(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測装置において、
光学系に含まれる少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得部は、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の波数に対する光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数であるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う計測装置。
【請求項２】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測装置において、
光源と、少なくとも４個の光学素子と、前記少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された測定光を受光する受光部と、を含む光学系と、
所与の帯域成分を含む、前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記光学系は、
前記光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して前記受光部に入射させるように、かつ、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つが主軸方位を変更することが可能なように構成されており、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得部は、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の波数に対する光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数であるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う計測装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の計測装置において、
前記演算処理部で、
複数の前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行う計測装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の計測装置において、
前記演算処理部で、
それぞれの前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行う計測装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の計測装置において、
前記演算処理部で、前記１６個の行列要素をすべて算出する計測装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダの少なくとも一方の主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項７】
請求項６記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第１の偏光子と前記第１のキャリアリターダとの主軸方位の角度差が一定になるように設定された前記光学系で得られる複数の前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第２の偏光子及び前記第２のキャリアリターダの少なくとも一方の主軸方位の設定が異なる前記複数の光学系で得られる複数の前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項９】
請求項８記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第２の偏光子と前記第２のキャリアリターダとの主軸方位の角度差が一定になるように設定された前記光学系で得られる複数の前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、
前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の計測装置において、
前記光強度情報取得部で、
前記第１の偏光子の主軸方位と前記第１のキャリアリターダの主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位と前記第２の偏光子の主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、かつ、
前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する計測装置。
【請求項１２】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測装置において、
光学系に含まれる、主軸方位が所与の角度差になるように設定された少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記
第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得部は、
前記第１の偏光子の主軸方位と前記第１のキャリアリターダの主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位と前記第２の偏光子の主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、かつ、
前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
前記光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数である９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う計測装置。
【請求項１３】
測定対象の光学系を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測装置において、
光源と、少なくとも４個の光学素子と、前記少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された測定光を受光する受光部とを含む光学系と、
所与の帯域成分を含む、前記測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダを含み、
前記光学系は、
前記光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して前記受光部に入射させるように構成されており、かつ、前記４個の光学素子の主軸方位が所与の角度差になるように設定されており、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得部は、
前記第１の偏光子の主軸方位と前記第１のキャリアリターダの主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位と前記第２の偏光子の主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、かつ、
前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
前記光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数である９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う計測装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の計測装置において、
前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位情報を検出する検出部をさらに含み、
前記演算処理部は、
前記検出部で検出された主軸方位情報を利用して、前記キャリア振幅係数算出処理を行う計測装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の計測装置において、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位設定を変更するアクチュエータをさらに含む計測装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載の計測装置において、
前記光源から出射された光は、所与の帯域成分を含む光である計測装置。
【請求項１７】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出する計測装置において、
光学系に含まれる複数の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記複数の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得部は、
前記複数の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の波数に対する光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数であるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記複数の光学素子の主軸方位及び前記行列要素の少なくとも１つを変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する行列要素算出処理とを行う計測装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載の計測装置を含む光学特性計測ユニット。
【請求項１９】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測方法において、
光学系に含まれる少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得手順で、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光の波数に対する光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数であるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理と、
を行う計測方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の計測方法において、
前記演算処理手順で、
複数の前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行う計測方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の計測方法において、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行う計測方法。
【請求項２２】
請求項１９から請求項２１のいずれかに記載の計測方法において、
前記演算処理手順で、前記１６個の行列要素をすべて算出する計測方法。
【請求項２３】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測方法において、
光学系に含まれる、主軸方位が所与の角度差になるように設定された少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得手順で、
前記第１の偏光子の主軸方位と前記第１のキャリアリターダの主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位と前記第２の偏光子の主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、かつ、
前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の波数に対する光強度情報を取得し、
前記演算処理手順で、
前記光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数である９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理と、
を行う計測方法。
【請求項２４】
請求項１９から請求項２３のいずれかに記載の計測方法において、
前記光源から出射された光は、所与の帯域成分を含む光である計測方法。
【請求項２５】
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出する計測方法において、
