JPH07222754A - 手術顕微鏡 - Google Patents
手術顕微鏡Info
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- JPH07222754A JPH07222754A JP6019674A JP1967494A JPH07222754A JP H07222754 A JPH07222754 A JP H07222754A JP 6019674 A JP6019674 A JP 6019674A JP 1967494 A JP1967494 A JP 1967494A JP H07222754 A JPH07222754 A JP H07222754A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定の物体により指し示された被写体の所定
の個所の合焦画像を表示する。 【構成】 物体10からの反射光は、光学系11を介し
て、カメラL2、カメラR3に入射し、その像に対応す
る信号が3Dカメラ制御器6を介して、倍速スキャンモ
ニタ8および自動制御器7に供給される。自動制御器7
は、入力された信号に基づいて、駆動部5またはフォー
カス駆動部4への制御信号を出力する。駆動部5または
フォーカス駆動部4は、自動制御器7からの制御信号に
基づいて、物体10により指し示された被写体1の所定
の個所の合焦画像が、倍速スキャンモニタ8の中央に表
示されるように、光学系11を移動させる。
の個所の合焦画像を表示する。 【構成】 物体10からの反射光は、光学系11を介し
て、カメラL2、カメラR3に入射し、その像に対応す
る信号が3Dカメラ制御器6を介して、倍速スキャンモ
ニタ8および自動制御器7に供給される。自動制御器7
は、入力された信号に基づいて、駆動部5またはフォー
カス駆動部4への制御信号を出力する。駆動部5または
フォーカス駆動部4は、自動制御器7からの制御信号に
基づいて、物体10により指し示された被写体1の所定
の個所の合焦画像が、倍速スキャンモニタ8の中央に表
示されるように、光学系11を移動させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、観測位置を自
動的に制御する際に用いて好適な手術顕微鏡に関する。
動的に制御する際に用いて好適な手術顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の手術顕微鏡は、例えば、手術中の
患部などの被写体からの光を受光し、その像に対応する
信号を出力するビデオカメラと、ビデオカメラからの信
号を表示するCRTと、ビデオカメラの位置を移動させ
る駆動部と、ビデオカメラの焦点を調整する焦点調整部
と、駆動部または焦点調整部を制御する制御部と、制御
部への命令を入力する操作部から構成されている。
患部などの被写体からの光を受光し、その像に対応する
信号を出力するビデオカメラと、ビデオカメラからの信
号を表示するCRTと、ビデオカメラの位置を移動させ
る駆動部と、ビデオカメラの焦点を調整する焦点調整部
と、駆動部または焦点調整部を制御する制御部と、制御
部への命令を入力する操作部から構成されている。
【0003】手術中の患部をCRTに表示するために、
まず、手術顕微鏡を手術中の患部に向け、患部からの光
をビデオカメラで受光し、その像に対応する信号をCR
Tに出力する。CRTは、入力された信号に対応する画
像を表示する。
まず、手術顕微鏡を手術中の患部に向け、患部からの光
をビデオカメラで受光し、その像に対応する信号をCR
Tに出力する。CRTは、入力された信号に対応する画
像を表示する。
【0004】このとき、患部の所望の位置がCRTの中
央に表示されていない場合、操作部(フットスイッチ)
を足で操作することにより、患部の所望の位置がCRT
の中央に表示されるように、制御部、および駆動部を介
して、手術顕微鏡を移動させることができる。
央に表示されていない場合、操作部(フットスイッチ)
を足で操作することにより、患部の所望の位置がCRT
の中央に表示されるように、制御部、および駆動部を介
して、手術顕微鏡を移動させることができる。
【0005】また、CRTに表示される患部の画像が、
合焦していない場合、同様に、CRTを見ながら操作部
を手動操作し、CRTに表示される患部の画像が合焦す
るように、制御部、および駆動部を介して、手術顕微鏡
の焦点を調整することができる。
合焦していない場合、同様に、CRTを見ながら操作部
を手動操作し、CRTに表示される患部の画像が合焦す
るように、制御部、および駆動部を介して、手術顕微鏡
の焦点を調整することができる。
【0006】このようにして、手術対象とされる患部の
所望の部分の合焦画像を、CRTに表示することができ
る。
所望の部分の合焦画像を、CRTに表示することができ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の手術顕微鏡にお
いては、このように、患部の所望の部分がCRTの所望
の位置に表示されていない場合、または手術顕微鏡の焦
点が、患部の所望の部分に合焦していない場合、操作部
を足または手で操作して、手術顕微鏡を移動させたり、
焦点調整をしたりしなければならず、操作が煩わしい課
題があった。
いては、このように、患部の所望の部分がCRTの所望
の位置に表示されていない場合、または手術顕微鏡の焦
点が、患部の所望の部分に合焦していない場合、操作部
を足または手で操作して、手術顕微鏡を移動させたり、
焦点調整をしたりしなければならず、操作が煩わしい課
題があった。
【0008】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、所定の形状を有する物体により、患部の所
望の部分を指し示すだけで、自動的に、その物体および
患部の所望の部分の合焦画像が、CRTの中央に表示さ
れることを可能にするものである。
ものであり、所定の形状を有する物体により、患部の所
望の部分を指し示すだけで、自動的に、その物体および
患部の所望の部分の合焦画像が、CRTの中央に表示さ
れることを可能にするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の手術顕微鏡は、
被写体からの光を受光し、被写体の像に対応する信号を
出力する撮像手段(例えば、図1のカメラ2,カメラ
3)と、撮像手段より出力された信号に対応する映像を
表示する表示手段(例えば、図1の倍速スキャンモニタ
8)と、撮像手段の出力信号から、所定の形状を有する
物体の、被写体と撮像手段を結ぶ線と垂直な面内におけ
る位置を検出する位置検出手段(例えば、図1の自動制
御器7)と、位置検出手段により検出された位置に基づ
いて、撮像手段と物体との相対的な位置関係を変化させ
る位置変化手段(例えば、図1の駆動部5)と、撮像手
段に入射する被写体からの光の結像位置のズレを検出す
る焦点検出手段(例えば、図1の自動制御器7)と、焦
点検出手段により検出されたズレに基づいて、撮像手段
の焦点を調整する焦点調整手段(例えば、図1のフォー
カス駆動部4)とを備えることを特徴とする。
被写体からの光を受光し、被写体の像に対応する信号を
出力する撮像手段(例えば、図1のカメラ2,カメラ
3)と、撮像手段より出力された信号に対応する映像を
表示する表示手段(例えば、図1の倍速スキャンモニタ
8)と、撮像手段の出力信号から、所定の形状を有する
物体の、被写体と撮像手段を結ぶ線と垂直な面内におけ
る位置を検出する位置検出手段(例えば、図1の自動制
御器7)と、位置検出手段により検出された位置に基づ
いて、撮像手段と物体との相対的な位置関係を変化させ
る位置変化手段(例えば、図1の駆動部5)と、撮像手
段に入射する被写体からの光の結像位置のズレを検出す
る焦点検出手段(例えば、図1の自動制御器7)と、焦
点検出手段により検出されたズレに基づいて、撮像手段
の焦点を調整する焦点調整手段(例えば、図1のフォー
カス駆動部4)とを備えることを特徴とする。
【0010】撮像手段は、所定の視差を含む光をそれぞ
れ受光し、その光に対応する信号を出力することができ
る。
れ受光し、その光に対応する信号を出力することができ
る。
【0011】撮像手段からの信号を、交互に、所定の周
期で表示手段に出力させる信号制御手段(例えば、図1
の3Dカメラ制御器6)をさらに設けることができる。
期で表示手段に出力させる信号制御手段(例えば、図1
の3Dカメラ制御器6)をさらに設けることができる。
【0012】表示手段は、撮像手段から出力された信号
に対応する映像を、信号制御手段を介して、所定の周期
で交互に表示することができる。
に対応する映像を、信号制御手段を介して、所定の周期
で交互に表示することができる。
【0013】周期は、1/120秒とすることができ
る。
る。
【0014】焦点検出手段は、被写体より撮像手段に入
射する光が有する所定の視差に基づいて、被写体と撮像
手段との間の距離を認識することができる。
射する光が有する所定の視差に基づいて、被写体と撮像
手段との間の距離を認識することができる。
【0015】焦点検出手段は、一方の視差の光に対応す
る撮像手段の画像の位置と、他方の視差の光に対応する
撮像手段の画像の位置の差に対応して、被写体と撮像手
段の距離を演算することができる。
る撮像手段の画像の位置と、他方の視差の光に対応する
撮像手段の画像の位置の差に対応して、被写体と撮像手
段の距離を演算することができる。
【0016】表示手段の表示周期と同一の周期で、左右
