JP5922520B2 - 真直度測定装置及び真直度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、真直度測定装置及び真直度測定方法に関するものである。特に被検体上に存在する直線パターンの真直度を評価するのに有効である。

近年、１ｍあたり１μｍ程度の真直度が求められる直線パターンを有する材料が、さまざまな製品に用いられている。これには、例えば、近年市場が拡大されてきた３次元（３Ｄ）ディスプレイに用いられるパターンフイルムなどが知られている。このような真直度の優れている直線パターンを有する材料の品質を保証するために、その直線パターンの本来の直線パターンとのズレを検査する必要がある。

パターン化位相差材料は、互いに位相差特性が異なるラインを交互に配するように製造される。その製造方法は、各種方式が提案されている（米国特許第５，３２７，２８５号、特開２００１−０５９９４９号公報、特開平１０−１６１１０８号公報、特開平１０−１６０９３３号公報、特開平１０−１５３７０７号公報）。例えば、特定の領域を露光する方式では、パターン露光光のエッジ部分は極力シャープな光エネルギーにするが、エッジの微小領域においては光エネルギーが連続的に変化するため、十分な配向制御ができない領域が数μｍ〜数十μｍは存在する。すなわち、各パターンの境界はどちらの位相差特性をも有さない微小な領域がどうしても存在してしまう。パターン化位相差材料は、その用途から、表示パネルと貼り合せた状態での品質が要求されるため、その微小な境界領域が表示パネルの表示セルの境界（ブラックマトリクス）ラインと正確に重なる必要がある。そのため、表示パネルに用いるパターン化位相差材料に対して、その境界領域の真直度を厳重に管理しなくてはならない。

したがって、パターン化位相差材料における直線パターンの本来の直線パターンとのズレを正確に測定して、表示パネルと貼り合わせた状態での品質の保障の可否を判定しなくてはならない。使用不可と判定したときには、この部位を特定し、この部位を使用することがないようにして、３Ｄ液晶表示ディスプレイなどの製造を行う。

このようなパターン化位相差材料の直線パターンのようなものを対象として、１ｍあたり１μｍ程度のスケールの本来の直線パターンとのズレを評価するものとして公知化された技術は現在のところ提案されていない。なお、剛体物の表面などを対象とした真直度を高い精度で評価する技術としては、例えば特許文献１のような真直度測定装置がある。特許文献１には、直線状のパターンを有するパターン体を２つのそれぞれの位置に固定した場合の２つ測定結果を取得し、それらの差分をとることでその２つの位置間の変化量を測定することで真直度を測定する装置及びその方法が記載されている。

また、特許文献２には、ライン毎に読み取る読取手段を被検体に対して相対移動させながら画像信号を取得し、線パターンの端部位置に関わる情報と線パターンの幅に関わる情報とを算出し、その両情報から求められる線パターンの中心位置と線パターンの近似直線との距離を演算し、演算結果に基づいて直線性を評価する印字評価装置が記載されている。

また、特許文献３には、人体の長尺Ｘ線診断装置において、被検体に対して重なり部分を持ちながらＸ線検出器を異なる位置にずらして複数の画像を撮像し、画像を重ね合わせて接合する位置を設定した上で画素位置を修正して長尺画像を作成する装置が記載されている。

特開２０１０−０１９７４２号公報 特開平０４−２２７５７８号公報 特開２０１１−２３５０１０号公報

特許文献１の技術では、剛体物の表面などを対象とした真直度を高い精度で評価することは可能であるが、パターン化位相差材料の直線パターンのようなものを対象としては、その直線パターンの本来の直線パターンとのズレを測ることができない。また、偏光板などを組み合わせてパターン化位相差材料の直線パターンを広域で撮像することができたとしても、１ｍあたり１μｍ程度のスケールでそのズレを評価することはできない。

また、特許文献２の技術では、画像出力機器の画像品位を評価する程度の精度、評価対象面積では問題にならないが、移動装置の位置の誤差よりも高い評価精度を得ることはできない。特に被検体が長尺である場合には、その移動距離が長くなり精度劣化が避けられず、１ｍあたり１μｍ程度のスケールで真直度を評価することはできない。

また、特許文献３の技術では、もともとの被検体が人体であって所定のパターンを有するものではないため、直線パターンで構成された画像とは勝手が違う。直線パターンで構成された画像に対しては、特許文献３に記載の画像の接合位置を設定する技術では、不十分である。また、画像を小領域に分割し、その小領域において両画像の相関値が最も高くなるように座標を変換して、重ね合せ領域での画素位置修正を行うため、処理が複雑かつ処理データ量が多量になり、画像合成に長時間を要するか、もしくは高価な高速処理装置が必要となってしまう。

