JP5960485B2 - パターン化されたフィルムのパターンの蛇行制御装置および蛇行制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターンの蛇行(meandering)を防止するための制御装置であって、フィルム上の正確な位置にパターン形成が可能な蛇行制御装置に関する。

高解像度三次元ディスプレイに対する需要が急激に高まるにつれて、精密なパターンを有する光学フィルムに対する需要もまた増加している。パターン化されたフィルムは、例えば、特開２００３−３３７２２６号公報に開示されているように、シート型ベースフィルム上にパターンを形成して製造することができる。しかしながら、多くの場合には、生産効率性などの側面を考慮し、原反形態で巻取された基材フィルムを一定速度で巻出しながらその上にパターンを形成することによって製造される。

パターンの蛇行は種々の要因により生じる。例えば、フィルムの中心軸の移動などの蛇行は、フィルムが適切に巻取されなくて生じることがある。フィルムが適切に巻取された場合であっても、巻出しながらフィルムの左右均衡が合わなくなったり外力によりフィルムの中心軸が左右に崩れるようになって生じることがある。

如何なる理由であれ、蛇行はフィルム上に正確なパターンを形成することが困難となりフィルムの品質に重大な影響を及ぼす。図１Ａは、パターン形成中にフィルムの蛇行が発生してもパターン形成機器が一貫した位置にパターンを形成することを示すものであり、図１Ｂは、図１Ａで形成されたフィルム上のパターンの実際の軌道を示すものである。

さらに、特に三次元ディスプレイ用のパターン化されたフィルムを製造する場合、不正確なパターンは適切な三次元映像を生成する際に問題となり得る。

パターンの蛇行を防止するため、一般的にエッジポジションコントローラ(ＥＰＣ、Edge Position Controller)が用いられる。しかしながら、ミリメートルレベルでパターン位置の制御は可能であるが、マイクロメートルレベルでパターン形成には限界がある。

一方、フィルム上に形成されたパターン間の距離を互いに比較することで、パターンの蛇行発生の可否を認識する他の方法はあるが、これはパターンが形成された後にのみ蛇行を検知することができる。したがって、パターンの蛇行をリアルタイムで検知可能な新たな技術が求められている。

本発明は、フィルム上のパターンの蛇行を制御することができる装置を提供することを目的とする。

本発明は、フィルム上にパターンが形成される前に予めパターンの蛇行を検知し、パターンの形成位置を前もって補正することができる制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記制御装置を単独で、またはこの装置及びエッジポジションコントローラを組み合わせて使用することを含む、パターンの蛇行制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、フィルムの移送機器及びパターン形成機器を含む、パターン化されたフィルムの製造装置に使用されるパターンの蛇行を制御する装置であって、フィルムの移送機器を基準に設定された、一定の基準位置でフィルム上にマーキングを形成するマーキング部と、マーキング部の後方に位置し、フィルム上のマーキングの位置を認識する認識部と、マーキング部の基準位置及び認識部により認識されたマーキングの位置の間の距離の差より蛇行を算出する演算部と、演算部により算出された蛇行に対応してマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正する補正信号を生成する制御部と、制御部により生成された補正信号を受信してパターン形成前にマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正する補正部とを備えるパターンの蛇行制御装置を提供する。

また、本発明は、前記制御装置を用いてフィルムのパターンの蛇行を制御する方法を提供する。

本発明のフィルムのパターンの蛇行制御装置は、パターンの蛇行の検知、及び蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θの計測を容易に行うことができる。これらの距離及び角度に基づいて、本発明はフィルム上に一定のパターンが形成されるように、パターン形成機器の位置を補正することができる補正信号を送信することができる。

本発明は、フィルム上にパターンを形成する前に、予め蛇行の検出及び補正をすることができ、フィルムの品質管理が可能となる。

本発明の蛇行制御装置は、算出された蛇行に基づき、パターン形成装備の位置と共にマーキング部の位置をその蛇行に対応するように補正することで、正確にパターン化されたフィルムを製造することができる。

本発明の蛇行制御装置は、精密なマーキングを形成することができるレーザ発生器と、高分解能のビジョンシステムを使用する場合、フィルムのパターンの蛇行をマイクロメートルレベルまで測定及び制御することができる。

本発明の制御装置は、三次元ディスプレイなどのディスプレイ用のパターン化されたフィルムを製造するときの蛇行を制御するために、単独で使用されるか、またはエッジポジションコントローラと共に使用される。

