(57)【要約】【課題】安定して高精度な測定を行うことができる光学特性測定方法、光学特性測定システム及びこのシステムに用いるステージを提供すること。【解決手段】光を供給する光源１０１と、光源１０１からの光が照射される偏光子１０３及び検光子１１０と、偏光子１０３と検光子１１０との間に設けられ、試料１０７を載置する自動回転ステージ１０５と、自動回転ステージ１０５を所定の角度ごとに回転させるモータ１１３と、検光子１１０を透過した光を受光する受光センサー１１１と、受光センサー１１１で受光された光の光量と、自動回転ステージ１０５の回転角度とに基づいて、試料１０７の光学特性を算出する演算制御部１１２とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光子と検光子とを所定の位置に調整する調整ステップと、
前記偏光子と前記検光子との間の被検体に光を照射する照射ステップと、
前記被検体を駆動信号に基づいて所定の角度ごとに回転させる回転ステップと、
前記検光子を透過した光の光量を検出する光量検出ステップと、
前記検出された光量と前記所定の角度とに基づいて、前記被検体の光学特性を算出する光学特性算出ステップとを有することを特徴とする光学特性測定方法。
【請求項２】
さらに、前記所定の角度において、光量を複数回検出し、複数の光量の平均値を算出する演算ステップを有することを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定方法。
【請求項３】
前記光量検出ステップと前記演算ステップと前記光学特性算出ステップとを、前記被検体の第１の状態と、第２の状態とに対してそれぞれ行い、
前記第１の状態において算出された第１の光学特性と、前記第２の状態において算出された第２の光学特性とに基づいて、前記被検体の光学特性を算出するステップをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の光学特性測定方法。
【請求項４】
光を供給する光源と、
前記光源からの光が照射される偏光子及び検光子と、
前記偏光子と前記検光子との間に設けられ、被検体を載置するステージと、
前記ステージを所定の角度ごとに回転させる回転駆動部と、
前記検光子を透過した光を受光する受光部と、
前記受光部で受光された光の光量と、前記ステージの回転角度とに基づいて、前記被検体の光学特性を算出する演算制御部とを有することを特徴とする光学特性測定システム。
【請求項５】
前記演算制御部は、前記受光部が受光した光の複数の測定の光量の平均値を算出し、前記平均値と前記所定の角度とに基づいて、前記被検体の光学特性を算出することを特徴とする請求項４に記載の光学特性測定システム。
【請求項６】
被検体を載置するためのベース部と、
前記被検体を突き当てるための当接部と、を有し、
前記当接部の一部は、前記ベース部に埋め込まれるように形成されていることを特徴とするステージ。
【請求項７】
光を供給する光源と、
前記光源からの光が照射される偏光子及び検光子と、
前記偏光子と前記検光子との間に設けられ、被検体を載置する請求項６に記載のステージと、
前記ステージを所定の角度ごとに回転させる回転駆動部と、
前記検光子を透過した光を受光する受光部と、
前記受光部で受光された光の光量と、前記ステージの回転角度とに基づいて、前記被検体の光学特性を算出する演算制御部とを有することを特徴とする光学特性測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性測定方法、光学特性測定システム及びこのシステムに用いるステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体、例えば高分子フィルム（位相差フィルム等の配向フィルムや原反フィルムなどの実質的に無配向（例えば面内のレターデーションが２０ｎｍ以下）のフィルム）の分子配向特性、例えば、配光軸の方向、角度（以下、適宜「配向角」という。）を測定するために偏光顕微鏡が用いられている（例えば、特許文献１参照）。偏光顕微鏡による測定では、まず、偏光子と検光子とを、いわゆるクロスニコルの状態に調整する。次に、被検体を、偏光子と検光子との間に載置する。そして、被検体を所定軸の周りに回転させる。被検体の回転に伴い、検光子を透過する光量が変化する。この光量変化と、回転量とに基づいて、被検体の配向角を測定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５６２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術の構成では、被検体を回転させること、及び光量変化を検出することを測定者（作業者）の手作業に依存している。