(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられたこれらの画像を重畳する画像重畳手段と、
振り分けられたこれらの画像の重畳割合を設定する重畳割合設定手段と、
前記画像重畳手段により重畳された画像を表示する画像表示手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記重畳割合設定手段により設定される重畳割合は、画像重畳手段により振り分けられたそれぞれの画像の表示濃度に反映することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられた画像から少なくとも１つの画像を選択してこの画像の中央部を取り出し、振り分けられた画像から少なくとも１つ画像を選択してこの画像の周縁部を取り出し、この中央部とこの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により取り出される中央部と周縁部の寸法を設定する寸法設定手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を表示する画像表示手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術方法、手術用具の発達に伴い、微細な手術、いわゆるマイクロサージェリーが頻繁に行われるようになってきた。このマイクロサージェリーには、眼科や脳神経外科に例をみるように、術部を拡大観察するための手術用顕微鏡が用いられる。ところで、例えば、脳神経外科における頭蓋底手術などでみられる硬膜の処置では、術者は患者頭部に設けられたバーホールの底部の微細な組織の拡大観察とともに、観察光軸方向に対しても比較的広い範囲の処置を行う必要がある。即ち、高分解能を要する観察とともに長焦点深度を要する観察をする必要がある。
【０００３】
手術用顕微鏡は通常、鏡体と、この鏡体を所望の位置に移動し、所望の方向に向け、この状態で鏡体を保持するための支持機構とで構成されている。一般的に、光学式顕微鏡の鏡体は、術部からの光束を入射しアフォーカル光束を出射する対物光学系と、対物光学系からのアフォーカル光束上に配設されたアパーチャ絞り（以下、ＡＳとする）と、ＡＳを通過した光束を所定の位置に結像させる結像光学系と、結像光学系の中間結像を拡大観察する接眼光学系とから構成されている。
【０００４】
このような顕微鏡とは異なる顕微鏡は、例えば特開平７−５３６９号公報に開示されている。この顕微鏡は、術部からの光束が入射されアフォーカル光束を射出する対物光学系と、対物光学系からのアフォーカル光東上に配設されたＡＳと、ＡＳを通過した光束を所定の位置に結像させる結像光学系と、結像光学系の結像面に配設された撮像手段を有する観察光学系と、撮像手段によって撮像された像を表示するディスプレイと、撮像手段によって撮像された像の輝度に基づいてＡＳの絞り直径を制御するＡＳ駆動部とから構成されている。術者はディスプレイに表示された画像を観察する。
【０００５】
しかしながら、このような顕微鏡は、術者が高分解能を要する場合にはＡＳ直径が大きくされた状態になり、一方長焦点深度を要する場合にはＡＳ直径が小さくされた状態になる。従って、前者と後者のいずれか一方の状態にて観察された観察像しか得られない。
【０００６】
このような問題を解決するために、焦点深度の浅い光学系を用いたとしても３次元被写体の各位置に焦点の合った画像を取り込むことができる、いわゆる焦点深度の深い撮像装置が様々に提案されている。例えば、特開平１０−２５７３７３に開示されている撮像装置は、焦点位置を深度方向に可動させて得られる複数の画像情報を利用して、高分解能かつ長深度の観察像を獲得する。
【０００７】
しかしながら、このような撮像装置を手術用顕微鏡に応用した場合、撮像光路上に配置された、焦点位置を深度方向に可動させるための光学素子を移動させなければならない。即ち、撮像光路の光軸に対して光学的に一定の姿勢を保たせたままこの光学素子を移動させる必要があるため、高精度な駆動機構や制御が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような事情に着目してなされたものであり、本発明の目的は、単純な構成を用いて、高い分解能をもつとともに深い焦点深度をもつ観察画像を容易に取得できる画像表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる画像表示装置は、
被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられたこれらの画像を重畳する画像重畳手段と、
振り分けられたこれらの画像の重畳割合を設定する重畳割合設定手段と、
前記画像重畳手段により重畳された画像を表示する画像表示手段と、
を備えている。
【００１０】
