CN104364606A - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供摄像装置和摄像方法，用于提供图像信息，所述图像信息能可靠地确认、掌握作为手术对象的被拍摄体的表面和内部的形状及状态。所述摄像装置包括：光源部(2、40)，具有光源，所述光源具有多个频带的波长；摄像部(15)，将在被拍摄体的表面和内部反射的、来自光源部的多个频带的测量光源光像电转换为多个测量摄像信号；运算部(13、16、19)，根据由摄像部转换的多个测量摄像信号，测量被拍摄体的表面的形状和内部的形状；以及合成处理部(19)，对由运算部测量的表面的形状和内部的形状进行合成处理，生成有关被拍摄体的二维图像数据或者三维图像数据。

Description

摄像装置和摄像方法

技术领域

本发明属于手术时使用的医疗用相机领域，涉及用于进行摄像对象体的三维图像测量的摄像装置和摄像方法。

背景技术

在手术等医疗上使用的三维测量装置中，现有技术采用紫外光、可见光或者近红外光并根据从多个相机取得的摄像信息，测定人体特定部位的三维位置(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利公报第3152810号

可是，现有技术中存在以下问题。

按照专利文献1，通过使用特殊探针而适于特定部位的测定。因此，不适于测定与手术部位相关的某程度的范围。此外，作为测定结果的三维信息也仅仅是能用肉眼看到范围内的表面信息。

例如，在通过手术预定切除的部位的正下方存在淋巴结和静脉、动脉等血管类部位，而在手术时不能用手术刀等碰伤这些部位的情况下，只能依赖于手术实施者的经验和感觉，因此通常存在风险。即，存在仅依靠肉眼可见范围的表面信息在实际的手术中不易操作的问题。

发明内容

本发明用于解决所述问题，目的是得到一种能提供如下图像信息的摄像装置和摄像方法：所述图像信息用于可靠地确认、掌握作为手术对象的被拍摄体的表面和内部的形状及状态。

本发明的摄像装置包括：光源部，用于测量作为手术对象的被拍摄体的形状，光源部具有光源，所述光源具有多个频带的波长；摄像部，将在被拍摄体的表面和内部反射的、来自光源部的多个频带的测量光源光像电转换为多个测量摄像信号；运算部，根据由摄像部转换的多个测量摄像信号，测量被拍摄体的表面的形状和内部的形状；以及合成处理部，对由运算部测量的表面的形状和内部的形状进行合成处理，生成有关被拍摄体的二维图像数据或者三维图像数据。

此外，本发明的摄像方法包括：光源步骤，对作为手术对象的被拍摄体照射具有多个频带的波长的光源，以便测量被拍摄体的形状；摄像步骤，将利用光源步骤的照射而在被拍摄体的表面和内部反射的多个频带的测量光源光像电转换为多个测量摄像信号；运算步骤，根据由摄像步骤转换的多个测量摄像信号，测量被拍摄体的表面的形状和内部的形状；以及合成处理步骤，对由运算步骤测量的表面的形状和内部的形状进行合成处理，生成有关被拍摄体的二维图像数据或者三维图像数据。

按照本发明的摄像装置和摄像方法，对可视下的测量结果和近红外下的测量结果进行合成处理，提供针对手术部位不仅是肉眼显示而是叠加了皮下数毫米部位的形状测定结果的图像信息，从而得到能提供如下图像信息的摄像装置和摄像方法：所述图像数据用于可靠地确认、掌握作为手术对象的被拍摄体的表面和内部的形状及状态。

此外，通过以被拍摄体的三维形状显示上述测量结果，手术实施者能够立体地掌握以在肉眼图像上叠加深至皮下数毫米的部位的方式形成的被拍摄体整体图像，从而能应对更精细的手术。

