(57)【要約】  位相差特性が互いに異なるパターン位相差フィルタの第１、第２領域のラインピッチや、第１、第２領域の境界線幅を正確に測定する。  ＦＰＲ（３）の一方の面に、光源部（４）からの光を第１偏光板（７）を通して照射する。ＦＰＲ（３）の第１、第２領域（３Ｂ，３Ｃ）は遅相軸が直線偏光光の偏光面に対して±４５°傾いているから、直線偏光光は第１、第２領域（３Ｂ，３Ｃ）を通る。第２偏光板（８）は第１偏光板（７）に対しクロスニコル配置されている。第１、第２領域（３Ｂ，３Ｃ）を通過した直線偏光光は第２偏光板（８）で遮断され、第１、第２領域（３Ｂ，３Ｃ）の境界部などに生じた位相差特性が不完全な領域を通った光の一部は、第２偏光板（８）を通過してエリアセンサカメラ（６）で検査画像として撮像される。
2013191133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な支持体に互いに異なる位相差特性を有するライン状の第１領域と第２領域とが交互にストライプ状に配列されたパターン位相差フィルタを保持する保持部と、
前記パターン位相差フィルタの一方の面に向けて光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された光の一部をパターン位相差フィルタの一方の面に通過させる第１偏光板と、
前記第１偏光板を通過して前記パターン位相差フィルタの一方の面に入射し、前記パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光のうち、前記第１領域及び第２領域との少なくともいずれかを通過した光を遮断して残りの光を通過させる第２偏光板と、
前記第２偏光板を通過した光で形成される検査画像を撮像するエリアセンサカメラと、
前記検査画像の明暗分布を評価して明暗の境界位置を算出し、前記第１領域又は第２領域のライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを計測する情報処理部と、
を有することを特徴とするパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項２】
前記光源部、前記第１偏光板、前記パターン位相差フィルタ、前記第２偏光板、前記エリアセンサカメラが、順に一直線上に配列された請求の範囲第１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項３】
前記光源部の照明光軸と前記エリアセンサカメラの撮像光軸との交差位置にハーフミラー、前記パターン位相差フィルタの前記他方の面に対面して全反射ミラーが設けられ、
前記ハーフミラーと前記光源部との間の撮像光軸上に第１偏光板、前記ハーフミラーと前記エリアセンサカメラとの間の照明光軸上に第２偏光板が設けられ、
前記第１偏光板を通過して前記ハーフミラーを透過又は反射した光を前記パターン位相差フィルタの一方の面に入射させるとともに、前記パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光を前記全反射ミラーの反射で再度パターン位相差フィルタの他方の面から入射させ、パターン位相差フィルタの前記一方の面から出射した光を前記ハーフミラーで反射又は透過させて前記第２偏光板に入射させる請求の範囲第１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項４】
前記第１偏光板及び第２偏光板の各々の透過軸の光軸回りの向きを調整する回転制御部を有する請求の範囲第１項又は第２項いずれか１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項５】
前記情報処理部は、前記エリアセンサカメラの画像を監視して前記第１又は第２領域の少なくとも一方が消光状態となるように前記回転制御部を作動させる請求の範囲第４項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項６】
前記第１、第２偏光板の少なくとも一方が、前記エリアセンサカメラの撮像画面内で、透過軸の方向が異なる少なくとも２つの領域を有し、前記２つの領域の一方は前記パターン位相差フィルタの第１領域と第２領域との双方が消光状態となる条件に設定され、前記２つの領域の他方は前記第１領域と第２領域との間に濃度差が生じる条件に設定され、
前記情報処理部は、前記２つの領域を通して得られた画像に基づいて前記第１領域と第２領域の判別を行うとともに、判別した前記第１領域と第２領域ごとのライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを計測する請求の範囲第１項ないし第３項いずれか１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項７】
前記第１偏光板と前記パターン位相差フィルタとの間、又は前記パターン位相差フィルタと第２偏光板との間の少なくとも一方に、前記２つの領域のいずれかに重なるように位相差板を配置した請求の範囲第６項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項８】
前記位相差板は、λ／４波長板もしくはλ／２波長板である請求の範囲第７項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項９】
前記エリアセンサカメラは、テレセントリック系光学系を通して撮像する請求の範囲第１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項１０】
前記情報処理部は、
前記検査画像を２値化処理した後の明部と暗部との境界を表す折れ線を直線に近似する近似直線化処理と、
前記近似直線化処理後の画像を解析し、撮像画面内の複数の明部又は暗部に含まれる画素数を前記ストライプ状パターン延長方向と平行な方向で個別に集計した画素数集計ヒストグラムを作成する画素数集計処理と、
前記画素数集計ヒストグラム中の画素数集計グラフの幅に基づいて明部又は暗部の幅を計測する計数処理と、
を順次に実行する請求の範囲第１項ないし第３項いずれか１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項１１】
前記情報処理部は、
前記近似直線化処理が行われた後に、近似された直線が囲む明部又は暗部に含まれる画素数が最大となる代表ブロックを選定し、前記代表ブロックの境界となった直線を代表近似直線に決定した後、前記代表近似直線を前記第１領域と第２領域とのストライプパターン延長方向に一致させるために前記代表ブロックとともに近似直線化処理後の画像を回転させる画像回転処理を行ってから前記画素数集計処理を実行する請求の範囲第１０項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項１２】
前記情報処理部は、前記計数処理に際して、濃度の変化が明から暗、又は暗から明となる２種類の境界線を識別して計数する請求の範囲第１０項又は第１１項いずれか１項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項１３】
前記情報処理部は、前記計数処理で得られた境界線幅の計数値のうち、予め設定された範囲内の計数値を用いて前記パターン位相差フィルタの評価を行う請求の範囲第１０項記載のパターン位相差フィルタの検査装置。
【請求項１４】
