特許 7568277 投影装置

(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】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】投影装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20241008BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 Z

G03B21/14 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021002923

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022108089

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2023-12-25

(73)【特許権者】

【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】和田 穣二

(72)【発明者】

【氏名】橋本 洋太

(72)【発明者】

【氏名】和智 隼

(72)【発明者】

【氏名】宮西 哲

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－００７３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３６２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２６１７４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２７０１２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－２１／７４

Ａ６１Ｂ １／００－ １／３２

Ａ６１Ｂ １０／００

Ｇ０１Ｊ ３／００－ ４／０４

Ｇ０１Ｊ ７／００－ ９／０４

Ｇ０２Ｂ ５／００－ ５／１３６

Ｇ０３Ｂ ２１／００－２１／６４

Ｇ０９Ｇ ５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可視光と近赤外光とを含む光である観察部位からの光が入射するレンズと、
前記レンズを透して受光された光に基づいて、前記観察部位の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記観察部位の画像に基づいて、前記観察部位への投影画像を生成する投影部と、
前記レンズより前記観察部位側とは反対側に配置される分光プリズムと、を備え、
前記レンズは、前記投影部からの前記投影画像の光を、前記観察部位からの光が入射する方向と逆方向であって、かつ前記観察部位からの光の入射軸と同軸である投光軸に沿って投光し、
前記分光プリズムは、前記レンズを介して入射する前記観察部位からの光のうち前記近赤外光を反射して前記可視光を透過する第１面と、前記第１面とは異なり、かつ可視光である前記投影部からの前記投影画像の光を前記投光軸に向けて反射して前記レンズに投光する第２面と、を有する、
投影装置。

【請求項2】

前記撮像部は、前記近赤外光に基づいて前記観察部位の近赤外画像を撮像する第１撮像部と、前記可視光に基づいて前記観察部位の可視画像を撮像する第２撮像部と、を有し、
前記投影部は、前記観察部位の近赤外画像と前記観察部位の可視画像とに基づいて前記投影画像を生成し、前記分光プリズムおよび前記レンズを介して前記投影画像を前記観察部位に投影する、
請求項１に記載の投影装置。

【請求項3】

前記投影部は、前記投影画像の青色光を、前記レンズを介して前記観察部位に投影する、
請求項２に記載の投影装置。

【請求項4】

前記撮像部により撮像された前記観察部位の少なくとも第１画像および第２画像に基づいて、前記観察部位の対象物を分析する信号処理部、をさらに備え、
前記投影部は、前記対象物の分析結果を示す前記投影画像を生成する、
請求項１に記載の投影装置。

【請求項5】

前記撮像部により撮像された前記観察部位の画像に基づいて、前記観察部位の対象物の良否を分析する信号処理部、をさらに備え、
前記投影部は、前記対象物の良否を分析するための基準画像を前記観察部位に予め投影し、
前記撮像部は、前記投影部により投影された前記基準画像を含む前記観察部位の画像を撮像し、
前記信号処理部は、前記撮像部により撮像された前記基準画像を含む前記観察部位の画像に基づいて、前記対象物の良否を分析し、
前記投影部は、前記対象物の良否の分析結果を示す前記投影画像を生成する、
請求項１に記載の投影装置。

【請求項6】

前記分光プリズムは、前記第１面において前記観察部位の光のうち近赤外光を反射しかつ前記観察部位の光のうち可視光と同じ波長帯域を有する第１偏光を透過し、
前記撮像部は、前記近赤外光に基づいて前記観察部位の近赤外画像を撮像する第１撮像部と、前記第１偏光に基づいて前記観察部位の可視画像を撮像する第２撮像部と、を有し、
前記投影部は、前記観察部位の近赤外画像と前記観察部位の可視画像とに基づいて、前記投影画像を生成し、可視光と同じ波長帯域を有する第２偏光により前記分光プリズムおよび前記レンズを介して前記投影画像を投影する、
請求項１に記載の投影装置。

【請求項7】

蛍光試薬が予め投与された前記観察部位に所定の波長帯域を有する励起光を照射する照明部、をさらに備え、
前記分光プリズムは、前記励起光に基づいて前記蛍光試薬が発光した光である蛍光を前記第１面において反射し、
前記第１撮像部は、前記分光プリズムを介して前記蛍光を受光して前記観察部位の近赤外画像を撮像し、
前記投影部は、前記観察部位の近赤外画像に基づいて、前記蛍光試薬の発光箇所を教示するための前記投影画像を生成する、
請求項２に記載の投影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、投影装置に関する。

【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に開示されている光学イメージングシステムは、サイト（例えば患者が手術される場所）の画像とプロジェクタから投影される画像とを撮像する電子イメージングデバイスと、手術中にサイト上で撮像される画像が目に見えるように表現した物を投影するプロジェクタと、電子イメージングデバイスとプロジェクタとの各光軸を一直線状に整列する光学要素とを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０００４５３３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の構成では、光学イメージングシステムを構成する電子イメージングデバイス（例えばカメラ）とプロジェクタとがそれぞれ別体で異なる位置に配置され、電子イメージングデバイスおよびプロジェクタのそれぞれが異なるレンズを有する構成となっている。このため、電子イメージングデバイスが撮像する時の光軸およびプロジェクタが投影する時の光軸を個別に一直線状に調整するために煩雑な作業が要求されるだけでなく、システムの小型化の実現が困難であった。つまり、被写体（例えば患者）の撮像時および投影時の各光軸の調整とともに全体的なシステムの小型化とを実現する上で改善の余地があった。

【0005】

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、被写体の撮像時および投影時の各光軸の調整の煩雑化を抑制するとともに、全体的なシステムの小型化および軽量化を実現する投影装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、可視光と近赤外光とを含む光である観察部位からの光が入射するレンズと、前記レンズを透して受光された光に基づいて、前記観察部位の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記観察部位の画像に基づいて、前記観察部位への投影画像を生成する投影部と、前記レンズより前記観察部位側とは反対側に配置される分光プリズムと、を備え、前記レンズは、前記投影部からの前記投影画像の光を、前記観察部位からの光が入射する方向と逆方向であって、かつ前記観察部位からの光の入射軸と同軸である投光軸に沿って投光し、前記分光プリズムは、前記レンズを介して入射する前記観察部位からの光のうち前記近赤外光を反射して前記可視光を透過する第１面と、前記第１面とは異なり、かつ可視光である前記投影部からの前記投影画像の光を前記投光軸に向けて反射して前記レンズに投光する第２面と、を有する、投影装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、被写体の撮像時および投影時の各光軸の調整の煩雑化を抑制でき、全体的なシステムの小型化および軽量化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る分光プリズムカメラのユースケース例を示す図

【図2】実施の形態１に係る分光プリズムカメラの内部構成例を示すブロック図

【図3】実施の形態１に係る分光プリズムカメラの動作概要を示す図

【図4A】クロスプリズムのＡ面の反射特性例を示すグラフ

【図4B】クロスプリズムのＢ面の反射特性例を示すグラフ

【図4C】光学フィルタの透過特性の第１例を示すグラフ

【図4D】光学フィルタの透過特性の第２例を示すグラフ

【図5】実施の形態１に係る分光プリズムカメラの第１動作手順例を示すフローチャート

【図6】実施の形態１に係る分光プリズムカメラの第２動作手順例を示すフローチャート

【図7】実施の形態１に係る分光プリズムカメラの第３動作手順例を示すフローチャート

【図8】実施の形態２に係る分光プリズムカメラの内部構成例を示すブロック図

【図9】実施の形態２に係る分光プリズムカメラの動作概要を示す図

【図10】実施の形態２に係る分光プリズムカメラの第１動作手順例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る投影装置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。

