(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差のある二つの光路を形成する２光路形成光学系と、
前記２光路形成光学系が形成した二つの光路を時分割で切り替える光路切替部と、
前記二つの光路のうち第１の光路を通る第１の光が進む方向と垂直な面において該第１の光を一部遮断する位置と、前記二つの光路のうち第２の光路を通る第２の光が進む方向と垂直な面において該第２の光を一部遮断する位置とが異なるように、前記第１の光と前記第２の光それぞれを一部遮断する光遮断部と、
前記光遮断部が一部遮断した光に基づいて、マスク像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系が形成したマスク像を撮像する撮像部と、
前記撮像部がマスク像を撮像することにより得られたマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する検知部と、
を備える計測装置。
【請求項２】
前記検知部は、前記マスク画像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記検知部は、前記マスク画像の形状に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記検知部は、前記マスク画像の位置に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記検知部は、前記マスク画像の輝度に対して、予め決められた空間周波数以下の信号を通過させるフィルタを施し、フィルタを施した後の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項２に記載の計測装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記マスク像が形成される領域に複数の検出範囲を有し、当該複数の検出範囲における前記マスク画像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項２に記載の計測装置。
【請求項７】
前記二つの光路上の光のそれぞれを一部遮断し、光路の切替に関わらず常に参照用マスク像を、前記マスク像が形成される領域とは異なる領域に形成する参照用光遮断部を有し、
前記検知部は、前記マスク画像と、前記参照用光遮断部が光を一部遮断することで得られる参照用マスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記光路切替部に光路の切り替えを指示する切替指示部と、
前記検知部が検知した切替状態と、切替指示部がした指示を示す切替指示信号とを整合するか否か判定する判定部を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記判定部は、整合すると判定した場合、ステレオ計測処理部によるステレオ計測処理を実行させ、整合しないと判定した場合、ステレオ計測処理部によるステレオ計測処理を禁止する請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記光路切替部は、前記二つの光路に対応して配置された第１の開口部と第２の開口部を有する一つの絞り部材と、前記第１の開口部と前記第２の開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材は、前記第１の開口部が完全に遮蔽された状態から、前記第１の開口部が一部遮蔽しない状態に移行した後に、前記第２の開口部を遮蔽し始める請求項１から９のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記光路切替部は、前記二つの光路に対応して配置された第１の開口部と第２の開口部を有する一つの絞り部材と、前記第１の開口部と前記第２の開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材の中心が、前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心を通る軸に沿って移動し、該軸に沿った前記遮蔽部材の長さは、該軸に沿った前記第１の開口部の開口長及び該軸に沿った前記第２の開口部の開口長より長く、かつ前記第１の開口部の外縁と前記第２の開口部の外縁の間の前記軸に沿った距離を前記第１の開口部の開口長に加算した長さ以下で、かつ該距離を前記第２の開口部の開口長に加算した長さ以下である請求項１から９のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記結像光学系は、結像させるための結像レンズを備え、
前記光遮断部は、前記撮像部と、該撮像部から最も近い位置に位置する結像レンズとの間に位置する請求項１から１１のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１３】
前記２光路形成光学系と、一つの光路を形成する一光路形成光学系とが交換可能に構成されており、
前記一光路形成光学系が取り付けられた場合に、前記光遮断部は、前記一光路形成光学系が形成する光路上の光を遮断しない位置に位置する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記光遮断部は、前記２光路形成光学系よりも光路上で前に位置する請求項１から１１のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１５】
前記マスク像は、前記撮像部の撮像面の無効画素領域に形成される請求項１から１４のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１６】
視差のある二つの光路を形成する２光路形成光学系と、前記２光路形成光学系が形成した二つの光路を時分割で切り替える光路切替部と、前記二つの光路のうち第１の光路を通る第１の光が進む方向と垂直な面において該第１の光を一部遮断する位置と、前記二つの光路のうち第２の光路を通る第２の光が進む方向と垂直な面において該第２の光を一部遮断する位置とが異なるように、前記第１の光と前記第２の光それぞれを一部遮断する光遮断部と、前記光遮断部が一部遮断した光に基づいて、マスク像を形成する結像光学系と、前記結像光学系が形成したマスク像を撮像する撮像部とを備える計測装置に、
前記撮像部がマスク像を撮像することにより得られたマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知するステップを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械内部の損傷や欠損、患部等の計測対象を定量的に把握したいという要望が高まって
いる。そのような、損傷や欠損、患部等の計測対象を定量的に計測する技術として、同一
箇所を視差のある二方向から撮像し、撮像した画像間の相関演算により各画像上での対応
する計測点のズレ量を求め、求めたズレ量から三角測量の原理で物体の大きさや深さ等を
計測するステレオ計測が知られている。
【０００３】
従来、ステレオ計測に用いるために、視差のある像を撮像する光学系が提案されている。例えば、特許文献１では、２光路形成光学系に形成される二つの光路のうち、いずれか一方の光路からの光のみが結像光学系に入射するように、二つの光路を時分割で切り替え可能な時分割光路切り替え手段を備えるステレオ計測装置が開示されている。また、その時分割光路切り替え手段が、回動式の遮蔽板により構成されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のステレオ計測装置における回動式の遮蔽板を用いた時分割光路切り替え手段は、正常に遮蔽動作が行えない状態となった場合、その状態を検知することができない。これにより、例えば、故障、外部からの振動又は内視鏡先端の高速移動などの原因で正常に遮蔽動作が行えない状態になり得る。正常に遮蔽動作が行えない状態を検知できない場合、本来右目画像を撮像すべきタイミングで左目画像を撮像するということが起こる。その結果、右目画像と左目画像を用いたステレオ計測が正しく行われなくなるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、誤ったステレオ計測が実施されるのを防止する計測装置及びプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の一態様は、視差のある二つの光路を形成する２光路形成光学系と、前記２光路形成光学系が形成した二つの光路を時分割で切り替える光路切替部と、前記二つの光路のうち第１の光路を通る第１の光が進む方向と垂直な面において該第１の光を一部遮断する位置と、前記二つの光路のうち第２の光路を通る第２の光が進む方向と垂直な面において該第２の光を一部遮断する位置とが異なるように、前記第１の光と前記第２の光それぞれを一部遮断する光遮断部と、前記光遮断部が一部遮断した光に基づいて、マスク像を形成する結像光学系と、前記結像光学系が形成したマスク像を撮像する撮像部と、前記撮像部がマスク像を撮像することにより得られたマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する検知部と、を備える計測装置である。
