JP2014115179A - 測長装置、書画カメラおよび測長方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ部と測定物との平行度にかかわらず、寸法情報を精度良く算出することができる測長装置を提供する。
【解決手段】平坦面を持つ測定物を撮影するカメラ部１１と、撮影レンズ２２の合焦位置と撮影レンズ２２から測定物までの距離との関係を示す距離テーブル３６を記憶する記憶部３１と、５個の基準点に対する合焦位置を測定する合焦位置測定部４１と、各合焦位置と距離テーブル３６との照合結果に基づき、撮影レンズ２２から各基準点までの距離を測定する距離測定部４２と、各基準点の平面座標と距離測定部４２の測定結果と撮影レンズ２２の視野角とに基づいて、各基準点の空間座標を算出する座標算出部４３と、各基準点の空間座標に基づき平坦面を含む基準平面を確定し、基準平面上の寸法情報を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定物を撮影すると共に、測定物の平坦面上における寸法情報を算出する測長装置、書画カメラおよび測長方法に関するものである。

従来、この種の測長装置（計測装置）として、計測対象物の高さを計測する変位計測部と、計測対象物の２次元画像を撮像素子により取得する画像取得部と、取得した画像により計測対象物上の２点間の長さを算出する画像計測部と、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。この測長装置は、計測対象物の高さと高さに対する補正係数とが関連付けられたテーブルを記憶している。そして、画像計測部は、当該テーブルを参照し、計測された高さに対応する補正係数を用いて、取得した画像により計測対象物上の二点間の長さを算出する。

特開２０１０−２１６８９１号公報

ところで、上記の測長装置は、据置き型の装置であるが、このような測長装置として、持ち運び可能で且つ設置が容易な書画カメラを用いることが考えられた。また、この書画カメラは、カメラ部が比較的自由に可動するので、書画カメラを用いることで、計測対象物の自由度が高い測長装置を実現することができる。
しかしながら、上記のような測長装置として、書画カメラを用いると、持ち運び等に伴って、カメラ部の角度が変わり、カメラ部と計測対象物の表面との平行度が低くなってしまう。そのため、カメラ部に対し計測対象物の表面が傾いた状態で画像が取得（撮影）されてしまい、上記二点間の長さを精度良く算出することができないという問題があった。すなわち、カメラ部と計測対象物の表面との平行度を高めるべく、設置の都度、当該平行度を調整する必要があった。

本発明は、カメラ部と測定物との平行度にかかわらず、寸法情報を精度良く算出することができる測長装置、書画カメラおよび測長方法を提供することを課題としている。

本発明の測長装置は、撮影レンズを有し、平坦面を持つ測定物を撮影する撮影部と、撮影レンズの合焦位置と撮影レンズから測定物までの距離との関係を示す距離テーブルを記憶する記憶部と、平坦面上に設定された３個以上の基準点に対する撮影レンズの合焦位置を測定する合焦位置測定部と、測定した各合焦位置と、距離テーブルとの照合結果に基づいて、撮影レンズから各基準点までの距離を測定する距離測定部と、撮影部により得られた撮影画像における各基準点の平面座標と、距離測定部の測定結果と、撮影レンズの視野角とに基づいて、各基準点の空間座標を算出する座標算出部と、各基準点の空間座標に基づいて平坦面を含む基準平面を確定し、当該基準平面上における寸法情報を算出する寸法情報算出部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の測長方法は、撮影レンズを有し、平坦面を持つ測定物を撮影する撮影部と、撮影レンズの合焦位置と撮影レンズから測定物までの距離との関係を示す距離テーブルを記憶する記憶部と、を備えた測長装置を用いた測長方法であって、測長装置は、平坦面上に設定された３個以上の基準点に対する撮影レンズの合焦位置を測定する合焦位置測定ステップと、測定した各合焦位置と、距離テーブルとの照合結果に基づいて、撮影レンズから各基準点における測定物までの距離を測定する距離測定ステップと、撮影部により得られた撮影画像における各基準点の平面座標と、距離測定ステップの測定結果と、撮影レンズの視野角とに基づいて、各基準点の空間座標を算出する座標算出ステップと、各基準点の空間座標に基づいて平坦面を含む基準平面を確定し、当該基準平面上における寸法情報を算出する寸法情報算出ステップと、を実行することを特徴とする。