画像重畳手段によりアフォーカル光束の径毎に順次振り分けられた画像は、高い分解能をもつ画像と深い焦点深度をもつ画像である。画像表示手段は両方の画像の情報を含んだ画像を表示する。このような表示は単純な構成を用いてなされる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる画像表示装置では、前記重畳割合設定手段により設定される重畳割合は、画像重畳手段により振り分けられたそれぞれの画像の表示濃度に反映する。
【００１２】
本発明の請求項３に係わる画像表示装置は、
被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられた画像から少なくとも１つの画像を選択してこの画像の中央部を取り出し、振り分けられた画像から少なくとも１つ画像を選択してこの画像の周縁部を取り出し、この中央部とこの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により取り出される中央部と周縁部の寸法を設定する寸法設定手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を表示する画像表示手段と、
を備えている。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる画像表示装置は請求項１に係わる画像表示装置と同じ効果をもつとともに、よりコントラストの高い画像を表示できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態に係わる画像表示装置を説明する。先ず、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態の画像表示装置を説明する。図１は、画像表示装置の構成を示す斜視図である。画像表示装置は、被検体７からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系８を有している。このアフォーカル光束は光束径変更手段３０に導かれる。光束径変更手段３０はここに導かれた光束の一部を通過させる。光束径変更手段３０は異なる直径をもつ複数の絞りを有している。本実施の形態では、光束径変更手段３０は直径Ｄをもつ絞り１２と直径ｄをもつ絞り１４とを有している。Ｄ＞ｄである。絞り１２，１４は円盤状のディスク部材１１に設けられている。絞り１２，１４のそれぞれの中心の位置はディスク部材１１の中心に対して点対称である。絞り１２，１４の中心間の距離はＬである。
【００１５】
光束径変更手段３０を通過したアフォーカル光束は、このアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段（撮像手段）５０に導かれる。画像取得手段５０は結像光学系９と撮像素子１０とを有している。結像光学系９は光束径変更手段３０を通過したアフォーカル光束を所定の結像面に結像させる。撮像素子１０はこの結像面に配置されており、この結像面に結像した被検体７の光学像を電気信号に変換する。撮像素子１０はＣＣＤ（ＣＨＡＲＧＥＤ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＤＥＶＩＣＥ）やＣＭＤ（ＣＨＡＲＧＥ  ＭＯＤＵＬＡＴＥＤ  ＤＥＶＩＣＥ）を有している。本実施の形態では、独立した２つの画像を使用者の２つの眼にそれぞれ導くために、結像光学系９と撮像素子１０とが２つずつ設けられているが、１つずつ設けられていても良い。２つの結像光学系９はこれらの光軸が互いに平行になるように配置されている。これらの光軸の間隔はＬである。
【００１６】
光束径変更手段３０の構成を詳細に説明する。ディスク部材１１の中心には、ディスク部材１１に直交する向きにこれを貫いている中心軸１６が固定されている。中心軸１６の一端は画像表示装置の本体の一部５１に回転自在に取り付けられている。中心軸１６の他端にはプーリ１３が固定されている。画像表示装置の本体の一部５２には、ディスク部材１１を回転させるためのモータ１７が固定されている。モータ１７の出力回転軸１９に固定されたプーリ２０と、プーリ１３との間にはテンションがかかった状態でタイミングベルト１５が架け渡されている。モータ１７にはディスク部材１１の回転角を検出するロータリーエンコーダ１８が取り付けられている。
【００１７】
ディスク部材１１が回転すると、結像光学系９のそれぞれの光軸に対して絞り１２，１４が移動する。対物光学系８から光束径変更手段３０に導かれたアフォーカル光束の一部は絞り１２，１４を通過する。一方の結像光学系９の光軸上に絞り１２が、他方の結像光学系９の光軸上に絞り１４が位置すると、絞り１２を通過したアフォーカル光束が一方の撮像素子１０に導かれ、絞り１４を通過したアフォーカル光束が他方の撮像素子１０に導かれる。さらにディスク部材１１が回転し、一方の結像光学系９の光軸上に絞り１４が、他方の結像光学系９の光軸上に絞り１２が位置すると、絞り１４を通過したアフォーカル光束が一方の撮像素子１０に導かれ、絞り１２を通過したアフォーカル光束が他方の撮像素子１０に導かれる。
【００１８】
