米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 医学 -> オリンパスメディカルシステムズ株式会社

発明の名称 立体観察装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−14580(P2007−14580A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199828(P2005−199828)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100065824
【弁理士】
【氏名又は名称】篠原 泰司
発明者 野沢 純一 / 石川 朝規 / 安永 浩二
要約 課題
外科手術において、主術者と手術協力者との相互の意思の疎通や状況の把握に最適な位置関係となる位置で、主術者と手術協力者とが、作業スペースを極力確保でき、かつ、眼への負担を極力軽減しながら、ほぼ同時に観察することのできる立体観察装置を提供する。

解決手段
互いに視差を有する2つの画像を撮像する撮像手段1と、撮像した2つの画像を投影する投影手段21と、2つの画像を観察者の左右の眼に導くための結像手段を有する表示パネル22とを備えた立体観察装置において、投影手段21からの投影光を異なる光路に向けて分割する光路分割手段23を備え、表示パネル22が、対向配置された2つの結像手段22a,22bを有し、光路分割手段23を介して分割された夫々の光路を通る投影画像が、結像手段22a,22bを介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるように構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】
互いに視差を有する2つの画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた2つの画像を投影する投影手段と、前記2つの画像を観察者の左右の眼に導くための結像手段を有する表示パネルとを備えた立体観察装置において、
前記投影手段からの投影光を異なる光路に向けて分割するための光路分割手段を備え、
前記表示パネルが、対向配置された2つの前記結像手段を有し、
前記光路分割手段を介して分割された夫々の光路を通る投影画像が、前記表示パネルの夫々異なる前記結像手段を介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにしたことを特徴とする立体観察装置。
【請求項2】
前記光路分割手段が、前記投影手段から前記表示パネルに至る途中の光路上に配置され、
前記光路分割手段を介して分割された夫々の光路を通る投影光を前記表示パネルの夫々異なる前記結像手段に導くための導光部材を有し、さらに、
前記表示パネルが、両面ミラーを2つの前記結像手段で挟むように備えていることを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
【請求項3】
前記光路分割手段が、2つの前記結像手段の間に配置され、
前記表示パネルの一方の面に入射した投影画像が、前記光路分割手段、及び2つの前記結像手段を介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の立体観察装置。
【請求項4】
2つの前記結像手段が、互いに傾斜して対向配置され、
前記光路分割手段が、一方の前記結像手段における他方の前記結像手段側の面に設けられたハーフミラーで構成され、さらに、
前記ハーフミラーを透過した光を他方の前記結像手段に向けて反射するミラーを有することを特徴とする請求項3に記載の立体観察装置。
【請求項5】
前記光路分割手段が、入射光に対して反射作用と透過作用とを時分割で切換える光学特性切換手段で構成されていることを特徴とする請求項3に記載の立体観察装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、外科手術において主術者と手術協力者とが細部を拡大観察するために使用する立体観察装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、観察対象に対して互いに視差を有する2つの画像を撮像し、撮像した夫々の画像を観察者の左右の眼に導くことにより、観察者が観察対象の拡大像を立体的に観察することができるようにした立体観察システムが知られている。立体観察システムは、医療分野において注目されており、特に、細かい術部の観察下で繊細かつ高度な技術での処置を行うことが求められる、内視鏡や実体顕微鏡を用いた外科手術に採用されている。
【0003】
ところで、立体観察システムを用いた外科手術において、術者に繊細な手術の技術を十分に発揮させるには、術者に与える疲労を極力軽減することが必要である。
【0004】
しかるに、従来一般の内視鏡下での外科手術に使用される立体観察システムは、内視鏡で撮像された画像が、手術室内の患者から離れた位置に設置されたモニタに表示され、術者が、このモニタに表示された内視鏡画像上の手術部位と、術者自らが操作する手術器具とを見ながら手術を行うように構成されている。この場合、術者は、手術を受けている患者の手術部位の方向に体を向けながら、顔だけをモニタに向けて作業を行わなければならず、無理な体勢を強いられ、疲労が生じやすくなる。この疲労の発生を抑えるためには、術者の顔が患者に対して正面(術者が患者と正対して術部を見る方向)を向いた姿勢でモニタに表示された画像を観察できるようにすることが望まれる。
