(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の観察像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からの撮像信号に基づいて画像信号を生成する画像信号処理手段と、
前記画像信号処理手段とは別体であって、当該画像信号処理手段において生成した前記画像信号に基づいた観察画像を表示する表示画面を有した、顔面に装着可能な表示装置と、
被観察像を生じる観察体を照明する照明光を発生する照明手段と、
前記表示装置に設けられた、前記照明手段の光量を調節するための照明光調整操作部と、
前記照明光調整操作部の操作に応じて、前記照明手段の光量を調節する照明光調節手段と、
前記表示装置に設けられた、前記表示画面から出射される第１の入射光と当該第１の入射光とは異なる方向からの入射光であって前記照明光調整操作部の操作に応じて前記照明光調節手段において調節された前記照明光により照らされた前記観察体像に係る第２の入射光とを入射可能なハーフミラーと、
を備えたことを特徴とする観察システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに視差のある画像を表示して３次元像を再現する観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡の先端にＣＣＤ等の固体撮像素子を２つ設け、撮像された左右の像を基に、被検体の３次元情報を得ることができる点が従来より知られている。例えば、特開平４−１６８１２号公報には、先端部に２つの対物光学系及びＣＣＤを設けて被検体を立体視できるステレオ内視鏡が開示されている。
【０００３】
また、近年、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略記）という液晶モニタを左右に設けたものを、顔に装着することによって、３次元像を再現することが行われている。
【０００４】
よって、このＨＭＤを用いて、ステレオ内視鏡より得られる視差のある被検体像を立体的に観察することができるようになる。
【０００５】
したがって、内視鏡を用いた診断、治療をより高度なものへ進歩させることができるといえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＨＭＤは、通常液晶ディスプレイを使用者の両眼の前にメガネのように装着させる構造となっている。このため、使用者はＨＭＤに表示されている像以外は目に入らないことになる。
【０００７】
つまり、ＨＭＤを内視鏡システムに応用した場合、術者は、ＨＭＤによって表示される立体的な内視鏡像しか視野の中に入らず、内視鏡の操作や処置具を内視鏡に挿入する等の操作をしようとしても、それを目で確認しながら操作することはできない。
【０００８】
よって、立体像の観察時に装置の各種操作が容易にできず、内視鏡診断に要する時間も長くなる、というような問題点も発生する。
【０００９】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、立体像の観察時に前方視野を得ることができ、これにより立体像の観察と共に前方視野によって装置の各種操作の確認が可能となり、操作性を向上させることができる立体像観察システムを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、液晶モニタに表示する像の明るさを制御することのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる観察システムを提供することを目的としている。
【００１１】
さらに、本発明は、室内の照明光量を調整することのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる観察システムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による観察システムは、被検体の観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号に基づいて画像信号を生成する画像信号処理手段と、前記画像信号処理手段とは別体であって、当該画像信号処理手段において生成した前記画像信号に基づいた観察画像を表示する表示画面を有した、顔面に装着可能な表示装置と、被観察像を生じる観察体を照明する照明光を発生する照明手段と、前記表示装置に設けられた、前記照明手段の光量を調節するための照明光調整操作部と、前記照明光調整操作部の操作に応じて、前記照明手段の光量を調節する照明光調節手段と、前記表示装置に設けられた、前記表示画面から出射される第１の入射光と当該第１の入射光とは異なる方向からの入射光であって前記照明光調整操作部の操作に応じて前記照明光調節手段において調節された前記照明光により照らされた前記観察体像に係る第２の入射光とを入射可能なハーフミラーと、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１ないし図８は本発明の第１実施形態に係り、図１は立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図、図２はステレオスコープの構成を示す説明図、図３はステレオスコープによる超音波の送受を説明する説明図、図４はヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成を示す説明図、図５はＨＭＤの側面図、図６はビデオプロセッサの構成を示すブロック図、図７は超音波距離検出部の構成を示すブロック図、図８は映像信号合成部とその周辺部の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態は、立体像観察システムを内視鏡装置に適用した立体視内視鏡システムの構成例である。
