(57)【要約】【課題】光学異方性を有するフィルムについて、異物付着や汚れなど、配向不良を伴わない欠陥も検出できるフィルム検査システム等を提供する。【解決手段】フィルム検査システム１では、偏光板５１ａを介して照明光を照射した位相差フィルム１０を、ラインセンサ３ａで偏光板３１ａを介して撮像する。偏光板３１ａと偏光板５１ａの偏光方向は略直交し、偏光板５１ａの偏光方向と位相差フィルム１０の配向方向とは４５°の角度をなす。画像処理装置７は、ラインセンサ３ａで位相差フィルム１０を撮像した画像データ２０の暗領域を欠陥として検出する。【選択図】図１
2013205091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学異方性を有するフィルムの欠陥を検査するフィルム検査システムであって、
第１の偏光板を介して照明光が照射された前記フィルムを、第２の偏光板を介して撮像する第１の撮像装置と、
前記第１の撮像装置で前記フィルムを撮像した第１の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥を検出する画像処理装置と、
を具備し、
前記第１の偏光板と、前記第２の偏光板の偏光方向は略直交し、
前記第１の偏光板および第２の偏光板の偏光方向を、前記フィルムの配向方向と異なるようにして、前記画像処理装置により、前記第１の画像データから配向不良を伴わない欠陥を検出可能としたことを特徴とするフィルム検査システム。
【請求項２】
前記第１の偏光板の偏光方向と、前記フィルムの配向方向がなす角度が、４３度以上４７度以下の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のフィルム検査システム。
【請求項３】
照明光が照射された前記フィルムを撮像する第２の撮像装置を更に具備し、
前記画像処理装置は、
前記第１の画像データと、前記第２の撮像装置で前記フィルムを撮像した第２の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥について、配向不良を伴う欠陥と配向不良を伴わない欠陥を判別することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフィルム検査システム。
【請求項４】
光学異方性を有するフィルムの欠陥を検査するフィルム検査方法であって、
第１の撮像装置により、第１の偏光板を介して照明光が照射された前記フィルムを、第２の偏光板を介して撮像するステップと、
画像処理装置により、前記第１の撮像装置で前記フィルムを撮像した第１の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥の検出を行うステップと、
を具備し、
前記第１の偏光板と、前記第２の偏光板の偏光方向は略直交し、
前記第１の偏光板および第２の偏光板の偏光方向を、前記フィルムの配向方向と異なるようにして、前記画像処理装置により、前記第１の画像データから配向不良を伴わない欠陥を検出可能としたことを特徴とするフィルム検査方法。
【請求項５】
前記第１の偏光板の偏光方向と、前記フィルムの配向方向がなす角度が、４３度以上４７度以下の範囲にあることを特徴とする請求項４記載のフィルム検査方法。
【請求項６】
第２の撮像装置により、照明光が照射された前記フィルムを撮像するステップを更に具備し、
前記画像処理装置により、前記第１の画像データと、前記第２の撮像装置で前記フィルムを撮像した第２の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥について、配向不良を伴う欠陥と配向不良を伴わない欠陥を判別することを特徴とする請求項４または請求項５記載のフィルム検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性を有するフィルムの欠陥を検査するためのフィルム検査システム、およびフィルム検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイでは、その視野角特性や色特性の改善を目的とし、位相差フィルムなど光学異方性を有するフィルムが用いられる。位相差フィルムは、例えば、透明フィルム基材上に液晶分子の長軸方向である配向方向を所定の方向に定めた液晶層を積層して形成される。
【０００３】
位相差フィルムの製造時には、製造工程において様々な欠陥が生じる可能性が存在し、不良品の発生の原因となる。欠陥の例としては、汚れや異物付着、泡の発生、シミ等がある。
【０００４】
