JP5707758B2 - 撮像装置、撮像システム、手術用ナビゲーションシステム、及び撮像方法 - Google Patents
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Description
前記第1の照明部は、蛍光体を有する被写体に可視光を照射する。
前記第2の照明部は、前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記被写体に励起光を照射する。
前記光学フィルタ部は、前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する。
前記撮像部は、複数の撮像素子と、出力部とを有する。前記複数の撮像素子は、入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能である。前記出力部は、前記複数の撮像素子から前記画像信号をそれぞれ読み出し前記読み出した各画像信号に基づいて画像情報を出力する。
前記光学素子は、前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる。
前記制御手段は、前記可視光と前記励起光とを相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報と、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報とを相互に切り替えて出力させる。
この場合、前記第2の照明部は、前記第1の励起光を照射する第1の励起光照明部と、前記第2の励起光を照射する第2の励起光照明部とを有してもよい。
また前記光学フィルタ部は、前記可視光と前記第1の蛍光とを透過させ前記第1の励起光を遮蔽する第1のフィルタと、前記可視光と前記第2の蛍光とを透過させ前記第2の励起光を遮蔽する第2のフィルタとを有してもよい。
また前記光学素子は、前記第1又は前記第2の光学フィルタを透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記第1の蛍光と前記第2の蛍光とを前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つにそれぞれ入射させてもよい。
また前記制御手段は、前記可視光と前記第1の励起光と前記第2の励起光とをそれぞれ切り替えて照射させ、前記切り替えのタイミングに基づいて前記第1及び前記第2の光学フィルタを相互に切り替え、前記可視光画像情報と、前記第1の蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく第1の蛍光画像情報と、前記第2の蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく第2の蛍光画像情報とを相互に切り替えて出力させてもよい。
前記照明装置は、蛍光体を有する被写体に可視光を照射する第1の照明部と、前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記被写体に励起光を照射する第2の照明部とを有する。
前記撮像装置は、光学フィルタ部と、撮像部と、光学素子とを有する。
前記光学フィルタ部は、前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する。
前記撮像部は、複数の撮像素子と、出力部とを有する。前記複数の撮像素子は、入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能である。前記出力部は、前記複数の撮像素子から前記画像信号をそれぞれ読み出し前記読み出した各画像信号に基づいて画像情報を出力する。
前記光学素子は、前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる。
前記制御手段は、前記可視光と前記励起光とを相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報と、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報とを、相互に切り替えて出力させる。
前記照明装置は、蛍光体が投与された術部に可視光を照射する第1の照明部と、前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記術部に励起光を照射する第2の照明部とを有する。
前記撮像装置は、光学フィルタ部と、撮像部と、光学素子とを有する。
前記光学フィルタ部は、前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する。
前記撮像部は、複数の撮像素子と、出力部とを有する。前記複数の撮像素子は、入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能である。前記出力部は、前記複数の撮像素子から前記画像信号をそれぞれ読み出し前記読み出した各画像信号に基づいて画像情報を出力する。
前記光学素子は、前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる。
前記制御手段は、前記可視光と前記励起光とを相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報と、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報とを相互に切り替えて出力させ、前記出力された前記可視光画像情報と前記蛍光画像情報とに基づいて前記ディスプレイに可視光画像と蛍光画像とを表示させる。
光学フィルタ部により、前記被写体に照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とが透過され、前記被写体に照射された前記励起光が遮蔽される。
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光が複数の成分光に分光され、前記分光された各成分光が、入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子にそれぞれ入射され、前記蛍光が前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射されることで、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報と、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報とが相互に切り替えて出力される。
[撮像システムの構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像システムの構成例を示す模式的な図である。図2は、図1に示す撮像システムの機能的な構成を示すブロック図である。
本実施形態の撮像システム100の動作を説明する。図10は、本実施形態の撮像システムにより撮像された可視光画像を示す模式的な図であり、図11は、本実施形態の撮像システムにより撮像された蛍光画像を示す模式的な図である。
