(57)【要約】  【課題】限られた狭いスペースでの他の機器や観察者等との干渉の問題を生ずることなく、表示面を簡便に移動可能な投影式観察装置を提供する。  【解決手段】投影装置１ａと表示パネル２を有する投影式観察装置において、表示パネル２を支持するアーム３を有し、アーム３が、投影装置１ａから出射される光束を表示パネル２に導く伝送光路を備える複数の筒状部材３ａ〜３ｅと、表示パネル２を複数の筒状部材３ａ〜３ｅのうち少なくとも一つの筒状部材の内部を通るときの投影装置１ａからの出射光束の光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を基準とした所定方向に変位可能な変位手段としての回転部３ｉ，３ｊ，３ｋ、伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎを有している。【選択図】  図１
2007017739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置と表示パネルを有する投影式観察装置において、
前記表示パネルを支持するアームを有し、
前記アームが、前記投影装置から出射される光束を前記表示パネルに導く伝送光路を備える複数の筒状部材と、前記表示パネルを前記複数の筒状部材のうち少なくとも一つの筒状部材の内部を通るときの前記投影装置からの出射光束の光軸を基準とした所定方向に変位可能な変位手段を有することを特徴とする投影式観察装置。
【請求項２】
投影装置と表示パネルを有する投影式観察装置において、
前記表示パネルを支持するアームを有し、
前記アームが、前記投影装置から出射される光束を折り曲げて前記表示パネルに導く伝送光路を備える複数の筒状部材と、前記複数の筒状部材のうち所定の筒状部材の内部に配置された光路折り曲げ部材と、前記表示パネルを前記複数の筒状部材のうち少なくとも一つの筒状部材の内部を通るときの前記投影装置からの出射光束の光軸を基準とした所定方向に変位可能な変位手段を有することを特徴とする投影式観察装置。
【請求項３】
前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸を中心として回転可能な回転部を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影式観察装置。
【請求項４】
前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸に沿って伸縮可能な伸縮部を有して構成されるとともに、さらに、
前記伸縮部の伸縮量に基づいて、前記投影装置を介して投影される光束の焦点距離を変更可能な焦点距離変更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投影式観察装置。
【請求項５】
前記焦点距離変更手段による焦点距離の変更を前記伸縮部による当該筒状部材の伸縮動作に連動させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の投影式観察装置。
【請求項６】
前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸と直交する軸を中心として回転可能な回転部を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の投影式観察装置。
【請求項７】
前記回転部が、前記複数の筒状部材における互いに接続する部位に形成され、
光路折り曲げ部材が、前記筒状部材の内部における前記回転部の位置に配置され、さらに、
前記回転部による前記筒状部材の回転に追従して、該回転する筒状部材の回転角に対して１／２の角度でもって、該回転する筒状部材の回転方向と同じ方向に、前記光路折り曲げ部材を回転させる追従回転手段を有することを特徴とする請求項６に記載の投影式観察装置。
【請求項８】
前記投影装置が、複数の投影光を投影するとともに、該複数の投影光束を重ね合わせる光束合成手段を備えて構成され、
前記光束合成手段で重ねあわされた光束が前記アームの少なくとも一部を通過するようにし、さらに、
前記アームの少なくとも一部を通る前記重ね合わされた光束を前記投影装置で投影した複数の投影光束に分離する光束分離手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の投影式観察装置。
【請求項９】
前記光束合成手段が、偏光板と、半透過反射部材を含む光学部材で構成され、
前記光束分離手段が、偏光ビームスプリッタで構成されていることを特徴とする請求項８に記載の投影式観察装置。
【請求項１０】
前記投影装置を前記アーム又は前記アームに接続する函体に内蔵したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の投影式観察装置。
【請求項１１】