このような欠陥の検査方法の一例として、特許文献１には、互いの偏光方向を直交させて対向配置した第１の偏光板と第２の偏光板の間に、フィルムの配向方向を第１の偏光板もしくは第２の偏光板の偏光方向と一致させて配置した状態で、これらを透過する光を撮像し、光の透過率を測定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３３５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の様に、フィルムの配向方向を一方の偏光板の偏光方向と一致させた場合、フィルムに欠陥が存在しなければ撮像部から全面黒の画像が入力されるが、フィルムの配向方向が変化するような欠陥が存在すればその部分が黒にならず、欠陥として識別される。
【０００７】
ただし、特許文献１の方法では、フィルム表面の異物付着や単なる汚れなど、配向不良を起こしていない欠陥も黒く表示されるため、欠陥を検査できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光学異方性を有するフィルムについて、異物付着や汚れなど、配向不良を伴わない欠陥も検出できるフィルム検査システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するための第１の発明は、光学異方性を有するフィルムの欠陥を検査するフィルム検査システムであって、第１の偏光板を介して照明光が照射された前記フィルムを、第２の偏光板を介して撮像する第１の撮像装置と、前記第１の撮像装置で前記フィルムを撮像した第１の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥を検出する画像処理装置と、を具備し、前記第１の偏光板と、前記第２の偏光板の偏光方向は略直交し、前記第１の偏光板および第２の偏光板の偏光方向を、前記フィルムの配向方向と異なるようにして、前記画像処理装置により、前記第１の画像データから配向不良を伴わない欠陥を検出可能としたことを特徴とするフィルム検査システムである。
【００１０】
ここで、配向不良とは、フィルムの配向状態が当初設計値と異なる場合をいい、例えば液晶層の配向方向が異なっていたり、液晶層が薄くなる場合を指すものとする。また、配向不良を伴わない欠陥とは、フィルムの配向状態自体は正常であるような欠陥を指し、単なる異物付着や汚れなどがある。このような場合では、異物や汚れにより光の透過量が減少する。
このフィルム検査システムでは、フィルムを撮像した画像において、配向不良を伴わない、単なる異物付着や汚れなどの欠陥が生じている箇所が、光の透過量が低下することにより周囲に対し相対的に低輝度になるので、これを検出できるようになる。
【００１１】
また、前記第１の偏光板の偏光方向と、前記フィルムの配向方向がなす角度が、４３度以上４７度以下の範囲にあることが望ましい。
これにより、画像上で、配向不良を伴わない欠陥と正常部とのコントラストを大きくして欠陥の検出を容易とできる。
【００１２】
また、照明光が照射された前記フィルムを撮像する第２の撮像装置を更に具備し、前記画像処理装置は、前記第１の画像データと、前記第２の撮像装置で前記フィルムを撮像した第２の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥について、配向不良を伴う欠陥と配向不良を伴わない欠陥を判別することが望ましい。
前記したように偏光板を介してフィルムを撮像した第１の画像データでは、配向不良を伴う欠陥も低輝度で表示される場合がある。一方、上記のようにして偏光板を介さずにフィルムを撮像すれば、異物付着や汚れなど、配向不良を伴わない欠陥のみが画像中で低輝度部分として現れるので、この画像と前記の第１の画像を比較することで、配向不良を伴うものと配向不良を伴わないものに欠陥を区別できる。
【００１３】
第２の発明は、光学異方性を有するフィルムの欠陥を検査するフィルム検査方法であって、第１の撮像装置により、第１の偏光板を介して照明光が照射された前記フィルムを、第２の偏光板を介して撮像するステップと、画像処理装置により、前記第１の撮像装置で前記フィルムを撮像した第１の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥の検出を行うステップと、を具備し、前記第１の偏光板と、前記第２の偏光板の偏光方向は略直交し、前記第１の偏光板および第２の偏光板の偏光方向を、前記フィルムの配向方向と異なるようにして、前記画像処理装置により、前記第１の画像データから配向不良を伴わない欠陥を検出可能としたことを特徴とするフィルム検査方法である。
【００１４】
また、前記第１の偏光板の偏光方向と、前記フィルムの配向方向がなす角度が、４３度以上４７度以下の範囲にあることが望ましい。
また、第２の撮像装置により、照明光が照射された前記フィルムを撮像するステップを更に具備し、前記画像処理装置により、前記第１の画像データと、前記第２の撮像装置で前記フィルムを撮像した第２の画像データを用いて、前記フィルムの欠陥について、配向不良を伴う欠陥と配向不良を伴わない欠陥を判別することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光学異方性を有するフィルムについて、異物付着や汚れなど、配向不良を伴わない欠陥も検出できるフィルム検査システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】フィルム検査システム１について示す図
