JP6995793B2 - 内視鏡システム、その作動方法、内視鏡システムに用いられる受信側装置および同期信号中継装置 - Google Patents

Description

本開示の技術は、内視鏡システム、その作動方法、内視鏡システムに用いられる受信側装置および同期信号中継装置に関する。

患者などの被検者の体内を観察する医療機器として内視鏡システムが知られている（例えば特許文献１参照）。内視鏡システムは、一例として、内視鏡と、光源装置と、プロセッサ装置と、モニタとを備えている。内視鏡は、被検者の体内に挿入される挿入部と、挿入部の先端部に配置され、被検者の体内の観察部位を撮像する撮像素子とを有している。光源装置は、内視鏡が観察部位に照射する照明光を供給する。プロセッサ装置は、撮像素子が出力する画像信号に基づいて画像処理を施して表示画像を生成する。生成された表示画像はモニタに表示される。

特許文献１に記載の内視鏡システムは、さらに、被検者の体内に挿入される挿入部の形状を検出して、検出した形状をモニタに表示する形状検出機能を備えている。形状検出機能は、磁気を利用して形状を検出する機能であり、特許文献１に記載の内視鏡システムは、磁界発生装置と磁界測定装置とを備えている。磁界発生装置は、磁界を発生する複数の磁界発生素子と、複数の磁界発生素子を制御する磁界発生制御部とを有する。磁界測定装置は、磁界発生素子が発生する磁界を検出する複数の磁界検出素子と、各磁界検出素子が検出する検出信号に基づいて、複数の磁界発生素子のそれぞれを発生元とする複数の磁界を測定し、磁界毎の磁界測定結果を出力する磁界測定部とを有する。磁界発生素子および磁界検出素子のそれぞれは、例えば、導電性のコイルである。磁界発生素子に電流を流すと磁界を発生し、磁界検出素子は、磁界によって誘起された誘導電流を生じる。

複数の磁界発生素子は、例えば、磁界を発生する向きが異なる複数の磁界発生素子である。例えば、複数の磁界発生素子は、それぞれ直交する、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸に沿った向きにそれぞれ磁界を発生する少なくとも３つの磁界発生素子が含まれる。磁界測定装置において、このような３つの磁界発生素子が発生する３方向の磁界を各磁界検出素子が検出し、各磁界に応じた検出信号を出力する。磁界測定部は、検出信号に基づいて３方向の磁界の強さを測定し、これを磁界測定結果として出力する。こうした３方向の磁界測定結果に基づいて演算を行うことにより、磁界発生素子に対する磁界検出素子の三次元の座標位置が検出される。そして、例えば、複数の磁界検出素子を挿入部の長手方向に間隔を空けて配置することで、各磁界検出素子の三次元の座標位置が検出される。さらに、各磁界検出素子の位置に対応する座標位置に基づいて、挿入部の形状が検出される。

特許文献１に記載の内視鏡システムでは、内視鏡に磁界測定装置が設けられており、磁界発生装置のうち、磁界発生制御部がナビゲーション装置に設けられている。ナビゲーション装置は、内視鏡の挿入部の形状を検出して、検出した形状をモニタに出力する装置である。

このような磁界検出を行う場合において、磁界発生装置が磁界の発生を開始する開始タイミングと、磁界測定装置が磁界の測定を開始する開始タイミングとを同期させる必要がある。こうした同期を図るために、特許文献１に記載の内視鏡システムでは、磁界測定装置が設けられた内視鏡から、磁界発生制御部を有するナビゲーション装置に向けて同期信号を送信している。

特許文献１に記載の内視鏡システムは、内視鏡から送信される同期信号を、光源装置を介してナビゲーション装置に送信する。

ＷＯ２００７／０１８２１１号公報

特許文献１に記載の内視鏡システムのように、同期信号を送信する送信側装置（内視鏡）と、同期信号を受信する受信側装置（ナビゲーション装置）との間に、光源装置のような同期信号を中継する同期信号中継装置が介在する場合には、同期信号中継装置において、同期信号の送信に遅延が生じる場合がある。このような場合には、送信側装置と受信側装置とにおいて、同期信号中継装置で生じる遅延を見込んで同期をとればよい。

しかしながら、内視鏡システムの場合は、光源装置のような同期信号中継装置として機能する装置が変更される場合があり、この場合には、次のような問題があった。すなわち、同期信号中継装置が変更された場合には、送信側装置と受信側装置のそれぞれにおいて予め設定された遅延時間を変更するという煩雑な作業が必要になるという問題である。また、同期信号中継装置が変更される場合以外でも、同期信号中継装置を含む内視鏡システムの動作モードによっては遅延時間が変化する場合がある。このような場合には、遅延時間が予め設定された固定の値で設定されている場合には、動作モードが変更された場合に、同期が取れなくなってしまうという問題があった。

本開示の技術は、磁界発生と磁界測定との同期信号を中継する同期信号中継装置を用いて、内視鏡のナビゲーションを行う場合において、中継の際に生じる遅延時間が変化した場合でも、煩雑な作業を行うことなく、同期信号の送信側と受信側とにおいて、同期をとることが可能な内視鏡システム、その作動方法、内視鏡システムに用いられる受信側装置および同期信号中継装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の内視鏡システムは、磁界を発生する複数の磁界発生素子と、磁界発生素子を制御する磁界発生制御部と、磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出素子と、磁界検出素子が出力する検出信号に基づいて、複数の磁界発生素子のそれぞれを発生元とする複数の磁界を測定することにより、磁界毎の磁界測定結果を出力する磁界測定部と、磁界測定部から磁界測定結果を取得し、取得した磁界測定結果に基づいて、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の位置および形状のうちの少なくとも一方を含む挿入状態を検出する挿入状態検出部と、磁界発生制御部が複数の磁界発生素子から磁界を発生させる磁界発生の開始タイミングと、磁界測定部において検出信号に基づいて磁界を測定する磁界測定の開始タイミングとを同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、磁界発生制御部および磁界測定部のうちの一方と同期信号生成部とが配置され、同期信号を送信する送信側装置と、磁界発生制御部および磁界測定部のうちの他方が配置され、送信側装置から送信される同期信号を受信する受信側装置と、送信側装置と受信側装置との間に配置され、送信側装置と受信側装置との間で同期信号を中継する同期信号中継装置とを備えており、同期信号中継装置は、同期信号を中継する際に生じる遅延時間を、送信側装置と受信側装置の少なくとも一方に送信し、送信側装置および受信側装置のうちの少なくとも一方は、遅延時間に基づいて、磁界発生または磁界測定の開始タイミングを制御する。

同期信号中継装置は、同期信号に加えて、遅延時間を、受信側装置に送信し、送信側装置は、同期信号を送信した後、予め設定された基準待機時間に基づいて磁界発生および磁界測定のうちの一方の開始タイミングを制御し、受信側装置は、同期信号を受信した後、基準待機時間と遅延時間とに基づいて磁界発生および磁界測定のうちの他方の開始タイミングを制御する。

基準待機時間は、遅延時間よりも長く設定されており、基準待機時間をＴ０、遅延時間をＴ１としたときに、送信側装置において、同期信号を送信した後、基準待機時間Ｔ０が経過したタイミングで、磁界発生および磁界測定のうちの一方を開始させ、受信側装置は、同期信号を受信した後、基準待機時間Ｔ０と遅延時間Ｔ１との差である差分ΔＴ経過したタイミングで、磁界発生および磁界測定のうちの一方を開始させることが好ましい。

基準待機時間はメモリに格納されており、磁界発生制御部および磁界測定部は、メモリから基準待機時間を読み出すことにより取得してもよい。

受信側装置は、同期信号に加えて基準待機時間を、送信側装置から、同期信号中継装置を経由する通信により取得してもよい。

同期信号中継装置は、同期信号を受信側装置に送信する一方、遅延時間を送信側装置に送信し、送信側装置は、遅延時間を受信した後、遅延時間に基づいて磁界発生および磁界測定のうちの一方の開始タイミングを制御し、受信側装置は、同期信号を受信した後、同期信号に基づいて磁界発生および磁界測定のうちの他方の開始タイミングを制御する。

遅延時間をＴ１、送信側装置が同期信号を送信後、同期信号中継装置からの遅延時間Ｔ１を送信側装置が受信するまでのオフセット時間として予め設定された時間をαとしたときに、送信側装置は、遅延時間Ｔ１を受信後、遅延時間Ｔ１が経過したタイミングで、磁界発生および磁界測定のうちの一方を開始させ、受信側装置は、同期信号を受信後、オフセット時間αが経過したタイミングで、磁界発生および磁界測定のうちの一方を開始させる。

送信側装置は、内視鏡であり、同期信号は、内視鏡側から同期信号中継装置を介して受信側装置へ送信されることが好ましい。

内視鏡は、観察対象を撮像する撮像素子と、撮像素子から取得した画像信号を、内視鏡の外部に出力する画像信号出力部とを有しており、画像信号に含まれる信号を同期信号として利用することにより、画像信号出力部を同期信号生成部として機能させることが好ましい。

画像信号は、撮像素子が動画撮影を実行することにより取得され、予め設定された時間間隔で出力される複数のフレーム画像信号であり、同期信号は、複数のフレーム画像信号のブランキング期間に含まれる信号であることが好ましい。

同期信号中継装置は、光源装置またはプロセッサ装置であり、光源装置は、内視鏡に対して光を供給し、プロセッサ装置は、内視鏡から取得した画像信号に画像処理を施して表示画像を生成してもよい。

同期信号中継装置は、光源装置であり、画像信号は、内視鏡から光源装置を経由してプロセッサ装置に送信され、光源装置は、同期信号に加えて遅延時間を受信側装置に送信してもよい。

内視鏡には磁界測定部が設けられており、挿入部には複数の磁界検出素子が設けられており、受信側装置には磁界発生制御部が設けられており、磁界発生制御部は、同期信号と遅延時間とに基づいて、磁界測定の開始タイミングを制御してもよい。

