(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光子、第２の偏光子、及び拡散手段を順に透過した、棒状のランプからの斜入射の成分を含む光を前記第２の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、前記第２の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める第１ステップと、
前記第１ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第２ステップと、を備え、
前記第１ステップでは、
検出された光量のうち、前記変化曲線の１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて、次の式で示される変化曲線を求める
ことを特徴とする偏光測定方法。
変化曲線＝α×ｃｏｓ（β×（θ−γ））＋ε
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ、εはバイアス成分である。
【請求項２】
前記第１ステップと異なる１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて前記式で示される変化曲線を求める第３ステップと、
前記第３ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第４ステップと、
前記第２ステップ、及び第４ステップのそれぞれで特定された前記偏光特性の平均に基づき、前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第５ステップと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の偏光測定方法。
【請求項３】
前記所定値は、前記極大点での光量の２０％の光量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光測定方法。
【請求項４】
前記変化曲線が示す光量の最大値に対応する回動角度に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光軸を前記偏光特性として特定し、及び／又は、前記変化曲線が示す最大値と最小値に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の消光比を前記偏光特性として特定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏光測定方法。
【請求項５】
第１の偏光子で偏光化された偏光光を入射する第２の偏光子を有し、前記第２の偏光子を透過する、棒状のランプからの斜入射の成分を含む光の光量を前記第２の偏光子を回動させながら検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光測定装置と、を備え、
前記検出部は、
斜入射成分を含む前記光を取り込み前記第２の偏光子に入射するアパーチャと、
前記第２の偏光子を透過した光を拡散する拡散手段と、
前記拡散手段で拡散された光を受光して前記光量を検出する受光センサと、を有し、
前記偏光測定装置は、
前記第２の偏光子の各回動角度での光の光量に基づいて、前記第２の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める変化曲線算出手段と、
前記変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、
前記変化曲線算出手段は、
検出された光量のうち、前記変化曲線の１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて、次の式で示される変化曲線を求める
ことを特徴とする偏光測定システム。
変化曲線＝α×ｃｏｓ（β×（θ−γ））＋ε
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ、εはバイアス成分である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光光の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配向膜、或いは配向層（以下、これらを「光配向膜」と称する）に偏光光を照射することで配向する光配向と呼ばれる技術が知られており、この光配向は、液晶表示パネルの液晶表示素子が備える液晶配向膜の配向等に広く応用されている。
光配向に用いる照射装置は、一般に、光源と、偏光子とを備え、光源の光を偏光子に通して偏光光を得る。近年では、長い帯状の光配向膜を光配向するために、光配向膜の幅相当の長さの棒状ランプを光源とし、複数の偏光子を棒状ランプの長軸方向に配列することでライン状の偏光光を照射する照射装置が知られており、この照射装置の偏光光の照射エリアが延びる方向に帯状の光配向膜の幅方向を合わせ、当該光配向膜を長さ方向に搬送することで帯状の光配向膜を均一に光配向する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
光配向の品位に影響を与える偏光光のファクターとしては、消光比と、偏光軸分布のバラツキとの２つが知られており、光配向に使用される照射装置としては、これらが高い精度で調整されていることが重要である。これら消光比や偏光軸を測定する技術としては、従来から各種の技術が提案されている（例えば、特許文献２〜特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６３８８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６２０９号公報
【特許文献３】特開２００５−２２７０１９号公報
