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WO2011092951A1 - 画像取得装置、観察装置、および観察システム - Google Patents

画像取得装置、観察装置、および観察システム Download PDF

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WO2011092951A1
WO2011092951A1 PCT/JP2010/072243 JP2010072243W WO2011092951A1 WO 2011092951 A1 WO2011092951 A1 WO 2011092951A1 JP 2010072243 W JP2010072243 W JP 2010072243W WO 2011092951 A1 WO2011092951 A1 WO 2011092951A1
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WO
WIPO (PCT)
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image
image acquisition
observation
image information
acquired
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/072243
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English (en)
French (fr)
Inventor
金子　守
池田　浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
    • A61B1/00045—Display arrangement
    • A61B1/00048—Constructional features of the display
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • A61B1/00181—Optical arrangements characterised by the viewing angles for multiple fixed viewing angles
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    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0625—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements for multiple fixed illumination angles
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    • A61B1/0646—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements with illumination filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0669—Endoscope light sources at proximal end of an endoscope

Definitions

  • the present invention relates to an image acquisition device, an observation device, and an observation system.
  • HMD head-mounted display
  • FMD face-mounted display
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and constantly displays important information without degrading the image quality while displaying different types of information as necessary in a high-quality state. It is an object of the present invention to provide an observation apparatus and an observation system that can be confirmed by the above-described method and an image acquisition apparatus used for them.
  • an image acquisition unit that acquires an image of a subject, an image processing unit that generates a plurality of different types of image information based on the image, and the plurality of image information are output separately.
  • An image acquisition apparatus having a plurality of image output terminals is provided.
  • a plurality of different types of image information are generated from the acquired images and output separately to the plurality of image output terminals. Accordingly, when one head-mounted display device is connected to one image output terminal and another display device is connected to the other image output terminal, one image information is displayed on one head-mounted display device. Another one piece of image information can be displayed on another display device. An observer can always view one piece of image information in a high quality state only by aligning the line of sight with the virtual image displayed by the head-mounted display device, and by shifting the line of sight as necessary, The image information displayed on the display device can be viewed with high image quality. Thereby, any of the plurality of pieces of image information can be displayed with high image quality.
  • different images may be acquired by a plurality of imaging means, or a single image may be acquired by a single imaging means and divided to generate a plurality of image information. Good. Different images may be acquired by different acquisition methods, or different image processing may be performed to generate different image information.
  • an insertion unit that is inserted into a patient's body, and the image acquisition unit is a first image acquisition unit that acquires an image in front of the insertion direction of the insertion unit; You may provide the 2nd image acquisition part which acquires the image of radial direction outward of an insertion part, or an insertion direction back.
  • the image information based on the image in the insertion direction front of the insertion unit acquired by the image acquisition device and the image information based on the image in the outer radial direction of the insertion unit or rearward in the insertion direction are output as different images. Can be output to each terminal. Therefore, when one head-mounted display device is connected to one image output terminal and another display device is connected to the other image output terminal, a plurality of image information is displayed on the head-mounted display device or other display device. Are displayed separately. In endoscopic observation, when the image ahead in the insertion direction is mainly used, image information based on the image ahead in the insertion direction is always displayed on the head-mounted display device to facilitate continuous observation by the observer.
  • the image information based on the image on the outer side in the radial direction of the insertion portion or on the rear side in the insertion direction can be displayed on another display device, and can be observed as required by the observer.
  • the image information displayed on another display device can be confirmed by a nurse other than the observer.
  • the image processing unit includes an image forward in the insertion direction acquired by the first image acquisition unit and a radially outward direction acquired by the second image acquisition unit. Or you may produce
  • the image ahead in the insertion direction and the image outside in the radial direction or behind the insertion direction can be outputted to different image output terminals. Therefore, when one head-mounted display device is connected to one image output terminal and another display device is connected to the other image output terminal, the observer can display the head-mounted display for the main image information. It can be continuously displayed on the apparatus to facilitate continuous observation, and other image information shown in a part of the apparatus can be additionally observed constantly.
  • the image processing unit may generate a plurality of pieces of image information by dividing an image of a subject in a visual field range.
  • one head-mounted display device can be connected to one image output terminal, and another display device can be connected to another image output terminal.
  • each image information can be displayed in an enlarged manner, and visibility can be improved.
  • the image acquisition unit acquires a circular image
  • the image processing unit divides the circular image into a central circular image and a surrounding annular image
  • a plurality of pieces of image information may be generated by further dividing the annular image into two sector images and mapping each sector image into a rectangular image.
  • the central circular image can be separated from the annular image and output to different image output terminals. Accordingly, when one head-mounted display device is connected to one image output terminal and another display device is connected to the other image output terminal, the center circular image is displayed as a head-mounted display device or other display device.
  • the annular image can be displayed as a rectangular image by mapping it to a rectangular image, thereby reducing distortion and improving visibility. In endoscopic observation, it is often acquired as a circular image, and by doing so, visibility can be improved and observation accuracy can be improved.
  • the image processing unit may generate at least one piece of image information obtained by performing image processing on the acquired image.
  • the image processing unit may perform color enhancement or structure enhancement image processing on the acquired image.
  • the image acquisition unit may acquire a plurality of different types of images.
  • the image acquisition unit acquires any one of a color-enhanced image, a structure-enhanced image, a narrow-band imaging image, a fluorescence image, and an infrared image as one of the images to be acquired. May be. By doing in this way, the kind of image suitable for an observation object or purpose can be acquired, and observation accuracy can be improved.
  • a second aspect of the present invention is the head-mounted type that is attached to any one of the above-described image acquisition devices and the head of an observer and is connected to any one of the image output terminals of the image acquisition device.
  • a display device, and the head-mounted display device displays the image information output from the image output terminal as a virtual image at the tip of the observer's line of sight, while the observer shifts his / her line of sight.
