JPH0662438A - 立体像観察システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体像の観察時に前方視野を得られるように
し、立体像の観察と共に前方視野によって装置の各種操
作の確認を可能にして操作性を向上させる。 【構成】 ステレオスコープ２は、ビデオプロセッサ３
に接続されて被写体の撮像信号が視差のある２つの映像
信号となるように処理され、モニタ４ａ，４ｂ及びＨＭ
Ｄ６に出力される。ＨＭＤ６において立体的な内視鏡画
像が表示される。ＨＭＤ６には、前方視野を撮像するた
めのＣＣＤが設けられており、このＣＣＤで撮像された
前方視野の画像信号はビデオプロセッサ３で処理され、
ビデオプロセッサ３において内視鏡画像と前方視野画像
とが選択されて出力される。これにより、ＨＭＤ６にお
いて内視鏡画像が観察されると共に周囲の視野が確保さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドマウントディス
プレイに視差のある画像を表示して３次元像を再現する
立体像観察システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡の先端にＣＣＤ等の固体撮像素子
を２つ設け、撮像された左右の像を基に、被検体の３次
元情報を得ることができる点が従来より知られている。
例えば、特開平４−１６８１２号公報には、先端部に２
つの対物光学系及びＣＣＤを設けて被検体を立体視でき
るステレオ内視鏡が開示されている。

【０００３】また、近年、ヘッドマウントディスプレイ
（以下、ＨＭＤと略記）という液晶モニタを左右に設け
たものを、顔に装着することによって、３次元像を再現
することが行われている。

【０００４】よって、このＨＭＤを用いて、ステレオ内
視鏡より得られる視差のある被検体像を立体的に観察す
ることができるようになる。

【０００５】したがって、内視鏡を用いた診断、治療を
より高度なものへ進歩させることができるといえる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＨＭＤ
は、通常液晶ディスプレイを使用者の両眼の前にメガネ
のように装着させる構造となっている。このため、使用
者はＨＭＤに表示されている像以外は目に入らないこと
になる。

【０００７】つまり、ＨＭＤを内視鏡システムに応用し
た場合、術者は、ＨＭＤによって表示される立体的な内
視鏡像しか視野の中に入らず、内視鏡の操作や処置具を
内視鏡に挿入する等の操作をしようとしても、それを目
で確認しながら操作することはできない。

【０００８】よって、立体像の観察時に装置の各種操作
が容易にできず、内視鏡診断に要する時間も長くなる、
というような問題点も発生する。

【０００９】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、立体像の観察時に前方視野を得ることができ、
これにより立体像の観察と共に前方視野によって装置の
各種操作の確認が可能となり、操作性を向上させること
ができる立体像観察システムを提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による立体像観察
システムは、視覚領域に少なくとも左右２つの画像を表
示する表示部を有する顔面装着用モニタ手段と、前記顔
面装着用モニタ手段の前方視野像を前記視覚領域に透過
または表示することにより再現する前方視野像再現手段
と、視差のある少なくとも２つの撮像手段を有する撮像
部と、前記撮像部で得られた視差のある画像信号を出力
し、前記前方視野像再現手段の像再生面に前記撮像部で
得た視差のある像を表示する画像表示手段と、を備えた
ものである。

【００１１】

【作用】前記構成により、顔面装着用モニタ手段を装着
して立体像を観察する際に、画像表示手段と前方視野像
再現手段とによって、撮像部で得られた立体像と顔面装
着用モニタ手段の前方視野とが視覚される。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図８は本発明の第１実施例に係り、図
１は立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明
図、図２はステレオスコープの構成を示す説明図、図３
はステレオスコープによる超音波の送受を説明する説明
図、図４はヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構
成を示す説明図、図５はＨＭＤの側面図、図６はビデオ
プロセッサの構成を示すブロック図、図７は超音波距離
検出部の構成を示すブロック図、図８は映像信号合成部
とその周辺部の構成を示すブロック図である。

【００１３】本実施例は、立体像観察システムを内視鏡
装置に適用した立体視内視鏡システムの構成例である。

【００１４】図１に第１実施例の立体視内視鏡システム
の全体構成を示す。立体視内視鏡システム１は、立体視
可能なステレオスコープ２と、このステレオスコープ２
と接続されたビデオプロセッサ３とを有しており、ステ
レオスコープ２で得られた視差のある被写体像を基にビ
デオプロセッサ３で画像信号を生成し、左用および右用
のモニタ４ａ，４ｂに内視鏡で得られた左右の像をそれ
ぞれ表示するようになっている。また、ステレオスコー
プ２には、照明光を供給するための光源５が接続されて
いる。

【００１５】ビデオプロセッサ３には、モニタ４ａ，４
ｂと同様に、内視鏡像を表示するＨＭＤ６が接続されて
いる。このＨＭＤ６は顔面装着用モニタ手段として術者
の顔に装着され、それによって術者は、内視鏡像を３次
元の立体像として観察できるようになっている。