【００１６】
図１に第１実施形態の立体視内視鏡システムの全体構成を示す。
立体視内視鏡システム１は、立体視可能なステレオスコープ２と、このステレオスコープ２と接続されたビデオプロセッサ３とを有しており、ステレオスコープ２で得られた視差のある被写体像を基にビデオプロセッサ３で画像信号を生成し、左用および右用のモニタ４ａ，４ｂに内視鏡で得られた左右の像をそれぞれ表示するようになっている。また、ステレオスコープ２には、照明光を供給するための光源５が接続されている。
【００１７】
ビデオプロセッサ３には、モニタ４ａ，４ｂと同様に、内視鏡像を表示するＨＭＤ６が接続されている。このＨＭＤ６は顔面装着用モニタ手段として術者の顔に装着され、それによって術者は、内視鏡像を３次元の立体像として観察できるようになっている。
【００１８】
図２に、ステレオスコープ２の構成を示す。
ステレオスコープ２は、その挿入部先端部に撮像部としての左右用のＣＣＤ７ａ，７ｂが設けられており、これにより２枚の被検体像を撮像する。このＣＣＤ７ａ，７ｂは、ビデオプロセッサ３からの駆動信号によって駆動され、出力信号は前置増幅器８ａ，８ｂによってそれぞれ増幅され、ビデオプロセッサ３へ出力されるようになっている。
【００１９】
また、内視鏡の先端部には、超音波振動子９が設けられている。この超音波振動子９は、内視鏡の先端と、被検体との間の距離を測定するためのもので、図３に示すように被検体１０に対して超音波を送受するためのものである。この送受波した超音波信号より、後述のように距離が求められるようになっている。
【００２０】
また、内視鏡の挿入部基端部の操作部１１には、静止画像を得るためのフリーズスイッチ１２と、後述する通常画像と実物大画像とを切換える拡大切換スイッチ１３と、内視鏡像とＨＭＤ視野像とを切換える視野切換スイッチ１４とが設けられている。
【００２１】
前記ＨＭＤ６の構成を図４および図５を参照して説明する。
ＨＭＤ６は、内側（目と対面する側）に像を表示するための左右の液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂを有する。前記ビデオプロセッサ３と液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂとにより画像表示手段が構成されている。またＨＭＤ６の表面側には、術者の視野の代りに、前方視野像を撮像するＣＣＤ１６ａ，１６ｂが設けられている。このＣＣＤ１６ａ，１６ｂと後述するビデオプロセッサ３内のＨＭＤ用信号処理部，信号合成部とにより前方視野像再現手段が構成されている。
【００２２】
またＨＭＤ６の側面には、前に述べた内視鏡の操作部１１に設けられている拡大切換スイッチ，視野切換スイッチと同じ機能を有する切換スイッチ１７が設けられている。そして、ＨＭＤ６の他の側面よりケーブルが延出しており、このケーブルを介してビデオプロセッサ３と接続されるようになっている。
【００２３】
次に、ビデオプロセッサ３の構成を図６を参照して説明する。
ビデオプロセッサ３は、内視鏡先端部に設けられているＣＣＤ７ａ，７ｂを駆動するため、ＣＣＤ駆動信号を発生する内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８を有している。この内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８等が接続されたコネクタ１９を介してステレオスコープ２と接続されるようになっている。内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８によって駆動されたＣＣＤ７ａ，７ｂで得られた撮像信号は、コネクタ１９を介して内視鏡映像信号処理部２０へ入力される。内視鏡映像信号処理部２０では、前記撮像信号を処理してモニタに表示可能な信号とし、モニタ画像出力部２１を介して、モニタ４ａ，４ｂへ映像信号を出力する。また、内視鏡映像信号処理部２０で処理された映像信号は、映像信号合成部２２にも入力されるようになっている。
【００２４】
前記コネクタ１９には超音波距離検出部２３も接続されている。超音波距離検出部２３は、ステレオスコープ２に設けられた超音波振動子９を駆動し、また、被検体１０から反射された超音波を受信し、このときの送受信信号の位相のズレに基づいて、ステレオスコープ２の先端と被検体１０との間の距離を測定する。超音波距離検出部２３で検出された距離情報は、映像信号合成部２２へ入力されるようになっている。
【００２５】
また、ビデオプロセッサ３には、ＨＭＤ６に設けられたＣＣＤ１６ａ，１６ｂを駆動するためのＨＭＤ用ＣＣＤ駆動部２４が設けられている。ＨＭＤ用ＣＣＤ駆動部２４にはコネクタ２５が接続され、このコネクタ２５を介してＨＭＤ６と接続されるようになっている。前記ＣＣＤ１６ａ，１６ｂは、術者がＨＭＤを装着すると、液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂに表示されるもの以外は何も見えなくなるので、術者の目の代りに視野を確保するために前方視野を撮像するものである。ＣＣＤ１６ａ，１６ｂで撮像された撮像信号は、コネクタ２５を介してＨＭＤ映像信号処理部２６で信号処理され、映像信号合成部２２へ入力されるようになっている。