【0010】

図１は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００のユースケース例を示す図である。本開示に係る投影装置の一例としての分光プリズムカメラ１００は、例えば看護師等の補助者Ｕ２の協力の下で患者ＰＡＴ１への手術を施している医師Ｕ１により装着されて使用され、投影画像（後述参照）の光ＰＪＬ１を患者ＰＡＴ１の患部ＡＦＰ１に投影する。分光プリズムカメラ１００は、例えば医師Ｕ１の頭部の外周を覆うヘッドバンドＨＭＢ１の先端側に取り付けられて固定され、医師Ｕ１の頭部の動きに追従するように投影画像を投影するヘッドマウント型の投影装置である。なお、分光プリズムカメラ１００のユースケースは、手術中の医師Ｕ１に装着されるような医療用途に限定されなくてもよい。

【0011】

（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の内部構成例を示すブロック図である。分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１と、カメラヘッド部１０と、カメラ信号処理部２０と、ＣＣＵ（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０と、投影機部４０と、カメラ制御部５０と、ＡＢＦ（Ａｕｔｏ Ｂａｃｋ Ｆｏｃｕｓ）制御部５１と、照明制御部５２と、レンズ制御部５４と、照明部ＩＬＭ１とを含む構成である。また、分光プリズムカメラ１００は、表示器ＤＰ１と有線あるいは無線を介して接続されている。

【0012】

レンズの一例としての共用レンズＬＳ１は、カメラヘッド部１０のクロスプリズムＣＸＰ１（後述参照）より対物側（言い換えると、観察部位の一例としての患部ＡＦＰ１側）に取り付けられた光学レンズを含むレンズユニットとして構成される。共用レンズＬＳ１には観察部位からの光（例えば観察部位での反射光）が入射し、共用レンズＬＳ１はその入射した光を集光する。共用レンズＬＳ１により集光された観察部位からの光は、カメラヘッド部１０のクロスプリズムＣＸＰ１に入射する。

【0013】

また、共用レンズＬＳ１は、カメラヘッド部１０のイメージセンサ１１，１２で受光される光を集光する機能と、投影機部４０からの投影画像（後述参照）の光を投光する機能とを有する。つまり、共用レンズＬＳ１は、投影機部４０からの投影画像（後述参照）の光を、観察部位からの光が入射する方向と逆方向であって、かつ観察部位からの光の入射軸ＩＭＸ１（例えば光軸）と同軸である投光軸ＰＪＸ１に沿って投光する。言い換えると、実施の形態１において、共用レンズＬＳ１は、カメラヘッド部１０と投影機部４０とで共用されている。

【0014】

カメラヘッド部１０は、共用レンズＬＳ１の次に対物側（つまり観察部位側）に配置され、共用レンズＬＳ１を透過した光を分光したり撮像したりする。カメラヘッド部１０は、２つの光学面（後述するＡ面ＡＳ１およびＢ面ＢＳ１参照）を有するクロスプリズムＣＸＰ１と、光学フィルタＯＰＦ１と、イメージセンサ１１を含むオートバックフォーカス機構ＡＢＦ１と、光学フィルタＯＰＦ２と、イメージセンサ１２を含むオートバックフォーカス機構ＡＢＦ２と、光学フィルタＯＰＦ３とを含む。

【0015】

分光プリズムの一例としてのクロスプリズムＣＸＰ１は、光学面としての性質を有するＡ面ＡＳ１およびＢ面ＢＳ１を有し、プリズム固定部材ＦＸ１により固定される。クロスプリズムＣＸＰ１は、共用レンズＬＳ１により集光された光（つまり観察部位からの光）をＢ面ＢＳ１において反射および透過するとともに、投影機部４０から投光された投影画像（後述参照）の光をＡ面ＡＳ１において反射あるいは全反射して共用レンズＬＳ１に投光する。

【0016】

ここで、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、クロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１およびＢ面ＢＳ１の光学特性について説明する。図４Ａは、クロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１の反射特性例を示すグラフである。図４Ｂは、クロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１の反射特性例を示すグラフである。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、横軸は波長［ｎｍ：ナノメートル］、縦軸は反射特性の一例としての反射率を示す。

【0017】

図４Ａにおいて、Ａ面ＡＳ１は、例えば４００±２０［ｎｍ］の波長を有する青色単色の光（青色光）を高い反射率（例えば７０％）で反射する光学的性質を有している。なお、図４ＡではＡ面ＡＳ１の青色光の反射率が７０％となっているが、１００％（つまり全反射可能な反射率）であってもよい。一方で、Ａ面ＡＳ１は、例えば８３０±３０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）光をほぼ透過させずに反射させる光学的性質を有している。例えば透過率に関する光学濃度（ＯＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）値）は４から５である。

【0018】

図４Ｂにおいて、Ｂ面ＢＳ１は、例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光を高い反射率（例えば７０％）で反射する光学的性質を有している。なお、図４ＢではＢ面ＢＳ１の可視光の反射率が７０％となっているが、７０％に限定されなくてよい。一方で、Ｂ面ＢＳ１は、例えば８３０±３０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光をほぼ透過させずに反射させる光学的性質を有している。例えば透過率に関する光学濃度（ＯＤ値）は４から５である。

【0019】

光学フィルタＯＰＦ１は、例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）により構成される。なお、光学フィルタＯＰＦ１（バンドパスフィルタ）が透過させる光の波長帯域は８４０～９００［ｎｍ］に限定されなくてよい。光学フィルタＯＰＦ１は、クロスプリズムのＢ面ＢＳ１により反射された近赤外（ＩＲ）光（例えば観察部位により反射された励起光（後述参照）および蛍光（後述参照））のうち８４０～９００［ｎｍ］の光（例えば観察部位により反射された蛍光）を透過する。光学フィルタＯＰＦ１を透過した近赤外（ＩＲ）光はイメージセンサ１１により受光される。なお、光学フィルタＯＰＦ１は、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１内に設けられるように配置されてもよいし、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１とは別体で設けられてもよい。

【0020】

ここで、図４Ｃおよび図４Ｄを参照して、光学フィルタＯＰＦ１の光学特性について説明する。図４Ｃは、光学フィルタＯＰＦ１の透過特性の第１例を示すグラフである。図４Ｄは、光学フィルタＯＰＦ１の透過特性の第２例を示すグラフである。図４Ｃおよび図４Ｄにおいて、横軸は波長［ｎｍ：ナノメートル］、縦軸は透過特性の一例としての透過率を示す。

