(57)【要約】【課題】偏光の計測精度を高めた偏光分析装置を実現する。【解決手段】試料に光を照射する光源と、励起状態の試料から発せられる光から特定の方向の偏光を通過させる液晶パネルと、液晶パネルから出力された偏光の輝度を計測するイメージセンサと、偏光を計測するために液晶パネル及びイメージセンサを制御する制御装置と、を有する偏光分析装置であって、制御装置は、矩形波の基準電圧を算出し、位相変化に伴って基準電圧が変化する部分の基準電圧を補正することによって補正基準電圧を算出し、基準電圧及び補正基準電圧を液晶パネルに入力し、矩形波の一周期を四分割した各時間幅の露光時間にしたがってイメージセンサを操作して偏光の輝度を計測し、計測の結果に基づいて試料の偏光度を算出する。【選択図】図１
2019178891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に励起状態を発生させる第一光を照射する光源と、
電圧が正極及び負極に振動し、第一周期で電圧の絶対値が変化する矩形波の制御情報に基づいて印加された電圧に応じて、励起状態の前記試料から発せられた第二光の特定の偏光方向の偏光を出力する偏光選択素子と、
前記偏光選択素子を通過した偏光の輝度を計測するイメージセンサと、
前記偏光選択素子及び前記イメージセンサを制御する制御装置と、を有する偏光分析装置であって、
前記制御装置は、
輝度変化が前記第一周期で振動する正弦波となる偏光を前記偏光選択素子から出力させるための前記矩形波の位相毎の基準電圧を算出し、
位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が大きくなる前記矩形波の部分の前記基準電圧、及び、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が小さくなる前記矩形波の部分の前記基準電圧の少なくともいずれかを補正することによって補正基準電圧を算出し、
前記基準電圧及び前記補正基準電圧に基づいて、前記矩形波の制御情報を生成し、
前記矩形波の制御情報に基づいて前記偏光選択素子に電圧を印加し、
前記第一周期を四分割した時間幅の露光時間にしたがって前記イメージセンサを操作して、前記偏光選択素子から出力された偏光の輝度を計測し、
前記計測の結果に基づいて、前記試料の偏光度を算出することを特徴とする偏光分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、補正量が前記矩形波の位相変化に依存した階調となる前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、
位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記偏光選択素子から出力された偏光の輝度をＨ（ｐ）、第一調整パラメータをｋ、第二調整パラメータをｎとする式（１）に基づいて前記基準電圧を算出し、
前記位相ｐを変数とする分数関数を用いて算出された補正値を前記基準電圧に加算することによって、前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置。
【数１】
2019178891.tif 000015
【請求項４】
請求項３に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、第三調整パラメータをＫ、第四調整パラメータをａ、第五調整パラメータをｂ、第六調整パラメータをｃ、第七調整パラメータをｄとする式（２）で与えられる前記分数関数を用いて前記補正値を算出することを特徴とする偏光分析装置。
【数２】
2019178891.tif 000016
【請求項５】
請求項２に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、前記位相変化に伴って基準電圧の絶対値が大きくなる矩形波の部分の始端から終端に向けて前記補正量が小さくなる前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記補正基準電圧をＶ’、第八調整パラメータをＧとする式（３）に基づいて前記補正基準電圧を算出し、
前記第八調整パラメータは式（４）を満たすことを特徴とする偏光分析装置。
【数３】
2019178891.tif 000017
【数４】
2019178891.tif 000018
【請求項７】
請求項５に記載の偏光分析装置であって、
前記制御装置は、位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記補正基準電圧をＶ’、第九調整パラメータをｑとする式（５）に基づいて前記補正基準電圧を算出し、
前記第九調整パラメータは式（６）を満たすことを特徴とする偏光分析装置。
【数５】
