JP5878439B2 - 等間隔パターン評価装置及び等間隔パターン評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、等間隔パターン評価装置及び等間隔パターン評価方法に関するものである。特に被検体フイルム上に等間隔に設けられた境界線のパターンを評価するのに有効である。

近年、市場が拡大されてきた３次元（３Ｄ）ディスプレイの表示方法の一つに空間分割方式がある。空間分割方式では、右眼には表示画面の例えば奇数列の右眼用の映像光のみが、左眼には偶数列の左眼用の映像光のみが、届くようにする。空間分割方式は、２０１０年までに主流として用いられてきた時分割（アクティブ・シャッター）方式に比べて、パターン化位相差フイルムのコストが高く、視野角や画質性能に一定の制限がある一方で、３Ｄメガネが非常に安価で安全性・互換性の面で有利であるという特徴がある。

このような空間分割方式による表示方法として、表示パネルの表面にパターン化位相差フイルムを配置するものが知られている。このようなパターン化位相差フイルムは、ストライプ状の２種類の異なる位相差特性を持つ領域を一定のピッチで交互に並べて配したものである。

パターン化位相差フイルムは、互いに位相差特性が異なるラインを交互に配するように製造される。その製造方法は、各種方式が提案されている（米国特許第５，３２７，２８５号、特開２００１−０５９９４９号公報、特開平１０−１６１１０８号公報、特開平１０−１６０９３３号公報、特開平１０−１５３７０７号公報）。例えば、特定の領域を露光する方式では、パターン露光光のエッジ部分は極力シャープな光エネルギーにするが、エッジの微小領域においては光エネルギーが連続的に変化するため、十分な配向制御ができない領域が数μｍ〜数十μｍは存在する。すなわち、各パターンの境界はどちらの位相差特性をも有さない微小な領域がどうしても存在してしまう。パターン化位相差フイルムは、その用途から、表示パネルと貼り合せた状態での品質が要求されるため、その微小な境界領域が表示パネルの表示セルの境界（ブラックマトリクス）ラインと正確に重なる必要がある。そのため、表示パネルに用いるパターン化位相差フイルムに対して、パターンの周期間隔（以下、ピッチ、と称す。）と、その微小な境界領域の幅（以下、境界領域幅、と称す。）と、を厳重に管理しなくてはならない。

したがって、パターン化位相差フイルムのピッチと境界領域幅とを正確に測定して、表示パネルと貼り合わせた状態での品質の保障の可否を判定しなくてはならない。使用不可と判定したときには、この部位を特定し、この部位を使用することがないようにして、３Ｄ液晶表示ディスプレイなどの製造を行う。

パターン化位相差フイルムを対象とした欠陥検査／品質評価として公知化された技術は現在のところ提案されていない。なお、等間隔のパターンを評価するという観点では、特許文献１のような均一化評価方法がある。例えば特許文献１には、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンに可干渉光を照射し、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析像を観測して該パターンの均一性を評価することを特徴とするメッシュ状パターンの均一性評価方法が記載されている。

特開２００１−３４９７１４号公報

特許文献１の技術では、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるような目視できるメッシュ状パターンなどを対象とした評価をすることは可能であるが、パターン化位相差フイルムの境界線のような目視できないものを対象としては、そのパターンを評価することができない。また、特許文献１の方法では、１ｍ×１ｍといった広範囲にわたって、そのパターンを評価することはできない。

本発明は、パターン化位相差フイルムのパターンを対象として、そのパターンを１ｍ×１ｍといった広範囲にわたって評価することができる等間隔パターン評価装置及び等間隔パターン評価方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の等間隔パターン評価装置は、互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列された被検体フイルムのパターンを評価する等間隔パターン評価装置であって、発光面からの光を被検体フイルムの一方の面に向けて照射する照明装置と、被検体フイルムを挟むように設けられ、被検体フイルムの第１位相差領域の輝度と第２位相差領域の輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板と、第１及び第２位相差領域の設計幅及び設計間隔と同じ幅及び間隔でストライプ状の２つの領域が交互に複数並べて配列され、２つの領域の輝度が同様に識別できるように設定された基準マスクと、被検体フイルムを透過した検査光を撮像して画像化する撮像装置と、撮像装置で撮像された撮像画像における被検体フイルムのパターンと基準マスクのパターンとで生じる平行モアレ又は回転モアレを評価する画像処理部とを有することを特徴とする。

