手術用映像表示装置
【課題】内視鏡手術等の手術に用いられるものであって、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性と、ハレーションの低減効果と、が得られる手術用映像表示装置を提供する。
【解決手段】外部カメラと、外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影する映像投影手段と、映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する映像表示手段と、外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が映像表示手段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、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下であることを特徴とする。
【解決手段】外部カメラと、外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影する映像投影手段と、映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する映像表示手段と、外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が映像表示手段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、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、スクリーンに映像を表示する手術用映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、凹面スクリーンを用いた映像表示システムが提案されている。これらの映像表示システムは、広視野の映像を凹面スクリーンに投影することにより、平面スクリーンの場合よりも臨場感の高い映像空間を観察者に提供し、没入感を観察者に与えるものである。
【０００３】
しかしながら、凹面スクリーンを用いると、入射光がスクリーン面上で多重反射を起こしやすいため、スクリーン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やすい。この問題を解決するため、スクリーンの表面に凹凸を設けた映像表示システムがある（特許文献１）。特許文献１に記載の立体映像提示システムは、偏光を用いて立体映像を表示するものであり、表面の算術平均粗さは２０μｍ以上６０μｍ以下の凹面スクリーンにより、偏光特性を保ちながらハレーションを軽減している。
【０００４】
また、映像表示装置としては、例えば内視鏡カメラといった外部カメラで撮影された映像を凹面スクリーンに歪みのないように投影し見ながら行う内視鏡手術に適用可能なものもある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０２３４７９号公報
【特許文献２】特許第４２４１８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の映像表示装置を用いて内視鏡手術を行う場合、例えば、術者がベッド等に横たわっている患者を挟んで凹面スクリーンの映像を見るような位置関係となる。このような場合、凹面スクリーンの表面の算術平均粗さを２０μｍ以上６０μｍ以下としても、十分な偏光特性とハレーションの低減を実現できない場合があった。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性と、ハレーションの低減効果と、が得られる手術用映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の手術用映像表示装置は、外部カメラと、映像投影手段と、映像表示手段と、映像信号処理手段と、を備えるものである。映像投影手段は、外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影するし、映像表示手段は、映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する。映像信号処理手段は、外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が映像表示手段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。そして、上記課題を解決するために、この手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下であることを特徴としている。
【０００９】
この手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面において、中心部は周辺部よりも表面粗さが小さくてもよい。
【００１０】
このとき、中心部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の内部であり、周辺部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の外部であることが好ましい。
【００１１】
この映像表示手段の投影面において、中心部と周辺部との間に、表面粗さが中心部より大きく周辺部より小さい中間部を設けてもよい。
【００１２】
また、この手術用映像表示装置の映像投影手段は、左目用の映像を出力する左目用プロジェクタと、右目用の映像を出力する右目用プロジェクタとを備え、映像表示手段に立体映像を表示するものであるほうがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明の手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａを３μｍ以上７μm以下としたので、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性と、ハレーションの低減効果と、が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の斜視図である。
【図２】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本願発明の実施形態の投影面５０の中心部および周辺部を説明するための図である。
【図４】本願発明の実施形態の投影面５０の中心部、中間部、周辺部を説明するための図である。
【図５】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の使用状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
以下、本願発明にかかる実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。ただし、以下の実施形態は本願発明の実施例を示したに過ぎず、本願発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
本願発明の実施形態を図１、図２に示す。この手術用映像表示装置は例えば立体内視鏡などの外部カメラ１３に接続され、外部カメラ１３が撮像した映像を歪みなくスクリーン５に立体的に表示するもので、観察者は、外部カメラ１３が撮像した映像をスクリーン５で観察しながら様々な作業を行うことができる。
【００１７】
本実施形態では、立体映像をスクリーン５に表示するために、外部カメラ１３は左目用の映像を撮像する左目用外部カメラ１３ａと右目用の映像を撮像する右目用外部カメラ１３ｂとを備え、左目用外部カメラ１３ａと右目用外部カメラ１３ｂは一つの筐体の中に並設されている。なお、スクリーン５に２次元の映像を表示する場合は、外部カメラ１３は一つでもよい。
【００１８】
