JP2006112828A - 反射防止フィルムの欠陥検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射防止フィルムの欠陥検出を自動的に行うこと。
【解決手段】反射防止フィルム２０の欠陥を検出する装置であって、所定の検査位置に配置された被検体である反射防止フィルム２０にコヒーレントな検査光ａを照射する光源部１と、検査光ａが被検体で反射してなる反射光ｂを、検査光ａの偏光方向と同一方向に偏光してなるＰ偏光成分と、Ｐ偏光成分と直交する方向に偏光してなるＳ偏光成分とに分離する偏光ビームスプリッタ１５と、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の強度と、良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の強度との差が、それぞれ予め定めた第１および第２の閾値を超えている場合には被検体に欠陥有りと判定し、それぞれ第１および第２の閾値以内である場合には被検体に欠陥無しと判定する欠陥検出部２３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射防止フィルムの欠陥を検出する装置および方法に関する。

近年、ＣＲＴや液晶などの表示デバイスでは、画面の表面に反射防止膜を貼り、反射を防止または軽減させる対策がなされている。表示デバイスでは、“見易さ”は最も重要な品質特性の一つであり、表示する上で障害となる後方からの照明光の写り込みを防止する反射防止膜の需要が年々高まっている。

反射防止膜は、大きく分類すると、ＡＲ（Anti-Reflection）とＬＲ（Low-Reflection）の２種類が存在する。ＡＲは、多層膜で形成され、比較的高価であるが、反射防止効果は最も高い。一般にＡＲ表面での反射率は、可視光範囲の平均で０．５〜１．０％程度である。一方、ＬＲは、単層膜で形成されており、ＡＲと比較して反射防止効果はやや劣るものの、安価である。一般にＬＲ表面での反射率は、可視光範囲の平均で１．０〜２．０％である。

ＡＲは、基材フィルム上に光学干渉膜を多層蒸着した反射防止フィルム、ＬＲは、基材フィルム上に光学干渉膜を塗布した反射防止フィルムとして製品化されている。このような反射防止フィルムを表示デバイスの表面に気泡が入らないように密着した状態で貼り付けることにより、反射防止膜としての効果を発揮するようになる。
特開２００３−１７２７０７号公報

しかしながら、このような従来の反射防止フィルムでは、以下のような問題がある。

すなわち、この種の反射防止フィルムは、光学干渉効果を利用するために、光学干渉膜の膜厚の誤差がその性能にもたらす影響が大きい。一般に、膜厚は可視光の１／４波長前後の厚みとなり、膜厚により干渉波長が決定される。したがって、反射防止フィルム面上で局所的に膜厚が微少変動すると、その部位のみ、透過されてくる像が歪んだり、僅かに色相が変化したりする。これが、反射防止フィルムにおける主な欠陥である。その他の欠陥としては、フィルム表面の傷や擦れなどによるものがある。また、基材フィルム自体の傷、凹み、段上のムラ等による欠陥もある。

上述したような膜厚が変動する要因は多々あるが、代表的な要因は異物混入である。光学干渉膜を蒸着（塗布）する前、あるいは蒸着（塗布）中に異物が付着することにより、異物付着部におけるフィルム面にピンホール状の突起が生じる。加えて、異物付着部を頂点として、その周辺部に裾野の如く膜厚が変動するような現象が生じている。この異物は、非常に微少な物体であり、黒色であったり透明色であったりと一定の色相を有していない。

にも関わらず、例えば上記特許文献１のように、現在入手可能な反射防止フィルム欠陥検出装置では、異物が大きく、かつ黒色である場合は識別できるものの、それ以外の場合は全く識別することができないという問題がある。

また、膜厚変動は、熟練者をもってしても目視確認することは容易ではなく、自動検査することは更に困難である。したがって、表示デバイスの低コスト化、大画面化に伴い、反射防止フィルムも比較的安価で量産できるようになってきたものの、欠陥検出を全製品を対象に行うことは実質的に不可能であるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、反射防止フィルムの欠陥検出を自動的に行うことが可能な装置および方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、本発明の反射防止フィルムの欠陥を検出する装置および方法によれば、所定の検査位置に配置された被検体である反射防止フィルムにコヒーレントな検査光を照射する。そして、検査光が被検体で反射してなる反射光を、検査光の偏光方向と同一方向に偏光してなる第１の偏光成分と、第１の偏光成分と直交する方向に偏光してなる第２の偏光成分とに分離する。更に、第１および第２の偏光成分の強度と、良品の反射防止フィルムから得られる第１および第２の偏光成分の強度との差が、それぞれ予め定めた第１および第２の閾値を超えている場合には被検体に欠陥有りと判定し、それぞれ第１および第２の閾値以内である場合には被検体に欠陥無しと判定する。

ここで、検査光としては、例えばレーザ光を用いる。また、第１および第２の偏光成分としては、何れか一方がＳ偏光成分の場合、他方をＰ偏光成分とする。この場合、欠陥を判定する方法は、上記に限るものではなく、Ｓ偏光成分の強度に対するＰ偏光成分の強度の割合と、良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度に対する良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度の割合との差が、予め定めた第３の閾値を超えている場合には被検体に欠陥有りと判定し、第３の閾値以内である場合には被検体に欠陥無しと判定するようにしても良い。

