(57)【要約】【課題】術者の疲労を軽減して繊細な手術手技の執行と、同一画像を手術協力者も確認でき、かつ、手術協力者間の意思疎通を容易な立体観察システムが求められている。【解決手段】視差を有する２つの画像を撮像する立体内視鏡２と、立体内視鏡で撮像した２つの画像を表示する２つのＬＣＤ７ａ，７ｂと、この２つの表示画像を被検体と正対している術者１０の左右の目にそれぞれ導く第１の光学系８と、前記２つの表示画像を被検体と正対している助手１１の目にそれぞれ導く第２の光学手段９とを有し、前記第１と第２の光学系は、２つの表示画像の視差方向を術者と助手の左右の目の視差方向を略一致させて導く立体観察システム。【選択図】      図１
2004337247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して互いに視差を有し、２つの被検体画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像した２つの被検体画像をそれぞれ表示する画像表示手段と、
この画像表示手段に表示された２つの被検体画像を、前記撮像手段の視差方向と観察者の視差方向と一致するように、被検体と正対している観察者の左右の目の前にそれぞれ導き、立体観察像を表示させるための光学手段と、
を具備したことを特徴とする立体観察システム。
【請求項２】
前記光学手段は、前記被検体を間に互いに正対している第１の観察者と第２の観察者のうち、少なくとも第１の観察者に２つの被検体画像を導き立体観察像を表示させ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体腔内の観察部位を内視鏡により立体視することが可能な立体観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、互いに視差を持つ２つの画像を撮像表示し、その画像を観察者の左右の目にそれぞれ導くことにより立体画像を観察可能とした立体観察システムが知られている。
【０００３】
この立体観察システムは、医療分野においても注目されており、立体内視鏡により撮像された立体画像を用いた手術や手技が普及されつつある。
【０００４】
体腔内に挿入されて観察部位を内視鏡で撮像し、その内視鏡画像の下で手術を行う際には、細かい手術手技が要求されるために、従来の２次元の内視鏡画像の下での手術に比べ、立体内視鏡により撮像された立体画像の下では、確実に繊細で高度な手術手技による処理を行うことが可能となる。
【０００５】
この立体観察システムには、一般に２眼式で、観察対象に対して視差を持つ２つの画像を撮像し、その撮像された２つの画像を観察者の左右の目にそれぞれ導くことで立体観察が可能としている。
【０００６】
この視差を持った２つの画像を観察者の目に導く為の表示装置には、例えば、撮像画像を表示するモニタ画面に２つの画像を交互に表示し、この表示の切替えと同期を取った液晶シャッタ付きの眼鏡を通して観察する方法、及び２つの画像の偏光方向を変え、左右の目で偏光方向の異なる偏光眼鏡を通して観察する方法などがある。
【０００７】
一方、外科手術において、術者は内視鏡画像を観察しながら非常に繊細な手術手技操作を行う必要があり、その繊細な手術手技操作を実現するためには、術者に与える疲労を軽減することが重要となる。
【０００８】
一般に、内視鏡画像の下での外科手術においては、内視鏡で撮像された画像が手術室内に置かれたモニタに表示される。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が自ら操作する手術器具とを見ながら手術が行われる。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ない。このため、術者は無理な体勢を強いられ、疲労が生じやすくなる。この疲労の発生を防ぐためには、術者の顔が正面（術者が患者と正対して術部を見る方向）を向いた状態でモニタ画面を観察できることが望ましい。
【０００９】
さらに、術者の疲労を軽減させることに加えて、外科手術を円滑に行うためには、手術を行う術者以外に、その手術を補佐する助手、麻酔医、及び看護士等の多くの手術協力者が関わり、それら協力者と連携をとりながら手術を進める必要がある。このためには、術者自身が自分の周囲の協力者の状況を把握できることが重要であると共に、術者の手術行為が協力者にも把握できることが必要となる。
【００１０】
しかし、前述した液晶シャッタ付き眼鏡や偏光眼鏡を用いて立体画像の下で手術時に使う場合、画像を表示するモニタは手術室内の術者や協力者等の観察者から離れた位置に設置されることが多く、観察者が立体画像を観察する時には、常にモニタの方向に顔を向けていなければならず、観察者に疲労を与える姿勢を強いることになる。また、術者は、液晶シャッタ付き眼鏡又は偏光眼鏡を介して、周囲の協力者の状況を把握することになり、術者自らの周囲状況の把握が困難となるばかりか、周囲の協力者も術者の状況把握が困難となる課題が生じる。
【００１１】
