專利名稱：：使用了分光器的相位差測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及相位差測量裝置，尤其涉及能夠高精度地確定小的相位差的相位差測量裝置。
背景技術(shù)：
：在評價液晶顯示器(LCD)用的相位差薄膜或光盤、塑料等光學(xué)元件的品質(zhì)管理等中，正在使用相位差測量裝置。以往的相位差測量裝置主要進(jìn)行使用了單色光的測量，但近年來尤其是像LCD這樣重視整個可見光區(qū)域內(nèi)的特性，因此測量相位差對波長的依存性的要求不斷增強(qiáng)。相位差通過使用偏振光分析測量法的偏振光分析來測量能夠精度良好地測量。但是，偏振光分析測量法需要使偏振器或補(bǔ)償器高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)或者光彈調(diào)制器(PEM)、或者左右圓偏振光外差干涉法等調(diào)制偏振光或相位的方法，以及高速運(yùn)算處理獲得的數(shù)據(jù)的裝置，為原理復(fù)雜、價格高的方法。并且由于是以單一波長的測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的方法，因此在需要測量相位差的波長色散時，由于用單色器等掃描波長，因此存在不能高速地測量的問題。作為廉價的相位差測量裝置，我們知道例如像非專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)1和2所公開的那樣使用分光光度計等獲得的分光光譜確定相位差的方法。利用該方法能夠在必要的波長范圍內(nèi)測量相位差，并且也能夠簡便地判斷相位差的波長色散。但是，原理上由于相位差干涉，需要在測量波長區(qū)域內(nèi)觀測分光光譜的波峰和波谷的方法不適合測量小至數(shù)十nm左右以下的小相位差。并且，由于普通的分光光度計用單色器掃描波長，因此測量時間也長。West等著JournalofOpticalSocietyofAmerica,vol.39，p.791-794(1949)日本特許第3777659號[專利文獻(xiàn)3]日本特公平5-18370號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明以提供一種能夠簡便并且高精度地測量小的相位差的相位差測量裝置為課題。艮P，本發(fā)明提供以下[1][7]所述的裝置。一種相位差測量裝置，其包括依次配置有光源、偏振器、試樣臺、檢偏器和分光器的光學(xué)系統(tǒng)以及計算單元，在偏振器與檢偏器之間配置有波長板，并且在測量波長區(qū)域內(nèi)的2個以上的波長的每一個中，用0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)去除該波長板的延遲值后的值與該波長一致。在[1]所述的相位差測量裝置中，上述分光器的用FWHM定義的分辨率F與上述整數(shù)或半整數(shù)能夠獲取的最大值nl滿足以下條件(B):(B)FXnl《50跳在[1]或[2]所述的相位差測量裝置中，上述波長板的延遲值在上述測量波長區(qū)域的下限波長入min為3X入min以上。在[1][3]中的任一項所述的相位差測量裝置中，上述波長板具備相對于光軸插入和退避的機(jī)構(gòu)。在[1][4]中的任一項所述的相位差測量裝置中，上述分光器為包括衍射光柵和一維受光陣列的多通道分光器。—種根據(jù)依次配置有光源、偏振器、試樣、檢偏器和分光器的光學(xué)系統(tǒng)中測量到的分光光譜來確定該試樣的相位差的方法，包括以下過程-選擇在測量波長區(qū)域入min入max中存在2個以上的波長入x的波長板，所述波長Ax與0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)nx的積入xnx表示波長板的延遲值；將該波長板配置到偏振器與檢偏器之間。在[6]所述的方法中，在測量分光光譜時使上述波長板與試樣的光學(xué)軸一致或正交。發(fā)明的效果采用本發(fā)明能提供一種能夠簡便并且高精度地測量小的相位差的相位差測量裝置。