JP2014020890A - Polarization measurement method, polarization measurement device, and polarization measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光光の測定技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring polarized light.
従来、配向膜、或いは配向層(以下、これらを「光配向膜」と称する)に偏光光を照射することで配向する光配向と呼ばれる技術が知られており、この光配向は、液晶表示パネルの液晶表示素子が備える液晶配向膜の配向等に広く応用されている。
光配向に用いる照射装置は、一般に、光源と、偏光子とを備え、光源の光を偏光子に通して偏光光を得る。近年では、長い帯状の光配向膜を光配向するために、光配向膜の幅相当の長さの棒状ランプを光源とし、複数の偏光子を棒状ランプの長軸方向に配列することでライン状の偏光光を照射する照射装置が知られており、この照射装置の偏光光の照射エリアが延びる方向に帯状の光配向膜の幅方向を合わせ、当該光配向膜を長さ方向に搬送することで帯状の光配向膜を均一に光配向する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
光配向の品位に影響を与える偏光光のファクターとしては、消光比と、偏光軸分布のバラツキとの2つが知られており、光配向に使用される照射装置としては、これらが高い精度で調整されていることが重要である。これら消光比や偏光軸を測定する技術としては、従来から各種の技術が提案されている(例えば、特許文献2〜特許文献4参照)。
Conventionally, a technique called photo-alignment is known in which alignment film or alignment layer (hereinafter referred to as “photo-alignment film”) is aligned by irradiating polarized light, and this photo-alignment is a liquid crystal display panel. The liquid crystal display element is widely applied to alignment of liquid crystal alignment films.
An irradiation device used for photo-alignment generally includes a light source and a polarizer, and obtains polarized light by passing light from the light source through the polarizer. In recent years, in order to photo-align a long strip-shaped photo-alignment film, a rod-shaped lamp having a length corresponding to the width of the photo-alignment film is used as a light source, and a plurality of polarizers are arranged in the longitudinal direction of the rod-shaped lamp to form a line shape. An irradiation apparatus that irradiates polarized light is known, and the width direction of the strip-shaped photo-alignment film is aligned with the direction in which the irradiation area of the polarized light of this irradiation apparatus extends, and the photo-alignment film is conveyed in the length direction. A technique for uniformly photo-aligning a strip-shaped photo-alignment film has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
There are two known factors for polarized light that affect the quality of photo-alignment: extinction ratio and variation in polarization axis distribution. These are adjusted with high accuracy as the irradiation device used for photo-alignment. It is important that Various techniques have been proposed for measuring these extinction ratios and polarization axes (see, for example, Patent Documents 2 to 4).
光配向を用いて高品位な液晶配光膜を得るために、消光比が高く、偏光軸が誤差0.1°以内の精度で調整される必要がある。偏光軸が誤差0.1°以内の精度で調整するためには測定精度として誤差0.01°以内を要求されるが、放電灯を光源とする照射装置では、この放電灯の点灯電力の揺らぎ等に起因して光量に揺らぎ(ちらつき)が生じるためこのような要求を満足する精度で偏光光の偏光特性を測定できる技術が無かった。
従来の方法では、光量に揺らぎが生じるため、同じ測定を何度も繰り返し行って平均を取ることで、繰り返し精度を高める必要があり、測定に時間を要するという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光量に揺らぎのある偏光光の偏光特性を精度良く測定できる偏光測定方法、偏光測定装置、及び偏光測定システムを提供することを目的とする。
In order to obtain a high-quality liquid crystal light distribution film using photo-alignment, the extinction ratio must be high and the polarization axis must be adjusted with an accuracy of within 0.1 °. In order to adjust the polarization axis with an accuracy of 0.1 ° or less, the measurement accuracy requires an error of 0.01 ° or less. However, in an irradiation apparatus using a discharge lamp as a light source, fluctuations in the lighting power of the discharge lamp are required. Therefore, there is no technique that can measure the polarization characteristics of polarized light with an accuracy that satisfies such requirements.
In the conventional method, since the light amount fluctuates, it is necessary to increase the repeat accuracy by repeatedly performing the same measurement repeatedly and taking an average, and there is a problem that it takes time for the measurement.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a polarization measurement method, a polarization measurement device, and a polarization measurement system that can accurately measure the polarization characteristics of polarized light having fluctuations in the amount of light. To do.
上記目的を達成するために、本発明は、第1の偏光子、及び第2の偏光子を順に透過した光を前記第2の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、前記第2の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める第1ステップと、前記第1ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第2ステップと、を備え、前記第1ステップでは、前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求めることを特徴とする偏光測定方法を提供する。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides each rotation angle obtained by detecting light sequentially transmitted through the first polarizer and the second polarizer while rotating the second polarizer. A first step for obtaining a change curve indicating a periodic change in the light amount when the second polarizer rotates based on the light amount of the light, and the change curve obtained in the first step A second step of specifying a polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer, wherein the first step includes one minimum point of the change curve and the light amount is equal to or less than a predetermined value. The polarization measuring method is characterized in that the change curve is obtained based on the light quantity at the rotation angle included in the rotation angle range.
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記第1ステップと異なる1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求める第3ステップと、前記第3ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第4ステップと、前記第2ステップ、及び第4ステップのそれぞれで特定された前記偏光特性の平均に基づき、前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第5ステップとを備えたことを特徴とする。 In the polarization measurement method, the present invention includes the minimum angle different from the first step, and the rotation angle included in the rotation angle range in which the light amount is a predetermined value or less. A third step for obtaining the change curve based on the amount of light; a fourth step for specifying a polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer based on the change curve obtained in the third step; And a fifth step of specifying a polarization characteristic of polarized light transmitted through the first polarizer based on an average of the polarization characteristics specified in each of the second step and the fourth step. .
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記所定値は、前記光量の最大値の約20%の光量であることを特徴とする。 In the polarization measurement method according to the invention, the predetermined value is approximately 20% of the maximum light amount.
また本発明は、上記偏光測定方法において、前記変化曲線が示す光量の最大値に対応する回動角度に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光軸を特定し、及び/又は、前記変化曲線が示す最大値と最小値、或いは、前記変化曲線に基づき特定される偏光光の偏光軸の回動角度、及び当該偏光軸に直交する回動角度の各々に前記第2の偏光子が回動したときに測定された光量に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の消光比を特定することを特徴とする。 According to the present invention, in the polarization measurement method, the polarization axis of the polarized light transmitted through the first polarizer is specified based on a rotation angle corresponding to the maximum light amount indicated by the change curve, and / or , The maximum value and minimum value indicated by the change curve, or the rotation angle of the polarization axis of the polarized light specified based on the change curve, and the rotation angle orthogonal to the polarization axis, respectively. The extinction ratio of the polarized light transmitted through the first polarizer is specified based on the amount of light measured when the child rotates.
