JP2018033111A - 画像観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な拡大観察画像を安定して表示させることができる画像観察装置を提供すること。【解決手段】画像観察装置１０は、被検物Ｋを撮像して、被検物の拡大画像を取得する撮像部３０と、画像を表示する表示部５０と、撮像部に対する前記被検物の状態が特定の条件を満足するかを判定する条件判定部と、条件判定部により特定の条件を満足すると判定された場合に、撮像部により取得された拡大画像を表示部に表示する制御部と、を備える。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、特定部分を拡大した画像拡大を表示する画像観察装置に関する。

近年、眼鏡型画像表示装置が活発に提案されている。例えば、全体視野の一部に全体視野の一部の拡大画像を表示する表示装置が提案されている（特許文献１）。また、接眼装置から瞳孔の一部領域に画像を投影して、外界像に重畳して電子像を視野内に表示する眼鏡型表示装置も提案されている（特許文献２）。

特開２０１３−８３９９４号公報 特開２００９−２２９６７６号公報

特許文献２で提案された眼鏡型表示装置に、顕微鏡に搭載されているような拡大光学系の撮像部を組み込めば、物体の拡大画像を観察できるウェアラブルな画像観察装置が実現される。しかし、被検物で狙いの位置を安定して撮像することは意外に難しい。
本願発明は、上記課題に鑑み、適切な拡大観察画像を安定して表示させることができる画像観察装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像観察装置は、被検物を撮像して、前記被検物の拡大画像を取得する撮像部と、画像を表示する表示部と、前記撮像部に対する前記被検物の状態が特定の条件を満足するかを判定する条件判定部と、前記条件判定部により前記特定の条件を満足すると判定された場合に、前記撮像部により取得された拡大画像を前記表示部に表示する制御部と、を備える。

本発明によれば、適切な拡大観察画像を安定して表示させることができる画像観察装置を提供することができる。

ウェアラブル画像観察装置システムの外観例である。 表示部の構成例である。 第１実施形態における、画像観察装置の主な構成と、画像観察装置に対する被検物と観察者の関係を示した図である。 第１実施形態における、図２Ａの画像観察装置の変形例である。 第１実施形態における、右目に画像観察装置を装着した観察者を正面から見た図である。 第１実施形態における、観察者の左右の視界を示す図である。 第１実施形態における、画像観察装置の実際の使用例を示す図である。 第１実施形態における、画像観察装置の上面図である。 第１実施形態における、右目方向から見た画像観察装置の側面図である。 第１実施形態における、撮像部とガイド部との位置関係と、内部構成を説明する図である。 第１実施形態における、被検物が撮像部から特定距離に位置しない場合の、撮像部の光軸とガイド光の関係を示す図である。 第１実施形態における、図８Ａの状態での撮像部による撮像画像である。 第１実施形態における、図８Ａの状態でのガイド画面の例である。 第１実施形態における、被検物が撮像部から特定距離に位置する場合の、撮像部の光軸とガイド光の関係を示す図である。 第１実施形態における、図９Ａの状態での撮像部による撮像画像である。 第１実施形態における、図９Ａの状態でのガイド画面の例である。 第１実施形態における、表示画像として拡大画像が表示される例である。 第１実施形態における、ガイド部を撮像部の横位置に設けた画像観察装置の外観図である。 第１実施形態における、図１０の画像観察装置における、撮像部とガイド部の位置関係を説明する図である。 第１実施形態における、画像観察装置の基本的なシステム構成を示すブロック図である。 第１実施形態における、画像観察装置で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。 第１実施形態における、画像観察装置の具体的なシステム構成を示すブロック図である。 第１実施形態における、図１４の画像観察装置で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。 第１実施形態における、微小物のアニメーション表示例１である。 第１実施形態における、微小物のアニメーション表示例２である。 第１実施形態における、微小物の色相が変化する前の状態である。 第１実施形態における、微小物の色相が変化した後の状態である。 第１実施形態における、色相バーを示す図である。 第１実施形態における、被検物の垂直移動に応じて、微小物の拡大率の変化を説明する図である。 第１実施形態における、被検物の垂直移動に応じて、微小物の拡大率の変化を説明する図である。 第１実施形態における、被検物の垂直移動に応じて、微小物の拡大率の変化を説明する図である。 第１実施形態における、図１５の表示処理に、特殊な画像処理が追加された表示処理の手順を説明するフローチャートである。 第１実施形態における、機械的なガイドバーをガイド部に利用した画像観察装置の例である 第２実施形態における、画像観察装置の外観図である。 第２実施形態における、画像観察装置の外観図である。 第２実施形態における、図２１の画像観察装置で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。 第２実施形態における、ウェアラブル形式の画像観察装置を装着した医師が患者を診察している様子である。 第２実施形態における、図２４Ａでの医師の右目の視界である。 第２実施形態における、タブレット型端末装置を用いて、医師が患者を診察している様子である。 第２実施形態における、タブレット型端末装置の表示画面である。

以下、図面に従って本発明に係る画像観察装置の実施形態を説明する。以下では、本発明の画像観察装置を眼鏡型画像観察装置に適用した例を説明する。

図１Ａは、ウェアラブル画像観察装置システム１の１例である。ウェアラブル画像観察装置システム１では、画像観察装置１０を眼鏡２の側部に取り付けることによって、観察者は、両手が自由に使える状態で、外界の視界を遮らず自然にディスプレイの表示を見ることができる。画像観察装置１０は眼鏡２の左右のいずれにでも取付けることができる。

画像観察装置１０は、撮像部、回路部や電源部が内蔵される本体部２０と、画像を表示する表示部５０から主に構成される。

図１Ｂは、表示部５０の構成例である。表示部５０は、表示素子５２、導光部５４、導光部５４を保護するカバー部５６を有する。表示素子５２は、撮像部によって取得された撮像画像に基づき、表示画像を形成する。表示素子５２は、例えばＬＣＤや有機ＥＬである。表示素子５２は、表示体とも呼ぶ。

導光部５４は、表示素子５２で形成された表示画像を先端まで導き、先端で直角方向（Ｔ方向）に曲げて、観察者の眼球に表示画像を投影する。導光部５４は、断面が長方形状の透明部材である。観察者は、表示素子５２で形成された表示画像の虚像を、空中像として拡大観察することができる。

<第１実施形態>
図２Ａは、画像観察装置１０の主な構成と、画像観察装置１０に対する被検物Ｋと観察者の関係を示した図である。被検物Ｋとは、画像観察装置１０による観察対象物を意味し、例えば試験管あるいは試験管内部の試料や微生物、あるいは微小な電子機器部品等々である。

画像観察装置１０は、前述の本体部２０と表示部５０の他に、ガイド部４０とつる部１２を有する。本体部２０は、撮像部３０と、撮像部３０や表示部５０を動作させる回路部（不図示）及び電源部２１０等を内蔵する。また、つる部１２は画像観察装置１０を耳にかけるためのもので、本体部２０の後端に設けられる。

撮像部３０は、被検物Ｋを拡大する結像光学系と画像信号を出力する撮像素子を有し、被検物Ｋの拡大画像を取得する。本体部２０の撮像部３０の下部に、ガイド部４０が設けられる。ガイド部４０は、撮像部３０に対する被検物Ｋの状態（配置）が特定の条件にあるかを検知するためのものである。

「特定の条件」とは、撮像部３０に対する被検物Ｋの状態（配置）に関する条件である。例えば、撮像部３０に対して被検物Ｋが「特定距離」に位置していることや、撮像部３０に対して被検物Ｋが「特定の向き（特定の角度）」に配置されていることである。適切な拡大画像を撮像するためには、被検物Ｋが合焦範囲内に位置することや、被検物Ｋが撮像部３０の光軸に対して適切な向きに配置されることが必要だからである。以下では、「特定の条件」を、撮像部３０に対して被検物Ｋが、合焦範囲である「特定距離Ｌ」に位置していることを例とする。