圖1是本發(fā)明的相位差測量中分光光譜的原理圖。圖2是本發(fā)明的相位差測量中對小相位差的試樣的分光光譜原理圖。圖3是表示本發(fā)明的相位差測量裝置中的光源、偏振器、試樣臺、檢偏器和分光器的優(yōu)選配置的概略圖。圖4是本發(fā)明的相位差測量裝置的概略圖。圖5是本發(fā)明的實施例使用的波長板的相位差的波長色散。具體實施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明。另外，本說明書中""的意思是其前后記載的數(shù)值作為下限值和上限值而使用。本說明書中，存在對角度的記載時，與精確的角度之間的誤差在土r的范圍之內(nèi)即可，更優(yōu)選為在土r的范圍之內(nèi)。0°表示實際上兩軸的夾角為平行的狀態(tài)，90°表示實際上兩軸的夾角為正交的狀態(tài)。平行偏光表示偏振器與檢偏器的透射軸的夾角為o°，正交偏光表示偏振器與檢偏器的透射軸的夾角為90°，但實際上如后述的測量裝置所描述的那樣，在本發(fā)明的測量裝置使用的光學(xué)系統(tǒng)中，對于沒有試樣的狀態(tài)下的偏振器和檢偏器的配置，也有分別將入射光透射率最小的位置和入射光透射率最大的位置作為正交偏光位置和平行偏光位置的情況。本說明書中，所謂"分光光譜"是包括"吸收光譜"、"散射光譜"和"透射光譜"等的意思，優(yōu)選為透射光譜。下面說明根據(jù)分光光譜確定試樣的相位差的原理。偏振狀態(tài)和基于偏振狀態(tài)的透射率等光學(xué)特性可以用瓊斯矩陣或穆勒矩陣來描述，但以下用能夠考慮偏振光消除程度的穆勒矩陣來說明。如果采用穆勒矩陣，偏振狀態(tài)用斯托克斯參數(shù)描述，通過相位差薄膜或偏振器、檢偏器等時各元件的偏振狀態(tài)的變化用4X4穆勒矩陣描述。首先說明偏振器和檢偏器為正交偏光、光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45°角的相位差薄膜的光的透射率。同樣，檢偏器的穆勒矩陣Ma用公式(2)描述。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(3)其中，r為用公式(4)表示的值<<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(4)式中Re為上述相位差薄膜的相位差，入為測量波長。當(dāng)入射光為100%通過偏振器的偏振光時，換言之，使通過偏振器的光為100%時，通過該偏振器一相位差薄膜一檢偏器的斯托克斯參數(shù)為公式(5):如果以偏振器的透射軸為基準(zhǔn)方向(0°)，則偏振器的穆勒矩陣Mp用公式(l)描述。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上式中Sout的第一元素為光的透射率。即，光的透射率T(入)用下述公式(6)表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(6)從公式(6)可知，偏振器與檢偏器為正交偏光、光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45°角的相位差Re的薄膜的光的透射率T(A)，理論上當(dāng)Re/入為整數(shù)時為0(透射率為0%)，當(dāng)Re/入為半整數(shù)時T(入)為1(透射率為100%)。圖1表示Re=2000nm的試樣(薄膜)的分光光譜的例子。同樣，偏振器與檢偏器為平行偏光、光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45°角的相位差薄膜的光的透射率用下式(7)表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(7)從公式(7)可知，理論上當(dāng)Re/人為整數(shù)時，T(A)為0(透射率為0%)，當(dāng)Re/入為半整數(shù)時T(入)為1(透射率為100%)。因此，無論偏振器、試樣和檢偏器是上述哪種配置，都能夠通過讀取分光光譜中波谷位置(透射率為0%)的波長和波峰位置(透射率為100%)的波長求出相位差Re的值。