【００１６】図２に、ステレオスコープ２の構成を示
す。ステレオスコープ２は、その挿入部先端部に撮像部
としての左右用のＣＣＤ７ａ，７ｂが設けられており、
これにより２枚の被検体像を撮像する。このＣＣＤ７
ａ，７ｂは、ビデオプロセッサ３からの駆動信号によっ
て駆動され、出力信号は前置増幅器８ａ，８ｂによって
それぞれ増幅され、ビデオプロセッサ３へ出力されるよ
うになっている。

【００１７】また、内視鏡の先端部には、超音波振動子
９が設けられている。この超音波振動子９は、内視鏡の
先端と、被検体との間の距離を測定するためのもので、
図３に示すように被検体１０に対して超音波を送受する
ためのものである。この送受波した超音波信号より、後
述のように距離が求められるようになっている。

【００１８】また、内視鏡の挿入部基端部の操作部１１
には、静止画像を得るためのフリーズスイッチ１２と、
後述する通常画像と実物大画像とを切換える拡大切換ス
イッチ１３と、内視鏡像とＨＭＤ視野像とを切換える視
野切換スイッチ１４とが設けられている。

【００１９】前記ＨＭＤ６の構成を図４および図５を参
照して説明する。ＨＭＤ６は、内側（目と対面する側）
に像を表示するための左右の液晶ディスプレイ１５ａ，
１５ｂを有する。前記ビデオプロセッサ３と液晶ディス
プレイ１５ａ，１５ｂとにより画像表示手段が構成され
ている。またＨＭＤ６の表面側には、術者の視野の代り
に、前方視野像を撮像するＣＣＤ１６ａ，１６ｂが設け
られている。このＣＣＤ１６ａ，１６ｂと後述するビデ
オプロセッサ３内のＨＭＤ用信号処理部，信号合成部と
により前方視野像再現手段が構成されている。

【００２０】またＨＭＤ６の側面には、前に述べた内視
鏡の操作部１１に設けられている拡大切換スイッチ，視
野切換スイッチと同じ機能を有する切換スイッチ１７が
設けられている。そして、ＨＭＤ６の他の側面よりケー
ブルが延出しており、このケーブルを介してビデオプロ
セッサ３と接続されるようになっている。

【００２１】次に、ビデオプロセッサ３の構成を図６を
参照して説明する。ビデオプロセッサ３は、内視鏡先端
部に設けられているＣＣＤ７ａ，７ｂを駆動するため、
ＣＣＤ駆動信号を発生する内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８を
有している。この内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８等が接続さ
れたコネクタ１９を介してステレオスコープ２と接続さ
れるようになっている。内視鏡用ＣＣＤ駆動部１８によ
って駆動されたＣＣＤ７ａ，７ｂで得られた撮像信号
は、コネクタ１９を介して内視鏡映像信号処理部２０へ
入力される。内視鏡映像信号処理部２０では、前記撮像
信号を処理してモニタに表示可能な信号とし、モニタ画
像出力部２１を介して、モニタ４ａ，４ｂへ映像信号を
出力する。また、内視鏡映像信号処理部２０で処理され
た映像信号は、映像信号合成部２２にも入力されるよう
になっている。

【００２２】前記コネクタ１９には超音波距離検出部２
３も接続されている。超音波距離検出部２３は、ステレ
オスコープ２に設けられた超音波振動子９を駆動し、ま
た、被検体１０から反射された超音波を受信し、このと
きの送受信信号の位相のズレに基づいて、ステレオスコ
ープ２の先端と被検体１０との間の距離を測定する。超
音波距離検出部２３で検出された距離情報は、映像信号
合成部２２へ入力されるようになっている。

【００２３】また、ビデオプロセッサ３には、ＨＭＤ６
に設けられたＣＣＤ１６ａ，１６ｂを駆動するためのＨ
ＭＤ用ＣＣＤ駆動部２４が設けられている。ＨＭＤ用Ｃ
ＣＤ駆動部２４にはコネクタ２５が接続され、このコネ
クタ２５を介してＨＭＤ６と接続されるようになってい
る。前記ＣＣＤ１６ａ，１６ｂは、術者がＨＭＤを装着
すると、液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂに表示される
もの以外は何も見えなくなるので、術者の目の代りに視
野を確保するために前方視野を撮像するものである。Ｃ
ＣＤ１６ａ，１６ｂで撮像された撮像信号は、コネクタ
２５を介してＨＭＤ映像信号処理部２６で信号処理さ
れ、映像信号合成部２２へ入力されるようになってい
る。

【００２４】映像信号合成部２２は、ステレオスコープ
２から得られた像およびＨＭＤ用ＣＣＤ１６ａ，１６ｂ
から得られた像をＨＭＤ６で表示するための処理を行う
ものであり、例えば、内視鏡像かＨＭＤの前方視野像
（以下、ＨＭＤ像と略記）のどちらかを選択して表示す
るように合成処理を行う。または超音波距離検出部２３
で得られた距離情報に基づき、画像の拡大・縮小を行
う。さらには、動画像と静止画像を表示させるための合
成処理等の各種処理を行うものである。このような処理
をされた映像信号は、ＨＭＤ画像出力部２７を介してＨ
ＭＤ６へ出力されるようになっている。