即ち、光束径変更手段３０をアフォーカル光束の一部が通過する際、光束径変更手段３０を通過したアフォーカル光束の中心軸が一定に保たれたまま、光束径変更手段３０を通過したアフォーカル光束の径が変更される。光束径変更手段３０を通過したアフォーカル光束の中心軸は結像光学系９の光軸に一致させられている。アフォーカル光束の径の変更に応じて、画像取得手段５０の撮像素子１０で取得される画像は順次変化する。
【００１９】
一方の結像光学系９の光軸上に絞り１２が位置し、他方の結像光学系９の光軸上に絞り１４が位置するとき、一方の結像光学系９のＦ値Ｆ１は他方の結像光学系９のＦ値Ｆ２とは異なる。Ｆ値Ｆ１，Ｆ２は、それぞれの結像光学系９の焦点距離をＳとすると、
Ｆ１＝Ｓ／Ｄ
Ｆ２＝Ｓ／ｄ
である。
【００２０】
上述のようにＤ＞ｄであるので、Ｆ１＜Ｆ２である。Ｆ値が大きいほど分解能が増し、焦点深度が浅くなり、Ｆ値が小さいほど分解能が減り、焦点深度が深くなることは良く知られている。このことから、絞り１２を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の焦点深度は、絞り１４を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の焦点深度と比較して深いことが分かる。一方、絞り１４に関する光学像の分解能は絞り１２に関する光学像の分解能と比較して高い。これは、一方の結像光学系９の光軸上に絞り１４が位置し、他方の結像光学系９の光軸上に絞り１２が位置するときにもいえる。
【００２１】
一方の結像光学系９と撮像素子１０の組みにより取得される光学像の画像について考える。ディスク部材１１の回転に応じて、この結像光学系９には絞り１２を通過した、太いアフォーカル光束と、絞り１４を通過した細いアフォーカル光束が交互に入射する。撮像素子１０により取得される光学像の画像はアフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する。ディスク部材１１の回転数は好ましくは３０ｒｐｓである。この画像はディスク部材１１の回転数に応じた周期で変化する。ディスク部材１１の回転数はより好ましくは３０ｒｐｓより大きい。対物光学系８に対して被検体７が動くとき、回転数が大きいほど、撮像素子１０により取得される光学像の画像が変化する間に被検体７が動く距離が小さい。即ち、被検体７が動いたときのタイムラグが小さい。
【００２２】
撮像素子１０は制御部２１に接続されている。制御部２１は、この順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられたこれらの画像を重畳する画像重畳手段（重畳画像生成手段）を有している。制御部２１には、絞り１２を通過した太いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ａと、絞り１４を通過した細いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ｂとが順次入力される。制御部２１にはロータリーエンコーダ１８が接続されている。制御部２１はロータリーエンコーダ１８から渡されるディスク部材１１の回転角に基づいて結像光学系９に入射するアフォーカル光束の径を取得する。画像重畳手段は、この取得されたアフォーカル光束の径の情報を用いて、制御部２１に入力された画像をアフォーカル光束の径毎に画像Ａと画像Ｂに振り分ける。画像重畳手段は振り分けられた画像Ａと画像Ｂを重畳する。
【００２３】
制御部２１には振り分けられた画像Ａと画像Ｂの重畳割合を設定する重畳割合設定手段（重畳割合変更手段）２５が接続されている。設定された重畳割合は画像重畳手段に渡される。本実施の形態では重畳割合設定手段２５には可変抵抗が取り付けられたツマミが用いられている。ここまで、一方の結像光学系９と撮像素子１０の組みにより取得される光学像の画像について考えたが、他方の結像光学系９と撮像素子１０の組みにより取得される光学像の画像についても同様である。画像重畳手段により重畳された画像は画像表示手段により表示される。
【００２４】
画像表示装置は様々なものに適用される。本実施の形態では画像表示装置は顕微鏡に適用される。本実施の形態の画像表示手段６０は制御部２１に接続された１対のモニタ２２と１対の結像光学系２３と１対の接眼光学系２４とを有している。モニタ２２にはＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ）が用いられている。１対のモニタ２２には、２つの撮像素子１０によりそれぞれ取得された光学像の画像に対応した画像がそれぞれ表示される。重畳割合設定手段により設定される重畳割合は、画像重畳手段により振り分けられたそれぞれの画像Ａ，Ｂの表示濃度に反映する。モニタ２２に表示された画像は結像光学系２３により所定の位置に結像される。この結像された画像は結像光学系２３により拡大される。拡大された画像は使用者２６により観察される。画像表示手段は、画像表示装置が顕微鏡とは別のものに適用される場合には、モニタ２２、結像光学系２３及び接眼光学系２４の代わりに例えばＣＲＴを有していても良い。この場合、結像光学系９と撮像素子１０とは１つずつ設けられていても良い。