本発明は、パターン化位相差材料の直線パターンのようなものを対象として本来の直線パターンとのズレを１ｍあたり１μｍ程度のスケールで評価することができる安価な真直度測定装置及び真直度測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真直度測定装置は、互いに異なる位相差特性を有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フイルム状またはシート状の形状を有するパターン化位相差材料である被検体上に所定の間隔で配列された直線パターンの真直度を測定する真直度測定装置であって、撮像範囲が直線パターンの方向に重複領域を有するように被検体について複数の画像を撮像する撮像装置と、複数の画像を、直線パターンの方向に垂直な被検体面内方向にシフトさせることで重複領域が的確に重なるように連結し、その重ねて連結した画像における直線パターンの真直度を測定する画像処理部と、発光面からの光を被検体の一方の面に向けて照射する照明装置と、照明装置の発光面付近と、撮像装置の撮像面付近に、それぞれ発光面あるいは撮像面に略平行に設けられ、画像の少なくとも一方の位相差領域における輝度と境界領域における輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板と、を有することを特徴とする。

シフトは所定の間隔に相当する範囲内であることが望ましい。また、撮像装置は、隣接して設けられ、複数の画像を略同時に撮像する複数のエリアセンサカメラであるか、あるいは、直線パターンの方向へ被検体に対して相対的に移動させながら複数の画像を撮像することが望ましい。

上記目的を達成するために、本発明の真直度測定方法は、互いに異なる位相差特性を有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フイルム状またはシート状の形状を有するパターン化位相差材料である被検体上に所定の間隔で配列された直線パターンの真直度を測定する真直度測定方法であって、撮像範囲が直線パターンの方向に重複領域を有するように被検体について複数の画像を撮像し、複数の画像を、直線パターンの方向に垂直な被検体面内方向にシフトさせることで重複領域が的確に重なるように連結し、その重ねて連結した画像における直線パターンの真直度を測定し、照明装置の発光面から被検体の一方の面に向けて光を照射し、照明装置の発光面付近と、複数の画像を撮像する撮像装置の撮像面付近に、それぞれ発光面あるいは撮像面に略平行に第１及び第２偏光板を設け、画像の少なくとも一方の位相差領域における輝度と境界領域における輝度とを識別できるように第１及び第２偏光板のそれぞれの第１及び第２透過軸を設定することを特徴とする。

シフトは所定の間隔に相当する範囲内であることが望ましい。また、隣接して設けられた複数のエリアセンサカメラによって略同時に撮像することで、複数の画像を撮像するか、あるいは、直線パターンの方向へ被検体に対して相対的に移動させながら複数の画像を撮像することが望ましい。

本発明は、高い精度で同一の被検体を撮像した複数の画像を用いて被検体の直線パターンの真直度を測定するものであって、その複数の画像を的確な方法で連結することとしたため、撮像精度に基づいたスケールで、長い距離の直線パターンの真直度を測定することができる。また、ウェブ状の被検体を連続搬送する際あるいは撮像装置を移動する際に蛇行が生じても、その蛇行の影響を受けることなく、撮像精度に基づいたスケールで、長い距離の直線パターンの真直度を測定することができる。

本発明の第１の実施形態に係る真直度測定装置の斜視図である。 図１の（ＩＩ）における断面図である。 本発明に係る真直度測定装置の被検体となるパターン化位相差材料を示した図である。 図３の（ＩＶ）における断面図及びパターン化位相差材料の偏光軸に関する説明図である。 本発明に係る真直度測定装置の被検体となるパターン化位相差材料を撮像して得られる画像の例を示した図である。 本発明に係る真直度測定装置における画像処理部に関する説明図である。 パターン化位相差材料を本発明に係る真直度測定装置で撮像する場合における撮像領域についての説明図である。 パターン化位相差材料を本発明に係る真直度測定装置で撮像したときの各撮像画像に関する説明図である。 本発明に係る真直度測定装置を用いて測定する際のフローチャートの概略である。 図９のフローチャートにおける重複領域処理に関する詳細のフローチャートである。 重複領域処理における類似度算出処理についての説明図である。 重複領域処理における類似度算出処理についての説明図である。 画像連結処理についての説明図である。 図９のフローチャートにおける近似直線決定処理に関する詳細のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る真直度測定装置の斜視図である。 図１５の（ＸＶＩ）における断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る真直度測定装置の斜視図である。 図１７の（ＸＶＩＩＩ）における断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る真直度測定装置２は、互いに異なる位相差特性を有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フイルム状またはシート状の形状を有するパターン化位相差材料なる被検体３の直線パターンの真直度を精度良く測定する真直度測定装置である。なお、本実施形態では、被検体３にパターン化位相差材料を選択したが、本発明はこれに限ることはなく、直線パターンを有する材料であればよい。