この手術用映像表示装置は、左目用プロジェクタ２０および右目用プロジェクタ２１（映像投影手段）と、反射鏡４と、スクリーン５（映像表示手段）と、映像信号処理部１（映像信号処理手段）と、土台部６Ａと、昇降装置８とを備える。プロジェクタ２０、２１は、映像信号を受けて映像を投影する。反射鏡４は、プロジェクタ２０、２１から投影された映像を反射する。スクリーン５は、反射鏡４によって反射された映像が投影される、半球ドーム型の投影面５０を有する。映像信号処理部１は、外部カメラ１３ａ、１３ｂに接続される。そして、映像信号処理部１は、プロジェクタ２０、２１からの映像が投影面５０に歪みなく表示されるよう、図２に示すように、プロジェクタ２０、２１に入力される映像信号に歪み補正処理を行う。土台部６Ａは、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５を支持する。昇降装置８は、一体化された、プロジェクタ２０および２１と反射鏡４とスクリーン５と、を土台部６Ａに対して垂直に移動させる。この昇降装置８による移動について、詳しくは後述する。
【００１９】
映像信号処理部１は、例えばパソコンから構成される。図２中に、映像信号処理部１のブロック図を示す。映像信号処理部１は、左目用の映像信号を補正する左目用映像補正部１１と、右目用の映像信号を補正する右目用映像補正部１２と、左目用映像補正部１１と右目用映像補正部１２を同期して制御する制御部１０と、を備えている。
【００２０】
左目用映像補正部１１は、左目用外部カメラ１３ａと接続され、左目用の映像が曲面スクリーン５上に歪むことなく表示されるように、左目用の映像信号に対して補正パラメータを演算し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。換言すれば、左目用映像補正部１１は、スクリーン５に歪みや変形のない映像を表示するために、左目用の映像に予め歪みを与える。
【００２１】
右目用映像補正部１２は、右目用外部カメラ１３ｂと接続され、左目用映像補正部１１と同様に、右目用の映像が曲面スクリーン５上に歪むことなく表示されるように、右目用の映像信号に対して補正パラメータを演算し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。すなわち、右目用映像補正部１２は、スクリーン５に歪みや変形のない映像を表示するために、右目用の映像に予め歪みを与える。
【００２２】
左目用プロジェクタ２０は左目用映像補正部１１と接続され、左目用映像補正部１１によって補正された左目用の映像信号を受けて、レンズ２００から左目用の映像を投影する。右目用プロジェクタ２１は右目用映像補正部１２と接続され、右目用映像補正部１２から出力された歪み補正後の右目用の映像信号を受けて、レンズ２１０から右目用の映像光を投影する。
【００２３】
左目用プロジェクタ２０のレンズ２００には左目用偏光フィルタ３０が取り付けられ、右目用プロジェクタ２１のレンズ２１０には右目用偏光フィルタ３１が取り付けられる。左目用偏光フィルタ３０、右目用偏光フィルタ３１は、互いに異なる円偏光を透過させる。左目用プロジェクタ２０から投影された左目用の映像は左目用偏光フィルタ３０を透過し、右目用プロジェクタ２１から投影された右目用の映像は右目用偏光フィルタ３１を透過する。なお、各偏光フィルタ３０、３１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、左目用偏光フィルタ３０が垂直方向の直線偏光を透過させ、右目用偏光フィルタ３１が水平方向の直線偏光を透過させてもよい。
【００２４】
反射鏡４は、観察者の視野の上方に設置され、左目用プロジェクタ２０および右目用プロジェクタ２１から投影された左目用の映像および右目用の映像をスクリーン５の投影面５０に反射する。
【００２５】
スクリーン５の投影面５０は、上述のように半球ドーム型である。なお、スクリーン５の半球ドーム型という形状は、厳密な半球型に限定されるものではない。例えば、図１の例のように、半球のさらに一部である、皿のような形状でもよいし、楕円体の一部を切り取ったような形状でもよい。スクリーン５がこのような形状であっても、映像信号処理部１によって、歪みのない映像が投影面５０に表示される。また、偏光を用いて立体映像を表示する場合、プロジェクタ２０、２１から出力された偏光の偏光特性を維持したまま偏光メガネを透過しなければならないので、スクリーン５は、反射時に偏光特性を破壊しないように偏光を反射させることが要求される。よって、スクリーン５として、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鏡面反射スクリーンが用いられる。このスクリーンは一般にシルバースクリーンと称されている。スクリーン５は外周に沿って鍔部（枠）５２を有し、鍔部５２の内側に半球ドーム型の投影面５０が形成されている。
【００２６】
また、投影面５０は細かな凹凸を有している。この凹凸の形状は、例えば、球面状、多角形状、多角錘状またはこれらの混合等である。プロジェクタ２０、２１からの映像を投影面５０に投影する場合、プロジェクタ２０、２１からの直接光が投影面５０によって反射され、その反射光が、半球ドーム型である投影面５０の他の面によってさらに反射される多重反射（相互反射）が起こることがある。投影面５０が半球ドーム型という凹型の形状であるために、特に半球ドーム型の投影面５０の端部側に照射された映像については、投影面５０上の反射面で反射した後に反射光として照射された先が、投影面５０の一部であることがしばしばある。これにより、投影面５０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する。また、反射光として照射された先の投影面５０の一部は、反射面の反対側の投影面５０端部であることが多い。このため、特に投影面５０の端部において、ハレーションが強くなりやすい。投影面５０において、表面粗さを大きくし凹凸の起伏を大きくすると、偏光の破壊は抑えつつも、上述したような、投影面５０上での相互反射によるハレーションが低減される。
【００２７】
本実施形態において、この投影面５０の表面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μｍ以下である。投影面５０の表面の算術平均粗さＲａは、４μｍ台および５μｍ台、つまり、４μｍ以上６μｍ未満であればなおよい。
【００２８】
この投影面５０上の領域を中心部と周辺部で見た場合、投影面５０の表面粗さ（表面の算術平均粗さＲａ）は中心部と周辺部とで異なる。中心部では周辺部よりも表面粗さを小さくし、周辺部では中心部よりも表面粗さを大きくする。つまり、反射面が観察者側を向いているために投影面５０上での相互反射の影響が少ない中心部では表面粗さを小さくし、前述のように相互反射の影響が大きい周辺部では表面粗さを大きくする。これにより、中心部では表面粗さが小さいため、投影された映像に凹凸の影などといった粒状感が現れにくくなる。周辺部では表面粗さが大きいため、相互反射が発生しにくくなる。このことから、観察者が注視する頻度が高いと想定される中心部では、表面の凹凸による影響の小さい鮮明な映像を観察することが可能となり、周辺部においても相互反射の影響の小さい映像を観察することが可能となる。
【００２９】
本実施形態における、中心部と周辺部の決定方法を説明する。まず、観察者の視点位置を想定する。そして、図３に示すように、投影面５０上において、その視点位置から見て視野角３０°の有効視野の範囲に収まる領域を中心部とし、視野角３０°の範囲の外になる領域を周辺部とする。視野角３０°の範囲である有効視野に収まる領域は、眼球運動によって情報を注視することが可能な領域と考えられる。この領域を中心部として、中心部の表面粗さを小さくすることで、情報認識をしやすい領域において鮮明な映像を表示することが可能となる。また、図４に示すように、中心部と周辺部の間に中間部を設けてもよい。中間部においては、表面粗さが中心部より大きく周辺部より小さい。このとき、視野角３０°の範囲の外になる領域のうち、例えば視野角４０°の範囲に収まる領域を中間部とし、その外側の領域を周辺部とする。中間部においては、中心部との境目から周辺部との境目にかけて、表面粗さを連続的に変化させる。この変化は、例えば、直線的な変化でもよいし、２次曲線や３次曲線に当てはめた変化でもよいし、対数関数に当てはめた変化など、他のものでもよい。中間部を設けることにより、中心部と周辺部との境目で表面粗さが急激に変化することを防ぐことができる。なお、投影面５０を中心部、中間部、周辺部に分けるのではなく、投影面５０の中央から周縁にかけて、連続的に表面粗さを変化させてもよい。