[相位差的波長色散]當(dāng)試樣的相位差存在波長色散時，位于分光光譜的波峰和波谷的峰值上的波長與上述理論上說明過的波長存在偏差。例如，如果圖1的例中500nm上的相位差為2000nm的話，則如圖1所示透射率為0%，但假如400nm上的相位差因波長色散為2200nm的話，則由于是半整數(shù)倍，因此透射率為100%，與圖1不同。雖然該2200nm是400nm的5.5倍，但由于2000nm的5.5分之一為約363nm，因此具有該波長色散的試樣在400nm上看到的波峰的峰值與應(yīng)該存在于圖1的曲線之外的363nm上的波峰的峰值存在大的相位差，因此向波長一側(cè)移動。由于相位差的波長色散能夠用柯西色散公式描述，因此通過擬合(fitting)而從透光光譜中求出相位差優(yōu)選使用柯西色散公式?？挛魃⒐揭话阌糜诒磉_(dá)折射率的波長依存性(波長色散)，像下式(8)那樣描述w(A)-v4+"4"+4(8)、A2A4由于延遲(retardation)是復(fù)折射即2個不同的折射率之差乘以試樣厚度d，因此與折射率一樣可以使用式(9)的柯西色散公式。Re(A)-("lW-"2WV柯西色散公式使用到波長的4次方的情況很多，但為了更簡單迅速地擬合，也可以使用到2次方，在精度上需要的情況下，也可以使用到6次以上的偶數(shù)次。從精度與速度的平衡性考慮，優(yōu)選使用到4次方。并且，除了柯西色散公式以外，也可以使用Handbookofoptics(2nded.)，vol.1(McGraw-Hill)中p.33.61—33.84中記載的任意的公式或任意2個以上之和作為相位差的波長色散。[波長板的使用]圖2表示Re-100nm的試樣(薄膜)的分光光譜的例子。由于試樣的相位差這樣變小時在測量波長范圍內(nèi)既看不到半整數(shù)倍也看不到整數(shù)倍，因此光譜中看不到峰值。雖然理論上用觀測不到峰值的光譜也能夠求出相位差，但實際上由于測量系統(tǒng)的干擾和試樣的吸收、散射、偏振光消除等的影響使光譜的絕對值產(chǎn)生變化，因此計算出的相位差的精度受到影響。本發(fā)明的裝置中為了使測量波長范圍內(nèi)的光譜處于能夠觀測到峰值的狀態(tài)，使用波長板。例如，能夠插入光學(xué)軸與試樣的光學(xué)軸一致的已知的其中，"A，Rewp表示波長板的相位差。艮卩，光的透射率T(入)用下式(12)表示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>如從式(12)能夠明白的那樣，本發(fā)明的裝置通過波長板來提高相位差。在測量波長范圍內(nèi)檢測光譜的峰值，在確定測量到的相位差后減去波長板的相位差就可以計算出試樣的相位差。[相位差測量裝置]下面說明本發(fā)明的相位差測量裝置的概要。本發(fā)明的相位差測量裝置包括光源、偏振器、試樣臺、檢偏器和分光器，它們優(yōu)選按圖3所示的順序配置。并且，相位差測量裝置還包括上述波長板，而且包括作為進(jìn)行上波長板。光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45°角的波長板的穆勒矩陣Mwp如下式(10)。0、0偏振器與檢偏器為正交偏光、具有光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45°角的試樣和光學(xué)軸相對于偏振器的透射軸傾斜45。角的波長板的光學(xué)系統(tǒng)的斯托克斯參數(shù)為下式(11)。述修正、擬合等的計算單元的光信號分析裝置等。作為計算單元，可以列舉在計算機(jī)上作為軟件的分析方法，用搭載了存儲器和運(yùn)算處理器的專用板分析的方法，或者在峰值等特征的地方挑選人工能夠計算的多個點(diǎn)，自我確定相位差使它們的值一致的方法。[光源]光源優(yōu)選使用白色光源。作為白色光源，只要不是像激光或LED那樣波長范圍窄，在測量波長范圍內(nèi)具有輸出的就可以，沒有特別的限制，測量波長范圍只要是可見光的一部分就可以，不一定要看起來像白色光。作為這種光源的例子，可以列舉鹵素?zé)艋螂療?。