(57)【要約】  【課題】制限された視域に観察者の眼を合わせるための負担を軽減することが可能な観察装置を提供する。  【解決手段】左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段２０L，２０Rと、画像投影手段２０L，２０Rを介して投影された像近傍に配置され、画像投影手段２０L，２０Rの射出瞳１６L，１６Rを観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの位置に結像するための画像表示手段１５を有する観察装置である。観察者の顔面の少なくとも一部の領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段３０を、画像表示手段１５の近傍に画像表示手段１５との相対的位置が固定されるように備える。【選択図】  図３
2006195058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、
前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えたことを特徴とする観察装置。
【請求項２】
左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、
前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を撮影する撮影手段と、該撮影手段で撮影した映像を表示する表示手段とを、前記画像表示手段の近傍に備えたことを特徴とする観察装置。
【請求項３】
左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、
前記観察者の左右の眼が１次回折光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳の結像領域に位置を固定されるように、該観察者の身体の少なくとも一部を位置決めする位置決め手段を備えたことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
画像を表示して観察者の左右の眼に視差のある左右の画像を導く画像表示手段を有する観察装置において、
前記観察者の左右の眼が前記視差のある左右の画像を観察できる位置に位置したときにのみ、前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えたことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項５】
前記画像表示手段を、１次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される領域内に前記観察者の左右の眼がそれぞれ位置したときに、０次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が該観察者の顔面における左右の眼から外れた所定位置に結像するように構成するとともに、
前記観察者の顔面における前記０次光による左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される周辺領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えたことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項６】
前記観察者の左右の眼が１次回折光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳の結像領域に位置したときにのみ、該観察者の左右の眼の像を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えたことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項７】
左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、
前記画像表示手段を、１次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される領域内に前記観察者の左右の眼がそれぞれ位置したときに、０次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が該観察者の顔面における左右の眼から外れた所定位置に結像するように構成するとともに、
前記観察者の顔面における前記０次光による左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される周辺領域を撮影する０次光射出瞳結像周辺領域検出手段と、前記０次光射出瞳結像周辺領域検出手段で撮影した映像を表示する０次光射出瞳結像周辺領域表示手段とを、前記画像表示手段の近傍に備えたことを特徴とする観察装置。
【請求項８】
前記画像表示手段と前記左眼用及び右眼用の画像投影手段とを互いの相対的位置を固定した状態で２次元又は３次元方向に移動可能な移動手段を、備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の観察装置。
【請求項９】
画像を表示して観察者の左右の眼に視差のある左右の画像を導く画像表示手段を有するとともに、
前記観察者の左右の眼が前記視差のある左右の画像を観察できる位置に位置を固定されるように、該観察者の身体の少なくとも一部を位置決めする位置決め手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の観察装置。
【請求項１０】
前記位置決め手段が、前頭部支持部材であることを特徴とする請求項３に記載の観察装置。
【請求項１１】
前記位置決め手段が、後頭部支持部材であることを特徴とする請求項３に記載の観察装置。
【請求項１２】
前記位置決め手段と前記画像表示手段との相対的位置が一定に保たれるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の観察装置。