フィルムの蛇行により発生したフィルム上のパターン不良を示す図である。 フィルムの蛇行により発生したフィルム上のパターン不良を示す図である。 移送されるフィルムの蛇行が発生する場合、本発明の蛇行制御装置のマーキング部の位置をその蛇行に対応するように補正すべき理由を説明する図である。 移送されるフィルムの蛇行が発生する場合、本発明の蛇行制御装置のマーキング部の位置をその蛇行に対応するように補正すべき理由を説明する図である。 移送されるフィルムの蛇行が発生する場合、本発明の蛇行制御装置のマーキング部の位置をその蛇行に対応するように補正すべき理由を説明する図である。 移送されるフィルムの蛇行が発生する場合、本発明の蛇行制御装置のマーキング部の位置をその蛇行に対応するように補正すべき理由を説明する図である。 本発明のマーキング部が第１及び第２のマーキング手段で構成される場合、そのマーキング手段等によりフィルム上に形成された第１及び第２のマーキングを示す図である。 フィルムがその移送方向に対して一定角度で蛇行を起こす場合、本発明の蛇行制御装置の演算部が蛇行距離及び蛇行角度を算出する方法を説明する図である。 フィルムがその移送方向に対して一定角度で蛇行を起こす場合、本発明の蛇行制御装置の演算部が蛇行距離及び蛇行角度を算出する方法を説明する図である。 フィルムがその移送方向に対して一定角度で蛇行を起こす場合、本発明の蛇行制御装置の演算部が蛇行距離及び蛇行角度を算出する方法を説明する図である。 本発明におけるフィルムの移送方向を示す図である。 本発明の実施形態の蛇行制御装置を示す図である。 本発明における蛇行距離及び蛇行角度を定義する図である。 本発明による実施形態の蛇行制御装置の認識部で認識された第１及び第２のマーキング軌跡、及びその軌跡をマーキング認識の座標に対して細部ブロックに分割したものを示す図である。 本発明による実施形態の蛇行制御装置の認識部で認識された第１及び第２のマーキング軌跡、及びその軌跡をマーキング認識の座標に対して細部ブロックに分割したものを示す図である。 ノイズから第１及び第２のマーキングを分離する方法を説明する図である。 本発明による蛇行制御装置の演算部で蛇行距離及び蛇行角度を算出する方法を説明する図である。 本発明による蛇行制御装置の演算部で蛇行距離及び蛇行角度を算出する方法を説明する図である。 本発明の実施形態による蛇行制御装置の演算部で算出された蛇行量及び蛇行角度を考慮し、制御部でパターン形成部及び第２のマーキング手段に対する位置補正信号を生成させた結果を示す図である。 本発明の実験例による蛇行制御結果を示す図である。 本発明の蛇行制御方法の一例を示す図である。 蛇行距離Ｌの算出方法を示す図である。 蛇行距離Ｌの算出方法を示す図である。

本発明は、フィルムの移送機器及びパターン形成機器を含む、パターン化されたフィルムの製造装置に使用されるパターンの蛇行を制御する装置であって、該制御装置は、フィルムの移送機器を基準に設定された、一定の基準位置でフィルム上にマーキングを形成するマーキング部と、マーキング部の後方に位置し、フィルム上のマーキングの位置を認識する認識部と、マーキング部の基準位置及び認識部により認識されたマーキングの位置の間の距離の差で蛇行を算出する演算部と、演算部により算出された蛇行に対応してマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正する補正信号を生成する制御部と、制御部で生成した補正信号を受信してパターン形成前にマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正する補正部とを備える。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において、パターンの蛇行は、フィルムの移送機器の中心線とフィルム上の任意の一点の移動動線とが互いに平行ではない全ての事例を含む(図７を参照)。蛇行の量は、蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θを用いて等差級数的に示すことができる。例えば、巻取されたフィルムの中心軸が横方向(フィルムの移送方向に対して垂直である方向)に一定距離だけ動くと、その巻取されたフィルムの移動した距離が蛇行距離となり蛇行角度は０゜となる。

本発明のフィルムのパターンの蛇行制御原理は次の二の基本原則に基づく。

(１)マーキング部及び認識部の間でフィルムの蛇行(フィルムの中心軸の移動及び／またはフィルムの移送方向の変化)が発生すると、マーキング部により既に形成されたマーキングは認識部でその蛇行方向(すなわち、中心軸の移動方向またはそのフィルムの移送方向が変化された方向)にその中心軸の移動距離またはその移送方向の変化だけ移動されたものであると認識される。

