JP7408202B1

JP7408202B1 - 頭部装着型視認装置

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Publication number: JP7408202B1
Application number: JP2023113262A
Authority: JP
Inventors: 健人近藤
Original assignee: KONDO LABO., INC.
Current assignee: KONDO LABO., INC.
Priority date: 2023-07-10
Filing date: 2023-07-10
Publication date: 2024-01-05
Anticipated expiration: 2043-07-10

Abstract

【課題】近赤外線カメラで撮像した画像を違和感無く見ることができ、肉眼で視認不能な対象を観察する作業を効率的に行い得る頭部装着型視認装置を提案する。【解決手段】装着者の左右の視線Ｓ１，Ｓ２を夫々前方へ通過させる第一，第二プリズム３３，４３と、左右一方の第一プリズム３３に隣接配置された近赤外線カメラ３４と、左右他方の第二プリズム４３に隣接配置されたモニター５１とを備え、近赤外線カメラ３４で撮像された近赤外線画像をモニター５１で表示させるものであり、左右一方の第一プリズム３３が近赤外線カメラ３４の光軸Ｐ１を屈折させて左右一方の視線Ｓ１に一致できると共に、左右他方の第二プリズム４３がモニター５１で表示される近赤外線画像を左右他方の視線Ｓ２で視認可能とした。【選択図】図７

Description

本発明は、可視光で見えないものを、近赤外波長域の光などにより可視化して装着者が視認できるようにした頭部装着型視認装置に関する。

例えば医療現場にあっては、医療従事者が採血や点滴等を行う際に、注射針を穿刺する血管が見え難い場合があり、こうした場合に指の触覚等で血管の位置を確かめる手法が行われる。ところが、この手法は経験を必要とすることから、経験の浅い医療従事者では注射針の穿刺に失敗して刺し直すことがあり、患者の負担となっていた。この問題を解決し得るために、例えば特許文献１の装置が提案されている。かかる従来の装置は、近赤外線画像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された画像を表示するモニタ手段とを備え、眼鏡に装着された状態で、該モニタ手段が一方のレンズ前方に配置されて、該モニタ手段で近赤外線画像を見ることができるようにしたものである。この従来構成を医療従事者が使用することによって、前記撮像手段で血管を撮像できることから、モニタ手段に映る近赤外線画像を片方の眼で見ることで、肉眼で視認不能な血管の位置を確認できる。

特開２０１５－５８２２１号公報

前述した特許文献１の従来構成にあっては、近赤外線画像を撮像する前記撮像手段が、左右のレンズの中間に位置するように眼鏡に配置されていることから、左右両眼の目視による観察と近似した視線方向の画像を撮像できる。ところが、前記撮像手段の光軸が、左右いずれの視線とも一致しないことから、該撮像手段で撮像した画像を、左右一方の眼前に配置したモニタ手段で表示すると、左右の眼での見え方に違和感を生じ易い。特に、一方の眼でモニタ手段を見つつ他方の眼で対象物を見た際には、夫々の眼で見る像が一致せずにブレて見えてしまう。こうしたことから、肉眼で視認不能な血管位置を正確に特定することが難しい場合があり、該血管位置を正確に特定する作業の効率化に限界が生じていた。尚、前記従来構成は、肉眼で視認不能なものを観察できることから、採血や点滴等の現場に限らず、他の医療現場や、非破壊での観察を要する工事現場や研究開発現場でも適用可能であるものの、前述と同様の問題が生ずる虞があった。

本発明は、撮像手段で撮像した画像を、肉眼で目視した場合と同様に違和感無く見ることができ、肉眼で視認不能な対象を観察する作業を効率的に行い得る頭部装着型視認装置を提案するものである。

本発明は、装着者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に取り付けられ、前記装着者の左右の視線を夫々前方へ通過させる左右の視線通過部材と、左右一方の視線通過部材に隣接して配設され、前記視線通過部材を介して不可視光を受光して画像データを取得する撮像手段と、左右他方の視線通過部材に隣接して配設され、前記撮像手段で取得した前記画像データに基づいて画像を表示するための画像表示手段とを備え、左右一方の視線通過部材が、前記装着者の左右一方の視線を前方へ通過させると共に、前記撮像手段の光軸を前方へ屈折させるプリズムを備えたものであり、左右他方の視線通過部材が、前記装着者の左右他方の視線を前方へ通過させると共に、前記画像表示手段により表示される前記画像を当該視線で視認可能とするプリズムを備えたものであることを特徴とする頭部装着型視認装置である。ここで、不可視光は、肉眼で目視可能な可視光の波長域を除く波長域の光を示す。