本発明の第2の実施形態に係る撮像システムについて説明する。これ以降の説明では、第1の実施形態で説明した撮像システム100の構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
本発明の第3の実施形態に係る撮像システムについて説明する。本実施形態では、カメラ内の撮像部が有する撮像素子として、画像信号をローリングシャッタ方式で生成するCMOSセンサが3つ用いられる。
図20は、本発明の第4の実施形態に係る撮像システムの構成例を示す模式的な図である。本実施形態に係る撮像システム400では、図20に示すように、第1の蛍光体401と第2の蛍光体451の2種類の蛍光体を有する被写体402(撮影領域404)の画像を撮像することができる。第1の蛍光体401は、第1の励起光406が照射されることで励起し、図示しない第1の蛍光を発生させる。第2の蛍光体451は、第2の励起光456が照射されることで励起し、図示しない第2の蛍光を発生させる。本実施形態では、第1及び第2の励起光406及び456と、第1及び第2の蛍光とは、上記したICGと同様に近赤外光であるものとする。
本発明の第5の実施形態に係る手術用ナビゲーションシステムについて説明する。本実施形態に係る手術用ナビゲーションシステムは、上記した各実施形態に係る撮像システムが外科手術のナビゲーションに用いられるものである。本実施形態の手術用ナビゲーションシステムにより、蛍光体が投与された術部の画像が撮像される。
本発明の第6の実施形態に係る撮像装置について説明する。本発明の第6の実施形態に係る撮像装置は、図1及び図2に示す撮像システム100の、カメラ3と、可視光照明ユニット22と、励起光照明ユニット23と、拡大コントローラ部8とが一体となったデバイスである。例えば、カメラ内に設けられる制御部(図3参照)が、拡大コントローラ部8として機能する。
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態がある。
1、201…蛍光体
2、202、402…被写体
3、403、503…カメラ
4、504…撮影領域
5、405…可視光
6…励起光
7、507、607…照明装置
8、408、508、608…拡大コントローラ部
13、913…光学フィルタ
14…センサ部
15…回路部
16…制御部
17(17R、17G、17B)…撮像素子
18…分光プリズム
22、422、522…可視光照明ユニット
23、423、523…励起光照明ユニット
24…システムコントローラ
25…照明制御ボックス
26、526…カメラコントローラ
28…可視光画像
29…蛍光画像
85…拡大カメラ部
100…撮像システム
236…可視光画像情報
237…偶数(even)フィールド画像情報
238…蛍光画像情報
239…奇数(odd)フィールド画像情報
400…撮像システム
401…第1の蛍光体
406…第1の励起光
413…第1の光学フィルタ
440…フィルタチェンジャ
451…第2の蛍光体
453…第2の光学フィルタ
456…第2の励起光
460…第1の励起光源ユニット
470…第2の励起光源ユニット
500…手術用ナビゲーションシステム
548…メインコントローラ
549…画像表示ディスプレイ
600…軟性内視鏡
603…カメラ部
613…光学フィルタ部
700…硬性内視鏡
703…カメラ部
800…PC
801…CPU
806…表示部
Claims (6)
- 蛍光体を有する被写体に可視光を照射する第1の照明部と、
前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記被写体に励起光を照射する第2の照明部と、
前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する光学フィルタ部と、
入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から前記画像信号をインターレース方式でそれぞれ読み出し、前記読み出した各画像信号に基づいて、フレーム画像情報を構成する第1のフィールド画像情報と第2のフィールド画像情報とをそれぞれ出力する出力部とを有する撮像部と、
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる光学素子と、
前記可視光と前記励起光とを前記第1及び前記第2のフィールド画像情報のフィールドレートに合わせて相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報を前記第1のフィールド画像情報として、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報を前記第2のフィールド画像情報として、これらを相互に切り替えて出力させる制御手段と
を具備する撮像装置。 - 蛍光体を有する被写体に可視光を照射する第1の照明部と、
前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記被写体に励起光を照射する第2の照明部と、
前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する光学フィルタ部と、
入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から前記画像信号をそれぞれ読み出し、前記読み出した各画像信号に基づいて、第1のフレーム画像情報と、前記第1のフレーム画像情報に連続する第2のフレーム画像情報とをそれぞれ出力する出力部とを有する撮像部と、
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる光学素子と、
前記可視光と前記励起光とを前記第1及び前記第2のフレーム画像情報のフレームレートに合わせて前記可視光及び前記励起光の照射を停止させる期間を間に設けながら相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報を前記第1のフレーム画像情報として、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報を前記第2のフレーム画像情報として、これらを相互に切り替えて出力させる制御手段と
を具備し、
前記各撮像素子は、前記画像信号をローリングシャッタ方式で生成するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)センサであり、
前記可視光及び前記励起光の照射を停止させる期間は、前記出力部により前記各CMOSセンサから前記画像信号が読み出されている間の期間である
撮像装置。 - 第1の励起光が照射されることで第1の蛍光を発生する第1の蛍光体と、前記第1の励起光と異なる第2の励起光が照射されることで第2の蛍光を発生する第2の蛍光体とを有する被写体に可視光を照射する第1の照明部と、
前記被写体に前記第1の励起光を照射する第1の励起光照明部と、前記被写体に前記第2の励起光を照射する第2の励起光照明部とを有する第2の照明部と、