また、真直度測定装置２は、被検体３に対して光を照射する照明装置４と、被検体３に対して照明装置４と反対側に被検体３に略平行に設けられ、照明装置４から照射される光を検出して光電信号に変換して画像化するエリアセンサカメラ６と、が設けられている。エリアセンサカメラ６は被検体の直線パターンの方向に複数設けられ、隣接して設けられたエリアセンサカメラ６における２の撮像視野は、それぞれ重複領域３−１，３−２，３−３，３−４を備える。なお、本実施形態では、エリアセンサカメラ６を５設けた実施例を示しているが、本発明はこれに限ることはなく、エリアセンサカメラが２以上設ければよい。さらに、真直度測定装置２は、被検体３とエリアセンサカメラ６の撮像視野とを相対的に移動させる移動機構を有していても良い。

また、真直度測定装置２は、被検体３と照明装置４との間に被検体３に略平行に回転自在に設けられ、第１透過軸を備える第１偏光板７と、被検体３とエリアセンサカメラ６との間に被検体３に略平行に回転自在に設けられ、第２透過軸を備える第２偏光板８と、を有する。第１偏光板７及び第２偏光板８は、複数のエリアセンサカメラ６の撮像視野の全領域を覆うように設けられていることが望ましい。また、真直度測定装置２には、第１偏光板７を回転させて第１透過軸の方向を制御する図示しない第１回転制御部と、第２偏光板８を回転させて第２透過軸の方向を制御する図示しない第２回転制御部と、が設けられている。

また、真直度測定装置２は、複数のエリアセンサカメラ６によってその撮像視野領域における被検体３を略同時に撮像するように制御するカメラ制御部１１と、その複数のエリアセンサカメラ６によって撮像された複数の画像を処理する画像処理部１２と、を有する。

図２に示すように、照明装置４は、平面状に並べられた複数のＬＥＤ４Ａと、拡散板４Ｂとを有する。このため、照明装置４は、発光面から、面内に均一な光を出射することができる。

また、エリアセンサカメラ６はそれぞれ、光学系６Ａと、絞り６Ｂと、エリアセンサ６Ｃとを有する。エリアセンサカメラ６は、隣接するエリアセンサカメラ６とある一定の重複領域を有していなくてはならないため、その撮像視野がある一定の広がりをもっていることが望ましい。この広がりが真直度の測定領域を決めるため、真直度の測定領域の観点からは、撮像視野の広がりが大きければ大きいほど望ましい。また、この広がりが単位測定距離あたりのエリアセンサカメラ６の設置台数を決めるため、コストの観点からも、撮像視野の広がりが大きければ大きいほど望ましい。一方、エリアセンサカメラ６の精度が真直度の測定精度を決めるため、真直度の精度の観点からは、エリアセンサカメラ６の精度は高ければ高いほど好ましい。この二つの要素は相反するため、求められる測定領域の広さ及びコスト及び精度の仕様に従って、エリアセンサカメラ６の仕様及びその台数が定められる。

図３及び図４（Ａ）に示すように、被検体３として選択されたパターン化位相差材料は、基材３Ａの上にストライプ状の第１位相差領域３Ｂと第２位相差領域３Ｃとが交互に複数並べて配列されて形成されている。以降では、被検体３をウェブ状のフイルムであるとして、つまり被検体３がパターン化位相差フイルムとして、本発明の説明をするが、被検体３がウェブ状でないフイルムやプラスチック板あるいはガラス板など、他のものであってもかまわない。この場合、移動機構は、被検体を移動させるようにしても良いし、複数のエリアセンサカメラ６を同時に移動させるようにしても良い。被検体３がウェブ状のフイルムである場合、移動機構は、被検体３が安定して一方向に移動するように、例えばウェブ状のフイルムの供給ローラ及びその巻取ローラ及びその搬送ローラ１０を有する。

本願明細書においては、偏光板の透過軸や遅相軸の方向の定義は、光を受け止める側から見て、その方向がパターン境界方向の直線３Ｄに対して時計回りに何度回転させた方向にあるかで定義をすることとする。例えば、図４（Ｂ）に示すように、透過軸Ａｓ１に対しては、＋θの方向とみなす。また、遅相軸Ａｓ２に対しては、−θの方向とみなす。