【００２６】
映像信号合成部２２は、ステレオスコープ２から得られた像およびＨＭＤ用ＣＣＤ１６ａ，１６ｂから得られた像をＨＭＤ６で表示するための処理を行うものであり、例えば、内視鏡像かＨＭＤの前方視野像（以下、ＨＭＤ像と略記）のどちらかを選択して表示するように合成処理を行う。または超音波距離検出部２３で得られた距離情報に基づき、画像の拡大・縮小を行う。さらには、動画像と静止画像を表示させるための合成処理等の各種処理を行うものである。このような処理をされた映像信号は、ＨＭＤ画像出力部２７を介してＨＭＤ６へ出力されるようになっている。
【００２７】
前記映像信号合成部２２での処理の指示は、ステレオスコープ２およびＨＭＤ６に設けられた各スイッチ、あるいはこれと同様に入力部２８から入力される命令に基づき動作するもので、制御部２９を介して行われるようになっている。すなわち、図示しないが、ステレオスコープ２の拡大切換スイッチ１３，視野切換スイッチ１４、ＨＭＤ６の切換スイッチ１７は、入力部２８同様に制御部２９に接続されている。
【００２８】
また、制御部２９には状態表示部３０が接続されており、制御部２９の制御状態を状態表示部３０へ表示させ、術者以外の人に制御状態を告知できるようになっている。
【００２９】
さらに、制御部２９は各種タイミングパルスを作成し、各部の動作を制御するようになっている。
【００３０】
次に、ビデオプロセッサ３の内部回路をさらに詳しく説明する。
図７は、超音波距離検出部２３の詳細の構成を示している。
【００３１】
超音波距離検出部２３は、超音波振動子９を駆動するため超音波送信回路３１が設けられ、ここから送出されるパルス信号によって、超音波振動子９が駆動される。また、超音波受信回路３２が設けられ、超音波振動子９で受信した超音波信号は、超音波受信回路３２によって検波される。
【００３２】
超音波送信回路３１と超音波受信回路３２とは、距離演算回路３３に接続されている。この距離演算回路３３は、送信時と受信時の超音波パルスの位相のズレに基づき、ステレオスコープ２先端と、被検体１０との間の距離を演算するものである。距離演算回路３３は、演算結果に基づき距離に比例した信号を、拡大・縮小制御信号発生回路３４に出力する。
【００３３】
拡大・縮小制御信号発生回路３４は、以下に述べる機能を発揮させるためのものである。
【００３４】
つまり、術者がＨＭＤ６を装着した時、あたかも自分の目の前に実寸大の被検体が存在して見えるように、距離演算回路３３の出力信号に基づいてステレオスコープ２で得られた像を実寸大に拡大または縮小するための制御信号を発生するものである。
【００３５】
これによって、術者は感覚的に被検体の大きさを知ることができる。
【００３６】
拡大・縮小制御信号発生回路３４から出力される制御信号は、映像信号合成部２２へ入力されるようになっている。
【００３７】
次に、図８を用いて映像信号合成部２２およびその周辺部の機能構成の詳細を説明する。
【００３８】
ステレオスコープ２から出力された撮像信号は、内視鏡映像信号処理部２０に設けられたＬ用およびＲ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂで処理される。また、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂから出力される信号は、それぞれＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂに入力されるとともにモニタ画像出力部２１へ入力されるようになっている。
【００３９】
Ｌ用およびＲ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂは、前述した超音波距離検出部２３に設けられた拡大・縮小制御信号発生回路３４が出力する制御信号に基づき、Ｌ用およびＲ用の内視鏡像をそれぞれ、同じように拡大・縮小するものである。
【００４０】
このＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂは、常に内視鏡像の拡大・縮小を行うわけではなく、入力部２８によって、実寸大表示を指示された時のみ拡大・縮小が行われる。これは、内視鏡の診断時に常に実寸大表示していると術者は常に目の前に被検体があるように見え、不快感を覚えるようなことがあるため、これを防止するようにしている。このため、超音波距離検出部２３の出力信号は、スイッチ３７を介してＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂに入力されるようになっている。
【００４１】
入力部２８によって実寸大表示が指定されると、制御部２９は、像の拡大・縮小処理をするため、スイッチ３７を閉状態とし、超音波距離検出部２３からの制御信号をＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂに入力する。これによって、ＨＭＤ６には実寸大の内視鏡像が表示されることとなる。
【００４２】