透明な支持体に互いに異なる位相差特性を有するライン状の第１領域と第２領域とが交互にストライプ状に配列されたパターン位相差フィルタの一方の面から第１偏光板を通過した光を照射し、前記パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光を前記第１偏光板とは透過軸が異なる向きに設定された第２偏光板を通してエリアセンサカメラで撮像する検査画像の撮像ステップと、
前記検査画像の明暗分布を評価して明暗の境界位置を算出し、前記第１領域又は第２領域のライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを計測する情報処理ステップと、
を有するパターン位相差フィルタの検査方法。
【請求項１５】
前記撮像ステップは、前記第１偏光板と第２偏光板とを光軸回りに回転させ、前記第１領域又は第２領域との少なくともいずれか一方を消光状態で撮像するために、それぞれの透過軸の向きを調整するステップを含む請求の範囲第１４項記載のパターン位相差フィルタの検査方法。
【請求項１６】
前記情報処理ステップは、
前記検査画像を２値化処理した後の明部と暗部との境界を表す折れ線を直線に近似する近似直線化処理と、
前記近似直線化処理後の画像を解析し、撮像画面内の複数の明部又は暗部に含まれる画素数を前記ストライプ状パターン延長方向と平行な方向で個別に集計した画素数集計ヒストグラムを作成する画素数集計処理と、
前記画素数集計ヒストグラム中の画素数集計グラフの幅に基づいて明部又は暗部の幅を計測する計数処理と、
を含む請求の範囲第１５項記載のパターン位相差フィルタの検査方法。
【請求項１７】
前記情報処理ステップは、
前記近似直線化処理が行われた後に、近似された直線が囲む明部又は暗部に含まれる画素数が最大となる代表ブロックを選定し、前記代表ブロックの境界となった直線を代表近似直線に決定した後、前記代表近似直線を前記第１領域と第２領域とのストライプパターン延長方向に一致させるために前記代表ブロックとともに近似直線化処理後の画像を回転させる画像回転処理を行ってから前記画素数集計処理を実行する請求の範囲第１６項記載のパターン位相差フィルタの検査方法。
【請求項１８】
前記情報処理ステップは、前記計数処理に際して、濃度の変化が明から暗、又は暗から明となる２種類の境界線を識別して計数する請求の範囲第１７項記載のパターン位相差フィルタの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストライプ状のパターンを有するパターン位相差フィルタの検査装置及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体画像表示用の光学フィルタとして、液晶ディスプレイの表示面に積層して用いられるパターン位相差フィルタが知られている。中でも、パターン位相差フィルム（Film  Patterned  Retarder／以下、ＦＰＲ）は、透明なベースフィルム上に位相差特性が異なるライン状の第１領域と第２領域とを交互にストライプ状に配列したもので、広く実用化されつつある。ライン状の第１，第２領域は、液晶ディスプレイの水平方向の画素配列ごとに順次に重ねられるため、第１，第２領域のライン幅は、液晶ディスプレイの構造や画面サイズに応じて２５０〜７００μｍ程度に設定される。第１，第２領域には互いに異なる位相差特性が付与される。一例として光学軸（進相軸又は遅相軸）が互いに直交し、それぞれの光学軸を例えば水平方向に対して±４５°に傾けた２種類のλ／４波長板を第１、第２領域に用いるもの、さらには１／２波長板を第１領域に、光学異方性を持たない透過域を第２領域に用いるものなどがある。【０００３】
ＦＰＲの第１、第２領域に、上述のように±４５°に傾けた２種類のλ／４波長板を用いた場合、液晶ディスプレイの水平方向の画素配列の一本おきに左視点画像と右視点画像とを０°もしくは９０°の直線偏光光で表示すると、１画面分の表示光は第１，第２領域によって水平方向に細長いライン状に分割される。これらの画像光はライン一本おきに回転方向が逆向きの円偏光光となってＦＰＲから出射する。したがって、左眼用の円偏光フィルタと右眼用の円偏光フィルタとを組み合わせた偏光メガネを通して観察すると、左視点画像だけが左眼へと透過し、右視点画像だけが右眼へと透過して立体画像が観察できる。【０００４】
この用途で用いられるＦＰＲには、適用対象となる液晶ディスプレイの水平方向における画素の配列パターンに対し、第１，第２領域のライン状パターンを高精度に一致させて組み合わせることが要求される。そのためには、ＦＰＲの第１，第２領域のライン幅とピッチとが正確に保たれるように製造することが要求される。特開２０１１−１９１７５６号公報や国際公開第２０１０／０９０４２９号Ａ２には、このようなＦＰＲの効率的な製造のために、光反応層を形成したウェブを搬送する過程でマスクプレートを通して搬送方向に延びるストライプ状のパターン露光を与え、この露光パターンに応じた幅で第１，第２領域を形成する方法が記載されている。【０００５】
ウェブを搬送する過程でマスクプレートを用いたパターン露光を行う場合、マスクプレートとウェブとの間に隙間を要すること、そして完全に平行な光束での露光が困難であることから、ストライプ状パターンの各境界部にボケ領域が生じる。このボケ領域は、位相差特性に関しては第１，第２領域のいずれにも属さない不完全な領域となる。この不完全領域が液晶ディスプレイの画素領域に重なると、立体画像の観察時にノイズやクロストークの原因になる。そこで、液晶ディスプレイの水平方向の各画素配列の相互間に一定幅で形成される遮光帯（ブラックストライプ）の幅内に不完全領域を収めることが望まれるが、不完全領域は線幅や形状パターンが一定していないため、その線幅や形状パターンを的確に把握しておくことが求められる。【０００６】
このためＦＰＲの製造後には、第１，第２領域それぞれの光学特性が検査され、また第１，第２領域の配列のピッチやライン幅、そして第１，第２領域の境界部に生じている不完全領域の幅や形状パターンが液晶ディスプレイの画素構造や画面サイズに応じた適正な範囲に収まっているか否かの検査が行われる。一般に透明なフィルムやシートに何らかの欠陥や異常が存在しているかを検査するには、フィルムやシートに照明を与えて反射光や透過光を撮像し、得られた検査画像を画像処理して欠陥部分を光電的に評価する検査装置が用いられる。【０００７】
例えば特許文献１には、透明又は半透明のフィルム・シート類に存在する欠陥部を高いコントラストで検出できるように、フィルム・シート類を表裏から挟むように２枚の偏光板を配置し、一方の偏光板を通して照明光を与え、フィルム・シート類を透過してさらに偏光板を通過してきた光を一次元又は二次元センサで撮像する検査装置が記載されている。また、特許文献２には、厚み方向で所定の位相差を有する位相差フィルムの検査のために、位相差フィルムを表裏から挟むように２枚の偏光板をクロスニコル配置し、一方の偏光板を通して照明光を照射し、他方の偏光板を透過してきた光を二次元の検査画像として撮像する検査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