かかる構成にあっては、プリズムによって撮像手段の光軸を左右一方の視線と一致させることができ、該一致によって該撮像手段が装着者の目線で撮像できる。こうした撮像手段で撮像した画像（以下、不可視光画像という）を画像表示手段で表示することにより、装着者が、左右一方の眼でプリズムを介して対象物を目視できると共に左右他方の眼で前記不可視光画像を見ることができるため、可視光で見る対象物と前記不可視光画像（前記撮像手段で撮像した画像）とを重ねて見ることができる。ここで、本構成では、撮像手段の光軸が視線と一致できることによって、画像表示手段で表示される前記不可視光画像が、可視光で見る対象物に合うため、両者を装着者が違和感無く見ることができる。これにより、肉眼（可視光）で目視不能なものを正確かつ容易に視認することができる。

本発明の構成によれば、前記した医療現場、工事現場、および研究開発現場で使用されることで、作業の正確性と効率化とを向上できる。例えば、前記した採血等の医療現場で、血管位置が肉眼で確認できない場合にあっても、本発明の構成によれば、該血管位置を正確かつ容易に特定できる。また、肉眼で視認できない癌も、本発明の構成によれば、正確且つ容易に見つけることができるため、早期発見と早期治療とに大きく寄与できる。さらに、本発明の構成を用いることによって、リアルタイムで癌を視認できることから、その処置（手術等）を行うこともできる。

前述した本発明の頭部装着型視認装置にあって、視線通過部材のプリズムは、二個の直角プリズムを互いの斜面同士を重ね合わせて一体化された立方体形を成し、該斜面に、その表方から入射した光を裏方へ透過させる透過光と反射させる反射光とに分ける透過反射手段が設けられたものであり、左右一方の視線通過部材は、前記プリズムが、前記透過反射手段を有する斜面によって撮像手段の光軸を前方へ屈折させるように配設されてなり、左右他方の視線通過部材は、前記プリズムが、前記透過反射手段を有する斜面によって画像表示手段で表示される画像を反射させて左右他方の視線で視認可能とするように配設されてなるものである構成が提案される。

かかる構成にあっては、左右一方の視線通過部材のプリズムを透過した透過光を装着者が受光し且つ当該プリズムで反射した反射光を撮像手段が受光することから、該撮像手段が該装着者の目線で安定して撮像できる。そして、左右他方の視線通過部材では、そのプリズムによって、画像表示手段で表示される画像を反射することがから、装着者が該画像を安定して見ることができる。したがって、本構成によれば、前述した本発明の作用効果が安定して発揮され得る。

本発明の頭部装着型視認装置にあっては、前述したように、撮像手段の光軸が装着者の視線と一致させることができ、該一致によって該撮像手段が該装着者の目線で撮像できるから、この撮像した不可視光画像を、プリズムを介して目視する対象物に重ね合わせて見せることができる。これにより、装着者が撮像手段で撮像された不可視光画像を対象物と一緒に違和感無く視認できるため、肉眼で目視不能なものに対する所望の作業（処置）を正確かつ容易に行うことができ、該作業の正確性と効率化とを向上できる。

実施例の頭部装着型視認装置１を示す斜視図である。頭部装着型視認装置１の、（Ａ）平面図と、（Ｂ）正面図である。頭部装着型視認装置１を装着した状態を示す側面図である。右側の視線撮像本体２２の、（Ａ）右側筐体３１を切り欠いて示す平面図と、（Ｂ）右側筐体３１を切り欠いて示す正面図である。左側の視線撮像本体２３の、（Ａ）左側筐体４１を切り欠いて示す平面図と、（Ｂ）左側筐体４１を切り欠いて示す正面図と、（Ｃ）正面図である。（Ａ）右側の視線撮像本体２２の第一プリズム３３を示す斜視図と、（Ｂ）第一プリズム３３の分解斜視図と、（Ｃ）左側の視線撮像本体２３の第二プリズム４３，４３を示す斜視図と、（Ｄ）第二プリズム４３，４３の分解斜視図である。頭部装着型視認装置１における、装着者の視線Ｓ１，Ｓ２と近赤外線カメラ３４の光軸Ｐ１とを示す説明図である。視認画像表示システム６１を示す説明図である。視認画像表示システム６１の画像表示装置６４での表示例を示す説明図である。

本発明を具体化した実施例を、添付図面を用いて説明する。尚、実施例にあって、前後方向は、実施例の頭部装着型視認装置１を装着した装着者における前後方向を示し、左右は、同様に該装着者における左右を示す。そして、前後方向と上下方向（縦方向）とに直交する左右方向を左右横方向という。また、左右方向にあって、左右の外側から装着者の中心に向かう方向を、内方とする。さらに、実施例にあって、前面と正面とは、同じ意味で用いている。

