JP6095874B1

JP6095874B1 - 内視鏡システム

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Inventors: 涼平香川
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Abstract

本発明に係る内視鏡システム（１）は、パルス光を生成して発する光源（５３）と、パルス光の生成タイミングに合わせて被検体の内部を撮像して画像信号を出力する撮像素子（２５）を有する内視鏡装置（２）と、光源（５３）および内視鏡装置（２）を制御するとともに画像信号を処理する処理装置（４）と、処理装置（４）と有線で接続するとともに音声を集音するマイク（３）と、マイク（３）を被検体から離間した位置に固定して保持する保持部材（３２）と、を備え、処理装置（４）は、マイク（３）によって集音された音声から、被検体が発した第１の音声の振動周波数を検出する振動周波数検出部（４１）と、振動周波数検出部（４１）が検出した第１の音声の振動周波数に合わせて、光源（５３）のパルス光の生成処理を制御する光源制御部（４２ａ）と、を有する。

Description

本発明は、被検体内に導入され、該被検体内の画像を撮像する内視鏡装置を備えた内視鏡システムに関する。

従来、医療分野においては、被検体内部の観察のために内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、患者等の被検体内に細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入し、この挿入部先端から照明光を照明し、この照明光の反射光を挿入部先端の撮像素子で受光することによって、被検体内の画像を撮像する。このように撮像された画像は、挿入部の基端側にケーブルを介して接続された処理装置において所定の画像処理が施された後に、内視鏡システムのディスプレイに表示される。

撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。ＣＭＯＳイメージセンサは、水平ライン毎にタイミングをずらして読み出しを行うローリングシャッタ方式によって画像信号を生成する。

内視鏡システムでは、例えば、パルス状の照明光による照明のような間欠照明を照射しながら、ローリングシャッタ方式を用いて声帯のような動きのある被写体の観察を行う場合がある。このような間欠照明を用いる内視鏡システムとして、患者にマイクを取り付けて声帯からの音声を集音し、集音した音声から検出した声帯の振動周波数と同期してパルス状の照明光（以下、パルス光という）を発する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−２１９６１１号公報

内視鏡システムは、被検体に接触する側の回路である患者回路と、患者回路との間で信号の送受信等を行い画像信号等の処理を行う側の二次回路とを有する。内視鏡システムでは、安全性を確保するために、患者回路と二次回路との間に絶縁回路を設けて、患者回路と二次回路とを電気的に絶縁している。

ここで、特許文献１記載の技術では、声帯からの音声を集音するためにマイクを患者に取り付けるため、患者の安全性を確保するためにマイクおよびマイクから延伸するケーブルにマイク専用の患者絶縁が必要となる。さらに、特許文献１記載の技術では、マイクからの音声信号が入力される音声回路に対して、患者回路および二次回路との両方と電気的に絶縁させるために、音声回路専用の絶縁回路が必要となる。このように、特許文献１記載の技術では、マイク専用の患者絶縁がマイクおよび処理装置にそれぞれ必要となり、内視鏡システムの構成が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パルス光生成のために音声を集音部で集音する構成であっても、患者絶縁および回路間の絶縁による構成の複雑化を抑制することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる内視鏡システムは、パルス光を生成して発する光源と、前記光源によるパルス光の生成タイミングに合わせて被検体の内部を撮像して画像信号を出力する撮像素子を有する内視鏡装置と、前記光源および前記内視鏡装置を制御するとともに前記画像信号を処理する処理装置と、前記処理装置と有線で接続するとともに音声を集音する集音部と、前記集音部を前記被検体から離間した位置に固定して保持する保持部材と、を備え、前記処理装置は、前記集音部に集音された音声から、前記被検体が発した第１の音声の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、前記振動周波数検出部が検出した前記第１の音声の振動周波数に合わせて、前記光源のパルス光の生成処理を制御する光源制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記集音部は、第１マイクと、第２マイクと、を備え、前記保持部材は、前記第１マイクと前記第２マイクとを一定の位置関係で保持し、当該内視鏡システムは、前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値を取得する位置関係取得部をさらに備え、前記振動周波数検出部は、前記位置関係取得部によって取得された前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係をもとに、前記第１マイクおよび前記第２マイクに集音された音声から、前記第１の音声の振動周波数を抽出することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記位置関係取得部は、前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係として、前記第１マイクと前記被検体との間の距離である第１距離、および、前記第２マイクと前記被検体との間の距離である第２距離を取得することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記位置関係取得部は、前記内視鏡装置に設けられた赤外線出力部と、前記第１マイクに設けられた第１赤外線センサと、前記第２マイクに設けられた第２赤外線センサと、前記赤外線出力部による赤外線の出力時間と前記第１赤外線センサによる赤外線検出時間との差をもとに前記第１距離を演算し、前記赤外線出力部による赤外線の出力時間と前記第２赤外線センサによる赤外線検出時間との差をもとに前記第２距離を演算する距離演算部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記内視鏡装置は、前記第１マイクおよび前記第２マイクの方向側に設けられたマーカーを有し、前記位置関係取得部は、前記第１マイクの近傍に設けられ、前記第１マイクの集音方向を撮像する第１測距用撮像素子と、前記第２マイクの近傍に設けられ、前記第２マイクの集音方向を撮像する第２測距用撮像素子と、前記第１測距用撮像素子によって撮像された画像信号に含まれる前記マーカーの位置と、前記第２測距用撮像素子によって撮像された画像信号に含まれる前記マーカーの位置と、に基づいて、前記第１距離と前記第２距離とを演算する距離演算部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記振動周波数検出部は、前記第１マイクによって集音された音声と前記第２マイクによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、前記距離演算部が求めた第１距離の２乗と第２距離の２乗との比率に対応した強度比率を有する振動周波数を、前記第１の音声の振動周波数として抽出することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記内視鏡装置は、人の可聴帯域から外れた帯域の第２の音声を出力する音声出力部をさらに備え、前記位置関係取得部は、前記第１マイクによって集音された前記第２の音声の強度と、第２マイクによって集音された前記第２の音声の強度と、をもとに、前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値を取得することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記位置関係取得部は、前記第１マイクによって集音された前記第２の音声の強度と前記第２マイクによって集音された前記第２の音声の強度との比率である基準強度比率を、前記位置関係を示す値として取得し、前記振動周波数検出部は、前記第１マイクによって集音された音声と前記第２マイクによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、前記位置関係取得部によって取得された基準強度比率と略等しい強度比率を有する前記人の可聴帯域の振動周波数を、前記第１の音声の振動周波数として抽出することを特徴とする。

