JP7287676B2

JP7287676B2 - ３板式カメラおよび４板式カメラ

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Publication number: JP7287676B2
Application number: JP2020074282A
Authority: JP
Inventors: 優治木庭; 洋太橋本; 祐一竹永
Original assignee: I Pro Co Ltd
Current assignee: I Pro Co Ltd
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2040-04-17
Also published as: JP2021175000A; JP2023101573A; DE102021108929A1; US11736784B2; JP7513318B2; US20210329153A1

Description

本開示は、３板式カメラおよび４板式カメラに関する。

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、入射光の青色成分の光および特定の波長領域の近赤外光の一部を反射させてその他の光を透過させる青色分解プリズムと、赤色成分の光および特定の波長領域の近赤外光の一部を反射させてその他の光を透過させる赤色分解プリズムと、赤色分解プリズムを透過した光が入射する緑色分解プリズムとを有する撮像装置が開示されている。

特開２０１６－７５８２５号公報

特許文献１では、患部等からの光のうち近赤外光の一部の光量が複数の色分解プリズムのそれぞれに分担されるように入射されて撮像される。このため、例えば近赤外光の波長領域に特化した光を対応する撮像素子に受光させることはできないという課題があった。したがって、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、医師等が患部の把握をより簡易にする点において改善の余地があった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像を生成して出力し、医師等による患部の容易な把握を支援する３板式カメラおよび４板式カメラを提供する。

本開示は、観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、前記観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、前記観察部位からの光のうち入射した前記可視光と同一波長帯を有する第２可視光を特定イメージセンサに受光させる特定プリズムと、露光制御信号によって、前記可視イメージセンサおよび前記特定イメージセンサのそれぞれの露光時間を同一または異なるように制御するカメラ信号処理部と、前記ＩＲイメージセンサ、前記可視イメージセンサおよび前記特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、前記観察部位のＩＲ映像信号、第１可視映像信号、第２可視映像信号を生成し、前記観察部位の前記第１可視映像信号および前記第２可視映像信号から広ダイナミックレンジ映像信号だけでなく高解像度映像信号も生成可能であり、生成された前記広ダイナミックレンジ映像信号または前記高解像度映像信号のいずれか一方と前記ＩＲ映像信号とを合成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備える、３板式カメラを提供する。

また、本開示は、観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、前記観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、前記観察部位からの光のうち入射した前記可視光と同一波長帯を有する第２可視光を第１特定イメージセンサに受光させる第１特定プリズムと、前記観察部位からの光のうち入射した前記ＩＲ光と異なる近赤外波長帯を有する第２ＩＲ光または前記可視光より短い波長帯を有するＵＶ光のうちいずれか一方を第２特定イメージセンサに受光させる第２特定プリズムと、露光制御信号によって、前記可視イメージセンサおよび前記第１特定イメージセンサのそれぞれの露光時間を同一または異なるように制御するカメラ信号処理部と、前記ＩＲイメージセンサ、前記可視イメージセンサ、前記第１特定イメージセンサおよび前記第２特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、前記観察部位のＩＲ映像信号、第１可視映像信号、第２可視映像信号、特定映像信号を生成し、前記観察部位の前記第１可視映像信号および前記第２可視映像信号から広ダイナミックレンジ映像信号だけでなく高解像度映像信号も生成可能であり、生成された前記広ダイナミックレンジ映像信号または前記高解像度映像信号のいずれか一方と前記ＩＲ映像信号と前記特定映像信号とを合成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備える、４板式カメラを提供する。

本開示によれば、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像を生成して出力でき、医師等による患部の容易な把握を支援できる。

第１構成例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図第２構成例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図第３構成例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図第４構成例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図第５構成例に係る３板式カメラの内部構成例を示すブロック図実施の形態１に係る３板式カメラの構成例の組み合わせ例を示すテーブル実施の形態１に係る分光プリズムの構造例を示す図第１反射膜の分光特性例を示すグラフ第２反射膜の分光特性例を示すグラフ第１反射膜あるいは第２反射膜の分光特性の他の一例を示すグラフ第２反射膜の分光特性の他の一例を示すグラフ第２反射膜の分光特性の他の一例を示すグラフ第２可視光および第１可視光のそれぞれの露光時間が同一となる場合の、可視光分割比率と感度、ダイナミックレンジ、解像度との関係例を示すグラフ第２可視光および第１可視光のそれぞれの露光時間が１０：１となる場合の、可視光分割比率と感度、ダイナミックレンジ、解像度との関係例を示すグラフ第２可視光および第１可視光のそれぞれの露光時間が１００：１となる場合の、可視光分割比率と感度、ダイナミックレンジ、解像度との関係例を示すグラフ第２可視光および第１可視光のそれぞれの露光時間が１：１０となる場合の、可視光分割比率と感度、ダイナミックレンジ、解像度との関係例を示すグラフ実施の形態１に係る３板式カメラにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号のモニタでの表示例を示す図実施の形態１に係る３板式カメラにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号のモニタでの他の表示例を示す図第７構成例に係る４板式カメラの内部構成例を示すブロック図第８構成例に係る４板式カメラの内部構成例を示すブロック図第９構成例に係る４板式カメラの内部構成例を示すブロック図第１０構成例に係る４板式カメラの内部構成例を示すブロック図実施の形態２に係る４板式カメラの構成例の組み合わせ例を示すテーブル実施の形態２に係る分光プリズムの構造例を示す図

（実施の形態に至る技術的な経緯）
特許文献１では、患部等からの光のうち近赤外光の一部の光量が複数の色分解プリズムのそれぞれに分担されるように入射されて撮像される。このため、例えば近赤外光の波長領域に特化した光を対応する撮像素子に受光させることはできないという課題があった。したがって、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、医師等が患部の把握をより簡易にする点において改善の余地があった。

そこで、以下の実施の形態１では、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像を生成して出力し、医師等による患部の容易な把握を支援する３板式カメラの例を説明する。

また、特許文献１では、色分解プリズムを構成するプリズムのうち複数のプリズム（具体的には、青色分解プリズムおよび赤色分解プリズム）のそれぞれにおいて近赤外光の一部を反射させて対応する後段の各イメージセンサに受光させる構成であった。このため、色分解プリズムを構成する複数のプリズムにおいて４００～８００ｎｍ程度の波長を有する可視光を反射させて対応する後段の各イメージセンサに受光させることはできず、高いダイナミックレンジを有した鮮明な撮像画像を得ることは困難であった。したがって、上述した手術あるいは検査時に、医師等が患部の把握をより簡易にする点において改善の余地があった。

そこで、以下の実施の形態１では、高いダイナミックレンジを有する観察部位のより鮮明な撮像画像を生成して出力し、医師等による患部の容易な把握を支援する３板式カメラの例を説明する。

（実施の形態１）
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る３板式カメラおよび４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。

［第１構成例］
第１構成例では、２つの撮像素子１５１，１５２のそれぞれに入射する第１可視光Ｖ１の光量と第２可視光Ｖ２の光量とが異なる場合を想定する。

図１は、第１構成例に係る３板式カメラ１の内部構成例を示すブロック図である。３板式カメラ１は、レンズ１１と、分光プリズム１３と、撮像素子１５１，１５２，１５３と、映像信号処理部１７とを含む構成である。映像信号処理部１７は、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３と、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１と、可視・ＩＲ合成処理部２３とを有する。

実施の形態１に係る３板式カメラ（図１，図２，図４参照）は、例えば手術あるいは検査時に、患者等の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７６０～８００ｎｍ）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板式カメラにより撮像された画像（例えば観察部位の映像）は、モニタＭＮ１により表示され（図１３参照）、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１３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。

図１では図示を省略しているが、３板式カメラ１のレンズ１１よりも先端側は観察部位（例えば患部。以下同様。）に挿通されるスコープにより構成されている。このスコープは、例えば観察部位に挿通される硬性内視鏡等の医療器具の主要部であり、観察部位からの光Ｌ１をレンズ１１まで導光可能な細長い導光部材である。

レンズ１１は、分光プリズム１３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１３に入射する。

光学部品の一例としての分光プリズム１３は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１可視光Ｖ１と第２可視光Ｖ２とＩＲ光Ｎ１とに分光する。分光プリズム１３は、第１プリズム３１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム３２（例えば可視プリズム）と、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図７参照）。第１可視光Ｖ１は、第３プリズム３３に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。第２可視光Ｖ２は、第２プリズム３２に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。ＩＲ光Ｎ１は、第１プリズム３１に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。分光プリズム１３の詳細な構造例については、図７を参照して後述する。

可視イメージセンサの一例としての撮像素子１５１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（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と、電子シャッタによる露光制御回路（図示略）とを含む。撮像素子１５１は、第２プリズム３２（例えば可視プリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５１は、カメラ信号処理部１９１からの露光制御信号ＣＳＨ１に基づいて露光制御回路により定められる第１露光時間にわたって入射した第１可視光Ｖ１に基づいて撮像する。撮像素子１５１は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ１Ｖを生成して映像信号処理部１７に出力する。

特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５２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と、電子シャッタによる露光制御回路（図示略）とを含む。撮像素子１５２は、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５２は、カメラ信号処理部１９２からの露光制御信号ＣＳＨ２に基づいて露光制御回路により定められる第２露光時間にわたって入射した第２可視光Ｖ２に基づいて撮像する。撮像素子１５２は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ２Ｖを生成して映像信号処理部１７に出力する。

ＩＲイメージセンサの一例としての撮像素子１５３は、例えば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。撮像素子１５３は、第１プリズム３１（例えばＩＲプリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５３は、入射したＩＲ光Ｎ１に基づいて撮像する。撮像素子１５３は、撮像により観察部位の映像信号Ｎ１Ｖを生成して映像信号処理部１７に出力する。

映像信号処理部１７は、例えばＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいはＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等のプロセッサにより構成される。カメラ信号処理部１９１～１９３、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１および可視・ＩＲ合成処理部２３のそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９１は、撮像素子１５１からの映像信号Ｖ１Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第１可視映像信号Ｖ１ＶＤを生成し、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１に出力する。また、カメラ信号処理部１９１は、撮像素子１５１の第１露光時間を定めるための露光制御信号ＣＳＨ１を生成して撮像素子１５１に出力する。撮像素子１５１は、この露光制御信号ＣＳＨ１に基づいて第１可視光Ｖ１の第１露光時間を制御する。

カメラ信号処理部１９２は、撮像素子１５２からの映像信号Ｖ２Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第２可視映像信号Ｖ２ＶＤを生成し、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１に出力する。ここで、第１構成例では、撮像素子１５１に入射する第１可視光Ｖ１の光量と撮像素子１５２に入射する第２可視光Ｖ２の光量とは異なる。したがって、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとは明るさ（感度）が異なる。また、カメラ信号処理部１９２は、撮像素子１５２の第２露光時間を定めるための露光制御信号ＣＳＨ２を生成して撮像素子１５２に出力する。撮像素子１５２は、この露光制御信号ＣＳＨ２に基づいて第２可視光Ｖ２の第２露光時間を制御する。詳細は後述するが、第１露光時間と第２露光時間とは同一でもよいし、異なってもよい。