【特許文献４】特開２００７−１２７５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光配向を用いて高品位な液晶配光膜を得るために、消光比が高く、偏光軸が誤差０．１°以内の精度で調整される必要がある。偏光軸が誤差０．１°以内の精度で調整するためには測定精度として誤差０．０１°以内を要求されるが、放電灯を光源とする照射装置では、この放電灯の点灯電力の揺らぎ等に起因して光量に揺らぎ（ちらつき）が生じるためこのような要求を満足する精度で偏光光の偏光特性を測定できる技術が無かった。
従来の方法では、光量に揺らぎが生じるため、同じ測定を何度も繰り返し行って平均を取ることで、繰り返し精度を高める必要があり、測定に時間を要するという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光量に揺らぎのある偏光光の偏光特性を精度良く測定できる偏光測定方法、及び偏光測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の偏光子、第２の偏光子、及び拡散手段を順に透過した、棒状のランプからの斜入射の成分を含む光を前記第２の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、前記第２の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める第１ステップと、前記第１ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第２ステップと、を備え、前記第１ステップでは、検出された光量のうち、前記変化曲線の１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて、次の式で示される変化曲線を求めることを特徴とする偏光測定方法。
変化曲線＝α×ｃｏｓ（β×（θ−γ））＋ε
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ、εはバイアス成分である。
【０００６】
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記第１ステップと異なる１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて前記式で示される変化曲線を求める第３ステップと、前記第３ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第４ステップと、前記第２ステップ、及び第４ステップのそれぞれで特定された前記偏光特性の平均に基づき、前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第５ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記所定値は、前記極大点での光量の２０％の光量であることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記変化曲線が示す光量の最大値に対応する回動角度に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光軸を前記偏光特性として特定し、及び／又は、前記変化曲線が示す最大値と最小値に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の消光比を前記偏光特性として特定することを特徴とする。
【００１０】
また上記目的を達成するために、本発明は、第１の偏光子で偏光化された偏光光を入射する第２の偏光子を有し、前記第２の偏光子を透過する、棒状のランプからの斜入射の成分を含む光の光量を前記第２の偏光子を回動させながら検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光測定装置と、を備え、前記検出部は、斜入射成分を含む前記光を取り込み前記第２の偏光子に入射するアパーチャと、前記第２の偏光子を透過した光を拡散する拡散手段と、前記拡散手段で拡散された光を受光して前記光量を検出する受光センサと、を有し、前記偏光測定装置は、前記第２の偏光子の各回動角度での光の光量に基づいて、前記第２の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める変化曲線算出手段と、前記変化曲線に基づいて前記第１の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、前記変化曲線算出手段は、検出された光量のうち、前記変化曲線の１つの極小点を含み、かつ、前記光量が極大点での光量よりも小さい所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度で検出された光量に基づいて、次の式で示される変化曲線を求めることを特徴とする偏光測定システムを提供する。
変化曲線＝α×ｃｏｓ（β×（θ−γ））＋ε
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ、εはバイアス成分である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１の偏光子、及び第２の偏光子を順に透過した光を第２の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、第２の偏光子が回転したときの光量の周期的な変化を示す変化曲線を求めるに際し、変化曲線の１つの極小点を含み、かつ、光量が所定値以下となる回動角度の範囲に含まれる回動角度での光量に基づいて変化曲線を求める構成とした。