并且，也可以使多個顏色的光源混色來使用。由于光源的輸出隨輸入的電源或環(huán)境溫度變化，因此希望電源亮燈后放置20分鐘1小時左右后亮度變化在5%/小時以下，為此優(yōu)選使用電源穩(wěn)定的裝置。[偏振器、檢偏器]雖然偏振器不特別需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，但如果具有光軸中心的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的話，由于能夠進(jìn)行全方位角測量，因此比較理想。由于檢偏器需要使其透射軸與偏振器的透射軸平行偏光或正交偏光等，因此優(yōu)選具有光軸中心的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由于使用分光器，因此作為偏振器和檢偏器希望在較寬的波長區(qū)域內(nèi)具有高的偏振度。由于本發(fā)明的相位差測量裝置與現(xiàn)有的裝置相比不容易影響透射率的絕對值，因此偏振度在95%以上就可以。具有該偏振度的波長區(qū)域尤其優(yōu)選在390800nm的范圍內(nèi)。只要具有該偏振度，偏振器既可以是吸收型偏振器也可以是反射型偏振器，但作為檢偏器最好是吸收型偏振器。具體可以列舉在較寬的波長區(qū)域具有比較高的偏振度的碘系偏振器、使用了雙色性色素的雙色性色素系偏振器、作為棱鏡型偏振器的格蘭-湯姆遜(GlanThompson)型偏振器、格蘭-泰勒型(Glan-Taylor)偏振器，以及其他的作為偏振器的線狀格柵型偏振器、電介質(zhì)偏振器等，優(yōu)選波長區(qū)域比較寬的碘系偏振器和棱鏡型偏振器，尤其優(yōu)選波長區(qū)域更寬并且具有必要的偏振度的碘元素系偏振器。[試樣臺]偏振器與檢偏器之間配置有試樣臺，試樣臺優(yōu)選具有光軸中心的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，而且，為了測量傾斜入射時的相位差，優(yōu)選具有使整個試樣臺旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。[波長板]波長板既可以配置在試樣臺的靠偏振器一側(cè)(圖4)、也可以配置在靠檢偏器一側(cè)。波長板優(yōu)選具有以光軸為中心的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和使波長板從光軸上避開的單軸工作臺。利用波長板能夠測量上述那種相位差小的試樣。而且，由于與光源或分光器稍微有點(diǎn)偏振依存性，因此有可能影響光譜的測量，因此可以在光源與偏振器之間以及檢偏器與分光器之間插入盡可能在測量波長區(qū)域沒有吸收性的偏振光消除器。上述波長板在測量波長區(qū)域AminAmax內(nèi)存在2個以上與0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)nX的積AXnX表示波長板的延遲值的波長Ax。即，作為波長板，選擇在測量波長區(qū)域內(nèi)的光譜中具有至少一個波峰和一個波谷的波長板。對于滿足上述條件的波長板，能夠根據(jù)波長板的相位差(也可以是不考慮波長色散的值)和測量波長區(qū)域如下所述地確定能夠獲得nx的最大值nl和最小值n2。分別用Amax和Amin中的各波長去除波長板的相位差，將除后的值分別作為nmax和nmin。nl為比nmin小但最接近nmin的整數(shù)或半整數(shù)。n2為比nmax大但最接近nmax的整數(shù)或半整數(shù)。這僅與波長板的分光光譜——即用本發(fā)明的相位差測量裝置測量空氣時的分光光譜的存在于測量波長范圍的兩側(cè)的波峰或波谷的峰值的次數(shù)(nx)—致。波長板的n2為0.5以上，優(yōu)選為1.0以上，更優(yōu)選為5以上。波長板的相位差一般優(yōu)選在Amin以上，更優(yōu)選在AminX3以上，更更優(yōu)選在入minX5以上。即，當(dāng)測量波長的區(qū)域為400nm時，優(yōu)選在400nm左右以上，更優(yōu)選在1200nm左右以上，更更優(yōu)選在2000nm左右以上。