WO2009118938A1

WO2009118938A1 - 内視鏡システム、内視鏡手術訓練システム

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Publication number: WO2009118938A1
Application number: PCT/JP2008/068973
Authority: WO
Inventors: 厚行山本; 洋星野; 河村　亮; 誠橋爪; 研宙大内田
Original assignee: パナソニック電工株式会社; 国立大学法人九州大学
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-10-01
Also published as: EP2260753A1; JP2009254783A; EP2260753A4; US20110015486A1

Abstract

　患者の体腔内に少なくとも一部が挿入された内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影するプロジェクタ１２，１３と、術者及び助手に対して凹面を向けた投影面１１ａの形状を有し映像光が投影面１１ａに投影されるドーム型スクリーン１１とを備える。ドーム型スクリーン１１は、開口面の中心を通り開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、第１軸と投影面１１ａの交差する点を投影面中心とし、投影面中心から投影面１１ａの縁部を結んだ軸を第２軸とし、投影面１１ａの縁部の接線を第３軸とした場合、第１軸と第３軸とのなす角度が第１視点位置より映像全体を観察することが可能な角度となっており、且つ第１軸と第２軸とのなす角度が第２視点位置より投影面中心を観察することが可能な角度となっている。

Description

内視鏡システム、内視鏡手術訓練システム

　本発明は、内視鏡手術において患部を術者などに提示する内視鏡システム、内視鏡手術における各種の作業を訓練する内視鏡手術訓練システムに関する。

　従来より、内視鏡外科手術（以下、内視鏡手術と称する。）は、患者にとって、手術創痛が少ない、早期の離床、退院が可能である、美容上も優れるという多大なメリットをもたらす低侵襲手術である。この内視鏡手術を実現する内視鏡システムは、患部を撮像する内視鏡装置と、内視鏡装置によって撮像された映像を表示するモニタとを備え、患部の様子をモニタに表示させる。この状態で、患部に向けて挿入した鉗子を操作して、患部に対して施術する。このような内視鏡手術に用いることができる映像表示装置は、例えば、特許文献（２００８－１５４７０号公報）などに記載されている。

　上述した内視鏡手術の現場においては、表示画面、ベッド、各種の器材の配置から、映像に対する術者の視点位置、助手の視点位置が規制されてしまう。この視点位置の規制があると、術者が視点位置を変更した時に、患部が映っている映像中心が見られなくなるおそれや、映像全体が見えなくなるおそれがあり、これが、術者にとってストレスとなる可能性がある。

　また、内視鏡手術においては、鉗子を操作する術者の他に、カメラを操作する者や、その他の助手などによって、単一の映像を見る必要があり、この場合には、どの角度から見ても立体的に且つ鮮明な映像を視認させることが重要となってくる。

　そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、内視鏡手術において術者に常に鮮明な立体映像を提示することができる内視鏡システム、内視鏡手術訓練システムを提供することを目的とする。

　本発明は、第１の視点位置の第１の作業者によって患者の体腔内に挿入された手術器具が操作される手術現場において、患者体腔内の撮影対象の映像を取得する内視鏡システムに係るものである。

　本発明は、第２の視点位置の第２の作業者によって操作され、患者の体腔内に少なくとも一部が挿入されて当該患者の患部の映像を撮影する内視鏡装置と、内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影する映像投影手段と、第１の作業者及び第２の作業者に対して凹面を向けた投影面形状を有し、映像投影手段によって映像光が投影面に投影される映像表示手段と、少なくとも第１の視点位置と映像表示手段との位置関係、前記投影面形状に基づいて、第１の視点位置から映像が投影面に歪みなく表示されるように映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理手段とを備える。

　本発明は、上述の課題を解決するために、映像表示手段を、凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、第１軸と前記第３軸とのなす角度が第１の視点位置より映像全体を観察することが可能な角度となっており、且つ第１軸と第２軸とのなす角度が第２の視点位置より投影面中心を観察することが可能な角度としている。又は、本発明は、上述の課題を解決するために、映像表示手段を、凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、第１軸と第３軸とのなす角度が、第１の視点位置及び第２の視点位置の双方より映像全体を観察することが可能な角度としている。

図１は、本発明を適用した内視鏡システムにおける内視鏡手術用表示装置の斜視図である。図２は、本発明を適用した内視鏡システムによる内視鏡手術での使用例の模式図である。図３は、本発明を適用した内視鏡システムの機能的な構成を示すブロック図である。図４は、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、術者Ｐの視点位置と反射鏡とドーム型スクリーンとの位置関係について説明する図である。図５は、本発明を適用した内視鏡システムの他の構成を示す斜視図である。図６は、本発明を適用した内視鏡システムの更に他の構成を示す斜視図である。図７は、本発明を適用した内視鏡システムの更に他の構成を示す斜視図である。図８は、本発明を適用した内視鏡システムの更に他の外観構成を示す斜視図である。図９は、本発明を適用した内視鏡システムの更に他の外観構成を示す斜視図である。図１０は、本発明を適用した内視鏡システムにおける内視鏡装置の構成を説明する図である。図１１は、本発明を適用した内視鏡システムが導入される内視鏡手術の現場における配置関係を説明する図である。図１２は、内視鏡手術の現場におけるベッド、術者、助手の配置と、投影面上の中心点との関係を示す図である。図１３は、内視鏡手術の現場におけるベッド、術者、助手の配置と、投影面上の中心点との他の関係を示す図である。図１４は、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、術者や助手から投影面の中心点を必ず見えるようにする投影面の形状について説明する図である。図１５は、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、術者や助手から投影面の中心点が見える条件を説明する図である。図１６は、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、術者や助手から投影面の全体を必ず見えるようにする投影面の形状について説明する図である。図１７は、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、術者や助手から投影面の全体が見える条件を説明する図である。図１８は、第１作業タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図１９は、第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示すグラフである。図２０は、第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。図２１は、第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示す箱ひげ図である。図２２は、第２作業タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図２３は、第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示す箱ひげ図である。図２４は、第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。図２５は、第３作業タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図２６は、第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量とを比較して示す箱ひげ図である。図２７は、第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。図２８は、第４作業タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図２９は、第４作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った縫合・結紮時間とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った縫合結紮時間とを比較して示すグラフである。図３０は、第４作業タスクとして、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とドーム型スクリーンで３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。図３１は、第１認識タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図３２は、第１認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。図３３は、第１認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。図３４は、第２認識タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図３５は、第２認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率とドーム型スクリーンで３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。図３６は、第２認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。図３７は、第３認識タスクで用いる模擬被検体を示す斜視図である。図３８は、第３認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率とドーム型スクリーンで３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。図３９は、第３認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

　本発明を適用した内視鏡システムは、内視鏡手術にて患者体腔内の撮影対象の映像を取得して、内視鏡手術の術者（第１の作業者）を含む複数の者に、患者体腔内の撮影対象の立体映像を提示する者である。そのために、この内視鏡システムは、内視鏡手術用表示装置１として、図１に示すような球体の一部で構成されるドーム型スクリーン１１を備えた構成となっている。この内視鏡システムは、図２に示すように、ドーム型スクリーン１１の前に作業台Ａ（ベッドなど）が設置され、ベッドＡの上に患者Ｂが寝かされる。また、後述する内視鏡装置２のカメラが患者Ｂを撮像するように配置され、カメラが撮像した映像をドーム型スクリーン１１上に立体的に表示させる。術者Ｐを含む複数の者は、ドーム型スクリーン１１に表示された映像を見ながら、患者Ｂに対して内視鏡手術を行う。

　先ず、このような内視鏡システムにおける内視鏡手術用表示装置１について、図１乃至図７を参照して詳細に説明する。

　この内視鏡手術用表示装置１は、図３に示すように、映像信号処理装置３を介して内視鏡装置２と接続され、内視鏡装置２が撮像した映像を歪みなくドーム型スクリーン１１に立体的に表示するものである。術者Ｐを含む複数の者は、それぞれ異なった位置から、内視鏡装置２が撮像した映像をドーム型スクリーン１１で確認しながら内視鏡手術や内視鏡手術のトレーニングを行うことができる。

　この内視鏡手術用表示装置１によって立体映像をドーム型スクリーン１１に表示するために、内視鏡装置２は、図１０に示すように、映像を撮像するカメラ部を本体部２ａ又は先端部２ｂに備えている。そして、この内視鏡装置２は、映像信号を映像信号処理装置３を介して内視鏡手術用表示装置１に供給する。なお、この内視鏡装置２の構成は、後述するものとする。

　この内視鏡手術用表示装置１は、映像信号を受けて映像を出射するプロジェクタ１２，１３（映像投影手段）と、プロジェクタ１２，１３から出射された映像を反射する反射鏡１４と、反射鏡１４によって反射された映像が投影されるドーム型の投影面１１ａを有するドーム型スクリーン１１（映像表示手段）と、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を支持する土台部１５と、一体化されたプロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を土台部１５に対して垂直に移動させる昇降装置１６とを備える。

