分限定部１０５により限定された特定の偏光成分の強度の計測値と、カメラ１０６のダイナミックレンジにおける上限閾値Ｔｈ１または下限閾値Ｔｈ２とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、計測値がダイナミックレンジ内になるように、既知の偏光またはバイアス光の光量を調整する。また、算出手段３０６は、光量調整手段３０１による光量調整で得られた計測値に基づいて、ワーク１０３の光学異方性を算出する。
【００５５】
光量調整手段３０１は、第１比較部３０２と、既知偏光光量低減部３０３と、第２比較部３０４と、バイアス光光量増加部３０５とを備えている。
【００５６】
第１比較部３０２は、カメラ１０６にて計測された計測値と上限閾値Ｔｈ１との比較を行い、計測値が上限閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。そして、既知偏光光量低減部３０３は、第１比較部３０２による比較の結果、計測値が上限閾値Ｔｈ１以上である判定されたときに、既知の偏光の光量を減少させる。
【００５７】
第２比較部３０４は、計測値と下限閾値Ｔｈ２との比較を行い、計測値が下限閾値Ｔｈ２以下であるか否かを判定する。そして、バイアス光光量増加部３０５は、第２比較部３０４による比較の結果、計測値が下限閾値Ｔｈ２以下である判定されたときに、バイアス光の光量を増加させる。
【００５８】
偏光計測装置３００においては、光量調整手段３０１による光量調整により、カメラ１０６により測定される光の強度が、カメラ１０６のダイナミックレンジ内の値になり、感度が調整される。
【００５９】
本実施形態の感度調整方法は、バイアス光として、無偏光をカメラ１０６へ照射するバイアス光照射工程と、バイアス光及び計測光を結合させて、その結合光を、特定の偏光成分に限定して、カメラ１０６へ入射させる偏光成分限定工程と、カメラ１０６により計測された特定の偏光成分の強度と、カメラ１０６のダイナミックレンジにおける上限閾値または下限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、上記特定の偏光成分の強度が上記ダイナミックレンジ内の値になるように、上記既知の偏光または上記バイアス光の光量を調整する光量調整工程とを含む構成である。
【００６０】
以下、本実施形態の偏光計測方法について説明する。図２は、偏光計測方法を示すフローチャートである。また、図３は、カメラ１０６の検出強度とカメラ１０６へ入射する入射光量との関係を示したグラフである。
【００６１】
同図に示されるように、Ｓ００１の工程で、既知の偏光をワーク１０３に入射する。そして、Ｓ００２の工程で、本光学系を用いて、ワーク１０３の透過光（計測光）をカメラ１０６で計測する。なお、Ｓ００２の工程では、偏光成分限定部１０５により限定された複数の偏光成分それぞれについて、計測を行っている。具体的には、偏光成分限定部１０５を入射する計測光について、偏光状態として偏光角度が異なる複数の偏光成分を生成し、各偏光角度の偏光成分の強度をカメラ１０６で計測している。
【００６２】
次に、Ｓ００３の工程では、カメラ１０６により計測された各偏光角度の偏光成分の計測値について、（所定の）閾値Ｔｈ１との比較を行う。そして、閾値Ｔｈ１を上回る偏光角度の計測値が存在するか否かを判定する。ここで、所定の閾値Ｔｈ１を、図３に示されたダイナミックレンジの上限閾値Ｔｈ１に設定することが望ましい。
【００６３】
Ｓ００３の工程における判定がＹｅｓである場合、Ｓ００３の工程にて、照明（面照明部１００）の光量を減少させる。これにより、偏光ユニット１０２からの既知の偏光の光量を減少させることができる。そして、再度、Ｓ００２の工程にて、カメラ１０６でワーク１０３の透過光を計測する。
【００６４】