2019178891.tif 000019
【数６】
2019178891.tif 000020
【請求項８】
請求項７に記載の偏光分析装置であって、
前記第九調整パラメータは式（７）を満たすことを特徴とする偏光分析装置。
【数７】
2019178891.tif 000021
【請求項９】
試料から発せられた偏光を分析する偏光分析装置の制御方法であって、
前記偏光分析装置は、
前記試料に励起状態を発生させる第一光を照射する光源と、
電圧が正極及び負極に振動し、第一周期で電圧の絶対値が変化する矩形波の制御情報に基づいて印加された電圧に応じて、励起状態の前記試料から発せられた第二光の特定の偏光方向の偏光を出力する偏光選択素子と、
前記偏光選択素子を通過した偏光の輝度を計測するイメージセンサと、
前記偏光選択素子及び前記イメージセンサを制御する制御装置と、を有し、
前記偏光分析装置の制御方法は、
前記制御装置が、輝度変化が前記第一周期で振動する正弦波となる偏光を前記偏光選択素子から出力させるための前記矩形波の位相毎の基準電圧を算出する第１のステップと、
前記制御装置が、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が大きくなる前記矩形波の部分の前記基準電圧、及び、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が小さくなる前記矩形波の部分の前記基準電圧の少なくともいずれかを補正することによって補正基準電圧を算出する第２のステップと、
前記制御装置が、前記基準電圧及び前記補正基準電圧に基づいて、前記矩形波の制御情報を生成する第３のステップと、
前記制御装置が、前記矩形波の制御情報に基づいて前記偏光選択素子に電圧を印加する第４のステップと、
前記制御装置が、前記第一周期を四分割した時間幅の露光時間にしたがって前記イメージセンサを操作して、前記偏光選択素子から出力された偏光の輝度を計測する第５のステップと、
前記制御装置が、前記計測の結果に基づいて、前記試料の偏光度を算出する第６のステップと、を含むことを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、補正量が前記矩形波の位相変化に依存した階調となる前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第１のステップでは、前記制御装置が、位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記偏光選択素子から出力された偏光の輝度をＨ（ｐ）、第一調整パラメータをｋ、第二調整パラメータをｎとする式（８）に基づいて前記基準電圧を算出し、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、前記位相ｐを変数とする分数関数を用いて算出された補正値を前記基準電圧に加算することによって、前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【数８】
2019178891.tif 000022
【請求項１２】
請求項１１に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、第三調整パラメータをＫ、第四調整パラメータをａ、第五調整パラメータをｂ、第六調整パラメータをｃ、第七調整パラメータをｄとする式（９）で与えられる前記分数関数を用いて前記補正値を算出することを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【数９】
2019178891.tif 000023
【請求項１３】
請求項１０に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が大きくなる前記矩形波の部分の始端から終端に向けて前記補正量が小さくなる前記補正基準電圧を算出することを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記補正基準電圧をＶ’、第八調整パラメータをＧとする式（１０）に基づいて前記補正基準電圧を算出し、
前記第八調整パラメータは式（１１）を満たすことを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【数１０】
2019178891.tif 000024
【数１１】
2019178891.tif 000025
【請求項１５】
請求項１３に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第２のステップでは、前記制御装置が、位相ｐにおける前記基準電圧をＶ、前記位相ｐにおける前記補正基準電圧をＶ’、第九調整パラメータをｑとする式（１２）に基づいて前記補正基準電圧を算出し、
