JPH08313828A - 立体視内視鏡システム - Google Patents
立体視内視鏡システムInfo
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- JPH08313828A JPH08313828A JP7117523A JP11752395A JPH08313828A JP H08313828 A JPH08313828 A JP H08313828A JP 7117523 A JP7117523 A JP 7117523A JP 11752395 A JP11752395 A JP 11752395A JP H08313828 A JPH08313828 A JP H08313828A
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Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の好ま
しい関係を設定し、要求される自然な臨場感を得る。 【構成】 観察部位の視差を有する左右の映像信号を得
る立体視硬性鏡１と、立体視硬性鏡１はにより得られた
観察部位の右映像信号を信号処理する右映像信号処理装
置２と、立体視硬性鏡１により得られた観察部位の左映
像信号を信号処理する左映像信号処理装置３と、観察者
の頭部に装着され観察部位の立体像を表示するＨＭＤ４
と、右映像信号処理２及び左映像信号処理装置３で信号
処理された左右の映像信号によりＨＭＤ４に立体像を表
示させるＨＭＤコントローラ５とを備えて構成され、条
件０．４＜β／α＜２（αは立体視硬性鏡１の画角、β
はＨＭＤ４の視角）を満足している。
しい関係を設定し、要求される自然な臨場感を得る。 【構成】 観察部位の視差を有する左右の映像信号を得
る立体視硬性鏡１と、立体視硬性鏡１はにより得られた
観察部位の右映像信号を信号処理する右映像信号処理装
置２と、立体視硬性鏡１により得られた観察部位の左映
像信号を信号処理する左映像信号処理装置３と、観察者
の頭部に装着され観察部位の立体像を表示するＨＭＤ４
と、右映像信号処理２及び左映像信号処理装置３で信号
処理された左右の映像信号によりＨＭＤ４に立体像を表
示させるＨＭＤコントローラ５とを備えて構成され、条
件０．４＜β／α＜２（αは立体視硬性鏡１の画角、β
はＨＭＤ４の視角）を満足している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、細長い挿入部を有し視
差を有する左右の像を撮像する立体視内視鏡と、立体視
内視鏡で取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達
する頭部装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡シス
テムに関する。
差を有する左右の像を撮像する立体視内視鏡と、立体視
内視鏡で取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達
する頭部装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、医療の外科分野において、内視鏡
と専用処置具を用いた低侵襲手技が普及しつつある。従
来なら開腹手術を必要とした疾病を内視鏡下で低侵襲に
処置することが可能となることで、入院期間の短縮等に
より患者の社会的負担が軽減される。そのため、低侵襲
手技である内視鏡下外科手術は、今後も発展が期待され
ている。
と専用処置具を用いた低侵襲手技が普及しつつある。従
来なら開腹手術を必要とした疾病を内視鏡下で低侵襲に
処置することが可能となることで、入院期間の短縮等に
より患者の社会的負担が軽減される。そのため、低侵襲
手技である内視鏡下外科手術は、今後も発展が期待され
ている。
【０００３】この内視鏡下外科手術では、内視鏡で取得
した体腔内の画像をＴＶモニタ等で観察しながら処置具
の遠隔操作をして処置を行う。
した体腔内の画像をＴＶモニタ等で観察しながら処置具
の遠隔操作をして処置を行う。
【０００４】この際の問題点として、処置具の誘導の困
難さが挙げられる。特に、奥行き方向の情報は、従来の
内視鏡では得られないため、奥行き方向の処置具誘導は
試行錯誤で行わざるを得ず、処置に時間がかかる等の問
題を生じていた。このため、奥行き方向の情報を観察者
に提供できる立体視内視鏡システムが開発されている。
難さが挙げられる。特に、奥行き方向の情報は、従来の
内視鏡では得られないため、奥行き方向の処置具誘導は
試行錯誤で行わざるを得ず、処置に時間がかかる等の問
題を生じていた。このため、奥行き方向の情報を観察者
に提供できる立体視内視鏡システムが開発されている。
【０００５】立体視内視鏡システムの観察系は通常２眼
式であり、図６に示すように、細長い挿入部を備え視差
を有する観察部位の左右の像を撮像するための観察光学
系と撮像素子を内蔵した立体視内視鏡１０１と、この立
体視内視鏡１０１からの左右の像の映像信号により立体
像を生成する立体映像信号処理装置１０２と、立体映像
信号処理装置１０２の立体像を表示する立体表示装置１
０３とからなる。
式であり、図６に示すように、細長い挿入部を備え視差
を有する観察部位の左右の像を撮像するための観察光学
系と撮像素子を内蔵した立体視内視鏡１０１と、この立
体視内視鏡１０１からの左右の像の映像信号により立体
像を生成する立体映像信号処理装置１０２と、立体映像
信号処理装置１０２の立体像を表示する立体表示装置１
０３とからなる。
【０００６】そして、この立体視内視鏡システムでは、
立体視内視鏡１０１の観察光学系により物体の像が撮像
素子の撮像面に形成される。視差を有する左右の像を得
るために、観察光学系には様々の方式が用いられる。撮
