JP2005173336A - 工業用内視鏡装置及びこれを用いた形状寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 単眼の光学アダプタを用いて奥行きのある測定対象の三次元形状寸法を精度良く測定することができる手段の提供を課題とする。
【解決手段】 被観察物である部品ａの三次元形状寸法を示す形状データｃを部品ａのリアルタイム映像に合致させ、形状データｃの三次元形状寸法を参照基準として、部品ａ上にある測定対象であるキズｂの長さ寸法を求める制御部を備える構成を採用した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、工業用内視鏡装置と、この工業用内視鏡装置を用いた形状寸法測定方法とに関するものである。

工業用内視鏡装置は、例えば航空機エンジンのブレード検査や電力配管の内部検査など、様々な用途に用いられている。
この種の工業用内視鏡装置は、下記特許文献１に示されているように、検査対象内部に挿入される細長くて可撓性を有する内視鏡プローブと、この内視鏡プローブに内蔵されたライトガイドに照明光を供給する光源装置と、内視鏡プローブの先端に内蔵された撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）からの電気信号に基づいて画像信号を生成する制御装置と、前記画像信号を表示するテレビモニタなどを備えて概略構成されている。

例えば、この工業用内視鏡装置を用いて航空機エンジン内の検査を行う場合には、まず電源を投入して前記内視鏡プローブの先端から照明光を出射させるとともに、前記ＣＣＤで撮像される画像を前記テレビモニタに表示させる状態にする。その後、内視鏡プローブを装置本体から引き出しながら航空機エンジン内に挿入していく。検査を行う作業者は、テレビモニタに表示されるリアルタイム映像を観察しながら内視鏡プローブを所定の観察ポイントへと誘導するように挿入していくことで内部検査を行う。

さらに、この工業用内視鏡装置では、検査時に発見されたキズなどの測長を行うことも可能である。この測長方法の一例として、下記特許文献２に記載されている光学アダプタを用いる方法がある。この光学アダプタは、測長用の指標が照明光学系に設けられており、この測長用の指標を測定対象物に投影し、これを参照基準として用いることで測長を可能としている。
特開平８−２０１７０６号公報 特開昭６０−２３７４１９号公報

ところで、従来の工業用内視鏡装置を用いてキズ等の測定対象の形状寸法を求める場合、ステレオ測定用の光学アダプタを用いるのであれば問題ないものの、単眼の光学アダプタを用いる場合には、この光学アダプタを、内視鏡プローブから見て奥行き方向に傾斜している可能性がある前記測定対象に対し、正確に正対させる必要がある。しかしながら、内視鏡プローブの先端を前記測定対象に正対させるように操作することは、熟練を要する上に、「本当に正対しているのか」を確認することが困難なものとなっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、単眼の光学アダプタを用いて奥行きのある測定対象の形状寸法を精度良く測定することができる手段の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載の工業用内視鏡装置は、被観察物の映像を撮像する内視鏡プローブと、前記映像を表示する表示部とを備えた工業用内視鏡装置において、前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを前記映像に合致させ、該形状データの三次元形状寸法を参照基準として前記被観察物上の測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備えたことを特徴とする。
上記請求項１に記載の工業用内視鏡装置によれば、被観察物観察時の映像に形状データを重ね合わせて比較することにより、奥行きも含めて両者の相対関係を一致させることができる。これにより、映像に映っている測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知の形状データ上における形状寸法として求めることができる。

請求項２に記載の工業用内視鏡装置は、請求項１に記載の工業用内視鏡装置において、前記制御部が、前記測定対象近傍にある参照部の位置及び三次元形状寸法を、前記形状データを基準として求め、さらに、この参照部を基準として前記測定対象の三次元形状寸法を求めることを特徴とする。
上記請求項２に記載の工業用内視鏡装置によれば、例えば測定対象が比較的小さい場合、測定時には、測定可能な大きさまで、例えば電子ズームで拡大視することになる。このようにして測定対象を拡大視したとき、表示部に映し出される映像内に三次元形状寸法が既知（設計寸法が既知）の測定用の参照基準が映っていない場合が多々ある。そこで、本発明のように、測定対象を測長する前に、測定対象近傍にある参照部の位置及び三次元形状寸法を求めるようにすることで、この参照部を新たな測定用の参照基準として得ることができる。そして、この参照部及び測定対象が映像内に映り込むように拡大視することで、参照部を基準として測定対象の三次元形状寸法を求めることができる。