被検体フイルムのパターンが複数本以上含まれる所定のエリアに仮想的に分割するエリア分割部を有し、撮像装置は所定のエリアごとに画像を撮像し、画像処理部はエリアごとに得られた画像のそれぞれについて所定のエリアの平均輝度を算出することが望ましい。あるいは、撮像装置は、基準マスクのパターン方向に対して被検体フイルムのパターン方向をゼロでない微小角度だけ相対的に傾けて生じる回転モアレを撮像し、画像処理部は得られた回転モアレ画像の包絡線の方向及び角度を算出し、包絡線の方向及び角度と微小角度の方向及び角度とを比較することが望ましい。

基準マスクの２つの領域のうち、一方の領域は略不透明とし、他方は略透明とすることが望ましい。あるいは、基準マスクは、被検体フイルムと同じ材料及び構成を有するもののうちそのパターンの幅及び間隔が正常なものであることが望ましい。

また、撮像装置は、テレセントリック受光系を持つカメラであることが望ましい。

上記目的を達成するために、本発明の等間隔パターン評価方法は、互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列された被検体フイルムのパターンを評価する等間隔パターン評価方法であって、照明装置の発光面から光を被検体フイルムの一方の面に向けて照射し、被検体フイルムを挟むように、被検体フイルムの第１位相差領域の輝度と第２位相差領域の輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板とを設け、第１及び第２位相差領域の設計幅及び設計間隔と同じ幅及び間隔でストライプ状の２つの領域が交互に複数並べて配列され、２つの領域の輝度が同様に識別できるように設定された基準マスクを設け、被検体フイルムを透過した検査光を撮像し、撮像装置で撮像された撮像画像における被検体フイルムのパターンと基準マスクのパターンとで生じる平行モアレ又は回転モアレを評価することを特徴とする。

被検体フイルムのパターンが複数本以上含まれる所定のエリアに仮想的に分割し、所定のエリアごとに画像を撮像し、エリアごとに得られた画像のそれぞれについて所定のエリアの平均輝度を算出することが望ましい。あるいは、基準マスクのパターン方向に対して被検体フイルムのパターン方向をゼロでない微小角度だけ相対的に傾けて生じる回転モアレを撮像し、得られた回転モアレ画像の包絡線の方向及び角度を算出し、包絡線の方向及び角度と微小角度の方向及び角度とを比較することが望ましい。

基準マスクの２つの領域のうち、一方の領域は略不透明とし、他方は略透明とすることが望ましい。あるいは、基準マスクは、被検体フイルムと同じ材料及び構成を有するもののうちそのパターンの幅及び間隔が正常なものであることが望ましい。

撮像は、テレセントリック受光系を持つカメラで行われることが望ましい。

本発明は、広範囲にわたって２枚の偏光板で挟んだ被検体フイルムと基準マスクとを重ねることで生じる平行モアレ又は回転モアレを評価するため、１ｍ×１ｍといった広範囲にわたってもそのパターンを評価することができる。

本発明に係る等間隔パターン評価装置の斜視図である。 図１の（ＩＩ）における断面図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置の被検体フイルムとなるパターン化位相差フイルムを示した図である。 図３の（ＩＶ）における断面図及びパターン化位相差フイルムの偏光軸に関する説明図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置における第１及び第２偏光板の設定に関する説明図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置において良品に対して平行モアレを用いた評価に関する詳細を説明する説明図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置において不良品に対して平行モアレを用いた評価に関する詳細を説明する説明図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置において良品に対して回転モアレを用いた評価に関する詳細を説明する説明図である。 本発明に係る等間隔パターン評価装置において不良品に対して回転モアレを用いた評価に関する詳細を説明する説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の等間隔パターン評価装置２は、互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列された被検体フイルム３のパターンを広域に評価する等間隔パターン評価装置である。

また、等間隔パターン評価装置２は、被検体フイルム３に対して光を照射する照明装置４と、被検体フイルム３に対して照明装置４と反対側に被検体フイルム３に略平行に設けられ、照明装置４から照射される光を検出して光電信号に変換して画像化するエリアセンサカメラ６と、が設けられている。なお、本実施形態ではエリアセンサカメラ６を用いて撮像することとしたが、これに限ることはなく、被検体フイルム３に対し同様の方法で観察して目視で判断するようにしても構わない。