さらに、観察する画像が立体画像になった場合には、視差方向により術者の疲労にも影響してくる。例えば、立体観察用の撮像装置は、ある方向に視差を持った２つの画像を、術者の左右の目でそれぞれ見ることにより立体画像として認識されるが、術者から見ている立体画像の視差方向と、術者の視差方向が異なる場合、立体画像の向きと術者が自分で操作する手術器具の向きとの位置関係を把握することが困難になり、術者が混乱し、結果として術者に疲労を生じさせることになる。
【００１２】
このような術者の疲労を軽減させると共に、周囲の状況が把握しやすい立体撮像画像の表示装置として、２つの撮像画像を表示するモニタを有し、そのモニタに表示された画像を観察者の目に導く光学系を配した頭部装着式表示装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
この頭部装着式表示装置は、術者の頭部に装着されると共に、撮像画像を表示させるモニタに外界光を通過させたり、又は遮断させる切換手段を設けて、切換手段より外界光の通過又は遮断の切換操作により術者に立体撮像画像と周囲の状況とを視認できるようにしている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−１９４１７２号公報。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶シャッタ付き眼鏡や偏光眼鏡による立体画像の下で手術を行う場合は、立体画像を表示するモニタは手術室内の術者から離れた位置に設置されることが多く、術者は、手術部位方向と異なるモニタ方向に常時顔を向けていなければならず、疲労が生じる要因となる。
【００１６】
また、これら液晶シャッタ付き眼鏡や、偏光眼鏡で複数の手術協力者が立体画像を観察するときには、全ての協力者の視線と立体画像の視線を一致させることはできず、協力者にも疲労が生じると共に、協力者の状況も目鏡越しに把握することになり、協力者の状況把握が困難である。
【００１７】
このような眼鏡式の課題に対して、前記特許文献１に提案されている頭部装着式表示装置は、モニタが術者の頭部と一緒に動くことができるため、術者の体の向きや、術者の顔の向きとモニタとを一致させることが可能である。さらに、モニタに対して外界光の通過と遮蔽とを切替えることで、術者は、周囲の協力者の状況把握も容易となる。
【００１８】
しかしながら、この頭部装着式表示装置には撮像画像を表示するモニタや、モニタに表示された画像を目に導くための光学系等を内蔵させるために、装置全体の重量が増大して、その装置の重量を術者の頭部で支えることになり、術者に与える疲労が増大する。
【００１９】
さらに、手術を補佐する周囲の協力者が、術者が観察している手術部位や立体画像を認識して手術補佐するためには、協力者も頭部装着式表示装置を装着する必要があり、複数の頭部装着式表示装置が必要となる。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、立体画像を観察しながら手術を行うための立体観察システムにおいて、術者の疲労を軽減して繊細な手術手技を可能とすると共に、術者が観察しているモニタの画像を他の手術協力者も確認可能で、手術協力者との間の意思疎通が容易な立体観察システムを提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の立体観察システムは、被検体に対して互いに視差を有し、２つの被検体画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した２つの被検体画像をそれぞれ表示する画像表示手段と、この画像表示手段に表示された２つの被検体画像を、前記撮像手段の視差方向と観察者の視差方向と一致するように、被検体と正対している観察者の左右の目の前にそれぞれ導き、立体観察像を表示させるための光学手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の立体観察システムの前記光学手段は、前記被検体を間に互いに正対している第１の観察者と第２の観察者のうち、少なくとも第１の観察者に２つの被検体画像を導き立体観察像を表示させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の立体観察システムは、被検体に正対している第１の観察者である術者に対して、撮像手段で撮像され画像表示手段に表示された視差を有する２つの画像を第１の光学手段で術者の顔が被検体に向けられ、かつ被検体を直視している状態と同じ状態の立体画像を観察でき、術者は顔を動かせば周囲の状況も把握できるようになり、手術時の術者と協力者の疲労の軽減と手術の効率向上が可能となった。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。最初に図１乃至図６を用いて本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の全体構成を示す斜視図、図２は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図、図３は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の表示ユニットの構成と作用を説明するブロック図、図４は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の使用状態を説明する説明図、図５は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の使用時の作用を説明する説明図、図６は本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の術者と助手による使用状態を説明する説明図である。
