(57)【要約】【課題】光学仕様の異なる様々な立体撮像装置を用いた場合であっても、適切な立体観察を行うことが可能な立体観察システムを提供する。【解決手段】この立体観察システムは、所定の内向角で左右の画像を撮像する立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄと、立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄで撮像された左右の画像を観察者へと所定の輻輳角で立体観察可能に伝達する立体画像表示装置１４と、立体画像表示装置１４に設けられ輻輳角を変化させる輻輳角変化部３４と、立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄを識別する識別部３０と、識別部３０の識別結果に基いて、輻輳角が内向角に略一致するように輻輳角変化部３４を制御する制御部３２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の内向角で左右の画像を撮像する立体撮像装置と、
前記立体撮像装置で撮像された左右の画像を観察者へと所定の輻輳角で立体観察可能に伝達する立体画像表示装置と、
前記立体画像表示装置に設けられ前記輻輳角を変化させる輻輳角変化部と、
前記立体撮像装置を識別する識別部と、
前記識別部の識別結果に基いて、前記輻輳角が前記内向角と略一致するように前記輻輳角変化部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする立体観察システム。
【請求項２】
前記立体画像表示装置は、焦点位置を変化させる焦点位置変化部を有し、
前記制御部は、前記輻輳角が変化されて見かけの位置が移動された場合に前記見かけの位置に焦点が合うように前記焦点位置変化部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体観察システム。
【請求項３】
所定の画角で左右の画像を夫々撮像する立体撮像装置と、
前記立体撮像装置で撮像された左右の画像を夫々観察者へと所定の視野角で立体観察可能に伝達する立体画像表示装置と、
前記立体撮像装置を識別する識別部と、
前記立体画像表示装置の視野角を変化させる視野角変化部と、
前記識別部の識別結果に基いて、前記視野角が前記画角に略一致するように前記視野角変化部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする立体観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の立体撮像装置を用いて立体観察を行う立体観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１乃至３に記載されているように、外科手術において、手術用顕微鏡と内視鏡とを組み合わせて用いることが行われている。手術用顕微鏡で撮像された視差を有する左右の観察画像は、夫々、立体画像表示装置によって、観察者の左右の眼に立体観察可能に伝達される。また、内視鏡についても、特許文献４に記載されているように、立体観察可能なものが用いられている。
【特許文献１】特開平７−２６１０９４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４８３５号公報
【特許文献３】特開平８−１３１４５５号公報
【特許文献４】特開平５−３４１２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
手術用顕微鏡と立体観察用内視鏡とでは、観察目的の相違や設計上の制約から、光学仕様が互いに異なっている。また、手術用顕微鏡同士、立体観察用内視鏡同士であっても、光学仕様が異なることがある。このような光学仕様の異なる複数の立体観察装置に対して、共通の立体画像表示装置を用いた場合には、適切な立体観察を行うことができないおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、光学仕様の異なる様々な立体撮像装置を用いた場合であっても、適切な立体観察を行うことが可能な立体観察システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１実施態様の立体観察システムは、所定の内向角で左右の画像を撮像する立体撮像装置と、前記立体撮像装置で撮像された左右の画像を観察者へと所定の輻輳角で立体観察可能に伝達する立体画像表示装置と、前記立体画像表示装置に設けられ前記輻輳角を変化させる輻輳角変化部と、前記立体撮像装置を識別する識別部と、前記識別部の識別結果に基いて、前記輻輳角が前記内向角と略一致するように前記輻輳角変化部を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２実施態様の立体観察システムは、第１実施態様において、前記立体画像表示装置は、焦点位置を変化させる焦点位置変化部を有し、前記制御部は、前記輻輳角が変化されて見かけの位置が移動された場合に前記見かけの位置に焦点が合うように前記焦点位置変化部を制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第３実施態様の立体観察システムは、所定の画角で左右の画像を夫々撮像する立体撮像装置と、前記立体撮像装置で撮像された左右の画像を夫々観察者へと所定の視野角で立体観察可能に伝達する立体画像表示装置と、前記立体撮像装置を識別する識別部と、前記立体画像表示装置の視野角を変化させる視野角変化部と、前記識別部の識別結果に基いて、前記視野角が前記画角に略一致するように前記視野角変化部を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１実施態様の立体観察システムでは、立体撮像装置の内向角に略一致するように、立体画像表示装置の輻輳角を変化させている。このため、内向角の異なる様々な立体撮像装置を用いた場合であっても、適切な立体観察象を得ることが可能となっている。
