撮像装置、画像表示方法、及び画像表示プログラムが記録された記録媒体
【課題】対象物の大きさの指標となる目盛をリアルタイムに撮像画像に重ねて表示することができる安価で簡潔な構成の撮像装置、画像表示方法、及び画像表示のためのプログラムを記録した記録媒体を提供すること。
【解決手段】対象物を撮像し、その撮像画像を表示する撮像装置であって、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、目盛に歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、補正用データに基づいて目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、歪曲目盛を撮像画像に合成する画像合成部を有し、リアルタイムで撮像画像を歪曲目盛と合成して表示する。
【解決手段】対象物を撮像し、その撮像画像を表示する撮像装置であって、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、目盛に歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、補正用データに基づいて目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、歪曲目盛を撮像画像に合成する画像合成部を有し、リアルタイムで撮像画像を歪曲目盛と合成して表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を撮像し、撮像した撮像画像を表示する撮像装置において、撮像画像に対象物の大きさの指標となる目盛を重ねて表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、観察対象である対象物を撮像画像として撮像し、撮像した撮像画像を液晶ディスプレイや有機／無機EL（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示部にリアルタイムに表示する撮像装置、例えば内視鏡やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が普及している。このような撮像装置では、レンズ等からなる撮像光学部を用いて対象物で反射した反射光を被写体像としてCCDやCMOS等のイメージングセンサに結像し、結像した被写体像を撮像画像として撮像する。
【０００３】
通常、撮像光学部を用いてイメージングセンサに結像された被写体像は、撮像光学部の歪曲収差により実際の対象物と比較して歪んでいる。理解を助けるために、歪みの状況について図１１を参照して説明する。
【０００４】
図１１は、撮像光学系の歪曲収差による被写体像の歪みを示す概念図である。ここで、図１１（a）は実際の対象物を示している。また、図１１（ｂ）は、樽型歪曲収差を持つ撮像光学部を用いて図１１（a）に示した対象物を結像した被写体像を示している。このように、撮像光学部により結像される被写体像は実際の対象物と比べて歪んでいるため、撮像装置で撮像される撮像画像も実際の対象物と比べると歪んだ物になってしまう。
【０００５】
なお、図１１（ｂ）に示したような樽型歪みは、撮像光学部として広角レンズを用いた場合に生じ、特に広角レンズを用いて近距離を撮影した場合に顕著に現れる。広角レンズは、被写界深度が深く、対象物の広い範囲にピントを合わせることができるという特性を持つため、複数のレンズを駆動するピント調節機構を有する撮像光学部を組み込むのが構造上難しい内視鏡等でよく使用されている。内視鏡等では数mm~数十cm程度の近距離に存在する対象物を撮像する場合が多いため、上述した樽型歪みが顕著に現れる。
【０００６】
ところで、このような撮像装置を用いて対象物を撮像する場合、表示部に表示した撮像画像から対象物の大きさを知りたいというニーズが存在する。この様なニーズを満たすために、内視鏡に対象物を撮像する撮像手段を複数設け、それらで撮像した複数の撮像画像間の各対応点の位置関係から各対応点の３次元座標を計算し、計算した３次元座標に基づいて撮像画像に目盛を重ねて表示する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
また、内視鏡に、内視鏡先端の空間位置および方向を計算する内視鏡位置・方向検出手段と、連続する内視鏡画像の各点の動きから内視鏡画像の面内方向の移動量を算出する移動量情報集出手段と、内視鏡先端の空間位置および方向と内視鏡画像の面内方向の移動量とに基づいて内視鏡画像内の各点の３次元座標を算出する奥行き情報算出手段を設け、算出した各点の３次元座標に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００８】
さらにまた、内視鏡に、内視鏡視野内において距離計算用のレーザ光を走査する測定光走査手段を設け、レーザ光の走査線上の各点と内視鏡先端との間の距離を計算し、その結果に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００９】
さらにまた、内視鏡に、対象物までの距離の２次元分布を示す距離画像を撮像する距離画像センサを設け、撮像した距離画像に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１５６２１２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０２４８号公報
【特許文献３】特開平５−０４１９０１号公報
【特許文献４】特開２００５−０８７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した特許文献１から特許文献４で提案されている技術には、以下に示すような課題がある。
【００１２】
特許文献１に記載の技術では、複数の撮像手段で撮像した複数の撮像画像間で対応する対応点を検出する必要がある。また、撮像画像間の対応点を検出するためには、各撮像画像に対して撮像光学部の歪曲収差による歪みを補正する計算を行う必要がある。これらの処理には膨大な計算が必要であり、パーソナルコンピュータ（以下単に、PCと言う。）等の汎用計算機を用いてこれらの計算を行う場合、リアルタイムに撮像画像に目盛を重ねて表示するのが難しいという課題がある。
【００１３】
特許文献２に記載の技術では、連続する画像間の対応点を検出し、各対応点の３次元座標を計算している。そのため、特許文献１に記載の技術と同様に膨大な計算が必要であり、汎用計算機ではリアルタイムに撮像画像に目盛を重ねて表示するのが難しいという課題がある。また、内視鏡の先端位置を検出する内視鏡位置・方位センサを内視鏡に取り付ける必要があり、内視鏡の価格が高くなってしまうという課題もある。
【００１４】
また、特許文献３に記載の技術では、測定光走査手段を用いてレーザ光源の物理的な位置を制御し、内視鏡の先端までレーザ光をガイドするのに使用する光ファイバを順次切り替えることで内視鏡視野内でレーザ光を走査させ、その反射光に基づいて走査ライン上の対象物との間の距離を計算している。そのため、レーザ光源の物理的な位置を精密に制御する機構が必要であり、撮像装置の構成が複雑になるという課題がある。
【００１５】
また、特許文献４に記載の技術では、撮像した撮像画像内の各点の３次元位置を計算するために距離画像を撮像する距離画像センサが必要であり、撮像装置の価格が高くなってしまうという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、対象物の大きさの指標となる目盛をリアルタイムに撮像画像に重ねて表示することができる安価で簡潔な構成の撮像装置、画像表示方法、及び画像表示のためのプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の１つの観点にかかる撮像装置は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置であって、さらに前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、前記補正用データに基づいて前記目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成部を有し、前記表示部は、前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の観点にかかる画像表示方法は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置が行う画像表示方法であって、前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成ステップと、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正ステップと、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成ステップと、前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示するステップを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の観点にかかる、画像表示プログラムを記録した記録媒体は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置に、前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成手順と、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正手順と、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成手順と、前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示する手順を実行させる画像表示プログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成し、生成した目盛に対して撮像光学部の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行い、補正を行った歪曲目盛を撮像画像に合成して表示するものであるが、本発明では、生成した目盛に対して歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うため、撮像画像に対して補正を行う場合と比較して少量の計算で済み、PC等の汎用計算機でもリアルタイムに目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
【００２１】
また、本発明では、特許文献２に記載の内視鏡位置・方位センサや特許文献４に記載の距離画像センサ等の特殊なセンサを必要としないため撮像装置を安価に提供することができる。
【００２２】
さらにまた、本発明では、特許文献３に記載の測定光走査手段のような物理的な位置を精密に制御する機構等の複雑な構成が不要なため、簡潔な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した距離計算部１７０と目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】対象物と図５に示した受光部１３０との位置関係の一例を説明する図である。
【図８】図６に示した奥行き目盛計算部５３２の動作を説明する図である。
【図９】図５に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。
【図１０】図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】撮像装置における撮像光学部の歪曲収差による被写体像の歪みを説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の撮像装置１００は、照明光源１１０と、レーザ光源１２０と、受光部１３０と、光分離部１４０と、撮像光学部１５０と、撮像部１６０と、距離計算部１７０と、目盛生成部１８０と、目盛形状補正部１９０と、データ記憶部２００と、画像合成部２１０と、表示部２２０と、操作部２３０とを有している。
【００２６】
照明光源１１０は、操作部２３０からの照明光照射の指示を受けて、少なくとも可視光の波長領域（３８０ｎｍ〜７５０ｎｍ）の一部もしくは全ての領域を含む光を照明光３００として対象物に照射する。照明光源１１０としてはキセノンランプやハロゲンランプ等を用いることができる。
【００２７】
レーザ光源１２０は、操作部２３０からのレーザ光照射の指示を受けて、対象物に対してレーザ光３１０を照射する。ここでは、レーザ光源１２０は、波長７８０ｎｍのレーザ光３１０を照射するものとする。このように、可視光の波長領域を外れた波長領域を用いることで、撮像部１６０にて対象物を撮像した際に撮像画像にレーザ光３１０が映りこむのを避けることができる。なお、レーザ光源１２０が照射するレーザ光３１０の波長はこれに限定されるものではなく、任意の波長領域のレーザ光を用いてよい。
【００２８】
受光部１３０は、対象物で反射した照明光３００とレーザ光３１０とを含む反射光４００を受光する。受光部１３０は、例えば、撮像装置１００として内視鏡装置を考えた場合、内視鏡の先端部に対応する。
【００２９】
光分離部１４０は、受光部１３０で受光された反射光４００を、レーザ光３１０の成分（レーザ光成分）と、照明光３００の成分を含むそれ以外の成分（照明光成分）とに分離する。光分離部１４０により分離された照明光成分は撮像光学部１５０に、レーザ光成は距離計算部１７０にそれぞれ入射される。なお、光分離部１４０としては、ダイクロイックプリズム等のビームスプリッタを使用することができる。
【００３０】
撮像光学部１５０は、光分離部１４０から入射された照明光成分に基づいて、対象物を被写体像として撮像部１６０に結像する。撮像光学部１５０は、歪曲収差を有し、結像される被写体像は実際の対象物と比較して歪んでいる。撮像光学部１５０としては、広角レンズ等を使用することができる。
【００３１】
