(57)【要約】【課題】挿入部の外径を細くでき、かつ計測精度が高く、立体視を行うときの疲労を軽減できる内視鏡装置を提供する。【解決手段】内視鏡２の先端部２１に１対の対物光学系と、該対物光学系による光学像を伝送する像伝送光学系を介して撮像素子２８に結像し、１対の対物光学系により発生する第１の歪みと像伝送光学系２７により発生する第２の歪みとが重なった多重歪みを補正する多重歪み補正手段を設け、多重歪み補正を行うテーブルデータや焦点距離等の光学データをメモリカード３３に格納し、その光学データを用いることにより精度の良い計測ができるようにした。【選択図】　図２
2004049638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる視点からの像を得るための複数の対物光学系と、
前記複数の対物光学系の像を伝送する像伝送光学系と、
前記像伝送光学系に伝送された複数の像を結像させる撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を受けて映像信号を生成する処理部と、
前記映像信号の光学的歪みを補正する画像歪み補正手段と、
を備える内視鏡装置において、
前記画像歪み補正手段は、
前記複数の対物光学系による第１の幾何学的歪みと、前記像伝送光学系による第２の幾何学的歪みが重なった歪みである多重歪みを補正する幾何学的多重歪み補正手段であることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記幾何学的多重歪み補正手段は、
前記複数の対物光学系による第１の歪みを複数あるそれぞれの対物光学系ごとに補正する第１歪み補正手段と、
前記像伝送光学系による第２の歪みを補正する第２歪み補正手段と、
からなることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記対物光学系と前記像伝送光学系は光学アダプタ内に構成され、前記光学アダプタは前記撮像素子が設けられた挿入部先端部本体に対して着脱自在に構成されることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記像伝送光学系は対物光学系側と撮像素子側に分割され、
前記対物光学系と前記伝送光学系の対物光学系側が光学アダプタ内に構成され、前記光学アダプタは前記像伝送系の撮像素子側に対して着脱自在に構成されることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記第２歪み補正手段は、前記伝送系の対物光学系側による幾何学的歪みを補正する第２歪み前段補正手段と、前記像伝送系の撮像素子側による幾何学的歪みを補正する第２歪み後段補正手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数の対物光学系による被計測物像を内視鏡に設けられた撮像素子上の異なる位置に結像し、その画像を用いて計測を行う内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
計測用内視鏡装置として、例えば特開平１０−２４８８０６号公報に開示された第１の従来例がある。
【０００３】
この従来例は、挿入部の先端に設けた複数の対物光学系のそれぞれの像がそのまま撮像素子上に結像する例で、それぞれの光学系に対して像の光学的歪み補正を行う。
【０００４】
挿入部の外径を細くするために撮像素子を小さくすると、対物光学系の間隔が狭くなり、計測精度が低下し、得られる立体感が減少する。
【０００５】
この従来例の不具合を解消する第２の従来例として特開平１１−１０９２５７号公報がある。第２の従来例では上記不具合を解決するために、対物光学系と撮像素子の間に複数の対物光学系の像をまとめて伝送する像伝送光学系を入れた。これにより、対物光学系の間隔を小さくすることなく、小型の撮像素子を採用することができるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
複数の像をまとめて伝送する像伝送光学系が間にはいることで、それぞれの対物光学系による光学的歪みに加えて、像伝送光学系自体による歪みが重畳される。
【０００７】
それぞれの対物光学系の画像上の光学中心を基点にした歪み補正では、充分な歪み補正が行えず、計測精度の低下と、立体視（ステレオ観察）するときの疲労が大きくなる欠点がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、挿入部の外径を細くでき、かつ計測精度が高く、立体視を行うときの疲労を軽減できる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
異なる視点からの像を得るための複数の対物光学系と、
前記複数の対物光学系の像を伝送する像伝送光学系と、
前記像伝送光学系に伝送された複数の像を結像させる撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を受けて映像信号を生成する処理部と、
を備える内視鏡装置において、
前記映像信号の光学的歪みを補正するために前記複数の対物光学系による第１の幾何学的歪みと、前記像伝送光学系による第２の幾何学的歪みが重なった歪みである多重歪みを補正する幾何学的多重歪み補正手段を設けることにより、像伝送光学系による幾何学的歪みと、複数の対物光学系による幾何学的歪みの両方を考慮した幾何学多重的歪み補正を行い、挿入部の外径を細くでき、かつ計測精度が高く、立体視を行うときの疲労を軽減できるようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１ないし図１７は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の計測内視鏡装置の全体構成を斜視図で示し、図２は図１における内部構成等を示し、図３は挿入部の先端部付近の外観を示し、図４は図３のＡ−Ａ断面の構造を示し、図５は幾何学的歪みの補正前の画像と補正後の画像のピクセル配置図を示し、図６は補正前の画像ピクセルと補正後の画像ピクセルを示し、、図７は多重歪み補正を含む座標変換の処理の内容を示し、図８はステレオ計測処理の内容を示し、図９は図８のステレオ計測処理でコールされるサブルーチンの内容を示し、図１０は図の計測処理でコールされるサブルーチンの内容を示し、図１１は計測内視鏡装置を用いて深さ計測状態のパイプを斜視図で示し、図１２は図１１のパイプの計測部分の拡大図を示し、図１３は計測内視鏡装置を用いて長さ計測状態のパイプを斜視図で示し、図１４は計測内視鏡装置を用いてくぼみ計測状態のタービンブレードを斜視図で示し、図１５は図１０の計測処理でコールされるサブルーチンのフローチャートであって、図１５（Ａ）は、３次元座標解析処理のフローチャート、図１５（Ｂ）は、パターンマッチング処理のフローチャート、図１６は計測内視鏡装置における３次元座標解析処理の基本原理を説明するためのｘ，ｙ，ｚ軸をもつ３次元座標系上の右，左２画像位置関係を示し、図１７は計測内視鏡装置による左右の２画面の画像をＬＣＤ上に表示したステレオ計測画面を示す。
【００１２】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の計測用内視鏡装置１は、細長で可撓性の挿入部２０を有する内視鏡２と、この内視鏡２の挿入部２０を収納する収納部を備えた制御装置であるコントロールユニット３と、装置全体の各種動作制御を実行する際に必要な操作を行うリモートコントローラ４と、内視鏡画像や操作制御内容（例えば処理メニュー）等の表示を行う表示装置である液晶モニタ（以下、ＬＣＤと記載）５と、通常の内視鏡画像、あるいはその内視鏡画像を擬似的なステレオ画像として立体視を可能にするフェイスマウントディスプレイ（以下、ＦＭＤと記載）６と、このＦＭＤ６に画像データを供給するＦＭＤアダプタ６ａ等で主に構成されている。
【００１３】
前記挿入部２０は先端側から順に硬質な先端部２１、例えば上下左右に湾曲可能な湾曲部２２、柔軟性を有する可撓管部２３が連設して構成され、前記先端部２１には図３に示すように２つの照明窓２４と観察窓２５とが設けてある。
【００１４】
観察窓２５には、図４で説明するように立体視を可能とする１対の対物光学系、つまり右画像用対物レンズ２６Ｒ、左画像用対物レンズ２６Ｌとが視差を有するように左右に離間して取り付けられている。つまり、異なる視点からの像を得るようにしている。１対の対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌによりパイプ内面や、タービンブレードの検査など、検査対象物の光学像を、共通の像伝送光学系２７を介してＣＣＤ等の固体撮像素子（単に撮像素子と略記）２８に結像するようにしている。
【００１５】
本実施の形態においては、第２の従来例のところで説明したように、１対の対物光学系と撮像素子２８との間に、１対の対物光学系による像をまとめて伝送する像伝送光学系２７を介挿することにより、１対の対物光学系の間隔を小さくすることなく、小型の撮像素子２８を採用して、精度の高い立体（ステレオ）計測を行えるようにしている。
【００１６】
図２に示すように前記コントロールユニット３内には内視鏡ユニット８、映像信号を生成する処理を行うカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記載）９及び計測制御等を行う制御ユニット１０が設けられており、前記挿入部２０の基端部は内視鏡ユニット８に接続されている。
【００１７】
前記内視鏡ユニット８は、観察時に必要な照明光を供給する光源装置（不図示）、前記挿入部２０を構成する湾曲部２２を湾曲させる湾曲装置（不図示）を備えて構成されている。
【００１８】
前記ＣＣＵ９には、前記挿入部２０の先端部２１に内蔵されている撮像素子２８から出力された撮像信号が入力される。この撮像信号は、ＣＣＵ９内で信号処理されて例えばＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換されて、前記制御ユニット１０へ供給される。
【００１９】
