JP5361843B2

JP5361843B2 - 光学的異方性の評価方法及び評価装置

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Publication number: JP5361843B2
Application number: JP2010254432A
Authority: JP
Inventors: 孝博西岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-11-15
Also published as: JP2012103222A

Description

本発明は、試料（例えば位相差板や液晶層等）の光学的異方性を評価する方法及び装置に関する。

液晶表示装置の利用拡大に伴い、位相差板や液晶層等の、すなわち光学的異方性を有する試料の評価の必要性が増している。この要求を満たすため、従来から光学定数の評価に用いられてきたエリプソメトリーの技術を応用した評価方法が数多く開発されている。従来の反射型エリプソメトリーがエリプソパラメータ（反射光の位相差と振幅比）から光学的に等方な試料の屈折率や膜厚を求めるのに対し、光学的異方性を有する試料の評価では異方性の方向（遅相軸又は進相軸の方向）と異方性の大きさ（リタデーション）とを求めるため、その目的に即して測定方法や解析方法が考案されている。

回転検光子法や回転補償子法は変調測定のため高速であるという利点があるが、光学的異方性の小さい試料の評価が困難であるという問題が知られている。一方、液晶表示装置の高性能化に伴い、偏光板の支持基材であるＴＡＣ（Tri-Acetyl-Cellulose）フィルムのような、光学的異方性の小さい部材の光学的異方性まで制御する必要性が認識されるようになった。光学的異方性の小さい試料の評価方法として、ＰＥＭ（Photoelastic Modulator）を用いた位相変調法が知られている。これらの回転検光子法、回転補償子法、位相変調法は従来の反射型エリプソメトリーで用いられる用語であるが、検光子を回転させる、位相差板（補償子）を回転させる、あるいは位相に変調をかけるといった手法が反射型エリプソメトリーで使用される手法と同じであるため、同じ名称で呼ばれている。

特許文献１には、代表的な回転検光子法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の前後に１／４波長板を挿入し、検光子を角周波数ωで回転させることにより（透過軸方向θ＝ωｔ）、透過光強度中のｃｏｓ２ωｔで変化する成分の振幅がｃｏｓδに比例する。これを利用して試料の角度単位で表記したリタデーションδを求めることができる。また、ｓｉｎ２ωｔで変化する成分の振幅が−ｓｉｎδｓｉｎ２φに比例する事を利用して、先ほど求めたδを用いて、試料の主軸方向φとδの符号情報（ｓｉｎδの符号）を求めることができる。δの符号情報が求められるので、主軸が遅相軸か進相軸かを判断することもできる。

特許文献２には、代表的な回転補償子法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の偏光子側にリタデーションδｃの位相差板を挿入し、この位相差板を角周波数ωで回転させる（遅相軸方向θｃ＝ωｔ）。透過光強度中の直流成分とｃｏｓ４ωｔで変化する成分の振幅から透過率の補正係数を求めて、測定した透過率に補正をかけた後、補正後の透過率中の直流成分、ｃｏｓ４ωｔ成分、ｓｉｎ２ωｔ成分、ｓｉｎ４ωｔ成分の振幅から試料の角度単位で表記したリタデーションδｓと試料の遅相軸方向θｓを求めることができる。透過光強度中の直流成分とｃｏｓ４ωｔで変化する成分の振幅から、試料の角度単位で表記したリタデーションδｓと試料の遅相軸方向θｓを求めることができる。

特許文献３には、回転補償子法を変形した方法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の前後に１／４波長板を挿入し、偏光子を角周波数ωで回転させ（透過軸方向θ＝ωｔ）、偏光子側の１／４波長板を角周波数２ωで回転させる（遅相軸方向２ωｔ）。ｓｉｎ２ωｔ成分、ｓｉｎ６ωｔ成分、ｃｏｓ６ωｔ成分から、試料の角度単位で表記したリタデーションΔと試料の遅相軸方向φを求めることができる。

特許文献４には、代表的な位相変調法が開示されている。偏光子と検光子の間の試料の偏光子側にＰＥＭを挿入し、試料へ入射する光の位相差に周波数ｆの変調をかける。検光子の透過軸方向を基準方向（０°）へ向けたときの透過光強度のｓｉｎ２πｆｔで変化する成分の振幅と、検光子の透過軸方向を４５°へ向けたときの透過光強度のｓｉｎ２πｆｔで変化する成分の振幅から、試料の角度単位で表記したリタデーションΔと試料の遅相軸方向θを求めることができる。

以下では、試料の角度単位で表記したリタデーションをδで表記し、試料の遅相軸方向をφで表記する。

特開平１１−１３２９４０号公報特開２００９−２３６６７８号公報特開２００４−２０３４３号公報（特許第３８４４２２２号公報）特開２００４−１８４２２５号公報

しかし、特許文献１では試料のリタデーションδをｃｏｓδから求める。そのためδの小さい試料に対して、測定精度が低い。また、測定した透過光強度を最大値１、最小値０で正規化する必要があり、変調測定であるにもかかわらず、迷光等の直流・低周波数のノイズやショットノイズの影響を受けやすい。さらに、使用する１／４波長板が厳密に測定光の波長の１／４のリタデーション（波長単位）を持つ必要があるが、実現困難である。仮に実現できても、位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。

特許文献２では試料のリタデーションδと試料の遅相軸方向φを求める際に、変調成分と直流成分の測定値と計算値の差を最小にするという方法を用いるため、変調測定にもかかわらず、直流成分の測定精度が評価精度を決定する。直流成分は迷光等の影響を受けやすく、またδが小さい試料では直流成分が周波数成分項に比べて圧倒的に大きくなるため、δが小さい試料では測定精度が低い。また、位相差板のリタデーションδｃが既知である必要がある。しかし、実際の位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。

特許文献３は透過光強度中の変調成分のみで試料のリタデーションδと試料の遅相軸方向φを求めることができるため、特許文献２のような直流成分の測定精度は影響しない。さらに、試料のリタデーションδをｔａｎδから求めるので、δの小さい試料に対して上記の方法より有利である。しかし、使用する２枚の１／４波長板が厳密に測定光の波長の１／４のリタデーション（波長単位）を持つ必要があるが、実現困難である。仮に実現できても、位相差板のリタデーションは温度依存性を持つため、正確な評価を行うためには温度管理が必要である。

特許文献４は、特許文献３と同様に、試料のリタデーションδをｔａｎδから求めるので、δの小さい試料に対して特許文献１，２の方法より有利である。ＰＥＭで変調する入射光の位相差の振幅はＰＥＭに印加する電圧の振幅で制御できるので、実用的な大きさの範囲で任意に設定可能である。ただし、測定した透過光強度中の変調成分の振幅を、直流成分の大きさで規格化する必要があり、直流成分の測定精度が試料の測定精度に影響する（特許文献４には規格に関する記載はないが、入射光のストークスベクトルが^t（１，０，０，０）（ｔは転置を示す）で与えられており、入射光の強度が１に規格化されているため、特許文献４において透過光強度を表す数式７，８で大きさ１をもつ直流成分で規格化する必要がある）。また、ＰＥＭで変調する入射光の位相差の振幅は温度依存性が大きいため、厳密な温度調整が必要なことが知られている。

以上をまとめると、従来技術においてδが小さい試料を正確に評価する際の課題は、迷光等の低周波数のノイズやショットノイズの影響と、使用する光学素子の温度依存性とである。

これらを解決するために、本発明は、使用する位相差板のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る評価方法は、単色光源から出射され偏光子と位相差板と試料と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数（単位は角度・時間^-1）とし、ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数（単位は角度）とし、任意のＮ＋１個の数列｛ｔ_i｝＝｛ｔ₀，ｔ₁，…，ｔ_N｝（ｔ_iの単位は時間）から得られる３つの数列｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋Ａ_Pｔ_i｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋Ａ_Aｔ_i｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋Ａ_Rｔ_i｝を計算し、０からＮの間の異なるｉ全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、ｉで指定されるφ_P,i，φ_A,i，φ_R,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Ｉ_iを取得し、前記数列｛ｔ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列｛Ｉ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iにおける前記検出器によって検出された光強度Ｉ（ｔ_i）とみなし、Ｆを所定の係数（単位は角度^-1）とした場合、＜ａ＞複数の時刻ｔ_iに対応する複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋Ａ_R）の成分と周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも１つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、＜ｂ＞前記複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋２Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも２つの周波数成分の振幅及び位相のうちの２つを求める処理と、＜ｃ＞前記処理＜ａ＞及び＜ｂ＞で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理とを備える。

上記の一態様によれば、使用する位相差板のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価できる。このため、検出器に迷光が混入するような明るい雰囲気下、位相差板のリタデーションが厳密に管理できていない環境下等でも、リタデーションが小さい試料を正確に評価できる。

評価系のジオメトリーの一例を概説する模式図である。評価系のジオメトリーの他の一例を概説する模式図である。図１の評価系による評価方法を概説する模式図である。図１の評価系による他の評価方法を概説する模式図である。図２の評価系による評価方法を概説する模式図である。図２の評価系による他の評価方法を概説する模式図である。図１の評価系に対応した評価装置を概説する模式図である。図２の評価系に対応した評価装置を概説する模式図である。検出器の出力列｛Ｉ_i｝のシミュレーション例を示す図である。図９の出力列｛Ｉ_i｝に基数２のＦＦＴを施して得られるｃｏｓ成分を示す図である。図９の出力列｛Ｉ_i｝に基数２のＦＦＴを施して得られるｓｉｎ成分を示す図である。図１０の拡大図である。図１１の拡大図である。検出器の出力列｛Ｉ_0,i｝のシミュレーション例を示す図である。検出器の出力列｛Ｉ_45,i｝のシミュレーション例を示す図である。図１４の出力列｛Ｉ_0,i｝に基数２のＦＦＴを施して得られるｓｉｎ成分を示す図である。図１５の出力列｛Ｉ_45,i｝に基数２のＦＦＴを施して得られるｓｉｎ成分を示す図である。

実施の形態１．
本説明では、一般的な三角関数・三角比の表記法にならい、正弦（関数）をｓｉｎ、余弦（関数）をｃｏｓ、正接（関数）をｔａｎ、余接（関数）をｃｏｔと表記する。また円周率はπで表記する。また、周波数と角周波数は定数倍の違いしかないので、周波数と角周波数を区別せずに単に周波数と表記する場合もある。

図１に評価系のジオメトリーの模式図を示す。図１の例によれば、単色光源５から出射される光の光路上に、単色光源５の側から順番に、偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２と検出器６とが配置されている。単色光源５からの出射光は、偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２とをこの順序で通過し、検出器６によって検出される。

偏光子１と検光子２と位相差板４とを区別しない場合は、光学素子と表記する。試料３は少なくとも一部分が板状をしており、当該板状部分が光学的異方性を有している。板状とは、それぞれは外部に面しかつ互いに対向する２つの面が平行である形状を指す。偏光子１と検光子２及び検光子２も板状であるとする。

単色光源５から出射した光は、偏光子１と、位相差板４と、試料３と、検光子２とに垂直に入射するものとする。偏光子１と、位相差板４と、試料３と、検光子２とはその表面が平行になるように配置されている。単色光源５と検出器６との間隔よりも十分小さい開口を持つ絞りを検出器６の手前に置くことにより、検出器６に入射する光は上記の垂直入射をする光のみとなる。