本発明に係る真直度測定装置２の使用に供する被検体３には、例えばパターン化位相差材料の一例である第１位相差領域の遅相軸が＋４５°で第２位相差領域の遅相軸が−４５°のウェブ状のフイルム（遅相軸が±４５°のタイプ１のパターン化位相差フイルム）が挙げられる。この場合、第１偏光板７の第１透過軸を＋４５°に設定して第２偏光板８の第２透過軸を−４５°に設定するか、あるいは第１偏光板７の第１透過軸を−４５°に設定して第２偏光板８の第２透過軸を＋４５°に設定することで、行われる。

第１透過軸を＋４５°に、第２透過軸を−４５°に設定した場合について説明する。照明装置４から照射された光は、第１偏光板７を通過後には、＋４５°の直線偏光となる。＋４５°の直線偏光は、遅相軸が＋４５°の第１位相差領域を通過しても、波形全体が位相９０度分遅れるのみであるため、＋４５°の直線偏光のままで変化しない。また、＋４５°の直線偏光は、遅相軸が−４５°の第２位相差領域を通過しても、波形全体には何の特別な影響も与えられないため、＋４５°の直線偏光のままで変化しない。つまり、＋４５°の直線偏光は、遅相軸が±４５°のパターン化位相差材料の第１又は第２位相差領域のどちらに入射して通過したものであっても、＋４５°の直線偏光のまま射出される。しかし、この＋４５°の直線偏光は、−４５°の第２透過軸を有する第２偏光板８を通過できない。そのため、エリアセンサカメラ６は、第１及び第２位相差領域の双方を消光状態として撮像することになる。なお、第１透過軸を−４５°に、第２透過軸を＋４５°に設定した場合についても同様である。

一方、第１及び第２位相差領域の境界領域は、位相差を制御できていない（遅相軸が±４５°のλ／４波長板としての光学的特性を有しているわけでも波長板としての性質を有さないわけでもない）ため、照射光は、その境界領域を挟むように配された第１及び第２偏光板７，８の系を通過することができる。結果として、エリアセンサカメラ６は、第１及び第２位相差領域の境界領域を光の透過状態として撮像することになる。なお、第１透過軸を−４５°に、第２透過軸を＋４５°に設定した場合についても同様である。

このようにして、パターン化位相差材料である被検体３を第１及び第２偏光板７，８で挟んだ系を作り出して、透過してきた光の強度で以ってその被検体３を見た場合、図５に示すような像が見られる。第１位相差領域３Ｂと第２位相差領域３Ｃとはともに消光状態として撮像されるので濃部３Ｅを構成し、第１及び第２位相差領域の境界領域は光の透過状態として撮像されるので淡部３Ｆを構成する。なお、ここで説明した一例のパターン化位相差材料に限らず、他の系のパターン化位相差材料においても同様に、２の位相差領域ではともに消光状態として撮像し、その境界領域は光の透過状態として撮像することができることは知られている。また、濃部３Ｅと淡部３Ｆとの輝度の差は、濃部３Ｅと淡部３Ｆとの輝度が識別できればそれで十分であるが、もちろんその差は大きければ大きいほど好ましい。また、濃淡画像に限らず、ＲＧＢなどの色を有する画像に対してであっても、本発明を用いて真直度を測定することができる。

図６に示すように、画像処理部１２は、エリアセンサカメラ６によって撮像された画像の重複領域において直線パターン同士が的確に重なるようにするための補正シフト量を算出する重複領域処理部１４と、補正シフト量の算出結果に基づき重複領域を重ねて隣接する画像を連結する画像連結処理部１５と、連結された画像において真直度を測定すべき直線パターンを決定する直線パターン決定処理部１６と、決定されたそれぞれの直線パターンに係る直線を構成する画素データを解析してそれぞれの近似直線を算出して決定する近似直線決定処理部１７と、決定されたそれぞれの近似直線を用いてそれぞれの直線パターンの真直度を算出する真直度算出部１８と、を有する。また、画像処理部１２は、直線パターンの直線性を算出する直線性算出部１９を備えることが望ましい。

近似直線決定処理部１７は、画素データを用いて最小二乗法により基準となる直線を設定する基準直線設定処理部２１と、基準となる直線から微小量変位させた直線を設定する変位直線設定処理部２２と、基準となる直線あるいは微小量変位させた直線とそれぞれの画素データとの距離を算出する距離算出部２３と、それぞれの直線に対して算出した距離のうち最大値を抽出する最大距離抽出部２４と、それぞれの直線のうち距離の最大値が最小となる直線を選択して基準直線に再設定する基準直線再設定処理部２５と、を有する。

