(57)【要約】【課題】自由度の高い画像測定装置及び画像測定方法を提供する。【解決手段】本発明に係る画像測定装置は、撮像手段と、撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報から被測定対象の座標情報を算出する演算手段とを有し、演算手段は、撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報を、撮像手段に固有の誤差情報によって補正して補正画像情報を得る誤差補正手段と、補正画像情報から被測定対象の座標情報を算出する座標算出手段とを備える。【選択図】図４
2012057996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報から前記被測定対象の座標情報を算出する演算手段と
を有する画像測定装置であって、
前記演算手段は、
前記撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報を、前記撮像手段に固有の誤差情報によって補正して補正画像情報を得る誤差補正手段と、
前記補正画像情報から前記被測定対象の座標情報を算出する座標算出手段と
を備えたことを特徴とする画像測定装置。
【請求項２】
前記撮像手段は複数備えられ、
前記演算手段は、前記複数の撮像手段によって前記被測定対象をそれぞれ撮像して得られた複数の画像情報から前記被測定対象の三次元座標情報を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の画像測定装置。
【請求項３】
前記誤差補正手段は、
前記撮像手段に固有の誤差情報として前記撮像手段の光学系の収差、像倍率誤差などの画像取得上の誤差、及び前記撮像手段の位置、視点角度等の機械的誤差に起因した二次元座標上の誤差情報を保持する二次元補正テーブルと、
前記二次元補正テーブルを参照して、前記複数の撮像手段によって撮像された前記被測定対象の画像情報を補正して前記補正画像情報を得る補正演算部とを備えた
ことを特徴とする請求項２記載の画像測定装置。
【請求項４】
前記座標算出手段は、前記補正画像情報と、撮像手段の相互の距離、各撮像手段のカメラ角、有効画素数、画角等に基づいて前記被測定対象の三次元座標情報を算出する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の画像測定装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、
前記被測定対象を撮像して前記被測定対象の画像を水平方向に集約した垂直方向に延びる一次元画像情報を取得する第１のカメラと、
前記被測定対象を撮像して前記被測定対象の画像を垂直方向に集約した水平方向に延びる一次元画像情報を取得し、互いに水平方向に離れて配置された第２及び第３のカメラと
を有し、
前記演算手段は、
前記第１のカメラによって前記被測定対象の垂直方向の座標情報を算出し、前記第２及び第３のカメラによって前記被測定対象の水平面内の座標情報を算出する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の画像測定装置。
【請求項６】
前記撮像手段は倍率変更手段を有しており、
前記誤差補正手段は前記撮像手段の倍率の変化に対応した誤差補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の画像測定装置。
【請求項７】
前記撮像手段は交換可能な部品を有し、
前記交換可能な部品は、
光学系と、
前記撮像手段に固有の誤差情報を保持する記憶手段と
を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の画像測定装置。
【請求項８】
撮像手段によって被測定対象を撮像する第１のステップと、
前記撮像手段で得られた画像情報を、前記撮像手段に固有の誤差情報によって補正して補正画像情報を得る第２のステップと、
前記補正画像情報から前記被測定対象の座標情報を算出する第３のステップと、
