WO2017169968A1 - 光学積層フィルムおよび偏光イメージングセンサ - Google Patents

光学積層フィルムおよび偏光イメージングセンサ Download PDF

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retardation plate
plate
anisotropic layer
region
patterned
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雄二郎 矢内
武田　淳
永井　道夫
昌 山本
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富士フイルム株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J4/00—Measuring polarisation of light
    • G01J4/04—Polarimeters using electric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures

Definitions

  • the present invention relates to an optical laminated film that makes it possible to detect the state of polarized light, and a polarization imaging sensor using the optical laminated film.
  • a polarization imaging sensor that detects the state of polarization of light from a subject is known.
  • This polarization imaging sensor obtains information that cannot be obtained with a normal black-and-white or color image, such as tilting the surface of an object, clarifying shapes and boundaries that are difficult to distinguish, and detecting the state of stress applied to the object. be able to. Therefore, the polarization imaging sensor can be used in various fields such as inspection, medical care, driving assistance, operation, security, and the like.
  • a polarization analyzer described in Patent Document 1 As such a polarization imaging sensor, for example, a polarization analyzer described in Patent Document 1 is known.
  • This ellipsometer includes a wave plate array having a plurality of wave plate regions having a constant phase difference and different slow axis directions, and a polarizing plate array having a plurality of polarizing plate regions having different polarization axis directions of passing polarized light.
  • the wave plate array is placed on the front and the polarizing plate array is placed on the back, the intensity distribution of the light passing through them is measured with the light receiving element array, and the fluctuation pattern of the density of the output image by the light receiving element array is analyzed Thus, the polarization state of the incident light is detected.
  • the polarization imaging sensor described in Patent Document 1 by combining the polarizing plate array, the wave plate array, and the light receiving element array, a driving unit such as a rotating mechanism of the polarizing plate can be eliminated.
  • the polarization information of light from the subject can be obtained at high speed.
  • the polarization imaging sensor described in Patent Document 1 uses a polarizing plate array having a plurality of polarizing plate regions with different polarization axis directions of polarized light passing therethrough.
  • a polarizing plate array with such a polarizing axis patterned is difficult to produce, has poor productivity, and has low versatility.
  • it is difficult to set the direction of the polarization axis finely with a small angle difference it is difficult to improve the detection accuracy of the polarization state to a certain extent.
  • An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and to detect the state of polarization using a component that has a simple configuration, good productivity, and high versatility. It is an object of the present invention to provide an optical laminated film that enables this, and a polarization imaging sensor using the optical laminated film.
  • the optical laminated film of the present invention includes a first retardation plate having a patterned optical anisotropic layer, a second retardation plate having a patterned optical anisotropic layer, A polarizing axis having a unidirectional polarizing plate,
  • the patterned optical anisotropic layer of the first retardation plate and the patterned optical anisotropic layer of the second retardation plate have a constant retardation, and are further divided into a plurality of band-like regions within the same plane.
  • the patterned optically anisotropic layer of the first retardation plate and the patterned optically anisotropic layer of the second retardation plate have the same direction of the slow axis in one strip region, and The direction of the slow axis in the belt-like region is all different, has a plurality of units composed of a plurality of belt-like regions, and The band-like region of the patterned optically anisotropic layer of the first retardation plate and the belt-like region of the patterned optically anisotropic layer of the second retardation plate are arranged so as to intersect with each other in the plane direction.
  • an optical laminated film characterized by being laminated in the order of a retardation plate, a second retardation plate and a polarizing plate.
  • the pattern optical anisotropic layer of the first retardation plate and the pattern optical anisotropic layer of the second retardation plate have the same unit in the arrangement direction of the band-like regions. It is preferable to have it repeatedly. Further, in the patterned optical anisotropic layer of the first retardation plate and the patterned optical anisotropic layer of the second retardation plate, the direction of the slow axis of the band-shaped region in the unit is directed to the arrangement direction of the band-shaped region. It is preferable to change sequentially.
  • region of the pattern optical anisotropic layer of a 2nd phase difference plate orthogonally cross in a surface direction.
  • the first retardation plate and the second retardation plate are different retardation plates.
  • one of the first retardation plate and the second retardation plate is a ⁇ / 4 plate and the other is a ⁇ / 2 plate.
  • the direction of the slow axis of the band-like region in the unit is relative to the arrangement direction of the band-like region.
  • the patterned optical anisotropic layer of the first retardation plate and the patterned optical anisotropic layer of the second retardation plate contain a liquid crystalline compound.
  • the polarization imaging sensor of the present invention provides a polarization imaging sensor comprising the optical laminated film of the present invention and an image sensor.
  • the present invention it is possible to detect the polarization state of incident light by using a highly versatile part with a simple configuration and good productivity.
  • FIG. 1 is a perspective view conceptually showing an example of the polarization imaging sensor of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view and a side view conceptually showing the polarization detection filter of the polarization imaging sensor shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded conceptual view of the polarization detection filter shown in FIG.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a manufacturing method of the polarization detection filter shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the detection result of linearly polarized light by the polarization imaging sensor of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the detection result of circularly polarized light by the polarization imaging sensor of the present invention.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • “orthogonal” and “parallel” include a range of errors allowed in the technical field to which the present invention belongs.
  • “orthogonal” and “parallel” mean that the angle is within ⁇ 10 ° with respect to strict orthogonality or parallelism, and an error with respect to strict orthogonality or parallelism is 5 ° or less. Preferably, it is 3 ° or less.
  • an angle represented by other than “orthogonal” and “parallel”, for example, a specific angle such as 15 ° or 45 °, includes a range of errors allowed in the technical field to which the present invention belongs.
  • the angle means less than ⁇ 5 ° with respect to the exact angle shown specifically, and the error with respect to the exact angle shown is ⁇ 3 ° or less. It is preferable that it is ⁇ 1 ° or less.
  • Re ( ⁇ ) represents in-plane retardation at wavelength ⁇ .
  • Re ( ⁇ ) is measured by making light having a wavelength of ⁇ nm incident in the normal direction of the film in Axometry (manufactured by Axometric).
  • a measurement wavelength is 550 nm.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an example of the polarization imaging sensor of the present invention using the optical laminated film of the present invention.
  • a polarization imaging sensor 10 shown in FIG. 1 basically includes a polarization detection filter 12 and an image sensor 14.
  • the polarization detection filter 12 is the optical laminated film of the present invention.
  • the polarization detection filter 12 includes a first retardation plate 20, a second retardation plate 24, and a polarizing plate 26.
  • the polarization imaging sensor 10 detects the polarization state of the incident light by measuring the incident light that has entered and transmitted through the polarization detection filter 12 with the image sensor 14.
  • the image sensor 14 is a known image sensor formed by two-dimensionally arranging light receiving elements (photoelectric conversion elements) such as a CCD (Charge-Coupled Device) sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, and a photodiode. Is available.
  • light receiving elements photoelectric conversion elements
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the polarization detection filter 12 and the image sensor 14 are arranged in close contact with each other, but the present invention is not limited to this.
  • a known optical system may be disposed between the polarization detection filter 12 and the image sensor 14 so that the light transmitted through the polarization detection filter 12 is imaged on the light receiving surface of the image sensor 14.
  • the light transmitted through the polarization detection filter 12 may be enlarged or reduced.
  • FIG. 2 conceptually shows an example of the polarization detection filter 12 of the present invention.
  • the upper side is a front view and the lower side is a side view.
  • the front view is a view of the polarization detection filter 12 as viewed from the incident side of the light to be measured.
  • FIG. 2 conceptually shows an example of the polarization detection filter 12, and the number of band-like regions (the number of units made up of a plurality of band-like regions) to be described later is not limited to the number shown in FIG.
  • the polarization detection filter 12 includes a first retardation plate 20, a second retardation plate 24, and a polarizing plate 26.
  • the polarization detection filter 12 has a configuration in which the first retardation plate 20, the second retardation plate 24, and the polarizing plate 26 are laminated in this order from the light incident surface side and bonded together by the bonding layer 28. Have.
  • the first retardation plate 20 is a ⁇ / 4 plate having a patterned optically anisotropic layer 20A and a support 20B.
  • the second retardation plate 24 is a ⁇ / 2 plate having a patterned optically anisotropic layer 24A and a support 24B.
  • the polarizing plate 26 is a linear polarizing plate. Note that, depending on the material for forming the patterned optically anisotropic layer 20A, the first retardation plate 20 may not have the support 20B. Similarly, depending on the material for forming the patterned optically anisotropic layer 24A, the second retardation plate 24 may not have the support 24B.
  • the bonding layer 28 bonds the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24, and the second phase difference plate 24 and the polarizing plate 26.
  • the bonding layer 28 can bond the target plate-shaped object (sheet-shaped object), what consists of various well-known materials can be utilized, and it has fluidity
  • the bonding layer 28 is an optically transparent adhesive (OCA (Optical Clear Adhesive)), an optically transparent double-sided tape, an ultraviolet curable resin, or the like that is used for bonding sheet-like materials in optical devices and optical elements. May be used.
  • OCA optical Clear Adhesive
  • the first phase difference plate 20, the second phase difference plate 24, and the polarizing plate 26 are laminated and held by a frame body, a jig, or the like instead of being bonded together by the bonding layer 28. You may comprise the optical laminated film of invention.
  • FIG. 3 shows the polarization detection filter 12 in an exploded manner.
  • the slow axis is divided into a plurality of band-like regions in the same plane.
  • the patterned optically anisotropic layer 20A has twelve belt-like regions of the first belt-like region 20a to the twelfth belt-like region 20l that are linear regions having the same width.
  • the arrows in the respective band-shaped regions indicate the directions of the slow axes of the patterned optical anisotropic layer 20A and the patterned optical anisotropic layer 24A.
  • the first retardation plate 20 is a ⁇ / 4 plate, and the first belt-like region 20a to the twelfth belt-like region 20l of the patterned optically anisotropic layer 20A have a constant phase difference, but in each belt-like region, the retardation is slow.
  • the phase axis directions are all different. That is, the patterned optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 has patterned optical anisotropy divided into a plurality of band-like regions having different slow axis directions.
  • the first belt-like region 20a to the twelfth belt-like region 201 are directions orthogonal to the arrangement direction of the belt-like regions, that is, the longitudinal direction of the belt-like region.
  • the slow axis changes in increments of 15 ° from 0 ° to 180 °. Note that 0 ° is equal to 180 °.
  • the “arrangement direction of the band-like regions” is also referred to as “reference direction”.
  • the first belt-like region 20a has a slow axis inclined by 0 ° with respect to the reference direction.
  • the second belt-like region 20b has a slow axis inclined by 15 ° with respect to the reference direction.
  • the third strip region 20c has a slow axis that is inclined by 30 ° with respect to the reference direction.
  • the fourth belt-like region 20d has a slow axis inclined by 45 ° with respect to the reference direction.
  • the fifth belt-like region 20e has a slow axis inclined by 60 ° with respect to the reference direction.
  • the sixth belt-like region 20f has a slow axis inclined by 75 ° with respect to the reference direction.
  • the seventh belt-like region 20g has a slow axis inclined by 90 ° with respect to the reference direction.
  • the eighth band-shaped region 20h has a slow axis inclined by 105 ° with respect to the reference direction.
  • the ninth strip region 20i has a slow axis that is inclined by 120 ° with respect to the reference direction.
  • the tenth strip region 20j has a slow axis inclined by 135 ° with respect to the reference direction.
  • the eleventh strip-shaped region 20k has a slow axis inclined by 150 ° with respect to the reference direction.
  • the twelfth band-shaped region 201 has a slow axis inclined by 165 ° with respect to the reference direction.
  • the patterned optically anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 has the 12 belt-like regions of the first belt-like region 20a to the 12th belt-like region 20l as one unit, and the first belt-like region 20a to the 12th belt-like region.
  • a plurality of units composed of the region 20l are repeatedly formed in the reference direction.
  • the number of band-like regions constituting one unit is not limited to twelve in the illustrated example, and is appropriately set according to an angle difference between slow axes in adjacent band-like regions described later. do it.
  • the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 also has a slow axis divided into a plurality of band-like regions in the same plane.
  • the patterned optically anisotropic layer 24A has twelve belt-like regions of the first belt-like region 24a to the twelfth belt-like region 24l that are linear regions having the same width.
  • the second retardation plate 24 is a ⁇ / 2 plate, and the first belt region 24a to the twelfth belt region 24l of the patterned optically anisotropic layer 24A have a constant phase difference, but in each belt region, the retardation is slow.
  • the phase axis directions are all different. That is, the second retardation plate 24 also has pattern optical anisotropy in which the slow axis is divided into band-like regions.
  • the first belt region 24a to the twelfth belt region 24l of the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 are also 0 to 180 ° with respect to the reference direction (arrangement direction of each region).
  • the slow axis changes in increments of 15 °. That is, in the second retardation plate 24, the first band-like region 24a has a slow axis that is inclined by 0 ° with respect to the reference direction.
  • the second belt-like region 24b has a slow axis inclined by 15 ° with respect to the reference direction.
  • the third strip region 24c has a slow axis inclined at 30 ° with respect to the reference direction.