本説明では、この単色光源５から検出器６へ向かう光線に平行な方向をｚ軸の正の方向に取った直交右手座標系を実験室座標系とする（図１参照）。この場合、単色光源５の出射光の光路はｚ軸の正方向へ延在する。また、偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２とのそれぞれの表面（板状において上記のように平行を成す面（いわゆる主面））は、単色光源５の出射光の光路に直交する。

偏光子１と検光子２と位相差板４とは、ｚ軸に平行な回転軸回りに、換言すれば偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２とのそれぞれの主面の法線方向に平行な回転軸回りに、回転可能であるとする。

上記のように光学素子を配置すると、偏光子１と検光子２の透過軸方向、及び位相差板４や試料３の遅相軸方向は、図１のｘｙ面に平行となる。それぞれの軸方向（角度）はｘｙ面での方位角で指定し、ｘ軸正の方向からｙ軸正の方向へ向かう向きを角度の正の向きとする。ただし、角度の符号は光学素子及び試料３で統一的に定義されていればよく、上記のような右手系の取り方に限る必要はない。

単色光源５から偏光子１へ入射する光を単位強度を持つ自然光としたときの、検光子２からの出射光のストークスベクトルＳ^outは、光学系全体のミューラー行列をＭとすれば、式（１）で表される。

光学素子の回転を表す行列ｒ（ω）を式（２）で定義する。

偏光子１のミューラー行列Ｐ（φ_P）及び検光子２のミューラー行列Ａ（φ_A）は式（３）で表される。

ここで、φ_Pとφ_Aは偏光子１と検光子２の透過軸方向である。

位相差板４のミューラー行列Ｒ（φ_R，Δ）及び試料３のミューラー行列Ｖ（φ，δ）は式（４）で表される。

ここで、φとφ_Rは試料３と位相差板４の遅相軸方向であり、δとΔは角度単位で表記した入射光に与える位相差である。垂直入射なので、入射光に与える位相差は試料３や位相差板４のリタデーションに等しくなる。内部構造が一様であれば、当該位相差は、複屈折率と厚さとの積の値（長さ単位）、又はさらに２πrad／λを乗じた値（角度単位）で表すのが一般的である。単位の読み替えは通常の方法に従って自由に行って構わない（例えばφ［rad］はφ×360／2π［°］）。λは単色光源５からの出射光の波長である。

光学系全体のミューラー行列Ｍは式（５）となる。

ストークスパラメータのＳ₀はその光の強度を表すので、図１のジオメトリーにおける検出器６で検出される透過光強度Ｉは式（１）〜（５）を用いて計算でき、結果式（６）が得られる。

ここで、Ｉ₀は、検出器６へ入射する光の強度に比例し、検出器６の出力係数と評価系全体の光量損失率との積である。Ｉ₀は検出器６へ入射する光の強度に比例するので、ある単位系で強度「１」の光が入射したときの出力が「Ｉ」であったならば、その単位系で強度「Ｐ」の光が入射したときの出力は「Ｐ×Ｉ」となる。

式（６）は、単色光源５と偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２と検出器６とがこの順番で並んだ配置（単色光源５−偏光子１−位相差板４−試料３−検光子２−検出器６のように表記することにする）における透過光強度である。これに対し、位相差板４と試料３を入れ換えた配置、すなわち単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置（図２参照）における透過光強度Ｉ_revを計算すると、式（７）が得られる。

式（６）のＩと式（７）のＩ_revとを比較すると、φ_Pとφ_Aが入れ替わっただけであることがわかる。以下では図１に示したような単色光源５−偏光子１−位相差板４−試料３−検光子２−検出器６という配置で説明するが、位相差板４と試料３を入れ換えた単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置で評価する場合は、偏光子１と検光子２に関する記述を読み替えればよい。この入れ換えた配置については実施の形態５〜８で述べる。

偏光子１と位相差板４と検光子２とをそれぞれ独立に回転させる。ある時刻を基準の時刻ｔ＝０とする。

ｔ＝０のときの偏光子１の透過軸方向φ_Pを、軸方向を表す角度の基準とする（φ_P（ｔ＝０）＝０°）。また、偏光子１の回転の周波数をω_Pとする（φ_P（ｔ）＝ω_Pｔ）。

ｔ＝０における、偏光子１の透過軸方向φ_Pと位相差板４の遅相軸方向φ_Rとの角度差（初期位相）を、δ_RPとする（φ_P（ｔ＝０）＝０°なので、δ_RP＝φ_R（ｔ＝０）−φ_P（ｔ＝０）＝φ_R（ｔ＝０））。また、位相差板４の回転の周波数をω_Pとする（φ_R（ｔ）＝ω_Rｔ＋δ_RP）。

同様に、ｔ＝０における、偏光子１の透過軸方向φ_Pと検光子２の透過軸方向φ_Aとの角度差（初期位相）を、δ_APとする（φ_P（ｔ＝０）＝０°なので、δ_AP＝φ_A（ｔ＝０）−φ_P（ｔ＝０）＝φ_A（ｔ＝０））。また、検光子２の回転の周波数をω_Aとする（φ_A（ｔ）＝ω_Aｔ＋δ_AP）。

図１は時刻ｔ＝０でのスナップショットに対応する。なお、ω_P等は回転に関するので角周波数と称するべきところ、本説明では一般的に用いられる称呼に倣って単に周波数とも称する。

このとき、検出器６で検出される透過光強度の時刻依存性Ｉ（ｔ）は、式（８）で表される。

式（８）によれば、直流項Ｉ₀／４の他に、６種類の項が表れる。これらの項はＦｃｏｓ（δ＋ωｔ）の形式をしており、振幅Ｆ、位相δ、周波数ωで以て時刻ｔに対して周期的に変化するので、Ｉ（ｔ）をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等で周波数解析をすると、各項ごとに周波数ωの周波数成分として、その位相δと振幅Ｆを求めることができる。本説明では直流項以外のこれらの周期的に変化する項を、周波数成分項と表記する。

式（８）の周波数成分項を区別するため、上から順に周波数２（ω_A−ω_P）の項を１：２（Ａ−Ｐ）項と記述し、周波数２（ω_A＋ω_P）の項を２：２（Ａ＋Ｐ）項と記述し、周波数２（ω_A＋ω_P−２ω_R）の項を３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と記述し、周波数２（ω_A−ω_P＋２ω_R）の項を４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と記述し、周波数２（ω_A−ω_P＋ω_R）の項を５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と記述し、周波数２（ω_A＋ω_P−ω_R）の項を６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と記述することにする。

なお、ここでいう周波数は角周波数なので、国際単位系の場合rad・s^-1の単位を持つ。いわゆる周波数（単位ｓ^-1＝Ｈｚ）に換算するには２π［rad］で除算すればよい。他の単位系で記述する場合は適当な係数を乗じて単位変換すればよい。つまり、任意の単位系で記述しても一般性を失うことはない。

周波数成分項のみを使用し（すなわち直流項を使用せず）、かつ、位相差板４のリタデーションΔを既知とせずに、試料３のリタデーションδ及び試料３の遅相軸方向φを求める方法は、以下の通りである。δが小さい試料でも正確に評価できるようにするために、以下の説明ではδは小さい値であると仮定する。

Ｉ（ｔ）中の未知パラメータは、検出器６の出力係数Ｉ₀と、位相差板４のリタデーションΔと、試料３のリタデーションδと、試料３の遅相軸方向φとの４つである。ｔ＝０での位相差板４の遅相軸方向δ_RPと検光子２の透過軸方向δ_APとは測定者が決定できる。

１つの周波数成分項からは位相と振幅の２つの量が求められるので、最低２つの周波数成分項があれば、独立測定量は最大４つ取れる。ただし、周波数成分項の位相には未知パラメータが１つも含まれないか（１：２（Ａ−Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項）、φのみが含まれるか（２：２（Ａ＋Ｐ）項、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項）のいずれかである。よって、異なる２つの周波数成分項から異なる位相が求まったとしても、φのみの情報しか得られないので、残りの測定量である２つの振幅が仮に異なっていても、３つの未知パラメータが残っているため、δを一意に決定することはできない。つまり、φとδの評価を行うためには、最低３つの周波数成分項が必要である。

δは小さいと仮定しているので、各周波数成分項の振幅に含まれるｃｏｓ²（δ／２）、ｓｉｎδ及びｓｉｎ²（δ／２）のオーダーはそれぞれ１、δ及びδ²／４となる。よって、δを精度よく評価するためには、ｓｉｎδを含む周波数成分項である、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方を含む必要がある。上記のように、各周波数成分項の位相にはφしか未知パラメータがないので、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの一方の位相からφの情報が得られるので、残りの未知パラメータであるＩ₀、Δ及びδの３つの情報を周波数成分項の振幅から得ればよい。

ただし、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項は振幅が等しいので、この２つの項からは位相と振幅の２つの情報しか得られない。よって、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項以外の周波数成分項のうちの２つの周波数成分項の振幅が必要である。

以上をまとめると、検出器６で検出される透過光強度の時刻依存性Ｉ（ｔ）から試料３のリタデーションδ、及び試料３の遅相軸方向φを求めるためには、＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの２つと、を求める必要がある（したがって合計少なくとも４つの量）。

式（８）を見ると、＜ii＞の方は少なくとも２つの周波数成分項の振幅２つでよいと思われる。しかし、後述するように数式上は異なる周波数成分項の周波数を等しくすることによってまとめ、各周波数成分項の振幅と位相の情報を、まとめられた周波数成分項の振幅と位相に混入させることができる点に鑑みると、上記のように「少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの２つ」を求める必要がある。もともと異なる２つの周波数成分項の周波数を等しくして測定することは、異なる周波数成分項を同時に測定することに等しい。

直流項を使用せず、測定者が制御可能な設定値である周波数に依存した周波数成分項のみで評価できるので、迷光や熱雑音等の低周波数ノイズやショットノイズの影響を受けずに評価が可能である。

周波数成分項の振幅と位相を測定する方法として、例えば、偏光子１と検光子２と位相差板４とをそれぞれに割り当てられた周波数（ω_A，ω_P，ω_R）で連続回転させて、検出器６からの出力信号を時系列に発生させ、その時系列信号に対して、ロックインアンプによるロックイン検出を適用する方法が挙げられる。あるいは、上記時系列信号に対してデジタルオシロスコープのＦＦＴを使用する方法、上記時系列信号をコンピュータに取り込んでＦＦＴやＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）等のフーリエ変換を施す方法、等によって、周波数成分項の振幅と位相を測定することも可能である。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような応答速度の遅い検出器を用いる場合は、連続回転の代わりに、ある定数Ｔを用意し、偏光子１と検光子２と位相差板４とをそれぞれを角度ω_AＴ，ω_PＴ，ω_RＴ回転させる。その状態で検出器の出力信号を記録する。この操作を繰り返すと、連続回転時の出力信号を時間間隔Ｔでサンプリングした場合に相当する時系列信号を取得できる。

