KR100843429B1

KR100843429B1 - 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치 및 이를 이용한 내시경 및 현미경

Info

Publication number: KR100843429B1
Application number: KR1020010042691A
Authority: KR
Inventors: 야마모또마사오
Original assignee: 스카라 가부시키가이샤
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2008-07-03
Also published as: KR20020008028A; EP1175107A3; EP1175107A2; US20020008908A1; DE60133693D1; JP2002031779A; JP3464197B2; DE60133693T2; US6833952B2; EP1175107B1

Abstract

본 발명은 소형이면서도 또한 눈 폭 맞춤이 필요 없는 입체 관찰용 표시 장치의 제공을 과제로 한다.

이 입체 관찰용 표시 장치(20)는 상 전송부(10)와 조합하여 이용하도록 되어 있다. 입체 관찰용 표시 장치(20)는 케이스(1)에는 하프 미러(3)와 시야 영역 렌즈(4)와 편광자(22R, 22R)가 내장되고, 또한 후드(24)가 달린 관찰 구멍(23)이 뚫려 있다. 또한, 관찰자의 헤드부에 부착하기 위한 밴드(25)가 외측에 설치되어 있다. 양 편광자(22L, 22R)에는 상 전송부(10)로부터 이송된 데이터에 의거하여 좌우 각 눈용의 입체 관찰용 화상이 각각 표시되도록 되어 있으며, 또한 그 상광은 하프 미러(3) 시야 영역 렌즈(4)를 통해 관찰자의 눈으로 유도되도록 되어 있다. 이 입체 관찰용 표시 장치(20)는 하프 미러(3)에 의해 구성되는 하나의 표시 화면에 투영한 좌우 각 눈용 화상을 좌우 각 눈으로 유도하는 헤드마운트형의 입체 관찰용 표시 장치(20)로 되어 있다.

케이스, 하프 미러, 시야 영역 렌즈, 상 전송부, 입체 관찰용 표시 장치, 편광자

Description

헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치 및 이를 이용한 내시경 및 현미경{A Head-mount Type Display Device for Three Dimensional View, Endoscope and Microscope Using Thereof}

도1은 일 실시 형태에 의한 내시경의 구조를 도시한 일부 투시도를 포함하는 사시도.

도2는 도1 중의 입체 관찰용 표시 장치의 내부 구조를 도시한 단면도.

도3은 도1 중의 내시경의 사용 상태를 모식적으로 도시한 도면.

도4는 도1 중의 입체 관찰용 표시 장치에 있어서의 좌우 각 눈용 화상의 위치 조절 방법을 설명하기 위한 도면.

도5는 도1 중의 입체 관찰용 표시 장치의 변형예를 도시한 일부 투시도를 포함하는 사시도.

도6은 일 실시 형태에 의한 현미경의 사용 상태를 도시한 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2L, 2R : 표시 장치

3 : 하프 미러(표시 화면)

4 : 시야 영역 렌즈

10 : 상 전송부

20 : 입체 관찰용 표시 장치

22L, 22R : 편광자

23 : 관찰구

24 : 후드

25 : 밴드(고정 수단)

본 발명은 입체 관찰용 표시 장치 및 그 응용 기술에 관한 것이다.

입체 관찰에 의해 얻을 수 있는 입체상(立體像)이, 현장감이나 현실감 등의 점에서 통상의 평면적인 화상과는 비교가 되지 않을 정도로 우수하다는 것은 이미 알려진 사실이다. 이러한 입체상의 유용성을 살리기 위해, 종래부터 의료기기나 게임기 등으로의 응용에 의한 광범위한 보급이 시도되고 있다.

입체 관찰을 의료기기나 게임기에서 이용하는 경우, 입체상을 관찰자에게 부여하기 위해 이용하게 되는 입체 관찰용 표시 장치에는 간편함이 요구된다. 또한, 이러한 용도로 이용하는 입체 관찰용 표시 장치는 관찰자가 수술용 기구를 취급하거나, 게임 컨트롤러를 조작하거나 할 필요가 있는 관계상, 손의 자유도를 확보하기 쉬운 헤드마운트형의 입체 관찰용 표시 장치로 하는 것이 바람직하다.