【0005】
また、外科手術を円滑に行うためには、手術を行う主術者以外に、その手術を補佐する助手、麻酔医、及び看護士等の手術協力者とが連携をとり合いながら手術を進める必要がある。このためには、手術の際に、主術者と手術協力者が無理な体勢を強いられることなく、夫々、相互の状況を把握できる位置に位置できるようにすることが重要である。また、主術者だけでなく手術協力者も、主術者が手術を行っている術部の拡大像を観察することができるようにすることが必要である。
【0006】
しかるに、従来、複数の観察者が観察可能な立体観察装置としては、例えば、次の特許文献1〜3に開示のものが提案されている。
【特許文献1】特開平08-146348号公報
【特許文献2】特開2003-207743号公報
【特許文献3】特開2004-337247号公報
【0007】
特許文献1に記載の装置は、投影手段からの左眼用及び右眼用の投影画像を2方向に分解するプリズム列手段を表示パネルに備えることによって、1つの表示面に対して、2名の観察者が横に並んだ状態で投影画像を観察することができるように構成されている(特許文献1の図9参照)。
【0008】
また、特許文献2に記載の装置は、左眼用及び右眼用の投影光学系を備えた投影装置と表示パネルとの組を対向配置することによって、2名の観察者が対向位置で観察することができるように構成されている(特許文献2の図19参照)。
【0009】
また、特許文献3に記載の装置は、左眼用及び右眼用の投影光学系を備えた投影装置と、投影装置からの投影光を2方向に分割する分割手段を備えるとともに、この分割手段で2方向に分割された投影光を対向位置に位置する観察者に向けて夫々反射する2つの表示パネルを夫々観察者の顔面近傍に配置することによって、一つの投影装置を共用しながら2名の観察者が対向位置で観察することができるように構成されている(例えば、特許文献3の図9,10参照)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述したように、外科手術において、手術を円滑に行うためには、主術者と手術協力者とが適切な位置関係となることが重要である。例えば、一般に、脳神経外科、耳鼻咽喉科、眼科での顕微鏡下の手術では、主術者に対して手術協力者が90°側方に配置された位置関係、また、整形外科、形成外科での顕微鏡下の手術や、腹腔鏡下の手術では、主術者に対して手術協力者が対向配置された位置関係が、適切な位置関係となる。そして、外科手術においては、主術者と助手とが同じ側から表示パネルを観察するような位置関係はならない。
【0011】
しかるに、特許文献1に記載の装置は、上述したように、2名の観察者が横に並んで観察する構成であるため、外科手術に適さない。
この点、特許文献2,3に記載の装置であれば、2名の観察者が対向位置で立体観察できるように構成されているので、主術者に対して手術協力者が対向配置された位置関係の外科手術において適用できる。
しかし、特許文献2に記載の装置は、観察者ごとに投影装置及び表示パネルの組が夫々独立して構成されているため、装置全体が大型化し、手術室における作業スペースが大きく狭められてしまう。このため、手術がしにくくなる上、姿勢や位置を変える自由度が少なく疲労し易くなってしまう。
【0012】
また、特許文献3に記載の装置は、2名の観察者に対して一つの投影装置を共用してはいるものの、表示パネルを夫々の観察者の顔面近傍に配置しているため、手術室における特に術部周辺の作業スペースが狭められてしまう上、表示パネルから観察者までの距離が短くなり、観察者の眼にかかる負担が大きくなってしまう。
【0013】
このように、特許文献2,3に記載の観察装置は、主術者と手術協力者との相互の意思の疎通や状況の把握に最適な位置関係が対向位置となる外科手術に使用することができるものの、表示パネルを観察する主術者と手術協力者の眼が疲れ易くなる上、作業スペースが狭められてしまい、効率よく手術をすることができなかった。
【0014】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外科手術において、主術者と手術協力者との相互の意思の疎通や状況の把握に最適な位置関係となる位置で、主術者と手術協力者とが、作業スペースを極力確保でき、かつ、眼への負担を極力軽減しながら、ほぼ同時に観察することのできる立体観察装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するため、本発明による立体観察装置は、互いに視差を有する2つの画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた2つの画像を投影する投影手段と、前記2つの画像を観察者の左右の眼に導くための結像手段を有する表示パネルとを備えた立体観察装置において、前記投影手段からの投影光を異なる光路に向けて分割するための光路分割手段を備え、前記表示パネルが、対向配置された2つの前記結像手段を有し、前記光路分割手段を介して分割された夫々の光路を通る投影画像が、前記表示パネルの夫々異なる前記結像手段を介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにしたことを特徴としている。
