(57)【要約】【課題】作業者の観察姿勢の変化に応じた立体画像を表示可能な遠隔作業用画像表示システムを提供する。【解決手段】対象物の右眼用画像ＧＲを撮像する右眼用カメラと、左眼用画像ＧＬを撮像する左眼用カメラと、を一組とする複数組のカメラと、作業者Ｘの観察姿勢を検知する検知手段と、観察姿勢に基づいて、複数組のカメラで撮像された複数組の画像の中から特定の組の画像を選択する画像選択回路と、特定の組の画像に含まれる両眼用画像を圧縮し合成する画像データ合成回路と、立体画像を表示する表示装置と、を備え、表示装置は、合成画像ＧＭを表示する表示パネル１２と、合成画像ＧＭに含まれる右目用画像と左目用画像とを空間的に分離する画像分離手段１４と、を有し、画像分離手段１４は、一方向に延在する光学部材１４０を有し、検知手段で検知結果に基づいて、表示パネル１２で表示された合成画像ＧＭおよび光学部材１４０の延在方向が回動する。【選択図】図５
2010056712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の立体画像を観察しながら、作業者が遠隔地から前記対象物を用いた作業を行う遠隔作業に用いられる遠隔作業用画像表示システムであって、
両眼視差に対応した前記対象物の右眼用画像を撮像する右眼用カメラと、両眼視差に対応した左眼用画像を撮像する左眼用カメラと、を一組とし、前記対象物を撮像する複数のアングルに応じて配置される複数組のカメラと、
前記作業者の観察姿勢を検知する検知手段と、
前記観察姿勢に基づいて、前記作業者が前記対象物を観察しようとするアングルを検出し、前記アングルに対応する特定の組の画像を前記複数組の画像の中から選択する画像選択回路と、
前記特定の組の画像における前記右目用画像の画像データと、前記左目用画像の画像データと、を圧縮し合成する画像データ合成回路と、
合成された画像データを用い立体画像を表示する表示装置と、を備え、
前記表示装置は、合成された画像データの画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルに表示された合成画像に含まれる右目用画像と左目用画像とを空間的に分離する画像分離手段と、を有し、
前記画像分離手段は、一方向に延在する光学的な分離手段である光学部材を有し、
前記検知手段は、前記作業者の両眼中心を結ぶ線を基準線とし、前記光学部材と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線と、の間の角度を前記観察姿勢として検知し、
前記表示装置において、前記表示パネルで表示された前記合成画像が、前記検知手段で検知される角度に基づいて、検知された角度方向に回動すると共に、
前記光学部材は、前記光学部材の延在方向が、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線の延在方向と直交するように、検知された角度方向に回動することを特徴とする遠隔作業用画像表示システム。
【請求項２】
前記表示装置は、前記表示パネルの法線に沿う回動軸周りにおいて、前記表示パネル及び前記画像分離手段を回動させる回動機構を有し、
前記回動機構は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記光学部材と前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線との、それぞれの延在方向が直交するように、前記表示パネル及び前記画像分離手段を回動させることを特徴とする請求項１に記載の遠隔作業用画像表示システム。
【請求項３】
画像データ合成回路は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記表示パネルに表示する前記合成画像を、検知された角度方向に回動させる画像回動回路を有し、
前記表示装置は、前記表示パネルの法線に沿う回動軸周りにおいて、前記画像分離手段を回動させる回動機構を有し、
前記回動機構は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記光学部材と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線と、のそれぞれの延在方向が直交するように、前記画像分離手段を回動させることを特徴とする請求項１に記載の遠隔作業用画像表示システム。
【請求項４】
画像データ合成回路は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記表示パネルに表示する前記合成画像を、検知された角度方向に回動させる画像回動回路を有し、
前記表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記画像分離手段は、
マトリクス状に形成された第１電極を備える第１基板と、
前記第１基板に対向すると共に第２電極を備える第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧に応じて配向状態が変化する液晶材料と、を備え、
前記第１電極は、複数の前記第１電極を一組として、少なくとも前記画素の各々に平面的に重なって配置されると共に、一組の前記第１電極の各々に異なる電圧を印加し、発生する電界方向に前記液晶材料を配向させ、
前記液晶材料の配向分布に基づき、入射光の光軸に対して垂直な第１の方向に屈折率分布を有すると共に、前記入射光の光軸および前記第１の方向に直交する第２の方向には略等しい屈折率を呈する前記液晶レンズを形成し、
前記屈折率分布は、前記画素における前記第１の方向の一端側が大きく、他端側へ移行するに従い小さくなるように形成され、
前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記第２の方向と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線の延在方向と、が直交するように駆動することを特徴とする請求項１に記載の遠隔作業用画像表示システム。
【請求項５】
前記検知手段は、前記作業者の頭部に装着され、前記作業者の姿勢の変化に追従することで、前記観察姿勢を検知する姿勢センサであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の遠隔作業用画像表示システム。
【請求項６】
前記検知手段は、前記作業者と離れた位置から前記作業者を撮像し、撮像された前記作業者の画像に基づいて、前記観察姿勢を検知することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の遠隔作業用画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作に利用される立体表示装置であって、遠隔操作を行う作業者の視点の動きに応じた立体画像を提供する画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業者（オペレータ）が対象物を直視せず、表示される画像を見ながら遠隔操作により作業を行う作業システムがある。このようなシステムは、例えば、異なる場所にいる患者に対して医者が通信技術を用いて診断や治療等の診療を行なう遠隔医療や、放射性物質や病原体等の有害物質を用いた各種の実験などの場面で用いられている。