あるいは、Ｓ偏光成分の強度と良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度との差が、予め定めた第４の閾値を超えている場合には被検体に欠陥有りと判定し、第４の閾値以内である場合には被検体に欠陥無しと判定するようにしても良い。更には、Ｐ偏光成分の強度と良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度との差が、予め定めた第５の閾値を超えている場合には被検体に欠陥有りと判定し、第５の閾値以内である場合には被検体に欠陥無しと判定するようにしても良い。

ここで、被検体は長尺フィルム上に長尺方向に沿って複数配置されている場合もありうる。この場合、長尺フィルムを長尺方向に搬送する搬送手段を備え、更に照射手段を複数備え、各照射手段によって被検体に検査光が照射される各照射位置を結んでなる方向が、長尺方向とほぼ直交する方向になるようにしても良い。

本発明の反射防止フィルムの欠陥検出装置および方法によれば、異物および膜厚変動を識別することができ、反射防止フィルムの欠陥検出を自動的に行うことが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの欠陥検出方法を適用した反射防止フィルム欠陥検出装置の一例を示す構成図である。

すなわち、同実施の形態に係る反射防止フィルム欠陥検出装置は、光源部１と、光抽出部２と、撮像部３，４と、処理部５とから構成しており、被検体である反射防止フィルム２０は、背面板６の上に配置されることによって、所定の検査位置に配置されるようにしている。そして、反射防止フィルム２０の検査位置に配置された検査対象部位の検査が終わると、図示しない搬送手段によって反射防止フィルム２０が搬送方向Ｆに所定長さ搬送されることによって、次の検査対象部位が検査位置に配置され、これを繰り返し行うことによって連続的に検査がなされるようにしている。

光源部１は、更にコヒーレント光源７と、偏光フィルタ８と、ミラー９と、スキャニングミラー１０と、ｆθレンズ１１とを備えている。コヒーレント光源７は、例えばレーザ光等のコヒーレント光を偏光フィルタ８に向けて発する。偏光フィルタ８は、コヒーレント光源７から発せられたコヒーレント光をＰ偏光する。このＰ偏光されたコヒーレント光は、ミラー９によって方向が変えられ、スキャニングミラー１０へと導かれるようにしている。スキャニングミラー１０は、ミラー９によって導かれたコヒーレント光を、図１における紙面に対して垂直方向に振る。ｆθレンズ１１は、スキャニングミラー１０によって振られたコヒーレント光を平行光にし、光抽出部２へ送る。

光抽出部２は、ハーフミラー１２と、フィルタ１３と、テレセントリック光学系１４と、偏光ビームスプリッタ１５とを備えた鏡筒からなり、その内面は艶消し黒塗装、もしくは黒毛を使用したブラシ構造にするなど迷光処理を施している。

ｆθレンズ１１から送られたコヒーレント光は、ハーフミラー１２へと導かれるようにしている。そして、ハーフミラー１２は、このコヒーレント光を、光路ａに示すように、検査位置に配置された反射防止フィルム２０に向けて送る。これによって、被検体である反射防止フィルム２０に検査光であるコヒーレント光が照射されるようにしている。このコヒーレント光は、スキャニングミラー１０によって振られることによって、検査位置にある被検体である反射防止フィルム２０が、図２に示すように、このコヒーレント光ｋによって、搬送方向Ｆと直交する方向に沿ってライン状に照射されるようにしている。このライン状に照射された領域が、検査対象部位となる。なお、光路ａは、反射防止フィルム２０に対して同軸方向であることが好ましいが、必ずしも同軸方向（法線方向）ではなくても構わない。

このようにして反射防止フィルム２０にコヒーレント光が照射されると、このコヒーレント光が反射防止フィルム２０で反射してなる反射光が、光路ｂに沿って進む。この反射光は更にハーフミラー１２を透過してフィルタ１３へ導かれ、フィルタ１３によって適度な光強度に調整され、更にテレセントリック光学系１４によって、光路ｂに示す進行方向の光成分のみが抽出され、偏光ビームスプリッタ１５に送られるようにしている。

偏光ビームスプリッタ１５は、テレセントリック光学系１４によって抽出された光成分を更にＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、Ｐ偏光成分を光路ｃに沿って撮像部３へ、Ｓ偏光成分を光路ｄに沿って撮像部４へとそれぞれ送る。

撮像部３，４はそれぞれ、結像レンズ１６，１８と、受光器１７，１９とを備えており、偏光ビームスプリッタ１５から送られたＰ偏光成分は結像レンズ１６、Ｓ偏光成分は結像レンズ１８によってそれぞれ受光器１７、受光器１９に結像されるようにしている。

