JP6089532B2 - パターン検出装置、パターン検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送中の透明フィルム等が有するパターンを検出するパターン検出装置およびパターン検出方法に関する。

品質管理等を目的として、透明フィルム等に形成したパターンを検出し、その検査を行うことがある。パターンを検出する方法としては、フィルムを連続的に搬送しつつ、フィルムの一方の面に検出光を照射し、その反射光あるいは透過光を利用する方法が一般的である。

透過光を用いる場合では、例えば図６に示すように、ガイドロール３０によって搬送されるフィルム２０の下方に照明装置１０ａを設け、これによりフィルム２０の下面に検出光を照射する。そして、フィルム２０を透過した検出光を、フィルム２０の上方に設けた受光装置１０ｂで受光することで、パターンの検出を行うことができる。

しかしながら、このような手法では、搬送中のフィルムのばたつき、すなわちフィルム法線方向の振動が問題となり高精度にパターンを検出することが困難になる。図６の点線で示すように、搬送中のフィルム２０がばたつくと、その振動等によりパターンの検出が困難になる。

フィルムのばたつきの影響を抑えつつパターンを検出する方法としては、ガイドロールの近くでフィルムに検出光を照射し、その反射光を受光することでパターンの検出を行う方法がある（特許文献１参照）。

特開２００３−３４４３０１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の方法は、反射光を検出光として用いる場合に限られ、透過光を検出光として用いる場合では適用できないという問題がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、搬送中の透明フィルム等のばたつきの影響を抑えつつ透過光によるパターンの検出が可能なパターン検出装置等を提供することである。

前述した課題を解決するための第１の発明は、ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出装置であって、照明装置と、受光装置を備え、前記照明装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面側に配置され、前記受光装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面と反対の面側に設置され、前記照明装置から照射され前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出装置である。

本発明では、ガイドロールで反射した光をパターン検出のために用いるので、ガイドロールの近傍で透過光によるウェブ材のパターンの検出を行うことができる。ガイドロールの近傍ではウェブ材のばたつきが小さくなるので、その影響を抑えることができる。
また、ウェブ材の平面上を撮像することになるので、画像を用いたパターンの検査が好適に行える利点がある。

第２の発明は、ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出装置であって、照明装置と、受光装置を備え、前記ウェブ材は、直線偏光をそれぞれ異なる偏光方向の円偏光に変換させる２つのパターンを有する位相差フィルムであり、前記照明装置に、偏光フィルタと１／４波長板が備えられ、前記受光装置に、偏光フィルタが備えられ、前記照明装置から照射され、前記照明装置に備えた前記偏光フィルタと前記１／４波長板を透過し、前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置に備えた前記偏光フィルタを介して前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出装置である。
本発明では、ガイドロールで反射した光をパターン検出のために用いるので、ガイドロールの近傍で透過光によるウェブ材のパターンの検出を行うことができる。ガイドロールの近傍ではウェブ材のばたつきが小さくなるので、その影響を抑えることができる。
また、ウェブ材の平面上を撮像することになるので、画像を用いたパターンの検査が好適に行える利点がある。
さらに、２つのパターンを有する位相差フィルムについて、フィルムのばたつきの影響を抑えつつ透過光によるパターンの検出を行うことができる。

第３の発明は、ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出方法であって、照明装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面側に配置され、受光装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面と反対の面側に設置され、前記照明装置から照射され前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出方法である。

第４の発明は、ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出方法であって、前記ウェブ材は、直線偏光をそれぞれ異なる偏光方向の円偏光に変換させる２つのパターンを有する位相差フィルムであり、照明装置から照射され、前記照明装置に備えた偏光フィルタと１／４波長板を透過し、前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、受光装置に備えた偏光フィルタを介して前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出方法である。

本発明によれば、搬送中の透明フィルム等のばたつきの影響を抑えつつ透過光によるパターンの検出が可能なパターン検出装置等を提供することができる。

パターン検出装置１０について示す図 位相差フィルム２について示す図 検出光について示す図 パターン検出について示す図 パターン検出について示す図 パターン検出について示す図

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（パターン検出装置１０の構成）
図１は、第１の実施形態のパターン検出装置１０を示す図である。このパターン検出装置１０は、ガイドロール３で透明フィルム等のウェブ材を連続搬送する際に、このウェブ材に形成されたパターンを検出し、パターンピッチ等の測定を行うものである。ガイドロール３は、アルミやステンレス鋼で形成され、その表面は平滑であり鏡面性を有している。

本実施形態では、パターン検出対象のウェブ材を、２つの異なるパターンを有する位相差フィルム２とする。

この位相差フィルム２の例を図２に示す。位相差フィルム２は、入射する直線偏光の遅相軸を進相軸に対して１／４波長ずらし右円偏光に変えるパターン２ａと、進相軸に対して−１／４波長ずらし左円偏光に変えるパターン２ｂとをフィルム長手方向に交互に配置した位相差層を、透明フィルム上に形成したものである。