を有することを特徴とする画像測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報から被測定対象の座標情報を算出する画像測定装置及び画像測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光部材や反射部材等のマーカ（以下、マーカ）、もしくはレーザ等を用いて被測定物の表面をスポット状又はライン状に発光させ、発光している表面を複数の撮像手段で撮影し、その複数の撮像手段で撮影された複数の画像情報から披測定物体の位置や形状を測定する３次元測定システムが知られている（例えば、特許文献１〜４）。この様な３次元測定システムは、基本的には三角測量の原理に基づいた幾何学的演算処理によって被測定座標を求めている。このため、装置構成が簡便であり、かつ高速な測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５０５４１２
【特許文献２】特表２００２−５１０８０３
【特許文献３】特表２００１−５０６７６２
【特許文献４】特開２００５−２３３７５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの３次元測定システムにおいては、撮像の際に撮像手段のレンズにおいて生じる収差及び像倍率誤差や、画像測定装置の組み立て時に生じる撮像手段の取付誤差や角度誤差等、様々な要因による誤差が生じ、測定精度が低下するという問題があった。
【０００５】
この様な問題を解決すべく、マーカの物理的位置と、その位置における複数の撮像素子からの画像情報とを一対一の関係で対応付けた三次元補正テーブルを予め取得しておき、通常の測定時には、撮像素子からの画像テータを、三次元補正テーブルと照合する事によって被測定対象の座標値を決定する方法が提案された。なお、三次元補正テーブルの取得は以下のように行う。まず、画像測定装置の測定範囲内における既知の点でマーカ等を発光させ、その位置における複数の撮像素子からの画像情報を取得する。これを画像測定装置における測定範囲内の全域にわたり繰り返す。この様な方法によれば、従来の方法と比較してレンズの収差や、画像測定装置の組み立て精度に依存しない高精度な測定が可能となる。
【０００６】
しかしながら、この三次元補正テーブルを用いた方法では、画像測定装置の組立完了時に、測定範囲全域にわたる三次元補正テーブルの取得作業が必須となる。三次元補正テーブル取得作業は、撮影画像上での位置と物理的な測定位置との相関関係を求める作業である為、実際の測定範囲を十分カバーし得る別の三次元測定システムを用いる必要がある。
【０００７】
また、三次元補正テーブルは、特定のレンズを特定の倍率で使用して取得されたものであるため、測定レンズを交換したり、倍率を変更する場合には、再度、レンズ交換後又は倍率変更後の状態で三次元補正テーブルを取得し直さなくてはならない。このため、測定作業中にレンズを交換したりズームレンズ等の変倍装置を有するレンズを使用することが出来ず、任意の測定範囲や分解能、作動距離等を選択する事が出来なかった。
【０００８】
また、三次元補正テーブルを使用して測定を行う場合、撮像素子同士の位置関係や撮像方向等は固定されている為、基線長やカメラ角（二つのカメラの撮像方向どうしがなす角度。輻輳角。）といった、測定システムの任意な変更が不可能であった。
【０００９】
本発明はこの様な点に鑑みなされたもので、自由度の高い画像測定装置及び画像測定方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る画像測定装置は、撮像手段と、撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報から被測定対象の座標情報を算出する演算手段とを有し、演算手段は、撮像手段によって被測定対象を撮像して得られた画像情報を、撮像手段に固有の誤差情報によって補正して補正画像情報を得る誤差補正手段と、補正画像情報から被測定対象の座標情報を算出する座標算出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、画像情報に予め補正処理を施す事で幾何計算による正確な座標位置の算出が可能となり、これによって測定レンズの交換やズームレンズ等の使用、更に基線長やカメラ角の変更等に対応した、自由度の高い測定が可能となる。
【００１２】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置は複数の撮像手段を有しており、演算手段は、複数の撮像手段によって被測定対象をそれぞれ撮像して得られた複数の画像情報から被測定対象の三次元座標情報を算出しても良い。
