(57)【要約】  この光学特性計測装置は、複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源（発光装置）から出射された光を第１の偏光子（偏光子）、キャリアリターダ及び１／４波長板を介して測定対象に透過させ、その透過光を第２の偏光子（検光子）を介して受光器に入射させる。そして、受光器で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行う。そして、抽出されたピークスペクトル及びキャリアリターダの複屈折位相差に基づき、測定対象の光学特性要素を算出する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測装置において、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む光学特性計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光学系は、
前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記第１のキャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記第１のキャリアリターダの主軸方位を基準として、前記第１の１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記第１の１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されている光学特性計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記光学系は、
前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記第２のキャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位を基準として、前記第２の１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記第２の１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されている光学特性計測装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記光学系は、
記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差をαδ、βδとすると、（α＋β）と（α−β）の比が２以上又は１／２以下の値となるように、両者の複屈折位相差が設定されている光学特性計測装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記演算処理手段で、前記測定対象の旋光角、複屈折位相差及び主軸方位の少なくとも１つを算出する光学特性計測装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記演算処理手段では、
前記スペクトル抽出処理で抽出されたピークスペクトルをフーリエ解析して前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分を求め、前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分、並びに、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の光学特性要素を算出する光学特性計測装置。
【請求項７】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測装置において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む光学特性計測装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記光学系は、
前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されている光学特性計測装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記前記測定対象の旋光角を算出する光学特性計測装置。
【請求項１０】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測装置において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む光学特性計測装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記光学系は、
前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されている光学特性計測装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記前記測定対象の旋光角を算出する光学特性計測装置。
【請求項１３】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測装置において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む光学特性計測装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記光学系は、
前記偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されている光学特性計測装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記測定対象の二色性を算出する光学特性計測装置。
【請求項１６】
請求項７〜１５のいずれかにおいて、
前記演算処理手段では、
前記スペクトル抽出処理で抽出されたピークスペクトルをフーリエ解析して前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分を求め、前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分、並びに、前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の光学特性要素を算出する光学特性計測装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれかにおいて、
前記光源は所定の帯域成分を含む光を出射するように構成されており、
前記光学系は、前記所定の帯域成分を含む光を分光して、分光された前記光を前記受光手段に入射させる分光手段をさらに含む光学特性計測装置。
【請求項１８】
請求項１〜１５のいずれかにおいて、
前記光源は、帯域の異なる第１〜第Ｍの光（ただしＭは２以上の整数）を順次出射するように構成されている光学特性計測装置。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれかにおいて、
前記受光手段は、
受光部が２次元配列され、
前記光学系は、
前記光を前記受光手段の２次元配列された受光部に入射させるライトガイドを含み、
前記演算処理手段は、
前記受光手段の受光部毎に、前記スペクトル抽出処理及び光学特性演算処理を行い、前記測定対象の光学特性を求めることを特徴とする光学特性計測装置。
【請求項２０】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む光学特性計測方法。
【請求項２１】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む光学特性計測方法。
【請求項２２】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む光学特性計測方法。
【請求項２３】
測定対象の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む光学特性計測方法。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれかにおいて、
前記光源は所定の帯域成分を含む光を出射するように構成されており、
前記光変調手順では、前記所定の帯域成分を含む光を分光して、分光された前記光を前記受光手段に入射させる光学特性計測方法。
【請求項２５】
請求項２０〜２３のいずれかにおいて、
前記光源は、帯域の異なる第１〜第Ｍの光（ただしＭは２以上の整数）を順次出射するように構成されている光学特性計測方法。
【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測定する光学特性計測装置及び光学特性計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、旋光計（広義には光学特性計測装置）は食品や飲料水などの糖濃度管理そして医薬品の検査に利用されている。【０００３】
旋光を計測する方法は古くから提案されているが、その代表的なものとして、回転偏光子法や回転検光子法などがある。これらの手法では、検光子又は偏光子の回転角度を消光位置に移動させることで、直線偏光が旋光性物質を透過することで生じた偏光面の傾きを計測している。【０００４】
一方で偏光子や検光子の機械駆動のない計測方法として、ファラデーセルや液晶、音響光学素子や光弾性変調器（ＰＥＭ）などを使用した方法が提案されている（特開２００４−１９８２８６号公報参照）。たとえば、ファラデーセルを使用した方法では、ファラデー効果（ガラス棒にコイルを巻き、電流を流すことで直線偏光の偏光面が回転する現象）を利用して、電気的に入射偏光を変調し、旋光角を計測している（特開平９−１４５６０５号公報参照）。
【発明の開示】
【０００５】
上記に示したほとんどの計測法では、単色光が利用される。しかしながら、旋光角は屈折率の分散と同様に波長依存性が生じる。これを旋光分散(Optical rotatory dispersion)と呼んでいる。この旋光分散は物質固有の波長特性をもつことから物性分析や構造解析する上で重要である。
【０００６】
また、例えば氷砂糖のような結晶体は、固体になった時に生じる応力から複屈折が誘起されると考えられる。あるいは水晶のような光学結晶では、旋光と複屈折とが同時に生じることがある。このような物質において旋光分散と複屈折分散とを分離し、それぞれを同時に計測することも極めて重要である。
【０００７】
しかし、従来の計測方法を旋光角や複屈折の波長依存性の計測に適用する場合には、波長毎に、測定系の光学素子や位相シフト量を電気的または機械的に設定する必要があり、短時間でその計測を行うことは困難であった。
【０００８】
本発明は、かかる観点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定対象の所定波長領域での光学特性を計測することができる光学特性計測装置及び光学特性計測方法を提供することにある。
【０００９】
（１）本発明に係る光学特性計測装置は、
測定対象の光学特性を計測する装置であって、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む。
【００１０】
本発明によれば、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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板と、第１及び第２の偏光子とを組み合わせた光学系を利用して、光源から出射した光をこれらの光学素子及び測定対象で変調させる構成を採用する。
【００１１】
この光学系によると、受光手段に入射する光は、第１及び第２のキャリアリターダ、及び、測定対象の光学特性の影響を受けて変調された光である。そのため、当該測定光の光強度信号を解析処理（例えばフーリエ解析処理）すると、得られる周波数スペクトルには、前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位及び複屈折位相差、並びに、測定対象の光学特性を反映した複数のピークスペクトルが含まれることになる。
【００１２】
そして、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００１３】
なお、光学特性要素とは、測定対象の光学特性を表す種々の要素（物理量）を指す。例えば、測定対象の旋光角や、主軸方位、複屈折位相差、ミュラーマトリクス等の光学特性を表す行列の各行列要素、二色性等が挙げられる。すなわち、本発明に係る計測装置では、これらの光学特性要素のうち、いずれか１つ又は複数の光学特性要素を算出することができる。そして、本発明に係る計測装置では、光学特性要素を算出することで、測定対象の光学特性を計測することが可能になる。
【００１４】
なお、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【００１５】
このため、本発明では、光学特性計測装置を、光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用する構成としてもよい。
【００１６】
また、本発明では、光学特性計測装置を、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の旋光特性、複屈折特性及び主軸方位の少なくとも１つを計測する計測装置（光学特性計測装置）として構成してもよい。
【００１７】
この場合、光学特性計測装置は、
光透過性を有する測定対象の旋光特性、複屈折特性及び主軸方位の少なくとも１つを計測する装置であって、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を有し、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、複数の（２つの）ピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出された複数の（２つの）ピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の前記所定の帯域成分における旋光角、複屈折位相差及び主軸方位の少なくとも１つを算出する特性演算処理を行う演算処理手段と、
を含む構成としてもよい。
【００１８】