　映像信号処理装置３は、図３に示すように、内視鏡装置２と接続されて内視鏡手術用表示装置１に対する信号出力制御などを行う制御部３Ａと、術者Ｐの第１の視点位置から映像が投影面１１ａに歪みなく表示されるようにプロジェクタ１２，１３に入力される映像信号に歪み補正処理を行う左眼用映像補正部３Ｂ及び右眼用映像補正部３Ｃと、歪み補正処理に用いる歪み補正テーブルを記憶した歪み補正テーブル記憶部３Ｄとを備える。この左眼用映像補正部３Ｂ及び右眼用映像補正部３Ｃは、プロジェクタ１２，１３に右眼用映像信号、左眼用映像信号を供給する。

　左眼用映像補正部３Ｂは、左眼用の映像がドーム型スクリーン１１上に術者の第１の視点位置から歪むことなく表示されるように、左眼用の映像信号に対して歪み補正テーブルを参照し、歪み補正テーブルに基づいて歪み補正を行う。具体的には、映像信号処理装置３には、左右の眼に対応した２つの平面映像（非立体映像）が内視鏡装置２から供給され、プロジェクタ１３からドーム型スクリーン１１に映像を投影した時に、術者Ｐの第１の視点位置からドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように、平面映像に対して座標変換を行うものである。

　なお、このためには、左眼用プロジェクタ１２と反射鏡１４と術者の視点位置（第１の視点位置）とドーム型スクリーン１１との相対位置関係、ドーム型スクリーン１１の形状、左眼用プロジェクタ１２の打ち込み角、画角などのプロジェクタ特性などの補正パラメータを用いて、上記第１の視点位置よりドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように平面映像を座標変換する歪み補正テーブルを予め作成し、映像信号処理装置３の歪み補正テーブル記憶部３Ｄに記憶しておく。そして、その歪み補正テーブルに従って歪み補正を行う。また、右眼用映像補正部３Ｃも、右眼用映像補正部３Ｂと同様に、右眼用プロジェクタ１３と反射鏡１４と術者の視点位置とドーム型スクリーン１１との相対位置関係、ドーム型スクリーン１１の形状、右眼用プロジェクタ１３の打ち込み角、画角などのプロジェクタ特性などの補正パラメータを用いて作成した歪み補正テーブルに従って歪み補正を行うこととなる。これにより、映像信号処理装置３は、右眼用映像と左眼用映像とで所定の視差を持った立体映像をプロジェクタ１２、１３から投影させることができる。なお、反射鏡１４を用いない場合、反射鏡１４の相対位置を省き、左眼用プロジェクタ１２と術者の視点位置とドーム型スクリーン１１との相対位置関係を含む補正パラメータを用いて歪み補正テーブルを作成することとなる。

　また、この内視鏡システムにおいては、図示はしていないが、内視鏡手術において必要な血圧などの患者の生体情報や術前・術中に取得した医療用画像（CT像、MRI像など）を取得する生体情報取得部を更に備えていることが望ましい。そして、この内視鏡システムは、患者の患部の立体映像に生体情報取得部によって取得された生態情報を重畳させた映像光を投影する。これによって、内視鏡システムは、内視鏡装置２によって取得した患部映像を見ながら、姿勢を変更することなく各種の情報を視認することができる。

　更に、この内視鏡システムは、内視鏡装置２によって撮像された左右の眼に対応した２つの平面映像信号を、左眼用映像補正部３Ｂ、右眼用映像補正部３Ｃに入力する際に、左眼に対応した平面映像信号を左眼用映像補正部３Ｂに、右眼に対応した平面映像信号を右眼用映像補正部３Ｃに入力する場合と、２つの平面映像信号のうちどちらか一方の映像を、左眼用映像補正部３Ｂ、右眼用映像補正部３Ｃの両方に入力する場合とを切り替えることで、左眼用映像補正部３Ｂ、右眼用映像補正部３Ｃによって補正された映像信号が、立体映像信号と非立体映像信号で切り替えられるようにしても良い。これによって、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３から投影する映像を、非立体映像と立体映像とで切り替えることができる。この切り替えのトリガは、例えば術者Ｐの指示に従って、任意の者が映像信号処理装置３の動作を操作しても良い。これにより、患部を立体的に見て内視鏡手術を行う場合には立体映像を表示させ、敢えて患部を立体的に見て内視鏡手術を行わなくても良い場合には非立体映像を表示させることの選択ができる。また、術者Ｐにとって内視鏡手術をしやすい映像の選択もできる。

　更にまた、ドーム型スクリーン１１に加え、２次元映像用平面スクリーン（不図示）を別途設け、ドーム型スクリーン１１と２次元映像用平面スクリーンとを切り替えることで、立体映像と平面映像とを切り替える構成となっていても良い。

　一方の左眼用プロジェクタ１２は、映像信号処理装置３によって補正された左眼用の映像信号を受けて、レンズ１２ａから左眼用の映像を出射する。他方の右眼用プロジェクタ１３は、右眼用映像補正部から出力された歪み補正後の右眼用の映像信号を受けて、レンズ１３ａから右眼用の映像光を出射する。

　なお、この内視鏡システムは、立体映像を術者Ｐを含む複数の者に視認させる方式として偏光方式を採用する。すなわち、左眼用プロジェクタ１２のレンズ１２ａには左眼用偏光フィルタ１２ｂが取り付けられる。同様に、右眼用プロジェクタ１３のレンズ１３ａには右眼用偏光フィルタ１３ｂが取り付けられる。左眼用偏光フィルタ１２ｂ、右眼用偏光フィルタ１３ｂは、互いに異なる円偏光を透過させる。左眼用プロジェクタ１２から出射された左眼用の映像は左眼用偏光フィルタ１２ｂを透過し、右眼用プロジェクタ１３から出射された右眼用の映像は右眼用偏光フィルタ１３ｂを透過する。なお、各偏光フィルタ１２ｂ，１３ｂは円偏光を透過させるものに限定されず、直線偏光を透過させるものであってもよい。例えば、左眼用偏光フィルタ１２ｂが垂直方向の直線偏光を透過させ、右眼用偏光フィルタ１３ｂが水平方向の直線偏光を透過させてもよい。

　一方、術者Ｐや助手（第２の作業者）を含む複数の者は、ドーム型スクリーン１１を見るときに、立体視めがね５を装着する。立体視めがね５は、左眼用偏光フィルタ１２ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを左眼部分に有し、右眼用偏光フィルタ１３ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを右眼部分に有する。ドーム型スクリーン１１に表示された映像を立体視めがね５を通して見ることで、術者Ｐを含む複数の者は患者体内の鉗子類及び患部を含む状況を立体映像で見ることができる。

　反射鏡１４は、術者Ｐを含む複数の者がドーム型スクリーン１１の中心を見たときの視野の上方に設置される。反射鏡１４は、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３から出射された左眼用映像光及び右眼用映像光をドーム型スクリーン１１の１１ａに向けて反射する。内視鏡手術用表示装置１は、反射鏡１４を備えることによってプロジェクタ１２，１３及びドーム型スクリーン１１を一列に設置する必要がなくなり、装置全体を小さくすることができる。

　ドーム型スクリーン１１の投影面１１ａは、上述のようにドーム型であって、例えばシルバー塗料など鏡面反射効果を有する塗料が塗装されている。このドーム型スクリーン１１は一般にシルバースクリーンと称されている。なお、スクリーンの形状は、ドーム型に限定されるものではなく、例えば、平面と２次曲面とからなる複合スクリーンでもよい。このような形状のスクリーンであっても、内視鏡手術用表示装置１は、映像信号処理部における歪み補正テーブルを切り替えることによって、座標変換によって作成される映像を切り替えて、術者Ｐの第１の視点位置から見て歪みのない映像を投影面１１ａに表示することができる。

　また、ドーム型スクリーン１１における凹面の算術平均粗さを、高い分離度を維持したまま、相互反射によるハレーションを低減する範囲とすることが好ましい。これは、各プロジェクタ１２，１３からの映像をドーム型スクリーン１１に投影する場合、プロジェクタ１２，１３からの直射光によって照射される面で反射する２次反射以上の反射である相互反射により、ドーム型スクリーン１１の端部側への映像が、対面するドーム型スクリーン１１の一部に照射することによる。これにより、ドーム型スクリーン１１の全体に靄がかかったように白く見えるハレーションが発生してしまう。この相互反射によるハレーション発生の度合は、プロジェクタ１２，１３の輝度、コントラスト比、ドーム型スクリーン１１の形状によって変化する。特に、ドーム型スクリーン１１を半球又は半円型とした場合には、相互反射によるハレーションが発生しやすいからである。