実施例の頭部装着型視認装置１は、図１～３に示すように、装着者１０１の両眼前方に配設されて両眼を覆う透明なシールド部４と、該装着者の両耳に掛けられることによって該装着者の頭部に装着されるフレーム部３とが一体的に設けられた保護メガネ２を備える。そして、前記フレーム部３の中央部に連結部材５を介して取り付けられた視線撮像ユニット６および照明装置７を備え、該視線撮像ユニット６と照明装置７とが一体的に設けられている。

前記連結部材５は、前記保護メガネ２のフレーム部３に固定される基部１１と、該基部１１に上下方向へ傾動可能に設けられた支持杆部１２と、該支持杆部１２を挿通させた上下方向の長孔が設けられた摺動部１３とを備える。支持杆部１２の先端部には位置決め部１５が回転可能に螺着されており、該位置決め部１５を締結することによって、該支持杆部１２に対する摺動部１３の上下位置を固定できる一方、該位置決め部１５の締結解除によって、摺動部１３を支持杆部１２に対して上下方向へ移動できる。摺動部１３には、前記照明装置７が上下方向へ傾動可能に取り付けられており、該照明装置７に前記視線撮像ユニット６が一体的に取り付けられている。こうした連結部材５は、支持杆部１２を基部１１に対して傾動させることによって、該支持杆部１２と摺動部１３と照明装置７および視線撮像ユニット６とを一体的に前後方向へ傾動できる。この視線撮像ユニット６の傾動により、装着者１０１の両眼との距離を変更できる。また、摺動部１３を支持杆部１２に対して上下方向へ摺動させることによって、該摺動部１３と照明装置７および視線撮像ユニット６とを一体的に上下方向へ摺動できる。さらにまた、照明装置７を摺動部１３に対して上下方向へ傾動させることによって、該照明装置７と視線撮像ユニット６とを一体的に上下方向へ傾動でき、これらを装着者に対して所望の角度で傾斜できる。

照明装置７は、前記摺動部１３に傾動可能に取り付けられた照明支持部１７と、可視光を照射する可視光ライト１８と、近赤外光（近赤外波長域の光）を照射する近赤外光ライト１９とを備え、可視光ライト１８と近赤外光ライト１９とが照明支持部１７に支持されている。可視光ライト１８と近赤外光ライト１９とは、前記視線撮像ユニット６の第一，第二プリズム３３，４３を介して見る対象物（装着者の視点Ｔ）に夫々光りを照射するように配置されている。可視光ライト１８が可視光を照射することによって、前記対象物の視認性を向上できる一方、近赤外光ライト１９が近赤外光を照射することによって、後述する近赤外線カメラ３４が近赤外線画像を撮像できる。尚、これらライト１８，１９には、図示しないＯＮ／ＯＦＦスイッチや電源などがケーブルを介して夫々接続されている。

次に、本発明の要部にかかる視線撮像ユニット６について説明する。
視線撮像ユニット６は、図１～３に示すように、前記照明装置７の照明支持部１７に取り付けられた案内支持部材２１と、該案内支持部材２１に夫々支持された左右の視線撮像本体２２，２３とを備える。

案内支持部材２１は、左右方向に長尺状に形成され、左右方向の中央部が前記照明支持部１７に固結されている。この案内支持部材２１は、中央部に対して左右対称に形成されており、左右両側に第一案内長孔部２５と第二案内長孔部２６とが夫々設けられている。第一案内長孔部２５は、左右横方向へ直線状に開口された長孔であり、案内支持部材２１を上下方向に貫通している。左右の第一案内長孔部２５は、装着者に装着された状態で、該装着者の左右両眼に対応する各両眼の前方位置に夫々設けられている。また、第二案内長孔部２６は、前記第一案内長孔部２５の外側に、該第一案内長孔部２５に対して前方へ直線状に傾斜された長孔であり、案内支持部材２１を上下方向に貫通している。

右側の視線撮像本体２２は、前記案内支持部材２１に左右方向へ摺動可能に支持された右側筐体３１と、該右側筐体３１の前部に取り付けられたルーペ部３２と、該右側筐体３１の内部に配設された第一プリズム３３（図４参照）とを夫々備える。さらに、右側筐体３１の内部には、近赤外線カメラ３４が配設されている（図４参照）。右側筐体３１は、内側（照明装置７寄り）に配置された第一筐体部３１ａと、該第二筐体部３１ｂの外方に連結筒部３１ｃを介して連結された第二筐体部３１ｂとを備え、第一筐体部３１ａの内部と第二筐体部３１ｂの内部とが連結筒部３１ｃの内部を介して連通されている。