【００１３】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置において、誤差補正手段は、撮像手段に固有の誤差情報として撮像手段の光学系の収差、像倍率誤差などの画像取得上の誤差、及び撮像手段の位置、視点角度等の機械的誤差に起因した二次元座標上の誤差情報を保持する二次元補正テーブルと、二次元補正テーブルを参照して、複数の撮像手段によって撮像された被測定対象の画像情報を補正して補正画像情報を得る補正演算部とを備えている事が望ましい。
【００１４】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置において、撮像手段は、被測定対象を撮像して被測定対象の画像を水平方向に集約した垂直方向に延びる一次元画像情報を取得する第１のカメラと、被測定対象を撮像して被測定対象の画像を垂直方向に集約した水平方向に延びる一次元画像情報を取得し、互いに水平方向に離れて配置された第２及び第３のカメラとを有し、演算手段は、第１のカメラによって被測定対象の垂直方向の座標情報を算出し、第２及び第３のカメラによって被測定対象の水平面内の座標情報を算出しても良い。
【００１５】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置において、撮像手段は倍率変更手段を有しており、誤差補正手段は撮像手段の倍率の変化に対応した誤差補正処理を行うことが望ましい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置において、撮像部は交換可能な部品を有し、交換可能な部品は、光学系と、撮像手段に固有の誤差情報を保持する記憶手段とを有していても良い。
【００１７】
また、本発明の一実施形態に係る画像測定方法は撮像手段によって被測定対象を撮像する第１のステップと、撮像手段で得られた画像情報を、撮像手段に固有の誤差情報によって補正して補正画像情報を得る第２のステップと、補正画像情報から被測定対象の座標情報を算出する第３のステップと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作業中における測定レンズの交換や、ズームレンズ等の変倍装置を有するレンズの使用が可能となり、三次元測定の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像測定装置の全体図である。
【図２】同装置における撮像手段の具体的構成を示す図である。
【図３】同装置におけるカメラの内部構造の一例を表す図である。
【図４】同装置における演算手段の動作を説明するためのブロック図である。
【図５】同装置における撮像手段に固有の歪曲収差を含む誤差を示す図である。
【図６】同装置において撮像手段に固有の誤差情報を記録する時の様子を示す図である。
【図７】同装置において撮像手段に固有の誤差情報を記録する時の方法例を示すフローチャートである。
【図８】同装置における座標算出手段の動作を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る画像測定装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る画像測定装置及び画像測定方法について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る画像測定装置の全体図である。三脚１１によって支持され、測定空間に向かって左右に延びるように配置されたレール状の基体１上には、基体１の長手方向に３つの撮像手段２〜４が、それぞれのレンズを測定空間に向けて、かつ基体１の長手方向に移動可能に配置されている。また、基体１はリニアエンコーダ５を有しており、これによって撮像手段２〜４の基体１の長手方向における位置を測定している。撮像手段２〜４によって撮像された画像情報、リニアエンコーダ５によって取得された撮像手段２〜４の位置情報、後述するカメラ２１及び４１の基準位置からの角度等は演算手段６に入力され、演算処理される。演算手段６には測定条件等を入力する入力手段７及び演算手段６による演算結果を出力する出力手段８が接続されている。これら演算手段６、入力手段７及び出力手段８は、コンピュータ及びこのコンピュータにより実行されるプログラムにより構成することができる。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る画像測定装置の撮像手段の更に具体的構成を示す図である。撮像手段２〜４はそれぞれカメラ２１、３１、４１と、カメラ２１、３１、４１を保持し、基体１上に可動自在に装着される可動台２２、３２、４２とを有している。カメラ２１、３１及び４１は可動台２２，３２及び４２上に水平面内で回転可能に装着されている。また、可動台２２，３２及び４２は図示しないロータリーエンコーダを有しており、カメラ２１，３１及び４１の基準位置からの角度を測定している。カメラ２１，３１，４１の移動、回転は、個別に手動で行うことも可能であるが、電動等の動力により演算手段６からの制御に基づき一括して行うことも可能である。但し、中央のカメラ３１は、固定でも良い。