【0021】

図４Ｃにおいて、光学フィルタＯＰＦ１は、例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光を高い透過率（例えば８０％）で透過する光学的性質を有している。これは、例えば患部ＡＰＦ１に手術前に予め投与された蛍光試薬（例えばＩＣＧ：インドシアニングリーン）が７２０～８２０［ｎｍ］の励起光に基づいて発光した蛍光の波長帯域が８４０～９００［ｎｍ］であることに基づく。なお、図４Ｃでは光学フィルタＯＰＦ１の８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光の透過率が８０％となっているが、８０％に限定されなくてよい。一方で、光学フィルタＯＰＦ１は、例えば６００～６７０［ｎｍ］の波長を有する可視光をほぼ透過させずに反射させる光学的性質を有している。例えば透過率に関する光学濃度（ＯＤ値）は５である。

【0022】

図４Ｄにおいて、光学フィルタＯＰＦ１は、例えば８００～８６０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光を高い透過率（例えば８０％）で透過する光学的性質を有している。これは、例えば患部ＡＰＦ１に手術前に予め蛍光試薬（例えば７２０～８２０［ｎｍ］の励起光に基づいて発光した蛍光の波長帯域が８００～８６０［ｎｍ］となる蛍光試薬）が投与されていることに基づく。なお、図４Ｄでは光学フィルタＯＰＦ１の８００～８６０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光の透過率が８０％となっているが、８０％に限定されなくてよい。一方で、光学フィルタＯＰＦ１は、例えば６００～６７０［ｎｍ］の波長を有する可視光をほぼ透過させずに反射させる光学的性質を有している。例えば透過率に関する光学濃度（ＯＤ値）は５である。

【0023】

イメージセンサ１１は、例えば近赤外（ＩＲ）光の撮像に適した複数の画素が配列されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を含む。イメージセンサ１１は、クロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１により反射あるいは全反射された近赤外（ＩＲ）光が受光し易くなるように、上述した入射軸ＩＭＸと直交する撮像軸ＣＡＸ１と撮像面が直交する状態で配置される。イメージセンサ１１は、受光された近赤外（ＩＲ）光に基づいて観察部位の近赤外画像（例えばＩＣＧの蛍光発光に基づいて患部ＡＦＰ１の位置を特定可能な蛍光画像）を撮像する。イメージセンサ１１は、撮像により得られた観察部位の近赤外画像信号を第１信号処理部２１に送る。

【0024】

オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１は、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成され、ＡＢＦ制御部５１からの制御信号に基づいて、イメージセンサ１１の撮像面が撮像軸ＣＡＸ１に直交する状態を維持しながらイメージセンサ１１を撮像軸ＣＡＸ１の方向に移動させることでイメージセンサ１１の焦点距離を適宜調整する機能を有している。つまり、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１によれば、例えばイメージセンサ１１に受光される光の波長帯域がカメラ制御部５０（後述参照）によって異なる波長帯域に選択される場合でも、異なる波長帯域に伴う光路長の変化があってもイメージセンサ１１を撮像軸ＣＡＸ１の方向に移動可能となることでピントの合う鮮明な近赤外画像を得ることができる。

【0025】

光学フィルタＯＰＦ２は、例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（但し青色光は少ない）のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により構成される。つまり、光学フィルタＯＰＦ２は赤外光カットフィルタとしての機能を有する。なお、光学フィルタＯＰＦ２（バンドパスフィルタ）が透過させる光の波長帯域は４３０～６８０［ｎｍ］に限定されなくてよい。光学フィルタＯＰＦ２は、クロスプリズムのＢ面ＢＳ１を透過した４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（但し青色光は少ない）を透過する。光学フィルタＯＰＦ２を透過した可視光（但し青色光は少ない）はイメージセンサ１２により受光される。なお、光学フィルタＯＰＦ２は、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２内に設けられるように配置されてもよいし、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２とは別体で設けられてもよい。

【0026】

イメージセンサ１２は、例えば可視光の撮像に適した複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む。イメージセンサ１２は、クロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１を透過した可視光（但し青色光は少ない）が受光し易くなるように、上述した入射軸ＩＭＸ１と撮像面が直交する状態で配置される。イメージセンサ１２は、受光された可視光（但し青色光は少ない）に基づいて観察部位の可視画像を撮像する。イメージセンサ１２は、撮像により得られた観察部位の可視画像信号を第２信号処理部２２に送る。なお、イメージセンサ１２は、イメージセンサ１１と同様に、近赤外（ＩＲ）光の撮像に適した複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む構成としてもよい。

【0027】

オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２は、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成され、ＡＢＦ制御部５１からの制御信号に基づいて、イメージセンサ１２の撮像面が入射軸ＩＭＸ１に直交する状態を維持しながらイメージセンサ１２を入射軸ＩＭＸ１の方向に移動させることでイメージセンサ１２の焦点距離を適宜調整する機能を有している。つまり、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２によれば、例えばイメージセンサ１２に受光される光の波長帯域がカメラ制御部５０（後述参照）によって異なる波長帯域に選択される場合でも、異なる波長帯域に伴う光路長の変化があってもイメージセンサ１２を入射軸ＩＭＸ１の方向に移動可能となることでピントの合う鮮明な可視画像を得ることができる。

【0028】

光学フィルタＯＰＦ３は、例えば４００±２０［ｎｍ］の波長を有する青色光のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により構成される。なお、光学フィルタＯＰＦ３（バンドパスフィルタ）が透過させる光の波長帯域は４００［ｎｍ］に限定されなくてよい。光学フィルタＯＰＦ３は、投影機部４０の画像結像面４３（後述参照）により形成された投影画像（後述参照）の光のうち４００±２０［ｎｍ］の青色光を透過する。光学フィルタＯＰＦ３を透過した青色光はクロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１により反射あるいは全反射される。なお、光学フィルタＯＰＦ３は、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３内に設けられるように配置されてもよいし、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３とは別体で設けられてもよい。

【0029】

カメラ信号処理部２０は、カメラヘッド部１０での撮像により得られた画像信号を用いて人が認知可能な形式（例えばＲＧＢ形式もしくはＹＵＶ形式）の撮像画像データを生成する。カメラ信号処理部２０は、第１信号処理部２１と、第２信号処理部２２とを含む。なお、後述するＣＣＵ３０はカメラ信号処理部２０内に含まれる構成としてもよい。

【0030】

第１信号処理部２１は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ 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。第１信号処理部２１は、イメージセンサ１１からの画像信号（例えば観察部位の近赤外画像信号）を用いて各種のカメラ信号処理を施して撮像画像データ（例えば観察部位の蛍光画像データ）を生成してＣＣＵ３０に送る。なお、第１信号処理部２１により生成される撮像画像データは、上述した観察部位の近赤外画像データに限定されず、例えば観察部位の可視画像データ、もしくは観察部位の特定波長画像データであってもよい。特定波長画像データは、第１信号処理部２１におけるカメラ信号処理によって、予め設定された特定の波長帯域の成分のみ抽出された画像データである。

【0031】

第２信号処理部２２は、例えばＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサにより構成される。第２信号処理部２２は、イメージセンサ１２からの画像信号（例えば観察部位の可視画像信号）を用いて各種のカメラ信号処理を施して撮像画像データ（例えば観察部位の可視画像データ）を生成してＣＣＵ３０に送る。なお、第２信号処理部２２により生成される撮像画像データは、上述した観察部位の可視画像データに限定されず、例えば観察部位の近赤外画像データ（上述参照）、もしくは観察部位の特定波長画像データであってもよい。特定波長画像データは、第２信号処理部２２におけるカメラ信号処理によって、予め設定された特定の波長帯域の成分のみ抽出された画像データである。

