(57)【要約】【課題】ユーザが視線をずらすことで画像と外界の一方を選択して見られるようにされたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を、外界を見る場合に外界についての視界を遮らないように改良する。【解決手段】ＨＭＤ３は、ユーザの鼻梁に当接するノーズパッド３１１、ノーズパッド３１１からユーザの額の前まで上方に伸びる柱部材３１２、柱部材３１２の上端後方に取付けられた断面Ｕ字型又はＣ字型の固定部材３１４を備えている。ユーザに画像を見せるためのディスプレイ部３２は、柱部材３１２の上端前方に取付けられており、ユーザの眼の前へ吊下げられている。柱部材３１２、固定部材３１５ともにユーザの視界に殆ど入らないため、このＨＭＤ３はユーザが外界を見る場合に邪魔になるものがない。【選択図】図２
2010147727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時にユーザの鼻梁に当接させるノーズパッドと、
前記ノーズパッドから略真上に伸びる棒状の柱部材と、
前記柱部材の上端部付近にその前側が接続されており、その後側が開放された平面視で略Ｕ字型又は略Ｃ字型に構成された、使用時にその前側をユーザの額に当接させた状態でユーザの頭部の周囲に固定される、弾性を有する棒状体で構成された固定手段と、
前記柱部材の上端部付近に位置する支点部と、
を備えており、
前記支点部から、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部であり、ユーザが前記画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものを吊下げて前記ディスプレイ部をユーザの眼の前に位置させられるようにした、
ヘッドマウントディスプレイの取付け器具。
【請求項２】
使用時にユーザの鼻梁に当接させるノーズパッドと、
前記ノーズパッドから略真上に伸びる棒状の柱部材と、
前記柱部材の上端部付近にその前側が接続されており、その後側が開放された平面視で略Ｕ字型又は略Ｃ字型に構成された、使用時にその前側をユーザの額に当接させた状態でユーザの頭部の周囲に固定される、弾性を有する棒状体で構成された固定手段と、
前記柱部材の上端部付近に位置する支点部と、
前記支点部から吊下げられてユーザの眼の前に位置させられる、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部であり、ユーザが前記画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものと、
を備えている、
ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記ディスプレイ部は、ユーザが前記画像を見ることを望んだ場合にユーザの眼へ画像の像光を投射できるような第１位置と、ユーザが前記画像を見ることを望まない場合における前記第１位置の略真上の第２位置の２箇所で静止させられるようになっている、
請求項２記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記ディスプレイ部に接続された第１ヒンジを介してその一端が前記ディスプレイ部に接続され、前記支点部に接続された第２ヒンジを解してその他端が前記支点部に接続されている可動アームを備えており、
前記可動アームは、前記第２ヒンジにより、その先端が前記支点部の略真上に位置する上位置と、その先端が前記支点部の略真下に位置する下位置との２箇所の間を、前記上位置と前記下位置とで静止可能として回動できるようにされているとともに、
前記ディスプレイ部は、前記第１ヒンジにより、前記可動アームが前記上位置にある場合の前後方向の向きと、前記可動アームが前記下位置にある場合の前後方向の向きとが同じになるようにされ、且つ前記可動アームが前記下位置にある場合に前記第１位置に、前記可動アームが前記上位置にある場合に前記第２位置にそれぞれ位置するようにされている、
請求項３記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記下位置に位置する前記可動アームに、前記可動アームを前記上位置に向けて回動させるような付勢力を加える弾性体と、
前記上位置側から前記下位置に前記可動アームを回動させたときに前記可動アームを係止することにより、前記付勢力に抗して前記可動アームを前記下位置に固定する位置固定手段と、
前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アームの係止を解除する解除手段と、
を備えてなる、
請求項４記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジの下方に接続された第３ヒンジと、
前記第３ヒンジを介してその一端が前記ディスプレイ部に接続されている補助アームと、
を備えており、前記補助アームは、前記柱部材の前記支点部の下方に接続された第４ヒンジを介してその他端が前記柱部材に接続されており、
前記可動アームが前記補助アームと平行に保たれるようにされ、且つ前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジと前記第３ヒンジに挟まれた部分が前記柱部材の前記第２ヒンジと前記第４ヒンジに挟まれた部分と平行に保たれるようにされていることで、前記可動アーム、前記補助アーム、前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジと前記第３ヒンジに挟まれた部分、及び前記柱部材の前記第２ヒンジと前記第４ヒンジに挟まれた部分が、全体としてパンタグラフとして機能するようになっている、
