JP2000341718A - ビデオスコープとその表示装置 - Google Patents

ビデオスコープとその表示装置

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JP2000341718A
JP2000341718A JP2000074816A JP2000074816A JP2000341718A JP 2000341718 A JP2000341718 A JP 2000341718A JP 2000074816 A JP2000074816 A JP 2000074816A JP 2000074816 A JP2000074816 A JP 2000074816A JP 2000341718 A JP2000341718 A JP 2000341718A
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video signal
imaging
display device
monitor screen
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Kiyoko Oshima
大嶋希代子
Yasushi Atsuta
裕史 熱田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のビデオスコープは、接写拡大立体視の場
合、撮像系の対物レンズの配置によって両眼視差が限定
され、両眼視差が大きいと融合する二つの画像の歪みと
なる。 【解決手段】光をハーフミラー3によって透過光と反射
光に分割し、それぞれ第一、第二の撮像系で撮影し、そ
の際、視差生成手段7S、7Kによって、微小な両眼視
差を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、皮膚や組織標本な
どを接写で拡大し立体視するビデオスコープとその表示
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、皮膚の観察にCCDなどの固体撮
像素子(以下、CCDと略す)を使用したスコープが用
いられているが、皮溝、皮紋や病変などの凹凸が判別し
にくく、立体的に観察できるスコープが要望されてきて
いる。
【0003】立体的に再現するための撮影方法として
は、2台のカメラを、光軸が平行に並べる平行撮像法
と、光軸が交差する交差撮像法などがあることは、NH
K放送技術研究所編の「3次元映像の基礎」など、いろ
いろな著書、論文などで発表されており、またこの平行
撮像法や交差撮像法によって撮影した像を再現すると
き、ある条件下を除き、像は変形して再生されることは
周知である。
【0004】そして、立体像を再生する立体表示装置
は、偏光メガネなど特殊メガネを用いる偏光フィルタ方
式、左右像時分割表示の液晶シャッタ方式や、メガネ不
要のパララックスバリア方式、レンチキュラ方式などが
ある。
【0005】そのような立体観察するスコープとして、
特開平8−29701号公報のように、両眼視差を得る
ように、1対の対物レンズとCCDからなる撮像系を、
平行あるいは並列に配置した、2つの撮像窓を有する立
体視内視鏡と、 左右像を時分割で表示し特殊メガネを
装着し観察する表示装置とがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】立体視では、両眼視差
がある程度以上に大きくなると両眼融合ができなくなる
融合限界がある。
【0007】そして接写拡大のように対象物の距離が近
い場合、両眼視差が大きいと、平行撮像法では左右再生
像の融合範囲が小さく、また交差撮像法では再生像の台
形状の変形の度合いがさらに強まり、良好な立体像が得
られにくいものであるため、小さな両眼視差を与える必
要がある。
【0008】しかし、特開平8−29701号公報に示
されている従来の技術は、図7に示すように、対物レン
ズ51R、51LとCCD52R、52Lからなる2つ
の撮像系を、平行あるいは並列に固定配置し、2つの撮
像窓53R、53Lから撮像するものである。
【0009】この構成では輻輳角を形成する対物レンズ
間隔が対物レンズの大きさに限定され、接写拡大撮影に