【００２５】
絞り１２を通過した太いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ａのみがモニタ２２に表示されると使用者２６は深い焦点深度をもつ被検体７の画像を観察することになる。絞り１４を通過した細いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ｂのみがモニタ２２に表示されると高い解像度をもつ画像を観察することになる。重畳された画像がモニタ２２に表示されると、使用者は深い焦点深度をもつ画像の情報と高い解像度をもつ画像の情報との両方を取得することができる。
【００２６】
上述した特開平１０−２５７３７３に開示されている従来の撮像装置では、従来高い分解能と深い焦点深度とを併せ持つ画像を取得するために、撮像光路の光軸に対して光学的に一定の姿勢を保たせたまま光学素子を移動させる必要がある。このため、高精度な駆動機構や制御が必要である。一方、本実施の形態の画像表示装置では、アフォーカル光束に対するディスク部材１１の位置の精度を高くする必要がない。従って、高精度な駆動機構などは必要ないので、画像表示装置の構成は単純になる。
【００２７】
本実施の形態では、光束径変更手段３０はディスク部材１１を有しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、それぞれの結像光学系９の光軸上にそれぞれ配置された液晶シャッタを有していても良い。この場合、それぞれの液晶シャッタの周波数（アフォーカル光束の径の変化の周期の逆数）は好ましくは３０Ｈｚであり、より好ましくは３０Ｈｚより大きい。
【００２８】
上述したように、本実施の形態の画像表示装置は顕微鏡に適用される。この画像表示装置を医療用顕微鏡、特に術部を拡大観察するための手術用顕微鏡に適用した例を説明する。図２は手術用顕微鏡の斜視図である。手術台６に寝かされている患者５の術部（被検体）７には鏡体１が対向させられる。鏡体１には、対物光学系８、光束径変更手段３０及び画像取得手段５０が内蔵されている。鏡体１は手術室の床又は天井（図示せず）に固定された保持機構により保持されている。画像表示手段６０を内蔵したビューワ３は術者（使用者）２６の眼前に配置される。ビューワ３は、鏡体１と同様に手術室の床又は天井（図示せず）に固定された保持機構により保持されている。ビューワ３には重畳割合設定手段２５が取り付けられている。
【００２９】
この手術用顕微鏡を用いれば、術者は深い焦点深度をもつ術部の画像の情報と高い解像度をもつ画像の情報との両方を取得することができる。これにより、手術、特に脳外科手術の作業性を向上させることができる。例えば、脳神経外科における頭蓋底手術などでみられる硬膜の処置では、術者は患者頭部に設けられたバーホールの底部の微細な組織の拡大観察とともに、観察光軸方向に対しても比較的広い範囲の処置を行うことができる。
【００３０】
次に、図３〜図５を参照して本発明の第２の実施の形態の画像表示装置を説明する。図３は画像表示装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態の画像表示装置は、第１の実施の形態と同様に、手術用顕微鏡に適用される。図４は手術用顕微鏡の斜視図である。本実施の形態の画像表示装置の構成は、基本的に第１の実施の形態のものと同じである。本実施の形態において、第１の実施の形態の図１及び図２を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第１の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、ディスク部材と制御部の構成である。
【００３１】
ディスク部材２６は、直径Ｅの絞り２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、直径ｅの絞り２８ａ，２８ｂ，２８ｃとを有している。Ｅ＞ｅである。絞り２７ａの中心の位置と絞り２８ａの中心の位置はディスク部材２６の中心に対して点対称である。絞り２７ａ，２８ａの中心間の距離はＬである。絞り２７ｂと絞り２８ｂの位置関係及び絞り２７ｃと絞り２８ｃの位置関係は、絞り２７ａと絞り２８ａの位置関係と同じである。絞り２７ａ，２８ａの中心間を結ぶ直線、絞り２７ｂ，２８ｂの中心間を結ぶ直線及び絞り２７ｃ，２８ｃの中心間を結ぶ直線はディスク部材２６の中心を中心とした円の中心角を６等分している。
【００３２】
ディスク部材２６が回転すると、結像光学系９のそれぞれの光軸に対して絞り２７ａ，２７ｂ，２７ｃと絞り２８ａ，２８ｂ，２８ｃが移動する。一方の結像光学系９の光軸上に絞り２７ｂが、他方の結像光学系９の光軸上に絞り２８ｂが位置すると、絞り２７ｂを通過した太いアフォーカル光束が一方の撮像素子１０に導かれ、絞り２８ｂを通過した細いアフォーカル光束が他方の撮像素子１０に導かれる。さらにディスク部材２６が回転し、一方の結像光学系９の光軸上に絞り２８ｃが、他方の結像光学系９の光軸上に絞り２７ｃが位置すると、絞り２８ｃを通過した細いアフォーカル光束が一方の撮像素子１０に導かれ、絞り２７ｃを通過した太いアフォーカル光束が他方の撮像素子１０に導かれる。さらにディスク部材２６が回転し、一方の結像光学系９の光軸上に絞り２７ａが、他方の結像光学系９の光軸上に絞り２８ａが位置すると、太いアフォーカル光束が一方の撮像素子１０に導かれ、細いアフォーカル光束が他方の撮像素子１０に導かれる。