カメラ信号処理部１９３は、撮像素子１５３からの映像信号Ｎ１Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位のＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３に出力する。

長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１は、明るさ（感度）の異なる２つの映像信号（具体的には、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤ）を入力して重ね合わせることで合成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤを生成する。つまり、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１は、明るさ（感度）が異なる第１可視映像信号Ｖ１ＶＤおよび第２可視映像信号Ｖ２ＶＤを合成することで、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤあるいは第２可視映像信号Ｖ２ＶＤよりもダイナミックレンジが広がった広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤを生成できる。長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１は、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤを可視・ＩＲ合成処理部２３に出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３は、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１からの広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤとカメラ信号処理部１９３からのＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３は、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

モニタＭＮ１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１により生成された観察部位の可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤを表示する。これにより、医師等のユーザは、モニタＭＮ１に表示された可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤを目視で視認することで、観察部位中の蛍光発光した部位だけでなく広いダイナミックレンジを有するカラー映像によって術野等の周辺部分の状態を詳細に把握できる。録画機器は、例えば３板式カメラ１により生成された可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤのデータを録画可能なレコーダである。

［第２構成例］
第２構成例では、撮像素子１５１に入射する第１可視光Ｖ１の光量と撮像素子１５２に入射する第２可視光Ｖ２の光量とが略等しい（言い換えると、あまり差が無い）場合を想定する。したがって、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとは明るさ（感度）が略同等となり、明るさ（感度）が略同等の第１可視映像信号Ｖ１ＶＤおよび第２可視映像信号Ｖ２ＶＤに対して画素ずらしに対応した合成処理が施されることで高解像度化が図られた高解像度映像信号ＶＶＤＡが生成可能となる。

図２は、第２構成例に係る３板式カメラ１Ａの内部構成例を示すブロック図である。３板式カメラ１Ａは、レンズ１１と、分光プリズム１３と、撮像素子１５１，１５２，１５３と、映像信号処理部１７Ａとを含む構成である。映像信号処理部１７Ａは、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３と、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５と、可視・ＩＲ合成処理部２３Ａとを有する。図２の説明において、図１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。なお、以下の実施の形態１に係る３板式カメラが可視光を少なくとも２チャンネル分撮像可能である構成（具体的には、第１構成例、第２構成例、第５構成例、第６構成例）の説明において、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１等は、第１構成例で説明した広いダイナミックレンジを有するカラー映像を有するための処理を行うだけでなく、第２構成例での画素ずらし合成・高解像度化処理部２５が行う高解像度化（上述参照）の処理を併せて実行可能であってもよい。また、以下の実施の形態１に係る３板式カメラが可視光を少なくとも２チャンネル分撮像可能である構成（上述参照）の説明において、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１等の代わりに、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５に置き換えても構わない。

３板式カメラ１Ａでは、映像信号処理部１７Ａにおいて画素ずらしによる高解像度映像信号ＶＶＤＡが生成される。このため、分光プリズム１３において、第１可視光Ｖ１が入射する撮像素子１５１，第２可視光Ｖ２が入射する撮像素子１５２のそれぞれを、対応する第２プリズム３２，第３プリズム３３に接着するにあたり、撮像素子１５１と撮像素子１５２との位置を光学的に半画素程度（例えば、水平方向にあるいは垂直方向に、または両方の方向に）ずらして接着する必要がある。これにより、光学的に半画素（上述参照）ずらして配置された撮像素子１５１，１５２の撮像に基づいて、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５において、画素ずらしによる高解像度映像信号ＶＶＤＡが生成可能となる。

カメラ信号処理部１９１は、観察部位の第１可視映像信号Ｖ１ＶＤを生成し、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５に出力する。

カメラ信号処理部１９２は、観察部位の第２可視映像信号Ｖ２ＶＤを生成し、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５に出力する。

画素ずらし合成・高解像度化処理部２５は、上述したように明るさ（感度）が略同等な２つの映像信号（具体的には、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤ）を入力する。画素ずらし合成・高解像度化処理部２５は、入力された２つの映像信号を合成処理（つまり、第２プリズム３２に接着された撮像素子１５１の撮像に基づいてカメラ信号処理部１９１により生成された第１可視映像信号Ｖ１ＶＤと、第３プリズム３３に接着された撮像素子１５２の撮像に基づいてカメラ信号処理部１９２により生成された第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとの合成）を行い、高解像度映像信号ＶＶＤＡを生成する。画素ずらし合成・高解像度化処理部２５は、入力された２つの映像信号の合成処理（上述参照）を行うことで、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤあるいは第２可視映像信号Ｖ２ＶＤよりも高解像度を有する高解像度映像信号ＶＶＤＡを生成できる。画素ずらし合成・高解像度化処理部２５は、高解像度映像信号ＶＶＤＡを可視・ＩＲ合成処理部２３Ａに出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３Ａは、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５からの高解像度映像信号ＶＶＤＡとカメラ信号処理部１９３からのＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＡを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３Ａは、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＡを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第３構成例］
第３構成例では、近赤外（ＩＲ）光の波長帯域のうち異なる２つの波長帯域をそれぞれに撮像可能な撮像素子を２チャンネル（例えば図３に示す撮像素子１５１，１５３）を用いて撮像する場合を想定する。したがって、撮像素子１５１，１５３のそれぞれにより撮像された第１ＩＲ光Ｎ２に基づく第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ，第２ＩＲ光Ｎ３に基づく第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを適宜重ね合わせることで、１チャンネルだけでＩＲ光を撮像する構成（例えば第１構成例、第２構成例）に比べて患部のより詳細な様子を判別可能な映像信号を生成可能となる。

図３は、第３構成例に係る３板式カメラ１Ｂの内部構成例を示すブロック図である。３板式カメラ１Ｂは、レンズ１１と、分光プリズム１３と、撮像素子１５１Ｂ，１５２，１５３と、映像信号処理部１７Ｂとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｂは、カメラ信号処理部１９１Ｂ，１９２Ｂ，１９３Ｂと、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂとを有する。図３の説明において、図１または図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。

３板式カメラ１Ｂは、例えば手術あるいは検査時に、患者等の被検体内の観察部位（例えば患部）に予め投与された複数種類の蛍光試薬（例えばＩＣＧ）に所定の波長帯の励起光を照射し、その励起光に基づいて長波長側（例えば７００～８００ｎｍおよび８００～９００ｎｍ）にそれぞれ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１Ｂにより撮像された画像（例えば観察部位の映像）は、モニタＭＮ１により表示され（図１４参照）、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１３は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１ＩＲ光Ｎ２と可視光Ｖ３と第２ＩＲ光Ｎ３とに分光する。分光プリズム１３は、第１プリズム３１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム３２（例えばＩＲプリズム）と、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図７参照）。第１ＩＲ光Ｎ２は、第２プリズム３２に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。可視光Ｖ３は、第３プリズム３３に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。第２ＩＲ光Ｎ３は、第１プリズム３１に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。分光プリズム１３の詳細な構造例については、図７を参照して後述する。

ＩＲイメージセンサの一例としての撮像素子１５１Ｂは、例えば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。撮像素子１５１Ｂは、第２プリズム３２（例えばＩＲプリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５１Ｂは、入射した第１ＩＲ光Ｎ２に基づいて撮像する。撮像素子１５１Ｂは、撮像により観察部位の映像信号Ｎ２Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｂに出力する。

ＩＲイメージセンサの一例としての撮像素子１５３Ｂは、例えば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。撮像素子１５３Ｂは、第１プリズム３１（例えばＩＲプリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５３Ｂは、入射した第２ＩＲ光Ｎ３に基づいて撮像する。撮像素子１５３Ｂは、撮像により観察部位の映像信号Ｎ３Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｂに出力する。

映像信号処理部１７Ｂ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。カメラ信号処理部１９１Ｂ～１９３Ｂおよび可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９１Ｂは、撮像素子１５１からの映像信号Ｎ２Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂに出力する。詳細は後述するが、第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤと第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとは撮像に用いられた入射光の波長が異なる（図８Ｄおよび図８Ｅ参照）。

カメラ信号処理部１９２Ｂは、撮像素子１５２からの映像信号Ｖ３Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の可視映像信号Ｖ３ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂに出力する。

カメラ信号処理部１９３Ｂは、撮像素子１５３からの映像信号Ｎ３Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂに出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂは、カメラ信号処理部１９１Ｂからの第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤとカメラ信号処理部１９２Ｂからの可視映像信号Ｖ３ＶＤとカメラ信号処理部１９３Ｂからの第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３Ｂは、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第４構成例］
第４構成例では、可視光、ＩＲ光、ＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光の複数の異なる波長帯域をそれぞれに撮像可能な撮像素子を３チャンネル用いて撮像する場合を想定する。したがって、撮像素子１５１Ｃ，１５２，１５３のそれぞれにより撮像された映像信号を重ね合わせることで、多様な波長帯域の光の撮像により患部の詳細な様子を判別可能な映像信号を生成可能となる。

図４は、第４構成例に係る３板式カメラ１Ｃの内部構成例を示すブロック図である。３板式カメラ１Ｃは、レンズ１１と、分光プリズム１３と、撮像素子１５１Ｃ，１５２，１５３と、映像信号処理部１７Ｃとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｃは、カメラ信号処理部１９１Ｃ，１９２Ｂ，１９３と、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｃとを有する。図４の説明において、図１～図３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。

分光プリズム１３は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、ＵＶ光Ｕ１と可視光Ｖ３とＩＲ光Ｎ１とに分光する。分光プリズム１３は、第１プリズム３１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム３２（例えばＵＶプリズム）と、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図７参照）。ＵＶ光Ｕ１は、第２プリズム３２に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。可視光Ｖ３は、第３プリズム３３に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。ＩＲ光Ｎ１は、第１プリズム３１に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。分光プリズム１３の詳細な構造例については、図７を参照して後述する。

特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５１Ｃは、例えばＵＶ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。撮像素子１５１Ｃは、第２プリズム３２（例えばＵＶプリズム）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５１Ｃは、入射したＵＶ光Ｕ１に基づいて撮像する。撮像素子１５１Ｃは、撮像により観察部位の映像信号Ｕ１Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｃに出力する。

映像信号処理部１７Ｃ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。カメラ信号処理部１９１Ｃ，１９２Ｂ，１９３および可視・ＩＲ合成処理部２３Ｃのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９１Ｃは、撮像素子１５１Ｃからの映像信号Ｕ１Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位のＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｃに出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３Ｃは、カメラ信号処理部１９１ＣからのＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２Ｂからの可視映像信号Ｖ３ＶＤとカメラ信号処理部１９３からのＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＣを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３Ｃは、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＣを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第５構成例］
第５構成例では、可視光の波長帯域を撮像可能な撮像素子を３チャンネル（例えば図５に示す撮像素子１５１，１５２，１５３Ｄ）を用いて撮像し、それぞれの撮像素子に入射する可視光の光量が異なる場合を想定する。したがって、観察部位あるいはその周辺の高いダイナミックレンジを有するカラー映像によって術野等の周辺部分の状態を詳細に判別可能な映像信号を生成可能となる。