그런데, 입체 관찰은 좌우의 각 눈이 포착한 상에 시차가 있는 것을 이용한 뇌의 작용에 의해 실현되는 것이다. 입체 관찰을 실현하기 위해서는 일정한 시차가 마련된 좌우 각 눈용 화상으로부터의 상광을 좌우 각 눈에 공급하는 것이 필요 하며, 그로 인한 표시 장치가 많이 제안되어 있다.

이러한 상광(像光)의 공급을 위한 수법으로서는, 하나의 표시 화면에 좌우 각 눈용 화상을 중복 표시하고, 그 화상으로부터의 상광을 어떠한 수단에 의해 분리하여 좌우 각 눈에 부여하는 수법과, 2개의 표시 화면에 좌우 각 눈용 화상을 각각 투영하고, 상기 좌우 각 눈용 화상을 좌우 각 눈으로 따로따로 관찰하는 수법이 알려져 있다.

하나의 표시 화면을 이용하는 입체 관찰용 표시 장치는, 하나의 화면에 좌우 양 안용의 화상을 투영하고, 각각의 화상으로부터의 상광을 분리하여 좌우 각 눈으로 유도함으로써 입체 관찰을 실현하는 것이다. 이 입체 관찰용 표시 장치는 2개의 화상으로부터 하나의 입체상을 자신이 조립하는 후술하는 작업이 불필요하므로, 누구나 용이하게 입체 관찰을 실현할 수 있다고 하는 이점을 갖는다.

그러나, 이 수법에서는 표시 화면에 중복하여 표시되는 좌우 각 눈용 화상으로부터의 상광을 분리하기 위한 수단이 불가결하게 되므로, 간편함이나 소형화를 실현하는 것이 어렵다.

즉, 상술한 필요성으로부터 필요해지는 상광을 분리하기 위한 방책으로서는 편광을 이용하는 것이 일반적이다. 편광의 분리는, 예를 들어 다른 성질의 편광광을 상광으로서 사출하는 좌우 각 눈용 화상을 하나의 화면에, 예를 들어 시분할로 표시하는 동시에, 관찰자에게 편광 안경을 씌움으로써 실시되어 있다.

이 수법은 편광 안경을 쓴다고 하는 작업을 관찰자에게 강요하는 것이므로, 간편함의 면에서 약간 어려움이 있다. 또한, 이 입체상 표시 장치는 편광을 분리 하기 위한 수단이 필요하므로, 어쨌든 장치가 복잡화되기 쉬우며 또한 대형화되기 쉽다.

이러한 점을 고려하여 간편하게 취급할 수 있는 헤드마운트형 등의 입체 관찰용 표시 장치의 연구, 개발은 2개의 화상을 이용하는 상술한 바와 같은 수법을 응용하는 방향으로 진행되고 있다.

2개의 표시 화면을 이용하는 방법은, 각각의 눈에 공급하는 상광을 2개의 표시 화면으로부터 따로따로 보내는 것이다. 따라서, 빛의 분리를 위한 구조가 불필요해 장치의 구조를 간단하게 할 수 있으므로 그 소형화가 용이하며, 헤드마운트형 등의 입체 관찰용 표시 장치에 응용하기 쉽다.

그러나, 2개의 표시 화면을 이용하면 관찰자는 본래 2개인 화상을 보고 하나의 화상을 자신 측에서 조립하는 것을 요구받게 된다. 즉, 2개의 표시 화면을 이용하는 수법에서는 그 2개의 표시 화면의 위치 관계와 관찰자의 2개의 눈의 위치 관계가 꽤 엄격한 조건을 만족하고 있지 않는 한, 관찰자는 입체 관찰을 행할 수 없다. 따라서, 이 수법에서는 관찰자에게 입체 관찰을 행하게 하는 것이 본질적으로 어렵다.

2개의 화상으로부터 하나의 입체상을 얻기 위해 중요한 역할을 하는 것이 눈 폭 맞춤이라 불리우는 기술이다. 따라서, 이러한 수법에 의거한 입체 관찰용 표시 장치에서는 상광의 폭을 관찰자의 좌우 양 눈의 폭에 맞추기 위한 기구가 필요해진다. 이 기구는 복잡한 것이며, 이에 의해 장치가 대형화하는 경우도 많다. 또한, 상술한 눈 폭 맞춤은 눈 폭의 계측 등 잡다한 과정을 거치지 않고는 실행할 수 없 으므로, 게임 장치 등에서 요구되는 간편함이라는 요건을 만족시키지 못한다.

