JP2006023199A - エッジ検出方法および検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透明または半透明の検出体が所定の検出位置からずれた位置にあったとしても検出体と遮蔽体との境界位置を高精度に検出することのできるエッジ検出方法および検出装置を提供する。
【解決手段】 拡散光により透過照明された検出体Ｓの像を、レンズ４および絞り５を備えた光学系を介してリニアイメージセンサ１にて撮像して検出体Ｓのエッジ位置を検出するに際し、リニアイメージセンサ１にて撮像された検出体Ｓの画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似し、この所定の近似曲線関数を用いて前記画像上で指定光量となる位置を補間演算により求めて検出体Ｓのエッジ位置を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検出体のエッジ位置を高精度に検出することのできるエッジ検出方法および検出装置に関する。

従来から半導体製造工程においては、半導体ウエハを所定のサイズに切断加工するダイシングやウエハの厚みを薄くする表面研磨が行われている。これらの工程にあっては、ウエハのダイシングまたは表面研磨によるウエハの破損を防止する目的で透明または半透明のフィルムが該ウエハの一面を覆うように貼付される。このとき、フィルムの面積はウエハの面積よりもやや大き目に形成されているので、フィルムの外周部分はウエハの外周よりも外側へはみ出している。

或いはごく薄い誘電体フィルムにアルミを蒸着し、このフィルムを捲き回して形成されるフィルムコンデンサにあっては、誘電体フィルムに所定の紋様（電極）がアルミ蒸着されているものがある。この場合、誘電体に蒸着されたアルミ電極のエッジ位置が所定の位置に位置付けられるように該エッジ位置を検出しながらフィルムを捲回してコンデンサを製造する。

これらの製造工程にあっては、ウエハのエッジ位置または誘電体フィルムに形成された電極のエッジ位置を高精度に検出することが重要である。すなわち、透光性物体（フィルム）と不透光性物体（ウエハ、アルミ電極）との境界の位置を高精度に検出することが重要である。
ところでフィルム状の透明または半透明の検出体（シート体）の有無やそのエッジ位置を安定して高精度に検出する装置として、テレセントリック光学系を備えた透光性シート体検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、この種のテレセントリック光学系を用いた検出装置としては、透光性基板に照射した光の乱反射を捉えて該基板に生じた極めて微細な欠陥箇所を検出する欠陥検出装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

これらの特許文献に記載の発明は、検出体に光を照射する光源と、この光源から放射された光が検出体によって遮られ、または透過した光の量（受光量）を検出体を挟んで対峙するように位置付けられたＣＣＤ（リニアイメージセンサ）で検出し、そのＣＣＤが検出した受光量の変化から検出体の有無やエッジ位置を検出し、或いは基板に生じた微小な欠陥箇所を検出するものである。

特にこれら特許文献１および２に記載の装置にあっては、被写界深度の深いテレセントリック光学系を用いることで検出体の位置ずれや欠陥の部位が異なる深さの位置にあったとしてもこれらを高精度に検出可能としている。
或いは、上述した装置以外にも透明な測定管における流体相境界の検知装置が知られている（例えば、特許文献３を参照）。これは散乱光を測定管に照射し、測定管内において気体と液体との相境界面を、例えば弁制御によって変化させ、散乱光発光面から放射された光が測定管によって遮られまたは透過した光の量を測定管を挟んで対峙するように位置づけられたＣＣＤで検出し、このＣＣＤが検出した受光レベルが急激に低下する点を捉えて流体における相境界面（流体相境界）を検出するものである。

また、上述した装置のほかにフレネル回折を利用した位置検出方法および装置が知られている（例えば、特許文献４を参照）。これは、単色平行光を発する光源の光路上に配置した遮蔽物のエッジ部分におけるフレネル回折現象を利用したものであって、ラインセンサの受光面上での光強度分布の最初の立ち上がり部分における光強度変化をハイパボリックセカント関数によって近似するとともに、この関数を用いてラインセンサの各受光セルによる受光強度を解析して遮蔽物のエッジを検出するものである。具体的にこの装置は、所定の受光強度を挟む受光強度の受光セルを求め、これらの各受光セルの受光面において当該受光強度となる受光位置を光強度分布を近似した前記ハイパボリックセカント関数に従って計算する。そしてこれらの受光位置から補間演算によって基準受光強度となる位置を遮蔽物のエッジ位置として求めている。
特開２００２−２２８７６４号公報 特開２０００−９７８６７号公報 特開平６−２２１８９５号公報 特開２００４−１７７３３５号公報

ところで発明者は、上述した原理に基づくエッジ検出装置、具体的には特開２００４−１７７３３５号公報の図１および図２に示すように複数の受光セル（受光面）１ａが所定ピッチで横並びに位置付けられたリニアイメージセンサ１と、このリニアイメージセンサ１と対峙して所定波長のレーザ平行光を所定の幅で該リニアイメージセンサ１の受光セル１ａに照射するレーザＬＥＤ２を有するエッジ検出装置における光路中に、図１６に示すように把持具６に透明または半透明のフィルムＦを貼り付けるとともに、このフィルムＦの一部を遮光する遮光体ＳＨ（アルミ箔）を更に貼付した検出体Ｓを挿入し、フィルムＦと遮光体ＳＨとの境界を検出する評価試験を行った。この評価試験に用いたリニアイメージセンサ１は、受光セル１ａが１０２個、所定ピッチで横並びに配置されたものであり、それぞれの受光セル１ａの並び順に［０］〜［１０１］の番号を付与したものである。具体的にリニアイメージセンサ１は、受光セル１ａを８５μｍピッチで配列し、長辺８.７ｍｍ×短辺０.０８ｍｍの受光面を形成したものからなる。

そうして各受光セル1ａから出力された検出レベルを、検出体Ｓが前記光路中に存在しないとき、リニアイメージセンサ１が検出した受光レベルを単位量［１］としてリニアイメージセンサ１の各受光セル１ａの出力レベル値を正規化した。その結果、リニアイメージセンサ１における各受光セル１ａの受光レベルは、図１７に示すようにアルミ箔（遮光体ＳＨ）の部位がレンズ４を介して受光セル１ａに投影される部位（セル番号［０］〜［３１］）にあっては、受光レベルが低くなる一方、フィルムＦの部位が受光セル１ａに投影される部位（セル番号［３２］〜［６４］）にあっては、受光レベルが高くなった。また、セル番号［６５］〜［１０１］の受光セル１ａの部位は、計測位置に検出体Ｓが存在しない自由空間であり、前述したアルミ箔（遮光体ＳＨ）の部位およびフィルムＦの部位に比べて受光レベルが高くなっている。ちなみにセル番号［６６］の受光セル１ａにあっては、その受光レベルが他の受光セル１ａに比べて高くなる現象が観測された。これは、フィルムＦがある部位と、フィルムＦがない部位（自由空間）との境界面において回折現象が生じ、それ故、セル番号［６６］の受光セル１ａが検出した検出レベルが上昇したものと推定される。

