特許 6806633 計測装置および計測装置の作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6806633

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】計測装置および計測装置の作動方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20201221BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20201221BHJP

   G02B 23/24 20060101ALN20201221BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 H

   A61B1/00 553

   !G02B23/24 B

【請求項の数】17

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2017-116591(P2017-116591)

(22)【出願日】2017年6月14日

(65)【公開番号】特開2019-2758(P2019-2758A)

(43)【公開日】2019年1月10日

【審査請求日】2020年1月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100086379

【弁理士】

【氏名又は名称】高柴 忠夫

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(72)【発明者】

【氏名】福西 宗憲

(72)【発明者】

【氏名】宮下 尚之

(72)【発明者】

【氏名】小川 清富

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０１４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８８１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５８４９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３１４５２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−０３８９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０１６６１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ａ６１Ｂ １／００

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、
被写体距離を検出する被写体距離検出部と、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、
前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定部と、
前記計測可否判定部によって前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。

【請求項2】

前記被写体距離検出部は、前記第１の画像および前記第２の画像を使用するステレオ計測と、レーザ測長との少なくとも１つにより前記被写体距離を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記ぶれ検出部は、複数の前記第１の画像の間の位置ずれ量を検出することにより前記ぶれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項4】

前記ぶれ検出部は、加速度センサおよびジャイロセンサの少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項5】

前記被写体距離と前記許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する記憶部をさらに有し、
前記計測可否判定部は、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に対応する前記許容しきい値を前記テーブルから取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項6】

前記計測可否判定部は、前記被写体距離毎に予め定められた、前記計測処理の結果の誤差量に基づいて、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に対応する前記許容しきい値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項7】

第１の被写体距離に対応する第１の許容しきい値は、前記第１の被写体距離よりも大きい第２の被写体距離に対応する第２の許容しきい値よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項8】

第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、
前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する視差検出部と、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、
前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記視差検出部によって検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定部と、
前記計測可否判定部によって前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。

【請求項9】

前記視差量と前記許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する記憶部をさらに有し、
前記計測可否判定部は、前記視差検出部によって検出された前記視差量に対応する前記許容しきい値を前記テーブルから取得する
ことを特徴とする請求項８に記載の計測装置。

【請求項10】

前記計測可否判定部は、前記視差量毎に予め定められた、前記計測処理の結果の誤差量に基づいて、前記視差検出部によって検出された前記視差量に対応する前記許容しきい値を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の計測装置。

【請求項11】

第１の視差量に対応する第１の許容しきい値は、前記第１の視差量よりも小さい第２の視差量に対応する第２の許容しきい値よりも大きい
ことを特徴とする請求項８に記載の計測装置。

【請求項12】

第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、
前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において被写体距離を検出する計測処理部と、
前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記計測処理部によって検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定部と、
を有することを特徴とする計測装置。

【請求項13】

第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、
前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する計測処理部と、
前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記計測処理部によって検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定部と、
を有することを特徴とする計測装置。

【請求項14】

撮像部を有する計測装置の作動方法であって、
前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、
前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、
被写体距離を検出する被写体距離検出ステップと、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、
前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記被写体距離検出ステップで検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定ステップと、
前記計測可否判定ステップで前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理ステップと、
を有することを特徴とする計測装置の作動方法。

【請求項15】

撮像部を有する計測装置の作動方法であって、
前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、
前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、
前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する視差検出ステップと、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、
前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記視差検出ステップで検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定ステップと、
前記計測可否判定ステップで前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理ステップと、
を有することを特徴とする計測装置の作動方法。

【請求項16】

撮像部を有する計測装置の作動方法であって、
前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、
前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、
前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において被写体距離を検出する計測処理ステップと、
前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記計測処理ステップで検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定ステップと、
を有することを特徴とする計測装置の作動方法。

【請求項17】

撮像部を有する計測装置の作動方法であって、
前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、
前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、
前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、
前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する計測処理ステップと、
前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記計測処理ステップで検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定ステップと、
を有することを特徴とする計測装置の作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測装置および計測装置の作動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン、タービン、および化学プラントなどの内部の傷および腐食の外観検査を非破壊で行うために工業用内視鏡が広く用いられている。傷および腐食のような不具合が発見された際、その程度に応じて対策方法を切り替える必要がある。そのため、傷および腐食の大きさを測定する計測機能を備えている工業用内視鏡がある。

【0003】

例えば、特許文献１に示すように、計測内視鏡装置は、視差のある２個の光学系を備える。計測内視鏡装置は、それぞれの光学系により得られる光学像を同時に撮像する。計測内視鏡装置は、生成された２つの画像を用いて、ステレオ計測の原理に基づいて被写体の３次元座標および被写体の大きさを算出する。

【0004】

特許文献２で示されるステレオ計測装置は、２つの異なる光路（第１の光路および第２の光路とよぶ）を通った光が形成する被写体の２つの像を撮像素子の共通の領域に結像させる光学系を備える。また、ステレオ計測装置は、２つの光路のうちのいずれか一方を通った光のみが形成する被写体像を撮像するように光路を切り替える光路切り替え手段を備える。

【0005】

特許文献２のステレオ計測装置を用いて被写体の計測を行う場合、第１の光路を通った光が形成する第１の被写体像に基づく撮像により画像（第１の画像とよぶ）が生成される。続いて、光路が切り替えられ、かつ第２の光路を通った光が形成する第２の被写体像に基づく撮像により画像（第２の画像とよぶ）が生成される。第１の画像および第２の画像が有する視差に基づき、ステレオ計測の原理を用いて被写体の形状が計測される。

【0006】

特許文献１の計測内視鏡装置では、２つの光路を通った光が形成する２つの被写体像は撮像素子の異なる領域に結像される。これに対して、特許文献２のステレオ計測装置では、２つの光路を通った光が形成する２つの被写体像は撮像素子の共通の領域に結像される。このため、特許文献２のステレオ計測装置では、撮像面積を大きくすることができ、かつ撮像画質を向上させることができる。

【0007】

一方、特許文献２の手法では、第１の画像と第２の画像とを撮像する間に内視鏡が動くことにより、ステレオ計測のパラメータ（基線長など）に誤差が生じる。そのため、被写体の形状を正確に計測できない。これを解決する手法が特許文献３に開示されている。

【0008】

特許文献３の内視鏡装置は、第１の画像と第２の画像とを交互に撮影する。２つの第１の画像間または２つの第２の画像間の位置ずれ量が所定のしきい値を下回るとき、内視鏡装置は装置のぶれがないと判断し、かつ計測処理を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００４−４９６３８号公報

【特許文献2】特開２０１０−１２８３５４号公報

【特許文献3】特開２０１６−１４８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献３の内視鏡装置が計測を行う環境において、内視鏡のぶれが十分に小さく、かつ所望の計測精度を得るために必要なしきい値を下回ることが一定頻度で発生する場合には、内視鏡装置は所望の精度で計測を行うことができる。しかしながら実際には、ぶれ量がしきい値を下回りにくいため、内視鏡装置が計測を行うことができない場合が発生しやすい。

【0011】

本発明は、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる計測装置および計測装置の作動方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、被写体距離を検出する被写体距離検出部と、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定部と、前記計測可否判定部によって前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理部と、を有することを特徴とする計測装置である。

【0013】

本発明の計測装置において、前記被写体距離検出部は、前記第１の画像および前記第２の画像を使用するステレオ計測と、レーザ測長との少なくとも１つにより前記被写体距離を検出することを特徴とする。

【0014】

本発明の計測装置において、前記ぶれ検出部は、複数の前記第１の画像の間の位置ずれ量を検出することにより前記ぶれ量を検出することを特徴とする。

【0015】

本発明の計測装置において、前記ぶれ検出部は、加速度センサおよびジャイロセンサの少なくとも１つであることを特徴とする。

【0016】

本発明の計測装置は、前記被写体距離と前記許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する記憶部をさらに有し、前記計測可否判定部は、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に対応する前記許容しきい値を前記テーブルから取得することを特徴とする。