무엇보다도 이 수법은, 입체 관찰을 행하는 것이 어려운 것으로, 가령 입체 관찰을 행하였다고 해도, 관찰자의 피로가 커지는 경향이 있다.

본 출원인은, 입체 관찰에 대한 연구를 진행시켜, 입체 관찰을 간편하고 친숙한 것으로서 보급시키기 위해서는, 소형이면서 또한 눈 폭 맞춤이 필요 없는 입체 관찰용 표시 장치가 필요하다는 결론에 이르렀다.

본 발명은 이러한 입체 관찰용 표시 장치를 제공하려고 하는 것이다.

또한, 본 발명은 이를 응용한 내시경이나 현미경 등을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 이하와 같은 것이다.

즉, 입체 관찰용 화상으로서 입체 관찰용의 시차를 부여한 좌우 각 눈용 화상을 투영하는 하나의 표시 화면과 상기 표시 화면과 관찰자의 좌우 각 눈 사이에 배치되는 좌우 각 눈용 편광자를 구비하고 있으며, 상기 표시 화면은 상기 좌우 각 눈용 화상에 대한 상광이 서로 다른 성질의 편광이 되는 것이며, 상기 좌우 각 눈용 편광자는 상기 좌우 각 눈용의 상광을 상기 좌우 각 눈용 편광자로 분리하는 것이며, 한 쪽이 상기 다른 성질의 편광이 된 상광의 한 쪽을 차단하여 다른 쪽을 통과시키는 것이 되고, 또 다른 쪽이 상기 다른 성질의 편광이 된 상광의 다른 쪽을 차단하여 한 쪽을 통과시키는 것으로 되어 있으며, 분리한 상광을 관찰자의 좌우 각 눈에 각각 부여함으로써 입체 관찰을 행하도록 되어 있는 입체 관찰용 표시 장치로써, 상기 표시 화면 및 상기 좌우 각 눈용 편광자는 하나의 하우징에 부착되어 이루어지는 입체 관찰용 표시 장치이다.

이 입체 관찰용 표시 장치는 하나의 표시 화면을 이용하는 타입인 것이므로, 누구에게나 입체 관찰이 가능한 동시에 장시간의 사용에 의해서도 과대한 피로가 생기는 일이 없다. 또한, 이 입체 관찰용 표시 장치는 편광자를 표시 화면측에 설치하는 것으로 하고 있으므로, 관찰자가 편광 안경을 쓰는 등의 수고가 불필요하다.

표시 화면으로부터의 편광은 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들어, 우안용, 좌안용의 각 편광을 회전 방향이 다른 편광광으로 해도 좋다. 또한, 서로 직행하는 진동면을 갖는 직선 편광으로 해도 좋다. 이 경우의 표시 화면은, 좌우 각 눈용 화상에 대한 상광이 서로 직교하는 진동면을 갖는 편광이 되게 된다.

여기에서, 상술한 표시 화면은 이에 한정되지는 않지만, 이하와 같이 구성할 수 있다.

즉, 하나의 표시 화면을 하프 미러로 하는 동시에, 편광을 이용하여 화상 표시용 화소의 제어를 행하고 또한 상기 편광의 진동 방향이 그 화면에 대하여 45°의 각도를 이루는 2개의 표시 장치를 설치하고, 상기 표시 장치에 각각 표시한 좌우 각 눈용 화상을 그 진동면이 서로 직교하고 또한 한 쪽이 투과광이 되는 동시에 다른 쪽이 반사광이 되도록 하여 상기 하프 미러로 유도함으로써, 하프 미러상에 좌우 각 눈용 화상을 표시하도록 할 수 있다.

이것은 이하와 같은 지견에 의해 창안된 것이다.

즉, 예를 들어 액정 표시 장치 등의 편광을 이용하여 화상 표시용 화소의 제어를 행하는 표시 장치는 그곳으로부터의 상광이 본래적으로 편광이 된다. 따라서 이 본래적으로 편광이 되는 상광을 이용함으로써 편광 안경 방식에 있어서의 좌우 각 눈용 화상을 위한 편광을 얻게 될 가능성이 있다. 표시 장치 본래의 편광을 이용할 수 있으면, 종래의 편광 안경 방식에 있어서의 상광을 편광으로 하기 위한 편광자를 불필요로 하는 것이 가능해 편광자에 의한 감광에 기인하는 문제, 즉 상이 어둡게 되든지, 또는 보다 강력한 광원을 필요로 하기 때문에 장치가 대형화된다고 하는 문제를 효과적으로 해소할 수 있다.