像素子で取得した左右の画像は、映像信号として立体視
内視鏡１０１から立体映像信号処理装置１０２に伝達さ
れる。立体映像信号処理装置１０２は後段の立体表示装
置１０３に対応して必要な信号処理を行う。立体表示装
置１０３は、立体映像信号処理装置１０２から送出され
た立体像を基に表示素子上に左右の画像を形成する。
立体視内視鏡１０１の観察光学系により物体の像が撮像
素子の撮像面に形成される。視差を有する左右の像を得
るために、観察光学系には様々の方式が用いられる。撮
像素子で取得した左右の画像は、映像信号として立体視
内視鏡１０１から立体映像信号処理装置１０２に伝達さ
れる。立体映像信号処理装置１０２は後段の立体表示装
置１０３に対応して必要な信号処理を行う。立体表示装
置１０３は、立体映像信号処理装置１０２から送出され
た立体像を基に表示素子上に左右の画像を形成する。
【０００７】左右の画像を分離して観察者の両眼に伝達
するために、立体表示装置１０３にも様々の方式が存在
する。
するために、立体表示装置１０３にも様々の方式が存在
する。
【０００８】２眼式の立体表示装置１０３は、大きく二
つの方式に分けられ、一つは据置型ＴＶモニタを用いる
ものであり、もう一つはＨＭＤ（ヘッド・マウンティン
グ・デバイス）と呼ばれる頭部装着型のものである。据
置型ＴＶモニタに対するＨＭＤの利点として、視野の大
きさ（眼に映る画像の大きさ）が使用時に固定されるこ
と、及び視野の大きさを設計上任意に選べることが挙げ
られる。据置型ＴＶモニタでは、視野の大きさは観察距
離に依存するため固定されない。しかし、据置型ＴＶモ
ニタにおいて視野を大きくするにはＴＶモニタの画面を
巨大化せねばならず装置の設置上の問題を生じる。この
ため、ある程度以上の視野の大きさを得ることは実用上
困難である。
つの方式に分けられ、一つは据置型ＴＶモニタを用いる
ものであり、もう一つはＨＭＤ（ヘッド・マウンティン
グ・デバイス）と呼ばれる頭部装着型のものである。据
置型ＴＶモニタに対するＨＭＤの利点として、視野の大
きさ（眼に映る画像の大きさ）が使用時に固定されるこ
と、及び視野の大きさを設計上任意に選べることが挙げ
られる。据置型ＴＶモニタでは、視野の大きさは観察距
離に依存するため固定されない。しかし、据置型ＴＶモ
ニタにおいて視野を大きくするにはＴＶモニタの画面を
巨大化せねばならず装置の設置上の問題を生じる。この
ため、ある程度以上の視野の大きさを得ることは実用上
困難である。
【０００９】これに対し、ＨＭＤでは、液晶等の表小素
子サイズと，接眼光学系の選択により据置型ＴＶモニタ
では得られない大きな視野を得ることができる。
子サイズと，接眼光学系の選択により据置型ＴＶモニタ
では得られない大きな視野を得ることができる。
【００１０】そこで、立体視による内視鏡下外科手術に
おいては、現状は据置型ＴＶモニタを用いた立体表示装
置が主流であるが、今後はＨＭＤも普及していくと考え
られる。特に、先に述べたＨＭＤの利点である視野の大
きさの固定と選択自由度の高さは、立体視における自然
な臨場感の達成のためには重要な要因となる。
おいては、現状は据置型ＴＶモニタを用いた立体表示装
置が主流であるが、今後はＨＭＤも普及していくと考え
られる。特に、先に述べたＨＭＤの利点である視野の大
きさの固定と選択自由度の高さは、立体視における自然
な臨場感の達成のためには重要な要因となる。
【００１１】例えば立体視内視鏡と頭部装着型立体表示
装置の組み合わせに関する従来技術としては、ＵＳＰ４
６５１２０１に頭部装着型立体表示装置を含む立体視内
視鏡システムが開示されている。
装置の組み合わせに関する従来技術としては、ＵＳＰ４
６５１２０１に頭部装着型立体表示装置を含む立体視内
視鏡システムが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自然な
臨場感は立体表示装置１０３のみで定まるものではな
く、立体画像入力装置となる立体視内視鏡１０１との関
係によって定まるが、上記従来例ではそれらの好ましい
関係については十分に検討がなされておらず、結果とし
て自然な臨場感を得ることができないといった問題があ
る。
臨場感は立体表示装置１０３のみで定まるものではな
く、立体画像入力装置となる立体視内視鏡１０１との関
係によって定まるが、上記従来例ではそれらの好ましい
関係については十分に検討がなされておらず、結果とし
て自然な臨場感を得ることができないといった問題があ
る。
【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の好まし
い関係を設定することにより、要求される自然な臨場感
を得ることのできる立体視内視鏡システムを提供するこ
とを目的としている。
であり、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の好まし
い関係を設定することにより、要求される自然な臨場感
を得ることのできる立体視内視鏡システムを提供するこ
とを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の立体視
内視鏡システムは、細長い挿入部を有し視差を有する左
右の像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡で
取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭部
装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムにお
いて、条件０．４＜β／α＜２（αは前記立体視内視鏡
の画角、βは前記頭部装着型立体表示装置の視角）を満
足することで、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の