【請求項１３】
前記位置決め手段を、直接的に又は連結部材を介して前記画像表示手段に固定したことを特徴とする請求項１２に記載の観察装置。
【請求項１４】
前記位置決め手段の位置情報を検出する位置決め手段位置情報検出手段と、
前記位置決め手段位置情報検出手段で検出した位置情報に基づいて、該位置決め手段と前記画像表示手段との相対的位置を一定に保つために必要な前記画像表示手段の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向にしたがって前記画像表示手段を移動させる追従手段とを備えたことを特徴とする請求項１２に記載の観察装置。
【請求項１５】
前記画像表示手段の位置情報を検出する画像表示手段位置情報検出手段と、
前記画像表示手段位置情報検出手段で検出した位置情報に基づいて、該画像表示手段と前記位置決め手段との相対的位置関係を一定に保つために必要な前記位置決め手段の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向にしたがって前記位置決め手段を移動させる追従手段とを備えたことを特徴とする請求項１２に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、立体投影観察装置や立体画像表示装置のように、視域（観察者が像を見ることが可能な領域）が狭く制限された観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、右眼用と左眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼にそれぞれ結像するための画像表示手段を有して構成される立体投影観察装置が知られている。
このような観察装置では、視域（この観察装置では右眼用と左眼用の画像投影手段の射出瞳が観察位置において結像する領域）が狭く制限されており、観察者の眼がその制限された視域を外れると、画像が歪み、明るい正常な投影像を観察することができなくなる。
しかし、観察者の左右の眼のいずれか一方が視域中に位置する限り、観察者にとって自分の眼が制限された視域から外れていることを認識することは必ずしも容易なことではない。
このため、このような投影観察装置においては、観察者に対して、視域に左右の眼を合わせるための作業が煩雑で時間を多く費やす等の負担がかかってしまうという問題がある。
【０００３】
しかるに、従来、観察者自身が自分の眼が制限された視域から外れていることを容易に認識できるようにした観察装置が、例えば次の特許文献１に提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２２１２１１号公報
【０００４】
特許文献１に記載の観察装置は、観察用の射出瞳（観察位置において結像する射出瞳）に隣接（或いは重畳）して位置ずれ警告用の射出瞳を形成するための投影装置を、観察用の射出瞳を形成するための投影装置とは別個に隣接配置した構成となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の観察装置のように、観察用の射出瞳を形成するための投影装置に加えて、位置ずれ警告用の射出瞳を形成するための投影装置を配置したのでは、観察者が動くことのできるスペースがその分削られて自由度が少なくなり、観察者にとって使い勝手が悪くなる。しかも、位置ずれ警告用の射出瞳を形成するための投影装置から画像表示手段の表示面に光を投影すると、観察に不要なフレア光が観察者の眼に入り込み易くなり、さらには観察用の画像のコントラストが小さくなり、良好な観察像を得ることが難しくなる。
このように特許文献１に記載の観察装置では、制限された視域に観察者の眼の位置を合わせ易くすることに伴い、観察者に新たな負担を与えてしまうという問題がある。
【０００６】
また、従来、視域が狭く制限された他の観察装置として、例えば、表示パネルに液晶モニタ等を用いて、観察画像を液晶モニタで直接表示するタイプの観察装置のように、画像を表示して観察者の左右の眼に視差のある左右の画像を導く画像表示手段を有する観察装置が知られている。
しかるに、液晶モニタはその原理上視域が狭く、観察者が正常に観察することのできる観察範囲（観察者の位置）は限られている。さらに、近年、３次元観察可能な液晶モニタが普及しつつある。３次元観察可能な液晶モニタは、一般的なものはパララックスバリア式と呼ばれ、観察者の左右の眼に異なる画像を導く構成となっており、２次元観察可能な液晶モニタよりも更に視域が狭くなっている。
このため、従来、観察画像を液晶モニタで直接表示するタイプの観察装置で観察する場合、観察者は注意深く視域に観察者の眼の位置を合わせなければならず、視域合わせ作業が煩雑化し多くの時間を更に費やしていた。
【０００７】
しかも、上述したこれらの観察装置は、手術等の作業に用いられることが多い。手術等の作業では、観察者である術者が移動したり、姿勢を変えることによって視域から観察者の眼が外れ易い。その都度、観察者の眼の位置を視域に位置合わせしなければならないのでは、観察者に与える負担が増大するとともに、手術等の作業の中断が頻繁に生じ、手術を受ける患者にも影響を与えかねない。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてさなれたものであり、制限された視域に観察者の眼を合わせるための負担を軽減することが可能な観察装置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】