また上記目的を達成するために、本発明は、第1の偏光子、及び第2の偏光子を順に透過した光を前記第2の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、前記第2の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める変化曲線算出手段と、前記変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、前記変化曲線算出手段は、前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求めることを特徴とする偏光測定装置を提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides each rotation angle obtained by detecting light sequentially transmitted through the first polarizer and the second polarizer while rotating the second polarizer. Change curve calculating means for obtaining a change curve indicating a periodic change in the light amount when the second polarizer rotates based on the light amount of the light at the first polarization based on the change curve Polarization characteristic specifying means for specifying polarization characteristics of polarized light transmitted through the optical element, and the change curve calculation means includes one minimum point of the change curve, and the light amount is equal to or less than a predetermined value. There is provided a polarization measuring device characterized in that the change curve is obtained based on the amount of light at the rotation angle included in a range of rotation angles.
また上記目的を達成するために、本発明は、第1の偏光子で偏光化された偏光光を入射する第2の偏光子を有し、前記第2の偏光子を透過する光の光量を前記第2の偏光子を回動させながら検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光測定装置と、を備え、前記検出部は、斜入射成分を含む前記光を取り込み前記第2の偏光子に入射する第1のアパーチャと、前記第2の偏光子を透過した光を拡散する拡散手段と、前記拡散手段で拡散された光の一部を通す第2のアパーチャと、前記第2のアパーチャを通過した光を受光して前記光量を検出する受光センサと、を有し、前記偏光測定装置は、前記第2の偏光子の各回動角度での光の光量に基づいて、前記第2の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める変化曲線算出手段と、前記変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、前記変化曲線算出手段は、前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求めることを特徴とする偏光測定システムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention has a second polarizer for entering polarized light polarized by the first polarizer, and the amount of light transmitted through the second polarizer is reduced. A detection unit that detects the second polarizer while rotating, and a polarization measurement device that specifies polarization characteristics of polarized light that has passed through the first polarizer, based on a detection result of the detection unit. The detection unit includes a first aperture that takes in the light including a grazing incidence component and enters the second polarizer, a diffusion unit that diffuses light transmitted through the second polarizer, and the diffusion A second aperture that passes a part of the light diffused by the means, and a light receiving sensor that receives the light that has passed through the second aperture and detects the amount of light; Based on the amount of light at each rotation angle of the second polarizer, the second polarizer Change curve calculating means for obtaining a change curve indicating a periodic change in the amount of light when rotated, and polarization characteristic specifying means for specifying the polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer based on the change curve And the change curve calculation means includes one minimum point of the change curve, and the light amount at the rotation angle included in the rotation angle range in which the light amount is equal to or less than a predetermined value. The polarization measurement system is characterized in that the change curve is obtained based on the above.
本発明によれば、第1の偏光子、及び第2の偏光子を順に透過した光を第2の偏光子を回動させながら検出して得られる各回動角度での光の光量に基づいて、第2の偏光子が回転したときの光量の周期的な変化を示す変化曲線を求めるに際し、変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、光量が所定値以下となる回動角度の範囲に含まれる回動角度での光量に基づいて変化曲線を求める構成とした。
これにより、極大点近傍の光量の検出値に比べ、検出値に含まれるノイズ成分が小さい検出値に基づいて変化曲線が求められるため、変化曲線の精度が高められる。そして、この変化曲線から偏光特性を求めることで、精度良く偏光特性が求められる。
また極小点近傍での光量だけが測定されていれば良いため、少ない測定回数で高精度な測定が可能となる。
According to the present invention, based on the amount of light at each rotation angle obtained by detecting light sequentially transmitted through the first polarizer and the second polarizer while rotating the second polarizer. When determining a change curve indicating a periodic change in the amount of light when the second polarizer rotates, the rotation angle range includes one minimum point of the change curve and the light amount is equal to or less than a predetermined value. It was set as the structure which calculates | requires a change curve based on the light quantity in the included rotation angle.
Thereby, since the change curve is obtained based on the detection value having a small noise component included in the detection value as compared with the detection value of the light amount in the vicinity of the maximum point, the accuracy of the change curve is improved. And a polarization characteristic is calculated | required accurately by calculating | requiring a polarization characteristic from this change curve.
Further, since only the light quantity in the vicinity of the minimum point needs to be measured, high-precision measurement can be performed with a small number of measurements.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る偏光測定システム1の構成を光配向装置2とともに示す模試図である。
同図において、光配向装置2は、帯状の光配向対象物の光配向膜に偏光光を照射して光配向する装置であり、偏光測定システム1は、光配向装置2の偏光光の偏光特性を測定するものである。偏光特性としては、偏光光の偏光軸、及び消光比が測定される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the polarization measuring system 1 according to the present embodiment together with the optical alignment device 2.