また、等間隔パターン評価装置２は、被検体フイルム３と照明装置４との間に被検体フイルム３に略平行に回転自在に設けられ、第１透過軸を備える第１偏光板７と、被検体フイルム３とエリアセンサカメラ６との間に被検体フイルム３に略平行に回転自在に設けられ、第２透過軸を備える第２偏光板８と、を有する。第１偏光板７及び第２偏光板８は、エリアセンサカメラ６の撮像視野の全領域を覆うように設けられていることが望ましい。また、等間隔パターン評価装置２には、第１偏光板７を回転させて第１透過軸の方向を制御する図示しない第１回転制御部と、第２偏光板８を回転させて第２透過軸の方向を制御する図示しない第２回転制御部と、が設けられている。

また、等間隔パターン評価装置２は、被検体フイルム３と第２偏光板８との間に被検体フイルム３に略平行に設けられた基準マスク９を有する。基準マスク９には、被検体フイルム３と同様の材料で構成され、同じ幅及び間隔の互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されており、その幅及び間隔が正常なフイルムを用いている。なお、本実施形態では、上記基準マスク９を被検体フイルム３と第２偏光板８との間に設けたが、これに限ることはなく、上記基準マスク９と同様の仕様であれば問題なく、また、第１偏光板７と第２偏光板８との間であればどこに設けられていても構わない。

また、上記の基準マスク９に代えて、被検体フイルム３と同じ幅及び間隔の２つの領域を有し、一方の領域は略不透明であり、他方は略透明である基準マスクを用いてもかまわない。このような基準マスクを用いる場合には、照明装置４の発光面からエリアセンサカメラ６の撮像面までの間であればどこに設けられていても構わない。

さらに、等間隔パターン評価装置２は、被検体フイルム３とエリアセンサカメラ６の撮像視野とを相対的に移動させる移動機構を有していても良い。移動機構は、被検体フイルム３を移動させるようにしても良いし、エリアセンサカメラ６を移動させるようにしても良い。本実施形態では、移動機構は、被検体フイルム３が安定して一方向に移動するように、例えばウェブ状のフイルムの供給ローラ及びその巻取ローラ及びその搬送ローラ１０を有する。

また、等間隔パターン評価装置２は、エリアセンサカメラ６によってその撮像視野領域における被検体フイルム３を撮像するように制御するカメラ制御部１１と、そのエリアセンサカメラ６によって撮像された画像を処理する画像処理部１２と、を有する。画像処理部１２は、撮像された画像について平行モアレを用いて評価する平行モアレ評価部１５と、撮像された画像について回転モアレを用いて評価する回転モアレ評価部１６と、撮像された画像及び平行モアレ又は回転モアレを用いて行った評価データを保存し蓄積するデータ処理部１７と、を有する。

図２に示すように、照明装置４は、平面状に並べられた複数のＬＥＤ４Ａと、拡散板４Ｂとを有する。このため、照明装置４は、発光面から、面内に均一な光を出射することができる。

また、エリアセンサカメラ６はそれぞれ、焦点距離がｆ_１の光学系６Ａと、焦点距離がｆ_２の光学系６Ｂと、絞り６Ｃと、エリアセンサ６Ｄとを有する。光学系６Ａと絞り６Ｃの距離は光学系６Ａの焦点距離と同じｆ_１であり、光学系６Ｂと絞り６Ｃの距離は光学系６Ｂの焦点距離と同じｆ_２であるため、エリアセンサカメラ６はテレセントリック光学系を構成する。ここでは、エリアセンサカメラ６にはテレセントリック光学系を採用することが望ましいためにそのようにしたが、本発明はこれに限ることはない。

図３及び図４（Ａ）に示すように、被検体フイルム３は、基材３Ａの上にストライプ状の第１位相差領域３Ｂと第２位相差領域３Ｃとが交互に複数並べて配列されて形成されている。

本願明細書においては、偏光板の透過軸や遅相軸の方向の定義は、光を受け止める側から見て、その方向がパターン境界方向の直線３Ｄに対して時計回りに何度回転させた方向にあるかで定義をすることとする。例えば、図４（Ｂ）に示すように、透過軸Ａｓ１に対しては、＋θの方向とみなす。また、遅相軸Ａｓ２に対しては、−θの方向とみなす。円偏光の方向についても同様に光を受け止める側から見て定義するものとする。