【０００３】
上記のような作業システムでは、作業者はディスプレイに表示された画像を見ながら、対象物の近くに設けられた作業手段（ロボットアームなど）を用いて作業を行うことがある。しかし、通常、このようなディスプレイに表示される画像は平面的な画像であり、対象物を直視した立体的な画像と異なるために、対象物の大小関係や奥行きを直感的に捉えにくく、作業効率が悪いという問題がある。このような作業効率を改善するためには、ディスプレイに表示する画像を立体画像とすることが考えられる。
【０００４】
立体画像は、作業者に臨場感を与えること、更に奥行きや対象物の大小関係を直感的に把握しやすいことなど、遠隔操作用の表示画像に求められる多くの利点を有している。近年、このような立体画像を表示する電気光学装置（立体表示装置）が活発に研究開発されている（例えば特許文献１，２参照）。このような立体表示装置を用いると、遠隔操作において良好な作業性が得られることが期待される。
【０００５】
通常の立体表示装置は、作業者の右眼には両眼視差に対応する右眼用画像を、左眼には両眼視差に対応する左眼用画像を見せることで、作業者に両眼の像を融合して立体認識させる。そのため作業者は、表示装置の立体表示可能な位置、すなわち、作業者の両眼に目的とする画像を導くことができる特定の位置でしか立体画像を見ることが出来ない。この特定の位置は、表示装置と作業者との距離、位置、作業者の頭の向き・姿勢など様々な制約の下に決まるものであり、作業者の観察姿勢を制限してしまうという課題がある。
【０００６】
この課題に対しては、例えば、複数の撮像装置を用いて取得した画像を、作業者の視点位置に応じて表示することで、表示装置に対して前後、左右に立体視可能な領域を広げるという技術が提案されている（例えば特許文献３，４参照）。
【特許文献１】特開２００５−４９８１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４３１３６号公報
【特許文献３】特開平０６−１０５３４０号公報
【特許文献４】特開平０８−３１４０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような遠隔操作を行う場面では、対象物を直視している状態と同じように、作業者自身が姿勢を変えて対象物を観察したいという要求がある。遠隔治療を想定すると、診断のために患部を様々な角度から観察しようとするような場合が考えられる。しかし、上記特許文献に挙げられた立体表示装置では、表示される患部の画面を、作業者が首を傾げて見ようとすると、作業者の両眼に目的とする画像を導くことができなくなり立体表示が出来ない。そのため、患者が姿勢を変えて医者の要求する角度での画像を表示する必要があり、作業効率が低下するという課題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、遠隔操作を行う作業者の観察姿勢（画面を観察する角度）の変化に応じた立体画像を表示可能な、遠隔作業用の画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の遠隔作業用画像表示システムは、対象物の立体画像を観察しながら、作業者が遠隔地から前記対象物を用いた作業を行う遠隔作業に用いられる遠隔作業用画像表示システムであって、両眼視差に対応した前記対象物の右眼用画像を撮像する右眼用カメラと、両眼視差に対応した左眼用画像を撮像する左眼用カメラと、を一組とし、前記対象物を撮像する複数のアングルに応じて配置される複数組のカメラと、
前記作業者の観察姿勢を検知する検知手段と、前記観察姿勢に基づいて、前記作業者が前記対象物を観察しようとするアングルを検出し、前記アングルに対応する特定の組の画像を前記複数組の画像の中から選択する画像選択回路と、前記特定の組の画像における前記右目用画像の画像データと、前記左目用画像の画像データと、を圧縮し合成する画像データ合成回路と、合成された画像データを用い立体画像を表示する表示装置と、を備え、前記表示装置は、合成された画像データの画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルに表示された合成画像に含まれる右目用画像と左目用画像とを空間的に分離する画像分離手段と、を有し、前記画像分離手段は、一方向に延在する光学的な分離手段である光学部材を有し、前記検知手段は、前記作業者の両眼中心を結ぶ線を基準線とし、前記光学部材と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線と、の間の角度を前記観察姿勢として検知し、前記表示装置において、前記表示パネルで表示された前記合成画像が、前記検知手段で検知される角度に基づいて、検知された角度方向に回動すると共に、前記光学部材は、前記光学部材の延在方向が、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線の延在方向と直交するように、検知された角度方向に回動することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、表示装置では、立体表示用の複数組の画像から、常に作業者の観察姿勢に対応した特定の組の画像を選択する。そして、選択された画像から得られる合成画像と画像分離手段とは、互いの相対位置を保ちつつ、画像分離手段が備える光学部材と基準線とが直交するように回動する。そのため、作業者の観察姿勢が変化したとしても、表示パネルで表示された合成画像、画像分離手段、及び作業者の観察姿勢（基準線）の相対的な位置関係が変化しないため、常に良好な立体表示を行うことが可能となる。したがって、良好な作業性が得られる遠隔作業用画像表示システムとすることができる。
【００１１】
本発明においては、前記表示装置は、前記表示パネルの法線に沿う回動軸周りにおいて、前記表示パネル及び前記画像分離手段を回動させる回動機構を有し、前記回動機構は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記光学部材と前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線との、それぞれの延在方向が直交するように、前記表示パネル及び前記画像分離手段を回動させることが望ましい。