【００２５】前記映像信号合成部２２での処理の指示
は、ステレオスコープ２およびＨＭＤ６に設けられた各
スイッチ、あるいはこれと同様に入力部２８から入力さ
れる命令に基づき動作するもので、制御部２９を介して
行われるようになっている。すなわち、図示しないが、
ステレオスコープ２の拡大切換スイッチ１３，視野切換
スイッチ１４、ＨＭＤ６の切換スイッチ１７は、入力部
２８同様に制御部２９に接続されている。

【００２６】また、制御部２９には状態表示部３０が接
続されており、制御部２９の制御状態を状態表示部３０
へ表示させ、術者以外の人に制御状態を告知できるよう
になっている。

【００２７】さらに、制御部２９は各種タイミングパル
スを作成し、各部の動作を制御するようになっている。

【００２８】次に、ビデオプロセッサ３の内部回路をさ
らに詳しく説明する。図７は、超音波距離検出部２３の
詳細の構成を示している。

【００２９】超音波距離検出部２３は、超音波振動子９
を駆動するため超音波送信回路３１が設けられ、ここか
ら送出されるパルス信号によって、超音波振動子９が駆
動される。また、超音波受信回路３２が設けられ、超音
波振動子９で受信した超音波信号は、超音波受信回路３
２によって検波される。

【００３０】超音波送信回路３１と超音波受信回路３２
とは、距離演算回路３３に接続されている。この距離演
算回路３３は、送信時と受信時の超音波パルスの位相の
ズレに基づき、ステレオスコープ２先端と、被検体１０
との間の距離を演算するものである。距離演算回路３３
は、演算結果に基づき距離に比例した信号を、拡大・縮
小制御信号発生回路３４に出力する。

【００３１】拡大・縮小制御信号発生回路３４は、以下
に述べる機能を発揮させるためのものである。

【００３２】つまり、術者がＨＭＤ６を装着した時、あ
たかも自分の目の前に実寸大の被検体が存在して見える
ように、距離演算回路３３の出力信号に基づいてステレ
オスコープ２で得られた像を実寸大に拡大または縮小す
るための制御信号を発生するものである。

【００３３】これによって、術者は感覚的に被検体の大
きさを知ることができる。

【００３４】拡大・縮小制御信号発生回路３４から出力
される制御信号は、映像信号合成部２２へ入力されるよ
うになっている。

【００３５】次に、図８を用いて映像信号合成部２２お
よびその周辺部の機能構成の詳細を説明する。

【００３６】ステレオスコープ２から出力された撮像信
号は、内視鏡映像信号処理部２０に設けられたＬ用およ
びＲ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂで処理される。
また、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂから
出力される信号は、それぞれＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路
３６ａ，３６ｂに入力されるとともにモニタ画像出力部
２１へ入力されるようになっている。

【００３７】Ｌ用およびＲ用拡大・縮小回路３６ａ，３
６ｂは、前述した超音波距離検出部２３に設けられた拡
大・縮小制御信号発生回路３４が出力する制御信号に基
づき、Ｌ用およびＲ用の内視鏡像をそれぞれ、同じよう
に拡大・縮小するものである。

【００３８】このＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３
６ｂは、常に内視鏡像の拡大・縮小を行うわけではな
く、入力部２８によって、実寸大表示を指示された時の
み拡大・縮小が行われる。これは、内視鏡の診断時に常
に実寸大表示していると術者は常に目の前に被検体があ
るように見え、不快感を覚えるようなことがあるため、
これを防止するようにしている。このため、超音波距離
検出部２３の出力信号は、スイッチ３７を介してＬ用，
Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂに入力されるように
なっている。

【００３９】入力部２８によって実寸大表示が指定され
ると、制御部２９は、像の拡大・縮小処理をするため、
スイッチ３７を閉状態とし、超音波距離検出部２３から
の制御信号をＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂ
に入力する。これによって、ＨＭＤ６には実寸大の内視
鏡像が表示されることとなる。

【００４０】また、スイッチ３７が開状態のときは、Ｌ
用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂは拡大・縮小処
理を行わず、ステレオスコープ２で得られた映像信号
は、そのまま次段の回路、すなわちＬ用，Ｒ用画像メモ
リ３８ａ，３８ｂ及び画像重合せ回路３９ａ，３９ｂへ
出力されるようになっている。

【００４１】Ｌ用画像メモリ３８ａおよびＲ用画像メモ
リ３８ｂは、それぞれフリーズ用のメモリである。よっ
て、入力部２８等でフリーズが指示されると、Ｌ用，Ｒ
用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力される映像信
号を記憶し、この映像信号を画像重合せ回路３９ａ，３
９ｂへ出力する。このＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３
８ｂは、それぞれ制御部２９によってその動作が制御さ
れるようになっている。

【００４２】画像重合せ回路３９ａ，３９ｂは、Ｌ用，
Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂの出力信号がそれぞれ入
力されるとともに、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，
３６ｂから出力された映像信号も、そのまま入力される
ようになっている。この画像重合せ回路３９ａ，３９ｂ
は、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂから出力
される映像とＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂで記
憶された映像とを重合せて次段の回路へ出力するもので
ある。