本発明に係る等間隔パターン評価装置２の使用に供する被検体フイルム３及び基準マスク９には、例えばパターン化位相差フイルムの一例である第１位相差領域３Ｂの遅相軸が＋４５°で第２位相差領域３Ｃの遅相軸が−４５°のウェブ状のフイルム（遅相軸が±４５°のパターン化位相差フイルム）が挙げられる。以降では、被検体フイルム３が、その遅相軸が±４５°のパターン化位相差フイルムである場合についてのみその詳細な説明を記載するが、本発明はこれに限ることはなく、同様のパターン化位相差フイルムについても用いることができる。

被検体フイルム３及び基準マスク９に遅相軸が±４５°のパターン化位相差フイルムが用いられる場合においては、例えば、図５（Ａ）に示すように、第１偏光板７の第１透過軸を±０°に、第２偏光板８の第２透過軸を＋９０°に設定される。このような第１，第２透過軸の設定を行った場合にエリアセンサカメラ６によって撮像される像について、以下に説明する。

先述の図５（Ａ）に示す場合においては、照明装置４から照射された光は、第１偏光板７を通過後には、±０°の直線偏光となる。この±０°の直線偏光は、４通りの光路を通りうる。その１つ目は被検体フイルム３においても基準マスク９においても遅相軸が＋４５°の第１位相差領域３Ｂを通過する場合である。この場合、その＋４５°の成分のみが合計１８０°分遅れるため、＋９０°の直線偏光となる。その２つ目は、被検体フイルム３においても基準マスク９においても遅相軸が−４５°の第２位相差領域３Ｃを通過する場合である。この場合、その−４５°の成分のみが合計１８０°分遅れるため、＋９０°の直線偏光となる。その３つ目は、被検体フイルム３においては遅相軸が＋４５°の第１位相差領域３Ｂを通過し、基準マスク９においては遅相軸が−４５°の第２位相差領域３Ｃを通過する場合である。この場合、その＋４５°の成分と−４５°の成分とが共に９０°分遅れるため、結局±０°の直線偏光となる。その４つ目は、被検体フイルム３においては遅相軸が−４５°の第２位相差領域３Ｃを通過し、基準マスク９においては遅相軸が＋４５°の第１位相差領域３Ｂを通過する場合である。この場合、その＋４５°の成分と−４５°の成分とが共に９０°分遅れるため、結局±０°の直線偏光となる。

ゆえに、上記１つ目と２つ目の光路を通過した偏光は、第２透過軸が＋９０°である第２偏光板８を透過できる。一方、上記３つ目と４つ目の光路を通過した偏光は、第２透過軸が＋９０°である第２偏光板８を透過できない。したがって、エリアセンサカメラ６は、被検体フイルム３と基準マスク９とにおいてその第１位相差領域３Ｂ同士あるいは第２位相差領域３Ｃ同士が重なっている部分については明輝度状態として、被検体フイルム３と基準マスク９とにおいて互いに異なる位相差領域が重なっている部分については消光状態として、撮像する。

また、本実施形態では、第１偏光板７の第１透過軸を±０°に設定して第２偏光板８の第２透過軸を＋９０°に設定することとしたが、これに限ることはない。他には、第１偏光板７の第１透過軸をα°（ただし、αは０＜α＜４５又は４５＜α＜９０を満たす値）に設定して第２偏光板８の第２透過軸を９０−α°に設定することでも同様の効果が得られる。なお、第１偏光板７の第１透過軸を±０°に設定して第２偏光板８の第２透過軸を＋９０°に設定する場合が明輝度状態と消光状態との間の明度差が最も大きくなるため、望ましい。

また、図５（Ｂ）に示すように、第１偏光板７の第１透過軸も第２偏光板８の第２透過軸も±０°と設定することもできる（変形例、と称する。）。この場合、上記１つ目と２つ目の光路を通過した偏光は、この変形例においては、第２偏光板８を透過できない。一方で、上記３つ目と４つ目の光路を通過した偏光は、この変形例においては、第２偏光板８を透過できる。したがって、エリアセンサカメラ６は、被検体フイルム３と基準マスク９とにおいてその第１位相差領域３Ｂ同士あるいは第２位相差領域３Ｃ同士が重なっている部分については消光状態として、被検体フイルム３と基準マスク９とにおいて互いに異なる位相差領域が重なっている部分については明輝度状態として、撮像する。

