JP2006218105A - 立体観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】術者にとって観察の行い易い位置に配置しても、良好な視野が確保され、術部と立体表示装置との間に十分な作業スペースを確保でき、わずかなスペースで立体表示パネルの表示面の角度を変更できる、投影方式の立体観察装置を提供する。
【解決手段】互いに同一の撮像対象物を撮像する第１の撮像光学系６Ａおよび第２の撮像光学系６Ｂを備え撮像対象物を立体撮像する撮像光学系６と、この撮像光学系における第１の撮像光学系と第２の撮像光学系とを互いの光軸が同軸になるように対向して収容保持する撮像部２と、この撮像部に収容保持される撮像光学系によって撮像された像を立体表示する液晶モニター１とを具備し、撮像部は液晶モニターの背面部に取付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば外科手術、特に脳神経外科や、耳鼻科咽喉科、整形・形成外科、産婦人科、あるいは眼科などにおいて有効な、医療用としての立体観察装置に関する。

たとえば脳神経外科等においては、微細な術部の拡大観察を行うために手術用顕微鏡が使用されている。脳のように微細な組織からなる器官は、構造組織を肉眼で識別することが困難であるために、器官の処置は顕微鏡下で行われている。
脳神経外科の手術は、ごく狭い領域で行われるばかりでなく、血管や神経等の非常に重要で、かつデリケートな組織を対象としている。それらの観察だけでなく、実際に血管相互や神経相互を繋いだり、血管や神経を避けて腫瘍等を取り除く処置が行われる。そのため、手術用顕微鏡は観察対象を拡大観察するだけでなく、処置を行うために観察対象を立体的に捉えられる立体視を行えることが、重要な機能として要求される。

しかしながら、従来から用いられる立体視顕微鏡は、顕微鏡の接眼レンズを直接肉眼で覗くように設計されているため、術者は手術を行っている間、常に接眼レンズを覗いていて、顔の位置が固定され非常にわずらわしいという問題があった。
そこで、この覗き込むわずらわしさを取り除いた顕微鏡として、たとえば［特許文献１］や［特許文献２］あるいは［特許文献３］等に記載されるような医療用観察システムが開示されるに至った。

［特許文献１］に開示されている手術用顕微鏡は、対物レンズと、右左両目用の変倍光学系と、各変倍光学系からの光束を撮像して立体映像信号を生成する電子撮像素子を内蔵した鏡体部を備え、この鏡体部で生成された立体映像信号を液晶モニターで立体表示する。これにより、術者は接眼部を覗き込むことなく、テレビを観ている感覚で術部の立体拡大観察を行うことができる。
［特許文献２］に開示されている立体観察装置は、右左両目用の撮像光学系を有し、これら左右両目の映像信号を生成する独立した鏡体部からの左右の映像信号を、それぞれ術者の前方に配置されたレンズ作用のあるパネル（例えば、フレネルレンズ）に投影する左右の投影装置から構成される。

術者は、パネルに投影された左右それぞれの映像を、左右それぞれの目で別々に観察することにより、接眼部を覗き込むことなく、テレビを観ている感覚で術部の立体観察を行うことができる。また、鏡体部とパネルが独立しているので、鏡体部の動きに合わせてパネルが移動することがなく、術者の姿勢は制限されない。
［特許文献３］に開示されているモニター付きスタンド装置は、医療用顕微鏡を支持するスタンド装置であって、医療用顕微鏡付近にＣＴやＭＲＩによる断層画像を表示可能なモニター装置が支持されていることを特徴としている。
これにより、重量物である医療用顕微鏡を希望する空間位置に支持することができ、医療用顕微鏡付近にモニター装置を備えることで、術者は手術中において、手術を中断することなく断層画像の確認を行うことができ、作業効率の向上を得られる。
特開平５−１０７４８２号公報 特開２００３−２３３０３１号公報 特開平１１−２９０３３９号公報

ところで、上述の［特許文献１］では、［特許文献３］で開示される手術用顕微鏡に対して、撮像素子により観察像を撮像し、接眼鏡筒部分を立体表示が可能な液晶モニターに置き換えた構成をしている。
この種の技術では、実際に液晶モニターを観察しようとすると、接眼鏡筒を覗き込む場合に比べて術者の顔を手術用顕微鏡から放す必要がある。そのため、術者が無理のない姿勢で観察を行える位置に液晶モニターを配置しようとすると、液晶モニターから張り出した鏡体部が、［特許文献３］のものに比べて術部に近づいてしまう。これにより、術部周りの作業空間が減少し、処置具等が鏡体部に干渉する不具合の生じる虞れがある。

また、［特許文献２］の立体観察装置は、術部の観察像を撮像する鏡体部と、パネルとが別体に構成されている。そのため、パネルに対して鏡体部を独立して移動ができ、術者は鏡体部の位置によらず好みの位置にパネルを配置できる。
しかしながら、実際に観察の行い易いパネル位置は術部近傍になるため、鏡体部がパネルと術者の間に配置され、あるいはパネルと術部の間に配置されている。そのため、鏡体部は観察の邪魔になることがあり、手術の作業空間が十分に確保できずに、処置具が撮像部に干渉する虞れがある。

さらに、この立体観察装置は、パネルに対して右目用と左目用の映像を投影装置から投影することによって立体映像を作り出しているため、術者の頭上、もしくは後方に投影装置が設置されている。このとき、パネルと投影装置の関係は１対１であり、立体観察が行える術者の位置に関しても自由度は少ない。
術者が観察方向や観察位置を変更するためにパネルの位置を移動させると、同時に投影装置も移動する。特にパネルの表示角度を変更するには、投影装置はパネルを中心とし、パネルと投影装置との間の距離を半径とする円運動を行うため、術者の周辺には広いスペースが必要になるという問題がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、術者にとって観察の行い易い位置に配置しても、良好な視野が確保され、術部と立体表示装置との間に十分な作業スペースを確保でき、わずかなスペースで立体表示パネルの表示面の角度を変更できる、投影方式の立体観察装置を提供しようとするものである。

