(57)【要約】本発明は着用者の眉間の上部に一グループの光源が位置し、眉間の下部に他のグループの光源が位置し、この二つのグループの光源の間にカメラ対物レンズを有するヘッドランプカメラシステムである。このようなヘッドランプカメラシステムは、狭くて深い施術部を施術する時施術道具による影の発生を少なくし、施術者の視野を妨害しないで、施術者の角度で施術部を撮影して最適な映像を得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着用者の眉間の上部に存在する少なくとも一つの光を発する上部光源と、着用者の眉間の下部に存在する少なくとも一つの光を発する下部光源とを含み、
前記上部光源と前記下部光源との間にカメラの対物レンズが存在することを特徴とするヘッドランプカメラシステム。
【請求項２】
前記上部光源と前記下部光源は着用者の前方施術部の一地点を向けて光が集まるように角度が設定され、前記カメラの対物レンズは前記施術部の一地点を向けるようにすることを特徴とにする請求項１に記載のヘッドランプカメラシステム。
【請求項３】
前記カメラは前記施術部からの光を集めて結像する対物レンズと、光を受けて電気信号に変換するセンサーと、前記センサーから出る電気信号を制御部まで伝達する信号伝逹ケーブルと、前記信号伝逹ケーブルから電気信号を受けてデジタル映像信号に変換する制御部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のヘッドランプカメラシステム。
【請求項４】
前記信号伝逹ケーブルは左右二本に分枝されて、前記上部光源の左右側の空間を経て前記制御部に連結されることを特徴とするヘッドランプカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医者が施術する時に頭に着用して施術部を撮影するヘッドランプカメラに関するものである。本発明の技術分野は光学と人体工学、そして機械工学的知識が組み合わされた分野である。
【背景技術】
【０００２】
本発明で言及されるヘッドランプカメラシステムにおけるヘッドランプは施術者の視野を遮らないながらも無影灯效果を出すために光源を着用者の視線の上部と視線の下部の二つのグループに分けて配置させたヘッドランプである。このようなヘッドランプに結合されるカメラの対物レンズは、上記ヘッドランプの二つのグループの光源の間に配置され、本発明は上記二つのグループの光源とカメラ対物レンズの位置関係に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
手術する時、医者は主に天井に設置された無影灯で手術部位を照明して手術をする。しかしながら、最近は手術する時なるべく肌切開を少なくする傾向により、手術入口は狭く、手術部位は深くなる。耳鼻咽喉科の手術が特にそうであるが、耳の中、鼻の中に対する手術は入口が非常に狭く、手術部位は深い。このように狭くて深い手術部位を照明する時既存の天井に設置された無影灯はほとんど役に立たない。それは施術者の頭による影により施術部を適切に照明することができないからである。このような理由から、最近には医者が手術する時ヘッドランプを着用する場合が多いが、ヘッドランプは天井に設置された無影灯と違って施術者の頭の前に光源があって、施術者の頭による影がない。
【０００４】
また、医者は医大生や後輩医者を教育するためにまたは各種異なる理由で手術場面を撮影する場合があるが、狭い穴の中を施術する間、施術する場面を施術者の角度で撮影することは非常に難しかった。
【０００５】
このような目的でヘッドランプにカメラを装着するシステムが開発されたが、従来のヘッドランプが眉間に存在する一つの光源からなっていて、狭い施術部位に施術道具が入った時、施術道具による影が発生して、施術部位に対して適切に照明することができなくて、正確に施術をすることができなかった。また、このようなヘッドランプに装着されるカメラ対物レンズがヘッドランプ光源の上側に存在して、施術者の視線の高さとも一致しないだけでなく、一側に偏った光源から光を受けることにより良い映像を得にくかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような問題を解決するために、本発明は上記ヘッドランプの視線の上部光源（以下、上部光源）と視線の下部光源（以下、下部光源）との間にカメラの対物レンズを設置する。また、上記上部光源と下部光源を出発した光は施術者の前方約３００ｍｍの施術部で集まるように光源の角度を決める。
【０００７】
