(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムの欠陥を検出するパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置において、
前記パターン化位相差フィルムを挟むようにクロスニコル配置される第１及び第２偏光板と、
前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射する光源部と、  前記第２偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムを撮影して輝度画像を得る撮影装置と、
前記輝度画像から欠陥を検出する欠陥検出部とを備え、
前記第１及び第２偏光板は、いずれか一方の偏光透過軸が前記第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる状態で、正常な前記第１及び第２位相差領域を撮影装置で撮影した際の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記一方の偏光透過軸の方向が調整されていることを特徴とするパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項２】
前記パターン化位相差フィルムは、位相差層を透明フィルムからなる支持体に積層することにより前記第１及び第２位相差領域が形成されており、
前記第１偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間、または前記第２偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間に配され、前記支持体が有する位相差特性を打ち消す位相差補償板を備えることを特徴とする請求項１記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項３】
前記位相差補償板は、前記支持体と同じ透明フィルムであることを特徴とする請求項２記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項４】
撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路と、複数個の明画素が繋がった領域を欠陥候補領域とする欠陥候補抽出回路とを有する画像処理部を備え、
前記欠陥検出部は、前記欠陥候補領域に対して、隣接する他の前記欠陥候補領域との間の画素数を前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線の並ぶ方向に計数し、計数された画素数が所定値以下の場合に、当該欠陥候補領域を欠陥とすることを特徴とする請求項1ないし３のいずれか１項に記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項５】
前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線を消去する画像処理部を備え、
前記欠陥検出部は、前記境界線が消去された輝度画像に基づいて欠陥を検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項６】
前記画像処理部は、撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路と、前記境界線が並ぶ方向に明画素の領域を収縮する収縮処理を二値化された輝度画像に対して前記境界線の幅に応じた回数で行い、前記境界線を消去する収縮処理回路とを有することを特徴とする請求項５記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、前記収縮処理と同方向に明画素の領域を膨張する膨張処理を収縮処理された輝度画像に対して行い、前記収縮処理で残った明画素の領域を収縮処理前のサイズに戻す膨張処理回路を有し、
前記欠陥検出部は、前記膨張処理された前記輝度画像に基づいて欠陥を検出することを特徴とする請求項６記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記輝度画像上の画素に対して、少なくとも前記境界線の並ぶ方向に前記境界線間隔に応じた画素数だけ当該画素から離れた画素を相手画素として、当該画素の輝度から相手画素の輝度を減算した値を当該画素の新たな値とする差分処理を前記輝度画像上の各画素について行うことにより、境界線を実質的に消去した差分画像を生成する差分画像生成回路と、
前記差分画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路とを有することを特徴とする請求項５記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項９】
前記差分画像生成回路は、前記輝度画像上で互いに異なる方向の相手画素との間で差分処理を行うことにより各々の方向の差分画像をそれぞれ生成し、
前記二値化回路は、前記複数の差分画像のそれぞれを所定のしきい値で二値化して複数の二値化画像を生成し、
前記欠陥検出部は、複数の前記二値化画像に対して欠陥検出を行うことを特徴とする請求項８記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置。
【請求項１０】
それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムの欠陥を検出するパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法において、
クロスニコル配置にされた第１及び第２偏光板の間に、前記パターン化位相差フィルムを配した状態で、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射したときに、前記第２偏光板を介して撮影される正常な第１及び第２位相差領域の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記第１及び第２偏光板いずれか一方の偏光透過軸の方向を、前記第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる範囲で調整する調整ステップと、
偏光透過軸の方向が調整された前記第１及び第２偏光板との間に前記パターン化位相差フィルムを配し、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに前記検査光を照射し、前記第２偏光板を介して位相差フィルムを撮影して輝度画像を取得する撮影ステップと、
取得した前記輝度画像に基づいて欠陥を検出する検出ステップとを有することを特徴とするパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１１】
前記パターン化位相差フィルムは、位相差層を透明フィルムからなる支持体に積層することにより前記第１及び第２位相差領域が形成されており、前記調整ステップ及び前記撮影ステップでは、前記第１偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間、または前記第２偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間に前記支持体が有する位相差特性を打ち消す位相差補償板が配されていることを特徴とする請求項１０記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１２】
前記位相差補償板は、前記支持体と同じ透明フィルムであることを特徴とする請求項１１記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１３】
撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップと、
複数個の明画素が繋がった領域を欠陥候補領域とする欠陥候補抽出ステップとを有し、
前記検出ステップは、前記欠陥候補領域に対して、隣接する他の前記欠陥候補領域との間の画素数を前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線の並ぶ方向に計数し、計数された画素数が所定値以下の場合に、当該欠陥候補領域を欠陥とすることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線を消去する消去ステップを有し、
前記検出ステップは、前記境界線が消去された輝度画像に基づいて欠陥を検出することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１５】