特許文献１記載の装置は、透明なフィルム・シート類の正常な部分は光学的に等方性であり、欠陥部は光学的な異方性を伴うものであることを前提にして検査を行う。このため、周囲が正常である中に欠陥部が点在している場合には容易に欠陥検出ができるが、ＦＰＲの第１，第２領域は光学軸の方向は異なるがいずれも光学的に異方性を有する領域であり、また不完全領域は異方性が不安定に変化している領域となっている。このため、特許文献１記載の装置では、第１，第２領域のピッチやライン幅、そして不完全領域の形状パターンなどを高精度に検査するには適していない。また、特許文献２記載の装置は、位相差フィルムの厚み方向の位相差（レターデーション）欠陥の検出は可能であるが、ストライプ状に配列された第１，第２領域のピッチやライン幅、そして第１，第２領域の境界部に現れる不完全領域の線幅や形状パターンを正確に測定することはできない。【００１０】
本発明は、一定幅の第１領域と第２領域とがストライプ状に配列されたパターン位相差フィルタについて、第１，第２領域の配列のピッチ又はライン幅、あるいは第１，第２領域の境界部分に生じる不完全領域の形態の少なくともいずれかを適切に計測するパターン位相差フィルタの検査装置及び検査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】
【００１１】
本発明のパターン位相差フィルタの検査装置は、パターン位相差フィルタを保持する保持部と、光源部と、第１偏光板と、第２偏光板と、エリアセンサカメラと、情報処理部とを有する。光源部は、第１偏光板を通してパターン位相差フィルタの一方の面に向けて光を照射する。第２偏光板は、パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光のうち、互いに位相差特性が異なる第１領域及び第２領域との少なくともいずれかを通過した光を遮断して残りの光を通過させる。エリアセンサカメラは第２偏光板を通過した光で形成される検査画像を撮像する。そして情報処理部は、検査画像の明暗分布を評価して明暗の境界位置を算出し、第１領域又は第２領域のライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを計測する。【００１２】
光源部、第１偏光板、パターン位相差フィルタ、第２偏光板、エリアセンサカメラは、この順で一直線上に配列することができ、これにより透過型の検査装置となる。また、光源部の照明光軸とエリアセンサカメラの撮像光軸との交差位置にハーフミラー、パターン位相差フィルタの前記他方の面に対面して全反射ミラーを設け、ハーフミラーと光源部との間の撮像光軸上に第１偏光板、前記ハーフミラーとエリアセンサカメラとの間の撮像光軸上に第２偏光板を設け、第１偏光板を通過してハーフミラーを透過又は反射した光をパターン位相差フィルタの一方の面に入射させるとともに、パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光を全反射ミラーの反射で再度パターン位相差フィルタの他方の面から入射させ、パターン位相差フィルタの一方の面から出射した光をハーフミラーで反射又は透過させて第２偏光板に入射させ、その透過光をエリアセンサカメラで撮像して検査画像を得ることもできる。【００１３】
第１偏光板及び第２偏光板の各々の透過軸の光軸回りの向きを調整する回転制御部を設けることが望ましく、さらには情報処理部にエリアセンサカメラの画像を監視して第１又は第２領域の少なくとも一方が消光状態となるように回転制御部を作動させる機能をもたせるとよい。【００１４】
第１、第２偏光板の少なくとも一方に、前記エリアセンサカメラの撮像画面内で透過軸の方向が異なる少なくとも２つの領域をもたせ、２つの領域の一方はパターン位相差フィルタの第１領域と第２領域との双方が消光状態となる条件に設定され、２つの領域の他方は第１領域と第２領域との間に濃度差が生じる条件に設定し、情報処理部により、２つの領域を通して得られた画像に基づいて第１領域と第２領域の判別を行い、判別した第１領域と第２領域ごとのライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを計測することも有効である。【００１５】
第１偏光板と前記パターン位相差フィルタとの間、又はパターン位相差フィルタと第２偏光板との間の少なくとも一方に、２つの領域のいずれかに重なるように位相差板を配置することも効果的で、位相差板にはλ／４波長板もしくはλ／２波長板を用いることができる。また、エリアセンサカメラでの撮像には、テレセントリック系光学系を通しての撮像が好ましい。【００１６】
情報処理部は、検査画像を２値化処理した後の明部と暗部との境界を表す折れ線を直線に近似する近似直線化処理と、近似直線化処理後の画像を解析し、撮像画面内の複数の明部又は暗部に含まれる画素数を前記ストライプ状パターン延長方向と平行な方向で個別に集計した画素数集計ヒストグラムを作成する画素数集計処理と、画素数集計ヒストグラム中の画素数集計グラフの幅に基づいて明部又は暗部の幅を計測する計数処理とを順次に実行する機能を有する。近似直線化処理が行われた後に、近似された直線が囲む明部又は暗部に含まれる画素数が最大となる代表ブロックを選定し、代表ブロックの境界となった直線を代表近似直線に決定した後、代表近似直線を第１領域と第２領域とのストライプパターン延長方向に一致させるために代表ブロックとともに近似直線化処理後の画像を回転させる画像回転処理を行ってから画素数集計処理を実行させることも有効である。情報処理部には、計数処理に際して濃度の変化が明から暗、又は暗から明となる２種類の境界線を識別して計数する機能をもたせ、また、計数処理で得られた境界線幅の計数値のうち、予め設定された範囲内の計数値を用いてパターン位相差フィルタの評価を行うようにすることも効果的である。【００１７】
また、本発明方法は撮像ステップと情報処理ステップとを含む。撮像ステップでは、透明な支持体に互いに異なる位相差特性を有するライン状の第１領域と第２領域とが交互にストライプ状に配列されたパターン位相差フィルタの一方の面から第１偏光板を通過した光を照射し、前記パターン位相差フィルタの他方の面から出射した光を第１偏光板とは透過軸が異なる向きに設定された第２偏光板を通してエリアセンサカメラで撮像される。情報処理ステップでは、検査画像の明暗分布を評価して明暗の境界位置を算出し、第１領域又は第２領域のライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかが計測される。【００１８】
撮像ステップには、第１偏光板と第２偏光板とを光軸回りに回転させ、第１領域又は第２領域との少なくともいずれか一方を消光状態で撮像するために、それぞれの透過軸の向きを調整するステップを含めることが望ましい。情報処理ステップには、検査画像を２値化処理した後の明部と暗部との境界を表す折れ線を直線に近似する近似直線化処理と、近似直線化処理後の画像を解析し、撮像画面内の複数の明部又は暗部に含まれる画素数をストライプ状パターン延長方向と平行な方向で個別に集計した画素数集計ヒストグラムを作成する画素数集計処理と、画素数集計ヒストグラム中の画素数集計グラフの幅に基づいて明部又は暗部の幅を計測する計数処理とを含めることが望ましい。【００１９】