光学系に含まれる複数の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の波数に対する光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の波数に対する光強度情報と、前記測定光の波数に対する光強度の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記複数の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記測定光の波数に対する光強度の理論式は、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を変数とする正弦関数及び余弦関数の多項式で表される式であり、
前記光強度情報取得手順で、
前記複数の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光の波数に対する光強度情報を解析処理して得られる自己相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の波数に対する光強度の理論式の各項の係数であるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記複数の光学素子の主軸方位及び前記行列要素の少なくとも１つを変数とする式で表される前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する行列要素算出処理とを行う計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の光学特性を表すミュラー行列の行列要素を算出する計測装置、及び、ミュラー行列の行列要素を算出する計測方法、並びに、測定対象の光学特性を計測する特性計測ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミュラー行列を利用して物質の光学特性を解析する技術が知られている。そして、ミュラー行列の行列要素を算出する方法として、いくつかの手法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１１６７３２号公報
【特許文献２】特表２０００−５０２４６１号公報
【非特許文献１】R. W. Collins, and Y. T. Kim, "Ellipsometry for thin-film and Surface analysis," Ann. Chem., 62,887a-900a(1990).
【非特許文献２】R. M. A. Azzam,"Photopolarimetric Measurement of the Mueller Matrix by Fourier Analysis of a Single Detected Signal," Opt.Lett.2:148-150(1978).
【非特許文献３】D. Lara and C. Dainty, "Polarization sensitive imaging using a confocal Mueller matrix ellipsometer," ICO topical Meeting on Polarization Optics, 226-227(2003).
【発明の開示】
【０００３】
上述の文献に記載された手法には、それぞれ、次のような課題がある。
【０００４】
特許文献１に記載された技術によれば、ミュラー行列の行列要素を高精度に計測することが困難である。
【０００５】
特許文献２に記載された技術によれば、計測のために高電圧を利用する必要があり、また、高価な変調素子を利用する必要がある。
【０００６】
非特許文献１に記載された技術によると、９個のミュラー行列の行列要素を算出するために、最低でも１２個の分光強度が必要になり、効率のよい計測は困難である。
【０００７】
非特許文献２に記載された技術によると、計測に時間がかかり、また、１６個のミュラー行列の行列要素をすべて算出するために、最低でも４８個の分光強度が必要になり、効率のよい計測は困難である。
【０００８】
非特許文献３に記載された技術によると、計測のために高電圧を利用する必要があり、また、高価な光学素子を利用する必要がある。さらに、４個のディテクタが必要になるため、簡易な装置構成にすることが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、構成が比較的簡易で、かつ、少ない測定データでミュラー行列の行列要素を算出することが可能な計測装置及び計測方法、並びに、測定対象の光学特性を計測する特性計測ユニットを提供することにある。
【００１０】
（１）本発明に係る計測装置は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測装置であって、
光学系に含まれる少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記光強度情報取得部は、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の光強度の理論式に含まれるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う。
【００１１】
本発明に係る計測装置では、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出する。
【００１２】
詳しくは、キャリア振幅係数の理論式には、後述する式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、ミュラー行列の行列要素が含まれる。そして、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は、後述する式（９ａ）〜式（１７）からわかるように、光学素子の主軸方位に依存する。そのため、キャリア振幅係数の理論式に、光学素子の主軸方位情報を代入することによって、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出することができる。
【００１３】
そして、本発明に係る計測装置では、該関係式を解くことによって、ミュラー行列の行列要素を算出する。
【００１４】
なお、本発明では、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得する。例えば、本発明では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の、Ｍ個の測定光の光強度情報を取得する。このとき、Ｍ個の測定光は、光学素子の主軸方位が、第１〜第Ｍの条件に設定された光学系によって得られる測定光である。そして、第１〜第Ｍの条件は、それぞれ、第１及び第２の偏光子、第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の少なくとも１つが異なっている。
【００１５】
また、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は光学素子の主軸方位に依存するため、光学素子の主軸方位が変われば、キャリア振幅係数の理論式の係数が変わる。すなわち、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得することで、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を増やすことができる。
【００１６】
ミュラー行列の行列要素の関係式が増えれば、算出可能な行列要素を増やすことができるため、必要な行列要素を算出することが可能になる。
【００１７】
すなわち、本発明によると、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することが可能な計測装置を提供することができる。
【００１８】
（２）本発明に係る計測装置は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測装置であって、
光源と、少なくとも４個の光学素子と、前記少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された測定光を受光する受光部と、を含む光学系と、
所与の帯域成分を含む、前記測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記光学系は、
前記光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して前記受光部に入射させるように、かつ、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つが主軸方位を変更することが可能なように構成されており、
前記光強度情報取得部は、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の光強度の理論式に含まれるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う。
【００１９】
本発明に係る計測装置では、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出する。
【００２０】
詳しくは、キャリア振幅係数の理論式には、後述する式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、ミュラー行列の行列要素が含まれる。そして、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は、後述する式（９ａ）〜式（１７）からわかるように、光学素子の主軸方位に依存する。そのため、キャリア振幅係数の理論式に、光学素子の主軸方位情報を代入することによって、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出することができる。
【００２１】
そして、本発明に係る計測装置では、該関係式を解くことによって、ミュラー行列の行列要素を算出する。
【００２２】
なお、本発明では、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得する。例えば、本発明では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の、Ｍ個の測定光の光強度情報を取得する。このとき、Ｍ個の測定光は、光学素子の主軸方位が、第１〜第Ｍの条件に設定された光学系によって得られる測定光である。そして、第１〜第Ｍの条件は、それぞれ、第１及び第２の偏光子、第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の少なくとも１つが異なっている。
【００２３】
また、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は光学素子の主軸方位に依存するため、光学素子の主軸方位が変われば、キャリア振幅係数の理論式の係数が変わる。すなわち、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得することで、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を増やすことができる。
【００２４】
ミュラー行列の行列要素の関係式が増えれば、算出可能な行列要素を増やすことができるため、必要な行列要素を算出することが可能になる。
【００２５】
すなわち、本発明によると、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することが可能な計測装置を提供することができる。
【００２６】
（３）この計測装置において、
前記演算処理部で、
複数の前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行ってもよい。
【００２７】
この計測装置では、１つの主軸方位設定の光学系から導出される関係式と、他の主軸方位設定の光学系から導出される関係式とを利用して（連立方程式として解くことによって）、行列要素を算出する。
【００２８】
これにより、ミュラー行列の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することができる。
【００２９】
（４）この計測装置において、
前記演算処理部で、
それぞれの前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行ってもよい。
【００３０】
この計測装置では、１つの主軸方位設定の光学系から導出される関係式を利用して行列要素を算出し、その後、他の主軸方位設定の光学系から導出される関係式を利用して行列要素を算出する。
【００３１】