検出器として、デジタルオシロスコープ等のＡ／Ｄコンバータ（Analog-Digital Convertor）を搭載した機器を使用する場合は、サンプリング周波数で決まる時間間隔で出力を記録するため、上記のような時間間隔毎の時系列信号を取得できる。ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）とローパスフィルタでロックイン検出する場合も、ローパスフィルタの時定数が時間間隔に対応し、周波数解析で得られる振幅と位相に対応する出力が得られる。

一般化すると、以下のようになる。比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R及び定数ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rを偏光子１と検光子２と位相差板４とにそれぞれ割り当てる。任意の数列｛ｔ_i｝＝｛ｔ₀，ｔ₁，…，ｔ_N｝から、３つの数列｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋Ａ_Pｔ_i｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋Ａ_Aｔ_i｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋Ａ_Rｔ_i｝を計算する。同じ添字ｉで指定される数字の組｛ｔ_i，φ_P,i，φ_A,i，φ_R,i｝に関して、偏光子１を角度φ_A,iに向け、検光子２を角度φ_P,iに向け、位相差板４を角度φ_R,iに向けた状態が設定され、当該状態における検出器６の出力Ｉ_iを検出する。各ｉ（ｉ＝０〜Ｎ）に対して光学素子１，２，４の上記角度変更と検出器６による検出とを行うと、出力列｛Ｉ_i｝が得られる。これを、基準時刻からの時間がｔ_i経過した時刻を並べた時刻列ｔ＝｛ｔ_i｝に対応して得られた出力の時間依存性Ｉ（ｔ）と見なす。

例えば、偏光子１が周波数ω_Pで、検光子２が周波数ω_Aで、位相差板４が周波数ω_Rで連続回転している状況で、Ａ／Ｄコンバータを使用した測定の場合は、サンプリング周波数をｆ［Ｈｚ］とすれば、｛ｔ_i｝＝｛ｉ／ｆ｝，｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋ω_P・ｉ／ｆ｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋ω_A・ｉ／ｆ｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋ω_R・ｉ／ｆ｝と捉えられる。

このような一般化をした場合、｛ｔ_i｝は単調増加数列である必要はない。しかし、最小値を０とし、一定の増加量で単調増加する数列とした方が、ＦＦＴ等の解析等を行うときに便利である。スプライン補間等の補間法を用いて、一定の増加量で単調増加する数列に補間してもよい。

上記の方法により、検出器６の出力の時間依存性Ｉ（ｔ）を得ることができる。

比例係数はそれぞれの光学素子の回転速度を一般化したものとなっている（連続回転でなくても適用でき、連続回転の場合は比例係数と回転の周波数とは等しくなる）。ｔ_iは時刻と見なすので時間の単位を持ち、比例係数とｔ_iとの積が角度を表すので比例係数は［角度］×［時間］^-1の単位を持つ。例えば、ｔ_iの単位をｓとし、比例係数の単位をrad・s^-1とすると、比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rは、偏光子１が周波数Ａ_P［rad・s^-1］で回転し、検光子２が周波数Ａ_A［rad・s^-1］で回転し、位相差板４が周波数Ａ_R［rad・s^-1］で回転している状態を表すことになる。この場合、例えば、Ｉ（ｔ）の周波数成分項の周波数の単位をｓ^-1＝Ｈｚとすれば、１：２（Ａ−Ｐ）項の周波数は２（Ａ_A−Ａ_P）／２πとなり、他の項についても同様に表現される。使用する単位系に依存する係数Ｆを用いて、一般的には２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）等となる。上記の場合はＦ＝１／２π［rad^-1］である。比例係数の単位が［°・ｓ^-1］の場合、Ｆ＝１／３６０［°^-1］である。

｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋Ａ_Pｔ_i｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋Ａ_Aｔ_i｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋Ａ_Rｔ_i｝なので、時刻ｔ＝０での各光学素子の軸方向（偏光子１と検光子２は透過軸、位相差板４は遅相軸）はそれぞれｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rとなる。前記のＩ（ｔ）の式（８）はｔ＝０での偏光子１の透過軸方向を軸方向を表す角度の基準としているので、式（８）の周波数成分項の位相に表れるδ_AP，δ_RPについてδ_AP＝φ_A（ｔ＝０）−φ_P（ｔ＝０）＝ｃ_A−ｃ_P、及びδ_RP＝φ_R（ｔ＝０）−φ_P（ｔ＝０）＝ｃ_R−ｃ_Pである。｛ｔ_i｝に０が含まれていなくても、この計算によりδ_AP及びδ_RPを定数ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rから求めることができる。

上記の方法により、比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rと定数ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rから、δ_AP及びδ_RPと、評価に必要な周波数成分項の周波数とを求めることができる。前記の方法で得られた検出器６の出力の時間依存性Ｉ（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により、上記で求めた周波数で変化する、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータＩ₀，Δ，δ，φを最小二乗法等のフィッティング手法や準ニュートン法のような最適化手法で決定することにより、試料３のリタデーションδ、及び試料３の遅相軸方向φを評価することができる。なお、フィッティングも最適化問題と捉えることができるので、以下ではフィッティングも最適化手法と表記する。後述するように、適当な周波数成分項を選ぶことにより、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽に未知パラメータを求めることもできる。なお、「陰」（implicit）及び「陽」（explicit）という表現は、数学において一般的に用いられる。

周波数成分項の振幅や位相の値には大きさに差があるので、最適化手法の目的関数には例えば式（９）のような目的関数Ｑを用いる。

ここで、ｐは評価に用いる振幅又は位相を表し、下添字ｊで周波数成分項の種類と、振幅又は位相の区別とを指定する。上添字measuredは測定値を示し、calculatedは最適化するパラメータからの計算値であることを示す（具体的な表式は式（８）を参照）。ｐ_j ^measuredで規格化することにより、周波数成分項の振幅や位相の値に対して大きさの差を補償する。

上記の評価方法により、使用する位相差板４のリタデーションの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料３のリタデーションδ（すなわち光学的異方性の大きさ）と試料３の遅相軸方向φ（すなわち光学的異方性の方向）とを評価できる。そのため、迷光が検出器６に混入するような明るい雰囲気下であっても、又は、位相差板４のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料３を正確に評価できる。

使用する位相差板４のリタデーションΔも試料３のリタデーションδ等と同時に求められるので、Δの値が既知である必要はない。測定時間の間に位相差板４や試料３のリタデーションが変化しない程度の周囲温度の管理で十分である。試料３の温度管理が可能であれば、試料３のリタデーションδの温度依存性を求めることができる。単色光で評価するので、単色光源５を例えばハロゲンランプと分光器等とを用いることによって出力波長が可変な構成にすれば、波長依存性を求めることができる。位相差板４のリタデーションΔも波長依存性を持つが、試料３のリタデーションδ等と同時に求めるので問題にならない。

５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項が必要であるので、これらの周波数成分項の振幅の絶対値は大きい方がよい。よって、ｓｉｎΔの絶対値は１に近い方がよい。つまり、Δは約π／２近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。評価する波長が一つならば、その波長に対する１／４波長板を使用すればよい。現実に入手できる１／４波長板のリタデーションは厳密には１／４波長ではないが、Δもδ等と同時に求めるので、問題にならない。他の周波数成分項の振幅はΔに対し、ｃｏｓ²（Δ／２）又はｓｉｎ²（Δ／２）に比例する。位相差板がおおよそ１／４波長板であれば、ｃｏｓ²（Δ／２）の値とｓｉｎ²（Δ／２）の値はいずれも約１／２であるので、Δが原因で他の周波数成分項の振幅が０になることはない。この点でも位相差板４として１／４波長板を使用することは好ましい。

逆に、位相差板４のｓｉｎΔの絶対値が０に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。同じ位相差板４を用いて複数の波長で評価する場合は、測定する波長全てで半波長板にならないような位相差板を使用することが望ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。周波数成分項の周波数は光学素子の回転の周波数の加減算で表されるので負になる場合があるが、ｃｏｓ（δ−ωｔ）＝ｃｏｓ（−δ＋ωｔ）であるので、位相の符号は逆転するが正の周波数と見なされる。よって、２つの周波数ω₁，ω₂が異なるとはω₁≠±ω₂が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）の条件を導出するには、異なる必要がある２つの周波数ω₁，ω₂に対し、ω₁＝±ω₂となる条件を、異なる必要がある２つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。

評価に使用する周波数成分項と使用しない周波数成分項とにおいて、それらの周波数が、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）によっては等しくなる場合がある。振幅Ｆ₁で位相がδ₁の周波数成分項と、振幅Ｆ₂で位相がδ₂の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、次式（１０）に示すように２つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅Ｆ₁，Ｆ₂及び位相δ₁，δ₂はまとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。つまり、具体的に解析に使用するには、式（１０）を具体的に計算する必要があるが、評価に使用する周波数成分項の周波数と、評価に使用しない周波数成分項の周波数とが等しくなっても構わない。単に、使用しないと選択したはずが、使用することになっただけである。

この方法で未知パラメータの情報を持たない周波数成分項の位相に、未知パラメータの情報を持たせることができる。あるいは、φの情報のみを持つ周波数成分項の位相に、φ以外の未知パラメータの情報を持たせることができる。また、φの情報を持たない周波数成分項の振幅に、φの情報を持たせることができる。ただし、情報が増えるわけではなく、元の２つの周波数成分項を同時に測定することに等しい。

ここで、図３に実施の形態１による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図３の例によれば、処理５１では、検出器６によって検出された光強度（換言すれば検出器６からの出力列）Ｉ（ｔ_i）を取得する。処理５２では、複数の時刻ｔ_iについての光強度Ｉ（ｔ_i）から周波数成分を抽出する。なお、図３には説明を分かりやすくするために全ての周波数成分を図示しているが、処理５２では、少なくとも評価に使用する周波数成分だけを取得すればよい。処理５３では、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分の振幅及び位相を求める。処理５４では、１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相を求める。処理５５では、処理５３，５４で求めた振幅及び位相から、試料３の光学的異方性に係る大きさ（リタデーションδ）及び方向（遅相軸方向φ）を取得する。

実施の形態２．
２：２（Ａ＋Ｐ）項、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項、及び６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の位相は未知パラメータとしてφのみを含むので、これらのうちの少なくとも１つの位相が測定できれば、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽にφを求めることができる。

具体的には、２：２（Ａ＋Ｐ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ１₂とし、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ１₄とし、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ１₅とし、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ１₆とすれば、次式（１１）を用いてφを求めることができる。なお、式（１１）では、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が正であるとしている。このため、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が負であるときは、位相の符号が逆転するので、補正が必要である。

当該評価手法によれば、最適化手法のような陰的な方法を用いずに、周波数成分の位相から陽にφを評価できる。このため、最適化の目的関数の設定という任意性を排除できる。

ロックイン検出をする場合でも、フーリエ変換を使用する場合でも、周波数成分項の位相δは周波数成分項の周波数をωとしたときにｃｏｓωｔに同期する成分の振幅ａｃｏｓとｓｉｎωｔに同期する成分の振幅ａｓｉｎから、δ＝ｔａｎ^-1（ａｓｉｎ／ａｃｏｓ）の関係を用いて求める（ａｃｏｓとａｓｉｎの符号を考慮して、δが第一〜第四象限のどこにいるのかも決める）。よって、ａｃｏｓとａｓｉｎの絶対値はおおよそ等しくなるようにしておくと、測定の精度が高くなる（一方が極端に小さいと、小さい方の測定精度が低くなる）。