観察時には、被検物Ｋは撮像部３０から特定距離Ｌの位置に置かれることが必要である。ガイド部４０は、ガイド光４２の光軸４２ｃが、特定距離Ｌで撮像部３０の結像光学系の光軸３０ｃと交差するように、撮像部３０に対して取付けられる。撮像部３０とガイド部４０の関係については、図５〜図７で詳述する。

表示部５０は、表示素子５２、導光部５４及びカバー部５６を有する。表示部５０は、液晶、有機ＥＬその他の表示素子５２で形成された表示画像Ｍを、導光部５４により右目Ｅｒの瞳Ｆの下側に投射する（Ｔ方向）。表示画像Ｍは、瞳Ｆの領域に収まるサイズの横長画像で、表示素子５２で横長画像に形成される。瞳Ｆに投射される表示画像Ｍの幅Ｍｘは、例えば、瞳Ｆの直径の４／５〜１／２である。瞳Ｆに投射される表示画像Ｍの高さＭｙは、例えば、瞳Ｆの直径の１／２〜１／５である。なお、横長の撮像素子を搭載して横長画像を取得しても良いし、横長でない通常の撮像素子（例えば、縦横比２：３）を搭載し、撮像画像の上下をカットして、横長画像を生成してもよい。

また、図２Ｂに示す画像観察装置１５のような構成にして、視差を対策してもよい。図２Ａで説明した画像観察装置１０では、撮像部３０の光軸方向３０ｃと右目Ｅｒの視界にずれがあるため（図５参照）、表示画像Ｍと外界像間で水平方向の視差が生じるからである。

そこで、画像観察装置１５は、本体部２０から顔の内側に向かって、導光部５４の下部の位置に、撮像部６０を備える。撮像部６０は、顔の幅方向（Ｗ方向）に長い結像光学系６２と、撮像素子６５を有する。結像光学系６２は、Ｗ方向に長い撮像用のプリズムである。撮像素子６５は、結像光学系６２の根本の位置に設けられる。

結像光学系６２は、先端近傍の位置に、被写体光が入射する入射部６２ａを備える。入射部６２ａは、Ｗ方向で、右目Ｅｒの瞳Ｆの位置に略対応する位置に設けられる。結像光学系６２は、入射部６２ａの裏面側にミラー面６２ｂを有する。ミラー面６２ｂは、入射部６２ａから入射された被写体像を撮像素子６５の方向（Ｗｂ方向）に反射する。結像光学系６２は、ミラー面６２ｂで反射された被写体像を撮像素子６５に結像する。撮像素子６５により、右目Ｅｒの外界像との視差の無い（少ない）撮像画像が取得される。

図３Ａは、右目Ｅｒに画像観察装置１０を装着した観察者を正面から見た図である。図３Ｂは、観察者の左右の視界を示す図である。観察者の右目Ｅｒの瞳の下部に、拡大画像に基づく表示画像Ｍが投射されるので、観察者は、右視界では、通常の外界像及び通常の外界像の下部に重畳された拡大画像（表示画像Ｍ）の両方を観察する。観察者は、左視界では、通常の外界像を観察する。

図４は、画像観察装置１０の実際の使用例を示す図である。本例は、観察者が、右目Ｅｒに装着した画像観察装置１０により、被検物Ｋを目の前にかざして、被検物Ｋの拡大画像を観察している状態である。

次に、図５及び図６を用いて、観察状態における、撮像部３０とガイド部４０と被検物Ｋとの位置関係を説明する。被検物Ｋが、撮像部３０から特定距離Ｌの位置に保持された状態で、観察が行われる。

図５は、画像観察装置１０の上面図である。撮像部３０は、撮像部３０の光軸３０ｃが斜め内側方向で、かつ、特定距離Ｌの位置で、撮像部３０の光軸３０ｃが、右目Ｅｒの中心線Ｅｃと交差するように、取付けられる。特定距離Ｌは、例えば、３０〜１００ｍｍの範囲である。

図６は、右目方向から見た画像観察装置１０の側面図である。図６に示すように、撮像部３０は、撮像部３０の光軸３０ｃが斜め下向きになるように、取付けられる。具体的には、撮像部３０から被検物Ｋまでの特定距離Ｌの位置で、撮像部３０の光軸３０ｃが、右目Ｅｒの中心線ＥｃからＤｙだけ下がった位置で交差するように、撮像部３０は取付けられる。そして、ガイド部４０から照射されるガイド光４２の光軸４２ｃが、撮像部３０から特定距離Ｌの位置で交差するように、ガイド部４０は撮像部３０に対して取り付けられる。

図７は、撮像部３０とガイド部４０との位置関係と、撮像部３０とガイド部４０の内部構成を説明する図である。図６と同じく、右目方向から見た観察状態の側面図である。撮像部３０は、被写体像を結像する結像光学系３２と、結像光学系３２により結像された像を光電変換する撮像素子３５を有する。撮像素子３５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ素子（Complementary Metal Oxide Semiconductor）である。

結像光学系３２は、被写体（被検物Ｋ）側と、撮像素子３５側の両側にてテレセントリックとなる光学系である。結像光学系３２をこの構成にすることにより、被写体の位置が若干前後に変動しても、撮像面上での像の大きさの変化を抑えることが出来る。

また、結像光学系３２は結像倍率が１よりも大きい拡大投影光学系である。拡大投影光学系とすることで、観察光学系を解して観察される被写体の電子画像をより大きく、高精細に観察できる。もちろん、結像光学系３２を拡大投影光学系とはせずに、等倍投影光学系や縮小投影光学系として、撮像領域の一部の領域を電子ズームで拡大して拡大画像を生成するようにしてもよい。

また、結像光学系３２は、開口サイズが可変の開口絞り３３を有している。結像光学系３２は、開口絞り３３の開口サイズを変更することで被写界深度を変更することができる。そして、開口絞り３３の変更に伴う明るさ変化を、後述する照明側の光量調整にて補正したり、撮像素子３５のゲイン調整で補正したり、あるいは表示素子５２の明るさ調整などで補正してもよい。

結像光学系３２は、撮像部３０に一体的に固定されていても良いし、一部のレンズ群をウォブリング群及びフォーカス群としてオートフォーカスを行う構成としてもよい。

あるいは、撮像部３０は、結像光学系３２を一体として移動させてフォーカシングを行う構成（いわゆる、全体繰出し）としてもよい。結像光学系３２を一体として移動させることで、結像光学系３２は、被写体側と撮像素子側の両側にてテレセントリックな状態が維持されるので、フォーカシングにともなう像の大きさの変動を抑えることができる。なお、オートフォーカス機能が搭載される場合には、結像光学系３２は、レンズの移動機構（不図示）を備え、撮像部は、レンズ駆動部や制御部（不図示）を備える。

ガイド部４０は、ガイドＬＥＤ４３、ガイドレンズ４４、照明ＬＥＤ４５及び拡散板４６を有する。ガイドＬＥＤ４３は、被検物Ｋに向かってスポット状のガイド光４２を照射するものである。ガイドＬＥＤ４３は、例えば、赤色光発光素子である。

ガイドレンズ４４は、例えば、正レンズで、ガイドＬＥＤ４３からの照射光を射出側に、ガイド光４２として収斂させる。ガイド部４０の射出窓（不図示）を透過したガイド光４２は、被検物Ｋ上で、位置決めの指標を表す照射像４２ｍ（不図示）となる。照射像４２ｍは、撮像部３０により撮像される。

