JP2009085679A

JP2009085679A - エッジ検出装置

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Publication number: JP2009085679A
Application number: JP2007253661A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Okayama; 喜彦岡山
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23
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Abstract

【課題】透明体である被検出対象物のエッジ位置検出機能、ラインセンサの全遮光状態判定機能、及び、被検出対象物内部の汚れの誤計測回避機能を備えた、透明体の位置制御に用いるのに好適なエッジ検出装置を提供する。
【解決手段】ラインセンサ１と、ラインセンサ１に向けて単色光を照射する光源２と、単色光の光路に位置付けられた被検出対象物３のエッジにおける光量分布からラインセンサ１の画素配列方向における被検出対象物３のエッジ位置Ｅを検出するエッジ位置解析手段４ａと、エッジ位置解析手段４ａで被検出対象物３のエッジ位置Ｅを検出した時点で、ラインセンサ１における被検出対象物３のエッジ位置Ｅに対応する画素までの全受光量を求め、この全受光量が予め記憶したラインセンサ１の全入光状態でのエッジ位置Ｅに対応する画素までの全受光量よりも小さいときに被検出対象物３による全遮光状態として判断する全遮光状態判断手段４ｂを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明フィルムやガラス等の透明体のエッジ位置を検出し、例えば上記透明体の位置制御に用いるに好適なエッジ検出装置に関する。

レーザ光に代表される単色光の光路に物体が存在すると、この物体のエッジ位置にてフレネル回折が生じる。そこで、ラインセンサを用いて上記フレネル回折の光量分布を求めて、この光量分布を解析することで上記物体のエッジ位置を検出するエッジ検出装置が開発されている。
なお、本発明において、「光量」とは、ラインセンサの受光面にて受光した前記単色光の強さを割合的に表すものであり、人間の視覚に基づいて決定される本来の定義とは必ずしも一致しないものである。

すなわち、図８に示すように、複数の画素を配列したラインセンサ１に向けて投光部２から照射した単色平行光の光路の一部を遮るようにして被検出対象物３を位置付けると、図９に示すように、上記ラインセンサ１の出力は、上記被検出対象物３のエッジ位置を境として大きく変化する。特に、ラインセンサ１上の光量分布は、エッジ位置の近傍におけるフレネル回折の影響を受けて一定の変化傾向を示す。

したがって、ラインセンサ１の各画素の出力を正規化すれば、その光量が全入光時の２５％となる位置をラインセンサ１の画素配列方向における被検出対象物３のエッジ位置として検出することができる。また、このようにしてフレネル回折の光量分布を解析する場合には、仮に上記被検出対象物３が透明フィルムやガラス等の透明体であったとしても、そのエッジ位置を精度良く検出することができる（例えば、特許文献１参照）。

これは、透明体内部を通過してくる光と自由空間側の回折光との位相の違いから受光面で干渉を起こして、エッジ部分に大きな光量の落ち込みが発生するためである。この光量の落ち込みは、透明体内部を通過してくる光と自由空間側の回折光との位相差が１８０°のときに最も大きくなる。
ところが、被検出対象物３が透明体である場合には、被検出対象物３が存在しないとき（図１０(ａ)に示すラインセンサ１の全入光状態）、被検出対象物３が光路の略半分を覆うとき（図１０(ｂ)に示すエッジ検出状態）、そして、被検出対象物３が上記光路の全てを覆うとき（図１０(ｃ)に示すラインセンサ１の全遮光状態）の各ラインセンサ１の出力（光量分布）から判るように、全入光状態と全遮光状態との区別が非常に付き難い。

すなわち、全入光状態および全遮光状態では、被検出対象物３のエッジにおけるフレネル回折が生じないので、ラインセンサ１の出力からその光量が前述した２５％となる位置を検出することができないこととなり、図１１に示すエッジ検出装置の検出特性からも判るように、被検出対象物３による全遮光状態であったとしても、これを全入光状態として誤検出してしまい、例えば、被検出対象物３のエッジ位置を検出しながら上記被検出対象物３の位置を調整するような場合には、全入光状態及び全遮光状態のいずれかであるかが不明なので、被検出対象物３の位置を修正すべき向きが判定できない等の不具合が生じる。