請求項４記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記下位置に位置する前記可動アームに、前記可動アームを前記上位置に向けて回動させるような付勢力を加えるか、及び／又は前記下位置に位置する前記可動アームと平行な位置にある前記補助アームに、前記上位置にある前記可動アームと平行な位置に向けて回動させるような負勢力を与える弾性体と、
前記上位置側から前記下位置に前記可動アームを回動させたときに前記可動アーム、又は前記補助アームの少なくとも一方を固定することにより、
前記付勢力に抗して前記可動アーム、又は前記補助アームの少なくとも一方を、前記可動アームが前記下位置に維持されるように固定する位置固定手段と、
前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アーム、又は前記補助アームの係止を解除する解除手段と、
を備えてなる、
請求項６記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記支点部に対して相対的な位置が固定された状態で前記第１位置にある前記ディスプレイ部とユーザの両眼の間に位置するようにされた、透明な板である透明板を備えている、
請求項３記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
前記透明板は、前記ユーザの視力に応じてパワーを調整された視力矯正レンズを兼ねている、
請求項８記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイと、前記ディスプレイ部がユーザの眼へ投射する前記像光の元となる画像を捉える内視鏡と、を含んでおり、前記ユーザが、前記画像を見ながら内視鏡手術を行なえるようにされている内視鏡手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
今までに様々なタイプのヘッドマウントディスプレイが提案されている。ヘッドマウントディスプレイは、視野の全体を覆うゴーグル様の形状とされたものがかつては主流であったが、最近は、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部を備えており、ディスプレイ部が投射する像光により視野の一部にのみ画像を映し出すことにより、画像と画像の周辺の外界とのうちの自分の見たいものを視線をずらすだけでユーザが選択して見ることができるタイプのものが主流になってきている。このような外界をも見ることのできるタイプのヘッドマウントディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイを装着したままの状態で、ユーザが軽作業を行なったり歩いたりすることを可能とするという利点を持つ。
【０００３】
このようなヘッドマウントディスプレイは、例えば、眼鏡に対して後付けすることのできるディスプレイ部を備えており、ディスプレイ部を取付けた状態の眼鏡をヘッドマウントディスプレイとして機能させるものとされている。或いは、外界をも見ることのできるタイプのヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイ部と、ディスプレイ部が取付けられた眼鏡様の本体とを備えている。
いずれにせよ、これらヘッドマウントディスプレイは、眼鏡を利用するか、或いは眼鏡様の形状を採用することが多い。それは、ディスプレイ部から視線をずらすことでユーザが外界を見ることを可能とするには、外界を見るために元々設計されている眼鏡の形状を利用するのが合理的だと考えられていたからである。
【０００４】
しかしながら、外界をも見ることのできるタイプのヘッドマウントディスプレイは、それが眼鏡の形状を利用するものであるため、通常の眼鏡が備えるのと同様のテンプルを備えている。かかるテンプルは、右又は左の視界に入るため、ディスプレイ部から視線をずらして外界を見るときには特に、ユーザにとって煩わしいものとなる。ディスプレイ部が目の前にある場合には、ユーザは一般的に、画像を視野の正面に見ることになるため、外界を見ることのできる範囲はそもそも少ない。そのような状況の中で、外界を見ることを妨げるテンプルの存在は看過しがたいものとなる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部を備え、且つユーザが画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものを、外界を見る場合に外界についての視界を遮らないようにするための技術、及びそのようなヘッドマウントディスプレイの応用を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、以下のヘッドマウントディスプレイの取付け器具を、上述の課題を解決することのできる発明として提案する。
本願発明者は、従来のヘッドマウントディスプレイで安易に眼鏡を利用していた点を見直し、ヘッドマウントディスプレイをユーザの頭部に固定するには、眼鏡ではなくそれ専用の器具を用いるべきであるという発想から、以下のヘッドマウントディスプレイの取付け器具を想到するに到った。
本願発明者は、使用時にユーザの鼻梁に当接させるノーズパッドと、前記ノーズパッドから略真上に伸びる棒状の柱部材と、前記柱部材の上端部付近にその前側が接続されており、その後側が開放された平面視で略Ｕ字型又は略Ｃ字型に構成された、使用時にその前側をユーザの額に当接させた状態でユーザの頭部の周囲に固定される、弾性を有する棒状体で構成された固定手段と、前記柱部材の上端部付近に位置する支点部と、を備えており、前記支点部から、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部であり、ユーザが前記画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものを吊下げて前記ディスプレイ部をユーザの眼の前に位置させられるようにした、ヘッドマウントディスプレイの取付け器具を提案する。