前記制御ユニット１０内には音声信号処理回路１１、前記映像信号が入力される映像信号処理回路１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、ＰＣカードインターフェイス（以下、ＰＣカードＩ／Ｆと記載）１５、ＵＳＢインターフェイス（以下、ＵＳＢ　Ｉ／Ｆと記載）１６及びＲＳ−２３２Ｃインターフェイス（以下、ＲＳ−２３２Ｃ　Ｉ／Ｆと記載）１７等と、これら各種機能を主要プログラムに基づいて実行させて動作制御を行うとともに、計測処理を行う計測処理部１８を形成するＣＰＵ１８ａとがバスを介して相互に接続されている。
【００２０】
この計測処理部１８は計測処理を行うＣＰＵ１８ａと、このＣＰＵ１８ａの動作プログラム等を格納したＲＯＭ１８ｂと、ＣＰＵ１８ａの作業エリアに利用されたり、必要なデータの格納等に利用されるメモリとしてのＲＡＭ１８ｃとを備え、これらはバスに接続されている。
【００２１】
また、ＣＰＵ１８ａは後述するように（例えばメモリカード３３に記録された光学データを読み込んで）計測を行う場合に、撮像光学系、つまり対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌ及び像伝送光学系２７の幾何学的多重歪みの補正を含む座標変換を行い、高精度の計測を行うことができるようにしている。尚、ＣＰＵ１８ａ内に２点鎖線で示す多重歪み補正処理１８ｄの機能については後述する。
【００２２】
前記ＲＳ−２３２Ｃ　Ｉ／Ｆ１７には前記ＣＣＵ９、内視鏡ユニット８及びこれらＣＣＵ９、内視鏡ユニット８等の制御及び動作指示を行うリモートコントローラ（以下、リモコンと略記）４がそれぞれ接続されている。このことにより、リモコン４の操作に基づいてＣＣＵ９、内視鏡ユニット８を動作制御する際に必要な通信が行われる。
【００２３】
前記ＵＳＢ　Ｉ／Ｆ１６は、前記コントロールユニット３とパーソナルコンピュータ３１とを電気的に接続するためのインターフェイスである。このＵＳＢ　Ｉ／Ｆ１６を介して前記コントロールユニット３とパーソナルコンピュータ３１とを接続することによって、パーソナルコンピュータ３１側で内視鏡画像の表示指示や計測時における画像処理などの各種の指示制御を行うことが可能になるとともに、コントロールユニット３とパーソナルコンピュータ３１との間での各種の処理に必要な制御情報や、データの入出力を行うことが可能になる。
【００２４】
また、前記ＰＣカードＩ／Ｆ１５には、ＰＣＭＣＩＡメモリカード３２やコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード３３等の記録媒体であるいわゆるメモリカードが自由に着脱されるようになっている。
【００２５】
前記メモリカード３２，３３を前記ＰＣカードＩ／Ｆ１５に装着することにより、前記ＣＰＵ１８による制御によって、このメモリーカード３２、３３に記憶されている制御処理情報や画像情報等のデータの取り込み、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータのメモリーカード３２，３３への記録も行える。
【００２６】
また、本実施の形態では計測内視鏡装置１にパーソナルコンピュータ（パソコンと略記）３１を接続し、内視鏡２の先端部に設けた対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌと像伝送光学系２７による歪み補正のための光学データを測定する処理を行い、その光学データをメモリカード３３に記録し、３次元計測等の計測を行う場合には計測処理部１８はその光学データを読み出す。
【００２７】
そして、その光学データを参照することにより、計測処理部１８のＣＰＵ１８ａは、対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌと像伝送光学系２７、つまり撮像光学系による歪み補正を行った座標変換を行い、その画像をＬＣＤ５等に表示することができるようにしている。
【００２８】
前記映像信号処理回路１２では、前記ＣＣＵ９から供給された内視鏡画像とグラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するように、ＣＣＵ９からの映像信号をＣＰＵ１８ａの制御により生成する操作メニューに基づく表示信号との合成処理や、前記ＬＣＤ５の画面上に表示するのに必要な処理等を施してＬＣＤ５に供給する。
【００２９】
また、この映像信号処理回路１２では、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。したがって、ＬＣＤ５の画面上には、内視鏡画像、操作メニュー画像、内視鏡画像と操作メニュー画像との合成画像等が表示される。
【００３０】
また、画像補正の指示操作が行われた場合には、ＣＣＵ９から映像信号処理回路１２に出力された映像信号は、この映像信号処理回路１２内部の図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されて、計測処理部１８を構成するＣＰＵ１８ａに取り込まれ、多重歪み補正が行われた後、再び映像信号処理回路１２内部のＤ／Ａ変換器でアナログの映像信号に戻され、ＬＣＤ５に出力され、歪み補正された画像が表示される。
【００３１】
前記音声信号処理回路１１には、マイク３４によって集音されて生成された、メモリーカード等の記録媒体に記録する音声信号、メモリカード等の記録媒体の再生によって得られた音声信号、あるいはＣＰＵ１８ａによって生成処理された音声信号が供給される。この音声信号処理回路１１では、供給された音声信号を再生するのに必要な増幅処理等の処理を施してスピーカ３５に出力する。このことによって、スピーカ３５から音声が出力される。
【００３２】
また、ＣＰＵ１８ａは、ＲＯＭ１８ｂに格納されているプログラムを実行することによって、上述した歪み補正の処理以外の機能に対応した処理を行うように各種回路部等を制御して、システム全体の動作制御も行う。
【００３３】
図１に示すようにリモートコントローラ４の一面には、湾曲部２２の湾曲動作の指示を行うジョイスティック４ａ、グラフィック表示される各種メニュー操作や計測を行う場合のポインタ移動操作を行うレバースイッチ４ｂ、前記ＬＣＤ５に静止画の表示を指示するフリーズスイッチ４ｃ、メモリカード３３等に静止画を記録するストアスイッチ４ｄ及び計測ソフトを実行する際に用いる計測実行スイッチ４ｅ、ＦＭＤ６アダプタ６ａが接続されるコネクタ部４ｆ等が設けられている。
【００３４】
図３は、上記内視鏡２の挿入部２０の先端部２１の拡大斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００３５】
図３に示すように内視鏡２の先端部２１の先端面には２つの照明窓２４と、立体視を可能とする観察窓２５とが設けてある。
【００３６】
図４に示すように先端部２１を構成する先端部本体２９に設けた観察窓２５は、カバーガラス３０で閉塞され、その内側にはレンズ枠３６を介して１対の対物光学系、つまり右画像用対物光学系２６Ｒ、左画像用対物光学系２６Ｌとが取り付けてある。
【００３７】
このレンズ枠３６は後方側に延出され、共通の像伝送光学系２７の前段側（光学系）２７ａが取り付けてある。また、レンズ枠３６の後端側の孔部に収納固定された撮像素子固定枠３７には、撮像素子２８が固定されている。この撮像素子２８の撮像面の前部側には像伝送光学系２７の後段側（光学系）２７ｂがレンズ枠を介して取り付けてある。
【００３８】
また、先端部本体２９の前端側の外周は円筒状のカバー部材３８で覆われ、このカバー部材３８はネジで先端部本体２９に固定されている。なお、カバー部材３８と先端部本体２９との間には、シール用のＯリングが介挿され、水密構造にされている。
【００３９】
上記対物光学系２６Ｒ、対物光学系２６Ｌによる像は、像伝送光学系２７を介して撮像素子２８上で左右に異なる位置に結像される。つまり、対物光学系２６Ｒと像伝送光学系２７による光学系である右結像光学系と、対物光学系２６Ｌと像伝送光学系２７による光学系である左結像光学系とが構成される。
【００４０】
次に本実施の形態の動作を説明する。
【００４１】
本計測内視鏡装置１に適用される内視鏡２では、次の（ａ１）〜（ｄ）に示すように、各内視鏡２特有の撮像光学系の光学データが測定される。その光学データを記録媒体である例えば、メモリカード３３に記録される。この特有の光学データが撮像光学系と一対一で対応することになって、出荷後、１つの組み合わせのものとして扱われる。
【００４２】
上述の特有の光学データは、
（ａ１）２つの対物光学系の幾何学的歪み補正テーブル
（ａ２）像伝送光学系の幾何学歪み補正テーブル
（ｂ）左右の結像光学系それぞれの焦点距離
（ｃ）左右の結像光学系の主点間の距離
（ｄ）左右の結像光学系それぞれの画像上での光軸位置座標
である。
【００４３】
上記特有の光学データの収集を行った後の計測内視鏡装置１にパソコン３１を接続して、次に示す（１）〜（５）の処理を行って各種寸法計測を行うことができる。すなわち、
（１）上記メモリカード３３から上記（ａ１）〜（ｄ）の光学データを読み込む。（２）本内視鏡２にて被写体である被計測物を撮像し、画像を取り込む。
【００４４】
（３）上記の取り込んだ画像を、上記（ａ１）〜（ｄ）の光学データをもとに座標変換する。
【００４５】
（４）座標変換された画像を基に、撮像データのマッチングにより任意の点の３次元座標を求める。
【００４６】
（５）上記３次元座標を基に各種寸法計測を行う。
【００４７】
この計測内視鏡装置１は生産時、光学データの取り込みを行う場合、図２で示すように計測内視鏡装置１にパソコン３１を接続し、ここでは図示しないチャート（第２の実施の形態における図２０の符号５４参照）を用いて行う。
【００４８】
本計測内視鏡装置１では、上述の処理を行って被計測物の精度の優れた計測を行うことができる。
【００４９】
次に、上記撮像光学系に特有の各光学データを具体的に説明する。
【００５０】
（ａ１）、（ａ２）幾何学的歪み補正テーブルについて、
一般にレンズ系による画像には光学的な歪みがある。計測を行う場合にはこの歪みが大きな誤差原因となるため、座標変換を行うことによりこの歪みを取り除くことができる。座標変換は、光軸中心を中心にして行ってもよいし、より正確に補正する場合は、光学系の幾何学的歪みの中心を用いるとよい。
【００５１】