【０００８】
（２）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記検知部は、前記マスク画像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【０００９】
（３）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記検知部は、前記マスク画像の形状に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【００１０】
（４）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記マスク画像の位置に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【００１１】
（５）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記マスク画像の輝度に対して、予め決められた空間周波数以下の信号を通過させるフィルタを施し、フィルタを施した後の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【００１２】
（６）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記検知部は、前記マスク像が形成される領域に複数の検出範囲を有し、当該複数の検出範囲における前記マスク画像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【００１３】
（７）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記二つの光路上の光のそれぞれを一部遮断し、光路の切替に関わらず常に参照用マスク像を、前記マスク像が形成される領域とは異なる領域に形成する参照用光遮断部を有し、前記検知部は、前記マスク画像と、前記参照用光遮断部が光を一部遮断することで得られる参照用マスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知することを特徴とする。
【００１４】
（８）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記光路切替部に光路の切り替えを指示する切替指示部と、前記検知部が検知した切替状態と、切替指示部がした指示を示す切替指示信号とを整合するか否か判定する判定部を備えることを特徴とする。
【００１５】
（９）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記判定部は、整合すると判定した場合、ステレオ計測処理部によるステレオ計測処理を実行させ、整合すると判定しないと判定した場合、ステレオ計測処理部によるステレオ計測処理を禁止することを特徴とする。
【００１６】
（１０）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記光路切替部は、前記二つの光路に対応して配置された第１の開口部と第２の開口部を有する一つの絞り部材と、前記第１の開口部と前記第２の開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材は、前記第１の開口部が完全に遮蔽された状態から、前記第１の開口部が一部遮蔽しない状態に移行した後に、前記第２の開口部を遮蔽し始めることを特徴とする。
【００１７】
（１１）前記光路切替部は、前記二つの光路に対応して配置された第１の開口部と第２の開口部を有する一つの絞り部材と、前記第１の開口部と前記第２の開口部を時分割で交互に遮蔽可能な遮蔽部材とを備え、前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心を結ぶ軸に沿った前記遮蔽部材の長さは、該軸に沿った前記第１の開口部の開口長及び該軸に沿った前記第２の開口部の開口長より長く、かつ前記第１の開口部の外縁と前記第２の開口部の外縁の間の前記軸に沿った距離を前記第１の開口部の開口長に加算した長さ以下で、かつ該距離を前記第２の開口部の開口長に加算した長さ以下であることを特徴とする。
【００１８】
（１２）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記結像光学系は、結像させるための結像レンズを備え、前記光遮断部は、前記撮像部と、該撮像部から最も近い位置に位置する結像レンズとの間に位置することを特徴とする。
【００１９】
（１３）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記２光路形成光学系と、一つの光路を形成する一光路形成光学系とが交換可能に構成されており、前記一光路形成光学系が取り付けられた場合に、前記光遮断部は、前記一光路形成光学系が形成する光路上の光を遮断しない位置に位置することを特徴とする。
【００２０】
（１４）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記光遮断部は、前記２光路形成光学系よりも光路上で前に位置することを特徴とする。
【００２１】
（１５）上記に記載の計測装置において、本発明の一態様は、前記マスク像は、前記撮像部の撮像面の無効画素領域に形成されることを特徴とする。
【００２２】
（１６）本発明の一態様は、視差のある二つの光路を形成する２光路形成光学系と、前記２光路形成光学系が形成した二つの光路を時分割で切り替える光路切替部と、前記二つの光路のうち第１の光路を通る第１の光が進む方向と垂直な面において該第１の光を一部遮断する位置と、前記二つの光路のうち第２の光路を通る第２の光が進む方向と垂直な面において該第２の光を一部遮断する位置とが異なるように、前記第１の光と前記第２の光それぞれを一部遮断する光遮断部と、前記光遮断部が一部遮断した光に基づいて、マスク像を形成する結像光学系と、前記結像光学系が形成したマスク像を撮像する撮像部とを備える計測装置に、前記撮像部がマスク像を撮像することにより得られたマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知するステップを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、誤ったステレオ計測が実施されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態における計測装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】光遮断部が光を遮断することにより、撮像面に形成されるマスク像について説明する模式図である。
【図３】本実施形態における挿入部を上からみたときの断面図の一例である。
【図４】光遮断部が図２の光遮断部とは別の位置にある場合の例である。
【図５】本実施形態における光遮断部が配置可能な位置について説明するための図である。
【図６】図５の光線と同様の光線を挿入部の断面を示す概略図に描画したものである。
【図７】本実施形態の光路切替部の構造の一例を示す図である。
【図８】本実施形態における遮蔽部材の移動の遷移を示す図である。
【図９】マスク像の輝度と遮蔽部材の位置との関係の一例を示した図である。
【図１０】本実施形態における画像信号処理回路の構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】本実施形態における計測装置のタイミングチャートの一例である。
【図１２】判別領域から読み出される画像信号にＬＰＦを施す処理を説明するための図である。
【図１３】本実施形態における計測装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態の変形例１の処理を説明するための図である。
【図１５】本実施形態の変形例２の処理を説明するための図である。
【図１６】本実施形態の変形例３の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態における計測装置１の構成を示す概略ブロック図である。計測装置１は、挿入部１００と、操作部２００と、本体部３００とを備える。挿入部１００は、内視鏡として挿入するための部材である。操作部２００は、操作者に把持されることにより挿入部１００を操作するための部材である。本体部３００は、挿入部１００を制御して、挿入部１００が撮像することにより得られた画像信号に対して処理を施す。
【００２６】