如果波長板的相位差過大，則反而成為問題。在正交偏光的測量過程中，當(dāng)r為::的偶數(shù)倍時，付與波谷的峰值。例如，當(dāng)r-2n:n時，Re=n入peak。即，峰值位置入peak為公式(13)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>該分光光譜上看到的峰值位置入peak根據(jù)因波長導(dǎo)致相位差的變化而移動，但其移動量用公式(14)表示。^f^-丄(14)從公式(14)能夠明白，隨著n值增大，相位差變化引起的峰值的移動變小。由此可知，如果使用相位差大的波長板，則光譜的移動量變小，測量精度下降。并且，測量精度還依存于分光器的波長分辨率。如果是高波長分辨率的分光器，即使很小的峰值移動也能夠十分精確地檢測到。分光器的波長分辨率一般用FWHM(FullWidthHalfMaximum,半高全寬)表示，雖然峰值位置檢測精度有賴于分光器所使用的檢波器的強(qiáng)度分辨率，但能夠檢測出大約1%。因此，在FWHM為F的分光器使波長板的相位差為特定的測量波長的n倍的情況下，如果該測量波長中相位差的測量精度需要士Anm的話，則光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格滿足公式(15)就可以。FX"AX20Onm(15)例如，如果相位差的測量精度需要士0.25nm的話，則滿足FXn《50nm就可以。而且，F(xiàn)Xn更優(yōu)選在30nm以下，最優(yōu)選在20nm以下。作為裝置，最好選擇n和nl判斷上述公式(15)。如果考慮上述2點(diǎn)和市場銷售的分光器的FWHM，優(yōu)選nl在33以下的波長板，更優(yōu)選nl在15以下的波長板。但是，如果考慮到市場銷售的波長板的厚度等，波長板的相位差一般優(yōu)選在10000nm左右以下，更優(yōu)選8000nm左右以下，更更優(yōu)選6000nm左右以下。作為波長板的材料一般可以列舉伸長的聚合物薄膜或水晶、方解石等無機(jī)結(jié)晶，但由于波長板直接影響測量的相位差的值，因此希望不會輕易因溫度或濕度等環(huán)境改變而改變。作為這樣的波長板的優(yōu)選例，可以列舉用玻璃將水晶、方解石、聚合物伸長薄膜夾在中間的材料。[分光器]作為分光器，只要具有能夠在必要的波長范圍內(nèi)分光、具有足夠的光強(qiáng)度的分辨率就可以，沒有特別的限制。既可以是用單色器掃描的分光器也可以是用一維光電探測器陣列測量被衍射光柵分光的光的多通道型分光器，但優(yōu)選測量時間短的多通道型。作為分光器強(qiáng)度的分辨率，如果用數(shù)字表示優(yōu)選在8比特以上，尤其優(yōu)選12比特以上。并且，由于波長分辨率F與相位差的測量精度相對應(yīng)，因此在FWHM時優(yōu)選在10nm以下，尤其優(yōu)選5nm以下。[測量順序]下面說明測量順序的一個例子。使入射偏振器的透射軸與整個試樣臺的旋轉(zhuǎn)軸方向成45°角地固定偏振器。接著，在光軸上沒有波長板和試樣的狀態(tài)下使檢偏器旋轉(zhuǎn)360。，邊用分光器觀測透射的光譜，邊檢測出透射率最小的位置和透射率最大的位置，分別作為正交偏光位置和平行偏光位置。分別將這些時候的分光光譜為0%和100%，校正光學(xué)系統(tǒng)，使其能夠進(jìn)行透射率測量，然后使檢偏器為正交偏光或平行偏光地配置檢偏器。下面說明正交偏光。接著，測量作為標(biāo)準(zhǔn)的波長板的相位差。通過光軸旋轉(zhuǎn)使波長板旋轉(zhuǎn)360°，檢測試樣的透射率為最小時的角度。然后從最小的角度開始旋轉(zhuǎn)45°(在正交偏光下為亮光位置)，測量分光光譜，這樣就能夠獲得圖1所示的光譜。用公式(7)的第一要素對該光譜進(jìn)行擬合，通過這樣能夠求出相位差。由于波長板能夠使用已知的波長板，因此波長板的滯相軸(在折射率大的軸與光學(xué)軸平行或正交)事先已知，因此也可以在從最初開始使滯相軸傾斜45。的狀態(tài)下測量分光光譜。