(57)【要約】      （修正有）【課題】計測精度の悪化を抑制す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。【解決手段】計測装置１において、制御部１０７は、撮像部１０４に、第１の像に基づく複数枚の第１画像をおよび第２の像に基づく複数枚の第２画像を生成させる。前記制御部１０７は、前記第１画像生成制御により生成された前記複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の前記第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する。前記制御部１０７は、前記第２画像生成制御により生成された前記複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の前記第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する。前記制御部１０７は、前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、計測部１０５に計測を実行させる。【選択図】図１
2019020628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、
前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、
前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、
前記光路設定部、前記撮像部、および前記計測部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記光路設定部に、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を前記撮像時の前記光路として設定させる光路設定制御と、
前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成制御と、
前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成制御と、
前記第１画像生成制御により生成された前記複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の前記第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定制御と、
前記第２画像生成制御により生成された前記複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の前記第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定制御と、
前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、前記計測部に計測を実行させる計測制御と、
を行うことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光路設定制御により、前記光路設定部に、前記第１光路を設定させた後に前記第２光路を設定させ、
前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、前記第２光路が設定された後に、連続する複数枚の前記第２画像を生成させ、
前記制御部は、前記第２画像ぶれ判定制御により、前記連続する複数枚の前記第２画像のうち、連続する２枚以上の前記第２画像に基づいて前記ぶれがあるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光路設定制御により、前記光路設定部に、前記第１光路と前記第２光路とを交互に設定させ、
前記第１光路が設定される前であって前記第２光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、第１の第２画像を生成させ、
前記第２光路が設定された後であって前記第１光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第１画像生成制御により、前記撮像部に前記第１画像を生成させ、
前記第１光路が設定された後であって前記第２光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、第２の第２画像を生成させ、
前記制御部は、前記第２画像ぶれ判定制御により、前記第１の第２画像および前記第２の第２画像に基づいて前記ぶれがあるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御は、前記第１画像生成制御および前記第２画像生成制御の後に実行され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】
第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、
前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、
前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、
前記光路設定部、前記撮像部、および前記計測部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記光路設定部に、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を前記撮像時の前記光路として設定させる光路設定制御と、
前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成制御と、
前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成制御と、
前記計測部に、前記第１画像生成制御により生成された複数枚の前記第１画像のうちの少なくとも１枚の前記第１画像と、前記第２画像生成制御により生成された複数枚の前記第２画像のうちの少なくとも１枚の前記第２画像とに基づく計測を実行させる計測制御と、
前記計測制御で使用された前記第１画像と、前記第１画像生成制御により生成された複数枚の前記第１画像のうちの他の前記第１画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定制御と、
前記計測制御で使用された前記第２画像と、前記第２画像生成制御により生成された複数枚の前記第２画像のうちの他の前記第２画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定制御と、
前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、前記計測部が実行した計測により得られた計測結果が妥当であると判定する妥当性判定制御と、
を行うことを特徴とする計測装置。
【請求項６】
第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、
前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、
前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、
を備える計測装置の作動方法において、
前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成ステップと、
前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成ステップと、
前記第１画像生成ステップで生成された前記複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の前記第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定ステップと、
前記第２画像生成ステップで生成された前記複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の前記第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定ステップと、
前記第１画像ぶれ判定ステップおよび前記第２画像ぶれ判定ステップでぶれがないと判定された場合に、前記計測部に計測を実行させる計測ステップと、
を行うことを特徴とする計測装置の作動方法。
【請求項７】
第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、
前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、
前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、
を備える計測装置の作動方法において、
前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成ステップと、