挿入部１００は、２光路形成光学系１２０と、光路切替部１３０と、結像光学系１６０と、光遮断部１８０と、撮像部１９０と、ＬＥＤ１９５とを備える。
２光路形成光学系１２０は、視差のある二つの光路を形成する。ここで、２光路形成光学系１２０は、右目用光学系１２１と左目用光学系１２２とを備える。２光路形成光学系１２０は、例えば、ステレオレンズである。ステレオレンズは、右目用光学系１２１に相当する右目用レンズ及び左目用光学系１２２に相当する左目用レンズを備え、レンズ毎に光路を形成することで、二つの光路を形成する。
【００２７】
光路切替部１３０は、２光路形成光学系１２０が形成した二つの光路を時分割で交互に切り替える。本実施形態では、一例として、光路切替部１３０が機械式のシャッターであるものとして、以下説明する。なお、シャッターは、機械式のシャッターだけでなく、液晶シャッターでもよい。
光遮断部１８０は、二つの光路のうち第１の光路を通る第１の光が進む方向と垂直な面において該第１の光を一部遮断する位置と、該二つの光路のうち第２の光路を通る第２の光が進む方向と垂直な面において該第２の光を一部遮断する位置とが異なるように、第１の光と第２の光それぞれを一部遮断する。
結像光学系１６０は、光遮断部１８０が一部遮断することにより得られるそれぞれの光を共通の領域に結像させる。例えば、結像光学系１６０は、光遮断部１８０が一部遮断した光に基づいて、マスク像を形成する。ここで、結像光学系１６０は、結像させるための結像レンズを一つ以上有する。光遮断部１８０は、一例として、撮像部１９０と、撮像部１９０から最も近い位置に位置する結像レンズとの間に位置するものとする。
【００２８】
撮像部１９０は、結像光学系１６０により結像された像を撮像する。例えば、撮像部１９０は、結像光学系が形成したマスク像を撮像する。シャッターにより２光路形成光学系１２０が備える左目用光学系１２２を通った光が遮断されている場合、撮像部１９０は、２光路形成光学系１２０が備える右目用光学系１２１を通った光が結像された像（以下、右目像と称する）を撮像する。一方、シャッターにより２光路形成光学系１２０が備える左目用光学系１２２を通った光が遮断されている場合、撮像部１９０は、左目用光学系１２２が備える左目用光学系１２２を通った光が結像された像（以下、左目像と称する）を撮像する。
【００２９】
ここで、撮像部１９０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサである。例えば、ＣＣＤイメージセンサは、１回の露光でフォトダイオードが光電変換した電荷を各画素に対応するＣＣＤ素子にいっせいに転送する。そして、ＣＣＤイメージセンサは、本体部３００の後述するＣＣＤ信号処理回路３１０から入力された転送パルスをＣＣＤ素子に与え、ＣＣＤ素子から電荷を順次読み出す。そして、ＣＣＤイメージセンサは、読み出した電荷を示すＣＣＤ信号をＣＣＤ信号処理回路３１０へ出力する。
【００３０】
そして、撮像部１９０は、本体部３００の後述するＣＣＤ信号処理回路３１０の制御に従って、変換により得られた画像信号をＣＣＤ信号処理回路３１０へ出力する。
ＬＥＤ１９５は、本体部３００の後述するＬＥＤ駆動回路３８０から供給された信号に基づいて、点灯または消灯する。
【００３１】
本体部３００は、ＣＣＤ信号処理回路３１０と、シャッター駆動回路３２０と、画像信号処理回路３３０と、表示部３３６と、画像記録回路３３７と、メモリ３４０と、ＣＰＵ３５０と、操作部回路３６０と、電源回路３７０と、ＬＥＤ駆動回路３８０とを備える。
ＣＣＤ信号処理回路３１０は、ＣＰＵ３５０の制御に従って、撮像部１９０から入力されたＣＣＤ信号を、各画素の画素値を示す画像信号に変換する。これにより、ＣＣＤ信号処理回路３１０は、左目像を撮像した左目画像を示す画像信号と、右目像を撮像した右目画像を示す画像信号とを生成することができる。そして、ＣＣＤ信号処理回路３１０は、変換後の画像信号をシャッター駆動回路３２０と画像信号処理回路３３０へ出力する。
【００３２】
シャッター駆動回路３２０は、ＣＣＤ信号処理回路３１０から入力されたタイミング信号に同期して、ＣＰＵ３５０から指示された切り替え指示に従い、直前の撮像動作が右目用光学系１２１で行われた場合には、右目用光学系１２１を通った光を遮断するようにシャッターを駆動させる駆動信号をシャッターに供給する。これにより、シャッターは、この駆動信号に従って、右目用光学系１２１を通った光を遮断する。
一方、シャッター駆動回路３２０は、ＣＣＤ信号処理回路３１０から入力されたタイミング信号に同期して、ＣＰＵ３５０から指示された切り替え指示に従い、直前の撮像動作が左目用光学系１２２で行われた場合には、左目用光学系１２２を通った光を遮断するようにシャッターを駆動させる駆動信号をシャッターに供給する。これにより、シャッターは、この駆動信号に従って、左目用光学系１２２を通った光を遮断する。
【００３３】
画像信号処理回路３３０は、ＣＰＵ３５０の制御に従って、ＣＣＤ信号処理回路３１０から入力された画像信号が示す画像を表示部３３６に表示させる。画像信号処理回路３３０は、画像記憶回路３３７に画像信号を出力する。これにより、画像記憶回路は、画像信号処理回路３３０から入力された画像信号を保持する。
【００３４】
メモリ３４０には、ＣＰＵ３５０が読み出して実行する各種のプログラムが記憶されている。メモリ３４０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
操作部回路３６０は、計測装置１を操作する操作者からの入力（例えば、画像処理のパラメータ）を受け付け、受け付けた入力を示す入力情報をＣＰＵ３５０に出力する。
電源回路３７０は、本体部３００の各部に電力を供給する。ＬＥＤ駆動回路３８０は、ＬＥＤ１９５を駆動する信号を生成し、生成した信号をＬＥＤ１９５へ供給する。
【００３５】
ＣＰＵ３５０は、メモリ３４０から各種のプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行する。これにより、ＣＰＵ３５０は、シャッター駆動回路３２０、ＣＣＤ信号処理回路３１０、画像信号処理回路３３０及び操作部回路３６０を制御する。
また、ＣＰＵ３５０は、操作部回路３６０から入力された入力情報（例えば、画像処理のパラメータ）に基づいて、画像信号処理回路３３０に、画像信号処理回路３３０が行う画像処理を変更させる。これにより、例えば、画像信号処理回路３３０が画像処理のパラメータに応じて実行する画像処理を変更するので、表示部３３６に表示される画像が変化する。
【００３６】
図２は、光遮断部１８０が光を遮断することにより、撮像面に形成されるマスク像について説明する模式図である。ここで、マスク像は、光遮断部１８０が光を一部遮断することによって形成される像である。同図には、挿入部１００を上から見た模式図と、撮像部１９０の撮像面とが示されている。同図の模式図では、右目用光学系１２１を通った光が光路切替部１３０によって完全に遮蔽されており、光路切替部１３０が左目用光学系１２２を通った光をそのまま通す場合を想定している。
左目用光学系１２２を通った光が光遮断部１８０によって一部遮断されるので、撮像部１９０の撮像面に含まれる左目用マスク形成領域の一部にマスク像が表れることが示されている。
【００３７】
すなわち、左目用光学系１２２を通った光が撮像部１９０に入射している場合、撮像面に含まれる左目用マスク形成領域の一部が暗くなる。一方、右目用光学系１２１を通った光が入射している場合、撮像面に含まれる右目用マスク形成領域の一部が暗くなる。このようにマスク像は、光遮断部１８０が光を一部遮断することによって、マスク形成領域のうちマスク形成領域に含まれる他の領域より暗くなった領域の像である。
【００３８】
本実施形態では、マスク形成領域は、撮像は行うものの観察表示には使用しない無効画素領域に位置するように光遮断部１８０の位置が調整されているものとする。これにより、計測装置１は、有効画素領域に対しては余計なマスク像を形成しないので、画像の品位を高めることができる。
なお、マスク形成領域は、通常の内視鏡観察表示に使用する有効画素領域に位置してもよい。
【００３９】
図３は、本実施形態における挿入部１００を上からみたときの断面図の一例である。同図において、挿入部１００は、第１のカバーガラス１１０と、２光路形成光学系１２０と、光路切替部１３０と、補正光学系１４０と、第２のカバーガラス１５０と、結像光学系１６０と、第３のカバーガラス１７０と、光遮断部１８０と、撮像部１９０とを備える。同図において、２光路形成光学系１２０は、右目用光学系１２１と、左目用光学系１２２とを備える。同図において、外部から入射した光が左目用光学系１２２を通って撮像部１９０に集光する光の軌跡が複数示されている。
【００４０】
第１のカバーガラス１１０は、２光路形成光学系１２０を保護するものである。第１のカバーガラス１１０は、外部から入射した光を２光路形成光学系１２０へ通す。