また、スイッチ３７が開状態のときは、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂは拡大・縮小処理を行わず、ステレオスコープ２で得られた映像信号は、そのまま次段の回路、すなわちＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂ及び画像重合せ回路３９ａ，３９ｂへ出力されるようになっている。
【００４３】
Ｌ用画像メモリ３８ａおよびＲ用画像メモリ３８ｂは、それぞれフリーズ用のメモリである。よって、入力部２８等でフリーズが指示されると、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力される映像信号を記憶し、この映像信号を画像重合せ回路３９ａ，３９ｂへ出力する。このＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂは、それぞれ制御部２９によってその動作が制御されるようになっている。
【００４４】
画像重合せ回路３９ａ，３９ｂは、Ｌ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂの出力信号がそれぞれ入力されるとともに、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力された映像信号も、そのまま入力されるようになっている。この画像重合せ回路３９ａ，３９ｂは、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力される映像とＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂで記憶された映像とを重合せて次段の回路へ出力するものである。
【００４５】
つまり、フリーズ指示がされていない場合には、Ｌ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂからは映像信号が出力されず、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂからの映像信号のみが画像重合せ回路３９ａ，３９ｂにそれぞれ入力され、このＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから入力された信号をそのまま出力することとなる。
【００４６】
一方、フリーズが指示された場合には、Ｌ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂから映像信号が出力される。よって、画像重合せ回路３９ａ，３９ｂは、このＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂから出力される映像信号とＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力される映像信号とをそれぞれ重合せて、次段の回路へ出力するようになっている。つまり、動画像と静止画像とを重合せた状態の映像信号を生成している。
【００４７】
前記画像重合せ回路３９ａ，３９ｂの出力信号は、それぞれ切換回路４０ａ，４０ｂにそれぞれ入力されるようになっている。切換回路４０ａ，４０ｂの他方の入力端には、ＨＭＤ映像信号処理部２６の出力信号が入力されるようになっている。ＨＭＤ映像信号処理部２６には、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路４１ａ，４１ｂが設けられており、ＨＭＤ６に設けられたＣＣＤ１６ａ，１６ｂから得られる撮像信号を処理するようになっている。
【００４８】
切換回路４０ａ，４０ｂは、画像重合せ回路３９ａ，３９ｂから出力される像と、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路４１ａ，４１ｂで処理された像とを選択するためのものである。つまり、ＨＭＤに内視鏡像を表示するか、ＨＭＤ像を表示するかを切換えるようになっている。この切換えは、入力部２８、またはステレオスコープ２に設けられた視野切換スイッチ１４またはＨＭＤ６に設けられた切換スイッチ１７によって切換操作でき、それに基づき制御部２９が切換回路４０ａ，４０ｂを制御する。
【００４９】
切換回路４０ａ，４０ｂによって選択された内視鏡像またはＨＭＤ像は、ＨＭＤ画像出力部２７を介してＨＭＤ６へ出力される。そして、図４に示したＨＭＤ６の液晶モニタ１５ａ，１５ｂに表示されるようになっている。
【００５０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
被検体の観察を行う際には、被検体１０にステレオスコープ２の挿入部を挿入し、ＣＣＤ７ａ，７ｂによって被検体１０を撮像する。ＣＣＤ７ａ，７ｂで得られた撮像信号は、コネクタ１９を介して内視鏡映像信号処理部２０へ入力され、モニタに表示可能な映像信号となるよう処理される。そして、モニタ画像出力部２１を介してモニタ４ａ，４ｂへ出力され、モニタ４ａ，４ｂに内視鏡画像が表示されると共に、映像信号合成部２２へ入力される。映像信号合成部２２の出力画像信号は、ＨＭＤ画像出力部２７を介してＨＭＤ６へ出力され、ＨＭＤ６の液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂに内視鏡画像が表示される。術者はＨＭＤ６を装着して液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂを見ることにより、被検体１０の立体像を得ることができる。
【００５１】