In the figure, a photo-alignment device 2 is a device that performs photo-alignment by irradiating a photo-alignment film of a strip-like photo-alignment object with polarized light. Is to measure. As the polarization characteristics, the polarization axis of the polarized light and the extinction ratio are measured.
光配向装置2は、防振構造の定盤3と、照射器設置架台4と、光配向対象物が載置されるワークステージ5とを備えている。
照射器設置架台4は、定盤3から所定距離離れた上方位置で定盤3の幅方向(後述する直動機構の直動方向Xに垂直な方向)に横架される箱体であり、その両端が定盤3に固定される。照射器設置架台4は照射器6を内蔵し、照射器6が直下に偏光光を照射する。なお、ワークステージ5の移動に伴う振動と照射器6の冷却に起因する振動とを分離するために、照射器設置架台4を定盤3に固定するのではなく当該定盤3と別置する構成でも良い。
定盤3には、直動方向Xに沿って定盤3の面上を照射器6の直下を通過するようにワークステージ5を移送する直動機構(図示せず)が内設されている。光配向対象物の光配向にあっては、ワークステージ5に載置された光配向対象物が、直動機構によってワークステージ5とともに移送されて照射器6の直下を通過し、この通過の際に偏光光に曝露されて光配向膜が配向される。
The optical alignment apparatus 2 includes a
The
The
照射器6は、光源たるランプ7と、反射鏡8と、偏光子ユニット10とを備え、集光する偏光光を直下に照射する。
ランプ7は、放電灯であり、少なくとも光配向対象物の幅と同等以上に延びる直管型(棒状)の紫外線ランプが用いられている。反射鏡8は、断面楕円形、かつランプ7の長手方向に沿って延びるシリンドリカル凹面反射鏡であり、ランプ7の光を集光して偏光子ユニット10に向けて照射する。
偏光子ユニット10は、反射鏡8と光配向対象物の間に配置され、光配向対象物に照射される光を偏光する。この偏光光が光配向対象物の光配向膜に照射されることで、当該光配向膜が偏光光の偏光軸方向に応じて配向される。
The
The
The
図2は、偏光測定システム1を光配向装置2の平面視図とともに示す図である。なお、同図では、偏光子ユニット10の構成の理解を容易にするために、照射器設置架台4の中に偏光子ユニット10のみを示している。
同図に示すように、偏光子ユニット10は、複数の単位偏光子ユニット(第1の偏光子)12と、これら単位偏光子ユニット12を横並びに一列に整列するフレーム14とを備えている。フレーム14は、各単位偏光子ユニット12を連接配置する板状の枠体である。単位偏光子ユニット12は、略矩形板状に形成されたワイヤーグリッド偏光子16を備えている。
本実施形態では、各単位偏光子ユニット12は、ワイヤーグリッド偏光子16をワイヤー方向Aが上記ワークステージ5の直動方向Xと平行になるように支持し、このワイヤー方向Aと直交する方向と、ワイヤーグリッド偏光子16の配列方向Bとが一致するようになされている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the polarization measurement system 1 together with a plan view of the optical alignment device 2. In the figure, only the
As shown in the figure, the
In the present embodiment, each
ワイヤーグリッド偏光子16は、入射光のうちワイヤー方向Aに平行な成分を反射し、このワイヤー方向Aと直交する成分を透過して直線偏光光を得る直線偏光子の一種である。このワイヤーグリッド偏光子16では、ワイヤー方向Aと直交する方向が直線偏光の偏光軸C1(図3)と定義され、本実施形態では偏光軸C1が配列方向Bに揃えられている。上述の通り、ランプ7が棒状であることから、ワイヤーグリッド偏光子16には、さまざまな角度の光が入射するが、ワイヤーグリッド偏光子16は、斜めに入射する光であっても偏光軸C1(透過軸)の方向が合っていれば直線偏光化して透過する。
ワイヤーグリッド偏光子16は、その法線方向を回動軸にして面内で回動させて偏光軸C1の方向を微調整できるように単位偏光子ユニット12に支持されている。全ての単位偏光子ユニット12について、ワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1が配列方向Bに揃うように微調整されることで、偏光子ユニット10の長軸方向の全長に亘り偏光軸C1が高精度に揃えられた偏光光が得られ、高品位な光配向が可能となる。
The
The
偏光測定システム1は、図1に示すように、偏光測定装置20と、測定ユニット30とを備えている。測定ユニット30は、偏光光を検出する検出部31を備え、偏光測定装置20は、検出部31による偏光光の検出結果に基づいて、当該偏光光の偏光軸、及び消光比を測定する。
測定ユニット30は、ワイヤーグリッド偏光子16ごとの個々の測定を容易にするために、図2に示すように、案内方向が配列方向Bと平行に設置され、検出部31を直線に沿って案内するリニアガイド32を備えている。偏光光測定時には、リニアガイド32が上記ワークステージ5の進行方向側の側面5Aに連結されて偏光子ユニット10の直下に移送され、或いはリニアガイド32が偏光子ユニット10の直下に位置するように定盤3の面上に設置される。そして、微調整対象のワイヤーグリッド偏光子16の直下に位置するように検出部31をリニアガイド32に沿って移動、或いは自走させ、その位置で当該ワイヤーグリッド偏光子16を透過した偏光光を検出部31で検出し、偏光光を測定する。
As shown in FIG. 1, the polarization measurement system 1 includes a
In order to facilitate individual measurement for each
図3は、検出部31の構成を示す模式図である。
検出部31は、検出側偏光子(第2の偏光子)33と、受光センサ34とを備えている。
検出側偏光子33は、偏光軸C2を有する板状(図示例では円盤状)の光検出用の直線偏光子であり検光子とも称される。この検出側偏光子33には、ワイヤーグリッド偏光子16を透過して直線偏光化された偏光光Fが入射され、この偏光光Fを直線偏光化する。検出側偏光子33には、直線偏光子であれば任意の偏光子を用いることができ、例えばワイヤーグリッド偏光子を用いても良い。
受光センサ34は、検出側偏光子33の偏光軸C2で直線偏光化された検出光Gを受光して光量Iを示す検出信号35を偏光測定装置20に出力する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
The
The detection-
The
検出部31では、検出側偏光子33がその法線方向Sを回動軸にして、少なくとも1回転に亘り回転自在に設けられている。検出側偏光子33の回動は、基準位置P0からの回動角度θによって規定される。本実施形態では、基準位置P0は、偏光軸C2の方向が上記ワイヤーグリッド偏光子16の配列方向Bと一致する位置に設定されている。すなわち、検出部31をリニアガイド32にセットし、基準位置P0に検出側偏光子33を合わせたときには、検出側偏光子33の偏光軸C2が配列方向Bを向いた状態となる。
In the
偏光測定装置20は、検出側偏光子33が1回転するときの検出光Gの光量の周期的な変化に基づき、偏光光Fの偏光軸と消光比とを測定するものである。具体的には、偏光測定装置20は、図2に示すように、回転駆動制御部21と、入力部22と、変化曲線算出部23と、偏光特性特定部24と、偏光特性出力部25とを備えている。なお、偏光測定装置20は、図2に示す各部を実現するコンピュータ読取可能なプログラムを、例えばパーソナルコンピュータに実行させることで実施することもできる。
回転駆動制御部21は、検出部31の検出側偏光子33の回転を制御する。具体的には、検出部31は、検出側偏光子33を回動するロータリーアクチュエータを備え、回転駆動制御部21がロータリーアクチュエータを制御し検出側偏光子33を回動させることで、その偏光軸C2を所定の回動角度θの方向に合わせる。このときの回動角度θは変化曲線算出部23に出力される。
入力部22は、検出光Gの光量Iの検出値の入力を受け付ける手段であり、この入力部22には検出部31の検出信号35が入力される。入力部22は、当該検出信号35から検出光Gの光量Iの検出値を取得し変化曲線算出部23に出力する。
The
The rotation
The
変化曲線算出部23は、検出光Gの光量Iの検出値に基づき、検出側偏光子33を1回転させたときの検出光Gの光量Iの周期的な変化を示す変化曲線Qを算出する。詳述すると、検出光Gは、前掲図3に示すように、ランプ7の放射光Eが、直線偏光子であるワイヤーグリッド偏光子16、及び検出側偏光子33を順に通って得られる光である。
したがって、検出側偏光子33の回転に伴う検出光Gの光量Iの変化曲線Qは、理想的には、図4に示すように、検出側偏光子33の偏光軸C2がワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1に平行である場合(本実施形態では回動角度θ=0°、180°(極大点))に最大光量Imax(極大値)となり、偏光軸C2が偏光軸C1に直交する場合(本実施形態では回動角度θ=90°、270°(極小点))に最小光量Imin(極小値)となるような1周期がπ[rad](=180°)の次式(1)に示す余弦波形となる(いわゆる、マリューの法則(Low of Malus))。
The change
Therefore, the change curve Q of the light amount I of the detection light G accompanying the rotation of the
変化曲線Q=α×cos(β×(θ−γ))+ε (1)
ただし、αは振幅、βは周期、γは位相ズレ(基準位置P0に対するワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1の位相差)、εはバイアス成分である。
Change curve Q = α × cos (β × (θ−γ)) + ε (1)
Where α is the amplitude, β is the period, γ is the phase shift (phase difference of the polarization axis C1 of the
しかしながら、発明者らは、鋭意実験を通じ、変化曲線Qについて次のような知見を得た。
すなわち、光配向装置2は、放電灯たるランプ7を光源としているため、ランプ7を点灯する電源装置の点灯電力の揺らぎやランプ7の冷却状態など様々な要因により、光源輝度が非常に短い時間周期で変動し揺らぎやちらつきが発生し、これが光源輝度のノイズ成分となる。
さらに、光配向装置2は、ランプ7から偏光子ユニット10を通じて広い範囲に偏光光Fを照射するため、検出部31の受光センサ34には、種々の入射角度の偏光光Fが入射し、また調整対象のワイヤーグリッド偏光子16に隣接する他のワイヤーグリッド偏光子16を通過した偏光光Fも入射て検出される。
これら光源輝度のノイズ成分や偏光光Fの斜入射等に起因し、検出部31の検出結果から求められた変化曲線Qは、理想的な余弦関数(上記(1)式)から歪み、この歪みは、次式(2)に示すn乗余弦波形(n≧2)で十分に近似される。
However, the inventors have obtained the following knowledge about the change curve Q through intensive experiments.