【００３０】
このように形成された投影面５０について、２つの試料に対して表面粗さの測定を行った。測定に用いた試料は、半径１０００ｍｍの球を開口径６００ｍｍの部分でカットした半球底浅ドーム型の、アルミ製投影面を持つスクリーンである。このとき、超深度形状測定顕微鏡を用いて、試料であるスクリーンの、中央および中央から１００ｍｍ外側の表面粗さを測定した。結果を表１に示す。試料１、２とも、算術平均粗さＲａは３μｍ以上７μｍ以下の間に収まっている。また、試料１については、スクリーン中心の方が、スクリーン中央から１００ｍｍ外側よりも算術平均粗さＲａが小さくなっている。
【００３１】
【表１】
【００３２】
土台部６Ａは、金属板からなり、上面が開放された箱形に形成されている。土台部６Ａは下端に一対の脚部６０を備える。各脚部６０には、長手方向の両端下部にそれぞれキャスター６００が取り付けられている。
【００３３】
また、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、取付部材を用いて一体に組み合わせられ、一つの移動体７を構成する。この取付部材は、下取付部材７２と中央取付部材７３と上取付部材７４とからなる。
【００３４】
下取付部材７２は、例えば金属板からなり、箱形に形成され、土台部６Ａに昇降可能に収納される。下取付部材７２を箱形の土台部６Ａ内に収納することによって、移動体７を安定して保持することができる。さらに、下取付部材７２と土台部６Ａの底面との間には、昇降装置８の駆動部８０が配置される。また、下取付部材７２の上面７２０の中心から、円筒状の軸部７５０が突出している。
【００３５】
中央取付部材７３は、例えば金属板からなり、下面に貫通孔７３５を有し、下取付部材７２の軸部７５０が貫通孔７３５を貫通するように、下取付部材７２の上に配置される。これにより中央取付部材７３は、下取付部材７２に対して、図１の矢印Ｂの方向に回転可能となる。また、中央取付部材７３の両側面７３２の上方には、それぞれ貫通孔７３３が形成される。
【００３６】
上取付部材７４は、例えば金属板からなり、上取付部材７４の両側面の下方には、それぞれ貫通孔７４３が形成される。上取付部材７４は、上取付部材７４の貫通孔７４３の位置と中央取付部材７３の貫通孔７３３の位置とが一致するように、上取付部材７４の下側部分を中央取付部材７３の上側部分に重ねて配置される。そして、貫通孔７４３、７３３にボルト７５１が挿通され、上取付部材７４は、中央取付部材７３に対してボルト７５１を軸として傾斜可能、すなわち、図１の矢印Ａの方向に傾斜可能となる。
【００３７】
上取付部材７４の正面（図１でα軸の正の方向側の面）と中央取付部材７３の正面とに跨る形で、スクリーン５を配置するための凹部７３１が形成される。スクリーン５は、凹部７３１に配置されるが、中央取付部材７３には固定されず、上取付部材７４のみに固定される。上取付部材７４が中央取付部材７３側に傾斜したときにスクリーン５の背面と凹部７３１とが干渉しないように、スクリーン５の背面と凹部７３１との間には、所定のスペースが設けられている。このようにスクリーン５が上取付部材７４に固定されると、スクリーン５の開口面と上取付部材７４の正面は略同一面となる。半球ドーム型の投影面５０を凹部７３１に配置することで、スクリーン５の上取付部材７４からの突出を抑制することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
上取付部材７４の上部には、プロジェクタ収納部７１が設けられ、プロジェクタ２０、２１および反射鏡４は、上取付部材７４に固定されている。すなわち、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、取付部材のうち、上取付部材７４を用いて一体に組み合わせられて一つの移動体７を構成している。また、プロジェクタ収納部７１の両側から手術用映像表示装置の正面側に向かって一対のアーム７１４が延出されている。
【００３９】
プロジェクタ収納部７１は、少なくとも手術用映像表示装置の正面側の側面が開放された箱形である。プロジェクタ２０、２１は、プロジェクタ収納部７１内に固定される。プロジェクタ２０、２１のレンズ２００、２１０は、開放された側面から偏光フィルタ３０、３１を介して外部に臨んでいる。
【００４０】
反射鏡４は一対のアーム７１４の先端７１３に所定の角度で固定されている。
【００４１】
昇降装置８は、例えば油圧式で移動体７を昇降させるものであり、駆動部８０と、上昇ステップ８１と、下降レバーノブ８２とを備えている。駆動部８０は、土台部６Ａの下面に配置され、駆動部８０の上面８００に下取付部材７２が固定して載置される。上昇ステップ８１および下降レバーノブ８２は土台部６Ａの背面側（図１でα軸の負の方向側の面）に設けられている。使用者が上昇ステップ８１を上から下に踏むと、駆動部８０の上面８００が上昇する。何回も踏むとさらに上面８００が上昇する。これに対して、使用者が下降レバーノブ８２を反時計回りに回すと、駆動部８０の上面８００が下降する。下降レバーノブ８２を時計回りに回すと上面８００の上下動がロックされる。すなわち、この昇降装置８は、使用者が上昇ステップ８１および下降レバーノブ８２を操作することによって、駆動部８０の上面８００を土台部６Ａに対して垂直に昇降させることができ、これにより、駆動部８０の上面８００に載置された下取付部材７２を、土台部６Ａに対して垂直に移動することができる。つまり、下取付部材７２の上方に、中央取付部材７３を介して配置された移動体７を、土台部６Ａに対して垂直に移動することができる。
【００４２】
次に、本実施形態の手術用映像表示装置の使用方法について述べる。図５に示すように、本実施形態の手術用映像表示装置を使用する際は、手術用映像表示装置の前に手術台Ａが設置され、手術台Ａの上に患者Ｂが横たえられる。また、図５では立体内視鏡などの外部カメラ１３は図示していないが、外部カメラ１３が患者Ｂの患部、つまり、手術対象箇所を撮像するように操作され、外部カメラ１３が撮像した映像、すなわち、手術対象箇所がスクリーン５上に立体的に表示される。１または複数の術者（観察者）Ｃは、スクリーン５に表示された映像を見ながら、患者Ｂに対して手術を行う。
【００４３】
本実施形態の手術用映像表示装置においては、昇降装置８が下取付部材７２を昇降させると、下取付部材７２、中央取付部材７３を介して、移動体７が土台部６Ａに対して垂直方向に移動する。従って、術者Ｃは、昇降装置８を操作することによって、移動体７を土台部６Ａに対して垂直方向に移動させ、スクリーン５を見やすい高さに調節することができる。
【００４４】
また、本実施形態の手術用映像表示装置においては、手動や電動で上取付部材７４を中央取付部材７３に対して傾斜させることで、移動体７を回転させることができる。回転の方向は、医療用映像表示装置の上下方向に直交しかつ投影面５０の開口面に平行な軸の周り、すなわち、図１のβ軸の周りである。これにより、移動体７を土台部６Ａに対して傾斜させることができる。さらに、本実施形態の手術用映像表示装置においては、中央取付部材７３を下取付部材７２に対して回転させることで、移動体７を回転させることができる。回転の方向は、医療用映像表示装置の上下方向に沿った軸の周り、すなわち、図１のγ軸の周りである。つまり、これにより移動体７を土台部６Ａに対して回転させることができる。従って、術者Ｃは、必要に応じてスクリーン５の角度を変えることができる。
【００４５】