【図２】位相差フィルム１０の撮像範囲１１ａについて示す図
【図３】偏光板３１ａ、５１ａの偏光方向および位相差フィルム１０の液晶分子配向方向について示す図
【図４】明光位検査部１ａについて示す図
【図５】画像データ２０で現れる欠陥について示す図
【図６】フィルム検査方法について示すフローチャート
【図７】フィルム検査システム６０について示す図
【図８】画像データ２０、２１で現れる欠陥について示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
（フィルム検査システム１の構成）
まず、図１から図３を参照して、本発明の実施形態のフィルム検査システム１の構成について説明する。
【００１９】
フィルム検査システム１は、位相差フィルム１０の欠陥を検出するもので、図１に示すように、ラインセンサ３ａ（第１の撮像装置）、照明５ａ、画像処理装置７等を有する。
照明５ａは、偏光板５１ａ（第１の偏光板）を介して位相差フィルム１０を照明し、ラインセンサ３ａは、偏光板３１ａ（第２の偏光板）を介して位相差フィルム１０を撮像する。
【００２０】
ラインセンサ３ａ、照明５ａ、偏光板３１ａ、５１ａ、およびラインセンサ３ａによる位相差フィルム１０の撮像範囲は、暗箱８ａの内部にあり、明光位検査部１ａを構成する。
【００２１】
位相差フィルム１０は、前記のように、透明のフィルム基材１０１上に液晶分子の配向方向を所定の方向に定めた液晶層１０３を積層して形成した、光学異方性を有するものである。
位相差フィルム１０は、搬送ローラ等の図示しない搬送手段により、図中矢印に示す搬送方向に搬送されつつ、ラインセンサ３ａによる撮像が行われる。
【００２２】
照明５ａは、位相差フィルム１０をフィルム基材１０１側から照明する。光源としては、例えばハロゲンランプ等を用いることができるが、その他の光源であっても構わない。
【００２３】
ラインセンサ３ａは、位相差フィルム１０を撮像する撮像装置であり、位相差フィルム１０の液晶層１０３側で、位相差フィルム１０の幅方向の中央部に対応する平面位置に設けられる。なお、ラインセンサ３ａは位相差フィルム１０を撮像可能な撮像装置であればこれに代えることができる。
また、照明５ａとラインセンサ３ａの位置関係は逆でもよく、液晶層１０３側に設けた照明５ａで位相差フィルム１０を照明し、フィルム基材１０１側に設けたラインセンサ３ａで撮像を行ってもよい。
【００２４】
図２は、位相差フィルム１０を上から見た図である。照明５ａは、位相差フィルム１０の幅方向全体にわたって設定される長方形状の撮像範囲１１ａに照明光を照射しており、ラインセンサ３ａは、撮像範囲１１ａを透過した照明光を受光することで、撮像範囲１１ａの撮像を行う。
位相差フィルム１０を図中矢印に示す方向に搬送しつつ、ラインセンサ３ａで撮像範囲１１ａの撮像を行うことにより、明光位検査部１ａで位相差フィルム１０全体が撮像される。
【００２５】
次に、図３を用いて、前記の偏光板３１ａ、５１ａの偏光方向および位相差フィルム１０の配向方向の関係について説明する。
図３は、位相差フィルム１０の搬送方向を横軸とするとともに、これと直交する位相差フィルム１０の幅方向を縦軸としたグラフ上で、偏光板３１ａ、５１ａの偏光方向および位相差フィルム１０の配向方向を示したものである。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態では、明光位検査部１ａにおいて、偏光板５１ａの偏光方向は、位相差フィルム１０の幅方向に対応し、偏光板３１ａの偏光方向は、位相差フィルム１０の搬送方向に対応する。従って、偏光板３１ａと偏光板５１ａは、偏光方向が９０°の角度をなし直交する。
【００２７】
そして、位相差フィルム１０の配向方向は、偏光板５１ａの偏光方向を時計回りに４５°回転させた方向である。従って、明光位検査部１ａにおいては、位相差フィルム１０が明光位（対角位）にあることになる。
【００２８】
以降の説明では、偏光板の偏光方向および位相差フィルム１０の配向方向について、位相差フィルム１０の搬送方向を０°とし、幅方向を９０°とした平面上の角度を用いて説明する。これに沿って述べると、偏光板３１ａ、５１ａの偏光方向および位相差フィルム１０の配向方向は、順に、０°、９０°、４５°となる。
【００２９】
図１の説明に戻る。画像処理装置７は、ラインセンサ３ａにより位相差フィルム１０を撮像した画像データ２０を取得し、後述する画像処理により、位相差フィルム１０の欠陥を検出する。
【００３０】