これにより、極大点近傍の光量の検出値に比べ、検出値に含まれるノイズ成分が小さい検出値に基づいて変化曲線が求められるため、変化曲線の精度が高められる。そして、この変化曲線から偏光特性を求めることで、精度良く偏光特性が求められる。
また極小点近傍での光量だけが測定されていれば良いため、少ない測定回数で高精度な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る偏光測定システムの構成を光配向装置とともに示す図である。
【図２】偏光測定システムの構成を光配向装置の平面視図とともに示す図である。
【図３】検出部の構成を示す模式図である。
【図４】検出光の変化曲線の模式図である。
【図５】検出光の光量を検出する回動角度の範囲の説明図である。
【図６】検出光の光量の検出の具体例の説明図である。
【図７】偏光測定システムの測定動作を示すフローチャートである。
【図８】検出部の構成を示し外観斜視図である。
【図９】検出部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る偏光測定システム１の構成を光配向装置２とともに示す模試図である。
同図において、光配向装置２は、帯状の光配向対象物の光配向膜に偏光光を照射して光配向する装置であり、偏光測定システム１は、光配向装置２の偏光光の偏光特性を測定するものである。偏光特性としては、偏光光の偏光軸、及び消光比が測定される。
【００１４】
光配向装置２は、防振構造の定盤３と、照射器設置架台４と、光配向対象物が載置されるワークステージ５とを備えている。
照射器設置架台４は、定盤３から所定距離離れた上方位置で定盤３の幅方向（後述する直動機構の直動方向Ｘに垂直な方向）に横架される箱体であり、その両端が定盤３に固定される。照射器設置架台４は照射器６を内蔵し、照射器６が直下に偏光光を照射する。なお、ワークステージ５の移動に伴う振動と照射器６の冷却に起因する振動とを分離するために、照射器設置架台４を定盤３に固定するのではなく当該定盤３と別置する構成でも良い。
定盤３には、直動方向Ｘに沿って定盤３の面上を照射器６の直下を通過するようにワークステージ５を移送する直動機構（図示せず）が内設されている。光配向対象物の光配向にあっては、ワークステージ５に載置された光配向対象物が、直動機構によってワークステージ５とともに移送されて照射器６の直下を通過し、この通過の際に偏光光に曝露されて光配向膜が配向される。
【００１５】
照射器６は、光源たるランプ７と、反射鏡８と、偏光子ユニット１０とを備え、集光する偏光光を直下に照射する。
ランプ７は、放電灯であり、少なくとも光配向対象物の幅と同等以上に延びる直管型（棒状）の紫外線ランプが用いられている。反射鏡８は、断面楕円形、かつランプ７の長手方向に沿って延びるシリンドリカル凹面反射鏡であり、ランプ７の光を集光して偏光子ユニット１０に向けて照射する。
偏光子ユニット１０は、反射鏡８と光配向対象物の間に配置され、光配向対象物に照射される光を偏光する。この偏光光が光配向対象物の光配向膜に照射されることで、当該光配向膜が偏光光の偏光軸方向に応じて配向される。
【００１６】
図２は、偏光測定システム１を光配向装置２の平面視図とともに示す図である。なお、同図では、偏光子ユニット１０の構成の理解を容易にするために、照射器設置架台４の中に偏光子ユニット１０のみを示している。
同図に示すように、偏光子ユニット１０は、複数の単位偏光子ユニット（第１の偏光子）１２と、これら単位偏光子ユニット１２を横並びに一列に整列するフレーム１４とを備えている。フレーム１４は、各単位偏光子ユニット１２を連接配置する板状の枠体である。単位偏光子ユニット１２は、略矩形板状に形成されたワイヤーグリッド偏光子１６を備えている。
本実施形態では、各単位偏光子ユニット１２は、ワイヤーグリッド偏光子１６をワイヤー方向Ａが上記ワークステージ５の直動方向Ｘと平行になるように支持し、このワイヤー方向Ａと直交する方向と、ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂとが一致するようになされている。
【００１７】
ワイヤーグリッド偏光子１６は、入射光のうちワイヤー方向Ａに平行な成分を反射し、このワイヤー方向Ａと直交する成分を透過して直線偏光光を得る直線偏光子の一種である。このワイヤーグリッド偏光子１６では、ワイヤー方向Ａと直交する方向が直線偏光の偏光軸Ｃ１（図３）と定義され、本実施形態では偏光軸Ｃ１が配列方向Ｂに揃えられている。上述の通り、ランプ７が棒状であることから、ワイヤーグリッド偏光子１６には、さまざまな角度の光が入射するが、ワイヤーグリッド偏光子１６は、斜めに入射する光であっても偏光軸Ｃ１（透過軸）の方向が合っていれば直線偏光化して透過する。
ワイヤーグリッド偏光子１６は、その法線方向を回動軸にして面内で回動させて偏光軸Ｃ１の方向を微調整できるように単位偏光子ユニット１２に支持されている。全ての単位偏光子ユニット１２について、ワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１が配列方向Ｂに揃うように微調整されることで、偏光子ユニット１０の長軸方向の全長に亘り偏光軸Ｃ１が高精度に揃えられた偏光光が得られ、高品位な光配向が可能となる。
【００１８】
偏光測定システム１は、図１に示すように、偏光測定装置２０と、測定ユニット３０とを備えている。測定ユニット３０は、偏光光を検出する検出部３１を備え、偏光測定装置２０は、検出部３１による偏光光の検出結果に基づいて、当該偏光光の偏光軸、及び消光比を測定する。
測定ユニット３０は、ワイヤーグリッド偏光子１６ごとの個々の測定を容易にするために、図２に示すように、案内方向が配列方向Ｂと平行に設置され、検出部３１を直線に沿って案内するリニアガイド３２を備えている。偏光光測定時には、リニアガイド３２が上記ワークステージ５の進行方向側の側面５Ａに連結されて偏光子ユニット１０の直下に移送され、或いはリニアガイド３２が偏光子ユニット１０の直下に位置するように定盤３の面上に設置される。そして、微調整対象のワイヤーグリッド偏光子１６の直下に位置するように検出部３１をリニアガイド３２に沿って移動、或いは自走させ、その位置で当該ワイヤーグリッド偏光子１６を透過した偏光光を検出部３１で検出し、偏光光を測定する。
