▶ パナソニックｉ−ＰＲＯセンシングソリューションズ株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023075696
(43)【公開日】2023-05-31
(54)【発明の名称】３板式カメラ
(51)【国際特許分類】
A61B 1/04 20060101AFI20230524BHJP
A61B 34/20 20160101ALI20230524BHJP
H04N 23/45 20230101ALI20230524BHJP
H04N 23/55 20230101ALI20230524BHJP
【ＦＩ】
A61B1/04 530
A61B34/20
H04N5/225 800
H04N5/225 400
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021188762
(22)【出願日】2021-11-19
(71)【出願人】
【識別番号】320008672
【氏名又は名称】ｉ－ＰＲＯ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】橋本 洋太
(72)【発明者】
【氏名】木庭 優治
【テーマコード（参考）】
4C161
5C122
【Ｆターム（参考）】
4C161CC06
4C161DD01
4C161FF40
4C161MM04
4C161NN01
4C161PP11
4C161SS09
5C122DA16
5C122DA26
5C122EA12
5C122FB15
5C122FB16
5C122FC04
5C122FG03
5C122HB05
(57)【要約】
【課題】サイズアップおよびコストアップすることなく、対象物からの光に含まれる可視光およびＩＲ光の分離を高精度に行い、対象物内の鮮明な映像の出力を支援する。
【解決手段】３板式カメラは、観察部位からの入射光のうち第１波長帯光を分光する第１プリズムと第２波長帯光を分光する第２プリズムと第３波長帯光を分光する第３プリズムとにより構成される分光プリズムと、第１プリズムからの光を入射して撮像する第１イメージセンサと、第２プリズムからの光を入射して撮像する第２イメージセンサと、第３プリズムからの光を入射して撮像する第３イメージセンサと、第１イメージセンサ、第２イメージセンサおよび第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、観察部位の映像信号を生成する映像信号処理部と、を備える。第１イメージセンサにカラーフィルタが配置される。
【選択図】図３Ｃ
【解決手段】３板式カメラは、観察部位からの入射光のうち第１波長帯光を分光する第１プリズムと第２波長帯光を分光する第２プリズムと第３波長帯光を分光する第３プリズムとにより構成される分光プリズムと、第１プリズムからの光を入射して撮像する第１イメージセンサと、第２プリズムからの光を入射して撮像する第２イメージセンサと、第３プリズムからの光を入射して撮像する第３イメージセンサと、第１イメージセンサ、第２イメージセンサおよび第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、観察部位の映像信号を生成する映像信号処理部と、を備える。第１イメージセンサにカラーフィルタが配置される。
【選択図】図３Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
観察部位からの入射光のうち第１波長帯光を分光する第１プリズムと、前記入射光のうち第２波長帯光を分光する第２プリズムと、前記入射光のうち第３波長帯光を分光する第３プリズムと、により構成される分光プリズムと、
前記第１プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第１イメージセンサと、
前記第２プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第２イメージセンサと、
前記第３プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第３イメージセンサと、
前記第１イメージセンサ、前記第２イメージセンサおよび前記第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、前記観察部位の映像信号を生成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備え、
前記第１イメージセンサまたは前記第２イメージセンサにカラーフィルタが配置される、
３板式カメラ。
前記第１プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第１イメージセンサと、
前記第２プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第２イメージセンサと、
前記第３プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第３イメージセンサと、
前記第１イメージセンサ、前記第２イメージセンサおよび前記第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、前記観察部位の映像信号を生成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備え、
前記第１イメージセンサまたは前記第２イメージセンサにカラーフィルタが配置される、
３板式カメラ。
【請求項2】
前記カラーフィルタは、前記第１イメージセンサに対応して配置され、
前記第１プリズムは、前記第１波長帯光である青色光およびＩＲ光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記カラーフィルタを透して前記第１イメージセンサに入射する前記青色光に対応する青色映像信号と前記カラーフィルタを透して前記第１イメージセンサに入射する前記ＩＲ光に対応するＩＲ映像信号とを分離して生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
前記第１プリズムは、前記第１波長帯光である青色光およびＩＲ光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記カラーフィルタを透して前記第１イメージセンサに入射する前記青色光に対応する青色映像信号と前記カラーフィルタを透して前記第１イメージセンサに入射する前記ＩＲ光に対応するＩＲ映像信号とを分離して生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
【請求項3】
前記第２プリズムは、前記第２波長帯光である赤色光を分光する特性を有し、
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第２イメージセンサに入射する前記赤色光に対応する赤色映像信号を生成し、さらに、前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３イメージセンサに入射する前記緑色光に対応する緑色映像信号を生成する、
請求項２に記載の３板式カメラ。
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第２イメージセンサに入射する前記赤色光に対応する赤色映像信号を生成し、さらに、前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３イメージセンサに入射する前記緑色光に対応する緑色映像信号を生成する、
請求項２に記載の３板式カメラ。
【請求項4】
前記第２プリズムは、前記第２波長帯光である赤色光を分光する特性を有し、
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記青色光、前記赤色光および前記緑色光に対応する可視映像信号を生成する、
請求項２に記載の３板式カメラ。
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記青色光、前記赤色光および前記緑色光に対応する可視映像信号を生成する、
請求項２に記載の３板式カメラ。
【請求項5】
前記カラーフィルタは、前記第２イメージセンサに対応して配置され、
前記第２プリズムは、前記第２波長帯光である赤色光およびＩＲ光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記カラーフィルタを透して前記第２イメージセンサに入射する前記赤色光に対応する赤色映像信号と前記カラーフィルタを透して前記第２イメージセンサに入射する前記ＩＲ光に対応するＩＲ映像信号とを分離して生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
前記第２プリズムは、前記第２波長帯光である赤色光およびＩＲ光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記カラーフィルタを透して前記第２イメージセンサに入射する前記赤色光に対応する赤色映像信号と前記カラーフィルタを透して前記第２イメージセンサに入射する前記ＩＲ光に対応するＩＲ映像信号とを分離して生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
【請求項6】
前記第１プリズムは、前記第１波長帯光である青色光を分光する特性を有し、
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第１イメージセンサに入射する前記青色光に対応する青色映像信号を生成し、さらに、前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３イメージセンサに入射する前記緑色光に対応する緑色映像信号を生成する、
請求項５に記載の３板式カメラ。
前記第３プリズムは、前記第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有し、
前記映像信号処理部は、前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第１イメージセンサに入射する前記青色光に対応する青色映像信号を生成し、さらに、前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３イメージセンサに入射する前記緑色光に対応する緑色映像信号を生成する、
請求項５に記載の３板式カメラ。
【請求項7】
前記第１イメージセンサは、前記第１プリズムからの光を入射する第１カラーフィルタを有し、前記第１カラーフィルタを透過した光に基づいて前記観察部位を撮像し、
前記第２イメージセンサは、前記第２プリズムからの光を入射する第２カラーフィルタを有し、前記第２カラーフィルタを透過した光に基づいて前記観察部位を撮像し、
前記第３イメージセンサは、前記第３プリズムからの光を入射する第３カラーフィルタを有し、前記第３カラーフィルタを透過した光に基づいて前記観察部位を撮像する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