前記アームが、その一端を床、天井、又は壁に固定されると共に、前記投影装置が、床、天井、又は壁の近傍に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の投影式観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影式観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影装置と表示パネルを有し、観察対象が撮像された画像を投影装置から表示パネルに投影して観察対象を観察できるようにした投影式観察装置が知られている。この種の投影式観察装置としては、例えば、次の特許文献１，２に開示された装置がある。
【特許文献１】特開2003-207743号公報
【特許文献２】特開2003-233031号公報
【０００３】
特許文献１に記載の投影式観察装置は、投影装置と表示パネルを共通の支持アームで支持している（特許文献１の図７(a)参照）。また、特許文献１に記載の他の投影式観察装置は、支持アームの設置部付近に投影装置を配置するとともに、アームの先端で表示パネルを保持し、アームの内部に配置した光学系を経由させて、アームの先端に保持した表示パネルまで画像を導くように構成されている（特許文献１の図７(b)参照）。
【０００４】
また、特許文献２に記載の投影式観察装置は、投影装置と表示パネルを共通の支持アームで支持している（特許文献２の図３、４、７〜１１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１，２に開示されているような、投影装置と表示パネルを有する投影式観察装置においては、投影装置と表示パネルとの間の距離や、投影装置から投射される観察光の中心光軸が表示パネルに入射する角度など、投影装置と表示パネルとの相対的な位置関係が、光学的に定まっている。そして、この投影装置と表示パネルとの相対的な位置関係が崩れると、良好な状態の画像が得られなくなる。
このため、観察者が姿勢を変えて観察するために表示パネルを移動させたり傾けたりし場合、表示パネルの変位に伴い、上述した相対的な位置関係を保つように、投影装置を動かす必要がある。
【０００６】
しかし、投影装置を表示パネルと一体で動かすと、装置全体の軌道軌跡は非常に大きなものとなり、投影式観察装置を手術に用いるような場合、スペースの限定された手術室に設置されている他の機器や観察者等に干渉する等の問題が生じる。また、投影装置と表示パネルとを合わせた重量が相当な大きなものとなり、移動させることによる慣性力が強く働き、表示位置を変更させる等の操作性が良くない。
【０００７】
しかるに、特許文献１の図７(a)に開示された投影式観察装置では、表示パネルを移動させる場合には、投影装置も表示パネルと一体で移動することになるので、限られた狭いスペースでの他の機器や観察者等との干渉の問題や、移動させたときの慣性力が強く働くことによる操作性の問題を解消できない。
一方、特許文献１の図７(b)に記載の投影式観察装置では、投影装置を邪魔にならない位置に配置できるので、投影装置を観察者等と干渉し難くすることができる。しかし、特許文献１の図７(b)に記載の投影式観察装置は、表示パネルを移動させる構成について開示されていないため、表示パネルを移動させる場合における、限られた狭いスペースでの他の機器との干渉の問題や、慣性力が強く働くことによる操作性の問題を解消できない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の投影式観察装置は、関節を有する支持アームを介して、表示部が移動可能に構成されているが、表示パネルと共に投影装置を一体で移動する構成であるため、限られた狭いスペースでの他の機器や観察者等との干渉の問題や、移動させたときの慣性力が強く働くことによる操作性の問題を解消できない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、限られた狭いスペースでの他の機器や観察者等との干渉の問題を生ずることなく、表示面を簡便に移動可能な投影式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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明による投影式観察装置は、投影装置と表示パネルを有する投影式観察装置において、前記表示パネルを支持するアームを有し、前記アームが、前記投影装置から出射される光束を前記表示パネルに導く伝送光路を備える複数の筒状部材と、前記表示パネルを前記複数の筒状部材のうち少なくとも一つの筒状部材の内部を通るときの前記投影装置からの出射光束の光軸を基準とした所定方向に変位可能な変位手段を有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による投影式観察装置は、投影装置と表示パネルを有する投影式観察装置において、前記表示パネルを支持するアームを有し、前記アームが、前記投影装置から出射される光束を折り曲げて前記表示パネルに導く伝送光路を備える複数の筒状部材と、前記複数の筒状部材のうち所定の筒状部材の内部に配置された光路折り曲げ部材と、前記表示パネルを前記複数の筒状部材のうち少なくとも一つの筒状部材の内部を通るときの前記投影装置からの出射光束の光軸を基準とした所定方向に変位可能な変位手段を有することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明による投影式観察装置は、前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸を中心として回転可能な回転部を有して構成されているのが好ましい。