次に、本発明の第１の実施形態に係る真直度測定装置２の作用について説明する。まず、カメラ制御部１１により制御された５つのエリアセンサカメラ６により、照明装置４から出射されパターン化位相差材料である被検体３を第１及び第２偏光板７，８で挟んだ系を通過してきた光に基づいて、５つの画像が撮像される。

例えば、図７に示すように、撮像領域２６Ａと２７Ａ，撮像領域２７Ａと２８Ａ，撮像領域２８Ａと２９Ａ，撮像領域２９Ａと３０Ａ，がそれぞれ、重複領域３−１，３−２，３−３，３−４を有するように、被検体３における撮像領域２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３０Ａについて撮像される。撮像された結果、撮像領域２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３０Ａのそれぞれから、図８に示すような、画像２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３０Ｂが得られる。

画像２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３０Ｂを処理する方法について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９に示すフローチャートは、重複領域処理Ｓ１と、画像連結処理Ｓ２と、直線パターン決定処理Ｓ３と、近似直線決定処理Ｓ４と、真直度算出処理Ｓ５と、を有する。

重複領域処理Ｓ１は重複領域における直線パターン同士が的確に重なるようにするための、直線パターン方向と垂直な画像面内方向における画像の補正シフト量を算出する処理であり、画像連結処理Ｓ２は補正シフト量の算出結果に基づき一方の画像を他方の画像に対してシフトして重複領域を重ねて隣接する画像を連結する処理である。重複領域処理Ｓ１は重複領域処理部１４で、画像連結処理Ｓ２は画像連結処理部１５で、それぞれ行われる。

また、直線パターン決定処理Ｓ３は連結された画像において真直度を測定すべき直線パターンを決定する処理であり、近似直線決定処理Ｓ４は決定されたそれぞれの直線パターンに係る直線を構成する画素データを解析してそれぞれの近似直線を算出して決定する処理であり、真直度算出処理Ｓ５は決定されたそれぞれの近似直線を用いてそれぞれの直線パターンの真直度を算出する処理である。直線パターン決定処理Ｓ３は直線パターン決定処理部１６で、近似直線決定処理Ｓ４は近似直線決定処理部１７で、真直度算出処理Ｓ５は真直度算出部１８で、それぞれ行われる。

図１０に示すように、重複領域処理Ｓ１は、重複領域算出処理Ｓ１−１と、補正シフト量算出処理Ｓ１−２と、を有する。隣接する２つのエリアセンサカメラ６間の重複領域を予め測定しておき、その領域を重複領域処理部１４に入力しておくことで、重複領域算出処理Ｓ１−１を非常にスムーズに行うことができる。例えば画像２７Ｂ及び画像２８Ｂにおいて、重複領域３−２を予め測定して重複領域処理部１４に入力しておけば、非常にスムーズに、この領域に該当する領域を画像２７Ｂ及び画像２８Ｂにおいて重複領域であると算出することができる。他の画像についても、同様に処理することができる。

補正シフト量算出処理Ｓ１−２については、ここでは画像２７Ｂ及び画像２８Ｂの間における例について説明する。図８に示すように、画像２７Ｂには、第１及び第２位相差領域の境界領域を示す淡部３Ｆに該当する箇所が、淡部２７−１，２７−２，２７−３，２７−４の４箇所存在する。また、画像２８Ｂには、第１及び第２位相差領域の境界領域を示す淡部３Ｆに該当する箇所が、淡部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４の４箇所存在する。

画像２７における淡部２７−１，２７−２，２７−３，２７−４のうち、重複領域３−２にある部分のみをそれぞれの図形とみなし、また、画像２８における淡部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４のうち、重複領域３−２にある部分のみをそれぞれの図形とみなす。そして、淡部２７−１，２７−２，２７−３，２７−４の間の相対位置と、淡部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４の間の相対位置と、淡部２７−１，２７−２，２７−３，２７−４と淡部２８−１，２８−２，２８−３，２８−４との間の図形の形状の類似度を算出する。

上記相対位置及び類似度の算出結果をそれぞれ図１１及び図１２に示す。これらの図から、重複領域３−２において淡部２７−１及び淡部２８−２と、淡部２７−２及び淡部２８−３と、淡部２７−３及び淡部２８−４と、が非常に強い類似性を有していることが読み取れる。この結果から、最も高い類似性を有する組合せにて重複領域を重ね合わせたときの画像位置と、重ね合わせる前の初期画像位置との相対的な画像上の位置ズレ、すなわち画像上の補正すべきシフト量を確定することができる。なお、他の隣接する画像間についても同様の処理が補正シフト量算出処理Ｓ１−２として行われる。