受信側装置は、挿入状態検出部を有するナビゲーション装置であってもよい。

複数の磁界発生素子が発生するそれぞれの磁界は、周波数が同じであることが好ましい。

本開示の技術に係る内視鏡システムの作動方法は、磁界を発生する複数の磁界発生素子を制御する磁界発生制御部と、磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出素子が出力する検出信号に基づいて、複数の磁界発生素子のそれぞれを発生元とする複数の磁界を測定することにより、磁界毎の磁界測定結果を出力する磁界測定部と、磁界測定部から磁界測定結果を取得し、取得した磁界測定結果に基づいて、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の位置および形状のうちの少なくとも一方を含む挿入状態を検出する挿入状態検出部と、磁界発生制御部が複数の磁界発生素子から磁界を発生させる磁界発生の開始タイミングと、磁界測定部において検出信号に基づいて磁界を測定する磁界測定の開始タイミングとを同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、磁界発生制御部および磁界測定部のうちの一方と同期信号生成部とが配置され、同期信号を送信する送信側装置と、磁界発生制御部および磁界測定部のうちの他方が配置され、送信側装置から送信される同期信号を受信する受信側装置と、送信側装置と受信側装置との間に配置され、送信側装置と受信側装置との間で同期信号を中継する同期信号中継装置とを備えた内視鏡システムの作動方法であって、同期信号中継装置が、同期信号を中継する際に生じる遅延時間を、送信側装置と受信側装置の少なくとも一方に送信するステップと、送信側装置および受信側装置のうちの少なくとも一方が、遅延時間に基づいて、磁界発生または磁界測定の開始タイミングを制御するステップとを備えている。

本開示の技術に係る受信側装置は、内視鏡システムに用いられる。本開示の技術に係る同期信号中継装置は、内視鏡システムに用いられる。

本開示の技術によれば、磁界発生と磁界測定との同期信号を中継する同期信号中継装置を用いて、内視鏡のナビゲーションを行う場合において、中継の際に生じる遅延時間が変化した場合でも、煩雑な作業を行うことなく、同期信号の送信側と受信側とにおいて、同期をとることができる。

内視鏡システムを用いた内視鏡検査の様子を示す説明図である。 内視鏡システムの全体構成を示す概略図である。 内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 複数の発生コイルが発生する磁界を、複数の検出コイルが検出する様子を示す説明図である。 磁界測定データの一例を示す説明図である。 判別部による判別処理と、位置検出部による各検出コイルの位置検出処理とを説明するための説明図である。 挿入部の形状検出処理の一例を示す説明図である。 第１実施形態に係る磁界発生と磁界測定の同期処理を担う各部の機能ブロック図である。 第１実施形態に係る磁界発生と磁界測定のタイミングチャートである。 第１実施形態に係る複数の発生コイルの切替制御の説明図である。 第１実施形態に係る複数の検出コイルの切替制御の説明図である。 動作モードによって遅延時間が変化する光源装置の説明図である。 第２実施形態に係る磁界発生と磁界測定の同期処理を担う各部の機能ブロック図である。 第２実施形態に係る磁界発生と磁界測定のタイミングチャートである。 第２実施形態に係る複数の発生コイルの切替制御の説明図である。 第２実施形態に係る複数の検出コイルの切替制御の説明図である。

「第１実施形態」
［内視鏡システムの全体構成］
図１は、本開示の技術に係る内視鏡システム９の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、内視鏡システム９は、内視鏡１０と、光源装置１１と、ナビゲーション装置１２と、磁界発生器１３と、プロセッサ装置１４と、モニタ１５と、を備える。内視鏡システム９は、患者などの被検者Ｈの体内の内視鏡検査に用いられる。被検者Ｈは、被検体の一例である。この内視鏡１０は、例えば、大腸などの消化管内に挿入される内視鏡であり、可撓性を有する軟性内視鏡である。内視鏡１０は、消化管内に挿入される挿入部１７と、挿入部１７の基端側に連設され且つ術者が把持して各種操作を行う操作部１８と、操作部１８に連設されたユニバーサルコード１９と、を有する。

内視鏡検査は、例えば、被検者Ｈを寝台１６に寝かせた状態で行う。大腸検査の場合は、医師である術者ＯＰによって、内視鏡１０の挿入部１７が肛門から消化管内に挿入される。光源装置１１は、観察部位である大腸内を照明する照明光を内視鏡１０に供給する。プロセッサ装置１４は、内視鏡１０で撮像された画像を処理することにより、観察画像４１を生成する。観察画像４１は、モニタ１５に表示される。術者ＯＰは、観察画像４１を確認しながら内視鏡検査を進める。モニタ１５に表示される観察画像４１は、基本的には動画であるが、観察画像４１として、必要に応じて静止画を表示することも可能である。

また、内視鏡システム９は、術者ＯＰが行う内視鏡１０の挿入操作などの手技をナビゲーションするナビゲーション機能を備えている。ここで、ナビゲーションとは、被検者Ｈの体内での内視鏡１０の挿入部１７の位置および形状の少なくとも１つを含む挿入状態を、術者ＯＰに対して提示することにより、術者ＯＰの内視鏡１０の手技を支援することをいう。ナビゲーション機能は、磁界ＭＦを利用して挿入部１７の挿入状態を検出して、検出した挿入状態を提示する。本例において、挿入状態は、体内に挿入された挿入部１７の位置に加えて、体内における挿入部１７の形状を含む。

ナビゲーション機能は、ナビゲーション装置１２と、磁界発生器１３と、後述する内視鏡１０内の磁界測定装置とによって実現される。磁界発生器１３は、磁界ＭＦを発生する。磁界発生器１３は、例えば、スタンドに取り付けられており、被検者Ｈが横たわる寝台１６の傍らに配置される。また、磁界発生器１３は、発生する磁界ＭＦが被検者Ｈの体内に届く範囲内に配置される。

内視鏡１０内の磁界測定装置は、磁界発生器１３が発生する磁界ＭＦを検出し、検出した磁界ＭＦの強さを測定する。ナビゲーション装置１２は、磁界測定装置による磁界測定結果に基づいて、磁界発生器１３と挿入部１７との相対的な位置を導出することにより、挿入部１７の挿入状態を検出する。プロセッサ装置１４は、ナビゲーション装置１２が検出した挿入状態を表す挿入部形状画像４２を生成する。

モニタ１５は、観察画像４１と挿入部形状画像４２とを表示する。なお、観察画像４１と挿入部形状画像４２とを表示するモニタ１５がそれぞれ別に設けられていてもよい。

図２に示すように、挿入部１７は、細径でかつ長尺の管状部分であり、基端側から先端側に向けて順に、軟性部２１と、湾曲部２２と、先端部２３とが連接されて構成される。軟性部２１は、可撓性を有する。湾曲部２２は、操作部１８の操作により湾曲可能な部位である。先端部２３は、撮像装置４８（図３参照）等が配置される。また、図示しないが、先端部２３の先端面には、観察部位に照明光を照明する照明窓４６（図３参照）と、照明光が被写体で反射した被写体光が入射する観察窓４７と、処置具が突出させるための処置具出口と、観察窓４７に気体および水を噴射することにより、観察窓４７を洗浄するための洗浄ノズルとが設けられている。

挿入部１７内には、ライトガイド３３と、信号ケーブル３２と、操作ワイヤ（図示せず）と、処置具挿通用の管路（図示せず）とが設けられている。ライトガイド３３は、ユニバーサルコード１９から延設され、光源装置１１から供給される照明光を、先端部２３の照明窓４６に導光する。信号ケーブル３２は、撮像装置４８からの画像信号および撮像装置４８を制御する制御信号の通信に加えて、撮像装置４８に対する電力供給に用いられる。信号ケーブル３２も、ライトガイド３３と同様に、ユニバーサルコード１９から延設され、先端部２３まで配設されている。

操作ワイヤは、湾曲部２２を操作するためのワイヤであり、操作部１８から湾曲部２２までの間に配設される。処置具挿通用の管路は、鉗子などの処置具（図示せず）を挿通するための管路であり、操作部１８から先端部２３まで配設される。挿入部１７内には、この他、送気送水用の流体チューブが設けられる。流体チューブは、先端部２３に、観察窓４７の洗浄用の気体および水を供給する。

また、挿入部１７内には、その軟性部２１から先端部２３にかけて複数の検出コイル２５が予め設定された間隔で設けられている。各検出コイル２５は、磁界ＭＦを検出する磁界検出素子に相当する。各検出コイル２５は、それぞれ磁界発生器１３から発生した磁界ＭＦの影響を受けることにより、電磁誘導の作用により誘導起電力を生じ、誘導起電力によって誘導電流を発生する。各検出コイル２５から発生した誘導電流の値は、各検出コイル２５でそれぞれ検出した磁界ＭＦの強さを表し、これが磁界測定結果となる。すなわち、磁界測定結果とは、磁界ＭＦの強さを表す誘導電流の大きさに応じた値をいう。

操作部１８には、術者によって操作される各種操作部材が設けられている。具体的には、操作部１８には、２種類の湾曲操作ノブ２７と、送気送水ボタン２８と、吸引ボタン２９と、が設けられている。２種類の湾曲操作ノブ２７は、それぞれが操作ワイヤに連結されており、湾曲部２２の左右湾曲操作および上下湾曲操作に用いられる。また、操作部１８には、処置具挿通用の管路の入口である処置具導入口３１が設けられている。

ユニバーサルコード１９は、内視鏡１０を光源装置１１に接続するための接続コードである。ユニバーサルコード１９は、信号ケーブル３２と、ライトガイド３３と、流体チューブ（不図示）とを内包している。また、ユニバーサルコード１９の端部には、光源装置１１に接続されるコネクタ３４が設けられている。

コネクタ３４を光源装置１１に接続することで、光源装置１１から内視鏡１０に対して、内視鏡１０の運用に必要な電力と制御信号と照明光と気体と水とが供給される。また、先端部２３の撮像装置４８（図２参照）により取得される観察部位の画像信号と、各検出コイル２５の検出信号に基づく磁界測定結果とが、内視鏡１０から光源装置１１へ送信される。

コネクタ３４は、光源装置１１との間で、金属製の信号線等を用いた電気的な有線接続はされず、その代わりに、コネクタ３４と光源装置１１とは、光通信（非接触型通信）により通信可能に接続される。コネクタ３４は、内視鏡１０と光源装置１１の間で遣り取りされる制御信号の送受信と、内視鏡１０から光源装置１１への画像信号および磁界測定結果の送信と、を光通信により行う。コネクタ３４には、信号ケーブル３２に接続されたレーザダイオード（Laser Diode：以下、ＬＤという）３６が設けられている。

ＬＤ３６は、内視鏡１０から光源装置１１への大容量データの送信、具体的には画像信号および磁界測定結果の送信に用いられる。ＬＤ３６は、元々は電気信号の形態であった、画像信号および磁界測定結果を光信号の形態で、光源装置１１に設けられているフォトダイオード（Photodiode：以下、ＰＤという）３７に向けて送信する。