上述の目的を満足するため本発明の立体観察装置は、互いに同一の撮像対象物を撮像する第１の撮像光学系および第２の撮像光学系を備え撮像対象物を立体撮像する立体撮像手段と、この立体撮像手段における第１の撮像光学系と第２の撮像光学系とを互いの光軸が同軸になるように対向して収容保持する保持手段と、この保持手段に収容保持される立体撮像手段によって撮像された像を立体表示する立体表示手段とを具備する。

さらに、上述の目的を満足するため本発明は、第１の画像を形成可能な第１の投影光を照射する第１の投影光照射手段と、第２の画像を形成可能な第２の投影光を照射する第２の投影光照射手段と、第１、第２の投影光照射手段を支持する支持手段と、支持手段で支持された第１、第２の投影光照射手段からの第１、第２の投影光に正極性のレンズ作用を付与して反射可能な反射手段とを備えた立体観察装置において、
第１、第２の投影光照射手段は互いの投影光軸が同軸にかつ向い合う位置に配置され第１、第２の投影光照射手段の向い合う投影光の進行方向を前記反射手段方向へ変更する光軸方向変更手段を備え、支持手段は反射手段を３次元的に自由な位置に配置するための第１の支持手段と、反射手段と前記光軸方向変更手段を支持し第１の支持手段に対して第１、第２の投影光照射手段の投影光軸を中心として回動可能な第２の支持手段からなる。

本発明によれば、撮像部が術空間に与える影響を最小限に抑制し、良好な視野と十分な作業空間を確保することができる等の効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る、医療用としての立体観察装置について説明する。
はじめに、本発明における第１の実施の形態を、図１ないし図３にもとづいて説明する。図１は手術中での医療用立体観察装置の外観斜視図、図２は手術中での医療用立体観察装置の一部側面図、図３は医療用立体観察装置要部を切欠した背面図である。
図１および図２に示すように、立体観察装置は、液晶モニター（立体表示手段）１と、この液晶モニター１の背面側に一体的に取付けられ、かつ内部に後述する撮像光学系（立体撮像手段）６を収容保持する撮像部（保持手段）２と、前記液晶モニター１をボールジョイント３を介して支持する支持脚（支持手段）４とから構成される。前記撮像光学系６は、術部Ａの撮像をなし、この撮像信号は液晶モニター１へ送られて、術部Ａの映像が立体的に表示されるようになっている。

前記支持脚４は、液晶モニター１を３次元的に自由な位置に移動し、かつその位置で固定可能に構成されている。しかも、液晶モニター１はボールジョイント３を介して支持脚４と連結されるため、液晶モニター１の位置が定まった状態で、液晶モニター１の面傾斜角度を自由に設定できる。これらの操作は、液晶モニター１の側面に設けられるグリップ７を把持することで容易に行える。また、グリップ７には後述するように変倍操作のためのスイッチ８が設けられている。
つぎに、前記撮像部２と、この撮像部２に収容保持される撮像光学系６について、図３にもとづいて詳述する。
前記撮像部２は、左右の両側端面が閉塞される円筒体状をなし、その周壁一部が軸方向に沿って液晶モニター１の背面に一体に取付け固定される。撮像部２の軸方向における略中央部には所定の間隔を存して一対の開口部９，１０が設けられている。図における右側の開口部を左目用開口部９と呼び、左側の開口部を右目用開口部１０と呼ぶ。これら左右目開口部９，１０にはそれぞれガラスが嵌め込まれて、内部を密封状態にしている。

撮像部２内における左目用開口部９と対向する位置に、左目用ミラー（第１の光軸変更手段）１１が配置され、さらにこのミラー１１の反射側に所定間隔を存して、左目用対物レンズ（対物光学系）１２と、左目用変倍光学系１３と、左目用結像レンズ（結像光学系）１４および、左目用撮像素子１５が配置され、これらで第１の撮像光学系６Ａが構成される。
また撮像部２内には、右目用開口部１０と対向する位置に、右目用ミラー（第２の光軸変更手段）１６が配置され、さらにこのミラー１６の反射側に所定間隔を存して、右目用対物レンズ（対物光学系）１７と、右目用変倍光学系１８と、右眼用結像レンズ（結像光学系）１９および、右眼用撮像素子２０が配置され、これらで第２の撮像光学系６Ｂが構成される。

そして、左目用ミラー１１から左目用撮像素子１５までの第１の撮像光学系６Ａの光軸と、右目用ミラー１６から右目用撮像素子２０までの第２の撮像光学系６Ｂの光軸とが、同軸になるように左右対称に配置されている。
このようにして構成される医療用立体観察装置であって、術者Ｂはグリップ７を把持して、撮像部２が術部Ａを撮像できるとともに、術者Ｂが観察し易い位置に、液晶モニター１を移動操作する。
このとき、術者Ｂは術部Ａを直接観察しているのと同じ感覚で観察が行える位置に、前記液晶モニター１を配置する。いずれにしても、液晶モニター１は術部Ａと術者Ｂの間に配置されることになり、液晶モニター１を見上げるなど、術部Ａから離れた位置に視線を向ける必要がない。

また、術者Ｂにとって、液晶モニター１の背面部は全くの死角になる。そして、液晶モニター１の背面部に設けられる撮像部２は、液晶モニター１の表面面積よりも小さいから、術者Ｂは撮像部２の存在を感じないですむ。
つぎに、術者Ｂは術部Ａの観察を行う。立体視するために必要な左目用の術部Ａの像（第１の像）は、左目用開口部９を介して撮像部２内部に入り、左目用ミラー１１で反射されて進行方向が変る。そして、左目用対物レンズ１２および左目用変倍光学系１３を通って左目用結像レンズ１４で結像され、左目用撮像素子１５によって撮像されて左目用の映像信号となる。