前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成ステップと、
前記計測部に、前記第１画像生成ステップで生成された複数枚の前記第１画像のうちの少なくとも１枚の前記第１画像と、前記第２画像生成ステップで生成された複数枚の前記第２画像のうちの少なくとも１枚の前記第２画像とに基づく計測を実行させる計測ステップと、
前記計測ステップで使用された前記第１画像と、前記第１画像生成ステップで生成された複数枚の前記第１画像のうちの他の前記第１画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定ステップと、
前記計測ステップで使用された前記第２画像と、前記第２画像生成ステップで生成された複数枚の前記第２画像のうちの他の前記第２画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定ステップと、
前記第１画像ぶれ判定ステップおよび前記第２画像ぶれ判定ステップでぶれがないと判定された場合に、前記計測部が実行した計測により得られた計測結果が妥当であると判定する妥当性判定ステップと、
を行う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光路および第２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光路を通った光が形成する第１被写体像に基づく撮像により画像（第１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光路を通った光が形成する第２被写体像に基づく撮像により画像（第２画像とよぶ）が生成される。第１画像および第２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画像と第２画像とを撮影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画像と第２画像とを交互に撮影する。２つの第１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の内視鏡装置は、第１画像を連続的に撮影し、かつ複数の第１画像間のぶれ量が所定の閾値以下であるときに計測が実行可能であると判定する。このとき、内視鏡装置は、第２画像を撮影し、かつ第１画像および第２画像を用いて計測を実行する。この判定において第１画像間のぶれ量のみが使用されており、第２画像が撮影されたタイミングにおけるぶれ量については考慮されていない。そのため、第１画像間のぶれ量は小さいが、第２画像を撮影するタイミングで予期せぬぶれが生じた場合には、内視鏡装置はそれを検知できない可能性がある。その結果、計測が実行可能であると内視鏡装置が判定し、予期せぬぶれから生じる誤差を含んだ計測結果がユーザに提供される恐れがある。
【００１１】
図９を参照し、計測に対するぶれの影響を説明する。図９は、画像の撮影時におけるぶれ量を示す。
【００１２】
撮像素子の撮像面と一致する仮想的なＸＹ平面における撮像素子のぶれが模式的に示されている。Ｎ−２フレーム、Ｎ−１フレーム、Ｎフレーム、Ｎ＋２フレーム、およびＮ＋３フレームにおいてＲ画像が取得される。Ｎ＋１フレームにおいてＬ画像が取得される。Ｒ画像は、ステレオ計測に使用される右画像である。Ｌ画像は、ステレオ計測に使用される左画像である。以下では、Ｒ画像が第１画像であり、かつＬ画像が第２画像である場合について説明する。Ｒ画像が第２画像であり、かつＬ画像が第１画像であってもよい。
【００１３】
図９（ａ）および図９（ｂ）において、Ｎフレームの第１画像を基準とする各画像におけるぶれ量が示されている。図９（ａ）に示す例では、各フレームの画像におけるぶれ量は所定のしきい値ＴＨ１よりも小さい。そのため、Ｎフレームの第１画像が取得されたとき、内視鏡装置はぶれ量がしきい値ＴＨ１よりも小さいと判定し、かつステレオ計測を実行する。ステレオ計測では、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋１フレームの第２画像が使用される。Ｎ＋１フレームの第２画像におけるぶれ量がしきい値ＴＨ１よりも小さいため、内視鏡装置は所望の計測結果を得ることができる。
【００１４】
図９（ｂ）に示す例においても、Ｎ−２フレーム、Ｎ−１フレーム、およびＮフレームの第１画像におけるぶれ量は所定のしきい値ＴＨ１よりも小さい。そのため、内視鏡装置は、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋１フレームの第２画像を使用してステレオ計測を実行する。しかし、図９（ｂ）に示す例では、Ｎ＋１フレームの第２画像において、しきい値ＴＨ１を超える大きなぶれが生じる。そのため、予期せぬ計測誤差が生じる。Ｎ＋２フレームの第１画像におけるぶれ量はしきい値ＴＨ１よりも小さいため、内視鏡装置はＮフレームおよびＮ＋２フレームの第１画像間のぶれ量からＮ＋１フレームの第２画像におけるぶれ量を検出することはできない。第１画像および第２画像の間には、ステレオ光学系の構造による視差があるため、内視鏡装置は第１画像および第２画像からぶれを検出することは困難である。
【００１５】
本発明は、計測精度の悪化を抑制す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】
【００１６】
本発明は、第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、前記光路設定部、前記撮像部、および前記計測部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記光路設定部に、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を前記撮像時の前記光路として設定させる光路設定制御と、前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成制御と、前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成制御と、前記第１画像生成制御により生成された前記複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の前記第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定制御と、前記第２画像生成制御により生成された前記複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の前記第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定制御と、前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、前記計測部に計測を実行させる計測制御と、を行うことを特徴とする計測装置である。
【００１７】
本発明の計測装置において、前記制御部は、前記光路設定制御により、前記光路設定部に、前記第１光路を設定させた後に前記第２光路を設定させ、前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、前記第２光路が設定された後に、連続する複数枚の前記第２画像を生成させ、前記制御部は、前記第２画像ぶれ判定制御により、前記連続する複数枚の前記第２画像のうち、連続する２枚以上の前記第２画像に基づいて前記ぶれがあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１８】
本発明の計測装置において、前記制御部は、前記光路設定制御により、前記光路設定部に、前記第１光路と前記第２光路とを交互に設定させ、前記第１光路が設定される前であって前記第２光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、第１の第２画像を生成させ、前記第２光路が設定された後であって前記第１光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第１画像生成制御により、前記撮像部に前記第１画像を生成させ、前記第１光路が設定された後であって前記第２光路が設定されているとき、前記制御部は、前記第２画像生成制御により、前記撮像部に、第２の第２画像を生成させ、前記制御部は、前記第２画像ぶれ判定制御により、前記第１の第２画像および前記第２の第２画像に基づいて前記ぶれがあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１９】