この評価結果が示すようにレーザ光を照射した光路中に存在する検出体ＳにおけるフィルムＦと自由空間との境界位置は、受光レベルの差から容易に検出することができるものの、フィルムＦと遮光体ＳＨとの境界における受光セル１ａのレベル差は、さほど顕著でなく、その境界を明確に判別することができない。これは、フィルムＦと遮光体ＳＨとの境界部近傍で散乱現象が起こったためと考えられる。つまりこの評価結果が示すようにレーザ光を用いたエッジ検出装置では、受光レベルの変化から光を遮る遮光体ＳＨとフィルムＦとの境界を明確にすることが困難であると結論付けられる。

そこで発明者は、次に結像光学系を用いて検出体Ｓにおけるエッジの検出精度を検証した。この結像光学系は、図１８に示すように光源としてＬＥＤ２が発する光に拡散性をもたせるべく、該ＬＥＤ２の近傍に設けた拡散板３と、この拡散板３を介して放射される光を受光するリニアイメージセンサ１を設けたものである。そしてこの拡散板３とリニアイメージセンサ１との間（光路中）には、所定の位置に位置付けられる検出体Ｓの像を、複数の受光セル（受光面）１ａが所定ピッチで横並びに位置付けられたリニアイメージセンサ１の受光面に結像させるレンズ４が設けられている。このレンズ４と拡散板３との間における所定の位置、具体的には、レンズの焦点距離の２倍の位置に検出体Ｓを位置付けている。また、拡散板３とレンズ４との光路中には、レンズ４の近傍に絞りが設けられて、結像光学系を構成している。

このような結像光学系において、例えば、上述した図１８に示すような検出体Ｓを所定の検出位置（ワーキングディスタンスＷＤ）に配置した場合、リニアイメージセンサ１の各受光セル１ａの受光レベルは、図１９に示すようにアルミ箔（遮光体ＳＨ）の部位がレンズ４を介して受光セル１ａに投影される部位（セル番号［０］〜［４７］）にあっては、受光レベルが低くなる一方、フィルムＦの部位が受光セル１ａに投影される部位（セル番号［４８］〜［７０］）にあっては、受光レベルが高くなる測定結果が得られた。また、セル番号［７１］〜［１０１］の受光セル１ａの部位は、計測位置に検出体Ｓが存在しない自由空間であり、前述したアルミ箔（遮光体ＳＨ）の部位およびフィルムＦの部位に比べて受光レベルが高くなっている。ちなみにセル番号［６９］および［７０］の受光セル１ａにあっては、その受光レベルが他の受光セル１ａに比べて低くなる現象が観測された。これは、フィルムＦがある部位と、フィルムＦがない部位（自由空間）との境界面において回折現象が生じ、それ故、セル番号［６９］および［７０］の受光セル１ａが検出した検出レベルが低下したものと推定される。

ちなみに結像光学系にあっては、検出体Ｓが絞り５およびレンズ４を介してリニアイメージセンサ１の受光面１ａに投影される像のピントが合うように検出体Ｓを置く位置（ワーキングディスタンスＷＤ）を固定しなければならない。つまり結像光学系にあっては、検出体Ｓの位置が所定の検出位置からずれると、リニアイメージセンサ１に結像する検出体Ｓの投影画像がぼやける所謂ピンぼけ現象が生じることになる。

例えば、上述した図１８に示すような検出体Ｓが所定の検出位置（ワーキングディスタンスＷＤ）からずれた場合、遮光体ＳＨとフィルムＦとの境界におけるリニアイメージセンサ１の出力レベルは、図２０のセル番号［３９］〜［４６］に示すように遮光体ＳＨの部位と透明または半透明の検出体（フィルム）Ｓの部位との境界部における受光レベルの変化（立ち上がり）が緩やかになった。

上述の通り、リニアイメージセンサ１は、所定の受光面積を有する微細な受光セルが多数並置されて形成されたものである。ひとつずつの受光セルの検出レベルは、その受光セルの受光面に投射された光量に比例する。検出体Ｓが光路に無いとき、リニアイメージセンサ１上のどの受光セルも同一の光量を受光する。次に、検出体Ｓが光路を途中まで遮ると、それに応じてリニアイメージセンサ１に検出体Ｓの影が投影され、影に入った受光セルは受光しなくなり、影に入らない受光セルは依然として受光する。ここで検出体Ｓのエッジ（すなわち光と影の境界）が、ある一つの受光セルの上に位置した場合を考える。その受光セルの受光面の一部には光が当たり、残部には光が当たらない状態となり、その受光セルの検出レベルは受光したときと受光しないときの中間の検出レベルになる。特に、データの読み出し速度を高めるためにリニアイメージセンサ１を構成する受光セルの数（密度）を少なくした場合、ひとつの受光セルの受光面積が大きくなるので、このような現象が生じやすい。また、上述のフィルムＦと遮光体ＳＨとの境界を検出しようとする場合、フィルムＦの散乱現象の影響によって複数の受光セルが中間的な受光状態になることがある（特にフィルムＦが半透明な場合に顕著）。このような中間的な受光状態にある受光セルが生じても、検出体Ｓのエッジの位置を精度良く検出できるようにすることがひとつの課題である。

また、この種の結像光学系にあっては、検出体Ｓを所定の検出位置に位置付けることが重要である。これは、検出体Ｓが所定の検出位置に位置付けられていない場合、リニアイメージセンサ１の受光面上で正しく検出体Ｓの像が結像しない所謂、ピンぼけが生じるとともに、リニアイメージセンサ１に結像される像の大きさ（倍率）が変わることにより境界部位の検出精度が低下するという問題が生じるためである。