画像連結処理Ｓ２では、全ての隣接画像間における補正シフト量の算出結果に基づき全ての隣接画像の連結処理が行われる。その結果、図１３に示すような連結画像が得られる。

なお、重複領域処理Ｓ１及び画像連結処理Ｓ２に代えて、隣接する２つのエリアセンサカメラ６間の重複領域分だけ撮像画像を重ねあわせ、その画像を直線パターンの方向に垂直な被検体面内の方向にシフトさせることで、同様の連結画像を得ることもできる。

これらの画像連結を行うに際し、補正シフト量としては最大、被検体の直線パターンの１ピッチに相当する範囲内で処理することが望ましい。エリアセンサカメラの設置位置精度は予め被検体の１ピッチの誤差内で調整しておくことは容易なため、予測できる画像のズレは１ピッチ以下と見込まれるからである。また、カメラ同士の角度差についても予め各カメラの画像上の角度を合せて設置することが容易であるので、補正シフトとしては直線パターン方向に対して垂直な方向のみの補正で実用上十分である。このようにすることで、補正シフト量の算出演算量を大幅に低減でき、高速、安価な評価が可能となる。

次に、この図１３に示すような連結画像において、直線パターン決定処理Ｓ３が行われる。まず、一方の端の画像２６Ｂから他方の端の画像３０Ｂまで途切れることなく連結されている淡部３３，３４，３５が選択される。この淡部３３，３４，３５が、真直度を算出すべき直線パターンにとして決定される。加えて、この淡部３３，３４，３５のそれぞれの両側の直線３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂを、真直度を算出すべき直線パターンに係る直線として決定される。

次に、真直度を算出すべき直線パターンに係る直線として決定された直線３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂのそれぞれについて、近似直線決定処理Ｓ４が行われる。近似直線決定処理Ｓ４は、図１４に示すように、基準直線設定処理Ｓ４−１と、基準直線距離算出処理Ｓ４−２と、変位直線設定処理Ｓ４−３と、変位直線距離算出処理Ｓ４−４と、最適直線選択処理Ｓ４−５と、基準直線再設定処理Ｓ４−６と、を有する。

基準直線設定処理Ｓ４−１は、決定された１の直線パターンに係る直線を構成する画素データを用いて最小二乗法により基準となる直線Ｆ（１）を設定する処理である。なお、本実施例では最小二乗法を用いて基準直線設定処理Ｓ４−１を行ったが、本発明はこれに限ることはない。基準直線設定処理Ｓ４−１により、以下に示す（式１）のように基準直線Ｆ（１）を設定する。なお、（式１）中のａ及びｂは、それぞれ（式２）及び（式３）に示す式で求められる。

次に、基準直線距離算出処理Ｓ４−２が行われる。まず、当該直線における基準直線Ｆ（１）と当該直線を構成するそれぞれの画素データ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）との距離が算出される。この距離ｄ_ｉは、以下に示す（式４）を用いて行われる。なお、この処理は距離算出部２３によって行われる。

次に、（式４）にて算出された距離ｄ_ｉ（１）のうち、最大値Ｄ（１）が抽出される。この操作は、以下に示す（式５）を用いて行われる。なお、この処理は、最大距離抽出部２４によって行われる。

次に、変位直線設定処理Ｓ４−３が行われる。ａ及びｂに対して、ある一定の限定された領域に対して、以下の（式６−１）及び（式６−２）に示す微小変換を施す。そして、（式６−１）及び（式６−２）の微小変換が施されたことにより微小変換が加えられた（式１）に基づく直線をそれぞれＦ（２），Ｆ（３），・・・と置く。なお、この処理は、変位直線設定処理部２２によって行われる。

次に、変位直線距離算出処理Ｓ４−４が行われる。これらは、Ｆ（１）に対して（式４）及び（式５）を用いて行った処理を同様のことをＦ（２），Ｆ（３），・・・に対してそれぞれ行われるものである。これにより、それぞれ、距離ｄ_ｉ（２），距離ｄ_ｉ（３），・・・及び最大値Ｄ（２），最大値Ｄ（３），・・・が算出される。

次に、最適直線選択処理Ｓ４−５が行われる。Ｄ（１），Ｄ（２），Ｄ（３），・・・のうち、最小のものを選択し、それに対応する直線及びそのパラメータを最適直線として選択する処理である。