また、Ｓ００３の工程における判定がＮｏである場合、Ｓ００５の工程にて、カメラ１０６により計測された各偏光角度の偏光成分の計測値について、（所定の）閾値Ｔｈ２との比較を行う。そして、閾値Ｔｈ２を下回る偏光角度の計測値が存在するか否かを判定する。ここで、所定の閾値Ｔｈ２を、図３に示されたダイナミックレンジの下限閾値Ｔｈ２に設定することが望ましい。
【００６５】
Ｓ００５の工程における判定がＹｅｓである場合、Ｓ００６の工程にて、無偏光照明部１０１から出射するバイアス光の光量を増加させる。その後、再度、Ｓ００４の工程にて、カメラ１０６でワーク１０３の透過光を計測する。
【００６６】
Ｓ００５の工程における判定がＮｏである場合、カメラ１０６により計測された全偏光角度の偏光成分において、計測値がカメラ１０６のダイナミックレンジ内に納まったことになる。したがって、次のＳ００７の工程にて、各偏光角度の偏光成分の計測値に基づいてワーク１０３の異方性を計算する。
【００６７】
本感度調整方法は、図２に示されたフローチャートにおける、Ｓ００１〜Ｓ００６の工程に相当する。このように、バイアス光または既知の偏光の光量を調整することにより、コストを上げることなく、カメラ１０６のダイナミックレンジ内で計測光の計測を行うことができ、偏光計測の精度を高めることができる。
【００６８】
また、本感度調整方法においては、予め、計測値が上限閾値Ｔｈ１よりも小さくなるように、カメラ１０６へ入射する計測光の光量を調節することにより、Ｓ００３及びＳ００４の工程を省略することができる。例えば、計測された全偏光角度の偏光成分において、閾値Ｔｈ１よりも小さくなるように、カメラ１０６の絞りを調節することで、Ｓ００３及びＳ００４の工程を省略することができ、計測時間を短縮することができる。また、カメラ１０６のレンズ部にＮＤフィルタを設けることにより、予め、カメラ１０６へ入射する計測光の光量を低減させることができる。また、透過率の異なるＮＤフィルタを適宜選択することで、カメラ１０６へ入射する計測光の光量を調整することができる。また、偏光計測方法に用いる光学系を、後述するような、面照明部２００と偏光ユニット２２との間に干渉フィルタ２０２が配置された構成とする場合、面照明部２００から出射する光の光量を落とすことにより、予め、カメラ１０６へ入射する計測光の光量を低減させることができる。
【００６９】
また、図１に示された光学系、及び図２に示されたフローチャートでは、計測光を、ワーク１０３を透過する透過する透過光として、感度を調節していた。しかしながら、計測光は、この透過光に限定されず、ワーク１０３を反射する反射光であってもよい。ワーク１０３を反射する反射光であっても、ワーク１０３の光学異方性を求めることができる。
【００７０】
また、ワーク１０３に照射する既知の偏光は、公然知られている偏光であり、かつ偏光状態を既知とすることができる偏光であればよい。適用できる既知の偏光として、円偏光、直線偏光、楕円偏光等が挙げられる。既知の偏光を円偏光とすることで、ワーク１０３の光学異方性を一意に計算することができる。また、既知の偏光を直線偏光とすることで、偏光ユニット１０２に、波長板などの光学素子を組み込む必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００７１】
本感度調整方法にて使用されるカメラ１０６は、入射してくる光を計測可能なＣＣＤカメラであればよい。例えば、カメラ１０６としてエリアセンサカメラを用いることで、偏光計測装置の構成を複雑化することなく、２次元で光学異方性を計測することができる。
【００７２】
また、カメラ１０６としてラインセンサカメラを用いてもよい。この場合、カメラ１０６としてエリアセンサカメラを使用したときと比較して、計測範囲を広げることができる。
【００７３】
また、本感度調整方法に用いられる光学系は、面照明部１００と偏光ユニット１０２との間に、干渉フィルタを挿入した構成であってもよい。これにより、面照明部１００から出射する光の波長を限定することができ、波長分散の影響を最小限にすることができる。