この取付け器具を用いた場合、その固定手段は、その前方の部分がユーザの額に当接することとなり、眼の側方ではこめかみ近辺かそのやや上方を通過することになる。他方、この取付け器具は、固定手段のずり下がりを防止するため、ノーズパッドと柱部材を備えるものとする。固定手段はユーザの左又は右方向の視野に入らないか殆ど入らず、また、ノーズパッド及び柱部材もユーザの正面方向の視野に殆ど入らない。したがって、この取付け器具を有するヘッドマウントディスプレイは、その取付け器具が、一般的な眼鏡とは異なる特殊な形状を持つがために、外界を見ようとするユーザの視界を遮るものを殆ど持たないものとなる。
なお、この取付け器具の支点部には、ディスプレイ部が取付けられる。支点部は、固定手段に設けられていても、柱部材に設けられていても、これら以外の別の部材に設けられていてもよい。また、固定手段は、必ずしも一部材である必要はなく、例えば、支点部の近辺で左右に分割されていてもよい。また、柱部材は上述のように棒状であるが、その形状は必ずしも直線的である必要はない。
【０００７】
本願発明者は、また、上述の取付け器具を含む、以下のようなヘッドマウントディスプレイを提供する。以下のヘッドマウントディスプレイは、上述の取付け器具が奏する作用効果をそのまま引き継ぐ。
そのヘッドマウントディスプレイは、使用時にユーザの鼻梁に当接させるノーズパッドと、前記ノーズパッドから略真上に伸びる棒状の柱部材と、前記柱部材の上端部付近にその前側が接続されており、その後側が開放された平面視で略Ｕ字型又は略Ｃ字型に構成された、使用時にその前側をユーザの額に当接させた状態でユーザの頭部の周囲に固定される、弾性を有する棒状体で構成された固定手段と、前記柱部材の上端部付近に位置する支点部と、前記支点部から吊下げられてユーザの眼の前に位置させられる、ユーザの眼へ画像の像光を投射できるようにされたディスプレイ部であり、ユーザが前記画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものと、を備えている。
【０００８】
本願におけるヘッドマウントディスプレイの前記ディスプレイ部は、ユーザが前記画像を見ることを望んだ場合にユーザの眼へ画像の像光を投射できるような第１位置と、ユーザが前記画像を見ることを望まない場合における前記第１位置の略真上の第２位置の２箇所で静止させられるようになっていてもよい。
本願におけるディスプレイ部は、ユーザが画像と外界とを視線をずらすことで選択して見られるものである。つまり、ユーザは、そうしたいのであれば外界を見ることができる。もっとも、そのようなヘッドマウントディスプレイであっても、ユーザが得られる外界についての視野は、ユーザが望む程度に十分に広いものでない場合もある。例えば、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイを装着したまま足場の良くない場所（例えば階段等）を歩く場合があるだろうし、しばらく画像を見る必要のない状況に置かれる場合があるだろう。そのような場合、ユーザは、外界に対する視野を遮るもの一切を目の前から除去したいと考えるのが当然であろう。そのようなときヘッドマウントディスプレイを一旦頭部から外せばよいが、それが疎ましい場合もある。
ディスプレイ部を第１位置と第２位置の２箇所で静止させられるヘッドマウントディスプレイであれば、そのようなユーザの希望に応えられるものとなる。
【０００９】
ディスプレイ部を第１位置と第２位置の２箇所で静止させられるヘッドマウントディスプレイで、ディスプレイ部を第１位置と第２位置の２箇所で静止させられるような仕組をどのようなものとするかということについては、特に制限はない。
例えば、そのようなヘッドマウントディスプレイは、前記ディスプレイ部に接続された第１ヒンジを介してその一端が前記ディスプレイ部に接続され、前記支点部に接続された第２ヒンジを解してその他端が前記支点部に接続されている可動アームを備えており、前記可動アームは、前記第２ヒンジにより、その先端が前記支点部の略真上に位置する上位置と、その先端が前記支点部の略真下に位置する下位置との２箇所の間を、前記上位置と前記下位置とで静止可能として回動できるようにされているとともに、前記ディスプレイ部は、前記第１ヒンジにより、前記可動アームが前記上位置にある場合の前後方向の向きと、前記可動アームが前記下位置にある場合の前後方向の向きとが同じになるようにされ、且つ前記可動アームが前記下位置にある場合に前記第１位置に、前記可動アームが前記上位置にある場合に前記第２位置にそれぞれ位置するようにされていてもよい。
このヘッドマウントディスプレイは、可動アームを上位置と下位置の間で回動させることにより、ディスプレイ部を第２位置と第１位置に静止させられるようになる。このヘッドマウントディスプレイは、上位置にあるときのアームの先端から下位置にあるときのアームの先端まで（なお、上位置にあるときの可動アームと下位置にあるときの可動アームは、略一直線の位置関係となる。）ディスプレイ部を移動させることができるが、そのために必要なアームの長さをディスプレイ部の移動距離の半分にすることができるため、その小型化、軽量化を行い易い。更に、このヘッドマウントディスプレイは、ある程度重量のあるディスプレイ部をユーザの頭部の左右方向の中央近辺に置き易いため左右方向の重量バランスに優れるので、ヘッドマウントディスプレイを使用するユーザに疲労を生じさせにくい。
