JP2021027419A - 額帯用撮像装置と画像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構成が簡単であり、軽量で装着しやすく、制御装置の負担も少ない額帯用撮像装置と画像制御方法を提供する。【解決手段】額帯１２に固定されたハウジング１４に、撮像素子１６と光学系１８、及び照明装置２２が一体的に有する。額帯１２に一体的に、加速度センサ２４を備える。撮像素子１６により撮影されたビデオ画像を表示装置３０に表示可能に処理する画像処理装置２６と、画像処理装置２６からの画像信号を表示装置３０に送る画像信号制御装置２８を備える。画像信号制御装置２８は、加速度センサ２４により所定の値以上の加速度が検出された場合に、撮像素子１６からのビデオ画像の表示装置３０への出力を停止し、所定値以上の加速度が検出される前の静止画の画像を表示装置３０に出力し表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、額帯に取り付けられる医療用の撮像装置であって、特に鼓膜、鼻咽腔、喉頭など視野が狭い部位を、両眼による視軸と、撮像装置の撮影光軸を一致させて観察及び撮像するための額帯用撮像装置と画像制御方法に関する。

従来、口腔、鼻腔などの体内の手術等では、術者が光源付きの額帯鏡を用いて、体内に光を照射し、裸眼で患部を目視し手術が行われている。例えば、扁桃摘出術、口腔内腫瘍摘出術、鼻副鼻腔腫瘍摘出術などがあげられる。さらに、特許文献１に開示されているように、より手術を容易且つ正確に行うためや、第三者が観察可能にするために、これらの手術において、ビデオカメラと同軸にした光源により手術部位を照明するとともに、手術部位をビデオカメラで撮影し、モニタにより観察可能な額帯用撮像装置も提案されている。この額帯用撮像装置は、ビデオカメラと照明装置を有し、照明装置のハウジングは、額帯により術者の両眼の間に配置した状態で、両眼の視線を妨げない大きさの筒形であり、この照明装置のハウジングの中心位置にビデオカメラを配置したものである。照明装置は、ビデオカメラの外周に配置され、ビデオカメラの光軸上の被写体を照射するＬＥＤ発光素子を備えている。

また、その他の手術時の術野の観察装置としては、撮像素子により撮影した画像をモニタに表示可能にした手術用顕微鏡や内視鏡があり、モニタを見ながらの手術や診断等に用いられている。

しかしながら、これらの装置では、術者が手術中に突然頭部を動かしたときに画像のぶれが生じ、手術をモニタで見る観察者は、モニタ酔いで気分が悪くなる場合あった。この画像のぶれに対して、撮影画像のぶれを防止する装置として、特許文献２，３に開示されているようなぶれ補正装置が提供されている。これらのぶれ補正装置は、加速度センサ等を備えて、ぶれの原因となる加速度を検出すると撮像レンズの位置を駆動して、画像のぶれを補正するものである。

また、医療用の撮像装置として、術者による視界の移動を防止し、良好な画像の保存を目的として特許文献４に開示されている医療用撮像記録装置も提案されている。この医療用撮像記録装置は、画像データから動画を表示部に表示するよう制御する撮像制御部と、画像データを順次記録する情報記録部と、撮像装置の移動を検知する加速度センサと、加速度センサによる検知信号から撮像装置の移動量を算出する移動検出部とを備えている。さらに、移動量が予め設定した範囲内の場合は移動量に応じた移動による動画のブレを打ち消すよう制御する手ブレ補正部と、移動量が上限を超える場合は情報記録部への画像データの記録の中止を制御する記録制御部とを備えている。これにより、術者が動いて大きく視界が変化する動きを検知した場合には、記録が停止され、施術に直接関係しない画像は記録されないものである。

特許第６３００４２４号公報 特開平７−２９５０１５号公報 特開２０１４−２３２２３５号公報 特許第５４１１３８０号公報

特許文献１に開示された額帯用撮像装置に特許文献２，３に開示されたようなぶれ補正装置を取り付けると、ぶれを補正するためのレンズ駆動装置等により撮像装置自体が重くなり、額帯に装着した装置には光源も同軸設けられるため、装置全体が重くなると言う問題があった。この点は、特許文献４に開示された装置も、同様のぶれ補正装置を備えているので同様に問題である。