【００１３】
また、本発明による投影式観察装置は、前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸に沿って伸縮可能な伸縮部を有して構成されるとともに、さらに、前記伸縮部の伸縮量に基づいて、前記投影装置を介して投影される光束の焦点距離を変更可能な焦点距離変更手段を備えるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明による投影式観察装置は、前記焦点距離変更手段による焦点距離の変更を前記伸縮部による当該筒状部材の伸縮動作に連動させるようにするのが好ましい。
【００１５】
また、本発明による投影式観察装置は、前記変位手段が、前記複数の筒状部材の少なくとも一つを、該筒状部材の内部を通る前記投影装置からの出射光束の光軸と直交する軸を中心として回転可能な回転部を有して構成されているのが好ましい。
【００１６】
また、本発明による投影式観察装置は、前記回転部が、前記複数の筒状部材における互いに接続する部位に形成され、光路折り曲げ部材が、前記筒状部材の内部における前記回転部の位置に配置され、さらに、前記回転部による前記筒状部材の回転に追従して、該回転する筒状部材の回転角に対して１／２の角度でもって、該回転する筒状部材の回転方向と同じ方向に、前記光路折り曲げ部材を回転させる追従回転手段を有するのが好ましい。
【００１７】
また、本発明による投影式観察装置は、前記投影装置が、複数の投影光を投影するとともに、該複数の投影光束を重ね合わせる光束合成手段を備えて構成され、前記光束合成手段で重ねあわされた光束が前記アームの少なくとも一部を通過するようにし、さらに、前記アームの少なくとも一部を通る前記重ね合わされた光束を前記投影装置で投影した複数の投影光束に分離する光束分離手段を備えるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明による投影式観察装置は、前記光束合成手段が、偏光板と、半透過反射部材を含む光学部材で構成され、前記光束分離手段が、偏光ビームスプリッタで構成されているのが好ましい。
【００１９】
また、本発明による投影式観察装置は、前記投影装置を前記アーム又は前記アームに接続する函体に内蔵するのが好ましい。
【００２０】
また、本発明による投影式観察装置は、前記アームが、その一端を床、天井、又は壁に固定されると共に、前記投影装置が、床、天井、又は壁の近傍に配置されるようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、投影装置を観察に邪魔にならない位置に配置することができ、表示パネルを移動させても投影装置を動かさずに良好な状態の画像を観察することができるので、限られた狭いスペースでの他の機器や観察者等との干渉の問題を生ずることなく、表示面を簡便に移動可能な投影式観察装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を側方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
第一実施形態の投影式観察装置は、投影部１と、表示パネル２と、アーム３を有して構成されている。
投影部１は、投影装置１ａと、焦点距離変更手段としてのレンズ１ｂと、ミラー１ｃをハウジング１ｄに内蔵して構成されている。
レンズ１ｂは、図示省略したレンズ駆動手段を介して投影装置１ａからの出射光軸Ｏ１に沿って移動可能に構成されており、光軸Ｏ１に沿って移動することによって、投影装置１ａを介して投影される光束の焦点距離を変更することができるようになっている。
また、ハウジング１ｄは、一端を天井４に固定されるとともに、他端でアーム３の一端を支持している。
表示パネル２は、例えば、フレネルレンズ２ａを備えた透過型の表示パネルとして構成され、アーム３の他端に支持されており、投影装置１ａから出射された投影光を透過して観察者Ｄの眼Ｅに観察画像として導く機能を備えている。
【００２３】
アーム３は、筒状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅと、光路折り曲げ部材としてのミラー３ｆ，３ｇ，３ｈと、回転部３ｉ，３ｊ，３ｋと、伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎを有している。
筒状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、回転部３ｉ，３ｊ，３ｋ、及び伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎを介して、変位可能に接続されている。また、接続されたそれらの筒状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅの内部に、投影装置１ａから出射される光束を折り曲げて表示パネル２に導く伝送光路を備えている。