【0017】

本発明の計測装置において、前記計測可否判定部は、前記被写体距離毎に予め定められた、前記計測処理の結果の誤差量に基づいて、前記被写体距離検出部によって検出された前記被写体距離に対応する前記許容しきい値を算出することを特徴とする。

【0018】

本発明の計測装置において、第１の被写体距離に対応する第１の許容しきい値は、前記第１の被写体距離よりも大きい第２の被写体距離に対応する第２の許容しきい値よりも大きいことを特徴とする。

【0019】

本発明は、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する視差検出部と、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記視差検出部によって検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定部と、前記計測可否判定部によって前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理部と、を有することを特徴とする計測装置である。

【0020】

本発明の計測装置は、前記視差量と前記許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する記憶部をさらに有し、前記計測可否判定部は、前記視差検出部によって検出された前記視差量に対応する前記許容しきい値を前記テーブルから取得することを特徴とする。

【0021】

本発明の計測装置において、前記計測可否判定部は、前記視差量毎に予め定められた、前記計測処理の結果の誤差量に基づいて、前記視差検出部によって検出された前記視差量に対応する前記許容しきい値を算出することを特徴とする。

【0022】

本発明の計測装置において、第１の視差量に対応する第１の許容しきい値は、前記第１の視差量よりも小さい第２の視差量に対応する第２の許容しきい値よりも大きいことを特徴とする。

【0023】

本発明は、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において被写体距離を検出する計測処理部と、前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記計測処理部によって検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定部と、を有することを特徴とする計測装置である。

【0024】

本発明は、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する撮像部と、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出部と、前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する計測処理部と、前記ぶれ検出部によって検出された前記ぶれ量と、前記計測処理部によって検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定部と、を有することを特徴とする計測装置である。

【0025】

本発明は、撮像部を有する計測装置の作動方法であって、前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、被写体距離を検出する被写体距離検出ステップと、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記被写体距離検出ステップで検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定ステップと、前記計測可否判定ステップで前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理ステップと、を有することを特徴とする計測装置の作動方法である。

【0026】

本発明は、撮像部を有する計測装置の作動方法であって、前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する視差検出ステップと、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記視差検出ステップで検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する計測可否判定ステップと、前記計測可否判定ステップで前記計測が実行可能であると判定された場合に前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行する計測処理ステップと、を有することを特徴とする計測装置の作動方法である。

【0027】

本発明は、撮像部を有する計測装置の作動方法であって、前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において被写体距離を検出する計測処理ステップと、前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記計測処理ステップで検出された前記被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定ステップと、を有することを特徴とする計測装置の作動方法である。

【0028】

本発明は、撮像部を有する計測装置の作動方法であって、前記撮像部によって、第１の対物光学系を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する第１の撮像ステップと、前記撮像部によって、前記第１の対物光学系に対して視差を有するように配置された第２の対物光学系を介して第２の被写体像を前記第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像し、かつ前記第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する第２の撮像ステップと、前記撮像部のぶれ量を検出するぶれ検出ステップと、前記第１の画像および前記第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ前記計測処理において前記第１の画像および前記第２の画像の間の視差量を検出する計測処理ステップと、前記ぶれ検出ステップで検出された前記ぶれ量と、前記計測処理ステップで検出された前記視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより前記計測処理の結果の妥当性を判定する妥当性判定ステップと、を有することを特徴とする計測装置の作動方法である。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、計測装置および計測装置の作動方法は、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の第１の実施形態の計測装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施形態における光学アダプタの外観図である。

【図3】本発明の第１の実施形態における計測の手順を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第１の実施形態における被写体距離を計測するための計測点を示す図である。

【図5】本発明の第１の実施形態における被写体距離を計測するための計測点を示す図である。

【図6】本発明の第１の実施形態における被写体距離の算出処理を説明するための図である。

【図7】本発明の第１の実施形態における各計測点における被写体距離の検出結果を示す図である。

【図8】本発明の第１の実施形態におけるぶれ検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第１の実施形態におけるぶれ検出処理に用いる画像を示す図である。

【図10】本発明の第１の実施形態におけるテーブルを示す図である。

【図11】本発明の第１の実施形態における計測処理の対象となる計測領域を示す図である。

【図12】本発明の第１の実施形態における信頼度分布を示す図である。

【図13】本発明の第１の実施形態の第２の変形例における計測の手順を示すフローチャートである。

【図14】本発明の第２の実施形態の計測装置の構成を示すブロック図である。

【図15】本発明の第２の実施形態における計測の手順を示すフローチャートである。

【図16】本発明の第２の実施形態におけるテーブルを示す図である。

【図17】本発明の第３の実施形態の計測装置の構成を示すブロック図である。

【図18】本発明の第３の実施形態における計測の手順を示すフローチャートである。

【図19】本発明の第４の実施形態における計測の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

【0032】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の計測装置１０の構成を示す。例えば、計測装置１０は、計測対象の物体の内部に挿入される挿入部を含む内視鏡装置である。図１に示すように、計測装置１０は、第１の対物光学系１００、第２の対物光学系１０１、光路切替部１０２、結像光学系１０３、撮像素子１０４（撮像部）、コントローラ１０５、制御部１０６、フレームメモリ１０７（記憶部）、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１を有する。

【0033】

例えば、第１の対物光学系１００および第２の対物光学系１０１は、凹レンズと凸レンズとを組み合わせた対物レンズを有する。第２の対物光学系１０１は、第１の対物光学系１００に対して視差を有するように配置されている。つまり、第１の対物光学系１００および第２の対物光学系１０１は、視差方向に離間している。視差方向は、第１の対物光学系１００の光学中心（主点）と第２の対物光学系１０１の光学中心（主点）とを通る直線の方向である。第１の対物光学系１００に入射した光は第１の光路を通る。第２の対物光学系１０１に入射した光は第１の光路と異なる第２の光路を通る。第１の対物光学系１００は第１の被写体像を形成し、かつ第２の対物光学系１０１は第２の被写体像を形成する。

【0034】

光路切替部１０２は、第１の被写体像および第２の被写体像のうちのいずれか１つのみが撮像素子１０４に結像されるように、第１の光路と第２の光路との間で光路を切り替える。光路切替部１０２が第１の光路の光を透過させるとき、第２の光路の光は遮蔽される。光路切替部１０２が第２の光路の光を透過させるとき、第１の光路の光は遮蔽される。光路切替部１０２による光路の切替動作は、制御部１０６からの制御信号によって制御される。結像光学系１０３は、第１の光路を通った光と第２の光路を通った光とのいずれか１つに基づく被写体像を撮像素子１０４の表面に結像させる。

【0035】

撮像素子１０４は、第１の対物光学系１００を介して第１の被写体像を第１の撮像タイミングで撮像する。撮像素子１０４は、第２の対物光学系１０１を介して第２の被写体像を第１の撮像タイミングと異なる第２の撮像タイミングで撮像する。撮像素子１０４は、第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する。撮像素子１０４は、第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する。撮像素子１０４は、互いに異なる複数の第１の撮像タイミングで第１の被写体像を撮像し、かつ複数の第１の画像を生成する。第１の対物光学系１００、第２の対物光学系１０１、光路切替部１０２、結像光学系１０３、および撮像素子１０４は、スコープ１２０を構成する。例えば、内視鏡装置においてスコープ１２０は挿入部に配置される。

【0036】

コントローラ１０５は、ユーザによって操作される操作部（ユーザインターフェース）である。例えば、操作部は、ボタン、スイッチ、キー、マウス、ジョイスティック、タッチパッド、トラックボール、およびタッチパネルの少なくとも１つである。コントローラ１０５は、「撮影開始」、「計測開始」、「撮影停止」、および「計測結果の取得」などの指示をユーザから受け付ける。コントローラ１０５は、ユーザから受け付けた指示に応じたコマンドを制御部１０６に出力する。