【００７４】
以下、本光学系及び本光学系を用いた感度調整方法の具体的構成について、説明する。図４は、本光学系の具体的構成を模式的に示した模式図である。
【００７５】
同図に示されるように、本光学系は、ワーク（被検査物）２０５に対し光を照射する面照明部２００、無偏光照明部２０１、干渉フィルタ２０２、偏光ユニット２２、ハーフミラー２０６、偏光成分限定部２５、及びカメラ２０９を備えている。なお、図４に示されたｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、図１と同様に設定されているので、ここでは説明を省略する。
【００７６】
図４の光学系においては、面照明部２００と、偏光ユニット２２との間に干渉フィルタ２０２が配置されている。干渉フィルタ２０２は、面照明部２００からの光を、特定の波長域の光に限定する機能を有する。このように、ワーク２０５に照射する光の波長域を制限することにより、照射光の波長分散の影響を最小限にすることができる。なお、特定の波長域の光に限定する機能を具備する面照明部２００を用いる場合、干渉フィルタ２０２は、省略される。
【００７７】
干渉フィルタ２０２からの光は、偏光ユニット２２を通過すると、所定の偏光状態の光となって、ワーク２０５に入射する。ここで、偏光ユニット２２は、偏光子２０３及び１／４波長板２０４を有するユニットである。そして、偏光子２０３及び１／４波長板２０４は、出射する光が円偏光になるように配置されている。すなわち、偏光子２０３は、１／４波長板２０４よりも、面照明部２００に近くなるように配置されている。干渉フィルタ２０２からの光は、偏光子２０３を通過することにより直線偏光に変換される。そして、この直線偏光が、１／４波長板２０４を通過することで、円偏光に変換される。それゆえ、図４に示された光学系において、ワーク２０５に照射する既知の偏光は、円偏光である。そして、この円偏光のワーク２０５透過光を計測光としている。
【００７８】
計測光は、ハーフミラー２０６を透過し、偏光成分限定部２５に入射する。また、無偏光照明部２０１からの光は、ハーフミラー２０６により、ｚ軸方向に反射し、偏光成分限定部２５に入射する。つまり、無偏光照明部２０１からの光、及び計測光は、ハーフミラー２０６にて結合して、その結合光が偏光成分限定部２５に入射する。
【００７９】
上記結合光（計測光とバイアス光との結合光）は、偏光成分限定部２５により、特定の偏光成分となって、カメラ２０９に入射する。偏光成分限定部２５は、１／４波長板２０７及び検光子２０８を有するユニットであり、結合光は、１／４波長板２０７、検光子２０８の順に入射する。検光子２０８は、特定の偏光成分を検出するための光学素子である。それゆえ、結合光は、偏光成分限定部２５を通過すると、特定の偏光成分として、カメラ２０９へ入射する。偏光成分限定部２５は、１／４波長板２０７（位相子）を回転させる回転手段を備えており、１／４波長板２０７の各回転角度に対応して、検光子２０８から出射される直線偏光の偏光方向が変化するようになっている。つまり、偏光成分限定部２５は、１／４波長板２０７の回転角度毎に、特定の偏光方向をもった偏光成分をカメラへ入射することになる。その結果、カメラ２０９は、１／４波長板２０７の回転角度毎に特定の偏光成分を検出する。
【００８０】
図４の光学系においては、検光子２０８として偏光子を用いている。検光子２０８として偏光子を用いる目的は、特定の偏光成分の強度を検出することである。例えば、ｘ軸成分の強度を知るために、偏光子の透過軸をｘ軸に合わせて、ｘ軸成分の強度検出する。つまり、検光子２０８として偏光子を用いる目的は、計測光を直線偏光にすることが目的ではなく、知りたい偏光成分の強度を検出することが目的である。このため、本願明細書では、カメラ２０９（検出器）の直前にある偏光子は、偏光子を利用しているにも関わらず、検光子という呼び方にする。