これにより、測定者の熟練度により、測定結果が異なってしまうという問題を生ずる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定して高精度な測定を行うことができる光学特性測定方法、光学特性測定システム及びこのシステムに用いるステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、偏光子と検光子とを所定の位置に調整する調整ステップと、偏光子と検光子との間の被検体に光を照射する照射ステップと、被検体を駆動信号に基づいて所定の角度ごとに回転させる回転ステップと、検光子を透過した光の光量を検出する光量検出ステップと、検出された光量と所定の角度とに基づいて、被検体の光学特性を算出する光学特性算出ステップとを有することを特徴とする光学特性測定方法を提供できる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様によれば、さらに、所定の角度において、光量を複数回検出し、複数の光量の平均値を算出する演算ステップを有することが望ましい。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、光量検出ステップと演算ステップと光学特性算出ステップとを、被検体の第１の状態と、第２の状態とに対してそれぞれ行い、第１の状態において算出された第１の光学特性と、第２の状態において算出された第２の光学特性とに基づいて、被検体の光学特性を算出するステップをさらに有することが望ましい。
【０００９】
また、第２の本発明によれば、光を供給する光源と、光源からの光が照射される偏光子及び検光子と、偏光子と検光子との間に設けられ、被検体を載置するステージと、ステージを所定の角度ごとに回転させる回転駆動部と、検光子を透過した光を受光する受光部と、受光部で受光された光の光量と、ステージの回転角度とに基づいて、被検体の光学特性を算出する演算制御部とを有することを特徴とする光学特性測定システムを提供できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、演算制御部は、受光部が受光した光の複数の測定の光量の平均値を算出し、平均値と所定の角度とに基づいて、被検体の光学特性を算出することが望ましい。
【００１１】
また、第３の本発明によれば、被検体を載置するためのベース部と、被検体を突き当てるための当接部と、を有し、当接部の一部は、ベース部に埋め込まれるように形成されていることを特徴とするステージを提供できる。
【００１２】
また、他の本発明によれば、光を供給する光源と、光源からの光が照射される偏光子及び検光子と、偏光子と検光子との間に設けられ、被検体を載置する上述のステージと、ステージを所定の角度ごとに回転させる回転駆動部と、検光子を透過した光を受光する受光部と、受光部で受光された光の光量と、ステージの回転角度とに基づいて、被検体の光学特性を算出する演算制御部とを有することを特徴とする光学特性測定システムを提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定して高精度な測定を行うことができる光学特性測定方法、光学特性測定システム及びこのシステムに用いるステージを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る光学特性測定方法、光学特性測定システム及びこのシステムに用いるステージの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明に係る実施例の光学特性測定システム１００の概略構成を示している。光学特性測定システム１００は、例えば、高分子フィルム（位相差フィルム等の配向フィルムや原反フィルムなどの無配向フィルム）の配向角を測定するためのシステムである。このため、試料１０７として、位相差フィルムなどの高分子フィルムを用いることができる。なお、図１においては、理解を容易にするため、各構成要素を分解した状態を示している。
【００１６】
光源１０１からの照明光は、コレクタレンズ１０２により集光される。集光された光は、コンデンサレンズ１０４により、試料設置台１０６上に載置された試料１０７を照明する。試料設置台１０６は、自動回転ステージ１０５により光軸ＡＸの周りに回転可能に構成されている。なお、説明の便宜のため、自動回転ステージ１０５の回転軸と光軸ＡＸとは一致した状態であるとする。モータ１１３は、演算制御部１１２からの駆動信号に応じて、自動回転ステージ１０５を回転駆動する。
【００１７】
照明された試料１０７からの光は、対物レンズ１０８によって集光される。そして、対物レンズ１０８により、試料１０７の拡大像が形成される。不図示の測定者は、拡大像を接眼レンズ（不図示）を介して観察する。