次に、基準直線再設定処理Ｓ４−６が行われる。基準直線再設定処理Ｓ４−６は、基準直線再設定処理部２５にて行われる。最適直線選択処理Ｓ４−５にて選択されたものがＤ（１）以外であるＤ（Ｘ）場合には（Ｘは２以上の整数）、その選択されたＤ（Ｘ）に該当する直線Ｆ（Ｘ）が直線Ｆ（１）に置き換えられる。そして、この新たに置き換えられた直線Ｆ（１）に基づいて、基準直線距離算出処理Ｓ４−２〜最適直線選択処理Ｓ４−５の処理が再び行われる。一方、最適直線選択処理Ｓ４−５にて選択されたものがＤ（１）である場合には、それに該当する直線Ｆ（１）が近似直線として決定される。このようにして、最適な近似直線が見つかるまで、基準直線距離算出処理Ｓ４−２〜基準直線再設定処理Ｓ４−６の処理が繰り返される。

最後に、真直度算出処理Ｓ５が行われる。真直度は、近似直線決定処理Ｓ４が終了した時のＤ（１）の値であるため、この値が表示等され、一連の真直度測定装置２に係る処理が終了する。なお、近似直線決定処理Ｓ４及び真直度算出処理Ｓ５によって直線の真直度が算出されるプロセスについては、本実施例において一例を示したのみであり、これに代えて他の公知の真直度算出の方法を用いることもできる。

なお、画像処理部１２が直線性算出部１９を備える場合には、真直度測定装置２は、真直度の算出に加えて、あるいは真直度の算出に代えて、真直性の算出も加えて行うことができる。なお、ここでいう真直性とは、真の直線に対して相対位置データがどの程度ぶれているかを示す指標値であり、その値は、例えば最小二乗法により算出した直線（式７）と相対位置データ座標との距離の二乗平均Ｌで与えられ、（式１０）で表される。なお、（式７）に係るｐ及びｑは、それぞれ（式８）及び（式９）で表される。

次に、本発明の第２の実施形態に係る真直度測定装置３７について説明する。図１５及び図１６に示すように、真直度測定装置３８は、被検体３を支持するバックアップロール３８と、その周囲に被検体３を撮像する複数のエリアセンサカメラ６とを有する。複数のエリアセンサカメラ６は、被検体の直線パターンの方向に複数設けられ、その撮像面がバックアップロール３８と同軸の円柱曲面内におおよそくるように配置される。

また、隣接して設けられたエリアセンサカメラ６における２の撮像視野は、それぞれ重複領域３−５，３−６を備える。なお、本実施形態では、エリアセンサカメラ６を３設けた実施例を示しているが、本発明はこれに限ることはなく、エリアセンサカメラが２以上設ければよい。さらに、真直度測定装置３７は、被検体３とエリアセンサカメラ６の撮像視野とを相対的に移動させる移動機構、例えばバックアップロールによる回転駆動機構などを有していても良い。

なお、画像の撮像及びその画像処理は第１の実施形態と同様に行われるので、詳細な説明は省略する。また、それによって得られる効果も、第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第３の実施形態に係る真直度測定装置４０について説明する。図１７及び図１８に示すように、真直度測定装置４０は、複数のエリアセンサカメラに代えて、１のエリアセンサカメラ６が設けられ、カメラ支持部材４１とカメラ移動機構４２とが備えられている。第１の実施形態と同様のものについては、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、第３の実施形態において、複数のカメラが設けられていても構わない。

カメラ移動機構４２はカメラ支持部材４１の両端部に設けられており、エリアセンサカメラ６が被検体３の直線パターンの方向への移動を可能にしている。このカメラ移動機構４２を用いてエリアセンサカメラを移動させながら、それぞれ重複領域３−１，３−２，３−３，３−４を備えるように撮像視野を選択して撮像することで（図１８参照）、第１の実施形態に記載した２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３０Ｂの画像と同様の画像を得ることができる。

第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の画像処理を行うことができる。第１の実施形態と同様に直線パターン方向に対して垂直な面内方向のみの補正が行われるが、カメラ移動機構４２の位置の誤差はカメラの位置の誤差が支配的であり、カメラの角度誤差は十分に少ないので、補正シフトとしては上記方向のみの補正で実用上十分である。このようにすることで、第１の実施形態と同様に、補正シフト量の算出演算量を大幅に低減でき、高速、安価な評価が可能となる。

以上のように、本発明に係る真直度測定装置は、パターン化位相差材料の直線パターンのようなものを対象として本来の直線パターンとのズレを１ｍあたり１μｍ程度のスケールで評価することができる。加えて、同様のスケールで真直性の評価も行うことができる。本発明は、例えば帯状のパターン化位相差材料について、真直度の測定のために切断したりすることなく、工程内で真直度の測定を簡易的に行うことができる。なお、画像化できる直線パターンを有する材料であれば、どのような材料であっても本発明を用いることができる。また、本明細書中に記載の技術的思想の組合せで行われるいかなる真直度測定装置及び真直度測定方法も、本発明の範囲内にあるものとみなす。