　本実施形態における図１のドーム型スクリーン１１は外周に沿って鍔部（枠）１１ｂを有し、鍔部１１ｂの内側にドーム型の１１ａが形成されている。

　ここで、内視鏡手術の現場では、ドーム型スクリーン１１の位置、術者Ｐの視点位置及び助手の視点位置に規制があり、この規制の下において、少なくとも術者Ｐに鮮明且つ歪みのない立体映像を提示する必要がある。したがって、本発明を適用した内視鏡システムにおける内視鏡手術用表示装置１において、このドーム型スクリーン１１の形状は、少なくとも内視鏡手術の術者Ｐによって当該投影面１１ａの全体が見えるように設計されている。更に望ましくは、ドーム型スクリーン１１の形状は、術者Ｐのみならず、術者Ｐとは違う視点位置の助手などから投影面１１ａの全体が見えるように設計されていても良い。このドーム型スクリーン１１の形状は、術者Ｐ及び助手などの視点位置等によって決定されるものであるが、この詳細については後述するものとする。

　このような内視鏡手術用表示装置１において、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１は、取付部材１７を用いて一体に組み合わせられ、一つの移動体１８を構成する。

　より詳細に述べると、取付部材１７は略直方体形状となっており、金属板から形成され、内視鏡手術用表示装置１の正面側（図１で正のα軸方向側）の一面に凹部１９を備え、上面にプロジェクタ収納部２０を備える。また、プロジェクタ収納部２０の両側から内視鏡手術用表示装置１の正面側に向かって一対のアーム２１が延出されている。

　ドーム型スクリーン１１は、凹型の投影面１１ａが取付部材１７の凹部１９に配置され、取付部材１７に固定される。ドーム型スクリーン１１が取付部材１７に固定されると、ドーム型スクリーン１１の開口面と取付部材１７の正面は略同一面となる。凹型の投影面１１ａを凹部１９に配置することで、ドーム型スクリーン１１が取付部材１７から突出することがなく、装置の小型化を図ることができる。

　プロジェクタ１２，１３のプロジェクタ収納部２０は、少なくとも内視鏡手術用表示装置１の正面側の側面が開放された箱形である。プロジェクタ１２，１３は、プロジェクタ収納部２０内に固定され、プロジェクタ１２，１３のレンズ１２ａ、１３ａは開放された側面から偏光フィルタ１２ｂ、１３ｂを介して外部に臨んでいる。

　反射鏡１４は、一対のアーム２１の先端２１ａに所定の角度で固定されている。

　土台部１５は、金属板から略直方体に形成され、正面側に上面が開放された箱形の収納部２２を備え、また下端に一対の脚部２３を備える。各脚部２３には、長手方向の両端にそれぞれキャスター２４が取り付けられている。また、土台部１５の背面１５ａの両側には、手すり２５が設けられている。

　上述の移動体１８の下部は、収納部２２内に昇降自在に収納される。移動体１８の下部は、箱形の収納部２２内に収納されることによって、移動体１８は、安定して一定姿勢を保持することができる。

　また、内視鏡手術用表示装置１は、土台部１５に手すり２５とキャスター２４を設けた。これによって、使用者が手すり２５を握って土台部１５を押すことで、当該内視鏡手術用表示装置１を容易に移動させることができる。

　なお、移動体１８の取付部材１７の側面１７ａには、目盛り１７ｂが設けられ、土台部１５の側面１５ｂには、三角印１５ｃが設けられている。この内視鏡手術用表示装置１は、目盛り１７ｂと三角印１５ｃとによって、移動体１８（スクリーン）の高さを使用者に計測させることができる。

　昇降装置１６は、例えば油圧式の動力発生機構を有し、当該動力発生機構が発生させた動力によって、移動体１８を昇降させる。この昇降装置１６は、駆動部２６と、上昇ステップ２７と、下降レバーノブ２８とを備えている。駆動部２６は、収納部２２の下面２２ａに配置され、その上面２６ａに移動体１８が固定して載置される。上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８は、収納部２２の背面１５ａ側に設けられている。使用者が上昇ステップ２７を上から下に踏むと、駆動部２６の上面２６ａが上昇する。さらに何回も踏むとさらに上面２６ａが上昇する。これに対して、使用者が下降レバーノブ２８を反時計回りに回すと、駆動部２６の上面２６ａが下降する。下降レバーノブ２８を時計回りに回すと駆動部２６の上面２６ａの上下動がロックされる。すなわち、この昇降装置１６は、使用者が上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８を操作することによって、駆動部２６の上面２６ａを土台部１５に対して垂直に昇降させることができる。これにより、駆動部２６の上面２６ａに載置された移動体１８は、土台部１５に対して垂直に移動することができる。なお、この昇降装置１６は、油圧式に限らず、ばね式などの他の機構を採用しても良い。

　ここで、内視鏡手術用表示装置１においては、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられて一つの移動体１８を構成している。このため、移動体１８が昇降装置１６によって移動されても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係は固定されたままである。従って、移動体１８の高さに関わらず、術者Ｐの第１の視点位置から常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示できる。つまり、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体化されていない場合、ドーム型スクリーン１１の高さが変わると、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係が変わり、ドーム型スクリーン１１の中心に映像が表示されなかったり、術者Ｐの第１の視点位置から見て歪んだ映像がスクリーンに表示される恐れがある。そのため、ドーム型スクリーン１１の高さを変えるたびに、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係を調整しなければならず、位置調整に多大な労力を要する。

　それに対して、この内視鏡手術用表示装置１は、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を組み合わせて一つの移動体１８を構成することによって、これらの互いの位置関係を固定させている。これにより、昇降装置１６によって移動体１８の高さを変えても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置調整をすることなく、術者Ｐの第１の視点位置から常に所望の歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示することができるのである。

　また、この内視鏡手術用表示装置１は、移動体１８が昇降可能なため、ユーザによって昇降装置１６を操作して、ドーム型スクリーン１１を見やすい高さに調節することができる。この時、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係が固定されているため、移動体１８を移動させても、術者Ｐの第１の視点位置から常に歪みのない映像がドーム型スクリーン１１に表示される。また、この内視鏡手術用表示装置１は、手すり２５とキャスター２４を備えるので、手すり２５を握って土台部１５を押すことで、例えば部屋から別の部屋へと容易に移動させることができる。更に、内視鏡手術用表示装置１は、移動体１８の高さを下げることで、例えば部屋のドアなども通過しやすくなる。

　以上のように、内視鏡手術用表示装置１は、術者Ｐの身長などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さを調節することができ、さらに、ドーム型スクリーン１１の高さを変えても、術者Ｐの第１の視点位置から常に歪みのない映像を表示することができる。

　つぎに、上述した内視鏡手術用表示装置１を含む内視鏡システムの動作について、図３を参照しながら説明する。

　まず、内視鏡装置２が患者Ｂを撮像する。内視鏡装置２から供給された映像信号は、映像信号処理装置３へと入力される。この映像信号は、左眼用映像補正部３Ｂ、右眼用映像補正部３Ｃによって、映像がドーム型スクリーン１１に投影された時に術者Ｐの第１の視点位置から見て歪むことなく表示されるように、歪み補正が行われる。この歪み補正処理は、予め左眼用映像補正部３Ｂや右眼用映像補正部３Ｃにおいて、歪み補正テーブル記憶部３Ｄに記憶された歪み補正テーブルを参照することによって平面映像の各画素の座標を変換して、新たな映像（右眼用映像信号、左眼用映像信号）を作成する処理である。なお、この歪み補正テーブルは、後述する術者Ｐの視点位置から映像を歪み無く見せるために、左眼用プロジェクタ１２、右眼用プロジェクタ１３と、反射鏡１４と術者Ｐの視点位置とドーム型スクリーン１１との相対位置関係、ドーム型スクリーン１１の形状に基づいて作成されていることは勿論である。

　左眼用映像補正部３Ｂ、右眼用映像補正部３Ｃの動作は、制御部３Ａによって同期されている。歪み補正された左眼用映像信号及び右眼用映像信号は、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３のそれぞれへと出力される。左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３は、それぞれ左眼用映像信号と右眼用映像信号を受信し、左眼用映像光、右眼用映像光をそれぞれ出射する。

　左眼用プロジェクタ１２、右眼用プロジェクタ１３から出射された左眼用映像光、右眼用映像光は、それぞれ、左眼用偏光フィルタ１２ｂ、右眼用偏光フィルタ１３ｂを透過し、反射鏡１４に入射される。反射鏡１４は、左眼用プロジェクタ１２、右眼用プロジェクタ１３から出射された左眼用映像光、右眼用映像光を反射して、ドーム型スクリーン１１の全面に左眼用映像光、右眼用映像光を投影する。

　術者Ｐを含む作業者は、ドーム型スクリーン１１に投影された立体映像を見て内視鏡手術を行うときに、立体視めがね５を装着する。この立体視めがね５は、左眼用偏光フィルタ１２ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを左目部分に有し、右眼用偏光フィルタ１３ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを右目部分に有する。ドーム型スクリーン１１に表示された映像を立体視めがね５を通して見ることで、術者Ｐを含む作業者は、ドーム型スクリーン１１に投影された映像を立体的に視認することができる。