上記目的を達成するため、本発明による観察装置は、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明による観察装置は、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を撮影する撮影手段と、該撮影手段で撮影した映像を表示する表示手段とを、前記画像表示手段の近傍に備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による観察装置は、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、前記観察者の左右の眼が１次回折光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳の結像領域に位置を固定されるように、該観察者の身体の少なくとも一部を位置決めする位置決め手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の観察装置においては、画像を表示して観察者の左右の眼に視差のある左右の画像を導く画像表示手段を有する観察装置において、前記観察者の左右の眼が前記視差のある左右の画像を観察できる位置に位置したときにのみ、前記観察者の顔面の少なくとも一部の領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の観察装置においては、前記画像表示手段を、１次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される領域内に前記観察者の左右の眼がそれぞれ位置したときに、０次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が該観察者の顔面における左右の眼から外れた所定位置に結像するように構成するとともに、前記観察者の顔面における前記０次光による左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される周辺領域を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の観察装置においては、前記観察者の左右の眼が１次回折光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳の結像領域に位置したときにのみ、該観察者の左右の眼の像を該観察者が観察することができるように映し出す反射手段を、前記画像表示手段の近傍に該画像表示手段との相対的位置が固定されるように備えるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明による観察装置は、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段と、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段を介して投影された像近傍に配置され、前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳を観察者の左右の眼の位置にそれぞれ結像するための画像表示手段を有する観察装置において、前記画像表示手段を、１次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される領域内に前記観察者の左右の眼がそれぞれ位置したときに、０次光による前記左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が該観察者の顔面における左右の眼から外れた所定位置に結像するように構成するとともに、前記観察者の顔面における前記０次光による左眼用及び右眼用の画像投影手段の射出瞳が結像される周辺領域を撮影する０次光射出瞳結像周辺領域検出手段と、前記０次光射出瞳結像周辺領域検出手段で撮影した映像を表示する０次光射出瞳結像周辺領域表示手段とを、前記画像表示手段の近傍に備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の観察装置においては、前記画像表示手段と前記左眼用及び右眼用の画像投影手段とを互いの相対的位置を固定した状態で２次元又は３次元方向に移動可能な移動手段を、備えるのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の観察装置においては、画像を表示して観察者の左右の眼に視差のある左右の画像を導く画像表示手段を有するとともに、前記観察者の左右の眼が前記視差のある左右の画像を観察できる位置に位置を固定されるように、該観察者の身体の少なくとも一部を位置決めする位置決め手段を備えるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の観察装置においては、前記位置決め手段が、前頭部支持部材であるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の観察装置においては、前記位置決め手段が、後頭部支持部材であるのが好ましい。
【００２０】
また、本発明の観察装置においては、前記位置決め手段と前記画像表示手段との相対的位置が一定に保たれるようにするのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の観察装置においては、前記位置決め手段を、直接的に又は連結部材を介して前記画像表示手段に固定するのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の観察装置においては、前記位置決め手段の位置情報を検出する位置決め手段位置情報検出手段と、前記位置決め手段位置情報検出手段で検出した位置情報に基づいて、該位置決め手段と前記画像表示手段との相対的位置を一定に保つために必要な前記画像表示手段の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向にしたがって前記画像表示手段を移動させる追従手段とを備えるのが好ましい。
【００２３】