【００１９】
図３は、検出部３１の構成を示す模式図である。
検出部３１は、検出側偏光子（第２の偏光子）３３と、受光センサ３４とを備えている。
検出側偏光子３３は、偏光軸Ｃ２を有する板状（図示例では円盤状）の光検出用の直線偏光子であり検光子とも称される。この検出側偏光子３３には、ワイヤーグリッド偏光子１６を透過して直線偏光化された偏光光Ｆが入射され、この偏光光Ｆを直線偏光化する。検出側偏光子３３には、直線偏光子であれば任意の偏光子を用いることができ、例えばワイヤーグリッド偏光子を用いても良い。
受光センサ３４は、検出側偏光子３３の偏光軸Ｃ２で直線偏光化された検出光Ｇを受光して光量Ｉを示す検出信号３５を偏光測定装置２０に出力する。
【００２０】
検出部３１では、検出側偏光子３３がその法線方向Ｓを回動軸にして、少なくとも１回転に亘り回転自在に設けられている。検出側偏光子３３の回動は、基準位置Ｐ０からの回動角度θによって規定される。本実施形態では、基準位置Ｐ０は、偏光軸Ｃ２の方向が上記ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂと一致する位置に設定されている。すなわち、検出部３１をリニアガイド３２にセットし、基準位置Ｐ０に検出側偏光子３３を合わせたときには、検出側偏光子３３の偏光軸Ｃ２が配列方向Ｂを向いた状態となる。
【００２１】
偏光測定装置２０は、検出側偏光子３３が１回転するときの検出光Ｇの光量の周期的な変化に基づき、偏光光Ｆの偏光軸と消光比とを測定するものである。具体的には、偏光測定装置２０は、図２に示すように、回転駆動制御部２１と、入力部２２と、変化曲線算出部２３と、偏光特性特定部２４と、偏光特性出力部２５とを備えている。なお、偏光測定装置２０は、図２に示す各部を実現するコンピュータ読取可能なプログラムを、例えばパーソナルコンピュータに実行させることで実施することもできる。
回転駆動制御部２１は、検出部３１の検出側偏光子３３の回転を制御する。具体的には、検出部３１は、検出側偏光子３３を回動するロータリーアクチュエータを備え、回転駆動制御部２１がロータリーアクチュエータを制御し検出側偏光子３３を回動させることで、その偏光軸Ｃ２を所定の回動角度θの方向に合わせる。このときの回動角度θは変化曲線算出部２３に出力される。
入力部２２は、検出光Ｇの光量Ｉの検出値の入力を受け付ける手段であり、この入力部２２には検出部３１の検出信号３５が入力される。入力部２２は、当該検出信号３５から検出光Ｇの光量Ｉの検出値を取得し変化曲線算出部２３に出力する。
【００２２】
変化曲線算出部２３は、検出光Ｇの光量Ｉの検出値に基づき、検出側偏光子３３を１回転させたときの検出光Ｇの光量Ｉの周期的な変化を示す変化曲線Ｑを算出する。詳述すると、検出光Ｇは、前掲図３に示すように、ランプ７の放射光Ｅが、直線偏光子であるワイヤーグリッド偏光子１６、及び検出側偏光子３３を順に通って得られる光である。
したがって、検出側偏光子３３の回転に伴う検出光Ｇの光量Ｉの変化曲線Ｑは、理想的には、図４に示すように、検出側偏光子３３の偏光軸Ｃ２がワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１に平行である場合（本実施形態では回動角度θ＝０°、１８０°（極大点））に最大光量Ｉｍａｘ（極大値）となり、偏光軸Ｃ２が偏光軸Ｃ１に直交する場合（本実施形態では回動角度θ＝９０°、２７０°（極小点））に最小光量Ｉｍｉｎ（極小値）となるような１周期がπ［ｒａｄ］（=１８０°）の次式（１）に示す余弦波形となる（いわゆる、マリューの法則（Low of Malus））。
【００２３】
変化曲線Ｑ＝α×ｃｏｓ(β×（θ−γ）)＋ε          （１）
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ（基準位置Ｐ０に対するワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１の位相差）、εはバイアス成分である。
【００２４】
しかしながら、発明者らは、鋭意実験を通じ、変化曲線Ｑについて次のような知見を得た。
すなわち、光配向装置２は、放電灯たるランプ７を光源としているため、ランプ７を点灯する電源装置の点灯電力の揺らぎやランプ７の冷却状態など様々な要因により、光源輝度が非常に短い時間周期で変動し揺らぎやちらつきが発生し、これが光源輝度のノイズ成分となる。
さらに、光配向装置２は、ランプ７から偏光子ユニット１０を通じて広い範囲に偏光光Ｆを照射するため、検出部３１の受光センサ３４には、種々の入射角度の偏光光Ｆが入射し、また調整対象のワイヤーグリッド偏光子１６に隣接する他のワイヤーグリッド偏光子１６を通過した偏光光Ｆも入射て検出される。
これら光源輝度のノイズ成分や偏光光Ｆの斜入射等に起因し、検出部３１の検出結果から求められた変化曲線Ｑは、理想的な余弦関数（上記（１）式）から歪み、この歪みは、次式（２）に示すｎ乗余弦波形（ｎ≧２）で十分に近似される。
【００２５】
変化曲線Ｑ＝α×ｃｏｓｎ(β×（θ−γ）)＋ε          （２）
【００２６】
以上の知見によれば、変化曲線Ｑとしては、検出光Ｇの光量の検出値に基づき、ｎ乗余弦波形を求めることが最良ではあるが、そうすると、多くの検出光Ｇの測定と計算を要するという問題がある。
また、消光比は、最小光量Ｉｍｉｎで最大光量Ｉｍａｘを除算することから、最小光量Ｉｍｉｎが小さくなるほど、この最小光量Ｉｍｉｎに占めるノイズ成分が消光比の値に大きく影響するが、上記（２）式で変化曲線Ｑを求めた場合、最小光量Ｉｍｉｎの繰り返し精度が悪いため、消光比が正確に求められなくなる。