　以上のように、内視鏡システムは、術者Ｐや助手の身長などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さを調節することができ、さらに、ドーム型スクリーン１１の高さを変えても、術者Ｐの第１の視点位置から見て常に歪みのない映像を表示することができる。

　ところで、本実施形態では、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３から出力された映像を、反射鏡１４を用いてドーム型スクリーン１１に反射させている。内視鏡手術用表示装置１は、反射鏡１４を備えることによって左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３及びドーム型スクリーン１１を一列に設置する必要がなくなり、映像表示装置を小さくすることができる。

　しかしながら、反射鏡１４を設けた場合、反射鏡１４が観察者の視野に入って、映像を遮るおそれがある。従って、図４に示すように、ｘ軸を、術者Ｐがドーム型スクリーン１１に対して水平に見たときの視線方向とし、ｙ軸を、ｘ軸に対する垂直な方向としたｘｙ座標において、反射鏡１４は、当該反射鏡１４の下端位置（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ）が、以下の式を満足するように設置されることが好ましい。

　（ｙ_ｉ－ｙ_ｏ）ｘ_Ｍ－（ｘ_ｉ－ｘ_ｏ）ｙ_Ｍ≦ｘ_ｏｙ_ｉ－ｘ_ｉｙ_ｏ　　　（式）
　ただし、ｘ_０，ｙ_０は予め設定された術者Ｐ又は助手などの視点位置のｘ，ｙ座標であり、ｘ_ｉ，ｙ_ｉはドーム型スクリーン１１の投影面１１ａ上端の位置のｘ，ｙ座標である。なお、ｘ_ｉ，ｙ_ｉは投影面１１ａの上端であり、ドーム型スクリーン１１の鍔部１１ｂの上端ではない。すなわち、ｘ_ｉ，ｙ_ｉは、ドーム型スクリーン１１の有効投影面の上端である。

　上記式は、術者Ｐが予め設定された視点位置（ｘ_０，ｙ_０）から反射鏡１４の下端を見上げる角度θ_Ｍが、術者Ｐが予め設定された視点位置（ｘ_０，ｙ_０）からドーム型スクリーン１１の投影面１１ａの上端を見上げる角度θ_Ｉよりも大きくなる領域を示している。つまり、上記の式は、図４において、θ_Ｍ≧θ_Ｉの領域を示している。従って、反射鏡１４の下端の位置（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ）が上記式を満足する場合、術者Ｐは、反射鏡１４に視線を遮られることなく投影面１１ａの全域を見ることができる。

　なお、本実施形態では、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３が出力した映像を反射鏡１４を介してドーム型スクリーン１１に投影していたが、これ以外の構成であっても良い。例えば、内視鏡手術用表示装置１は、アーム２１の先端側に、ドーム型スクリーン１１と対向するように左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３を配置し、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３から出射された映像光がドーム型スクリーン１１に直接投影されるように構成してもよい。

　すなわち、本実施形態の内視鏡手術用表示装置１は、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３と、ドーム型スクリーン１１と、映像信号処理装置３と、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３とドーム型スクリーン１１とを支持する土台部１５とを備え、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３とドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられて一つの移動体（図示せず）を構成し、その移動体が昇降装置８によって垂直に移動される構成でもよい。映像信号処理装置３及び土台部１５の構成は図１の映像表示装置と同様である。

　このような構成であっても、内視鏡手術用表示装置１においては、移動体が昇降可能となる。したがって、使用者は、昇降装置８を操作して、ドーム型スクリーン１１を最も見やすい位置に調節することができる。さらに、内視鏡手術用表示装置１においては、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３とドーム型スクリーン１１との位置関係が固定されている。このため、内視鏡手術用表示装置１は、移動体を移動させても、術者Ｐの第１の視点位置から見て常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示させることができる。なお、このような構成であっても、ドーム型スクリーン１１を取付部材１７の凹部１９に配置し、取付部材を収納部２２に昇降自在に収納するのが好ましい。

　つぎに、本発明を適用した内視鏡システムにおいて、内視鏡手術用表示装置１の異なる構成について、図５を参照して説明する。図５に示す内視鏡手術用表示装置１の基本的な構成は、取付部材１７及び土台部１５の構成を除いて図１に示した内視鏡手術用表示装置１と同様であり、同様の箇所は同じ符号を付して重複する説明は省略する。

　この内視鏡手術用表示装置１は、移動体１８が垂直方向に移動できるのに加えて、内視鏡手術用表示装置１の上下方向に直交し且つ投影面１１ａの開口面に平行な軸の周り（すなわち、図５のβ軸の周り）を、土台部１５Ａに対して傾斜可能で、且つ、内視鏡手術用表示装置１の上下方向に沿った軸の周り（すなわち、図５のγ軸の周り）を土台部１５Ａに対して回転可能に構成されている。

　この内視鏡手術用表示装置１の土台部１５Ａは、上面が開放された箱形に形成され、図１に示した内視鏡手術用表示装置１と同様に、各脚部２３にキャスター２４が設けられている。

　内視鏡手術用表示装置１の取付部材は、下取付部材３１と、中央取付部材３２と、上取付部材３３とからなる。下取付部材３１は、例えば金属板から箱形に形成され、土台部１５Ａに昇降可能に収納される。下取付部材３１と土台部１５Ａの底面との間には、図１の内視鏡手術用表示装置１と同様に、昇降装置１６の駆動部２６が配置される。また、下取付部材３１の上面３１ａの中心から、円筒状の軸部３４が突出している。

　中央取付部材３２は、例えば金属板から形成される。中央取付部材３２は、下面に貫通孔３２ａを有し、下取付部材３１の軸部３４が貫通孔３２ａを貫通するように、下取付部材３１の上に配置される。これにより中央取付部材３２は、下取付部材３１に対して、図５の矢印Ｂの方向に回転可能となる。また、中央取付部材３２の図５のβ軸方向における両側面３２ｂの上方には、それぞれ貫通孔３２ｃが形成される。

　上取付部材３３は、例えば金属板から形成される。上取付部材３３は、図５のβ軸方向における両側面の下方に、それぞれ貫通孔３３ａが形成される。上取付部材３３は、上取付部材３３の下側部分が中央取付部材３２の上側部分に重なるように配置される。上取付部材３３の貫通孔３３ａの位置は、中央取付部材３２の貫通孔３２ｃの位置と一致する。このような位置関係において、貫通孔３３ａ，３２ｃにボルト３５が挿通され、上取付部材３３は、中央取付部材３２に対してボルト３５を軸として傾斜可能となる。すなわち、上取付部材３３は、図５の矢印Ａの方向に傾斜可能となる。

　内視鏡手術用表示装置１は、上取付部材３３の正面（図５で正のα軸方向側の面）と中央取付部材３２の正面とに跨る形で、ドーム型スクリーン１１を配置するための凹部３６が形成される。ドーム型スクリーン１１は、凹部３６に配置されるが、中央取付部材３２には固定されず、上取付部材３３のみに固定される。上取付部材３３が中央取付部材３２側に傾斜したときにドーム型スクリーン１１の背面と凹部３６とが干渉しないように、ドーム型スクリーン１１の背面と凹部３６との間には、所定のスペースが設けられている。

　上取付部材３３の上部には、図１の内視鏡手術用表示装置１と同様に、プロジェクタ収納部２０が設けられる。左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３及び反射鏡１４は、図１の内視鏡手術用表示装置１と同様に、上取付部材３３に固定されている。すなわち、図５に示す内視鏡手術用表示装置１において、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１は、上取付部材３３を用いて一体に組み合わせられて一つの移動体１８を構成している。

　以上のように構成された内視鏡手術用表示装置１は、昇降装置１６が下取付部材３１を昇降させると、下取付部材３１、中央取付部材３２を介して、移動体１８が土台部１５Ａに対して垂直方向に移動する。従って、使用者は昇降装置１６を操作することによって、移動体１８を土台部１５Ａに対して垂直方向に移動させることができる。また、上取付部材３３を、手動や電動で中央取付部材３２に対して傾斜させることで、移動体１８を、内視鏡手術用表示装置１の上下方向に直交し且つ投影面１１ａの開口面に平行な軸の周り（すなわち、図５のβ軸の周り）を、土台部１５Ａに対して傾斜させることができる。さらに、中央取付部材３２を下取付部材３１に対して回転させることで、移動体１８を、内視鏡手術用表示装置１の上下方向に沿った軸の周り（すなわち、図５のγ軸の周り）を、土台部１５Ａに対して回転させることができる。左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられ、互いの位置関係が固定されているため、移動体１８を土台部１５Ａに対して移動、傾斜、回転させても、術者Ｐの第１の視点位置から常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示させることができる。