一方、ＨＭＤ６において、ＣＣＤ１６ａ，１６ｂによってＨＭＤ６の前方（すなわち術者の顔の前方）の視野像が撮像される。ＣＣＤ１６ａ，１６ｂで得られた撮像信号は、コネクタ２５を介してＨＭＤ映像信号処理部２６へ入力され、ここで信号処理された後、映像信号合成部２２へ入力される。映像信号合成部２２では、前記内視鏡画像信号とＨＭＤ画像信号とが選択され、ＨＭＤ６へ出力される。
【００５２】
すなわち、本実施形態によれば、ステレオスコープ２で得た内視鏡像とＨＭＤ６のＣＣＤ１６ａ，１６ｂで得られたＨＭＤ前方視野像とのどちらかを選択して、ＨＭＤ６の液晶モニタ１５ａ，１５ｂに像を表示させることができる。
【００５３】
よって、術者はＨＭＤ６を装着したままの状態で、内視鏡像を立体視観察をし、また処置具を用いるなど各種操作を行うときは、一旦ＨＭＤ６にＨＭＤ像を表示させる。これによって、術者はあたかもＨＭＤ６をはずした時のような視野を得ることができ、この状態で処置具等をつかみ、内視鏡内に挿入する等の操作を容易に行うことができる。
【００５４】
そして、処置具の先端が内視鏡に挿入され、処置具を観察せずとも、内視鏡に処置具を挿入することができるようになったときには、ＨＭＤ６には再び内視鏡像を表示させる。
【００５５】
これにより術者は、被検体と処置具先端との位置関係を３次元像として感覚的に距離間をつかむことができる。よって、より迅速に処置具先端を被検体に近づけることができ、また、処置を行うことができる。
【００５６】
このように、内視鏡診断に関する操作性を向上させることができる。
【００５７】
さらに、この実施形態では、超音波を用いて被検体と内視鏡先端との間の距離を測定し、被検体を実物大に表示するように、拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂによって画像の拡大・縮小の制御を行っている。よって、処置具と被検体との間の距離を、ＨＭＤ６に実物大に表示される３次元像に基づき、術者がより感覚的に知ることができるという効果を有している。
【００５８】
また、この実物大表示は常に行われるものではなく、必要なときだけ使用できるように切換え機能を有している。よって術者が、実物大表示のみをしていると不快感を覚えるときなどは、所定の大きさの画像（術者が不快感を生じないように、ある程度被検体が遠くに表示されるような画像）を表示することができる。
【００５９】
また、ＨＭＤ６に表示された像を静止画観察したいときにフリーズスイッチ１２を操作してフリーズすると、映像信号合成部２２の画像重合せ回路３９ａ，３９ｂによって、静止画のみでなく静止画と動画が重合された状態の像が、ＨＭＤ６に表示されるようになっている。
【００６０】
これは、ＨＭＤ６に静止画像のみ表示していると、術者は静止画像のみしか観察できなくなり、内視鏡が不用意に動いたときには患者に危険がおよぶこともあるため、リアルタイムの動画像も表示するようにしたものである。すなわち、フリーズした状態でも、現在、内視鏡先端がどのように動いているかを少なくとも感じとれるようにするため、静止画と動画とを重合せて表示する。
【００６１】
これによって、内視鏡先端が不用意に動いて患者を傷つける、というような問題が発生することを防止できる。
【００６２】
以上本発明の第１実施形態を説明したが、その中で切換信号を入力するための手段として、ビデオプロセッサ３に設けられた入力部２８、または、ステレオスコープ２の操作部１１に設けられた各スイッチ、またはＨＭＤ６に設けられた切換えスイッチ１７等がある。
【００６３】
ビデオプロセッサ３に設けられた入力部２８の操作は、術者以外のものでも容易に操作できるものである。また、操作部１１またはＨＭＤ６に設けられたスイッチは、術者が必ずしもスイッチのある場所を確認しなくても、ある程度自在に操作できるように設けられている。
【００６４】
つまり、術者は、内視鏡の操作には慣れており、どこがどのような形状になっているかがわかり、感覚的な操作が可能である。また、ＨＭＤ６に設けられたスイッチも、術者は自分の顔に対してスイッチがどのあたりにあるかは感覚的に知ることができる。よって、術者はＨＭＤ６で立体的な内視鏡像を見ながらフリーズ等の操作を行うことが可能である。
【００６５】
しかし、操作するスイッチが増加する場合等を考えると、やはりスイッチ類の操作は困難になってくる。
【００６６】
よって、例えば図９に示すような音声認識の機能を持たせると、より立体視内視鏡システムの操作性を向上することができる。
【００６７】
音声認識の機能を有した立体視内視鏡システムは、ＨＭＤ６に音声を検出するためのマイク４２が設けられると共に、ビデオプロセッサ３に音声認識装置４４が接続されている。前記マイク４２によって検出された音声信号は、アンテナ４３によって、音声認識装置４４へ送出される。音声認識装置４４には音声認識回路４６が設けられ、前記音声信号がアンテナ４５を介して音声認識回路４６へ入力される。この音声認識回路４６によって術者の音声を認識し、術者の音声による命令に応じてビデオプロセッサの制御等が行われる。
【００６８】
このように、スイッチの操作等を行うことなく、術者の命令に応じてビデオプロセッサの制御等を行うことができ、術者は指先等に神経を使う必要がなくなり術者の負担を軽減することができる。
【００６９】
図１０には第１実施形態の映像信号合成部２２の第１の変形例を示す。なお、同一構成要素については同一符号を付し説明を省略する。
【００７０】
