JP2012251860A - 光学測定装置、光学測定方法および同測定方法を用いた光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同じ測定箇所で位相差値と厚みデータとを測定することで、複屈折や厚み方向位相差値Ｒｔｈをより精度よく得ることができる光学測定装置を提供する。
【解決手段】光学測定装置Ｍは、光学フィルムＳに光Ｌ１を入射する投光器３０と、投光器３０から光学フィルムＳに入射された入射光Ｌ１を受光する受光器３４と、受光器３４によって受光された透過光Ｌ１から光学フィルムＳの面内位相差値Ｒ０を算出する位相差Ｒ０算出部１１と、位相差Ｒ０算出部１１で面内位相差値Ｒ０を算出するのに用いた入射光Ｌ１と同じ入射光Ｌ１を用いて光学フィルムＳの厚みデータｄを算出する厚み算出部１２とを備えている。受光器３４は、２つのファイバ部８ａ，８ｂに分岐される光ファイバ８を含んでおり、一方のファイバ部８ａが位相差Ｒ０算出部１１に接続され、他方のファイバ部８ｂが厚み算出部１２に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学測定装置、光学測定方法および同測定方法を用いた光学フィルムの製造方法に関するものである。特に、本発明は、位相差及び厚みを光学的に測定する光学測定装置及び光学測定方法、並びに、この光学測定方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

液晶表示装置をはじめとするフラットパネルディスプレイには、コントラストや視野角向上のため、位相差フィルムや偏光子保護フィルムなどの光学フィルムが用いられている。位相差フィルムは、所定の位相差値を有していることが必要であり、偏光子保護フィルムは、複屈折が発現していないことが必要とされている。また、これら光学フィルムにおいては、高い均一性が必要であり、その測定や評価に対して非常に高い精度が要求されている。

このような位相差や複屈折を測定する測定装置として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の装置が知られている。特許文献１に記載の測定装置では、測定用の光源として、ハロゲンランプやＨｅ−Ｎｅレーザに代えてＬＥＤ光を利用して複屈折を測定するようにしており、光源の交換頻度を少なくしてメンテナンス性を向上させている。特許文献２に記載の測定装置では、測定用の光源としてハロゲンランプを利用して、精度のよい位相差の波長分散特性をインラインで測定している。

また、フラットパネルディスプレイ等に用いられる光学フィルムでは、複屈折の測定値を高精度に測定することが求められており、より正確な複屈折を測定するために同じ測定箇所での位相差値と推定厚みデータとを求め、これら位相差値と厚みデータとに基づいて複屈折を算出することにより複屈折を高精度に算出できるとする測定装置が、例えば特許文献３で提案されている。

特開２００７−２８５８７１号公報 特開２０１１−０１３１４０号公報 特平１１−３２６１９０号公報

ところで、特許文献１，２に記載の測定装置は、光学フィルムの厚みｄと複屈折との掛け合わせで算出される面内位相差値Ｒ０（後述の式（１）参照）を直接測定するものであり、光学フィルムの厚みｄが正確に計測できないと複屈折を精度よく算出するのが難しいといった問題があった。また、厚み方向位相差値Ｒｔｈは、測定対象の光学フィルムに対して垂直方向から傾けて投光した光を受光して求める位相差値Ｒθと上述した面内位相差値Ｒ０とから算出することができるが、この厚み方向位相差値Ｒｔｈにおいても、面内位相差値Ｒ０と位相差値Ｒθとから屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚを求め、これら屈折率と厚みｄとから算出されるため（後述の式（２）（３）参照）、光学フィルムの厚みｄが正確に計測できないと厚み方向位相差値Ｒｔｈを精度よく測定するのが難しいといった問題もあった。

また、特許文献３に記載の測定装置では、上述したような点に鑑みて、同じ測定箇所で位相差値と厚みデータとを測定しようと試みているものの、実際には、位相差測定器と厚み測定器とを別に用意し、測定タイミングセンサーを用いて、概ね同じ箇所となるように測定のタイミングを計って、それぞれの値を測定しているに過ぎなかった。つまり、特許文献３に記載の測定装置では、事前に測定した厚みデータを用いて複屈折を算出することは出来るものの、測定器の設置箇所が２箇所となるため、特にインラインで測定する場合、光学フィルムの蛇行やフィルム搬送時の光学フィルムの揺れ等が発生すると、必ずしも同じ測定箇所で、位相差値と厚みデータとが測定できていないといった問題があった。

本発明は、同じ測定箇所で位相差値Ｒ０，Ｒθと厚みデータｄとを測定することで、複屈折、ＮＺ係数（後述の式（４）参照）や厚み方向位相差値Ｒｔｈをより精度よく得ることができる光学測定装置、光学測定方法、及び、同測定方法を用いた光学フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学測定装置は、被測定物に光を入射する光入射手段と、光入射手段から被測定物に入射された入射光を受光する受光手段と、受光手段によって受光された入射光から被測定物の位相差値を算出する位相差値算出手段と、位相差値算出手段で位相差値を算出するのに用いた入射光と同じ入射光を用いて被測定物の厚みデータを算出する厚み算出手段とを備えたことを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る光学測定方法は、被測定物を測定する光学測定方法であって、光入射手段によって被測定物に光を入射させる光入射ステップと、光入射ステップで被測定物に入射された入射光を受光手段によって受光する受光ステップと、受光ステップで受光された入射光から位相差値算出手段によって被測定物の位相差値を算出する位相差値算出ステップと、位相差値算出ステップで位相差値を算出するのに用いた入射光と同じ入射光を用いて被測定物の厚みデータを厚み算出手段によって算出する厚み算出ステップとを備えたことを特徴としている。