  • the fourth belt-like region 24d has a slow axis inclined by 45 ° with respect to the reference direction.
  • the fifth belt-like region 24e has a slow axis inclined by 60 ° with respect to the reference direction.
  • the sixth strip region 24f has a slow axis inclined by 75 ° with respect to the reference direction.
  • the seventh strip region 24g has a slow axis inclined by 90 ° with respect to the reference direction.
  • the eighth belt-like region 24h has a slow axis inclined by 105 ° with respect to the reference direction.
  • the ninth strip region 24i has a slow axis inclined by 120 ° with respect to the reference direction.
  • the tenth strip region 24j has a slow axis inclined by 135 ° with respect to the reference direction.
  • the eleventh strip region 24k has a slow axis inclined by 150 ° with respect to the reference direction.
  • the twelfth belt-like region 24l has a slow axis inclined by 165 ° with respect
  • the patterned optically anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 has the 12 belt-like regions of the first belt-like region 24a to the 12th belt-like region 24l as one unit. A plurality of units composed of the region 24l are repeatedly formed in the reference direction.
  • the polarizing plate 26 is a linear polarizing plate having a polarizing axis in one direction, and a general linear polarizing plate such as an absorbing polarizing plate containing an iodine compound or a reflective polarizing plate such as a wire grid can be used.
  • the polarization axis is synonymous with the transmission axis.
  • the polarizing plate 26 has a polarization axis that coincides with the reference direction of the first retardation plate 20 as an example, as indicated by an arrow in the polarizing plate 26.
  • the first retardation plate 20, the second retardation plate 24, and the polarizing plate 26 have a square planar shape of the same size. Further, the width of each band-like region is equal between the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 are arranged so that the band-like regions of the pattern optical anisotropic layers are orthogonal to each other. That is, the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 are arranged with their reference directions orthogonal to each other.
  • the polarization detection filter 12 has the first retardation plate by one unit of the first retardation plate 20 and one unit of the second retardation plate 24 when viewed from the front, that is, from the incident direction of light.
  • the first belt-like region 20a to the twelfth belt-like region 20l of 20 and the first belt-like region 24a to the twelfth belt-like region 24l of the second retardation plate 24 are formed in the plane direction by 144 pieces. A state in which a rectangular region is formed is obtained.
  • one rectangular region formed by the intersection of one strip region of the first retardation plate 20 and one strip region of the second retardation plate 24 is referred to as “intersection region”. It is also said.
  • the light passing through the intersecting region is received by one or a plurality of light receiving elements of the image sensor 14 and measured.
  • the pattern optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 of the polarization detection filter 12 includes the twelve belt-like regions of the first belt-like region 20a to the twelfth belt-like region 20l. Are formed repeatedly in the reference direction. Further, the pattern optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 of the polarization detection filter 12 is repeatedly formed in the reference direction by units composed of 12 belt-like regions from the first belt-like region 24a to the 12th belt-like region 24l. Is done.
  • one unit of the pattern optical anisotropic layer 20A of the first phase difference plate 20 and the pattern optical anisotropy of the second phase difference plate 24 which are stacked in an intersecting manner.
  • One pixel of the polarization imaging sensor 10 is formed by one unit of the conductive layer 24A. That is, in the illustrated example, each of the first band region 20a to the twelfth band region 20l of the first retardation plate 20 and the first band region 24a to the twelfth band region 24l of the second retardation plate 24, respectively.
  • One pixel of the polarization imaging sensor 10 is composed of 144 ⁇ 12 ⁇ 12 intersection regions formed by the intersection.
  • the number of pixels of the image sensor 14 the number of repeating units in the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 (the number of units in the pattern optical anisotropic layer), and the band-shaped region
  • the number of pixels that can detect polarized light is determined according to the length, and an image for detecting the polarized light is obtained.
  • the first retardation plate 20 is a ⁇ / 4 plate, and the first belt region 20a to the twelfth belt region 20l of the patterned optical anisotropic layer 20A are all different in the direction of the slow axis.
  • the second retardation plate 24 is a ⁇ / 2 plate.
  • the first belt region 24a to the twelfth belt region 24l of the patterned optical anisotropic layer 24A are all different in the direction of the slow axis. . Therefore, in one pixel of the polarization imaging sensor 10, the 144 intersecting regions formed in the plane all have combinations of the slow axis of the first retardation plate 20 and the slow axis of the second retardation plate. , All different from each other.
  • the light in the same polarization state enters one pixel of the polarization detection filter 12 and passes through the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24, the light is transmitted through a combination of slow axes of the intersecting regions that have been transmitted. It becomes polarized light according to. That is, the light that has passed through the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 has a maximum of 144 different types of polarized light in the plane direction, depending on the transmitted intersection region.
  • the amount of transmitted light becomes a light amount corresponding to the polarization state of each light and the direction of the polarization axis of the polarizing plate 26.
  • a light quantity distribution is formed.
  • the polarization state of the light transmitted through the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 varies depending on the polarization state of the light incident on the polarization detection filter 12. That is, the light amount distribution of the light incident on one pixel of the polarization detection filter 12 and transmitted through the first phase difference plate 20, the second phase difference plate 24, and the polarizing plate 26 is the light intensity distribution of the light incident on the polarization detection filter 12. It has a specific pattern according to the state of polarization. Accordingly, light incident on one pixel of the polarization detection filter 12 and transmitted through the polarizing plate 26 is measured by an image sensor 14 such as a CCD sensor and reproduced as a monochrome image or a color image, and a density pattern (color density pattern) is obtained.
  • an image sensor 14 such as a CCD sensor and reproduced as a monochrome image or a color image
  • the polarization state of the light incident on one pixel of the polarization detection filter 12 can be detected.
  • light of various polarization states is previously incident on one pixel of the polarization detection filter 12, and the amount of light is measured by the image sensor 14, or simulation and / or calculation is performed to obtain the density corresponding to the polarization state. If the variation pattern is known and tabulated, the polarization state of the light incident on one pixel of the polarization detection filter 12 can be detected.
  • the pattern optical anisotropic layers of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 have twelve belt-shaped regions as one unit.
  • 12 ⁇ 12 144 intersecting regions, which are the intersecting positions of one strip region of the first retardation plate 20 and one strip region of the second retardation plate 24, become one pixel.
  • the polarization detection filter 12 since the unit formed by the twelve strip-shaped regions is repeatedly formed in the reference direction, the polarization state can be measured two-dimensionally. That is, the polarization imaging sensor 10 can measure the polarization state in each place, the difference in the polarization state depending on the place, and the like with a single polarization.
  • the polarization detection filter 12 which is the optical laminated film of the present invention and the polarization imaging sensor 10 of the present invention, two sheets having the pattern optical anisotropy in which the slow axis is divided into a plurality of band-like regions.
  • a highly productive and highly versatile component such as a phase difference plate and a general linear polarizing plate that does not perform polarization axis patterning, etc. The state of polarization can be detected.
  • the patterned optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 and the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 both have the direction of the slow axis of the band-shaped region in one unit.
  • the present invention is not limited to this, although it changes sequentially (continuously) by 15 ° with respect to the reference direction toward the reference direction (region arrangement direction). That is, the patterned optically anisotropic layers of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 have an angular difference in the direction of the slow axis of adjacent strip-like regions in one unit exceeding 15 °. , Less than 15 °.
  • the pattern optical anisotropic layers of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 have a constant width change in the direction of the slow axis of the band-like region in one unit, in increments of 15 °. It may be changed at different angles such as 5 ° ⁇ 10 ° ⁇ 20 °... Furthermore, the pattern optically anisotropic layers of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 have an angle in the direction of the slow axis of the band-like region in one unit of 0 ° ⁇ 15 ° ⁇ 30 in the illustrated example. Instead of sequentially changing as in the case of..., The angle of the slow axis may be changed in a random manner such that 0 ° ⁇ 60 ° ⁇ 15 °.
  • one intersection region of the polarization detection filter 12 corresponds to one or a plurality of light receiving elements of the image sensor, and the first retardation plate 20 and the second phase difference. Since one pixel of the polarization imaging sensor 10 is constituted by one unit of the plate 24, the spatial resolution of the polarization imaging sensor 10 decreases as the angle difference in the direction of the slow axis of the adjacent band-like regions decreases.
  • the angle difference in the direction of the slow axis of the band-like regions of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 is appropriately determined according to the accuracy of polarization detection required for the polarization imaging sensor 10 and the spatial resolution. , You can set.
  • the angle difference in the direction of the slow axis of the band-like region adjacent to the reference direction of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 is within 5 °. Is preferably within 2 °, more preferably less than 1 °.
  • the direction of the slow axis of each band-like region of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 is sequentially (continuously) at regular intervals toward the reference direction in one unit. Is preferably changed.
  • the angle difference between the slow axes of the belt-like regions adjacent to the reference direction of the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 is set to within 5 °, and changes sequentially toward the reference direction with the same angle difference.
  • the light quantity distribution does not change even if the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 are misaligned, and the misalignment between the polarization detection filter 12 and the image sensor 14 occurs. Even in this case, only the entire light amount distribution is deviated, and a decrease in polarization detection accuracy can be minimized. In other words, by satisfying the above conditions, the burden on the alignment between the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 and the alignment between the polarization detection filter 12 and the image sensor 14 is greatly reduced. it can.
  • the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 are both composed of a unit composed of the first strip region 20a to the twelfth strip region 20l, and the first strip region 24a to 24a.
  • the same unit called the unit composed of the twelfth belt-like region 24l is repeatedly formed, the present invention is not limited to this. That is, the first retardation plate 20 and / or the second retardation plate 24 may include different units.
  • a certain unit changes the angle of the slow axis with respect to the reference direction in increments of 15 ° as shown in the figure, and another unit is 30 °.
  • the angle of the slow axis with respect to the reference direction changes in increments, and another unit may be configured such that the angle of the slow axis with respect to the reference direction changes in increments of 7.5 °.
  • a certain unit has 12 belt-like regions as in the illustrated example, and another unit has 30 belt-like regions, Still another unit may be configured to have 45 belt-like regions.
  • the width of the band-shaped region in the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 is an integer multiple of the size of the light receiving element of the image sensor 14 or the size of the light receiving element.
  • the widths of the band-like regions in the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 are as follows. What is necessary is just to set suitably according to the optical system to arrange
  • one light receiving element of a general image sensor is a square
  • the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 the correspondence between the pixel of the image sensor and the intersection region is facilitated.
  • the widths of the belt-like regions are preferably all the same, but the belt-like regions may have a plurality of different widths.
  • the width of the belt-like region may be the same or different between the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24. Further, the number of the band-like regions, the number of the band-like regions constituting one unit, and the number of the units constituting the pattern optical anisotropic layer are the same for the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24. May be the same or different.
  • the first retardation plate 20 is a ⁇ / 4 plate.
  • the first retardation plate 20 being a ⁇ / 4 plate means that all combinations of the band-like regions of the patterned optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 and the support 20B are ⁇ / 4. Intended to be a board.
  • the in-plane retardation Re (550) with a wavelength of 550 nm is not particularly limited, but is preferably 115 to 165 nm, more preferably 120 to 150 nm. 125 to 145 nm is more preferable. Even when the first retardation plate 20 includes a layer other than the patterned optically anisotropic layer 20A such as the support 20B, the entire in-plane retardation of the first retardation plate 20 is obtained. A range is preferred.
  • the second retardation plate 24 is a ⁇ / 2 plate.
  • the second retardation plate 24 is a ⁇ / 2 plate means that the combination of each band-like region of the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 and the support 24B is ⁇ / 2. Intended to be a board.
  • the in-plane retardation Re (550) with a wavelength of 550 nm is not particularly limited, but is preferably 255 to 295 nm, more preferably 260 to 290 nm. More preferably, it is 265 to 285 nm.
  • the second retardation plate 24 includes a layer other than the patterned optically anisotropic layer 24A such as the support 24B, the above in-plane letter is formed in the entire second retardation plate 24. It is preferable to indicate the range of the foundation.
  • the first retardation plate 20 on the light incident side is a ⁇ / 4 plate and the second retardation plate is a ⁇ / 2 plate.
  • the present invention is not limited to this. Not done.
  • the first retardation plate 20 on the light incident side may be a ⁇ / 2 plate and the second retardation plate 24 may be a ⁇ / 4 plate, or the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 may be used.
  • the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 may be the same retardation plate, such that both are ⁇ / 4 plates.
  • the in-plane retardation Re of the first phase difference plate 20 is ⁇ / 8 to 3 ⁇ / 8 and the second phase difference plate 24 can be used because the detection accuracy can be increased.
  • the in-plane retardation Re is preferably larger than the in-plane retardation Re of the first retardation plate 20.
  • the patterned optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 and the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 preferably contain a liquid crystal compound.
  • the patterned optical anisotropic layer 20A of the first retardation plate 20 and the patterned optical anisotropic layer 24A of the second retardation plate 24 contain a liquid crystal compound, the width of the band-shaped region and the delay in the band-shaped region are reduced.
  • the direction of the phase axis can be controlled with high accuracy and high resolution. For example, the angle difference between the slow axes in adjacent strip regions can be easily made less than 1 °.
