(57)【要約】【課題】基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みを正確に補正する。【解決手段】生産工程において、ステレオ光学アダプタ２を基準スコープ２３に取り付けた状態で撮影した格子状のチャート２４の画像データに基づいて測定した光学データを光学データカード２９に記録する。次に、ユーザスコープ２７にステレオ光学アダプタ２を取り付けない状態で撮像したチャート２４の画像データから求めたユーザスコープ２７の歪みパラメータをＥＥＰＲＯＭ２８に記録する。同様に、基準スコープ２３の歪みパラメータを光学データカード２９に記録する。そして、基準スコープ２３の歪みパラメータおよびユーザスコープ２７の歪みパラメータを用いて、計測用被写体３０を撮像した画像データの歪みを補正する。【選択図】図５
2007171941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、
基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、
前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段と
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する計測手段をさらに具備す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】
前記光学アダプタは、前記撮像手段によって異なる視点から撮像するための光学素子を備え、
前記計測手段は、前記光学素子を介して前記撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって３次元計測す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】
前記光学素子は、複数の光路系を有することを特徴とする請求項３記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの倍率を含むことを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの歪み中心を含むことを特徴とする請求項４記載の内視鏡装置。
【請求項７】
光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、
基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、
前記光学アダプタの光学系の歪みを補正するための光学データと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段と
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項８】
光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置によって撮像された画像の歪みを補正する内視鏡画像歪み補正方法であって、
基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込む第１のステップと、
前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込む第２のステップと、
ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込む第３のステップと、
前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する第４のステップと
を含むことを特徴とする内視鏡画像歪み補正方法。
【請求項９】
前記第４のステップは、前記第２のステップあるいは前記第３のステップにおいて、パラメータの読み込みに失敗した場合に、前記光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する処理を含むことを特徴とする請求項８記載の内視鏡画像歪み補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置に係り、内視鏡の画像の歪みを補正して計測を行う内視鏡装置および内視鏡画像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡の画像の歪みは、内視鏡と光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みによって生じる。従来の内視鏡装置として、この画像の歪みを、内視鏡装置の歪み補正手段により、歪み補正パラメータを含む光学データに基づいて補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。光学データは、光学アダプタの生産工程において、画像処理装置により、光学アダプタと基準スコープとを組み合わせて作成される。この光学アダプタと光学データとは、ユーザスコープとともに組み合わせて使用される。なお、歪み補正した画像は計測に利用され、歪み補正が正確なほど計測の精度が向上する。