最近において、全遮光状態では全入光状態よりも光量が減ることに着目して、上記不具合を解消するべく、ラインセンサ１の各画素の光量の加算値（全体光量）を求め、このラインセンサ１の全体光量が全入光状態の全体光量よりも小さかった場合には、ラインセンサ１の全体が透明体である被検出対象物３で覆われている全遮光状態として判断するようにした方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１７７３３５号公報特開２００７−６４７３３号公報

上記した方式の場合、図１２に示すように、自由空間側（図示左側）からエッジ位置検出の画素サーチを開始してしきい値以下の画素を見つける場合には、被検出対象物３がラインセンサ１の測定範囲内にあれば、例え被検出対象物３の内部に汚れ部分Ｄがあったとしても、正常にエッジ位置Ｅを見つけることができる。
しかしながら、ラインセンサ１の全体が被検出対象物３で覆われてしまうと、被検出対象物３の内部に汚れ部分がない場合には、サーチ後における全体光量に基づいて、ラインセンサ１の全体が被検出対象物３に覆われていると判断することができるものの、ラインセンサ１の全体を覆う透明体である被検出対象物３の内部に汚れ部分Ｄがある場合には、図１３に示すように、この汚れ部分Ｄ、すなわち、しきい値以下の画素を検出して、ここをエッジ位置として出力してしまうことがあるという問題を有していた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、透明体のエッジ位置を正確に検出することができるのは勿論のこと、ラインセンサが全入光状態であるか、或いは全遮光状態であるかを確実に判定することができ、加えて、ラインセンサの全体を覆う透明体の内部に汚れ部分がある場合において、この汚れ部分をエッジ位置と誤計測することを回避でき、例えば、上記透明体の位置制御に用いるに好適なエッジ検出装置を提供することにある。

そこで、本発明者らは、上述した目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、自由空間側からエッジ位置をサーチする段階において、これと同時にラインセンサの各画素の光量を加算し、その総和光量と全入光時の光量とを比較して、その差が大きい場合に全遮光状態であると判断することで、誤計測を阻止し得ることを見出した。
すなわち、本発明に係るエッジ検出装置は、複数の画素を所定のピッチで配列したラインセンサと、このラインセンサに向けて単色光を照射する光源と、前記単色光の光路に位置付けられた透明体のエッジにおける光量分布から前記ラインセンサの画素配列方向における前記透明体のエッジ位置を検出するエッジ位置解析手段と、このエッジ位置解析手段にて前記透明体のエッジ位置を検出した時点で、前記ラインセンサにおける前記透明体のエッジ位置に対応する自由空間側の画素の全受光量を求め、この全受光量と予め記憶した該ラインセンサの全入光状態での前記エッジ位置に対応する画素までの全受光量との差が、所定のしきい値を超えたときには前記透明体による全遮光状態として判断する全遮光状態判断手段とを具備した構成としたことを特徴としており、このエッジ検出装置の構成を前述の従来の課題を解決するための手段としている。

この際、前記全遮光状態判断手段は、前記ラインセンサを構成する複数の画素での各受光量の総和または平均を全受光量として検出するものとし、予め記憶した全入光状態での全受光量に比較して前記透明体のエッジ位置検出時における全受光量が予め設定した割合（例えば１０％の光量変動を見込んで設定される９０％の光量）よりも低下しているとき、前記透明体による全遮光状態として判断するように成すことができる。

また、前記全遮光状態判断手段は、前記ラインセンサを構成する複数の画素のうちの前記透明体のエッジ位置検出開始の自由空間側に位置する数画素の受光レベルと該数画素の全入光状態における受光レベルとを比較して、前記透明体のエッジ位置検出開始の自由空間側に位置する数画素の受光レベルが該数画素の全入光状態における受光レベルよりも低下しているときには前記透明体による全遮光状態として判断するものと成すことができる。