【００４３】つまり、フリーズ指示がされていない場合
には、Ｌ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂからは映像
信号が出力されず、Ｌ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，
３６ｂからの映像信号のみが画像重合せ回路３９ａ，３
９ｂにそれぞれ入力され、このＬ用，Ｒ用拡大・縮小回
路３６ａ，３６ｂから入力された信号をそのまま出力す
ることとなる。

【００４４】一方、フリーズが指示された場合には、Ｌ
用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂから映像信号が出力
される。よって、画像重合せ回路３９ａ，３９ｂは、こ
のＬ用，Ｒ用画像メモリ３８ａ，３８ｂから出力される
映像信号とＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂか
ら出力される映像信号とをそれぞれ重合せて、次段の回
路へ出力するようになっている。つまり、動画像と静止
画像とを重合せた状態の映像信号を生成している。

【００４５】前記画像重合せ回路３９ａ，３９ｂの出力
信号は、それぞれ切換回路４０ａ，４０ｂにそれぞれ入
力されるようになっている。切換回路４０ａ，４０ｂの
他方の入力端には、ＨＭＤ映像信号処理部２６の出力信
号が入力されるようになっている。ＨＭＤ映像信号処理
部２６には、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路４１ａ，４１
ｂが設けられており、ＨＭＤ６に設けられたＣＣＤ１６
ａ，１６ｂから得られる撮像信号を処理するようになっ
ている。

【００４６】切換回路４０ａ，４０ｂは、画像重合せ回
路３９ａ，３９ｂから出力される像と、Ｌ用，Ｒ用映像
信号処理回路４１ａ，４１ｂで処理された像とを選択す
るためのものである。つまり、ＨＭＤに内視鏡像を表示
するか、ＨＭＤ像を表示するかを切換えるようになって
いる。この切換えは、入力部２８、またはステレオスコ
ープ２に設けられた視野切換スイッチ１４またはＨＭＤ
６に設けられた切換スイッチ１７によって切換操作で
き、それに基づき制御部２９が切換回路４０ａ，４０ｂ
を制御する。

【００４７】切換回路４０ａ，４０ｂによって選択され
た内視鏡像またはＨＭＤ像は、ＨＭＤ画像出力部２７を
介してＨＭＤ６へ出力される。そして、図４に示したＨ
ＭＤ６の液晶モニタ１５ａ，１５ｂに表示されるように
なっている。

【００４８】次に、本実施例の作用について説明する。
被検体の観察を行う際には、被検体１０にステレオスコ
ープ２の挿入部を挿入し、ＣＣＤ７ａ，７ｂによって被
検体１０を撮像する。ＣＣＤ７ａ，７ｂで得られた撮像
信号は、コネクタ１９を介して内視鏡映像信号処理部２
０へ入力され、モニタに表示可能な映像信号となるよう
処理される。そして、モニタ画像出力部２１を介してモ
ニタ４ａ，４ｂへ出力され、モニタ４ａ，４ｂに内視鏡
画像が表示されると共に、映像信号合成部２２へ入力さ
れる。映像信号合成部２２の出力画像信号は、ＨＭＤ画
像出力部２７を介してＨＭＤ６へ出力され、ＨＭＤ６の
液晶ディスプレイ１５ａ，１５ｂに内視鏡画像が表示さ
れる。術者はＨＭＤ６を装着して液晶ディスプレイ１５
ａ，１５ｂを見ることにより、被検体１０の立体像を得
ることができる。

【００４９】一方、ＨＭＤ６において、ＣＣＤ１６ａ，
１６ｂによってＨＭＤ６の前方（すなわち術者の顔の前
方）の視野像が撮像される。ＣＣＤ１６ａ，１６ｂで得
られた撮像信号は、コネクタ２５を介してＨＭＤ映像信
号処理部２６へ入力され、ここで信号処理された後、映
像信号合成部２２へ入力される。映像信号合成部２２で
は、前記内視鏡画像信号とＨＭＤ画像信号とが選択さ
れ、ＨＭＤ６へ出力される。

【００５０】すなわち、本実施例によれば、ステレオス
コープ２で得た内視鏡像とＨＭＤ６のＣＣＤ１６ａ，１
６ｂで得られたＨＭＤ前方視野像とのどちらかを選択し
て、ＨＭＤ６の液晶モニタ１５ａ，１５ｂに像を表示さ
せることができる。

【００５１】よって、術者はＨＭＤ６を装着したままの
状態で、内視鏡像を立体視観察をし、また処置具を用い
るなど各種操作を行うときは、一旦ＨＭＤ６にＨＭＤ像
を表示させる。これによって、術者はあたかもＨＭＤ６
をはずした時のような視野を得ることができ、この状態
で処置具等をつかみ、内視鏡内に挿入する等の操作を容
易に行うことができる。

【００５２】そして、処置具の先端が内視鏡に挿入さ
れ、処置具を観察せずとも、内視鏡に処置具を挿入する
ことができるようになったときには、ＨＭＤ６には再び
内視鏡像を表示させる。