なお、可動アームが上位置にあるときと下位置にあるときのディスプレイ部の前後方向の向きが同じであることは、配線に関する以下のような利点を生む。ディスプレイ部には、例えば画像についてのデータを送るためのケーブルが必要になる場合がある。そのような場合、ケーブルは、ディスプレイ部の正面以外の面（例えば、背面）に接続される可能性が高い。第１ヒンジが存在しない場合には可動アームが上位置にあるときと下位置にあるときのディスプレイ部の前後方向の向きが逆になるが、そのような場合には、ケーブルに必要な余裕長さが大きくなる。可動アームが上位置にあるときと下位置にあるときのディスプレイ部の前後方向の向きが同じであれば、そのようなことは生じないため、ヘッドマウントディスプレイのデザインを優れたものとすることが可能となる。
本願のヘッドマウントディスプレイは、前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジの下方に接続された第３ヒンジと、前記第３ヒンジを介してその一端が前記ディスプレイ部に接続されている補助アームと、を備えており、前記補助アームは、前記柱部材の前記支点部の下方に接続された第４ヒンジを介してその他端が前記柱部材に接続されており、前記可動アームが前記補助アームと平行に保たれるようにされ、且つ前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジと前記第３ヒンジに挟まれた部分が前記柱部材の前記第２ヒンジと前記第４ヒンジに挟まれた部分と平行に保たれるようにされていることで、前記可動アーム、前記補助アーム、前記ディスプレイ部の前記第１ヒンジと前記第３ヒンジに挟まれた部分、及び前記柱部材の前記第２ヒンジと前記第４ヒンジに挟まれた部分が、全体としてパンタグラフとして機能するようになっていてもよい。
このような補助アームを備えるヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイ部の上下移動を確実に行なえるようになる。
【００１０】
可動アームを備える場合、本願発明によるヘッドマウントディスプレイは、前記下位置に位置する前記可動アームに、前記可動アームを前記上位置に向けて回動させるような付勢力を加える弾性体と、前記上位置側から前記下位置に前記可動アームを回動させたときに前記可動アームを係止することにより、前記付勢力に抗して前記可動アームを前記下位置に固定する位置固定手段と、前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アームの係止を解除する解除手段と、を備えていてもよい。
このように構成されたヘッドマウントディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイを身に着けたユーザが広い視野を必要としたときに（例えば、暫く画像を見ない場合に）、解除手段を操作するだけでディスプレイ部を視野外に移動させられる。
ヘッドマウントディスプレイが、補助アームを備えるのであれば、ヘッドマウントディスプレイは、前記下位置に位置する前記可動アームに、前記可動アームを前記上位置に向けて回動させるような付勢力を加えるか、及び／又は前記下位置に位置する前記可動アームと平行な位置にある前記補助アームに、前記上位置にある前記可動アームと平行な位置に向けて回動させるような負勢力を与える弾性体と、前記上位置側から前記下位置に前記可動アームを回動させたときに前記可動アーム、又は前記補助アームの少なくとも一方を固定することにより、前記付勢力に抗して前記可動アーム、又は前記補助アームの少なくとも一方を、前記可動アームが前記下位置に維持されるように固定する位置固定手段と、前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アーム、又は前記補助アームの係止を解除する解除手段と、を備えていてもよい。要するに、補助アームを備えるヘッドマウントディスプレイにおいては、弾性体が負勢力を与える対象は、可動アームと補助アームのいずれでもよく、位置固定手段が固定する対象は可動アームと補助アームのいずれでもよい。
望んだときにユーザが広い視野を速やかに確保できるようにするには、例えば、前記解除手段を、ワンアクションの操作で、前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アームの係止を解除するように構成すればよい。そのような解除手段は、例えば、それを押すというワンアクションの操作を行なうことにより前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アームの係止を解除するボタン、又はそれを傾けるというワンアクションの操作を行なうことにより前記可動アームが前記下位置に位置する場合における前記位置固定手段による前記可動アームの係止を解除するレバーのいずれかを備えているものとすることができる。
【００１１】
本願発明によるヘッドマウントディスプレイは、前記支点部に対して相対的な位置が固定された状態で前記第１位置にある前記ディスプレイ部とユーザの両眼の間に位置するようにされた、透明な板である透明板を備えていてもよい。
このようなヘッドマウントディスプレイであれば、ディスプレイ部を第２位置に位置させたとき、透明板が露出して、ユーザが眼鏡を掛けているかのような状態となるので、ノーズパッドから上方に伸びる柱部材がユーザの顔に与える違和感を軽減できる。なお、ここでいう透明は、無色透明だけでなく、有色透明をも含む。
この場合透明板は、前記ユーザの視力に応じてパワーを調整された視力矯正レンズを兼ねているものとすることができる。透明板をそのようなものとすることにより、眼の良くないユーザがヘッドマウントディスプレイを装着した状態で外界を見ることが容易になる。
【００１２】
本願発明によるヘッドマウントディスプレイは、それと、前記ディスプレイ部がユーザの眼へ投射する前記像光の元となる画像を捉える内視鏡と、を含んでおり、前記ユーザが、前記画像を見ながら内視鏡手術を行なえるようにされている内視鏡手術システムに応用することができる。
