JP2009288296A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間観察しても疲れない立体映像表示装置を提供する。
【解決手段】電子映像表示パネル１２は反射型液晶パネルにより構成され、この電子映像表示パネル１２の表面に対して接眼レンズ１５の光軸Ｓが垂直となる。また光軸Ｓは観察者の主な観察点である電子映像表示パネル１２の中心部Ｘを貫通している。従って、電子映像表示パネル１２を観察している際に、観察者の眼Ｐの視軸が電子映像表示パネル１２に対して大きな角度をもつことがなく、電子映像表示パネル１２に表示された電子映像を、手術顕微鏡２の対物レンズ５による本来の両眼視差で立体観察することができる。そのため、長時間観察しても、目が疲れたり頭痛がしたりすることがない。
【選択図】図４

Description

本発明は、立体映像表示装置に関するものである。

手術用顕微鏡やデジタルビデオカメラなどの撮像装置で、立体視可能な所定の両眼視差を有する左目用及び右目用の電子映像を撮像し、その左右一対の電子映像を、左右一対の電子映像表示パネルにそれぞれ表示し、それを左右の接眼レンズからそれぞれ対応する方の電子映像だけを見るようにすることにより、立体映像が観察できる立体映像表示装置が知られている。

この種の立体映像表示装置としては、接眼レンズにくさび状のプリズムを用い、観察者の左右の視軸を所定の角度に広げ、左右の電子映像表示パネルの上下左右の中心点を観察するようにしている。また、電子映像表示パネルとしては、裏面にバックライトを有する透過型液晶パネルが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２６０７８２８号公報

しかしながら、このような関連する技術にあっては、手術用顕微鏡やデジタルビデオカメラなどの撮像装置で、あらかじめ所定の両眼視差で撮像された一対の電子映像を、更に、立体映像表示装置の接眼レンズにより、更に角度をもたせた状態で観察するため、例えば、脳外科手術のように長時間観察する場合は、頭痛がする等の難点がある。

人間が物体を見る場合、像が網膜の中央に来るように右眼と左眼の両眼が目頭の方へ寄る。この時の右眼と左眼の視線が作る角度（輻輳角）により、左右の眼で見える像の差（両眼視差）が生まれ、この両眼視差を脳の働きで一致させることにより、物体の奥行きを立体的に知覚できるようになる。

手術顕微鏡やデジタルビデオカメラなどの撮像装置は、この輻輳角を対物レンズの屈折により形成しており、観察者の眼が疲れないように、人間工学的に最適の輻輳角に設定されている。

従来は、その最適の輻輳角で撮像された両眼視差をもつ電子映像を、更に立体映像表示装置により角度をもって観察するため、最適な両眼視差が狂い、それを脳内で是正することにより、知らないうちに脳に負担が加わり、眼の疲労や頭痛の原因になっていた。

更に、電子映像表示パネルとして、裏面にバックライトを有する透過型液晶パネルを使用しているため、電子映像表示パネルの小型化が困難である。このように電子映像表示パネルの小型化が困難で、電子映像表示パネル自体がある程度の大きさになることが、前述のように観察者の左右の視軸を所定の角度に広げなければならない原因の一つにもなっていた。