撮像部１６０は、操作部２３０からの撮像開始の指示を受けて、撮像光学部１５０により結像された被写体像を撮像画像として撮像する。ここでは、撮像部１６０は、あらかじめ設定された撮像フレームレートに基づいて、結像された被写体像の撮像を繰り返すものとする。撮像部１６０としては、CCDやCMOS等のイメージングセンサを用いることができる。
【００３２】
距離計算部１７０は、操作部２３０からの目盛生成開始の指示を受けて、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分に基づいて受光部１３０と対象物との間の距離を示す対象間距離を計算する。ここでは、距離計算部１７０は、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいて対象間距離の計算を繰り返すものとする。
【００３３】
目盛生成部１８０は、距離計算部１７０で計算された対象間距離に基づいて、撮像部１６０で撮像された撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛の目盛幅を計算し、計算した目盛幅に応じた目盛を生成する。目盛生成部１８０は、距離計算部１７０で対象間距離が計算されるたびに目盛の生成を行うものとする。
【００３４】
目盛形状補正部１９０は、目盛生成部１８０により生成された目盛に撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うことで歪曲目盛を生成する。ここでは、目盛形状補正部１９０は、目盛生成部１８０で目盛が生成されるたびに歪曲目盛を生成するものとする。
【００３５】
データ記憶部２００は、距離計算部１７０による対象距離の計算や、目盛生成部１８０による目盛幅の計算や、目盛形状補正部１９０による目盛の形状補正に用いられる補正用データである補正パラメータや補正マトリクス等を記憶している。これらの値は、距離計算部１７０や目盛生成部１８０、目盛形状補正部１９０等を介して、操作部２３０から変更可能なものとする。
【００３６】
画像合成部２１０は、目盛形状補正部１９０で生成された歪曲目盛を撮像部１６０で撮像された撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０に出力する。なお、画像合成部２１０は、操作部２３０にて目盛生成の開始を指示する操作が受け付けられていない場合、歪曲目盛の合成を行わずに撮像部１６０から出力された撮像画像をそのまま表示部２２０に出力するものとする。表示部２２０は、画像合成部２１０から出力された撮像画像を表示する。操作部２３０は、使用者による上述した各種操作を受け付け、その旨を各構成要素に指示する。
【００３７】
次に、図２を参照して、距離計算部１７０と目盛生成部１８０の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示した距離計算部１７０と目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
【００３８】
まず、距離計算部１７０の構成について説明する。図２に示すように、距離計算部１７０は、結像光学部１７１と、距離センサ１７２と、反射距離計算部１７３とを有している。結像光学部１７１は、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分を距離センサ１７２に集光する。距離センサ１７２は、結像光学部１７１により集光されたレーザ光成分の強度を示す受光量を計測する。距離センサ１７２としては、撮像部１６０と同様に、CCDやCMOS等のイメージングセンサを用いることができる。反射距離計算部１７３は、操作部２３０からの目盛生成開始の指示を受けて、距離センサ１７２で計測されたレーザ光成分の受光量とデータ記憶部２００に記憶されている距離キャリブレーションパラメータとに基づいて対象間距離を計算する。なお、反射距離計算部１７３は、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいて対象間距離の計算を繰り返し行うものとする。
【００３９】
レーザ光成分の受光量から対象間距離を計算する技術は公知の技術であり、対象間距離が長くなるほどレーザ光成分の受光量が減少することを利用した技術である。レーザ光成分の受光量は対象間距離に対して指数関数的に減少するため、あらかじめ各対象間距離でのレーザ光成分の受光量を計測し、近似曲線から距離キャリブレーションパラメータを算出しておくことで、レーザ光成分の受光量から対象間距離を逆算することができるようになる。
【００４０】
次に、目盛生成部１８０の構成について説明する。図２に示すように、目盛生成部１８０は、面内目盛計算部１８１と、生成部１８２とを有している。
【００４１】
面内目盛計算部１８１は、反射距離計算部１７３で計算された対象間距離と、データ記憶部２００に記憶されている面内目盛幅パラメータとに基づいて、撮像部１６０で撮像された撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛の目盛幅を計算する。ここで目盛幅パラメータは、対象間距離と生成する目盛の目盛幅の関係を示すパラメータであり、各対象間距離における実空間での一定の幅が撮像画像中の何ピクセル分に相当するかをキャリブレーションすることで求めることができる。なお、目盛幅計算部１８１で計算される目盛幅は、撮像画像中の奥行きが対象間距離と等しい面内における対象物の大きさを示す目盛である面内目盛の目盛幅である。以降、この目盛幅を面内目盛幅と呼ぶ。生成部１８２は、面内目盛計算部１８１にて計算された面内目盛幅に基づいて面内目盛を生成し、目盛形状補正部１９０に出力する。
【００４２】
図３は、図１に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。ここで、図３（a）は目盛生成部１８０により生成された目盛の一例を、図３（ｂ）は目盛形状補正部１９０により生成された歪曲目盛の一例をそれぞれ示している。
【００４３】
目盛形状補正部１９０は、データ記憶部２００にあらかじめ記憶されている補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスを用いて図３（ａ）に示すような目盛生成部１８０が生成した目盛に対して、形状補正として幾何学変換を行うことで、図３（ｂ）に示すような歪んだ目盛である歪曲目盛を生成する。ここで補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスは、撮像光学部１５０の歪曲収差による被写体像の歪みと同様の歪みを生成した目盛に与えるための幾何学変換を示すパラメータおよびマトリクスである。
【００４４】
補正パラメータおよび補正マトリクスは、所定の格子模様、例えば市松模様等を撮像光学部１５０を介して撮像し、格子模様の歪み具合から計算することができる。より具体的には、所定の格子模様を撮像光学部１５０を介して撮像した画像から、Zhangの手法等の公知の技術により撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みをなくす幾何学補正を行うための補正用パラメータおよび補正用マトリクスを求め、その逆変換を行う補正パラメータおよび補正マトリクスを求めることで計算することができる。
【００４５】
なお、補正パラメータおよび補正マトリクスを用いた幾何学変換方法は、上述したZhangの手法等の公知の技術における幾何学変換方法と同様の方法を用いることができる。また、補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスは撮像光学部１５０特有の値であるため、本実施形態の撮像装置１００の製造時等に計算し、初期設定としてデータ記憶部２００に記憶させておけば良い。
【００４６】
このようにして生成した歪曲目盛を、画像合成部２１０にて撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０にて表示することで、撮像画像中の対象物の大きさを歪曲目盛に基づいて求めることができる。なお、ここでは、図３（ａ）に示すように目盛生成部１８０は計算した目盛幅に応じて格子状の目盛を生成するものとしているが、十字や直線等の他の形状の目盛を生成してもよい。また、図３（ｂ）に示すように撮像光学部１５０は樽型歪曲収差を持つものとしているが、糸巻き歪曲収差等の他の歪曲収差を持つものでもよい。
【００４７】
ここで、図４を参照して図１に示した撮像装置１００の動作について説明する。図４は、図１に示した撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【００４８】
まず、撮像装置１００の使用者により操作部２３０にて照明光３００およびレーザ光３１０の照射を指示する操作が行われると、照明光源１１０およびレーザ光源１２０は照明光３００およびレーザ光３１０の照射をそれぞれ開始する（ステップＳ１）。
【００４９】
また、使用者により、操作部２３０にて撮像開始を指示する操作と、目盛生成開始を指示する操作が行われると、撮像部１６０は撮像画像の撮像を、距離計算部１７０は対象間距離の計算をそれぞれ開始する。照明光３００とレーザ光３１０の照射が開始されると、対象物にそれらが反射した反射光４００が受光部１３０で受光される（ステップＳ２）。
【００５０】
受光部１３０で受光された反射光４００は、光分離部１４０にて、照明光成分とレーザ光成分とに分離され、照明光成分は撮像光学部１５０に、レーザ光成分は距離計算部１７０の結像光学部１７１にそれぞれ入射される（ステップＳ３）。
【００５１】
撮像光学部１５０は、照明光成分が入射されると、照明光成分に基づいて対象物を被写体像として撮像部１６０に結像する（ステップＳ４）。この際、撮像光学部１５０の歪曲収差により被写体像は実際の対象物と比べて歪んでいる。
【００５２】
操作部２３０からの指示に応じて撮像画像の撮像を開始している撮像部１６０は、結像された被写体像を撮像画像として撮像し、画像合成部２１０に出力する（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００５３】
一方、結像光学部１７１は、レーザ光成分が入射されると、レーザ光成分を距離センサ１７２に集光する。距離センサ１７２は、結像光学部１７１により集光されたレーザ光成分の受光量を計測し、反射距離計算部１７３に出力する。操作部２３０からの指示に応じて対象間距離の計算を開始している反射距離計算部１７３は、距離センサ１７２で計算された受光量に基づいて対象間距離を計算し、目盛生成部１８０の面内目盛計算部１８１に出力する（ステップＳ７）。
【００５４】
面内目盛計算部１８１は、反射距離計算部１７３で計算された対象間距離と、データ記憶部２００に記憶されている目盛幅キャリブレーションパラメータとに基づいて面内目盛幅を計算する（ステップＳ８）。
【００５５】
生成部１８２は、面内目盛計算部１８１で計算された面内目盛幅に基づいて、面内目盛を目盛として生成する（ステップＳ９）。
【００５６】
目盛形状補正部１９０は、生成部１８２にて生成された目盛に対して、データ記憶部２００に記憶されている補正マトリクスに基づいて形状補正を行うことで歪曲目盛を生成し、画像合成部２１０に出力する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００５７】
次に、画像合成部２１０は、目盛形状補正部１９０から出力された歪曲目盛を撮像部１６０から出力された撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０に出力する（ステップＳ１２,Ｓ１３）。
【００５８】
次に、表示部２２０は、画像合成部２１０から出力された、歪曲目盛と合成された撮像画像を表示する（ステップＳ１４）。
【００５９】
以降、使用者により操作部２３０にて撮像および目盛生成の終了を指示する操作が行われるまで、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいてステップＳ４〜ステップＳ１４の処理が繰り返される。使用者により、操作部２３０にて撮像および目盛生成の終了を指示する操作が行われると撮像部１６０は撮像画像の撮像を、反射距離計算部１７３は対象間距離の計算を終了する（ステップＳ１５）。
【００６０】
その後、使用者により、操作部２３０にて照明光３００およびレーザ光３１０の照射停止の指示が行われると、照明光源１１０およびレーザ光源１２０は照明光３００およびレーザ光３１０の照射をそれぞれ停止する（ステップＳ１６）。
【００６１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
上述したように本実施形態の撮像装置１００によれば、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成し、生成した目盛に対して撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行い、補正を行った歪曲目盛を撮像画像に合成して表示する。
【００６２】
このように本実施形態の撮像装置１００では、生成した目盛に対して形状補正を行うため、撮像画像に対して補正を行う場合と比較して少量の計算で済み、PC等の汎用計算機でもリアルタイムに目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
【００６３】
また、本実施形態の撮像装置１００では、特許文献４に記載されている距離画像センサや特許文献２に記載されている内視鏡位置・方位センサ等の特殊なセンサを必要としないため撮像装置を安価に提供することができる。
【００６４】
また、本実施形態の撮像装置１００では、特許文献３に記載されている測定光走査手段のような物理的な位置を精密に制御する機構等の複雑な構成が不要なため、簡潔な構成で実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態の撮像装置１００では、レーザ光３１０の反射光であるレーザ光成分に基づいて対象間距離を計算し、計算した対象間距離に基づいて面内目盛幅を計算することで対象間距離に応じた目盛を生成するため、対象間距離が変化し、撮像画像中の対象物の大きさが変化しても適切は目盛幅の目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