また、本変形例では、第１偏光板７の第１透過軸も第２偏光板８の第２透過軸も±０°と設定することとしたが、これに限ることはない。他には、第１偏光板７の第１透過軸をα°（ただし、αは０＜α＜４５又は４５＜α＜９０を満たす値）に設定して第２偏光板８の第２透過軸を−α°に設定することでも同様の効果が得られる。なお、第１偏光板７の第１透過軸も第２偏光板８の第２透過軸も±０°と設定する場合が明輝度状態と消光状態との間の明度差が最も大きくなるため、望ましい。

このようにして、被検体フイルム３及び基準マスク９を第１及び第２偏光板７，８で挟んだ系を見る場合、それらの第１位相差領域３Ｂ及び第２位相差領域３Ｃの配置様態に依存した濃部及び淡部を有する模様が得られることがわかる。なお、その濃部と淡部との輝度が識別できればそれで十分であるが、もちろんその差は大きければ大きいほど好ましい。

次に、本発明に係る等間隔パターン評価装置２の作用について説明する。まず、カメラ制御部１１により制御されたエリアセンサカメラ６により、照明装置４から出射されパターン化位相差フイルムである被検体フイルム３及び基準マスク９を第１及び第２偏光板７，８で挟んだ系を通過してきた光に基づいて、被検体フイルム３及び基準マスク９を重ね合わせた画像が撮像される。基準マスク９の角度を被検体フイルム３と平行になるように調整することでそれらの平行モアレ画像が、基準マスク９の角度を被検体フイルム３と一定の角度をもつように調整することでそれらの回転モアレ画像が、それぞれ撮像される。

図６（Ａ−１），図７（Ａ−２）及び図７（Ａ−３）を用いて、平行モアレを用いたパターンの評価について、その詳細を説明する。図６（Ａ−１），図７（Ａ−２），図７（Ａ−３）はそれぞれ、良品である被検体フイルム３１，幅及び間隔が設計値から極僅かにずれた被検体フイルム３２，幅及び間隔は同じだがパターンが湾曲している被検体フイルム３３について平行モアレを用いてそれぞれの被検体フイルムのパターンを評価したものについての説明図である。

なお、図７（Ａ−２）における被検体フイルム３２については、発明の詳細な説明のために便宜上その設計値から大きくずれたものを描いているが、実際には、本発明は、図７（Ａ−２）に描かれたものよりも小さいレベルである１０００ｍｍの距離が離れた場所における１０μｍのオーダーのずれを評価することが想定される。なぜならば、当該被検体フイルムは、その性質上、このオーダーのずれがなきことがその品質として要求されているからである。また、本発明ではこのオーダーのずれについて評価することができる。

上記いずれの場合においても、まず図５（Ａ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第２位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせる。例えば、図６（Ａ−１），図７（Ａ−２）及び図７（Ａ−３）に示すそれぞれの基準マスク９及び被検体フイルム３１，３２，３３のうち、最も左側の領域を重ね合わせる領域に選択する。この重ね合わせが行われれば、その領域については光が透過しないために消光状態（濃部）として表示され撮像されるはずである。この原理を利用して、この重ね合わせ工程は、目視しながら、あるいはエリアセンサカメラ６の撮像画像を確認しながら、行うことができる。なお、この重ね合わせ工程は、手動で行うことも自動で行うことも可能であり、また、この工程に関する部分については適宜設計変更することができる。

図６（Ａ−１）の場合には、被検体フイルム３１の全ての第２位相差領域と基準マスク９の全ての第１位相差領域とがほぼ完全に重なり、また、被検体フイルム３１の全ての第１位相差領域と基準マスク９の全ての第２位相差領域とがほぼ完全に重なるため、ほぼ全面が消光状態の平行モアレ画像４１が得られる。なお、遅相軸が±４５°のλ／４波長板としての性質を有さない第１及び第２位相差領域の境界領域が被検体フイルムには存在し、この境界領域において照射光は第１及び第２偏光板の系を透過することができるが、この境界領域は第１及び第２位相差領域の幅と比較すれば極めて小さく、被検体フイルムのパターン不良により生じる透過領域の面積と比較すればほぼ無視できるのであまり問題にならない。

図７（Ａ−２）の場合には、被検体フイルム３２の第１位相差領域と基準マスク９の第１位相差領域とが重なる領域、及び、被検体フイルム３２の第２位相差領域と基準マスク９の第２位相差領域とが重なる領域が発生する。この場合、これらの同じ位相差領域同士が重なる領域については光が透過するので明輝度状態となり、その他の領域については光が透過しないので消光状態となる。従って、図７（Ａ−２）に示すような平行モアレ画像４２が得られる。この場合には、平行モアレ画像４２の左から右に向かって、明輝度状態となる領域が単調増加していることがわかる。