のシャッタを開閉する立体視手段(例えば、図1の3D
シャッタメガネ9)をさらに設けることができる。
のシャッタを開閉する立体視手段(例えば、図1の3D
シャッタメガネ9)をさらに設けることができる。
【0017】シャッタは、液晶で構成することができ
る。
る。
【0018】
【作用】本発明の手術顕微鏡においては、カメラ2,カ
メラ3により、被写体1からの光を受光し、その像に対
応する信号を出力する。また、倍速スキャンモニタ8に
より、カメラ2,カメラ3より出力された信号に対応す
る映像を表示する。また、自動制御器7により、カメラ
2,カメラ3の出力信号から、所定の形状を有する物体
の、被写体とカメラ2,カメラ3を結ぶ線と垂直な面内
における位置を検出し、その位置に基づいて所定の制御
信号を出力し、駆動部5により、自動制御器7から出力
される制御信号に基づいて、カメラ2,カメラ3と被写
体1との水平面内における相対的な位置関係を変化させ
る。
メラ3により、被写体1からの光を受光し、その像に対
応する信号を出力する。また、倍速スキャンモニタ8に
より、カメラ2,カメラ3より出力された信号に対応す
る映像を表示する。また、自動制御器7により、カメラ
2,カメラ3の出力信号から、所定の形状を有する物体
の、被写体とカメラ2,カメラ3を結ぶ線と垂直な面内
における位置を検出し、その位置に基づいて所定の制御
信号を出力し、駆動部5により、自動制御器7から出力
される制御信号に基づいて、カメラ2,カメラ3と被写
体1との水平面内における相対的な位置関係を変化させ
る。
【0019】また、自動制御器7により、カメラ2,カ
メラ3に入射する被写体からの光の結像位置のズレを検
出し、そのズレに基づいて所定の制御信号を出力する。
さらに、フォーカス駆動部4により、自動制御器7から
出力される制御信号に基づいて、カメラ2,カメラ3の
焦点を調整する。
メラ3に入射する被写体からの光の結像位置のズレを検
出し、そのズレに基づいて所定の制御信号を出力する。
さらに、フォーカス駆動部4により、自動制御器7から
出力される制御信号に基づいて、カメラ2,カメラ3の
焦点を調整する。
【0020】従って、煩わしい操作をすることなく、被
写体の所望の部分の合焦画像を倍速スキャンモニタ8の
中央に表示することができる。
写体の所望の部分の合焦画像を倍速スキャンモニタ8の
中央に表示することができる。
【0021】
【実施例】図1は、本発明の手術顕微鏡の一実施例の構
成を示すブロック図である。手術顕微鏡は、被写体1か
らの所定の視差(左右の視差)を有する光を集光し、分
離する光学系11を有している。光学系11の作用によ
り分離された一方(左側)の光は、その光の像に対応す
る信号を出力するカメラ2に入射され,光学系11の作
用により分離された他方(右側)の光は、その光の像に
対応する信号を出力するカメラ3に入射されるようにな
されている。カメラ2およびカメラ3から出力された信
号は、それらを所定の周期で交互に出力する3Dカメラ
制御器6に供給され、3Dカメラ制御器6より出力され
た信号が倍速スキャンモニタ8に出力されている。
成を示すブロック図である。手術顕微鏡は、被写体1か
らの所定の視差(左右の視差)を有する光を集光し、分
離する光学系11を有している。光学系11の作用によ
り分離された一方(左側)の光は、その光の像に対応す
る信号を出力するカメラ2に入射され,光学系11の作
用により分離された他方(右側)の光は、その光の像に
対応する信号を出力するカメラ3に入射されるようにな
されている。カメラ2およびカメラ3から出力された信
号は、それらを所定の周期で交互に出力する3Dカメラ
制御器6に供給され、3Dカメラ制御器6より出力され
た信号が倍速スキャンモニタ8に出力されている。
【0022】自動制御器7は、3Dカメラ制御器6より
出力される左右の視差を含んだ信号を入力し、これらの
信号から、物体10の水平面内(被写体1と光学系11
とを結ぶ線(図1のZ軸)と垂直な面内(図1のXY平
面内))における位置を検出し、所定の制御信号を出力
するとともに、被写体1と光学系11との間の距離を算
出し、対応する制御信号を出力するようになっている。
駆動部5は、光学系11を図1のX軸方向またはY軸方
向に移動させ、フォーカス駆動部4は、光学系11を図
1のZ軸方向に移動させるようになされている。
出力される左右の視差を含んだ信号を入力し、これらの
信号から、物体10の水平面内(被写体1と光学系11
とを結ぶ線(図1のZ軸)と垂直な面内(図1のXY平
面内))における位置を検出し、所定の制御信号を出力
するとともに、被写体1と光学系11との間の距離を算
出し、対応する制御信号を出力するようになっている。
駆動部5は、光学系11を図1のX軸方向またはY軸方
向に移動させ、フォーカス駆動部4は、光学系11を図
1のZ軸方向に移動させるようになされている。
【0023】さらに、3Dシャッタメガネ9により、倍
速スキャンモニタ8の表示周期と同一の周期で、例えば
液晶からなる左右のシャッタ9A,9Bを開閉し、使用
者の左の眼に左眼用の映像を、右の眼に右眼用の映像
を、それぞれ入射させるようになされている。
速スキャンモニタ8の表示周期と同一の周期で、例えば
液晶からなる左右のシャッタ9A,9Bを開閉し、使用
者の左の眼に左眼用の映像を、右の眼に右眼用の映像
を、それぞれ入射させるようになされている。
【0024】次に、その動作を説明する。まず、光学系
11を被写体1に向ける。被写体1からの左側の光と右
側の光は光学系11により分離され、カメラ2とカメラ
3にそれぞれ入射される。即ち、カメラ2とカメラ3に
より、立体画像生成のための左眼用画像と右眼用画像が
取り込まれる。
11を被写体1に向ける。被写体1からの左側の光と右
側の光は光学系11により分離され、カメラ2とカメラ
3にそれぞれ入射される。即ち、カメラ2とカメラ3に
より、立体画像生成のための左眼用画像と右眼用画像が
取り込まれる。
【0025】カメラ2またはカメラ3により、それぞれ
取り込まれた映像は、それらに対応する映像信号に変換
され、3Dカメラ制御器6に供給される。
取り込まれた映像は、それらに対応する映像信号に変換
され、3Dカメラ制御器6に供給される。
【0026】3Dカメラ制御器6は、カメラ2より供給
された左眼に対応する映像信号と、カメラ3より供給さ
れた右眼に対応する映像信号をA/D変換し、内蔵する
フレームバッファに一旦記憶し、それらの信号を、交互
に、倍の速度で、倍速スキャンモニタ8に出力するよう
にする。その詳細については、図3を参照して後述す
る。
された左眼に対応する映像信号と、カメラ3より供給さ
れた右眼に対応する映像信号をA/D変換し、内蔵する
フレームバッファに一旦記憶し、それらの信号を、交互
に、倍の速度で、倍速スキャンモニタ8に出力するよう
にする。その詳細については、図3を参照して後述す
る。
【0027】倍速スキャンモニタ8により、3Dカメラ
制御器6より入力された映像信号は、例えば、通常のモ
ニタの表示周波数60ヘルツの倍、即ち120ヘルツの
周波数で表示される。
制御器6より入力された映像信号は、例えば、通常のモ
ニタの表示周波数60ヘルツの倍、即ち120ヘルツの
周波数で表示される。
【0028】一方、3Dカメラ制御器6より出力される
映像信号は、自動制御器7へも供給される。自動制御器
7は、3Dカメラ制御器6より供給される映像信号によ
り、まず、倍速スキャンモニタ8に表示されている映像
のなかに、手術用の器具の1つである例えばカンシ等よ
りなる物体10があるか否かを、例えば、その物体の形
状を正規化相関を用いて認識することにより判定する。
映像信号は、自動制御器7へも供給される。自動制御器
7は、3Dカメラ制御器6より供給される映像信号によ
り、まず、倍速スキャンモニタ8に表示されている映像
のなかに、手術用の器具の1つである例えばカンシ等よ
りなる物体10があるか否かを、例えば、その物体の形
状を正規化相関を用いて認識することにより判定する。
【0029】即ち、例えば、カンシを所定の物体10と
して登録すると、その形状が正規化され、自動制御器7
の内蔵するメモリに記憶される。そして、取り込まれた
画像の中に、この登録された形状と同一または類似の形
状が存在するか否かが判定される。
して登録すると、その形状が正規化され、自動制御器7
の内蔵するメモリに記憶される。そして、取り込まれた
画像の中に、この登録された形状と同一または類似の形
状が存在するか否かが判定される。
【0030】物体10がある場合、予め登録してあるそ
の所定の部分(例えば、その先端)のXY面内における
位置を検出する。次に、自動制御器7により、物体10
の先端が、倍速スキャンモニタ8の画面の中心に表示さ
れるように、駆動部5に対して、制御信号が供給され
る。これらの処理の詳細については、図4を参照して後
述する。
の所定の部分(例えば、その先端)のXY面内における
位置を検出する。次に、自動制御器7により、物体10
の先端が、倍速スキャンモニタ8の画面の中心に表示さ
れるように、駆動部5に対して、制御信号が供給され
る。これらの処理の詳細については、図4を参照して後
述する。
【0031】駆動部5は、自動制御器7より供給された
制御信号に基づいて、光学系11をX,Y軸方向へ移動
させる。その結果、物体10の先端が、倍速スキャンモ
ニタ8の画面の中心に表示される。従って、手術者が物
体10の先端で、所定の位置を指定すれば、その位置が
倍速スキャンモニタ8の画面の中心に自動的に位置合わ
せされる。
