(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１５３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【実施例】
【００６９】
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。【００７０】
［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。【００７１】
（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【００７２】
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。
【化１】
0006616494.tif 000002
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。【００７３】
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。【００７４】
＜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。【００７５】
＜＜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【００７６】
【化２】
0006616494.tif 000003
【化３】
0006616494.tif 000004
【００７７】
＜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【００７８】
棒状液晶性化合物の混合物
【化４】
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モノマー
【化５】
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重合開始剤
【化６】
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界面活性剤
【化７】
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【００７９】
＜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。【００８０】
＜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。【００８１】
＜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。【００８２】
＜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。【００８３】
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。【００８４】
＜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。【００８５】
＜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。【００８６】
＜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。【００８７】
＜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。
【符号の説明】
【００８８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006616494.tif 000012
【図５】
0006616494.tif 000013
【図６】
0006616494.tif 000014