これによれば、所与の帯域成分を含む測定光の１回の測定により、所定波長帯域における測定対象の光学特性要素（旋光特性、複屈折特性及び主軸方位）の少なくとも１つを求めることができる。そのため、波長依存性のある測定対象の光学特性を簡単な構成でかつ短時間で測定することが可能となる。
【００１９】
なお、この構成をとる場合、光学系は、光源と受光手段との間（第２の偏光子と受光手段との間）に配置された分光器をさらに含み、当該分光器で分光された光を受光手段（受光素子）に入射させるように構成されていてもよい。
【００２０】
また、本発明において、
前記演算処理手段は、
前記光学特性要素算出処理に先立って、前記光学系に複屈折位相差が既知の試料をセットした状態で前記スペクトル抽出処理を行い、前記抽出されたピークスペクトルに基づき、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演算により前記既知の値として求める構成を採用してもよい。
【００２１】
あるいは、前記光学特性要素算出処理に先立って、前記光学系に前記測定対象のない状態で、または、前記測定対象及び第１及び第２の１／４波長板がない状態で、前記スペクトル抽出処理を行い、前記抽出された２つのピークスペクトルに基づき、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演算により既知の値として求める構成を採用してもよい。
【００２２】
上記構成を採用することにより、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差が既知でない場合であっても、前述した１ショットの測定を行うことにより、第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を演算により求めることができる。
【００２３】
このようにして求めたキャリアリターダの複屈折位相差を演算処理手段の所与の記憶手段内に記憶しておけば、キャリアリターダの複屈折位相差が既知の値となり、測定対象の光学特性の計測を行うことができる。
【００２４】
（２）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記第１のキャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記第１のキャリアリターダの主軸方位を基準として、前記第１の１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記第１の１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。
【００２５】
（３）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記第２のキャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記第２のキャリアリターダの主軸方位を基準として、前記第２の１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記第２の１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。
【００２６】
（４）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差をαδ、βδとすると、（α＋β）と（α−β）の比が２以上又は１／２以下の値となるように、両者の複屈折位相差が設定されていてもよい。
【００２７】
このような設定をすることにより、２つのピークスペクトルの周波数の差を十分広くすることができる。そのため、測定対象の光学特性をより正確に測定することができる。
【００２８】
（５）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段で、前記測定対象の旋光角、複屈折位相差及び主軸方位の少なくとも１つを算出してもよい。
【００２９】
（６）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段では、
前記スペクトル抽出処理で抽出されたピークスペクトルをフーリエ解析して前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分を求め、前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分、並びに、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の光学特性要素を算出してもよい。
【００３０】
上記構成を採用することにより、測定対象の光学特性要素を求めることができる。
【００３１】
より具体的には、
前記スペクトル抽出処理では、
受光手段で検出される光強度Ｉ（ｋ）を波数ｋに対しフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν），Ｃδ１＋δ２（ν）を抽出する処理を行い、
前記特性演算処理では、
前記２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν），Ｃδ１＋δ２（ν）をフーリエ解析処理することによってピークスペクトルの実数成分及び虚数成分を求め、
各ピークスペクトルの実数成分Ｒｅと虚数成分Ｉｍ及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差δ１（ｋ），δ２（ｋ）に基づき、ａｍｐδ１−δ２（ｋ），ｐｈａｓｅδ１−δ２（ｋ），ａｍｐδ１＋δ２（ｋ），ｐｈａｓｅδ１＋δ２（ｋ）が後述する式（２４−６）で表すことができることを利用して、
測定対象の旋光角ω（ｋ）、複屈折位相差Δ（ｋ）、主軸方位φを、後述する式（２５）〜式（２７）に基づいて算出することができる。
【００３２】
（７）本発明に係る光学特性計測装置は、
測定対象の光学特性を計測する装置であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む。
【００３３】
本発明によれば、複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板と、第１及び第２の偏光子とを組み合わせた光学系を利用して、光源から出射した光をこれらの光学素子及び測定対象で変調させる構成を採用する。
【００３４】
従って、受光手段で検出される測定光の光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの複屈折位相差及び測定対象の光学特性を反映したピークスペクトルが含まれることになる。
【００３５】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００３６】
なお、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【００３７】
このため、本発明では、光学特性計測装置を、光学系の光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用する構成としてもよい。
【００３８】
また、本発明では、光学特性計測装置を、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する計測装置（光学特性計測装置）として構成してもよい。
【００３９】
この場合、光学特性計測装置は、
光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する装置であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、ピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、少なくとも、前記所定の帯域成分における前記測定対象の旋光角を算出する特性演算処理を行う演算処理手段と、
を含む構成としてもよい。
【００４０】
これによれば、所与の帯域成分を含む測定光の１回の測定により、測定対象の所定波長帯域での光学特性要素を求めることができるという、いわゆる１ショット測定が可能となる。そのため、この構成により、測定対象の光学特性要素を、短時間で正確に測定することを可能にする光学特性計測装置を提供することができる。
【００４１】
なお、この構成をとる場合、光学系は、光源と受光手段との間（第２の偏光子と受光手段との間）に配置された分光器をさらに含み、当該分光器で分光された光を受光手段（受光素子）に入射させるように構成されていてもよい。
【００４２】
加えて、本発明の特性計測装置によると、機械的又は電気的な駆動を利用せずに、測定対象の旋光分散を１ショットで測定することが可能になる。すなわち、本発明によれば、簡易な構造で、かつ、高機能な特性計測装置を提供することができる。
【００４３】
また、本発明において、
前記演算処理手段は、
前記光学特性要素算出処理に先立って、前記光学系にその複屈折位相差が既知の試料をセットした状態で前記スペクトル抽出処理を行い、抽出されたピークスペクトルに基づき、前記キャリアリターダの複屈折位相差を演算により既知の値として求める構成を採用してもよい。
【００４４】
あるいは、前記光学特性要素算出処理に先立って、前記光学系に前記測定対象のない状態で、または、測定対象及び１／４波長板のない状態で、前記スペクトル抽出処理を行い、抽出されたピークスペクトルに基づき、前記キャリアリターダの複屈折位相差の値を演算により既知の値として求める構成を採用してもよい。
【００４５】
上記構成を採用することにより、前記キャリアリターダの複屈折位相差が既知でない場合であっても、前述した１ショットの測定を行うことにより、キャリアリターダの複屈折位相差を演算により求めることができる。
【００４６】
このようにして求めたキャリアリターダの複屈折位相差を演算処理手段の所与の記憶手段内に記憶しておけば、キャリアリターダの複屈折位相差が既知の値となり、測定対象の光学特性の計測を行うことができる。
【００４７】
（８）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第１の偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。
【００４８】
（９）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記測定対象の旋光角を算出してもよい。
【００４９】
（１０）本発明に係る光学特性計測装置は、
測定対象の光学特性を計測する装置であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を第１の偏光子を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む。
【００５０】
本発明によれば、複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板と、第１及び第２の偏光子とを組み合わせた光学系を利用して、光源から出射した光を測定対象及びこれらの光学素子で変調させる構成を採用する。
【００５１】
従って、受光手段で受光される測定光の光強度信号を解析処理すると、これにより得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの複屈折位相差及び測定対象の光学特性を反映したピークスペクトルが含まれることになる。
【００５２】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００５３】
なお、本発明では、光学特性計測装置を、光学系の光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用する構成としてもよい。
【００５４】
また、本発明では、光学特性計測装置を、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する装置（光学特性計測装置）として構成してもよい。
【００５５】
この場合、光学特性計測装置は、
光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する装置であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、ピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、少なくとも、前記所定の帯域成分における前記測定対象の旋光角を算出する特性演算処理を行う演算処理手段と、
を含む構成としてもよい。
【００５６】
（１１）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記第２の偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。
【００５７】
（１２）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記前記測定対象の旋光角を算出してもよい。
【００５８】
（１３）本発明に係る光学特性計測装置は、
測定対象の光学特性を計測する装置であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を有し、光源から出射された光を、偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を受光手段に入射させる光学系と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理と、前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性要素算出処理と、を行う演算処理手段と、
を含む。
【００５９】
本発明によれば、複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板と偏光子とを組み合わせた光学系を利用して、光源から出射した光を光学素子及び測定対象で変調させる構成を採用する。
【００６０】
従って、受光手段で受光される測定光の光強度信号を解析処理すると、これにより得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの複屈折位相差及び測定対象の光学特性を反映したピークスペクトルが含まれることになる。
【００６１】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００６２】