このような内視鏡手術システムは、以下の理由で、内視鏡手術に向くものとなる。
内視鏡手術を行なう医師は一般的に、体腔内等にその先端を挿入された内視鏡で撮影して得られ、略実時間でディスプレイに表示された画像を確認しながら、内視鏡の、或いは内視鏡とともに用いられる器具・装置の操作を行う。ディスプレイは通常ＣＲＴ、液晶パネル、プラズマパネル等を用いて構成されるある程度大型のものであり、手術室の天井等から吊下げられている。したがって、医師は自分が手術を行なっている患者とはまったく異なる方向にあるディスプレイに表示された画像を見ながら、自分の手元で内視鏡等の操作を行なうことになる。
このような状況は、内視鏡手術の難易度を高める。例えば、患者と異なる方向を見ながら内視鏡等の操作を行なわなければならないため、医師は、その不自然な作業に慣れる必要がある。また、上方向（右上方向、左上方向等の場合も当然にある。）を見続けなければならないため、医師は、首、肩などへ蓄積する疲労に打ち勝たなければならない。
内視鏡で撮像した画像をヘッドマウントディスプレイで見ることにすれば、医師は、自分の顔を向けた方向に常に、内視鏡で撮像された画像を見ることができる。つまり、医師は、やや下方に位置する患者の方を見ながら、楽な姿勢を保ちつつ、違和感のない自然な状態で内視鏡の操作等の作業を行なうことができる。
しかも、本願発明のヘッドマウントディスプレイは、画像を見ながら周囲を確認できるし、また、周囲を確認するにあたりつるが視界を塞ぐこともない。また、本願発明のヘッドマウントディスプレイは、左右の重量バランスを取るのが容易であるため医師の疲労を防ぎ易い。更に、ディスプレイ部を第１位置と第２位置の２箇所で静止させられるヘッドマウントディスプレイであれば、内視鏡手術の最中に患者に不意の出血が生じた場合など、より広い視野を医師が必要とした場合などに、ディスプレイ部を医師の視野外に退避させられるし、ディスプレイ部の第１位置から第２位置への退避を解除手段によりワンアクションで行なえるようにすれば、ディスプレイ部を医師の視野外に速やかに退避させられることになる。また、透明板を有するヘッドマウントディスプレイであれば、飛散した血液などから医師の眼を保護できることになる。このときの透明板は、医師の眼を保護できるような形状となっていればよく、また、無色透明であることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施形態では、内視鏡手術システムについて説明する。図１に、この内視鏡手術システムの全体構成を概略的に示す図を示す。
【００１４】
この内視鏡手術システムは、内視鏡１と、コントロールユニット２と、ヘッドマウントディスプレイ３と、を含んでいる。
【００１５】
内視鏡１とコントロールユニット２は、いずれも内視鏡手術に用いられている汎用のもので足りる。
内視鏡１は、その先端を患者の体腔内等に挿入して撮像を行なえるようにされていれば具体的な構成は問わず、例えばカプセル内視鏡であってもよい。
この実施形態の内視鏡１は、この実施形態では、細長いビデオスコープ１１を備えている。ビデオスコープ１１の基端には、内視鏡を操作するための操作部１２が設けられている。操作部１２はそれを操作することにより、ビデオスコープ１１の先端を所望の向きに曲折させたり、患者の患部を切除したりする等の、内視鏡手術に必要な動作を医師の意思にしたがって内視鏡に行なわせることができるようにするためのものである。ビデオスコープ１１は、また、接続ケーブル１３を介してコントロールユニット２に接続されている。
ビデオスコープ１１の先端には図示を省略のＣＣＤが設けられており、そのＣＣＤで患者の体腔内等の撮像を行なえるようになっている。ビデオスコープ１１の内部には、ＣＣＤを駆動させるための電力をＣＣＤへ供給するための電源ケーブルや、ＣＣＤで撮像した画像についての信号をコントロールユニット２へ伝送するための伝送ケーブル、照明光をビデオスコープ１１の先端まで運ぶための光ファイバ等が内蔵されている。電源ケーブル、伝送ケーブル、光ファイバ等は、接続ケーブル１３の内部に束ねられており、コントロールユニット２に接続されている。
【００１６】
コントロールユニット２の内部には、いずれも図示を省略の電源回路、画像処理部、光源等が含まれている。
電源回路は、電源ケーブルを介して、ＣＣＤに電力を供給するとともに、コントロールユニット２内部の電力を制御する。画像処理部は、ＣＣＤが生成した上述の画像信号を伝送ケーブルを介してＣＣＤから受取り、この実施形態では動画である画像を表示させるための画像データを生成する。画像処理部はケーブル２１と接続されており、画像処理部が生成した画像データは、ケーブル２１を介してヘッドマウントディスプレイ３へ出力されるようになっている。光源は、照明光を生成するためのものであり、例えばハロゲンランプにより構成される。光源が生成した照明光は、光ファイバを介してビデオスコープ１１の先端まで運ばれ、患者の体腔内等に照射される。
【００１７】
この実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ（以下、『ＨＭＤ』という場合がある。）３は、図２〜５に示したように構成されている。
図２は、ＨＭＤ３を背面上方から見た図、図３は、ＨＭＤ３のディスプレイ部（ディスプレイ部については後述する。）の内部構造を示す平断面図である。また、図４、図５は、ＨＭＤ３の使用状態を示す左側面図である。後述するようにディスプレイ部は上下方向に移動するが、図２、図４はディスプレイ部が最も上の位置にある状態を、図５はディスプレイ部が最も下の位置にある状態を示している。
【００１８】
ＨＭＤ３は、ＨＭＤ３の頭部への固定をなすための固定器具３１と、ユーザ（例えば、医師）の眼へ、画像を見せるための像光を投射するためのディスプレイ部３２とを含んで構成されている。