本発明によれば、パルス光生成のために音声を集音部で集音する構成であっても、集音部を被検体から離間した位置に固定して保持するため、集音部専用の患者絶縁が集音部および処理装置のいずれにも不要となり、患者絶縁および回路間の絶縁による構成の複雑化を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。図３は、従来技術にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。図４は、従来技術における内視鏡システムの処理装置の回路構成を説明するためのブロック図である。図５は、実施の形態１における処理装置の回路構成を説明するためのブロック図である。図６は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図７は、実施の形態２にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。図８は、実施の形態２の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図９は、図８に示すマーカー、第１撮像素子および第２撮像素子の取り付け場所を説明する図である。図１０Ａは、図８に示す第１撮像素子が撮像した画像の一例を示す図である。図１０Ｂは、図８に示す第２撮像素子が撮像した画像の一例を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図１２は、図１１に示す高周波音声出力部、第１マイクおよび第２マイクの位置を説明する図である。図１３は、図１１に示す高周波音源が発する音声の振動周波数帯域を示す図である。図１４は、図１２に示す第１マイクが集音した音声の強度の振動周波数依存性の一例を示す図である。図１５は、図１２に示す第２マイク３Ｂが集音した音声の強度の振動周波数依存性の一例を示す図である。図１６は、実施の形態３の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる医療機器を含むシステムの一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。

図１および図２に示す内視鏡システム１は、被検体Ｈ内に先端部を挿入することによって被検体Ｈの体内画像を撮像する内視鏡２と、内視鏡２が撮像した画像信号に所定の信号処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置（プロセッサ）４と、内視鏡２の先端から出射するパルス状の照明光（パルス光）を生成する光源装置５と、保持部材３２に固定して保持されたマイク３（集音部）と、処理装置４の信号処理により生成された体内画像を表示する表示装置６と、を備える。

内視鏡２は、細長形状をなす挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、照明ファイバであるライトガイド２７、画像信号の伝送および駆動信号の伝送のための電気ケーブル２６等が挿通する。挿入部２１は、先端部２１ａに、集光用の光学系２４と、光学系２４の結像位置に設けられ、光学系２４が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２５と、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置５が発光した光の導光路をなすライトガイド２７の先端と、ライトガイド２７の先端に設けられた照明レンズ２７ａと、を有する。

光学系２４は、後述する受光部２５ａの受光面側に配置された一または複数のレンズで構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。

撮像素子２５は、光源装置５によるパルス光の生成のタイミングに合わせて被検体内部を撮像し、撮像した画像信号を電気ケーブル２６を介して処理装置４に出力する。撮像素子２５は、受光部２５ａおよび読み出し部２５ｂを有する。

受光部２５ａは、受光面に、光源装置５によるパルス光で照明された被写体からの光を受光し、受光した光を光電変換して画像信号を生成する複数の画素が行列状に配置される。受光部２５ａは、受光面に結像された光学像から被検体内を表す画像信号を生成する。

読み出し部２５ｂは、受光部２５ａにおける複数の画素に対する露光と複数の画素からの画像信号の読み出しとを行う。受光部２５ａおよび読み出し部２５ｂは、たとえば、ＣＭＯＳ撮像素子によって構成され、水平ラインごとの露光、かつ、読み出しが可能である。読み出し部２５ｂは、処理装置４から伝送された駆動信号に基づいて、露光および読み出しを行う撮像動作を先頭の水平ラインから実行し、水平ラインごとにタイミングをずらして、電荷リセット、露光および読み出しを行うローリングシャッタ方式によって画素信号を生成する。読み出し部２５ｂは、受光部２５ａの複数の画素から読み出した画像信号を、電気ケーブル２６およびコネクタ２３ａを介して、処理装置４に出力する。

操作部２２は、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付けるスイッチ部２２ａが設けられる。

ユニバーサルコード２３は、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置４および光源装置５にコネクタ２３ａ，２３ｂを介して接続する各種ケーブルを内蔵する。ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２７と、複数の電気ケーブル２６とを少なくとも内蔵している。