これにより、ミュラー行列の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することができる。
【００３２】
（５）この計測装置において、
前記演算処理部で、前記１６個の行列要素をすべて算出してもよい。
【００３３】
光学系の主軸方位を適切に設定することによって、ミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出することができる。
【００３４】
（６）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダの少なくとも一方の主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００３５】
（７）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第１の偏光子と前記第１のキャリアリターダとの主軸方位の角度差が一定になるように設定された前記光学系で得られる複数の前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００３６】
これによると、演算処理が容易になるため、計算機の処理負担を軽減することができる。
【００３７】
（８）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第２の偏光子及び前記第２のキャリアリターダの少なくとも一方の主軸方位の設定が異なる前記複数の光学系で得られる複数の前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００３８】
（９）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、前記第２の偏光子と前記第２のキャリアリターダとの主軸方位の角度差が一定になるように設定された前記光学系で得られる複数の前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００３９】
これによると、演算処理が容易になるため、計算機の処理負担を軽減することができる。
【００４０】
（１０）本発明に係る計測装置は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測装置であって、
光学系に含まれる、主軸方位が所与の角度差になるように設定された少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記演算処理部は、
前記光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、前記測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う。
【００４１】
本発明に係る計測装置では、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうちの９個を算出する。
【００４２】
詳しくは、本発明では、測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出する。そして、本発明では、９個のキャリア振幅係数の理論式に、９個の行列要素のみが表れるように、光学素子の主軸方位を設定する。そのため、本発明によると、９個の行列要素を未知数として含む９個の関係式を導出することができる。そして、９個の関係式を解くことによって、９個の行列要素を算出することができる。
【００４３】
すなわち、本発明によると、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個を算出することができる。そのため、本発明に係る計測装置によると、少ないデータによって、必要な行列要素を算出することができる。また、本発明に係る計測装置によると、光学素子の主軸方位設定を変更する必要がないため、効率よく行列要素を算出することができる。
【００４４】
（１１）本発明に係る計測装置は、
測定対象の光学系を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測装置であって、
光源と、少なくとも４個の光学素子と、前記少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された測定光を受光する受光部とを含む光学系と、
所与の帯域成分を含む、前記測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダを含み、
前記光学系は、
前記光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して前記受光部に入射させるように構成されており、かつ、
前記４個の光学素子の主軸方位が所与の角度差になるように設定されており、
前記演算処理部は、
前記光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、前記測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う。
【００４５】
本発明に係る計測装置では、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうちの９個を算出する。
【００４６】
詳しくは、本発明では、測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出する。そして、本発明では、９個のキャリア振幅係数の理論式に、９個の行列要素のみが表れるように、光学素子の主軸方位を設定する。そのため、本発明によると、９個の行列要素を未知数として含む９個の関係式を導出することができる。そして、９個の関係式を解くことによって、９個の行列要素を算出することができる。
【００４７】
すなわち、本発明によると、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個を算出することができる。そのため、本発明に係る計測装置によると、少ないデータによって、必要な行列要素を算出することができる。また、本発明に係る計測装置によると、光学素子の主軸方位設定を変更する必要がないため、効率よく行列要素を算出することができる。
【００４８】
（１２）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、
前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００４９】
これによると、演算負担を軽減することができる。
【００５０】
（１３）この計測装置において、
前記光強度情報取得部で、
前記第１の偏光子の主軸方位と前記第１のキャリアリターダの主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位と前記第２の偏光子の主軸方位との角度差が４５度の奇数倍になるように、かつ、
前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の角度差が４５度の整数倍になるように設定された前記光学系で得られる前記測定光の光強度情報を取得してもよい。
【００５１】
この計測装置によると、１回の測定で得られる測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数の理論式に、９個の行列要素のみが表れる。そのため、この計測装置によると、１回の測定で得られる１個の光強度情報のみに基づいて、９個の行列要素を算出することができる。
【００５２】
（１４）この計測装置において、
前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位情報を検出する検出部をさらに含み、
前記演算処理部は、
前記検出部で検出された主軸方位情報を利用して、前記キャリア振幅係数算出処理を行ってもよい。
【００５３】
（１５）この計測装置において、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位設定を変更するアクチュエータをさらに含んでもよい。
【００５４】
（１６）この計測装置において、
前記光源から出射された光は、所与の帯域成分を含む光であってもよい。
【００５５】
（１７）本発明に係る計測装置は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出する計測装置であって、
光学系に含まれる複数の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得部と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する演算処理を行う演算処理部と、
を含み、
前記光強度情報取得部は、
前記複数の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理部は、
それぞれの前記測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の光強度の理論式に含まれるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記複数の光学素子の主軸方位及び前記行列要素の少なくとも１つを含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する行列要素算出処理とを行う。
【００５６】
本発明に係る計測装置では、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出する。
【００５７】
詳しくは、キャリア振幅係数の理論式には、後述する式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、ミュラー行列の行列要素が含まれる。そして、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は、後述する式（９ａ）〜式（１７）からわかるように、光学素子の主軸方位に依存する。そのため、キャリア振幅係数の理論式に、光学素子の主軸方位情報を代入することによって、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出することができる。
【００５８】
そして、本発明に係る計測装置では、該関係式を解くことによって、ミュラー行列の行列要素を算出する。
【００５９】
なお、本発明では、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得する。例えば、本発明では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の、Ｍ個の測定光の光強度情報を取得する。このとき、Ｍ個の測定光は、光学素子の主軸方位が、第１〜第Ｍの条件に設定された光学系によって得られる測定光である。そして、第１〜第Ｍの条件は、それぞれ、光学素子の主軸方位の少なくとも１つが異なっている。
【００６０】
また、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は光学素子の主軸方位に依存するため、光学素子の主軸方位が変われば、キャリア振幅係数の理論式の係数が変わる。すなわち、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得することで、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を増やすことができる。
【００６１】
ミュラー行列の行列要素の関係式が増えれば、算出可能な行列要素を増やすことができるため、必要な行列要素を算出することが可能になる。
【００６２】
すなわち、本発明によると、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することが可能な計測装置を提供することができる。
【００６３】
（１８）本発明に係る光学特性計測ユニットは、上記のいずれかの計測装置を含む。
【００６４】
この光学特性計測ユニットは、ミュラー行列の行列要素を利用して、測定対象の光学特性要素を算出する構成をなしていてもよい。このとき、光学特性計測ユニットは、測定対象の複屈折位相差やデポラリゼーション、二色性等の光学特性要素を算出するように構成されていてもよい。
【００６５】
（１９）本発明に係る計測方法は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つの行列要素を算出する計測方法であって、
光学系に含まれる少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記光強度情報取得手順で、