【特許文献１】特開２００４−０４９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基準スコープとユーザスコープとには、光学的な特性（例えば、倍率など）の違いがある。光学データは、基準スコープと光学アダプタとの組み合わせで作成されるので、ユーザスコープの特性を反映していない。従って、この特性の違いによって生じる歪みを補正できなかった。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みを正確に補正することができる内視鏡装置および内視鏡画像歪み補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明は、上記の発明において、前記補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する計測手段をさらに具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明は、上記の発明において、前記光学アダプタは、前記撮像手段によって異なる視点から撮像するための光学素子を備え、前記計測手段は、前記光学素子を介して前記撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって３次元計測することを特徴とする。
【０００８】
本発明は、上記の発明において、光学素子は、複数の光路系を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記の発明において、前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの倍率を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の発明において、前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの歪み中心を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、  基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、  前記光学アダプタの光学系の歪みを補正するための光学データと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置によって撮像された画像の歪みを補正する内視鏡画像歪み補正方法であって、基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込む第１のステップと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込む第２のステップと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込む第３のステップと、前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記の発明において、前記第４のステップは、前記第２のステップあるいは前記第３のステップにおいて、パラメータの読み込みに失敗した場合に、前記光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する処理を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、歪み補正手段により、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、計測手段により、補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、計測手段により、光学アダプタの光学素子を介して撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって３次元計測する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、光学素子を複数の光路系を有する素子とする。したがって、光学素子としてプリズムなどの一般的な光学素子を用いることができ、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、基準スコープの歪みパラメータとユーザスコープの歪みパラメータとに、それぞれのスコープの倍率を含める。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、基準スコープの歪みパラメータとユーザスコープの歪みパラメータとに、それぞれのスコープの歪み中心を含める。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、歪み補正手段により、光学アダプタの光学系の歪みを補正するための光学データと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、第１のステップで、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込み、第２のステップで、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込み、第３のステップで、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込み、第４のステップで、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、第２のステップあるいは第３のステップにおいてパラメータの読み込みに失敗した場合、第４のステップで、光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する。したがって、データが消失してしまったり、更新する必要がある場合であっても、簡単で短時間に、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態による内視鏡装置を、図面を参照して説明する。