本発明に係る光学測定装置及び光学測定方法では、位相差値算出手段で位相差値を算出するのに用いた入射光を、厚み算出手段による厚みの算出にも用いるようにしている。この場合、位相差値算出手段と厚み算出手段とで同じ入射光、すなわち、被測定物における同じ測定箇所に照射した光を用いていることになり、その結果、同じ測定箇所で位相差値と厚みデータとを測定することができ、これにより、複屈折や厚み方向位相差値Ｒｔｈを精度よく得ることが可能となる。

また、上述した光学測定装置及び光学測定方法では、被測定物に光を入射する光入射手段を共通にすることができるため、光源などを含む光入射手段の交換頻度を低減化でき、測定装置や測定方法におけるメンテナンス性を向上させることが可能となる。

上述した光学測定装置は、位相差値算出手段で算出された被測定物の位相差値と、厚み算出手段で算出された被測定物の厚みデータとに基づいて、被測定物の複屈折を算出する複屈折算出手段を更に備えるようにしてもよい。また、上述した光学測定方法は、位相差値算出ステップで算出された被測定物の位相差値と、厚み算出ステップで算出された被測定物の厚みデータとに基づいて、複屈折算出手段によって被測定物の複屈折を算出する複屈折算出ステップを更に備えるようにしてもよい。

この場合、同じ測定箇所で測定された位相差値と厚みデータとによって精度よく複屈折を得ることが光学装置で出来るようになる。特に、インライン測定時において、測定された位相差値（面内位相差値Ｒ０等）が、厚みの変動に由来しているものなのか、または、複屈折に由来して発現しているものであるかを、より正確に知ることができる。複屈折に由来しているとは、例えば、被測定物を搬送中の張力の変動や延伸過程での配向の変動に起因するといったものであり、それらを特定することができる。

上述した光学測定装置において、受光手段は、導光方向下流において少なくとも位相差算出手段と厚み算出手段との２つの算出手段に接続されているようにしてもよい。受光手段による受光を複数に分岐する手段としては、少なくとも２つのファイバ部に分岐された光ファイバを用いることができ、これにより、簡易な構成で位相差値と厚みとを同じ測定箇所にて測定することができる。このように、受光手段として、分岐された光ファイバを用いた場合、光ファイバの一方のファイバ部が位相差値算出手段に接続され、光ファイバの他方のファイバ部が厚み算出手段に接続される。この場合、位相差値算出手段で位相差値を算出するのに用いた入射光を、簡易な手段によって、厚み算出手段による厚みの算出にも用いることができる。

上述した光学測定装置において、受光手段は、光ファイバを含み、光学測定装置が、位相差値算出手段と厚み算出手段とをそれぞれ切り替えて光ファイバに接続させる切替手段を更に備えているようにしてもよい。この場合、位相差値算出手段で位相差値を算出するのに用いた入射光を、簡易な手段によって、厚み算出手段による厚みの算出にも用いることができる。また、この場合、位相差値又は厚みの必要な測定値のみを測定することもできるため、算出時間を削減することが可能となる。更に、位相差値又は厚みの一方の算出が可能な装置に対し、算出手段と受光手段とのインターフェイスが光ファイバであれば、ファイバを付け替えるのみで他方の測定が可能となるため、算出手段の装置スペースを減少させることもできる。

上述した光学測定装置において、光入射手段が、被測定物に対して垂直に第１の光を入射する第１の光入射手段と、第１の光を入手した点と略同じ位置に被測定物に対して所定の傾斜角度で第２の光を入射する第２の光入射手段とを含むようにしてもよい。そして、この光学測定装置において、受光手段が、第１の光入射手段から被測定物に入射された第１の入射光を受光する第１の受光手段と、第２の光入射手段から被測定物に入射された第２の入射光を受光する第２の受光手段と、を含むようにしてもよい。なお、ここで「略同じ位置」としたのは、被測定物が光学フィルムのような薄いシート状のものである場合、それを移動させて光学測定しようとすると、どうしても多少はフィルムが上下にばたついたり左右に蛇行したりしてしまい、完全に同じ位置に光を入射させるのが難しい場合があることを考慮したものであり、製造上許容できる範囲で入射位置が多少ずれた場合も含む趣旨である。

また、上述した光学測定装置において、位相差値算出手段が、更に、第１の受光手段によって受光された第１の入射光から被測定物の面内位相差値Ｒ０を算出する第１の位相差値算出手段と、第２の受光手段によって受光された第２の入射光から被測定物の傾斜方向位相差値Ｒθを算出する第２の位相差値算出手段と、第１及び第２の位相差値算出手段で算出される面内位相差値Ｒ０及び傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、被測定物の厚み方向位相差値Ｒｔｈを算出する第３の位相差値算出手段と、を含むようにしてもよい。