本発明の計測装置において、前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御は、前記第１画像生成制御および前記第２画像生成制御の後に実行されることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、前記光路設定部、前記撮像部、および前記計測部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記光路設定部に、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を前記撮像時の前記光路として設定させる光路設定制御と、前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成制御と、前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成制御と、前記計測部に、前記第１画像生成制御により生成された複数枚の前記第１画像のうちの少なくとも１枚の前記第１画像と、前記第２画像生成制御により生成された複数枚の前記第２画像のうちの少なくとも１枚の前記第２画像とに基づく計測を実行させる計測制御と、前記計測制御で使用された前記第１画像と、前記第１画像生成制御により生成された複数枚の前記第１画像のうちの他の前記第１画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定制御と、前記計測制御で使用された前記第２画像と、前記第２画像生成制御により生成された複数枚の前記第２画像のうちの他の前記第２画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定制御と、前記第１画像ぶれ判定制御および前記第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、前記計測部が実行した計測により得られた計測結果が妥当であると判定する妥当性判定制御と、を行うことを特徴とする計測装置である。
【００２１】
本発明は、第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、を備える計測装置の作動方法において、前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成ステップと、前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成ステップと、前記第１画像生成ステップで生成された前記複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の前記第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定ステップと、前記第２画像生成ステップで生成された前記複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の前記第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定ステップと、前記第１画像ぶれ判定ステップおよび前記第２画像ぶれ判定ステップでぶれがないと判定された場合に、前記計測部に計測を実行させる計測ステップと、を行うことを特徴とする計測装置の作動方法である。
【００２２】
本発明は、第１光路を通った光が形成する被写体の第１の像、および前記第１光路と異なる第２光路を通った光が形成する前記被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域に、前記第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが結像されるように、前記第１光路および前記第２光路のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する光路設定部と、前記第１の像および前記第２の像を撮像し、前記撮像領域に結像された前記第１の像に基づく第１画像および前記撮像領域に結像された前記第２の像に基づく第２画像を生成する撮像部と、前記第１画像および前記第２画像に基づいて前記被写体の形状および前記被写体までの距離の少なくとも１つを計測する計測部と、を備える計測装置の作動方法において、前記撮像部に、前記第１光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第１の像を撮像させ、かつ前記第１の像に基づく複数枚の前記第１画像を生成させる第１画像生成ステップと、前記撮像部に、前記第２光路が前記撮像時の前記光路に設定された状態で前記第２の像を撮像させ、かつ前記第２の像に基づく複数枚の前記第２画像を生成させる第２画像生成ステップと、前記計測部に、前記第１画像生成ステップで生成された複数枚の前記第１画像のうちの少なくとも１枚の前記第１画像と、前記第２画像生成ステップで生成された複数枚の前記第２画像のうちの少なくとも１枚の前記第２画像とに基づく計測を実行させる計測ステップと、前記計測ステップで使用された前記第１画像と、前記第１画像生成ステップで生成された複数枚の前記第１画像のうちの他の前記第１画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第１画像ぶれ判定ステップと、前記計測ステップで使用された前記第２画像と、前記第２画像生成ステップで生成された複数枚の前記第２画像のうちの他の前記第２画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する第２画像ぶれ判定ステップと、前記第１画像ぶれ判定ステップおよび前記第２画像ぶれ判定ステップでぶれがないと判定された場合に、前記計測部が実行した計測により得られた計測結果が妥当であると判定する妥当性判定ステップと、を行う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】
【００２３】
本発明によれば、計測装置および計測装置の作動方法は、計測精度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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計測の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態における画像取得シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図４】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５】本発明の第２の実施形態における画像取得シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図６】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７】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。
【図８】本発明の第４の実施形態における画像取得シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図９】画像の撮影時におけるぶれ量を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
（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１の構成を示す。以下では、計測装置１が内視鏡装置である例を説明する。図１に示すように、計測装置１は、コントロールユニット２、挿入部３、先端部４、操作部５、表示部６、および記録媒体７を有する。
【００２７】
挿入部３は、計測対象の物体の内部に挿入される。先端部４は、挿入部３の先端に配置されている。先端部４は、第１光学系１００、第２光学系１０１、光路設定部１０２、結像光学系１０３、および撮像素子１０４（撮像部）を有する。
【００２８】
例えば、第１光学系１００および第２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光学系１０１は、第１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光学系１００および第２光学系１０１は、視差方向に離間している。視差方向は、第１光学系１００の光学中心（主点）と第２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光学系１００に入射した光は第１光路Ｌ１を通る。第２光学系１０１に入射した光は第１光路Ｌ１と異なる第２光路Ｌ２を通る。第１光学系１００は被写体の第１の像を形成し、かつ第２光学系１０１は被写体の第２の像を形成する。
【００２９】
光路設定部１０２は、第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが撮像素子１０４の撮像領域に結像されるように、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２との間で光路を切り替える。つまり、光路設定部１０２は、第１の像および第２の像のうちのいずれか一方のみが撮像素子１０４の撮像領域に結像されるように、第１光路Ｌ１および第２光路Ｌ２のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定する。光路設定部１０２は、第１光路Ｌ１および第２光路Ｌ２のうちいずれか一方を通る光のみを透過させ、かつ他方を通る光を遮蔽させるように構成されている。
【００３０】