前記第２イメージセンサは、前記第２プリズムからの光を入射する第２カラーフィルタを有し、前記第２カラーフィルタを透過した光に基づいて前記観察部位を撮像し、
前記第３イメージセンサは、前記第３プリズムからの光を入射する第３カラーフィルタを有し、前記第３カラーフィルタを透過した光に基づいて前記観察部位を撮像する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
【請求項8】
前記映像信号処理部は、
前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第１波長帯光の波長帯をＫ分割した各波長帯の光に基づくＫ（Ｋ：２以上の整数）個の第１波長映像信号を生成し、
前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第２波長帯光の波長帯をＬ分割した各波長帯の光に基づくＬ（Ｌ：２以上の整数）個の第２波長映像信号を生成し、
前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３波長帯光の波長帯をＭ分割した各波長帯の光に基づくＭ（Ｍ：２以上の整数）個の第３波長映像信号を生成する、
請求項７に記載の３板式カメラ。
前記第１イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第１波長帯光の波長帯をＫ分割した各波長帯の光に基づくＫ（Ｋ：２以上の整数）個の第１波長映像信号を生成し、
前記第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第２波長帯光の波長帯をＬ分割した各波長帯の光に基づくＬ（Ｌ：２以上の整数）個の第２波長映像信号を生成し、
前記第３イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、前記第３波長帯光の波長帯をＭ分割した各波長帯の光に基づくＭ（Ｍ：２以上の整数）個の第３波長映像信号を生成する、
請求項７に記載の３板式カメラ。
【請求項9】
前記映像信号処理部は、Ｋ個の前記第１波長映像信号、Ｌ個の前記第２波長映像信号、Ｍ個の前記第３波長映像信号に基づいて、ＲＧＢ形式の可視映像信号を生成する、
請求項８に記載の３板式カメラ。
請求項８に記載の３板式カメラ。
【請求項10】
前記映像信号処理部は、Ｋ個の前記第１波長映像信号、Ｌ個の前記第２波長映像信号、Ｍ個の前記第３波長映像信号に基づいて、ＲＧＢ形式の可視映像信号とＩＲ映像信号とを生成する、
請求項８に記載の３板式カメラ。
請求項８に記載の３板式カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、３板式カメラに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、手術あるいは検査時に、被検体内に蛍光試薬としてＩＣＧ（インドシアニングリーン）が投与され、励起光の照射等によりＩＣＧを励起させ、ＩＣＧが発する近赤外の蛍光像を被写体像とともに撮像し、観察することにより診断を行う方法が注目されている。例えば特許文献１には、対象物からの光を３原色光および赤外光を含む複数の色成分に分解する色分解プリズムと、分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する複数のイメージセンサとを有する内視鏡を備え、この内視鏡により撮像された映像信号を出力する内視鏡システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２０５３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１で使用される色分解プリズムは、対象物（例えば被検体内の患部）からの光をＲＧＢ（Ｒｅｄ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌｕｅ）の光およびＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）光に分解するために４つの異なるプリズムが接合されて構成される。このため、各プリズムを介して入射する光に基づいて撮像するためのイメージセンサも４つ必要となり、内視鏡のサイズアップならびにコストアップを避けることが困難である。
【0005】
一方で、このようなサイズアップならびにコストアップを避けるために、特許文献１の色分解プリズムとは異なる構成として、例えば青色の波長帯ならびにＩＲ帯に高い分光透過率を有するプリズム、緑色の波長帯に高い分光透過率を有するプリズム、赤色の波長帯に高い分光透過率を有するプリズムを用いて色分解することも考えられる。ところが、青色の波長帯ならびにＩＲ帯に高い分光透過率を有するプリズムにより分解された光がイメージセンサに入射した場合、青色の波長帯を有する光の光学像が撮像されたのか、ＩＲ光の光学像が撮像されたのかを区別することができないという課題があった。特に、上述した手術あるいは検査時に、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像の出力が困難であり、医師等による患部の把握ができない可能性があった。
【0006】
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、サイズアップおよびコストアップすることなく、対象物からの光に含まれる可視光およびＩＲ光の分離を高精度に行い、対象物内の鮮明な映像の出力を支援する３板式カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示は、観察部位からの入射光のうち第１波長帯光を分光する第１プリズムと、前記入射光のうち第２波長帯光を分光する第２プリズムと、前記入射光のうち第３波長帯光を分光する第３プリズムと、により構成される分光プリズムと、前記第１プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第１イメージセンサと、前記第２プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第２イメージセンサと、前記第３プリズムからの光を入射して前記観察部位を撮像する第３イメージセンサと、前記第１イメージセンサ、前記第２イメージセンサおよび前記第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、前記観察部位の映像信号を生成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備え、前記第１イメージセンサまたは前記第２イメージセンサにカラーフィルタが配置される、３板式カメラを提供する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、サイズアップおよびコストアップすることなく、対象物からの光に含まれる可視光およびＩＲ光の分離を高精度に行い、対象物内の鮮明な映像の出力を支援できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図
【図2】分光プリズムの構造例を示す図
【図3A】分光プリズムの分光透過率の特性例を示すグラフ
【図3B】カラーフィルタが設けられたイメージセンサのセンサ感度の特性例を示すグラフ
【図3C】Ｂプリズムにより分光されてカラーフィルタを透過した光の分光感度の特性例を示すグラフ
【図4】実施の形態１に係る映像信号処理部の第１構成例を示すブロック図
【図5】実施の形態１に係る映像信号処理部の第２構成例を示すブロック図
【図6】実施の形態１の変形例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図
【図7】Ｒプリズムにより分光されてカラーフィルタを透過した光の分光感度の特性例を示すグラフ
【図8】実施の形態１に係る映像信号処理部の第３構成例を示すブロック図
【図9】実施の形態２に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図
【図10A】Ｂプリズムにより分光されてカラーフィルタを透した光の分光感度の特性例を示すグラフ
【図10B】Ｇプリズムを透過してカラーフィルタを透した光の分光感度の特性例を示すグラフ
【図10C】Ｒプリズムにより分光されてカラーフィルタを透した光の分光感度の特性例を示すグラフ
【図11】人間の眼の分光特性例を示すグラフ
【図12】実施の形態２に係る映像信号処理部の第１構成例を示すブロック図
【図13】実施の形態２に係る映像信号処理部の第２構成例を示すブロック図
【図14】実施の形態２に係る映像信号処理部の第３構成例を示すブロック図
【図15】実施の形態２に係る映像信号処理部の第４構成例を示すブロック図
【図16】３板式カメラにより生成された複数波長映像信号のモニタでの表示例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る３板式カメラを具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【0011】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る３板式カメラ１００の内部構成例を示すブロック図である。図２は、分光プリズム３の構造例を示す図である。図１に示す３板式カメラ１００は、レンズ１と、分光プリズム３と、イメージセンサ５ａ，５ｂ，５ｃと、映像信号処理部７とを含む構成である。映像信号処理部７の詳細な構成については図４あるいは図５を参照して後述する。
図１は、実施の形態１に係る３板式カメラ１００の内部構成例を示すブロック図である。図２は、分光プリズム３の構造例を示す図である。図１に示す３板式カメラ１００は、レンズ１と、分光プリズム３と、イメージセンサ５ａ，５ｂ，５ｃと、映像信号処理部７とを含む構成である。映像信号処理部７の詳細な構成については図４あるいは図５を参照して後述する。
【0012】
本開示に係る３板式カメラ１００，１００Ａ，１００Ｂは、例えば医療行為（例えば医師等のユーザによる手術あるいは検査）時に、患者である被検体内の観察部位（例えば患部）に予め投与された蛍光試薬（例えばインドシアニングリーン。以下「ＩＣＧ」と略記する。）に所定の波長帯（例えば７６０ｎｍ～８００ｎｍ）の励起光を照射し、その励起光に基づいて長波長側（例えば８２０～８６０ｎｍ）に蛍光発光した観察部位を撮像する医療観察システムで使用される。３板式カメラ１００により撮像された映像（例えば患部の様子が判明可能な映像）は、モニタＭＮ１（図１６参照）に表示され、医師等のユーザによる医療行為の実行を支援する。分光プリズム３は、例えば上述した医療観察システムで使用される例を説明するが、使用は医療用途に限定されず工業用途でもよい。また、３板式カメラ１００，１００Ａ，１００Ｂは上述した医療観察システム以外の用途で使用されても構わない。
【0013】
図１では図示を省略しているが、３板式カメラ１００のレンズ１よりも先端側は観察部位（例えば患部。以下同様。）に挿通される硬性内視鏡スコープ等により構成されている。この硬性内視鏡スコープは、例えば観察部位まで挿通される硬性内視鏡等の医療器具の先端部を構成する主要部であり、観察部位からの光Ｌ１をレンズ１まで導光可能な細長い導光部材である。