上述した光学測定装置は、被測定物の走行方向に交差する幅方向に光を走査させるために光入射手段と受光手段とを幅方向に移動させるトラバース機構を更に備えていてもよい。この場合、被測定物の複屈折等を、幅方向に異なる場所で測定算出できるため、高い均一性を有する光学フィルムを得ることができ、より確実にインライン測定することが可能となる。

また、本発明は、光学フィルムの製造方法としても捉えることもでき、本発明に係る光学フィルムの製造方法としては、上述した光学測定方法によって、被測定物である光学フィルムの位相差値、厚みデータ、複屈折及びＮＺ係数の何れかを算出する算出ステップと、算出ステップで算出された光学フィルムの位相差値、厚みデータ、複屈折及びＮＺ係数の何れかに基づいて、特性判定手段によって光学フィルムの特性を判定する特性判定ステップと、特性判定ステップで判定された光学フィルムの特性を、光学フィルムの特性と所定の製造条件との関係を予め定めた条件調整データベースに照合し、条件調整手段によって光学フィルムの製造条件を調整する条件調整ステップとを備えたことを特徴としている。

この場合、被測定物における位相差値の変動の原因が厚み変動によるものであるか、または複屈折の変動によるものであるか等をより容易に特定することができ、例えば、特定の面内位相差値Ｒ０又は厚み方向位相差値Ｒｔｈにするために、被測定物の製造工程における張力条件の変更や延伸倍率の変更といった製造条件の調整を迅速に行うことができる。これにより、本発明に係る製造方法によれば、より高い均一性の光学フィルムを連続して得ることが可能となる。

本発明に係る光学測定装置及び光学測定方法によれば、同じ測定箇所で位相差値と厚みデータとを測定することで複屈折、ＮＺ係数や厚み方向位相差値Ｒｔｈを精度よく得ることができる。また、本発明に係る製造方法によれば、複屈折の値等が高精度に制御された均一性の高い光学フィルムを連続して得ることができる。

第１実施形態に係る光学測定装置を示す模式的ブロック図である。 第２実施形態に係る光学測定装置を示す模式的ブロック図である。 第３実施形態に係る光学測定装置を示す模式的ブロック図である。 光学測定装置の変形例を示す模式的ブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る光学測定装置Ｍについて説明する。図１に示されるように、光学測定装置Ｍは、第１及び第２の投光器３０，３２（光入射手段）と、第１及び第２の受光器３４，３６（受光手段）と、位相差Ｒ０算出部１１（第１の位相差値算出手段）と、厚み算出部１２（厚み算出手段）と、位相差Ｒθ算出部１３（第２の位相差値算出手段）と、位相差Ｒｔｈ算出部１４（第３の位相差値算出手段）と、これらを制御する制御部１５とを備えている。

第１の投光器３０は、第１の光源１、第１の投光ファイバ２、及び第１の投光レンズ３を含んで構成されており、被測定物である光学フィルムＳに対して垂直となるように第１の光Ｌ１を光学フィルムＳの点Ｐに入射する部材である。第２の投光器３２は、第２の光源４、第２の投光ファイバ５、及び第２の投光レンズ６を含んで構成され、被測定物である光学フィルムＳに対して所定の角度（本実施形態では４５度）となるように第２の光Ｌ２を光学フィルムＳの点Ｐに入射する部材である。

第１及び第２の投光器３０，３２は、光学フィルムＳに光Ｌ１，Ｌ２を照射する際、略同じ位置（点Ｐ）に光Ｌ１，Ｌ２を照射するように設定されている。ここで、「略同じ位置」としたのは、光学フィルムＳのような薄いシート状のものを移動させて光学測定しようとすると、どうしても多少はフィルムが上下にばたついたり左右に蛇行したりしてしまい、完全に同じ位置に光を入射させるのが難しい場合があることを考慮したものであり、製造上許容できる範囲で入射位置が多少ずれた場合も含む趣旨である。また、第１及び第２の光源１，４は、例えば、ハロゲンランプなどから構成されており、近赤外域（７５０〜８５０ｎｍ）の多波長成分を含む測定光として白色光を照射する。第１及び第２の投光器３０，３２は、他にも、分光フィルタや偏光子等を含んで構成される。偏光子としては、グラントムソンプリズム等を例示できる。

第１の受光器３４は、第１の検光子７及び第１の受光ファイバ８を含んで構成されており、第１の投光器３０から光学フィルムＳに入射されて透過した第１の透過光Ｌ１を受光する部材である。第１の受光器３４は、第１の投光器３０からの透過光Ｌ１を受光するため、検光子７の受光方向が光学フィルムＳに対して垂直になるように配置されている。第１の受光器３４の受光ファイバ８は、導光方向の下流において第１及び第２のファイバ部８ａ，８ｂに分岐されており、第１のファイバ部８ａが位相差Ｒ０算出部１１に接続され、第２のファイバ部８ｂが厚み算出部１２に接続されている。このような分岐により、位相差Ｒ０算出部１１と厚み算出部１２とには、同じ透過光Ｌ１（変換後の電気信号）が導入されるようになっている。第１及び第２の投光器３０，３２と第１及び第２の受光器３４，３６とは、それぞれの分光された測定光の波長分散特性を取得するために、回転駆動を設けることができる。