このとき、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、一体に組み合わせられて一つの移動体７を構成しており、互いの位置関係が固定されている。このため、移動体７を土台部６Ａに対して移動、傾斜、回転させても、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５の互いの位置関係は固定されたままであり、常に歪みのない映像がスクリーン５に表示される。また、この手術用映像表示装置はキャスター６００を備えるので、土台部６Ａを押すことで、手術用映像表示装置を、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。移動体７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。プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５が一体化されていない場合、スクリーン５の高さや角度が変わると、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５の互いの位置関係が変わる可能性がある。これにより、スクリーン５の中央に映像が表示されなかったり、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、スクリーン５の高さや角度を変えるたびに、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５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、本実施形態のように、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５を組み合わせて一つの移動体７を構成した場合、それらの互いの位置関係は固定される。よって、本実施形態のような手術用映像表示装置は、移動体７の高さや角度を変えても、位置関係を調整することなく、常に所望の歪みのない映像をスクリーン５に表示することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の手術用映像表示装置の動作について図２、図５を参照しながら説明する。まず、外部カメラ１３ａ、１３ｂが患者Ｂの患部を撮像する。外部カメラ１３ａ、１３ｂの映像信号は、映像信号処理部１に入力され、左目用映像補正部１１、右目用映像補正部１２によって、映像がスクリーン５上に歪むことなく表示されるように、歪み補正が行われる。左目用映像補正部１１、右目用映像補正部１２は制御部１０によって同期され、補正された映像信号が、プロジェクタ２０、２１に出力される。プロジェクタ２０、２１はそれぞれ左目用の映像信号、右目用の映像信号を受け、左目用の映像と右目用の映像を出力する。プロジェクタ２０、２１から出力された映像は、左目用偏光フィルタ３０および右目用偏光フィルタ３１を透過し、反射鏡４で反射されスクリーン５の投影面５０に投影される。術者Ｃは、スクリーン５を見るときに立体視めがね９を装着する。立体視めがね９は、左目用偏光フィルタ３０と同じ偏光方式の偏光フィルタを左目部分に有し、右目用偏光フィルタ３１と同じ偏光方式の偏光フィルタを右目部分に有する。スクリーン５に表示された映像を立体視めがね９を通して見ることで、術者Ｃは立体映像を見ることができる。ここで、スクリーン５の投影面５０には、３μｍ以上７μｍ以下の凹凸が加工されているので、術者Ｃはハレーションの少ない、しかも立体の映像を見ることができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態の手術用映像表示装置は、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性とハレーションの低減効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態の医療用映像表示装置は、用途や使用者の身長などに応じて、スクリーン５の高さを調節することができる。このとき、スクリーンの高さを変えても、常に歪みのない映像を表示することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態の医療用映像表示装置においては、使用者は移動体７を垂直に移動させるだけでなく、移動体７を土台部６Ａ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、用途や身長、立ち位置などに応じて、スクリーンの高さや角度をより細かく調節することができる。
【００５０】
ところで、本実施形態では、プロジェクタ２０、２１から出力された映像を、反射鏡４を用いてスクリーン５に反射させていた。反射鏡４を備えることによって、プロジェクタ２０、２１およびスクリーン５を一列に設置する必要がなくなり、手術用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４を設けた場合、反射鏡４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、反射鏡４を備える場合、観察者が反射鏡４に視線を遮られることなく投影面５０全域を見ることができるように、反射鏡４を設置することが好ましい。
【００５１】
なお、本実施形態では、プロジェクタ２０、２１が出力した映像を、反射鏡４を介してスクリーン５に投影していた。しかし、アーム７１４の先端側に、スクリーン５と対向するようにプロジェクタ２０、２１を配置し、プロジェクタ２０、２１から投影された映像がスクリーン５に直接投影されるように構成してもよい。この場合の手術用映像表示装置は、プロジェクタ２０、２１と、スクリーン５と、映像信号処理部１と、プロジェクタ２０、２１およびスクリーン５を支持する土台部６Ａとを備える。そして、プロジェクタ２０、２１とスクリーン５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。映像信号処理部１および土台部６Ａの構成は図１の手術用映像表示装置と同様である。この場合も、移動体が昇降および回転可能なため、使用者は、スクリーン５を最も見やすい位置および角度に調節することができる。さらに、プロジェクタ２０、２１とスクリーン５との位置関係が固定されているため、移動体を移動させても、常に歪みのない映像がスクリーン５に表示される。なお、この場合も、スクリーン５を取付部材の凹部に配置し、取付部材を土台部６Ａに昇降自在に収納するのが好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 映像信号処理部（映像信号処理手段）
５ スクリーン（映像表示手段）
１３ 外部カメラ
２０、２１ プロジェクタ（映像投影手段）
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、スクリーンに映像を表示する手術用映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、凹面スクリーンを用いた映像表示システムが提案されている。これらの映像表示システムは、広視野の映像を凹面スクリーンに投影することにより、平面スクリーンの場合よりも臨場感の高い映像空間を観察者に提供し、没入感を観察者に与えるものである。
【０００３】
しかしながら、凹面スクリーンを用いると、入射光がスクリーン面上で多重反射を起こしやすいため、スクリーン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やすい。この問題を解決するため、スクリーンの表面に凹凸を設けた映像表示システムがある（特許文献１）。特許文献１に記載の立体映像提示システムは、偏光を用いて立体映像を表示するものであり、表面の算術平均粗さは２０μｍ以上６０μｍ以下の凹面スクリーンにより、偏光特性を保ちながらハレーションを軽減している。
【０００４】