【0032】

ＣＣＵ３０は、例えばＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサにより構成され、第１信号処理部２１および第２信号処理部２２のそれぞれからの撮像画像データを用いて各種の画像解析処理（例えば画像間演算もしくは画像合成）を行う。また、ＣＣＵ３０は、前述した画像解析処理によって観察部位あるいは観察部位に置かれている対象物（例えば分析対象の物体）の状態、性質等を分析してもよい。

【0033】

また、ＣＣＵ３０は、第１信号処理部２１からの観察部位の近赤外画像データと第２信号処理部２２からの観察部位の可視画像データとを用いて観察部位の近赤外画像データを観察部位の可視画像データ（例えば投影機部４０による投影用の青色単色の投影画像データ）に変換するための生成指示を生成して投影処理部４１に指示してもよい。なお、この投影画像データの生成はＣＣＵ３０により実行されてもよい。また、ＣＣＵ３０は、第１信号処理部２１からの観察部位の近赤外画像データと第２信号処理部２２からの観察部位の可視画像データとを重畳した画像合成を行って表示器ＤＰ１に表示出力してもよい。これにより、医師Ｕ１あるいは補助者Ｕ２は、可視画像データと近赤外画像データとにより観察部位の詳細な状態を直感的に把握できて医療行為（例えば手術）の進行の支援を受けることができる。

【0034】

投影機部４０は、ＣＣＵ３０での画像解析処理結果に基づいて観察部位に投影するべき投影画像を生成し、投影画像の光をカメラヘッド部１０に投光する。投影機部４０は、投影処理部４１と、データベース４２と、画像結像面４３と、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３とを含む。

【0035】

投影処理部４１は、ＣＣＵ３０からの生成指示に基づいて、観察部位に投影するべき投影画像を生成して投影画像の光を画像結像面４３に投光する。投影処理部４１は、ＣＣＵ３０からの生成指示に基づいて、データベース４２に予め登録（保存）されている基準となる画像を参照（例えば部分的もしくは全体的に組み合わせるまたは削る等）して投影画像を生成してもよい。

【0036】

データベース４２は、投影処理部４１が生成する投影画像の一部あるいは全部となり得る、基準となる画像データを保存している。基準となる画像データは、例えば「〇」、「×」、数字、割合（例えば「％」）であるが、これらに限定されないことは言うまでもない。

【0037】

画像結像面４３は、例えば公知のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーを用いて構成され、投影処理部４１からの投影画像の光を結像することで投影画像を形成して光学フィルタＯＰＦ３に投光する。

【0038】

オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３は、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成され、ＡＢＦ制御部５１からの制御信号に基づいて、画像結像面４３が初期投光軸ＰＪＸ０に直交する状態を維持しながら画像結像面４３を初期投光軸ＰＪＸ０の方向に移動させることで画像結像面４３の焦点距離を適宜調整する機能を有している。初期投光軸ＰＪＸ０に沿って投光された投影画像の光は、クロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１において反射あるいは全反射されて、初期投光軸ＰＪＸ０と直交する投光軸ＰＪＸ１に沿って共用レンズＬＳ１を介して観察部位に投影される。つまり、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３によれば、例えば画像結像面４３に結像される光の波長帯域がカメラ制御部５０（後述参照）によって異なる波長帯域に選択される場合でも、異なる波長帯域に伴う光路長の変化があっても画像結像面４３を初期投光軸ＰＪＸ０の方向に移動可能となることでピントの合う鮮明な投影画像を得ることができる。

【0039】

カメラ制御部５０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサにより構成され、分光プリズムカメラ１００の作動に関する各種の制御を統括する。例えば、カメラ制御部５０は、ＡＢＦ制御部５１にオートバックフォーカスに関する制御信号を送ったり、照明制御部５２に励起光の照射に関する制御信号を送ったり、レンズ制御部５４に共用レンズＬＳ１の特性調整に関する制御信号を送ったりする。また、カメラ制御部５０は、分光プリズムカメラ１００とは異なる外部入力に基づく外部制御信号を受けて、分光プリズムカメラ１００の作動に関する各種の制御を実行してもよい。

【0040】

ＡＢＦ制御部５１は、カメラ制御部５０からの制御信号に基づいて、３つのオートバックフォーカス機構ＡＢＦ１，ＡＢＦ２，ＡＢＦ３のそれぞれに、前進、原点検出、位置保持に関する制御信号を独立に生成して送る。これにより、３つのオートバックフォーカス機構ＡＢＦ１，ＡＢＦ２，ＡＢＦ３のそれぞれは、ＡＢＦ制御部５１からの制御信号に基づいて、前進、原点検出、位置保持を実行できる。

【0041】

照明制御部５２は、カメラ制御部５０からの制御信号に基づいて、照明部ＩＬＭ１から照射する光の点灯もしくは消灯、光量に関する制御信号を生成して照明部ＩＬＭ１に送る。照明部ＩＬＭ１から照射される光は、例えば可視光、近赤外（ＩＲ）光、特定波長帯域（例えば７２０～８２０［ｎｍ］）の励起光である。なお、７２０～８２０［ｎｍ］の波長を有する励起光は、手術前に予め観察部位（例えば患部ＡＦＰ１）に投与された蛍光試薬（ＩＣＧ）が蛍光発光するために照射される。これにより、照明部ＩＬＭ１は、可視光、近赤外（ＩＲ）光、あるいは特定波長帯域の励起光を照射できる。

【0042】

レンズ制御部５４は、カメラ制御部５０からの制御信号に基づいて、共用レンズＬＳ１の絞り、倍率、焦点に関する制御信号を生成する。これにより、分光プリズムカメラ１００において、共用レンズＬＳ１の絞り、倍率、焦点が適切に調整可能となる。

【0043】

照明部ＩＬＭ１は、照明制御部５２からの制御信号（上述参照）に基づいて、可視光、近赤外（ＩＲ）光、あるいは特定波長帯域（上述参照）の励起光を観察部位（例えば患部ＡＦＰ１）に向けて照射する。

【0044】

表示器ＤＰ１は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）あるいは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイスを用いて構成され、ＣＣＵ３０により画像合成された後の画像データを表示する。

【0045】

図３は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の動作概要を示す図である。図３では、患者ＰＡＴ１の手術時における分光プリズムカメラ１００のユースケース例が示されている。分光プリズムカメラ１００は、例えば７２０～８２０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光である励起光（照明光）を患者ＰＡＴ１に照射する。なお、患者ＰＡＴ１に照射される照明光は、上述した励起光に限定されず、例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視照明でもよいし、４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する無影灯でもよい。患者ＰＡＴ１の観察部位（例えば図１の患部ＡＦＰ１）からの光は共用レンズＬＳ１を透してクロスプリズムＣＸＰ１に入射する。この光には、励起光の照射に基づいて蛍光試薬（例えばＩＣＧ）が発光した蛍光（例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する蛍光）が含まれる。