置いて必要な微小な両眼視差を与えることができない。
【0010】また、その表示装置54は特殊メガネ55
の着脱が煩わしい、また偏光フィルタを用いるため映像
が暗い、垂直解像度が1/2に劣化する、フリッカーが
発生するあるいはフリッカーを防止するための倍速表示
変換装置が必要など使い勝手が悪い。
【0011】そこで本発明は、このような従来の立体ビ
デオスコープの課題に鑑みて、接写で良好な立体像を得
ることのできるビデオスコープと、簡便で使用性の良い
表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるビデオス
コープは、撮像窓から入射された、被写体からの光を透
過光と反射光に分割する光分割手段と、前記透過光を撮
像するための、少なくとも対物レンズ、撮像素子を有す
る第一の撮像系と、前記反射光を撮像するための、少な
くとも対物レンズ、撮像素子を有する第二の撮像系とを
備え、前記反射光によって作られる鏡像を正像に戻す画
像反転手段が前記第二の撮像系に設けられ、前記第一、
二の撮像系によって作られる画像に対して、立体視のた
めの視差を生じさせるための視差生成手段が設けられて
いることを特徴とするビデオスコープである。
【0013】また、本発明は、立体視のための視差が与
えられた第一ビデオ信号と第二のビデオ信号に対して、
中央部を残すように所定の領域を削除し、各中央部のビ
デオ信号を左右に配置して一フレーム画像を生成し、ビ
デオ信号として出力する画像合成手段を設けたことを特
徴とする表示装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図5を用いて説明する。
【0015】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1のビデオスコープの概略の構成図であり、図2は
本発明の実施の形態1の表示装置の外観図、図3は同表
示装置の正面断面概略図、図4は本発明の実施の形態2
の表示装置の外観図、図5は本発明の実施の形態3の表
示装置の外観図である。
【0016】1は接写で立体視をおこなうビデオスコー
プであり、一つの撮像窓2を有したヘッド部1aと、観
察者が保持する握り部1bを有する。ヘッド部1aに
は、被写体からの撮像光Aを透過光A1と反射光A2に
分割するハーフミラー3が、前記撮像窓2に面して設け
られ、透過光A1を撮像する第1の撮像系である対物レ
ンズ4SとCCD5Sが配置される。
【0017】さらに反射光A2を撮像する第2の撮像系
である対物レンズ4Kと、撮像走査方向を通常とは逆方
向とした反転撮像素子(以下、同様にCCDと略す)5
Kが配置される。このCCD5Kにより、ハーフミラー
3で反転した鏡像が正像として出力する構成となってい
る。なお、通常の走査方向のCCDを用い、鏡像を別の
信号処理回路によって反転させる構成であっても良い。
【0018】前記ハーフミラー3のミラー面は、金属膜
と誘電体膜を用いて反射特性を形成した光学多層膜を施
したものであり、可視域全域にわたって吸収が少なく反
射率が比較的一定で偏光特性が小さい。
【0019】前記第1の撮像系の対物レンズ4Sは、前
記CCD5Sのホルダー6Sに調整可能に固定保持さ
れ、このCCD5Sのホルダー6Sは、光軸に対し傾き
と上下左右の位置調整が可能な微動機構部7Sに一体的
に取り付けられている。
【0020】また前記第2の撮像系も同様に、対物レン
ズ4KはCCD5Kのホルダー6Kに調整可能に固定保
持され、このホルダー6Kは光軸に対し傾きと上下左右
の位置調整が可能な微動機構部7Kに一体的に取り付け
られている。
【0021】これらの微動機構部7S、7Kは、本発明
の視差生成手段の一例である。
【0022】この微動機構部7S、7Kの傾きや左右方
向のずらしにより、両眼視差を生成できるもので、各々
のCCD5S、5Kに輻輳角に相当する角度をもたせて
調整し固定することで交差撮像が可能となる。そのとき
対象物に対し光軸の中心をずらす方法と光軸の中心を合
わせる方法があるがどちらの交差撮像も可能である。
【0023】また、角度をもたせず光軸を平行として二
つのCCD5S、5Kの撮像中心をずらして調整し固定
することで平行撮像が可能となる。
【0024】また、片方の撮像系に微動機構部7を設け