これらの構成によれば、平坦面上に設定された３個以上の基準点の空間座標を算出し、これに基づいて平坦面を含む基準平面を確定して、当該基準平面上の寸法情報を算出する。このように、基準平面、すなわちカメラ部と測定物（の平坦面）との平行度を加味して、寸法情報を算出する。そのため、カメラ部と測定物との平行度にかかわらず、寸法情報を精度良く算出することができる。また、撮影レンズの合焦位置の測定結果を用いて、測定物までの距離を算出するので、特段の測定機器を必要とせず、寸法情報を容易に得ることができる。なお、撮影レンズの合焦位置とは、厳密には、撮影レンズが有するフォーカスレンズの合焦位置である。また、撮影レンズの視野角とは、撮影レンズによって、画面内に撮影できる物体空間の範囲を角度で表したものである。なお、各基準点の平面座標、距離測定部の測定結果、および撮影レンズの視野角のみならず、ズーム倍率、絞り値、レンズ歪み、被写界深度等も加味して、各基準点の空間座標を算出する構成であっても良い。さらに、撮影レンズの視野角に代え、撮影レンズの焦点距離および撮影部における撮像素子の寸法等を用いて、各基準点の空間座標を算出する構成であっても良い。

上記の測長装置において、寸法情報算出部は、寸法情報として、撮影画像上において指定された２個の指定点間の実寸法を算出することが好ましい。

この構成によれば、カメラ部と測定物との平行度を加味して、指定点間の実寸法（長さ）を算出する。そのため、カメラ部と測定物と平行度にかかわらず、指定点間の実寸法を精度良く算出することができる。

この場合、撮影部の分解能、被写界深度および撮影レンズの視野角の少なくとも１つに基づいて、必要精度に応じた撮影画像上の測定可能エリアを設定するエリア設定部と、測定可能エリア上において、２個の指定点を指定するための指定部と、をさらに備えることが好ましい。

撮影部の機構上の問題により、撮影画像上において、測定精度が高いエリアと、測定精度が低いエリアとが生じる場合がある。例えば、撮影レンズの性質上、一般的に中央のエリアに対し、外側のエリアの方が歪みが生じやすく、測定の誤差が生じやすい。よって、このような測定精度が低いエリアに２個の指定点が指定されると、寸法情報が精度良く測定することができない虞がある。
これに対し、上記構成によれば、撮影部の分解能、被写界深度や撮影レンズの視野角に基づいて、必要精度で測定可能な測定可能エリアを自動設定し、測定可能エリア内のみで、２個の指定点を指定可能とすることで、常に寸法情報を精度良く（必要精度で）測定することができる。

上記の測長装置において、寸法情報算出部により算出した寸法情報に基づいて、撮影画像上に、基準平面上における実寸法の目盛りを反映する反映部を、さらに備えたことが好ましい。

この構成によれば、カメラ部と測定物との平行度を加味して、撮影画像上に目盛りを反映するので、カメラ部と測定物との平行度にかかわらず、高精度の目盛りを反映することができる。

この場合、反映部は、撮影部の分解能に基づいて、目盛りの刻み幅を設定することが好ましい。

この構成によれば、目盛りの刻み幅を、分解能に対応した最適なものに設定することができる。なお、撮影部の分解能に代えて、ズーム倍率や絞り値、撮影レンズの視野角等に基づいて、目盛りの刻み幅を設定する構成であっても良い。

上記の測長装置において、撮影部は、ズーム倍率を可変自在に構成されており、合焦位置測定部は、撮影部のズーム倍率を望遠側にした状態で撮影された複数の撮影画像に基づいて、撮影レンズの合焦位置を測定することが好ましい。

ズーム倍率を広角側に設定していると、被写界深度が深くなる。そのため、ズーム倍率を広角側に設定した状態で、合焦位置の測定を行うと、広い範囲で合焦するので、合焦位置に基づく測定物までの距離の測定が精度良く算出できない虞がある。
これに対し、上記構成によれば、ズーム倍率を望遠側に設定した状態で、合焦位置の測定を行うことで、測定物までの距離の測定が精度良く算出できる。

本発明の書画カメラは、上記の測長装置における各部と、撮影部を、角度変更可能且つ高さ変更可能に支持する支持アームと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、書画カメラを用いることで、持ち運び可能で且つ設置が容易であると共に、測定物の自由度が高い測長装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる測長システムを示したシステム構成図である。 書画カメラを模式的に示した側面図である。 測長システムによる測長動作を示したフローチャートである。 測長動作におけるモニターの画面遷移を示した画面遷移図である。 第２実施形態の測長システムを示したシステム構成図である。 目盛りを反映した撮影画像を示した図である。