そこで、所望の精度が得られるように、１つの変化曲線Ｑを求めるための測定点の数や、複数回の測定を繰り返して変化曲線Ｑを複数回求めて平均化する等すれば良いが、そうすると測定回数が非常に多くなることから測定に時間が掛かるという問題が生じる。
【００２７】
この問題を解決する手法としては、光源輝度のノイズ成分を検出部３１の検出信号３５から除去できるように、検出部３１とは別置の受光センサを用意し、別置の受光センサで検出光Ｇの光量Ｉを参照用として検出し、この参照用の検出結果に基づき検出部３１の検出信号３５からノイズ成分を除去する処理を行うことが考えられる。
しかしながら、偏光測定においては、一般に、ミラーやプリズム等の光学素子を光が経由することでも偏光状態が変化するため、別置の受光センサに検出部３１に入射する検出光Ｇを分岐させることができない。このため、検出部３１と別置の受光センサが受光する検出光Ｇが相違してしまい、ノイズ成分が正確に除去されない。
【００２８】
また検出部３１の受光センサ３４が検出する検出光Ｇの光量Ｉは、上記検出側偏光子３３の回転に伴い変化し、また光源輝度のノイズ成分の量もそれに伴い変わるため、別置の受光センサの検出値に対し検出側偏光子３３の回動角度θを反映する処理が必要となる。さらに検出部３１が備える受光センサ３４と別置の受光センサを比較する際には、センサ感度の経年変化や温度特性に起因するノイズなどに起因した両者の受光特性の差異を補正する必要もある。
このように、別置の受光センサを用いる測定手法は、高精度な測定を実現するために、解決しなければならない多くの問題を含む。
【００２９】
そこで本実施形態では、変化曲線Ｑのカーブフィッティングに用いる光量Ｉの検出値を、図５に示すように、検出光Ｇの光量Ｉが最小となる極小点の近傍の範囲Ｗで検出されたものに制限することで、１個の受光センサ３４による測定でありながらも、少ない測定点で繰り返し精度が高い変化曲線Ｑを算出可能にしている。
詳述すると、検出光Ｇの光量Ｉに占める光源輝度のノイズ成分の割合が略一定であるとすると、ノイズ成分の大きさは、検出光Ｇの光量Ｉに比例して大きくなることから、前掲図４に示すように、ノイズ成分の大きさは、最大光量Ｉｍａｘ（極大点）の近傍に比べ、最小光量Ｉｍｉｎ（極小点）の近傍で小さくなる。換言すれば、最小光量Ｉｍｉｎの近傍では、最大光量Ｉｍａｘ近傍に比べ、光源輝度のノイズ成分の影響による光量Ｉの変動幅が小さい。
したがって、ノイズ成分の影響が少ない最小光量Ｉｍｉｎ近傍の光量Ｉの検出値を用いてカーブフィッティングにより上記変化曲線Ｑを求めることで、光源輝度の揺らぎなどの影響によるノイズ成分を抑えた変化曲線Ｑが得られるのである。そして、光源輝度のノイズ成分の影響が抑えられるため、繰り返し精度が高められ、１回の測定でも信頼性が高い変化曲線Ｑが得られることとなる。
【００３０】
発明者らは、鋭意実験により、最小光量Ｉｍｉｎ近傍の範囲として、検出光Ｇの光量Ｉが最大光量Ｉｍａｘの２０％以下となる回動角度θの範囲Ｗであれば、その範囲Ｗの内での回動角度θで測定された検出光Ｇの光量Ｉに基づき、光源輝度のノイズ成分の影響を抑え、繰り返し精度が高い変化曲線Ｑが得られるとの知見を得た。さらに、発明者らは、最小光量Ｉｍｉｎが得られる回動角度θａを中心に±２０°の範囲であれば上記の範囲Ｗに含まれるとの知見を得た。
これらの知見に基づき、本実施形態では、図５に示すように、この範囲Ｗに含まれる４点の回動角度θ（θ＝θａ±１０°、θａ±２０°）で検出光Ｇの光量Ｉを検出し、各回動角度θでの光量Ｉに基づいて、カーブフィッティングにより上記変化曲線Ｑを求めることとしている。
検出光Ｇの光量Ｉを検出する回動角度θを１０°程度離すことで、検出光Ｇの光量Ｉの検出値の間に有意な差を生じさせることができるから、この検出値の差が光源輝度のノイズ成分に埋もれることがなく変化曲線Ｑを確実に求めることができる。
なお、検出光Ｇの光量Ｉを測定する回動角度θは、４点に限らず、上記範囲Ｗの範囲内であれば、少なくとも３点以上であれば良い。
【００３１】
変化曲線算出部２３は、上記範囲Ｗに含まれる回動角度θでの検出光Ｇの光量Ｉの検出値に基づき、式（１）式に示した余弦波形をカーブフィッティング（曲線回帰とも呼ばれる）の手法により求め、これを偏光特性特定部２４に出力する。
偏光光Ｆの偏光方向が基準位置Ｐ０の方向からズレている場合、すなわちワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１の方向が基準位置Ｐ０の方向である配列方向Ｂからズレている場合には、図４に仮想線で示すように、そのズレが変化曲線Ｑに位相ズレγ（＞０）として現れることとなる。
【００３２】
偏光特性特定部２４は、変化曲線算出部２３によって求められた変化曲線Ｑに基づき、偏光光Ｆの偏光方向（すなわちワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１の方向）、及び消光比を特定し、偏光特性出力部２５に出力する。
具体的には、偏光特性特定部２４は、図４に示すように、変化曲線Ｑにおいて、検出光Ｇの最大光量Ｉｍａｘが得られる回動角度θ（極大点）である上記γを特定することで偏光軸Ｃ１の方向を特定し、また、変化曲線Ｑの最大光量Ｉｍａｘと最小光量Ｉｍｉｎの比（＝最大光量Ｉｍａｘ／最小光量Ｉｍｉｎ）に基づいて消光比を特定する。変化曲線Ｑにおける最大光量Ｉｍａｘは当該変化曲線Ｑに回動角度θ＝γ（極大点）を代入して求められ、また最小光量Ｉｍｉｎは回動角度θ＝９０°＋γ（極小点）を代入して求められる。
【００３３】
偏光特性出力部２５は、偏光特性特定部２４によって特定された偏光特性（偏光軸、及び消光比）を出力するものである。この出力の態様は、ユーザが偏光特性を利用可能であれば任意であり、例えば表示、他の電子機器への出力、記録媒体への記録等が挙げられる。
【００３４】