【００２４】
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による内視鏡装置１のハードウェア構成を示す斜視図である。内視鏡装置１は、ステレオ計測用光学アダプタ（以下、ステレオ光学アダプタという）２と、該ステレオ光学アダプタ２を先端部に着脱可能な内視鏡挿入部（以下、スコープという）３と、該スコープ３を収納するコントロールユニット４と、内視鏡装置１のシステム全体の各種動作制御を実行するのに必要な操作を行うためのリモートコントローラ５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という）６とで主に構成されている。
【００２５】
次に、図２は、本第１実施形態による内視鏡装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、スコープ３の基端部は、内視鏡ユニット７に接続されている。この内視鏡ユニット７は、コントロールユニット４内に収納されるものである。なお、内視鏡ユニット７内には、撮影時に必要な照明光を得るための光源およびスコープ３の図示しない湾曲部を電気的に湾曲駆動する電動湾曲装置等が内蔵されている。この電動湾曲装置は、湾曲駆動用の制御パラメータおよびスコープ光学系に固有の歪みを補正するためのパラメータ（以下、双方をパラメータという）を記録するためのＥＥＰＲＯＭ８を含んでいる。
【００２６】
上記スコープ３に内蔵された撮像素子から出力される撮像信号は、画像処理部であるカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという）９に入力される。このＣＣＵ９は、入力された撮像信号を、例えば、ＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換し、上記コントロールユニット４内の主要回路群へ供給する。
【００２７】
コントロールユニット４内に搭載された主要回路群は、主要プログラムに基づいて各種機能を実行する制御部と計測処理を行う演算処理部とを兼ねるＣＰＵ１０と、ＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、ＰＣカードインターフェイス（以下、ＰＣカードＩ／Ｆという）１３と、ＵＳＢインターフェイス（以下、ＵＳＢ  Ｉ／Ｆという）１４と、ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス（以下、ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆという）１５と、映像信号処理回路１６とから構成されている。
【００２８】
ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ１３は、ＣＣＵ９、内視鏡ユニット７およびリモートコントローラ５にそれぞれ接続されている。リモートコントローラ５は、ＣＣＵ９、内視鏡ユニット７の制御および動作指示を行うためのものである。一方、ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ１５は、上記リモートコントローラ５による操作に基づいてＣＣＵ９、内視鏡ユニット７を動作制御するのに必要な通信を行うためのものである。
【００２９】
ＵＳＢ  Ｉ／Ｆ１４は、コントロールユニット４とパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）１７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／Ｆ１４を介してコントロールユニット４とＰＣ１７とを接続した場合には、ＰＣ１７側でもコントロールユニット４における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であり、さらにコントロールユニット４とＰＣ１７間で各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能である。
【００３０】
上記ＰＣカードＩ／Ｆ１３は、ＰＣＭＣＩＡメモリカード１８やコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリカード１９等の外部記憶媒体が着脱自在に接続されるようになっている。つまり、外部記憶媒体が装着された場合、コントロールユニット１２は、ＣＰＵ１０による制御によって、外部記憶媒体に記憶された制御処理情報や画像情報等のデータを再生し、ＰＣカードＩ／Ｆ１３を介して取り込むか、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータを、ＰＣカードＩ／Ｆ１３を介してメモリカードに供給して記録することができるようになっている。
【００３１】
映像信号処理回路１６は、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からの映像信号とＣＰＵ１０の制御により生成される操作メニューに基づく表示信号とを合成処理し、さらにＬＣＤ６の画面上に表示するのに必要な処理を施してＬＣＤ６に供給する。これにより、ＬＣＤ６には、内視鏡画像と操作メニューとの合成画像が表示される。なお、映像信号処理回路１６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。