例えば、光路設定部１０２は、第１光路Ｌ１および第２光路Ｌ２のうちいずれか一方のみに挿入される遮光板を含む。光路設定部１０２が第１光路Ｌ１の光を透過させるとき、遮光板が第２光路Ｌ２に挿入され、かつ第２光路Ｌ２の光は遮蔽される。光路設定部１０２が第２光路Ｌ２の光を透過させるとき、遮光板が第１光路Ｌ１に挿入され、かつ第１光路Ｌ１の光は遮蔽される。光路設定部１０２による光路の切替動作は、コントロールユニット２の制御部１０７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光路Ｌ１を通った光と第２光路Ｌ２を通った光とのいずれか一方に基づく被写体像を撮像素子１０４の撮像領域に結像させる。第１光路Ｌ１および第２光路Ｌ２のうち撮像時の光路として設定された光路のみを通った光に基づく被写体像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される。
【００３１】
撮像素子１０４は、第１光路Ｌ１を通った光が形成する被写体の第１の像、および第１光路Ｌ１と異なる第２光路Ｌ２を通った光が形成する被写体の第２の像が共通に結像される撮像領域を有する。撮像素子１０４は、第１の像および第２の像を撮像する。撮像素子１０４は、第１光学系１００を介して第１の像を第１撮像タイミングで撮像する。撮像素子１０４は、第２光学系１０１を介して第２の像を第１撮像タイミングと異なる第２撮像タイミングで撮像する。撮像素子１０４は、撮像領域に結像された第１の像に基づく第１画像および撮像領域に結像された第２の像に基づく第２画像を生成する。撮像素子１０４は、互いに異なる複数の第１撮像タイミングで第１の像を撮像し、かつ複数の第１画像を生成する。撮像素子１０４は、互いに異なる複数の第２撮像タイミングで第２の像を撮像し、かつ複数の第２画像を生成する。撮像素子１０４は、第１画像および第２画像を制御部１０７に出力する。撮像素子１０４の動作は、制御部１０７からの制御信号によって制御される。
【００３２】
コントロールユニット２は、挿入部３に接続されている。コントロールユニット２は、計測部１０５、フレームメモリ１０６、および制御部１０７を有する。図１において光源等は省略されている。
【００３３】
計測部１０５は、第１画像および第２画像に基づいて被写体の形状および被写体までの距離（被写体距離）の少なくとも１つを計測する。例えば、被写体の形状は、被写体上の任意の２点間の距離および被写体上の３点以上で構成される領域の面積等である。被写体距離は、撮像素子１０４が配置された先端部４から被写体までの距離である。計測部１０５は、２つの画像が有する視差を利用した三角測量によるステレオ計測を行う。
【００３４】
フレームメモリ１０６は、撮像素子１０４によって生成された第１画像および第２画像を記憶する。フレームメモリ１０６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１０６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１は、第１画像および第２画像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。
【００３５】
制御部１０７は、光路設定部１０２、撮像素子１０４、および計測部１０５を制御する。制御部１０７は、これらに加えて、操作部５および表示部６を制御する。制御部１０７は、光路設定制御、第１画像生成制御、第２画像生成制御、第１画像ぶれ判定制御、第２画像ぶれ判定制御、および計測制御を実行する。制御部１０７は、光路設定制御を実行することにより、光路設定部１０２に、第１光路Ｌ１および第２光路Ｌ２のうちいずれか一方を撮像時の光路として設定させる。制御部１０７は、第１画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に、第１光路Ｌ１が撮像時の光路に設定された状態で第１の像を撮像させ、かつ第１の像に基づく複数枚の第１画像を生成させる。制御部１０７は、第２画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に、第２光路Ｌ２が撮像時の光路に設定された状態で第２の像を撮像させ、かつ第２の像に基づく複数枚の第２画像を生成させる。制御部１０７は、第１画像ぶれ判定制御を実行することにより、第１画像生成制御により生成された複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する。制御部１０７は、第２画像ぶれ判定制御を実行することにより、第２画像生成制御により生成された複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する。制御部１０７は、計測制御を実行することにより、第１画像ぶれ判定制御および第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、計測部１０５に計測を実行させる。
【００３６】
計測部１０５および制御部１０７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。計測部１０５および制御部１０７は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。計測部１０５および制御部１０７は、１つまたは複数の論理回路を含むことができる。
【００３７】
計測装置１のコンピュータが、計測部１０５および制御部１０７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、計測部１０５および制御部１０７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１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。
【００３８】
操作部５は、ユーザから指示を受け付けるユーザインターフェースである。ユーザは、操作部５を操作することにより、計測装置１全体の各種動作制御に必要な指示を入力する。操作部５は、ユーザから受け付けた指示を示す信号を制御部１０７に出力する。例えば、操作部５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。
【００３９】
表示部６は、第１画像および第２画像の少なくとも１つを表示する。また、表示部６は、操作制御内容および計測結果等を表示する。例えば、操作制御内容はメニューとして表示される。例えば、表示部６は、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイの少なくとも１つである。表示部６は、タッチパネルディスプレイであってもよい。その場合、操作部５および表示部６は一体化される。
【００４０】
記録媒体７は、第１画像、第２画像、および計測結果等を記憶する。例えば、記録媒体７は、フラッシュメモリ等のような不揮発性の記録媒体である。コントロールユニット２に対する記録媒体７の装着と、コントロールユニット２からの記録媒体７の取り外しとが可能であってもよい。
【００４１】
操作部５、表示部６、および記録媒体７は、計測装置１において必須ではない。
【００４２】
図２は、第１の実施形態における計測の手順を示す。図２を用いて、第１の実施形態における計測の詳細を説明する。
【００４３】
被写体の観察において傷等の不具合がある箇所の発見により、計測が行われる場合がある。その場合、操作部５を介して計測指示が入力される。制御部１０７は、計測指示に基づいて制御動作を開始する。
【００４４】
このとき、第１光路Ｌ１が撮像時の光路に設定されている。第２光路Ｌ２が設定されている場合、制御部１０７は、光路設定部１０２に、光路の切替を指示し、かつ第１光路Ｌ１を設定させる。これにより、第１光路Ｌ１上の遮光板が第１光路Ｌ１から除去され、かつ第２光路Ｌ２上に遮光板が挿入される。第１光学系１００を通った光に基づく被写体の第１の像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される。
【００４５】
制御部１０７は、撮像素子１０４に対して、複数枚（例えば２枚）の第１画像の撮像を指示する。撮像素子１０４は、第１の像を連続的に複数回撮像し、かつ第１の像に基づく複数枚の第１画像を生成する。撮像素子１０４は、複数枚の第１画像を制御部１０７に順次出力する。制御部１０７は、撮像素子１０４から出力された複数枚の第１画像をフレームメモリ１０６に順次格納する。また、制御部１０７は、撮像素子１０４から出力された複数枚の第１画像を表示部６に順次出力する。表示部６は、複数枚の第１画像を順次表示する（ステップＳ１００）。
【００４６】