  • Examples of the method for forming the patterned optically anisotropic layer containing the liquid crystalline compound include a method of fixing the liquid crystalline compound in an aligned state.
  • a method for immobilizing the liquid crystal compound a method of polymerizing and immobilizing the liquid crystal compound having an unsaturated double bond (polymerizable group) as the liquid crystal compound is preferably exemplified.
  • a composition for forming a patterned optical anisotropic layer containing a liquid crystalline compound having an unsaturated double bond (polymerizable group) is applied on a support directly or through an alignment film, and irradiated with ionizing radiation.
  • the patterned optically anisotropic layer may have a single layer structure or a laminated structure.
  • the kind of unsaturated double bond contained in the liquid crystal compound is not particularly limited, and a functional group capable of addition polymerization reaction is preferable, and a polymerizable ethylenically unsaturated group or a ring polymerizable group is preferable. More specifically, a (meth) acryloyl group, a vinyl group, a styryl group, an allyl group, etc. are mentioned preferably, and a (meth) acryloyl group is more preferable.
  • liquid crystal compounds can be classified into a rod-shaped type and a disk-shaped type based on their shapes.
  • Polymer generally refers to a polymer having a degree of polymerization of 100 or more (Polymer Physics / Phase Transition Dynamics, Masao Doi, 2 pages, Iwanami Shoten, 1992).
  • any liquid crystalline compound can be used.
  • Two or more kinds of rod-like liquid crystalline compounds, two or more kinds of disc-like liquid crystalline compounds, or a mixture of a rod-like liquid crystalline compound and a disk-like liquid crystalline compound may be used.
  • liquid crystalline compound having a polymerizable group or a discotic liquid crystalline compound.
  • the liquid crystalline compound preferably has two or more polymerizable groups in one molecule.
  • the liquid crystal compound is a mixture of two or more, it is preferable that at least one liquid crystal compound has two or more polymerizable groups in one molecule.
  • the rod-like liquid crystal compound for example, those described in claim 1 of JP-T-11-53019 and paragraphs [0026] to [0098] of JP-A-2005-289980 can be preferably used.
  • tick liquid crystalline compound for example, those described in paragraphs [0020] to [0067] of JP-A-2007-108732 and paragraphs [0013] to [0108] of JP-A-2010-244038 are preferably used. However, it is not limited to these.
  • the alignment state of the liquid crystalline compound may be controlled.
  • the rod-like liquid crystalline compound it is preferable to fix the rod-like liquid crystalline compound in a horizontally aligned state.
  • the discotic liquid crystalline compound is vertically aligned. It is preferable to fix in a state.
  • “the rod-like liquid crystal compound is horizontally aligned” means that the director of the rod-like liquid crystal compound and the layer surface are parallel, and “the discotic liquid crystal compound is vertically aligned” means the discotic liquid crystal.
  • the disk surface and the layer surface of the functional compound are perpendicular. These are not strictly required to be horizontal and vertical, but each means a range of ⁇ 20 ° from an accurate angle. The range from this exact angle is preferably within ⁇ 5 °, more preferably within ⁇ 3 °, even more preferably within ⁇ 2 °, and most preferably within ⁇ 1 °. preferable.
  • additive alignment control agent
  • Various known additives can be used as the additive.
  • the first preferred embodiment utilizes a plurality of actions for controlling the alignment of the liquid crystal compound, and then eliminates any action by an external stimulus (heat treatment, etc.) to make the predetermined alignment control action dominant. Is the method.
  • the liquid crystalline compound is brought into a predetermined alignment state by the combined action of the alignment control ability by the alignment film and the alignment control ability of the alignment controller added to the liquid crystalline compound, and then fixed.
  • any action for example, action by the alignment control agent
  • disappears by external stimulation heat treatment, etc.
  • the other orientation control action action by the alignment film
  • another alignment state is realized and fixed to form the other retardation region. Details of this method are described in paragraphs [0017] to [0029] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-008170, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the second preferred embodiment is an embodiment using a pattern alignment film.
  • pattern alignment films having different alignment control capabilities are formed, a liquid crystalline compound is disposed thereon, and the liquid crystalline compound is aligned.
  • the liquid crystalline compounds achieve different alignment states depending on the alignment control ability of the pattern alignment film.
  • the pattern alignment film can be formed using a printing method, mask rubbing for the rubbing alignment film, mask exposure for the photo alignment film, or the like.
  • a method using mask exposure for the photo-alignment film and a method using a printing method are preferable in that large-scale equipment is unnecessary and manufacturing is easy. Details of this method are described in paragraphs [0166] to [0181] of JP2012-032661A, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a photo acid generator is added to the alignment film.
  • a photoacid generator is added to the alignment film, and pattern exposure exposes a region where the photoacid generator is decomposed to generate an acidic compound and a region where no acid compound is generated.
  • the photoacid generator remains almost undecomposed in the non-irradiated portion, and the interaction between the alignment film material, the liquid crystal compound, and the alignment control agent added as necessary dominates the alignment state, and the liquid crystal compound Is oriented in a direction whose slow axis is perpendicular to the rubbing direction.
  • the alignment film When the alignment film is irradiated with light and an acidic compound is generated, the interaction is no longer dominant, the rubbing direction of the rubbing alignment film dominates the alignment state, and the liquid crystalline compound has its slow axis parallel to the rubbing direction. To parallel orientation.
  • a water-soluble compound is preferably used. Examples of photoacid generators that can be used include Prog. Polym. Sci. 23, page 1485 (1998).
  • pyridinium salts, iodonium salts and sulfonium salts are particularly preferably used. Details of this method are described in Japanese Patent Application No. 2010-289360, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the thickness of the patterned optically anisotropic layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 5 ⁇ m, more preferably 1 to 4 ⁇ m, from the viewpoint that the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 can be thinned. Is particularly preferred.
  • the retardation plate used in the polarization detection filter 12 that is the optical laminated film of the present invention may include layers other than the patterned optical anisotropic layer.
  • the first retardation plate 20 has a transparent support 20B
  • the second retardation plate 24 has a transparent support 24B. That is, the both retardation plates may have a structure having a transparent support and a patterned optical anisotropic layer disposed on the support. By providing the support, the mechanical strength of the retardation plate is improved.
  • Examples of materials for forming the supports 20B and 24B include polycarbonate polymers, polyester polymers such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, (meth) acrylic polymers such as polymethyl methacrylate, polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers, and the like.
  • Styrene polymers such as (AS resin), polyolefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene / propylene copolymers, vinyl chloride polymers, amide polymers such as nylon and aromatic polyamide, and imide polycross-domain ruphone polymers , Polyethersulfone polymers, polyetheretherketone polymers, polyphenylene sulfide polymers, vinylidene chloride polymers, vinyl alcohol polymers, vinyl Butyral-based polymers, arylate-based polymers, polyoxymethylene-based polymers, and epoxy polymers.
  • AS resin AS resin
  • polyolefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene / propylene copolymers
  • vinyl chloride polymers such as nylon and aromatic polyamide
  • amide polymers such as nylon and aromatic polyamide
  • imide polycross-domain ruphone polymers Polyethersulfone polymers, polyetheretherketone polymers, polyphenylene sulfide poly
  • thermoplastic norbornene-based resin can be preferably used as a support forming material.
  • examples of the thermoplastic norbornene-based resin include ZEONEX, ZEONOR manufactured by Nippon Zeon, and Arton manufactured by JSR.
  • a cellulose polymer represented by triacetyl cellulose hereinafter referred to as cellulose acylate
  • cellulose acylate a cellulose polymer represented by triacetyl cellulose
  • the thickness of the support is not particularly limited, but is preferably 15 to 100 ⁇ m, more preferably 20 to 80 ⁇ m, and particularly preferably 40 to 60 ⁇ m in that the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24 can be thinned.
  • various additives for example, an optical anisotropy adjusting agent, a wavelength dispersion adjusting agent, fine particles, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a deterioration preventing agent, a release agent, etc. can be added to the support. .
  • the alignment film may be provided between 24A and 24A. By providing the alignment film, it becomes easier to control the alignment direction of the liquid crystalline compound in the patterned optically anisotropic layer.
  • the alignment film generally contains a polymer as a main component.
  • the polymer material for alignment film is described in many documents, and many commercially available products can be obtained.
  • the polymer material used is preferably polyvinyl alcohol or polyimide, and derivatives thereof. In particular, modified or unmodified polyvinyl alcohol is preferred.
  • the alignment film refers to the modified polyvinyl alcohol described in WO01 / 88574A1, page 43, line 24 to page 49, line 8, and patent No. 3907735, paragraphs [0071] to [0095]. be able to.
  • the alignment film is usually subjected to a known rubbing treatment. That is, the alignment film is usually preferably a rubbing alignment film that has been rubbed.
  • the thickness of the alignment film is preferably thin
  • the pattern optical anisotropy has a uniform thickness by imparting alignment ability to form the patterned optically anisotropic layer and relaxing the surface irregularities of the support.
  • a certain thickness is required from the viewpoint of forming a layer.
  • the thickness of the alignment film is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.01 to 1 ⁇ m, and still more preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m.
  • the photo-alignment film is not particularly limited, and those described in paragraphs [0024] to [0043] of WO 2005/096041 and trade name LPP-JP265CP manufactured by Roli technologies can be used.
  • a composition for forming a photo-alignment film is applied to the surface of the support 20B by a known method such as spin coating, and dried to form a photoisomerization composition layer L that becomes a photo-alignment film. .
  • the support 20B on which the photoisomerizable composition layer L serving as a photo-alignment film is formed is placed on the moving stage 30 that linearly moves in one direction. Further, the light shielding plate 32 is fixed above the support 20B so that the edges of the support 20B and the support 20B coincide with each other so as not to cover the support 20B. Thus, when the moving stage 30 is moved to the light shielding plate 32 side, the support 20B (photoisomerized composition layer L) is hidden under the light shielding plate 32 by the amount of movement. Further, a linearly polarizing plate 34 such as a wire grid polarizing plate is provided above the light shielding plate 32 so as to face the support 20B so as to be rotatable around the center.
  • a linearly polarizing plate 34 such as a wire grid polarizing plate is provided above the light shielding plate 32 so as to face the support 20B so as to be rotatable around the center.
  • the linear polarizing plate 34 may be rotated by a known method using a UV (ultraviolet) transmissive rotating stage or the like.
  • a light source is arranged so that light that orients the photoisomerizable composition layer L, for example, UV, is irradiated to the photoisomerized composition layer L through the linearly polarizing plate 34.
  • the photoisomerizable composition layer L is irradiated with UV through the linearly polarizing plate 34.
  • the photoisomerizable composition layer L is oriented according to the direction of the polarization axis of the linearly polarizing plate 34.
  • the linear polarizing plate 34 is rotated by a predetermined angle, for example, 1 °, and the moving stage 30 is moved in the direction of the arrow x, that is, toward the light shielding plate 32 by the same distance as the width of the band-shaped region. Therefore, the photoisomerizable composition layer L is shielded from UV by the light shielding plate 32 by the width of the band-shaped region.
  • the photoisomerization composition layer L is again irradiated with UV through the linearly polarizing plate 34 to orient the photoisomerization composition layer L.
  • the linear polarizing plate 34 is rotated by 1 °, and the moving stage 30 is moved in the arrow x direction by the same distance as the width of the band-shaped region.
  • the layer L is irradiated to orient the photoisomerizable composition layer L.
  • rotation of the linear polarizing plate 34 by a predetermined angle, movement of the moving stage 30 in the direction of the arrow x, and UV irradiation are repeatedly performed to form a photo-alignment film on the surface of the support 20B.
  • the liquid crystal composition to be the patterned optically anisotropic layer 20A is applied, dried, and cured by ultraviolet irradiation or the like, and the first retardation plate 20 is produced.
  • the orientation of the photoisomerizable composition that becomes the photo-alignment film depends on the last irradiated polarized light. Therefore, by forming the photo-alignment film and forming the patterned optical anisotropic layer 20A in this way, as shown in FIG. 3, the slow axis direction has a plurality of band-like regions that sequentially change.
  • the patterned optical anisotropic layer 20A can be formed.
  • the light transmitted through the first phase difference plate 20 and the second phase difference plate 24 passes through the polarizing plate 26 and enters the image sensor 14 to be measured.
  • the polarizing plate 26 may be a linear polarizing plate having a polarization axis in one direction and having a function of converting natural light into specific linearly polarized light, and an absorption polarizing plate can be used.
  • the kind of the polarizing plate 26 is not particularly limited, and various types of polarizing plates 26 that are generally used can be used as described above. Therefore, for example, any of iodine-based polarizing plates, dye-based polarizing plates using dichroic dyes, and polyene-based polarizing plates can be used.
  • the iodine-based polarizing plate and the dye-based polarizing plate are generally produced by adsorbing iodine or a dichroic dye to polyvinyl alcohol and stretching it.
  • the polarization axis of the polarizing plate 26 coincides with the reference direction (arrangement direction of the band-like regions) of the first retardation plate 20 that is a ⁇ / 4 plate.
  • the direction of the polarization axis is one direction, it may be any direction, for example, a direction orthogonal to the reference direction or a direction of 45 ° with respect to the reference direction.