２光路形成光学系１２０は、視差のある二つの光路を形成する。具体的には、右目用光学系１２１は、第１のカバーガラス１１０を通って入射した光を光路切替部１３０に集光させる。この集光された光を第１の光という。また、左目用光学系１２２は、第１のカバーガラス１１０を通った入射した光を光路切替部１３０に集光させる。この集光された光を第２の光という。また２光路形成光学系１２０は、視野角度を調整する。
【００４１】
光路切替部１３０は、二つの光路を時分割で交互に切り替える。具体的には、例えば、光路切替部１３０は、２光路形成光学系１２０が集光した第１の光と第２の光とを予め決められた周期で交互に遮断する。そして、光路切替部１３０は、第１の光または第２の光を補正光学系１４０に導く。
【００４２】
補正光学系１４０は、光路切替部１３０が導いた第１の光または第２の光の収差を補正する。そして、補正光学系１４０は、補正した後の第１の光（以下、第１の補正光という）または補正した後の第２の光（以下、第２の補正光という）を第２のカバーガラス１５０に導く。
【００４３】
第２のカバーガラス１５０は、挿入部１００内部の光学部材を保護するものである。第２のカバーガラス１５０は、補正光学系１４０が導いた第１の補正光または第２の補正光を結像光学系１６０へ通す。
結像光学系１６０は、第２のカバーガラス１５０が通した第１の補正光または第２の補正光を撮像部１９０に結像させる。具体的には、結像光学系１６０は、第１の補正光を集光させ、集光させた第１の光を撮像部１９０へ導く。また、結像光学系１６０は、第２の補正光を集光させ、集光させた第２の光を撮像部１９０へ導く。
【００４４】
第３のカバーガラス１７０は、撮像面を保護し、ゴミの付着を防止するものである。
光遮断部１８０は、一例として、結像光学系１６０と撮像部１９０の間に位置する。光遮断部１８０は、結像光学系１６０が集光過程の第１の光（以下、第１の集光過程光という）の一部を遮断する。また、光遮断部１８０は、結像光学系１６０が集光過程の第２の光（以下、第２の集光過程光という）の一部を遮断する。ここで、第１の集光過程光が進む方向と垂直な面において該第１の集光過程光を光遮断部１８０が一部遮断する位置と、第２の集光過程光が進む方向と垂直な面において該第２の集光過程光を光遮断部１８０が一部遮断する位置とが異なる。
【００４５】
撮像部１９０は、光遮断部１８０が第１の集光過程光を一部遮断した後の光を電気信号に変換する。また、撮像部１９０は、光遮断部１８０が第２の集光過程光を一部遮断した後の光を電気信号に変換する。ここで、光が右目用光学系１２１を通って撮像部１９０に結像された像を撮像部１９０が撮像することにより得られた像を右目画像という。一方、光が左目用光学系１２２を通って撮像部１９０に結像された像を撮像部１９０が撮像することにより得られた像を左目画像という。光遮断部１８０は、左目画像及び右目画像の一部に暗部を形成するように作用する。
【００４６】
なお、本実施形態では、図３のように、光遮断部１８０が、一例として結像光学系１６０と撮像部１９０の間に位置するものとしたが、これに限ったものではない。例えば、後述する図４のように、光遮断部１８０が２光路形成光学系１２０よりも光路上で前に位置していてもよい。すなわち、光遮断部１８０が２光路形成光学系１２０に入射される光を一部遮断する位置に位置してもよい。
【００４７】
図４は、光遮断部１８０ｂが図３の光遮断部１８０とは別の位置にある場合の例である。同図において、光遮断部１８０ｂが第１のカバーガラス１１０と２光路形成光学系１２０との間に位置することが示されている。同図の光遮断部１８０ｂは、外部から第１のカバーガラス１１０を通って右目用光学系１２１に入射する光（第１入射光）を一部遮断する。同図では、一例として、光遮断部１８０ｂは、その第１の光が２光路形成光学系１２０に入射される直前でその第１の光を一部遮断する。
【００４８】
また、光遮断部１８０ｂは、一例として、外部から第１のカバーガラス１１０を通って入射し左目用光学系１２２に入射する光（第２入射光）を一部遮断する。ここで、第１入射光が進む方向と垂直な面において該第１入射光を光遮断部１８０ｂが一部遮断する位置と、第２入射光が進む方向と垂直な面において該第２入射光を光遮断部１８０ｂが一部遮断する位置とが異なるように光遮断部１８０ｂが構成されている。
【００４９】
光遮断部１８０及び１８０ｂ位置は、マスク像の輝度コントラストをより高め、且つ、左右目の画像で位置や形状が変化する位置とする必要がある。その為、本実施形態では、一例として、光遮断部１８０は図３のように結像光学系と撮像素子の中間位置で上記の条件を満足する位置に位置する。この場合、光遮断部１８０を撮像素子前面の長手方向のどの位置に設置するかによってマスク像のコントラスト、左右目切り替え時のマスク投影具合が変化するのでそれを考慮した設計をする。本実施形態の光遮断部１８０（図３）は図４の光遮断部１８０ｂと比較して寸法の大きなものを使用することができ位置精度が高めやすいという利点がある。
【００５０】
また、前方の光学ユニットを取り外し可能な製品仕様の場合に、双眼レンズを単眼レンズのタイプに付け替えることが想定されるが、単眼レンズの場合は結像光学系１６０のより中心部分に光路が形成される。そのため、光遮断部１８０の位置を適切に設定することで双眼レンズの場合にのみ光遮断部１８０が投影されるようにしてもよい。すなわち、２光路形成光学系１２０と、一つの光路を形成する一光路形成光学系とが交換可能に構成されており、その一光路形成光学系が取り付けられた場合に、光遮断部１８０は、一光路形成光学系が形成する光路上の光を遮断しない位置に位置してもよい。
【００５１】
一方、図４の構成の場合、光遮断部１８０の部材の寸法は小さくなるものの、アダプタ交換を考慮したマスク配置設計は不要となる。本マスク技術を採用する製品の仕様や製造能力に合わせて、適宜マスク位置を設定することが望ましい。
【００５２】
図５は、本実施形態における光遮断部１８０が配置可能な位置について説明するための図である。同図において、結像光学系１６０が備える結像レンズ１６１と撮像部１９０の間であって結像レンズ１６１と接する位置である位置Ａにあるときの絞り４１が示されている。また、結像レンズ１６１と撮像部１９０の間であって撮像部１９０に接する位置である位置Ｂにあるときの絞り４２が示されている。また、結像レンズ１６１よりも被写体４４側の位置である位置Ｂ´にあるときの絞り４３が示されている。
【００５３】
同図における光線の軌跡ＬＷ１に示すように、被写体４４に含まれる位置Ｐ４５から出射された光が、結像レンズ１６１を介して撮像部１９０のＰ４６に集光されることが示されている。また、同図における光線の軌跡ＬＷ２に示すように、被写体４４に含まれる位置Ｐ４７から出射された光が、結像レンズ１６１を介して撮像部１９０のＰ４８に集光されることが示されている。
【００５４】
一般的な知識として、撮像部１９０の撮像面へ像を結ぶ為の結像レンズ１６１に近い位置、すなわち光線の広がり幅が広くなっている位置（例えば、図５の位置Ａ）に絞りがあると、その絞りは明るさ絞り(開口絞りとも言う)として作用し、像の明るさや解像度が変化するように作用する。この場合、絞りの像は撮像面に投影されない。
一方、撮像面または被写体に近い位置、すなわち光線が狭くなっている位置(例えば、図５の位置Ｂ、位置Ｂ´)に絞りがあると、その絞りは視野絞りとして作用し、映像の明るさは変わらないが、視野(光のケラレ)が変化するように作用する。この場合、絞りの像が撮像面に投影される。上記の両位置の間に配置された場合には、中間的な絞り作用が生じる。
【００５５】
本実施形態における光学系を上記の一般的知識に当て嵌めて考える。図６は、図５の光線と同様の光線を挿入部１００の断面を示す概略図に描画したものである。同図には、光線の軌跡ＬＷ３が破線で示されている。位置５１の領域または位置５２の領域のように、光線の幅が狭くなっている部分に光遮断部１８０を設置することが望ましい。そのように設置することにより、左目画像及び右目画像を判別するためのマスク像を撮像部１９０の撮像面に高いコントラストで投影することができる。
【００５６】
ただし、位置５２の場合には、マスクの位置と撮像面が近すぎる左右両光路切り替え時のマスクパターンが切り替わらなくなるので注意が必要である。その為、撮像面から少し離れた位置（例えば、位置５３）にマスクを設置する。ここで、撮像面から少し離れた位置とは、撮像面から予め決められた距離だけ離れた位置であって、結像光学系１６０よりも撮像部１９０に近い位置である。
【００５７】
すなわち、光遮断部１８０の位置について求められる条件は以下の通りである。左右目の光路が切り替わった場合に光遮断部１８０の投影状態が切り替わり、且つ、その時のマスク像の輝度が充分に暗い位置である。充分に暗いとは、例えば、外部環境の変化で想定される暗黒輝度よりも暗いことを意味する。
具体的には、光遮断部１８０は、例えば、位置５１のように２光路形成光学系１２０よりも被写体に近い位置に位置する。あるいは、光遮断部１８０は、例えば、位置５３のように撮像面から予め決められた距離だけ離れた位置であって、結像光学系１６０よりも撮像部１９０に近い位置に位置する。