制御信号に基づいて、光学系11をX,Y軸方向へ移動
させる。その結果、物体10の先端が、倍速スキャンモ
ニタ8の画面の中心に表示される。従って、手術者が物
体10の先端で、所定の位置を指定すれば、その位置が
倍速スキャンモニタ8の画面の中心に自動的に位置合わ
せされる。
【0032】また、自動制御器7により、3Dカメラ制
御器6より供給される映像信号に基づいて、カメラ2ま
たはカメラ3の受光素子上に結像した映像が、合焦した
画像であるか否かが判定される。合焦していない場合、
自動制御器7により、カメラ2またはカメラ3の受光素
子上に、合焦した映像が得られるように、フォーカス駆
動部4に対して、制御信号が供給される。これらの処理
の詳細については、図5または図6を参照して後述す
る。
御器6より供給される映像信号に基づいて、カメラ2ま
たはカメラ3の受光素子上に結像した映像が、合焦した
画像であるか否かが判定される。合焦していない場合、
自動制御器7により、カメラ2またはカメラ3の受光素
子上に、合焦した映像が得られるように、フォーカス駆
動部4に対して、制御信号が供給される。これらの処理
の詳細については、図5または図6を参照して後述す
る。
【0033】フォーカス駆動部4は、自動制御器7より
供給された制御信号に基づいて、光学系11をZ軸方向
(フォーカス方向)へ移動させる。その結果、物体10
の合焦画像が、倍速スキャンモニタ8の画面に表示され
る。
供給された制御信号に基づいて、光学系11をZ軸方向
(フォーカス方向)へ移動させる。その結果、物体10
の合焦画像が、倍速スキャンモニタ8の画面に表示され
る。
【0034】次に、手術の観察者は、3Dシャッタメガ
ネ9を装着し、倍速スキャンモニタ8に表示される映像
を観察する。3Dシャッタメガネ9は、倍速スキャンモ
ニタ8の表示周期と同一の周期で、左右のシャッタ9
A,9Bを開閉するため、観察者の左眼には、左眼用の
映像が入射し、観察者の右眼には、右眼用の映像が入射
する。その結果、観察者は、倍速スキャンモニタ8に表
示される映像を、手術者が物体10の先端で指定した位
置を中心として、立体的に認識することができる。その
詳細については、図2を参照して後述する。
ネ9を装着し、倍速スキャンモニタ8に表示される映像
を観察する。3Dシャッタメガネ9は、倍速スキャンモ
ニタ8の表示周期と同一の周期で、左右のシャッタ9
A,9Bを開閉するため、観察者の左眼には、左眼用の
映像が入射し、観察者の右眼には、右眼用の映像が入射
する。その結果、観察者は、倍速スキャンモニタ8に表
示される映像を、手術者が物体10の先端で指定した位
置を中心として、立体的に認識することができる。その
詳細については、図2を参照して後述する。
【0035】次に、図2を参照して、立体画像を観察す
る方法について説明する。3Dカメラ22は、例えば、
カメラ2、カメラ3、および光学系11等で構成され、
被写体1からの光を受光し、使用者の左の眼に入射させ
るための左眼用の映像信号と、使用者の右の眼に入射さ
せるための右眼用の映像信号を出力するようになされて
いる。
る方法について説明する。3Dカメラ22は、例えば、
カメラ2、カメラ3、および光学系11等で構成され、
被写体1からの光を受光し、使用者の左の眼に入射させ
るための左眼用の映像信号と、使用者の右の眼に入射さ
せるための右眼用の映像信号を出力するようになされて
いる。
【0036】3Dカメラ22より出力された左右の映像
信号は、3Dカメラ制御器6に入力され、そこで、例え
ば、フレームバッファなどに一旦記憶される。次に、フ
レームバッファより、そこに記憶された左右の映像信号
が倍の速度で交互に読み出され、倍速スキャンモニタ8
に供給される。また、3Dカメラ制御器6は、倍速スキ
ャンモニタ8に、左眼用の映像信号を供給すると同時
に、シャッタドライバ23に、3Dカメラ制御器6が、
倍速スキャンモニタ8に、左眼用の映像信号を供給した
ことを表す信号を出力する。同様に、倍速スキャンモニ
タ8に、右眼用の映像信号を供給すると同時に、シャッ
タドライバ23に、3Dカメラ制御器6が、倍速スキャ
ンモニタ8に、右眼用の映像信号を供給したことを表す
信号を出力する。
信号は、3Dカメラ制御器6に入力され、そこで、例え
ば、フレームバッファなどに一旦記憶される。次に、フ
レームバッファより、そこに記憶された左右の映像信号
が倍の速度で交互に読み出され、倍速スキャンモニタ8
に供給される。また、3Dカメラ制御器6は、倍速スキ
ャンモニタ8に、左眼用の映像信号を供給すると同時
に、シャッタドライバ23に、3Dカメラ制御器6が、
倍速スキャンモニタ8に、左眼用の映像信号を供給した
ことを表す信号を出力する。同様に、倍速スキャンモニ
タ8に、右眼用の映像信号を供給すると同時に、シャッ
タドライバ23に、3Dカメラ制御器6が、倍速スキャ
ンモニタ8に、右眼用の映像信号を供給したことを表す
信号を出力する。
【0037】シャッタドライバ23は、3Dカメラ制御
器6より供給される信号に従って、左眼用の映像信号
が、3Dカメラ制御部6から倍速スキャンモニタ8に供
給されているときは、それを表す信号を3Dシャッタメ
ガネ9に送信する。同様に、右眼用の映像信号が、3D
カメラ制御部6から倍速スキャンモニタ8に供給されて
いるときは、それを表す信号を3Dシャッタメガネ9に
送信する。
器6より供給される信号に従って、左眼用の映像信号
が、3Dカメラ制御部6から倍速スキャンモニタ8に供
給されているときは、それを表す信号を3Dシャッタメ
ガネ9に送信する。同様に、右眼用の映像信号が、3D
カメラ制御部6から倍速スキャンモニタ8に供給されて
いるときは、それを表す信号を3Dシャッタメガネ9に
送信する。
【0038】3Dシャッタメガネ9は、シャッタドライ
バ23より送信される信号を受信し、その信号に基づい
て、3Dシャッタメガネ9の左右のシャッタ9A,9B
の開閉を行う。即ち、倍速スキャンモニタ8に左目用の
映像が表示されている場合は、3Dシャッタメガネ9の
左のシャッタ9Aを開け、右のシャッタ9Bを閉じ、倍
速スキャンモニタ8に表示されている映像が、観察者の
左眼だけに入射するようにする。また、倍速スキャンモ
ニタ8に右目用の映像が表示されている場合は、3Dシ
ャッタメガネ9の右のシャッタ9Bを開け、左のシャッ
タ9Aを閉じ、倍速スキャンモニタ8に表示されている
映像が、観察者の右眼だけに入射するようにする。
バ23より送信される信号を受信し、その信号に基づい
て、3Dシャッタメガネ9の左右のシャッタ9A,9B
の開閉を行う。即ち、倍速スキャンモニタ8に左目用の
映像が表示されている場合は、3Dシャッタメガネ9の
左のシャッタ9Aを開け、右のシャッタ9Bを閉じ、倍
速スキャンモニタ8に表示されている映像が、観察者の
左眼だけに入射するようにする。また、倍速スキャンモ
ニタ8に右目用の映像が表示されている場合は、3Dシ
ャッタメガネ9の右のシャッタ9Bを開け、左のシャッ
タ9Aを閉じ、倍速スキャンモニタ8に表示されている
映像が、観察者の右眼だけに入射するようにする。
【0039】これにより、観察者は、倍速スキャンモニ
タ8に表示されている映像を、立体画像として認識する
ことができる。3Dシャッタメガネ9を複数個設けれ
ば、多くの観察者が同時に観察することができる。
タ8に表示されている映像を、立体画像として認識する
ことができる。3Dシャッタメガネ9を複数個設けれ
ば、多くの観察者が同時に観察することができる。
【0040】次に、図3を参照して、カメラ2またはカ
メラ3から出力される、60ヘルツを有する映像信号
を、120ヘルツを有する映像信号に変換する方法につ
いて説明する。
メラ3から出力される、60ヘルツを有する映像信号
を、120ヘルツを有する映像信号に変換する方法につ
いて説明する。
【0041】図3において、カメラ2より出力される映
像信号を構成するフィールドは、フィールドL1,L2
・・・Lnにより表され、カメラ3より出力される映像
信号を構成するフィールドは、フィールドR1,R2,
・・・Rnにより表されている。また、これらのフィー
ルドは、NTSC方式の場合、それぞれ1/60秒の周
期で出力される。
像信号を構成するフィールドは、フィールドL1,L2
・・・Lnにより表され、カメラ3より出力される映像
信号を構成するフィールドは、フィールドR1,R2,
・・・Rnにより表されている。また、これらのフィー
ルドは、NTSC方式の場合、それぞれ1/60秒の周
期で出力される。
【0042】これらのフィールドの画像を、例えば、図
示せぬフレームバッファに1/60秒の周期で一旦記憶
させる。そして、まず、フィールドL1をフレームバッ
ファから倍の速度(1/120秒の周期)で読み出し、
倍速スキャンモニタ8に出力する。次に、フィールドR
1をフレームバッファから倍の速度(1/120秒の周
期)で読み出し、倍速スキャンモニタ8に出力する。以
下同様に、このような処理を繰り返すことにより、カメ
ラ2およびカメラ3より出力される60ヘルツの映像信
号を、120ヘルツの映像信号に変換し、合成すること
ができる。
示せぬフレームバッファに1/60秒の周期で一旦記憶
させる。そして、まず、フィールドL1をフレームバッ
ファから倍の速度(1/120秒の周期)で読み出し、
倍速スキャンモニタ8に出力する。次に、フィールドR
1をフレームバッファから倍の速度(1/120秒の周
期)で読み出し、倍速スキャンモニタ8に出力する。以
下同様に、このような処理を繰り返すことにより、カメ
ラ2およびカメラ3より出力される60ヘルツの映像信