【００３３】
第１の実施の形態では、ディスク部材１１が１回転する間に１回アフォーカル光束の径が変更される。一方本実施の形態では、ディスク部材２６が１回転する間に３回アフォーカル光束の径を変更されるので、第１の実施形態と比べ、ディスク部材の回転数を１／３にすることができる。これにより、ディスク部材の回転にともなって発生する発音や振動を抑制することができる。
【００３４】
このようにして、ディスク部材２６の回転に応じて、結像光学系９には太いアフォーカル光束と細いアフォーカル光束とが交互に入射する。撮像素子１０により取得される光学像の画像はアフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する。
【００３５】
制御部２９には、第１の実施の形態と同様に、撮像素子１０、ロータリーエンコーダ１８及びモニタ２２が接続されている。制御部２９は、上述のように順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられた画像を組み合わせて１つの画像を生成する画像生成手段を有している。画像生成手段は振り分けられた画像から１つ画像を選択してこの画像の中央部を取り出す。これとともに、画像生成手段は振り分けられた画像からまた１つ画像を選択してこの画像の周縁部を取り出す。このとき、中央部を取り出すときと同じ画像を選択しても良い。本実施の形態では、中央部を取り出すときに選択する画像は周縁部を取り出すときに選択する画像とは異なる。この中央部とこの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する。
【００３６】
制御部２９には、太いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ａと、細いアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ｂとが順次入力される。画像生成手段は、第１の実施の形態の画像重畳手段と同様に、制御部２９に入力された画像をアフォーカル光束の径毎に画像Ａと画像Ｂに振り分ける。上述したように、画像Ａは深い焦点深度をもつ。画像Ｂは高い分解能をもつ。制御部２９は画像Ａ，Ｂから画像Ｂを選択し、画像Ｂの中央部を取り出す。これとともに、画像生成手段は画像Ａ，Ｂから画像Ａを選択し、画像Ａの周縁部を取り出す。画像生成手段は画像Ｂの中央部と画像Ａの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する。生成された画像の中央部には画像Ｂの中央部が、生成された画像の周縁部には画像Ａの周縁部がそれぞれ配置される。制御部２９には画像生成手段により取り出される中央部と周縁部の寸法を設定する寸法設定手段（分割割合変更手段）３３が接続されている。本実施の形態では寸法設定手段３３には可変抵抗が取り付けられたツマミが用いられている（図４参照）。画像生成手段により生成された画像は画像表示手段６０のモニタ２２により表示される。
【００３７】
上述したように、本実施の形態の画像表示装置は手術用顕微鏡に適用される。この手術用顕微鏡の使用例を説明する。図５は画像生成手段により生成された画像を表示するモニタ２２の画面を示している。図４に示すように、術者２６は、ビューワ３に内蔵された画面を観察しながら、鏡体１を術部に対して位置決めする。星印で示された観察注視部位３４が画面の中心に位置すると、観察注視部位３４の近傍の画像３２が画面の中央部に表示される。この画像は高い分解能をもつ画像Ｂの中央部である。観察注視部位３４の近傍の画像の周縁には観察注視部位３４の周縁に位置する部位の画像３１が表示される。この画像は深い焦点深度をもつ画像Ａの周縁部である。寸法設定手段３３を操作すれば、中央部に表示される画像３２の寸法を所望の寸法に設定することができる。これにより、手術、特に脳外科手術の作業性を向上させることができる。例えば、脳神経外科における頭蓋底手術などでみられる硬膜の処置に有効である。
【００３８】
第１の実施の形態では、高い分解能をもつ画像と深い焦点深度をもつ画像とを重畳する。これに対して、本実施の形態では、画像Ａ，Ｂがもつコントラストを劣化させることなくこれらの画像を表示することができる。
【００３９】
次に、図６を参照して本発明の第３の実施の形態の画像表示装置を説明する。図６は画像表示装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態の画像表示装置は、第１の実施の形態と同様に、手術用顕微鏡に適用される。本実施の形態の画像表示装置の構成は、基本的に第２の実施の形態のものと同じである。本実施の形態において、第２の実施の形態の図３〜図５を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第２の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は、ディスク部材と制御部の画像生成手段の構成である。