  • an observation device capable of visually recognizing image information displayed on another display device arranged in the periphery of the image display device and connected to any one of the other image output terminals.
  • an observer different from the observer may be able to visually recognize the image information displayed on the other display device.
  • the image acquisition device may be an endoscope. In this way, when performing surgery or the like by displaying image information in the patient's body acquired by the endoscope on a head-mounted display device, when confirming images with different visual fields, These images can also be displayed with high image quality.
  • an observation system comprising any one of the observation devices described above and another display device connected to any one of the other image output terminals of the observation device.
  • FIG. 8 It is a figure which shows the modification of FIG. It is a figure which shows the example of a display which has arrange
  • FIG. 8 It is a whole block diagram which shows the other modification of the observation system of FIG. It is a figure explaining the optical path to the light guide of the illumination light in the observation system of FIG. It is a figure explaining the filter turret arrange
  • the observation system 1 includes an observation device 2 according to the present embodiment and a monitor (another display device) 3 that displays image information acquired by the observation device 2.
  • the observation device 2 includes an endoscope device 4 and a head-mounted display device that displays image information based on an image acquired by the endoscope device 4 ( Hereinafter, it is abbreviated as HMD.) (Head-mounted display device) 5.
  • HMD head-mounted display device
  • the endoscope apparatus 4 includes an insertion portion 6 that is inserted into a patient's body, a light source 7 that generates illumination light, a light guide 8 that guides illumination light from the light source 7 to the distal end of the insertion portion 6, An objective lens 9 that collects return light that returns from the tissue by irradiating the illumination light to the tissue in the body, an imaging element 10 that captures the return light collected by the objective lens 9, and the imaging element And an image processing unit 11 that processes the image signal acquired by 10 to generate image information.
  • the light source 7 is composed of, for example, a halogen lamp or a xenon lamp, and emits white light or sequentially emits red, green, and blue (RGB) light.
  • the light guide 8, the objective lens 9, and the image sensor 10 are configured to display images of the first image acquisition unit 12 and the insertion unit 6 that are radially outward or rearward in the insertion direction, for acquiring an image in front of the insertion unit 6 in the insertion direction.
  • Two sets of the second image acquisition unit 13 for acquisition are provided.
  • the image processing unit 11 includes two image output terminals 14 and 15 for processing the image signal acquired by the image sensor 10 to generate two pieces of image information and outputting these pieces of image information separately.
  • One image output terminal 14 is connected to the HMD 5.
  • the monitor 3 is connected to the other image output terminal 15.
  • the HMD 5 has a display unit 16 arranged in front of the eyes of the doctor A by being attached to the head of the doctor (observer) A, and the image information sent from the image processing unit 11 to the display unit 16 is displayed on the HMD 5.
  • the display unit 16 is configured to block a part of the field of view of the doctor A, and the doctor A removes the line of sight from the displayed virtual image, thereby The wide peripheral vision can be observed with the naked eye.
  • image information based on an image signal in the insertion direction of the insertion unit 6 among the two pieces of image information output from the image processing unit 11 is output and displayed on the HMD 5. It is like that.
  • image information based on image signals radially outward of the insertion portion 6 or rearward in the insertion direction is output and displayed on the monitor 3.
  • the insertion portion 6 of the endoscope device 4 is inserted into the patient's body and emitted from the light source 7.
  • the illuminating light is guided to the distal end of the insertion portion 6 through the light guide 8 to irradiate the tissue surface in the body.
  • the return light from the tissue surface is collected by the objective lens 9 respectively, and an image signal in front of the insertion portion 6 in the insertion direction and an image signal in the radial direction outward or rearward in the insertion direction are acquired.
  • the acquired image signal is sent to the image processing unit 11 so that image information displayed on the HMD 5 and the monitor 3 is generated.
  • the generated image information is output from the two image output terminals 14 and 15 toward the HMD 5 or the monitor 3, respectively.
  • What is output toward the HMD 5 is image information based on an image signal ahead of the insertion unit 6 in the insertion direction, and the doctor A spreads in front of the insertion unit 6 by a virtual image displayed at the tip of the line of sight. The state of the organization can be confirmed at any time.
  • what is output toward the monitor 3 is image information based on image signals radially outward of the insertion portion 6 or behind the insertion direction, and the doctor A is displayed by the HMD 5 as necessary. By removing the line of sight from the virtual image and viewing the monitor 3 located in the peripheral visual field, the state of the tissue existing on the side or rear of the insertion portion 6 can be confirmed.
  • the image information ahead of the insertion direction becomes the main subject of observation.
  • the image information on the side or rear of the insertion portion 6 for example, due to wrinkles and unevenness of a tubular organ such as the large intestine, there are portions that become shadows of the wrinkles and unevenness only by anterior observation. This is effective for observing such shadowed parts.
  • the doctor A can reinforce information obtained from the front image information by checking the image information on the side or the rear of the insertion portion 6 displayed on the monitor 3 as necessary. Moreover, since the monitor 3 is fixedly arranged in a state where a third person can see, the nurse 3 other than the doctor A can monitor the monitor 3 so that the monitor 3 is useful from the image information on the side or rear of the insertion portion 6. Information can be easily extracted. Note that the doctor A and a plurality of medical personnel need only be able to visually recognize the monitor 3 at the same time, and the monitor 3 does not necessarily need to be fixedly placed or deferred.
  • a plurality of images acquired for the same subject are displayed separately using the plurality of image output terminals 14 and 15, respectively. Can be output to the device. That is, since a plurality of images acquired for the same subject are not output to only one image output terminal, one image can be displayed on the HMD 5 using one image output terminal 14, and the other An image can be displayed on the monitor 3 using another image output terminal 15.