また、２つの画像の幾何学的歪み補正テーブルは、右画像、左画像別々に設けてもよいし、２つをまとめて１つのテーブルにしてもよい。以下、１つのテーブルにした場合について、図５，図６をもとに補正テーブルを説明する。
【００５２】
図５，図６において、撮像画面４０上の点ｐ１〜ｐ４は、座標変換前のピクセルを示す。ｐ１〜ｐ４をｆ（ｘ，ｙ）により座標変換すると、ｐ１’〜ｐ４’とする。このときのｐ１’〜ｐ４’を与える座標は必ずしも整数ではなく実数値の座標として求められる。変換後の液晶モニタ上の変換後画面４１に表示するには変換後画素Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘ，Ｙ）をピクセル単位の整数値へ変換しなければならない。
【００５３】
上記座標の整数値化のための補正は、ウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４によって行われる。すなわち、変換画面１ピクセルにつき、そのピクセルが撮像画面上の光学上の幾何学的歪み上対応する座標の４つのピクセルの撮像データを上記ウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４の比率を乗じ、変換画面ピクセルの画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を求めることになる。
【００５４】
そこで、多重歪み補正（具体的には、第２歪み補正、第１歪み右補正、第１歪み左補正）の処理を含めた座標変換の式は、以下のようになる。
【００５５】
第２歪み補正：
ｆ２ｘ（ｕ，ｖ）≡ｋｘ（ａ００＋ａ１２ｕｖ２＋ａ１４ｕｖ４＋ａ１６ｕｖ６＋ａ３０ｕ３＋ａ３２ｕ３ｖ２
＋ａ３４ｕ３ｖ４＋ａ５０ｕ５＋ａ５２ｕ５ｖ２＋ａ７０ｕ７）＋ｃｘ　（１−１）
ｆ２ｙ（ｕ，ｖ）≡ｋｙ（（ｂ００＋ｂ２１ｕ２ｖ＋ｂ４１ｕ４ｖ＋ｂ６１ｕ６ｖ＋ｂ０３ｖ３＋ｂ２３ｕ２ｖ３
＋ｂ４３ｕ４ｖ３＋ｂ０５ｖ５＋ｂ２５ｕ２ｖ５＋ｂ０７ｕ７）＋ｃｙ　（１−２）
ｘ２＝ｆ２ｘ（ｘ−ｃｘ，ｙ−ｃｙ）　（１−３）
ｙ２＝ｆ２ｙ（ｘ−ｃｘ，ｙ−ｃｙ）　（１−４）
第１歪み右補正：
ｆＲｘ（ｕ，ｖ）≡ｋＲｘ（ａＲ００＋ａＲ１２ｕｖ２＋ａＲ１４ｕｖ４＋ａＲ１６ｕｖ６＋ａＲ３０ｕ３＋ａＲ３２ｕ３ｖ２
＋ａＲ３４ｕ３ｖ４＋ａＲ５０ｕ５＋ａＲ５２ｕ５ｖ２＋ａＲ７０ｕ７）＋ｃＲｘ　（１−５）
ｆＲｙ（ｕ，ｖ）≡ｋＲｙ（ｂＲ００＋ｂＲ２１ｕ２ｖ＋ｂＲ４１ｕ４ｖ＋ｂＲ６１ｕ６ｖ＋ｂＲ０３ｖ３＋ｂＲ２３ｕ２ｖ３
＋ｂＲ４３ｕ４ｖ３＋ｂＲ０５ｖ５＋ｂＲ２５ｕ２ｖ５＋ｂＲ０７ｕ７）＋ｃＲｙ　（１−６）
ｘＲ’＝ｆＲｘ（ｘ２−ｃＲｘ，ｙ２−ｃＲｙ）　（１−７）
ｙＲ’＝ｆＲｙ（ｘ２−ｃＲｘ，ｙ２−ｃＲｙ）　（１−８）
第１歪み左補正：
ｆＬｘ（ｕ，ｖ）≡ｋＬｘ（ａＬ００＋ａＬ１２ｕｖ２＋ａＬ１４ｕｖ４＋ａＬ１６ｕｖ６＋ａＬ３０ｕ３＋ａＬ３２ｕ３ｖ２
＋ａＬ３４ｕ３ｖ４＋ａＬ５０ｕ５＋ａＬ５２ｕ５ｖ２＋ａＬ７０ｕ７）＋ｃＬｘ　（１−９）
ｆＬｙ（ｕ，ｖ）≡ｋＬｙ（ｂＬ００＋ｂＬ２１ｕ２ｖ＋ｂＬ４１ｕ４ｖ＋ｂＬ６１ｕ６ｖ＋ｂＬ０３ｖ３＋ｂＬ２３ｕ２ｖ３
＋ｂＬ４３ｕ４ｖ３＋ｂＬ０５ｖ５＋ｂＬ２５ｕ２ｖ５＋ｂＬ０７ｕ７）＋ｃＬｙ　（１−１０）
ｘＬ’＝ｆＬｘ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１−１１）
ｙＬ’＝ｆＬｙ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１−１２）
上式における符号は以下のよう意味を持つ。
【００５６】
ｘ，ｙ：補正前座標
ｘＲ’，ｙＲ’：補正後右画面座標
ｘＬ’，ｙＬ’：補正後左画面座標
ｃｘ，ｃｙ：第２歪み中心座標
ｃＲｘ，ｃＲｙ：第１歪み右中心座標
ｃＬｘ，ｃＬｙ：第１歪み左中心座標
ｋｘ，ｋｙ，ａｉｊ，ｂｉｊ：第２歪み補正係数
ｋＲｘ，ｋＲｙ，ａＲｉｊ，ｂＲｉｊ：第１歪み右補正係数
ｋＬｘ，ｋＬｙ，ａＬｉｊ，ｂＬｉｊ：第１歪み左補正係数
なお、上記ｋｘ等のｋを除く係数ａｉｊ、ｂｉｊ、ａＲｉｊ、ｂＲｉｊ、ａＬｉｊ、ｂＬｉｊ、ｃｘ、ｃｙ、ｃＲｘ、ｃＲｙ、ｃＬｘ、ｃＬｙは、格子画像の直線性より求める。また、ｋｘ，ｋｙ　等は、２画像の倍率を合わせる係数で焦点距離ｆＲ　，ｆＬ　の関数となる。
【００５７】
上式を用いて、ｐ１〜ｐ４のｘ，ｙ　座標を代入し、ｐ１’（ｘ’，ｙ’）〜ｐ４’（ｘ’，ｙ’）を与える座標（ｘ’，ｙ’）を得る。このｘ’，ｙ’の値は、前述した様に必ずしも整数ではなく、上記ウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４で補正して、整数の変換後座標（Ｘ，Ｙ）に対する画素データを求めることになる。
【００５８】
そこで、変換後画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を与える変換画面上の４つの点ｐ１’〜ｐ４’の座標を（ｘ’，ｙ’）とし、その変換画面上の４つの点ｐ１’〜ｐ４’に対応する撮像画面（原画）上の４つの点の座標（ｘ，ｙ）〜（ｘ＋１，ｙ＋１）のうちの左上点ｐ１の座標（ｘ，ｙ）のｘ座標をＱＸ（Ｘ，Ｙ）とし、また、ｙ座標をＱＹ（Ｘ，Ｙ）として、幾何学的歪み補正テーブルの座標参照テーブルとして、まず、メモリカード３３に記録する。
【００５９】
なお、図５及び図６では補正後の右画像座標ｘＲ’，ｙＲ’と左画像座標ｘＬ’，ｙＬ’との各場合をまとめてｘ’，ｙ’で示している。
【００６０】
変換後のピクセル単位の整数値で与えられる座標（Ｘ，Ｙ）の変換後画素データＰ（Ｘ，Ｙ）は、ｐ１’〜ｐ４’とＷ１〜Ｗ４により求められる。但し、図６に示すようにｄｎをｐ１’〜ｐ４’からＰ（Ｘ，Ｙ）までの距離を示すとして、
Ｓ＝ｄ２・ｄ３・ｄ４＋ｄ１・ｄ３・ｄ４＋ｄ１・ｄ２・ｄ４
＋ｄ１・ｄ２・ｄ３　…（２）
さらに、
Ｗ１＝ｄ２・ｄ３・ｄ４／Ｓ
Ｗ２＝ｄ１・ｄ３・ｄ４／Ｓ
Ｗ３＝ｄ１・ｄ２・ｄ４／Ｓ
Ｗ４＝ｄ１・ｄ２・ｄ３／Ｓ　　…（３）
とする。そして、Ｐ（Ｘ，Ｙ）の値は、
Ｐ（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ１×ｐ１’＋Ｗ２×ｐ２’＋Ｗ３×ｐ３’＋Ｗ４×ｐ４’…（４）
によって求められる。
【００６１】
上記Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、各変換画面上の各ピクセル点（Ｘ，Ｙ）についてウエイトテーブルとして、上記座標参照テーブルＱＸ（Ｘ，Ｙ），ＱＹ（Ｘ，Ｙ）とともに上記メモリカード３３に記録される。
【００６２】
次に、（ｂ）〜（ｄ）に関して、
（ｂ）右結像光学系の焦点距離ｆＲと、左結像光学系の焦点距離ｆＬを求める。（ｃ）右結像光学系と左結像光学系それぞれの主点位置から、その間の距離Ｌを求めて記録する。
【００６３】
（ｄ）右結像光学系の画像上での光軸位置座標ＸＲ、ＹＲと、左結像光学系の画像上での光軸位置座標ＸＬ，ＹＬとを求める。
【００６４】
上述した第２歪み補正、第１歪み右補正、第１歪み左補正の処理を含めた座標変換処理は図７のように行われる。
【００６５】
座標変換の処理がスタートすると、ステップＳ１に示すようにＣＰＵ１８ａは第２歪み補正テーブルから第２歪み補正のデータを取り込み、ステップＳ２に示すようにＣＰＵ１８ａは上式（１−１）〜（１−４）により第２歪み補正の処理を行う。
【００６６】
次のステップＳ３ではＣＰＵ１８ａは第１歪み補正テーブルから第１歪み補正のデータを取り込み、ステップＳ４に示すように第１歪み補正の処理を行う。
この場合、上式（１−５）〜（１−８）と（１−９）〜（１−１２）とにより第１歪み補正の処理を行い、座標変換を終了する。
【００６７】
その後、上述したようにウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４を用いて整数値の座標（Ｘ，Ｙ）を算出することになる。
【００６８】
上記歪み補正を含むテーブルや対物光学系と像伝送光学系２７の焦点距離等の光学データはメモリカード３３に記録され、以下に説明するように計測内視鏡装置１で計測を行う場合には読み出されて利用される。
【００６９】
以上のように構成された本実施の形態の計測内視鏡装置１による計測動作としてのステレオ計測処理について、図８，９，１０，１５のフローチャート、および、図１１〜図１４等を用いて説明する。
【００７０】
ステレオ計測処理がスタートすると、図８の最初のステップＳ１１により設定されている補正画像情報データをオリジナルデータとして読み込み、ステップＳ１２に進む。
【００７１】
ステップＳ１２において、イメージデータを取り込む。すなわち、計測すべき物体を撮像し、メモリ上に原画像データとして取り込む。そして、ステップＳ１３で後述するサブルーチンの画像補正処理（図９参照）を実行し、原画像の画像補正を行う。すなわち、ステップＳ１２で取り込んだ原画像データをオリジナルテーブルに基づいて座標変換し、計測を行うための計測画像データを得る。
【００７２】
続いて、ステップＳ１４にて上記計測画像データに基づき、後述するサブルーチンの計測処理（図１０参照）を実行し、３次元座標の演算等を行って選択された計測を行い、本ステレオ計測処理を終了する。
【００７３】
上記ステップＳ１３（図８参照）において、コールされるサブルーチンの画像補正処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
本サブルーチンの処理により計測画像上の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を得ることができる。まず、ステップＳ２１において、工場にて作成した補正テーブルであるオリジナルデータを取り込む。ステップＳ２２では、補正した画像の座標、すなわち、計測画像の座標をＸ，Ｙと設定する。
【００７５】
ステップＳ２３において、補正座標Ｘ，Ｙを得るために必要な原画像の座標を参照座標とし、図７のフローチャートで作成したＱＸ（Ｘ，Ｙ）、ＱＹ（Ｘ，Ｙ）により補正座標Ｘ，Ｙを得る。そして、ステップＳ２４にて、ウエイトテーブルを取り込み、ステップＳ２５で補正後の座標上の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を次式より求める。
【００７６】
すなわち、
2004049638.tif 000003
により求められる。
【００７７】