第１実施形態では、画像をフリーズした時、単に得られた動画像と静止画像とを重合せて表示するようにしている。
【００７１】
しかし、画像を単に重合せただけでは、どちらの画像の優先度も同じに表示され見づらい像となってしまう恐れがある。そこで、第１の変形例では、映像信号合成部２２ａにモノクロ・カラー切換回路４７ａ，４７ｂを設けて、フリーズを指示したときには動画像をカラー画像からモノクロ画像に変更し、このモノクロの動画像とカラーの静止画像とを重合せるようにしたものである。
【００７２】
モノクロ・カラー切換回路４７ａ，４７ｂは、フリーズが指示されたときには動画像をモノクロに変換して出力し、フリーズが解除されるとカラーの動画像を出力するようになっており、出力された動画像とカラーの静止画像とが画像重合せ回路３９ａ，３９ｂで重合される。
【００７３】
これによると、実際に観察したい静止画像がカラーで表示され、この像が強調されることになる。よって、観察し易い良好な静止画像を得ることができる。
【００７４】
また、動画像と静止画像の重合せは、カラーとモノクロの画像の重合せだけではなく、輝度の高低の画像を重合せるということも可能である。このように輝度の異なる画像を重合せるようにした第２の変形例を図１１に示す。
【００７５】
この第２の変形例では、映像信号合成部２２ｂにおいて、図１０に示されるモノクロ・カラー切換回路４７ａ，４７ｂの代わりに、それぞれ輝度切換回路４８ａ，４８ｂを設けるようにしている。
【００７６】
輝度切換回路４８ａ，４８ｂは、フリーズが指示されると、入力される動画像の輝度を低くなるよう切換え、輝度の低い動画像を画像重合せ回路３９ａ，３９ｂへ出力する。これによって、輝度の高い静止画像と、輝度の低い動画像とが重合された状態でＨＭＤ６に表示される。また、フリーズが解除されると輝度切換回路４８ａ，４８ｂは高輝度の動画像を出力する。
【００７７】
このように、輝度の異なる画像を重合せた場合においても、実際に観察したい静止画像を強調することができる。
【００７８】
以上まではフリーズ時において動画像と静止画像とを電気的に重合せる方法について述べてきたが、機械的に像を重合せることもできる。
【００７９】
動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置の構成例を図１２ないし図１４に示す。
【００８０】
例えば図１２に示すように、ハーフミラー４９を用いてＨＭＤ５０を構成することができる。
【００８１】
つまりＨＭＤ５０には、動画を表示するための第１の液晶モニタ５１と、静止画像を表示するための第２の液晶モニタ５２とが設けられている。これによると、第１の液晶モニタ５１に表示された動画像は、ハーフミラー４９を介して透過されたものを観察することができ、また、第２の液晶モニタ５２に表示された静止画像は、ハーフミラー４９に反射されることで観察することができる。
【００８２】
このようなＨＭＤ５０と接続されるビデオプロセッサ３の映像信号合成部２２は、例えば図１３に示されるように構成することができる。
【００８３】
図からわかるように、映像信号合成部２２ｃには画像重合せ回路は不要となり、Ｌ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂから出力される映像信号は、直接静止画用の第２の液晶モニタ５２に入力されるようになっている。また、動画像となるＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３５ａ，３５ｂの出力映像信号は、切換回路４０ａ，４０ｂに直接入力され、切換回路４０ａ，４０ｂからの出力信号が第１の液晶モニタ５１に入力されるようになっている。
【００８４】
これによって、ＨＭＤ５０において動画像と静止画像とを重合せて表示できる。
【００８５】
また図１３に示す回路を用いることにより、動画像用のモニタと静止画像用のモニタの２つのモニタを駆動することができる。
【００８６】
すなわち、図１４に示すように、第１の液晶モニタ５１と第２の液晶モニタ５２とを上下に並べて配置し、２つのモニタを直接観察できるように構成したＨＭＤ５３へ応用することができる。
【００８７】
これによると、動画像と静止画像とが重合されないので、それぞれの像が見やすくなるという効果を有する。
【００８８】
次に図１５を用いて、本発明の第２実施形態を説明する。
図１５は本発明の第２実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。
【００８９】
第１実施形態では、ＨＭＤに設けたＣＣＤで得られた前方視野像をＨＭＤ６で表示することで術者の視野を確保するようにしたが、この実施形態ではＨＭＤ６にＣＣＤを設けずに術者の視野を確保できるようにしたものである。
【００９０】
第２実施形態のＨＭＤ６１は、ステレオスコープ２で得られた像を表示するための液晶モニタ６２ａ，６２ｂを上部に有しており、このモニタに表示された像をハーフミラー６３で反射させて、術者が観察できるように構成されている。
【００９１】
また、ＨＭＤ６１には、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示される像の輝度を調整するための輝度調整ボリューム６４が設けられている。
【００９２】