受光器１７，１９は、スキャニングミラー１０と同期して、結像レンズ１６，１８によって結像された光成分を撮像する。このような受光器１７，１９は、ＣＣＤ等の撮像デバイスでも良いが、スキャニングミラー１０と同期させることを考慮するとフォトダイオード（フォトトランジスタを含む）が最も容易である。この場合、簡単な工夫を追加し、フォトダイオードをアレイ状にするようにしても良い。

このようにして、撮像部３，４は、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分をそれぞれ撮像する。なお、この場合、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の撮像精度を高めるために、反射防止フィルム２０を透過したコヒーレント光から戻る光が、撮像部３，４側に行かないようにする必要がある。

背面板６は、このために設けられたものであり、正反射成分を最小限に抑えるために、表面を黒色にするとともに、その表面に更に艶消しコーティングを施している。なお、図示していないが、背面板６は、反射防止フィルム２０が弛まないように固定する固定手段を備えている。また、図１に示すような平面形状の背面板６に代えて、ローラ形状のものを用いるようにしても良い。このローラもまた、背面板６と同様の材質、機能を備え、かつ十分な平面度や軸芯精度を持つものとする。

受光器１７，１９は、このようにして撮像した撮像データを、処理部５へと送る。処理部５は、データ取得部２１と、データ蓄積部２２と、欠陥検出部２３と、結果表示部２４とを備えている。データ取得部２１は、受光器１７，１９から送られた撮像データをそれぞれ取得し、取得した撮像データをデータ蓄積部２２に蓄積させる。データ蓄積部２２は、データ取得部２１から送られた撮像データを、被検体である反射防止フィルム２０の部位、および光成分の種類（Ｐ偏光成分であるか、またはＳ偏光成分であるか）に関連付けて記憶する。欠陥検出部２３は、データ蓄積部２２に蓄積された撮像データを、良品である反射防止フィルム２０から得られた同一部位における撮像データと比較することによって、被検体である反射防止フィルム２０のこの部位に欠陥があるか否かを判定し、結果表示部２４はその結果を表示する。

このような欠陥検出部２３によってなされる欠陥有無の判定の詳細について説明するために、反射防止フィルム２０の構造と特性とについて、図３を用いて説明する。図３は、ＬＲ型の反射防止フィルム（以下「ＬＲ反射防止フィルム」と称する）３０に検査光が入射した場合の光学的作用を示す断面図である。

ＬＲ反射防止フィルム３０は、厚さ数μｍ程度の基材フィルム６２上にＬＲ層６１が塗布されてなる。ＬＲ層６１の膜厚は、検査光の１／４波長近辺にするために、およそ数十〜数百ｎｍになる。ＬＲ層６１の屈折率ｎ１は、低屈折率の方が望ましく、複合材料により１．２〜１．４前後となる（波長特性を持ち、紫外光では屈折率が大きくなる傾向がある）。基材フィルム６２の屈折率ｎ２は、一般にＬＲ層６１の屈折率ｎ１に対して、その２乗値にすることが多い。

以上が、ＬＲ反射防止フィルム３０としての完成品の一例であるが、ＬＲ反射防止フィルム３０は屈折率界面７７の部分で、反射光（反射率）を落とすべきターゲットと密着接合することにより、ＬＲ反射防止フィルム３０としての効力を発揮する。

次に、ＬＲ反射防止フィルム３０に例えば自然光のようなインコヒーレント光である入射光６４を、入射光光軸６３に対して、入射角６５（θ１）の角度で照射した場合における干渉現象について説明する。この場合、先ず屈折率界面７５により、入射光６４は、ＬＲ表面反射光６６とＬＲ入射光６７とに分離する。両者の方向は以下の（１）式に示すスネル（デカルト）の法則に従う。但し、ｎ０は、ＬＲ層６１の表面を覆っている媒質の屈折率（空気の場合１．０）であり、θ２は、屈折角６８である。

ｎ０×ｓｉｎ（θ１）＝ｎ１×ｓｉｎ（θ２） ・・・・（１）式
また、以下の（２）式および（３）式が成り立つ。
Ｒｐ＝Ｉｐ×（（ｎ１−ｎ０）／（ｎ１＋ｎ０））＾２ ・・・・（２）式
Ｔｐ＝Ｉｐ−Ｒｐ−Ａｐ−Ｄｐ ・・・（３）式
ここで、Ｉｐは入射光強度、Ｒｐは反射光強度、Ｔｐは透過光強度、ＡｐはＬＲ反射防止フィルム内面における光吸収成分強度、Ｄｐは光散乱成分強度である。

ＬＲ入射光６７はＬＲ層６１を通過し、屈折率界面７６により、ＬＲ裏面反射光６９と基材入射光７１とに分離される。なお、屈折と反射とは界面に衝突する度に再屈折し、１〜ｎ次光を生じる。図３では、２次光である２次反射光７０を図示しているが、説明を簡略化するために、１次光成分のみについて考えるものとする。

