JP4383188B2 - Stereoscopic observation system - Google Patents
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Description
本発明は、医用画像を立体観察する場合に好適する立体観察システムに関する。 The present invention relates to a stereoscopic observation system suitable for stereoscopic observation of medical images.
近年、医療分野、特に、外科分野において、立体視内視鏡などを用いた立体観察システムを使用する手技が普及しつつある。内視鏡と処置具を用いる手技によると、元来では、開腹手術を必要としていた疾病等の治療を内視鏡下で低侵襲に処置することが可能になる。さらに、内視鏡による観察を立体視できるので、奥行き方向の画像情報が得られ、処置具の操作や誘導を確実に行うことが可能となる。 In recent years, procedures using a stereoscopic observation system using a stereoscopic endoscope or the like are becoming widespread in the medical field, particularly in the surgical field. According to a technique using an endoscope and a treatment instrument, it is possible to treat a disease or the like that originally required an open surgery in a minimally invasive manner under an endoscope. Furthermore, since the observation with the endoscope can be stereoscopically viewed, image information in the depth direction can be obtained, and the treatment tool can be operated and guided reliably.
このような立体観察システムによれば、従来の内視鏡下の処置に比べて短時間で、より繊細で高度な処置を行うことが可能である。また、この立体視内視鏡下外科手術では、患者に与えるダメージが小さく、低侵襲である点で優れた手技である。このため、今後、大いに発展が期待できるシステムである。 According to such a stereoscopic observation system, it is possible to perform a more delicate and advanced treatment in a shorter time than a treatment under a conventional endoscope. Further, this stereoscopic endoscopic surgery is an excellent technique in that the damage given to the patient is small and minimally invasive. Therefore, it is a system that can be expected to develop greatly in the future.
ところで、この種の立体観察システムにおける観察系は、特許文献1に示すように、2眼式のものである。具体的には、図1に示すように、観察物体Oから視差のある左右の像をそれぞれに撮像するための撮像光学系と撮像素子を内蔵した立体撮像ユニット1と、この立体撮像ユニット1により撮像した左右の像の撮像信号を処理して立体映像信号を生成する立体映像信号処理装置2と、この立体映像信号処理装置2から伝送された映像信号により表示素子上に立体像を表示する立体表示装置3とを備える。また、立体映像信号処理装置2と、立体表示装置3は、立体表示ユニット4を構成する。
By the way, as shown in
このような立体観察システムでは、観察物体Oの視差を有する左右の像が、立体撮像ユニット1の撮像光学系及び撮像素子によりそれぞれ撮像され、撮像素子で取得した撮像信号は、立体映像信号処理装置2に伝達される。立体映像信号処理装置2では、後段の立体表示装置3に対応して必要な信号処理を行う。立体表示装置3は、上記立体映像信号処理装置2から送出された立体像の信号を基に表示素子上に左右の画像を生成するようにしている。また、立体表示装置3では、左右の画像を分離して観察者の両眼に伝達する。
In such a stereoscopic observation system, the left and right images having the parallax of the observation object O are respectively captured by the imaging optical system and the imaging element of the
そして、左右の画像を分離して観察者の両眼に伝達する立体表示装置3の方式としては様々なものがある。代表的な例としては、まず、観察者の顔面の極近くに配置された光学系により、左右の画像をそれぞれの画像に対応する観察者の左右の瞳(眼)に直接に投光し、等価的に大画面の画像情報を虚像として立体観察させるようにした虚像立体観察式である。この虚像立体観察式の利点には、視野の大きさ(眼に映る画像の大きさ)が使用時に固定されることと、視野の大きさを設計上、任意に選べることを挙げることができる。
There are various methods for the
また、他の例としては、同一位置のTVモニター上に互いに視差のある画像を順次表示し、観察者は、TVモニターの画像の順次切替え動作と同期して左右に順次、切り替わるシャッター機能を有した眼鏡を装着し、上記TVモニターに交互に表示される視差のある左右の像を、左右の眼で順次観察して立体観察できるようにした据置型TVモニター方式のものである。この据置型TVモニター方式では、視野の大きさが観察距離に依存するために視野の大きさが固定されない。しかも、この据置型TVモニター方式においては、視野を大きくする場合、TVモニターの画面を巨大化せねばならず、手術室などに装置を設置する場合にスペース上の問題があった。このため、ある以上の視野の大きさを得ることは、実際上、困難な方式であった。 As another example, images with parallax are sequentially displayed on the TV monitor at the same position, and the observer has a shutter function that sequentially switches left and right in synchronization with the sequential switching operation of the images on the TV monitor. This is a stationary TV monitor system in which the left and right images with parallax displayed alternately on the TV monitor can be stereoscopically observed by sequentially observing with the left and right eyes. In this stationary TV monitor system, the size of the visual field is not fixed because the size of the visual field depends on the observation distance. Moreover, in this stationary TV monitor system, when the field of view is increased, the screen of the TV monitor must be enlarged, and there is a problem in space when the apparatus is installed in an operating room or the like. For this reason, it has been a difficult system in practice to obtain a larger field of view.
しかし、上述した虚像立体観察式では、液晶表示素子等の表示素子サイズと接眼光学系を選択することにより、上記据置型TVモニター式では、得られない大きな視野を得ることができるという利点があった。 However, the virtual image stereoscopic observation method described above has an advantage that a large visual field that cannot be obtained by the stationary TV monitor method can be obtained by selecting a display element size such as a liquid crystal display element and an eyepiece optical system. It was.
そこで、立体視内視鏡下外科手術においては、今後、虚像立体観察式の方が広く普及していくものと考えられる。特に、先に述べた虚像立体観察式の利点である視野の大きさの固定と選択自由度の高さは、立体視における自然な臨場感の達成のためにも重要なことであり、今後は、虚像立体観察式が多く採用されていくと思われる。
以上の如く、従来の立体観察システムでは、自然な臨場感による立体視観察については略実現できつつある。しかし、立体観察システムを実際に使用する場合においては様々な立体視観察時の観察者の疲労要因がある。 As described above, in the conventional stereoscopic observation system, stereoscopic observation with a natural sense of reality is almost realized. However, when the stereoscopic observation system is actually used, there are various causes of observer fatigue during stereoscopic observation.
この立体観察時の疲労要因として考えられることは、次に示すいくつかの事項を挙げることができる。
まず、立体視内視鏡などの立体撮像ユニットの急激な奥行き運動時に観察者の輻輳が追従しなくなって正常な奥行きの知覚が得られなくなることがあり、また、輻輳が大きく変化することが観察者の負担となって観察者が疲労し易いことがある。
There are several items that can be considered as fatigue factors during the stereoscopic observation.
First, it is possible to observe that the depth of the observer does not follow the rapid depth movement of a stereoscopic imaging unit such as a stereoscopic endoscope, and the normal depth perception may not be obtained, and that the convergence changes greatly. The observer is likely to be fatigued.
また、視野を移動させるために、立体視内視鏡などの立体撮像ユニットの方向を変えた時、観察者の自分の位置や方向の感覚が混乱して心理的に不安定感や圧迫感を感じ、これらが観察者の疲労要因となることである。 Also, when the direction of a stereoscopic imaging unit such as a stereoscopic endoscope is changed in order to move the field of view, the observer's sense of position and orientation is confused, causing psychological instability and pressure. Feeling, these are the fatigue factors of the observer.