【０００９】
本発明の第２実施態様の立体観察システムでは、輻輳角が変化されて見かけの位置が移動された場合には、見かけの位置に焦点が合うように焦点調節を行っている。このため、最適な立体観察象を得ることが可能となっている。
【００１０】
本発明の第３実施態様の立体観察システムでは、立体撮像装置の画角に略一致するように、立体画像表示装置の視野角を変化させている。このため、画角の異なる様々な立体撮像装置を用いた場合であっても、適切な立体観察象を得ることが可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図７を参照して説明する。
【００１２】
図１を参照し、本実施形態の立体観察システムは、立体撮像装置としての立体観察用内視鏡１０、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄ、並びに、制御装置１２、立体画像表示装置１４によって形成されている。
【００１３】
図１乃至図４を参照し、立体観察用内視鏡１０では、体腔内に挿入される挿入部１６の先端部に、左右の観察光学系１７ｌ，１７ｒが配設されている。そして、左右の観察光学系１７ｌ，１７ｒによって、内向角αＡで、互いに視差を有する左右の内視鏡画像が得られる。ここで、立体観察用内視鏡１０の内向角αＡは、立体観察用内視鏡１０の作動距離ＷＤＡだけ離間した位置から、左右の観察光学系１７ｌ，１７ｒの光軸間の距離ｌＡを見込む角度である。そして、左右の観察光学系１７ｌ，１７ｒで得られた左右の内視鏡画像は、夫々、挿入部１６の先端部に内蔵されている左右の撮像ユニット１９ｌ，１９ｒによって撮像される。
【００１４】
また、第１の手術用顕微鏡１０ｃでは、左右の観察光学系１８ｃｌ，１８ｃｒによって、内向角αＣで、互いに視差を有する左右の顕微鏡画像が得られる。立体観察用内視鏡１０と同様、第１の手術用顕微鏡１０ｃの内向角αＣは、第１の手術用顕微鏡１０ｃの作動距離ＷＤＣだけ離間した位置から、左右の観察光学系１８ｃｌ，１８ｃｒの光軸間の距離ｌＣを見込む角度である。そして、左右の観察光学系１８ｃｌ，１８ｃｒで得られた左右の顕微鏡画像は、夫々、左右のテレビカメラ２０ｃｌ，２０ｃｒによって撮像される。第２の手術用顕微鏡１０ｄについても同様であるが、第２の手術用顕微鏡１０ｄの内向角αＤは、第１の手術用顕微鏡１０ｃの内向角αＣと異なっている。
【００１５】
図１、図５及び図６を参照し、立体観察用内視鏡１０、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの内のいずれかの立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄが、選択的に、制御装置１２に接続される。そして、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄの撮像信号は、制御装置１２を介して、立体画像表示装置１４に出力される。この立体画像表示装置１４の投射部２１では、左右の内視鏡画像あるいは顕微鏡画像を、夫々、左右の接眼レンズ２２ｌ，２２ｒを介して、観察者の左右の眼２６ｌ，２６ｒに伝達する。このようにして立体観察が行われる。
【００１６】
ここで、立体観察用内視鏡１０、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの内のいずれかの立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄが制御装置１２に接続されると、その識別情報記憶部２８，２８ａ，２８ｂから識別信号が制御装置１２の識別部３０に出力される。そして、識別部３０は、立体観察用内視鏡１０、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの内のいずれの立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄが制御装置１２に接続されたかを識別する。識別部３０の識別結果に基いて、制御部３２は、立体画像表示装置１４の輻輳角変化部３４及び焦点位置変化部３６を制御する。
【００１７】
ここで、立体画像表示装置１４の輻輳角βは、立体観察像の見かけの距離Ｌだけ離間した位置から、観察者の眼幅（一定とみなす）ＩＤを見込む角度である。そして、立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄの内向角αと、立体画像表示装置１４の輻輳角βとが互いに異なる場合には、立体観察象において主に奥行き方向に歪みが発生してしまい、適切な立体観察ができなくなる。このため、制御部３２は、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄの内向角αと、立体画像表示装置１４の輻輳角βとが略一致するように、輻輳角変化部３４を制御して輻輳角βを調節する。