照明ＬＥＤ４５は、例えば白色光を発するＬＥＤで、被検物Ｋを照明するものである。拡散板４６は、主に照明光を拡散するもので、射出窓（不図示）に設けられる。被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあると判定されると、ガイドＬＥＤ４３の照射が停止され、照明ＬＥＤ４５が照射され、被検物Ｋが照明される。なお、ガイドＬＥＤ４３は第１発光部とも呼び、照明ＬＥＤ４５は第２発光部とも呼ぶ。

図８Ａ〜図９Ｄは、観察者が被検物Ｋの位置合せを簡単に行えるように誘導するガイド表示を説明する図である。図８Ａ〜図８Ｃは、被検物Ｋが撮像部３０から特定距離Ｌに位置しない場合である。図８Ａは、被検物Ｋが特定距離Ｌに位置しない場合の、撮像部３０の光軸３０ｃとガイド光４２の関係を示す図である。被検物Ｋが、撮像部３０から特定距離Ｌより遠い位置にある場合である。

ガイド部４０のガイドＬＥＤ４３から照射されたガイド光４２は、撮像部３０の光軸３０ｃと交差する位置より上の位置で照射像４２ｍとなる。図８Ｂは、図８Ａの状態における、撮像部３０による撮像画像Ｎである。照射像４２ｍは画面の中心Ｎｃより上の位置で撮像される。撮像画像Ｎ上での照射像４２ｍの位置が検出され、図８Ｂの撮像画像Ｎでは、照射像４２ｍの位置が画面の中心Ｎｃより一定以上離れていると判定される。そして、撮像画像Ｎでの照射像４２ｍの位置により、被検物Ｋは、特定距離Ｌより遠い位置にあると判定される。

図８Ｃは、図８Ａの状態における、ガイド画面の例である。撮像画像Ｎ上での照射像４２ｍの位置に応じて、対応するガイド画面が生成される。生成されたガイド画面が表示画像Ｍとして表示される。観察者の右目の視界Ｇには、実際の外界像と、外界像の一部に重畳された表示画像Ｍが表示される。図８Ｃの照射像４２ｍは、被検物Ｋに実際に照射されている像である。

視界Ｇの下部には、被検物Ｋを特定距離Ｌへ移動を促すガイド画面が、表示画像Ｍとして表示される。ガイド画面である表示画像Ｍには、被検物Ｋを近づけることを指示するガイドメッセージＭｍが表示される。また、表示画像Ｍの画面の上部には、半円状の指標像４２ｔが表示される。指標像４２ｔは、照射像４２ｍとの相対位置によって、被検物Ｋの特定距離Ｌからの位置ずれを示すマークである。指標像４２ｔは、撮像画像Ｎ上の照射像４２ｍを抽出して生成される。被検物Ｋが撮像部３０に近づく方向に移動されると、実際の照射像４２ｍは下に移動して、指標像４２ｔに近づいていく。

また、本例では、被検物Ｋの位置がずれていると判定された状態では、表示画像Ｍとして、ガイド画面のみ表示され、拡大画像は表示されないとする。被検物Ｋの位置が特定距離Ｌからずれていることを、明示するためである。ただし、被検物Ｋの位置が特定距離Ｌからずれていると判定されている状態でも、表示画像Ｍとして拡大画像を表示し、拡大画像にガイドメッセージＭｍ等を重畳させるようにしてもよい。

図９Ａ〜図９Ｄは、被検物Ｋが撮像部３０から特定距離Ｌに位置する場合である。図９Ａは、被検物Ｋが特定距離Ｌに位置する場合の、撮像部３０の光軸３０ｃとガイド光４２の関係を示す図である。

図９Ｂは、図９Ａの状態での、撮像部３０による撮像画像Ｎである。被検物Ｋが特定距離Ｌに位置する場合には、照射像４２ｍは画面の中心Ｎｃの位置で撮像される。撮像画像Ｎ上で撮像された照射像４２ｍの位置が検出される。そして、照射像４２ｍの位置が画面の中心Ｎｃであると判定されると、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあることを示すガイド画面が生成される。生成されたガイド画面が表示画像Ｍとして表示される。

図９Ｃは、図９Ａの状態での、ガイド画面の例である。実際に照射されている照射像４２ｍの上半分の円と、指標像４２ｔの下半分の円が組み合わさって１つの円となる。図９Ｃのガイド画面が短時間（例えば１秒）表示された後、表示画像Ｍとして拡大画像が表示される。表示画像Ｍとして、図９Ｄに示すように、例えば、被検物Ｋ内の微小物Ｒが拡大して表示される。

また、これまで説明した画像観察装置１０では、ガイド部４０を撮像部３０の下部に設けていたが、これに限るものではない。図１０は、ガイド部４０を撮像部３０の横位置に設けた画像観察装置１０を示す外観図である。ガイド部４０は、ガイド光４２の光軸４２ｃが、特定距離Ｌで撮像部３０の光軸３０ｃと交差するように設けられる。図１１は、図１０の画像観察装置１０における、撮像部３０とガイド部４０の位置関係を説明する図である。図５と同様に、観察状態を上面から見た図である。

次に、画像観察装置１０のシステム構成を説明する。図１２は、画像観察装置１０の基本的なシステム構成を示すブロック図である。画像観察装置１０は、表示部５０、システムコントローラ２００、電源部２１０、情報取得部２２０及び制御部２４０を有する。

システムコントローラ２００は、画像観察装置１０の全体を制御するものである。電源部２１０は、電池を含み、画像観察装置１０の各部位に電力を供給する。情報取得部２２０は、画像観察のための撮像画像、後述する条件判定部２４２による条件判定のための情報、あるいは画像観察の補助になる音声情報等を取得するものである。情報取得部２２０は、撮像部３０を含む。撮像部３０は、前述のように、被検物Ｋを撮像して、被検物Ｋの拡大画像を取得する。

制御部２４０は、条件判定部２４２と表示制御部２４４を有する。制御部２４０は、条件判定部２４２の判定に応じて、撮像部３０により取得された拡大画像の表示部５０への表示を制御する。条件判定部２４２は、撮像部３０に対する被検物Ｋの状態が、前述した特定の条件を満足するかを判定する。表示制御部２４４は、表示部５０を制御して、撮像部３０で取得された拡大画像を表示画像Ｍとして、観察者の瞳の一部に投射する。

具体的には、制御部２４０は、条件判定部２４２により特定の条件を満足すると判定された場合に、撮像部３０により取得された拡大画像を表示部５０に表示する。観察者は、撮像部３０に対する被検物Ｋの状態が特定の条件を満足する場合に、実際の外界像の一部に、表示画像Ｍの虚像である空中像を観察することができる。特定の条件が満足されない場合には、観察者に図８Ｃで示したようなガイド画面が表示される。

図１３は、図１２で説明した画像観察装置１０で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。

情報取得部２２０は撮像部３０により、画像情報（撮像情報）を取得する（ステップＳ１０）。条件判定部２４２は、取得された画像情報に基づき、撮像部３０に対する被検物Ｋの状態が特定の条件を満足するかを判定する（ステップＳ１２）。条件判定部２４２が、特定の条件を満足すると判定する場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、表示制御部２４４は、撮像部３０で取得された拡大画像を、そのままあるいは強調して表示部５０に表示する（ステップＳ１４）。一方、条件判定部２４２が、特定の条件を満足しないと判定する場合には（ステップＳ１２のＮＯ）、表示制御部２４４は、拡大画像を表示部５０に表示しない（ステップＳ１６）。

次に、図１２で説明した構成に対して、画像観察装置１０のより具体的な構成を説明する。図１４は、画像観察装置１０の具体的なシステム構成を示すブロック図である。画像観察装置１０は、表示部５０、システムコントローラ２００、情報取得部２２０、制御部２４０を有する。電源部２１０は省略する。