なお、図示は省略するが、ＬＤ３６およびＰＤ３７とは別に、コネクタ３４および光源装置１１の双方には、内視鏡１０と光源装置１１との間で遣り取りされる小容量の制御信号を光信号化して送受信する光送受信部が設けられている。さらに、コネクタ３４には、光源装置１１の給電部（不図示）からワイヤレス給電により給電を受ける受電部（不図示）が設けられている。

コネクタ３４内のライトガイド３３は光源装置１１内に挿入される。また、コネクタ３４内の流体チューブ（不図示）は光源装置１１を介して送気送水装置（不図示）に接続される。これにより、光源装置１１および送気送水装置から内視鏡１０に対して、照明光と気体および水とがそれぞれ供給される。

光源装置１１は、コネクタ３４を介して、内視鏡１０のライトガイド３３へ照明光を供給すると共に、送気送水装置（不図示）から供給された気体および水を内視鏡１０の流体チューブ（不図示）へ供給する。また、光源装置１１は、ＬＤ３６から送信される光信号をＰＤ３７で受光し、受光した光信号を電気信号である元の画像信号および磁界測定結果に変換した後、ナビゲーション装置１２へ出力する。

ナビゲーション装置１２は、光源装置１１から入力された、観察画像４１生成用の画像信号をプロセッサ装置１４へ出力する。また、ナビゲーション装置１２は、後述の磁界発生器１３の駆動を制御すると共に、被検者Ｈの体内の挿入部１７の形状等を検出して、この検出結果を、挿入部形状画像４２を生成するための情報として、プロセッサ装置１４へ出力する。

このように、本例における内視鏡１０は、光源装置１１と接続する１つのコネクタ３４を持つワンコネクタタイプである。内視鏡１０は、コネクタ３４が接続される光源装置１１を介して、プロセッサ装置１４およびナビゲーション装置１２のそれぞれと通信可能に接続される。

磁界発生器１３は、複数の磁界発生素子に相当する複数の発生コイル３９を有している。各発生コイル３９は、例えば、駆動電流の印加により、直交座標系ＸＹＺのＸＹＺ座標軸にそれぞれ対応した方向に交流磁界（交流磁場）を発生するＸ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルとを含む。各発生コイル３９は、同じ周波数の磁界ＭＦを発生する。各発生コイル３９は、ナビゲーション装置１２の制御の下、詳しくは後述するが、互いに異なるタイミングで磁界ＭＦを発生する。

＜内視鏡＞
図３は、内視鏡システム９の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、内視鏡１０は、ライトガイド３３と、照射レンズ４５と、照明窓４６と、観察窓４７と、撮像装置４８と、磁界検出回路４９と、統括制御回路５０と、信号ケーブル３２と、ＬＤ３６と、不図示の流体チューブおよび洗浄ノズルと、を有する。

ライトガイド３３は、大口径光ファイバまたはバンドルファイバなどである。ライトガイド３３の入射端は、コネクタ３４を介して光源装置１１内に挿入される。ライトガイド３３は、コネクタ３４内とユニバーサルコード１９内と操作部１８内とに挿通されており、挿入部１７の先端部２３内に設けられた照射レンズ４５に、出射端が対向している。これにより、光源装置１１からライトガイド３３の入射端に供給された照明光は、照射レンズ４５から先端部２３の先端面に設けられた照明窓４６を通して、観察部位に照射される。そして、観察部位で反射した照明光は、観察部位の像光として、先端部２３の先端面に設けられた観察窓４７を通して撮像装置４８の撮像面に入射する。

なお、前述の流体チューブ（不図示）の一端側は、コネクタ３４および光源装置１１を通して送気送水装置（不図示）に接続されると共に、流体チューブ（不図示）の他端側は、挿入部１７内等を通って先端部２３の先端面に設けられた送気送水ノズル（不図示）に接続している。これにより、送気送水装置（不図示）から供給された気体または水が、送気送水ノズル（不図示）から観察窓４７に噴射されて、観察窓４７が洗浄される。

撮像装置４８は、集光レンズ５２と撮像素子５３とを有する。集光レンズ５２は、観察窓４７から入射した観察部位の像光を集光し、かつ、集光した観察部位の像光を撮像素子５３の撮像面に結像させる。撮像素子５３は、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型またはＣＣＤ（charge coupled device）型の撮像素子である。撮像素子５３は、例えば、各画素にＲ、Ｇ、Ｂのいずれかのマイクロフィルタが割り当てられたカラー撮像素子である。撮像素子５３は、観察対象である観察部位を撮像する。より具体的には、撮像素子５３は、撮像面に結像した観察部位の像光を撮像（電気信号に変換）して、観察部位の画像信号を統括制御回路５０へ出力する。

また、撮像素子５３には、例えば水晶振動子等の基準信号（クロック信号）を出力する発振部５３ａが設けられており、この発振部５３ａから発振される基準信号を基準として、撮像素子５３が動画として出力する画像信号を出力する。基準信号の間隔はフレームレートを規定する。フレームレートは例えば３０ｆｐｓ（frames per second）である。

磁界検出回路４９は、挿入部１７内の各検出コイル２５に電気的に接続している。磁界検出回路４９は、磁界発生器１３の発生コイル３９から発生した磁界ＭＦに応じた、各検出コイル２５のそれぞれの磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を、統括制御回路５０へ出力する。

統括制御回路５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む各種の演算回路と、各種のメモリとを含んで構成されており、内視鏡１０の各部の動作を統括的に制御する。この統括制御回路５０は、不図示のメモリに記憶された制御用のプログラムを実行することで、信号処理部５７と、磁界測定制御部５８と、画像信号出力部５９として機能する。磁界検出回路４９および磁界測定制御部５８は、磁界測定部に相当する。磁界測定部は、検出コイル２５が出力する検出信号に基づいて、複数の磁界発生素子に相当する発生コイル３９のそれぞれを発生元とする複数の磁界ＭＦを測定することにより、磁界ＭＦ毎の磁界測定結果を出力する。磁界測定部と、検出コイル２５とを合わせて磁界測定装置を構成する。

信号処理部５７は、撮像素子５３から順次出力される画像信号に対して各種信号処理を施す。信号処理としては、例えば、相関二重サンプリング処理、および信号増幅処理などのアナログ信号処理と、アナログ信号処理後にアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital)変換処理などが含まれる。信号処理が施された後の画像信号をフレーム画像信号６１と呼ぶ。信号処理部５７は、フレームレートに従ってフレーム画像信号６１を、画像信号出力部５９へ出力する。フレーム画像信号６１は、観察部位の動画像データとして使用される。このように、複数のフレーム画像信号６１は、撮像素子５３が動画撮影を実行することにより取得され、予め設定された時間間隔で出力される画像信号である。

磁界測定制御部５８は、磁界検出回路４９を介して各検出コイル２５の複数の磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を取得し、取得した磁界測定データ５５を、画像信号出力部５９へ出力する。

図４に示すように、各検出コイル２５の磁界測定結果は、各発生コイル３９が発生する磁界の強さが同じであっても、例えば、磁界ＭＦを発生する各発生コイル３９と、各検出コイル２５のそれぞれとの間の距離および向きに応じて変化する。例えば、図４に示す第１発生コイル３９は、実線で示すように、第１～第３の各検出コイル２５との距離および向きが異なる。そのため、１つの第１発生コイル３９が発生する磁界ＭＦについて、第１～第３の各検出コイル２５のそれぞれの磁界測定結果は異なる。第２発生コイル３９および第３発生コイル３９のそれぞれと、第１～第３の各検出コイル２５との関係も同様である。

また、反対に、第１～第３の各発生コイル３９が発生する磁界ＭＦの強さが同じであっても、各発生コイル３９のそれぞれの磁界ＭＦについての１つの第１検出コイル２５の磁界測定結果は異なる。ここで、例えば、第１～第３の各発生コイル３９がそれぞれＸ軸コイル、Ｙ軸コイルおよびＺ軸コイルである場合を考える。この場合は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各コイルのそれぞれの磁界ＭＦについての１つの第１検出コイル２５の磁界測定結果に基づいて、ＸＹＺ座標軸に対応する、第１検出コイル２５の三次元座標位置を検出することができる。第２検出コイル２５および第３検出コイル２５についても同様である。挿入部１７に予め設定された間隔で設けられる各検出コイル２５の三次元座標位置を検出することができれば、挿入部１７の形状を検出することが可能である。

図５は、磁界測定制御部５８が取得する磁界測定データ５５の一例を説明するための説明図である。磁界測定制御部５８は、複数の発生コイル３９が発生する複数の磁界ＭＦのそれぞれを、複数の各検出コイル２５がそれぞれ検出し、各検出コイル２５からそれぞれ出力される複数の磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を取得する。

図５において、（１）～（４）は、それぞれ１つの発生コイル３９が発生する磁界ＭＦについての、複数の検出コイル２５のそれぞれの磁界測定結果を示すデータ列である。例えば、「Ｄ１１」は第１番目の発生コイル３９で発生した磁界ＭＦを第１検出コイル２５で検出した磁界測定結果である。「Ｄ１２」は第１番目の発生コイル３９で発生した磁界ＭＦを「第２検出コイル」で検出した磁界測定結果である。同様に、「Ｄ４２」は第４番目の発生コイル３９で発生した磁界ＭＦを「第２検出コイル」で検出した磁界測定結果である。「Ｄ４３」は第４番目の発生コイル３９で発生した磁界ＭＦを「第３検出コイル」で検出した磁界測定結果である。

磁界測定制御部５８は、磁界発生器１３における各発生コイル３９のそれぞれの磁界発生タイミングと、後述する方法で同期を取りながら、各検出コイル２５の磁界測定結果を順番に取得する。磁界測定制御部５８は、例えば、後述する同期信号で規定される１回の磁界測定期間において、すべての発生コイル３９のそれぞれの磁界ＭＦについて、すべての検出コイル２５のそれぞれの磁界測定結果を取得する。これにより、磁界測定制御部５８は、１回の磁界測定期間において、各発生コイル３９と各検出コイル２５とのすべての組み合わせに係る複数の磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を取得する。

例えば、磁界発生器１３内に９個の発生コイル３９が設けられており、挿入部１７内に１７個の検出コイル２５が設けられている場合は、各発生コイル３９について１７個の磁界測定結果が得られる。そのため、磁界測定制御部５８は、１回の磁界測定期間内に、合計で、９×１７＝１５３個の磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を取得する。こうしたすべての組み合わせに係る複数の磁界測定結果を含む磁界測定データ５５を、全磁界測定データと呼ぶ。本例においては、特に断りの無い限り、磁界測定データ５５には、全磁界測定データが含まれるものとする。