【００８１】
カメラ２０９は、エリアセンサカメラである。なお、カメラ２０９は、ラインセンサカメラであってもよい。
【００８２】
図５は、カメラ２０９にて取得された波形データの一例を示したグラフである。図５における横軸は、位相子回転角度であり、１／４波長板２０７の回転角度に対応する。また、縦軸は、カメラ２０９にて検出される光強度を示す。なお、図５に示された波形データは、位相差２５度を持ち、進相軸方位が４０度となるように設置されたワークを計測した波形データである。
【００８３】
図５に示された波形は、ワーク２０５の光学異方性に応じて変化する。それゆえ、この波形となる計測データからフーリエ解析を行い、偏光状態を示すストークスパラメータを求めることができる。そして、得られたストークスパラメータから、ワーク２０５の光学異方性を求めることができる。ここで、ワーク２０５の光学異方性として求める物理量は、進相軸とｘ軸（水平軸）のなす角度（以下、進相軸方位と記す）と、位相差とする。なお、位相差は、進相軸と遅相軸との位相の差分とする。
【００８４】
図４では、既知の偏光が円偏光である構成を示したが、本光学系で適用されうる「既知の偏光」は、部材の配置・構成により偏光状態を把握することが可能な偏光であればよい。例えば、既知の偏光は、直線偏光であってもよい。直線偏光を既知の偏光とする場合、１／４波長板２０４を省略することができ、光学系の構成を簡易にすることができる。また、偏光状態を把握することができれば、偏光子２０３及び１／４波長板２０４とは別の光学素子を用いて、既知の偏光として楕円偏光を、ワーク２０５へ入射することができる。
【００８５】
また、図４では、ワーク２０５と偏光成分限定部２５との間にハーフミラー２０６が配置された構成であった。しかしながら、ハーフミラー２０６は、無偏光照明部２０１からの光が、カメラ２０９へ入射するように配置されていればよい。例えば、ハーフミラー２０６は、偏光成分限定部２５とカメラ２０９との間に配置されていてもよい。
【００８６】
さらに、図４では、ハーフミラー２０６を介して、バイアス光をカメラ２０９に入射させた構成であった。しかしながら、無偏光照明部２０１が、一様な分布の光をカメラ２０９に入射させることができるならば、ハーフミラー２０６を省略することができる。
【００８７】
また、図４では、偏光成分限定部２５は、位相子として１／４波長板２０７を備えた構成であった。しかしながら、偏光成分限定部２５に備えられる位相子は、光学異方性（複屈折特性）が既知であれば、１／４波長板に限定されず、別の光学素子でも構わない。
【００８８】
また、偏光成分限定部２５は、１／４波長板２０７（位相子）を回転させる回転手段を備えた構成であった。しかしながら、偏光成分限定部２５は、計測光について、複数の偏光成分に制限することができる構成であれば、特に限定されない。例えば、偏光成分限定部２５の構成としては、例えば、図６に示された光学素子が挙げられる。
【００８９】
図６に示された光学素子は、異なる進相軸方位２６ａを有するパターン（進相軸方位パターン）が、２次元格子状に並んだ構成（以下、このような構成の光学素子を位相子アレイと記す）になっている。このような位相子アレイは、カメラ２０９におけるＣＣＤ（表示部）がどの位相子アレイに対応しているのか把握した上で設置される。
【００９０】
ここで、本発明の考え方の基本となる「位相差」と「進相軸」及び「遅相軸」との関係について、位相子（位相差のある光学素子）を例に挙げて説明する。
【００９１】
任意の偏光状態Ｅは、光の進行方向と垂直平面で考えると、ベクトルで表記することができる。つまり、２つの直交する座標系で表現することができる。例えば、２次元の、ｘ軸成分とｙ軸成分とで、任意の偏光状態Ｅを表現すると、下記式になる。
Ｅ ＝ Ｅｘ ＋ Ｅｙ （Ｅ，Ｅｘ，Ｅｙはベクトル；ｘ、ｙ軸は直交する）