　この内視鏡手術用表示装置１は、使用者は移動体１８を垂直に移動させるだけでなく、移動体１８を土台部１５Ａに対して傾斜させたり回転させたりすることができる。これにより、内視鏡手術用表示装置１によれば、身長、立ち位置などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さや角度をより細かく調節することができる。

　なお、この内視鏡手術用表示装置１においても、アーム２１の先端側に、ドーム型スクリーン１１と対向するように左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３を配置し、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３から出射された映像がドーム型スクリーン１１に直接投影されるように構成してもよい。

　つぎに、内視鏡手術用表示装置１の更に他の構成について、図６を参照して説明する。なお、上述した内視鏡手術用表示装置１と同じ部分については同一符号を付することによって、その説明を省略する。

　図６に示す内視鏡手術用表示装置１は、図１，図５に示した内視鏡手術用表示装置１と同様に、左眼用プロジェクタ１２、右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が、一体に組み合わせられて一つの移動体１８を構成している。

　この内視鏡手術用表示装置１の土台部１５Ｂは、地面（図示せず）に一端が固定されると共に、移動体１８との間に、２つの第１の回転機構４１及び第２の回転機構４２と、昇降機構４３と、傾斜機構４４と、伸縮機構４５とを備える。

　第１の回転機構４１は、移動体１８と昇降機構４３との間に設けられる。この第１の回転機構４１は、移動体１８を昇降機構４３に対して、図６のθ_１の方向に、回転させることができる。

　昇降機構４３は、第１の回転機構４１と傾斜機構４４との間に設けられる。昇降機構４３は、第１の回転機構４１を介して、移動体１８を傾斜機構４４に対して昇降させることができる。

　傾斜機構４４は、昇降機構４３と伸縮機構４５との間に設けられる。この傾斜機構４４は、昇降機構４３及び第１の回転機構４１を介して、移動体１８を伸縮機構４５に対して、図６のθ_２の方向に傾斜させることができる。

　伸縮機構４５は、傾斜機構４４と第２の回転機構４２との間に設けられる。この伸縮機構４５は、傾斜機構４４及び昇降機構４３、第１の回転機構４１を介して、移動体１８を第２の回転機構４２に対して、図６のα軸に沿った方向に、移動させることができる。

　第２の回転機構４２は、伸縮機構４５と土台部１５Ｂの一端との間に設けられる。第２の回転機構４２は、伸縮機構４５、及び傾斜機構４４、昇降機構４３、第１の回転機構４１を介して、移動体１８を土台部１５Ｂの一端に対して、図６のθ_３の方向に、回転させることができる。

　このように、内視鏡手術用表示装置１は、２つの回転機構４１，４２と、昇降機構４３と、傾斜機構４４と、伸縮機構４５とを備える。これによって、内視鏡手術用表示装置１は、移動体１８を土台部１５Ｂに対して、垂直に移動させることもできるし、傾斜させることもできるし、回転させることもできる。移動体１８をどのように移動させた場合でも、左眼用プロジェクタ１２、右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられ、互いの位置関係が固定されている。このため、内視鏡手術用表示装置１によれば、術者Ｐの第１の視点位置から見て常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示させることができる。

　この内視鏡手術用表示装置１は、図５に示した内視鏡手術用表示装置１と同様に、使用者は移動体１８を垂直に移動させるだけでなく、移動体１８を土台部１５Ｂに対して傾斜させたり回転させたりすることができる。これにより、内視鏡手術用表示装置１によれば、内視鏡手術の術者Ｐや助手の身長、立ち位置などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さや角度をより細かく調節することができる。

　なお、回転機構や、傾斜機構、伸縮機構の組み合わせは図６に限定されるものではなく、数々の変形が可能である。例えば、図７に示すように、内視鏡手術用表示装置１は、図６の構成にさらに２つの第３の回転機構５１，第４の回転機構５２を設け、昇降機構４３を取り除いて構成しても良い。

　第３の回転機構５１は、伸縮機構４５と傾斜機構４４との間に設けられる。この第３の回転機構５１は、傾斜機構４４を伸縮機構４５に対して、図７のθ_４の方向に回転させることができる。

　第４の回転機構５２は、伸縮機構４５と第２の回転機構４２との間に設けられる。この第４の回転機構５２は、伸縮機構４５を第２の回転機構４２に対して、図７のθ_５の方向に回転させることができる。

　この内視鏡手術用表示装置１は、第４の回転機構５２の回転と伸縮機構４５の伸縮によって移動体１８を土台部１５Ｂに対して垂直に移動させることができる。つまり、第４の回転機構５２と伸縮機構４５とによって、移動体１８を土台部１５Ｂに対して垂直に移動させることができる昇降手段を構成している。

　また図６に示した内視鏡手術用表示装置１と同様に、移動体１８を土台部１５Ｂに対して、傾斜させることも回転させることもできる。

　なお、この内視鏡手術用表示装置１においても、ドーム型スクリーン１１と対向するように左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３を配置し、左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３から出射された映像光がドーム型スクリーン１１に直接投影されるように構成してもよい。

　このような内視鏡システムは、他の形態として、図８及び図９に示すような構成の内視鏡手術用表示装置１を備えていても良い。図８、図９に示す内視鏡手術用表示装置１は共に、ドーム型スクリーン１１下部に作業棚６１が設けられ、当該作業棚の下方に、内視鏡装置２と接続された映像信号処理装置３などを含む各種の器材ボックス６２が設置されている。作業棚６１は、例えば内視鏡手術に必要な各種の器材や器具を置けるようになっている。また、図８に示す内視鏡手術用表示装置１は、プロジェクタ１２，１３を縦積みにした形態であり、図９に示す内視鏡手術用表示装置１は、プロジェクタ１２，１３を横積みにした形態である。なお、プロジェクタ１２，１３の縦積み、横積みの相違によって、アーム２１の寸法や反射鏡１４の寸法などが最適化されている。

　つぎに、上述したように構成された内視鏡手術用表示装置１において、内視鏡手術の現場にて少なくとも術者Ｐが投影面１１ａの映像全体を見ることができ、助手Ａ，Ｂが少なくとも投影面１１ａの中心を見ることができるようにドーム型スクリーン１１を構成することについて説明する。

　先ず、内視鏡手術におけるドーム型スクリーン１１の位置に対する術者Ｐ、助手、カメラ持ちといった各人の位置的な規制について説明する。上述の内視鏡システムが用いられる内視鏡手術においては、図１０に示すように、患者Ｂの体表から鉗子類１０１及び内視鏡装置２の先端部２ｂを挿入する。この状態にて、内視鏡装置２の先端部２ｂには、光源１００から出射された照射光が供給される。

　光源１００は、ランプ１００ａとフィルタ１００ｂとを備える。このフィルタ１００ｂは、ランプ１００ａによって発光したランプ光のうち所定波長の光成分のみを透過する。このフィルタ１００ｂは、内視鏡装置２による映像撮像範囲に対して照射光を出射して患部の組織状態を識別可能とするような光成分のみを透過するように設計されている。この光源１００から出射された照射光は、内視鏡装置２の光導入部２ｃを介して先端部２ｂに導かれる。

　内視鏡装置２の先端部２ｂは、出射した照射光が患部で反射した反射光を入射する。この先端部２ｂは、照射光を出射する出射用レンズ及び反射光を入射する入射用レンズが設けられている。これら入射用レンズによって入射した反射光は、内視鏡装置２の本体部２ａ又は先端部２ｂに内蔵された光電変換素子によって映像信号に変換されて、映像信号処理装置３に供給される。

　このような内視鏡装置２を用いた内視鏡手術においては、図１１に示すように、内視鏡手術用表示装置１のドーム型スクリーン１１及びベッドが配置され、当該ドーム型スクリーン１１に正対して術者Ｐの立ち位置が決められる。また、内視鏡手術においては、ベッドの脇が立ち位置となる第１助手、第２助手が配置される。更に、術者Ｐが操作する鉗子類１０１によって手術される患部を撮像するために、内視鏡装置２の先端部２ｂを移動させるカメラ持ちが患者の近くに配置される。

　このような環境下において、ドーム型スクリーン１１に投影される患部の立体映像は、術者Ｐ、助手、カメラ持ちの複数の視点位置から鮮明に見える必要がある。特に、術者Ｐに対しては、常にドーム型スクリーン１１の中心が見える必要がある。

　このために、内視鏡手術の現場においては、図１２に示すように、術者Ｐ、助手Ａ、助手Ｂの全員がドーム型スクリーン１１上の注目点を見ることができるためには、角度γが必要となる。具体的には、注目点からベッドのドーム型スクリーン１１側端部までの距離Ａが５００ｍｍ、ベッドの長手と同じ方向においてベッドのドーム型スクリーン１１側端部から助手Ａ，Ｂの視点までの距離Ｂ（ベッドの長さ）が２０００ｍｍ、距離Ａと距離Ｂとを足した距離Ｃが２５００ｍｍ、ベッド幅の半分の長さ距離Ｄを２５０ｍｍ、ベッド幅方向の端部から助手Ａ，Ｂまでの距離Ｅを２５０ｍｍ、距離Ｄと距離Ｅを足した距離Ｆが５００ｍｍである場合には、術者Ｐや助手Ａ，Ｂの視点位置は、注目点に対して角度γ=１１．３１°の範囲内に存在する。すなわち、投影面１１ａの中心点を注目点とした場合、第１視点位置の術者Ｐ、第２視点位置の助手Ａ，Ｂから投影面１１ａの中心点に表示された映像を見るためには、ドーム型スクリーン１１は、角度γの開口部を有する凹面となっている必要がある。