前記少なくとも４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の光強度の理論式に含まれるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記少なくとも１つの行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記少なくとも１つの行列要素を算出する行列要素算出処理と、
を行う。
【００６６】
本発明に係る計測方法では、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出する。
【００６７】
詳しくは、キャリア振幅係数の理論式には、後述する式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、ミュラー行列の行列要素が含まれる。そして、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は、後述する式（９ａ）〜式（１７）からわかるように、光学素子の主軸方位に依存する。そのため、キャリア振幅係数の理論式に、光学素子の主軸方位情報を代入することによって、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出することができる。
【００６８】
そして、本発明に係る計測方法では、該関係式を解くことによって、ミュラー行列の行列要素を算出する。
【００６９】
なお、本発明では、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得する。例えば、本発明では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の、Ｍ個の測定光の光強度情報を取得する。このとき、Ｍ個の測定光は、光学素子の主軸方位が、第１〜第Ｍの条件に設定された光学系によって得られる測定光である。そして、第１〜第Ｍの条件は、それぞれ、第１及び第２の偏光子、第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位の少なくとも１つが異なっている。
【００７０】
また、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は光学素子の主軸方位に依存するため、光学素子の主軸方位が変われば、キャリア振幅係数の理論式の係数が変わる。すなわち、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得することで、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を増やすことができる。
【００７１】
ミュラー行列の行列要素の関係式が増えれば、算出可能な行列要素を増やすことができるため、必要な行列要素を算出することが可能になる。
【００７２】
すなわち、本発明によると、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することが可能な計測方法を提供することができる。
【００７３】
（２０）この計測方法において、
前記演算処理手順で、
複数の前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行ってもよい。
【００７４】
この計測方法では、１つの主軸方位設定の光学系から導出される関係式と、他の主軸方位設定の光学系から導出される関係式とを利用して（連立方程式として解くことによって）、行列要素を算出する。
【００７５】
これにより、ミュラー行列の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することができる。
【００７６】
（２１）この計測方法において、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光に対する前記キャリア振幅係数算出処理で算出された前記キャリア振幅係数に基づいて、前記行列要素算出処理を行ってもよい。
【００７７】
この計測方法では、１つの主軸方位設定の光学系から導出される関係式を利用して行列要素を算出し、その後、他の主軸方位設定の光学系から導出される関係式を利用して行列要素を算出する。
【００７８】
これにより、ミュラー行列の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することができる。
【００７９】
（２２）この計測方法において、
前記演算処理手順で、前記１６個の行列要素をすべて算出してもよい。
【００８０】
光学系の主軸方位を適切に設定することによって、ミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出することができる。
【００８１】
（２３）本発明に係る計測方法は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個の行列要素を算出する計測方法であって、
光学系に含まれる、主軸方位が所与の角度差になるように設定された少なくとも４個の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記少なくとも４個の光学素子は、第１及び第２の偏光子と、複屈折位相差が既知でその値が互いに異なる第１及び第２のキャリアリターダとを含み、
前記測定光は、光源から出射された光を前記第１の偏光子及び前記第１のキャリアリターダを介して前記測定対象に入射させ、前記測定対象によって変調された前記光を、前記第２のキャリアリターダ及び前記第２の偏光子を介して受光部に入射させることによって得られる光であり、
前記演算処理手順で、
前記光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、前記測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記９個のキャリア振幅係数と、前記少なくとも４個の光学素子の主軸方位及び前記９個の行列要素を含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記９個の行列要素を算出する行列要素算出処理と、
を行う。
【００８２】
本発明に係る計測方法では、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうちの９個を算出する。
【００８３】
詳しくは、本発明では、測定光の光強度の理論式に含まれる９個のキャリア振幅係数をすべて算出する。そして、本発明では、９個のキャリア振幅係数の理論式に、９個の行列要素のみが表れるように、光学素子の主軸方位を設定する。そのため、本発明によると、９個の行列要素を未知数として含む９個の関係式を導出することができる。そして、９個の関係式を解くことによって、９個の行列要素を算出することができる。
【００８４】
すなわち、本発明によると、１回の測定で得られる１個の光強度情報によって、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち９個を算出することができる。そのため、本発明に係る計測方法によると、少ないデータによって、必要な行列要素を算出することができる。また、本発明に係る計測方法によると、光学素子の主軸方位設定を変更する必要がないため、効率よく行列要素を算出することができる。
【００８５】
（２４）この計測方法において、
前記光源から出射された光は、所与の帯域成分を含む光であってもよい。
【００８６】
（２５）本発明に係る計測方法は、
測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出する計測方法であって、
光学系に含まれる複数の光学素子及び前記測定対象によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する光強度情報取得手順と、
前記測定光の光強度情報と、前記測定光の光強度の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する演算処理を行う演算処理手順と、
を含み、
前記光強度情報取得手順で、
前記複数の光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる前記光学系で得られる複数の前記測定光の前記光強度情報を取得し、
前記演算処理手順で、
それぞれの前記測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数に基づいて、それぞれの前記測定光の光強度の理論式に含まれるキャリア振幅係数の少なくとも１つを算出するキャリア振幅係数算出処理と、
前記キャリア振幅係数算出処理によって算出された前記キャリア振幅係数と、前記複数の光学素子の主軸方位及び前記行列要素の少なくとも１つを含む前記キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、前記１６個の行列要素をすべて算出する行列要素算出処理とを行う。
【００８７】
本発明に係る計測方法では、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出する。
【００８８】
詳しくは、キャリア振幅係数の理論式には、後述する式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、ミュラー行列の行列要素が含まれる。そして、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は、後述する式（９ａ）〜式（１７）からわかるように、光学素子の主軸方位に依存する。そのため、キャリア振幅係数の理論式に、光学素子の主軸方位情報を代入することによって、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を導出することができる。
【００８９】
そして、本発明に係る計測方法では、該関係式を解くことによって、ミュラー行列の行列要素を算出する。
【００９０】
なお、本発明では、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得する。例えば、本発明では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の、Ｍ個の測定光の光強度情報を取得する。このとき、Ｍ個の測定光は、光学素子の主軸方位が、第１〜第Ｍの条件に設定された光学系によって得られる測定光である。そして、第１〜第Ｍの条件は、それぞれ、光学素子の主軸方位の少なくとも１つが異なっている。
【００９１】
また、キャリア振幅係数の理論式に含まれる係数は光学素子の主軸方位に依存するため、光学素子の主軸方位が変われば、キャリア振幅係数の理論式の係数が変わる。すなわち、光学素子の主軸方位の設定が異なる光学系で得られる複数の測定光の光強度情報を取得することで、ミュラー行列の行列要素の関係を表す関係式を増やすことができる。
【００９２】
ミュラー行列の行列要素の関係式が増えれば、算出可能な行列要素を増やすことができるため、必要な行列要素を算出することが可能になる。
【００９３】
すなわち、本発明によると、ミュラー行列の１６個の行列要素のうち、必要な行列要素を算出することが可能な計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態に係る計測装置を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る計測装置を説明するための図である。
【図３】光強度情報の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る計測装置を説明するための図である。
【図５】本発明の計測原理を説明するための図である。
【図６】光強度情報取得手順を説明するためのフローチャート図である。
【図７】キャリア振幅係数算出手順を説明するためのフローチャート図である。
【図８】行列要素算出手順を説明するためのフローチャート図である。
【図９】行列要素算出手順を説明するためのフローチャート図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。【００９６】
本発明の実施の形態に係る計測装置は、測定対象の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素のうち、少なくとも１つを算出するものである。なお、本発明の計測装置は、測定対象の光学特性を計測する光学特性計測ユニットを構成していてもよい。【００９７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を適用した第１の実施の形態に係る計測装置として、測定対象である試料１００の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出することが可能な計測装置１について説明する。【００９８】
（１）装置構成
図１に、計測装置１を示す。【００９９】