【００１８】
また、コレクタレンズ１０２とコンデンサレンズ１０４との間の光路中には、偏光子１０３が配置されている。また、対物レンズ１０８と拡大像との間の光路中には、検光子１１０が配置されている。
【００１９】
偏光子１０３と検光子１１０とは、一般にその透過方位が直交する状態、いわゆるクロスニコルの状態に配置する。また、光学特性として、例えば、試料の複屈折性とその軸方位を測定するときは、偏光子１０３と検光子１１０の間に、補償器１０９を配置することもできる。補償器１０９として、λ／４波長板、バビネ・ソレイユの補償器等を用いることができる。なお、補償器１０９は、光路内へ挿脱可能に構成されている。
【００２０】
試料設置台１０６上に試料１０７が置かれていないとき、視野は暗黒となる。この状態において、試料１０７を試料設置台１０６上に載置する。そして、後述する手順に従って、試料１０７を光軸ＡＸの回りに回転させる。これにより、試料１０７の配向角の方向が変化する。このため、受光センサー１１１で受光される光量が変化する。この光量変化の最小値を測定することで、試料１０７の配向角を求めることができる。
【００２１】
次に、光学特性測定システム１００を用いる測定手順について説明する。図２は、測定を開始するための設定手順を示すフローチャートである。ステップＳ２０１において、演算制御部は、自動回転ステージ１０５（以下、フローチャート内で適宜「自動ステージ」という。）を予め定められている原点位置となるように駆動する。
【００２２】
ステップＳ２０２において、さらに、自動回転ステージ１０５を測定開始位置まで回転駆動させる。ステップＳ２０３において、検光子１１０の角度を調整する。そして、ステップＳ２０４において、演算制御部１１２は、受光センサー１１１による光量検出の信号強度が最低であるか、否かを判断する。ステップＳ２０４の判断結果が偽（Ｎｏ）のとき、ステップＳ２０３を繰り返す。ステップＳ２０４の判断結果が真（Ｙｅｓ）のとき、ステップＳ２０５において、測定開始のための準備完了とする。ステップＳ２０１〜Ｓ２０５までが、調整ステップに対応する。
【００２３】
なお、上述の調整ステップでは、検光子１１０を回転させる例について説明している。しかしながら、これに限られず、偏光子１０３と検光子１１０との角度関係を相対的に変化させることができれば、偏光子１０３のみを回転駆動させること、偏光子１０３と検光子１１０との両方を回転駆動させることのいずれでも良い。
【００２４】
図３は、試料１０７の光学特性を測定するための手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１の照射ステップにおいて、上述した手順で準備されている試料設置台１０６上に試料１０７を載置する。試料１０７及び試料設置台１０６の詳細な構成については、後述する。ここで、試料１０７の第１面（表面）を対物レンズ１０８側に向けて、試料設置台１０７に載置する。この状態は、試料１０７の第１の状態に対応する。そして、測定を開始する。
【００２５】
ステップＳ３０２の回転ステップにおいて、演算制御部１１２は、＋（プラス）方向に所定の角度刻みごと、例えば０．０５°ごとに自動回転ステージ１０５を回転させる駆動信号をモータ１１３へ出力する。モータ１１３は、駆動信号に従って、自動回転ステージ１１３を回転駆動させる。
【００２６】
ステップＳ３０３において、受光センサー１１１は、所定の角度位置における検光子１１０からの透過光量を検出する。演算制御部１１２は、光量値に応じた出力を不図示のメモリに記憶する。ここで、自動回転ステージ１０５を同一の位置にした状態において、複数回の光量検出を行うことが望ましい。例えば、１０００回の測定を行い、それぞれの受光量に応じた出力Ｖ１〜Ｖ１０００（例えば、電圧値）を得る。
【００２７】
次に、出力Ｖ１から出力Ｖ１０００までの総合計を測定回数１０００で除し、平均出力Ｖａｖｅを算出する。このように、信号を高速にサンプリングして平均処理を施すことで、光強度信号が一定でない（ゆらぐ）場合に、的確な平均出力Ｖａｖｅを得ることができる。
【００２８】
ステップＳ３０４において、演算制御部１１２は、得られた受光信号、即ち平均出力Ｖａｖｅが設定されている閾値以上か、を判断する。ここで、「閾値」として、後述する図５において電圧値４．０（Ｖ）を用いることができる。閾値以上の電圧になったとき、それ以上測定を続行しても有効なデータを得られない。このとき、閾値は、測定を中断（終了）させるために設定されている。このような閾値の値は、受光センサーのダイナミックレンジ未満であれば、測定者が任意に設定することができる。閾値により測定を効率的に完了させることができる。ステップＳ３０４の判断結果が偽のとき、ステップＳ３０５に進む。また、ステップＳ３０４の判断結果が真のとき、ステップＳ３０６へ進む。