【００３２】
ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に格納されているプログラムを実行し、目的に応じた処理を行うように各種の回路部を制御してシステム全体の動作制御を行う。
【００３３】
なお、リモートコントローラ５には、図示しないジョイスティック、レバースイッチ、フリーズスイッチ、ストアースイッチおよび計測実行スイッチ等が少なくとも上面に併設されている。
【００３４】
なお、図１および図２に示す内視鏡装置１は、本第１実施形態を含め、以下で説明する他の実施形態の全てで同様のハードウェア構成を持つものとする。
【００３５】
次に、図３は、本第１実施形態による、ステレオ光学アダプタ２およびスコープ３の光学系の略構成を示す概念図である。図において、ステレオ光学アダプタ２は、ステレオ計測を行うために必要な視差のある２枚の画像を入力するためのものであり、左右一対の２つの対物光学系２ａとアダプタ側像伝光学系２ｂとで主に構成されている。また、スコープ３は、観察したい箇所に挿入して画像の撮像を行うためのものであり、内視鏡側像伝送光学系３ａと撮像素子３ｂとで主に構成されている。なお、図３に示すスコープ３の光学系は、本第１実施形態を含め、以下で説明する他の実施形態の全てで同様の構成を持つものとする。
【００３６】
次に、図４は、本第１実施形態による、ステレオ計測による３次元座標の算出方法を説明するための概念図である。スコープ３の左側および右側の光学系において入力された画像上の計測点の座標を、それぞれ（ＸＬ，ＹＬ）、（ＸＲ，ＹＲ）とし、計測点の３次元座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。左側と右側の光学中心の距離をＤ、焦点距離をＦとすると、三角測量の方法により、Ｘ、Ｙ、Ｚは、次式（１）のようになる。
【００３７】
【数１】
2007171941.tif 000003
【００３８】
但し、上記数式（１）において、ｔ＝Ｄ／（ＸＬ−ＸＲ）である。通常の計測においては、ユーザが左側の画像上の計測点の座標（ＸＬ，ＹＬ）を入力すると、この点に対応する右画像上の座標（ＸＲ，ＹＲ）を自動的に既存のテンプレートマッチング法によって求めることにより、入力された計測点の３次元座標を算出する。ステレオ計測を行うためには、上記光学中心の距離Ｄ、焦点距離Ｆなどのパラメータのほか、ステレオ光学アダプタおよびスコープ光学系の歪みを補正するための光学データや、スコープの歪みパラメータを測定する必要がある。
【００３９】
次に、図５は、本第１実施形態による、ステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。光学データの測定は、生産工程において、ステレオ光学アダプタ２を生産測定治具２１である基準内視鏡２２に搭載された基準スコープ２３に取り付け、格子状のチャート２４を撮像し、撮像した画像データに基づいてＰＣ２５によって行われる。ここで、光学データの詳細を以下（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００４０】
（ａ）２つの対物光学系の幾何学的歪み補正係数
（ｂ）２つの対物光学系の焦点距離Ｆ
（ｃ）２つの対物光学系の光軸間の距離Ｄ
（ｄ）２つの画像のマスタに対する位置情報
【００４１】
次に、図６は、（ｅ）基準スコープ２３の歪みパラメータと、（ｆ）ユーザが実際に使用する内視鏡（以下、ユーザ内視鏡という）２６に搭載されたユーザスコープ２７の歪みパラメータとの測定方法を説明するためのブロック図である。図６に示す構成は、ユーザスコープ２７の歪みパラメータを測定するための冶具である。ユーザスコープ２７にステレオ光学アダプタ２を取り付けない状態で、所定の距離から格子状のチャート２８を撮像する。ＰＣ２５は、その画像データを取り込み、画像処理によってユーザスコープ２７の歪みパラメータ（ｆ）を求める。なお、測定する歪みパラメータは、歪み中心と倍率とを含んでいる。測定されたユーザスコープ２７の歪みパラメータは、ユーザ内視鏡２６に搭載されたＥＥＰＲＯＭ２８に記録する。なお、特に図示していないが、上記（ｅ）基準スコープ２３の歪みパラメータを測定する方法についても、前述したユーザスコープ２７の場合と同様である。
【００４２】
説明を図５に戻すと、上記（ａ）〜（ｄ）の光学データと（ｅ）基準スコープ２３の歪みパラメータとを、メモリカードに光学データカード２９として記録する。この結果、上記光学データカード２９とステレオ光学アダプタ２とは、１対１で対応することになる。
【００４３】
上記光学データを測定した後、ステレオ光学アダプタ２をユーザスコープ２７に取り付けることにより、ユーザ内視鏡２６において、次に示す（１）〜（９）の処理によりステレオ計測を行うことができる。
【００４４】
（１）上記光学データカード２９から上記（ａ）〜（ｄ）の光学データおよび（ｅ）基準スコープ２３の歪みパラメータを読み込む。
（２）ユーザ内視鏡２６によって白色の被写体を撮像する。
（３）上記（ａ）〜（ｄ）の光学データおよび上記（２）において撮像した画像データを用いて、ステレオ光学アダプタ２とユーザスコープ２７との組み合わせによる画像位置のずれを求める。
（４）上記（ｅ）基準スコープ２３の歪みパラメータおよびＥＥＰＲＯＭ２８から読み出したユーザスコープ２７の歪みパラメータを用いて、基準スコープ２３の歪みパラメータとの違いを求める。
【００４５】