  • the images can be displayed on the HMD 5 in a high quality state. Thereby, the visibility of an image can be improved and observation accuracy can be improved.
  • the HMD 5 can always display image information of higher importance, and the influence on the posture and posture of the doctor A is less than that in the case where only the monitor 3 is always checked. It can be performed.
  • the doctor A can check the monitor 3 using the peripheral visual field of the HMD 5 and can check other images displayed on the monitor 3 in a high-quality state as necessary. For this reason, there exists an advantage that it can observe, without overlooking the observation object in subjects, such as a lesioned part.
  • the doctor A can also use the peripheral visual field of the HMD 5 to check objects other than the monitor 3, for example, surgical devices such as an endoscope device 4, an endoscope foot switch, a treatment tool, and a shakasen. is there.
  • surgical devices such as an endoscope device 4, an endoscope foot switch, a treatment tool, and a shakasen. is there.
  • the doctor A can freely move his / her line of sight with respect to any of the surgical supplies, the HMD 5 and the monitor 3 as necessary.
  • the doctor A can easily compare the image displayed on the HMD 5 with the image displayed on the monitor 3.
  • the doctor A confirms a high-importance image in a high-quality state using the HMD 5 and requires other images as necessary. Accordingly, the monitor 3 can be used to check in a high quality state. In this way, the doctor A can check any image in the state of the maximum image quality that can be exhibited by each display device. Further, according to the observation apparatus 2 and the observation system 1 according to the present embodiment, one of the plurality of images can be displayed using the HMD 5 and the other image can be displayed using the monitor 3. The operating room can be used more effectively than in the case where the above image is displayed using a plurality of monitors 3.
  • the image information in the insertion direction of the insertion unit 6 is displayed on the HMD 5 and the image information on the side or rear is displayed on the monitor 3.
  • the image processing unit 11 may synthesize a front image in the insertion direction with a part of the side or rear image to generate a composite image, and output the composite image to the monitor 3.
  • a composite image obtained by combining the image in the insertion direction side or the rear with a part of the image information in the front in the insertion direction may be adopted. Good. In this way, in the middle of the work performed while viewing the image information in the front of the insertion direction, the doctor A can roughly change the state of the tissue on the side or the rear side in the insertion direction without shifting the line of sight and gazing at the monitor 3. Can be confirmed.
  • the image on the side or behind in the insertion direction is only a part of the image information displayed on the HMD 5. For this reason, according to this modification, the visibility of the image ahead of the insertion direction can be improved, and the observation accuracy can be improved.
  • the image displayed on the HMD 5 and the monitor 3 may be exchanged, the image on the side or the rear in the insertion direction may be displayed on the HMD 5, and the image on the front in the insertion direction may be displayed on the monitor 3. This is effective when the importance of the lateral or posterior image in the insertion direction is high, such as wrinkles or irregularities of a hollow organ such as the large intestine.
  • the observation optical system 17 includes a negative lens 17a, an annular prism 17c having a reflecting surface 17b, and an imaging lens group 18.
  • the front image in the insertion direction passes through the negative lens 17 a and the imaging lens group 18 and is imaged at the center of the image sensor 10. Further, the image behind the insertion direction is reflected by the reflecting surface 17b of the annular prism 17c, passes through the imaging lens 18, and forms an image on the imaging element 10 in an annular shape.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-257123 is described in detail.
  • the annular image G 3 is further divided into two fan-shaped images G 31 and G 32 and then mapped to rectangular images G 31 ′ and G 32 ′. It is preferable. By doing so, the image behind the insertion portion 6 that has been compressed and displayed in the radial direction because it exists in the periphery of the field of view is stretched to reduce distortion, and to the entire display screen (monitor 3). By being displayed, it can be displayed as easy-to-read image information. Thereby, oversight of a lesion site or the like can be reduced.
  • the peripheral annular image G 3 is more important than the circular image G 2
  • the rectangular images G 31 ′ and G 32 ′ are displayed on the HMD 5 and the circular image G is displayed on the monitor 3. 2 may be displayed.
  • a peripheral circular image G 3 mapped to rectangular images G 31 ′ and G 32 ′ is provided on both sides of the enlarged circular image G 2 at the center. You may decide to employ what was arranged side by side. Thus, for the high importance circular image G 2, it is possible to display enlarged to a wider range, it is possible to improve the visibility.
  • image information subjected to image processing such as color tone enhancement or structure enhancement may be employed.
  • image processing such as color tone enhancement or structure enhancement
  • adaptive IHb color enhancement that enhances the color according to the absorption characteristics of hemoglobin in blood in the tissue enhances the slight color change in the tissue mucous membrane, making the inflammation and tumor sites more An easy-to-view image can be provided.
  • structure enhancement by performing a process of enhancing the outline of a lesion site such as a found polyp, an image in which the outline of the polyp or tumor is easier to see can be provided.
  • the filter turret 19 is a disk-like member that is rotated around a rotation shaft 19 a and is equipped with a plurality of (for example, four) filters a, b, c, and d. Yes.
  • the illumination light divided into the two optical paths by the half mirror 20 is allowed to pass through any two of the filters a, b, c and d of the filter turret 19 in a state of being substantially parallel light by the collimating lens 22. It is done. Accordingly, the illumination light having a predetermined wavelength band is condensed on the end surface of the light guide 8 by the coupling lens 23.
  • FIG. 14 shows the transmittance characteristics of the filters a, b, c, and d arranged in the filter turret 19.
  • FIG. 15 shows combinations of filters a, b, c, and d to be selected.
  • illumination light with an extremely narrow bandwidth at central wavelengths of 415 nm and 530 nm is applied to control absorption and scattering characteristics of living tissue and blood, thereby controlling the depth of light, and tissue microvessels and glands.
  • the observation ability such as the tube structure can be improved.