反射防止効果は、ＬＲ表面反射光６６とＬＲ裏面反射光６９との干渉により発生する。ここで、ＬＲ層６１の膜厚をｄとすると、ＬＲ層６１の光学的膜厚は、以下に示す（４）式の通り表される。
Ｄ＝ｎ１×ｄ／ｃｏｓ（θ１） ・・・（４）式
ここで、θ１を十分に小さく取り、 Ｄ＝ｎ１×ｄ ・・・（４’）式 と近似する。

いま、入射光の波長λと、自然数ｍとを用い、以下に示す（５）式が成立する場合、反射光は干渉により弱め合う。

Ｄ＝（２ｍ−１）×λ／４ ・・・（５）式
そして、このときの反射率Ｒｍｉｎは、以下に示す（６）式の通りである。
Ｒｍｉｎ＝（（ｎ２×ｎ０−ｎ１）／（ｎ２×ｎ０＋ｎ１））＾２ ・・・（６）式
一方、以下に示す（７）式が成立する場合には、反射光は干渉により強め合う。
Ｄ＝（２ｍ）×λ／４ ・・・（７）式
そして、このときの反射率Ｒｍａｘは、以下に示す（８）式の通りである。
Ｒｍａｘ＝（（ｎ２−ｎ０）／（ｎ２＋ｎ０））＾２ ・・・（８）式
上記（４’）〜（８）式において、ｎ１＝１．３、ｎ２＝１．６９、ｄ＝１００（ｎｍ）とすると、波長λ（ｎｍ）＝５２０、１７３、１０４、・・・の光に対して、反射率Ｒ＝０．０１７（１．７％）まで弱めあい、波長λ（ｎｍ）＝２６０、１３０、７５、・・・の光に対して、反射率Ｒ＝０．０６６（６．６％）まで強めあう。

このようなＬＲ反射防止フィルム３０と接合するターゲット媒質３２の屈折率ｎｐを用いると、このターゲット媒質３２自体の反射率Ｒ０は、以下に示す（９）式の通り表される。
Ｒ０＝（（ｎｐ−ｎ０）／（ｎｐ＋ｎ０））＾２ ・・・（９）式
このとき、ｎｐ＝１．５とすると、Ｒ０＝０．０４（４％）となり、Ｄの値を選択してＲｍｉｎの値を取るようにすれば、反射率を約１／２．４に改善することが可能となる。通常、波長λは人間の最大比視感度である５５０ｎｍを基準に取ることが多い。

次に、ＬＲ反射防止フィルム３０にコヒーレント光を入射した場合を説明する。インコヒーレント光を入射した場合との相違は、ＬＲ表面反射光６６とＬＲ裏面反射光６９の偏光面が異なることである。コヒーレント光に対してＰ偏光させた入射光６４をＬＲ反射防止フィルム３０に照射した場合、ＬＲ表面反射光６６はＰ偏光、ＬＲ裏面反射光６９はＳ偏光となる。これは、ＬＲ層６１が光学膜厚Ｄであることから、１／２波長板と同等の機能を果たしていると見なして良い。なお、コヒーレント光に対してＳ偏光させた入射光６４をＬＲ反射防止フィルム３０に照射させた場合、ＬＲ表面反射光６６はＳ偏光、ＬＲ裏面反射光６９はＰ偏光となる。入射光６４は、Ｐ偏光またはＳ偏光何れであっても構わない。

なお、図３中に示す７２は屈折率界面７７における反射光、７３はターゲット媒質入射光、７８はターゲット媒質下面における屈折率界面、７４は屈折率界面７８における反射光である。

光路ｂを通過する光は、ＬＲ表面反射光６６とＬＲ裏面反射光６９とのベクトル和をとる。この光束に対して、Ｐ偏光、Ｓ偏光それぞれの成分をとることになるが、Ｐ偏光成分はＬＲ層６１表面からの反射光、Ｓ偏光成分は基材フィルム６２表面からの反射光となる。このことから、ＬＲ層６１と基材フィルム６２それぞれ独立した反射特性が得られる。

次に、反射防止フィルムの欠陥について、図４を用いて説明する。この欠陥は、大別して、図４（ａ）に示すようなＬＲ層６１の欠陥であるカテゴリＡと、図４（ｂ）に示すような基材フィルム６２の欠陥であるカテゴリＢとがある。それぞれについて、欠陥のパターンをモデル化することによって、合計１０の欠陥パターンを示している。更に、説明のために、高さ方向を引き伸ばして強調して表示している。

まず、カテゴリＡとして、ＬＲ層６１の高低の変化として表れる欠陥の例について説明する。欠陥９１は、基材フィルム６２の凹部１１０がそのままＬＲ層６１に表れた欠陥パターンである。欠陥９２は、基材フィルム６２には問題ないが、ＬＲ層６１に凹部が生じた欠陥パターンである。欠陥９３は、基材フィルム６２の凸部１１１がそのままＬＲ層６１に表れた欠陥パターンである。欠陥９４は、基材フィルム６２には問題ないが、ＬＲ層６１に凸部が生じた欠陥パターンである。欠陥９５は、基材フィルム６２には問題ないが、異物１１２が混入した結果、ＬＲ層６１に凸部が生じた欠陥パターンである。欠陥９６は、ＬＲ層６１上に傷や擦れが生じている欠陥パターンである。