前記第九調整パラメータは式（１３）を満たすことを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【数１２】
2019178891.tif 000026
【数１３】
2019178891.tif 000027
【請求項１６】
請求項１５に記載の偏光分析装置の制御方法であって、
前記第九調整パラメータは式（１４）を満たすことを特徴とする偏光分析装置の制御方法。
【数１４】
2019178891.tif 000028
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蛍光偏光免疫測定法等に利用できる偏光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光偏光免疫測定法等に利用される偏光分析装置は、まず、レーザ等の光源から試料に光を照射する。偏光分析装置は、試料から発せられた入射光（励起光）の偏光方向と平行な偏光成分Ｉ｜｜と、入射光（励起光）の偏光方向と垂直な偏光成分Ｉ⊥とを計測し、二つの偏光成分を用いて偏光度を算出する。偏光度に基づいて液体の粘度等を見積もることができる。
【０００３】
特許文献１には多点を同時に計測できる偏光分析装置が記載されている。特許文献１の偏光分析装置は、駆動信号に基づいて電圧を印加することによって、試料から発せられた測定光の特定方向の偏光を選択する偏光選択素子を有する。また、特許文献１の偏光分析装置は、偏光選択素子によって選択された偏光を受光するイメージセンサを有する。
【０００４】
駆動信号が周期Ｔ１の正弦波信号である場合、図１０に示すように、正弦波形状の輝度変化となる偏光がイメージセンサに入射される。なお、図１０に示すグラフの横軸は時間を表し、縦軸は偏光選択素子を通過する測定光の輝度の大きさを表す。イメージセンサからは、図１１に示すような輝度データＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が出力される。なお、図１１に示すグラフの横軸は時間を表し、縦軸は露光時間に計測された輝度の積分値を表す。
【０００５】
ここで、偏光選択素子の平面にＸ軸及びＹ軸を設定し、Ｘ軸に平行な方向の偏光の輝度をＩ｜｜とし、Ｙ軸に平行な偏光の輝度をＩ⊥とする。特許文献１には、イメージセンサ及び偏光選択素子の位相関係を高い精度で制御でき、かつ、偏光が特定の条件を満たす場合、偏光度Ｐは式（１）から算出できることが記載されている。
【０００６】
【数１】
2019178891.tif 000003
【０００７】
また、特許文献１には、位相関係が制御できない状況でも、正弦波信号が駆動信号として入力された場合、偏光度Ｐは、位相関係によらずに、式（２）から算出できることが記載されている。ここで、ＡＣ値及びＤＣ値はそれぞれ式（３）及び式（４）から算出できる。
【０００８】
【数２】
2019178891.tif 000004
【０００９】
【数３】
2019178891.tif 000005
【００１０】
【数４】
2019178891.tif 000006
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１７４３３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１には、液晶パネル及び偏光板から構成される偏光選択素子を用いることが記載されている。液晶パネルに、駆動信号として正弦波信号を入力した場合、液晶パネルは印加電圧に対する輝度変化がリニアでなく、さらに正極性及び負極性の違いによって偏光の輝度変化は正弦波とならない。そのため、偏光度の算出精度が低下するという課題が生じる。
【００１３】
前述の課題に対しては、電圧が正極及び負極に振動し、かつ、液晶パネルの電圧輝度特性に基づいた変調により電圧の絶対値が変化する矩形波を駆動信号とすることによって極性差を解消しつつ偏光の輝度変化を正弦波形にできる。なお、電圧の絶対値の変化周期はＴ１である。
【００１４】
しかし、前述のような矩形波を駆動信号として入力した場合でも液晶パネルの応答性に起因して、偏光選択素子を通過する偏光の出力は理想的な正弦波の形状にならない可能性がある。
【００１５】
本開示は、偏光度の算出精度を高めた偏光分析装置及び偏光分析装置の制御方法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】
【００１６】