φのおおよその値は事前に判明している場合が多いので、その値をφ₀として、φ＝φ₀＋δφと分解しておく。５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を展開すると、次式（１２）となる。なお、式（１２）中の複号について、上側の符号は５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項を使用することに対応し、下側の符号は６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応する。

よって、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とを使用する場合、次式（１３）が成り立つようにδ_AP及びδ_RPを設定する（例えばδ_AP＝φ₀かつδ_RP＝±π／８に設定する）のが好ましい。なぜならば、δφが小さい（φ₀がおおよそ実際の方向φに近い）場合に、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の振幅がおおよそ等しくなり、測定の精度が高くなるからである。

なお、式（１３）において、ｍは整数である。また、式（１３）中の複号について、上側の符号は５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項を使用することに対応し、下側の符号は６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応する。

同様に、２：２（Ａ＋Ｐ）項に対してはδ_AP＝φ₀／２＋π／８＋ｍπ／４を用い、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項に対してはδ_RP−δ_AP／２＝φ₀＋π／１６＋ｍπ／８を用いればよい。この２つの条件はδ_RP＝２φ₀とすれば同時に満たすことができる。

この方法で評価することにより、未知パラメータφ（又はδφ）を単独で精度よく求めることができる。２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの２つ以上の周波数成分項の位相からそれぞれ別々にφ（又はδφ）を求めて平均を取れば、確度が向上する。

φ以外の３つの未知パラメータ、特にδを求めるには、実施の形態１と同様に、＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうち少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの２つと、を求める必要がある（したがって合計少なくとも４つの量）。

実施の形態１に記載した方法で得られた検出器出力の時間依存性Ｉ（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータである検出器の出力係数Ｉ₀と、位相差板４のリタデーションΔと、試料３のリタデーションδとを最適化手法で決定することにより、試料３のリタデーションδを評価することができる。

上記の評価方法により、使用する位相差板４のリタデーションΔの値に無関係で、かつ透過光強度の直流成分を使用せずに、試料３のリタデーションδと試料３の遅相軸方向φを評価できる。そのため、迷光が検出器６に混入するような明るい雰囲気下であっても、位相差板４のリタデーションΔが厳密に管理できていない場合であっても、δが小さい試料を正確に評価できる。

実施の形態１と同様に、ｓｉｎΔの絶対値は１に近い方がよい。つまり、Δは約π／２近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板４のｓｉｎΔの絶対値が０に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、φの評価に使用する２：２（Ａ＋Ｐ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも１つの周波数成分項は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。ここで、２つの周波数ω₁，ω₂が異なるとはω₁≠±ω₂が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）の条件を導出するには、異なる必要がある２つの周波数ω₁，ω₂に対し、ω₁＝±ω₂となる条件を、異なる必要がある２つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。

評価に使用する周波数成分項（すなわち、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）のうちでφの評価に使用しない周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項（すなわち、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの残余の周波数成分項、及び、１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの残余の周波数成分項）の周波数と等しくなっても構わない。振幅Ｆ₁で位相がδ₁の周波数成分項と、振幅Ｆ₂で位相がδ₂の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、式（１０）に示すように２つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅Ｆ₁，Ｆ₂及び位相δ₁，δ₂は、まとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。

なお、実施の形態２による上記評価方法での処理は、実施の形態１と同様に、図３で以て概説される。但し、実施の形態２に係る処理５５では、上記のように最適化手法ではなく所定の関係式を利用して、試料３の遅相軸方向φを算出する。

実施の形態３．
実施の形態１において、評価に使用する周波数成分項として、＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項と、が必要であることを述べた。

ここでは上記＜ｉｉ＞として、１：２（Ａ−Ｐ）項及び３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項を選択する。１：２（Ａ−Ｐ）項の振幅はＩ₀／４・ｃｏｓ²（δ／２）・ｃｏｓ²（Δ／２）であり、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅はＩ₀／４・ｃｏｓ²（δ／２）・ｓｉｎ²（Δ／２）であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、ｓｉｎ²（Δ／２）／ｃｏｓ²（Δ／２）が求められる。測定した振幅の比をｒａｔｉｏ１＝｛３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅｝／｛１：２（Ａ−Ｐ）項の振幅｝とすると、次式（１４）から位相差板４のリタデーションΔを陽に求めることができる。ｒａｔｉｏ１が１より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ｒａｔｉｏ１が１より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ｒａｔｉｏ１が１のときはいずれの式を使用しても構わない。

ｒａｔｉｏ２＝｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝／｛１：２（Ａ−Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝と定義し、上記振幅の測定値と、次式（１５）と、上記式（１４）で求めたΔとから、試料３のリタデーションδを陽に求めることができる。式（１５）において上段の式は１：２（Ａ−Ｐ）項に対して使用され、下段の式は３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項に対して使用される。振幅は、１：２（Ａ−Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式（１５）の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。

評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態１に記載した方法で得られた検出器６の出力の時間依存性Ｉ（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により測定することができる。

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。１：２（Ａ−Ｐ）項及び３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅はｃｏｓ²（δ／２）に比例するので、δの小さい試料について振幅が大きくなる。つまり、δの小さい試料を評価するのに適している。

試料３の遅相軸方向φも、実施の形態２記載の方法、つまり２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも１つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる（式１１参照）。２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの２つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ（又はδφ）を求めて平均を取れば、確度が向上する。

よって、試料３のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態２と同様に、測定の精度が高くなるようにδ_APとδ_RPを設定しておくことが望ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項との周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。

ここで、２つの周波数ω₁，ω₂が異なるとはω₁≠±ω₂が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）の条件を導出するには、異なる必要がある２つの周波数ω₁，ω₂に対し、ω₁＝±ω₂となる条件を、異なる必要がある２つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。

使用する周波数成分項は３通り（｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項，１：２（Ａ−Ｐ）項，３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝、｛６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，１：２（Ａ−Ｐ）項，３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝、｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項，６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，１：２（Ａ−Ｐ）項，３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝）しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件を書き下す。

５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、１：２（Ａ−Ｐ）項と、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（１６）で与えられる。なお、式中の“＆”は論理積を表す。

６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、１：２（Ａ−Ｐ）項と、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（１７）で与えられる。

５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、１：２（Ａ−Ｐ）項と、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（１８）で与えられる。

実施の形態１に記載したように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rは比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rにそれぞれ比例するので、式（１６）〜式（１８）は比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rの条件に読み替えることができる。

どの場合でもω_P≠０，ω_A≠０，ω_R≠０及びω_P≠ω_A，ω_R≠ω_A，ω_R≠ω_Pが条件となっているので、偏光子１と検光子２と位相差板４とは、それぞれ０でなくかつ互いに相異なる周波数で回転させる必要がある。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。

例えば、ω_A＝ω_P／４，ω_R＝４ω_P，ω_P≠０は式（１６）〜式（１８）を満たす。ω_A＝ω_P／ｎ，ω_R＝ｎω_P，ω_P≠０の形式を一般化すると、ｎ＞｛１＋√（３）｝〜２．７３２０５、又はｎ＜｛−√（２）｝〜−１．４１４２１であれば、式（１６）〜式（１８）を満たす。なお、上記「√（３）」は３の平方根を表現するものとし、上記「√（２）」についても同様である。

ここで、図４に実施の形態３による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図４の例では、既述の処理５１〜５５（図３参照）に、処理５６が追加されている。処理５６では、処理５４で求めた振幅を所定の関係式に当てはめて位相差板４のリタデーションΔを算出する。なお、実施の形態３に係る処理５５では、上記のように、処理５３，５４で求められた振幅及び位相と、処理５６で求められた位相差板４のリタデーションΔとを所定の関係式に当てはめて試料３のリタデーションδを算出する。

実施の形態４．
実施の形態１において、評価に使用する周波数成分項として、＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、＜ｉｉ＞１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項と、が必要であることを述べた。

ここでは上記＜ｉｉ＞として、２：２（Ａ＋Ｐ）項及び４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項を選択する。２：２（Ａ＋Ｐ）項の振幅はＩ₀／４・ｓｉｎ²（δ／２）・ｃｏｓ²（Δ／２）であり、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項の振幅はＩ₀／４・ｓｉｎ²（δ／２）・ｓｉｎ²（Δ／２）であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、ｓｉｎ²（Δ／２）／ｃｏｓ²（Δ／２）が求められる。測定した振幅の比をｒａｔｉｏ３＝｛４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項の振幅｝／｛２：２（Ａ＋Ｐ）項の振幅｝とすると、次式（１９）から位相差板４のリタデーションΔを陽に求めることができる。ｒａｔｉｏ３が１より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ｒａｔｉｏ３が１より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ｒａｔｉｏ３が１のときはいずれの式を使用しても構わない。

上記＜ｉ＞に関して、ｒａｔｉｏ４＝｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝／｛２：２（Ａ＋Ｐ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝と定義し、上記振幅の測定値と、次式（２０）と、上記式（１９）で求めたΔとから、試料３のリタデーションδを陽に求めることができる。式（２０）において上段の式は２：２（Ａ＋Ｐ）項に対して使用され、下段の式は４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項に対して使用される。振幅は、２：２（Ａ＋Ｐ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式（２０）の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。

以上の方法により、試料３のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態２と同様に、測定の精度が高くなるようにδ_APとδ_RPを設定しておくことが望ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ＞５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ＞２：２（Ａ＋Ｐ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項との周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。

使用する周波数成分項は３通り（｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項，２：２（Ａ＋Ｐ）項，４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項｝、｛６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，２：２（Ａ＋Ｐ）項，４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項｝、｛５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項，６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，２：２（Ａ＋Ｐ）項，４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項｝）しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件を書き下す。

５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（２１）で与えられる。なお、式中の“＆”は論理積を表す。

６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（２２）で与えられる。

５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、２：２（Ａ＋Ｐ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（２３）で与えられる。

実施の形態１に記載したように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rは比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rにそれぞれ比例するので、式（２１）〜式（２３）は比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rの条件に読み替えることができる。

どの場合でもω_P≠０，ω_A≠０，ω_R≠０が条件となっているので、偏光子１と検光子２と位相差板４とを全て回転させる必要がある。ω_R≠ω_Pが条件となっているので偏光子１と位相差板４は異なる周波数で回転させる必要がある。さらに、−ω_P≠ω_A，−ω_R≠ω_Aが条件となっているので偏光子１と位相差板４は検光子２と同じ絶対値の周波数で逆向きに回転させることは禁止される。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。

例えば、ω_A＝ω_P／４，ω_R＝４ω_P，ω_P≠０は式（２１）〜式（２３）を満たす。ω_A＝ω_P／ｎ，ω_R＝ｎω_P，ω_P≠０の形式を一般化すると、ｎ＞｛１＋√（３）｝〜２．７３２０５、又はｎ＜｛−√（２）｝〜−１．４１４２１であれば、式（２１）〜式（２３）を満たす。

