JPH055656A - 位相差測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】透明膜の位相差を高精度に測定し、しかも位相
差が小さい透明膜の位相差測定も可能にする。 【構成】反射板からなる基板１２の反射面１２ａに被測
定透明膜１０を形成し、レーザ１からの光を偏光子２と
光弾性変調器３とを介して前記透明膜１０に入射させる
とともに、この透明膜１０を透過して基板１２の反射板
面１２ａで反射され再び透明膜１０を透過して出射する
光を検光子４を介して光検出器５により検出し、この検
出光の強度の変化に基づいて透明膜１０の位相差を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的異方性をもつ透
明膜の位相差を測定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示素子の基板面に形成する
配向膜等、光学的異方性をもつ透明膜の位相差（常光と
異常光との位相の差）の測定は、一般に、レーザを利用
する測定方法によって行なわれている。

【０００３】このレーザによる位相差の測定は、従来、
図３に示すように、透明なガラス基板１１の上面に被測
定透明膜１０を形成し、この透明膜１０にレーザ１から
の光を偏光子２と光弾性変調器３とを介して入射させる
とともに、この透明膜１０を透過してガラス基板１１の
下面側に出射する光を検光子４を介して光検出器５によ
り検出し、この検出光の強度の変化に基づいて透明膜１
０の位相差を算出する方法で行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の位相差測定方法では、光検出器５で検出される光
が、透明膜１０と、この透明膜１０を形成した基板１１
との両方を透過した光であるため、透明膜１０の位相差
を精度よく測定できないとい問題をもっていた。

【０００５】これは、透明膜１０を形成しているガラス
基板１１にも光学的異方性があるためであり、そのた
め、測定された位相差が、透明膜１０とガラス基板１１
との両方の位相差を合成した値になってしまう。

【０００６】しかも、上記従来の位相差測定方法では、
被測定透明膜１０が例えば単分子膜からなる配向膜のよ
うな膜厚が薄くて位相差が小さい透明膜であると、検出
光の強度が極く僅かしか変化しないため、上記単分子膜
のような位相差が小さい透明膜の位相差測定は困難であ
るという問題ももっていた。

【０００７】本発明は、透明膜の位相差を高精度に測定
することができ、しかも位相差が小さい透明膜の位相差
測定も可能な位相差測定方法を提供することを目的とし
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の位相差測定方法
は、反射板からなる基板の反射面に被測定透明膜を形成
し、レーザからの光を偏光子と光弾性変調器とを介して
前記透明膜に入射させるとともに、この透明膜を透過し
て前記基板の反射板面で反射され再び前記透明膜を透過
して出射する光を検光子を介して光検出器により検出
し、この検出光の強度の変化に基づいて前記透明膜の位
相差を算出することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の位相差測定方法によれば、被測定透明
膜に入射した光が、この透明膜を透過するだけでその基
板は透過しないため、検光子を介して光検出器で検出さ
れる光は、透明膜を透過した光だけであり、したがっ
て、検出光の強度の変化に基づいて算出される位相差
は、基板の位相差を含まない透明膜だけの位相差であ
る。

【００１０】また、この位相差測定方法では、透明膜に
入射した光が、この透明膜を透過してその基板の反射板
面で反射され、再び透明膜を透過して出射するため、光
検出器で検出される光は、透明膜を２度透過した光であ
り、したがって、検出光の強度が透明膜の位相差の２倍
の比率で変化するから、位相差が小さい透明膜の位相差
の測定も可能である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１は位相差を測定するための装置の構成
図であり、この装置は、レーザ１、偏光子２、光弾性変
調器３、検光子４および光検出器５とで構成されてい
る。これらの構成部品１〜５は、従来の測定方法による
位相差測定に用いられているものと同じものであり、図
示しないが、上記レーザ１にはこれを駆動するためのレ
ーザ発振器が接続され、光弾性変調器３にはこれを駆動
するための光弾性変調用発振器が接続され、さらに光検
出器５には、その検出光の強度の変化に基づいて透過光
の位相差を算出する演算装置が接続されている。

【００１３】なお、上記光弾性変調器３は、例えば結晶
体に弾性歪みを生じさせて光の屈折率を所定の方向に変
化させるもので、互いに直交する面に振動面をもった２
つの成分の光、つまり常光と異常光とに速度差を生じさ
せ、この速度差を一定の周波数で変化させる。