請求項３に記載の工業用内視鏡装置は、被観察物の映像を撮像する内視鏡プローブと、前記映像を表示する表示部とを備えた工業用内視鏡装置において、前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを前記映像に合致させ、該形状データに対する相対的な三次元形状寸法が既知のマーキングを、前記映像上の測定対象の周辺に付し、これらマーキング及び測定対象間の形状寸法比較により、該測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備えたことを特徴とする。
上記請求項３に記載の工業用内視鏡装置によれば、被観察物観察時の映像と形状データとを重ね合わせて比較することにより、両者の相対関係を一致させることができる。この状態で、マーキング及び測定対象間の形状寸法比較を行うことにより、測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知のマーキングに対する相対的な形状寸法として求めることができる。

請求項４に記載の工業用内視鏡装置を用いた形状寸法測定方法は、被観察物の映像を内視鏡プローブで撮像する工程と、前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを読み込む工程と、前記形状データを前記映像に合致させ、該形状データの三次元形状寸法を参照基準として前記被観察物上の測定対象の三次元形状寸法を求める工程とを有することを特徴とする。
上記請求項４に記載の工業用内視鏡装置を用いた形状寸法測定方法によれば、被観察物観察時の映像に形状データを重ね合わせて比較することにより、奥行きも含めて両者の相対関係を一致させることができる。これにより、映像に映っている測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知の形状データ上における形状寸法として求めることができる。

本発明の請求項１に記載の工業用内視鏡装置は、被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを映像に合致させ、この形状データの三次元形状寸法を参照基準として被観察物上の測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備える構成を採用した。この構成によれば、奥行きのある測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知の形状データを参照基準として求めることができる。したがって、単眼の光学アダプタを用いて奥行きのある測定対象の三次元形状寸法を精度良く測定することが可能となる。

また、請求項２に記載の工業用内視鏡装置は、その制御部が、参照部の位置及び三次元形状寸法を求め、さらに、この参照部を基準として測定対象の三次元形状寸法を求める構成を採用した。この構成によれば、測定対象近傍に三次元形状寸法が既知（設計寸法が既知）の測長用の参照基準がなくとも、精度良く形状寸法を求めることが可能となる。

また、請求項３に記載の工業用内視鏡装置は、被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを映像に合致させ、この形状データに対する相対的な三次元形状寸法が既知のマーキングを測定対象の周辺に付し、これらマーキング及び測定対象間の形状寸法比較により、該測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備える構成を採用した。この構成によれば、測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知のマーキングを参照基準として求めることができる。したがって、映像内に参照基準が映っていなくても測定対象の測定を高精度に行うことが可能となる。

また、請求項４に記載の工業用内視鏡装置を用いた形状寸法測定方法は、被観察物の映像を撮像する工程と、形状データを読み込む工程と、形状データの三次元形状寸法を参照基準として測定対象の三次元形状寸法を求める工程とを有する方法を採用した。この方法によれば、奥行きのある測定対象の三次元形状寸法を、三次元形状寸法が既知の形状データを参照基準として求めることができる。したがって、単眼の光学アダプタを用いて奥行きのある測定対象の三次元形状寸法を精度良く測定することが可能となる。

本発明の工業用内視鏡装置及びこれを用いた形状寸法測定方法の各実施形態についての説明を、図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
以下の説明においては、まず、各実施形態共通である工業用内視鏡装置の全体構成及び内部構成を図１及び図２に基づいて説明し、続いて、各実施形態の特徴点を説明するものとする。なお、図１は、本発明の工業用内視鏡装置の一実施形態を示す図であって、全体構成を示す斜視図である。また、図２は、同工業用内視鏡装置の制御部を中心とする内部構造を説明するためのブロック図である。

図１を参照して、本実施形態の工業用内視鏡装置１のシステム構成を説明する。
同図１に示すように、この工業用内視鏡装置１は、光学アダプタ２と、この光学アダプタ２が着脱自在に接続される内視鏡プローブ３を有する内視鏡４と、内視鏡４が収納されるコントロールユニット（本体）６と、各種動作制御を実行させるための操作を行うリモートコントローラ７と、内視鏡画像や操作制御内容（例えば処理メニュー）等が表示される表示装置である液晶モニタ（以下、ＬＣＤと称する）８とを備えて概略構成されている。