なお、本発明では、測定対象から出射された光を、変調されることなく受光手段に入射させてもよい。すなわち、本発明に係る光学特性計測装置の光学系は、測定対象と受光手段との間に、光を変調させる光学素子が配置されていない構成をなしていてもよい。
【００６３】
（１４）この光学特性計測装置において、
前記光学系は、
前記偏光子の主軸方位を基準として、前記キャリアリターダの主軸方位が、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
前記キャリアリターダの主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に４５゜の角度差を有するように設定され、
さらに前記偏光子の主軸方位を基準として、前記１／４波長板の主軸方位が前記一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。
【００６４】
（１５）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段で、少なくとも前記測定対象の二色性を算出してもよい。
【００６５】
（１６）この光学特性計測装置において、
前記演算処理手段では、
前記スペクトル抽出処理で抽出されたピークスペクトルをフーリエ解析して前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分を求め、前記ピークスペクトルの実数成分及び虚数成分、並びに、前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の光学特性要素を算出してもよい。
【００６６】
上記構成を採用することにより、抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差から、測定対象の光学特性要素を求めることができる。
【００６７】
より具体的には、
前記スペクトル抽出処理では、
受光手段で検出される光強度Ｉ（ｋ）を波数ｋに対しフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、ピークスペクトルＣ（ν）を抽出する処理を行ってもよい。
【００６８】
なお、このピークスペクトルを利用すると、光強度の位相成分は、直流成分から分離して、後述する式（１３）で表すことができる。
【００６９】
そして、前記光学特性要素算出処理では、前記ピークスペクトルＣ（ν）をフーリエ解析処理することによって算出されたピークスペクトルの実数成分Ｒｅと虚数成分Ｉｍを用いて、合成位相差Ω（ｋ）を後述する式（１４）で求めてもよい。
【００７０】
そして、式（１４）で求めた値と、予め知られている前記キャリアリターダの複屈折位相差δ（ｋ）の値とを用い、後述する式（１５）に基づき、測定対象の波数ｋに対する旋光角ω（ｋ）を求める構成を採用してもよい。
【００７１】
（１７）この光学特性計測装置において、
前記光源は所定の帯域成分を含む光を出射するように構成されており、
前記光学系は、前記所定の帯域成分を含む光を分光して、分光された前記光を前記受光手段に入射させる分光手段をさらに含んでもよい。
【００７２】
本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。言い換えると、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な光が受光手段に入射するように、光学系を設定する必要がある。
【００７３】
ところで、上述した構成によると、光源は所与の帯域成分を含む光を出射するため、これを分光処理して、分光器で分光された光を受光手段に入射させることによって、各帯域成分（波長成分）での光の強度を得ることができる。そして、光強度情報と帯域情報（波長情報）とを関連付けることによって、所与の帯域成分における入射光の強度を取得することができるため、これを解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能になる。なお、分光器は、受光手段の直前に配置してもよい。分光器は、例えば、第２の偏光子と受光手段（受光素子）との間に配置してもよい。
【００７４】
また、この場合、
前記受光手段は、光強度を検出する検出部（受光素子）が２次元配列されていてもよく、前記分光手段は、分光された光が、帯域成分毎に、異なる検出部に入射するように設定されていてもよい。この場合、各検出部で検出された光強度を光の波長情報（帯域情報）と対応させることによって、周波数スペクトルに解析することが可能な態様の光強度情報を取得することができる。
【００７５】
（１８）この光学特性計測装置において、
前記光源は、帯域の異なる第１〜第Ｍの光（ただしＭは２以上の整数）を順次出射するように構成されていてもよい。
【００７６】
本発明では、光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【００７７】
ところで、上述した構成によると、光源は帯域（波長）の異なる複数の光（第１〜第Ｍの光）を順次出射するため、それぞれの入射光の光強度を検出することで、各帯域（波長）での光の強度を得ることができる。そして、光強度と帯域情報（波長情報）とを関連付けることによって、所与の帯域成分における入射光の強度（光強度分布）を取得することができるため、これを解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能になる。
【００７８】
なお、本発明では、光学系の光源として、波長の異なる複数の光を順次出射することが可能ないずれかの装置を利用してもよい。
【００７９】
例えば、本発明では、
前記光学系を、
所定の帯域成分を含む光を前記第１の偏光子への入射前に分光処理して、各帯域の光を順次第１の偏光子に入射させる分光手段をさらに含む構成としてもよい。
【００８０】
（１９）この光学特性計測装置において、
前記受光手段は受光部が２次元配列され、
前記光学系は、
前記光を前記受光手段の２次元配列された受光部に入射させるライトガイドを含み、
前記演算処理手段は、
前記受光手段の受光部毎に、前記スペクトル抽出処理及び光学特性演算処理を行い、前記測定対象の光学特性を求める構成を採用しても良い。
【００８１】
この構成によれば、所定の広がりをもった測定光を測定対象の所定の幅または面積をもった領域に通過させることにより、当該領域における光学特性の測定を１ショットの測定で、一度に行うことが可能となる。
【００８２】
なお、本発明では、それぞれの受光部が、入射光の、周波数帯域ごとの光強度を取得することが可能な構成をなしていてもよい。例えば、受光部は、入射光を周波数帯域毎に分光する分光器と、分光された入射光の光強度を検出する検出部とを含んでいてもよい。
【００８３】
（２０）本発明に係る光学特性計測方法は、
測定対象の光学特性を計測する方法であって、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む。
【００８４】
本発明によれば、第１及び第２のキャリアリターダ、及び、測定対象の光学特性の影響を受けて変調された光の光強度を解析処理する。そのため、当該解析処理（例えばフーリエ解析処理）によって得られる周波数スペクトルには、前記第１及び第２のキャリアリターダの主軸方位及び複屈折位相差、並びに、測定対象の光学特性を反映した複数のピークスペクトルが含まれることになる。
【００８５】
そして、前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００８６】
なお、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【００８７】
このため、本発明では、光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用してもよい。
【００８８】
また、本発明は、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の旋光特性、複屈折特性及び主軸方位の少なくとも１つを計測する計測方法（光学特性計測方法）としてもよい。
【００８９】
この場合、光学特性計測方法は、
光透過性を有する測定対象の旋光特性、複屈折特性及び主軸方位の少なくとも１つを計測する方法であって、
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及び波長依存性のない第１及び第２の１／４波長板を用い、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子、前記第１のキャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を前記第２の１／４波長板、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手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、複数の（２つの）ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記第１及び第２のキャリアリターダの複屈折位相差に基づき、前記測定対象の前記所定の帯域成分での旋光角、複屈折特性及び主軸方位の少なくとも１つを算出する特性演算手順と、
を含む構成としてもよい。
【００９０】
（２１）本発明に係る光学特性計測方法は、
測定対象の光学特性を計測する方法であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む。
【００９１】
本発明によれば、キャリアリターダ、及び、測定対象の光学特性の影響を受けて変調された光の光強度を解析処理する。そのため、当該解析処理（例えばフーリエ解析処理）によって得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの主軸方位及び複屈折位相差、並びに、測定対象の光学特性を反映した複数のピークスペクトルが含まれることになる。
【００９２】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【００９３】
なお、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【００９４】
このため、本発明では、光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用してもよい。
【００９５】
また、本発明は、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する計測方法（光学特性計測方法）としてもよい。
【００９６】
この場合、光学特性計測方法は、
光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する方法であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、少なくとも、前記所定の帯域成分における前記測定対象の旋光角を算出する特性演算手順と、
を含む構成としてもよい。
【００９７】
（２２）本発明に係る光学特性計測方法は、
測定対象の光学特性を計測する方法であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を第１の偏光子を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む。
【００９８】
本発明によれば、キャリアリターダ、及び、測定対象の光学特性の影響を受けて変調された光の光強度を解析処理する。そのため、当該解析処理（例えばフーリエ解析処理）によって得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの主軸方位及び複屈折位相差、並びに、測定対象の光学特性を反映した複数のピークスペクトルが含まれることになる。
【００９９】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【０１００】
なお、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【０１０１】
このため、本発明では、光源として所与の帯域成分を含む光を出射する光源（白色光源）を利用してもよい。
【０１０２】
また、本発明は、解析処理としてフーリエ解析処理を適用し、光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する計測方法（光学特性計測方法）としてもよい。
【０１０３】
この場合、光学特性計測方法は、
光透過性を有する測定対象の少なくとも旋光特性を計測する方法であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、所定の帯域成分を含む光を第１の偏光子を介して前記測定対象に透過させ、その透過光を前記１／４波長板、前記キャリアリターダ及び第２の偏光子を介して受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号をフーリエ解析処理することにより得られるフーリエスペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づき、少なくとも、前記所定の帯域成分における前記測定対象の旋光角を算出する特性演算手順と、
を含む構成としてもよい。
【０１０４】
（２３）本発明に係る光学特性計測方法は、
測定対象の光学特性を計測する方法であって、
複屈折位相差が既知のキャリアリターダ及び波長依存性のない１／４波長板を用い、光源から出射された光を偏光子、前記キャリアリターダ及び前記１／４波長板を介して前記測定対象に入射させて変調させ、その変調光を受光手段に入射させる手順と、
前記受光手段で検出される光強度信号を解析処理することにより得られる周波数スペクトルから、ピークスペクトルを抽出する処理を行うスペクトル抽出手順と、
前記抽出されたピークスペクトル及び前記キャリアリターダの複屈折位相差に基づいて、前記測定対象の光学特性を表す光学特性要素を算出する光学特性演算手順と、
を含む。
【０１０５】
本発明によれば、キャリアリターダ、及び、測定対象の光学特性の影響を受けて変調された光の光強度を解析処理する。そのため、当該解析処理（例えばフーリエ解析処理）によって得られる周波数スペクトルには、キャリアリターダの主軸方位及び複屈折位相差、並びに、測定対象の光学特性を反映した複数のピークスペクトルが含まれることになる。
【０１０６】