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係る立体観察システム１は、図１に示すように、手術時の被検体である患者の体腔内の観察部位を撮像するための立体内視鏡２と、この立体内視鏡２の基端部に設けられ、立体内視鏡２で撮像した観察部位画像を表示させる表示ユニット６からなり、手術台に取り付けられて使用されるようになっている。
【００２７】
前記立体内視鏡２は、互いに視差を有する２つの観察部位像を取り込む光学ユニット３と、この光学ユニット３で取り込んだ２つの観察部位像を光電変換してそれぞれの撮像信号を生成する撮像ユニット４からなっている。
【００２８】
前記表示ユニット６は、前記立体内視鏡２の撮像ユニット４で生成された２つの撮像信号による観察画像をそれぞれ表示する第１の液晶表示パネル（以下、ＬＣＤ＝Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙと称する）７ａと第２のＬＣＤ７ｂと、この第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂに表示されたそれぞれの観察画像を第１の観察者である術者１０と、第２の観察者である助手１１のそれぞれの目に導く第１の光学系８と第２の光学系９とからなっている。
【００２９】
前記立体内視鏡２の構成を図２を用いて詳述すると、体腔内に挿入されて、観察部位像を取り込む光学ユニット３の先端には、第１の対物レンズ１２ａと第２の対物レンズ１２ｂが配置され、この２つの対物レンズ１２ａ，１２ｂは所定の間隔の視差を持って配置されている。つまり、第１の対物レンズ１２ａと第２の対物レンズ１２ｂは、互いに視差を有する観察部位像を取り込むことができる。
【００３０】
この２つの対物レンズ１２ａ，１２ｂで取り込んだ観察部位像は、図示していないリレー光学系により、撮像ユニット４へと導光される。
【００３１】
前記撮像ユニット４は、前記光学ユニット３の第１の対物レンズ１２ａと第２の対物レンズ１２ｂで取り込み導光された観察部位像の結像位置に第１の撮像素子１３ａと第２の撮像素子１３ｂがそれぞれ設けられている。この２つの撮像素子１３ａ、１３ｂは、それぞれ電気ケーブル５によって画像信号処理装置１４に接続されている。
【００３２】
前記撮像素子１３ａ，１３ｂは、結像された観察部位像を光電変換して、撮像画像信号を生成するもので、例えば、ＣＭＯＳセンサーやＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等が用いられる。この撮像素子１３ａ，１３ｂは、画像信号処理装置１４からの駆動制御の基で、観察部位像を光電変換して生成した撮像画像信号を出力する。
【００３３】
前記画像信号処理装置１４は、前記撮像素子１３ａ，１３ｂをそれぞれ駆動制御すると共に、それぞれの撮像素子１３ａ，１３ｂからの撮像画像信号を所定の信号処理を行い標準的映像信号を生成し、その映像信号は電気ケーブル５を介して前記表示ユニット６の第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂにそれぞれ供給されて観察部位の観察画像を表示させるようになっている。
【００３４】
即ち、前記光学ユニット３の第１の対物レンズ１２ａで取り込んだ観察部位像は、第１の撮像素子１３ａで撮像画像信号に変換され、この撮像画像信号は画像信号処理装置１４で所定の信号処理が行われた後、第１のＬＣＤ７ａに観察画像として表示される。また、前記第２の対物レンズ１２ｂで取り込んだ観察部位像は、第２の撮像素子１３ｂで撮像画像信号に変換され、この撮像画像信号は画像信号処理装置１４で所定の信号処理が行われた後、第２のＬＣＤ７ｂに観察画像として表示される。
【００３５】
次に、前記表示ユニット６の構成について図３を用いて説明する。前記立体内視鏡２の基端部に略立方体の筐体が設けられ、その筐体の底面に前記立体内視鏡２で撮像され、前記画像信号処理装置１４で信号処理された映像信号の基で、観察映像を表示する前記第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂが配置されている。
【００３６】
この第１ＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂのそれぞれの図中上側には、第１のハーフミラー１５ａと第２のハーフミラー１５ｂが約４５度の角度で配置されている。このハーフミラー１５ａ，１５ｂは、前記ＬＣＤ７ａ，７ｂそれぞれに表示された観察画像光を第１の光学系８と第２の光学系９へ分光するようになっている。
【００３７】