第２の受光器３６は、第２の検光子９及び第２の受光ファイバ１０を含んで構成されており、第２の投光器３２から光学フィルムに入射されて透過した第２の透過光Ｌ２を受光する部材である。第２の受光ファイバ１０は、導光方向の下流端が位相差Ｒθ算出部１３に接続されており、位相差Ｒθ算出部１３に透過光Ｌ２（変換後の電気信号）が導入される。第２の受光器３６は、第２の投光器３２からの透過光Ｌ２を受光するため、検光子９の受光方向が光学フィルムＳに対して所定の角度（本実施形態では４５度）となるように配置されている。なお、検光子９の角度は適宜、変更することが可能となっている。第１及び第２の受光器３４，３６は、更に偏光板や光電子倍増管（ＰＭＴ）等を含んで構成することもできる。

位相差Ｒ０算出部１１は、第１の受光器３４によって受光された透過光Ｌ１を電気信号に変換した値から波長分散特性（平行ニコル及び直行ニコル時の特定波長範囲の分光透過率等）を取得し、光学フィルムＳの面内位相差値Ｒ０を算出する部分である。位相差Ｒ０算出部１１は、演算処理部を備え、例えば、回転検光子法に基づく処理プログラムにより、受光器３４から入力された透過光Ｌ１の電気信号等に基づいて面内位相差値Ｒ０を算出する。また、位相差Ｒ０算出部１１は、遅相軸も算出できる。回転検光子法による算出方法については、従来技術であり、詳しい説明を省略するが、例えば、特許文献１（特開２００７−２８５８７１号公報）や特許文献２（特開２０１１−０１３１４０号公報）に開示されている技術を適宜、用いることができる。位相差Ｒ０算出部１１は、算出した位相差値Ｒ０を位相差Ｒｔｈ算出部１４に出力する。

位相差Ｒ０算出部１１で算出される面内位相差値Ｒ０は、以下の式（１）で表される。
Ｒ０＝（Ｎｘ―Ｎｙ）×ｄ ・・・（１）
Ｎｘ：光学フィルムＳの面内方向における主屈折率（遅相軸）
Ｎｙ：光学フィルムＳの面内方向における主屈折率（進相軸）
（但し、Ｎｘ−Ｎｙは「面内複屈折」を示す）
ｄ：光学フィルムＳの厚み

厚み算出部１２は、位相差Ｒ０算出部１１で面内位相差値Ｒ０を算出するのに用いた透過光Ｌ１と同じ透過光Ｌ１を電気信号に変換した値から波長分散特性を用いて、光学フィルムＳの厚みデータｄを算出する部分である。厚み算出部１２は、特定波長範囲の透過率を測定器により取得して周波数変換を行い、パワースペクトルを求める。そして、厚み算出部１２は、このパワースペクトルに現れるピークから、光学フィルムＳの厚みｄを算出することができる。周波数変換においては、一般的に離散フーリエ変換が用いられる。波長範囲としては、特に制限されることはないが、３８０ｎｍ〜１６００ｎｍが用いられる。本実施形態で用いられる厚み算出方法としては、光源１等から投光された測定光を受光して厚みｄを算出できるものであればよく、特に制限されることはないが、例えば特開２０１０−００２３２８号公報（発明の名称：膜厚測定装置）に記載の測定技術などを適宜、用いることができる。

位相差Ｒθ算出部１３は、第２の受光器３６によって受光された透過光Ｌ２を電気信号に変換した値から波長分散特性（平行ニコル及び直行ニコル時の特定波長範囲の分光透過率等）を取得し、光学フィルムＳの傾斜方向位相差値Ｒθを算出する部分である。位相差Ｒθ算出部１３は、位相差Ｒ０算出部１１と同様の演算処理部を備え、例えば、回転検光子法に基づく処理プログラムにより、受光器３６から入力された透過光Ｌ２の電気信号等に基づき、傾斜方向位相差値Ｒθを算出する。位相差Ｒθ算出部１３は、算出した位相差値Ｒθを位相差Ｒｔｈ算出部１４に出力する。

位相差Ｒｔｈ算出部１４は、位相差Ｒ０算出部１１で算出された面内位相差値Ｒ０及び位相差Ｒθ算出部１３で算出された傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、光学フィルムＳの厚み方向位相差値Ｒｔｈを算出する部分である。位相差Ｒｔｈ算出部１４は、面内位相差値Ｒ０及び傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、まずは、光学フィルムＳの面内の主屈折率Ｎｘ，Ｎｙと、厚さ方向の主屈折率Ｎｚとを求める。