(２)フィルム上にマーキングが形成される前にフィルムの蛇行が発生すると、フィルムを基準にする時、マーキングは、その蛇行方向(すなわち、中心軸の移動方向またはそのフィルムの移送方向が変化された方向)とは反対方向にその中心軸の移動距離またはその移送方向の変化だけ移動したフィルム上の位置に形成される。

図２を参照して上記の原則を説明する。図２は、マーキング部が固定された第１のマーキング部と位置補正が可能な第２のマーキング部とで構成される場合を図示するものである。

図２Ａに示すように、フィルムの蛇行が発生しないときは、マーキング部により形成されたマーキングが、認識部でもそのままその位置にあるものであると認識される。

図２Ｂに示すように、蛇行が発生するときは、マーキング部で形成されるマーキング部分が、フィルムが蛇行するにつれてさらにフィルム上部の方に移動して形成され、認識部でも上昇する。しかしながら、マーキング部の位置でのマーキングの形成位置は、機械設備線上の元の位置に形成されるが、フィルムを基準として蛇行とは反対方向に移動してマーキングされる結果となる。これを補正するために、マーキング部及びパターン形成部の位置をフィルムの蛇行量と同じだけ移動させる。

図２Ｃに示すように、蛇行を維持しながら安定化される場合、マーキング部及びパターン形成機器の位置補正を行わない状態で形成されたマーキングは、認識部でそのマーキングが上昇した後、下降移動したと認識される。一方、フィルムの蛇行を補正してマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正した後に形成されたマーキングは、認識部でそのマーキングがフィルムの蛇行と同じだけ上昇した後、その成り行きが維持されているものであると認識される。

最後に、図２Ｄに示すように、フィルムの蛇行に対応してマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正しないと、認識部ではフィルムの中心軸の移動にもかかわらず、中心軸の移動が原状回復された状態であると認識される。さらに、この場合、パターンの境界部が互いに重なって生成されてフィルム上にパターンを正確に形成することは不可能である。

上記のような課題(フィルムの中心軸の移動を認識することができない)を解決するため、本発明の蛇行制御装置は、フィルムの蛇行に応じて、マーキング部及びパターン形成機器の位置を移動させるように構成される。

以下では、本発明の蛇行制御装置について詳細に説明する。

本発明の蛇行制御装置は、フィルムの移送機器及びパターン形成機器を含む、パターン化されたフィルムを製造する装置に使用される。

パターン化されたフィルムの例として、立体映像を具現するためのパターン化されたリターダなどであってもよい。パターン形成機器は、フィルム上にパターンを形成するための手段である。例えば、パターン形成機器は、光源及びマスクを含む露光装置、またはロールであり得る。マスク及びロールはフィルムの巻出方向に対して垂直であるパターン軸を有するものであり得る。

本発明の蛇行制御装置は、一枚一枚のフィルム上にパターンを形成する場合に対して使用されることもできるが、ロール形態で巻取されたフィルムにパターンを連続的に形成するときに使用する方がより効果的である。

本発明の蛇行制御装置は、フィルム上にマーキングを形成するマーキング部を含む。

マーキング部の基準位置は、固定されたフィルムの移送機器を基準に設定され、フィルムの蛇行が発生しても一定の位置にマーキングを形成することができるようにする。

マーキング部は、ＬＣＤなどのディスプレイ素材として用いられるフィルムを損傷せずにそのフィルム上に、後述する認識部により認識されることのできるマーキングを形成することができるものであれば、特に限定されない。ただ、より精密な計測及び制御のためにマーキング部(マーキング部が第１及び第２のマーキング手段で構成される場合にはこれら両方)としてレーザ発生器を使用することが好ましい。

マーキング部は一または二以上のマーキング手段を含んで構成され得る。

マーキング部が一のマーキング手段で構成される場合には、フィルムの中心軸の側方移動、すなわちフィルムの移送方向に垂直である方向へのパターンの移動により生じたパターンの蛇行を確認及び計測することができる。この場合には、後述する方法により蛇行距離Ｌの測定が可能であり、蛇行角度θは０゜である。

マーキング部が二以上のマーキング手段で構成される場合には、蛇行の種類によらず、蛇行を確認及び計測することができる。二以上のマーキング手段を用いた蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θを計測する具体的な方法については後述する。