さらに、前記エッジ位置解析手段は、前記ラインセンサの各画素での受光量を全入光状態となっている自由空間の画素側から順に辿ってその受光量が全受光状態から所定の割合だけ低下した画素の位置、具体的には被検出対象物が透明体であることを考慮して、例えば、光量が７５％または５０％となる画素の位置を検出して、この画素位置と上記受光量の低下の割合とから前記透明体のエッジ位置（光量が２５％となる位置）を検出するように構成すればよい。

ここで、透明体の透明度が高い場合には、例えば、前記ラインセンサと光源を、前記透明体の表面に対して傾斜した光路を形成するように位置決めすればよい。
これは、傾斜させることで表面反射が大きくなって透過する光が減衰すること、及び、傾けることで透明体内部を通過する光と自由空間側の光との位相差が大きくなって干渉によるエッジ部分での光量の落ち込みが大きくなるからである。

さらにまた、前記エッジ位置解析手段は、前記単色光の光路に位置付けられた透明体のエッジにおけるフレネル回折の光量分布から前記ラインセンサの画素配列方向における前記透明体のエッジ位置を検出し、このフレネル回折により生じた前記ラインセンサの各画素での受光量の変化を近似曲線関数を用いて近似して、上記近似曲線関数を用いて前記ラインセンサでの画素配列方向において所定光量となる位置を前記透明体のエッジ位置として解析するように成すことができる。

本発明に係るエッジ検出装置によれば、自由空間側からエッジ位置をサーチする段階において、これと同時にラインセンサの各画素の光量を加算し、その受光量と全入光時の受光量とを比較するようにしているので、上記比較結果から全入光状態（光路に透明体が存在しない状態）であるか、或いは全遮光状態（ラインセンサが透明体により覆われている状態）であるかを簡易に判定することができる。

特に、ラインセンサの出力から光路中における透明体の有無を簡易に判定することができるので、例えば、透明体の製造・検査ラインにエッジ検出装置を組み込んで該透明体の位置合わせを行うような場合において、その工業的利点が非常に大きい。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置について説明する。
図１はこの実施形態に係るエッジ検出装置の要部概略構成を示しており、図１に示すように、複数の画素を所定のピッチで配列したラインセンサ１と、このラインセンサ１に対峙させて設けられてラインセンサ１に向けて単色平行光を照射する光源２と、ラインセンサ１からの出力信号（光量信号）を解析してラインセンサ１の画素配列方向における被検出対象物３のエッジ位置を検出するエッジ位置解析手段４ａを具備したマイクロコンピュータ４を備えており、上記光源２は、レーザ素子２ａ及びこのレーザ素子２ａが発したレーザ光を平行光としてラインセンサ１に照射する投光レンズ２ｂから主として構成されていて、上記ラインセンサ１と光源２との間における上記単色平行光の光路を被検出対象物３のエッジを検出するための検出領域としている。

この場合、マイクロコンピュータ４は、エッジ位置解析手段４ａにて透明体である被検出対象物３のエッジ位置を検出した時点において、ラインセンサ１における被検出対象物３のエッジ位置に対応する画素までの全受光量を求めてラインセンサ１が覆われた状態である否かを判定する全遮光状態判定手段４ｂを備えている。
ここで、マイクロコンピュータ４のエッジ位置解析手段４ａは、前述した特許文献１に記載されるようにラインセンサ１の出力信号を画素毎に正規化する正規化手段と、正規化された各画素による受光量を示す出力信号（光量）を解析して、光量が２５％となる位置をラインセンサ１の画素配列方向における被検出対象物３のエッジ位置として検出するようになっている。