右目用の術部Ａの像（第２の像）は、右目用開口部１０を介して撮像部２の中に入り、右目用ミラー１６で反射されて進行方向が変る。そして、右目用対物レンズ１７、右目用変倍光学系１８を通って右目用結像レンズ１９で結像され、右目用撮像素子２０によって撮像されて右目用の映像信号となる。
これら左右の映像信号は、図示しないカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと呼ぶ）に送られる。このＣＣＵにおいて、術部Ａの像が左目用ミラー１１および右目用ミラー１６によって反射されることで反転した像を、さらに反転させる。したがって、ＣＣＵは立体映像として液晶モニター１に映像信号を送信でき、この映像信号により液晶モニター１は術部Ａを立体表示し、術者Ｂは術部Ａの立体観察が可能となる。

つぎに、術者Ｂは術部Ａの処置を行う。術者Ｂは処置具Ｃ，Ｄである、たとえば電気メスや吸引管等を用いて処置を行う。このとき、特に図２に示すように、液晶モニター１の下端縁１ａと術部Ａの間には十分なスペースが形成されており、液晶モニター１や撮像部２との干渉を気にすることなく、余裕をもって手術を行うことができる。
手術の継続中において、術者Ｂが特に重要であると感じたら、ただちにスイッチ８を押せばよい。これにより、図示しない駆動機構が作動して、左目用変倍光学系１３および右目用変倍光学系１８を構成するレンズ保持用のレンズ枠を移動させる。したがって、レンズの位置関係が変更されて、液晶モニター１に表示される観察像がさらに拡大化することになる。

以上説明した医療用立体観察装置によれば、術者Ｂにとって死角となる領域である液晶モニター１の背面部に撮像部２を備えた。しかも、この撮像部２においては、左右の光軸を同軸上に対称的に配置することで、液晶モニター１の背面からの張り出し量を最小限に抑制し、処置作業において充分な空間スペースを確保できる。
なお、この実施の形態においては、撮像部２を術者の死角となる液晶モニター１の背面部に備えたが、これに限定されるものではなく、撮像部２を液晶モニター１の下面部に備えてもよい。
さらに、この実施の形態においては、立体表示装置として液晶モニター１を用いたが、これに代って、たとえばプロジェクターを備え、パネルに投影する形式のものであってもよい。撮像部２内に変倍光学系１３，１８を内蔵したが、これに代って、たとえば電子ズームを用いれば変倍光学系が不用となり、撮像部をさらに小型化することができる。光軸方向変更手段としてミラー１１，１６を用いたが、プリズムであってもよい。

つぎに、本発明における第２の実施の形態を、図４ないし図６にもとづいて説明する。なお、第１の実施の形態と同一構成部品については同番号を付して新たな説明は省略する。
図４は医療用立体観察装置要部を切欠した背面図、図５は左右のミラー１１，１６の位置を移動して焦点距離を変動する焦点距離変更機構（焦点距離変更手段：位置移動手段）Ｋを説明する図４の矢印Ｈ方向から見た図、図６はミラー１１，１６の動作説明図である。
医療用立体観察装置として、液晶モニター１と、この液晶モニター１の背面側に一体的に取付けられ撮像光学系６を収容保持する撮像部２と、前記液晶モニター１とボールジョイント３を介して支持する支持脚４とからなる基本構成については何らの変更もない。

ここでは、左目用のミラー１１と左目用変倍光学系１３との間に、複数のレンズ群で構成され、各レンズ群の位置関係を変更することにより焦点距離を変更できる左目用対物光学系３２が設けられる。同様に、右目用のミラー１６と右目用変倍光学系１８との間には、複数のレンズ群で構成され、各レンズ群の位置関係を変更することにより焦点距離を変更できる右目用対物光学系３３が設けられている。
前記撮像光学系６において、第１の撮像光学系６Ａの左目用ミラー１１には、光束の反射中心である中心Ｆの位置に紙面とは直交する方向に回転軸２１が設けられる。第２の撮像光学系６Ｂの左目用ミラー１６には、光束の反射中心である中心Ｇの位置に紙面とは直交する方向に回転軸２２が設けられる。

そして、撮像部２内部には、中心Ｆと中心Ｇを結ぶ線と平行に形成されるガイド溝２３を備えた支持台２４が配置される。前記回転軸２１には左目用ナット部２５が接続され、軸２２には右目用ナット部２６が接続される。これら左目・右目用ナット部２５，２６には、互いに逆向きのネジ孔が設けられており、それぞれのネジ孔にリードネジ２７に設けられる雄ネジ部２７ａ，２７ｂが螺合している。
前記リードネジ２７は、前記ガイド溝２３と平行に設けられていて、ここに形成される雄ネジ部２７ａ，２７ｂは互いに逆向きである。リードネジ２７の一端部には歯車２８が取付けられ、この近傍に配置されるモータ３０の回転軸に取付けられる歯車３１と噛合している。前記モータ３０は、図示しないコントロールボックスに電気的に接続され、ここから制御信号を受けるようになっていて、これらで焦点距離変更機構Ｋが構成される。

なお、これら左目用対物光学系３２と右目用対物光学系３３に対するレンズ群の位置関係を変更する手段の駆動源として、先に説明したモータ３０を兼用させる。あるいは、別途、駆動機構および駆動源を備えるようにしてもよい。
このようにして構成される医療用立体観察装置であって、術者Ｂはグリップ７を把持して、撮像部２が術部Ａを撮像できるとともに、術者Ｂが観察し易い位置に、液晶モニター１を移動操作する。
つぎに、術者Ｂは術部Ａの観察を行う。立体視するために必要な左目用の術部Ａの像は、左目用開口部９を介して撮像部２内部に入り、左目用ミラー１１で反射される。そして、左目用対物光学系３２および左目用変倍光学系１３を通って左目用結像レンズ１４で結像され、左目用撮像素子１５によって撮像されて左目用の映像信号となる。