  • the image sensor 14 is a known image sensor formed by two-dimensionally arranging light receiving elements such as a CCD sensor, a CMOS sensor, and a photodiode.
  • the polarization imaging sensor 10 of the present invention has a large number of intersecting regions formed by intersecting band-shaped regions in the patterned optically anisotropic layers of the first retardation plate 20 and the second retardation plate 24, The measurement by the image sensor 14 is performed for each intersection region.
  • one element may correspond to one intersection region, or a plurality of elements may correspond to one intersection region. Therefore, it is preferable that the number of light receiving elements of the image sensor 14 is equal to or greater than the number of all intersecting regions of the polarization detection filter 12.
  • Cellulose acetate solution composition Cellulose acetate with an acetylation degree of 60.7 to 61.1% 100 parts by mass Triphenyl phosphate (plasticizer) 7.8 parts by mass Biphenyldiphenyl phosphate (plasticizer) 3.9 parts by mass Methylene chloride (first Solvent) 336 parts by mass Methanol (second solvent) 29 parts by mass 1-butanol (third solvent) 11 parts by mass
  • a dope was prepared by mixing 474 parts by mass of the cellulose acetate solution with 25 parts by mass of the retardation increasing agent solution and stirring sufficiently.
  • the addition amount of the retardation increasing agent (A) was 6.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose acetate.
  • the obtained dope was cast using a band stretching machine. After the film surface temperature on the band reaches 40 ° C., the film is dried with warm air of 70 ° C. for 1 minute, and further, the film is dried with 140 ° C. drying air for 10 minutes. A 3% by mass triacetylcellulose film was prepared. This film is used as a support.
  • the epoxy group-containing polyorganosiloxane had a weight average molecular weight Mw of 2,200 and an epoxy equivalent of 186 g / mol.
  • 10.1 parts by mass of the epoxy group-containing polyorganosiloxane obtained above and acrylic group-containing carboxylic acid (trade name “Aronix M-5300”, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., acrylic acid ⁇ -carboxyl) were added to a 100 mL three-necked flask.
  • Photoalignment Film Composition >> Using butyl acetate as a solvent, the previously prepared polymer and the following compounds D1 and D2 were added in the following amounts to prepare a composition for a photoalignment film.
  • Composition for photo-alignment film -Butyl acetate 100 mass parts-Polymer 4.35 mass parts-Compound D1 0.48 mass parts-Compound D2 1.15 mass parts
  • a coating liquid 1 for patterned optical anisotropic layer having the following composition was prepared. (Coating liquid 1 for patterned optical anisotropic layer) -211 parts by weight of methoxyethyl acrylate-100 parts by weight of a mixture of the following rod-like liquid crystalline compounds-5 parts by weight of the following monomers-6 parts by weight of the following polymerization initiator-0.25 parts by weight of the following surfactant
  • ⁇ Formation of photoisomerized composition layer> The previously prepared composition for photo-alignment films was applied on the previously prepared support by spin coating. Thereafter, the support on which the composition for photo-alignment film was applied was dried on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes to remove the solvent, thereby forming a photoisomerized composition layer having a thickness of 0.2 ⁇ m.
  • Moving stage (ALS-305-CM, manufactured by Chuo Seiki Co., Ltd.), rotating stage (SGSP-60YAW-0B, manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.), light shielding plate, wire grid polarizer (product code # 46-636, Edmond) And a UV irradiator (EX250-W, manufactured by HOYA-SCOTT) were used to produce a photo-alignment film as follows.
  • the produced support with a photoisomerizable composition layer was placed on a moving stage, and a light shielding plate was fixed on the moving stage.
  • the light shielding plate was provided so that the edges of the support and the mutual ends coincided with each other so as not to cover the support.
  • the photoisomerization composition layer of the support is hidden under the light shielding plate by the amount of movement.
  • a rotating stage was fixedly disposed on the moving stage, and a wire grid polarizer was placed on the rotating stage so that it could rotate.
  • the wire grid polarizing plate was aligned with the polarization axis in the moving direction of the moving stage.
  • Ultraviolet rays were irradiated at 30 mJ / cm 2 through a wire grid polarizing plate. Thereafter, the moving stage was moved by 15 ⁇ m, and the wire grid polarizing plate was rotated by 5 °. Thereafter, ultraviolet rays were similarly irradiated.
  • the moving stage was moved 15 ⁇ m, the polarizing plate was rotated by 5 °, and the ultraviolet irradiation was repeated until the total working distance of the moving stage was 21 mm to form a photo-alignment film on the support. That is, the number of repetitions is 1400 times.
  • the film was kept at 60 ° C., irradiated with ultraviolet rays (500 mJ / cm 2 ) to fix the orientation, and the patterned optical anisotropic layer 1 having a film thickness of 1.8 ⁇ m was formed, whereby the retardation film 1 was produced.
  • Patterned optical anisotropic layer coating solution 2 was prepared in the same manner except that methoxyethyl acrylate (solvent amount) was changed to 533.68 parts by mass in the preparation of patterned optically anisotropic layer coating solution 1.
  • a patterned optically anisotropic layer 2 was formed in the same manner as the patterned optically anisotropic layer 1 except that this patterned optically anisotropic layer coating solution 2 was used, and a retardation film 2 was produced.
  • Both the phase difference plate 1 and the phase difference plate 2 have 36 belt-like regions in which the angle of the slow axis changes at intervals of 5 ° in the range of 0 to 180 ° with respect to the reference direction. That is, in the phase difference plate 1 and the phase difference plate 2, the 36 belt-like regions are a unit. Therefore, a 36 ⁇ 36 crossing region formed by arranging the phase difference plate 1 and the phase difference plate 2 perpendicularly to each other corresponds to one pixel in the polarization imaging sensor. Thus, the polarization state at the pixel can be detected.
  • both the retardation plate 1 and the retardation plate 2 are formed by repeating the unit of 36 belt-like regions 38 times, a polarization imaging sensor capable of photographing with 38 ⁇ 38 pixels can be manufactured.
  • both pattern optical anisotropic layers have a width of 15 ⁇ m, and the direction of the slow axis is 0 ° to 180 ° with respect to the reference direction (moving direction of the moving stage). It was confirmed that the band-like region continuously changing at intervals of 5 ° was repeatedly formed in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • a 0.2 ⁇ m-thick photoisomerization composition layer to be a photo-alignment film is formed on the support, and the wire grid polarizer is not rotated on this photoisomerization composition layer.
  • a photo-alignment film was formed in the same manner except that the ultraviolet ray was irradiated once (30 mJ / cm 2 ). Thereafter, similarly, the pattern optical anisotropic layer coating liquid 1 and the pattern optical anisotropic layer coating liquid 2 are applied, dried and UV-cured, and the pattern optical anisotropic layer 1 having a film thickness of 1.8 ⁇ m is obtained.
  • a phase difference plate 1-2 having a pattern optical anisotropic layer 2 having a thickness of 0.9 ⁇ m and a phase difference plate 2-2 having a thickness of 0.9 ⁇ m were prepared.