ここで、最小光量Ｉｍｉｎが得られる回動角度θａ（極小点）は、前掲図４に示すように、検出側偏光子３３が１回転する間（θ＝０〜３６０°）に、位相が１８０°（π）離れた２箇所に存在することから、本実施形態では、変化曲線算出部２３が２箇所の回動角度θ＝θａ、θａ＋１８０°のそれぞれについて、範囲Ｗの内の４点の回動角度θで検出光Ｇの光量Ｉを測定して２つの変化曲線Ｑを求め、偏光特性特定部２４が２本の変化曲線Ｑのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、それらの平均値を求めることで、偏光軸、及び消光比の測定精度を高めることとしている。
【００３５】
これに加え、本実施形態では、２箇所の回動角度θ＝θａ、θａ＋１８０°ごとの上記範囲Ｗの各々において、４点の回動角度θでの検出光Ｇの光量Ｉの検出精度を高めるべく、同じ回動角度θで光量Ｉの測定を複数回（例えば１０回）繰り返し行うこととしている。
この結果、図６に示すように、同一の回動角度θごとにＭ個（Ｍ≧２）の光量Ｉの検出値が得られる。変化曲線算出部２３が、これらの検出値から変化曲線Ｑを求める際には、各回動角度θにおいて、Ｎ個（Ｍ≧Ｎ≧１）の検出値を選択して、これらＮ個の検出値の平均値を求め、これらの平均値に基づいて変化曲線Ｑを求める。Ｍ個の検出値の中からＮ個を選択する際の組合せの数はＭＣｎ個であるから、変化曲線算出部２３は、このＭＣｎ個の組合せごとに変化曲線Ｑを求める。そして、偏光特性特定部２４が、ＭＣｎ個の変化曲線Ｑのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、各偏光軸、及び各消光比の平均値を求めることとしている。これにより、偏光軸、及び消光比が更に高精度に求められる。
【００３６】
図７は、偏光測定システム１の測定動作を示すフローチャートである。
同図に示すように、偏光測定装置２０は、検出部３１の検出側偏光子３３の回動を制御し、回動角度θを測定点に合わせる（ステップＳ１）。本実施形態では、回動角度θの測定点は、図６に示すように、θ＝θａ±２０°、θａ±１０°、θａ＋１８０°±２０°、θａ＋１８０°±１０°の合計８点である。回動角度θａは、最小光量Ｉｍｉｎが得られる角度（極小点）であり、前掲図４に示すように、θａ＝９０°＋γによって規定される。本実施形態では、偏光軸Ｃ１にズレが無い理想的な状態ではγ＝０となる。したがって、上記ステップＳ１においては、偏光測定装置２０は、θａ＝９０°として回動角度θの測定点を決定する。
次いで、偏光測定装置２０は、検出光Ｇの光量Ｉの検出信号３５をＭ回に亘り間欠的に取り込み、Ｍ個の光量Ｉの検出値を取得する（ステップＳ２）。
偏光測定装置２０は、回動角度θの全ての測定点において、Ｍ個の光量Ｉの検出値を取得するまで（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、上記ステップＳ１、及びステップＳ２を繰り返し実行する。
【００３７】
偏光測定装置２０は、最小光量Ｉｍｉｎ近傍（極小点近傍）の光量Ｉの検出値を用いて変化曲線Ｑを求めるべく、回動角度θ＝θａ±２０°、θａ±１０°の４点での光量Ｉの検出値に基づきカーブフィッティングにより上記（１）式に従う変化曲線Ｑを求める（ステップＳ４）。詳述すると、偏光測定装置２０は、これらの回動角度θごとに、Ｎ個（Ｍ≧Ｎ≧１）の検出値を選択して、これらＮ個の検出値の平均値を求め、それを回動角度θの検出値としてカーブフィッティングにより変化曲線Ｑを求める。上述の通り、ＭＣｎ個の変化曲線Ｑが求められる。次いで偏光測定装置２０は、ＭＣｎ個の変化曲線Ｑのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、各偏光軸、及び各消光比の平均値を求める（ステップＳ５）。
【００３８】
偏光測定装置２０は、ステップＳ４、及びＳ５と同様にして、回動角度θ＝θａ＋１８０°±２０°、θａ＋１８０°±１０°の４点での光量Ｉの検出値に基づきカーブフィッティングにより変化曲線Ｑを求め（ステップＳ６）、この変化曲線Ｑに基づき、偏光軸、及び消光比を特定する（ステップＳ７）。
そして、偏光測定装置２０は、ステップＳ５、及びステップＳ７で求めた偏光軸、及び消光比の平均値を求めることで、偏光光の偏光軸、及び消光比を特定する（ステップＳ８）。
これにより、偏光光の偏光軸、及び消光比が高精度に求められる。
なお、この測定において、偏光測定装置２０は、変化曲線Ｑに基づき、最小光量Ｉｍｉｎが得られる回動角度θ＝θａ、最大光量Ｉｍａｘが得られる回動角度θ＝γを特定し、検出部３１の検出側偏光子３３を回動して、それぞれの回動角度θで検出光Ｇの光量Ｉを実際に検出し、この検出値に基づいて消光比を求めても良い。
また、上記偏光測定において、ステップＳ６〜ステップＳ８の処理をせずとも、所望の精度が得られている場合には、これらステップＳ６〜ステップＳ８の処理を行わずに、ステップＳ５で特定された偏光軸、及び消光比を測定結果としても良い。また、これらステップＳ６〜ステップＳ８の処理を行うか否かを作業者等のユーザが選択可能にしても良い。
【００３９】
次いで、偏光測定システム１を用いた光配向装置２の偏光光の測定について説明する。
作業者は、先ず、測定ユニット３０を光配向装置２に設置する。この設置に際し、作業者は、リニアガイド３２の案内方向が上記ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂと平行になり、かつ、偏光子ユニット１０の直下に位置するようにリニアガイド３２を設置する。次いで、作業者は、検出部３１をリニアガイド３２で案内して測定対象のワイヤーグリッド偏光子１６の直下に配置し、偏光測定システム１を用いて、このワイヤーグリッド偏光子１６から出射される偏光光Ｆを検出し、そのワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１、及び消光比を測定する。作業者は、偏光軸Ｃ１の測定結果に基づき、必要に応じてワイヤーグリッド偏光子１６の回動を微調整することで、偏光軸Ｃ１の方向を所定方向（本実施形態では配列方向Ｂ）に合わせる。