【0014】
レンズ１は、分光プリズム３の対物側（先端側）に取り付けられ、観察部位からの光Ｌ１（例えば観察部位での反射光）を集光する。集光された光Ｌ２は、分光プリズム３に入射する。
【0015】
光学部品の一例としての分光プリズム３は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、入射光である光Ｌ２のうち第１波長帯光である第１波長光Ｗ１（例えば４００～５００［ｎｍ］の波長を有する青色光、および、７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有するＩＲ光）と、入射光である光Ｌ２のうち第２波長帯光である第２波長光Ｗ２（例えば６００～７５０［ｎｍ］の波長を有する赤色光）と、入射光である光Ｌ２のうち第３波長帯光である第３波長光Ｗ３（例えば５００～６００［ｎｍ］の波長を有する緑色光）とに分光する。具体的には、分光プリズム３は、Ｂ（Ｂｌｕｅ）プリズム３１と、Ｒ（Ｒｅｄ）プリズム３２と、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）プリズム３３とを有する構成である（図２参照）。第１波長光Ｗ１は、Ｂプリズム３１に対向するように配置されたイメージセンサ５ａに入射する。第２波長光Ｗ２は、Ｒプリズム３２に対向するように配置されたイメージセンサ５ｂに入射する。第３波長光Ｗ３は、Ｇプリズム３３に対向するように配置されたイメージセンサ５ｃに入射する。分光プリズム３の詳細な構造例については、図２を参照して後述する。
【0016】
イメージセンサ５ａ（第１イメージセンサの一例）は、例えば可視光のカラー画像の撮像に適する複数の画素（例えば赤／緑／緑／青の４画素を基準とした公知のベイヤ画素）が配列されたカラーフィルタＣＦ１を有する、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）により構成される。イメージセンサ５ａは、Ｂプリズム３１と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ａは、Ｂプリズム３１からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第１センサ出力信号ＷＳ１を生成して映像信号処理部７に送る。カラーフィルタＣＦ１の感度（つまり、センサ感度）の特性例について、図３Ｂを参照して後述する。
【0017】
イメージセンサ５ｂ（第２イメージセンサの一例）は、例えば可視光の白黒画像の撮像に適した複数の画素が配列された、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ｂは、Ｒプリズム３２と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ｂは、Ｒプリズム３２からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第２センサ出力信号ＷＳ２を生成して映像信号処理部７に送る。
【0018】
イメージセンサ５ｃ（第３イメージセンサの一例）は、例えば可視光の白黒画像の撮像に適した複数の画素が配列された、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ｃは、Ｇプリズム３３と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ｃは、Ｇプリズム３３からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第３センサ出力信号ＷＳ３を生成して映像信号処理部７に送る。
【0019】
映像信号処理部７は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプロセッサにより構成される。映像信号処理部７は、イメージセンサ５ａからの第１センサ出力信号ＷＳ１、イメージセンサ５ｂからの第２センサ出力信号ＷＳ２およびイメージセンサ５ｃからの第３センサ出力信号ＷＳ３に基づいて、観察部位の映像信号である複数波長映像信号ＯＰＴ１を生成してモニタＭＮ１、録画機等に出力する。複数波長映像信号ＯＰＴ１は、例えば映像信号処理部７によって分離生成される青色映像信号およびＩＲ映像信号（図４あるいは図５参照）と、赤色映像信号と、緑色映像信号とに基づいて合成処理されて生成される映像信号である。青色映像信号とＩＲ映像信号との分離生成については、図４あるいは図５を参照して後述する。
【0020】
モニタＭＮ１（図１６参照）は、例えば手術あるいは検査時に手術室に配置される画像コンソール（図示略）を構成し、３板式カメラ１００により生成された観察部位の複数波長映像信号ＯＰＴ１を表示する。これにより、医師等のユーザは、モニタＭＮ１に表示された複数波長映像信号ＯＰＴ１を目視で視認することで、観察部位の様態を視覚的に把握し易くできたり、観察部位中の蛍光発光した部位を詳細に把握できたりする。録画機は、例えば３板式カメラ１００により生成された複数波長映像信号ＯＰＴ１のデータを録画可能なレコーダである。
【0021】
次に、図２を参照して、分光プリズム３の構造例を説明する。
【0022】
分光プリズム３は、Ｂプリズム３１（第１プリズムの一例）と、Ｒプリズム３２（第２プリズムの一例）と、Ｇプリズム３３（第３プリズムの一例）とが接着剤等によって接合された光学部品である。例えばＢプリズム３１、Ｒプリズム３２およびＧプリズム３３が、レンズ１により集光された光Ｌ２の光軸方向に順に組み付けられる。
【0023】
Ｂプリズム３１は、光Ｌ２が入射する入射面３１ａと、光Ｌ２のうち青色光およびＩＲ光を反射させるダイクロイックミラーＤＹＭ１が形成される反射面３１ｂと、青色光およびＩＲ光（第１波長光Ｗ１の一例）が出射する出射面３１ｃとを有する。ダイクロイックミラーＤＹＭ１は、蒸着等により反射面３１ｂに形成され、光Ｌ２のうち青色光（例えば４００～５００［ｎｍ］の波長を有する可視光）およびＩＲ光（例えば７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有する非可視光）を反射させるとともに、光Ｌ２のうち青色光およびＩＲ光のいずれでもない光（例えば５００ｎｍ～７５０［ｎｍ］の波長を有する可視光）を透過させる（図３Ａ参照）。具体的には、Ｂプリズム３１の入射面３１ａに入射した光Ｌ２のうち青色光およびＩＲ光が反射面３１ｂで反射する。この青色光およびＩＲ光は、反射面３１ｂで反射した後にＢプリズム３１の入射面３１ａで全反射し、出射面３１ｃを介してカラーフィルタＣＦ１が設けられたイメージセンサ５ａに入射する。
【0024】
Ｒプリズム３２は、ダイクロイックミラーＤＹＭ１を透過した光が入射する入射面３２ａと、その透過した光のうち赤色光を反射させるダイクロイックミラーＤＹＭ２が形成される反射面３２ｂと、赤色光（第２波長光Ｗ２の一例）が出射する出射面３２ｃとを有する。ダイクロイックミラーＤＹＭ２は、蒸着等により反射面３２ｂに形成され、赤色光（例えば６００～７５０［ｎｍ］の波長を有する可視光）を反射させるとともに、赤色光でない光（例えば５００～６００［ｎｍ］の波長を有する可視光）を透過させる（図３Ａ参照）。具体的には、Ｒプリズム３２の入射面３２ａに入射した可視光のうち赤色光が反射面３２ｂで反射する。赤色光は、反射面３２ｂで反射した後にＲプリズム３２の入射面３２ａで全反射し、出射面３２ｃを介して白黒フィルタが設けられたイメージセンサ５ｂに入射する。
【0025】
Ｇプリズム３３は、ダイクロイックミラーＤＹＭ２を透過した光が入射する入射面３３ａと、その光である緑色光（第３波長光Ｗ３の一例）が出射する出射面３３ｃとを有する。具体的には、ダイクロイックミラーＤＹＭ２を透過した光（例えば５００～６００［ｎｍ］の波長を有する緑色光）が入射してそのまま出射して白黒フィルタが設けられたイメージセンサ５ｃに入射する（図４Ｃ参照）。
【0026】
図３Ａは、分光プリズム３の分光透過率の特性例を示すグラフである。図３Ｂは、カラーフィルタＣＦ１が設けられたイメージセンサ５ａのセンサ感度の特性例を示すグラフである。図３Ｃは、Ｂプリズム３１により分光されてカラーフィルタＣＦ１を透過した光の分光感度の特性例を示すグラフである。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃの横軸は波長［ｎｍ］であり、図３Ａの縦軸は透過率（言い換えると、分光透過率）、図３Ｂの縦軸はセンサ感度、図３Ｃの縦軸は分光感度である。分光感度は、透過率とセンサ感度との乗算により求められる。図３Ｃの分光感度は、例えば図３Ｂに示されるセンサ感度の最大値（例えば波長５２０［ｎｍ］に対応するセンサ感度の値）を１．０とし、分光プリズム３による対応する波長ごとの分光透過率とセンサ感度とを乗算した値として示されている。
【0027】
図３Ａに示されるように、分光プリズム３の透過率は、Ｂプリズム３１の透過率（言い換えると、Ｂプリズム３１により分光される光の出射率）を示す透過率特性Ｂ１と、Ｒプリズム３２の透過率（言い換えると、Ｒプリズム３２により分光される光の出射率）を示す透過率特性Ｒ１と、Ｇプリズム３３の透過率（言い換えると、Ｇプリズム３３により分光される光の出射率）を示す透過率特性Ｇ１とにより示される。Ｂプリズム３１は、青色光（例えば４００～５００［ｎｍ］の波長を有する光）だけでなく、ＩＲ光（例えば７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有する光）を分光かつ出射する特性を有する。Ｒプリズム３２は、赤色光（例えば６００～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）を分光かつ出射する特性を有する。Ｇプリズム３３は、緑色光（例えば５００～６００［ｎｍ］の波長を有する光）を分光かつ出射する特性を有する。つまり、分光プリズム３によれば、光Ｌ２のうち青色光、緑色光、赤色光、ＩＲ光のそれぞれが他の光の影響（例えば混色）が少なく分光可能となる。
【0028】
図３Ｂに示されるように、カラーフィルタＣＦ１が設けられたイメージセンサ５ａ単体のセンサ感度は、青色画素の感度特性Ｂ２と、緑色画素の感度特性Ｇ２と、赤色画素の感度特性Ｒ２とにより示される。これらの特性によると、例えば青色光の波長帯域にも青色のセンサ感度以外に緑色のセンサ感度が一定程度高いため、カラーフィルタＣＦ１の青色画素の出力には青色光だけでなく緑色光が混じってしまう。同様に、緑色光の波長帯域にも緑色のセンサ感度以外に赤色のセンサ感度が一定程度高いため、カラーフィルタＣＦ１の緑色画素の出力には緑色光だけでなく赤色光が混じってしまう。また、赤色光の波長帯域（例えば６５０［ｎｍ］）にも赤色のセンサ感度以外に青色および緑色の各センサ感度が一定程度高いため、カラーフィルタＣＦ１の赤色画素の出力には赤色光だけでなく青色光および緑色光が混じってしまう。つまり、カラーフィルタＣＦ１が設けられたイメージセンサ５ａの各画素を介して純粋な青色光、緑色光、赤色光が入射しないため、イメージセンサ５ａ単体のセンサ感度による各色の再現性が高くないという課題がある。
【0029】