次に、カテゴリＢとして、基材フィルム６２に欠陥があるが、ＬＲ層６１の高低の変化として表れない欠陥の例について説明する。欠陥９７は、基材フィルム６２上に異物１１２が混入しているが、ＬＲ層６１上に凹凸が生じていない欠陥パターンである。欠陥９８は、基材フィルム６２に凹部１１０が生じているが、ＬＲ層６１上に凹凸が生じていない欠陥パターンである。欠陥９９は、基材フィルム６２に凸部１１１が生じているが、ＬＲ層６１上に凹凸が生じていない欠陥パターンである。欠陥１００は、基材フィルム６２上に傷や擦れが生じているが、ＬＲ層６１上に凹凸が生じていない欠陥パターンである。

欠陥９５の形状の一例を図５乃至図７に示す。図５は平面図であって、図６および図７は図５に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。この場合、異物１１２による欠陥は非常に小さく、欠陥範囲１１３において相対的に膜厚が大きく変化する傾向にある。ただし、図７に示すように、異物１１２による欠陥範囲は、滑らかな形状をしているのは希であって、図６に示すように、不規則な形状になっていることが多い。このため、この部分で散乱が生じたり、予期せぬ角度で正反射したり、反射光の光路予測が困難になる。また、異物１１２による欠陥周辺部では、比較的大きな欠陥範囲１１３で相対的に微少な膜厚変化（高さ方向における変化）を引き起こしている。これが図５中で等高線で示す裾野を形成している。

欠陥９３，９４に対する光学作用の一例を図８を用いて説明する。図８は、ＬＲ層６１の欠陥９３，９４における光の反射作用を示すＬＲ層６１の立断面図である。１２０は、欠陥のない場合におけるＬＲ層６１の上面を示している。欠陥９３，９４では、ＬＲ層６１の表面方向に対して傾斜角Δθ（ｘ，ｙ）を有しており、これによって、ＬＲ層６１の上面は１２１の通りとなり、非常に緩やかな裾野を形成している。なお、欠陥９３，９４がＬＲ層６１の表面に対して凸部であるのに対し、欠陥９１，９２部は、ＬＲ層６１の表面に対して凹部であり、ＬＲ層６１の厚み方向に対して裾野を形成する方向が逆であるだけである。また、図８に示すような光の作用は、欠陥９５に対しても適用されるものである。

すなわち、欠陥９１〜９５は、図８に示すように、ＬＲ層６１の表面方向に対してΔθ（ｘ，ｙ）の微少な角度変化１２５を生じている。そのため、正反射光１２４は光軸１２２、または照射光１２３に対して２Δθ（ｘ，ｙ）の角度１２６をなす。したがって、テレセントリック光学系１４の絞り角度を２Δθ（ｘ，ｙ）以下にすることにより、正反射光１２４は受光器１７，１９に結像されなくなる。

したがって、ＬＲ層６１の表面の形状変化に対しては、前記相違に対してＰ偏光成分の差により検出する。つまり、欠陥検出部２３は、受光器１７によって撮像された当該部位のＰ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＰ偏光成分の撮像データとを比較し、光成分の強度の差が、Ｐ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、欠陥９１〜９５のうちの何れかが存在するものと判定する。

更に、欠陥９１，９３，９５は、基材フィルム６２の表面形状も変化するため、Ｓ偏光成分の差により検出可能となる。つまり、欠陥検出部２３は、上記Ｐ偏光成分から、欠陥９１〜９５のうちの何れかが存在するものと判定すると、更に、受光器１９によって撮像された当該部位のＳ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＳ偏光成分の撮像データとを比較する。そして、光成分の強度の差が、Ｓ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、欠陥９１，９３，９５のうちの何れかが存在するものと判定し、超えていない場合には、欠陥９２，９４のうちの何れかが存在するものと判定する。

欠陥９６は、上述した欠陥９１〜９５と同様にして検出可能となる。なお、欠陥９６は、ＬＲ層６１の表面の形状変化ではあるが、散乱光が入射する点が、上述した欠陥９１〜９５とは異なる。したがって、散乱光成分に対してある閾値を設け、散乱光の入否判定をすればよい。

欠陥９７〜１００は、ＬＲ層６１の表面に異常は生じない。したがって、欠陥検出部２３において、受光器１７によって撮像された当該部位のＰ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＰ偏光成分の撮像データとを比較しても、光成分の強度の差が、Ｐ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えることはない。しかしながら、基材フィルム６２から反射されたＳ偏光光成分の差により検出可能となる。したがって、欠陥検出部２３は、更に、受光器１９によって撮像された当該部位のＳ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＳ偏光成分の撮像データとを比較する。そして、光成分の強度の差が、Ｓ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、欠陥９７〜１００うちの何れかが存在するものと判定し、超えていない場合には、何れのパターンの欠陥も存在しないと判定する。