図５は、第５構成例に係る３板式カメラ１Ｄの内部構成例を示すブロック図である。３板式カメラ１Ｄは、レンズ１１と、分光プリズム１３と、撮像素子１５１，１５２，１５３Ｄと、映像信号処理部１７Ｄとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｄは、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３Ｄと、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄとを有する。図５の説明において、図１～図４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。

３板式カメラ１Ｄは、例えば手術あるいは検査時に、患者等の被検体内の観察部位（例えば患部）あるいはその周辺の術野を通常のカラー映像よりも鮮明に（言い換えると、通常のカラー映像より高いダイナミックレンジを有して）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１Ｄにより撮像された画像（例えば観察部位の映像）は、モニタＭＮ１により表示され、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１３は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１可視光Ｖ１と第２可視光Ｖ２と第３可視光Ｖ４とに分光する。分光プリズム１３は、第１プリズム３１（例えば可視プリズム）と、第２プリズム３２（例えば可視プリズム）と、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図７参照）。第１可視光Ｖ１は、第１プリズム３１（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５３Ｄに入射する。第２可視光Ｖ２は、第２プリズム３２（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。第３可視光Ｖ４は、第３プリズム３３（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。分光プリズム１３の詳細な構造例については、図７を参照して後述する。

第１可視イメージセンサの一例としての撮像素子１５３Ｄ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。撮像素子１５３Ｄは、第１プリズム３１（第１可視プリズムの一例）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５３Ｄは、入射した第１可視光Ｖ１に基づいて撮像する。撮像素子１５３Ｄは、撮像により観察部位の映像信号Ｖ１Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｄに出力する。

第２可視イメージセンサの一例としての撮像素子１５１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。撮像素子１５１は、第２プリズム３２（第２可視プリズムの一例）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５１は、入射した第２可視光Ｖ２に基づいて撮像する。撮像素子１５１は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ２Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｄに出力する。

特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５２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。撮像素子１５２は、第３プリズム３３（特定プリズムの一例）と対向するように配置される（図７参照）。撮像素子１５２は、入射した第３可視光Ｖ４に基づいて撮像する。撮像素子１５２は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ４Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｄに出力する。

映像信号処理部１７Ｄ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。カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３Ｄおよび長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９３Ｄは、撮像素子１５３Ｄからの映像信号Ｖ４Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第３可視映像信号Ｖ４ＶＤを生成し、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄに出力する。また、カメラ信号処理部１９３Ｄは、撮像素子１５３Ｄの第３露光時間を定めるための露光制御信号ＣＳＨ３を生成して撮像素子１５３Ｄに出力する。撮像素子１５３Ｄは、この露光制御信号ＣＳＨ３に基づいて第３可視光Ｖ４の露光時間を制御する。

長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄは、明るさ（感度）の異なる３つの映像信号（具体的には、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとカメラ信号処理部１９３Ｄからの第３可視映像信号Ｖ４ＶＤ）を入力して重ね合わせることで合成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤを生成する。つまり、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄは、明るさ（感度）が異なる第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤおよび第３可視映像信号Ｖ４ＶＤを合成することで、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤあるいは第３可視映像信号Ｖ４ＶＤよりもダイナミックレンジが広がった広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤを生成できる。長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｄは、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

図６は、実施の形態１に係る３板式カメラの構成例の組み合わせ例を示すテーブルである。図６において、第１構成例は図１、第２構成例は図２、第３構成例は図３、第４構成例は図４、第５構成例は図５をそれぞれ参照して説明済みである。実施の形態１に係る３板式カメラとして、第１構成例あるいは第２構成例の変形例（つまり第６構成例）として、第３プリズム３３に入射する光がＵＶ光であってもよい。つまり、図１および図２の説明において、「ＩＲ光」を「ＵＶ光」、「映像信号Ｎ１Ｖ」を「映像信号Ｕ１Ｖ」、「ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤ」を「ＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤ」にそれぞれ置き換えてもよい。

図７は、実施の形態１に係る分光プリズム１３の構造例を示す図である。上述したように、分光プリズム１３は、第１プリズム３１と第２プリズム３２と第３プリズム３３とが順に接着された構成である。第１プリズム３１、第２プリズム３２および第３プリズム３３が、レンズ１１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。ここでいう光軸方向は、第１プリズム３１の入射面３１ａに対して垂直に光Ｌ２が入射する方向である。上述した第１構成例～第６構成例において、第１プリズム３１、第２プリズム３２、第３プリズム３３の役割（言い換えると、機能および用途）は、それぞれ同一となる場合もあれば異なる場合もある。

先ず、第１プリズム３１がＩＲプリズムであると例示する（第１～第４構成例参照）。但し、第１プリズム３１はＩＲプリズムであることに限定されず、可視プリズム（第５構成例参照）あるいはＵＶプリズム（第６構成例参照）でもよい。

ＩＲプリズムは、光Ｌ２が入射する入射面３１ａと、光Ｌ２のうちＩＲ光を反射させる第１反射膜ＦＬＭ１（例えばダイクロイックミラー）が形成される反射面３１ｂと、ＩＲ光が出射する出射面３１ｃとを有する。第１反射膜ＦＬＭ１は、蒸着等により反射面３１ｂに形成され、光Ｌ２のうちＩＲ光（例えば８００ｎｍ以上の波長帯のＩＲ光）を反射させるとともに、光Ｌ２のうちＩＲ光でない光（例えば３００～４００ｎｍのＵＶ光、あるいは４００～８００ｎｍ程度の可視光）を透過させる（図８Ａ参照）。ＩＲ光は、反射面３１ｂで反射した後に入射面３１ａで全反射し、出射面３１ｃを介して撮像素子１５３に入射する。このように、ＩＲプリズムが第１プリズム３１として配置されることで、観察部位からの光Ｌ２のうちＩＲ成分の光が分光プリズム１３の最も対物側（つまり観察部位側）で撮像されるので、分光プリズム１３の後段側（つまり基端側）で撮像される場合に比べて反射等による光量の減衰が生じず、蛍光試薬の蛍光発光に基づく患部の状態がより鮮明に判別可能となり易くなる。

図８Ａは、第１反射膜ＦＬＭ１の分光特性例を示すグラフである。図８Ａの横軸は波長［ｎｍ：ナノメートル］を示し、縦軸は反射率あるいは透過率を示す。特性ＴＰ１は第１反射膜の透過率を示し、特性ＴＰ１によれば、第１反射膜ＦＬＭ１は３００～８００ｎｍ程度の光を透過させることができる。特性ＲＦ１は第１反射膜ＦＬＭ１の反射率を示し、特性ＲＦ１によれば、第１反射膜ＦＬＭ１は８００ｎｍ以上のＩＲ光を反射させることができる。したがって、撮像素子１５３には、面積ＡＲ１で示される光量のＩＲ光（言い換えると、光Ｌ２のうちＩＲ光）が全て入射できる。

次に、第２プリズム３２が可視プリズムであると例示する（第１，第２，第５，第６構成例参照）。但し、第２プリズム３２は可視プリズムであることに限定されず、ＩＲプリズム（第３構成例参照）あるいはＵＶプリズム（第４構成例参照）でもよい。

可視プリズムは、第１反射膜ＦＬＭ１を透過した光が入射する入射面３２ａと、その透過した光の一部の光量を反射させる第２反射膜ＦＬＭ２（例えばビームスプリッタ）が形成される反射面３２ｂと、その一部の光量の反射した可視光が出射する出射面３２ｃとを有する。第２反射膜ＦＬＭ２は、蒸着等により反射面３２ｂに形成され、入射面３２ａに入射した可視光の一部（例えば入射面３２ａに入射した光の２０％前後）の光量を有する可視光を反射させ、残りの（例えば入射面３２ａに入射した光の８０％前後）の光量を有する可視光を透過させる（図８Ｂ参照）。この一部の可視光は、反射面３２ｂで反射した後に入射面３２ａで全反射し、出射面３２ｃを介して撮像素子１５１に入射する。なお、第２反射膜ＦＬＭ２が反射する可視光の割合は２０％に限定されず、例えば１％～３０％程度の範囲でもよい。

図８Ｂは、第２反射膜ＦＬＭ２の分光特性例を示すグラフである。図８Ｂの横軸は波長［ｎｍ：ナノメートル］を示し、縦軸は反射率あるいは透過率を示す。特性ＴＰ２は第２反射膜の透過率を示し、特性ＴＰ２によれば、第２反射膜ＦＬＭ２は４００～８００ｎｍ程度の可視光の８０％を透過させることができる。特性ＲＦ２は第２反射膜ＦＬＭ２の反射率を示し、特性ＲＦ２によれば、第２反射膜ＦＬＭ２は４００～８００ｎｍ程度の可視光の２０％を反射させることができる。したがって、撮像素子１５１には、面積ＡＲ２で示される光量（つまり、入射面３２ａに入射した可視光（１００％とする）のうち２０％分）の可視光が入射できる。なお、後述する第３プリズム３３が可視プリズムである場合、第２反射膜ＦＬＭ２を透過した８０％の可視光は第３プリズム３３を透過して撮像素子１５２に入射する。

また、第２構成例（図２参照）に対応する分光プリズム１３では、第２反射膜ＦＬＭ２は、入射面３２ａに入射した可視光の一部（例えば入射面３２ａに入射した光の５０％前後）の光量を有する可視光を反射させ、残りの（例えば入射面３２ａに入射した光の５０％前後）の光量を有する可視光を透過させる。なお、この場合の第２反射膜ＦＬＭ２が反射する可視光の割合は５０％に限定されず、例えば３０％～５０％程度の範囲でもよい。同様に、後述する第３プリズム３３が可視プリズムである場合、第２反射膜ＦＬＭ２を透過した５０％の可視光は第３プリズム３３を透過して撮像素子１５２に入射する。

図８Ｃは、第１反射膜あるいは第２反射膜の分光特性の他の一例を示すグラフである。図８Ｃの横軸は波長［ｎｍ：ナノメートル］を示し、縦軸は反射率あるいは透過率を示す。特性ＴＰ３は第１反射膜あるいは第２反射膜の透過率を示し、特性ＴＰ３によれば、第１反射膜ＦＬＭ１あるいは第２反射膜ＦＬＭ２は４００～８００ｎｍ程度の可視光を透過させることができる。特性ＲＦ３は第１反射膜ＦＬＭ１あるいは第２反射膜ＦＬＭ２の反射率を示し、特性ＲＦ３によれば、第１反射膜ＦＬＭ１あるいは第２反射膜ＦＬＭ２は３００～４００ｎｍ程度のＵＶ光を反射させることができる。したがって、撮像素子１５１あるいは撮像素子１５３には、面積ＡＲ３で示される光量のＵＶ光が入射できる。