【００１８】
ここで、輻輳角βの変化によって、立体観察象の見かけの位置Ｐが変化するが、見かけの位置Ｐに観察者の眼の焦点があっていないと、観察者の輻輳と眼の調節の不一致が生じ、適切な立体観察ができなくなる。このため、制御部３２は、見かけの位置Ｐに観察者の眼の焦点が合うように、焦点位置変化部３６を制御して焦点を調節する。
【００１９】
図７を参照し、本実施形態の立体画像表示装置１４の具体的構成を説明する。
【００２０】
この立体画像表示装置１４では、左右の画像を夫々表示する左右のモニター３８ｌ，３８ｒから、ミラー３９を介して、左右の画像を観察者の左右の眼２６ｌ，２６ｒに夫々伝達する。そして、左右のモニター３８ｌ，３８ｒの各々の全体を、機械的に左右方向に移動させることにより（図７中、矢印Ｅｌ，Ｅｒ参照）、輻輳角βが調節される。また、左右の画像を伝達する光路上には、夫々、接眼レンズ２２ｌ，２２ｒが介設されており、この接眼レンズ２２ｌ，２２ｒを光路に沿って機械的に移動させることで（図７中、矢印Ｆｌ，Ｆｒ参照）、焦点が調節される。
【００２１】
従って、本実施形態の立体観察システムは次の効果を奏する。
【００２２】
本実施形態の立体観察システムでは、内向角αが互いに異なる立体観察用内視鏡１０、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄを用いているが、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄの内向角に略一致するように立体画像表示装置１４の輻輳角βを変化させているため、適切な立体観察象を得ることが可能となっている。
【００２３】
また、立体画像表示装置１４では、輻輳角βが変化されて立体観察像の見かけの位置Ｐが移動された場合には、見かけの位置Ｐに焦点が合うように焦点調節が行われている。このため、最適な立体観察象を得ることが可能となっている。
【００２４】
本実施形態では、左右のモニター３８ｌ，３８ｒの全体を機械的に移動させることにより、輻輳角βを調節しているが、左右のモニター３８ｌ，３８ｒの画面内で、左右の画像を電気的に移動させることにより、輻輳角βを調節するようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、接眼レンズ２２ｌ，２２ｒを光路に沿って移動させることで焦点を調節しているが、互いに内向角αの異なる２つの立体撮像装置を用いる場合には、接眼レンズ２２ｌ，２２ｒを光路から挿脱して焦点位置を切り替えることにより、焦点調節を行うようにしてもよい。
【００２６】
さらに、本実施形態では、立体撮像装置１０，１０ｃ，１０ｄの識別情報記憶部２８，２８ａ，２８ｂから識別信号を制御装置１２の識別部３０に出力することで識別を行っているが、その他の電気的、機械的な方法により、識別を行うようにしてもよい。
【００２７】
図８乃至図１１は、本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図８及び図９を参照し、本実施形態の立体観察システムは、立体撮像装置として、第１及び第２の立体観察用内視鏡１０ａ，１０ｂ、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄを有する。第１及び第２の立体観察用内視鏡１０ａ，１０ｂ、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの観察光学系１７ａｌ，１７ａｒ；１７ｂｌ，１７ｂｒ；１８ｃｌ，１８ｃｒ；１８ｄｌ，１８ｄｒは、夫々異なる画角γＡ、γＢ、γＣ、γＤを有する。
【００２９】
第１実施形態と同様に、第１及び第２の立体観察用内視鏡１０ａ，１０ｂの左右の撮像ユニット１９ａｌ，１９ａｒ；１９ｂｌ，１９ｂｒ、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの左右のテレビカメラ２０ｃｌ，２０ｃｒ；２０ｄｌ，２０ｄｒで左右の画像が撮像される。そして、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの撮像信号が、制御装置１２を介して立体画像表示装置１４に出力され、左右の画像が立体画像表示装置１４の投射部２１から観察者の左右の眼２６ｌ，２６ｒに伝達されて、立体観察が行われる。
【００３０】
また、第１実施形態と同様に、識別情報記憶部２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄからの識別信号に基き、識別部３０によって、第１及び第２の立体観察用内視鏡１０ａ，１０ｂ、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄの内のいずれの立体撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが制御装置１２に接続されたかが識別される。そして、識別部３０の識別結果に基いて、制御部３２は、立体画像表示装置１４の視野角変化部４０を制御する。ここで、立体画像表示装置１４における視野角θは、観察者の左眼あるいは右眼が左あるいは右のモニター３８ｌ，３８ｒの画面内の画像の見かけの大きさ（見かけの対角線長さＳ）を見込む角度である。立体撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの画角γと、立体画像表示装置１４における視野角θとが異なる場合には、立体観察象において主に横方向に歪みが発生してしまい、適切な立体観察ができなくなる。このため、制御部３２は、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの観察光学系１７ａｌ，１７ａｒ；１７ｂｌ，１７ｂｒ；１８ｃｌ，１８ｃｒ；１８ｄｌ，１８ｄｒの画角γと、立体画像表示装置１４における視野角θとが略一致するように、視野角変化部４０を制御して視野角θを調節する。