ミラー３ｆ，３ｇ，３ｈは、筒状部材３ｂ，３ｃ，３ｅ内の所定箇所に夫々配置されている。
【００２４】
回転部３ｉ，３ｊ，３ｋは、筒状部材３ａ，３ｃ，３ｄの一端部に夫々設けられ、ハウジング１ｄ、伸縮部３ｍ、筒状部材３ｃの他端部に対して、夫々、伝送光路の光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を中心に回転可能に接続されている。そして、回転部３ｉ，３ｊ，３ｋを介して、筒状部材３ａ，３ｃ，３ｄを、夫々、伝送光路の光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を中心に回転させることができるようになっている。なお、回転部３ｉ，３ｊ，３ｋは、ハウジング１ｄ、伸縮部３ｍ、筒状部材３ｃの他端部との接続により、光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に沿う方向への移動を規制されている。
伸縮部３ｌ，３ｎは、筒状部材３ｂ，３ｅの一端部に夫々設けられている。また、伸縮部３ｍは、円筒状に形成されている。そして、伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎは、筒状部材３ａ，３ｂ，３ｄの他端部に対して、夫々、伝送光路の光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に沿って移動可能に接続されている。そして、伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎを介して、筒状部材３ｂ，３ｃ，３ｅを、夫々、伝送光路の光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に沿って伸縮させることができるようになっている。なお、伸縮部３ｌ，３ｎ，３ｍは、筒状部材３ａ，３ｄの他端部、筒状部材３ｂの他端部との接続により、光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を中心とした回転を規制されている。
【００２５】
また、第一実施形態の投影式観察装置は、図示省略した制御部に、伸縮量検出部と、レンズ移動制御手段を備えている。
伸縮量検出部は、筒状部材３ｂ，３ｃ，３ｅの光軸Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に沿う伸縮量を検出し、検出した伸縮量に基づき、投影装置１ａを介して投影される光束が観察者Ｄの眼Ｅの位置で結像するの好適な焦点距離を算出し、算出した焦点距離にするために必要なレンズ１ｂの光軸Ｏ１に沿う移動量を算出する機能を備えている。
レンズ移動制御手段は、伸縮量検出部での検出に連動し、伸縮量検出部を介して算出されたレンズ１ｂの移動量に基づいて、レンズ１ｂを光軸Ｏ１に沿って移動させる機能を備えている。
そして、図示省略した制御部を介して、筒状部材３ｂ，３ｃ，３ｅの伸縮動作に連動して、レンズ１ｂが移動することで投影装置１ａを介して投影される光束の焦点距離を変更するようになっている。
その他、第一実施形態の投影式観察装置は、アーム３を構成する筒状部材の所定箇所に投影画像を観察者の眼に導くためのレンズが内蔵されている（図示省略）。
【００２６】
このように構成された第一実施形態の投影式観察装置では、投影装置１ａから出射された光は、レンズ１ｂ、ミラー１ｃを経て、ミラー３ｆ，３ｇ，３ｈで反射されながら、アーム３を構成する筒状部材３ａ〜３ｅ内部の伝送光路を通り、表示パネル２に入射し、表示パネル２を経て観察者Ｄの眼Ｅに結像する。
【００２７】
ここで、観察者Ｄが観察位置を変えるときには、観察者Ｄは、筒状部材３ｄの回転部３ｋを介して、光軸Ｏ４を中心とした回転方向に、筒状部材３ｄ，３ｅと一体に表示パネル２を回転させることができる。また、筒状部材３ｃの回転部３ｊを介して、光軸Ｏ３を中心とした回転方向に、筒状部材３ｃ〜３ｅと一体に表示パネル２を回転させることができる。また、筒状部材３ａの回転部３ｉを介して、光軸Ｏ２を中心とした回転方向に、筒状部材３ａ〜３ｅと一体に表示パネル２を回転させることができる。また、筒状部材３ｅの伸縮部３ｎを介して、光軸Ｏ４に沿って筒状部材３ｅと一体に表示パネル２を移動させることができる。また、伸縮部３ｍを介して、光軸Ｏ３に沿って、筒状部材３ｃ〜３ｅと一体に表示パネル２を移動させることができる。また、筒状部材３ｂの伸縮部３ｌを介して、光軸Ｏ２に沿って、筒状部材３ｂ〜３ｅと一体に表示パネル２を移動させることができる。なお、伸縮部３ｎ，３ｍ，３ｌを介して表示パネル２を移動させたときには、図示省略した制御部の伸縮量検出部と、レンズ移動制御手段を介して、レンズ１ｂが光軸Ｏ１に沿って移動して、投影装置１ａを介して投影される光束が観察者Ｄの眼Ｅの位置で結像するように焦点距離が補正される。
【００２８】
従って、第一実施形態の投影式観察装置によれば、投影装置１ａを移動させることなく、図１におけるＸＺ面に沿う回転方向、ＸＹ面に沿う回転方向、ＹＸ方向、及びＸＺ方向へ簡単に表示パネル２を変位させることができる。また、投影装置１ａを備えた投影部１は、天井等、観察に邪魔にならない位置に配置できるので、表示パネル２が観察し易くなる。