情報取得部２２０は、撮像部３０の他にガイド部４０を有する。また、制御部２４０は、条件判定部２４２と表示制御部２４４の他に、動き検出部２４５及び画像処理部２４６を有する。撮像部３０、表示部５０、システムコントローラ２００、表示制御部２４４は、図１２で説明したとおりであるので、説明は省略する。

ガイド部４０は、撮像部３０に対して被検物Ｋが特定距離Ｌにあるかを検知するためのものである。図７等で説明したように、ガイド部４０は、ガイドＬＥＤ４３や照明ＬＥＤ４５を有する。ガイドＬＥＤ４３や照明ＬＥＤ４５は、システムコントローラ２００により、オンオフあるいは光量が制御される。

条件判定部２４２は、特定の条件として、撮像部３０に対して被検物Ｋが特定距離Ｌにあるかを判定する。そして、条件判定部２４２は、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあると判断する場合に、特定の条件を満足すると判定する。

具体的には、まず、条件判定部２４２は、撮像画像Ｎを処理して、照射像４２ｍが撮像されたかを判定する。例えば、条件判定部２４２は、赤色成分の強い画像で一定面積以上の画像があれば、これを照射像４２ｍとみなす。条件判定部２４２は、照射像４２ｍが撮像されたと判定した後に、撮像画像Ｎの中心から所定の範囲内に照射像４２ｍが撮像されているかを判定する。条件判定部２４２は、照射像４２ｍが所定の範囲内であれば特定の条件を満足すると判定する。

動き検出部２４５は、撮像部３０により取得された撮像画像を解析して被写体の動きを検出するものである。本例では、動き検出部２４５は、撮像画像から被検物Ｋの形状を認識・抽出して、画面内での被検物Ｋの動きを算出する。そして、動き検出部２４５は、被検物Ｋの動きの速さや方向から、被検物Ｋの動きの種類を検出して、検出した動きの種類を画像処理部２４６に通知する。被検物Ｋの動きの種類は、鉛直軸回りの回転、左右方向の振り回し、横方向の移動、縦方向の移動などである。

画像処理部２４６は、撮像部３０により取得された撮像画像に、γ（ガンマ）補正やＷＢ（White Balance）補正等を行う。また、画像処理部２４６は、条件判定部２４２の判定に応じて、図８Ｃや図９Ｃで示したようなガイド画面を生成する。さらに、画像処理部２４６は、条件判定部２４２で特定の条件を満足すると判定された後は、図９Ｄで示したような拡大画像を生成する。

また、画像処理部２４６は、動き検出部２４５で検出された被検物Ｋの動きの種類に応じて、被検物Ｋの画像に対して、特殊な画像処理を行う。例えば、画像処理部２４６は、拡大画像の一部を抽出し、抽出した一部の画像につき、その形態を連続的に変化させる処理を行う。被検物Ｋの動きの種類に応じて、被検物Ｋの画像に対して行われる特殊な画像処理の詳細は、後述する。なお、画像処理部２４６は、予め観察者から特殊な画像処理モードが選択された場合に、特殊な画像処理を行う。

また、画像処理部２４６は、被検物Ｋの動きだけではなく、他の指示に応じて、特殊な画像処理を行ってもよい。他の指示とは、例えば、画像観察装置１０の本体部２０に振動センサを設けておき、本体部２０への指によるタップ操作を検出した場合である。

図１５は、図１４で説明した画像観察装置１０で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。以下の処理は、システムコントローラ２００により、情報取得部２２０の撮像部３０とガイド部４０、制御部２４０の条件判定部２４２と表示制御部２４４と動き検出部２４５と画像処理部２４６等々が制御されて、実行される。

まず、最初に、ガイド部４０はガイド光４２を断続的に照射し、撮像部３０は断続的な照射に同期して撮像を行う（ステップＳ１００）。条件判定部２４２は、照射像４２ｍが撮像されたかを判定する（ステップＳ１０２）。撮像部３０に対して被検物Ｋの位置が大きくずれると、照射像４２ｍが撮像されなくなるからである。ガイドＬＥＤ４３が赤色光発光素子の場合には、条件判定部２４２は、赤色成分が強い一定面積以上の画像が撮像画像Ｎに存在するかを判定する。

条件判定部２４２が照射像４２ｍが撮像されたと判定すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ガイド部４０はガイド光４２を連続照射し、撮像部３０は撮像を行う（ステップＳ１１０）。

制御部２４０は、表示部５０をオンにして、表示モード１を実行する（ステップＳ１１２）。表示モード１とは、図８Ｃ及び図９Ｃで示したように、表示部５０にガイド画面が表示されるモードである。表示モード１を、第１の表示モードとも呼ぶ。

ステップＳ１０２に戻り、条件判定部２４２が照射像４２ｍが撮像されていないと判定すると（ステップＳ１０２のＮＯ）、条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、照射像４２ｍが撮像されていない時間が所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ１０４）。条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、照射像４２ｍが撮像されていない時間が所定時間以内（例えば、３秒）であると判定すると（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、ステップＳ１１０に戻り、連続照射と撮像を続行する。つまり、被検物Ｋの位置ずれが短時間の場合には、表示モード１を終了にしない。被検物Ｋの位置ずれが短時間であってもそのたびに表示モード１を終了すると、表示モード１の開始・終了が頻繁に繰り返されて、画面のチラツキが発生するからである。

条件判定部２４２が、表示モード１の状態で、照射像４２ｍが撮像されていない時間が所定時間以内ではないと判定すると（ステップＳ１０４のＮＯ）、制御部２４０は、表示部５０をオフにし、表示モード１を終了して（ステップＳ１０６のＮＯ）、ステップＳ１００に戻る。被検物Ｋの大きな位置ずれが所定時間以上継続した場合には、連続照射を中止して、電池の消耗を防止するためである。また、条件判定部２４２は、表示モード１にまだ入っていない状態では、ステップＳ１０４をＮＯとして、そのままステップＳ１００に戻り、断続的な照射と撮像を継続する。

条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、照射像４２ｍが特定位置にあるかを判定する（ステップＳ１１４）。特定位置は、図９Ｃで説明したように、撮像画像Ｎの中心Ｎｃの位置である。条件判定部２４２が、照射像４２ｍが特定位置にあると判定すると（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、制御部２４０は、表示モード１を表示モード２に切換える（ステップＳ１２０）。表示モード２とは、図９Ｄで示したように、表示画像Ｍとして拡大画像が表示部５０に表示されるモードである。また、表示モード２では、照明ＬＥＤ４５もオンされる。表示モード２を、第２の表示モードとも呼ぶ。制御部２４０は、ステップＳ１２０の後、ステップＳ１１４に戻る。

条件判定部２４２は、照射像４２ｍが特定位置にないと判定すると（ステップＳ１１４のＮＯ）、表示モード２の状態で、照射像４２ｍが特定位置にない時間が所定時間（例えば、３秒）以内であるかを判定する（ステップＳ１１６）。条件判定部２４２は、表示モード２の状態で、照射像４２ｍが特定位置にない時間が所定時間以内であると判定すると（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、ステップＳ１２０に進み、表示モード２を継続する。ステップＳ１０４と同様に、画面のチラツキを防止するためである。

条件判定部２４２は、表示モード２の状態で、照射像４２ｍが特定位置にない時間が所定時間以内でないと判定すると（ステップＳ１１６のＮＯ）、照射像４２ｍが撮像されたかを判定する（ステップＳ１１８）。条件判定部２４２は、照射像４２ｍが撮像されていないと判定すると（ステップＳ１１８のＮＯ）、表示モード２を終了して、ステップＳ１００に戻る。被検物Ｋの位置ずれが大きいと判断されるからである。

また、条件判定部２４２は、照射像４２ｍが撮像されていると判定すると（ステップＳ１１８のＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。制御部２４０は、表示モード２を表示モード１に切換える。照明ＬＥＤ４５も停止される。