マイク３は、有線で処理装置４と接続するとともに、音声を集音する。コード３１は、先端が、マイク３と接続しており、基端は、処理装置４の音声入力端子３３に対し、着脱自在に接続する。マイク３が集音した音声信号は、処理装置４に接続するコード３１を介して、後述する振動周波数検出部４１に出力される。マイク３は、保持部材３２によって、所定の位置に固定して保持される。

保持部材３２は、例えば、アームライト３２ａ（図２参照）のライト近傍にマイク３を固定する固定部材３２ｂであり、マイク３を被検体Ｈから、患者絶縁が不要となる一定の距離Ｄ以上離間した位置に固定して保持する。このため、マイク３に対する患者絶縁は不要である。コード３１は、アームライト３２ａのアームに沿って這わすように固定する。アームライト３２ａのアームは、被検体Ｈからは患者絶縁が不要となる距離で配置するのが一般的であるため、コード３１に対する患者絶縁も不要である。

処理装置４は、振動周波数検出部４１と、制御部４２と、画像処理部４３と、表示制御部４４と、入力部４５と、記憶部４６と、を備える。

振動周波数検出部４１は、マイク３によって集音され、コード３１および音声入力端子３３を介して処理装置４に入力された音声の振動周波数を検出する。この音声は、被写体である被検体Ｈの声帯から発せられたものである。振動周波数検出部４１は、検出した音声の振動周波数を制御部４２に出力する。

制御部４２は、ＣＰＵ等を用いて実現される。制御部４２は、処理装置４の各部の処理動作を制御する。制御部４２は、処理装置４の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、処理装置４の動作を制御する。制御部４２は、電気ケーブル２６で撮像素子２５に接続し、駆動信号を出力することによって撮像素子２５の動作を制御する。制御部４２は、光源装置５にケーブルで接続する。制御部４２は、光源装置５の動作を制御する光源制御部４２ａを備える。光源制御部４２ａは、振動周波数検出部４１が検出した音声の振動周波数に同期させて、光源５３によるパルス光の生成タイミングおよび生成期間を制御する。光源制御部４２ａによるパルス光の生成タイミングおよび生成期間は、画像処理部４３にも出力される。

画像処理部４３は、撮像素子２５の読み出し部２５ｂによって読み出された画像信号に対し、所定の信号処理を行う。たとえば、画像処理部４３は、画像信号に対して、少なくとも、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、撮像素子がベイヤー配列の場合には画像信号の同時化処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理を行う。

表示制御部４４は、画像処理部４３が処理した画像信号から、表示装置６に表示させるための表示用画像信号を生成する。表示制御部４４は、表示装置６に対応したフォーマットに変更した表示用画像信号を、表示装置６へ出力する。

入力部４５は、マウス、キーボードおよびタッチパネル等の操作デバイスを用いて実現され、内視鏡システム１の各種指示情報の入力を受け付ける。具体的には、入力部４５は、被検体情報（たとえばＩＤ、生年月日、名前等）、内視鏡２の識別情報（たとえばＩＤや検査対応項目）および検査内容等の各種指示情報の入力を受け付ける。

記憶部４６は、揮発性メモリや不揮発性メモリを用いて実現され、処理装置４および光源装置５を動作させるための各種プログラムを記憶する。記憶部４６は、処理装置４の処理中の情報を一時的に記憶する。記憶部４６は、撮像素子２５から出力された画像信号をフレーム単位で記憶する。記憶部４６は、画像処理部４３によって処理された画像信号を記憶する。記憶部４６は、処理装置４の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

光源装置５は、パルス生成部５１と、光源ドライバ５２と、光源５３と、を備える。

パルス生成部５１は、振動周波数検出部４１が検出した音声の振動周波数を用いて、光源制御部４２ａが算出した値（パルス幅またはデューティ比）をもとに、光源５３を駆動するためのパルスを生成し、該パルスを含む光源制御用のＰＷＭ信号を生成して光源ドライバ５２に出力する。

光源ドライバ５２は、パルス生成部５１が生成したＰＷＭ信号に基づいて、光源５３に所定の電力を供給する。

光源５３は、内視鏡２に供給する照明光であるパルス状の白色光（パルス光）を生成する白色ＬＥＤ等の光源と、集光レンズなどの光学系とを用いて構成される。光源５３から発せられた光（パルス光）は、コネクタ２３ｂおよびユニバーサルコード２３のライトガイド２７を介して挿入部２１の先端部２１ａから被写体に照明される。

図３は、従来技術にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。図３に示すように、従来技術においては、被写体である声帯からの音声を集音するためにマイク１０３が被検体Ｈの口の近傍に取り付けられる。被検体Ｈの安全性を確保するために、内視鏡１０２においても、被検体Ｈの口内に挿入される挿入部１２１と、被検体Ｈ近傍に位置される操作部１２２と、処理装置１０４および光源装置１０５に接続するユニバーサルコード１２３とに対して患者絶縁が必要となる。さらに、従来技術では、マイク１０３およびマイク１０３から延伸するコード１３１にマイク専用の患者絶縁が必要となる。