附图说明

图1是本发明实施方式1的摄像装置的整体框图。

图2是具体表示本发明实施方式1的摄像装置中的图1的照射结构的框图。

图3是表示本发明实施方式1的摄像装置所采用的光源的特性的图。

图4是表示本发明实施方式1的摄像装置的空间编码方法的图。

图5是表示本发明实施方式1的摄像装置向生物体透射近红外波长的图。

图6是表示本发明实施方式1的摄像装置的可见光测定的图。

图7是表示本发明实施方式1的摄像装置的近红外测定的图。

图8是表示本发明实施方式1的摄像装置通过可见和近红外的测量结果合成而显示被拍摄体1的三维立体显示例的图。

图9是本发明实施方式2的摄像装置的整体框图。

图10是具体表示本发明实施方式2的摄像装置中的图9的照射结构的框图。

图11是表示本发明实施方式2的摄像装置的可见、近红外测定的图。

图12是本发明实施方式3的摄像装置的整体框图。

具体实施方式

下面利用附图说明本发明摄像装置作为医疗用显微镜的优选实施方式。

实施方式1

图1是本发明实施方式1的摄像装置的整体框图。此外，图2是具体表示本发明实施方式1的摄像装置中的图1的照射结构的框图。

首先，参照后述图3的特性说明图1、图2。在图1中，对于显微镜箱体100，在主分色镜7的下侧设置有用于向被拍摄体1进行照射的三维测量用光源40、通常光源2、物镜30和照明用分色镜3。

此外，在通常的肉眼观察中，利用来自通常光源2的落射照明得到的被拍摄体1的光像，通过左用肉眼用分色镜6和右用肉眼用分色镜8在左用目镜部4和右用目镜部5中成像。另一方面，摄像用光轴在被主分色镜7反射的基础上，被摄像用分光器11分光。

在此，被分光后的光中的可见光在可见摄像传感器12中成像，被分光后的光中的近红外光在近红外摄像传感器14中成像。而且，被可见信号处理电路13处理后的可见光以及被近红外信号处理电路16处理后的近红外光都被送往合成处理模块19。

在合成处理后，通过输出电路18向外部输出，可以在外部监视器上看到影像。在图1的示例中，合成处理后的信号返回显微镜侧的影像显示装置10后，借助显示用反射镜9a、9b、9c、9d可以在目镜部4、5看见该影像。另外，为了在外部进行特殊信号处理和影像显示，也可以和通用的个人计算机(以下称为PC)50连接，将来自输出电路18的输出显示在连接于PC50的PC监视器51上。

此外，在图2中，安装有控制可见激光光源63和近红外激光光源64的照射图案的激光控制器65，以及计量与摄像单元15的摄像时机的同步电路66。来自两个光源的激光被光源混合用分色镜62混合后，借助聚光透镜61送向多面反射镜60，并对应于多面反射镜60的旋转向被拍摄体1进行照射。

图3是表示本发明实施方式1的摄像装置所采用的光源的特性的图。可见激光光源63是以图3的可见激光73所示的特性进行照射的、例如波长600nm的光源。此外，近红外激光光源64是以图3的近红外激光74所示的特性进行照射的、例如波长900nm的光源。

接着，利用图1和图2说明本实施方式1的摄像装置的动作。作为三维测量方法，使用高速高精度且通常的空间编码方法(space encodingmethod)。空间编码方法是将测定对象空间的各点以二进制代码符号化，并以某投影次数提取距离图像的方法。利用光源投影规定的明暗间距的图案，并依次改变投影图案以便在某时间间隔内使该明暗间距成倍变化。

通过将光的通过部作为为1、将非通过部作为0，从而将作为投影光的图案二进制代码化。通过用相机拍摄所述图案图像并与照射时同步处理，可以得知与被拍摄体1的距离。

图4是表示本发明实施方式1的摄像装置的空间编码方法的图。例如通过用摄像单元15拍摄图4中作为第五区域的P点的投影图案，并得知投影方向，求出三维测量用光源40的投影角度。因此，能得到距离。

接着，说明实际的三维测量动作。首先，为了开始测量，手术实施者按下开始按钮101。为了以此为触发进行假定肉眼可见的三维测量，借助激光控制器65驱动可见激光光源63。此时，激光控制器65通过同步电路66向摄像单元15发送摄像开始的触发。

激光控制器65将最初的投影图案借助可见激光光源63和多面反射镜60向被拍摄体1投影。以在某范围中对被拍摄体整体投影图案的方式，设定多面反射镜60的位置关系和转速。从被拍摄体1得到的最初的投影图案图像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在可见摄像传感器12中成像。

而后，成像后的可见信号借助可见信号处理电路13被送到合成处理模块19内的可见形状运算电路68，在控制电路20中开始数据读入。激光控制器65和可见激光光源63将下一投影图案向被拍摄体1投影，同样，在可见形状运算电路68和控制电路20中进行追加数据的读入。在把全部的投影图案同样地投影后，同步电路66向摄像单元15发送结束的触发。