次に、第３プリズム３３が可視プリズムであると例示する（第１～第６構成例参照）。但し、第３プリズム３３は可視プリズムであることに限定されず、ＩＲプリズムあるいはＵＶプリズムでもよい。

可視プリズムは、第２反射膜ＦＬＭ２を透過した光（例えば可視光）が入射する入射面３３ａと、その透過した光が出射する出射面３３ｃとを有する。可視光は、出射面３３ｃを介して撮像素子１５２に入射する。

図８Ｄおよび図８Ｅは、第２反射膜ＦＬＭ２の分光特性の他の一例を示すグラフである。図８Ｄおよび図８Ｅの横軸は波長［ｎｍ］を示し、縦軸は反射率あるいは透過率を示す。特性ＴＰ４は第３構成例（図３参照）に係る分光プリズム１３の第２反射膜ＦＬＭ２の透過率（３００～７００ｎｍが透過可）を示し、特性ＲＦ４は第３構成例（図３参照）に係る分光プリズム１３の第２反射膜ＦＬＭ２の反射率（７００～８００ｎｍが反射可）を示す。特性ＴＰ４および特性ＲＦ４によれば、第３構成例（図３参照）に係る分光プリズム１３の第２反射膜ＦＬＭ２は、７００～８００ｎｍ程度のＩＲ光を反射させ、３００～４００ｎｍのＵＶ光および４００～７００ｎｍの可視光を透過させることができる。したがって、撮像素子１５１には、面積ＡＲ４で示される光量のＩＲ光が入射できる。また、図８Ｅに示すように、第３構成例（図３参照）に係る分光プリズム１３の第２反射膜ＦＬＭ２は、７００～８００ｎｍ程度のＩＲ光を反射させ、３００～４００ｎｍのＵＶ光および４００～７００ｎｍの可視光を透過させることができる。撮像素子１５２には、面積ＡＲ５で示される光量のＵＶ光あるいは可視光が入射できる。

図９は、第２可視光Ｖ２および第１可視光Ｖ１のそれぞれの露光時間が同一となる場合の、可視光分割比率と感度ＧＡＮ１、ダイナミックレンジＤＲＧ１、解像度ＲＳＯ１との関係例を示すグラフである。図９の横軸は可視光分割比率であり、言い換えると、これは、例えば第１構成例（図１参照）あるいは第２構成例（図２参照）において、第２反射膜ＦＬＭ２が第１反射膜ＦＬＭ１を透過した光（例えば可視光）を反射する割合である。例えば、可視光分割比率が１０％（つまり９０：１０）である場合、第２反射膜ＦＬＭ２は第１反射膜ＦＬＭ１を透過した光のうち１０％の可視光を反射し、９０％の可視光を透過する。つまり、第２可視光Ｖ２の光量：第１可視光Ｖ１の光量が９０：１０となる。他の可視光分割比率についても上述した具体例と同様に考えることができる。図９の縦軸は映像信号処理部１７，１７Ａにおいて生成される広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡの感度ＧＡＮ１、ダイナミックレンジＤＲＧ１、解像度ＲＳＯ１をそれぞれ示す。

図９では電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が同一となるように制御された例が示されている。したがって、感度ＧＡＮ１については、可視光分割比率が小さければ小さい程最大（例えば０％の時に最大（１００％）で最も明るくなる）となり、５０％の時に最小（５０％で最も暗くなる）となるような特性（例えば一次関数）に従って推移すると考えられる。これは、第１可視光Ｖ１に基づく第１可視映像信号Ｖ１ＶＤの明るさと第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤの明るさとのうち、より明るい第２可視光Ｖ２の明るさによって感度が決まるためである。

ダイナミックレンジＤＲＧ１については、同様に可視光分割比率が０より大きい範囲で小さければ小さい程大きく（例えば０．０１％の時に＋約８０ｄＢ）となり、５０％の時に最小（例えば０ｄＢ）となるような特性に従って推移すると考えられる。これは、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡにおいて、可視光分割比率が小さければ小さい程、暗い部分と明るい部分の差が広がり易くなるためである。

解像度ＲＳＯ１については、反対に可視光分割比率が小さければ小さい程最小（例えば０％の時に最小で１倍）となり、５０％の時に最大（例えば１．４倍）となるような特性に従って推移すると考えられる。これは、可視光分割比率が大きければ大きい程、隣接する画素間での画素値の差分が小さくなり画素ずらしによって高解像度化を実現し易くなるためである。

図１０は、第２可視光Ｖ２および第１可視光Ｖ１のそれぞれの露光時間が１０：１となる場合の、可視光分割比率と感度ＧＡＮ２、ダイナミックレンジＤＲＧ２、解像度ＲＳＯ２との関係例を示すグラフである。図１０の横軸は可視光分割比率であり、図９の説明と同様であるため説明を省略する。図１０の縦軸は映像信号処理部１７，１７Ａにおいて生成される広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡの感度ＧＡＮ２、ダイナミックレンジＤＲＧ２、解像度ＲＳＯ２をそれぞれ示す。

図１０では電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１０：１の比率となるように差が設けられた例が示されている。感度ＧＡＮ２については、図９に示す感度ＧＡＮ１と同様に、可視光分割比率が小さければ小さい程最大（例えば０％の時に最大（１００％）で最も明るくなる）となり、５０％の時に最小（５０％で最も暗くなる）となるような特性（例えば一次関数）に従って推移すると考えられる。これは、撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間の比率１０：１に、第２可視光Ｖ２と第１可視光Ｖ１との光量比率を掛け合わせたものが、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤの明るさの比率となり、そのうち明るい方の第２可視映像信号Ｖ２ＶＤの明るさにより感度が決まるためである。

撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が同一の時に比べて例えば１０：１の比率となるように差が設けられると、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡにおいて、明るい部分と暗い部分との差がより鮮明に現れやすくなりダイナミックレンジをより稼ぐことができると考えられる。したがって、ダイナミックレンジＤＲＧ２については、可視光分割比率が０より大きい範囲で小さければ小さい程大きく（例えば０．１％の時に＋約８０ｄＢ）となり、５０％の時に最小（例えば＋２０ｄＢ）となるような特性に従って推移すると考えられる。つまり、図１０の例であれば、最小値であっても＋２０ｄＢを稼ぐことができる。

電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１０：１の比率となるように差が設けられると、例えば可視光分割比率が１０％（第２可視光Ｖ２：第１可視光Ｖ１＝９０：１０）となる場合、撮像素子１５１に入射する光量：撮像素子１５２に入射する光量＝１００：１程度となると考えられる。つまり、第１可視光Ｖ１では暗いところはほぼ映らず、第２可視光Ｖ２では明るいところはほぼ映らないので重ね合わせた時に解像度を稼ぐことはほぼ難しいと考えることができる。したがって、解像度ＲＳＯ２については、可視光分割比率に拘わらず、小さい値（例えば０％の時に最小で１倍であって、５０％でも１．１倍程度）を推移すると考えられる。

図１１は、第２可視光Ｖ２および第１可視光Ｖ１のそれぞれの露光時間が１００：１となる場合の、可視光分割比率と感度ＧＡＮ２、ダイナミックレンジＤＲＧ３、解像度ＲＳＯ３との関係例を示すグラフである。図１１の横軸は可視光分割比率であり、図９の説明と同様であるため説明を省略する。図１１の縦軸は映像信号処理部１７，１７Ａにおいて生成される広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡの感度ＧＡＮ２、ダイナミックレンジＤＲＧ３、解像度ＲＳＯ３をそれぞれ示す。

図１１では電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１００：１の比率となるようにかなりの差が設けられた例が示されている。感度ＧＡＮ２については、図１０に示す感度ＧＡＮ２と同様に、可視光分割比率が小さければ小さい程最大（例えば０％の時に最大（１００％）で最も明るくなる）となり、５０％の時に最小（５０％で最も暗くなる）となるような特性（例えば一次関数）に従って推移すると考えられる。これは、撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間の比率１００：１に、第２可視光Ｖ２と第１可視光Ｖ１との光量比率を掛け合わせたものが、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤの明るさの比率となり、そのうち明るい方の第２可視映像信号Ｖ２ＶＤの明るさにより感度が決まるためである。

撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が同一の時に比べて例えば１００：１の比率となるようにかなりの差が設けられると、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡにおいて、明るい部分と暗い部分との差がより一層に鮮明に現れやすくなりダイナミックレンジをより多く稼ぐことができると考えられる。したがって、ダイナミックレンジＤＲＧ３については、可視光分割比率が０より大きい範囲で小さければ小さい程大きく（例えば１％の時に＋約８０ｄＢ）となり、５０％の時に最小（例えば＋４０ｄＢ）となるような特性に従って推移すると考えられる。つまり、図１１の例であれば、最小値であっても＋４０ｄＢを稼ぐことができる。

電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１００：１の比率となるようにかなりの差が設けられると、例えば可視光分割比率が１０％（第２可視光Ｖ２：第１可視光Ｖ１＝９０：１０）となる場合、撮像素子１５２に入射する光量：撮像素子１５１に入射する光量＝１０００：１程度となると考えられる。つまり、第２可視光Ｖ２では明るすぎて暗いところはほぼ映らず、第１可視光Ｖ１では暗すぎて明るいところはほぼ映らないので図１０の例に比べて重ね合わせた時に解像度を稼ぐことはほぼ難しいと考えることができる。したがって、解像度ＲＳＯ３については、可視光分割比率に拘わらず、小さい値（例えば０％の時に最小で１倍であって、５０％でも１．０２倍程度）を推移すると考えられる。

図１２は、第２可視光Ｖ２および第１可視光Ｖ１のそれぞれの露光時間が１：１０となる場合の、可視光分割比率と感度ＧＡＮ３、ダイナミックレンジＤＲＧ４、解像度ＲＳＯ４との関係例を示すグラフである。図１２の横軸は可視光分割比率であり、図９の説明と同様であるため説明を省略する。図１２の縦軸は映像信号処理部１７，１７Ａにおいて生成される広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡの感度ＧＡＮ３、ダイナミックレンジＤＲＧ４、解像度ＲＳＯ４をそれぞれ示す。

図１２では電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１：１０の比率となるように差が設けられた例が示されている。図１０の例と反対に、撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が例えば１：１０の比率となるように差が設けられると、例えば可視光分割比率が１０％（第２可視光Ｖ２：第１可視光Ｖ１＝９０：１０）となる場合、撮像素子１５２に入射する光量と撮像素子１５１に入射する光量とは可視光分割比率と露光時間比との相殺によってほぼ同等になると考えられる。したがって、感度ＧＡＮ３については、可視光分割比率が０％から１０％まで（言い換えると、撮像素子１５２，１５１にそれぞれ入射する光量があまり変わらない場合）は最小となるように略一定に推移し、可視光分割比率が１０％より大きくなり５０％になるまでは一次関数的に単調増加する特性として推移する。例えば５０％の時に最大（５０％、つまり－６ｄＢ）に明るくなる。これは、撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間の比率１：１０に、第２可視光Ｖ２と第１可視光Ｖ１との光量比率を掛け合わせたものが、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤの明るさの比率となり、そのうち明るい方の映像信号の明るさにより感度が決まるためである。

撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が同一の時に比べて例えば１：１０の比率となるように差が設けられると、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤあるいは高解像度映像信号ＶＶＤＡにおいて、可視光分割比率が０％より大きい範囲で小さければ小さい程明るさの差分が得られ易いが、可視光分割比率が高くなるにつれて明るい部分と暗い部分との差が現れにくくなりダイナミックレンジをより稼ぐことが難しくなると考えられる。したがって、ダイナミックレンジＤＲＧ４については、可視光分割比率が０％より大きい範囲で小さければ小さい程大きくなる（例えば、０．００１％の時に約＋８０ｄＢ）となるが、可視光分割比率が１０％の時に、撮像素子１５２，１５１の露光時間の比率１：１０と相殺されて、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとの明るさがほぼ同等となり、ダイナミックレンジＤＲＧ４は最小となる。可視光分割比率が１０％を超えると再び第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとの明るさに差ができるため、ダイナミックレンジＤＲＧ４が大きくなり、可視光分割比率５０％の場合は、撮像素子１５２，１５１の露光時間の比率１：１０と掛け合わせて、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第１可視映像信号Ｖ１ＶＤの明るさの比率が１：１０となるため、ダイナミックレンジは＋２０ｄＢとなる。

電子シャッタによる撮像素子１５２，１５１のそれぞれへの露光時間が１：１０の比率となるように差が設けられると、例えば可視光分割比率が１０％（第２可視光Ｖ２：第１可視光Ｖ１＝９０：１０）となる場合、撮像素子１５２に入射する光量と撮像素子１５１に入射する光量とがほぼ同等になると考えられる（上述参照）。つまり、可視光分割比率と露光時間比（１：１０）との相殺が起きる時（例えば可視光分割比率が１０％）の時に第１可視光Ｖ１に基づく第１可視映像信号Ｖ１ＶＤと第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとが同等の明るさとなるので、解像度ＲＳＯ４としては最大となり、相殺が起きにくくなるような可視光分割比率の時に最大値から低下するような特性で推移すると考えられる。

図１３は、実施の形態１に係る３板式カメラ１，１Ａ，１Ｃにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤ，ＩＭＶＤＤＡ，ＩＭＶＤＤＣのモニタＭＮ１での表示例を示す図である。図１３に示す可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤ，ＩＭＶＤＤＡ，ＩＭＶＤＤＣは、被検体である患者の観察部位（例えば肝臓および膵臓の周囲）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１３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、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤ，ＩＭＶＤＤＡ，ＩＭＶＤＤＣ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１，１Ａ，１Ｃ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高画質な可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤ，ＩＭＶＤＤＡ，ＩＭＶＤＤＣを生成してモニタＭＮ１に表示できる。なお、このような表示例は実施の形態１に係る３板式カメラに限定したものではなく、後述する実施の形態２に係る４板式カメラにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号も同様にモニタＭＮ１に表示されてよい。

図１４は、実施の形態１に係る３板式カメラ１Ｂにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢのモニタＭＮ１での表示例を示す図である。図１４に示す可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢは、被検体である患者の観察部位（例えば肝臓および膵臓の周囲）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。可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢは、２種類の波長帯域に分離（分光）された第１ＩＲ光Ｎ２および第２ＩＲ光Ｎ３の撮像に基づく、第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤおよび第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤの合成により、観察部位に静脈が存在しているのかあるいは動脈が存在しているのかを医師等のユーザに詳細に把握させることができる。例えば、７００～８００ｎｍの波長帯域では動脈血よりも静脈血の吸光係数が高く、逆に８００～９００ｎｍの波長帯域では静脈血よりも動脈血の吸光係数が高く、８００ｎｍ付近を境界として動脈血の吸光係数と静脈血の吸光係数とが逆転することが知られている。これにより、３板式カメラ１Ｂは、７００～８００ｎｍの波長を有する第１ＩＲ光Ｎ２と、８００～９００ｎｍの波長を有する第２ＩＲ光Ｎ３との強度比率によって、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢに移る血液が動脈血であるか、または静脈血であるかを識別可能となる。

図１４では、例えば第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤにより動脈が存在していることが示されている。このように、３板式カメラ１Ｂ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（特に静脈、動脈の存在の有無）を把握可能な高画質な可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＢを生成してモニタＭＮ１に表示できる。なお、このような表示例は実施の形態１に係る３板式カメラに限定したものではなく、後述する実施の形態２に係る４板式カメラにより生成された可視・ＩＲ合成映像信号も同様にモニタＭＮ１に表示されてよい。

以上により、実施の形態１に係る３板式カメラは、観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した特定波長帯光を特定イメージセンサに受光させる特定プリズムと、を有する。３板式カメラは、ＩＲイメージセンサ、可視イメージセンサおよび特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、観察部位のＩＲ映像信号、可視映像信号、特定映像信号を生成し、ＩＲ映像信号、可視映像信号および特定映像信号を合成してモニタＭＮ１に出力する映像信号処理部と、を有する。

これにより、３板式カメラは、例えば手術あるいは検査時に予め患者等の被検体内に蛍光試薬（例えばＩＣＧ）が投与された観察部位（例えば患部）からの光のうち特定波長帯域（例えば８００ｎｍ以上）、つまり蛍光試薬の蛍光領域に特化したＩＲ光を分光プリズム１３により分離（分光）することができる。したがって、３板式カメラは、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像と可視光によるカラー映像とをそれぞれ生成して出力できるので、医師等による患部の容易な把握を支援できる。

また、特定波長帯光は、可視光（例えば第１可視光Ｖ１）と同一の波長帯を有する第２可視光Ｖ２である。映像信号処理部１７は、可視映像信号（例えば第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ）と第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとを合成して広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤを生成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤとＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを合成する。これにより、３板式カメラ（例えば３板式カメラ１）は、ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤと広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤとを合成した可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤをモニタＭＮ１に表示できるので、術野の鮮明かつ患部位置を詳細に判明可能な映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、特定波長帯光は、可視光（例えば第１可視光Ｖ１）と同一の波長帯を有する第２可視光Ｖ２である。映像信号処理部１７は、可視映像信号（例えば第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ）と第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとを合成して高解像度映像信号ＶＶＤＡを生成し、高解像度映像信号ＶＶＤＡとＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを合成する。これにより、３板式カメラ（例えば３板式カメラ１Ａ）は、ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤと高解像度映像信号ＶＶＤＡとを合成した可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＡをモニタＭＮ１に表示できるので、例えば複雑な形状を有す患部の構造および位置を詳細に判明可能な映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、特定波長帯光は、ＩＲ光（例えば第１ＩＲ光Ｎ２）と異なる近赤外波長帯を有する第２ＩＲ光Ｎ３である。例えば、第１ＩＲ光Ｎ２の波長帯域は８００～１０００ｎｍであり、第２ＩＲ光Ｎ３の波長帯域は７００～８００ｎｍである。映像信号処理部１７は、ＩＲ映像信号（例えば第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ）と、可視映像信号Ｖ３ＶＤと、第２ＩＲ光Ｎ３に基づく第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとを合成する。これにより、３板式カメラ（例えば３板式カメラ１Ｂ）は、撮像対象となる波長帯域が異なる複数のＩＲ光の撮像に基づく第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ，第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを重ね合わせるので、術野のカラー映像とともに、蛍光試薬の反応（発光）によって患部のより的確な状態を示せるＩＲ映像信号とをモニタＭＮ１に表示でき、医師等のユーザよる医療行為を適切な支援できる。

また、特定波長帯光は、可視光Ｖ３より短い波長帯を有するＵＶ光Ｕ１である。映像信号処理部１７は、ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤと、可視映像信号Ｖ３ＶＤと、ＵＶ光Ｕ１に基づくＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤとを合成する。これにより、３板式カメラ（例えば３板式カメラ１Ｃ）は、３チャンネルのイメージセンサにおいて撮像される波長帯域がいずれも異なる複数の光の撮像に基づくＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤ，可視映像信号Ｖ３ＶＤ，ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤを重ね合わせるので、術野のカラー映像および蛍光試薬の反応（発光）に基づく患部の状態を示せるＩＲ映像信号だけでなく、ＵＶ光の撮像により得られる患部の状態を示せるＵＶ映像信号をモニタＭＮ１に表示できるので、医師等のユーザよる医療行為を適切な支援できる。

また、実施の形態１に係る３板式カメラは、観察部位からの光のうち入射した第１可視光を第１可視イメージセンサに受光させる第１可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第２可視光を第２可視イメージセンサに受光させる第２可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した特定波長帯光を特定イメージセンサに受光させる特定プリズムと、を有する。３板式カメラは、第１可視イメージセンサ、第２可視イメージセンサおよび特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、観察部位の第１可視映像信号、第２可視映像信号、特定映像信号を生成し、第１可視映像信号と、第２可視映像信号と、特定映像信号とを合成してモニタＭＮ１に出力する映像信号処理部と、を有する。

これにより、３板式カメラは、例えば手術あるいは検査時に、光量（明るさ）が異なる複数の可視光を重ね合わせることで、単一のカラー映像よりも広いダイナミックレンジを有する広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤをモニタＭＮ１に表示できるだけでなく、もう１チャンネル分の撮像光に基づく撮像映像を表示できる。したがって、３板式カメラは、術野を暗く映したり明るく映したりして術野の鮮明な状況を判明可能な映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、特定波長帯光は、第１可視光Ｖ１および第２可視光Ｖ２と同一の波長帯を有する第３可視光Ｖ４である。映像信号処理部１７Ｄは、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤと、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと、第３可視光に基づく第３可視映像信号とを合成して広ダイナミックレンジ映像信号を生成する。これにより、３板式カメラ１Ｄは、光量の異なる３チャンネル分の可視映像信号を重ね合わせるので、単一のカラー映像に比べて広範囲なダイナミックレンジを有する映像をモニタＭＮ１に表示できるので、術野のより一層鮮明かつ詳細が分かり易い映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、第１可視プリズムおよび第２可視プリズムのそれぞれは、特定プリズムよりも観察部位側から遠くに配置される。これにより、第１可視プリズムと第２可視プリズムとの接着面付近に配置される反射膜（例えば第２反射膜ＦＬＭ２）は、第１可視プリズムに入射する可視光と同一の波長帯域を有する可視光を反射させるための特性を有するように構成すればよいので、例えば可視光と波長帯域が異なるＩＲ光を反射させるための特性を持たせる場合に比べて、反射膜の製造精度を向上できる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、３つのプリズムが接着された分光プリズム１３を搭載した３板式カメラについて説明した。実施の形態２では、４つのプリズムが接着された分光プリズム１４を搭載した４板式カメラの例について説明する。