  • the front phase difference of each phase difference plate was measured using Axometry (manufactured by Axometric). As a result, the front phase difference of the phase difference plate 1-2 was 275 nm, and the front phase difference of the phase difference plate 2-2 was 138 nm.
  • a polarization detection filter was prepared.
  • the phase difference plate 2 ( ⁇ / 4 plate) is the first phase difference plate
  • the phase difference plate 1 ( ⁇ / 2 plate) is the second phase difference plate
  • the phase difference plate 2 and the phase difference plate 1 are used.
  • a wire grid polarizing plate were bonded in this order with an adhesive to produce a polarization detection filter.
  • the first phase difference plate and the second phase difference plate are set so that the belt-like regions are orthogonal to each other.
  • the polarization detection filter was bonded to the light receiving surface of a USB (Universal Serial Bus) camera (UI-1490LE-M, manufactured by Prolinks) with an adhesive to produce a polarization imaging sensor.
  • the wire grid polarizing filter side was made adjacent to the light receiving element.
  • Polarization imaging sensor 12 Polarization detection filter 14 Image sensor 20 1st phase difference plate 20A

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Abstract

製造が容易な汎用性の高い部品を用いた簡易な構成で、光の偏光状態を検出できる光学積層フィルム、および、これを用いる偏光イメージングセンサの提供を課題とする。パターン光学異方性層を有する第１および第２の位相差板と、偏光軸が一方向の偏光板とを有し、パターン光学異方性層は、位相差は一定で、同一面内で複数の帯状領域に分割されており、さらに、１つの帯状領域内の遅相軸の方向は一致し、かつ、各帯状領域で遅相軸の方向は全て異なる複数の帯状領域からなる単位を複数有し、２枚の位相差板の帯状領域を交差して、第１の位相差板、第２の位相差板、偏光板の順に積層されることにより、課題を解決する。

Description

光学積層フィルムおよび偏光イメージングセンサ
　本発明は、偏光の状態を検出可能にする光学積層フィルム、および、この光学積層フィルムを用いる偏光イメージングセンサに関する。
　被写体からの光の偏光の状態を検出する偏光イメージングセンサが知られている。
　この偏光イメージングセンサによれば、物体の面の傾き、判別が困難な形状および境界の明確化、物体に掛かった応力の状態の検出など、通常の白黒画像またはカラー画像では得られない情報を得ることができる。
　そのため偏光イメージングセンサは、検査、医療、運転補助、操作、セキュリティー等、様々な分野での利用が考えられる。
　このような偏光イメージングセンサとしては、例えば、特許文献１に記載される偏光解析装置が知られている。
　この偏光解析装置は、位相差が一定で遅相軸方向が異なる複数の波長板領域を有する波長板アレイと、通過する偏光の偏光軸方向が異なる複数の偏光板領域を有する偏光板アレイとを、波長板アレイが前面で、偏光板アレイが後面となるように重ね合わせ、それらを通過した光の強度分布を受光素子アレイで測定し、受光素子アレイによる出力画像の濃度の変動パターンを解析することで、入射した光の偏光の状態を検出する。
特許第４１５３４１２号公報
　特許文献１に記載される偏光イメージングセンサによれば、偏光板アレイと波長板アレイと受光素子アレイとを組み合わせることにより、偏光板の回転機構等の駆動部を無くすことができ、小型で、かつ、高速で被写体からの光の偏光情報が得られる。
　その反面、特許文献１に記載される偏光イメージングセンサは、通過する偏光の偏光軸方向が異なる複数の偏光板領域を有する偏光板アレイを用いている。このような偏光軸がパターニングされた偏光板アレイは、作製が困難で生産性が悪く、また、汎用性も低い。さらに、偏光軸がパターニングされた偏光板アレイは、偏光軸の方向を、小さな角度差で細かく設定することも困難であるため、ある程度以上は、偏光の状態の検出精度の向上も困難である。
　本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、構成が簡単で、かつ、生産性が良好で汎用性が高い部品を用いて、偏光の状態を検出することを可能にする光学積層フィルム、ならびに、この光学積層フィルムを用いる偏光イメージングセンサを提供することにある。
　このような目的を達成するために、本発明の光学積層フィルムは、パターン光学異方性層を有する第１の位相差板と、パターン光学異方性層を有する第２の位相差板と、偏光軸が一方向の偏光板と、を有し、
　第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層は、位相差は一定で、さらに、同一面内で複数の帯状領域に分割されており、
　さらに、第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層は、１つの帯状領域内における遅相軸の方向は一致し、かつ、それぞれの帯状領域における遅相軸の方向は全て異なる、複数の帯状領域からなる単位を、複数、有し、かつ、
　第１の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域と第２の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域とが、面方向において、互いに交差して配置され、第１の位相差板、第２の位相差板および偏光板の順番で積層されることを特徴とする光学積層フィルムを提供する。
　このような本発明の光学積層フィルムにおいて、第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層は、同じ単位を、帯状領域の配列方向に繰り返し有するのが好ましい。
　また、第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層は、単位における帯状領域の遅相軸の方向が、帯状領域の配列方向に向かって、順次、変わるのが好ましい。
　また、第１の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域と、第２の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域とが、面方向において直交するのが好ましい。
　また、第１の位相差板と第２の位相差板とが、異なる位相差板であるのが好ましい。
　また、第１の位相差板および第２の位相差板は、一方がλ／４板で、他方がλ／２板であるのが好ましい。
　また、第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層は、単位における帯状領域の遅相軸の方向が、帯状領域の配列方向に対して、０°から１８０°まで変わるのが好ましい。
　さらに、第１の位相差板のパターン光学異方性層および第２の位相差板のパターン光学異方性層が、液晶性化合物を含むのが好ましい。
　また、本発明の偏光イメージングセンサは、本発明の光学積層フィルムと、イメージセンサとを有することを特徴とする偏光イメージングセンサを提供する。
　本発明によれば、簡易な構成で、かつ、生産性の良好な汎用性の高い部品を用いて、入射した光の偏光の状態を検出できる。
図１は、本発明の偏光イメージングセンサの一例を概念的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す偏光イメージングセンサの偏光検出フィルタを概念的に示す正面図および側面図である。 図３は、図２に示す偏光検出フィルタを分解した概念図である。 図４は、図２に示す偏光検出フィルタの製造方法の一例を説明するための概念図である。 図５は、本発明の偏光イメージングセンサによる直線偏光の検出結果の一例を示す図である。 図６は、本発明の偏光イメージングセンサによる円偏光の検出結果の一例を示す図である。
　以下、本発明の光学積層フィルムおよび偏光イメージングセンサについて、添付の図面に示される好適な実施例を基に、詳細に説明する。
　なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
　また、本明細書において、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
　また、「直交」および「平行」以外で表される角度、例えば、１５°や４５°等の具体的な角度についても、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、本発明においては、角度は、具体的に示された厳密な角度に対して、±５°未満であることなどを意味し、示された厳密な角度に対する誤差は、±３°以下であるのが好ましく、±１°以下であるのが好ましい。
　Ｒｅ（λ）は、波長λにおける面内のレターデーションを表す。Ｒｅ（λ）はＡｘｏｍｅｔｒｙ（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃ社製）において波長λｎｍの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。なお、本明細書では、測定波長について特に付記がない場合は、測定波長は５５０ｎｍである。
　図１に、本発明の光学積層フィルムを利用する、本発明の偏光イメージングセンサの一例の概略斜視図を示す。
　図１に示す偏光イメージングセンサ１０は、基本的に、偏光検出フィルタ１２と、イメージセンサ１４とを有して構成される。偏光検出フィルタ１２は、本発明の光学積層フィルムである。図２に概念的に示すように、偏光検出フィルタ１２は第１位相差板２０と、第２位相差板２４と、偏光板２６とを有する。
　偏光イメージングセンサ１０は、偏光検出フィルタ１２に入射して、透過した光を、イメージセンサ１４で測光することにより、入射した光の偏光状態を検出するものである。
　イメージセンサ１４は、ＣＣＤ(Charge-Coupled Device)センサ、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ、フォトダイオードなど、受光素子（光電変換素子）を二次元的に配列してなる公知のイメージセンサが、全て、利用可能である。
　図１に示す偏光イメージングセンサ１０は、偏光検出フィルタ１２とイメージセンサ１４とを密着して配置しているが、本発明は、これに限定はされない。
　例えば、偏光検出フィルタ１２とイメージセンサ１４との間に公知の光学系を配置して、偏光検出フィルタ１２を透過した光をイメージセンサ１４の受光面に結像するようにしてもよく、また、偏光検出フィルタ１２を透過した光を拡大あるいは縮小できるようにしてもよい。
　図２に、本発明の偏光検出フィルタ１２の一例を概念的に示す。なお、図２において、上側は正面図、下側は側面図である。正面図とは、偏光検出フィルタ１２を、測定する光の入射側から見た図である。また、図２は、偏光検出フィルタ１２の一例を概念的に示すものであり、後述する帯状領域の数（複数の帯状領域からなる単位の数）は、図２に示す数に限定はされない。
　図２に示すように、偏光検出フィルタ１２は、第１位相差板２０と、第２位相差板２４と、偏光板２６とを有する。偏光検出フィルタ１２は、光入射面側から、第１位相差板２０と、第２位相差板２４と、偏光板２６とを、この順番で積層し、貼合層２８によって貼り合わせた構成を有する。
　図示例においては、一例として、第１位相差板２０は、パターン光学異方性層２０Ａと支持体２０Ｂとを有するλ／４板である。第２位相差板２４は、パターン光学異方性層２４Ａと支持体２４Ｂとを有するλ／２板である。偏光板２６は、直線偏光板である。
　なお、パターン光学異方性層２０Ａの形成材料によっては、第１位相差板２０は、支持体２０Ｂを有さなくてもよい。同様に、パターン光学異方性層２４Ａの形成材料によっては、第２位相差板２４は、支持体２４Ｂを有さなくてもよい。
　貼合層２８は、第１位相差板２０と第２位相差板２４、および、第２位相差板２４と偏光板２６を貼り合わせるものである。
　貼合層２８は、対象となる板状物（シート状物）を貼り合わせられる物であれば、公知の各種の材料からなるものが利用可能であり、貼り合わせる際には流動性を有し、その後、固体になる、接着剤からなる層でも、貼り合わせる際にゲル状（ゴム状）の柔らかい固体で、その後もゲル状の状態が変化しない、粘着剤からなる層でも、接着剤と粘着剤との両方の特徴を持った材料からなる層でもよい。従って、貼合層２８は、光学透明接着剤（ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive））、光学透明両面テープ、紫外線硬化型樹脂等、光学装置および光学素子でシート状物の貼り合わせに用いられる公知のものを用いればよい。
　あるいは、貼合層２８で貼り合わせるのではなく、第１位相差板２０と、第２位相差板２４と、偏光板２６とを積層して、枠体や治具等で保持して、本発明の光学積層フィルムを構成してもよい。
　図３に、偏光検出フィルタ１２を分解して示す。
　図３に示すように、第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａは、同一面内において遅相軸が複数の帯状領域に分割されている。具体的には、パターン光学異方性層２０Ａは、同じ幅の直線状の領域である、第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌの１２個の帯状領域を有する。図３において、各帯状領域の矢印は、パターン光学異方性層２０Ａおよびパターン光学異方性層２４Ａの遅相軸の方向を示している。
　第１位相差板２０は、λ／４板であり、パターン光学異方性層２０Ａの第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌは、位相差は一定であるが、各帯状領域において、遅相軸の方向が全て異なる。すなわち、第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａは、遅相軸の方向が異なる複数の帯状領域に分割されたパターン光学異方性を有する。
　図示例においては、第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａにおいて、第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌは、各帯状領域の配列方向すなわち帯状領域の長手方向と直交する方向に対して、０～１８０°まで、１５°刻みで、遅相軸が変化している。なお、０°は１８０°と等しい。
　以下の説明では、第１位相差板２０および第２位相差板２４において、『帯状領域の配列方向』を『基準方向』とも言う。
　すなわち、第１位相差板２０において、第１帯状領域２０ａは基準方向に対して０°傾いた遅相軸を有する。第２帯状領域２０ｂは基準方向に対して１５°傾いた遅相軸を有する。第３帯状領域２０ｃは基準方向に対して３０°傾いた遅相軸を有する。第４帯状領域２０ｄは基準方向に対して４５°傾いた遅相軸を有する。第５帯状領域２０ｅは基準方向に対して６０°傾いた遅相軸を有する。第６帯状領域２０ｆは基準方向に対して７５°傾いた遅相軸を有する。第７帯状領域２０ｇは基準方向に対して９０°傾いた遅相軸を有する。第８帯状領域２０ｈは基準方向に対して１０５°傾いた遅相軸を有する。第９帯状領域２０ｉは基準方向に対して１２０°傾いた遅相軸を有する。第１０帯状領域２０ｊは基準方向に対して１３５°傾いた遅相軸を有する。第１１帯状領域２０ｋは基準方向に対して１５０°傾いた遅相軸を有する。さらに、第１２帯状領域２０ｌは基準方向に対して１６５°傾いた遅相軸を有する。
　第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａは、この第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌの１２個の帯状領域を１つの単位として、この第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌからなる単位を、複数、基準方向に繰り返し形成した構成を有する。