【0046】

クロスプリズムＣＸＰ１に入射した光（例えば４００～９００［ｎｍ］の波長を有する光）のうち８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する蛍光はＢ面ＢＳ１において反射あるいは全反射して光学フィルタＯＰＦ１を透過してイメージセンサ１１において受光される。イメージセンサ１１によって蛍光が撮像された撮像画像信号はＣＣＵ３０に伝送されてＣＣＵ３０により蛍光画像データが生成される。

【0047】

一方、クロスプリズムＣＸＰ１に入射した光（例えば４００～９００［ｎｍ］の波長を有する光）のうち４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（但し青色光は少ない）はＢ面ＢＳ１、光学フィルタＯＰＦ２（図３では図示を省略）を透過してイメージセンサ１２において受光される。イメージセンサ１２によって可視光（但し青色光は少ない）が撮像された撮像画像信号はＣＣＵ３０に伝送されてＣＣＵ３０により可視画像データが生成される。

【0048】

ＣＣＵ３０は、蛍光画像データと可視画像データとを合成して表示器ＤＰ１に表示したり、蛍光画像データと可視画像データとを用いて投影用の投影画像データの生成指示を投影機部４０に送ったりする。投影機部４０は、ＣＣＵ３０からの生成指示に基づいて、例えば患者ＰＡＴ１等の人物の皮膚に投影し易い（言い換えると、識別し易い）青色単色の投影画像の光（例えば４００［ｎｍ］の波長を有する光）を、光学フィルタＯＰＦ３、Ａ面ＡＳ１を介して観察部位に投影する。４００［ｎｍ］の波長を有する光は、光学フィルタＯＰＦ３を透過し易く、さらに、Ａ面ＡＳ１において反射し易い（図４Ａ参照）。

【0049】

次に、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の動作手順例について、図５、図６および図７のそれぞれを参照して説明する。図５は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の第１動作手順例を示すフローチャートである。図６は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の第２動作手順例を示すフローチャートである。図７は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の第３動作手順例を示すフローチャートである。図６および図７の説明において、図５の処理と重複する処理について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。

【0050】

図５に示す第１動作手順では、分光プリズムカメラ１００は、患者ＰＡＴの患部ＡＦＰ１（例えば腹部の内臓）に励起光（例えば７２０～８２０［ｎｍ］の波長を有する励起光）を照射し、励起光の照射に基づく蛍光の撮像を用いて投影画像を患部ＡＦＰ１に投影する例を説明する。

【0051】

図５において、分光プリズムカメラ１００は、ＩＣＧ用の励起光（例えば７２０～８２０［ｎｍ］の波長を有する励起光）を照明部ＩＬＭ１から観察部位に向けて照射する（Ｓｔ１）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ１で照射された励起光に基づいて観察部位の蛍光試薬（例えばＩＣＧ）が発光した蛍光を含む光（観察部位からの光）を、共用レンズＬＳ１を透して入光する。分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された観察部位からの光のうち近赤外（ＩＲ）光である蛍光をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で反射あるいは全反射する（Ｓｔ２）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ２においてＢ面ＢＳ１で反射あるいは全反射された蛍光をイメージセンサ１１で受光して撮像する（Ｓｔ３）。

【0052】

分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された観察部位からの光のうち可視光（例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光）をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で透過させてイメージセンサ１２で受光して撮像する。分光プリズムカメラ１００は、イメージセンサ１１，１２のそれぞれでの撮像に基づいて得られた観察部位の蛍光画像データおよび可視画像データを用いて、蛍光画像データを投影用の投影画像データ（具体的には青色単色の投影画像データ）に変換する（Ｓｔ４）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ４で生成された投影画像データをクロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１で反射あるいは全反射させて共用レンズＬＳ１を介して観察部位に向けて投光（投影）する（Ｓｔ５）。

【0053】

ステップＳｔ５の後、分光プリズムカメラ１００の処理が終了とならない場合には（Ｓｔ６、ＮＯ）、分光プリズムカメラ１００の処理はステップＳｔ１に戻る。つまり、分光プリズムカメラ１００の処理が終了となるまで、分光プリズムカメラ１００はステップＳｔ１からステップＳｔ６までの処理を繰り返す。一方、ステップＳｔ５の後、分光プリズムカメラ１００の処理が終了となる場合（例えば医師Ｕ１あるいは補助者Ｕ２の操作による分光プリズムカメラ１００の電源ＯＦＦがなされた場合）には（Ｓｔ６、ＹＥＳ）、分光プリズムカメラ１００の処理は終了する。

【0054】

図６に示す第２動作手順では、分光プリズムカメラ１００は、第１動作手順とは異なり、異なる波長帯の光をイメージセンサ１１，１２のそれぞれで撮像し、観察部位に置かれている対象物の状態（例えばみかん等の果物あるいは葉っぱの活性度）を分析し、その分析結果を示す投影画像を観察部位に投影する例を説明する。

【0055】

図６において、分光プリズムカメラ１００は、例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光を照明部ＩＬＭ１から観察部位に向けて照射する。分光プリズムカメラ１００は、照射された可視光に基づいて観察部位に置かれている対象物（例えばみかん）により反射された光を、共用レンズＬＳ１を透して入光する。分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された対象物からの光のうち第１波長帯（例えば８００［ｎｍ］の波長）を有する近赤外（ＩＲ）光をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で反射あるいは全反射する（Ｓｔ１１）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ１１においてＢ面ＢＳ１で反射あるいは全反射された８００［ｎｍ］の近赤外（ＩＲ）光をイメージセンサ１１で受光して撮像する（Ｓｔ１２）。

【0056】

分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された対象物からの光のうち第２波長帯（例えば８５０［ｎｍ］の波長）を有する近赤外（ＩＲ）光をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で透過させる（Ｓｔ１３）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ１３においてＢ面ＢＳ１を透過した８５０［ｎｍ］の近赤外（ＩＲ）光をイメージセンサ１２で受光して撮像する（Ｓｔ１４）。分光プリズムカメラ１００は、イメージセンサ１１，１２のそれぞれでの撮像に基づいて得られた観察部位の近赤外画像データを画像解析処理し、観察部位に置かれている対象物（例えばみかん）の糖度を分析処理する（Ｓｔ１５）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ１５での分析処理によって得られた分析結果（例えばみかんの糖度）を示す投影画像データを生成し、その投影画像データの光をクロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１で反射あるいは全反射させて共用レンズＬＳ１を介して観察部位に向けて投光（投影）する（Ｓｔ１６）。ステップＳｔ１６以降の処理は図５と同一であるため説明は省略する。

【0057】

図７に示す第３動作手順では、分光プリズムカメラ１００は、第１動作手順および第２動作手順とは異なり、観察部位に置かれている対象物（例えばみかん等の果物）の大きさあるいは真円度を分析し、その分析結果（例えば良否判定結果）を示す投影画像を観察部位に投影する例を説明する。