二以上のマーキング部は、第１のマーキング手段と、第１のマーキング手段からフィルムの移送方向に一定距離ｄ_１離れた所に位置し、フィルムの移送方向の垂直方向に一定距離ｄ_２離れた所に位置する第２のマーキング手段とを含んで構成され得る(ここで、ｄ_２は０であり得る)。このように配置されたマーキング部がフィルム上に形成したマーキングの形態の例として、図３に示す。

また、マーキング部は、マーキングを形成する間に、第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段の間の距離を調節することができる手段を更に含むことができ、場合によっては、第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段の位置が固定されるように構成することもできる。

マーキング部が二以上のマーキング手段を含む場合には、認識部での認識及びノイズとの区別の便宜のために、場合によって各マーキング手段別に形成されたマーキングの形態または色相が異なるように構成することができる。

フィルムの蛇行が発生しない場合、マーキングは真っ直ぐな点線を描く。フィルムの蛇行が発生する場合には、例えば、図２Ｂに示すような線を描く。線の形態は、蛇行距離及び蛇行角度、またはフィルムの移送速度の影響を受け得る。これらの線は後述する認識部により認識される。

本発明の蛇行制御装置は、マーキング部の後方に位置する認識部を含む。

認識部は、マーキング部の後方(フィルムの移送方向)に位置し、フィルムが認識領域(すなわち、認識部がカメラを含む場合、イメージ撮影が可能な領域)が移送されるにつれてマーキングの位置を認識する。

本発明において、フィルムの移送方向は、例えば、フィルムが巻取された形態の場合には、図５に示すように、巻取されたフィルムの中心軸に垂直である方向を意味する。この移送方向は、蛇行がない場合のフィルムの機械方向と平行である。

認識部は、一または二以上の認識領域を含むことができる。認識領域の数に応じて、第１及び第２のマーキング手段により形成されるマーキングは同時に認識され得り、それぞれ認識され得る。

認識部は、フィルム上のマーキングを認識してその位置座標を導き出すことができるものであれば、特に限定されない。例えば、認識部は、フィルム上のマーキングを含むイメージを撮影するカメラと、このカメラで得たイメージを保存し、このイメージから撮影されたマーキングの位置座標を導き出すコンピュータとで構成されるものであり得る。

直径が数十マイクロメートル以下のマーキングを認識することができる高分解能のビジョンシステムを使用する場合には、マーキング部の位置変動をより精密に計測することができ、より精密な蛇行制御が可能である。例えば、マイクロメートルレベルの次元、例えば１０マイクロメートル未満の分解能を有するカメラモジュールを使用することが好ましい。

認識部は、マーキングからノイズを識別する手段を更に含むことができる。このような手段は、認識部がレーザ発生器の場合に特に有用であり、レーザによる異物、フィルム上に位置する埃などがマーキングとして認識されることを防止する。

また、マーキングの形態のエラーを最小限にするために、マーキング外縁座標を認識してその中心点を代表座標として認識することが好ましい。

本発明の制御装置は、演算部を含む。

演算部は、既に認識している、フィルムの移送機器を基準に設定されたマーキング部の基準位置データと、認識部により認識されたマーキングの位置データとを相互比較してその差値を計算することで、蛇行を算出する。

蛇行距離Ｌの算出方法は図１４を参照して説明する。

図１４Ａは、一のマーキング手段を含むマーキング部の一形態を図示するものである。この場合、フィルムが移送されると、１、２、３及び４のマーキングが順次に形成される。フィルムの中心軸が移送方向に対して左に移動すると、設定された基準位置(点線で示すマーキング)から逸脱して５の位置にマーキングが形成され、認識部により第５の位置に形成されたものであると認識される。この場合、蛇行距離Ｌは、演算部で設定された基準位置及び認識されたマーキング位置の間の距離である。

図１４Ｂは、マーキング部が、第１のマーキング手段と、この第１のマーキング手段からフィルムの移送方向に一定距離ｄ_１離れた所に位置し、フィルムの移送方向の垂直方向に一定距離ｄ_２離れた所に位置する第２のマーキング手段とを含む一形態を図示するものである。