（５）上記（３）、（４）のデータを用いて、上記光学データを修正するとともに、ステレオ光学アダプタ２とユーザスコープ２７との歪み補正を行う変換テーブルを作成する。この光学データと変換テーブルとは、図示しないメモリカードに環境データカードとして記録される。
（６）ユーザ内視鏡２６によって計測用被写体３０を撮像する。
（７）上記（５）で作成した変換テーブルに基づいて、上記（６）において撮像した画像を座標変換する。
（８）上記（７）において座標変換された画像に基づいて、前述した方法により任意の点の３次元座標を求める。
（９）上記（８）において求めた３次元座標に基づいてステレオ計測を行う。
【００４６】
なお、２回目以降のステレオ計測では、上記（５）において作成した環境データカードを読み込めばよいので、上記（１）〜（５）の処理は省略される。
【００４７】
ここで、本第１実施形態における歪み補正方法について述べる。この歪み補正方法は、図３における対物光学系２ａの歪みを補正するための第１歪み補正と、アダプタ側像伝送光学系２ｂと内視鏡側像伝送光学系３ａとの組み合わせである合成像伝送光学系の歪みを補正するたの第２歪み補正とからなる。これらの歪み補正は座標変換によって行う。第１歪み補正と第２歪み補正との座標変換は、以下に示す数式（２）〜（１３）のようになる。
＜第２歪み補正＞
【００４８】
【数２】
2007171941.tif 000004
【００４９】
【数３】
2007171941.tif 000005
【００５０】
【数４】
2007171941.tif 000006
【００５１】
【数５】
2007171941.tif 000007
【００５２】
＜第１歪み右補正＞
【００５３】
【数６】
2007171941.tif 000008
【００５４】
【数７】
2007171941.tif 000009
【００５５】
【数８】
2007171941.tif 000010
【００５６】
【数９】
2007171941.tif 000011
【００５７】
＜第１歪み左補正＞
【００５８】
【数１０】
2007171941.tif 000012
【００５９】
【数１１】
2007171941.tif 000013
【００６０】
【数１２】
2007171941.tif 000014
【００６１】
【数１３】
2007171941.tif 000015
【００６２】
但し、数式（２）〜（１３）において、
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
ｃ２ｘ，ｃ２ｙ  ：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
ｋ２ｘ，ｋ２ｙ，ａ２ｉｊ，ｂ２ｉｊ：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
である。
【００６３】
なお、上記ｋ２ｘ等のｋを除く係数ａ２ｉｊ、ｂ２ｉｊ、ａＲｉｊ、ａＬｉｊ、ｂＬｉｊ、ｃ２ｘ、ｃ２ｙ、ｃＲｘ、ｃＲｙ、ｃＬｘ、ｃＬｙは、格子画像の直線性より求める。また、ｋ２ｘ、ｋ２ｙ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。
【００６４】
これらのパラメータは、基準スコープ２３とステレオ光学アダプタ２とを組み合わせて作成される光学データに含まれる。基準スコープ２３とユーザスコープ２７との違いを補正するためには、合成像伝送光学系の倍率に対応する係数ｋｘ、ｋｙにｍｍ／ｍｕを乗じ（但し、ｍｍは基準スコープ２３の倍率、ｍｕはユーザスコープ２７の倍率）、合成像伝送光学系の歪み中心に対応する座標ｃｘ、ｃｙをｃｍｘ、ｃｍｙ、ｃｕｘ、ｃｕｙ（但し、ｃｍｘ、ｃｍｙは基準スコープ２３の内視鏡側像伝送光学系の歪み中心、ｃｕｘ、ｃｕｙはユーザスコープ２７の内視鏡側像伝送光学系の歪み中心）に基づいて修正する。この結果、歪み補正がより正確に行えるようになり、ステレオ計測の精度を向上させることができる。
【００６５】
Ａ’：第１実施形態の変形例
次に、本発明の第１実施形態の変形例を説明する。本変形例における歪み補正方法は、図３における対物光学系２ａの歪みを補正するための第１歪み補正と、アダプタ側像伝送光学系２ｂの歪みを補正するための第２歪み補正と、内視鏡側像伝送光学系３ａの歪みを補正するための第３歪み補正とからなる。
【００６６】
第１歪み補正の座標変換は数式（６）〜（１３）と同じである。第３歪み補正の座標変換は、以下に示す数式（１４）〜（１７）のようになる。
【００６７】
【数１４】
2007171941.tif 000016
【００６８】
【数１５】
2007171941.tif 000017
【００６９】
【数１６】
2007171941.tif 000018
【００７０】
【数１７】
2007171941.tif 000019
【００７１】
第３歪み補正の座標変換は数式（２）〜（３）と、以下に示す数式（１８）〜（１９）のようになる。
【００７２】
【数１８】
2007171941.tif 000020
【００７３】
【数１９】
2007171941.tif 000021
【００７４】
ただし、数式（１４）〜（１９）において、
ｃ３ｘ，ｃ３ｙ  ：第３歪み中心座標
ｋ３ｘ，ｋ３ｙ，ａ３ｉｊ，ｂ３ｉｊ：第３歪み補正係数
である。
【００７５】
本変形例における歪み補正の具体的な手順は以下のようになる。まず、基準スコープ２３の光学系の歪みを補正した上で光学データを測定する。すなわち、図５に示すように、基準内視鏡２２に搭載された基準スコープ２３にステレオ光学アダプタ２を取り付けて撮像した画像データに対して、数式（１４）〜（１７）に基づいて基準スコープ２３の光学系の歪みを補正し、続いて歪み補正後の画像データに基づいて光学データを測定する。測定された光学データは光学データカード２９に記録される。