【0058】

図７において、分光プリズムカメラ１００は、例えば４００［ｎｍ］の波長を有する青色単色の投影画像（例えば基準となる形状を示す図もしくは目盛り（メジャー）を示す投影画像）の光を、クロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１で反射あるいは全反射させて共用レンズＬＳ１を介して観察部位に向けて投光（投影）する（Ｓｔ２１）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ２１で投影された投影画像が対象物によって反射された光を含む対象物（例えばみかん）からの光を、共用レンズＬＳ１を透して入光する。分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された対象物からの光の一部をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で反射する（Ｓｔ２２）。分光プリズムカメラ１００は、ステップＳｔ２２においてＢ面ＢＳ１で反射された一部の光をイメージセンサ１１で受光して撮像する（Ｓｔ２３）。

【0059】

分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ１により集光された対象物からの光のうち残りの光をクロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１で透過させる。分光プリズムカメラ１００は、Ｂ面ＢＳ１を透過した残りの光をイメージセンサ１２で受光して撮像する。分光プリズムカメラ１００は、イメージセンサ１１，１２のそれぞれでの撮像に基づいて得られた観察部位の近赤外画像データを画像解析処理し、観察部位に置かれている対象物（例えばみかん）の大きさもしくは真円度等を分析処理して対象物の良否判定を実行する（Ｓｔ２４）。分光プリズムカメラ１００は、データベース４２を参照して、ステップＳｔ２４での良否判定によって得られた判定結果（例えばみかんの大きさあるいは真円度）を既存の投影画像（ステップＳｔ２１参照）に重畳した投影画像データを生成する（Ｓｔ２５）。分光プリズムカメラ１００は、その生成された投影画像データの光をクロスプリズムＣＸＰ１のＡ面ＡＳ１で反射あるいは全反射させて共用レンズＬＳ１を介して観察部位に向けて投光（投影）する（Ｓｔ２６）。ステップＳｔ１６以降の処理は図５と同一であるため説明は省略する。

【0060】

以上により、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、観察部位からの光が入射するレンズ（例えば共用レンズＬＳ１）と、レンズを透して受光された光に基づいて、観察部位の画像を撮像する撮像部（例えばカメラヘッド部１０）と、撮像部により撮像された観察部位の画像に基づいて、観察部位への投影画像を生成する投影部（例えば投影機部４０）と、を備える。レンズは、投影部からの投影画像の光を、観察部位からの光が入射する方向と逆方向であって、かつ観察部位からの光の入射軸ＩＭＸ１と同軸である投光軸ＰＪＸ１に沿って投光する。

【0061】

これにより、分光プリズムカメラ１００は、投影画像を観察部位に投影する投影機部４０と観察部位からの光に基づいて撮像するカメラヘッド部１０とを別体とする必要無く、共用レンズＬＳ１を投影機部４０とカメラヘッド部１０とで共用できるので、被写体（例えば観察部位）の撮像時および投影時の各光軸の調整の煩雑化を抑制できる（つまり、それぞれの光軸の微調整が不要となる）。したがって、分光プリズムカメラ１００によれば、一つの筐体内に投影機部４０およびカメラヘッド部１０を配置可能となるので全体的なシステムの小型化および軽量化を実現でき、例えばヘッドマウント型の投影装置（図１参照）のようにユーザの使い勝手が向上する。例えば医療現場等において、ヘッドマウント型の分光プリズムカメラ１００によって観察部位への患部ＡＦＰ１等に画像の投影が可能となる。入射軸ＩＭＸ１と投光軸ＰＪＸ１とが同軸となるので、分光プリズムカメラ１００の筐体が揺れたとしてもぶれにくくなり、撮像された画像の画質劣化が抑制される。

【0062】

また、分光プリズムカメラ１００は、観察部位からの光の一部を反射して残りの光を透過する第１面（例えばＢ面ＢＳ１）と、投影画像の光を投光軸ＰＪＸ１に向けて反射する第２面（例えばＡ面ＡＳ１）と、を有する分光プリズム（例えばクロスプリズムＣＸＰ１）をさらに備える。レンズ（例えば共用レンズＬＳ１）は、分光プリズムよりも観察部位側に配置される。これにより、分光プリズムカメラ１００は、簡易な構造で、観察部位からの光をＢ面ＢＳ１で２つの光に分光できて２種類の撮像画像を得ることができるとともに、投影画像の光を反射して観察部位に投影（投光）できる。

【0063】

また、分光プリズム（例えばクロスプリズムＣＸＰ１）は、第１面（例えばＢ面ＢＳ１）において観察部位の光のうち近赤外光（例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する光）を反射しかつ観察部位の光のうち可視光（例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する光）を透過する。撮像部（例えばカメラヘッド部１０）は、近赤外光に基づいて観察部位の近赤外画像を撮像する第１撮像部（例えばイメージセンサ１１）と、可視光に基づいて観察部位の可視画像を撮像する第２撮像部（例えばイメージセンサ１２）と、を有する。投影部（例えば投影機部４０）は、観察部位の近赤外画像と観察部位の可視画像とに基づいて投影画像を生成し、分光プリズムおよびレンズを介して投影画像を観察部位に投影する。これにより、分光プリズムカメラ１００は、クロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１において蛍光試薬（例えばＩＣＧ）の発光により生じた蛍光を反射してその蛍光に基づく観察部位の画像を得ることができるとともに、青色が少ない可視光に基づく観察部位の画像を得ることができる。

【0064】

また、投影部（例えば投影機部４０）は、投影画像の青色光を、レンズ（例えば共用レンズＬＳ１）を介して観察部位に投影する。これにより、分光プリズムカメラ１００を装着する医師Ｕ１あるいは補助者Ｕ２は、観察部位（例えば患者ＰＡＴ１の患部ＡＦＰ１）に投影してもその内容が認識し易い青色の投影画像を的確に認識できて、医療行為の進行の支援を適応的に受けることができる。

【0065】

また、分光プリズムカメラ１００は、撮像部により撮像された観察部位の少なくとも２つの第１画像（例えば８００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像）および第２画像（例えば８５０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像）に基づいて、観察部位の対象物を分析する信号処理部（例えばＣＣＵ３０）をさらに備える。投影部（例えば投影機部４０）は、対象物の分析結果（例えばみかん等の果物の糖度、あるいは葉っぱの活性度）の分析結果を示す投影画像を生成する。これにより、分光プリズムカメラ１００は、医療行為（例えば手術）時に観察部位（例えば患部ＡＦＰ１）の状態の観察だけでなく、観察部位に置かれている対象物（例えばみかん等の果物）の状態（例えば糖度）の分析に利用できて多目的なユースケースに対応して使用できる。また、８００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像）と第２画像（例えば８５０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像）とにより、患部ＡＦＰ１（例えば患者ＰＡＴ１の血管）を観察部位としている際にその結果の識別（例えば動脈あるいは静脈）が可能となり、医療行為時の進行を適切に支援可能となる。

【0066】

また、分光プリズムカメラ１００は、撮像部により撮像された観察部位の画像に基づいて、観察部位の対象物の良否を分析する信号処理部（例えばＣＣＵ３０）をさらに備える。投影部（例えば投影機部４０）は、対象物の良否を分析するための基準画像を観察部位に予め投影する。撮像部（例えばイメージセンサ１１あるいはイメージセンサ１２）は、投影部により投影された基準画像を含む観察部位の画像を撮像する。信号処理部は、撮像部により撮像された基準画像を含む観察部位の画像に基づいて、対象物の良否を分析する。投影部は、対象物の良否の分析結果を示す投影画像を生成する。これにより、分光プリズムカメラ１００は、観察部位に配置されている対象物の基準となる図あるいはメジャー等の基準画像を予め投影しておき、対象物からの光に基づく撮像によって得られた対象物の撮像画像と基準画像とから対象物の良否を判定できてその判定結果を投影できるので、対象物の良否状態を直感的にユーザに認識させることができる。