以下、添付図面を参照し、本発明の一実施形態にかかる測長装置、書画カメラおよび測長方法について説明する。本実施形態では、本発明の測長装置を用いた測長システムについて説明する。この測長システムは、測定物を撮影し、測定物上における寸法情報を測定するものである。厳密には、平坦面を有する測定物を撮影し、平坦面上における寸法情報を測定する。特に、本測長システムは、カメラ部と測定物（の平坦面）との平行度にかかわらず、寸法情報を精度良く算出できる測長方法を用いたものである。

図１に示すように、測長システム１は、書画カメラ（測長装置）２と、書画カメラ２に接続されたモニター３と、書画カメラ２に接続されたマウス４と、を備えている。モニター３は、書画カメラ２から出力された画像を表示し、書画カメラ２の表示手段として機能する。また、マウス４は、操作信号を書画カメラ２に入力し、書画カメラ２のポインティング手段として機能する。

図１および図２に示すように、書画カメラ２は、カメラ部（撮影部）１１と、カメラ部１１を支持する支持アーム１２と、支持アーム１２が立設された本体部１３と、本体部１３の上面に配設された操作部１４と、本体部１３の背面に配設された映像出力部１５およびＵＳＢインターフェース部１６と、本体部１３の内部に設けられ、これら各部を制御する制御部１７と、を備えている。

支持アーム１２は、カメラ部１１を、角度変更可能且つ、前後左右方向および高さ方向に移動可能に支持している。操作部１４は、ユーザーが各種設定および操作を行うためのものであり、各種操作ボタンを有している。

映像出力部１５は、ケーブルを介してモニター３を接続し、画像をモニター３に出力する。ＵＳＢインターフェース部１６は、マウス４を接続し、マウス４の操作信号を、書画カメラ２に入力する。

図２に示すように、カメラ部１１は、撮像素子２１と、撮影レンズ２２と、レンズ駆動部２３と、映像処理部２４と、を備えている。撮像素子２１は、ＣＭＯＳイメージセンサー等で構成されており、測定物Ａを撮影して、撮影画像を取得する。厳密には、測定物Ａの反射光を、撮影レンズ２２を介して受光し、撮影画像を取得する。

撮影レンズ２２は、ズーム倍率を可変自在に構成されたズームレンズで構成されており、合焦のために移動するフォーカスレンズ２６と、ズーム調整のために移動する変倍レンズ２７と、を有している。厳密には、フォーカスレンズ２６および変倍レンズ２７は、それぞれレンズ群で構成されている。

レンズ駆動部２３は、１−２相励磁方式またはマイクロステップ方式のステッピングモーターで構成されており、撮影レンズ２２を駆動する。具体的には、レンズ駆動部２３は、光軸上においてフォーカスレンズ２６の位置を移動させて、ピント調整を行う。また、光軸上において変倍レンズ２７の位置を移動させて、ズーム倍率（ズーム比）の調整を行う。

映像処理部２４は、撮像素子２１で取得した撮影画像に対し画像処理を行い、撮影画像のコントラスト値を検出する。詳細は後述するが、このコントラスト値は、測定物Ａに対するフォーカスレンズ２６の合焦位置の測定に用いられる。

制御部１７は、各種制御プログラムおよび各種制御データを記憶する記憶部３１と、記憶部３１に記憶された各種制御プログラムに従って、書画カメラ２の各部を制御する制御処理部３２と、を備えている。記憶部３１に記憶されている各種制御データには、距離テーブル３６と、歪み補正データ３７とが含まれている。

距離テーブル３６は、フォーカスレンズ２６の合焦位置と、光軸方向における撮影レンズ２２から測定物Ａまでの距離（深度）との関係を示すテーブルである。また、ズーム倍率毎に、当該合焦位置と当該距離とを対応付けたマトリクステーブルとなっている。このフォーカスレンズ２６の合焦位置とは、合焦画像が得られるフォーカスレンズ２６のレンズ位置（ステップ数）である。この距離テーブル３６は、撮影レンズ２２毎に、各合焦位置に対応する当該距離を測定して作成されている。