図３Ｃに示されるように、分光プリズム３のＢプリズム３１により分光されてカラーフィルタＣＦ１を透過した光の分光感度（つまりイメージセンサ５ａのセンサ感度）は、青色画素の感度特性Ｂ３と、緑色画素の感度特性Ｇ３と、赤色画素の感度特性Ｒ３とにより示される。赤色画素の感度特性Ｒ３によると、可視光（つまり、４００～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の感度が低く、ＩＲ光にのみ感度を有することが分かった。また、青色画素，緑色画素の感度特性Ｂ３，Ｇ３によると、青色光（つまり、４００～５００［ｎｍ］の波長を有する光）の感度およびＩＲ光にのみ感度を有することが分かった。つまり、次のように表すことが可能となる。
【0030】
Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）：青色光およびＩＲ光が入射する。つまり、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力から、青色光とＩＲ光とが混じって得られる。
【0031】
Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の緑色画素）：緑色光およびＩＲ光が入射する。つまり、Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の緑色画素）の出力から、緑色光とＩＲ光とが混じって得られる。
【0032】
Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の赤色画素）：ＩＲ光が入射する。つまり、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の赤色画素）の出力から、ＩＲ光のみが得られる。
【0033】
したがって、映像信号処理部７は、「青色光に基づく信号＝Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の赤色画素）の出力に基づく信号」（＊：乗算。以下同様。）の演算を行うことで、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に含まれる青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号との割合を導出できる。つまり、映像信号処理部７は、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に含まれる青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを高精度に分離できる。なお、映像信号処理部７での演算処理は上述した演算に限定されない。映像信号処理部７は、分光プリズムの分光特性およびカラーセンサとしてのイメージセンサの各画素の感度特性に応じて、適した信号処理を行えばよい。
【0034】
【0035】
色情報分離処理部７２は、第１センサ出力信号ＷＳ１を入力し、入力された第１センサ出力信号ＷＳ１を、カラーフィルタＣＦ１を構成する各色の画素出力に相当する色情報（具体的には、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））ごとの信号に分離処理して波長分離演算処理部７３に送る。つまり、色情報分離処理部７２は、第１センサ出力信号ＷＳ１のうち青色画素（Ｂｃｈ）の出力に対応する信号（図３Ｃの感度特性Ｂ３参照）と、第１センサ出力信号ＷＳ１のうち緑色画素（Ｇｃｈ）の出力に対応する信号（図３Ｃの感度特性Ｇ３参照）と、第１センサ出力信号ＷＳ１のうち赤色画素（Ｒｃｈ）の出力に対応する信号（図３Ｃの感度特性Ｒ３参照）とに分離する。
【0036】
波長分離演算処理部７３は、色情報分離処理部７２からの各画素の出力に基づく信号を入力し、上述した「青色光に基づく信号＝Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の赤色画素）の出力に基づく信号」の演算を行うことで、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に含まれる青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する。波長分離演算処理部７３あるいは映像信号処理部７１は、分離により得られた青色光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施して青色映像信号であるＢ映像信号ＢＶ１を生成して出力し、さらに、分離により得られたＩＲ光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施してＩＲ映像信号ＩＲＶ１を生成して出力する。
【0037】
また、映像信号処理部７１は、第２センサ出力信号ＷＳ２を入力し、入力された第２センサ出力信号ＷＳ２に公知のカメラ信号処理を施して赤色映像信号であるＲ映像信号ＷＳＶ２を生成して出力する。同様に、映像信号処理部７１は、第３センサ出力信号ＷＳ３を入力し、入力された第３センサ出力信号ＷＳ３に公知のカメラ信号処理を施して緑色映像信号であるＧ映像信号ＷＳＶ３を生成して出力する。このように、映像信号処理部７１は、分離処理により得られたＩＲ映像信号ＩＲＶ１、分離処理により得られたＢ映像信号ＢＶ１、Ｒ映像信号ＷＳＶ２、Ｇ映像信号ＷＳＶ３からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0038】
図５は、実施の形態１に係る映像信号処理部７の第２構成例を示すブロック図である。図５に示す映像信号処理部７１Ａは、色情報分離処理部７２と、波長分離演算処理部７３と、ＩＲ映像信号処理部７４と、可視映像信号処理部７５と、可視映像・ＩＲ映像重畳処理部７７とを含む構成である。図５の説明において、図４の構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0039】
ＩＲ映像信号処理部７４は、波長分離演算処理部７３により分離されたＩＲ光に基づく信号ＩＲＶ０に公知のカメラ信号処理を施してＩＲ映像信号ＩＲＶ１を生成してモニタＭＮ１等に出力する。
【0040】
可視映像信号処理部７５は、波長分離演算処理部７３により分離された青色光に基づく信号、第２センサ出力信号ＷＳ２および第３センサ出力信号ＷＳ３を用いて公知のカメラ信号処理を施してＲＧＢ形式の可視映像信号ＶＳＬ１を生成してモニタＭＮ１等に出力する。
【0041】
可視映像・ＩＲ映像重畳処理部７７は、可視映像信号ＶＳＬ１にＩＲ映像信号ＩＲＶ１を重畳した重畳映像信号を生成してモニタＭＮ１等に出力する。このように、映像信号処理部７１Ａは、分離処理により得られたＩＲ映像信号ＩＲＶ１、可視映像信号ＶＳＬ１、重畳映像信号からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0042】
以上により、実施の形態１に係る３板式カメラ１００は、観察部位からの入射光のうち第１波長帯光を分光する第１プリズム（例えばＢプリズム３１）と、入射光のうち第２波長帯光を分光する第２プリズム（例えばＲプリズム３２）と、入射光のうち第３波長帯光を分光する第３プリズム（例えばＧプリズム３３）と、により構成される分光プリズム３と、第１プリズムからの光を入射して観察部位を撮像する第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）と、第２プリズムからの光を入射して観察部位を撮像する第２イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｂ）と、第３プリズムからの光を入射して観察部位を撮像する第３イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｃ）と、第１イメージセンサ、第２イメージセンサおよび第３イメージセンサのそれぞれにより撮像された撮像出力信号に基づいて、観察部位の映像信号を生成してモニタＭＮ１に出力する映像信号処理部７と、を備える。第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）にカラーフィルタＣＦ１が配置される。
【0043】
これにより、３板式カメラ１００は、特許文献１のように対象物（例えば観察部位）からの光をＲＧＢおよびＩＲに分光する４つのプリズムからなる色分解プリズムではなくＲＧＢに分光する３つの異なるプリズムにより構成される分光プリズム３を備えることで、内視鏡等の医療器具のサイズアップならびにコストアップを避けながら、観察部位からの光に含まれる可視光およびＩＲ光の分離を高精度に行って対象物内の鮮明な映像の出力を支援できる。
【0044】
また、カラーフィルタＣＦ１は、第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）に対応して配置される。第１プリズム（例えばＢプリズム３１）は、第１波長帯光である青色光およびＩＲ光を分光する特性を有する（図３Ａ参照）。映像信号処理部７は、第１イメージセンサからの撮像出力信号（例えば第１センサ出力信号ＷＳ１）に基づいて、カラーフィルタＣＦ１を透して第１イメージセンサに入射する青色光に対応する青色映像信号（例えばＢ映像信号ＢＶ１）とカラーフィルタＣＦ１を透して第１イメージセンサに入射するＩＲ光に対応するＩＲ映像信号ＩＲＶ１とを分離して生成する。これにより、３板式カメラ１００は、青色光およびＩＲ光に高い感度を有するＢプリズム３１を有する分光プリズム３が使用された場合、イメージセンサ５ａからの第１センサ出力信号からＩＲ光に基づく信号と青色光に基づく信号とを高精度に分離でき、青色光に関する映像の情報とＩＲ光に関する映像の情報とを同時に得ることができる。
【0045】
また、第２プリズム（例えばＲプリズム３２）は、第２波長帯光である赤色光を分光する特性を有する（図３Ａ参照）。第３プリズム（例えばＧプリズム３３）は、第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有する（図３Ａ参照）。映像信号処理部７は、第２イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｂ）からの撮像出力信号（例えば第２センサ出力信号ＷＳ２）に基づいて、第２イメージセンサに入射する赤色光に対応する赤色映像信号（例えばＲ映像信号ＷＳＶ２）を生成し、さらに、第３イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｃ）からの撮像出力信号（例えば第３センサ出力信号ＷＳ３）に基づいて、第３イメージセンサに入射する緑色光に対応する緑色映像信号（例えばＧ映像信号ＷＳＶ３）を生成する（図４参照）。これにより、３板式カメラ１００は、ＩＲ映像信号ＩＲＶ１、Ｂ映像信号ＢＶ１、Ｒ映像信号ＷＳＶ２、Ｇ映像信号ＷＳＶ３を高精度に得ることができ、色再現性の高い映像信号をモニタＭＮ１等に出力できる。
【0046】