特に上述した結像光学系を用いて透明または半透明のフィルムＦとそのフィルムＦの貼付等された遮光体ＳＨとの境界（エッジ位置）を求める場合は、検出体Ｓをリニアイメージセンサ１の受光面上に正しく結像する所定の計測位置（ワーキングディスタンスＷＤ）に位置付ける必要がある。しかしながらフィルムＦは、それ自体の組成によって均一平面とはならず、それ故ワーキングディスタンスＷＤが変動するという懸念がある。このためフィルムＦとそのフィルムＦの貼付等された遮光体ＳＨとの境界（エッジ位置）の検出精度が悪くなるという問題があった。

つまり検出体ＳがワーキングディスタンスＷＤからずれた場合、リニアイメージセンサ１の受光面上に正しく結像しない、所謂ピンぼけ状態にあるとき、フィルムＦとそのフィルムＦの貼付等された遮光体ＳＨとのエッジ位置近傍における各セルの検出レベルは、なだらかに立ち上がるようになる。すなわち上述の中間的な受光レベルの受光セルが多くなる。つまりワーキングディスタンスＷＤが変わるということは、ピンぼけに加えてさらに倍率が変動することを意味している。このため検出精度が低下するという問題が生じる。

一方、テレセントリック光学系にあっては、上述した結像光学系で問題となるような所謂、ピンぼけ現象は起こりにくいものの、理想的なテレセントリック光学系を作ることが困難である。つまり簡易的なテレセントリック光学系の場合、検出体Ｓの位置が所定の計測位置（ワーキングディスタンスＷＤ）からずれると、通常の結像光学系ほどではないものの、その境界近傍の投影像がぼやける。すなわち、イメージセンサにおいて上述のような中間的な受光レベルの受光素子が生じるという懸念がある。もちろん理想的なテレセントリック光学系に近い光学系を作ることは可能ではある反面、その構成が複雑となるため高価な装置となることが否めない。

本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、透明または半透明の検出体と遮蔽体とによって境界が形成されている場合であっても、受光セル数（密度）が比較的少ないイメージセンサを用いて、その境界位置を高精度に検出することのできるエッジ検出方法および検出装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係るエッジ検出方法およびこのエッジ検出方法を適用したエッジ検出装置は、拡散光により透過照明された検出体の像を、レンズおよび絞りを備えた光学系を介してリニアイメージセンサにて撮像して前記検出体のエッジ位置を検出するに際し、
前記リニアイメージセンサにて撮像された前記検出体の画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似し、この所定の近似曲線関数を用いて前記画像上で指定光量となる位置を補間演算により求めて前記検出体のエッジ位置を検出することを特徴としている。

上述のエッジ検出方法およびエッジ検出装置は、リニアイメージセンサによって撮像された検出体の画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似しているので、検出体のエッジ位置を補間演算によって求めることができる。ちなみに前記所定の近似曲線関数は、例えばハイパボリックセカント関数、ガウス関数、２次の有理関数または指数の有理関数等が適用される。

より具体的に前記検出体は、例えばフィルムや粘着テープ、フィルムコンデンサを形成する薄膜の帯状誘電体等のような透明体または半透明体である。そして上述のエッジ検出方法は、これらの透明体または半透明体に例えば貼付され、または蒸着等によって設けられた遮光部や透過度の異なる半透明体等との境界を検出する。
詳しくは前記光学系は、レンズの前側に絞りを設けた結像光学系またはレンズの後焦点位置に絞りを設けたテレセントリック光学系から構成される。

また本発明に係るエッジ検出方法およびエッジ検出装置は、前記光学系の光路中において所定の方向に前記検出体を移動させた移動量と、この移動量と前記補間演算によって求めた該検出体のエッジ位置との差分値の変動周期の長い部分を求めて該移動量に対応付けて保持する一方、前記検出体のエッジ位置を検出するに際し、検出したエッジ位置に相当する前記移動量に対応付けて保持された前記差分値を該エッジ位置に加えて補正するものとして構成される。より具体的に前記差分値は、該差分値の変動周期に比して変動周期の長い成分をディジタルフィルタにて取り除いたものとして与えられる。

上述のエッジ検出方法およびエッジ検出装置によれば、光学系を構成するレンズの収差による誤差を除去し、高精度に検出体のエッジ位置を検出できる。
また上述したエッジ検出装置に適用される前記光学系は、レンズの前側に絞りを設けた結像光学系からなり、更に前記光学系の光軸方向に対する前記検出体の挿入位置を変化させて前記リニアイメージセンサに対する結像倍率を変化させる倍率設定手段を備えることを特徴としている。

この結像光学系を適用したエッジ検出装置は、検出体の挿入位置を変化させることでリニアイメージセンサに結像される検出体の結像倍率を任意に変化させることができる。それ故、リニアイメージセンサの大きさ、すなわち受光面の大きさに対して検出対象物が大きい場合、検出体の挿入位置をレンズから遠ざけて結像倍率を縮小する一方、受光面の大きさに対して検出体の大きさが小さい場合、検出体の挿入位置をレンズに近づけて結像倍率を拡大する。従来、検出体を拡大／縮小して測定するためにはレンズを交換するか、ズームレンズにするしかなかったが、本発明では、安価な単レンズの光学系のままで検出位置を変えるだけで拡大／縮小できるという特徴がある。

或いは前記光学系は、レンズの後焦点位置に絞りを設けたテレセントリック光学系であって、前記検出体の光軸方向へのずれに拘わらず一定の倍率で前記検出体の像を結像することを特徴としている。このテレセントリック光学系を適用したエッジ検出装置は、ワーキングディスタンスが変動しやすい検出体、例えばフィルムのような検出体であっても所定の検出精度を維持することができる。

上述した本発明に係るエッジ検出方法およびエッジ検出装置によれば、リニアイメージセンサによって撮像された検出体の画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数、具体的にはハイパボリックセカント関数、ガウス関数、２次の有理関数または指数の有理関数等を用いて近似し、検出体のエッジ位置を補間演算によって求めているので、イメージセンサにおいて上述したような中間的な検出レベルの受光素子が発生する状況、例えば透明または半透明の検出体とこの検出体に貼付された遮光体の間の境界とを検出する場合や、光学系の原因によって検出体の結像がぼやける場合においても、検出体のエッジ位置を精度よく検出することが可能となる。