【0037】

コントローラ１０５からのコマンドは制御部１０６に入力される。制御部１０６は、後述する各部の状態に応じて、コマンドに対応する制御信号を各部に送り、かつ被写体形状および被写体距離の計測のための一連の処理シーケンスを制御する。被写体距離は、撮像素子１０４が配置されたスコープ１２０または撮像素子１０４から被写体までの距離である。フレームメモリ１０７は、撮像素子１０４によって生成された第１の画像および第２の画像を記憶する。また、フレームメモリ１０７は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する。

【0038】

フレームメモリ１０７は、揮発性または不揮発性のメモリとして構成される。例えば、フレームメモリ１０７は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびフラッシュメモリの少なくとも１つである。計測装置１０は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶するためのハードディスクドライブを有してもよい。

【0039】

被写体距離検出部１０８は、被写体距離を検出する。図１に示す例では、被写体距離検出部１０８は、第１の画像および第２の画像を使用するステレオ計測により被写体距離を検出する。したがって、被写体距離検出部１０８は、撮像素子１０４から被写体までの距離を被写体距離として検出する。計測処理部１１１が被写体距離検出部１０８の機能を有してもよい。

【0040】

被写体距離検出部１０８は、レーザ測長等の手段により被写体距離を検出してもよい。その場合、被写体距離検出部１０８は、撮像素子１０４と一緒にスコープ１２０に配置され、かつ被写体距離検出部１０８から被写体までの距離を被写体距離として検出してもよい。被写体距離検出部１０８は、ステレオ計測およびレーザ測長の少なくとも１つにより被写体距離を検出してもよい。

【0041】

ぶれ検出部１０９は、撮像素子１０４のぶれ量を検出する。図１に示す例では、ぶれ検出部１０９は、複数の第１の画像の間の位置ずれ量を検出することによりぶれ量を検出する。ぶれ検出部１０９は、撮像素子１０４と一緒にスコープ１２０に配置された加速度センサおよびジャイロセンサの少なくとも１つであってもよい。その場合、撮像素子１０４およびぶれ検出部１０９は、スコープ１２０に対して固定される。ぶれ検出部１０９は、撮像素子１０４のぶれ量に基づく信号を出力する。

【0042】

計測可否判定部１１０は、ぶれ検出部１０９によって検出されたぶれ量と、被写体距離検出部１０８によって検出された被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する。計測可否判定部１１０は、被写体距離検出部１０８によって検出された被写体距離に対応する許容しきい値を、フレームメモリ１０７に記憶されたテーブルから取得する。

【0043】

計測処理部１１１は、計測可否判定部１１０によって計測が実行可能であると判定された場合に第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行する。計測処理部１１１は、計測処理により、被写体形状および被写体距離の少なくとも１つを算出する。例えば、被写体形状は、任意の２点間の距離である。

【0044】

図１に示す例では、制御部１０６、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１は、プロセッサおよび論理回路の少なくとも１つで構成されてもよい。例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の少なくとも１つである。例えば、論理回路は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の少なくとも１つである。制御部１０６、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。制御部１０６、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１は、１つまたは複数の論理回路を含むことができる。

【0045】

計測装置１０のコンピュータが、制御部１０６、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１の動作を規定する命令を含むプログラムを読み込み、かつ読み込まれたプログラムを実行してもよい。つまり、制御部１０６、被写体距離検出部１０８、ぶれ検出部１０９、計測可否判定部１１０、および計測処理部１１１の機能はソフトウェアにより実現されてもよい。このプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。また、上述したプログラムは、このプログラムが保存された記憶装置等を有するコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により計測装置１０に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体である。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0046】

フレームメモリ１０７に記憶されたテーブルに含まれる許容しきい値は、被写体距離に応じて異なる。例えば、ぶれ量は大きいが計測精度は低下しにくい被写体距離に対応する許容しきい値は大きく設定されている。また、ぶれ量は小さいが計測精度は低下しやすい被写体距離に対応するぶれ許容値は小さく設定されている。これにより、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。

【0047】

工業用内視鏡では、被写体に応じて適切な観察方向を実現するために、スコープ１２０の先端の光学アダプタを交換できる。光学アダプタは、第１の対物光学系１００および第２の対物光学系１０１を含む。例えば、交換式の光学アダプタには、直視アダプタおよび側視アダプタがある。図２は、光学アダプタの外観図である。図２（ａ）に示す光学アダプタ１２１は、直視アダプタである。図２（ｂ）に示す光学アダプタ１２２は、側視アダプタである。

【0048】

直視アダプタは、スコープ１２０の先端方向を観察するための光学アダプタである。側視アダプタは、スコープ１２０の側面方向を観察するための光学アダプタである。図２（ａ）および図２（ｂ）において、光学アダプタ１２１および光学アダプタ１２２の観察方向はＺ軸方向である。

【0049】

撮像素子１０４のぶれは、Ｚ軸、Ｙ軸、およびＸ軸の各軸方向の移動と、各軸周りの回転との６個の動きに分解することができる。ここで検出対象となる撮像素子１０４のぶれは、光軸と直行するＸ軸およびＹ軸方向の並進移動である。直視アダプタにおいて、特にＸおよびＹ軸方向の並進ずれが支配的である。

【0050】

図３は、第１の実施形態における計測の手順を示す。図３を用いて計測の詳細を説明する。

【0051】

計測が開始された後、光路切替部１０２は、光路を第１の光路に設定する。これにより、第１の対物光学系１００を通った光に基づく第１の被写体像が撮像素子１０４の表面に結像される。撮像素子１０４は、第１の被写体像を撮像し、かつ第１の被写体像に基づく第１の画像を生成する。第１の被写体像が撮像されたタイミングが第１のタイミングである。撮像素子１０４によって生成された第１の画像はフレームメモリ１０７に記憶される（ステップＳ１０１）。

【0052】

ステップＳ１０１の後、光路切替部１０２は、光路を第２の光路に設定する。これにより、第２の対物光学系１０１を通った光に基づく第２の被写体像が撮像素子１０４の表面に結像される。撮像素子１０４は、第２の被写体像を撮像し、かつ第２の被写体像に基づく第２の画像を生成する。第２の被写体像が撮像されたタイミングが第２のタイミングである。撮像素子１０４によって生成された第２の画像はフレームメモリ１０７に記憶される（ステップＳ１０２）。

【0053】

ステップＳ１０２の後、被写体距離検出部１０８は、第１の画像および第２の画像をフレームメモリ１０７から読み込む。被写体距離検出部１０８は、被写体距離の粗計測を実行する。つまり、被写体距離検出部１０８は、第１の画像および第２の画像を使用するステレオ計測により被写体距離を検出する（ステップＳ１０３）。多くの場合、第１の画像および第２の画像の撮像タイミングの間にぶれが発生する。しかし、ステップＳ１０３において被写体距離検出部１０８は、そのぶれを補正することなく被写体距離を計測する。

【0054】

ステップＳ１０３の後、ステップＳ１０１における処理と同様の処理が行われる。つまり、第１の画像の取得が行われる（ステップＳ１０４）。

【0055】

ステップＳ１０４の後、ステップＳ１０１における処理と同様の処理が行われる。つまり、第１の画像の取得が行われる（ステップＳ１０５）。

【0056】

ステップＳ１０５の後、ぶれ検出部１０９は、ぶれ検出処理を実行する。つまり、ぶれ検出部１０９は、複数の第１の画像間の位置ずれ量を算出することにより、撮像素子１０４のぶれ量を検出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６における処理が最初に実行されるとき、位置ずれ量の算出対象である第１の画像は、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５における処理により生成された２枚の第１の画像である。その後、ステップＳ１０６における処理が実行されるとき、位置ずれ量の算出対象である第１の画像は、連続する２回のステップＳ１０５における処理により生成された２枚の第１の画像である。