好ましい関係を設定し、要求される自然な臨場感を得る
ことを可能とする。
内視鏡システムは、細長い挿入部を有し視差を有する左
右の像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡で
取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭部
装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムにお
いて、条件０．４＜β／α＜２（αは前記立体視内視鏡
の画角、βは前記頭部装着型立体表示装置の視角）を満
足することで、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の
好ましい関係を設定し、要求される自然な臨場感を得る
ことを可能とする。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。
ついて述べる。
【００１６】図１ないし図５は本発明の一実施例に係わ
り、図１は立体視内視システムの構成を示す構成図、図
２は図１のＨＭＤの構成を示す構成図、図３は図１の立
体視内視システムの作用を説明する概念図、図４は図１
のＨＭＤの視角βと立体視内視鏡の画角αの定義を説明
する第１の説明図、図５は図１のＨＭＤの視角βと立体
視内視鏡の画角αの定義を説明する第２の説明図であ
る。
り、図１は立体視内視システムの構成を示す構成図、図
２は図１のＨＭＤの構成を示す構成図、図３は図１の立
体視内視システムの作用を説明する概念図、図４は図１
のＨＭＤの視角βと立体視内視鏡の画角αの定義を説明
する第１の説明図、図５は図１のＨＭＤの視角βと立体
視内視鏡の画角αの定義を説明する第２の説明図であ
る。
【００１７】本実施例の立体視内視システムは、図１に
示すように、観察部位の視差を有する左右の映像信号を
得る立体視硬性鏡１と、立体視硬性鏡１により得られた
観察部位の右映像信号を信号処理する右映像信号処理装
置２と、立体視硬性鏡１により得られた観察部位の左映
像信号を信号処理する左映像信号処理装置３と、観察者
の頭部に装着され観察部位の立体像を表示するＨＭＤ４
と、右映像信号処理２及び左映像信号処理装置３で信号
処理された左右の映像信号によりＨＭＤ４に立体像を表
示させるＨＭＤコントローラ５とを備えて構成される。
示すように、観察部位の視差を有する左右の映像信号を
得る立体視硬性鏡１と、立体視硬性鏡１により得られた
観察部位の右映像信号を信号処理する右映像信号処理装
置２と、立体視硬性鏡１により得られた観察部位の左映
像信号を信号処理する左映像信号処理装置３と、観察者
の頭部に装着され観察部位の立体像を表示するＨＭＤ４
と、右映像信号処理２及び左映像信号処理装置３で信号
処理された左右の映像信号によりＨＭＤ４に立体像を表
示させるＨＭＤコントローラ５とを備えて構成される。
【００１８】立体視硬性鏡１は、体腔内に挿入する硬性
な挿入部を有するスコープ部１１と、スコープ部１１に
接続して用いられ観察部位の視差を有する左右の像を撮
像するカメラヘッド部１２とから構成される。スコープ
部１１は、対物光学系１５とリレー光学系１６が軸対称
な１本の光学系により構成されている。対物光学系１５
で結像した像はリレー光学系１６によって所定の距離だ
け伝送され、リレー光学系１６の後端にはカメラヘッド
１２の対物光学系１７により瞳を空間的に２つに分割す
ることにより視差のある左右一対の像を撮像手段として
のＣＣＤ１８、１９によって撮像される。撮像された左
右一対の像は電気信号に変換され、右映像信号処理２及
び左映像信号処理装置３で信号処理されＮＴＳＣ等の汎
用映像信号に変換された後、ＨＭＤコントローラ５によ
る制御により、ＨＭＤ４に立体像が表示される。なお、
ＨＭＤコントローラ５はＨＭＤ４の各種制御と電源の供
給を行う。
な挿入部を有するスコープ部１１と、スコープ部１１に
接続して用いられ観察部位の視差を有する左右の像を撮
像するカメラヘッド部１２とから構成される。スコープ
部１１は、対物光学系１５とリレー光学系１６が軸対称
な１本の光学系により構成されている。対物光学系１５
で結像した像はリレー光学系１６によって所定の距離だ
け伝送され、リレー光学系１６の後端にはカメラヘッド
１２の対物光学系１７により瞳を空間的に２つに分割す
ることにより視差のある左右一対の像を撮像手段として
のＣＣＤ１８、１９によって撮像される。撮像された左
右一対の像は電気信号に変換され、右映像信号処理２及
び左映像信号処理装置３で信号処理されＮＴＳＣ等の汎
用映像信号に変換された後、ＨＭＤコントローラ５によ
る制御により、ＨＭＤ４に立体像が表示される。なお、
ＨＭＤコントローラ５はＨＭＤ４の各種制御と電源の供
給を行う。
【００１９】図２に示すように、ＨＭＤ４は、観察者の
例えば右眼２１の視線から外れた位置に配置され観察部
位の右画像を表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２２
と、このＬＣＤ２２に表示された右画像を右眼２１に伝
送する光学系２３とを備え、光学系２３はハーフミラー
面２４を挟んで２つのプリズム２５、２６を接合して構
成されており、下側のプリズム２６の凹面鏡２８は拡大
レンズの機能を有している。そして、ＬＣＤ２２に表示
された右画像は透過し凹面鏡２８により拡大反射され、
ハーフミラー面２４で直角に反射され右眼２１に供給さ
れるようになっている。光学系２３の右眼２１に対向し
た位置には液晶シャッタ２９が配置されていて、図１に
示すように、ＨＭＤ４のハウジングのこの液晶シャッタ
２９に対応する部分は透明部３０になっている。そし
て、液晶シャッタ２９を閉じる（不透過）と暗い中にＬ
