JP2006223730A - 電子内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 可撓管の仕様に拘わらず、該可撓管の先端位置を高精度に検出することができる電子内視鏡システムを提供すること。
【解決手段】 電子内視鏡システムは、先端に撮像素子を備える可撓管を有する内視鏡と、互いに直交する少なくとも第一の方向および第二の方向に磁場を発生させる磁場発生手段と、可撓管の先端に位置し、磁場を検出し、各方向の磁場に対応する検出信号を出力する磁場検出センサを有する磁場検出手段と、磁場検出センサから出力された検出信号に基づいて、磁場発生手段に対する可撓管先端の相対的位置情報を生成する位置情報生成手段と、上記磁場の発生地点と磁場検出センサが所定の距離にあるときに生成され位置情報生成手段に入力する参照検出信号のレベルが所定の条件を満たすように、該レベルを補正する補正手段とを有し、上記位置情報生成手段は該補正手段によって補正された状態で、可撓管先端の相対的位置情報を生成する構成にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内視鏡、特に医療用内視鏡における可撓管の管腔内挿入時における形状を検出する電子内視鏡システムに関する。

近年、医療分野において、体腔内に挿入された医療用挿入具の形状を検出するシステムが様々提案されている。該提案としては、例えば、下記の特許文献１に開示される。

特開２００１−１４５６３０号公報

特許文献１には、磁場を発生する磁場発生部と、該磁場発生部により発生した磁場をコイル等により検出する磁気センサを先端に備えるプローブとを有する内視鏡における先端位置検出システムが開示されている。特許文献１に記載のシステムは、該プローブを内視鏡の鉗子チャンネル内に挿通した状態で、磁場発生部により磁場を発生させる。そして、該磁場を磁気センサによって検出することにより、該検出信号に基づいて内視鏡の体腔内における先端位置を検知することができる。

近年、電子内視鏡システムでは、体腔内の様々な部位に関する観察または処置を可能にするために、仕様の異なる多種類の可撓管が用いられている。ここで可撓管の仕様とは、可撓管の内部構成や、形状、全長、径等を意味する。なお、該仕様は、メーカ毎によっても異なる。

そのため、上記特許文献１に記載のシステムでは、該システムにおいて採用されている可撓管の仕様によって、発生した磁場を検出可能な範囲が変化してしまうおそれや、仮に磁場を検出できたとしても、検出信号が必ずしも先端位置の検知に十分なレベルにならないおそれがある。このような場合、術者は、検出作業を繰り返し試行する必要が生じてしまう。そのため、先端位置検出システムのさらなる改善が要望されている。

そこで本発明は、以上の事情に鑑み、可撓管の仕様に拘わらず、該可撓管の先端位置を高精度に検出することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の電子内視鏡システムは、先端に撮像素子を備える可撓管を有する内視鏡と、互いに直交する少なくとも第一の方向および第二の方向に磁場を発生させる磁場発生手段と、可撓管の先端に位置し、磁場を検出し、各方向の磁場に対応する検出信号を出力する磁場検出センサを有する磁場検出手段と、磁場検出センサから出力された検出信号に基づいて、磁場発生手段に対する可撓管先端の相対的位置情報を生成する位置情報生成手段と、磁場発生手段による磁場の発生地点と磁場検出センサが所定の距離にあるときに生成され前記位置情報生成手段に入力する参照検出信号のレベルが、所定の条件を満たすように、該レベルを補正する補正手段と、を有し、上記の位置情報生成手段は該補正手段によって補正された状態で、可撓管先端の相対的位置情報を生成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、位置情報生成手段による可撓管先端の相対的位置情報の生成に用いられる検出信号は、補正手段により予め補正された状態にある。従って、システムにおいて用いられる可撓管、さらに言えば内視鏡の仕様の違いによって検出信号レベルが低下したり、磁場検出範囲が狭くなったりすることがなくなり、どのような可撓管を用いた場合であっても高精度な位置検出が可能になる。

詳しくは、上記補正手段は、磁場発生手段を駆動するための駆動信号を増幅する第一の増幅手段を有し、駆動信号を増幅して前記磁場の強度を変化することにより補正する（請求項２）。該第一の増幅手段は、各方向の磁場を発生させる各駆動信号を各々独立の増幅率で増幅してもよいし、共通の増幅率によって増幅してもよい。