画像信号出力部５９は、図６に示すように、信号処理部５７から順次入力される複数のフレーム画像信号６１のそれぞれに対して、フレーム開始信号ＶＤを付加して、フレーム画像信号６１を出力する。図６において、「フレーム１」、「フレーム２」、「フレーム３」・・・は、便宜上示した、複数のフレーム画像信号６１の出力順序を示すフレーム番号である。フレーム開始信号ＶＤは、例えば、垂直同期信号である。

さらに、画像信号出力部５９は、フレーム画像信号６１に、磁界測定データ５５を付加して、フレーム画像信号６１を出力する。すなわち、画像信号出力部５９が出力するフレーム画像信号６１のすべてに対して、フレーム開始信号ＶＤおよび磁界測定データ５５が含まれる。磁界測定データ５５は、図６に示すように、撮像素子５３のブランキングタイムＢＴに対応する、各フレーム画像信号６１の間の信号無効領域ＮＤに付加される。ブランキングタイムＢＴは、例えば垂直ブランキング期間である。上述したとおり、フレーム開始信号ＶＤも、複数のフレーム画像信号６１の垂直ブランキング期間に含まれる信号である。

図３において、画像信号出力部５９は、フレーム画像信号６１を、信号ケーブル３２を介して既述のＬＤ３６へ出力する。ＬＤ３６は、フレーム画像信号６１を光信号化した光信号を、光源装置１１のＰＤ３７に向けて送信する。

このように、画像信号出力部５９は、撮像素子５３から、信号処理部５７を介して取得したフレーム画像信号６１を、内視鏡１０の外部に出力する。また、フレーム画像信号６１に含まれるフレーム開始信号ＶＤを同期信号として利用することにより、画像信号出力部５９を同期信号生成部として機能させている。

＜光源装置＞
光源装置１１は、照明光源６３と、ＰＤ３７と、光源制御部６４と、信号中継部６２と、通信インタフェース６５を有している。照明光源６３は、例えばＬＤ（Laser Diode：ＬＥＤ）または発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）などの半導体光源であり、波長が赤色領域から青色領域にわたる白色光を照明光として出射する白色光源である。なお、照明光源６３としては、白色光源に加えて、紫色光および赤外光などの特殊光を出射する特殊光光源を用いてもよい。照明光源６３から出射された照明光は、前述のライトガイド３３の入射端に入射される。

光源制御部６４は、ＣＰＵを含む各種の演算回路と、各種のメモリとを含んで構成されており、照明光源６３などの光源装置１１の各部の動作を制御する。

ＰＤ３７は、ＬＤ３６から送信された光信号を受信する。ＰＤ３７は、光信号の形態で受信したフレーム画像信号６１を、元の電気信号の形態に変換して、変換後のフレーム画像信号６１を信号中継部６２に入力される。信号中継部６２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される。ＦＰＧＡは、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであり、回路構成には、各種の演算回路および各種のメモリ回路などが含まれる。

信号中継部６２は、ＰＤ３７から入力されたフレーム画像信号６１に対して、遅延時間Ｔ１（図８参照）を付加し、遅延時間Ｔ１を付加したフレーム画像信号６１を、通信インタフェース６５を介してナビゲーション装置１２へ出力する。遅延時間Ｔ１は、後述するように、磁界測定および磁界発生の同期に用いられる情報である。

＜ナビゲーション装置＞
ナビゲーション装置１２は、画像信号取得部６８と、挿入状態検出部７０と、磁界発生制御部７１と、表示出力部７４と、を有する。ナビゲーション装置１２の各部は、１または複数のＣＰＵを含む各種演算回路（不図示）により構成され、不図示のメモリに記憶されている制御用のプログラムを実行することで動作する。

画像信号取得部６８は、通信インタフェース６５を介して信号中継部６２からフレーム画像信号６１を取得する。そして、画像信号取得部６８は、取得したフレーム画像信号６１を表示出力部７４へ出力する。

また、画像信号取得部６８は、フレーム画像信号６１に含まれるフレーム開始信号ＶＤおよび磁界測定データ５５を抽出し、抽出したフレーム開始信号ＶＤおよび磁界測定データ５５を挿入状態検出部７０に出力する。また、画像信号取得部６８は、フレーム画像信号６１からフレーム開始信号ＶＤおよび遅延時間Ｔ１を抽出し、抽出したフレーム開始信号ＶＤおよび遅延時間Ｔ１を磁界発生制御部７１に出力する。

挿入状態検出部７０は、画像信号取得部６８から取得したフレーム開始信号ＶＤおよび磁界測定データ５５に基づいて、被検者Ｈの体内に挿入される内視鏡１０の挿入部１７の挿入状態を検出する。挿入状態検出部７０は、位置検出部７２と、挿入部形状検出部７３とを有する。

位置検出部７２は、フレーム開始信号ＶＤおよび磁界測定データ５５に基づき各検出コイル２５の位置を検出する。位置検出部７２には、判別部７２Ａが設けられている。

図６に示すように、判別部７２Ａは、対応関係７５を参照して、磁界測定データ５５に含まれる複数の磁界測定結果を判別する。対応関係７５は、磁界測定データ５５に含まれる、各発生コイル３９と各検出コイル２５との複数の組み合わせに対応する複数の磁界測定結果の格納順序を表す情報である。判別部７２Ａは、対応関係７５に基づいて、磁界測定データ５５に含まれる各磁界測定結果が、各発生コイル３９と各検出コイル２５とのどの組み合わせに対応するデータであるかを判別する。

具体的には、後述するように、磁界測定においては、フレーム開始信号ＶＤを基準として、各発生コイル３９が磁界ＭＦを発生する発生順序と、１つの発生コイル３９の磁界ＭＦについて、各検出コイル２５の磁界測定結果の取得順序とが決まっている。各発生コイル３９と各検出コイル２５の組み合わせに応じた複数の磁界測定結果は、発生順序と取得順序に従って、磁界測定データ５５内に格納される。そのため、判別部７２Ａは、フレーム開始信号ＶＤを基準として、格納順序を規定した対応関係７５を参照することで、磁界測定データ５５に含まれる複数の磁界測定結果がどの組み合わせ（「Ｄ１１」、「Ｄ１２」、「Ｄ１３」・・・）に対応するかを判別することができる。

位置検出部７２は、判別部７２Ａが判別した複数の磁界測定結果に基づき、各検出コイル２５の位置、具体的には三次元座標位置をコイル位置データとして検出する。コイル位置データは、磁界発生器１３を基準とした相対位置である。図６において、例えば、Ｐ１は第１検出コイル２５の三次元座標位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を示す。Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４などについても同様である。

図３において、位置検出部７２は、コイル位置データ７６を挿入部形状検出部７３へ出力する。挿入部形状検出部７３は、位置検出部７２から入力されたコイル位置データ７６に基づき、被検者Ｈの体内での挿入部１７の形状を検出する。

図７は、挿入部形状検出部７３による挿入部１７の形状検出処理の一例を説明するための説明図である。図７に示すように、挿入部形状検出部７３は、コイル位置データ７６が示す各検出コイル２５の位置（Ｐ１、Ｐ２、・・・）に基づき、各位置を曲線で補間する補間処理を行って、挿入部１７の形状を示す挿入部形状データ７８を生成する。挿入部形状データ７８には、挿入部１７の先端部２３の先端位置ＰＴが含まれる。

図３において、挿入部形状検出部７３は、挿入部形状データ７８を表示出力部７４へ出力する。挿入状態検出部７０は、画像信号取得部６８が新たなフレーム画像信号６１を取得するごとに、判別部７２Ａによる判別処理、各検出コイル２５のコイル位置データ７６を検出する位置検出処理、挿入部１７の形状検出処理、および挿入部形状データ７８の出力を繰り返し行う。

表示出力部７４は、前述の画像信号取得部６８から先に入力されたフレーム画像信号６１と、挿入状態検出部７０から入力された挿入部形状データ７８と、を通信インタフェース８０Ａ，８０Ｂを介してプロセッサ装置１４へ出力する。この際に、表示出力部７４は、フレーム画像信号６１と、そのフレーム画像信号６１と時間的に対応する挿入部形状データ７８とを対応付けて、プロセッサ装置１４へ出力する。

＜プロセッサ装置＞
プロセッサ装置１４は、表示入力部８２と表示制御部８３とを有している。表示入力部８２は、表示出力部７４から通信インタフェース８０Ａ，８０Ｂを介して逐次入力されたフレーム画像信号６１および挿入部形状データ７８を、表示制御部８３へ逐次出力する。

表示制御部８３は、表示入力部８２からフレーム画像信号６１および挿入部形状データ７８の入力を受けて、フレーム画像信号６１に基づく観察画像４１（動画像）と、挿入部形状データ７８に基づく挿入部形状画像４２とをモニタ１５に表示させる（図１および図２参照）。このように、フレーム画像信号６１は、内視鏡１０から光源装置１１およびナビゲーション装置１２を経由してプロセッサ装置１４に送信される。そして、プロセッサ装置１４は、内視鏡１０から取得したフレーム画像信号６１に画像処理を施して表示画像の一例である観察画像４１を生成する。

（磁界発生と磁界測定の同期方法）
図８は、内視鏡システム９の機能ブロックのうち、複数の発生コイル３９のそれぞれの磁界発生と、複数の検出コイル２５を用いた磁界測定とのそれぞれのタイミングの同期処理を担う部分を主として抽出した機能ブロックを示す。

内視鏡システム９においては、上述したとおり、複数の検出コイル２５と、磁界検出回路４９と、磁界測定制御部５８とで構成される磁界測定装置が内視鏡１０に内蔵される。磁界測定制御部５８は、複数の検出コイル２５を用いた磁界測定の開始タイミングを制御する。一方、磁界発生装置は、内視鏡１０の外部に設けられており、磁界発生装置の構成要素であり、複数の発生コイル３９の駆動を制御する磁界発生制御部７１は、ナビゲーション装置１２に内蔵される。磁界発生制御部７１は、複数の発生コイル３９の磁界発生の開始タイミングを制御する。

磁界発生と磁界測定の同期を取るためには、磁界発生制御部７１と磁界測定制御部５８との間で同期信号を通信する必要がある。同期信号とは、磁界発生制御部７１が複数の発生コイル３９から磁界ＭＦを発生させる磁界発生の開始タイミングと、磁界測定制御部５８を含む磁界測定部において、複数の検出コイル２５の検出信号に基づいて磁界ＭＦを測定する磁界測定の開始タイミングとを同期させるための信号である。