そして、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚを算出した位相差Ｒｔｈ算出部１４は、下記の式（２）又は（３）に基づいて、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚや光学フィルムＳの厚みｄから厚み方向位相差値Ｒｔｈを算出する。
Ｒｔｈ＝［｛（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２｝―Ｎｚ］×ｄ ・・・（２）
Ｒｔｈ＝｛（Ｎｘ―Ｎｚ）＋（Ｎｙ−Ｎｚ）｝×ｄ／２ ・・・（３）

位相差Ｒｔｈ算出部１４は、算出した厚み方向位相差値Ｒｔｈと、取得した面内位相差値Ｒ０、傾斜方向位相差値Ｒθ、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ及び厚みｄとを、制御部１５に出力する。

制御部１５は、投光器３０，３２、受光器３４，３６、位相差Ｒ０算出部１１、厚み算出部１２、位相差Ｒθ算出部１３、及び、位相差Ｒｔｈ算出部１４を制御する部分である。制御部１５は、例えば、投光器３２及び受光器３４の傾斜角度、偏光子、検光子や分光フィルタの駆動を調整したりする。また、制御部１５は、不図示のトラバース機構も制御し、このトラバース機構によって、投光器３０，３２や受光器３４，３６等を光学フィルムＳの走行方向Ｆに直交する幅方向Ｗに移動させる。これにより、光学フィルムＳの幅方向に光Ｌ１，Ｌ２を走査させることができる。なお、制御部１５は、取得した厚み方向位相差値Ｒｔｈ、面内位相差値Ｒ０、傾斜方向位相差値Ｒθ、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ及び厚みｄなどをディスプレイなどに表示させたり、所定のデータ処理等を行うようにしてもよい。

次に、上述した構成を備える光学測定装置Ｍによる測定方法について説明する。

まず、第１の投光器３０によって、被測定物である光学フィルムＳに対して垂直となるように第１の光Ｌ１を光学フィルムＳの点Ｐに入射させる。また、同様に、第２の投光器３２によって、光学フィルムＳに対して所定の角度（本実施形態では４５度）となるように第２の光Ｌ２を光学フィルムＳの点Ｐに入射させる。

続いて、第１の受光器３４によって、第１の投光器３０から光学フィルムＳに入射されて透過した第１の透過光Ｌ１を受光する。第１の受光器３４の受光ファイバ８が導光方向の下流において第１及び第２のファイバ部８ａ，８ｂに分岐されていることから、位相差Ｒ０算出部１１と厚み算出部１２とには、同じ透過光Ｌ１（変換後の電気信号）が導入される。また、第２の受光器３６によって、第２の投光器３２から光学フィルムに入射されて透過した第２の透過光Ｌ２（変換後の電気信号）を受光する。そして、第２の受光器３６によって、位相差Ｒθ算出部１３に透過光Ｌ２が導入される。

続いて、位相差Ｒ０算出部１１によって、第１の受光器３４によって受光された透過光Ｌ１を電気信号に変換した値から波長分散特性（平行ニコル及び直行ニコル時の特定波長範囲の分光透過率等）が取得され、光学フィルムＳの面内位相差値Ｒ０が算出される。位相差Ｒ０算出部１１は、例えば、回転検光子法に基づく処理プログラムにより、受光器３４から入力された透過光Ｌ１の電気信号等に基づき面内位相差値Ｒ０を算出する。

また、厚み算出部１２によって、位相差Ｒ０算出部１１で面内位相差値Ｒ０を算出するのに用いた透過光Ｌ１と同じ透過光Ｌ１を電気信号に変換した値から波長分散特性を用いて、光学フィルムＳの厚みデータｄが算出される。厚み算出部１２によって、特定波長範囲の透過率を測定器により取得して周波数変換を行い、パワースペクトルが求められる。そして、厚み算出部１２によって、このパワースペクトルに現れるピークより厚みｄが算出される。

また、位相差Ｒθ算出部１３によって、第２の受光器３６によって受光された透過光Ｌ２を電気信号に変換した値から波長分散特性（平行ニコル及び直行ニコル時の特定波長範囲の分光透過率等）が取得され、光学フィルムＳの傾斜方向位相差値Ｒθが算出される。位相差Ｒθ算出部１３は、例えば、回転検光子法に基づく処理プログラムにより、受光器３６から入力された透過光Ｌ２の電気信号等に基づき、傾斜方向位相差Ｒθを算出する。

続いて、位相差Ｒｔｈ算出部１４によって、位相差Ｒ０算出部１１で算出された面内位相差値Ｒ０及び位相差Ｒθ算出部１３で算出された傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、光学フィルムＳの厚み方向位相差値Ｒｔｈが算出される。位相差Ｒｔｈ算出部１４によって、まずは、面内位相差値Ｒ０及び傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、光学フィルムＳの面内の主屈折率Ｎｘ，Ｎｙと、厚さ方向の主屈折率Ｎｚとが求められる。

その後、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚを算出した位相差Ｒｔｈ算出部１４によって、式（２）又は（３）に基づいて、厚み方向位相差値Ｒｔｈが算出される。そして、位相差Ｒｔｈ算出部１４によって算出された厚み方向位相差値Ｒｔｈと、取得された面内位相差値Ｒ０、厚みｄ、傾斜方向位相差値Ｒθ及び主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚとが、制御部１５に出力される。