画像処理装置は、制御部、記憶部、表示部、周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部等により構成される一般的なコンピュータで実現できる。記憶部には画像処理プログラムが格納されており、これに従って制御部により後述の欠陥検出が行われる。なお、画像処理装置７により、照明５ａの点灯など、位相差フィルム１０の撮像制御を行うことも可能である。
【００３１】
（明光位検査部１ａでの撮像）
図４を参照し、明光位検査部１ａにおいて、照明５ａから照射されラインセンサ３ａに入射する光について説明すると、照明５ａから照射される照明光は、各方向の偏光成分が含まれたランダム偏光の状態であるが、偏光方向９０°の偏光板５１ａを透過する際、９０°の直線偏光となる。この照明光は、４５°の配向方向の液晶層１０３を透過する際に円偏光となり、続いて偏光方向０°の偏光板３１ａを透過することにより、０°の直線偏光としてラインセンサ３ａに入射する。
ラインセンサ３ａの受光量は多く、位相差フィルム１０を撮像した画像データ２０の輝度は全体的に高くなり明るくなる。
【００３２】
一方、位相差フィルム１０に欠陥が生じている場合について、図５を参照して説明する。
【００３３】
図に示すように、位相差フィルム１０では、配向不良を伴わない欠陥の例として汚れ１０４が付着している。また、配向不良を伴う欠陥の例として泡１０５が形成されており、液晶層１０３が薄くなっているものとする。
【００３４】
汚れ１０４が形成された部分では、照明光の透過量が少なくなるので、図に示すように、画像データ２０では、汚れ１０４が形成された部分１０４ａが正常部に対し低輝度となる。
【００３５】
なお、泡１０５の部分では、偏光板５１ａを透過した偏光方向９０°の直線偏光の照明光が、泡１０５が形成された液晶層１０３を透過する際、液晶層１０３の薄さのために偏光方向９０°の直線偏光の状態がほぼ維持される一方、一部は泡１０５により乱れが生じ各方向の偏光成分を有するようになる。その一部が偏光板３１ａを透過し、偏光方向０°の直線偏光としてラインセンサ３ａに入射する。
従って、泡１０５が形成された液晶層１０３を透過した照明光が偏光板３１ａを透過する量も、周囲の正常部を透過した照明光に比べ小さく、画像データ２０では、泡１０５が形成された部分１０５ａも正常部に対し低輝度となる。
【００３６】
なお、配向不良としては、泡１０５のように液晶層１０３の膜厚が薄くなる以外にも、配向方向が異なるような欠陥が生じている場合もある。詳細な説明は省略するが、このような欠陥では、欠陥部の配向方向が上記した明光位からずれるにつれ、画像データ２０上で低輝度に表示されるようになる。ここでは、位相差フィルム１０の配向状態が当初設計値と異なっているようなこれらの欠陥を配向不良と称している。
【００３７】
（フィルム検査方法）
次に、フィルム検査システム１によるフィルム検査方法の手順について図６を参照して説明する。
【００３８】
図６に示すように、フィルム検査システム１では、まず、位相差フィルム１０を図示しない搬送ローラなどの搬送装置で搬送しつつ、明光位検査部１ａのラインセンサ３ａにより、照明５ａで照明された前記の撮像範囲１１ａで位相差フィルム１０の撮像を行う（Ｓ１０１）。
【００３９】
ラインセンサ３ａは、位相差フィルム１０を撮像した画像データ２０を画像処理装置７に送信する。画像処理装置７は、画像データ２０を受信して取得し、記憶部に記憶する（Ｓ１０２）。
【００４０】
次に、画像処理装置７は、画像データ２０について、欠陥を抽出するための前処理を行う（Ｓ１０３）。
【００４１】
Ｓ１０３において、画像処理装置７は、画像データ２０について、位相差フィルム１０の幅方向の両端部における受光量の減少や、光源の輝度ばらつきを補正するシェーディング補正、画像の平滑化によるノイズの除去、微分処理による欠陥部の強調など、予め定めた、あるいはユーザ操作により指定された必要なものを実行する。
【００４２】
続いて、画像処理装置７は、画像データ２０から欠陥の検出を行う（Ｓ１０４）。
【００４３】
Ｓ１０４では、明光位検査部１ａからの画像データ２０について、位相差フィルム１０の正常部の輝度値より低い閾値を予め定めておき、２値化を行い閾値より低輝度となる暗領域を欠陥領域として検出する。
そして、欠陥領域ごとに、領域の重心座標、面積、欠陥領域の二値画像、および重心座標を中心に画像データ２０からトリミングした欠陥領域の元画像等を欠陥情報として取得する。
【００４４】
その後、画像処理装置７は、検出した欠陥領域を画像データ２０中で示したものを表示部に表示するなどして、欠陥の検出結果を出力する（Ｓ１０５）。オペレータは、これに基づき実際の欠陥を確認でき、適切な対処を行うことができる。
【００４５】