本例の内視鏡システム９では、同期信号として、フレーム画像信号６１に含まれるフレーム開始信号ＶＤが利用される。フレーム画像信号６１は、内視鏡１０から、光源装置１１を経由して、ナビゲーション装置１２に送信される。そのため、同期信号に使用されるフレーム開始信号ＶＤも、内視鏡１０から、光源装置１１を経由して、ナビゲーション装置１２に送信される。

磁界検出回路４９は、計装アンプ４９Ａ、セレクタ４９Ｂ、アンプ４９Ｃ、およびＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路４９Ｄを有する。計装アンプ４９Ａは、検出コイル２５毎に設けられ、入力端子が各検出コイル２５に接続されている。計装アンプ４９Ａは、各検出コイル２５が出力する微弱な検出信号を増幅して、検出信号（誘導電流）の値に応じた電圧として出力する。各計装アンプ４９Ａの出力端子は、セレクタ４９Ｂに接続されている。

セレクタ４９Ｂは、各計装アンプ４９Ａのうち読み出し対象の計装アンプ４９Ａを選択する。複数の計装アンプ４９Ａのうち、セレクタ４９Ｂによって選択された計装アンプ４９Ａからの電圧が、セレクタ４９Ｂを介してアンプ４９Ｃに入力される。セレクタ４９Ｂは、磁界測定制御部５８から入力されるタイミング信号に基づいて、各計装アンプ４９Ａを順番に選択する。これにより、複数の検出コイル２５の検出信号に応じた電圧が順番に読み出される。

アンプ４９Ｃは、セレクタ４９Ｂから出力される電圧を増幅する。より詳細には、アンプ４９Ｃは、例えばオペアンプであり、セレクタ４９Ｂから入力される入力電圧と、リファレンスとして入力される基準電圧との差の電圧値を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換回路４９Ｄは、アンプ４９Ｃの出力電圧をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換回路４９Ｄは、このデジタル信号の値を、各検出コイル２５の磁界測定結果（磁界ＭＦの強さを表す誘導電流の大きさに応じた値）として出力する。セレクタ４９Ｂによって各検出コイル２５が順次選択されることにより、Ａ／Ｄ変換回路４９Ｄは、すべての検出コイル２５の検出信号に基づくそれぞれの磁界測定結果を磁界測定制御部５８に出力する。これらの磁界測定結果が磁界測定データ５５として、画像信号出力部５９に出力される。

磁界測定制御部５８は、メモリ５８Ａと、タイマ５８Ｂと、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）５８Ｃとを有している。また、磁界測定制御部５８には、画像信号出力部５９から、同期信号として使用されるフレーム開始信号ＶＤが入力される。画像信号出力部５９は、フレームレートに従ってフレーム画像信号６１を光源装置１１に向けて出力する毎に、フレーム開始信号ＶＤを磁界測定制御部５８に出力する。画像信号出力部５９は、同期信号を生成する同期信号生成部の一例である。

メモリ５８Ａには、基準待機時間Ｔ０が格納されている。基準待機時間Ｔ０は、磁界測定制御部５８が内蔵される内視鏡１０から、磁界発生制御部７１に向けてフレーム開始信号ＶＤを送信した時点から、磁界測定制御部５８が磁界測定を開始するまでに待機する時間である。基準待機時間Ｔ０は、後述する遅延時間Ｔ１よりも長く設定された時間である。また、画像信号出力部５９は、光源装置１１にフレーム開始信号ＶＤを出力する際に、磁界測定制御部５８にもフレーム開始信号ＶＤを出力する。

磁界測定制御部５８は、画像信号出力部５９からフレーム開始信号ＶＤが入力された時点からタイマ５８Ｂをスタートさせる。磁界測定制御部５８は、メモリ５８Ａに格納されている基準待機時間Ｔ０を読み出して、読み出した基準待機時間Ｔ０をタイマ５８Ｂにセットする。タイマ５８Ｂは基準待機時間Ｔ０の計時を開始する。基準待機時間Ｔ０が経過すると、タイマ５８Ｂは、基準待機時間Ｔ０が経過した旨の経過信号を、ＴＧ５８Ｃに入力する。ＴＧ５８Ｃは、経過信号が入力されると、セレクタ４９Ｂに対して、予め設定された時間間隔でタイミング信号を出力する。タイミング信号は、複数の検出コイル２５の出力を選択するための信号であるため、各検出コイル２５の数に応じた回数分、出力される。

このように、磁界測定制御部５８が配置された内視鏡１０は、送信側装置の一例である。内視鏡１０は、同期信号の一例であるフレーム開始信号を送信した後、予め設定された基準待機時間Ｔ０に基づいて磁界測定の開始タイミングを制御する。また、受信側装置の一例であり、磁界発生制御部７１が配置されたナビゲーション装置１２は、同期信号の一例であるフレーム開始信号を受信した後、基準待機時間Ｔ０と遅延時間Ｔ１とに基づいて磁界発生の開始タイミングを制御する。

光源装置１１において、信号中継部６２は、ノイズ除去部６２Ａと、遅延時間出力部６２Ｂと、画像信号再出力部６２Ｃとを備えている。ノイズ除去部６２Ａは、フレーム画像信号６１から、画像を表す部分の画像信号のみを抽出して、画像信号に対してノイズ除去を行う。より具体的には、例えば、内視鏡１０から光源装置１１へ送信する際に生じるビットエラーなどの画像信号のエラー訂正を行う。さらに、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）対策として、例えば、特定の繰り返しパターンによる特定周波数への集中を防止することを目的として、画像信号のスクランブル処理を行う。さらに、ノイズ除去の他に、画像信号のフォーマット変換などを行ってもよい。画像信号のフォーマット変換とは、例えば、内視鏡１０とプロセッサ装置１４との機種の組み合わせに応じて施される、データフォーマットの変換である。

遅延時間出力部６２Ｂは、遅延時間Ｔ１を画像信号再出力部６２Ｃに対して出力する。遅延時間Ｔ１は、光源装置１１が、同期信号に使用されるフレーム開始信号ＶＤを中継する際に生じる遅延時間である。光源装置１１においては、ノイズ除去部６２Ａにおいて各種の処理が施されるため、フレーム開始信号ＶＤを中継するに場合に、無視できない遅延が生じる。すなわち、本例においては、遅延時間Ｔ１は、光源装置１１において、画像信号に対する処理に起因する遅延時間である。

画像信号再出力部６２Ｃは、ノイズ除去部６２Ａにおける処理が施されたフレーム画像信号６１に遅延時間Ｔ１を付加して、ナビゲーション装置１２に向けて再出力する。遅延時間Ｔ１は、例えば、磁界測定データ５５と同様に、フレーム画像信号６１のブランキングタイムＢＴに対応する信号無効領域ＮＤに付加される。

ナビゲーション装置１２において、磁界発生制御部７１は、メモリ７１Ａと、タイマ７１Ｂと、ＴＧ７１Ｃとを有する。メモリ７１Ａには、磁界測定制御部５８のメモリ５８Ａに格納さている基準待機時間Ｔ０と同じ値が格納されている。磁界発生制御部７１には、画像信号取得部６８からフレーム開始信号ＶＤと遅延時間Ｔ１とが入力される。磁界発生制御部７１は、メモリ７１Ａに格納されている基準待機時間Ｔ０を読み出す。そして、磁界発生制御部７１は、読み出した基準待機時間Ｔ０から、画像信号取得部６８から入力された遅延時間Ｔ１を差し引いた差分ΔＴをタイマ７１Ｂにセットする。

タイマ７１Ｂは、フレーム開始信号ＶＤが入力された時点から、差分ΔＴの計時を開始する。差分ΔＴが経過すると、タイマ７１Ｂは、差分ΔＴが経過した旨の経過信号をＴＧ７１Ｃに入力する。ＴＧ７１Ｃは、経過信号が入力されると、予め設定された時間間隔でタイミング信号を出力する。磁界発生制御部７１は、このタイミング信号に基づいて、磁界発生器１３内の各発生コイル３９を順番に駆動する。タイミング信号は、複数の発生コイル３９の駆動を切り替えるための信号であるため、各発生コイル３９の数に応じた回数分、出力される。

このように、内視鏡１０は、磁界測定部（磁界検出回路４９および磁界測定制御部５８で構成される磁界測定部と、同期信号生成部の一例である画像信号出力部５９とが配置され、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを送信する送信側装置の一例である。また、ナビゲーション装置１２は、磁界発生制御部７１が配置され、送信側装置の一例である内視鏡１０から送信される同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを受信する受信側装置の一例である。

また、光源装置１１は、送信側装置の一例である内視鏡１０と受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２との間に配置され、内視鏡１０とナビゲーション装置１２との間で同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを中継する同期信号中継装置の一例である。光源装置１１は、フレーム開始信号ＶＤを中継する際に生じる遅延時間Ｔ１を、フレーム開始信号ＶＤの中継先であるナビゲーション装置１２に送信する。

以下、上記構成による作用について、磁界発生と磁界測定とを中心に、図９から図１１に示すタイミングチャートを用いて説明する。図９は、内視鏡システム９全体における磁界発生と磁界測定のタイミングを示すタイミングチャートである。まず、同期信号を送信する送信側装置の一例である内視鏡１０において、撮像が開始されると、画像信号出力部５９は、予め設定されたフレームレートでフレーム画像信号６１の出力を開始する。

画像信号出力部５９は、同期信号として使用されるフレーム開始信号ＶＤを含むフレーム画像信号６１を光源装置１１に送信するとともに、磁界測定制御部５８にもフレーム開始信号ＶＤを出力する。磁界測定制御部５８は、タイマ５８Ｂをスタートさせて、基準待機時間Ｔ０の計時を開始する。

光源装置１１は、同期信号を中継する同期信号中継装置の一例である。光源装置１１は、画像信号出力部５９からフレーム画像信号６１を受信し、信号中継部６２においてノイズ除去を施す。この後、画像信号再出力部６２Ｃは、フレーム画像信号６１に遅延時間Ｔ１を付加し、かつ、遅延時間Ｔ１が付加されたフレーム画像信号６１をナビゲーション装置１２に送信する。

同期信号の受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２において、画像信号取得部６８は、磁界発生制御部７１に対してフレーム開始信号ＶＤと遅延時間Ｔ１を出力する。磁界発生制御部７１において、フレーム開始信号ＶＤが入力されると、タイマ７１Ｃが差分ΔＴの計時を開始する。そして、磁界発生制御部７１は、差分ΔＴが経過したタイミングで、ＴＧ７１Ｃがタイミング信号を発生して、磁界発生を開始させる。

送信側装置の一例である内視鏡１０に配置された磁界測定制御部５８においては、基準待機時間Ｔ０が経過したタイミングで、ＴＧ５８Ｃがタイミング信号を発生する。これにより、各検出コイル２５の検出信号に基づく磁界測定が開始される。