位相子にある進相軸及び遅相軸は、互いに直交の関係にあるとすると、任意の偏光状態Ｅは、下記式で表現することができる。
Ｅ ＝ Ｅｆ ＋ Ｅｓ （Ｅｆａｓｔ：進相軸，Ｅｓｌｏｗ：遅相軸）
進相軸は、光が早く進む軸であり、遅相軸は光が遅く進む軸である。このため、光が位相子に入射すると、進相軸成分の光が早く進む一方遅相軸成分の光が遅く進むので、偏光状態が変化する。このときの進相軸成分の光と遅相軸成分の光とにおける、進み方の差を表現したものが位相差である。
【００９２】
上記の原理では、位相子の入射前と入射後とでは、偏光状態が、位相差分だけ変化する。それゆえ、位相差と進相軸が判れば、既知である入射前の偏光状態から入射後の偏光状態を計算から求めることができる。上記のように、遅相軸は、進相軸に対して直交関係にあり、進相軸が判れば一意に決まる。このため、進相軸と遅相軸との関係が既知である場合、遅相軸は、従属パラメータとして扱うことができる。
【００９３】
なお、本光学系では、ワーク２０５の透過光を計測光としている。しかしながら、この計測光は、ワーク２０５の反射光であってもよい。また、本光学系では、入力を光としているが、電磁波であってもよい。
【００９４】
本発明の偏光計測方法では、図４に示された光学系を用いて、ワーク２０５の光学異方性を計測する。それゆえ、カメラ２０９にて得られた波形データ（図５の波形データ）を正確に計測することが重要である。それゆえ、カメラ２０９にて得られた波形データの全ての点を、カメラ２０９のダイナミックレンジ内の点にするための感度調整方法が重要になる。
【００９５】
図７は、本感度調整方法を工程として含む偏光計測方法を示すフローチャートである。図７のフローチャートに沿って、偏光計測における感度調整方法を説明する。
【００９６】
同図に示されるように、まず、Ｓ１０１の工程において、面照明部２００から出射する光、及び無偏光照明部２０１から出射するバイアス光の光量制御値を、ともに適切な初期値に設定する。なお、バイアス光の上記初期値は、ゼロであってもよい。また、バイアス光の光量は、できるだけ少ない方がよい。
【００９７】
次に、Ｓ１０２の工程において、既知の偏光としての円偏光を、ワーク２０５に入射させ、無偏光照明部２０１を点灯する。
【００９８】
そして、Ｓ１０３の工程において、１／４波長板２０７を０度から１８０度まで回転させながら、エリアセンサカメラ２０９でワーク２０５の透過光（計測光）をカメラ２０９にて計測する。ここで、１／４波長板２０７の回転しながらの計測とは、１８０度を所定角度で等間隔に分割して、所定角度の回転とカメラ２０９による撮像とを１セットとして、これを繰り返すことをいう。これにより、１／４波長板２０７の所定の回転角度毎に、カメラ２０９にて計測値が得られる。
【００９９】
例えば、１８０度を１８０分割（つまり１度）ごとに、１／４波長板２０７の回転とカメラ２０９による撮像を行うと、１８０の画像データが得られる。１／４波長板２０７の回転角度の分割数は、少なくても構わないが、１８０以上であることが望ましい。
【０１００】
図８は、カメラ２０９にて撮像される撮像画像を模式的に示した模式図である。同図に示されるように、カメラ２０９にて撮像される撮像画像は、計測強度データ（１ＣＣＤ）３０が２次元格子状に並んだ画像になっている。例えば、１００×１００ピクセルの領域で個別に計測を行う場合、図５に示したような波形データが１０，０００個得られることになる。これら波形データについて、個別に分割枚数についての解析を行う。しかし、必ずしも１ピクセル単位で、個別に解析する必要はなく、１０や１００ピクセルなどの単位で、平均化させても構わない。また、計算を行う上で、１／４波長板２０７の回転の原点位置は、図４におけるｘ軸方向とすることが望ましい。すなわち、計算を行う上で、偏光成分限定部２５は、ｘ軸方向に平行な軸を回転軸として、１／４波長板２０７を回転させる回転手段を備えることが好ましい。