【００２３】
本実施形態では、カメラ２１，４１が図示しない被測定対象の水平方向の一次元画像を撮像し、カメラ３１が被測定対象の垂直方向の一次元画像を撮像するのに用いられ、これら３つの一次元画像情報により被測定対象の三次元座標値が算出されるようになっている。これにより大幅な情報量の削減が可能である。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る画像測定装置におけるカメラ２１の内部構造の一例を表す図である。なお、図３（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。カメラ２１はアナモルフィックレンズ２１１及びラインＣＣＤ（以下、ＬＣＣＤ）センサ２１２を有している。アナモルフィックレンズ２１１は、シリンドリカル面Ｃ１〜Ｃ５を有し、被測定対象の画像を鉛直方向に集約する。鉛直方向に集約された被測定対象の画像はＬＣＣＤセンサ２１２の受光部において、水平方向に延びる一次元画像情報として取得される。
【００２５】
なお、カメラ４１も同様の構成であるが、カメラ３１は被測定対象の画像を水平方向に集約し、鉛直方向に延びる一次元画像情報を取得するように、光学系（アナモルフィックレンズ２１１及びＬＣＣＤセンサ２１２）が、光軸を中心として９０°回転させた状態で配置されている。
【００２６】
次に演算手段６について説明する。
【００２７】
演算手段６では、上述した３つのカメラ２１，３１，４１によって撮像された２つの水平方向の一次元画像情報及び１つの垂直方向の一次元画像情報を用いて、三角測量の原理に基づいて、測定空間である撮像空間に配置された被測定対象の各測定点の三次元座標を求めることができる。しかし、実際には、撮像の際に撮像手段のレンズにおいて生じる収差及び像倍率誤差や、画像測定装置の組み立て時に生じる撮像手段の取付誤差や角度誤差等、様々な要因による誤差が生じ、高精度の測定が難しい。
【００２８】
そこで、例えば、図４（ａ）に示すような、画像情報と測定空間内の座標値との対応関係を示す３Ｄ補正テーブル６４を作成し、この３Ｄ補正テーブル６４を参照して補正処理部６３が画像情報から座標を算出するように構成することが考えられる。この場合、測定空間における各座標と画像情報との対応関係を示す３Ｄ補正テーブル６４を予め作成しておく必要がある。具体的には、測定空間における複数の既知の点をマーカとして発光させ、そのマーカを複数のカメラ２１，３１，４１で撮像して一次元画像情報を取得する。これを測定空間の全域に亘り繰り返す。これにより、図４（ａ）に示すような３Ｄ補正テーブル６４を作成する。
【００２９】
しかしながら、この方法では、測定空間の各座標値を正確に与えるための別の三次元測定システムを用いる必要がある。また、カメラ２１，３１，４１のレンズ交換に対しては、その都度、新たな３Ｄ補正テーブルを作成しなくてはならない。更に、ズームレンズを使用した倍率変更や、カメラ２１，３１，４１の位置や角度を変更することも不可能である。
【００３０】
そこで、本実施形態では、演算手段６が、撮像手段２〜４で得られた画像情報を、撮像手段２〜４に固有の誤差情報によって補正して、三角測量に用いられる画像情報に予め誤差が含まれない状態にした上で、カメラ２１，３１，４１の倍率、位置、カメラ角などのパラメータに基づいて被測定対象の座標情報を算出するようにしている。この場合、レンズ交換に際して変更されるのは、固有の誤差情報（後述の二次元補正テーブル６１２）だけとなる。
【００３１】