例えば、被検体フイルム３２のパターンの設計値として第１位相差領域３Ｂ及び第２位相差領域３Ｃが共に６３０μｍの場合において、被検体フイルムのピッチが０．０５％狭い（すなわち、１ピッチあたり０．３１５μｍだけ狭い）場合を例に説明する。

最も左側の領域を一致するように重ね合わせると、右に向かってピッチ数で１０００本の位置（すなわち左端から６３０ｍｍの位置）付近においては、３１５μｍのズレが生じており、このズレ領域は光が透過するので、この付近の所定エリアにおいては、そのほぼ半分の面積が明輝度状態になり、左端の所定エリアのほぼ消光状態に比較して、この所定エリアの輝度は格段に明るい。

従って、この平行モアレ画像４２を、パターンが複数本以上含まれる適当なエリアに分割してそのエリアごとに平均輝度を算出すると、この平行モアレ画像４２の幅方向左側のエリアの明度と当該幅方向右側のエリアの明度とが有意差を持つ。この原理に従えば、平行モアレを用いて算出した当該明度の有意差を用いて、被検体フイルムのパターンの幅や間隔などを評価することができる。

図７（Ａ−３）の場合にも、図７（Ａ−２）の場合と同様に、被検体フイルム３３の第１位相差領域と基準マスク９の第１位相差領域とが重なる領域、及び、被検体フイルム３３の第２位相差領域と基準マスク９の第２位相差領域とが重なる領域が発生する。従って、図７（Ａ−３）に示すような平行モアレ画像４３が得られる。この場合には、明輝度状態となる領域がその湾曲に従って平行モアレ画像４３のパターン方向に依存していることがわかる。

従って、この平行モアレ画像４３を、パターンが複数本以上含まれる適当なエリアに分割してそのエリアごとに平均輝度を算出すると、この平行モアレ画像４３のパターン方向中央部のエリアの明度と当該パターン方向端部のエリアの明度とが有意差を持つ。この原理に従えば、平行モアレを用いて算出した当該明度の有意差を用いて、被検体フイルムのパターンの直線性などを評価することができる。

なお、ここでは図５（Ａ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第２位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせることとしたが、これに限ることはなく、例えば図５（Ｂ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第１位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせることとしても構わない。この場合においても、図６（Ａ−１），図７（Ａ−２）及び図７（Ａ−３）を用いて説明した場合と同様の平行モアレ画像及び同様の評価結果が得られる。また、当該パターン評価に際する設定については、これに限らず、適宜設計変更することができる。

図８（Ａ−１），図９（Ａ−２）及び図９（Ａ−３）を用いて、回転モアレを用いたパターンの評価について、その詳細を説明する。図８（Ａ−１），図９（Ａ−２），図９（Ａ−３）はそれぞれ、良品である被検体フイルム３１，幅及び間隔が設計値から極僅かにずれた被検体フイルム３２，幅及び間隔は同じだがパターンが湾曲している被検体フイルム３３について回転モアレを用いてそれぞれの被検体フイルムのパターンを評価したものについての説明図である。

上記いずれの場合においても、まず図５（Ａ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第２位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせる。この重ね合わせについては、平行モアレを用いて被検体フイルムのパターンを評価するときと同じである。その後、被検体フイルムと基準マスク９とのいずれか一方を微小角回転させることで、回転モアレ模様が得られる。

なお、この回転角度を大きくするに従って、被検体フイルムに係る遅相軸方向と基準マスク９に係る遅相軸方向との間のズレ角度が大きくなるため、明輝度領域（淡部）と消光領域（濃部）との明度差が小さくなってしまったり、明輝度領域（淡部）と消光領域（濃部）とが逆転してしまったりする可能性がある。そのため、この回転角度は、この明度差を識別可能なレベルに保つことが可能な程度のみの角度とすることを留意しなくてはならない。

図８（Ａ−１）の場合には、回転モアレ画像５１が得られる。回転モアレ画像５１には、回転モアレ模様を結んだ包絡線５１Ａが複数表れることがわかる。従って、この回転モアレ画像５１における包絡線５１Ａの角度や直線性などから、被検体フイルム３１のパターンを評価することができる。この場合には被検体フイルム３１は良品であるため、例えば回転モアレ画像５１にかかる回転モアレ模様は、他の被検体フイルムについて回転モアレを用いてパターンを評価する際の基準として用いることもできる。