また、第２プリズム（例えばＲプリズム３２）は、第２波長帯光である赤色光を分光する特性を有する（図３Ａ参照）。第３プリズム（例えばＧプリズム３３）は、第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有する（図３Ａ参照）。映像信号処理部７は、青色光、赤色光および緑色光に対応する可視映像信号を生成する（図５参照）。これにより、３板式カメラ１００は、混色が少ない分離処理後の青色光に基づく信号、分光プリズム３によって高精度に分光された赤色光に基づく信号、分光プリズム３によって高精度に分光された緑色光に基づく信号から高精細なＲＧＢ形式の可視映像信号を生成できるので、モニタＭＮ１を閲覧する医師等のユーザによる患部の様態把握を効果的に支援できる。
【0047】
（実施の形態１の変形例）
実施の形態１では、Ｂプリズム３１が青色光およびＩＲ光を分光しやすい特性を有し、Ｂプリズム３１により分光された光（例えば青色光およびＩＲ光）がイメージセンサ５ａに入射し、映像信号処理部７がイメージセンサ５ａの撮像出力信号から青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する例を説明した。実施の形態１の変形例では、Ｒプリズム３２が赤色光およびＩＲ光を分光しやすい特性を有し、Ｒプリズム３２により分光された光（例えば赤色光およびＩＲ光）がイメージセンサ５ｂに入射し、映像信号処理部７Ａがイメージセンサ５ｂの撮像出力信号から赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する例を説明する。
実施の形態１では、Ｂプリズム３１が青色光およびＩＲ光を分光しやすい特性を有し、Ｂプリズム３１により分光された光（例えば青色光およびＩＲ光）がイメージセンサ５ａに入射し、映像信号処理部７がイメージセンサ５ａの撮像出力信号から青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する例を説明した。実施の形態１の変形例では、Ｒプリズム３２が赤色光およびＩＲ光を分光しやすい特性を有し、Ｒプリズム３２により分光された光（例えば赤色光およびＩＲ光）がイメージセンサ５ｂに入射し、映像信号処理部７Ａがイメージセンサ５ｂの撮像出力信号から赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する例を説明する。
【0048】
図６は、実施の形態１の変形例に係る３板式カメラ１００Ａの内部構成例を示すブロック図である。図６に示す３板式カメラ１００Ａは、レンズ１と、分光プリズム３Ａと、イメージセンサ５ａＡ，５ｂＡ，５ｃと、映像信号処理部７Ａとを含む構成である。映像信号処理部７Ａの詳細な構成については図８を参照して後述する。図６の説明において、図１の構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0049】
光学部品の一例としての分光プリズム３Ａは、観察部位からの光Ｌ２を入射し、入射光である光Ｌ２のうち第１波長帯光である第１波長光Ｗ１（例えば４００～５００［ｎｍ］の波長を有する青色光）と、入射光である光Ｌ２のうち第２波長帯光である第２波長光Ｗ２（例えば６００～７５０［ｎｍ］の波長を有する赤色光、および、７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有するＩＲ光）と、入射光である光Ｌ２のうち第３波長帯光である第３波長光Ｗ３（例えば５００～６００［ｎｍ］の波長を有する緑色光）とに分光する。具体的には、分光プリズム３Ａは、実施の形態１に係る分光プリズム３と同様に、Ｂ（Ｂｌｕｅ）プリズム３１と、Ｒ（Ｒｅｄ）プリズム３２と、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）プリズム３３とを有する構成である（図２参照）。第１波長光Ｗ１は、Ｂプリズム３１に対向するように配置されたイメージセンサ５ａに入射する。第２波長光Ｗ２は、Ｒプリズム３２に対向するように配置されたイメージセンサ５ｂに入射する。第３波長光Ｗ３は、Ｇプリズム３３に対向するように配置されたイメージセンサ５ｃに入射する。
【0050】
実施の形態１の変形例と実施の形態１との違いは、分光プリズム３Ａにおいて、Ｂプリズム３１に設けられるダイクロイックミラーが青色光を反射してＩＲ光を透過し、Ｒプリズム３２に設けられるダイクロイックミラーが赤色光およびＩＲ光を反射する点である。つまり、実施の形態１の変形例では、Ｂプリズム３１はＩＲ光を分光しやすい特性を有せず、Ｒプリズム３２がＩＲ光を分光しやすい特性を有する。
【0051】
イメージセンサ５ａＡは、例えば可視光の白黒画像の撮像に適する複数の画素が配列された、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ａＡは、Ｂプリズム３１からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第１センサ出力信号ＷＳ１を生成して映像信号処理部７Ａに送る。
【0052】
イメージセンサ５ｂＡは、例えば可視光のカラー画像の撮像に適する複数の画素（例えば赤／緑／緑／青の４画素を基準とした公知のベイヤ画素）が配列されたカラーフィルタＣＦ２を有する、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ｂＡは、Ｒプリズム３２からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第２センサ出力信号ＷＳ２を生成して映像信号処理部７Ａに送る。
【0053】
映像信号処理部７Ａは、例えばＤＳＰ、ＩＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサにより構成される。映像信号処理部７Ａは、イメージセンサ５ａＡからの第１センサ出力信号ＷＳ１、イメージセンサ５ｂＡからの第２センサ出力信号ＷＳ２およびイメージセンサ５ｃからの第３センサ出力信号ＷＳ３に基づいて、観察部位の映像信号である複数波長映像信号ＯＰＴ１を生成してモニタＭＮ１に出力する。複数波長映像信号ＯＰＴ１は、例えば映像信号処理部７Ａによって分離生成される赤色映像信号およびＩＲ映像信号（図８参照）と、青色映像信号と、緑色映像信号とに基づいて合成処理されて生成される映像信号である。
【0054】
図７は、Ｒプリズム３２により分光されてカラーフィルタＣＦ２を透過した光の分光感度の特性例を示すグラフである。図７の横軸は波長［ｎｍ］であり、図７の縦軸は分光感度である。図７の分光感度は、例えば図３Ｂに示されるセンサ感度の最大値（例えば波長５２０［ｎｍ］に対応するセンサ感度の値）を１．０とし、分光プリズム３ＡのＲプリズム３２による対応する波長ごとの分光透過率とセンサ感度とを乗算した値として示されている。
【0055】
図７に示されるように、分光プリズム３ＡのＲプリズム３２により分光されてカラーフィルタＣＦ２を透過した光の分光感度（つまりイメージセンサ５ｂＡのセンサ感度）は、青色画素の感度特性Ｂ３’と、緑色画素の感度特性Ｇ３’と、赤色画素の感度特性Ｒ３’とにより示される。青色画素の感度特性Ｂ３’によると、可視光（つまり、４００～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の感度が低く、ＩＲ光にのみ感度を有することが分かった。また、緑色画素，赤色画素の感度特性Ｇ３’，Ｒ３’によると、赤色光（つまり、６００～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の感度およびＩＲ光にのみ感度を有することが分かった。つまり、次のように表すことが可能となる。
【0056】
Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）：赤色光およびＩＲ光が入射する。つまり、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力から、赤色光とＩＲ光とが混じって得られる。
【0057】
Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の緑色画素）：赤色光およびＩＲ光が入射する。つまり、Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の緑色画素）の出力から、赤色光とＩＲ光とが混じって得られる。
【0058】
Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の青色画素）：ＩＲ光が入射する。つまり、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の青色画素）の出力から、ＩＲ光のみが得られる。
【0059】
したがって、映像信号処理部７Ａは、「赤色光に基づく信号＝Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の青色画素）の出力に基づく信号」（＊：乗算。以下同様。）の演算を行うことで、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に含まれる赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号との割合を導出できる。つまり、映像信号処理部７Ａは、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に含まれる赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを高精度に分離できる。なお、映像信号処理部７Ａでの演算処理は上述した演算に限定されない。映像信号処理部７Ａは、分光プリズムの分光特性およびカラーセンサとしてのイメージセンサの各画素の感度特性に応じて、適した信号処理を行えばよい。
【0060】
【0061】
色情報分離処理部７２Ｂは、第２センサ出力信号ＷＳ２を入力し、入力された第２センサ出力信号ＷＳ２を、カラーフィルタＣＦ２を構成する各色の画素出力に相当する色情報（具体的には、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））ごとの信号に分離処理して波長分離演算処理部７３Ｂに送る。つまり、色情報分離処理部７２Ｂは、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち赤色画素（Ｒｃｈ）の出力に対応する信号（赤色光およびＩＲ光が混じった光に基づく信号）と、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち緑色画素（Ｇｃｈ）の出力に対応する信号（緑色光とＩＲ光とが混じった光に基づく信号）と、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち青色画素（Ｂｃｈ）の出力に対応する信号（ＩＲ光のみに基づく信号）とに分離する。
【0062】