前記消去ステップは、撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップと、前記境界線が並ぶ方向に明画素の領域を収縮する収縮処理を二値化された輝度画像に対して前記境界線の幅に応じた回数で行い、前記境界線を消去する収縮ステップとを有することを特徴とする請求項１４記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１６】
前記消去ステップは、前記収縮処理と同方向に明画素の領域を膨張する膨張処理を収縮処理された輝度画像に対して行い、収縮処理で残った明画素の領域を収縮処理前のサイズに戻す膨張処理ステップを有し、
前記検出ステップは、膨張処理された前記輝度画像に基づいて欠陥を検出することを特徴とする請求項１５記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１７】
前記消去ステップは、前記輝度画像上の画素に対して、少なくとも前記境界線の並ぶ方向に前記境界線間隔に応じた画素数だけ当該画素から離れた画素を相手画素として、当該画素の輝度から相手画素の輝度を減算した値を当該画素の新たな値とする差分処理を前記輝度画像上の各画素について行うことにより、境界線を実質的に消去した差分画像を生成する差分画像生成ステップと、
前記差分画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップとを有することを特徴とする請求項１４記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１８】
前記差分画像生成ステップは、前記輝度画像上で互いに異なる方向の相手画素との間で差分処理を行うことにより各々の方向の差分画像をそれぞれ生成し、
前記二値化ステップは、前記複数の差分画像のそれぞれを所定のしきい値で二値化して複数の二値化画像を生成し、
前記検出ステップは、複数の前記二値化画像に対して欠陥検出を行うことを特徴とする請求項１７記載のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法。
【請求項１９】
それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムを製造する製造ステップと、
偏光透過軸の方向が調整された前記第１及び第２偏光板との間に前記パターン化位相差フィルムを配し、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射し、前記第２偏光板を介して位相差フィルムを撮影して輝度画像を取得する取得ステップと、
取得した前記輝度画像に基づいて欠陥を検出する検出ステップと、
前記取得ステップに先立って実施され、前記第１及び第２偏光板の間に、前記パターン化位相差フィルムを配した状態で、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射したときに、前記第２偏光板を介して撮影される正常な第１及び第２位相差領域の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記第１及び第２偏光板いずれか一方の偏光透過軸の方向を、前記第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる範囲で調整する調整ステップとを有することを特徴とするパターン化位相差フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン化位相差フィルムの欠陥検出装置及び方法、並びに製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、市場が拡大されてきた３次元（３Ｄ）テレビの表示方法の一つに空間分割方式がある。空間分割方式では、右眼には表示画面の例えば奇数列の右眼用の映像光だけが、左眼には偶数列の左眼用の映像光だけが届くようにする。このような空間分割方式による表示手法として、表示パネルの表面にパターン化位相差フィルムを配置するものが知られている。パターン化位相差フィルムの代表的なものとしては、１／４波長板の機能を有するものがある。
【０００３】
上記のパターン化位相差フィルムは、ストライプ状の二種類の位相差領域を一定のピッチで交互に並べて配したものであり、二種類の各位相差領域は光学軸（進相軸もしくは遅相軸）を互いに直交させたλ／４波長板機能を有している。一方の位相差領域には奇数列の、また他方の位相差領域には偶数列のそれぞれ直線偏光の映像光を入射させる。これにより、例えば奇数列の映像光を右回りの円偏光に、また偶数列の映像光を左回りの円偏光に変換して射出する。そして、左右が互いに偏光の回転方向の異なる円偏光メガネを通して観察者が見ることにより、右眼には一方の列の右眼用の映像だけが、左眼には左眼用の映像だけを届け、結果として３Ｄ映像が観察される。
【０００４】
パターン化位相差フィルムの製造工程は厳格な管理下におかれているが、製造工程での各種要因によって、欠陥を完全になくすことは困難である。欠陥としては、異物の混入、配光ムラ、キズなどがある。このため、製造ライン上で検査を行ういわゆるオンライン検査を実施し、上記のような欠陥が発生したパターン化位相差の位置を把握し、その欠陥箇所を取り除く必要がある。また、場合によっては欠陥原因を取り除く処置をする必要がある。
【０００５】
パターン化位相差フィルムを対象とした欠陥検出技術は現在のところ知られていない。なお、透明フィルムや位相差フィルムという観点では、例えば特許文献１及び２のような欠陥検査装置が知られている。特許文献１の検査装置は、透明フィルムを検査対象とし、透明フィルムを第１及び第２の偏光板の間に配した状態にし、第１の偏光板を介して光を照射し、透明フィルムから射出される光を第２の偏光板を介して受光する構成となっている。また、特許文献２の検査装置は、位相差フィルムを検査対象として、特許文献１と同様に位相差フィルムを２枚の偏光板の間に配した状態にして受光器で受光するものである。この特許文献２の検査装置では、各偏光板をクロスニコル配置とするとともに、受光機の垂直受光角度θ１を０°＜θ１＜９０°、かつ、平行受光角度θ２を０°＜θ２＜９０°とすることによって、位相差フィルムの厚み方向のレタデーションに起因した位相差性の欠陥を検出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４８０９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２６７９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、パターン化位相差フィルムは、上述のように光学軸の方向が互いに異なる位相差領域を交互に多数配してある。このため、特許文献１，２のように偏光板を配しただけでは、各位相差領域により観察される輝度が異なってしまう。そのため、欠陥を精度良く検出することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、パターン化位相差フィルムの欠陥を精度よく検出することができるパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置及び方法、並びに製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明のパターン化位相差フィルムの欠陥検出装置では、それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムを挟むようにクロスニコル配置される第１及び第２偏光板と、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射する光源部と、前記第２偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムを撮影して輝度画像を得る撮影装置と、前記輝度画像から欠陥を検出する欠陥検出部とを備え、前記第１及び第２偏光板は、いずれか一方の偏光透過軸が第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる状態で、正常な第１及び第２位相差領域を撮影装置で撮影した際の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記一方の偏光透過軸の方向を調整したものである。
【００１０】
前記パターン化位相差フィルムが、位相差層を透明フィルムからなる支持体に積層することにより前記第１及び第２位相差領域が形成されているときに、前記第１偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間、または前記第２偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間に、前記支持体が有する位相差特性を打ち消す位相差補償板を配することが好ましい。前記位相差補償板としては、前記支持体と同じ透明フィルムとするのが簡便である。