また、映像表示装置としては、例えば内視鏡カメラといった外部カメラで撮影された映像を凹面スクリーンに歪みのないように投影し見ながら行う内視鏡手術に適用可能なものもある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０２３４７９号公報
【特許文献２】特許第４２４１８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の映像表示装置を用いて内視鏡手術を行う場合、例えば、術者がベッド等に横たわっている患者を挟んで凹面スクリーンの映像を見るような位置関係となる。このような場合、凹面スクリーンの表面の算術平均粗さを２０μｍ以上６０μｍ以下としても、十分な偏光特性とハレーションの低減を実現できない場合があった。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性と、ハレーションの低減効果と、が得られる手術用映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の手術用映像表示装置は、外部カメラと、映像投影手段と、映像表示手段と、映像信号処理手段と、を備えるものである。映像投影手段は、外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影するし、映像表示手段は、映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する。映像信号処理手段は、外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が映像表示手段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。そして、上記課題を解決するために、この手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下であることを特徴としている。
【０００９】
この手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面において、中心部は周辺部よりも表面粗さが小さくてもよい。
【００１０】
このとき、中心部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の内部であり、周辺部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の外部であることが好ましい。
【００１１】
この映像表示手段の投影面において、中心部と周辺部との間に、表面粗さが中心部より大きく周辺部より小さい中間部を設けてもよい。
【００１２】
また、この手術用映像表示装置の映像投影手段は、左目用の映像を出力する左目用プロジェクタと、右目用の映像を出力する右目用プロジェクタとを備え、映像表示手段に立体映像を表示するものであるほうがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明の手術用映像表示装置は、映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａを３μｍ以上７μm以下としたので、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性と、ハレーションの低減効果と、が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の斜視図である。
【図２】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本願発明の実施形態の投影面５０の中心部および周辺部を説明するための図である。
【図４】本願発明の実施形態の投影面５０の中心部、中間部、周辺部を説明するための図である。
【図５】本願発明の実施形態にかかる手術用映像表示装置の使用状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
以下、本願発明にかかる実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。ただし、以下の実施形態は本願発明の実施例を示したに過ぎず、本願発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
本願発明の実施形態を図１、図２に示す。この手術用映像表示装置は例えば立体内視鏡などの外部カメラ１３に接続され、外部カメラ１３が撮像した映像を歪みなくスクリーン５に立体的に表示するもので、観察者は、外部カメラ１３が撮像した映像をスクリーン５で観察しながら様々な作業を行うことができる。
【００１７】
本実施形態では、立体映像をスクリーン５に表示するために、外部カメラ１３は左目用の映像を撮像する左目用外部カメラ１３ａと右目用の映像を撮像する右目用外部カメラ１３ｂとを備え、左目用外部カメラ１３ａと右目用外部カメラ１３ｂは一つの筐体の中に並設されている。なお、スクリーン５に２次元の映像を表示する場合は、外部カメラ１３は一つでもよい。
【００１８】
この手術用映像表示装置は、左目用プロジェクタ２０および右目用プロジェクタ２１（映像投影手段）と、反射鏡４と、スクリーン５（映像表示手段）と、映像信号処理部１（映像信号処理手段）と、土台部６Ａと、昇降装置８とを備える。プロジェクタ２０、２１は、映像信号を受けて映像を投影する。反射鏡４は、プロジェクタ２０、２１から投影された映像を反射する。スクリーン５は、反射鏡４によって反射された映像が投影される、半球ドーム型の投影面５０を有する。映像信号処理部１は、外部カメラ１３ａ、１３ｂに接続される。そして、映像信号処理部１は、プロジェクタ２０、２１からの映像が投影面５０に歪みなく表示されるよう、図２に示すように、プロジェクタ２０、２１に入力される映像信号に歪み補正処理を行う。土台部６Ａは、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５を支持する。昇降装置８は、一体化された、プロジェクタ２０および２１と反射鏡４とスクリーン５と、を土台部６Ａに対して垂直に移動させる。この昇降装置８による移動について、詳しくは後述する。
【００１９】
映像信号処理部１は、例えばパソコンから構成される。図２中に、映像信号処理部１のブロック図を示す。映像信号処理部１は、左目用の映像信号を補正する左目用映像補正部１１と、右目用の映像信号を補正する右目用映像補正部１２と、左目用映像補正部１１と右目用映像補正部１２を同期して制御する制御部１０と、を備えている。
【００２０】
左目用映像補正部１１は、左目用外部カメラ１３ａと接続され、左目用の映像が曲面スクリーン５上に歪むことなく表示されるように、左目用の映像信号に対して補正パラメータを演算し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。換言すれば、左目用映像補正部１１は、スクリーン５に歪みや変形のない映像を表示するために、左目用の映像に予め歪みを与える。
【００２１】
右目用映像補正部１２は、右目用外部カメラ１３ｂと接続され、左目用映像補正部１１と同様に、右目用の映像が曲面スクリーン５上に歪むことなく表示されるように、右目用の映像信号に対して補正パラメータを演算し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。すなわち、右目用映像補正部１２は、スクリーン５に歪みや変形のない映像を表示するために、右目用の映像に予め歪みを与える。
【００２２】
左目用プロジェクタ２０は左目用映像補正部１１と接続され、左目用映像補正部１１によって補正された左目用の映像信号を受けて、レンズ２００から左目用の映像を投影する。右目用プロジェクタ２１は右目用映像補正部１２と接続され、右目用映像補正部１２から出力された歪み補正後の右目用の映像信号を受けて、レンズ２１０から右目用の映像光を投影する。
【００２３】