続いて、ステップＳ２６において、補正画像範囲を設定し、本ルーチンを終了する。なお、このサブルーチンの画像補正処理は、左右２画像に対して行い、原画像を計測画像に変換する。
【００７８】
次に、図８のステップＳ１４にてコールされるサブルーチンの計測処理について、図１０のフローチャートにより説明する。
【００７９】
まず、ステップＳ１７１において、ＬＣＤ５に表示されるメニュー上にて３つの計測方式を選択する。その１つは、深さ計測であり、点と平面間の距離を計測する場合、例えば、図１１の斜視図に示すようにパイプ４１等の内面の腐食の深さｈ（図１２部分拡大図参照）を計る場合に用いられる。
【００８０】
この計測方式を選択するとステップＳ１７２にジャンプする。他の１つは、長さ計測であり、２点間の距離を計測する場合、例えば、図１３の斜視図に示すように立体的被計測物であるパイプ４２の２点の３次元座標を求め、２点間の距離ｄを求める場合に適用される。
【００８１】
この計測方式を選択するとステップＳ１９０にジャンプする。他の１つは、くぼみ計測であり、点と直線間の距離を計測する場合、例えば、図１４の斜視図に示すように、タービンブレード４３の欠損等の大きさ（欠け部分の寸法ｈ）等を計測する場合に適用される。この計測方式が選択されるとステップＳ２００にジャンプする。
【００８２】
上記ステップＳ１７２にジャンプした場合、ステップＳ１７３〜ステップＳ１７５において、基準平面設定用の３点の基準点ＰＴを設定する。例えば、図１１に示す被計測物のパイプ５１の場合、測定基準点ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３を設定する。そして、後述するサブルーチン３次元座標解析処理（図１５（Ａ）参照）により上記３点の３次元座標を求める。
【００８３】
ステップＳ１７６で点ＰＴ指示値をインクリメントし、ステップＳ１７７で上記３点が作る平面の深さの基準平面として設定する。図１１の場合、点ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３を含む平面Ｍ１を設定する。さらに、ステップＳ１７８で測定点、例えば、ＰＴ４を設定し　、Ｓ１７９でサブルーチン３次元座標解析処理（図１５（Ａ）参照）を呼び出して実行して測定点の座標を求める。図１２の場合、点ＰＴ４の座標を求める。
【００８４】
ステップＳ１８０において、基準平面から測定点間の距離、図１２の場合、測定点ＰＴ４から前記基準平面Ｍ１までの腐食の深さを与える距離ｈを演算し、本ルーチンを終了する。
【００８５】
次に、ステップＳ１９０にジャンプした場合は、ステップＳ１９１で第１測定点を設定し、ステップＳ１９２でサブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記第１測定点の座標を求める。さらに、ステップＳ１９３で第２測定点を設定し、ステップＳ１９４でサブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記第２測定点の座標を求める。その後、ステップＳ１９５において上記第１，第２測定点の座標から上記２点間の距離ｄを演算し、本サブルーチンを終了する。
【００８６】
なお、上記の処理において、被計測物が図１３に示すパイプ４２であって、第１，第２測定点がＰＴ５，ＰＴ６であった場合、上記計測により上記２測定点間の距離ｄが求められる。
【００８７】
さらに、ステップＳ２００にジャンプした場合は、ステップＳ２０１でくぼみの一端に第１基準点を設定し、ステップＳ２０２でサブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記第１基準点の座標を求める。さらに、ステップＳ２０３でくぼみの他端に第２基準点を設定し、ステップＳ２０４でサブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記第２基準点の座標を求める。ステップＳ２０５において上記第１，第２基準点の座標から上記２点間を結ぶ基準直線を設定する。
【００８８】
ステップＳ２０６でくぼみの測定点を設定する。ステップＳ２０７でサブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記測定点の座標を求める。ステップＳ２０８で上記基準点を結ぶ直線と測定点の垂線の長さｈをくぼみ量として演算し、本ルーチンを終了する。
【００８９】
なお、上記のサブルーチンの処理で被計測物が図１４に示すタービンブレード４３であった場合、第１，第２基準点ＰＴ７，ＰＴ８を結ぶ基準直線とくぼみの測定点ＰＴ９までの距離ｈを求めることになる。
【００９０】
次に、上記ステップＳ１７５，Ｓ１９２，Ｓ２０２、その他のステップでコールされるサブルーチンの３次元座標解析処理について、図１５（Ａ）のフローチャートにより説明する。
【００９１】
ステップＳ２１１にてサブルーチンのパターンマッチング処理を実行して、左右の２画像（ステレオ画像）の対応点であるマッチングポイントを検出する。ステップＳ２１２にて対応点の座標から左右の２画像のずれ量を求める。ステップＳ２１３にて対象としている点の３次元座標を計算し、本ルーチンを終了する。ここで、上記サブルーチンにおける３次元座標解析処理の基本原理について、図１６を用いて説明する。
【００９２】
図１６は、ｘ，ｙ，ｚ　軸をもつ３次元座標系上の右左２画像位置関係を示す図であって、被写体の点Ｐが撮像素子２８の右結像面２８Ｒ、左結像面２８Ｌ上に結像した状態を示している。本図１６において、点ＯＲ，ＯＬを光学系の主点とし、距離ｆを焦点距離とし、点ＱＲ，ＱＬを点Ｐの結像位置とし、さらに、距離Ｌを点ＯＲ−点ＯＬ間の距離とする。
【００９３】
図１６において、直線ＱＲ−ＯＲから次式が成立する。すなわち、
ｘ／ｘＲ’＝｛ｙ−（Ｌ／２）｝／｛ｙＲ’−（Ｌ／２）｝＝ｚ／（−ｆ）…（６）
また、直線ＱＬ−ＯＬから次式が成立する。すなわち、
ｘ／ｘＬ’＝｛ｙ＋（Ｌ／２）｝／｛ｙＬ’＋（Ｌ／２）｝＝ｚ／（−ｆ）…（７）
この式をｘ、ｙ、ｚ　について解けば、点Ｐの３次元座標が得られる。
【００９４】
なお、実際は像伝送光学系２７の効果により、左右２つの像の光線は折り曲げられて右結像面２８Ｒと左結像面２８Ｌの間隔はもっと小さくなるが、ここでは図を簡略にするために像伝送光学系２７の効果を省いて図示している。
【００９５】
次に、図１５（Ａ）の３次元座標解析処理のステップＳ２１１にてコールされるサブルーチンのパターンマッチング処理について、図１５（Ｂ）のフローチャートにより説明する。
【００９６】
本ルーチンでは、２画像間の対応点を検出するパターンマッチングを行う。図１７は、左右２画面６５，６６の画像をＬＣＤ５上に表示したステレオ計測画面６４を示しており、左画面６５の画像ポイントＰＰ１が右画面６６の画像ポイントＰＰ２に対応していることを示している。
【００９７】
まず、ステップＳ２２１，２２２にて、パターンマッチングを行うパターンの大きさの設定するパターンエリアの絞り込みを行う。本実施の形態の例では、値ｋに対応したパターンエリアを設定する。すなわち、
ｋ＝１ではパターンエリアを３５×３５（ピクセル）、
ｋ＝２ではパターンエリアを２３×２３（ピクセル）、
ｋ＝３ではパターンエリアを１１×１１（ピクセル）、
とし、値ｋを小から大へ切り換えて領域を大から小へ絞り込んでいき、対応点検出の精度を上げるようにする。
【００９８】
ステップＳ２２３にて検索範囲を設定する。すなわち、パターンを探す右画像の領域を決定する。その検索範囲の設定には、エピポーララインに誤差を考慮してエピポーラ±５ピクセル以内とする場合と、モニタ画面上で水平に±７ピクセル以内とする場合と、画面上で手動により指示された略マッチング点を中心に±１０ピクセル以内とする場合がある。なお、上記±１０ピクセルは、手動による誤差を考慮した最適な値である。
【００９９】
ステップＳ２２４〜Ｓ２２６において、設定された検索範囲でのパターンマッチングを行う。このパターンマッチングは、正規化相互相関による対応点検出を行い、最も正規化相互相関係数の大きな座標（Ｘ、Ｙ）を上記対応点とする。
【０１００】
ステップＳ２２７において、値ｋをインクリメントし、その値ｋに対応してパターンを絞り込み、対応点検出を行う。
【０１０１】
ステップＳ２２８においてマッチングポイントの設定を行う。そのとき、正規化相互相関の値をモニタ画面上に表示、これをマッチングの信頼性の尺度としてもよい。また、正規化相互相関の値（−１〜１）が所定の値よりも小さい場合は、手動式のマッチング処理に切り換えてもよい。
【０１０２】
上記パターンマッチングに利用する正規化相互相関関数Ｍ（ｕ，ｖ）は、一般的に以下の式を用いる。すなわち、ｔ（ｘ，ｙ）をテンプレートとし、ｇ（ｘ，ｙ）を画像データとし、ｔ’をテンプレートの平均輝度とし、さらに、ｇ’を画像の平均輝度として、
Ｍ（ｕ，ｖ）＝｛ΣΣｓ（ｇ（ｘ＋ｕ，ｙ＋ｖ）−ｇ’）（ｔ（ｘ，ｙ）−ｔ’）｝
／｛ΣΣｓ（ｇ（ｘ＋ｕ，ｙ＋ｖ）ーｇ’）２×ΣΣｓ（ｔ（ｘ，ｙ）−ｔ’）２｝１／２　　（８）
が適用される。ここでΣΣｓは画素の和をとることを表す。
【０１０３】
本実施の形態による計測例として、例えば補正した画像上で計測を行う。この場合には、リモートコントローラ４で計測実行スイッチ４ｅが操作された場合には、補正された左右の画像がＬＣＤ５に表示される。
【０１０４】
さらにリモートコントローラ４のレバースイッチ４ｂを操作して左右の画像上で、それぞれ計測しようとする点の指示入力を行うことにより、ステレオ計測を行うことができる。
【０１０５】
また、補正した画像を作成して立体視を行うこともできる。この場合にはリモートコントローラ４の計測実行スイッチ４ｅが操作された場合には、補正された左右の画像がＬＣＤ５に表示され、また補正された左右の画像の映像信号がＦＭＤアダプタ６ａに入力され、左右の映像信号に切り離す処理がされた後、ＦＭＤ６に入力される。
【０１０６】
ユーザはＦＭＤ６を装着して、立体視することにより、左右でそれぞれ歪みが補正された良好な画質の左右画像を観察することができ、補正されない左右画像を観察する場合よりもユーザに負担をかけることなく、立体視ができ、ユーザの疲労を大幅に軽減することができる。
【０１０７】