情報処理ステップには、近似直線化処理が行われた後に、近似された直線が囲む明部又は暗部に含まれる画素数が最大となる代表ブロックを選定し、代表ブロックの境界となった直線を代表近似直線に決定した後、代表近似直線を第１領域と第２領域とのストライプパターン延長方向に一致させるために代表ブロックとともに近似直線化処理後の画像を回転させる画像回転処理を行ってから画素数集計処理を実行させることが好ましい。さらに、情報処理ステップでは、計数処理に際して、濃度の変化が明から暗、又は暗から明となる２種類の境界線を識別して計数するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１及び第２偏光板を用いることにより、パターン位相差フィルタの第１、第２領域の位相差特性に応じた濃度変化を伴う検査画像を抽出してエリアセンサカメラで撮像し、その画像信号を画像処理して検査画像の明暗分布に基づいて明暗の境界位置を算出するから、第１領域又は第２領域のライン幅又はラインピッチ、もしくは第１領域と第２領域との境界部分に生じる境界線幅の少なくともいずれかを正確に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る検査装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す検査装置の要部断面図である。
【図３】ＦＰＲの幅方向断面における摸式図である。
【図４】図１に示す検査装置の概念図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る検査処理の一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】検査画像の一例を示す説明図である。
【図６Ｂ】検査画像の要部拡大図である。
【図６Ｃ】近似直線化処理の一例を示す説明図である。
【図６Ｄ】アフィン変換処理の一例を示す説明図である。
【図６Ｅ】投影集計処理査画像の一例を示す説明図である。
【図６Ｆ】境界線位置決定処理近の一例を示す説明図である。
【図７Ａ】複数種類の明欠陥を含む検査画像の一例を示す説明図である。
【図７Ｂ】針状明欠陥が明領域に接した状態の検査画像の一例を示す説明図である。
【図７Ｃ】針状明欠陥が明領域に交差した状態の検査画像の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る検査装置の要部断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る検査装置の概念図である。
【図１０】図９に示す検査装置による検査画像の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明の検査装置２はパターン位相差フィルタの一つであるパターン位相差フィルム（Film  Patterned  Retarder／以下、ＦＰＲ）３の検査に用いられる。この検査装置２は、例えば製造後にロールとして巻き取られたＦＰＲ３を再び引き出しながら検査するオフライン検査に用いられることを想定し、製造工程中だけでなく保管時の環境変化なども考慮したピッチムラやライン幅不正などの検査に用いられる。なお、パターン位相差フィルタは液晶ディスプレイの画像表示面に重ねて用いられる３Ｄ画像観察用の光学フィルタで、支持体にフィルムやシートを用いた可撓性に富んだものだけでなく、支持体にガラスあるいは透明なプラスチックプレートなどを用いた剛性に富むパターン位相差フィルタの態様もあり得る。
【００２３】
ＦＰＲ３は、図３に示すように、例えばＴＡＣ（Tri−Acetyl−Cellulose）などの透明かつ柔軟な支持体３Ａの表面にライン状の第１領域３Ｂと第２領域３Ｃとを交互にストライプ状に並べて形成したものである。第１領域３Ｂと第２領域３Ｃはそれぞれλ／４波長板として作用する位相差層で構成され、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの各々の光学軸は互いに直交する向きに合わせている。一例として、水平線に対して第１領域３Ｂの遅相軸ＲＡは時計回り（＋方向）に４５°、第２領域３Ｃの遅相軸ＲＡは反時計回り（−方向）に４５°傾けられている。なお、回転の向きは、光源側から向かってくる光を受け止める側から観察したときの向きで定義している。
【００２４】
また、それぞれλ／４波長板として機能する第１，第２領域３Ｂ，３Ｃとの境界部分には、不完全領域３Ｄが生じている。この不完全領域３Ｄは、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの形成に際してストライプ状のパターン露光を行ったときに、マスクパターンのエッジによる翳りやケラレで露光不足になることによって生じる。例えば、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの配列のピッチを設計値で２７０μｍとすると、不完全領域３Ｄの線幅は数μｍから数十μｍ程度であることが多い。また、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃでは光学軸がそれぞれ所定方向を向いているのに対し、不完全領域３Ｄでは光学軸の向きが不定で、その線幅や面内における湾曲形状も一定しない。
【００２５】
ＦＰＲ３は、図２に示すようにパスローラ５で水平な搬送路にしたがって、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのストライプ状パターンが延びている方向（矢印Ｙ方向）に沿って移動自在に保持される。ＦＰＲ３を表裏から挟むように、第１偏光板７と第２偏光板８が回転自在に設けられ、これらの偏光板７，８は各々の透過軸が互いに直交するクロスニコル配置される。第１回転制御部１１及び第２回転制御部１２は、それぞれモータ１1ａ，１２ａを介して第１，第２偏光板７，８を光軸９の回りに回転調整し、ＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの光学軸の方向に応じて、第１，第２偏光板７，８の透過軸の方向を微調整することができる。
【００２６】
第１偏光板７の下方に光源部４が設けられている。光源部４は、平面状に並べられた複数の白色のＬＥＤ４Ａと拡散板４Ｂとを有し、拡散板４Ｂの表面からは面内で均一化された照明光が放射される。第２偏光板８の上方にエリアセンサカメラ６が設けられている。エリアセンサカメラ６から得られたモノクロの画像信号は、情報処理部１６の一部である画像処理部１４に送られる。画像処理部１４は、入力された画像信号に基づき、明暗の濃淡の境界を表す境界線がギザギザしているような場合の近似直線化処理や、濃淡画像を二値化画像に変換する処理などを行う。
【００２７】
演算処理部１５は画像処理部１４と協働し、例えば近似曲線間の距離の算出処理や画像処理部１４で各種の処理を行うときに必要となる演算処理、さらに第１，第２回転制御部１１，１２を作動させる際に必要な演算処理を行う。そして、第１，第２回転制御部１１，１２は、情報処理部１６からの信号に応じてモータ１１ａ，１２ａの回転を制御する。また、画像表示部１８には液晶ディスプレイなどが用いられ、エリアセンサカメラ６が撮像した原画像や、情報処理部１６による処理が行われる間の経過画像や処理後の画像が表示される。
【００２８】
エリアセンサカメラ６は、図２に示すように、絞り６Ｃを挟んで配置された第１レンズ６Ａと第２レンズ６Ｂ、エリアセンサ６Ｄとを有する。第１レンズ６Ａの後側焦点と、第２レンズ６Ｂの前側焦が絞り６Ｃと一致するようにそれぞれのレンズ６Ａ，６Ｂが配され、これによりテレセントリック光学系が構成される。このようなテレセントリック光学系によれば、ＦＰＲ３から光軸９と平行に出射し、光軸９と平行にエリアセンサ６Ｄに入射する光束で検査画像の撮像が行われる。このため、被写体距離や像距離に多少の変動があっても撮像される検査画像の撮像倍率が一定に保たれ、検査画像の計測精度も良好に維持される。テレセントリック光学系を用いなくても本発明の実施は可能であるが、テレセントリック光学系を用いた方が望ましい実施形態となる。
【００２９】