なお、欠陥検出部２３によってなされる欠陥判定方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、Ｓ偏光成分の強度に対するＰ偏光成分の強度の割合を、被検体のものと、良品のものとを比較し、両者の差が、予め定めた閾値を超えている場合には欠陥有りと判定し、閾値以内である場合には欠陥無しと判定するようにしても良い。

次に、以上のように構成した本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの欠陥検出方法を適用した反射防止フィルム欠陥検出装置の動作について説明する。

本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの欠陥検出方法を適用した反射防止フィルム欠陥検出装置によって反射防止フィルムの欠陥を検出する場合に先だって、まず良品の反射防止フィルムの撮像データを撮像し、データ蓄積部２２に蓄積する必要がある。この動作を、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、良品の反射防止フィルムの任意の部位を、検査位置に配置する（Ｓ１）。そして、コヒーレント光源７から、例えばレーザ光等のコヒーレント光を発する（Ｓ２）。このコヒーレント光は、偏光フィルタ８によってＰ偏光され、ミラー９によって方向が変えられ、スキャニングミラー１０へと導かれる。

そして、このコヒーレント光は、スキャニングミラー１０によって、図１における紙面に対して垂直方向に振られ、ｆθレンズ１１によって平行光にされた後に、ハーフミラー１２によって、検査位置に配置された反射防止フィルム２０に向けて送られる。これによって、被検体である反射防止フィルム２０は、スキャニングミラー１０によって振られたコヒーレント光によって照射されることにより、図２に示すように、搬送方向Ｆと直交する方向に沿ってライン状に照射される（Ｓ３）。なお、反射防止フィルム２０を照射するコヒーレント光の進行方向は、図１中に示す光路ａのように、同軸方向であることが好ましいが、必ずしも同軸方向ではなくても構わない。

このようにして反射防止フィルム２０にコヒーレント光が照射されると、このコヒーレント光が反射防止フィルム２０で反射してなる反射光が、光路ｂに沿って進むようになる（Ｓ４）。この反射光は更にハーフミラー１２を透過してフィルタ１３へ導かれ、フィルタ１３によって適度な光強度に調整され、更にテレセントリック光学系１４によって、光路ｂに示す進行方向の光成分のみが抽出され、偏光ビームスプリッタ１５に送られる。

そして、偏光ビームスプリッタ１５では、テレセントリック光学系１４によって抽出された光成分が更にＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離され、Ｐ偏光成分が撮像部３へ、Ｓ偏光成分が撮像部４へとそれぞれ送られる（Ｓ５）。なお、光抽出部２は鏡筒からなり、その内面は艶消し黒塗装、もしくは黒毛を使用したブラシ構造にするなど迷光処理が施されており、これによって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが効率良く分離される。

偏光ビームスプリッタ１５から送られたＰ偏光成分は結像レンズ１６によって受光器１７に結像される一方、Ｓ偏光成分は結像レンズ１８によって受光器１９に結像される。そして、受光器１７，１９では、スキャニングミラー１０と同期して、結像レンズ１６，１８によって結像された光成分が撮像される（Ｓ６）。

このようにして、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分それぞれについて撮像データが取得される。なお、検査位置において、反射防止フィルム２０の下面には、表面が黒色であり、更にその表面が艶消しコーティングされている背面板６が設けられている。これによって、反射防止フィルム２０を透過したコヒーレント光から戻る光が、撮像部３，４側に行かなくなるので、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の撮像精度が高められる。

受光器１７，１９によって撮像された撮像データは、その後、データ取得部２１によって取得される。更に、この撮像データは、データ蓄積部２２によって、反射防止フィルム２０の部位、および光成分の種類（Ｐ偏光成分であるか、またはＳ偏光成分であるか）に関連付けて記憶される（Ｓ７）。

次に、図示しない搬送手段によって、良品の反射防止フィルム２０が搬送方向Ｆに沿って所定長さ進められ、次の検査対象部位が検査位置にセットされる（Ｓ９）。そして、しかる後に、ステップＳ２からステップＳ７までの動作を行うことによって、当該部位における撮像データもまたデータ蓄積部２２に蓄積される。これを良品の反射防止フィルム２０の全ての部位における撮像データが蓄積される（Ｓ８：Ｙｅｓ）まで繰り返すことによって、良品の反射防止フィルム２０の全ての部位における撮像データがデータ蓄積部２２に蓄積される。

このようにして良品の反射防止フィルム２０の全ての部位における撮像データがデータ蓄積部２２に蓄積されると、次に、被検体である反射防止フィルム２０を対象とした欠陥検出が可能となる。この動作を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。

すなわち、被検体である反射防止フィルム２０を対象とした欠陥検出を行う場合には、被検体である反射防止フィルム２０を対象としてステップＳ１からステップＳ７までと同様の動作がなされることによって、この被検体の検査対象部位における撮像データがデータ蓄積部２２に蓄積される（Ｓ１１）。