次に、画像観察装置１０による特殊な画像処理を説明する。前述のように、画像処理部２４６は、動き検出部２４５により検出された被検物Ｋの動きの種類に応じて、被検物Ｋに含まれる微小物Ｒに対して、特殊な画像処理を施す。微小物Ｒとは、細胞や粒子である。図１６Ａ〜図１８Ｃを用いて、特殊な画像処理の具体例を説明する。

図１６Ａは、微小物Ｒのアニメーション表示例１である。動き検出部２４５が、被検物Ｋが視界Ｇに平行な面で振り子を振らせるような動き（Ｐａ方向）を検出すると、画像処理部２４６は、微小物Ｒが動画的に回転（Ｑａ方向）するような画像処理を行う。

具体的には、画像処理部２４６は、撮像画像Ｎから微小物Ｒの画像を抽出する。画像処理部２４６は、抽出した微小物Ｒの画像を、所定角度回転させた回転画像を撮像画像Ｎに合成して、合成画像を生成する。画像処理部２４６は、合成画像を連続的に生成する。これにより、微小物Ｒが回転する表示画像Ｍが表示される。微小物Ｒの回転方向（右回転、左回転）は、時間で交互に切換えてもよい。

図１６Ｂは、微小物Ｒのアニメーション表示例２である。動き検出部２４５が、被検物Ｋが鉛直方向を中心に回転（Ｐｂ方向）されたことを検出すると、画像処理部２４６は、微小物Ｒを立体的に回転（Ｑｂ方向）するような画像処理を行う。

具体的には、画像処理部２４６は、撮像画像Ｎから微小物Ｒの画像を抽出する。画像処理部２４６は、抽出した微小物Ｒの左部分を右側に移動するか、あるいは逆に右部分を左側に移動するような処理して、あたかも微小物Ｒが回転しているような画像を生成する。そして、画像処理部２４６は、生成した微小物Ｒの画像を撮像画像Ｎに合成して、合成画像を生成する。これにより、微小物Ｒが立体的に回転する表示画像Ｍが表示される。微小物Ｒの回転方向（Ｑｂ）は、被検物Ｋに対する回転方向（Ｐｂ）と一致させても良いし、時間で交互に切換えてもよい。

上記の画像処理によれば、被検物Ｋに対する簡単な操作で、観察者は、被検物Ｋ内部の微小物Ｒを単に拡大観察するだけでなく、アニメーションを見ているような楽しい気分になる。

さらに、表示画像Ｍでは、単に微小物Ｒを拡大するのみならず、画像処理部２４６により、微小物Ｒの大きさを示すスケール表示や、微小物Ｒの数をカウントした結果表示などの、補助表示を仮想現実的に表示しても良い。

また、浮遊する微小物Ｒなどは、どれがどれだかわからなくなることもある。そこで、画像処理部２４６に、被検物Ｋを個別に特定する類似画像判定機能（図示せず）を備え、類似画像判定機能によって、微小物Ｒの各部位、各要素の時間ごとの変化を判定して移動軌跡を表示したり、名前を付けたりしても良い。さらに、画像処理部２４６は、個別に特定された微小物Ｒの各部を色分け表示したり、特定のものを画像処理して強調表示するようにしても良い。

図１７Ａ〜図１７Ｃは、被検物Ｋの水平移動に応じて、微小物Ｒの色相を変化させることを説明する図である。動き検出部２４５が、被検物Ｋが水平に移動（Ｐｃ方向）されたことを検出すると、画像処理部２４６は、微小物Ｒの色相を変化させる。図１７Ａは、微小物Ｒの色相が変化する前の状態で、図１７Ｂは、微小物Ｒの色相が変化した後の状態である。

画像処理部２４６は、色相の変化を、例えば、図１７Ｃに示す色相バーに沿って、決定してもよい。具体的には、画像処理部２４６は、水平移動（Ｐｃ方向）の方向に応じて、色相バーで１つ隣りの左右いずれかの色に変化させるようにしてもよい。この場合に、例えば、微小物Ｒの現在の色が青であって、被検物Ｋの右への移動が検出された場合には、画像処理部２４６は、微小物Ｒの色相を青→青緑に変化させるようにする。

上記の画像処理によれば、被検物Ｋに対する簡単な操作で、微小物Ｒの色相を簡単に変化させることができる。実際の表示で微小物Ｒと背景の区別がつきにくい場合でも、微小物Ｒの色相を変化させることで、微小物Ｒを目立たせることができる。細胞を染色して見分ける顕微鏡の観察手法を同様な効果が得られる。

図１８Ａ〜図１８Ｃは、被検物Ｋの垂直移動に応じて、微小物Ｒの拡大率を変化させることを説明する図である。動き検出部２４５が、被検物Ｋが上下移動されたことを検出すると、画像処理部２４６は、微小物Ｒのサイズを変化させる。具体的には、画像処理部２４６は、撮像画像に周知の電子ズーム処理を行うことで、適当な倍率の拡大画像を生成することができる。

図１８Ａは、通常の表示画像Ｍである。観察者が被検物Ｋを下方向に移動（Ｐｄ方向）させると、例えば微小物Ｒが２倍に拡大されて表示される（図１８Ｂ）。さらに、垂直に移動（Ｐｄ方向）させると、微小物Ｒが２倍に拡大されて表示される（図１８Ｃ）。また、被検物Ｋが上向き移動された場合には、微小物Ｒを縮小するようにしてもよい。上記の画像処理によれば、被検物Ｋに対する簡単な操作で、微小物Ｒの拡大率を変化させることができる。

次に、上述した特殊な画像処理による表示処理の手順の例を説明する。図１９は、図１５の表示処理に、特殊な画像処理として、ステップＳ１１７ａとステップＳ１１７ｂが追加されたフローチャートである。ステップＳ１１７ａとステップＳ１１７ｂを中心に図１９のフローチャートを説明する。

条件判定部２４２は、照射像４２ｍが特定位置にないと判定すると（ステップＳ１１４のＮＯ）、表示モード２の状態で、照射像４２ｍが特定位置にない時間が所定時間以内であるかに加えて、「特定の動作」が行われたかを判定する（ステップＳ１１６）。

特定の動作とは、観察者により、本体部２０や被検物Ｋに対して与えられる、所定の動作（所作）である。被検物Ｋに対して与えられる所定の動作は、図１６Ａ〜図１８Ｃで説明したような動作である。また、本体部２０に対して与えられる動作は、例えば、タップ操作で、本体部２０に設けられた振動センサにより検知される。

条件判定部２４２は、表示モード２の状態で照射像４２ｍが特定位置にない時間が所定時間以内であると判定した場合には（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、条件判定部２４２は、特定の動作がされたかを判定する（ステップＳ１１７ａ）。条件判定部２４２が、特定の動作がされていないと判定すると（ステップＳ１１７ａのＮＯ）、制御部は、表示モード２を継続する（ステップＳ１２０）。

条件判定部２４２が、特定の動作がされたと判定すると（ステップＳ１１７ａのＹＥＳ）、制御部２４０は、表示モード２を特殊な画像処理を行う表示モード３に切換える（ステップＳ１１７ｂ）。ステップＳ１１６で表示モード２は所定時間内は維持されるので、この所定時間内での被検物Ｋを揺らす等の変化（特定の動作）が観察者の意図反映のユーザーインターフェースとして有効利用できる。

表示モード３では、画像処理部２４６は、特定の動作に応じて、特殊な画像処理の種類を選択して、選択された画像処理を実行する。また、画像処理部２４６は、特定の動作に応じて、表示モード３の態様を切り替えたり、強調する部位や対象を変更したりしてもよい。