【0016】
また、本発明の立体観察装置においては、前記光路分割手段が、前記投影手段から前記表示パネルに至る途中の光路上に配置され、前記光路分割手段を介して分割された夫々の光路を通る投影光を前記表示パネルの夫々異なる前記結像手段に導くための導光部材を有し、さらに、前記表示パネルが、両面ミラーを2つの前記結像手段で挟むように備えているのが好ましい。
【0017】
また、本発明の立体観察装置においては、前記光路分割手段が、2つの前記結像手段の間に配置され、前記表示パネルの一方の面に入射した投影画像が、前記光路分割手段、及び2つの前記結像手段を介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにするのが好ましい。
【0018】
また、本発明の立体観察装置においては、2つの前記結像手段が、互いに傾斜して対向配置され、前記光路分割手段が、一方の前記結像手段における他方の前記結像手段側の面に設けられたハーフミラーで構成され、さらに、前記ハーフミラーを透過した光を他方の前記結像手段に向けて反射するミラーを有するのが好ましい。
【0019】
また、本発明の立体観察装置においては、前記光路分割手段が、入射光に対して反射作用と透過作用とを時分割で切換える光学特性切換手段で構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、外科手術において、主術者と手術協力者との相互の意思の疎通や状況の把握に最適な位置関係となる位置で、主術者と手術協力者とが、作業スペースを極力確保でき、かつ、眼への負担を極力軽減しながら、ほぼ同時に観察することのできる立体観察装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
第一実施形態
図1は本発明の第一実施形態にかかる立体観察装置の説明図であり、(a)は装置全体の概略構成図、(b)は表示パネルの構成を示す拡大断面図である。なお、便宜上、図1では、観察者の眼は片方のみ示してある。
本発明の立体観察装置は、立体画像撮像装置1と、立体画像表示装置2を有して構成されている。
立体画像撮像装置1は、左眼用及び右眼用撮像光学系を備えた実体顕微鏡あるいは立体内視鏡で構成されており、互いに視差を有する左眼用及び右眼用の画像を撮像することができるようになっている。
立体画像表示装置2は、立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像を投影するための画像投影装置21と、光路分割手段23と、導光部材24と、表示パネル22を有している。
【0022】
また、立体画像撮像装置1には、術部の観察像を電子画像として拡大3次元画像を撮像するための左右一対の、CCDなどからなる撮像素子(図示省略)を備えた観察光学系が内蔵されている。
【0023】
左右一対の撮像素子は、図1において図示省略したカメラコントローラに内蔵された左右一対のCCU(カメラコントロールユニット)にそれぞれ接続されている。また、左右一対のCCUは、それぞれからの信号が後述する画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像表示素子に別個に入力されるように、画像投影装置21に接続されている。
【0024】
画像投影装置21は、左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rを有している。
左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rは、それぞれ左右のCCUからの信号を画像として表示する画像表示素子と、投影レンズを有している。そして、それぞれの射出光軸が画像表示パネル22の表示面の中心S1,S2で一致するように配置されており、左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rからのそれぞれの観察像を一致させて画像表示パネル22上に投影するようになっている。
【0025】
表示パネル22は、図1(b)に示すように、対向配置された2つのフレネルレンズ22a,22bと、2つのフレネルレンズ22a,22bに挟まれた両面ミラー22cを有して構成されている。
フレネルレンズ22a,22bは、結像手段としての機能を有し、左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rからの投影画像を観察者の左右の眼の位置に導くように構成されている。
そして、画像投影装置21の左眼用及び右眼用の投影光学系21L,21Rの射出瞳が、表示パネル22のフレネルレンズにより、表示パネル22の表示面の中心S1,S2から所定の距離、離れた位置に拡大され、左右に分離された状態で形成されるようになっている。
そして、左右の射出瞳内に観察者の左右の眼が入るようにすることにより、表示パネル22を見ている第一の観察者の左眼(第二の観察者の場合は右眼)には、左眼用の画像投影光学系21Lからの観察像が導かれ、第一の観察者の右眼(第二の観察者の場合は左眼)には、右眼用の画像投影光学系21Rからの観察像が導かれる。