【００１１】
撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路と、複数個の明画素が繋がった領域を欠陥候補領域とする欠陥候補抽出回路とを有する画像処理部を備え、前記欠陥検出部は、前記欠陥候補領域に対して、隣接する他の前記欠陥候補領域との間の画素数を前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線の並ぶ方向に計数し、計数された画素数が所定値以下の場合に、当該欠陥候補領域を欠陥とすることが好ましい。
【００１２】
前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線を消去する画像処理部を備え、前記欠陥検出部は、前記境界線が消去された輝度画像に基づいて欠陥を検出することが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理部は、撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路と、前記境界線が並ぶ方向に明画素の領域を収縮する収縮処理を二値化された輝度画像に対して前記境界線の幅に応じた回数で行い、前記境界線を消去する収縮処理回路とを有することが好ましい。
【００１４】
前記画像処理部は、前記収縮処理と同方向に明画素の領域を膨張する膨張処理を収縮処理された輝度画像に対して行い、収縮処理で残った明画素の領域を収縮処理前のサイズに戻す膨張処理回路を有し、前記欠陥検出部は、前記膨張処理された前記輝度画像に基づいて欠陥を検出することが好ましい。
【００１５】
また、前記画像処理部は、前記輝度画像上の画素に対して、少なくとも前記境界線の並ぶ方向に前記境界線間隔に応じた画素数だけ当該画素から離れた画素を相手画素として、当該画素の輝度から相手画素の輝度を減算した値を当該画素の新たな値とする差分処理を前記輝度画像上の各画素について行うことにより、境界線を実質的に消去した差分画像を生成する差分画像生成回路と、前記差分画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化回路とを有することが好ましい。
【００１６】
前記差分画像生成回路は、前記輝度画像上で互いに異なる方向の相手画素との間で差分処理を行うことにより各々の方向の差分画像をそれぞれ生成し、前記二値化回路は、前記複数の差分画像のそれぞれを所定のしきい値で二値化して複数の二値化画像を生成し、前記欠陥検出部は、複数の前記二値化画像に対して欠陥検出を行うことが好ましい。
【００１７】
本発明のパターン化位相差フィルムの欠陥検出方法では、クロスニコル配置にされた第１及び第２偏光板の間に、それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムを配した状態で、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射したときに、前記第２偏光板を介して撮影される正常な第１及び第２位相差領域の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記第１及び第２偏光板のいずれか一方の偏光透過軸の方向を、前記第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる範囲で調整する調整ステップと、偏光透過軸の方向が調整された前記第１及び第２偏光板との間に前記パターン化位相差フィルムを配し、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射し、前記第２偏光板を介して位相差フィルムを撮影して輝度画像を取得する撮影ステップと、取得した前記輝度画像に基づいて欠陥を検出する検出ステップとを有するものである。
【００１８】
前記パターン化位相差フィルムが、位相差層を透明フィルムからなる支持体に積層することにより前記第１及び第２位相差領域が形成されているときに、前記調整ステップ及び前記撮影ステップでは、前記第１偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間、または前記第２偏光板と前記パターン化位相差フィルムとの間に前記支持体が有する位相差特性を打ち消す位相差補償板が配されることが好ましい。前記位相差補償板としては、前記支持体と同じ透明フィルムとするのが簡便である。
【００１９】
撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップと、複数個の明画素が繋がった領域を欠陥候補領域とする欠陥候補抽出ステップとを有し、前記検出ステップは、前記欠陥候補領域に対して、隣接する他の前記欠陥候補領域との間の画素数を前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線の並ぶ方向に計数し、計数された画素数が所定値以下の場合に、当該欠陥候補領域を欠陥とすることが好ましい。
【００２０】
前記第１及び第２位相差領域の境界に対応した前記輝度画像内の境界線を消去する消去ステップを有し、前記検出ステップは、前記境界線が消去された輝度画像に基づいて欠陥を検出するのがよい。
【００２１】
前記消去ステップは、撮影された前記輝度画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップと、前記境界線が並ぶ方向に明画素の領域を収縮する収縮処理を二値化された輝度画像に対して前記境界線の幅に応じた回数で行い、前記境界線を消去する収縮ステップとを有することが好ましい。
【００２２】
前記消去ステップは、前記収縮処理と同方向に明画素の領域を膨張する膨張処理を収縮処理された輝度画像に対して行い、収縮処理で残った明画素の領域を収縮処理前のサイズに戻す膨張処理ステップを有し、前記検出ステップは、膨張処理された前記輝度画像に基づいて欠陥を検出することが好ましい。
【００２３】
前記消去ステップは、前記輝度画像上の画素に対して、少なくとも前記境界線の並ぶ方向に前記境界線間隔に応じた画素数だけ当該画素から離れた画素を相手画素として、当該画素の輝度から相手画素の輝度を減算した値を当該画素の新たな値とする差分処理を前記輝度画像上の各画素について行うことにより、境界線を実質的に消去した差分画像を生成する差分画像生成ステップと、前記差分画像を所定のしきい値で二値化し、各画素をしきい値以上の明画素としきい値よりも低い暗画素とにする二値化ステップとを有することが好ましい。
【００２４】
前記差分画像生成ステップは、前記輝度画像上で互いに異なる方向の相手画素との間で差分処理を行うことにより各々の方向の差分画像をそれぞれ生成し、前記二値化ステップは、前記複数の差分画像のそれぞれを所定のしきい値で二値化して複数の二値化画像を生成し、前記検出ステップは、複数の前記二値化画像に対して欠陥検出を行うことが好ましい。
【００２５】
本発明のパターン化位相差フィルムの製造方法は、それぞれがλ／４波長板として機能し、遅相軸が互いにほぼ直交するストライプ状の第１及び第２位相差領域が交互に複数並べて配列されたパターン化位相差フィルムを製造する製造ステップと、偏光透過軸の方向が調整された前記第１及び第２偏光板との間に前記パターン化位相差フィルムを配し、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射し、前記第２偏光板を介して位相差フィルムを撮影して輝度画像を取得する取得ステップと、取得した前記輝度画像に基づいて欠陥を検出する検出ステップと、前記取得ステップに先立って実施され、前記第１及び第２偏光板の間に、前記パターン化位相差フィルムを配した状態で、前記第１偏光板を介して前記パターン化位相差フィルムに検査光を照射したときに、前記第２偏光板を介して撮影される正常な第１及び第２位相差領域の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、前記第１及び第２偏光板いずれか一方の偏光透過軸の方向を、前記第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる範囲で調整する調整ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、クロスニコル配置にされた第１及び第２の偏光板の間に、パターン化位相差フィルムを配した状態で、第１偏光板を介してパターン化位相差フィルムに検査光を照射し、第２偏光板を介して位相差フィルムを撮影して得られる輝度画像から欠陥を検出するときに、正常な第１及び第２位相差領域を第２偏光板を介して撮影した際の各輝度が消光状態近傍で同レベルとなるように、第１及び第２の偏光板いずれか一方の偏光透過軸の方向を、第１及び第２位相差領域のいずれか一方の光学軸とほぼ平行となる範囲で調整されるから、低い輝度レベルで撮影されるパターン化位相差フィルムの第１位相差領域と第２位相差領域の正常部分に対して、欠陥部分を高い輝度で撮影することができ、しかも正常部分の輝度が第１位相差領域と第２位相差領とで同じになるから、精度よく欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施した欠陥検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】パターン化位相差フィルムの層構造を示す断面図である。