ここで、警報装置を画像処理装置７に接続しておき、欠陥が検出された場合に警報を行いオペレータに欠陥が発生している旨を知らせるようにしてもよい。警報装置としては、例えばランプの点灯により警報を行うものや、音声により警報を行うもの、あるいはモニタ等に欠陥が発生している旨を表示するもの等を用いることができる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、位相差フィルム１０を撮像した画像において、汚れ１０４のような配向不良を伴わない欠陥も、該欠陥の箇所で光の透過量が減少することによる画像上の暗領域として検出できるようになる。なお、配向不良を伴わない欠陥としては、フィルムの配向状態自体は当初設計値と変わらず正常であるような欠陥であればよく、汚れ１０４に限らず、例えば単なる異物付着などの場合もある。この場合も、異物により光の透過量が減少するので、同様に欠陥を検出できる。
【００４７】
なお、本実施形態では、偏光板５１ａ（３１ａ）と位相差フィルムの配向方向が４５°の角度をなす明光位状態としているが、これに限ることはなく、偏光板５１ａと偏光板３１ａの偏光方向を位相差フィルム１０の配向方向と異なるようにして、画像データ２０において位相差フィルム１０の正常部を明るく表示し、配向不良を伴わない欠陥を相対的な暗領域として検出できるようにすればよい。
【００４８】
位相差フィルム１０の配向方向が前記の明光位状態からずれるにつれ正常部の輝度が低くなり欠陥の検出が難しくなるので、例えば、偏光板５１ａの偏光方向と、位相差フィルム１０の配向方向がなす角度は、４３度以上４７度以下の範囲にあることが望ましい。これにより、画像上で、配向不良を伴わない欠陥と正常部とのコントラストを大きくして欠陥の検出を容易とできる。より好適には、該角度が４４度以上４６度以下の範囲にあれば、このコントラストが更に高まり配向不良を伴わない欠陥が確実に検出できるようになる。
【００４９】
また、本実施形態では、偏光板３１ａと偏光板５１ａの偏光方向は９０°の角度をなし直交するものとするが、これらの関係は許容範囲であれば微小角度ずれていてもよい。
【００５０】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態のフィルム検査システム６０を示す図である。図に示すように、第２の実施形態のフィルム検査システム６０は、前記の明光位検査部１ａに加え、通常光検査部１ｂを有する点で第１の実施形態のフィルム検査システム１と異なる。
【００５１】
通常光検査部１ｂは、暗箱８ｂ内で、照明５ｂから照明光を位相差フィルム１０に照射し、これを透過した照明光をラインセンサ３ｂ（第２の撮像装置）で受光して撮像を行うものである。この通常光検査部１ｂでは、明光位検査部１ａのように照明５ｂやラインセンサ３ｂに偏光フィルタが設けられない。
【００５２】
図８は、前記と同様の汚れ１０４および泡１０５が形成された位相差フィルム１０を両検査部で撮像した画像の一部を示すものである。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、前記と同様、明光位検査部１ａで撮像した画像データ２０では、汚れ１０４と泡１０５の欠陥が低輝度の部分１０４ａ、１０５ａとして現れる。
【００５４】
一方、図８（ｂ）に示すように、通常光検査部１ｂで撮像した画像データ２１では、光の透過量が減少する汚れ１０４の欠陥のみが低輝度の部分１０４ａとして現れる。
通常光検査部１ｂでは偏光板を用いないため、泡１０５の部分では前記のような現象が生じず、光の透過量は正常部と同じかそれより多くなるためである。配向方向が異なるなど、その他の配向不良の場合も同様である。
【００５５】
従って、画像処理装置７により、明光位検査部１ａで撮像した画像データ２０から検出される欠陥領域と、通常光検査部１ｂで撮像した画像データ２１から前記と同様にして検出される欠陥領域を比較することで、配向不良を伴う泡１０５のような欠陥と、配向不良を伴わない汚れ１０４のような欠陥を判別できるようになる。例えば、両画像で同じ位置に検出される欠陥領域は、汚れ１０４のような配向不良を伴わない欠陥であり、明光位検査部１ａでのみ検出される欠陥領域は、泡１０５のような配向不良を伴う欠陥であると判別できる。
【００５６】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本実施形態は位相差フィルムの検査を行う例を示したが、光学異方性を有するフィルム状の対象物であれば、同様の検査を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、６０：フィルム検査システム
１ａ：明光位検査部
１ｂ：通常光検査部
３ａ、３ｂ：ラインセンサ
５ａ、５ｂ：照明
７：画像処理装置
１０：位相差フィルム
３１ａ、５１ａ：偏光板
【図１】
2013205091.tif 000003
【図２】
2013205091.tif 000004
【図３】
2013205091.tif 000005
【図６】
2013205091.tif 000006
【図７】
2013205091.tif 000007
【図４】
2013205091.tif 000008
【図５】
2013205091.tif 000009
【図８】
2013205091.tif 000010