そして、前記キャリアリターダの複屈折位相差は予め判明しているため、前記周波数スペクトルから抽出されたピークスペクトルから読み取れる値及び前記キャリアリターダの複屈折位相差を、測定対象の光学特性要素を示す変数を含む理論式（フーリエ解析用の理論式）に代入することにより、測定対象の光学特性要素を演算により求めることができる。
【０１０７】
なお、本発明では、測定対象の光学特性要素として、測定対象の二色性を算出する構成としてもよい。
【０１０８】
また、本発明では、測定対象から出射された光を、変調させることなく受光手段に入射させてもよい。すなわち、本発明では、測定対象と受光手段との間に、光を変調させる光学素子が配置されていない構成をなしていてもよい。
【０１０９】
（２４）この光学特性計測方法において、
前記光源は所定の帯域成分を含む光を出射するように構成されており、
前記光変調手順では、前記所定の帯域成分を含む光を分光して、分光された前記光を前記受光手段に入射させてもよい。
【０１１０】
本発明では、光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【０１１１】
ところで、上述した構成によると、光源は所与の帯域成分を含む光を出射するため、これを分光処理して、分光された光を受光手段に入射させることによって、各帯域成分（波長成分）での光の強度を得ることができる。そして、光強度情報と帯域情報（波長情報）とを関連付けることによって、所与の帯域成分における入射光の強度を取得することができるため、これを解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能になる。
【０１１２】
（２５）この光学特性計測方法において、
前記光源は、帯域の異なる第１〜第Ｍの光（ただしＭは２以上の整数）を順次出射するように構成されていてもよい。
【０１１３】
本発明では、光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。すなわち、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。
【０１１４】
ところで、上述した構成によると、光源は帯域（波長）の異なる複数の光（第１〜第Ｍの光）を順次出射するため、それぞれの入射光の光強度を検出することで、各帯域（各波長）での光の強度を得ることができる。そして、光強度と帯域情報（波長情報）とを関連付けることによって、所与の帯域成分における入射光の強度（光強度分布）を取得することができるため、これを解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学特性計測装置の説明図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態の原理説明図である。
【図３】図３は、光学系の受光器の説明図である。
【図４】図４は、キャリアリターダからの出射光について説明するための図である。
【図５】図５は、１／４波長板からの出射光について説明するための図である。
【図６】図６は、光強度信号の測定データの一例である。
【図７】図７は、光強度信号から得られるフーリエスペクトルを示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、サンプル挿入前の光強度を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、サンプルＡ挿入後の光強度を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、サンプルＢ挿入後の光強度を示す図である。
【図９】図９は、式（９）で示された合成位相の波長分布を示す図である。
【図１０】図１０は、式（１５）で示された旋光角の波長分布を示す図である。
【図１１】図１１は、旋光標準試験片の設計値と計測値の比較データを示す図である。
【図１２】図１２は、第１の実施の形態の光学特性計測手順を示すフローチャート図である。
【図１３】図１３は、第１の実施の形態の変形例に係る光学特性計測手順を示すフローチャート図である。
【図１４】図１４は、第２の実施の形態に係る光学特性計測装置の説明図である。
【図１５】図１５は、第３の実施の形態が対象とする測定試料の説明図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態に係る光学特性計測装置の説明図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態の原理説明図である。
【図１８】図１８は、光強度信号から得られるフーリエスペクトルを示す図である。
【図１９】図１９は、測定評価用に作成された、旋光分散と複屈折分散を併せてもつ測定試料の説明図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す測定試料の挿入前と挿入後によって得られる光強度分布の測定データである。
【図２１】図２１は、周波数δ１−δ２とδ１＋δ２の振幅成分の測定値である。
【図２２】図２２は、図１９に示す測定試料の旋光分散の波長特性である。
【図２３】図２３は、図１９に示す測定試料の複屈折分散の波長特性である。
【図２４】図２４は、図１９に示す測定試料の主軸方位の波長特性である。
【図２５】図２５は、第３の実施の形態に係る光学特性計測手順を示すフローチャート図である。
【図２６】図２６は、第４の実施の形態に係る光学特性計測装置を説明するための図である。
【図２７】図２７は、光強度信号の計測データの一例である。
【図２８】図２８は、第４の実施の形態に係る光学特性計測手順を示すフローチャート図である。
【図２９】図２９は、第４の実施の形態に係る光学特性計測手順の検証実験結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１６】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。【０１１７】
（１）第１の実施の形態
まず、本発明を、測定対象の旋光分散（広義には光学特性）を１ショットで計測するシステムに適用した場合を第１の実施の形態として説明する。【０１１８】
（１−１）光学特性計測装置の構成
図１及び図２は、本実施の形態に係る光学特性計測装置を説明するための図である。【０１１９】
本実施の形態の光学特性計測装置は、測定対象である測定試料５０の旋光分散を、光学的に計測するものである。本実施の形態では、測定試料５０は、光透過性を有する試料である。また、本実施の形態では、光学特性計測装置は、光学系１と、演算装置６０とを含む。【０１２０】
１−１−１：光学系１
本実施の形態に係る光学特性計測装置は、図１及び図２に示すように、光学系１を含む。以下、光学系１について説明する。【０１２１】
光学系１は、発光装置１２と、受光器４２とを含む。【０１２２】
光学系１は、さらに、発光装置１２と受光器４２とを結ぶ光路１００上に配置された、ライトガイド１４、偏光子２２、キャリアリターダ２４、波長依存性のない１／４波長板２５、測定対象としての測定試料５０、検光子３４、ライトガイド４０を含んでいる。なお、検光子３４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３４を第２の偏光子と、それぞれ、称してもよい。また、光学系１として、ライトガイド１４、４０を含まない光学系を利用してもよい。以下、これらの光学素子（光学装置）について説明する。【０１２３】
発光装置１２は、所定の波長（波数ｋ）帯域成分を含む光を発生し出射する装置である。本実施の形態では、発光装置１２として、例えばハロゲンランプなどの白色光源を使用してもよい。【０１２４】
ライトガイド１４は、発光装置１２から出射された光の径を、縦及び横のいずれか一方又は両方に広げる光学装置である。ライトガイド１４によって、発光装置１２から出射された光の径を、測定試料５０に対応した大きさに広げてもよい。【０１２５】
偏光子２２は、検光子３４と対になり、ライトガイド１４から出射した光を直線偏光とする入射側の偏光子である。【０１２６】
検光子３４は、偏光子２２と対になり、測定試料５０を透過した光を直線偏光とする出射側の偏光子である。【０１２７】
キャリアリターダ２４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ものが用いられる。従って、キャリアリターダ２４を透過した光は、その波長によって、偏光状態が変化する。【０１２８】
キャリアリターダ２４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、本実施の形態では、キャリアリターダ２４は、その複屈折位相差が既知のものが用いられる。【０１２９】
また、１／４波長板２５は、波長依存性のない波長板である。波長依存性のない１／４波長板として、例えば、フレネルロムを利用してもよい。あるいは、波長依存性のない１／４波長板として、人工水晶とフッ化マグネシウムＭｇＦ２とを組み合わせた合成波長板を利用してもよい。本実施の形態の光学特性計測装置においては、１／４波長板２５として、フレネルロムが用いられている。【０１３０】
このような波長依存性のない１／４波長板２５を透過した光は、その直線偏光の偏光面が変化する。【０１３１】
なお、キャリアリターダ２４は、その主軸方位が、偏光子２２の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定されていてもよい。また、１／４波長板２５は、その主軸方位が、キャリアリターダ２４の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定されていてもよい。そして、１／４波長板２５は、その主軸方位が、偏光子２２の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。これにより、精度の高い測定を行うことができる。【０１３２】
また、検光子３４は、その主軸方位が、偏光子２２の主軸方位を基準として、時計方向又は反時計方向に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。これによると、簡易な演算式を利用することが可能になるため、良好な測定結果を得ることができる。ただし、これら検光子３４及び偏光子２２の主軸方位の角度差は、これに限らず任意に設定してもよい。【０１３３】
上述した光学系１を透過した光は、その波長毎に偏光面が変化する。その詳細は後述する。【０１３４】
図２は、光路１００上における測定試料５０、偏光子２２、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、検光子３４の光学的な配置の原理図である。なお、説明を簡単にするためにライトガイド１４、４０の図示は省略してある。【０１３５】
本実施の形態においては、偏光子２２の主軸方位を０゜とすると、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、検光子３４の各主軸方位はそれぞれ時計方向に４５゜、０゜、９０゜の角度に設定されている。【０１３６】
さらに、測定試料５０の入射側に位置する偏光子２２とキャリアリターダ２４及び１／４波長板２５は、変調ユニット２０を構成していてもよい。また、測定試料５０の出射側に位置する検光子３４は、解析ユニット３０を構成していてもよい。【０１３７】
測定試料５０は、光路１００の１／４波長板２５及び検光子３４の間に配置される。この測定試料５０は、光透過性のある光学材料である。本実施の形態では、測定試料５０として、旋光特性を有する光活性物質を利用する。そのため、測定試料５０を透過した光は、測定試料５０の旋光特性の影響を受けて変調する。測定試料５０は、液体状の光活性物質であってもよい。測定試料５０は、ガラス管等に封入されていてもよい。なお、該ガラス管は、その一端側から入射された光が、他端側から出射される構造をなしていてもよい。【０１３８】
なお、本実施の形態では、測定試料５０として液体状の光活性物質を対象としているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明の測定試料５０として、光透過性のある固体の光活性物質を利用してもよい。また、測定試料５０として、光透過性のない光学材料を利用してもよい。この場合、測定試料５０で光を反射させることによって、光を変調させてもよい。【０１３９】
１−１−２：受光手段としての受光器４２
光学系１は受光器４２を含む。以下、受光器４２について説明する。なお、受光器４２は、受光手段として機能するものであり、入手光（入射光）を光電変換する受光部４５（受光素子）が２次元配列されたＣＣＤ４４を内蔵する構成をなしていてもよい。【０１４０】
図３は、本実施の形態におけるＣＣＤ４４の受光部４５の２次元配列の一例を示す図である。本実施の形態のＣＣＤ４４は、複数の受光部４５がそのＸ軸方向、Ｙ軸方向にマトリクス配置されている。そして、Ｘ軸方向に延びる受光部列４４ａが、測定試料５０の縦幅方向の各位置に対応付けられている。さらに、Ｙ軸方向に延びる各受光部行４４ｂが、測定試料５０の横幅方向の各位置に対応付けられている。【０１４１】
そして、測定試料５０を透過し第２のキャリアリターダ３２、検光子３４を通過した透過光はライトガイド４０により、測定試料５０の縦幅方向及び横幅方向と対応するＣＣＤ４４の各受光部４５に入射するようにガイドされる。【０１４２】
図６には、受光器４２で検出された光強度Ｉ（ｋ）の一例が示されている。後述する式（８）、式（９）は、受光器４２で検出される光強度Ｉ（ｋ）の理論式である。受光器４２で得られる光強度Ｉ（ｋ）は、式（８）、式（９）に示すように、測定試料５０の旋光角ω（ｋ）の関数として表される。【０１４３】
１−１−３：演算装置６０
演算装置６０は、受光器４２で受光される光の光強度信号Ｉ（ｋ）に基づき、後述するように、測定試料５０の所定帯域成分での旋光角ω（ｋ）を求める演算を行う。【０１４４】
演算装置６０は、コンピュータを利用して実現することができる。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。【０１４５】
コンピュータとしての演算装置６０は、処理部を含む。該処理部は、情報記憶媒体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。即ち情報記憶媒体には、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。処理部の機能は、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。【０１４６】