ここで、第一筐体部３１ａに配設された第一プリズム３３は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、二個の直角プリズム３８，３８が互いの斜面３８ａ，３８ａ同士を重ね合わせて接合された立方体であり、いわゆるキューブ型のビームスプリッターである。この第一プリズム３３の斜面３８ａには、透過率（透明度）を０～５０％とするミラーコーティングが施されている。この第一プリズム３３は、図４，７に示すように、装着者の眼前で斜面３８ａを内側前方へ傾斜させるようにして第一筐体部３１ａの内部に配設される。そして、第一プリズム３３の前面が、第一筐体部３１ａの前部に取り付けられたルーペ部３２に対向配置される。この第一プリズム３３には、前面、後面、および右側面に反射防止コーティングが施されると共に、その他の三面に、光の入出力を抑制する黒色コーティングが施される。

第一筐体部３１ａには、図４に示すように、前面部と後面部とに、内部の第一プリズム３３を臨む開口部（図示せず）が夫々形成されており、該前面部に前記ルーペ部３２が配設されている。ルーペ部３２は、略截頭円錐状の鏡筒と該鏡筒の前後端部に並設された二枚のレンズを備えた構成であり、後端部のレンズが前記第一筐体部３１ａの前面部の開口部に対向するように、該第一筐体部３１ａに一体的に取り付けられている。

さらに、第一筐体部３１ａには、図１～４に示すように、上面から上方へ突出されて、前記案内支持部材２１の第一案内長孔部２５に挿通される杆部と、該第一案内長孔部２５上で該杆部の上部に螺着されて、該第一案内長孔部２５に挿通不能な固定部とを有する支持杆部３５が設けられている。この支持杆部３５の固定部を締め付けることによって、第一筐体部３１ａを案内支持部材２１に位置決め固定できる一方、該固定部の締め付けを解除することによって、該第一筐体部３１ａを第一案内長孔部２５に沿って相対移動できる。同様に、第二筐体部３１ｂには、その上面から上方へ突出されて、前記案内支持部材２１の第二案内長孔部２６に挿通される杆部と、該第二案内長孔部２６上で該杆部の上部に螺着されて、該第二案内長孔部２６に挿通不能な固定部とを有する支持杆部３６が設けられている。この支持杆部３６の固定部を締め付けることによって、第二筐体部３１ｂを案内支持部材２１に位置決め固定できる一方、該固定部の締め付けを解除することによって、該第二筐体部３１ｂを第二案内長孔部２６に沿って相対移動できる。

こうした右側の視線撮像本体２２は、案内支持部材２１の第一，第二案内長孔部２５，２６に挿通された支持杆部３５，３６により夫々吊持される。そして、視線撮像本体２２は、両支持杆部３５，３６の固定部が締め付けられていない状態で、左右横方向へ移動可能であり、少なくとも一方の支持杆部３５，３６の固定部を締め付けることによって、位置決めされる。この締め付けられていない状態で視線撮像本体２２を左右へ移動させると、該視線撮像本体２２が左右横方向へ移動しつつ、第一案内長孔部２５に挿通された夫々の支持杆部３５を中心として前後方向へ傾動する。

一方、左側の視線撮像本体２３は、前記案内支持部材２１に左右方向へ摺動可能に支持された左側筐体４１と、該左側筐体４１の内側寄り前部に取り付けられたルーペ部３２と、該左側筐体４１の内部に配設された第二プリズム４３，４３（図５参照）とを夫々備える。さらに、左側筐体４１の内部には、眼球用カメラ４４が配設されると共に、モニター５１とレンズ５２とが前後に並んで配設されている（図５参照）。

ここで、左側筐体４１の内部には、図５に示すように、二個の第二プリズム４３，４３が左右方向に並設されており、一方の第二プリズム４３が前記ルーペ部３２の直後方に対向配置され、他方の第二プリズム４３が一方の第二プリズム４３の左方（外方）に配置されている。これら第二プリズム４３，４３は、図６（Ｃ），（Ｄ）に示すように、前記した第一筐体部３１ａの第一プリズム３３と同様に二個の直角プリズム３８，３８で形成された立方体であり、斜面３８ａに、透過率（透明度）を０～５０％とするミラーコーティングが施されている。二個の第二プリズム４３，４３は、図４に示すように、装着者の眼前で斜面３８ａを内側後方へ傾斜させるようにして左側筐体４１の内部に配設される。そして、一方（ルーペ部３２の直後方）の第二プリズム４３は、前面、後面、および左側面に反射防止コーティングが施されると共に、その他の三面に、光の入出力を抑制する黒色コーティングが施される。他方の第二プリズム４３は、前面、右側面、および左側面に反射防止コーティングが施されると共に、その他の三面に、光の入出力を抑制する黒色コーティングが施される。