請求項５に記載の発明によれば、第一の増幅手段は、位置情報生成手段に入力する参照検出信号のレベルが基準値以上となるように駆動信号を増幅することができる。この場合、位置情報生成手段は、補正手段により補正された各参照検出信号のレベルを保有し、実際に生成された各方向の検出信号と、実際に生成された各方向の検出信号に対応する参照検出信号のレベルとに基づいて可撓管先端の相対的位置情報を生成する（請求項６）。

また請求項７に記載の発明によれば、第一の増幅手段は、位置情報生成手段に入力する参照検出信号のレベルが基準値となるように駆動信号を増幅することもできる。

なお、請求項８に記載の発明によれば、補正手段に、各方向の磁場に対応して順次生成される各検出信号を直接増幅する第二の増幅手段を設けることができる。この場合、補正手段は、第一の増幅手段による補正でも参照検出信号のレベルが所定の条件を満たさない場合に、第二の増幅手段による増幅を実行することができる（請求項９）。

請求項１０に記載の発明によれば、磁場発生手段は、発生させる磁場の方向に関する情報を第二の増幅手段に送信し、第二の増幅手段は、情報に応じて検出信号のレベルを増幅することが望ましい。

請求項１１に記載の発明によれば、磁場検出センサは、可撓管の先端に固定することが可能である。あるいは、先端に前記位置検出センサを備え、可撓管に設けられた鉗子チャンネル内を挿通自在に構成されたプローブを磁場検出手段として使用することも可能である（請求項１２）。

請求項１３に記載の発明によれば、磁場発生手段は、さらに、第一の方向および第二の方向に直交する第三の方向にも磁場を発生させることが望ましい。これにより可撓管の先端位置に関し、三次元方向での検出が可能になる。

請求項１４に記載の発明によれば、撮像素子により撮像された画像および位置情報生成手段により生成された前記相対的位置情報を表示する表示手段をさらに有することができる。

本発明に係る電子内視鏡システムによれば、予め補正手段により補正された状態で磁場を発生し、検出信号を生成する。これにより、可撓管の全長や径等の仕様に拘わらず、常に高精度な位置検出に必要な一定のレベルにある検出信号が生成される。また本発明によれば、該検出信号に基づき非常に精確な位置情報を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第一実施形態の電子内視鏡システム１を示す図である。電子内視鏡システム１は、磁場発生器２、電子内視鏡３、プロセッサ５、モニタ９を有する。

磁場発生器２は、内視鏡観察および内視鏡処置を行うにあたり、予め、被検者の周囲に設置される。磁場発生器２は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの各方向に磁場を発生させる三つのコイルを持つ。各コイルは、交流電流が流れることにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に交流の磁場を発生させる。

電子内視鏡３は、図示しない操作部材が配設された把持部を有する本体３ａ、被検者の体腔内に挿入される可撓管３ｂからなる。電子内視鏡３は、プロセッサ５から可撓管３ｂに照射光を伝送するライトガイド１１、電子内視鏡３固有の情報（例えば、ロットナンバ等の識別情報や可撓管３ｂの仕様に関する情報等）が格納されたＲＯＭ１２、ライトガイド射出端１１ａから射出された光を被検者の体腔内に照射するための配光レンズ１３、被検者の体腔内からの光を集光する対物レンズ１５、対物レンズ１５を介して被検者の体腔内を撮像するカラーＣＣＤのような撮像素子１７、鉗子チャンネル１８、を有する。

また、電子内視鏡３は、可撓管３ｂの先端に位置検出センサ４ａを備える。位置検出センサ４ａは一軸のコイルを有し、磁場発生器２で発生した磁場の強度に対応するレベルの検出信号を生成するように構成される。

プロセッサ５は、電子内視鏡システム１全体の制御を行うシステムコントローラ２３や、後に詳述する可撓管３ｂの先端位置検出に関する制御を主として行う制御演算部３７、制御演算部３７から送信される磁場発生器２の駆動に関する駆動信号を所定の増幅率で増幅する第一増幅部３９、第一増幅部３９により増幅された駆動信号に基づき、磁場発生器を駆動させる駆動回路部４１、位置検出センサ４ａから送信される検出信号に所定の処理を施す検出信号処理部３５等を有している。