このようにして被検体の検査対象部位における撮像データがデータ蓄積部２２に蓄積されると、欠陥検出部２３によって、データ蓄積部２２に蓄積されたこの撮像データが、良品である反射防止フィルム２０から得られた同一部位における撮像データと比較される（Ｓ１２）。

そして、その結果に基づいて被検体である反射防止フィルム２０の対応する部位に欠陥があるか否かが判定され、結果表示部２４からその結果が表示される（Ｓ１３）。

次に、図示しない搬送手段によって、被検体である反射防止フィルム２０が搬送方向Ｆに沿って所定長さ進められ、次の検査対象部位が検査位置にセットされる（Ｓ１５）。そして、しかる後に、ステップＳ１１からステップＳ１３までの動作を行うことによって、当該部位における欠陥の有無が判定され、結果表示部２４からその結果が表示される。これを被検体の反射防止フィルム２０の全ての部位に対して行う（Ｓ１４：Ｙｅｓ）まで繰り返すことによって、被検体である反射防止フィルム２０のどの部位に欠陥があるかを把握することが可能となる。

なお、欠陥検出部２３では、受光器１７によって撮像されたＰ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＰ偏光成分の撮像データとが比較され、光成分の強度の差が、Ｐ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、図４（ａ）に示す欠陥９１〜９５のうちの何れかが存在するものと判定される。

欠陥９１，９３，９５は、基材フィルム６２の表面形状も変化するため、Ｓ偏光成分の差により検出される。したがって、この場合、欠陥検出部２３では、Ｐ偏光成分から欠陥９１〜９５のうちの何れかが存在するものと判定すると、更に、受光器１９によって撮像された当該部位のＳ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＳ偏光成分の撮像データとが比較され、光成分の強度の差が、Ｓ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、欠陥９１，９３，９５のうちの何れかが存在するものと判定され、超えていない場合には、欠陥９２，９４のうちの何れかが存在するものと判定される。

図４（ａ）に示す欠陥９６もまた、上述した欠陥９１〜９５と同様にして検出される。すなわち、欠陥９６は、ＬＲ層６１の表面の形状変化ではあるが、散乱光が入射する点が、上述した欠陥９１〜９５とは異なるので、散乱光に対してある閾値を設け、散乱光の入否判定をすればよい。

一方、図４（ｂ）に示す欠陥９７〜１００は、ＬＲ層６１の表面に異常は生じない。したがって、欠陥検出部２３において、受光器１７によって撮像された当該部位のＰ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＰ偏光成分の撮像データとを比較しても、光成分の強度の差が、Ｐ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えることはない。しかしながら、基材フィルム６２から反射されたＳ偏光成分の差により検出可能となるので、欠陥検出部２３では、更に、受光器１９によって撮像された当該部位のＳ偏光成分の撮像データと、良品の同一部位におけるＳ偏光成分の撮像データとが比較され、両光成分の強度の差が、Ｓ偏光成分に対して予め定めた閾値を超えている場合には、欠陥９７〜１００うちの何れかが存在するものと判定され、超えていない場合には、何れのパターンの欠陥も存在しないと判定される。

なお、欠陥検出部２３によってなされる欠陥判定方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、Ｓ偏光成分の強度に対するＰ偏光成分の強度の割合を、被検体のものと、良品のものとを比較し、両者の差が、予め定めた閾値を超えている場合には欠陥有りと判定し、この閾値以内である場合には欠陥無しと判定するようにしても良い。

上述したように、本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの欠陥検出方法を適用した反射防止フィルム欠陥検出装置においては、上記のような作用により、反射防止フィルムの欠陥検出を自動的にかつ連続的に行うことが可能となる。

また、この装置は、異物が小さく、また黒色以外の色であっても、識別することができる。更に、欠陥のパターンも識別することが可能である。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの欠陥検出方法を適用した反射防止フィルム欠陥検出装置の一例を示す構成図。 コヒーレント光によってライン状に照射された状態の反射防止フィルムの一例を示す平面図。 ＬＲ反射防止フィルムに検査光が入射した場合の光学的作用を示す断面図。 欠陥パターンの例を示す模式図。 欠陥の周囲を含む領域の典型例を示す平面図。 図５に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図の一例。 図５に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図の別の一例。 欠陥における光の反射作用を示すＬＲ層の立断面図。 良品の反射防止フィルムの撮像データをデータ蓄積部に蓄積する動作を示すフローチャート。 被検体である反射防止フィルムの欠陥検出時の動作示すフローチャート。