That is, since the light alignment device 2 uses the
Further, since the optical alignment device 2 irradiates the polarized light F from the
Due to the noise component of the light source luminance, the oblique incidence of the polarized light F, and the like, the change curve Q obtained from the detection result of the
変化曲線Q=α×cosn(β×(θ−γ))+ε (2) Change curve Q = α × cos n (β × (θ−γ)) + ε (2)
以上の知見によれば、変化曲線Qとしては、検出光Gの光量の検出値に基づき、n乗余弦波形を求めることが最良ではあるが、そうすると、多くの検出光Gの測定と計算を要するという問題がある。
また、消光比は、最小光量Iminで最大光量Imaxを除算することから、最小光量Iminが小さくなるほど、この最小光量Iminに占めるノイズ成分が消光比の値に大きく影響するが、上記(2)式で変化曲線Qを求めた場合、最小光量Iminの繰り返し精度が悪いため、消光比が正確に求められなくなる。
そこで、所望の精度が得られるように、1つの変化曲線Qを求めるための測定点の数や、複数回の測定を繰り返して変化曲線Qを複数回求めて平均化する等すれば良いが、そうすると測定回数が非常に多くなることから測定に時間が掛かるという問題が生じる。
According to the above knowledge, as the change curve Q, it is best to obtain an n-th cosine waveform based on the detected value of the light amount of the detection light G, but in this case, a lot of measurement and calculation of the detection light G is required. There is a problem.
Further, since the extinction ratio divides the maximum light quantity Imax by the minimum light quantity Imin, the noise component that occupies the minimum light quantity Imin greatly affects the value of the extinction ratio as the minimum light quantity Imin decreases. When the change curve Q is obtained in (4), since the repeatability of the minimum light quantity Imin is poor, the extinction ratio cannot be obtained accurately.
Therefore, in order to obtain the desired accuracy, the number of measurement points for obtaining one change curve Q or the change curve Q may be obtained several times by repeating a plurality of measurements and averaged. If it does so, since the frequency | count of a measurement will increase very much, the problem that a measurement will take time will arise.
この問題を解決する手法としては、光源輝度のノイズ成分を検出部31の検出信号35から除去できるように、検出部31とは別置の受光センサを用意し、別置の受光センサで検出光Gの光量Iを参照用として検出し、この参照用の検出結果に基づき検出部31の検出信号35からノイズ成分を除去する処理を行うことが考えられる。
しかしながら、偏光測定においては、一般に、ミラーやプリズム等の光学素子を光が経由することでも偏光状態が変化するため、別置の受光センサに検出部31に入射する検出光Gを分岐させることができない。このため、検出部31と別置の受光センサが受光する検出光Gが相違してしまい、ノイズ成分が正確に除去されない。
As a technique for solving this problem, a light receiving sensor provided separately from the
However, in polarization measurement, since the polarization state generally changes even when light passes through an optical element such as a mirror or a prism, the detection light G incident on the
また検出部31の受光センサ34が検出する検出光Gの光量Iは、上記検出側偏光子33の回転に伴い変化し、また光源輝度のノイズ成分の量もそれに伴い変わるため、別置の受光センサの検出値に対し検出側偏光子33の回動角度θを反映する処理が必要となる。さらに検出部31が備える受光センサ34と別置の受光センサを比較する際には、センサ感度の経年変化や温度特性に起因するノイズなどに起因した両者の受光特性の差異を補正する必要もある。
このように、別置の受光センサを用いる測定手法は、高精度な測定を実現するために、解決しなければならない多くの問題を含む。
The light amount I of the detection light G detected by the
As described above, the measurement method using the separate light receiving sensor includes many problems that need to be solved in order to realize highly accurate measurement.
そこで本実施形態では、変化曲線Qのカーブフィッティングに用いる光量Iの検出値を、図5に示すように、検出光Gの光量Iが最小となる極小点の近傍の範囲Wで検出されたものに制限することで、1個の受光センサ34による測定でありながらも、少ない測定点で繰り返し精度が高い変化曲線Qを算出可能にしている。
詳述すると、検出光Gの光量Iに占める光源輝度のノイズ成分の割合が略一定であるとすると、ノイズ成分の大きさは、検出光Gの光量Iに比例して大きくなることから、前掲図4に示すように、ノイズ成分の大きさは、最大光量Imax(極大点)の近傍に比べ、最小光量Imin(極小点)の近傍で小さくなる。換言すれば、最小光量Iminの近傍では、最大光量Imax近傍に比べ、光源輝度のノイズ成分の影響による光量Iの変動幅が小さい。
したがって、ノイズ成分の影響が少ない最小光量Imin近傍の光量Iの検出値を用いてカーブフィッティングにより上記変化曲線Qを求めることで、光源輝度の揺らぎなどの影響によるノイズ成分を抑えた変化曲線Qが得られるのである。そして、光源輝度のノイズ成分の影響が抑えられるため、繰り返し精度が高められ、1回の測定でも信頼性が高い変化曲線Qが得られることとなる。
Therefore, in the present embodiment, the detected value of the light quantity I used for curve fitting of the change curve Q is detected in a range W in the vicinity of the minimum point where the light quantity I of the detection light G is minimum as shown in FIG. By limiting to the above, it is possible to calculate the change curve Q with high repetitive accuracy at a small number of measurement points even though the measurement is performed by one
More specifically, if the ratio of the noise component of the light source luminance to the light amount I of the detection light G is substantially constant, the magnitude of the noise component increases in proportion to the light amount I of the detection light G. As shown in FIG. 4, the magnitude of the noise component is smaller in the vicinity of the minimum light amount Imin (minimum point) than in the vicinity of the maximum light amount Imax (maximum point). In other words, the fluctuation range of the light amount I due to the influence of the noise component of the light source luminance is smaller in the vicinity of the minimum light amount Imin than in the vicinity of the maximum light amount Imax.
Therefore, by obtaining the change curve Q by curve fitting using the detected value of the light quantity I in the vicinity of the minimum light quantity Imin that is less affected by the noise component, the change curve Q that suppresses the noise component due to the influence of the light source luminance fluctuation is obtained. It is obtained. Since the influence of the noise component of the light source luminance is suppressed, the repeatability is improved, and the change curve Q with high reliability can be obtained even by one measurement.