ＣＤ２２に表示された画像が拡大されて観察され、液晶
シャッタ２９を開く（透過）と外が見えるように構成さ
れている。なお、左眼側も同様に構成されている。
例えば右眼２１の視線から外れた位置に配置され観察部
位の右画像を表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２２
と、このＬＣＤ２２に表示された右画像を右眼２１に伝
送する光学系２３とを備え、光学系２３はハーフミラー
面２４を挟んで２つのプリズム２５、２６を接合して構
成されており、下側のプリズム２６の凹面鏡２８は拡大
レンズの機能を有している。そして、ＬＣＤ２２に表示
された右画像は透過し凹面鏡２８により拡大反射され、
ハーフミラー面２４で直角に反射され右眼２１に供給さ
れるようになっている。光学系２３の右眼２１に対向し
た位置には液晶シャッタ２９が配置されていて、図１に
示すように、ＨＭＤ４のハウジングのこの液晶シャッタ
２９に対応する部分は透明部３０になっている。そし
て、液晶シャッタ２９を閉じる（不透過）と暗い中にＬ
ＣＤ２２に表示された画像が拡大されて観察され、液晶
シャッタ２９を開く（透過）と外が見えるように構成さ
れている。なお、左眼側も同様に構成されている。
【００２０】本実施例の立体視内視システムでは、図１
に示すように、立体視硬性鏡１に替えて立体視軟性鏡３
１も接続可能である。立体視軟性鏡３１は、体腔内に挿
入する細長い挿入部３２を備え、この挿入部３２の先端
側は湾曲可能な湾曲部３３になっており、挿入部３２の
基端に設けられた操作部３４の図示しない湾曲操作ノブ
を操作することにより湾曲部３３を湾曲させることがで
きるようになっている。挿入部３２の先端内部には、左
右２つに分割された光学系３５が内蔵されており、左右
の光学系３５はそれぞれ対物レンズ系３６と固体撮像素
子例えばＣＣＤ３７からなり、左右のＣＣＤ３７からの
映像信号はそれぞれの左映像信号処理装置３及び右映像
信号処理装置２に伝送され、以後は立体視硬性鏡の場合
と同様の処理が行なわれるようになっている。
に示すように、立体視硬性鏡１に替えて立体視軟性鏡３
１も接続可能である。立体視軟性鏡３１は、体腔内に挿
入する細長い挿入部３２を備え、この挿入部３２の先端
側は湾曲可能な湾曲部３３になっており、挿入部３２の
基端に設けられた操作部３４の図示しない湾曲操作ノブ
を操作することにより湾曲部３３を湾曲させることがで
きるようになっている。挿入部３２の先端内部には、左
右２つに分割された光学系３５が内蔵されており、左右
の光学系３５はそれぞれ対物レンズ系３６と固体撮像素
子例えばＣＣＤ３７からなり、左右のＣＣＤ３７からの
映像信号はそれぞれの左映像信号処理装置３及び右映像
信号処理装置２に伝送され、以後は立体視硬性鏡の場合
と同様の処理が行なわれるようになっている。
【００２１】上記ＨＭＤ４及び立体視硬性鏡１または立
体視軟性鏡３１である立体視内視鏡の仕様例は以下の通
りである。
体視軟性鏡３１である立体視内視鏡の仕様例は以下の通
りである。
【００２２】 ＜ＨＭＤ＞ ＨＭＤ−Ａタイプ：視角β＝３６゜ 液晶画素数＝１８万画素 ＨＭＤ一Ｂタイプ：視角β＝５０゜ 液晶画素数＝３８万画素 ＨＭＤ−Ｃタイプ：視角β＝７０゜ 液晶画素数＝６０万画素 ＜立体視内視鏡＞ 適用部位 腹腔 腹腔 脳 関節 胸腔 挿入部タイプ 硬性 硬性 硬性 硬性 軟性 画角α［゜］ 65 70 50 90 70 挿入部外径Ｄ［mm］ 12 10 4 4 10 入射瞳間隔Ｅ［mm］ 1.7 4 0.18 0.25 5 Ｅ／Ｄ 0.142 0.4 0.045 0.063 0.5 β／α［HMD-Aタイフ゜］ 0.55 0.51 0.72 0.4 0.51 β／α［HMD-Bタイフ゜］ 0.77 0.71 1 0.56 0.71 β／α［HMD-Cタイフ゜］ 1.08 1 1.4 0.78 1 このように構成された本実施例の作用について説明す
る。
る。
【００２３】図３は本実施例の作用を説明するための概
念図であり、図３（ａ）に示すように、内視鏡下外科手
術において自然な臨場感を得るために、立体視硬性鏡１
または立体視軟性鏡３１である立体視内視鏡４０による
物体４１の像は、人間の頭部に装着されるＨＭＤ４の光
学系２３により眼２１で観察状態を再現することが望ま
れる。このため、図３（ｂ）の如くあたかも人間の眼球
を仮想眼球４２として立体視内視鏡４０の挿入部先端に
備えられているような状態を作り出すことが望ましい。
念図であり、図３（ａ）に示すように、内視鏡下外科手
術において自然な臨場感を得るために、立体視硬性鏡１
または立体視軟性鏡３１である立体視内視鏡４０による
物体４１の像は、人間の頭部に装着されるＨＭＤ４の光
学系２３により眼２１で観察状態を再現することが望ま
れる。このため、図３（ｂ）の如くあたかも人間の眼球
を仮想眼球４２として立体視内視鏡４０の挿入部先端に
備えられているような状態を作り出すことが望ましい。
【００２４】この際に最も重要となるのが立体視内視鏡
４０の画角αとＨＭＤの視角βの関係である。本実施例
の構成では、立体視内視鏡の画角αとＨＭＤの視角βを
略一致させることにより自然な臨場感が得られるように
している。β／α＝１であれば、物体から立体視内視鏡
４０に入射する光束の角度とＨＭＤから眼２１に入射す
る光束の角度が等しくなり、最も自然な臨場感が得られ
る。１でなくとも（１）式の範囲であれば大きな違和感
を生じない。
４０の画角αとＨＭＤの視角βの関係である。本実施例
の構成では、立体視内視鏡の画角αとＨＭＤの視角βを
略一致させることにより自然な臨場感が得られるように
している。β／α＝１であれば、物体から立体視内視鏡
４０に入射する光束の角度とＨＭＤから眼２１に入射す
る光束の角度が等しくなり、最も自然な臨場感が得られ
る。１でなくとも（１）式の範囲であれば大きな違和感