本発明は、このような関連する技術に着目してなされたものであり、長時間観察しても疲れない立体映像表示装置を提供するものである。

請求項１記載の発明は、ケースの内部に両眼視差を有する左右一対の電子映像をそれぞれ表示する左右一対の電子映像表示パネルを収納し、ケースの電子映像表示パネルとは反対側に該電子映像表示パネルに対応してそれぞれ設けられた左右一対の接眼レンズを備え、接眼レンズからそれぞれ対応する電子映像表示パネルを観察することにより立体映像が観察可能な立体映像表示装置において、前記接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルに対して垂直で且つ電子映像表示パネルが光源からの照明光を表面に当てる反射型液晶パネルであることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルの中心部に合致していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、光源が電子映像表示パネルの近接位置に設けられ、光源からの照明光が電子映像表示パネルの表面に直接照射されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、電子映像表示パネルと接眼レンズの間で光軸上に光分岐手段が設けられ、光源の照明光が該光分岐手段を介して電子映像表示パネルに照射され、電子映像表示パネルの映像が光分岐手段を介して接眼レンズに到ることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、電子映像表示パネルと接眼レンズの間に接眼レンズの光軸に対して４５度の角度を有する光分岐手段をそれぞれ設けると共に、前記光軸に対して４５度の角度方向に光源を設置し、光源より光分岐手段側へ照明光を照射して照明光の一部を電子映像表示パネル側へ反射すると共に、電子映像表示パネル側からの反射光を光分岐手段を介して接眼レンズより観察することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、接眼レンズの光軸が、対応する電子映像表示パネルに対して垂直であるため、観察者は電子映像表示パネルに表示された電子映像を、本来の両眼視差で立体観察することができる。そのため、長時間観察しても、目が疲れたり頭痛がしたりすることがない。また、電子映像表示パネルが反射型液晶パネルであるため、小型化が容易で、接眼レンズの光軸が電子映像表示パネルに対して垂直となる構造を得やすい。

請求項２記載の発明によれば、接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルの中心部に合致しているため、電子映像表示パネルの端部を観察する場合も、観察者の眼の視軸が電子映像表示パネルに対して大きな角度をもつことがなく、観察者は電子映像表示パネルを更に見やすくなる。

請求項３記載の発明によれば、電子映像表示パネルの表面を光源からの照明光により直接照射する構造のため、構造が簡単で製造し易い。

請求項４または５記載の発明によれば、光源からの照明光の一部を光分岐手段により反射し、電子映像表示パネルに対して正面から当たるようにしたため、均一な照明となり、電子映像表示パネルの電子映像が見やすくなる。光分岐手段は電子映像表示パネルと接眼レンズとの間に位置しているが、電子映像表示パネルからの反射光の一部は光分岐手段を透過して接眼レンズに至るため、接眼レンズからの観察に支障はない。

（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明の第１実施例を示す図である。図１は、図示せぬスタンド装置の先端リンク１に、手術顕微鏡２と立体映像表示装置３を支持した状態を示している。手術顕微鏡２は主術者Ａが観察し、立体映像表示装置３は助手Ｂが観察する。

手術顕微鏡２は、吊下アーム４を介して先端リンク１に支持されている。手術顕微鏡２は、内部に対物レンズ５、ズームレンズ６、ビームスプリッター７等を備えている。術部Ｔから所定の輻輳角θで対物レンズ５に導かれた光束Ｌは、対物レンズ５を透過してから、左右の眼Ｐに対応して二系統に別れ、それぞれズームレンズ６を通過した後、ビームスプリッター７で後側に反射され、その後、図示せぬプリズム等の光学要素により、前側に折り返されて、最終的には左右一対の接眼部８に導びかれる。

主術者Ａは一対の接眼部８から輻輳角θに応じた両眼視差を有する術部Ｔの光学像を立体的に観察できる。なお、左右の接眼レンズ１５の光軸Ｓを通る仮想平面内で光軸Ｓに垂直な方向を左方向、右方向あるいは横方向とし、該仮想平面に垂直な方向を上方向、下方向として説明する。

また、手術顕微鏡２の上部には立体撮影可能なカメラ９が設けられており、手術顕微鏡２の内部の一対の光束Ｌをそれぞれ途中から分岐導入して、主術者Ａが観察している光学像と同様の電子映像を撮影できるようになっている。このカメラ９は既知の立体アダプター（例えば特許２６０７８２８号）を備えており、一台で右眼用の電子映像と左眼用の電子映像を同時に撮影することができる。