号を、120ヘルツの映像信号に変換し、合成すること
ができる。
【0043】この変換により得られた映像信号には、カ
メラ2から出力される映像信号を構成するフィールド
と、カメラ3から出力される映像信号を構成するフィー
ルドが、120ヘルツ毎に交互に含まれる。
メラ2から出力される映像信号を構成するフィールド
と、カメラ3から出力される映像信号を構成するフィー
ルドが、120ヘルツ毎に交互に含まれる。
【0044】次に、図4を参照して、被写体1の所望の
個所を倍速スキャンモニタ8の中央に表示させる方法に
ついて説明する。
個所を倍速スキャンモニタ8の中央に表示させる方法に
ついて説明する。
【0045】まず、使用者(手術者)は、被写体1の所
望の部分を、予め登録されている物体10の先端で指し
示す。自動制御器7は、図4(a)に示した、カメラ2
またはカメラ3より供給される映像信号から、図4
(b)に示すように、所定の形状を有する物体10を、
例えば、正規化相関を用いて、画像処理により検出する
と、その先端にターゲットマークTを表示させる。そし
てターゲットマークTが表示されている倍速スキャンモ
ニタ8上の位置(例えば、倍速スキャンモニタ8の画面
を、X,Y軸座標に対応させることにより得られる、そ
のX軸座標値(画素数単位)とY軸座標値(画素数単
位))を演算する。
望の部分を、予め登録されている物体10の先端で指し
示す。自動制御器7は、図4(a)に示した、カメラ2
またはカメラ3より供給される映像信号から、図4
(b)に示すように、所定の形状を有する物体10を、
例えば、正規化相関を用いて、画像処理により検出する
と、その先端にターゲットマークTを表示させる。そし
てターゲットマークTが表示されている倍速スキャンモ
ニタ8上の位置(例えば、倍速スキャンモニタ8の画面
を、X,Y軸座標に対応させることにより得られる、そ
のX軸座標値(画素数単位)とY軸座標値(画素数単
位))を演算する。
【0046】次に、図4(c)に示すように、倍速スキ
ャンモニタ8の画面の中心Pと、倍速スキャンモニタ8
に表示された所定の形状を有する物体10の先端のター
ゲットマークTとの間の画面上でのX軸方向の距離X1
と、Y軸方向の距離Y1を演算し、それらを、駆動部5
の駆動距離に変換する。即ち、倍速スキャンモニタ8の
中央に表示されている、被写体1の所定の個所と、所定
の形状を有する物体10の先端のターゲットマークTと
の間のX軸方向の駆動距離X2とY軸方向の駆動距離Y
2を、予め測定しておいた、倍速スキャンモニタ8に表
示される画像の表示倍率などから演算する。
ャンモニタ8の画面の中心Pと、倍速スキャンモニタ8
に表示された所定の形状を有する物体10の先端のター
ゲットマークTとの間の画面上でのX軸方向の距離X1
と、Y軸方向の距離Y1を演算し、それらを、駆動部5
の駆動距離に変換する。即ち、倍速スキャンモニタ8の
中央に表示されている、被写体1の所定の個所と、所定
の形状を有する物体10の先端のターゲットマークTと
の間のX軸方向の駆動距離X2とY軸方向の駆動距離Y
2を、予め測定しておいた、倍速スキャンモニタ8に表
示される画像の表示倍率などから演算する。
【0047】次に、自動制御器7は、演算の結果得られ
た駆動距離X2だけ、光学系11を移動させるように指
示する制御信号と、演算の結果得られた駆動距離Y2だ
け、光学系11を移動させるように指示する制御信号
を、駆動部5に供給する。
た駆動距離X2だけ、光学系11を移動させるように指
示する制御信号と、演算の結果得られた駆動距離Y2だ
け、光学系11を移動させるように指示する制御信号
を、駆動部5に供給する。
【0048】駆動部5は、図4(d)に示すように、自
動制御器7から供給された制御信号に従って、X軸方向
とY軸方向に駆動距離X2またはY2だけ、光学系11
を移動させる。これにより、光学系11は、所定の形状
を有する物体10の先端により指し示された、被写体1
上の所定の個所の真上に位置するように調整される。そ
の結果、倍速スキャンモニタ8の画面の中央に、所定の
形状を有する物体10の先端により指し示された被写体
1上の所定の個所が表示される。
動制御器7から供給された制御信号に従って、X軸方向
とY軸方向に駆動距離X2またはY2だけ、光学系11
を移動させる。これにより、光学系11は、所定の形状
を有する物体10の先端により指し示された、被写体1
上の所定の個所の真上に位置するように調整される。そ
の結果、倍速スキャンモニタ8の画面の中央に、所定の
形状を有する物体10の先端により指し示された被写体
1上の所定の個所が表示される。
【0049】次に、図5および図6を参照して、所定の
形状を有する物体10により指し示された被写体1上の
所定の個所の合焦画像を得る方法について説明する。
形状を有する物体10により指し示された被写体1上の
所定の個所の合焦画像を得る方法について説明する。
【0050】被写体1が、例えば、図5のBで示した位
置(合焦位置)にある場合、その所定の部分を指し示す
所定の形状を有する物体10により反射され、光学系1
1を介して、カメラ2またはカメラ3に入射する光は、
それぞれ、図6(d)に示すような画像を結像する。こ
のように、被写体1が合焦位置にあるとき、カメラ2に
結像する物体10の画像の、カメラ2の受光素子上での
位置と、カメラ3に結像する物体10の画像の、カメラ
3の受光素子上での位置とは、ほぼ同一となる。
置(合焦位置)にある場合、その所定の部分を指し示す
所定の形状を有する物体10により反射され、光学系1
1を介して、カメラ2またはカメラ3に入射する光は、
それぞれ、図6(d)に示すような画像を結像する。こ
のように、被写体1が合焦位置にあるとき、カメラ2に
結像する物体10の画像の、カメラ2の受光素子上での
位置と、カメラ3に結像する物体10の画像の、カメラ
3の受光素子上での位置とは、ほぼ同一となる。
【0051】一方、被写体1が、例えば、図5のAで示
した位置(前ピン位置)にある場合、その所定の部分を
指し示す所定の形状を有する物体10により反射され、
光学系11を介して、カメラ2またはカメラ3に入射す
る光は、それぞれ、図6(a)の実線と破線に示すよう
な画像を結像する。ここで、図6(a)は、カメラ2に
結像する画像と、カメラ3に結像する画像とを重ね合わ
せて得られる合成画像を表している。実線で示した物体
10を含む画像は、右側のカメラ3に結像する画像を表
し、破線で示した物体10を含む画像は、左側のカメラ
2に結像する画像を表している。
した位置(前ピン位置)にある場合、その所定の部分を
指し示す所定の形状を有する物体10により反射され、
光学系11を介して、カメラ2またはカメラ3に入射す
る光は、それぞれ、図6(a)の実線と破線に示すよう
な画像を結像する。ここで、図6(a)は、カメラ2に
結像する画像と、カメラ3に結像する画像とを重ね合わ
せて得られる合成画像を表している。実線で示した物体
10を含む画像は、右側のカメラ3に結像する画像を表
し、破線で示した物体10を含む画像は、左側のカメラ
2に結像する画像を表している。
【0052】このように、被写体1が前ピン位置にある
場合、カメラ2に結像する画像と、カメラ3に結像する
画像を重ね合わせて得られる合成画像においては、カメ
ラ2の受光素子に結像する物体10の対応する合成画像
内での位置は、カメラ3の受光素子に結像する物体10
の対応する合成画像内での位置に対して、右へ所定の距
離だけずれる。
場合、カメラ2に結像する画像と、カメラ3に結像する
画像を重ね合わせて得られる合成画像においては、カメ
ラ2の受光素子に結像する物体10の対応する合成画像
内での位置は、カメラ3の受光素子に結像する物体10
の対応する合成画像内での位置に対して、右へ所定の距
離だけずれる。
【0053】また、被写体1が、例えば、図5のCで示
した位置(後ピン位置)にある場合、その所定の部分を
指し示す所定の形状を有する物体10により反射され、
光学系11を介して、カメラ2またはカメラ3に入射す
る光は、それぞれ、図6(b)の実線と破線に示すよう
な画像を結像する。ここで、図6(b)は、カメラ2に
結像する画像と、カメラ3に結像する画像とを重ね合わ
せて得られる合成画像を表している。実線で示した物体
10を含む画像は、右側のカメラ3に結像する画像を表
し、破線で示した物体10を含む画像は、左側のカメラ
2に結像する画像を表している。
した位置(後ピン位置)にある場合、その所定の部分を
指し示す所定の形状を有する物体10により反射され、
光学系11を介して、カメラ2またはカメラ3に入射す
る光は、それぞれ、図6(b)の実線と破線に示すよう
な画像を結像する。ここで、図6(b)は、カメラ2に
結像する画像と、カメラ3に結像する画像とを重ね合わ
せて得られる合成画像を表している。実線で示した物体
10を含む画像は、右側のカメラ3に結像する画像を表
し、破線で示した物体10を含む画像は、左側のカメラ
2に結像する画像を表している。
【0054】このように、被写体1が後ピン位置にある
場合、カメラ2に結像する画像と、カメラ3に結像する
画像を重ね合わせて得られる合成画像において、カメラ
2の受光素子に結像する物体10の対応する合成画像内
での位置は、カメラ3の受光素子に結像する物体10の
対応する合成画像内での位置に対して、左へ所定の距離
だけずれる。
場合、カメラ2に結像する画像と、カメラ3に結像する
画像を重ね合わせて得られる合成画像において、カメラ
2の受光素子に結像する物体10の対応する合成画像内
での位置は、カメラ3の受光素子に結像する物体10の