이러한 관점으로부터 본원 발명자는 연구를 진행시켰다. 그 결과, 하프 미러를 투과한 편광은 그 진동면을 바꾸는 일은 없지만, 하프 미러에 의해 반사한 편광은 그 진동 방향의 방향에도 따르지만, 진동 방향이 변화하는 경우가 있어, 이로 인해 편광자를 이용하지 않고도 좌우 각 눈용 화상을 위한 편광을 얻는 것이 가능해질 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 액정 표시 장치의 경우는, 일반적으로 그 출력편광의 진동 방향이 액정 화면에 대해 45°의 각도를 이루도록 제어되어 있으며, 하프 미러에 의해 반사되어 거울상 반전한 편광은 그 진동 방향이 90°회전하게 되므로, 좌우 각 눈용 화상을 위한 편광을 얻는 데 매우 바람직하다.

따라서,「편광을 이용하여 화상 표시용 화소의 제어를 행하는 동시에 상기 편광의 진동 방향이 그 화면에 대하여 45°의 각도를 이룸」액정 표시 장치와 같이 표시 장치를 이용하면, 우안용의 상광을 얻기 위한 광학계와 좌안용의 상광을 얻기 위한 광학계를 모두 동일한 것으로서 구성하는 것이 가능해지며, 표시 화면을 얻기 위한 구조를 단순화할 수 있게 된다. 또, 상기한 바와 같이 본래적으로 편광을 내는 표시 장치를 이용함으로써, 편광을 얻기 위해 종래 필요했던 편광자가 불필요해져 장치의 소형화에도 적합하다.

또, 상기의 45°의 각도는 하프 미러로 반사되는 편광의 진동면이 다른 쪽의 편광의 진동면과 실질적으로 직교하는 것을 요구하기 위한 것이며, 정확하게 45°인 것을 요구하는 것은 아니다.

본 발명의 입체 관찰용 표시 장치에 있어서의 편광자는 하우징에 부착되어 있으면, 그것이 가동되고 있거나 혹은 고정되어 있더라도 상관 없다. 그것이 고정적이면, 입체 관찰용 표시 장치 중에서의 각 눈용 편광자의 상광로에 대한 상대 위치를 고정함으로써, 상기 편광자만 보고 있으면 입체 관찰을 용이하게 행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 입체 관찰용 표시 장치의 하우징은 어떠한 형상, 구성이라도 상관 없다. 표시 화면 및 상기 좌우 각 눈용 편광자는 하우징으로부터 노출하고 있어도 되며, 내부에 공동(空洞)을 갖는 하우징 내부에 수납되어 있어도 상관 없다.

또, 이 하우징은 후드가 달린 관찰구를 구비하고 있으며, 상기 후드로 관찰자가 눈 주위를 가압함으로써, 케이스 내의 편광자와 관찰자의 각 눈과의 거리를 일정하게 유지하면서 관찰자가 입체 관찰을 행할 수 있는 것으로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 관찰자가 입체감을 보다 용이하게 얻을 수 있게 된다. 즉, 편광자 와 관찰자의 눈 사이에 일정 이상의 거리가 개방되어 버리면, 관찰자의 시야계에 편광자가 들어와 버림으로써 입체 관찰을 행하기 어렵게 되어 버리므로, 눈 주위를 상기 후드로 압박하면서 관찰자가 관찰을 행할 수 있도록 함으로써, 다른 쪽 안용의 편광자가 시야계로 들어오는 일이 없을 정도의 거리로 관찰자의 각 눈과 편광자 사이의 거리를 유지하게 되어 입체 관찰을 행하기 쉬워진다.

상기 입체 관찰용 표시 장치의 하우징은, 고정물에 고정적으로 부착되어 있어도 좋다. 단, 관찰자 헤드부가 움직이기 쉬움을 확보한다고 하는 것을 중시하는 경우에는 헤드부의 움직임에 따라 이동 가능한 것으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 천정으로부터 하우징을 현수하거나, 가동의 자립 스탠드 상에 하우징을 적재할 수 있다. 또한, 그것을 관찰자의 헤드부에 장착 가능한 장착 수단을 하우징에 마련함으로써, 관찰자의 좌우 양 눈이 관찰구를 향한 상태에서 하우징을 관찰자의 헤드부에 고정 가능하게도 구성할 수 있다. 이와 같이 하면, 고글과 같은 사용 상태로 이 입체 관찰용 표시 장치를 사용할 수 있게 되어, 관찰자의 자세에 관한 제약이 작은 헤드마운트형의 장치가 된다.