【0067】

また、分光プリズムカメラ１００は、蛍光試薬が予め投与された観察部位に所定の波長帯域（例えば７２０～８２０［ｎｍ］の波長）を有する励起光を照射する照明部ＩＬＭ１をさらに備える。分光プリズムは、励起光に基づいて蛍光試薬が発光した光である蛍光を第１面（例えばＢ面ＢＳ１）において反射する。第１撮像部（例えばイメージセンサ１１）は、分光プリズムを介して蛍光を受光して観察部位の近赤外画像を撮像する。投影部（例えば投影機部４０）は、観察部位の近赤外画像に基づいて、蛍光試薬の発光箇所を教示するための投影画像を生成する。これにより、手術時において、医師Ｕ１あるいは補助者Ｕ２は、患者ＰＡＴ１に予め投与されたＩＣＧ等の蛍光試薬の発光箇所を直感的に把握できるので、適切な医療行為の進行の支援を受けることができる。

【0068】

（実施の形態２）
実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００では、クロスプリズムＣＸＰ１のＢ面ＢＳ１を透過した可視光の波長が４３０～６８０［ｎｍ］であるために青色光が少なく、イメージセンサ１２により撮像された可視画像信号にも青色成分が少なかった。このため、第２信号処理部２２により生成された可視画像データにも青色成分が少なく、観察部位（被写体の一例）によってはその状況の把握が容易ではないことがあり得る。

【0069】

そこで、以下の実施の形態２では、クロスプリズムのＢ面を透過した可視光の波長帯域に青色光が少なくなることを抑制する分光プリズムカメラ１００Ａの例を説明する。

【0070】

図８は、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａの内部構成例を示すブロック図である。分光プリズムカメラ１００Ａは、共用レンズＬＳ１と、カメラヘッド部１０Ａと、カメラ信号処理部２０と、ＣＣＵ３０と、投影機部４０と、カメラ制御部５０と、ＡＢＦ制御部５１と、照明制御部５２と、偏光フィルタ制御部５３と、レンズ制御部５４と、照明部ＩＬＭ１とを含む構成である。図８の説明において、図２の構成と同一の構成について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。

【0071】

カメラヘッド部１０Ａは、共用レンズＬＳ１の次に対物側（つまり観察部位側）に配置され、共用レンズＬＳ１を透過した光を分光したり撮像したりする。カメラヘッド部１０Ａは、偏光フィルタＰＬＦ１と、２つの光学面（後述するＡ面ＡＳ２およびＢ面ＢＳ２参照）を有するクロスプリズムＣＸＰ２と、光学フィルタＯＰＦ１と、イメージセンサ１１を含むオートバックフォーカス機構ＡＢＦ１と、光学フィルタＯＰＦ２と、イメージセンサ１２を含むオートバックフォーカス機構ＡＢＦ２と、光学フィルタＯＰＦ４とを含む。

【0072】

偏光フィルタＰＬＦ１は、共用レンズＬＳ１により集光された光（つまり観察部位からの光）のうち特定の偏光成分（例えば偏光フィルタ制御部５３により設定された光の進行方向に対するｐ偏光成分およびｓ偏光成分）のみ透過させる光学的性質を有している。

【0073】

分光プリズムの一例としてのクロスプリズムＣＸＰ２は、光学面としての性質を有するＡ面ＡＳ２およびＢ面ＢＳ２を有し、プリズム固定部材ＦＸ１により固定される。クロスプリズムＣＸＰ２は、偏光フィルタＰＬＦ１を透過したｐ偏光成分およびｓ偏光成分の光のうちｓ偏光成分をＢ面ＢＳ２において反射しかつｐ偏光成分をＢ面ＢＳ２において透過するとともに、投影機部４０から投光された投影画像（後述参照）の光（ｓ偏光成分）をＡ面ＡＳ２において反射あるいは全反射して偏光フィルタＰＬＦ１を介して共用レンズＬＳ１に投光する。

【0074】

Ｂ面ＢＳ２において反射されたｓ偏光成分のうち８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光だけが光学フィルタＯＰＦ１を透過してイメージセンサ１１において受光される。イメージセンサ１１およびオートバックフォーカス機構ＡＢＦ１の動作内容は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0075】

Ｂ面ＢＳ２を透過したｐ偏光成分のうち４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（ｐ偏光成分）だけが光学フィルタＯＰＦ２を透過してイメージセンサ１２において受光される。イメージセンサ１２およびオートバックフォーカス機構ＡＢＦ２の動作内容は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0076】

光学フィルタＯＰＦ４は、例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により構成される。つまり、光学フィルタＯＰＦ４は赤外光カットフィルタとしての機能を有する。なお、光学フィルタＯＰＦ４（バンドパスフィルタ）が透過させる光の波長帯域は４００～６８０［ｎｍ］に限定されなくてよい。光学フィルタＯＰＦ４は、投影機部４０の画像結像面４３により形成された投影画像の光（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（ｓ偏光成分））を透過する。光学フィルタＯＰＦ４を透過した可視光（ｓ偏光成分）はクロスプリズムＣＸＰ２のＡ面ＡＳ２により反射あるいは全反射される。なお、光学フィルタＯＰＦ４は、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３内に設けられるように配置されてもよいし、オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３とは別体で設けられてもよい。

【0077】

実施の形態２では、投影機部４０の投影処理部４１は、ＣＣＵ３０からの生成指示に基づいて、観察部位に投影するべき投影画像を生成して投影画像の光（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光（ｓ偏光成分））を画像結像面４３に投光する。この光は、画像結像面４３および光学フィルタＯＰＦ４を介してクロスプリズムＣＸＰ２のＡ面ＡＳ２において反射あるいは全反射され、偏光フィルタＰＬＦ１および共用レンズＬＳ１を介して観察部位に投影される。

【0078】

偏光フィルタ制御部５３は、カメラ制御部５０からの制御信号に基づいて偏光フィルタＰＬＦ１を旋回させることで、偏光フィルタＰＬＦ１で透過させるべき観察部位からの光の偏光角度（例えば観察部位からの光の進行方向に対するｐ偏光成分およびｓ偏光成分の角度）を設定する。

【0079】

図９は、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａの動作概要を示す図である。図９では、例えば図３と同様に、患者ＰＡＴ１の手術時における分光プリズムカメラ１００Ａのユースケース例が示されている。図９の説明において、図３の要素と同一のものには同一の符号もしくは名称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。