【００１４】また、図１において、１０は被測定透明膜
であり、この透明膜１０は基板１２の上に形成されてい
る。この基板１２は、表面を鏡面仕上げしたアルミニウ
ム板や、表面にアルミニウム膜等の反射膜を蒸着したガ
ラス板等からなる反射板であり、透明膜１０は、この基
板１２の反射面１２ａの上に形成されている。

【００１５】そして、上記レーザ１は、被測定透明膜１
０を形成した基板１２の配置位置の一点に向けて、基板
１２の反射面１２ａに垂直な垂線Ｈに対し極く僅かな角
度だけ傾けて配置されており、偏光子２と光弾性変調器
３は、レーザ１から出力する光の光軸に対して垂直に配
置されている。また、光検出器５は、上記基板１２に対
するレーザ１０からの光の入射点に向けて、レーザ１の
傾き角と同じ角度だけ逆方向に傾けて配置されており、
検光子４は、基板１２の反射面１２ａで反射されて光検
出器５に入射する光の光軸に対して垂直に配置されてい
る。

【００１６】また、図２は、上記偏光子２と光弾性変調
器３および検光子４の光学軸と、被測定透明膜１０の光
学軸の方向を示しており、偏光子２は、その透過軸Ａ
を、光弾性変調器３の互いに直交する２つの光学軸（進
相軸と遅相軸）Ｂ1 ，Ｂ2 に対して４５゜の角度で交差
する方向に合わせて配置され、検光子４は、その透過軸
Ｃを、偏光子２の偏光軸Ａに対して４５゜の角度で交差
する方向（光弾性変調器３の一方の光学軸と平行な方
向）に合わせて配置されている。

【００１７】また、被測定透明膜１０を形成した基板１
２は、その透明膜１０の光学軸（進相軸または遅相軸）
Ｄを、光弾性変調器３の２つの光学軸Ｂ1 ，Ｂ2 に対し
て４５゜の角度で交差する方向に合わせて配置される。

【００１８】上記被測定透明膜１０は、例えば配向膜で
あり、この配向膜は、基板１２の上にＬＢ法によって単
分子が一方向に配列した単分子膜を被着させるか、ある
いは、基板１２の上にポリイミド等の配向材を塗布し、
その膜面をラビング処理して形成されている。この配向
膜の光学軸は、その配向方向であり、単分子膜では単分
子の配列方向、ラビング処理膜ではラビング方向であ
る。

【００１９】そして、透明膜１０の位相差の測定は、上
記透明膜１０を形成した基板１２を所定位置に配置し、
レーザ１からの出力光を偏光子２と光弾性変調器３とを
介して透明膜１０に入射させるとともに、この透明膜１
０を透過した光を検光子４を介して光検出器５により検
出して、この検出光の強度の変化に基づいて透過光の常
光と異常光との位相差を演算により求める方法で行な
う。

【００２０】この位相差の測定について説明すると、上
記レーザ１からの出力光は、偏光子２を通って直線偏光
となり、さらに光弾性変調器３を通って被測定透明膜１
０にその表面から入射する。

【００２１】上記光弾性変調器３を通った光は、光弾性
変調器３の変調周波数に応じて偏光状態を変調された光
であり、この変調光の偏光状態は、直線偏光と楕円偏光
との間で変化する。

【００２２】この変調光が上記透明膜１０に入射する
と、この光の偏光状態が透明膜１０を透過する過程でこ
の透明膜１０の異方性により変化し、上記変調光が、そ
の常光と異常光との位相差に透明膜１０の異方性による
位相差が重畳した偏光状態の光となる。

【００２３】また、透明膜１０を透過してその裏面に達
した光は、この透明膜１０の裏面に基板１２の反射面１
２ａが接しているため、この反射面１２ａで反射されて
再び透明膜１０を透過し、その過程でさらに偏光状態が
変化して、この透明膜１０の表面から出射する。

【００２４】上記透明膜１０を出射した光は、検光子４
に入射し、この検光子４を透過した偏光成分の光が光検
出器５に入射して、その強度を検出される。この光検出
器５で検出される光の強度は、透明膜１０の異方性によ
って生ずる常光と異常光との位相差に応じた値であり、
この値は、光弾性変調器３の変調周波数に重畳されてい
る。

【００２５】そして、上記検光子４は、検出した光強度
に応じた信号を演算装置に出力する。この演算装置は、
光検出器５から入力された光強度信号から光弾性変調器
３の変調周波数に対応する成分を抽出し、この成分の光
強度から、光検出器５で検出された透過光の位相差（常
光と異常光との位相の差）を算出する。