　また、内視鏡手術の現場においては、図１３に示すように、注目点に対してベッドが横長に配置され、注目点に略正対して術者Ｐの第１視点位置が配置され、ベッド長手方向の両端に助手Ａ，Ｂの第２視点位置が配置される場合もある。このような環境下において、術者Ｐ、助手Ａ、助手Ｂの全員がドーム型スクリーン１１上の注目点を見ることができるためには、角度δが必要となる。具体的には、注目点からベッドのドーム型スクリーン１１側端部までの距離Ａが５００ｍｍ、ベッド幅と同じ方向においてベッドのドーム型スクリーン１１側端部からベッド幅に伸びる線と助手Ａ，Ｂの視点からベッドの長手方向に伸びる線との交点までの距離Ｂ（ベッド幅の半分の長さ）が２５０ｍｍ、距離Ａと距離Ｂとを足した距離Ｃが７５０ｍｍ、ベッド幅の半分の距離Ｄを１０００ｍｍ、ベッド幅方向の端部から助手Ａ，Ｂまでの距離Ｅを２５０ｍｍ、距離Ｄと距離Ｅを足した距離Ｆが１２５０ｍｍである場合には、術者Ｐや助手Ａ，Ｂの視点位置は、注目点に対して角度δ＝５９．０４°の範囲内に存在する。すなわち、投影面１１ａの中心点を注目点とした場合、第１視点位置の術者Ｐ、第２視点位置の助手Ａ，Ｂから投影面１１ａの中心点に表示された映像を見るためには、ドーム型スクリーン１１は、角度δの開口部を有する凹面となっている必要がある。

　このように、投影面１１ａ上の映像を見るためには、投影面１１ａの凹面形状に制限が加わることとなる。そこで、本発明を適用した内視鏡システムにおいては、術者Ｐ（第１の作業者）、助手Ａ，Ｂ（第２の作業者）に対して凹面を向けた投影面１１ａの形状を、図１４及び図１５に示すような角度α、図１６及び図１７に示すような角度βを満たすようにする。

　角度αは、ドーム型スクリーン１１に対して当該角度αの範囲内に存在する者であれば、当該ドーム型スクリーン１１の投影面中心を観察することができる角度となるように調整される。一方、角度βは、ドーム型スクリーン１１に対して当該角度βの範囲内に存在する者であれば、当該ドーム型スクリーン１１の映像全体を観察することができる角度となるように調整される。

　ここで、この内視鏡システムにおいては、術者Ｐの視点位置の存在範囲、助手Ａ，Ｂの視点位置（第２の視点位置）の存在範囲は決まっている。したがって、本発明を適用した内視鏡システムは、術者Ｐの視点位置が角度βの範囲内に収まり且つ助手Ａ，Ｂの視点位置が角度αに収まるようなドーム型スクリーン１１の形状としている。又は、本発明を適用した内視鏡システムは、術者Ｐ及び助手Ａ，Ｂの視点位置の双方が角度βに収まるようなドーム型スクリーン１１の形状としている。

　先ず、角度αについて説明する。

　図１４に示すように、当該凹面となっている開口面中心点Ｐ２を通り当該開口面に対して垂直な垂直軸Ｌ１を第１軸とする。また、当該第１軸である垂直軸Ｌ１と投影面１１ａの交差する点を投影面中心点Ｐ１とする。更に、投影面中心点Ｐ１から投影面１１ａの縁部Ｐ３を結んだ中心－縁接続軸Ｌ２を第２軸とする。この場合に、投影面１１ａは、垂直軸Ｌ１（第１軸）と中心－縁接続軸Ｌ２（第２軸）とのなす角度αを、助手Ａ，Ｂの第２視点位置より投影面１１ａの中心を観察することが可能な角度とする形状としている。

　具体的には、図１２のような内視鏡手術の現場、図１３のような内視鏡手術の現場の双方に内視鏡手術用表示装置１を使用することができるためには、投影面１１ａは、垂直軸Ｌ１（第１軸）と中心－縁接続軸Ｌ２（第２軸）とのなす角度αを、５９．０４度より大きく、投影面１１ａが凹面として認められる最大角度の範囲として構成されている必要がある。この投影面１１ａが凹面として認められる最大角度とは、平面ではないが、投影面１１ａに左眼用映像光及び右眼用映像光を投影して立体映像を表示させた場合に、術者Ｐや助手を含む複数の作業者が当該立体映像に対して正しい奥行き方向の距離感覚を得ることができるような角度であることが望ましい。

　このように投影面１１ａを構成することにより、図１５に示すように、角度αの範囲内に助手Ａ，Ｂの第２視点位置を配置すれば、助手Ａ，Ｂが投影面１１ａの中心を見ることができる。なお、術者Ｐが移動して角度αの範囲に移動しても同様に、投影面１１ａの中心を見ることはできる。

　具体的には、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを４６ｍｍとすると、垂直軸Ｌ１乃至中心－縁接続軸Ｌ２の角度αは、８１．２８度となる。他の具体例としては、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを１００ｍｍとすると、垂直軸Ｌ１乃至中心－縁接続軸Ｌ２の角度αは、７１．５７度となる。更に他の具体例としては、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを２００ｍｍとすると、垂直軸Ｌ１乃至中心－縁接続軸Ｌ２の角度αは、５６．３１度となる。

　このような具体例から、投影面１１ａの中心を見ることができる術者Ｐの第１視点位置、助手Ａ，Ｂの第２視点位置が配置可能な範囲を表し、投影面１１ａが凹面として認められる最大の角度を８２度とする。一方、投影面１１ａの中心を見ることができる術者Ｐの第１視点位置、助手Ａ，Ｂの第２視点位置が配置可能な最小の範囲を、図１２に示す内視鏡手術の現場の例の１１度とする。このようなことから、投影面１１ａは、垂直軸Ｌ１（第１軸）と中心－縁接続軸Ｌ２（第２軸）とのなす角度を、１１度乃至８２度の範囲として構成することが望ましい。

　このような内視鏡システムによれば、立体映像を見る者の視点位置とドーム型スクリーン１１との位置に規制があっても、立体映像を見る者の視点位置が垂直軸Ｌ１と中心－縁接続軸Ｌ２との間の角度αの範囲内となるように投影面１１ａの形状を調整できる。これによって、内視鏡システムは、立体映像を見る者の視点位置がある程度決まれば、必ず投影面１１ａの中心を見させることができる。

　したがって、この内視鏡システムによれば、図１２や図１３といったベッドや患者Ｂ、その他器材の配置によって、ドーム型スクリーン１１が配置できる位置や姿勢、及び、術者Ｐや助手Ａ，Ｂを含む全員の配置が制限される場合であっても、垂直軸Ｌ１と中心－縁接続軸Ｌ２との角度αを調整することによって、当該角度αの範囲にいる者に必ず投影面１１ａの中心点を視認させることができる。また、視点位置が動く範囲をカバーするように投影面１１ａの角度αを調整することによって、必ず投影面１１ａの中心点を見せることができる。

　また、この内視鏡システムによれば、術者Ｐの第１視点位置に基づいて歪み補正処理を行う歪み補正テーブルを歪み補正テーブル記憶部３Ｄに記憶しておいて、歪み補正処理を行って立体映像を表示するので、必ず、術者Ｐの第１視点位置から、歪みのない映像の中心位置を視認させることができる。これによって、内視鏡システムは、術者Ｐや助手Ａ，Ｂを含む全員から投影面１１ａの中心が見えなくなるなどの不安要素を取り除き、内視鏡手術におけるストレスを低減することができる。

　つぎに、角度βについて説明する。

　この内視鏡システムにおいては、図１６に示すように、投影面１１ａを球面の一部で構成し、投影面１１ａの縁部の接線Ｌ３を第３軸とし、垂直軸Ｌ１（第１軸）と接線Ｌ３（第３軸）とのなす角度を、術者Ｐの第１視点位置より映像全体を観察することが可能な角度βとする。又は、この内視鏡システムにおいては、垂直軸Ｌ１（第１軸）と接線Ｌ３（第３軸）とのなす角度を、術者Ｐの第１視点位置及び助手Ａ，Ｂの第２視点位置の双方より映像全体を観察することが可能な角度βとする。