【００２９】
ステップＳ３０５において、演算制御部１１２は、自動回転ステージ１０５の回転位置が設定範囲内か、について判断する。ステップＳ３０５の判断結果が真のとき、ステップＳ３０２へ戻る。また、ステップＳ３０５の判断結果が偽のとき、ステップＳ３０６へ進む。
【００３０】
ステップＳ３０６の回転ステップにおいて、演算制御部１１２は、−（マイナス）方向に所定の角度刻みごとに自動回転ステージ１０５を回転させる駆動信号をモータ１１３へ出力する。モータ１１３は、駆動信号に従って、自動回転ステージ１１３を回転駆動させる。ここで、マイナス方向とは、プラス方向とは反対の方向をいう。なお、プラス方向、マイナス方向のとり方（向きの定義）は、任意である。
【００３１】
ステップＳ３０７において、受光センサー１１１は、所定の角度位置における検光子１１０からの透過光量を検出する。演算制御部１１２は、光量値に応じた出力を不図示のメモリに記憶する。ここで、ステップＳ３０３と同様に、自動回転ステージ１０５を同一の位置にした状態において、複数回の光量検出を行うことが望ましい。
【００３２】
ステップＳ３０８において、演算制御部１１２は、得られた受光信号、即ち平均出力Ｖａｖｅが設定されている閾値以上か、を判断する。ステップＳ３０８の判断結果が偽のとき、ステップＳ３０９に進む。また、ステップＳ３０８の判断結果が真のとき、ステップＳ３１０へ進む。
【００３３】
ステップＳ３０９において、演算制御部１１２は、自動回転ステージ１０５の回転位置が設定範囲内か、について判断する。ステップＳ３０９の判断結果が真のとき、ステップＳ３０６へ戻る。また、ステップＳ３０９の判断結果が偽のとき、ステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３１０において、自動回転ステージを最低角度の位置へ駆動回転する。ここで、「最低角度」の位置とは、検出される電圧値が最低になるときの自動回転ステージ１０５の角度をいう。最低角度の位置では、光信号が最低の強度となる。例えば、配向角が０度のとき、最低角度は０度に対応する。
【００３４】
上述のステップＳ３０１〜Ｓ３１０までの手順は、試料１０７に対して、第１の状態と第２の状態との以下の２回行うことが望ましい。図４は、さらに測定手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４０１において、試料１０７の第１面、例えば表面を対物レンズ１０８に対向させた状態（第１の状態）で試料設置台１０６に載置する。ステップＳ４０２において、第１の状態において、上述のステップＳ３０１〜Ｓ３１０までの手順による測定を行う。
【００３５】
次に、ステップＳ４０３において、試料１０７の第２面、例えば裏面を対物レンズ１０８に対向させた状態（第２の状態）で試料設置台１０６に載置する。ステップＳ４０４において、第２の状態において、上述のステップＳ３０１〜Ｓ３１０までの手順による測定を行う。
【００３６】
そして、第１の状態において算出された測定結果（第１の光学特性）と、第２の状態において算出された測定結果（第２の光学特性）との差分を２で除算する。これにより、自動回転ステージ１０５の角度と、偏光子１０３と検光子１１０とによる偏光軸との位置関係について特に考慮しなくても、簡便に絶対値を得ることができる。なお、自動回転ステージ１０５の角度と上述の偏光軸との関係を予め設定しておけば、第１の状態（第１面、表面）または第２の状態（第２面、裏面）の測定のみ行っても良い。
【００３７】
図５は、自動回転ステージ１０５を所定角度ごとに回転させながら、得られた出力の値をプロットした図である。なお、プロットされている各点は、上述した平均出力Ｖａｖｅに対応している。図５の横軸は、自動回転ステージ１０５の角度（単位：°）、縦軸は受光センサー１１１の出力に対応する電圧値（単位：Ｖ）である。図５において、電圧値が最低値となるときの、自動回転ステージ１０５の回転角度を求める。この値が、配光軸の方向に対応している。
【００３８】
ここで、電圧値の最小値は、データ点を曲線で補間し、その極値から算出することができる。これにより、さらに最小値を正確に算出することができる。前記補間方法としては、例えば多項式近似などがあげられるが特に制限されない。
【００３９】
次に、図１に戻って、試料設置台１０６について説明する。試料設置台１０６は、試料１０７を載置するためのベース部１０６ａと、試料１０７を突き当てるための当接部１０６ｂとを有している。そして、当接部１０６ｂの一部は、ベース部１０６ａに埋め込まれるように形成されている。
【００４０】
本実施例では、試料１０７として、位相差フィルムを測定している。このような試料は、通常、矩形状に切り出された形状を有している。そして、試料１０７の一辺を試料設置台１０６の当接部１０６ｂに突き当てる。