また、本発明に係るエッジ検出方法およびエッジ検出装置は、所定の補間演算を施しているので結像光学系における検出体の位置精度が要求されず、エッジ検出の対象となるフィルムの平面精度が要求されない。例えば、フィルムの巻き取り工程でフィルムが高速移動しているような場合、フィルムに振動が発生するため平面度を保ち難いが、本発明に係るエッジ検出方法およびエッジ検出装置を用いてフィルムのエッジ位置を精度良く検出することができる。
特に検出体の位置精度が十分に高い場合、エッジの検出精度を低下させることなく検出体の挿入位置を変えるだけ結像倍率を任意に設定することができる。

或いはリニアイメージセンサにおける検出セルが粗い場合であっても、リニアイメージセンサによって撮像された検出体の画像における境界部分の光量変化を上述した所定の近似曲線関数で近似するとともに、更に補間演算を施しているので検出体に貼付された遮光体の間の境界を高精度に検出することが可能である等、検査装置の簡素化を図りながら、その検出精度を高め得ることができ、実用上多大なる効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明のエッジ検出方法を適用したエッジ検出装置の一実施形態について説明する。
図１は、透明または半透明の検出体およびこの検出体に貼付された遮蔽体との境界面を検出するテレセントリック光学系を適用したエッジ検出装置の要部概略構成を示したものである。尚、この図に示すエッジ検出装置は、本発明に係る一実施形態であって、この図によって本発明が限定されるものではない。また前記遮蔽体は、必ずしも光を遮る物体ではなくてもよい。つまり遮蔽体は、透明または半透明の検出体が備える光の透過率と異なる透過率を有する物体であればよく、特にその材質が限定されるものではない。

さて、このエッジ検出装置は、概略的には一方向に所定のピッチで配列した複数の受光セルを備えたリニアイメージセンサ（受光部）１と、このリニアイメージセンサ１の受光面に対峙して設けられて該リニアイメージセンサ１の複数の受光セル１ａの全幅に向けて単色光を投光する複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２を備える。このリニアイメージセンサ１は、例えば１０２個の受光セルを８５μｍのピッチで配列し、長辺８.７ｍｍ×短辺０.０８ｍｍの受光面を形成したものからなる。またマイクロコンピュータ等により実現される装置本体１０は、前記リニアイメージセンサ１の出力（各受光セルの受光量）を解析することで前記ＬＥＤ２の光路に位置付けられた、検出体Ｓの前記受光セル１ａの配設方向におけるエッジ位置を高精度に検出する役割を担っている。

ＬＥＤ２と検出体Ｓとの間（光路中）には、ＬＥＤ２が発光した光に拡散性をもたせる拡散板３が該ＬＥＤ２の近傍に設けられている。またリニアイメージセンサ１と拡散板３との光路中には、レンズ４が設けられている。このレンズ４は、拡散板３とレンズ４により該検出体Ｓをその光路中に挟み込むように設けられて、検出体Ｓ近傍の光を集光するとともにリニアイメージセンサ１の受光面に検出体Ｓの像を結像させるものである。そして、このレンズ４とリニアイメージセンサ１との間には、レンズ４の焦点位置（後焦点）に絞り５が配設されている。この絞り５は、レンズ４と拡散板３との間に位置する検出体Ｓの位置、つまりワーキングディスタンスＷＤの位置によらずリニアイメージセンサ１の受光面に一定の大きさの像を投射する所謂テレセントリック光学系を構成する役割を担う。

さて前記装置本体１０は、前記リニアイメージセンサ１の出力（各受光セル１ａの受光レベル）を取り込んで該リニアイメージセンサ１の受光面上における光強度分布を求める入力バッファ１０ａを備える。また装置本体１０は、前記リニアイメージセンサ１の出力を正規化する正規化手段１０ｂと、この正規化手段１０ｂにて正規化処理した前記リニアイメージセンサ１の出力（正規化出力）に従って前記検出体における遮蔽物の位置（エッジ）を求めるエッジ検出部１０ｃを備える。

このエッジ検出部１０ｃは、基本的には前記拡散板３を介して前記ＬＥＤ２から検出体Ｓに照射される拡散性の光の一部が、遮蔽体により遮られる部位近傍において、リニアイメージセンサ１の受光セル１ａが出力する受光レベルが急峻に立ち上がることに着目して
エッジ位置を高精度に検出するように構成される。この受光レベルの立ち上がり特性は、所定の近似曲線関数を用いて近似することによりエッジ位置を高精度に検出するものとなっている。

概略的には上述のように構成された本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置が特徴とするところは、リニアイメージセンサ１にて撮像された検出体Ｓの画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似し、この所定の近似曲線関数を用いて前記画像上で指定光量となる位置を補間演算により求める補間演算手段を具備した点にある。具体的に前記近似曲線は、ハイパボリックセカント関数、ガウス関数、２次の有理関数または指数の有理関数のいずれかが適用される。

このような特徴ある本発明に関し、発明者はその効果を確かめるべく検証試験を実施した。この検証試験は、透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体（アルミ箔）ＳＨからなる検出体Ｓを用い、拡散板３とレンズ４との間における光路中に配設したとき、リニアイメージセンサ１における各受光セル１ａが出力する検出レベル信号を求めるものである。

その結果、結像光学系のエッジ検出装置におけるリニアイメージセンサ１の各セルの受光レベルは、上述した従来のエッジ検出装置の測定結果と同様に図１９および図２０のグラフにそれぞれ示すようになった。つまり検出体Ｓが所定の検出位置（ワーキングディスタンスＷＤ）に位置付けられた場合の測定結果は、図１９に示すようになり、検出体Ｓが所定の検出位置（ワーキングディスタンスＷＤ）からずれた場合の測定結果は、図２０に示すようになった。