図１に示すように、パターン検出装置１０は、照明装置１ａと、受光装置１ｅとを有する。本実施形態では、照明装置１ａから照射した検出光がガイドロール３で反射してガイドロール３の近傍の位置で位相差フィルム２を透過し、これが受光装置１ｅで受光されるように、照明装置１ａと受光装置１ｅの位置や向きを定める。なお、図の矢印は検出光の光路を示す。後述する図５（ｂ）、（ｃ）においても同様である。

照明装置１ａは、パターン検出用の光源であり、位相差フィルム２の下方、すなわち位相差フィルム２がガイドロール３に接する面側に配置される。照明装置１ａとしては、例えば水銀ランプなど、各種の照明装置を用いることができる。

照明装置１ａには、偏光フィルタ１ｂと１／４波長板（円偏光フィルタ）１ｃとが取り付けられる。
偏光フィルタ１ｂは、照明装置１ａから出たランダム偏光状態の検出光を直線偏光として透過させる。
１／４波長板１ｃは、偏光フィルタ１ｂを透過した直線偏光状態の検出光を円偏光に変換するものである。

受光装置１ｅは、ガイドロール３で反射して位相差フィルム２を透過した検出光を受光することにより撮像を行う。受光装置１ｅは、位相差フィルム２の上方、すなわち位相差フィルム２がガイドロール３に接する面と反対の面側に配置される。受光装置１ｅとしては、各種の画像センサを用いることができる。

受光装置１ｅには、偏光フィルタ１ｄが取り付けられる。
偏光フィルタ１ｄは、位相差フィルム２を透過した検出光のうち、所定の偏光方向の直線偏光を透過させるものである。

受光装置１ｅは画像処理装置（不図示）に接続される。画像処理装置は、制御部や記憶部、表示部等を備えた汎用のコンピュータで実現できる。画像処理装置は、記憶部に格納した画像処理プログラムを制御部により実行することで、受光装置１ｅでの受光量に基づく画像から画像処理を行い、パターン２ａ、２ｂのエッジを抽出し、パターンピッチの寸法測定などのパターン検査を行うことができる。

（パターン検出装置１０によるパターン検出）
次に、パターン検出装置１０による位相差フィルム２のパターン検出について、図３、図４を用いて説明する。

図３は、検出光の偏光状態について示した図である。図に示すように、照明装置１ａから照射される検出光は、図の６ａに示すランダム偏光状態であるが、偏光フィルタ１ｂを透過することにより、図の６ｂに示す直線偏光となり、これが１／４波長板１ｃを透過して、図の６ｃに示すように円偏光（ここでは右円偏光）に変換される。この検出光が、ガイドロール３の表面で反射して、ガイドロール３の近傍で位相差フィルム２の下面から入射する。

位相差フィルム２は、前記した通り入射する直線偏光の遅相軸を進相軸に対して１／４波長あるいは−１／４波長ずらして円偏光に変換するものであるが、その逆に、円偏光が入射した場合にはこれを直線偏光に変換する。この時、図の６ｄに示すように、前記のパターン２ａの部分と、パターン２ｂの部分とでは、透過した直線偏光の偏光方向に９０°の差ができる。

本実施形態において、偏光フィルタ１ｄの偏光方向は、パターン２ｂを透過した直線偏光の偏光方向に対応している。従って、偏光フィルタ１ｄは、図の６ｅに示すようにパターン２ｂを透過した直線偏光のみ透過し、これが受光装置１ｅで受光される。一方、パターン２ａを透過した検出光は、偏光フィルタ１ｄで遮断される。

図４は、このようにして検出光を受光し撮像した画像の例を示す。本実施形態では、パターン２ｂを透過した検出光のみ受光するようにしているので、画像上ではパターン２ｂの部分が高輝度で、パターン２ａの部分が低輝度で現れる。このような画像により、パターン２ａ、２ｂのエッジを抽出し、パターン２ａやパターン２ｂの幅をパターンピッチとして寸法測定することができる。

なお、偏光フィルタ１ｂ、１ｄ等の偏光方向は、パターン２ａ、２ｂのいずれかを検出できるように、適宜定めることができる。例えば、偏光フィルタ１ｄの偏光方向を、上記した方向と直交するものとすれば、パターン２ａを透過した直線偏光のみ受光装置１ｅで受光でき、これによってもパターン検出が行える。