【0057】

ステップＳ１０６の後、計測可否判定部１１０は、テーブルをフレームメモリ１０７から読み込む。計測可否判定部１１０は、ステップＳ１０３において計測された被写体距離に対応する許容しきい値をテーブルから取得する。計測可否判定部１１０は、計測可否判定を実行する。つまり、計測可否判定部１１０は、ステップＳ１０６において検出されたぶれ量と許容しきい値とを比較することにより、計測の実行可否を判定する（ステップＳ１０７）。

【0058】

ステップＳ１０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できないと判定する。その場合、ステップＳ１０５における処理が実行される。ステップＳ１０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できると判定する。その場合、ステップＳ１０２における処理と同様の処理が行われる。つまり、第２の画像の取得が行われる（ステップＳ１０８）。

【0059】

ステップＳ１０８の後、計測処理部１１１は、ステップＳ１０５において取得された第１の画像と、ステップＳ１０８において取得された第２の画像とをフレームメモリ１０７から読み込む。ステップＳ１０５における処理が複数回実行された場合、計測処理部１１１は、フレームメモリ１０７に記憶された複数の第１の画像のうち最後に取得された第１の画像をフレームメモリ１０７から読み込む。計測処理部１１１は、第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ計測結果を制御部１０６に出力する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９における処理が行われることにより、計測が終了する。

【0060】

ステップＳ１０３における被写体距離の粗計測の詳細を説明する。ステップＳ１０３において、第１の画像および第２の画像が被写体距離検出部１０８に入力され、かつ被写体距離検出部１０８は被写体距離を検出する。

【0061】

図４および図５は、被写体距離が計測される計測点の例を示す。処理を高速化するために、画像上に設定された計測点のみにおいて被写体距離が計測される。１つ以上の計測点が第１の画像または第２の画像に設定される。以下では、複数の計測点が第１の画像に設定される例を説明する。

【0062】

図４（ａ）では、５つの計測点４０１が第１の画像４００の中央部に設定される。図４（ｂ）では、多数の計測点４０３が第１の画像４０２にグリッド状に設定される。

【0063】

図５（ａ）は、ユーザがタッチパネルにより、計測点が設定される領域を指定する例を示す。計測装置１０がタッチパネルを有する例を説明する。ユーザは、タッチパネルに表示された第１の画像５００において、計測したい領域をタッチする。図５（ｂ）は、ユーザにより指定された領域５０１および計測点５０２を示す。ユーザがタッチパネル上でタッチした位置に領域５０１が指定される。多数の計測点５０２が領域５０１の内部に設定される。

【0064】

以下では、図４（ｂ）に示す計測点４０３が設定された例について説明する。被写体距離検出部１０８は、上記のように設定された各計測点において、ステレオ計測により被写体距離を算出する。被写体距離の算出処理の詳細を、図６を用いて説明する。

【0065】

計測対象である被写体の位置は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。図６において、ＸＹＺ座標系およびＸ’Ｙ’Ｚ’座標系が示されている。ＸＹＺ座標系は、第１の対物光学系１００の光学中心を原点とする座標系である。Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系は、第２の対物光学系１０１の光学中心を原点とする座標系である。被写体の位置は、ＸＹＺ座標系の座標として示されている。第１の画像６００の中心を原点とするＵＶ座標系における計測点６０２の座標は（ｕ，ｖ）である。第２の画像６０１の中心を原点とするＵ’Ｖ’座標系における計測点６０３の位置は（ｕ’，ｖ’）である。被写体距離検出部１０８は、第１の画像６００および第２の画像６０１を用いてステレオ計測を行う。

【0066】

視差量ｄは式（１）により与えられる。例えば、視差量ｄは、画素数として与えられる。
ｄ＝ｕ−ｕ’ ・・・（１）

【0067】

被写体距離検出部１０８は、通常のステレオ計測と同様に、三角測量の原理に基づく式（２）、式（３）、および式（４）を用いて、任意の計測点の物理座標を求めることができる。各式において、ｂは基線長、すなわち第１の対物光学系１００の光学中心と第２の対物光学系１０１の光学中心との距離である。ｆは、焦点距離である。δは、撮像素子１０４の画素サイズである。算出されたＺの値が被写体距離を示す。

【0068】

【数1】

【0069】

被写体距離検出部１０８は、第１の画像および第２の画像の各々の計測点の対応関係を、公知の画像の位置合わせ、および対応点マッチング手法により求める。以下では、テンプレートマッチングを使用する例を説明する。テンプレートマッチングにより各画像の計測点の対応関係を求める場合、必ずしも全ての計測点における対応関係を一意に求めることができるわけではない。位置あわせの手がかりがない低コントラスト領域、あるいは同じパターンが繰り返される領域などにおいては、計測点の対応関係を求めた結果の信頼度が低くなる。そのため、被写体距離検出部１０８は、既知の手法を用いて、各計測点の信頼度を評価してもよい。例えば、計測点の信頼度を算出する手法は、特許第５７４４６１４号公報に開示されている。被写体距離検出部１０８は、信頼度が高い計測点において被写体距離の検出に成功したと判定する。被写体距離検出部１０８は、信頼度が低い計測点において被写体距離の検出に失敗したと判定する。

【0070】

図７は、各計測点における被写体距離の検出結果の例を示す。第１の画像７００において黒い丸で示される計測点７０１は、被写体距離の検出に成功した、すなわち信頼度が高い計測点である。第１の画像７００において白い丸で示される計測点７０２は、被写体距離の検出に失敗した、すなわち信頼度が低い計測点である。

【0071】

被写体距離検出部１０８は、信頼度が高い複数の計測点７０１において検出された被写体距離に基づいて代表的な被写体距離を決定する。例えば、代表的な被写体距離は、複数の被写体距離の中央値または平均値である。あるいは、代表的な被写体距離は、最も遠い距離である。

【0072】

ステップＳ１０６におけるぶれ検出処理の詳細を説明する。ステップＳ１０６において、時間的に連続する２枚の第１の画像がぶれ検出部１０９に入力され、かつぶれ検出部１０９は２枚の第１の画像間のずれ量をぶれ量として検出する。第１の画像間のずれ量は、スコープ１２０の並進方向のぶれ量に関係している。すなわち、スコープ１２０の並進方向の動きが小さいときは第１の画像間のずれは小さくなり、スコープ１２０の並進方向の動きが大きいときは、第１の画像間のずれは大きくなる。ステップＳ１０６では、スコープ１２０の並進方向の動きの大きさを撮像素子１０４のぶれ量として検出することを目標とする。

【0073】

図８は、ステップＳ１０６におけるぶれ検出処理の手順を示す。図８を用いてぶれ検出処理の詳細を説明する。

【0074】

時間的に連続する２枚の第１の画像がぶれ検出部１０９に入力される。ぶれ検出部１０９は、入力された２枚の第１の画像を用いて、領域毎のテンプレートマッチングを行う（ステップＳ２０１）。

【0075】

図９を用いて、ステップＳ２０１における処理の詳細を説明する。時間的により先に生成された第１の画像が基準画像９００（図９（ａ））であり、かつ時間的により後に生成された第１の画像が位置合わせ画像９０１である（図９（ｂ））。時間的により後に生成された第１の画像が基準画像９００であり、かつ時間的により先に生成された第１の画像が位置合わせ画像９０１であってもよい。