電子内視鏡システム１を用いた、被検者に対する内視鏡観察および内視鏡処置は以下のようにして実行される。

システムコントローラ２３は、光源部２１を駆動制御して体腔内を照明する。詳しくは、光源部２１は、白色光を発するランプである光源４７、光源４７から出力される光量を調整する略円盤状の調光用絞り４９、調光用絞り４９を回転駆動するモータ５１、回転駆動するモータ５１を駆動・制御するモータ駆動・制御部５３、光源４７に電力を供給する光源用電源５５、光源４７から照射された光をライトガイド入射端１１ｂに導くレンズ５７、を有する。ライトガイド入射端１１ｂに入射した白色光は、ライトガイド１１、配光レンズ１３を介して体腔内を照明する。

体腔内で反射した光は、対物レンズ１５を介して撮像素子１７の受光面に光学像を結ぶ。撮像素子１７は、システムコントローラ２３の制御によってタイミングコントローラ２７から送信されるタイミング信号に同期して撮像素子制御・駆動部２９により駆動制御される。撮像素子１７は、受光面上に画素毎に所定の色のカラーフィルタがそれぞれ設けられ、撮像素子制御・駆動部２９からの駆動信号に同期して、上記光学像に対応する各色の画像信号を生成し、プロセッサ５の前段画像信号処理部３１に定期的に送信する。

前段画像信号処理部３１は、画像信号にＡ／Ｄ変換等の処理を行う。前段画像信号処理部３１から出力された画像信号は、ＲＧＢ（赤緑青）の各色に関する画像データとして順次第二画像メモリ３３に格納される。格納された各色に対応する画像データは、タイミングコントローラ２７から送信されるタイミング信号に同期して後段画像信号処理部４５に一斉に出力される。該タイミング信号は、例えばモニタ９の周期に対応して送信される。後段画像信号処理部４５は、画像データにＤ／Ａ変換等の処理を施し、モニタ９に動画像として出力する。術者は、モニタ９に表示される画像を確認しつつ病変部を特定したり、鉗子を用いた生体組織の採取等の処置を実行する。以上が、電子内視鏡システム１を用いた、被検者に対する内視鏡観察および内視鏡処置の説明である。

次に、本発明の主たる特徴である、体腔内における可撓管３ｂの先端位置の検出について詳説する。電子内視鏡システム１を使用することにより、術者は、任意のタイミングで可撓管３ｂの体腔内における先端位置を確認することができる。図２は、第一実施形態の電子内視鏡システム１において、可撓管３ｂの体腔内における先端位置の検出処理に関する構成を示すブロック図である。図２に示すように、可撓管３ｂの体腔内における先端位置の検出処理に関する構成は、主として、磁場発生器２、電子内視鏡３の位置検出センサ４ａやＲＯＭ１２、プロセッサ５のシステムコントローラ２３、フロントパネル２５、検出信号処理部３５、制御演算部３７、第一増幅部３９、駆動回路部４１を有する。検出信号処理部３５は、より詳しくは、プリアンプ３５ａ、第二増幅部３５ｂ、実信号検出部３５ｃ、Ａ／Ｄコンバータ３５ｄ、比較器３５ｅを有する。

電子内視鏡システム１では、可撓管３ｂの先端位置の検出処理に先立って、可撓管３ｂの仕様の影響を受けることなく、常に可撓管３ｂの先端位置の精確な検出ができるように、位置検出センサ４ａから出力される検出信号のレベルに関する補正処理を予め行う。

補正処理を行うため、システムコントローラ２３は、電子内視鏡３がプロセッサ５に接続されると、予め以下の処理を実行する。すなわち、システムコントローラ２３は、ＲＯＭ１２に格納されている情報、ここでは可撓管３ｂの仕様に関する情報を読み出す。そしてシステムコントローラ２３は、該情報に基づいて、以下に詳述する検出信号の補正処理に用いる基準値を決定する。基準値とは、磁場発生器２と位置検出センサ４ａが所定距離だけ離れた位置関係にあるときに、制御演算部３７が精確に上記所定距離の情報を生成できるような検出信号のレベルを意味する。なお本文において、磁場発生器２と位置検出センサ４ａが所定距離だけ離れた位置関係にあるときに、位置検出センサ４ａにより生成される検出信号を参照検出信号という。