【図３】各位相差領域の遅相軸の傾きを示す説明図である。
【図４】欠陥検出ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】検査のための処理手順を示すフローチャートである。
【図６】画像処理部の処理による輝度画像の変化を示す説明図である。
【図７】差分画像を生成することで境界線の消去を行う例における欠陥検出ユニットを示すブロック図である。
【図８】差分画像を生成する際の相手画素の距離を示す説明図である。
【図９】隣接する欠陥候補までの画素数に応じて欠陥か否かを判定する例における欠陥検出ユニットを示すブロック図である。
【図１０】Ｙ方向に隣接する欠陥候補までの画素数に基づいて欠陥と判定する例を示す説明図である。
【図１１】位相差補償板を設けた例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
図１において、欠陥検出装置１０は、パターン化位相差フィルムの製造ライン上に設けられている。この欠陥検出装置１０には、位相差フィルム形成工程からの長尺なパターン化位相差フィルム（以下、単に位相差フィルムという）１２が連続供給され、その位相差フィルム１２に対して欠陥の検出を行う。なお、以下の説明では、位相差フィルム１２の長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交する位相差フィルム１２の幅方向をＹ方向とする。
【００２９】
位相差フィルム１２には、位相差層１２ｂの位相差特性が異なる第１位相差領域１４と第２位相差領域１５とがＹ方向に交互に配列されている。位相差フィルム１２は、位相差フィルム形成工程において、図２に示すように、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などの透明フィルムからなる支持体１２ａの表面に第１，第２位相差領域１４，１５の位相差を発現させる位相差層１２ｂが形成される。
【００３０】
第１位相差領域１４，第２位相差領域１５は、位相差フィルム１２の長手方向に沿って延びたストライプ状であって、Ｙ方向に一定のピッチで交互に並べて配されている。各位相差領域１４，１５の幅（Ｙ方向の長さ）は、例えば２７０μｍであり、この幅と同じピッチで各位相差領域１４，１５がＹ方向に並んでいる。なお、図１では、各位相差領域１４，１５の幅を誇張して描いてある。
【００３１】
図３に示すように、Ｘ方向を基準（０°）として、第１位相差領域１４は、その光学軸（遅相軸または進相軸）、例えば遅相軸Ａｓ１が「−４５°（＝−θ１）」だけ傾けられたλ／４波長板として機能するように形成され、一方の第２位相差領域１５は、その遅相軸Ａｓ２が「＋４５°（＝＋θ１）だけ傾けられたλ／４波長板として機能するように形成されている。したがって、位相差フィルム１２は、第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２が互いに直交するように形成されたパターン化位相差フィルムとなっている。このような位相差フィルム１２は、例えば液晶スクリーンに貼り付けられ、立体画像を観察するために用いられる。
【００３２】
なお、詳細を後述するように、位相差フィルム１２の遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２がＸ方向に対して厳密に±４５°傾けられている必要はなく、また基準とする方向も任意であって、各位相差領域１４，１５の遅相軸が互いにほぼ直交するパターン化位相差フィルムであれば検査対象になる。また、遅相軸に代えて進相軸が互いに直交するように各位相差領域が形成されたパターン化位相差フィルムも検査対象になる。
【００３３】
欠陥検出装置１０は、図１に示すように、光源部１６、撮影装置１７、第１，第２偏光板１８，１９、欠陥検出ユニット２０を有している。位相差フィルム１２が用いられる最終製品として、３Ｄテレビを想定し、これを鑑賞者が通常の観察をするとした場合には、例えば直径が１００μｍ程度の欠陥を検出できればよく、欠陥検出装置１０では、各部の諸元がそのように決められている。テレビ鑑賞者には１００μｍ以下のサイズのものは欠陥として識別されることがないので実用上は問題がないからである。また、欠陥としては、異物、汚れ、キズや、配光ムラ（位相差特性の局所的な乱れ）などが挙げられる。
【００３４】
欠陥検出装置１０では、位相差フィルム形成工程から供給される位相差フィルム１２が搬送機構（図示省略）によってＸ方向に連続搬送される。この位相差フィルム１２の搬送路には、所定の間隔で２本のガイドローラ（図示省略）を配してあり、これらガイドローラに位相差フィルム１２が掛けられることにより、各ガイドローラの間の検査ステージで位相差フィルム１２が平面状に保持される。
【００３５】
検査ステージには、光源部１６と、撮影装置１７と、第１，第２偏光板１８，１９とが配されている。光源部１６と撮影装置１７とは、搬送路を挟んで互いに反対側に配してある。光源部１６は、ハロゲンランプなどの光源を有しており、この例では搬送路の下側から第１偏光板１８を介して位相差フィルム１２の下面に向けて幅方向に一様に検査光を照射する。なお、光源部１６の光源としては、メタルハライドランプ等の他のランプでもよく、ＬＥＤ（発光ダイオード）等であってもよい。
【００３６】
撮影装置１７は、搬送路の上側に、位相差フィルム１２の法線方向から第２偏光板１９を介して位相差フィルム１２の輝度画像を撮影する。この撮影装置１７は、撮影レンズ１７ａと、ライン状に並べた多数の受光素子からなるＣＣＤラインセンサ１７ｂ等から構成されたリニアアレイカメラとなっており、１回の撮影で位相差フィルム１２の幅方向に平行な１ラインを撮影する。輝度画像の各画素の値は対応する位相差フィルム１２の部分から射出されて第２偏光板を透過した光量、すなわち第２偏光板を通して観察される輝度を表している。位相差フィルム１２が１ライン分搬送されるごとに撮影装置１７による１回の撮影を行うことによって、検査ステージを通過する位相差フィルム１２の輝度画像を順次に撮影する。撮影装置１７の画素分解能、すなわち輝度画像の１画素に対応する位相差フィルム１２上におけるＹ方向の長さは、例えば１０μｍ／画素となっている。なお、撮影装置１７として、リニアアレイカメラではなく、複数のラインを同時に撮影するエリアカメラを用いてもよい。
【００３７】
第１偏光板１８は、光源部１６と位相差フィルム１２との間に、また第２偏光板１９は、位相差フィルム１２と撮影装置１７との間に、それぞれ位相差フィルム１２と平行な姿勢で配されている。各偏光板１８，１９は、いずれも直線偏光タイプのものであり、第１偏光板１８の偏光透過軸Ｐ１と第２偏光板１９の偏光透過軸Ｐ２が互いに直交する、いわゆるクロスニコル配置とされている。後述するように偏光透過軸Ｐ１及び偏光透過軸Ｐ２の方向が位相差フィルム１２に対して調整されるが、偏光透過軸Ｐ２の方向を偏光透過軸Ｐ１に連動させることにより偏光透過軸Ｐ１，Ｐ２が互い直交する状態を維持する。
【００３８】
第１偏光板１８と第２偏光板１９は、欠陥がない正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５とを撮影装置１７で撮影したときに、それら各位相差領域１４，１５が同じ輝度レベルとなるように、位相差フィルム１２に対する偏光透過軸Ｐ１の方向が調整される。この調整では、偏光透過軸Ｐ１が遅相軸Ａｓ１とほぼ平行、かつ、偏光透過軸Ｐ２が遅相軸Ａｓ２とほぼ平行、となる範囲で行う。これにより、正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５とを透過した検査光が第２偏光板１９を透過しない消光状態に近い状態（消光状態近傍）で、第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるようにしている。
【００３９】