本実施の形態に係る計測装置１は、測定対象である試料１００の光学特性を表すミュラー行列の行列要素を算出するものである。計測装置１は、光強度情報取得部４０と、演算処理部５０とを含む。光強度情報取得部４０では、光学系１０に含まれる光学素子及び試料１００によって変調された測定光の光強度情報を取得する。演算処理部５０では、測定光の光強度情報と、測定光の光強度の理論式とに基づいて、ミュラー行列要素を算出する演算処理を行う。なお、試料１００は、光を透過させる物質であってもよく、光を反射させる物質であってもよい。【０１００】
以下、計測装置１の装置構成について説明する。【０１０１】
１−１：光学系１０
光学系１０は、光源１２と受光部１４とを含む。光学系１０は、また、光源１２と受光部１４とを結ぶ光路Ｌ上に設けられた光学素子である、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２４、第２のキャリアリターダ３４、検光子３２を含む。光学系１０は、光源１２から出射された光が偏光子２２及び第１のキャリアリターダ２４を介して試料１００に入射し、試料１００によって変調された光が、第２のキャリアリターダ３４及び検光子３２を介して受光部１４に入射するように構成されてなる。【０１０２】
なお、本実施例の光学系１０では、図１に示すように、試料１００を透過した透過光が、第２のキャリアリターダ３４に入射するように構成されているが、本発明の光学系は、試料１００からの反射光が第２のキャリアリターダ３４に入射するように構成されていてもよい（図示せず）。【０１０３】
光源１２は、光を発生し、出射する装置である。本実施の形態では、光源１２として、所与の波長（波数σ）帯域成分を含む光を出射する装置を利用してもよい。例えば、光源１２として、ハロゲンランプなどの白色光源を使用してもよい。【０１０４】
偏光子２２は、検光子３２と対になり、光源１２から出射された光を直線偏光とする入射側の偏光子である。【０１０５】
第１のキャリアリターダ２４と第２のキャリアリターダ３４とは、対をなし、試料１００を挟んで配置される光学素子である。すなわち、光学系１０は、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４の間に、試料１００を設置することができるように構成された光学系であるといえる。【０１０６】
第１及び第２のキャリアリターダ２４、３４は、透過する光の波長によってその複屈折位相差の大きさが異なる光学素子である。従って、これら第１及び第２のキャリアリターダ２４、３４を透過した光は、その波長によって偏光状態が変化することになる。【０１０７】
第１及び第２のキャリアリターダ２４、３４は、例えば高次の位相差板を用いて構成することができる。また、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４は、その複屈折位相差が既知でその値が互いに異なるものが用いられる。すなわち、第１のキャリアリターダ２４の複屈折位相差をφ１(σ)、第２のキャリアリターダ３４の複屈折位相差をφ２(σ)とすると、φ１(σ)とφ２(σ)とは、異なる値となるように設定される。なお、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４の複屈折位相差は、光強度情報取得手順を行う際に既知である必要はないが、演算処理を行う際にはその値を利用する。【０１０８】
検光子３２は、試料１００によって変調された光（第２のキャリアリターダ３４を透過した光）を直線偏光とする出射側の偏光子である。検光子３２は、偏光子２２と対になる偏光子といえる。すなわち、偏光子２２を第１の偏光子と、検光子３２を第２の偏光子と、それぞれ称してもよい。【０１０９】
光学系１０は、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２４、第２のキャリアリターダ３４、検光子３２の少なくとも１つが、主軸方位を変更することが可能なように構成されており、これら光学素子すべての主軸方位を変更することが可能なように構成されていてもよい。例えば、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位は、アクチュエータによって、主軸方位が変更可能に構成されていてもよい。【０１１０】
なお、光学系１０では、試料１００の入射側に位置する偏光子２２と第１のキャリアリターダ２４とは、偏光変調ユニット２０を構成していてもよい。また、試料１００の出射側に位置する第２のキャリアリターダ３４と検光子３２とは、偏光解析ユニット３０を構成していてもよい。また、光学素子（偏光子２２、第１のキャリアリターダ２４、第２のキャリアリターダ３４、検光子３２）と試料１００とをあわせて、偏光光学系と称してもよい。【０１１１】
光学系１０は、図示しないライトガイドをさらに含んでいていてもよい。ライトガイドは、光源１２からの光を、試料１００と対応した、縦及び横のいずれか一方又は両方の幅を有する光に広げる光学素子（光学装置）であってもよい。ライトガイドを利用することで、広がりを有する試料１００に対する計測処理を、効率よく行うことが可能になる。【０１１２】
受光部１４は、測定光を受光する。ここで、測定光とは、光源１２から出射され、光学系１０に含まれる光学素子及び試料１００（偏光光学系）によって変調された光である。測定光は、所与の帯域成分を含む光であっても良い。光源１２が帯域成分を含む光を出射する場合、測定光は、帯域成分を含む光となる。【０１１３】
受光部１４は、複数の受光素子１５を含んでいてもよい。複数の受光素子１５は、図２に示すように、平面的に（二次元的に）配列されていてもよい。このとき、複数の受光素子１５は、受光面を構成していてもよい。そして、光強度情報取得部４０では、受光素子１５毎に、入射した測定光の光強度情報を取得してもよい。受光部１４として、例えば、ＣＣＤを利用してもよい。【０１１４】
なお、受光部１４は、分光器をさらに含んでいてもよい。このとき、受光部１４は、分光器によって測定光を分光し、分光された各測定光が受光素子１５に入射するように構成される。すなわち、受光部１４が、分光器と複数の受光素子１５とを含んで構成されている場合には、分光器は、受光素子１５よりも前（光源１２側）に配置される。なお、分光器として、例えば、プリズムや回折格子を利用することができる。【０１１５】
受光部に入射する測定光は、以下のようにまとめることができる。【０１１６】
光源１２から出射された所定の帯域成分を含む光は、図１に示すように、偏光子２２と第１のキャリアリターダ２４を透過する。第１のキャリアリターダ２４は、前述したように透過する光の波長によって複屈折位相差が異なる。そのため、この第１のキャリアリターダ２４を透過した光は、波長によってその偏光状態が変化する。また、第１のキャリアリターダ２４は高次の位相差板であることから、第１のキャリアリターダ２４を透過した光の偏光状態は、波長に対して周期的な変化を示す。【０１１７】
そして、第１のキャリアリターダ２４を透過した光は、試料１００を透過（あるいは、試料１００によって反射）し、この際にその偏光状態はさらに変化する。【０１１８】
そして、この透過光（反射光）はさらにその下流側に位置する第２のキャリアリターダ３４を透過し、この第２のキャリアリターダ３４によってさらにその偏光状態が変化する。【０１１９】
以上の光学素子を透過した光は最後に検光子３２を透過し、測定光として受光部１４に入射する。【０１２０】
すなわち、受光部１４に入射する測定光は、波長（波数σ）に対して周波数変調された光であるといえる。あるいは、受光部１４に入射する測定光は、所与の帯域成分（波数σ）を含み、その波数毎に変調状態が異なる光であるといえる。そして、光学系１０がキャリアリターダを含むことから、受光部１４に入射する測定光は、光学系１０に含まれる光学素子を回転させることなく、強度が波数に対して周期的に変化する光となる（図３Ａ参照）。【０１２１】
１−２：光強度情報取得部４０
光強度情報取得部４０は、光学系１０に含まれる光学素子及び試料１００によって変調された、所与の帯域成分を含む測定光の光強度情報を取得する。【０１２２】
光強度情報取得部４０は、光強度情報を、図３Ａに示すように、波数σに対応する光強度Ｐ(σ)として取得する。すなわち、光強度は、波長に依存しているといえる。なお、光源として、帯域成分を有する光を出射する光源を利用する場合、測定光も帯域成分を含む光となる。そのため、測定光を分光し、波数σ毎の光強度を測定すれば、図３Ａに示すように、波数σに対応する（波長に依存した）光強度Ｐ(σ)を取得することができる。また、光学系１０はキャリアリターダ（第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４）を含んでいる。そのため、光学系１０で変調され、受光部１４に入射した測定光は、その強度が、図３Ａに示すように、波長（波数）に対して周期的に変化する光となる。すなわち、光学系１０によると、光学素子を回転させることなく、図３Ａに示すように、解析可能な態様の測定光を得ることができる。なお、光強度Ｐ(σ)は、例えば、受光部１４（受光素子１５）に入射した測定光を光電変換することによって取得することができる。【０１２３】
あるいは、光強度情報取得部４０で、図３Ａに示す光強度Ｐ(σ)を解析処理し、図３Ｂに示す相関関数を取得してもよい。【０１２４】
なお、光強度情報取得部４０では、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる光学系１０で得られる、複数の測定光の光強度情報を取得する。【０１２５】
すなわち、光強度情報取得部４０では、複数の測定光の光強度情報を取得する。そして、当該複数の測定光とは、それぞれ、光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる光学系１０で得られる光である。【０１２６】
言い換えると、光強度情報取得部４０では、第１〜第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の光強度情報、すなわち、Ｍ個の光強度情報を取得する。ここで、第１〜第Ｍの光強度情報は、それぞれ、第１〜第Ｍの主軸方位条件に設定された光学系１０によって得られる測定光の光強度である。そして、第１〜第Ｍの主軸方位条件とは、相互に、光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の少なくとも１つの主軸方位設定が異なっている。【０１２７】
そして、光強度情報取得部４０で取得された光強度情報は、演算処理装置６０の記憶装置５５に格納される。記憶装置５５では、複数の光強度情報を、光学系１０の設定条件（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位設定）と対応させて格納する。例えば、記憶装置５５では、第１〜第Ｍの主軸方位条件（主軸方位情報）と、第１〜第Ｍの光強度情報とを、対応させて格納する。【０１２８】
１−３：演算処理部５０
演算処理部５０は、測定光の光強度情報と、測定光の光強度の理論式とに基づいて、ミュラー行列の行列要素を算出する演算処理を行う。すなわち、演算処理部５０によって、ミュラー行列の行列要素が算出される。【０１２９】
つまり、演算処理部５０は、測定光の光強度情報からキャリア振幅係数を算出するキャリア振幅係数算出処理と、キャリア振幅係数とその理論式とに基づいて行列要素を算出する行列要素算出処理とを行う。【０１３０】
これらの演算手順については後で詳述するが、キャリア振幅係数算出処理は、測定光の光強度情報を解析処理して得られる相関関数（図３Ｂ参照）に基づいて、キャリア振幅係数の少なくとも１つを算出する処理である。また、行列要素算出処理は、キャリア振幅係数算出処理によって算出されたキャリア振幅係数と、キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、ミュラー行列の行列要素を算出する処理である。【０１３１】
１−４：演算処理装置６０
計測装置１は、演算処理装置６０を含んでいてもよい。この場合、演算処理部５０は、演算処理装置６０に含まれる。また、演算処理装置６０は、記憶装置５５を含む。記憶装置５５は、演算処理部５０で算出された種々のデータを一時保管する機能を有していてもよい。【０１３２】
なお、計測装置１は、特に演算処理装置６０（演算処理部５０）において、コンピュータを利用した処理が可能である。ここで、コンピュータとは、プロセッサ（処理部：ＣＰＵ等）、メモリ（記憶部）、入力装置、及び、出力装置を基本的な構成要素とする物理的装置（システム）を言う。【０１３３】
図４には、演算処理装置６０を構成する、演算処理システムの機能ブロックの一例を示す。【０１３４】
処理部１１０は、情報記憶媒体１３０に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体１３０には、本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）が記憶される。【０１３５】
処理部１１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。【０１３６】