【0076】

基準画像９００には一定間隔でテンプレート領域９０２が配置される。ぶれ検出部１０９は、位置合わせ画像９０１において、テンプレート領域９０２内の画像と一致する領域を探索する。位置合わせ画像９０１において基準画像９００のテンプレート領域９０２の位置を中心とする一定範囲のマッチング探索範囲９０３が設定される。ぶれ検出部１０９は、このマッチング探索範囲９０３の位置ずれ画像９０１とテンプレート領域９０２の基準画像９００との一致度が最も高くなるマッチング探索範囲９０３内のマッチング位置９０４を算出する。この一致度を示す指標として、ＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）， ＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、およびＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ ｍｅａｎｓ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）などの公知の指標を用いることができる。

【0077】

ステップＳ２０１においてぶれ検出部１０９は、位置ずれ画像９０１におけるマッチング位置９０４と基準画像９００の各テンプレート領域９０２の位置との位置ずれを各テンプレート領域９０２の移動ベクトルとして算出する。テンプレートマッチング処理では、対応点が一意に求められる手がかりがある場合、信頼度の高い移動ベクトルを算出することができる。しかし、位置合わせの手がかりがない低コントラスト領域および繰り返しパターン領域などにおいて、移動ベクトルの信頼性は低い。ステップＳ２０１の後、ぶれ検出部１０９は、各テンプレート領域９０２の移動ベクトルの信頼性を判定する（ステップＳ２０２）。

【0078】

移動ベクトルの信頼度の判定方法として、例えば特許第５７４４６１４号公報に開示されている手法のような既知の手法を用いることができる。例えば、図９（ｂ）における移動ベクトル９０５の信頼度は高く、かつ移動ベクトル９０６の信頼度は低い。ステップＳ２０２の後、ぶれ検出部１０９は、ステップＳ２０１において算出された移動ベクトルのうちステップＳ２０２において算出された信頼度が高い移動ベクトルの平均を計算することによりグローバルベクトルを算出する（ステップＳ２０３）。このとき、ぶれ検出部１０９は、画像中央部の領域の移動ベクトルのみからグローバルベクトルを算出してもよい。あるいは、ぶれ検出部１０９は、信頼度の値を重みとして、重み付き平均を算出することによってグローバルベクトルを算出してもよい。グローバルベクトルの大きさは２枚の第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量を示す。グローバルベクトルの方向は２枚の第１の画像間の位置ずれの方向、すなわちぶれ方向を示す。ステップＳ２０３における処理が行われることにより、ぶれ検出処理が終了する。

【0079】

ステップＳ１０７における計測可否判定の詳細を説明する。ステップＳ１０７において、被写体距離の検出結果と、第１の画像間の位置ずれ量とが計測可否判定部１１０に入力され、かつ計測可否判定部１１０は計測の実行可否を判定する。第１の画像間の位置ずれ量は、撮像素子１０４のぶれ量である。

【0080】

スコープ１２０の並進ぶれが視差に与える影響を説明する。連続的に撮像を行っているスコープ１２０に並進ぶれが重畳すると、基線長ｂが（ｂ＋Δｂ）に変化する。この基線長ｂの変化量Δｂが視差に与える影響である視差変化量Δｄは、式（４）から得られる式（５）により与えられる。

【0081】

【数2】

【0082】

この基線長ｂの変化量Δｂが一定である場合、すなわち連続する２枚の第１の画像が取得されるタイミングの間で常に同じ並進ぶれが発生する場合を例に説明する。被写体距離Ｚが近いと、視差変化量Δｄ、すなわちぶれ量が大きくなる。被写体距離Ｚが遠いと、視差変化量Δｄ、すなわちぶれ量が小さくなる。したがって、ぶれ量に対して一定のしきい値を使用する判定では、被写体距離Ｚが近いと、ぶれ量が許容しきい値内に収束する頻度が低下する。その結果、いつまで経っても計測を起動できない問題が発生する。

【0083】

スコープ１２０の並進ぶれに起因する視差変化量Δｄが被写体距離計測精度に与える影響は、被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）を用いて式（６）により表わされる。式（６）は、被写体距離Ｚに対する被写体距離変化量（Ｚ’−Ｚ）の割合を示す。

【0084】

【数3】

【0085】

並進ぶれが発生すると、視差変化量Δｄが発生し、かつ実際には基線長ｂが（ｂ＋Δｂ）に変化する。基線長ｂは固定パラメータとして扱われる。そのため、被写体距離がＺからＺ’に変化することによる奥行き方向の誤差が発生する。

【0086】

前述した式（４）が示すように、被写体距離Ｚと視差量ｄとには反比例の関係がある。被写体距離Ｚが近いと視差量ｄは大きくなるため、視差変化量Δｄ、すなわちぶれ量が被写体距離計測精度に与える影響は小さい。一方、被写体距離Ｚが遠いと視差量ｄは小さくなるため、視差変化量Δｄ、すなわちぶれ量が被写体距離計測精度に与える影響は大きい。

【0087】

したがって、被写体距離Ｚが近い場合には大きな許容しきい値を設定し、被写体距離Ｚが遠い場合には小さな許容しきい値の許容を設定することにより、計測精度を確保し、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。確保される計測精度は、被写体形状および被写体距離の計測結果の精度である。この原理を用いて、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルが生成される。

【0088】

被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルの生成方法について説明する。式（４）、式（５）、および式（６）により、視差変化量Δｄと被写体距離Ｚとの関係は、式（７）により与えられる。

【0089】

【数4】

【0090】

被写体距離Ｚ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）を予め仕様として定める、すなわち定数化することにより、被写体距離Ｚ毎に視差変化量Δｄの許容値を決定することができる。したがって、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを予め生成することができる。

【0091】

図１０は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルの例を示す。１０ｍｍ以下の被写体距離に対して、１．０画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が１０ｍｍ以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が１．０画素よりも小さければ計測の実行が許容される。１０ｍｍよりも大きく、かつ２０ｍｍ以下の被写体距離に対して、０．５画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が１０ｍｍよりも大きく、かつ２０ｍｍ以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．５画素よりも小さければ計測の実行が許容される。

【0092】

２０ｍｍよりも大きく、かつ３０ｍｍ以下の被写体距離に対して、０．３画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が２０ｍｍよりも大きく、かつ３０ｍｍ以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．３画素よりも小さければ計測の実行が許容される。３０ｍｍよりも大きく、かつ４０ｍｍ以下の被写体距離に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が３０ｍｍよりも大きく、かつ４０ｍｍ以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。

【0093】

４０ｍｍよりも大きく、かつ５０ｍｍ以下の被写体距離に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が４０ｍｍよりも大きく、かつ５０ｍｍ以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。５０ｍｍよりも大きな被写体距離に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。被写体距離検出部１０８により検出された被写体距離が５０ｍｍよりも大きい場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。テーブルの内容は、上記の例に限らない。

【0094】

図１０に示すように、第１の被写体距離に対応する第１の許容しきい値は、第１の被写体距離よりも大きい第２の被写体距離に対応する第２の許容しきい値よりも大きい。

【0095】

図１０に示すテーブルを用いた計測可否判定の方法を説明する。計測可否判定部１１０は、ステップＳ１０３において計測された被写体距離に対応する許容しきい値を図１０に示すテーブルから取得する。ステップＳ１０６において検出されたぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できると判定する。ステップＳ１０６において検出されたぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できないと判定する。

【0096】

ステップＳ１０９における計測処理の詳細を説明する。ステップＳ１０９において、第１画像および第２画像が計測処理部１１１に入力され、かつ計測処理部１１１は計測処理を実行する。計測処理部１１１は計測結果を出力する。計測結果は、被写体形状および被写体距離の少なくとも１つである。

【0097】

図１１は、計測処理の対象となる計測領域の例を示す。図１１（ａ）では、第１の画像１１００において予め決められた領域１１０１内で計測が行われる。図１１（ｂ）では、第１の画像１１０２における第１の領域１１０３に含まれる第２の領域１１０４内で計測が行われる。第１の領域１１０３は、被写体距離の粗計測（ステップＳ１０３）において被写体距離の検出に成功した、信頼度が高い計測点を含む領域である。第２の領域１１０４は、各計測点で検出されたぶれ量が許容しきい値よりも小さい領域である。