また、本発明の観察装置においては、前記画像表示手段の位置情報を検出する画像表示手段位置情報検出手段と、前記画像表示手段位置情報検出手段で検出した位置情報に基づいて、該画像表示手段と前記位置決め手段との相対的位置関係を一定に保つために必要な前記位置決め手段の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向にしたがって前記位置決め手段を移動させる追従手段とを備えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、制限された視域に観察者の眼を合わせるための負担を軽減できる観察装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明が適用可能な投影観察装置の一例を示す説明図であり、(a)は透過型立体投影観察装置の概略構成図、（b）は反射型立体投影観察装置の概略構成図である。なお、図１(b)では、便宜上右眼用の構成についてのみ示してあり、左眼用の構成は省略してある。
図１(a)，(b)に示す投影観察装置は、左眼用画像と右眼用画像を投影し得る左眼用及び右眼用の画像投影手段としての左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rと、画像表示手段としての表示パネル１５とを有して構成されている。
左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rは、それぞれ、表示素子１１L，１１Rと、投影光学系１２L，１２Rを有している。
【００２６】
左眼用及び右眼用の投影光学系１２L，１２Rは、左右の表示素子１１L，１１Rに表示された視差のある画像を表示パネル１５の同一の表示面に投影する。
表示パネル１５は、投影装置２０L，２０Rを介して投影された像位置の近傍に配置され、投影光学系１２L，１２Rの射出瞳１６L，１６Rを観察者側に投影し、射出瞳１６L，１６Rを観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲに結像するように構成されている。そして、観察者が投影された射出瞳１６L，１６Rの結像領域に左右の眼ＥＬ，ＥＲの位置を合わせることで、表示素子１１L，１１Rに表示された画像を合成して立体観察することができるようになっている。
また、表示パネル１５は、結像光学系１３と拡散板１４とで構成されている。結像光学系１３と拡散板１４は、表示面の位置に配置されている。
【００２７】
表示面の位置は、投影装置２０L，２０Rの投影光学系１２L，１２Rを介して投影される表示素子１１L，１１Rの画像の結像位置にほぼ一致している。
この結像位置に配置される結像光学系１３は、透過型立体観察装置（図１(a)）ではフレネル凸レンズを用い、反射型立体観察装置（図１(b)）ではフレネル凹面鏡を用いて構成される。
また、拡散板１４は、例えば、透明基板表面を凹凸の粗面を設けて指向性を持たせた拡散板や、指向性のあるＨＯＥ散乱膜や、フレネルミラーの入射面あるいはフレネルレンズの射出面に形成された指向性のある拡散面で構成されている。
【００２８】
フレネルミラー、フレネルレンズは、回折作用を備えており、回折作用を介して分離さされた所定次数光による２つの射出瞳１６L，１６Rの像を観察者側の異なる位置に結像するようになっている。なお、図１では、便宜上、１次回折光による結像状態を示している。これらのフレネル面は、上述したように表示面の位置（あるいはその近傍）に配置されているため、投影された映像の画質は劣化しないで、高い解像力で観察することができる。また、フレネルミラー、フレネルレンズは、平板状に配置されている。
【００２９】
図２は図１の立体投影観察装置１０において、射出瞳１６L，１６Rを拡大した観察用の瞳２１L，２１Rが観察者の眼の位置に結像される原理を示す説明図である。
なお、図２では、便宜上、透過型の立体投影観察装置の構成を用いている。
表示パネル１５の表示面の位置又はその近傍には、結像光学系１３と共に拡散板１４が配置されている。結像光学系１３は、＋１次回折光を左右の投影光学系１２L，１２Rの射出瞳１６L，１６Rの径Φ０をΦ０’の大きさで、観察者側の所定位置に観察用の射出瞳２１L，２１Rとして結像する。図２の投影観察装置では、＋１次回折光による観察用の射出瞳２１L，２１Rの結像位置は、観察者の眼ＥＬ，ＥＲの位置の近傍である。ここで、拡散板１４は、その拡散作用により、観察側の所定位置において本来Φ０’の大きさで結像されるべき射出瞳１６L，１６Rの観察用の射出瞳２１L，２１RをΦ１の大きさに拡大する。なお、拡散板１４により拡大された左右の観察用の射出瞳２１L，２１Rは、それぞれが重なり合わないように、その位置と径が設定されている。
【実施例１】
【００３０】
このような立体投影観察装置に本発明の構成を適用した観察装置の実施例を示す。
図３は本発明の実施例１にかかる観察装置の原理を示す要部説明図であり、(a)は観察装置を側面からみた図、(b)は(a)の観察装置を表示パネルの斜め後方から見た図である。
実施例１の観察装置は、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rと、表示パネル１５と、ミラー３０を有している。
表示パネル１５は、図１，２で示した構成に加えて、１次回折光による左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rの射出瞳１６L，１６Rの拡大像である観察用の射出瞳２１L，２１Rが結像される領域内に観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲがそれぞれ位置したときに、０次光による左眼用及び右眼用の射出瞳１６L，１６Rを拡大した射出瞳２１L’，２１R’が、観察者の顔面における左右の眼ＥＬ，ＥＲから外れた位置（図３の例では額）に結像されるように構成されている。
また、ミラー３０は、観察者の顔面における０次光による左眼用及び右眼用の射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域を観察者が観察することができるように映し出す向き及び角度でもって、表示パネル１５の下部に固定されている。
【００３１】
一般に、この種の投影観察装置においては、±１次回折光のいずれかを観察光として用い、０次光は不要光であった。