右目用の術部Ａの像は、右目用開口部１０を介して撮像部２の中に入り、右目用ミラー１６で反射される。そして、右目用対物光学系３３および右目用変倍光学系１８を通って右目用結像レンズ１９で結像され、右目用撮像素子２０によって撮像されて右目用の映像信号となる。左右の映像信号はＣＣＵに送られ、ここで反転した映像信号を立体映像として生成し、液晶モニター１へ送信する。この映像信号により液晶モニター１は術部Ａを立体表示し、術者Ｂは術部Ａの立体観察が可能となる。
つぎに、術者Ｂは術部Ａの処置を行う。このとき、術部Ａと撮像部２との距離が変わる場合の作用について、図５および図６を用いて説明する。
術者Ｂは、術部Ａと撮像部２との間が、距離Ｉの位置で処置を開始するものとする。この状態で、左目用ミラー１１と右目用ミラー１６および、左目用対物光学系３２と右目用対物光学系３３は実線で示された位置にあり、撮像光学系６の内向角はθ１となる。

処置を進めて行くにしたがって術部Ａは徐々に深い位置に変り、術部Ａと撮像部２の間隔は距離Ｊになる。そのままではピントがずれた映像になってしまうので、術者Ｂはスイッチ８を押す。
スイッチ８からの信号はコントロールボックスへ送信され、ここから左目用対物光学系３２および右目用対物光学系３３を構成するレンズ保持用のレンズ枠駆動機構を作動させ、レンズの位置関係を変更する。このことにより、左目用対物光学系３２および右目用対物光学系３３の焦点距離が、術部Ａとピントが合う位置に変更される。

これと同期して、モータ３０が回転駆動され、歯車３１に噛合する歯車２８およびリードネジ２７が回転する。リードネジ２７に螺合する左眼・右眼用ナット部２５，２６は互いに逆ネジに形成されることから、ガイド溝２３に沿って互いに逆方向に移動する。
したがって、左目用ミラー１１と、右目用ミラー１６と、左目用対物光学系３２および右目用対物光学系３３の位置関係は点線で示すように変更され、撮像部２から術部Ａまでの距離Ｊが最適な焦点距離に合わせられ、ピント位置に調整される。

このときの内向角θ２は、レンズ位置調整前の内向角θ１と同一角度である。逆に、距離Ｊを距離Ｉよりも短くしたい場合は、モータ３０を逆回転させ、左目用ミラー１１と右目用ミラー１６とを互いに近づける方向に移動させ、ピントを調節する。術者Ｂは以上の操作を繰り返すことにより、処置を進めるにつれて変化する術部Ａの深さに合わせて焦点距離を変更し、撮像部２のピント調整が行える。
以上説明した医療用立体観察装置では、焦点距離変更機構Ｋを備え、対物光学系３２，３３の焦点距離を可変化するとともに、各ミラー１１，１６を焦点距離の変更に連動させて、左右対称に配置された撮像光学系６Ａ，６Ｂの光軸方向に移動する構成とした。したがって、左右の撮像光学系６Ａ，６Ｂの光軸をそれぞれ対称に同軸に配置した場合であっても、撮像部２と術部Ａの距離を変更することなくピント調整を行うことができる。

なお説明すると、通常、単焦点の対物レンズ（たとえば、虫眼鏡）であれば、観察対象とピンと位置は一定であるため、観察対象がレンズから遠くなった場合は、レンズそのものを観察対象に近づけなければならない。すなわち、観察対象の位置に合わせて撮像手段そのものの位置を移動させてピントを合わせるのは非常にわずらわしい。
一方、通常用いられる手術用顕微鏡は、顕微鏡本体が焦点距離可変の対物レンズを備えているため、観察対象と顕微鏡本体のピントの合う位置は任意に定めることができる。しかしながら、左右の観察光学系を独立して対称に配置した場合、左右の対物光学系の焦点距離を同じ距離に変更したとしても、右目の中心と、左目の中心の位置がピント面で一致しなくなってしまうので、ピントの合う位置がずれる。

そのため、本実施の形態のように、対物光学系３２，３３と同期させてミラー１１，１６を制御することにより、左右の撮像光学系６Ａ，６Ｂの光軸を対称に同軸に配置した場合であっても、撮像部２を術部Ａに近づけたり、遠ざけることなくピント調整を行うことができる。
なお、上述の実施の形態においては、各ミラー１１，１６を左右の光軸と平行に動かすことでピント調整を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、図７（Ａ）に示すように、各ミラー１１，１６における光束の反射中心を支点として回動させるような焦点距離変更機構Ｋａの構成であっても、全く同様の効果が得られる。

また、本実施の形態においては、術部Ａと撮像部２の距離が変更されても、内向角θを一定にすることができる。これにより術部Ａと撮像部２の距離に係らず、常に一定の立体感で観察を行うことができる。
撮像部２と立体表示部（液晶モニター）１を分けて立体観察を行う場合は、撮像部２の内向角θａと観察者（術者）Ｂの輻輳角θｂは、図７（Ｂ）に示す関係になる。
すなわち、このような撮像部２と表示部（液晶モニター）１とが別体であるような方式では、輻輳角θｂは一定であり、内向角θａは撮像部２と観察対象（術部）Ａとの距離が変化するにつれて値が変化する。内向角θａと輻輳角θｂが同じ角度であれば、人がものを観察している通常状態と同じであるため自然な立体感が得られるが、内向角θａと輻輳角θｂの角度がずれると、立体感が変化して不自然になってしまう。その点、本実施の形態では、内向角θａと輻輳角θｂが同じ角度を保持できるので、術部Ａと撮像部２の距離に係らず、常に一定の立体感で観察が行える。