　なお、本発明において、１つの単位を構成する帯状領域の数は、図示例の１２個に限定はされず、後述する隣接する帯状領域における遅相軸の角度差等に応じて、適宜、設定すればよい。また、本発明において、パターン光学異方性層２０Ａは、１つの単位において、図示例のように、遅相軸の方向が０～１８０°まで変わるのが好ましい。以上の点に関しては、第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａも同様である。
　図３に示すように、第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａも、同一面内において遅相軸が複数の帯状領域に分割されている。具体的には、パターン光学異方性層２４Ａは、同じ幅の直線状の領域である、第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌの１２個の帯状領域を有する。
　第２位相差板２４は、λ／２板であり、パターン光学異方性層２４Ａの第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌは、位相差は一定であるが、各帯状領域において、遅相軸の方向が全て異なる。すなわち、第２位相差板２４も、遅相軸が帯状領域に分割されたパターン光学異方性を有する。
　図示例においては、第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａの第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌも、基準方向（各領域の配列方向）に対して、０～１８０°まで、１５°刻みで、遅相軸が変化している。
　すなわち、第２位相差板２４において、第１帯状領域２４ａは基準方向に対して０°傾いた遅相軸を有する。第２帯状領域２４ｂは基準方向に対して１５°傾いた遅相軸を有する。第３帯状領域２４ｃは基準方向に対して３０°傾いた遅相軸を有する。第４帯状領域２４ｄは基準方向に対して４５°傾いた遅相軸を有する。第５帯状領域２４ｅは基準方向に対して６０°傾いた遅相軸を有する。第６帯状領域２４ｆは基準方向に対して７５°傾いた遅相軸を有する。第７帯状領域２４ｇは基準方向に対して９０°傾いた遅相軸を有する。第８帯状領域２４ｈは基準方向に対して１０５°傾いた遅相軸を有する。第９帯状領域２４ｉは基準方向に対して１２０°傾いた遅相軸を有する。第１０帯状領域２４ｊは基準方向に対して１３５°傾いた遅相軸を有する。第１１帯状領域２４ｋは基準方向に対して１５０°傾いた遅相軸を有する。さらに、第１２帯状領域２４ｌは基準方向に対して１６５°傾いた遅相軸を有する。
　第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａは、この第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌの１２個の帯状領域を１つの単位として、この第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌからなる単位を、複数、基準方向に繰り返し形成した構成を有する。
　偏光板２６は、一方向の偏光軸を有する直線偏光板であり、ヨウ素化合物を含む吸収型偏光板やワイヤーグリッドなどの反射型偏光板等の一般的な直線偏光板が利用可能である。なお、偏光軸とは、透過軸と同義である。
　図示例において、偏光板２６は、偏光板２６内に矢印で示すように、一例として、第１位相差板２０の基準方向に一致する偏光軸を有する。
　図２に示すように、図示例の偏光検出フィルタ１２は、一例として、第１位相差板２０、第２位相差板２４および偏光板２６は同サイズの正方形状の平面形状を有する。また、第１位相差板２０と第２位相差板２４とで、各帯状領域の幅は等しい。
　さらに、図２および図３に示すように、第１位相差板２０と第２位相差板２４とは、互いのパターン光学異方性層の帯状領域を直交して配置される。すなわち、第１位相差板２０と第２位相差板２４とは、互いの基準方向を直交して配置される。従って、第１位相差板２０の１個の帯状領域は、第２位相差板２４の第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌの全てと、繰り返し交差する。他方、第２位相差板２４の１個の帯状領域は、第１位相差板２０の第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌの全てと繰り返し交差する。
　これにより、偏光検出フィルタ１２は、正面すなわち光の入射方向から見た際に、第１位相差板２０の１つの単位と第２位相差板２４の１つの単位とによって、第１位相差板２０の第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌと、第２位相差板２４の第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌとの、それぞれの交差によって形成された、面方向に１４４個の矩形の領域が形成されたような状態となる。
　以下の説明では、第１位相差板２０の１個の帯状領域と、第２位相差板２４の１個の帯状領域との交差によって形成された、１個の矩形の領域を、『交差領域』とも言う。
　偏光イメージングセンサ１０においては、イメージセンサ１４の１個もしくは複数の受光素子によって、交差領域を通過した光を受光して、測光する。
　前述のように、偏光イメージングセンサ１０においては、偏光検出フィルタ１２の第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａは、第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌの１２個の帯状領域からなる単位が、基準方向に繰り返し形成される。また、偏光検出フィルタ１２の第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａは、第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌの１２個の帯状領域からなる単位が、基準方向に繰り返し形成される。
　偏光イメージングセンサ１０（偏光検出フィルタ１２）においては、交差して積層された第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａの１つの単位と、第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａの１つの単位とによって、偏光イメージングセンサ１０の１画素が形成される。すなわち、図示例においては、第１位相差板２０の第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌと、第２位相差板２４の第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌとの、それぞれの交差によって形成された、１２×１２の１４４個の交差領域で、偏光イメージングセンサ１０の１画素が構成される。
　従って、偏光イメージングセンサ１０においては、イメージセンサ１４の画素数、第１位相差板２０および第２位相差板２４における単位の繰り返し数（パターン光学異方性層における単位の数）および帯状領域の長さに応じて、偏光を検出可能な画素数が決定し、偏光を検出する画像が得られる。
　前述のように、第１位相差板２０はλ／４板であり、パターン光学異方性層２０Ａの第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌは、遅相軸の方向が、全て異なる。また、第２位相差板２４は、λ／２板であり、同様に、パターン光学異方性層２４Ａの第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌは、遅相軸の方向が、全て異なる。
　従って、偏光イメージングセンサ１０の１画素において、面内に形成された１４４個の交差領域は、全て、第１位相差板２０の遅相軸と第２位相差板の遅相軸との組み合わせが、全て互いに異なる。
　そのため、偏光検出フィルタ１２の１画素に同じ偏光状態の光が入射して、第１位相差板２０および第２位相差板２４を透過すると、光は、透過した交差領域の遅相軸の組み合わせに応じた偏光になる。すなわち、第１位相差板２０および第２位相差板２４を透過した光は、面方向に、透過した交差領域に応じて、最大、１４４種の異なる偏光になる。
　さらに、この最大１４４種の異なる偏光状態の光が、直線偏光板である偏光板２６を透過すると、透過光量は、各光の偏光状態と偏光板２６の偏光軸の方向とに応じた光量になり、光量分布が形成される。
　第１位相差板２０および第２位相差板２４を透過した光の偏光の状態は、偏光検出フィルタ１２に入射した光の偏光状態によって異なる。すなわち、偏光検出フィルタ１２の１つの画素に入射して、第１位相差板２０、第２位相差板２４および偏光板２６を透過した光の光量分布は、偏光検出フィルタ１２に入射した光の偏光の状態に応じた特定のパターンを持つ。
　従って、偏光検出フィルタ１２の１つの画素に入射して、偏光板２６を透過した光をＣＣＤセンサ等のイメージセンサ１４で測光して、モノクロ画像あるいはカラー画像として再生し、濃度パターン（色濃度パターン）を検出することにより、偏光検出フィルタ１２の１画素に入射した光の偏光状態を検出できる。例えば、予め、各種の偏光状態の光を偏光検出フィルタ１２の１画素に入射してイメージセンサ１４で光量を測定して、もしくは、シミュレーションおよび／または計算を行って、偏光状態に対応する濃度の変動パターンを知見しておき、テーブル化しておけば、偏光検出フィルタ１２の１画素に入射した光の偏光状態を検出できる。
　前述のように、偏光イメージングセンサ１０では、第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層は、１２個の帯状領域を１つの単位とするものであり、１つの単位における第１位相差板２０の１個の帯状領域と第２位相差板２４の１個の帯状領域との交差位置である１２×１２＝１４４個の交差領域が、１画素となる。偏光検出フィルタ１２では、１２個の帯状領域で形成される単位が、基準方向に繰り返し形成されるため、二次元的に偏光状態を計測することができる。
　つまり、偏光イメージングセンサ１０は、各場所における偏光状態や、場所による偏光状態の差などを、１回の偏光で測定することができる。
　すなわち、本発明の光学積層フィルムである偏光検出フィルタ１２、および、本発明の偏光イメージングセンサ１０によれば、遅相軸が複数の帯状領域に分割されたパターン光学異方性を有する２枚の位相差板、および、偏光軸のパターニング等を行わない一般的な直線偏光板という、生産性が良好で汎用性が高い部品を用い、これらを積層しただけの簡易な構成で、入射した光の偏光の状態を検出できる。
　図示例の第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａおよび第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａは、共に、１つの単位において、帯状領域の遅相軸の方向が、基準方向（領域の配列方向）に向かって、基準方向に対して１５°ずつ、順次（連続的）に、変化しているが、本発明はこれに限定はされない。
　すなわち、第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層は、１つの単位において隣接する帯状領域の遅相軸の方向の角度差は、１５°超であっても、１５°未満であってもよい。
　また、第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層は、１つの単位における帯状領域の遅相軸の方向の角度変化は、１５°刻みのように一定幅での変化ではなく、基準方向に向かって５°→１０°→２０°…のように、異なる角度で変化してもよい。さらに、第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層は、１つの単位における帯状領域の遅相軸の方向の角度は、図示例の０°→１５°→３０°…のように、順次、変化するのではなく、０°→６０°→１５°…のように、遅相軸の角度が重複しないようにランダムに変化してもよい。
　１つの単位において隣接する帯状領域の遅相軸の方向の角度差（角度の刻み幅）が小さい程、高精度な偏光の検出が可能になる。その反面、前述のように、偏光イメージングセンサ１０では、偏光検出フィルタ１２の１つの交差領域がイメージセンサの１個もしくは複数個の受光素子に相当し、第１位相差板２０および第２位相差板２４の１つの単位で偏光イメージングセンサ１０の１画素が構成されるので、隣接する帯状領域の遅相軸の方向の角度差が小さい程、偏光イメージングセンサ１０の空間分解能が低下する。
　従って、第１位相差板２０および第２位相差板２４の帯状領域の遅相軸の方向の角度差は、偏光イメージングセンサ１０に要求される偏光検出の精度と空間分解能とに応じて、適宜、設定すればよい。
　本発明者らの検討によれば、１つの単位において、第１位相差板２０および第２位相差板２４の基準方向に隣接する帯状領域の遅相軸の方向の角度差は、５°以内が好ましく、２°以内が好ましく、１°未満がより好ましい。また、第１位相差板２０および第２位相差板２４の各帯状領域の遅相軸の方向は、１つの単位において、基準方向に向かって、一定間隔で、順次（連続的に）、角度が変化するのが好ましい。
　第１位相差板２０および第２位相差板２４の基準方向に隣接する帯状領域の遅相軸の角度差を５°以内とし、かつ、同じ角度差で、基準方向に向かって、順次、変化する構成とすることにより、非常に高精度な偏光の検出が可能になると共に、偏光に応じたイメージセンサ１４の出力画像のパターン解析も簡易にできる。
　また、上記条件を満たすことにより、第１位相差板２０と第２位相差板２４との位置ズレが生じても光量分布は変わらず、偏光検出フィルタ１２とイメージセンサ１４との位置ズレが生じた場合でも、光量分布全体がズレるだけであり、偏光の検出精度の低下を最小限に抑えられる。言い換えれば、上記条件を満たすことにより、第１位相差板２０と第２位相差板２４との位置合わせ、および、偏光検出フィルタ１２とイメージセンサ１４との位置合わせに掛かる負担を、大幅に低減できる。
　また、図示例の偏光イメージングセンサ１０では、第１位相差板２０および第２位相差板２４は、共に、第１帯状領域２０ａ～第１２帯状領域２０ｌからなる単位と、第１帯状領域２４ａ～第１２帯状領域２４ｌからなる単位という、同じ単位を繰り返し形成しているが、本発明は、これに限定はされない。
　すなわち、第１位相差板２０および／または第２位相差板２４は、互いに異なる単位を含んでもよい。
　例えば、第１位相差板２０および／または第２位相差板２４において、或る単位は図示例のように１５°刻みで基準方向に対する遅相軸の角度が変化し、別の単位は３０°刻みで基準方向に対する遅相軸の角度が変化し、さらに別の単位は７．５°刻みで基準方向に対する遅相軸の角度が変化するような構成であってもよい。あるいは、第１位相差板２０および／または第２位相差板２４において、或る単位は図示例のように１２個の帯状領域を有し、別の単位は３０個の帯状領域を有し、さらに別の単位は４５個の帯状領域を有するような構成であってもよい。
　前述のように、偏光イメージングセンサ１０においては、１個の交差領域を透過した光を、イメージセンサ１４の１個もしくは複数の受光素子で測光する。
　従って、第１位相差板２０および第２位相差板２４における帯状領域の幅は、イメージセンサ１４の受光素子のサイズあるいは受光素子のサイズの整数倍となるのが好ましい。
　また、画素ピッチや、偏光検出フィルタ１２とイメージセンサ１４との間に光学系を有する場合には、第１位相差板２０および第２位相差板２４における帯状領域の幅は、イメージセンサ１４の受光素子のサイズに加え、配置する光学系に応じて、適宜、設定すればよい。
　なお、一般的なイメージセンサの１個の受光素子は正方形であるため、イメージセンサの画素と交差領域との対応が容易になる点で、第１位相差板２０および第２位相差板２４における帯状領域の幅は、全て同じであるのが好ましいが、異なる複数の幅の帯状領域を有してもよい。
　なお、帯状領域の幅は、第１位相差板２０と第２位相差板２４とで、同じでも異なってもよい。
　さらに、帯状領域の数、１個の単位を構成する帯状領域の数、および、パターン光学異方性層を構成する単位の数は、第１位相差板２０と第２位相差板２４とで、同じでも異なってもよい。
　前述のように、第１位相差板２０は、λ／４板である。λ／４板（λ／４機能を有する板）とは、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に（または、円偏光を直線偏光に）変換する機能を有する板である。より具体的には、所定の波長λｎｍにおける面内レターデーション値がＲｅ（λ）＝λ／４（または、この奇数倍）を示す板である。この式は、可視光域のいずれかの波長（例えば、５５０ｎｍ）において達成されていればよい。なお、第１位相差板２０がλ／４板であるとは、第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａの各帯状領域と支持体２０Ｂとの組み合わせが、全て、λ／４板であることを意図する。
　第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａの各帯状領域において、波長５５０ｎｍの面内レターデーションＲｅ（５５０）は特に限定はないが、１１５～１６５ｎｍが好ましく、１２０～１５０ｎｍがより好ましく、１２５～１４５ｎｍがさらに好ましい。なお、第１位相差板２０が支持体２０Ｂなどのパターン光学異方性層２０Ａ以外の他の層を含んでいる場合であっても、第１位相差板２０全体で上記面内レターデーションの範囲を示すのが好ましい。