  • Various observation methods can be selected by rotating the filter turret 19 to change the mode.
  • different observations may be performed by differentiating the illumination light applied to the front of the insertion portion 6 in the insertion direction and the illumination light applied to the rear.
  • different observation methods include observation using a fluorescence image or an infrared image, in addition to the above-described observation using a color-enhanced image, structure-enhanced image, and narrow-band imaging image.
  • the reflected light is photographed by irradiating white light as illumination light from the white light source 24 for the front, and from the excitation light source 25 for the side or the rear. It is good also as imaging fluorescence by irradiating excitation light.
  • the control circuit 26 controls the excitation light source 25 and the white light source 24 to adjust the emission timing of the white light and the excitation light.
  • a side-view or rear-view image (fluorescence image) is acquired as the HMD image, and a direct-view image (white light image) is acquired as the monitor image.

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Abstract

　観察者に対して重要な情報を、画質を低下させることなく常時表示しつつ、異なる種類の情報を必要に応じて高画質の状態で確認する。被写体の画像を取得する画像取得部と、該画像に基づいて異なる種類の複数の画像情報を生成する画像処理部と、複数の画像情報をそれぞれ別々に出力する複数の画像出力端子（１４，１５）を有する画像取得装置（４）を提供する。これにより、観察者に対して重要な情報を、画質を低下させることなく常時表示しつつ、異なる種類の情報を必要に応じて高画質の状態で確認することができる。

Description

画像取得装置、観察装置、および観察システム
　本発明は、画像取得装置、観察装置、および観察システムに関するものである。
　従来、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略す。）あるいはフェイスマウントディスプレイ（以下、ＦＭＤと略す。）と呼ばれる頭部装着型の表示装置に接続された画像処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　この特許文献１のＦＭＤは、術者の頭部に装着されて、左右のディスプレーにそれぞれ別々の画像を表示する。そして、直視観察を行う立体表示と、直視観察および側視観察を同時に行う２次元表示と、を切り替えることができる。
特開２００５－２６１５５７号公報
　しかしながら、直視観察および側視観察を同時に行う際に、ＦＭＤ上に二つの画像を並べて表示しているため、表示画像の画質が落ちてしまうという不都合がある。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察者に対して重要な情報を、画質を低下させることなく常時表示しつつ、異なる種類の情報を必要に応じて高画質の状態で確認することができる観察装置および観察システムならびにそれらに用いられる画像取得装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の第一の態様は、被写体の画像を取得する画像取得部と、該画像に基づいて異なる種類の複数の画像情報を生成する画像処理部と、前記複数の画像情報をそれぞれ別々に出力する複数の画像出力端子を有する画像取得装置を提供する。
　本発明の第一の態様によれば、取得された画像から異なる種類の複数の画像情報が生成され、別々に複数の画像出力端子に出力される。従って、１つの画像出力端子に１つの頭部装着型表示装置を接続し、他の画像出力端子に他の表示装置を接続すると、１つの画像情報を１つの頭部装着型表示装置に表示し、他の１つの画像情報を他の表示装置に表示することが可能となる。観察者は、頭部装着型表示装置によって表示されている虚像に視線を合わせるだけで、１つの画像情報を常に高画質の状態で視認できるとともに、必要に応じて視線をずらすだけで、他の表示装置に表示されている画像情報を高画質の状態で視認できる。これにより、複数の画像情報の何れも、高画質に表示することができる。
　画像取得装置においては、複数の撮像手段によって異なる画像を取得してもよいし、単一の撮像手段によって単一の画像を取得し、これを分割等して複数の画像情報を生成してもよい。また、異なる取得方法によって異なる画像を取得してもよいし、異なる画像処理を施して異なる画像情報を生成してもよい。
　また、本発明の第一の態様においては、患者の体内に挿入される挿入部と、前記画像取得部として、該挿入部の挿入方向前方の画像を取得する第１の画像取得部と、前記挿入部の径方向外方または挿入方向後方の画像を取得する第２の画像取得部とを備えていてもよい。