前記内視鏡プローブ３は、その先端部３ａにＣＣＤ（光学撮像素子。図示せず。）を内蔵した細長いケーブルであり、コントロールユニット６から引き出して被検査物内に挿入することが可能となっている。そして、この内視鏡プローブ３の先端部３ａには、通常観察用の光学アダプタ２の他に、立体視観察用であるステレオ測定用の光学アダプタ（図示略）も着脱自在に接続できるようになっている。ただし、後述の各実施形態の説明においては、通常観察用である単眼の光学アダプタ２を装着した状態での測長方法について説明する。
なお、同図１の符号１１は、後述のＣＣＵ１７を経由せずに映像を映像信号処理回路に入力するための外部映像入力端子を示している。また、符号１２は、外部から電力を取り入れるためのコンセントケーブルを示している。

続いて、図２を参照しながら工業用内視鏡装置１の内部構造の詳細説明を以下に行う。
同図に示すように、内視鏡プローブ３の基端部は、コントロールユニット６内の内視鏡ユニット１５に接続されている。この内視鏡ユニット１５の内部には、撮影時に必要な照明光を内視鏡プローブ３に内蔵されたライトガイドに供給する光源１６や、内視鏡プローブ３に内蔵された湾曲部（図示せず）を電気的に湾曲動作させる電動湾曲装置（図示せず）などが内蔵されている。さらに、コントロールユニット６内には、内視鏡プローブ３の挿入長（すなわち、コントロールユニット６からの内視鏡プローブ３の引き出し長さ）を検出する内視鏡挿入長センサ（ロータリーエンコーダ）ＲＥが内蔵されている。

内視鏡プローブ３の先端部３ａ内には、前記ＣＣＤが内蔵されており、このＣＣＤから出力される撮像信号が、画像処理部であるカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと称する）１７に入力されるようになっている。このＣＣＵ１７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て、コントロールユニット６内の制御部ＣＵに供給するように構成されている。

コントロールユニット６内に搭載される前記制御部ＣＵは、ＣＰＵ１８、ＲＯＭ１９、ＲＡＭ２０、ＰＣカードインターフェイス（以下、ＰＣカード Ｉ／Ｆと称する。）２１ａ、ＵＳＢインターフェイス（以下、ＵＳＢ Ｉ／Ｆと記載する。）２１ｂ、ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス（以下、ＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆと記載する。）２１ｃ、音声信号処理回路２２、映像信号処理回路２３、そして記録部Ｒを備えて構成されている。

前記ＣＰＵ１８は、主要プログラムに基づいて各種機能を実行／動作させる制御と、計測処理とを行うマイクロプロセッサーである。そして、このＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１９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ことでシステム全体の動作制御を行うようになっている。
前記ＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆ２１ｃは、リモートコントローラ７による操作に基づいてコントロールユニット６全体を動作制御するのに必要な通信を行うためのインターフェイスであり、ＣＣＵ１７、内視鏡ユニット１５、内視鏡挿入長センサＲＥ、そしてリモートコントローラ７のそれぞれに接続されている。また、バスを介してＣＰＵ１８に接続されている。これにより、リモートコントローラ７で、ＣＣＵ１７及び内視鏡ユニット１５への動作指示及び制御を行うことが可能となっている。

前記ＵＳＢ Ｉ／Ｆ２１ｂは、コントロールユニット６とパーソナルコンピュータ２５との間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／Ｆ２１ｂを介してコントロールユニット６とパーソナルコンピュータ２５を接続した場合に、パーソナルコンピュータ２５側からも、リモートコントローラ７から動作指示した場合と同様に、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制御指示をコントロールユニット６に対して行うことが可能となる。さらには、コントロールユニット６及びパーソナルコンピュータ２５間での各種処理に必要な制御情報やデータ等の入出力も可能としている。

前記ＰＣカード Ｉ／Ｆ２１ａには、ＰＣＭＣＩＡメモリーカード２６のみならず、ＰＣＭＣＩＡカードアダプタを介してコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリーカード２７等の外部記憶媒体が着脱自在に装着されるようになっている。そして、この外部記憶媒体を装着した場合には、ＣＰＵ１８の制御により、これら外部記憶媒体に記憶された制御処理情報や検査記録等のデータを、ＰＣカード Ｉ／Ｆ２１ａを介してコントロールユニット６内に取り込んだり、または、ＰＣカード Ｉ／Ｆ２１ａを介して制御処理情報や検査記録等のデータを前記外部記憶媒体に供給して記録させることができるようになっている。