而后，可见形状运算电路68在全投影图案读入结束的时刻，进行可见下的与被拍摄体的距离的运算。结果信息暂时存储在运算电路内的存储器中。

另一方面，同样地实施近红外下的三维测量。即，通过同步电路66向摄像单元15发送摄像开始的触发，激光控制器65将最初的投影图案借助近红外激光光源64和多面反射镜60向被拍摄体1投影。从此时的被拍摄体1得到的投影图案图像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在近红外摄像传感器14中成像。

而后，成像后的近红外信号借助近红外信号处理电路16被发送到合成处理模块19内的近红外形状运算电路67，在控制电路20中开始数据读入。激光控制器65和近红外激光光源64向被拍摄体1投影下一投影图案，同样在近红外形状运算电路67和控制电路20中进行追加数据的读入。

同样地投影了全部的投影图案后，同步电路66向摄像单元15发送结束的触发。而后，近红外形状运算电路67在全投影图案读入结束的时刻，进行近红外下的与被拍摄体的距离的运算。结果信息暂时存储在运算电路内的存储器中。

图5是表示本发明实施方式1的摄像装置向生物体透射近红外波长的图。如图5所示，已知根据体内的血红蛋白和水分的吸收率特性，近红外区域的光能在700～1200nm左右的范围内透射到生物体皮下数mm左右。因此，使用近红外光源测定与被拍摄体1的距离时，能测定到生物体皮下数mm左右的距离。

图6是表示本发明实施方式1的摄像装置的可见光测定的图。如图6所示，可见光在被拍摄体1的表面22反射。因此，利用可见光测定距离时，成为可见距离h1。

对此，图7是表示本发明实施方式1的摄像装置的近红外测定的图。如图7所示，近红外不是在图7的被拍摄体1的可见表面22反射，而是在生物体皮下h0的近红外表面23附近反射。

因此，通过合成上述两个距离测量数据，不仅能够确认肉眼下的状态，也能同时确认到由表面数mm皮下的部位。即，由于在可见下的测量结果上合成有近红外下的测量结果，因此不仅是对手术部位肉眼显示，还可以叠加皮下数毫米附近的部位的距离测定结果进行图像显示。其结果，能显示目前为止被隐藏而不可见的血管、淋巴结等，抑制了手术时的风险。

另外，虽然也可以在系统内的控制电路20中通过二维合成进行上述显示，但是由于测量数据自身为三维数据，所以优选被拍摄体1的立体结构下的显示，以便更容易观察。

图8是表示本发明实施方式1的摄像装置通过可见和近红外的测量结果合成而显示被拍摄体1的三维立体显示例的图。在图8中，(a)是可见测量三维立体显示例，(b)是近红外测量三维立体显示例，(c)是可见和近红外双方测量结果合成的三维立体显示例，利用(c)以更容易观察的方式显示了血管21。

如前述图1所示，系统内的控制电路20具备与PC50有互换性的数据接口，能向外部输出测量数据。而且，安装有专用的软件的外加PC50能进行用于三维显示的再运算和数据转换，并且能在PC监视器51上进行图8所示的三维立体结构的显示。

即，通过针对可见测量三维立体显示例(a)合成作为其皮下数毫米的信息的近红外测量三维立体显示例(b)，作为(c)进行显示，从而能够通过三维结构确认、掌握被拍摄体及其内部的血管组织，对于手术前后的状况确认成为非常有益的信息。

另外，所述应用软件带有能将所述图像保存在PC50内的功能等，可以在必要时存储或读取必要的信息。手术实施者通过在手术前至少实施一次用于测量的进程并存储数据，在包括手术中的任何必要时刻都可以显示和确认图像。

另外，以上是在进行了可见光下的距离测量后，进行近红外光下的距离测量，但是也可以改变顺序而是先进行近红外光下的距离测量。或者，如前述图1、图2所示，由于本实施方式1的结构带有可见光和近红外光这两种光源，所以在急需运算结果时，能同时测量可见和近红外，这样可以比单独测量缩短测量时间。

此外，关于运算后的结果显示，不仅可以在测量可见和近红外双方后存储并显示合成结果，当然也可以在分别测量可见、近红外后单独存储并显示结果。

此外，可见光测量使用了600nm的波长、近红外测量使用了900nm的波长，但是例如也可以配合摄像元件的灵敏度特性选择其他的波长，此外，只要能进行图案投影，除了激光以外还可以选用LED等其他光源。

此外，虽然测量用光源使用了可见光和近红外光这两种光源，但是不限于此，为了进一步精细测量，也可以使用三种以上的光源进行测量。而且，也可以共用三维测量用光源40和通常观察用的通常光源2，并削减其中任意一方。