歪み補正データ３７は、撮影レンズ２２における歪曲収差（レンズディストレーション）の補正値のデータである。すなわち、撮影画像におけるＸＹ座標毎の歪み補正値からなるマトリクスデータとなっている。この歪み補正データ３７は、撮影画像のレンズ歪み補正を行う時に用いられると共に、寸法情報を算出する時に用いられる。この歪み補正データ３７についても、撮影レンズ２２毎に、ＸＹ座標毎の補正値を測定して作成されている。

制御処理部３２は、記憶部３１に記憶された各種制御プログラムにより、合焦位置測定部４１、距離測定部４２、座標算出部４３、傾き算出部４４および実寸法算出部４５として機能している。

合焦位置測定部４１は、撮像素子２１、レンズ駆動部２３および映像処理部２４により、フォーカスレンズ２６の合焦位置を測定する。具体的には、レンズ駆動部２３により、フォーカスレンズ２６を移動しつつ、撮像素子２１により、フォーカスレンズ２６の各レンズ位置（ステップ数）において、撮影画像を取得する。そして、映像処理部２４により、各レンズ位置の各撮影画像のコントラスト値を検出する。検出の結果、最大のコントラスト値を有する撮影画像（合焦画像）が得られたレンズ位置を、合焦位置とする。なお、レンズ駆動部２３により、当該合焦位置にフォーカスレンズ２６を移動することで、オートフォーカス処理が実行される。

距離測定部４２は、合焦位置測定部４１の測定結果と、撮影レンズ２２のズーム倍率と、距離テーブル３６とに基づいて、光軸方向における撮影レンズ２２から測定物Ａまでの距離を測定する。厳密には、合焦位置測定部４１の測定結果と、撮影レンズ２２のズーム倍率とに基づいて、距離テーブル３６から当該距離を抽出する。

座標算出部４３は、平坦面Ａ１上の５個の基準点（後述する）の空間座標（ＸＹＺ座標）を算出する。すなわち、座標算出部４３は、撮影画像上における各基準点の平面座標と、距離測定部４２の算出結果と、撮影レンズ２２の視野角と、に基づいて、各基準点の空間座標を算出する。この空間座標は、撮影レンズ２２を基準とした実座標系の空間座標である。

傾き算出部４４は、撮影レンズ２２に対する測定物Ａの傾き角度を算出する。傾き算出部４４は、座標算出部４３により算出した上記各基準点の空間座標に基づいて、カメラ部１１に対する測定物Ａ（の平坦面Ａ１）の高さ方向（Ｚ軸方向）の傾き角度を算出する。

実寸法算出部４５は、平坦面Ａ１上における２個の指定点Ｐ３間の距離を算出する。具体的には、上記傾き角度を無視した指定点Ｐ３間の実寸法を算出し、当該実寸法を、傾き角度に基づく補正値で補正する。なお、請求項にいう寸法情報算出部は、傾き算出部４４および実寸法算出部４５により構成されている。

ここで図３および図４を参照して、測長システム１による測長動作について説明する。本測長動作は、平坦面Ａ１を持つ測定物Ａを撮影し、平坦面Ａ１上の２個の指定点Ｐ３間の実寸法を測定するものである。なお、測定物Ａは、カメラ部１１から、その平坦面Ａ１が撮影できるように載置されているものとする。つまり、実寸法を測定したい平坦面Ａ１が撮影できるように載置される。

図３に示すように、まず、書画カメラ２は、カメラ部１１により、測定物Ａを撮影して、測定物Ａの撮影画像を取得する（Ｓ１）。そして、映像出力部１５により、取得した撮影画像をモニター３に表示する（Ｓ２）（図４（ａ）参照）。このとき、撮影画像は、基本的に焦点が合っていない画像となっている。

その後、ユーザーは、モニター３の撮影画像上において、マウス４により平坦面Ａ１上のフォーカス点Ｐ１を指定する（Ｓ３）（図４（ｂ）参照）。これに対し、書画カメラ２は、ＵＳＢインターフェース部１６により、当該指定操作の操作信号を受信し（Ｓ４）、指定したフォーカス点Ｐ１によるオートフォーカス処理を実行する（Ｓ５〜Ｓ８）。すなわち、合焦位置測定部４１により、当該フォーカス点Ｐ１に対するフォーカスレンズ２６の合焦位置を測定し（Ｓ５）、レンズ駆動部２３により、測定した合焦位置に、フォーカスレンズ２６を移動する（Ｓ６）。そして、再度、測定物Ａを撮影し（Ｓ７）、取得した撮影画像をモニター３に表示する（Ｓ８）（図４（ｃ）参照）。このとき、撮影画像は、焦点が合った画像となる。