　このような投影面１１ａを構成することにより、図１７に示すように、角度βの範囲内に術者Ｐ及び助手Ａ，Ｂの第１視点位置、第２視点位置を配置すれば、術者Ｐ、助手Ａ，Ｂの全員が投影面１１ａの映像全体を見ることができる。

　具体的には、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを４６ｍｍとすると、角度βは、７２．５４度となる。他の具体例としては、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを１００ｍｍとすると、角度βは、５３．１３度となる。更に他の具体例としては、凹面の開口径を６００ｍｍとし、当該凹面の開口面から投影面中心点Ｐ１までの深さを２００ｍｍとすると、角度βは、２２．６２度となる。このようなことから、投影面１１ａは、垂直軸Ｌ１（第１軸）と接線Ｌ３（第３軸）とのなす角度を、１１度乃至７３度の範囲として構成することが望ましい。

　このような内視鏡システムによれば、術者Ｐの第１視点位置及び助手Ａ，Ｂの第２視点位置とドーム型スクリーン１１との位置に規制があっても、術者Ｐの第１視点位置及び助手Ａ，Ｂの第２視点位置が垂直軸Ｌ１と接線Ｌ３との間の角度βの範囲内となるように投影面１１ａの形状を調整できる。これによって、内視鏡システムは、術者Ｐの第１視点位置及び助手Ａ，Ｂの第２視点位置がある程度決まれば、必ず投影面１１ａの映像全体を見させることができる。

　したがって、この内視鏡システムによれば、図１２や図１３といったベッドや患者Ｂ、その他器材の配置によって、ドーム型スクリーン１１が配置できる位置や姿勢、及び、術者Ｐや助手Ａ，Ｂを含む全員の配置が制限される場合であっても、垂直軸Ｌ１と接線Ｌ３との角度βを調整することによって、必ず術者Ｐ、助手Ａ，Ｂに投影面１１ａの映像全体を視認させることができる。また、術者Ｐ、助手Ａ，Ｂの視点位置が動く範囲をカバーするように投影面１１ａの角度βを調整することによって、必ず術者Ｐ、助手Ａ，Ｂに投影面１１ａの映像全体を見せることができる。

　また、この内視鏡システムによれば、術者Ｐの第１視点位置に基づいて歪み補正処理を行う歪み補正テーブルを歪み補正テーブル記憶部３Ｄに記憶しておいて、歪み補正処理を行って立体映像を表示するので、必ず、術者Ｐの第１視点位置から、歪みのない映像全体を視認させることができる。

　つぎに、上述した内視鏡システムにおいて、映像を提示する手段として、一般的な２０インチトリニトロンモニタによって２次元映像（２Ｄ）を使用した場合と、本発明を適用した内視鏡手術用表示装置１のように凹面形状が調整されたドーム型スクリーン１１によって３次元映像（３Ｄ）を使用した場合での、効果の相違について説明する。

　この効果の説明では、図２に示した患者Ｂに代えて、作業台Ａ上に手術対象の患者の患部を簡易的に模擬した模擬被検体を載置する内視鏡手術訓練システムを用いる。この内視鏡手術訓練システムは、上述した内視鏡システムと同様の内視鏡手術用表示装置１及び映像信号処理装置３を備えると共に、術者Ｐに立体視めがね５を装着させる。そして、第１視点位置の術者Ｐによって操作される鉗子類といった手術器具、内視鏡装置２の先端部２ｂを模擬被検体に挿入し、鉗子類の操作を内視鏡装置２によって撮像して、内視鏡手術用表示装置１のドーム型スクリーン１１に表示させる。

　このような内視鏡手術訓練システムによって行う訓練は、鉗子類を操作する訓練である第１作業タスク～第４作業タスクと、ドーム型スクリーン１１に表示された映像内における対象物の前後関係を正確に認識させる第１認識タスク～第３認識タスクとがある。以下、各タスクの説明と、内視鏡システムの効果の説明をする。

　「第１作業タスク」
　第１作業タスクは、図１８に示すような模擬被検体を用いた。この模擬被検体は、内視鏡装置２の撮像位置からの距離が、Ｄだけ異なる複数の糸状対象物２０１－１，２０１－２にセンサ２０２－１，２０２－２を設けている。また、このセンサ２０２－１，２０２－２と術者Ｐとの間には基準位置接触センサ２０３が設けられている。第１作業タスクは、センサ２０２－１，２０２－２を鉗子類２０４で把持し、センサ２０２－１，２０２－２と基準位置接触センサ２０３との間で鉗子類２０４を往復させる訓練である。

　この第１作業タスクの結果として、図１９に被験者（術者Ｐ）ごとの鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図２０に鉗子往復時間［ｓｅｃ］の標準偏差を示し、図２１に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第１作業タスクを行って取得したものである。ここで、図１９に示す「Ｐ」は、“Wilcoxon Signed Rank Test”と称される解析手法、図２０，図２１に示す「Ｐ」は、“Mann-Whitney-U検定”と称される解析手法によって求めた値であり、このＰの値が０．０５以下であると、比較する対象に相違があると認められることを表す。図１９から明らかなように、模擬被検体内の状況を２次元映像（２Ｄ）で表示した場合よりも、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短く、Ｐの値より、双方の結果に相違が認められる。

　また、図２０に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、術者Ｐに応じた鉗子往復時間のバラツキが小さく、且つ短い時間となっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．０３４となっている。なお、図２１に示す箱ひげ図は、２次元映像（２Ｄ）の場合で説明すると、２．６［ｓｅｃ］、０．５［ｓｅｃ］付近の値は軽度の外れ値、２．２５［ｓｅｃ］、０．７５［ｓｅｃ］付近の値が最小値及び最大値、０．９［ｓｅｃ］、２．０［ｓｅｃ］付近の値が第１四分位点及び第３四分位点、１．５［ｓｅｃ］付近の値が中央値である。

　更に、図２１に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、術者Ｐに応じた把持ミス回数が少なく、且つばらつきも小さくなっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．００３９となっている。

　「第２作業タスク」
　第２作業タスクは、図２２に示すような模擬被検体を用いた。第２作業タスクは、術者Ｐが鉗子類２０４を操作して針状の対象物２０１を把持し、センサ２０２と基準位置接触センサ２０３との間で鉗子類２０４を往復させる訓練である。

　この第２作業タスクの結果として、図２３に鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図２４に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第２作業タスクを行って取得したものである。

　図２３から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短い。なお、Ｐの値も０．０１となっている。また、図２４から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数も少なくなっている。なおＰの値も０．０１８となっている。

　「第３作業タスク」
　第３作業タスクは、図２５に示すような模擬被検体を用いた。第３作業タスクは、術者Ｐからの距離が異なる２つの輪形状の対象物２０１－１，２０１－２に対して鉗子類２０４を通過させ、基準位置接触センサ２０３との間で往復させる訓練である。

　この第３作業タスクの結果として、図２６対象物２０１－１，２０１－２の輪形状部分の中心からのずれ量［ｍｍ］を示し、図２７に、このずれ量の標準偏差を示す。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第３作業タスクを行って取得したものである。

　図２６から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量が少なく且つばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。また、図２７から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量の標準偏差が小さく、ばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。

　「第４作業タスク」
　第４作業タスクは、図２８に示すような模擬被検体を用いた。第４作業タスクは、複数の目標点が記載された縫合練習ボードに対して鉗子類２０４を操作して縫合・結紮作業をさせ、基準位置接触センサ２０３で時間を計測する訓練である。

　所定のこの第４作業タスクの結果として、図２９に縫合糸の縫合・結紮時間［ｓｅｃ］を示し、図３０に縫合糸又は縫合針の把持ミス回数［回］を示す。図２９（ａ）、図３０（ａ）は、２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。図２９（ｂ）、図３０（ｂ）は、３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第４作業タスクを行って取得したものである。

　図２９から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、縫合糸の縫合・結紮時間が短くなっている。なお、Ｐの値も０．０３５となっている。また、図３０から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数は少なくなっている。なお、Ｐの値も０．００１５となっている。

　「第１認識タスク」
　第１認識タスクは、図３１に示すような模擬被検体を用いた。この第１認識タスクは、内視鏡装置２の撮像位置からの距離が、Ｄだけ異なる複数の糸状対象物２０１－１，２０１－２の前後位置関係を正確に把握する訓練である。

　この第１認識タスクの訓練結果は、平面モニタに２次元映像（２Ｄ）を表示させた場合と上述のドーム型スクリーン１１に３次元映像（３Ｄ）を表示させた場合とで得た。また、第１認識タスクの訓練結果は、表示画面が平面のモニタを使用して立体映像を表示させて第１認識タスクを行った場合（３ＤＰ）と、上述のドーム型スクリーン１１に立体映像を表示して第１認識タスクを行った場合（３ＤＤ）とで得た。なお、模擬被検体、内視鏡手術用表示装置１は同一のものを使用した。

　この第１認識タスクの結果として、図３２に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合と３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との前後位置関係の正答率を示す。また、図３３に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との前後位置関係の正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第１認識タスクを行って取得したものである。