一方、立体映像表示装置３は、補助アーム１０を介して先端リンク１に支持されている。立体映像表示装置３は、ケース１１の内部に、左右一対の電子映像表示パネル１２を備え、そこに手術顕微鏡２のカメラ９で撮影した術部Ｔに関する一対の電子映像をそれぞれ表示することができる。

本実施形態の電子映像表示パネル１２は、１インチの反射型液晶パネルで、ケース１１の上部に電子映像表示パネル１２を斜め上方から照らす光源１６が配置されている。光源１６は白色ＬＥＤ等の半導体発光素子を面状に並べたものである。なお、光源１６の配置位置は電子映像パネル１２から接眼レンズ１５に向かう光束を遮らない位置であればよい。

ケース１１の内部には、一対の電子映像表示パネル１２に対応する空間を仕切る仕切壁１３が設けられている。ケース１１における電子映像表示パネル１２の反対側には、左右一対の接眼部１４が設けられている。この接眼部１４は、ケース１１に対して左右方向に移動して、眼幅調整できるようになっている。

接眼部１４には、アクロマートレンズによる接眼レンズ１５が設けられ、該接眼レンズ１５を介して電子映像表示パネル１２に表示された電子映像をそれぞれ左右の眼Ｐで観察できるようになっている。すなわち、前記光源１６からの照明光Ｒが電子映像表示パネル１２に当たり、その反射光を接眼レンズ１５から左右の眼Ｐに導くことにより、電子映像を立体的に観察できる。

この接眼レンズ１５の光軸Ｓは互いに平行で、且つ電子映像表示パネル１２の表面に対して垂直である。また、この光軸Ｓは、観察者である助手Ｂの主な観察点である電子映像表示パネル１２の中心部Ｘを貫通している。

従って、電子映像表示パネル１２を観察している際に、助手の眼Ｐの視軸が電子映像表示パネル１２に対して大きな角度をもつことがなく、助手Ｂは電子映像表示パネル１２に表示された電子映像を、手術顕微鏡２の対物レンズ５による本来の両眼視差で立体観察することができる。そのため、長時間観察しても、目が疲れたり頭痛がしたりすることがない。

このように接眼レンズ１５の光軸Ｓが電子映像表示パネル１２に対して垂直で且つ中心部Ｘに合致するのも、電子映像表示パネル１２を反射型液晶パネルにて小型化したことによるものである。反射型液晶パネルは、バックライトを裏面に有する透過型液晶パネルよりも、構造的に小型化しやすい。また、反射型液晶パネルは透過型液晶パネルに比べて画素間の隙間が狭く、黒い格子が目立たず、画質の面で優れている。
また、電子映像表示パネル１２の表面を光源１６からの照明光Ｒにより直接照射する構造のため、立体映像表示装置３全体の構造が簡単で製造し易い。

（第２実施形態）
図６及び図７は、本発明の第２実施例を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

この実施形態に係る立体映像表示装置１７では、電子映像表示パネル１２と接眼レンズ１５の間の光軸Ｓ上に、光軸Ｓに対して上下方向で４５度の角度を有するハーフミラー（光分岐手段）１８を設置した。その結果、光源１９の照射光Ｒはハーフミラー１８を介して光軸方向から電子映像パネル１２に照射され、電子映像パネル１２に表示された映像はハーフミラー１８を介して接眼レンズ１５に到達する。このハーフミラー１８は光を透過光（直進光）と反射光に対して５０：５０に分岐するものである。そして、ハーフミラー１８の上部にそれぞれ白色ＬＥＤによる光源１９を設けたものである。光源１９が上部にあるためアッパライト型の構造となっている。

従って、光源１９からまっすぐハーフミラー１８に照射された照明光Ｒは、ハーフミラー１８で一部が反射された光軸Ｓと平行になり、電子映像表示パネル１２に対して垂直に当たる。電子映像表示パネル１２に当たった照明光Ｒは反射されて光軸Ｓに沿った反射光となる。電子映像表示パネル１２からの反射光の一部はハーフミラー１８を透過し、接眼レンズ１５を経て左右の眼Ｐに至る。