【００４０】
ディスク部材３５は絞り３６，３７，３８，３９，４０，４１を有している。これらの絞りの直径を順にＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６とすると、Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３＞Ｅ４＞Ｅ５＞Ｅ６である。これらの絞りの中心はディスク部材３５の中心を中心にもつ同一円周上に位置している。ＰＣＤはＬであり、これらの絞りの中心とディスク部材３５の中心を結ぶ線分はこの円周の中心角を６等分している。
【００４１】
ディスク部材３５が回転すると、結像光学系９の光軸上位置する絞りの径が順次変更される。このとき、撮像素子１０に導かれるアフォーカル光束の径が順次変更される。撮像素子１０により取得される光学像の画像はアフォーカル光束の径の、このような変更に応じて順次変化する。
【００４２】
制御部４２には、第１の実施の形態と同様に、撮像素子１０、ロータリーエンコーダ１８及びモニタ２２が接続されている。制御部４２には、異なる径をもつアフォーカル光束に基づく光学像の画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇが順次入力される。制御部４２の画像生成手段は、これらの画像をアフォーカル光束の径毎に振り分ける。これらの画像は異なる焦点深度と分解能をもっている。
【００４３】
画像生成手段は振り分けられた画像から少なくとも１つ画像を選択してこの画像の中央部を取り出す。本実施の形態では２つの画像を選択する。例えば画像Ｅ，Ｇを選択する。これとともに、画像生成手段は振り分けられた画像から少なくとも１つ画像を選択してこの画像の周縁部を取り出す。例えば、画像Ａ，Ｃを選択する。中央部を取り出すときに選択する画像は周縁部を取り出すときに選択する画像と同じでも良いし、異なっていても良い。
【００４４】
画像生成手段はこの中央部とこの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する。生成された画像の中央部には、画像Ｅの中央部と画像Ｇの中央部が配置される。これらは重畳される。生成された画像の周縁部には画像Ａの周縁部と画像Ｃの周縁部が配置される。これらも重畳される。画像生成手段により生成された画像は画像表示手段６０のモニタ２２により表示される。
【００４５】
制御部４２には、生成される画像の中央部に配置される２つの画像Ｅ，Ｇの重畳割合を設定する重畳割合設定手段４３と、生成される画像の周縁部に配置される２つの画像Ａ，Ｃの重畳割合を設定する重畳割合設定手段４４とが接続されている。さらに、制御部４２には、画像生成手段により取り出される中央部と周縁部の寸法を設定する寸法設定手段４５が接続されている。本実施の形態では重畳割合設定手段４３、重畳割合設定手段４４及び寸法設定手段４５には可変抵抗が取り付けられたツマミが用いられている。
【００４６】
本実施の形態の画像表示装置は上記第１及び第２の実施の形態の効果を併せ持っている。本実施の形態の画像表示装置を用いた手術用顕微鏡を用いれば、より術部の状態に即した術部の画像を取得することができる。
【００４７】
本発明は、以下の各項に示す発明を開示している。
【００４８】
１．被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられたこれらの画像を重畳する画像重畳手段と、
振り分けられたこれらの画像の重畳割合を設定する重畳割合設定手段と、
前記画像重畳手段により重畳された画像を表示する画像表示手段と、
を備えている画像表示装置。
【００４９】
２．前記重畳割合設定手段により設定される重畳割合は、画像重畳手段により振り分けられたそれぞれの画像の表示濃度に反映する第１項に記載の画像表示装置。
【００５０】
３．被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
このアフォーカル光束の一部を通過させると共に、通過するアフォーカル光束の中心軸を一定に保ったまま、その径を変更する光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を通過したアフォーカル光束に基づく光学像の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得される、アフォーカル光束の径の変更に応じて順次変化する画像をアフォーカル光束の径毎に順次振り分け、振り分けられた画像から少なくとも１つの画像を選択してこの画像の中央部を取り出し、振り分けられた画像から少なくとも１つ画像を選択してこの画像の周縁部を取り出し、この中央部とこの周縁部を組み合わせて１つの画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により取り出される中央部と周縁部の寸法を設定する寸法設定手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を表示する画像表示手段と、