左目用プロジェクタ２０のレンズ２００には左目用偏光フィルタ３０が取り付けられ、右目用プロジェクタ２１のレンズ２１０には右目用偏光フィルタ３１が取り付けられる。左目用偏光フィルタ３０、右目用偏光フィルタ３１は、互いに異なる円偏光を透過させる。左目用プロジェクタ２０から投影された左目用の映像は左目用偏光フィルタ３０を透過し、右目用プロジェクタ２１から投影された右目用の映像は右目用偏光フィルタ３１を透過する。なお、各偏光フィルタ３０、３１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、左目用偏光フィルタ３０が垂直方向の直線偏光を透過させ、右目用偏光フィルタ３１が水平方向の直線偏光を透過させてもよい。
【００２４】
反射鏡４は、観察者の視野の上方に設置され、左目用プロジェクタ２０および右目用プロジェクタ２１から投影された左目用の映像および右目用の映像をスクリーン５の投影面５０に反射する。
【００２５】
スクリーン５の投影面５０は、上述のように半球ドーム型である。なお、スクリーン５の半球ドーム型という形状は、厳密な半球型に限定されるものではない。例えば、図１の例のように、半球のさらに一部である、皿のような形状でもよいし、楕円体の一部を切り取ったような形状でもよい。スクリーン５がこのような形状であっても、映像信号処理部１によって、歪みのない映像が投影面５０に表示される。また、偏光を用いて立体映像を表示する場合、プロジェクタ２０、２１から出力された偏光の偏光特性を維持したまま偏光メガネを透過しなければならないので、スクリーン５は、反射時に偏光特性を破壊しないように偏光を反射させることが要求される。よって、スクリーン５として、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鏡面反射スクリーンが用いられる。このスクリーンは一般にシルバースクリーンと称されている。スクリーン５は外周に沿って鍔部（枠）５２を有し、鍔部５２の内側に半球ドーム型の投影面５０が形成されている。
【００２６】
また、投影面５０は細かな凹凸を有している。この凹凸の形状は、例えば、球面状、多角形状、多角錘状またはこれらの混合等である。プロジェクタ２０、２１からの映像を投影面５０に投影する場合、プロジェクタ２０、２１からの直接光が投影面５０によって反射され、その反射光が、半球ドーム型である投影面５０の他の面によってさらに反射される多重反射（相互反射）が起こることがある。投影面５０が半球ドーム型という凹型の形状であるために、特に半球ドーム型の投影面５０の端部側に照射された映像については、投影面５０上の反射面で反射した後に反射光として照射された先が、投影面５０の一部であることがしばしばある。これにより、投影面５０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する。また、反射光として照射された先の投影面５０の一部は、反射面の反対側の投影面５０端部であることが多い。このため、特に投影面５０の端部において、ハレーションが強くなりやすい。投影面５０において、表面粗さを大きくし凹凸の起伏を大きくすると、偏光の破壊は抑えつつも、上述したような、投影面５０上での相互反射によるハレーションが低減される。
【００２７】
本実施形態において、この投影面５０の表面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μｍ以下である。投影面５０の表面の算術平均粗さＲａは、４μｍ台および５μｍ台、つまり、４μｍ以上６μｍ未満であればなおよい。
【００２８】
この投影面５０上の領域を中心部と周辺部で見た場合、投影面５０の表面粗さ（表面の算術平均粗さＲａ）は中心部と周辺部とで異なる。中心部では周辺部よりも表面粗さを小さくし、周辺部では中心部よりも表面粗さを大きくする。つまり、反射面が観察者側を向いているために投影面５０上での相互反射の影響が少ない中心部では表面粗さを小さくし、前述のように相互反射の影響が大きい周辺部では表面粗さを大きくする。これにより、中心部では表面粗さが小さいため、投影された映像に凹凸の影などといった粒状感が現れにくくなる。周辺部では表面粗さが大きいため、相互反射が発生しにくくなる。このことから、観察者が注視する頻度が高いと想定される中心部では、表面の凹凸による影響の小さい鮮明な映像を観察することが可能となり、周辺部においても相互反射の影響の小さい映像を観察することが可能となる。
【００２９】
本実施形態における、中心部と周辺部の決定方法を説明する。まず、観察者の視点位置を想定する。そして、図３に示すように、投影面５０上において、その視点位置から見て視野角３０°の有効視野の範囲に収まる領域を中心部とし、視野角３０°の範囲の外になる領域を周辺部とする。視野角３０°の範囲である有効視野に収まる領域は、眼球運動によって情報を注視することが可能な領域と考えられる。この領域を中心部として、中心部の表面粗さを小さくすることで、情報認識をしやすい領域において鮮明な映像を表示することが可能となる。また、図４に示すように、中心部と周辺部の間に中間部を設けてもよい。中間部においては、表面粗さが中心部より大きく周辺部より小さい。このとき、視野角３０°の範囲の外になる領域のうち、例えば視野角４０°の範囲に収まる領域を中間部とし、その外側の領域を周辺部とする。中間部においては、中心部との境目から周辺部との境目にかけて、表面粗さを連続的に変化させる。この変化は、例えば、直線的な変化でもよいし、２次曲線や３次曲線に当てはめた変化でもよいし、対数関数に当てはめた変化など、他のものでもよい。中間部を設けることにより、中心部と周辺部との境目で表面粗さが急激に変化することを防ぐことができる。なお、投影面５０を中心部、中間部、周辺部に分けるのではなく、投影面５０の中央から周縁にかけて、連続的に表面粗さを変化させてもよい。
【００３０】
このように形成された投影面５０について、２つの試料に対して表面粗さの測定を行った。測定に用いた試料は、半径１０００ｍｍの球を開口径６００ｍｍの部分でカットした半球底浅ドーム型の、アルミ製投影面を持つスクリーンである。このとき、超深度形状測定顕微鏡を用いて、試料であるスクリーンの、中央および中央から１００ｍｍ外側の表面粗さを測定した。結果を表１に示す。試料１、２とも、算術平均粗さＲａは３μｍ以上７μｍ以下の間に収まっている。また、試料１については、スクリーン中心の方が、スクリーン中央から１００ｍｍ外側よりも算術平均粗さＲａが小さくなっている。
【００３１】
【表１】
【００３２】
土台部６Ａは、金属板からなり、上面が開放された箱形に形成されている。土台部６Ａは下端に一対の脚部６０を備える。各脚部６０には、長手方向の両端下部にそれぞれキャスター６００が取り付けられている。
【００３３】
また、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、取付部材を用いて一体に組み合わせられ、一つの移動体７を構成する。この取付部材は、下取付部材７２と中央取付部材７３と上取付部材７４とからなる。
【００３４】
下取付部材７２は、例えば金属板からなり、箱形に形成され、土台部６Ａに昇降可能に収納される。下取付部材７２を箱形の土台部６Ａ内に収納することによって、移動体７を安定して保持することができる。さらに、下取付部材７２と土台部６Ａの底面との間には、昇降装置８の駆動部８０が配置される。また、下取付部材７２の上面７２０の中心から、円筒状の軸部７５０が突出している。
【００３５】
中央取付部材７３は、例えば金属板からなり、下面に貫通孔７３５を有し、下取付部材７２の軸部７５０が貫通孔７３５を貫通するように、下取付部材７２の上に配置される。これにより中央取付部材７３は、下取付部材７２に対して、図１の矢印Ｂの方向に回転可能となる。また、中央取付部材７３の両側面７３２の上方には、それぞれ貫通孔７３３が形成される。
【００３６】
上取付部材７４は、例えば金属板からなり、上取付部材７４の両側面の下方には、それぞれ貫通孔７４３が形成される。上取付部材７４は、上取付部材７４の貫通孔７４３の位置と中央取付部材７３の貫通孔７３３の位置とが一致するように、上取付部材７４の下側部分を中央取付部材７３の上側部分に重ねて配置される。そして、貫通孔７４３、７３３にボルト７５１が挿通され、上取付部材７４は、中央取付部材７３に対してボルト７５１を軸として傾斜可能、すなわち、図１の矢印Ａの方向に傾斜可能となる。