【００５３】これにより術者は、被検体と処置具先端と
の位置関係を３次元像として感覚的に距離間をつかむこ
とができる。よって、より迅速に処置具先端を被検体に
近づけることができ、また、処置を行うことができる。

【００５４】このように、内視鏡診断に関する操作性を
向上させることができる。

【００５５】さらに、この実施例では、超音波を用いて
被検体と内視鏡先端との間の距離を測定し、被検体を実
物大に表示するように、拡大・縮小回路３６ａ，３６ｂ
によって画像の拡大・縮小の制御を行っている。よっ
て、処置具と被検体との間の距離を、ＨＭＤ６に実物大
に表示される３次元像に基づき、術者がより感覚的に知
ることができるという効果を有している。

【００５６】また、この実物大表示は常に行われるもの
ではなく、必要なときだけ使用できるように切換え機能
を有している。よって術者が、実物大表示のみをしてい
ると不快感を覚えるときなどは、所定の大きさの画像
（術者が不快感を生じないように、ある程度被検体が遠
くに表示されるような画像）を表示することができる。

【００５７】また、ＨＭＤ６に表示された像を静止画観
察したいときにフリーズスイッチ１２を操作してフリー
ズすると、映像信号合成部２２の画像重合せ回路３９
ａ，３９ｂによって、静止画のみでなく静止画と動画が
重合された状態の像が、ＨＭＤ６に表示されるようにな
っている。

【００５８】これは、ＨＭＤ６に静止画像のみ表示して
いると、術者は静止画像のみしか観察できなくなり、内
視鏡が不用意に動いたときには患者に危険がおよぶこと
もあるため、リアルタイムの動画像も表示するようにし
たものである。すなわち、フリーズした状態でも、現
在、内視鏡先端がどのように動いているかを少なくとも
感じとれるようにするため、静止画と動画とを重合せて
表示する。

【００５９】これによって、内視鏡先端が不用意に動い
て患者を傷つける、というような問題が発生することを
防止できる。

【００６０】以上本発明の第１実施例を説明したが、そ
の中で切換信号を入力するための手段として、ビデオプ
ロセッサ３に設けられた入力部２８、または、ステレオ
スコープ２の操作部１１に設けられた各スイッチ、また
はＨＭＤ６に設けられた切換えスイッチ１７等がある。

【００６１】ビデオプロセッサ３に設けられた入力部２
８の操作は、術者以外のものでも容易に操作できるもの
である。また、操作部１１またはＨＭＤ６に設けられた
スイッチは、術者が必ずしもスイッチのある場所を確認
しなくても、ある程度自在に操作できるように設けられ
ている。

【００６２】つまり、術者は、内視鏡の操作には慣れて
おり、どこがどのような形状になっているかがわかり、
感覚的な操作が可能である。また、ＨＭＤ６に設けられ
たスイッチも、術者は自分の顔に対してスイッチがどの
あたりにあるかは感覚的に知ることができる。よって、
術者はＨＭＤ６で立体的な内視鏡像を見ながらフリーズ
等の操作を行うことが可能である。

【００６３】しかし、操作するスイッチが増加する場合
等を考えると、やはりスイッチ類の操作は困難になって
くる。

【００６４】よって、例えば図９に示すような音声認識
の機能を持たせると、より立体視内視鏡システムの操作
性を向上することができる。

【００６５】音声認識の機能を有した立体視内視鏡シス
テムは、ＨＭＤ６に音声を検出するためのマイク４２が
設けられると共に、ビデオプロセッサ３に音声認識装置
４４が接続されている。前記マイク４２によって検出さ
れた音声信号は、アンテナ４３によって、音声認識装置
４４へ送出される。音声認識装置４４には音声認識回路
４６が設けられ、前記音声信号がアンテナ４５を介して
音声認識回路４６へ入力される。この音声認識回路４６
によって術者の音声を認識し、術者の音声による命令に
応じてビデオプロセッサの制御等が行われる。

【００６６】このように、スイッチの操作等を行うこと
なく、術者の命令に応じてビデオプロセッサの制御等を
行うことができ、術者は指先等に神経を使う必要がなく
なり術者の負担を軽減することができる。

【００６７】図１０には第１実施例の映像信号合成部２
２の第１の変形例を示す。なお、同一構成要素について
は同一符号を付し説明を省略する。

【００６８】第１実施例では、画像をフリーズした時、
単に得られた動画像と静止画像とを重合せて表示するよ
うにしている。

【００６９】しかし、画像を単に重合せただけでは、ど
ちらの画像の優先度も同じに表示され見づらい像となっ
てしまう恐れがある。そこで、第１の変形例では、映像
信号合成部２２ａにモノクロ・カラー切換回路４７ａ，
４７ｂを設けて、フリーズを指示したときには動画像を
カラー画像からモノクロ画像に変更し、このモノクロの
動画像とカラーの静止画像とを重合せるようにしたもの
である。

【００７０】モノクロ・カラー切換回路４７ａ，４７ｂ
は、フリーズが指示されたときには動画像をモノクロに
変換して出力し、フリーズが解除されるとカラーの動画
像を出力するようになっており、出力された動画像とカ
ラーの静止画像とが画像重合せ回路３９ａ，３９ｂで重
合される。