また、ＹＸ方向や、ＸＺ方向への移動に伴い、光路長が変化しても、それに伴い焦点距離が変更されるようにしたので、常にピントの合った像を観察することができる。
【００２９】
なお、図１(a)の例では、表示パネル２を透過型の表示パネルとして構成したが、第一実施形態の投影式観察装置は、図１(b)に示すように、フレネルレンズ２ａとミラー２ｂを備えた反射型の表示パネル２として構成してもよい。図１(b)の場合には、表示パネル２は、筒状部材３ｄの他端部に支持されている。また、図１に示した投影式観察装置では、投影装置１ａをアーム３とは別体に形成されたハウジング１ｄに内蔵したが、例えば、アーム３を構成する筒状部材に内蔵してもよい。
【００３０】
第二実施形態
図２は本発明の第二実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を側方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
第二実施形態の投影式観察装置では、アーム３’は、筒状部材３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’と、光路折り曲げ部材としてのミラー３ｆ’，３ｇ’，３ｈ’と、回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’を有している。
筒状部材３ａ’は、投影装置１ａを内蔵している。また、筒状部材３ａ’は、投影装置１ａが内蔵されている側の端部を壁面４’に固定されており、長手方向が壁面４'に対して斜めに延びている。筒状部材３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’は、回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’を介して、変位可能に接続されている。また、接続されたそれらの筒状部材３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’の内部に、投影装置１ａから出射される光束を折り曲げて表示パネル２に導く伝送光路を備えている。
ミラー３ｆ’，３ｇ’，３ｈ’は、筒状部材３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’内部における互いの接続箇所に夫々配置されている。
【００３１】
回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’は、筒状部材３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’における互いに接続する端部に夫々設けられ、夫々、伝送光路の光軸Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３と直交する軸Ｏ１ｖ，Ｏ２ｖ，Ｏ３ｖを中心に回転可能に接続されている。そして、回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’を介して、筒状部材３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’を、夫々、軸Ｏ１ｖ，Ｏ２ｖ，Ｏ３ｖを中心に回転させることができるようになっている。
【００３２】
さらに、第二実施形態の投影式観察装置は、回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’による筒状部材３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’の回転に追従して、回転する筒状部材３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’の回転角に対して１／２の角度でもって、回転する筒状部材３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’の回転方向と同じ方向に、ミラー３ｆ’，３ｇ’，３ｈ’を回転させる追従回転手段（特開平０６−１０９９７７号が開示されている光学部品回転構造のような公知の手段を用いる。なお、ここでは、便宜上、図示を省略する。）を備えている。
【００３３】
表示パネル２は、例えば、フレネルレンズ２ａとミラー２ｂを備えた反射型の表示パネルで構成され、アーム３’における筒状部材３ｄの他端に支持されており、投影装置１からの出射された投影光を反射して観察者Ｄの眼Ｅに観察画像として導く機能を備えている。
その他、第一実施形態の投影式観察装置は、アーム３’を構成する筒状部材の所定箇所に投影画像を観察者の眼に導くためのレンズが内蔵されている（図示省略）。
【００３４】
このように構成された第二実施形態の投影式観察装置では、投影装置１ａから出射された光は、ミラー３ｆ’，３ｇ’，３ｈ’で反射されながら、アーム３’を構成する筒状部材３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’内部の伝送光路を通り、表示パネル２に入射し、表示パネル２を経て観察者Ｄの眼Ｅに結像する。
【００３５】