【００３７】
上取付部材７４の正面（図１でα軸の正の方向側の面）と中央取付部材７３の正面とに跨る形で、スクリーン５を配置するための凹部７３１が形成される。スクリーン５は、凹部７３１に配置されるが、中央取付部材７３には固定されず、上取付部材７４のみに固定される。上取付部材７４が中央取付部材７３側に傾斜したときにスクリーン５の背面と凹部７３１とが干渉しないように、スクリーン５の背面と凹部７３１との間には、所定のスペースが設けられている。このようにスクリーン５が上取付部材７４に固定されると、スクリーン５の開口面と上取付部材７４の正面は略同一面となる。半球ドーム型の投影面５０を凹部７３１に配置することで、スクリーン５の上取付部材７４からの突出を抑制することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
上取付部材７４の上部には、プロジェクタ収納部７１が設けられ、プロジェクタ２０、２１および反射鏡４は、上取付部材７４に固定されている。すなわち、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、取付部材のうち、上取付部材７４を用いて一体に組み合わせられて一つの移動体７を構成している。また、プロジェクタ収納部７１の両側から手術用映像表示装置の正面側に向かって一対のアーム７１４が延出されている。
【００３９】
プロジェクタ収納部７１は、少なくとも手術用映像表示装置の正面側の側面が開放された箱形である。プロジェクタ２０、２１は、プロジェクタ収納部７１内に固定される。プロジェクタ２０、２１のレンズ２００、２１０は、開放された側面から偏光フィルタ３０、３１を介して外部に臨んでいる。
【００４０】
反射鏡４は一対のアーム７１４の先端７１３に所定の角度で固定されている。
【００４１】
昇降装置８は、例えば油圧式で移動体７を昇降させるものであり、駆動部８０と、上昇ステップ８１と、下降レバーノブ８２とを備えている。駆動部８０は、土台部６Ａの下面に配置され、駆動部８０の上面８００に下取付部材７２が固定して載置される。上昇ステップ８１および下降レバーノブ８２は土台部６Ａの背面側（図１でα軸の負の方向側の面）に設けられている。使用者が上昇ステップ８１を上から下に踏むと、駆動部８０の上面８００が上昇する。何回も踏むとさらに上面８００が上昇する。これに対して、使用者が下降レバーノブ８２を反時計回りに回すと、駆動部８０の上面８００が下降する。下降レバーノブ８２を時計回りに回すと上面８００の上下動がロックされる。すなわち、この昇降装置８は、使用者が上昇ステップ８１および下降レバーノブ８２を操作することによって、駆動部８０の上面８００を土台部６Ａに対して垂直に昇降させることができ、これにより、駆動部８０の上面８００に載置された下取付部材７２を、土台部６Ａに対して垂直に移動することができる。つまり、下取付部材７２の上方に、中央取付部材７３を介して配置された移動体７を、土台部６Ａに対して垂直に移動することができる。
【００４２】
次に、本実施形態の手術用映像表示装置の使用方法について述べる。図５に示すように、本実施形態の手術用映像表示装置を使用する際は、手術用映像表示装置の前に手術台Ａが設置され、手術台Ａの上に患者Ｂが横たえられる。また、図５では立体内視鏡などの外部カメラ１３は図示していないが、外部カメラ１３が患者Ｂの患部、つまり、手術対象箇所を撮像するように操作され、外部カメラ１３が撮像した映像、すなわち、手術対象箇所がスクリーン５上に立体的に表示される。１または複数の術者（観察者）Ｃは、スクリーン５に表示された映像を見ながら、患者Ｂに対して手術を行う。
【００４３】
本実施形態の手術用映像表示装置においては、昇降装置８が下取付部材７２を昇降させると、下取付部材７２、中央取付部材７３を介して、移動体７が土台部６Ａに対して垂直方向に移動する。従って、術者Ｃは、昇降装置８を操作することによって、移動体７を土台部６Ａに対して垂直方向に移動させ、スクリーン５を見やすい高さに調節することができる。
【００４４】
また、本実施形態の手術用映像表示装置においては、手動や電動で上取付部材７４を中央取付部材７３に対して傾斜させることで、移動体７を回転させることができる。回転の方向は、医療用映像表示装置の上下方向に直交しかつ投影面５０の開口面に平行な軸の周り、すなわち、図１のβ軸の周りである。これにより、移動体７を土台部６Ａに対して傾斜させることができる。さらに、本実施形態の手術用映像表示装置においては、中央取付部材７３を下取付部材７２に対して回転させることで、移動体７を回転させることができる。回転の方向は、医療用映像表示装置の上下方向に沿った軸の周り、すなわち、図１のγ軸の周りである。つまり、これにより移動体７を土台部６Ａに対して回転させることができる。従って、術者Ｃは、必要に応じてスクリーン５の角度を変えることができる。
【００４５】
このとき、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５は、一体に組み合わせられて一つの移動体７を構成しており、互いの位置関係が固定されている。このため、移動体７を土台部６Ａに対して移動、傾斜、回転させても、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５の互いの位置関係は固定されたままであり、常に歪みのない映像がスクリーン５に表示される。また、この手術用映像表示装置はキャスター６００を備えるので、土台部６Ａを押すことで、手術用映像表示装置を、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。移動体７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。プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５が一体化されていない場合、スクリーン５の高さや角度が変わると、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５の互いの位置関係が変わる可能性がある。これにより、スクリーン５の中央に映像が表示されなかったり、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、スクリーン５の高さや角度を変えるたびに、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５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、本実施形態のように、プロジェクタ２０、２１、反射鏡４、スクリーン５を組み合わせて一つの移動体７を構成した場合、それらの互いの位置関係は固定される。よって、本実施形態のような手術用映像表示装置は、移動体７の高さや角度を変えても、位置関係を調整することなく、常に所望の歪みのない映像をスクリーン５に表示することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の手術用映像表示装置の動作について図２、図５を参照しながら説明する。まず、外部カメラ１３ａ、１３ｂが患者Ｂの患部を撮像する。外部カメラ１３ａ、１３ｂの映像信号は、映像信号処理部１に入力され、左目用映像補正部１１、右目用映像補正部１２によって、映像がスクリーン５上に歪むことなく表示されるように、歪み補正が行われる。左目用映像補正部１１、右目用映像補正部１２は制御部１０によって同期され、補正された映像信号が、プロジェクタ２０、２１に出力される。プロジェクタ２０、２１はそれぞれ左目用の映像信号、右目用の映像信号を受け、左目用の映像と右目用の映像を出力する。プロジェクタ２０、２１から出力された映像は、左目用偏光フィルタ３０および右目用偏光フィルタ３１を透過し、反射鏡４で反射されスクリーン５の投影面５０に投影される。