図９（Ａ−２）の場合には、回転モアレ画像５２が得られる。回転モアレ画像５２には、回転モアレ模様を結んだ包絡線５２Ａが複数表れることがわかる。従って、この回転モアレ画像５２における包絡線５２Ａの角度や直線性などから、被検体フイルム３２のパターンを評価することができる。例えば、この回転モアレ画像５２に現れた包絡線５２Ａと回転モアレ画像５１に現れた包絡線５１Ａとを比較することで、被検体フイルム３２のパターンの幅や間隔などを評価することができる。

図９（Ａ−３）の場合には、回転モアレ画像５３が得られる。回転モアレ画像５３には、回転モアレ模様を結んだ包絡線５３Ａが複数表れることがわかる。従って、この回転モアレ画像５１における包絡線５３Ａの角度や直線性などから、被検体フイルム３３のパターンを評価することができる。例えば、この回転モアレ画像５３に現れた包絡線５３Ａと回転モアレ画像５１に現れた包絡線５１Ａとを比較することで、被検体フイルム３３のパターンの直線性などを評価することができる。

なお、ここでは図５（Ａ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第２位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせてから微小角回転させることとしたが、これに限ることはなく、例えば図５（Ｂ）に示すように第１及び第２偏光板７，８の第１及び第２透過軸を設定し、そして被検体フイルムのいずれか１の第１位相差領域と基準マスク９のいずれか１の第１位相差領域とを可能な限り一致するように重ね合わせてから微小角回転させることとしても構わない。この場合においても、図８（Ａ−１），図９（Ａ−２）及び図９（Ａ−３）を用いて説明した場合と同様の回転モアレ画像及び同様の評価結果が得られる。また、当該パターン評価に際する設定については、これに限らず、適宜設計変更することができる。

このように、平行モアレ評価部１５によって平行モアレを用いて、あるいは回転モアレ評価部１６によって回転モアレを用いて、被検体フイルムのパターンの幅や間隔あるいはその直線性などを評価できることがわかる。

また、データ処理部１７は、例えば同一仕様のパターン化位相差フイルムを製造しておりその工程内でインライン評価を行っている際に、エリアセンサカメラ６により撮像された被検体フイルムの画像及びその画像について上記一連の処理によって平行モアレ又は回転モアレを用いて行った評価データを連続して保存し蓄積する。データ処理部１７は、この評価データを時系列で管理し、平行モアレによる評価結果や回転モアレによる評価結果の変化を察知する。察知した変化を報知することもでき、また察知した変化により可能性のある異常を報知することもできる。

以上のように、本発明に係る等間隔パターン評価装置２は、パターン化位相差フイルムのパターンを対象として、そのパターンを１ｍ×１ｍといった広範囲にわたって評価することができる。本発明は、例えば帯状のパターン化位相差フイルムについて、等間隔パターン評価のために切断したりすることなく、工程内で等間隔パターン評価を簡易的に行うことができる。なお、光学的に濃淡に識別して視覚化できるフイルムであれば、どのようなフイルムであっても本発明を用いることができる。

また、本実施例ではパターン化位相差フイルムである被検体フイルムと基準マスク９とを重ねることで得られる平行モアレあるいは回転モアレを用いて被検体フイルムのパターンを評価したが、これに限ることはなく、被検体フイルム３の画像と基準マスク９の画像とを重ねて撮像することで同様のモアレを得て評価してもかまわない。あるいは、被検体フイルム３のみを第１及び第２偏光板７，８で挟んだ系と基準マスク９の画像とで同様のモアレを得て評価しても構わない。なお、基準マスク９に画像を用いた場合には、回転モアレを用いて被検体フイルムのパターンを評価する際の回転角度をある一定以下にすることを留意する必要がなくなる。

もちろん、カメラを使用せずに同様の方法で被検体フイルム３及び基準マスク９を観察して目視でそのパターンを評価しても構わない。また、本明細書中に記載の技術的思想の組合せで行われるいかなる等間隔パターン評価装置及び等間隔パターン評価方法も、本発明の範囲内にあるものとみなす。

２ 等間隔パターン評価装置
３ 被検体フイルム
４ 照明装置
６ エリアセンサカメラ
７ 第１偏光板
８ 第２偏光板
９ 基準マスク
１１ カメラ制御部
１２ 画像処理部
１５ 平行モアレ評価部
１６ 回転モアレ評価部
１７ データ処理部
３１，３２，３３ 被検体フイルム
４１，４２，４３ 平行モアレ画像
５１，５２，５３ 回転モアレ画像
５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ 包絡線