波長分離演算処理部７３Ｂは、色情報分離処理部７２Ｂからの各画素の出力に基づく信号を入力し、上述した「赤色光に基づく信号＝Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の青色画素）の出力に基づく信号」の演算を行うことで、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に含まれる赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する。波長分離演算処理部７３Ｂあるいは映像信号処理部７１Ｂは、分離により得られた赤色光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施して赤色映像信号であるＲ映像信号ＲＶ２を生成して出力し、さらに、分離により得られたＩＲ光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施してＩＲ映像信号ＩＲＶ２を生成して出力する。
【0063】
また、映像信号処理部７１Ｂは、第１センサ出力信号ＷＳ１を入力し、入力された第１センサ出力信号ＷＳ１に公知のカメラ信号処理を施して青色映像信号であるＢ映像信号ＷＳＶ１を生成して出力する。同様に、映像信号処理部７１Ｂは、第３センサ出力信号ＷＳ３を入力し、入力された第３センサ出力信号ＷＳ３に公知のカメラ信号処理を施して緑色映像信号であるＧ映像信号ＷＳＶ３を生成して出力する。このように、映像信号処理部７１Ｂは、分離処理により得られたＩＲ映像信号ＩＲＶ１、Ｂ映像信号ＷＳＶ１、分離処理により得られたＲ映像信号ＲＶ２、Ｇ映像信号ＷＳＶ３からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0064】
以上により、実施の形態１の変形例に係る３板式カメラ１００Ａでは、カラーフィルタＣＦ２は、第２イメージセンサ（例えばイメージセンサ４ｂ）に対応して配置される。第２プリズム（例えばＲプリズム３２）は、第２波長帯光である赤色光およびＩＲ光を分光する特性を有する。映像信号処理部７Ａは、第２イメージセンサからの撮像出力信号に基づいて、カラーフィルタＣＦ２を透して第２イメージセンサに入射する赤色光に対応するＲ映像信号ＲＶ２とカラーフィルタＣＦ２を透して第２イメージセンサに入射するＩＲ光に対応するＩＲ映像信号ＩＲＶ２とを分離して生成する。これにより、３板式カメラ１００Ａは、赤色光およびＩＲ光に高い感度を有するＲプリズム３２を有する分光プリズム３Ａが使用された場合、イメージセンサ５ｂからの第２センサ出力信号からＩＲ光に基づく信号と赤色光に基づく信号とを高精度に分離でき、赤色光に関する映像の情報とＩＲ光に関する映像の情報とを同時に得ることができる。
【0065】
また、第１プリズム（例えばＢプリズム３１）は、第１波長帯光である青色光を分光する特性を有する。第３プリズム（例えばＧプリズム３３）は、第３波長帯光である緑色光を分光する特性を有する。映像信号処理部７Ｂは、第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）からの撮像出力信号に基づいて、第１イメージセンサに入射する青色光に対応するＢ映像信号ＷＳＶ１を生成し、さらに、第３イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｃ）からの撮像出力信号に基づいて、第３イメージセンサに入射する緑色光に対応するＧ映像信号ＷＳＶ３を生成する。これにより、３板式カメラ１００Ａは、ＩＲ映像信号ＩＲＶ１、Ｒ映像信号ＲＶ２、Ｂ映像信号ＷＳＶ１、Ｇ映像信号ＷＳＶ３を高精度に得ることができ、実施の形態１に係る３板式カメラ１００と同様に色再現性の高い映像信号をモニタＭＮ１等に出力できる。
【0066】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１およびその変形例とは異なり、全てのイメージセンサ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれにカラーフィルタＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３が設けられ、映像信号処理部７Ｂが第１センサ出力信号、第２センサ出力信号および第３センサ出力信号のそれぞれを対象として色分離処理および波長分離の各処理を同様に実行する例を説明する。
実施の形態２では、実施の形態１およびその変形例とは異なり、全てのイメージセンサ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれにカラーフィルタＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３が設けられ、映像信号処理部７Ｂが第１センサ出力信号、第２センサ出力信号および第３センサ出力信号のそれぞれを対象として色分離処理および波長分離の各処理を同様に実行する例を説明する。
【0067】
図９は、実施の形態２に係る３板式カメラ１００Ｂの内部構成例を示すブロック図である。図９に示す３板式カメラ１００Ｂは、レンズ１と、分光プリズム３と、イメージセンサ５ａＢ，５ｂＢ，５ｃＢと、映像信号処理部７Ｂとを含む構成である。映像信号処理部７Ｂの詳細な構成については図１２～図１５のそれぞれを参照して後述する。図９の説明において、図１あるいは図６の構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。なお、３板式カメラ１００Ｂにおいて、Ｂプリズム３１にＩＲ光の高い感度を有する分光プリズム３の代わりに、Ｒプリズム３２にＩＲ光の高い感度を有する分光プリズム３Ａ（図６参照）が設けられてもよい。
【0068】
イメージセンサ５ａＢ（第１イメージセンサの一例）は、例えば可視光の撮像に適する複数の画素（例えば赤／緑／緑／青の４画素を基準とした公知のベイヤ画素）が配列されたカラーフィルタＣＦ１を有する、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ａは、Ｂプリズム３１と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ａは、Ｂプリズム３１からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第１センサ出力信号ＷＳ１を生成して映像信号処理部７Ｂに送る。
【0069】
イメージセンサ５ｂＢ（第２イメージセンサの一例）は、例えば可視光の撮像に適する複数の画素（例えば赤／緑／緑／青の４画素を基準とした公知のベイヤ画素）が配列されたカラーフィルタＣＦ２を有する、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ｂは、Ｒプリズム３２と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ｂは、Ｒプリズム３２からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第２センサ出力信号ＷＳ２を生成して映像信号処理部７Ｂに送る。
【0070】
イメージセンサ５ｃＢ（第３イメージセンサの一例）は、例えば可視光の撮像に適する複数の画素（例えば赤／緑／緑／青の４画素を基準とした公知のベイヤ画素）が配列されたカラーフィルタＣＦ３を有する、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成される。イメージセンサ５ｃは、Ｇプリズム３３と対向するように配置される（図２参照）。イメージセンサ５ｃは、Ｇプリズム３３からの光を入射して観察部位の光学像を電気信号に変換するための撮像処理を行い、この撮像処理により得られた観察部位の撮像出力信号である第３センサ出力信号ＷＳ３を生成して映像信号処理部７Ｂに送る。
【0071】
映像信号処理部７Ｂは、例えばＤＳＰ、ＩＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサにより構成される。映像信号処理部７Ｂは、イメージセンサ５ａＢからの第１センサ出力信号ＷＳ１、イメージセンサ５ｂＢからの第２センサ出力信号ＷＳ２およびイメージセンサ５ｃＢからの第３センサ出力信号ＷＳ３に基づいて、観察部位の映像信号である複数波長映像信号ＯＰＴ１を生成してモニタＭＮ１に出力する。複数波長映像信号ＯＰＴ１は、例えば映像信号処理部７Ｂによって第１センサ出力信号ＷＳ１、第２センサ出力信号ＷＳ２および第３センサ出力信号ＷＳ３のそれぞれごとに分離生成される各種の色に対応する波長帯の映像信号に基づいて合成処理されて生成される映像信号である。
【0072】
図１０Ａは、Ｂプリズム３１により分光されてカラーフィルタＣＦ１を透した光の分光感度の特性例を示すグラフである。図１０Ｂは、Ｇプリズム３３を透過してカラーフィルタＣＦ３を透した光の分光感度の特性例を示すグラフである。図１０Ｃは、Ｒプリズム３２により分光されてカラーフィルタＣＦ２を透した光の分光感度の特性例を示すグラフである。図１１は、人間の眼の分光特性例を示すグラフである。図１０Ａ～図１０Ｃの横軸は波長［ｎｍ］であり、図１０Ａ～図１０Ｃの縦軸は分光感度である。図１１の横軸は波長［ｎｍ］であり、図１１の縦軸は相対感度である。
【0073】
図１０Ａの分光感度の特性は、図３Ｃの分光感度の特性と同一である。つまり、図１０Ａの分光感度は、例えば図３Ｂに示されるセンサ感度の最大値（例えば波長５２０［ｎｍ］に対応するセンサ感度の値）を１．０とし、分光プリズム３のＢプリズム３１による対応する波長ごとの分光透過率（図３Ａ参照）とセンサ感度とを乗算した値として示されている。つまり、カラーフィルタＣＦ１を透過してイメージセンサ５ａＢに入射する光は、図１０Ａの分光感度の特性にしたがって分布する。赤色画素の感度特性Ｒ３によると、ＩＲ光（つまり、７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有する光）のみで全体で感度が高いが、特に短波長側（例えば７５０～８００［ｎｍ］の波長を有する近赤外光）の感度が他の感度特性Ｂ３，Ｇ３に比べて高いことが分かった（範囲Ｖ３，Ｖ４参照）。緑色画素の感度特性Ｇ３によると、青色光（つまり、４００～５００［ｎｍ］の波長を有する光）の長波長側（つまり水色光）の感度が高く（範囲Ｖ２参照）、ＩＲ光（例えば７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有する光）の短波長側（例えば７５０～８００［ｎｍ］の波長を有する近赤外光）の感度が赤色画素の感度特性Ｒ３に比べて低いことが分かった。青色画素の感度特性Ｂ３によると、青色光（つまり、４００～５００［ｎｍ］の波長を有する光）の全体で感度が高く（範囲Ｖ１，Ｖ２参照）、ＩＲ光（例えば７５０～１０００［ｎｍ］の波長を有する光）の短波長側（例えば７５０～８００［ｎｍ］の波長を有する近赤外光）の感度が赤色画素の感度特性Ｒ３に比べて低いことが分かった。したがって、映像信号処理部７Ｂは、第１センサ出力信号ＷＳ１と図１０Ａの分光感度の特性とに基づいて、第１センサ出力信号ＷＳ１からＫ（Ｋ：２以上の整数、ここではＫ＝４）個の映像信号（例えば、範囲Ｖ１の波長帯を有する信号と範囲Ｖ２の波長帯を有する信号と範囲Ｖ３の波長帯を有する信号と範囲Ｖ４の波長帯を有する信号）を分離生成できる。
【0074】