対応する合成画像内での位置に対して、左へ所定の距離
だけずれる。
【0055】この左右方向の距離のずれと、フォーカス
方向の合焦状態からのずれは、一義的な所定の関係を有
している。従って、この関係から、フォーカス方向のず
れを求めることが可能である。その詳細については、図
7および図8を参照して後述する。
方向の合焦状態からのずれは、一義的な所定の関係を有
している。従って、この関係から、フォーカス方向のず
れを求めることが可能である。その詳細については、図
7および図8を参照して後述する。
【0056】次に、被写体1が前ピン位置にある場合
に、所定の形状を有する物体10により指し示された被
写体1上の所定の個所の合焦画像を得る方法について説
明する。
に、所定の形状を有する物体10により指し示された被
写体1上の所定の個所の合焦画像を得る方法について説
明する。
【0057】最初に、自動制御器7は、図6(c)に示
すように、被写体1が前ピン位置にあることにより生じ
る、合成画像上での物体10の先端のターゲットマーク
Tのズレの大きさを検出する。これを距離X3とする。
自動制御器7は、受光素子の画素の数で表されるこの距
離X3から、合焦画像が得られる、被写体1と光学系1
1との間の距離(図5に示した距離Z2)を、後述する
ように演算する。この演算結果に基づいて、自動制御器
7は、被写体1と光学系11との間の実際の距離(いま
の場合、図5の距離Z1)を、演算された、合焦画像が
得られる被写体1と光学系11との間の距離(図5の距
離Z2)とするように、フォーカス制御部4に対して、
制御信号を供給する。
すように、被写体1が前ピン位置にあることにより生じ
る、合成画像上での物体10の先端のターゲットマーク
Tのズレの大きさを検出する。これを距離X3とする。
自動制御器7は、受光素子の画素の数で表されるこの距
離X3から、合焦画像が得られる、被写体1と光学系1
1との間の距離(図5に示した距離Z2)を、後述する
ように演算する。この演算結果に基づいて、自動制御器
7は、被写体1と光学系11との間の実際の距離(いま
の場合、図5の距離Z1)を、演算された、合焦画像が
得られる被写体1と光学系11との間の距離(図5の距
離Z2)とするように、フォーカス制御部4に対して、
制御信号を供給する。
【0058】フォーカス制御部4は、自動制御器7から
供給される制御信号に基づいて、光学系11をZ軸方向
(この場合、上方向)に移動させ、合焦画像が得られる
所定の位置で停止させる。これにより、図6(d)に示
すように、カメラ2またはカメラ3に、被写体1の合焦
画像が結像され、倍速スキャンモニタ8の画面にも、被
写体1の合焦画像が表示される。
供給される制御信号に基づいて、光学系11をZ軸方向
(この場合、上方向)に移動させ、合焦画像が得られる
所定の位置で停止させる。これにより、図6(d)に示
すように、カメラ2またはカメラ3に、被写体1の合焦
画像が結像され、倍速スキャンモニタ8の画面にも、被
写体1の合焦画像が表示される。
【0059】一方、被写体1が、後ピン位置にある場合
にも、同様の方法を適用することにより、図6(d)に
示すように、カメラ2またはカメラ3に、被写体1の合
焦画像が結像され、倍速スキャンモニタ8の画面にも、
被写体1の合焦画像が表示されるようにすることができ
る。
にも、同様の方法を適用することにより、図6(d)に
示すように、カメラ2またはカメラ3に、被写体1の合
焦画像が結像され、倍速スキャンモニタ8の画面にも、
被写体1の合焦画像が表示されるようにすることができ
る。
【0060】次に、図7および図8を参照して、カメラ
2の撮像素子Lとカメラ3の撮像素子Rに結像する画像
の左右方向(X軸方向)のずれX3(ピクセル単位)か
ら、合焦状態を得るための距離Z2を求める方法につい
て説明する。
2の撮像素子Lとカメラ3の撮像素子Rに結像する画像
の左右方向(X軸方向)のずれX3(ピクセル単位)か
ら、合焦状態を得るための距離Z2を求める方法につい
て説明する。
【0061】図7は、図5に示したカメラ2、またはカ
メラ3の光軸H1またはH2と、光軸H1とH2が交叉する
位置(合焦位置)の面b上にある点P1bまたは点P
2b(点P1bから距離Sだけ離れた点)との位置関係と、
カメラ2またはカメラ3の光軸H1またはH2と、面bか
ら所定の距離Dだけ上方向(フォーカス方向)に離れた
前ピン位置の面d上の、面b上の点P1bまたは点P2bに
対応する点P1dまたは点P2dとの位置関係を示してい
る。ここで、光軸H1または光軸H2は、面bとそれぞれ
等しい角度αで交わるものとし、Z軸に直角な面dと面
bは相互に平行であるものとする。
メラ3の光軸H1またはH2と、光軸H1とH2が交叉する
位置(合焦位置)の面b上にある点P1bまたは点P
2b(点P1bから距離Sだけ離れた点)との位置関係と、
カメラ2またはカメラ3の光軸H1またはH2と、面bか
ら所定の距離Dだけ上方向(フォーカス方向)に離れた
前ピン位置の面d上の、面b上の点P1bまたは点P2bに
対応する点P1dまたは点P2dとの位置関係を示してい
る。ここで、光軸H1または光軸H2は、面bとそれぞれ
等しい角度αで交わるものとし、Z軸に直角な面dと面
bは相互に平行であるものとする。
【0062】図7において、面bと面dとは、距離Dだ
け離れているから、面b上の点P1bと、面d上の点P1d
とは、距離Dだけ離れている。また、光軸H2と面d上
の点P1dとは、距離R1だけ離れている。点P1dから、
光軸H2に降ろした垂線と光軸H2とが交わる点をQ1と
する。
け離れているから、面b上の点P1bと、面d上の点P1d
とは、距離Dだけ離れている。また、光軸H2と面d上
の点P1dとは、距離R1だけ離れている。点P1dから、
光軸H2に降ろした垂線と光軸H2とが交わる点をQ1と
する。
【0063】図8は、被写体1が面dにある場合におい
て、図7に示した各点が、カメラ2の撮像素子L、また
はカメラ3の撮像素子R上に結像される位置を示す図で
ある。
て、図7に示した各点が、カメラ2の撮像素子L、また
はカメラ3の撮像素子R上に結像される位置を示す図で
ある。
【0064】図8に示すように、撮像素子Lの中央の、
面b上の点P1bが結像すべき点P1b L(光軸H1上の点)
から、図7に示した、面d上の点P1dと光軸H1との間
の距離L1に対応する、撮像素子L上での距離L1e(ピ
クセル)だけ右にずれた位置に、面d上の点P1dに対応
する点P1dLの画像が結像される。また、面b上の点P
1bに対応する点P1bLが結像する位置から、図7に示し
た、面d上の点P2dと光軸H1との間の距離L2に対応す
る、撮像素子L上での距離L2eだけ左にずれた位置に点
P2dLが結像される。
面b上の点P1bが結像すべき点P1b L(光軸H1上の点)
から、図7に示した、面d上の点P1dと光軸H1との間
の距離L1に対応する、撮像素子L上での距離L1e(ピ
クセル)だけ右にずれた位置に、面d上の点P1dに対応
する点P1dLの画像が結像される。また、面b上の点P
1bに対応する点P1bLが結像する位置から、図7に示し
た、面d上の点P2dと光軸H1との間の距離L2に対応す
る、撮像素子L上での距離L2eだけ左にずれた位置に点
P2dLが結像される。
【0065】同様に、撮像素子Rの中央には、面b上の
点P1bに対応する点P1bRが結像される。そこから図7
に示した、面d上の点P1dと光軸H2との間の距離R1に
対応する、撮像素子R上での距離R1e(ピクセル)だけ
左にずれた位置に、面d上の点P1dに対応する点P1dR
が結像される。また、面b上の点P1bに対応する点P1
bRが結像する位置から、図7に示した、面d上の点P2d
と光軸H2との間の距離R2に対応する、撮像素子R上で
の距離R2eだけ左にずれた位置に点P2dRが結像され
る。
点P1bに対応する点P1bRが結像される。そこから図7
に示した、面d上の点P1dと光軸H2との間の距離R1に
対応する、撮像素子R上での距離R1e(ピクセル)だけ
左にずれた位置に、面d上の点P1dに対応する点P1dR
が結像される。また、面b上の点P1bに対応する点P1
bRが結像する位置から、図7に示した、面d上の点P2d
と光軸H2との間の距離R2に対応する、撮像素子R上で
の距離R2eだけ左にずれた位置に点P2dRが結像され
る。
【0066】ここで、面d上の点P1dに対応する撮像素
子L上の点P1dLと、面d上の点P1 dに対応する撮像素
子R上の点P1dRに対応する、撮像素子L(またはR)
上での位置とのずれの距離を距離M1とすると、距離M1
は、距離L1eと距離R1eとを加算して得られる距離(L
1e+R1e)で表される。
子L上の点P1dLと、面d上の点P1 dに対応する撮像素
子R上の点P1dRに対応する、撮像素子L(またはR)
上での位置とのずれの距離を距離M1とすると、距離M1
は、距離L1eと距離R1eとを加算して得られる距離(L
1e+R1e)で表される。
【0067】また、面d上の点P2dに対応する撮像素子
L上の点P2dLと、面d上の点P2dに対応する撮像素子
R上の点P2dRに対応する、撮像素子L(またはR)上
での位置とのずれの距離をM2とすると、距離M2は、距
離R2eから距離L2eを減算して得られる距離(R2e−L
2e)で表される。
L上の点P2dLと、面d上の点P2dに対応する撮像素子
R上の点P2dRに対応する、撮像素子L(またはR)上
での位置とのずれの距離をM2とすると、距離M2は、距
離R2eから距離L2eを減算して得られる距離(R2e−L