【0098】

計測処理の具体的な内容は、ステレオ計測処理である。その基本的な原理は、ステップＳ１０３における被写体処理の粗計測に関して説明した原理と同じである。計測処理部１１１は、被写体距離Ｚを算出する。あるいは、計測処理部１１１は、各計測点の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出し、かつ複数の計測点の３次元座標を用いて被写体形状を算出する。

【0099】

計測処理の後、計測処理部１１１は、式（８）に示す計測の信頼度を算出してもよい。式（８）において、Δｂは、計測領域における第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量である。ｂ_ｔｈ（Ｚ）は、被写体距離毎に定められた許容しきい値である。式（８）が示すように、計測の信頼度は、ぶれ量と許容しきい値との比率である。

【0100】

【数5】

【0101】

計測装置１０がディスプレイを有する場合、式（８）により算出された信頼度がディスプレイに表示されてもよい。図１２は、ディスプレイに表示される信頼度分布１２００の例を示す。被写体距離の粗計測（ステップＳ１０３）において設定された計測点における信頼度が式（８）により算出される。信頼度分布１２００は、各計測点における信頼度を視覚的に示す。ユーザは、計測処理（ステップＳ１０９）において設定された計測点の信頼度を信頼度分布１２００上で確認することにより、計測結果の妥当性を判断することができる。

【0102】

上記のように、計測装置１０は、第１の光路および第２の光路を切り替えながら画像を取得し、かつステレオ計測の原理で被写体の計測を行う。撮像素子１０４のぶれが発生しやすく、かつ、そのぶれが計測精度に影響しにくい近距離の被写体領域ではぶれ量に対する大きな許容量が設定される。撮像素子１０４のぶれが発生しにくいが、そのぶれが計測精度に影響しやすい遠距離の被写体領域ではぶれ量に対する小さな許容量が設定される。これにより、計測装置１０は、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。

【0103】

（第１の実施形態の第１の変形例）
第１の実施形態の第１の変形例において、フレームメモリ１０７は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶しなくてもよい。計測可否判定部１１０は、被写体距離毎に予め定められた、計測処理の結果の誤差量に基づいて、被写体距離検出部１０８によって検出された被写体距離に対応する許容しきい値を算出する。

【0104】

被写体距離Ｚ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）が、予め仕様として定められている、すなわち定数化されている。図３に示すステップＳ１０７において計測可否判定部１１０は、ステップＳ１０３において検出された被写体距離Ｚ毎に視差変化量Δｄの許容しきい値を式（７）により算出する。計測可否判定部１１０は、ステップＳ１０６において検出されたぶれ量と、算出された許容しきい値とを比較することにより、計測の実行可否を判定する。

【0105】

上記のように、計測可否判定部１１０は、計測可否の判定毎に、被写体距離に対応する許容しきい値を算出する。そのため、フレームメモリ１０７は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する必要がない。

【0106】

（第１の実施形態の第２の変形例）
第１の実施形態において、被写体距離の粗計測（ステップＳ１０３）の前に第１の画像の取得（ステップＳ１０１）および第２の画像の取得（ステップＳ１０２）が行われ、かつこれらの画像が被写体距離の粗計測（ステップＳ１０３）に用いられる。第１の画像の取得（ステップＳ１０１）および第２の画像の取得（ステップＳ１０２）の間に極端に大きなぶれが撮像素子１０４に発生した場合、正しい被写体距離を求めることは困難である。

【0107】

第１の実施形態の第２の変形例は、この課題を解決する。第１の画像間の位置ずれ量の大きさが、予め決められたしきい値よりも小さい場合にのみ第２の画像が取得される。

【0108】

図１３は、第１の実施形態の第２の変形例における計測の手順を示す。図１３を用いて、第１の実施形態の第２の変形例における計測の詳細を説明する。

【0109】

計測が開始された後、第１の画像が取得される（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１における処理は、図３に示すステップＳ１０１における処理と同様である。

【0110】

ステップＳ３０１の後、ステップＳ３０１における処理と同様の処理が行われる。つまり、第１の画像の取得が行われる（ステップＳ３０２）。

【0111】

ステップＳ３０２の後、ぶれ検出部１０９はぶれ検出処理を実行する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３における処理は、図３に示すステップＳ１０６における処理と同様である。

【0112】

ステップＳ３０３の後、制御部１０６は、ステップＳ３０３において検出された第１の画像間の位置ずれ量、すなわち撮像素子１０４のぶれ量と、予め決定されたしきい値とを比較する。これにより、制御部１０６は、第２の画像の取得可否を判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４における判定に用いられるしきい値は、図１０に示すテーブルにおける許容しきい値とは独立している。

【0113】

ステップＳ３０４において、ぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できないと判定する。その場合、ステップＳ３０２における処理が実行される。ステップＳ３０４において、ぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できると判定する。その場合、第２の画像の取得が行われる（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５からステップＳ３１２における処理は、図３に示すステップＳ１０２からステップＳ１０９における処理と同様である。

【0114】

図１３に示す処理では、ステップＳ３０３において検出されたぶれ量が予め決定されたしきい値よりも小さい場合のみ、ステップＳ３０５において第２の画像が取得される。そのため、撮像素子１０４のぶれに対するロバスト性が向上する。

【0115】

（第２の実施形態）
第１の実施形態において、被写体距離に応じた許容しきい値が計測可否の判定に用いられる。一方、第２の実施形態において、第１の画像および第２の画像の間の視差量に応じた許容しきい値が計測可否の判定に用いられる。

【0116】

図１４は、本発明の第２の実施形態の計測装置１１の構成を示す。図１４に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。

【0117】

計測装置１１は、図１に示す計測装置１０における被写体距離検出部１０８の代わりに視差検出部１１２を有する。視差検出部１１２は、第１の画像および第２の画像の間の視差量を検出する。視差検出部１１２は、プロセッサおよび論理回路の少なくとも１つで構成されてもよい。視差検出部１１２は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。視差検出部１１２は、１つまたは複数の論理回路を含むことができる。

【0118】

計測可否判定部１１０は、ぶれ検出部１０９によって検出されたぶれ量と、視差検出部１１２によって検出された視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測の実行可否を判定する。フレームメモリ１０７は、ぶれ量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する。

【0119】

上記以外の点について、図１４に示す構成は、図１に示す構成と同様である。

【0120】

図１５は、第２の実施形態における計測の手順を示す。図１５を用いて、第２の実施形態における計測の詳細を説明する。

【0121】

ステップＳ４０１およびステップＳ４０２における処理が実行される。ステップＳ４０１およびステップＳ４０２における処理は、図３に示すステップＳ１０１およびステップＳ１０２における処理と同様である。

【0122】

ステップＳ４０２の後、視差検出部１１２は、第１の画像および第２の画像をフレームメモリ１０７から読み込む。視差検出部１１２は、第１の画像および第２の画像の間の視差量を検出する（ステップＳ４０３）。

【0123】

ステップＳ４０３の後、ステップＳ４０４からステップＳ４０６における処理が実行される。ステップＳ４０４からステップＳ４０６における処理は、図３に示すステップＳ１０４からステップＳ１０６における処理と同様である。

【0124】

ステップＳ４０６の後、計測可否判定部１１０は、テーブルをフレームメモリ１０７から読み込む。計測可否判定部１１０は、ステップＳ４０３において検出された視差量に対応する許容しきい値をテーブルから取得する。計測可否判定部１１０は、計測可否判定を実行する。つまり、計測可否判定部１１０は、ステップＳ４０６において検出されたぶれ量と許容しきい値とを比較することにより、計測の実行可否を判定する（ステップＳ４０７）。