このＨＭＤ６１と接続されるビデオプロセッサ６５の主要部は、図１５のように構成されている。ビデオプロセッサ６５には、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂの出力側に信号レベル調整回路６６ａ，６６ｂが設けられ、ＨＭＤ６１の輝度調整ボリューム６４に接続されている。すなわち、ＨＭＤ６１に設けられた輝度調整ボリューム６４の操作によって、映像信号の輝度レベルが信号レベル調整回路６６ａ，６６ｂによって調整され、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示される像の明るさが制御されるようになっている。これにより、内視鏡画像の明るさをコントロールすることができる。
【００９３】
従って、術者が自分の視野を確保しようとするときは、輝度調整ボリューム６４によってモニタに表示される像の明るさを暗くする。すると、周囲の照明の方がモニタの明るさより明るくなるので、術者はハーフミラー６３を介して周囲の状態を視覚できる。
【００９４】
一方、術者が内視鏡像を観察しようとするときは、輝度調整ボリューム６４を調整することによって液晶モニタ６２ａ，６２ｂの像の輝度を上げる。すると、周囲の明るさに対しても、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示される像の明るさが明るくなり、ハーフミラー６３によって像が反射され内視鏡像を観察できる。
【００９５】
このように、第２実施形態によれば、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示する像の明るさを制御することのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる。
【００９６】
図１６は本発明の第３実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。
【００９７】
第３実施形態は、第２実施形態が液晶モニタに表示される像の輝度を調整するのに対し、室内の照明光量を調整することによって術者の視野の確保するようにしたものである。
【００９８】
第３実施形態のＨＭＤ７１は、第２実施形態と同様に液晶モニタ６２ａ，６２ｂ、及びハーフミラー６３が設けられていると共に、内視鏡室内の照明光を調整するための照明光量調整ボリューム７２が設けられている。
【００９９】
このＨＭＤ７１に接続されるビデオプロセッサ７３は、接続ケーブル７４を介して照明制御部と接続されるようになっている。照明光量調整ボリューム７２からの調光信号は、切換スイッチ７７を介して接続ケーブル７４より照明制御部へ送出されるようになっている。また、切換スイッチ７７の他端にはワイヤレス発信器７５が接続されており、前記照明光量調整ボリューム７２からの調光信号を電波として飛ばして照明制御部へ送出できるようになっている。ワイヤレス発信器７５より発信された調光信号は、ワイヤレス受信器７６で受信されるようになっている。
【０１００】
前記接続ケーブル７４及びワイヤレス受信器７６は、切換スイッチ７８を介して室内照明コントロール装置７９に接続されており、この室内照明コントロール装置７９によって照明ランプ８０の照明光量が調整されるようになっている。また、室内照明コントロール装置７９には内視鏡室内の壁に設けられた光量調整ボリューム８１が接続されており、光量調整ボリューム８１によっても光量調整が可能となっている。
【０１０１】
照明光量調整ボリューム７２からの調光信号は、接続ケーブル７４の接続状態によって送出経路が切換えられる。すなわち、接続ケーブル７４の接続状態によって切換スイッチ７７，７８が自動的に切換えられる。これにより、接続ケーブル７４がビデオプロセッサ７３に接続されている場合は接続ケーブル７４を介して、また、接続ケーブル７４が接続されていない場合は、ワイヤレス発信器７５及びワイヤレス受信器７６によって電波として、室内照明コントロール装置７９へ調光信号が送られる。この調光信号に基づいて室内照明コントロール装置７９で照明ランプ８０の照明光量が調整される。
【０１０２】
このように構成されたシステムによれば、照明光量調整ボリューム７２を操作して室内の照明光量を明るくすると、術者はＨＭＤ７１のハーフミラー６３を介して、室内の様子を視覚することができる。一方、室内照明を暗くすると、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示された内視鏡像がハーフミラー６３によって反射され、術者はこれに基づき３次元の内視鏡像を観察することができる。
【０１０３】
従って、室内の照明光量を調整することのみで、第２実施形態と同様に、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる。
【０１０４】
図１７は本発明の第４実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。
【０１０５】
第４実施形態は、第２実施形態と第３実施形態とを組合せたものである。
【０１０６】
第４実施形態のＨＭＤ９１は、第２実施形態と同様に液晶モニタ６２ａ，６２ｂ、及びハーフミラー６３が設けられていると共に、観察像切換えボリューム９２が設けられている。
【０１０７】
ＨＭＤ９１に接続されるビデオプロセッサ９３には、輝度調整信号生成回路９４、及び照明光量調整信号生成回路９５が設けられており、観察像切換えボリューム９２からの出力信号が供給されるようになっている。前記輝度調整信号生成回路９４の出力の輝度調整信号は、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂに入力され、映像信号の輝度レベルが調整されるようになっている。また、照明光量調整信号生成回路９５の出力の照明光量調整信号は、切換スイッチ７７に入力され、第３実施形態と同様に室内照明コントロール装置７９へ送られるようになっている。