なお、実施の形態４による上記評価方法での処理は、実施の形態３と同様に、図４で以て概説される。

実施の形態５．
実施の形態１〜４は、図１に示したような、単色光源５−偏光子１−位相差板４−試料３−検光子２−検出器６という配置での評価方法である。実施の形態１に記載したように、単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置での透過光強度Ｉ_revの式（７）は、単色光源５−偏光子１−位相差板４−試料３−検光子２−検出器６という配置についての透過光強度Ｉの式（６）と、偏光子１の透過軸方向φ_Pと検光子２の透過軸方向φ_Aが入れ替わっただけである。よって、実施の形態１〜４に記載した説明の偏光子１に関する記述と、検光子２に関する記述とを読み替えれば、単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置での評価方法となる。

実施の形態１と同様に、偏光子１と位相差板４と検光子２とをそれぞれ独立に回転させる。ある時刻を基準の時刻ｔ＝０とする。

図２は時刻ｔ＝０でのスナップショットに対応する。

このとき、検出器６で検出される透過光強度の時刻依存性Ｉ（ｔ）は、式（２４）で表される。

式（２４）は上記式（８）に次の変更をすれば取得可能である。すなわち、偏光子１と検光子２を入れ換えている点に鑑み、ω_Aとω_Pとを入れ換えること、ω_Aの符号が負になった項はｃｏｓ（−ｘ）＝ｃｏｓ（ｘ）なる関係を利用して符号を正に直すこと（式（８）と表記統一を図るため）、ω_Pの符号が負の場合はδ_APの符号を逆転すること（φ_A（ｔ）＝ω_Aｔ＋δ_APの符号が変わるので）を行えば、式（８）から式（２４）が導出される。

実施の形態１に記載した１：２（Ａ−Ｐ）項と、２：２（Ａ＋Ｐ）項と、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と、４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項と、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とは、図２に示したような単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置ではそれぞれ１’：２（Ａ−Ｐ）項（周波数２（ω_A−ω_P））と、２’：２（Ａ＋Ｐ）項（周波数２（ω_A＋ω_P））と、３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項（周波数２（ω_A＋ω_P−２ω_R））と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項（周波数２（ω_A−ω_P−２ω_R））と、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項（周波数２（ω_A−ω_P−ω_R））と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項（周波数２（ω_A＋ω_P−ω_R））とに対応する。式（２４）のうちで４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項及び５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項だけが、式（８）の対応項と周波数が異なっている。

実施の形態１と同様に、各周波数成分項の位相には未知パラメータが１つも含まれないか（１’：２（Ａ−Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項）、φのみが含まれるか（２’：２（Ａ＋Ｐ）項、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項）のいずれかである。また、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の振幅は等しい。

よって、図２に示したような単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置に関して、実施の形態１に記載した方法によって、検出器６で検出される透過光強度の時刻依存性Ｉ_rev（ｔ）から試料３のリタデーションδ、及び試料３の遅相軸方向φを求めるためには、＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの２つと、を求める必要がある（したがって合計少なくとも４つの量）。

実施の形態１記載の方法で得られた検出器６の出力の時間依存性Ｉ_rev（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により、上記した周波数で変化する、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータＩ₀，Δ，δ，φを最適化手法で決定することにより、試料３のリタデーションδ、及び試料３の遅相軸方向φを評価することができる。

５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項が必要であるので、これらの周波数成分項の振幅の絶対値は大きい方がよい。よって、ｓｉｎΔの絶対値は１に近い方がよい。つまり、Δは約π／２近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。評価する波長が一つならば、その波長に対する１／４波長板を使用すればよい。現実に入手できる１／４波長板のリタデーションは厳密には１／４波長ではないが、Δもδ等と同時に求めるので、問題にならない。他の周波数成分項の振幅はΔに対し、ｃｏｓ²（Δ／２）又はｓｉｎ²（Δ／２）に比例する。位相差板がおおよそ１／４波長板であれば、ｃｏｓ²（Δ／２）の値とｓｉｎ²（Δ／２）の値はいずれも約１／２であるので、Δが原因で他の周波数成分項の振幅が０になることはない。この点でも位相差板４として１／４波長板を使用することは好ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（還元すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。周波数成分項の周波数は光学素子の回転の周波数の加減算で表されるので負になる場合があるが、ｃｏｓ（δ−ωｔ）＝ｃｏｓ（−δ＋ωｔ）であるので、位相の符号は逆転するが正の周波数と見なされる。よって、２つの周波数ω₁，ω₂が異なるとはω₁≠±ω₂が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）の条件を導出するには、異なる必要がある２つの周波数ω₁，ω₂に対し、ω₁＝±ω₂となる条件を、異なる必要がある２つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。

評価に使用する周波数成分項と使用しない周波数成分項とにおいて、それらの周波数が、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）によっては等しくなる場合がある。振幅Ｆ₁で位相がδ₁の周波数成分項と、振幅Ｆ₂で位相がδ₂の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、上記式（１０）に示すように２つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅Ｆ₁，Ｆ₂及び位相δ₁，δ₂はまとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。つまり、具体的に解析に使用するには、式（１０）を具体的に計算する必要があるが、評価に使用する周波数成分項の周波数と、評価に使用しない周波数成分項の周波数とが等しくなっても構わない。単に、使用しないと選択したはずが、使用することになっただけである。

ここで、図５に実施の形態５による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図５の例において処理６１〜６５は既述の処理５１〜５５（図３参照）に対応する。但し、処理６２では実施の形態５に係る上記周波数成分を抽出する。

実施の形態６．
図２に示したような単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置でも、実施の形態２と同様に２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項と５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項との位相は未知パラメータとしてφのみを含むので、これらのうちの少なくとも１つの位相が測定できれば、最適化手法のような陰的な方法ではなく、陽にφを求めることができる。

具体的には、２’：２（Ａ＋Ｐ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ２₂とし、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ２₄とし、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ２₅とし、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の位相の測定値をｐｈａｓｅ２₆とすれば、次式（２５）を用いてφを求めることができる。なお、式（２５）では、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が正であるとしている。このため、φを求めるために使用する周波数成分項の周波数が負であるときは、位相の符号が逆転するので、補正が必要である。

φのおおよその値は事前に判明している場合が多いので、その値をφ₀として、φ＝φ₀＋δφと分解しておく。５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を展開すると、次式（２６）となる。なお、式（２６）中の複号について、上側の符号は５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応し、下側の符号は６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応する。

よって、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とを使用する場合、次式（２７）が成り立つようにδ_AP及びδ_RPを設定する（例えばδ_AP＝±φ₀かつδ_RP＝π／８に設定する）のが好ましい。なぜならば、δφが小さい（φ₀がおおよそ実際の方向φに近い）場合に、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の振幅がおおよそ等しくなり、測定の精度が高くなるからである。

なお、式（２７）において、ｍは整数である。また、式（２７）中の複号について、上側の符号は５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応し、下側の符号は６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項を使用することに対応する。

同様に、２’：２（Ａ＋Ｐ）項に対してはδ_AP＝φ₀／２＋π／８＋ｍπ／４を用い、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項に対してはδ_RP＋δ_AP／２＝φ₀＋π／１６＋ｍπ／８を用いればよい。この２つの条件はδ_RP＝０とすれば同時に満たすことができる。

この方法で評価することにより、未知パラメータφ（又はδφ）を単独で精度よく求めることができる。２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項と、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの２つ以上の周波数成分項の位相からそれぞれ別々にφ（又はδφ）を求めて平均を取れば、確度が向上する。

φ以外の３つの未知パラメータ、特にδを求めるには、実施の形態１と同様に、＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項の振幅及び位相と、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうち少なくとも２つの周波数成分項の振幅及び位相のうちの２つと、を求める必要がある（したがって合計少なくとも４つの量）。

実施の形態５に記載した方法で得られた検出器出力の時間依存性Ｉ_rev（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により、評価に必要な周波数成分項の振幅及び位相を測定することができる。測定した各周波数成分項の位相及び振幅を再現するように、未知パラメータである検出器の出力係数Ｉ₀と、位相差板４のリタデーションΔと、試料３のリタデーションδとを最適化手法で決定することにより、試料３のリタデーションδを評価することができる。

実施の形態５と同様に、ｓｉｎΔの絶対値は１に近い方がよい。つまり、Δは約π／２近傍か、それにπの整数倍を加えた値の近傍が良い。ただし、好ましいというだけであり、厳密でなくて構わない。位相差板４のｓｉｎΔの絶対値が０に近いことは好ましくない。つまり、測定に使用する単色光の波長に対する半波長板を使用することは好ましくない。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、φの評価に使用する２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項と５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも１つの周波数成分項は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。ここで、２つの周波数ω₁，ω₂が異なるとはω₁≠±ω₂が成り立つことである。具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）の条件を導出するには、異なる必要がある２つの周波数ω₁，ω₂に対し、ω₁＝±ω₂となる条件を、異なる必要がある２つの周波数の全ての組合せについて求め、得られた条件の否定を全て論理積で結合すればよい。

評価に使用する周波数成分項（すなわち５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）のうちでφの評価に使用しない周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項（すなわち、５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの残余の周波数成分項、及び、１：２（Ａ−Ｐ）項と２：２（Ａ＋Ｐ）項と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４：２（Ａ−Ｐ＋２Ｒ）項とのうちの残余の周波数成分項）の周波数と等しくなっても構わない。振幅Ｆ₁で位相がδ₁の周波数成分項と、振幅Ｆ₂で位相がδ₂の周波数成分項とで、周波数がωで等しくなった場合は、式（１０）に示すように２つの周波数成分項が同じ周波数の項にまとめられる。しかし、元の振幅Ｆ₁，Ｆ₂及び位相δ₁，δ₂は、まとめられた項に受け継がれるだけなので、その情報自体は失われない。単に、使用しないと選択したはず、が使用することになっただけである。

なお、実施の形態６による上記評価方法での処理は、実施の形態５と同様に、図５で以て概説される。但し、実施の形態６に係る処理６５では、上記のように最適化手法ではなく所定の関係式を利用して、試料３の遅相軸方向φを算出する。

実施の形態７．
図２に示したような単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置でも、実施の形態５に記載した評価に使用する少なくとも３つの周波数成分項（すなわち、＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）について、上記＜ｉｉ’＞として実施の形態３と同様に１’：２（Ａ−Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを選択することができる。

１’：２（Ａ−Ｐ）項の振幅はＩ₀／４・ｃｏｓ²（δ／２）・ｃｏｓ²（Δ／２）であり、３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅はＩ₀／４・ｃｏｓ²（δ／２）・ｓｉｎ²（Δ／２）であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、ｓｉｎ²（Δ／２）／ｃｏｓ²（Δ／２）が求められる。測定した振幅の比をｒａｔｉｏ５＝｛３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅｝／｛１’：２（Ａ−Ｐ）項の振幅｝とすると、次式（２８）から位相差板４のリタデーションΔを陽に求めることができる。ｒａｔｉｏ５が１より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ｒａｔｉｏ５が１より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ｒａｔｉｏ５が１のときはいずれの式を使用しても構わない。