次に、ユーザーは、モニター３の撮影画像上において、マウス４により平坦面Ａ１上の４個のキャリブレーション点Ｐ２を指定する（Ｓ９）（図４（ｄ）参照）。なお、図４の例のように、４個のキャリブレーション点Ｐ２は、フォーカス点Ｐ１の前後左右に位置することが好ましいが、４個のキャリブレーション点Ｐ２の全てと、フォーカス点Ｐ１とが同一直線上に位置しなければ、指定する位置は任意である。これに対し、書画カメラ２は、ＵＳＢインターフェース部１６により、当該指定操作の操作信号を受信し（Ｓ１０）、指定したフォーカス点Ｐ１と４個のキャリブレーション点Ｐ２とを基準点として、傾き算出処理（キャリブレーション）（Ｓ１１〜Ｓ１４）を行う。

具体的には、まず、合焦位置測定部４１により、５個の基準点（フォーカス点Ｐ１および４個のキャリブレーション点Ｐ２）に対するフォーカスレンズ２６の合焦位置を測定する（Ｓ１１：合焦位置測定ステップ）。そして、距離測定部４２により、光軸方向における撮影レンズ２２から各基準点までの距離を算出する（Ｓ１２：距離測定ステップ）。すなわち、５個の基準点の各合焦位置と、撮影レンズ２２のズーム倍率と、距離テーブル３６との照合結果に基づいて、撮影レンズ２２から各基準点までの距離を測定する。

その後、座標算出部４３により、５個の基準点の空間座標を算出する。すなわち、撮影画像における各基準点の平面座標と、距離測定部４２の測定結果（撮影レンズ２２から各基準点までの距離）と、撮影レンズ２２の視野角とに基づいて、各基準点の空間座標を算出する（Ｓ１３：座標算出ステップ）。

５個の基準点の空間座標を算出したら、傾き算出部４４により、各基準点の空間座標に基づいて、平坦面Ａ１を含む基準平面の、撮影レンズ２２に対する高さ方向（Ｚ軸方向）の傾き角度を算出する（Ｓ１４）。すなわち、平坦面Ａ１を含む基準平面を確定する。例えば、任意の２個の基準点におけるＸ軸方向およびＺ軸方向の位置ズレ量（Δｘ，Δｚ）と、傾き角度のＸ成分θ１との間には、Δｚ／Δｘ＝ｔａｎ（θ１）が成り立つ。これを用いて、位置ズレ量（Δｘ，Δｚ）から、傾き角度のＸ成分θ１を算出することができる。厳密には、５個の基準点を組み合せて、複数の傾き角度のＸ成分θ１を算出し、その平均値を傾き角度のＸ成分θ１とする。同様の方法で、傾き角度のＹ成分θ２を算出する。

傾き算出処理が終了したら、ユーザーは、モニター３の撮影画像上において、マウス４により平坦面Ａ１上の２個の指定点Ｐ３を指定する（Ｓ１５）（図４（ｅ）参照）。これに対し、書画カメラ２は、ＵＳＢインターフェース部１６により、当該指定操作の操作信号を受信し（Ｓ１６）、指定した指定点Ｐ３間の実寸法の算出処理を実行する（Ｓ１７）。

具体的には、実寸法算出部４５により、撮影画像上における指定点Ｐ３間の距離と、光軸方向における撮影レンズ２２からフォーカス点Ｐ１までの距離と、撮影レンズ２２の視野角とに基づいて、傾き角度を無視した指定点Ｐ３間の実寸法を算出する。そして、当該実寸法を、傾き角度に基づく補正値で補正して、平坦面（基準平面）上における指定点Ｐ３間の実寸法を算出する。厳密には、傾き角度を無視した指定点Ｐ３間の実寸法を、一度Ｘ成分およびＹ成分に分解し、傾き角度のＸ成分およびＹ成分により、ＸＹ成分毎に補正する。その後、ＸＹ成分を合成して、指定点Ｐ３間の実寸法を得る。さらに、歪み補正データ３７を用いて、算出した指定点Ｐ３間の実寸法を補正することが好ましい。

指定点Ｐ３間の実寸法を算出したら、当該指定点Ｐ３間の実寸法を、撮影画像上に反映し、モニター３に表示させる（Ｓ１８）（図４（ｆ）参照）。これにより、本測長動作を終了する。なお、寸法情報検出ステップは、傾き角度の算出（Ｓ１４）と、実寸法の算出（Ｓ１７）とにより実行される。