ステップＳ１００の後、制御部１０７は、フレームメモリ１０６に格納された複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の連続する第１画像に基づいて、ぶれ検出を行う。複数枚の画像間のぶれ量の算出は、公知の指標を用いたテンプレートマッチングにより行われる。例えば、ＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、ＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、およびＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ  ｍｅａｎｓ  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）のような指標を使用することができる。制御部１０７は、第１画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する。これにより、制御部１０７は、光路を切り替えることができるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００４７】
第１画像間のぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０７は、ぶれがないと判定する。その場合、制御部１０７は、光路を切り替えることができると判定する。第１画像間のぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０７は、ぶれがあると判定する。その場合、制御部１０７は、光路を切り替えることができないと判定する。
【００４８】
ステップＳ１０１において、ぶれがある、すなわち光路を切り替えることができないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０７における処理が実行される。ステップＳ１０１において、ぶれがない、すなわち光路を切り替えることができると制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、光路設定部１０２に、光路の切替を指示し、かつ第２光路Ｌ２を設定させる。これにより、第２光路Ｌ２上の遮光板が第２光路Ｌ２から除去され、かつ第１光路Ｌ１上に遮光板が挿入される。第２光学系１０１を通った光に基づく被写体の第２の像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される（ステップＳ１０２）。
【００４９】
制御部１０７は、撮像素子１０４に対して、複数枚（例えば２枚）の第２画像の撮像を指示する。撮像素子１０４は、第２の像を連続的に複数回撮像し、かつ第２の像に基づく複数枚の第２画像を生成する。撮像素子１０４は、複数枚の第２画像を制御部１０７に順次出力する。制御部１０７は、撮像素子１０４から出力された複数枚の第２画像をフレームメモリ１０６に順次格納する。また、制御部１０７は、ステップＳ１００において取得された複数枚の第１画像のうち最後に取得された第１画像を表示部６に出力する。表示部６は、第１画像を表示する（ステップＳ１０３）。第１画像に対して視差がある第２画像ではなく第１画像が表示されることにより、視認性が保たれる。
【００５０】
ステップＳ１０３の後、制御部１０７は、フレームメモリ１０６に格納された複数枚の第２画像のうちの少なくとも２枚の連続する第２画像に基づいて、ぶれ検出を行う。ぶれ検出の方法は、ステップＳ１０１における方法と同様である。制御部１０７は、第２画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する。これにより、制御部１０７は、計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
第２画像間のぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０７は、ぶれがないと判定する。その場合、制御部１０７は、計測を実行することができると判定する。第２画像間のぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０７は、ぶれがあると判定する。その場合、制御部１０７は、計測を実行することができないと判定する。
【００５２】
ステップＳ１０４において、ぶれがない、すなわち計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、計測部１０５に計測を指示する。計測部１０５は、フレームメモリ１０６に格納された第１画像および第２画像に基づいて計測を実行する。ステップＳ１０１における判定に使用された第１画像と、ステップＳ１０４における判定に使用された第２画像とが計測に使用される。計測部１０５は、計測結果を制御部１０７に通知する。制御部１０７は、計測結果を表示部６に出力する。表示部６は、計測結果を表示する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５における処理が実行された場合、計測が終了する。このとき、光路の切替が行われることにより、第１光路Ｌ１が設定されてもよい。ステップＳ１０５において、計測に使用された第１画像および第２画像と計測結果とが記録媒体７に記録されてもよい。
【００５３】
ステップＳ１０４において、ぶれがある、すなわち計測を実行することができないと制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、光路設定部１０２に、光路の切替を指示し、かつ第１光路Ｌ１を設定させる。これにより、第１光路Ｌ１上の遮光板が第１光路Ｌ１から除去され、かつ第２光路Ｌ２上に遮光板が挿入される。第１光学系１００を通った光に基づく被写体の第１の像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される（ステップＳ１０６）。
【００５４】
ステップＳ１０６の後、制御部１０７は、計測開始から経過した時間が所定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、経過時間が所定時間を超えていないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１００における処理が実行される。ステップＳ１０７において、経過時間が所定時間を超えたと制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、計測が失敗したことを示すメッセージを表示部６に表示させる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８における処理が実行された場合、計測が終了する。
【００５５】
第１の実施形態の計測では、制御部１０７は、光路設定制御を実行することにより、光路設定部１０２に、第１光路Ｌ１を設定させた後に第２光路Ｌ２を設定させる（ステップＳ１０２）。制御部１０７は、第２画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に、第２光路Ｌ２が設定された後に、連続する複数枚の第２画像を生成させる（ステップＳ１０３）。制御部１０７は、第２画像ぶれ判定制御を実行することにより、連続する複数枚の第２画像のうち、連続する２枚以上の第２画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００５６】
図３は、画像取得シーケンスを示す。図３における右方向に時間が進む。図３において、Ｎ−２フレームからＮ＋６フレームまでに取得される画像が示されている。なお、図３に図示されている「１」が第１画像を表し、「２」が第２画像を表している。
【００５７】
Ｎ−２フレームからＮフレームまで、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に設定された状態で第１画像が取得される（ステップＳ１００）。制御部１０７は、Ｎ−１フレームおよびＮフレームの２枚の第１画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ光路を切り替えることができるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。光路を切り替えることができると制御部１０７が判定した場合、撮像時の光路が第１光路Ｌ１から第２光路Ｌ２に切り替わる（ステップＳ１０２）。
【００５８】
Ｎ＋１フレームおよびＮ＋２フレームにおいて第２画像が取得される（ステップＳ１０３）。制御部１０７は、Ｎ＋１フレームおよびＮ＋２フレームの２枚の第２画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、計測部１０５は、光路切替判定に使用された一方の画像であるＮフレームの第１画像と、計測可否判定に使用された一方の画像であるＮ＋１フレームの第２画像と、に基づいて計測を実行する（ステップＳ１０５）。図３では、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に再度設定され、かつＮ＋３フレームおよびその後の第１画像が取得される様子が示されている。
【００５９】
計測に使用される画像の組み合わせは、上記の組み合わせに限らない。ぶれがない状態で取得された第１画像のうちいずれが計測に使用されてもよい。したがって、Ｎフレームの第１画像の代わりにＮ−１フレームの第１画像が計測に使用されてもよい。ぶれがない状態で取得された第２画像のうちいずれが計測に使用されてもよい。したがって、Ｎ＋１フレームの第２画像の代わりにＮ＋２フレームの第２画像が計測に使用されてもよい。
【００６０】