【００１９】
固定器具３１は、ノーズパッド３１１を含んでいる。ノーズパッド３１１は、ＨＭＤ３の使用時に、ユーザの鼻梁に当接する。ノーズパッド３１１の構成は、一般的な眼鏡で使用されている一般的なノーズパッドの構成と同様のものとすることができる。この実施形態のＨＭＤ３は、左右一対のノーズパッド３１１を備えるものとされているが、左右一対のノーズパッド３１１は一連に構成されていても構わない。この実施形態のノーズパッド３１１は、必ずしもこの限りではないが樹脂製とされている。
ノーズパッド３１１は、棒状の柱部材３１２と接続されている。この実施形態の柱部材３１２は、必ずしもこの限りではないが、薄い板状であり、金属製である。ノーズパッド３１１は、柱部材３１２の下端に接続されている。柱部材３１２の長さは、ノーズパッド３１１をユーザの鼻梁に当接させた場合にその上端がユーザの額の前に位置する程度の長さとされている。
【００２０】
柱部材３１２の長さ方向の中間部分やや下方よりには、透明板３１３が取付けられている。透明板３１３は、略Ｓ字状にカーブさせられた金具３１４により、柱部材３１２に取付けられている。金具３１４の一端と透明板３１３が、金具３１４の他端と柱部材３１２が固定された状態となっている。
透明板３１３は、ＨＭＤ３が使用されるときに、ユーザの眼の前に位置するようになっている。透明板３１３は、通常の眼鏡が持つレンズと同じような位置関係で、ユーザの目の前に位置するようにされている。この実施形態における透明板３１３は、ＨＭＤ３を使用しているユーザの眼を、患者が出血したことにより飛散した血液等から保護できるような大きさ、形状とされている。透明板３１３は、柱部材３１２に対して固定されている。透明板３１３は、透明であり、必ずしもこの限りではないが、この実施形態では無色透明である。透明板３１３は、必ずしもこの限りではないが、この実施形態では、視力矯正レンズを兼ねている。透明板３１３のレンズとしてのパワーは、このＨＭＤ３のユーザの視力に予め対応させられている。
【００２１】
柱部材３１２の上端背面側には、固定部材３１５が取付けられている。固定部材３１５は、ＨＭＤ３の使用時に、ユーザの頭部に固定されるものである。
この実施形態の固定部材３１５は、弾性を有する金属により構成されており、棒状とされ、平面視で略Ｕ字型又はＣ字型とされている。固定部材３１５は、左右両側部分の後端からやや手前の部分を耳の上に係止した状態で、ユーザの頭部を軽く締付けるように設計されており、その状態でユーザの頭部の周囲に固定される。なお、この実施形態では、固定部材３１５は一体物とされているが、例えばその中央で分割されていても構わない。
なお、この実施形態では、上述したケーブル２１が、固定部材３１５に例えばステープル３１６によって固定されている。ケーブル２１には、後述するディスプレイ部３２の移動を許容する程度の余裕が与えられている。
【００２２】
上述したディスプレイ部３２は、柱部材３１２の上端部の前面に接続されている。ディスプレイ部３２は上下方向に移動するようになっているが、その仕組については後述することとする。
ディスプレイ部３２は、ケース３２１を備えている。ケース３２１は、この実施形態では略直方体形状であり、樹脂製である。ケース３２１の背面には、ケース３２１の上下方向の全体にわたって走る断面コの字形状の溝３２２が設けられている。また、ケース３２１の背面には、円形の開口である接眼窓３２３が設けられている。接眼窓３２３は左右の各眼用に２つ設けられており、それらの距離は一般的なユーザの目幅に対応したものとされている。接眼窓３２３からは、接眼レンズ３２４が覗いている。
ケース３２１には、上述したケーブル２１が接続されている。ケーブル２１は、ケース３２１の上面に穿たれた孔を介してケース３２１の内部に挿入されている。
【００２３】
次に、ケース３２１の内部構成について説明する。
ケース３２１内には、上述した接眼レンズ３２４が配されている。接眼レンズ３２４の奥には、ディスプレイ３２５が配されている。
ディスプレイ３２５は、必ずしもこの限りではないが液晶ディスプレイにより構成されている。
ケース３２１内には、また、制御回路３２６が配されている。制御回路３２６は、ディスプレイ３２５に表示される画像を制御するものである。制御回路３２６には、液晶ディスプレイを制御する公知の回路を流用することができる。制御回路３２６は、図示を省略するが、ケース３２１内に引き込まれたケーブル２１と接続されている。このような仕組により、ディスプレイ３２５には、ケーブル２１を介してコントロールユニット２から送られて来た画像データにしたがって、内視鏡１で撮像された画像が表示されることになる。
左右のディスプレイ３２５に表示された画像は、接眼レンズ３２４により拡大され、ユーザの左右の眼へそれぞれ向かう。それによりユーザは、内視鏡１で撮像された画像を、略リアルタイムで見ることができるようになる。なお、ユーザは、視線を正面に保ったときには画像を見ることができるが、視線を上下、或いは左右にずらすと、ケース３２１の正面の更に外側にある外界を見ることができるようになっている。
【００２４】
次に、ディスプレイ部３２と柱部材３１２の接続の仕方について説明する。
ディスプレイ部３２と、柱部材３１２とは、可動アーム３２７により接続されている。可動アーム３２７を介しての、ディスプレイ部３２と、柱部材３１２との接続の仕方を、図６の側断面図により示す。
可動アーム３２７は、必ずしもこの限りではないが、この実施形態では金属製の薄い板状体により構成されている。可動アーム３２７の幅は、ケース３２１の背面に設けられている上述の溝３２２の幅よりも多少小さくなっており、可動アーム３２７の厚さは溝３２２の深さよりも小さくなっている。
可動アーム３２７の先端には第１ヒンジ３２８が設けられており、第１ヒンジ３２８を介して、可動アーム３２７とディスプレイ部３２とが接続されている。第１ヒンジ３２８は、ディスプレイ部３２の背面に設けられた溝３２２の一番上の部分に接続されている。