ここで、観察者Ｄが観察位置を変えるときには、観察者Ｄは、筒状部材３ｃ’と筒状部材３ｅ’との接続部位に設けられた回転部３ｋ’を介して、軸Ｏ３ｖを中心とした回転方向に、筒状部材３ｄ’と一体に表示パネル２を回転させることができる。また、筒状部材３ｂ’と筒状部材３ｃ’との接続部位に設けられた回転部３ｊ’を介して、軸Ｏ２ｖを中心とした回転方向に、筒状部材３ｃ’，３ｄ’と一体に表示パネル２を回転させることができる。また、筒状部材３ａ’と筒状部材３ｂ’との接続部位に設けられた回転部３ｉ’を介して、軸Ｏ１ｖを中心とした回転方向に、筒状部材３ｂ’３ｃ’，３ｄ’と一体に表示パネル２を回転させることができる。
【００３６】
また、図示省略した追従回転手段（図示省略）が、回転部３ｋ’，３ｊ’，３ｉ’を介した筒状部材３ｄ’，３ｃ’，３ｂ’の回転に追従して、ミラー３ｈ’，３ｇ’，３ｆ’を、筒状部材３ｄ’，３ｃ’，３ｂ’の回転角に対して１／２の角度で、筒状部材３ｄ’，３ｃ’，３ｂ’の回転方向と同じ方向に回転させる。このようにすると、投影装置１ａから出射された光は、筒状部材３ｄ’，３ｃ’，３ｂ’の回転角の如何にかかわらず、常に筒状部材の中心軸上を通り、観察者Ｄに投影画像として導かれる。
【００３７】
従って、第二実施形態の投影式観察装置によれば、投影装置１ａを移動させることなく、図２におけるＹＺ面に沿う回転方向、及びこの回転方向への回転を組み合わせによるＹＸ方向、ＸＺ方向へ、簡単に表示パネル２を変位させることができる。また、投影装置１ａは、壁面４’等、観察に邪魔にならない位置に配置できるので、表示パネル２が観察し易くなる。
また、ＹＺ面に沿う回転方向に筒状部材を変位させたときには、図示省略した追従回転手段を介して、投影装置１ａから出射された光が、常に各筒状部材の中心軸上を通るようにミラー３ｈ’，３ｇ’，３ｆ’の回転を制御したので、観察者Ｄは、常に投影画像を観察することができる。
【００３８】
なお、図２(a)の例では、表示パネル２を反射型の表示パネルとして構成したが、第二実施形態の投影式観察装置は、図２(b)に示すように、フレネルレンズ２ａを備えた透過型の表示パネルとして構成してもよい。図２(b)の場合には、筒状部材３ｄ’と接続する筒状部材３ｅ’が設けられ、それらの内部における接続箇所にミラー３ｈ２’が配置されている。また、互いの端部に回転部３ｉ’が設けられ、伝送光路の光軸Ｏ４と直交する軸Ｏ４ｖを中心に筒状部材３ｅ’が回転可能になっており、さらに、筒状部材３ｅ’の回転に追従して、回転する筒状部材３ｅ’の回転角に対して１／２の角度で、回転する筒状部材３ｅ’の回転方向と同じ方向に、ミラー３ｈ２’を回転させる追従回転手段（図示省略）を備えている。また、表示パネル２は、筒状部材３ｅ’の他端に支持されている。
また、図２に示した投影式観察装置では、投影装置１ａをアーム３’に内蔵したが、例えば、アーム３’とは別体のハウジングに内蔵してもよい。
【００３９】
また、図１に示した第一実施形態の投影式観察装置における回転部３ｉ，３ｊ，３ｋ、伸縮部３ｌ，３ｍ，３ｎ、焦点距離変更手段としてのレンズ１ｂ、伸縮量検出部（不図示）、レンズ移動制御手段等（不図示）を、第二実施形態の投影式観察装置の回転部３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’、追従回転手段（不図示）とを夫々任意に組み合わせて投影式観察装置を構成してもよい。そのようにすれば、より変化可能な観察位置の自由度が増えて、さらに使いやすくなる。
【００４０】
また、図１及び図２に示した第一実施形態及び第二実施形態の投影式観察装置は、投影装置を一つ備え、２次元画像を観察者Ｄの眼Ｅに導くタイプの投影式観察装置において、本発明の特徴的な構成を適用したが、例えば、左眼用投影装置と右眼用投影装置のように、二つの投影装置を備え、３次元画像を観察者Ｄの眼Ｅに導くタイプの投影式観察装置においても、同様の特徴的な構成を適用することができる。その場合、それぞれの投影光が通る伝送光路を備えるようにするためにアーム３が太径化はするものの、２つの投影装置を移動させることなく、簡単に表示パネル２を変位させることができる。また、２つの投影装置は、観察に邪魔にならない位置に配置できるので、表示パネル２が観察し易くなる。
【００４１】
第三実施形態
図３は本発明の第一実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を上方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
第三実施形態の投影式観察装置は、投影部１と、表示パネル２と、アーム３を有して構成されている。
投影部１は、左眼用及び右眼用の投影装置１ａＬ，１ａＲと、焦点距離変更手段としてのレンズ１ｂＬ，１ｂＲと、左眼用及び右眼用の投影装置１ａＬ，１ａＲから投影される光束を重ね合わせる光束合成手段として、左眼投影光及び右眼投影光用の偏光板１ｅＬ，１ｅＲと、ミラー１ｆと、ハーフミラーなどの半透過反射部材１ｇを含む光学ユニット１ｈを、ハウジング１ｄに内蔵して構成されている。
レンズ１ｂＬ，１ｂＲは、夫々図示省略したレンズ駆動手段を介して投影装置１ａＬ，１ａＲからの出射光軸Ｏ１”，Ｏ２”に沿って移動可能に構成されており、光軸Ｏ１”，Ｏ２”を夫々移動することによって、投影装置１ａＬ，１ａＲを介して投影される光束の焦点距離を夫々変更することができるようになっている。