作業者は、偏光子ユニット１０が備える全てのワイヤーグリッド偏光子１６について同様に偏光光Ｆの測定、この測定結果に基づき、偏光軸Ｃ１の方向を配列方向Ｂに合わせる作業を行うことで、全てのワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１の方向が配列方向Ｂに揃えられる。
【００４０】
上述の通り、この偏光測定システム１によれば、同様の測定を複数回行わなくとも、繰り返し精度が高く信頼性が高い変化曲線Ｑが得られ、この変化曲線Ｑから偏光軸Ｃ１の方向が高精度に特定される。したがって、個々のワイヤーグリッド偏光子１６を微調整する際に、偏光光Ｆの測定回数を減らすことができ、また微調整作業を短時間で終えつつ、高い精度で偏光軸Ｃ１の方向を調整できる。
【００４１】
ところで、光配向装置２にあっては、棒状のランプ７から放射されるさまざまな角度の放射光Ｅがワイヤーグリッド偏光子１６に入射し、ワイヤーグリッド偏光子１６で直線偏光化されて出射される。
一方、従来、グラントムソン偏光プリズムを検出側偏光子３３に用いた検出部が知られている。しかしながら、グラントムソン偏光プリズムを用いた検出部では、グラントムソン偏光プリズムの消光比が入射角によって大きく変わるため、この検出部に入射する入射角を極力小さくする必要がある。
したがって、従来の検出部では、ワイヤーグリッド偏光子１６から出力されるさまざまな角度成分を含んだ偏光光Ｆのうち、非常に制限された範囲の角度成分しか検出することができず、この偏光光Ｆを正確に測定することができない。
そこで、本実施形態では、以下に説明する構成の検出部３１を用いることで、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Ｆであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定可能としている。
【００４２】
図８は検出部３１の構成を示し外観斜視図であり、図９は検出部３１の断面図である。
検出部３１は、これらの図に示すように、矩形板状のベースマウント７０を備え、その上に、受光センサユニット７１と、検出側偏光子３３と、回転ステージ７２と、検出光調整ユニット７３（図９）とを備えている。
受光センサユニット７１は、受光センサ３４の一例たる光電子増倍管７４と、この光電子増倍管７４を冷却して温度を一定に保ち光電子増倍管７４の温度特性によるノイズを低減する水冷ベース７５とを備え、光電子増倍管７４の検出信号３５（図３）が偏光測定装置２０に取り込まれる。
【００４３】
ベースマウント７０は、リニアガイド３２に係合して当該リニアガイド３２によって直線的に案内される。ベースマウント７０の所定の一辺をリニアガイド３２の長軸方向に合わせてセットすることで、基準位置Ｐ０、及び検出側偏光子３３の偏光軸Ｃ２が配列方向Ｂに向けられるように構成されている。なお、ベースマウント７０の所定の一辺を配列方向Ｂに合わせて設置可能であれば、必ずしもリニアガイド３２を用いる必要はない。
【００４４】
検出側偏光子３３は、光電子増倍管７４の検出面７４Ａの直上に配置され、所定径の開口７６Ａが形成されたアパーチャ７６で検出光Ｇの入射側が覆われている。このアパーチャ７６は、検出側偏光子３３への入射光を制限するものではあるが、この検出部３１では、ワイヤーグリッド偏光子１６が斜入射の光も透過して偏光光Ｆを生成することに合わせ、これら斜入射の成分による偏光光Ｆも取り込むべく、開口７６Ａは入射角Ｙが０°〜７０°までの範囲の偏光光Ｆを通過するように形成されている。
なお、入射角Ｙの範囲は、検出部３１と、ワイヤーグリッド偏光子１６と、ランプ７のそれぞれの形状や配置関係に基づいて、ワイヤーグリッド偏光子１６から斜めに放射される偏光光Ｆの成分が取り込まれる角度に決定される。
回転ステージ７２は、偏光測定装置２０の制御の下、検出側偏光子３３を回転させるものであり、偏光軸の要求測定精度以上の分解能で回動可能なロータリーアクチュエータを内蔵する。
【００４５】
検出光調整ユニット７３は、検出側偏光子３３と光電子増倍管７４の検出面７４Ａの間に配設された筒状の部材であり、筒体７７を備え、アパーチャ７６を通じて取り込まれて検出側偏光子３３を通過した検出光Ｇを筒体７７の上面から取り込み、内部で混合して下面から光電子増倍管７４に導くものである。
具体的には、検出光調整ユニット７３の筒体７７の上面には、アパーチャ７６が取り込む入射角Ｙまでの範囲の検出光Ｇを内部に通過させる開口７８Ａが形成されたアパーチャ７８が設けられている。
【００４６】
このアパーチャ７８から取り込まれた検出光Ｇには、比較的大きな入射角Ｙの成分が含まれ、そのままでは筒体７７の内壁面に入射して吸収等されてしまう。このような吸収が生じると、アパーチャ７６とワイヤーグリッド偏光子１６の相対位置関係によって吸収される成分が変わることから、検出部３１の設置位置に依存して測定結果が変わってしまう。これを防止すべく、光電子増倍管７４の検出面７４Ａをアパーチャ７８の近傍に配置してしまうと、外乱光の影響を受け易くなる。
そこで、筒体７７には、透過する光を拡散する拡散ユニット７９がアパーチャ７８の直下に隙間を空けずに設けられている。拡散ユニット７９は、所定間隔で対面配置された２枚の拡散板７９Ａ、７９Ｂを備え、各種の入射角Ｙの検出光Ｇを混合して出力する。拡散板７９Ａ、７９Ｂには、例えばフロスト型合成石英板が用いられている。
【００４７】
筒体７７の下面には、光電子増倍管７４への入射光量を制限するピンホール８０Ａが形成された板材８０が設けられ、このピンホール８０Ａを通った光が光電子増倍管７４の検出面７４Ａに入射される。
また、ピンホール８０Ａと光電子増倍管７４の検出面７４Ａの間には、ランプ７の発光波長（本実施形態では紫外波長域）以外の波長の光をカットする波長制限フィルタ８１が設けられており、波長制限フィルタ８１で外乱光がカットされた光が光電子増倍管７４に導かれる。