此外，利用空间编码方法进行三维测量时从开始至结束的图案投影，可以使用任意图案，此外，图案投影次数和其间的影像读入枚数只要没有物理性或者时间性限制，可以取任意值。被拍摄体的形状测定使用了与被拍摄体的距离测量，但是只要是包含可见或者近红外并可以进行形状测定，当然可以使用等高线法等距离测量以外的方法。而且本实施方式1中说明了应用于显微镜的应用例，但也可以应用于硬性镜、内视镜和微距相机等。

此外，作为可见和近红外的三维测量信息的显示方法，不限于三维立体结构，也可以使用二维以及任何便于手术实施者理解的显示方法。

此外，上述的实施方式1中使用了可见和近红外两种摄像元件，但是只要采用宽带且灵敏度高的摄像传感器，当然也能仅使用一种。此外，为了保证测量所必要的频带，也可以使用两种以上的摄像传感器。

另外，上述通过外部的PC50进行可见和近红外下的距离测量结果的三维合成显示，但也可以通过控制电路20进行可见和近红外下的距离测量结果的三维合成显示。此时，不限于向外部的监视器51进行显示，可以是任意的结果显示方法和场所，例如向显微镜内部的显示装置进行显示等。

实施方式2

图9是本发明实施方式2的摄像装置的整体框图。此外，图10是具体表示本发明实施方式2的摄像装置中的图9的照射结构的框图。

首先，参照前述图3的特性说明图9和图10。在图9中，对于显微镜箱体100，在主分色镜7的下侧设置有向被拍摄体1进行照射的三维测量用光源55、物镜30和照明用分色镜3。此外，通常的肉眼观察中也使用三维测量用光源55。

通常的观察模式时的三维测量用光源55作为可见光300～700nm左右的波长频带的落射照明进行动作。所述光源借助反射镜48(未图示)向被拍摄体1照射。反射镜48和被拍摄体1之间能配置三维测量时使用的格栅板45。实际上在通常观察时不配置格栅板，而在三维测量时通过手动方式将格栅板45配置在图9和图10的规定位置上。

利用所述光源得到的被拍摄体1的光像通过左用肉眼用分色镜6和右用肉眼用分色镜8在左用目镜部4和右用目镜部5中成像。另一方面，摄像用光轴在被主分色镜7反射的基础上，被摄像用分光器11分光。

在此，被分光后的光中的可见光在可见摄像传感器12中成像，被分光后的光中的近红外光在近红外摄像传感器14中成像。而且，被可见信号处理电路13处理后的可见光以及被近红外信号处理电路16处理后的近红外光都被送往合成处理模块19。

在合成处理后，通过输出电路18向外部输出，能在外部监视器上看到影像。在图9的示例中，合成处理后的信号返回显微镜侧的影像显示装置10后，借助显示用反射镜9a、9b、9c、9d可以在目镜部4、5看到所述影像。另外，为了在外部进行特殊信号处理和影像显示，也可以和通用的PC50连接，将来自输出电路18的输出显示在连接于PC50的PC监视器51上。

此外，在图10中，可见激光光源63和近红外激光光源64的两种激光被光源混合用分色镜62混合后，借助格栅板45向被拍摄体1照射。可见激光光源63是以上述图3的可见激光73所示的特性进行照射的、例如波长600nm的光源。此外，近红外激光光源64是以图3的近红外激光74所示的特性进行照射的、例如波长900nm的光源。

接着，利用图9和图10说明本实施方式2的摄像装置的动作。作为三维测量方法，采用已经普遍使用的云纹干涉法。在云纹干涉法中，将格栅板45配置在被拍摄体1的前方，利用光源照射光，只要将眼睛放在与所述光源距格栅板45相同的位置上，就可以在被拍摄体表面上确认到表示被拍摄体1形状的作为三维信息的等高线条纹。

接着，说明实际的三维测量动作。首先，为了开始测量，手术实施者按下开始按钮101。此时，由于可见激光光源63和近红外激光光源64没必要特别控制，所以如上述图3所示，以可见激光73和近红外激光74所示的波长波谱，使双方同时发光。

利用来自可见激光光源63的照明在被拍摄体1上能确认到可见波长区域，即肉眼能确认的干涉条纹。所述光像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在可见摄像传感器12中成像。