この場合には、フィルムが移送されるにつれて１−１／２−１、１−２／２−２、１−３／２−３、及び１−４／２−４の順にマーキングが形成される(１−Ａは第１のマーキング手段によるマーキングであり、２−Ｂは第２のマーキング手段によるマーキングであり、ここで、Ａ、Ｂはそれぞれ１乃至５の自然数)。例えば、認識部の認識領域が移送方向に垂直に配置される場合、認識部で１−１及び２−３が同時に認識され、その後、１−２及び２−４に認識される。１−４及び２−４が形成された後にフィルムの中心軸が移送方向に対して右に移動する場合、第５のマーキングは設定された基準位置から蛇行距離Ｌだけ左に移動し、図面の１−５及び２−５と示される位置に形成される。

演算部は、認識部により認識された１−３及び２−５の間の距離ｘを算出した後、 ｄ_２（すなわち、移送方向に対して垂直方向における第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段の間の距離）からｘを差し引いて蛇行距離Ｌを算出する。ｄ_２−ｘが正数であれば、フィルムの移送方向に対して右に蛇行が発生するものであり、ｄ−ｘが負数の場合には、フィルムの移送方向に対して左に蛇行が発生する。

図４は、蛇行角度θの算出方法を示す。

蛇行角度を算出するためには、マーキング部は二以上のマーキング手段が必要となる。図１４Ｂに示すように、マーキング部が第１のマーキング手段と、この第１のマーキング手段からフィルムの移送方向に一定距離ｄ_１離れた所に位置し、フィルムの移送方向の垂直方向に一定距離ｄ_２離れた所に位置する第２のマーキング手段とで構成される場合には、蛇行角度θは、マーキング手段の基準位置及び実マーキングの位置の間の距離差、ｄ_１及びｄ_２を用いて算出することができる。

図４Ａは、蛇行なしの一実施形態を図示するものである。この場合、第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段のマーキングの間の距離はｄ_２と同一であると認識される。蛇行角度θは式１を用いて算出することができる（d1は既知数）。

［式１］

図４Ｂは、フィルムの進行方向に左側角度の蛇行がある場合を示す。 第１のマーキング（第１のマーキング手段によって付されたマーキング）は、フィルムの左側蛇行角度θと同じだけ移動して第２のマーキング（第２のマーキング手段によって付されたマーキング）が形成される位置まで移動する。この場合、第１のマーキングの位置は、フィルムの移動により第２のマーキングの位置との距離が近接するようになる。認識部では、第１のマーキング及び第２のマーキングの間の距離を認識するようになり、蛇行角度θは式２を用いて算出される。式２に記載のαは、機構的に設定されたレーザ等の間の距離(または蛇行がない場合、前記のレーザ等によりフィルム上に形成されたマーキング等の間の距離)である▲が蛇行により変化された値を示すが、図４Ｂでは、蛇行によりマーキング等の間の距離が▲に比べて近くなったので、図４Ｂ及び式２ではこれを−αと示す。

［式２］

図４Ｃは、フィルムの進行方向に右側角度蛇行がある場合を示す。第１のマーキング（第１のマーキング手段によって付されたマーキング）は、フィルムの右側蛇行角度θと同じだけ移動して第２のマーキング（第２のマーキング手段によって付されたマーキング）の位置まで移動する。この時、第１のマーキングの位置は、フィルムの移動により第２のマーキングの位置との距離が遠くなる。認識部では、第１のマーキング及び第２のマーキングの間の距離を認識し、演算部では、 式３を用いて蛇行角度を算出する。式３に記載のαは、機構的に設定されたレーザ等の間の距離(または蛇行がない場合に、前記のレーザ等によりフィルム上に形成されたマーキング等の間の距離)である▲が蛇行により変化された値を示すが、図４Ｃでは、蛇行によりマーキング等の間の距離が▲に比べて遠くなったので、図４Ｃ及び式３ではこれを＋αと示す。

［式３］

第１及び第２のマーキング手段は、パターン形成機器のパターンマスク(またはパターンロール)に垂直である一直線上に位置するようにすることが好ましい。

前記のように演算された蛇行角度θをパターン形成機器の位置の補正に使用する。同時に、第１のマーキング手段(先行マーキング手段)の位置は、移送方向に対して垂直の方向にα だけ調整する。

演算部は、フィルムの蛇行(蛇行距離、蛇行角度、または両方)量を周期的に合算する手段を更に含むことができる。この場合、後述する制御部は、蛇行の和が設定された閾値を越す場合のみに、パターン形成機器及びマーキング部の位置補正信号を生成するように設計されることができる。

本発明の制御装置は、少なくともマーキング部及びパターン形成機器に対する位置補正信号を生成する制御部を備える。制御部は演算部により算出された蛇行に対応してマーキング部、パターン形成機器などを移動させるための信号を生成する。