ここで、ヘッドランプの上部光源と下部光源の位置、そしてカメラ対物レンズの位置についてより詳しい説明が必要である。まず、上部光源は眉間の（眉間は左右瞳を連結する線分の中心に存在するとする）上部約２５ｍｍに位置させ、下部光源は眉間の下部の約２５ｍｍに位置させる。人の目は左右一対で、左右瞳孔は互いに約６０ｍｍ離れている。一つの目の視野は瞳孔を定点とする円錐状である。両目の視野は矢状面（Sagittal plane）を対称面とし、このような円錐が二つ合わせられた空間である。どんな物体でもこの空間に存在すれば視野を遮る。光源も同じである。反対に言えば、光源をこの二つの円錐空間外に位置させれば視野を遮らない。しかし、ヘッドランプ光源を目から遠く配置すれば深い穴の中を照明して見ることができなくなる。即ち、深い穴の中を照明して見るためには、ヘッドランプ光源が目から遠い所に位置してはならない。これは施術者が施術部を見るためには、光源を出発した光が深い穴の中の施術部に到逹した後反射して、再び施術者の目に到逹しなければならないからである。このような条件を満足する所はただ二箇所、眉間の上部と眉間の下部である。より詳しく説明すれば、瞳孔間距離より狭い空間の内側、眉間の上部と眉間の下部に光源を配置することが最善である。もちろん、眉間の上部と眉間の下部に複数の光源を分散して配置する方法があるが、このような方法はたくさんの実施例があり、本発明では眉間の上部約２５ｍｍに上部光源を、眉間の下部約２５ｍｍに下部光源をそれぞれ一つずつ配置したことを実施例として挙げた。
【０００８】
次に、カメラ対物レンズの位置について説明する。元々、カメラ対物レンズは施術者の目と一致して位置することが理想的である。それこそ施術者の視野に入る場面のような映像を得ることができる。対物レンズが一つのカメラの場合、眉間がカメラ対物レンズの理想的な位置である。しかし、実際には眉間の真上または眉間の真下がカメラレンズの最適な位置になることができる。その理由は次の二つである。第一、カメラレンズも嵩のある物体で着用者の視野を遮る可能性がある。前述したように、施術者の視野は施術者の左右瞳を定点とする二つの円錐空間であるが、この円錐空間を避けるためには眉間の若干上部または眉間の若干下部が有利である。第二、上記ヘッドランプの上部光源と下部光源が施術部の照明に寄与する程度が違う場合、上部光源と下部光源とを連結する線分の二等分点より若干上側または若干下側に位置することが最適であることができる。即ち、下部光源の光が上部光源の光よりさらに明るく施術部を照らす場合、カメラは上記二等分点より若干下側に位置することが施術部に対する最適な映像を得るのに有利である。実際に、本人が開発した二重光源ヘッドランプの場合、下部光源が上部光源より施術部により近く（施術者の目からより遠く）設計されている。このように、上部光源より下部光源を施術部側に突出するように設計した理由は、ヘッドランプの下部光源が眉間の下部、即ち、着用者の鼻の付近に位置するようになるが、人の鼻は顔で一番突出した部分であるので、下部光源を眉間の下部から施術部側に少し近く位置させるしかなかった。さらに説明すれば、光源が施術者の視野をできる限り遮らないようにした方が良いが、そのためには、施術者の目を避けてできるだけ施術者の顔面に接した方が良い。即ち、最大の視野を得るために、下部光源を鼻先の付近前方に位置させ、上部光源を額に近接するように位置させることが最善である。この場合、上部光源と下部光源を同じ光度を持つ光源を用いれば、下部光源が上部光源より施術部により近く位置するので、施術部の照度に寄与するところがもっと大きい。この時、カメラ対物レンズの位置は上部光源と下部光源を連結する線分の二等分点より若干下、即ち上部光源より下部光源により近く位置した方が良い映像を得るのに有利である。それは施術部を撮影する時、光が光源から出る角度とカメラに入る角度ができるだけ一致した方が良いからである。明らかであるのは、ヘッドランプカメラシステムの場合、カメラ対物レンズの位置は上記上部光源と上記下部光源とを連結する線分上の一地点にならなければならないということである。
【０００９】
立体カメラのように、左右二つの対物レンズを持つカメラの場合も同じである。この場合、左右対物レンズの中心が上部光源と下部光源との間に位置すれば良い。
【００１０】
上述した内容によれば、光源は二つのグループに分離して一グループを眉間の上部約２５ｍｍに、他のグループの光源を眉間の下部約２５ｍｍに配置し、この二つの光源を連結する線分上の一地点にカメラの対物レンズを配置することが最善である。立体カメラの場合、左右カメラ対物レンズの中心が上記線分上に存在すれば良い。
【発明の効果】
【００１１】
このようなヘッドランプカメラシステムは狭くて深い施術部を施術する時、施術道具による影の発生を減少し、施術者の視野を妨害しないで、施術者の角度で施術部を撮影して最適な映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で提示するヘッドランプカメラシステムの光源と目、そしてカメラの位置関係を単純化した大略的な断面図である。