より具体的には、上記エッジ位置解析手段４ａは、正規化された各画素１１,１２〜１ｎの出力信号（光量）を調べて、例えば、その光量が２５％の前後となる２つの画素１ｋ,１ｋ＋１（ｋ＝１〜ｎ−１）を求め、これらの画素１ｋ,１ｋ＋１の各光量の違いがフレネル回折により生じた光量分布に依存しているとして、その光量の変化（光量分布）をハイパボリック関数等の近似曲線関数を用いて近似し、その上で、この近似曲線関数（光量分布）を用いて画素の配列方向において光量が２５％となる位置を被検出対象物３のエッジ位置として求めるものとなっている。

一方、前記全遮光状態判定手段４ｂは、予め該エッジ検出装置の起動時等に、前述した光路中に被検出対象物３を介在させない状態で検出される全入光状態でのラインセンサ１の出力信号からその全受光量を求め、これを初期値として記憶する手段を備えており、上記全受光量は、ラインセンサ１を構成する複数の画素１１,１２〜１ｎの各出力信号（光量）の総和を求めることによって求められる。

この全遮光状態判定手段４ｂでは、その運用時（エッジ検出時）にエッジ位置解析手段４ａが被検出対象物３のエッジ位置を検出した時点において、ラインセンサ１における被検出対象物３のエッジ位置に対応する画素１１,１２〜１ｎまでの出力信号（光量）の総和を求めることで全受光量を求め、この全受光量が前述した如く記憶した初期値としての全受光量に基づいて得られる上記エッジ位置に対応する画素１１,１２〜１ｎまでの全受光量よりも小さいときに、これをラインセンサ１が被検出対象物３にて覆われた全遮光状態であるとして判定するようになっている。

例えば、図２に示すように、エッジ位置解析手段４ａが被検出対象物３のエッジ位置Ｅを検出した時点において、ラインセンサ１における被検出対象物３のエッジ位置Ｅに対応する第２０画素までの個々の光量がほぼ１．０の場合には、その全受光量（図２において実線で囲んだ領域）が、全入光時における第２０画素までの全受光量とほとんど差がないので、全遮光状態判定手段４ｂでは、この部位をエッジ位置と判定する。

また、ラインセンサ１が被検出対象物３にて覆われている場合において、図３に示すように、エッジ位置解析手段４ａが第４８画素にエッジ位置であるかのような部位（例えば、汚れ部分Ｄ）を検出した時点において、第４８画素までの全受光量（図３において実線で囲んだ領域）は、全入光時における第４８画素までの全受光量よりも１０％程度小さいので、全遮光状態判定手段４ｂでは、この部位Ｄをエッジ位置とせずに、ラインセンサ１の全体が被検出対象物３に覆われた全遮光状態であると判断して０ｍｍを出力する。

すなわち、全遮光状態の場合と全入光状態の場合とで異なる出力結果が得られるのに加えて、透明体である被検出対象物３の内部に汚れがあったとしても、この汚れをエッジ位置として誤計測するのを回避し得るようになっている。
ここで、全入光状態でエッジ位置（エッジ検出位置）が最大となり、光路への被検出対象物３の進入量が増えるのに従って、上記エッジ位置が減少するようにその検出特性が定められている場合、図４に示すように、全遮光状態となったときには、そのエッジ位置を最小に維持することが可能となる。

換言すれば、従来のように全遮光状態となったとき、これを全入光状態と区別することができないことに起因してそのエッジ位置が急激に最大値に変化するような不具合を抑えることが可能となる。
この結果、光路への被検出対象物３の進入量に応じたエッジ位置を正確に得ることが可能となるので、例えば、そのエッジ位置に応じて被検出対象物３をラインセンサ１の画素配列方向に変位させてそのエッジ位置を調整することが可能となる。特に、エッジ位置を検出することができなかった場合であったとしても、被検出対象物３をどの向きに変位させれば、光路中に被検出対象物３のエッジ位置を位置付けて、そのエッジ位置の検出を可能とし得るかを容易に判断することが可能となるので、被検出対象物３の位置調整に有効に役立てることが可能となる。