を備えている画像表示装置。
【００５１】
４．前記光束径変更手段は、異なる直径をもつ複数の絞りを有している第１項乃至第３項いずれか１項に記載の画像表示装置。
【００５２】
５．前記光束径変更手段は、異なる直径をもつ複数の絞りが設けられたディスク部材を有している第１項乃至第３項いずれか１項に記載の画像表示装置。
【００５３】
６．前記光束径変更手段は、液晶シャッタを有している第１項乃至第３項いずれか１項に記載の画像表示装置。
【００５４】
７．被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
前記アフォーカル光束から任意の径を有する光束を選択して透過させると共に、透過する光束の大きさをその径方向に変更することが可能な光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を透過したアフォーカル光束に基づく光学像を撮像可能な撮像手段と、
前記光束径変更手段の動作に応じて前記撮像手段で得られる光束中心が同一で光束径が異なる複数の光学像を重畳した画像を生成する重畳画像生成手段と、
前記重畳画像生成手段と接続され、複数の光学像が重畳された画像を表示可能な画像表示手段と、
前記画像表示手段に重畳表示された光学像の重畳割合を変更する重畳割合変更手段と、
を有する画像表示装置。
【００５５】
８．前記重畳割合変更手段により変更される重畳割合は、重畳表示された各々の光学像の表示濃度に反映される第７項に記載の画像表示装置。
【００５６】
９．被検体からの光束に基づいてアフォーカル光束を射出する対物光学系と、
前記アフォーカル光束から任意の径を有する光束を選択して透過させると共に、透過する光束の大きさをその径方向に変更することが可能な光束径変更手段と、
前記光束径変更手段を透過したアフォーカル光束に基づく光学像を撮像可能な撮像手段と、
前記光束径変更手段の動作に応じて前記撮像手段で得られる光束中心が同一で光束径が異なる複数の光学像をそれぞれ径方向に分割すると共に、分割された複数の光学像を選択的に組み合わせて一画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像を表示する画像表示手段と、
前記画像生成手段における径方向の分割割合を変更する分割割合変更手段と、を有する画像表示装置。
【００５７】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に従った画像表示装置を用いれば、単純な構成を用いて、高い分解能をもつとともに深い焦点深度をもつ観察画像を容易に取得できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図２】図１の画像表示装置を用いた手術用顕微鏡の斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図４】図３の画像表示装置を用いた手術用顕微鏡の斜視図。
【図５】画像生成手段により生成された画像を表示するモニタの画面を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態における画像表示装置の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１  鏡体
３  ビューワ
５  患者
６  手術台
７  被検体（術部）
８  対物光学系
９  結像光学系
１０  撮像素子
１１  ディスク部材
１２  絞り
１３  プーリ
１４  絞り
１５  タイミングベルト
１６  中心軸
１７  モータ
１８  ロータリーエンコーダ
１９  出力回転軸
２０  プーリ
２１  制御部（画像重畳手段）
２２  モニタ
２３  結像光学系
２４  接眼光学系
２５  重畳割合設定手段
２６  使用者（術者）
２６  ディスク部材
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ  絞り
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  絞り
２９  制御部（画像生成手段）
３０  光束径変更手段
３１  画像
３２  画像
３３  寸法設定手段
３４  観察注視部位
３５  ディスク部材
３６，３７，３８，３９，４０，４１  絞り
４２  制御部（画像生成手段）
４３  重畳割合設定手段
４４  重畳割合設定手段
４５  寸法設定手段
５０  画像取得手段
６０  画像表示手段
【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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