一方、手術中は額帯自体の動きは少なく、術者が何らかの理由で視界を変えるために頭部を動かすことによる画像のぶれが問題であった。特許文献４では、この移動量を算出して、画像の記録を停止しているものであるが、移動量を算出する計算処理が必要であり、制御部のＣＰＵの負担になっていた。

本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたもので、装置の構成が簡単であり、軽量で装着しやすく、制御装置の負担も少ない額帯用撮像装置と画像制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、額帯に固定されたハウジングに撮像素子と光学系、及び照明装置とが一体的に取り付けられ、術者の頭部に装着して撮影を行う額帯用撮像装置であって、前記額帯に一体的に加速度センサが設けられ、前記撮像素子により撮影されたビデオ画像を表示装置に表示可能に処理する画像処理装置と、前記画像処理装置からの画像信号を前記表示装置に送る画像信号制御装置を備え、前記画像信号制御装置は、前記加速度センサにより所定の値以上の加速度が検出された場合に、前記撮像素子からのビデオ画像の前記表示装置への出力を停止し、前記所定値以上の加速度が検出される前の画像を前記表示装置に出力し表示させる額帯用撮像装置である。

前記加速度センサからの信号が入力する加速度センサ信号処理部を備え、前記加速度センサ信号処理部は、所定の値以上の加速度が検出された場合に前記画像信号制御装置に信号を送信し、前記画像信号制御装置は、前記加速度センサ信号処理部からの信号を基に、前記表示装置に表示する画像を、現在の撮影画像と、前記所定値以上の加速度が検出される前の画像のいずれかを選択して表示させるものである。

また本発明は、額帯に固定された撮像素子により撮影された医療用のビデオ画像を表示装置に表示するための画像制御方法であって、前記額帯に一体的に加速度センサが設けられ、前記撮像素子により撮影されたビデオ画像を前記表示装置に表示する際に、前記加速度センサにより所定の値以上の加速度を検出した場合に、前記撮像素子からのビデオ画像の前記表示装置への表示を停止し、前記所定値以上の加速度が検出される前のビデオ画像の静止画を前記表示装置に表示する画像制御方法である。

前記加速度センサにより、所定の値以上の加速度が検出された場合、前記表示装置に表示した直前のビデオ画像を静止画で表示し、前記加速度センサからの所定の値以上の加速度が検出されなくなると、その時の前記撮像素子からのビデオ画像を前記表示装置に表示するものである。

本発明の額帯用撮像装置は、装置の構成が簡単であり、軽量で装着しやすく、制御装置の負担も少ないものである。特に医療用の画像を撮影して、観察する場合にも、簡単な装置で見やすい画像を提供することができるものである。

本発明の画像制御方法は、簡単な制御方法により、画像のぶれが小さく、見やすい画像を提供することができ、特に医療用の画像を複数人で見る場合にも良好に観察することができるものである。

本発明による額帯用撮像装置の一実施形態の概略ブロック図である。 本発明の一実施形態の額帯用撮像装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の額帯用撮像装置を頭部に装着した状態を示す概略正面図である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態の額帯用撮像装置１０は、額帯１２に取付部材１１を介して固定されたハウジング１４に、撮像素子１６と撮像レンズ等の光学系１８を備えたビデオカメラ２０が設けられている。ハウジング１４には、撮影用の照明装置２２も一体的に取り付けられている。さらに、額帯１２に固定されたハウジング１４には、加速度センサ２４が固定され、ビデオカメラ２０と加速度センサ２４が一体的に設けられている。

ハウジング１４は、額中央部にビデオカメラ２０が位置するように、額帯１２に固定されている。ハウジング１４の中央部には、ビデオカメラ２０が設けられ、ビデオカメラ２０の光軸は、額帯１２の側面に対して直交するように位置している。さらに、ビデオカメラ２０の光軸を中心に等角に３方向に、ハウジング１４内に照明装置２２が配置されている。照明装置２２は、ＬＥＤ２２ａによる光源であり、照明の照射方向は、ビデオカメラ２０の光軸とほぼ平行に配置されている。ハウジング１４内のビデオカメラ２０には、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子１６と光学系１８がその光軸を中心に同軸に配置され、この実施形態の額帯用撮像装置１０は、ビデオカメラ２０の光学系１８の受光側レンズ部は、ハウジング１４の照明装置２２よりも光軸方向に突出して設けられている。