発明者らは、鋭意実験により、最小光量Imin近傍の範囲として、検出光Gの光量Iが最大光量Imaxの20%以下となる回動角度θの範囲Wであれば、その範囲Wの内での回動角度θで測定された検出光Gの光量Iに基づき、光源輝度のノイズ成分の影響を抑え、繰り返し精度が高い変化曲線Qが得られるとの知見を得た。さらに、発明者らは、最小光量Iminが得られる回動角度θaを中心に±20°の範囲であれば上記の範囲Wに含まれるとの知見を得た。
これらの知見に基づき、本実施形態では、図5に示すように、この範囲Wに含まれる4点の回動角度θ(θ=θa±10°、θa±20°)で検出光Gの光量Iを検出し、各回動角度θでの光量Iに基づいて、カーブフィッティングにより上記変化曲線Qを求めることとしている。
検出光Gの光量Iを検出する回動角度θを10°程度離すことで、検出光Gの光量Iの検出値の間に有意な差を生じさせることができるから、この検出値の差が光源輝度のノイズ成分に埋もれることがなく変化曲線Qを確実に求めることができる。
なお、検出光Gの光量Iを測定する回動角度θは、4点に限らず、上記範囲Wの範囲内であれば、少なくとも3点以上であれば良い。
The inventors of the present invention have conducted a diligent experiment in which the light amount I of the detection light G is 20% or less of the maximum light amount Imax as a range in the vicinity of the minimum light amount Imin. Based on the light amount I of the detection light G measured at the rotation angle θ, the influence of the noise component of the light source luminance was suppressed, and a change curve Q with high repetition accuracy was obtained. Further, the inventors have obtained knowledge that the range W is included in the range of ± 20 ° around the rotation angle θa at which the minimum light amount Imin is obtained.
Based on these findings, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the light amount of the detection light G at four rotation angles θ (θ = θa ± 10 °, θa ± 20 °) included in this range W. I is detected, and the change curve Q is obtained by curve fitting based on the light quantity I at each rotation angle θ.
By separating the rotation angle θ for detecting the light amount I of the detection light G by about 10 °, a significant difference can be generated between the detection values of the light amount I of the detection light G. The change curve Q can be reliably obtained without being buried in the noise component of the light source luminance.
Note that the rotation angle θ for measuring the light amount I of the detection light G is not limited to four points, and may be at least three or more as long as it is within the range W.
変化曲線算出部23は、上記範囲Wに含まれる回動角度θでの検出光Gの光量Iの検出値に基づき、式(1)式に示した余弦波形をカーブフィッティング(曲線回帰とも呼ばれる)の手法により求め、これを偏光特性特定部24に出力する。
偏光光Fの偏光方向が基準位置P0の方向からズレている場合、すなわちワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1の方向が基準位置P0の方向である配列方向Bからズレている場合には、図4に仮想線で示すように、そのズレが変化曲線Qに位相ズレγ(>0)として現れることとなる。
The change
When the polarization direction of the polarized light F is deviated from the direction of the reference position P0, that is, when the direction of the polarization axis C1 of the
偏光特性特定部24は、変化曲線算出部23によって求められた変化曲線Qに基づき、偏光光Fの偏光方向(すなわちワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1の方向)、及び消光比を特定し、偏光特性出力部25に出力する。
具体的には、偏光特性特定部24は、図4に示すように、変化曲線Qにおいて、検出光Gの最大光量Imaxが得られる回動角度θ(極大点)である上記γを特定することで偏光軸C1の方向を特定し、また、変化曲線Qの最大光量Imaxと最小光量Iminの比(=最大光量Imax/最小光量Imin)に基づいて消光比を特定する。変化曲線Qにおける最大光量Imaxは当該変化曲線Qに回動角度θ=γ(極大点)を代入して求められ、また最小光量Iminは回動角度θ=90°+γ(極小点)を代入して求められる。
The polarization
Specifically, as illustrated in FIG. 4, the polarization
偏光特性出力部25は、偏光特性特定部24によって特定された偏光特性(偏光軸、及び消光比)を出力するものである。この出力の態様は、ユーザが偏光特性を利用可能であれば任意であり、例えば表示、他の電子機器への出力、記録媒体への記録等が挙げられる。
The polarization
ここで、最小光量Iminが得られる回動角度θa(極小点)は、前掲図4に示すように、検出側偏光子33が1回転する間(θ=0〜360°)に、位相が180°(π)離れた2箇所に存在することから、本実施形態では、変化曲線算出部23が2箇所の回動角度θ=θa、θa+180°のそれぞれについて、範囲Wの内の4点の回動角度θで検出光Gの光量Iを測定して2つの変化曲線Qを求め、偏光特性特定部24が2本の変化曲線Qのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、それらの平均値を求めることで、偏光軸、及び消光比の測定精度を高めることとしている。
Here, the rotation angle θa (minimum point) at which the minimum light amount Imin is obtained has a phase of 180 during the rotation of the detection-side polarizer 33 (θ = 0 to 360 °) as shown in FIG. In this embodiment, the change
これに加え、本実施形態では、2箇所の回動角度θ=θa、θa+180°ごとの上記範囲Wの各々において、4点の回動角度θでの検出光Gの光量Iの検出精度を高めるべく、同じ回動角度θで光量Iの測定を複数回(例えば10回)繰り返し行うこととしている。
この結果、図6に示すように、同一の回動角度θごとにM個(M≧2)の光量Iの検出値が得られる。変化曲線算出部23が、これらの検出値から変化曲線Qを求める際には、各回動角度θにおいて、N個(M≧N≧1)の検出値を選択して、これらN個の検出値の平均値を求め、これらの平均値に基づいて変化曲線Qを求める。M個の検出値の中からN個を選択する際の組合せの数はMCn個であるから、変化曲線算出部23は、このMCn個の組合せごとに変化曲線Qを求める。そして、偏光特性特定部24が、MCn個の変化曲線Qのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、各偏光軸、及び各消光比の平均値を求めることとしている。これにより、偏光軸、及び消光比が更に高精度に求められる。
In addition to this, in the present embodiment, the detection accuracy of the light quantity I of the detection light G at the four rotation angles θ is increased in each of the ranges W every two rotation angles θ = θa and θa + 180 °. Accordingly, the measurement of the light amount I is repeated a plurality of times (for example, 10 times) at the same rotation angle θ.
As a result, as shown in FIG. 6, M (M ≧ 2) detection values of the light quantity I are obtained at the same rotation angle θ. When the change
図7は、偏光測定システム1の測定動作を示すフローチャートである。
同図に示すように、偏光測定装置20は、検出部31の検出側偏光子33の回動を制御し、回動角度θを測定点に合わせる(ステップS1)。本実施形態では、回動角度θの測定点は、図6に示すように、θ=θa±20°、θa±10°、θa+180°±20°、θa+180°±10°の合計8点である。回動角度θaは、最小光量Iminが得られる角度(極小点)であり、前掲図4に示すように、θa=90°+γによって規定される。本実施形態では、偏光軸C1にズレが無い理想的な状態ではγ=0となる。したがって、上記ステップS1においては、偏光測定装置20は、θa=90°として回動角度θの測定点を決定する。
次いで、偏光測定装置20は、検出光Gの光量Iの検出信号35をM回に亘り間欠的に取り込み、M個の光量Iの検出値を取得する(ステップS2)。
偏光測定装置20は、回動角度θの全ての測定点において、M個の光量Iの検出値を取得するまで(ステップS3:Yes)、上記ステップS1、及びステップS2を繰り返し実行する。
FIG. 7 is a flowchart showing the measurement operation of the polarization measurement system 1.