［第７構成例］
第７構成例では、２つの撮像素子１５１，１５２のそれぞれに入射する第１可視光Ｖ１の光量と第２可視光Ｖ２の光量とが異なり、かつ、ＩＲ光、ＵＶ光をそれぞれ撮像する場合を想定する。

図１５は、第７構成例に係る４板式カメラ１Ｅの内部構成例を示すブロック図である。４板式カメラ１Ｅは、レンズ１１と、分光プリズム１４と、撮像素子１５１，１５２，１５３，１５４と、映像信号処理部１７Ｅとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｅは、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３，１９４と、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１と、可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｅとを有する。図１５の説明において、図１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。なお、以下の実施の形態２に係る４板式カメラが可視光を少なくとも２チャンネル分撮像可能である構成（具体的には、第７構成例、第９構成例、第１０構成例、第１１構成例）の説明において、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１等は、第１構成例で説明した広いダイナミックレンジを有するカラー映像を有するための処理を行うだけでなく、第２構成例での画素ずらし合成・高解像度化処理部２５が行う高解像度化（上述参照）の処理を併せて実行可能であってもよい。また、以下の実施の形態２に係る４板式カメラが可視光を少なくとも２チャンネル分撮像可能である構成（上述参照）の説明において、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１等の代わりに、画素ずらし合成・高解像度化処理部２５に置き換えても構わない。

実施の形態２に係る４板式カメラ（図１５，図１８参照）は、例えば手術あるいは検査時に、患者等の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７６０～８００ｎｍ）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。４板式カメラにより撮像された画像（例えば観察部位の映像）は、モニタＭＮ１により表示され（図１３参照）、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１４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。

光学部品の一例としての分光プリズム１４は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１可視光Ｖ１と第２可視光Ｖ２とＩＲ光Ｎ１とＵＶ光Ｕ１とに分光する。分光プリズム１４は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム４２（例えばＵＶプリズム）と、第３プリズム４３（例えば可視プリズム）と、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図１９参照）。第１可視光Ｖ１は、第３プリズム４３（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。第２可視光Ｖ２は、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。ＩＲ光Ｎ１は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。ＵＶ光Ｕ１は、第２プリズム４２（例えばＵＶプリズム）に対向するように配置された撮像素子１５４に入射する。分光プリズム１４の詳細な構造例については、図２０を参照して後述する。

可視イメージセンサの一例としての撮像素子１５１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と、電子シャッタによる露光制御回路（図示略）とを含む。撮像素子１５１は、第３プリズム４３（例えば可視プリズム）と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５１は、カメラ信号処理部１９１からの露光制御信号ＣＳＨ１に基づいて露光制御回路により定められる第１露光時間にわたって入射した第１可視光Ｖ１に基づいて撮像する。撮像素子１５１は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ１Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｅに出力する。

第２特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５２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と、電子シャッタによる露光制御回路（図示略）とを含む。撮像素子１５２は、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５２は、カメラ信号処理部１９２からの露光制御信号ＣＳＨ２に基づいて露光制御回路により定められる第２露光時間にわたって入射した第２可視光Ｖ２に基づいて撮像する。撮像素子１５２は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ２Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｅに出力する。

ＩＲイメージセンサの一例としての撮像素子１５３は、例えば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。撮像素子１５３は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５３は、入射したＩＲ光Ｎ１に基づいて撮像する。撮像素子１５３は、撮像により観察部位の映像信号Ｎ１Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｅに出力する。

第１特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５４は、例えばＵＶ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。撮像素子１５４は、第２プリズム４２（例えばＵＶプリズム）と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５４は、入射したＵＶ光Ｕ２に基づいて撮像する。撮像素子１５４は、撮像により観察部位の映像信号Ｕ２Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｅに出力する。

映像信号処理部１７Ｅ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。カメラ信号処理部１９１～１９４、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１および可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｅのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９２は、撮像素子１５２からの映像信号Ｖ２Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第２可視映像信号Ｖ２ＶＤを生成し、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１に出力する。ここで、第７構成例では、撮像素子１５１に入射する第１可視光Ｖ１の光量と撮像素子１５２に入射する第２可視光Ｖ２の光量とは異なる。したがって、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとは明るさ（感度）が異なる。また、カメラ信号処理部１９２は、撮像素子１５２の第２露光時間を定めるための露光制御信号ＣＳＨ２を生成して撮像素子１５２に出力する。撮像素子１５２は、この露光制御信号ＣＳＨ２に基づいて第２可視光Ｖ２の第２露光時間を制御する。なお、第１露光時間と第２露光時間とは同一でもよいし、異なってもよい。

カメラ信号処理部１９４は、撮像素子１５４からの映像信号Ｕ２Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位のＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３に出力する。

可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｅは、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１からの広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＥとカメラ信号処理部１９３からのＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとカメラ信号処理部１９４からのＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ・ＵＶ合成映像信号ＩＭＶＶＤＥを生成する。可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｅは、可視・ＩＲ・ＵＶ合成映像信号ＩＭＶＶＤＥを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第８構成例］
第８構成例では、近赤外（ＩＲ）光の波長帯域のうち異なる２つの波長帯域をそれぞれに撮像可能な撮像素子を２チャンネル（例えば図１６に示す撮像素子１５３，１５４）を用いて撮像し、かつ、可視光、ＵＶ光をそれぞれ撮像する場合を想定する。

図１６は、第８構成例に係る４板式カメラ１Ｆの内部構成例を示すブロック図である。４板式カメラ１Ｆは、レンズ１１と、分光プリズム１４と、撮像素子１５１，１５２，１５３，１５４と、映像信号処理部１７Ｆとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｆは、カメラ信号処理部１９１，１９２Ｆ，１９３，１９４と、可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｆとを有する。図１６の説明において、図１５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。

実施の形態２に係る４板式カメラ（図１６，図１７参照）は、例えば手術あるいは検査時に、患者等の被検体内の観察部位（例えば患部）に予め投与された複数種類の蛍光試薬（例えばＩＣＧ）に所定の波長帯の励起光を照射し、その励起光に基づいて長波長側（例えば７００～８００ｎｍおよび８００～９００ｎｍ）にそれぞれ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。４板式カメラ１Ｆにより撮像された画像（例えば観察部位の映像）は、モニタＭＮ１により表示され（図１４参照）、医師等のユーザによる医療行為の実行を支援する。

光学部品の一例としての分光プリズム１４は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、可視光Ｖ３とＵＶ光Ｕ２と第１ＩＲ光Ｎ２と第２ＩＲ光Ｎ３とに分光する。分光プリズム１４は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム４２（例えばＩＲプリズム）と、第３プリズム４３（例えばＵＶプリズム）と、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図２０参照）。可視光Ｖ３は、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。ＵＶ光Ｕ２は、第３プリズム４３（例えばＵＶプリズム）に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。第１ＩＲ光Ｎ２は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。第２ＩＲ光Ｎ３は、第２プリズム４２（例えばＩＲプリズム）に対向するように配置された撮像素子１５４に入射する。分光プリズム１４の詳細な構造例については、図２０を参照して後述する。

第２特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５１は、例えばＵＶ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。撮像素子１５１は、第３プリズム４３と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５１は、撮像により観察部位の映像信号Ｕ２Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｆに出力する。

映像信号処理部１７Ｆ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。カメラ信号処理部１９１Ｆ，１９２～１９４および可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｆのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９１Ｆは、撮像素子１５１からの映像信号Ｕ２Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位のＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤを生成し、可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｆに出力する。

可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｆは、カメラ信号処理部１９１ＦからのＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの可視映像信号Ｖ３ＶＤとカメラ信号処理部１９３からの第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤとカメラ信号処理部１９４からの第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ・ＵＶ合成映像信号ＩＭＶＶＤＦを生成する。可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部２３Ｆは、可視・ＩＲ・ＵＶ合成映像信号ＩＭＶＶＤＦを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第９構成例］
第９構成例では、２つの撮像素子１５１，１５２のそれぞれに入射する第１可視光Ｖ１の光量と第２可視光Ｖ２の光量とが異なり、かつ、近赤外（ＩＲ）光の波長帯域のうち異なる２つの波長帯域をそれぞれに撮像可能な撮像素子を２チャンネル（例えば図１６に示す撮像素子１５３，１５４）を用いて撮像する場合を想定する。

図１７は、第９構成例に係る４板式カメラ１Ｇの内部構成例を示すブロック図である。４板式カメラ１Ｇは、レンズ１１と、分光プリズム１４と、撮像素子１５１，１５２，１５３，１５４と、映像信号処理部１７Ｇとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｇは、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３，１９４Ｇと、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｇとを有する。図１７の説明において、図１５あるいは図１６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。

光学部品の一例としての分光プリズム１４は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１可視光Ｖ１と第２可視光Ｖ２と第１ＩＲ光Ｎ２と第２ＩＲ光Ｎ３とに分光する。分光プリズム１４は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム４２（例えばＩＲプリズム）と、第３プリズム４３（例えば可視プリズム）と、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図２０参照）。第１可視光Ｖ１は、第３プリズム４３に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。第２可視光Ｖ２は、第４プリズム４４に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。第１ＩＲ光Ｎ２は、第１プリズム４１に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。第２ＩＲ光Ｎ３は、第２プリズム４２に対向するように配置された撮像素子１５４に入射する。分光プリズム１４の詳細な構造例については、図２０を参照して後述する。

第１特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５４は、例えば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。撮像素子１５４は、第２プリズム４２と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５４は、入射した第２ＩＲ光Ｎ３に基づいて撮像する。撮像素子１５４は、撮像により観察部位の映像信号Ｎ３Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｇに出力する。

映像信号処理部１７Ｇ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。カメラ信号処理部１９１～１９３，１９４Ｇおよび可視・ＩＲ合成処理部２３Ｇのそれぞれは、前述したプロセッサにより実行される。

カメラ信号処理部１９４Ｇは、撮像素子１５４からの映像信号Ｎ３Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを生成し、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｇに出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３Ｇは、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとカメラ信号処理部１９３からの第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤとカメラ信号処理部１９４Ｇからの第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＧを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３Ｇは、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＧを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

［第１０構成例］
第１０構成例では、可視光の波長帯域を撮像可能な撮像素子を３チャンネル（例えば図１８に示す撮像素子１５１，１５２，１５３）を用いて撮像し、それぞれの撮像素子に入射する可視光の光量が異なる場合を想定する。したがって、観察部位あるいはその周辺の高いダイナミックレンジを有するカラー映像によって術野等の周辺部分の状態を詳細に判別可能な映像信号を生成可能となる。

図１８は、第１０構成例に係る４板式カメラ１Ｈの内部構成例を示すブロック図である。４板式カメラ１Ｈは、レンズ１１と、分光プリズム１４と、撮像素子１５１，１５２，１５３，１５４と、映像信号処理部１７Ｈとを含む構成である。映像信号処理部１７Ｈは、カメラ信号処理部１９１，１９２，１９３，１９４Ｈと、可視・ＩＲ合成処理部２３Ｈとを有する。図１８の説明において、図１５～図１７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。