この第１と第２のハーフミラー１５ａ，１５ｂの図中上側には、前記ハーフミラー１５ａ，１５ｂを透過したそれぞれの透過光を反射させる第１の反射ミラー１６ａ、１６ｂと、第２の反射ミラー１７ａ、１７ｂと、第３の反射ミラー１８ａ、１８ｂと、それぞれ反射された前記第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂからの観察画像光を術者１０用の接眼レンズ１９ａ、１９ｂへと導光する第１の光学系８が配置されている。
【００３８】
前記第１と第２のハーフミラー１５ａ、１５ｂで反射された前記第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂから観察画像光は、第４の反射ミラー２０ａ、２０ｂと、及び第５の反射ミラー２１ａ、２１ｂでそれぞれ反射されて、助手１１用の接眼レンズ２２ａ、２２ｂへと導光される第２の光学系が配置されている。
【００３９】
即ち、前記術者１０用の接眼レンズ１９ａ，１９ｂから第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂに表示されている観察画像を拡大観察でき、前記助手１１用の接眼レンズ２２ａ、２２ｂから第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂに表示されている観察画像の拡大観察ができる。つまり、術者１０と助手１１は、第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂに表示されている観察部位の立体画像を同時に観察することができる。
【００４０】
この第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂに表示される観察画像の向きと、術者１０及び助手１１がそれぞれ観察する画像の向きについて考えると、第１のＬＣＤ７ａ（又は第２のＬＣＤ７ｂ）上に表示される観察映像は、図中Ｘａ（又はＸｂ）とＹａ（又はＹｂ）で示した矢印は、術者１０により観察される時には、図中に示す矢印Ｘａ１（又はＸｂ１）と矢印Ｙａ１（又はＹｂ１）で示した方向で観察されることになる。同様に、助手１１により観察される時には、矢印Ｘａ２（又はＸｂ２）とＹａ２（又はＹｂ２）で示した方向で観察される。
【００４１】
次に、この立体観察システム１による術者１０と助手１１の観察画像の位置関係について、図４を用いて説明する。この図４の図中の点線は、立体内視鏡２の光学ユニット３と、その光学ユニット３に設けられている第１の対物レンズ１２ａと第２の対物レンズ１２ｂを示している。この第１と第２の対物レンズ１２ａ，１２ｂで取り込んだ観察部位像を前述した撮像ユニット４と画像信号処理装置１４で所定の信号処理を行い、この信号処理された映像信号により表示ユニット６に設けられた第１のＬＣＤ７ａと第２のＬＣＤ７ｂにそれぞれ観察画像が表示される。この表示ユニット６に対して、術者１０と助手１１はそれぞれ向かい合った位置で表示ユニット６の術者１０側の接眼レンズ１９ａ，１９ｂと助手１１側の接目レンズ２２ａ，２２ｂを介して観察部位の立体画像観察を行う。
【００４２】
この立体画像観察時に、第１と第２の対物レンズ１２ａ、１２ｂと、第１と第２のＬＣＤ７ａ、７ｂと、及び術者１０と助手１１の視差方向は、図４の図中に示す矢印Ａ方向に統一されている。また、観察対象部位上で、矢印Ｘ、矢印Ｙで示される方向は、第１のＬＣＤ７ａの表示画面上では矢印Ｘａと矢印Ｙａ、第２のＬＣＤ７ｂの表示画面上では矢印Ｘｂと矢印Ｙｂとしてそれぞれ表示されるようになっている。この第１と第２のＬＣＤ７ａ，７ｂに表示された観察画像が前述の第１の光学系８と第２の光学系９により導かれて、それぞれ術者１０と助手１１によって観察される。
【００４３】
この第１と第２のＬＣＤ７ａ，７ｂに表示された観察画像を第１の光学系８と第２の光学系９を介して、術者１０の目２３ａ，２３ｂと助手１１の目２４ａ，２４ｂに導光される状態を図５を用いて説明する。
【００４４】
観察対象部位上で矢印Ｘと矢印Ｙの方向は、術者１０には、同図中の矢印Ｘａ１、Ｘｂ１、Ｙａ１、Ｙｂ１の方向として観察される。この立体画像の観察方向は、術者１０が立体観察システム１を使わずに、直接自分の目で観察対象部位を見る時の観察方向と一致する。同様に、観察対象部位上で矢印Ｘ、矢印Ｙの方向は、助手１１には、同図中に矢印Ｘａ２、Ｘｂ２、Ｙａ２、Ｙｂ２の方向として観察される。これは、助手１１が立体観察システム１を使わずに、直接自分の目で観察対象部位を見る時の観察方向と一致する。
【００４５】
従って、術者１０と術者１１は、観察方向は異なるが同じ立体画像を観察することができ、かつ、立体画像は、術者１０と助手１１が共に正面を向いた状態で観察可能となる。
【００４６】
これにより、図６に示すように、この立体観察システム１を用いて手術を行っている際に、図６（ａ）に示すように、手術台２５の上に横たわっている患者２６の体腔内を立体観察システム１を介して立体観察画像として術者１０と助手１１が共に観察しながらそれぞれ手術器具２７、２８を操作して内視鏡手術が実行される。
【００４７】
つまり、術者１０と助手１１は、それぞれの手術器具２７、２８を操作するときには、図６（ａ）に示すように自分の正面にある立体観察システム１の表示ユニット６を覗き込んで立体画像を観察しながら処置を行うことができる。
【００４８】