つぎに、本発明における第３の実施の形態を、図８ないし図１１にもとづいて説明する。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同一構成部品については、同番号を付して新たな説明は省略する。
図８は医療用立体観察装置の外観図、図９は撮像部２を変位調整した場合の動作説明をなす液晶モニター１の背面側斜視図、図１０は撮像部２の支持構造を説明する図、図１１は撮像部２を変位調整した場合の動作説明をなす液晶モニター１の背面図である。

この医療用立体観察装置では、液晶モニター１の側部から突出するレバーＲは、撮像部２内の左右両側端に設けられた左目用結像レンズ１４と右目用結像レンズ１９を通る光軸中心と同軸に形成される軸部（第１の軸）ａの一端から延長して形成される。なお、撮像部２は軸部ａを中心とする円筒形状をなす。
前記撮像部２は、撮像部保持体（第２の保持手段）３５によって保持されている。すなわち、撮像部保持体３５には軸部ａを回転自在に嵌合支持する軸受け部３５ａ、３５ｂが設けられており、撮像部２は撮像部保持体３５に対して軸部ａを中心に矢印ｃ方向に回転自在である。そして、液晶モニター１の背面中心部には軸部（第２の軸）ｂが突設されていて、この軸部ｂは抜け止め部３６を介して前記撮像部２に接触している。

前記撮像部保持体３５には、前記軸部ｂと矢印ｄ方向に回転自在に支持され、かつ抜け止め部３６によって抜け止めされる軸受け部（第２の保持手段）３５ｃが設けられている。なお、軸部ａと軸受け部３５ａ，３５ｂとの間には、ある程度の摩擦力（フリクション）が発生するように組立てられ、軸部ｂと軸受け部３５ｃとの間にも、ある程度の摩擦力が発生するように組立てられている。したがって、軸部ａ回りに撮像部２が自然的に回動することがなく、軸部ｂ回りに撮像部保持体３５が自然的に回動することはない。
このようにして構成される医療用立体観察装置において、術者Ｂはグリップ７を把持して、撮像部２が術部Ａを撮像でき、しかも液晶モニター１を観察し易い位置にセットする。そして、術者Ｂは術部Ａの立体観察を行いながら、術部Ａの処置を行う。実際に処置を進めていくと、処置の範囲は１点ではなく変動するため、術者Ｂは観察位置を変更する。

術者Ｂに対して観察位置を前後方向に移動したい場合は、術者ＢはレバーＲをもって軸部ａを中心に矢印ｃ方向に回動する。これにより、レバーＲと一体の軸部ａと、この軸部ａに連結される撮像部２が矢印ｃ方向に回動変位する。同時に、撮像部２に設けられる開口部９，１０も矢印ｃ方向に回転するので、特に図９に示すように撮像部２が撮像する術部Ａの位置が矢印ｅ方向に移動する。

また、術者Ｂに対して観察位置を左右方向に移動したい場合は、術者Ｂはグリップ７もしくはレバーＲを持ち、撮像部保持体３５および撮像部２をともに軸部ｂを中心にして矢印ｄ方向に回動させる。これにより、特に図１１に破線で示すように撮像部２の姿勢が変動して、撮像する術部Ａの位置が矢印ｆ方向に移動する。
このときでも、撮像部２が液晶モニター１からはみ出すことがなく、したがって術者Ｂから撮像部２が見えることはない。一般に、撮像部２のピントの合う範囲は焦点深度として、ある程度の幅を持っており、観察位置の移動範囲がわずかであれば撮像部２の焦点深度内であるため、ピントがずれることはない。一方、大きく観察位置を変更する場合は、撮像部２のピントがずれることがあるが、先に第２の実施形態で説明したようにピント調節を行えばよい。

このような医療用立体観察装置であれば、液晶モニター１に対して２本の軸部ａ，ｂで撮像部２を回転自在に構成したため、液晶モニター１の位置は術者Ｂにとって見易い位置のままの状態で、移動させることなく観察位置の変更を行うことができる。
そして、一方の軸部ａは左右の結像レンズ１４，１９の光軸と同軸であることから、観察方向を移動させようと撮像部２を回動しても外形に変化がなく、省スペースで観察位置の変更を行うことができる。
他方の軸部ｂは、液晶モニター１の背面に対して垂直であることから、観察方向を移動するため回動しても、撮像部２が液晶モニター１からはみ出すことがなく、密着した領域を移動する。そのため、省スペースで観察位置の変更を行うことが可能である。

つぎに、本発明における第４の実施の形態を、図１２ないし図１４にもとづいて説明する。なお、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同一構成部品については同番号を付して新たな説明は省略する。
図１２は手術中における医療用立体観察装置の外観斜視図、図１３は投影部４０内部の構成図、図１４は表示パネル１Ａを移動させた場合の動作説明図である。
ここでは、立体表示手段として前記液晶モニター１に代って、たとえば投影光に正極性のレンズ作用を付与するフレネル凹面鏡パネルである表示パネル（反射手段）１Ａが用いられる。

図中４０は、円筒形状をなす投影部（第２の支持手段）であり、連結杆部４１を介して前記表示パネル１Ａに取付け固定される。投影部４０の円筒面一部には凹部４２ａ，４２ｂが設けられ、これら凹部４２ａ，４２ｂには投影部４０の円筒中心を中心として回転可能に円筒管（第１の支持手段）４３が嵌合される。前記円筒管４３はに連結されていて、互いに一体化される。これら投影部４０と円管部４３とで支持部（支持手段）Ｓが構成される。
円筒管４３と凹部４２ａ，４２ｂとの相互間には、ある程度の摩擦力が存在するよう組立てられ、と円管部４３に対して、凹部４２ａ，４２ｂと投影部４０および連結杆部４１を介して表示パネル１Ａが自然的に回動することはない。