これら2つの要因はいずれも自然な臨場感による立体視観察であるだけに疲労を生じ易い。
さらに、立体視観察にあっては、立体撮像ユニットと、立体表示ユニットの配置が自由であることが多い。このため、観察者が見たい方向から観察物体を見るために撮像ユニットを移動していくうちに移動後の立体撮像ユニットと、立体表示ユニットとの位置関係が変化し、場合によっては、良好ないわゆるハンド・アイ・コーディネーション(眼で見えている観察物体の座標と観察者自身の座標との一致)がとれなくなり、これが観察者の疲労要因となる。
Both of these two factors are likely to cause fatigue because they are stereoscopic observations with a natural presence.
Furthermore, in stereoscopic observation, the arrangement of the stereoscopic imaging unit and the stereoscopic display unit is often free. For this reason, the positional relationship between the moved stereoscopic imaging unit and the stereoscopic display unit changes as the imaging unit is moved in order to view the observation object from the direction that the observer wants to see. So-called hand-eye coordination (coincidence between the coordinates of the observation object visible with the eye and the coordinates of the observer itself) cannot be obtained, and this causes fatigue of the observer.
以上挙げた疲労要因に関する点は従来例のものでは依然解決されておらず、結果として観察時の疲労感の少ない自然な臨場感による立体視観察が実現できなかった。 The above-mentioned points relating to the fatigue factor have not been solved in the conventional example, and as a result, stereoscopic observation with a natural sense of realism with little fatigue during observation has not been realized.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、立体撮像ユニットと立体表示ユニットの好ましい関係を設定することにより、要求される観察時の疲労感の少ない自然な臨場感による立体視観察を得ることのできる立体観察システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by setting a preferable relationship between a stereoscopic imaging unit and a stereoscopic display unit, a stereoscopic observation with a natural sense of realism with less fatigue during observation is obtained. An object of the present invention is to provide a stereoscopic observation system that can handle such a situation.
上記目的を達成するために請求項1に係る発明は、互いに視差を有する左眼用の第1像と右眼用の第2像を撮像する撮像ユニットと、上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、上記撮像ユニットを可動可能に保持する保持ユニットと、上記撮像ユニットを観察物体に対して移動するときは上記表示ユニットに上記像を平面視画像で表示し、上記撮像ユニットを観察物体に対して固定するときは上記表示ユニットに上記像を立体視画像で表示させる表示コントローラーと、を具備したことを特徴とする立体観察システムである。
この構成によると、撮像ユニットが移動(運動)している間、表示ユニットは立体視画像(3次元画像)に比べて観察者への負担が少ない2次元画像を表示することになり、観察者の疲労が少ない。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 displays an image pickup unit for picking up a first image for the left eye and a second image for the right eye having parallax, and an image picked up by the image pickup unit. Display unit, a holding unit that movably holds the imaging unit, and when the imaging unit is moved relative to the observation object, the image is displayed on the display unit as a planar image, and the imaging unit is observed. A stereoscopic observation system comprising: a display controller configured to display the image as a stereoscopic image on the display unit when fixed to an object.
According to this configuration, while the imaging unit is moving (moving), the display unit displays a two-dimensional image with less burden on the observer than the stereoscopic image (three-dimensional image). Less fatigue.
請求項2に係る発明は、互いに視差を有する左眼用の第1像と右眼用の第2像を撮像する撮像ユニットと、上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、上記撮像ユニットを保持する保持ユニットと、上記保持ユニットが保持する撮像ユニットを観察物体に対して移動しないように固定する停止状態と上記撮像ユニットを移動させ得る固定解除状態の2種類の保持状態を選択できる保持形式切替手段と、上記保持形式切替手段により選んだ保持状態の情報を受けて上記表示ユニットを制御して上記撮像ユニットが停止状態のときは上記第1の像を観察者の左眼に伝達すると共に上記第2の像を観察者の右眼に伝達する立体観察を提供し、上記撮像ユニットが固定解除状態のときは上記第1の像と第2の像のいずれか一方の像を観察者の少なくとも一方の眼に伝達する平面観察を提供する表示コントローラーとを具備したものである。
この構成によると、撮像ユニットが移動(運動)している間、表示ユニットは立体視画像(3次元画像)に比べて観察者への負担が少ない2次元画像を表示することになり、観察者の疲労が少ない。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an imaging unit that captures a first image for the left eye and a second image for the right eye that have parallax, a display unit that displays an image captured by the imaging unit, and the imaging Two types of holding states can be selected: a holding unit that holds the unit, a stopped state in which the imaging unit held by the holding unit is fixed so as not to move with respect to the observation object, and a fixed release state in which the imaging unit can be moved. The holding type switching means and the holding state information selected by the holding type switching means are received and the display unit is controlled to transmit the first image to the left eye of the observer when the imaging unit is stopped. And providing a stereoscopic observation in which the second image is transmitted to the right eye of the observer. When the imaging unit is in the unlocked state, one of the first image and the second image is viewed. Who is obtained; and a display controller to provide a planar observation for transmitting at least one eye.
According to this configuration, while the imaging unit is moving (moving), the display unit displays a two-dimensional image with less burden on the observer than the stereoscopic image (three-dimensional image). Less fatigue.
請求項3に係る発明は、互いに視差を有する左眼用の第1像と、右眼用の第2像と、上記第1像及び第2像よりも観察物体を広い範囲で観察できる第3の像とを撮像する撮像ユニットと、上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、上記撮像ユニットを保持する保持ユニットと、上記保持ユニットが保持する撮像ユニットを観察物体に対して移動しないように固定(ロック)する停止状態と、上記撮像ユニットを移動させ得る固定解除状態(フリー)の2種類の保持状態を選択できる保持形式切替手段と、上記保持形式切替手段により選んだ保持状態の情報を受けて上記表示ユニットを制御して上記撮像ユニットが停止状態のときは上記第1の像を観察者の左眼に伝達すると共に上記第2の像を観察者の右眼に伝達する立体観察を提供し、上記撮像ユニットが固定解除状態のときは上記第3の像を観察者の眼に伝達する広い範囲での観察を提供する表示コントローラーとを具備したことを特徴とするものである。
この構成によると、撮像ユニットが移動(運動)している間、表示ユニットは立体視画像(3次元画像)に比べて観察者への負担が少ない2次元画像を表示することになり、観察者に疲労感を感じさせることを防ぐ。さらに、撮像ユニットが移動(運動)している間は立体視画像(3次元画像)で観察できる観察物体よりも広い範囲で観察物体を観察でき、このため、観察者はこの広い視野から効率的に次に注視したい場所を探しだすことができる。
According to a third aspect of the present invention, the first image for the left eye, the second image for the right eye, and the observation object in a wider range than the first image and the second image can be observed. An imaging unit that captures the image of the image, a display unit that displays the image captured by the imaging unit, a holding unit that holds the imaging unit, and the imaging unit that the holding unit holds do not move relative to the observation object The holding type switching means that can select two types of holding states, that is, a stopped state that is fixed (locked) and a fixed released state that can move the imaging unit (free), and a holding state selected by the holding type switching means When receiving the information and controlling the display unit to stop the imaging unit, the first image is transmitted to the left eye of the observer and the second image is transmitted to the right eye of the observer. View Providing, when the imaging unit is in the unlocking state is characterized in that it has and a display controller which provides an observation in a wide range to transmit to the eye of the observer the third image.