具体的には検出体Ｓの遮光体ＳＨが光路中にあるときは、リニアイメージセンサ１から出力される検出値のレベルが低いものの、検出体Ｓの遮光体ＳＨが光路中から離れ、フィルムＦが光路中を占める割合が増加するに従い、リニアイメージセンサ１から出力される検出値のレベルが高くなっていく。
発明者は、このような検出値レベルの立ち上がり特性に関し、検出体Ｓが所定の検出位置に位置づけられてない所謂ピントが合っていない場合、あるいはピントが合っていても受光セル１ａのセル幅が粗い場合であっても透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体（アルミ箔）ＳＨとの境界を判定可能とする近似曲線関数を見出した。具体的にこの近似曲線関数としては、ハイパボリックセカント関数、ガウス分布関数、２次の有理関数または指数の有理関数が適用される。つまりこれらの近似曲線関数によれば、リニアイメージセンサ１の各受光セル１ａが検出した検出レベルの値に極めて近似することができる。以下、これら近似曲線関数につき順に説明する。
（１）ハイパボリックセカント関数の場合
後述するしきい値をＡとすればエッジ位置Ｘとリニアイメージセンサ１の各受光セルから出力される受光レベルＹは、
Ｙ＝sech｛Ｘ−sech^-1（Ａ）｝
なるハイパボリックセカント関数に極めて良好に近似することを見出し、このハイパボリックセカント関数を用いれば、透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体ＳＨとの境界を明確に判別できることを提唱した。例えば１０２個の受光セル１ａを有するリニアイメージセンサ１において、検出体Ｓが光路中にないとき、つまり拡散板３から放射される光を遮るものがないときの受光レベルの単位値を［１］、受光セル１ａへ到来する光が遮断された場合における受光レベルの単位値を［０］とし、上述した式中のしきい値Ａを［０.２５］とする。また各受光セル１ａが検出した受光レベルは、上述した単位値を基準量としてあらかじめ正規化されているものとし、図２（ａ）に示すようにエッジ位置Ｘを横軸に、リニアイメージセンサ１の各受光セル１ａから出力される受光レベルＹを縦軸にとった直交座標系にて表すものとする。

そして、しきい値Ａと隣接する受光レベルを得た受光セル１ａの受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。つまり上記しきい値Ａを挟む受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求め、ついで受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを、
Ｘ_n-1＝sech^-1(Ａ)−ln［｛１＋√（１−Ｙ_n-1 ²）｝／Ｙ_n-1］
Ｘｎ ＝sech^-1(Ａ)−ln［｛１＋√（１−Ｙ_n ²）｝／Ｙ_n］
として求める。そうして、受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを求めた後、前記受光セルの配列ピッチをＷ［μｍ］として上記配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nに対する前記しきい値Ａの相対位置ΔＸを
ΔＸ＝Ｗ・［Ｘ_n／（Ｘ_n−Ｘ_n-1）］
なる補間演算により導く。するとエッジ位置は、
エッジ位置＝Ｗ×ｎ−ΔＸ［μｍ］
として求められ、図２（ｂ）に示すように極めて正確に近似できることを見出した。ちなみに上述した補間演算において、ハイパボリックセカント関数の立ち上がりの度合い（傾き）を表すパラメータ、具体的には関数公式に示されるsech（ｂＸ）の傾斜係数［ｂ］を考慮していない。しかしながら上述した補間演算は、しきい値Ａとして定義したエッジ位置Ｘを原点として、この原点を挟むように隣接する受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求め、その原点を中心として左右の比をとるように補間しているので傾斜係数［ｂ］を考慮しなくても、正確に補間することが可能である。

ちなみにＬＥＤ２が放射する光を拡散板３によって拡散性を有する拡散性光源とした場合、検出体Ｓのエッジ部においてフレネル回折は起きないので指定したしきい値が正確なエッジ位置を示すとは云えないものの移動精度の場合は、絶対的な位置は不要である。つまりしきい値の設定値によらず移動精度、すなわちエッジの相対的位置は不変である。それ故、上述したようにハイパボリックセカント関数を用いて補間演算を行うことで、エッジ位置を高精度に検出することができる。
（２）ガウス分布関数の場合
次に上述したハイパボリックセカント関数のほかに光量分布を表す近似曲線としてガウス分布関数を用いた場合について説明する。この場合、受光レベルの立ち上がり特性は、しきい値をＡとすればエッジ位置Ｘと、リニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹとが、
Ｙ＝exp［−｛Ｘ−√（−logＡ）｝²］
なるガウス分布関数にも極めて良好に近似することを見出し、このガウス分布関数を用いれば、透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体ＳＨとの境界を明確に判別できることを提唱する。

ここに上述したハイパボリックセカント関数を用いたときと同様に各受光セル１ａの受光レベルが正規化されているものとし、図３（ａ）に示すようにエッジ位置Ｘを横軸に、リニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹを縦軸にとった直交座標系にて表すものとする。
そして、しきい値Ａと隣接する受光レベルを得た受光セル１ａの受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。つまり上記しきい値Ａを挟む受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。ついで受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを、
Ｘ_n-1＝√（−logＹ_n-1）＋√（−logＡ）
Ｘ_n＝√（−logＹ_n）＋√（−logＡ）
として求める。そうして、各受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを求めた後、前記受光セルの配列ピッチをＷ［μｍ］として上記配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nに対する前記しきい値Ａの相対位置ΔＸを
ΔＸ＝Ｗ・［Ｘ_n／（Ｘ_n−Ｘ_n-1）］
なる補間演算により導く。するとエッジ位置は、
エッジ位置＝Ｗ×ｎ−ΔＸ［μｍ］
として求められ、図３（ｂ）に示すように極めて正確に近似できることを見出した。このため、上述したガウス分布関数を用いて補間演算を行うことで、エッジ位置を高精度に検出することができる。
（３）２次の有理関数を用いた場合
次に上述した関数のほかに光量分布を表す近似曲線として２次の有理関数を用いた場合について説明する。この場合、受光レベルの立ち上がり特性は、しきい値をＡとすればエッジ位置Ｘとリニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹとが、
Ｙ＝１／［１＋｛Ｘ−√（Ａ^-1−１）｝²］
なる２次の有理関数にも極めて良好に近似することを見出し、この２次の有理関数を用いれば、透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体ＳＨとの境界を明確に判別できることを提唱する。