表示モード３の特殊な画像処理には、前述の微小物Ｒのアニメーション表示、色相変化、拡大縮小等々が含まれる。また、表示モード３では、画像処理部２４６は、特定の動作に応じて、微小物Ｒの大きさを示すスケール表示や微小物Ｒの数をカウントした結果表示などの補助表示を仮想現実的に表示してもよい。

また、表示モード３では、前述した画像処理部２４６の類似画像判定機能により、微小物Ｒの各部位、各要素の時間ごとの変化を判定して移動軌跡を表示したり、名前を付けたりしても良い。また、微小物Ｒの各部を色分け表示したり、特定のものを画像処理して強調表示したりしても良い。

そして、制御部２４０は、ステップＳ１１７ｂの後はステップＳ１１４に戻る。なお、条件判定部２４２は、照射像４２ｍが特定位置にある場合でも（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、ステップＳ１１７ａで説明した特定の動作がされたかの判定をするようにしてもよい。照射像４２ｍを特定位置に維持しながら、特定の動作を行うことも可能だからである。この場合にも、制御部２４０が表示モード２を表示モード３に切換えて、画像処理部２４６は、特定の動作に応じて、特殊な画像処理の種類を選択して、選択された画像処理を実行する。

次に、画像観察装置１０のガイド部４０についての変形例を説明する。上記の画像観察装置１０では、ガイド手段として、被検物Ｋに照射像４２ｍを照射する発光部を有する例を説明した。しかし、ガイド手段は、発光部には限られない。図２０は、機械的なガイドバー３４０を利用した画像観察装置３００の例である。

画像観察装置３００は、撮像部３０の横にガイドバー３４０を有する。ガイドバー３４０は、撮像部３０からガイドバー３４０の先端までの長さが特定距離Ｌになるような長さの部材である。そして、ガイドバー３４０の先端に、被検物Ｋとの接触を検知するスイッチ３４２が設けられる。スイッチ３４２は、機械式のスイッチでも良いし、近接検知型の光スイッチでもよい。スイッチ３４２の出力が、条件判定部２４２に通知される。条件判定部２４２は、スイッチ３４２の出力で、撮像部３０に対して被検物Ｋが特定距離Ｌにあるかを判定する。

また、画像観察装置３００は、撮像部３０の下部に、被検物Ｋを照明する照明部３４６を有する。照明部３４６は、照明ＬＥＤ４５を有する。

なお、上記実施形態１では、システムコントローラ２００は、被検物Ｋに応じて、撮像部３０の開口絞り３３の径を変更して被写界深度を調整してもよい。また、撮像部３０にオートフォーカスを含む焦点位置調整機能を備えてもよい。撮像部３０が焦点位置調整機能を備える場合には、ガイド部４０を大まかな位置合わせ用にし、焦点位置調整機能を微調整用に使い分けることができる。調整範囲の狭い焦点位置調整機能であれば、撮像部３０のサイズも小型化が維持できるからである。

また、上記の説明では、条件判定部２４２について、「特定の条件」が特定距離Ｌの場合での判定を説明した。一方、前述したように「特定の条件」は、撮像部３０に対する被検物Ｋの「距離」に限るものではなく、撮像部３０に対する被検物Ｋの「向き」も含まれる。例えば、撮像部３０の光軸３０ｃに対し被検物Ｋの面が垂直に向いていることを「特定の条件」としてもよい。光軸３０ｃに対し被検物Ｋが前後方向に傾いていると、画面の上下や左右でピントのずれが発生するからである。

この場合には、条件判定部２４２は、被検物Ｋの面の向きが光軸３０ｃに対して垂直であるかを判定する。具体的には、条件判定部２４２は、撮像画像Ｎの周辺位置での画像のコントラストを比較して、光軸３０ｃに対し被検物Ｋの面が垂直に向いているかを判定することができる。この場合には、開口絞り３３を開放して、被写界深度を浅くして判定することで、より判定精度が高くすることができる。

<第１実施形態による効果>
第１実施形態による画像観察装置１０によれば、拡大画像が瞳の一部に投射されるので、観察者は、外界像の被検物Ｋと拡大画像を同時に対比しながら、試料や細胞等の観察をすることができる。これにより、顕微鏡を使用することなく手軽に拡大画像の観察ができ、また、顕微鏡等を使用することが困難な環境でも、拡大画像を観察することができる。

そして、画像観察装置１０は、撮像部３０に対して被検物Ｋが特定の条件を満足する状態（合焦位置、特定距離Ｌ）にある場合にのみ、拡大画像を表示するようにしたので、観察者は、被検物Ｋの位置合わせの確認が非常に簡単にできる。これにより、画像観察装置１０は、適切な拡大観察画像を安定して表示させることができる。また、観察者の観察しようというタイミングで、拡大表示が行われるので、表示切換えの煩わしさを無くすことができる。また、より自然な観察動作の判定が可能となる。

また、特定の条件を満足する状態にのみ拡大画像を表示することは、外界像が常時視認される画像観察装置１０に適した方式でもある。画像観察装置１０では、非合焦時に拡大画像を非表示にしても、観察者は観察作業に格別支障を生じないからである。

また、画像観察装置１０は、被検物Ｋが特定の条件を満足するかを判定して、ガイド光４２や照明光の照射や表示部５０の動作を制御するので、極めて自然に電源管理を行い、低消費電力を実現する。

また、画像観察装置１０は、被検物Ｋが特定の条件を満足する状態でない場合には、拡大画像の代わりに位置に合わせのための情報を含むガイド画面を瞳に投影するので、観察者は、被検物Ｋの位置合せを容易にすることができる。そして、被検物Ｋにガイド光を投射して位置合わせをする方式によれば、撮像部３０に合焦用のレンズ移動機構やピント検出手段を設けることを不要にして、撮像部３０の小型化に寄与する。また、画像観察装置１０では、拡大画像にアニメーション処理を施すことで、子供に科学への興味を持たせることもできる。

<第２実施形態>
第２実施形態では、視界全体に拡大画像を表示する画像観察装置として、画像観察装置４００及び画像観察装置５００を説明する。

図２１は、画像観察装置４００の外観図である。画像観察装置４００は、第１実施形態の画像観察装置１０と同様に撮像部３０及びガイド部４０を有する。撮像部３０は、拡大光学系である結像光学系３２を有する。ガイド部４０は、被検物Ｋにガイド光４２を照射し、スポット状の照射像４２ｍを形成する。また、ガイド部４０は、さらに照明機能を有する。以下、画像観察装置４００について、第１実施形態の画像観察装置１０と異なる点を中心に説明する。

表示部４５０は、視界全体を覆うようなサイズの表示画像Ｍを右目Ｅｒに投射（Ｔ方向）する。表示部４５０は、表示素子４５２及び導光部４５４を有する。表示素子４５２の縦横比は、第１実施形態の表示素子５２と異なり、３：４程度が望ましい。また、導光部４５４は、視界全体に表示画像Ｍを投射するよう、第１実施形態の導光部５４に比べて厚みのある形状で構成される。

図２２は、画像観察装置５００の外観図である。画像観察装置５００は、拡大光学系である結像光学系３２を有する撮像部３０とともに、第２撮像部５３２を有する。第２撮像部５３２は、撮像部３０の外側に配置される。第２撮像部５３２は、目的に応じて、異なる光学系で構成される。

第１の例として、第２撮像部５３２は、撮像部３０との視差により被検物Ｋとの距離を検出する光学系で構成される。この場合には、被検物Ｋの位置合わせを行うガイド部は不要になるので、第２撮像部５３２の下部に、照明部５４６が設けられる。

第２の例として、第２撮像部５３２は、撮像部３０の画角に対して広角の光学系で構成される。この場合には、撮像部３０により拡大画像が取得され、第２撮像部５３２により肉眼の画角に近い通常画像が取得される。そして、第２撮像部５３２は、コントラストＡＦ（Auto Focus）方式や撮像面ＡＦ方式による、測距機能やＡＦ機能を有してもよい。なお、第１実施形態と同様に、ガイド光４２によるガイド部４０を設けてもよい。