本開示において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。試料に励起状態を発生させる第一光を照射する光源と、電圧が正極及び負極に振動し、第一周期で電圧の絶対値が変化する矩形波の制御情報に基づいて印加された電圧に応じて、励起状態の前記試料から発せられた第二光の特定の偏光方向の偏光を出力する偏光選択素子と、前記偏光選択素子を通過した偏光の輝度を計測するイメージセンサと、前記偏光選択素子及び前記イメージセンサを制御する制御装置と、を有する偏光分析装置であって、前記制御装置は、輝度変化が前記第一周期で振動する正弦波となる偏光を前記偏光選択素子から出力させるための前記矩形波の位相毎の基準電圧を算出し、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が大きくなる前記矩形波の部分の前記基準電圧、及び、位相変化に伴って前記基準電圧の絶対値が小さくなる部分の前記基準電圧の少なくともいずれかを補正することによって補正基準電圧を算出し、前記基準電圧及び前記補正基準電圧に基づいて、前記矩形波の制御情報を生成し、前記矩形波の制御情報に基づいて前記偏光選択素子に電圧を印加し、前記第一周期を四分割した各時間幅の露光時間にしたがって前記イメージセンサを操作して、前記偏光選択素子から出力された偏光の輝度を計測し、前記計測の結果に基づいて、前記試料の偏光度を算出する。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、偏光分析装置は、絶対値が大きくなる部分及び絶対値が小さくなる部分のいずれかの電圧を補正した矩形波に基づいて印加する電圧を制御することによって偏光度の算出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の偏光分析装置の構成例を示す図である。
【図２】本開示の偏光選択素子に補正を行っていない駆動信号を入力した場合の偏光の輝度変化を示すグラフである。
【図３】本開示の偏光選択素子に補正を行った駆動信号を入力した場合の偏光の輝度変化を示すグラフである。
【図４】本開示の矩形信号の位相及び補正値との間の関係を示す図である。
【図５】本開示の矩形信号の補正方法と補正結果との関係を示すグラフである。
【図６】本開示の偏光選択素子にＨｉｌｌ関数を用いてフィッティングした駆動信号を入力した場合の偏光の輝度変化を示すグラフである。
【図７】本開示の分数関数の特性を示すグラフである。
【図８】本開示の偏光選択素子に補正を行った駆動信号を入力した場合の偏光の出力を示すグラフである。
【図９】本開示の偏光選択素子に補正を行った駆動信号を入力した場合の偏光の出力を示すグラフである。
【図１０】従来技術の偏光の輝度変化を示すグラフである。
【図１１】従来技術の偏光の輝度データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００２０】
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では本開示の矩形信号の代表的な補正方法について説明する。
【００２２】
図１は、本開示の偏光分析装置の構成例を示す図である。図２は、本開示の偏光選択素子に補正を行っていない矩形波の電圧を印加した場合の偏光の出力を示すグラフである。図２に示すグラフの左側の縦軸は電圧を表し、右側の縦軸は輝度を表し、横軸は時間を表す。
【００２３】
本開示の偏光分析装置１０は、光源１１０、偏光選択素子１２０、イメージセンサ１３０、及び制御装置１４０から構成される。なお、試料１１及び偏光選択素子１２０の間に、対物レンズ等の光学系を設けてもよい。
【００２４】
光源１１０は、測定対象の試料１１を励起させるための光を照射する。光源１１０は、例えば、レーザ等である。光源１１０が照射する光は、試料１１の種別及び状態に基づいて選択される。
【００２５】
試料１１は、蛍光物質を含み、光源１１０から照射された光によって励起し、発光する。試料１１の発光により出射される測定光の偏光方向は、試料１１の温度及び粘度、並びに、試料１１に含まれる特定の物質の量及び種類に応じて変化する。本開示では、Ｉ｜｜がＩ⊥より大きい測定光が試料１１から定常的に出射されているものとする。
【００２６】
偏光選択素子１２０は、駆動信号に基づいて印加された電圧にしたがって駆動し、試料１１から出射された測定光から特定の偏光方向の測定光のみを出力する。偏光選択素子１２０は、試料１１及びイメージセンサ１３０の間に設けられる。偏光選択素子１２０は、透過型の液晶パネル及び一枚の偏光板から構成される。本開示では、液晶パネルはＴＮ型の液晶パネルとする。
【００２７】
なお、図１に示すように、本開示では、偏光選択素子１２０の平面にＸ軸及びＹ軸を設定し、ＸＹ平面に直交し、かつ、測定光の進行方向にＺ軸を設定している。
【００２８】
イメージセンサ１３０は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、及びフォトダイオードアレイ等の複数の受光素子を含むセンサである。イメージセンサ１３０は、予め設定された露光時間に基づいて偏光選択素子１２０から出力された測定光の輝度に関する計測を行い、計測結果を輝度データとして出力する。イメージセンサ１３０からは図１１に示すような輝度データが得られる。