【００７１】これによると、実際に観察したい静止画像
がカラーで表示され、この像が強調されることになる。
よって、観察し易い良好な静止画像を得ることができ
る。

【００７２】また、動画像と静止画像の重合せは、カラ
ーとモノクロの画像の重合せだけではなく、輝度の高低
の画像を重合せるということも可能である。このように
輝度の異なる画像を重合せるようにした第２の変形例を
図１１に示す。

【００７３】この第２の変形例では、映像信号合成部２
２ｂにおいて、図１０に示されるモノクロ・カラー切換
回路４７ａ，４７ｂの代わりに、それぞれ輝度切換回路
４８ａ，４８ｂを設けるようにしている。

【００７４】輝度切換回路４８ａ，４８ｂは、フリーズ
が指示されると、入力される動画像の輝度を低くなるよ
う切換え、輝度の低い動画像を画像重合せ回路３９ａ，
３９ｂへ出力する。これによって、輝度の高い静止画像
と、輝度の低い動画像とが重合された状態でＨＭＤ６に
表示される。また、フリーズが解除されると輝度切換回
路４８ａ，４８ｂは高輝度の動画像を出力する。

【００７５】このように、輝度の異なる画像を重合せた
場合においても、実際に観察したい静止画像を強調する
ことができる。

【００７６】以上まではフリーズ時において動画像と静
止画像とを電気的に重合せる方法について述べてきた
が、機械的に像を重合せることもできる。

【００７７】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装
置の構成例を図１２ないし図１４に示す。

【００７８】例えば図１２に示すように、ハーフミラー
４９を用いてＨＭＤ５０を構成することができる。

【００７９】つまりＨＭＤ５０には、動画を表示するた
めの第１の液晶モニタ５１と、静止画像を表示するため
の第２の液晶モニタ５２とが設けられている。これによ
ると、第１の液晶モニタ５１に表示された動画像は、ハ
ーフミラー４９を介して透過されたものを観察すること
ができ、また、第２の液晶モニタ５２に表示された静止
画像は、ハーフミラー４９に反射されることで観察する
ことができる。

【００８０】このようなＨＭＤ５０と接続されるビデオ
プロセッサ３の映像信号合成部２２は、例えば図１３に
示されるように構成することができる。

【００８１】図からわかるように、映像信号合成部２２
ｃには画像重合せ回路は不要となり、Ｌ用，Ｒ用画像メ
モリ３８ａ，３８ｂから出力される映像信号は、直接静
止画用の第２の液晶モニタ５２に入力されるようになっ
ている。また、動画像となるＬ用，Ｒ用拡大・縮小回路
３５ａ，３５ｂの出力映像信号は、切換回路４０ａ，４
０ｂに直接入力され、切換回路４０ａ，４０ｂからの出
力信号が第１の液晶モニタ５１に入力されるようになっ
ている。

【００８２】これによって、ＨＭＤ５０において動画像
と静止画像とを重合せて表示できる。

【００８３】また図１３に示す回路を用いることによ
り、動画像用のモニタと静止画像用のモニタの２つのモ
ニタを駆動することができる。

【００８４】すなわち、図１４に示すように、第１の液
晶モニタ５１と第２の液晶モニタ５２とを上下に並べて
配置し、２つのモニタを直接観察できるように構成した
ＨＭＤ５３へ応用することができる。

【００８５】これによると、動画像と静止画像とが重合
されないので、それぞれの像が見やすくなるという効果
を有する。

【００８６】次に図１５を用いて、本発明の第２実施例
を説明する。図１５は本発明の第２実施例に係る立体視
内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。

【００８７】第１実施例では、ＨＭＤに設けたＣＣＤで
得られた前方視野像をＨＭＤ６で表示することで術者の
視野を確保するようにしたが、この実施例ではＨＭＤ６
にＣＣＤを設けずに術者の視野を確保できるようにした
ものである。

【００８８】第２実施例のＨＭＤ６１は、ステレオスコ
ープ２で得られた像を表示するための液晶モニタ６２
ａ，６２ｂを上部に有しており、このモニタに表示され
た像をハーフミラー６３で反射させて、術者が観察でき
るように構成されている。

【００８９】また、ＨＭＤ６１には、液晶モニタ６２
ａ，６２ｂに表示される像の輝度を調整するための輝度
調整ボリューム６４が設けられている。

【００９０】このＨＭＤ６１と接続されるビデオプロセ
ッサ６５の主要部は、図１５のように構成されている。
ビデオプロセッサ６５には、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回
路３５ａ，３５ｂの出力側に信号レベル調整回路６６
ａ，６６ｂが設けられ、ＨＭＤ６１の輝度調整ボリュー
ム６４に接続されている。すなわち、ＨＭＤ６１に設け
られた輝度調整ボリューム６４の操作によって、映像信
号の輝度レベルが信号レベル調整回路６６ａ，６６ｂに
よって調整され、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表示され
る像の明るさが制御されるようになっている。これによ
り、内視鏡画像の明るさをコントロールすることができ
る。