上記＜ｉ’＞に関して、ｒａｔｉｏ６＝｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝／｛１’：２（Ａ−Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とのうちいずれか一方の周波数成分項の振幅｝と定義し、上記振幅の測定値と、次式（２９）と、上記式（２８）で求めたΔとから、試料３のリタデーションδを陽に求めることができる。式（２９）において上段の式は１’：２（Ａ−Ｐ）項に対して使用され、下段の式は３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項に対して使用される。振幅は、１’：２（Ａ−Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式（２９）の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。

評価に必要な周波数成分項の振幅と位相は、実施の形態５に記載した方法で得られた検出器６の出力の時間依存性Ｉ_rev（ｔ）をロックイン検出する、あるいはＦＦＴを施す等の方法により測定することができる。

当該評価手法によれば、最適化手法を用いないので、目的関数の設定という任意性を排除できる。１’：２（Ａ−Ｐ）項及び３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅はｃｏｓ²（δ／２）に比例するので、δの小さい試料について振幅が大きくなる。つまり、δの小さい試料を評価するのに適している。

試料３の遅相軸方向φも、実施の形態２記載の方法、つまり２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項と、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも１つの周波数成分項の位相から、陽に求めることができる（式２５参照）。２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項と、５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの２つ以上の周波数成分項の位相から、それぞれ別々にφ（又はδφ）を求めて平均を取れば、確度が向上する。

よって、試料３のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態６と同様に、測定の精度が高くなるようにδ_APとδ_RPを設定しておくことが望ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項との周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。

使用する周波数成分項は３通り（｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項，１’：２（Ａ−Ｐ）項，３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝、｛６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，１’：２（Ａ−Ｐ）項，３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝、｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項，６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，１’：２（Ａ−Ｐ）項，３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項｝）しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件を書き下す。

５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、１’：２（Ａ−Ｐ）項と、３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３０）で与えられる。なお、式中の“＆”は論理積を表す。

６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、１’：２（Ａ−Ｐ）項と、３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３１）で与えられる。

５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、１’：２（Ａ−Ｐ）項と、３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３２）で与えられる。

実施の形態１に記載したように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rは比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rにそれぞれ比例するので、式（３０）〜式（３２）は比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rの条件に読み替えることができる。

例えば、ω_A＝ω_P／４，ω_R＝４ω_P，ω_P≠０は式（３０）〜式（３２）を満たす。ω_A＝ω_P／ｎ，ω_R＝ｎω_P，ω_P≠０の形式を一般化すると、ｎ＞｛１＋√（３）｝〜２．７３２０５、又はｎ＜｛−√（２）｝〜−１．４１４２１であれば、式（３０）〜式（３２）を満たす。

ここで、図６に実施の形態７による上記評価方法での処理を概説する模式図を示す。図６の例では、既述の処理６１〜６５（図５参照）に、処理６６が追加されている。処理６６では、処理６４で求めた振幅を所定の関係式に当てはめて位相差板４のリタデーションΔを算出する。なお、実施の形態７に係る処理６５では、上記のように、処理６３，６４で求められた振幅及び位相と、処理６６で求められた位相差板４のリタデーションΔとを所定の関係式に当てはめて試料３のリタデーションδを算出する。

実施の形態８．
図２に示したような単色光源５−偏光子１−試料３−位相差板４−検光子２−検出器６という配置でも、実施の形態５に記載した評価に使用する少なくとも３つの周波数成分項（すなわち、＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項と、＜ｉｉ’＞１’：２（Ａ−Ｐ）項と２’：２（Ａ＋Ｐ）項と３’：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちの少なくとも２つの周波数成分項）について、上記＜ｉｉ’＞として実施の形態４と同様に２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とを選択することができる。

２’：２（Ａ＋Ｐ）項の振幅はＩ₀／４・ｓｉｎ²（δ／２）・ｃｏｓ²（Δ／２）であり、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項の振幅はＩ₀／４・ｓｉｎ²（δ／２）・ｓｉｎ²（Δ／２）であるので、これらの項の振幅を測定して比を取ると、ｓｉｎ²（Δ／２）／ｃｏｓ²（Δ／２）が求められる。測定した振幅の比をｒａｔｉｏ７＝｛４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項の振幅｝／｛２’：２（Ａ＋Ｐ）項の振幅｝とすると、次式（３３）から位相差板４のリタデーションΔを陽に求めることができる。ｒａｔｉｏ７が１より大きいときは上段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができ、他方、ｒａｔｉｏ７が１より小さいときは下段の式を使用する方が精度よくΔを求めることができる。ｒａｔｉｏ７が１のときはいずれの式を使用しても構わない。

上記＜ｉ’＞に関して、ｒａｔｉｏ８＝｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝／｛２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのうちのいずれか一方の周波数成分項の振幅｝と定義し、上記振幅の測定値と、次式（３４）と、上記式（３３）で求めたΔとから、試料３のリタデーションδを陽に求めることができる。式（３４）において上段の式は２’：２（Ａ＋Ｐ）項に対して使用され、下段の式は４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項に対して使用される。振幅は、２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とのいずれについてもΔを求めるために使用するので、測定しておく必要がある。よって、式（３４）の上段の式と下段の式の両方を用いてそれぞれ別々にδを求め、その平均を取ることで、確度が向上する。

以上の方法により、試料３のリタデーションδと遅相軸方向φの両方を、それぞれ独立に、陽に求めることができる。よって、試料の評価に最適化手法を用いないので、目的関数の設定方法という任意性を排除できる。実施の形態６と同様に、測定の精度が高くなるようにδ_APとδ_RPを設定しておくことが望ましい。

評価に使用する周波数成分項（つまり＜ｉ’＞５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項とのうちの少なくとも一方の周波数成分項、及び、＜ｉｉ’＞２’：２（Ａ＋Ｐ）項と４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項との周波数成分項）の周波数は互いに相異なるように、かつ使用する周波数成分項の周波数が０にならないように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_R（換言すれば比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_R）を選択する必要がある。また、評価に使用する周波数成分項の周波数は、評価に使用しない周波数成分項の周波数と異なっている必要がある。

使用する周波数成分項は３通り（｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項，２’：２（Ａ＋Ｐ）項，４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項｝、｛６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，２’：２（Ａ＋Ｐ）項，４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項｝、｛５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項，６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項，２’：２（Ａ＋Ｐ）項，４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項｝）しかないので、以下に具体的に光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件を書き下す。

５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３５）で与えられる。なお、式中の“＆”は論理積を表す。

６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３６）で与えられる。

５’：２（Ａ−Ｐ−Ｒ）項と、６’：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項と、２’：２（Ａ＋Ｐ）項と、４’：２（Ａ−Ｐ−２Ｒ）項とを使用する場合、周波数ω_P，ω_A，ω_Rの条件は次式（３７）で与えられる。

実施の形態１に記載したように、光学素子の回転の周波数ω_P，ω_A，ω_Rは比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rにそれぞれ比例するので、式（３５）〜式（３７）は比例係数Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rの条件に読み替えることができる。

どの場合でもω_P≠０，ω_A≠０，ω_R≠０が条件となっているので、偏光子１と検光子２と位相差板４とを全て回転させる必要がある。ω_R≠ω_Aが条件となっているので検光子２と位相差板４は異なる周波数で回転させる必要がある。さらに、−ω_P≠ω_A，−ω_R≠ω_Pが条件となっているので検光子２と位相差板４は偏光子１と同じ絶対値の周波数で逆向きに回転させることは禁止される。他にも、使用する周波数成分項の組合せによって、光学素子の回転周波数について禁止される組合せが数種類存在する。

例えば、ω_A＝ω_P／４，ω_R＝４ω_P，ω_P≠０は式（３５）〜式（３７）を満たす。ω_A＝ω_P／ｎ，ω_R＝ｎω_P，ω_P≠０の形式を一般化すると、ｎ＞｛１＋√（３）｝〜２．７３２０５、又はｎ＜｛−√（２）｝〜−１．４１４２１であれば、式（３５）〜式（３７）を満たす。

なお、実施の形態８による上記評価方法での処理は、実施の形態７と同様に、図６で以て概説される。

実施の形態９．
図７に図１の評価系に対応した評価装置２１を概説する模式図を示す。図７に例示の評価装置２１において、単色光源５と、偏光子１と、位相差板４と、検光子２と、検出器６とは既述のように配置されている。

すなわち、単色光源５からの出射光の光路上に当該出射光を（より具体的には光源５から出射され偏光子１と位相差板４と試料３と検光子２とを通過した光を）検出可能な態勢で検出器６が配置されている。偏光子１は上記光路上において光源５と検出器６との間に配置されている。検光子２は上記光路上において偏光子１と検出器６との間に配置されている。位相差板４は上記光路上において偏光子１と検光子２との間に配置されている。

単色光源５は、単色光を発する光源である。当該単色光の波長は、厳密に単一の波長である必要はなく、位相差板４や試料３のリタデーションの波長依存性が無視できる程度の波長幅を有していてもよい。単色光源５としては、レーザーを用いることができ、ほぼ単色に近い光が得られる。ハロゲンランプ等のある程度の波長域で発光する光源と、分光器や干渉フィルタ等の波長選択性を持つ光学機器や光学素子とを組合わせても良い。かかる例によれば数ｎｍ程度の波長幅の光が得られる。偏光解消板を併用すると光源５からの出射光に偏光成分が混入していても、自然光が得られる。

偏光子１と検光子２は、入射光から透過軸方向の直線偏光取り出す光学素子である。１００００：１程度以上の消光比は容易に入手できる。偏光子１と検光子２として、グラントムソンプリズム等の偏光プリズムを用いることができる。偏光フィルタのような板状の偏光板を用いても良い。

位相差板４は、垂直入射する光に対してリタデーションに等しい位相差を与える素子である。より広く定義すると、入射する光に対して一定の位相差を与える素子である。本評価方法及び本評価装置では、一定の位相差は既知である必要はないが、実施の形態１等に記載のように、評価に使用する単色光の波長のおおよそ１／４波長の位相差（波長単位）を与える位相差板４が好ましい。位相差板４には、水晶波長板を用いることができる。延伸樹脂フィルムを用いても良い。

偏光子１と検光子２と位相差板４は上記光路に直交するように配置されている。また、実施の形態１でも述べたように、これらの光学素子１，２，４はそれぞれの主面の法線方向に平行な方向を（換言すれば上記光路に平行な方向を）回転軸方向として回転可能に配置されている。光学素子１，２，４の回転は例えば手動で行うことも可能であるが、図７の例では光学素子１，２，４に回転機構１１，１２，１４がそれぞれ設けられている。

回転機構１１，１２，１４は、回転の周波数と、特定の時刻における回転対象の角度とを少なくとも知るための機構を有している。例えばステッピングモータ等の回転モータを使用した回転機構を用いることができる。回転角度を読み出すための装置（例えばエンコーダー等の装置）が付随していると好ましい。回転前の回転対象の角度を求めてから、回転の周波数を利用して回転角度を求めても良い。