【００２９】
制御装置１４０は、駆動信号に基づいて偏光選択素子１２０に電圧を印加し、また、イメージセンサ１３０の露光時間を制御する。制御装置１４０は、例えば、プロセッサ及びメモリを有する計算機、駆動信号に基づいて偏光選択素子１２０に電圧を供給する電源、並びに、イメージセンサ１３０の露出時間を制御するファンクションジェネレータを含む。制御装置１４０は駆動信号及び露光時間の位相関係が一定になるように制御する。
【００３０】
ここで、駆動信号及び露光時間の関係について説明する。
【００３１】
制御装置１４０は、図１０に示すような輝度変化が正弦波となる測定光の出力を得るための駆動信号の制御情報を生成し、駆動信号の制御情報に基づいて偏光選択素子１２０に電圧を印加する。ここで、駆動信号は周期Ｔ１で振動する。駆動信号の周期は測定光の出力（輝度変化）の周期と同期する。制御装置１４０は、周期Ｔ１を四つに分割し、それぞれの時間Ｔ２＿１、Ｔ２＿２、Ｔ２＿３、Ｔ２＿４を、イメージセンサ１３０の露光時間として設定する。制御装置１４０は、イメージセンサ１３０から輝度データを取得し、当該輝度を式（１）又は式（２）に代入することによって偏光度を算出する。
【００３２】
偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化の位相と、測定光の受光タイミング（位相）とが一定の関係を保つ場合、偏光度Ｐは式（１）を用いて算出できる。また、偏光選択素子１２０を通過する測定光の位相と、測定光の受光タイミング（位相）とが一定の関係を保っていない場合、偏光度Ｐは式（２）を用いて算出できる。
【００３３】
ここで、駆動信号及び偏光選択素子１２０を通過する測定光の関係について説明する。
【００３４】
信号２００に示すような、輝度変化が正弦波となる測定光の出力を得るために、図２に示すような矩形波２１０を駆動信号として用いることを考える。矩形波２１０は、電圧が正極及び負極に振動し、かつ、一定の周期で電圧の絶対値が変化する信号である。電圧の絶対値の変化の周期はＴ１である。本開示では、矩形波を矩形信号とも記載する。
【００３５】
本開示では、範囲２３０に含まれる矩形信号２１０を一周期分の矩形信号２１０として扱う。このとき、範囲２３０の左端が位相「０」となり、右端が「２π」となる。また、矩形信号２１０の正極及び負極の振動周期（パルス幅）は周期Ｔ１より小さいものとする。
【００３６】
液晶パネルを通過する測定光の輝度変化の形状は、電圧の変化に対する液晶パネルの応答の遅延によって信号２２０のようになる。図２に示すように、信号２００及び信号２２０との間にはズレが生じる。前述のズレは、位相の変化に伴って電圧の絶対値が大きくなる矩形信号２１０の部分で顕著になる。本開示では、位相の変化に伴って電圧の絶対値が大きくなる矩形信号２１０の部分を、矩形信号２１０の立ち上がり部分と記載し、位相の変化に伴って電圧の絶対値が小さくなる矩形信号２１０の部分を、矩形信号２１０の立ち下がり部分と記載する。
【００３７】
前述のズレの発生によって、偏光度Ｐの算出精度が低下する。なぜならば、式（２）の前提条件を満たさないためである。なお、本開示では、矩形信号２１０の立ち上がり部分の位相はπから２πとなる。
【００３８】
そこで、本開示の制御装置１４０は、前述のズレを解消するために、矩形信号２１０を補正し、補正された矩形信号に基づいて偏光選択素子１２０に電圧を印加する。
【００３９】
次に、制御装置１４０が補正された矩形信号を算出するために実行する処理について説明する。
【００４０】
（処理１）制御装置１４０は、偏光選択素子１２０として用いる液晶パネルの印加電圧と透過率の関係（ＶＴ特性）をシグモイド曲線にフィッティングして、さらに、輝度を変数とする電圧を表す逆関数を算出する。本開示では、電圧をｘ及び輝度をｙとし、また、輝度ｙを表す関数をＦ（ｘ）とし、その逆関数をＧ（ｙ）とする。
【００４１】
本開示の制御装置１４０は、式（５）に示すＢｏｌｔｚｍａｎｎ関数を用いてフィッティングを行って、式（６）のような逆関数を算出する。ここで、Ａ１、Ａ２、ｘ０は調整可能なパラメータである。
【００４２】
【数５】
2019178891.tif 000007
【００４３】
【数６】
2019178891.tif 000008
【００４４】
（処理２）制御装置１４０は、図１０に示す測定光の出力モデルＨ（ｐ）における位相ｐの輝度ｙを逆関数Ｇ（ｙ）に代入して、電圧ｘを算出する。本開示では、測定光の出力モデルＨ（ｐ）は式（７）で与えられる。制御装置１４０は、輝度Ｈ（ｐ）を式（６）の変数ｙに代入して、輝度Ｈ（ｐ）を実現するための矩形信号２１０の位相ｐにおける電圧を算出する。本開示では、矩形信号２１０の振幅に対応する電圧を基準電圧とも記載する。制御装置１４０は各位相について同様の処理を実行する。制御装置１４０は、算出された基準電圧及び矩形信号の振動周期から構成される情報を、駆動信号の制御情報として保持する。なお、矩形信号の振動周期は予め設定されているものとする。