【００４８】
このように、検出部３１は、比較的大きな入射角Ｙの範囲まで偏光光Ｆを取り込み、内部で拡散させて光電子増倍管７４で光量を検出する構成としたため、棒状のランプ７の放射光Ｅをワイヤーグリッド偏光子１６に通して得られた偏光光Ｆのように、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Ｆであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ワイヤーグリッド偏光子１６、及び検出側偏光子３３を順に透過した検出光Ｇを検出側偏光子３３を回動させながら検出して得られる各回動角度θでの光量Ｉに基づいて、検出側偏光子３３を１回転させたときの光量Ｉの周期的な変化を示す変化曲線Ｑを求めるに際し、変化曲線Ｑの１つの極小点である回動角度θ＝θaを含み、かつ、光量Ｉが所定値以下（本実施形態では、最大光量Ｉｍａｘの約２０％以下）となる回動角度θの範囲Ｗに含まれる各回動角度θ＝θａ±２０°、θａ±１０°での光量Ｉに基づいて変化曲線Ｑを求める構成とした。
これにより、極大点である最大光量Ｉｍａｘ近傍の光量Ｉの検出値に比べ、検出値に含まれるノイズ成分が少ない検出値に基づいて変化曲線が求められるため、変化曲線の精度が高められる。この変化曲線から偏光特性を求めることで、精度良く偏光特性が求められる。
また極小点である最小光量Ｉｍｉｎ近傍での光量Ｉだけが測定されていれば良いため、少ない測定回数で高精度な測定が可能となる。
【００５０】
また本実施形態によれば、上記の回動角度θ＝θａと異なる１つの極小点である回動角度θ＝θａ＋１８０°を含み、かつ、光量Ｉが所定値以下となる回動角度θの範囲Ｗに含まれる回動角度θ＝θａ＋１８０°±２０°、θａ＋１８０°±１０°での光量Ｉに基づいて変化曲線Ｑを求め、この変化曲線Ｑに基づいて偏光光Ｆの偏光特性を特定し、そして、上記の回動角度θ＝θａを含む範囲Ｗに対応する変化曲線Ｑから特定した偏光特性との平均に基づき、偏光光Ｆの偏光特性を特定する構成とした。
これにより、高精度な測定が必要な場合に、より精度良く偏光光Ｆの偏光特性が求められる。
【００５１】
また本実施形態では、上記範囲Ｗを、検出光Ｇの光量Ｉが最大光量Ｉｍａｘに対して約２０％の光量となる範囲とすることで、ノイズ成分の影響を抑えた高精度な変化曲線Ｑが得られる。
【００５２】
また本実施形態によれば、検出部３１は、斜入射成分を含む偏光光Ｆを取り込み検出側偏光子３３に入射するアパーチャ７６と、検出側偏光子３３を透過した光を拡散する拡散ユニット７９と、この拡散ユニット７９で拡散された光を受光して光量Ｉを検出する受光センサとしての光電子増倍管７４と、を有する構成とした。
これにより、棒状のランプ７の放射光Ｅをワイヤーグリッド偏光子１６に通して得られた偏光光Ｆのように、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Ｆであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
【００５４】
例えば上述した実施形態では、偏光測定システム１が測定する偏光光の光源として、放電灯であるランプ７を例示したが、光源はこれに限定されるものではなく任意である。すなわち、本発明は、任意の光源の光が偏光子を透過して得られる直線偏光された偏光光の測定に用いることができる。また光源は、必ずしも線状光源である必要はない。
また例えば、上述した実施形態では、測定対象の偏光光を得る偏光子の一例として、ワイヤーグリッド偏光子１６を例示したが、偏光子はこれに限定されるものではない。すなわち、偏光子は、直線偏光された偏光光が得られる偏光子であれば任意である。
【００５５】
また例えば、上述した実施形態では、偏光測定装置２０が偏光光の偏光軸と消光比の両方を測定する構成を例示したが、片方のみを測定しても良い。また、偏光測定装置２０が偏光光の偏光軸、及び／又は消光比に加え、光強度等の他の特性も測定しても良い。
また例えば、上述した実施形態では、検出部３１の検出信号３５を偏光測定装置２０に入力することで、偏光測定装置２０が検出光Ｇの光量を取得する構成としたが、これに限らない。すなわち、回動角度θと検出光Ｇの光量との対応が記録された記録データを、例えば他の電子機器や記録媒体（例えば、半導体メモリ等）から取得しても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１  偏光測定システム
２  光配向装置
６  照射器
７  ランプ
８  反射鏡
１０  偏光子ユニット
１６  ワイヤーグリッド偏光子（第１の偏光子）
２０  偏光測定装置
２３  変化曲線算出部
２４  偏光特性特定部
３０  測定ユニット
３１  検出部
３２  リニアガイド
３３  検出側偏光子（第２の偏光子）
３４  受光センサ
７３  検出光調整ユニット
７６  アパーチャ
７９  拡散ユニット（拡散手段）
Ａ  ワイヤー方向
Ｂ  配列方向
Ｅ  放射光
Ｆ  偏光光
Ｇ  検出光
Ｑ  変化曲線
Ｗ  範囲
Ｙ  入射角
θ  回動角度
θａ、θａ＋１８０°  極小点の回動角度
θａ＋９０°、θａ＋２７０°  極大点の回動角度
Ｃ１  偏光軸
Ｐ０  基準位置
【図１】
0005605399.tif 000002
【図２】
0005605399.tif 000003
【図３】
0005605399.tif 000004
【図４】
0005605399.tif 000005
【図５】
0005605399.tif 000006
【図６】
0005605399.tif 000007
【図７】
0005605399.tif 000008
【図８】
0005605399.tif 000009
【図９】
0005605399.tif 000010