ず、他方のみ微動機構部7を設けた構成としても良い。
【0025】微動機構部7の構成については、角度をも
たせるための回動部と、上下左右方向に位置調整できる
例えば長孔とネジ螺合による組合せなど、公知の技術を
用いることで実現できる。
【0026】すなわち本実施の形態は、一つの撮像窓2
からの撮像光Aを2つに分割後、それぞれの対物レンズ
4S、4Kに入射するようにし、微動機構部7S、7K
を設けたことから、輻輳角をなす対物レンズ中心間隔を
レンズ径よりも小さい最適な配置にすることができ、接
写拡大撮像に必要な微小な両眼視差設定が可能となるも
のである。
【0027】握り部1bには、第1の撮像系のカメラ回
路8Sと、第2の撮像系のカメラ回路8Kが配置されて
おり、第1の撮像系のカメラ回路8Sは同期駆動回路8
Dを有し、第2の撮像系のカメラ回路8Kをマスターと
し前記第1の撮像系のカメラ回路8Sをスレーブとして
同期駆動させ、同期の取れた第1、第2のビデオ信号V
1、V2を出力するよう構成されている。
【0028】9は、照明用の例えば高輝度白色LEDや
ハロゲンランプであり、前記撮像窓2から被写体を照射
するためのものである。また、撮像窓2には焦点位置調
整用の調整リング2Aが設けられており、焦点距離を各
々調整した二つの撮像系に対し、撮像窓2からの焦点距
離を同時に調整するものである。
【0029】照明用の電源、カメラ回路用の電源は、例
えば乾電池駆動であれば握り部1b内に一体的に構成で
きるし、AC電源であってもよい。
【0030】また、図示しないが、このビデオスコープ
1には、二つの静止画用フレームメモリを有する静止画
取込手段が設けられ、手元スイッチやフットスイッチな
どで静止画も取り込める。その場合、第1、第2のビデ
オ信号V1、V2の2つの静止画像を同時にメモリし、
あるいは、表示選択スイッチにより、一方は動画像を、
他方は静止画像を表示させることもできる。
【0031】図2は本発明の実施の形態1の表示装置1
1を示しており、第一のビデオ信号出力V1を表示する
第一のモニター画面12Rと、第二のビデオ信号出力V
2を表示する第二のモニター画面12Lが同一平面上に
左右に配置されており、右眼にはモニター画面12Rの
みを左眼にはモニター画面12Lのみを見せる視野限定
部13が設けられている。
【0032】図3に示すように、モニター画面12R、
12Lの像をそれぞれ2つのミラー14R、15R及び
14L、15Lで反射させて左右の接眼窓16R、16
Lに折り返し、観察者が直接左右の眼で見るように構成
している。
【0033】すなわち、のぞき式といわれる直接視で2
つの画像を融合し、立体感を得るものであり、偏光フィ
ルタを用いないため色再現性が良く、また時分割方式と
しないためフリッカーがなく解像度の高い立体表示が可
能となる。
【0034】また、図示しないが両眼間隔の個人差を補
正するために、接眼窓部16R、16Lを移動可能とし
対応するミラー角度を連動させることで、両眼間隔の視
線幅を変更し且つ画像の融合範囲を大きく変動させない
構成ができるものである。この構成は、本発明の視線幅
拡大光学系の一例である。
【0035】また、接眼窓16R、16Lに、光軸を傾
斜させるウェッジプリズム(WEDGEprism)などを配置し
ても、両眼間隔の視線幅を変更することができる。
【0036】また、図示しないが表示装置11には、前
記ビデオスコープ1からのビデオ信号V1、V2とは異
なる別の、外部からの左右各ビデオ信号を入力するため
の外部入力端子が設けられており、切替スイッチによっ
て選択的に外部とビデオスコープ1とが切り替えられる
ものであり、左右のモニター画面12R、12Lに別々
の画像を表示できる。
【0037】また、前記視野限定部13は着脱自在ある
いは、図4に示すように、例えば矢印の方向に回動自在
に装着する構成とし、立体視しない場合、この視野限定
部13を外すことで、二つの独立したモニターとして直
接モニター画面12R、12Lを見ることができるもの
である。
【0038】そのとき、前記切替スイッチによって、一
方のモニター画面には前記ビデオスコープの一つのビデ
オ信号を入力し、もう一方のモニター画面には外部から
のビデオ信号を入力することができるように構成し、患
部画像と症例見本などの画像、あるいは保存していた治