この構成によれば、表示パネルが回動することで、表示された合成画像が回動する。そのため、表示パネルにおける表示には特別な処理を必要とせず、容易に良好な立体表示を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明においては、画像データ合成回路は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記表示パネルに表示する前記合成画像を、検知された角度方向に回動させる画像回動回路を有し、前記表示装置は、前記表示パネルの法線に沿う回動軸周りにおいて、前記画像分離手段を回動させる回動機構を有し、前記回動機構は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記光学部材と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線と、のそれぞれの延在方向が直交するように、前記画像分離手段を回動させることが望ましい。
この構成によれば、表示パネルを物理的に回動させることなく、電気的な信号処理で合成画像を回動させるため、通常用いられる表示パネルを適用することができる。そのため、メンテナンス性に優れ、信頼性の高い遠隔作業用画像表示システムとすることができる。
【００１３】
本発明においては、画像データ合成回路は、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記表示パネルに表示する前記合成画像を、検知された角度方向に回動させる画像回動回路を有し、前記表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記画像分離手段は、マトリクス状に形成された第１電極を備える第１基板と、前記第１基板に対向すると共に第２電極を備える第２基板と、前記第１基板および前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧に応じて配向状態が変化する液晶材料と、を備え、前記第１電極は、複数の前記第１電極を一組として、少なくとも前記画素の各々に平面的に重なって配置されると共に、一組の前記第１電極の各々に異なる電圧を印加し、発生する電界方向に前記液晶材料を配向させ、前記液晶材料の配向分布に基づき、入射光の光軸に対して垂直な第１の方向に屈折率分布を有すると共に、前記入射光の光軸および前記第１の方向に直交する第２の方向には略等しい屈折率を呈する前記液晶レンズを形成し、前記屈折率分布は、前記画素における前記第１の方向の一端側が大きく、他端側へ移行するに従い小さくなるように形成され、前記検知手段で検知される角度に基づいて、前記第２の方向と、前記光学部材に平面的に重ねた前記基準線の延在方向と、が直交するように駆動することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、合成画像および光学部材の回動をすべて電気的な処理で行うことができるため、作業者の観察姿勢が素早く変化したとしても、観察姿勢の変化に迅速に追従し、良好に立体画像を表示させることができる。
【００１５】
本発明においては、前記検知手段は、前記作業者の頭部に装着され、前記作業者の姿勢の変化に追従することで、前記観察姿勢を検知する姿勢センサであることが望ましい。
この構成によれば、頭部の動きを直接検知できるため、迅速に精度良く傾斜角度を検知することができ、良好な立体表示が可能な遠隔作業用の画像表示システムとすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記検知手段は、前記作業者と離れた位置から前記作業者を撮像し、撮像された前記作業者の画像に基づいて、前記観察姿勢を検知することが望ましい。
この構成によれば、観察姿勢を検知するために作業者が器具を装着する必要がなく、作業者に負担をかけることがないため、作業性の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図１〜図６を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る遠隔作業用の画像表示システムについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１８】
図１は、本発明の遠隔作業用画像表示システムを示す概略構成図である。ここでは、遠隔作業用画像表示システムを用いて、作業者Ｘが遠隔地の患者（対象物）Ｙを治療する場合を想定して説明する。
【００１９】
図に示すように、本発明の遠隔作業用画像表示システム（遠隔医療システム）１は、作業者Ｘが利用する立体画像を表示する表示装置１０、作業者Ｘの姿勢の変化を検知するセンサ（検知手段）２０、複数のアングルから患者Ｙを撮像する複数のカメラ３０、を備えている。
【００２０】
表示装置１０は、詳しくは後述するが、立体画像表示のための合成画像を表示する表示パネルと、表示パネルに表示される画像を空間的に分離する画像分離手段と、を備えている。画像分離手段は、一方向に延在するレンチキュラーレンズやパララックスバリアなどの光学部材を有している。
【００２１】
センサ２０は、作業者Ｘの観察姿勢の変化を検知する。作業者Ｘの観察姿勢は、例えば、作業者Ｘが表示装置１０に映る立体画像（患者Ｙの画像）を、様々なアングルから観察しようと姿勢を変える場合に変化する。このようにして作業者Ｘが姿勢を変えると、センサ２０は、作業者Ｘの頭の位置や傾きを基として、作業者Ｘの両眼中心を結ぶ線（基準線）と、表示装置１０が備える画像分離手段の光学部材の延在方向とが成す角度を検知し、作業者Ｘの観察姿勢として出力する。または、作業者Ｘの姿勢の変化で生じる基準線の角度変化を検知することで、光学部材の延在方向との成す角度を算出する。
【００２２】
複数のカメラ３０は、作業者Ｘの両眼視差に対応する右眼用画像を撮像する右眼用カメラ３０Ｒと、左眼用画像を撮像する左眼用カメラ３０Ｌとを備えている。カメラ３０は、複数のアングルから患者Ｙを撮像するために、該複数のアングルに応じて複数配置されている。
【００２３】
患者Ｙの近傍には、作業者Ｘが操作し治療を行うためのロボットアーム５０が備えられており、入力装置６０から入力される作業者Ｘの指示が回線７０を介して伝達される構成となっている。
【００２４】
また、遠隔医療システム１は、これら各構成が接続される制御装置４０を備えており、撮像される複数組の画像を蓄積し、検出される観察姿勢に基づいて特定の組の画像を表示装置１０に表示させている。
【００２５】
このような構成の遠隔医療システム１では、作業者Ｘが表示装置１０に表示される患者Ｙの立体画像を観察しながら、入力装置６０を用いてロボットアーム５０を操作し、患者Ｙを治療する。その際、作業者Ｘが患者Ｙを観察しようとするアングルを変えるために姿勢を変えたとしても、観察姿勢の変化をセンサ２０で検知し、検知結果を元に、複数のカメラ３０で撮像した複数組の画像の中から、観察したいアングルに適した特定の組の画像を選択し、表示装置１０に表示する。
【００２６】