検出器６は、当該検出器６に入射してくる光の強度を、その強度に依存した大きさを持つ出力信号に変換する素子である。検出器６には、入射光強度に対して線形に応答する出力が得られる検出器（例えば光電子増倍管やフォトダイオード等）を用いることができる。入射光強度に対する検量線が既知であれば、線形応答性は厳密でなくもよく、入射光強度に対して単調に増加（又は減少）するような応答をする検出器でも構わない。本評価方法及び本評価装置は迷光や、熱雑音等の低周波ノイズや、ショットノイズが存在しても使用できるため、迷光の遮光や検出器の冷却のための機構は必須ではない。検出器６に電源等の付属機器が必要であれば、それらを使用する。

評価装置２１は更に、試料３を支持するための試料支持具１３を有している。支持具１３は、その形状等は特に限定されないが、試料３を上記光路に直交するように支持可能に構成されている。図１の評価系に対応する図７の評価装置２１では支持具１３は試料３が上記光路上で位相差板４と検光子２との間に支持されるように構成されているが、図２の評価系に対応する図８の評価装置２２のように上記光路上で偏光子１と位相差板４との間に試料３が支持されるように支持具１３を構成しても構わない。あるいは、支持具１３を、位相差板４と検光子２との間の位置と、偏光子１と位相差板４との間の位置との両方に試料３を配置可能に構成し、評価時にいずれか一方の位置を選択的に使用するようにしても構わない。

上記のように偏光子１と、位相差板４と、試料３と、検光子２とは、単色光源５からの出射光が垂直に入射するように、かつ、互いに主面が平行になるように配置される。単色光源５としてレーザー等の指向性の高い光を出射する光源を用いる場合、その出射光が偏光子１の表面に垂直に入射するように光源５が配置される。光源５からの出射光をミラー等で誘導して、光路を形成しても構わない。また、レーザー等の指向性の高い光を出射する光源の代わりに、単色光源５と検出器６との間隔より十分小さい開口を持つ絞りを、検出器６の手前に置いても良い。あるいは、平凸レンズやコリメータを用いて、単色光源５からの出射光に指向性を持たせても良い。

評価装置２１は更に、処理手段１９を有している。処理手段１９は、評価装置２１における各種処理（演算、制御等）を行い、あるいは各種処理に対応した各種手段として機能する。処理手段１９によって実現される各種機能は、ソフトウェア（換言すればマイクロコンピュータによるプログラム処理）によって提供されてもよいし、ハードウェアによって提供してもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの組合わせによって提供されてもよい。

処理手段１９は、例えば、検出器６の出力を受ける受信手段（Ａ／Ｄコンバータ等）、受信手段で生成される信号を実施の形態１〜８の方法で解析する解析手段、偏光子１と検光子２と位相差板４との回転を制御する回転制御手段等を含んで構成される。なお、例えば解析手段と回転制御手段とはマイクロコンピュータによって兼務させることが可能である。

なお、支持具１３には試料３を設置する方向を示すガイド等があると好ましい。また、支持具１３は偏光子１等と同様に回転機構を有すると好ましい。

評価装置２１，２２は、実施の形態１〜８の解析を行うことによって、上記各種効果を奏する。

なお、評価装置２１，２２の例示に限定されるものではなく、要求される機能を実現できる素子、装置等を採用可能である。

実施の形態１０．
本実施の形態１０では、評価のシミュレーション結果を説明する。光学素子の配置として、単色光源５−偏光子１−位相差板４−試料３−検光子２−検出器６という配置を用いた（図１参照）。評価方法は実施の形態３に記載した方法を用いた。評価は、以下の手順ＳＴ１〜ＳＴ１１を用いて行った。

＜手順ＳＴ１＞
各種パラメータ値を設定する。
測定波長λ＝546ｎｍ、
試料３の遅相軸方向φ＝φ₀＋δφ、測定者の想定している方向φ₀＝90°（＝6.283rad）、φ₀からのズレδφ＝0.856°（＝0.01494rad）、位相差δ＝0.457ｎｍ（＝0.00526rad）、
偏光子１の周波数ω_P＝2Ｈｚ（＝12.57rad・s^-1）、
位相差板４の初期位相δ_RP＝-22.5°（＝-0.3927rad）、位相差Δ＝140ｎｍ（＝２πΔ／λ＝1.611rad）、周波数ω_R＝8Ｈｚ（＝50.27rad・s^-1）、
検光子２の初期位相δ_AP＝90°（＝6.283rad）、角速度ω_A＝0.5Ｈｚ（＝1.571rad）、
検出器６の出力係数Ｉ₀＝１、
データ取り込み時間8ｓ、取り込み点の数Ｎ＋１＝4096pts、取り込み間隔ΔＴ＝1.953ｍＳ。

＜手順ＳＴ２＞
ｉ＝０とする。

＜手順ＳＴ３＞
設定値を用いて時刻ｔ_i＝ｉΔＴでの透過光強度のＩ_i ^cal＝Ｉ（ｔ_i）を、式（８）を用いて計算する。

＜手順ＳＴ４＞
ｉを１増加させてｉ＞Ｎとなるまで上記手順ＳＴ３を繰り返し、Ｎ＋１個のＩ_i ^calからなる計算出力列｛Ｉ_i ^cal｝を得る。

＜手順ＳＴ５＞
｛Ｉ_i ^cal｝に標準偏差０．１％の正規雑音と、Ｉ₀の２％に標準偏差０．１％の正規雑音を加えた迷光の模擬成分とを加え、検出器６からの出力列｛Ｉ_i｝のシミュレーション値を得る。

＜手順ＳＴ６＞
得られた｛Ｉ_i｝に基数２のＦＦＴを施し、各周波数成分項のｓｉｎ成分（ａｓｉｎ）とｃｏｓ成分（ａｃｏｓ）を求め、位相（ｔａｎ^-1（ａｓｉｎ／ａｃｏｓ））と振幅（（ａｓｉｎ²＋ａｃｏｓ²）^1/2）を計算する。

＜手順ＳＴ７＞
５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項及び６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項のそれぞれの位相から試料３の遅相軸方向φを求め、想定方向φ₀を差し引いてズレδφを求める。そして、両ズレδφの平均値δφ_aveを求める。

＜手順ＳＴ８＞
１：２（Ａ−Ｐ）項及び３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅から位相差板４のリタデーションΔを求める。

＜手順ＳＴ９＞
５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項の振幅と６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の振幅のうちの１つと、１：２（Ａ−Ｐ）項の振幅と３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の振幅のうちの１つとによる全ての組合わせ（４通り）のそれぞれについて、試料３のリタデーションδを求める。そして、それらの平均値δ_aveを求める。

＜手順ＳＴ１０＞
上記手順ＳＴ２〜ＳＴ９を同一の設定値で１０回繰り返す。

ここで正規雑音とは、その強度の確率分布が正規分布である雑音であって、その平均は０、標準偏差は上記手順ＳＴ５に示した値である。

図９に、出力列｛Ｉ_i｝のシミュレーション値を例示する。また、図１０及び図１１に、図９の出力列｛Ｉ_i｝に基数２のＦＦＴを施して得られたｃｏｓ成分及びｓｉｎ成分をそれぞれ示す。また、図１０及び図１１の拡大図を図１２及び図１３にそれぞれ示す。５：２（Ａ−Ｐ＋Ｒ）項の周波数である１３Ｈｚと、６：２（Ａ＋Ｐ−Ｒ）項の周波数である１１Ｈｚと、１：２（Ａ−Ｐ）項の周波数である３Ｈｚと、３：２（Ａ＋Ｐ−２Ｒ）項の周波数である２７Ｈｚとに信号が得られている。

表１に、上記手順ＳＴ２〜ＳＴ９で得られるδφ_ave，δ_ave，Δの組を、上記手順ＳＴ１０で１０回繰り返して１０組取得し、その１０組での平均値と標準偏差を示す。

＜比較例＞
比較例として、以下の手順ＳＴ２１〜ＳＴ３１を用い、特許文献４に開示されているＰＥＭを用いた位相変調法のシミュレーションを行った。光学素子の配置として、単色光源−偏光子−ＰＥＭ−試料−検光子−検出器という配置を用いた。試料と測定波長と雑音のシミュレーション設定値は、上記の実施の形態１０に係る値と同じに設定した。

＜手順ＳＴ２１＞
各種パラメータ値を設定する。
測定波長λ＝546ｎｍ、
試料の遅相軸方向φ＝φ₀＋δφ、測定者の想定している方向φ₀＝90°（＝6.283rad）、φ₀からのズレδφ＝0.856°（＝0.01494rad）、位相差δ＝0.457ｎｍ（＝0.00526rad）、
ＰＥＭの周波数ｆ＝50ｋＨｚ、遅相軸方向0°、透過光に与える位相差の振幅Δ₀＝137.8°（2.40483rad、０次の第１種Bessel関数の零点Ｊ₀（Δ₀）＝０）、
偏光子の透過軸方向45°、
検出器の出力係数Ｉ₀＝１、
データ取り込み時間2.56ｍｓ、取り込み点の数Ｎ＋１＝4096pts、取り込み間隔ΔＴ＝0.625μｓ。

＜手順ＳＴ２２＞
ｉ＝０とする。

＜手順ＳＴ２３＞
検光子の透過軸方向φ_Aを０°として、設定値を用いて時刻ｔ_i＝ｉΔＴでの透過光強度のＩ_0,i ^cal＝Ｉ_PEM（ｔ_i，０°）を、式（３８）により計算する。

＜手順ＳＴ２４＞
検光子の透過軸方向φ_Aを−４５°として、設定値を用いて時刻ｔ_i＝ｉΔＴでの透過光強度のＩ_45,i ^cal＝Ｉ_PEM（ｔ_i，４５°）を、式（３８）により計算する。

＜手順ＳＴ２５＞
ｉを１増加させてｉ＞Ｎとなるまで上記手順ＳＴ２３，ＳＴ２４を繰り返し、Ｎ＋１個のＩ_0,I ^calからなる計算出力列｛Ｉ_0,I ^cal｝と、Ｎ＋１個のＩ_45,I ^calからなる計算出力列｛Ｉ_45,I ^cal｝とを得る。

＜手順ＳＴ２６＞
｛Ｉ_0,I ^cal｝と｛Ｉ_45,I ^cal｝のそれぞれに標準偏差０．１％の正規雑音と、Ｉ₀の２％に標準偏差０．１％の正規雑音を加えた迷光の模擬成分とを加え、検出器からの出力列｛Ｉ_0,I｝，｛Ｉ_45,I｝のシミュレーション値を得る。

＜手順ＳＴ２７＞
得られた｛Ｉ_0,I｝に基数２のＦＦＴを施し、直流項の大きさａＤＣ０と、周波数ｆの周波数成分項のｓｉｎ成分の振幅ａｓｉｎ０を計算し、比ｒａｔｉｏ０＝ａｓｉｎ０／ａＤＣ０を得る。

＜手順ＳＴ２８＞
得られた｛Ｉ_45,I｝に基数２のＦＦＴを施し、直流項の大きさａＤＣ４５と、周波数ｆの周波数成分項のｓｉｎ成分の振幅ａｓｉｎ４５を計算し、比ｒａｔｉｏ４５＝ａｓｉｎ４５／ａＤＣ４５を得る。