According to this configuration, while the imaging unit is moving (moving), the display unit displays a two-dimensional image with less burden on the observer than the stereoscopic image (three-dimensional image). Prevents you from feeling tired. Furthermore, while the imaging unit is moving (moving), the observation object can be observed in a wider range than the observation object that can be observed with a stereoscopic image (three-dimensional image), and thus the observer can efficiently observe from this wide field of view. You can find the next place you want to watch.
請求項4に係る発明は、上記表示ユニットが、上記第3の像を観察者の眼に伝達する観察の際、第3の像に上記第1の像及び第2の像の撮像範囲を示すマークを重ねて観察させることを特徴とする請求項3に記載の立体観察システムである。
この構成によると、観察者は、第3の像の観察により得られる広い視野を観察しながら、撮像ユニットを固定して立体視画像観察に切り替わった時に観察できる視野範囲を明確に確認できるため、画像切替え前後の観察に違和感が無い。
According to a fourth aspect of the present invention, in the observation in which the display unit transmits the third image to an observer's eye, the imaging range of the first image and the second image is shown in the third image. The stereoscopic observation system according to
According to this configuration, the observer can clearly confirm the visual field range that can be observed when the imaging unit is fixed and switched to stereoscopic image observation while observing the wide visual field obtained by observing the third image. There is no sense of incongruity in observation before and after image switching.
請求項5に係る発明は、上記撮像ユニットが有する一対の撮像光学系の両入射瞳中心を結ぶベクトルと、上記表示ユニットが有する一対の画像観察光学系の両射出瞳中心を結ぶベクトルとのなす角度が45°以下となるように上記表示ユニットに対する上記撮像ユニットの移動を、上記保持ユニットが有する規制手段にて規制するようにしたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の立体観察システムである。
この構成によると、立体撮像ユニットと立体表示ユニットの位置関係の自由度が良好なハンドアイコーディネーションが保てる範囲内に制限される。よって、観察者は、疲労することがなく、観察を続けることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, a vector connecting the centers of both entrance pupils of the pair of imaging optical systems included in the imaging unit and a vector connecting the centers of both exit pupils of the pair of image observation optical systems included in the display unit are formed. The movement of the imaging unit with respect to the display unit is regulated by regulation means of the holding unit so that the angle is 45 ° or less. Alternatively, the stereoscopic observation system according to
According to this configuration, the degree of freedom in the positional relationship between the stereoscopic imaging unit and the stereoscopic display unit is limited to a range in which hand eye coordination with a good degree can be maintained. Therefore, the observer can continue observation without getting tired.
本発明によれば、立体撮像ユニットと立体表示ユニットの好ましい関係を設定することにより、要求される観察時の疲労感の無い自然な臨場感による立体視観察を得ることができる。 According to the present invention, by setting a preferable relationship between the stereoscopic imaging unit and the stereoscopic display unit, it is possible to obtain stereoscopic observation with a natural sense of realism without the required feeling of fatigue during observation.
(第1実施形態)
図2〜図4を参照して本発明の第1実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(First embodiment)
A stereoscopic observation system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2は立体観察システムを示した概略的説明図である。本実施形態の立体観察システムは、顕微鏡保持装置(手段)としての実体顕微鏡保持アーム5に保持された実体顕微鏡(撮像ユニット)6と、表示装置保持装置(手段)としての表示装置保持アーム7の先端に保持された表示装置8と、上記表示装置8の表示形態を制御する表示装置コントローラー9とを備える。表示装置コントローラー9は、上記表示装置8を含む表示ユニット10に組み込まれる。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a stereoscopic observation system. The stereoscopic observation system of this embodiment includes a stereomicroscope (imaging unit) 6 held by a
ここで、上記実体顕微鏡保持アーム5と、これに保持された実体顕微鏡6の自重は、実体顕微鏡保持アーム5に設けられた図示しないバランス錘の重量に相殺される。このため、実体顕微鏡6が任意の位置に置かれると、実体顕微鏡6はその位置にあたかも宙に浮いたような状態で保持される。上記表示装置保持アーム7と、これに保持された表示装置8の自重は、表示装置保持アーム7に設けられた図示しないバランス錘の重量に相殺される。このため、表示装置8が任意の位置に置かれると、表示装置8はその位置にあたかも宙に浮いたような状態で保持される。
Here, the weights of the
次に、図3及び図4を用いて各部の構成とその働きについて説明する。図3及び図4に示すように、撮像ユニットとしての実体顕微鏡6は、筐体11を有し、この筐体11には、観察物体12を左右から見た視差のある左右の像をそれぞれ撮像するための左右2つの撮像光学系13a,13bと、左右2つの撮像手段としての撮像素子たるCCD14a,14bとが内蔵されている。上記2つのCCD14a,14bで撮像した画像信号は伝送ケーブル15を介して表示装置コントローラー9に伝送される。表示装置コントローラー9には、CCD14a,14bで撮像した信号を個別的に処理し、右眼用の映像信号と左眼用の映像信号に変換する処理回路(図示せず)が組み込まれている。また、表示装置コントローラー9は後述する如く上記表示装置8の表示形態を切り替え制御する機能を備える。
Next, the structure of each part and its function will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 and 4, the
図4に示すように、上記実体顕微鏡保持アーム5は基台16を備え、この基台16には保持形式切替装置(保持形式切替手段)17が内蔵されている。保持形式切替装置17は、例えば図示しないフットスイッチ等の操作手段により動作の種類の選択指令を受けて、実体顕微鏡保持アーム5に、その切替え指令に応じて観察物体12に対して実体顕微鏡6を保持した位置で固定する停止状態と、観察者が実体顕微鏡6を任意に動かすことができる固定解除状態との2種類の保持形式のいずれかに切り替える。また、上記保持形式切替装置17は、実体顕微鏡保持アーム5が現在どの保持形式で実体顕微鏡6を保持しているかという情報を上記表示装置コントローラー9に伝送し、表示装置コントローラー9は、その情報を基に表示装置8の観察状態を切り替えるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