位相差フィルム１２は、遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２が直交するように第１位相差領域１４と第２位相差領域１５とが形成されるが、実際には種々の理由により遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２が互いに直交した状態からずれていることがある。このため、例えば偏光透過軸Ｐ１を遅相軸Ａｓ１と平行に調整した場合に、第１位相差領域１４については検査光を通さない消光状態となるが第２位相差領域１５については消光状態にはならず、それらに輝度レベルに差が生じることがある。このように各位相差領域１４，１５に輝度差が生じると、撮影装置１７による輝度画像に基づいて欠陥を精度よく検出できない。そこで、消光状態ではないが、上記のように消光状態に近い状態で第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるように調整し、欠陥検出を精度よく行うことができるようにしている。
【００４０】
この例では第１位相差領域１４の遅相軸Ａｓ１と第１偏光板１８の偏光透過軸Ｐ１とをほぼ平行となる状態で、正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるように調整しているが、このようにほぼ平行となる状態としているのは、上記からわかるように消光状態に近い状態とするためである。ここで、消光状態に近い状態で正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとすることは、遅速軸Ａｓ１，Ａｓ２のなす角度の９０°からのズレをΔθとすると、偏光透過軸Ｐ１，Ｐ２のなす角度が９０°（クロスニコル）を維持した状態で、偏光透過軸Ｐ１が遅相軸Ａｓ１に対して、また偏光透過軸Ｐ２が遅相軸Ａｓ２に対して、それぞれΔθ／２だけずらした状態に調整することを意味する。
【００４１】
また、第１偏光板１８と第２偏光板１９のいずれか一方の偏光透過軸を、第１位相差領域１４と第２位相差領域１５のいずれか一方の光学軸（遅相軸または進相軸）とほぼ平行となる状態にして、正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるように調整すればよい。したがって、第１偏光板１８の偏光透過軸Ｐ１が第１位相差領域１４の遅相軸Ａｓ１とほぼ直交する状態で、正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるように調整してもよい。また、偏光透過軸Ｐ１が第１位相差領域１４の進相軸とほぼ平行となる状態あるいは直交する状態で正常な第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度が同じレベルとなるように調整してもよい。
【００４２】
なお、第１偏光板１８と第２偏光板１９とがクロスニコルとされており、また第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各光学軸（例えば遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２）とがほぼ直交している。このため、一方の偏光板の偏光透過軸と一方の位相差領域の光学軸とをほぼ平行な状態とすることは、一方の偏光板の偏光透過軸と他方の位相差領域の光学軸とをほぼ直交する状態にすること、他方の偏光板の偏光透過軸と他方の位相差領域の光学軸とをほぼ平行な状態にすること、及び他方の偏光板の偏光透過軸と一方の位相差領域の光学軸とをほぼ直交する状態にすることと同じ意味である。
【００４３】
撮影装置１７からの輝度画像は、欠陥検出ユニット２０に送られる。欠陥検出ユニット２０は、撮影装置１７で得られる輝度画像に基づいて位相差フィルム１２の欠陥を検出する。図４に示すように、欠陥検出ユニット２０は、画像処理部２１と、欠陥検出部２２とを有し、画像処理部２１は、Ｄ／Ａ変換器２３，メモリ２４，二値化回路２５，収縮処理回路２６，膨張処理回路２７，ノイズ除去回路２８を有する。
【００４４】
Ｄ／Ａ変換器２３は、輝度画像の各画素の輝度レベルをデジタルデータ化する。メモリ２４は、多数のラインの輝度画像を記憶可能であり、１ラインずつ入力される輝度画像を順次蓄積することにより、二次元の輝度画像を生成する。また、メモリ２４は、欠陥検出ユニット２０の各部が処理を行うためのワークメモリとしても用いられる。
【００４５】
メモリ２４には、所定ライン数、例えば４００ラインからなる二次元の輝度画像が生成され、この二次元の輝度画像を１つの処理単位として以降の画像処理が実施される。４００ラインからなる二次元の輝度画像には、前後の輝度画像との間でオーバーラップするように生成され、二次元の輝度画像間の境界付近の欠陥を漏れなく検出できるようにしている。画像処理部２１の各部は、メモリ２４に所定ライン数の輝度画像が生成されるごとに、これを読み出し、その輝度画像に対して所定の処理を施した上で、再びメモリ２４に保存する。
【００４６】
輝度画像には、識別データが付与される。この識別データは、画像処理部２１で実施された処理の履歴を示すものであり、画像処理部２１の各部で処理が行われるごとに、その内容が更新される。画像処理部２１の各部は、この識別データに基づき、メモリ２４に保存された輝度画像に該当処理を行うか否かを識別し、該当処理を行うべき輝度画像があれば、それをメモリ２４から読み出して該当処理を実施する。これにより、二次元の輝度画像に対して、画像処理部２１による所定の画像処理が順次に施される。
【００４７】
二値化回路２５は、メモリ２４に記憶されている輝度画像の各画素について、輝度レベルを所定のしきい値と比較して二値化する。この二値化より、輝度レベルがしきい値よりも低い画素を値「０」の暗画素とし、しきい値以上の画素を値「１」の明画素にする。この二値化では、位相差領域１４，１５の正常部分に対応した画素が暗画素となり、この正常部分よりも輝度が高く欠陥候補となる画素が明画素となるようにすればよいから、第１偏光板１８の偏光透過軸Ｐ１の方向の調整後に正常部分から得られる輝度に基づいてしきい値を設定する。
【００４８】
第１，第２偏光板１８，１９が調整された状態では、第１，第２位相差領域１４，１５の正常部分の輝度は消光状態に近い状態で両者が同じ輝度レベルになっている。上記二値化のためのしきい値としては、この正常部分の輝度レベルより高い輝度レベルであれば良いが、どの輝度レベル以上の輝度部分を欠陥候補とするか、に応じて決める。この輝度レベルは、通常、予め模擬的に生成した欠陥サンプルか、実際に生じた欠陥サンプルを、調整済の欠陥検出装置１０もしくは同等の光学系の実験機にセットして該当欠陥の輝度測定を行って決めることができる。
【００４９】
収縮処理回路２６は、輝度画像に含まれる位相差領域１４，１５の境界線や、ノイズの消去を行う。第１位相差領域１４と第２位相差領域１５との境界は、狭い幅ではあるが位相差特性が崩れ、欠陥と同様に輝度が高くなる。このため、二次元の輝度画像上では、Ｙ方向に所定の画素数、例えば２〜３画素で、Ｘ方向に沿った直線上の輝度の高くなった境界線となる。
【００５０】
収縮処理回路２６は、境界線を消去するために収縮処理を二値化された輝度画像に対して行う。また、収縮処理により、Ｙ方向の長さが小さいノイズとなる明画素が同時に消去される。境界線の各画素は、二値化により明画素に変換される。収縮処理は、各位相差領域１４，１５が並ぶ方向、すなわちＹ方向に対して明画素の幅を縮小するように行う。この収縮処理は、境界線を消去し得るだけの回数、すなわち境界線の幅（Ｙ方向の画素数）に応じた回数だけ行われる。このように境界線を消去することにより、各位相差領域１４，１５の境界の影響をなくして欠陥を精度よく検出することができるようになる。
【００５１】
１回の収縮処理では、着目する輝度画像上の画素について、同じ１ライン中でそれに隣接した画素の一方、例えば右側が暗画素（値が「０」）であるときに、着目する画素を暗画素（値が「０」）とする処理を各画素について行う。すなわち、同じ１ライン上で明画素領域の右端の画素を暗画素にして取り除く。このため、例えば、境界線の幅が２画素であるときには、２回の収縮処理を行い、境界線の幅が３画素であるときには、３回の収縮処理を行うことで境界線を消去する。収縮処理を何回行うかは、撮影装置１７の分解能と位相差フィルム１２上での境界線の幅によって決めることができるが、境界線の幅の正常範囲内のばらつきを考慮して、実験により輝度画像上の境界線の幅（画素数）から決めることが望ましい。
【００５２】
なお、上記の収縮処理では、処理ごとに明画素領域の右端の画素を暗画素にして取り除くようにしているが、明画素領域の左端の画素を暗画素にして取り除いてもよい。
【００５３】