補正処理は、術者が磁場発生器２と位置検出センサ４ａを上記の所定距離だけ離して配置した状態で、本体３ａあるいはフロントパネル２５に設けられている補正処理指示用のスイッチをオンすることにより実行される。

補正処理指示用のスイッチがオンされると、システムコントローラ２３は、比較器３５ｅに上記基準値を設定するとともに、制御演算部３７に磁場を発生させるための制御信号を送信する。制御演算部３７は、該制御信号を受信すると、第一増幅部３９に磁場発生器を駆動させるための駆動信号を送信する。なお制御演算部３７は、制御信号を一回受信する毎に、磁場発生器２から異なる方向の磁場が連続して一回ずつ発生するように、Ｘ、Ｙ、Ｚの駆動信号を順次送信する。また、制御演算部３７は、駆動信号を送信する都度、システムコントローラ２３に送信した駆動信号がＸ、Ｙ、Ｚ、いずれの方向の磁場発生に関する駆動信号であるかを識別するための識別信号をシステムコントローラ２３に送信している。

なお、連続して磁場を発生させるといっても、各磁場発生時のずれ（つまり各駆動信号の出力タイミング）は非常に微少に設定されている。従って、実際には略同一タイミングとみなすことができる。

第一増幅部３９は、図２に示すように、Ｘ方向の磁場に関する駆動信号を増幅するＸ増幅器３９Ｘ、Ｙ方向の磁場に関する駆動信号を増幅するＹ増幅器３９Ｙ、Ｚ方向の磁場に関する駆動信号を増幅するＺ増幅器３９Ｚを有する。各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚは、システムコントローラ２３により設定された増幅率で各駆動信号を増幅する。補正処理時、システムコントローラ２３は、各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚに、予め定められた増幅率、例えば出荷当初の初期値（本実施形態では１倍）を設定する。なお各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚは、１０２４〜２０４８程度の非常に微細なステップで増幅率を変化可能な構成になっている。

各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚを介した各駆動信号は、駆動回路部４１内のそれぞれ対応する駆動回路、すなわちＸ駆動回路４１Ｘ、Ｙ駆動回路４１Ｙ、Ｚ駆動回路４１Ｚに入力する。駆動回路部４１内の各駆動回路４１Ｘ〜４１Ｚは、駆動信号を受信すると、磁場発生器２におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向に対応するコイルそれぞれに交流電流を供給する。磁場発生器２は、各コイルに交流電流が供給されるとＸ、Ｙ、Ｚの各方向の磁場を発生させる。

位置検出センサ４ａは、位置検出センサ４ａがある位置での各磁場の強度に対応する参照検出信号を順次生成する。ここで一般的に、各磁場の強度は、磁場発生地点つまり磁場発生器２の配置位置と位置検出センサ４ａの位置間のＸ、Ｙ、Ｚの各方向の距離に対応して変化することが知られる。つまり、位置検出センサ４ａで生成される検出信号（参照検出信号）のレベルは、磁場発生器２と位置検出センサ４ａ間の距離に対応して変化する。生成された検出信号は、プロセッサ５の検出信号処理部３５に順次送信される。

検出信号処理部３５に入力した参照検出信号は、プリアンプ３５ａを介して第二増幅部３５ｂに入力する。第二増幅部３５ｂは、システムコントローラ２３により設定された増幅率で参照検出信号のレベルを増幅する。補正処理時、システムコントローラ２３は、第二増幅部３５ｂに、第一増幅部３９と同様、予め定められた増幅率、例えば出荷当初の初期値（本実施形態では１倍）を設定する。なお、第二増幅部３５ｂも、第一増幅部３９の各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚと同様に非常に微細なステップで増幅率が設定できるように構成されている。