図４は、従来技術における内視鏡システムの処理装置の回路構成を説明するためのブロック図である。図４に示すように、従来技術における処理装置は、患者回路１０４ａと、二次回路１０４ｂと、音声回路１０４ｃとによって構成された回路構成１０４Ａを有する。患者回路１０４ａは、撮像素子１２５が電気ケーブル１２６を介して出力した画像信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うとともに駆動信号を撮像素子１２５に出力する撮像信号用処理回路４７ａを有する。二次回路１０４ｂは、振動周波数検出部１４１、制御部１４２、画像処理部１４３および表示制御部１４４の各処理を行う回路が設けられる。音声回路１０４ｃは、マイク１０３によって集音された音声信号が入力される音声入力回路１４７ｃが設けられる。患者回路１０４ａと、二次回路１０４ｂと、音声回路１０４ｃとは、互いに電気的に絶縁している。二次回路１０４ｂは、回路を安定に動作させるための機能接地や、内視鏡システム１の操作者の安全性を確保するための保護接地等により接地される回路である。患者回路１０４ａは、二次回路１０４ｂと絶縁されるとともに、音声回路１０４ｃとも絶縁された回路である。患者回路１０４ａは、二次回路１０４ｂの基準電位とは異なる各基準電位で接地された回路である。患者回路１０４ａと二次回路１０４ｂとが信号の送受信を行うために、患者回路１０４ａと二次回路１０４ｂとの間の絶縁を維持しつつ信号伝送を行う第１絶縁伝送部４７ｂが必要となる。さらに、従来技術では、音声回路１０４ｃと二次回路１０４ｂとが信号の送受信を行うために、音声回路１０４ｃと二次回路１０４ｂとの間の絶縁を維持しつつ信号伝送を行う第２絶縁伝送部１４７ｄが必要となる。このように、従来技術では、マイク専用の患者絶縁がマイクおよび処理装置のいずれにも必要である複雑な構成を成していた。

図５は、実施の形態１における処理装置４の回路構成を説明するためのブロック図である。これに対し、本実施の形態１では、保持部材３２によって、マイク３を被検体Ｈから、患者絶縁が不要となる一定の距離Ｄ以上離間した位置に固定して保持しており、マイク３およびコード３１が被検体Ｈに触れない構成を成す。したがって、マイク３およびコード３１に対する患者絶縁が不要となるとともに、図５の回路構成４Ａに示すように、マイク３が集音した音声信号を、音声入力端子３３を介して、二次回路４ｂの振動周波数検出部４１に直接入力することができる。このため、処理装置４では、従来必要であった音声回路１０４ｃを設けずともよく、第２絶縁伝送部１４７ｄを省くこともできる。このため、処理装置４は、患者回路４ａと、二次回路４ｂとの二つの回路のみで構成される簡易な回路構成４Ａを採用することができる。

このように、実施の形態１では、保持部材３２によって、マイク３を被検体Ｈから、患者絶縁が不要となる一定の距離Ｄ以上離間した位置に固定して保持するため、マイク専用の患者絶縁をマイクおよび処理装置のいずれにも設ける必要がない。したがって、実施の形態１によれば、パルス光生成のために音声をマイクで集音する構成であっても、患者絶縁および回路間の絶縁による構成の複雑化を抑制することができる。

なお、本実施の形態１では、単数のマイク３を設けた例について説明したが、もちろん、マイク３は複数あってもよい。また、実施の形態１では、撮像信号用処理回路４７ａおよび第１絶縁伝送部４７ｂが処理装置４内に設けられるものとして説明したが、これらが内視鏡２（例えば、操作部２２やユニバーサルコード２３の処理装置４と接続するコネクタ部分）に設けられるものであってもよい。さらに、撮像信号用処理回路４７ａのみを内視鏡２（例えば、操作部２２やユニバーサルコード２３の処理装置４と接続するコネクタ部分）に設けるものであってもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２においては、マイクを複数設けて集音感度を高めるとともに、被検体と各マイクとの間の距離をそれぞれ求め、マイクが集音した音声信号からノイズをキャンセルする。図６は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図７は、実施の形態２にかかる内視鏡システムの使用状態を説明するための図である。

図６に示すように、実施の形態２にかかる内視鏡システム２０１は、操作部２２２に赤外線出力部２０８が設けられた内視鏡２０２と、第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂと、第１マイク３Ａを保持する第１保持部材３２Ａおよび第２マイク３Ｂを保持する第２保持部材３２Ｂと、第１赤外線センサ２０７１と、第２赤外線センサ２０７２と、図１に示す制御部４２と同様の機能を有する制御部２４２、振動周波数検出部２４１および距離演算部２４７を備えた処理装置２０４と、を備える。第１マイク３Ａには、処理装置２０４の音声入力端子３３Ａに着脱自在に基端で接続するコード３１Ａの先端が接続する。第２マイク３Ｂには、処理装置２０４の音声入力端子３３Ｂに着脱自在に基端で接続するコード３１Ｂの先端が接続する。赤外線出力部２０８、第１赤外線センサ２０７１、第２赤外線センサ２０７２および距離演算部２４７は、第１マイク３Ａ、第２マイク３Ｂおよび被検体Ｈの位置関係を示す値を取得する位置関係取得部として機能する。