上述の実施の形態の画像データの処理は、簡潔に説明するために画像にモノクロ画像を用いた場合として説明したが、これらの処理は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号によるカラー画像に拡張しても同様に有効であることは勿論である。
【０１０８】
以上述べたように本実施の形態によれば、内視鏡２の先端部２１に１対の対物光学系と、該対物光学系による光学像を伝送する像伝送光学系２７とからなる撮像光学系を設けて撮像素子２８に結像するようにしているので、挿入部２０の外径を細くできると共に、１対の対物光学系により発生する第１の歪みと像伝送光学系２７により発生する第２の歪みとが重なった多重歪みを補正する多重歪み補正手段を設けているので、精度の良い計測ができると共に、多重歪みを補正することにより立体視した場合の疲労を軽減することができる。
【０１０９】
なお、上述の説明では、（ａ１）〜（ｄ）の光学データを作成する場合、計測内視鏡装置１にパソコン３１を接続してパソコンタ３１の動作により行うようにしていたが、第１の実施の形態の変形例として、パソコン３１を接続することなく、計測内視鏡装置１自体で行うようにしても良い。
【０１１０】
この場合には、図２に示す計測処理部１８における例えばＣＰＵ１８ａは、メモリカード３３に記録されている光学データに基づいてステレオ計測を行う処理の他に、（１−１）〜（１−１２）の多重歪み補正の処理、つまり多重歪み補正処理１８ｄの機能等を含む処理を行う。ＣＰＵ１８ａによるこの多重歪み補正処理１８ｄの機能を図２では２点鎖線で示している。
【０１１１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図１８ないし図２５を参照して説明する。本実施の形態の計測内視鏡装置は、図１の計測内視鏡装置１において、内視鏡２の先端部２１の構成を変更したものである。
【０１１２】
つまり、内視鏡２の先端部２１は図１８に示すように先端部本体３９と、この先端部本体３９に着脱自在の光学アダプタ４６とから構成されるようになっている。
【０１１３】
光学アダプタ４６には２つの照明窓２４と、観察窓２５とが設けてある。図１８のＢ−Ｂ断面による先端部２１の構成を図１９に示す。
【０１１４】
図１９に示すように先端部本体３９には撮像素子２８が取り付けてあり、この撮像素子２８の前面側はカバーガラス４７で保護され、このカバーガラス４７は光学アダプタ４６側のカバーガラス４８と対向する。
【０１１５】
この光学アダプタ４６の後端側の外周面には、固定リング４９が設けてあり、先端部本体３９の外周面に設けた雄ネジ部にこの固定リング４９の後端内視鏡内周面に設けた雌ネジ部を螺合させることにより、着脱自在に取り付けられるようにしている。
【０１１６】
なお、先端部本体３９の先端面の外周面には位置決め用の凹部が、光学アダプタ３９側には位置決め用ピンが設けてあり、光学アダプタ３９を取り付ける際に凹部とピンとにより周方向の位置決めがされる。この光学アダプタ４６側には、対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌと像伝送光学系２７とが取り付けられている。
【０１１７】
その他は基本的には第１の実施の形態と同様の構成である。
【０１１８】
次に本実施の形態の作用を説明する。
【０１１９】
本計測内視鏡装置に適用される光学アダプタ４６は、生産工程にて個体の異なる光学アダプタ毎に図２０に示す生産測定治具５１を構成する撮像素子内蔵のマスタ撮像ユニット５２に取り付けて、次の（ａ１）〜（ｄ）に示す各光学アダプタ４６の特有の光学データが測定される。その光学データを記録媒体である例えば、メモリカード３３に記録する。このメモリカード３３に記録された特有の光学データは、光学アダプタ４６の特性と、一対一で対応することになって、出荷後、１つの組み合わせのものとして扱われる。
【０１２０】
上述の特有の光学データは、
（ａ１）２つの対物光学系の幾何学的歪み補正テーブル
（ａ２）像伝送光学系の幾何学歪み補正テーブル
（ｂ）左右の結像光学系それぞれの焦点距離
（ｃ）左右の結像光学系の主点間の距離
（ｄ）左右の結像光学系それぞれの画像上での光軸位置座標
（ｅ）左右の結像光学系それぞれの画像がマスタの撮像素子上に結像するときの位置情報である。
【０１２１】
本実施の形態は、（ｅ）の項目が加わったことが第１の実施の形態と異なる点であり、その他は第１の実施の形態と同様である。
【０１２２】
上記特有の光学データ採りを行った後の光学アダプタ４６は、内視鏡２に取り付け、計測内視鏡装置において、次に示す（１）〜（８）の処理を行って各種寸法計測を行うことができる。
【０１２３】
すなわち、
（１）上記メモリカード３３から上記（ａ１）〜（ｅ）の光学データを読み込む。（２）本計測内視鏡装置を用いて白い被写体を撮像する。
【０１２４】
（３）上記（ｅ）のデータおよび上記（２）の撮像データを用いて本光学アダプタ４６と内視鏡２との組み合わせによる画像位置のずれを求める。
【０１２５】
（４）上記（３）のデータおよび上記（１）のデータを用いて、本内視鏡２に対する幾何学的歪み補正を行う変換テーブルを作成する。
【０１２６】
（５）本内視鏡２にて被写体である被計測物を撮像し、画像を取り込む。
【０１２７】
（６）上記の取り込んだ画像を上記（３）で作成したテーブルをもとに座標変換する。
【０１２８】
（７）座標変換された画像を基に、上記（２）の撮像データのマッチングにより任意の点の３次元座標を求める。
【０１２９】
（８）上記３次元座標を基に各種寸法計測を行う。
【０１３０】
図２０は、前述した光学アダプタ４６に特有の光学データを測定するための生産測定治具５１による測定状態を示す斜視図である。
【０１３１】
上記生産測定治具５１は、光学アダプタ４６が装着可能であって、内視鏡２の先端部本体３９と同様の構造を有するマスタ撮像ユニット５２と、このマスタ撮像ユニット５２からの信号線が接続されるＣＣＵ５３と、メモリカード３３が着脱可能なメモリカードスロット５４を有し、上記ＣＣＵ５３からの画像データに対する画像処理を行うパソコン３１、および光学アダプタ４６の光学特性を解析するためのチャート５４とで構成されている。
【０１３２】
上記生産測定治具５１による光学データの取り込みを行う場合、まず、図２０に示すように、光学アダプタ４６をマスタ撮像ユニット５２に取り付け、チャート５４の像を光学アダプタ４６を介して取り込み、その画像データに基づいてパーソナルコンピュータ３１にて、画像処理を行い、前記（ａ１）〜（ｅ）の光学データを求め、メモリカード３３に記録する。
【０１３３】
次に、上記光学アダプタ４６に特有の各光学データを具体的に説明する。
【０１３４】
（ａ１）（ａ２）幾何学的歪み補正テーブルについて、
一般にレンズ系による画像には光学的な歪みがある。計測を行う場合にはこの歪みが大きな誤差原因となるため、座標変換を行うことによりこの歪みを取り除くことができる。座標変換は、光軸中心を中心にして行ってもよいし、より正確に補正する場合は、光学系の幾何学的歪みの中心を用いるとよい。また、２つの画像の幾何学的歪み補正テーブルは、右画像、左画像別々に設けてもよいし、２つをまとめて１つのテーブルにしてもよい。この補正は第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【０１３５】
また、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１３６】
（ｅ）２つの画像がマスタの撮像素子上に結像するときの位置情報に関しては、基準ラインＶ（垂直ライン）の輝度データとして、
ＰＶ（１００，Ｙｎ）　但し、Ｙｎ＝１，２，３，…４８０
および、基準ラインＨ（水平ライン）の輝度データとして、
ＰＨ（Ｘｎ，１００）　但し、Ｘｎ＝１，２，３，…６４０
を測定して記録する。
【０１３７】
次に計測動作としてのステレオ計測処理について、図２１，２２のフローチャート、および図２３〜図２５等を用いて説明する。
【０１３８】
本ステレオ計測処理は、光学アダプタ４６の２つの対物レンズ２６Ｒ、対物レンズ２６Ｌにより取り込まれる視差のある右左の画像データに基づいて、３次元座標の計測を行う処理である。
【０１３９】
まず、図２１のステップＳ３０において、初期化を行うか否かをチェックする。すなわち、本計測ソフト立ち上げて最初の状態の場合と、光学アダプタ４６を交換したか、内視鏡を交換した場合には、ステップＳ３１〜３５のルーチンに進み、初期化を実行する。それ以外の場合は、ステップＳ１１に進み、すでに設定されている補正画像情報データをオリジナルデータとして読み込み、ステップＳ１２に進む。
【０１４０】
上記ステップＳ３１においては、補正画像データの読み込みが行われる。すなわち、光学アダプタ４６と一対一で対応した前記（ａ１）〜（ｅ）の特有の光学データをメモリカード３３から読み込み、これをマスタデータとする。
【０１４１】
続いて、ステップＳ３２では、白い被写体のイメージを取り込む。すなわち、光学アダプタ４６を取り付けた計測内視鏡装置により白い被写体を写し出し、その画像を映像信号処理回路１２を介して計測処理部１８のＣＰＵ１８ａはＲＡＭ１８ｃ上に取り込む。
【０１４２】
続いて、ステップＳ３３では、後述するサブルーチン画像位置設定処理（図２２（Ａ）参照）を実行する。このサブルーチンの処理は、光学アダプタ４６の生産時に光学データを取得したマスタ撮像ユニット５２と内視鏡２との特性の違いにより生じる画像の座標のずれ量を求める処理である。
【０１４３】
ステップＳ３４では、テーブルの設定を行う。この処理では、ステップＳ３１で取り込んだ前記光学データのうち（ａ１）、（ａ２）の２種類の画像の幾何学的歪み補正テーブルをステップＳ３３で求めた座標のずれ量に応じて補正した補正テーブルが作成される。すなわち、以下の２つで構成されるオリジナルデータが作成される。
【０１４４】
ウエイトテーブルとして
Ｗ１’（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ１（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）
Ｗ２’（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ２（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）