【００４５】
【数７】
2019178891.tif 000009
【００４６】
（処理３）制御装置１４０は、矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧を補正した第一補正基準電圧を算出する。第１の実施形態では、基準電圧に予め設定された固定値を追加した値が第一補正基準電圧として算出されるものとする。固定値は、例えば、「＋０．４Ｖ」である。
【００４７】
（処理４）制御装置１４０は、第一補正基準電圧の算出結果に基づいて駆動信号の制御情報を更新する。
【００４８】
制御装置１４０は、以上の処理によって生成された駆動信号の制御情報に基づいて、偏光選択素子１２０に電圧を印加する。図３は、本開示の偏光選択素子に補正を行った矩形波の電圧を印加した場合の偏光の輝度変化を示すグラフである。
【００４９】
矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧が補正された矩形信号２５０にしたがって電圧が偏光選択素子１２０に印加された場合、偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化は信号２６０のようなグラフになる。図３に示すように、信号２００及び信号２６０の間のズレは、信号２００及び信号２２０の間のズレより小さくなっている。
【００５０】
以上で説明したように、第１の実施形態によれば、制御装置１４０が矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧を補正した矩形信号に基づいて印加する電圧を制御することによって、偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化が理想的な正弦波となる。これによって、偏光度の算出精度を向上できる。
【００５１】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、矩形信号２１０の立ち上がり部分に対してのみ補正が行われていた。第２の実施形態では、矩形信号２１０の立ち下がり部分に対しても補正を行う。以下、第１の実施形態との差異を中心に、第２の実施形態を説明する。
【００５２】
第２の実施形態の偏光分析装置１０の構成は、第１の実施形態と同一であるため省略する。
【００５３】
第２の実施形態では、（処理３）において、制御装置１４０は、第一補正基準電圧とともに、矩形信号２１０の立ち下がり部分の基準電圧を補正した第二補正基準電圧を算出する。第２の実施形態では、基準電圧に予め設定された固定値を追加した値が第二補正基準電圧として算出されるものとする。固定値は、例えば、「−０．２Ｖ」である。
【００５４】
第２の実施形態によれば、矩形信号２１０の立ち上がり部分及び立ち下がり部分のそれぞれに対して異なった補正を行うことによって、偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化をより理想的な正弦波に近づけることができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
第１の実施形態では、制御装置１４０は、矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧を一律に補正していた。一律に基準電圧を補正した場合、図３の範囲３００に示すようにオーバーシュートが発生する。第３の実施形態では、制御装置１４０は、オーバーシュートの発生を抑制するように、矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧を補正する。以下、第１の実施形態との差異を中心に、第３の実施形態を説明する。
【００５６】
第３の実施形態の偏光分析装置１０の構成は、第１の実施形態と同一であるため省略する。
【００５７】
第３の実施形態では、制御装置１４０は、補正量が矩形信号２１０の位相変化に依存した階調となる第一補正基準電圧を算出する。具体的には、制御装置１４０は、矩形信号２１０の立ち上がり部分の始端の補正量が最大となり、当該部分の終端の方向に段階的に補正量が小さくなるように基準電圧を補正する。すなわち、位相の増加（位相の変化）に伴って補正量が小さくなるように基準電圧の補正が行われる。
【００５８】
図４は、本開示の矩形信号２１０の位相及び補正値との間の関係を示す図である。図５は、本開示の矩形信号の補正方法と補正結果との関係を示すグラフである。図４の縦軸は電圧を表し、横軸は位相を表す。また、図５の左側の縦軸は電圧を表し、右側の縦軸は輝度を表し、横軸は時間を表す。