療前の患部画像と治療後の患部画像をそれぞれに表示し
てもよい。
【0039】また、前述した静止画像取込手段をこの表
示装置11側に設けても良い。
【0040】また、このモニター画面12R、12Lの
大きさは各々約6.5インチであり、現在普及している
ビデオプリンターのプリント画紙の大きさとほぼ同寸と
してある。そして、右眼像であるモニター画面12Rの
画像をプリントアウトしたプリント画紙21Rと、左眼
像であるモニター画面12Lの画像をプリントアウトし
たプリント画紙21Lを、前記表示装置11の各々対応
するモニター画面12R、12L上に載置し、接眼窓1
6R、16Lから観察すれば、立体視が可能となるもの
である。
【0041】プリント画紙21R、21Lを位置決め載
置する専用のカセット22と、前記表示装置11にこの
カセット22を位置決めするピンなどのストッパー23
を設けることでさらに簡単に立体視が可能となるもの
で、プリント保存した左右像データを立体として再現で
きるものである。この構成は、本発明のプリント紙固定
手段の一例である。
【0042】また、左右像データをパソコンに保存し、
再生出力をそれぞれモニター画面12R、12Lに接続
するようにすれば、同様に簡単に立体視が再現できるも
のであり、電子ファイル化が可能となる。
【0043】また、モニター画面に液晶ディスプレイを
用いれば小型化が図れるものである。 (実施の形態2)図4は本発明の実施の形態2の表示装
置11’を示しており、二つのモニター画面12’R、
12’Lに対応した画像をプリントアウトするビデオプ
リント手段17を搭載した一体型となっている。
【0044】左右像同時プリントアウトあるいは単眼視
として片側像のみのプリントアウトが選べる構成となっ
ている。ビデオプリント手段としては公知のディジタル
カメラのプリンタなどを用いることが出来る。
【0045】(実施の形態3)図5は本発明の実施の形
態3の表示装置31を示しており、一つのモニター画面
32と、左右の接眼窓33R、33Lを有した視野限定
部34と、画像合成回路35で構成されている。この画
像合成回路35は、第一のビデオ信号出力V1と第二の
ビデオ信号出力V2からの画像を各々次に述べるように
中央部のみ残すようにして所定領域を削除し、それらの
画像を左右に配置して、一フレームのビデオ信号として
合成し出力する回路である。
【0046】すなわち、図8に示すように、各画像の左
右1/4ずつを削除し、中央のほぼ1/2を残し、その
1/2の画像同士を左右に並べて一フレーム分の画像を
合成する。この方法は、平行撮像法において有利であ
る。なぜなら、平行撮像法においては、図6(a)に示
すように、左右画像が融合する領域が垂直方向では多
く、水平方向では融合する領域が狭いため、融合しない
領域を除外することができ、良好な立体視ができる。
【0047】これに対して、図9に示すように、上下左
右の周囲の領域を削除し、中央部のみ残し、その中央部
のみの画像同士を左右に並べて一フレーム分の画像を合
成する。この方法は、交差撮像法において有利である。
なぜなら交差撮像法においては、図6(b)に示すよう
に左右の再生像が台形状に変形しており、融合する領域
であっても中央以外は歪みが生じるため、周囲部分を除
外することで、中央を取り出すことができ、良好な立体
視ができるものである。
【0048】また、この画像合成回路35は表示装置3
1側でなく、ビデオスコープ1側に構成してももちろん
よいものである。
【0049】この合成した画像を一つのモニター画面3
2に表示し、右眼にはモニター画面32の右半分のみ、
左眼にはモニター画面32の左半分のみが、視野限定部
34の左右接眼窓33R、33Lから観察者に直接見る
よう構成している。
【0050】例えばこのモニター画面32の大きさは約
7インチワイド型液晶モニターであり、左右像の中心間
隔が78mmと、両眼間隔62.5mm(日本人平均)
より若干広くなっている。そこで、視線幅を広げるため
に、接眼窓33R、33Lに、光軸を傾斜させるウェッ
ジプリズムなどを配置すれば、両眼間隔の視線幅が変更
され、左右各々の視線をモニター画面32左右像の各々
中心に合わせることができるものである。
【0051】また、図示しないが両眼間隔の個人差を補