【０１０８】
よって、ＨＭＤ９１の観察像切換えボリューム９２を調整することにより、輝度調整信号生成回路９４は映像信号の輝度を調整するための信号を発生し、照明光量調整信号生成回路９５は照明光量を調整するための信号を発生する。これにより、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示される像の明るさ、及び照明ランプ８０の照明光量が調整される。
【０１０９】
室内の様子を見たいときには、観察像切換えボリューム９２を操作して、映像信号の輝度を下げるとともに、室内の照明光量を上昇させる。これにより、術者はハーフミラー６３を透過して室内を視覚することができる。
【０１１０】
また、内視鏡像を観察したいときには、観察像切換えボリューム９２を操作して、映像信号の輝度を上げるとともに、室内の照明光量を低下させる。これによって、ＨＭＤ９１には高輝度の内視鏡像が表示され、周囲の室内は暗いため、液晶モニタ６２ａ，６２ｂの像がハーフミラー６３によって反射され、術者は内視鏡像を観察することができる。
【０１１１】
従って、液晶モニタに表示する像の明るさと室内の照明光量とを調整することによって、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態は、術者の顔に装着するＨＭＤにおいて内視鏡像を観察するモードとＨＭＤ前方の室内を観察するモードとを切換えて、それぞれを観察できるようにしたものである。
【０１１３】
よって、従来のようにＨＭＤを装着したままでは内視鏡像しか観察することができず、他の作業を行うことが困難であるという問題点を解決でき、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、立体像の観察時に前方視野を得ることができ、これにより立体像の観察と共に前方視野によって装置の各種操作の確認が可能となり、操作性を向上させることができる効果がある。
【０１１５】
また、液晶モニタに表示する像の明るさを制御することのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる効果がある。
【０１１６】
さらに、室内の照明光量を調整することのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図８は本発明の第１実施形態に係り、図１は立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。
【図２】ステレオスコープの構成を示す説明図である。
【図３】ステレオスコープによる超音波の送受を説明する説明図である。
【図４】ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成を示す説明図である。
【図５】ＨＭＤの側面図である。
【図６】ビデオプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図７】超音波距離検出部の構成を示すブロック図である。
【図８】映像信号合成部とその周辺部の構成を示すブロック図である。
【図９】音声認識の機能を有した立体視内視鏡システムの構成を示す構成説明図である。
【図１０】図８に示した映像信号合成部の第１の変形例を示すブロック図である。
【図１１】図８に示した映像信号合成部の第２の変形例を示すブロック図である。
【図１２】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置におけるＨＭＤの第１の構成例を示す側面図である。
【図１３】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置における映像信号合成部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置におけるＨＭＤの第２の構成例を示す側面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す説明図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る立体視内視鏡システムの全体構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…立体視内視鏡システム
２…ステレオスコープ
３…ビデオプロセッサ
６…ヘッドマウントディスプレイ
７ａ，７ｂ…内視鏡用ＣＣＤ
９…超音波振動子
１２…フリーズスイッチ
１３，１４，１７…切換スイッチ
１５ａ，１５ｂ…液晶ディスプレイ
１６ａ，１６ｂ…ＨＭＤ用ＣＣＤ
２０…内視鏡映像信号処理部
２２…映像信号合成部
２３…超音波距離検出部
２６…ＨＭＤ映像信号処理部
２９…制御部
４０ａ，４０ｂ…切換回路
６１…ＨＭＤ
６２ａ、６２ｂ…液晶モニタ
６３…ハーフミラー
６４…輝度調整ボリューム
６６ａ、６６ｂ…信号レベル調整回路
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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