而后，成像后的可见信号借助可见信号处理电路13向合成处理模块19内的可见等高运算电路71发送，在此，进行可见下的被拍摄体的形状的运算。由控制电路20将作为结果信息的可见区域中的三维测量信息存储在运算电路内的存储器中。

另一方面，同样地实施近红外下的三维测量。即，利用来自近红外激光光源64的照明在被拍摄体1上能确认近红外波长区域，即透射到皮下数mm的状态下的干涉条纹。所述光像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在近红外摄像传感器14中成像。

而后，成像后的近红外信号借助近红外信号处理电路16向合成处理模块19内的近红外形状运算电路67发送，在此，进行近红外下的被拍摄体的形状的运算。此外，由控制电路20将作为结果信息的近红外区域中的三维测量信息存储在运算电路内的存储器中。

在此，如上述图5所示，已知根据体内的血红蛋白和水分的吸收率特性，近红外区域的光能在700～1200nm左右的范围内透射到生物体皮下数mm左右。

图11是表示本发明实施方式2的摄像装置的可见、近红外测定的图。如图11所示，可见光在被拍摄体1的表面22反射。因此，根据与摄像单元15的位置关系，由光源55形成的等高线能在例如A点和B点的面进行确认，近红外下的等高线能在例如C点和D点的面进行确认。

如此利用云纹干涉法并使用近红外光源测定来自被拍摄体1的形状时，也可以进行至生物体皮下数mm附近的形状的测定。通过合成这两个测量数据，不仅能够确认肉眼下的状态，也能同时确认到由表面数mm皮下的部位。即，由于在可见下的测量结果上合成有近红外下的测量结果，因此不仅是对手术部位肉眼显示，还可以叠加皮下数毫米附近的部位的距离测定结果进行图像显示。其结果，能显示目前为止被隐藏而不可见的血管、淋巴结等的形状，抑制了手术时的风险。

另外，虽然也可以在系统内的控制电路20中通过二维合成进行上述显示，但是由于测量数据自身为三维数据，所以优选被拍摄体1的立体结构下的显示，以便更容易观察。更具体而言，如上述实施方式1说明的图8那样，可以进行通过可见和近红外双方的测量结果合成的三维立体显示。

如上述图5所示，系统内的控制电路20具备与PC50有互换性的数据接口，能向外部输出测量数据。而且，安装有专用的软件的外加PC50可以进行用于三维显示的再运算和数据转换，并能在PC监视器51上进行图8所示的三维立体结构的显示。

即，通过针对可见测量三维立体显示例(a)合成作为其皮下数毫米的信息的近红外测量三维立体显示例(b)，作为(c)进行显示，从而能够通过三维结构确认、掌握被拍摄体及其内部的血管组织，对于手术前后的状况确认成为非常有益的信息。

另外，所述应用软件带有能将所述图像保存在PC50内的功能等，能在必要时存储或读取必要的信息。手术实施者通过在手术前至少实施一次用于测量的进程并存储数据，在包括手术中的任何必要时刻都能够显示和确认图像。

另外，以上是在进行了可见光下的测量后，进行近红外光下的测量，但是也可以改变顺序而是首先进行近红外光下的测量。或者，如上述图9、图10所示，由于本实施方式2的结构带有可见光和近红外这两种光源，所以在急需运算结果时，能同时测量可见和近红外，这样可以比单独测量时缩短测量时间。

此外，对于运算后的结果显示，不仅可以在测量可见和近红外双方后存储并显示合成结果，当然也可以在分别测量可见、近红外后单独存储并显示结果。

此外，可见光测量使用了600nm的波长、近红外测量使用了900nm的波长，但是也可以配合例如摄像元件的灵敏度特性选择其他波长，此外，只要能确认干涉条纹，除了激光以外也可以使用LED等其他光源。

此外，测量用光源使用了可见光和近红外光这两种光源，但是不限于此，为了进行更精细的测量，也可以使用三种以上的光源进行测量。

而且，尽管共用了三维测量用光源40和通常观察用的通常光源2，但是也可以按照上述图3所示的可见范围光源75的特性，单独设置通常光源。

此外，通过云纹干涉法进行了三维测量，但是只要能通过图像解析得到三维信息，也可以采用其他任意方法。而且本实施方式2中说明了应用于显微镜的应用例，但也可以应用于硬性镜、内视镜和微距相机等。

此外，作为可见和近红外的三维测量信息的显示方法，不限于三维立体结构，也可以使用二维以及任何便于手术实施者理解的显示方法。

此外，上述的实施方式2中使用了可见和近红外两种摄像元件，但是只要采用宽带且灵敏度高的摄像传感器，当然也能仅使用一种。此外，为了保证测量所必要的频带，也可以使用两种以上的摄像传感器。