可動アーム３２７の基端には第２ヒンジ３２９が設けられており、第２ヒンジ３２９を介して、可動アーム３２７と柱部材３１２とが接続されている。
【００２５】
可動アーム３２７は、図５及び図６（Ａ）に示した可動アーム３２７の先端が最も下にある位置と、図４及び図６（Ｃ）に示した可動アーム３２７の先端が最も上にある位置の間を、図６（Ｂ）に示した可動アーム３２７の先端がＨＭＤ３の前方に突き出た状態を経て、回動できるようにされている。
この実施形態では、可動アーム３２７の先端が最も下にある位置における可動アーム３２７の位置を下位置と呼び、そのときのディスプレイ部３２の位置を第１位置と呼ぶこととし、また、可動アーム３２７の先端が最も上にある位置における可動アーム３２７の位置を上位置と呼び、そのときのディスプレイ部３２の位置を第２位置と呼ぶこととする。そうすると、上位置にある可動アーム３２７の先端は、下位置にある可動アーム３２７の先端の略真上に来ることとなり、また、上位置にある可動アーム３２７と下位置にある可動アーム３２７は第２ヒンジ３２９を挟んで一直線の位置関係となる。また、第１位置にあるディスプレイ部３２と第２位置にあるディスプレイ部３２の前後方向の向きは、同じになる。なお、ディスプレイ部３２が第２位置にあるときにおける可動アーム３２７は、ディスプレイ部３２の背面の溝３２２の内部に収納された状態となるので、第２位置にあるディスプレイ部３２が可動アーム３２７によって不自然に前方に押出されることはない。
【００２６】
次に、この内視鏡手術システムの使用方法について説明する。
この実施形態では医師であるユーザは、ＨＭＤ３を頭部に固定する。ＨＭＤ３の頭部への固定は、ノーズパッド３１１を鼻梁に当接させるとともに、固定部材３１５を左右の耳の上に係止することにより行なう。この状態で、ユーザの顔の両側における固定部材３１５は、耳の上からこめかみの近辺を通って額に到ることになる（図４、図５参照）。
なお、ＨＭＤ３を頭部に固定するときのディスプレイ部３２の位置は、画像を見ることのできる第１位置でも、画像を見ることのできない第２位置でも構わない。とりあえず、この実施形態では、ＨＭＤ３を頭部に固定するときのディスプレイ部３２の位置が、第２位置であるものとして話を進める。
【００２７】
ＨＭＤ３を頭部へ固定した状態でユーザは、内視鏡１を患者の体内に挿入するための作業を行なう。この状態では、ＨＭＤ３のディスプレイ部３２はユーザの視野を遮らないので、ユーザはその作業を行なうにあたりＨＭＤ３に由来する困難を被ることはない。
【００２８】
内視鏡１が使える状態になったら、ユーザは、助手等にＨＭＤ３のディスプレイ部３２を第１位置に下ろさせる。この状態で、ユーザは、画像を見ることができるようになる。ユーザが見ることのできる画像は、コントロールユニット２からケーブル２１を介してＨＭＤ３に送られて来た画像データに基づくものであり、内視鏡１のＣＣＤが撮像した画像である。
ユーザは、その画像を見ながら内視鏡手術を行なうことができる。また、ユーザは、ディスプレイ部３２の外側に外界を見ることができ、特に視線を正面からずらせば、外界をより良く見ることができる。
不意の出血が患者に生じた場合などには、ユーザは、例えば助手に、ディスプレイ部３２を第２位置に上げさせ、より広い外界についての視野を確保した状態で必要な作業を行なえばよい。
ディスプレイ部３２の上げ下げは、必要に応じて行なえばよい。
なお、透明板３１３は、ユーザの視力を矯正する機能を持っているので、ユーザは透明板３１３の存在によりＨＭＤ３以外の器具を使わずとも困難なく外界を見ることができる。また、透明板３１３は、ディスプレイ部３２が第１位置にあるか第２位置にあるかの別によらずユーザの眼の直前に位置しているので、飛散した患者の血液等からユーザの眼を保護する。
【００２９】
＜変形例＞
以下、変形例にかかる内視鏡手術システムについて図７、図８を用いて説明する。上述の実施形態からの変更点はヘッドマウントディスプレイ３にのみあり、その他の点については何らの変更もない。なお、図７、８に付した符号のうち上述の実施形態で用いたものと同じ符号が指し示す対象は、上述の実施形態の場合と特に言及がない限り変更はない。
【００３０】
変形例におけるＨＭＤ３は、図７の側面図に示したように、補助アーム３２７Ａを備えている。この実施形態の補助アーム３２７Ａは、これには限られないが、薄い板状体であり、金属製である。補助アーム３２７Ａの可動アーム３２７と対向する面には、必ずしもこの限りではないが、この実施形態ではその面の略全面を覆う磁石３２７Ｂが取付けられている。
補助アーム３２７Ａの先端は、第３ヒンジ３２８Ａを介してディスプレイ部３２の背面に接続されている。補助アーム３２７Ａの基端は、第４ヒンジ３２９Ａを介して柱部材３１２に接続されている。第３ヒンジ３２８Ａは第１ヒンジ３２８の真下に取付けられており、第４ヒンジ３２９Ａは第２ヒンジ３２９の真下に取付けられている。
【００３１】
変形例３のＨＭＤのその他の部分は、上述の実施形態の場合と同様であるが、可動アーム３２７の構造が上述の実施形態の場合と若干異なる。
変形例３においては、可動アーム３２７は、図８に示したように断面コの字型となっている。コの字の開口は、補助アーム３２７Ａと対向する側に開放されている。
変形例３における可動アーム３２７は、開口の両側に位置する２枚の側面板３２７１と、開口の反対側に位置する背面板３２７２とを備えている。側面板３２７１と背面板３２７２はいずれも矩形である。可動アーム３２７の２枚の側面板３２７１に挟まれた背面板３２７２が存在する部分を除く空間（凹部）には、上述した補助アーム３２７Ａを収納できるようにされている。また、側面板３２７１と背面板３２７２のうち少なくとも背面板３２７１は、磁石３２７Ｂに吸着する素材で構成されている。
【００３２】