2e)で表される。
【0068】図7において、面d上の点P2dを通り、光
軸H2に平行な直線T2考え、面d上の点P1dから直線T
2への垂線の足を点Q3とする。また、面d上の点P1dを
通り、光軸H1に平行な直線T1を考え、面d上の点P2d
から直線T1への垂線の足を点Q4とする。
軸H2に平行な直線T2考え、面d上の点P1dから直線T
2への垂線の足を点Q3とする。また、面d上の点P1dを
通り、光軸H1に平行な直線T1を考え、面d上の点P2d
から直線T1への垂線の足を点Q4とする。
【0069】点P2d、点Q3、および点P1dからなる三
角形と、点P1d、点Q4、および点P2dからなる三角形
において、点P1dと点P2dとを結ぶ辺の長さは、それぞ
れ所定の長さSで等しい。また、点Q3と点P2dとを結
ぶ辺と、点P2dと点P1dとを結ぶ辺とのなす角度と、点
Q4と点P1dとを結ぶ辺と、点P1dと点P2dとを結ぶ辺
とのなす角度はそれぞれ角度αで等しい。さらに、点Q
3と点P2dとを結ぶ辺と、点Q3と点P1dとを結ぶ辺との
なす角度と、点Q4と点P1dとを結ぶ辺と、点Q4と点P
2dとを結ぶ辺とのなす角度はそれぞれ直角で等しい。
角形と、点P1d、点Q4、および点P2dからなる三角形
において、点P1dと点P2dとを結ぶ辺の長さは、それぞ
れ所定の長さSで等しい。また、点Q3と点P2dとを結
ぶ辺と、点P2dと点P1dとを結ぶ辺とのなす角度と、点
Q4と点P1dとを結ぶ辺と、点P1dと点P2dとを結ぶ辺
とのなす角度はそれぞれ角度αで等しい。さらに、点Q
3と点P2dとを結ぶ辺と、点Q3と点P1dとを結ぶ辺との
なす角度と、点Q4と点P1dとを結ぶ辺と、点Q4と点P
2dとを結ぶ辺とのなす角度はそれぞれ直角で等しい。
【0070】従って、点P2d、点Q3、および点P1dか
らなる三角形と、点P1d、点Q4、および点P2dからな
る三角形は合同となる。これにより、点P2dと点Q4を
結ぶ辺に対応する長さ、即ち、距離L1と距離L2とを加
算した距離(L1+L2)と、点Q3と点P1dを結ぶ辺に
対応する長さ、即ち、距離R2から距離R1を減算した距
離(R2−R1)とは等しい距離であることが導かれる。
らなる三角形と、点P1d、点Q4、および点P2dからな
る三角形は合同となる。これにより、点P2dと点Q4を
結ぶ辺に対応する長さ、即ち、距離L1と距離L2とを加
算した距離(L1+L2)と、点Q3と点P1dを結ぶ辺に
対応する長さ、即ち、距離R2から距離R1を減算した距
離(R2−R1)とは等しい距離であることが導かれる。
【0071】即ち、 L1+L2=R2−R1 となる。この式を変形させると、 R2−L2=L1+R1 となる。従って、距離(R2−L2)と距離(L1+R1)
は等しい距離であることが導かれる。
は等しい距離であることが導かれる。
【0072】従って、距離(L1+R1)に対応する、撮
像素子上でのずれの距離M1(=L1 e+R1e)と、距離
(R2−L2)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M
2(=R2e−L2e)とは等しい距離であることが導かれ
る。
像素子上でのずれの距離M1(=L1 e+R1e)と、距離
(R2−L2)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M
2(=R2e−L2e)とは等しい距離であることが導かれ
る。
【0073】次に、面bから距離Z3だけ離れた前ピン
位置にある任意の面aを考える。この面aは、面bに平
行であるすると、面b上の点P1bと、それに対応する面
a上の点P1aとは、距離Z3だけ離れている。また、光
軸H2と面a上の点P1aとは、距離R3だけ離れている。
点P1aから、光軸H2へ降ろした垂線と光軸H2とが交わ
る点を点Q2とする。
位置にある任意の面aを考える。この面aは、面bに平
行であるすると、面b上の点P1bと、それに対応する面
a上の点P1aとは、距離Z3だけ離れている。また、光
軸H2と面a上の点P1aとは、距離R3だけ離れている。
点P1aから、光軸H2へ降ろした垂線と光軸H2とが交わ
る点を点Q2とする。
【0074】点P1b、点P1d、および点Q1を頂点とす
る三角形と、点P1b、点P1a、および点Q2を頂点とす
る三角形とは、3つの内角がそれぞれ等しいから相似の
関係にある。従って、点P1b、点P1d、および点Q1を
頂点とする三角形の点P1bと点P1 dとを結ぶ辺の長さ
(距離)D、点P1dと点Q1とを結ぶ辺の長さ(距離)
R1、および点P1aと光軸H2との距離R3により、任意
の面a上の点P1aと面b上の点P1bとの距離Z3は、次
のように表すことができる。 Z3=D/R1×R3
る三角形と、点P1b、点P1a、および点Q2を頂点とす
る三角形とは、3つの内角がそれぞれ等しいから相似の
関係にある。従って、点P1b、点P1d、および点Q1を
頂点とする三角形の点P1bと点P1 dとを結ぶ辺の長さ
(距離)D、点P1dと点Q1とを結ぶ辺の長さ(距離)
R1、および点P1aと光軸H2との距離R3により、任意
の面a上の点P1aと面b上の点P1bとの距離Z3は、次
のように表すことができる。 Z3=D/R1×R3
【0075】このように、距離R1とフォーカス方向の
ずれの距離Dとは、所定の相関関係を有し、同様に、距
離L1とフォーカス方向のずれの距離Dとは、所定の相
関関係を有している。従って、距離R1と距離L1とを加
算した距離(R1+L1)も同様に、フォーカス方向のず
れの距離Dと、所定の相関関係を有する。従って、距離
(L1+R1)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M
1(=L1e+R1e)と、フォーカス方向のずれの距離D
とは、所定の相関関係を有する。
ずれの距離Dとは、所定の相関関係を有し、同様に、距
離L1とフォーカス方向のずれの距離Dとは、所定の相
関関係を有している。従って、距離R1と距離L1とを加
算した距離(R1+L1)も同様に、フォーカス方向のず
れの距離Dと、所定の相関関係を有する。従って、距離
(L1+R1)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M
1(=L1e+R1e)と、フォーカス方向のずれの距離D
とは、所定の相関関係を有する。
【0076】さらに、距離R1と距離L1とを加算した距
離(R1+L1)と、距離R2から距離L2を減算した距離
(R2−L2)とは等しい距離であるから、距離(R2−
L2)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M2(=R
2e−L2e)と、フォーカス方向のずれの距離Dとは、所
定の相関関係を有する。
離(R1+L1)と、距離R2から距離L2を減算した距離
(R2−L2)とは等しい距離であるから、距離(R2−
L2)に対応する、撮像素子上でのずれの距離M2(=R
2e−L2e)と、フォーカス方向のずれの距離Dとは、所
定の相関関係を有する。
【0077】これらのことから、任意の位置にある面a
上の任意の点Pxaが撮像素子R上に結像する点PxaRの
位置と、撮像素子L上に結像する点PxaLの、撮像素子
R上の対応する位置との間の距離Maは、点Pxaの面a
上の位置に拘らず一定となり、この距離Maは、点Pxa
を含むZ軸に直角に交わる平面(いまの場合、面a)
と、面bとの間の距離(いまの場合、Z3)にだけ依存
する。
上の任意の点Pxaが撮像素子R上に結像する点PxaRの
位置と、撮像素子L上に結像する点PxaLの、撮像素子
R上の対応する位置との間の距離Maは、点Pxaの面a
上の位置に拘らず一定となり、この距離Maは、点Pxa
を含むZ軸に直角に交わる平面(いまの場合、面a)
と、面bとの間の距離(いまの場合、Z3)にだけ依存
する。
【0078】従って、任意の位置にある面a上の任意の
位置にある点Pxaが、撮像素子R上に結像する位置と、
撮像素子L上に結像する位置に対応する、撮像素子R上
の位置との間の距離Maより、点Pxaを含む任意の面a
と面bとの間の距離Z3を算出することが可能となる。
位置にある点Pxaが、撮像素子R上に結像する位置と、
撮像素子L上に結像する位置に対応する、撮像素子R上
の位置との間の距離Maより、点Pxaを含む任意の面a
と面bとの間の距離Z3を算出することが可能となる。
【0079】次に、その具体的な方法について説明す
る。物体10の先端が、例えば図7の面d上の点P2dの
位置にある場合、図8に示したように、物体10は、撮
像素子L上の点P2dLの位置に結像する。同様に、物体
10は、撮像素子R上の点P2dRの位置に結像する。ま
ず、物体10が、撮像素子R上に結像する点P2dRの位
置と、撮像素子L上に結像する点P2dLの位置に対応す
る、撮像素子R上の位置との間の距離M2(単位はピク
セル)を算出する。
る。物体10の先端が、例えば図7の面d上の点P2dの
位置にある場合、図8に示したように、物体10は、撮
像素子L上の点P2dLの位置に結像する。同様に、物体
10は、撮像素子R上の点P2dRの位置に結像する。ま
ず、物体10が、撮像素子R上に結像する点P2dRの位
置と、撮像素子L上に結像する点P2dLの位置に対応す
る、撮像素子R上の位置との間の距離M2(単位はピク
セル)を算出する。
【0080】次に、自動制御器7は、フォーカス駆動部
4に対して、所定のK個のパルス数分だけ内蔵するパル
スモータを回転するよう指示する制御信号を供給する。