表示部５５０は、表示部４５０と同様に、視界全体を覆うようサイズの表示画像Ｍを右目Ｅｒに投射（Ｔ方向）する。表示部５５０は、表示素子５５２及び導光部５５４を有する。表示素子５５２及び導光部５５４の構成は、表示部４５０と同様であるので、説明は省略する。なお、表示部５５０は、第２撮像部５３２の広角画像と撮像部３０による拡大画像を切換えるように表示しても良いし、第２撮像部５３２の広角画像の一部に、撮像部３０による拡大画像を重畳して表示するようにしてもよい。

図２３は、図２２の画像観察装置５００で行われる表示処理の手順を説明するフローチャートである。画像観察装置５００は、システムコントローラ２００、撮像部３０及び第２撮像部５３２を備える情報取得部２２０、条件判定部２４２及び表示制御部２４４を備える制御部２４０を、それぞれ有する。なお、制御部２４０は、画像処理部２４６を備えてもよい。

そして、第２撮像部５３２は、第２の例の広角の光学系で構成され、かつ測距機能を備えるものとする。また、以下の処理は、システムコントローラ２００により、情報取得部２２０の撮像部３０と第２撮像部５３２、制御部２４０の条件判定部２４２と表示制御部２４４等々が制御されて実行される。

最初に、情報取得部２２０は、第２撮像部５３２で撮像を行い、広角画像を取得する（ステップＳ２００）。表示制御部２４４は、取得された広角画像を表示部５５０に表示する。条件判定部２４２は、第２撮像部５３２による測距結果により、近接検知されたかを判定する（ステップＳ２０２）。近接検知とは、被検物Ｋが特定距離Ｌに近接する位置にあるかの検知である。

条件判定部２４２は、近接検知されたと判定すると（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、制御部２４０は、ガイド制御を行う（ステップＳ２１０）。制御部２４０は、第２撮像部５３２による測距結果に応じて、図８Ｃや図９Ｃで示したように、被検物Ｋの位置合せ用に、ガイドメッセージの内容や指標の位置を決定する。

制御部２４０は、表示モード１を実行する（ステップＳ２１２）。表示モード１は、距離に応じて、広角画像の一部を徐々に拡大した画像が表示されるモードである。特定距離Ｌに近い程、より拡大された画像が表示される。拡大画像は、情報取得部２２０に設けられる電子ズームによって広角画像から生成される。表示モード１では、撮像部３０はオフのままでよい。

そして、表示される画像には、図８Ｃで示したようなガイドメッセージや指標が重畳される。ガイドメッセージや指標は、画像処理部２４６で生成される。なお制御部２４０は、表示モード１で、ガイドメッセージや指標を表示せずに、電子ズームで広角画像から拡大された画像だけを表示してもよい。表示モード１は、第１の表示モードとも呼ぶ。

ステップＳ２０２に戻り、条件判定部２４２が近接検知されていないと判定すると（ステップＳ２０２のＮＯ）、条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、近接検知されていない時間が所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ２０４）。

条件判定部２４２が、表示モード１の状態で、近接検知されていない時間が所定時間以内（例えば、３秒）であると判定すると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、制御部２４０は、ステップＳ２１０に戻り、表示モード１を続行する。画面表示が頻繁に切換らないようにして、画面のチラツキの煩わしさを防止するためである。

条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、近接検知されていない時間が所定時間以内ではないと判定すると（ステップＳ２０４のＮＯ）、表示モード１を終了して広角画像だけの表示に戻して（ステップＳ２０６）、ステップＳ２００に戻る。また、条件判定部２４２は、表示モード１にまだ入っていない状態でステップＳ２０２のＮＯの場合には、広角画像だけの表示のまま、ステップＳ２００に戻る。

条件判定部２４２は、表示モード１の状態で、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあるかを判定する（ステップＳ２１４）。条件判定部２４２は、被検物Ｋが特定距離Ｌから一定範囲以内の位置であれば、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあると判定する。

条件判定部２４２が、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にあると判定すると（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、制御部２４０は、撮像部３０により拡大画像を撮像する（ステップＳ２２０）。制御部２４０は、表示モード１から表示モード２に移行する（ステップＳ２２２）。表示モード２は、撮像部３０により撮像された拡大画像を表示部５０に表示するモードである。制御部２４０は、表示モード２で、撮像部３０をオンにする。表示モード２は、第２の表示モードとも呼ぶ。制御部２４０は、ステップＳ２２２の後、ステップＳ２１４に戻る。

条件判定部２４２は、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にないと判定すると（ステップＳ２１４のＮＯ）、表示モード２の状態で、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にない時間が所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ２１６）。条件判定部２４２は、表示モード２の状態で、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にない時間が所定時間以内であると判定すると（ステップＳ２１６のＹＥＳ）、制御部２４０は、ステップＳ２２０に進み、表示モード２を継続する。前述の通り、画面のチラツキを防止するためである。

条件判定部２４２は、表示モード２の状態で、被検物Ｋが特定距離Ｌの位置にない時間が所定時間以内でないと判定すると（ステップＳ２１６のＮＯ）、近接検知されたかを判定する（ステップＳ２１８）。条件判定部２４２は、近接検知されていないと判定すると（ステップＳ２１８のＮＯ）、制御部２４０は、表示モード２を終了して、ステップＳ２００に戻る。被検物Ｋの位置が大きくずれているからである。制御部２４０は、撮像部３０をオフにする。

また、条件判定部２４２は、近接検知されていると判定すると（ステップＳ２１８のＹＥＳ）、制御部２４０は、ステップＳ２１０に進む。制御部２４０は、表示モード２を表示モード１に切換える。

<変形例> 上記説明では、画像観察装置５００を特に眼鏡型ウェアラブル形式の観察装置として説明した。しかし、画像観察装置５００は、ウェアラブル形式に限定されるものではない。本実施形態の画像観察装置をタブレット型端末装置６００に組み込んでもよい。

古くからあり、誰にでも慣れた動作で使用できる観察装置として、虫眼鏡が知られている。タブレット型端末装置６００も、虫眼鏡同様、観察しながら焦点を調整するのみで、特別な操作を要しないので、虫眼鏡型端末と称しても良い。そして、タブレット型端末装置６００は、狭義の意味でのウェアラブルではないが、手に持つこともウェアラブルに含まれるとすれば、ウェアラブル機器とも言える。

図２４Ａは、ウェアラブル形式の画像観察装置１０を右目に装着した医師が患者の手の表面を診察している様子である。図２４Ｂは、医師の右目の視界Ｇであって、視界Ｇの一部に、手の拡大画像が表示画像Ｍとして表示される。

図２４Ｃは、タブレット型端末装置６００を手に持った医師が、患者の手の表面を診察している様子である。タブレット型端末装置６００には、表示部４５０を除いた画像観察装置５００の機能が設けられる。タブレット型端末装置６００は、撮像部として、拡大画像撮像用の撮像部３０と広角画像用の第２撮像部５３２を備える。撮像部３０には、近接拡大光学系が設けられる。

図２４Ｄは、タブレット型端末装置６００の表示画面である。広角画像とその一部に拡大画像が重畳された画像が、表示部（不図示）に表示される。医師は、手のひら全体と特定箇所を拡大した画像を同時に観察することができる。

実施形態１の画像観察装置１０と同様に、タブレット型端末装置６００も、タブレット型端末装置６００が被検物Ｋにかざされていない場合には、表示部の動作を停止する。タブレット型端末装置６００が被検物Ｋにかざされているかの判定は、実施形態１で説明したガイド部４０や第２撮像部５３２に設けられる測距機能により行われればよい。