　このようにすることで、画像取得装置が取得した挿入部の挿入方向前方の画像に基づく画像情報と、挿入部の径方向外方または挿入方向後方の画像に基づく画像情報と、を異なる画像出力端子にそれぞれ出力することができる。従って、１つの画像出力端子に１つの頭部装着型表示装置を接続し、他の画像出力端子に他の表示装置を接続すると、複数の画像情報が頭部装着型表示装置または他の表示装置に別個に表示される。内視鏡観察において、挿入方向前方の画像が主体となる場合には、挿入方向前方の画像に基づく画像情報を頭部装着型表示装置に常時表示して観察者による継続的な観察を容易にし、挿入部の径方向外方または挿入方向後方の画像に基づく画像情報については他の表示装置に表示して、観察者の必要に応じた観察が可能になる。他の表示装置に表示した画像情報については、観察者以外の看護士等による確認も可能となる。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像処理部が、前記第１の画像取得部により取得された挿入方向前方の画像および前記第２の画像取得部により取得された径方向外方または挿入方向後方の画像の一方の一部に他方を合成した２つの画像情報を生成してもよい。
　このようにすることで、挿入方向前方の画像と、径方向外方または挿入方向後方の画像と、を異なる画像出力端子にそれぞれ出力することができる。従って、１つの画像出力端子に１つの頭部装着型表示装置を接続し、他の画像出力端子に他の表示装置を接続すると、観察者は、主体としている画像情報については頭部装着型表示装置に常時表示して継続的な観察を容易にし、その一部に表された他の画像情報についても補足的に常時観察することができる。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像処理部が、被写体の画像を視野範囲で分割することにより複数の画像情報を生成してもよい。
　このようにすることで、１つの画像出力端子に１つの頭部装着型表示装置を接続し、他の画像出力端子に他の表示装置を接続することが可能となる。その結果、頭部装着型表示装置および他の表示装置に表示する画像情報の視野範囲を分けることで、各画像情報を拡大表示することが可能となり、視認性を向上することができる。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像取得部が、円形画像を取得し、前記画像処理部が、該円形画像の中央の円形画像と周囲の円環状画像とに分割し、円環状画像をさらに２つの扇形画像に分割し、各扇形画像を長方形画像に写像することにより複数の画像情報を生成してもよい。
　このようにすることで、中央の円形画像については円環状画像から分離して、異なる画像出力端子にそれぞれ出力することができる。従って、１つの画像出力端子に１つの頭部装着型表示装置を接続し、他の画像出力端子に他の表示装置を接続すると、中央の円形画像を頭部装着型表示装置または他の表示装置に拡大して表示することができ、円環状画像については長方形画像に写像することで歪みを低減して見易さを向上することができる。内視鏡観察においては円形画像として取得されることが多く、このようにすることで視認性を向上して観察精度を向上することができる。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像処理部が、取得された画像に画像処理を施した少なくとも１つの画像情報を生成してもよい。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像処理部が、取得された画像に色彩強調または構造強調の画像処理を施してもよい。
　このようにすることで、画像処理により観察対象の視認性を向上した画像情報を表示することができ、観察精度を向上することができる。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像取得部が、異なる種類の複数の画像を取得してもよい。
　また、本発明の第一の態様においては、前記画像取得部が、取得する画像の１つとして、色彩強調画像、構造強調画像、狭帯域イメージング画像、蛍光画像または赤外線画像のいずれかを取得してもよい。
　このようにすることで、観察対象あるいは目的に適合する種類の画像を取得して、観察精度を向上することができる。
　また、本発明の第二の態様は、上記いずれかの画像取得装置と、観察者の頭部に装着され、前記画像取得装置のいずれか１つの前記画像出力端子に接続される頭部装着型表示装置とを備え、該頭部装着型表示装置が、前記画像出力端子から出力された画像情報を、観察者の視線の先に虚像として表示する一方、観察者が視線をずらすことにより観察者の周辺に配置され他のいずれかの前記画像出力端子に接続された他の表示装置に表示された画像情報を視認可能である観察装置を提供する。
　また、本発明の第二の態様においては、前記観察者と異なる観察者が、前記他の表示装置に表示された画像情報を視認可能であることとしてもよい。
　また、本発明の第二の態様においては、前記画像取得装置が内視鏡であってもよい。
　このようにすることで、内視鏡によって取得された患者の体内の画像情報を頭部装着型表示装置に表示して手術等を行う場合に、異なる視野の画像を確認する際にも、何れの画像も、高画質に表示することができる。
　また、本発明の第三の態様は、上記いずれかの観察装置と、該観察装置の他のいずれかの前記画像出力端子に接続された他の表示装置とを備える観察システムを提供する。
　本発明によれば、観察者に対して重要な情報を画質を低下させることなく常時表示しつつ、異なる種類の情報を必要に応じて高画質の状態で確認することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る観察システムを示す全体構成図である。 図１の観察システムのＨＭＤの視野を説明する図である。 図１の観察システムにおけるＨＭＤとモニタへの表示画像例を示す図である。 図３の表示画像例の第１の変形例を示す図である。 図３の表示画像例の第２の変形例を示す図である。 図１の観察システムの変形例を示す全体構成図である。 図６の観察システムにより取得される画像の分割例を説明する図である。 図７の分割例により分割された挿入方向側方および後方の画像の分割、写像処理例を示す図である。 図８の変形例を示す図である。 図８により分割された側方および後方画像を中心画像の両側に配置した表示例を示す図である。 図１の観察システムの他の変形例を示す全体構成図である。 図１１の観察システムにおける照明光のライトガイドへの光路を説明する図である。 図１２の光路に配置されたフィルタターレットを説明する図である。 図１３のフィルタターレットに備えられたフィルタの透過率特性を示すグラフである。 図１３のフィルタターレットを回転させることにより実現可能なモードの例を示す図である。 図１の観察システムの他の変形例を示す全体構成図である。 図１６の観察システムの画像取得タイミングを示すタイミングチャートである。 図１６の観察システムにより取得される画像の表示例を示す図である。