磁界測定制御部５８においては、同期信号であるフレーム開始信号ＶＤが磁界発生制御部７１に向けて出力した後、基準待機時間Ｔ０を待機して磁界測定を開始させる。これに対して、磁界発生制御部７１においては、同期信号であるフレーム開始信号ＶＤを受信した後であって、かつ、基準待機時間Ｔ０から遅延時間Ｔ１を差し引いた差分ΔＴを待機した後、磁界発生を開始させる。このため、同期信号を中継する光源装置１１において遅延が生じた場合でも、磁界発生制御部７１においては、遅延時間Ｔ１を考慮して、磁界発生の開始タイミングを早めるため、磁界発生と磁界測定の開始タイミングを同期させることができる。

図１０に示すように、磁界発生制御部７１は、フレーム開始信号ＶＤを受信した後であって、かつ、差分ΔＴを待機した後、ＴＧ７１Ｃを作動させて、磁界発生を開始する。ＴＧ７１Ｃは、予め設定された時間間隔でタイミング信号を発生する。磁界発生制御部７１は、タイミング信号が発生する毎に、第１発生コイル３９、第２発生コイル３９、第３発生コイル３９・・・というように、磁界を発生する発生コイル３９を切り替える。

ＴＧ７１Ｃが発生するタイミング信号の間隔は、フレーム開始信号ＶＤが入力するまでの間に、すべての発生コイル３９の磁界発生が一巡できるような間隔に設定される。

一方、図１１に示すように、磁界測定制御部５８は、フレーム開始信号ＶＤが送信された後、基準待機時間Ｔ０を待機して、ＴＧ５８Ｃを作動させて、磁界測定を開始する。ＴＧ５８Ｃは、予め設定された時間間隔でタイミング信号を発生する。セレクタ４９Ｂは、タイミング信号が入力される毎に、磁界測定の対象となる検出コイル２５を切り替える。磁界測定においては、各タイミング信号の間隔は、例えば、１つの発生コイル３９が発生する磁界ＭＦについて、すべての検出コイル２５のそれぞれに対応する磁界測定結果を取得できる間隔に設定される。例えば、第１発生コイル３９が磁界ＭＦを発生している場合において、第１発生コイル３９の１つの磁界ＭＦに対応する、第１検出コイル２５、第２検出コイル２５、第３検出コイル２５・・・といったすべての各検出コイル２５の磁界測定結果を取得できる時間間隔である。

こうして得られた磁界測定データ５５は、フレーム画像信号６１に付加されて、内視鏡１０から光源装置１１を経由して、ナビゲーション装置１２に送信される。ナビゲーション装置１２において、磁界測定データ５５に基づいて挿入部形状データ７８が検出される。プロセッサ装置１４においては、挿入部形状データ７８に基づいて挿入部形状画像４２が生成される。モニタ１５には、図１に示すように、観察画像４１と挿入部形状画像４２とが表示される。術者ＯＰは、モニタ１５に表示された挿入部形状画像４２を通じて、被検者Ｈの体内における挿入部１７の挿入状態を確認することができる。

このような内視鏡システム９において、光源装置１１の機種が変更される場合がある。この場合には、光源装置１１の機種によって、同期信号の中継の際に生じる遅延時間Ｔ１が変化する場合がある。この場合でも、光源装置１１が、遅延時間Ｔ１を、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤに加えて、受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２に送信する機能を有していれば、光源装置１１の機種が変更された場合でも、内視鏡１０およびナビゲーション装置１２における遅延時間の設定変更作業を行う必要がない。

以上説明したように、本開示の内視鏡システム９においては、磁界発生と磁界測定との同期信号を中継する同期信号中継装置の一例である光源装置１１を用いて、内視鏡のナビゲーションを行う場合において、中継の際に生じる遅延時間が変化した場合でも、同期信号の送信側と受信側において、同期を取るために予め設定した遅延時間の設定変更作業などの煩雑な作業を行うことなく、同期をとることが可能である。

また、本例において、送信側装置である内視鏡１０において、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを送信した後、基準待機時間Ｔ０が経過したタイミングで、磁界測定を開始させる。他方、受信側装置であるナビゲーション装置１２は、フレーム開始信号ＶＤを受信した後、基準待機時間Ｔ０と遅延時間Ｔ１との差である差分ΔＴ経過したタイミングで、磁界発生を開始させる。Ｔ０とＴ１の差分ΔＴに基づいて同期をとるため、処理が簡便である。なお、基準待機時間Ｔ０は、遅延時間Ｔ１に対して十分長い時間が設定されることが好ましい。というのも、同期信号中継装置の機種によって遅延時間Ｔ１は変動することが考えられる。遅延時間Ｔ１が変動した場合でも、基準待機時間Ｔ０を長く設定しておけば、遅延時間Ｔ１の変動分を吸収することができるからである。

また、基準待機時間Ｔ０は、メモリ７１Ａおよびメモリ５８Ａに格納されており、磁界発生制御部７１および磁界測定制御部５８を含む磁界測定部は、メモリ７１Ａおよびメモリ５８Ａのそれぞれから基準待機時間Ｔ０を読み出すことにより取得する。そのため、磁界発生制御部７１および磁界測定部の間で、基準待機時間Ｔ０を通信する必要が無く、構成を簡便にすることができる。なお、基準待機時間Ｔ０を格納するメモリを、送信側装置と受信側装置のそれぞれに設けなくてもよく、各装置からアクセス可能な共有メモリを１つ設けて、共有メモリ内に基準待機時間Ｔ０を格納しておいてもよい。

なお、本例のナビゲーション装置１２のように同期信号を受信する受信側装置は、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤに加えて、基準待機時間Ｔ０を送信側装置の一例である内視鏡１０から、同期信号中継装置の一例である光源装置１１を経由する通信により取得してもよい。この場合には、例えば、磁界測定制御部５８が、基準待機時間Ｔ０を、磁界測定データ５５と同様に、画像信号出力部５９に出力する。そして、画像信号出力部５９が、フレーム画像信号６１に基準待機時間Ｔ０を付加して出力する。これにより、受信側装置は、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤに加えて、基準待機時間Ｔ０を、通信により取得するため、受信側装置においては、基準待機時間Ｔ０を格納するメモリ７１Ａが不要になる。

また、本例の内視鏡システム９では、フレーム画像信号６１に含まれるフレーム開始信号ＶＤを同期信号として利用することにより、画像信号出力部５９を同期信号生成部として機能させている。そのため、画像信号出力部５９を同期信号生成部として兼用できるため、同期信号を生成する専用部品が不要になり、構成の簡略化が可能である。しかも、フレーム画像信号６１に含まれる信号を同期信号として利用することにより、同期信号の送信経路をフレーム画像信号６１の送信経路と兼用することができる。その意味でも、構成の簡略化が可能である。

上記例では、本開示の内視鏡システム９の効果として、同期信号中継装置の機種の変更に伴って、中継の際に生じる同期信号の遅延時間Ｔ１が変化した場合に有効である旨、説明した。しかし、例えば、図１２に示すように、同期信号中継装置自体に変更はないが、同期信号中継装置の動作モードが複数有り、各動作モードの切り替えによって遅延時間Ｔ１が変更される場合にも、本開示の内視鏡システム９は有効である。

図１２に示す内視鏡システム９は、同期信号中継装置の一例である光源装置１１以外の構成は、上述の内視鏡システム９と基本的に同様であるため、同様の構成については説明を省略して、相違点を中心に説明する。図１２において、光源装置１１は、動作モード変更部１１Ａを備えている。動作モードが変更されると、例えば、同期信号（一例としてフレーム開始信号ＶＤ）を中継する際に生じる遅延時間Ｔ１が、遅延時間Ｔ２に変化する。

遅延時間出力部６２Ｂは、動作モードの変更に応じて、遅延時間Ｔ１またはＴ２を選択的に出力する。画像信号再出力部６２Ｃは、遅延時間Ｔ１またはＴ２のうち、入力されたいずれかをフレーム画像信号６１に付加して、受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２に送信する。ナビゲーション装置１２において、磁界発生制御部７１は、送信された遅延時間Ｔ１またはＴ２に基づいて、基準待機時間Ｔ０との差である、差分ΔＴ１または差分ΔＴ２を算出する。そして、磁界発生制御部７１は、算出した差分ΔＴ１または差分ΔＴ２に基づいて、磁界発生の開始タイミングを制御する。

このように、同期信号中継装置の動作モードに応じて、同期信号の遅延時間が変化した場合でも、送信側装置および受信側装置については、上記例と同様に、遅延時間の再設定作業などは不要である。このように、同期信号中継装置を変更しない場合でも、本開示の技術は有効である。

「第２実施形態」
図９から図１１に示す第１実施形態の内視鏡システム９は、同期信号中継装置の一例である光源装置１１が、受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２に対して遅延時間Ｔ１を送信し、かつ、ナビゲーション装置１２は、遅延時間Ｔ１に基づいて、磁界発生の開始タイミングを制御する。これに対して、図１３から図１６に示す第２実施形態の内視鏡システム９０は、同期信号中継装置の一例である光源装置１１が、送信側装置の一例である内視鏡１０に対して遅延時間Ｔ１を送信し、かつ、内視鏡１０は、遅延時間Ｔ１に基づいて、磁界測定の開始タイミングを制御する。

図１３に示すように、第２実施形態の内視鏡システム９０は、基本的な構成は、第１実施形態の内視鏡システム９とほぼ同様であるので、相違点を中心に説明し、同一部分については同一符号を付して、説明を省略する。

第２実施形態の内視鏡システム９０においても、第１実施形態と同様に、光源装置１１は、内視鏡１０から受信したフレーム画像信号６１に対してノイズ除去部６２Ａが処理を実行する。そして、その後、画像信号再出力部６２Ｃが、同期信号（フレーム開始信号ＶＤ）を含むフレーム画像信号６１をナビゲーション装置１２に送信する。しかし、第２実施形態の内視鏡システム９０においては、第１実施形態と異なり、遅延時間出力部６２Ｂは、内視鏡１０から同期信号を含むフレーム画像信号６１を受信すると、ナビゲーション装置１２に対してではなく、内視鏡１０に対して遅延時間Ｔ１を送信する。

内視鏡１０は、遅延時間Ｔ１を受信した後、遅延時間Ｔ１に基づいて磁界測定の開始タイミングを制御する。一方、ナビゲーション装置１２は、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを受信した後、フレーム開始信号ＶＤに基づいて磁界発生の開始タイミングを制御する。