이 입체 관찰용 표시 장치에는, 좌우 각 눈용 편광자를 투과한 각 상광에 의한 화상을 허상(虛像)으로 하는 렌즈나 미러를 설치하는 것이 좋다. 이러한 렌즈나 미러를 설치하면, 입체 관찰을 부터 행하기 쉬워지는 동시에 관찰자의 피로를 더욱 적게 하는 것이 가능해진다.

상술한 렌즈 또는 미러는, 예를 들어 좌우 양눈 공용의 하나의 렌즈 또는 좌우 양눈 공용의 하나의 미러에 의해 구성할 수 있다. 이와 같이 하면, 눈 폭 맞춤 에 대한 정확성이 요구되지 않게 된다. 즉, 이러한 구성으로 하면 좌우 각 눈용 편광자를 투과한 각 상광이 유도되는 범위에 좌우의 눈이 각각 위치하고 있으면, 정확한 눈 폭 맞춤을 행하지 않고도 입체 관찰을 행할 수 있게 된다.

또한, 상술한 렌즈 또는 미러는 좌우 각 눈에 대해 각각 다른 것을 이용하 도록 해도 좋다. 이 경우에는, 눈 폭 맞춤은 좌우 각 눈의 눈동자와, 좌우 각 눈용의 렌즈 내지 미러의 중심(광로의 중심)을 일정한 정밀도로 일치시키지 않으면 입체 관찰을 행할 수 없게 된다. 그러나, 이와 같이 하면 렌즈나 미러를 소형화하고, 경량화할 수 있게 된다.

또, 이 입체 관찰용 표시 장치에 설치하는 미러 내지 렌즈는 좌우 각 눈용 편광자보다도 표시 화면 측에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 예를 들어 관찰자의 각 눈의 바로 앞에 위치하도록 하여 좌우 각 눈용 편광자를 배치하도록 할 수 있다. 이 경우의 좌우 각 눈용 편광자는 좌우 각 눈의 크기보다도 큰 것으로 할 수 있다.

또한, 상술한 표시 화면은 좌우 각 눈용 화상을 표시할 수 있도록 되어 있으면 어떻게 되어 있어도 좋다. 예를 들어, 시분할 방식을 채용하는 경우에는 좌우 각 눈용 화상을 교대로 연속하여 표시하는 바와 같은 표시 화면을 이용할 수 있다.

표시 화면은, 또한 그곳에 표시되는 상기 좌우 각 눈용 화상에 포함되는 공통상이 일치하도록 표시 가능한 것으로 할 수 있다.

이것은, 출원인의 연구에 의해 얻게 된 이하와 같은 견해에 의거하고 있다.

즉, 출원인의 연구에 따르면 관찰자의 피로는 하나의 표시 화면에 중복하여 투영하게 된 좌우 각 눈용 화상에 공통적으로 포함되는 공통 화상이, 그 화면 상에서 어긋나는(이중으로 표시됨) 것이 원인의 하나가 되어 발생한다. 한편, 일정한 폭주각을 부여하여 촬상한 좌우 각 눈용 화상이면, 2개의 화상의 상대 위치를 다소 변화시켰다고 해도 관찰자가 입체감을 얻는 것은 가능하다.

따라서, 좌우 각 눈용 화상에 포함되는 공통 화상을 하나의 표시 화면에 투영할 때에 그들 속에 있는 공통 화상의 위치를 일치시키면 입체 관찰이 가능하며, 또한 관찰자에게 피로감을 주지 않게 된다는 결론을 얻었다. 즉, 좌우 각 눈용 화상을 상기 좌우 각 눈용 화상에 포함되는 공통상이 상기 표시 화면 상에서 일치하도록 표시되게 함으로써, 관찰자의 피로를 억제할 수 있게 된다고 하는 견해이다.