制御部は、蛇行が発生する都度、蛇行(蛇行距離、蛇行角度または蛇行距離及び角度)に対応する補正信号を生成することもできる。または、蛇行量の和（すなわち、蛇行距離Ｌの和、蛇行角度θの和、またはこれら両方）に対応する補正信号を定期的に生成することもできる。或いは、その蛇行の和が設定された閾値を越す場合のみ、補正信号を生成することもできる。

例えば、制御部は蛇行距離の和が２０μｍを越す場合に補正信号を生成することができる。或いは、例えば、制御部は蛇行角度の和が０．５゜を越す場合に、補正信号を生成することができる。

必要に応じて、制御部は、認識部、フィルムのカッティング手段など、フィルムの蛇行により再整列する必要がある構成等に対する更なる補正信号を生成することができる。

制御部は、マーキング部の一部に対する補正信号を生成及び伝送することができる。例えば、マーキング部が第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段で構成される場合、第１のマーキング手段、第２のマーキング手段、または第１及び第２のマーキング手段の位置を補正するための補正信号を生成することができる。或いは、第２のマーキング手段を固定式とし、第１のマーキング手段を移動式で運営する場合、第１のマーキング手段に対する補正信号のみを生成することができる。

本発明のパターンの蛇行制御装置は、補正信号を受信し、かつフィルム上にパターンを形成する前にマーキング部及びパターン形成機器の位置を補正または調節する補正部を備える。

補正信号は、マーキング部及びパターン形成機器を一定距離だけ移動させるためのもの、またはマーキング部及びパターン形成機器を一定角度だけ回転するためのもの、或いはその両方であってもよい。

したがって、マーキング部及びパターン形成機器の位置を補正または調節するということは、マーキング部及びパターン形成機器を一定距離だけ移動させるか、一定角度だけ回転するか、或いはその両方を意味する。

上述のように、マーキング部の位置をパターン形成部の位置と共に補正することで、フィルムの蛇行が発生した後に再び正常状態になった時、本発明の制御装置が正常状態（すなわち、蛇行のない状態）であると認識することができるようになる。したがって、本発明によると、パターン形成時にパターン境界部の一部が重なって形成され、パターンが一定にならない問題を解決することができる。

本発明では、パターン形成前に、予めパターン形成機器の位置を補正することができる。

本発明の制御装置は、補正部によりパターン形成機器及びマーキング部の位置が補正された後、その補正された位置をパターン形成機器及びマーキング部の位置に対する基準値として再設定する、初期化部を含むことができる。

本発明の制御装置で遂行される蛇行制御方法は、例えば、それぞれ所定の位置に設置された第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段を用いて周期的に第１のマーキング及び第２のマーキングを形成する段階と、第１のマーキング及び第２のマーキングを認識して第１のマーキング及び第２のマーキングの間の距離を周期的に算出する段階と、第１のマーキング及び第２のマーキングの間の距離、及び設定された第１及び第２のマーキング手段の間の距離を用いて蛇行距離及び蛇行角度を算出及び合算する段階と、合算された蛇行距離または蛇行角度が設定された値を越す場合、パターン形成機器、第１のマーキング手段、または第２のマーキング手段のうち少なくとも一の位置を補正するための補正信号を生成する段階と、補正信号を受信し、パターン形成機器、第１のマーキング手段、または第２のマーキング手段のうち少なくとも一の位置を補正する段階を含むことができる。

本発明の制御方法は、マーキング部及びパターン形成機器を一定距離移動させる段階、マーキング部及びパターン形成機器を一定角度回転させる段階、或いはその両方の段階を含む。

本発明の制御方法は、好ましくは、図１３に示すとおりである。

本発明の制御装置は、単独で使用してもフィルム上のパターンの蛇行を制御するのに効果的であるが、エッジポジションコントローラ(ＥＰＣ)と共に使用する方がより好ましい。

以下、実施形態は本発明の理解を容易にするためのものにすぎない。しかしながら、以下に説明する実施形態は、本発明を例示するのみであり、添付の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で実施形態に対する多様な変更及び修正が可能であることは、当業者において明白なことであり、このような変形及び修正が添付の特許請求の範囲に属するのも当然のことである。