その結果、左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rから表示パネル22に投影された観察像が、観察者によって3D(立体)観察されるようになっている。
【0026】
光路分割手段23は、ハーフミラーで構成されている。
導光手段24は、ミラー24a,24bと、ミラー24cとで構成されている。ミラー24a,24bは、ハーフミラー23の透過側光路に配置されている。ミラー24cは、ハーフミラー23の反射側光路に配置されている。
そして、ミラー24a,24b,24cは、ハーフミラー23を介して分割された夫々の光路を通る投影光を表示パネル22の夫々異なるフレネルレンズ22a,22bに導くように配置されている。
【0027】
このように構成された第一実施形態の立体観察装置では、立体画像撮像装置1を介して互いに視差を有する左眼用及び右眼用の術部の画像を撮像する。立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像は、図示省略したCCUを経て、立体画像表示装置2の画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rから投影され、ハーフミラー23を介して2つの光路に分割される。
【0028】
ハーフミラー23を透過した光は、ミラー24a,24bで反射されて、表示パネル22のフレネルレンズ22aに入射する。フレネルレンズ22aに入射した光は、フレネルレンズ22aの内部を通って両面ミラー22cのミラー面で反射されて再びフレネルレンズ22aの内部を通り、第一の観察者(ここでは、主術者)に向かって射出される。射出された光は、第一の観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第一の観察者は、術部を立体観察することができる。
【0029】
一方、ハーフミラー23で反射された光は、ミラー24cで反射されて、表示パネル22のフレネルレンズ22bに入射する。フレネルレンズ22bに入射した光は、フレネルレンズ22bの内部を通って両面ミラー22cのミラー面で反射されて再びフレネルレンズ22cの内部を通り、第一の観察者と対向位置に位置する第二の観察者(ここでは、助手等の手術協力者)に向かって射出される。射出された光は、第二の観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第二の観察者は、術部を立体観察することができる。
【0030】
このように、第一実施形態の立体観察装置によれば、ハーフミラー23を介して分割された夫々の光路を通る投影画像が、表示パネル22の夫々異なる結像手段として対向配置されたフレネルレンズ22a,22bを介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにしたので、互いに対向位置に位置する第一及び第二の観察者(主術者及び手術協力者)は、術部の画像を同時に立体観察することができる。
【0031】
このとき、第一実施形態の立体観察装置によれば、表示パネル22を、両面ミラー22cを2つのフレネルレンズ22a,22bで挟むようにして構成したので、表示パネル22を極力薄肉化できる。このため、術部周辺の作業スペースを極力広くとることができるとともに、表示パネル22から対向位置に位置する夫々の観察者の眼までの距離として、観察者の眼に過大な負担をかけない程度の適切な距離を十分に確保することができる。
【0032】
第二実施形態
図2は本発明の第二実施形態にかかる立体観察装置の説明図であり、(a)は立体画像表示装置の概略構成図、(b)は表示パネルの構成を示す拡大断面図である。なお、第二実施形態の立体観察装置における立体画像撮像装置の構成は、第一実施形態と同じであるので、図示を省略している。
第二実施形態の立体観察装置は、立体画像表示装置2における表示パネル22’が、フレネルレンズ22a’,22b’と、ハーフミラー23’と、ミラー24c’を有して構成されている。
フレネルレンズ22a’,22b’は、互いに傾斜して対向配置されている。ハーフミラー23’は、フレネルレンズ22a’におけるフレネルレンズ22b’側の面に設けられている。ミラー24c’は、ハーフミラー23’を透過した光をフレネルレンズ22b’に向けて反射するように配置されている。
そして、第二実施形態の立体観察装置では、画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rからの投影光を、直接、表示パネル22’のフレネルレンズ22a’に入射させるようになっている。また、ハーフミラー23’が本発明における光路分割手段として機能するようになっている。
【0033】
このように構成された第二実施形態の立体観察装置では、立体画像表示装置2の画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rから投影された光は、表示パネル22’のフレネルレンズ22a’に入射する。フレネルレンズ22a’に入射した光は、フレネルレンズ22a’の内部を通ってハーフミラー23’を介して2つの光路に分割される。
【0034】