さらに、術者１０と助手１１は、顔の向きを変えて視線を表示ユニット６から外すことにより、図６（ｂ）に示すように、自分の手元を直視したり、自分の周囲の状況を観察把握することができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態の立体観察システム１は、所定の視差を持って配置された第１と第２の対物レンズ１２ａ，１２ｂで取り込み、第１と第２の撮像素子１３ａ，１３ｂで撮像生成した撮像信号を所定の信号処理を行い観察映像信号を生成する立体内視鏡２と、この立体内視鏡２で生成された観察映像信号を基に観察画像を表示させる所定の視差を持って配置した第１と第２のＬＣＤ７ａ，７ｂと、この第１と第２のＬＣＤ７ａ，７ｂに表示された観察画像を術者１０と助手１１が観察部位を直視していると同じ状態となるように導光する第１と第２の光学系８，９を有する表示ユニット６とからなることで、術者１０と助手１１等の観察者は、互いに正面を向いた状態で立体画像を観察することができ、無理な体勢で手術を行うことも無く、観察者の疲労が減ると共に、術者１０と助手１１は共に同じ観察画像を自らの視線方向と一致する方向で観察することができるために、お互いに方向感覚がつかみやすく繊細な手術手技を短時間で執行できる。
【００５０】
かつ、術者１０や助手１１が立体観察システム１から顔の向きを代えることで、周囲の状況を把握することができ、他の手術協力者とのコミュニケーションが図りやすくなった。
【００５１】
次に、本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態について図７乃至図１０を用いて説明する。図７は本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態の全体構成を示す斜視図、図８は本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態における立体画像観察の原理を説明する説明図、図９は本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態の観察画像光の導光作用を説明する説明図、図１０は本発明に係る立体監視システムの第２の実施形態を用いた手術状態を説明する説明図である。
【００５２】
本発明の第２の実施形態の立体観察システム２９は、図７に示すように、手術台３１にスコープホルダ３０が取り付けられており、このスコープホルダ３０に前述した第１の実施形態と同じ立体内視鏡２が保持されるようになっている。
【００５３】
この手術台３１の近傍の上部には、第１の画像投影手段３３ａと第２の画像投影手段３３ｂからなる画像投影ユニット３２が設けられている。この画像投影ユニット３２の第１と第２の画像投影手段３３ａ，３３ｂからは、前記立体内視鏡２で撮像され、図示していない画像信号処理装置で所定信号処理された映像信号を基に観察画像が表示投影されるようになっている。なお、この画像投影ユニット３２は、保持部材３４によって、図示しないスタンドに取り付け保持されている。
【００５４】
前記画像投影ユニット３２の筐体の上下面からは、第１のミラー保持アーム３５と第２のミラー保持アーム３６がそれぞれ取り付け延出されており、第１のミラー保持アーム３５の先端にはハーフミラー３７が取付固定され、第２のミラー保持アーム３６の先端には反射ミラー３８が取付固定されている。
【００５５】
さらに、前記反射ミラー３８には、パネル保持アーム３９が取り付けられ、このパネル保持アーム３９の先端には、第１のフレネル凹面鏡パネル４０が取付固定されている。
【００５６】
また、手術台３１には、手術台３１に一端が固定されたパネル保持アーム４１により第２のフレネル凹面鏡パネル４２が取付固定されている。
【００５７】
前記画像投影ユニット３２の第１と第２の画像投影手段３３ａ，３３ｂからそれぞれ投影された観察画像は、前記ハーフミラー３７で２つに分光される。このハーフミラー３７で反射された投影観察画像は、反射ミラー３８で反射されて第１のフレネル凹面鏡パネル４０に投影され、前記ハーフミラー３７を透過した投影観察画像は第２のフレネル凹面鏡パネル４２に投影されるようになっている。
【００５８】
このような構成の立体観察システム２９を用いて手術を行う場合は、術者５５は、第１のフレネル凹面鏡パネル４０の前に立ち、第１のフレネル凹面鏡パネル４０に表示される立体画像を観察しながら手術を行う。又、助手５６は、第２のフレネル凹面鏡パネル４２の前に立ち、第２のフレネル凹面鏡パネル４２に表示される立体画像を観察しながら手術補佐を行う。
【００５９】
この第２の実施形態の立体観察システム２９の第１と第２のフレネル凹面鏡パネル４０，４２による立体映像の観察原理について、図８を用いて説明する。
【００６０】
図８の図中の符号４３は、前記術者５５又は助手５６のいずれかである観察者で、符号４４は観察者４３の左目である。
【００６１】
また、図中の符号４５は、前記第１又は第２のフレネル凹面鏡パネル４０，４２に用いるフレネル凹面鏡パネルの断面を示し、符号４６は、観察者４３の左目４４に対応する前記画像投影ユニット３２の第２の画像投影手段３３ｂ相当の左目投影手段を示している。
【００６２】
この左目投影手段４６は、前記立体内視鏡２で撮像した左目用の観察映像が表示されるＬＣＤ４７と、このＬＣＤ４７に表示された画像４９を投影する複数の投影レンズからなる投影光学系４８と、この投影光学系４８から投影される投影画像の光量を調整する射出瞳５１とからなっている。