図４（ｂ）は、本実施形態に係る画像測定装置における演算手段６の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る演算手段６は、誤差補正手段６１と座標算出手段６２とを有している。また、誤差補正手段６１は、撮像手段に固有の誤差情報として撮像手段２〜４の光学系の収差、像倍率誤差などの画像取得上の誤差、及び撮像手段２〜４の位置、視点角度等の機械的誤差に起因した二次元座標上の誤差情報を保持する二次元補正テーブル６１２と、二次元補正テーブル６１２を参照して、撮像手段２〜４によって撮像された被測定対象の画像情報を補正して補正画像情報を得る補正演算部６１１とを有している。
【００３２】
図５は、歪曲収差の影響が大きい場合の、実際の画像と撮像手段２〜４で撮像された画像との関係を示している。図５中、点線で描かれている部分は実際の座標、実線で描かれている部分は撮像された画像をそれぞれ示している。両者の間は、画角の端程大きくなるような誤差が存在する。このような実際の画像と、撮像手段２〜４を通して撮像された画像を構成する座標の対応関係を記憶したのが二次元補正テーブル６１２である。
【００３３】
次に、本実施形態における二次元補正テーブル６１２の取得方法について説明する。図６は本実施形態に係る画像測定装置において、撮像手段２〜４に固有の誤差情報を記録し、二次元補正テーブル６１２を取得する時の様子を、図７はこの時のフローチャートをそれぞれ示している。図６において、本実施形態に係る撮像手段２〜４の撮像方向には、ＸＹステージ９が配置されている。ＸＹステージ９の移動体上にはＬＥＤ等の発光体１０が取り付けられている。二次元補正テーブル６１２の取得に際し、まず、二次元補正テーブル６１２の取得に必要な各種初期設定、測定点数・移動量設定を行う（Ｓ１，Ｓ２）。次に発光体１０を適切な測定位置までＸ軸方向に移動させ（Ｓ３）、発光体１０を点灯させたのち（Ｓ４）、撮像手段２〜４によって画像情報を取得する（Ｓ５）。取得された画像情報から画像内の発光体１０の位置を特定したのち（Ｓ６）、発光体１０を消灯させ（Ｓ７）、ＸＹステージ９における発光体１０の位置（座標）と画像内の発光体１０の位置とが対応付けられて二次元補正テーブル６１２に記録される（Ｓ８）。この発光体１０のｘ軸方向への移動と撮像手段２〜４による撮像、並びに画像情報及び発光体１０の座標情報の取得を、同一ｙ座標上の全てのｘ座標に対して行い（Ｓ９〜Ｓ１１）、更にこの工程を全てのｙ座標について行う（Ｓ１２,Ｓ１３）。最後に取得した二次元補正テーブル６１２をファイルに保存し（Ｓ１４）、ＸＹステージ９初期位置へ移動させてから（Ｓ１５）、二次元補正テーブル６１２の取得を終了する。
【００３４】
取得された画像情報から発光体１０の座標位置を特定する際には、例えば、部屋を暗くしておいても良い。この様な方法によれば、暗黒視野内に発光体１０の輝点のみが浮かび上がる為、重心位置検出アルゴリズム等を用いる事によって、発光体１０の画像情報上の座標位置を容易でかつ正確に特定する事が可能である。また、発光体１０として赤外線が使用されている場合、レンズ前面に赤外線のバンドパスフィルター等を取り付ける事により、検出精度の向上を図る事が可能である。
【００３５】
本実施形態においてはＸＹステージ９を用いて二次元補正テーブル６１２の取得を行っているが、この代わりに大型のスクリーン及びレーザービーム等を用いて二次元補正テーブル６１２の取得を行っても良い。また、ＬＣＤディスプレイ等のディスプレイを被写体として、ディスプレイ上の任意の位置に輝点や黒点を表示させる事で、同様の目的に使用することも可能である。更に、上記二次元補正テーブル６１２の作成は、各撮像手段２〜４の光学系の特性を測定することであるから、３台の撮像手段２〜４を全て揃えて行う必要は無く、撮像手段２〜４がそれぞれ単独で二次元補正テーブル６１２の作成のための画像取得を行うようにしても良い。
【００３６】
従来の手法においては三次元補正テーブルを用いていたため、撮像範囲全域にわたる三次元座標上の誤差情報を取得する必要があった。これに対し、本実施形態においてはある平面上における二次元座標上の誤差情報を取得すればよい。このため、従来の方法と比較して短時間で容易に補正テーブルを取得する事が可能となった。
【００３７】
次に、撮像時における演算手段６の動作について説明する。撮像手段２〜４によって被測定対象を撮像する事によって得られ、誤差補正手段６１に入力された画像情報は、補正演算部６１１に入力される。補正演算部６１１は、入力された画像情報を二次元補正テーブル６１２に含まれている撮像手段２〜４に固有の二次元座標上の誤差情報と照合し、二次元座標上の対応する位置を補正画像情報として出力する。また、座標算出手段６２は、誤差補正手段６１から出力された補正画像情報に対して幾何計算を行うことによって被測定対象の座標情報を算出する。