上述したようにリニアイメージセンサ１の各受光セル１ａの受光レベルがあらかじめ正規化されているものとし、図４（ａ）に示すようにエッジ位置Ｘを横軸に、リニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹを縦軸にとった直交座標系にて表すものとする。
そして、しきい値Ａと隣接する受光レベルを得た受光セル１ａの受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。つまり上記しきい値Ａを挟む受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。ついで受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを、
Ｘ_n-1＝√｛（１／Ｙ_n-1）−１｝＋√｛（１／Ａ）−１｝
Ｘ_n＝√｛（１／Ｙ_n）−１｝＋√｛（１／Ａ）−１｝
として求める。そうして、受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを求めた後、前記受光セル１ａの配列ピッチをＷ［μｍ］として上記配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nに対する前記しきい値Ａの相対位置ΔＸを
ΔＸ＝Ｗ・［Ｘ_n／（Ｘ_n−Ｘ_n-1）］
なる補間演算により導く。するとエッジ位置は、
エッジ位置＝Ｗ×ｎ−ΔＸ［μｍ］
として求められ、図４（ｂ）に示すように極めて正確に近似できる。このため、上述した２次の有理関数を用いて補間演算を行うことで、エッジ位置を高精度に検出することができる。
（４）指数の有理関数を用いた場合
また上述した関数のほかに光量分布を表す近似曲線として指数の有理関数を用いた場合について説明する。この場合、受光レベルの立ち上がり特性は、しきい値をＡとすればエッジ位置Ｘとリニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹは、
Ｙ＝１／［１＋exp｛−Ｘ＋log（Ａ^-1−１）｝
なる指数の有理関数にも極めて良好に近似することを見出し、この指数の有理関数を用いれば、透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体ＳＨとの境界を明確に判別できることを提唱する。

上述したようにリニアイメージセンサ１の各受光セル１ａの受光レベルがあらかじめ正規化されているものとし、図５（ａ）に示すようにエッジ位置Ｘを横軸に、リニアイメージセンサ１から出力される受光レベルＹを縦軸にとった直交座標系にて表すものとする。
そして、しきい値Ａと隣接する受光レベルを得た受光セル１ａの受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。つまり上記しきい値Ａを挟む受光レベルＹ_n-1およびＹ_nを求める。ついで受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを、
Ｘ_n-1＝log｛Ｙ_n-1／（１−Ｙ_n-1）｝＋log｛（１／Ａ）−１｝
Ｘ_n＝log｛Ｙ_n／（１−Ｙ_n）｝＋log｛（１／Ａ）−１｝
として求める。そうして、受光セル１ａのＸ軸上での配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nを求めた後、前記受光セル１ａの配列ピッチをＷ［μｍ］として上記配列位置Ｘ_n-1,Ｘ_nに対する前記しきい値Ａの相対位置ΔＸを
ΔＸ＝Ｗ・［Ｘ_n／（Ｘ_n−Ｘ_n-1）］
なる補間演算により導く。するとエッジ位置は、
エッジ位置＝Ｗ×ｎ−ΔＸ［μｍ］
として求められ、図５（ｂ）に示すように極めて正確に近似できる。

このように上述した近似曲線関数によって検出体Ｓにおける透明または半透明のフィルムＦと、このフィルムＦに貼付された遮光体ＳＨとの境界を明確に判別できる。このため上述した指数の有理関数を用いて補間演算を行うことで、エッジ位置を高精度に検出することができる。
ちなみに、これら近似曲線関数の立ち上がり特性は、図６に示すようにガウス分布関数が最も急峻であり、ついで２次の有理関数、ハイパボリックセカント関数、指数の有理関数の順となっている。これらの有理関数のうち、ガウス分布関数、２次の有理関数およびハイパボリックセカント関数は、立ち上がりピーク以降、徐々にその値が減少していくが、本発明に係るエッジ検出装置にあっては、立ち上がりの変化のみを使っているので無関係である。

次に発明者は、上述した近似曲線関数によって求めたエッジ位置の検出精度を評価すべく結像光学系を適用したエッジ検出装置において、検出体Ｓを光学ステージ（特に図示せず）により検出位置上の光路を横切るように移動させたときにおける検出体Ｓの実移動量と、検出された移動量（検出値）との比較を行った。その結果、得られた検出値を直線補間によって補正し、移動精度を求めた場合、図７に示すように最大−５６μｍ〜４３μｍの誤差が検出された。ちなみにこの図に示すように補正誤差が、一定の周期で上下に出ていることが観測できる。

次いで上述したようにエッジ位置を近似曲線で求めた曲線補間したとき、それぞれ以下に示す誤差分布の結果が得られた。ちなみにここでは、しきい値Ａを０.２５（２５％）とし、また、後述するレンズに生ずる収差の影響を除去したものである。
（１）ハイパボリックセカント関数：移動精度は、図８に示すように最大−１７μｍ〜１８μｍの範囲内に収まっている。

（２）ガウス分布関数：移動精度は、図９に示すように最大−１７μｍ〜１６μｍの範囲内に収まっている。
（３）２次の有理関数：移動精度は、図１０に示すように最大−２０μｍ〜１６μｍの範囲内に収まっている。
（４）指数の有理関数：移動精度は、図１１に示すように最大−１６μｍ〜１６μｍの範囲内に収まっている。

このように近似曲線補間による場合、直線補間に比べて受光セル１ａにおけるセル幅の２倍以上の精度が出ることが確かめられた。それ故、図８〜図１１の曲線補正後の誤差分布は、外乱光やセル自体が発生するノイズ、補間による誤差が現れて細かなパルス状の繰り返し波形として観測されたものである。
ところで結像光学系のエッジ検出装置において、検出体を移動ステージ等の治具により前述した検出位置における光路中を横切らせらせたとき、リニアイメージセンサ１の各受光セル１ａの検出レベルには外乱光やセル自体が発生するノイズ、補間による誤差のほか、主要な変動要因となるレンズ収差が含まれている。この収差は、例えば歪曲収差、球面収差、コマ収差、非点収差、像面収差などである。これらの収差は、前述した補間誤差による誤差よりも更に大きな検出誤差を生じる。このため、移動量の実測値と計測値との差分をあらかじめ求め、この差分を用いて検出された検出値を補正する。具体的にこの補正は、
（１）検出体を把持・固定する移動テーブルまたはターンテーブルの実移動量と検出された受光レベルとを比較した誤差分布を求める。このとき求めた誤差分布には、例えば図１２および図１３に示すように外乱光やセル自体が発生するノイズ、補間による誤差に比べて周期の長い変動分が含まれて観測される。この周期の長い変動分が前述したレンズ収差、たとえば歪曲収差である。ちなみに図１１および図１２に示す計測データは、同一種類の光学系を用いているが、異なる個体（レンズ、リニアイメージセンサ、組み付け）を用いて比較したものである。この図を比較すると分かるように誤差分布の周期の長い変動分の変化傾向が大きく異なることが読み取れる。