光学部品の一例としての分光プリズム１４は、観察部位からの光Ｌ２を入射し、第１可視光Ｖ１と第２可視光Ｖ２と第３可視光Ｖ４とＩＲ光Ｎ１とに分光する。分光プリズム１４は、第１プリズム４１（例えばＩＲプリズム）と、第２プリズム４２（例えば可視プリズム）と、第３プリズム４３（例えば可視プリズム）と、第４プリズム４４（例えば可視プリズム）とが順に接着された構成である（図２０参照）。第１可視光Ｖ１は、第３プリズム４３に対向するように配置された撮像素子１５１に入射する。第２可視光Ｖ２は、第４プリズム４４に対向するように配置された撮像素子１５２に入射する。ＩＲ光Ｎ１は、第１プリズム４１に対向するように配置された撮像素子１５３に入射する。第３可視光Ｖ４は、第２プリズム４２に対向するように配置された撮像素子１５４に入射する。分光プリズム１４の詳細な構造例については、図２０を参照して後述する。

第２特定イメージセンサの一例としての撮像素子１５４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と、電子シャッタによる露光制御回路（図示略）とを含む。撮像素子１５４は、第２プリズム４２と対向するように配置される（図２０参照）。撮像素子１５４は、カメラ信号処理部１９２からの露光制御信号ＣＳＨ３に基づいて露光制御回路により定められる第３露光時間にわたって入射した第３可視光Ｖ４に基づいて撮像する。撮像素子１５４は、撮像により観察部位の映像信号Ｖ４Ｖを生成して映像信号処理部１７Ｈに出力する。

カメラ信号処理部１９４Ｈは、撮像素子１５４からの映像信号Ｖ４Ｖを用いて各種のカメラ信号処理を施して観察部位の第３可視映像信号Ｖ４ＶＤを生成し、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｈに出力する。また、カメラ信号処理部１９４Ｈは、撮像素子１５４の第３露光時間を定めるための露光制御信号ＣＳＨ３を生成して撮像素子１５４に出力する。撮像素子１５４は、この露光制御信号ＣＳＨ３に基づいて第３可視光Ｖ４の第３露光時間を制御する。

長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｈは、明るさ（感度）の異なる３つの映像信号（具体的には、カメラ信号処理部１９１からの第１可視映像信号Ｖ１ＶＤとカメラ信号処理部１９２からの第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとカメラ信号処理部１９４Ｈからの第３可視映像信号Ｖ４ＶＤ）を入力して重ね合わせることで合成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨを生成する。つまり、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｈは、明るさ（感度）が異なる第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤおよび第３可視映像信号Ｖ４ＶＤを合成することで、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ、第２可視映像信号Ｖ２ＶＤあるいは第３可視映像信号Ｖ４ＶＤよりもダイナミックレンジが広がった広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨを生成できる。長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｈは、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨを可視・ＩＲ合成処理部２３Ｈに出力する。

可視・ＩＲ合成処理部２３Ｈは、長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部２１Ｈからの広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨとカメラ信号処理部１９３からのＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを入力して重ね合わせることで合成し、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＨを生成する。可視・ＩＲ合成処理部２３Ｈは、可視・ＩＲ合成映像信号ＩＭＶＶＤＨを、モニタＭＮ１に出力したり録画機器（図示略）に送信して蓄積させたりしてよい。

図１９は、実施の形態２に係る４板式カメラの構成例の組み合わせ例を示すテーブルである。図１９において、第７構成例は図１５、第８構成例は図１６、第９構成例は図１７、第１０構成例は図１８をそれぞれ参照して説明済みである。実施の形態２に係る４板式カメラとして、第１０構成例の変形例（つまり第１１構成例）として、第１プリズム４１に入射する光がＵＶ光であってもよい。つまり、図１８の説明において、「ＩＲ光」を「ＵＶ光」、「映像信号Ｎ１Ｖ」を「映像信号Ｕ１Ｖ」、「ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤ」を「ＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤ」にそれぞれ置き換えてもよい。

図２０は、実施の形態２に係る分光プリズム１４の構造例を示す図である。上述したように、分光プリズム１４は、第１プリズム４１と第２プリズム４２と第３プリズム４３と第４プリズム４４とが順に接着された構成である。第１プリズム４１、第２プリズム４２、第３プリズム４３および第４プリズム４４が、レンズ１１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。ここでいう光軸方向は、第１プリズム４１の入射面４１ａに対して垂直に光Ｌ２が入射する方向である。上述した第７構成例～第１１構成例において、第１プリズム４１、第２プリズム４２、第３プリズム４３、第４プリズム４４の役割（言い換えると、機能および用途）は、それぞれ同一となる場合もあれば異なる場合もある。

先ず、第１プリズム４１がＩＲプリズムであると例示する（第７～第１０構成例参照）。但し、第１プリズム４１はＩＲプリズムであることに限定されず、可視プリズムあるいはＵＶプリズム（第１１構成例参照）でもよい。

ＩＲプリズムは、光Ｌ２が入射する入射面４１ａと、光Ｌ２のうちＩＲ光を反射させる第１反射膜ＦＬＭ３（例えばダイクロイックミラー）が形成される反射面４１ｂと、ＩＲ光が出射する出射面４１ｃとを有する。第１反射膜ＦＬＭ３は、蒸着等により反射面４１ｂに形成され、光Ｌ２のうちＩＲ光（例えば８００ｎｍ以上の波長帯のＩＲ光）を反射させるとともに、光Ｌ２のうちＩＲ光でない光（例えば３００～４００ｎｍのＵＶ光、あるいは４００～８００ｎｍ程度の可視光）を透過させる（図８Ａ参照）。ＩＲ光は、反射面４１ｂで反射した後に入射面４１ａで全反射し、出射面４１ｃを介して撮像素子１５３に入射する。このように、ＩＲプリズムが第１プリズム４１として配置されることで、観察部位からの光Ｌ２のうちＩＲ成分の光が分光プリズム１４の最も対物側（つまり観察部位側）で撮像されるので、分光プリズム１４の後段側（つまり基端側）で撮像される場合に比べて反射等による光量の減衰が生じず、蛍光試薬の蛍光発光に基づく患部の状態がより鮮明に判別可能となり易くなる。

次に、第２プリズム４２がＵＶプリズムであると例示する（第７構成例参照）。但し、第２プリズム４２はＵＶプリズムであることに限定されず、ＩＲプリズム（第８，第９構成例参照）あるいは可視プリズム（第１０，第１１構成例参照）でもよい。

ＵＶプリズムは、第１反射膜ＦＬＭ３を透過した光が入射する入射面４２ａと、その透過した光のうち３００～４００ｎｍの波長帯域を有するＵＶ光を反射させる第２反射膜ＦＬＭ４（例えばビームスプリッタ）が形成される反射面４２ｂと、その他の波長帯域（例えば４００～８００ｎｍ）を有する可視光が出射する出射面４２ｃとを有する。第２反射膜ＦＬＭ４は、蒸着等により反射面４２ｂに形成され、入射面４２ａに入射した光のうちＵＶ光を反射させ、残りの可視光を透過させる（図８Ｃ参照）。ＵＶ光は、反射面４２ｂで反射した後に入射面４２ａで全反射し、出射面４２ｃを介して撮像素子１５４に入射する。

次に、第３プリズム４３が可視プリズムであると例示する（第７，第９，第１０，第１１構成例参照）。但し、第３プリズム４３は可視プリズムであることに限定されず、ＩＲプリズムあるいはＵＶプリズム（第８構成例参照）でもよい。

可視プリズムは、第２反射膜ＦＬＭ４を透過した光が入射する入射面４３ａと、その透過した光の一部の光量を反射させる第３反射膜ＦＬＭ５（例えばビームスプリッタ）が形成される反射面４３ｂと、その一部の光量の反射した可視光が出射する出射面４３ｃとを有する。第３反射膜ＦＬＭ５は、蒸着等により反射面４３ｂに形成され、入射面４３ａに入射した可視光の一部（例えば入射面４３ａに入射した光の２０％前後）の光量を有する可視光を反射させ、残りの（例えば入射面４３ａに入射した光の８０％前後）の光量を有する可視光を透過させる（図８Ｂ参照）。この一部の可視光は、反射面４３ｂで反射した後に入射面４３ａで全反射し、出射面４３ｃを介して撮像素子１５１に入射する。なお、第３反射膜ＦＬＭ５が反射する可視光の割合は２０％に限定されず、例えば１％～３０％程度の範囲でもよい。

次に、第４プリズム４４が可視プリズムであると例示する（第７～第１１構成例参照）。但し、第４プリズム４４は可視プリズムであることに限定されず、ＩＲプリズムあるいはＵＶプリズムでもよい。

可視プリズムは、第３反射膜ＦＬＭ５を透過した光（例えば可視光）が入射する入射面４４ａと、その透過した光が出射する出射面４４ｃとを有する。可視光は、出射面４４ｃを介して撮像素子１５２に入射する。

以上により、実施の形態２に係る４板式カメラは、観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第１特定波長帯光を第１特定イメージセンサに受光させる第１特定プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第２特定波長帯光を第２特定イメージセンサに受光させる第２特定プリズムと、を有する。４板式カメラは、ＩＲイメージセンサ、可視イメージセンサ、第１特定イメージセンサおよび第２特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、観察部位のＩＲ映像信号、可視映像信号、第１特定映像信号、第２特定映像信号を生成し、ＩＲ映像信号と、可視映像信号と、第１特定映像信号と、第２特定映像信号とを合成してモニタＭＮ１に出力する映像信号処理部と、を有する。

これにより、４板式カメラは、例えば手術あるいは検査時に予め患者等の被検体内に蛍光試薬（例えばＩＣＧ）が投与された観察部位（例えば患部）からの光のうち特定波長帯域（例えば８００ｎｍ以上）、つまり蛍光試薬の蛍光領域に特化したＩＲ光を分光プリズム１３により分離（分光）することができる。したがって、４板式カメラは、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像と可視光によるカラー映像とをそれぞれ生成して出力できるので、医師等による患部の容易な把握を支援できる。

また、第１特定波長帯光は、ＩＲ光と異なる近赤外波長帯を有する第２ＩＲ光Ｎ３である。第２特定波長帯光は、可視光Ｖ３より短い波長帯を有するＵＶ光Ｕ２である。映像信号処理部１７Ｆは、ＩＲ映像信号（例えば第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ）と、可視映像信号Ｖ３ＶＤと、第２ＩＲ光Ｎ３に基づく第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤと、ＵＶ光Ｕ２に基づくＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤとを合成する。これにより、４板式カメラ（例えば４板式カメラ１Ｆ）は、撮像対象となる波長帯域が異なる複数のＩＲ光の撮像に基づく第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ，第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを重ね合わせるので、術野のカラー映像およびＵＶ光の撮像により得られる患部の状態を示せるＵＶ映像信号とともに、蛍光試薬の反応（発光）によって患部のより的確な状態を示せるＩＲ映像信号とをモニタＭＮ１に表示でき、医師等のユーザよる医療行為を適切な支援できる。