As shown in the figure, the
Next, the
The
偏光測定装置20は、最小光量Imin近傍(極小点近傍)の光量Iの検出値を用いて変化曲線Qを求めるべく、回動角度θ=θa±20°、θa±10°の4点での光量Iの検出値に基づきカーブフィッティングにより上記(1)式に従う変化曲線Qを求める(ステップS4)。詳述すると、偏光測定装置20は、これらの回動角度θごとに、N個(M≧N≧1)の検出値を選択して、これらN個の検出値の平均値を求め、それを回動角度θの検出値としてカーブフィッティングにより変化曲線Qを求める。上述の通り、MCn個の変化曲線Qが求められる。次いで偏光測定装置20は、MCn個の変化曲線Qのそれぞれについて偏光軸、及び消光比を求め、各偏光軸、及び各消光比の平均値を求める(ステップS5)。
The
偏光測定装置20は、ステップS4、及びS5と同様にして、回動角度θ=θa+180°±20°、θa+180°±10°の4点での光量Iの検出値に基づきカーブフィッティングにより変化曲線Qを求め(ステップS6)、この変化曲線Qに基づき、偏光軸、及び消光比を特定する(ステップS7)。
そして、偏光測定装置20は、ステップS5、及びステップS7で求めた偏光軸、及び消光比の平均値を求めることで、偏光光の偏光軸、及び消光比を特定する(ステップS8)。
これにより、偏光光の偏光軸、及び消光比が高精度に求められる。
なお、この測定において、偏光測定装置20は、変化曲線Qに基づき、最小光量Iminが得られる回動角度θ=θa、最大光量Imaxが得られる回動角度θ=γを特定し、検出部31の検出側偏光子33を回動して、それぞれの回動角度θで検出光Gの光量Iを実際に検出し、この検出値に基づいて消光比を求めても良い。
また、上記偏光測定において、ステップS6〜ステップS8の処理をせずとも、所望の精度が得られている場合には、これらステップS6〜ステップS8の処理を行わずに、ステップS5で特定された偏光軸、及び消光比を測定結果としても良い。また、これらステップS6〜ステップS8の処理を行うか否かを作業者等のユーザが選択可能にしても良い。
In the same manner as in steps S4 and S5, the
Then, the
Thereby, the polarization axis and extinction ratio of polarized light are required with high accuracy.
In this measurement, the
Further, in the above polarization measurement, if the desired accuracy is obtained without performing the processing of step S6 to step S8, the processing of step S6 to step S8 is not performed and the identification is performed in step S5. The polarization axis and the extinction ratio may be used as measurement results. Further, it may be possible for a user such as an operator to select whether or not to perform the processes in steps S6 to S8.
次いで、偏光測定システム1を用いた光配向装置2の偏光光の測定について説明する。
作業者は、先ず、測定ユニット30を光配向装置2に設置する。この設置に際し、作業者は、リニアガイド32の案内方向が上記ワイヤーグリッド偏光子16の配列方向Bと平行になり、かつ、偏光子ユニット10の直下に位置するようにリニアガイド32を設置する。次いで、作業者は、検出部31をリニアガイド32で案内して測定対象のワイヤーグリッド偏光子16の直下に配置し、偏光測定システム1を用いて、このワイヤーグリッド偏光子16から出射される偏光光Fを検出し、そのワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1、及び消光比を測定する。作業者は、偏光軸C1の測定結果に基づき、必要に応じてワイヤーグリッド偏光子16の回動を微調整することで、偏光軸C1の方向を所定方向(本実施形態では配列方向B)に合わせる。
作業者は、偏光子ユニット10が備える全てのワイヤーグリッド偏光子16について同様に偏光光Fの測定、この測定結果に基づき、偏光軸C1の方向を配列方向Bに合わせる作業を行うことで、全てのワイヤーグリッド偏光子16の偏光軸C1の方向が配列方向Bに揃えられる。
Next, measurement of polarized light of the optical alignment apparatus 2 using the polarization measurement system 1 will be described.
The operator first installs the
The operator performs measurement of polarized light F in the same manner for all the
上述の通り、この偏光測定システム1によれば、同様の測定を複数回行わなくとも、繰り返し精度が高く信頼性が高い変化曲線Qが得られ、この変化曲線Qから偏光軸C1の方向が高精度に特定される。したがって、個々のワイヤーグリッド偏光子16を微調整する際に、偏光光Fの測定回数を減らすことができ、また微調整作業を短時間で終えつつ、高い精度で偏光軸C1の方向を調整できる。
As described above, according to the polarization measurement system 1, a change curve Q with high repeatability and high reliability can be obtained without performing the same measurement a plurality of times, and the direction of the polarization axis C1 from the change curve Q is high. Specific to accuracy. Therefore, when finely adjusting each
ところで、光配向装置2にあっては、棒状のランプ7から放射されるさまざまな角度の放射光Eがワイヤーグリッド偏光子16に入射し、ワイヤーグリッド偏光子16で直線偏光化されて出射される。
一方、従来、グラントムソン偏光プリズムを検出側偏光子33に用いた検出部が知られている。しかしながら、グラントムソン偏光プリズムを用いた検出部では、グラントムソン偏光プリズムの消光比が入射角によって大きく変わるため、この検出部に入射する入射角を極力小さくする必要がある。
したがって、従来の検出部では、ワイヤーグリッド偏光子16から出力されるさまざまな角度成分を含んだ偏光光Fのうち、非常に制限された範囲の角度成分しか検出することができず、この偏光光Fを正確に測定することができない。
そこで、本実施形態では、以下に説明する構成の検出部31を用いることで、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Fであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定可能としている。
By the way, in the optical alignment apparatus 2, the radiation light E of various angles emitted from the rod-shaped
On the other hand, a detection unit using a Glan-Thompson polarizing prism for the detection-
Therefore, the conventional detection unit can detect only a very limited range of angle components of the polarized light F including various angle components output from the
Therefore, in the present embodiment, by using the
図8は検出部31の構成を示し外観斜視図であり、図9は検出部31の断面図である。
検出部31は、これらの図に示すように、矩形板状のベースマウント70を備え、その上に、受光センサユニット71と、検出側偏光子33と、回転ステージ72と、検出光調整ユニット73(図9)とを備えている。
受光センサユニット71は、受光センサ34の一例たる光電子増倍管74と、この光電子増倍管74を冷却して温度を一定に保ち光電子増倍管74の温度特性によるノイズを低減する水冷ベース75とを備え、光電子増倍管74の検出信号35(図3)が偏光測定装置20に取り込まれる。
FIG. 8 is an external perspective view showing the configuration of the
As shown in these drawings, the
The light receiving
ベースマウント70は、リニアガイド32に係合して当該リニアガイド32によって直線的に案内される。ベースマウント70の所定の一辺をリニアガイド32の長軸方向に合わせてセットすることで、基準位置P0、及び検出側偏光子33の偏光軸C2が配列方向Bに向けられるように構成されている。なお、ベースマウント70の所定の一辺を配列方向Bに合わせて設置可能であれば、必ずしもリニアガイド32を用いる必要はない。
The