另外，以上通过外部的PC50进行可见和近红外下的形状测量结果的三维合成显示，但也可以通过控制电路20进行可见和近红外下的形状测量结果的三维合成显示。此时，不限于向外部的监视器51进行显示，可以是任意的结果显示方法和场所，例如向显微镜内部的显示装置进行显示等。

实施方式3

图12是本发明实施方式3的摄像装置的整体框图。首先，参照前述的图3的特性说明图12。在图12中，对于显微镜箱体100，在主分色镜7的下侧设置有向被拍摄体1进行照射的三维测量用光源40、包含激发光的通常光源80、物镜30和照明用分色镜3。

此外，在通常的肉眼观察中，利用来自包含激发光的通常光源80的落射照明得到的被拍摄体1的光像，通过左用肉眼用分色镜6和右用肉眼用分色镜8在左用目镜部4和右用目镜部5中成像。另一方面，摄像用光轴在被主分色镜7反射的基础上，被摄像用分光器11分光。

在此，被分光后的光中的可见光在可见摄像传感器12中成像，被分光后的光中的近红外光在近红外摄像传感器14中成像。而且，被可见信号处理电路13处理后的可见光以及被近红外信号处理电路16处理后的近红外线都被送往合成处理模块19。

在合成处理后，通过输出电路18向外部输出，可以在外部监视器上看到影像。在图12的示例中，合成处理后的信号返回显微镜侧的影像显示装置10后，借助显示用反射镜9a、9b、9c、9d可以在目镜部4、5看到该影像。另外，为了在外部进行特殊信号处理和影像显示，也可以和通用的PC50连接，将来自输出电路18的输出显示在与PC50连接的PC监视器51上。

此外，在上述图2中，安装有用于控制可见激光光源63和近红外激光光源64的照射图案的激光控制器65，以及计量与摄像单元15的摄像时机的同步电路66。来自两个光源的激光被光源混合用分色镜62混合后，借助聚光透镜61送向多面反射镜60，并对应于多面反射镜60的旋转向被拍摄体1照射。

此外，可见激光光源63是以上述图3的可见激光73所示的特性进行照射的、例如波长600nm的光源。此外，近红外激光光源64是以图3的近红外激光74所示的特性进行照射的、例如波长900nm的光源。

此外，包含激发光的通常光源80设置有包含图3的波长870nm的激发光76的照明光源。此时，被拍摄体1上投放有作为血管造影用荧光物质的吲哚菁绿，吸收激发光76并在约840nm左右发出荧光。在此，图12的摄像单元15的光学系统安装有激发光截止滤光器77，仅仅能拍摄近红外光像中的荧光光像。

接着，利用图12说明本实施方式3的摄像装置的动作。作为三维测量方法，与上述实施方式1同样，使用高速高精度且通常的空间编码方法。空间编码方法是将测定对象空间的各点以二进制代码符号化，并以某投影次数提取距离图像的方法。利用光源投影规定的明暗间距的图案，并依次改变投影图案以便在某时间间隔内使该明暗间距成倍变化。

通过将光的通过部作为1、将非通过部作为0，从而将作为投影光的图案二进制代码化。通过用相机拍摄所述图案图像并与照射时同步处理，可以得知与被拍摄体1的距离。例如利用摄像单元15拍摄上述图4中作为第五区域的P点的投影图案，并得知投影方向，从而求出三维测量用光源40的投影角度。因此，能得知距离。

接着，说明实际的三维测量动作。首先，为了开始测量，手术实施者按下开始按钮101。为了以此为触发进行假定肉眼可见的三维测量，借助激光控制器65驱动可见激光光源63。此时，激光控制器65通过同步电路66向摄像单元15发送摄像开始的触发。

激光控制器65将最初的投影图案借助可见激光光源63和多面反射镜60向被拍摄体1投影。以在某范围内对被拍摄体整体投影图案的方式，决定多面反射镜60的位置关系和转速。从被拍摄体1得到的最初的投影图案图像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在可见摄像传感器12中成像。

而后，成像后的可见信号借助可见信号处理电路13被送到合成处理模块19内的可见形状运算电路68，在控制电路20中开始数据读入。激光控制器65和可见激光光源63将下一投影图案向被拍摄体1投影，同样，在可见形状运算电路68和控制电路20中进行追加数据的读入。在把全部的投影图案同样地投影后，同步电路66向摄像单元15发送结束的触发。