【００５９】
第３の実施形態では、五つの補正方法を適用した。「＋０．４補正」は、第１の実施形態で示した矩形信号２１０の補正方法である。
【００６０】
「ｅｘｐＧ補正」は、式（８）に示す式に基づいて第一補正基準電圧を算出する補正方法である。Ｇは補正に使用するパラメータを表す。ここで、ｐは位相、Ｖは位相ｐにおける矩形信号２１０の基準電圧、Ｖ’は位相ｐの補正後の基準電圧（第一補正基準電圧）を表す。したがって、「ｅｘｐ０．５補正」の場合、式（８）のＧが「０．５」である式に基づいて、矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧が補正される。
【００６１】
【数８】
2019178891.tif 000010
【００６２】
なお、「ｅｘｐ０．３’補正」は、「ｅｘｐ０．３補正」と同じ数式を用いた補正方法であって、０．９πの第一補正基準電圧が０．８πの第一補正基準電圧と同等となるように補正する補正方法である。
【００６３】
「ｑ乗補正」は、式（９）に示す式に基づいて第一補正基準電圧を算出する補正方法である。ｑは補正に使用するパラメータを表す。
【００６４】
【数９】
2019178891.tif 000011
【００６５】
図５に示すように、「ｅｘｐＧ補正」では、Ｇが０．３以下の場合にオーバーシュートが改善することが分かった。また、「ｑ乗補正」では、ｑが２より大きく１０より小さい範囲で検証を行った結果、特にｑが３．５の場合にオーバーシュートの改善効果が高いことが分かった。
【００６６】
第３の実施形態によれば、基準電圧に対する補正量が矩形信号２１０の位相変化に依存した階調となるように矩形信号２１０の立ち上がり部分の基準電圧を補正することによって、オーバーシュートの発生を抑止できる。したがって、一律に補正を行う場合より、偏光選択素子１２０を通過する測定光の起動変化をより正弦波に近づけることができる。
【００６７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、フィッティングに使用する関数及び補正基準電圧（第一補正基準電圧及び第二補正基準電圧）の算出方法が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態との差異を中心に、第４の実施形態を説明する。
【００６８】
第４の実施形態の偏光分析装置１０の構成は、第１の実施形態と同一であるため省略する。
【００６９】
第４の実施形態では、（処理１）で用いる関数が異なる。具体的には、本開示の制御装置１４０は、式（１０）に示すＨｉｌｌ関数を用いてフィッティングを行い、式（１１）に示すような逆関数を算出する。ここで、ｋ及びｎは調整可能なパラメータである。
【００７０】
【数１０】
2019178891.tif 000012
【００７１】
【数１１】
2019178891.tif 000013
【００７２】
（処理２）は第１の実施形態と同一である。具体的には、制御装置１４０は、図１０に示す測定光の出力モデルＨ（ｐ）を式（１１）の変数ｙに代入して、輝度Ｈ（ｐ）を実現するための矩形信号２１０の位相ｐにおける基準電圧を算出する。
【００７３】
Ｈｉｌｌ関数を用いてフィッティングを行った場合、電圧の絶対値が最大となる周辺を示す図６の範囲６００の信号２００及び信号２６１の間のズレは、Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ関数を用いてフィッティングしたものより小さくなる。一方、矩形信号２５１の電圧の絶対値が最小となる周辺部分には大きなズレが発生しているため、当該ズレを解消するために基準電圧に補正値を加える。
【００７４】
Ｈｉｌｌ関数を用いてフィッティングを行った場合、電圧の絶対値が最大となる周辺を示す図６の範囲６００の信号２００及び信号２６１の間の対称なズレは、式１１におけるパラメータｋやｎの調節によって改善が可能である。一方、矩形信号２５１の電圧の絶対値が最小となる周辺部分には非対称な大きなズレが発生しているため、当該ズレを解消するために基準電圧に補正値を加える。
【００７５】
（処理３）では、制御装置１４０は、位相ｐを変数とする分数関数を用いて、矩形信号２５１の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の基準電圧に追加する補正値を算出する。第４の実施形態では、式（１２）に示すような分数関数を用いて基準電圧に追加する補正値が算出される。ここで、Ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは調整可能なパラメータである。
【００７６】
【数１２】
2019178891.tif 000014