さらに、図3及び図4に示すように、表示ユニット10の表示装置8はその筐体18内に左右2つの表示装置部が設けられ、ここでは左右2つの液晶表示装置(以下、LCDと呼ぶ。)19a,19bと、上記左右2つのLCD19a,19bの表示面上に表示される画像を拡大観察するための左右2つの接眼光学系20a,20bとが設けられている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
上記表示装置コントローラー9は、上記保持形式切替装置17から保持状態情報を受け、これを基に次のように表示装置8の観察状態を切り替えるものである。
The
まず、上記実体顕微鏡保持アーム5が固定状態で実体顕微鏡6を保持しているときは観察者21が3次元画像として観察できるようにする。つまり、図3に示すように、表示装置コントローラー9は上記実体顕微鏡6から入力する観察者21の右眼用映像信号を上記表示装置8が内蔵する右眼用LCD19aへ伝送し、左眼用映像信号を左眼用LCD19bへ伝送することにより、右眼用LCD19aには右側から見た画像を表示させ、左眼用LCD19bには左側から見た画像を表示させる。したがって、観察者21は視差のある左右の像をそれぞれ右眼と左眼で観察し、画像を立体観察できる。
First, when the
次に、上記実体顕微鏡保持アーム5が固定解除状態で実体顕微鏡6を保持している場合には、図4に示すように、表示装置コントローラー9は上記保持形式切替装置17からの保持状態情報を基に、上記実体顕微鏡6から入力する観察者21の右眼用映像信号を上記表示装置8が内蔵する右眼用LCD19aと左眼用LCD19bの両方へ伝送するようにする。つまり、右眼用LCD19aと左眼用LCD19bはいずれも右側から見た画像を表示する。したがって、観察者21は同じ像を右眼と左眼で観察することになり、上記実体顕微鏡6で撮像した像を2次元画像として観察する。
Next, when the
よって、上記実体顕微鏡保持アーム5が固定状態で実体顕微鏡6を保持しているときには、観察者21は上記実体顕微鏡6が撮像した画像を立体的に観察し、一方、上記実体顕微鏡保持アーム5が固定解除状態で実体顕微鏡6を保持しているときには、観察者21は2次元画像として観察する。
Therefore, when the
この立体観察システムによれば、実体顕微鏡6が固定状態にあるとき、表示ユニット10は3次元画像を表示するが、視野範囲を変えるために実体顕微鏡6を移動させる固定解除状態では、表示装置コントローラー9の制御により、2次元画像表示に切り替わる。したがって、実体顕微鏡保持アーム5を動かし、現実に、実体顕微鏡6を移動(運動)させている間は、表示ユニット10は2次元画像を表示する。
According to this stereoscopic observation system, when the
以上の如く、実体顕微鏡6を移動(運動)させている間、表示ユニット10には2次元画像が表示されるので、その間も立体視画像(3次元画像)で表示する場合に比べ、観察者21の負担が小さくなり、眼等に疲労感を左程感じさせない。
As described above, since the two-dimensional image is displayed on the
仮に、上記実体顕微鏡6を移動(運動)させている間も、立体視画像(3次元画像)として表示させるとすれば、観察者の眼を疲れさせる以外にも、以下に述べるような種々の要因を生むものであった。まず、実体顕微鏡6を移動(運動)中、立体視画像(3次元画像)に表示させているとすれば、観察者の輻輳が追従しずらくなる。特に、奥行き方向の運動速度が大きくなると、その傾向が著しく、観察者の疲れを増長する。また、輻輳追従範囲であっても連続して長時間奥行き運動を行なうと、観察者の輻輳が頻繁に変化し、また、急激な距離感の変化を伴う画面が急激に切り替わり、観察者の眼の調節が追いつかず、また、観察者の眼の調節作用が過剰に反応する。さらに、観察方向が突然変わると、観察者が自分の位置と観察方向の感覚や認識に混乱が生じ、また、ズーミングで観察者に不安定感や圧迫感を感じさせ易い。これらは、いずれも観察者自身の負担となり、観察者の眼が疲れ易い要因となっていた。
If the
しかし、本実施形態の立体観察システムでは、実体顕微鏡6を移動(運動)させている間は、少なくとも表示ユニット10は2次元画像を表示するようにしているので、上述したような、観察者21への負担を軽減し、観察者21に疲労感を感じさせ難いという利点がある。
However, in the stereoscopic observation system of the present embodiment, since the
なお、実体顕微鏡6を移動させ得る固定解除状態であって、停止状態ではなく実体顕微鏡6を現実に移動させる間だけ、表示ユニット10に2次元画像を表示させるように制御するようにしてもよい。
It should be noted that control may be performed so that the
また、上記実体顕微鏡保持アーム5では、実体顕微鏡6を保持しているアームの関節部の動きをロックして、アーム部全体を硬く姿勢が定まる固定的な停止状態とし、一方、固定解除状態では関節部を緩めて実体顕微鏡6を動かせることが可能な状態に切り替える方式であったが、実体顕微鏡6を動かせば、その動かす力によって実体顕微鏡保持アーム5が変形して実体顕微鏡6を任意の位置まで自由に動かせる形式のものとしても良い。この後者の形式では、さらに、実体顕微鏡6を動かすと、これを直ちに検知するセンサーを設け、実体顕微鏡6の停止状態と実体顕微鏡6の固定解除状態を検出するようにした保持形式の切替手段によって観察状態を切り替えるようにすると良い。
Further, in the
(第2実施形態)
図5〜図7を参照して本発明の第2実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(Second Embodiment)
A stereoscopic observation system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図5は、立体観察システム全体を概略的に示す説明図である。本実施形態の立体観察システムは、表示装置保持アーム22に保持された表示装置23及び表示装置コントローラー24を含む表示ユニット25と、立体視内視鏡保持アーム26に保持された撮像ユニットとしての立体視内視鏡27とから構成されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the entire stereoscopic observation system. The stereoscopic observation system according to the present embodiment includes a
次に、この各部の構成と働きについて図6及び図7を用いて説明する。立体視内視鏡27は筐体28を有し、この筐体28には観察物体29を左右から見た視差を有する左右の像を結像するための立体撮像用光学系30a,30bと、左右2つの撮像手段としての撮像素子たるCCD31a,31bとが内蔵されている。さらに、立体視内視鏡27の筐体28内には上記立体撮像用光学系30a,30bよりも広範囲に観察物体29を撮像できる広角撮像用光学系32と、広角撮像用の撮像手段としての撮像素子たるCCD33も内蔵されている。上記3つのCCD31a,31b,33で撮像した各画像の映像信号はいずれも表示装置コントローラー24に伝送される。
Next, the configuration and function of each part will be described with reference to FIGS. The
また、図6及び図7に示すように、立体視内視鏡保持アーム26の基台35には保持形式切替装置36が内蔵されている。立体視内視鏡保持アーム26は観察物体29に対して立体視内視鏡27の位置を固定する停止状態と、観察者が立体視内視鏡27を任意に動かすことができる固定解除状態の2種類の保持形式で立体視内視鏡27を保持できるものであり、その保持状態は上記保持形式切替装置36によって切り替えられる。そして、図示しないフットスイッチ等の操作手段により動作の種類を選択し、上記保持形式切替装置36に対して保持形式の切替え指令を与えると、その切替え指令に応じて、立体視内視鏡保持アーム26は観察物体29に対して立体視内視鏡27を保持した位置で固定する停止状態と、観察者が立体視内視鏡27を任意に動かすことができる固定解除状態との、2種類の保持形式のいずれかに切り替わる。
As shown in FIGS. 6 and 7, a holding
また、上記保持形式切替装置36は、立体視内視鏡保持アーム26が現在どの保持形式で立体視内視鏡27を保持しているかという情報を、上記表示装置コントローラー24に伝送する。
Further, the holding
さらに、図6及び図7に示すように、表示装置23の筐体37内には左右2つの表示装置が設けられており、ここでは、左右2つの液晶表示装置(以下、LCDと呼ぶ。)38a,38bと、上記左右2つのLCD38a,38bの表示画面上に表示される像を拡大観察するための左右2つの接眼光学系39a,39bとを設けている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, two display devices on the left and right sides are provided in the
また、上記表示装置コントローラー24は、上記立体視内視鏡保持アーム26の保持形式切替装置36から入力する保持状態の情報を基に観察状態を切り替える。すなわち、上記立体視内視鏡保持アーム26が固定状態で立体視内視鏡27を保持している場合には、図6に示すように上記立体視内視鏡27から入力する観察者40の右眼用映像信号を上記表示装置23の右眼用LCD38aに伝送し、また、左眼用映像信号を左眼用LCD38bに伝送し、観察者は上記立体視内視鏡保持アーム26が固定状態で立体視内視鏡27を保持している間は上記立体視内視鏡27が撮像した画像を立体観察することができるようにする。