【０１０１】
次に、Ｓ１０４の工程において、カメラ２０９から得られた各計測データについて、所定の閾値Ｔｈ１との比較を行う。そして、閾値Ｔｈ１を上回る偏光角度の計測データが存在するか否かを判定する。ここでいう「偏光角度」とは、Ｓ１０３の工程で回転した１／４波長板２０７の回転角度のことをいう。また、「計測データ」は、カメラ２０９により撮像された画像の輝度値である。
【０１０２】
Ｓ１０４の工程において、全計測データを判定して、閾値Ｔｈ１を上回る偏光角度の計測データが１つでも存在する場合、Ｓ１０５の工程にて、円偏光（実質的には、面照明部２００からの光）の光量を減少させる。そして、再度、Ｓ１０３の工程に戻る。そして、Ｓ１０４の工程にて、判定を行う。
【０１０３】
Ｓ１０４の工程で、全計測データを判定して、閾値Ｔｈ１を上回る偏光角度の計測データが存在しない場合、Ｓ１０６の工程に移る。
【０１０４】
Ｓ１０６の工程において、カメラ２０９から得られた各計測データについて、所定の閾値Ｔｈ２との比較を行う。そして、閾値Ｔｈ２を上回る偏光角度の計測データが存在するか否かを判定する。全計測データを判定して、閾値Ｔｈ２を下回る偏光角度の計測データが１つでも存在する場合、Ｓ１０７の工程にて、バイアス光（無偏光照明部２０１からの光）の光量を増加させる。このとき、バイアス光２０１の光量の増加量は、できるだけ少しずつの方が望ましい。極端にバイアス光の光量を増加させると、エリアセンサカメラ２０９のダイナミックレンジを有効に使えないためである。この後、Ｓ１０３の工程に戻り、Ｓ１０４及びＳ１０６の工程にて、再判定を行う。
【０１０５】
Ｓ１０６の工程で、全計測データを判定して、閾値Ｔｈ２を下回る偏光角度の計測データが存在しない場合、Ｓ１０８の工程に移る。
【０１０６】
Ｓ１０８の工程では、カメラ２０９から得られた計測データから、フーリエ解析を行い、ストークスパラメータを求めている。この工程では、下記式（１）を用いて、計測データからフーリエ解析を行い、ストークスパラメータを求める。
【０１０７】
【数１】
2010071878.tif 000003
【０１０８】
式（１）において、Ａは、１／４波長板２０７の回転角度を示し、Ｉ（Ａ）は、１／４波長板２０７の回転角度Ａごとのエリアセンサカメラ２０９による計測データを示す。また、１／４波長板２０７の位相差をα（ここでは９０度）とし、ストークスパラメータを｛Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３｝とする。
【０１０９】
次に、Ｓ１０９の工程において、Ｓ１０８の工程で得られたストークスパラメータから、ワーク２０５の光学異方性を求める。ここでは、ワーク２０５の光学異方性を示す物理量として、ｘ軸とワーク２０５の進相軸のなす角度である進相軸方位θ、及び位相差δを求める。進相軸方位θ及び位相差δはそれぞれ、ストークスパラメータ｛Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３｝を用いると、式（２）及び式（３）で表される。この式（２）及び式（３）に基づき、進相軸方位θ及び位相差δを求めることができる。
【０１１０】
【数２】
2010071878.tif 000004
【０１１１】
以上の手順で、ワーク２０５の光学異方性を求めることができる。
【実施例】
【０１１２】
以下に本発明に係る実施例および比較例を説明する。本発明はその要旨を超えない限り、本実施例に限定されるものではない。
【０１１３】
（実施例）
その進相軸方位が１０．０度となるように設置するとともに、位相差５．０度であるワーク２０５を用いて、本発明の手法ａ（Ｓ１０１〜Ｓ１０９の工程）により、ワーク２０５の光学異方性を測定した。本実施例により得られた波形データを図９に示す。
【０１１４】
（比較例）