（２）次にこの誤差分布をディジタルフィルタで処理し、周期の長い成分のみを取り出す。このディジタルフィルタは、例えば２次バタワース型ローパスフィルタを用いる。そして誤差分布をフィルタ処理して低周波成分のみを取り出すと、図１４に示すように誤差分布データからレンズ収差による長周期変動成分のみを抽出することができる。
（３）このようにして得られたレンズ収差による誤差分布の長周期変動成分を、移動テーブルまたはターンテーブルの実移動量に対応付けて記憶装置、たとえばＥＥＰＲＯＭ等に保持して、レンズ収差による誤差成分の補正データとする。

（４）そうして測定した受光レベルに関し、上述したようにして求めた歪曲収差の誤差を差し引くことで図１５に示すようにレンズ収差を除去した測定データを得ることができる。つまりこの図が示すようにレンズ収差による長周期変動成分が除去された検出データとなる。
ちなみに上述したレンズ収差よる測定誤差は、エッジ検出装置の個体によって異なるものとなる。つまりこの収差は、レンズ４により異なるとともに、レンズ４と絞り５の関係やリニアイメージセンサ１とレンズ４との位置関係等によって異なる特性を示す。しかしながら、エッジ検出装置を組み立てた後は、個体ごとに一定の変動パターンを示すので、例えばエッジ検出装置を組み立てた工場等で出荷時の調整作業としてあらかじめ該検査装置に補正値を保持するようにすればよい。このようにすることで、レンズの特性や組み付け時に発生する、歪曲収差の影響を補正することができ、収差の少ない高価なレンズや精密な組み付けを必要としないローコストのエッジセンサが実現をすることができる。

尚、上述したようにしてレンズ収差を除いた後のデータに含まれる細かな振動は、前述したように外乱光やリニアイメージセンサ１のノイズ、補間等による誤差であって、ランダムに生じるものである。したがって、これらの誤差は、上述した歪曲補正のような手段をとったとしても取り除くことができない。
ところで結像光学系は、レンズ４の焦点距離ｆの２倍の位置をワーキングディスタンスＷＤとし、検出体Ｓを位置付けるものとしている。ちなみにレンズ４と検出体Ｓとの距離（ＷＤ）と、レンズ４とリニアイメージセンサ１との距離がそれぞれ等しく、かつレンズ４の前焦点および後焦点がそれぞれ等しい場合、リニアイメージセンサ１の受光面には、検出体Ｓと大きさが等しく倒立した像が投影される。尚、詳細は後述するが、結像光学系にあっては、検出体Ｓの位置を調整することでリニアイメージセンサ１の受光面に投影される検出体Ｓの像の大きさを拡大／縮小することが可能である。

つまり、レンズ４およびリニアイメージセンサ１の位置が固定されている場合、レンズ４と拡散板２（光源側）との間に位置付ける検出体Ｓを、レンズ４側に近づけるとリニアイメージセンサ１の受光面には、拡大された検出体Ｓの像を得ることができる一方、レンズ４側から検出体Ｓを遠ざけるとリニアイメージセンサ１の受光面には、縮小された検出体Ｓの像を得ることができる。つまり、結像光学系の場合は、検出体Ｓの大きさとリニアイメージセンサ１の受光面との大きさとの関係によって拡大率を任意に調整することが可能である。或いは検出体Ｓの大きさに比べてリニアイメージセンサ１の大きさが小さい場合は、検出体Ｓをレンズ４から遠ざける一方、検出体Ｓの大きさに比べてリニアイメージセンサ１の大きさが大きい場合は、検出体Ｓをレンズ４に近づければよい。このようにすることで、リニアイメージセンサ１の受光面の大きさによらず検出体Ｓの大きさにエッジ検出装置を適用させることが可能となる。

ちなみにこの場合は、検出体Ｓの位置を所定の検出位置（焦点の合う位置）からずらしてリニアイメージセンサ１の受光面に結像される像の大きさを変化させている。このため、受光面に結像される像にあっては、ピントがずれた状態になる。しかしながら、上述したように近似曲線を用いて補間演算を行うことにより、例えピントがずれた位置で検出体Ｓのエッジ位置を検出したとしても移動精度は悪くならず、寧ろ検出体Ｓを光源側において、倍率が小さくなるようにして測定した方が、移動精度が改善されることが確かめられた。このため結像光学系を用いたエッジ検出装置によれば、検出体Ｓをピントの合う位置に固定しなくても高精度に検出することが可能となる。

もちろん、上述したようにして拡大／縮小率を調整した後、検出体Ｓが光軸方向に変化することがない、例えば半導体ウエハやガラス板のような場合、上述した結像光学系を用いることで任意の倍率にてエッジ位置を検出することが可能となる。つまり、ワーキングディスタンスＷＤの変動が小さい検出体では、幅の小さなリニアイメージセンサ１を使ったとしても、測定幅を広げて（拡大して）測定することが可能である。

一方、テレセントリック光学系を用いた場合、検出体Ｓの挿入位置を、上述したように光軸方向に変化させると、多少倍率は変化するものの、その変化の程度（スパン）を一度調整しておけば足りる。これは検出体Ｓが例えばフィルム状のものである場合、リニアイメージセンサ１の検出幅（例えば数ｍｍ）も変動することがないためである。
またテレセントリック光学系の場合、上述したようにワーキングディスタンスＷＤの設定に自由度がある。このためＬＥＤ２および拡散板３とからなる投光部と、絞り５、レンズ４およびリニアイメージセンサ１とからなる受光部とをそれぞれ別筐体として構成することが可能となる。この場合、例えばレーザ光を発する投光部（特に図示せず）を用いれば、回折現象を利用したエッジ検出装置をも構成することが可能となり、利用範囲を拡大することが可能となる。ちなみに上述した近似曲線関数にハイパボリックセカント関数を用いた場合、回折現象を利用したエッジ検出装置およびエッジ検出アルゴリズムを兼用することが可能となりより好ましい。

また上述した実施形態にあっては、ＬＥＤ２として単色ＬＥＤ（例えば波長８５０ｎｍ）であり、光学系における色収差の影響が少ない。このため、光学系を単レンズ構成とすことができ、エッジ検出装置のコストを低減することが可能となる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、特に図示しないが光源（ＬＥＤ２）として単色ＬＥＤに変えて、スペクトル分布の広い白色ＬＥＤを用いてもよい。この場合、フィルタを用いて検出体Ｓに対して照射する光のスペクトル分布を制御することができる。このため検出体Ｓが、例えば色付きフィルムであっても、そのフィルム特性に適したフィルタを用いることで確実にエッジを検出することが可能である。