即ち、この種の投影観察装置では、図１、図２の構成例を用いて説明したように、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rから表示パネル１５に入射した投影光は、表示パネル１５から観察者側へ透過又は反射する際にフレネル面等を介して回折作用を受ける。このときに回折される１次回折光による射出瞳の拡大像が観察用の射出瞳として観察者の眼の位置に結像されるとともに、表示パネルで回折されない０次光による射出瞳の像が所定位置に結像される。この０次光は、回折作用を用いた構成において、やむなく生じる光であり、投影像の観察に不要な光であり、観察者の眼に入ると却って観察の邪魔になる光である。このため、従来のこの種の立体観察装置では、この０次光を観察に利用することは考えられていなかった。
【００３２】
実施例１の観察装置は、この従来において観察に不要であった０次光を観察者の眼の視域からの位置ずれを認識する手段として利用したものである。
実施例１の観察装置では、観察者はミラー１５に映し出された観察者の顔面における０次光の射出瞳２１L’，２１R’の結像位置を観察しながら、０次光による射出瞳２１L’，２１R’が観察者の額位置に位置するように、観察位置を調整する。このとき、０次光による射出瞳２１L’，２１R’と１次回折光による観察用の射出瞳２１L，２１Rの相対的位置は一定である。このため、観察者は上述のようにミラー１５を観察しながら観察位置を調整することで、簡単に視域（１次回折光による射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L，２１Rの結像領域内）に観察者の眼ＥＬ，ＥＲの位置を位置合わせすることができる。
しかも、実施例１の観察装置によれば、特許文献１のような位置ずれ警告用の射出瞳を形成するための投影装置が不要となるため、その分、観察者が動くことのできるスペースを広くとることができ、しかも観察に不要なフレア光が観察者の眼に入り込み難くなり、さらには観察用の画像のコントラストを一定に保つことができ、良好な観察像を得ることができる。
その他の構成及び作用効果は、図１及び図２の投影観察装置とほぼ同じである。
なお、図３の例では、射出瞳２１L’，２１R’を額に結像するようにしたが、観察者の顔面における左右の眼ＥＬ，ＥＲから外れた位置であれば、額以外に結像するようにしてもよい。また、ミラー３０は、表示パネル１５の近傍において表示パネル１５との相対的位置が固定されるものであれば、どのような位置に設けてもよい。
さらに、ミラー３０は、観察者の顔面における０次光による左眼用及び右眼用の射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域のみを観察者が観察できる大きさに形成するのが好ましい。このようにすれば、観察者の背景等からの観察に不要な光がミラー３０に入射して観察者の眼に入り込み難くなるので、より簡単に視域に眼の位置を位置合わせすることができる。
【実施例２】
【００３３】
図４は本発明の実施例２にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
図４の手術用立体顕微鏡は、顕微鏡本体部５０に実施例１の観察装置を備えている。そして、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rが、顕微鏡本体部５０を介して撮像された患部Ｏの視差のある像を表示パネル１５に投影するようになっている。
実施例２の観察装置では、表示パネル１５及びミラー３０と、投影装置２０L，２０Rが、互いの相対的位置を固定された状態で、支持部材６０に支持されている。
支持部材６０は、一端に球面状の可動部６０ａを備えるとともに、この可動部６０ａを顕微鏡本体部５０に設けられた球面状の凹部５０ａに嵌合されていて、３次元方向に可動に構成されている。
また、表示パネル１５には、ハンドル４０が設けられている。
【００３４】
このように構成された実施例２の観察装置によれば、観察者がハンドル４０を所定方向に操作すると、表示パネル１５及びミラー３０と、投影装置２０L，２０Rとが、互いの相対的位置が固定された状態で、３次元方向に移動する。
そこで、観察者はミラー１５に映し出された観察者の顔面における０次光の射出瞳２１L’，２１R’の結像位置を観察しながら、０次光による射出瞳２１L’，２１R’が観察者の額位置に位置するように、ハンドル４０を操作して表示パネル１５の位置を調整する。このとき、０次光による射出瞳２１L’，２１R’と１次回折光による観察用の射出瞳２１L，２１Rの相対的位置は一定である。このため、観察者は、このハンドル４０による操作を行うことで、より簡単に視域（ここでは＋１次光の射出瞳領域）に眼の位置を位置合わせすることができる。
その他の構成及び作用効果は実施例１の観察装置とほぼ同じである。
【実施例３】
【００３５】
図５は本発明の実施例３にかかる観察装置を側面からみた要部説明図である。
実施例３の観察装置は、図１，２で示した構成に加えて、ミラー３０を備えている。
ミラー３０は、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲが１次回折光による左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rの投影光学系１２L，１２Rの射出瞳１６L，１６Rを拡大した観察用の射出瞳２１L，２１Rが結像される領域内にそれぞれ位置したときにのみ、観察者の左右の眼の像を観察者が観察することができるように映し出す向き及び角度でもって、表示パネル１５の下部に固定されている。
【００３６】
実施例３の観察装置によれば、実施例１の観察装置と同様に、観察者は観察位置を調整することで、簡単に視域に観察者の眼ＥＬ，ＥＲの位置を位置合わせすることができ、しかも、従来の観察装置のような位置ずれ警告用の投影装置を用いる必要がなく、作業スペースの狭小化やフレア光による観察像の観察しずらさ等の観察者に与える負担を軽減できる。
なお、実施例３の観察装置においても、実施例２の観察装置と同様に、支持部材６０とハンドル４０を介して、表示パネル１５及びミラー３０と、投影装置２０L，２０Rとを、互いの相対的位置を固定した状態で、３次元方向に移動可能に構成してもよい。このようにすれば、観察者は、このハンドル４０による操作を行うことで、より簡単に視域に眼の位置を位置合わせすることができる。