【００７６】
数式（１４）〜（１７）における第３歪み中心座標および第３歪み補正係数は基準スコープ２３の歪みパラメータである。基準スコープ２３の歪みパラメータは、前述した方法と同様の方法によって予め測定され、光学データカード２９に記録されている。基準スコープ２３の光学系の歪みが補正された画像データに基づいて測定された光学データは、ステレオ光学アダプタ２のみの歪みを補正するためのパラメータから構成されることになる。第１歪み中心座標（第１歪み右中心座標、第１歪み左中心座標）、第１歪み補正係数（第１歪み右補正係数、第１歪み左補正係数）、第２歪み中心座標、および第２歪み補正係数がこの光学データに含まれる。
【００７７】
ステレオ光学アダプタ２をユーザスコープ２７に取り付けたユーザ内視鏡２６では、以下のようにして歪み補正を行うことができる。前述した方法と同様の方法によってユーザスコープ２７の歪みパラメータが予め測定され、ＥＥＰＲＯＭ２８に記録される。このユーザスコープ２７の歪みパラメータには第３歪み中心座標および第３歪み補正係数が含まれている。ＥＥＰＲＯＭ２８からユーザスコープ２７の歪みパラメータを読み出し、これと数式（１４）〜（１７）に基づいて第３歪み補正を行うことができる。
【００７８】
また、光学データカード２９から光学データを読み出し、これと数式（２）〜（３）、（６）〜（１３）、（１８）〜（１９）に基づいて第１歪み補正および第２歪み補正を行うことができる。本変形例の歪み補正方法によれば、前述した本第１実施形態の歪み補正方法と比較して、より正確に画像の歪みを補正することができる。
【００７９】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本第２実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第２実施形態による内視鏡装置は、図８に示すようなステレオ光学アダプタ３１を備えており、その他は第１実施形態と同様である。すなわち、本第２実施形態のステレオ光学アダプタ３１は、視差のある２枚の画像を入力するために、１つのプリズム形状の対物光学系３１ａとアダプタ側像伝送光学系３１ｂとで構成されている。
【００８０】
図９に示すように、プリズム形状の対物光学系３１ａと像伝送光学系（内視鏡側像伝送光学系３ａ、アダプタ側像伝送光学系３１ｂ）とによって同一の被写体を別の視点から撮像することができる。このような光学系を使用した場合でも、基準スコープ２３とユーザスコープ２７との違いに基づいて光学データを修正することで、歪み補正がより正確に行えるようになり、ステレオ計測の精度を向上させることができる。
【００８１】
Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１０は、本第３実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第３実施形態による内視鏡装債は、ユーザスコープ２７にユーザスコープ７のＩＤを記載したバーコード３２を設け、ユーザスコープ２７の歪みパラメータを歪みパラメータデータベース３３から参照してＥＥＰＲＯＭ２８に記録するように構成している。その他は第１実施形態と同様である。
【００８２】
ＥＥＰＲＯＭ２８に記録されたデータは、電気的なノイズやその他の故障によって消失してしまう場合がある。また、スコープの損傷等でスコープ自体を交換しなければならない場合には、ＥＥＰＲＯＭ２８に記録されたデータを更新する必要がある。このような場合にデータを再度記録するためには、・過去に測定した歪みパラメータの台帳を参照して記録する。
・再度歪みパラメータを測定して記録する。
などの方法が考えられるが、過去のデータの参照に時間を費やしたり、再度測定する手間がかかったりするなどの問題がある。
【００８３】
そこで、本第３実施形態では、以下の方法によりこの問題を解決する。
（１）ユーザスコープ２７のＩＤを記載したバーコード３２をユーザスコープ２７に取り付ける。
（２）ＥＥＰＲＯＭ２８への書き込みが必要な場合には、バーコードのＩＤに基づいて、歪みパラメータデータベース３３から該当するユーザスコープ２７の歪みパラメータを読み出す。なお、歪みパラメータデータベース３３は、ユーザスコープ２７の生産時に測定された歪みパラメータを記録したデータベースである。
（３）ＥＥＰＲＯＭ２８に、この歪みパラメータを記録する。
【００８４】
これにより、ＥＥＰＲＯＭ２８のデータが消失してしまったリ、更新する必要があったりする場合でも、歪みパラメータデータベース３３を参照することで、簡単で短時間にデータを記録することができる。なお、バーコード３２に代えて、ユーザスコープ２７のＩＤを記録したＩＤタグを用いても良い。
【００８５】
Ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１１は、本第４実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第４実施形態による内視鏡装置は、図１１に示すように、ユーザスコープ２７にユーザスコープ２７の歪みパラメータを記載した印刷シート３４を貼り付け、ユーザスコープ２７の歪みパラメータ入力装置３５によってＥＥＰＲＯＭ２８に記録するように構成している。その他は第１実施形態と同様である。
【００８６】