処理部１１０は、キャリア振幅係数算出処理部５２と、行列要素算出処理部５４とを含む。【０１３７】
記憶部１２０は、処理部などのワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。【０１３８】
情報記憶媒体１３０（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。【０１３９】
情報記憶媒体１３０に格納されたプログラムに基づいて、光学系１０の光学素子の主軸方位が設定され、光源１２の発光動作が制御されてもよい。【０１４０】
そして、演算処理装置６０は、計測装置１の動作を統括制御する機能を有していてもよい。すなわち、演算処理装置６０は、後述する駆動・検出部７０−１〜７０−４を制御して光学素子の主軸方位を設定（変更）し、光源１２の発光動作を制御し、そして、光強度情報取得部４０及び演算処理部５０の動作を制御してもよい。【０１４１】
１−５：駆動・検出部
計測装置１は、駆動・検出部７０−１〜７０−４をさらに含んでいてもよい。駆動・検出部のうち、駆動部は、光学系を構成する光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の主軸方位を可変設定するアクチュエータである。また、検出部は、光学素子の主軸方位を検出するセンサである。【０１４２】
（２）ミュラー行列要素算出原理
次に、本実施の形態に係る計測装置が採用するミュラー行列要素算出原理を説明する。【０１４３】
２−１：光学系１０の理論式
以上の光学系１０及び試料１００のミュラー行列は下記のように書き表すことができる。  
【数１】
0004747304.tif 000002
【０１４４】
なお、ＰθPは偏光子２２のミュラー行列であり、θPは偏光子２２の主軸方位である。また、ＰθAは検光子３２のミュラー行列であり、θAは検光子３２の主軸方位である。また、Ｒθ1は、第１のキャリアリターダ２４のミュラー行列である。式中の、θ1は第１のキャリアリターダ２４の主軸方位であり、φ１（σ）は第１のキャリアリターダ２４の複屈折位相差である。また、Ｒθ2は、第２のキャリアリターダ３４のミュラー行列である
。式中の、θ2は第２のキャリアリターダ３４の主軸方位であり、φ２（σ）は第２のキ
ャリアリターダ３４の複屈折位相差である。そして、Ｘは、試料１００のミュラー行列である。【０１４５】
そして、それぞれのミュラー行列とストークスパラメータとの関係は、
【数２】
0004747304.tif 000003
と書き表すことができる。ここで、Ｓｏｕｔ＝｛ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３｝Ｔ=｛光強度
，水平直線偏光成分と垂直直線偏光成分との光強度の差，４５°直線偏光成分と−４５°直線偏光成分との光強度の差，右回り円偏光成分と左回り円偏光成分の光強度の差｝Ｔは出射ストークスパラメータを示し、Ｓｉｎ＝｛Ｐ０（σ），０，０，０｝Ｔは入射ストークスパラメータを示す。なお、Ｐ０（σ）は、光源１２の波数に対する光強度である。【０１４６】
式（１）〜（５）およびＳｏｕｔとＳｉｎを式（６）に代入して整理すると、測定光の光強度P（σ）は下記の理論式で表すことができる。
【数３】
0004747304.tif 000004
【０１４７】
なお、本発明では、各項の係数Ｎ００〜ＮＳＳを、キャリア振幅係数と称する。式（７）からわかるように、１つの測定光の光強度Ｐ（σ）の理論式には、９個のキャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳが出現する。９個のキャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳは、一般的に、次の理論式で表すことができる。
【数４】
0004747304.tif 000005
この式から、式（７）に表れる９つの比例定数（キャリア振幅係数）は、試料１００のミュラー行列要素ｍ００〜ｍ３３の線形結合の形になっていることがわかる。【０１４８】
また、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３には、後述する、光学素子の主軸方位情報が含まれている。このことから、式（８ａ）〜（８ｉ）で表されるキャリア振幅係数の理論式は、光学素子の主軸方位情報、及び、少なくとも１つの行列要素を含むことがわかる。【０１４９】
２−２：係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３の算出
式（８ａ）〜（８ｉ）に表れる係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３は、以下の各式で表される。
【数５】
0004747304.tif 000006
すなわち、式（９ａ）〜（１７）に、光学素子の主軸方位情報（θＰ、θ１、θ２、θＡ）を代入すれば、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３を数値として得ることができる。【０１５０】
２−３：キャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳの算出
キャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳは、相関関数を利用して算出可能である。以下、キャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳを算出する方法について説明する。【０１５１】
はじめに、キャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳを、
【数６】
0004747304.tif 000007
と置くと、式（７）は、
【数７】
0004747304.tif 000008
と表すことができる。ただし、argは、偏角をとる演算子である。また、ｉは虚数単位で
ある。【０１５２】
ところで、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４は、互いに直交する直線偏光成分間の位相差を、素子透過前後で変化させる素子である。この位相差の変化量を複屈折位相差と呼ぶ。複屈折媒質で作られたキャリアリターダの複屈折位相差は、波数σに対して、次式のように変化する。
【数８】
0004747304.tif 000009
ただし、
【数９】
0004747304.tif 000010
【０１５３】
なお、φｊ(σ)は、キャリアリターダの複屈折位相差である。また、Ｄｊはキャリアリターダの厚みであり、Ｂ（σ）はその複屈折である。そして、σ０は被測定光の中心波数を示す。【０１５４】
式（２０）の第２の等式は、キャリアリターダの複屈折位相差φｊ（σ）が、波数σに対して線形に変化する項２πＬｊσと、非線形に変化する項Φｊ（σ）の和の形に展開して書けることを意味する。すなわち、第１項はσに比例する項であり、第２項は複屈折位相差からσに比例する項を除いた部分である。そして、Ｂ（σ）の分散（波数に対する変化率）がそれほど大きくないとすると、非線形項Φｊ（σ）も小さくなるので、式（２０）からわかるように、φｊ（σ）は波数σに対して、ほぼ線形に増加することになる。【０１５５】
そして、式（２０）を式（１９）に代入すると、
【数１０】
0004747304.tif 000011
が得られる。【０１５６】
ここで、キャリアリターダの複屈折位相差φ１（σ）、φ２（σ）が、波数σに対してほぼ比例して変化することに注意すれば、式（２２）の右辺第一項は波数に対して緩やかに変化する成分であり、残りの項は、それぞれ、順に、中心周期１／Ｌ１，１／Ｌ２，１／（Ｌ２−Ｌ１）,１／（Ｌ２＋Ｌ１）で擬似正弦的に振動する成分となることがわかる。そのため、式（２２）の右辺の各成分を、何らかの周波数フィルタリングを利用して分離し、各項の振幅と位相を復調すれば、Ｎ０（σ）〜Ｎ＋（σ）を独立に決定することができることがわかる。【０１５７】
各項の分離復調手段は特に限定されるものではない。例えば、フーリエ変換法を適用して、分離復調手段を行ってもよい。以下、その具体的な手法について説明する。【０１５８】
はじめに、測定光の光強度P（σ）を、ＦＦＴを使って逆フーリエ変換する。これによ
り得られるのは、式（２２）から導出されるように、測定光の相関関数
【数１１】
0004747304.tif 000012
である。ただし、
【数１２】
0004747304.tif 000013
であり、*は複素共役を示す。この相関関数Ｃ（ｈ）は、図５に示されるように、各振動
成分の周期の逆数０，±Ｌ１，±Ｌ２，±（Ｌ２−Ｌ１），±（Ｌ２＋Ｌ１）を中心とする９つの成分を含むこととなる。ここで、これらの周期の逆数を適当に選べば、Ｃ(h)に
含まれる各成分を、ｈ軸上で互いに分離することができる。このうち、ｈ＝０，Ｌ１，Ｌ２，（Ｌ２−Ｌ１），（Ｌ２＋Ｌ１）を中心とする５つの成分を取り出して、各々をフーリエ変換すると、
【数１３】
0004747304.tif 000014
となる。【０１５９】
各式の右辺に含まれるφ１(σ)とφ２(σ)とは、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４の複屈折位相差である。これらは、試料１００には関係のない、光学系１０のパラメータであり、予め求めておくことが可能である。従って、これらを除算すれば、式（１８ａ）〜式（１８ｅ）で定義されるＮ０（σ）〜Ｎ＋（σ）は、
【数１４】
0004747304.tif 000015
として求めることができる。【０１６０】
ところで、式（１８ａ）〜式（１８ｅ）から、キャリア振幅係数Ｎ００（σ）〜ＮＳＳ（σ）は、
【数１５】
0004747304.tif 000016
で与えられることがわかる。ただし、ＲｅとＩｍとは、それぞれ、実部と虚部とを示す演算子である。【０１６１】
そして、測定光の相関関数を利用すると、式（２６ａ）〜式（２６ｅ）に表れるＮ０（σ）及びＮ１（σ）〜Ｎ＋（σ）の実部及び虚部を算出することができるため、この値を利用して、キャリア振幅係数Ｎ００（σ）〜ＮＳＳ（σ）の各値を算出することができる。【０１６２】
２−４：ミュラー行列要素の算出
９個のキャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳは、式（８ａ）〜式（８ｉ）からわかるように、試料１００のミュラー行列要素の線形結合に、光源１２の光強度P０（σ）が乗算された形になっている。そして、光源の光強度P０、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３及びキャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳは、数値として算出することができる。すなわち、式（８ａ）〜式（８ｉ）は、１６個のミュラー行列要素ｍ００〜ｍ３３を未知数として含む式であるといえる。そのため、これらの式を解くことで、ミュラー行列要素を算出することが可能になる。【０１６３】
ところで、式（８ａ）〜式（８ｉ）によると、９個の関係式が、１６個の未知数を含んでいる。そのため、この９個の関係式のみから、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することは不可能である。【０１６４】
逆に言うと、１６個のミュラー行列要素の関係を表す適切な式を、１６個導出することができれば、これを解いて、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することが可能になる。【０１６５】
ここで、式（８ａ）〜式（８ｉ）に表れる係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３は、４つの光学素子の主軸方位θＰ、θ１、θ２、θＡによって算出される値である（式（９ａ）〜式（１７）参照）。また、キャリア振幅係数Ｎ００〜ＮＳＳは、測定光の光強度情報から算出される値である。すなわち、１つの測定光の光強度情報と、そのときの光学素子の主軸方位とに基づいて、１６個の行列要素ｍ００〜ｍ３３の関係を表す、９個の式を導出することができる。そして、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位設定が異なる光学系１０のそれぞれから、１６個のミュラー行列要素を含む９個の関係式を導出することができる。【０１６６】
そのため、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位設定が異なる光学系１０及び試料１００で変調された複数の測定光の光強度情報と、それぞれの測定光の理論式とを利用することで、１６個のミュラー行列要素ｍ００〜ｍ３３の関係を表す式を増やすことができる。【０１６７】
そして、１６個のミュラー行列要素の関係を表す適当な関係式を選択し、これを連立して解くことによって、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することが可能になる。【０１６８】