The
また、図7に示すように、上記立体視内視鏡保持アーム26が固定解除状態で立体視内視鏡27を保持しているときには、表示装置コントローラー24は上記立体視内視鏡保持アーム26の保持形式切替装置36から入力する保持状態の情報を基に上記立体視内視鏡27の広角撮像用光学系32と広角撮像用CCD33にて撮像した画像の映像信号を上記表示装置23の右眼用LCD38aと左眼用LCD38bに伝送する。よって、上記立体視内視鏡保持アーム26が固定解除状態で立体視内視鏡27を保持しているとき、観察者は上記立体視内視鏡27の広角撮像用光学系32が撮像した画像を2次元画像として拡大観察できる。
As shown in FIG. 7, when the stereoscopic
以上の構成により、本実施形態の立体観察システムは、少なくとも立体視内視鏡27が移動(運動)している間、表示ユニット25は立体視画像(3次元画像)に比べ、観察者への負担が少ない2次元画像を表示し、観察者40に疲労を感じさせないようにする。さらに、立体視内視鏡27が移動(運動)している間は、立体視画像(3次元画像)で観察できる観察物体29よりも広い範囲で観察物体29を観察できるようになるので、観察者40は広い視野から次に注視したい場所を効率良く探し出すことができる。
With the above configuration, in the stereoscopic observation system of the present embodiment, at least while the
(第3実施形態)
図8〜図11を参照して本発明の第3実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(Third embodiment)
A stereoscopic observation system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8に示すように、本実施形態の立体観察システムは、保持アーム41に保持されたフレネル表示式の表示装置42と、表示装置コントローラー43と、映像編集装置44を含む表示ユニット45と、立体視内視鏡保持アーム46に保持された立体視内視鏡47とを備える。
As shown in FIG. 8, the stereoscopic observation system of the present embodiment includes a Fresnel display
次に、図9及び図10を用いて、各装置の構成と機能について説明する。図9に示すように、立体視内視鏡47は筐体48を備え、この筐体48には、観察物体49を左右から見た視差を有する左右の像を撮像するための立体撮像用光学系50a,50bと、左右2つの撮像手段としての撮像素子たる立体撮像用CCD51a,51bとを内蔵している。さらに、立体視内視鏡47の筐体48には、上記立体撮像用光学系50a,50bよりも広範囲に観察物体49を撮像するための広角撮像用光学系52と、この広角撮像用光学系52を通して撮像する撮像手段としての撮像素子たる広角撮像用CCD53も内蔵している。そして、上記3つのCCD51a,51b,53のうち、立体撮像用CCD51a,51bで撮像した画像の信号は、表示装置コントローラー43に伝送され、残りの広角撮像用CCD53で撮像した画像の信号は、映像編集装置44に伝送される。
Next, the configuration and function of each apparatus will be described with reference to FIGS. 9 and 10. As shown in FIG. 9, the
また、図9に示す立体視内視鏡保持アーム46は、被観察物体49に対して立体視内視鏡47の位置を固定する停止状態と、観察者が立体視内視鏡47を任意に動かすことができる固定解除状態との2種類の保持形式で立体視内視鏡47を保持できる。図9に示すように、立体視内視鏡保持アーム46の基台56には保持形式切替装置57が内蔵され、この保持形式切替装置57により選択した保持状態の情報は、上記表示装置コントローラー43に伝送される。
Further, the stereoscopic
さらに、図9に示すように、表示装置42は、左右2つのLCD59a,59bと、上記左右2つのLCD59a,59bの表示面上に表示される画像を投影するための左右2つの投影光学系60a,60bと、上記投影光学系60a,60bにより画像を投影されるフレネル凹面鏡61とを含んで構成されている。上記フレネル凹面鏡61は左右2つの投影光学系60a,60bからそれぞれ射出された光束をそれぞれが対応する観察者62の眼に導く働き(機能)を備える。
Furthermore, as shown in FIG. 9, the
上記表示装置コントローラー43は、上記立体視内視鏡保持アーム46の保持形式切替装置57から入力する保持状態の情報を基に表示装置42の表示形式を選択する。すなわち、上記立体視内視鏡保持アーム46が固定状態で立体視内視鏡47を保持していると判断すると、上記立体視内視鏡47から入力する観察者62の右眼用映像信号を上記表示装置42が内蔵する右眼用LCD59aに伝送すると共に左眼用映像信号を左眼用LCD59bに伝送し、観察者62が立体観察できるようにする。
The
一方、上記立体視内視鏡保持アーム46が固定解除態で立体視内視鏡47を保持しているときは、表示装置コントローラー43は上記立体視内視鏡保持アーム46の保持形式切替装置57から入力する保持状態の情報に基づき、映像編集装置44から映像信号を入力し、上記表示装置42が内蔵する右眼用LCD59aと左眼用LCD59bの両方に伝送する。この後者の場合、つまり、上記立体視内視鏡保持アーム46が固定解除状態で立体視内視鏡47を保持しているときは、観察者62は上記立体視内視鏡47の広角撮像用光学系52が撮像した画像を2次元画像として観察する。
On the other hand, when the stereoscopic
また、上記映像編集装置44は、上記立体視内視鏡47の広角撮像用光学系52が撮像した画像上に立体撮像用光学系50a,50bが撮像する視野範囲を示すマーク63(図10を参照)を重ねる表示を行う。
In addition, the
本実施形態の立体観察システムにあっては、立体視内視鏡47が移動(運動)している間に、表示ユニット45は立体視画像(3次元画像)に比べて観察者への負担が少ない2次元画像を表示することになり、観察者62に疲労を感じさせないようになる。また、立体視内視鏡47が移動(運動)している間は、立体視画像(3次元画像)で観察できる観察物体よりも広い範囲で観察物体を観察できるようになるので、観察者は広い範囲の視野内から次に注視したい場所を効率良く探しだすことができる。
In the stereoscopic observation system of the present embodiment, while the
さらに、上記立体観察システムは、後述するような一連の操作においても最適なものである。つまり、観察者62が広角撮像用光学系52による画像を観察しながら立体視内視鏡47を固定して立体視画像観察に切り替え、観察ができる視野範囲を明確に確認しながら画像の切替え前後の観察を違和感無く行うとする場合である。
Furthermore, the stereoscopic observation system is optimal for a series of operations as will be described later. That is, the
この一連の操作について図11(A)(B)(C)を参照して具体的に説明する。図11(A)(B)(C)は、立体視内視鏡64で撮像したものを図示しない表示装置にて観察できる画像を映し出す画面65の状態を示している。立体視内視鏡64はここでは図示しない立体視内視鏡保持アームにより保持され、立体視内視鏡64の固定および移動は可能である。立体視内視鏡64は図示しない立体撮像用光学系で撮像した範囲について立体観察できる。
This series of operations will be specifically described with reference to FIGS. 11 (A), (B), and (C). 11A, 11B, and 11C show states of a
図11(A)で示す場合、観察者が見たい対象66(図11(B)参照)が画面65の視野の右側に外れてしまっている。
そこで、観察者は、立体視内視鏡保持アームを固定解除状態にして立体視内視鏡64を右側に移動させ、図11(B)で示すように、観察者が見たい対象66が視野の中心に来るように操作する。このように立体視内視鏡64を移動させている状態で観察できる画像は図11(B)で示す画面67であり、このときは立体視内視鏡64が有する図示しない広角撮像用光学系で撮像した観察対象を広角で観察できる。このときの画像は図示しない映像編集装置により、立体視内視鏡64が有する立体撮像用光学系が撮像する範囲を示すマーク(しるし)68が画像に重ねられて表示される。
In the case illustrated in FIG. 11A, the object 66 (see FIG. 11B) that the observer wants to see has deviated to the right of the field of view of the
Therefore, the observer moves the
そこで、観察者は、より詳細に観察したい範囲を、上記立体撮像用光学系が撮像する範囲を示すマーク内に収まるように立体視内視鏡を移動させ、その後に立体視内視鏡を固定する。 Therefore, the observer moves the stereoscopic endoscope so that the range desired to be observed in more detail falls within the mark indicating the range captured by the stereoscopic imaging optical system, and then fixes the stereoscopic endoscope. To do.