コンピュータとしての演算装置６０は、また、記憶部を含む。該記憶部は、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。【０１４７】
コンピュータとしての演算装置６０は、また、情報記憶媒体を含んでいてもよい。該情報記憶媒体（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。【０１４８】
（１−２）光学特性計測原理
次に、本実施の形態の光学特性計測装置の原理を説明する。【０１４９】
１−２−１：光学系１による白色光変調原理
発光装置１２から出射された白色光は、図１、図２に示すように、偏光子２２とキャリアリターダ２４、１／４波長板２５を通過する。【０１５０】
複屈折板として形成されるキャリアリターダ２４は、複屈折分散が強いため、透過する光の波長によって複屈折率が異なる。そのため、キャリアリターダ２４を通過した光は、図４に示すように、波長λ１、λ２…λｎによって複屈折位相差が変化する。【０１５１】
そして、波長によって（波長毎に）異なる偏光状態をもつ光（キャリアリターダ２４を透過した光：図４参照）は、波長依存性のない１／４波長板２５を通過すると、図５に示すように、その直線偏光（直線偏光の偏光面）が変化する。すなわち、１／４波長板２５から出射した光は、図５に示すように、その直線偏光の偏光面が波長λ１、λ２…λｎ毎に異なったものとなる。【０１５２】
このように、本実施の形態では、偏光子２２を透過した光はキャリアリターダ２４及び１／４波長板２５を透過することにより、その波長毎に複屈折位相差及び直線偏光の偏光面が変化した光、すなわち、分光偏光変調された光となる。【０１５３】
そして、このように分光偏光変調された光が、旋光特性をもつ測定試料５０を透過すると、その透過光は、測定試料５０のもつ旋光特性の影響を受け、直線偏光の偏光面が、波長毎にさらに異なったものとなる。【０１５４】
そして、測定試料５０を透過した透過光は、さらにその下流側に位置する検光子３４を透過し、測定光として受光器４２に入射し、その光強度が検出される。【０１５５】
なお、本実施の形態では、発光装置１２は、所定の帯域成分を含む光（白色光）を出射する。そのため、検光子３４を透過する光も、所定の帯域成分を含む光となる。そして、検光子３４から出射された光を波数ｋ毎に分光し、強度（分光強度）を測定することによって、図６に示す、波数ｋ毎の、光強度を測定することができる。【０１５６】
上記構成を実現するために、受光器４２は、測定光を分光する分光手段（分光器）と、光の強度を測定するための受光手段（測定手段・受光素子）とを含んでいてもよい。そして、受光器４２は、分光器（プリズムや回折格子等）で分光されたそれぞれの光の強度を受光手段で測定することによって、波数ｋ毎の光強度を取得する構成をなしていてもよい。なお、受光手段は、入射した光を光電変換する複数の受光素子が複数行及び／又は複数列に並列配置された構造をなしていてもよい。そして、それぞれの受光素子をいずれかの波数に割り当てることによって、測定光の波数毎の光強度を検出することができる。このとき、分光器と受光手段（受光素子）とをあわせて、受光分光器（受光分光手段）と称してもよい。なお、光学系（受光器４２）は、複数の受光分光器を含んでいてもよい。そして、それぞれの受光分光器を、測定試料５０の各位置に対応させることによって、測定試料５０の所定の領域における光強度を取得することができる。なお、複数の受光分光器は、一行又は一列に配列されていてもよい。あるいは、複数の受光分光器は、複数行複数列に配列されていてもよい。【０１５７】
１−２−２：光学系１のミュラーマトリクス及びこれを利用した光学特性測定原理
以上の光学系１のミュラーマトリクスは下記のように書き表すことができる。【０１５８】
ここにおいて、式（１）は入射光のストークスパラメータＳｉｎを表し、式（２）〜（６）は、光学系１を構成する各素子、具体的には偏光子２２、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、測定試料５０、検光子３４のミュラーマトリクスをそれぞれ表す。
【数１】
2006134840.tif 000002
ここで、δ（ｋ）はキャリアリターダ２４のもつ複屈折位相差、ω（ｋ）は測定試料５０である光学活性物質のもつ旋光角である。【０１５９】
各ミュラー行列とストークスパラメータは、
【数２】
2006134840.tif 000003
の関係で与えられる。【０１６０】
式（７）を利用すると、受光器４２で得られる光強度は、
【数３】
2006134840.tif 000004
と表すことができる。ここで、Ｉ０は最大光強度であり、Ω（ｋ）はキャリアリターダ２４の複屈折位相差と測定試料５０のもつ旋光角による合成位相である。【０１６１】
なお、ｋは波長λの逆数である波数を示している。すなわち、式（８）、式（９）には、測定試料５０の所定波長帯（波数ｋ）での旋光角ω（ｋ）の情報が含まれていることが分かる。そのため、受光器４２で得られる光強度を利用すれば、旋光角の波長依存性ω（ｋ）を測定することが可能となる。【０１６２】
なお、図６は、光学系１において、受光器４２で受光される光の光強度の一例を表すものであり、縦軸は光強度Ｉ（ｋ）、横軸は波数ｋを表す。同図に示すように、受光器４２で検出される光の強度は、異なる周波数で変調されていることが確認される。すなわち、受光器４２で検出される光強度は、周波数毎に異なっていることがわかる。【０１６３】
式（８）をオイラーの公式を用いて展開すると、
【数４】
2006134840.tif 000005
と表せる。ここで、ａ，ｂ（ｋ），ｃ（ｋ）はそれぞれ直流成分と、振幅成分と、交流成分である。また，ｃ＊（ｋ）は交流成分ｃ（ｋ）の共役成分である。【０１６４】
式（１０）を波数ｋに対して逆フーリエ変換処理すると、
【数５】
2006134840.tif 000006
が得られる。【０１６５】
図７には、式（１２）で表されるフーリエスペクトル（広義には周波数スペクトル）を示す。同図において横軸は周波数、縦軸は振幅スペクトラムを表す。【０１６６】
図７によると、光学系１に含まれる光学素子で変調された光の光強度Ｉ（ｋ）を、波数ｋに対して逆フーリエ変換（広義には解析処理）して得られる（フーリエ）スペクトルには、周波数が０の領域に直流成分のピークスペクトルＡが現れるとともに、周波数δ（ν）の領域にピークスペクトルＣ（ν）が現れることがわかる。【０１６７】
１−２−３：実測値の活用
本実施の形態では、受光器４２で検出される光強度Ｉ（ｋ）を、以下に述べるように演算に用いる。【０１６８】
具体的には、図６に示す光強度Ｉ（ｋ）を、波数ｋに対して逆フーリエ変換（広義にはフーリエ解析処理）してフーリエスペクトルを求め、当該フーリエスペクトルから、前述したピークスペクトルＣ（ν）を抽出し、これをフーリエ変換する。【０１６９】
これにより、光強度の位相成分を、次式に示すように、直流成分から分離することができる。
【数６】
2006134840.tif 000007
すなわち、上記式（１３）の値は、受光器４２で検出される光強度信号Ｉ（ｋ）から、実測値として求めることができる。そして、式（１３）と実測値とを利用すれば、ピークスペクトルの実数成分Ｒｅ［ｃ（ｋ）］と虚数成分Ｉｍ［ｃ（ｋ）］とを、実測値として求めることができる。【０１７０】
なお、ピークスペクトルは、フーリエスペクトルをフィルタリング処理することにより抽出可能である。【０１７１】
１−２−４：実測値を用いた測定試料５０の旋光角ω（ｋ）の演算
ピークスペクトルの実数成分Ｒｅ［ｃ（ｋ）］と虚数成分Ｉｍ［ｃ（ｋ）］とから、キャリアリターダ２４と、測定試料５０のもつ旋光角による合成位相差Ω（ｋ）は次式で表すことができる。
【数７】
2006134840.tif 000008
また、式（９）及び式（１４）を参照すると、測定試料５０の旋光角ω（ｋ）は次式で表される。
【数８】
2006134840.tif 000009
式（１５）において、δ（ｋ）は、キャリアリターダ２４の複屈折位相差として既知である。また、前述したように、ピークスペクトルの実数成分Ｒｅ［ｃ（ｋ）］と虚数成分Ｉｍ［ｃ（ｋ）］の値は、実測値から求めることができる。このため、これらの値を前記式（１５）に代入することにより、測定試料５０の波長ｋに対する旋光角ω（ｋ）を演算により求めることができる。【０１７２】
（１−３）効果
測定試料５０の旋光角は、屈折率の分散と同様に波長依存性を有する。これを旋光分散と呼んでいる。この旋光分散は、物質固有の波長特性を持つことから、物性分析や構造解析をする上で重要である。【０１７３】
本実施の形態では、所定の波長帯域成分を含む光を測定光として用い、この所定帯域成分における測定試料５０の旋光角の値を旋光分散特性として１ショットの測定で得ることができる。そのため、従来の方法に比べ、その測定を短時間かつ簡単に行うことができる。【０１７４】
さらに、本実施の形態では、測定試料５０の旋光分散を、特別な電気的、機械的な制御を伴うことがなく、１回の測定で行うことができる、という従来にはない優れた作用効果を奏することができる。【０１７５】
（１−４）光学特性の計測手順
以下、本実施の形態に係る光学特性計測装置が採用する光学特性の計測手順について説明する。図１２には、光学特性の計測手順を示すフローチャートを示す。【０１７６】
計測に際しては、まず光学系１の光路１００内に、サンプルとなる測定試料５０を設置する（ステップＳ１０）。【０１７７】
この状態で、発光装置１２から光を出射し、光学系１に含まれる光学素子及び測定試料５０によって変調された光を受光器４２で受光し、光強度を検出する（ステップＳ１２）。なお、受光器４２が複数の受光分光器によって構成されている場合、受光分光器毎に、図６に示す光強度分布データを取得する。【０１７８】
次に、光強度信号を、前記式（１２）で示すように、波数ｋに対してフーリエ変換処理（逆フーリエ変換処理）し（ステップＳ１４）、スペクトル（フーリエスペクトル・周波数スペクトル）を取得する（ステップＳ１６）。このようにして求めたフーリエスペクトルは、図７に示すように、キャリアリターダ２４の固有の複屈折位相差δ（ｋ）を反映したピークスペクトルＣ（ν）を含む。【０１７９】
次に、スペクトルにフィルタをかける（ステップＳ２０）。これにより、前記フーリエスペクトルから、ピークスペクトルＣ（ν）を抽出する。本ステップは、例えば、フィルタリング処理により行うことができる。【０１８０】
そして、次のステップＳ２２において、このようにして抽出されたピークスペクトルＣ（ν）を、フーリエ解析処理（例えばＦＦＴ処理）する。【０１８１】
以上のように、ステップＳ１２〜Ｓ２２のステップにおいて、受光器４２で得られる測定光の光強度信号から、ピークスペクトルを実測値として抽出する。【０１８２】
次に、ステップＳ２４、Ｓ２６で、測定試料５０の旋光角を求める光学特性要素算出処理を実行する。【０１８３】
すなわち、式（１３）に示すピークスペクトルの値から、式（１４）を導き、式（１５）に示す値を求める一連の演算を行う（ステップＳ２４、Ｓ２６）。【０１８４】
これにより、測定試料５０の旋光角の波長特性ω（ｋ）（広義には光学特性要素）を求めることができる。【０１８５】
なお、受光器４２が複数行複数列に配列された受光分光器を含む場合、受光分光器毎に光学特性要素算出処理を行うことで、測定試料５０の所定の領域（例えば全域）における特性の適否を判断することができる。また、測定試料５０の内部に不良個所が存在する場合には、その不良の有無のみならず、その位置をも正確に特定することができる。【０１８６】
（１−５）他の実施例
前記実施の形態では、光学系１のキャリアリターダ２４の複屈折位相差が予め知られている場合を例にとり説明した。しかし、本実施の形態の計測装置を用いることによって、キャリアリターダ２４の複屈折位相差を求めることができるため、これを既知の値として使用して、測定試料の計測を行うこともできる。【０１８７】
図１３には、本実施の形態の処理手順のフローチャートを示す。【０１８８】
まず、ステップＳ１００において、キャリアリターダ２４のパラメータの計測を行う。【０１８９】
この場合には、図１に示す光学系１には、まず予め旋光角ω（ｋ）が既知の試料を測定試料５０として挿入し、前記実施の形態と同様な１ショットの測定を行う。【０１９０】
この場合には、式（１５）の旋光角ω（ｋ）の値は予め与えられている。また式（１４）で示す値は、実測により求められる。そのため、これらの値から、式（１５）で示すキャリアリターダ２４の複屈折位相差δ（ｋ）を演算により求めることができる。【０１９１】
また、これ以外にも、例えば測定開始前に、図１に示す光学系にはサンプルとしての測定試料５０、または測定試料５０及び１／４波長板２５を挿入せず、これらがない状態で、前記実施の形態と同様な計測を行ってもよい。【０１９２】
このようにして求めた測定値からも、キャリアリターダ２４の複屈折位相差δ（ｋ）を、求めることができる。【０１９３】
そして、このようにして求めた複屈折位相差の波長特性δ（ｋ）を、演算装置６０の記憶手段に既知の値として記憶しておくことにより、ステップＳ１０〜ステップＳ２６において、前記実施の形態と同様にして測定試料５０の旋光分散を求めることができる。【０１９４】
（１−６）検証実験
上述した光学特性計測装置（光学特性計測方法）の有効性を確認するための検証実験を行った。以下、その結果について説明する。【０１９５】
本検証実験では、測定試料５０として、水晶で作製された旋光標準試験片（sampleＡ，sampleＢ）を用いた。これらの試料（sampleＡ，sampleＢ）は、波長５８９．３ｎｍにおいて旋光角度が８．６５°（sampleＡ）のものと３４．１１°（sampleＢ）のものである。【０１９６】
今回の実験では、キャリアリターダ２４として７λの位相差板を用いた。【０１９７】
このとき、受光器４２で検出された光強度Ｉ（ｋ）を図８に示す。【０１９８】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、それぞれ、サンプル挿入前、sampleＡ，sampleＢ挿入時における光強度分布を表す。図８Ｂ及び図８Ｃでは、図８Ａと比較して光強度Ｉ（ｋ）が矢印の方向にシフトしており、この光学系を透過した透過光が、測定試料５０の旋光分散の影響を受けていることがわかる。【０１９９】
この光強度Ｉ（ｋ）をフーリエ解析し、その位相を検出する。【０２００】
図９に、式（９）で示された合成位相Ωの波長分布を示す。サンプルがない時とサンプルＡとＢが挿入されたときでは位相が変化している。これを波長に対してアンラップ処理し、式（１５）を利用すれば、図１０に示す、sampleＡ，sampleＢの旋光分散特性が得られる。図１１に示すテーブルでは、旋光標準試験片（測定試料５０）の設計値と計測値を比較している。この結果から約０．１°の精度で計測できていることを確認した。以上の結果から、本計測法の有効性を示すことができた。【０２０１】