Claims (12)

1. 互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列された被検体フイルムのパターンを評価する等間隔パターン評価装置であって、
   発光面からの光を前記被検体フイルムの一方の面に向けて照射する照明装置と、
   前記被検体フイルムを挟むように設けられ、前記被検体フイルムの第１位相差領域の輝度と第２位相差領域の輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板と、
   前記第１及び第２位相差領域の設計幅及び設計間隔と同じ幅及び間隔でストライプ状の２つの領域が交互に複数並べて配列され、前記２つの領域の輝度が同様に識別できるように設定された基準マスクと、
   前記被検体フイルムを透過した検査光を撮像して画像化する撮像装置と、
   前記撮像装置で撮像された撮像画像における前記被検体フイルムのパターンと前記基準マスクのパターンとで生じる平行モアレ又は回転モアレを評価する画像処理部と
   を有することを特徴とする等間隔パターン評価装置。
2. 前記被検体フイルムのパターンが複数本以上含まれる所定のエリアに仮想的に分割するエリア分割部を有し、
   前記撮像装置は前記所定のエリアごとに画像を撮像し、前記画像処理部はエリアごとに得られた複数の画像のそれぞれについて前記所定のエリアの平均輝度を算出することを特徴とする請求項１記載の等間隔パターン評価装置。
3. 前記撮像装置は、前記基準マスクのパターン方向に対して前記被検体フイルムのパターン方向をゼロでない微小角度だけ相対的に傾けて生じる回転モアレを撮像し、前記画像処理部は得られた回転モアレ画像の包絡線の方向及び角度を算出し、前記包絡線の方向及び角度と前記微小角度の方向及び角度とを比較することを特徴とする請求項１記載の等間隔パターン評価装置。
4. 前記基準マスクの２つの領域のうち、一方の領域は略不透明とし、他方は略透明とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の等間隔パターン評価装置。
5. 前記基準マスクは、前記被検体フイルムと同じ材料及び構成を有するもののうちそのパターンの幅及び間隔が正常なものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の等間隔パターン評価装置。
6. 前記撮像装置は、テレセントリック受光系を持つカメラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の等間隔パターン評価装置。
7. 互いに異なる位相差特性を有するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列された被検体フイルムのパターンを評価する等間隔パターン評価方法であって、
   照明装置の発光面から光を前記被検体フイルムの一方の面に向けて照射し、
   前記被検体フイルムを挟むように、前記被検体フイルムの第１位相差領域の輝度と第２位相差領域の輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板とを設け、
   前記第１及び第２位相差領域の設計幅及び設計間隔と同じ幅及び間隔でストライプ状の２つの領域が交互に複数並べて配列され、前記２つの領域の輝度が同様に識別できるように設定された基準マスクを設け、
   前記被検体フイルムを透過した検査光を撮像し、
   前記撮像装置で撮像された撮像画像における前記被検体フイルムのパターンと前記基準マスクのパターンとで生じる平行モアレ又は回転モアレを評価することを特徴とする等間隔パターン評価方法。
8. 前記被検体フイルムのパターンが複数本以上含まれる所定のエリアに仮想的に分割し、
   前記所定のエリアごとに画像を撮像し、エリアごとに得られた複数の画像のそれぞれについて前記所定のエリアの平均輝度を算出することを特徴とする請求項７記載の等間隔パターン評価方法。
9. 前記基準マスクのパターン方向に対して前記被検体フイルムのパターン方向をゼロでない微小角度だけ相対的に傾けて生じる回転モアレを撮像し、
   得られた回転モアレ画像の包絡線の方向及び角度を算出し、前記包絡線の方向及び角度と前記微小角度の方向及び角度とを比較することを特徴とする請求項７記載の等間隔パターン評価方法。
10. 前記基準マスクの２つの領域のうち、一方の領域は略不透明とし、他方は略透明とすることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項記載の等間隔パターン評価方法。
11. 前記基準マスクは、前記被検体フイルムと同じ材料及び構成を有するもののうちそのパターンの幅及び間隔が正常なものであることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項記載の等間隔パターン評価方法。
12. 前記撮像は、テレセントリック受光系を持つカメラで行われることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項記載の等間隔パターン評価方法。

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