【００３１】
図１１を参照し、本実施形態の立体画像表示装置１４の具体的構成を説明する。
【００３２】
この立体画像表示装置１４では、左右の画像を伝達する光路上に、夫々、倍率調節が可能な左右の変倍可能接眼レンズ２４ｌ，２４ｒが介設されている。左右の変倍可能接眼レンズ２４ｌ，２４ｒによって、左右のモニター３８ｌ，３８ｒに表示されている画像の見かけの大きさ（見かけの対角線長さＳ）を拡大、縮小することで、視野角θが調節される。
【００３３】
従って、本実施形態の立体観察システムは次の効果を奏する。  
本実施形態の立体観察システムでは、画角γが互いに異なる第１及び第２の立体観察用内視鏡１０ａ，１０ｂ、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡１０ｃ，１０ｄを用いているが、制御装置１２に接続された立体撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの画角γに略一致するように立体画像表示装置１４における視野角θを変化させているため、適切な立体観察象を得ることが可能となっている。
【００３４】
本実施形態では、左右の変倍可能接眼レンズ２４ｌ，２４ｒによって、左右のモニター３８ｌ，３８ｒに表示されている画像の見かけの大きさを拡大、縮小することで視野角θを調節しているが、左右のモニター３８ｌ，３８ｒの画面内で、左右の画像のサイズを夫々電気的に拡大、縮小することで、視野角θを調節するようにしてもよい。
【００３５】
図１２は、本発明の第３実施形態を示す。第１及び第２実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の立体観察システムでは、夫々異なる内向角α及び画角γを有する第１及び第２の立体観察用内視鏡、並びに、第１及び第２の手術用顕微鏡を有する。そして、第１及び第２の実施形態と同様に、識別部の３０の識別結果に基き、制御装置１２の制御部３２によって、立体画像表示装置１４の輻輳角変化部３４、焦点位置変化部３６、視野角変化部４０を制御して、輻輳角β、焦点、視野角θを内向角α、見かけの位置Ｐ、画角γに略一致させる。
【００３７】
図１３は、本発明の第４実施形態を示す。第３実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の立体観察システムの制御装置１２には、図７及び図１１も参照し、左右のモニター３８ｌ，３８ｒの位置、変倍可能接眼レンズ２４ｌ，２４ｒの焦点、変倍可能接眼レンズ２４ｌ，２４ｒの倍率を夫々マニュアルにより微調節可能な、モニター位置調節つまみ４２、焦点調節つまみ４３、倍率調節つまみ４４が配設されている。
【００３９】
観察者の個人差等により、自動調節では完全な立体観察象が得られない場合があるが、本実施形態では各調節つまみ４２，４３，４４による調節により、完全な立体観察象を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の立体観察システムを示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の立体観察システムの内視鏡を示す斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態の立体観察システムの顕微鏡を示す斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態の立体観察システムにおける内向角を示す説明図。
【図５】本発明の第１実施形態の立体観察システムの表示装置を示す斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態の立体観察システムにおける輻輳角を示す説明図。
【図７】本発明の第１実施形態の立体観察システムの表示装置を示す模式図。
【図８】本発明の第２実施形態の立体観察システムを示すブロック図。
【図９】本発明の第２実施形態の立体観察システムにおける画角を示す説明図。
【図１０】本発明の第２実施形態の立体観察システムにおける視野角を示す説明図。
【図１１】本発明の第２実施形態の立体観察システムの表示装置を示す模式図。
【図１２】本発明の第３実施形態の立体観察システムを示すブロック図。
【図１３】本発明の第４実施形態の立体観察システムの制御装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…立体撮像装置、１４…立体画像表示装置、３０…識別部、３２…制御部、３４…輻輳角変化部、４０…視野角変化部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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