第二増幅部３５ｂから出力された参照検出信号は、実信号検出部３５ｃ、Ａ／Ｄコンバータ３５ｄを介して比較器３５ｅおよび制御演算部３７に出力される。つまり、比較器３５ｅに入力する参照検出信号のレベルは、制御演算部３７に入力する参照検出信号のレベルと同一である。なお、実信号検出部３５ｃは、位置検出センサ４ａから出力された参照検出信号に含まれてしまったノイズを除去し、各磁場の強度に対応実信号のみを検出するために設けられている。

比較器３５ｅは、システムコントローラ２３により設定された基準値とＡ／Ｄコンバータ３５ｄを介して入力する参照検出信号のレベルとを比較する。そして比較結果をシステムコントローラ２３に送信する。

システムコントローラ２３は、制御演算部３７からの識別信号に基づき、比較器３５ｅから送信される比較結果がＸ、Ｙ、Ｚ、いずれの方向の磁場により生成された参照検出信号の比較結果であるか判別する。そして、各参照検出信号のレベルが基準値と一致するように、第一増幅部３９の各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚの増幅率を変更する。

またシステムコントローラ２３は、第一増幅部３９の各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚに設定した増幅率が上限に達しても未だレベルが基準値に達しない参照検出信号があると判断した場合、第二増幅部３５ｂの増幅率を変化させて、該当する参照検出信号のレベルを直接増幅する。つまり、本実施形態において、第二増幅部３５ｂは可撓管３ｂの仕様による信号レベルの減衰を補助的に補正する手段として機能する。ここで、構成上、第二増幅部３５ｂには、Ｘ、Ｙ、Ｚいずれの方向の参照検出信号も必ず入力する。そこで、本実施形態では、システムコントローラ２３が、制御演算部３７からの識別信号に基づき、第二増幅部３５ｂに入力する参照検出信号がＸ、Ｙ、Ｚいずれの方向の磁場により発生したものであるかを判断して、第二増幅部３５ｂの増幅率を適宜変更する。これにより、第一増幅部３９による増幅によってレベルが基準値と一致している他の参照検出信号に影響を与えることなく、レベルが基準値に達していない参照検出信号のみを第二増幅部３５ｂによって正確に増幅することができる。

システムコントローラ２３は、各参照検出信号のレベルが基準値と一致するまで上記一連の処理を繰り返す。そして、全ての参照検出信号のレベルが基準値と一致すると、布団とパネル２５の表示部２５ａやモニタ９に補正処理が完了した旨の表示を行い、補正処理を終了する。もし、第二増幅部３５ｂに設定した増幅率が上限に達しても未だレベルが基準値に達していない参照検出信号があると判断した場合、二つの増幅部３９、３５ｂによる補正は不可能であると判断し、表示部２５ａ等にエラーを表示し、補正処理を強制終了する。

以上の補正処理が実行され、全ての参照検出信号のレベルが基準値と一致した状態で、術者が本体３ａあるいはフロントパネル２５に設けられている検出指示用のスイッチをオンすると、可撓管３ｂの体腔内における先端位置を検出する処理が実行される。

すなわち、検出指示用のスイッチがオンされると、システムコントローラ２３は、上記基準値に関するデータおよび磁場を発生させるための制御信号を制御演算部３７に送信する。制御信号を受信した制御演算部３７は、補正処理において行う処理と同様の処理を行う。

制御演算部３７から順次出力された各駆動信号は、第一増幅部３９内において対応する増幅器３９Ｘ〜３９Ｚに入力する。各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚは、上記の補正処理により設定された増幅率で駆動信号を増幅し、駆動回路部４１に出力する。駆動回路部４１は、駆動信号を受信すると、磁場発生器２におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向に対応するコイルそれぞれに交流電流を供給し、磁場を発生させる。

位置検出センサ４ａは、各磁場の強度に対応する検出信号を順次生成して、プロセッサ５の検出信号処理部３５に送信する。上記の通り、システムコントローラ２３は、制御演算部３７から送信される識別信号に基づき、検出信号処理部３５に送信された検出信号がＸ、Ｙ、Ｚいずれの方向の磁場により生成されたものであるか判断している。そして、位置検出センサ４ａにより生成された検出信号が第二増幅部３５ｂによる増幅が必要とされるものであると判断すると、第二増幅部３５ｂの増幅率を上記補正処理により設定された増幅率に変更する。