可動アーム３２７と柱部材３２８の接続部分には、可動アーム３２７から柱部材３２８に跨る板ばねＢが設けられており、また、補助アーム３２７Ａとディスプレイ部３２の接続部分には、補助アーム３２７Ａからディスプレイ部３２に跨る板ばねＢが設けられている。両板ばねＢは、屈曲させられた状態から直線的な状態に戻ろうとする力が働くようにされている。したがって、可動アーム３２７に接続された板ばねＢにより、可動アーム３２７には、下位置から上位置に回動させようとする力がはたらき、補助アーム３２７Ａに接続された板ばねＢにより補助アーム３２７Ｂには、可動アーム３２７が下位置にあるときの位置から可動アーム３２７が上位置にあるときの位置に回動させようとする力がはたらくようになっている。
【００３３】
変形例においても、可動アーム３２７は、上述の実施形態の場合と同様に、上位置と下位置の間で回動可能となっている。変形例では、可動アーム３２７が回動すると補助アーム３２７Ａも回動するようになっている。そして、補助アーム３２７Ａは回動のどの段階でも、可動アーム３２７と平行を保つようになっている。第３ヒンジ３２８Ａと第４ヒンジ３２９Ａは、補助アーム３２７Ａのそのような回動を許容するようなものとなっている。
可動アーム３２７、補助アーム３２７Ａ、ディスプレイ部３２背面の第１ヒンジ３２８と第３ヒンジ３２８Ａに挟まれた部分、柱部材３１２の第２ヒンジ３２９と第４ヒンジ３２９Ａに挟まれた部分は、全体としてパンタグラフとして機能するようになっている。
【００３４】
可動アーム３２７が下位置に位置するとき、ＨＭＤ３の前側に可動アーム３２７が、後側に補助アーム３２７Ａが位置した状態で、可動アーム３２７の凹部に補助アーム３２７Ａの基端が収納される。この状態で、補助アーム３２７Ａの磁石３２７Ｂは、可動アーム３２７の背面板３２７２に当接し、磁石３２７Ｂと可動アーム３２７が互いに吸着しあう。これにより、可動アーム３２７には可動アーム３２７を下位置に止まらせるような力が働き、補助アーム３２７Ａには、可動アーム３２７が下位置にあるときの位置に止まらせるような力が働く。
このとき、上述したように、可動アーム３２７には可動アーム３２７を上位置に向けて回動させるような、補助アーム３２７Ａには補助アーム３２７Ａを可動アーム３２７が上位置にあるときの位置に向けて回動させるような力が、板ばねＢによりはたらいている。磁石３２７Ｂと背面板３２７２の吸着力は、この力に対抗できるようなものとされているが、例えばディスプレイ部３２を摘み、上方に向けて力をかけると、背磁石３２７Ｂと面板３２７２との間の吸着力に板ばねＢの力が勝り、可動アーム３２７と補助アーム３２７Ａがともに上方向に回動し、ディスプレイ部３２が跳ね上げられる。
可動アーム３２７が上位置に位置すると、今度は、ＨＭＤ３の後ろ側に可動アーム３２７が、前側に補助アーム３２７Ａが位置した状態で、可動アーム３２７の凹部に補助アーム３２７Ａの先端が収納される。この状態でも、補助アーム３２７Ａの磁石３２７Ｂは、可動アーム３２７の背面板３２７２と吸着しあうので、可動アーム３２７と補助アーム３２７Ａはこの位置に定位させられることになる。もっとも、可動アーム３２７が上位置にあるのであれば、磁石３２７Ｂと背面板３２７２の吸着がなくとも、板ばねＢの力だけでディスプレイ部３２は上位置に固定させられる。したがって、磁石３２７Ｂは、少なくとも可動アーム３２７が下位置にあるときに背面板３２７２と吸着しあえる位置に存在していればよい。
なお、この変形例では、板ばねＢは２つとされたが、板ばねＢは１つでもよい。また、板ばねＢは、この変形例では、可動アーム３２７から柱部材３２８に跨るか、又は補助アーム３２７Ａからディスプレイ部３２に跨るものとされていたが、例えば、可動アーム３２７からディスプレイ部３２に跨るか、或いは補助アーム３２７Ａから柱部材３２８に跨る板ばねＢであっても、上述の場合と変わりなく可動アーム３２７と補助アーム３２７Ａに上方向に回動させるための力を与えられることは自明であろう。更にいえば、可動アーム３２７と補助アーム３２７Ａに上方向に回動させるための力を与えるための工夫、及び下位置にある可動アーム３２７又は補助アーム３２７Ａをその位置に止めるための工夫には、上述したもの意外にも様々なものがあるということは、当業者にとって自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による内視鏡手術システムの全体構成を概略的に示す図。
【図２】図１に示したＨＭＤを背面上方から見た斜視図。
【図３】図１に示したＨＭＤが持つディスプレイ部の内部構造を示す平断面図。
【図４】図１に示したＨＭＤの使用状態を示す左側面図。
【図５】図１に示したＨＭＤの使用状態を示す左側面図。
【図６】図１に示したＨＭＤが持つディスプレイ部の上下移動を達成する仕組を説明するための左側面図。
【図７】変形例における内視鏡手術システムに含まれるＨＭＤの左側面図。
【図８】図７に示したＨＭＤの可動アームの断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  内視鏡
２  コントロールユニット
３  ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）
２１  ケーブル
３１  固定器具
３２  ディスプレイ部
３１１  ノーズパッド
３１２  柱部材
３１３  透明板
３１５  固定部材
３２１  ケース
３２２  溝
３２３  接眼窓
３２４  接眼レンズ
３２５  ディスプレイ
３２６  制御回路
３２７  可動アーム
３２８  第１ヒンジ
３２９  第２ヒンジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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