以上説明したように、本実施形態では、ガイドロール３で検出光を反射させ、これを用いて位相差フィルム２のパターン２ａ、２ｂの検出を行うので、ガイドロール３に近い箇所で透過光を用いたフィルム上のパターン検出を行うことができる。ガイドロール３に近い箇所では、位相差フィルム２のばたつきが抑えられるので、高精度にパターンの検出を行うことができる。

また、本実施形態では、パターン検出対象のウェブ材を、直線偏光を円偏光に変換する位相差フィルム２としており、照明装置１ａや受光装置１ｅに偏光フィルタ１ｂ、１／４波長板１ｃ、偏光フィルタ１ｄを取り付けることにより、位相差フィルム２が有するパターン２ａ、２ｂの検出を好適に行うことができる。

ただし、パターン検出対象のウェブ材はこれに限ることはない。以下、パターン検出対象のウェブ材が異なる例を、第２の実施形態として説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を主に説明し、同様の点については説明を省略する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、透明フィルム上にインクを塗布する等してパターンを形成したものをパターン検出対象のウェブ材とする例である。このウェブ材の例が図５（ａ）に示すフィルム５であり、インク等が塗布された部分であるパターン５ａと塗布されない部分であるパターン５ｂがフィルム長手方向に交互に配置されている。

図５（ｂ）のパターン検出装置１０ａは、このようなフィルム５のパターン検出に用いることができるパターン検出装置の例である。図に示すように、パターン検出装置１０ａは、第１の実施形態のパターン検出装置１０と比較して、偏光フィルタ１ｂ、１／４波長板１ｃ、偏光フィルタ１ｄが省略される点で異なる。

この場合では、照明装置１ａから出てガイドロール３で反射した検出光がフィルム５に入射する。この検出光は、パターン５ｂの部分でフィルム５を透過する透過量が多く、パターン５ａの部分では透過量が少なくなるので、検出光を受光装置１ｅで受光し撮像することでパターン検出ができる。撮像した画像から、上記と同様に、パターンピッチの寸法測定などのパターン検査を行うことができる。

なお、図５（ｃ）のパターン検出装置１０ｂに示すように、照明装置１ａをフィルム５の上方に配置し、受光装置１ｅをフィルム５の下方に配置する構成も可能である。この場合、照明装置１ａを出てフィルム５を透過しガイドロール３で反射した検出光を受光装置１ｅで受光することで、上記と同様にパターン検出を行うことができる。ただし、この場合ガイドロール３の曲面上を撮像することになるので、パターン検査の内容によっては、パターンのゆがみ等が問題になる可能性がある。

一方、図５（ｂ）や図１のように、ガイドロール３で反射した後ウェブ材を透過した検出光を受光装置１ｅで受光する場合は、ウェブ材の平面を撮像することになるので、上記のような恐れがなく、パターン検査を好適に行うことができる。

また、以上の実施形態では、２種類のパターンがフィルム長手方向に交互に並んだ例を示したが、パターンの種類の数や配置はこれに限ることはなく、様々なものが考えられる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ａ：照明装置
１ｂ、１ｄ：偏光フィルタ
１ｃ：１／４波長板
１ｅ：受光装置
２：位相差フィルム
２ａ、２ｂ、５ａ、５ｂ：パターン
３：ガイドロール
５：フィルム
１０、１０ａ、１０ｂ：パターン検出装置

Claims (4)

1. ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出装置であって、
   照明装置と、受光装置を備え、
   前記照明装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面側に配置され、
   前記受光装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面と反対の面側に設置され、
   前記照明装置から照射され前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出装置。
2. ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出装置であって、
   照明装置と、受光装置を備え、
   前記ウェブ材は、直線偏光をそれぞれ異なる偏光方向の円偏光に変換させる２つのパターンを有する位相差フィルムであり、
   前記照明装置に、偏光フィルタと１／４波長板が備えられ、
   前記受光装置に、偏光フィルタが備えられ、
   前記照明装置から照射され、前記照明装置に備えた前記偏光フィルタと前記１／４波長板を透過し、前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置に備えた前記偏光フィルタを介して前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出装置。
3. ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出方法であって、
   照明装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面側に配置され、
   受光装置は、前記ウェブ材が前記ガイドロールに接する面と反対の面側に設置され、
   前記照明装置から照射され前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出方法。
4. ガイドロールで搬送されるウェブ材が有するパターンを検出するパターン検出方法であって、
   前記ウェブ材は、直線偏光をそれぞれ異なる偏光方向の円偏光に変換させる２つのパターンを有する位相差フィルムであり、
   照明装置から照射され、前記照明装置に備えた偏光フィルタと１／４波長板を透過し、前記ガイドロールで反射した後、前記ウェブ材を透過した光を、受光装置に備えた偏光フィルタを介して前記受光装置で受光することにより、光路上にある前記ウェブ材のパターンを検出することを特徴とするパターン検出方法。

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