Ｗ３’（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ３（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）
Ｗ４’（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ４（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）…（９）
また、座標参照テーブルとして、
ＱＸ’（Ｘ，Ｙ）＝ＱＸ（Ｘ，Ｙ）＋ΔＸ
ＱＹ’（Ｘ，Ｙ）＝ＱＹ（Ｘ，Ｙ）＋ΔＹ　　　…（１０）
但し、「’付き」は、補正後を示し、「’なし」は、補正前を示す。また、ΔＸ，ΔＹは、マスタで測定した画像と光学アダプタ４６を本装置に装着したときの画像のずれ量を示す。
【０１４５】
ステップＳ３５では、補正画像情報データの保存を行う。すなわち、ステップＳ３４で求めたオリジナルデータをメモリカード３３に保存する。
【０１４６】
そこで、ステップＳ１２において、イメージデータを取り込む。すなわち、計測すべき物体を撮像し、メモリ上に原画像データとして取り込む。そして、ステップＳ１３で後述するサブルーチンの画像補正処理（図２２（Ｂ）参照）を実行し、原画像の画像補正を行う。すなわち、ステップＳ１２で取り込んだ原画像データをステップＳ３４で作成したオリジナルテーブルの基づいて座標変換し、計測を行うための計測画像データを得る。
【０１４７】
続いて、ステップＳ１４にて上記計測画像データに基づき、上述したサブルーチンの計測処理（図１０参照）を実行し、３次元座標の演算等を行って選択された計測を行い、本ステレオ計測処理を終了する。
【０１４８】
ここで、上記ステップＳ３３においてコールされるサブルーチンの画像位置設定処理について、図２２（Ａ）のフローチャートを用いて説明する。
【０１４９】
まず、ステップＳ１５２において、視野形状パターンを呼び出す。すなわち、上記ステップＳ３１で取り込んだ特有の光学データのうち（ｅ）のマスタの撮像素子に対する結像の位置情報を示す輝度データとして、
ＰＶ（１００，Ｙｎ），但し、Ｙｎ＝１，２，３，…４８０
ＰＨ（Ｘｎ，１００），但し、Ｘｎ＝１，２，３，…６４０
を呼び出す。図２３は、光学アダプタ４６をマスタ撮像ユニット５２に装着した状態で白色チャート５４を撮像した画像を示す図であり、垂直ラインＰＶ，水平ラインＰＨがそれぞれ上記輝度データを与えるラインである。
【０１５０】
ステップＳ１５３にてパターンマッチングおよび視野位置設定、光軸位置設定を行う。図２４は、光学アダプタ４６を装着した計測内視鏡装置により白色チャート５４の画像を取り込んだ画像を示す図である。結像の位置情報を示す輝度データとして、
ＰＶ’（１００，Ｙｎ），但し、Ｙｎ＝１，２，３，…４８０
ＰＨ’（Ｘｎ，１００），但し、Ｘｎ＝１，２，３，…６４０
で与えられる。
【０１５１】
また、図２５は、上記マスタ、および、計測内視鏡装置１に対する視野形状パターンを与える輝度とを縦軸とし、横軸を画像のアドレスとした輝度の変化を示す図であって、図２５（Ａ）がラインＰＶ、および、ラインＰＶ’の輝度変化を示し、図２５（Ｂ）がラインＰＨ、および、ラインＰＨ’の輝度変化を示している。
【０１５２】
上記ステップＳ１５３のパターンマッチング処理では、図２５（Ａ）、および、図２５（Ｂ）の輝度変化に基づき、正規化相互相関を用いてマスタに対する画像の位置ずれΔＸ、ΔＹを求める。さらに、計測系光軸位置は、右左光学系に関して水平，垂直座標ｘＲ’，ｙＲ’とｘＬ’，ｙＬ’は、次の式で求められる。すなわち、
ｘＲ’＝ＸＲ＋ΔＸ
ｙＲ’＝ＹＲ＋ΔＹ
ｘＬ’＝ＸＬ＋ΔＸ
ｙＬ’＝ＹＬ＋ΔＹ　…（１１）
となる。
【０１５３】
また、上記ステップＳ１３（図２１参照）において、コールされるサブルーチンの画像補正処理について、図２２（Ｂ）のフローチャートを用いて説明する。本サブルーチンの処理により計測画像上の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を得ることができる。まず、ステップＳ１６２において、前記ステップＳ３４（図２１参照）にて作成した補正テーブルであるオリジナルデータを取り込む。ステップＳ１６３では、補正した画像の座標、すなわち、計測画像の座標をＸ，Ｙと設定する。
【０１５４】
ステップＳ１６４において、補正座標Ｘ，Ｙを得るために必要な原画像の座標を参照座標とし、前記ステップＳ３４で作成したＱＸ’（Ｘ，Ｙ）、ＱＹ’（Ｘ，Ｙ）により補正座標Ｘ，Ｙを得る。そして、ステップＳ１６５にて、前記ステップＳ３４で作成したウエイトテーブルを取り込み、ステップＳ１６６で補正後の座標上の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を次式より求める。すなわち、
2004049638.tif 000004
により求められる。
【０１５５】
続いて、ステップＳ１６７において、補正画像範囲を設定し、本ルーチンを終了する。なお、このサブルーチンの画像補正処理は、左右２画像に対して行い、原画像を計測画像に変換する。
【０１５６】
図２１のステップＳ１４にてコールされるサブルーチンの計測処理は図１０で説明したので省略する。
【０１５７】
また、本実施の形態の計測例として、補正は輝度情報に対してのみ内部で行い画像は作成せず、補正前の画像上で計測点を指定するようにしても良い。
【０１５８】
この場合には、補正画像作成処理を簡略化できるので、画像取り込みから計測開始までの時間を短縮できる。
【０１５９】
本実施の形態の使用例としては、第１の実施の形態で説明したように行うことができると共に、以下のように補正は輝度情報に対してのみ内部で行い、その場合には補正された画像を作成しないで、補正前の画像上で計測点を指定するようにしても良い。
【０１６０】
この使用例では、補正画像の作成処理を簡略化できるので、画像取り込みから計測開始までの時間を短縮することができる。
【０１６１】
なお、本実施の形態では、ステレオ式の光学アダプタ４６を装着した場合で説明したが、他の光学アダプタを装着して使用することもできる。
【０１６２】
以上、説明したように本実施の形態の計測内視鏡装置によれば、計測精度を向上するのために、光学アダプタ４６に一対一で対応するように特有の光学データを記録媒体のメモリカード３３で提供し、生産測定治具５１（マスタ撮像ユニット５２）と内視鏡画像との座標のずれを補正したことにより、計測精度を向上させることができる。
【０１６３】
また、計測用の光学アダプタ４６の生産に生産測定治具５１（マスタ撮像装置５２）を用いて特有の光学データ取りを行ったため、生産性が向上して計測内視鏡装置を低価格で提供できるようになる。
【０１６４】
また、先端部２１に計測用の光学アダプタ４６を着脱自在に設けたため、他の計測以外の光学アダプタとの交換が可能になり、内視鏡の汎用性を向上させ、ユーザの金銭的負担を抑えることができる。
【０１６５】
また、本実施の形態の例では画像の座標変換に使用するウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４、座標参照テーブルＱＸ、ＱＹを生産測定治具５１のコンピュータ３１で作成して記録媒体のメモリカード３３に記録したため、内視鏡装置内部の計測処理部でテーブルを作成する必要がない。したがって、計測処理を短時間で行うことができる。
【０１６６】
さらに、正規化相互相関の値をＬＣＤ５の画面上に表示することにより、操作者は、マッチングの信頼性、あるいは、計測の信頼性を知ることができる。また、正規化相互相関の値が小さい場合は、手動式のマッチングに切り換えることができ、精度の高い計測が可能になる。
【０１６７】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図２６を参照して説明する。第２の実施の形態では、対物光学系及び像伝送光学系２７がすべて光学アダプタ４６側にあり、第２歪みはまとめて補正するようにしていたが、本実施の形態では対物光学系と像伝送光学系２７の一部が光学アダプタ４６側にあり、第２歪みはまとめて補正するようにしている。
【０１６８】
本実施の形態における内視鏡２の先端部２１の構成を図２６に示す。先端部２１は先端部本体５９と、この先端部本体５９に着脱自在の光学アダプタ６０とからなり、先端部本体５９には撮像素子２８と像伝送光学系２７の後段側光学系２７ｂとが設けてある。
【０１６９】
また、光学アダプタ６０には２つの対物レンズ２６Ｒ、２６Ｌと、像伝送光学系２７の前段光学系２７ａ、を備え、先端部本体５９に固定リング４９で着脱自在である。この場合における先端部本体５９と光学アダプタ６０とに分割する部分、つまりカバーガラス６１，６２の面で光束径が太くなり、かつ実像が結像しないことでごみが付いても画像への影響が小さいようにしている。
【０１７０】
本実施の形態では式（１−１）〜（１−４）で前段と後段を合わせた像伝送光学系２７の幾何学的歪みを補正し、式（１−５）〜（１−１２）で対物光学系の幾何学的歪みを補正する。
【０１７１】
その他は第２の実施の形態と同様の構成及び作用となる。また、本実施の形態の効果も第２の実施の形態とほぼ同様となる。
【０１７２】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図２７を参照して説明する。本実施の形態における内視鏡装置は第３の実施の形態と同様である。
【０１７３】
つまり、内視鏡２の先端部２１は図２６に示す構成であり、像伝送光学系２７の前段側光学系２７ａが光学アダプタ６０側にあり、後段側光学系２７ｂは先端部本体５９側に設けてある。
【０１７４】
しかし、本実施の形態では第２歪みを前段側と後段側とで別々に補正を行うようにしたものである。
【０１７５】
計測処理部１８には幾何学的な多重歪み補正処理の機能が設けてあり、幾何学的な多重歪み補正処理の機能は第１歪み補正処理の機能とと第２歪み前段補正処理の機能と、第２歪み後段補正処理の機能とから構成される。
【０１７６】
以下に示した式（１３−１）〜（１３−４）で伝送光学系後段の幾何学的歪みを補正し、式（１３−５）〜（１３−８）で像伝送光学系前段の幾何学的歪みを補正し、式（１３−９）〜（１３−１６）で対物光学系の幾何学的歪みを補正する。
【０１７７】
ｘ，ｙ：補正前座標
ｘＲ’，ｙＲ’：補正後右画面座標