図１０Ｂの分光感度は、例えば図３Ｂに示されるセンサ感度の最大値（例えば波長５２０［ｎｍ］に対応するセンサ感度の値）を１．０とし、分光プリズム３のＧプリズム３３による対応する波長ごとの分光透過率（図３Ａ参照）とセンサ感度とを乗算した値として示されている。つまり、カラーフィルタＣＦ３を透過してイメージセンサ５ｃＢに入射する光は、図１０Ｂの分光感度の特性にしたがって分布する。分光プリズム３のＧプリズム３３により分光されてカラーフィルタＣＦ３を透過した光の分光感度（つまりイメージセンサ５ｃのセンサ感度）は、青色画素の感度特性Ｂ４と、緑色画素の感度特性Ｇ４と、赤色画素の感度特性Ｒ４とにより示される。赤色画素の感度特性Ｒ４によると、緑色光（つまり、５００～６００［ｎｍ］の波長を有する光）の長波長側の感度が高いことが分かった（範囲Ｖ７参照）。青色画素の感度特性Ｂ４によると、緑色光（つまり、５００～６００［ｎｍ］の波長を有する光）の短波長側（つまり水色光）の感度が高いことが分かった（範囲Ｖ５参照）。緑色画素の感度特性Ｇ４によると、緑色光から橙色光（つまり、５００～５８０［ｎｍ］の波長を有する光）の全体で感度が高いが、特に中央部分に相当する５３０～５７０［ｎｍ］の波長を有する緑色光の感度が高いことが分かった（範囲Ｖ６参照）。したがって、映像信号処理部７Ｂは、第３センサ出力信号ＷＳ３と図１０Ｂの分光感度の特性とに基づいて、第３センサ出力信号ＷＳ３からＭ（Ｍ：２以上の整数、ここではＭ＝３）個の映像信号（例えば、範囲Ｖ５の波長帯を有する信号と範囲Ｖ６の波長帯を有する信号と範囲Ｖ７の波長帯を有する信号）を分離生成できる。
【0075】
図１０Ｃの分光感度は、例えば図３Ｂに示されるセンサ感度の最大値（例えば波長５２０［ｎｍ］に対応するセンサ感度の値）を１．０とし、分光プリズム３のＲプリズム３２による対応する波長ごとの分光透過率（図３Ａ参照）とセンサ感度とを乗算した値として示されている。つまり、カラーフィルタＣＦ２を透過してイメージセンサ５ｂＢに入射する光は、図１０Ｃの分光感度の特性にしたがって分布する。分光プリズム３のＲプリズム３２により分光されてカラーフィルタＣＦ２を透過した光の分光感度（つまりイメージセンサ５ｂのセンサ感度）は、青色画素の感度特性Ｂ５と、緑色画素の感度特性Ｇ５と、赤色画素の感度特性Ｒ５とにより示される。赤色画素の感度特性Ｒ５によると、橙色光から赤色光（つまり、５８０～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の全体で感度が高いことが分かった。緑色画素の感度特性Ｇ５によると、橙色光から赤色光（つまり、５８０～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の全体で感度が高いが、特に短波長側（つまり橙色光）の感度が高いことが分かった（範囲Ｖ８参照）。青色画素の感度特性Ｂ５によると、橙色光から赤色光（つまり、５８０～７５０［ｎｍ］の波長を有する光）の全体で感度が低いことが分かった（範囲Ｖ９参照）。したがって、映像信号処理部７Ｂは、第２センサ出力信号ＷＳ２と図１０Ｃの分光感度の特性とに基づいて、第２センサ出力信号ＷＳ２からＬ（Ｌ：２以上の整数、ここではＬ＝２）個の映像信号（例えば、範囲Ｖ８の波長帯を有する信号と範囲Ｖ９の波長帯を有する信号）を分離生成できる。
【0076】
したがって、実施の形態２に係る３板式カメラ１００Ｂは、分光プリズム３の３チャンネル（つまり３つのプリズムであるＢプリズム３１、Ｒプリズム３２、Ｇプリズム３３）とカラーフィルタＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３が設けられたイメージセンサ５ａＢ，５ｂＢ，５ｃＢとを有する構成により、範囲Ｖ１～Ｖ９の９つの波長帯を有する信号を分離生成できる。これにより、３板式カメラ１００Ｂは、簡易的な構成でありながらマルチスペクトルカメラとして機能できる。また、３板式カメラ１００Ｂは、分光プリズム３およびイメージセンサ５ａＢ，５ｂＢ，５ｃＢにより可視光から近赤外光の波長の光を範囲Ｖ１～Ｖ９の９個の帯域に分離することができ、それぞれの帯域の相対感度を独立に補正することができるので、図１１に示される人間の眼の分光特性（つまり、青色感度特性Ｂ６、緑色感度特性Ｇ６、赤色感度特性Ｒ６）に近い分光特性を実現可能であり、高い色再現性を有する映像信号を生成できる。
【0077】
なお、上述した実施の形態では、範囲Ｖ１～Ｖ９の９つの各帯域に分離したが、各帯域の波長は分光プリズムの分光特性およびイメージセンサのカラーフィルタの分光特性によって変わる。また、分離される帯域数は必ずしも９つに限定されない。
【0078】
図１２は、実施の形態２に係る映像信号処理部７Ｂの第１構成例を示すブロック図である。図１２に示す映像信号処理部７１Ｃは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２と、波長分離演算処理部７３Ｃとを含む構成である。図１２の説明において、図４に示す構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0079】
色情報分離処理部７２Ｃ１は、第２センサ出力信号ＷＳ２を入力し、入力された第２センサ出力信号ＷＳ２を、カラーフィルタＣＦ２を構成する各色の画素出力に相当する色情報（具体的には、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））ごとの信号に分離処理して波長分離演算処理部７３Ｃに送る。つまり、色情報分離処理部７２Ｃ１は、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち青色画素（Ｂｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｃの感度特性Ｂ５参照）と、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち緑色画素（Ｇｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｃの感度特性Ｇ５参照）と、第２センサ出力信号ＷＳ２のうち赤色画素（Ｒｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｃの感度特性Ｒ５参照）とに分離する。
【0080】
色情報分離処理部７２Ｃ２は、第３センサ出力信号ＷＳ３を入力し、入力された第３センサ出力信号ＷＳ３を、カラーフィルタＣＦ３を構成する各色の画素出力に相当する色情報（具体的には、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））ごとの信号に分離処理して波長分離演算処理部７３Ｃに送る。つまり、色情報分離処理部７２Ｃ２は、第３センサ出力信号ＷＳ３のうち青色画素（Ｂｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｂの感度特性Ｂ４参照）と、第３センサ出力信号ＷＳ３のうち緑色画素（Ｇｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｂの感度特性Ｇ４参照）と、第３センサ出力信号ＷＳ３のうち赤色画素（Ｒｃｈ）の出力に対応する信号（図１０Ｂの感度特性Ｒ４参照）とに分離する。
【0081】
波長分離演算処理部７３Ｃは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２からの各画素の出力に基づく信号を用いて、図１０Ａ～図１０Ｃで説明した各波長帯を有する信号（範囲Ｖ１～Ｖ９の各波長帯を有する信号）を分離するとともに、分離された後のそれぞれの信号に公知のカメラ信号処理を施して対応する映像信号（つまり、第１波長映像信号ＷＳＶＶ１、第２波長映像信号ＷＳＶＶ２、第３波長映像信号ＷＳＶＶ３、…、第Ｎ波長映像信号ＷＳＶＶＮ）を生成する。波長分離演算処理部７３Ｃは、分離により得られた範囲Ｖ１～Ｖ９のそれぞれの映像信号（第１波長映像信号ＷＳＶＶ１、第２波長映像信号ＷＳＶＶ２、第３波長映像信号ＷＳＶＶ３、…、第Ｎ波長映像信号ＷＳＶＶＮ）をモニタＭＮ１等に出力する。なお、Ｎは、分離可能な信号の数を示す整数であり、Ｎは３以上であれば常に９でなくてもよい。このように、映像信号処理部７１Ｃは、波長分離演算処理部７３Ｃにより生成された第１波長映像信号ＷＳＶＶ１、第２波長映像信号ＷＳＶＶ２、第３波長映像信号ＷＳＶＶ３、…、第Ｎ波長映像信号ＷＳＶＶＮからなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0082】
図１３は、実施の形態２に係る映像信号処理部７Ｂの第２構成例を示すブロック図である。図１３に示す映像信号処理部７１Ｄは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２と、高色再現可視映像生成部７６とを含む構成である。図１３の説明において、図４または図１２に示す構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0083】
高色再現可視映像生成部７６は、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２からの各画素の出力に基づく信号を用いて、図１０Ａ～図１０Ｃで説明した各波長帯を有する信号（範囲Ｖ１～Ｖ９の各波長帯を有する信号）を分離するとともに、分離された後のそれぞれの信号に公知のカメラ信号処理を施して対応する映像信号（つまり、第１波長映像信号ＷＳＶＶ１、第２波長映像信号ＷＳＶＶ２、第３波長映像信号ＷＳＶＶ３、…、第Ｎ波長映像信号ＷＳＶＶＮ）を生成する。さらに、高色再現可視映像生成部７６は、分離により得られた範囲Ｖ１～Ｖ９のそれぞれの映像信号（第１波長映像信号ＷＳＶＶ１、第２波長映像信号ＷＳＶＶ２、第３波長映像信号ＷＳＶＶ３、…、第Ｎ波長映像信号ＷＳＶＶＮ）を組み合わせて高い色再現性を有する高色再現可視映像信号ＨＣＲＰ１を生成してモニタＭＮ１等に出力する。このように、映像信号処理部７１Ｃは、高色再現可視映像生成部７６により生成された高色再現可視映像信号ＨＣＲＰ１からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0084】
図１４は、実施の形態２に係る映像信号処理部７Ｂの第３構成例を示すブロック図である。図１４に示す映像信号処理部７１Ｅは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２と、波長分離演算処理部７３Ｅと、高色再現可視映像生成部７６とを含む構成である。図１４の説明において、図４、図１２または図１３に示す構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0085】
波長分離演算処理部７３Ｅは、実施の形態１に係る波長分離演算処理部７３と同様に、色情報分離処理部７２からの各画素の出力に基づく信号を入力し、実施の形態１で説明した「青色光に基づく信号＝Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の赤色画素）の出力に基づく信号」の演算を行うことで、Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ１の青色画素）の出力に含まれる青色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する。波長分離演算処理部７３Ｅあるいは映像信号処理部７１Ｅは、分離により得られたＩＲ光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施してＩＲ映像信号ＩＲＶＶ１を生成してモニタＭＮ１等に出力する。このように、映像信号処理部７１Ｅは、高色再現可視映像信号ＨＣＲＰ１、ＩＲ映像信号ＩＲＶＶ１からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0086】