　本発明の一実施形態に係る観察装置および観察システムについて、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察システム１は、本実施形態に係る観察装置２と、該観察装置２により取得された画像情報を表示するモニタ（他の表示装置）３とを備えている。
　本実施形態に係る観察装置２は、図１に示されるように、内視鏡装置４、該内視鏡装置４により取得された画像に基づく画像情報を表示する頭部装着型の表示装置（以下、ＨＭＤと略す。）（頭部装着型表示装置）５とを備えている。
　内視鏡装置４は、患者の体内に挿入される挿入部６と、照明光を発生する光源７と、該光源７からの照明光を挿入部６の先端まで導光するライトガイド８と、照明光が体内の組織に対して照射されることにより組織から戻る戻り光を集光する対物レンズ９と、該対物レンズ９により集光された戻り光を撮影する撮像素子１０と、該撮像素子１０により取得された画像信号を処理して画像情報を生成する画像処理部１１とを備えている。光源７は、例えば、ハロゲンランプあるいはキセノンランプからなり、白色光を照射し、あるいは、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）の光を順次照射するようになっている。
　ライトガイド８、対物レンズ９および撮像素子１０は、挿入部６の挿入方向前方の画像を取得するための第１の画像取得部１２および挿入部６の径方向外方あるいは挿入方向後方の画像を取得するための第２の画像取得部１３を構成するものとして、２組備えられている。
　画像処理部１１は、撮像素子１０により取得された画像信号を処理して２つの画像情報を生成するとともに、これらの画像情報を別々に出力する２つの画像出力端子１４，１５を備えている。一方の画像出力端子１４にはＨＭＤ５が接続されている。他方の画像出力端子１５にはモニタ３が接続されている。
　ＨＭＤ５は、医師（観察者）Ａの頭部に装着されることにより医師Ａの眼前に配置される表示部１６を有し、当該表示部１６に画像処理部１１から送られてきた画像情報を表示することによって、医師Ａの視線の先に虚像として、患者の体内の画像を表示するようになっている。表示部１６は図２に示されるように、医師Ａの視界の一部を遮る大きさに構成されていて、医師Ａは、表示された虚像から視線を外すことにより、表示部１６の外側に広がる周辺視野を肉眼観察することができるようになっている。
　ＨＭＤ５には、図３に示されるように、例えば、画像処理部１１から出力された２つの画像情報の内、挿入部６の挿入方向前方の画像信号に基づく画像情報が出力され、表示されるようになっている。
　一方、モニタ３には、図３に示されるように、例えば、挿入部６の径方向外方あるいは挿入方向後方の画像信号に基づく画像情報が出力され、表示されるようになっている。
　このように構成された本実施形態に係る観察装置２および観察システム１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置２および観察システム１を用いて患者の体内の状態を観察するには、まず、内視鏡装置４の挿入部６を患者の体内に挿入し、光源７から発せられた照明光をライトガイド８を介して挿入部６の先端まで導光し、体内の組織表面に照射する。
　組織表面からの戻り光は、それぞれ対物レンズ９によって集光され、挿入部６の挿入方向前方の画像信号と、径方向外方あるいは挿入方向後方の画像信号とが取得される。取得された画像信号は画像処理部１１に送られることにより、ＨＭＤ５およびモニタ３に表示される画像情報が生成される。そして、生成された画像情報は、２つの画像出力端子１４，１５からそれぞれ、ＨＭＤ５またはモニタ３に向けて出力される。
　ＨＭＤ５に向けて出力されるのは、挿入部６の挿入方向前方の画像信号に基づく画像情報であり、医師Ａは、視線の先に表示される虚像によって、挿入部６前方に広がる患者の体内の組織の状態を常時確認することができる。
　また、モニタ３に向けて出力されるのは、挿入部６の径方向外方あるいは挿入方向後方の画像信号に基づく画像情報であり、医師Ａは、必要に応じて、ＨＭＤ５により表示されている虚像から視線を外して周辺視野に位置するモニタ３を見ることにより、挿入部６の側方あるいは後方に存在する組織の状態を確認することができる。
　特に、内視鏡装置４においては、挿入部６の挿入方向前方に視野範囲内に存在する病変部位を発見したり、同じ視野範囲内において病変部位に対して処置具による処置を施したりする必要から、挿入方向前方の画像情報が観察の主体となる。一方、挿入部６の側方あるいは後方の画像情報については、例えば、大腸などの管腔状の臓器の襞や凹凸により、前方の観察のみでは、その襞や凹凸の影になる部分があるため、そのような影になる部分の観察に有効である。
　したがって、医師Ａは、モニタ３に表示された挿入部６側方または後方の画像情報を必要に応じて確認することにより前方の画像情報から得られる情報を補強することができる。
　また、モニタ３は、第３者が見える状態で固定配置されているので、医師Ａ以外の看護士等がモニタ３を監視することで、挿入部６の側方あるいは後方の画像情報から有用な情報を容易に抽出することができる。なお、医師Ａおよび複数の医療関係者が、同時にモニタ３を視認できればよく、モニタ３は必ずしも固定配置あるいは据え置きされている必要はない。
　このように、本実施形態に係る観察装置２および観察システム１によれば、同一の被写体について取得した複数の画像を、複数の画像出力端子１４，１５を用いて、それぞれ、別々に、異なる表示装置に出力することができる。すなわち、同一の被写体について取得した複数の画像を一つのみの画像出力端子に出力していないため、一方の画像を一つの画像出力端子１４を用いて、ＨＭＤ５に表示することができ、他方の画像を他の画像出力端子１５を用いて、モニタ３に表示することができる。