　また、第２位相差板２４は、λ／２板である。λ／２板は、特定の波長λｎｍにおける面内レターデーションＲｅ（λ）がＲｅ（λ）＝λ／２を満たす板のことをいう。この式は、可視光域のいずれかの波長（例えば、５５０ｎｍ）において達成されていればよい。なお、第２位相差板２４がλ／２板であるとは、第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａの各帯状領域と支持体２４Ｂとの組み合わせが、全て、λ／２板であることを意図する。
　第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａの各帯状領域において、波長５５０ｎｍの面内レターデーションＲｅ（５５０）は特に限定はないが、２５５～２９５ｎｍが好ましく、２６０～２９０ｎｍがより好ましく、２６５～２８５ｎｍがさらに好ましい。同様に、第２位相差板２４が支持体２４Ｂ等などのパターン光学異方性層２４Ａ以外の他の層を含んでいる場合であっても、第２位相差板２４全体で上記面内レターデーションの範囲を示すのが好ましい。
　図示例の偏光検出フィルタ１２においては、光の入射側となる第１位相差板２０がλ／４板で、第２位相差板がλ／２板であるが、本発明は、これに限定はされない。
　すなわち、光入射側となる第１位相差板２０をλ／２板とし、第２位相差板２４をλ／４板としてもよく、あるいは、第１位相差板２０および第２位相差板２４を共にλ／４板とするなど、第１位相差板２０および第２位相差板２４を同じ位相差板としてもよい。あるいは、第１位相差板２０および第２位相差板２４として、λ／８板や５λ／８板など、λ／４板およびλ／２板以外の位相差板を用いてもよい。
　ただ、本発明者らの検討によれば、検出精度を高くできる点で、第１位相差板２０の面内レターデーションＲｅはλ／８～３λ／８で、かつ、第２位相差板２４の面内レターデーションＲｅは、第１位相差板２０の面内レターデーションＲｅよりも大きいのが好ましい。
　第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａおよび第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａは、液晶性化合物を含むのが好ましい。
　第１位相差板２０のパターン光学異方性層２０Ａおよび第２位相差板２４のパターン光学異方性層２４Ａが、液晶性化合物を含むことにより、帯状領域の幅、および、帯状領域における遅相軸の方向を、高精度かつ高い分解能で制御できる。例えば、容易に、隣接する帯状領域における遅相軸の角度差を１°未満にできる。
　液晶性化合物を含むパターン光学異方性層の形成方法としては、例えば、液晶性化合物を配向状態で固定化する方法が挙げられる。このとき、液晶性化合物を固定化する方法としては、上記液晶性化合物として不飽和二重結合（重合性基）を有する液晶性化合物を用い、重合させて固定化する方法等が好適に例示される。例えば、不飽和二重結合（重合性基）を有する液晶性化合物を含むパターン光学異方性層形成用組成物を支持体上に直接または配向膜を介して塗布して、電離放射線の照射により硬化（重合）させ、液晶性化合物を固定化する方法が挙げられる。なお、パターン光学異方性層は単層構造であっても、積層構造であってもよい。
　液晶性化合物に含まれる不飽和二重結合の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基が好ましい。より具体的には、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などが好ましく挙げられ、（メタ）アクリロイル基がより好ましい。
　一般的に、液晶性化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が１００以上のものを指す（高分子物理・相転移ダイナミクス，土井正男著，２頁，岩波書店，１９９２）。本発明では、いずれの液晶性化合物を用いることもできる。２種以上の棒状液晶性化合物、２種以上の円盤状液晶性化合物、または棒状液晶性化合物と円盤状液晶性化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶性化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物を用いてパターン光学異方性層を形成することが好ましい。なお、液晶性化合物は１分子中に重合性基を２以上有することが好ましい。液晶性化合物が２種類以上の混合物の場合には、少なくとも１種類の液晶性化合物が１分子中に２以上の重合性基を有していることが好ましい。
　棒状液晶性化合物としては、例えば、特表平１１－５１３０１９号公報の請求項１や特開２００５－２８９９８０号公報の段落［００２６］～［００９８］に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶性化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報の段落［００２０］～［００６７］や特開２０１０－２４４０３８号公報の段落［００１３］～［０１０８］に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
　パターン光学異方性層における面内レターデーションを上記範囲内とするために、液晶性化合物の配向状態を制御することがある。このとき、棒状液晶性化合物を用いる場合には、棒状液晶性化合物を水平配向した状態で固定化するのが好ましく、ディスコティック液晶性化合物を用いる場合には、ディスコティック液晶性化合物を垂直配向した状態で固定化するのが好ましい。なお、本発明において、「棒状液晶性化合物が水平配向」とは、棒状液晶性化合物のダイレクタと層面が平行であることをいい、「ディスコティック液晶性化合物が垂直配向」とは、ディスコティック液晶性化合物の円盤面と層面が垂直であることをいう。これらは、厳密に水平、垂直であることを要求するものではなく、それぞれ正確な角度から±２０°の範囲であることを意味するものとする。この正確な角度からの範囲は、±５°以内であることが好ましく、±３°以内であることがより好ましく、±２°以内であることがさらに好ましく、±１°以内であることが最も好ましい。
　また、液晶性化合物を水平配向、垂直配向状態とするために、水平配向、垂直配向を促進する添加剤（配向制御剤）を使用してもよい。添加剤としては各種公知のものを使用できる。
　上述のパターン光学異方性層の形成方法としては、以下の好適な態様が例示されるが、これらに限定されることなく、各種公知の方法を用いて形成できる。
　第１の好適態様は、液晶性化合物の配向を制御する複数の作用を利用し、その後、外部刺激（熱処理等）によりいずれかの作用を消失させて、所定の配向制御作用を支配的にする方法である。上記の方法としては、例えば、配向膜による配向制御能と、液晶性化合物中に添加される配向制御剤の配向制御能との複合作用により、液晶性化合物を所定の配向状態とし、それを固定して一方の位相差領域を形成した後、外部刺激（熱処理等）により、いずれかの作用（例えば配向制御剤による作用）を消失させて、他の配向制御作用（配向膜による作用）を支配的にし、それによって他の配向状態を実現し、それを固定して他方の位相差領域を形成する。この方法の詳細については、特開２０１２－００８１７０号公報の段落［００１７］～［００２９］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
　第２の好適態様は、パターン配向膜を利用する態様である。この態様では、互いに異なる配向制御能を有するパターン配向膜を形成し、その上に、液晶性化合物を配置し、液晶性化合物を配向させる。液晶性化合物は、パターン配向膜のそれぞれの配向制御能によって、互いに異なる配向状態を達成する。それぞれの配向状態を固定することで、配向膜のパターンに応じて第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層の各帯状領域のパターンが形成される。パターン配向膜は、印刷法、ラビング配向膜に対するマスクラビング、光配向膜に対するマスク露光等を利用して形成することができる。大掛かりな設備が不要である点や製造容易な点で、光配向膜に対するマスク露光を利用する方法や、印刷法を利用する方法が好ましい。この方法の詳細については、特開２０１２－０３２６６１号公報の段落［０１６６］～［０１８１］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
　第３の好適態様としては、例えば、配向膜中に光酸発生剤を添加する態様である。この例では、配向膜中に光酸発生剤を添加し、パターン露光により、光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生した領域と、発生していない領域とを形成する。光未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶性化合物、および必要に応じて添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶性化合物を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ光照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶性化合物は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。配向膜に用いられる光酸発生剤としては、水溶性の化合物が好ましく用いられる。使用可能な光酸発生剤の例には、Ｐｒｏｇ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ．，２３巻、１４８５頁（１９９８年）に記載の化合物が含まれる。光酸発生剤としては、ピリジニウム塩、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が特に好ましく用いられる。この方法の詳細については、特願２０１０－２８９３６０号明細書に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
　パターン光学異方性層の厚さは特に限定されないが、第１位相差板２０および第２位相差板２４を薄くできる点で、１～５μｍが好ましく、１～４μｍがより好ましく、１～３μｍが特に好ましい。
　本発明の光学積層フィルムである偏光検出フィルタ１２に用いられる位相差板には、パターン光学異方性層以外の層が含まれていてもよい。
　例えば、図示例の偏光検出フィルタ１２において、第１位相差板２０は透明な支持体２０Ｂを有し、第２位相差板２４は透明な支持体２４Ｂを有する。つまり、両位相差板は、透明な支持体と、支持体上に配置されたパターン光学異方性層を有する構成であってもよい。支持体を備えることにより、位相差板の機械的強度が向上する。
　支持体２０Ｂおよび２４Ｂを形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリ交差領域ルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーなどが挙げられる。
　また、支持体の形成材料としては、熱可塑性ノルボルネン系樹脂を好ましく用いることができる。熱可塑性ノルボルネン系樹脂としては、日本ゼオン社製のゼオネックス、ゼオノア、ＪＳＲ社製のアートン等が挙げられる。
　また、支持体を形成する材料としては、トリアセチルセルロースに代表される、セルロース系ポリマー（以下、セルロースアシレートという）も好ましく用いることができる。
　支持体の厚さは特に制限されないが、第１位相差板２０および第２位相差板２４を薄くできる点で、１５～１００μｍが好ましく、２０～８０μｍがより好ましく、４０～６０μｍが特に好ましい。
　なお、支持体には、種々の添加剤（例えば、光学的異方性調整剤、波長分散調整剤、微粒子、可塑剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤、剥離剤、など）を加えることができる。
　また、必要に応じて、第１位相差板２０の支持体２０Ｂとパターン光学異方性層２０Ａとの間、および／または、第２位相差板２４の支持体２４Ｂとパターン光学異方性層２４Ａとの間に、配向膜を設けてもよい。配向膜を設けることにより、パターン光学異方性層中の液晶性化合物の配向方向の制御がより容易となる。
　配向膜は、一般的にはポリマーを主成分とする。配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコールまたはポリイミド、および、その誘導体が好ましい。特に、変性または未変性のポリビニルアルコールが好ましい。本発明に使用可能な配向膜については、ＷＯ０１／８８５７４Ａ１号公報の４３頁２４行～４９頁８行、特許第３９０７７３５号公報の段落［００７１］～［００９５］に記載の変性ポリビニルアルコールを参照することができる。なお、配向膜には、通常、公知のラビング処理が施される。つまり、配向膜は、通常、ラビング処理されたラビング配向膜であることが好ましい。
　配向膜の厚さは、薄い方が好ましいが、パターン光学異方性層を形成するための配向能の付与、および、支持体の表面凹凸を緩和して均一な膜厚のパターン光学異方性層を形成するという観点からはある程度の厚みが必要となる。具体的には、配向膜の厚さは、０．０１～１０μｍであることが好ましく、０．０１～１μｍであることがより好ましく、０．０１～０．５μｍであることがさらに好ましい。
　また、本発明では光配向膜を利用することも好ましい。光配向膜としては特に限定はされないが、ＷＯ２００５／０９６０４１号の段落［００２４］～［００４３］に記載のものやＲｏｌｉｃ ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の商品名ＬＰＰ－ＪＰ２６５ＣＰなどを用いることができる。
　以下、図４の概念図を参照して、光配向膜を用いる第１位相差板２０および第２位相差板２４の製造方法の好ましい一例を説明する。なお、両位相差板の作製方法は、同じであるので、以下の説明は、第１位相差板２０を代表例として行う。
　まず、支持体２０Ｂの表面に、スピンコート等の公知の方法で、光配向膜を形成するための組成物を塗布し、乾燥し、光配向膜となる光異性化組成物層Ｌを形成する。
　次いで、光配向膜となる光異性化組成物層Ｌを形成した支持体２０Ｂを、一方向に直線的に移動する移動ステージ３０に載置する。
　また、支持体２０Ｂの上方に、支持体２０Ｂと互いの端辺を一致して、支持体２０Ｂを覆わないように遮光板３２を固定する。これにより、移動ステージ３０を遮光板３２側に移動した際に、移動量だけ、支持体２０Ｂ（光異性化組成物層Ｌ）が遮光板３２の下方に隠れるようにする。
　さらに、遮光板３２よりも上方に、支持体２０Ｂに対面して、ワイヤーグリッド偏光板などの直線偏光板３４を、中心を回転軸として回転可能に設ける。直線偏光板３４の回転は、ＵＶ（紫外線）透過性の回転ステージ等を用いる公知の方法で行えばよい。
　また、光異性化組成物層Ｌを配向させる光、例えばＵＶを、直線偏光板３４を通して、光異性化組成物層Ｌに照射するように、光源を配置する。
　この状態で、まず、直線偏光板３４を通してＵＶを光異性化組成物層Ｌに照射する。このＵＶの照射によって、直線偏光板３４の偏光軸の方向に応じて、光異性化組成物層Ｌが配向する。
　次いで、所定の角度、例えば、１°、直線偏光板３４を回転し、かつ、帯状領域の幅と同じ距離、移動ステージ３０を矢印ｘ方向すなわち遮光板３２に向かって移動させる。従って、光異性化組成物層Ｌは、帯状領域の幅だけ、遮光板３２によってＵＶから遮光される。その後、再度、直線偏光板３４を通してＵＶを光異性化組成物層Ｌに照射し、光異性化組成物層Ｌを配向させる。
　次いで、同様に、例えば、１°、直線偏光板３４を回転し、かつ、帯状領域の幅と同じ距離、移動ステージ３０を矢印ｘ方向に移動させ、再度、直線偏光板３４を通してＵＶを組成物の層Ｌに照射し、光異性化組成物層Ｌを配向させる。
　以下、同様に、直線偏光板３４の所定角度の回転、矢印ｘ方向への移動ステージ３０の移動、およびＵＶの照射を、繰り返し行って、支持体２０Ｂの表面に光配向膜を形成する。
　このようにして光配向膜を形成したら、パターン光学異方性層２０Ａとなる液晶組成物を塗布、乾燥して、紫外線照射等によって硬化して、第１位相差板２０を作製する。
　周知のように、光配向膜となる光異性化組成物の配向は、最後に照射された偏光に応じたものになる。従って、このように光配向膜を形成して、パターン光学異方性層２０Ａを形成することにより、図３に示すように、遅相軸の方向が、順次、変化する複数の帯状領域を有するパターン光学異方性層２０Ａを形成できる。
　前述のように、第１位相差板２０および第２位相差板２４を透過した光は、偏光板２６を通過して、イメージセンサ１４に入射して、測光される。
　偏光板２６は、一方向の偏光軸を有し、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有する直線偏光板であればよく、吸収型偏光板を利用することができる。
　偏光板２６の種類には特に限定はなく、前述のように、一般的に用いられている偏光板２６が、各種、利用可能である。従って、例えば、ヨウ素系偏光板、二色性染料を利用した染料系偏光板、および、ポリエン系偏光板の、いずれも用いることができる。ヨウ素系偏光板、および染料系偏光板は、一般に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸することで作製される。
　なお、図示例では、偏光板２６の偏光軸は、λ／４板である第１位相差板２０の基準方向（帯状領域の配列方向）に一致しているが、本発明において、偏光板２６の偏光軸の方向は、一方向であれば、例えば、基準方向と直交する方向や、基準方向に対して４５°の方向など、どの方向であってもよい。