【0125】

ステップＳ４０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できないと判定する。その場合、ステップＳ４０５における処理が実行される。ステップＳ１０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できると判定する。その場合、ステップＳ４０２における処理と同様の処理が行われる。つまり、第２の画像の取得が行われる（ステップＳ４０８）。

【0126】

ステップＳ４０８の後、計測処理部１１１は、計測処理を実行する（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０９における処理は、図３に示すステップＳ１０９における処理と同様である。ステップＳ４０９における処理が行われることにより、計測が終了する。

【0127】

ステップＳ４０７における計測可否判定の詳細を説明する。ステップＳ４０７において、視差量の検出結果と、第１の画像間の位置ずれ量とが計測可否判定部１１０に入力され、かつ計測可否判定部１１０は計測の実行可否を判定する。第１の画像間の位置ずれ量は、撮像素子１０４のぶれ量である。

【0128】

前述した式（４）、式（５）、および式（６）により、視差量ｄと視差変化量Δｄとの関係は式（９）により与えられる。

【0129】

【数6】

【0130】

視差量ｄ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）を予め仕様として定める、すなわち定数化することにより、視差量ｄ毎に視差変化量Δｄの許容値を決定することができる。したがって、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを予め生成することができる。

【0131】

図１６は、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルの例を示す。１０画素以下の視差量に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が１０画素以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。１０画素よりも大きく、かつ２０画素以下の視差量に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が１０画素よりも大きく、かつ２０画素以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。

【0132】

２０画素よりも大きく、かつ３０画素以下の視差量に対して、０．２画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が２０画素よりも大きく、かつ３０画素以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．２画素よりも小さければ計測の実行が許容される。３０画素よりも大きく、かつ４０画素以下の視差量に対して、０．３画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が３０画素よりも大きく、かつ４０画素以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．３画素よりも小さければ計測の実行が許容される。

【0133】

４０画素よりも大きく、かつ５０画素以下の視差量離に対して、０．５画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が４０画素よりも大きく、かつ５０画素以下である場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が０．５画素よりも小さければ計測の実行が許容される。５０画素よりも大きな視差量に対して、１．０画素の許容しきい値が関連付けられている。視差検出部１１２により検出された視差量が５０画素よりも大きい場合、第１の画像間の位置ずれ量、すなわちぶれ量が１．０画素よりも小さければ計測の実行が許容される。テーブルの内容は、上記の例に限らない。

【0134】

図１６に示すように、第１の視差量に対応する第１の許容しきい値は、第１の視差量よりも小さい第２の視差量に対応する第２の許容しきい値よりも大きい。

【0135】

図１６に示すテーブルを用いた計測可否判定の方法を説明する。計測可否判定部１１０は、ステップＳ４０３において検出された視差量に対応する許容しきい値を図１６に示すテーブルから取得する。ステップＳ４０６において検出されたぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できると判定する。ステップＳ４０６において検出されたぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、計測可否判定部１１０は、計測を実行できないと判定する。

【0136】

上記のように、計測装置１１は、第１の光路および第２の光路を切り替えながら画像を取得し、かつステレオ計測の原理で被写体の計測を行う。撮像素子１０４のぶれが発生しやすく、かつ、そのぶれが計測精度に影響しにくい近距離の被写体領域ではぶれ量に対する大きな許容量が設定される。撮像素子１０４のぶれが発生しにくいが、そのぶれが計測精度に影響しやすい遠距離の被写体領域ではぶれ量に対する小さな許容量が設定される。これにより、計測装置１１は、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。

【0137】

（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の変形例において、フレームメモリ１０７は、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶しなくてもよい。計測可否判定部１１０は、視差量毎に予め定められた、計測処理の結果の誤差量に基づいて、視差検出部１１２によって検出された視差量に対応する許容しきい値を算出する。

【0138】

視差量ｄ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）が、予め仕様として定められている、すなわち定数化されている。図１５に示すステップＳ４０７において計測可否判定部１１０は、ステップＳ４０３において検出された視差量ｄ毎に視差変化量Δｄの許容しきい値を式（９）により算出する。計測可否判定部１１０は、ステップＳ４０６において検出されたぶれ量と、算出された許容しきい値とを比較することにより、計測の実行可否を判定する。

【0139】

上記のように、計測可否判定部１１０は、計測可否の判定毎に、視差量に対応する許容しきい値を算出する。そのため、フレームメモリ１０７は、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する必要がない。

【0140】

（第３の実施形態）
第１の実施形態において、計測処理の前に計測可否の判定が行われる。一方、第３の実施形態において、計測処理の後、計測処理で得られた被写体距離を用いて計測結果の妥当性が判定される。

【0141】

図１７は、本発明の第３の実施形態の計測装置１２の構成を示す。図１７に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。

【0142】

計測装置１１は、図１に示す計測装置１０における被写体距離検出部１０８を有していない。計測処理部１１１は、第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ計測処理において被写体距離を検出する。被写体形状の計測が計測処理の主目的である場合、計測処理部１１１は、被写体形状に加えて被写体距離を計測する。計測装置１１は、図１に示す計測装置１０における計測可否判定部１１０の代わりに妥当性判定部１１３を有する。妥当性判定部１１３は、ぶれ検出部１０９によって検出されたぶれ量と、計測処理部１１１によって検出された被写体距離に応じた許容しきい値とを比較することにより計測処理の結果の妥当性を判定する。妥当性判定部１１３は、プロセッサおよび論理回路の少なくとも１つで構成されてもよい。妥当性判定部１１３は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。妥当性判定部１１３は、１つまたは複数の論理回路を含むことができる。

【0143】

上記以外の点について、図１７に示す構成は、図１に示す構成と同様である。

【0144】

図１８は、第３の実施形態における計測の手順を示す。図１８を用いて、第３の実施形態における計測の詳細を説明する。

【0145】

ステップＳ５０１およびステップＳ５０２における処理が実行される。ステップＳ５０１およびステップＳ５０２における処理は、図３に示すステップＳ１０１およびステップＳ１０２における処理と同様である。

【0146】

ステップＳ５０２の後、ぶれ検出部１０９はぶれ検出処理を実行する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３における処理は、図３に示すステップＳ１０６における処理と同様である。

【0147】

ステップＳ５０３の後、制御部１０６は、ステップＳ５０３において検出された第１の画像間の位置ずれ量、すなわち撮像素子１０４のぶれ量と、予め決定されたしきい値とを比較する。これにより、制御部１０６は、第２の画像の取得可否を判定する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４における処理は、図１３に示すステップＳ３０４における処理と同様である。

【0148】

ステップＳ５０４において、ぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できないと判定する。その場合、ステップＳ５０２における処理が実行される。ステップＳ５０４において、ぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できると判定する。その場合、第２の画像の取得が行われる（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５における処理は、図３に示すステップＳ１０８における処理と同様である。

【0149】

ステップＳ５０５の後、計測処理部１１１は、第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ計測結果を制御部１０６に出力する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６において計測処理部１１１は、被写体の形状および被写体距離を計測する。この場合、計測処理の過程で被写体距離が計測される。あるいは、ステップＳ５０６において計測処理部１１１は、被写体距離のみを計測する。

【0150】

ステップＳ５０６の後、妥当性判定部１１３は、テーブルをフレームメモリ１０７から読み込む。妥当性判定部１１３は、ステップＳ５０６において計測された被写体距離に対応する許容しきい値をテーブルから取得する。妥当性判定部１１３は、妥当性判定を実行する。つまり、妥当性判定部１１３は、ステップＳ５０３において検出されたぶれ量と許容しきい値とを比較することにより、計測結果の妥当性を判定する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７における判定では、図１０に示すテーブルと同様のテーブルが用いられる。