接著使波長板從光軸上避開，通過光軸旋轉(zhuǎn)使試樣旋轉(zhuǎn)360°，檢測試樣的透射率最小的角度。然后使波長板與滯相軸成45°角將其插入，將試樣設(shè)定在透射率最小的角度±45°的位置上，測量2個分光光譜。與波長板時一樣擬合該分光光譜，由公式(11)能夠求出波長板+試樣或波長板一試樣(與公式(11)一樣能夠求出偏振器與檢偏器為正交偏光、具有滯相軸相對于偏振器的透射軸傾斜一45。角的試樣和滯相軸相對于偏振器的透射軸傾斜45。角的波長板的光學(xué)系統(tǒng)的斯托克斯參數(shù))的相位差。在±45°這2個配置中，由于獲得波長板+試樣的配置中波長板與試樣的滯相軸一致，由此能夠識別試樣的滯相軸。通過以上過程能夠獲得相位差的波長色散和滯相軸的方向。在具有吸收或散射的試樣的情況下，也可以在測量了波長板之后使波長板避退，通過旋轉(zhuǎn)光軸使試樣旋轉(zhuǎn)360°檢測出試樣的透射率最小的角度，然后在保持該配置的狀態(tài)下測量光譜，獲得未受相位差影響的分光光譜(吸收、散射光譜)。與上述過程一樣，在插入了波長板的狀態(tài)下求出試樣±45°上的分光光譜，在擬合之前用未受相位差影響的分光光譜去除該分光光譜，通過這樣能夠修正吸收或散射引起的透射率的損失。由此，即使具有吸收或散射的試樣也能夠精度良好地測量相位差。[修正和擬合的方法〗實際上最好用柯西公式作為相位差的波長色散，再考慮光學(xué)系統(tǒng)的干擾等引起的透射率的變化用公式(16)進(jìn)行擬合。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(16〉Tmax(A)、Tmin(入)為修正透射率的量，既可以是與波長無依存性的常數(shù)，也可以是一次式(17)、二次式(18)或指數(shù)函數(shù)(19)，但在精度上一次式就足夠了。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(17)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(18〉<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(19)擬合方法可以使用例如《科學(xué)測量用數(shù)據(jù)處理入門》(南茂夫主編、河田聰編著)中記載的非線性最優(yōu)化方法或遺傳算法等。這些方法中擬合時的初始值非常重要，為了進(jìn)行精度良好的擬合，最好預(yù)先使公式(16)中的C-0、Tmax-l、Tmin=0進(jìn)行擬合，將其結(jié)果作為初始值擬合所有的參數(shù)。在擬合過程中，使平方誤差為最小的方法是最流行的方法。或者，也可以優(yōu)選使用由于峰谷的峰值位置重要因此將例如(50—T(入))的平方作為加權(quán)函數(shù)乘以各波長的平方誤差方法，或者因為吸收、散射光譜的透射率高的部分重要因此將例如吸收、散射光譜乘以各波長的平方誤差的方法，或者這些方法的組合。即使不按照上述順序，只要能夠獲得必要的測量數(shù)據(jù)，本發(fā)明的相位差測量裝置并不局限于上述方法。并且，試樣或波長板在光軸上的旋轉(zhuǎn)也可以不是360。而是180°。而且，將偏振器配置在45。以外也可以進(jìn)行測量，偏振器與檢偏器不是正交偏光而是平行偏光也可以進(jìn)行測量。[實施例]下面舉實施例更具體地說明本發(fā)明。以下的實施例只要不超出本發(fā)明的宗旨，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?。因此，本發(fā)明的范圍并不局限于以下的具體例子。(相位差測量裝置的結(jié)構(gòu))使用了圖4所示結(jié)構(gòu)的相位差測量裝置。將偏振器固定成45。角，使用圖5所示的具有相位差的水晶板作為波長板。使用鹵素?zé)?EDI100DH，三菱RAYON公司制)作為光源，使用碘系偏振器(HC2-8118，廿yU、乂7公司制)作為偏振器和檢偏器，使用光纖型多通道分光器(USB2000，OceanOptics公司制，A/D分辨率12bit，波長分辨率(FWHM)1.5nm)作為分光器。