図２は、本実施形態の遠隔医療システム１が備える表示装置１０Ａおよびセンサ２０Ａを示す模式図である。図に示す様に、本実施形態の表示装置１０Ａは、後述する表示パネルや画像分離手段を有する画像表示部１０Ｌと、画像表示部１０Ｌを支持する支持台１９とを備えている。画像表示部１０Ｌは、画像表示部１０Ｌの法線に沿う回動軸Ｌ周りを回動可能とする、不図示の回動機構を備えている。
【００２７】
図では、作業者Ｘの観察姿勢を示すものとして、両眼中心を結ぶ線（基準線）を符号Ｖ１，Ｖ２で示している。以下の明細書中の説明では、作業者Ｘの観察姿勢が基準線Ｖ１として示されるある場合を標準状態とし、作業者Ｘの観察姿勢が基準線Ｖ２として示される状態は、標準状態から基準線Ｖ１と基準線Ｖ２との成す角が角度θとなる様に、作業者Ｘが頭を傾けているものとして説明する。
【００２８】
センサ２０Ａは、表示装置１０Ａの両脇に配置されている。センサ２０Ａは作業者Ｘの観察姿勢を撮像する撮像手段であり、撮像された作業者Ｘの画像に基づいて、例えば画像における作業者Ｘの眼の位置などから、作業者Ｘの両眼位置を解析し、両眼中心を結ぶ線である基準線の傾きを検知する。また、撮像された画像の変化に基づいて基準線の変化（例えば基準線Ｖ１から基準線Ｖ２への角度変化）を検知する。センサ２０Ａによる検知結果は、不図示の通信手段を用いて図１に示す制御装置４０に入力され、検知結果に基づいて表示される画像を選択する。
【００２９】
表示装置１０Ａの画像表示部１０Ｌは、センサ２０Ａで検知される作業者Ｘの観察姿勢の変化に基づいて、回動軸Ｌまわりに回動する。図では、作業者の頭の傾きが角度θ変化したことにより、同方向に画像表示部１０Ｌが角度θ回動している。回動機構としては、例えば公知のステッピングモータを使用することができる。
【００３０】
次に、図３から５を用いて、上述した表示装置１０Ａで表示する画像について説明する。まず、図３を用いて、センサ２０Ａの検知結果に基づいて選択される画像について説明した上で、図４、５を用いて画像表示部１０Ｌで表示する画像について説明する。
【００３１】
図３は、作業者Ｘの観察姿勢に基づいて選択される右眼用画像ＧＲ、左眼用画像ＧＬを示す模式図である。図中、符号Ｐ１は、作業者Ｘの観察姿勢が標準状態である場合に選択される画像中の患者の像を示し、符号Ｐ２は、作業者Ｘの観察姿勢が図２に示す基準線Ｖ２の状態において選択される画像中の患者の像を示す。
【００３２】
図に示すように、センサ２０Ａが作業者Ｘの観察姿勢の変化を検知すると、検知される作業者Ｘの観察姿勢の変化に基づいて、図１に示す制御装置４０では、作業者Ｘが観察したいアングルに対応する一組の右眼用画像と左眼用画像（特定の組の画像）が選択される。図に示すように、基準線Ｖ１の観察姿勢で表示される患者の像Ｐ１と比べると、作業者Ｘの観察姿勢に応じて、図２に示す画像表示部１０Ｌの傾斜とは反対方向に角度θ傾いた像Ｐ２となる角度で撮像された画像が選択される。
【００３３】
図４，５は、画像表示部１０Ｌで表示する画像を説明する模式図であり、図４は、作業者Ｘの観察姿勢が基準線Ｖ１で示される標準状態の場合、図５は、作業者Ｘの観察姿勢（頭の傾き）が基準線Ｖ２で示される状態に変化した場合、をそれぞれ示している。ここでは、まず、図４を用いて標準状態について説明し、図５を用いて、標準状態との差について説明する。
【００３４】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ここでは、画像表示部１０Ｌの法線方向をＸ軸方向、右眼用画像ＧＲ及び左眼用画像ＧＬの分割方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれと直交する方向をＹ軸方向としている。
【００３５】
図４に示すように、画像表示部１０Ｌは、画像を表示する表示パネル１２と、Ｚ軸方向に延在する複数のレンチキュラーレンズ（光学部材）１４０を有する画像分離手段１４と、を備えた、レンチキュラ方式の構成となっている。
【００３６】
本実施形態の画像表示部１０Ｌでは、まず、両眼視差に対応した右眼用画像ＧＲの画像データと左眼用画像ＧＬの画像データとを、作業者Ｘの両眼中心を結ぶ線である基準線Ｖ１に対して直交する方向に、例えば符号Ｓに沿ってＺ軸方向に複数のストライプ状に分割し、符号Ｓ方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の画像データを間引くなどして圧縮する。分割は、レンチキュラーレンズ１４０の配列周期と同じ周期で行われる。次いで、分割・圧縮された画像データを交互に配列した画像データが合成され、合成画像ＧＭが表示パネル１２に表示される。合成画像ＧＭには、レンチキュラーレンズ１４０の配列周期と同じ周期で、異なる帯状の表示画像Ｇｓが２種含まれている。
【００３７】
合成画像ＧＭに含まれる２種の表示画像Ｇｓは、画像分離手段１４を介すことで再度右眼用画像および左眼用画像に空間的に分離される。分離された右眼用画像および左眼用画像は、作業者Ｘの右眼と左眼に導かれ、作業者Ｘに表示画像を立体視させる。
【００３８】
このように、画像表示部１０Ｌでは、２種の帯状の表示画像Ｇｓ、光学部材１４０の延在方向、が互いに平行となり、これらに対し作業者Ｘの両眼の中心を結ぶ基準線Ｖが直交する位置関係となっている。
【００３９】
対して、図５に示すように、作業者Ｘが角度θだけ頭を傾けた場合、作業者Ｘの観察姿勢の変化は不図示のセンサに検知され、回動機構が画像表示部１０Ｌを回動させるため、画像表示部１０Ｌが備える表示パネル１２および画像分離手段１４も、作業者Ｘの頭の傾きと同方向に角度θ傾いている。
【００４０】
ここで、表示される右眼用画像ＧＲ、左眼用画像ＧＬとしては、表示パネル１２および画像分離手段１４の傾斜とは反対方向に角度θ傾いたアングルで撮像された画像が選択されている。右眼用画像ＧＲ、左眼用画像ＧＬの画像データは、図４に示した場合と同様に、符号Ｓに沿ってＺ軸方向に複数のストライプ状に分割され、Ｙ軸方向の画像データを間引くなどして圧縮される。分割・圧縮された画像データを用いて合成画像ＧＭを表示する合成画像データが合成され、表示パネル１２に表示される。即ち、表示パネル１２および画像分離手段１４の傾斜とは反対方向に角度θ傾いたアングルの合成画像データを用いて、表示パネル１２に画像が表示される。
【００４１】
ここで、表示パネル１２は作業者Ｘの観察姿勢の変化に応じて角度θ傾いているため、表示パネル１２に表示される像Ｐの傾きは、表示パネル１２の傾きと相殺される。即ち、作業者Ｘが観察姿勢を変えても、表示パネル１２に表示される像Ｐは、角度変化が無い状態で表示される。
【００４２】
一方で、画像分離手段１４は、表示パネル１２と共に角度θだけ傾いているため、レンチキュラーレンズ１４０の延在方向と、表示される合成画像ＧＭに含まれる帯状の表示画像Ｇｓとは、互いに平行な状態を維持している。そのため、合成画像ＧＭに含まれる２種の表示画像Ｇｓは、画像分離手段１４を介すことで右眼用画像および左眼用画像に空間的に分離され、分離された画像が作業者Ｘの右眼と左眼に導かれる。そのため、作業者Ｘは、頭を傾けた状態でも良好な立体画像を観察することができる。