第二増幅部３５ｂに入力した各検出信号は、入力時に設定されている増幅率により増幅され、実信号検出部３５ｃ、Ａ／Ｄコンバータ３５ｄを介して制御演算部３７に出力される。

ここで、上記の通り、位置検出センサ４ａで生成される検出信号のレベルは、磁場発生器２と位置検出センサ４ａ間の距離に対応して変化する。つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の磁場発生時における検出信号のレベルに基づいて、該磁場発生時における位置検出センサ４ａの磁気発生器２に対する相対的位置を検出することができる。

検出信号を受信した制御演算部３７は、発生中の磁場の各方向と入力された該検出信号のレベルをそれぞれ関連づける。そして、該検出信号のレベルと予めシステムコントローラ２３により設定された基準値との比から、磁場発生器２に対する位置検出センサ４ａの相対的位置情報を生成する。つまり、相対的位置情報は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の距離情報からなる。

制御演算部３７は、生成した相対的位置情報を文字データもしくは画像データとして第一画像メモリ４３に格納する。格納されたデータは、所定のタイミング、例えばモニタ９のフレーム周期に対応して、後段画像信号処理部４５によって読み出され、モニタ９に出力される。これにより、術者は、現在の体腔内における可撓管３ｂ先端位置の確認が容易に達成される。

以上が第一実施形態の電子内視鏡システム１の説明である。このように電子内視鏡システム１によれば、駆動信号、場合によっては検出信号そのもののレベルを増幅することにより、可撓管の仕様による検出信号の減衰を抑え、どのような可撓管（内視鏡）を使用した場合であっても、精度の高い先端位置を検出することができる。

次に第二実施形態の電子内視鏡システム１について説明する。第二実施形態の電子内視鏡システム１の全体構成については、第一実施形態と略同一であるため、図１を参照し、ここでの説明は省略する。図３は、第二実施形態の電子内視鏡システム１において、可撓管３ｂの体腔内における先端位置の検出処理に関する構成を示すブロック図である。第二実施形態の制御演算部３７は、内部に補正ブロック３７ａを持つ。

第二実施形態のシステムコントローラ２３は、補正処理において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の参照検出信号のレベルが基準値以上となるまで、第一増幅部３９の各増幅器３９Ｘ〜３９Ｚの増幅率、あるいは必要に応じて第二増幅部３５ｂの増幅率を変更する。従って、補正処理に要する時間が第一実施形態よりも短期間で済むという利点がある。以上が第二実施形態の補正処理である。

上記補正処理によって、各参照検出信号のレベルが基準値以上になっている状態で、術者が本体３ａあるいはフロントパネル２５に設けられている検出指示用のスイッチをオンすると、可撓管３ｂの体腔内における先端位置を検出する処理が実行される。

先端位置検出の処理において、磁気発生に伴い位置検出センサ４ａにより生成された検出信号が検出信号処理部３５を経て制御演算部３７に入力するまでの一連の処理は、上記第一実施形態と同様である。すなわち、第二実施形態においても制御演算部３７から出力された各駆動信号は、システムコントローラ２３の制御下、第一増幅部３９によって増幅される。また、必要に応じて位置検出センサ４ａにより生成された検出信号は、システムコントローラ２３の制御下、第二増幅部３５ｂにより増幅される。

第二実施形態では、上記の補正処理によって補正されたＸ、Ｙ、Ｚの各参照検出信号は、基準値以上になっているだけで、各信号の具体的なレベルは同一であるとは限らない。従って、検出信号毎に異なる補正演算を行って相対的位置情報を生成する必要がある。そのため、第二実施形態の制御演算部３７には、補正ブロック３７ａが設けられている。システムコントローラ２３は、補正処理時に各参照検出信号のレベルが基準値以上であると判断すると、判断時のレベルを各参照検出信号におけるレベルとして補正ブロック３７ａに設定している。検出信号処理部３５から出力された検出信号は、制御演算部３７の補正ブロック３７ａに入力する。そして、補正ブロック３７ａは、該検出信号のレベルと上記補正処理時に設定された参照検出信号のレベルとの比から、磁場発生器２に対する位置検出センサ４ａの相対的位置情報を生成する。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく以下に例示するように、様々な範囲で変形が可能である。