ハウジング１４に設けられたビデオカメラ２０は、撮像素子１６により撮影された画像を、表示装置３０に表示可能に処理する公知の画像処理装置２６に電気的に接続されている。画像処理装置２６は、撮像素子１６からの信号を、既存の動画データの規格であるビデオ信号やデジタル画像信号に変換して、画像信号として画像信号制御装置２８に出力する。

加速度センサ２４は、ハウジング１４を介してビデオカメラ２０に作用する加速度を検知するもので、３軸方向の加速度を検知可能であり、ビデオカメラ２０が静止状態から移動したことを検出する。加速度センサ２４は、加速度センサ信号処理部２５に接続され、加速度センサ信号処理部２５は、３軸方向のいずれかの方向の加速度の値が、所定の値以上か否かを判断し、所定値以上の加速度が検出された場合、検出されたことを示す信号を画像信号制御装置２８に出力する。

画像信号制御装置２８は、表示装置３０が接続され、表示装置３０はビデオカメラ２０の撮像素子１６からの画像を表示する。さらに、画像信号制御装置２８は、画像処理装置２６からの画像信号を一時的に記憶しておく図示しない記憶装置を備え、記憶装置には常時最新の画像が記録され、記憶された画像を表示装置３０に出力可能に設けられている。そして、画像信号制御装置２８は、加速度センサ信号処理部２５からの信号により、画像処理装置２６からの現在の画像を表示装置３０に出力する場合と、画像を記憶した記憶装置の画像を出力する場合とを、切り替え可能に設けられている。

次に、この実施形態の額帯用撮像装置１０の使用方法及び画像制御方法について、以下に説明する。先ず、額帯用撮像装置１０は、額帯１２により術者Ｄの頭部の両眼３３，３４の中間部に位置するように配置され、術者Ｄが被写体３２を両眼３３，３４で注視すると、右眼３３の右視軸と左眼３４の左視軸による被写体３２の画像が、ビデオカメラ２０の光軸と一致した状態となる。さらに、手術等においては鮮明な画像が必要であるので、正確な焦点調節を行う。例えば、被写体３２が外耳道であるときは、ビデオカメラ２０から被写体３２までの距離は、２３０〜３００ｍｍ、鼻孔であるときは、３００〜３５０ｍｍ、咽喉であるときは、３５０〜４５０ｍｍであり、その距離に応じてビデオカメラ２０と照明装置２２の焦点距離を調整すると良い。

被写体３２は、照明装置２２により照明され、術者Ｄが右眼３３と左眼３４の両眼で観察した被写体３２の画像は、術者Ｄが視認しているのと同様の角度の画像で、ビデオカメラ２０の撮像素子１６により、画像信号として取り込まれる。撮像素子１６により撮影された動画である画像は、画像処理装置２６で所定の規格の画像信号に処理され、画像信号制御装置２８を経て、表示装置３０に出力されて動画として表示される。

ここで、術者Ｄは、手術等の作業の途中で、種々の理由により頭部を動かす場合がある。このときの術者Ｄの頭部の動きは、額帯１２を介して加速度センサ２４に検知される。加速度センサ２４により検知された加速度が、所定の値以上の加速度である場合、加速度センサ信号処理部２５は、画像信号制御装置２８にその旨の信号を送信する。送信する信号は、例えば所定以上か否かを電圧の高低のＨとＬに設定した場合、高い場合にＨの信号を送信する。これにより、画像信号制御装置２８は、加速度センサ信号処理部２５からの信号を基に、表示装置３０に表示する画像を、画像信号制御装置２８内に記録した直前の、ブレのない画像を表示装置３０に静止画で表示する。この後、加速度センサ２４からの所定の値以上の加速度が検出されなくなると、Ｌの信号が送られその時点の撮像素子１６からの動画である画像を表示装置３０に表示する。これにより、表示装置３０には、表示した被写体３２の患部等の手術部位を、ブレのない画像で表示することができ、術者Ｄが頭部を動かした場合も、動かす直前の被写体３２の静止画が表示され、観察者が画像のぶれにより体調を崩すこともない。