ハーフミラー23’で反射された光は、フレネルレンズ22a’の内部を通り、第一の観察者(ここでは、主術者)に向かって射出される。射出された光は、第一の観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第一の観察者は、術部を立体観察することができる。
【0035】
一方、ハーフミラー23'を透過した光は、ミラー24c'で反射されて、表示パネル22’のフレネルレンズ22b’に入射する。フレネルレンズ22b’に入射した光は、フレネルレンズ22b’の内部を通り、第一の観察者と対向位置に位置する第二の観察者(ここでは、助手等の手術協力者)に向かって射出される。射出された光は、第二の観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第二の観察者は、術部を立体観察することができる。
【0036】
このように、第二実施形態の立体観察装置によれば、ハーフミラー23’を介して分割された夫々の光路を通る投影画像が、表示パネル22’の夫々異なる結像手段として傾斜をつけて対向配置されたフレネルレンズ22a’,22b’を介して、対向位置に位置する夫々の観察者の眼に導かれるようにしたので、互いに対向位置に位置する第一及び第二の観察者(主術者及び手術協力者)は、術部の画像を同時に立体観察することができる。
【0037】
このとき、第二実施形態の立体観察装置によれば、互いに傾斜して対向配置された2つのフレネルレンズ22a’,22b’の間において、光路分割手段としてのハーフミラー23’をフレネルレンズ22a’におけるフレネルレンズ22b’側の面に設けるとともに、ミラー24c’をハーフミラー23’を透過した光をフレネルレンズ22b’に向けて反射するように配置したので、表示パネル22’の一方の側からのみ投影光を入射させても表示パネル22’の両側で対向する観察者に投影画像を導くことができる。このため、画像投影装置21から表示パネル22’までの構成を最大限に簡素化でき、装置全体を省スペース化できる。また、表示パネル22’において、結像手段(フレネルレンズ22a’,22b’)、光路分割手段(ハーフミラー23’)、導光手段(ミラー24c’)を一体的に構成できるので、表示パネル22’から対向位置に位置する観察者の眼までの距離として、観察者の眼に過大な負担をかけない程度の適切な距離を確保することができる。
【0038】
第三実施形態
図3は本発明の第三実施形態にかかる立体観察装置の概略構成を示す説明図である。なお、第三実施形態の立体観察装置における立体画像撮像装置の構成は、第一実施形態と同じである。
第三実施形態の立体観察装置は、立体画像表示装置2における表示パネル22”が、互いに対向配置された結像手段としてのフレネルレンズ22a,22bと、フレネルレンズ22a,22bの間に挟まれるように配置された液晶シャッタ25を有して構成されている。
液晶シャッタ25は、入射光に対して透過作用と反射作用とを時分割で切換える機能を備えており、本発明における光路分割手段として機能する。また、液晶シャッタ25には、画像処理部26が接続されている。画像処理部26は、液晶シャッタ25の透過作用と反射作用の切換えに同期して、画像投影装置21で投影する画像の向きを反転させる機能を備えている。
なお、画像処理部26は、図示省略したコンピュータ等の制御部に備えられている。そして、液晶シャッタ25の時分割での切換駆動制御、及び液晶シャッタ25の切換えに同期した画像処理部26の駆動制御は、図示省略したコンピュータ等の制御部が行うように構成されている。さらに、第三実施形態の立体観察装置は、制御部を介した画像処理部26の駆動による画像の反転駆動の向きを選択できるスイッチ(図示省略)を備えている。
【0039】
このように構成された第三実施形態の立体観察装置では、立体画像撮像装置1を介して互いに視差を有する左眼用及び右眼用の術部の画像を撮像する。なお、ここでは、符号I0に示す状態の術部を挟んで、互いに対向位置に主術者と手術協力者とが位置しているものとする。立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像は、図示省略したコンピュータ等の制御部に設けられたCCUを経て、立体画像表示装置2の画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rから投影される。
画像投影装置21の左眼用及び右眼用の画像投影光学系21L,21Rから投影された光は、表示パネル22”のフレネルレンズ22aに入射する。フレネルレンズ22aに入射した光は、フレネルレンズ22aの内部を通って液晶シャッタ25に入射する。
ここで、液晶シャッタ25が反射状態に切換えられているときには、画像投影光学系21L,2IRの各画像表示素子には、液晶シャッタ25の切換えに同期して画像処理部26を介して符号I1で示す向きの画像が表示されている。液晶シャッタ25に入射した光は、液晶シャッタ25で反射されて、再びフレネルレンズ22aに入射し、フレネルレンズ22aの内部を通って主術者に向かって射出される。射出された光は、観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、観察者は術部を立体観察することができる。このとき、主術者に観察される術部の像は符号I3で示す向きとなる。
【0040】