（３）本実施の形態に係る計測装置による、ミュラー行列要素の算出手順
図６〜図８には、本実施の形態に係る計測装置の動作フローチャートを示す。【０１６９】
３−１：光強度情報取得手順
図６は、光強度情報取得手順のフローチャートである。【０１７０】
まず、光学系１０を構成する光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の主軸方位を設定する（ステップＳ１０）。【０１７１】
この状態で、光源１２から光を出射し、光学系１０に含まれる光学素子及び試料１００によって変調された測定光を、受光部１４で受光する。そして、光強度情報取得部４０で、測定光の光強度情報を取得する（ステップＳ１２）。光強度情報は、例えば、図３Ａに示すような、光強度Ｐ（σ）として取得してもよい。【０１７２】
なお、ステップＳ１２の前のいずれかに、光学系１０の光路Ｌ上に、試料１００を設けるステップを行ってもよい。当該ステップは、光学素子の主軸方位を設定するステップの前後のいずれに行ってもよい。【０１７３】
また、光強度情報取得手順では、光強度情報取得部４０が複数の測定光の光強度情報を取得する。ここで、複数の測定光とは、光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の少なくとも１つの主軸方位設定が異なる光学系１０で得られる測定光である。すなわち、光強度情報取得手順では、上記のステップＳ１０及びステップＳ１２を、４個の光学素子の少なくとも１つの主軸方位設定を変更して複数回行う。【０１７４】
詳しくは、光強度情報取得手順では、はじめに、光学素子の主軸方位を第１の条件に設定して、第１の光強度情報を取得する。続いて、光学素子の主軸方位を第２の条件に設定（変更）して、第２の光強度情報を取得する。以下、この動作を繰り返し、Ｍ個の光強度情報を取得する。【０１７５】
本発明では、光学素子の主軸方位情報、及び、光強度情報取得部４０で取得された複数の測定光の光強度情報を、記憶装置５５に格納する。このとき、記憶装置５５では、それぞれの測定光の光強度情報と、光学素子の主軸方位情報とを、対応付けして格納する。すなわち、記憶装置５５では、第１〜第Ｍの光強度情報と、第１〜第Ｍの主軸方位情報とを、対応付けして格納する。【０１７６】
３−２：キャリア振幅係数算出手順
図７は、キャリア振幅係数算出手順のフローチャートである。キャリア振幅係数算出処理手順では、光強度情報取得部４０で取得された光強度情報に基づいて、演算処理部５０がキャリア振幅係数を算出する。なお、ここでは、フーリエ変換処理を例にとって説明するが、本発明はこれに限られるものではない。【０１７７】
はじめに、光強度情報取得部４０で取得された光強度Ｐ（σ）を、波数σでフーリエ変換処理し（ステップＳ２０）、相関関数を取得する（ステップＳ２２）。【０１７８】
相関関数は、図３Ｂ又は図５に示すように、ピーク成分を含むため、これをフィルタリングして、ピーク成分を抽出する（ステップＳ２４）。【０１７９】
そして、抽出されたピーク成分に対して、フーリエ変換処理を行う（ステップＳ２６）。これにより、各ピーク成分の実部及び虚部の値を、実測値として取得する。【０１８０】
そして、各ピークスペクトルの実部及び虚部の値に基づいて、式（２７ａ）〜式（２７ｉ）に示すように、キャリア振幅係数の少なくとも１つを算出する（ステップＳ２８）。【０１８１】
本実施の形態に係る計測装置では、ステップＳ２０〜ステップＳ２８の各処理を、光強度情報取得部４０で取得された複数の光強度情報（第１〜第Ｍの光強度情報）のそれぞれに対して行う。言い換えると、本実施の形態に係る計測装置では、複数の光強度情報のそれぞれのキャリア振幅係数を算出する。【０１８２】
計測装置１では、複数の光強度情報から得られたキャリア振幅係数を、光学系１０の光学素子の主軸方位情報と対応させて、記憶装置５５に記憶させてもよい。【０１８３】
３−３：ミュラー行列要素算出手順
図８は、ミュラー行列要素算出手順のフローチャートである。ミュラー行列要素算出処理手順では、演算処理部５０が、キャリア振幅係数と、キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、ミュラー行列要素を算出する。【０１８４】
はじめに、キャリア振幅係数の理論式を導出する（ステップＳ３０）。【０１８５】
先に説明したように、キャリア振幅係数の理論式は、光学系１０を構成する光学素子の主軸方位によって係数が変化する。そのため、光学素子の主軸方位情報を利用して、キャリア振幅係数の理論式を導出することができる。キャリア振幅係数の理論式を導出するステップ（ステップＳ３０）は、いずれの段階で行ってもよい。例えば、光学系１０の主軸方位を設定する際に、あわせて、キャリア振幅係数の理論式を導出するステップを行ってもよい。そして、導出されたキャリア振幅係数の理論式（第１〜第Ｍの理論式）を記憶装置５５に格納する。【０１８６】
そして、それぞれのキャリア振幅係数のデータを、キャリア振幅係数の理論式と対応させることによって、１６個のミュラー行列要素を関係を表す複数の関係式を導出する（ステップＳ３２）。【０１８７】
そして、この関係式を解くことによって、１６個のミュラー行列要素を算出する（ステップＳ３４）。【０１８８】
（４）本実施の形態に係る計測装置による、ミュラー行列要素算出の具体例
以下、光学系１０の光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の主軸方位設定を具体的に設定し、ミュラー行列要素の算出手順について説明する。【０１８９】
はじめに、光学系１０の光学素子の主軸方位を、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の順に、それぞれ、４５°、０°、０°、４５°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数１６】
0004747304.tif 000017
となる。【０１９０】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、０°、０°、０°、４５°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、    
【数１７】
0004747304.tif 000018
となる。【０１９１】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、４５°、０°、０°、０°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数１８】
0004747304.tif 000019
となる。【０１９２】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、０°、０°、０°、０°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数１９】
0004747304.tif 000020
となる。【０１９３】
ここで、式（２８ａ）〜式（３１ｉ）の各式の左辺は、測定データから検出可能であり、さらに光源１２の光強度P０（σ）は事前に求めておくことが可能であることから、これらの式を連立すれば、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することができる。【０１９４】
すなわち、本実施の形態に係る計測装置によると、１６個のミュラー行列要素を、簡易な装置を利用して、容易かつ迅速に算出することが可能になる。【０１９５】
また、上述した例によれば、４回の光強度情報取得手順で得られた情報のみによって、１６個のミュラー行列要素を、すべて、算出することが可能である。すなわち、光学素子の主軸方位を調整することで、４個の光強度情報のみで、１６個のミュラー行列要素を算出することが可能になる。言い換えると、第１〜第４の主軸方位設定の光学系１０で得られる第１〜第４の光強度情報のみによって、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することが可能になる。【０１９６】
具体的には、偏光子２２及び第１のキャリアリターダ２４の少なくとも一方の主軸方位が異なる第１及び第２の主軸方位条件、並びに、第２のキャリアリターダ３４及び検光子３２の少なくとも一方の主軸方位が異なる第３及び第４の主軸方位条件という、４個の主軸方位条件の光学系１０で得られる４個の光強度情報を利用すれば、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することができる。【０１９７】
言い換えると、偏光子２２及び第１のキャリアリターダ２４の少なくとも一方の主軸方位が異なる２個の主軸方位条件と、第２のキャリアリターダ３４及び検光子３２の少なくとも一方の主軸方位が異なる他の２個の主軸方位条件の、４個の主軸方位条件の光学系１０で得られる４個の光強度情報のみによって、１６個のミュラー行列要素をすべて算出することができる。【０１９８】
これによると、少ないデータで、ミュラー行列要素を算出することができるため、効率よくミュラー行列要素を算出することができる。【０１９９】
なお、本具体例では、各光学素子の主軸方位を４５°の整数倍としているが、本発明は、これに限定されるものではない。ただし、各光学素子の主軸方位設定いかんによって、計測装置１の処理負担を軽減することができる。【０２００】
例えば、光学系１０を構成する光学素子（偏光子２２、第１のキャリアリターダ２４、第２のキャリアリターダ３４、及び、検光子３２）は、それぞれ、主軸方位の角度差が４５°の整数倍になるように設定されていてもよい。【０２０１】
また、偏光子２２と第１のキャリアリターダ２４とは、主軸方位の角度差が一定になるように設定されていてもよい。そして、第２のキャリアリターダ３４と検光子３２とは、主軸方位の角度差が一定になるように設定されていてもよい。【０２０２】
光学素子がこれらの関係を満たしている場合には、演算式を単純化することができるため、計測装置１の処理負担を軽減することができる。【０２０３】
また、本具体例では、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４の主軸方位を固定して、偏光子２２及び検光子３２の主軸方位のみを変化させているが、本実施の形態に係る計測装置の主軸方位の設定はこれに限られるものではない。例えば、偏光子２２及び検光子３２の主軸方位を固定して、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４の主軸方位を変化させてもよい。すなわち、本実施の形態に係る計測装置では、光強度情報取得部４０において、偏光子２２及び第１のキャリアリターダ２４の少なくとも一方が異なる光学系１０により変調された複数の測定光の光強度情報を取得し、検光子３２及び第２のキャリアリターダ３４の少なくとも一方の主軸方位が異なる光学系１０により変調された複数の測定光の光強度情報を取得してもよい。これにより、１６個のミュラー行列要素をすべて算出するために必要な式を導出することができる。【０２０４】
（５）産業上の利用可能性
以上に述べたように、本実施の形態に係る計測装置によると、測定対象である試料１００の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素を、簡易、簡便、かつ、迅速に算出することが可能になる。【０２０５】
そして、測定対象である試料１００の光学特性を表すミュラー行列の１６個の行列要素をすべて算出することで、試料１００の様々な光学特性を明らかにすることができる。以下、その具体例を示す。【０２０６】
（５−１）デポラリゼーション
ミュラー行列Ｍ（σ）を、
【数２０】
0004747304.tif 000021
と書き表した場合、試料１００のデポラリゼーションは、
【数２１】
0004747304.tif 000022
と表すことができる。【０２０７】
式（３３）を見ると、デポラリゼーションを算出するためには、ミュラー行列の１６個の行列要素がすべて必要であることがわかる。すなわち、本実施の形態に係る計測装置を利用すれば、試料１００のデポラリゼーションを、簡易かつ迅速に算出することが可能になる。【０２０８】
（５−２）複屈折位相差及び主軸方位、並びに、二色性
複屈折位相差及び主軸方位、並びに、二色性を有する試料のミュラー行列は、
【数２２】
0004747304.tif 000023
と書き表すことができる。
ここで、
【数２３】
0004747304.tif 000024
である。【０２０９】
Ｐf（σ），Ｐs（σ）は、それぞれ、進相軸及び遅相軸（f軸及びs軸）の主透過率である。また、θは、進相軸の方向（主軸方位）である。【０２１０】
式（３４）と式（３５）とから、複屈折位相差Δ（σ）、主軸方位θ、進相軸及び遅相軸の主透過率Ｐf（σ），Ｐs（σ）は、
【数２４】
0004747304.tif 000025
と表すことができる。【０２１１】