また、立体視内視鏡保持アームを固定状態にしたときに観察できる像が図11(C)で示す画面69であり、観察者が見たい範囲が全て画面69に表示される視野範囲内に収まり、拡大した像として観察できるようになる。
Further, an image that can be observed when the stereoscopic endoscope holding arm is fixed is the
(第4実施形態)
図12及び図13を参照して本発明の第4実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(Fourth embodiment)
A stereoscopic observation system according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
図12は本実施形態に係る立体観察システムを概略的に示す説明図である。本立体観察システムは保持アーム70に保持された移動可能な表示装置71と、表示装置71とは別に設置された表示装置コントローラー72と、立体視内視鏡保持アーム73に保持された移動可能な立体視内視鏡74と、これらとは別に設置された位置検出用カメラアレイ75と、上記位置検出用カメラアレイ75からの情報を基に対象物の位置を検出する位置検出装置76とを備える。
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing a stereoscopic observation system according to the present embodiment. The stereoscopic observation system includes a
上記位置検出用カメラアレイ75は、上記立体視内視鏡74に取り付けられたマーカー77を撮像し、その撮像した信号または映像化信号を上記位置検出装置76に伝送する。そして、上記位置検出装置76は、上記位置検出用カメラアレイ75から伝送された信号を基に上記立体視内視鏡74が有する図示しない一対の撮像光学系の入射瞳78a,78bのそれぞれの中心79aから79bを結ぶベクトル80の方向を検出する。
The position
更に、上記位置検出用カメラアレイ75は、上記表示装置71に取り付けられたマーカー81についても撮像し、その撮像信号または映像化信号を上記位置検出装置76に伝送する。そして、上記位置検出装置76は、上記位置検出用カメラアレイ75から伝送された信号を基に上記表示装置71が有する図示しない一対の観察光学系の射出瞳82a,82bのそれぞれの中心83aから83bを結ぶベクトル84の方向も検出する。
Further, the position
上記位置検出装置76は、検出した2つのベクトル80,84の向きから上記2つのベクトル80,84が互いになす角度αを常に算出し続け、その角度αが制限角度、例えば45°以上になると、上記立体視内視鏡保持アーム73の基台73aに内蔵した保持形式切替装置85へ制御信号を伝送する。
The
上記立体視内視鏡保持アーム73は、保持形式切替装置85により、被観察物体に対して立体視内視鏡74の位置を固定する停止状態と、観察者が立体視内視鏡74を任意に動かすことができる固定解除状態との2種類の保持形式で立体視内視鏡74を保持する。
The stereoscopic
上記保持形式切替装置85は、上記位置検出装置76から制御信号を入力すると、上記立体視内視鏡保持アーム73を立体視内視鏡保持形式が固定状態として立体視内視鏡74を動かないように固定することで、上記2つのベクトル80,84のなす角度αが45°以上になることを防ぐ。
When the holding
この固定状態では、図示しないスイッチ等により解除することができ、再び、45°未満の角度をなす規制範囲内で立体視内視鏡74を動かせる。
In this fixed state, it can be released by a switch or the like (not shown), and the
このような構成によると、立体視内視鏡74と表示装置71の位置関係の自由度はハンドアイコーディネーションを良好に保てる範囲内に制限され、疲労を来たすことなく観察を続けることができる。
According to such a configuration, the degree of freedom of the positional relationship between the
なお、図13は、立体視内視鏡87が有する一対の撮像光学系の入射瞳中心88aから88bを結ぶベクトル89と、表示装置91が有する一対の観察光学系の射出瞳中心91aから91bを結ぶベクトル92とがなす角度αが45°以上となっている、良好なハンドアイコーディネーションを保てない状態の一例である。ここでは、立体内視鏡保持アーム86に保持された立体視内視鏡87が内蔵する図示しない一対の撮像光学系の入射瞳中心88aから88bを結ぶベクトル89と、保持アーム90により保持された表示装置91が内蔵する図示しない一対の観察光学系の射出瞳中心91aから91bを結ぶベクトル92のなす角度αが90°となっている。また、同じく、図13に示すように、上記立体視内視鏡87は被観察物体93と、観察者94が右手に持つ処置具95と、観察者94が左手に持つ処置具96を同時に撮像するようにしている。
Note that FIG. 13 illustrates a
図13に示すように、上記表示装置91により観察者94が観察している画像97には、被観察物体93が見え、同時に観察者94が右手に持つ処置具95の先端101と観察者が左手に持つ処置具96の先端102も見えるが、この状況は観察画像中の観察者94が右手に持つ処置具95の先端101と観察者94の左手に持つ処置具96の先端102が、実際の観察者94の左右の方向とは一致していない。このような状態では、ハンドアイコーディネーションが良好に保てていない状態と言え、作業の追行が容易でない。
As shown in FIG. 13, in the
しかし、この第4実施形態に係る立体観察システムにおいては、そのような状態を未然に防止することができる。また、観察時の疲労感の無い自然な立体視観察を得ることができる。 However, such a state can be prevented in the stereoscopic observation system according to the fourth embodiment. Further, it is possible to obtain natural stereoscopic observation without a feeling of fatigue during observation.
なお、上述した第1実施形態では、いわゆる虚像立体観察式のものを示したが、撮像ユニットで撮像した互いに視差を有する左眼用の第1像と右眼用の第2像を、表示ユニットとしてのTVモニター上の、同一位置の画面に互いに視差のある画像として交互に順次表示し、観察者はその画像の順次、切り替えと同期して左右順次切り替えるシャッター機能を有する眼鏡を装着して、上記TVモニターを見て交互に表示される視差のある左右の像が観察者の左右の眼で観察し、立体観察ができるようにした据置型TVモニター式のものであってもよい。 In the first embodiment described above, a so-called virtual image stereoscopic observation type is shown. However, the first image for the left eye and the second image for the right eye, which have a parallax captured by the imaging unit, are displayed on the display unit. As an image with parallax alternately displayed on the screen at the same position on the TV monitor, the observer wears spectacles having a shutter function that sequentially switches the images in the left and right in synchronization with the switching, It may be of a stationary TV monitor type in which the left and right images with parallax displayed alternately when viewed from the TV monitor are observed with the left and right eyes of the observer so that stereoscopic observation is possible.
(第5実施形態)
図14乃至図16を参照して本発明の第5実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(Fifth embodiment)
A stereoscopic observation system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 16.