【００６３】
この左目投影手段４６から投影された画像４９は、フレネル凹面鏡パネル４５の上に投影画像５０として拡大投影表示される。このフレネル凹面鏡パネル４５は、前記左目投影手段４６から投影された画像４９が拡大投影される面には、正パワーのフレネル凹面鏡５３が設けられ、このフレネル凹面鏡５３の背面にはミラーコーティング５２が施されている。このフレネル凹面鏡パネル４５に拡大投影された投影画像５０は、観察者４３の左目４４の前に設けられた投影画像の光量調整する射出瞳５４を介して左目４４に入射される。なお、右目についても同様に右目観察画像が射出されて、立体映像として観察できる。
【００６４】
つまり、ＬＣＤ４７に表示された画像４９は、画像投影光学系４８によりフレネル凹面鏡パネル４５に画像５０として投影される。このフレネル凹面鏡パネル４５を構成するフレネル凹面鏡５３のレンズ作用により投影画像５０が観察者４３の左目４４に投射される。このとき、前記左目投射手段４６の射出瞳５１を観察者４３の左目４４に重なるように投影する。つまり画像投影手段４６から受けた光を反射し、観察者４３の左目４４の付近にのみ集光させる。よって、観察者４３は、左目４４で、左目画像投影手段４６からの投影画像を観察することができる。
【００６５】
なお、図示していないが、右目投影手段から投影された投影画像も同様に観察者の右目に投影させる。よって、左右の目でそれぞれ視差を有する異なる画像を観察することにより立体観察が可能となる。
【００６６】
即ち、図９に示すように、立体内視鏡２により撮像された視差を持つ２つの画像は、画像投影ユニット３２に設けられた第１と第２の画像投影手段３３ａ、３３ｂからそれぞれが投影され、この第１と第２の画像投影手段３３ａ，３３ｂから投影された画像は、ハーフミラー３７により２つに分光される。このハーフミラー３７で反射された一方は、反射ミラー３８により第１のフレネル凹面鏡パネル４０に導かれ、この第１のフレネル凹面鏡パネル４０で反射されて第１の観察者である術者５５の目５７ａ、５７ｂに導かれる。
【００６７】
前記ハーフミラー３７を透過した他方は、第２のフレネル凹面鏡パネル４２に投影され、この第２のフレネル凹面鏡パネル４２で反射されて第２の観察者である助手の目５８ａ、５８ｂに導かれる。
【００６８】
これにより、術者５５と助手５６は、第１と第２のフレネル凹面鏡パネル４０，４２それぞれに表示された立体画像を観察可能となり、立体内視鏡２、第１と第２の画像投影手段３３ａ、３３ｂ、術者５５、及び助手５６の視差の方向は、図９の図中に矢印Ｘで示される方向で統一され、かつ、立体内視鏡２によって撮像された観察部位の観察対象上の矢印Ｘ、矢印Ｙで示される方向は、第１と第２の画像投影手段３３ａ、３３ｂからそれぞれ図中に矢印Ｘａ、Ｙａ、Ｘｂ、Ｙｂとして投影され、術者５５の右目５７ａでは矢印Ｘａ１、Ｙａ１、左目５７では矢印Ｘｂ１、Ｙｂ１として観察される。これは、術者５５が直接観察対象上の矢印Ｘ，Ｙを見たのと同じ向きで立体画像を観察することができる。また、助手５６の右目５８ｂでは、矢印Ｘｂ２、Ｙｂ２、左目５８ａでは矢印Ｘａ２、Ｙａ２として観察される。よって、こちらも、助手５６が直接観察対象上の矢印Ｘ，Ｙを見たのと同じ向きで立体画像を観察することができる。
【００６９】
このような構成の第２の実施形態の立体観察システム２９を用いた手術作用は、図１０に示すように、手術台５９の上に横たわる患者６０の体腔内が立体内視鏡２により撮像され、その撮像された観察画像は、手術台５９を挟んで正対している術者５５と助手５６の前にそれぞれ配置されている第１と第２のフレネル凹面鏡パネル４０、４２に前記投影画像ユニット３２から投影される。
【００７０】
術者５５と助手５６は、それぞれ正面を向いたままで、第１と第２のフレネル凹面球パネル４０，４２に投影表示される観察画像の基で手術器具６１，６２を用いて手術手技が行われる。
【００７１】
これにより、術者５５と助手５６は、それぞれ自分の場所から、患者の観察部位を見た時と同じ方向から見た観察部位の立体画像を観察することができ、自ら観察しているフレネル凹面鏡パネル４０，４２から顔の向きを変えることで、自分の手元や周囲の状況を見ることができる。
【００７２】
よって、術者５５と助手５６は、手術台５９に対して正対した楽な姿勢で立体画像を観察しながら手術を行うことができるために手術中の疲労が軽減できる。かつ、同一観察画像を術者５５と助手５６が同時観察することができると共に、その立体画像方向と観察者の直視方向が同一であることから、手術器具の操作の混乱が生ずることなく、繊細な手術手技が効率的に執行することが可能となる。
【００７３】
さらに、術者５５と助手５６などの観察者は、第１と第２のフレネル凹面鏡パネル４０、４２から顔の向きを代えることで周囲の状況を把握することができ、他の手術協力者とのコミュニケーションが図りやすくなる。
【００７４】