術者Ｃは、スクリーン５を見るときに立体視めがね９を装着する。立体視めがね９は、左目用偏光フィルタ３０と同じ偏光方式の偏光フィルタを左目部分に有し、右目用偏光フィルタ３１と同じ偏光方式の偏光フィルタを右目部分に有する。スクリーン５に表示された映像を立体視めがね９を通して見ることで、術者Ｃは立体映像を見ることができる。ここで、スクリーン５の投影面５０には、３μｍ以上７μｍ以下の凹凸が加工されているので、術者Ｃはハレーションの少ない、しかも立体の映像を見ることができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態の手術用映像表示装置は、内視鏡手術を行うために十分な偏光特性とハレーションの低減効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態の医療用映像表示装置は、用途や使用者の身長などに応じて、スクリーン５の高さを調節することができる。このとき、スクリーンの高さを変えても、常に歪みのない映像を表示することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態の医療用映像表示装置においては、使用者は移動体７を垂直に移動させるだけでなく、移動体７を土台部６Ａ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、用途や身長、立ち位置などに応じて、スクリーンの高さや角度をより細かく調節することができる。
【００５０】
ところで、本実施形態では、プロジェクタ２０、２１から出力された映像を、反射鏡４を用いてスクリーン５に反射させていた。反射鏡４を備えることによって、プロジェクタ２０、２１およびスクリーン５を一列に設置する必要がなくなり、手術用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４を設けた場合、反射鏡４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、反射鏡４を備える場合、観察者が反射鏡４に視線を遮られることなく投影面５０全域を見ることができるように、反射鏡４を設置することが好ましい。
【００５１】
なお、本実施形態では、プロジェクタ２０、２１が出力した映像を、反射鏡４を介してスクリーン５に投影していた。しかし、アーム７１４の先端側に、スクリーン５と対向するようにプロジェクタ２０、２１を配置し、プロジェクタ２０、２１から投影された映像がスクリーン５に直接投影されるように構成してもよい。この場合の手術用映像表示装置は、プロジェクタ２０、２１と、スクリーン５と、映像信号処理部１と、プロジェクタ２０、２１およびスクリーン５を支持する土台部６Ａとを備える。そして、プロジェクタ２０、２１とスクリーン５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。映像信号処理部１および土台部６Ａの構成は図１の手術用映像表示装置と同様である。この場合も、移動体が昇降および回転可能なため、使用者は、スクリーン５を最も見やすい位置および角度に調節することができる。さらに、プロジェクタ２０、２１とスクリーン５との位置関係が固定されているため、移動体を移動させても、常に歪みのない映像がスクリーン５に表示される。なお、この場合も、スクリーン５を取付部材の凹部に配置し、取付部材を土台部６Ａに昇降自在に収納するのが好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 映像信号処理部（映像信号処理手段）
５ スクリーン（映像表示手段）
１３ 外部カメラ
２０、２１ プロジェクタ（映像投影手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部カメラと、
前記外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影する映像投影手段と、
前記映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する映像表示手段と、
前記外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が前記映像表示手段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、
を備えた手術用映像表示装置であって、
前記映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下である
ことを特徴とする手術用映像表示装置。
【請求項２】
前記映像表示手段の投影面において、中心部は周辺部よりも表面粗さが小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の手術用映像表示装置。
【請求項３】
前記中心部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の内部であり、前記周辺部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の外部である
ことを特徴とする請求項２に記載の手術用映像表示装置。
【請求項４】
前記映像表示手段の投影面において、前記中心部と前記周辺部との間に、前記表面粗さが前記中心部より大きく前記周辺部より小さい中間部を設けた
ことを特徴とする請求項２または３に記載の手術用映像表示装置。
【請求項５】
前記映像投影手段は、左目用の映像を出力する左目用プロジェクタと、右目用の映像を出力する右目用プロジェクタとを備え、前記映像表示手段に立体映像を表示する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の手術用映像表示装置。
【請求項１】
外部カメラと、
前記外部カメラからの映像信号を受けて映像を投影する映像投影手段と、
前記映像投影手段により投影された映像を表示する半球ドーム型の投影面を有する映像表示手段と、
前記外部カメラが撮像した映像を受け、外部カメラが撮像した映像が前記映像表示手段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、
を備えた手術用映像表示装置であって、
前記映像表示手段の投影面の算術平均粗さＲａは、３μｍ以上７μm以下である
ことを特徴とする手術用映像表示装置。
【請求項２】
前記映像表示手段の投影面において、中心部は周辺部よりも表面粗さが小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の手術用映像表示装置。
【請求項３】
前記中心部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の内部であり、前記周辺部は、術者の視点位置から見て３０°の有効視野の外部である
ことを特徴とする請求項２に記載の手術用映像表示装置。
【請求項４】
前記映像表示手段の投影面において、前記中心部と前記周辺部との間に、前記表面粗さが前記中心部より大きく前記周辺部より小さい中間部を設けた
ことを特徴とする請求項２または３に記載の手術用映像表示装置。
【請求項５】
前記映像投影手段は、左目用の映像を出力する左目用プロジェクタと、右目用の映像を出力する右目用プロジェクタとを備え、前記映像表示手段に立体映像を表示する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の手術用映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２６２０４（Ｐ２０１２−２２６２０４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４９４２（Ｐ２０１１−９４９４２）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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