正するために、接眼窓部33R、33Lを移動可能とし
てもよい。
【0052】これにより、非常に小型で立体視が可能な
構成が実現できるものである。
【0053】また、図示しないが視野限定部34を着脱
自在あるいは矢印方向のように回動自在に装着すること
で、立体視しない場合、モニター画面32を直接見るこ
とができるように構成し、上記左右合成画像をそのまま
みたり、あるいは通常のモニターとしてひとつの画像み
たりすることも可能である。
【0054】また、左右配置の合成画像は一つのビデオ
信号であり、1枚のプリント画紙36に合成画像をプリ
ントアウトでき、データの保存が簡単である。そのプリ
ント画紙36を単体でステレオグラムなどの見方で両眼
融合観察すれば立体視が再現できるものであり、前記表
示装置31のモニター画面32上に、ピンなどのストッ
パー36で位置決め載置し、接眼窓33R、33Lから
観察すれば立体視が可能となるものである。
【0055】ただしこの場合プリント画の画像が小さけ
れば、左右像の中心間隔が両眼間隔より小さくなり視線
幅が合うよう、光軸を傾斜させるウェッジプリズムを回
転させるなどして調整したり、視野限定部34の高さ位
置を調整することとする。
【0056】また、画面サイズが4:3型のモニターで
あってももちろんかまわないものであり、画像合成回路
を搭載したビデオスコープを用いて、パソコンに表示し
てもよい。その際、パソコンに装着できる簡単な視野限
定手段を用いれば、立体視が可能となるものであり、保
存したデータの再生出力でも簡単に立体視が可能となる
ものである。またパソコンから表示装置31に再生して
もよい。
【0057】また、図示しないが表示装置31にビデオ
プリント手段を搭載した一体型の構成としてもよい。そ
の際、モニター画面32サイズと同寸法の用紙にプリン
トアウトできるよう構成すれば、モニター画面上に載置
し視線幅を変更することなく、さらに簡単にプリント画
の立体視ができるものである。
【0058】このように特殊メガネが不要であり、また
装置が大型化せず卓上に置いて使用できるなど、簡便で
使いやすい表示装置が実現できるものである。
【0059】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、微小な両
眼視差を簡単に得ることができるものである。
【0060】また、立体視ようの画像を再生できる簡便
で使い勝手のよい表示装置が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のビデオスコープの概略
構成図
【図2】本発明の実施の形態1の表示装置の外観図
【図3】本発明の実施の形態1の表示装置の正面断面概
略図
【図4】本発明の実施の形態2の表示装置の外観図
【図5】本発明の実施の形態3の表示装置の外観図
【図6】本発明におけるビデオ信号縮小方向の説明図
【図7】従来例における立体視システムの説明図
【図8】本発明の実施の形態3を説明するための図
【図9】本発明の実施の形態3を説明するための図
【符号の説明】
1 ビデオスコープ 2 撮像窓 3 ハーフミラー 4S、4K 対物レンズ 5S、5K CCD 7S、7K 微動機構部 8S、8K カメラ回路 8D 同期回路 V1 第一のビデオ信号出力 V2 第二のビデオ信号出力 11、31 表示装置 12R 第一のモニター画面 12L 第二のモニター画面 13、34 視野限定部 35 画像合成回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/18 H04N 7/18 B 13/02 13/02 13/04 13/04

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像窓から入射された、被写体からの光
    を透過光と反射光に分割する光分割手段と、 前記透過光を撮像するための、少なくとも対物レンズ、
    撮像素子を有する第一の撮像系と、 前記反射光を撮像するための、少なくとも対物レンズ、
    撮像素子を有する第二の撮像系とを備え、 前記反射光によって作られる鏡像を正像に戻す画像反転
    手段が前記第二の撮像系に設けられ、 前記第一、二の撮像系によって作られる画像に対して、