【００１３】
【図２】本発明で提示するヘッドランプカメラシステムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では図面を通じて本発明の実施例を説明する。本実施例はカメラが視野を遮る部分を最小化するためにセンサーと制御部とを分離した。しかしながら、これは一つの実施例に過ぎなく、センサーと制御部とを一体型に構成することができることは当然である。
【００１５】
図１は施術者が本実施例を着用している状態を単純化して表示した断面図である。（１）は施術者の右側瞳で、（２）は施術者の左側瞳である。ここで瞳孔の間の距離ＰＤは右側瞳から左側瞳の間の距離であり、個人差があって、約５６ｍｍ〜７２ｍｍの範囲にある。施術者の目は上記施術者の目から出発して施術者の前方約３００ｍｍに存在する施術部に向ける。（３）は上部光源、（４）は下部光源である。上部光源は眉間の上部約２５ｍｍ、下部光源は眉間の下部約２５ｍｍに位置して、互いに垂直に約５０ｍｍ離れている。同時に、上部光源と下部光源は施術者の前方約３００ｍｍの施術部に向ける角度で設置される。（５）丸はカメラ対物レンズで、（６）四角形はカメラセンサーである。カメラ対物レンズは施術部から出発した光がカメラに到逹する一番目の光学レンズで、光は追加的な光学システムを通じてカメラセンサーに到逹して結像する。カメラセンサーはカメラレンズから受けた光の波長と強度によりこれを電気的信号に変えて信号伝達ケーブル７に伝達する。信号伝達ケーブルは複数本の伝導体で構成されており、センサーから来る電気的信号をカメラ制御部８に伝達する。上記信号伝達ケーブルはカメラセンサーを出発した直後左右に分けて、上記複数本の中の半分は右側に、半分は左に分枝されて上部光源３をよけてカメラ制御部８に入る。信号伝達ケーブルを左右二つに分枝させる理由は視野を最大限に妨害しないで光源の光を最大限に遮らないようにするためである。即ち、ケーブルを左右で分枝させることにより、分枝された一方のケーブルは厚さが薄くなって、視野と光を最大限に遮らないからである。カメラ制御部８は信号伝逹ケーブル７から電気的信号を受けてこの電気的信号をコンピューターまたは携帯電話のようなデジタル器機が認識することができる映像信号に変える装置である。カメラ制御部で変換された映像信号は有線または無線で送信されて映像保存装置或いは映像ディスプレー装置に出力されることができる。
【００１６】
図２は人の頭の矢状面に位置する長さ調節型ヘッドバンド型ヘッドランプにカメラが装着された斜視図である。大部分の内容は図１を説明する際に言及した通り、ヘッドランプに付着される部分のみさらに説明する。カメラ対物レンズ５とセンサー６は支持台９に着脱可能に結合する。支持台は上部光源３と下部光源４を連結する部材で、上側は前メインバンド１０とヒンジ結合する。前メインバンドは全体的にＳ字状になっており、先の端末で支持台とヒンジ結合し、裏側では後メインバンド１２が挿入される穴があって、後メインバンドと長さ調節可能に結合し、中間部分の前方にはカメラ制御部と着脱可能に結合し、中間部分の後方には施術者の額に触れる前補助バンド１１と着脱可能に結合する。後メインバンドは全体的にＣ字状で、前方に前メインバンドと長さ調節可能に挿入されて結合し、後部分で着用者の後頭部に接触される。このように前メインバンドと後メインバンドが長さ調節が可能に挿入されることによって、着用者の頭の大きさに合わせて調節されることができる。
【００１７】
整理すれば、上部光源３と下部光源４を着用者の眉間の上部約２５ｍｍと眉間の下部約２５ｍｍにそれぞれ設置し、上記上部光源と下部光源とを連結する線分上の一地点にカメラの対物レンズ５を設置する。センサー６は、図示したように、対物レンズの後側あるいは必要によって光学システムを追加して利用して、他の所に位置させることができる。センサーから出た信号を伝達する信号伝逹ケーブル７はセンサーから出発して左右に分枝されて、上部光源の左右側の空間を経て制御部８につながる。制御部８は前メインバンド１０に着脱可能に結合し、映像信号を保存したり有無線伝送装置を含むことができる。
【００１８】
本実施例では、対物レンズとセンサーが隣接した場合を例として挙げたが、対物レンズとセンサーとの間にプリズムや光ファイバーなど各種光学的システムが追加される場合も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明で提示するヘッドランプカメラシステムは医者が施術する時だけではなく、作業者が狭くて深い所を手で作業する全ての環境で作業空間を撮影する時に必要な製品である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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