制御部１０７は、ステップＳ１０４における判定に加えて、第２画像が取得される前後の２枚の第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定することにより、計測が実行可能であるか否かを判定してもよい。つまり、制御部１０７は、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋３フレームの第１画像を使用して判定を行う。ステップＳ１０４における判定と、ＮフレームおよびＮ＋３フレームの第１画像に基づく判定との両方において計測が実行可能であると制御部１０７が判定した場合、計測が実行される。
【００６１】
上記のように、ステップＳ１０１において第１画像間にぶれがなく、かつステップＳ１０４において第２画像間にぶれがない場合に計測が実行される。第１画像間のぶれ量は小さいが、第２画像を撮影するタイミングで大きなぶれが生じた場合、計測の実行が回避される。これにより、計測装置１は、計測精度の悪化を抑制することができ、かつ誤差を含む計測結果をユーザに提供する危険性を回避することができる。結果的に、計測装置１は、より安定した計測を実行することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
図１に示す計測装置１を用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００６３】
図４は、第２の実施形態における計測の手順を示す。図４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。図４に示す処理について、図２に示す処理と異なる点を説明する。
【００６４】
ステップＳ１０２の後、制御部１０７は、撮像素子１０４に対して、１枚の第２画像の撮像を指示する。撮像素子１０４は、第２の像を１回撮像し、かつ第２の像に基づく１枚の第２画像を生成する。撮像素子１０４は、１枚の第２画像を制御部１０７に出力する。制御部１０７は、撮像素子１０４から出力された１枚の第２画像をフレームメモリ１０６に格納する。また、制御部１０７は、ステップＳ１００において取得された複数枚の第１画像のうち最後に取得された第１画像を表示部６に出力する。表示部６は、第１画像を表示する（ステップＳ１１０）。
【００６５】
ステップＳ１１０の後、制御部１０７は、光路設定部１０２に、光路の切替を指示し、かつ第１光路Ｌ１を設定させる。これにより、第１光路Ｌ１上の遮光板が第１光路Ｌ１から除去され、かつ第２光路Ｌ２上に遮光板が挿入される。第１光学系１００を通った光に基づく被写体の第１の像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される（ステップＳ１１１）。
【００６６】
ステップＳ１１１の後、制御部１０７は、撮像素子１０４に対して、１枚の第１画像の撮像を指示する。撮像素子１０４は、第１の像を１回撮像し、かつ第１の像に基づく１枚の第１画像を生成する。撮像素子１０４は、１枚の第１画像を制御部１０７に出力する。制御部１０７は、撮像素子１０４から出力された１枚の第１画像をフレームメモリ１０６に格納する。また、制御部１０７は、その第１画像を表示部６に出力する。表示部６は、第１画像を表示する（ステップＳ１１２）。
【００６７】
ステップＳ１１２の後、制御部１０７は、フレームメモリ１０６に格納された複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の第１画像に基づいて、ぶれ検出を行う。少なくとも２枚の第１画像は、ステップＳ１００において取得された第１画像と、ステップＳ１１２において取得された第１画像とを含む。ぶれ検出の方法は、ステップＳ１０１における方法と同様である。制御部１０７は、第１画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する。これにより、制御部１０７は、計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。
【００６８】
第１画像間のぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０７は、ぶれがないと判定する。その場合、制御部１０７は、計測を実行することができると判定する。第１画像間のぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０７は、ぶれがあると判定する。その場合、制御部１０７は、計測を実行することができないと判定する。
【００６９】
ステップＳ１１３において、ぶれがある、すなわち計測を実行することができないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０７における処理が実行される。ステップＳ１１３において、ぶれがない、すなわち計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、光路設定部１０２に、光路の切替を指示し、かつ第２光路Ｌ２を設定させる。これにより、第２光路Ｌ２上の遮光板が第２光路Ｌ２から除去され、かつ第１光路Ｌ１上に遮光板が挿入される。第２光学系１０１を通った光に基づく被写体の第２の像が撮像素子１０４の撮像領域に結像される（ステップＳ１１４）。
【００７０】
ステップＳ１１４の後、ステップＳ１１０における処理と同様の処理により第２画像が取得される。制御部１０７は、ステップＳ１１２において取得された第１画像を表示部６に出力する。表示部６は、第１画像を表示する（ステップＳ１１５）。
【００７１】
ステップＳ１１５の後、制御部１０７は、ステップＳ１１０およびステップＳ１１５においてフレームメモリ１０６に格納された２枚の第２画像に基づいて、ぶれ検出を行う。ぶれ検出の方法は、ステップＳ１０１における方法と同様である。制御部１０７は、第２画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する。これにより、制御部１０７は、計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６における判定の方法は、図２に示すステップＳ１０４における判定の方法と同様である。
【００７２】
ステップＳ１１６において、ぶれがない、すなわち計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０５における処理が実行される。ステップＳ１１３における判定に使用された第１画像と、ステップＳ１１６における判定に使用された第２画像とが、ステップＳ１０５における計測に使用される。ステップＳ１１６において、ぶれがある、すなわち計測を実行することができないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０６における処理が実行される。
【００７３】
上記以外の点について、図４に示す処理は、図２に示す処理と同様である。
【００７４】
第２の実施形態の計測では、制御部１０７は、光路設定制御を実行することにより、光路設定部１０２に、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２とを交互に設定させる（ステップＳ１１１およびステップＳ１１４）。第１光路Ｌ１が設定される前であって第２光路Ｌ２が設定されているとき、制御部１０７は、第２画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に、第１の第２画像を生成させる（ステップＳ１１０）。第２光路Ｌ２が設定された後であって第１光路Ｌ１が設定されているとき、制御部１０７は、第１画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に第１画像を生成させる（ステップＳ１１２）。第１光路Ｌ１が設定された後であって第２光路Ｌ２が設定されているとき、制御部１０７は、第２画像生成制御を実行することにより、撮像素子１０４に、第２の第２画像を生成させる（ステップＳ１１５）。制御部１０７は、第２画像ぶれ判定制御を実行することにより、第１の第２画像および第２の第２画像に基づいてぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。
【００７５】
図５は、画像取得シーケンスを示す。図５における右方向に時間が進む。図５において、Ｎ−２フレームからＮ＋８フレームまでに取得される画像が示されている。なお、図５に図示されている「１」が第１画像を表し、「２」が第２画像を表している。
【００７６】
Ｎ−２フレームからＮフレームまで、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に設定された状態で第１画像が取得される（ステップＳ１００）。制御部１０７は、Ｎ−１フレームおよびＮフレームの２枚の第１画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ光路を切り替えることができるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。光路を切り替えることができると制御部１０７が判定した場合、撮像時の光路が第１光路Ｌ１から第２光路Ｌ２に切り替わる（ステップＳ１０２）。