[実施形態]
図６は、本発明による制御装置の一例を図示するものである。

図６において、マーキング部は、第１及び第２のマーキング手段を含む。その第１及び第２のマーキング手段として、幅１５±３μｍの線形レーザ発生器を使用した。このレーザ発生器を、巻取されたフィルムの右側近傍に設置し、第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段の間の距離を、フィルムの移送方向に対して１００ｍｍ(ｄ_１＝１００ｍｍ)、フィルムの移送方向に対して垂直方向に２ｍｍ(ｄ_２＝２ｍｍ)とし、蛇行角度が０．１゜変化すると、ｄ_２が１７７μｍ[１００＊Ｔａｎ(０．１)μｍ]増減するようにした。

認識部は、３．０μｍの分解能を有するカメラモジュールと、このカメラモジュールが認識したイメージから位置座標を導き出すことのできるコンピュータとを含む。カメラモジュールは、第２のマーキング手段の後方７５０ｍｍの距離に配置した。

認識部の後方には露光機及びマスクを配置し、マスクの配列を確認するためにマスクの両側に二つの固定マスクを設置し、この固定マークを認識するための別のカメラモジュールをマスクに設置した。この固定マークと別のカメラモジュールとの距離は４５ｍｍである。

さらに、演算部は、設定されたｄ_１及びｄ_２並びに認識部により認識された第１及び第２のマーキング手段の間の距離を用いてフィルムの蛇行量Ｌ及び蛇行角度θを算出するようにプログラミングした。

制御部は、フィルムが２０ｍｍ移送される度に、蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θに基づいてパターン形成機器及びマーキング部に補正信号を伝達するように設計した。

[実験例]

１．フィルムの蛇行発生の確認
ライン速度がそれぞれ３ｍ／分及び５ｍ／分、並びにフィルムにかかる張力を１３０Ｎ、２００Ｎ及び２５０Ｎの場合のフィルムの蛇行発生の可否を確認した。

その結果、表１に示すように、エッジポジションコントローラ(ＥＰＣ)の使用有無に関わらず、すべての工程条件に対して相当の蛇行が発生することが分かった。

２．本発明によるフィルムの蛇行制御
ライン速度５ｍ／分及びフィルムにかかる張力２００Ｎの条件下で、上記実施形態にかかる制御装置を用いてフィルムの蛇行制御のシミュレーションを遂行した。ＥＰＣを適用せず、蛇行量の閾値を１０μｍとした。

先ず、認識部で認識された図８Ａに示す結果データからノイズを排除し、第１及び第２のマーキング手段による軌跡を分離した。具体的には、マーキング認識の座標別に細部ブロック領域に分割して２次元ブロックマトリックスを形成し、マトリックス状態で連結されたブロックを一のブロブ(blob)に分割し、そのブロブが設定値である３０００μｍより小さいと、ノイズとして分類して第１及び第２のマーキングデータから除外し、各軌跡等の主要連結曲線を探索して第１のマーキング軌跡（上方線）及び第２のマーキング軌跡（下方線）に分離した(図９を参照)。

全体ブロック集合Ｆ、各個別ブロックをＳ１、Ｓ２、・・・Ｓｎであると称する時、これらは以下式４を満たすようにした。

［式４］

演算部では、第１のマーキング及び第２のマーキングに対するデータに基づき、蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θを算出した。

蛇行角度θは、図１１に示すように、各区間別に式５を用いて算出した。式５に示すように、第１のマーキング及び第２のマーキングの間の距離ｄは式５を用いて算出し、角度θはｄのタンジェント値を演算した（ｔａｎ(ｄ)）。式５において、ｄ３は、移送方向における第１のレーザ発生器及び第２のレーザ発生器の間の距離であり、ｄ４は、移送方向に対して垂直の方向における第１のレーザ発生器及び第２のレーザ発生器の間の距離である。上記のシミュレーションでは、ｄ３は１００ｍｍであり、ｄ４は２ｍｍである。

［式５］

中心蛇行量Ｌは、図１１に示すように各区間別に算出し、第２のマーキングの座標で式６を用いて算出した。式６において、ｘ_１、ｘ_２、・・・、ｘ_ｎは、移送方向に対して垂直方向における座標である。

［式６］

蛇行量が設定された１０μｍを越す区間の場合には、制御部により基準位置に比べて蛇行された量だけ、機器に対する補正信号を送信し、基準位置は変更された新しい位置値を基準に決められた。図１１において、補正信号が送信された部分はチェックマークを記した。

図１２は、本発明の実験に基づく蛇行制御の結果を示す図である。

Claims (18)