【0151】

ステップＳ５０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、妥当性判定部１１３は、計測結果が妥当ではないと判定する。その場合、ステップＳ５０１における処理が実行される。ステップＳ５０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、妥当性判定部１１３は、計測結果が妥当であると判定する。その場合、計測が終了する。

【0152】

ステップＳ５０４における判定に用いられるしきい値は、被写体距離に応じたしきい値であってもよい。例えば、ステップＳ５０４における処理が最初に実行されるとき、予め決定された初期値がしきい値として用いられる。その後のステップＳ５０４における処理では、ステップＳ５０６において計測された被写体距離に応じたしきい値が用いられる。ステップＳ５０４における処理は必須ではない。

【0153】

上記のように、計測装置１２は、第１の光路および第２の光路を切り替えながら画像を取得し、かつステレオ計測の原理で被写体の計測を行う。撮像素子１０４のぶれが発生しやすく、かつ、そのぶれが計測精度に影響しにくい近距離の被写体領域ではぶれ量に対する大きな許容量が設定される。撮像素子１０４のぶれが発生しにくいが、そのぶれが計測精度に影響しやすい遠距離の被写体領域ではぶれ量に対する小さな許容量が設定される。これにより、計測装置１２は、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。また、被写体距離の検出を行うための処理系は計測処理部１１１とは独立している必要がないため、処理系を単純化することができる。

【0154】

（第３の実施形態の変形例）
第３の実施形態の変形例において、フレームメモリ１０７は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶しなくてもよい。妥当性判定部１１３は、被写体距離毎に予め定められた、計測処理の結果の誤差量に基づいて、計測処理部１１１によって検出された被写体距離に対応する許容しきい値を算出する。

【0155】

被写体距離Ｚ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）が、予め仕様として定められている、すなわち定数化されている。図１８に示すステップＳ５０７において妥当性判定部１１３は、ステップＳ５０６において検出された被写体距離Ｚ毎に視差変化量Δｄの許容しきい値を式（７）により算出する。妥当性判定部１１３は、ステップＳ５０３において検出されたぶれ量と、算出された許容しきい値とを比較することにより、計測結果の妥当性を判定する。

【0156】

上記のように、妥当性判定部１１３は、計測結果の妥当性の判定毎に、被写体距離に対応する許容しきい値を算出する。そのため、フレームメモリ１０７は、被写体距離と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する必要がない。

【0157】

（第４の実施形態）
第３の実施形態において、被写体距離に応じた許容しきい値が妥当性判定に用いられる。一方、第４の実施形態において、第１の画像および第２の画像の間の視差量に応じた許容しきい値が妥当性判定に用いられる。

【0158】

図１７に示す計測装置１２において、計測処理部１１１は、第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ計測処理において第１の画像および第２の画像の間の視差量を検出する。妥当性判定部１１３は、ぶれ検出部１０９によって検出されたぶれ量と、計測処理部１１１によって検出された視差量に応じた許容しきい値とを比較することにより計測処理の結果の妥当性を判定する。

【0159】

図１９は、第４の実施形態における計測の手順を示す。図１９を用いて、第４の実施形態における計測の詳細を説明する。

【0160】

ステップＳ６０１およびステップＳ６０２における処理が実行される。ステップＳ６０１およびステップＳ６０２における処理は、図３に示すステップＳ１０１およびステップＳ１０２における処理と同様である。

【0161】

ステップＳ６０２の後、ぶれ検出部１０９はぶれ検出処理を実行する（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３における処理は、図３に示すステップＳ１０６における処理と同様である。

【0162】

ステップＳ６０３の後、制御部１０６は、ステップＳ６０３において検出された第１の画像間の位置ずれ量、すなわち撮像素子１０４のぶれ量と、予め決定されたしきい値とを比較する。これにより、制御部１０６は、第２の画像の取得可否を判定する（ステップＳ６０４）。ステップＳ６０４における処理は、図１３に示すステップＳ３０４における処理と同様である。

【0163】

ステップＳ６０４において、ぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できないと判定する。その場合、ステップＳ６０２における処理が実行される。ステップＳ６０４において、ぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０６は、第２の画像を取得できると判定する。その場合、第２の画像の取得が行われる（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５における処理は、図３に示すステップＳ１０８における処理と同様である。

【0164】

ステップＳ６０５の後、計測処理部１１１は、第１の画像および第２の画像に基づいて計測処理を実行し、かつ計測結果を制御部１０６に出力する（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０６において計測処理部１１１は、被写体の形状および被写体距離の少なくとも１つを計測する。また、ステップＳ６０６において計測処理部１１１は、計測処理の過程で第１画像および第２の画像の間の視差量を検出する。

【0165】

ステップＳ６０６の後、妥当性判定部１１３は、テーブルをフレームメモリ１０７から読み込む。妥当性判定部１１３は、ステップＳ６０６において検出された視差量に対応する許容しきい値をテーブルから取得する。妥当性判定部１１３は、妥当性判定を実行する。つまり、妥当性判定部１１３は、ステップＳ６０３において検出されたぶれ量と許容しきい値とを比較することにより、計測結果の妥当性を判定する（ステップＳ６０７）。ステップＳ６０７における判定では、図１６に示すテーブルと同様のテーブルが用いられる。

【0166】

ステップＳ６０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも大きい場合、妥当性判定部１１３は、計測結果が妥当ではないと判定する。その場合、ステップＳ６０１における処理が実行される。ステップＳ６０７において、ぶれ量が許容しきい値よりも小さい場合、妥当性判定部１１３は、計測結果が妥当であると判定する。その場合、計測が終了する。

【0167】

ステップＳ６０４における判定に用いられるしきい値は、被写体距離に応じたしきい値であってもよい。例えば、ステップＳ６０４における処理が最初に実行されるとき、予め決定された初期値がしきい値として用いられる。その後のステップＳ６０４における処理では、ステップＳ６０６において計測された被写体距離に応じたしきい値が用いられる。ステップＳ６０４における処理は必須ではない。

【0168】

第４の実施形態の計測装置１２は、第３の実施形態と同様に、所望の計測精度を確保することができ、かつ計測の実行頻度を増加させることができる。また、視差量の検出を行うための処理系は計測処理部１１１とは独立している必要がないため、第３の実施形態と同様に、処理系を単純化することができる。

【0169】

（第４の実施形態の変形例）
第４の実施形態の変形例において、フレームメモリ１０７は、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶しなくてもよい。妥当性判定部１１３は、視差量毎に予め定められた、計測処理の結果の誤差量に基づいて、計測処理部１１１によって検出された視差量に対応する許容しきい値を算出する。

【0170】

視差量ｄ毎に許容できる被写体距離の誤差率ＥｒｒｏｒＲａｔｅ（Ｚ）が、予め仕様として定められている、すなわち定数化されている。図１９に示すステップＳ６０７において妥当性判定部１１３は、ステップＳ６０６において検出された視差量ｄ毎に視差変化量Δｄの許容しきい値を式（９）により算出する。妥当性判定部１１３は、ステップＳ６０３において検出されたぶれ量と、算出された許容しきい値とを比較することにより、計測結果の妥当性を判定する。

【0171】

上記のように、妥当性判定部１１３は、計測結果の妥当性の判定毎に、視差量に対応する許容しきい値を算出する。そのため、フレームメモリ１０７は、視差量と許容しきい値とが関連付けられたテーブルを記憶する必要がない。

【0172】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

【符号の説明】

【0173】

１０，１１，１２ 計測装置
１００ 第１の対物光学系
１０１ 第２の対物光学系
１０２ 光路切替部
１０３ 結像光学系
１０４ 撮像素子
１０５ コントローラ
１０６ 制御部
１０７ フレームメモリ
１０８ 被写体距離検出部
１０９ ぶれ検出部
１１０ 計測可否判定部
１１１ 計測処理部
１１２ 視差検出部
１１３ 妥当性判定部
１２０ スコープ
１２１，１２２ 光学アダプタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】