この実施形態によれば、光源１９からの照明光Ｒをハーフミラー１８により反射し、電子映像表示パネル１２に対して垂直に当たるようにしたため、均一な照明となり、電子映像表示パネル１２の電子映像が見やすくなる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施例を示す図である。この本実施形態も、先の実施形態と同様の構成要素を備えている。

この実施形態に係る立体映像表示装置２０では、電子映像表示パネル１２と接眼レンズ１５の間の光軸Ｓ上に、光軸Ｓに対して横方向で４５度の角度を有するハーフミラー（光分岐手段）２１を設置した。ハーフミラー２１の横方向にそれぞれ白色ＬＥＤによる光源２２を設けたものである。光源２２が横方向にあるためサイドライト型の構造となっている。

この実施形態の場合も、先の実施形態同様に、光源２２からの照明光Ｒをハーフミラー２１によりにより反射し、電子映像表示パネル１２に対して垂直に当たるようにしたため、均一な照明となり、電子映像表示パネル１２の電子映像が見やすくなる。

以上の実施形態では、光分岐手段としてハーフミラー１８、２１を用いる例を示したが、それに変えてビームスプリッタを用いても良い。

本発明の第１実施形態に係る立体映像表示装置を示す斜視図。 手術顕微鏡の光学系を示す説明図。 立体映像表示装置を示す横断面図。 立体映像表示装置を示す縦断面図。 電子映像表示パネル中の中心部を示す正面図。 本発明の第２実施形態に係る立体映像表示装置を示す横断面図。 立体映像表示装置を示す縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る立体映像表示装置を示す横断面図。

符号の説明

２ 手術顕微鏡
３、１７、２０ 立体映像表示装置
５ 対物レンズ
９ カメラ
１１ ケース
１２ 電子映像表示パネル
１５ 接眼レンズ
１６、１９、２２ 光源
１８、２１ ハーフミラー（光分岐手段）
Ａ 主術者
Ｂ 助手
Ｔ 述部
Ｌ 光束
Ｒ 照明光
Ｐ 眼
Ｓ 光軸
Ｘ 中央部
θ 輻輳角

Claims (5)

1. ケースの内部に両眼視差を有する左右一対の電子映像をそれぞれ表示する左右一対の電子映像表示パネルを収納し、ケースの電子映像表示パネルとは反対側に該電子映像表示パネルに対応してそれぞれ設けられた左右一対の接眼レンズを備え、接眼レンズからそれぞれ対応する電子映像表示パネルを観察することにより立体映像が観察可能な立体映像表示装置において、
   前記接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルに対して垂直であり、
   前記電子映像表示パネルが光源からの照明光を表面に当てる反射型液晶パネルであることを特徴とする立体映像表示装置。
2. 接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルの中心部に合致していることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
3. 光源が電子映像表示パネルの近接位置に設けられ、光源からの照明光が電子映像表示パネルの表面に直接照射されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立体映像表示装置。
4. 電子映像表示パネルと接眼レンズの間で光軸上に光分岐手段が設けられ、光源の照明光が該光分岐手段を介して電子映像表示パネルに照射され、
   電子映像表示パネルの映像が光分岐手段を介して接眼レンズに到ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の立体映像表示装置。
5. 電子映像表示パネルと接眼レンズの間に接眼レンズの光軸に対して４５度の角度を有する光分岐手段をそれぞれ設けると共に、前記光軸に対して９０度の角度方向に光源を設置し、
   光源からの照明光を光分岐手段側へ照射して該光分岐手段により照明光の一部を電子映像表示パネルに対して垂直な方向に反射すると共に、電子映像表示パネル側からの反射光を光分岐手段を介して接眼レンズより観察することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立体映像表示装置。

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