第１マイク３Ａは、図７に示すように、アームライト３２ａのライト近傍に固定部材３２ｂによって固定される。第２マイク３Ｂは、アームライト３２ａの基端側のアームに固定部材３２ｃによって固定される。実施の形態２では、内視鏡２０２の挿入部２１が被検体Ｈの口内に導入された時の操作部２２２の位置を、被写体である被検体Ｈの声帯の位置と近似する。この場合における操作部２２２と、第１マイク３Ａとの間の距離Ｄ_１は、患者絶縁が不要となる距離に設定される。操作部２２２と第２マイク３Ｂとの間の距離Ｄ_２は、図７の例では、距離Ｄ_１よりも大きい距離に設定される。このように、第１保持部材３２Ａおよび第２保持部材３２Ｂは、第１マイク３Ａと第２マイク３Ｂとを一定の位置関係で保持する。

操作部２２２には、第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂの方向側に、赤外線を出力可能である赤外線出力部２０８が設けられる。赤外線出力部２０８は、処理装置の制御部２４２の制御に基づいて赤外線を出力する。

図７に示すように、第１赤外線センサ２０７１は、第１マイク３Ａに設けられる。第２赤外線センサ２０７２は、第２マイク３Ｂに設けられる。第１赤外線センサ２０７１および第２赤外線センサ２０７２は、赤外線を検出した時に、赤外線を検出したことを示す検出信号を、後述する距離演算部２４７に出力する。

距離演算部２４７は、第１マイク３Ａ、第２マイク３Ｂおよび被検体Ｈの位置関係として、第１マイク３Ａと被検体Ｈとの間の距離である第１距離、および、第２マイク３Ｂと被検体Ｈとの間の距離である第２距離を演算する。前述したように、内視鏡２０２の挿入部２１が被検体Ｈの口内に導入された時の操作部２２２の位置を、被写体である被検体Ｈの声帯の位置と近似する。したがって、距離演算部２４７は、第１マイク３Ａと操作部２２２との間の距離Ｄ_１、および、第２マイク３Ｂと操作部２２２との間の距離Ｄ_２を演算する。距離演算部２４７は、操作部２２２に設けられた赤外線出力部２０８による赤外線の出力時間と第１赤外線センサ２０７１による赤外線検出時間との差、および、空気中を進行する赤外線の速さをもとに距離Ｄ_１を演算する。距離演算部２４７は、操作部２２２に設けられた赤外線出力部２０８による赤外線の出力時間と第２赤外線センサ２０７２による赤外線検出時間との差、および、空気中を進行する赤外線の速さをもとに距離Ｄ_２を演算する。距離演算部２４７は、演算した距離Ｄ_１，Ｄ_２を振動周波数検出部２４１に出力する。

振動周波数検出部２４１は、距離演算部２４７によって取得された第１マイク３Ａ、第２マイク３Ｂおよび被検体Ｈの位置関係、すなわち距離Ｄ_１，Ｄ_２をもとに、第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂに集音された音声から、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数を抽出する。

ここで、音源とマイクとの間の距離の２乗は、該マイクが集音した音声強度に比例する。したがって、第１マイク３Ａが集音した音声の強度Ｉ_{１（Ｆｎ）}と第２マイク３Ｂが集音した強度Ｉ_{２（Ｆｎ）}との比率が、距離Ｄ_１の２乗と距離Ｄ_２の２乗との比率と一致する振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈが発した第１の音声であると言える。すなわち、下記（１）式の関係を満たす振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈが発した第１の音声である。下記（１）式の関係を満たさない振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈ以外から発せられたノイズ音声である。

振動周波数検出部２４１は、第１マイク３Ａによって集音された音声と第２マイク３Ｂによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、距離演算部２４７が求めた距離Ｄ_１の２乗と距離Ｄ_２の２乗との比率に対応した強度比率を有する振動周波数を、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。すなわち、振動周波数検出部２４１は、上記（１）式を満たす振動周波数Ｆ_ｎを被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。光源制御部４２ａは、このように振動周波数検出部２４１が抽出した第１の音声の振動周波数に合わせて、光源５３のパルス光の生成処理を制御する。なお、振動周波数検出部２４１は、２つのマイクの音声を合算してもよく、音声強度が低い方の音声のゲインを上げて２つのマイクの音声を合算してもよく、或いは、音声強度の高い方の音声のみを使用してもよい。

このように、実施の形態２においては、マイクを複数設けて集音感度を高めるとともに、被検体Ｈと各マイクとの間の距離を求めることによって、マイクが集音した音声信号からノイズをキャンセルし、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数のみを抽出するため、パルス光の生成処理を第１の音声の振動周波数に高精度に合わせこむことが可能になる。

（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例について説明する。実施の形態２の変形例では、画像処理を行うことによって第１距離および第２距離を演算する。図８は、本実施の形態２の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図９は、図８に示すマーカー、第１撮像素子および第２撮像素子の取り付け場所を説明する図である。図１０Ａは、図８に示す第１撮像素子が撮像した画像の一例を示す図である。図１０Ｂは、図８に示す第２撮像素子が撮像した画像の一例を示す図である。