を生じない。
【００２５】 ０．４＜β／α＜２ （１） β／αが０．４以下になると、視角βが狭くなり、眼２
１に映る物体４１の像が望ましい大きさより小さくなっ
て十分な臨場感が得られない。この場合、観察者は画像
に対しもの足りなさを感じるため望ましくない。
１に映る物体４１の像が望ましい大きさより小さくなっ
て十分な臨場感が得られない。この場合、観察者は画像
に対しもの足りなさを感じるため望ましくない。
【００２６】また、β／αが２以上になると、視角βが
広くなり眼に映る物体の像が望ましい大きさより大きく
なって過剰な臨場感が生じる。この場合、内視鏡下外科
手術のような長時間の使用時には観察者の疲労を過度に
増大させるため望ましくない。このため、（１）式を満
足させている。
広くなり眼に映る物体の像が望ましい大きさより大きく
なって過剰な臨場感が生じる。この場合、内視鏡下外科
手術のような長時間の使用時には観察者の疲労を過度に
増大させるため望ましくない。このため、（１）式を満
足させている。
【００２７】次に（１）式に用いるＨＭＤ４の視角βと
立体視内視鏡４０の画角αの定義について述べる。ＨＭ
Ｄ４の視角β、及び立体視内視鏡４０の画角αはＨＭＤ
４のＬＣＤ２２に表示される内視鏡画像の最周辺部に相
当する値を用いる。図４はＨＭＤ４における視角βの定
義を示す図である。図４は内視鏡接続時の画像がＨＭＤ
４のＬＣＤ２２の画面全体に表される場合であり、ＨＭ
Ｄ４の視角βはＬＣＤ２２画面の対角に相当する値を用
い、立体視内視鏡４０の画角αもＨＭＤ４のＬＣＤ２２
画面の対角に相当する値を用いる。図５は内視鏡接続時
の画像が画面の一部に表示される場合であり、ＨＭＤ４
の視角βは対角ではなく内視鏡画像の最大長に相当する
値を用い、立体視内視鏡４０の画角αも画像の最大長に
相当する値を用いる。
立体視内視鏡４０の画角αの定義について述べる。ＨＭ
Ｄ４の視角β、及び立体視内視鏡４０の画角αはＨＭＤ
４のＬＣＤ２２に表示される内視鏡画像の最周辺部に相
当する値を用いる。図４はＨＭＤ４における視角βの定
義を示す図である。図４は内視鏡接続時の画像がＨＭＤ
４のＬＣＤ２２の画面全体に表される場合であり、ＨＭ
Ｄ４の視角βはＬＣＤ２２画面の対角に相当する値を用
い、立体視内視鏡４０の画角αもＨＭＤ４のＬＣＤ２２
画面の対角に相当する値を用いる。図５は内視鏡接続時
の画像が画面の一部に表示される場合であり、ＨＭＤ４
の視角βは対角ではなく内視鏡画像の最大長に相当する
値を用い、立体視内視鏡４０の画角αも画像の最大長に
相当する値を用いる。
【００２８】なお、先に述べた条件に加え、下記の
（２）式の条件を満足することが望ましい。
（２）式の条件を満足することが望ましい。
【００２９】 ０．０４３＜Ｅ／Ｄ＜０．５２ （２） 但し、Ｅは立体視内視鏡４０の挿入部先端における左右
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは立体視内視鏡４０の挿入部
外径である。
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは立体視内視鏡４０の挿入部
外径である。
【００３０】この（２）式について説明する。（２）式
は自然な立体感を得るための条件である。図３（ｂ）の
状態を想定した場合、人間の眼幅に相当する入射瞳間隔
Ｅと物体距離Ｘの間には望ましい関係が存在する。実際
の人間の観察においては眼幅は約６５mmであり、立体視
を行いやすい観察距離はおよそ０．２５ｍから３ｍであ
る。人間の眼幅と観察距離の比率を立体視内視鏡の挿入
部先端で再現するには以下の（３）式を満足させる必要
がある。
は自然な立体感を得るための条件である。図３（ｂ）の
状態を想定した場合、人間の眼幅に相当する入射瞳間隔
Ｅと物体距離Ｘの間には望ましい関係が存在する。実際
の人間の観察においては眼幅は約６５mmであり、立体視
を行いやすい観察距離はおよそ０．２５ｍから３ｍであ
る。人間の眼幅と観察距離の比率を立体視内視鏡の挿入
部先端で再現するには以下の（３）式を満足させる必要
がある。
【００３１】 ６５／３０００＜Ｅ／Ｘ＜６５／２５０ （３） なお、物体距離Ｘは、内視鏡下外科手術の場合、処置を
行う距離を想定するのが望ましい。内視鏡下外科手術は
人体の各部位を対象に広まっているが、一般的に腹腔の
ように広い空間を確保できる部位には挿入部外径Ｄの太
い内視鏡が用いられ、関節や脳のように狭い空間しか得
られない部位には細い内視鏡が用いられる。このため、
挿入部外径Ｄと物体距離Ｘがおおよそ比例すると仮定す
ると、経験的に以下の（４）式の関係が設定できる。
行う距離を想定するのが望ましい。内視鏡下外科手術は
人体の各部位を対象に広まっているが、一般的に腹腔の
ように広い空間を確保できる部位には挿入部外径Ｄの太
い内視鏡が用いられ、関節や脳のように狭い空間しか得
られない部位には細い内視鏡が用いられる。このため、
挿入部外径Ｄと物体距離Ｘがおおよそ比例すると仮定す
ると、経験的に以下の（４）式の関係が設定できる。
【００３２】Ｘ＝２Ｄ （４） 以上の（３）、（４）式より物体距離Ｘを消去すること
で（２）式が導かれる。つまり、（２）式のＥ／Ｄは立
体視内視鏡４０の構成のみで定まる。なお、Ｅ／Ｄが
０．０４３を下回ると立体感が小さくなりすぎ、０．５
２を上回ると立体感が大きくなりすぎ、共に好ましくな
い。
で（２）式が導かれる。つまり、（２）式のＥ／Ｄは立
体視内視鏡４０の構成のみで定まる。なお、Ｅ／Ｄが
０．０４３を下回ると立体感が小さくなりすぎ、０．５
２を上回ると立体感が大きくなりすぎ、共に好ましくな
い。
【００３３】なお、立体表示装置をＨＭＤ４に限定した
理由は、先に述べたように視野の大きさ（視角）の固定
と選択自由度の高さにあるが、据置型においてもＨＭＤ