【００７７】
Ｎ＋１フレームにおいて第２画像が取得される（ステップＳ１１０）。その後、撮像時の光路が第２光路Ｌ２から第１光路Ｌ１に切り替わる（ステップＳ１１１）。Ｎ＋２フレームにおいて第１画像が取得される（ステップＳ１１２）。制御部１０７は、ＮフレームおよびＮ＋２フレームの２枚の第１画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、撮像時の光路が第１光路Ｌ１から第２光路Ｌ２に切り替わる（ステップＳ１１４）。
【００７８】
Ｎ＋３フレームにおいて第２画像が取得される（ステップＳ１１５）。制御部１０７は、Ｎ＋１フレームおよびＮ＋３フレームの２枚の第２画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ計測を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、計測部１０５は、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋１フレームの第２画像に基づいて計測を実行する（ステップＳ１０５）。図５では、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に再度設定され、かつＮ＋４フレームおよびその後の第１画像が取得される様子が示されている。
【００７９】
計測に使用される画像の組み合わせは、上記の組み合わせに限らない。ぶれがない状態で取得された第１画像のうちいずれが計測に使用されてもよい。したがって、Ｎフレームの第１画像の代わりにＮ−１フレームまたはＮ＋２フレームの第１画像が計測に使用されてもよい。また、ぶれがない状態で取得された第２画像のうちいずれが計測に使用されてもよい。したがって、Ｎ＋１フレームの第２画像の代わりにＮ＋３フレームの第２画像が計測に使用されてもよい。図５に示すように、計測部１０５は、Ｎ＋２フレームの第１画像およびＮ＋１フレームの第２画像に基づいて計測を実行してもよい。あるいは、計測部１０５は、Ｎ＋２フレームの第１画像およびＮ＋３フレームの第２画像に基づいて計測を実行してもよい。計測部１０５は、第１画像および第２画像の複数の組み合わせに対して計測を実行し、かつ複数の計測結果を統計的に処理することにより計測値を取得してもよい。例えば、計測値は、複数の計測結果の平均であってもよい。
【００８０】
制御部１０７は、ステップＳ１１３およびステップＳ１１６における判定に加えて、第２画像が取得される前後の２枚の第１画像に基づいて、ぶれがあるか否かを判定することにより、計測が実行可能であるか否かを判定してもよい。つまり、制御部１０７は、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋４フレームの第１画像を使用して判定を行う。ステップＳ１１３およびステップＳ１１６における判定と、ＮフレームおよびＮ＋４フレームの第１画像に基づく判定との各々において計測が実行可能であると制御部１０７が判定した場合、計測が実行される。
【００８１】
上記のように、ステップＳ１０１およびステップＳ１１３において第１画像間にぶれがなく、かつステップＳ１１６において第２画像間にぶれがない場合に計測が実行される。第１画像間のぶれ量は小さいが、第２画像を撮影するタイミングで大きなぶれが生じた場合、計測の実行が回避される。これにより、計測装置１は、計測精度の悪化を抑制することができ、かつ誤差を含む計測結果をユーザに提供する危険性を回避することができる。結果的に、計測装置１は、より安定した計測を実行することができる。
【００８２】
第２画像は、連続しないフレームのみで取得される。第２画像が取得されるフレームでは、そのフレームの直前に取得された第１画像が再度表示される。そのため、表示部６において第１画像が更新されない期間が短い。特に、第１画像にぶれが生じている場合、表示部６において第１画像が頻繁に更新されることにより、ユーザが状況を把握しやすくなる。
【００８３】
（第３の実施形態）
図１に示す計測装置１を用いて、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００８４】
図６は、第３の実施形態における計測の手順を示す。図６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。図６に示す処理について、図４に示す処理と異なる点を説明する。
【００８５】
図４に示す計測と図６に示す計測とでは、ステップＳ１１３における処理が行われるタイミングが異なる。図６に示すように、ステップＳ１１２の後に、ステップＳ１１４における処理が実行される。つまり、ステップＳ１１２において第１画像が取得された後、第１画像のぶれ量の判定が実行されずにステップＳ１１４において第２光路Ｌ２が設定される。そして、ステップＳ１１５の後に、ステップＳ１１３における処理が実行される。
【００８６】
ステップＳ１１３において、ぶれがない、すなわち計測を実行することができると制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１１６における処理が実行される。ステップＳ１１３において、ぶれがある、すなわち計測を実行することができないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０６における処理が実行される。
【００８７】
なお、ステップＳ１０６における処理が実行されるタイミングは、図６に示すタイミングと異なっていてもよい。例えば、ステップＳ１１５の後に、ステップＳ１０６における処理が実行されてもよい。この場合、表示部６には、ステップＳ１１２における処理で取得された静止画としての第１画像ではなく、リアルタイムで取得されるライブ画像即ち動画としての第１画像を表示することが可能となる。しかも、ステップＳ１１３及びステップＳ１１６における判定処理にかかる処理時間は長くなることが考えられるため、その判定処理の間にライブ画像を表示し続けることによるユーザのメリットは非常に大きい。
【００８８】
上記以外の点について、図６に示す処理は、図４に示す処理と同様である。
【００８９】
第３の実施形態の計測では、第１画像ぶれ判定制御（ステップＳ１１３）および第２画像ぶれ判定制御（ステップＳ１１６）は、第１画像生成制御（ステップＳ１００およびステップＳ１１２）および第２画像生成制御（ステップＳ１１２およびステップＳ１１５）の後に実行される。
【００９０】
第３の実施形態における画像取得シーケンスは、図５に示す画像取得シーケンスと同様である。
【００９１】
上記のように、ステップＳ１０１およびステップＳ１１３において第１画像間にぶれがなく、かつステップＳ１１６において第２画像間にぶれがない場合に計測が実行される。第１画像間のぶれ量は小さいが、第２画像を撮影するタイミングで大きなぶれが生じた場合、計測の実行が回避される。これにより、計測装置１は、計測精度の悪化を抑制することができ、かつ誤差を含む計測結果をユーザに提供する危険性を回避することができる。結果的に、計測装置１は、より安定した計測を実行することができる。
【００９２】
第２の実施形態において、光路の切替を含む第１画像および第２画像の取得シーケンスの途中でぶれ判定処理（ステップＳ１１３）が実行される。ぶれ判定処理において複数の画像間のテンプレートマッチング処理等が行われる。そのため、演算コストすなわち処理時間が必要な場合があり、かつ一連の画像取得シーケンスが滞る可能性がある。しかしながらこの第３の実施形態では、光路の切替を含む第１画像および第２画像の取得シーケンスが終了した後、ステップＳ１１３およびステップＳ１１６におけるぶれ判定処理が実行される。これにより、画像取得シーケンスの遅延は回避される。そのため、計測装置１は、より安定した計測を実行することができる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１に示す計測装置１を用いて、本発明の第４の実施形態を説明する。
【００９４】
図７は、第４の実施形態における計測の手順を示す。図７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。図７に示す処理について、図６に示す処理と異なる点を説明する。
【００９５】
ステップＳ１１０の後、制御部１０７は、計測部１０５に計測を指示する。計測部１０５は、フレームメモリ１０６に格納された第１画像および第２画像に基づいて計測を実行する。ステップＳ１０１における判定に使用された第１画像と、ステップＳ１１０において取得された第２画像とが計測に使用される。計測部１０５は、計測結果を制御部１０７に通知する表示部６は、計測結果を表示する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０の後、ステップＳ１１１における処理が実行される。
【００９６】
ステップＳ１１５の後、制御部１０７は、フレームメモリ１０６に格納された複数枚の第１画像のうちの少なくとも２枚の第１画像に基づいて、ぶれ検出を行う。少なくとも２枚の第１画像は、ステップＳ１００において取得された第１画像と、ステップＳ１１２において取得された第１画像とを含む。ぶれ検出の方法は、ステップＳ１０１における方法と同様である。制御部１０７は、第１画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。