【００３８】
次に、誤差補正手段６１の具体的な動作について説明する。図５に示す通り、画像情報における被測定対象の位置と実際の座標位置との間には誤差が生じるが、二次元補正テーブル６１２は座標位置毎にこの誤差を記録している。測定に際しては、二次元補正テーブル６１２は、補正演算部６１１から撮像された画像情報における座標位置を入力され、入力された座標位置に対応した実際の座標位置を演算補正部６１１に出力する。尚、予め取得された二次元座標上の誤差情報は位置座標に関する離散的なデータであるが、中間位置に関しては既に値の取得されている位置座標からの距離に応じた補間操作によって求める事が可能である。
【００３９】
次に、座標算出手段６２の動作について説明する。図８は、本実施形態に係る画像測定装置における座標算出手段６１の動作を説明するための図である。なお、図８（ａ）は撮像手段２及び４の水平面内の撮像範囲を、（ｂ）は撮像手段３による鉛直方向の撮像範囲をそれぞれ示している。
【００４０】
幾何計算に際して、パラメータを次のように定義する。
【００４１】
・Ｒｅｓ２，Ｒｅｓ３，Ｒｅｓ４：撮像手段２，３，４の有効画素数
・θｈ２，θｈ４：ロータリーエンコーダによって取得した撮像手段２及び撮像手段４のカメラ角
・θｇ２，θｇ３，θｇ４：撮像手段２，３，４の画角
・Ｌ１，Ｌ２：リニアエンコーダ５によって取得した撮像手段２及び４の撮像手段３からの距離
・Ｌ０：撮像手段２及び４を結んだ線と撮像手段３の撮像方向の距離
・Ｐｏｓ２，Ｐｏｓ３，Ｐｏｓ４：撮像手段２，３，４によって取得された被測定対象の画素位置
なお、Ｐｏｓ２〜４においては、撮像手段２〜４による画像情報の中心位置を０とする。
【００４２】
以上の様にパラメータを定義すると、被測定対象の座標位置は次のように表される。
【００４３】
【数１】
2012057996.tif 000003
2012057996.tif 000004
2012057996.tif 000005
【００４４】
ただし、式中のａ〜ｆは、次のように表される。
【００４５】
【数２】
2012057996.tif 000006
2012057996.tif 000007
2012057996.tif 000008
2012057996.tif 000009
2012057996.tif 000010
2012057996.tif 000011
【００４６】
この様な方法によれば、撮像手段２〜４によって撮像された画像情報に予め補正処理を施す事で、三次元補正テーブルを使用せずに幾何計算によって被測定対象の座標位置を算出する事が可能となる。これによって測定レンズの交換やズームレンズ等の使用、更に基線長やカメラ角の変更等に対応した、自由度の高い測定が可能となる。
【００４７】
この様な構成において、アナモルフィックレンズ２１１の一部または全体をスクリューマウントまたはバヨネットマウントによって着脱可能に構成しても良い。アナモルフィックレンズ２１１の一部を交換可能な構成にする場合には、例えばアナモルフィックレンズを一般的な撮像レンズと、アナモルフィックコンバージョン光学系の二つの部分に機能を分割して構成し、そのどちらかを交換可能にしても良い。この場合、アナモルフィックコンバージョンレンズは、一般的な撮像レンズの前側に付加する事も後ろ側に付加する事も可能である。
【００４８】
また、アナモルフィックレンズ２１１に、ズームレンズを使用しても良い。この場合、アナモルフィックレンズ２１１の倍率は入力手段７によって演算手段６に入力し、電動で行っても良い。
【００４９】
また、測定レンズを交換可能に構成する場合、例えば測定レンズに固有の誤差情報を記憶する記憶手段を設け、測定レンズの交換時に演算手段６に読み出し、二次元補正テーブル６１２に記憶するようにしても良い。
【００５０】
ここまでは二次元補正テーブル６１２を用いた補完方法について説明してきたが、二次元座標上の誤差情報を高次多項式で表現可能である物と仮定し、データの同定手法等を用いて近似式を作成し、この式を用いて二次元座標上の誤差情報を補正する事も可能である。この手法の一例を以下に示す。
【００５１】
計算に際して、いくつかパラメータを定義する。レンズのｘ軸方向の画角をＩθｘ、ｙ軸方向の画角をＩθｙとする。また、被測定対象の実際の座標を（ｘ１、ｙ１）と、取得された画像情報の座標を（ｘ２、ｙ２）とする。また、ｘ軸方向のｘ軸画角に依存して発生する収差量をＩＦｘ、ｙ軸画角に依存して発生する収差量をＩｒｘと、ｙ軸方向のｙ軸画角に依存して発生する収差量をＩＦｙ、ｘ軸画角に依存して発生する収差量をＩｒｙとする。