４と同様の観察条件が得られるのであれば望ましいこと
には変わりない。
理由は、先に述べたように視野の大きさ（視角）の固定
と選択自由度の高さにあるが、据置型においてもＨＭＤ
４と同様の観察条件が得られるのであれば望ましいこと
には変わりない。
【００３４】以上、立体視内視鏡４０とＨＭＤ４との関
係について述べてきたが、先に示した（２）式の条件に
ついては、立体視内視鏡４０単独で定まるものであり、
立体表示装置の形態にかかわらず満足するのが望まし
い。このため、細長い挿入部を有し視差を有する左右の
像を撮像する立体視内視鏡４０は（２）式を満足するよ
うに構成するのが望ましい。
係について述べてきたが、先に示した（２）式の条件に
ついては、立体視内視鏡４０単独で定まるものであり、
立体表示装置の形態にかかわらず満足するのが望まし
い。このため、細長い挿入部を有し視差を有する左右の
像を撮像する立体視内視鏡４０は（２）式を満足するよ
うに構成するのが望ましい。
【００３５】また、立体視硬性鏡１のスコープ部は光学
系が１本の光軸のみを有する瞳分割式を用いるのが望ま
しい。独立した光軸を有する２本の光学系からなるもの
も知られているが、入射瞳間隔Ｅが２本の光学系の間隔
となり（２）式におけるＥ／Ｄの値が瞳分割式に比べ大
きくなる。このため、Ｅ／Ｄの値を上限の０．５２以下
にすることが機械設計上の大きな制約となり好ましくな
い。
系が１本の光軸のみを有する瞳分割式を用いるのが望ま
しい。独立した光軸を有する２本の光学系からなるもの
も知られているが、入射瞳間隔Ｅが２本の光学系の間隔
となり（２）式におけるＥ／Ｄの値が瞳分割式に比べ大
きくなる。このため、Ｅ／Ｄの値を上限の０．５２以下
にすることが機械設計上の大きな制約となり好ましくな
い。
【００３６】以上のように本実施例では、立体視内視鏡
４０の画角αとＨＭＤの視角βを略一致、または０．４
＜β／α＜２を満足させているので、自然な臨場感を得
ることができる。
４０の画角αとＨＭＤの視角βを略一致、または０．４
＜β／α＜２を満足させているので、自然な臨場感を得
ることができる。
【００３７】［付記］ （付記項１） 細長い挿入部を有し視差を有する左右の
像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡で取得
した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭部装着
型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムにおい
て、次の条件（１）を満足することを特徴とする立体視
内視鏡システム。
像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡で取得
した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭部装着
型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムにおい
て、次の条件（１）を満足することを特徴とする立体視
内視鏡システム。
【００３８】条件（１）： ０．４＜β／α＜２ 但し、αは前記立体視内視鏡の画角、βは前記頭部装着
型立体表示装置の視角である。
型立体表示装置の視角である。
【００３９】（付記項２） 次の条件（２）を満足する
ことを特徴とする付記項１に記載の立体視内視鏡システ
ム。
ことを特徴とする付記項１に記載の立体視内視鏡システ
ム。
【００４０】 条件（２）： ０．０４３＜Ｅ／Ｄ＜０．５２ 但し、Ｅは前記立体視内視鏡の挿入部先端における左右
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは前記立体視内視鏡の挿入部
外径である。
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは前記立体視内視鏡の挿入部
外径である。
【００４１】（付記項３） 細長い挿入部を有し視差を
有する左右の像を撮像する立体視内視鏡において、次の
条件（２）を満足することを特徴とする立体視内視鏡。
有する左右の像を撮像する立体視内視鏡において、次の
条件（２）を満足することを特徴とする立体視内視鏡。
【００４２】 条件（２）： ０．０４３＜Ｅ／Ｄ＜０．５２ 但し、Ｅは前記立体視内視鏡の挿入部先端における左右
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは前記立体視内視鏡の挿入部
外径である。
の光学系の入射瞳間隔、Ｄは前記立体視内視鏡の挿入部
外径である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の立体視内視
鏡システムによれば、細長い挿入部を有し視差を有する
左右の像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡
で取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭
部装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムに
おいて、条件０．４＜β／α＜２（αは前記立体視内視
鏡の画角、βは前記頭部装着型立体表示装置の視角）を
満足するので、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の
好ましい関係を設定でき、要求される自然な臨場感を得
ることができるという効果がある。
鏡システムによれば、細長い挿入部を有し視差を有する
左右の像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡
で取得した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭
部装着型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムに
おいて、条件０．４＜β／α＜２（αは前記立体視内視
鏡の画角、βは前記頭部装着型立体表示装置の視角）を
満足するので、立体視内視鏡と頭部装着型立体表装置の
好ましい関係を設定でき、要求される自然な臨場感を得
ることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る立体視内視システムの
構成を示す構成図
構成を示す構成図
【図２】図１のＨＭＤの構成を示す構成図
【図３】図１の立体視内視システムの作用を説明する概
念図
念図
【図４】図１のＨＭＤの視角βと立体視内視鏡の画角α
の定義を説明する第１の説明図
の定義を説明する第１の説明図
【図５】図１のＨＭＤの視角βと立体視内視鏡の画角α
の定義を説明する第２の説明図
の定義を説明する第２の説明図
【図６】従来の立体視内視システムの構成を示す構成図
１…立体視硬性鏡 ２…右映像信号処理装置 ３…左映像信号処理装置 ４…ＨＭＤ ５…ＨＭＤコントローラ １１…スコープ部 １２…カメラヘッド部 １５、１７…対物光学系 １６…リレー光学系 １８、１９…ＣＣＤ ２１…右眼 ２２…ＬＣＤ ２３…光学系 ２４…ハーフミラー面 ２５、２６…プリズム ２８…凹面鏡 ２９…液晶シャッタ ３０…透明部 ３１…立体視軟性鏡
Claims (1)
- 【請求項１】 細長い挿入部を有し視差を有する左右の
像を撮像する立体視内視鏡と、前記立体視内視鏡で取得
した左右の画像を観察者の左右の眼に伝達する頭部装着
型立体表示装置を有する立体視内視鏡システムにおい
て、 次の条件（１）を満足することを特徴とする立体視内視
鏡システム。 条件（１）： ０．４＜β／α＜２ 但し、αは前記立体視内視鏡の画角、βは前記頭部装着
型立体表示装置の視角である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11752395A JP3869029B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 立体視内視鏡システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11752395A JP3869029B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 立体視内視鏡システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313828A true JPH08313828A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3869029B2 JP3869029B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=14713891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11752395A Expired - Fee Related JP3869029B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 立体視内視鏡システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3869029B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1763258A2 (en) | 2005-09-09 | 2007-03-14 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical stereo observation system |
| US7298393B2 (en) | 2003-04-09 | 2007-11-20 | Olympus Corporation | Stereo-observation system |
| JP2008237749A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Olympus Medical Systems Corp | 立体観察システム |
| JP2015204897A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | ローム株式会社 | 診断システム、診断装置およびウエアラブル表示装置 |
| CN105105852A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-02 | 广州乔铁医疗科技有限公司 | 具有测距功能的3d胆道镜系统 |
| JP2016147071A (ja) * | 2016-03-10 | 2016-08-18 | ソニー株式会社 | 内視鏡システム |
| CN108882854A (zh) * | 2016-03-21 | 2018-11-23 | 华盛顿大学 | 3d医学图像的虚拟现实或增强现实可视化 |
| US10184894B2 (en) | 2013-04-22 | 2019-01-22 | Rohm Co., Ltd. | Cancer diagnostic device, diagnostic system, and diagnostic device |
| CN111638802A (zh) * | 2014-09-02 | 2020-09-08 | 三星电子株式会社 | 用于提供虚拟现实服务的方法及装置 |