【００４３】
以上のようにして、作業者Ｘは、患者を直視している状態と同じような使用感で患者を観察し、且つ、頭を傾けた状態でも良好な立体画像を観察することができる。
【００４４】
図６は、遠隔医療システム１の全体構成を示すブロック図である。表示装置１０Ａは、画像表示部１０Ｌ、回動機構１６を備えている。また、制御装置４０は、画像選択回路４１２、画像圧縮回路（画像データ合成回路）４１３，読出制御回路（画像データ合成回路）４１６、メモリ４２０，４３０，４３２Ｒ，４３２Ｌ，４３３Ｒ，４３３Ｌ、回動制御回路４４０を備えている。
【００４５】
まず、センサ２０が検知する作業者の観察姿勢は、制御装置４０が備えるメモリ４２０に記憶される。一方、複数のカメラ３０で撮像される複数組の画像の画像データは、制御装置４０が備えるメモリ４３０に記憶される。
【００４６】
センサ２０が作業者の観察姿勢を検知すると、画像選択回路４１２は、メモリ４２０に記憶された観察姿勢を参照し、メモリ４３０に記憶される複数組の画像データの中から、検知された観察姿勢における作業者の両眼視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像の各画像データを選択する。そして、右眼用画像の画像データをメモリ４３２Ｒ、左眼用画像の画像データをメモリ４３２Ｌに保存する。ここでは、各画像データを保存するメモリを別々に記載したが、同じメモリを用い記憶領域を分けて保存することとしても良い。
【００４７】
メモリ４３２Ｒに記憶された右眼用画像の画像データと、メモリ４３２Ｌに記憶された左眼用画像の画像データとは、それぞれ画像圧縮回路４１３に読み込まれ、画像の水平方向に圧縮される。圧縮は、例えば、水平方向の画像データを一部間引くことによって行われる。そして、圧縮された右眼用画像の画像データをメモリ４３３Ｒ、圧縮された左眼用画像の画像データをメモリ４３３Ｌに保存する。
【００４８】
メモリ４３３Ｒ，４３３Ｌに保存された各圧縮画像データは、読出制御回路４１６によって並べ替えられ、合成画像の画像データとして表示パネル１２に供給される。表示パネル１２では供給される画像データを用いて合成画像を表示する。
【００４９】
一方で、回動制御回路４４０は、メモリ４２０に保存された観察姿勢（基準線の傾斜角度）のデータに基づいて、回動機構１６に駆動信号を供給し、回動機構１６を駆動させ、画像表示部１０Ｌを回動させる。回動制御回路４４０では、例えばセンサ２０で検知される基準線の水平面に対する傾斜角度と、該傾斜角度に対する最適な画像表示部１０Ｌの回動角度と、の関係が保存されたテーブルなどに基づいて、回動機構１６の回動角度を設定し、駆動信号を供給する。
【００５０】
作業者は、表示パネル１２に表示される合成画像を、画像分離手段を介して観察することで立体画像として認識する。
【００５１】
作業者Ｘの観察姿勢が変化すると、センサ２０により再度観察姿勢が検知され、メモリ４２０に記憶された基準線の傾斜角度が書き換えられる。そして、新しく記憶された傾斜角度に基づいて、上述の処理が行われる。そのため、傾斜角度が変化しても、常に良好な立体画像を表示させることができる。
本実施形態の遠隔医療システム１は、以上のような構成となっている。
【００５２】
以上のような構成の遠隔医療システム１によれば、作業者Ｘが患者Ｙを観察したいアングルが変化し、例えば患者Ｙを斜めに見ようと頭を傾けたとしても、複数組の画像の中から患者Ｙを斜めから撮像した画像を選択し、良好な立体表示を行うことができる。そのため、作業者Ｘの様々な観察姿勢において立体表示が可能となり、良好な作業性が得られる遠隔作業用画像表示システムとすることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、センサ２０Ａが、作業者Ｘと離間した位置から作業者Ｘを撮像し、作業者Ｘの観察姿勢を検知することとしている。そのため、作業者Ｘが観察姿勢を検出するために器具を装着する必要がなく、作業者Ｘに負担をかけることがない。
【００５４】
なお、本実施形態では、画像分離手段１４は光学部材としてレンチキュラーレンズを用いることとしたが、パララックスバリア（視差バリア）を用いることも可能である。
【００５５】
［第２実施形態］
図７から図９は、本発明の第２実施形態に係る遠隔医療システムの説明図である。本実施形態の遠隔作業用画像表示システムは、第１実施形態と一部共通している。異なるのは、作業者の観察姿勢の変化に応じて、画像分離手段が有する光学部材の延在方向が変化し、表示パネルは固定されているという表示装置の構成、および作業者の観察姿勢を検知するセンサの構成である。したがって、本実施形態において第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図７は、本実施形態の遠隔医療システム２が備える表示装置１０Ｂおよびセンサ２０Ｂを示す説明図であり、図７（ａ）は表示装置１０Ｂおよびセンサ２０Ｂを、図７（ｂ）はセンサ２０Ｂを示す模式図である。
【００５７】
図７（ａ）に示す様に、本実施形態の表示装置１０Ｂは、画像を表示する表示パネル１２と画像分離手段１４とを有する画像表示部１０Ｌと、画像表示部１０Ｌを支持する支持台１９とを備えている。
【００５８】
画像表示部１０Ｌは、表示パネル１２の法線に沿う回動軸Ｌ周りに、画像分離手段１４を回動可能とする、不図示の回動機構を備えている。画像分離手段１４は、後述するセンサ２０Ｂで検知される作業者Ｘの観察姿勢の変化に基づいて、回動軸Ｌまわりに回動する。図では、作業者Ｘの頭の傾きが角度θ変化したことにより、同方向に画像表示部１０Ｌが角度θ回動している。回動機構としては、例えば公知のステッピングモータを使用することができる。
【００５９】
センサ２０Ｂは、眼鏡型の筐体の、センサであり作業者Ｘ自身が頭部に装着し作業者Ｘの観察姿勢を検知する構成を採用している。センサ２０Ｂの形態としては、他にもヘッドホン型のように作業者Ｘの頭部に装着する形態を採用することができる。
【００６０】
図７（ｂ）に示す様に、センサ２０Ｂは、センサユニット２１と、筐体２２とを備えている。センサユニット２１は、例えば、自身の位置の変化を角速度の変化として検知する３軸ジャイロセンサのような、加速度センサを用いることができる。センサは、頭部に装着され、作業者Ｘの姿勢の変化に追従して観察姿勢を検知するため、確実に姿勢変化を検知することができる。また、重力のかかる方位角を機械的に測定する重力センサを合わせて備え、重力のかかる方位を基準方向として用い、ジャイロセンサによる検知結果と組み合わせて作業者Ｘの姿勢の変化を検知しても良い。また、回動軸Ｌが鉛直方向とは異なる方向に延在していれば、センサユニット２１として水準器を用いることもでき、水平方向に対する傾きを検出して、観察姿勢を検知することとも出来る。