一方、液晶シャッタ25が透過状態に切換えられているときには、画像投影光学系21L,2IRの各画像表示素子には、液晶シャッタ25の切換えに同期して画像処理部26を介して符号I2で示す向きの画像が表示される。液晶シャッタ25に入射した光は、液晶シャッタ25を透過して、フレネルレンズ22bに入射し、フレネルレンズ22bの内部を通って手術協力者に向かって射出される。射出された光は、観察者の左右の眼の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、観察者は術部を立体観察することができる。このとき、手術協力者に観察される術部の像は符号I4で示す向きとなる。
ここで、制御部を介した液晶シャッタ25による反射、透過の切換、及びその切換に同期した画像処理部26による画像表示素子に表示させる画像I1と画像I2との切換は、非常に短いサイクルで繰り返される。このため、対向位置に位置する夫々の観察者の眼には、表示パネル22”の両面に術部の画像が連続的に投影されているように感じさせることができる。このため、互いに対向位置に位置する第一及び第二の観察者(主術者及び手術協力者)は、術部の画像を実質的に同時に立体観察することができる。
【0041】
このとき、第三実施形態の立体観察装置によれば、表示パネル22”を、液晶シャッタ25を2つのフレネルレンズ22a,22bに挟むようにして構成したので、第一実施形態の立体観察装置と同様に、表示パネル22”を極力薄肉化できる。このため、術部周辺の作業スペースを広くとることができ、表示パネル22”から対向位置に位置する夫々の観察者の眼までの距離として、観察者の眼に過大な負担をかけない程度の適切な距離を十分に確保することができる。しかも、第三実施形態の立体観察装置によれば、対向配置された2つのフレネルレンズ22a,22bの間に、光路分割手段としての液晶シャッタ25を配置したので、表示パネル22”の一方の側からのみ投影光を入射させても表示パネル22”の両側で対向する観察者に投影画像を導くことができる。このため、第二実施形態の立体観察装置と同様に、画像投影装置21から表示パネル22”までの構成を最大限に簡素化でき、装置全体を省スペース化できる。
【0042】
なお、主術者と対向位置に位置する手術協力者に、主術者が観察している方向と同じ方向からの画像を観察させたほうが、手術位置での術部の位置関係や主術者の技術を理解させ易い。このため、教育用途として、主術者が観察している方向と同じ方向からの画像を観察できるようにすることが望まれる場合がある。
そのような場合には、第三実施形態の立体観察装置における図示しないスイッチを介して、液晶シャッタ25の透過状態に切換えられたときの制御部を介した画像処理部26の駆動による画像の反転駆動の向きが符号I2’に示す向きになるように選択する。
そのようにすれば、液晶シャッタの透過作用と反射作用の切換えに同期して、画像処理部26の駆動により画像が符号I2’に示す向きと符号I1に示す向きとに反転駆動されて、左眼用及び右眼用の画像表示素子に表示されるので、手術協力者は、主術者と同じ手術位置からみた向きの画像を観察することができる。
【0043】
以上、本発明の立体観察装置の各実施形態について説明したが、これらの各実施形態の立体観察装置は、主術者と手術協力者とが対向位置に位置するのが最適な位置関係となる外科手術において有効である。
ところで、外科手術においては、上述したように、主術者に対して手術協力者が90°側方に位置するのが最適な位置関係となる手術がある。
しかしながら、特許文献1〜3に記載の装置を含めて、従来、主術者に対して手術協力者が90°側方に位置する位置関係において、主術者と手術協力者とが、術部の画像を同時観察することができる立体観察装置は存在しない。このため、主術者に対して手術協力者が90°側方に位置するのが最適な位置関係となる手術においては、手術協力者は、表示パネルを観察するために、無理な位置、姿勢を強いられて、疲労の度合いが大きかった。
そこで、本件出願人は、主術者に対して手術協力者が90°側方に位置する位置関係において、主術者と手術協力者とが、術部の画像を同時観察することができるようにするために、次の参考例に示すような立体観察装置を導出した。
【0044】
第一参考例
図4は第一参考例にかかる立体観察装置の概略構成図である。
第一参考例の立体観察装置は、立体画像撮像装置1と、立体画像表示装置2を有して構成されている。
立体画像撮像装置1は、第一実施形態と同様、左眼用及び右眼用撮像光学系を備えた実体顕微鏡あるいは立体内視鏡で構成されており、互いに視差を有する左眼用及び右眼用の画像を撮像することができるようになっている。
立体画像表示装置2は、立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像を投影するための画像投影装置21と、偏光板27L,27Rと、表示パネル22”’と、偏光スクリーン28を有している。
画像投影装置21は、第一実施形態と同様に構成されている。
偏光板27L,27Rは、画像投影装置21の左眼用及び右眼用の投影光学系の出射光軸上に配置され、互いに位相が90°異なる直線偏光成分のみを透過する特性を有している。
表示パネル22”’は、フレネルレンズ22a”と、その裏面に設けられた光路分割手段としてのハーフミラー23”とで構成されている。
フレネルレンズ22a”は、結像手段としての機能を有し、ハーフミラー23”で反射され2つの投影画像を第一の観察者の左右の眼EL1,ER1に導くように構成されている。