　このように、同一の被写体について取得した複数の画像の両方をＨＭＤ５に表示しないので、画像を高画質の状態でＨＭＤ５に表示することができる。これにより、画像の視認容易性を向上し、観察精度を向上することができる。ＨＭＤ５はより重要度の高い画像情報を常時表示することができ、モニタ３のみを常時確認する場合に比して、医師Ａの体勢や姿勢に与える影響が少なくなり、医師Ａは快適に手術等を行うことができる。
　また、医師Ａは、ＨＭＤ５の周辺視野を用いて、モニタ３を確認することができ、必要に応じて、モニタ３に表示された他の画像を高画質の状態で確認し得る。このため、病変部等の被写体における観察対象を見落とすことなく観察することができるという利点がある。
　また、医師Ａは、ＨＭＤ５の周辺視野を用いて、モニタ３以外の対象、例えば、内視鏡装置４、内視鏡用フットスイッチ、処置具、シャーカッセン等の手術用品を確認することも可能である。このように、医師Ａは、必要に応じて、手術用品、ＨＭＤ５、およびモニタ３のいずれに対しても、自由に視線を移すことができる。例えば、医師Ａは、ＨＭＤ５に表示される画像と、モニタ３に表示される画像と、を比較することも容易である。
　すなわち、本実施形態に係る観察装置２および観察システム１によれば、医師Ａは、重要度の高い画像については、ＨＭＤ５を用いて高画質の状態で確認し、他の画像については、必要に応じて、モニタ３を用いて高画質の状態で確認することができる。このように、医師Ａは、何れの画像についても、各表示装置が発揮できる最大限の画質の状態で確認することができる。
　また、本実施形態に係る観察装置２および観察システム１によれば、複数の画像の内、一方の画像を、ＨＭＤ５を用いて表示し、他方の画像を、モニタ３を用いて表示でき、複数の画像を複数のモニタ３を用いて表示する場合に比して、手術室を有効に利用することができる。
　なお、本実施形態においては、挿入部６の挿入方向前方の画像情報をＨＭＤ５に、側方あるいは後方の画像情報をモニタ３に表示することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、画像処理部１１が、側方または後方の画像の一部に挿入方向前方の画像を合成して合成画像を生成するとともに、当該合成画像をモニタ３に出力することにしてもよい。このようにすることで、モニタ３における挿入方向前方の画像情報については、小さく表示されてしまうものの、医師Ａ以外の看護士等もモニタ３において挿入部６の前方の組織の状態を確認することができる。
　また、図５に示されるように、ＨＭＤ５に表示される画像情報についても、挿入方向前方の画像情報の一部に挿入方向側方あるいは後方の画像を合成した合成画像を採用することにしてもよい。
　このようにすることで、挿入方向前方の画像情報を見ながら行う作業の途中で、医師Ａが視線をずらしてモニタ３を注視することなく、挿入方向側方あるいは後方の組織の状態を大まかに確認することができる。
　また、挿入方向側方あるいは後方の画像は、ＨＭＤ５に表示される画像情報の一部に過ぎない。このため、本変形例によれば、挿入方向前方の画像の視認容易性を向上し、観察精度を向上することができる。
  また、ＨＭＤ５とモニタ３に表示する画像を入れ替え、ＨＭＤ５には挿入方向側方あるいは後方の画像を表示し、モニタ３には挿入方向前方の画像を表示してもよい。
　大腸などの管腔状の臓器の襞や凹凸など、挿入方向側方あるいは後方の画像の重要度が高い場合に有効である。
　また、本実施形態においては、２つの撮像素子１０により取得された２つの異なる画像信号に基づいて生成された画像情報をＨＭＤ５およびモニタ３に別々に表示する場合を例に挙げて説明したが、これに代えて、図６に示されるように、単一の撮像素子１０および観察光学系１７（画像取得部）によって、挿入方向前方と斜め後方にわたる広視野範囲の画像信号を取得することが可能になる。観察光学系１７は、負レンズ１７ａと反射面１７ｂを持つ環状プリズム１７ｃと、結像レンズ群１８より構成される。
　挿入方向前方の画像は負レンズ１７ａ、結像レンズ群１８を透過し、撮像素子１０の中央部に結像される。また、挿入方向後方の画像は環状プリズム１７ｃの反射面１７ｂで反射され、結像レンズ１８を透過し、撮像素子１０に円環状に結像される。この観察光学系については、特開２００８－２５７１２３号公報が詳しく記載されている。
　この場合には、図７に示されるように、挿入方向前方と挿入方向後方の画像とが一体となった円形画像Ｇ１が取得されるので、この画像を中央の円形画像Ｇ２と周囲の円環状画像Ｇ３とに分割して、ＨＭＤ５とモニタ３とにそれぞれ表示させるようにすることが好ましい。
　このようにすることで、挿入部６の挿入方向前方の画像である中央の円形画像Ｇ２については、周辺の円環状画像Ｇ３が除かれる。これにより、重要度の高い円形画像Ｇ２については、より広い範囲に拡大して表示することが可能となり、視認性を向上することができる。
　一方、円環状画像Ｇ３については、図８または図９に示されるように、さらに２つの扇形画像Ｇ３１，Ｇ３２に分割した後、それぞれを長方形画像Ｇ３１’，Ｇ３２’に写像することが好ましい。このようにすることで、視野の周辺に存在するために径方向に圧縮して表示されていた挿入部６の後方の画像を引き延ばして、歪みを低減しつつ、表示画面（モニタ３）全体に表示されることにより見やすい画像情報として表示することができる。これにより、病変部位等の見落としを低減することができる。
　なお、周辺の円環状画像Ｇ３の方が円形画像Ｇ２に比して、重要度が高い場合には、ＨＭＤ５に長方形画像Ｇ３１’，Ｇ３２’を表示し、モニタ３に円形画像Ｇ２を表示してもよい。
　ＨＭＤ５に表示される画像として、図１０に示されるように、中央の円形画像Ｇ２を拡大したものの両側に、長方形画像Ｇ３１’，Ｇ３２’に写像した周辺の円環状画像Ｇ３とを並べて配置したものを採用することにしてもよい。
　これにより、重要度の高い円形画像Ｇ２については、より広い範囲に拡大して表示することが可能となり、視認性を向上することができる。
　また、本実施形態においては、ＨＭＤ５に表示される画像情報としては、色調強調や構造強調の画像処理を施した画像情報を採用してもよい。例えば、組織中の血液のヘモグロビンの吸光特性に合わせて色彩強調を行う適応型ＩＨｂ色彩強調を行うことで、組織粘膜の中のわずかな色調の変化をより強調し、炎症部位や腫瘍部位がより見やすい画像を提供することができる。
　構造強調としては、発見されたポリープ等の病変部位の輪郭を強調する処理を行うことで、ポリープや腫瘍の輪郭がより見やすい画像を提供することができる。