左側筐体４１には、図５に示すように、前面部と後面部とに、前記した一方（内側）の第二プリズム４３を臨む開口部（図示せず）が夫々形成されており、該前面部に前記ルーペ部３２が配設されている。このルーペ部３２は、前記右側の視線撮像本体２２に配設されたものと同じ構成であり、後端部のレンズが前記左側筐体４１の前面部の開口部に対向するように、該左側筐体４１に一体的に取り付けられている。さらに、この左側筐体４１には、内側寄りの上面から上方へ突出された支持杆部３５と、外側寄りの上面から上方へ突出された支持杆部３６とが設けられている。これら支持杆部３５，３６は、前記した右側の視線撮像本体２２に設けられた支持杆部３５，３６と夫々同じ構成のものである。

こうした左側の視線撮像本体２３は、前述した右側の視線撮像本体２２と同様に、案内支持部材２１の第一，第二案内長孔部２５，２６に挿通された支持杆部３５，３６により夫々吊持される。視線撮像本体２３は、両支持杆部３５，３６の少なくとも一方の固定部を締め付けることによって、位置決めされる。そして、両支持杆部３５，３６が締め付けられていない状態で視線撮像本体２３を左右へ移動させると、該視線撮像本体２３が左右横方向へ移動しつつ、支持杆部３５を中心として前後方向へ傾動する。

尚、視線撮像本体２２，２３の支持杆部３５，３６と案内支持部材２１の第一，第二案内長孔部２５，２６との夫々の位置や寸法形状等は、該視線撮像本体２２，２３の移動によって、後述するように第一，第二プリズム３３，４３を通過する視線Ｓ１，Ｓ２の交わる位置Ｔ（以下、視点という）が略変わらないように、設定されている。

また、前述した右側の視線撮像本体２２には、図４に示すように、第二筐体部３１ｂおよび連結筒部３１ｃに近赤外線カメラ３４が配設されている。近赤外線カメラ３４は、近赤外線波長域の光を受光して撮像できるものであり、撮像素子が設けられた本体部とレンズが設けられた鏡筒部とを備え、撮像素子とレンズとの相対距離を変えることによってピント調整ができる。こうした近赤外線カメラ３４は、鏡筒部のレンズが、前記第一プリズム３３の右側面に対向するように設けられている。また、本実施例にあっては、連結筒部３１ｃに、ピント調整するための円盤状の操作板部３７が設けられている。こうした近赤外線カメラ３４は、ルーペ部３２を介した装着者の視点Ｔでピント調整できるように、焦点距離とＦ値（絞り）等が定められている。

近赤外線カメラ３４には、ケーブル４０が接続されており、該ケーブル４０を介して通信制御装置３９に接続されている。このケーブル４０は、図１，４に示すように、第二筐体部３１ｂから差し出されて、前記保護メガネ２のフレーム部３に連結され、装着者に保持された通信制御装置３９に接続される。近赤外線カメラ３４と通信制御装置３９との間では、ケーブル４０を介して、該近赤外線カメラ３４に撮像を指示する信号と該近赤外線カメラ３４で撮像した画像データとが送受信されると共に、該通信制御装置３９から近赤外線カメラ３４に電力が供給される。通信制御装置３９は、近赤外線カメラ３４に撮像させるスイッチ、電源、および無線通信機能などを備えており、該無線通信機能によって、近赤外線カメラ３４から入力した画像データをネットワークを介して通信することができる。

左側の視線撮像本体２３の左側筐体４１には、図５に示すように、前記他方（外側）の第二プリズム４３の外方に、眼球用カメラ４４が配設されている。眼球用カメラ４４は、可視光（可視光波長域の光）を受光して撮像できるものであり、撮像素子が設けられた本体部とレンズが設けられた鏡筒部とを備え、該鏡筒部のレンズが、前記外側の第二プリズム４３の左側面に対向するように設けられている。ここで、眼球用カメラ４４は、第二プリズム４３，４３を介して装着者の眼球でピント調整できるように、焦点距離とＦ値（絞り）等が定められている。

さらに、左側筐体４１の内部には、前記外側の第二プリズム４３の直前方にモニター５１が配設されると共に、当該第二プリズム４３と該モニター５１との間にレンズ５２が配設されている。ここで、レンズ５２は、前記外側の第二プリズム４３の前面に対向状に配置され、モニター５１は、該レンズ５２を介して当該第二プリズム４３の前面に対向状に配置されている。ここで、モニター５１は、後述するように、前記した近赤外線カメラ３４で撮像した画像が表示される極小型のものであり、レンズ５２は、モニター５１で表示する画像を拡大表示させるものである。