以上、本実施形態に係る光学測定装置Ｍ及び光学測定装置Ｍによる測定方法では、位相差Ｒ０算出部１１で位相差値Ｒ０を算出するのに用いた透過光Ｌ１を、厚み算出部１２による厚みｄの算出にも用いるようにしている。このため、位相差Ｒ０算出部１１と厚み算出部１２とで同じ透過光Ｌ１、すなわち、光学フィルムＳにおける同じ測定箇所Ｐに照射した光Ｌ１を用いていることになり、その結果、同じ測定箇所Ｐ１で位相差値Ｒ０と厚みデータｄとを測定することができる。その結果、式（１）を用いることにより、面内複屈折Ｎｘ−Ｎｙを精度よく得ることが可能となる。

また、光学測定装置Ｍ及び光学測定装置Ｍによる測定方法では、傾斜方向位相差値Ｒθを算出するための透過光Ｌ２が、面内位相差値Ｒ０や厚みデータｄを算出するのに用いる透過光Ｌ１と略同じ場所Ｐを透過するように設定されている。このため、同じ測定箇所Ｐ１で、更に、傾斜方向位相差値Ｒθを測定することができる。その結果、複屈折やＮＺ係数や厚み方向位相差値Ｒｔｈを精度よく得ることが可能となる。なお、ＮＺ係数は、下記の式（４）で表現される値であって、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚのそれぞれの大小関係を表現する指標となる値である。
ＮＺ係数＝（Ｎｘ−Ｎｚ）／｜Ｎｘ−Ｎｙ｜ ・・・（４）

また、光学測定装置Ｍ及び光学測定装置Ｍによる測定方法では、光学フィルムＳに光Ｌ１を入射する投光器３０を共通にすることができるため、光源などを含む投光器３０の交換頻度を低減化でき、光学測定装置Ｍや同装置Ｍによる測定方法におけるメンテナンス性を向上させることが可能となる。

また、光学測定装置Ｍにおいて、受光器３４は、導光方向下流において２つのファイバ部８ａ，８ｂに分岐される光ファイバ８を含み、光ファイバ８の一方のファイバ部８ａが位相差Ｒ０算出部１１に接続され、光ファイバ８の他方のファイバ部８ｂが厚み算出部１２に接続されている。このため、位相差Ｒ０算出部１１で面内位相差値Ｒ０を算出するのに用いた透過光Ｌ１を、簡易な手段によって、厚み算出部１２による厚みｄの算出にも用いることができる。

また、光学測定装置Ｍは、光学フィルムＳの走行方向Ｆに交差する幅方向Ｗに光Ｌ１，Ｌ２を走査させるために投光器３０，３２と受光器３４，３６とを幅方向Ｗに移動させるトラバース機構を更に備えている。このため、光学フィルムＳの面内位相差値Ｒ０や傾斜方向位相差値Ｒθ、更に厚みｄなどを、幅方向Ｗにおいて異なる場所で測定算出できるため、高い均一性を得ることができ、より確実にインライン測定することができる。

ここで、上述した測定方法を光学フィルムＳの製造方法に利用した例について簡単に説明する。

例えば、光学フィルムＳの製造方法では、所望の面内位相差値Ｒ０や厚み方向位相差Ｒｔｈになるように光学フィルムＳを管理する必要があるが、正確な厚みｄを算出するといった上述の測定方法により、これらの特性を精度よく管理して、光学フィルムＳを製造することができる。即ち、上述した測定方法で算出された厚みデータｄ（及び厚みデータｄ等から算出可能な複屈折等）を用いることにより、特性の変動が厚みｄの変動によるものであるのか、あるいは、厚みｄではなく複屈折の変動等によるものであるのかを判定することができる。更には、同じ測定箇所Ｐにおいて測定した面内位相差値Ｒ０、傾斜方向位相差値Ｒθ、更に厚みｄから算出した主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚから式（４）より求められる精度のよいＮＺ係数を指標として製造条件を調整することができる。

そこで、このような測定方法を利用した光学フィルムＳの製造方法としては、まずは、光学フィルムＳの位相差値Ｒ０，Ｒｔｈ、厚みデータｄ、ＮＺ係数及び複屈折などを上述した測定方法によって算出する。そして、これによって算出された光学フィルムＳの位相差値Ｒ０，Ｒｔｈ、厚みデータｄ、ＮＺ係数及び複屈折の何れかに基づいて、特性を判定する特性判定部で、光学フィルムの特性を判定する。その後、特性が判定された光学フィルムＳの特性を、光学フィルムＳの特性と所定の製造条件との関係を予め定めた条件調整データベースに照合し、条件調整部によって光学フィルムＳの製造条件を調整する。なお、特性判定部、条件照合データベース、及び条件調整部は、例えば、制御部１５等に含まれる。

このような製造方法を適用すれば、例えば、所望の面内位相差値Ｒ０よりも、製造中の光学フィルムＳの面内位相差値Ｒ０が低い場合には、延伸倍率を上げたり、延伸温度を下げる等することで厚みｄを増やしたりして、面内位相差値Ｒ０の値を調整することができる。また、光学フィルムＳの幅方向Ｗの特定の位置において面内位相差値Ｒ０が低い場合には、特定位置のみをＩＲヒータ等の局所加熱装置を用いて熱を付与すること等により、所望の面内位相差値Ｒ０になるように調整することができる。