前記映像信号処理回路２３は、ＣＣＵ１７から供給された内視鏡画像とグラフィック表示された操作メニューとを合成した合成画像を表示する機能を有しており、ＣＣＵ１７からの映像信号と、ＣＰＵ１８により生成された操作メニューの表示信号とを合成処理し、さらに、ＬＣＤ８の画面上に表示するのに必要な処理を施してからＬＣＤ８に供給する。これにより、ＬＣＤ８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２３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させるための処理を行うことも可能となっている。
前記ＬＣＤ８は、内視鏡プローブ３からの内視鏡画像（映像）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部であるタッチパネル式の液晶モニタである。

前記コントロールユニット６には、ＣＣＵ１７を経由せずに映像信号処理回路２３に映像を入力する前記外部映像入力端子１１が別に設けられている。この外部映像入力端子１１に映像信号が入力された場合、映像信号処理回路２３は、ＣＣＵ１７からの内視鏡画像に優先して前記映像信号に基づく合成画像を出力する。

前記音声信号処理回路２２には、マイク２８により集音されて前記外部記憶媒体に記録される音声信号や、前記外部記憶媒体の再生により得られる音声信号や、ＣＰＵ１８により生成された音声信号が供給されるようになっている。そして、この音声信号処理回路２２は、供給された音声信号を再生するために必要な処理（増幅処理等）を施した後、スピーカ２２ａに出力する。これにより、スピーカ２２ａから音声信号が再生される。
前記リモートコントローラ７には、湾曲操作用のジョイスティック、メニュー選択用のジョイスティック、フリーズスイッチ、画像記録スイッチ等が設けられており、各種のリモコン操作を行えるようになっている。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態についての説明を以下に行う。本実施形態の工業用内視鏡装置１を用いた形状寸法測定方法では、通常測定用の単眼の光学アダプタ２を装着した状態で、前記制御部ＣＵがキズ（測定対象）の三次元形状寸法を測定できる点が特に特徴的となっている。
すなわち、制御部ＣＵは、被観察物上の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを前記記録部Ｒからの設計データに基づいて構築し、この形状データをリアルタイム映像（映像）に合致させ、さらには形状データの三次元形状寸法を参照基準として被観察物上のキズ（測定対象）の三次元形状寸法を求めることが可能となっている。
なお、本実施形態では、測定対象が部品のキズであり、このキズの長さを測る場合を例として説明するが、本発明は、キズ測定に限らず、任意の測定対象の長さや面積等を測定するのにも適用可能である。

制御部ＣＵが行うキズ測定の詳細について、図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照しながら以下に説明を行う。なお、図３は、本実施形態の工業用内視鏡装置１を用いたキズ測定方法（形状寸法測定方法）を説明するための図であって、（ａ）は、リアルタイム映像内の部品に計算機モデルを重ね合わせる前の状態を示す図であり、（ｂ）は、重ね合わせてフリーズさせた状態を示す図であり、（ｃ）は、電子ズームにより、（ｂ）図のＡ部を拡大表示させた図である。

まず、検査を行う観察者は、工業用内視鏡装置１を起動して内視鏡プローブ３を被検査物内に挿入しながら内部検査を行う。その結果、図３（ａ）に示すように、被検査物内の部品ａ上にキズｂを観察者が発見した場合には、観察者は、前記リモートコントローラ７を操作することにより、通常の観察モードからキズ測定モードに前記制御部ＣＵの制御内容を切り替える。
すると、制御部ＣＵは、最初の制御ステップにおいて、前記記録部Ｒから部品ａの設計情報（ＣＡＤデータ）を読み込む。なお、本実施形態では、制御部ＣＵが記録部Ｒから設計情報を読み込むものしているが、これに限らず、外部記憶媒体から直接読み込むようにしたり、または、通信回線を介して遠隔地の計算機（サーバー）から直接読み込むようにしても良い。