（１−７）なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、各種の変形実施が可能である。【０２０２】
例えば、光学特性計測装置は、測定試料５０として、光を反射する性質の試料の光学特性を計測する装置として構成されていてもよい。この場合、光学系は、発光装置１２から出射された光を偏光子２２、キャリアリターダ２４及び１／４波長板２５を介して測定試料５０に入射させ、測定試料５０で反射した光（測定試料５０で変調した光）を、検光子３４を介して受光器４２に入射させる構成であってもよい。また、光学特性計測装置は、測定試料５０の光学特性を表す行列（例えばミュラーマトリクスやジョーンズマトリクス）の行列要素を算出する装置として構成されていてもよい。【０２０３】
（２）第２の実施の形態
以下、本発明を、上記とは異なる形態で測定対象の旋光分散（広義には光学特性要素）を１ショットで測定するシステムに適用した場合を、第２の実施の形態として説明する。なお、前記第１の実施の形態と対応する部材には、同一符号を付し、その説明は省略する。【０２０４】
（２−１）光学特性計測装置の説明
図１４には、本実施の形態の、光学系２における測定試料５０、第１の偏光子２３、１／４波長板２５、キャリアリターダ２４、第２の偏光子３５の光学的な配置の原理図を示す。【０２０５】
図１４に示すように、光学系２は、発光装置１２と受光器４２とを結ぶ光路１００上に配置された、第１の偏光子２３、測定試料５０、波長依存性のない１／４波長板２５、キャリアリターダ２４、第２の偏光子３５を含む。なお、第１の偏光子２３と第２の偏光子３５とは、対になる偏光子であってもよい。このとき、第１の偏光子２３を偏光子と、第２の偏光子３５を検光子と、それぞれ称してもよい。なお、図１４では、ライトガイド１４、４０は記載されていない。ただし、この光学系２は、ライトガイド１４，４０を含んでいてもよく、あるいは、ライトガイド１４，４０を含まない光学系であってもよい。【０２０６】
なお、この光学系では、第１の偏光子２３（偏光子）は、発光装置１２から出射した光を、直線偏光とする入射側の偏光子である。また、第２の偏光子３５（検光子）は、第１の偏光子２３と対になり、キャリアリターダ２４を透過した光を直線偏光とする出射側の偏光子である。【０２０７】
１／４波長板２５、キャリアリターダ２４及び第２の偏光子３５をこのような光学的位置関係を有するように配置することにより、これらを透過した光は、その波長によって偏光面が変化する。その詳細は後述する。【０２０８】
光学系２では、第２の偏光子３５（検光子）の主軸方位を基準にして、キャリアリターダ２４の主軸方位は時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定してもよい。そして、キャリアリターダ２４の主軸方位を基準にして、１／４波長板２５の主軸方位が前記時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定してもよい。さらに、第２の偏光子３５の主軸方位を基準として、１／４波長板２５の主軸方位が時計方向又は反時計方向の一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定してもよい。これにより、精度の高い測定を行うことができる。【０２０９】
また、第１の偏光子２３（偏光子）の主軸方位は、第２の偏光子３５（検光子）の主軸方位を基準として、時計方向又は反時計方向に０゜または９０゜の値として設定してもよい。これにより、簡易な演算式を利用することが可能になる。ただし、第１の偏光子２３及び第２の偏光子３５の主軸方位の角度差は、これに限らず任意に設定することができる。【０２１０】
図１４に示す例では、第２の偏光子３５の主軸方位を０゜として、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、第１の偏光子２３の各主軸方位はそれぞれ時計方向に−４５゜、０゜、９０゜の角度に設定されている。【０２１１】
（２−２）光学特性測定原理
次に、本実施の形態に係る光学特性計測装置の原理を説明する。【０２１２】
２−２−１：光学系２による白色光変調原理
発光装置１２から出射された白色光は、図１４に示すように、第１の偏光子２３を透過する。これにより、白色光は、直線偏光に偏光される。【０２１３】
そして、第１の偏光子２３を透過した白色光は、さらに、測定試料５０を透過する。直線偏光となった白色光は、測定試料５０の旋光特性の影響を受け、直線偏光の偏光面が波長毎に変化する。【０２１４】
さらに、測定試料５０を透過した透過光は、１／４波長板２５及びキャリアリターダ２４を透過する。１／４波長板２５とキャリアリターダ２４とによって、測定試料５０から出射された直線偏光の偏光面は、波長λ１、λ２…λｎ毎に変調される（図５参照）。【０２１５】
そして、第２の偏光子３５と受光器４２とによって、分光偏光変調された偏光状態は、光強度として検出される（図６参照）。【０２１６】
図１４に示す光学系２によると、白色光は、上述のように変調される。そして、変調された光が光強度として検出されることから、この光学系２を透過した光には、測定試料５０の旋光角の情報が含まれる。【０２１７】
２−２−２：光学系２のミュラーマトリクス及びこれを利用した光学特性測定原理
上記の光学系２のミュラーマトリクスは、下記のように表すことができる。【０２１８】
ここにおいて、式（２−１）は、入射光のストークスパラメータＳｉｎを表す。そして、式（２−２）〜（２−６）は、光学系２を構成する各素子、具体的には、第２の偏光子３５（検光子）、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、測定試料５０、第１の偏光子２３（偏光子）のミュラーマトリクスを、それぞれ示している。
【数９】
2006134840.tif 000010
なお、δ（ｋ）はキャリアリターダ２４のもつ複屈折位相差であり、ω（ｋ）は測定試料５０である光学活性物質のもつ旋光角である。【０２１９】
各ミュラー行列とストークスパラメータは、
【数１０】
2006134840.tif 000011
の関係で与えられる。そのため、受光器４２で得られる光強度は、
【数１１】
2006134840.tif 000012
と表すことができる。ここで、Ｉ０は最大光強度であり、Ω（ｋ）はキャリアリターダ２４の複屈折位相差と測定試料５０（光学活性物質）のもつ旋光角による合成位相である。【０２２０】
上記式（２−８）及び式（２−９）は、第１の実施の形態の中で説明した、式（８）及び式（９）に対応している。そのため、第１の実施の形態で説明した手順に従うことで、本実施の形態の光学系２を利用した場合にも、測定試料５０の旋光角ω（k）を、演算に
より求めることができる。なお、ここでは、繰り返しを避けるため、以下の手順の説明は省略する。【０２２１】
このことから、図１４に示す光学系２を有する光学特性計測装置を利用した場合にも、第１の実施例と同様に、測定試料５０の旋光角ω（k）を、演算により求めることができることがわかる。そのため、本実施の形態によると、特別な電気的、機械的な制御機構を伴わない装置を利用して、測定試料５０の旋光分散を求めることが可能になる。【０２２２】
（２−３）なお、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。【０２２３】
例えば、光学特性計測装置は、測定試料５０として、光を反射する性質の試料の光学特性を計測する装置として構成されていてもよい。この場合、光学系は、発光装置１２から出射された光を第１の偏光子２３を介して測定試料５０に入射させ、測定試料５０で反射した光（測定試料５０で変調された光）を、１／４波長板２５、キャリアリターダ２４及び第２の偏光子３５を介して受光器４２に入射させる構成であってもよい。【０２２４】
（３）第３の実施の形態
次に、本発明を、測定試料５０の旋光分散、複屈折分散、及び、主軸方位の同時測定を可能とするシステムに適用する場合を例に取り説明する。【０２２５】
なお、前記第１の実施の形態と対応する部材には、同一符号を付し、その説明は省略する。【０２２６】
（３−１）本実施の形態の測定対象
まず、本実施の形態の測定対象となる測定試料５０について説明する。【０２２７】
水晶やツイストネマチック液晶のように旋光と複屈折が同時に存在する物質では、入射光の偏光状態は、図１５に示すように、楕円率が増加しながら偏光面が回転する。【０２２８】
このときの楕円率の増大は複屈折が原因であり、偏光面の回転は旋光によるものである。【０２２９】
このような現象は、複屈折位相差板と旋光子の複合素子のモデルとして考えることができる。つまり、複屈折を生じさせる光学素子と旋光子のミュラー行列を掛け合わせたものが複合素子のミュラー行列となる。【０２３０】
旋光と複屈折の複合素子のミュラー行列式ＢＴΔ（ｋ），φ，ω（ｋ）は、
【数１２】
2006134840.tif 000013
と表すことができる。【０２３１】
複屈折位相差Δ（ｋ）、主軸方位φ をもつ試料のミュラー行列は、
【数１３】
2006134840.tif 000014
である。【０２３２】
式（１６）を計算すると、旋光と複屈折の複合素子のミュラー行列は、
【数１４】
2006134840.tif 000015
で表され、ミュラー行列の各成分は、
【数１５】
2006134840.tif 000016
となる。【０２３３】
（３−２）光学特性計測装置の構成
図１６及び図１７は、本実施の形態に係る光学特性計測装置を説明するための図である。【０２３４】
本実施の形態に係る光学特性計測装置は、光学系３と、演算装置６０とを含む。【０２３５】
３−２−１：光学系３
光学系３は、発光装置１２と、受光器４２とを含む。【０２３６】
光学系３は、さらに、発光装置１２と受光器４２とを結ぶ光路１００上に配置された、ライトガイド１４、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７、波長依存性のない第１の１／４波長板２６、測定対象としての測定試料５０、波長依存性のない第２の波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４、ライトガイド４０を含む。【０２３７】
第１のキャリアリターダ２７は、第２のキャリアリターダ３２と対となり、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２は、測定試料５０を挟んで、光路１００の上流側と下流側に配置される。【０２３８】
本実施の形態において、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２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ものが用いられる。従って、これら第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２を透過した光は、その波長によって偏光状態が変化する。【０２３９】
これら第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２は、例えば高次の位相差板を用いて構成してもよい。また、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２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２７の複屈折位相差をδ１＝αδと、第２のキャリアリターダ３２の複屈折位相差をδ２＝βδとすると、αとβは異なる値となるように設定される。【０２４０】
第１及び第２の１／４波長板２６、３６はそれぞれ対となり、測定試料５０を挟んで、光路１００の上流側と下流側に配置される。【０２４１】
これら第１及び第２の１／４波長板２６、３６は、前記第１の実施の形態と同様に、波長依存性のない１／４波長板であるならば各種タイプのものを任意に使用することができる。本実施の形態では、第１及び第２の１／４波長板２６、３６として、フレネルロムを利用している。【０２４２】
図１７は、光路１００上における測定試料５０、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７、第１の１／４波長板２６、第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４の光学的な配置の原理図である。なお、説明を簡単にするためにライトガイド１４、４０の図示は省略してある。【０２４３】
本実施の形態において、測定試料５０の上流側に位置する偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７及び第１の１／４波長板２６は、変調ユニット２０として形成されている。ここにおいて、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７、第１の１／４波長板２６の各主軸方位の関係は、前記第１の実施の形態と同様である。【０２４４】
また、測定試料５０の下流側に位置する、第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４は、解析ユニット３０として形成されている。【０２４５】
ここで、第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４の主軸方位は、以下に述べる関係を満足するように設定されていてもよい。【０２４６】
すなわち、第２のキャリアリターダ３２は、その主軸方位が、検光子３４の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定されていてもよい。また、第２の１／４波長板３６は、その主軸方位が、第２のキャリアリターダ３２の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するよう設定されていてもよい。そして、第２の１／４波長板３６は、その主軸方位が、検光子３４の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。これにより、高精度の測定を行うことができる。【０２４７】
なお、第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４は、第２の実施の形態と同様の関係に設定されていてもよい。【０２４８】
本実施の形態では、検光子３４の主軸方位を９０゜とすると、第２のキャリアリターダ３２、第２の１／４波長板３６の主軸方位は、それぞれ４５゜、０゜に設定されている。【０２４９】