【００６１】
本実施形態のセンサ２０Ｂは、ジャイロセンサであるセンサユニット２１が筐体２２に内蔵されており、作業者Ｘの頭部に装着されている。このようなセンサ２０Ｂは、頭部の動きを直接検知できるため、迅速に精度良く作業者Ｘの観察姿勢を検知することができる。検知結果は、不図示の通信手段を用いて図１に示す制御装置４０に入力され、検知結果に基づいて表示される画像を選択する。
【００６２】
図８は、本実施形態の表示装置１０Ｂが有する画像表示部１０Ｌで表示する画像を説明する模式図であり、第１実施形態の図５に対応する図である。
【００６３】
図に示すように、作業者Ｘが角度θだけ頭を傾けた場合、右眼用画像ＧＲ、左眼用画像ＧＬは、基準線Ｖ１の観察姿勢で表示される画像と比べると、表示パネル１２の傾斜とは反対方向に角度θ傾いて撮像された画像が選択される。即ち、図３に示すように、基準線Ｖ１の観察姿勢で表示される患者の像Ｐ１と比べると、角度θ傾いた患者の像Ｐ２を撮像するアングルの画像が選択される。
【００６４】
次に、右眼用画像ＧＲ、左眼用画像ＧＬの画像データは、図５に示した場合と同様に、符号Ｓに沿ってＺ軸方向に複数のストライプ状に分割され、Ｙ軸方向の画像データを間引くなどして圧縮されて合成画像ＧＭ１を表示する合成画像データが合成される。
【００６５】
合成画像ＧＭ１の画像データは、作業者Ｘの頭の傾きと同方向に角度θ傾いた合成画像ＧＭ２の画像データに変換され、合成画像ＧＭ２が表示パネル１２に表示される。ここで、例えば合成画像ＧＭ１の解像度と表示パネル１２の解像度とが同じ場合には、画像変換後の合成画像ＧＭ２を表示させると、表示パネル１２の四隅周辺の領域ＢＧで画像データが不足する。この領域は、例えば黒表示としておく。合成画像ＧＭ１の画像データを合成画像ＧＭ２の画像データに変換する方法については後述する。
【００６６】
一方、画像分離手段１４は、不図示のセンサに検知する作業者Ｘの観察姿勢に基づいて、作業者Ｘの頭の傾きと同方向に角度θだけ傾いている。つまり、レンチキュラーレンズ１４０の延在方向と、表示される合成画像ＧＭ２に含まれる帯状の表示画像Ｇｓとは、互いに平行な状態を維持している。そのため、合成画像ＧＭ２に含まれる２種の表示画像Ｇｓは、画像分離手段１４を介すことで右眼用画像および左眼用画像に空間的に分離され、分離された画像が作業者Ｘの右眼と左眼に導かれる。従って、作業者Ｘは、頭を傾けた状態でも良好な立体画像を観察することができる。
【００６７】
図９は、遠隔医療システム２の全体構成を示すブロック図である。画像表示部１０Ｌは、表示パネル１２、画像分離手段１４、回動機構１６を備えている。また、制御装置４０は、画像選択回路４１２、画像圧縮回路４１３、画像結合回路４１４、画像回動回路４１５、読出制御回路４１６、メモリ４２０，４３０，４３２Ｒ，４３２Ｌ，４３３Ｒ，４３４、４３５、回動制御回路４５０を備えている。以下の説明では、説明を容易にするために、図８に示す符号を一部流用する。
【００６８】
メモリ４３３Ｒ，４３３Ｌに保存された各圧縮画像データは、画像結合回路４１４によって並べ替えられ、合成画像ＧＭ１の画像データとしてメモリ４３４に保存される。
【００６９】
画像回動回路４１５は、メモリ４２０に記憶された観察姿勢を参照し、メモリ４３４に保存される合成画像ＧＭ１の画像データを、以下の変換式に基づいて画像の中心を原点とした回転変換を行い、合成画像ＧＭ２の画像データを算出する。
【００７０】
まず、合成画像ＧＭ１に対し、原点が共通する２つの座標系Ｘ−Ｙ座標系と、Ｕ−Ｖ座標系とを想定する。Ｕ軸は、Ｘ軸に対して反時計回りに角度θ回転しているものとする。
【００７１】
ここで、Ｘ−Ｙ座標系は合成画像ＧＭ１に対応し、合成画像ＧＭ１の画像水平方向はＸ−Ｙ座標系のＸ軸方向、画像垂直方向はＸ−Ｙ座標系のＹ軸方向に対応する。同様に、Ｕ−Ｖ座標系は合成画像ＧＭ２に対応し、合成画像ＧＭ２の画像水平方向はＵ−Ｖ座標系のＵ軸方向、画像垂直方向はＵ−Ｖ座標系のＶ軸方向に対応する。
【００７２】
想定したＸ−Ｙ座標系およびＵ−Ｖ座標系において、ｘをＸ軸の単位ベクトル、ｙをＹ軸の単位ベクトルとし、同様に、ｕ、ｖをＵ軸およびＶ軸の単位ベクトルとすると、単位ベクトルｕ，ｖは次の式１で表すことができる。
【００７３】
【数１】
2010056712.tif 000003
【００７４】
一方、任意の点Ｐを指すベクトルは、各座標系の単位ベクトルを用い、次の式２で表すことができる。
【００７５】
【数２】
2010056712.tif 000004
【００７６】
式２は次の式３のようにも表すことができる。
【００７７】
【数３】
2010056712.tif 000005
【００７８】
上記式１と式２より、次の式４が導き出される。
【００７９】
【数４】
2010056712.tif 000006
【００８０】
点Ｐは任意の点であるため、式４のｘ、ｙは任意となり、次の式５、式６が成立する。
【００８１】
【数５】
2010056712.tif 000007
【００８２】
【数６】
2010056712.tif 000008
【００８３】
式３と式６より、座標変換のための一般式として次式７が導かれる。
【００８４】
【数７】
2010056712.tif 000009
【００８５】
画像回動回路４１５では、メモリ４２０に記憶された観察姿勢の角度を参照し、上式を用いて合成画像ＧＭ１の画像データを合成画像ＧＭ２の画像データに変換する。このようにして算出された合成画像ＧＭ２の画像データは、メモリ４３５に保存される。
【００８６】
メモリ４３５に保存された合成画像データは、読出制御回路４１６によって所定のタイミングで読み出され、表示パネル１２に供給される。表示パネル１２では供給される画像データを用いて合成画像ＧＭ２を表示する。
【００８７】
一方で、回動制御回路４５０は、メモリ４２０に保存された観察姿勢（基準線の傾斜角度）のデータに基づいて、回動機構１６に駆動信号を供給し、回動機構１６を駆動させ、画像分離手段１４を回動させる。
【００８８】
作業者は、表示パネル１２に表示される合成画像を、画像分離手段を介して観察することで立体画像として認識する。
【００８９】
作業者の観察姿勢が変化すると、メモリ４２０に記憶された基準線の傾斜角度が書き換えられ、新しく記憶された傾斜角度に基づいて、上述の処理が行われる。そのため、傾斜角度が変化しても、常に良好な立体画像を表示させることができる。
【００９０】
以上のような構成の遠隔医療システム２であっても、作業者Ｘの様々な観察姿勢において立体表示が可能となり、良好な作業性が得られる遠隔作業用画像表示システムとすることができる。
【００９１】
なお、本実施形態においても、画像分離手段１４は光学部材としてレンチキュラーレンズを用いることとしたが、パララックスバリアを用いることも可能である。
【００９２】
［第３実施形態］