前記した眼球用カメラ４４とモニター５１とには、図１，５に示すように、夫々ケーブル４８，４９が接続されており、該ケーブル４８，４９を介して前記通信制御装置３９に接続されている。そして、眼球用カメラ４４とモニター５１とは、前述した近赤外線カメラ３４と同様に、通信制御装置３９との間でケーブル４８，４９を介して信号やデータとが送受信されると共に、該通信制御装置３９から電力が供給される。ここで、モニター５１では、前記通信制御装置３９によって、近赤外線カメラ３４で表示された画像が表示される。すなわち、通信制御装置３９は、近赤外線カメラ３４から送信された画像データに基づいて、モニター５１で画像表示する表示制御手段が設けられている。これにより、モニター５１では、近赤外線カメラ３４で撮像した画像（以下、近赤外線画像という）を、リアルタイムで表示することができる。

このように左右の視線撮像本体２２，２３は、前記第一，第二プリズム３３，４３を備えた構成であることから、装着者の視線Ｓ１，Ｓ２で前方に位置する対象物をルーペ部３２，３２によって拡大視できると共に、近赤外線カメラ３４および眼球用カメラ４４により撮像することと、モニター５１で表示された近赤外線画像を装着者が見ることとができるようになっている。

詳述すると、右側の視線撮像本体２２では、ルーペ部３２を介して正面から入射する入射光が第一プリズム３３により、該第一プリズム３３の斜面３８ａを透過する透過光と、該斜面３８ａで外方（右方）へ反射する反射光とに分かれる。これにより、図７に示すように、右眼の視線Ｓ１が第一プリズム３３を通過すると共に、近赤外線カメラ３４の光軸Ｐ１が、該第一プリズム３３を通過する右眼の視線Ｓ１と一致できることから、該近赤外線カメラ３４が装着者の目線で撮像できる。

左側の視線撮像本体２３では、ルーペ部３２を介して正面から入射する入射光が内側の第二プリズム４３を透過すると共に、前記モニター５１で発する光が、外側の第二プリズム４３の斜面３８ａで反射して内方（右方）へ屈折して、内側の第二プリズム４３の斜面３８ａで反射して後方へ屈折する。これにより、左眼の視線Ｓ２が、内側の第二プリズム４３を通過すると共にモニター５１で表示された近赤外線画像を見ることができるから、左眼では、該対象物と該近赤外線画像とを重ねて見ることができる。ここで、前述したように、モニター５１では前記近赤外線カメラ３４で撮像された近赤外線画像をリアルタイムで表示することから、装着者は、左右の視線Ｓ１，Ｓ２で目視する像（可視光で見る像）と近赤外線カメラ３４で撮像した像（近赤外波長域の光で見える像）とが重ねられて見える。尚、モニター５１の直後方に配置されたレンズ５２は、モニター５１で表示された近赤外線画像を、ルーペ部３２を介して目視するサイズに合わせるために用いられる。

さらに、外側の第二プリズム４３は、前述のようにモニター５１の光を斜面３８ａで反射すると共に、該斜面３８ａで左右方向へ光を透過する。これにより、眼球用カメラ４４の光軸Ｐ２が、外側の第二プリズム４３を通過して内側の第二プリズム４３で後方へ屈折することから、装着者の左の眼球を略正面から撮像することからできる。この眼球用カメラ４４は、左眼にピントを合わせて、該左眼の動画を撮像し、該動画の画像データを前記通信制御装置３９へ送信する。

本実施例の頭部装着型視認装置１は、保護メガネ２が装着者の頭部に装着されて、視線撮像ユニット６が該装着者の眼前に配置されることにより、該装着者に使用される（図３参照）。そして、装着者が、連結部材５を操作して、視線撮像ユニット６を昇降動させたり前後方向へ傾動させたりすることにより、該視線撮像ユニット６と照明装置７とを所望位置とする。さらに、左右の視線撮像本体２２，２３を操作して、各視線撮像本体２２，２３の第一，第二プリズム３３，４３（およびルーペ部３２，３２）を、左右夫々の眼前に配置する。このように左右の視線撮像本体２２，２３を、装着者の両眼に合わせて位置決めすることにより、図７に示すように、視線Ｓ１，Ｓ２が第一，第二プリズム３３，４３とルーペ部３２，３２とを通過して、両視線Ｓ１，Ｓ２が交わる視点Ｔで対象物を拡大視できる。

このように視線撮像本体２２，２３を位置合わせすることによって、装着者の視線Ｓ１が第一プリズム３３の中心または略中心を通過すると、該視線Ｓ１と近赤外線カメラ３４の光軸Ｐ１とが一致する。これにより、近赤外線カメラ３４が、装着者の目線で対象物を撮像できる。すなわち、前記した近赤外光ライト１９により近赤外光（近赤外波長域の光）を対象物（視点Ｔ）へ照射した状態で、近赤外線カメラ３４で撮像することにより、該対象物の近赤外線画像の画像データを生成できる。そして、通信制御装置３９が、近赤外線カメラ３４で撮像された画像データを受信すると、該画像データに基づいた近赤外線画像をモニター５１で表示する制御を行う。これにより、モニター５１で、近赤外線カメラ３４で撮像された近赤外線画像をリアルタイムで表示する。こうしてモニター５１で表示される近赤外線画像を装着者が左眼で見ることにより、左右の眼で第一，第二プリズム３３，４３とルーペ部３２，３２とを介して見る対象物に、近赤外線カメラ３４で撮像された近赤外線画像（可視光で視認不能かつ近赤外波長域の光で視認可能な画像）を重ねて、リアルタイムで視認できる。

次に、前述した頭部装着型視認装置１を有する視認画像表示システム６１について説明する。
視認画像表示システム６１は、図８に示すように、頭部装着型視認装置１と、該頭部装着型視認装置１の通信制御装置３９から送信された画像データを受信するコンピュータ６２と、該コンピュータ６２を介して該画像データを記憶する記憶装置６３と、該画像データに基づいて動画や静止画を表示する画像表示装置６４とを備える。尚ここで、通信制御装置３９から送信される画像データには、前記近赤外線カメラ３４により撮像された画像データと、前記眼球用カメラ４４により撮像された画像データとが含まれる。

前記コンピュータ６２は、中央制御装置、データを送受信する手段、画像表示装置６４で動画や静止画を表示させる画像制御手段などを備える。コンピュータ６２では、前記近赤外線カメラ３４で撮像された画像データを受信すると、画像制御手段が、該画像データに基づいて画像表示装置６４で近赤外線画像７２（図９参照）をリアルタイムで表示させる処理を行う。さらに、画像制御手段は、眼球用カメラ４４で撮像された画像データを受信すると、当該画像データと、前記近赤外線カメラ３４で撮像された画像データとに基づいて、前記近赤外線画像上における眼球の視線位置を所定の演算により取得し、該視線位置を示す視線画像７３（図９参照）を生成する。そして、この視線画像７３を前記近赤外線画像７２に重ねて画像表示装置６４で表示する処理を行う。

画像制御手段による視線位置を取得する所定の演算は、ルーペ部３２，３２の倍率や、眼球用カメラ４４で撮像した画像データに表示される眼球（瞳孔）の位置などから予め設定されており、近赤外線カメラ３４で撮像された画像データにより表示する近赤外線画像７２における視線位置を求めることができる。ここで、眼球用カメラ４４は、前述したように、左眼の略正面から眼球の動画を撮像できることから、画像制御手段は、該動画の画像データを解析することによって、当該眼球の動きを正確に求めることができ、前記視線位置を正確かつ安定して取得できる。

さらに、コンピュータ６２は、近赤外線カメラ３４から受信した画像データと、眼球用カメラ４４から受信した画像データとを時系列的に対応付けて、前記記憶装置６３に記憶する処理を行う。そして、管理者等により操作されることによって、記憶装置６３に記憶された前記画像データを選択的に読み込んで、前述したように近赤外線画像と視線画像とを重ねて画像表示装置６４で表示する。

こうした視認画像表示システム６１は、図９に示すように、頭部装着型視認装置１の近赤外線カメラ３４で撮像した画像データによって、画像表示装置６４で近赤外線画像７２を表示できると共に、眼球用カメラ４４で撮像した画像データから取得した視線画像７３を、前記近赤外線画像７２に重ねて該画像表示装置６４で表示できる。これにより、画像表示装置６４を見る者が、該装着者と同様に、近赤外波長域の光で視認可能なものを含む対象物７１を見ることができると共に、該装着者の視線位置を視認することができる。

本実施例の頭部装着型視認装置１は、前述したように、装着者が、肉眼で見る（可視光で見る）対象物に近赤外波長域の光で見える近赤外線画像を重ねて見ることができるから、該近赤外線画像を正確に視認できる。ここで、近赤外線カメラ３４の光軸Ｐ１が第一プリズム３３で屈折されて装着者の視線Ｓ１と一致することから、装着者は、肉眼で見る対象物に近赤外線画像を違和感無く重ねて見ることができる。さらに、本実施例の視認画像表示システム６１は、頭部装着型視認装置１の近赤外線カメラ３４で撮像した近赤外線画像に、眼球用カメラ４４で撮像した画像データから得た視点画像を重ねて、画像表示装置６４で表示することから、該画像表示装置６４を見る者が、装着者と同じ目線で近赤外線画像を見ることができると共に、視点画像によって該装着者の注視点を視認さできる。こうした本実施例の構成は、医療現場で適用することができ、例えば、採血や点滴等を行う医療従事者が頭部装着型視認装置１を装着することによって、血管を肉眼で視認し難い患者であっても該血管の位置を正確かつ容易に視認できる。また、手術の執刀医が頭部装着型視認装置１を装着することによって、肉眼で視認できない癌等を正確かつ容易に視認することができる。そして、こうした手術中に近赤外線カメラ３４で撮像した近赤外線画像と眼球用カメラ４４の撮像に基づく視点画像とを画像表示装置６４で表示することによって、アシスタントや見学者等が執刀医と同じ目線で手術の状況を見ることができると共に、該執刀医の注視点を知得できる。これにより、手術中にリアルタイムで表示すれば、前記アシスタントや見学者が手術状況を正確に知ることができるため、手術状況に応じて的確なアドバイス等を行うことができる。または、見学者等に、執刀医による手術の流れや注視点を正確に伝えることができる。同様に、手術後に記憶装置６３に記憶した画像データを読み込んで画像表示装置６４で表示することによって、学生や他の医療関係者に様々手術状況に関する知見を広めることに役立つ。

本実施例にあって、保護メガネ２が本発明にかかる頭部装着部に相当する。右側の視線撮像本体２２に配設された第一プリズム３３と、左側の視線撮像本体２３に配設された内側の第二プリズム４３（ルーペ部３２の直後方に位置するもの）とが、本発明にかかるプリズムに相当し、本発明の視線通過部材を構成している。第一プリズム３３の、内側前方へ傾斜された斜面３８ａと、第二プリズム４３の、内側後方へ傾斜された斜面３８ａとが、本発明にかかる透過反射手段に相当する。近赤外線カメラ３４が、本発明にかかる撮像手段に相当し、近赤外光（近赤外波長域の光）が、本発明にかかる不可視光に相当する。モニター５１が、本発明にかかる画像表示手段に相当する。

本発明は、前述した実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、前述の実施例における各部の寸法形状は、適宜変更することができる。

前述の実施例は、左側の視線撮像本体に眼球用カメラを備えたものであるが、これに限らず、眼球用カメラを備えない構成としても良い。この構成の場合には、視認画像表示システムが、画像表示装置で視点位置を表示しないものとなる。

前述の実施例は、近赤外線カメラを備えた構成であるが、これに限らず、他の波長域の不可視光を受光して撮像するカメラ（撮像手段）を備えた構成としても良い。

前述の実施例は、左側の視線撮像本体が、モニターとプリズムとの間にレンズを配設した構成であるが、これに限らず、レンズを設けない構成であっても良い。このレンズは、モニターで表示される画像のスケールを、ルーペ部を介して装着者が見る対象物に合わせるためのものであることから、モニターのサイズや画像の表示サイズを調整すれば、レンズは設ける必要が無い。

前述の実施例は、左右の視線撮像本体が夫々ルーペ部を備えた構成であるが、ルーペ部の無い構成であっても良い。

１頭部装着型視認装置
２保護メガネ（頭部装着部）
３３第一プリズム
４３第二プリズム
３４近赤外線カメラ
３８直角プリズム
５１モニター（画像表示手段）
Ｐ１光軸
Ｓ１，Ｓ２視線

Claims

装着者の頭部に装着される頭部装着部と、
前記頭部装着部に取り付けられ、前記装着者の左右の視線を夫々前方へ通過させる左右の視線通過部材と、
左右一方の視線通過部材に隣接して配設され、前記視線通過部材を介して不可視光を受光して画像データを取得する撮像手段と、
左右他方の視線通過部材に隣接して配設され、前記撮像手段で取得した前記画像データに基づいて画像を表示するための画像表示手段と
を備え、
左右一方の視線通過部材が、
前記装着者の左右一方の視線を前方へ通過させると共に、前記撮像手段の光軸を前方へ屈折させるプリズムを備えたものであり、
左右他方の視線通過部材が、
前記装着者の左右他方の視線を前方へ通過させると共に、前記画像表示手段により表示される前記画像を当該視線で視認可能とするプリズムを備えたものであることを特徴とする頭部装着型視認装置。
視線通過部材のプリズムは、
二個の直角プリズムを互いの斜面同士を重ね合わせて一体化された立方体形を成し、該斜面に、その表方から入射した光を裏方へ透過させる透過光と反射させる反射光とに分ける透過反射手段が設けられたものであり、
左右一方の視線通過部材は、
前記プリズムが、前記透過反射手段を有する斜面によって撮像手段の光軸を前方へ屈折させるように配設されてなり、
左右他方の視線通過部材は、
前記プリズムが、前記透過反射手段を有する斜面によって画像表示手段で表示される画像を反射させて左右他方の視線で視認可能とするように配設されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型視認装置。