而后，可见形状运算电路68在全投影图案读入结束的时刻，进行可见下的与被拍摄体的距离的运算。结果信息暂时存储在运算电路内的存储器中。

另一方面，同样地实施近红外下的三维测量。即，通过同步电路66向摄像单元15发送摄像开始的触发，激光控制器65将最初的投影图案借助近红外激光光源64和多面反射镜60向被拍摄体1投影。从此时的被拍摄体1得到的投影图案图像透过主分色镜7和摄像用分光器11，在近红外摄像传感器14中成像。

而后，成像后的近红外信号借助近红外信号处理电路16被发送到合成处理模块19内的近红外形状运算电路67，在控制电路20中开始数据读入。激光控制器65和近红外激光光源64将下一投影图案向被拍摄体1投影，同样地在近红外形状运算电路67和控制电路20中进行追加数据的读入。

同样地投影了全部的投影图案后，同步电路66向摄像单元15发送结束的触发。而后，近红外形状运算电路67在全投影图案读入结束的时刻，进行近红外下的与被拍摄体的距离的运算。结果信息暂时存储在运算电路内的存储器中。

而且，在图案投影下的三维测量后，提取因投放吲哚菁绿产生的荧光(血管)部分。由包含激发光的通常光源80发出的激发光76被投放到被拍摄体1的吲哚菁绿吸收，以约840nm发出荧光光像。所述光像借助激发光截止滤光器77，用近红外摄像传感器14转换为电信号。

如已经在上述实施方式1中所说明的那样，如上述图5所示，已知近红外区域的光根据体内的血红蛋白和水分的吸收率特性，在700～1200nm左右的范围内透射到生物体皮下数mm左右。因此，使用近红外光源测定与被拍摄体1的距离时，会测定到生物体皮下数mm附近的距离。

如上述图6所示，可见光在被拍摄体1的表面22反射。因此，利用可见光测定距离时，成为可见距离h1。对此，如上述图7所示，近红外不是在被拍摄体1的可见表面22反射，而是在生物体皮下h0的近红外表面23附近反射。因此，通过合成这两个距离测量数据，不仅能够确认肉眼下的状态，也能同时确认到由表面数mm皮下的部位。

即，由于在可见下的测量结果上合成有近红外下的测量结果，因此不仅对手术部位肉眼显示，还可以叠加皮下数毫米附近的部位的距离测定结果进行图像显示。其结果，能显示目前为止被隐藏而不可见的血管、淋巴结等，抑制了手术时的风险。

另外，在本实施方式3中，为了进一步清楚显示血管，可以将投放吲哚菁绿产生的荧光(血管)部分叠加在上述测量结果上进行显示。

另外，虽然也可以在系统内的控制电路20上通过二维合成进行上述显示，但是由于测量数据自身为三维数据，所以优选被拍摄体1的立体结构下的显示，以便更容易观察。更具体而言，如上述实施方式1中说明的图8那样，可以进行可见和近红外双方的测量结果合成的三维立体显示。

如上述图12所示，系统内的控制电路20具备与PC50有互换性的数据接口，能向外部输出测量数据。而且，安装有专用的软件的外加PC50能进行用于三维显示的再运算和数据转换，并能在PC监视器51上进行图8所示的三维立体结构的显示。

即，通过针对可见测量三维立体显示例(a)合成作为其皮下数毫米的信息的近红外测量三维立体显示例(b)，作为(c)进行显示，从而能够通过三维结构确认、掌握被拍摄体及其内部的血管组织，对于手术前后的状况确认成为非常有益的信息。

此时，由于本实施方式3进行的合成显示包含利用吲哚菁绿荧光体产生的血管清楚显示结果，从而能进一步清楚显示血管，所以对于手术实施者来说，更容易理解被拍摄体的结构。

另外，所述应用软件带有能将所述图像保存在PC50内的功能等，在必要时能存储或读取必要的信息。手术实施者通过在手术前至少实施一次用于测量的进程并存储数据，在包括手术中的任何必要时刻都可以显示并确认图像。

另外，以上是在进行了可见光下的距离测量后，进行近红外光下的距离测量，但是也可以改变顺序而是先进行近红外光下的距离测量。或者，在本实施方式3的结构中，由于具有上述图12所示的可见光和近红外两种光源，所以在急需运算结果时，能同时测量可见和近红外，这样可以比单独测量缩短测量时间。