【００５８】
なお、本実施形態では、光遮断部１８０は、例えば、位置５３のように撮像面から予め決められた距離だけ離れた位置であって、結像光学系１６０よりも撮像部１９０に近い位置に位置するとしたが、これに限らず、光遮断部１８０は、少なくとも結像光学系１６０と撮像部１９０の間に位置すればよい。
【００５９】
図７は、本実施形態の光路切替部１３０の構造の一例を示す図である。同図は、撮像部１９０からみたときの光路切替部１３０の一例を示す図である。同図の例において、光路切替部１３０は、絞り部材１３１と、遮蔽部材１３４とを備える。絞り部材１３１は、右目用開口部１３２と左目用開口部１３３を有する。右目用開口部１３２は、右目用光学系１２１から入射した光を通過させる。一方、左目用開口部１３３は、左目用光学系１２２から入射した光を通過させる。
【００６０】
遮蔽部材１３４は、シャッター駆動回路３２０から供給された駆動信号に基づいて、右目用開口部１３２または左目用開口部１３３のいずれか一つを遮蔽する。具体的には、例えば、遮蔽部材１３４は、シャッター駆動回路３２０から供給された駆動信号に基づいて、その位置を移動する。例えば、右目用光学系１２１を通った光を遮断するようにシャッターを駆動させる駆動信号の場合、遮蔽部材１３４は、右目用開口部１３２を遮蔽する位置に移動する。一方、例えば、左目用光学系１２２を通った光を遮断するようにシャッターを駆動させる駆動信号の場合、遮蔽部材１３４は、左目用開口部１３３を遮蔽する位置に移動する。
【００６１】
これにより、遮蔽部材１３４が右目用開口部１３２を遮蔽した場合、遮蔽部材１３４は右目用光学系１２１から入射した光を遮断されることで、光路切替部１３０は、左目用光学系１２２から入射した光だけを通す。その場合、撮像部１９０が、左目用光学系１２２を通った光により結像された像を撮像することにより、計測装置１は左目画像を得ることができる。一方、遮蔽部材１３４が左目用開口部１３３を遮蔽した場合、遮蔽部材１３４は左目用光学系１２２から入射した光を遮断されることで、光路切替部１３０は、右目用光学系１２１から入射した光だけを通す。その場合、撮像部１９０が、右目用光学系１２１を通った光により結像された像を撮像することにより、計測装置１は右目画像を得ることができる。
【００６２】
ここで、明るさ絞りに相当する位置（例えば、図５の位置Ａ）に光路切替部１３０が配置された場合を想定する。その想定で、光路切替部１３０が右目用光学系１２１と左目用光学系１２２の中間に位置し、右目用光学系１２１もしくは左目用光学系１２２を通った光の一部が遮蔽されている状態で撮像を行うと、像の瞳位置がずれるという症状が現れる。この場合、その映像を利用したステレオ計測値は誤差を持ったものとなるという問題がある。また、相互にとって不要な光が入ってきてしまう。
また、例えば、右目用光学系１２１が完全に遮蔽され、且つ、左目用光学系１２２を通った光の一部が遮蔽されている状態で撮像を行うと、像の瞳位置がずれるという症状が現れる。この場合、その映像を利用したステレオ計測値は誤差を持ったものとなるという問題がある。
【００６３】
そこで、本実施形態では、図８に示すように遮蔽部材１３４が一方の開口部（以下、第１の開口部ともいう）を完全に遮蔽している状態から開口し始めた後に、他方の開口部（以下、第２の開口部ともいう）を完全に開口している状態から遮蔽し始めるように、遮蔽部材１３４、右目用開口部１３２及び左目用開口部１３３の寸法が決定される。すなわち、遮蔽部材１３４は、第１の開口部が完全に遮蔽された状態から、第１の開口部が一部遮蔽しない状態に移行した後に、第２の開口部を遮蔽し始めるように構成される。
【００６４】
そのように構成するため、一例として、図７のように遮蔽部材１３４の形状が円盤で、右目用開口部１３２の形状が円で、左目用開口部１３３の形状が円の場合の、遮蔽部材１３４の寸法の条件について説明する。図７において、Ｌｍは、右目用開口部１３２の中心と左目用開口部１３３の中心を結ぶ軸Ａ１に沿った遮蔽部材１３４の長さである。Ｌ１は、軸Ａ１に沿った右目用開口部１３２の開口長である。Ｌ２は、軸Ａ１に沿った左目用開口部１３３の開口長である。Ｄは、右目用開口部１３２の外縁と左目用開口部１３３の外縁の間の軸Ａ１に沿った距離である。
【００６５】
ここで、遮蔽部材１３４の中心が、右目用開口部１３２の中心と左目用開口部１３３の中心を通る軸Ａ１に沿って移動することを前提とする。その場合、右目用開口部１３２の中心Ｃ１と左目用開口部１３３の中心Ｃ２を通る軸Ａ１に沿った遮蔽部材１３４の長さＬｍは、該軸Ａ１に沿った右目用開口部１３２の開口長Ｌ１及び該軸Ａ１に沿った第２の開口部の開口長Ｌ２より長く（Ｌｍ＞Ｌ１、Ｌｍ＞Ｌ２）、かつ右目用開口部１３２の外縁と左目用開口部１３３の外縁の間の軸Ａ１に沿った距離Ｄを上記右目用開口部１３２の開口長Ｌ１に加算した長さより短く（Ｌｍ≦Ｌ１＋Ｄ）、かつ該距離Ｄを上記左目用開口部１３３の開口長Ｌ２に加算した長さより短い（Ｌｍ≦Ｌ２＋Ｄ）。
【００６６】
上記を一般化すると、遮蔽部材１３４の中心が、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心を通る軸に沿って移動し、該軸に沿った遮蔽部材１３４の長さは、該軸に沿った第１の開口部の開口長及び該軸に沿った第２の開口部の開口長より長く、かつ第１の開口部の外縁と第２の開口部の外縁の間の該軸に沿った距離を第１の開口部の開口長に加算した長さ以下で、かつ該距離を第２の開口部の開口長に加算した長さ以下である。
【００６７】
なお、遮蔽部材の形状は楕円盤でもよく、第１の開口部の形状及び第２の開口部の形状は楕円であってもよい。遮蔽部材１３４の形状が楕円盤で、遮蔽部材１３４の形状が楕円盤で、第１の開口部の形状が楕円で、第２の開口部の形状が楕円の場合は、上述したように構成すればよい。但し、この場合も遮蔽部材１３４の中心が、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心を通る軸に沿って移動することを前提とする。
【００６８】
図８は、本実施形態における遮蔽部材１３４の移動の遷移を示す図である。同図において、一例として、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）の順に遮蔽部材１３４の位置が遷移するものとする。図８（Ａ）は、右目用開口部１３２が完全に遮蔽する位置（以下、右目遮蔽位置という）に遮蔽部材１３４が位置する場合の模式図である。図８（Ｂ）は、右目用開口部１３２が一部開口する位置（右目一部開口位置）に遮蔽部材１３４が位置する場合の模式図である。図８（Ｂ）では、右目用開口部１３２が一部開口しているが、遮蔽部材１３４によって左目用開口部１３３が遮蔽されていないことが示されている。図８（Ｃ）は、右目用開口部１３２と左目用開口部１３３が共に一部遮蔽される位置（中間位置）に遮蔽部材１３４が位置する場合の模式図である。
【００６９】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）の順に遮蔽部材１３４の位置が遷移することにより、遮蔽部材１３４が、右目用開口部１３２を完全に遮蔽している状態から開口し始めた後に、左目用開口部１３３を完全に開口している状態から遮蔽し始める。遮蔽部材１３４は、遮蔽部材１３４の中心が、右目用開口部１３２の中心と左目用開口部１３３の中心を通る軸に沿って移動する。
【００７０】
図８のように各開口部の開閉状態が変化することで、図９のグラフに示すようなマスク像の輝度変化となる。図９は、マスク像の輝度と遮蔽部材１３４の位置との関係の一例を示した図である。ここで、マスク像の輝度は、マスク像内のある一点の輝度値である。同図において、遮蔽部材１３４が右目遮蔽位置にあるとき、右目用マスク形成領域のマスク像の輝度上限７１、右目用マスク形成領域のマスク像の輝度平均７２及び右目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７３が閾値７９より高い輝度であることが示されている。一方、同じく遮蔽部材１３４が右目遮蔽位置にあるとき、左目用マスク形成領域のマスク像の輝度上限７４、左目用マスク形成領域のマスク像の輝度平均７５及び左目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７６が正規のマスク輝度７８となり、閾値７９より低い輝度であることが示されている。ここで、正規のマスク輝度７８とは、遮蔽部材１３４が右目用開口部１３２または左目用開口部１３３のいずれかを完全に遮蔽している際のマスク像の輝度である。
【００７１】