ハウジング１ｄは、一端を壁面４’に固定されるとともに、他端をアーム３の一端と固定して接続されている。
表示パネル２は、例えば、フレネルレンズ２ａを備えた透過型の表示パネルとして構成され、アーム３の他端に支持されており、投影装置１ａＬ，１ａＲから出射された投影光を透過して観察者Ｄの眼Ｅに観察画像として導く機能を備えている。
【００４２】
アーム３”は、筒状部材３ａ”と、筒状部材３ｂ”と、回転部３ｉ”と、伸縮部３ｍ”を有して構成されている。
筒状部材３ａ”は、一端をハウジング１ｄの他端と固定して接続され、他端を伸縮部３ｍ”と接続されている。
回転部３ｉ”は、筒状部材３ｂ”の一端部に設けられ、伸縮部３ｍ”の他端部に対して、伝送光路の光軸Ｏ４”を中心に回転させることができるようになっている。なお、回転部３ｉ”は、伸縮部３ｍ”の他端部との接続により、光軸Ｏ４”に沿う方向への移動を規制されている。
伸縮部３ｍ”は、筒状部材３ａ”の他端部に対して、光軸Ｏ４”に沿って移動可能に接続されている。そして、伸縮部３ｍ”を介して、筒状部材３ｂ”を光軸Ｏ４”に沿って伸縮させることができるようになっている。なお、伸縮部３ｍ”は、筒状部材３ａ”の他端部との接続により、光軸Ｏ４”を中心とした回転を規制されている。
【００４３】
また、筒状部材３ｂ”は他端部で表示パネル２を支持している。また、筒状部材３ａ”は、表示パネル２側の所定部位３ｂ１”が太径化されている。筒状部材３ａ”における太径化された部位３ｂ”には、光軸Ｏ４”を通る合成された左眼用及び右眼用の投影光束を、投影装置１ａＬ，１ａＲで出射した左眼用及び右眼用の投影光束に分離する光束分離手段としての偏光ビームスプリッタ５ａと、楔形の透明板５ｂと、ミラー５ｃが内蔵されている。
【００４４】
偏光ビームスプリッタ５ａは、偏光板１ｅＲを通過した偏光を透過し、他方（即ち、偏光板１ｅＬを透過した偏光）を反射する特性を有している。
楔形の透明板５ｂは、偏光ビームスプリッタ５ｃを透過した右眼用の投影光を屈折させて表示パネル２に導くように構成されている。
ミラー５ｃは、偏光ビームスプリッタ５ａで反射された左眼用の投影光を反射して表示パネル２に導くように構成されている。
そして、楔形の透明板５ｂ，ミラー５ｃは、それぞれの射出光軸Ｏ６”，Ｏ７”が表示パネル２の表示面の中心Ｓで一致するように配置されており、左眼用及び右眼用の投影光学系１ａＬ，１ａＲからのそれぞれの観察像を一致させて表示パネル２上に投影するようになっている。
【００４５】
また、表示パネル２は、左眼用及び右眼用の投影装置１ａＬ，１ａＲに備わる投影光学系の射出瞳が、表示パネル２を介して表示パネル２の表示面の中心Ｓから所定の距離離れた位置に拡大され、左右に分離された状態で形成されるように構成されている。そして、左右の射出瞳内に観察者（術者）Ｄの左右の眼ＥＬ，ＥＲが入るようにすることにより、表示パネル２を見ている観察者Ｄの左眼ＥＬには、反射光軸Ｏ８”を中心として左眼用の投影装置１ａＬからの観察像が導かれ、観察者Ｄの右眼ＥＲには、反射光軸Ｏ９”を中心として右眼用の投影装置１ａＲからの観察像が導かれて、投影部１からの観察像が、観察者Ｄによって３Ｄ（立体観察）されるようになっている。
【００４６】
さらに、第三実施形態の投影式観察装置は、図示省略した制御部に、伸縮量検出部と、レンズ移動制御手段を備えている。
伸縮量検出部は、筒状部材３ｂ”の光軸Ｏ４”に沿う伸縮量を検出し、検出した伸縮量に基づき、投影装置１ａＬ，１ａＲを介して投影される光束が観察者Ｄの左右の眼ＥＬ，ＥＲの位置で結像するの好適な焦点距離を算出し、算出した焦点距離にするために必要なレンズ１ｂＬ，１ｂＲの光軸Ｏ２”，Ｏ１”に沿う移動量を算出する機能を備えている。
レンズ移動制御手段は、伸縮量検出部での検出に連動し、伸縮量検出部を介して算出されたレンズ１ｂＬ，１ｂＲの移動量に基づいて、レンズ１ｂＬ，１ｂＲを光軸Ｏ２”，Ｏ１”に沿って移動させる機能を備えている。
そして、図示省略した制御部を介して、筒状部材３ｂ”の伸縮動作に連動して、レンズ１ｂＬ，１ｂＲが移動することで投影装置１ａＬ，１ａＲを介して投影される光束の焦点距離を変更するようになっている。
その他、第三実施形態の投影式観察装置は、アーム３を構成する筒状部材の所定箇所に投影画像を観察者の眼に導くためのレンズが内蔵されている（図示省略）。
【００４７】
このように構成された第三実施形態の立体観察装置では、左眼用及び右眼用の投影装置１ａＬ，１ａＲから出射された光は、夫々偏光板１ｅＬ，１ｅＲを経て互いに直線偏光成分の異なる光となる。偏光板１ｅＲを経た光は、ミラー１ｆで反射されて半透過反射部材１ｇに入射する。また、偏光板１ｅＬを経た光は、半透過反射部材１ｇに入射する。これにより、左眼用及び右眼用の投影装置１ａＬ，１ａＲから出射された光は、重ね合わされる。
重ね合わされた光は、アーム３内部の伝送光路を通り、偏光ビームスプリッタ５ａに入射し、直線偏光成分の異なる２つの光に分離される偏光ビームスプリッタ５ａを透過した光は、楔形の透明板５ｂで屈折され、観察者の右眼で観察されるように、表示パネル２の表示面上の所定箇所Ｓに投影する。偏光ビームスプリッタ５ａで反射された光は、ミラーで５ｃ反射され、観察者の左眼で観察されるように、表示パネル２の表示面上の所定箇所Ｓに投影される。これにより、観察者Ｄは、投影画像を立体観察することができる。