また、光学フィルムＳの製造中において、例えば、光学フィルムＳを繰り出し始めて、徐々にフィルムＳの厚みｄが上昇していることが観測された場合には、その測定された厚みｄの値に基づいて、延伸温度を上げたり、延伸倍率を下げたり等することで、面内位相差値Ｒ０や厚み方向位相差値Ｒｔｈが適正な値になるように調整することができる。このように、上述した製造方法によれば、より高い均一性の光学フィルムＳを連続して得ることが可能となる。後述する実施形態で説明する測定装置でも同様である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る光学測定装置Ｍ１について説明する。光学測定装置Ｍ１は、図２に示されるように、複屈折算出機能を更に備えた複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６（複屈折算出手段、第３の位相差値算出手段）を備えた点で第１実施形態と相違している。複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、第１実施形態の位相差Ｒｔｈ算出部１４と同様の位相差Ｒｔｈ算出機能も備えている。光学測定装置Ｍ１の他の構成は第１実施形態と同じである。

複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、位相差算出部１１，１３で算出された光学フィルムＳの位相差値Ｒ０，Ｒｔｈと、厚み算出部１２で算出された光学フィルムの厚みデータｄとに基づいて、光学フィルムの複屈折を算出する部分である。複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、位相差Ｒ０算出部１１から面内位相差値Ｒ０が、厚み算出部１２から厚みデータｄが入力されると、これらのデータを式（１）に入力して、面内複屈折Ｎｘ−Ｎｙを求める。また、複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、位相差Ｒθ算出部１３から傾斜方向位相差値Ｒθが、厚み算出部１２から厚みデータｄが入力されると、これらのデータを式（２）又は（３）に入力して、厚み方向複屈折Ｎｘ−Ｎｚ，Ｎｙ−Ｎｚ及びＮＺ係数を求める。複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、主屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，ＮｚからＮＺ係数を算出することができる。複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６は、求めた複屈折及びＮＺ係数を制御部１５に出力する。

このように複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６を設けることにより、同じ測定箇所Ｐで測定された位相差値Ｒ０，Ｒθと厚みデータｄとによって精度よく複屈折を得ることができる。特に、インライン測定時において、測定された位相差値（面内位相差値Ｒ０等）が、厚みｄの変動に由来しているものなのか、または、複屈折に由来して発現しているものであるかを、本実施形態による測定装置Ｍ１によれば、より正確に知ることができる。複屈折に由来しているとは、例えば、被測定物を搬送中の張力の変動や延伸過程での配向の変動に起因するといったものであり、この実施形態によれば、それらを特定することができる。

なお、複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６を備えた光学測定装置Ｍ１による測定方法では、第１実施形態での測定方法での各ステップに加えて、算出された光学フィルムＳの位相差値Ｒ０，Ｒθと、算出された光学フィルムＳの厚みデータｄとに基づいて、複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部１６によって光学フィルムＳの複屈折及びＮＺ係数が算出されるようになっている。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る光学測定装置Ｍ２について説明する。光学測定装置Ｍ２は、図３に示されるように、厚み算出部１２が、導光方向下流で分岐するファイバ部２０ａ，２０ｂを含む光ファイバ２０を有する第２の受光器４０に接続されている点で、第２実施形態と相違している。

光学測定装置Ｍ２では、斜め方向に入射された光Ｌ２がファイバ部２０ｂを介して、厚み算出部１２に入力されている。つまり、位相差Ｒθ算出部１３で位相差値Ｒθを算出するのに用いた透過光Ｌ２を、厚み算出部１２による厚みｄの算出にも用いるようにしている。このため、位相差Ｒθ算出部１３と厚み算出部１２とで同じ透過光Ｌ２、すなわち、光学フィルムＳにおける同じ測定箇所Ｐに照射した光Ｌ２を用いていることになり、その結果、同じ測定箇所Ｐで位相差値Ｒθと厚みデータｄとを測定することができる。なお、第１の受光器３８は、導光方向下流で分岐していない光ファイバ１８を含んで構成され、位相差Ｒ０算出部１１にのみ接続されている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光ファイバ８、２０を２つのファイバ部８ａ，８ｂ又は２０ａ，２０ｂに分岐することで、位相差算出部１１，１３で位相差値を算出するのに用いた透過光Ｌ１又はＬ２を、厚み算出部１２による厚みｄの算出にも用いるようにしているが、図４に示されるように、光学測定装置Ｍ３において、受光器４２が、第１の検光子７及び分岐していない光ファイバ２２を含み、光学測定装置Ｍ３が、位相差Ｒ０算出部１１（又は位相差Ｒθ算出部１３）と厚み算出部１２とをそれぞれ切り替えて光ファイバ２２（又は光ファイバ１０）に接続させる切替手段を更に備えているようにしてもよい。