図14に示すように、本実施形態における立体視内視鏡111は、立体視できる形式の3D(立体)スコープ112から3D(立体)カメラヘッド113を分離できるように構成されており、3Dスコープ112の筐体114と、3Dカメラヘッド113の筐体115とは、図示しない機構により同軸的に組み合わせることが可能で且つ着脱自在な構造になっている。そして、3Dカメラヘッド113の方が図示しない立体視内視鏡保持アームによって保持されるようになっている。
なお、立体視内視鏡保持アームとしては、例えば上述した実施形態において示した保持アームのようなものが利用可能である。
As illustrated in FIG. 14, the
As the stereoscopic endoscope holding arm, for example, the holding arm shown in the above-described embodiment can be used.
さらに、図14に示すように、3Dスコープ112の筐体114には、視差が得られる一対の立体像用光学系124a,124bと、その一対の立体像用光学系124a,124bの間の領域に配置された広角像用光学系125とが設けられている。同じく、図14に示すように、3Dカメラヘッド113の筐体115には、視差を有する左右の像を結像するための立体像用結像光学系126a,126bと、各々の撮像素子であるCCD127a,127bと、立体像用結像光学系126a,126bの間の領域に配置された広角像用結像光学系128と、広角像の撮像素子であるCCD129とが備えられ、上記3つのCCD127a,127b,129で撮像した各画像の撮像信号はいずれも図示しない表示装置コントローラーに伝送されるようになっている。
なお、表示装置コントローラーとしては、例えば上述した実施形態に示したようなものを用いることができる。
Further, as shown in FIG. 14, the
In addition, as a display apparatus controller, what was shown to embodiment mentioned above, for example can be used.
図15は立体視コンバーター130を示す縦断面図である。この立体視コンバーター130は上記3Dスコープ112と3Dカメラヘッド113を接続する場合の機構と同様の手段により、3Dカメラヘッド113に対して着脱自在な筐体からなる本体部131を備える。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the
そして、立体視コンバーター130の本体部131における前面部には入射側カバーガラス132が設置され、本体部131の後面部には上述した3Dカメラヘッド113の立体像用結像光学系126a,126bと広角像用結像光学系128とそれぞれ相対して位置決め設置された出射側カバーガラス133a,133b,133cが接着固定されており、さらに、本体部131の内部には対物レンズ134が固定されている。
The incident
さらに、図15に示すように、立体視コンバーター130における本体部131の外側部位には、略円筒状のライトガイド固定部135が取着されている。このライトガイド固定部135の軸線Lの位置は、上記立体視コンバーター130の中心線とαの角度を持つ。また、このαの角度は、上記3Dカメラヘッド113に装着して使用するとき、その立体像用結像光学系126a,126bの光軸が上記立体視コンバーター130の対物レンズ134によって曲げられて交差する交点0を通る上記ライトガイド固定部135の軸線Lが、上記立体視コンバーター130の中心線となす角度である。
Further, as shown in FIG. 15, a substantially cylindrical light
上記ライトガイド固定部135の外周には雄ねじ136が設けられ、この雄ねじ136に図示しない光源装置に取り付けた同じく図示しない照明用のライトガイドケーブルのコネクタをねじ込み、上記ライトガイド固定部135にライトガイドケーブルのコネクタを着脱自在に取り付けるようになっている。そして、上記ライトガイド固定部135にライトガイドケーブルのコネクタを取り付けたとき、上記ライトガイドケーブルの光軸は上記ライトガイド固定部135の軸線Lに一致するようになっている。
A
また、図16に示すように、上記立体視コンバーター130の入射側カバーガラス132は、本体部131の前側から見たとき、上記3Dカメラヘッド113の出射側カバーガラス123a,123b,123cが並ぶ方向を長辺とする長方形であって、内外両面が平行な平面透明板で構成されている。
Further, as shown in FIG. 16, the incident
本実施形態の立体視内視鏡111は、上述した第2〜第4実施形態の場合と同様な作用の外に以下のような作用がある。
立体視内視鏡111の3Dカメラヘッド113から3Dスコープ112を取り外し、3Dカメラヘッド113に立体視コンバーター130を取り付けると、上述した第1実施形態における実体顕微鏡(撮像ユニット)6と同様な形態になる。このとき、3Dカメラヘッド113の広角像用結像光学系128を、立体像用結像光学系126a,126bよりも広角な画像をCCD129上に結像するように構成すると、広範な2D画像の映像信号も伝送できる実体顕微鏡が得られ、上記第1実施形態と同じく拡大鏡的作用を有するものとなる。
The
When the
また、ライトガイド固定部135の雄ねじ136に照明用のライトガイドケーブルのコネクタを取り付けることで、観察物体に向けて照明光を照射することができ、被写体を簡単に照明することができるようになる。
Further, by attaching a light guide cable connector for illumination to the
本実施形態によれば、立体視内視鏡による手術前後に、拡大鏡を使って術部や血管等を拡大観察して処置していたものが、3Dスコープ113を外し、立体視コンバーター130を取り付けることで、同じ表示ユニットを見て処置できる。また、入射側カバーガラス132が、立体像用結像光学系と広角像用結像光学系に対して、共通の1枚であるため、3つ各々の光束が入射側カバーガラス132上で重なることがあっても、画像がけられることが無く画像を取り込める。
According to the present embodiment, before and after the operation by the stereoscopic endoscope, the one that has been treated by magnifying and observing the surgical site and blood vessels using a magnifying glass removes the
例えば、心臓バイパス手術に用いた場合、採取した静脈血管を立体視コンバーターで見ながら、側枝の結紮や血管端部を整形し、次に、立体視内視鏡に替えて内視鏡下で心臓のバイパス術を行い、術式により途中で立体視コンバーターが必要になったときは、内視鏡から再び立体視コンバーターに替え、手術を続けることが可能になる。 For example, when used for cardiac bypass surgery, the collected venous blood vessels are viewed with a stereoscopic converter while the ligation of the side branch and the end of the blood vessel are shaped, and then the heart is under the endoscope instead of the stereoscopic endoscope. If a stereoscopic converter becomes necessary during the procedure, it is possible to continue the operation by replacing the endoscope with the stereoscopic converter again.
(第6実施形態)
図17を参照して本発明の第6実施形態に係る立体観察システムについて説明する。
(Sixth embodiment)
A stereoscopic observation system according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の立体観察システムは、上述した第5実施形態の立体視コンバーター130の被写体側に位置する端部に着脱自在な可変立体視コンバーター140を設けるようにしたものである。図17に示すように、可変立体視コンバーター140は、第2対物レンズ141を備えた略円筒状の移動環142と、上記立体視コンバーター130に対し図示しない機構で着脱自在なものとした着脱部143を有した略円筒状の固定環144とからなり、移動環142と固定環144とはねじ部145により軸方向へ移動自在に結合している。
In the stereoscopic observation system of the present embodiment, a detachable variable
本実施形態の立体観察システムにおいて、可変立体視コンバーター140を取り付けた立体視コンバーター130を、上記3Dカメラヘッド113に取り付けると、上述した第1実施形態における実体顕微鏡(撮像ユニット)の形態になる。このとき、第2対物レンズ141と対物レンズ134により、立体像用結像光学系126a,126bの光軸の交点Oまでの距離が短くなる。また、移動環142を回転させ、第2対物レンズ141を軸方向に移動させると、交点Oまでの距離が変化し、交点Oまでの距離を調整できる。
In the stereoscopic observation system of this embodiment, when the
本実施形態の立体観察システムによれば、手術の手技に合わせ、設計の異なる第2対物レンズ141をもつ可変立体視コンバーター140を何種類か用意しておき、可変立体視コンバーター140を付け替えたり、移動環142を回転させることで、必要に応じた術部との距離・拡大率で手術することができる。
According to the stereoscopic observation system of this embodiment, several types of variable
なお、移動環142を無くし、第2対物レンズ141を固定環144に設けたものを何種類か用意し、必要に応じて立体視コンバーター130に付け替えるだけにしても良いし、可変立体視コンバーター140を立体視コンバーター130に固定して一体化し、第2対物レンズ141を軸方向に移動させるだけのものとしても良い。
It should be noted that it is possible to prepare several types without the moving
本発明は、上述した実施形態そのままのものに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上記実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜、組み合せた構成のものであってもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by the said embodiment. Furthermore, the structure which combined the component covering different embodiment suitably may be sufficient.