　偏光板２６を通過した光は、イメージセンサ１４に入射して、測光される。前述のように、イメージセンサ１４は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、フォトダイオードなど、受光素子を二次元的に配列してなる公知のイメージセンサである。
　なお、本発明の偏光イメージングセンサ１０においては、第１位相差板２０および第２位相差板２４のパターン光学異方性層における帯状領域の交差によって形成される多数の交差領域を有し、個々の交差領域毎にイメージセンサ１４による測定を行う。前述のように、イメージセンサ１４の受光素子は、１素子が１個の交差領域に対応しても、複数素子が１個の交差領域に対応してもよい。従って、イメージセンサ１４の受光素子数は、偏光検出フィルタ１２が有する全ての交差領域の数以上であるのが好ましい。
　以上、本発明の光学積層フィルムおよび偏光イメージングセンサについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の変更や改良を行ってもよいのは、もちろんである。
　以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の要旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
　［実施例］
　＜支持体の作製＞
　下記の材料をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
　（セルロースアセテート溶液組成）
　・酢化度６０．７～６１．１％のセルロースアセテート　　１００質量部
　・トリフェニルホスフェート（可塑剤）　　７．８質量部
　・ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）　　３．９質量部
　・メチレンクロライド（第１溶媒）　　３３６質量部
　・メタノール（第２溶媒）　　２９質量部
　・１－ブタノール（第３溶媒）　　１１質量部
　別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤（Ａ）１６質量部、メチレンクロライド９２質量部およびメタノール８質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 　セルロースアセテート溶液４７４質量部にレターデーション上昇剤溶液２５質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤（Ａ）の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、６．０質量部であった。
　得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上でのフィルムの膜面温度が４０℃となってから、フィルムを７０℃の温風で１分乾燥し、さらに、フィルムを１４０℃の乾燥風で１０分乾燥し、残留溶剤量が０．３質量％のトリアセチルセルロースフィルムを作製した。
　このフィルムを、支持体とする。
　＜光配向膜用組成物の調製＞
　　＜＜重合体＞＞
　撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン１００質量部、メチルイソブチルケトン５００質量部、および、トリエチルアミン１０質量部を仕込み、室温で混合した。
　次いで、脱イオン水１００質量部を滴下漏斗より３０分かけて反応容器内の溶液に滴下した後、得られた溶液を還流下で混合しつつ、８０℃で６時間反応させた。反応終了後、溶液から有機相を取り出し、０．２質量％硝酸アンモニウム水溶液により有機相を洗浄後の水が中性になるまで、有機相を洗浄した。その後、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを粘調な透明液体として得た。
　このエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンについて、1Ｈ－ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）分析を行ったところ、化学シフト（δ）＝３．２ｐｐｍ付近にオキシラニル基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。このエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量Ｍｗは２，２００、エポキシ当量は１８６ｇ／モルであった。
　次に、１００ｍＬの三口フラスコに、上記で得たエポキシ基含有ポリオルガノシロキサン１０．１質量部、アクリル基含有カルボン酸（商品名「アロニックスＭ－５３００」、東亜合成社製、アクリル酸ω－カルボキシポリカプロラクトン（重合度ｎ≒２））０．５質量部、酢酸ブチル２０質量部、特開２０１５－２６０５０号公報の合成例１の方法で得られた桂皮酸誘導体１．５質量部、および、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３質量部を仕込み、得られ反応溶液を９０℃で１２時間撹拌した。
　反応終了後、反応溶液と等量（質量）の酢酸ブチルで希釈し、３回水洗した。
　得られた溶液を濃縮し、酢酸ブチルで希釈する操作を２回繰り返し、最終的に、光配向性基を有するポリオルガノシロキサン（重合体）を含む溶液を得た。この重合体の重量平均分子量Ｍｗは９，０００であった。また、1Ｈ－ＮＭＲ分析の結果、重合体中のシンナメート基を有する成分は２３．７質量％であった。
　　＜＜光配向膜用組成物＞＞
　酢酸ブチルを溶媒として、先に作製した重合体、ならびに、下記の化合物Ｄ１および化合物Ｄ２を、以下の量で添加し、光配向膜用組成物を調製した。
　（光配向膜用組成物）
　・酢酸ブチル　　１００質量部
　・重合体　　４．３５質量部
　・化合物Ｄ１　　０．４８質量部
　・化合物Ｄ２　　１．１５質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　＜パターン光学異方性層用塗布液１の調製＞
　下記組成のパターン光学異方性層用塗布液１を調製した。
　（パターン光学異方性層用塗布液１）
　・メトキシエチルアクリレート　　２１１質量部
　・下記の棒状液晶性化合物の混合物　　１００質量部
　・下記のモノマー　　５質量部
　・下記の重合開始剤　　６質量部
　・下記の界面活性剤　　０．２５質量部
　　　棒状液晶性化合物の混合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 　　　モノマー
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 　　　重合開始剤
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 　　　界面活性剤
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　＜光異性化組成物層の形成＞
　先に作製した支持体上に、先に調製した光配向膜用組成物をスピンコート法によって塗布した。その後、光配向膜用組成物が塗布された支持体を１００℃のホットプレート上で５分間乾燥して溶剤を除去し、厚さ０．２μｍの光異性化組成物層を形成した。
　＜光配向膜の形成＞
　移動ステージ（ＡＬＳ－３０５－ＣＭ、中央精機社製）と、回転ステージ（ＳＧＳＰ－６０ＹＡＷ－０Ｂ、シグマ光機社製）と、遮光板と、ワイヤーグリッド偏光板（商品コード＃４６－６３６、エドモンド社製）と、紫外線照射機（ＥＸ２５０－Ｗ、ＨＯＹＡ－ＳＣＯＴＴ社製）とを用いて、光配向膜を、次のように作製した。
　図４に概念的に示すように、作製した光異性化組成物層付きの支持体を、移動ステージ上に置き、移動ステージ上に遮光板を固定して配置した。遮光板は、支持体と互いの端辺を一致して、支持体を覆わないように設けた。これにより、移動ステージを遮光板側に移動した際に、移動量だけ支持体の光異性化組成物層が遮光板の下方に隠れるようにした。
　さらに、移動ステージ上に回転ステージを固定して配置し、その回転ステージ上にワイヤーグリッド偏光板を置き、回転できるようにした。ワイヤーグリッド偏光板は、移動ステージの移動方向に偏光軸を一致させた。
　ワイヤーグリッド偏光板を通して紫外線を３０ｍＪ／ｃｍ2照射した。その後、移動ステージを１５μｍ、移動させ、ワイヤーグリッド偏光板を５°回転させた。その後、同様に紫外線を照射した。これ以降、移動ステージの１５μｍ移動、偏光板の５°回転、紫外線照射を、移動ステージの全稼動距離が２１ｍｍになるまで繰り返し行って支持体の上に光配向膜を形成した。すなわち、繰り返し回数は１４００回である。
　＜位相差板１（λ／２板）の作製（パターン光学異方性層１の形成）＞
　このようにして形成した光配向膜上に、先に調製したパターン光学異方性層用塗布液１をスピンコート法によって塗布した。
　その後、パターン光学異方性層用塗布液１が塗布された支持体を９０℃のホットプレート上で２分乾燥して、パターン光学異方性層となる組成物の層を形成した。その後、６０℃に保ち、紫外線を照射（５００ｍＪ／ｃｍ2）して配向を固定し、膜厚１．８μｍのパターン光学異方性層１を形成して、位相差板１を作製した。
　＜位相差板２（λ／４板）の作製（パターン光学異方性層２の形成）＞
　パターン光学異方性層用塗布液１の調製において、メトキシエチルアクリレート（溶媒量）を５３３．６８質量部に変更した以外は、同様にしてパターン光学異方性層用塗布液２を調製した。
　このパターン光学異方性層用塗布液２を用いた以外は、パターン光学異方性層１同様にして、パターン光学異方性層２を形成し、位相差板２を作製した。
　位相差板１および位相差板２は、共に、基準方向に対して０～１８０°の範囲で遅相軸の角度が５°間隔で変化する３６本の帯状領域を有する。すなわち、位相差板１および位相差板２では、この３６本の帯状領域が１つの単位となる。従って、位相差板１および位相差板２を、帯状領域を直交して配置することで形成される３６×３６の交差領域が、偏光イメージングセンサにおける１画素に対応するものであり、その光量分布により、その画素での偏光状態を検出できる。
　また、位相差板１と位相差板２ともに、３６本の帯状領域からなる単位が３８回繰り返して形成されていることより、３８×３８画素で撮影可能な偏光イメージングセンサを作製できる。
　＜パターン光学異方性層の確認＞
　作製した位相差板１のパターン光学異方性層１および位相差板２のパターン光学異方性層２を、偏光顕微鏡（ＥＣＬＩＰＳＥ Ｅ６００－ＰＯＬ）で観察した。
　その結果、両パターン光学異方性層には、図３に示されるように、１５μｍ幅で、遅相軸の方向が、基準方向（移動ステージの移動方向）に対して、０°から１８０°まで５°間隔で連続的に変化する帯状領域が、長手方向と直交する方向に連続的に、繰り返し形成されていることが確認できた。
　＜正面位相差の測定＞
　正面位相差を測定するため、支持体に光配向膜となる厚さ０．２μｍの光異性化組成物層を形成し、この光異性化組成物層に、ワイヤーグリッド偏光板を回転させずに、紫外線を１回照射（３０ｍＪ／ｃｍ2）した以外は、同様に、光配向膜を形成した。
　その後、同様に、パターン光学異方性層用塗布液１およびパターン光学異方性層用塗布液２を塗布、乾燥、紫外線硬化し、膜厚が１．８μｍのパターン光学異方性層１を有する位相差板１－２、および、膜厚が０．９μｍのパターン光学異方性層２を有する位相差板２－２を作製した。
　Ａｘｏｍｅｔｒｙ(Ａｘｏｍｅｔｒｉｃ社製)を用いて、それぞれの位相差板の正面位相差を測定した。その結果、位相差板１－２の正面位相差は２７５ｎｍ、位相差板２－２の正面位相差は１３８ｎｍであった。
　＜偏光イメージングセンサの作製＞
　このようにして作製した位相差板１および位相差板２、ならびに、ワイヤーグリッド偏光板フィルタ（商品コード＃３３－０８２、エドモンド社製）を用いて、偏光検出フィルタを作製した。
　偏光検出フィルタは、位相差板２（λ／４板）を第１位相差板とし、位相差板１（λ／２板）を第２位相差板として、位相差板２と位相差板１とワイヤーグリッド偏光板とを、この順に粘着剤で貼合し、偏光検出フィルタを作製した。この時、第１位相差板と第２位相差板とは、帯状領域が直交するようにした。
　その後、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）カメラ（ＵＩ－１４９０ＬＥ－Ｍ、プロリンクス社製）の受光面上に上記偏光検出フィルタを粘着剤で貼合し、偏光イメージングセンサを作製した。この時、ワイヤーグリッド偏光板フィルタ側が、受光素子と隣接するようにした。
　前述のように、位相差板２および位相差板１は、偏光イメージングセンサの１画素に対応する、３６本の帯状領域からなる１つの単位が３８回、繰り返し形成されている。従って、この偏光イメージングセンサ（偏光検出フィルタ）は、３８×３８＝１４４４画素の偏光イメージングセンサである。
　＜偏光測定の確認＞
　面光源（ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ビューワープロ、フジフイルム社製）上に直線偏光板を１枚置き、直線偏光板の透過光を作製した偏光イメージングセンサで撮影した。その結果、偏光イメージングセンサの各画素の光量分布が図５と同様になったことを確認した。
　また、直線偏光板を円偏光板にした以外は同様に撮影を行い、偏光イメージングセンサの各画素の光量分布が図６と同様になっていることを確認した。
　これにより、本発明の偏光イメージングセンサで、光の偏光状態の検出が可能なことを確認できた。
　以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
　１０　偏光イメージングセンサ
　１２　偏光検出フィルタ
　１４　イメージセンサ
　２０　第１位相差板
　２０Ａ　パターン光学異方性層
　２０Ｂ　支持体
　２０ａ，２４ａ　第１帯状領域
　２０ｂ，２４ｂ　第２帯状領域
　２０ｃ，２４ｃ　第３帯状領域
　２０ｄ，２４ｄ　第４帯状領域
　２０ｅ，２４ｅ　第５帯状領域
　２０ｆ，２４ｆ　第６帯状領域
　２０ｇ，２４ｇ　第７帯状領域
　２０ｈ，２４ｈ　第８帯状領域
　２０ｉ，２４ｉ　第９帯状領域
　２０ｊ，２４ｊ　第１０帯状領域
　２０ｋ，２４ｋ　第１１帯状領域
　２０ｌ，２４ｌ　第１２帯状領域
　２４　第２位相差板
　２４Ａ　パターン光学異方性層
　２４Ｂ　支持体
　２６　偏光板
　２８　貼合層
　３０　移動ステージ
　３２　遮光板
　３４　直線偏光板
　Ｌ　光異性化組成物層

Claims (9)

  1. 　パターン光学異方性層を有する第１の位相差板と、パターン光学異方性層を有する第２の位相差板と、偏光軸が一方向の偏光板と、を有し、
    　前記第１の位相差板の前記パターン光学異方性層および前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層は、位相差は一定で、さらに、同一面内で複数の帯状領域に分割されており、
    　さらに、前記第１の位相差板の前記パターン光学異方性層および前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層は、１つの前記帯状領域内における遅相軸の方向は一致し、かつ、それぞれの前記帯状領域における遅相軸の方向は全て異なる、複数の前記帯状領域からなる単位を、複数、有し、かつ、
    　前記第１の位相差板の前記パターン光学異方性層の帯状領域と前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層の帯状領域とが、面方向において、互いに交差して配置され、前記第１の位相差板、前記第２の位相差板および前記偏光板の順番で積層されることを特徴とする光学積層フィルム。
  2. 　前記第１の位相差板の前記パターン光学異方性層および前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層は、同じ前記単位を、前記帯状領域の配列方向に繰り返し有する請求項１に記載の光学積層フィルム。
  3. 　前記第１の位相差板の前記パターン光学異方性層および前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層は、前記単位における帯状領域の遅相軸の方向が、前記帯状領域の配列方向に向かって、順次、変わる、請求項１または２に記載の光学積層フィルム。
  4. 　前記第１の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域と、前記第２の位相差板のパターン光学異方性層の帯状領域とが、面方向において直交する請求項１～３のいずれか１項に記載の光学積層フィルム。
  5. 　前記第１の位相差板と前記第２の位相差板とが、異なる位相差板である請求項１～４のいずれか１項に記載の光学積層フィルム。
  6. 　前記第１の位相差板および前記第２の位相差板は、一方がλ／４板で、他方がλ／２板である請求項５に記載の光学積層フィルム。
  7. 　前記第１の位相差板のパターン光学異方性層および前記第２の位相差板の前記パターン光学異方性層は、前記単位における帯状領域の遅相軸の方向が、前記帯状領域の配列方向に対して、０°から１８０°まで変わる請求項１～６のいずれか１項に記載の光学積層フィルム。
  8. 　前記第１の位相差板のパターン光学異方性層および前記第２の位相差板のパターン光学異方性層が、液晶性化合物を含む請求項１～７のいずれか１項に記載の光学積層フィルム。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の光学積層フィルムと、イメージセンサとを有することを特徴とする偏光イメージングセンサ。
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