この実施形態の額帯用撮像装置１０は、加速度センサ２４の出力を加速度センサ信号処理部２５により所定値以上か否かを判断して、画像信号制御装置２８の出力画像を制御するので、装置の構成が簡単であり、軽量で装着しやすく、画像信号制御装置２８の制御部の負担も少ないものである。特に医療用の画像を撮影して、観察する場合にも、術者Ｄが動く直前の画像を表示装置３０に出力して表示させるようにしたので、観察者はブレのない最新の画像を観察することができる。また、術者Ｄの頭部は、常時動かしているものではないので、加速度センサ２４により検出した加速度を加速度センサ信号処理部２５により判断して、所定の値以上の加速度である場合に、画像信号制御装置２８は、加速度センサ信号処理部２５からの信号により、術者Ｄが動く直前の画像を表示装置３０に出力して表示させるようにしたので、観察者はブレのない画像を観察することができる。そして、この実施形態の画像制御方法によれば、簡単な制御方法により、画像のぶれが小さく、見やすい画像を簡単に提供することができ、特に医療用の画像を複数人で見る場合にも良好に観察することができるものである。

なお、この発明の額帯用撮像装置と画像制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ビデオカメラの位置は両眼の中央以外に、両眼の両側に設けて、ステレオ画像を取得し、特殊な表示装置で立体表示可能にしてもよい。これにより、術者が手術中の患部等の被写体画像を、術者の目線の角度で立体的に表示し、画像のぶれがなく観察者により多くの情報を提供することができる。また、この発明に用いるビデオや画像処理装置は既存の装置を利用することができるものであり、画像制御装置も既存の制御装置やコンピュータを利用することができるものである。その他、額帯の形状やハウジング、取付部の形状や構造も適宜設計できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。

１０ 額帯用撮像装置
１２ 額帯
１４ ハウジング
１６ 撮像素子
１８ 光学系
２０ ビデオカメラ
２２ 照明装置
２４ 加速度センサ
２５ 加速度センサ信号処理部
２６ 画像処理装置
２８ 画像信号制御装置
３０ 表示装置
３２ 被写体
３３ 右眼
３４ 左眼
Ｄ 術者

Claims (4)

1. 額帯に固定されたハウジングに撮像素子と光学系、及び照明装置とが一体的に取り付けられ、術者の頭部に装着して撮影を行う額帯用撮像装置であって、
   前記額帯に一体的に加速度センサが設けられ、前記撮像素子により撮影されたビデオ画像を表示装置に表示可能に処理する画像処理装置と、前記画像処理装置からの画像信号を前記表示装置に送る画像信号制御装置を備え、
   前記画像信号制御装置は、前記加速度センサにより所定の値以上の加速度が検出された場合に、前記撮像素子からのビデオ画像の前記表示装置への出力を停止し、前記所定値以上の加速度が検出される前のビデオ画像を前記表示装置に出力し表示させることを特徴とする額帯用撮像装置。
2. 前記加速度センサからの信号が入力する加速度センサ信号処理部を備え、
   前記加速度センサ信号処理部は、所定の値以上の加速度が検出された場合に前記画像信号制御装置に信号を送信し、
   前記画像信号制御装置は、前記加速度センサ信号処理部からの信号を基に、前記表示装置に表示する画像を、現在の撮影画像と、前記所定値以上の加速度が検出される前の画像のいずれかを選択して表示する請求項１記載の額帯用撮像装置。
3. 額帯に固定された撮像素子により撮影された医療用のビデオ画像を表示装置に表示するための画像制御方法であって、
   前記額帯に一体的に加速度センサが設けられ、前記撮像素子により撮影されたビデオ画像を前記表示装置に表示する際に、前記加速度センサにより所定の値以上の加速度を検出した場合に、前記撮像素子からのビデオ画像の前記表示装置への表示を停止し、前記所定値以上の加速度が検出される前のビデオ画像の静止画を前記表示装置に表示させることを特徴とする画像制御方法。
4. 前記加速度センサにより、所定の値以上の加速度が検出された場合、前記表示装置に表示した直前のビデオ画像を静止画で表示し、前記加速度センサからの所定の値以上の加速度が検出されなくなると、その時の前記撮像素子からのビデオ画像を前記表示装置に表示する請求項３記載の画像制御方法。

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