また、同図において、遮蔽部材１３４が左目用開口部１３３を完全に遮蔽する位置（以下、左目遮蔽位置という）にあるとき、遮蔽部材１３４が右目遮蔽位置にあるときとは反対に、右目用マスク形成領域のマスク像の輝度上限７１、右目用マスク形成領域のマスク像の輝度平均７２及び右目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７３が正規のマスク輝度７８となり、閾値７９より低い輝度であることが示されている。一方、同じく遮蔽部材１３４が左目遮蔽位置にあるとき、左目用マスク形成領域のマスク像の輝度上限７４、左目用マスク形成領域のマスク像の輝度平均７５及び左目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７６が閾値７９より高い輝度であることが示されている。
【００７２】
同図において、遮蔽部材１３４が各開口部の中間位置（例えば、図８（ｃ）の遮蔽部材１３４の位置）にある場合、左目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７３と右目用マスク形成領域のマスク像の輝度下限７６の両方とも閾値７９を超える輝度であることが示されている。すなわち、遮蔽部材１３４が各開口部の中間位置にある場合、マスク像の輝度値が正規のマスク像の輝度よりも高くなる。このことを利用して、本実施形態の計測装置１は、閾値を適切に設定することで、遮蔽部材１３４が中間位置にあるのか、どちらか一方の開口部を完全に遮蔽する位置、即ち、他方の開口部を完全に開口した位置にあるかを検知する。
【００７３】
図１０は、本実施形態における画像信号処理回路３３０の構成を示す概略ブロック図である。画像信号処理回路３３０は、画像メモリ３３１と、検知部３３２と、画像調整処理部３３４と、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）合成処理部３３５とを備える。
【００７４】
画像メモリ３３１は、ＣＣＤ信号処理回路３１０から入力された画像信号を画像情報として保持する。
検知部３３２は、撮像部１９０がマスク像を撮像することにより得られたマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する。ここで、検知部３３２は、シャッター位置検知処理部３３３を備える。
【００７５】
シャッター位置検知処理部３３３は、画像メモリ３３１から画像情報を読み出し、撮像部１９０が検知した暗部のパターンから、光路の切替状態を検知する。具体的には、例えば、シャッター位置検知処理部３３３は、撮像面の予め決められた一組の検出範囲に相当する画像信号が表す輝度値に基づいて、遮蔽部材１３４の位置を検知する。シャッター位置検知処理部３３３の処理の詳細は後述する。以下、遮蔽部材１３４の位置をシャッター位置、遮蔽部材１３４の位置を検知することをシャッター位置検知ともいうものとする。シャッター位置検知処理部３３３は、検知した遮蔽部材１３４の位置を示すシャッター位置情報をＣＰＵ３５０へ出力する。
【００７６】
画像調整処理部３３４は、画像メモリから画像情報を読み出し、読み出した画像情報に対して一例としてノイズ低減処理、エッジ強調処及び色合いの調整処理を施す。そして、画像調整処理部３３４は、上述した処理を施すことにより得られた調整後画像情報をＧＵＩ合成処理部３３５へ出力する。
【００７７】
ＧＵＩ合成処理部３３５は、ユーザが計測装置１をコントロールするメニューを生成する。そして、ＧＵＩ合成処理部３３５は、生成したメニューを表示部３３６に表示させる。また、ＧＵＩ合成処理部３３５は、画像調整処理部３３４から入力された調整後画像情報が示す画像を表示部３３６に表示させる。
【００７８】
図１０には、ＣＰＵ３５０の論理的な構成も示されている。ＣＰＵ３５０は、切替指示部３５１と判定部３５２とステレオ計測処理部３５３として機能する。切替指示部３５１は、シャッターの切り替えを指示する切替指示信号を生成し、生成した切替指示信号をシャッター駆動回路３２０に出力する。ここで、切替指示信号は、例えば、右目用開口部１３２が遮蔽されている場合、左目用開口部１３３を遮蔽する指示であり、左目用開口部１３３が遮蔽されている場合、右目用開口部１３２を遮蔽する指示である。
【００７９】
続いて、シャッター駆動回路３２０は、切替指示部３５１から入力された切替指示信号に基づいて、シャッター駆動指示信号を光路切替部１３０へ供給する。これにより、光路切替部１３０は、シャッター駆動指示信号に従って、光路を切り替える。
【００８０】
判定部３５２は、シャッター位置検知処理部３３３から入力されたシャッター位置情報が示す遮蔽部材１３４の位置が切替指示信号で指示した位置と整合するか否か判定する。判定部３５２は、整合すると判定した場合、ステレオ計測処理部３５３にステレオ計測処理を実行させ、整合しないと判定した場合、ステレオ計測処理部３５３によるステレオ計測処理を禁止する。
ステレオ計測処理部３５３は、判定部３５２が整合すると判定した場合のみ、ステレオ計測処理を実行する。そして、ステレオ計測処理部３５３は、ステレオ計測処理の処理結果を表示部３３６に表示させる。
【００８１】
図１１は、本実施形態における計測装置１のタイミングチャートの一例である。同図において、時刻ｔ１で、切替指示部３５１は、シャッター切り替え指示を示す切替指示信号をシャッター駆動回路３２０へ出力する。このときの切替指示信号は、一例として、右目用開口部１３２を遮蔽する指示であるものとする。ＣＣＤ信号処理回路３１０は、撮像部１９０としてのＣＣＤに露光と読み出しを順に行う。そして、ＣＣＤの読み出し完了のタイミングである時刻ｔ２に、シャッター位置検知処理部３３３が、遮蔽部材１３４の位置を検知する。そして、時刻ｔ３で、シャッター位置検知処理部３３３による一つのシャッター位置検知処理が完了する。
【００８２】
また、ＣＣＤの読み出し完了のタイミングである時刻ｔ２で、切替指示部３５１は、シャッター切り替え指示を示す切替指示信号をシャッター駆動回路３２０へ出力する。このときの切替指示信号は、一例として、左目用開口部１３３を遮蔽する指示であるものとする。ＣＣＤ信号処理回路３１０は、撮像部１９０としてのＣＣＤに露光と読み出しを順に行う。そして、ＣＣＤの読み出し完了のタイミングである時刻ｔ４に、シャッター位置検知処理部３３３が、遮蔽部材１３４の位置を検知する。そして、時刻ｔ５で、シャッター位置検知処理部３３３による一つのシャッター位置検知処理が完了する。
【００８３】
続いて、シャッター位置検知処理部３３３の処理の詳細について説明する。例えば、シャッター位置検知処理部３３３は、撮像部１９０の左目用右目用両方のマスク形成領域の画像信号の輝度を検知する。そして、シャッター位置検知処理部３３３は、検知したそれぞれの輝度を予め設定された閾値と比較することで、シャッター位置を判別する。例えば、シャッター位置検知処理部３３３は、左目用マスク形成領域のうち検出領域の画像信号の輝度値がその閾値以下である場合、シャッター位置が右目遮蔽位置にあると判別する。一方、シャッター位置検知処理部３３３は、右目用マスク形成領域のうち検出領域の画像信号の輝度がその閾値以下である場合、シャッター位置が左目遮蔽位置にあると判別する。以上により、本実施形態におけるシャッター位置検知処理部３３３は、一例として、マスク画像領域の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知する。
【００８４】
ここで、閾値は、マスク像から読み出される画像信号のノイズの影響で誤検出することが無いようなレベルに設定する必要がある。ただし、予め設定する閾値が大きいと、逆に通常観察時に想定される暗黒像の輝度レベルが閾値以下となる可能性が高くなり、計測装置１がその暗黒像をマスク像と誤検出し易くなる。
【００８５】
その誤検出を避けるため、シャッター位置検知処理部３３３は、判別領域から読み出される画像信号を閾値と比較する前に、その画像信号にローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）の処理を施す。ここで、判別領域は、右目用マスク形成領域と左目用マスク形成領域の総称である。すなわち、検知部３３２のシャッター位置検知処理部３３３は、マスク画像の輝度に対して、予め決められた空間周波数以下の信号を通過させるフィルタを施し、フィルタを施した後のマスク画像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知する。具体的には、例えば、シャッター位置検知処理部３３３は、ＬＰＦ後の画像信号と閾値を比較することで、光路の切替状態を検知する。これにより、予め設定する閾値を低くすることで、上述した誤検出の確率を下げることができる。
なお、ＬＰＦに限らず、判別領域から読み出される画像信号を平均化してもよい。
【００８６】
図１２は、判別領域から読み出される画像信号にＬＰＦを施す処理を説明するための図である。同図には、左目用マスク形成領域にマスク像が形成される場合の撮像面Ｄ１１０が示されている。また、同図に撮像面Ｄ１１０においてマスク像が検出される検出範囲が示されている。同図の例では、左目用マスク形成領域にマスク像が形成される場合であるので、左目用マスク形成領域の検出範囲には、マスク像Ｒ１１１が示されている。一方、この例では右目用マスク形成領域にはマスク像が形成されないので、右目用マスク形成領域の検出範囲には、通常観察像Ｒ１１２が示されている。