さらに次の制御ステップでは、制御部ＣＵが、部品ａの設計情報（ＣＡＤデータ）に基づき、同図に示す計算機モデル（形状データ）ｃを生成する。この計算機モデルｃは、部品ａの三次元形状寸法を正確に示す三次元ワイヤーモデルであり、互いの距離間隔が既知である多数本のワイヤーｗを編み込むようにして部品ａの外形を表している。
この計算機モデルｃの生成により、制御部ＣＵは、部品ａの詳細かつ高精度な三次元形状寸法を把握する。なお、本実施形態では、制御部ＣＵ内で計算機モデルｃの構築を行うものとしているが、これに限らず、遠隔地の計算機（サーバー）で予め構築された計算機モデルｃを、通信回線を介して読み込むようにしても良い。

さらに次の制御ステップでは、制御部ＣＵは、図３（ｂ）に示すように、計算機モデルｃの大きさ及び姿勢を、リアルタイム映像内の部品ａの大きさ及び姿勢と一致するように加工した後、部品ａ上に計算機モデルｃを重畳してフリーズ表示（静止表示）させる。
すなわち、リアルタイム映像内に映っている部品ａの特徴点（稜線形状、突起形状、孔形状、文字情報など。リアルタイム映像上の輝度分布によりこれら形状を判別することで抽出される。）を抽出する。そして、これら特徴点に対応する特徴点を計算機モデルｃ上で抽出し、両者の特徴点が一致するように計算機モデルｃを部品ａの映像に重ね合わせ、計算機モデルｃと部品ａの映像とをそれそれフリーズ表示させ、両者の相対位置関係を固定する。これにより、部品ａの表面が、互いの間隔寸法が既知である多数本のワイヤーｗによって覆われる。そして、通常測定用の単眼の光学アダプタ２で撮像した二次元のリアルタイム映像内の部品ａ及びキズｂに、内視鏡プローブ３側から見て奥行き方向の傾きを含めた寸法形状の情報が付与される。

このようにして部品ａの三次元形状寸法を、計算機モデルｃを基準として把握可能な状態とした後、制御部ＣＵは、どの部分を測定したいかを観察者に問い合わせるための表示を前記ＬＣＤ８上に表示する。この表示を見た観察者は、測定したいキズｂの領域を指定する。すると、ＬＣＤ８上の表示内容が電子ズームにより電気的に図３（ｃ）のように拡大され、十分な測定精度で測長可能な状態となる。この時、静止表示されたリアルタイム映像と計算機モデルｃとがともに拡大される。そこで、観察者が、画面上に表示されるキズｂを確認し、その一端ｂ１及び他端ｂ２を指定する。

従来であれば、図３（ｃ）の画面中には、キズｂの測長を行うための参照部（孔、突起、稜線など）がないため、測長をすることができない。これに対し、本実施形態では、同図に示すワイヤーｗが画面内に映り込んでいるので、これらの距離間隔を測長時の参照手段として用いることができる。例えば、同図において縦方向に平行な各ワイヤーｗ間の間隔はＬ１であり、また、これらに交差する他のワイヤーｗ間の間隔はＬ２となっている。そこで、制御部ＣＵは、画面上におけるキズｂの長さ寸法と各ワイヤーｗ間の寸法との比を求め、これに寸法Ｌ１，Ｌ２をかけることで、キズｂの実寸法Ｌ３を求める。このようにして、奥行き寸法の情報も有する各ワイヤーｗを測長基準としてキズｂの測長が行われる。
なお、本実施形態では、リアルタイム映像と計算機モデルとを合致させたが、既に記録された再生映像と計算機モデルとを合致させてもよい。すなわち、本発明は、観察物の観察と形状寸法測定とを同時に行うことに限定されるものではなく、観察物の観察を予め行ってその映像記録を残しておき、その後、映像記録を再生しながら上述の手法を用いて形状寸法測定を行うものとしても良い。これは、以下に続く他の実施形態においても同様である。

以上説明の本実施形態の工業用内視鏡装置１は、その制御部ＣＵが、被観察物である部品ａの三次元形状寸法を示す形状データｃを構築し、この形状データｃを部品ａのリアルタイム映像に合致させ、この形状データｃを構成する各ワイヤーｗ間の間隔を参照基準として部品ａ表面上の測定対象であるキズｂの長さを求めるものとした。これによれば、リアルタイム映像内に参照基準が映っていなくても、通常測定用の光学アダプタ２を用いて高精度にキズｂの測長を行うことが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態についての説明を、図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら以下に行う。本実施形態の説明においては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他については上記第１実施形態と同様であるとして説明を省略する。
なお、図４は、本実施形態の工業用内視鏡装置１を用いたキズ測定方法（形状寸法測定方法）を説明するための図であって、（ａ）は、リアルタイム映像内の部品に計算機モデルを重ね合わせる前の状態を示す図であり、（ｂ）は、重ね合わせてフリーズさせた状態を示す図であり、（ｃ）は、電子ズームにより、（ｂ）図のＢ部を拡大表示させた図である。