さらに、ミラー３０は、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの像のみを観察者が観察できる大きさに形成するのが好ましい。このようにすれば、観察者の背景等からの観察に不要な光がミラー３０に入射して観察者の眼に入り込み難くなるので、より簡単に視域に眼の位置を位置合わせすることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施例１の観察装置とほぼ同じである。
【実施例４】
【００３７】
図６は本発明の実施例４にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
図６の手術用立体顕微鏡は、図４の手術用立体顕微鏡と同様に、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rが、顕微鏡本体部５０を介して撮像された患部Ｏの視差のある像を表示パネル１５に投影するようになっている。
実施例４の観察装置は、実施例１の観察装置におけるミラー１５のかわりにＬＣＤモニタ７０を備えるとともに、ＴＶカメラ８０を備えている。
ＴＶカメラ８０は、観察者の顔面における０次光による左眼用及び右眼用の射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域を撮像するように、支持部材６０に設けられている。
ＬＣＤモニタ７０は、ＴＶカメラ８０で撮像した観察者の顔面における０次光による射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域の像を表示するように構成されている。
その他の構成は、実施例１及び実施例２の観察装置とほぼ同じである。
【００３８】
実施例４の観察装置によれば、観察者は、ＬＣＤモニタ７０に表示されている、観察者の顔面における０次光による射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域の像を観察することにより、実施例１及び実施例２の観察装置と同様に、観察者が簡単に視域に観察者の眼ＥＬ，ＥＲの位置を位置合わせすることができ、しかも、従来の観察装置のような位置ずれ警告用の投影装置を用いる必要がなく、作業スペースの狭小化やフレア光による観察像の観察しずらさ等の観察者に与える負担を軽減できる。
さらに、実施例４の観察装置において、ＴＶカメラ８０は、観察者の顔面における０次光による左眼用及び右眼用の射出瞳１６L，１６Rの拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域のみを撮像できる画角に構成するのが好ましい。このようにすれば、観察者の背景等からの観察に不要な像がＴＶカメラ８０に撮像され難くなり、ＬＣＤモニタ７０に表示される拡大像２１L’，２１R’が結像される周辺領域の像が観察し易くなるので、より簡単に視域に眼の位置を位置合わせすることができる。
【実施例５】
【００３９】
図７は本発明の実施例５にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
図７の手術用立体顕微鏡は、図４の手術用立体顕微鏡と同様に、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rが、顕微鏡本体部５０を介して撮像された患部Ｏの視差のある像を表示パネル１５に投影するようになっている。
実施例５の観察装置では、実施例４の観察装置における、ＴＶカメラ８０は、１次回折光による左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rの投影光学系１２L，１２Rの射出瞳１６L，１６Rを拡大した観察用の射出瞳２１L，２１Rが結像される領域内に観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲがそれぞれ位置したときにのみ、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの像を撮像するように、支持部材６０に設けられている。
ＬＣＤモニタ７０は、ＴＶカメラ８０で撮像した観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの像を表示するように構成されている。
【００４０】
実施例５の観察装置によれば、観察者は、ＬＣＤモニタ７０に表示されている、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの像を観察することにより、実施例１及び実施例２の観察装置と同様に、観察者が簡単に視域に観察者の眼ＥＬ，ＥＲの位置を位置合わせすることができ、しかも、従来の観察装置のような位置ずれ警告用の投影装置を用いる必要がなく、作業スペースの狭小化やフレア光による観察像の観察しずらさ等の観察者に与える負担を軽減できる。
さらに、実施例５の観察装置において、ＴＶカメラ８０は、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲの像のみを撮像できる画角に構成するのが好ましい。このようにすれば、観察者の背景等からの観察に不要な像がＴＶカメラ８０に撮像され難くなり、ＬＣＤモニタ７０に表示される観察者の左右の眼の像が観察し易くなるので、より簡単に視域に眼の位置を位置合わせすることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施例４の観察装置とほぼ同じである。
【実施例６】
【００４１】
図８は本発明の実施例６にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
図８の手術用顕微鏡は、図４の手術用立体顕微鏡と同様に、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rが、顕微鏡本体部５０を介して撮像された患部Ｏの視差のある像を表示パネル１５に投影するようになっている。