つぎに、図１３にもとづいて投影部４０内部の構成を説明する。
投影部４０内の左右両側部には、表示パネル１Ａの背面に設けられる撮像部２によって撮像された、左目用映像を表示パネル１Ａに投影するための左目用プロジェクター（第１の投影光照射手段）４４および右目用映像を表示パネル１Ａに投影するための右目用プロジェクター（第２の投影光照射手段）４５を備えている。これら左目用プロジェクター４４と右目用プロジェクター４５は、それぞれの投影光軸ｇが同軸になるように配置されていて、投影部４０の円筒中心と投影光軸ｇも同軸である。

投影部４０内における投影光軸ｇ上には、左目用ミラー（光軸方向変更手段）４６と右目用ミラー（光軸方向変更手段）４７が配置される。前記左右目用プロジェクター４４，４５はこれら左右目用ミラー４６，４７に対して映像を投影し、ここから投影部４０に前記表示パネル１Ａと対向して設けられる映像投影用の開口部９ａ，１０ａに反射するようになっている。なお、開口部９ａ，１０ａには、それぞれにガラスが嵌め込まれて投影部Ｌ内を密封状態にしている。
このようにして構成される医療用立体観察装置において、術者Ｂはグリップ７を把持して、撮像部２が術部Ａを撮像でき、しかも表示パネル１Ａを観察し易い位置にセットする。
つぎに、術者Ｂは術部Ａの観察を行う。前記撮像部２で撮像された、左目用、右目用の映像信号は図示しないＣＣＵに入力され、そこから左目用プロジェクター４４および右目用プロジェクター４５に映像信号が入力される。

左目用プロジェクター４４は映像信号が入力されると、その映像を投影（第１の投影光）する。投影された映像はミラー４６で向きを変え、開口部９ａを通って表示パネル１Ａに投影される。ここに投影された映像（第１の画像）は、表示パネル１Ａのレンズ作用により、術者Ｂの左目付近に瞳を形成する。
同様に、右目用プロジェクター４５は映像信号が入力されると、その映像を投影（第２の投影光）する。投影された映像はミラー４７で向きを変え、開口部１０ａを通って表示パネル１Ａに投影される。投影された映像（第２の画像）は表示パネル１Ａのレンズ作用により、術者Ｂの右目付近に瞳を形成する。以上により形成された左右の瞳付近に、術者Ｂはそれぞれの目を合わせることにより、立体観察が行える。

つぎに術者Ｂは処置を行うが、処置に使用する処置具に合わせてスペースを確保するなどのために、表示パネル１Ａの傾きを変更する。この表示パネル１Ａの動作を、図１４を用いて説明する。
術者Ｂはグリップ７を持ち回動操作することにより、投影部４０は円筒管４３に対して光軸ｇを中心にｈ方向に回動して、表示パネル１Ａは実線位置から破線位置に移動する。これにより術者Ｂの前方には広いスペースが確保されることになる。このとき、連結杆部４１を介して投影部４０と表示パネル１Ａが連結されているから、投影部４０と表示パネル１Ａの相対位置の関係は、移動前後で変化しない。

術者Ｂは表示パネル１Ａを移動し、かつ移動した表示パネル１Ａによって形成される瞳位置へ再び目を合わせ、立体観察を行う。なお、表示パネル１Ａを大きく動かした場合は、映像のピントがずれたり、観察位置がずれてしまうことがあるが、撮像部２のピント調整や、観察点の移動の作用は、先に第３の実施の形態で説明したのと同一であるので、ここでの作用の説明は省略する。
このような医療用立体観測装置であり、左右の投影光軸ｇを同軸に配置して、投影部４０の回転軸とすることで、表示パネル１Ａの映像表示面の角度を変更しても投影部４０が大きく動くことがなく、省スペースで表示パネル１Ａの移動を行うことができる。

つぎに、図１５および図１６にもとづいて本発明における第５の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態ないし第４の実施の形態と同一構成部品については、同番号を付して新たな説明は省略する。
図１５は医療用立体観察装置の一部を省略した外観斜視図、図１６は投影部Ｌ内部の構成図である。
表示パネル１Ａと左右一対のミラー収納部（第２の支持手段）５０は、連結杆部５１を介して接続される。ミラー収納部５０の開口端は投影装置収納部（第１の支持手段）５２の開口端と連結されており、これら連結されたミラー収納部５０と投影装置収納部５２とで投影部Ｌが形成される。投影装置収納部５２はに接続されている。９ｂ，１０ｂは映像を投影するための開口部であり、それぞれにガラスが嵌め込まれて投影部Ｌ内を密封状態にしている。

つぎに、前記投影部Ｌの内部構成について詳述する。
ミラー収納部５０は、投影部Ｌの中央部を構成し、両端が開口する円筒体をなす。投影装置収納部５２は、投影部Ｌの左右両側部を構成する一対の円筒体であり、ミラー収納部５０との連結側端部が開口され、両側端部は閉塞される。ミラー収納部５０の開口端には中心軸と同軸の軸部５０ａが設けられ、投影装置収納部５２の開口端部と回転可能に嵌合される。そして、ミラー収納部５０の両端と投影装置収納部５２開口端とは抜け止め５３を介して接続される。
一方の投影装置収納部５２には、左目用プロジェクター４４とミラー４６が収容され、かつこれら相互間にはイメージローテータプリズム（像回転手段）５４が設置されている。他方の投影装置収納部５２には、右目用プロジェクター４５とミラー４７が収容され、これら相互間にはイメージローテータプリズム（像回転手段）５５が設置されている。