前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記第1の蛍光体から発生した前記第1の蛍光とを透過させ前記第1の励起光を遮蔽する第1のフィルタと、前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記第2の蛍光体から発生した前記第2の蛍光とを透過させ前記第2の励起光を遮蔽する第2のフィルタとを有する光学フィルタ部と、
入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から前記画像信号をそれぞれ読み出し、前記読み出した各画像信号に基づいて、第1のフレーム画像情報と、前記第1のフレーム画像情報に連続する第2のフレーム画像情報と、前記第2のフレーム画像情報に連続する第3のフレーム画像情報とをそれぞれ出力する出力部とを有する撮像部と、
前記第1又は前記第2のフィルタを透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記第1の蛍光と前記第2の蛍光とを前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つにそれぞれ入射させる光学素子と、
前記可視光と前記第1の励起光と前記第2の励起光とを前記第1、前記第2、及び前記第3のフレーム画像情報のフレームレートに合わせてそれぞれ切り替えて照射させ、前記切り替えのタイミングに基づいて前記第1及び前記第2のフィルタを相互に切り替え、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報を前記第1のフレーム画像情報として、前記第1の蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記第1の蛍光の画像情報を前記第2のフレーム画像情報として、前記第2の蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記第2の蛍光の画像情報を前記第3のフレーム画像情報として、これらをそれぞれ切り替えて出力させる制御手段と
を具備する撮像装置。 - 蛍光体を有する被写体に可視光を照射する第1の照明部と、前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記被写体に励起光を照射する第2の照明部とを有する照明装置と、
前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する光学フィルタ部と、
入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から前記画像信号をインターレース方式でそれぞれ読み出し、前記読み出した各画像信号に基づいて、フレーム画像情報を構成する第1のフィールド画像情報と第2のフィールド画像情報とをそれぞれ出力する出力部とを有する撮像部と、
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる光学素子と
を有する撮像装置と、
前記可視光と前記励起光とを前記第1及び前記第2のフィールド画像情報のフィールドレートに合わせて相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報を前記第1のフィールド画像情報として、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報を前記第2のフィールド画像情報として、これらを相互に切り替えて出力させる制御手段と
を具備する撮像システム。 - ディスプレイと、
蛍光体が投与された術部に可視光を照射する第1の照明部と、前記蛍光体から蛍光を発生させるために前記術部に励起光を照射する第2の照明部とを有する照明装置と、
前記第1の照明部により照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記第2の照明部により照射された前記励起光を遮蔽する光学フィルタ部と、
入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から前記画像信号をインターレース方式でそれぞれ読み出し、前記読み出した各画像信号に基づいて、フレーム画像情報を構成する第1のフィールド画像情報と第2のフィールド画像情報とをそれぞれ出力する出力部とを有する撮像部と、
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を前記複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光体から発生した前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させる光学素子と
を有する撮像装置と、
前記可視光と前記励起光とを前記第1及び前記第2のフィールド画像情報のフィールドレートに合わせて相互に切り替えて照射させ、前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子から読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報を前記第1のフィールド画像情報として、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子から読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報を前記第2のフィールド画像情報として、これらを相互に切り替えて出力させ、前記出力された前記可視光の画像情報と前記蛍光の画像情報とに基づいて、前記ディスプレイに可視光画像と蛍光画像とが合成された画像を前記フレーム画像情報に基づくフレーム画像として表示させる制御手段と
を具備する手術用ナビゲーションシステム。 - 蛍光体を有する被写体に、可視光と、前記蛍光体から蛍光を発生させるための励起光とを所定のフィールドレートに合わせて相互に切り替えて照射し、
光学フィルタ部により、前記被写体に照射された前記可視光と前記蛍光体から発生した前記蛍光とを透過させ、前記被写体に照射された前記励起光を遮蔽し、
前記光学フィルタ部を透過した前記可視光を複数の成分光に分光し、前記分光された各成分光を、入射された光に基づいて画像信号をそれぞれ生成することが可能な複数の撮像素子にそれぞれ入射させ、前記蛍光を前記複数の撮像素子のうち少なくとも1つに入射させ、
前記各成分光がそれぞれ入射された前記複数の撮像素子からインターレース方式で読み出された前記各画像信号に基づく前記可視光の画像情報をフレーム画像情報を構成する第1のフィールド画像情報として、前記蛍光が入射された前記少なくとも1つの撮像素子からインターレース方式で読み出された少なくとも1つの前記画像信号に基づく前記蛍光の画像情報を前記フレーム画像情報を構成する第2のフィールド画像情報として、これらを相互に切り替えて出力させる
撮像方法。
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