エリアセンサ６Ｄには、例えば画素数２０００×２０００のＭＯＳ型イメージセンサが用いられている。各画素で明から暗の輝度を例えば２５６階調（８ｂｉｔ）の情報で識別させ、第１領域３Ｂと第２領域３Ｃとの境界部に生じる不完全領域３Ｄの線幅が、数μｍから数十μｍの範囲であることを考慮し、エリアセンサカメラ６の分解能は２μｍ／ｂｉｔにしている。したがって、エリアセンサカメラ６の視野範囲は４ｍｍ×４ｍｍの範囲となり、この範囲の中に不完全領域３Ｄの線像を１４本から１５本程度は撮像することができる。
【００３０】
上記検査装置２でＦＰＲ３を検査する際の基本的な態様について説明する。図４に示すように、第１偏光板７の透過軸Ｐ１を＋４５°に、第２偏光板８の第２透過軸Ｐ２を−４５°に設定した検査条件で計測が行われる。光源部４からの光が第１偏光板７を通過すると、透過軸Ｐ１の向きと平行な＋４５°の傾きの直線偏光光となってＦＰＲ３に入射する。＋４５°の傾きでＦＰＲ３に入射した直線偏光光は、各々の遅相軸が＋４５°，−４５°に傾けられている第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを通過しても、格別の変調を受けることなくそのまま第２偏光板８に向かう。ところが、第２偏光板８の透過軸Ｐ２は−４５°に傾けられているから、ＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを透過してきた直線偏光光はこの第２偏光板８で遮断される。したがって、エリアセンサカメラ６は第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを消光された暗領域として撮像することになる。
【００３１】
一方、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの境界部分に生じている不完全領域３Ｄは、遅相軸が±４５°に傾いたλ／４波長板としての位相差特性が崩れている。このため、ＦＰＲ３の不完全領域３Ｄに入射した直線偏光光の一部は偏光方向が乱されて通過するので、第２偏光板８で完全には遮断されずに透過する。結果的に、この不完全領域３Ｄを透過した光がエリアセンサカメラ６によって撮像され、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの境界を表す明領域として撮像されることになる。
【００３２】
以下、図５及び図６にしたがって、検査装置２により最適な条件で検査画像を撮像し、そして検査画像を評価する基本的な手順について説明する。図５において、ステップＳ１により第１，第２偏光板７，８の初期位置へのセッティングが行われる。第１，第２偏光板７，８は初期位置でクロスニコル配置に調整され、さらにＦＰＲ３が正規の配置をとったときのストライプパターンの延び方向に対して第１偏光板７の透過軸Ｐ１は＋４５°傾けるようにしている。したがって、ＦＰＲ３が正規の検査位置にセットされれば、原理的にはＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃは暗画像になるはずである。
【００３３】
しかし、セッティング時の傾き誤差やＦＰＲ３の切り出し精度などにより、必ずしも第１，第２領域３Ｂ，３Ｃが最も暗い状態からずれていることもあり得る。そこで、ステップＳ２では、エリアセンサカメラ６からの画像信号を監視しながら、情報処理部１６により第１，第２回転制御部１１，１２を作動させ、画像全体の平均輝度が最も小さくなる角度位置に第１，第２偏光板７，８を光軸９の回りに回転させる。
【００３４】
こうして第１，第２偏光板７，８が最適位置にセットされると、ステップＳ３で画像の読み込み及び二値化処理が行われる。図６Ａに示すように、読み込まれた検査画像２０には第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを表す暗領域２１Ｂ，２１Ｃと、不完全領域３Ｄを透過した明領域２０Ｄが含まれている。一般に、エリアセンサ６Ｄの画素の配列方向とＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの方向とは一致していないから、明領域２０Ｄは傾斜した状態で撮像される。また、明領域２０Ｄを拡大してみると、図６Ｂに示すように明暗の境界線部分は一直線状ではなく、ギザギザ状になっていることがほとんどである。なお、図６Ａ〜図６Ｆの画像は、説明の便宜上、適宜に拡大した倍率で表されている。
【００３５】
エリアセンサカメラ６で撮像した画像はエリアセンサ６Ｄの画素位置の座標に基づいて評価される。この際に用いられる二次元座標を表すＸ軸とＹ軸は、一例として図６Ａに示すように、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのストライプパターンの延び方向に沿うＹ方向のものがＹ軸、Ｙ方向に直交するＸ方向のものがＸ軸となる。また、暗領域２１Ｂ，２１Ｃ対し、明領域２０Ｄの明るさは必ずしも一定ではなく、例えば暗領域２１Ｂ，２１Ｃとの境界では濃度勾配を伴うのが通常であるから、ステップ３では画像読み込みに続き、適当な閾値のもとで二値化処理が行われる。
【００３６】
二値化処理が行われると、暗領域２１Ｂ，２１Ｃに接する明領域２０Ｄの輪郭線は図６Ｂに拡大して示すように一般にギザギザになる。このため、近似直線化処理では論理フィルタ方式によりスムージング処理が施され、図６Ｃに実線で示すように、明領域２０Ｄの輪郭線がギザギザ状から一本の直線に変換された画像が得られる。この近似直線化処理は、撮像範囲内の全ての明領域２０Ｄに対して行われる。
【００３７】
なお、この際に用いられる論理フィルタは、ギザギザの程度により最適な構成が異なってくるが、予めＦＰＲ３のサンプルを用いて試行しておき、最適なものを決めておくのが好ましい。また、この近似直線化処理に際しては図６Ｂ，図６Ｃに示すように予め設定した倍率のもとで局所的に拡大を行い、注目している輪郭線に沿って自動的にスキャンを行いながら演算処理することが好ましい。また、こうして得られた明領域２０Ｄを両側から囲む一対の輪郭線は、図示のように互いに平行にならないものもある。
【００３８】
続くステップ       Ｓ５では、画像倍率が元の倍率に戻した後にラベリング処理が行われ、二値化された明部又は暗部の一方、例えば暗部が一連に連続した領域を一ブロックとして識別して順にラベリングを行い、ラベリングしたブロックごとに画素数をカウントする。そして、ステップＳ６では、ラベリングされたブロックのうちで最も画素数が多いもの（最大面積のものに相当）を最大ブロックとして選定する。そして、最大ブロックの輪郭になっている明暗の境界線について、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのストライプパターンの方向（Ｙ方向）に近い方向性のものを選定して代表近似直線として決定する（ステップＳ７）。
【００３９】
次のステップ８では画像に対してアフィン変換処理が行われ、ステップ７で決定された代表近似直線の傾き方向が、図６Ｄに示すようにＹ軸に一致するように画像が全体的に傾けられる。アフィン変換処理を実行することに伴い、画像の端部付近の原画像のデータは有効範囲から外れてしまうので、これを除外するように処理範囲が狭められ、図６Ｄに示すように範囲Ｑ１から範囲Ｑ２に変更される。
【００４０】