上記実施例と同様の進相軸方位、及び位相差を有するワーク２０５を用いて、通常の手法ｂで、ワーク２０５の光学異方性を測定した。通常の手法ｂとは、図２において、Ｓ００３とＳ００５の判定フローを行わないで、Ｓ００７のワーク２０５の異方性を計算する手法である。この比較例により得られた波形データを図１０に示す。
【０１１５】
図９，１０に示された破線は、エリアセンサカメラ（カメラ２０９）のダイナミックレンジを示す。また、図１０に示された波形４０１は理想波形であり、波形４０２が実際の計測値に基づく波形である。
【０１１６】
実施例にて得られた波形データ（図９）に基づきワーク２０５の光学異方性を算出した結果、進相軸方位は１０．０度、位相差は５．０度となり、精度の高い算出結果が得られた。一方、比較例にて得られた波形データ（図１０）に基づきワーク２０５の光学異方性を算出した結果、進相軸方位は４．２度、位相差は５．１度となった。
【０１１７】
以上から、本発明の計測手法は、ワーク２０５の光学異方性の計測、特に進相軸方位の計測に、大きな効果があることがわかった。
【０１１８】
また、本実施形態における感度調整方法は、次の点を特徴としていると換言することができる。すなわち、感度調整方法は、以下の（１）または（２）の点を特徴としていると換言することができる。
（１）カメラを用いた偏光計測方法において、カメラのダイナミックレンジに合うように、入力光の光量を調整する方法であって、被検査物に既知の偏光を照射する工程と、特定の偏光成分を持たない無偏光をカメラへ照射する工程と、前記既知の偏光の光量と、前記無偏光の光量を調整する工程と、被検査物を透過した光に対して、特定の偏光成分を限定する工程と、前記特定の偏光成分を撮像する工程と、前記撮像された偏光成分の強度から被検査物の異方性を算出する工程を持ち、前記強度が予め適切に設定された閾値Ｔｈ１以上だった場合、前記既知の偏光の光量を減らし、再計測を行い、かつ、前記強度が予め適切に設定された閾値Ｔｈ２以下だった場合、前記無偏光の光量を増やし、再計測を行うことで、カメラのダイナミックレンジにあった計測データを取得することを特徴としている。
（２）カメラを用いた偏光計測方法において、カメラのダイナミックレンジに合うように、入力光の光量を調整する方法であって、被検査物に既知の偏光を照射する工程と、特定の偏光成分を持たない無偏光をカメラへ照射する工程と、前記無偏光の光量を調整する工程と、被検査物を透過した光に対して、特定の偏光成分を限定する工程と、前記特定の偏光成分を撮像する工程と、前記撮像された偏光成分の強度から被検査物の異方性を算出する工程を持ち、前記強度が予め適切に設定された閾値以下だった場合、無偏光の光量を増やし、再計測を行うことで、カメラのダイナミックレンジにあった計測データを取得することを特徴としている。また、（１）または（２）において、
（３）計測光を反射光とすることが好ましい。
（４）既知偏光を円偏光とすることが好ましい。
（５）既知偏光を直線偏光とすることが好ましい。
（６）カメラをエリアセンサカメラとすることが好ましい。
（７）カメラをラインセンサカメラとすることが好ましい。
（８）既知の偏光を照射する前に、干渉フィルタにより光の帯域を制限することが好ましい。
（９）ハーフミラーを経由してカメラに照射することが好ましい。
（１０）特定の偏光成分を限定する工程として、１／４波長板と検光子を用いることが好ましい。また、（１０）において、（１１）１／４波長板を０度から１８０度まで適切な間隔で、回転しながら計測することが好ましい。
また、（１）または（２）において、
（１２）特定の偏光成分を限定する工程として、２次元格子状に既知の位相差を持った、進相軸が０度から１８０度まで変化したパターンが配列されている光学素子を用いることが好ましい。
【０１１９】
本実施形態における偏光計測装置は、次の点を特徴としていると換言することができる。すなわち、感度調整方法は、以下の（１３）または（１４）の点を特徴としていると換言することができる。