次に、本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態について、図１１乃至図１４を用いて説明する。図１１は本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態の全体構成を示す斜視図、図１２は本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態の作用原理を説明する平面図、図１３は本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態を用いた手術時における術者と助手の立体観察状態を説明する平面図、図１４は本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態を用いた手術作用を説明する説明図である。
【００７５】
本発明の第３の実施形態の立体観察システム６３は、前述した立体内視鏡２で撮像し、かつ、画像信号処理装置１４で所定の信号処理生成された映像信号を基に観察画像を表示する表示ユニット６４が前述した第１と第２の実施形態と異なる。
【００７６】
この第３の実施形態の表示ユニット６４は、前述の立体内視鏡２で撮像され、画像信号処理装置１４で信号処理された互いに視差を持つ２つの映像信号により観察画像を表示する第１のモニタ６５ａと第２のモニタ６５ｂが設けられている。
【００７７】
この第１と第２のモニタ６５ａ，６５ｂを筐体内に内蔵する表示ユニット６４には、スタンド６６が設けられ、このスタンド６６により第１と第２のモニタ６５ａ，６５ｂを術者７０の目の高さ位置に設置されるようになっている。
【００７８】
前記表示ユニット６４の筐体上面からミラー保持アーム６７が取り付け延出されている。このミラー保持アーム６７の先端部には、前記第１のモニタ６５ａと第２のモニタ６５ｂのそれぞれの表示画面に対向して約４５度の角度で配置された第１のミラー６８ａ、６８ｂと、この第１のミラー６９６８ａ，６８ｂそれぞれに対して約９０度の角度で配置された第２のミラー６９ａ、６９ｂがそれぞれ保持されている。
【００７９】
つまり、第１のモニタ６５ａに表示された観察映像は、第１のミラー６８ａと第２のミラー６９ａで反射されて術者７０の右目７１ａで観察され、第２のモニタ６５ｂに表示された観察映像は、第１のミラー６８ｂと第２のミラー６９ｂで反射されて術者７０の左目７１ｂで観察されるようになっている。
【００８０】
このような構成の立体観察システム６３の立体映像の観察原理について図１２を用いて説明する。
【００８１】
前述した立体内視鏡２と画像信号処理装置１４で撮像信号処理された右目用の観察画像が第１のモニタ６５ａに表示され、左目用の観察画像が第２のモニタ６５ｂに表示される。
【００８２】
この第１と第２のモニタ６５ａ，６５ｂに表示された観察画像は、術者７０の斜め前方に配置された第１のミラー６８ａ、６８ｂでそれぞれ反射される。この第１のミラー６８ａ，６８ｂで反射されたそれぞれの観察画像は、さらに術者７０の前方に配置された第２のミラー６９ａ、６９ｂで反射されて術者７０の左右の目７１ａ、７１ｂに導かれる。
【００８３】
つまり、術者７０は、右目７１ａで第１のモニタ６５ａの画像を見て、左目７１ｂで第２のモニタ６５ｂの画像を見ることになり立体画像の観察ができる。
【００８４】
このような構成の立体観察システム６３を用いて手術を行う状態を図１３と図１４を用いて説明する。手術台７２の上に横たわった患者７３に対して、手術台７２に取付固定されている前記立体内視鏡２によって、体腔内の観察部位が撮像されている。
【００８５】
この手術台７２に横たわる患者７３に正対して術者７０が立ち、さらに、その術者７０の正面に前記第２のミラー６９ａ，６９ｂが位置するように前記表示ユニット６３を配置させる。
【００８６】
つまり、前記立体内視鏡２と、この立体内視鏡２で撮像し、所定信号処理された映像信号の基で第１と第２のモニタ６５ａ、６５ｂ、に表示された観察画像を第１のミラー６８ａ，６８ｂと第２のミラー６９ａ，６９ｂによって、術者７０の視差の方向と一致させることで、術者７０は自分の目で直接観察部位を観察しているのと同じ方向から見た状態の立体画像が観察することができる。
【００８７】
また、術者７０を補佐する助手７４等の他の協力者は、第１又は第２のモニタ６５ａ、６５ｂに表示されている観察画像を直接見ることで術者７０と同じ画像を観察することができる。
【００８８】
さらに、図１４に示すように、術者７０は、表示ユニット６３による立体画像を観察しながら手に持った手術器具７５を操作して手術を行う際に、観察画像の観察は正面の第２のミラー６９ａ，６９ｂを見るだけで良く、その第２のミラー６９ａ，６９ｂから目線を外しことで、自らの手元や周囲を観察することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の立体観察システムの第３の実施形態により、術者７０は、手術を受ける患者に正対した状態で、観察部位の立体画像の観察が自らが対面している観察部位と同じ向きで観察できると共に、手術を補助する他の手術協力者も同時に自らが観察部位を見ていると同じ方向の観察画像を観察することできる。
【００９０】
さらに、術者と助手は、立体観察画像を観察して手術を行う際に、目線を手元や周囲に動かすのみで、周囲の状況の把握が容易となる。
【００９１】
よって、術者を初めとする手術協力者は、患者と正対した最も自然な姿勢で観察部位の立体映像観察と手術執行ができるために、繊細な手術手技の履行と術者や協力者の疲労の軽減が図られ、手術の効率が向上して手術時間の短縮が可能となる。