図１０から図１３は、本発明の第３実施形態に係る遠隔作業用画像表示システムの説明図である。本実施形態の遠隔作業用画像表示システム３は、第２実施形態と一部共通している。異なるのは画像分離手段が有する光学部材を液晶レンズで形成する構成を採用していることである。したがって、本実施形態において第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９３】
本実施形態の遠隔医療システム３では、表示装置１０Ｃが備える画像分離手段の光学部材として、印加電圧に応じて屈折率分布が変化する液晶レンズを採用している。そこで、まず図１０から１２を用いて画像分離手段１５の構成を説明した後に、図１３を用いて本実施形態における画像表示の方法について説明する。
【００９４】
図１０は、本実施形態の画像分離手段１５の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の線分Ｈ−Ｈにおける矢視断面図である。
【００９５】
図に示すように、本実施形態の画像分離手段１５は、薄膜ダイオード（Thin Film Diode：ＴＦＤ）基板（第１基板）２１０と対向基板（第２基板）２２０とがシール材２５２によって貼り合わされ、このシール材２５２によって区画された領域（有効表示領域１５Ａ）内に液晶材料２５０が封入され、保持されている。シール材２５２には、製造時においてＴＦＤ基板２１０と対向基板２２０とを貼り合わせた後に液晶材料２５０を注入するための液晶注入口２５５が形成されており、該液晶注入口２５５は液晶注入後に封止材２５４により封止されている。対向基板２２０の内面側には対向電極（第２電極）２２１が形成され、ＴＦＤ基板の内面側には画素電極（第１電極）２１１が形成されている。
【００９６】
シール材２５２の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り（図示略）が形成される一方、シール材２５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＤ基板２１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＤ基板２１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＤ基板２１０と対向基板２２０との間で電気的導通をとるための基板間導通部材２０６が配設されている。
【００９７】
図１１は、本実施形態の画像分離手段１５の等価回路図である。図に示すように、画像分離手段１５には、複数のドット１５０がマトリクス状に形成され、当該ドット１５０毎に、画素電極２１１とＴＦＤ素子２４０とが形成されている。また、有効表示領域１５Ａには、複数の走査線２１３ａと、この走査線２１３ａと交差する複数のデータ線２９ａとが設けられ、走査線２１３ａは走査線駆動回路２０４により、データ線２９ａはデータ線駆動回路２０１により駆動される構成となっている。
【００９８】
各ドット１５０において、走査線２１３ａとデータ線２９ａとの間には、ＴＦＤ素子２４０と液晶材料２５０とが直列に接続されており、これにより各走査線２１３ａ及びデータ線２９ａを介して各ドット１５０に画像信号が供給される。
【００９９】
このような構成の画像分離手段１５では、例えば液晶分子（液晶材料）の初期配向状態を水平配向としておくと、画素電極２１１と対向電極２２１との間に駆動交流電圧（例えば数ＫＨｚの矩形波）を印加すると、誘電率異方性を備える液晶分子は、印加により生じる電場に沿って（初期配向方向と異なる方向に）配向する。また、液晶分子は複屈折率（分子の長軸と短軸の屈折率差）を備えているため、液晶分子（長軸の向き）と平行な方向の直線偏光を有する単色光では、液晶層が電圧分布に応じて局所的に異なった屈折率分布を有する媒質と等価になる。従って、液晶材料２５０を通過した光の波面には、液晶材料２５０の印加電圧の面内分布に応じた空間的な位相変調（或いは波面変調）が加わることになる。
【０１００】
このような構成の画像分離手段１５では、隣接するドット１５０において、画素電極２１１と対向電極２２１との間に印加する駆動交流電圧を変化させることで屈折率分布を形成し、液晶レンズを作り出すことができる。また、画素電極２１１と対向電極２２１との間の印加パターンを変化させることで屈折率分布の広がり方を変化させ、液晶レンズの形状を変化させることができる。
【０１０１】
図１２は、作業者の観察姿勢に応じて合成画像を表示する表示パネル１２の一部および、画像分離手段１５で形成される液晶レンズの一部を示す平面図である。ここでは、作業者の観察姿勢は基準線を示す両矢印Ｖ１，Ｖ２でのみ示す。また、液晶レンズの屈折率分布を理解しやすくするために、形成する液晶レンズと等価なレンズ（レンチキュラーレンズ）も模式的に図示し、符号Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃで示している。
【０１０２】
本実施形態の画像分離手段１５においては、表示パネル１２における１画素に対応して、複数の（ここでは縦横５つずつ計２５個）ドット１５０が配置される構成となっている。図中、ドット１５０に付されている網掛けの濃淡は、各々のドット１５０部分の液晶層が示す屈折率の大小を示し、濃い方から薄い方へ移行するに従い大きくなる。この屈折率分布は、電極間の印加電圧によって決定される。
【０１０３】
図１２（ａ）は、標準状態（θ＝０°）における液晶レンズ、（ｂ）は、作業者が頭を４５°傾斜させた状態（θ＝４５°）で表示装置を観察する場合の液晶レンズ、（ｃ）は、作業者が頭を９０°傾斜させた状態（θ＝９０°）で表示装置を観察する場合の液晶レンズをそれぞれ示す。
【０１０４】
図中、符号ＰＲは表示パネル１２において右眼用画像を表示している画素を示し、符号ＰＬは表示パネル１２において左眼用画像を表示している画素を示す。また、図中の白矢印は、画素ＰＲ、ＰＬで表示される画像が、液晶レンズを透過することで射出される方向を示す。
【０１０５】
図１２（ａ）に示すように、標準状態においては、表示パネル１２では、左右方向には、右眼用画像を表示する画素ＰＲと左眼用画像を表示する画素ＰＬとが交互に配列した行を形成する。更に、縦方向には、画素ＰＲのみが配列した列、または画素ＰＬのみが配列した列を形成する。このような表示を行う表示パネル１２では、左右方向（基準線Ｖ２と平行な方向）に隣接する画素ＰＲと画素ＰＬとが、対応した一対の合成画像を表示する。
【０１０６】
一方、画像分離手段１５では、ドット１５０に印加するパターンを制御して、画面縦方向に延在するレンズＬａと同様の作用を奏する液晶レンズを形成する。このような液晶レンズを介することで、表示パネル１２の画素ＰＲ，ＰＬに表示される画像は、それぞれ白矢印で示す基準線Ｖ２と平行な方向に射出されて、作業者の両眼に導かれる。
【０１０７】