また、変調ユニット２０と、解析ユニット３０の主軸方位の設定は、偏光子２２の主軸方位を基準として、検光子３４の主軸方位が、時計方向又は反時計方向に０゜または９０゜の角度差を有するように設定することが好ましい。ここでは、９０゜の角度差を有するように設定されている。ただし、これら両者の角度差の関係は、上記角度差に限定されるものではなく、必要に応じてこれ以外の角度差を有するように設定することもできる。【０２５０】
そして、測定試料５０は、光路１００の第１及び第２の１／４波長板２６、３６の間に配置される。【０２５１】
３−２−２：受光器４２
光学系３は、受光器４２を含む。受光器４２は、既に説明したいずれかの構成を適用することができるため、ここでは説明を省略する。【０２５２】
（３−３）光学特性測定原理
次に、本実施の形態に係る光学特性計測装置の測定原理を説明する。【０２５３】
本実施の形態に係る光学特性計測装置は、測定試料５０の旋光分散と複屈折分散及び主軸方位の同時計測を可能とするものである。【０２５４】
そして、前記第１の実施の形態の光学特性計測装置における偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７及び第１の１／４波長板２６とほぼ同一の組み合わせが、測定試料５０の下流側にも、対称的に配置されている。すなわち、光学系３では、測定試料５０を挟んで、同種の光学素子が鏡面対称に配列されていてもよい。【０２５５】
ここにおいて、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２の複屈折位相差をそれぞれδ１（ｋ）とδ２（ｋ）で表す。【０２５６】
本実施の形態では、発光装置１２から出射された白色光は、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７及び波長依存性のない第１の１／４波長板２６を透過することによって、波長毎に偏光面が変化する。【０２５７】
そして、測定試料５０を透過した光は、波長依存性のない第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４を透過することによって、偏光面がさらに変化する。【０２５８】
そして、検光子３４を透過した光は、波長毎に周波数変調された測定光として受光器４２に入射し、光強度が検出される。【０２５９】
３−３−１：光学系３のミュラーマトリクス及びこれを利用した光学特性測定原理
以上の光学系３のミュラーマトリクスは下記のように書き表すことができる。【０２６０】
それぞれの偏光素子のミュラーマトリクスと入射光のストークスパラメータ{ｓ０，ｓ
１，ｓ２，ｓ３}Ｔは、
【数１６】
2006134840.tif 000017
である。ここで、δ１（ｋ）とδ２（ｋ）は、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２のもつ複屈折位相差である。【０２６１】
各ミュラー行列とストークスパラメータは、
【数１７】
2006134840.tif 000018
の関係で与えられる。【０２６２】
ここにおいて、前記Ｓｉｎと、Ｓｏｕｔは、それぞれ入射ストークスパラメータと、出射ストークスパラメータを示す。【０２６３】
さらに、前記式（２）′、（３）′、（５）′、（６）′は、それぞれ、偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４のミュラーマトリクスを表す。【０２６４】
式（４）′は、第１及び第２の１／４波長板２６、３６のミュラーマトリクスを表す。【０２６５】
式（１）′〜（７）′で示す光学系のミュラーマトリクスと、測定試料５０のミュラーマトリクスを用いると、光強度I（ｋ）は、
【数１８】
2006134840.tif 000019
となる。【０２６６】
式（２０）には、測定試料５０の所定波長帯域（波数ｋ）での旋光角ω（ｋ）及び複屈折位相差Δ（ｋ）の情報と、測定試料５０の主軸方位φの情報が含まれていることがわかる。【０２６７】
この式を以下のように置き換える。
【数１９】
2006134840.tif 000020
ここで、
【数２０】
2006134840.tif 000021
である。【０２６８】
これらの式から、光強度は、（δ１（ｋ）−δ２（ｋ））及び（δ１（ｋ）＋δ２（ｋ））という周波数で変調されることがわかる。【０２６９】
よって、フーリエ変換法を用いて振幅成分と位相成分を検出することで、測定試料５０の、旋光角ω（ｋ）、複屈折位相差の波長依存性Δ（ｋ）及び主軸方位φを、それぞれ分離して測定することが可能となる。【０２７０】
式（２０−１）をオイラーの公式を用いて解くと、
【数２１】
2006134840.tif 000022
となる。ここで、
【数２２】
2006134840.tif 000023
であり、ｃδ１−δ２（ｋ），ｃδ１＋δ２（ｋ）はそれぞれｃ＊δ１＋δ２（ｋ），ｃ＊δ１＋δ２（ｋ）の共役成分である。【０２７１】
式（２４−１）を波数ｋに対してフーリエ変換（逆フーリエ変換）すると、
【数２３】
2006134840.tif 000024
となる。【０２７２】
図１８には、式（２４−３）で表されるフーリエスペクトルを示す。同図において横軸は周波数、縦軸は振幅スペクトラムを表す。【０２７３】
図１８によると、光強度Ｉ（ｋ）を波数ｋに対して逆フーリエ変換して得られるフーリエスペクトルには、周波数が０の領域に直流成分のピークスペクトルが現れるとともに、周波数（δ１（ν）−δ２（ν））及び周波数（δ１（ν）＋δ２（ν））の領域に２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν），Ｃδ１＋δ２（ν）が現れることがわかる。【０２７４】
３−３−２：実測値の活用
本実施の形態では、受光器４２で検出される光強度信号Ｉ（ｋ）を、以下に述べるように演算に用いる。【０２７５】
具体的には、式（２４−１）で表される光強度信号Ｉ（ｋ）を、波数ｋに対して逆フーリエ変換（広義には解析処理）し、フーリエスペクトル（周波数スペクトル）を求める。そして、当該フーリエスペクトルから、前述した２つのピークスペクトルＣα−β（ν）、Ｃα＋β（ν）を抽出し、これをフーリエ解析処理することにより、実測値として次式の値を求める。
【数２４】
2006134840.tif 000025
すなわち、上記式（２４−４）の値は、受光器４２で検出される光強度信号Ｉ（ｋ）から、実測値として求めることができる。【０２７６】
なお、ピークスペクトルは、それぞれ、フィルタリング処理により抽出することができる。【０２７７】
３−３−３：実測値を用いた測定試料５０の旋光角ω（ｋ）、複屈折位相差Δ（ｋ）と主軸方位φの演算
前記式（２４−２）を利用すれば、式（２４−４）は、次式で表される。
【数２５】
2006134840.tif 000026
式（２４−５）から、各ピークスペクトルの実数成分Ｒｅ及び虚数成分Ｉｍと、前記第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２の複屈折位相差δ１（ｋ），δ２（ｋ）に基づき、ａｍｐδ１−δ２（ｋ），ｐｈａｓｅδ１−δ２（ｋ），ａｍｐδ１＋δ２（ｋ），ｐｈａｓｅδ１＋δ２（ｋ）は、
【数２６】
2006134840.tif 000027
と表すことができる。【０２７８】
式（２１）〜（２４）から、測定試料５０の旋光分散ω（ｋ）、複屈折分散Δ（ｋ）、主軸方位φはそれぞれ
【数２７】
2006134840.tif 000028
の演算式で表すことができる。【０２７９】
そして、式（２５）〜（２７）に、式（２４−６）で得られる各値を代入することで、測定試料５０の旋光分散ω（ｋ）、複屈折分散Δ（ｋ）、主軸方位φを、それぞれ、算出することができる。【０２８０】
特に、本実施の形態においては、記第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２の複屈折位相差をδ１＝αδ、δ２＝βδとすると、（α＋β）と（α−β）の比が２以上又は１／２以下の値となるように、両者の複屈折位相差が設定されていることが好ましい。このようにすることにより、図１８に示すフーリエスペクトルにおいて、２つのピークスペクトルの周波数の差を十分に大きくすることができる。そのため、測定試料５０の複屈折特性をより正確に測定することができる。【０２８１】
（３−４）光学特性の計測手順
以下、本実施の形態に係る光学特性計測装置が採用する光学特性の計測手順について説明する。図２５には、光学特性の計測手順を示すフローチャートを示す。【０２８２】
計測に際しては、まず光学系３の光路１００内に、サンプルとなる測定試料５０を設置する（ステップＳ１０）。【０２８３】
この状態で、発光装置１２から光を出射し、測定試料５０を透過させ、その透過光を受光器４２で受光して光強度を検出する（ステップＳ１２）。【０２８４】
次に、光強度信号に対し、前記式（２４−３）で示すように、波数ｋに対してフーリエ変換処理（逆フーリエ変換処理）を行い（ステップＳ１４）、スペクトル（フーリエスペクトル・周波数スペクトル）を取得する（ステップＳ１６）。このようにして求めたフーリエスペクトルは、図１８に示すように、第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２の固有の複屈折位相差δ１（ｋ）、δ２（ｋ）を反映した２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν）、Ｃδ１＋δ２（ν）を含む。【０２８５】
次に、ステップＳ１８−１、Ｓ１８−２、Ｓ２０−１、Ｓ２０−２において、前記フーリエスペクトルから、２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν）、Ｃδ１＋δ２（ν）をフィルタリング処理により抽出する処理を行う。【０２８６】
そして、次のステップＳ２２−１、Ｓ２２−２において、このようにして抽出された２つのピークスペクトルＣδ１−δ２（ν）、Ｃδ１＋δ２（ν）を、式（２４−４）に基づきフーリエ解析処理（例えばＦＦＴ処理）する。【０２８７】
以上のように、ステップＳ１２〜Ｓ２２のステップにおいて、受光器４２で得られる測定光の光強度信号から、２つのピークスペクトルを抽出するスペクトル抽出処理を行う。【０２８８】
次に、本実施の形態ではステップＳ２４、Ｓ２６で、測定試料５０の旋光特性、複屈折特性（広義には光学特性要素）を求める光学特性演算処理を実行する。【０２８９】
すなわち、式（２４−４）に示すピークスペクトルの値（ピークスペクトルの性質を表す各値）と式（２４−２）から、式（２４−５）を導き、式（２４−６）〜（２７）に示す一連の演算を行う（ステップＳ２４、Ｓ２６）。【０２９０】
これにより、測定試料５０の旋光角、複屈折位相差の波長特性ω（ｋ）、Δ（ｋ）及び主軸方位φを求めることができる。【０２９１】
なお、受光器４２が複数行複数列に配列された受光分光器を含む場合、受光分光器毎に光学特性要素算出処理を行うことで、測定試料５０の所定の領域（例えば全域）における特性の適否を判断することができる。また、測定試料５０の内部に不良個所が存在する場合には、その不良の有無のみならず、その位置をも正確に特定することができる。【０２９２】
（３−５）他の実施例
前記実施の形態では、光学系３の第１及び第２のキャリアリターダ２７、３２の複屈折位相差が予め知られている場合を例にとり説明した。しかし、本発明はこれに限らず、これら各キャリアリターダ２７、３２の複屈折位相差が予め判明していない場合でも実現可能である。【０２９３】
なお、この具体的な手法は上述した第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。【０２９４】
（３−６）検証実験
まず、旋光分散と複屈折分散及び主軸方位の同時計測を行った。【０２９５】
図１９に示すように旋光分散と複屈折分散を併せもつ測定試料５０として、水晶の旋光標準試験片５０−１とベレック補償素子５０−２を組み合わせて複合素子とした。なお、ベレック補償素子とは、手動で、複屈折位相差と主軸方位とをそれぞれ設定することが可能な光学素子である。【０２９６】
旋光標準試験片５０−１には８．６５°の旋光子（sampleＡ）を用いた。【０２９７】
実験では、ベレック補償素子５０−２の主軸方位を回転させ、３０°，４５°，６０°における旋光分散特性、複屈折分散特性及び主軸方位を同時に検出した。【０２９８】
ここでは、第１及び第２のリターダとして、水晶板で作製された１４λと３０λの位相差板を用いた。【０２９９】
図２０に複合素子５０の挿入前と挿入後の受光器４２によって得られる光強度分布を示す。この図から、透過光が、異なる周波数によって変調されていることがわかる。【０３００】
また、複合素子５０が挿入されることによって、旋光分散と主軸方位の影響を受けて、位相が変化していることが確認できる。【０３０１】
さらに、この光強度変化は原理で示したアルゴリズムを用いてフーリエ解析すると、式（２１）〜（２３）で示すそれぞれの周波数δ１−δ２とδ１＋δ２の振幅成分はそれぞれ図２１のようになる。【０３０２】
そして、複合素子５０の旋光分散、複屈折分散、主軸方位の波長特性を、それぞれ、図２２、図２３及び図２４に示す。これらの特性データから以下のことが確認できる。【０３０３】
図２２に示すデータを見ると、複合素子５０の回転角度が変わった場合でも、旋光分散がほぼ一致していることがわかる。また、図２３のデータを見ると、複合素子５０の回転角度に拘らず、複屈折位相差がほぼ一致していることがわかる。さらに、図２４を見ると、主軸方位は、ほぼ等間隔に変化していることがわかる。【０３０４】
以上の結果から、本発明の光学特性計測装置（光学特性計測方法）による、旋光分散と複屈折分散および主軸方位の同時計測の有効性を確認できた。【０３０５】
以上のように、本実施の形態の計測装置は、機械的及び電気的操作を必要とすることなく、１ショットの測定で、測定試料５０の旋光角、複屈折位相差と主軸方位の同時測定を行うことができる。このため、液晶ディスプレイをはじめとする高分子材料の評価手法として、幅広い分野に適用することができる。【０３０６】
（３−７）なお、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。【０３０７】
例えば、光学特性計測装置は、測定試料５０として、光を反射する（透過しない）性質の試料の光学特性を計測する装置として構成されていてもよい。この場合、光学系は、発光装置１２から出射された光を偏光子２２、第１のキャリアリターダ２７、及び、第１の１／４波長板２６を介して測定試料５０に入射させ、測定試料５０で反射した光（測定試料５０で変調された光）を、第２の１／４波長板３６、第２のキャリアリターダ３２、検光子３４を介して受光器４２に入射させる構成であってもよい。【０３０８】