検出側偏光子33は、光電子増倍管74の検出面74Aの直上に配置され、所定径の開口76Aが形成されたアパーチャ76で検出光Gの入射側が覆われている。このアパーチャ76は、検出側偏光子33への入射光を制限するものではあるが、この検出部31では、ワイヤーグリッド偏光子16が斜入射の光も透過して偏光光Fを生成することに合わせ、これら斜入射の成分による偏光光Fも取り込むべく、開口76Aは入射角Yが0°〜70°までの範囲の偏光光Fを通過するように形成されている。
なお、入射角Yの範囲は、検出部31と、ワイヤーグリッド偏光子16と、ランプ7のそれぞれの形状や配置関係に基づいて、ワイヤーグリッド偏光子16から斜めに放射される偏光光Fの成分が取り込まれる角度に決定される。
回転ステージ72は、偏光測定装置20の制御の下、検出側偏光子33を回転させるものであり、偏光軸の要求測定精度以上の分解能で回動可能なロータリーアクチュエータを内蔵する。
The detection-
The range of the incident angle Y is a component of the polarized light F emitted obliquely from the
The
検出光調整ユニット73は、検出側偏光子33と光電子増倍管74の検出面74Aの間に配設された筒状の部材であり、筒体77を備え、アパーチャ76を通じて取り込まれて検出側偏光子33を通過した検出光Gを筒体77の上面から取り込み、内部で混合して下面から光電子増倍管74に導くものである。
具体的には、検出光調整ユニット73の筒体77の上面には、アパーチャ76が取り込む入射角Yまでの範囲の検出光Gを内部に通過させる開口78Aが形成されたアパーチャ78が設けられている。
The detection
Specifically, the upper surface of the
このアパーチャ78から取り込まれた検出光Gには、比較的大きな入射角Yの成分が含まれ、そのままでは筒体77の内壁面に入射して吸収等されてしまう。このような吸収が生じると、アパーチャ76とワイヤーグリッド偏光子16の相対位置関係によって吸収される成分が変わることから、検出部31の設置位置に依存して測定結果が変わってしまう。これを防止すべく、光電子増倍管74の検出面74Aをアパーチャ78の近傍に配置してしまうと、外乱光の影響を受け易くなる。
そこで、筒体77には、透過する光を拡散する拡散ユニット79がアパーチャ78の直下に隙間を空けずに設けられている。拡散ユニット79は、所定間隔で対面配置された2枚の拡散板79A、79Bを備え、各種の入射角Yの検出光Gを混合して出力する。拡散板79A、79Bには、例えばフロスト型合成石英板が用いられている。
The detection light G taken in from the
Therefore, the
筒体77の下面には、光電子増倍管74への入射光量を制限するピンホール80Aが形成された板材80が設けられ、このピンホール80Aを通った光が光電子増倍管74の検出面74Aに入射される。
また、ピンホール80Aと光電子増倍管74の検出面74Aの間には、ランプ7の発光波長(本実施形態では紫外波長域)以外の波長の光をカットする波長制限フィルタ81が設けられており、波長制限フィルタ81で外乱光がカットされた光が光電子増倍管74に導かれる。
A
Further, between the
このように、検出部31は、比較的大きな入射角Yの範囲まで偏光光Fを取り込み、内部で拡散させて光電子増倍管74で光量を検出する構成としたため、棒状のランプ7の放射光Eをワイヤーグリッド偏光子16に通して得られた偏光光Fのように、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Fであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定することができる。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態によれば、ワイヤーグリッド偏光子16、及び検出側偏光子33を順に透過した検出光Gを検出側偏光子33を回動させながら検出して得られる各回動角度θでの光量Iに基づいて、検出側偏光子33を1回転させたときの光量Iの周期的な変化を示す変化曲線Qを求めるに際し、変化曲線Qの1つの極小点である回動角度θ=θaを含み、かつ、光量Iが所定値以下(本実施形態では、最大光量Imaxの約20%以下)となる回動角度θの範囲Wに含まれる各回動角度θ=θa±20°、θa±10°での光量Iに基づいて変化曲線Qを求める構成とした。
これにより、極大点である最大光量Imax近傍の光量Iの検出値に比べ、検出値に含まれるノイズ成分が少ない検出値に基づいて変化曲線が求められるため、変化曲線の精度が高められる。この変化曲線から偏光特性を求めることで、精度良く偏光特性が求められる。
また極小点である最小光量Imin近傍での光量Iだけが測定されていれば良いため、少ない測定回数で高精度な測定が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, each rotation obtained by detecting the detection light G that sequentially passes through the
As a result, since the change curve is obtained based on the detection value with less noise components included in the detection value than the detection value of the light amount I in the vicinity of the maximum light amount Imax, which is the maximum point, the accuracy of the change curve is improved. By obtaining the polarization characteristic from the change curve, the polarization characteristic can be obtained with high accuracy.
In addition, since only the light quantity I in the vicinity of the minimum light quantity Imin, which is a minimum point, needs to be measured, high-precision measurement can be performed with a small number of measurements.
また本実施形態によれば、上記の回動角度θ=θaと異なる1つの極小点である回動角度θ=θa+180°を含み、かつ、光量Iが所定値以下となる回動角度θの範囲Wに含まれる回動角度θ=θa+180°±20°、θa+180°±10°での光量Iに基づいて変化曲線Qを求め、この変化曲線Qに基づいて偏光光Fの偏光特性を特定し、そして、上記の回動角度θ=θaを含む範囲Wに対応する変化曲線Qから特定した偏光特性との平均に基づき、偏光光Fの偏光特性を特定する構成とした。
これにより、高精度な測定が必要な場合に、より精度良く偏光光Fの偏光特性が求められる。
Further, according to the present embodiment, the range of the rotation angle θ that includes the rotation angle θ = θa + 180 °, which is one minimum point different from the rotation angle θ = θa, and in which the light amount I is equal to or less than a predetermined value. A change curve Q is obtained based on the light amount I at the rotation angles θ = θa + 180 ° ± 20 ° and θa + 180 ° ± 10 ° included in W, and the polarization characteristic of the polarized light F is specified based on the change curve Q. And it was set as the structure which specifies the polarization characteristic of the polarized light F based on the average with the polarization characteristic specified from the change curve Q corresponding to the range W containing said rotation angle (theta) = (theta) a.
Thereby, when highly accurate measurement is required, the polarization characteristic of the polarized light F is calculated with higher accuracy.
また本実施形態では、上記範囲Wを、検出光Gの光量Iが最大光量Imaxに対して約20%の光量となる範囲とすることで、ノイズ成分の影響を抑えた高精度な変化曲線Qが得られる。 In the present embodiment, the above range W is set to a range in which the light amount I of the detection light G is approximately 20% of the maximum light amount Imax, so that the change curve Q with high accuracy in which the influence of the noise component is suppressed. Is obtained.