例えば、上記では、いずれも位置検出センサ４ａが可撓管３ｂの先端に取り付けられている構成であると説明した。該位置検出センサ４ａは、可撓管３ｂの先端との関係において着脱自在に構成することも可能である。図４は、変形例の電子内視鏡システム１’を示す図である。

図４に示すように電子内視鏡システム１’は、可撓管３ｂの先端に位置検出センサ４ａを有しない代わりに、先端に位置検出センサ４ｂを備えた位置検出プローブ４を有する。

図４に示す電子内視鏡システム１’において、体腔内における可撓管３ｂの先端位置を検出する場合、術者は、まず、位置検出プローブ４の先端に配設された位置検出センサ４ｂが可撓管３ｂの先端に位置するまで位置検出プローブ４を鉗子チャンネル１８内に挿入する。ここで、位置検出プローブ４は、位置検出センサ４ｂが可撓管３ｂ先端に達したときの鉗子チャンネル挿入口近傍に位置する部位にマーキング（不図示）がされている。従って、術者は、該マーキングされた部位が鉗子チャンネル挿入口に位置しているか否かによって、位置検出センサ４ｂが可撓管３ｂの先端に位置したか否かを容易に判断することができる。上記マーキングがされていない位置検出プローブ４であっても、モニタ９の画面中メイン画像９ａに位置検出プローブ４が現れた時を位置検出センサ４ｂが可撓管３ｂ先端に達したときとみなせばよい。

可撓管３ｂ先端に位置検出センサ４ｂが位置した状態で、上記の補正処理および先端位置の検出処理を実行すれば、位置検出センサ４ｂにより生成された検出信号が、コネクタ３９を介して検出信号処理部３５に入力する。そして上記同様、可撓管３ｂの仕様による検出信号の減衰を抑えるための補正処理、および該補正処理に基づく高精度な可撓管先端位置の検出が可能になる。

また、上記の各実施形態では、補正手段として第一増幅部３９と第二増幅部３５ｂ双方備える構成を説明したが、本発明に係る電子内視鏡システムにおける補正手段は、各増幅部３９、３５ｂのうちいずれか一方のみであってもよい。また、電子内視鏡システムが、検出信号のＳ／Ｎ比を良好に保つことができる構成を有しているのであるならば、第二増幅部３５ｂを可撓管３ｂの仕様による信号レベルの減衰を主として補正する手段にすることも可能である。

また、上記の各実施形態では、図２や図３に示すように、第一増幅部３９は、Ｘ増幅器３９Ｘ、Ｙ増幅器３９Ｙ、Ｚ増幅器３９Ｚを有する。これにより、参照検出信号毎に異なる増幅率を設定し、より柔軟な補正処理を実現可能にしている。但し、第二実施形態のように、参照検出信号のレベルが基準値以上になるように補正処理を行う場合、第一増幅部３９は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の駆動信号を同一の増幅率で増幅することも可能である。これにより、補正処理に要する時間を短縮することができる。

また、可撓管の先端位置の検出が二次元的で足りる場合、またはコストダウンを図る場合、磁場発生器は、互いに直交する二つの方向（上記実施形態でいえばＸ、Ｙの二方向）にのみ磁場を発生させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、システムコントローラ２３は電子内視鏡３のＲＯＭ１２から読み出した該可撓管３ｂの仕様に関する情報に基づいて基準値を設定すると説明した。本発明に係る電子内視鏡システムでは、さらにフロントパネル２５に配設されたスイッチ等を操作することにより、術者が任意に基準値を設定することも可能である。基準値を高く設定すれば、先端位置の検出処理時に制御演算部３７に入力する検出信号のレベルが高くなるため、検出エラー等が低下する。基準値を低く設定すれば、一般的に増幅率が小さくてすむため、システム全体にかかる負荷を低減することができる。