具体的には、内視鏡１０において、磁界測定制御部５８は、遅延時間Ｔ１を受信後、直ちにタイマ５８Ｂによる計時を開始する。そして、磁界測定制御部５８は、遅延時間Ｔ１が経過したタイミングで、検出コイル２５を用いた磁界測定を開始させる。一方、ナビゲーション装置１２の磁界発生制御部７１は、フレーム開始信号ＶＤを受信後、メモリ７１Ａ内に予め設定されたオフセット時間αをタイマ７１Ｂにセットして、タイマ７１Ｂによる計時を開始する。そして、磁界発生制御部７１は、オフセット時間αが経過したタイミングで、磁界発生器１３の磁界発生を開始させる。

図１４に示すように、オフセット時間αは、送信側装置としての内視鏡１０が、光源装置１１の信号中継部６２に対して、同期信号としてのフレーム開始信号ＶＤを含むフレーム画像信号６１を送信後、信号中継部６２の遅延時間出力部６２Ｂからの遅延時間Ｔ１を内視鏡１０が受信するまでの時間である。

図１４および図１６に示すように、内視鏡１０において、磁界測定制御部５８は、遅延時間Ｔ１を受信後に、タイマ５８Ｂによって遅延時間Ｔ１の計時を開始させる。タイマ５８Ｂにおいて計時を開始する時点は、内視鏡１０が同期信号（フレーム開始信号ＶＤ）を含むフレーム画像信号６１の送信開始時点を基準にすると、既にオフセット時間αが経過している。そのため、タイマ５８Ｂによって遅延時間Ｔ１が経過したタイミングでは、フレーム画像信号６１の送信開始時点を基準にすると、遅延時間Ｔ１にオフセット時間αを加えた合計時間が経過していることになる。

一方、ナビゲーション装置１２は、図１４および図１５に示すように、内視鏡１０のフレーム画像信号６１の送信開始時点を基準にすると、遅延時間Ｔ１だけ遅れて、内視鏡１０からの同期信号（フレーム開始信号ＶＤ）を受信する。そのため、ナビゲーション装置１２において、磁界発生制御部７１は、オフセット時間αの経過を待って、磁界発生を開始させる。

このように、送信側装置の一例である内視鏡１０において、磁界測定制御部５８は、同期信号中継装置の一例である光源装置１１から遅延時間Ｔ１を受信後、遅延時間Ｔ１が経過したタイミングで、磁界測定を開始させる。一方、受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２において、磁界発生制御部７１、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを受信後、オフセット時間αが経過したタイミングで、磁界発生を開始させる。

このような第２実施形態の内視鏡システム９０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、内視鏡システム９０においても、光源装置１１が、遅延時間Ｔ１を、送信側装置の一例である内視鏡１０に送信する機能を有していれば、光源装置１１の機種が変更された場合でも、内視鏡１０およびナビゲーション装置１２における遅延時間の設定変更作業を行う必要がない。

また、第２実施形態の内視鏡システム９０において、送信側装置の一例である内視鏡１０において、磁界測定制御部５８は、遅延時間Ｔ１を受信後、遅延時間Ｔ１が経過したタイミングで、検出コイル２５を用いた磁界測定を開始させる。受信側装置の一例であるナビゲーション装置１２は、同期信号の一例であるフレーム開始信号ＶＤを受信後、オフセット時間αが経過したタイミングで、磁界発生器１３の磁界発生を開始させる。このため、送信側装置と受信側装置のそれぞれにおいて、遅延時間Ｔ１およびオフセット時間αの計時という簡便な処理によって、同期をとることが可能である。

なお、第２実施形態において、オフセット時間αは「０」でもよい。すなわち、図１３および図１４に示すように、オフセット時間αは、内視鏡１０からのフレーム画像信号６１の光源装置１１への送信開始時点から、光源装置１１の遅延時間出力部６２Ｂからの遅延時間Ｔ１を内視鏡１０が受信するまでの時間である。そのため、オフセット時間αが無視できる程度に小さければ、α＝「０」と設定してもよい。第１実施形態において説明したとおり、遅延時間Ｔ１は、一例として、光源装置１１において、フレーム画像信号６１に対する処理に起因する時間である。

そのため、フレーム画像信号６１と遅延時間Ｔ１とを送受信する時間程度であれば、無視できる場合も多い。もちろん、第２実施形態においても、内視鏡１０と光源装置１１との通信は、光通信によって行われる。光通信は、金属製の信号線による通信時間と比較すれば、時間が多くかかると考えられる。光通信による遅延が無視できない場合は、その遅延を考慮して、オフセット時間αが設定される。

（変形例およびその他）
第１実施形態の内視鏡システム９においては、同期信号を中継する際に生じる遅延時間を、同期信号に加えて、受信側装置としてのナビゲーション装置１２に送信する同期信号中継装置としての光源装置１１を備えており、受信側装置としてのナビゲーション装置１２は、遅延時間に基づいて磁界発生の開始タイミングを制御する。また、第２実施形態の内視鏡システム９０においては、遅延時間を、送信側装置としての内視鏡１０に送信する同期信号中継装置としての光源装置１１を備えており、送信側装置としての内視鏡１０は、遅延時間に基づいて磁界測定の開始タイミングを制御する。

これらの態様以外でも、例えば、同期信号中継装置から、送信側装置および受信側装置の両方に対して遅延時間を送信し、かつ、送信側装置および受信側装置の両方が、遅延時間に基づいて、磁界発生または磁界測定の開始タイミングを制御してもよい。

すなわち、第１実施形態および第２実施形態の態様に限らず、送信側装置と受信側装置の少なくとも一方に送信する同期信号中継装置とを備えており、送信側装置および受信側装置のうちの少なくとも一方は、遅延時間に基づいて、磁界発生または磁界測定の開始タイミングを制御する内視鏡システムであればよい。これにより、磁界発生と磁界測定との同期信号を中継する同期信号中継装置を用いて、内視鏡のナビゲーションを行う場合において、中継の際に生じる遅延時間が変化した場合でも、煩雑な作業を行うことなく、同期信号の送信側と受信側とにおいて、同期をとることができる。

また、上記各実施形態は、信号中継部６２をＦＰＧＡで構成する例で説明したが、ＦＰＧＡの場合、プログラムの更新により、遅延時間が変化する場合もある。この場合でも、本開示の技術は有効である。この場合には、例えば、ＦＰＧＡのプログラムの更新に伴って遅延時間Ｔ１も更新する。これにより、遅延時間出力部６２Ｂは、更新された遅延時間Ｔ１を出力する。

また、上記各実施形態では、内視鏡１０に、磁界測定制御部５８を含む磁界測定部を配置し、ナビゲーション装置１２に磁界発生制御部７１を配置した例で説明したが、反対に、内視鏡１０に磁界発生制御部７１を配置して、ナビゲーション装置１２に磁界測定部を配置してもよい。

また、上記各実施形態では、光源装置１１を同期信号中継装置として機能させる例で説明したが、同期信号の送信側装置と受信側装置の間に配置される同期信号中継装置は、光源装置１１でなくてもよく、例えば、プロセッサ装置１４でもよい。

上記各実施形態では、内視鏡１０のユニバーサルコード１９のコネクタ３４が１つのワンコネクタタイプであり、ライトガイド３３の接続が必要な光源装置１１と内視鏡１０とがコネクタ３４によって接続されている。しかし、ユニバーサルコード１９に、光源装置１１と接続するコネクタと、プロセッサ装置１４と接続するコネクタとの２つのコネクタが設けられている２コネクタタイプの場合には、画像信号はプロセッサ装置１４経由でナビゲーション装置１２に送信される可能性が高い。その場合には、プロセッサ装置１４が同期信号中継装置として機能する。また、光源装置１１とプロセッサ装置１４とが一体になっている装置を同期信号中継装置としてもよい。

また、光源装置１１とプロセッサ装置１４というように、同期信号中継装置が複数台あってもよい。この場合には、複数台の同期信号中継装置において生じる遅延時間を、各同期信号中継装置がそれぞれの遅延時間を送信側装置および受信側装置の少なくとも一方に送信してもよい。また、いずれかの同期信号中継装置が、複数台の同期信号中継装置の遅延時間の合計時間を送信側装置および受信側装置の少なくとも一方に送信してもよい。

上記各実施形態では、フレーム画像信号６１に含まれるフレーム開始信号ＶＤを同期信号として利用する例で説明したが、垂直ブランキング期間に含まれる信号以外の信号、例えば、水平同期信号などを同期信号として利用してもよい。また、フレーム画像信号６１のヘッダ情報に同期信号を埋め込んで利用してもよい。

さらに、フレーム画像信号６１に含まれる信号とは別の信号を同期信号として利用してもよい。この場合は、フレーム画像信号６１とは別の送信経路が必要になる。

また、遅延時間として、同期信号中継装置における画像信号に対する処理に起因する遅延時間を例に説明したが、遅延時間が発生する原因は、画像信号に対する処理以外であってもよい。要するに、同期信号の中継に際して無視できない遅延が生じる場合は、遅延の原因にかかわらず、遅延時間として設定することが可能である。

また、上記各実施形態では、連続する２つのフレーム開始信号ＶＤ間において、各発生コイル３９と各検出コイル２５のすべての組み合わせに係る磁界測定結果を含む全磁界測定データを取得する例で説明したが、これに限定されない。例えば、３つ以上のフレーム開始信号ＶＤが出力される周期で、全磁界測定データを取得してもよい。全磁界測定データの取得周期が長いほど、挿入部形状画像４２の更新頻度は低下するが、挿入部形状画像４２は、観察画像４１と比較して高精細な画像は要求されていないため、観察画像４１と比較して更新頻度が低下しても、挿入部形状画像４２の場合は許容される。

また、上記各実施形態では、内視鏡１０から光源装置１１に対してフレーム画像信号６１を光信号に変換して送信する内視鏡システム９を例に挙げて説明したが、内視鏡１０と光源装置１１とを金属製の信号線を介して電気的に接続して、フレーム画像信号６１を電気信号のまま内視鏡１０から光源装置１１に送信する場合についても本発明を適用可能である。ただし、フレーム画像信号６１の送信経路内に光通信の区間があることで、すべてが電気的に接続されている場合と比較して、遅延時間Ｔ１は大きくなりやすい。そのため、光通信を含んでいるシステムにおいては、本開示の技術は有効である。

上記各実施形態では、内視鏡１０として大腸等の下部消化管の検査に用いられるものを例に挙げて説明したが、内視鏡１０の種類および用途は特に限定されるものではない。上部消化管用の内視鏡１０でよい。また、特に挿入部１７の先端位置ＰＴの検出を目的とする場合には軟性内視鏡だけでなく硬性内視鏡にも本発明を適用することができる。