ｘＬ’，ｙＬ’：補正後左画面座標
ｃＢｘ，ｃＢｙ：第２歪み後段中心座標
ｃＦｘ，ｃＦｙ：第２歪み前段中心座標
ｃＲｘ，ｃＲｙ：第１歪み右中心座標
ｃＬｘ，ｃＬｙ：第１歪み左中心座標
ｋｘ，ｋｙ，ａｉｊ，ｂｉｊ：第２歪み補正係数
ｋＲｘ，ｋＲｙ，ａＲｉｊ，ｂＲｉｊ：第１歪み右補正係数
ｋＬｘ，ｋＬｙ，ａＬｉｊ，ｂＬｉｊ：第１歪み左補正係数
第２歪み後段補正：
ｆ２Ｂｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＢｘ（ａＢ００＋ａＢ１２ｘｙ２＋ａＢ１４ｘｙ４＋ａＢ１６ｘｙ６＋ａＢ３０ｘ３＋ａＢ３２ｘ３ｙ２＋ａＢ３４ｘ３ｙ４
＋ａＢ５０ｘ５＋ａＢ５２ｘ５ｙ２＋ａＢ７０ｘ７）＋ｃＢｘ　（１３−１）
ｆ２Ｂｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＢｙ（ｂＢ００＋ｂＢ２１ｘ２ｙ＋ｂＢ４１ｘ４ｙ＋ｂＢ６１ｘ６ｙ＋ｂＢ０３ｙ３＋ｂＢ２３ｘ２ｙ３＋ｂＢ４３ｘ４ｙ３
＋ｂＢ０５ｙ５＋ｂＢ２５ｘ２ｙ５＋ｂＢ０７ｙ７）＋ｃＢｙ　（１３−２）
ｘ２１＝ｆ２ｘ（ｘ−ｃＢｘ，ｙ−ｃＢｙ）　（１３−３）
ｙ２１＝ｆ２ｙ（ｘ−ｃＢｘ，ｙ−ｃＢｙ）　（１３−４）
第２歪み前段補正：
ｆ２Ｆｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＦｘ（ａＦ００＋ａＦ１２ｘｙ２＋ａＦ１４ｘｙ４＋ａＦ１６ｘｙ６＋ａＦ３０ｘ３＋ａＦ３２ｘ３ｙ２＋ａＦ３４ｘ３ｙ４
＋ａＦ５０ｘ５＋ａＦ５２ｘ５ｙ２＋ａＦ７０ｘ７）＋ｃＦｘ　（１３−５）
ｆ２Ｆｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＦｙ（ｂＦ００＋ｂＦ２１ｘ２ｙ＋ｂＦ４１ｘ４ｙ＋ｂＦ６１ｘ６ｙ＋ｂＦ０３ｙ３＋ｂＦ２３ｘ２ｙ３＋ｂＦ４３ｘ４ｙ３
＋ｂＦ０５ｙ５＋ｂＦ２５ｘ２ｙ５＋ｂＦ０７ｙ７）＋ｃＦｙ　（１３−６）
ｘ２＝ｆ２ｘ（ｘ２１−ｃＦｘ，ｙ２１−ｃＦｙ）　（１３−７）
ｙ２＝ｆ２ｙ（ｘ２１−ｃＦｘ，ｙ２１−ｃＦｙ）　（１３−８）
第１歪み右補正：
ｆＲｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＲｘ（ａＲ００＋ａＲ１２ｘｙ２＋ａＲ１４ｘｙ４＋ａＲ１６ｘｙ６＋ａＲ３０ｘ３＋ａＲ３２ｘ３ｙ２＋ａＲ３４ｘ３ｙ４
＋ａＲ５０ｘ５＋ａＲ５２ｘ５ｙ２＋ａＲ７０ｘ７）＋ｃＲｘ　（１３−９）
ｆＲｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＲｙ（ｂＲ００＋ｂＲ２１ｘ２ｙ＋ｂＲ４１ｘ４ｙ＋ｂＲ６１ｘ６ｙ＋ｂＲ０３ｙ３＋ｂＲ２３ｘ２ｙ３＋ｂＲ４３ｘ４ｙ３
＋ｂＲ０５ｙ５＋ｂＲ２５ｘ２ｙ５＋ｂＲ０７ｙ７）＋ｃＲｙ　（１３−１０）
ＸＲ＝ｆＲｘ（ｘ２−ｃＲｘ，ｙ２−ｃＲｙ）　（１３−１１）
ＹＲ＝ｆＲｙ（ｘ２−ｃＲｘ，ｙ２−ｃＲｙ）　（１３−１２）
第１歪み左補正：
ｆＬｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＬｘ（ａＬ００＋ａＬ１２ｘｙ２＋ａＬ１４ｘｙ４＋ａＬ１６ｘｙ６＋ａＬ３０ｘ３＋ａＬ３２ｘ３ｙ２＋ａＬ３４ｘ３ｙ４
＋ａＬ５０ｘ５＋ａＬ５２ｘ５ｙ２＋ａＬ７０ｘ７）＋ｃＬｘ　（１３−１３）
ｆＬｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＬｙ（ｂＬ００＋ｂＬ２１ｘ２ｙ＋ｂＬ４１ｘ４ｙ＋ｂＬ６１ｘ６ｙ＋ｂＬ０３ｙ３＋ｂＬ２３ｘ２ｙ３＋ｂＬ４３ｘ４ｙ３
＋ｂＬ０５ｙ５＋ｂＬ２５ｘ２ｙ５＋ｂＬ０７ｙ７）＋ｃＬｙ　（１３−１４）
ｘＬ’＝ｆＬｘ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１３−１５）
ｙＬ’＝ｆＬｙ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１３−１６）
光学アダプタ５９を実際に装着される内視鏡２に応じて、第２歪み後段中心と第２歪み前段中心の位置のずれ量が変化した場合にも対応でき、より高精度な補正を行えるようにしている。
【０１７８】
この場合の光学データは、
（ａ１）２つの対物光学系の幾何学的歪み補正テーブル
（ａ２）像伝送光学系前段の幾何学歪み補正テーブル
（ａ３）像伝送光学系後段の幾何学歪み補正テーブル
（ｂ）左右の結像光学系それぞれの焦点距離
（ｃ）左右の結像光学系の主点間の距離
（ｄ）左右の結像光学系それぞれの画像上での光軸位置座標
（ｅ）左右の結像光学系それぞれの画像がマスタの撮像素子上に結像するときの位置情報である。
【０１７９】
上記光学データを参照して、図２７に示すように幾何学的な多重歪み補正を行う。
【０１８０】
つまり、図２７に示すように座標変換が開始すると、最初のステップＳ４１で第２歪み後段補正テーブルから第２歪み後段補正データを読み出し、次のステップＳ４２で像伝送光学系２７の後段側光学系２７ｂの第２歪み後段補正を行う。次のステップＳ４３で第２歪み前段補正テーブルから第２歪み前段補正データを読み出し、次のステップＳ４４で像伝送光学系２７の前段側光学系２７ａの第２歪み後段補正を行う。
【０１８１】
次のステップＳ４５で第１歪み補正テーブルから第１歪み補正データを読み出し、次のステップＳ４６で対物光学系の第１歪み補正を行う。
【０１８２】
このように補正を行うことにより、光学アダプタ５９を実際に装着される内視鏡２に応じて、より高精度な補正を行える。その他は第３の実施の形態と同様の効果を有する。
【０１８３】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は第１〜第３の実施の形態において、式（１−１）〜（１−４）の第２歪み補正式の代わりに以下の式（１４−１）〜（１４−５）を採用したものである。この場合の効果は第１〜第３の実施の形態とほぼ同様のものとなる。
【０１８４】
ｈ２（ｘ，ｙ）≡Ｋ２　ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄ２Ｋ２）｝　（１４−１）
ｈ２（ｘ，ｙ）≡Ｋ２　ｔａｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄ２Ｋ２）｝　（１４−１’）
（１４−１）と（１４−１’）はレンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。
【０１８５】
ｆ２ｘ（ｘ，ｙ）≡ｋ２ｘｄ２　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈ２（ｘ，ｙ）｝＋ｃｘ　（１４−３）
ｆ２ｙ（ｘ，ｙ）≡ｋ２ｙｄ２　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈ２（ｘ，ｙ）｝＋ｃｙ　（１４−３）
ｘ２＝ｆ２ｘ（ｘ−ｃｘ，ｙ−ｃｙ）　（１４−４）
ｙ２＝ｆ２ｙ（ｘ−ｃｘ，ｙ−ｃｙ）　（１４−５）
ここで、
ｘ，ｙ：補正前座標
ｘ２，ｙ２：第２歪み補正後座標
ｃｘ，ｃｙ：第２歪み中心座標
Ｋ２，ｄ２，ｋ２ｘ，ｋ２ｙ：第２歪み補正係数
である。
【０１８６】
また、第４の実施の形態に対しては、式（１３−１）〜（１３−８）の第２歪み補正式の代わりに以下の式（１５−１）〜（１５−１０）を採用すれば良い。この場合の効果は第４の実施の形態とほぼ同様のものとなる。
【０１８７】
第２歪み後段補正：
ｈＢ（ｘ，ｙ）≡ＫＢ　ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＢＫＢ）｝　（１５−１）
ｈＢ（ｘ，ｙ）≡ＫＢ　ｔａｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＢＫＢ）｝　（１５−１’）
（１５−１）と（１５−１’）はレンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。
【０１８８】
ｆＢｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＢｘｄＢ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＢ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＢｘ　（１５−２）
ｆＢｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＢｙｄＢ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＢ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＢｙ　（１５−３）
ｘＢ＝ｆＢｘ（ｘ−ｃＢｘ，ｙ−ｃＢｙ）　（１５−４）
ｙＢ＝ｆＢｙ（ｘ−ｃＢｘ，ｙ−ｃＢｙ）　（１５−５）
第２歪み前段補正：
ｈＦ（ｘ，ｙ）≡ＫＦ　ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＦＫＦ）｝　（１５−６）
ｈＦ（ｘ，ｙ）≡ＫＦ　ｔａｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＦＫＦ）｝　（１５−６’）
（１５−６）と（１５−６’）はレンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。
【０１８９】
ｆＦｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＦｘｄＦ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＦ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＦｘ　（１５−７）
ｆＦｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＦｙｄＦ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＦ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＦｙ　（１５−８）
ｘ２＝ｆＦｘ（ｘ−ｃＦｘ，ｙ−ｃＦｙ）　（１５−９）
ｙ２＝ｆＦｙ（ｘ−ｃＦｘ，ｙ−ｃＦｙ）　（１５−１０）