フォーカス駆動部4は、自動制御器7より供給される制
御信号に従って、内蔵するパルスモータをKパルス分だ
け回転させ、光学系11を図7に示したZ軸方向(フォ
ーカス方向)に移動させる。
4に対して、所定のK個のパルス数分だけ内蔵するパル
スモータを回転するよう指示する制御信号を供給する。
フォーカス駆動部4は、自動制御器7より供給される制
御信号に従って、内蔵するパルスモータをKパルス分だ
け回転させ、光学系11を図7に示したZ軸方向(フォ
ーカス方向)に移動させる。
【0081】その結果、例えば、物体10の先端が、図
7の面a上の点P2aの位置に相対的に移動したとする。
このとき、図8に示したように、物体10は、撮像素子
L上の点P2aLの位置に結像する。同様に、物体10
は、撮像素子R上の点P2aRの位置に結像する。次に、
自動制御器7は、物体10が、撮像素子R上に結像する
位置(点P1aRの位置)と、撮像素子L上に結像する位
置(点P2aLの位置)に対応する、撮像素子R上の位置
との間の距離M4(単位はピクセル)を算出する。
7の面a上の点P2aの位置に相対的に移動したとする。
このとき、図8に示したように、物体10は、撮像素子
L上の点P2aLの位置に結像する。同様に、物体10
は、撮像素子R上の点P2aRの位置に結像する。次に、
自動制御器7は、物体10が、撮像素子R上に結像する
位置(点P1aRの位置)と、撮像素子L上に結像する位
置(点P2aLの位置)に対応する、撮像素子R上の位置
との間の距離M4(単位はピクセル)を算出する。
【0082】距離M2と距離M4との差(M2−M4)と、
Z軸方向の移動量(いまの場合、距離Dと距離Z3との
差(D−Z3))に対応するパルス数Kより、物体10
が撮像素子L上に結像する位置と、撮像素子R上に結像
する位置との間の距離(いまの場合、距離M4(ピクセ
ル単位))は、1パルス当たり、(M2−M4)/Kずつ
変化する。
Z軸方向の移動量(いまの場合、距離Dと距離Z3との
差(D−Z3))に対応するパルス数Kより、物体10
が撮像素子L上に結像する位置と、撮像素子R上に結像
する位置との間の距離(いまの場合、距離M4(ピクセ
ル単位))は、1パルス当たり、(M2−M4)/Kずつ
変化する。
【0083】また、逆に、撮像素子L上に結像する位置
と、撮像素子R上に結像する位置との間の距離(いまの
場合、距離M4(ピクセル単位))を、1ピクセル分だ
け変化させるのに必要なパルス数N0は、 N0=K/(M2−M4) ・・・(1) で表される。
と、撮像素子R上に結像する位置との間の距離(いまの
場合、距離M4(ピクセル単位))を、1ピクセル分だ
け変化させるのに必要なパルス数N0は、 N0=K/(M2−M4) ・・・(1) で表される。
【0084】従って、自動制御器7は、例えば、物体1
0の先端が、図7の点P2aの位置にある場合、物体10
が、撮像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結
像する位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距
離M4(ピクセル単位)を、式(1)で表される画像の
左右方向のずれ1ピクセル当たりのパルス数N0に乗じ
ることにより、いま面a上にある物体10が、面b(合
焦位置)上に位置するように、光学系11を上方向(Z
軸方向)へ移動させるために、フォーカス駆動部4に対
して出力すべきパルス数Naを算出することができる。
即ち、パルス数Na=N0×M4で表される。
0の先端が、図7の点P2aの位置にある場合、物体10
が、撮像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結
像する位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距
離M4(ピクセル単位)を、式(1)で表される画像の
左右方向のずれ1ピクセル当たりのパルス数N0に乗じ
ることにより、いま面a上にある物体10が、面b(合
焦位置)上に位置するように、光学系11を上方向(Z
軸方向)へ移動させるために、フォーカス駆動部4に対
して出力すべきパルス数Naを算出することができる。
即ち、パルス数Na=N0×M4で表される。
【0085】このM4が、図6(c)のX3に対応し、
Naが図5のZ3に対応している。
Naが図5のZ3に対応している。
【0086】次に、自動制御器7は、このパルス数Na
に基づいた制御信号をフォーカス駆動部4に出力する。
フォーカス駆動部4は、自動制御器7からの制御信号に
従って、内蔵するモータを回転させ、図5に示した光学
系11を上方向(Z軸方向)にパルス数Naに応じた所
定の距離(いまの場合、距離Z3)だけ移動させる。そ
の結果、物体10は、面b(合焦位置)上の点P2bの位
置に移動し、物体10の合焦画像が撮像素子LまたはR
に結像される。
に基づいた制御信号をフォーカス駆動部4に出力する。
フォーカス駆動部4は、自動制御器7からの制御信号に
従って、内蔵するモータを回転させ、図5に示した光学
系11を上方向(Z軸方向)にパルス数Naに応じた所
定の距離(いまの場合、距離Z3)だけ移動させる。そ
の結果、物体10は、面b(合焦位置)上の点P2bの位
置に移動し、物体10の合焦画像が撮像素子LまたはR
に結像される。
【0087】同様に、任意の位置にある物体10が、撮
像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結像する
位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距離が距
離Mxである場合、物体10が合焦位置に来るように、
光学系11を移動させる為に、自動制御器7がフォーカ
ス駆動部4に対して、供給すべきパルス数Nxは、 パルス数Nx=N0×Mx ・・・(2) で表される。
像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結像する
位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距離が距
離Mxである場合、物体10が合焦位置に来るように、
光学系11を移動させる為に、自動制御器7がフォーカ
ス駆動部4に対して、供給すべきパルス数Nxは、 パルス数Nx=N0×Mx ・・・(2) で表される。
【0088】従って、自動制御器7により、上記したパ
ルス数N0を予め計測、演算して求めておけば(勿論、
その都度求めてもよいが)、式(2)に従って、直ちに
合焦位置に移動することができる。
ルス数N0を予め計測、演算して求めておけば(勿論、
その都度求めてもよいが)、式(2)に従って、直ちに
合焦位置に移動することができる。
【0089】即ち、まず、任意の位置にある物体10
が、撮像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結
像する位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距
離Mxを求める。次に、それを式(2)に代入すること
により、任意の位置にある物体10の合焦画像を得るた
めに必要なパルス数Nxを算出する。さらに、算出した
パルス数Mxに基づいて、制御信号をフォーカス駆動部
4に対して供給する。フォーカス駆動部4は、自動制御
器7より供給された制御信号に基づいて、所定のパルス
数Nx分だけ光学系11をZ軸方向に移動させる。その
結果、物体10の合焦画像が、カメラ2またはカメラ3
の撮像素子Rまたは撮像素子L上に結像される。
が、撮像素子R上に結像する位置と、撮像素子L上に結
像する位置に対応する、撮像素子R上の位置との間の距
離Mxを求める。次に、それを式(2)に代入すること
により、任意の位置にある物体10の合焦画像を得るた
めに必要なパルス数Nxを算出する。さらに、算出した
パルス数Mxに基づいて、制御信号をフォーカス駆動部
4に対して供給する。フォーカス駆動部4は、自動制御
器7より供給された制御信号に基づいて、所定のパルス
数Nx分だけ光学系11をZ軸方向に移動させる。その
結果、物体10の合焦画像が、カメラ2またはカメラ3
の撮像素子Rまたは撮像素子L上に結像される。
【0090】また、物体10が、後ピン位置にある場合
も、同様の方法を適用することにより、その合焦画像を
得ることができる。
も、同様の方法を適用することにより、その合焦画像を
得ることができる。
【0091】なお、本実施例においては、光学系11を
X,Y,またはZ軸方向に移動させるようにしたが、被
写体1を、X,Y,またはZ軸方向に移動させるように
してもよい。
X,Y,またはZ軸方向に移動させるようにしたが、被
写体1を、X,Y,またはZ軸方向に移動させるように
してもよい。
【0092】
【発明の効果】本発明の手術顕微鏡によれば、撮像手段
の出力から、物体の位置を検出し、その位置に撮像手段
を移動させるようにしたので、手や足で煩わしい操作を
することなく、被写体の所望の部分の合焦画像を迅速に
表示することができる。
の出力から、物体の位置を検出し、その位置に撮像手段
を移動させるようにしたので、手や足で煩わしい操作を
することなく、被写体の所望の部分の合焦画像を迅速に
表示することができる。
【図1】本発明の手術顕微鏡の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】立体画像を観察する方法を説明するための図で
ある。
ある。