（第２の実施形態）
【００６６】
図５は、本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態の撮像装置５００は、図１に示した第１の実施形態の撮像装置１００と比較して、移動距離計算部５２０を有する点と、距離計算部１７０の代わりに距離計算部５１０を、目盛生成部１８０の代わりに目盛生成部５３０を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図１に示した撮像装置１００と同様のため説明を省略する。
【００６７】
図６は、図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の詳細な構成を示すブロック図である。最初に、距離計算部５１０の構成について説明する。図６に示すように、距離計算部５１０は、結像光学部５１１と、距離センサ５１２と、反射距離計算部５１３とを有している。
【００６８】
結像光学部５１１は、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分に基づいて、レーザ光３１０の照射により対象物上に生じたスペックルパターンをスペックル像として距離センサ５１２に結像する。結像光学部５１１としては、広角レンズ等を使用することができる。
【００６９】
距離センサ５１２は、図２に示した距離センサ１７２と同様に、レーザ光成分の受光量を計測する。また、距離センサ５１２は、結像光学部５１１により結像されたスペックル像をスペックル画像として撮像する。距離センサ５１２は、あらかじめ設定されたスペックル画像フレームレートに基づいて繰り返しスペックル画像の撮像を行うものとし、撮像されたスペックル画像は、移動量計算部５２０に出力される。なお、スペックル画像フレームレートは、撮像部１６０の撮像フレームレート以下の間隔とする。距離センサ５１２としては、CCDやCMOS等のイメージングセンサを使用することができる。反射距離計算部５１３は、図２に示した反射距離計算部１７３と同様であるため説明を省略する。
【００７０】
次に、移動量計算部５２０の構成について説明する。図６に示すように、移動量計算部５２０は、画像間変位計算部５２１と、画像記憶部５２２と、変位累計部５２３とを有している。
【００７１】
画像記憶部５２２は、画像変位計算部５２１専用の記憶領域であり、データ記憶部２００と比較して高速なデータの読み書きが行える。
【００７２】
画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１４で撮像された連続するスペックル画像間の変位量を計算する。具体的には、画像間変位計算部５２１は、距離センサセンサ５１２から出力されたスペックル画像を画像記憶部５２２に記憶する。また、画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１２から出力されたスペックル画像と、画像記憶部５２２に記憶しておいた前回距離センサ５１２から出力されたスペックル画像との間の変位量をベクトルとして計算する。なお、画像間変位計算部５２１は、スペックル画像間の変位量を、例えば、スペックル画像間の相関を計算する方法や、オプティカルフローを計算する方法、SHIFT（Scale Invariant Feature Transform）特徴量を計算する方法等の公知の計算方法を用いて計算するものとする。これらのスペックル画像間の変位量を計算する技術は、例えばレーザマウス等で使用されている公知の技術であるため、ここでは詳細な記述を省略する。また、ここでは、画像間変位計算部５２１は、画像記憶部５２２にスペックル画像を記憶するものとしたが、データ記憶部２００に記憶してもよい。
【００７３】
変位累計部５２３は、あらかじめ設定されている所定の間隔の間、画像間変位計算部５２１で計算された変位量を累計し、変位量の累計値を所定の間隔における受光部１３０の移動量として目盛生成部５３０に出力する。なお、所定の間隔は撮像部１６０の撮像フレームレート以上の間隔とする。ここでは、変位累計部５２３は、所定の間隔の間変位量を累計するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、操作部２３０にて、受光部１３０の移動開始を示す操作が受け付けられてから、移動終了を示す操作が受け付けられるまでの間の変位量の累計を行ってもよい。なお、移動量は、ベクトルである変位量を累計したものであるためベクトルとして計算されるものとする。
【００７４】
次に、目盛生成部５３０の構成について説明する。図６に示すように、目盛生成部５３０は、面内目盛計算部５３１と、奥行き目盛計算部５３２と、生成部５３３とを有している。
【００７５】
面内目盛計算部５３１は、反射距離計算部５１３から対象間距離が出力されると、対象間距離とデータ記憶部２００に記憶されている目盛幅パラメータとに基づいて面内目盛幅を計算し、計算した面内目盛幅と対象間距離とを奥行き目盛計算部５３２に出力する。
【００７６】
奥行き目盛計算部５３２は、変位累計部５２３から受光部１３０の移動量が出力されると、移動量と、受光部１３０の移動開始位置および終了位置の２点において距離計算部５１０が計算した対象間距離と、それらの対象間距離に基づいて面内目盛計算部５３１が計算した面内目盛幅とに基づいて撮像画像中の奥行き方向の対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅を計算する。以降、奥行き目盛計算部５３２で計算された目盛幅を奥行き目盛と呼ぶ。
【００７７】
生成部５３３は、反射距離計算部５１３で計算された対象間距離と、面内目盛計算部５３１で計算された面内目盛幅と、奥行き目盛計算部５３２で計算された奥行き目盛幅とに基づいて、面内目盛および奥行き目盛を組み合わせた目盛である３次元目盛を生成する。生成された３次元目盛は、目盛形状補正部１９０に出力される。
【００７８】
次に、奥行き目盛計算部５３２が奥行き目盛幅を計算する動作と、生成部５３３が３次元目盛を生成する動作とについて、図７乃至図９を参照して説明する。
【００７９】
図７は、対象物と図５に示した受光部１３０との位置関係の一例を説明する図である。図８は、図６に示した奥行き目盛計算部５３２の動作を説明する図である。図９は、図５に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。ここで、図９（a）は生成部５３３により生成される３次元目盛の一例を、図９（ｂ）は、目盛形状補正部１９０により（a）が形状補正された歪曲目盛の一例を示している。
【００８０】
ここでは、図７に示すように、対象物上の点Aと対峙する位置にて受光部１３０が対象物と正対した状態で撮像が開始され、その後、所定の間隔の間に、使用者により受光部１３０が点Bと対峙する位置へと対象物と並行して移動させられた場合の奥行き目盛計算部５３２と生成部５３３の動作について説明する。
【００８１】
まず、奥行き目盛計算部５３２は、図６に示した面内目盛計算部５３１から図７の点Aにおける対象間距離ｄ１と面内目盛幅ｍ１とが初回の出力として出力されると、それらを受光部１３０の移動開始位置のデータである始点データとしてデータ記憶部５３２に記憶する。
【００８２】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、図６に示した変位累計部５２３から受光部１３０の移動量Lが出力されるまで、面内目盛計算部５３１から出力される対象間距離および面内目盛幅を受光部１３０の移動終了位置のデータである終点データとしてデータ記憶部２００に記憶する。
【００８３】
所定の間隔が経過し、図６に示した変位累計部５２３から受光部１３０の移動量Lが出力されると、奥行き目盛計算部５３２は、データ記憶部２００に記憶しておいた始点データと終点データとに基づいて、受光部１３０の移動により生じた対象間距離の差分と、面内目盛幅間の比率とを計算する。この際、終点データには、図７の点Bにおける対象間距離ｄ２と面内目盛幅ｍ２とが記憶されている。そのため、ここでは、対象間距離の差分ｄ２−ｄ１＝Δｄと、面内目盛幅の比率ｍ１／ｍ２と、が計算される。
【００８４】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、始点データの面内目盛幅ｍ１に基づいて生成される第１の面内目盛と、終点データの面内目盛幅ｍ２に基づいて生成される第２の面内目盛との撮像画像中での配置位置を移動量Lに基づいて計算する。
【００８５】
ここでは、図８に示すように、第２の面内目盛８２０の中心Cが撮像画像８００の中心と一致するように配置され、撮像画像８００の中心から移動量L離れた位置に第１の面内目盛８１０の中心Dが配置されるものとする。これらの位置は、撮像光学部１５０に歪曲収差が存在しない場合の撮像画像中の対象物上の点Bと点Aの位置に相当する。なお、図８では、第１の面内目盛を十字目盛として、第２の面内目盛を格子状目盛として図示しているが、これらは概念を説明するためのものであり、実際に撮像画像上に描画されるわけではない。
【００８６】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、計算した第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置と、面内目盛幅の比率ｍ１／ｍ２と、対象間距離の差分Δｄとに基づいて奥行き目盛幅を計算する。具体的には、奥行き目盛計算部５３２は、中心点Cと中心点Dとを結ぶ線分が対象間距離の差分Δｄと等しく、奥行き目盛幅は撮像画像中の奥行きが浅い位置から深い位置に向けて等比級数的に減少するものとして奥行き目盛幅を計算する。
【００８７】
次に、生成部５３３は、計算した奥行き目盛幅と、始点データの面内目盛幅ｍ１と、終点データの面内目盛幅ｍ２とに基づいて、図９（a）に示すような３次元目盛を生成する。生成された３次元目盛は、目盛形状補正部１９０により形状補正が行われ、図９（ｂ）に示すよう歪曲目盛に変換される。なお、生成部５３３が生成する３次元目盛の形状は、図９（ａ）に示すような格子状目盛にＬ字型目盛を組み合わせた形状に限定されるものではなく撮像画像中の対象物の３次元的な大きさを把握できる任意の形状でよい。
【００８８】
なお、奥行き目盛計算部５３２は、生成部５３３に、奥行き目盛幅と始点データと終点データとを出力した後、終点データを始点データとしてデータ記憶部５３２に記憶し、引き続き、面内目盛計算部５３１から出力された対象間距離および面内目盛幅を終点データとしてデータ記憶部２００に記憶する。
【００８９】
図１０を参照して、図５に示した撮像装置５００の動作について説明する。図１０は、図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０と、目盛形状補正部１９０との動作を説明するフローチャートである。ここでは図４に示したフローチャートのステップＳ７からステップＳ１１に相当する動作についてのみ説明する。これら以外の動作は図４に示したフローチャートと同様のため説明を省略する。
【００９０】
まず、距離計算部５１０の結像光学部５１１は、光分離部１４０により対象物で反射した反射光から分離されたレーザ光成分が入射されると、入射されたレーザ光成分に基づいて、スペックルパターンをスペックル像として距離センサ５１２に結像する（ステップS１０１）。
【００９１】
距離センサ５１２は、レーザ光成分の受光量を計測し反射距離計算部５１３に出力する。反射距離計算部５１３は、距離センサ５１２から出力された受光量に基づいて対象間距離を計算し、目盛生成部５３０の面内目盛計算部５３１に出力する（ステップS１０２）。
【００９２】
面内目盛計算部５３１は、反射距離計算部５１３から出力された対象間距離に応じた面内目盛幅を計算し、計算した面内目盛幅と対象間距離とを奥行き目盛計算部５３２に出力する（ステップS１０３，S１０４）。なお、奥行き目盛計算部５３２に出力された面内目盛幅および対象間距離は、目盛計算部５３２にて始点データもしくは終点データとしてデータ記憶部２００に記憶される。
【００９３】
一方、距離センサ５１２は、スペックル画像フレームレートに基づいてスペックル画像の繰り返し撮像も行い、撮像したスペックル画像を移動量計算部５２０の画像間変位計算部５２１に出力する。画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１２から出力され最新のスペックル画像と画像記憶部５２２に記憶しておいた前回出力されたスペックル画像との間の変位量を計算する（ステップS１０５）。
【００９４】
画像間変位計算部５２１で計算された変位量は、変位累計部５２３にて所定の間隔の間累計され、累計値は受光部１３０の移動量として目盛生成部５３０の奥行き目盛計算部５３２に出力される（ステップ１０６，S１０７）。
【００９５】
奥行き目盛計算部５３２は、変位累計部５２３から受光部１３０の移動量が出力されると、移動量に基づいて撮像画像中における第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置を計算する（ステップS１０８）。
【００９６】
また、奥行き目盛計算部５３２は、データ記憶部２００に記憶しておいた始点データおよび終点データに基づいて、面間目盛幅の比率と対象間距離の差分を計算し、それらと、第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置とに基づいて、奥行き目盛幅を計算する（ステップＳ１０９）。
【００９７】
次に、生成部５３３は、奥行き目盛幅と、始点データおよび終点データとに基づいて３次元目盛を生成する（ステップS１１０）。
【００９８】
次に、目盛形状補正部１９０は、生成部５３３にて３次元目盛が生成されると、データ記憶部２００に記憶している補正マトリクスに基づいて、３次元目盛に対して形状補正を行うことで歪曲目盛を生成する（ステップS１１１）。目盛形状補正部１９０は、生成した歪曲目盛を画像合成部２１０に出力する（ステップS１１２）。
【００９９】
次に、本実施形態の効果について説明する。上述したように本実施形態の撮像装置５００によれば、使用者により受光部１３０が移動させられた際に、受光部１３０の移動量をベクトルとして計算し、計算した移動量と受光部１３０の移動開始位置および終了位置の２点において距離計算部５１０が計算した対象間距離とそれら２点の対象間距離に基づいて面内目盛計算部５３１が計算した面内目盛幅とに基づいて奥行き目盛幅を計算することで、面内目盛に加え、奥行き目盛も生成することができる。そのため、本実施形態の撮像装置５００においては、表示部２２０に表示した撮像画像から対象物の３次元的な大きさを求めることができる。
【０１００】
なお、上述した第１および第２の実施形態の撮像装置１００，５００は、一例であり、その構成及び動作は、発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更可能である。例えば、第１および第２の実施形態では、レーザ光成分の受光量に基づいて対象間距離を計算しているが、レーザ光源１２０からレーザ光３１０としてパルスレーザ光を照射し、距離計算部１７０，５１０にて、レーザ光照射からレーザ光の反射光を受光するまでの経過時間（飛行時間（TOF：Time Of Flight））に基づいて対象間距離を測定するようにしてもよい。
【０１０１】
また、本発明の撮像装置１００，５００の一部の機能、例えば図１の撮像装置１００における距離計算部１７０の一部、目盛生成部１８０、目盛形状補正部１９０、データ記憶部２００、画像合成部２１０や、図５の距離計算部５１０の一部、移動量計算部５２０、目盛生成部５３０、目盛形状補正部１９０、データ記憶部２００、画像合成部２１０等は、上述のように専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを撮像装置１００，５００に読み込ませ、実行するものであってもよい。撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、撮像装置１００，５００に内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体は、撮像装置１００，５００内部の揮発性メモリのように動的に一定時間プログラムを保持しているものを含む。
【符号の説明】
【０１０２】
１００ 撮像装置
１１０ 照明光源
１２０ レーザ光源
１３０ 受光部
１４０ 光分離部
１５０ 撮像光学部
１６０ 撮像部
１７０，５１０ 距離計算部
１７１，５１１ 結像光学部
１７２，５１２ 距離センサ
１７３，５１３ 反射距離計算部
１８０，５３０ 目盛生成部
１８１，５３１ 面内目盛計算部
１８２，５３３ 生成部
１９０ 目盛形状補正部
２００ データ記憶部
２１０ 画像合成部
２２０ 表示部
２３０ 操作部
５２０ 移動量計算部
５２１ 画像間変位計算部
５２２ 画像記憶部
５２３ 変位累計部
５３２ 奥行き目盛計算部
８００ 撮像画像
８１０ 第１の面内目盛
８２０ 第２の面内目盛
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を撮像し、撮像した撮像画像を表示する撮像装置において、撮像画像に対象物の大きさの指標となる目盛を重ねて表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、観察対象である対象物を撮像画像として撮像し、撮像した撮像画像を液晶ディスプレイや有機／無機EL（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示部にリアルタイムに表示する撮像装置、例えば内視鏡やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が普及している。このような撮像装置では、レンズ等からなる撮像光学部を用いて対象物で反射した反射光を被写体像としてCCDやCMOS等のイメージングセンサに結像し、結像した被写体像を撮像画像として撮像する。
【０００３】
通常、撮像光学部を用いてイメージングセンサに結像された被写体像は、撮像光学部の歪曲収差により実際の対象物と比較して歪んでいる。理解を助けるために、歪みの状況について図１１を参照して説明する。
【０００４】
図１１は、撮像光学系の歪曲収差による被写体像の歪みを示す概念図である。ここで、図１１（a）は実際の対象物を示している。また、図１１（ｂ）は、樽型歪曲収差を持つ撮像光学部を用いて図１１（a）に示した対象物を結像した被写体像を示している。このように、撮像光学部により結像される被写体像は実際の対象物と比べて歪んでいるため、撮像装置で撮像される撮像画像も実際の対象物と比べると歪んだ物になってしまう。
【０００５】
なお、図１１（ｂ）に示したような樽型歪みは、撮像光学部として広角レンズを用いた場合に生じ、特に広角レンズを用いて近距離を撮影した場合に顕著に現れる。広角レンズは、被写界深度が深く、対象物の広い範囲にピントを合わせることができるという特性を持つため、複数のレンズを駆動するピント調節機構を有する撮像光学部を組み込むのが構造上難しい内視鏡等でよく使用されている。内視鏡等では数mm~数十cm程度の近距離に存在する対象物を撮像する場合が多いため、上述した樽型歪みが顕著に現れる。
【０００６】
ところで、このような撮像装置を用いて対象物を撮像する場合、表示部に表示した撮像画像から対象物の大きさを知りたいというニーズが存在する。この様なニーズを満たすために、内視鏡に対象物を撮像する撮像手段を複数設け、それらで撮像した複数の撮像画像間の各対応点の位置関係から各対応点の３次元座標を計算し、計算した３次元座標に基づいて撮像画像に目盛を重ねて表示する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
また、内視鏡に、内視鏡先端の空間位置および方向を計算する内視鏡位置・方向検出手段と、連続する内視鏡画像の各点の動きから内視鏡画像の面内方向の移動量を算出する移動量情報集出手段と、内視鏡先端の空間位置および方向と内視鏡画像の面内方向の移動量とに基づいて内視鏡画像内の各点の３次元座標を算出する奥行き情報算出手段を設け、算出した各点の３次元座標に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００８】
さらにまた、内視鏡に、内視鏡視野内において距離計算用のレーザ光を走査する測定光走査手段を設け、レーザ光の走査線上の各点と内視鏡先端との間の距離を計算し、その結果に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００９】
さらにまた、内視鏡に、対象物までの距離の２次元分布を示す距離画像を撮像する距離画像センサを設け、撮像した距離画像に基づいて目盛を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１５６２１２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０２４８号公報
【特許文献３】特開平５−０４１９０１号公報
【特許文献４】特開２００５−０８７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した特許文献１から特許文献４で提案されている技術には、以下に示すような課題がある。
【００１２】
特許文献１に記載の技術では、複数の撮像手段で撮像した複数の撮像画像間で対応する対応点を検出する必要がある。また、撮像画像間の対応点を検出するためには、各撮像画像に対して撮像光学部の歪曲収差による歪みを補正する計算を行う必要がある。これらの処理には膨大な計算が必要であり、パーソナルコンピュータ（以下単に、PCと言う。）等の汎用計算機を用いてこれらの計算を行う場合、リアルタイムに撮像画像に目盛を重ねて表示するのが難しいという課題がある。
【００１３】
特許文献２に記載の技術では、連続する画像間の対応点を検出し、各対応点の３次元座標を計算している。そのため、特許文献１に記載の技術と同様に膨大な計算が必要であり、汎用計算機ではリアルタイムに撮像画像に目盛を重ねて表示するのが難しいという課題がある。また、内視鏡の先端位置を検出する内視鏡位置・方位センサを内視鏡に取り付ける必要があり、内視鏡の価格が高くなってしまうという課題もある。
【００１４】
また、特許文献３に記載の技術では、測定光走査手段を用いてレーザ光源の物理的な位置を制御し、内視鏡の先端までレーザ光をガイドするのに使用する光ファイバを順次切り替えることで内視鏡視野内でレーザ光を走査させ、その反射光に基づいて走査ライン上の対象物との間の距離を計算している。そのため、レーザ光源の物理的な位置を精密に制御する機構が必要であり、撮像装置の構成が複雑になるという課題がある。
【００１５】
また、特許文献４に記載の技術では、撮像した撮像画像内の各点の３次元位置を計算するために距離画像を撮像する距離画像センサが必要であり、撮像装置の価格が高くなってしまうという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、対象物の大きさの指標となる目盛をリアルタイムに撮像画像に重ねて表示することができる安価で簡潔な構成の撮像装置、画像表示方法、及び画像表示のためのプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の１つの観点にかかる撮像装置は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置であって、さらに前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、前記補正用データに基づいて前記目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成部を有し、前記表示部は、前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の観点にかかる画像表示方法は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置が行う画像表示方法であって、前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成ステップと、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正ステップと、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成ステップと、前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示するステップを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の観点にかかる、画像表示プログラムを記録した記録媒体は、対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置に、前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成手順と、前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正手順と、前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成手順と、前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示する手順を実行させる画像表示プログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成し、生成した目盛に対して撮像光学部の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行い、補正を行った歪曲目盛を撮像画像に合成して表示するものであるが、本発明では、生成した目盛に対して歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うため、撮像画像に対して補正を行う場合と比較して少量の計算で済み、PC等の汎用計算機でもリアルタイムに目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
【００２１】
また、本発明では、特許文献２に記載の内視鏡位置・方位センサや特許文献４に記載の距離画像センサ等の特殊なセンサを必要としないため撮像装置を安価に提供することができる。
【００２２】
さらにまた、本発明では、特許文献３に記載の測定光走査手段のような物理的な位置を精密に制御する機構等の複雑な構成が不要なため、簡潔な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した距離計算部１７０と目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】対象物と図５に示した受光部１３０との位置関係の一例を説明する図である。
【図８】図６に示した奥行き目盛計算部５３２の動作を説明する図である。
【図９】図５に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。
【図１０】図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】撮像装置における撮像光学部の歪曲収差による被写体像の歪みを説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の撮像装置１００は、照明光源１１０と、レーザ光源１２０と、受光部１３０と、光分離部１４０と、撮像光学部１５０と、撮像部１６０と、距離計算部１７０と、目盛生成部１８０と、目盛形状補正部１９０と、データ記憶部２００と、画像合成部２１０と、表示部２２０と、操作部２３０とを有している。
【００２６】
照明光源１１０は、操作部２３０からの照明光照射の指示を受けて、少なくとも可視光の波長領域（３８０ｎｍ〜７５０ｎｍ）の一部もしくは全ての領域を含む光を照明光３００として対象物に照射する。照明光源１１０としてはキセノンランプやハロゲンランプ等を用いることができる。