次のステップＳ９では投影／集計処理が行われる。この処理は、アフィン処理で得られた図６Ｅの画像に基づいて、明領域２０Ｄに含まれる画素ごとの輝度値をＸ軸に関して集計する処理である。明領域２０Ｄで二値化された輝度値を「１」とすると、図６Ｅの最も左方に示す明領域２０Ｄの輪郭線はいずれもＸ軸と直交しているから、図６Ｆのように明領域２０Ｄとほぼ同じ形状になる。これに対し、左方から２番目の明領域２０Ｄｘでは左側の輪郭線はＸ軸と直交しているが、右側の輪郭線は、明領域２０Ｄｘを上方で幅広にするように傾いているから、図６Ｆに示すように、傾きの度合に応じた輝度集計値が棒グラフの根元部に裾広がり状に現れる。
【００４１】
続いてステップ１０で行われる境界線の位置決定処理では、図６Ｆに示すように、例えば代表近似直線が輪郭線の一方となっている明領域２０Ｄの輝度集計値の中間値を閾値とし、Ｘ軸と平行に閾値のラインＳＨをヒストグラム上に設定する。そして閾値のラインＳＨと、輝度集計値を表す各棒グラフの２点との交点から境界線位置のＸ座標を求める。このとき、暗→明の境界線のＸ座標はＨ１，Ｈ２，・・・とし、明→暗の境界線のＸ座標はＬ１，Ｌ２，・・・としておく。
【００４２】
次にステップＳ１１の計数処理が行われる。計数処理では、パターンピッチの計数、境界線幅の計数の２種類が行われる。パターンピッチの計数に関しては、隣接ピッチの計測としてステップＳ１０で求めた境界線位置Ｈ１とＨ２、Ｈ２とＨ３、・・のように隣接する境界線位置相互の距離を計測する。また、境界線位置Ｈ１とＨ３、Ｈ２とＨ４・・・のように２ピッチ相当分ごとの相互間を計測してから「２」で除し、さらには３ピッチ相当分、４ピッチ相当分も同様に計数して「３」，「４」で除してパターンピッチに関する多くの情報を得ることができ、これらの演算により第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのパターンピッチ候補値を多数得ることができる。もちろん、境界線位置Ｌ１とＨ２、Ｌ２とＨ３の相互間を計測すれば、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのライン幅の計測を行うことができる。
【００４３】
以上の計数処理で得られたパターンピッチの候補値はエリアセンサ６Ｄの画素数に基づく値であるから、カメラの分解能（画素の配列ピッチ）を考慮してこれらの値を実際の長さに対応する値に変換しておく。そして、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃのピッチは設計値が２７０μｍであるから、実際のピッチの妥当な範囲として例えば±１０％である「２４３μｍ〜２９７μｍ」を想定する。そして、ステップＳ１１の計数処理で得られた複数のパターンピッチ候補値の中から、想定された範囲外のものを排除する異常値除外処理（ステップＳ１２）を行った上でパターンピッチの平均値，最小値，最大値などを求めればよい。
【００４４】
一方、明領域２０Ｄの線幅を求める場合には、ステップＳ１１の計数処理において明→暗の境界線として求めたＸ座標Ｌ１，Ｌ２，・・・も用い、Ｈ１とＬ１、Ｈ２とＬ２をそれぞれ計測して線幅候補値とする。そして、例えば「４μｍ〜３０μｍ」の範囲を想定幅とした上で、この想定幅から外れるものを線幅候補値から除外し、同様にして平均値，最小値，最大値などを求めればよい。さらには、境界線位置Ｈ１とＨ２、Ｈ２とＨ３、・・のように１ピッチ分ごとに計測した距離のいずれかが「２４３μｍ」未満であるような場合には、境界線位置Ｈ（ｎ）／Ｌ（ｎ）及びＨ（ｎ＋１）／Ｌ（ｎ＋１）の少なくとも一方を除外し、１ピッチ分の距離が増える方向に向かってＨ（ｎ）／Ｌ（ｎ）又はＨ（ｎ＋１）／Ｌ（ｎ＋１）の距離を複数求めるようにしてもよい。
【００４５】
こうして求められた値及び図６Ａ〜図６Ｆに示す経過画像などは、その都度、画像表示部１８に表示され確認することができる。また、エリアセンサカメラ６の撮像視野範囲に捉えられる第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの本数は１４〜１５本とＦＰＲ３の幅方向の寸法と比較して格段に狭いので、ＦＰＲ３の搬送を停止させた状態でエリアセンサカメラ６をＦＰＲ３の幅方向、例えばＦＰＲ３を幅方向に３等分した領域に移動して検査画像を取り込み、それぞれの個所ごとに検査結果を評価してもよい。
【００４６】
以上の処理の中で特徴的なことの一つは、図６Ｅに示す画像データそのものを利用して境界線位置を求めるのではなく、Ｘ軸の座標値を活かしつつ、明領域２０Ｄの輝度集計値をヒストグラム化して用いる点にある。この処理を行うことによって、近似直線化処理やアフィン変換の誤差の影響を受けずにＸ座標上の境界線位置を抽出することができる。このような処理は、例えば近似直線化処理を行うときに、ギザギザ状の境界線を２〜数本の直線を繋いだ近似直線群に変換する処理を用いた場合にも有効である。
【００４７】
以上の処理は、エリアセンサカメラ６から得られた画像中に目立った欠陥部やノイズが重畳されていなかった場合についてのものであるが、例えば図７Ａ〜図７Ｃに示すように、暗領域２１Ｂ，２１Ｃに欠陥やノイズなどが重畳された場合にも効果的である。図７Ａは、Ｘ座標の左側から順に並ぶ暗領域２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｂの中に、島状、点状、針状の明欠陥２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚがある場合の画像を表す。これらのうち、明欠陥２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚはいずれも閉じた領域となっているため、二値化処理及び近似直線化処理の後、それぞれ１ブロックとしてラベリングされる。しかし、いずれも最大ブロックに該当しないことが明らかであり、結局はそれぞれを含んでいる暗領域の画素数を明欠陥の画素数分減らすだけで、以後の処理には大きな影響をもたない。
【００４８】
図７Ｂの例では、針状の明欠陥２０Ｚが明領域２０Ｄｘに連なっている。したがって、明領域２０Ｄｘに明欠陥２０Ｚを加算した画素数がラベリングされる１ブロックの全画素数となる。しかし、暗領域２１Ｂ，２１Ｃに比して全画素数が少ないことが明らかで、以後の処理に大きな影響を与えることはない。また、図７Ｃに示すように、同様の針状の明欠陥２０Ｚが明領域２０Ｄｙに交差する画像パターンであっても、暗領域２１Ｂ，２１Ｃに比して全画素数が少ないから、暗領域２１Ｂ，２１Ｃにこのような微小な明欠陥が含まれる場合であっても、最大ブロック定は暗領域のいずれかに選定される。したがって、図５に示すステップＳ６からステップＳ９までの一連の処理を適切に行う上では何ら支障がない。
【００４９】
さらに、図７に示す明欠陥２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚによる影響は、それぞれの明欠陥の座標位置によらず、図６Ｆに示すヒストグラム中、該当する棒グラフの裾部分にわずかに重畳されるだけであることがほとんどである。よって、閾値ラインＳＨとの交点から境界線位置をＸ軸の座標値として求める際の大きな変動要因に可能性は低く、より現実的な値として境界線位置のＸ座標となるＨ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２・・・が特定できるようになる。
【００５０】