【００９７】
第１画像間のぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０７は、ぶれがないと判定する。第１画像間のぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０７は、ぶれがあると判定する。
【００９８】
ステップＳ１２１において、ぶれがあると制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０７における処理が実行される。ステップＳ１２１において、ぶれがないと制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、ステップＳ１１０およびステップＳ１１５においてフレームメモリ１０６に格納された２枚の第２画像に基づいて、ぶれ検出を行う。ぶれ検出の方法は、ステップＳ１０１における方法と同様である。制御部１０７は、第２画像から算出されたぶれ量と所定のしきい値とを比較することにより、ぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。
【００９９】
第２画像間のぶれ量がしきい値よりも小さい場合、制御部１０７は、ぶれがないと判定する。第２画像間のぶれ量がしきい値よりも大きい場合、制御部１０７は、ぶれがあると判定する。
【０１００】
ステップＳ１２２において、ぶれがないと制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、ステップＳ１２０で得られた計測結果が妥当であると判定する。計測結果が妥当であることは、計測結果の信頼性が高いことと等価である。制御部１０７は、計測結果と共に計測結果が妥当であることを示すメッセージを表示部６に出力する。表示部６は、計測結果とメッセージを表示する。これにより、制御部１０７および表示部６は、計測結果が妥当であることをユーザに通知する（ステップＳ１２３）。ステップＳ１２３における処理が実行された場合、計測が終了する。このとき、ステップＳ１２０における計測に使用された第１画像および第２画像と計測結果とが記録媒体７に記録されてもよい。
【０１０１】
ステップＳ１２２において、ぶれがあると制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、ステップＳ１２０で得られた計測結果が妥当でないと判定する。その場合、ステップＳ１０７における処理が実行される。また、ステップＳ１２０で得られた計測結果は破棄される。計測結果が妥当でないことは、計測結果の信頼性が低いことと等価である。
【０１０２】
ステップＳ１０６における処理が実行されるタイミングは、図７に示すタイミングと異なっていてもよい。ステップＳ１１５の後、光路の切替が行われずにステップＳ１２１における処理が実行されてもよい。ステップＳ１２１またはステップＳ１２２において、計測結果が妥当でないと制御部１０７が判定した場合、ステップＳ１０６における処理が実行されてもよい。
【０１０３】
上記以外の点について、図７に示す処理は、図６に示す処理と同様である。
【０１０４】
第４の実施形態の計測では、制御部１０７は、光路設定制御、第１画像生成制御、第２画像生成制御、計測制御、第１画像ぶれ判定制御、第２画像ぶれ判定制御、および妥当性判定制御を実行する。光路設定制御、第１画像生成制御、および第２画像生成制御は、第１の実施形態における各制御と同様である。制御部１０７は、計測制御を実行することにより、計測部１０５に、第１画像生成制御により生成された複数枚の第１画像のうちの少なくとも１枚の第１画像と、第２画像生成制御により生成された複数枚の前記第２画像のうちの少なくとも１枚の第２画像とに基づく計測を実行させる（ステップＳ１２０）。制御部１０７は、第１画像ぶれ判定制御を実行することにより、計測制御で使用された第１画像と、第１画像生成制御により生成された複数枚の第１画像のうちの他の第１画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。制御部１０７は、第２画像ぶれ判定制御を実行することにより、計測制御で使用された第２画像と、第２画像生成制御により生成された複数枚の第２画像のうちの他の第２画像とに基づいて、ぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。第１画像ぶれ判定制御および第２画像ぶれ判定制御でぶれがないと判定された場合に、制御部１０７は、妥当性判定制御を実行することにより、計測部１０５が実行した計測により得られた計測結果が妥当であると判定する（ステップＳ１２３）。
【０１０５】
図８は、画像取得シーケンスを示す。図８における右方向に時間が進む。図８において、Ｎ−２フレームからＮ＋８フレームまでに取得される画像が示されている。なお、図８に図示されている「１」が第１画像を表し、「２」が第２画像を表している。
【０１０６】
Ｎ−２フレームからＮフレームまで、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に設定された状態で第１画像が取得される（ステップＳ１００）。制御部１０７は、Ｎ−１フレームおよびＮフレームの２枚の第１画像に基づいてぶれ検出を行い、かつ光路を切り替えることができるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。光路を切り替えることができると制御部１０７が判定した場合、撮像時の光路が第１光路Ｌ１から第２光路Ｌ２に切り替わる（ステップＳ１０２）。
【０１０７】
Ｎ＋１フレームにおいて第２画像が取得される（ステップＳ１１０）。計測部１０５は、Ｎフレームの第１画像およびＮ＋１フレームの第２画像に基づいて計測を実行する（ステップＳ１２０）。その後、撮像時の光路が第２光路Ｌ２から第１光路Ｌ１に切り替わる（ステップＳ１１１）。Ｎ＋２フレームにおいて第１画像が取得される（ステップＳ１１２）。その後、撮像時の光路が第１光路Ｌ１から第２光路Ｌ２に切り替わる（ステップＳ１１４）。
【０１０８】
Ｎ＋３フレームにおいて第２画像が取得される（ステップＳ１１５）。その後、制御部１０７は、計測に使用したＮフレームと、Ｎ＋２フレームとの２枚の第１画像に基づいてぶれ検出を行い、かつぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。また制御部１０７は、計測に使用したＮ＋１フレームと、Ｎ＋３フレームとの２枚の第２画像に基づいてぶれ検出を行い、かつぶれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。ステップＳ１２１およびステップＳ１２２において、ぶれがないと制御部１０７が判定した場合、制御部１０７は、計測結果が妥当であると判定する（ステップＳ１２３）。図８では、撮像時の光路が第１光路Ｌ１に再度設定され、かつＮ＋４フレームおよびその後の第１画像が取得される様子が示されている。
【０１０９】
計測に使用される画像の組み合わせは、上記の組み合わせに限らない。ぶれがない状態で取得された第１画像のうちいずれが使用されてもよい。したがって、Ｎフレームの第１画像の代わりにＮ−１フレームまたはＮ＋２フレームの第１画像が使用されてもよい。
【０１１０】
上記のように、計測が実行された後、ステップＳ１２１およびステップＳ１２２において、ぶれがあるか否かが判定される。さらに、ステップＳ１２３において、ぶれの判定結果に基づいて、計測結果が妥当であるか否かが判定される。第１画像間のぶれ量は小さいが、第２画像を撮影するタイミングで大きなぶれが生じた場合、計測結果が妥当でないと判定される。これにより、計測装置１は、計測精度の悪化を抑制することができ、かつ誤差を含む計測結果をユーザに提供する危険性を回避することができる。結果的に、計測装置１は、より安定した計測を実行することができる。
【０１１１】
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】
【０１１２】
１  計測装置
２  コントロールユニット
３  挿入部
４  先端部
５  操作部
６  表示部
７  記録媒体
１００  第１光学系
１０１  第２光学系
１０２  光路設定部
１０３  結像光学系
１０４  撮像素子
１０５  計測部
１０６  フレームメモリ
１０７  制御部
【図１】
2019020628.tif 000003
【図２】
2019020628.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019020628.tif 000006
【図５】
2019020628.tif 000007
【図６】
2019020628.tif 000008
【図７】
2019020628.tif 000009
【図８】
2019020628.tif 000010
【図９】
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