また、上記の実施の形態では、測定試料５０の主軸方位、旋光角及び複屈折位相差の全部を１ショット計測する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、必要に応じてこれらいずれか１つ又は２つのみを測定するようにしてもよい。【０３０９】
（４）第４の実施の形態
以下、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光学特性計測装置について説明する。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。【０３１０】
本実施の形態に係る光学特性計測装置は、光学特性として、少なくとも、測定試料５０の二色性を計測する装置として構成される。【０３１１】
（４−１）光学特性計測装置
以下、本実施の形態に係る光学特性計測装置の構成について説明する。この光学特性計測装置は、図２６に示す光学系４と、図示しない演算装置とを含む。【０３１２】
光学系４は、発光装置１２と、受光器４２とを結ぶ光路上に配置された、偏光子２２、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５、測定試料５０を含む。光学系４は、先に説明した光学系１から検光子３４（解析ユニット３０）を取り除いた構成をなしていてもよい。すなわち、本実施の形態では、測定試料５０から出射された光は、変調されることなく受光器４２に入射する。【０３１３】
なお、本実施の形態に係る光学特性計測装置では、キャリアリターダ２４は、その主軸方位が、偏光子２２の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定されていてもよい。また、１／４波長板２５は、その主軸方位が、キャリアリターダ２４の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に４５゜の角度差を有するように設定されていてもよい。そして、１／４波長板２５は、その主軸方位が、偏光子２２の主軸方位に対して、時計方向又は反時計方向の一方に０゜または９０゜の角度差を有するように設定されていてもよい。これにより、精度の高い測定を行うことができる。なお、図２６に示す例では、偏光子２２の主軸方位を基準として、キャリアリターダ２４の主軸方位を４５°に、１／４波長板２５の主軸方位を９０°とした。【０３１４】
また、本実施の形態では、測定試料５０は、光学特性としての二色性を示す材料（二色性材料）である。【０３１５】
発光装置１２（光源）から出射された光は、偏光子２２、キャリアリターダ２４、１／４波長板２５によって変調され、測定試料５０に入射する。この光は測定試料５０によってさらに変調され（測定試料５０を透過し、あるいは測定試料５０で反射し）、その変調光が受光器４２に入射する。【０３１６】
本実施の形態に係る光学特性計測装置では、発光装置１２として、所定の帯域成分を含む光（白色光）を出射する装置を利用する。そのため、測定試料５０から出射する光も、所定の帯域成分を含む光である。この光を分光し、帯域成分毎に（波長毎に）光強度を測定すると、波長毎の光強度信号を取得することができる。図２７には、こうして取得された光強度の一例を示す。【０３１７】
（４−２）光学特性計測原理
以下、本実施の形態が採用する光学特性計測原理について説明する。【０３１８】
上述した光学系４を構成する光学素子のミュラー行列は、
【数２８】
2006134840.tif 000029
と表すことができる。【０３１９】
ここで、δ（ｋ）は、キャリアリターダ２４の複屈折位相差、ｑ（ｋ）及びｒ（ｋ）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、進相軸の方向を表している。【０３２０】
式（２８）から式（３１）を、それぞれ、
【数２９】
2006134840.tif 000030
に代入すると、光学系４（受光器４２）で検出される光強度Ｉ（ｋ）は、
【数３０】
2006134840.tif 000031
となる。【０３２１】
ここで、オイラーの公式を元に式（３３）を書き換えると、
【数３１】
2006134840.tif 000032
を導くことができる。【０３２２】
ただし、
【数３２】
2006134840.tif 000033
である。【０３２３】
ここで、光強度を、波数ｋに対してフーリエ変換処理（広義には解析処理）すると、式（３４）は、
【数３３】
2006134840.tif 000034
となる。ここで、Ａ（ν），Ｃ（ν）は、それぞれ、ａ（ｋ），ｃ（ｋ）のフーリエスペクトルであり、Ｃ＊（ν）は、Ｃ（ν）の共役成分である。フーリエスペクトルＡ（ν），Ｃ（ν）には、それぞれ、二色性を示すｑ（ｋ）+ｒ（ｋ）成分と、ｑ（ｋ）-ｒ（ｋ）成分、及び、その方位を表すθが含まれる（式（３５）及び式（３６）参照）。そのため、それぞれのフーリエスペクトルを抽出して解析処理（フーリエ変換処理）すると、
【数３４】
2006134840.tif 000035
が得られる。【０３２４】
そして、ｃ（ｋ）の実数成分Ｒｅ［ｃ（ｋ）］及び虚数成分Ｉｍ［ｃ（ｋ）］を用いると、式（３９）におけるｑ（ｋ）-ｒ（ｋ）及びθは、
【数３５】
2006134840.tif 000036
と表すことができる。【０３２５】
また、二色性分散Ｄ（ｋ）は、
【数３６】
2006134840.tif 000037
と表すことができる。【０３２６】
（４−３）実測値の利用
上に示した、式（３８）及び式（３９）におけるＦ−１［Ａ（ν）］，Ｆ−１［Ｃ（ν）］は、実測値からその値を算出することができる。すなわち、受光器４２で検出される光強度Ｉ（ｋ）をｋに対してフーリエ変換処理（広義には解析処理）してフーリエスペクトル（周波数スペクトル）を取得し、該フーリエスペクトルからピークスペクトルを抽出し、該ピークスペクトルをフーリエ解析処理することによって、Ｆ−１［Ａ（ν）］及びＦ−１［Ｃ（ν）］の値を算出することができる。【０３２７】
こうして算出されたＦ−１［Ａ（ν）］及びＦ−１［Ｃ（ν）］を利用すれば、ａ（ｋ）の値、及び、ｃ（ｋ）の実数成分Ｒｅ［ｃ（ｋ）］及び虚数成分Ｉｍ［ｃ（ｋ）］を導出することができる。【０３２８】
そして、ａ（ｋ）、及び、Ｒｅ［ｃ（ｋ）］、Ｉｍ［ｃ（ｋ）］の各値と、式（３８）〜式（４０）及び式（４２）に基づいて、測定対象５０の二色性分散Ｄ（ｋ）を算出することができる。【０３２９】
（４−４）光学特性の計測手順
以下、本実施の形態に係る光学特性計測装置が採用する光学特性の計測手順について説明する。図２８には、光学特性の計測手順を示すフローチャートを示す。【０３３０】
計測に際しては、まず光学系４の光路に、測定試料５０を設置する（ステップＳ１０）。【０３３１】
この状態で発光装置１２から光を出射し、当該出射光を光学系４に含まれる光学素子及び測定試料５０で変調させ、その変調光を受光器４２で受光し、光強度を検出する（ステップＳ１２）。【０３３２】
次に、光強度信号を、波数ｋに対してフーリエ変換処理（逆フーリエ変換処理）し（ステップＳ１４）、スペクトル（フーリエスペクトル・周波数スペクトル）を取得する（ステップＳ１６）。このようにして求めたフーリエスペクトルは、ピークスペクトルＡ（ν），Ｃ（ν）を含む。【０３３３】
次に、スペクトルにフィルタをかける（ステップＳ２０）。これにより、前記フーリエスペクトルから、ピークスペクトルＡ（ν），Ｃ（ν）を抽出する。本ステップは、例えば、フィルタリング処理により行うことができる。【０３３４】
そして、ステップＳ２２において、ピークスペクトルＡ（ν），Ｃ（ν）を、フーリエ解析処理（例えばＦＦＴ処理）する。【０３３５】
以上のように、ステップＳ１２〜Ｓ２２のステップにおいて、受光器４２で得られる測定光の光強度信号から、ピークスペクトルが示す各値を実測値として算出する。【０３３６】
次に、ステップＳ３０、測定試料５０の二色性を求める光学特性要素算出処理を実行する。すなわち、式（３８）及び式（４０）の各値を算出し、これに基づいて、式（４２）に示す二色性分散Ｄ（ｋ）（広義には光学特性要素）を算出する。【０３３７】
（４−４）検証実験
本実施の形態に係る計測装置の有効性を確認するため、検証実験を行った。図２９は、本検証実験の結果を示す。なお、本検証実験では、測定試料として部分偏光フィルムを利用した。【０３３８】
図２９を見ると、主軸方位は波長に対して一定の値を示していることを確認することができる。また、二色性分散特性は、波長が５００ｎｍ〜６５０ｎｍ付近では０．０５程度であり、波長４５０ｎｍ付近では強くなることを確認することができる。【０３３９】
（５）変形例
なお、本発明は、上述した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。例えば、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。【０３４０】
例えば、第１〜第４の実施の形態では、光源（発光装置１２）として白色光源を利用する光学特性計測装置について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明では、受光手段で検出された光強度信号を解析処理することによって周波数スペクトルを取得する。そのため、本発明では、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能な態様の光強度信号を取得する必要がある。言い換えると、本発明に係る光学特性計測装置は、解析処理することによって周波数スペクトルを取得することが可能なすべての態様の装置（光学系）を適用することができる。【０３４１】
そのため、本発明の実施の形態に係る光学特性計測装置は、光源として、帯域の異なる（波長の異なる）第１〜第Ｍの光（ただし、Ｍは２以上の整数）を順次出射するように構成されていてもよい。このとき、受光手段で検出される光強度と、出射光（あるいは受光手段に入射する入射光）の帯域（波長）とを関連付けることによって、図６あるいは図２７に代表される、所定の帯域成分における光強度（光強度分布）を示すデータを取得することができる。【０３４２】
そして、これらのデータ（光強度信号・光強度情報）を波数ｋに対して解析処理し、これにより得られる周波数スペクトルからピークスペクトルを抽出し、光学特性要素算出処理を行うことによって、測定試料５０の光学特性要素を算出することができる。【０３４３】
なお、本変形例では、光源の動作（例えば、発光のタイミングや、出射光の波長）は、演算装置６０によって制御してもよい。すなわち、光源は、演算装置６０からの制御信号に基づいて、出射光の波長を順次変更するように構成されていてもよい。同時に、演算装置６０は、光強度と、そのときの出射光の波長とを対応させて、光強度を示すデータ（光強度分布データ）を生成する構成をなしていてもよい。【０３４４】
また、本変形例では、光学系は、第１の偏光子への入射前に、所定の帯域成分を含む光を分光する分光手段を含んでいてもよい。【０３４５】
本構成を採用した場合でも、高精度の光学特性測定を、短時間で行うことができる。また、本構成を採用した場合でも、光学系を構成する光学素子を、機械的又は電気的に駆動する必要のない光学特性計測装置を提供することができる。すなわち、本構成によっても、従来に比べ、簡易な構成で、かつ、高性能な光学特性計測装置と、これを実現するための計測方法を提供することができる。【０３４６】
本発明を用いた旋光特性の測定は、食品や飲料水などの糖濃度管理、そして医薬品の検査、評価や新材料の研究開発に利用することができる。【０３４７】
さらに、本発明を用いた旋光特性の測定は、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、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。【０３４８】
さらに、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ので、その測定値をリアルタイムにモニタリングすることで、光学素子に加わる応力の様子を知ることも可能である。ワンショットで測定できることからも高速現象の分散特性の検出が可能である。【０３４９】
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】
2006134840.tif 000038
【図２】
2006134840.tif 000039
【図３】
2006134840.tif 000040
【図４】
2006134840.tif 000041
【図５】
2006134840.tif 000042
【図６】
2006134840.tif 000043
【図７】
2006134840.tif 000044
【図８Ａ】
2006134840.tif 000045
【図８Ｂ】
2006134840.tif 000046
【図８Ｃ】
2006134840.tif 000047
【図９】
2006134840.tif 000048
【図１０】
2006134840.tif 000049
【図１１】
2006134840.tif 000050
【図１２】
2006134840.tif 000051
【図１３】
2006134840.tif 000052
【図１４】
2006134840.tif 000053
【図１５】
2006134840.tif 000054
【図１６】
2006134840.tif 000055
【図１７】
2006134840.tif 000056
【図１８】
2006134840.tif 000057
【図１９】
2006134840.tif 000058
【図２０】
2006134840.tif 000059
【図２１】
2006134840.tif 000060
【図２２】
2006134840.tif 000061
【図２３】
2006134840.tif 000062
【図２４】
2006134840.tif 000063
【図２５】
2006134840.tif 000064
【図２６】
2006134840.tif 000065
【図２７】
2006134840.tif 000066
【図２８】
2006134840.tif 000067
【図２９】
2006134840.tif 000068
【国際調査報告】
2006134840.tif 000069
2006134840.tif 000070
2006134840.tif 000071
2006134840.tif 000072