実施例６の観察装置は、位置決め手段として額当て９０が設けられており、実施例１〜実施例３の観察装置におけるミラー３０や実施例４、５の観察装置におけるＬＣＤモニタ７０、ＴＶカメラ８０等は備えないで構成されている。
額当て９０は、先端部９０ａが緩衝部材で構成されている。そして、額当て９０は、観察者が先端部９０ａに額を当てたときに、観察者の左右の眼ＥＬ，ＥＲが１次回折光による左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rの射出瞳の１６L，１６Rの拡大像２１L，２１Rの結像領域に位置決めされるように、支持部材６０に固定されている。
支持部材６０は、表示パネル１５と額当て９０とを、相対的位置が一定に保たれるように連結している。
その他の構成及び作用効果は、実施例５の観察装置とほぼ同じである。
【００４２】
実施例６の観察装置によれば、ミラーやＬＣＤに映った像を観察しながら視域を探したり、視域調整のために移動したり、表示パネルの位置を調整することなく、簡単に眼の位置を視域に位置合わせすることができる。しかも、観察者の姿勢を保持することができるので観察者に与える負担をより一層軽減できる。
また、実施例６の観察装置では、観察者の眼に近い前頭部を支持する額当て９０で位置決め手段を構成したので、眼の位置を高精度に位置決めすることができる。
また、実施例６の観察装置によれば、額当て９０を、支持部材６０を介して表示パネル１５との相対的位置が一定に保たれるようにしたので、表示パネル１５を移動したときでも、額当て９０に観察者の額を当てることで、常に、観察者の眼を視域に位置決めすることができる。
なお、図８の構成では、額当て９０を支持部材６０を介して表示パネル１５に固定したが、額当て９０を直接的に表示パネル１５に固定してもよい。
【００４３】
また、実施例６の観察装置において、額当て９０などの前頭部を支持する部材の代わりに、例えば首当てなどの後頭部を支持する部材で位置決め手段を構成してもよい。そのようにすれば、簡単に眼の位置を視域に位置合わせすることができることに加えて、観察者がもたれかかることで、リクライニング効果を与えることができる。
【実施例７】
【００４４】
図９は本発明の実施例７にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
図９の手術用顕微鏡は、図４の手術用立体顕微鏡と同様に、左眼用及び右眼用の投影装置２０L，２０Rが、顕微鏡本体部５０を介して撮像された患部Ｏの視差のある像を表示パネル１５に投影するようになっている。
実施例７の観察装置は、図１，２で示した表示パネル１５及び投影装置２０L，２０Rと、これらの支持部材６０と、位置決め手段としての後頭部支持部材（後頭部当て）１００と、位置検出手段としての発光部１１０、受光部１１１及びデジタイザ１１２と、追従手段としてのナビゲーション制御部１２０、左右方向回転駆動部１３０及び上下方向回転駆動部１４０とを有して構成されている。
【００４５】
後頭部支持部材１００は、椅子１０１に設けられている。
発光部１００は、後頭部支持部材１００の背面の少なくとも３箇所に設けられている。
受光部１１１は、デジタイザ１１２に設けられている。
デジタイザ１１２は、受光部１１１を介して受光された光を用いて後頭部支持部材１００の位置情報を３次元の座標に変換して検出する機能を備えている。
ナビゲーション制御部１２０は、デジタイザ１１２を介して検出された後頭部支持部材１００の位置情報より、表示パネル１５で回折された１次回折光による投影装置２０L，２０Rの射出瞳の拡大像２１L，２１Rの結像領域に観察者の左右の眼が位置決めされるために必要な投影装置２０L，２０R及び表示パネル１５の移動量及び移動方向を算出し、左右方向回転駆動部１３０、上下方向回転駆動部１４０に対し、夫々所定量の回転量で回転させるための駆動信号を送信する機能を備えている。
左右方向回転駆動部１３０は、顕微鏡本体部５０から延びた支持部材６１に固定されている。また、ナビゲーション制御部１２０から送信された駆動信号に基いて、支持部材６２を左右方向（矢印Ａ方向）に所定量回転可能に保持している。
上下方向回転駆動部１４０は、支持部材６２に固定されている。また、ナビゲーション制御部１１２から送信された駆動信号に基いて、支持部材６０を上下方向（矢印Ｂ方向）に所定量回転可能に保持している。
【００４６】
このように構成された実施例７の観察装置によれば、後頭部支持部材１００に設けられた発光部１１０からの光を、デジタイザ１１２が受光部１１１を介して受光することにより、後頭部支持部材１００の位置を検出する。次いで、デジタイザ１１２を介して検出された位置情報に基いて、ナビゲーション制御部１２０が投影装置２０L，２０R及び表示パネル１５の移動量及び移動方向を算出する。次いで、ナビゲーション制御部１２０を介して算出された移動量及び移動方向に基いて、左右方向回転駆動部１３０及び上下方向回転駆動部１４０が、それぞれ支持部材６２，６０をそれぞれ所定量回転する。
これにより、実施例７の観察装置によれば、後頭部支持部材１００の移動に追従して、投影装置２０L，２０R及び表示パネル１５が移動し、両者の相対的位置関係を常に一定に保つ。
このため、実施例７の観察装置によれば、観察者が観察位置を移動しても、その位置に椅子１０１を移動し、後頭部支持部材１００に後頭部を当てて椅子１０１に座ることで、自動的に眼の位置が視域に位置合わせされる。このため、観察者は視域への眼の位置合わせを考慮することなく観察位置を自由に移動して、良好な観察画像を観察することができる。
【００４７】
なお、実施例７の観察装置では、発光部１１０を後頭部支持部材１００に設けるとともに、左右方向回転駆動部１３０及び上下方向回転駆動部１４０を、表示パネル１５と投影装置２０L，２０Rとを支持する支持部材６０を所定量所定方向に移動可能に設けた構成について説明したが、発光部１１０を表示パネル１５の近傍に設けるとともに、左右方向回転駆動部１３０及び上下方向回転駆動部１４０を、後頭部支持部材１００が所定量所定方向に移動可能となるように設けて構成してもよい。
【００４８】