【００８７】
同図のグラフＧ１１１は、マスク像Ｒ１１１を含む左目用マスク形成領域の位置と、マスク像Ｒ１１１に相当する画像信号が表す輝度値の関係の一例を示したグラフである。縦軸は輝度値、横軸は左目用マスク形成領域の長径方向の位置である。グラフＧ１１１において、一例として、ノイズ成分Ｓ１１１が重畳した画像信号の輝度分布Ｓ１１０が示されている。グラフＧ１１１内における破線は、ノイズ成分Ｓ１１１が重畳する前の画像信号の輝度分布を示している。ノイズ成分Ｓ１１１が重畳した画像信号の輝度分布Ｓ１１０に含まれる輝度値が、検出範囲の一部において閾値より大きいことが示されている。
【００８８】
同図のグラフＧ１１３は、通常観察像Ｒ１１２を含む右目用マスク形成領域の位置と、通常観察像Ｒ１１２に相当する画像信号が表す輝度値の関係の一例を示したグラフである。縦軸は輝度値、横軸は右目用マスク形成領域の長径方向の位置である。グラフＧ１１３において、一例として、画像信号Ｓ１１３に含まれる輝度値が、検出範囲において全て閾値より高いことが示されている。
このように、グラフＧ１１１とグラフＧ１１３とで、同じ閾値を設定した場合に、検出範囲の輝度値が両方とも閾値を超えてしまい、シャッター位置検知処理部３３３は、シャッター位置を検出できない場合がある。
【００８９】
同図のグラフＧ１１２は、マスク像Ｒ１１１を含む左目用マスク形成領域の位置と、マスク像Ｒ１１１に相当する画像信号の輝度分布Ｓ１１０に対してＬＰＦが施された後の画像信号の輝度分布Ｓ１１２が表す輝度値の関係の一例を示したグラフである。縦軸は輝度値、横軸は左目用マスク形成領域の長径方向の位置である。ＬＰＦが施された後の画像信号の輝度分布Ｓ１１２に含まれる輝度値が、検出範囲において全て閾値より小さいことが示されている。
【００９０】
同図のグラフＧ１１４は、通常観察像Ｒ１１２を含む左目用マスク形成領域の位置と、通常観察像Ｒ１１２に相当する画像信号の輝度分布Ｓ１１３に対してＬＰＦが施された後の画像信号の輝度分布Ｓ１１４が表す輝度値の関係の一例を示したグラフである。縦軸は輝度値、横軸は右目用マスク形成領域の長径方向の位置である。ＬＰＦが施された後の画像信号の輝度分布Ｓ１１４に含まれる輝度値が、検出範囲において全て閾値より小さいことが示されている。
【００９１】
グラフＧ１１２とグラフＧ１１４とを比較すると、検出範囲においてマスク像Ｒ１１１に相当する画像信号が表す輝度値が閾値より小さい。それに対し、検出範囲において通常観察像Ｒ１１２に相当する画像信号が表す輝度値が閾値より大きい。
このように、シャッター位置検知処理部３３３は、ＬＰＦを施すことにより、画像信号に重畳したノイズ成分を除去することで、マスク像に相当する画像信号と、通常観察像に相当する画像信号とを判別することができる。その結果、シャッター位置検知処理部３３３は、シャッター位置の検知精度を向上させることができる。
【００９２】
図１３は、本実施形態における計測装置１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。切替指示部３５１は、シャッター切り替え指示を示す切替指示信号を生成し、生成した切替指示信号をシャッター駆動回路３２０に出力する（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ３５０は、ＣＣＤ信号処理回路３１０を制御して、撮像部１９０に撮像させる（ステップＳ１０２）。次に、シャッター位置検知処理部３３３は、シャッター位置を検知する（ステップＳ１０３）。
【００９３】
判定部３５２は、検知したシャッター位置と切替指示信号が示す切替指示が同一であるか否か判定する（ステップＳ１０４）。検知したシャッター位置と切替指示信号が示す切替指示が同一である場合（ステップＳ１０４  ＹＥＳ）、ステレオ計測処理部３５３はステレオ計測処理を実行し、ステレオ計測の処理結果を表示部３３６に表示させ、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、検知したシャッター位置と切替指示信号が示す切替指示が同一でない場合（ステップＳ１０４  ＮＯ）、ＣＰＵ３５０は、異常を警告する旨を表示部３３６に表示させ、ステップＳ１０１の処理に戻る。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
【００９４】
＜効果＞
本実施形態の計測装置１のシャッター位置検知処理部３３３は、マスク像の輝度値に基づいて、光路の切替状態を検知するので、正常に遮蔽動作が行えない状態となった場合、その状態を検知することができる。例えば、計測装置１は、本来右目画像を撮像すべきタイミングで左目画像を撮像した場合、正常に遮蔽動作が行えない状態となったと判定する。これにより、計測装置１は、遮蔽部材による遮蔽動作が適切に行われなくなることを検知することができるので、正常に遮蔽動作が行えない状態となった場合に撮像された画像を用いてステレオ計測をすることを防止するので、誤ったステレオ計測が実施されるのを防止することができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、検知部３３２は、マスク像の輝度に基づいて、光路の切替状態を検知したが、これに限ったものではない。検知部３３２は、マスク像の形状に基づいて、光路の切替状態を検知してもよい。この場合に、マスク像が自然界に存在しない特殊な形になるように光遮断部１８０を構成すれば、自然界に存在する被写体が通常そのような特殊な形をしていないので、計測装置１は、その被写体の像とそのマスク像とを確実に区別することができる。その結果、計測装置１は、光路の切替状態の検知精度を向上させることができる。
また、図２において、一例として、光遮断部１８０は、撮像部１９０と平行な同じ面に、双方の光学系を通る光を遮断する部材が配置されるようにしたが、これに限らず、異なる面に双方の光学系を通る光を遮断する部材が配置されてもよい。
【００９６】
＜変形例１＞
続いて、本実施形態の変形例１について説明する。本実施形態では、シャッター位置検知処理部３３３は、撮像面の予め決められた一組の検出範囲に相当する画像信号が表す輝度値に基づいて、遮蔽部材１３４の位置を検知した。その場合、被検査体の条件によっては、局部的な暗黒像が判定領域にかかり、それをマスク部と誤判定する可能性もある。ここで、暗黒像は、被写体が暗いことにより撮像面に形成された暗黒の像である。それを回避するためあるいは誤判定する確率を下げるため、本変形例１では、計測装置１は、検出範囲を各マスク形成領域に複数設けておき、シャッター位置検知処理部３３３は、撮像面の予め決められた複数組の検出範囲に相当する画像信号が表す輝度値に基づいて、遮蔽部材１３４の位置を検知する。
【００９７】
本変形例１では、光遮断部１８０は、二つの光路上の光それぞれを複数箇所で遮断し、検知部３３２は、光遮断部１８０が光を複数箇所で遮断することで形成される複数のマスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する。
【００９８】
図１４は、本実施形態の変形例１の処理を説明するための図である。ここで、変形例１の光遮断部１８０は、図２の光遮断部１８０よりもマスク形成領域の長径方向に長いものとする。撮像部１９０の撮像面Ｄ１３１において、暗黒像Ｒ１３２とマスク像Ｒ１３３とが示されている。また、右目用マスク形成領域において、三つの検出範囲ＡＲ、ＢＲ及びＣＲが設定されている。また、左目用マスク形成領域において、三つの検出範囲ＡＬ、ＢＬ及びＣＬが設定されている。
【００９９】
同図のグラフＧ１３１において、撮像面Ｄ１３１に含まれる右目用マスク形成領域の位置と輝度値との関係の一例を示すグラフである。ここで、輝度が閾値より大きい場合に検出値を１、輝度が閾値以下の場合に検出値を０とする。検出範囲ＡＲにおいて輝度が閾値より大きいので、検出値が１であることが示されている。それに対し、検出範囲ＢＲ及びＣＲにおいて輝度が閾値より小さいので、検出値０であることが示されている。
【０１００】
同図のグラフＧ１３２において、撮像面Ｄ１３１に含まれる左目用マスク形成領域の位置と輝度値との関係の一例を示すグラフである。全ての検出範囲において輝度が閾値より小さいので、検出値が０であることが示されている。
同図の例では、シャッター位置検知処理部３３３は、左目用マスク形成領域に含まれる全ての検出範囲に相当する画像信号が表す輝度値が全て閾値以下であるので、左目用光学系１２２と通過した光が撮像部１９０に結像したとみなせる。それゆえ、シャッター位置検知処理部３３３は、遮蔽部材１３４が右目用開口部１３２を遮断する右目遮断位置に位置すると判定する。
【０１０１】
これにより、シャッター位置検知処理部３３３は、暗黒像をマスク像と誤って検出することを防ぐことができるので、シャッター位置検知処理部３３３は、シャッター位置の検出精度を向上させることができる。