【００９１】従って、術者が自分の視野を確保しようと
するときは、輝度調整ボリューム６４によってモニタに
表示される像の明るさを暗くする。すると、周囲の照明
の方がモニタの明るさより明るくなるので、術者はハー
フミラー６３を介して周囲の状態を視覚できる。

【００９２】一方、術者が内視鏡像を観察しようとする
ときは、輝度調整ボリューム６４を調整することによっ
て液晶モニタ６２ａ，６２ｂの像の輝度を上げる。する
と、周囲の明るさに対しても、液晶モニタ６２ａ，６２
ｂに表示される像の明るさが明るくなり、ハーフミラー
６３によって像が反射され内視鏡像を観察できる。

【００９３】このように、第２実施例によれば、液晶モ
ニタ６２ａ，６２ｂに表示する像の明るさを制御するこ
とのみで、術者の視野の確保と内視鏡像の観察との切換
えを行うことができ、内視鏡像を立体観察しながら各種
操作を容易に行うことができる。

【００９４】図１６は本発明の第３実施例に係る立体視
内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。

【００９５】第３実施例は、第２実施例が液晶モニタに
表示される像の輝度を調整するのに対し、室内の照明光
量を調整することによって術者の視野の確保するように
したものである。

【００９６】第３実施例のＨＭＤ７１は、第２実施例と
同様に液晶モニタ６２ａ，６２ｂ、及びハーフミラー６
３が設けられていると共に、内視鏡室内の照明光を調整
するための照明光量調整ボリューム７２が設けられてい
る。

【００９７】このＨＭＤ７１に接続されるビデオプロセ
ッサ７３は、接続ケーブル７４を介して照明制御部と接
続されるようになっている。照明光量調整ボリューム７
２からの調光信号は、切換スイッチ７７を介して接続ケ
ーブル７４より照明制御部へ送出されるようになってい
る。また、切換スイッチ７７の他端にはワイヤレス発信
器７５が接続されており、前記照明光量調整ボリューム
７２からの調光信号を電波として飛ばして照明制御部へ
送出できるようになっている。ワイヤレス発信器７５よ
り発信された調光信号は、ワイヤレス受信器７６で受信
されるようになっている。

【００９８】前記接続ケーブル７４及びワイヤレス受信
器７６は、切換スイッチ７８を介して室内照明コントロ
ール装置７９に接続されており、この室内照明コントロ
ール装置７９によって照明ランプ８０の照明光量が調整
されるようになっている。また、室内照明コントロール
装置７９には内視鏡室内の壁に設けられた光量調整ボリ
ューム８１が接続されており、光量調整ボリューム８１
によっても光量調整が可能となっている。

【００９９】照明光量調整ボリューム７２からの調光信
号は、接続ケーブル７４の接続状態によって送出経路が
切換えられる。すなわち、接続ケーブル７４の接続状態
によって切換スイッチ７７，７８が自動的に切換えられ
る。これにより、接続ケーブル７４がビデオプロセッサ
７３に接続されている場合は接続ケーブル７４を介し
て、また、接続ケーブル７４が接続されていない場合
は、ワイヤレス発信器７５及びワイヤレス受信器７６に
よって電波として、室内照明コントロール装置７９へ調
光信号が送られる。この調光信号に基づいて室内照明コ
ントロール装置７９で照明ランプ８０の照明光量が調整
される。

【０１００】このように構成されたシステムによれば、
照明光量調整ボリューム７２を操作して室内の照明光量
を明るくすると、術者はＨＭＤ７１のハーフミラー６３
を介して、室内の様子を視覚することができる。一方、
室内照明を暗くすると、液晶モニタ６２ａ，６２ｂに表
示された内視鏡像がハーフミラー６３によって反射さ
れ、術者はこれに基づき３次元の内視鏡像を観察するこ
とができる。

【０１０１】従って、室内の照明光量を調整することの
みで、第２実施例と同様に、術者の視野の確保と内視鏡
像の観察との切換えを行うことができ、内視鏡像を立体
観察しながら各種操作を容易に行うことができる。

【０１０２】図１７は本発明の第４実施例に係る立体視
内視鏡システムの全体構成を示す構成説明図である。

【０１０３】第４実施例は、第２実施例と第３実施例と
を組合せたものである。

【０１０４】第４実施例のＨＭＤ９１は、第２実施例と
同様に液晶モニタ６２ａ，６２ｂ、及びハーフミラー６
３が設けられていると共に、観察像切換えボリューム９
２が設けられている。

【０１０５】ＨＭＤ９１に接続されるビデオプロセッサ
９３には、輝度調整信号生成回路９４、及び照明光量調
整信号生成回路９５が設けられており、観察像切換えボ
リューム９２からの出力信号が供給されるようになって
いる。前記輝度調整信号生成回路９４の出力の輝度調整
信号は、Ｌ用，Ｒ用映像信号処理回路３５ａ，３５ｂに
入力され、映像信号の輝度レベルが調整されるようにな
っている。また、照明光量調整信号生成回路９５の出力
の照明光量調整信号は、切換スイッチ７７に入力され、
第３実施例と同様に室内照明コントロール装置７９へ送
られるようになっている。