なお、上記測長動作では、平坦面Ａ１上で指定点Ｐ３を指定するものとしたが、基準平面上の指定点Ｐ３を指定する構成であれば、平坦面Ａ１上でない位置を含む任意の指定点Ｐ３間を測長することができる。また、上記測長動作では、フォーカス点Ｐ１やキャリブレーション点Ｐ２をユーザーが指定する構成であったが、フォーカス点Ｐ１やキャリブレーション点Ｐ２が書画カメラ２により自動的に設定される構成であっても良い。また、さらに、上記測長動作では、オートフォーカス処理によって、測定物Ａに焦点を合せる構成であったが、手動で焦点を合せる構成であっても良い。

次に図５を参照して、第２実施形態の測長システム１について、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。第２実施形態の測長システム１は、指定点Ｐ３間の実寸法の算出／表示に代えて、目盛りＳを表示するものである。図５に示すように、第２実施形態の測長システム１は、実寸法算出部４５に代えて、基準寸法算出部５１と、目盛り反映部（反映部）５２と、を備えている。なお、第２実施形態において、寸法情報算出部は、傾き算出部４４および基準寸法算出部５１により、構成されている。

基準寸法算出部５１は、平坦面Ａ１上における実寸法の基準寸法を算出する。具体的には、上記５個の基準点のうち、Ｘ軸方向の最外端に位置する２個の基準点間のＸ軸方向における実寸法を算出し、Ｘ軸方向の基準寸法とする。また、上記５個の基準点のうち、Ｙ軸方向の最外端に位置する２個の基準点間のＹ軸方向における実寸法を算出し、Ｙ軸方向の基準寸法とする。これらの算出方法は、指定点Ｐ３間の算出と同様、傾き角度を無視した実寸法を算出し、当該実寸法を、傾き角度に基づく補正値により補正して算出する。

目盛り反映部５２は、基準寸法算出部５１により算出した基準寸法に基づいて、撮影画像上に、基準平面上における実寸法の目盛りＳを反映して、表示させる（図６参照）。すなわち、基準寸法算出部５１により算出した基準寸法に基づいて当該目盛りＳを生成し、生成した目盛りＳを撮影画像上に反映する。当該目盛りＳは、Ｘ軸方向の目盛りＳと、Ｙ軸方向の目盛りＳを切替え可能に表示するものであり、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に所定の刻み幅（例えば１０ｍｍピッチ）で配置される。また、目盛りＳは、基準寸法の算出に用いた基準点間に配置する。すなわち、Ｘ軸方向の目盛りＳは、Ｘ軸方向の最外端に位置する２個の基準点間に配置し（図６（ａ）参照）、Ｙ軸方向の目盛りＳは、Ｙ軸方向の最外端に位置する２個の基準点間に配置する（図６（ｂ）参照）。なお、Ｘ軸方向の目盛りＳとＹ軸方向の目盛りＳとを色違いにし、一緒に表示する構成であっても良い。

以上の各実施形態の構成によれば、平坦面Ａ１上に設定された５個の基準点の空間座標を算出し、これに基づいて平坦面Ａ１を含む基準平面を確定して、当該基準平面上の寸法情報（指定点Ｐ３間の実寸法または基準寸法）を算出する。このように、基準平面、すなわちカメラ部１１と測定物Ａ（の平坦面Ａ１）との平行度を加味して、寸法情報を算出する。そのため、カメラ部１１と測定物Ａとの平行度にかかわらず、寸法情報を精度良く算出することができる。また、オートフォーカス処理に用いる合焦位置測定を用いて、測定物Ａまでの距離を算出するので、特段の測定機器を必要とせず、寸法情報を容易に得ることができる。なお、基準点の数は、必ずしも５個である必要はなく、平面を確定できる数（３個以上）であれば良い。

また、測長装置に書画カメラ２を用いることで、持ち運び可能で且つ設置が容易であると共に、測定物Ａの自由度が高い測長装置を提供することができる。

なお、上記各実施形態において、合焦位置測定時の各撮影画像の撮影は、ズーム倍率を望遠（Ｔｅｌｅ）側にした状態で行われることが好ましい。かかる場合、ズーム倍率を望遠側に設定した状態で、合焦位置の測定を行うことで、撮影レンズ２２から測定物Ａまでの距離の測定が精度良く算出できる。また、これに代え、撮影レンズ２２として、望遠レンズもしくは望遠ズームレンズを用いて、合焦位置の測定を行う構成であっても良い。