【００９２】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【００９３】
（付記１）  被検体に対して互いに視差を有し、２つの被検体画像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像した２つの被検体画像をそれぞれ表示する画像表示手段と、
この画像表示手段に表示された２つの被検体画像を、前記撮像手段の視差方向と観察者の視差方向と一致するように、被検体と正対している観察者の左右の目の前にそれぞれ導き、立体観察像を表示させるための光学手段と、
を具備したことを特徴とする立体観察システム。
【００９４】
（付記２）  前記光学手段は、前記被検体を間に互いに正対している第１の観察者と第２の観察者のうち、少なくとも第１の観察者に２つの被検体画像を導き立体観察像を表示させ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。
【００９５】
（付記３）  互いに視差を有する２つの画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記２つの画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段に表示された前記２つの画像を第１の観察者の前方から観察者の左右の目にそれぞれ導くための第１の光学手段と、
前記画像表示手段に表示された前記２つのの画像のうち、少なくとも１つを、第２の観察者の目に導くための第２の光学手段を有し、
さらに、前記２つの画像の視差方向と、前記第１の観察者の左右の目の視差方向を略一致させて配置可能としたことを特徴とする立体観察システム。
【００９６】
（付記４）  前記第２の光学手段は、前記画像表示手段により表示された前記２つの画像を、それぞれ第２の観察者の左右の目に導くことを特徴とする付記３に記載の立体画像のシステム。
【００９７】
（付記５）  前記撮像手段により撮像された２つの画像の視差方向と、前記第２の観察者の左右の目の視差方向を略一致させて配置可能としたことを特徴とする付記４に記載の立体観察システム。
【００９８】
【発明の効果】
本発明の立体観察システムは、第１の観察者である術者１０と、第２の観察者である助手１１等の観察者が互いに被検体に正対した状態で立体画像を観察することができ、無理な体勢で手術を行うことも無く、観察者の疲労が減ると共に、観察者は共に同じ観察画像を自らの視線方向と一致する方向で観察することができるために、お互いに方向感覚がつかみやすく繊細な手術手技を短時間で執行でき、かつ、観察者が視線を代えるのみで周囲の状況を把握することができ、他の手術協力者とのコミュニケーションが図りやすくなり、手術執行効率が向上する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の表示ユニットの構成と作用を説明するブロック図。
【図４】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の使用状態を説明する説明図。
【図５】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の使用時の作用を説明する説明図。
【図６】本発明に係る立体観察システムの第１の実施形態の術者と助手による使用状態を説明する説明図。
【図７】本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態の全体構成を示す斜視図。
【図８】本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態における立体画像観察の原理を説明する説明図。
【図９】本発明に係る立体観察システムの第２の実施形態の観察画像光の導光作用を説明する説明図。
【図１０】本発明に係る立体監視システムの第２の実施形態を用いた手術状態を説明する説明図。
【図１１】本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態の全体構成を示す斜視図。
【図１２】本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態の作用原理を説明する平面図。
【図１３】本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態を用いた手術時における術者と助手の立体観察状態を説明する平面図。
【図１４】本発明に係る立体観察システムの第３の実施形態を用いた手術作用を説明する説明図。
【符号の説明】
１…立体観察システム
２…立体内視鏡
３…光学ユニット
４…撮像ユニット
６…表示ユニット
７…ＬＣＤ
８…第１の光学系
９…第２の光学系
【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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【図１４】
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