前記イメージローテータプリズム５４，５５は、円筒体からなるプリズム座５６，５７に嵌着固定されている。プリズム座５６，５７は前記抜け止め５３の内面と嵌合しており、投影光軸ｇを中心に回転可能である。プリズム座５６，５７の一端部にはモータ５８，５９が接続され、これらモータ５８，５９を回転駆動することにより、プリズム座５６，５７を投影光軸ｇを中心として回転させることができる。
ミラー収納部５０と投影装置収納部５２の位置関係は、図示しないコントロールボックスに収容されるエンコーダによって計測される。このコントロールボックスは前記モータ５８，５９と電気的に接続され、必要な制御をなす。

このようにして構成される医療用立体観察装置であり、術者Ｂはグリップ７を把持して、撮像部Ｂを術部Ａの撮像ができる位置で、しかも表示パネル１Ａの観察がし易い位置に移動し、術部Ａの観察を行う。
つぎに術者Ｂは処置を行うが、処置に使用する処置具に合わせた必要スペースを確保するために、表示パネル１Ａの傾きを変更する。すなわち、術者Ｂはグリップ７を持ち、表示パネル１Ａを上方向もしくは下方向に回動付勢する。投影装置収納部５２に対して、表示パネル１Ａおよびミラー収納部５０は連結杆部５１を介して一体に、かつ光軸ｇを中心に矢印ｈ方向に回動して、表示パネル１Ａの傾きが変更される。

このとき、前記エンコーダは投影装置収納部５２に対するミラー収納部５０の回転角を計測し、コントロールボックスへ出力結果を送信する。コントロールボックスでは、エンコーダからの出力結果に応じてプリズム座５６，５７が、ミラー収納部５０における回転角の半分の角度を回転するよう駆動信号をモータ５８，５９へ入力する。駆動信号が入力されるとモータ５８，５９は回転し、プリズム座５６，５７をミラー収納部５０の回転角の半分の角度だけ回転させる。
通常、ミラー４６，４７のみを回転させると表示パネル１Ａの表示面での映像は回転するが、回転角の２分の１の角度でイメージローテータプリズム５４，５５を追従させることにより、表示面で像は回転しない。術者Ｂは表示パネル１Ａを移動することによって、移動した表示パネル１Ａによって形成された瞳位置へ再び目を合わせ、立体観察を行う。また、大きく動かした場合、映像のピントがずれたり、観察位置がずれてしまうことがあるが、撮像部２のピント調整および観察点の移動の作用は、先に第３の実施の形態で説明したものと同一であるので、ここでの作用の説明は省略する。

以上説明したように、この実施の形態における医療用立体観察装置は、イメージローテータプリズム５４，５５を用いて、ミラー４６，４７の回転に対して映像を追従させることにより、プロジェクター４４，４５を回転させる必要がないため、プロジェクター４４，４５をに一体的に保持した状態で、表示パネル１Ａを回動させることができる。また、プロジェクター４４，４５が回転しないため、プロジェクターの形状によらず省スペースで表示パネル１Ａを回動させることができる。
また、本発明は上述した実施の形態そのまま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。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

つぎに、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１）
術部を立体撮像するための、対物光学系と結像光学系と撮像素子を含む、第１、第２の撮像光学系からなる立体撮像手段と、前記立体撮像手段により撮像された像を立体表示する立体表示手段を有した立体観察装置において、前記第１、第２の撮像光学系を互いの対物光学系を通過する光軸が同軸になるように対向に保持する保持手段と、前記第１、第２の撮像光学系が、向い合う前記対物光学系の光軸の進行方向を術部方向に変更する光軸方向変更手段を備えたことを特徴とする立体観察装置。
（付記項２）
前記保持手段は前記第１、第２の撮像光学系を前記立体表示手段の背面に保持することを特徴とする付記項１記載の立体観察装置。
（付記項３）
前記保持手段は前記第１、第２の撮像光学系を前記立体表示手段に対して、傾斜可能な傾斜機構を備えたことを特徴とする付記項１および付記項２のいずれかに記載の立体観察装置。
（付記項４）
前記対物光学系は、焦点距離可変であり、前記光軸方向変更手段は、第１の光軸方向変更手段と第２の光軸方向変更手段からなり、前記第１の光軸方向変更手段と第２の光軸方向変更手段の位置を前記向い合う対物光学系の光軸と平行に移動させる位置移動手段を設けたことを特徴とする付記項１ないし付記項３のいずれかに記載の立体観察装置。
（付記項５）
前記位置移動手段は、前記対物光学系の焦点距離に連動して前記第１、第２の光軸方向変更手段の位置を変更することを特徴とする付記項４記載の立体観察装置。
（付記項６）
前記保持手段は、前記第１、第２の撮像光学系を第１の軸回りに回動可能に保持する第１の保持手段と、前記第１の保持手段を第２の軸回りに回動可能に保持し、前記立体表示手段に接続される第２の保持手段からなることを特徴とする付記項３記載の立体観察装置。
（付記項７）
前記第１、第２の軸は、互いに略直交していることを特徴とする付記項６記載の立体観察装置。
（付記項８）
前記光軸方向変更手段は、ミラーであることを特徴とする付記項１ないし付記項７のいずれかに記載の立体観察装置。
（付記項９）
前記光軸方向変更手段は、プリズムであることを特徴とする付記項１ないし付記項７のいずれかに記載の立体観察装置。
（付記項１０）
前記撮像光学系は、変倍光学系を有することを特徴とする付記項１ないし付記項７のいずれかに記載の立体観察装置。
（付記項１１）
第１の画像を形成可能な第１の投影光を照射する第１の投影光照射手段と、第２の画像を形成可能な第２の投影光を照射する第２の投影光照射手段と、前記第１、第２の投影光照射手段とを支持する支持手段と、前記支持手段で支持された前記第１、第２の投影光照射手段からの前記第１、第２の投影光に正極性のレンズ作用を付与して反射可能な反射手段とを有した立体観察装置において、前記第１、第２の投影光照射手段は、互いの投影光軸が同軸にかつ向い合う位置に配置され、前記第１、第２の投影光照射手段の向い合う投影光の進行方向を前記反射手段方向へ変更する光軸方向変更手段を備え、前記支持手段は、前記反射手段を３次元的に自由な位置に配置するための第１の支持手段と、前記反射手段と前記光軸方向変更手段を支持し、前記第１の支持手段に対して、前記第１、第２の投影光照射手段の投影光軸を中心として回動可能な第２の支持手段からなることを特徴とする立体観察装置。
（付記項１２）
前記第１、第２の投影光照射手段は、第２の支持手段に支持されていることを特徴とする付記項１１記載の立体観察装置。
（付記項１３）
前記第１、第２の投影光照射手段は、第１の支持手段に支持され、前記第１、第２の投影光照射手段と前記光軸方向変更手段との間に、前記第１、第２の投影光照射手段から投影される像を回転する像回転手段を設けたことを特徴とする付記項１１記載の立体観察装置。
（付記項１４）
前記像回転手段は、イメージローテータであることを特徴とする付記項１３記載の立体観察装置。