【００４８】
ここで、観察者Ｄが観察位置を変えるときには、観察者Ｄは、筒状部材３ｂ”の回転部３ｉ”を介して、光軸Ｏ４”を中心とした回転方向に、筒状部材３ｂ”と一体に表示パネル２を回転させることができる。また、伸縮部３ｍ”を介して、光軸Ｏ４”に沿って、筒状部材３ｂ”と一体に表示パネル２を移動させることができる。なお、伸縮部３ｍ”を介して表示パネル２を移動させたときには、図示省略した制御部の伸縮量検出部と、レンズ移動制御手段を介して、レンズ１ｂＬ，１ｂＲが、夫々光軸Ｏ２”，Ｏ１”に沿って移動して、投影装置１ａＬ，１ａＲを介して投影される光束が観察者Ｄの眼ＥＬ，ＥＲの位置で結像するように焦点距離が補正される。
【００４９】
従って、第三実施形態の投影式観察装置によれば、投影装置１ａＬ，１ａＲを移動させることなく、図３におけるＹＸ面に沿う回転方向、及びＹＺ方向へ簡単に表示パネル２を変位させことができる。また、投影装置１ａＬ，１ａＲを備えた投影部１は、壁面等、観察に邪魔にならない位置に配置できるので、表示パネル２が観察し易くなる。
さらに、第三実施形態の投影式観察装置によれば、光束合成手段１ｈを投影部１に備えるとともに、光束分離手段５ｃをアーム３”における表示パネル２近傍に備えたので、立体観察のために２つの投影光を投影しながらも、途中のアーム３を構成する筒状部材や変位部を大型化させずに済み、アーム３全体を太径化させる場合と比べて、表示パネル２を変位させ易くなる。
なお、第三実施形態の投影式観察装置においても、アーム３における回転部や伸縮部などの変位手段は、第一実施形態及び第二実施形態の構成を任意に組み合わせてもよい。そのようにすれば、より変化可能な観察位置の自由度が増えて、さらに使いやすくなる。
【００５０】
また、図３(b)に示すように、投影装置１ａＬ，１ａＲでそれぞれ別個の二次元画像を投影するようにし、光束分離手段５ｃで分離された夫々異なる２次元画像を別々の表示パネル２，２’に投影して観察者Ｄが観察できるようにしてもよい。
さらに、図３の例では、表示パネル２を透過型の表示パネルとして構成したが、第一実施形態の投影式観察装置は、図示は省略するが、フレネルレンズとミラーを備えた反射型の表示パネルとして構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の投影式観察装置は、特に脳神経外科、眼科、整形外科等、手術室において術部の拡大観察画像を表示する観察装置を使用する技術分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を側方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
【図２】本発明の第二実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を側方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる投影式観察装置の概略構成を上方から示す説明図であり、(a)はその一例、(b)は変形例を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１            投影部
１ａ，１ａＬ，１ａＲ    投影装置
１ｂ          レンズ
１ｃ，１ｆ    ミラー
１ｄ          ハウジング
１ｅＬ，１ｅＲ          偏光板
２            表示パネル２
２ａ          フレネルレンズ
２ｂ          ミラー
３，３’，３”          アーム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’，３ｅ’，３ａ”，３ｂ”
筒状部材
３ｂ１”      筒状部材３ｂ”における表示パネル２側の所定部位
３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｆ’，３ｇ’，３ｈ’，３ｈ２’        ミラー
３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｉ’，３ｊ’，３ｋ’，３ｉ”          回転部
３ｌ，３ｍ，３ｎ，３ｍ”          伸縮部
４          天井
４’        壁面
５ａ        偏光ビームスプリッタ
５ｂ        楔形の透明板
５ｃ        ミラー
Ｄ          観察者
Ｅ          観察者の眼
ＥＬ        観察者の左眼
ＥＲ        観察者の右眼
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，Ｏ１”，Ｏ２”，Ｏ３”，Ｏ４”，Ｏ５”，Ｏ６”，Ｏ７”，Ｏ８”，Ｏ９”        光軸
Ｏ１ｖ，Ｏ２ｖ，Ｏ３ｖ    光軸と直交する軸
【図１】
2007017739.tif 000003
【図２】
2007017739.tif 000004
【図３】
2007017739.tif 000005