【0080】

分光プリズムカメラ１００Ａは、例えば７２０～８２０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光である励起光（照明光）を患者ＰＡＴ１に照射する。なお、患者ＰＡＴ１に照射される照明光は、上述した励起光に限定されず、例えば４３０～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視照明でもよいし、４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する無影灯でもよい。患者ＰＡＴ１の観察部位（例えば図１の患部ＡＦＰ１）からの光は共用レンズＬＳ１を透過し、その透過した光のうち特定の偏光成分（例えば偏光フィルタ制御部５３により設定された光の進行方向に対するｐ偏光成分およびｓ偏光成分）がクロスプリズムＣＸＰ２に入射する。この光には、励起光の照射に基づいて蛍光試薬（例えばＩＣＧ）が発光した蛍光（例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する蛍光）が含まれる。

【0081】

クロスプリズムＣＸＰ２は、偏光フィルタＰＬＦ１を透過したｐ偏光成分およびｓ偏光成分の光のうちｓ偏光成分をＢ面ＢＳ２において反射しかつｐ偏光成分をＢ面ＢＳ２において透過する。したがって、ｓ偏光成分（例えば蛍光）は光学フィルタＯＰＦ１を透過してイメージセンサ１１において受光され、イメージセンサ１１によって蛍光が撮像された撮像画像信号はＣＣＵ３０に伝送されてＣＣＵ３０により蛍光画像データが生成される。

【0082】

一方、クロスプリズムＣＸＰ２のＢ面ＢＳ２を透過したｐ偏光成分（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光）は光学フィルタＯＰＦ２（図３では図示を省略）を透過してイメージセンサ１２において受光される。イメージセンサ１２によって可視光が撮像された撮像画像信号はＣＣＵ３０に伝送されてＣＣＵ３０により可視画像データが生成される。

【0083】

ＣＣＵ３０は、蛍光画像データと可視画像データとを合成して表示器ＤＰ１に表示したり、蛍光画像データと可視画像データとを用いて投影用の投影画像データの生成指示を投影機部４０に送ったりする。投影機部４０は、ＣＣＵ３０からの生成指示に基づいて、例えば患者ＰＡＴ１等の人物の皮膚に投影し易い（言い換えると、識別し易い）青色単色の投影画像の光（例えば４００［ｎｍ］の波長を有するｓ偏光成分の光）を、光学フィルタＯＰＦ４（図９では図示を省略）、Ａ面ＡＳ２を介して観察部位に投影する。４００［ｎｍ］の波長を有する光は、光学フィルタＯＰＦ４を透過し易く、さらに、Ａ面ＡＳ２において反射し易い。

【0084】

次に、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａの動作手順例について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａの第１動作手順例を示すフローチャートである。図１０の説明において、図５の処理と同一の処理については同一のステップ番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】

図１０において、ステップＳｔ２の後、分光プリズムカメラ１００Ａは、クロスプリズムＣＸＰ２のＢ面ＢＳ２を透過したｐ偏光成分（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光）を光学フィルタＯＰＦ２（図３では図示を省略）で透過させてイメージセンサ１２において受光する（Ｓｔ３１）。ステップＳｔ３の後、分光プリズムカメラ１００Ａは、イメージセンサ１１の撮像により得られた蛍光画像信号に基づく蛍光画像データとイメージセンサ１２の撮像により得られた可視画像信号（ｐ偏光成分）に基づく可視画像データ（ｐ偏光成分）とを用いて、蛍光画像データを投影用の投影画像データ（具体的には可視光による投影画像データ（ｓ偏光成分））に変換する（Ｓｔ４Ａ）。

【0086】

分光プリズムカメラ１００Ａは、ステップＳｔ４Ａで生成された投影画像データ（ｓ偏光成分）をクロスプリズムＣＸＰ２のＡ面ＡＳ２で反射あるいは全反射させて共用レンズＬＳ１を介して観察部位に向けて投光（投影）する（Ｓｔ５Ａ）。ステップＳｔ５Ａ以降の処理は図５と同一であるため、説明を省略する。

【0087】

なお、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａは、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００と同様に、図６あるいは図７に示す動作手順と同一の動作手順にしたがった動作を実行しても構わない。

【0088】

以上により、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ１００Ａでは、分光プリズム（例えばクロスプリズムＣＸＰ２）は、第１面（例えばＢ面ＢＳ２）において観察部位の光のうち近赤外光（例えば８４０～９００［ｎｍ］の波長を有する光）を反射しかつ観察部位の光のうち可視光と同じ波長帯域を有する第１偏光（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光のｐ偏光成分）を透過する。撮像部（例えばカメラヘッド部１０Ａ）は、近赤外光に基づいて観察部位の近赤外画像を撮像する第１撮像部（例えばイメージセンサ１１）と、第１偏光に基づいて観察部位の可視画像を撮像する第２撮像部（例えばイメージセンサ１２）と、を有する。投影部（例えば投影機部４０）は、観察部位の近赤外画像と観察部位の可視画像とに基づいて、投影画像を生成し、可視光と同じ波長帯域を有する第２偏光（例えば４００～６８０［ｎｍ］の波長を有する可視光のｓ偏光成分）により分光プリズム（例えばクロスプリズムＣＸＰ２）およびレンズ（例えば共用レンズＬＳ１）を介して投影画像を投影する。

【0089】

これにより、分光プリズムカメラ１００Ａは、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００と同様に、投影画像を観察部位に投影する投影機部４０と観察部位からの光に基づいて撮像するカメラヘッド部１０Ａとを別体とする必要無く、共用レンズＬＳ１を投影機部４０とカメラヘッド部１０Ａとで共用できるので、被写体（例えば観察部位）の撮像時および投影時の各光軸の調整の煩雑化を抑制できる。また、分光プリズムカメラ１００Ａは、イメージセンサ１２において受光される可視光（ｐ偏光成分）と投影機部４０から投影される投影画像の光（つまり可視光のｓ偏光成分）とが異なる偏光成分となるので、クロスプリズムＣＸＰ２のＢ面ＢＳ２を透過してイメージセンサ１２において受光される可視光の波長帯域に青色光が少なくなることを抑制できる。したがって、分光プリズムカメラ１００Ａは、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００に比べて、第２信号処理部２２により得られる可視光画像データに青色の情報をより多く保持できるので、高画質な投影画像を形成できる。

【0090】

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】

【0091】

本開示は、被写体の撮像時および投影時の各光軸の調整の煩雑化を抑制するとともに、全体的なシステムの小型化および軽量化を実現する投影装置として有用である。

【符号の説明】

【0092】

１０、１０Ａ カメラヘッド部
１１、１２ イメージセンサ
２０ カメラ信号処理部
２１ 第１信号処理部
２２ 第２信号処理部
３０ ＣＣＵ
４０ 投影機部
４１ 投影処理部
４２ データベース
４３ 画像結像面
５０ カメラ制御部
５１ ＡＢＦ制御部
５２ 照明制御部
５３ 偏光フィルタ制御部
５４ レンズ制御部
１００、１００Ａ 分光プリズムカメラ
ＡＢＦ１、ＡＢＦ２、ＡＢＦ３ オートバックフォーカス機構
ＡＳ１、ＡＳ２ Ａ面
ＢＳ１、ＢＳ２ Ｂ面
ＣＸＰ１ クロスプリズム
ＤＰ１ 表示器
ＦＸ１ プリズム固定部材
ＩＬＭ１ 照明部
ＬＳ１ 共用レンズ
ＯＰＦ１、ＯＰＦ２、ＯＰＦ３ 光学フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】