| US10845604B2 (en) | 2012-09-26 | 2020-11-24 | Sony Corporation | Mounting apparatus for head-mounted display |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016131276A (ja) | 2015-01-13 | 2016-07-21 | ソニー株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び、内視鏡システム |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5942680U (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-19 | 三菱電機株式会社 | 立体テレビジヨン装置 |
| JPS6320995A (ja) * | 1986-07-12 | 1988-01-28 | ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 立体テレビ画像の電子的伝送および／又は記録並びにひきつづいての再生のための方法及び装置 |
| JPH0662438A (ja) * | 1992-08-14 | 1994-03-04 | Olympus Optical Co Ltd | 立体像観察システム |
| JPH0735989A (ja) * | 1993-07-26 | 1995-02-07 | Olympus Optical Co Ltd | 立体視内視鏡 |
| JPH07124165A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-05-16 | Olympus Optical Co Ltd | 視線検出によるマニピュレータ制御システム |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP11752395A patent/JP3869029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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| EP1763258A2 (en) | 2005-09-09 | 2007-03-14 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical stereo observation system |
| EP1763258A3 (en) * | 2005-09-09 | 2007-05-23 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical stereo observation system |
| US7768702B2 (en) | 2005-09-09 | 2010-08-03 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical stereo observation system |
| JP2008237749A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Olympus Medical Systems Corp | 立体観察システム |
| US10845604B2 (en) | 2012-09-26 | 2020-11-24 | Sony Corporation | Mounting apparatus for head-mounted display |
| US10184894B2 (en) | 2013-04-22 | 2019-01-22 | Rohm Co., Ltd. | Cancer diagnostic device, diagnostic system, and diagnostic device |
| JP2015204897A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | ローム株式会社 | 診断システム、診断装置およびウエアラブル表示装置 |
| CN111638802A (zh) * | 2014-09-02 | 2020-09-08 | 三星电子株式会社 | 用于提供虚拟现实服务的方法及装置 |
| CN111638802B (zh) * | 2014-09-02 | 2023-05-30 | 三星电子株式会社 | 用于提供虚拟现实服务的方法及装置 |
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| JP2016147071A (ja) * | 2016-03-10 | 2016-08-18 | ソニー株式会社 | 内視鏡システム |
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| US11771520B2 (en) | 2016-03-21 | 2023-10-03 | Washington University | System and method for virtual reality data integration and visualization for 3D imaging and instrument position data |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3869029B2 (ja) | 2007-01-17 |
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