하지만, 이러한 공통 화상의 일치는 항상 행한 쪽이 좋다고 하는 것은 아니며, 좌우 각 눈용 화상의 내용에 따라서 사용하는 것이 좋다. 공통 화상을 일치시키거나 또는 일치시키지 않았거나 하는 등의 절환을 적절하게 행하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 의한 표시 장치는 내시경이나 현미경 등의 의료기구로의 응용에 적합하다. 이러한 의료기구에 따르면 내시경 수술이나 현미경 수술을 행하는 경우에, 입체감이 있는 영상에 의거하여 시술을 행하는 것이 가능하게 되어, 수술의 안전성을 높일 수 있다. 특히, 관찰자가 자세의 제한을 받지 않도록 한 입체 관찰 표시 장치를 응용한 경우에는 수술을 보다 쉽게 행하게 된다고 하는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의한 내시경은, 예를 들어 이하와 같이 구성된다.

입체 관찰용의 시차를 갖는 좌우 각 눈용 화상을 촬상하는 비디오 카메라 및 이 비디오 카메라로부터 공급되는 좌우의 각 눈용 화상을 입체 관찰용으로 재생하는 입체 관찰용 표시 장치를 포함하여 이루어지는 내시경에 있어서, 입체 관찰용 표시 장치로서 본 발명에 의한 입체 관찰용 표시 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 내시경이다. 또한 본 발명에 의한 현미경은 입체 관찰용의 시차를 갖는 좌우 각 눈용 화상을 촬상하는 비디오 카메라 및 이 비디오 카메라로부터 공급되는 좌우 각 눈용 화상을 입체 관찰용으로 재생하는 입체 관찰용 표시 장치를 포함하여 이루어지는 현미경에 있어서, 입체 관찰용 표시 장치로서 본 발명에 의한 상기 입체 관찰용 표시 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 현미경이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 의한 입체 관찰용 표시 장치를 포함하는 내시경의 일 실시 형태에 있어서의 구조를 도1 내지 도3에 모식화하여 도시한다.

이들 도1 및 도2에서 볼 수 있는 것처럼, 본 실시 형태에 의한 내시경은 상(像)전송부(10)와 입체 관찰용 표시 장치(20)를 포함하여 구성된다.

상 전송부(10)는, 예를 들어 경성(硬性) 거울처럼 절개 부위로부터 체내에 삽입하는 것이 가능한 것으로 구성되어 있다. 상 전송부(10)의 상광 출사측에는 도시하지 않은 비디오 카메라가 부착되어 있다. 비디오 카메라로부터의 화상에 대한 신호는 케이블(12)을 거쳐서, 후술하는 액정 표시 장치(2L, 2R)로 이송되도록 되어 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이 실시 형태에 있어서의 비디오 카메라는 2개이며, 그것을 그 광축이 서로 수 내지 수십도 기울어진 상태에서 상 전송부(10) 중에 부착되어 있다.

입체 관찰용 표시 장치(20)는 하우징으로서의 케이스를 구비한다. 케이스(1)의 전방에는 관찰구(23)가 설치되어 있는 동시에 그 주위에는 후드(24)가 설치되어 있다. 또, 케이스(1)의 외주에는 고정 수단으로서의 밴드(25)가 설치되어 있다(도3 참조).

케이스(1)의 내부에는, 한 세트의 액정 표시 장치(2L, 2R)와 하나의 화상 표시 화면으로서의 하프 미러(3)가 설치되어 있다. 하프 미러(3)와 시야 영역 렌즈(4) 사이에는 양 안용의 편광자(22L, 22R)가 설치되어 있다. 상술한 비디오 카메라로부터의 출력은 각각 우안용 화상, 좌안용의 화상으로서 액정 표시 장치(2R, 2L)에 입력되도록 되어 있다. 또한, 케이스(1)의 전방면에는 시야 영역 렌즈(4)가 설치되어 있다. 이 실시 형태에 있어서의 시야 영역 렌즈(4)는, 좌우 양눈 공용의 것으로 되어 있다. 이 시야 영역 렌즈(4)는 하프 미러(3)로부터의 화상을 허상으로 하는 타입의 렌즈로 한다. 이러한 시야 영역 렌즈(4)를 설치함으로써, 보다 보기 쉬운 상을 얻을 수 있다.

또, 이 시야 영역 렌즈(4) 대신에 이와 동일한 기능을 갖는 미러(4M)를 설치할 수 있다. 예를 들어 도5에 도시한 바와 같은 구성을 채용할 수 있다.