【００５２】
次に、ｘ軸収差係数として数３を、相互係数として数４を定義する。また、ｙ軸収差係数として数５を、相互係数として数６を定義する。
【００５３】
【数３】
2012057996.tif 000012
【００５４】
【数４】
2012057996.tif 000013
【００５５】
【数５】
2012057996.tif 000014
【００５６】
【数６】
2012057996.tif 000015
【００５７】
この時、実際の位置座標（ｘ１、ｙ１）と、取得された画像情報の座標（ｘ２、ｙ２）の関係は、数７の様に表される。
【００５８】
【数７】
2012057996.tif 000016
2012057996.tif 000017
【００５９】
ここで、実際の位置座標（ｘ１、ｙ１）と、取得された画像情報の座標（ｘ２、ｙ２）の関係を数８の様に表し、その逆関数を数９のように求める。
【００６０】
【数８】
2012057996.tif 000018
【００６１】
【数９】
2012057996.tif 000019
【００６２】
このようにして得られた数９を用いる事で、取得された画像情報の座標（ｘ２、ｙ２）から被測定対象の実際の座標を（ｘ１、ｙ１）を算出する事が可能である。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る画像測定装置及び画像測定方法について詳細に説明する。先の実施形態においては一次元方向の画像情報を取得する３台の撮像素子２〜４を使用していたが、本実施形態では、２次元方向の画像情報を取得する２台の撮像素子を使用している。
【００６４】
図９は、本実施形態に係る画像測定装置の全体図である。基本的な構成は実施形態１と同じであるが、基体１の長手方向に３つの撮像手段２〜４が配置されているかわりに、２つの撮像手段２´及び３´がそれぞれのレンズを測定空間に向けて、かつ基体１の長手方向に移動可能に配置されている点が先の実施形態と異なる。また、本実施形態では撮像手段２´及び３´内部のカメラ２１´，３１´が、それぞれ図示しない被測定対象の二次元画像を撮像しており、これら２つの二次元画像情報により被測定対象の三次元座標値が算出されるようになっている。
【００６５】
第２の実施形態によれば、扱う画像情報量は多くなるが、使用する撮像手段の台数を減らすことができる。
【００６６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る画像測定装置及び画像測定方法について詳細に説明する。
【００６７】
基本的な構成は実施形態１及び２と同じであるが、本実施形態においては、基体１に撮像手段４´が、基体１の長手方向に移動可能に配置されている事を特徴とする。尚、撮像手段４´内部のカメラ４１´は、二次元画像取得用のカメラでも良いし、一次元画像取得用のカメラでも良い。本実施形態においては、撮像手段４´が基板１の長手方向に平行移動し、適切な撮像位置において撮像を行う。この際、カメラ４１´として一次元画像取得用のカメラを使用する場合には、鉛直方向の画像の撮像する際にカメラ４１´を、光軸を中心として９０°回転させる必要がある。
【００６８】
また、カメラ４１´内部の光学系４１１´のみ複数系統備えており、光センサ４１２´は一つだけ備えているような形式でも良い。この様な構成においては、光センサに４１２´によって受光する光学系４１１´を、演算手段６等によって順次選択する事が望ましい。また、光センサ４１２´の受光面にそれぞれの光学系４１１´を割り当て、同時に受光する事も可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…基体、２〜４…撮像手段、５…リニアエンコーダ、６…演算手段、７…入力手段、８…出力手段、９…ＸＹステージ、１０…発光体、２１、３１、４１…カメラ、２２、３２，４２…可動台、６１…誤差補正手段、６２…座標演算手段、２１１…アナモルフィックレンズ、２１２…ＬＣＣＤセンサ、６１１…補正演算部、６１２…二次元補正テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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