＜手順ＳＴ２９＞
φ＝１／２・ｔａｎ^-1（ｒａｔｉｏ０／ｒａｔｉｏ４５）によりφを計算し、δφ＝φ−φ₀からδφを得る。

＜手順ＳＴ３０＞
δ＝ｓｉｎ^-1（（ｒａｔｉｏ０²／ｒａｔｉｏ４５²）^1/2／２／Ｊ₁（Δ₀））によりδを得る。なお、Ｊ_n（ｘ）はｎ次の第１種Bessel関数である。

＜手順ＳＴ３１＞
上記手順ＳＴ２２〜ＳＴ３０を同一の設定値で１０回繰り返す。

図１４及び図１５に、出力列｛Ｉ_0,i｝，｛Ｉ_45,i｝のシミュレーション値をそれぞれ例示する。また、図１６及び図１７に、図１４の｛Ｉ_0,i｝及び図１５の｛Ｉ_45,i｝に基数２のＦＦＴを施して得られたｓｉｎ成分をそれぞれ示す。ｆ＝５０ｋＨｚ＝５００００Ｈｚに信号が見られる。

表２に、上記手順ＳＴ２２〜ＳＴ３０で得られるδφ，δの組を、上記手順ＳＴ３１で１０回繰り返して１０組取得し、その１０組での平均値と標準偏差を示す。

表１と表２の第４行の「（平均値−設定値）／設定値」は、各評価方法で得られた評価結果が設定値をどれだけ再現できているかを示す。実施の形態１０による評価方法（表１）のδ_aveの−０．００３％に対して、位相変調法（表２）のδの−７．５８％は大きく、位相変調法では設定値が再現できていない可能性がある。明確にするため、「設定値０．４５７ｎｍと平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、ｔ検定を行った。表３に、得られたＰ値を示す。Ｐ値とは、帰無仮説が正しいと仮定したときに、検定にかけるデータが得られる確率を表す。有意水準をαとした時にＰ＜αであれば帰無仮説は棄却され、１−αの有意水準で帰無仮説は正しくないと結論できる。

表３をみると、位相変調法の結果は０．０１に比べて十分小さい。これは、９９％以上の有意水準で「設定値と平均値が等しい」という帰無仮説が、位相変調法の結果については正しくないと結論できることを示している。実施の形態１０による評価方法のＰ値は、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である０．０５や０．０１に比べて十分大きい。これにより帰無仮説が棄却できないと結論できる。

この違いの原因は、実施の形態１０による評価方法が直流項を使用しないのに対し、位相変調法では手順ＳＴ２７，ＳＴ２８で直流項の大きさとの比を取る必要があることに拠る。直流項は迷光や熱雑音といった低周波ノイズの影響を受けやすい。さらに、ＰＥＭを試用する位相変調法の場合、ＰＥＭにより透過光に与える位相差の振幅Δ₀の温度依存性が大きい。比較例では、正確に０次の第１種Bessel関数の零点（Ｊ₀（Δ₀）＝０）としたが、これが変化すると透過光強度Ｉ_PEMの直流項の２項目（式（３８）の右辺の第２項）が０でなくなるので、さらに測定に影響を与える。よって、直流項を使用しない実施の形態１０による評価方法によれば、高い確度を得ることができる。

実施の形態１０による評価方法（表１）のδφ_aveの１０回平均値０．７７２°と、位相変調法（表２）のδφの１０回平均値０．８２０°に対しても、「設定値０．８５６°と平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、ｔ検定を行った。表４に、得られたＰ値を示す。

表４によれば、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である０．０５や０．０１に比べて十分大きく、帰無仮説が棄却できないと結論できる。また、「実施の形態１０による評価方法と位相変調法とで得られた１０回平均値が等しい」という帰無仮説を立てて、ｔ検定を行ったところ、Ｐ＝０．３７９が得られた。これも、帰無仮説の棄却に通常、使用される有意水準αの値である０．０５や０．０１に比べて十分大きい。つまり、実施の形態１０による評価方法も位相変調法も同じように、設定値を再現していると結論できる。

図１６を見ると位相変調法の方が雑音の影響が大きいように見える。φの設定値が９０°に近いため、位相変調法のｓｉｎ２πｆｔの周波数成分項の振幅が小さくなったためである（式（３８）参照）。ただし、得られた標準偏差は実施の形態１０による評価方法と位相変調法でほぼ等しいように見える。

実施の形態１０による評価方法と位相変調法で、０．１％の正規雑音の影響を比較するため、「１０回測定のシミュレーションで得られた１０個の結果の標準偏差（正確には分散）が、本評価方法と位相変調法で等しい」という帰無仮説を立てて、Ｆ検定を行った。表５に、得られたＰ値を示す。

分散比（２つの方法で得られた１０個ずつの結果の分散の比）がＦ境界値より大きく、Ｐ値が有意水準αより小さければ、帰無仮説は棄却され、１−αの有意水準で帰無仮説は正しくないと結論できる。表５ではＦ境界値をα＝０．０５で計算した。得られた結果は、遅相軸のズレδφ及びリタデーションδともに分散比＜Ｆ境界値、かつ、Ｐ＞α＝０．０５なので、帰無仮説は棄却できないと結論できる。つまり、実施の形態１０による評価方法も位相変調法も、繰り返し評価では同じような標準偏差が得られる、言い換えると同じような繰り返し精度で評価可能と言える。

以上から、実施の形態１０による評価方法は、従来の評価方法である位相変調法と同程度の繰り返し精度で評価可能であり、かつ従来の評価方法の課題であった迷光の混入等の直流項に影響がある環境下であっても、確度の高い評価が可能であると言える。

１偏光子、２検光子、３試料、４位相差板、５光源、６検出器、１１，１２，１４回転機構、１３支持具、１９処理手段、２１，２２評価装置、５１〜５６，６１〜６６処理。

Claims

単色光源から出射され偏光子と位相差板と試料と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、
Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数（単位は角度・時間^-1）とし、ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数（単位は角度）とし、任意のＮ＋１個の数列｛ｔ_i｝＝｛ｔ₀，ｔ₁，…，ｔ_N｝（ｔ_iの単位は時間）から得られる３つの数列｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋Ａ_Pｔ_i｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋Ａ_Aｔ_i｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋Ａ_Rｔ_i｝を計算し、０からＮの間の異なるｉ全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、ｉで指定されるφ_P,i，φ_A,i，φ_R,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Ｉ_iを取得し、前記数列｛ｔ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列｛Ｉ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iにおける前記検出器によって検出された光強度Ｉ（ｔ_i）とみなし、Ｆを所定の係数（単位は角度^-1）とした場合、
＜ａ＞複数の時刻ｔ_iに対応する複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋Ａ_R）の成分と周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも１つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、
＜ｂ＞前記複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋２Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも２つの周波数成分の振幅及び位相のうちの２つを求める処理と、
＜ｃ＞前記処理＜ａ＞及び＜ｂ＞で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理と
を備える光学的異方性の評価方法。
請求項１に記載の光学的異方性の評価方法であって、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ１＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋２Ａ_R）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋Ａ_R）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも１つの周波数成分の前記位相から、前記試料の遅相軸方向を求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
請求項１に記載の光学的異方性の評価方法であって、
＜ｄ＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ２＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋Ａ_R）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記処理＜ｄ＞で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
請求項１に記載の光学的異方性の評価方法であって、
＜ｅ＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋２Ａ_R）の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ３＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋Ａ_R）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P＋２Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記処理＜ｄ＞で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
単色光源から出射され偏光子と試料と位相差板と検光子とをこの順番で通過した光を分析することによって前記試料の光学的異方性を評価する方法であって、
Ａ_P，Ａ_A，Ａ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた比例係数（単位は角度・時間^-1）とし、ｃ_P，ｃ_A，ｃ_Rを前記偏光子と前記検光子と前記位相差板に対してそれぞれ割り当てられた定数（単位は角度）とし、任意のＮ＋１個の数列｛ｔ_i｝＝｛ｔ₀，ｔ₁，…，ｔ_N｝（ｔ_iの単位は時間）から得られる３つの数列｛φ_P,i｝＝｛ｃ_P＋Ａ_Pｔ_i｝，｛φ_A,i｝＝｛ｃ_A＋Ａ_Aｔ_i｝，｛φ_R,i｝＝｛ｃ_R＋Ａ_Rｔ_i｝を計算し、０からＮの間の異なるｉ全てに対して、前記偏光子と前記検光子と前記位相差板の角度をそれぞれ、ｉで指定されるφ_P,i，φ_A,i，φ_R,iとした時の、前記検出器によって検出された光強度Ｉ_iを取得し、前記数列｛ｔ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iを並べた時刻列とみなし、前記取得した数列｛Ｉ_i｝を基準時刻からの経過時間ｔ_iにおける前記検出器によって検出された光強度Ｉ（ｔ_i）とみなし、Ｆを所定の係数（単位は角度^-1）とした場合、
＜ａ＞複数の時刻ｔ_iに対応する複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−Ａ_R）の成分と周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも１つの周波数成分の振幅及び位相を求める処理と、
＜ｂ＞前記複数の光強度Ｉ（ｔ_i）から、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分と、周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−２Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも２つの周波数成分の振幅及び位相のうちの２つを求める処理と、
＜ｃ＞前記処理＜ａ＞及び＜ｂ＞で求めた前記振幅及び前記位相に基づいて前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理と
を備える光学的異方性の評価方法。
請求項５に記載の光学的異方性の評価方法であって、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ１＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−２Ａ_R）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−Ａ_R）の成分と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちの少なくとも１つの周波数成分の前記位相から、前記試料の遅相軸方向を求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
請求項５に記載の光学的異方性の評価方法であって、
＜ｄ＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ２＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−Ａ_R）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−２Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記処理＜ｄ＞で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
請求項５に記載の光学的異方性の評価方法であって、
＜ｅ＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−２Ａ_R）の成分の前記振幅から、前記位相差板のリタデーションを求める処理
をさらに備え、
前記処理＜ｃ＞は、
＜ｃ３＞前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−Ａ_R）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P−Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記周波数２Ｆ（Ａ_A＋Ａ_P）の成分と前記周波数２Ｆ（Ａ_A−Ａ_P−２Ａ_R）の成分とのうちのいずれか１つの周波数成分の前記振幅と、前記処理＜ｄ＞で求められた前記位相差板の前記リタデーションとから、前記試料のリタデーションを求める処理
を含む光学的異方性の評価方法。
単色光源と、
前記単色光源からの出射光の光路上に前記出射光を検出可能に配置された検出器と、
前記光路上で前記単色光源と前記検出器との間に配置された偏光子と、
前記光路上で前記偏光子と前記検出器との間に配置された検光子と、
前記光路上で前記偏光子と前記検光子との間に配置された位相差板と、
前記光路上で前記位相差板と前記検光子との間と、前記偏光子と前記位相差板との間との少なくとも一方に試料を支持可能に構成された試料支持具と、
処理手段と
を備え、
前記偏光子と前記検光子と前記位相差板と前記試料とは前記光路に直交するように配置され、
前記偏光子と前記検光子と前記位相差板とは前記光路に平行な方向を回転軸方向として回転可能に配置されており、
前記処理手段は、請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１項に記載の評価方法に従って前記試料の光学的異方性の大きさ及び方向を評価する処理を行う、
光学的異方性の評価装置。