本実施形態は、キズ測長時における制御部ＣＵの測長処理が上記第１実施形態と比較して異なっている。
すなわち、図４（ａ）に示す部品ａ上にキズｂを観察者が発見し、通常の観察モードからキズ測定モードに制御部ＣＵの制御内容を切り替えた場合、制御部ＣＵは、同図に示す計算機モデルｃを作成し、さらには図４（ｂ）に示すように、計算機モデルｃの大きさ及び姿勢を、リアルタイム映像内の部品ａの大きさ及び姿勢と一致するように加工した後、部品ａ上に計算機モデルｃを重畳してフリーズ表示する。ここまでは、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、計算機モデルｃを固定した後、リアルタイム映像上に映し出されている微小なキズｂ周辺の近傍位置に、複数のポイントＰ１〜Ｐ３をマーキングする。なお、これらポイントＰ１〜Ｐ３は、観察者によって指定され、なおかつ、計算機モデルｃ上に対してマーキングされる。したがって、制御部ＣＵは、計算機モデルｃ及び各ポイントＰ１〜Ｐ３間の相対的な位置関係を、正確な寸法精度を持って把握することができるようになる。

続いて、電子ズームによりキズｂを拡大する。すると、ＬＣＤ８上の表示内容が図４（ｃ）のように拡大され、十分な測定精度で測長可能な状態となる。そこで、画面上に表示されるキズｂを確認し、その一端ｂ１及び他端ｂ２を指定する。上記第１実施形態では、このように指定したキズｂの測長基準を、各ワイヤーｗ間の間隔寸法を参照して求めたが、本実施形態のようにキズｂの大きさが微小である場合には、奥行き寸法の情報も有する計算機モデルｃ表面上に位置決めされた各ポイントＰ１〜Ｐ３間の間隔寸法を、測長時の参照手段として用いる。

すなわち、各ポイントＰ１〜Ｐ３は、計算機モデルｃ上における相対的な位置が正確に定まっているので、ポイントＰ１，Ｐ２間の距離寸法Ｌ４、ポイントＰ２，Ｐ３間の距離寸法Ｌ５、ポイントＰ３，Ｐ１間の距離寸法Ｌ６を、計算機モデルｃ上の寸法として正確に算出することができる。
そこで、制御部ＣＵは、画面上におけるキズｂの長さ寸法と各ポイントＰ１〜Ｐ３間の長さ寸法との比を求め、これに実寸法Ｌ４〜Ｌ６をかけることで、キズｂの実寸法Ｌ７を求める。このようにして、奥行き寸法の情報も有する計算機モデルｃ表面上に位置決めされた各ポイントＰ１〜Ｐ３間の間隔寸法を測長基準としてキズｂの測長が行われる。

以上説明の本実施形態の工業用内視鏡装置１は、その制御部ＣＵが、被観察物である部品ａの三次元形状寸法を示す形状データｃを構築し、この形状データｃを部品ａのリアルタイム映像に合致させ、この形状データｃに対する相対的な三次元形状寸法が既知のマーキングとしてポイントＰ１〜Ｐ３をキズｂの映像周辺に付し、これらポイントＰ１〜Ｐ３及びキズｂ間の形状寸法比較を行うことにより、キズｂの三次元形状寸法を求める構成を採用した。この構成によれば、リアルタイム映像内に参照基準が映っていなくても、通常測定用の光学アダプタ２を用いてキズｂの測長を高精度に行うことが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態についての説明を、図５及び図６を参照しながら以下に行う。本実施形態の説明においては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明を行い、その他については上記第１実施形態と同様であるとして説明を省略する。
なお、図５は、本実施形態の工業用内視鏡装置１を用いたキズ測定方法（形状寸法測定方法）を説明するための図であって、部品ｐのリアルタイム映像に計算機モデルｒを重ね合わせて静止させたときの表示画面を示す図である。また、図６は、キズ測定を行うために図５のＣ部を拡大させたときの表示画面を示す図である。