【００２７】
レーザ光源１２０は、操作部２３０からのレーザ光照射の指示を受けて、対象物に対してレーザ光３１０を照射する。ここでは、レーザ光源１２０は、波長７８０ｎｍのレーザ光３１０を照射するものとする。このように、可視光の波長領域を外れた波長領域を用いることで、撮像部１６０にて対象物を撮像した際に撮像画像にレーザ光３１０が映りこむのを避けることができる。なお、レーザ光源１２０が照射するレーザ光３１０の波長はこれに限定されるものではなく、任意の波長領域のレーザ光を用いてよい。
【００２８】
受光部１３０は、対象物で反射した照明光３００とレーザ光３１０とを含む反射光４００を受光する。受光部１３０は、例えば、撮像装置１００として内視鏡装置を考えた場合、内視鏡の先端部に対応する。
【００２９】
光分離部１４０は、受光部１３０で受光された反射光４００を、レーザ光３１０の成分（レーザ光成分）と、照明光３００の成分を含むそれ以外の成分（照明光成分）とに分離する。光分離部１４０により分離された照明光成分は撮像光学部１５０に、レーザ光成は距離計算部１７０にそれぞれ入射される。なお、光分離部１４０としては、ダイクロイックプリズム等のビームスプリッタを使用することができる。
【００３０】
撮像光学部１５０は、光分離部１４０から入射された照明光成分に基づいて、対象物を被写体像として撮像部１６０に結像する。撮像光学部１５０は、歪曲収差を有し、結像される被写体像は実際の対象物と比較して歪んでいる。撮像光学部１５０としては、広角レンズ等を使用することができる。
【００３１】
撮像部１６０は、操作部２３０からの撮像開始の指示を受けて、撮像光学部１５０により結像された被写体像を撮像画像として撮像する。ここでは、撮像部１６０は、あらかじめ設定された撮像フレームレートに基づいて、結像された被写体像の撮像を繰り返すものとする。撮像部１６０としては、CCDやCMOS等のイメージングセンサを用いることができる。
【００３２】
距離計算部１７０は、操作部２３０からの目盛生成開始の指示を受けて、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分に基づいて受光部１３０と対象物との間の距離を示す対象間距離を計算する。ここでは、距離計算部１７０は、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいて対象間距離の計算を繰り返すものとする。
【００３３】
目盛生成部１８０は、距離計算部１７０で計算された対象間距離に基づいて、撮像部１６０で撮像された撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛の目盛幅を計算し、計算した目盛幅に応じた目盛を生成する。目盛生成部１８０は、距離計算部１７０で対象間距離が計算されるたびに目盛の生成を行うものとする。
【００３４】
目盛形状補正部１９０は、目盛生成部１８０により生成された目盛に撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うことで歪曲目盛を生成する。ここでは、目盛形状補正部１９０は、目盛生成部１８０で目盛が生成されるたびに歪曲目盛を生成するものとする。
【００３５】
データ記憶部２００は、距離計算部１７０による対象距離の計算や、目盛生成部１８０による目盛幅の計算や、目盛形状補正部１９０による目盛の形状補正に用いられる補正用データである補正パラメータや補正マトリクス等を記憶している。これらの値は、距離計算部１７０や目盛生成部１８０、目盛形状補正部１９０等を介して、操作部２３０から変更可能なものとする。
【００３６】
画像合成部２１０は、目盛形状補正部１９０で生成された歪曲目盛を撮像部１６０で撮像された撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０に出力する。なお、画像合成部２１０は、操作部２３０にて目盛生成の開始を指示する操作が受け付けられていない場合、歪曲目盛の合成を行わずに撮像部１６０から出力された撮像画像をそのまま表示部２２０に出力するものとする。表示部２２０は、画像合成部２１０から出力された撮像画像を表示する。操作部２３０は、使用者による上述した各種操作を受け付け、その旨を各構成要素に指示する。
【００３７】
次に、図２を参照して、距離計算部１７０と目盛生成部１８０の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示した距離計算部１７０と目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
【００３８】
まず、距離計算部１７０の構成について説明する。図２に示すように、距離計算部１７０は、結像光学部１７１と、距離センサ１７２と、反射距離計算部１７３とを有している。結像光学部１７１は、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分を距離センサ１７２に集光する。距離センサ１７２は、結像光学部１７１により集光されたレーザ光成分の強度を示す受光量を計測する。距離センサ１７２としては、撮像部１６０と同様に、CCDやCMOS等のイメージングセンサを用いることができる。反射距離計算部１７３は、操作部２３０からの目盛生成開始の指示を受けて、距離センサ１７２で計測されたレーザ光成分の受光量とデータ記憶部２００に記憶されている距離キャリブレーションパラメータとに基づいて対象間距離を計算する。なお、反射距離計算部１７３は、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいて対象間距離の計算を繰り返し行うものとする。
【００３９】
レーザ光成分の受光量から対象間距離を計算する技術は公知の技術であり、対象間距離が長くなるほどレーザ光成分の受光量が減少することを利用した技術である。レーザ光成分の受光量は対象間距離に対して指数関数的に減少するため、あらかじめ各対象間距離でのレーザ光成分の受光量を計測し、近似曲線から距離キャリブレーションパラメータを算出しておくことで、レーザ光成分の受光量から対象間距離を逆算することができるようになる。
【００４０】
次に、目盛生成部１８０の構成について説明する。図２に示すように、目盛生成部１８０は、面内目盛計算部１８１と、生成部１８２とを有している。
【００４１】
面内目盛計算部１８１は、反射距離計算部１７３で計算された対象間距離と、データ記憶部２００に記憶されている面内目盛幅パラメータとに基づいて、撮像部１６０で撮像された撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛の目盛幅を計算する。ここで目盛幅パラメータは、対象間距離と生成する目盛の目盛幅の関係を示すパラメータであり、各対象間距離における実空間での一定の幅が撮像画像中の何ピクセル分に相当するかをキャリブレーションすることで求めることができる。なお、目盛幅計算部１８１で計算される目盛幅は、撮像画像中の奥行きが対象間距離と等しい面内における対象物の大きさを示す目盛である面内目盛の目盛幅である。以降、この目盛幅を面内目盛幅と呼ぶ。生成部１８２は、面内目盛計算部１８１にて計算された面内目盛幅に基づいて面内目盛を生成し、目盛形状補正部１９０に出力する。
【００４２】
図３は、図１に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。ここで、図３（a）は目盛生成部１８０により生成された目盛の一例を、図３（ｂ）は目盛形状補正部１９０により生成された歪曲目盛の一例をそれぞれ示している。
【００４３】
目盛形状補正部１９０は、データ記憶部２００にあらかじめ記憶されている補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスを用いて図３（ａ）に示すような目盛生成部１８０が生成した目盛に対して、形状補正として幾何学変換を行うことで、図３（ｂ）に示すような歪んだ目盛である歪曲目盛を生成する。ここで補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスは、撮像光学部１５０の歪曲収差による被写体像の歪みと同様の歪みを生成した目盛に与えるための幾何学変換を示すパラメータおよびマトリクスである。
【００４４】
補正パラメータおよび補正マトリクスは、所定の格子模様、例えば市松模様等を撮像光学部１５０を介して撮像し、格子模様の歪み具合から計算することができる。より具体的には、所定の格子模様を撮像光学部１５０を介して撮像した画像から、Zhangの手法等の公知の技術により撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みをなくす幾何学補正を行うための補正用パラメータおよび補正用マトリクスを求め、その逆変換を行う補正パラメータおよび補正マトリクスを求めることで計算することができる。
【００４５】
なお、補正パラメータおよび補正マトリクスを用いた幾何学変換方法は、上述したZhangの手法等の公知の技術における幾何学変換方法と同様の方法を用いることができる。また、補正用データである補正パラメータおよび補正マトリクスは撮像光学部１５０特有の値であるため、本実施形態の撮像装置１００の製造時等に計算し、初期設定としてデータ記憶部２００に記憶させておけば良い。
【００４６】
このようにして生成した歪曲目盛を、画像合成部２１０にて撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０にて表示することで、撮像画像中の対象物の大きさを歪曲目盛に基づいて求めることができる。なお、ここでは、図３（ａ）に示すように目盛生成部１８０は計算した目盛幅に応じて格子状の目盛を生成するものとしているが、十字や直線等の他の形状の目盛を生成してもよい。また、図３（ｂ）に示すように撮像光学部１５０は樽型歪曲収差を持つものとしているが、糸巻き歪曲収差等の他の歪曲収差を持つものでもよい。
【００４７】
ここで、図４を参照して図１に示した撮像装置１００の動作について説明する。図４は、図１に示した撮像装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【００４８】
まず、撮像装置１００の使用者により操作部２３０にて照明光３００およびレーザ光３１０の照射を指示する操作が行われると、照明光源１１０およびレーザ光源１２０は照明光３００およびレーザ光３１０の照射をそれぞれ開始する（ステップＳ１）。
【００４９】
また、使用者により、操作部２３０にて撮像開始を指示する操作と、目盛生成開始を指示する操作が行われると、撮像部１６０は撮像画像の撮像を、距離計算部１７０は対象間距離の計算をそれぞれ開始する。照明光３００とレーザ光３１０の照射が開始されると、対象物にそれらが反射した反射光４００が受光部１３０で受光される（ステップＳ２）。
【００５０】
受光部１３０で受光された反射光４００は、光分離部１４０にて、照明光成分とレーザ光成分とに分離され、照明光成分は撮像光学部１５０に、レーザ光成分は距離計算部１７０の結像光学部１７１にそれぞれ入射される（ステップＳ３）。
【００５１】
撮像光学部１５０は、照明光成分が入射されると、照明光成分に基づいて対象物を被写体像として撮像部１６０に結像する（ステップＳ４）。この際、撮像光学部１５０の歪曲収差により被写体像は実際の対象物と比べて歪んでいる。
【００５２】
操作部２３０からの指示に応じて撮像画像の撮像を開始している撮像部１６０は、結像された被写体像を撮像画像として撮像し、画像合成部２１０に出力する（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００５３】
一方、結像光学部１７１は、レーザ光成分が入射されると、レーザ光成分を距離センサ１７２に集光する。距離センサ１７２は、結像光学部１７１により集光されたレーザ光成分の受光量を計測し、反射距離計算部１７３に出力する。操作部２３０からの指示に応じて対象間距離の計算を開始している反射距離計算部１７３は、距離センサ１７２で計算された受光量に基づいて対象間距離を計算し、目盛生成部１８０の面内目盛計算部１８１に出力する（ステップＳ７）。
【００５４】
面内目盛計算部１８１は、反射距離計算部１７３で計算された対象間距離と、データ記憶部２００に記憶されている目盛幅キャリブレーションパラメータとに基づいて面内目盛幅を計算する（ステップＳ８）。
【００５５】
生成部１８２は、面内目盛計算部１８１で計算された面内目盛幅に基づいて、面内目盛を目盛として生成する（ステップＳ９）。
【００５６】
目盛形状補正部１９０は、生成部１８２にて生成された目盛に対して、データ記憶部２００に記憶されている補正マトリクスに基づいて形状補正を行うことで歪曲目盛を生成し、画像合成部２１０に出力する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００５７】
次に、画像合成部２１０は、目盛形状補正部１９０から出力された歪曲目盛を撮像部１６０から出力された撮像画像に重ねて合成し、合成した撮像画像を表示部２２０に出力する（ステップＳ１２,Ｓ１３）。
【００５８】
次に、表示部２２０は、画像合成部２１０から出力された、歪曲目盛と合成された撮像画像を表示する（ステップＳ１４）。
【００５９】
以降、使用者により操作部２３０にて撮像および目盛生成の終了を指示する操作が行われるまで、撮像部１６０の撮像フレームレートに基づいてステップＳ４〜ステップＳ１４の処理が繰り返される。使用者により、操作部２３０にて撮像および目盛生成の終了を指示する操作が行われると撮像部１６０は撮像画像の撮像を、反射距離計算部１７３は対象間距離の計算を終了する（ステップＳ１５）。
【００６０】
その後、使用者により、操作部２３０にて照明光３００およびレーザ光３１０の照射停止の指示が行われると、照明光源１１０およびレーザ光源１２０は照明光３００およびレーザ光３１０の照射をそれぞれ停止する（ステップＳ１６）。
【００６１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