1. フィルムの移送機器及びパターン形成機器を含む、パターン化されたフィルムの製造装置に使用されるパターンの蛇行制御装置であって、
   前記フィルムの移送機器を基準に設定された、一定の基準位置で前記フィルム上にマーキングを形成し、第１のマーキング手段と、前記第１のマーキング手段からフィルムの移送方向に一定距離ｄ _１ 離れた所に位置し、フィルムの移送方向の垂直方向に一定距離ｄ _２ 離れた所に位置する、第２のマーキング手段とを含んで構成されるものであるマーキング部と、
   前記マーキング部の後方に位置し、前記フィルム上の前記マーキングの位置を認識する認識部と、
   前記マーキング部の基準位置及び認識部により認識されたマーキングの位置の間の距離差で蛇行を算出する演算部と、
   前記演算部により算出された蛇行に対応して前記マーキング部及び前記パターン形成機器の位置を補正する信号を生成する制御部と、
   前記制御部で生成した補正信号を受信してパターン形成前に前記マーキング部及び前記パターン形成機器の位置を補正する補正部と
   を含み、
   前記演算部は、前記第１のマーキング手段（または第２のマーキング手段）の基準位置と、前記第１のマーキング手段（または第２のマーキング手段）によるマーキングの実位置との間の距離差、ｄ _１ 及びｄ _２ を用いて蛇行距離Ｌまたは角度θを算出するものである、パターンの蛇行制御装置。
2. 前記マーキング部は、マーキングを形成する間に、前記第１のマーキング手段及び第２のマーキング手段の間の距離を調節する手段を更に含むものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
3. 前記マーキング部は、前記第１のマーキング手段または第２のマーキング手段のいずれかの位置が固定されるように構成される、請求項１に記載の蛇行制御装置。
4. 前記制御部は、前記マーキング部及びパターン形成機器の位置を前記蛇行距離Ｌ及び角度θだけ補正する補正信号を生成するものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
5. 前記認識部は、
   前記フィルム上のマーキングが含まれるイメージを周期的に撮影するカメラモジュールと、
   前記カメラモジュールで得たイメージを周期的に保存し、前記イメージから前記マーキングの位置座標を導き出す装置と
   を含んで構成されるものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
6. 前記認識部は、マーキングからノイズを識別する手段を更に含むものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
7. 前記演算部は、蛇行量を周期的に合算する手段を更に含むものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
8. 前記蛇行量は、蛇行距離Ｌ、蛇行角度θ、または両方である、請求項７に記載の蛇行制御装置。
9. 前記制御部は、前記演算部により合算された蛇行距離Ｌが、設定された閾値を越す場合、前記演算部により合算された蛇行角度θが、設定された閾値を越す場合、または前記演算部により合算された蛇行距離Ｌ及び蛇行角度θの両方が、設定された閾値を越す場合に補正信号を生成するものである、請求項８に記載の蛇行制御装置。
10. 前記制御部は、前記第１のマーキング手段または第２のマーキング手段のいずれかに対する補正信号を生成するものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
11. 前記パターン形成機器は、前記フィルムの移送方向に対して垂直の方向に配置されるマスクまたはロールを含むものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
12. 前記補正部により前記パターン形成機器及び前記マーキング部の位置が補正された後、その補正された位置を前記パターン形成機器及び前記マーキング部の位置に対する基準値として再設定する初期化部を更に含む、請求項１に記載の蛇行制御装置。
13. 前記マーキング部は、数十マイクロメートル直径のマーキングを形成することができるレーザ発生装置を含み、前記認識部は、数マイクロメートルの認識性能を有する高分解能のビジョンシステムを含む、請求項１に記載の蛇行制御装置。
14. 前記高分解能のビジョンシステムは、マーキング形態のエラーによる誤差を減らすために、マーキング径の中心を代表座標として認識するものである、請求項１３に記載の蛇行制御装置。
15. 前記制御部は、前記フィルムのカッティング手段の位置を補正するための補正信号を更に生成するものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
16. 前記認識部は、前記パターン形成機器の前方に位置し、前記フィルム上にパターンが形成される前に、蛇行を予め認識するものである、請求項１に記載の蛇行制御装置。
17. 請求項１に記載の蛇行制御装置を使用する、パターンの蛇行制御方法。
18. 前記蛇行制御装置と共にエッジポジションコントローラ(ＥＰＣ)を使用する、請求項１７に記載の蛇行制御方法。