また、光源に白色ＬＥＤを用いた場合、単レンズを用いると色収差が発生し、リニアイメージセンサ１の受光面における受光分布に影響を与える懸念がある。この場合は、色収差を補正したレンズの使用や、色収差を補正する近似曲線関数の適用、或いはレンズの収差をあらかじめ測定して、これを保持し、検出体Ｓにおけるエッジ検出の際、この補正値を用いて補正する等すればよい。このように本発明に係るエッジ検出方法およびエッジ検出装置は、実用上多大なる効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置においてテレセントリック光学系を適用したエッジ検出装置の概略構成を示す図。 結像光学系により構成されたエッジ検出装置においてＬＥＤ拡散光を検出体に照射したときのリニアイメージセンサにおける受光レベルの分布を示すグラフ。 結像光学系により構成されたエッジ検出装置においてＬＥＤ拡散光を検出位置からずらした状態に位置づけた検出体に照射したとき、リニアイメージセンサにおける受光レベルの分布を示すグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてエッジ検出にハイパボリックセカント関数を用いてリニアイメージセンサの検出信号の立ち上がりを近似したグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてエッジ検出にガウス分布関数を用いてリニアイメージセンサの検出信号の立ち上がりを近似したグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてエッジ検出に２次の有理利関数を用いてリニアイメージセンサの検出信号の立ち上がりを近似したグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてエッジ検出に指数の有理利関数を用いてリニアイメージセンサの検出信号の立ち上がりを近似したグラフ。 図４〜図７に示す近似曲線関数の立ち上がり特性を示すグラフ。 リニアイメージセンサ１で検出された検出値を直線補間によって補正して移動精度を求めた場合の誤差を示すグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてリニアイメージセンサ１で検出された検出値をハイパボリックセカント関数（しきい値０.２５）によって補間して移動精度を求めた場合の誤差分布を示すグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてリニアイメージセンサ１で検出された検出値をガウス分布関数（しきい値０.２５）によって補間して移動精度を求めた場合の誤差分布を示すグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてリニアイメージセンサ１で検出された検出値を２次の有理関数（しきい値０.２５）によって補間して移動精度を求めた場合の誤差分布を示すグラフ。 図１に示すエッジ検出装置においてリニアイメージセンサ１で検出された検出値を指数の有理関数（しきい値０.２５）によって補間して移動精度を求めた場合の誤差分布を示すグラフ。 結像光学系において移動精度を計測したときの誤差分布を示すグラフ。 図１４に示す誤差分布を求めたものと別のリニアイメージセンサを用いて移動精度を計測したときの誤差分布を示すグラフ。 図１４に示す誤差分布を２次バタワース型ローパルフィルタを通して低周波成分を取り出したグラフ。 図１４に示す誤差分布から図１６に示す低周波成分を除去した誤差分布を示すグラフ。 評価試験に適用した検出体の概略構成を示す斜視図。 エッジ検出装置においてＬＥＤ拡散光を検出体に照射したときのリニアイメージセンサにおける受光レベルの分布を示すグラフ。 従来の結像光学系を適用したエッジ検出装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１ リニアイメージセンサ
１ａ 受光セル
２ ＬＥＤ
３ 拡散板
４ レンズ
５ 絞り
１０ 装置本体
Ｆ フィルム
Ｓ 検出体
ＳＨ 遮光体

Claims (10)

1. 拡散光により透過照明された検出体の像を、レンズおよび絞りを備えた光学系を介してリニアイメージセンサにて撮像して前記検出体のエッジ位置を検出するに際し、
   前記リニアイメージセンサにて撮像された前記検出体の画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似し、この所定の近似曲線関数を用いて前記画像上で指定光量となる位置を補間演算により求めて前記検出体のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ検出方法。
2. 前記所定の近似曲線関数は、ハイパボリックセカント関数、ガウス関数、２次の有理関数または指数の有理関数のいずれかからなるものである請求項１に記載のエッジ検出方法。
3. 前記検出体は、透明体または半透明体からなる請求項１に記載のエッジ検出方法。
4. 前記光学系は、レンズの前側に絞りを設けた結像光学系またはレンズの後焦点位置に絞りを設けたテレセントリック光学系である請求項１に記載のエッジ検出方法。
5. 前記光学系の光路中において所定の方向に前記検出体を移動させた移動量と、
   この移動量と前記補間演算によって求めた該検出体のエッジ位置との差分値を求めて該移動量に対応付けて保持する一方、
   前記検出体のエッジ位置を検出するに際し、検出したエッジ位置に相当する前記移動量に対応付けて保持された前記差分値を該エッジ位置に加えて補正するものである請求項１に記載のエッジ検出方法。
6. 請求項５に記載のエッジ検出方法であって、
   前記差分値は、該差分値の変動周期に比して変動周期の長い成分をディジタルフィルタにて取り除いたものであるエッジ検出方法。
7. 検出体に向けて拡散光を照射する拡散光源と、
   レンズおよび絞りを備え、上記拡散光にて透過照明された前記検出体の像をリニアイメージセンサ上に結像する光学系と、
   前記リニアイメージセンサにて撮像された前記検出体の画像における境界部分の光量変化を所定の近似曲線関数を用いて近似し、この所定の近似曲線関数を用いて前記画像上で指定光量となる位置を補間演算により求める補間演算手段と
   を具備したことを特徴とするエッジ検出装置。
8. 前記所定の近似曲線関数は、ハイパボリックセカント関数、ガウス関数または有理関数のいずれかからなるものである請求項７に記載のエッジ検出装置。
9. 請求項７に記載のエッジ検出装置において、
   前記光学系は、レンズの前側に絞りを設けた結像光学系からなり、
   更に前記光学系の光軸方向に対する前記検出体の挿入位置を変化させて前記リニアイメージセンサに対する結像倍率を変化させる倍率設定手段を備えることを特徴とするエッジ検出装置。
10. 前記光学系は、レンズの後焦点位置に絞りを設けたテレセントリック光学系であって、前記検出体の光軸方向へのずれに拘わらず一定の倍率で前記検出体の像を結像するものである請求項７に記載のエッジ検出装置。
    

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