ここで、
ｘ，ｙ：補正前座標
ｘ２，ｙ２：第２歪み補正後座標
ｃＦｘ，ｃＦｙ：第２歪み前段中心座標
ｃＢｘ，ｃＢｙ：第２歪み後段中心座標
ＫＦ，ｄＦ，ｋＦｘ，ｋＦｙ：第２歪み前段中心座標
ＫＢ，ｄＢ，ｋＢｘ，ｋＢｙ：第２歪み後段中心座標
また、上述した第１ないし第４の実施の形態において、第１歪み補正の座標変換式を以下のようにしても良い。
【０１９０】
第１歪み右補正：
ｈＲ（ｘ，ｙ）≡ＫＲ　ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＲＫＲ）｝　（１６−１）
ｈＲ（ｘ，ｙ）≡ＫＲ　ｔａｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＲＫＲ）｝　（１６−１’）
（１６−１）と（１６−１’）はレンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。
【０１９１】
ｆＲｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＲｄＲ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＲ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＲｘ　（１６−２）
ｆＲｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＲｄＲ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＲ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＲｙ　（１６−３）
ｘＲ＝ｆＲｘ（ｘ−ｃＲｘ，ｙ−ｃＲｙ）　（１６−４）
ｙＲ＝ｆＲｙ（ｘ−ｃＲｘ，ｙ−ｃＲｙ）　（１６−５）
第１歪み左補正：
ｈＬ（ｘ，ｙ）≡ＫＬ　ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＬＫＬ）｝　（１６−６）
ｈＬ（ｘ，ｙ）≡ＫＬ　ｔａｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／（ｄＬＫＬ）｝　（１６−６’）
（１６−６）と（１６−６’）はレンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。
【０１９２】
ｆＬｘ（ｘ，ｙ）≡ｋＬｄＬ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＬ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＬｘ　（１６−７）
ｆＬｙ（ｘ，ｙ）≡ｋＬｄＬ　ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）｝ｔａｎ｛ｈＬ（ｘ，ｙ）｝＋ｃＬｙ　（１６−８）
ｘＬ＝ｆＬｘ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１６−９）
ｙＬ＝ｆＬｙ（ｘ２−ｃＬｘ，ｙ２−ｃＬｙ）　（１６−１０）
ここで、
ｘ２，ｙ２：第２歪み補正後座標
ｘＲ，ｙＲ：補正後右画面座標
ｘＬ，ｙＬ：補正後左画面座標
ｃＲｘ，ｃＲｙ：第１歪み右中心座標
ｃＬｘ，ｃＬｙ：第１歪み左中心座標
ＫＲ，ｄＲ，ｋＲｘ，ｋＲｙ：第１歪み右補正係数
ＫＬ，ｄＬ，ｋＬｘ，ｋＬｙ：第１歪み左補正係数
である。
【０１９３】
なお、上述したように多重歪みを補正する光学データを用いて、１対の対物光学系と像伝送光学系を介して撮像素子に結像する構成を備えた既存の内視鏡に対して、その画像を補正するのに適用することもできる。
【０１９４】
この場合には、例えば光学データを記録したメモリカード３３等の記録媒体を介して画像補正を行う画像処理手段に読み込ませる等して多重歪み補正を行うことにより、精度の高い計測や画像表示が可能となる。また、光学データと共に、その光学データを用いて多重歪み補正を行う動作プログラムも記録し、その動作プログラムに従って多重歪み補正を行うようにしても良い。
【０１９５】
［付記］
１．請求項３において、幾何学的多重歪み補正は、まず第２の歪み補正を行った後に第１歪み補正を行う。
【０１９６】
２．請求項５において、幾何学的多重歪み補正は、まず第２歪み後段補正を行い、次に第２歪み前段補正を行い、最後に第１歪み補正を行う。
【０１９７】
３．異なる視点からの像を得るための複数の対物光学系と、前記複数の対物光学系の像を伝送する像伝送光学系とによる複数の像が結像させる撮像素子からの出力信号に対して、前記複数の対物光学系による第１の幾何学的歪みと、前記像伝送光学系による第２の幾何学的歪みが重なった歪みである多重歪みを補正する幾何学的多重歪み補正手段を設けた画像処理装置。
【０１９８】
４．異なる視点からの像を得るための複数の対物光学系と、前記複数の対物光学系の像を伝送する像伝送光学系とによる複数の像が結像させる撮像素子からの出力信号に対して、前記複数の対物光学系による第１の幾何学的歪みと、前記像伝送光学系による第２の幾何学的歪みが重なった歪みである多重歪みを補正するデータを記録した記録媒体。
【０１９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡の先端部に１対の対物光学系と、該対物光学系による光学像を伝送する像伝送光学系とからなる撮像光学系を設けて撮像素子に結像するようにしているので、挿入部の外径を細くできると共に、１対の対物光学系により発生する第１の歪みと像伝送光学系により発生する第２の歪みとが重なった多重歪みを補正する多重歪み補正手段を設けているので、精度の良い計測ができると共に、多重歪みを補正することにより立体視した場合の疲労感を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す計測内視鏡装置の全体を示す斜視図。
【図２】図１の計測内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図３】内視鏡の挿入部の先端部を拡大して示す斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】幾何学的歪みの補正前の画像と補正後の画像のピクセル配置図。
【図６】補正前の画像ピクセルと補正後の画像ピクセル図。
【図７】多重歪み補正を含む座標変換の処理の内容を示すフローチャート図。
【図８】ステレオ計測処理の内容を示すフローチャート図。
【図９】図８のステレオ計測処理でコールされるサブルーチンの内容を示すフローチャート図。
【図１０】図８の計測処理でコールされるサブルーチンの内容を示すフローチャート図。
【図１１】計測内視鏡装置を用いて深さ計測状態のパイプを示す斜視図。
【図１２】図１１のパイプの計測部分の拡大図。
【図１３】計測内視鏡装置を用いて長さ計測状態のパイプを示す斜視図。
【図１４】計測内視鏡装置を用いてくぼみ計測状態のタービンブレードを示す斜視図。
【図１５】図１０の計測処理でコールされるサブルーチンを示し、図１５（Ａ）は、３次元座標解析処理のフローチャート図、図１５（Ｂ）は、パターンマッチング処理のフローチャート図。
【図１６】計測内視鏡装置における３次元座標解析処理の基本原理を説明するためのｘ，ｙ，ｚ軸をもつ３次元座標系上の右，左２画像位置関係を示す図。
【図１７】計測内視鏡装置による左右の２画面の画像をＬＣＤ上に表示したステレオ計測画面を示す図。
【図１８】本発明の第２の実施の形態における挿入部の先端部を示す斜視図。
【図１９】図１８のＢ−Ｂ断面図。
【図２０】光学アダプタを生産測定治具のマスタ撮像ユニットに接続して光学データを採集する様子を示す斜視図。
【図２１】ステレオ計測処理の内容を示すフローチャート図。
【図２２】図２１のステレオ計測処理でコールされるサブルーチンの内容を示すフローチャート図。
【図２３】光学アダプタをマスタ撮像ユニットに接続して撮像された白色チャートの画像を示す図。
【図２４】撮像された白色チャートの画像を表示した図。
【図２５】計測内視鏡装置およびマスタに対する視野形状パターンを与える輝度波形であって、図２５（Ａ）は、画像の垂直方向のＰＶ，ＰＶ’の輝度変化、図２５（Ｂ）は、画像の水平方向のＰＨ，ＰＨ’の輝度変化を示す図。
【図２６】本発明の第３の実施の形態における挿入部の先端部の構造を示す断面図。
【図２７】本発明の第４の実施の形態における座標変換の処理内容を示すフローチャート図。
【符号の説明】
１…計測内視鏡装置
２…内視鏡
３…コントロールユニット
４…リモコン
５…ＬＣＤ
６…ＦＭＤ
９…ＣＣＵ
１８…計測処理部
１８ａ…ＣＰＵ
２０…挿入部
２１…先端部
２６Ｒ，２６Ｌ…対物光学系
２７…像伝送光学系
３１…パソコン
３３…メモリカード
【図１】
2004049638.tif 000005
【図２】
2004049638.tif 000006
【図３】
2004049638.tif 000007
【図４】
2004049638.tif 000008
【図５】
2004049638.tif 000009
【図６】
2004049638.tif 000010
【図７】
2004049638.tif 000011
【図８】
2004049638.tif 000012
【図９】
2004049638.tif 000013
【図１０】
2004049638.tif 000014
【図１１】
2004049638.tif 000015
【図１２】
2004049638.tif 000016
【図１３】
2004049638.tif 000017
【図１４】
2004049638.tif 000018
【図１５】
2004049638.tif 000019
【図１６】
2004049638.tif 000020
【図１７】
2004049638.tif 000021
【図１８】
2004049638.tif 000022
【図１９】
2004049638.tif 000023
【図２０】
2004049638.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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