膨張処理回路２７は、収縮処理後の輝度画像に対して膨張処理を施す。この膨張処理によって、輝度画像に残った明画素の領域のＹ方向の長さを復元する。これにより、欠陥判定の際に精度よく欠陥サイズの判定を行うことができるようにする。膨張処理は、Ｙ方向について収縮処理の逆論理で行われ、輝度画像上の着目する画素について、同じ１ライン中でそれに左側に隣接した画素が明画素（値が「１」）であるときに、着目する画素を明画素（値「１」）とする処理を各画素について行う。この膨張処理は、収縮処理と同じの処理回数だけ行われる。
【００５４】
なお、この例では、欠陥検出の際に、画素数に基づく欠陥抽出や欠陥判定を容易とするために膨張処理を行って、残った明画素の領域のサイズを元へ戻している。したがって、明画素の領域のサイズによらず欠陥として判断するのであれば、膨張処理を省略することができる。また、この例では、収縮処理及び膨張処理をＹ方向についてのみ行っているから、輝度画像を二次元化せずに、１ラインずつ収縮処理及び膨張処理を行ってもよい。さらに、この例では、Ｙ方向のみを対象に収縮，膨張処理を行っているが、Ｘ方向にも行うことによって、Ｘ方向の長さが小さいノイズとなる明画素の消去を同時に行ってもよい。
【００５５】
ノイズ除去回路２８は、所定画素数以下の明画素の領域をノイズとして輝度画像から除去する。この例では、収縮処理後で膨張処理前の段階で、周囲が全て暗画素となる孤立した１画素の明画素（孤立点）をノイズとして消去する。この消去は、明画素を暗画素に変換することにより行われる。なお、ノイズ除去回路２８による、ノイズ除去は、電気的なノイズなども種々の要因で現れたノイズとしての明画素や、欠陥として検出してなくても問題にならない程度に面積（画素数）が小さい明画素の領域を消すものであり、１画素の明画素の領域に限らず、複数の明画素が繋がった明画素の領域をノイズとして除去してもよい。また、収縮処理前の輝度画像や、膨張処理後で欠陥検出の直前にノイズ除去を行ってもよい。
【００５６】
欠陥検出部２２は、膨張処理後の輝度画像から欠陥を検出する。この欠陥検出部２２は、欠陥の検出では、輝度画像上の明画素の領域を抽出して、その抽出した領域を欠陥部分として特定する。また、明画素の領域の画素数を調べることにより、欠陥のＸ，Ｙ方向の長さ、サイズ、形状を判定することも可能である。もちろん、明画素の領域の長さやサイズに基づいて欠陥部分とするか否かを判定することも可能である。欠陥検出部２２は、欠陥を検出したときには、その欠陥の位相差フィルム１２上の位置や検出した欠陥のサイズを含む欠陥情報を生成して出力する。この欠陥情報は、欠陥部分を製品として使用しないための制御情報として用いられる。
【００５７】
次に上記構成の作用について説明する。図５に示すように、欠陥検出装置１０による欠陥検査に先立って、偏光透過軸の方向の調整を行う。まず、検査ステージの第１偏光板１８と第２偏光板１９との間に、検査対象となる位相差フィルム１２の予め特定しておいた正常部分を配した状態にする。次に、第１偏光板１８と第２偏光板１９の各偏光透過軸Ｐ１，Ｐ２を直交させて、クロスニコル状態にする。
【００５８】
クロスニコル状態、及び位相差フィルム１２との平行状態を維持しながら粗調整を行い、この粗調整で第１偏光板１８の偏光透過軸Ｐ１が第１位相差領域１４の遅相軸Ａｓ１と平行となるようにする。このときに、偏光透過軸Ｐ１と遅相軸Ａｓ１とを厳密に平行にする必要はなく、ほぼ平行となる程度でよい。簡単には、光源部１６を点灯させた状態で、第１位相差領域１４、または第２位相差領域１５を第２偏光板１９を介して観察したときに、透過する光量が最も少なくなる消光状態となるように調整すればよい。
【００５９】
粗調整後に、光源部１６及び撮影装置１７を作動させ、撮影装置１７で撮影される輝度画像に基づいて第１位相差領域１４と第２位相差領域１５の各輝度レベルを参照できるようにする。そして、この後に、各位相差領域１４，１５の輝度レベルが同じになるように微調整を行う。
【００６０】
微調整では、クロスニコル状態、及び位相差フィルム１２との平行状態を維持しながら、各輝度レベルが同一になるように設定する。この微調整では、偏光透過軸Ｐ１の方向を大きく変えないようにして、偏光透過軸Ｐ１が遅相軸Ａｓ１とほぼ平行であって消光状態に近い状態を維持しながら偏光透過軸Ｐ１の方向を調整する。
【００６１】
光源部１６からの検査光は、第１偏光板１８を介して直線偏光となって位相差フィルム１２に入射する。ここで偏光透過軸Ｐ１が第１位相差領域１４の遅相軸Ａｓ１と正確に平行となっている場合には、第１偏光板１８から射出された直線偏光の検査光は、第１位相差領域１４を透過しても位相差が生じることない。したがって、その検査光は、直線偏光のまま第２偏光板９に入射する。そして、第２偏光板１９に入射する検査光は、その偏光方向が第２偏光板１９の偏光透過軸Ｐ２と直交しているから、第２偏光板１９から射出されない。
【００６２】
また、偏光透過軸Ｐ１が第１位相差領域１４の遅相軸Ａｓ１とほぼ平行であるが正確に平行となっていない場合には、検査光は、第１位相差領域１４を透過する際に位相差を生じ楕円偏光となって第２偏光板１９に入射する。したがって、この場合には、楕円偏光となった検査光のうち偏光透過軸Ｐ２に直交する偏光成分は第２偏光板１９から射出されないが、偏光透過軸Ｐ２に平行な偏光成分は第２偏光板１９から射出される。そして、偏光透過軸Ｐ１と遅相軸Ａｓ１との方向関係の平行からのずれが大きくなるほど、偏光透過軸Ｐ２に平行な偏光成分が大きくなるから、第２偏光板１９からの射出光量が大きくなって第１位相差領域の輝度が高くなる。
【００６３】
一方、第２位相差領域１５についても同様であるが、遅相軸Ａｓ２に対する偏光透過軸Ｐ１，Ｐ２の関係が第１位相差領域１４とは逆になる。すなわち、偏光透過軸Ｐ１が第２位相差領域１５の遅相軸Ａｓ２と正確に直交している場合には、第１偏光板１８からの直線偏光の検査光は、偏光方向が遅相軸Ａｓ２と正確に直交しているから第２位相差領域１５を透過しても位相差が生じることなく第２偏光板１９に入射する。そして、その検査光は、偏光方向が第２偏光板１９の偏光透過軸Ｐ２と直交しているから、第２偏光板１９から射出されない。
【００６４】
また、偏光透過軸Ｐ１が第２位相差領域１５の遅相軸Ａｓ１とほぼ直交であるが正確に直交となっていない場合には、検査光は、第２位相差領域１５を透過する際に位相差を生じて楕円偏光となる。楕円偏光となった検査光のうち偏光透過軸Ｐ２に平行な偏光成分だけが第２偏光板１９から射出される。偏光透過軸Ｐ１と遅相軸Ａｓ２との方向関係の直交からのずれが大きくなるほど、偏光透過軸Ｐ２に平行な偏光成分が大きくなり、第２偏光板１９からの射出光量が大きくなって輝度が高くなる。
【００６５】
遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２が互いに正確に直交するように第１位相差領域１４と第２位相差領域１５とが形成された位相差フィルム１２が検査対象である場合には、遅相軸Ａｓ１と偏光透過軸Ｐ１との平行に対するずれの増減は、遅相軸Ａｓ２と偏光透過軸Ｐ１との直交に対するずれの増減と同じであり、そのずれの大きさが同じになる。したがって、偏光透過軸Ｐ１が遅相軸Ａｓ１と平行な状態となると同時に、偏光透過軸Ｐ１が遅相軸Ａｓ２と直交した状態になるから、第１，第２位相差領域１４，１５からの検査光が第２偏光板１９から射出されることはなく、いずれの領域の輝度も「０」（消光状態）に調整し得る。
【００６６】
上記のように遅相軸Ａｓ１，Ａｓ２が互いに正確に直交した状態であることは位相差フィルム１２として理想的ではあるが、支持体１２ａが僅かながらでも複屈折性を示す、位相差領域の形成時の遅相軸の向きの誤差などの要因により、遅相軸Ａｓ１と遅相軸Ａｓ２とが正確に直交せず僅かに直交からずれている場合が多い。この場合には、偏光透過軸Ｐ１を遅相軸Ａｓ１と平行な状態にするのと同時に、偏光透過軸Ｐ１を遅相軸Ａｓ２と直交した状態にすることはできない。すなわち、第１位相差領域１４及び第２位相差領域１５を同時に輝度レベル「０」として撮影するように微調整することはできない。
【００６７】
しかしながら、遅相軸Ａｓ１と偏光透過軸Ｐ１との平行に対するずれと、遅相軸Ａｓ２と偏光透過軸Ｐ１との直交に対するずれの大きさを同じにし、第１，第２位相差領域１４，１５を透過して第２偏光板１９から射出される検査光の偏光成分の大きさを同じにすることができる。したがって、第１，第２位相差領域１４，１５の輝度を「０」ではないが低輝度レベルとした消光状態に近い状態で同時に同じ輝度レベルに微調整することができる。
【００６８】
上記のように偏光透過軸Ｐ１の微調整を行ったのち、第１位相差領域１４または第２位相差領域１５の正常部分を撮影装置１７で撮影した輝度レベルを取得し、その輝度レベルよりも少し高いしきい値を二値化回路２５に設定する。この後に、位相差フィルム１２の欠陥検査を開始する。
【００６９】