また本実施形態によれば、検出部31は、斜入射成分を含む偏光光Fを取り込み検出側偏光子33に入射するアパーチャ76と、検出側偏光子33を透過した光を拡散する拡散ユニット79と、この拡散ユニット79で拡散された光を受光して光量Iを検出する受光センサとしての光電子増倍管74と、を有する構成とした。
これにより、棒状のランプ7の放射光Eをワイヤーグリッド偏光子16に通して得られた偏光光Fのように、さまざまな角度成分を含んだ偏光光Fであっても、広い角度成分の範囲を検出して偏光特性を測定することができる。
Further, according to the present embodiment, the
Thereby, even in the case of the polarized light F including various angular components, such as the polarized light F obtained by passing the radiated light E of the rod-shaped
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。 The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.
例えば上述した実施形態では、偏光測定システム1が測定する偏光光の光源として、放電灯であるランプ7を例示したが、光源はこれに限定されるものではなく任意である。すなわち、本発明は、任意の光源の光が偏光子を透過して得られる直線偏光された偏光光の測定に用いることができる。また光源は、必ずしも線状光源である必要はない。
また例えば、上述した実施形態では、測定対象の偏光光を得る偏光子の一例として、ワイヤーグリッド偏光子16を例示したが、偏光子はこれに限定されるものではない。すなわち、偏光子は、直線偏光された偏光光が得られる偏光子であれば任意である。
For example, in the above-described embodiment, the
Further, for example, in the above-described embodiment, the
また例えば、上述した実施形態では、偏光測定装置20が偏光光の偏光軸と消光比の両方を測定する構成を例示したが、片方のみを測定しても良い。また、偏光測定装置20が偏光光の偏光軸、及び/又は消光比に加え、光強度等の他の特性も測定しても良い。
また例えば、上述した実施形態では、検出部31の検出信号35を偏光測定装置20に入力することで、偏光測定装置20が検出光Gの光量を取得する構成としたが、これに限らない。すなわち、回動角度θと検出光Gの光量との対応が記録された記録データを、例えば他の電子機器や記録媒体(例えば、半導体メモリ等)から取得しても良い。
Further, for example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
Further, for example, in the above-described embodiment, the
1 偏光測定システム
2 光配向装置
6 照射器
7 ランプ
8 反射鏡
10 偏光子ユニット
16 ワイヤーグリッド偏光子(第1の偏光子)
20 偏光測定装置
23 変化曲線算出部
24 偏光特性特定部
30 測定ユニット
31 検出部
32 リニアガイド
33 検出側偏光子(第2の偏光子)
34 受光センサ
73 検出光調整ユニット
76 アパーチャ
79 拡散ユニット(拡散手段)
A ワイヤー方向
B 配列方向
E 放射光
F 偏光光
G 検出光
Q 変化曲線
W 範囲
Y 入射角
θ 回動角度
θa、θa+180° 極小点の回動角度
θa+90°、θa+270° 極大点の回動角度
C1 偏光軸
P0 基準位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarization measurement system 2
DESCRIPTION OF
34
A Wire direction B Array direction E Radiated light F Polarized light G Detected light Q Change curve W Range Y Incident angle θ Rotation angle θa, θa + 180 ° Rotation angle of minimum point θa + 90 °, θa + 270 ° Rotation angle of maximum point C1 Polarization Axis P0 Reference position
Claims (6)
前記第1ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第2ステップと、を備え、
前記第1ステップでは、
前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求める
ことを特徴とする偏光測定方法。 Based on the amount of light at each rotation angle obtained by detecting light passing through the first polarizer and the second polarizer in order while rotating the second polarizer, the second polarizer A first step for obtaining a change curve indicating a periodic change in the light amount when the polarizer rotates;
A second step of specifying a polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer based on the change curve obtained in the first step,
In the first step,
The change curve is obtained based on the light amount at the rotation angle included in the range of the rotation angle including one minimum point of the change curve and the light amount being a predetermined value or less. Polarization measurement method.
前記第3ステップで求めた変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第4ステップと、
前記第2ステップ、及び第4ステップのそれぞれで特定された前記偏光特性の平均に基づき、前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する第5ステップと
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の偏光測定方法。 A third curve for obtaining the change curve based on the light amount at the rotation angle included in the range of the rotation angle including one minimum point different from the first step and the light amount being a predetermined value or less. Steps,
A fourth step of specifying a polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer based on the change curve obtained in the third step;
And a fifth step of specifying a polarization characteristic of the polarized light transmitted through the first polarizer based on an average of the polarization characteristics specified in each of the second step and the fourth step. The polarization measurement method according to claim 1.
前記変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、
前記変化曲線算出手段は、
前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求める
ことを特徴とする偏光測定装置。 Based on the amount of light at each rotation angle obtained by detecting light passing through the first polarizer and the second polarizer in order while rotating the second polarizer, the second polarizer A change curve calculating means for obtaining a change curve indicating a periodic change in the amount of light when the polarizer rotates;
Polarization characteristic specifying means for specifying the polarization characteristic of polarized light that has passed through the first polarizer based on the change curve, and
The change curve calculating means includes:
The change curve is obtained based on the light amount at the rotation angle included in the range of the rotation angle including one minimum point of the change curve and the light amount being a predetermined value or less. Polarization measuring device.
前記検出部の検出結果に基づいて、前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光測定装置と、を備え、
前記検出部は、
斜入射成分を含む前記光を取り込み前記第2の偏光子に入射するアパーチャと、
前記第2の偏光子を透過した光を拡散する拡散手段と、
前記拡散手段で拡散された光を受光して前記光量を検出する受光センサと、を有し、
前記偏光測定装置は、
前記第2の偏光子の各回動角度での光の光量に基づいて、前記第2の偏光子が回転したときの前記光量の周期的な変化を示す変化曲線を求める変化曲線算出手段と、
前記変化曲線に基づいて前記第1の偏光子を透過した偏光光の偏光特性を特定する偏光特性特定手段と、を備え、
前記変化曲線算出手段は、
前記変化曲線の1つの極小点を含み、かつ、前記光量が所定値以下となる前記回動角度の範囲に含まれる前記回動角度での前記光量に基づいて前記変化曲線を求める
ことを特徴とする偏光測定システム。 A second polarizer for entering the polarized light polarized by the first polarizer, and detecting the amount of light transmitted through the second polarizer while rotating the second polarizer; A detection unit;
A polarization measuring device that specifies polarization characteristics of polarized light transmitted through the first polarizer, based on a detection result of the detection unit,
The detector is
An aperture that captures the light containing a grazing incidence component and is incident on the second polarizer;
Diffusing means for diffusing the light transmitted through the second polarizer;
A light receiving sensor that receives the light diffused by the diffusing means and detects the amount of light, and
The polarization measuring device includes:
A change curve calculating means for obtaining a change curve indicating a periodic change of the light quantity when the second polarizer rotates based on the light quantity of light at each rotation angle of the second polarizer;
Polarization characteristic specifying means for specifying the polarization characteristic of polarized light that has passed through the first polarizer based on the change curve, and
The change curve calculating means includes:
The change curve is obtained based on the light amount at the rotation angle included in the range of the rotation angle including one minimum point of the change curve and the light amount being a predetermined value or less. Polarization measurement system.
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