前述したように、ＥＥＰＲＯＭ２８に記録されたデータは、電気的なノイズやその他の故障によって消失してしまう場合がある。また、スコープの損傷等でスコ−プ自体を交換しなければならない場合には、ＥＥＰＲＯＭ２８に記録されたデータを更新する必要がある。このような場合にデータを再度記録するためには、・過去に測定した歪みパラメータの台帳を参照して記録する。
・再度歪みパラメータを測定して記録する。
などの方法が考えられるが、過去のデータの参照に時間が費やしたり、再度測定する手間がかかったりするなどの問題がある。
【００８７】
そこで、本第４実施形態では、以下の方法によりこの問題を解決する。
（１）ユーザスコープ２７の歪みパラメータを記載した印刷シート３４をユーザスコープ２７に取り付ける。
（２）ＥＥＰＲＯＭ２８の書き込みが必要な場合には、印刷シート３４に基づいて、入力装置３５により歪みパラメータをＥＥＰＲＯＭ２８に記録する。
【００８８】
これにより、ＥＥＰＲＯＭ２８のデータが消失してしまったり、更新する必要がある場合に、以前に測定されたユーザスコープ２７の歪みパラメータを記載した印刷シート３４を参照することで、簡単で短時間にデータを記録することができる。
【００８９】
上述した第１ないし第４実施形態によれば、基準スコープとユーザスコープの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みを、より正確に補正することができる。また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができる。
【００９０】
なお、上述した実施形態においては、上述したＣＰＵ１０による一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。すなわち、ＣＰＵ１０における、各処理手段、処理部は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、実現されるものである。
【００９１】
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態による内視鏡装置１のハードウェア構成を示す斜視図である。
【図２】本第１実施形態による内視鏡装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】本第１実施形態による、ステレオ光学アダプタ２およびスコープ３の光学系の略構成を示す概念図である。
【図４】本第１実施形態による、ステレオ計測による３次元座標の算出方法を説明するための概念図である。
【図５】本第１実施形態による、ステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。
【図６】本第１実施形態において、基準スコープ２３の歪みパラメータとユーザスコープ２７の歪みパラメータとの測定方法を説明するためのブロック図である。
【図７】本第２実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。
【図８】本第２実施形態による、ステレオ光学アダプタ２およびスコープ３の光学系の略構成を示す概念図である。
【図９】本第２実施形態による、ステレオ計測による３次元座標の算出方法を説明するための概念図である。
【図１０】本第３実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。
【図１１】本第４実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  内視鏡装置  ２  ステレオ光学アダプタ  ２ａ  対物光学系  ２ｂ  アダプタ側像伝送光学系  ３  スコープ  ３ａ  内視鏡側像伝送光学系  ３ｂ  撮像素子（撮像手段）  ４  コントロールユニット  ５  リモートコントローラ  ７  内視鏡ユニット  ８  ＥＥＰＲＯＭ  ９  ＣＣＵ  １０  ＣＰＵ（歪み補正手段、計測手段）  １１  ＲＯＭ  １２  ＲＡＭ  １３  ＰＣカードＩ／Ｆ  １４  ＵＳＢ  Ｉ／Ｆ  １５  ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ  １６  映像信号処理回路  １７  ＰＣ  １８  ＰＣＭＣＩＡメモリカード  １９  コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリカード  ２１  生産測定治具  ２２  基準内視鏡  ２３  基準スコープ  ２４、２８  チャート  ２５  ＰＣ  ２６  ユーザ内視鏡  ２７  ユーザスコープ  ２８  ＥＥＰＲＯＭ  ２９  光学データカード  ３１  ステレオ光学アダプタ  ３１ａ  対物光学系（光学素子）  ３１ｂ  アダプタ側像伝送光学系  ３２  バーコード  ３３  歪みパラメータデータベース  ３４  印刷シート 
【図１】
2007171941.tif 000022
【図２】
2007171941.tif 000023
【図３】
2007171941.tif 000024
【図４】
2007171941.tif 000025
【図５】
2007171941.tif 000026
【図６】
2007171941.tif 000027
【図７】
2007171941.tif 000028
【図８】
2007171941.tif 000029
【図９】
2007171941.tif 000030
【図１０】
2007171941.tif 000031
【図１１】
2007171941.tif 000032