同様に、図１２（ｂ）に示すように、θ＝４５°の状態では、表示パネル１２では、左右方向には、画素ＰＲと画素ＰＬとが交互に配列した行を形成する。また縦方向にも、画素ＰＲと画素ＰＬとが交互に配列した列を形成する。このような表示を行う表示パネル１２では、例えば、左右方向に隣接する画素ＰＲと画素ＰＬとが、対応した一対の合成画像を表示する。
【０１０８】
一方、画像分離手段１５では、ドット１５０に印加するパターンを制御して、基準線Ｖ２と直交する方向に延在するレンズＬｂと同様の作用を奏する液晶レンズを形成する。このような液晶レンズを介することで、表示パネル１２の画素ＰＲ，ＰＬに表示される画像は、それぞれ白矢印で示す基準線Ｖ２と平行な方向に射出されて、作業者の両眼に導かれる。
【０１０９】
同様に、図１２（ｃ）に示すように、θ＝９０°の状態では、表示パネル１２では、左右方向には、画素ＰＲのみが配列した行、または画素ＰＬのみが配列した行を形成する。また縦方向には、画素ＰＲと画素ＰＬとが交互に配列した列を形成する。このような表示を行う表示パネル１２では、縦方向に隣接する画素ＰＲと画素ＰＬとが、対応した一対の合成画像を表示する。
【０１１０】
一方、画像分離手段１５では、ドット１５０に印加するパターンを制御して、画面左右方向に延在するレンズＬｃと同様の作用を奏する液晶レンズを形成する。このような液晶レンズを介することで、表示パネル１２の画素ＰＲ，ＰＬに表示される画像は、それぞれ白矢印で示す基準線Ｖ２と平行な方向に射出されて、作業者の両眼に導かれる。
【０１１１】
本実施形態の画像分離手段１５では、以上のようにして観察姿勢の変化に応じて屈折率分布を変化させ、表示パネルに表示する合成画像に応じた液晶レンズを形成することができる。
【０１１２】
図１３は、本実施形態の画像表示部１０Ｌで表示する画像を説明する模式図であり、第２実施形態の図８に対応する図である。
【０１１３】
図に示すように、作業者Ｘが角度θだけ頭を傾けた場合、観察姿勢に対応した画像が選択され、合成画像ＧＭ２が表示パネル１２に表示される。一方、画像分離手段１５では、不図示のセンサに検知する作業者Ｘの観察姿勢に基づいて、作業者Ｘの頭の傾きに応じた屈折率分布を備える液晶レンズを形成する。形成される液晶レンズは、作業者Ｘの頭の傾き方向と同方向に角度θ傾いたレンチキュラーレンズと同様の屈折率分布を有する。
【０１１４】
形成される液晶レンズの延在方向と、表示される合成画像ＧＭ２に含まれる帯状の表示画像Ｇｓとは、互いに平行な状態を維持しているため、合成画像ＧＭ２に含まれる２種の表示画像Ｇｓは、画像分離手段１５を介すことで右眼用画像および左眼用画像に空間的に分離され、分離された画像が作業者Ｘの右眼と左眼に導かれる。従って、作業者Ｘは、頭を傾けた状態でも良好な立体画像を観察することができる。
【０１１５】
以上のような構成の遠隔医療システムによれば、合成画像ＧＭおよび液晶レンズの回動をすべて電気的な処理で行うことができるため、作業者Ｘの観察姿勢が素早く変化したとしても、観察姿勢の変化に迅速に追従し、良好に立体画像を表示させることができる。良好な作業性が得られる遠隔医療システムとすることができる。
【０１１６】
なお、本実施形態においては、表示パネル１２の画素間の領域には液晶レンズが重なっていない構成となっているが、表示パネル１２の画素間領域にも重なっていても良い。
【０１１７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１１８】
例えば、複数のカメラ３０は、特定の場所に固定して配置されていても良く、別途設けられる入力指示手段により、移動可能としても良い。このような構成だと、例えば、座っている患者の正面側からの画像を撮像して治療を行ったのちに、必要に応じて患者の背面側に複数のカメラを移動させ、背面側の治療を行うことができる。
【０１１９】
また、上記実施形態では、本発明の遠隔作業用画像表示システムを、遠隔医療を行うために利用する遠隔医療システムとして用いたが、もちろんこの用途に限定されるものではない。例えば、放射能物質や病原体のような人体に有害な対象物を用いた実験などにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１実施形態の遠隔作業用画像表示システムを示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の表示装置とセンサを示す模式図である。
【図３】第１実施形態の表示装置で表示する画像を説明する模式図である。
【図４】第１実施形態の表示装置で表示する画像を説明する模式図である。
【図５】第１実施形態の表示装置で表示する画像を説明する模式図である。
【図６】第１実施形態の遠隔作業用画像表示システムを示すブロック図である。
【図７】第２実施形態の表示装置とセンサを示す模式図である。
【図８】第２実施形態の表示装置で表示する画像を説明する模式図である。
【図９】第２実施形態の遠隔作業用画像表示システムを示すブロック図である。
【図１０】第３実施形態の画像分離手段を示す説明図である。
【図１１】第３実施形態の画像分離手段を示す説明図である。
【図１２】第３実施形態の画像分離手段を示す説明図である。
【図１３】第３実施形態の表示装置で表示する画像を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１，２，３…遠隔医療システム（遠隔作業用画像表示システム）、１０、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…表示装置、１２…表示パネル、１４，１５…画像分離手段、１６…回動機構、２０，２０Ａ，２０Ｂ…センサ（検知手段）、３０…カメラ、１４０…レンチキュラーレンズ（光学部材）、２１０…ＴＦＤ基板（第１基板）、２１１…画素電極（第１電極）、２２０…対向基板（第２基板）、２２１…共通電極（第２電極）、２５０…液晶材料、４１２…画像選択回路、４１３…画像圧縮回路（画像データ合成回路）、４１４…画像結合回路（画像データ合成回路）、４１５…画像回動回路（画像データ合成回路）、４１６…読出制御回路（画像データ合成回路）、ＧＭ，ＧＭ１，ＧＭ２…合成画像、ＧＬ…左眼用画像、ＧＲ…右眼用画像、Ｌ…回動軸、ＰＬ，ＰＲ…画素、Ｘ…作業者、Ｙ…患者（対象物）
【図１】
2010056712.tif 000010
【図２】
2010056712.tif 000011
【図３】
2010056712.tif 000012
【図４】
2010056712.tif 000013
【図５】
2010056712.tif 000014
【図６】
2010056712.tif 000015
【図７】
2010056712.tif 000016
【図８】
2010056712.tif 000017
【図９】
2010056712.tif 000018
【図１０】
2010056712.tif 000019
【図１１】
2010056712.tif 000020
【図１２】
2010056712.tif 000021
【図１３】
2010056712.tif 000022