本実施形態は、キズ測長時における制御部ＣＵの測長処理が上記第１実施形態と比較して異なっている。
すなわち、図５に示すように、部品ｐ上にキズｑを観察者が発見し、通常の観察モードからキズ測定モードに制御部ＣＵの制御内容を切り替えた場合、制御部ＣＵは、同図に示す計算機モデル（形状データ）ｒを作成し、さらに計算機モデルｒの大きさ及び姿勢を、リアルタイム映像内の部品ｐの大きさ及び姿勢と一致するように加工した後、部品ｐ上に計算機モデルｒを重畳してフリーズ表示させる。ここまでは、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、特に、図５に示すようにキズｑが微小で、図６に示すように拡大したときに計算機モデルｒのワイヤーフレーム等が画面内に映り込まない場合に適した処理方法を採用している。すなわち、まず、図５の表示画面において前記制御部ＣＵは、後のステップでキズｑを測長する際の参照部として部品ｐ上のどの部分を用いるかという点と、この参照部の測長を部品ｐ上の何を参照基準にして求めるのかという点とを観察者に問い合わせる。この問い合わせは、前記ＬＣＤ８の表示画面上に表示させても良いし、または、前記スピーカ２２ａから発する音声により問い合わせするものとしても良い。

この問い合わせを受けた観察者は、前記参照部として、例えばキズｑの近傍にある焦げ跡ｓを選択する。具体的に言うと、図５の表示画面上で、焦げ跡ｓの長さ寸法であるＬ１１を測長するための２点を前記リモートコントローラ７で指定する。さらに、観察者は、前記参照基準として、部品ｐ上で設計寸法が既知である孔ｈ１，ｈ２（部品ｐがガスタービンの翼である場合、これら孔ｈ１，ｈ２はクーリングホールにあたる）の２点間の長さ寸法Ｌ１２を指定する。

以上２点の指定により、制御部ＣＵは、長さ寸法Ｌ１２に基づいて焦げ跡ｓの長さ寸法Ｌ１１を求める。このときの長さ寸法Ｌ１１は、奥行き寸法の情報も有する計算機モデルｒの表面上に設定された長さ寸法Ｌ１２に基づいて算出されるため、高精度に測長されたものとなる。このようにして、焦げ跡ｓの位置及び長さ寸法Ｌ１１の双方が制御部ＣＵによって把握される。

このようにして前記参照部の位置及び長さ寸法を制御部ＣＵに把握させた後、電子ズームにより画面の表示内容を拡大させる。すると、画面の表示内容が図６のようになり、微小なキズｑが測長可能な状態まで拡大視される。この状態では、既に前記孔ｈ１，ｈ２が画面に映っていないので、前記長さ寸法Ｌ１２を測長用の参照基準として用いることができない。しかし、前述において焦げ跡ｓの長さ寸法Ｌ１１が既に求められているので、この焦げ跡ｓの長さ寸法Ｌ１１を参照基準としてキズｑの長さ寸法Ｌ１３を求めることができる。

すなわち、制御部ＣＵが、測長するキズを指定するように観察者に要求する。これに対し、観察者は、前記リモートコントローラ７を用いてキズｑの両端位置（図６の２つの×印）を指定する。すると、制御部ＣＵは、参照基準である前記長さ寸法Ｌ１１との比としてキズｑの長さ寸法Ｌ１３を算出する。このときの長さ寸法Ｌ１３は、奥行き寸法の情報も有する長さ寸法Ｌ１１に基づいて算出されるため、高精度に測長されたものとなる。したがって、キズｑに対して内視鏡プローブ３の先端を正対させることなく高精度にキズｑの測長を行うことが可能となる。
なお、本実施形態では、部品ｐ上で設計寸法が既知である孔ｈ１，ｈ２の２点間の長さ寸法Ｌ１２を参照基準として測長する場合について説明したが、これら孔ｈ１，ｈ２を測長用の参照基準とせずに測長するものとしても良い。すなわち、上述のように計算機モデルｒの大きさ及び姿勢を、リアルタイム映像内の部品ｐの大きさ及び姿勢と一致するように加工した後、部品ｐ上に計算機モデルｒを重畳してフリーズ表示することで、既に計算機モデルｒと部品ｐとのマッチングができているので、部品ｐ上の焼けの位置が計算機モデルｒ上における座標として認識することができる。したがって、前記電子ズームを行った後も、計算機モデルｒ上の座標値を参照基準に用いて測長することが可能となる。