なお、明部が一連となった明領域に注目してラベリングを行うことも可能で、この場合には図７Ａの明欠陥２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚはいずれも微小ブロックになり、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの境界にある明領域２０Ｄが最大ブロックとして選定される。よって、先に説明した暗領域が最大ブロックとして選定される場合とほぼ同様の結果となる。
【００５１】
一方、図７Ｂや図７Ｃに示す例では、明領域２０Ｄｘ，２０Ｄｙが明領域の最大ブロックとして選定される可能性が高くなる。この場合には、図５におけるステップＳ４の近似直線化処理を行うと、明欠陥２０Ｚの存在によって暗領域２１Ｂ，２１Ｃから明領域２０Ｄｘ，２０Ｄｙを区画している一対の輪郭線の少なくとも一方が他の輪郭線とは異なった傾きになる可能性がある。しかし、その傾きの度合はわずかであり、そして図６Ｆに示すヒストグラム処理により、明欠陥２０Ｚによる輝度集計値は棒グラフの裾部分に集まる。このため、図７Ｆにおける棒グラフを表す一対の境界線は、明領域２０Ｄｘ，２０Ｄｙの基本的な一対の境界線から大きく隔たることはなく、信頼性が高い境界線位置が特定できる。
【００５２】
以上に説明した検査装置２は、ＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃがいずれもλ／４波長板として作用し、しかも遅相軸ＲＡが互いにストライプパターンの延び方向（Ｙ方向）に対して±４５°の角度であることを条件にしている。この条件を満たすＦＰＲについては、例えば図８に示す反射方式の検査装置を用いることも可能である。なお、図８では図２と共通の構成部材については同符号を用いた。光源部４からの光は照明光軸にしたがって第１偏光板７に入射する。第１偏光板７の透過軸はＦＰＲ３のストライプパターンに沿うＹ方向（紙面に垂直な方向）に対して４５°傾けられている。他方の第２偏光板８は、ハーフミラーで反射されエリアセンサカメラ６に向かう撮像光軸上に配される。そして、その透過軸が第１偏光板７に対してクロスニコルの関係となるように設定される点は図１の実施形態と同様である。
【００５３】
第１偏光板７とＦＰＲ３との間には光軸９に対して４５°傾けられたハーフミラー２５が設けられ、ＦＰＲ３を透過した光を再びＦＰＲ３に向けて反射する全反射型のミラー２６が用いられている。ミラー２６で反射した光は再びＦＰＲ３の裏面から入射して透過した後、ハーフミラー２５で反射される。ハーフミラー２５で反射した光は第２偏光板８を通ってエリアセンサカメラ６によって撮像される。もちろん、この実施形態でもエリアセンサカメラ６にはテレセントリック光学系を用いることが望ましい。
【００５４】
光源部４から放射された光は、第１偏光板７の作用でＹ方向に対し４５°の偏光面をもつ直線偏光光になってハーフミラー２５を透過し、ＦＰＲ３に入射する。ＦＰＲ３に形成された第１領域３Ｂの遅相軸は入射した直線偏光光の偏光面の向きに一致しているから、そのまま第１領域３Ｂに入射した光はそのまま透過する。一方、ＦＰＲ３の第２領域３Ｃの遅相軸は入射してきた直線偏光光の偏光面と直交する関係となっているから、第２領域３Ｃに入射した光はそこで遮断され消光される。
【００５５】
ＦＰＲ３の第１領域３Ｂを透過した光は偏光面をそのままの状態に維持したままミラー２６で反射され、ＦＰＲ３に裏面側から再入射する。再入射した直線偏光光の偏光面は最初の状態のままであるから、第１領域３Ｂをそのまま通過してハーフミラー２５に向かい、そこで反射される。ハーフミラー２５で反射された直線偏光光は、第１偏光板７に対してクロスニコル配置された第２偏光板８で遮断されることになる。結果的に、上述した第１実施形態と同様に、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの正常部分で光源部４からの光を遮断し、異常部分からの洩れ光に基づくＦＰＲ３の検査を行うことができる。
【００５６】
なお、検査時にはＦＰＲ３の同じ個所を往復で透過させることになるため、ＦＰＲ３とミラー２６とはできるだけ近接させて配置することが望ましい。また、図示した反射式の検査装置の場合には、ハーフミラー２５に関して光源部４とエリアセンサカメラ６を入れ替え、さらには第１、第２偏光板７，８を含めて入れ替えた形でも機能的には共通である。
【００５７】
これまでの実施形態では、画像表示部１８に表示される画像は暗領域２１Ｂ，２１Ｃが明領域２０Ｄで交互に区分された画像であり、暗領域２１Ｂ，２１Ｃと第１，第２領域３Ｂ，３Ｃとの対応が一対一で識別できない。これを解決するには、例えば図４における第１偏光板７の透過軸Ｐ１の向きを、θ＝＋４５°から傾き角を減らし、θ＝＋２２．５°にずらすことで対応が可能となる。第１偏光板７の透過軸Ｐ１を＋２２．５°にすると、第１偏光板７を通過した光は偏光面が＋２２．５°の直線偏光光になる。偏光面２２．５°の直線偏光光が、第１領域３Ｂ（遅相軸ＲＡ＝＋４５°）と第２領域３Ｃ（遅相軸ＲＡ＝−４５°）を通過すると、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃでそれぞれ異なる変調を受け、円偏光光にはならずに互いに楕円偏光となって出射する。
【００５８】
こうして第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを通過した楕円偏光光は、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃとで遅相軸の角度がそれぞれ異なるため、楕円偏光光の長軸の向きを互いに異ならせて出射する。そして、第２偏光板８を通過するときには楕円偏光の長軸の向きに応じて透過光量に差が生じ、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを通過した光は濃度差のある灰色光としてエリアセンサカメラ６で撮像される。また、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの境界部にはλ／４波長板の機能がないため明領域２０Ｄとなって撮像されるから、濃度階調が異なる２種類のグレー領域が明領域２０Ｄで区画された画像が得られ、グレー領域の濃度階調に応じていずれが第１，第２領域３Ｂ，３Ｃであるのかが識別可能となる。
【００５９】
また、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの一方だけを消光した態様で検査を行うには、第１偏光板７の透過軸を０°に設定し、偏光面０°にした直線偏光光を第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの各々で右回り円偏光と左回り円偏光にして通過させる。そして、円偏光フィルタを用いていずれか一方の円偏光だけをエリアセンサカメラ６で撮像すればよい。撮像される画像は、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの一方だけが消光された暗領域となるが、２倍ピッチごとの計測が可能となる。
【００６０】
第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの双方を画像表示部１８で確認できるようにするには、例えば図９に示す検査光学系を用いることができる。図４に示す最初の実施形態に対し、第１偏光板７をＹ方向に関して上下に二分し、上側偏光板の透過軸Ｐ１ａをθ＝０°、下側偏光板の透過軸Ｐ１ｂをθ＝＋４５°にする。さらに、第２偏光板８もＹ方向に関して上下に二分し、上側偏光板の透過軸Ｐ２ａをθ＝＋９０°、下側偏光板の透過軸Ｐ２ｂを−４５°に設定する。また、ＦＰＲ３と第２偏光板８との間に、ＦＰＲ３の上半分だけを覆うように遅相軸ＲＡの方向を＋４５°にした検査用のλ／４波長板２７を設ける。なお、λ／４波長板２７でＦＰＲ３が覆われていない下半分に関しては、図４に示す実施形態と同一構成の検査光学系となっている。