偏光スクリーン28は、ハーフミラー23”を透過した2つの投影光のうち、いずれか一方の投影光の直線偏光成分と同じ位相の偏光特性を有しており、入射した2つの投影光のうち同じ位相の偏光特性を持つ光を反射して、第一の観察者に対して90°側方に位置する第二の観察者の眼EL2,ER2に導くように構成されている。
【0045】
このように構成された第一参考例の立体観察装置では、画像投影装置21からの2つの投影光は、それぞれ対応する偏光板27L,27Rを通過することにより互いに位相が90°異なる偏光となって、表示パネル22”’に入射する。表示パネル22”’に入射した2つの投影光は、フレネルレンズ22a”に入射し、フレネルレンズ22a”の内部を通り、ハーフミラー23”を一部の光が透過し、残りの光が反射される。ハーフミラー23”で反射された光は、再びフレネルレンズの内部を通り、第一の観察者(ここでは、主術者)に向かって射出される。射出された光は、第一の観察者の左右の眼EL1,ER1の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第一の観察者は、術部を立体観察することができる。
【0046】
一方、ハーフミラー23”を透過した光は、偏光スクリーン28に入射する。偏光スクリーン28に入射した2つの投影光のうち、偏光スクリーン28と位相が同じ光が、偏光スクリーン28で反射されて、第一の観察者に対して90°側方に位置する第二の観察者(ここでは、助手等の手術協力者)に向かって射出される。射出された光は、2次元画像として第二の観察者の左右の眼EL2,ER2の位置において射出瞳を形成する。これにより、第二の観察者は、術部を2次元観察することができる。
【0047】
従って、第一参考例の立体観察装置によれば、主術者に対して90°側方に位置する第二の観察者は、術部の2次元画像を主術者の立体画像観察と同時に観察することができる。
【0048】
第二参考例
図5は第二参考例にかかる立体観察装置の概略構成図である。立体画像撮像装置の構成は、第一実施形態と同様であるので図示を省略してある。
第二参考例の立体観察装置1は、立体画像表示装置2が、立体画像撮像装置1を介して撮像された左眼用及び右眼用の画像を投影するための画像投影装置21と、表示パネル22””と、光路分割手段としてのハーフミラー23”’と、導光手段してのミラー24c1’,24c2’と、スクリーン28’と、画像回転手段としてのローテータプリズム29と、スクリーン回動手段(図示省略)を有して構成されている。
【0049】
表示パネル22””は、フレネルレンズ22a”’の背面にミラー22b”’を備えて構成されている。
ハーフミラー23”’は、画像投影装置21からの2つの投影光の光路のうち、一方の光路上に配置されている。
ミラー24c1’,24c2’は、ハーフミラー23”’で反射された光をスクリーン28’に向けて偏向するように配置されている。
スクリーン28’は、入射された2次元の投影画像を第二の観察者(ここでは手術協力者)の眼EL2,ER2に導くように構成されている。また、スクリーン28’は、図示省略したスクリーン回動手段を介して、ハーフミラー23”’を介して分割された光路における光軸O1を中心としてミラー24c1’,24c2’、ローテータプリズム29とともに回動可能に保持されるとともに、光軸O2を中心として単独で回動可能に保持されている。
ローテータプリズム29は、ミラー24c2’とスクリーン28’との間に配置され、スクリーン28’の回動に伴う投影画像の回転を補正する機能を備えている。
さらに、第二参考例の立体観察装置では、スクリーン28’の回動方向及び回動量を検出する検出手段(図示省略)と、スクリーン28’の回動に同期してローテータプリズム29を所定量回動させる駆動制御手段(図示省略)を備えている。
【0050】
このように構成された第二参考例の立体観察装置では、画像投影装置21からの2つの投影光のうち、一方の光路を通る投影光は、ハーフミラー23”’に入射する。
ハーフミラー23”’を透過した光は、画像投影装置21からの2つの投影光のうち、他方の光路を通る投影光とともに、表示パネル22””のフレネルレンズ22a”’に入射する。フレネルレンズ22a”’に入射した光は、フレネルレンズ22a”’の内部を通り、ミラー22b”’で反射されて、再びフレネルレンズ22a”’の内部を通り、第一の観察者(ここでは、主術者)に向かって射出される。射出された光は、第一の観察者の左右の眼EL1,EL2の位置において左眼用及び右眼用の射出瞳を形成する。これにより、第一の観察者は術部を立体観察することができる。
【0051】
一方、ハーフミラー23”’で反射された光は、ミラー24c1’,24c2’で反射されて、ローテータプリズム29を通り、スクリーン28’に入射する。スクリーン28’に入射した光は、スクリーン28’で反射されて、第一の観察者に対して90°側方に位置する第二の観察者(ここでは、助手等の手術協力者)に向かって射出される。射出された光は、2次元画像として第二の観察者の眼EL2,ER2の位置において射出瞳を形成する。これにより、第二の観察者は術部を2次元観察することができる。
【0052】
従って、第二参考例の立体観察装置によれば、第一参考例と同様、主術者に対して90°側方に位置する第二の観察者は、術部の2次元画像を主術者の立体画像観察と同時に観察することができる。