上述した説明によれば、以下の付記に示す事項またはそれらの事項を組み合わせた事項のものが得られる。 According to the above description, the items shown in the following supplementary notes or the items obtained by combining these items can be obtained.
<付記>
1.互いに視差を有する左右の像を撮像するために一対の撮像光学系を有する撮像ユニットと、上記撮像ユニットで撮像した画像を立体視可能に像を表示するために一対の画像観察光学系を有する表示ユニットと、上記撮像ユニットを保持する保持ユニットとを有する立体観察システムにおいて、
上記撮像ユニットが有する一対の撮像光学系の両入射瞳中心を結ぶベクトルと、上記表示ユニットが有する一対の画像観察光学系の両射出瞳中心を結ぶベクトルとのなす角度が、規制範囲内、たとえば45°以下となるように上記表示ユニットに対する上記撮像ユニットの移動を、上記保持ユニットが有する規制手段にて規制するようにしたことを特徴とする立体観察システム。
<Appendix>
1. An imaging unit having a pair of imaging optical systems for capturing left and right images having parallax with each other, and a display having a pair of image observation optical systems for displaying an image captured by the imaging unit so as to be stereoscopically viewable In a stereoscopic observation system having a unit and a holding unit that holds the imaging unit,
An angle formed by a vector connecting the centers of both entrance pupils of the pair of imaging optical systems included in the imaging unit and a vector connecting the centers of both exit pupils of the pair of image observation optical systems included in the display unit is within a restricted range, for example, A stereoscopic observation system characterized in that movement of the imaging unit relative to the display unit is restricted by a restricting means included in the holding unit so as to be 45 ° or less.
2.規制範囲限界近くに上記撮像ユニットを移動させたとき、その事態を警告する表示を上記表示ユニットに表示させる表示コントローラーを設けたことを特徴とする第1項に記載の立体観察システム。
2. The stereoscopic observation system according to
3.規制範囲限界近くに上記撮像ユニットを移動させたとき、上記表示ユニットを自動的に動かす制御手段を設けたことを特徴とする第1項に記載の立体観察システム。
3. 2. The stereoscopic observation system according to
1…立体撮像ユニット、2…立体映像信号処理装置、3…立体表示装置
4…立体表示ユニット、5…実体顕微鏡保持アーム、6…実体顕微鏡
7…表示装置保持アーム、8…表示装置、9…表示装置コントローラー
10…表示ユニット、11…筐体、12…被観察物体
13a.13b…撮像光学系、14a.14b…CCD
17…保持形式切替装置、19a…右眼用LCD、19b…左眼用LCD
DESCRIPTION OF
17 ... Holding type switching device, 19a ... LCD for right eye, 19b ... LCD for left eye
Claims (8)
上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、
上記撮像ユニットを可動可能に保持する保持ユニットと、
上記撮像ユニットを観察物体に対して移動するときは上記表示ユニットに上記像を平面視画像で表示し、上記撮像ユニットを観察物体に対して固定するときは上記表示ユニットに上記像を立体視画像で表示させる表示コントローラーと、
を具備したことを特徴とする立体観察システム。 An imaging unit that captures a first image for the left eye and a second image for the right eye that have a parallax;
A display unit for displaying an image captured by the imaging unit;
A holding unit that movably holds the imaging unit;
When moving the imaging unit relative to the observation object, the image is displayed on the display unit as a planar image, and when fixing the imaging unit relative to the observation object, the image is displayed on the display unit as a stereoscopic image. A display controller to display with
A stereoscopic observation system comprising:
上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、
上記撮像ユニットを保持する保持ユニットと、
上記保持ユニットが保持する撮像ユニットを、観察物体に対して移動しないように固定する停止状態と、上記撮像ユニットを移動させ得る固定解除状態の2種類の保持状態を選択できる保持形式切替手段と、
上記保持形式切替手段により選んだ保持状態の情報を受けて上記表示ユニットを制御し、上記撮像ユニットが停止状態のときは上記第1の像を観察者の左眼に伝達すると共に上記第2の像を観察者の右眼に伝達する立体観察を提供し、上記撮像ユニットが固定解除状態のときは上記第1の像と第2の像のいずれか一方の像を観察者の少なくとも一方の眼に伝達する平面観察を提供する表示コントローラーと、
を具備したことを特徴とする立体観察システム。 An imaging unit that captures a first image for the left eye and a second image for the right eye that have a parallax;
A display unit for displaying an image captured by the imaging unit;
A holding unit for holding the imaging unit;
A holding type switching means capable of selecting two types of holding states, a stopped state in which the imaging unit held by the holding unit is fixed so as not to move with respect to the observation object, and a fixed release state in which the imaging unit can be moved;
The display unit is controlled in response to information on the holding state selected by the holding type switching means, and when the imaging unit is in a stopped state, the first image is transmitted to the left eye of the observer and the second 3D observation is provided to transmit an image to the right eye of the observer, and when the imaging unit is in the unlocked state, one of the first image and the second image is displayed on at least one eye of the observer A display controller that provides planar observation to communicate to,
A stereoscopic observation system comprising:
上記撮像ユニットで撮像した像を表示する表示ユニットと、
上記撮像ユニットを保持する保持ユニットと、
上記保持ユニットが保持する撮像ユニットを、観察物体に対して移動しないように固定する停止状態と、上記撮像ユニットを移動させ得る固定解除状態の2種類の保持状態を選択できる保持形式切替手段と、
上記保持形式切替手段により選んだ保持状態の情報を受けて上記表示ユニットを制御して上記撮像ユニットが停止状態のときは上記第1の像を観察者の左眼に伝達すると共に上記第2の像を観察者の右眼に伝達する立体観察を提供し、上記撮像ユニットが固定解除状態のときは上記第3の像を観察者の眼に伝達する広い範囲での観察を提供する表示コントローラーと、
を具備したことを特徴とする立体観察システム。 An imaging unit that captures a first image for the left eye having a parallax, a second image for the right eye, and a third image capable of observing the observation object in a wider range than the first image and the second image. When,
A display unit for displaying an image captured by the imaging unit;
A holding unit for holding the imaging unit;
A holding type switching means capable of selecting two types of holding states, a stopped state in which the imaging unit held by the holding unit is fixed so as not to move with respect to the observation object, and a fixed release state in which the imaging unit can be moved;
When the information on the holding state selected by the holding type switching means is received and the display unit is controlled to stop the imaging unit, the first image is transmitted to the left eye of the observer and the second A display controller for providing a stereoscopic observation for transmitting an image to the right eye of the observer, and for providing a wide-range observation for transmitting the third image to the eye of the observer when the imaging unit is in the unlocked state; ,
A stereoscopic observation system comprising:
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