　また、図１１に示されるように、光源７の後段にフィルタターレット１９を設けることにより、通常観察と狭帯域イメージング（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ、以下ＮＢＩと略す）観察とを切り替えることとし、通常観察により取得された通常画像をモニタ３に、ＮＢＩ観察により取得されたＮＢＩ観察画像をＨＭＤ５に表示することにしてもよい。
　フィルタターレット１９は、図１３に示されるように、回転軸１９ａ回りに回転させられる円板状部材であって、複数枚（例えば、４枚）のフィルタａ，ｂ，ｃ，ｄを搭載している。
　フィルタターレット１９に設けられたフィルタａ，ｂ，ｃ，ｄには、図１２に示されるように、光源７からの照明光をハーフミラー２０およびミラー２１によって分割した２本の光束が別々に入射させられるようになっている。符号２２はコリメートレンズ、符号２３はカップリングレンズである。
　ハーフミラー２０によって２つの光路に分割された照明光は、コリメートレンズ２２によって略平行光とされた状態で、フィルタターレット１９のフィルタａ，ｂ，ｃ，ｄの内のいずれか２つを通過させられる。これにより、所定の波長帯域を有するようになった照明光は、カップリングレンズ２３によってライトガイド８の端面に集光されるようになっている。
　図１４にフィルタターレット１９に配置されたフィルタａ，ｂ，ｃ，ｄの透過率特性を示す。また、図１５に、選択されるフィルタａ，ｂ，ｃ，ｄの組み合わせを示す。ＮＢＩ観察は、中心波長４１５ｎｍ，５３０ｎｍにおける極めて狭い帯域幅の照明光を照射することにより、生体組織や血液による吸収・散乱特性を調節して光の深達度を制御し、組織微小血管や腺管構造などの観察能を向上することができる。フィルタターレット１９を回転させてモードを変更することにより、種々の観察方法を選択することができる。
　また、挿入部６の挿入方向前方に対して照射する照明光と、後方に対して照射する照明光とを異ならせて、異なる観察を行うこととしてもよい。異なる観察方法としては、上述した色彩強調画像、構造強調画像、狭帯域イメージング画像による観察の他、蛍光画像による観察または赤外線画像による観察方法を挙げることができる。
　例えば、図１６に示されるように、前方に対しては、白色光源２４から白色光を照明光として照射して反射光を撮影することとし、側方あるいは後方に対しては、励起光源２５から励起光を照射して蛍光を撮影することとしてもよい。制御回路２６は、図１７に示されるように、励起光源２５と白色光源２４とを制御して、白色光および励起光の出射タイミングを調節する。
　この場合、蛍光の強度が極めて低いため、白色光による前方観察と蛍光による側方あるいは後方観察とは、時間を分けて交互にシーケンシャルに行うことが好ましい。これにより、図１８に示されるように、ＨＭＤの画像としては側視または後方視画像（蛍光画像）が取得され、モニタの画像としては直視画像（白色光画像）が取得される。
　Ａ　医師（観察者）
　１　観察システム
　２　観察装置
　３　モニタ（他の表示装置）
　４　内視鏡装置（画像取得装置、内視鏡）
　５　ＨＭＤ（頭部装着型表示装置）
　６　挿入部
　１２　第１の画像取得部
　１３　第２の画像取得部
　１４，１５　画像出力端子
　１７　観察光学系（画像取得部）
　Ｇ１　円形画像
　Ｇ２　円形画像
　Ｇ３　円環状画像
　Ｇ３１，Ｇ３２　扇形画像
　Ｇ３１’，Ｇ３２’　長方形画像

Claims (13)

  1. 　被写体の画像を取得する画像取得部と、
    　該画像に基づいて異なる種類の複数の画像情報を生成する画像処理部と、
    　前記複数の画像情報をそれぞれ別々に出力する複数の画像出力端子とを有する画像取得装置。
  2. 　患者の体内に挿入される挿入部と、前記画像取得部として、該挿入部の挿入方向前方の画像を取得する第１の画像取得部と、前記挿入部の径方向外方または挿入方向後方の画像を取得する第２の画像取得部とを備える請求項１に記載の画像取得装置。
  3. 　前記画像処理部が、前記第１の画像取得部により取得された挿入方向前方の画像および前記第２の画像取得部により取得された径方向外方または挿入方向後方の画像の一方の一部に他方を合成した２つの画像情報を生成する請求項２に記載の画像取得装置。
  4. 　前記画像処理部が、前記被写体の画像を視野範囲で分割することにより複数の画像情報を生成する請求項１に記載の画像取得装置。
  5. 　前記画像取得部が、円形画像を取得し、
    　前記画像処理部が、該円形画像の中央の円形画像と周囲の円環状画像とに分割し、円環状画像をさらに２つの扇形画像に分割し、各扇形画像を長方形画像に写像することにより複数の画像情報を生成する請求項４に記載の画像取得装置。
  6. 　前記画像処理部が、取得された画像に画像処理を施した少なくとも１つの画像情報を生成する請求項１に記載の画像取得装置。
  7. 　前記画像処理部が、取得された画像に色彩強調または構造強調の画像処理を施す請求項６に記載の画像取得装置。
  8. 　前記画像取得部が、異なる種類の複数の画像を取得する請求項１に記載の画像取得装置。
  9. 　前記画像取得部が、取得する画像の１つとして、色彩強調画像、構造強調画像、狭帯域イメージング画像、蛍光画像または赤外線画像のいずれかを取得する請求項８に記載の画像取得装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像取得装置と、
    　観察者の頭部に装着され、前記画像取得装置のいずれか１つの前記画像出力端子に接続される頭部装着型表示装置とを備え、
    　該頭部装着型表示装置が、前記画像出力端子から出力された画像情報を、観察者の視線の先に虚像として表示する一方、観察者が視線をずらすことにより観察者の周辺に配置され他のいずれかの前記画像出力端子に接続された他の表示装置に表示された画像情報を視認可能である観察装置。
  11. 　前記観察者と異なる観察者が、前記他の表示装置に表示された画像情報を視認可能である請求項１０に記載の観察装置。
  12. 　前記画像取得装置が内視鏡である請求項１０または請求項１１に記載の観察装置。
  13. 　請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の観察装置と、
    　該観察装置の他のいずれかの前記画像出力端子に接続された前記他の表示装置とを備える観察システム。
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