上述したように本実施形態の撮像装置１００によれば、撮像画像中の対象物の大きさの指標となる目盛を生成し、生成した目盛に対して撮像光学部１５０の歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行い、補正を行った歪曲目盛を撮像画像に合成して表示する。
【００６２】
このように本実施形態の撮像装置１００では、生成した目盛に対して形状補正を行うため、撮像画像に対して補正を行う場合と比較して少量の計算で済み、PC等の汎用計算機でもリアルタイムに目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
【００６３】
また、本実施形態の撮像装置１００では、特許文献４に記載されている距離画像センサや特許文献２に記載されている内視鏡位置・方位センサ等の特殊なセンサを必要としないため撮像装置を安価に提供することができる。
【００６４】
また、本実施形態の撮像装置１００では、特許文献３に記載されている測定光走査手段のような物理的な位置を精密に制御する機構等の複雑な構成が不要なため、簡潔な構成で実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態の撮像装置１００では、レーザ光３１０の反射光であるレーザ光成分に基づいて対象間距離を計算し、計算した対象間距離に基づいて面内目盛幅を計算することで対象間距離に応じた目盛を生成するため、対象間距離が変化し、撮像画像中の対象物の大きさが変化しても適切は目盛幅の目盛を撮像画像に重ねて表示することができる。
（第２の実施形態）
【００６６】
図５は、本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態の撮像装置５００は、図１に示した第１の実施形態の撮像装置１００と比較して、移動距離計算部５２０を有する点と、距離計算部１７０の代わりに距離計算部５１０を、目盛生成部１８０の代わりに目盛生成部５３０を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図１に示した撮像装置１００と同様のため説明を省略する。
【００６７】
図６は、図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０の詳細な構成を示すブロック図である。最初に、距離計算部５１０の構成について説明する。図６に示すように、距離計算部５１０は、結像光学部５１１と、距離センサ５１２と、反射距離計算部５１３とを有している。
【００６８】
結像光学部５１１は、光分離部１４０から入射されたレーザ光成分に基づいて、レーザ光３１０の照射により対象物上に生じたスペックルパターンをスペックル像として距離センサ５１２に結像する。結像光学部５１１としては、広角レンズ等を使用することができる。
【００６９】
距離センサ５１２は、図２に示した距離センサ１７２と同様に、レーザ光成分の受光量を計測する。また、距離センサ５１２は、結像光学部５１１により結像されたスペックル像をスペックル画像として撮像する。距離センサ５１２は、あらかじめ設定されたスペックル画像フレームレートに基づいて繰り返しスペックル画像の撮像を行うものとし、撮像されたスペックル画像は、移動量計算部５２０に出力される。なお、スペックル画像フレームレートは、撮像部１６０の撮像フレームレート以下の間隔とする。距離センサ５１２としては、CCDやCMOS等のイメージングセンサを使用することができる。反射距離計算部５１３は、図２に示した反射距離計算部１７３と同様であるため説明を省略する。
【００７０】
次に、移動量計算部５２０の構成について説明する。図６に示すように、移動量計算部５２０は、画像間変位計算部５２１と、画像記憶部５２２と、変位累計部５２３とを有している。
【００７１】
画像記憶部５２２は、画像変位計算部５２１専用の記憶領域であり、データ記憶部２００と比較して高速なデータの読み書きが行える。
【００７２】
画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１４で撮像された連続するスペックル画像間の変位量を計算する。具体的には、画像間変位計算部５２１は、距離センサセンサ５１２から出力されたスペックル画像を画像記憶部５２２に記憶する。また、画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１２から出力されたスペックル画像と、画像記憶部５２２に記憶しておいた前回距離センサ５１２から出力されたスペックル画像との間の変位量をベクトルとして計算する。なお、画像間変位計算部５２１は、スペックル画像間の変位量を、例えば、スペックル画像間の相関を計算する方法や、オプティカルフローを計算する方法、SHIFT（Scale Invariant Feature Transform）特徴量を計算する方法等の公知の計算方法を用いて計算するものとする。これらのスペックル画像間の変位量を計算する技術は、例えばレーザマウス等で使用されている公知の技術であるため、ここでは詳細な記述を省略する。また、ここでは、画像間変位計算部５２１は、画像記憶部５２２にスペックル画像を記憶するものとしたが、データ記憶部２００に記憶してもよい。
【００７３】
変位累計部５２３は、あらかじめ設定されている所定の間隔の間、画像間変位計算部５２１で計算された変位量を累計し、変位量の累計値を所定の間隔における受光部１３０の移動量として目盛生成部５３０に出力する。なお、所定の間隔は撮像部１６０の撮像フレームレート以上の間隔とする。ここでは、変位累計部５２３は、所定の間隔の間変位量を累計するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、操作部２３０にて、受光部１３０の移動開始を示す操作が受け付けられてから、移動終了を示す操作が受け付けられるまでの間の変位量の累計を行ってもよい。なお、移動量は、ベクトルである変位量を累計したものであるためベクトルとして計算されるものとする。
【００７４】
次に、目盛生成部５３０の構成について説明する。図６に示すように、目盛生成部５３０は、面内目盛計算部５３１と、奥行き目盛計算部５３２と、生成部５３３とを有している。
【００７５】
面内目盛計算部５３１は、反射距離計算部５１３から対象間距離が出力されると、対象間距離とデータ記憶部２００に記憶されている目盛幅パラメータとに基づいて面内目盛幅を計算し、計算した面内目盛幅と対象間距離とを奥行き目盛計算部５３２に出力する。
【００７６】
奥行き目盛計算部５３２は、変位累計部５２３から受光部１３０の移動量が出力されると、移動量と、受光部１３０の移動開始位置および終了位置の２点において距離計算部５１０が計算した対象間距離と、それらの対象間距離に基づいて面内目盛計算部５３１が計算した面内目盛幅とに基づいて撮像画像中の奥行き方向の対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅を計算する。以降、奥行き目盛計算部５３２で計算された目盛幅を奥行き目盛と呼ぶ。
【００７７】
生成部５３３は、反射距離計算部５１３で計算された対象間距離と、面内目盛計算部５３１で計算された面内目盛幅と、奥行き目盛計算部５３２で計算された奥行き目盛幅とに基づいて、面内目盛および奥行き目盛を組み合わせた目盛である３次元目盛を生成する。生成された３次元目盛は、目盛形状補正部１９０に出力される。
【００７８】
次に、奥行き目盛計算部５３２が奥行き目盛幅を計算する動作と、生成部５３３が３次元目盛を生成する動作とについて、図７乃至図９を参照して説明する。
【００７９】
図７は、対象物と図５に示した受光部１３０との位置関係の一例を説明する図である。図８は、図６に示した奥行き目盛計算部５３２の動作を説明する図である。図９は、図５に示した目盛形状補正部１９０の動作を説明する図である。ここで、図９（a）は生成部５３３により生成される３次元目盛の一例を、図９（ｂ）は、目盛形状補正部１９０により（a）が形状補正された歪曲目盛の一例を示している。
【００８０】
ここでは、図７に示すように、対象物上の点Aと対峙する位置にて受光部１３０が対象物と正対した状態で撮像が開始され、その後、所定の間隔の間に、使用者により受光部１３０が点Bと対峙する位置へと対象物と並行して移動させられた場合の奥行き目盛計算部５３２と生成部５３３の動作について説明する。
【００８１】
まず、奥行き目盛計算部５３２は、図６に示した面内目盛計算部５３１から図７の点Aにおける対象間距離ｄ１と面内目盛幅ｍ１とが初回の出力として出力されると、それらを受光部１３０の移動開始位置のデータである始点データとしてデータ記憶部５３２に記憶する。
【００８２】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、図６に示した変位累計部５２３から受光部１３０の移動量Lが出力されるまで、面内目盛計算部５３１から出力される対象間距離および面内目盛幅を受光部１３０の移動終了位置のデータである終点データとしてデータ記憶部２００に記憶する。
【００８３】
所定の間隔が経過し、図６に示した変位累計部５２３から受光部１３０の移動量Lが出力されると、奥行き目盛計算部５３２は、データ記憶部２００に記憶しておいた始点データと終点データとに基づいて、受光部１３０の移動により生じた対象間距離の差分と、面内目盛幅間の比率とを計算する。この際、終点データには、図７の点Bにおける対象間距離ｄ２と面内目盛幅ｍ２とが記憶されている。そのため、ここでは、対象間距離の差分ｄ２−ｄ１＝Δｄと、面内目盛幅の比率ｍ１／ｍ２と、が計算される。
【００８４】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、始点データの面内目盛幅ｍ１に基づいて生成される第１の面内目盛と、終点データの面内目盛幅ｍ２に基づいて生成される第２の面内目盛との撮像画像中での配置位置を移動量Lに基づいて計算する。
【００８５】
ここでは、図８に示すように、第２の面内目盛８２０の中心Cが撮像画像８００の中心と一致するように配置され、撮像画像８００の中心から移動量L離れた位置に第１の面内目盛８１０の中心Dが配置されるものとする。これらの位置は、撮像光学部１５０に歪曲収差が存在しない場合の撮像画像中の対象物上の点Bと点Aの位置に相当する。なお、図８では、第１の面内目盛を十字目盛として、第２の面内目盛を格子状目盛として図示しているが、これらは概念を説明するためのものであり、実際に撮像画像上に描画されるわけではない。
【００８６】
次に、奥行き目盛計算部５３２は、計算した第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置と、面内目盛幅の比率ｍ１／ｍ２と、対象間距離の差分Δｄとに基づいて奥行き目盛幅を計算する。具体的には、奥行き目盛計算部５３２は、中心点Cと中心点Dとを結ぶ線分が対象間距離の差分Δｄと等しく、奥行き目盛幅は撮像画像中の奥行きが浅い位置から深い位置に向けて等比級数的に減少するものとして奥行き目盛幅を計算する。
【００８７】
次に、生成部５３３は、計算した奥行き目盛幅と、始点データの面内目盛幅ｍ１と、終点データの面内目盛幅ｍ２とに基づいて、図９（a）に示すような３次元目盛を生成する。生成された３次元目盛は、目盛形状補正部１９０により形状補正が行われ、図９（ｂ）に示すよう歪曲目盛に変換される。なお、生成部５３３が生成する３次元目盛の形状は、図９（ａ）に示すような格子状目盛にＬ字型目盛を組み合わせた形状に限定されるものではなく撮像画像中の対象物の３次元的な大きさを把握できる任意の形状でよい。
【００８８】
なお、奥行き目盛計算部５３２は、生成部５３３に、奥行き目盛幅と始点データと終点データとを出力した後、終点データを始点データとしてデータ記憶部５３２に記憶し、引き続き、面内目盛計算部５３１から出力された対象間距離および面内目盛幅を終点データとしてデータ記憶部２００に記憶する。
【００８９】
図１０を参照して、図５に示した撮像装置５００の動作について説明する。図１０は、図５に示した距離計算部５１０と、移動量計算部５２０と、目盛生成部５３０と、目盛形状補正部１９０との動作を説明するフローチャートである。ここでは図４に示したフローチャートのステップＳ７からステップＳ１１に相当する動作についてのみ説明する。これら以外の動作は図４に示したフローチャートと同様のため説明を省略する。
【００９０】
まず、距離計算部５１０の結像光学部５１１は、光分離部１４０により対象物で反射した反射光から分離されたレーザ光成分が入射されると、入射されたレーザ光成分に基づいて、スペックルパターンをスペックル像として距離センサ５１２に結像する（ステップS１０１）。
【００９１】
距離センサ５１２は、レーザ光成分の受光量を計測し反射距離計算部５１３に出力する。反射距離計算部５１３は、距離センサ５１２から出力された受光量に基づいて対象間距離を計算し、目盛生成部５３０の面内目盛計算部５３１に出力する（ステップS１０２）。
【００９２】
面内目盛計算部５３１は、反射距離計算部５１３から出力された対象間距離に応じた面内目盛幅を計算し、計算した面内目盛幅と対象間距離とを奥行き目盛計算部５３２に出力する（ステップS１０３，S１０４）。なお、奥行き目盛計算部５３２に出力された面内目盛幅および対象間距離は、目盛計算部５３２にて始点データもしくは終点データとしてデータ記憶部２００に記憶される。
【００９３】
一方、距離センサ５１２は、スペックル画像フレームレートに基づいてスペックル画像の繰り返し撮像も行い、撮像したスペックル画像を移動量計算部５２０の画像間変位計算部５２１に出力する。画像間変位計算部５２１は、距離センサ５１２から出力され最新のスペックル画像と画像記憶部５２２に記憶しておいた前回出力されたスペックル画像との間の変位量を計算する（ステップS１０５）。
【００９４】
画像間変位計算部５２１で計算された変位量は、変位累計部５２３にて所定の間隔の間累計され、累計値は受光部１３０の移動量として目盛生成部５３０の奥行き目盛計算部５３２に出力される（ステップ１０６，S１０７）。
【００９５】
奥行き目盛計算部５３２は、変位累計部５２３から受光部１３０の移動量が出力されると、移動量に基づいて撮像画像中における第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置を計算する（ステップS１０８）。