すなわち、試料１００のミュラー行列の行列要素を利用して、複屈折位相差及び主軸方位、並びに、二色性が算出することが可能になる。【０２１２】
（５−３）反射係数及びその位相差
１次散乱媒質における反射係数と位相差のミュラー行列Ｍsurf（σ）は、
【数２５】
0004747304.tif 000026
と表すことができる。【０２１３】
ここで、ｒｐ（σ），ｒs（σ），δ（σ）は、それぞれ、ｐ-偏光、ｓ-偏光における
振幅反射係数、及び、ｐ-偏光とｓ-偏光との位相差である。【０２１４】
これらを計算すれば、
【数２６】
0004747304.tif 000027
を得ることができる。【０２１５】
すなわち、試料１００のミュラー行列の行列要素を利用すれば、ｐ-偏光、ｓ-偏光における振幅反射係数、及び、ｐ-偏光、ｓ-偏光の位相差を算出することができる。【０２１６】
なお、本発明に係る計測装置がこれらの光学特性要素を算出する光学特性要素計測ユニットとして構成されている場合には、演算処理装置６０（演算処理部５０）で、これらの光学特性要素を算出する処理を行ってもよい。このとき、光学特性要素計測ユニットは、光学特性要素の各値を出力する装置として構成されてもよい。【０２１７】
（変形例）
ここまで、試料１００の１６個のミュラー行列要素をすべて算出する計測装置について説明してきたが、本発明に係る計測装置は、これに限られるものではない。【０２１８】
（１）第１の変形例
計測装置は、１つの光強度情報のみを利用して、複数個のミュラー行列要素を算出するように構成されていてもよい。【０２１９】
例えば、光学系１０において、光学素子の主軸方位を、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の順に、それぞれ、４５°、０°、０°、４５°に設定した場合には、上述の式（２８ａ）〜式（２８ｉ）からわかるように、９個のミュラー行列要素を算出することができる。【０２２０】
そして、これら９個のミュラー行列要素のすべて、あるいは一部を利用することで、複屈折位相差等の、試料１００の光学特性を明らかにすることができる（式（３６）〜式（３９）あるいは、式（４１）〜式（４３）参照）。【０２２１】
このことから、本変形例によると、１つの測定光の光強度情報に基づいて、試料１００の光学特性を算出することができることがわかる。すなわち、少ないデータで、必要な情報を得ることが可能になる。【０２２２】
（２）第２の変形例
計測装置は、複数の光強度情報を利用して、１６個よりも少ない数のミュラー行列要素を算出するように構成されていてもよい。【０２２３】
例えば、上述の式（２８ａ）〜式（２９ｉ）を利用すれば、１２個のミュラー行列要素を算出することができる。【０２２４】
あるいは、上述の式（２８ａ）〜式（３０ｉ）を利用すれば、１５個のミュラー行列要素を算出することができる。【０２２５】
これらのミュラー行列要素を利用することで、試料１００の光学特性を明らかにすることができる。【０２２６】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を適用した第２の実施の形態について、第１の実施の形態との相違点に留意しながら説明する。なお、本実施の形態でも、既に説明した内容は可能な限り適用するものとする。【０２２７】
（１）本実施の形態に係る計測装置による、ミュラー行列要素の算出原理
先に説明したように、計測装置１によれば、１回の計測で得られる光強度情報と、光学素子の主軸方位情報とに基づいて、１６個のミュラー行列要素の関係を表す９個の関係式を導出することができる（式（８ａ）〜式（８ｉ）参照）。【０２２８】
ところで、９個の関係式が１６個の未知数を含んでいる場合には、通常、１６個の未知数をすべて算出することは不可能である。しかし、９個の関係式に含まれる未知数が９個以下である場合には、当該未知数を算出することが可能になる。すなわち、９個のミュラー行列要素の関係を表す適切な関係式を９個導出することができれば、当該９個のミュラー行列要素を算出することができる。【０２２９】
式（８ａ）〜式（８ｉ）を見ると、ミュラー行列要素には、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３のいずれかが乗算されている。そのため、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３のいずれかが０になれば、式（８ａ）〜式（８ｉ）に表れるミュラー行列要素の数を減らすことができる。【０２３０】
ここで、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３は、４つの光学素子の主軸方位θＰ、θ１、θ２、θＡによって算出される値である（式（９ａ）〜式（１７）参照）。そのため、θＰ、θ１、θ２、θＡの各値（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位）を調整することで、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３のいずれかを、選択的に０にすることができる。これにより、式（８ａ）〜式（８ｉ）から、いずれかのミュラー行列要素を除去することができる。すなわち、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の主軸方位を調整することで、１回の計測で得られる光強度情報から、１６個のミュラー行列要素のいずれか９個のみを含む、９個の関係式を導出することができる。そのため、これら９個の関係式を解くことによって、９個のミュラー行列要素を算出することができる。すなわち、１回の計測で得られる光強度情報から、いずれか９個のミュラー行列要素を算出することができる。【０２３１】
また、光学素子の主軸方位設定が変われば、係数Ａ００００〜ＡＳＳ３３の値が変化する（式（９ａ）〜式（１７）参照）。すなわち、光学素子の主軸方位設定を変えることで、異なる係数が０になり、異なる（９個の）ミュラー行列要素の関係を表す９個の関係式を導出することができる。そのため、これを解くことによって、他の（９個の）ミュラー行列要素を算出することができる。【０２３２】
そして、本実施の形態に係る計測装置では、これらの動作を繰り返すことで、１６個のミュラー行列要素をすべて算出する。すなわち、本実施の形態に係る計測装置では、１回の計測で得られる光強度情報を利用してミュラー行列要素を算出する処理を、光学素子の主軸方位を変更して複数回行う。これにより、１６個のミュラー行列要素を、すべて算出することができる。【０２３３】
（２）本実施の形態に係る計測装置による、ミュラー行列要素の算出手順
図９に、本実施の形態に係る計測装置の動作フローチャート、特に、キャリア振幅係数算出手順及びミュラー行列要素算出手順を示す。【０２３４】
はじめに、ステップＳ４０〜ステップＳ４８によって、測定光の光強度情報から、キャリア振幅係数を算出する。その後、キャリア振幅係数と、キャリア振幅係数の理論式とに基づいて、行列要素算出処理を行う（ステップＳ５０）。【０２３５】
本実施の形態に係る計測装置では、それぞれの測定光に対するキャリア振幅係数算出処理で算出されたキャリア振幅係数に基づいて、行列要素算出処理を行う。これによって算出された１つ又は複数の行列要素を、記憶装置５５に格納する。【０２３６】
そして、当該キャリア振幅係数算出処理及び行列要素算出処理（ステップＳ４０〜ステップＳ５０の各ステップ）を、光学素子の少なくとも１つの主軸方位の設定が異なる光学系１０によって変調された複数の測定光の光強度情報のそれぞれに対して行う。これにより、１６個の行列要素をすべて算出することができる。【０２３７】
（３）本実施の形態に係る計測装置による、ミュラー行列要素算出の具体例
以下、光学系１０の光学素子（偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２）の主軸方位設定を具体的に設定し、ミュラー行列要素の算出手順について説明する。【０２３８】
はじめに、光学系１０の光学素子の主軸方位を、偏光子２２、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４、検光子３２の順に、それぞれ、４５°、０°、０°、−４５°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数２７】
0004747304.tif 000028
となる。【０２３９】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、４５°、０°、４５°、０°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数２８】
0004747304.tif 000029
となる。【０２４０】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、９０°、４５°、０°、−４５°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数２９】
0004747304.tif 000030
となる。【０２４１】
次に、光学系１０の光学素子の主軸方位を、それぞれ、９０°、４５°、４５°、０°に設定する。このとき、キャリア振幅係数は、
【数３０】
0004747304.tif 000031
となる。【０２４２】
ここで、式（４４ａ）〜式（４７ｉ）の各式の右辺は、測定データから検出可能である。また、式（４４ａ）〜式（４７ｉ）の各式の左辺は、いずれかのミュラー行列要素になっている。そのため、これらの式から、１６個のミュラー行列要素を、すべて算出することができる。【０２４３】
なお、本実施の形態では、光学系１０の主軸方位は、以下の条件で設定されていてもよい。これによると、演算処理を単純化することができるため、計測装置の処理速度を高めることができる。【０２４４】
例えば、偏光子２２と第１のキャリアリターダ２４とは、主軸方位の角度差が４５°の奇数倍になるように設定されていてもよい。第２のキャリアリターダ３４と検光子３２とは、主軸方位の角度差が４５°の奇数倍になるように設定されていてもよい。そして、第１及び第２のキャリアリターダ２４，３４は、主軸方位の角度差が４５°の整数倍になるように設定されていてもよい。【０２４５】
あるいは、偏光子２２と第１のキャリアリターダ２４とは、主軸方位の角度差が一定になるように設定されていてもよい。そして、第２のキャリアリターダ３４と検光子３２とは、主軸方位の角度差が一定になるように設定されていてもよい。【０２４６】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。【０２４７】
例えば、上述した実施の形態では、帯域成分を含む光（例えば白色光）を光学素子に入射させ、帯域成分を含む測定光を分光し、測定光の波数σ毎の光強度情報を取得する構成の計測装置について説明した。しかし、本発明は、測定光の波数σ毎の光強度情報（図３Ａ参照）を取得することができるいずれかの方法を適用することができる。言い換えると、本発明は、波数σ（波長）毎の光の変調状態を、光強度情報として得ることが可能な、いずれかの方法を適用することができる。例えば、特定の波数（波長）の光（単色光）を、波数（波長）を変えて連続的に出射することで、測定光を分光することなく、所定の帯域成分における測定光の光強度情報を取得する構成としてもよい。この場合には、計測装置は、光源１２と偏光子２２との間に、白色光を分光処理する分光処理部を含んでいてもよい。あるいは、光源として、波長（波数）の異なる光を連続的に出射することが可能な、いずれかの発光装置を利用してもよい。【０２４８】
また、光学系１０を構成する光学素子は、手動で、その主軸方位を変更可能に構成されていてもよい。この場合には、検出部によってその主軸方位情報を取得し、各種演算処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２４９】
本発明は、液晶をはじめとする有機高分子材料の評価や新材料の研究開発に利用することができる。さらに、高分子の配向状態を品質管理などにも応用が可能である。これらより得られる知見は新しい材料に非常に有効なものとなる。【０２５０】
また、本発明によると、半導体や光学結晶などの無機材料の検査、材料に生じる光弾性定数や応力分布を測定することが可能となる。【０２５１】
また、本発明は、上記のような有機・無機高分子材料のみならず、バイオテクノロジーの分野でも適用が可能である。
【図１】
0004747304.tif 000032
【図２】
0004747304.tif 000033
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004747304.tif 000037
【図７】
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【図８】
0004747304.tif 000039
【図９】
0004747304.tif 000040