また、上記各実施形態において、合焦位置測定時のズーム倍率を、測定物Ａの大きさに合せて、自動設定する構成であっても良い。

さらに、上記各実施形態においては、５個の基準点の空間座標から、測定物Ａの傾き角度を算出し、傾き角度に基づく補正値を算出する構成であったが、傾き角度を算出せずに補正値を直接算出する構成であっても良い。

またさらに、上記各実施形態においては、実寸法算出部４５と、基準寸法算出部５１および目盛り反映部５２と、の一方を有する構成であったが、実寸法算出部４５、基準寸法算出部５１および目盛り反映部５２を一緒に有する構成であっても良い。

また、上記各実施形態において、傾き算出部４４により算出した傾き角度に基づいて、撮影画像をキーストン補正する構成であっても良い。

さらに、上記各実施形態において、角度変更したカメラ部１１を固定するロック機構を備えた構成であっても良い。

またさらに、上記各実施形態において、合焦位置の測定時にカメラ部１１が振動して動いてしまうのを防止すべく、書画カメラ２の操作手段は、リモコンや振動しにくい部分（本体部１３等）に配設した操作ボタンにより、構成されていることが好ましい。

また、上記各実施形態において、測定精度を高めるべく、傾き算出処理における、各基準点に対する合焦位置の測定を、それぞれ複数回行い、それぞれの平均値を各基準点に対する測定値とする構成であっても良い。

さらに、上記各実施形態において、複数のカメラ部１１を有する構成であっても良い。かかる場合、撮影画像の撮影と、寸法情報の測定とを別々のカメラ部１１で行う構成であっても良い。または、複数のカメラ部１１で寸法情報の測定を行い、その平均値を算出することで、測定精度を向上する構成であっても良いし、基準点の合焦位置測定を分担して測定を行うことで、測定速度を向上する構成であっても良い。

なお、上記各実施形態において、基準点の空間座標を算出する際、基準点の平面座標、距離測定部の測定結果、および撮影レンズの視野角に加え、ズーム倍率、絞り値、レンズ歪み、被写界深度等も加味して、各基準点の空間座標を算出する構成であっても良い。

また、撮影レンズ２２の視野角に代え、撮影レンズ２２の焦点距離およびカメラ部１１における撮像素子２１の寸法等を用いて、各基準点の空間座標を算出する構成であっても良い。

さらに、上記第１実施形態において、書画カメラ１が、カメラ部１１の分解能、被写界深度および撮影レンズ２２の視野角の少なくとも１つに基づいて、必要精度に応じた撮影画像上の測定可能エリアを設定するエリア設定部をさらに備え、測定可能エリア上において、上記２個の指定点を指定する構成であっても良い。すなわち、制御部１７は、測定可能エリア上への指定点の指定操作を受け付け、測定可能エリア上以外への指定点の指定操作を拒否する構成とする。かかる構成によれば、必要精度に応じた測定可能エリアでのみ指定点を指定可能となるため、常に寸法情報を精度良く（必要精度で）測定することができる。なお、請求項にいう「点指定部」は、制御部１７およびマウス４により構成されている。また、かかる構成において、記憶部３１に、測定可能エリアと必要寸法とを対応付けたデータテーブルを記憶しておき、ユーザーが指定した必要精度に基づき、データテーブルを参照して測定可能エリアを設定する構成であっても良い。もしくは、表示した撮影画像上において、ユーザーが直接、測定可能エリアを指定する構成であっても良い。

またさらに、上記第２実施形態において、目盛り反映部５２が、カメラ部１１の分解能に基づいて、目盛りの刻み幅を設定変更する構成であっても良い。なお、カメラ部１１の分解能に代えて、ズーム倍率や絞り値、撮影レンズ２２の視野角等に基づいて、目盛りの刻み幅を設定変更する構成であっても良い。

なお、上記各実施形態においては、外付けのモニター３により、撮影画像を表示する構成であったが、書画カメラ２が表示部（例えば液晶ディスプレイ）を有している場合、当該表示部に、撮影画像を表示する構成であっても良い。