ところで、この実施形態のように、被検出対象物３が透明体である場合には、光源２からの単色光が被検出対象物３を透過した光と、自由空間側の単色光の回折光との重ね合わせによって生じる干渉を利用してエッジを検出するようにしているので、光源２からの単色光を完全に遮光することができず、該被検出対象物３のエッジで生じたフレネル回折の光量分布が被検出対象物３の透過光に埋もれ、前述した２５％となる光量の位置が検出し難くなることがある。特に、被検出対象物３の透明度が高い場合、２５％となる光量の位置からのエッジ位置検出が難しくなることがある。

したがって、このような場合には、前述したエッジ位置解析手段４ａにおいて、例えば、図５に示すように、光量が７５％となる位置を求めるようにしてもよい。
具体的には、エッジ位置解析手段４ａにおいて、正規化された各画素１１,１２〜１ｎの出力信号を調べて、例えば、その光量が７５％の前後となる２つの画素１ｇ,１ｇ＋１（ｇ＝１〜ｎ−１）を求め、これらの画素１ｇ,１ｇ＋１の各光量の違いも前述したフレネル回折により生じた光量分布に依存しているとして、その光量の変化（光量分布）をハイパボリック関数等の近似曲線関数を用いて近似し、その上で、この近似曲線関数（光量分布）を用いて画素の配列方向において光量が２５％となる位置を被検出対象物３のエッジ位置として求めるようにすればよい。

換言すれば、上述した光量が７５％となる位置は、図５に示すように光量が２５％となるエッジ位置からΔｘだけオフセットしたものであり、そのオフセット量は単色光の波長λ、ラインセンサ１と被検出対象物３との距離ｚ等によって定まる。したがって、上述したように光量が２５％となる位置を直接的に求めなくても、上述した如く求められる光量が７５％となる位置から上記オフセットΔｘの補正を施すことにより、被検出対象物３のエッジ位置を間接的に求めることができる。
なお、上述したようにしてエッジ位置を検出するに際しては、被検出対象物３を透過する光の影響を受けることのない、いわゆる入光側のラインセンサ１の端部からその受光量をサーチし、受光量が低下する、いわゆる光量分布の立ち下がり部分にエッジ位置が存在するとして上記エッジ位置の検出処理を実行することが好ましい。このようにすれば、被検出対象物３の内部に汚れがあったとしても、ラインセンサ１の全受光量の減衰だけで汚れを判断することができるので、この汚れをエッジ位置として誤計測するのを回避することが可能である。

つまり、被検出対象物３の内部に汚れがあったとしても、これをエッジ位置として誤計測することなく、その状態が全入光状態であるか、或いは全遮光状態であるかを判定することができるので、例えば、被検出対象物３のエッジ位置を検出しながら該被検出対象物３の位置を調整するような場合であったとしても、上記被検出対象物３の位置を修正すべき向きを正確に判定することが可能となる。すなわち、被検出対象物３の表面に付着した汚れ等の影響を受けることなしに、そのエッジ位置を正確に検出することが可能となる。

また、前述した全遮光状態判定手段４ｂにおいては、ラインセンサ１による全受光量に着目して全遮光状態を判定したが、全遮光状態においては前述した図１０(ｃ)に示すようにラインセンサ１の各画素１１,１２〜１ｎの出力信号にバラツキが生じるので、このバラツキの度合いを調べて全遮光状態であるか否かを判定するようにしてもよい。
但し、ラインセンサ１の経年変化に起因して各画素１１,１２〜１ｎの出力信号にバラツキが生じるので、定期的にラインセンサ１の出力特性をチェックした上で上述した各画素１１,１２〜１ｎの出力信号（光量）のバラツキを判定することが望ましい。また被検出対象物３の仕様によっても上述したバラツキの程度が変化するので、これを考慮して全遮光状態であるか否かの判定を行うことが好ましい。