【００９６】
また、奥行き目盛計算部５３２は、データ記憶部２００に記憶しておいた始点データおよび終点データに基づいて、面間目盛幅の比率と対象間距離の差分を計算し、それらと、第１の面内目盛と第２の面内目盛の配置位置とに基づいて、奥行き目盛幅を計算する（ステップＳ１０９）。
【００９７】
次に、生成部５３３は、奥行き目盛幅と、始点データおよび終点データとに基づいて３次元目盛を生成する（ステップS１１０）。
【００９８】
次に、目盛形状補正部１９０は、生成部５３３にて３次元目盛が生成されると、データ記憶部２００に記憶している補正マトリクスに基づいて、３次元目盛に対して形状補正を行うことで歪曲目盛を生成する（ステップS１１１）。目盛形状補正部１９０は、生成した歪曲目盛を画像合成部２１０に出力する（ステップS１１２）。
【００９９】
次に、本実施形態の効果について説明する。上述したように本実施形態の撮像装置５００によれば、使用者により受光部１３０が移動させられた際に、受光部１３０の移動量をベクトルとして計算し、計算した移動量と受光部１３０の移動開始位置および終了位置の２点において距離計算部５１０が計算した対象間距離とそれら２点の対象間距離に基づいて面内目盛計算部５３１が計算した面内目盛幅とに基づいて奥行き目盛幅を計算することで、面内目盛に加え、奥行き目盛も生成することができる。そのため、本実施形態の撮像装置５００においては、表示部２２０に表示した撮像画像から対象物の３次元的な大きさを求めることができる。
【０１００】
なお、上述した第１および第２の実施形態の撮像装置１００，５００は、一例であり、その構成及び動作は、発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更可能である。例えば、第１および第２の実施形態では、レーザ光成分の受光量に基づいて対象間距離を計算しているが、レーザ光源１２０からレーザ光３１０としてパルスレーザ光を照射し、距離計算部１７０，５１０にて、レーザ光照射からレーザ光の反射光を受光するまでの経過時間（飛行時間（TOF：Time Of Flight））に基づいて対象間距離を測定するようにしてもよい。
【０１０１】
また、本発明の撮像装置１００，５００の一部の機能、例えば図１の撮像装置１００における距離計算部１７０の一部、目盛生成部１８０、目盛形状補正部１９０、データ記憶部２００、画像合成部２１０や、図５の距離計算部５１０の一部、移動量計算部５２０、目盛生成部５３０、目盛形状補正部１９０、データ記憶部２００、画像合成部２１０等は、上述のように専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを撮像装置１００，５００に読み込ませ、実行するものであってもよい。撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、撮像装置１００，５００に内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、撮像装置１００，５００に読み取り可能な記録媒体は、撮像装置１００，５００内部の揮発性メモリのように動的に一定時間プログラムを保持しているものを含む。
【符号の説明】
【０１０２】
１００ 撮像装置
１１０ 照明光源
１２０ レーザ光源
１３０ 受光部
１４０ 光分離部
１５０ 撮像光学部
１６０ 撮像部
１７０，５１０ 距離計算部
１７１，５１１ 結像光学部
１７２，５１２ 距離センサ
１７３，５１３ 反射距離計算部
１８０，５３０ 目盛生成部
１８１，５３１ 面内目盛計算部
１８２，５３３ 生成部
１９０ 目盛形状補正部
２００ データ記憶部
２１０ 画像合成部
２２０ 表示部
２３０ 操作部
５２０ 移動量計算部
５２１ 画像間変位計算部
５２２ 画像記憶部
５２３ 変位累計部
５３２ 奥行き目盛計算部
８００ 撮像画像
８１０ 第１の面内目盛
８２０ 第２の面内目盛
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置であって、さらに
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、
前記補正用データに基づいて前記目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成部を有し、
前記表示部は、前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離部と、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算部とを有し、
前記目盛生成部は、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算部と、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成部を有する撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記距離計算部は、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センサと、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算部を有する撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算部を有し、
前記目盛生成部は、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算部が計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算部が計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算部を有し、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する前記生成部は、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量とに基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成する撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有し、
前記移動量計算部は、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算する撮像装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の撮像装置であって、
前記距離計算部は、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学部を有し、
前記距離センサは、前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像し、
前記移動量計算部は、
前記距離センサにより撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算部と
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計部を有する撮像装置。
【請求項７】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置が行う画像表示方法であって、
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成ステップと、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正ステップと、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成ステップと、
前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示するステップとを有することを特徴とする画像表示方法。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示方法であって、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ照射ステップと、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離ステップと、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算ステップを有し、
前記目盛生成ステップでは、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算ステップと、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成ステップを有する画像表示方法。
【請求項９】
請求項８に記載の画像表示方法であって、
前記距離計算ステップは、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センスステップと、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算ステップを有する画像表示方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像表示方法であって、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算ステップを有し、
前記目盛生成ステップでは、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算ステップで計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算ステップで計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算ステップを有し、
前記生成ステップでは、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量に基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成する画像表示方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像表示方法であって、
前記撮像装置は、前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有するものとし、
前記移動量計算ステップでは、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算する画像表示方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の画像表示方法であって、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学ステップと、
前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像するスペックル像撮像ステップとを有し、
前記移動量計算ステップは、
前記スペックル像撮像ステップにより撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算ステップと
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計ステップを有する画像表示方法。
【請求項１３】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置に、
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成手順と、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正手順と、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成手順と、
前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示する手順を実行させる画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムが、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ照射手順と、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離手順と、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算手順とを有し、
前記目盛生成手順では、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算手順と、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、
前記距離計算手順は、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センス手順と、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムは、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算手順を有し、
前記目盛生成手順は、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算手順で計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算手順で計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算手順を有し、
前記生成手順では、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量に基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１７】