測量波長范圍為400700nm。(實施例1、比較例1、2)用n=10測量了550nrn上具有大約入/4相位差的試樣。將使用了在550nm上具有約10入延遲的波長板的形態(tài)作為實施例1，將使用了在550nm上具有約2入延遲的波長板的形態(tài)作為實施例2，將使用了在550nm上具有約A/4延遲的波長板的形態(tài)作為比較例1。按上述順序，使偏振器與檢偏器的配置為正交偏光、將波長板和試樣的滯相軸設(shè)定成與偏振器的透射軸成45°角進(jìn)行了測量。擬合過程使用公式(16)和公式(17)解出了付與最小平方誤差的解。擬合中使用了作為非線性優(yōu)化之一的以速度快并且精度高而為人知的Levenberg-Marquardt算法，通過在計算機(jī)上計算求出了相位差。實施例l、2和比較例l的nl、n2以及FXnl表示在表l中，實施例1、2和比較例1中測量到的450、550、650nm上的相位差的平均值表示在表2中，基準(zhǔn)偏差表示在表3中。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表2可知，實施例1、2的相位差為正確值，但比較例1的相位差與實際的抽樣值有明顯偏差。而且如從表3能夠明白的那樣，比較例1每次測量的結(jié)果大不相同。并且，實施例l和2在550nm附近為相同程度的重復(fù)精度，但在450nm和650nm附近實施例1的重復(fù)精度較好。這是因為實施例1中測量到的分光光譜中峰值的數(shù)量壓倒地多的緣故。從以上結(jié)果可知，用本發(fā)明的相位差測量裝置能夠精度良好地測量具有吸收或散射的相位差試樣中的相位差。權(quán)利要求1.一種相位差測量裝置，其包括依次配置有光源、偏振器、試樣臺、檢偏器和分光器的光學(xué)系統(tǒng)以及計算單元，在偏振器與檢偏器之間配置有波長板，并且在測量波長區(qū)域內(nèi)的2個以上的波長的每一個中，用0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)去除該波長板的延遲值后的值與該波長一致。2.如權(quán)利要求1所述的相位差測量裝置，上述分光器的用FWHM定義的分辨率F與上述整數(shù)或半整數(shù)能夠獲取的最大值nl滿足以下條件(B):(B)FXnl《50跳3.如權(quán)利要求1或2所述的相位差測量裝置，上述波長板的延遲值在上述測量波長區(qū)域的下限波長入min為3XAmin以上。4.如權(quán)利要求13中的任一項所述的相位差測量裝置，上述波長板具備相對于光軸插入和退避的機(jī)構(gòu)。5.如權(quán)利要求14中的任一項所述的相位差測量裝置，上述分光器為包括衍射光柵和一維受光陣列的多通道分光器。6.—種根據(jù)依次配置有光源、偏振器、試樣、檢偏器和分光器的光學(xué)系統(tǒng)中測量到的分光光譜來確定該試樣的相位差的方法，包括以下過程選擇在測量波長區(qū)域入minAmax中存在2個以上的波長Ax的波長板，所述波長Ax與0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)nx的積入xnx表示波長板的延遲值；將該波長板配置到偏振器與檢偏器之間。7.如權(quán)利要求6所述的方法，在測量分光光譜時使上述波長板與試樣的光學(xué)軸一致或正交。全文摘要本發(fā)明提供一種能夠簡便并且精度良好地測量小的相位差的相位差測量裝置。該相位差測量裝置包括依次配置有光源、偏振器、試樣臺、檢偏器和分光器的光學(xué)系統(tǒng)以及計算單元，在偏振器與檢偏器之間配置有波長板，并且在測量波長區(qū)域內(nèi)的2個以上的波長的每一個中，用0.5以上的整數(shù)或半整數(shù)去除該波長板的延遲值的值與該波長一致。文檔編號G01M11/02GK101281091SQ20081009180公開日2008年10月8日申請日期2008年4月3日優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日發(fā)明者小畑史生,網(wǎng)盛一郎,高橋弘毅申請人:富士膠片株式會社