さらに、前述した全遮光状態判定手段４ｂにおいては、ラインセンサ１による全受光量に着目して全遮光状態を判定したが、いわゆる入光側のラインセンサ１の端部側に位置する数画素の受光レベルと該数画素の全入光状態における受光レベルとを比較して、ラインセンサ１の端部側に位置する数画素の受光レベルが該数画素の全入光状態における受光レベルよりも低下しているときには、被検出対象物３による全遮光状態として判断するようにしてもよい。換言すれば、入光側のラインセンサ１の端部側に位置する数画素の出力信号が、１．０近辺、例えば、０．９〜１．１にあるか否かの判定によっても、ラインセンサ１の全体が被検出対象物３に覆われた全遮光状態であるか否かかがわかる。

ところで、被検出対象物３の透明度が高い場合、前述したように全遮光状態判定手段４ｂにてラインセンサ１での受光量の総和（全受光量）を調べても、１０％以上の受光量の変化が生じないことが想定される。このような不具合を回避するには、例えば、図６にその概念を示すように、ラインセンサ１と光源２との間に形成される光路を、被検出対象物３の表面に対して傾斜させて設けるようにすればよい。そして、上記被検出対象物３の表面に対して光路が傾いている分だけ、エッジ位置解析手段４ａにおいて検出されるエッジ位置を上記傾きの角度θに従って補正すれば、これによって、被検出対象物３のエッジ位置を正確に検出することが可能となる。

即ち、被検出対象物３の透明度が高くても、該被検出対象物３の表面に対して光路が傾くことによりその表面での反射が増えるので、被検出対象物３を透過してラインセンサ１に到達する光量が減少する。この結果、被検出対象物３の表面に対して光路を直角に設定した場合と、上記光路を斜めに設定した場合とでは、図７(ａ)，(ｂ)に各々のラインセンサ１の出力を対比して示すように、光路を斜めに設定した場合の方がその受光量が低下すると共に、各画素１１,１２〜１ｎでの受光量のバラツキが大きくなる。

したがって、被検出対象物３の表面に対して光路を傾けて設定すれば、被検出対象物３の透明度が高い場合であったとしても、その表面反射を大きくすることができるので、光路を遮る被検出対象物３の存在を確実に検出することが可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記した実施形態において、エッジ位置解析手段４ａは、単色光の光路に位置付けられた被検出対象物３のエッジにおけるフレネル回折の光量分布からラインセンサ１の画素配列方向における被検出対象物３のエッジ位置を検出するものとして説明したが、これに限定されない。

また、上記した実施形態において、エッジ位置解析手段４ａは、ハイパボリックセカンド関数を用いてフレネル回折の光量分布を解析するものとして説明したが、他の近似曲線関数を用いてもよいのは勿論のことである。
さらに、ラインセンサ１の全受光量の情報として、複数の画素の各受光量の平均を求めるようにしてもよいのは言うまでもないほか、全遮光状態の判定条件についても、エッジ検出対象とする透明体３の透明度や外光等の外乱要因を考慮して設定すればよいものである。

本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置の要部概略構成図である。図１のエッジ検出装置により透明体である被検出対象物のエッジ位置が検出される状況におけるラインセンサの出力変化例を示す図である。図１のエッジ検出装置によりラインセンサが透明体である被検出対象物に覆われていると判定される状況におけるラインセンサの出力変化例を示す図である。図１のエッジ検出装置のエッジ位置検出特性を示すグラフである。エッジ位置検出の別の手法を示す図である。透明体である被検出対象物の透明度が高い場合におけるエッジ位置検出の手法を示す図である。透明体である被検出対象物の表面に対して光路が直交している場合の受光変化量と傾斜している場合の受光量変化とを対比して示す図（ａ），（ｂ）である。従来におけるエッジ検出装置の概略構成図である。エッジ検出装置におけるエッジ検出原理を説明するためのラインセンサの出力例を示す図である。透明体である被検出対象物が光路上にない状態におけるラインセンサの出力変化例を示す図（ａ），ラインセンサが被検出対象物で半分覆われている状態におけるラインセンサの出力変化例を示す図（ｂ）及びラインセンサの全体が被検出対象物で覆われている状態におけるラインセンサの出力変化例を示す図（ｃ）である。従来のエッジ検出装置におけるエッジ検出特性を示す図である。従来のエッジ検出装置により透明体である被検出対象物のエッジ位置が検出される状況におけるラインセンサの出力変化例を示す図である。従来のエッジ検出装置により汚れ部分が被検出対象物のエッジ位置であるとして誤判定される状況におけるラインセンサの出力変化例を示す図である。