    立体視のための視差を生じさせるための視差生成手段が
    設けられていることを特徴とするビデオスコープ。
  2. 【請求項2】 前記第一の撮像系が有するカメラ回路
    と、前記第二の撮像系が有するカメラ回路とは、一方を
    マスター側とし他方をスレーブ側として同期駆動し、同
    期の取れた第一、第二の二つのビデオ信号をそれぞれ出
    力する請求項1記載のビデオスコープ。
  3. 【請求項3】 第一のビデオ信号出力を表示する第一の
    モニター画面と、第二のビデオ信号出力を表示する第二
    のモニター画面と、右眼には一方のモニター画面のみ
    を、左眼には他方のモニター画面のみを見せる視野限定
    手段とを備え、 前記第一のビデオ信号と前記第二のビデオ信号とは立体
    視のための視差が与えられており、 前記第一、第二のモニター画面は、同一平面上にて左右
    に配置され、また前記視野限定手段は、観察者がのぞき
    込む接眼窓と、両眼間隔の視線幅を広げる視線幅拡張光
    学系とを有することを特徴とする表示装置。
  4. 【請求項4】 前記第一、第二の撮像系の各ビデオ信号
    に対して、中央部を残すように所定の領域を削除し、各
    中央部のビデオ信号を左右に配置して一フレーム画像を
    生成し、ビデオ信号として出力する画像合成手段を設け
    た請求項1記載のビデオスコープ。
  5. 【請求項5】 立体視のための視差が与えられた第一ビ
    デオ信号と第二のビデオ信号に対して、中央部を残すよ
    うに所定の領域を削除し、各中央部のビデオ信号を左右
    に配置して一フレーム画像を生成し、ビデオ信号として
    出力する画像合成手段を設けたことを特徴とする表示装
    置。
  6. 【請求項6】 前記画像合成手段による画像を一つのモ
    ニター画面に表示し、右眼には右半分のモニター画面の
    み、左眼には左半分のモニター画面のみを見せる視野限
    定手段を設けた請求項5記載の表示装置。
  7. 【請求項7】 前記ハーフミラーのミラー面は、金属膜
    と誘電体膜を用いて反射特性を形成した光学多層膜とし
    た請求項1記載のビデオスコープ。
  8. 【請求項8】 前記画像反転手段は、撮像走査を通常と
    は逆方向にした反転撮像素子とした請求項1記載のビデ
    オスコープ。
  9. 【請求項9】 ビデオプリンタによって画像が記録され
    たプリント紙を、前記モニター画面上に位置決めして固
    定するためのプリント紙固定手段が設けられた請求項3
    記載の表示装置。
  10. 【請求項10】 前記第一、第二のビデオ信号とは異な
    る別のビデオ信号を入力するための外部入力端子が設け
    られ、前記モニター画面に入力するビデオ信号を選択可
    能とする切替手段が設けられた請求項3記載の表示装
    置。
  11. 【請求項11】 前記モニター画面に対応した画像をプ
    リントできるビデオプリンタが組み込まれている請求項
    3記載の表示装置。
  12. 【請求項12】 前記第一、二の撮像系によって作られ
    るビデオ信号出力を同時にフレームメモリに取り込む画
    像取込手段が設けられた請求項1記載のビデオスコー
    プ。
  13. 【請求項13】 前記第一、第二のビデオ信号出力を同
    時にフレームメモリに取り込む、画像取込手段が設けら
    れた請求項3記載の表示装置。
  14. 【請求項14】 前記画像合成手段からのビデオ信号出
    力をフレームメモリに取り込む、画像取込手段が設けら
    れた請求項4記載のビデオスコープ。
  15. 【請求項15】 前記画像合成手段からのビデオ信号出
    力をフレームメモリに取り込む、画像取込手段が設けら
    れた請求項5記載の表示装置。
  16. 【請求項16】 前記対物レンズ位置をそれぞれ調整可
    能にした第一及び第二の撮像系を備え、且つこの二つの
    撮像系の焦点距離を同時に調整するための調整手段が前
    記撮像窓に設けられている請求項1記載のビデオスコー
    プ。
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