　図３２を見ると、２次元映像を使用した場合と３次元映像を使用した場合とでは、格段に大きな正答率の相違が確認できた。また、Ｐの値も０．０１４となった。一方、図３３を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値がなく、最小値も高い値となっている。なお、Ｐの値は０．７７となった。

　「第２認識タスク」
　第２認識タスクは、図３４に示すような模擬被検体を用いた。この第２認識タスクは、術者Ｐに対する対象物２０１の針形状部分２０１’の向きを正確に把握する訓練である。

　この第２認識タスクの結果として、図３５に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合と上述のドーム型スクリーン１１によって３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との針形状部分２０１’の向きの正答率を示す。また、図３６に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との針形状部分２０１’の向きの正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の術者Ｐによって第２認識タスクを行って取得したものである。

　図３５を見ると、２次元映像を使用した場合と３次元映像を使用した場合とでは、大きな正答率の相違が確認できた。また、３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも術者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００１となり大きな有意差が認められる。

　図３６を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値でも正答率が９０％となっており、最小値も極めて高い値となっている。なお、Ｐの値は０．０００３となった。

　この第２認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。

　「第３認識タスク」
　第３認識タスクは、図３７に示すような模擬被検体を用いた。この第３認識タスクは、術者Ｐに対して対象物２０１－１，２０１－２の距離Ｄ及び幅Ａが異なり、且つ輪形状部分２０１’の大きさＲが異なる場合の前後位置関係を正確に把握する訓練である。

　この第３認識タスクの結果として、図３８に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１によって３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との輪形状部分２０１’の前後の正答率を示し、図３９に、平面のモニタを使用した３ＤＰとドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤとの正答率の結果を示す。

　図３８を見ると、２次元映像を使用した場合と３次元映像を使用した場合とでは、正答率の相違が確認できた。また、３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも術者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００２となり大きな有意差が認められる。

　図３９を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰよりも、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤの方がバラツキが小さく、正答率の平均値も高くなっている。なお、Ｐの値は０．０００２となっており、第３認識タスクにおいては双方の結果に格段の相違が見受けられる。

　この第３認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。

　なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

　本発明によれば、第１の視点位置より映像全体が観察可能且つ第２の視点位置から投影面中心が観察可能であり、又は、第１の視点位置及び第２の視点位置の双方から映像全体を観察することが可能な映像表示手段の形状としているので、当該第１の視点位置の術者、第２の視点位置の者から、常に鮮明な立体映像を見えるようにできる。

Claims

　第１の視点位置の第１の作業者によって患者の体腔内に挿入された手術器具が操作される手術現場において、患者体腔内の撮影対象の映像を取得する内視鏡システムであって、
　第２の視点位置の第２の作業者によって操作され、前記患者の体腔内に少なくとも一部が挿入されて当該患者の患部の映像を撮影する内視鏡装置と、
　前記内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影する映像投影手段と、
　前記第１の作業者及び前記第２の作業者に対して凹面を向けた投影面形状を有し、前記映像投影手段によって映像光が前記投影面に投影される映像表示手段と、
　少なくとも前記第１の視点位置と前記映像表示手段との位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理手段とを備え、
　前記映像表示手段は、前記凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、前記投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、前記映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、前記第１軸と前記第３軸とのなす角度が前記第１の視点位置より映像全体を観察することが可能な角度となっており、且つ前記第１軸と前記第２軸とのなす角度が前記第２の視点位置より投影面中心を観察することが可能な角度となっていることを特徴とする内視鏡システム。
　第１の視点位置の第１の作業者によって患者の体腔内に挿入された手術器具が操作される手術現場において、患者体腔内の撮影対象の映像を取得する内視鏡システムであって、
　第２の視点位置の第２の作業者によって操作され、前記患者の体腔内に少なくとも一部が挿入されて当該患者の患部の映像を撮影する内視鏡装置と、
　前記内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影する映像投影手段と、
　前記第１の作業者及び前記第２の作業者に対して凹面を向けた投影面形状を有し、前記映像投影手段によって映像光が前記投影面に投影される映像表示手段と、
　少なくとも前記第１の視点位置と前記映像表示手段との位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理手段とを備え、
　前記映像表示手段は、前記凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、前記投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、前記映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、前記第１軸と前記第３軸とのなす角度が、前記第１の視点位置及び前記第２の視点位置の双方より映像全体を観察することが可能な角度となっていることを特徴とする内視鏡システム。
　前記映像信号処理手段は、前記映像投影手段と前記第１の視点位置と前記映像表示手段との相対位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記映像表示手段は、前記第１軸と前記第２軸とのなす角度を、１１度乃至８２度の範囲として構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の内視鏡システム。
　前記映像表示手段は、前記第１軸と前記第３軸とのなす角度を、１１度乃至７３度の範囲として構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記映像投影手段は、前記内視鏡装置によって取得された映像信号を用いて、前記第１の作業者及び前記第２の作業者が装着する立体視用眼鏡で視認可能な立体映像を表す映像光を投影することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記内視鏡装置は、映像撮像範囲に対して照射光を出射して前記患部の組織状態を識別可能とする少なくとも光源及びフィルタを含む光源部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記患者の生体情報を取得する生体情報取得部を更に備え、
　前記映像投影手段は、前記患者の患部の映像に前記生体情報取得部によって取得された生体情報、術前・術中に取得した医療用画像を重畳させた映像光を投影することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記映像投影手段は、前記内視鏡装置によって取得された非立体映像信号と立体映像信号とを切り替え可能とし、前記映像表示手段に非立体映像又は立体映像を表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記映像投影手段及び前記映像表示手段が一体に組み合わせられて一つの移動体を構成し、当該移動体を支持する土台部と、
　前記移動体を前記土台部に対して垂直に移動させる昇降手段と
　を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　前記映像投影手段から投影された映像光を反射して前記映像表示手段の投影面に導く反射鏡を更に備え、
　前記土台部は、前記反射鏡を前記映像投影手段及び前記映像表示手段と一体に組み合わせられて一つの移動体を構成し、当該移動体を支持すること
　を特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
　垂直に移動させる垂直軸を中心として前記移動体を回動させる回動手段を備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の内視鏡システム。
　前記土台部は、前記移動体を移動させるキャスター機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の内視鏡システム。
　内視鏡手術を訓練させる内視鏡手術訓練システムであって、
　手術対象の患者の患部を簡易的に模擬したものであり、第１の視点位置の第１の作業者によって操作される手術器具が挿入される模擬被検体と、
　第２の視点位置の第２の作業者によって操作され、前記患者の体腔内に少なくとも一部が挿入されて当該患者の患部の映像を撮影する内視鏡装置と、
　前記内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影する映像投影手段と、
　前記第１の作業者及び前記第２の作業者に対して凹面を向けた投影面形状を有し、前記映像投影手段によって映像光が前記投影面に投影される映像表示手段と、
　少なくとも前記第１の視点位置と前記映像表示手段との位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理手段とを備え、
　前記映像表示手段は、前記凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、前記投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、前記映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、前記第１軸と前記第３軸とのなす角度が前記第１の視点位置より映像全体を観察することが可能な角度となっており、且つ前記第１軸と前記第２軸とのなす角度が前記第２の視点位置より投影面中心を観察することが可能な角度となっていることを特徴とする内視鏡手術訓練システム。
　第１の視点位置の第１の作業者によって患者の体腔内に挿入された手術器具が操作される手術現場において、患者体腔内の撮影対象の映像を取得する内視鏡手術訓練システムであって、
　第２の視点位置の第２の作業者によって操作され、前記患者の体腔内に少なくとも一部が挿入されて当該患者の患部の映像を撮影する内視鏡装置と、
　前記内視鏡装置によって撮影された映像を表す映像光を投影する映像投影手段と、
　前記第１の作業者及び前記第２の作業者に対して凹面を向けた投影面形状を有し、前記映像投影手段によって映像光が前記投影面に投影される映像表示手段と、
　少なくとも前記第１の視点位置と前記映像表示手段との位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理手段とを備え、
　前記映像表示手段は、前記凹面となっている開口面の中心を通り当該開口面に対して垂直な軸を第１軸とし、当該第１軸と投影面の交差する点を投影面中心とし、前記投影面中心から投影面の縁部を結んだ軸を第２軸とし、前記映像表示手段の球状の一部で構成された投影面の縁部の接線を第３軸とした場合に、前記第１軸と前記第３軸とのなす角度が、前記第１の視点位置及び前記第２の視点位置の双方より映像全体を観察することが可能な角度となっていることを特徴とする内視鏡手術訓練システム。
　前記映像信号処理手段は、前記映像投影手段と前記第１の視点位置と前記映像表示手段との相対位置関係、前記投影面形状に基づいて、前記第１の視点位置から前記映像が前記投影面に歪みなく表示されるように前記映像投影手段に入力される映像信号に歪み補正処理を行うことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の内視鏡システム。