このような変形例によっても、位相差Ｒ０算出部１１又は位相差Ｒθ算出部１３で位相差を算出するのに用いた透過光Ｌ１又はＬ２を、簡易な手段によって、厚み算出部１２による厚みの算出に用いることができる。また、上述した実施形態では、利用する光Ｌ１，Ｌ２を光学フィルムＳに透過させるタイプの装置で説明したが、利用する光Ｌ１，Ｌ２を光学フィルムＳで反射させるタイプの装置に本発明を適用してももちろんよく、その場合には、受光器はフィルムＳに対し、投光器側に配置されることが好ましい。

８…光ファイバ、８ａ，８ｂ…ファイバ部、１１…位相差Ｒ０算出部、１２…厚み算出部、１３…位相差Ｒθ算出部、１４…位相差Ｒｔｈ算出部、１６…複屈折・位相差Ｒｔｈ算出部、３０，３２…投光器、３４，３６，３８，４０，４２…受光器、Ｍ，Ｍ１〜Ｍ３…光学測定装置、Ｓ…光学フィルム。

Claims (9)

1. 被測定物に光を入射する光入射手段と、
   前記光入射手段から前記被測定物に入射された入射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段によって受光された入射光から前記被測定物の位相差値を算出する位相差値算出手段と、
   前記位相差値算出手段で前記位相差値を算出するのに用いた入射光と同じ入射光を用いて前記被測定物の厚みデータを算出する厚み算出手段と、
   を備えたことを特徴とする光学測定装置。
2. 前記位相差値算出手段で算出された前記被測定物の位相差値と、前記厚み算出手段で算出された前記被測定物の厚みデータとに基づいて、前記被測定物の複屈折及びＮＺ係数の少なくとも一方を算出する複屈折算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
3. 前記受光手段は、導光方向下流において少なくとも２つのファイバ部に分岐される光ファイバを含み、前記光ファイバの一方のファイバ部が前記位相差値算出手段に接続され、 前記光ファイバの他方のファイバ部が前記厚み算出手段に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学測定装置。
4. 前記受光手段は、光ファイバを含み、
   前記位相差値算出手段と前記厚み算出手段とをそれぞれ切り替えて前記光ファイバに接続させる切替手段を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学測定装置。
5. 前記光入射手段は、
   前記被測定物に対して垂直に第１の光を入射する第１の光入射手段と、
   前記第１の光を入手した点と略同じ位置に前記被測定物に対して所定の傾斜角度で第２の光を入射する第２の光入射手段と、を含み、
   前記受光手段は、
   前記第１の光入射手段から前記被測定物に入射された第１の入射光を受光する第１の受光手段と、
   前記第２の光入射手段から前記被測定物に入射された第２の入射光を受光する第２の受光手段と、を含み、
   前記位相差値算出手段は、
   前記第１の受光手段によって受光された第１の入射光から前記被測定物の面内位相差値Ｒ０を算出する第１の位相差値算出手段と、
   前記第２の受光手段によって受光された第２の入射光から前記被測定物の傾斜方向位相差値Ｒθを算出する第２の位相差値算出手段と、
   前記第１及び第２の位相差値算出手段で算出される面内位相差値Ｒ０及び傾斜方向位相差値Ｒθに基づいて、前記被測定物の厚み方向位相差値Ｒｔｈを算出する第３の位相差値算出手段と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光学測定装置。
6. 前記被測定物の走行方向に交差する幅方向に光を走査させるために前記光入射手段と前記受光手段とを前記幅方向に移動させるトラバース機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光学測定装置。
7. 被測定物を測定する光学測定方法であって、
   光入射手段によって前記被測定物に光を入射させる光入射ステップと、
   前記光入射ステップで前記被測定物に入射された入射光を受光手段によって受光する受光ステップと、
   前記受光ステップで受光された入射光から位相差値算出手段によって前記被測定物の位相差値を算出する位相差値算出ステップと、
   前記位相差値算出ステップで前記位相差値を算出するのに用いた入射光と同じ入射光を用いて前記被測定物の厚みデータを厚み算出手段によって算出する厚み算出ステップと、
   を備えたことを特徴とする光学測定方法。
8. 前記位相差値算出ステップで算出された前記被測定物の位相差値と、前記厚み算出ステップで算出された前記被測定物の厚みデータとに基づいて、複屈折算出手段によって前記被測定物の複屈折を算出する複屈折算出ステップを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の光学測定方法。
9. 光学フィルムの製造方法であって、
   請求項７又は８に記載の光学測定方法によって、前記被測定物である光学フィルムの位相差値、厚みデータ及び複屈折の何れかを算出する算出ステップと、
   前記算出ステップで算出された前記光学フィルムの位相差値、厚みデータ、複屈折及びＮＺ係数の何れかに基づいて、特性判定手段によって前記光学フィルムの特性を判定する特性判定ステップと、
   前記特性判定ステップで判定された前記光学フィルムの特性を、前記光学フィルムの特性と所定の製造条件との関係を予め定めた条件調整データベースに照合し、条件調整手段によって前記光学フィルムの製造条件を調整する条件調整ステップと、
   を備えたことを特徴とする光学フィルムの製造方法。

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