此外，关于运算后的结果显示，不仅可以在测量可见和近红外双方后存储并显示合成结果，当然也可以在分别测量可见、近红外后单独存储并显示结果。

此外，可见光测量使用了600nm的波长、近红外测量使用了870nm的波长，但是例如也可以配合摄像元件的灵敏度特性选择其他波长，此外，只要能进行图案投影，除了激光以外还可以采用LED等其他光源。

此外，测量用光源使用了可见光和近红外光两种光源，但是不限于此，为了进行更精细的测量，也可以使用三种以上的光源进行测量。激发光源可以设置在通常光源侧，但是也可以设置于测量用光源。而且，也能共用三维测量用光源40和包含通常观察用的激发光的通常光源80，并削减其中任意一方。

此外，利用空间编码方法进行三维测量时从开始至结束的图案投影可以采用任意图案，而且，图案投影次数和其间的影像读入枚数只要没有物理性或者时间性限制，可以取任意值。被拍摄体的形状测定使用了与被拍摄体的距离测量，但是只要包含可见或者近红外并能够进行形状测定，当然也可以使用等高线法等距离测量以外的方法。而且，本实施方式3中说明了应用于显微镜的应用例，但也可以应用于硬性镜、内视镜和微距相机等。

此外，作为可见和近红外的三维测量信息的显示方法，不限于三维立体结构，也可以使用二维以及任何便于手术实施者理解的显示方法。

此外，上述的实施方式1中使用了可见和近红外两种摄像元件，如果采用宽带且灵敏度高的摄像传感器，当然也可以只使用一种。此外，为了保证测量所必要的频带，也可以采用两种以上的摄像传感器。

另外，上述通过外部的PC50进行可见和近红外下的距离测量结果的三维合成显示，但是也可以通过控制电路20进行可见和近红外下的距离测量结果的三维合成显示。此时，不限于向外部的监视器51进行显示，可以是任意的结果显示方法和场所，例如向显微镜内部的显示装置进行显示等。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其特征在于包括：

光源部，用于测量作为手术对象的被拍摄体的形状，所述光源部具有光源，所述光源具有多个频带的波长；

摄像部，将在所述被拍摄体的表面和内部反射的、来自所述光源部的多个频带的测量光源光像电转换为多个测量摄像信号；

运算部，根据由所述摄像部转换的所述多个测量摄像信号，测量所述被拍摄体的所述表面的形状和所述内部的形状；以及

合成处理部，对由所述运算部测量的所述表面的形状和所述内部的形状进行合成处理，生成有关所述被拍摄体的二维图像数据或者三维图像数据。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像部包括：

第一摄像部，将在所述被拍摄体的所述表面反射的、来自所述光源部的测量光源光像中的第一波长频带的光像电转换为测量摄像信号；以及

第二摄像部，将在所述被拍摄体的所述内部反射的、来自所述光源部的测量光源光像中的第二波长频带的光像电转换为测量摄像信号，

所述运算部包括：

第一运算部，根据由所述第一摄像部转换的测量摄像信号，对所述被拍摄体的所述表面测量第一形状；以及

第二运算部，根据由所述第二摄像部转换的测量摄像信号，对所述被拍摄体的所述内部测量第二形状，

所述合成部对所述第一运算部测量的所述第一形状以及所述第二运算部测量的所述第二形状进行合成处理，生成所述二维图像数据或者所述三维图像数据。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，在对所述被拍摄体投放了血管造影用荧光物质时，所述第二摄像部将借助激发光截止装置取得的荧光光像电转换为测量摄像信号。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的摄像装置，其特征在于，所述光源部和所述运算部采用了利用空间编码方法的距离测量法。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的摄像装置，其特征在于，所述光源部和所述运算部采用了云纹干涉法。

6.一种摄像方法，其特征在于包括：

光源步骤，对作为手术对象的被拍摄体照射具有多个频带的波长的光源，以便测量所述被拍摄体的形状；

摄像步骤，将利用所述光源步骤的所述照射而在所述被拍摄体的表面和内部反射的多个频带的测量光源光像电转换为多个测量摄像信号；

运算步骤，根据由所述摄像步骤转换的所述多个测量摄像信号，测量所述被拍摄体的所述表面的形状和所述内部的形状；以及

合成处理步骤，对由所述运算步骤测量的所述表面的形状和所述内部的形状进行合成处理，生成有关所述被拍摄体的二维图像数据或者三维图像数据。