【図3】カメラ2またはカメラ3から出力される、60
ヘルツを有する映像信号を、120ヘルツを有する映像
信号に変換する方法を説明するための図である。
ヘルツを有する映像信号を、120ヘルツを有する映像
信号に変換する方法を説明するための図である。
【図4】被写体1の所望の個所を倍速スキャンモニタ8
の中央に表示させる方法を説明するための図である。
の中央に表示させる方法を説明するための図である。
【図5】所定の形状を有する物体10の合焦画像を得る
方法を説明するための図である。
方法を説明するための図である。
【図6】所定の形状を有する物体10の合焦画像を得る
方法を説明するための図である。
方法を説明するための図である。
【図7】カメラ2またはカメラ3の光軸H1またはH
2と、面A、面Bまたは面C上にある各点の位置関係を
示す図である。
2と、面A、面Bまたは面C上にある各点の位置関係を
示す図である。
【図8】カメラ2の撮像素子L、またはカメラ3の撮像
素子R上に結像される各点の位置関係を示す図である。
素子R上に結像される各点の位置関係を示す図である。
1 被写体 2,3 カメラ 4 フォーカス駆動部 5 駆動部 6 3Dカメラ制御器 7 自動制御器 8 倍速スキャンモニタ 9 3Dシャッタメガネ 9A,9B シャッタ 10 物体 11 光学系 22 3Dカメラ 23 シャッタドライバ
Claims (9)
- 【請求項1】 被写体からの光を受光し、前記被写体の
像に対応する信号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段より出力された前記信号に対応する映像を
表示する表示手段と、 前記撮像手段の出力信号から、所定の形状を有する物体
の、前記被写体と前記撮像手段を結ぶ線と垂直な面内に
おける位置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段により検出された前記位置に基づい
て、前記撮像手段と前記物体との相対的な位置関係を変
化させる位置変化手段と、 前記撮像手段に入射する前記被写体からの光の結像位置
のズレを検出する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段により検出された前記ズレに基づい
て、前記撮像手段の焦点を調整する焦点調整手段とを備
えることを特徴とする手術顕微鏡。 - 【請求項2】 前記撮像手段は、所定の視差を含む光を
それぞれ受光し、前記光に対応する信号を出力すること
を特徴とする請求項1に記載の手術顕微鏡。 - 【請求項3】 前記撮像手段からの信号を、交互に、所
定の周期で前記表示手段に出力させる信号制御手段をさ
らに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の
手術顕微鏡。 - 【請求項4】 前記表示手段は、前記撮像手段から出力
された信号に対応する映像を、前記信号制御手段を介し
て、所定の周期で交互に表示することを特徴とする請求
項3に記載の手術顕微鏡。 - 【請求項5】 前記周期は、1/120秒であることを
特徴とする請求項3または4に記載の手術顕微鏡。 - 【請求項6】 前記焦点検出手段は、被写体より前記撮
像手段に入射する光が有する所定の視差に基づいて、被
写体と撮像手段との間の距離を認識することを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれかに記載の手術顕微鏡。 - 【請求項7】 前記焦点検出手段は、一方の視差の光に
対応する前記撮像手段の画像の位置と、他方の視差の光
に対応する前記撮像手段の画像の位置の差に対応して、
前記被写体と前記撮像手段の距離を演算することを特徴
とする請求項6に記載の手術顕微鏡。 - 【請求項8】 前記表示手段の表示周期と同一の周期
で、左右のシャッタを開閉する立体視手段をさらに備え
ることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の
手術顕微鏡。 - 【請求項9】 前記シャッタは、液晶からなることを特
徴とする請求項8に記載の手術顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6019674A JPH07222754A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | 手術顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6019674A JPH07222754A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | 手術顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07222754A true JPH07222754A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=12005789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6019674A Pending JPH07222754A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | 手術顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07222754A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006026229A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Olympus Corp | 手術システム |
US7207937B2 (en) | 2005-03-30 | 2007-04-24 | Olympus Corporation | Objective lens unit, in-vivo examination apparatus and adaptor |
EP1808721A1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-18 | Olympus Corporation | Microscope examination apparatus |
JP2007187810A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Olympus Corp | 顕微鏡観察装置 |
JP2008065340A (ja) * | 2007-09-28 | 2008-03-21 | Olympus Corp | 顕微鏡観察装置 |
JP2015205017A (ja) * | 2014-04-21 | 2015-11-19 | 三鷹光器株式会社 | 手術顕微鏡システム |
-
1994
- 1994-02-16 JP JP6019674A patent/JPH07222754A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006026229A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Olympus Corp | 手術システム |
JP4695357B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2011-06-08 | オリンパス株式会社 | 手術システム |
US7207937B2 (en) | 2005-03-30 | 2007-04-24 | Olympus Corporation | Objective lens unit, in-vivo examination apparatus and adaptor |
EP1808721A1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-18 | Olympus Corporation | Microscope examination apparatus |
JP2007187810A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Olympus Corp | 顕微鏡観察装置 |
EP1882971A2 (en) * | 2006-01-12 | 2008-01-30 | Olympus Corporation | Microscope examination apparatus |
EP1882971A3 (en) * | 2006-01-12 | 2008-11-26 | Olympus Corporation | Microscope examination apparatus |
US7782528B2 (en) | 2006-01-12 | 2010-08-24 | Olympus Corporation | Microscope examination apparatus |
JP2008065340A (ja) * | 2007-09-28 | 2008-03-21 | Olympus Corp | 顕微鏡観察装置 |
JP2015205017A (ja) * | 2014-04-21 | 2015-11-19 | 三鷹光器株式会社 | 手術顕微鏡システム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |