特許第6984745号(P6984745)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6984745画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及び画像処理プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6984745
(24)【登録日】2021年11月29日
(45)【発行日】2021年12月22日
(54)【発明の名称】画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及び画像処理プログラム
(51)【国際特許分類】
   A61B 3/13 20060101AFI20211213BHJP
   G02B 27/02 20060101ALI20211213BHJP
   G02B 30/56 20200101ALI20211213BHJP
   H04N 13/339 20180101ALI20211213BHJP
   H04N 13/128 20180101ALI20211213BHJP
【ＦＩ】
   A61B3/13
   G02B27/02 Z
   G02B30/56
   H04N13/339
   H04N13/128
【請求項の数】20
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2020-519532(P2020-519532)
(86)(22)【出願日】2019年4月18日
(86)【国際出願番号】JP2019016706
(87)【国際公開番号】WO2019220856
(87)【国際公開日】20191121
【審査請求日】2020年10月22日
(31)【優先権主張番号】特願2018-93048(P2018-93048)
(32)【優先日】2018年5月14日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川崎 智裕
(72)【発明者】
【氏名】左高 良一
(72)【発明者】
【氏名】水田 正宏
【審査官】 高松 大
(56)【参考文献】
【文献】 特開２００６−３４６１０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０００−２１４３８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１０−２３１１９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１３−２５４１２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１６−２０９２９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ３／１３
Ｇ０２Ｂ ２７／０２
Ｇ０２Ｂ ３０／５６
Ｈ０４Ｎ １３／３３９
Ｈ０４Ｎ １３／１２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、
入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、
前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示することによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる表示部と、
前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、
を備えた画像表示装置。
【請求項2】
前記左眼用画像領域の領域中心と前記右眼用画像領域の領域中心との距離と、前記左眼用光学ユニットの光軸と前記右眼用光学ユニットの光軸との距離との少なくとも一方の距離を可変する距離可変部を含み、
前記表示部は、前記距離可変部によって前記少なくとも一方の距離が可変された状態で前記左眼用画像領域及び前記右眼用画像領域を提示する
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項3】
前記距離可変部は、前記両眼に生じさせる輻輳角を大きくする場合、前記左眼用画像領域の領域中心と前記右眼用画像領域の領域中心との距離を、現在の第１距離から前記第１距離より大きい第２距離に変更する
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項4】
前記距離可変部は、前記左眼用画像領域の領域中心と前記右眼用画像領域の領域中心との距離が大きくなるに従って輻輳角が大きくなるように、前記左眼用画像領域の領域中心と前記右眼用画像領域の領域中心との距離を可変する
請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項5】
入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、
入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、
前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示すると共に、前記左眼用光学ユニットの光軸と前記右眼用光学ユニットの光軸とを、前記左眼用光学ユニット及び前記右眼用光学ユニットの射出側で交差させることによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる表示部と、
前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、
を備えた画像表示装置。
【請求項6】
前記右眼用光学ユニットの光軸と、前記左眼用光学ユニットの光軸とのなす角度を可変する角度可変部を含み、
前記表示部は、前記角度可変部によって前記角度が可変された状態で前記左眼用画像領域及び前記右眼用画像領域を提示する
請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項7】
前記表示部は、前記左眼用画像領域及び前記右眼用画像領域が連続する１枚の画像を提示する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項8】
前記表示部は、前記右眼用画像領域及び左眼用画像領域の各々独立した右眼用画像及び左眼用画像を提示する
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項9】
前記反射部で形成される前記左眼瞳及び前記右眼瞳の少なくとも一方の瞳は、
視野角の半角をθ、光軸と前記反射部の反射面とのなす角度をΨ、瞳の直径をφ、前記瞳から前記反射部の反射面までの距離ｄ０ とした場合、
ｄ０ ＞（１＋ｔａｎθ／ｔａｎΨ）２・（φ／２ｔａｎθ）
で表す条件を満たすように形成される
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項10】
対象物の画像が表示部に表示される位置に光の入射側の焦点を有し、射出瞳を形成する光学ユニットと、
前記光学ユニットから射出される光を反射又は透過し、前記射出瞳と共役関係にある位置に前記射出瞳をリレーする光学素子と、
前記光学素子によってリレーされる前記射出瞳の位置において観察する観察者の両眼に輻輳角を生じさせる輻輳角調整機構と
を備える画像表示装置。
【請求項11】
前記輻輳角調整機構の駆動を制御し、前記輻輳角を変える制御部を備える
請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記観察者の眼で観察される画像に対して前記対象物の画像を反転して前記表示部に表示させる
請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項13】
前記光学素子は、再帰透過素子又は光学結像素子である
請求項１０から請求項１２の何れか一項に記載の画像表示装置。
【請求項14】
前記輻輳角調整機構は、前記光学ユニットの光軸に交差する方向に前記表示部を移動させることによって、前記輻輳角を調整する
請求項１０から請求項１３の何れか一項に記載の画像表示装置。
【請求項15】
前記輻輳角調整機構は、前記光学素子によってリレーされる前記射出瞳の瞳面に対する前記光学ユニットの光軸の入射角が変わるように、前記表示部及び前記光学ユニットを移動させることによって前記輻輳角を調整する
請求項１０から請求項１４の何れか一項に記載の画像表示装置。
【請求項16】
請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の画像表示装置と、
右眼用画像情報、及び左眼用画像情報を取得し、取得した前記右眼用画像情報及び前記左眼用画像情報に基づき形成される右眼用画像領域及び左眼用画像領域が反転されるように画像処理する画像処理部と、
を備えた画像表示システム。
【請求項17】
前記右眼用画像情報、及び前記左眼用画像情報は、顕微鏡を用いて被検眼の前眼部を撮影した撮影画像を示す画像情報であり、
前記画像処理部は、前記顕微鏡で反転される像方向に、前記右眼用画像領域、及び前記左眼用画像領域の各々が反転されるように画像処理する
請求項１６に記載の画像表示システム。
【請求項18】
前記右眼用画像情報、及び前記左眼用画像情報は、前記顕微鏡の被検眼側に前置き光学系を設置して被検眼の後眼部を撮影した撮影画像を示す画像情報であり、
前記画像処理部は、前記右眼用画像領域と、前記左眼用画像領域とが交換されるように画像処理する
請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項19】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の画像表示装置の画像表示方法であって、
右眼用画像情報、及び左眼用画像情報に基づき形成される右眼用画像領域及び左眼用画像領域を反転した状態で提示する
ことを含む処理を実行する画像表示方法。
【請求項20】
コンピュータを、請求項１６から請求項１８の何れか１項に記載された画像表示システムの画像処理部として機能させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の技術は、画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
眼科における眼の診断及び眼への外科的処置を目的として対象者の眼（以下、被検眼という。）の観察を可能とする眼科装置が各種実現されている。また、近年、被検眼を立体視による観察を可能とする眼科装置も実現されている。なお、本明細書では、「眼科」とは、眼に対処する医学の分科をいう。被検眼等の対象物を立体視により観察可能とする画像表示装置に関する技術が知られている（特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載の技術では、入射光に対し２回の空間折り返し機能を有する反射素子によりプロジェクタにより投影される実像に対する虚像を形成させ、スクリーンを不要とする光学系としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９−２８８６９６号公報
【発明の概要】
【0005】
開示の技術の第１の態様は、
入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、
入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、
前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示することによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる表示部と、
前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、
を備えた画像表示装置である。
【0006】
開示の技術の第２の態様は、
入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、
入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、
前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示すると共に、前記左眼用光学ユニットの光軸と前記右眼用光学ユニットの光軸とを、前記左眼用光学ユニット及び前記右眼用光学ユニットの射出側で交差させることによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる表示部と、
前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、
を備えた画像表示装置である。
【0007】
開示の技術の第３の態様は、
対象物の画像が表示部に表示される位置に光の入射側の焦点を有し、射出瞳を形成する光学ユニットと、前記光学ユニットから射出される光を反射又は透過し、前記射出瞳と共役関係にある位置に前記射出瞳をリレーする光学素子と、前記光学素子によってリレーされる前記射出瞳の位置において観察する観察者の両眼に輻輳角を生じさせる輻輳角調整機構とを備える画像表示装置。
【0008】
開示の技術の第４の態様は、
前記画像表示装置と、
右眼用画像情報、及び左眼用画像情報を取得し、取得した前記右眼用画像情報及び前記左眼用画像情報に基づき形成される右眼用画像領域及び左眼用画像領域が反転されるように画像処理する画像処理部と、
を備えた画像表示システムである。
【0009】
開示の技術の第５の態様は、
前記画像表示装置の画像表示方法であって、
右眼用画像情報、及び左眼用画像情報に基づき形成される右眼用画像領域及び左眼用画像領域を反転した状態で提示する
ことを含む処理を実行する画像表示方法である。
【0010】
開示の技術の第６の態様は、
コンピュータを、前記画像表示装置の画像処理部として機能させるための画像処理プログラムである。
【0011】
開示の技術の第７の態様は、
コンピュータを、前記画像表示システムの画像処理部として機能させるための画像処理プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態に係る眼科システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図2A】実施形態に係る立体視用の撮影画像と表示装置との関係の一例として、左眼用画像及び右眼用画像を独立表示する場合を示すイメージ図である。
【図2B】実施形態に係る立体視用の撮影画像と表示装置との関係の一例として、合成表示する場合を示すイメージ図である。
【図2C】実施形態に係る立体視用の撮影画像と表示装置との関係の一例として、１画像で表示する場合を示すイメージ図である。
【図3A】実施形態に係る眼科システムにおける表示装置の構成の一例として、表示装置の側面図を示すイメージ図である。
【図3B】実施形態に係る眼科システムにおける表示装置の構成の一例として、表示装置の正面図を示すイメージ図である。
【図3C】実施形態に係る眼科システムにおける表示装置の構成の一例として、表示装置の上面図を示すイメージ図である。
【図4】実施形態に係る眼科システムにおける光学ユニットの構成の一例を示すイメージ図である。
【図5】実施形態に係る眼科システムに含まれる表示装置の光路の一例を示すイメージ図である。
【図6】実施形態に係る反射部材と瞳とに関する光路の一例を示すイメージ図である。
【図7A】実施形態に係る表示装置の光路の一例を示し、左眼用及び右眼用の光学ユニットの光軸を平行にした表示装置を示す模式図である。
【図7B】実施形態に係る表示装置の光路の一例を示し、輻輳角を生じさせる表示装置を示す模式図である。
【図8】実施形態に係る観察者の目視状態の一例を示す模式図である。
【図9】実施形態に係る輻輳角調整機構の駆動を制御する制御装置を、コンピュータにより実現する構成の一例を示すブロック図である。
【図10】実施形態に係る輻輳角制御プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図11】実施形態に係る撮影画像と、観察者の網膜上に結像される像との関係の一例を示す模式図である。
【図12】実施形態に係る眼科システムで被検眼の前眼部を撮影する場合に表示する撮影画像の一例を示すイメージ図である。
【図13】実施形態に係る眼科システムで被検眼の後眼部を一次結像する前置レンズを用いて観察する場合に表示する撮影画像の一例を示すイメージ図である。
【図14】実施形態に係るカメラコントローラの構成の一例を示すブロック図である。
【図15】実施形態に係る画像処理プログラムによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図16】実施形態に係る表示装置の変形例を示す模式図である。
【図17】実施形態に係る表示装置の他の変形例を示す模式図である。
【図18】実施形態に係る表示部と光学ユニットとの位置関係の一例を示す模式図である。
【図19A】実施形態に係る眼科システムにおける抑制機構の構成の一例を示すイメージ図である。
【図19B】実施形態に係る眼科システムにおける反射部材の駆動の一例を示すイメージ図である。
【図20】実施形態に係る視認物を配置した表示装置の一例を示すイメージ図である。
【図21】実施形態に係る視認物を配置した表示装置の一例を示すイメージ図である。
【図22】本実施形態に係る外乱光抑制部の一例を示すイメージ図である。
【図23A】本実施形態に係る外乱光抑制部のその他の例を示すイメージ図である。
【図23B】本実施形態に係る外乱光抑制部のその他の例を示すイメージ図である。
【図24A】実施形態に係る表示装置の反射部に関して、光学結像素子を用いた一例を示す模式図である。
【図24B】実施形態に係る表示装置の反射部に関する第１の変形例を示す模式図である。
【図25】実施形態に係る表示装置の反射部に関する第２の変形例を示す模式図である。
【図26】実施形態に係る表示装置の反射部に関する第３の変形例を示す模式図である。
【図27A】実施形態に係る反射部材による像の結像に関して等倍の像を結像する反射部材による光路の一例を示す模式図である。
【図27B】実施形態に係る反射部材による像の結像に関して非等倍の像を結像する反射部材による光路の一例を示す模式図である。
【図28】実施形態に係る屈折力を付加することが可能な反射部材を示す模式図である。
【図29】実施形態に係る一般的な双眼鏡の構成を示す模式図である。
【図30】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第１例の双眼鏡の構成を示す模式図である。
【図31】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第２例の双眼鏡の構成を示す模式図である。
【図32】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第３例の双眼鏡の構成を示す模式図である。
【図33】実施形態に係る一般的な光学顕微鏡の構成を示す模式的である。
【図34】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第１例の光学顕微鏡の構成を示す模式図である。
【図35】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第２例の光学顕微鏡の構成を模式図である。
【図36】実施形態に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第３例の光学顕微鏡の構成を模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
開示の技術は、画像を表示する装置であれば開示の技術に係る画像表示装置は適用可能であり、また、画像を表示する装置を備えたシステムであれば開示の技術に係る画像表示システムは適用可能である。本実施形態では、以下の説明を簡単にするため、画像を表示する画像表示装置を備えた画像表示システムの一例として、眼科における眼の診断及び眼への外科的処置を目的として患者等の眼（以下、被検眼という。）及び被検眼周辺を医師等の観察者が観察する眼科装置に適用した眼科システムを説明する。
【0014】
なお、以下の説明では画像表示システムの一例を説明するが、開示の技術は、眼科装置に適用した眼科システムに限定されるものではない。すなわち、眼科用に被検眼及び被検眼周辺を撮影する撮影装置による撮影画像を表示する画像表示装置に限定されず、眼科用に限定されない対象物を撮影して、撮影した画像を表示する画像表示装置、及び画像表示システムに適用可能である。例えば、医学の分野で言えば、医学の何れかの分科に用いられる画像表示装置及び画像表示システムにも適用可能である。そして、開示の技術は、医学の何れかの分科に用いられる画像表示装置及び画像表示システムにも限定されるものでもなく、画像を表示することが可能な画像表示装置及び画像表示システムへの適用が可能であることは言うまでもない。
【0015】
また、本実施形態では、被検眼及び被検眼周辺を撮影装置により撮影した画像を撮影画像として用い、その撮影画像を表示する場合に、開示の技術を適用した場合の一例を説明するが、撮影画像は静止画像であってもよく、また動画像であってもよい。また、本実施形態で用いる画像は、撮影画像に限定されるものでない。すなわち、撮影装置により撮影した画像を撮影画像として用いることは開示の技術の一例である。例えば、予め準備した画像を表示する画像表示装置及び画像表示システムに対しても開示の技術は適用可能である。
【0016】
さらに、眼科システムの適用例としては、被検眼及び被検眼周辺を医師等の観察者が観察しながら施術する際に用いる眼科手術用顕微鏡が挙げられる。この眼科手術用顕微鏡の適用も、開示の技術に係る画像表示システムの一例であり、医学の分野で言えば、医学の何れかの分科に用いられる手術用顕微鏡にも適用可能である。そして、開示の技術に係る画像表示システムは、医学の分野に用いられる手術用顕微鏡にも限定されるものでもなく、対象物を観察するための顕微鏡を含む他の光学装置への適用が可能であることは言うまでもない。
【0017】
図１に、本実施形態に係る眼科システム１０の構成の一例を示す。
図１に示すように、眼科システム１０は、生物の組織を含む対象物ＯＢとしての被検眼及び被検眼周辺を撮影する撮影部２０と、撮影部２０で撮影した撮影画像を表示するディスプレイ等の表示部３０と、表示部３０の撮影画像を観察者ＯＰ用に表示する表示装置４０を含む。眼科システム１０は、観察対象者の被検眼及び被検眼周辺を撮影部２０で撮影し、撮影した撮影画像を表示部３０に形成し、当該撮影画像を観察者ＯＰ用に表示装置４０で表示する。表示装置４０にはディスプレイ等の表示部３０が着脱可能に取り付けられており、表示部３０を備えた表示装置４０が形成されている。
【0018】
撮影部２０は、顕微鏡２２、カメラ２４、及びカメラコントローラ２６を備える。顕微鏡２２は、対象物ＯＢである被検眼及び被検眼周辺を観察させるための光学系である。カメラ２４は、対象物ＯＢである被検眼及び被検眼周辺の顕微鏡２２による像を映像信号に変換する電子機器である。カメラコントローラ２６は、映像信号をディスプレイ信号に変換して出力する電子機器である。カメラコントローラ２６は、液晶モニタ等で代表される表示部３０に接続されており、ディスプレイ信号を表示部３０へ出力する。これにより、表示部３０にはカメラ２４で撮影された画像が撮影画像Ｉｍとして形成される。観察者ＯＰは、表示装置４０により表示された画像を目視しながら、顕微鏡２２を操作して対象物ＯＢである被検眼及び被検眼周辺の観察位置を設定する。
【0019】
表示装置４０は、光学ユニット４２及び反射部４４を備える。光学ユニット４２は、開示の技術の光学ユニットの一例であり、入射された撮影画像Ｉｍからの光を少なくとも屈折させて射出する対物レンズとして機能する（詳細は後述）。反射部４４は、筐体４６及び反射部材４８を含む。表示装置４０は、図示を省略した台座に取り付けられており、撮影部２０から独立して形成され、かつ観察者ＯＰに対して非接触に形成される。表示装置４０が観察者ＯＰに対して非接触に形成されることによって、表示装置４０への観察者ＯＰの接触により生じる観察者ＯＰの違和感が抑制される。
【0020】
また、眼科システム１０では、撮影部２０と、表示部３０を備えた表示装置４０とが独立して形成され、各々別々に移動可能になっている。従って、観察者ＯＰが対象物ＯＢ（例えば被検眼及び被検眼周辺）を表示装置４０で目視しながら観察位置変更のために撮影部２０を移動した場合であっても、表示装置は移動しないので、観察者ＯＰは頭部を移動することなく撮影画像Ｉｍを目視可能である。このことは、撮影部２０に眼科手術用顕微鏡を適用した場合等に有効に作用する。例えば、術野を移動しながら施術する場合に、医者等の観察者ＯＰは、目視する位置を変更することなく、術野を視認しつつ施術に集中できる。また、撮影部２０と、表示部３０を備えた表示装置４０とを独立形成可能とすることで、撮影部２０は対象物ＯＢを撮影できればよく、撮影部自体の形状の自由度が増加される。
【0021】
なお、撮影部２０及び表示部３０は、有線接続による有線通信により情報を授受してもよく、無線接続による無線通信により情報を授受してもよい。撮影部２０と表示部３０との間で授受する情報は、アナログ信号の信号劣化に起因する画質劣化を抑制するため、デジタルの情報であることが好ましい。デジタルの情報の一例には、撮影画像Ｉｍを示すデジタル信号、デジタルデータ、及び画像データが挙げられる。例えば、撮影部２０と表示部３０との間で授受する情報の一例がディスプレイ信号であり、ディスプレイ信号としてデジタル信号を用いることが好ましい。また、撮影部２０と表示部３０との間で情報を授受するタイミングは、リアルタイムによるタイミング、断続的なタイミング、及び不定期のタイミングの何れでもよい。リアルタイムにより、デジタル情報を授受することで、例えば、観察者ＯＰは、顕微鏡２２により撮影した画像を表示部３０で実時間で参照可能になる。また、断続的なタイミングで情報を授受する一例には、顕微鏡２２により撮影した画像を示す画像データを、分割して授受することが挙げられる。このようにすることで、授受するデジタルデータの情報量を抑制可能になる。また、不定期のタイミングで情報を授受する一例には、撮影済の画像を示す画像データを授受することが挙げられる。撮影済みの画像を示す画像データを授受する場合、図示しない記録装置に画像データを格納しておき、格納された画像データを読み取るようにすればよい。
【0022】
また、撮影部２０と表示部３０との間で授受する情報は、撮影部２０から表示部３０へ出力されるデジタルのディスプレイ信号に限定されるものではない。例えば、撮影部２０の動作情報を含めてもよい。動作情報の一例には、撮影部２０に含まれる顕微鏡２２の光学倍率等、カメラ２４の電気倍率、及びカメラコントローラ２６のビットレート等の少なくとも１つの機器の動作状況を示す情報が挙げられる。また、撮影部２０と表示部３０との間で授受する情報は、表示部３０から撮影部２０へ出力する情報でもよい。表示部３０から撮影部２０へ出力する情報の一例には、顕微鏡２２の光学倍率変更指示等、カメラ２４の電気倍率変更指示等、及びカメラコントローラ２６のビットレート変更指示等のコマンドを示す命令情報が挙げられる。
【0023】
なお、以下の説明では、眼科システム１０が地面に平行な水平面に設置された場合に観察者ＯＰの眼幅方向を「Ｙ方向」、眼科システム１０が設置された水平面に対する垂直方向を「Ｘ方向」とし、対象物ＯＢの画像を観察者ＯＰが目視する際の光が観察者ＯＰに向かう方向を「Ｚ方向」とする。
【0024】
本実施形態に係る眼科システム１０は、観察者ＯＰが対象物ＯＢである眼（被検眼）及び被検眼周辺を、観察者ＯＰの両眼にて目視（立体視）する場合を一例として説明する。
観察者ＯＰの両眼にて立体視させる場合、視差を有する２枚の画像の各々を左眼用及び右眼用に提示する場合が考えられる。本実施形態では、カメラ２４は、視差を有する２枚の画像の各々を得るために、独立した左眼用のカメラ２４Ｌと右眼用のカメラ２４Ｒとを備えている。左眼用のカメラ２４Ｌは左眼用の映像信号をカメラコントローラ２６へ出力し、右眼用のカメラ２４Ｒは右眼用の映像信号をカメラコントローラ２６へ出力する。
【0025】
左眼用のカメラ２４Ｌと右眼用のカメラ２４Ｒとによる立体視用の画像を表示部３０に形成する場合、複数の手法が挙げられる。例えば、表示部３０に左眼用画像と右眼用画像を独立して撮影画像Ｉｍを形成する場合、及び表示部３０に左眼用画像と右眼用画像を合成して撮影画像Ｉｍを形成する場合が挙げられる。
【0026】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに、立体視用の撮影画像と表示装置との関係の一例を示す。
図２Ａは左眼用画像及び右眼用画像の各々を独立した表示部で表示する場合を模式的に示している。図２Ｂは、左眼用画像及び右眼用画像の各々を１つの表示部で表示する場合を模式的に示している。図２Ｃは、左眼用画像の成分と右眼用画像の成分とを含ませた１枚の画像を１つの表示部で表示する場合を模式的に示している。
【0027】
図２Ａに示す例では、表示部３０は、左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒを備え、左眼用表示機能として、撮影部２０のカメラ２４Ｌによる画像が撮影画像ＩｍＬとして表示部３０Ｌに形成された場合を示している。撮影画像ＩｍＬは、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び反射部材４８を介して観察者ＯＰの左眼へ至る。同様に、右眼用表示機能として、撮影部２０のカメラ２４Ｒによる画像が撮影画像ＩｍＲとして表示部３０Ｒに形成され、撮影画像ＩｍＲは、右眼用の光学ユニット４２Ｒ及び反射部材４８を介して観察者ＯＰの右眼へ至る。
また、図２Ａに示す例では、左眼用の撮影画像ＩｍＬの画像中心ＧｏＬと右眼用の撮影画像ＩｍＲの画像中心ＧｏＲとの間の距離Ｌｗが眼幅に対応するように、左眼用の撮影画像ＩｍＬと右眼用の撮影画像ＩｍＲとの各々位置が設定される。
【0028】
図２Ｂに示す例では、カメラ２４Ｌによる撮影画像ＩｍＬと、カメラ２４Ｒによる撮影画像ＩｍＲとが、表示部３０に形成された場合を示している。図２Ｂに示す例では、左眼用の撮影画像ＩｍＬの画像中心ＧｏＬと右眼用の撮影画像ＩｍＲの画像中心ＧｏＲとの間の距離Ｌｗが眼幅（例えば、観察者ＯＰの左眼の瞳孔中心と、右眼の瞳孔中心との距離）に対応するように、左眼用の撮影画像ＩｍＬと右眼用の撮影画像ＩｍＲとの各々位置が設定される。
【0029】
図２Ｃに示す例では、カメラ２４Ｌによる画像成分と、カメラ２４Ｒによる画像成分とを合成した撮影画像Ｉｍが、表示部３０に形成された場合を示している。ここでいう画像成分とは、撮影画像Ｉｍの一部を形成するための情報であり、例えば、カメラからの画像信号である。すなわち、カメラ２４Ｌの画像信号による撮影画像ＩｍＬと、カメラ２４Ｒの画像信号による撮影画像ＩｍＲとが左右に配置されるように合成されることで、１つの撮影画像Ｉｍが形成される。図２Ｃに示す例では、左眼用の撮影画像ＩｍＬに対応して、左眼用の撮影画像が支配的な左眼用領域ＩｍａＬに左眼用の撮影画像が形成される。左眼用の撮影画像が支配的な左眼用領域ＩｍａＬとは、カメラ２４Ｌの画像信号による撮影画像ＩｍＬを配置するために、撮影画像Ｉｍの一部に予め定めた領域である。また、右眼用の撮影画像ＩｍＲに対応して、右眼用の撮影画像が支配的な右眼用領域ＩｍａＲに右眼用の撮影画像が形成される。なお、図２Ｃに示す例では、撮影画像Ｉｍの画像中心は画像中心Ｇｏになるが、左眼用の撮影画像ＩｍＬが支配的な左眼用領域ＩｍａＬの領域中心ＧｏａＬと右眼用の撮影画像ＩｍＲが支配的な右眼用領域ＩｍａＲの領域中心ＧｏａＲとの間の距離Ｌｗが眼幅に対応するように、左眼用領域ＩｍａＬと右眼用領域ＩｍａＲとの各々位置が設定された撮影画像Ｉｍが形成される。
【0030】
なお、本実施形態では、以下の説明を簡単にするため、観察者ＯＰの右眼用の光路と、左眼用の光路とを独立して形成する眼科システム１０を一例として説明する。すなわち、眼科システム１０は、観察者ＯＰの左眼用の光路と、右眼用の光路とを独立して形成する。例えば、撮影部２０は右眼用のカメラ２４Ｒ及び左眼用のカメラ２４を含み、表示部３０は右眼用の表示部３０Ｒ及び左眼用の表示部３０Ｌを含み（図３Ａ〜図３Ｃも参照）、表示装置４０は表示部３０Ｒに表示された右眼用の撮影画像ＩｍＲを観察者ＯＰの右眼に提示する右眼用表示機能と、表示部３０Ｌに表示された左眼用の撮影画像ＩｍＬを観察者ＯＰの左眼に提示する左眼用表示機能を含む。なお、以下の説明では、右眼用と左眼用とに区別して説明する必要がない場合には、Ｒ，Ｌの符号を省略して説明する。
【0031】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに、表示装置４０の構成の一例を示す。図３Ａは表示装置４０の側面図を示し、図３Ｂは正面図を示し、図３Ｃは上面図を示している。なお、図３に示す例では、反射部４４は、右眼用及び左眼用に共通の反射部（この場合、１つの反射部４４）を用いた場合の例を示している。
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、表示装置４０は、右眼用表示機能として、カメラ２４Ｒによる画像として表示部３０Ｒに形成された撮影画像ＩｍＲを、右眼用の光学ユニット４２Ｌ及び反射部４４の反射部材４８を介して観察者ＯＰの右眼用として観察者ＯＰと反射部４４との間の空間に表示する。また、表示装置４０は、左眼用表示機能として、カメラ２４Ｌによる画像として表示部３０Ｌに形成された撮影画像ＩｍＬを、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び反射部４４の反射部材４８を介して観察者ＯＰの左眼用として観察者ＯＰと反射部４４との間の空間に表示する。
【0032】
また、図３Ｂに示すように、表示装置４０は、右眼用の射出瞳（右眼瞳）ＥｘｐＲと、左眼用の射出瞳（左眼瞳）ＥｘｐＬを、表示装置４０の光の射出側、すなわち、観察者ＯＰの前方（例えば、表示装置４０の外部空間であって、観察者ＯＰの眼と反射部４４との間の光路を含む空間）に形成する。なお、以下の説明では、右眼用の射出瞳ＥｘｐＲと、左眼用の射出瞳ＥｘｐＬとについて、左右を区別して説明する必要がない場合には、総称して「射出瞳Ｅｘｐ」という。
【0033】
本実施形態に係る眼科システム１０は、視差に対応する右眼用のカメラ２４Ｒにより撮影した画像を表示部３０Ｒに撮影画像ＩｍＲとして形成し、光学ユニット４２Ｒ及び反射部材４８を介して表示する。また、視差に対応する左眼用のカメラ２４Ｌにより撮影した画像を表示部３０Ｌに撮影画像ＩｍＬとして形成し、光学ユニット４２Ｌ及び反射部材４８を介して表示する。従って、視差に対応して相違する右眼用の撮影画像ＩｍＲ及び左眼用の撮影画像ＩｍＬの各々を観察者ＯＰが所定の空間において右眼及び左眼で目視することにより、対象物ＯＢを立体像として視認することができる。このように、本実施形態における眼科システム１０は、表示装置４０の外部空間において上記の射出瞳Ｅｘｐを形成することによって、接眼レンズや３Ｄメガネが無い構成であっても、観察者ＯＰが所定の位置において対象物ＯＢを立体像として視認できる構成である。
【0034】
図４に、反射部材４８を介して被検眼へ光を射出する光学ユニット４２の構成の一例を示す。なお、本実施系形態では、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒは、同一構成のため、光学ユニット４２として説明し、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒの個別の説明を省略する。
図４に示すように、光学ユニット４２は、撮影画像Ｉｍから順に、面番号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１の光学面を備えたレンズ系を形成している。光学面は、光学面を境界とした一方側の媒質の屈折率と他方側の媒質の屈折率とが相違する場合には屈折面となる。
【0035】
次の表１に、光学ユニット４２の諸元の値を示す。
表１において、面番号ｍは図４に示す光学面の面番号に対応する。また、曲率半径ｒは各光学面の曲率半径を示し、面間隔ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離を示し、屈折率ｎｄはｄ線に対する屈折率を示し、分散νｄはアッベ数を示している。表１に示す諸元では、曲率半径ｒ、及び面間隔ｄの単位として「ｍｍ」を採用したが、光学ユニット４２は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の単位を用いることもできる。
【0036】
【表1】

【0037】
なお、表１は、光学ユニット４２の光軸ＣＬを軸とした球面形状の光学面の一例であり、光学面が球面形状に限定されるものではなく、非球面形状であってもよい。
【0038】
光学ユニット４２は、表示部３０側の焦点距離ｆの焦点位置に表示部３０による撮影画像ＩｍＬが位置するように設定される。これにより、光学ユニット４２から射出される光は、アフォーカル系の光、すなわち、平行光となる。この光学ユニット４２から射出された平行光は、表示装置４０の反射部材４８を通過して観察者ＯＰの眼に到達し、観察者ＯＰの網膜上に結像し、撮影画像Ｉｍが観察者ＯＰに知覚される。
【0039】
光学ユニット４２から射出された光は、表示装置４０を介して観察者ＯＰへ向かうが、平行光であるので、見かけの大きさ、すなわち、観察者ＯＰが目視する撮影画像Ｉｍの大きさは変化しない。換言すれば、光学ユニット４２は、撮影画像Ｉｍの大きさが変化しないように平行光を射出している。このように、平行光を射出するように光学ユニット４２を形成することで、見かけの大きさが変化しない。これは、例えば、反射部４４と観察者ＯＰの眼との距離が変化しても、像の大きさが変化しないことに対応する。
【0040】
光学ユニット４２により見かけの大きさが変化しないようにすることで、観察者ＯＰが表示装置４０への接近方向又は離間方向に位置（観察者ＯＰの観察位置、観察者ＯＰの眼の位置）が変化しても、例えば、観察者ＯＰが頭部を光軸方向に前後に移動しても、観察する撮影画像Ｉｍの大きさが変化しない。これによって、観察者ＯＰは、撮影画像Ｉｍの大きさに合わせて撮影画像Ｉｍを目視する姿勢を定めることに比べて、大きな姿勢の許容度が生じる。
【0041】
ところで、光学ユニット４２は、瞳及び画角を最大化するため、１群のレンズで形成することは困難であり、２群以上で形成することが好ましい。しかし、光学ユニット４２を構成するレンズ群を、増加するにしたがってフレアが増加する可能性が増大する。
そこで、本実施形態では、有効径の増大を抑制しつつ、瞳を大きくして観察画像範囲を大きくすることが可能な最適なレンズ構成として、３群４枚のレンズ構成を採用した。図４に示す例では、第１群のレンズは、面番号Ｐ１、Ｐ２の光学面により形成される負パワーのメニスカスレンズであり、第２群のレンズは、面番号Ｐ３、Ｐ４の光学面により形成される正パワーの凸レンズである。そして、第３群のレンズは、面番号Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７の光学面により形成され、負パワーのメニスカスレンズと正パワーの凸レンズとを張り合わせたレンズ群である。
【0042】
第１群のレンズと第２群のレンズは、合成焦点が正となることが好ましい。また、第３群のレンズは、張り合わせレンズが好ましい。これは、軸上色収差補正機能を有するようにするためであり、また第３群では凸レンズのアッベ数は凹レンズに比べて大きいことが好ましい。また、第１群のレンズと第２群のレンズは、倍率色収差補正機能を有するようにするため、第１群のレンズと第２群のレンズとの間の距離を、第２群のレンズと第３群のレンズとの間の距離より小さくすることが好ましい。
【0043】
また、光学ユニット４２は、光が入射される最初の入射面（図４に示す面番号Ｐ１の光学面）を光の入射側に凸面を向けた屈折面で形成されていることが好ましい。光学ユニット４２は、入射光の主光線を光軸と平行に近づけることで、周辺減光が抑制され、また、デフォーカス時の倍率変動も抑制される。
【0044】
また、光学ユニット４２は、光の射出側の最外面以降の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置するように形成される。光の射出側の最外面以降の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置する場合、左眼用の光学ユニット４２Ｌの大型化が抑制される。図４の例では、光が射出される最終レンズである面番号Ｐ７の光学面を含むレンズ以降の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置するように形成されている。また、光学ユニット４２からの光の射出側に位置する反射部４４に最も近いレンズ以降の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置するように形成するようにしてもよい。
【0045】
光学ユニット４２は射出側の最外面（面番号Ｐ７の光学面と光軸ＣＬとの交点を含む光軸ＣＬと直交する平面）に射出瞳Ｅｘｐが位置した場合の一例である。しかし、射出瞳の位置は光学ユニット４２の射出側の最外面に限定されるものではなく、最外面近傍に射出瞳が位置する場合であっても、光学ユニット４２の大型化が抑制される。
【0046】
このように、光学ユニット４２の射出側の最外面以降の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置するように形成することで、射出瞳を光学ユニット４２のレンズ径に対応する大きさに形成することが可能となる。
【0047】
なお、光学ユニット４２Ｒと光学ユニット４２Ｌとの間には、光学ユニット４２Ｒ及び光学ユニット４２Ｌの一方から他方へ至る迷光を抑制する仕切り部として機能する光抑制部を設けることができる。光抑制部は、光吸収部材を含むことが好ましい。
【0048】
また、立体視等のように観察者ＯＰが両眼にて目視する場合、観察者ＯＰの両眼の眼幅（Pupil Distance）ＰＤに対応して、左右の画像を分離して表示することが好ましい。このため、左眼用の光学ユニット４２Ｌと右眼用の光学ユニット４２Ｒの各々のレンズ径は、眼幅ＰＤ以下にすることが好ましい。例えば、眼幅ＰＤが６５ｍｍである観察者を標準とした場合、各々のレンズ径を６５ｍｍ以下にすることが好ましい。また、眼幅ＰＤが６５ｍｍである観察者ＯＰに対して、ピクセルサイズが１５μｍ以上の表示部３０により撮影画像Ｉｍを形成する場合、光学ユニット４２の焦点距離ｆは、２５ｍｍ以上で１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【0049】
また、図１に示すように、反射部４４は、筐体４６及び反射部材４８を含む。筐体４６には、光学ユニット４２が取り付けられており、筐体４６の内部に光学ユニット４２から射出された光が入射される。また、光学ユニット４２の光の射出側には、反射部材４８の入射面（反射面）が光学ユニット４２の射出光軸（射出光の光軸）と交差する方向（観察者ＯＰに向う方向）に光を反射するように筐体４６に取り付けられている。反射部４４は、光学ユニット４２から射出された光を光学ユニット４２の射出光軸と交差する方向に反射し、かつ光学ユニット４２の射出瞳と共役関係にある位置を反射側に形成する。すなわち、反射部４４は、光学ユニット４２の射出瞳を観察者ＯＰに向う方向である反射側に再形成することで、射出瞳をリレーする。
【0050】
本実施形態では、反射部材４８の一例として、複数の反射面による複数回の反射によって、等倍の像を結像する光学結像素子４８Ａを用いる。
【0051】
例えば、光学結像素子４８Ａは、反射面が複数積層され、一方の積層端面から入射された光が反射面で反射されて他方の積層端面から出射される反射部材を複数備える。そして、複数の反射部材が、１つの反射部材の反射面と他の反射部材の反射面とが交差した向きとなり、かつ１つの反射部材の積層端面から出射された光が他の反射部材の積層端面に入射するように配置される。
【0052】
すなわち、光学結像素子４８Ａに入射された入射光は、複数の反射面のうち第１反射面で反射され、その反射光が第２反射面で反射されて、光学結像素子４８Ａから出射される。一方、光学結像素子４８Ａでは、第１反射面及び第２反射面が、互いの反射面が交差（直交）した向きに配置される。このように、第１反射面、及び第２反射面が平面視して直交させて配置されている場合、光学結像素子４８Ａへの入射光と光学結像素子４８Ａから出射光は、光学結像素子４８Ａを平面視した状態において平行になる。このため、光学結像素子４８Ａの入射側の物点である複数の光点の各々は、光学結像素子４８Ａの出射側に集束されて像点として結像される。従って、本実施形態では、反射部４４は、光学ユニット４２の射出瞳と共役関係にある位置に、射出瞳を再形成する。
【0053】
なお、光学結像素子４８Ａは、再帰素子、さらに詳細には再帰透過素子と扱うことができる。再帰反射は、直交する複数の反射面で、素子へ入射された光の方向と逆方向に光を反射する。一方、本実施形態における光学結像素子４８Ａは、入射光を、入射面とは反対側の面へ透過させ、その際、方向を変えて射出させる性質を有し、光束が光学結像素子の法線に直交する平面を基準として面対称に折り返される。このことは、光学結像素子が空間を折り返す際に、光学結像素子４８Ａの垂直方向に関しては光束の進行方向を変えない、再帰的に作用させることに対応するので、再帰透過素子と考えることができる。このように、複数の反射面を備えた再帰透過素子を用いることにより、光の減衰を抑制して光学ユニット４２から射出された光を有効に利用可能である。
【0054】
光学結像素子４８Ａの他例には、交差する複数の反射面を単位光学系とし、その単位光学系を前記複数の反射面と交差する平面方向に複数配列した光制御パネルが挙げられる。具体的には所定の平面に略垂直な２つの鏡面を相互に略直交させた構成の単位光学系、例えば、２面コーナーリフレクタを複数並べて光制御パネルを形成する。
【0055】
図５に、表示装置４０の光路の一例を示す。
図５に示すように、表示部３０による対象物ＯＢの撮影画像Ｉｍの各画素は、光学ユニット４２の射出瞳Ｅｘｐから平行光束で射出され、光学結像素子４８Ａにより折り返されて射出瞳が形成されることで、瞳が再形成される。表示装置４０では、光学ユニット４２の射出瞳Ｅｘｐが光学ユニット４２の光の射出側の最外面の位置に射出瞳Ｅｘｐが形成され、アイポイントＥｐｔを形成している。アイポイントＥｐｔとは、光学ユニット４２から射出される光の全ての画角を網羅して目視可能な範囲である。図５に示す例では、光軸方向に射出瞳Ｅｘｐから距離Ｌｚの範囲がアイポイントＥｐｔになっている。
【0056】
一方、光学結像素子４８Ａにより折り返されて共役な射出瞳Ｅｘｐが形成されることで、瞳が再形成される。従って、光学ユニット４２の光の射出側のアイポイントＥｐｔと共役なアイポイントＥｐｔ１が形成され、さらに、光の進行方向にアイポイントＥｐｔ２が形成される。これにより、観察者ＯＰが観察可能なアイポイントがアイポイントＥｐｔ１及びアイポイントＥｐｔ２になり、アイポイントＥｐｔと比べて２倍の範囲にアイポイントを形成できる。すなわち、空間に射出瞳Ｅｘｐを形成することで、射出瞳Ｅｘｐの内側（観察者ＯＰより離間する方向のアイポイントＥｐｔ１）と外側（射出瞳Ｅｘｐから観察者ＯＰに向うアイポイントＥｐｔ２）に、アイポイントが形成され、射出瞳Ｅｘｐの外側にアイポイントが形成される一般的な観察装置と比べて、２倍の範囲にアイポイントを形成できる。従って、観察者ＯＰの眼の位置、すなわち観察者ＯＰの頭部の位置を移動できる範囲を、２倍の範囲に拡張することができる。これにより、観察者ＯＰの頭部の位置を定める許容範囲を拡大でき、観察者ＯＰの頭部位置設定の自由度を向上させることができる。
【0057】
図５に示す例では、光軸ＣＬを含む平面における表示装置４０の光路を示し、光学ユニット４２から射出される光の全ての画角を網羅して目視可能な範囲をアイポイントＥｐｔとして示した。一方、光学ユニット４２から射出される光は、光軸ＣＬを軸とする回転対称の光束である。従って、上記のアイポイントＥｐｔは、光軸ＣＬを軸とする略円錐形状の領域であるアイボックスとみなすことができる。
【0058】
また、本実施形態では、光学ユニット４２における光の射出側の最外面の位置に射出瞳Ｅｘｐが位置するように形成される。すなわち、表示装置４０における射出瞳Ｅｘｐは、右眼用の射出瞳と、左眼用の射出瞳とが形成される。これにより、光学ユニット４２の射出瞳を光学ユニット４２のレンズ径に対応する大きさに形成することが可能となり、右眼用の射出瞳及び左眼用の射出瞳の各々の直径は、光学ユニット４２のレンズ径に対応する大きさまで拡張することができる。所定の空間において、これらの射出瞳内に観察者ＯＰの各々の眼を位置するようにすれば、観察者ＯＰの左眼用の撮影画像ＩｍＬ及び右眼用の撮影画像ＩｍＲの各々を観察者ＯＰは視認することができる。従って、本実施形態の眼科システム１０では、従来の両眼視の顕微鏡に装備されている眼幅ＰＤを調整する機構は不要である。
【0059】
ところで、上述のように、光学ユニット４２によるアイポイントＥｐｔと共役なアイポイントＥｐｔ１とアイポイントＥｐｔ２とからなるアイボックスにより、観察者ＯＰの観察可能範囲が拡張されて、観察者ＯＰの眼の位置、すなわち観察者ＯＰの頭部の位置を移動できる範囲が拡張される。
ところが、観察者ＯＰは、対象物を観察可能である限り観察者ＯＰの頭部を表示装置４０、特に反射部４４へ接近する可能性がある。観察者ＯＰが頭部を反射部４４へ接近させた場合には、観察者ＯＰの頭部が反射部４４に接触する可能性が増大する。
そこで、反射部４４と、アイボックスとの間の距離を適正に設定することが好ましい。具体的には、反射部材４８（光学結像素子４８Ａ）により折り返されて再形成される瞳の位置は、
ｄ０ ＞（１＋ｔａｎθ／ｔａｎΨ）２・（φ／２ｔａｎθ）
の条件式に適合することが好ましい。
なお、Ψは、設置された反射部材４８と光軸ＣＬと成す角度であり、θは視野角の半角であり、φは瞳の直径であり、ｄ０ は、瞳から光軸ＣＬと反射部材４８との交点までの距離である。
【0060】
具体的には、反射部材４８が等倍（１：１）の大きさで瞳を再形成する場合、瞳と反射部材４８との距離をｄ０ に設置することを希望する際、光学ユニット４２の射出瞳と反射部材４８との距離をｄ０ にすればよい。この場合、角度θ、角度Ψの範囲は、０度＜θ＜９０度、 ０度＜Ψ＜９０度の範囲である。
【0061】
次に、上記条件式で示した再形成される瞳の位置に関して、反射部材４８（光学結像素子４８Ａ）と瞳との関係を用いて検証する。
図６に、反射部材４８と、瞳とに関する光路の一例を示す。
図６に示すように、反射部材４８により折り返されて共役な射出瞳Ｅｘｐが形成されることで、瞳が再形成される。図６に示す例では、射出瞳Ｅｘｐの瞳面が示されている。また、図６に示す例では、反射部材４８を、光軸ＣＬと成す角度を角度Ψで設置した場合が示されている。
【0062】
この場合に、視野角の半角を角度θ、瞳の直径を瞳径φとし、瞳中心に、観察者ＯＰの眼Ｅｙｅの瞳孔を位置させた場合（図６に示す位置Ｐｚ０ に）、光軸ＣＬと反射部材４８の交点を点Ａ０ 、最大画角θと反射部材４８との交点を点Ｂ０ とする。また、Ｚ方向に瞳面から点Ａ０ までの距離を距離ｄ０ とし、Ｚ方向に瞳面から点Ｂ０ までの距離を距離ａ０ とする。
点Ｂ０ から光軸ＣＬまでの距離ｈ０ は、角度Ψに基づいて、次に示す（１）式で表すことができる。
ｈ０ ＝（ｄ０ −ａ０ ）ｔａｎΨ ・・・（１）
また、角度θに基づくと、次に示す（２）式で表すことができる。
ｈ０ ＝ａ０ ・ｔａｎθ ・・・（２）
（１）式と（２）式から、瞳から点Ａ０ までの距離ｄ０ は、次に示す（３）式で表すことができる。
ｄ０ ＝（１＋ｔａｎθ／ｔａｎΨ）・ａ０ ・・・（３）
【0063】
瞳の上端の位置Ｐｚ１ に瞳孔を設置したとき、瞳面から最も近い位置までの距離ａ１ は距離ａ０ を用いて、次に示す（４）式で表すことができる。
ａ１ ＝ａ０ −φ／２ｔａｎΨ ・・・（４）
（４）式を、距離ａ０ で書き直すと、次に示す（５）式で表すことができる。
ａ０ ＝ａ１ ＋φ／２ｔａｎΨ ・・・（５）
このことから、瞳面から点Ａ０ までの距離ｄ０ と、瞳面から最も近い位置までの距離ａ１ との関係は、（５）式を（３）式に代入し、次に示す（６）式で表すことができる。
ｄ０ ＝（１＋ｔａｎθ／ｔａｎΨ）・（ａ１ ＋φ／２ｔａｎΨ）
・・・（６）
【0064】
次に、アイボックスの反射部材４８側の限界値（前方限界値）について説明する。
アイボックスの反射部材４８側の限界値（前方限界値）は、Ｚ軸方向（光軸方向）に射出瞳Ｅｘｐからの距離Ｌｚである。したがって、距離Ｌｚは、視野角の半角である角度θ、及び瞳の直径である瞳径φを用いて、次に示す（７）式で表すことができる。
Ｌｚ＝φ／２ｔａｎθ ・・・（７）
【0065】
ここで、上述したように、観察者ＯＰの眼の位置は、瞳面を中心として、光軸方向に距離Ｌｚの範囲で前後することが可能である。ところで、上述の瞳面から最も近い位置までの距離ａ１ が、距離Ｌｚと一致または距離Ｌｚより短い場合（ａ１ ≦Ｌｚ）、観察者ＯＰの頭部が反射部材４８に接近し、接触する虞がある。
そこで、瞳面から最も近い位置までの距離ａ１ は、次の（８）式に示すように、距離Ｌｚより長く設定することが好ましい。
ａ１ ＞Ｌｚ ・・・（８）
【0066】
次に、視野角の半角である角度θ及び瞳径φと、距離Ｌｚとの関係について説明する。
距離Ｌｚは、視野角の半角である角度θ及び瞳径φによって定まるので、瞳面から最も近い位置までの距離ａ１ 及び瞳面から最も近い位置までの距離ｄ０ の範囲を定めることができる。次の表２に、反射部材４８と瞳との位置関係の一例を示す。
【0067】
【表2】

【0068】
なお、表２では、ａ１＝Ｌｚを条件とした場合を示したが、ａ１＞Ｌｚの場合には、上記（６）式から、次の（９）式により距離ａ１ 及び距離ｄ０ の範囲を定めることができる。
ｄ０ ＞（１＋ｔａｎθ／ｔａｎΨ）２・（φ／２ｔａｎθ） ・・・（９）
【0069】
すなわち、ａ１＞Ｌｚの場合、Ｌｚ＝（φ／２ｔａｎθ）であるので、上記（６）は、次に示すように展開できる。
ｄ０ ＞（１＋tanθ／tanΨ）・（ａ１ ＋φ／２tanΨ）
＝（１＋tanθ／tanΨ）・｛（φ／２tanθ）＋（φ／２tanΨ）｝
＝（１＋tan θ／tanΨ）・（１＋tanθ／tanΨ）・（φ／２tanθ）
＝（１＋tanθ／tanΨ）２・（φ／２tanθ）
【0070】
次に、反射部材４８を、光軸ＣＬとの成す角度Ψを４５度に設定した場合の具体的な一例を説明する。
上記の（１）式は、（１０）式で表すことができる。
ｈ０ ＝ｄ０ −ａ０ ・・・（１０）
この（１０）式と、角度θに基づく上記の（２）式を用いて、瞳から点Ａ０ までの距離ｄ０ を示す（３）式は、次に示す（１１）式で表すことができる。
ｄ０ ＝（１＋ｔａｎθ）・ａ０ ・・・（１１）
【0071】
また、上記の（４）式は、次に示す（１２）式で表すことができ、（５）式は、次に示す（１３）式で表すことができる。
ａ１ ＝ａ０ −φ／２ ・・・（１２）
ａ０ ＝ａ１ ＋φ／２ ・・・（１３）
このことから、上記（６）式は、次に示す（１４）式に簡略化できる。
ｄ０ ＝（１＋ｔａｎθ）・（ａ１ ＋φ／２） ・・・（１４）
【0072】
次に、角度Ψを４５度に設定した場合における距離ａ１ 及び距離ｄ０ の範囲について説明する。次の表３に、反射部材４８と瞳との位置関係の一例を示す。
【0073】
【表3】

【0074】
なお、表３では、ａ１＝Ｌｚを条件とした場合を示したが、ａ１＞Ｌｚの場合には、上記（１４）式から、次の（１５）式により距離ａ１ 及び距離ｄ０ の範囲を定めることができる。
ｄ０ ＞（１＋ｔａｎθ）２・（φ／２ｔａｎθ） ・・・（１５）
また、上記の一例は、視野角の半角である角度θ＝２４度、及び瞳径φ＝５０の場合の一例であり、ｄ０ ＝１５０になるため、ａ１＞Ｌｚを満たしている。
【0075】
上記の条件式に適合するように、反射部材４８により折り返されて再形成される瞳の位置を設定することで、反射部材４８に観察者ＯＰの頭部が接触することを抑制しつつ、観察者ＯＰの頭部の位置を定める許容範囲を拡大でき、観察者ＯＰの頭部位置設定の自由度を向上させることができる。
【0076】
なお、射出瞳Ｅｘｐの大きさ、すなわち直径は、光学ユニット４２のレンズ径によって制限される。射出瞳Ｅｘｐの大きさを、より大きくして観察者ＯＰが視認可能な範囲を拡張することが要求される場合、光学ユニット４２のレンズ径を眼幅ＰＤより大きくして、光学ユニット４２の一部が重複する部分について、左眼用及び右眼用の光学ユニット４２の少なくとも一方を削って形成すればよい。
【0077】
また、観察者ＯＰは、観察中において対象物ＯＢの撮影画像Ｉｍを目視する視線の変更を望む場合がある。この場合、観察者ＯＰへ向けて表示する対象物ＯＢの撮影画像Ｉｍの光軸を調整可能に構成すればよい。例えば、光学ユニット４２の射出光軸と交差する方向の軸を中心として、アクチュエータ等を用いて反射部材４８を回転可能に形成する。眼科システム１０が設置された地面に平行な水平方向（例えばＺ方向）に、反射部材４８から射出される光の光軸が設定されている場合に、反射部材４８を反時計方向に所定角度だけ回転させると、反射部材４８から射出される光の光軸は２倍の角度で反時計方向に回転する。従って、観察者ＯＰが撮影画像Ｉｍを目視する視線方向を、水平方向から下方へ変更することができる。一方、反射部材４８を逆方向に回転させると、観察者ＯＰが撮影画像Ｉｍを目視する視線方向を、水平方向から上方へ変更することができる。
【0078】
また、観察者ＯＰが遠視眼又は近視眼である場合、眼科システム１０で目視した対象物ＯＢの撮影画像Ｉｍに焦点を合わせることが困難な場合、すなわち、撮影画像Ｉｍがぼやけて目視される場合がある。この場合、観察者ＯＰの眼の状況に合せて視度を調整する視度調整機構を備えればよい。視度調整機構の一例は、観察者ＯＰに対して平行光を射出させることから発散光又は収束光を射出するように形成する構成が挙げられる。例えば、観察者ＯＰに対して平行光を射出させることから発散光又は収束光を射出するようにするため、撮影画像Ｉｍを形成する表示部３０及び光学ユニット４２の少なくとも一方の位置を光軸方向に沿って変更可能に視度調整機構を形成する。すなわち、視度調整機構は、撮影画像Ｉｍを形成する表示部３０の位置を移動させること、光学ユニット４２の位置を移動させることの少なくとも一方の移動を可能とするようにアクチュエータなどを用いて構成すればよい。なお、光学ユニット４２の位置を変更すると、射出瞳の位置も変更されるので、視度調整機構は、表示部３０の位置を変更する構成を含むことが好ましい。観察者ＯＰに対して平行光から発散光に変更された光を射出させる場合（表示部３０と光学ユニット４２とを離間）には近視眼に対して視度が調整され、表示部３０を光学ユニット４２に接近させることで、遠視眼に対して視度が調整される。
【0079】
ところで、観察者ＯＰが対象物ＯＢである眼（被検眼）及び被検眼周辺を、観察者ＯＰの両眼にて目視（立体視）する場合、観察者ＯＰの眼精疲労等を招く不快感を抑制するため、観察者ＯＰに対して所定の条件下で画像を提供できることが好ましい。
所定の条件とは、両眼視可能な輻輳角が生じるように画像を提供することである。所定の条件の一例には、第１条件として、理想的な輻輳角として焦点位置を目視する場合における左眼の視軸（視線方向の光軸）と右眼の視軸とがなす角とすること、第２条件として、立体視をするためにはそれぞれ視差を持った像を両眼で観察することが挙げられる。
そこで、本実施形態に係る眼科システム１０は、反射部材４８（光学結像素子４８Ａ）の光学的性質を用いて、所定の条件に適合するように、観察者ＯＰの両眼に輻輳角を生じさせるべく画像Ｉｍを表示する。
【0080】
例えば、反射部材４８は光を経由させる素子であるが、上記光学結像素子４８Ａを用いた場合、光学結像素子４８Ａの構造に起因して、光学結像素子４８Ａを経由する光線は、一方向の角度が維持され、一方向と直交する他方向の角度が反転される。すなわち、図５に示す例では、観察者ＯＰ側から見てｘ軸方向の光線の角度は維持され、ｙ軸方向の光線の角度は反転される。
本実施形態では、反射部材４８の構造に起因する反射部材４８を経由する光線の角度維持及び角度反転の光学的性質を用いて、眼幅方向であるｙ軸方向の光線の光路に角度を有するようにすることで、観察者ＯＰの両眼に輻輳角を生じさせる画像Ｉｍを表示する。
【0081】
図７Ａ、図７Ｂに、観察者ＯＰの両眼に輻輳角を生じさせる画像Ｉｍの光路の一例を模式的に示す。
図７Ａは左眼用の光学ユニット４２Ｌの光軸ＣＬＬと右眼用の光学ユニット４２Ｒの光軸ＣＬＲとを平行にし、かつ観察者ＯＰの眼幅に対応する距離Ｌｗを隔てて左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒを配置した場合を示している。
【0082】
図７Ａでは左眼用の光軸ＣＬＬと表示部３０Ｌとも交点の位置に撮影画像ＩｍＬの中心が位置するようになっている。また、右眼用の光軸ＣＬＲと表示部３０Ｒとも交点の位置に撮影画像ＩｍＲの中心が位置するようになっている。図７Ａに示すように、観察者ＯＰが撮影画像Ｉｍを両眼で目視する光路は、平行になる。すなわち、観察者ＯＰの左眼ＥｙｅＬの目視光路は、撮影画像ＩｍＬの中心に向かい、右眼ＥｙｅＲの目視光路は、撮影画像ＩｍＲの中心に向かうことで、平行になり、観察者ＯＰの両眼に輻輳角を生じさせることが困難な状態となる。
【0083】
一方、図７Ｂは、本実施形態に係る眼科システム１０の表示装置４０の一例を示している。図７Ｂに示す例は、左眼用の光学ユニット４２Ｌの光軸ＣＬＬから離れた位置に撮影画像ＩｍＬの中心を配置し、右眼用の光学ユニット４２Ｒの光軸ＣＬＲから離れた位置に撮影画像ＩｍＲの中心を配置した場合を示している。本実施形態では、左眼用の表示部３０Ｌ、及び右眼用の表示部３０Ｒは、表示部用の輻輳角調整機構３１によって、観察者ＯＰの眼幅方向であるｙ軸方向に移動可能に形成される。左眼用の表示部３０Ｌ、及び右眼用の表示部３０Ｒの各々は、図７Ａに示す位置から互いに離間する方向に距離Ｌｙを移動した位置に配置される。これによって、左眼用の表示部３０Ｌ、及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離は、距離Ｌｗから距離Ｌｕに広げられる（Ｌｗ＜Ｌｕ）。
【0084】
なお、輻輳角調整機構３１は、左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒの各々を観察者ＯＰの眼幅方向（ｙ軸方向）に移動可能に構成すればよく、手動で移動させる機構で構成してもよい。また、輻輳角調整機構３１は、コンピュータを含んで構成した制御装置（図９参照）による制御信号に応じて移動されるように構成してもよい。
【0085】
図７Ｂに示すように、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの間の距離が距離Ｌｗから距離Ｌｕに広げられることによって、撮影画像ＩｍＬの中心からの光路と撮影画像ＩｍＲの中心からの光路とは光学ユニット４２の射出側で交差するように内側に向う。そして、反射部材４８を経由して観察者ＯＰの両眼へ至る。ところが、反射部材４８ではｙ軸方向の光線の角度は反転されて射出されるので、各々の光路は外側へ向かう。これによって、観察者ＯＰが撮影画像Ｉｍを両眼で目視する光路は、観察者ＯＰの前方で交差するように輻輳角を生じさせることが可能な状態となる。すなわち、恰も、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの光軸ＣＬＬ，ＣＬＲの内側に撮影画像ＩｍＬ、ＩｍＲの各々を配置した状態を形成することができ、輻輳角ＡＣを生じさせることが可能となる。
【0086】
図８に、図７Ｂの状態で、観察者ＯＰの目視状態の一例を模式的に示す。なお、図８では、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒの各々を単純化して描画している。図８に示すように、観察者ＯＰの前方で交差するように輻輳角ＡＣを生じることが可能な状態では、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの各々が内側で重なり合うような観察者ＯＰの目視状態となり、観察者ＯＰの焦点と輻輳角ＡＣとに整合性を有するようになる。従って、上記第１条件と第２条件との双方を満たす眼科システム１０を提供できる。
【0087】
このように、視差を有する撮影画像ＩｍＬ、ＩｍＲの各々を表示するので、画像の解像度が低下することはない。また、本実施形態では、観察者ＯＰは、無限遠に焦点を合わせ、表示部３０を観察する一般に明視の距離（例えば、２５０ｍｍ）の像を知覚するので、輻輳角ＡＣは不変となる。
【0088】
上記の輻輳角調整機構３１は、コンピュータを含んで構成した制御装置による制御信号に基づいて駆動することができる。
【0089】
図９に、輻輳角調整機構３１の駆動を制御する制御装置を、コンピュータにより実現する構成の一例を示す。
図９に示すように、制御装置として動作するコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１Ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１Ｂ、およびＲＯＭ（Read Only Memory）３１Ｃを備えた装置本体３１Ｘを含んで構成されている。ＲＯＭ３１Ｃは、輻輳角を可変する制御を実行する輻輳角制御プログラム３１Ｐを含んでいる。装置本体３１Ｘは、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）３１Ｄを備えており、ＣＰＵ３１Ａ、ＲＡＭ３１Ｂ、ＲＯＭ３１Ｃ、及びＩ／Ｏ３１Ｄは各々コマンド及びデータを授受可能なようにバス３１Ｅを介して接続されている。また、Ｉ／Ｏ３１Ｄには、輻輳角調整機構３１、及び観察者ＯＰからの指示等が入力される操作部３１Ｆが接続されている。
【0090】
装置本体３１Ｘは、輻輳角制御プログラム３１ＰがＲＯＭ３１Ｃから読み出されてＲＡＭ３１Ｂに展開され、ＲＡＭ３１Ｂに展開された輻輳角制御プログラム３１ＰがＣＰＵ３１Ａによって実行されることで、輻輳角を可変する制御を行う制御装置として動作する。
【0091】
図１０には、コンピュータにより実現した輻輳角を可変する制御を行う制御装置における輻輳角制御プログラム３１Ｐによる処理の流れの一例が示されている。
装置本体３１Ｘでは、輻輳角制御プログラム３１ＰがＲＯＭ３１Ｃから読み出されてＲＡＭ３１Ｂに展開され、ＲＡＭ３１Ｂに展開された輻輳角制御プログラム３１ＰをＣＰＵ３１Ａが実行する。
【0092】
輻輳角制御プログラム３１Ｐの実行タイミング、すなわち、輻輳角可変のタイミングは、撮影部２０の倍率変更時、術式の変更時、及び術者の変更時等が挙げられる。撮影部２０の倍率変更時には、撮影部２０の顕微鏡２２の光学倍率が変更された場合が一例として挙げられる。また、術式の変更時には、被検眼の前眼部に対する施術から後眼部に対する施術に変更された等の術野が変更されたとき、またはその逆に術野が一例として挙げられる。さらに、術者の変更時には、施術を担当する施術者が変更された場合が挙げられる。
【0093】
まず、ステップＳ１００では、輻輳角の変更を示す指示情報を取得する。指示情報は、観察者ＯＰによる操作部３１Ｆの操作によってなされる指示を示す情報である。次のステップＳ１０２では、ステップＳ１００で取得された指示情報に基づいて、輻輳角調整機構３１を駆動する制御信号を出力する。すなわち、輻輳角調整機構３１によって変更される左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離を示す制御信号が出力される。次のステップＳ１０４では、観察者ＯＰによる操作部３１Ｆの操作による指示が終了したか否かを判断し、肯定判断の場合はそのまま本処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０４で否定判断の場合はステップＳ１００へ処理を戻す。
【0094】
ステップＳ１００からステップＳ１０４の処理では、次の２つのモードの何れかを採用することが可能である。
第１モードは、観察者ＯＰの操作部３１Ｆによる指示毎に、例えばボタンの押下毎に、予め定めた所定量だけ左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離が移動されるように制御信号を出力するモードである。この第１モードによって、例えば、観察者ＯＰの両眼に生じさせる輻輳角を大きくする場合、操作部３１Ｆによる指示毎に、現在の第１距離から前記第１距離より所定量だけ大きい第２距離に、段階的に変更される。
第２モードは、観察者ＯＰの操作部３１Ｆによる指示が継続されている間、例えばボタンの押下中に、左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離が連続して移動されるように制御信号を出力するモードである。この第２モードによって、観察者ＯＰは画像Ｉｍを目視しながら、両眼に生じさせる輻輳角を変更することが可能になる。
【0095】
ところで、反射部材４８（光学結像素子４８Ａ）は、面対称に光線を集光する性質を有し、その性質に起因して、反射部材４８を経由した光は、一方向の角度が維持され、一方向と直交する他方向の角度が反転される。このため、観察者ＯＰにより目視される画像が反転し、実際と逆方向の画像が目視されてしまう場合がある。
【0096】
図１１に、観察者ＯＰの左眼用の撮影画像ＩｍＬ及び右眼用の撮影画像ＩｍＲと、それらの画像を、反射部材４８を介して目視した場合における観察者ＯＰの網膜上に結像される画像との関係の一例を模式的に示す。
図１１に示す例では、左眼用の表示部３０Ｌに表示された撮影画像ＩｍＬは観察者ＯＰの左眼ＥｙｅＬの網膜上に結像されるが、上下左右が反転される。左眼用の撮影画像ＩｍＲも同様に、観察者ＯＰの右眼ＥｙｅＲの網膜上では上下左右が反転される。このため、例えば、ヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭＤ）に用いられる画像をそのまま利用することが困難である。
そこで、本実施形態では、表示部３０に表示する撮影画像Ｉｍを、観察者ＯＰに対して適切に知覚されるように表示する。
【0097】
図１２に、本実施形態に係る眼科システム１０において被検眼の前眼部を撮影する場合に、表示部３０に表示する撮影画像Ｉｍの一例を示す。なお、図１２では、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、表示部３０に表示した場合を示している。
図１２に示すように、本実施形態では、表示部３０に表示する撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、ＨＭＤの表示形式を基準として、予め反転（すなわち、１８０度回転）させる。なお、表示部３０に表示する撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、予め反転（すなわち、１８０度回転）させる処理は、カメラコントローラ２６で実行することができる。また、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、表示部３０Ｌ，３０Ｒの各々に対応させて表示する場合には、表示部３０Ｌ，３０Ｒの各々を予め１８０度回転させてもよい。
【0098】
このように、表示部３０に表示する撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、予め反転（すなわち、１８０度回転）させることによって、観察者ＯＰに対して適切に知覚されるように撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々が表示される。
【0099】
また、被検眼を観察する場合、同一の顕微鏡２２を用いて、被検眼に対する前眼部の観察と後眼部の観察との切り替えが要求される場合がある。例えば、後眼部の観察は、前眼部を観察する顕微鏡２２の構成で、観察光の光路に前置レンズを挿入することで実現可能である。すなわち、顕微鏡２２の観察光の光路への前置レンズの挿抜によって前眼部の観察と後眼部の観察との切り替えが可能である。前置レンズは、後眼部（例えば眼底）の一次像を顕微鏡２２の光路上に形成し、２次像を再結像させるための光学系である。
【0100】
図１３に、図１２に示す被検眼の前眼部を観察する顕微鏡２２の被検眼側に前置レンズ２５を配置して、被検眼の後眼部を観察するようにした場合に、表示部３０に表示される撮影画像Ｉｍの一例を示す。
図１３に示すように、図１２に示す被検眼の前眼部を観察する顕微鏡２２の被検眼側に、一次像を形成するように前置レンズ２５を配置して、被検眼の後眼部を観察する場合、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々は、反転（すなわち、１８０度回転）された状態で撮影される。そして、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々による視差は反転されない。このように、顕微鏡２２の被検眼側に前置レンズ２５を配置して被検眼の後眼部を観察する場合、表示部３０に表示する撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々は、予め反転（すなわち、１８０度回転）させることなく、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲを入れ替える処理を、カメラコントローラ２６で実行する。
【0101】
このように、表示部３０に表示する撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲを、入れ替えることによって、観察者ＯＰに対して適切に知覚されるように撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々が表示される。
【0102】
なお、上記では一次像を形成する前置レンズ２５を配置して被検眼の後眼部を観察する場合を説明したが、一次像を形成しない前置レンズ２５を配置する場合には、前眼部の観察時と同様に、すなわち撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、予め反転（すなわち、１８０度回転）させればよい。
【0103】
上記のカメラコントローラ２６は、コンピュータを含む構成で実現することができる。
図１４に、カメラコントローラ２６を、コンピュータにより実現する構成の一例を示す。
図１４に示すように、カメラコントローラ２６として動作するコンピュータは、ＣＰＵ２６Ａ、ＲＡＭ２６Ｂ、およびＲＯＭ２６Ｃを備えた装置本体２６Ｘを含んで構成されている。ＲＯＭ２６Ｃは、撮影画像Ｉｍを観察者ＯＰに適切に知覚させるための画像処理を実行するが画像処理プログラム２６Ｐを含んでいる。装置本体２６Ｘは、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）２６Ｄを備えており、ＣＰＵ２６Ａ、ＲＡＭ２６Ｂ、ＲＯＭ２６Ｃ、及びＩ／Ｏ２６Ｄは各々コマンド及びデータを授受可能なようにバス２６Ｅを介して接続されている。また、Ｉ／Ｏ２６Ｄには、カメラ２４、及び観察者ＯＰからの指示等が入力される操作部２６Ｆが接続されている。
【0104】
装置本体２６Ｘは、画像処理プログラム２６ＰがＲＯＭ２６Ｃから読み出されてＲＡＭ２６Ｂに展開され、ＲＡＭ２６Ｂに展開されたが画像処理プログラム２６ＰがＣＰＵ２６Ａによって実行されることで、撮影画像Ｉｍを観察者ＯＰに適切に知覚させるための画像処理を行うカメラコントローラ２６として動作する。
【0105】
図１５には、コンピュータにより実現したカメラコントローラ２６における画像処理プログラム２６Ｐによる処理の流れの一例が示されている。
装置本体２６Ｘでは、画像処理プログラム２６ＰがＲＯＭ２６Ｃから読み出されてＲＡＭ２６Ｂに展開され、ＲＡＭ２６Ｂに展開された画像処理プログラム２６ＰをＣＰＵ２６Ａが実行する。
画像処理プログラム２６Ｐの実行タイミングは、前置レンズ２５の挿抜等の術式の変更時等が挙げられる。
【0106】
まず、ステップＳ２００では、前置レンズ２５の挿抜状態を示す顕微鏡情報を取得する。顕微鏡情報は、観察者ＯＰによる操作部２６Ｆの操作によってなされる指示を示す情報を取得してもよく、顕微鏡２２に前置レンズ２５の挿抜を検出するセンサを設けて、前置レンズ２５の挿抜に対応するセンサ出力を顕微鏡情報として取得してもよい。次のステップＳ２０２では、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を取得する。次のステップＳ２０４では、ステップＳ２００で取得された顕微鏡情報に基づいて、前置レンズ２５の挿抜状態を判断する。ステップＳ２０４では、前置レンズ２５が取り外されている状態の場合、前眼部の観察であるとして、肯定判断し、ステップＳ２０６へ処理を移行する。ステップＳ２０６では、前眼部の観察用の画像を表示するため、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々を、反転（すなわち、１８０度回転）させる画像処理を実行し、次のステップＳ２０８で、画像処理された画像を示す映像信号を表示部３０へ出力する。
【0107】
一方、前置レンズ２５が装着されている状態の場合、ステップＳ２０４では、後眼部の観察であるとして、否定判断し、ステップＳ２１０へ処理を移行する。ステップＳ２１０では、後眼部の観察用の画像を表示するため、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲの各々の反転処理を行うことなく、撮影画像ＩｍＬ，ＩｍＲを入れ替える画像処理を実行し、次のステップＳ２１２で、画像処理された画像を示す映像信号を表示部３０へ出力する。
【0108】
上記では、左眼用の表示部３０Ｌ、及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離を広げることによって観察者ＯＰの両眼に輻輳角ＡＣを生じさせる状態を形成した（図７Ｂ参照）。しかし、開示の技術は、左眼用の表示部３０Ｌ及び右眼用の表示部３０Ｒの間の距離を広げて輻輳角ＡＣを生じさせる状態を形成することに限定されるものではない。すなわち、左眼用では、表示部３０Ｌと光学ユニット４２Ｌとの相対関係、そして左眼用では、表示部３０Ｒと光学ユニット４２Ｒとの相対関係を変更、すなわち光学ユニットの光軸から離れた位置に画像中心が配置されればよい。従って、左眼用の表示部３０Ｌ、及び右眼用の表示部３０Ｒに対して、光学ユニット４２Ｌ及び光学ユニット４２Ｒを移動するようにしてもよい。
【0109】
図１６に、表示部３０を備えた表示装置４０の変形例として、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの各々を移動させることで観察者ＯＰの両眼に輻輳角ＡＣを生じさせる画像Ｉｍの光路の一例を模式的に示す。
図１６に示す例では、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒは、光学ユニット用の輻輳角調整機構４３によって、観察者ＯＰの眼幅方向であるｙ軸方向に移動可能に形成される。左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒの各々は、眼幅の距離Ｌｚの位置から互いに接近する方向に距離Ｌｙを移動した位置に配置される。これによって、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒの光軸間の距離は、距離Ｌｗから距離Ｌｖに狭くされる（Ｌｖ＜Ｌｗ）。図１６に示す例のように眼科システム１０を形成しても、図７Ｂに示す例のように形成した眼科システム１０と同様の効果が得られる。
【0110】
なお、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの各々を移動させる場合、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの各々の全体を移動させることに限定されるものではなく、光学ユニット４２Ｌ、４２Ｒの各々の少なくとも一部を移動させるようにしてもよい。
【0111】
また、上記では、表示部３０または光学ユニット４２を眼幅方向に移動させる場合を説明したが、表示部３０及び光学ユニット４２の各々を相対的に移動させるようにしてもよい。
【0112】
上記では、表示部３０及び光学ユニット４２の少なくとも一方を眼幅方向に移動させる場合を説明したが、開示の技術は、輻輳角ＡＣを生じさせる状態を形成することにあるので、眼幅方向への移動に限定されるものではない。例えば、左眼用の光学ユニット４２Ｌ及び右眼用の光学ユニット４２Ｒの各々の光軸を回転、すなわち、光学ユニット４２の射出側で交差するように回転する構成としてもよい。
【0113】
図１７に、表示部３０を備えた表示装置４０の他の変形例として、表示部３０及び光学ユニット４２の表示セットを回転させることで観察者ＯＰの両眼に輻輳角ＡＣを生じさせる画像Ｉｍの光路の一例を模式的に示す。
図１７に示す例では、左眼用の表示部３０Ｌ及び光学ユニット４２Ｌからなる左眼用の表示セットは、左眼用の輻輳角調整機構３２Ｌによって、光軸が射出側で内側に向う方向（図１７では反時計回り方向）に回転可能に形成される。同様に、右眼用の表示部３０Ｒ及び光学ユニット４２Ｒからなる右眼用の表示セットは、右眼用の輻輳角調整機構３２Ｒによって、光軸が射出側で内側に向う方向（図１７では時計回り方向）に回転可能に形成される。このように表示セットを回転することで、輻輳角ＡＣを生じさせることが可能となる。
【0114】
ここで、表示部３０と光学ユニット４２との位置関係について説明する。
観察者ＯＰが光を目視する場合、平行光は網膜上に結像することができ、発散光は眼の調節力によって網膜上に結像される。ところが、収束光は眼の調節力を用いても網膜上への結像は困難である。例えば、光学ユニット４２が像面湾曲を有する場合、光学ユニット４２の焦点に画像を配置すると、光軸近傍では、レンズ系から平行光が射出され、その平行光を目視する観察者ＯＰの眼では、画像が網膜上に結像される。一方、光軸から離れた位置では、像面湾曲が作用し、光学ユニット４２から収束光が射出され、観察者ＯＰがその収束光を目視しても、画像は、網膜上に結像されない。
【0115】
一方、本実施形態に係る眼科システム１０では、光学ユニット４２からの射出光は、反射部材４８を介して観察者ＯＰへ到達するので、観察者ＯＰは、目の調節によって画像を網膜上に結像させることが可能になる。
【0116】
図１８に、表示部３０と光学ユニット４２との位置関係の一例を模式的に示す。
上述のように、反射部材４８（光学結像素子４８Ａ）は光を経由させる素子であるが、構造に起因して反射部材４８を経由する光線は、一方向の角度が維持され、一方向と直交する他方向の角度が反転される。すなわち、図１８に示すように、像面湾曲の作用によって反射部材４８に収束光が入射された場合、射出光は発散光になる。従って、観察者ＯＰは、目の調節によって画像を目視することが可能になる。このように、反射部材４８によって収束光が発散光に逆転するので、光学ユニット４２が像面湾曲を有する場合であっても、観察者ＯＰによる画像の目視が可能になり、光学ユニット４２の像面湾曲を抑止する光学設計の処理負荷を軽減できる。また、表示部３０に表示される画像Ｉｍの中心を光学ユニット４２の焦点位置に設定するのみの単純な作業によって眼科システム１０の表示装置４０を形成することが可能になる。
【0117】
次に、観察者ＯＰが画像を目視することを支援する反射部材４８の駆動について説明する。
上述のように、反射部材４８は光を反射して経由させる複数の素子を有するが、その構造に起因して、例えば反射面で散乱する光を観察者ＯＰが目視し、反射部材４８の素子又は素子の一部に観察者ＯＰが目視する焦点を合わせることで、反射部材４８の素子又は素子の一部が画像目視の妨げになる場合がある。
そこで、本実施形態に係る眼科システム１０は、反射部材４８に観察者ＯＰが目視する焦点を合わせることを抑制する抑制機構を備える。本実施形態では、抑制機構の一例として反射部材４８を所定方向に移動させることにより観察者ＯＰによる反射部材４８への目視を抑制する。ここで、光を経由させる反射部材４８における光の経由とは反射面で光を反射すること、光が通過すること、媒質を光が透過すること、屈折により光路が偏向されて光が進行することの少なくとも１つの作用により光が進む状態をいう。
【0118】
図１９Ａ、図１９Ｂに、抑制機構４９の一例を模式的に示す。図１９Ａは抑制機構４９の構成の一例を示し、図１９Ｂは反射部材４８の駆動の一例を示している。抑制機構４９は、反射部材４８が同じ位置に停止しないように周期的又は非周期に反射部材４８を駆動させる。
【0119】
図１９Ａに示すように、抑制機構４９は反射部材４８の面の法線方向（矢印ＶＢ方向）、及び当該法線方向と交差する異なる方向（矢印ＶＡ及びＶＣ方向）、それらの軸回りの方向のうちの少なくとも１つの方向に反射部材４８が移動するように駆動させる駆動部である。なお、抑制機構４９は、反射部材４８の射出角が維持されるように反射部材４８を駆動させることが好ましい。すなわち、抑制機構４９は、反射部材４８が、反射光の射出角を維持しつつ、反射部材４８に対して直交する少なくとも１つの方向に移動及び中心位置オフセットを含む回転の少なくとも一方の駆動を行う。また、観察者ＯＰが対象物を特定する際の視認周期を考慮して、周期的に反射部材４８を駆動させることが好ましい。例えば、駆動周期は３０Ｈｚ以上の周期に設定することが好ましい。また、反射部材４８は、所定ピッチ（例えば、０．２ｍｍ）で反射面が積層されている場合、所定ピッチ（例えば、０．２ｍｍ）以下の移動量で駆動されることが好ましい。
【0120】
図１９Ｂには、射出光が平行状態を維持しつつ反射部材４８から射出可能に反射部材４８の駆動の一例が示されている。図１９Ｂの例では、反射部材４８を構成する所定ピッチのピッチ幅の偏心量を持ちながら駆動する反射部材４８の駆動順序が示されている。第１状態Ｊ１は、所定のピッチ幅方向の移動に応じて変位にする反射面を維持するべく反射部材４８を移動するように駆動する状態を示し、第２状態Ｊ２は、次の反射面について所定のピッチ幅方向の移動に応じて変位にする反射面を維持するべく反射部材４８を移動するように駆動する状態を示す。そして、同様に第３状態Ｊ３及び第４状態Ｊ４の状態の駆動を行った後、再び第１状態Ｊ１へ戻る。これら第１状態Ｊ１から第４状態Ｊ４で反射部材４８を鼓動することで、反射部材４８に観察者ＯＰが目視する焦点を合わせることが抑制される。
【0121】
抑制機構４９により反射部材４８を駆動させることで、反射部材４８に観察者ＯＰが目視する焦点を合わせることが抑制される。
なお、抑制機構４９は、振動及び回転の少なくとも一方の駆動を行う装置の一例として、直線駆動、曲線駆動及び回転駆動の少なくとも１つの駆動を行う駆動装置が挙げられる。
【0122】
上記では、反射部材４８を駆動させて反射部材４８への観察者ＯＰによる目視を抑制する一例を説明した。次に、観察者ＯＰが目視する方向で、反射部材４８を経由する先に、視認物４７を配置し、反射部材４８への目視を積極的に抑制する構成の一例を説明する。
光学ユニット４２から射出された光は、反射部材４８を通過して観察者ＯＰの眼に到達し、観察者ＯＰの網膜上に結像し、撮影画像Ｉｍが観察者ＯＰに知覚される。この光学ユニット４２から射出された光を遮らない位置で、観察者ＯＰが目視可能な位置に枠などの視認物４７を配置する。
【0123】
図２０に、視認物４７を配置した表示装置４０の一例を示す。図２０は光学ユニット４２から射出された光が反射部材４８で反射して観察者ＯＰの眼に到達する、反射部材４８が反射型である場合の構成の一例を示している。図２０に示す例では、観察者ＯＰの視線は、光学ユニット４２へ向かう（図２０で矢印でも示した）。従って、観察者ＯＰは、光学ユニット４２の光の射出側を目視可能である。そこで、光学ユニット４２の周辺で、光学ユニット４２から射出された光を遮らない位置、例えば、光学ユニット４２の外郭部分に枠などの視認物４７を配置する。観察者ＯＰは反射部材４８の反射によって視認物４７を目視することで、反射部材４８への目視が抑制される。これにより、視認物４７は、観察者ＯＰの注視ターゲットとして機能する。なお、視認物４７は、観察者ＯＰが目視可能な構造物であってもよく、画像及び点光源による光点であってもよい。
また、図２１に、視認物４７を配置した表示装置４０のその他の例を示す。図２１は反射部材４８が透過性を有する場合の構成の一例を示している。反射部材４８が透過性を有する場合、観察者ＯＰの視線は、反射部材４８を通過してそのまま直進する（図２０で矢印でも示した）。そこで、観察者ＯＰの視線方向の先で、光学ユニット４２から射出された光を遮らない位置、例えば、筐体４６の内側の所定位置に枠などの視認物４７を配置する。観察者ＯＰは透過型の反射部材４８を通過して視認物４７を目視することで、反射部材４８への目視が抑制される。
【0124】
ところで、表示装置４０には筐体４６の内部に進入した外乱光（例、装置の漏れ光、室内光、自然光等）の光の散乱によって撮影画像Ｉｍのコントラストが低下して目視される場合がある。このため、表示装置４０、特に筐体４６の内部では、撮影画像Ｉｍのコントラスト低下を引き起こす光を排除することが好ましい。そこで、本実施形態に係る表示装置４０には、外乱光等の光の散乱を抑制する外乱光抑制部５０を、筐体４６の内部に設けることができる。
【0125】
図２２に、表示装置４０に配置した外乱光抑制部５０の一例を示す。
図２２に示すように、外乱光抑制部５０は、表示装置４０の筐体４６の内部で、かつ光学ユニット４２から射出された光を遮らない位置に配置される。例えば、反射部材４８を通過する観察者ＯＰの視線の延長線上の筐体４６の内面と、反射部材４８で反射する観察者ＯＰの視線の延長線上の筐体４６の内面と、に外乱光抑制部５０を配置する。なお、反射部材４８で反射する観察者ＯＰの視線の延長線上の筐体４６の内面に配置する外乱光抑制部５０には、光学ユニット４２から射出される光を通過させるために、開口が設けられる。この外乱光抑制部５０は、外乱光によって生じる筐体４６の内部における散乱光を少なくとも抑制できればよく、遮光可能であることは更に好ましい。また、外乱光抑制部５０は、光吸収部材を含むことが好ましく、外乱光抑制部５０が光吸収部材を含むことで、外乱光によって生じる筐体４６の内部における散乱光の抑制のみならず、外乱光抑制部５０における光の反射が抑制される。
【0126】
ここで、光学ユニット４２から反射部材４８へ向けて射出される撮影画像Ｉｍによる光の画角が、撮影画像Ｉｍを目視可能な観察者ＯＰの視野の角度範囲（視野角）になる。従って、射出瞳を基準として撮影画像Ｉｍを目視可能な観察者ＯＰの視野角範囲以外の領域は、観察者ＯＰが撮影画像Ｉｍを目視（知覚）する際に影響することはない。そこで、観察者ＯＰの視野角範囲以外の領域、例えば、筐体４６の外部に遮光部材を設けることで、外乱光をさらに抑制可能である。
【0127】
図２３Ａ、及び図２３Ｂに、上記の外乱光をさらに抑制する外乱光抑制部の他の一例を示す。例えば、表示装置４０の反射部材４８に入射した上記外乱光が該反射部材４８の表面において反射してその反射光が観察者ＯＰの視野に入射することによって、観察者ＯＰにおける撮影画像Ｉｍの視認性が悪くなる可能性がある。
そこで、図２３Ａ、及び図２３Ｂに示す例では、図２２に示す外乱光抑制部５０に加えて、表示装置４０の筐体４６に設けられ、筐体４６の下方（−ｘ軸方向）に板状の遮光部材５０Ａを配置している。遮光部材５０Ａは、撮影画像Ｉｍを知覚するための観察者ＯＰの視野を遮らず、かつ撮影画像Ｉｍを知覚するための観察者ＯＰの最大視野の角度範囲（最大視野角）を通る光線と平行に配置される。また、遮光部材５０Ａの表示装置４０側の一端から観察者ＯＰ側の他端までの距離は、観察者ＯＰが目視位置を変更可能な範囲で、観察者ＯＰが遮光部材５０Ａに接触しないように適宜設定される。
なお、図２３Ａでは、筐体４６の下方に板状の遮光部材５０Ａを配置した一例を示したが、遮光部材５０Ａの配置位置及び形状は図２３Ａに示す一例に限定されるものではない。例えば、遮光部材５０Ａは、撮影画像Ｉｍを知覚するための観察者ＯＰの視野を遮らない位置であれば何れの位置でもよく、また何れの形状（例えば、正方形や長方形などの多角形、円形、板状など）でもよい。また、図２３Ａの例では、１個の遮光部材５０Ａを筐体４６の下方に配置した例を示したが、２個以上配置してもよい。
【0128】
また、図２３Ｂは、遮光部材５０Ａが配置される位置の一例を示す図である。図２３Ｂにおいて、光軸ＣＬに対して上記した瞳の上端Ｐｚ１ と対称な位置に瞳の下端の位置Ｐｚ２ を設定し、瞳の下端の位置Ｐｚ２ における視野角の下方側（−ｘ軸方向）の半角（図中の−θ）と反射部材４８との交点をＢ２ とする。そして、瞳の下端の位置Ｐｚ２ に瞳孔を設置した場合、遮光部材５０Ａは、瞳孔が位置する瞳の下端の位置Ｐｚ２ と交点Ｂ２ とを結ぶ線（又はその線を含む面）を基準（基準線、基準面）にして瞳の下端の位置Ｐｚ２ の下側（−ｘ軸方向側）に配置される。特に、遮光部材５０Ａは、瞳面、位置Ｐｚ２ と交点Ｂ２ とを結ぶ基準（基準線、基準面）、交点Ｂ２ を通る（ｚ軸方向の）水平線（又はその線を含む面）による領域Ａｒｅａ内に配置することが効果的である。このように、遮光部材５０Ａは、該基準に沿うように又は該基準より下方（例、位置Ｐｚ２ 、筐体４６、又は反射部材４８の下方（−ｘ軸方向））であり、表示装置４０において反射部材４８における外乱光の表面反射を低減しつつ上記アイボックスを遮らない位置に配置される。
【0129】
本実施形態では、反射部材４８の一例として、再帰透過素子と扱うことができる光学結像素子４８Ａを用いた眼科システム１０の一例を説明したが、反射部材４８は光学結像素子４８Ａに限定されるものではない。例えば、空間を折り返す際に光束の進行方向を変えない機能を有する反射型の再帰素子を用いてもよい。以下に一例を説明する。
【0130】
図２４Ａ、図２４Ｂに、眼科システム１０の表示装置４０の一例を模式的に示す。
図２４Ａは本実施形態に係る再帰透過素子と扱うことができる光学結像素子４８Ａを用いた眼科システム１０の表示装置４０の一例を示している。図２４Ｂは、反射型の再帰素子を用いた眼科システム１０の表示装置４０に関する第１の変形例を示している。
図２４Ａに示すように、光学結像素子４８Ａを用いた表示装置４０は、光学ユニット４２から射出された光が反射部材４８で反射して観察者ＯＰの眼に到達する。
一方、図２４Ｂに示すように、第１の変形例では、表示装置４０に含む反射部４４は、筐体４６、直交する反射面を複数備えたコーナキューブを複数２次元平面状に配列した反射アレイ等の再帰反射部材４７Ａ、及びハーフミラー４８Ｂを含む。第１の変形例の表示装置４０は、光学ユニット４２から射出された光をハーフミラー４８Ｂで反射する。ハーフミラー４８Ｂで反射された光は、再帰反射部材４７Ａへ射出されて、再帰反射し、ハーフミラー４８Ｂを透過して、観察者ＯＰへ向けて射出される。このように、図２４Ｂに示す第１の変形例は、ハーフミラー４８Ｂによる反射光を用いるので、図２４Ａに示す表示装置４０の光学結像素子４８Ａと比べて、再帰反射部材４７Ａを小さくすることができる。
【0131】
図２５に、眼科システム１０の表示装置４０に関する第２の変形例を示す。
図２５に示すように、第２の変形例では、表示装置４０に含む反射部４４は、筐体４６、直交する反射面を複数備えたコーナキューブを複数２次元平面状に配列した反射アレイ等の再帰反射部材４７Ａ，４７Ｂ、及びハーフミラー４８Ｂを含む。第２の変形例の表示装置４０は、光学ユニット４２から射出された光をハーフミラー４８Ｂで反射する。ハーフミラー４８Ｂで反射された光は、再帰反射部材４７Ａへ射出されて、再帰反射し、ハーフミラー４８Ｂを透過して、観察者ＯＰへ向けて射出される。また、光学ユニット４２から射出された光のうちハーフミラー４８Ｂを透過した光は、再帰反射部材４７Ｂへ射出されて、再帰反射し、ハーフミラー４８Ｂで反射されて、観察者ＯＰへ向けて射出される。
第２の変形例は、第１の変形例に比べて、ハーフミラー４８Ｂを透過した光を利用できるため、観察者ＯＰが目視する撮影画像Ｉｍの光量を増加することができる。
【0132】
図２６に、眼科システム１０の表示装置４０に関する第３の変形例を示す。
図２６に示すように、第３の変形例では、表示装置４０に含む反射部４４は、筐体４６、直交する反射面を複数備えたコーナキューブを複数２次元平面状に配列した反射アレイ等の再帰反射部材４７Ｃ、及びハーフミラー４８Ｂを含む。再帰反射部材４７Ｃ及びハーフミラー４８Ｂは、ハーフミラー４８Ｂの反射面と再帰反射部材４７Ｃの反射面とが直交するように、ハーフミラー４８Ｂの一端側が再帰反射部材４７Ｃの中央付近に配置される。第３の変形例の表示装置４０は、光学ユニット４２から射出された光をハーフミラー４８Ｂで反射する。ハーフミラー４８Ｂで反射された光は、再帰反射部材４７Ｃへ射出されて、再帰反射し、ハーフミラー４８Ｂを透過して、観察者ＯＰへ向けて射出される。また、光学ユニット４２から射出された光のうちハーフミラー４８Ｂを透過した光も、再帰反射部材４７Ｃへ射出されて、再帰反射し、ハーフミラー４８Ｂで反射されて、観察者ＯＰへ向けて射出される。
第３の変形例は、第２の変形例に比べて、ハーフミラー４８Ｂの反射光及び透過光を共通して再帰反射部材４７Ｃで再帰反射できるため、再帰反射部材の素子数を減少して表示装置を形成することができる。
【0133】
なお、反射部４４の反射部材は、２面コーナーリフレクタを一方向に配列したプリズムシートミラーを用いてもよい。
以上、眼科システム１０の表示装置４０に関する第１の変形例から第３の変形例を説明したが、第１の変形例から第３の変形例の各々において、反射部材４８は光学結像素子４８Ａを用いた場合と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【0134】
なお、本実施形態では、反射部材４８の一例として、等倍の像を結像する光学結像素子４８Ａを用いた場合を説明したが、反射部材４８は等倍の像を結像する光学結像素子４８Ａに限定されるものではない。反射部材４８は非等倍の像を結像する素子を用いてもよい。
【0135】
図２７Ａ、図２７Ｂに、反射部材４８による像の結像に関する光路を模式的に示す。図２７Ａは等倍の像を結像する反射部材４８を示し、図２７Ｂは非等倍の像を結像する反射部材４８を示している。
図２７Ａに示す反射部材４８は、面対称に光線を集光する性質を有し、物点Ｑ１から反射部材４８までの距離Ｌｋと、像点Ｑ２から反射部材４８までの距離Ｌｍとは、一致する（Ｌｋ＝Ｌｍ）。従って、反射部材４８は、例えば、等倍（１：１）の大きさで瞳を再形成することができる。
一方、図２７Ｂに示す反射部材４８も、面対称に光線を集光する性質を有し、物点Ｑ１から反射部材４８までの距離Ｌｋと、像点Ｑ２から反射部材４８までの距離Ｌｍとは、不一致になる（図２７Ｂの例では、Ｌｋ＜Ｌｍ）。従って、反射部材４８は、例えば、等倍（１：ｍ）の大きさで瞳を再形成することができる。なお、反射部材４８として適用可能な非等倍の像を結像する素子は、特開２０１７−０６７９３３号公報等に記載されているように周知の技術であるため、詳細な説明を省略する。
【0136】
また、本実施形態に係る反射部材４８は、屈折力を付加することが可能である。例えば、反射部材４８は所謂ロブスターアイとして知られている反射素子と捉えることができ、反射部材４８をまげて曲率を付与することで、屈折力を付加することが可能である。
【0137】
図２８に、屈折力を付加することが可能な反射部材４８を模式的に示す。
図２８では、反射部材４８の一例として、等倍の像を結像する光学結像素子４８Ａを用いた場合を示している。すなわち、図２８に示すように平面状の反射部材４８は、面対称に光線を集光する性質を有し、物点から反射部材４８までの距離Ｌａと、像点Ｑ２から反射部材４８までの距離Ｌｂとは、一致する（Ｌａ＝Ｌｂ）。図２８に示すように、平面状の反射部材４８を、半径ｒの曲率を有するように形成することで、２／ｒの屈折力を付与することが可能になる。
【0138】
次に、２／ｒの屈折力が付与された反射部材４８の倍率βについて説明する。
便宜的に、図２８に示す平面状（ｒ＝∞）の反射部材４８の焦点距離をｆｏとすると、次に示す（１６）式と、Ｌａ＝Ｌｂの関係とを用いて、焦点距離ｆｏは、次の（１７）式で表すことができる。
１／Ｌａ＋１／Ｌｂ＝１／ｆｏ ・・・（１６）
ｆｏ＝Ｌａ／２ ・・・（１７）
【0139】
一方、ロブスターアイとして知られる光学素子において曲率ｒ＝Ｒとした場合、焦点距離ｆＬｏｂ は、次の（１８）式で表される。
ｆＬｏｂ ＝Ｒ／２ ・・・（１８）
従って、曲率Ｒを持つ反射部材４８の焦点距離ｆＲ は、次の（１９）式で表され、整理すると、（２０）式で表すことができる。
ｆＲ ＝１／ｆｏ＋１／ｆＬｏｂ ・・・（１９）
ｆＲ ＝２｛Ｌａ・Ｒ／（Ｌａ＋Ｒ）｝Ｌａ ・・・（２０）
【0140】
この場合、結像位置までの距離Ｌｂ’は、次に示す（２１）式を用いて、次の（２２）式で表すことができる。
１／Ｌａ＋１／Ｌｂ＝１／ｆＲ ・・・（２１）
Ｌｂ’＝｛Ｌａ・Ｒ／（２Ｌａ＋Ｒ）｝Ｌａ ・・・（２２）
【0141】
従って、倍率βは、次の（２３）式で表される。
β＝Ｒ／（２Ｌａ＋Ｒ） ・・・（２３）
（２３）式で示される倍率βのとき、瞳の大きさはβ倍になり、見込み画角は1/β倍になる。このように２／ｒの屈折力が付与された反射部材４８であっても、開示の技術は有効である。
【0142】
本実施形態に係る眼科システム１０では、ディスプレイ等の表示部３０を表示装置４０の上部に取り付けて表示部３０に形成された撮影画像Ｉｍを、光学ユニット４２及び反射部材４８を介して観察者ＯＰに向けて表示する構成とした（図１、及び、図３Ａ〜図３Ｃ参照）。
しかし、開示の技術に係る画像表示システムは、表示部３０を表示装置４０の上部に取り付けることに限定されるものではない。例えば、表示部３０を表示装置４０の下部に取り付け、表示部３０に形成された撮影画像Ｉｍを、表示装置４０の下方から上方に向う光軸で光学ユニット４２及び反射部材４８を介して観察者ＯＰに向けて表示する構成としてもよい。すなわち、表示装置４０に取り付ける表示部３０の位置は、表示装置４０における何れの位置であってもよく、また表示装置４０への光軸方向は表示装置４０に対して何れの方向に向かうように構成してもよい。
【0143】
なお、本実施形態では、眼科装置に適用した眼科システムを開示の技術に係る画像表示システムの一例として説明したが、開示の技術に係る画像表示システムは、眼科装置に適用した眼科システムに限定されるものではない。すなわち、開示の技術は、画像を表示する装置であれば開示の技術に係る画像表示装置は適用可能であり、また、画像を表示する装置を備えたシステムであれば開示の技術に係る画像表示システムは適用可能である。
【0144】
次に、開示の技術が適用可能な画像表示装置、及び画像表示装置を備えた画像表示システムの応用例を例示する。
【0145】
第１の応用例には、双眼鏡及び潜望鏡等の光学機器によって遠方の対象物を観察する観察システムの表示装置への適用が挙げられる。特に、双眼鏡には、開示の技術に係る画像表示装置、又は画像表示システムは有効に機能する。
【0146】
図２９に、一般的な双眼鏡３００の構成を模式的に示す。また、図３０に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第１例の双眼鏡３１０の構成を模式的に示す。
図２９に示すように、一般的な双眼鏡３００は、両眼で遠方の対象物を拡大して観察するため、左眼用及び右眼用に対物レンズ３０２Ｌ，３０２Ｒ及び接眼レンズ３０８Ｌ，３０８Ｒを備えている。また、図２９には双眼鏡３００の左右の瞳ＥＬ，ＥＲも示されている。双眼鏡３００は、対物レンズ３０２Ｌ，３０２Ｒにより拡大された対象物の一次像３０６Ｌ，３０６Ｒの各々を接眼レンズ３０８Ｌ，３０８Ｒによりさらに拡大する。しかし、対物レンズ３０２Ｌ，３０２Ｒ及び接眼レンズ３０８Ｌ，３０８Ｒで拡大される像は倒立像として知覚されるため、ポロプリズム又はダハプリズム等の光学素子３０４を用いて倒立像を正立像に変換する。
【0147】
一方、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した双眼鏡３１０は、反射部材４８により像が反転されるので、ポロプリズム又はダハプリズム等の光学素子３０４は省略可能である。
【0148】
また、図３１に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第２例の双眼鏡３２０の構成を模式的に示す。図３１に示す第２例の双眼鏡３２０は、一般的な双眼鏡３００の接眼レンズ３０８Ｌ，３０８Ｒに代えて反射部材４８を配置した構成である。双眼鏡３２０は、光学素子３０４から収束光が射出されるが、反射部材４８により発散光になり、観察者ＯＰの眼の調節によって像を目視することが可能になる。
【0149】
また、図３２に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第３例の双眼鏡３３０の構成を模式的に示す。図３２に示す第３例の双眼鏡３３０は、第２例の双眼鏡３２０で、対物レンズ３０２Ｌ，３０２Ｒと、光学素子３０４Ｌ，３０４Ｒとを交換した構成である。双眼鏡３３０も、光学素子３０４（３０４Ｌ，３０４Ｒ）から収束光が射出されるが、反射部材４８により発散光になり、観察者ＯＰの眼の調節によって像を目視することが可能になる。
【0150】
このように、遠方の対象物を観察する双眼鏡に、開示の技術に係る画像表示装置、又は画像表示システムを適用することで、観察者ＯＰは、双眼鏡に非接触の状態で遠方の対象物を観察でき、接触により生じる観察者ＯＰの違和感が抑制される。また、双眼鏡により目視する画像の見かけの大きさは変化しないので、観察者ＯＰの頭部がアイポイント（アイボックス）内で移動可能になる。従って、双眼鏡の操作に大きな許容度が生じる。
【0151】
第２の応用例は、一般的な両眼視の光学顕微鏡への適用が挙げられる。
図３３に、一般的な光学顕微鏡４００の構成を模式的に示す。また、図３４に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第１例の光学顕微鏡４１０の構成を模式的に示す。
図３３に示すように、一般的な両眼視の光学顕微鏡４００は、両眼で対象物を拡大して観察するため、第１対物レンズ４０１、左眼用及び右眼用に第２対物レンズ４０２Ｌ，４０２Ｒ及び接眼レンズ４０８Ｌ，４０８Ｒを備えている。また、図３３には光学顕微鏡４００の左右の瞳ＥＬ，ＥＲも示されている。光学顕微鏡４００は、第１対物レンズ４０１、第２対物レンズ４０２Ｌ，４０２Ｒにより拡大された対象物の一次像４０６Ｌ，４０６Ｒの各々を接眼レンズ４０８Ｌ，４０８Ｒによりさらに拡大する。しかし、第１対物レンズ４０１、第２対物レンズ４０２Ｌ，４０２Ｒ及び接眼レンズ４０８Ｌ，４０８Ｒで拡大される像は倒立像として知覚されるため、ポロプリズム又はダハプリズム等の光学素子４０４Ｌ，４０４Ｒを用いて倒立像を正立像に変換する。
【0152】
一方、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した光学顕微鏡４１０は、反射部材４８により像が反転されるので、ポロプリズム又はダハプリズム等の光学素子４０４Ｌ，４０４Ｒは省略可能である。
【0153】
また、図３５に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第２例の光学顕微鏡４２０の構成を模式的に示す。図３５に示す第３例の光学顕微鏡４２０は、一般的な光学顕微鏡４００の接眼レンズ４０８Ｌ，４０８Ｒに代えて反射部材４８を配置した構成である。光学顕微鏡４２０は、光学素子３０４から収束光が射出されるが、反射部材４８により発散光になり、観察者ＯＰの眼の調節によって像を目視することが可能になる。
【0154】
また、図３６に、開示の技術に係る画像表示装置又は画像表示システムを適用した第３例の光学顕微鏡４３０の構成を模式的に示す。図３２に示す第３例の光学顕微鏡４３０は、第２例の光学顕微鏡４２０で、第２対物レンズ４０２Ｌ，４０２Ｒと、光学素子４０４Ｌ，４０４Ｒとを交換した構成である。光学顕微鏡４３０も、光学素子４０４から収束光が射出されるが、反射部材４８により発散光になり、観察者ＯＰの眼の調節によって像を目視することが可能になる。
【0155】
このように、両眼視の光学顕微鏡に、開示の技術に係る画像表示装置、又は画像表示システムを適用することで、観察者ＯＰは、両眼視の光学顕微鏡に非接触の状態で対象物を観察でき、接触により生じる観察者ＯＰの違和感が抑制される。また、両眼視の光学顕微鏡で目視する画像の見かけの大きさは変化しないので、観察者ＯＰの頭部がアイポイント（アイボックス）内で移動可能になる。従って、両眼視の光学顕微鏡の操作に大きな許容度が生じる。
【0156】
上述の表示部は、画像提示部と捉えることが可能である。
本実施形態における別の一態様は、入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸から離れた位置に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示することによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる画像提示部と、前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、を備えた画像表示装置である。
【0157】
また、本実施形態における別の一態様は、入射側に左眼用画像を示す左眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に左眼用射出瞳が形成された左眼用光学ユニットと、入射側に右眼用画像を示す右眼用画像領域が配置され、かつ射出側の最も外側のレンズの外側に右眼用射出瞳が形成された右眼用光学ユニットと、前記左眼用光学ユニットの焦点面であって前記左眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記左眼用画像領域を提示し、かつ前記右眼用光学ユニットの焦点面であって前記右眼用光学ユニットの光軸上に領域中心が配置されるように前記右眼用画像領域を提示すると共に、前記左眼用光学ユニットの光軸と前記右眼用光学ユニットの光軸とを、前記左眼用光学ユニット及び前記右眼用光学ユニットの射出側で交差させることによって、前記左眼用光学ユニットを通して前記左眼用画像領域を目視し、かつ前記右眼用光学ユニットを通して前記右眼用画像領域を目視した際に、両眼に輻輳角を生じさせる画像提示部と、前記左眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記左眼用射出瞳と共役関係にある位置に左眼瞳を形成し、かつ前記右眼用光学ユニットを射出した光を反射して前記右眼用射出瞳と共役関係にある位置に右眼瞳を形成する反射部と、を備えた画像表示装置である。
【0158】
なお、開示の技術に関する実施形態を説明したが、開示の技術の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。開示の技術の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も開示の技術の技術的範囲に含まれる。また、本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【0159】
１０ 眼科システム
２０ 撮影部
２２ 顕微鏡
２４ カメラ
２５ 前置レンズ
２６ カメラコントローラ
２６Ｐ 画像処理プログラム
２６Ｘ 装置本体
３０ 表示部
３１ 輻輳角調整機構
３１Ｐ 輻輳角制御プログラム
３２Ｌ、３２Ｒ 輻輳角調整機構
４０ 表示装置
４２ 光学ユニット
４３ 輻輳角調整機構
４４ 反射部
４７ 視認物
４８ 反射部材
４８Ａ 光学結像素子
４９ 抑制機構
５０ 外乱光抑制部５０
ＡＣ 輻輳角
ＣＬ 光軸
Ｅｐｔ アイポイント
Ｅｘｐ 射出瞳
Ｇｏ 画像中心
ＧｏＬ、ＧｏＲ 画像中心
ＧｏａＬ、ＧｏａＲ 領域中心
Ｉｍ 画像
ＯＢ 対象物
ＯＰ 観察者
ＰＤ 眼幅
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図25】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
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