액정 표시 장치(2L, 2R)의 각각에는 입체 관찰용 화상으로서의 좌우 각 눈용 화상이 표시된다. 이들 화상으로부터 나온 상광은 하프 미러(3)에 의해 관찰자에게 부여되도록 되어 있다.

즉, 우안용의 화상을 표시하는 액정 표시 장치(2R)로부터의 상광은 하프 미 러(3)를 투과하고, 좌안용의 화상을 표시하는 액정 표시 장치(2L)로부터의 상광은 하프 미러(3)에 의해 반사함으로써, 좌우의 눈으로 각각 유도된다. 이 결과, 액정 표시 장치(2R)로부터의 상광에 있어서의 편광은 액정 표시 장치(2L)에 고유 방향의 진동면을 유지하고 있지만, 액정 표시 장치(2L)로부터의 상광에 있어서의 편광은, 하프 미러(3)에서의 반사에 의해, 액정 표시 장치(2R)에 고유 방향의 진동면으로부터 90°회전한 진동면을 갖게 된다. 즉 좌안용의 획상와 우안용의 화상이 편광의 진동면에 대해 직교하게 된다.(도2 참조).

이 본 실시 형태에 있어서의 입체 관찰용 표시 장치에서는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 하나의 표시 화면인 하프 미러(3)에 투영되는 좌우 각 눈용 화상 중의 공통 화상(X)이 겹치도록 하여, 액정 표시 장치(2L, 2R)에 화상이 각각 표시되도록 되어 있다(도4 참조). 공통 화상의 위치 맞춤을 가능하게 하기 위한 구체적인 기구는 어떠한 것이라도 좋지만, 이 실시 형태에서는 도시하지 않은 제어 수단에 의해 화면 상에서 양 화상을 좌우로 어긋나게 함으로써 공통 화상의 위치 맞춤을 소프트적으로 행하고 있다. 하지만, 이 좌우 각 눈용 화상의 위치 조정은, 예를 들어 액정 표시 장치(2L, 2R)의 적어도 한 쪽에 피니온, 래크 기구 등의 기계적 이동 수단을 부착하여, 액정 표시 장치(2L, 2R)의 적어도 한 쪽을 좌우 방향으로 물리적으로 이동시킴으로써 행하는 것도 가능하다.

또한, 이러한 좌우 각 눈용 화상의 위치 조정은 필요에 따라서 행하도록 해도 좋다.

이 내시경을 이용하는 관찰자는, 수술받는 사람의 체내로 상 전송부(11)를 삽입하는 동시에, 도3에서 도시한 바와 같이 눈의 외주를 관찰구(23) 주위에 설치된 후드(24)로 압박하도록 하면서 입체 관찰용 표시 장치(20)를 밴드(25)로 헤드부에 고정하면 된다.

다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 현미경의 구조를 도6에 의해 설명한다. 이 실시 형태에 있어서의 현미경은 상 전송부(10), 이 상 전송부(10)로부터의 신호를 입체 관찰용으로 재생하는 액정 표시 장치(2L, 2R)를 구비하고 있다. 상 전송부(10)는, 그 선단부에 CCD 카메라(11) 등으로 이루어지는 예를 들어 한 쌍이 된 촬상 수단을 구비하고 있으며, 이 CCD 카메라(11) 표시 기구(20)에 접속하는 한 쌍의 케이블(12)을 가지고 있다. CCD 카메라(11)에는, CCD로의 결상과 상확대를 위한 도시하지 않는 렌즈계를 부착하는 동시에, 상호간에 소정의 폭주각을 부여하고 있다.

또한, 이 입체 관찰용 표시 장치(20)의 구성은 상기 내시경의 경우와 마찬가지이며, 상기 한 쌍의 케이블(12)을 표시 기구(20) 내의 액정 표시 장치(2L, 2R)와 각각 접속함으로써, 좌우 양 안용의 화상을 재생하도록 되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 누구에게나 입체 관찰이 가능한 동시에 장시간의 사용에 의해서도 과대한 피로가 생기지 않고, 또한 소형의 입체 관찰용 표시 장치를 실현할 수 있다.