以上説明の本実施形態の工業用内視鏡装置１は、その制御部ＣＵが、参照部である焦げ跡ｓの位置及び長さ寸法Ｌ１１を求め、さらに、この焦げ跡ｓの長さ寸法Ｌ１１を基準として測定対象であるキズｑの長さ寸法Ｌ１３を求める構成を採用した。この構成によれば、キズｑの近傍に三次元形状寸法が既知（設計寸法が既知）の測長用の参照基準がなくとも、焦げ跡ｓに基づいて精度良く三次元形状寸法を求めることが可能となる。

なお、上記第第１〜第３実施形態の説明においては、測定対象がキズである場合を例に説明したが、これに限らず、付着物等、その他の測定対象の三次元形状寸法を求めるものとしても良い。
また、上記第第１〜第３実施形態の説明においては、長さ測定を行う場合を例に説明したが、これに限らず、面積（大きさ、広さ）の測定を行うものとしても良い。

本発明の工業用内視鏡装置の一実施形態を示す図であって、全体構成を示す斜視図である。 同工業用内視鏡装置の制御部を中心とする内部構造を説明するためのブロック図である。 同工業用内視鏡装置を用いたキズ測定方法の第１実施形態を説明するための図であって、（ａ）は、リアルタイム映像内の部品に計算機モデルを重ね合わせる前の状態を示す図であり、（ｂ）は、重ね合わせてフリーズさせた状態を示す図であり、（ｃ）は、電子ズームにより、（ｂ）図のＡ部を拡大表示させた図である。 同工業用内視鏡装置を用いたキズ測定方法の第２実施形態を説明するための図であって、（ａ）は、リアルタイム映像内の部品に計算機モデルを重ね合わせる前の状態を示す図であり、（ｂ）は、重ね合わせてフリーズさせた状態を示す図であり、（ｃ）は、電子ズームにより、（ｂ）図のＢ部を拡大表示させた図である。 同工業用内視鏡装置を用いたキズ測定方法の第３実施形態を説明するための図であって、部品ｐのリアルタイム映像に計算機モデルｒを重ね合わせて静止させたときの表示画面を示す図である。 同実施形態のキズ測定方法の続きを説明するための図であって、図５のＣ部を拡大させたときの表示画面を示す図である。

符号の説明

１・・・工業用内視鏡装置
３・・・内視鏡プローブ
８・・・ＬＣＤ
ａ・・・部品（映像）
ｂ，ｑ・・・キズ（測定対象）
ｃ，ｒ・・・計算機モデル（形状データ）
ＣＵ・・・制御部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・ポイント（マーキング）
ｓ・・・焦げ跡（参照部）

Claims (4)

1. 被観察物の映像を撮像する内視鏡プローブと、前記映像を表示する表示部とを備えた工業用内視鏡装置において、
   前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを前記映像に合致させ、該形状データの三次元形状寸法を参照基準として前記被観察物上の測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備えたことを特徴とする工業用内視鏡装置。
2. 請求項１に記載の工業用内視鏡装置において、
   前記制御部が、前記測定対象近傍にある参照部の位置及び三次元形状寸法を、前記形状データを基準として求め、さらに、この参照部を基準として前記測定対象の三次元形状寸法を求めることを特徴とする工業用内視鏡装置。
3. 被観察物の映像を撮像する内視鏡プローブと、前記映像を表示する表示部とを備えた工業用内視鏡装置において、
   前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを前記映像に合致させ、該形状データに対する相対的な三次元形状寸法が既知のマーキングを、前記映像上の測定対象の周辺に付し、これらマーキング及び測定対象間の形状寸法比較により、該測定対象の三次元形状寸法を求める制御部を備えたことを特徴とする工業用内視鏡装置。
4. 被観察物の映像を内視鏡プローブで撮像する工程と、前記被観察物の少なくとも一部分の三次元形状寸法を示す形状データを読み込む工程と、前記形状データを前記映像に合致させ、該形状データの三次元形状寸法を参照基準として前記被観察物上の測定対象の三次元形状寸法を求める工程とを有することを特徴とする工業用内視鏡装置を用いた形状寸法測定方法。
   

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