【００６１】
ラインセンサカメラ６によりＦＰＲ３を撮像すると、図１０に示す画像が得られる。なお、図の簡略化のために、ＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３ＣがＹ方向と平行であることを仮定している。第１偏光板７の上側偏光板の透過軸Ｐ１ａの向きにより、光源部４からの光は偏光面がＹ方向に一致した直線偏光光となってＦＰＲ３に入射する。そして、第１領域３Ｂを通った直線偏光光は右回り円偏光光、第２領域３Ｃを通った直線偏光光は左回り円偏光となって出射する。
【００６２】
これらの２種類の円偏光光は、遅相軸ＲＡを＋４５°にしたλ／４波長板２７に入射する。これにより、右回りの円偏光光は再び偏光面がＹ方向と一致する直線偏光光に戻されるのに対し、左回りの円偏光光はＹ方向に直交する直線偏光光に変換される。これらの直線偏光光は、透過軸Ｐ２ａを９０°にした第２偏光板８の上半分の作用により、第１領域３Ｂを通過した光は消光され、第２領域３Ｃを通過してきた光はそのまま透過してエリアセンサカメラ６で撮像される。
【００６３】
この結果、画像表示部１８には、図１０の上半分に示すように、第１領域３Ｂが暗領域２１Ｂとして表示され、第２領域３Ｃは明領域２１Ｃとして表示される。また、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの境界部に生じる明領域２０Ｄは明領域２１Ｃに連なるように表示される。一方、第１偏光板７の下半分を通過した直線偏光光は、図４の実施形態と同様に撮像され、図１０の下半分に示すように第１，第２領域３Ｂ，３Ｃの双方が暗領域２１Ｂ，２１Ｃ、境界部分が明領域２０Ｄとして撮像される。
【００６４】
この実施形態では、画像の下半分を対象領域として先の実施形態と同様な画像処理を施してパターンピッチや境界線の計測を行い、さらに画像の上半分を対象領域として濃度判定を行ってＦＰＲ３の第１，第２領域３Ｂ，３Ｃを的確に判別することができる。このように、一回の撮像で得た画像のみから境界線の正確な計測及びピッチ計測を行うことにより、効率的で信頼性の高い検査が可能となる。なお、光学系により画像を上下に分割してエリアセンサカメラ６で撮像するため、エリアセンサカメラ６の撮像光学系には画像の分割精度が高められるようにテレセントリック系を用いるのが望ましい。
【００６５】
以上、パターン位相差フィルタとして、第１，第２領域３Ｂ，３Ｃにλ／４波長板の機能をもたせたＦＰＲ３をもとに説明してきたが、パターン位相差フィルタとしては、例えば第１領域にのみλ／２波長板として機能する位相差膜が形成され、第２領域は光学異方性をもたない光透過域が設けられたものや、第１、第２領域３Ｂ，３Ｃに遅相軸を＋２２．５°、−２２．５°に設定したλ／２波長板を設けたものであっても同様な検査を行うことができる。なお、エリアセンサカメラ６で検査画像を撮像した後は、同様の情報処理にて対応が可能であるので説明は省略する。
【００６６】
例えば第１領域３Ｂに遅相軸を＋４５°に設定したλ／２波長板を用い、第２領域に光学異方性をもたない光透過域が設けられたパターン位相差フィルタは、偏光面がＹ方向に直交して液晶ディスプレイから照射される画像光のうち、第１領域３Ｂを通過した直線偏光光は偏光面が９０°回転し、第２領域３Ｃを通過した直線偏光光はそのままの偏光面でパターン位相差フィルタから出射する。したがって、観察用の偏光メガネは透過軸を０°、９０°にした偏光板がそれぞれ左眼用、右眼用として組み合わされる。
【００６７】
このパターン位相差フィルタを検査するには、例えば図１における第１偏光板７の透過軸を＋４５°に設定し、第２偏光板８の透過軸を−４５°に設定したクロスニコル配置にする。これにより、光源部４からの光は偏光面が＋４５°でパターン位相差フィルタに入射するから、第１、第２領域３Ｂ、３Ｃともそのままの偏光面でパターン位相差フィルタを通過する。そして、そのいずれもが第２偏光板８で遮断され、結果的に第１、第２領域３Ｂ、３Ｃとも消光された状態になるから、図６Ａ以降の手順と同様の処理にて検査を行うことができる。また、第１偏光板７の透過軸を０°（Ｙ方向に一致）にした場合には、第２偏光板８の透過軸を０°に設定すれば第２領域３Ｃのみを消光状態に、第２偏光板８の透過軸を９０°に設定すれば第１領域３Ｂのみを消光状態にした検査を行うことができる。
【００６８】
また、第１、第２領域３Ｂ，３Ｃに遅相軸を＋２２．５°、−２２．５°に設定したλ／２波長板を設けたパターン位相差フィルタの場合には、偏光面がＹ方向に直交して液晶ディスプレイから照射される画像光のうち、第１領域３Ｂを通過した直線偏光光は偏光面が＋４５°回転し、第２領域３Ｃを通過した直線偏光光は偏光面が−４５°回転してパターン位相差フィルタから出射する。したがって、観察用の偏光メガネは透過軸を＋４５°、−４５°にした偏光板がそれぞれ左眼用、右眼用として組み合わされる。
【００６９】
このパターン位相差フィルタを検査するには、例えば図１における第１偏光板７の透過軸を０°に設定し、第２偏光板８の透過軸を−４５°又は＋４５°に設定しておく。これにより、光源部４からの光は偏光面が０°でパターン位相差フィルタに入射し、第１領域３Ｂからは偏光面が＋４５°の直線偏光光が出射し、第２領域３Ｃからは偏光面が−４５°の直線偏光光が出射する。したがって、第２偏光板８の透過軸を＋４５°に設定しておけば第１領域３Ｂを明領域、第２領域３Ｃを暗領域として検査が可能となり、第２偏光板８の透過軸を−４５°に設定しておけば明領域と暗領域とを逆転させた検査を行うことができる。なお、第２偏光板８の角度位置を切り替えできるようにしておけば、確認のために必要に応じて明暗を逆転させた検査も可能となり、検査の信頼性を高めることができる。
【００７０】
以上、図示した実施形態にしたがって説明してきたが、本発明を実施するにあたっては、パターン位相差フィルタの第１、第２領域に付与された位相差特性に応じて第１、第２偏光板の透過軸の方向は、適宜に最適な向きに設定すべきである。なお、図９に示すように各々の偏光板を区画し、区画ごとに透過軸の方向に差をもたせる場合も同様である。また、第１、第２偏光板を照明光軸や撮像光軸の回りに回転させ、あるいはこれらの光軸に対して垂直な面内で移動させる機能をもたせることによって、検査の信頼性をより向上させることもできる。
【符号の説明】
【００７１】
２  検査装置
３  ＦＰＲ
３Ａ  支持体
３Ｂ  第１領域
３Ｃ  第２領域
４  光源部
５  パスローラ
６  エリアセンサカメラ
６Ｃ  絞り
６Ｄ  エリアセンサ
７  第１偏光板
８  第２偏光板
９  光軸
１１  第１回転制御部
１２  第２回転制御部
１４  画像処理部
１５  演算処理部
１６  情報処理部
１８  画像表示部
２０Ｄ  明領域
２１Ｂ，２１Ｃ  暗領域
２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚ  欠陥部
２５  ハーフミラー
２６  ミラー
２７  λ／４波長板
ＲＡ  遅相軸
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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