本発明における第１の実施の形態に係る、手術中での医療用立体観察装置の外観斜視図。 同第１の実施の形態に係る、手術中での医療用立体観察装置一部の側面図。 同第１の実施の形態に係る、医療用立体観察装置要部を切欠した背面図。 本発明における第２の実施の形態に係る、医療用立体観察装置要部を切欠した背面図。 同第２の実施の形態に係る、要部の構成図。 同第２の実施の形態に係る、ミラーの動作を説明する図。 同第２の実施の形態に係る変形例であり、ミラーの動作を説明する図と、その補足説明図。 本発明における第３の実施の形態に係る、医療用立体観察装置の一部を省略した外観斜視図。 同第３の実施の形態に係る、撮像部の動作を説明する図。 同第３の実施の形態に係る、撮像部の支持構造を説明する図。 同第３の実施の形態に係る、撮像部の動作を説明する図。 本発明における第４の実施の形態に係る、手術中での医療用立体観察装置の外観斜視図。 同第４の実施の形態に係る、投影部の内部構造を説明する図。 同第４の実施の形態に係る、表示パネルの動作を説明する図。 本発明における第５の実施の形態に係る、医療用立体観察装置の一部を省略した斜視図。 同第５の実施の形態に係る、投影部の内部構造を説明する図。

符号の説明

６Ａ…第１の撮像光学系、６Ｂ…第２の撮像光学系、６…撮像光学系（立体撮像手段）、２…撮像部（保持部）、１…液晶モニター（立体表示手段）、４…支持脚（支持手段）、１１…左目用ミラー（第１の光軸変更手段）、１６…右目用ミラー（第２の光軸変更手段）、Ｋ…焦点距離変更機構（焦点距離変更手段）、４４…左目用プロジェクター（第１の投影光照射手段）、４５…右目用プロジェクター（第２の投影光照射手段）、Ｓ…支持部（支持手段）、１Ａ…表示パネル（反射手段）、４６…左目用ミラー（光軸方向変更手段）、４７…右目用ミラー（光軸方向変更手段）、４０…投影部（第２の支持手段）、４３…円筒管（第１の支持手段）、５４，５５…イメージローターテータプリズム（像回転手段）。

Claims (6)

1. 互いに同一の撮像対象物を撮像する第１の撮像光学系および第２の撮像光学系を備え、撮像対象物を立体撮像する立体撮像手段と、
   この立体撮像手段における前記第１の撮像光学系と第２の撮像光学系とを、互いの光軸が同軸になるように対向して収容保持する保持手段と、
   この保持手段に収容保持される前記立体撮像手段によって撮像された像を立体表示する立体表示手段と
   を具備したことを特徴とする立体観察装置。
2. 前記保持手段は、前記立体表示手段の背面部に取付けられることを特徴とする立体観察装置。
3. 前記立体表示手段は、立体表示手段の位置および傾斜角度を調整自在な支持手段に支持されることを特徴とする請求項１記載の立体観察装置。
4. 前記第１の撮像光学系および第２の撮像光学系は、それぞれ光軸方向を変更する第１の光軸方向変更手段および第２の光軸方向変更手段を備えるとともに、これら第１の光軸方向変更手段および第２の光軸方向変更手段の位置もしくは反射角度を変更して撮像対象物に対する焦点距離を可変とする焦点距離変更手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の立体観察装置。
5. 第１の画像を形成可能な第１の投影光を照射する第１の投影光照射手段と、
   第２の画像を形成可能な第２の投影光を照射する第２の投影光照射手段と、
   前記第１、第２の投影光照射手段を支持する支持手段と、
   前記支持手段で支持された前記第１、第２の投影光照射手段からの前記第１、第２の投影光に正極性のレンズ作用を付与して反射可能な反射手段とを備えた立体観察装置において、
   前記第１、第２の投影光照射手段は、互いの投影光軸が同軸に、かつ向い合う位置に配置され、前記第１、第２の投影光照射手段の向い合う投影光の進行方向を前記反射手段方向へ変更する光軸方向変更手段を備え、
   前記支持手段は、前記反射手段を３次元的に自由な位置に配置するための第１の支持手段と、前記反射手段と前記光軸方向変更手段を支持し、前記第１の支持手段に対して、前記第１、第２の投影光照射手段の投影光軸を中心として回動可能な第２の支持手段からなることを特徴とする立体観察装置。
6. 前記第１の投影光照射手段および第２の投影光照射手段は、前記第１の支持手段に支持され、
   前記第１の投影光照射手段および第２の投影光照射手段と、前記光軸方向変更手段の間に、それぞれ前記第１、第２の投影光照射手段から投影される像を回転する像回転手段を介設したことを特徴とする請求項５記載の立体観察装置。

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