また、第１特定波長帯光は、可視光と同一の波長帯を有する第２可視光Ｖ２である。第２特定波長帯光は、可視光（例えば第１可視光Ｖ１）より短い波長帯を有するＵＶ光Ｕ２である。映像信号処理部１７Ｅは、可視映像信号（例えば第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ）と第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとを合成して広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＥを生成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＥと、ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤと、ＵＶ光Ｕ２に基づくＵＶ映像信号Ｕ２ＶＤとを合成する。これにより、４板式カメラ（例えば４板式カメラ１Ｅ）は、４チャンネルのイメージセンサにおいて撮像される波長帯域がいずれも異なる複数の光の撮像に基づくＵＶ映像信号Ｕ１ＶＤ，第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ，第２可視映像信号Ｖ２ＶＤ，ＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤを重ね合わせるので、術野の広いダイナミックレンジを有するカラー映像および蛍光試薬の反応（発光）に基づく患部の状態を示せるＩＲ映像信号だけでなく、ＵＶ光の撮像により得られる患部の状態を示せるＵＶ映像信号をモニタＭＮ１に表示できるので、医師等のユーザよる医療行為を適切な支援できる。

また、第１特定波長帯光は、可視光（例えば第１可視光Ｖ１）と同一の波長帯を有する第２可視光Ｖ２である。第２特定波長帯光は、ＩＲ光（例えば第１ＩＲ光Ｎ２）と異なる近赤外波長帯を有する第２ＩＲ光Ｎ３である。映像信号処理部１７Ｇは、可視映像信号（例えば第１可視映像信号Ｖ１ＶＤ）と第２可視光Ｖ２に基づく第２可視映像信号Ｖ２ＶＤとを合成して広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤを生成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤと、ＩＲ映像信号（例えば第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ）と、第２ＩＲ光Ｎ３に基づく第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤとを合成する。これにより、４板式カメラ（例えば４板式カメラ１Ｇ）は、撮像対象となる波長帯域が異なる複数のＩＲ光の撮像に基づく第１ＩＲ映像信号Ｎ２ＶＤ，第２ＩＲ映像信号Ｎ３ＶＤを重ね合わせ、さらに、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤおよび第２可視映像信号Ｖ２ＶＤを重ね合わせて広いダイナミックレンジを有するカラー映像を生成できるので、術野の広いダイナミックレンジを有するカラー映像と、蛍光試薬の反応（発光）によって患部のより的確な状態を示せるＩＲ映像信号とをモニタＭＮ１に表示でき、医師等のユーザよる医療行為を適切な支援できる。

また、実施の形態２に係る４板式カメラは、観察部位からの光のうち入射した第１可視光を第１可視イメージセンサに受光させる第１可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第２可視光を第２可視イメージセンサに受光させる第２可視プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第１特定波長帯光を第１特定イメージセンサに受光させる第１特定プリズムと、観察部位からの光のうち入射した第２特定波長帯光を第２特定イメージセンサに受光させる第２特定プリズムと、を有する。４板式カメラは、第１可視イメージセンサ、第２可視イメージセンサ、第１特定イメージセンサおよび第２特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、観察部位の第１可視映像信号、第２可視映像信号、第１特定映像信号、第２特定映像信号を生成し、第１可視映像信号と、第２可視映像信号と、第１特定映像信号と、第２特定映像信号とを合成してモニタＭＮ１に出力する映像信号処理部と、を有する。

これにより、４板式カメラは、例えば手術あるいは検査時に、光量（明るさ）が異なる複数の可視光を重ね合わせることで、単一のカラー映像よりも広いダイナミックレンジを有する広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＤをモニタＭＮ１に表示できるだけでなく、もう２チャンネル分の撮像光に基づく撮像映像を表示できる。したがって、４板式カメラは、術野を暗く映したり明るく映したりして術野の鮮明な状況を判明可能な映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、第１特定波長帯光は、第１可視光Ｖ１と同一の波長帯を有する第３可視光Ｖ４である。第２特定波長帯光は、第１可視光Ｖ１より長い波長帯を有するＩＲ光Ｎ１である。映像信号処理部１７Ｈは、第１可視映像信号Ｖ１ＶＤと第２可視映像信号Ｖ２ＶＤと第３可視光Ｖ４に基づく第３可視映像信号Ｖ４ＶＤとを合成して広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨを生成し、広ダイナミックレンジ映像信号ＶＶＤＨと、ＩＲ光Ｎ１に基づくＩＲ映像信号Ｎ１ＶＤとを合成する。これにより、４板式カメラは、光量の異なる３チャンネル分の可視映像信号を重ね合わせるので、単一のカラー映像に比べて広範囲なダイナミックレンジを有する映像をモニタＭＮ１に表示できるので、術野のより一層鮮明かつ詳細が分かり易い映像を医師等のユーザに提示でき、ユーザによる医療行為を適切な支援できる。

また、第１可視プリズムおよび第２可視プリズムのそれぞれは、第１特定プリズムおよび第２特定プリズムよりも観察部位側から遠くに配置される。これにより、第１可視プリズムと第２可視プリズムとの接着面付近に配置される反射膜（例えば第３反射膜ＦＬＭ５）は、第１可視プリズムに入射する可視光と同一の波長帯域を有する可視光を反射させるための特性を有するように構成すればよいので、例えば可視光と波長帯域が異なるＩＲ光を反射させるための特性を持たせる場合に比べて、反射膜の製造精度を向上できる。

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。

本開示は、蛍光試薬が投与された観察部位のより鮮明な蛍光画像を生成して出力し、医師等による患部の容易な把握を支援する３板式カメラおよび４板式カメラとして有用である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ３板式カメラ
１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ４板式カメラ
１１レンズ
１３、１４分光プリズム
１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇ、１７Ｈ映像信号処理部
２１、２１Ｄ長短露光合成・広ダイナミックレンジ処理部
２３、２３Ａ、２３Ｂ可視・ＩＲ合成処理部
２３Ｆ可視・ＩＲ・ＵＶ合成処理部
２５画素ずらし合成・高解像度化処理部
３１、４１第１プリズム
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ入射面
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ反射面
４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ、４４ｃ出射面
３２、４２第２プリズム
３３、４３第３プリズム
４４第４プリズム
１５１、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５２、１５２Ｂ、１５３、１５３Ｂ、１５３Ｄ、１５４撮像素子
１９１、１９１Ｂ、１９１Ｃ、１９２、１９２Ｂ、１９２Ｆ、１９３、１９３Ｂ、１９３Ｄ、１９４、１９４Ｇカメラ信号処理部
ＦＬＭ１、ＦＬＭ３第１反射膜
ＦＬＭ２、ＦＬＭ４第２反射膜
ＦＬＭ５第３反射膜

Claims

観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、
前記観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、
前記観察部位からの光のうち入射した前記可視光と同一波長帯を有する第２可視光を特定イメージセンサに受光させる特定プリズムと、
露光制御信号によって、前記可視イメージセンサおよび前記特定イメージセンサのそれぞれの露光時間を同一または異なるように制御するカメラ信号処理部と、
前記ＩＲイメージセンサ、前記可視イメージセンサおよび前記特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、前記観察部位のＩＲ映像信号、第１可視映像信号、第２可視映像信号を生成し、前記観察部位の前記第１可視映像信号および前記第２可視映像信号から広ダイナミックレンジ映像信号だけでなく高解像度映像信号も生成可能であり、生成された前記広ダイナミックレンジ映像信号または前記高解像度映像信号のいずれか一方と前記ＩＲ映像信号とを合成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備える、
３板式カメラ。
前記可視プリズムに前記特定プリズムよりも多くの前記可視光が入射されるように前記可視光を分光する分光プリズム、を更に備え、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記特定イメージセンサの露光時間と同一、もしくは前記可視イメージセンサの露光時間が前記特定イメージセンサの露光時間よりも長い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記広ダイナミックレンジ映像信号を生成し、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記特定イメージセンサの露光時間よりも短い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記高解像度映像信号を生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
前記可視プリズムに前記特定プリズムと同量の前記可視光が入射されるように前記可視光を分光する分光プリズム、を更に備え、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記特定イメージセンサの露光時間と同一の場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記高解像度映像信号を生成し、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記特定イメージセンサの露光時間よりも長いもしくは短い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記広ダイナミックレンジ映像信号を生成する、
請求項１に記載の３板式カメラ。
観察部位からの光のうち入射したＩＲ光をＩＲイメージセンサに受光させるＩＲプリズムと、
前記観察部位からの光のうち入射した可視光を可視イメージセンサに受光させる可視プリズムと、
前記観察部位からの光のうち入射した前記可視光と同一波長帯を有する第２可視光を第１特定イメージセンサに受光させる第１特定プリズムと、
前記観察部位からの光のうち入射した前記ＩＲ光と異なる近赤外波長帯を有する第２ＩＲ光または前記可視光より短い波長帯を有するＵＶ光のうちいずれか一方を第２特定イメージセンサに受光させる第２特定プリズムと、
露光制御信号によって、前記可視イメージセンサおよび前記第１特定イメージセンサのそれぞれの露光時間を同一または異なるように制御するカメラ信号処理部と、
前記ＩＲイメージセンサ、前記可視イメージセンサ、前記第１特定イメージセンサおよび前記第２特定イメージセンサのそれぞれの撮像出力に基づいて、前記観察部位のＩＲ映像信号、第１可視映像信号、第２可視映像信号、特定映像信号を生成し、前記観察部位の前記第１可視映像信号および前記第２可視映像信号から広ダイナミックレンジ映像信号だけでなく高解像度映像信号も生成可能であり、生成された前記広ダイナミックレンジ映像信号または前記高解像度映像信号のいずれか一方と前記ＩＲ映像信号と前記特定映像信号とを合成してモニタに出力する映像信号処理部と、を備える、
４板式カメラ。
前記可視プリズムに前記第１特定プリズムよりも多くの前記可視光が入射されるように前記可視光を分光する分光プリズム、を更に備え、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記第１特定イメージセンサの露光時間と同一、もしくは前記可視イメージセンサの露光時間が前記第１特定イメージセンサの露光時間よりも長い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記広ダイナミックレンジ映像信号を生成し、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記第１特定イメージセンサの露光時間よりも短い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記高解像度映像信号を生成する、
請求項４に記載の４板式カメラ。
前記可視プリズムに前記第１特定プリズムと同量の前記可視光が入射されるように前記可視光を分光する分光プリズム、を更に備え、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記第１特定イメージセンサの露光時間と同一の場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記高解像度映像信号を生成し、
前記可視イメージセンサの露光時間が前記第１特定イメージセンサの露光時間よりも長いもしくは短い場合、前記映像信号処理部は、前記第１可視映像信号と前記第２可視映像信号とを合成した前記広ダイナミックレンジ映像信号を生成する、
請求項４に記載の４板式カメラ。