【００７７】
図７に分数関数の一例を示す。縦軸は補正値を表し、横軸は変数ｙの値を表す。図７に示すように、補正値はｙ＝０の近傍で急激に変化し、また、横軸の無限遠では０に収束するという特性を有する。
【００７８】
パラメータの値としては、ａ、ｃ、ｄを「１」、ｂを「１０」、Ｋを「５」にすることが考えられる。
【００７９】
矩形信号２５１の立ち上がり部分でのズレを解消するためには、印加する電圧が素早く上昇するように補正すればよく、矩形信号２５１の立ち下がり部分でのズレを解消するためには、印加する電圧が素早く下降するように補正すればよい。そこで、制御装置１４０は、図７に示すような特性を有する分数関数から算出された補正値を基準電圧に加えることによって補正基準電圧を算出する。
【００８０】
本開示では、式（１２）の変数ｙには位相ｐを代入する。なお、変数ｙには位相ｐに任意の位相θを加えた値が代入されてもよい。θは調整可能なパラメータである。
【００８１】
図８は、本開示の偏光選択素子に補正を行った駆動信号を入力した場合の偏光の出力を示すグラフである。
【００８２】
図８に示すように、矩形信号２５２の電圧の絶対値が最小となる部分の周辺は、分数関数の特性を示す形状となっている。図８に示すような矩形波２５２に基づいて電圧が印加された場合、信号２００及び信号２６２の間のズレは、信号２００及び信号２６１の間のズレより小さくなる。
【００８３】
第４の実施形態によれば、Ｈｉｌｌ関数を用いたフィッティング及び分数関数を用いた補正によって、効率的かつ簡便に偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化が理想的な正弦波となるように制御できる。
【００８４】
［第５の実施形態］
第５の実施形態では、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶パネルを用いる点が、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態との差異を中心に、第５の実施形態を説明する。
【００８５】
図９は、本開示の偏光選択素子に補正を行っていない矩形波に対応する電圧を印加した場合の偏光の出力を示すグラフである。図９に示すグラフの左側の縦軸は電圧を表し、右側の縦軸は輝度を表し、横軸は時間を表す。
【００８６】
図９に示すように、ＦＦＳ方式の液晶パネルの場合もＴＮ方式の液晶パネルと同様に、偏光選択素子１２０を通過する測定光の輝度変化と理想的な正弦波との間にズレが生じる。
【００８７】
そこで、制御装置１４０は、第１の実施形態でから第４の実施形態で説明した補正方法を行って、前述のズレを解消する。なお、使用する数式及びパラメータは液晶パネルの特性等に合わせて適宜変更される。
【００８８】
なお、ＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、本開示の偏光選択素子に補正を行っていない矩形波に対応する電圧を印加した場合の偏光の輝度変化はほぼ正弦波であるため、制御装置１４０は位相のズレを補正してもよい。
【００８９】
第５の実施形態によれば、ＦＦＳ方式の液晶パネルでも第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、及び第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
本開示で例示した数式に含まれるパラメータは、液晶粘度、温度、駆動周波数等に応じて適宜変更することができる。
【００９１】
以上、本願の実施形態を説明したが、本願が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本願の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  偏光分析装置
１１  試料
１１０  光源
１２０  偏光選択素子
１３０  イメージセンサ
１４０  制御装置
【図１】
2019178891.tif 000029
【図２】
2019178891.tif 000030
【図３】
2019178891.tif 000031
【図４】
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【図５】
2019178891.tif 000033
【図６】
2019178891.tif 000034
【図７】
2019178891.tif 000035
【図８】
2019178891.tif 000036
【図９】
2019178891.tif 000037
【図１０】
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【図１１】
2019178891.tif 000039