請求項１６に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、
前記撮像装置は、前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有するものとし、
前記移動量計算手順では、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムは、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学手順と、
前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像するスペックル像撮像手順を有し、
前記移動量計算手順は、
前記スペックル像撮像手順により撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算手順と
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置であって、さらに
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成部と、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を行うために使用する補正用データを記憶しているデータ記憶部と、
前記補正用データに基づいて前記目盛に形状補正を行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正部と、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成部を有し、
前記表示部は、前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離部と、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算部とを有し、
前記目盛生成部は、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算部と、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成部を有する撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記距離計算部は、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センサと、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算部を有する撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算部を有し、
前記目盛生成部は、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算部が計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算部が計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算部を有し、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する前記生成部は、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量とに基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成する撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有し、
前記移動量計算部は、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算する撮像装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の撮像装置であって、
前記距離計算部は、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学部を有し、
前記距離センサは、前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像し、
前記移動量計算部は、
前記距離センサにより撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算部と
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計部を有する撮像装置。
【請求項７】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置が行う画像表示方法であって、
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成ステップと、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正ステップと、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成ステップと、
前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示するステップとを有することを特徴とする画像表示方法。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示方法であって、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ照射ステップと、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離ステップと、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算ステップを有し、
前記目盛生成ステップでは、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算ステップと、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成ステップを有する画像表示方法。
【請求項９】
請求項８に記載の画像表示方法であって、
前記距離計算ステップは、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センスステップと、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算ステップを有する画像表示方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像表示方法であって、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算ステップを有し、
前記目盛生成ステップでは、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算ステップで計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算ステップで計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算ステップを有し、
前記生成ステップでは、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量に基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成する画像表示方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像表示方法であって、
前記撮像装置は、前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有するものとし、
前記移動量計算ステップでは、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算する画像表示方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の画像表示方法であって、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学ステップと、
前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像するスペックル像撮像ステップとを有し、
前記移動量計算ステップは、
前記スペックル像撮像ステップにより撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算ステップと
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計ステップを有する画像表示方法。
【請求項１３】
対象物で反射した反射光を受光する受光部と、該反射光に基づいて、歪曲収差により前記対象物を歪ませて被写体像として結像する撮像光学部と、該被写体像を撮像画像として撮像する撮像部と、該撮像画像を表示する表示部を有する撮像装置に、
前記撮像画像中の前記対象物の大きさの指標となる目盛を生成する目盛生成手順と、
前記目盛に前記歪曲収差による歪みと同等の歪みを与える形状補正を補正用データに基づいて行った歪曲目盛を生成する目盛形状補正手順と、
前記歪曲目盛を前記撮像画像に合成する画像合成手順と、
前記表示部に前記歪曲目盛と合成された前記撮像画像を表示する手順を実行させる画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムが、
前記対象物にレーザ光を照射するレーザ照射手順と、
前記反射光から前記レーザ光の成分であるレーザ光成分を分離する光分離手順と、
前記レーザ光成分に基づいて、前記対象物と前記受光部との間の距離を示す対象間距離を計算する距離計算手順とを有し、
前記目盛生成手順では、
前記対象間距離に基づいて、前記撮像画像中の奥行きが該対象間距離と等しい面内における前記対象物の大きさの指標となる面内目盛の目盛幅である面内目盛幅を計算する面内目盛計算手順と、
前記面内目盛幅に基づいた面内目盛を前記目盛として生成する生成手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、
前記距離計算手順は、
前記レーザ光成分の強度を示す受光量を計測する距離センス手順と、
前記受光量に基づいて前記対象間距離を計算する反射距離計算手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムは、
前記レーザ光成分に基づいて、当該撮像装置の使用者により前記受光部が所定の間隔の間に移動させられた移動量をベクトルとして計算する移動量計算手順を有し、
前記目盛生成手順は、
前記移動量と、前記移動の開始位置および終了位置の２点において前記距離計算手順で計算した対象間距離と、前記２点の対象間距離に基づいて前記面内目盛計算手順で計算した面内目盛幅とに基づいて、前記撮像画像中の奥行き方向の前記対象物の大きさの指標となる奥行き目盛の目盛幅である奥行き目盛幅を計算する奥行き目盛計算手順を有し、
前記生成手順では、前記面内目盛に加え、前記奥行き目盛幅と前記移動量に基づいた奥行き目盛も前記目盛として生成することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１７】
請求項１６に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、
前記撮像装置は、前記使用者からの操作を受け付ける操作部を有するものとし、
前記移動量計算手順では、前記所定の間隔の代わりに、前記操作部にて前記移動の開始を指示する操作が受け付けられてから、前記移動の終了を指示する操作が受け付けられるまでの間の前記受光部の移動量を計算することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の画像表示プログラムが記録された記録媒体であって、前記画像表示プログラムは、
前記レーザ光の照射により前記対象物上に生じたスペックルパターンを、前記レーザ光成分に基づいてスペックル像として結像する結像光学手順と、
前記スペックル像をスペックル画像として繰り返し撮像するスペックル像撮像手順を有し、
前記移動量計算手順は、
前記スペックル像撮像手順により撮像された連続するスペックル画像間の変位量をベクトルとして計算する画像間変位計算手順と
前記移動の間の前記変位量を累計することで前記移動量を計算する変位累計手順を有することを特徴とする画像表示プログラムが記録された記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−６９９６５（Ｐ２０１１−６９９６５Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２０５６５（Ｐ２００９−２２０５６５）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度文部科学省「先端融合領域イノベーション創出拠点の形成「光医療産業バレー」拠点創出」（委託業務）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（３０７０２９３１９）エーテック株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度文部科学省「先端融合領域イノベーション創出拠点の形成「光医療産業バレー」拠点創出」（委託業務）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（３０７０２９３１９）エーテック株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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