本発明の実施形態の電子内視鏡システムの概略構成を示す図である。 第一実施形態の電子内視鏡システムの、可撓管の体腔内における先端位置の検出処理に関する構成を示すブロック図である。 第二実施形態の電子内視鏡システムの、可撓管の体腔内における先端位置の検出処理に関する構成を示すブロック図である。 本発明の変形例の電子内視鏡システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 電子内視鏡システム
２ 磁場発生器
３ 電子内視鏡
３ｂ 可撓管
４ 位置検出プローブ
４ａ、４ｂ 位置検出センサ
５ プロセッサ
１７ 撮像素子
１８ 鉗子チャンネル
２３ システムコントローラ
３７ 制御演算部
４１ 駆動回路部

Claims (14)

1. 先端に撮像素子を備える可撓管を有する内視鏡と、
   互いに直交する少なくとも第一の方向および第二の方向に磁場を順次発生させる磁場発生手段と、
   前記可撓管の先端に位置し、前記磁場を検出し、前記磁場の強度に対応するレベルの検出信号を生成する磁場検出センサを有する磁場検出手段と、
   前記磁場検出センサから出力された前記検出信号に基づいて、前記磁場発生手段に対する前記可撓管先端の相対的位置情報を生成する位置情報生成手段と、
   前記磁場発生手段による磁場の発生地点と前記磁場検出センサが所定の距離にあるときに生成され前記位置情報生成手段に入力する各参照検出信号のレベルが、所定の条件を満たすように、該レベルを補正する補正手段と、を有し、
   前記位置情報生成手段は、前記補正手段によって補正された状態で、前記可撓管先端の相対的位置情報を生成することを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記補正手段は、前記磁場発生手段を駆動するための駆動信号を増幅する第一の増幅手段を有し、該駆動信号を増幅して前記磁場の強度を変化することにより補正することを特徴とする電子内視鏡システム。
3. 請求項２に記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記第一の増幅手段は、各方向の磁場を発生させるための各駆動信号を各々独立の増幅率によって増幅することを特徴とする電子内視鏡システム。
4. 請求項２に記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記第一の増幅手段は、各方向の磁場を発生させるための各駆動信号を共通の増幅率によって増幅することを特徴とする電子内視鏡システム。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記第一の増幅手段は、前記位置情報生成手段に入力する前記参照検出信号のレベルが基準値以上となるように前記駆動信号を増幅することを特徴とする電子内視鏡システム。
6. 請求項５に記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記位置情報生成手段は、前記補正手段により補正された各参照検出信号のレベルを保有し、実際に生成された各方向の検出信号と、実際に生成された各方向の検出信号に対応する前記参照検出信号のレベルとに基づいて前記可撓管先端の相対的位置情報を生成することを特徴とする電子内視鏡システム。
7. 請求項２または請求項３のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記第一の増幅手段は、前記位置情報生成手段に入力する前記参照検出信号のレベルが、基準値となるように前記駆動信号を増幅することを特徴とする電子内視鏡システム。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記補正手段は、各方向の磁場に対応して順次生成される前記検出信号のレベルを直接増幅する第二の増幅手段を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
9. 請求項２から請求項７を引用する請求項８に記載の電子内視鏡システムにおいて、
   前記補正手段は、前記第一の増幅手段による補正でも前記参照検出信号のレベルが所定の条件を満たさない場合に、前記第二の増幅手段による増幅を実行することを特徴とする電子内視鏡システム。
10. 請求項８または請求項９に記載の電子内視鏡システムにおいて、
    前記磁場発生手段は、発生させる磁場の方向に関する情報を前記第二の増幅手段に送信し、
    前記第二の増幅手段は、前記情報に応じて前記検出信号のレベルを増幅することを特徴とする電子内視鏡システム。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
    前記磁場検出センサは、前記可撓管の先端に固定されていることを特徴とする電子内視鏡システム。
12. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
    前記磁場検出手段は、先端に前記位置検出センサを備え、前記可撓管に設けられた鉗子チャンネル内を挿通自在に構成されたプローブを有することを特徴とする電子内視鏡システム。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、
    前記磁場発生手段は、さらに、前記第一の方向および前記第二の方向に直交する第三の方向にも磁場を発生させることを特徴とする電子内視鏡システム。
14. 前記撮像素子により撮像された画像および前記位置情報生成手段により生成された前記相対的位置情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の電子内視鏡システム。

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