【００４１】
従来技術の試料設置台の構成では、平面状のベース部の上面に当接部を、例えば、ねじ止めしている。このような構成であると、試料である薄膜フィルムが、ベース部と当接部との隙間に入り込んでしまうという問題を生ずる。このような、試料１０７の「もぐり込み」は、試料の設置誤差の原因となる。試料の設置誤差は、測定結果の誤差（ばらつき）につながってしまう。
【００４２】
本実施例における自動回転ステージ１０６は、ベース１０６ａと当接部１０６ｂとの間に、試料１０７がもぐり込むことがない。このため、安価で簡便な構成の試料設置台１０６により、試料１０７のもぐり込みを低減できる。なお、ベース部１０６ａと当接部１０６ｂとを一体成型しても良い。
【００４３】
次に、本発明の効果を説明する。図６は、同一測定者が同一試料を繰り返し測定したときの測定結果を示している。図６の横軸は測定回数、縦軸は配向角（単位：°）を示している。また、図７は、従来の方法により得られた同様の図である。図６と図７とを比較して明らかなように、本システムによる測定結果は、極めて高い繰り返し精度を有していることがわかる。
【００４４】
また、図８は、訓練を受けている者（例えば、熟練者）と、訓練を受けていない者（例えば、非熟練者、初心者）とが本システムを用いて測定した結果を示している。図８の横軸は、訓練を受けている者の測定結果（配向角）、縦軸は訓練を受けていない者の測定結果（配向角）をそれぞれ示している。また、図９は、従来の方法により得られた同様の図である。
【００４５】
図８における、「訓練を受けている者の測定結果」と「縦軸は訓練を受けていない者の測定結果」との相関係数値は０．９５である。これに対して、従来の方法における同様の相関係数値は０．７３である。相関係数値が大きいほど、両者の測定結果にばらつきが少ないことを意味する。即ち、本システムによれば、熟練者、非熟練者に依存せずに安定した測定を行うことができる。例えば、本システムによれば、測定精度として、繰り返し精度±０．１°、測定精度±０．３°を達成している。
【００４６】
以上説明したように、本発明では、ステージの駆動を自動化したことで、ステージの回転精度を向上できる。また、上述の試料設置台１０６により、試料の設置誤差を低減できる。さらに、複数回の測定値の平均を算出することで、測定者の信号読み取りの精度を向上できる。さらに、第１面と第２面との測定を行うことで、簡便に絶対値を得ることができる。なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明に係る光学特性測定システムは、位相差フィルムや高分子フィルムの配光軸の方向を測定するときに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例に係る光学特性測定システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施例における光学特性測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施例における光学特性測定方法の手順を示す他のフローチャートである。
【図４】実施例における光学特性測定方法の手順を示すさらに他のフローチャートである。
【図５】実施例における測定結果を示す図である。
【図６】本発明の繰り返し精度を示す図である。
【図７】従来例における繰り返し精度を示す図である。
【図８】本発明における熟練者と非熟練者との測定結果の相関関係を示す図である。
【図９】従来技術における熟練者と非熟練者との測定結果の相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  光学特性測定システム
１０１  光源
１０２  コレクタレンズ
１０３  偏光子
１０４  コンデンサレンズ
１０５  自動回転ステージ
１０６  試料設置台
１０６ａ  ベース部
１０６ｂ  当接部
１０７  試料
１０８  対物レンズ
１０９  補償器
１１０  検光子
１１１  受光センサー
１１２  演算制御部
１１３  モータ
【図１】
2007285873.tif 000003
【図２】
2007285873.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007285873.tif 000008
【図７】
2007285873.tif 000009
【図８】
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【図９】
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