【００２６】すなわち、上記位相差測定方法は、反射板
からなる基板１２の反射面１２ａに被測定透明膜１０を
形成し、レーザ１からの光を偏光子２と光弾性変調器３
とを介して被測定透明膜１０に入射させるとともに、こ
の透明膜１０を透過してその基板１２の反射面１２ａで
反射され再び透明膜１０を透過して出射する光を検光子
４を介して光検出器５により検出し、この検出光の強度
の変化に基づいて前記透明膜１０の位相差を算出するも
のである。

【００２７】この位相差測定方法によれば、被測定透明
膜１０に入射した光が、この透明膜１０を透過するだけ
でその基板１２は透過しないため、検光子４を介して光
検出器５で検出される光は、透明膜１０を透過した光だ
けであり、したがって、検出光の強度の変化に基づいて
算出される位相差は、基板１２の位相差を含まない透明
膜１０だけの位相差であるから、上記透明膜１０の位相
差を高精度に測定することができる。

【００２８】また、この位相差測定方法では、透明膜１
０に入射した光が、この透明膜１０を透過してその基板
１２の反射板面１２ａで反射され、再び透明膜１０を透
過して出射するため、光検出器５で検出される光は、透
明膜１０を２度透過した光であり、したがって、検出光
の強度が透明膜１０の位相差の２倍の比率で変化するか
ら、例えば単分子膜からなる配向膜のような、位相差が
小さい透明膜の位相差の測定も可能である。

【００２９】ただし、この位相差測定方法では、透明膜
１０を２度透過した光を光検出器５で検出しているた
め、検出光の強度の変化に基づいて算出される位相差の
値は、透明膜１０の位相差の２倍であり、この算出値の
１／２が、透明膜１０の正味の位相差である。

【００３０】なお、上記実施例では、被測定透明膜１０
を形成した基板１２を所定位置に配置して上記透明膜１
０の位相差を測定しているが、上記基板１２の配置位置
をずらしてその都度上述した位相差測定を行なえば、透
明膜１０の各部分についてその位相差を測定することが
できる。また、上記位相差測定方法は、配向膜に限ら
ず、光学的異方性をもった種々の透明膜の位相差測定に
利用できる。

【００３１】さらに、被測定透明膜には、その光学軸の
方向が不明なものもあるが、その場合でも、上記透明膜
を形成した基板を所定位置に配置して、レーザ１からの
光を偏光子２と光弾性変調器３とを介して透明膜に入射
させ（ただし、光弾性変調器３は、偏光子２を透過した
直線偏光をそのまま透過させる無変調状態にしてお
く）、透明膜中を往復透過した出射光を検光子４を介し
て光検出器５により検出しながら、上記基板をその周方
向に回動させて透明膜の光学軸の向きを変化させて行け
ば、透明膜の光学軸が光弾性変調器３の光学軸Ｂ1 ，Ｂ
2 に対して４５゜の角度で交差する方向になったとき
に、検出光の強度が最大となるから、上記透明膜の光学
軸の方向を知ることができるし、また、この後に上記実
施例と同様な測定を行なえば、上記透明膜の位相差も測
定することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の位相差測定方法は、反射板から
なる基板の反射面に被測定透明膜を形成し、レーザから
の光を偏光子と光弾性変調器とを介して前記透明膜に入
射させるとともに、この透明膜を透過して前記基板の反
射板面で反射され再び前記透明膜を透過して出射する光
を検光子を介して光検出器により検出し、この検出光の
強度の変化に基づいて前記透明膜の位相差を算出するも
のであるから、透明膜の位相差を高精度に測定すること
ができ、しかも位相差が小さい透明膜の位相差測定も可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による位相差測定方法を示す
図。

【図２】偏光子と光弾性変調器および検光子の光学軸
と、被測定透明膜の光学軸の方向を示す図。

【図３】従来の位相差測定方法を示す図。

【符号の説明】

１…レーザ、２…偏光子、３…光弾性変調器、４…検光
子、５…光検出器、１０…被測定透明膜、１２…基板、
１２ａ…反射面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】光学的異方性をもった透明膜の位相差を測
   定する方法において、反射板からなる基板の反射面に被
   測定透明膜を形成し、レーザからの光を偏光子と光弾性
   変調器とを介して前記透明膜に入射させるとともに、こ
   の透明膜を透過して前記基板の反射面で反射され再び前
   記透明膜を透過して出射する光を検光子を介して光検出
   器により検出し、この検出光の強度の変化に基づいて前
   記透明膜の位相差を算出することを特徴とする位相差測
   定方法。