また、上記各実施形態においては、外付けのマウス４により、各点の指定操作を行う構成であったが、外付けのペンタブレットにより、各点の指定操作を行う構成であっても良いし、書画カメラ２上の操作部１４により、各点の指定操作を行う構成であっても良い。

ひいては、書画カメラ２がタッチパネル部を有している場合、当該タッチパネル部により、撮影画像の表示と、各点の指定操作とを行う構成であっても良い。

また、上記各実施形態においては、測長装置として、書画カメラ２を用いる構成であったが、これに限るものではない。例えば、測長装置として、デジタルカメラ等を用いる構成であっても良い。

２：書画カメラ、 ４：マウス、 １１：カメラ部、 １２：支持アーム、 １７：制御部、 ２２：撮影レンズ、 ３１：記憶部、 ３６：距離テーブル、 ４１：合焦位置測定部、 ４２：距離測定部、 ４３：座標算出部、 ４４：傾き算出部、 ４５：実寸法算出部、 ５１：基準寸法算出部、 ５２：目盛り反映部、 Ａ：測定物、 Ａ１：平坦面、 Ｐ１：フォーカス点、 Ｐ２：キャリブレーション点、 Ｐ３：指定点、 Ｓ：目盛り

Claims (8)

1. 撮影レンズを有し、平坦面を持つ測定物を撮影する撮影部と、
   前記撮影レンズの合焦位置と前記撮影レンズから前記測定物までの距離との関係を示す距離テーブルを記憶する記憶部と、
   前記平坦面上に設定された３個以上の基準点に対する前記撮影レンズの合焦位置を測定する合焦位置測定部と、
   測定した前記各合焦位置と、前記距離テーブルとの照合結果に基づいて、前記撮影レンズから前記各基準点までの距離を測定する距離測定部と、
   前記撮影部により得られた撮影画像における前記各基準点の平面座標と、前記距離測定部の測定結果と、前記撮影レンズの視野角とに基づいて、前記各基準点の空間座標を算出する座標算出部と、
   前記各基準点の空間座標に基づいて前記平坦面を含む基準平面を確定し、当該基準平面上における寸法情報を算出する寸法情報算出部と、を備えたことを特徴とする測長装置。
2. 前記寸法情報算出部は、前記寸法情報として、前記撮影画像上において指定された２個の指定点間の実寸法を算出することを特徴とする請求項１に記載の測長装置。
3. 前記撮影部の分解能、被写界深度および前記撮影レンズの視野角の少なくとも１つに基づいて、必要精度に応じた前記撮影画像上の測定可能エリアを設定するエリア設定部と、
   前記測定可能エリア上において、前記２個の指定点を指定するための指定部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の測長装置。
4. 前記寸法情報算出部により算出した前記寸法情報に基づいて、前記撮影画像上に、前記基準平面上における実寸法の目盛りを反映する反映部を、さらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の測長装置。
5. 前記反映部は、前記撮影部の分解能に基づいて、前記目盛りの刻み幅を設定することを特徴とする請求項４に記載の測長装置。
6. 前記撮影部は、ズーム倍率を可変自在に構成されており、
   前記合焦位置測定部は、前記撮影部のズーム倍率を望遠側にした状態で撮影された複数の撮影画像に基づいて、前記撮影レンズの合焦位置を測定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の測長装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の測長装置における各部と、
   前記撮影部を、角度変更可能且つ高さ変更可能に支持する支持アームと、を備えたことを特徴とする書画カメラ。
8. 撮影レンズを有し、平坦面を持つ測定物を撮影する撮影部と、前記撮影レンズの合焦位置と前記撮影レンズから前記測定物までの距離との関係を示す距離テーブルを記憶する記憶部と、を備えた測長装置を用いた測長方法であって、
   前記測長装置は、
   前記平坦面上に設定された３個以上の基準点に対する前記撮影レンズの合焦位置を測定する合焦位置測定ステップと、
   測定した前記各合焦位置と、前記距離テーブルとの照合結果に基づいて、前記撮影レンズから前記各基準点における前記測定物までの距離を測定する距離測定ステップと、
   前記撮影部により得られた撮影画像における前記各基準点の平面座標と、前記距離測定ステップの測定結果と、前記撮影レンズの視野角とに基づいて、前記各基準点の空間座標を算出する座標算出ステップと、
   前記各基準点の空間座標に基づいて前記平坦面を含む基準平面を確定し、当該基準平面上における寸法情報を算出する寸法情報算出ステップと、を実行することを特徴とする測長方法。

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