図８および図９に示すように、実施の形態２の変形例にかかる内視鏡システム２０１Ａは、第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂの集音方向側にマーカー２０８Ａが設けられた操作部２２２Ａを有する内視鏡２０２Ａと、第１マイク３Ａの近傍に設けられ、第１マイク３Ａの集音方向を撮像する第１撮像素子２０７１Ａ（第１測距用撮像素子）と、第２マイク３Ｂの近傍に設けられ、第２マイク３Ｂの集音方向を撮像する第２撮像素子２０７２Ａ（第２測距用撮像素子）と、図１に示す制御部４２と同様の機能を有する制御部２４２Ａおよび距離演算部２４７Ａを備えた処理装置２０４Ａと、を備える。第１撮像素子２０７１Ａ、第２撮像素子２０７２Ａおよび距離演算部２４７Ａは、第１マイク３Ａ、第２マイク３Ｂおよび被検体Ｈの位置関係を示す値を取得する位置関係取得部として機能する。

距離演算部２４７Ａは、第１撮像素子２０７１Ａによって撮像された画像信号（例えば、図１０Ａに示す画像Ｇ１）に含まれるマーカー２０８Ａの位置と、第２撮像素子２０７２Ａによって撮像された画像信号（例えば、図１０Ｂに示す画像Ｇ２）に含まれるマーカー２０８Ａの位置と、に基づいて、三角測量法等を用いて、距離Ｄ_１および距離Ｄ_２を演算する。なお、実施の形態２と同様に、振動周波数検出部２４１は、第１マイク３Ａによって集音された音声と第２マイク３Ｂによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、距離演算部２４７Ａが求めた距離Ｄ_１の２乗と距離Ｄ_２の２乗との比率に対応した強度比率を有する振動周波数、すなわち（１）式を満たす振動周波数Ｆ_ｎを、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。また、第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂはアームライト３２ａ側にあるため、各マイクと内視鏡２０２との間に障害物があることは少なく、距離演算に支障が生じることは少ない。

この実施の形態２の変形例に示すように、画像処理を行うことによって、被検体と各マイクとの間の距離を求めてもよい。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、第１距離および第２距離に対応付け可能な値を取得して、取得した値をもとにマイクが集音した音声信号からノイズをキャンセルする。図１１は、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図１２は、図１１に示す高周波音声出力部、第１マイクおよび第２マイクの位置を説明する図である。

図１１および図１２に示すように、実施の形態３にかかる内視鏡システム３０１は、高周波音声出力部３０８が設けられた操作部３２２を有する内視鏡３０２と、図１に示す制御部４２と同様の機能を有する制御部３４２、高周波音源３４８および振動周波数検出部３４１を備えた処理装置３０４と、を備える。

高周波音源３４８は、人の可聴帯域から外れた高周波帯域の第２の音声を発する。図１３は、図１に示す高周波音源３４８が発する第２の音声の振動周波数帯域を示す図である。人の可聴帯域の上限は４８ｋ（Ｈｚ）である（図１３参照）。高周波音源３４８は、４８ｋ（Ｈｚ）を十分に超えた振動周波数Ｆｉを中心振動周波数とする音声を第２の音声として発する。高周波音声出力部３０８は、図１３に示す高周波音源３４８が発した第２の音声を出力する。第１マイク３Ａおよび第２マイク３Ｂは、被検体Ｈが発した第１の音声とともに、高周波音声出力部３０８から出力された第２の音声も集音する。

前述したように、音源とマイクとの間の距離の２乗は、該マイクが集音した音声強度に比例する。実施の形態３では、高周波音声出力部３０８と第１マイク３Ａとの間の距離Ｄ_１の２乗は、第１マイク３Ａが集音した第２の音声の音声強度に比例する。同様に、高周波音声出力部３０８と第２マイク３Ｂとの間の距離Ｄ_２の２乗は、第２マイク３Ｂが集音した第２の音声の音声強度に比例する。したがって、第１マイク３Ａが集音した第２の音声の音声強度は、距離Ｄ_１の２乗に対応付け可能な値であり、第２マイク３Ｂが集音した第２の音声の音声強度は、距離Ｄ_２の２乗に対応付け可能な値である。また、実施の形態２においても述べたように、第１マイク３Ａが集音した音声の強度Ｉ_{１（Ｆｎ）}と第２マイク３Ｂが集音した強度Ｉ_{２（Ｆｎ）}との比率が、距離Ｄ_１の２乗と距離Ｄ_２の２乗との比率と一致する振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈが発した第１の音声である。

このため、第１マイク３Ａが集音した音声の強度Ｉ_{１（Ｆｎ）}と第２マイク３Ｂが集音した強度Ｉ_{２（Ｆｎ）}との比率が、第１マイク３Ａが集音した振動周波数Ｆｉを中心振動周波数とする第２の音声の強度Ｉ_{１（Ｆｉ）}と第２マイク３Ｂが集音した振動周波数Ｆｉを中心振動周波数とする第２の音声の強度Ｉ_{２（Ｆｉ）}との比率と一致する振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈが発した第１の音声であると言える。すなわち、下記（２）式の関係を満たす振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈが発した第１の音声である。下記（２）式の関係を満たさない振動周波数Ｆ_ｎの音声は、被検体Ｈ以外から発せられたノイズ音声である。