【０１０２】
＜変形例２＞
続いて、本実施形態の変形例２について説明する。本変形例２では、シャッター位置検知処理部３３３は、撮像面の四隅に検出範囲を設け、撮像面の四隅の検出範囲に相当する画像信号が表す輝度値に基づいて、遮蔽部材１３４の位置を検知する。
【０１０３】
図１５は、本実施形態の変形例２の処理を説明するための図である。図１５（Ａ）には、光遮断部１８０の撮像部１９０と平行な面における変形例２の光遮断部１８０の形状が示されている。同図は、撮像部１９０側から見た図である。図１５（Ａ）において、撮像部１９０の撮像面Ｄ１４０が破線の四角で示されている。光遮断部１８０がこのような形状をすることで、光遮断部１８０が左目用光学系１２２を通過した光を遮断することにより、撮像面Ｄ１４０の四隅のうち向かって左側の二隅にマスク像が形成される。一方、光遮断部１８０が右目用光学系１２１を通過した光を遮断することにより、撮像面Ｄ１４０の四隅のうち向かって右側の二隅にマスク像が形成される。
【０１０４】
図１５（Ｂ）には、撮像部１９０の撮像面Ｄ１４１において、暗黒像Ｒ１４２と第１のマスク像Ｒ１４３と第２のマスク像Ｒ１４４とが示されている。撮像面の四隅に検出範囲が設けられている。具体的には、右目用マスク形成領域において、向かって左隅の検出範囲ＤＲ（破線で囲まれた四角）と向かって右隅の検出範囲ＥＲ（破線で囲まれた四角）が示されている。また、左目用マスク形成領域において、向かって左隅の検出範囲ＤＬ（破線で囲まれた四角）と向かって右隅の検出範囲ＥＬ（破線で囲まれた四角）が示されている。
【０１０５】
図１５（Ｂ）では、検出範囲ＤＬに三角の形状をした第１のマスク像Ｒ１４３が、検出範囲ＥＬに三角の形状をした第２のマスク像Ｒ１４３が示されている。それゆえ、検出範囲ＤＬ及び検出範囲ＥＬにおいて輝度値が閾値以下の領域の形状は三角形で、この形状は光遮断部１８０の形状によって決まっている。それに対し、検出範囲ＤＲ内全てが暗黒像Ｒ１４２の一部で、検出範囲ＥＲの大部分が暗黒像Ｒ１４３の一部である。それゆえ、検出範囲ＤＲにおいて輝度値が閾値以下の領域の形状は長方形で、検出範囲ＥＲにおいて輝度値が閾値以下の領域の形状は四角形である。
【０１０６】
シャッター位置検知処理部３３３は、検出範囲において閾値以下の領域の形状に基づいて、光路の切替状態を検知する。すなわち、検知部３３２は、マスク像の形状に基づいて光路の切替状態を検知する。
図１５（Ｂ）の例では、シャッター位置検知処理部３３３は、検出範囲ＤＬ及び検出範囲ＥＬにおいて閾値以下の領域の形状が、光遮断部１８０の形状によって予め決められた形状である三角形と一致するので、左目用光学系１２２と通過した光が撮像部１９０に結像したとみなせる。それゆえ、その場合、シャッター位置検知処理部３３３は、遮蔽部材１３４が右目用開口部１３２を遮断する右目遮断位置に位置すると判定する。
【０１０７】
シャッター位置検知処理部３３３は、予め決められた検出範囲における閾値以下の領域の形状に基づいて、光路の切替状態を検知するので、図１５（Ｂ）のように暗黒像が右目用マスク形成領域の大部分を覆っていても、暗黒像をマスク像と誤って検出することを防ぐことができる。それゆえ、シャッター位置検知処理部３３３は、シャッター位置の検出精度を向上させることができる。また、撮像面の四隅に集光する光を遮断すればよいので、光遮断部１８０が光を遮断する（マスクする）面積を小さくできるという効果も得られる。
【０１０８】
＜変形例３＞
続いて、本実施形態の変形例３について説明する。本変形例３における計測装置１は、二つの光路上の光それぞれを一部遮断する参照用光遮断部を更に備える。そして、検知部３３２は、マスク画像と、参照用光遮断部が光を一部遮断することで得られる参照用マスク画像に基づいて、光路の切替状態を検知する。
【０１０９】
本変形例３では、外部光源の変化に応じて、平均値としてのマスク輝度が変動するような場合において、参照用マスク像を設けておき、シャッター位置検知処理部３３３は、更に、その参照用マスク像の輝度値に基づいて算出した閾値を用いて、光路の切替状態を検知する。参照用マスク像とは、左右の光学系が切り替わった場合においても常にマスク暗部が形成されるようにした領域のことである。
【０１１０】
外部光源の影響は判定に用いられるマスク像と参照用マスク像の両方に共通に作用するため、シャッター位置検知処理部３３３は、参照用マスク像の輝度の変化に応じて閾値を変化させれば、外部光源の影響を排除することができる。
【０１１１】
図１６は、本実施形態の変形例３の処理を説明するための図である。同図において、撮像面Ｄ１５０に、参照用マスク像Ｒ１５１と、左目用マスク形成領域の検出範囲に結像されたマスク像Ｒ１５２と、右目用マスク形成領域の検出範囲に結像された通常観察像Ｒ１５３が示されている。
【０１１２】
同図のグラフＧ１５１には、撮像面Ｄ１５０に含まれる左目用マスク形成領域の位置と輝度値との関係の一例を示すグラフである。縦軸が輝度値で、横軸が左目用マスク形成領域の長径方向の位置である。検出範囲において左目用マスク形成領域の長径方向の輝度分布Ｓ１５１に含まれる輝度値が全て閾値Ｖ１５４より小さいことが示されている。ここで、閾値Ｖ１５４は参照用マスク像の輝度値Ｖ１５３に予め決められた値αを加算した値である。
【０１１３】
同図のグラフＧ１５２には、撮像面Ｄ１５０に含まれる右目用マスク形成領域の位置と輝度値との関係の一例を示すグラフである。縦軸が輝度値で、横軸が右目用マスク形成領域の長径方向の位置である。検出範囲において右目用マスク形成領域の長径方向の輝度分布Ｓ１５２に含まれる輝度値が全て閾値Ｖ１５４より大きいことが示されている。
【０１１４】
同図の例では、閾値Ｖ１５４を参照用マスク像の輝度値Ｖ１５３に予め決められた値αを加算した値とすることで、シャッター位置検知処理部３３３は、左目用マスク形成領域の検出範囲の輝度値が閾値以下であると判定することができる。それゆえ、シャッター位置検知処理部３３３は、遮蔽部材１３４が右目遮蔽位置にあると判定することができる。
【０１１５】
このように、シャッター位置検知処理部３３３は、参照用マスク像の輝度の変化に応じて閾値を変化させることで、外部光源の変化に応じてマスク像の輝度が変動するような場合でも、外部光源の変化に応じた適切な閾値を設定することができる。それゆえ、シャッター位置検知処理部３３３は、外部光源の影響を受けることなく、光路の切替状態を検知することができる。
【０１１６】
また、本実施形態の計測装置１の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、計測装置１に係る上述した種々の処理を行ってもよい。
【０１１７】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【０１１８】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、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のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  計測装置
１００  挿入部
１１０  第１のカバーガラス
１２０  ２光路形成光学系
１３０  光路切替部
１４０  補正光学系
１５０  第２のカバーガラス
１６０  結像光学系
１７０  第３のカバーガラス
１８０  光遮断部
１９０  撮像部
２００  操作部
３００  本体部
３１０  ＣＣＤ信号処理回路
３２０  シャッター駆動回路
３３０  画像信号処理回路
３３１  画像メモリ
３３２  検知部
３３３  シャッター位置検知処理部
３３４  画像調整処理部
３３５  ＧＵＩ合成処理部
３３６  表示部
３４０  メモリ
３５０  ＣＰＵ
３５１  切替指示部
３５２  判定部
３５３  ステレオ計測処理部
３３７  画像記録回路
３６０  操作部回路
３７０  電源回路
３８０  ＬＥＤ駆動回路
【図１】
0005959323.tif 000002
【図２】
0005959323.tif 000003
【図３】
0005959323.tif 000004
【図４】
0005959323.tif 000005
【図５】
0005959323.tif 000006
【図６】
0005959323.tif 000007
【図７】
0005959323.tif 000008
【図８】
0005959323.tif 000009
【図９】
0005959323.tif 000010
【図１０】
0005959323.tif 000011
【図１１】
0005959323.tif 000012
【図１２】
0005959323.tif 000013
【図１３】
0005959323.tif 000014
【図１４】
0005959323.tif 000015
【図１５】
0005959323.tif 000016
【図１６】
0005959323.tif 000017