（１３）カメラを用いた偏光計測を行う装置において、カメラのダイナミックレンジに合うように、入力光の光量を調整することができる装置であって、被検査物に既知の偏光を照射する手段と、特定の偏光成分を持たない無偏光をカメラへ照射する手段と、前記既知の偏光の光量と、前記無偏光の光量を調整する手段と、被検査物を透過した光に対して、特定の偏光成分を限定する手段と、前記特定の偏光成分を撮像する手段と、前記撮像された偏光成分の強度から被検査物の異方性を算出する手段を持ち、前記強度が予め適切に設定された閾値Ｔｈ１以上だった場合、前記既知の偏光の光量を減らし、再計測を行い、かつ、前記強度が予め適切に設定された閾値Ｔｈ２以下だった場合、前記無偏光の光量を増やし、再計測を行うことで、カメラのダイナミックレンジにあった計測データを取得することを特徴としている。
（１４）カメラを用いた偏光計測を行う装置において、カメラのダイナミックレンジに合うように、入力光の光量を調整することができる装置であって、被検査物に既知の偏光を照射する手段と、特定の偏光成分を持たない無偏光をカメラへ照射する手段と、前記無偏光の光量を調整する手段と、被検査物を透過した光に対して、特定の偏光成分を限定する手段と、前記特定の偏光成分を撮像する手段と、前記撮像された偏光成分の強度から被検査物の異方性を算出する手段を持ち、前記強度が予め適切に設定された閾値以下だった場合、無偏光の光量を増やし、再計測を行うことで、カメラのダイナミックレンジにあった計測データを取得することを特徴としている。
【０１２０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、液晶ディスプレイ、ポリマーフィルム、透明薄膜などといった光学異方性を有する物質の光学特性を検出する技術分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）は、本発明の偏光計測方法に用いられる光学系の構成を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、本発明の偏光計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の偏光計測方法を示すフローチャートである。
【図３】カメラの検出強度とカメラへ入射する入射光量との関係を示したグラフである。
【図４】図１の光学系の具体的構成を模式的に示した模式図である。
【図５】カメラにて取得された波形データの一例を示したグラフである。
【図６】位相子アレイの構造を説明するための格子状配列図である。
【図７】図４の光学系を用いた偏光計測方法を示すフローチャートである。
【図８】カメラにより撮像される画像データを説明するための格子状配列図である。
【図９】実施例により得られた波形データを示すグラフである。
【図１０】比較例により得られた波形データを示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２３】
１００  面照明部
１０１  無偏光照明部
１０２  偏光ユニット
１０３  ワーク（被検査物）
１０４  ハーフミラー
１０５  偏光成分限定部
１０６  カメラ（撮像素子）
２００  面照明部
２０１  無偏光照明部
２０２  干渉フィルタ
２２    偏光ユニット
２０３  偏光子
２０４  １／４波長板
２０５  ワーク（被検査物）
２０６  ハーフミラー
２５    偏光成分限定部
２０７  １／４波長板
２０８  検光子
２０９  カメラ
３０    計測強度データ
４０１  波形
４０２  波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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