振動周波数検出部３４１は、第１マイク３Ａによって集音された第２の音声の強度と、第２マイク３Ｂによって集音された第２の音声の強度と、をもとに、第１マイク３Ａ、第２マイク３Ｂおよび被検体Ｈの位置関係を示す値を取得する位置関係取得部３４１ａを有する。位置関係取得部３４１ａは、第１マイク３Ａによって集音された第２の音声の強度と第２マイク３Ｂによって集音された第２の音声の強度との比率である基準強度比率を、位置関係を示す値として取得する。振動周波数検出部３４１は、第１マイク３Ａによって集音された音声と第２マイク３Ｂによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、位置関係取得部３４１ａが取得した基準強度比率と略等しい強度比率を有する人の可聴帯域の振動周波数を、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。すなわち、振動周波数検出部３４１は、上記（２）式を満たす振動周波数Ｆ_ｎを被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。

図１４は、図１２に示す第１マイク３Ａが集音した音声の強度の振動周波数依存性の一例を示す図である。図１５は、図１２に示す第２マイク３Ｂが集音した音声の強度の振動周波数依存性の一例を示す図である。

図１４の例では、第１マイク３Ａによって集音された音声のうち、高周波音声出力部３０８が出力した振動周波数Ｆｉの音声の強度は、Ｉ_{１（Ｆｉ）}となる。図１５の例では、第２マイク３Ｂによって集音された音声のうち高周波音声出力部３０８が出力した振動周波数Ｆｉの強度は、Ｉ_{２（Ｆｉ）}となる。位置関係取得部３４１ａは、（Ｉ_{２（Ｆｉ）}／Ｉ_{１（Ｆｉ）}）を基準強度比率として取得する。振動周波数検出部３４１は、第１マイク３Ａによって集音された音声と第２マイク３Ｂによって集音された音声との強度比率（Ｉ_{２（Ｆｎ）}／Ｉ_{１（Ｆｎ）}）を振動周波数Ｆ_ｎごとに求める。図１４および図１５の例では、振動周波数ごとに求めた強度比率（Ｉ_{２（Ｆｎ）}／Ｉ_{１（Ｆｎ）}）のうち、人の可聴帯域の振動周波数Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、Ｆ_４における強度比率（Ｉ_{２（Ｆ１）}／Ｉ_{１（Ｆ１）}）が、基準強度比率（Ｉ_{２（Ｆｉ）}／Ｉ_{１（Ｆｉ）}）と略等しくなる。このため、振動周波数検出部３４１は、振動周波数Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、Ｆ_４を、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として抽出する。これに対し、振動周波数Ｆ_５における強度比率（Ｉ_{２（Ｆ５）}／Ｉ_{１（Ｆ５）}）は、基準強度比率（Ｉ_{２（Ｆｉ）}／Ｉ_{１（Ｆｉ）}）と異なるため、振動周波数検出部３４１は、振動周波数Ｆ_ｎの音声はノイズ音声であるとして、抽出は行わない。

距離Ｄ_１，Ｄ_２を直接取得せずとも、この実施の形態３のように、第１距離および第２距離に対応付け可能な値を取得することによって、マイクが集音した音声信号からノイズをキャンセルし、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数のみを抽出することも可能である。

（実施の形態３の変形例）
実施の形態３の変形例では、実施の形態３に実施の形態２の変形例を組み合わせた例について説明する。図１６は、実施の形態３の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図１６に示すように、実施の形態３の変形例にかかる内視鏡システム４０１は、内視鏡システム３０１と比して、高周波音声出力部３０８を有するとともにマーカー２０８Ａが付された操作部４２２を備えた内視鏡４０２と、第１マイク３Ａの近傍に設けられた第１撮像素子２０７１Ａと、第２マイク３Ｂの近傍に設けられた第２撮像素子２０７２Ａと、振動周波数検出部４４１、図１に示す制御部４２と同様の機能を有する制御部４４２および距離演算部２４７Ａを備えた処理装置４０４と、を備える。

振動周波数検出部４４１は、振動周波数検出部２４１と同様に、第１マイク３Ａによって集音された音声および第２マイク３Ｂによって集音された音声から、距離演算部２４７Ａによって演算された距離Ｄ_１，Ｄ_２を用いて、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数を抽出する。さらに、振動周波数検出部４４１は、振動周波数検出部３４１と同様の方法で、第１マイク３Ａによって集音された音声および第２マイク３Ｂによって集音された音声から、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数を抽出する。振動周波数検出部４４１は、異なる方法で抽出した振動周波数同士が一致した場合に、該一致した振動周波数を、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数として光源制御部４２ａに出力する。

この実施の形態３の変形例のように、異なる抽出方法を組み合わせることによって、被検体Ｈが発した第１の音声の振動周波数の検出精度を向上させることも可能である。

なお、上述した実施の形態１〜３では、光源装置５が、処理装置４とは別体であるものとして説明したが、光源装置５および処理装置４が一体であってもよい。

また、上述した実施の形態１〜３において、処理装置４に接続される機器は、挿入部２１の先端に撮像素子２５を備えた内視鏡に限らず、たとえば光学視管やファイバースコープなどの光学式内視鏡の接眼部に装着され、当該光学式内視鏡で結像される光学像を撮像する撮像素子を具備したカメラヘッドであってもよい。

また、本実施の形態にかかる処理装置４，２０４，２０４Ａ，３０４，４０４の他の構成部で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

以上のように、本発明にかかる内視鏡システムは、パルス光生成のために音声を集音部で集音する構成であっても、患者絶縁および回路間の絶縁による構成の複雑化を抑制するのに有用である。