【０１０６】よって、ＨＭＤ９１の観察像切換えボリュ
ーム９２を調整することにより、輝度調整信号生成回路
９４は映像信号の輝度を調整するための信号を発生し、
照明光量調整信号生成回路９５は照明光量を調整するた
めの信号を発生する。これにより、液晶モニタ６２ａ，
６２ｂに表示される像の明るさ、及び照明ランプ８０の
照明光量が調整される。

【０１０７】室内の様子を見たいときには、観察像切換
えボリューム９２を操作して、映像信号の輝度を下げる
とともに、室内の照明光量を上昇させる。これにより、
術者はハーフミラー６３を透過して室内を視覚すること
ができる。

【０１０８】また、内視鏡像を観察したいときには、観
察像切換えボリューム９２を操作して、映像信号の輝度
を上げるとともに、室内の照明光量を低下させる。これ
によって、ＨＭＤ９１には高輝度の内視鏡像が表示さ
れ、周囲の室内は暗いため、液晶モニタ６２ａ，６２ｂ
の像がハーフミラー６３によって反射され、術者は内視
鏡像を観察することができる。

【０１０９】従って、液晶モニタに表示する像の明るさ
と室内の照明光量とを調整することによって、術者の視
野の確保と内視鏡像の観察との切換えを行うことができ
る。

【０１１０】以上説明したように、本実施例は、術者の
顔に装着するＨＭＤにおいて内視鏡像を観察するモード
とＨＭＤ前方の室内を観察するモードとを切換えて、そ
れぞれを観察できるようにしたものである。

【０１１１】よって、従来のようにＨＭＤを装着したま
までは内視鏡像しか観察することができず、他の作業を
行うことが困難であるという問題点を解決でき、内視鏡
像を立体観察しながら各種操作を容易に行うことができ
る。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、立
体像の観察時に前方視野を得ることができ、これにより
立体像の観察と共に前方視野によって装置の各種操作の
確認が可能となり、操作性を向上させることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図８は本発明の第１実施例に係り、
図１は立体視内視鏡システムの全体構成を示す構成説明
図

【図２】ステレオスコープの構成を示す説明図

【図３】ステレオスコープによる超音波の送受を説明す
る説明図

【図４】ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の構成
を示す説明図

【図５】ＨＭＤの側面図

【図６】ビデオプロセッサの構成を示すブロック図

【図７】超音波距離検出部の構成を示すブロック図

【図８】映像信号合成部とその周辺部の構成を示すブロ
ック図

【図９】音声認識の機能を有した立体視内視鏡システム
の構成を示す構成説明図

【図１０】図８に示した映像信号合成部の第１の変形例
を示すブロック図

【図１１】図８に示した映像信号合成部の第２の変形例
を示すブロック図

【図１２】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置
におけるＨＭＤの第１の構成例を示す側面図

【図１３】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置
における映像信号合成部の構成例を示すブロック図

【図１４】動画像と静止画像とを機械的に重合せる装置
におけるＨＭＤの第２の構成例を示す側面図

【図１５】本発明の第２実施例に係る立体視内視鏡シス
テムの全体構成を示す説明図

【図１６】本発明の第３実施例に係る立体視内視鏡シス
テムの全体構成を示す説明図

【図１７】本発明の第４実施例に係る立体視内視鏡シス
テムの全体構成を示す説明図

【符号の説明】

１…立体視内視鏡システム ２…ステレオスコープ ３…ビデオプロセッサ ６…ヘッドマウントディスプレイ ７ａ，７ｂ…内視鏡用ＣＣＤ ９…超音波振動子 １２…フリーズスイッチ １３，１４，１７…切換スイッチ １５ａ，１５ｂ…液晶ディスプレイ １６ａ，１６ｂ…ＨＭＤ用ＣＣＤ ２０…内視鏡映像信号処理部 ２２…映像信号合成部 ２３…超音波距離検出部 ２６…ＨＭＤ映像信号処理部 ２９…制御部 ４０ａ，４０ｂ…切換回路

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】これは、ＨＭＤ６に静止画像のみ表示して
いると、術者は静止画像のみしか観察できなくなり、内
視鏡が不用意に動いたときには患者に危険がおよぶこと
もあるため、リアルタイムの動画像も表示するようにし
たものである。すなわち、フリーズした状態でも、現
在、内視鏡先端がどのように動いているかを少なくとも
感じとれるようにするため、静止画と動画とを重合せて
表示する。このとき、動画を拡大・縮小回路３６ａ，３
６ｂにより縮小して重合せても良いし、縮小した画像を
フリーズした後に動画と重合せても良い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視覚領域に少なくとも左右２つの画像を
   表示する表示部を有する顔面装着用モニタ手段と、 前記顔面装着用モニタ手段の前方視野像を前記視覚領域
   に透過または表示することにより再現する前方視野像再
   現手段と、 視差のある少なくとも２つの撮像手段を有する撮像部
   と、 前記撮像部で得られた視差のある画像信号を出力し、前
   記前方視野像再現手段の像再生面に前記撮像部で得た視
   差のある像を表示する画像表示手段と、 を備えたことを特徴とする立体像観察システム。