以上の各実施例では、投影観察装置について本発明を適用した場合を示したが、本発明の観察装置の構成は、投影観察装置に適用が限定されるものではなく、例えば、パララックスバリア方式表示パネル自体で画像を表示し、観察者の左右の眼に視差のある左右の像を導くような立体観察装置にも本発明は適用可能である。
【００４９】
例えば、実施例３の投影観察装置の構成をパララックスバリア方式の表示パネルを備えた立体観察装置に応用して、観察者の左右の眼が視差のある左右の画像を観察できる位置に位置したときにのみ、該観察者の左右の眼の像を該観察者が観察することができるように映し出すミラー（実施例３の観察装置におけるミラー３０）を、表示パネルの近傍にこの表示パネルとの相対的位置が固定されるように備えてもよい。
【００５０】
また、例えば、実施例６の投影観察装置における構成をパララックスバリア方式の表示パネルを備えた立体観察装置に応用して、観察者の左右の眼が視差のある左右の画像を観察できる位置に位置を固定されるように、観察者の身体の少なくとも一部を固定する位置決め手段（実施例６の観察装置における額当て９０や首当て）を備えてもよい。
【００５１】
また、例えば、実施例７の投影観察装置における構成をパララックスバリア方式の表示パネルを備えた立体観察装置に応用して、位置決め手段（実施例７の観察装置における後頭部支持部材１００）の位置情報を検出する位置決め手段位置情報検出手段（実施例７の観察装置における発光部１１０、受光部１１１及びデジタイザ１１２）と、位置決め手段位置情報検出手段で検出した位置情報に基づいて、位置決め手段と画像表示手段との相対的位置を一定に保つために必要な表示パネルの移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向にしたがって表示パネルを移動させる追従手段（実施例７の観察装置におけるナビゲーション制御部１２０、左右方向回転駆動部１３０及び上下方向回転駆動部１４０）とを備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の観察装置は、制限された視域において観察対象を立体観察する手術用顕微鏡の表示装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が適用可能な投影観察装置の一例を示す説明図であり、(a)は透過型立体投影観察装置の概略構成図、（b）は反射型立体投影観察装置の概略構成図である。
【図２】図１の立体投影観察装置１０において、射出瞳１６L，１６Rを拡大した観察用の瞳２１L，２１Rが観察者の眼の位置に結像される原理を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例１にかかる観察装置の原理を示す要部説明図であり、(a)は観察装置を側面からみた図、(b)は(a)の観察装置を表示パネルの斜め後方から見た図である。
【図４】本発明の実施例２にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる観察装置を側面からみた要部説明図である。
【図６】本発明の実施例４にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
【図７】本発明の実施例５にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
【図８】本発明の実施例６にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
【図９】本発明の実施例７にかかる観察装置を手術用立体顕微鏡の表示装置に適用した模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０                  立体投影観察装置
１１L、１１R          表示素子
１２L、１２R          投影光学系
１３                  結像光学系
１４                  拡散板
１５                  表示パネル
１６L、１６R          射出瞳
２０L、２０R          投影装置
２１L、２１R          （１次光による）観察用の射出瞳（射出瞳１６L，１６Rの拡大像）
２１L’、２１R’      （０次光による）観察用の射出瞳（射出瞳１６L，１６Rの拡大像）
３０                  ミラー
４０                  ハンドル
５０                  （手術用）顕微鏡本体部
５０ａ                凹部
６０、６１、６２      支持部材
６０ａ                可動部
７０                  ＬＣＤモニタ
８０                  ＴＶカメラ
９０                  額当て
９０ａ                先端部
１００                後頭部支持部材（後頭部当て）
１０１                椅子
１１０                発光部
１１１                受光部
１１２                デジタイザ
１２０                ナビゲーション制御部
１３０                左右方向回転駆動部
１４０                上下方向回転駆動部
ＥＬ、ＥＲ            観察者の左右の眼
Ｏ                    患部
【図１】
2006195058.tif 000003
【図２】
2006195058.tif 000004
【図３】
2006195058.tif 000005
【図４】
2006195058.tif 000006
【図５】
2006195058.tif 000007
【図６】
2006195058.tif 000008
【図７】
2006195058.tif 000009
【図８】
2006195058.tif 000010
【図９】
2006195058.tif 000011