１，２０１，２０１Ａ，３０１，４０１内視鏡システム
２，２０２，２０２Ａ，３０２，４０２内視鏡
３，１０３マイク
３Ａ第１マイク
３Ｂ第２マイク
４処理装置
４Ａ，１０４Ａ回路構成
４ａ，１０４ａ患者回路
４ｂ，１０４ｂ二次回路
５光源装置
６表示装置
２１挿入部
２１ａ先端部
２２，２２２，２２２Ａ，３２２，４２２操作部
２３ユニバーサルコード
２３ａ，２３ｂコネクタ
２４光学系
２５，１２５撮像素子
２５ａ受光部
２５ｂ読み出し部
２６，１２６電気ケーブル
２７ライトガイド
２７ａ照明レンズ
３１コード
３１ａ音声用入力端子
３２保持部材
３２Ａ第１保持部材
３２Ｂ第２保持部材
４１，１４１，２４１，３４１，４４１振動周波数検出部
４２，１４２，２４２，２４２Ａ，３４２，４４２制御部
４２ａ光源制御部
４３，１４３画像処理部
４４，１４４表示制御部
４５入力部
４６記憶部
４７ａ撮像信号用処理回路
４７ｂ第１絶縁伝送部
５１パルス生成部
５２光源ドライバ
５３光源
１０４ｃ音声回路
１４７ｃ音声入力回路
１４７ｄ第２絶縁伝送部
２０８赤外線出力部
２０８Ａマーカー
２４７，２４７Ａ距離演算部
３０８高周波音声出力部
３４８高周波音源
２０７１第１赤外線センサ
２０７２第２赤外線センサ
２０７１Ａ第１撮像素子
２０７２Ａ第２撮像素子

Claims

パルス光を生成して発する光源と、
前記光源によるパルス光の生成タイミングに合わせて被検体の内部を撮像して画像信号を出力する撮像素子を有する内視鏡装置と、
前記光源および前記内視鏡装置を制御するとともに前記画像信号を処理する処理装置と、
音声を集音する第１マイクおよび第２マイクを備え、前記処理装置と有線で接続する集音部と、
前記第１マイクおよび前記第２マイクを前記被検体から離間した位置、かつ一定の位置関係で固定して保持する保持部材と、
前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値を取得する位置関係取得部と、
を備え、
前記処理装置は、
前記位置関係取得部によって取得された前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値をもとに、前記第１マイクおよび前記第２マイクに集音された音声から、前記被検体が発した第１の音声の振動周波数を抽出する振動周波数検出部と、
前記振動周波数検出部が抽出した前記第１の音声の振動周波数に合わせて、前記光源のパルス光の生成処理を制御する光源制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
前記位置関係取得部は、前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値として、前記第１マイクと前記被検体との間の距離である第１距離、および、前記第２マイクと前記被検体との間の距離である第２距離を示す値を取得することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記位置関係取得部は、
前記内視鏡装置に設けられた赤外線出力部と、
前記第１マイクに設けられた第１赤外線センサと、
前記第２マイクに設けられた第２赤外線センサと、
前記赤外線出力部による赤外線の出力時間と前記第１赤外線センサによる赤外線検出時間との差をもとに前記第１距離を演算し、前記赤外線出力部による赤外線の出力時間と前記第２赤外線センサによる赤外線検出時間との差をもとに前記第２距離を演算する距離演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
前記内視鏡装置は、前記第１マイクおよび前記第２マイクの集音方向側に設けられたマーカーを有し、
前記位置関係取得部は、
前記第１マイクの近傍に設けられ、前記第１マイクの集音方向を撮像する第１測距用撮像素子と、
前記第２マイクの近傍に設けられ、前記第２マイクの集音方向を撮像する第２測距用撮像素子と、
前記第１測距用撮像素子によって撮像された画像信号に含まれる前記マーカーの位置と、前記第２測距用撮像素子によって撮像された画像信号に含まれる前記マーカーの位置と、に基づいて、前記第１距離と前記第２距離とを演算する距離演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
前記振動周波数検出部は、前記第１マイクによって集音された音声と前記第２マイクによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、前記第１距離の２乗と前記第２距離の２乗との比率に対応した強度比率を有する振動周波数を、前記第１の音声の振動周波数として抽出することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
前記内視鏡装置は、人の可聴帯域から外れた帯域の第２の音声を出力する音声出力部をさらに備え、
前記位置関係取得部は、前記第１マイクによって集音された前記第２の音声の強度と、前記第２マイクによって集音された前記第２の音声の強度と、をもとに、前記第１マイク、前記第２マイクおよび前記被検体の位置関係を示す値を取得することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記位置関係取得部は、前記第１マイクによって集音された前記第２の音声の強度と前記第２マイクによって集音された前記第２の音声の強度との比率である基準強度比率を、前記位置関係を示す値として取得し、
前記振動周波数検出部は、前記第１マイクによって集音された音声と前記第２マイクによって集音された音声との強度比率を振動周波数ごとに求め、各求めた強度比率のうち、前記位置関係取得部によって取得された基準強度比率と略等しい強度比率を有する前記人の可聴帯域の振動周波数を、前記第１の音声の振動周波数として抽出することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。