図１５は、実施の形態２に係る映像信号処理部７Ｂの第４構成例を示すブロック図である。図１５に示す映像信号処理部７１Ｆは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２と、波長分離演算処理部７３Ｆと、高色再現可視映像生成部７６Ｆとを含む構成である。図１５の説明において、図４、図１２、図１３または図１４に示す構成要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【0087】
波長分離演算処理部７３Ｆは、実施の形態１の変形例に係る波長分離演算処理部７３Ｂと同様に、色情報分離処理部７２Ｃ１からの各画素の出力に基づく信号を入力し、実施の形態１で説明した「赤色光に基づく信号＝Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に基づく信号＋Ｇｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の緑色画素）の出力に基づく信号－２＊Ｂｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の青色画素）の出力に基づく信号」の演算を行うことで、Ｒｃｈ（カラーフィルタＣＦ２の赤色画素）の出力に含まれる赤色光に基づく信号とＩＲ光に基づく信号とを分離する。波長分離演算処理部７３Ｆあるいは映像信号処理部７１Ｆは、分離により得られたＩＲ光に基づく信号に公知のカメラ信号処理を施してＩＲ映像信号ＩＲＶＶ２を生成してモニタＭＮ１等に出力する。
【0088】
高色再現可視映像生成部７６Ｆは、色情報分離処理部７２，７２Ｃ１，７２Ｃ２からの各画素の出力に基づく信号を用いて、図１０Ａ～図１０Ｃで説明した各波長帯と同等の各波長帯を有する信号を分離するとともに、分離された後のそれぞれの信号に公知のカメラ信号処理を施して対応する映像信号（つまり、第１波長映像信号、第２波長映像信号、第３波長映像信号、…、第Ｎ波長映像信号）を生成する。さらに、高色再現可視映像生成部７６Ｆは、分離により得られた各波長帯の範囲のそれぞれの映像信号（第１波長映像信号、第２波長映像信号、第３波長映像信号、…、第Ｎ波長映像信号）を組み合わせて高い色再現性を有する高色再現可視映像信号ＨＣＲＰ２を生成してモニタＭＮ１等に出力する。このように、映像信号処理部７１Ｆは、高色再現可視映像信号ＨＣＲＰ２、ＩＲ映像信号ＩＲＶＶ２からなる複数波長映像信号ＯＰＴ１をモニタＭＮ１等に出力する。
【0089】
図１６は、３板式カメラ１００，１００Ａ，１００Ｂにより生成された複数波長映像信号ＯＰＴ１のモニタＭＮ１での表示例を示す図である。図１６に示す複数波長映像信号ＯＰＴ１は、例えば被検体である患者ＡＦＰ１の観察部位（例えば蛍光試薬であるＩＣＧが堆積した患部の周囲）での撮像に基づいて生成されてモニタＭＮ１に表示されている。図１６では、手術あるいは検査の前に予め患者体内の患部に投与されたＩＣＧの蛍光試薬が発光し、複数波長映像信号ＯＰＴ１ではその箇所（例えば患部ＦＬ１）が分かるように示されている。このように、３板式カメラ１００，１００Ａ，１００Ｂは、例えば手術あるいは検査時に、医師等のユーザによる観察部位の詳細を把握可能な鮮明な複数波長映像信号ＯＰＴ１を生成してモニタＭＮ１に表示できる。
【0090】
以上により、実施の形態２に係る３板式カメラ１００Ｂでは、第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）は、第１プリズム（例えばＢプリズム３１）からの光を入射する第１カラーフィルタ（例えばカラーフィルタＣＦ１）を有し、第１カラーフィルタを透過した光に基づいて観察部位を撮像する。第２イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｂ）は、第２プリズム（例えばＲプリズム３２）からの光を入射する第２カラーフィルタ（例えばカラーフィルタＣＦ２）を有し、第２カラーフィルタを透過した光に基づいて観察部位を撮像する。第３イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｃ）は、第３プリズム（例えばＧプリズム３３）からの光を入射する第３カラーフィルタ（例えばカラーフィルタＣＦ３）を有し、第３カラーフィルタを透過した光に基づいて観察部位を撮像する。
【0091】
これにより、３板式カメラ１００Ｂは、イメージセンサ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれにカラーフィルタＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３が配置されることで、複数の異なる波長帯のそれぞれを有する映像信号を生成できるので、簡易的な構成でありながらマルチスペクトルカメラとして機能でき、さらに、高い色再現性を有する映像信号を生成できる。
【0092】
また、映像信号処理部７Ｂは、第１イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ａ）からの撮像出力信号に基づいて、第１波長帯光（例えば青色光およびＩＲ光）の波長帯をＫ（Ｋ：２以上の整数であり、例えばＫ＝４）分割した各波長帯の光に基づくＫ個の第１波長映像信号（例えば、第１波長映像信号（例えば範囲Ｖ１参照）、第２波長映像信号（例えば範囲Ｖ２参照）、第３波長映像信号（例えば範囲Ｖ３参照）および第４波長映像信号（例えば範囲Ｖ４参照））を生成する。映像信号処理部７Ｂは、第２イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｂ）からの撮像出力信号に基づいて、第２波長帯光（例えば赤色光）の波長帯をＬ（Ｌ：２以上の整数であり、例えばＬ＝２）分割した各波長帯の光に基づくＬ個の第２波長映像信号（例えば、第５波長映像信号（例えば範囲Ｖ８参照）および第６波長映像信号（例えば範囲Ｖ９参照））を生成する。映像信号処理部７Ｂは、第３イメージセンサ（例えばイメージセンサ５ｃ）からの撮像出力信号に基づいて、第３波長帯光（例えば緑色光）の波長帯をＭ（Ｍ：２以上の整数であり、例えばＭ＝３）分割した各波長帯の光に基づくＭ個の第３波長映像信号（例えば、第７波長映像信号（例えば範囲Ｖ５参照）、第８波長映像信号（例えば範囲Ｖ６参照）および第９波長映像信号（例えば範囲Ｖ７参照））を生成する。これにより、３板式カメラ１００Ｂは、例えば９種類の異なる波長帯を有する光のそれぞれに対応する映像信号を混色を抑えて生成できるので、高性能なマルチスペクトルカメラとして動作できる。
【0093】
また、映像信号処理部７Ｂは、Ｋ個の第１波長映像信号（例えば、第１波長映像信号（例えば範囲Ｖ１参照）、第２波長映像信号（例えば範囲Ｖ２参照）、第３波長映像信号（例えば範囲Ｖ３参照）、第４波長映像信号（例えば範囲Ｖ４参照））、Ｌ個の第２波長映像信号（例えば、第５波長映像信号（例えば範囲Ｖ５参照）、第６波長映像信号（例えば範囲Ｖ６参照））、Ｍ個の第３波長映像信号（例えば、第７波長映像信号（例えば範囲Ｖ７参照）、第８波長映像信号（例えば範囲Ｖ８参照）および第９波長映像信号（例えば範囲Ｖ９参照））に基づいて、ＲＧＢ形式の可視映像信号を生成する。これにより、３板式カメラ１００Ｂは、９種類の異なる波長帯を有する光のそれぞれに対応する映像信号を用いて、高い色再現性を有する可視映像信号を生成出力できる。
【0094】
また、映像信号処理部７Ｂは、Ｋ個の第１波長映像信号（例えば、第１波長映像信号（例えば範囲Ｖ１参照）、第２波長映像信号（例えば範囲Ｖ２参照）、第３波長映像信号（例えば範囲Ｖ３参照）、第４波長映像信号（例えば範囲Ｖ４参照））、Ｌ個の第２波長映像信号（例えば、第５波長映像信号（例えば範囲Ｖ５参照）、第６波長映像信号（例えば範囲Ｖ６参照））、Ｍ個の第３波長映像信号（例えば、第７波長映像信号（例えば範囲Ｖ７参照）、第８波長映像信号（例えば範囲Ｖ８参照）および第９波長映像信号（例えば範囲Ｖ９参照））に基づいて、ＲＧＢ形式の可視映像信号とＩＲ映像信号とを生成する。これにより、３板式カメラ１００Ｂは、最大で９種類の異なる波長帯を有する光のそれぞれに対応する映像信号を用いて、高い色再現性を有する可視映像信号と白黒の鮮明なＩＲ映像信号との両方を生成出力できる。
【0095】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0096】
本開示は、サイズアップおよびコストアップすることなく、対象物からの光に含まれる可視光およびＩＲ光の分離を高精度に行い、対象物内の鮮明な映像の出力を支援する３板式カメラとして有用である。
【符号の説明】
【0097】
１ レンズ
３ 分光プリズム
５ａ、５ａＡ、５ｂ、５ｂＡ、５ｃ イメージセンサ
７、７Ａ、７１、７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ、７１Ｅ、７１Ｆ 映像信号処理部
３１ Ｂプリズム
３１ａ、３２ａ、３３ａ 入射面
３１ｂ、３２ｂ 反射面
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ 出射面
３２ Ｒプリズム
３３ Ｇプリズム
７２、７２Ｂ、７２Ｃ１、７２Ｃ２ 色情報分離処理部
７３、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｅ、７３Ｆ 波長分離演算処理部
７４ ＩＲ映像信号処理部
７５ 可視映像信号処理部
７６、７６Ｆ 高色再現可視映像生成部
７７ 可視映像・ＩＲ映像重畳処理部
１００、１００Ａ、１００Ｂ ３板式カメラ
ＤＹＭ１、ＤＹＭ２ ダイクロイックミラー
ＭＮ１ モニタ
３ 分光プリズム
５ａ、５ａＡ、５ｂ、５ｂＡ、５ｃ イメージセンサ
７、７Ａ、７１、７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ、７１Ｅ、７１Ｆ 映像信号処理部
３１ Ｂプリズム
３１ａ、３２ａ、３３ａ 入射面
３１ｂ、３２ｂ 反射面
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ 出射面
３２ Ｒプリズム
３３ Ｇプリズム
７２、７２Ｂ、７２Ｃ１、７２Ｃ２ 色情報分離処理部
７３、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｅ、７３Ｆ 波長分離演算処理部
７４ ＩＲ映像信号処理部
７５ 可視映像信号処理部
７６、７６Ｆ 高色再現可視映像生成部
７７ 可視映像・ＩＲ映像重畳処理部
１００、１００Ａ、１００Ｂ ３板式カメラ
ＤＹＭ１、ＤＹＭ２ ダイクロイックミラー
ＭＮ１ モニタ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】