欠陥検査が開始されると、位相差フィルム形成工程から位相差フィルム１２が欠陥検出装置１０に連続供給され、検査ステージを通って、さらに下流へと搬送される。この搬送中には、光源部１６からの検査光が第１偏光板１８を介して位相差フィルム１２に照射され、位相差フィルム１２が１ライン分送られるごとに撮影装置１７によって１ライン分の輝度画像の撮影が行われる。
【００７０】
撮影を行うごとに撮影装置１７から１ライン分の輝度画像が欠陥検出ユニット２０に送られ、Ｄ／Ａ変換器２３で各画素の輝度レベルがデジタルデータ化されてからメモリ２４に書き込まれる。これにより、二次元の輝度画像が生成される。所定ライン数の輝度画像がメモリ２４に書き込まれると、二値化回路２５によって、メモリ２４から輝度画像が読み出され、各画素が先に設定したしきい値と比較されて二値化される。
【００７１】
図６（ａ）に一例を示すように、二値化された輝度画像Ｉには、第１位相差領域１４，第２位相差領域１５の正常部分に対応した暗画素領域Ｄ１、境界線Ｄ２の他に、明画素領域Ｄ３〜Ｄ７が含まれている。第１位相差領域１４，第２位相差領域１５の正常部分は、しきい値よりも輝度が低くなるため、暗画素のストライプ状の暗画素領域Ｄ１となる。各位相差領域１４，１５の幅を約２７０μｍ、撮影装置１７の画素分解能を１０μｍ／画素とすると、各暗画素領域Ｄ１は、Ｙ方向に約２７個の暗画素が並んでおり、Ｘ方向に長いストライプ状になる。境界線Ｄ２は、欠陥部分と同様に、隣接した各暗画素領域Ｄ１の位相差特性の乱れによって明画素として現れる。各境界線Ｄ２は、例えばＹ方向に約２〜３個の明画素が並び、Ｘ方向に延びた直線状になっている。
【００７２】
第１，第２位相差領域１４，１５内で異物が混入している部分や、キズのある部分、配光ムラが生じている部分などの欠陥部分は、位相差特性に乱れが生じるため、直線偏光の検査光が透過するときに偏光方向に乱れを生じさせて、第２偏光板１９から射出される成分を正常部分よりも多くする。このため、その欠陥部分は、輝度が高くなり、明画素となり、その明画素の領域サイズは欠陥部分のサイズに応じたものとなる。また、電気的なノイズが輝度画像の画素に重畳された場合などでも、その画素が明画素となる。明画素領域Ｄ３〜Ｄ７は、このような欠陥部分やノイズに対応している。
【００７３】
二値化された輝度画像は、収縮処理回路２６によってメモリ２４から読み出され、Ｙ方向についての収縮処理が所定回数、例えば３回施される。これにより、図６（ｂ）のように、境界線Ｄ２が暗画素とされて消去される。また、Ｙ方向の長さが小さいノイズや微小な欠陥部分に対応した明画素領域Ｄ４〜Ｄ７も暗画素とされて同時に消去される。収縮処理により、消去される明画素領域は、微小なものであって、実用上で問題にならないものである。なお、境界線が所期の幅よりも太くなっている場合に、所定回数の収縮処理を行っても、その部分の明画素が残るので、欠陥として検出することが可能である。
【００７４】
所定回数の収縮処理後の輝度画像に対して、ノイズ除去回路２８によるノイズ除去が行われる。これにより、収縮処理で消去されなかったノイズとなる小さな明画素の領域が輝度画像から消去される。
【００７５】
この後に、膨張処理回路２７によって、所定回数、例えば３回の膨張処理が実施され、収縮処理された輝度画像の明画素領域の幅が戻される。これにより、図６（ｃ）のように、収縮処理で残った明画素領域Ｄ３の幅は、収縮処理前のものに戻る。
【００７６】
膨張処理後、欠陥検出部２２によって、輝度画像に残っている明画素領域が抽出され、その明画素領域が欠陥部分として特定される。これにより図６（ｃ）では、明画素領域Ｄ３が欠陥部分として検出される。そして、検出された欠陥部分の位置を示す位置情報や欠陥サイズなどを含む欠陥情報が生成され出力される。
【００７７】
［第２実施形態］
第２実施形態は、輝度画像上で、着目する画素について所定の画像数だけ離れた画素との輝度を比較して差分をとり、その差分を着目した画素の新たな値とすることにより、境界線を消去するようにしたものである。なお、以下に説明する他は、第１実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７８】
図７に示すように、この例における画像処理部２１は、Ｄ／Ａ変換器２３，メモリ２４，差分画像生成回路３１，二値化回路２５，ノイズ除去回路２８から構成される。差分画像生成回路３１は、Ｄ／Ａ変換器２３でデジタル化された１ラインの輝度画像上で着目する画素に対して、所定の画像数だけ離れた画素を相手画素として、その相手画素との輝度の差分をとり、その差分を着目する画素の新たな値とする差分処理を行う。この差分処理を、輝度画像の各画素について行うことにより、差分画像を生成する。差分を求める際には、着目する画素の値から相手画素の値を減算した値を、着目する画素の新たな値とする。
【００７９】
上記の差分画像の生成は、輝度画像における第１，第２位相差領域１４，１５の境界線を消去するためのものであって、着目する画素が境界線上の画素であるときに、相手画素が境界線上の画素となるように、差分の際の画素の距離（画素数）が決められている。境界線上の各画素は、ほぼ同等の輝度レベルであるので、境界線上の画素の新たな値をほぼ「０」として実質的に境界線を消去する。
【００８０】
着目する画素から相手画素への方向は、少なくともＹ方向に離れていればよく、Ｘ方向とＹ方向との両方向であってもよい。図８に示すように、着目する画素Ｐｘ１に対して相手画素Ｐｘ２までのＸ方向の画素数を「ｘ１」画素、Ｙ方向の画素数を「ｙ１」画素とした場合、「ｙ１」は、境界線の間隔、すなわち位相差領域の幅（Ｙ方向の長さ）に対応する画素数のｎ倍（ｎ＝１，２，３・・・）とする。「ｘ１」は、任意の値とすることができる。例えば「ｘ１」を「０」としたときには、着目する画素Ｐｘ１が境界線上の画素であるときに、相手画素Ｐｘ２は同じライン上で別の境界線上の画素となる。
【００８１】
また、「ｙ１」を位相差領域の幅（境界線の間隔）に対応する画素数のｎ倍として、ｘ１を「１」以上に設定してもよい。この場合には、「ｘ１」ライン離れたライン上の画素との差分が求められるから、着目する画素Ｐｘ１が境界線上の画素であるときに、相手画素Ｐｘ２は異なるライン上の別の境界線上の画素となる。
【００８２】
また、Ｘ方向に対して一定の角度方向にスジ状に生じる輝点（以下、スジ欠陥という）の発生が懸念される場合には、その輝点を消去してしまわないように、スジ欠陥の画素同士が比較されないようなｘ１，ｙ１の値を設定すべきである。
【００８３】
例えば、スジ欠陥がＸ方向に対して４５°方向に出やすい場合には、そのスジ欠陥が消去されないようにするため、着目する画素Ｐｘ１に対して、相手画素Ｐｘ２が４５°の方向にならないように「ｘ１」と「ｙ１」の組み合わせを決定する。このときに、Ｘ方向とＹ方向の各画素分解能を考慮して「ｘ１」と「ｙ１」の組み合わせを決定する必要がある。この例のように、撮影装置１７がリニアアレイカメラである場合には、Ｙ方向の画素分解能は、撮影装置１７の撮影分解能に応じて決まるが、Ｘ方向の画素分解能は、撮影装置１７の１ラインの撮影周期と位相差フィルム１２の搬送速度とによって決まる。例えばＸ方向の画素分解能が６μｍ、Ｙ方向の画素分解能が３μｍであるときには、４５°方向のスジ欠陥を消去しないために「ｘ１：ｙ１＝１：２」を満たさないようにする。
【００８４】
二値化回路２５は、差分画像を所定のしきい値で２値化し、各画素を明画素と暗画素とにする。ノイズ除去回路２８は、二値化された差分画像から微小な明画素の領域をノイズとして消去する。欠陥検出部２２は、ノイズ除去回路２８の処理後に残った明画素の領域を欠陥部分として特定する。
【００８５】
なお、上記のように差分画像を作成した場合、第１実施形態の収縮処理と異なり、差分画像の生成の段階で小さな明画素領域が消去されず、また撮影装置１７の分解能からくる誤差、境界線自身のエッジ部分のばらつきなどから、小さな明画素領域が多く残る。このため、差分画像を生成して欠陥検出を行う場合には、ノイズの消去を行うことが好ましい。
【００８６】
この例によれば、輝度画像の各画素について、着目する画素と相手画素との差分を求めて差分画像が生成されるが、輝度画像の境界線上の各画素は、同一のあるいは異なる境界線上の相手画素との差分が求められる。そして、各境界線上の画素の輝度がほぼ同じレベルとなるから、着目する画素の新たな値はほぼ「０」となる。したがって、この画素を二値化すれば暗画素となるので、結果的に境界線が消去される。
【００８７】
一方、着目する画素が欠陥部分の画素である場合には、ほとんどの場合で輝度レベルがかなり低い正常部分の画素が相手画素となるから、欠陥部分の画素の新たな値はあまり変わらず、二値化によって明画素となる。したがって、欠陥部分は消去されることなく、欠陥として検出することができる。
【００８８】