Claims

헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치(20)이며,

화상 소스로부터 관찰자의 좌우 각 눈용 화상을 표시하기 위한 두 개의 액정 표시 장치(2R, 2L)와,

상기 두 개의 액정 표시 장치(2R, 2L)로부터 시차를 갖는 좌우 각 눈용 화상이 입체 관찰용 화상으로서 입체 관찰을 위해 투영되는 하프 미러(3)와,

상기 하프 미러(3)와 상기 관찰자의 좌우 각 눈 사이에 배치되는 좌우 각 눈을 위한 두 개의 편광자(22R, 22L)를 포함하며,

상기 하프 미러(3)는 상기 두 개의 액정 표시 장치(2R, 2L) 중 하나로부터 상광을 통과시키고, 상기 두 개의 액정 표시 장치(2R, 2L) 중 다른 하나로부터 상광을 반사하여 상기 통과된 상광과 반사된 상광이 상기 하프 미러에 의해 상기 두 개의 편광자로 결합되어 유도되며,

상기 좌우 각 눈을 위한 두 개의 편광자(22R, 22L)는 상기 결합된 상광을 수신하여 상기 편광자(22R, 22L) 중 하나는 상기 결합된 상광에서 상기 통과된 상광을 차단하고 상기 반사된 상광을 통과시키며 다른 하나의 편광자는 상기 결합된 상광에서 상기 반사된 상광을 차단하고 상기 통과된 상광을 통과시켜서 상기 결합된 상광을 분리하며, 상기 분리된 상광은 입체 관찰이 달성되도록 관찰자의 좌우 각 눈으로 전달되며,

상기 두 개의 액정 표시 장치(2R, 2L)에 의해 표시되는 화상은 편광된 빛으로 이루어지며, 상기 액정 표시 장치(2R, 2L)의 각각은 편광을 이용함으로써 화상 표시를 위한 화소를 제어하며 상기 편광된 빛의 진동면이 상기 하프 미러(3) 위로 투영될 때 하프 미러(3) 측면에 대해 45°의 각도를 이루도록 배치되며,

상기 진동면 중 하나는 통과된 빛이 되고 다른 진동면은 상기 하프 미러(3)에 의한 반사에 의해 상기 투과된 빛에 대해 직교하게 편광된 반사된 빛이 되며,

상기 액정 표시 장치(2R, 2L), 상기 하프 미러(3) 및 상기 편광자(22R, 22L)는 하나의 케이싱(1)에 설치되며,

상기 케이싱(1)은 후드(24)가 달린 관찰구(23)를 가지며, 상기 관찰자는 상기 후드(24)로 관찰자가 눈 주위를 가압함으로써, 케이스 내의 편광자(22R, 22L)와 관찰자의 각 눈과의 거리를 일정하게 유지하면서 관찰자가 입체 관찰을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치.
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제1항에 있어서, 좌우 각 눈용 편광자(22R, 22L)가 상광로 중에 고정적으로 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치.
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제1항에 있어서, 상기 케이싱(1)은 그것을 관찰자의 헤드부에 장착 가능하게 하는 장착 수단(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치.
제1항에 있어서, 좌우 각 눈용 편광자(22R, 22L)를 통과한 각 상광에 의해 생성된 화상을 허상으로 하는 렌즈(4) 및 미러(4M)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 입체 관찰용 표시 장치.
제1항에 있어서, 좌우 양눈 공용의 하나의 렌즈(4) 및 미러(4M)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 하프 미러(3)가 배열되어 상기 하프 미러(3) 상에 표시되는 상기 좌우 각 눈용 화상에 포함되는 공통상이 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치.
입체 관찰용의 시차를 갖는 좌우의 각 눈용 화상을 촬상하는 비디오 카메라 및 입체 관찰을 실행하도록 상기 비디오 카메라로부터 공급되는 좌우의 각 눈용 화상을 입체 관찰용으로 재생하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치(20)를 포함하여 이루어지는 내시경에 있어서,

상기 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치로서 청구항 제1항에 기재된 입체 관찰용 표시 장치(20)가 이용되는 것을 특징으로 하는 내시경.
입체 관찰용의 시차를 갖는 좌우의 각 눈용 화상을 촬상하는 비디오 카메라 (11) 및 입체 관찰을 실행하도록 상기 비디오 카메라(11)로부터 공급되는 좌우의 각 눈용 화상을 입체 관찰용으로 재생하는 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치를 포함하여 이루어지는 현미경에 있어서,

상기 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치로서 청구항 제1항에 기재된 헤드 마운트형 입체 관찰용 표시 장치(20)가 이용되는 것을 특징으로 하는 현미경.