２，３７，４０ 真直度測定装置
３ 被検体
３−１，３−２，３−３，３−４，３−５，３−６ 重複領域
４ 照明装置
６ エリアセンサカメラ
７ 第１偏光板
８ 第２偏光板
１１ カメラ制御部
１２ 画像処理部
１４ 重複領域処理部
１５ 画像連結処理部
１６ 直線パターン決定処理部
１７ 近似直線決定処理部
１８ 真直度算出部
１９ 直線性算出部
２１ 基準直線設定処理部
２２ 変位直線設定処理部
２３ 距離算出部
２４ 最大距離抽出部
２５ 基準直線再設定処理部
２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３０Ａ 撮像領域
２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３０Ｂ 画像
２７−１，２７−２，２７−３，２７−４，２８−１，２８−２，２８−３，２８−４，３３，３４，３５ 淡部
３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ 直線
３８ バックアップロール
４１ カメラ支持部材
４２ カメラ移動機構
Ｓ１ 重複領域処理
Ｓ１−１ 重複領域算出処理
Ｓ１−２ 補正シフト量算出処理
Ｓ２ 画像連結処理
Ｓ３ 直線パターン決定処理
Ｓ４ 近似直線決定処理
Ｓ４−１ 基準直線設定処理
Ｓ４−２ 基準直線距離算出処理
Ｓ４−３ 変位直線設定処理
Ｓ４−４ 変位直線距離算出処理
Ｓ４−５ 最適直線選択処理
Ｓ４−６ 基準直線再設定処理
Ｓ５ 真直度算出処理

Claims (8)

1. 互いに異なる位相差特性を有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フイルム状またはシート状の形状を有するパターン化位相差材料である被検体上に所定の間隔で配列された直線パターンの真直度を測定する真直度測定装置であって、
   撮像範囲が前記直線パターンの方向に重複領域を有するように前記被検体について複数の画像を撮像する撮像装置と、
   前記複数の画像を、前記直線パターンの方向に垂直な被検体面内方向にシフトさせることで前記重複領域が的確に重なるように連結し、その重ねて連結した画像における前記直線パターンの真直度を測定する画像処理部と、
   発光面からの光を前記被検体の一方の面に向けて照射する照明装置と、
   照明装置の発光面付近と、前記撮像装置の撮像面付近に、それぞれ前記発光面あるいは前記撮像面に略平行に設けられ、前記画像の少なくとも一方の位相差領域における輝度と境界領域における輝度とを識別できるようにそれぞれの第１及び第２透過軸が設定された第１及び第２偏光板と、
   を有することを特徴とする真直度測定装置。
2. 前記シフトは前記所定の間隔に相当する範囲内であることを特徴とする請求項１記載の真直度測定装置。
3. 前記撮像装置は、隣接して設けられ、前記複数の画像を略同時に撮像する複数のエリアセンサカメラであることを特徴とする請求項１又は２記載の真直度測定装置。
4. 前記撮像装置は、前記直線パターンの方向へ前記被検体に対して相対的に移動させながら前記複数の画像を撮像することを特徴とする請求項１又は２記載の真直度測定装置。
5. 互いに異なる位相差特性を有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フイルム状またはシート状の形状を有するパターン化位相差材料である被検体上に所定の間隔で配列された直線パターンの真直度を測定する真直度測定方法であって、
   撮像範囲が前記直線パターンの方向に重複領域を有するように前記被検体について複数の画像を撮像し、
   前記複数の画像を、前記直線パターンの方向に垂直な被検体面内方向にシフトさせることで前記重複領域が的確に重なるように連結し、その重ねて連結した画像における前記直線パターンの真直度を測定し、
   照明装置の発光面から前記被検体の一方の面に向けて光を照射し、
   照明装置の発光面付近と、前記複数の画像を撮像する撮像装置の撮像面付近に、それぞれ前記発光面あるいは前記撮像面に略平行に第１及び第２偏光板を設け、
   前記画像の少なくとも一方の位相差領域における輝度と境界領域における輝度とを識別できるように第１及び第２偏光板のそれぞれの第１及び第２透過軸を設定することを特徴とする真直度測定方法。
6. 前記シフトは前記所定の間隔に相当する範囲内であることを特徴とする請求項５記載の真直度測定方法。
7. 隣接して設けられた複数のエリアセンサカメラによって略同時に撮像することで、前記複数の画像を撮像することを特徴とする請求項５又は６記載の真直度測定方法。
8. 前記直線パターンの方向へ前記被検体に対して相対的に移動させながら前記複数の画像を撮像することを特徴とする請求項５又は６記載の真直度測定方法。

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