符号の説明

１ラインセンサ
２光源
３被検出対象物（透明体）
４マイクロコンピュータ
４ａエッジ位置解析手段
４ｂ全遮光状態判定手段
Ｅ被検出対象物のエッジ位置

Claims

複数の画素を所定のピッチで配列したラインセンサと、
このラインセンサに向けて単色光を照射する光源と、
前記単色光の光路に位置付けられた透明体のエッジにおける光量分布から前記ラインセンサの画素配列方向における前記透明体のエッジ位置を検出するエッジ位置解析手段と、
このエッジ位置解析手段にて前記透明体のエッジ位置を検出した時点で、前記ラインセンサにおける前記透明体のエッジ位置に対応する自由空間側の画素の全受光量を求め、この全受光量と予め記憶した該ラインセンサの全入光状態での前記エッジ位置に対応する画素までの全受光量との差が、所定のしきい値を超えたときには前記透明体による全遮光状態として判断する全遮光状態判断手段と
を具備したことを特徴とするエッジ検出装置。
複数の画素を所定のピッチで配列したラインセンサと、
このラインセンサに向けて単色光を照射する光源と、
前記単色光の光路に位置付けられた透明体のエッジにおける光量分布から前記ラインセンサの画素配列方向における前記透明体のエッジ位置を検出するエッジ位置解析手段と、
このエッジ位置解析手段にて前記透明体のエッジ位置を検出した時点で、前記ラインセンサにおける前記透明体のエッジ位置に対応する自由空間側の画素の全受光量を求め、前記ラインセンサを構成する複数の画素での各受光量の総和または平均を全受光量として検出し、予め記憶した全入光状態での全受光量に比較して前記透明体のエッジ位置検出時における全受光量が予め設定した割合よりも低下しているとき、前記透明体による全遮光状態として判断する全遮光状態判断手段と
を具備したことを特徴とするエッジ検出装置。
前記全遮光状態判断手段は、前記ラインセンサを構成する複数の画素のうちの前記透明体のエッジ位置検出開始側に位置する自由空間側の数画素の受光レベルと該数画素の全入光状態における受光レベルとを比較して、前記透明体のエッジ位置検出開始側に位置する数画素の受光レベルが該数画素の全入光状態における受光レベルよりも低下しているときには前記透明体による全遮光状態として判断するものである請求項１又は２に記載のエッジ検出装置。
前記エッジ位置解析手段は、前記ラインセンサの各画素での受光量を全入光状態となっている自由空間側の画素側から順に辿ってその受光量が全受光状態から所定の割合だけ低下した画素の位置を検出し、この画素位置と上記受光量の低下の割合とから前記透明体のエッジ位置を検出するものである請求項１乃至３のいずれか一つの項に記載のエッジ検出装置。
前記ラインセンサと光源は、前記透明体の表面に対して傾斜した光路を形成したものである請求項１乃至４のいずれか一つの項に記載のエッジ検出装置。
前記エッジ位置解析手段は、前記単色光の光路に位置付けられた透明体のエッジにおけるフレネル回折の光量分布から前記ラインセンサの画素配列方向における前記透明体のエッジ位置を検出し、このフレネル回折により生じた前記ラインセンサの各画素での受光量の変化を近似曲線関数を用いて近似して、上記近似曲線関数を用いて前記ラインセンサでの画素配列方向において所定光量となる位置を前記透明体のエッジ位置として解析するものである請求項１乃至５のいずれか一つの項に記載のエッジ検出装置。