なお、ランダムな方向に発生するスジ状の欠陥など、あらゆる方向のスジ状の欠陥を検出することができるようにするために、着目する画素を基点として異なる方向の複数の相手画素との差分をそれぞれ求め、同一の輝度画像から各方向についての差分画像をそれぞれ生成し、各差分画像から欠陥を検出してもよい。これには、ｘ１，ｙ１の比（ｘ１／ｙ１）が異なる位置の画素を各相手画素として差分画像をそれぞれ生成することができる。例えば、着目する画素からの相手画素の方向が４５°となるようにｘ１，ｙ１を設定して４５°方向の差分画像を作成するとともに、着目する画素からの相手画素の方向が３０°となるようにｘ１，ｙ１を設定して３０°方向の差分画像を作成する。そして、各差分画像に対して欠陥検出を行い、４５°方向の差分画像で特定される欠陥部分、及び３０°方向の差分画像で特定される欠陥部分をあわせて位相フィルム１２の欠陥部分とする。なお、この例では４５°と３０°の２方向であるが、方向（角度）及び方向数は適宜設定できる。
【００８９】
［第３実施形態］
第３実施形態では、二次元の輝度画像において輝度の高い画素（明画素）の領域を欠陥候補として抽出し、各々の欠陥候補に対して、Ｙ方向に隣接する欠陥候補までの画素数を隣接距離画素数として計数し、その計数された隣接距離画素数が所定値以下の場合にその欠陥候補を欠陥と判定するものである。なお、以下に説明する他は、第１実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９０】
この例では、図９に示すように、画像処理部２１は、Ｄ／Ａ変換器２３，メモリ２４，二値化回路２５、計数回路４１から構成される。１ラインの輝度画像の各画素は、Ｄ／Ａ変換器２３でデジタル化されてメモリ２４に書き込まれた後に、二値化回路２５によって明画素または暗画素にされる。
【００９１】
計数回路４１は、輝度画像上の複数の明画素が繋がった明画素領域をそれぞれ欠陥候補とする。計数回路４１は、各欠陥候補のそれぞれについて、１ライン中の、すなわちＹ方向に隣接する欠陥候補までの画素数を隣接距離画素数Ｃｐとして計数する。欠陥検出部２２は、計数回路４１で計数された隣接距離画素数Ｃｐが所定画素数Ｃｐｔｈ以下である場合に、その欠陥候補を欠陥部分として特定する。所定画素数Ｃｐｔｈは、輝度画像上の境界線Ｄ２同士の間隔Ｃｙよりも小さな値としてある。
【００９２】
なお、１個の明画素から明画素領域を欠陥候補とすることもできるが、この例では、そのような明画素領域は、ノイズや実用上欠陥として検出されなくても問題がないため欠陥候補としていない。
【００９３】
図１０に一例を示すように、輝度画像Ｉ上で欠陥候補とされる明画素領域としては、実際に欠陥となる明画素領域Ｄ８の他、各境界線Ｄ２も含まれる。このように境界線Ｄ２は、欠陥候補とされるが、正常部分においては、境界線Ｄ２同士がＹ方向に所定画素数Ｃｐｔｈよりも大きく離れているため（Ｃｐ＞Ｃｐｔｈ）、これらが欠陥部分として特定されることはない。一方、第１位相差領域１４や第２位相差領域１５内に欠陥がある場合や、境界線の幅が異常に太くなっている場合には、明画素領域が他の明画素領域に対して境界線同士の間隔Ｃｙより近接することになる。このため、そのような明画素領域については、隣接距離画素数Ｃｐが所定画素数Ｃｐｔｈ以下となって欠陥部分として特定される。なお、境界線Ｄ２の近傍に境界線Ｄ２以外の欠陥候補が近接してある場合には、その境界線Ｄ２も欠陥として判定されることになるが、欠陥候補検査の運用上の実害はない。
【００９４】
この例は、各境界線が一定の間隔（画素数）で離れていることを利用したものであり、極めて簡単なロジックで欠陥抽出を行うことができる。隣接距離画素数Ｃｐを計数する方向は、Ｙ方向であれば欠陥候補からいずれか一方の方向に計数してもよく、両方向に計数してもよい。さらに、他の実施形態と同様に、画素数が所定値（例えば２画素以下）となる明画素領域をノイズとして除去する除去回路を設けてもよい。
【００９５】
［第４実施形態］
第４実施形態は、位相差フィルムの支持体が有する位相差特性を打ち消す位相差補償板を設け、その支持体の有する位相差特性を相殺するものである。なお、位相差補償板を設ける他は、第１ないし第３実施形態と同様にすることができる。
【００９６】
この第４実施形態では、図１１に示すように、位相差フィルム１２と第２偏光板１９との間に、位相差補償板３７を配してある。位相差補償板３７は、位相差フィルム１２の支持体１２ａが有する位相差特性を打ち消すものであり、位相差フィルム１２と平行な姿勢で配されている。この位相差補償板３７としては、支持体１２ａが有する位相差特性を打ち消すものであれば限定されないが、簡単には検査対象となっている位相差フィルム１２の支持体１２ａと同じで透明フィルムを用いることができ、この例でもそのようになっている。この場合には、位相差補償板３７は、その光学軸が支持体１２ａの光学軸（例えば遅相軸）と直交するように配される。
【００９７】
この例によれば、第１，第２位相差領域１４，１５の輝度レベルを消光状態により近付けて輝度画像のコントラストを向上することできる。これにより、より高い精度で位相差フィルム１２の欠陥を検出することができる。なお、この例では位相差フィルム１２と第２偏光板１９との間に位相差補償板３７を配してあるが、第１偏光板１８と位相差フィルム１２との間に位相差補償板３７を配してもよい。
【００９８】
［実施例１］
実施例１では、第１実施形態のように構成された欠陥検出装置１０を用いて、実際に位相差フィルム１２の欠陥検査を行った。この欠陥検査では、ＴＡＣを支持体１２ａとした位相差フィルム１２を検査対象とした。
【００９９】
位相差フィルム１２に形成されている第１，第２位相差領域１４，１５の幅は２７０μｍであった。また、撮影装置１７により撮影される輝度画像でのＹ方向の画素分解能は、１０μｍ／画素であった。第１，第２位相差領域１４，１５の境界は、輝度画像上でＹ方向の画素数が２〜３個の境界線（明画素）となったので、Ｙ方向に３画素だけ収縮する３回の収縮処理を行い、さらに１画素の明画素領域をノイズとして消去してから、Ｙ方向に３画素だけ膨張させる３回の膨張処理を行ってから、明画素領域を欠陥部分として特定した。この結果、直径が約１００μｍの欠陥を検出することができた。
【０１００】
［実施例２］
実施例２では、第４実施形態のように位相差補償板３７を設けて、位相差フィルム１２の欠陥検出を行った。この欠陥検出に用いた欠陥検出装置１０は、位相差補償板３７を設けた他は、第２実施形態と同様な構成であり差分画像を作成して欠陥の検出を行った。位相差補償板３７は、位相差フィルム１２の支持体１２ａと同じ透明フィルの正常部分を用い、支持体１２ａの光学軸に位相差補償板３７の光学軸が直交するように配した。この実施例２では、第１，第２位相差領域１４，１５の幅が２７０μｍであり、欠陥サイズをより高精度に検出するために画素分解能を３μｍ／画素とした。このため輝度画像上では、境界線はＹ方向に５〜７画素の幅となった。
【０１０１】
位相差補償板３７を配したことで、前述したように位相差フィルム１２の第１，第２位相差領域１４，１５がともに消光状態により近づき、正常面の輝度レベルは実施例１より低い（暗い）画像となり輝点のコントラストが改善された。コントラストが改善された分だけ、二値化の際のしきい値を低く設定することが可能となり、第２偏光板１９を透過する光量が少ない欠陥部分をも明画素に変換して高い精度で欠陥を検出することができるようになった。
【０１０２】
輝度画像の各画素に対して、「ｙ１＝９０」として、Ｙ方向に９０画素だけ離れた相手画素との差分画像を生成した。この結果、境界線上の各画素は、その境界線に隣接する他の境界線上の画素を相手画素として差分がとられたて新たな値はほぼ「０」となった。これにより、二値化によって輝度画像から境界線を消去することができた。二値化後に、２画素以下の明画素領域をノイズとして消去して得られた画像からは、欠陥を十分な精度で検出できた。境界線の幅と同程度しかない微小な欠陥でも検出が可能であった。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  欠陥検出装置
１２  パターン化位相差フィルム
１４，１５  位相差領域
１６  光源部
１７  カメラ
１８，１９  偏光板
２０  検出ユニット
２１  画像処理部
２２  欠陥検出部
２５  二値化回路
２６  収縮処理回路
２７  膨張回路
３１  差分画像生成回路
４１  計数部
Ａｓ１，Ａｓ２  遅相軸
Ｐ１，Ｐ２  偏光透過軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005422620.tif 000009
【図９】
0005422620.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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