【0053】
さらに、第二参考例の立体観察装置によれば、第一の観察者の側方に位置する第二の観察者の位置の移動に応じて、図示省略したスクリーン回動手段を介して、スクリーン28’を、光軸O1を中心としてミラー24c1’,24c2’、ローテータプリズム29とともに回動させたり、光軸O2を中心として単独で回動させることができる。
このとき、観察する2次元画像が回転することになるが、スクリーン28’を軸O1,又は軸O2を中心に回動させたときには、図示省略した検出手段を介して、回動方向及び回動量を検出し、さらに、図示省略した駆動制御手段を介して、検出手段で検出された情報に基づいてローテータプリズム29を所定方向に所定量回動して、スクリーン28’の回動に伴う投影画像の回転が補正される。
このため、第二参考例の立体観察装置によれば、主術者の側方に位置する手術協力者の観察位置の自由度を大きくとることができる。
【0054】
以上、説明したように、本発明の立体観察装置は、特許請求の範囲に記載した発明の他に、次のような特徴を備えている。
【0055】
(1)互いに視差を有する2つの画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた2つの画像を投影する投影手段と、前記2つの画像を第一の観察者の左右の眼に導くための結像手段を有する表示パネルとを備えた立体観察装置において、前記投影手段からの2つの投影光のうち少なくとも一方の光を異なる光路に向けて分割するための分割手段と、前記光路分割手段を介して分割された一方の光路を通る投影画像を前記第一の観察者の側方に位置する第二の観察者の眼に導く表示スクリーンを備えたことを特徴とする立体観察装置。
【0056】
(2)前記光路分割手段が、前記表示パネルに設けられていることを特徴とする上記(1)に記載の立体観察装置。
【0057】
(3)前記光路分割手段が、前記投影手段からの2つの投影光を、2つの光路に向けて分割するように構成され、さらに、前記光路分割手段を介して分割された他方の光路を通る2つの投影光のうち前記一方の投影光のみを抽出するための投影画像選択手段を有することを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の立体観察装置。
【0058】
(4)前記投影画像選択手段が、前記投影手段の2つの投影光の出射部近傍に夫々設けられた、互いに位相が90°異なる2つの偏光板と、前記光路分割手段を介して分割された他方の光路上に配置された、前記2つの偏光板のうちの一方と同じ位相の偏光スクリーンとで構成されていることを特徴とする上記(3)に記載の立体観察装置。
【0059】
(5)前記光路分割手段が、前記投影手段と前記表示パネルとの間において、前記投影手段からの2つの投影光のうち一方の光を、2つの光路に向けて分割するように構成されるとともに、前記光路分割手段を介して分割された一方の光路を通る投影光を前記スクリーンに導く導光手段を有し、前記スクリーンが、前記光路分割手段を介して分割された一方の光路の光軸を中心に回動可能に保持され、さらに、前記スクリーンの回動に伴う投影画像の回転を補正するための画像回転手段を有することを特徴とする上記(1)に記載の立体観察装置。
【0060】
(6)前記光学特性切換手段の切換に同期して、前記投影手段で投影する画像の向きを反転させる投影画像反転制御手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の立体観察装置。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明の立体観察装置は、特に手術において術部の拡大観察画像を表示する観察装置を複数人で使用する脳神経外科、眼科、整形外科等において有用である。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の第一実施形態にかかる立体観察装置の説明図であり、(a)は装置全体の概略構成図、(b)は表示パネルの構成を示す拡大断面図である。
【図2】本発明の第二実施形態にかかる立体観察装置の説明図であり、(a)は立体画像表示装置の概略構成図、(b)は表示パネルの構成を示す拡大断面図である。
【図3】本発明の第三実施形態にかかる立体観察装置の概略構成を示す説明図である。
【図4】第一参考例にかかる立体観察装置の概略構成図である。
【図5】第二参考例にかかる立体観察装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【0063】
1 立体画像撮像装置
2 立体画像表示装置
21L 左眼用画像投影光学系
21R 右眼用画像投影光学系
22,22’,22”,22”’,22”” 表示パネル
22a,22b,22a’,22b’,22a” フレネルレンズ
22c 両面ミラー
23,23’,23”,23”’ 光路分割手段(ハーフミラー)
24 導光手段
24a,24b,24c,24c’,24c1’,24c2’ ミラー
25 液晶シャッタ
26 画像処理部
27L,27R 偏光板
28 偏光スクリーン
28’ スクリーン
29 ローテータプリズム




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013