〈第２実施形態による効果〉
以上説明した、第２実施形態による画像観察装置４００（または５００）によれば、第１実施形態による効果に加えて、画像観察装置１０に比べて、より大きな視野サイズで拡大画像を観察することができる。また、画像観察装置５００では、拡大光学系の撮像部に加え、広角の撮像部を備え、通常サイズの広角画像と拡大画像を適宜切換えて使用することができるので、観察時の自由度が増す。

また、タブレット型端末装置６００の近接拡大光学系では、一般に合焦範囲が狭く、また、撮像範囲も狭くなるので、被検物Ｋで狙いの位置を安定して撮像することが難しい。従って、タブレット型端末装置６００が被検物Ｋの所定の位置に安定してかざされた状況が所定時間続くのは、観察者が観察を意図している状態と推定できる。逆に、タブレット型端末装置６００が被検物Ｋの所定の位置に安定してかざされていない状況は、観察中でないと推定できる。これを利用して、タブレット型端末装置６００は、撮像部３０のオンオフを制御するので、特別な操作なしで、低消費電力を実現することができる。

〈第１及び第２実施形態による効果〉
以上説明した第１及び第２実施形態の眼鏡型表示装置（虫眼鏡型端末も含む）は、直感的なユーザーインターフェースを提供し、ハンズフリーによる制御を実現する。眼鏡型表示装置では、観察者は被検物を把持したりして、手がふさがっていることが多いので、ハンズフリーによる制御は有効性が高い。

前述したように、眼鏡型表示装置の結像光学系や近接拡大光学系は、一般に合焦範囲が狭く、また、撮像範囲も狭いので、観察時には、被検物を所定位置で安定してかざす必要がある。従って、被検物が所定位置で安定してかざされていない状況は、観察中でないと推定できる。この特徴を利用して、特別な操作をすることなく、発光部・照明部のオンオフや表示部のオンオフを、適切なタイミングで制御することができる。これにより、観察者が特別に意識したりあるいは特別な操作をすることなく、低消費電力の実現や、表示切換えの煩わしさを無くすことができる。

また、第１及び第２実施形態の眼鏡型表示装置では、観察者がフラスコや試験管、シャーレ、あるいは観察部位、検査部位を含めて、被検物を動かすこと、あるいは観察者自らのそれらへの接近によって、様々な画像処理の指示を可能とした。これにより、観察者が特別に意識したり特別な操作をしたりすることなく、様々な画像処理の指示をすることができる。

なお、以上説明した第１及び２実施形態で、システムコントローラ２００や制御部２４０は、プログラムを読込んだＣＰＵにより実行されるソフトウェア処理でもよいし、一部あるいは全部をハードウェア処理としてもよい。また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。

１ ウェアラブル画像観察装置システム
１０、１５、３００、４００、５００ 画像観察装置
２０ 本体部
３０ 撮像部
３０ｃ 光軸
３２、６２ 結像光学系
３３ 開口絞り
３５、６５ 撮像素子
４０ ガイド部
４２ ガイド光
４２ｃ 光軸
４２ｍ 照射像
４２ｔ 指標像
４３ ガイドＬＥＤ
４４ ガイドレンズ
４５ 照明ＬＥＤ
５０、４５０、５５０ 表示部
５２、４５２、５５２ 表示素子
５４ 導光部
２００ システムコントローラ
２１０ 電源部
２２０ 情報取得部
２４０ 制御部
２４２ 条件判定部
２４４ 表示制御部
２４５ 動き検出部
２４６ 画像処理部
３４０ ガイドバー
５３２ 第２撮像部
５４６ 照明部
６００ タブレット型端末装置

Claims (16)

1. 被検物を撮像して、前記被検物の拡大画像を取得する撮像部と、
   画像を表示する表示部と、
   前記撮像部に対する前記被検物の状態が特定の条件を満足するかを判定する条件判定部と、
   前記条件判定部により前記特定の条件を満足すると判定された場合に、前記撮像部により取得された拡大画像を前記表示部に表示する制御部と、を備える
   ことを特徴とする画像観察装置。
2. 前記撮像部に対して被検物が特定距離にあるかを検知するためのガイド部を備え、
   前記条件判定部は、前記ガイド部を用いて、前記撮像部に対して被検物が特定距離にあると判断する場合に、前記撮像部に対する被検物の状態が前記特定の条件を満足すると判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
3. 前記制御部は、前記特定の条件を満足すると判定されるまでは、第１の表示モードとして前記撮像部に対する前記被検物の位置を調整するための情報を前記表示部に表示し、前記特定の条件を満足すると判定されると、前記第１の表示モードから前記表示部に前記拡大画像を表示する第２の表示モードに、表示を切換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
4. 前記ガイド部は、前記被検物に向かってスポット光を照射する第１発光部を備え、
   前記特定距離で、前記スポット光が、前記撮像部による撮像画像上で所定の位置で撮像されるような方向に、前記第１発光部は、前記スポット光を照射する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像観察装置。
5. 前記ガイド部は、前記被検物を照明するための第２発光部を備え、
   前記制御部は、前記条件判定部により前記特定の条件を満足すると判定された場合に、前記第１発光部の照射を停止し、前記第２発光部を照射させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像観察装置。
6. 前記ガイド部は、前記撮像部の下部に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像観察装置。
7. 前記ガイド部は、前記撮像部の側部に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像観察装置。
8. 前記ガイド部は、前記被検物の方向に伸びるガイド棒を備え、前記ガイド棒の先端には、前記撮像部から前記特定距離にある前記被検物との接触を検知するスイッチを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
9. 前記表示部は、前記拡大画像を形成する表示体と、前記表示体で形成される前記拡大画像を観察者の瞳まで導光する導光部を備え、前記導光部は観察者の瞳の一部に前記拡大画像を表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
10. 前記表示部は、前記観察者の瞳の下部に前記拡大画像を表示する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像観察装置。
11. 前記表示部は、前記拡大画像を形成する表示体と、前記表示体で形成される前記拡大画像を観察者の瞳まで導光する導光部を備え、前記導光部は観察者の視界全体に前記拡大画像を表示する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
12. 前記拡大画像よりも撮像範囲の広い広角画像を撮像する第２撮像部を備え、
    前記制御部は、前記特定の条件を満足すると判定されるまでは、第１の表示モードとして前記第２撮像部による広角画像を前記表示部に表示し、前記特定の条件を満足すると判定されると、前記第１の表示モードから前記表示部に前記拡大画像を表示する第２の表示モードに、表示を切換える
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像観察装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の画像観察装置は、眼鏡型である
    ことを特徴とする画像観察装置。
14. 前記制御部は、
    前記表示部に表示される拡大画像の画像処理を行う画像処理部と、
    前記撮像部により撮像された前記被検物の画像に基づき前記被検物の動きを検出する動き検出部を備え、
    前記画像処理部は、前記動き検出部により検出された前記被検物の動きに応じて、拡大画像の色相を変更する画像処理を行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
15. 前記制御部は、
    前記表示部に表示される拡大画像の画像処理を行う画像処理部と、
    前記撮像部により撮像された前記被検物の画像に基づき前記被検物の動きを検出する動き検出部を備え、
    前記画像処理部は、前記動き検出部により検出された前記被検物の動きに応じて、前記拡大画像の一部を抽出し、前記抽出した一部の形態を連続的に変化させる画像処理を行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
16. 前記制御部は、
    前記表示部に表示される拡大画像の画像処理を行う画像処理部と、
    前記撮像部により撮像された前記被検物の画像に基づき前記被検物の動きを検出する動き検出部を備え、
    前記画像処理部は、前記動き検出部により検出された前記被検物の動きに応じて、前記拡大画像の拡大倍率を変更する画像処理を行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。