符号の説明

Ｆ…搬送方向、ａ〜ｄ…光路、ｋ…コヒーレント光、１…光源部、２…光抽出部、３，４…撮像部、５…処理部、６…背面板、７…コヒーレント光源、８…偏光フィルタ、９…ミラー、１０…スキャニングミラー、１１…ｆθレンズ、１２…ハーフミラー、１３…フィルタ、１４…テレセントリック光学系、１５…偏光ビームスプリッタ、１６，１８…結像レンズ、１７，１９…受光器、２０…反射防止フィルム、２１…データ取得部、２２…データ蓄積部、２３…欠陥検出部、２４…結果表示部、３０…ＬＲ反射防止フィルム、３２…ターゲット媒質、６１…ＬＲ層、６２…基材フィルム、６３…入射光光軸、６４…入射光、６５…入射角、６６…ＬＲ表面反射光、６７…ＬＲ入射光、６８…屈折角、６９…ＬＲ裏面反射光、７０…２次反射光、７１…基材入射光、７２，７４…反射光、７３…ターゲット媒質入射光、７５…屈折率界面、７６，７７，７８…屈折率界面、９１〜１００…欠陥、１１０…凹部、１１１…凸部、１１２…異物、１１３…欠陥範囲、１２０…ＬＲ層の上面（欠陥の無い場合）、１２１…ＬＲ層の上面（欠陥の有る場合）、１２２…光軸、１２３…照射光、１２４…正反射光、１２５…角度変化、１２６…角度

Claims (16)

1. 反射防止フィルムの欠陥を検出する装置であって、
   所定の検査位置に配置された被検体である前記反射防止フィルムにコヒーレントな検査光を照射する照射手段と、
   前記検査光が前記被検体で反射してなる反射光を、前記検査光の偏光方向と同一方向に偏光してなる第１の偏光成分と、前記第１の偏光成分と直交する方向に偏光してなる第２の偏光成分とに分離する分離手段と、
   前記第１および第２の偏光成分の強度と、良品の反射防止フィルムから得られる第１および第２の偏光成分の強度との差が、それぞれ予め定めた第１および第２の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、それぞれ前記第１および第２の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定する第１の判定手段と
   を備えた装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記検査光をレーザ光とした装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の装置において、
   前記第１および第２の偏光成分のうちの何れか一方をＳ偏光成分とし、他方をＰ偏光成分とした装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   前記Ｓ偏光成分の強度に対する前記Ｐ偏光成分の強度の割合と、前記良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度に対する前記良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度の割合との差が、予め定めた第３の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第３の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定する第２の判定手段を、前記第１の判定手段に代えて備えた装置。
5. 請求項３に記載の装置において、
   前記Ｓ偏光成分の強度と、前記良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度との差が、予め定めた第４の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第４の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定する第３の判定手段を、前記第１の判定手段に代えて備えた装置。
6. 請求項３に記載の装置において、
   前記Ｐ偏光成分の強度と、前記良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度との差が、予め定めた第５の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第５の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定する第４の判定手段を、前記第１の判定手段に代えて備えた装置。
7. 請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の装置において、
   前記被検体は長尺フィルム上に長尺方向に沿って複数配置されてなり、前記長尺フィルムを長尺方向に搬送する搬送手段を備えた装置。
8. 請求項７に記載の装置において、
   前記照射手段を複数備え、前記各照射手段によって前記被検体に前記検査光が照射される各照射位置を結んでなる方向が、前記長尺方向とほぼ直交する方向になるようにした装置。
9. 反射防止フィルムの欠陥を検出する方法であって、
   所定の検査位置に配置された被検体である前記反射防止フィルムに照射手段からコヒーレントな検査光を照射することと、
   前記検査光が前記被検体で反射してなる反射光を、前記検査光の偏光方向と同一方向に偏光してなる第１の偏光成分と、前記第１の偏光成分と直交する方向に偏光してなる第２の偏光成分とに分離することと、
   前記第１および第２の偏光成分の強度と、良品の反射防止フィルムから得られる第１および第２の偏光成分の強度との差が、それぞれ予め定めた第１および第２の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、それぞれ前記第１および第２の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定することと
   を備えた方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    前記検査光をレーザ光とした方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の方法において、
    前記第１および第２の偏光成分のうちの何れか一方をＳ偏光成分とし、他方をＰ偏光成分とした方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    前記判定することに代えて、前記Ｓ偏光成分の強度に対する前記Ｐ偏光成分の強度の割合と、前記良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度に対する前記良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度の割合との差が、予め定めた第３の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第３の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定するようにした方法。
13. 請求項１１に記載の方法において、
    前記判定することに代えて、前記Ｓ偏光成分の強度と前記良品の反射防止フィルムから得られるＳ偏光成分の強度との差が、予め定めた第４の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第４の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定するようにした方法。
14. 請求項１１に記載の方法において、
    前記判定することに代えて、前記Ｐ偏光成分の強度と前記良品の反射防止フィルムから得られるＰ偏光成分の強度との差が、予め定めた第５の閾値を超えている場合には前記被検体に欠陥有りと判定し、前記第５の閾値以内である場合には前記被検体に欠陥無しと判定するようにした方法。
15. 請求項９乃至１４のうち何れか１項に記載の方法において、
    前記被検体は長尺フィルム上に長尺方向に沿って複数配置されてなり、前記長尺フィルムを長尺方向に搬送するようにした方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、
    前記照射手段を複数備え、前記各照射手段によって前記被検体に前記検査光が照射される各照射位置を結んでなる方向が、前記長尺方向とほぼ直交する方向になるようにした方法。

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