また、上記各実施形態では、各発生コイル３９が同じ周波数の磁界ＭＦを発生する例で説明したが、各発生コイル３９が発生する磁界ＭＦの周波数が異なっていてもよい。ただし、上記例の内視鏡システム９のように、各発生コイル３９が発生する磁界ＭＦの周波数が同じ場合には、複数の磁界ＭＦ自体では、区別できない。そのため、複数の磁界ＭＦのそれぞれの発生元の発生コイル３９を区別するためには、発生タイミングをずらす他ない。そのため、各発生コイル３９が発生する磁界ＭＦの周波数が同じ場合には、本開示の技術のような同期信号を用いた同期方法が特に有効である。

また、上記各実施形態では、複数の発生コイル３９と複数の検出コイル２５とを有しているが、検出コイル２５は少なくとも１つあればよい。例えば、挿入部１７の先端部２３に検出コイル２５を１つだけ設けた内視鏡１０を用いた内視鏡システム９に本開示の技術を適用してもよい。この場合でも、先端部２３の現在位置を提示することができる。

上記各実施形態において、例えば、磁界測定制御部５８、磁界発生制御部７１、および信号中継部６２といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。各種のプロセッサには、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)に加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :ＰＬＤ）、および／またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、および／または、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）を用いることができる。

本明細書において、「Ａおよび／またはＢ」は、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａおよび／またはＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、ＡおよびＢの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、３つ以上の事柄を「および／または」で結び付けて表現する場合も、「Ａおよび／またはＢ」と同様の考え方が適用される。

以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことはいうまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。

９，９０ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ 光源装置
１１Ａ 動作モード変更部
１２ ナビゲーション装置
１３ 磁界発生器
１４ プロセッサ
１５ モニタ
１６ 寝台
１７ 挿入部
１８ 操作部
１９ ユニバーサルコード
２１ 軟性部
２２ 湾曲部
２３ 先端部
２５ 検出コイル
２７ 湾曲操作ノブ
２８ 送気送水ボタン
２９ 吸引ボタン
３１ 処置具導入口
３２ 信号ケーブル
３３ ライトガイド
３４ コネクタ
３６ ＬＤ
３７ ＰＤ
３９ 発生コイル
４１ 観察画像
４２ 挿入部形状画像
４５ 照射レンズ
４６ 照明窓
４７ 観察窓
４８ 撮像装置
４９ 磁界検出回路
４９Ａ 計装アンプ
４９Ｂ セレクタ
４９Ｃ アンプ
４９Ｄ Ａ／Ｄ変換回路
５０ 統括制御回路
５２ 集光レンズ
５３ 撮像素子
５３ａ 発振部
５５ 磁界検出データ
５７ 信号処理部
５８ 磁界検出制御部
５８Ａ メモリ
５８Ｂ タイマ
５８Ｃ ＴＧ
５９ 画像信号出力部
６１ フレーム画像信号
６２ 信号中継部
６２Ａ ノイズ除去部６２Ａ
６２Ｂ 遅延時間出力部
６２Ｃ 画像信号出力部
６３ 照明光源
６４ 光源制御部
６５ 通信インタフェース
６８ 画像信号取得部
６９ 信号検出部
７０ ＴＧ
７１ 磁界発生制御部
７１Ａ メモリ
７１Ｂ タイマ
７１Ｃ ＴＧ
７２ 位置検出部
７２Ａ 判別部
７３ 挿入部形状検出部
７４ 表示出力部
７５ 対応関係
７５Ａ 対応関係
７６ コイル位置データ
７８ 挿入部形状データ
８０Ａ 通信インタフェース
８０Ｂ 通信インタフェース
８２ 表示入力部
８３ 表示制御部
ＢＴ ブランキングタイム
Ｈ 被検者（被検体）
ＭＦ 磁界
ＮＤ 信号無効領域
ＯＰ 術者
ＰＴ 先端位置
Ｔ０ 基準待機時間
Ｔ１、Ｔ２ 遅延時間
ΔＴ 差分
ＶＤ フレーム開始信号
ＸＹＺ 直交座標系

Claims (19)

1. 磁界を発生する複数の磁界発生素子と、
   前記磁界発生素子を制御する磁界発生制御部と、
   前記磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出素子と、
   前記磁界検出素子が出力する検出信号に基づいて、複数の前記磁界発生素子のそれぞれを発生元とする複数の前記磁界を測定することにより、前記磁界毎の磁界測定結果を出力する磁界測定部と、
   前記磁界測定部から前記磁界測定結果を取得し、取得した前記磁界測定結果に基づいて、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の位置および形状のうちの少なくとも一方を含む挿入状態を検出する挿入状態検出部と、
   前記磁界発生制御部が複数の前記磁界発生素子から前記磁界を発生させる磁界発生の開始タイミングと、前記磁界測定部において前記検出信号に基づいて前記磁界を測定する磁界測定の開始タイミングとを同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、
   前記磁界発生制御部および前記磁界測定部のうちの一方と前記同期信号生成部とが配置され、前記同期信号を送信する送信側装置と、
   前記磁界発生制御部および前記磁界測定部のうちの他方が配置され、前記送信側装置から送信される前記同期信号を受信する受信側装置と、
   前記送信側装置と前記受信側装置との間に配置され、前記送信側装置と前記受信側装置との間で前記同期信号を中継する同期信号中継装置とを備えており、
   前記同期信号中継装置は、前記同期信号を中継する際に生じる遅延時間を、前記送信側装置と前記受信側装置の少なくとも一方に送信し、
   前記送信側装置および前記受信側装置のうちの少なくとも一方は、前記遅延時間に基づいて、前記磁界発生または前記磁界測定の前記開始タイミングを制御する内視鏡システム。
2. 前記同期信号中継装置は、前記同期信号に加えて、前記遅延時間を、前記受信側装置に送信し、
   前記送信側装置は、前記同期信号を送信した後、予め設定された基準待機時間に基づいて前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方の前記開始タイミングを制御し、
   前記受信側装置は、前記同期信号を受信した後、前記基準待機時間と前記遅延時間とに基づいて前記磁界発生および前記磁界測定のうちの他方の前記開始タイミングを制御する請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記基準待機時間は、前記遅延時間よりも長く設定されており、
   前記基準待機時間をＴ０、前記遅延時間をＴ１としたときに、
   前記送信側装置は、前記同期信号を送信した後、前記基準待機時間Ｔ０が経過したタイミングで、前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方を開始させ、
   前記受信側装置は、前記同期信号を受信した後、前記基準待機時間Ｔ０と前記遅延時間Ｔ１との差である差分ΔＴが経過したタイミングで、前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方を開始させる請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記基準待機時間はメモリに格納されており、
   前記磁界発生制御部および前記磁界測定部は、前記メモリから前記基準待機時間を読み出すことにより取得する請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記受信側装置は、前記同期信号に加えて前記基準待機時間を、前記送信側装置から、前記同期信号中継装置を経由する通信により取得する請求項３に記載の内視鏡システム。
6. 前記同期信号中継装置は、前記同期信号を前記受信側装置に送信する一方、前記遅延時間を前記送信側装置に送信し、
   前記送信側装置は、前記遅延時間を受信した後、前記遅延時間に基づいて前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方の前記開始タイミングを制御し、
   前記受信側装置は、前記同期信号を受信した後、前記同期信号に基づいて前記磁界発生および前記磁界測定のうちの他方の前記開始タイミングを制御する請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 前記遅延時間をＴ１、かつ、前記送信側装置が前記同期信号を送信後、前記同期信号中継装置からの前記遅延時間Ｔ１を前記送信側装置が受信するまでのオフセット時間として予め設定された時間をαとしたときに、
   前記送信側装置は、前記遅延時間Ｔ１を受信後、前記遅延時間Ｔ１が経過したタイミングで、前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方を開始させ、
   前記受信側装置は、前記同期信号を受信後、前記オフセット時間αが経過したタイミングで、前記磁界発生および前記磁界測定のうちの一方を開始させる請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記送信側装置は、前記内視鏡であり、
   前記同期信号は、前記内視鏡側から前記同期信号中継装置を介して前記受信側装置へ送信される請求項１または７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
9. 前記内視鏡は、観察対象を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から取得した画像信号を、前記内視鏡の外部に出力する画像信号出力部とを有しており、
   前記画像信号に含まれる信号を前記同期信号として利用することにより、前記画像信号出力部を前記同期信号生成部として機能させる請求項８に記載の内視鏡システム。
10. 前記遅延時間は、前記同期信号中継装置において、前記画像信号に対する処理に起因する請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 前記画像信号は、前記撮像素子が動画撮影を実行することにより取得され、予め設定された時間間隔で出力される複数のフレーム画像信号であり、
    前記同期信号は、複数の前記フレーム画像信号のブランキング期間に含まれる信号である請求項１０に記載の内視鏡システム。
12. 前記同期信号中継装置は、光源装置またはプロセッサ装置であり、
    前記光源装置は、内視鏡に対して光を供給し、
    前記プロセッサ装置は、前記内視鏡から取得した画像信号に画像処理を施して表示画像を生成する請求項９から１１のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
13. 前記同期信号中継装置は、前記光源装置であり、
    前記画像信号は、前記内視鏡から前記光源装置を経由して前記プロセッサ装置に送信され、
    前記光源装置は、前記同期信号に加えて前記遅延時間を前記受信側装置に送信する請求項１２に記載の内視鏡システム。
14. 前記内視鏡には前記磁界測定部が設けられており、前記挿入部には複数の前記磁界検出素子が設けられており、
    前記受信側装置には前記磁界発生制御部が設けられており、前記磁界発生制御部は、前記同期信号と前記遅延時間とに基づいて、前記磁界測定の前記開始タイミングを制御する請求項１または１３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
15. 前記受信側装置は、前記挿入状態検出部を有するナビゲーション装置である請求項１４に記載の内視鏡システム。
16. 複数の前記磁界発生素子が発生するそれぞれの磁界は、周波数が同じである請求項１から１５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
17. 磁界を発生する複数の磁界発生素子を制御する磁界発生制御部と、
    磁界を検出する少なくとも１つの磁界検出素子が出力する検出信号に基づいて、複数の前記磁界発生素子のそれぞれを発生元とする複数の前記磁界を測定することにより、前記磁界毎の磁界測定結果を出力する磁界測定部と、
    前記磁界測定部から前記磁界測定結果を取得し、取得した前記磁界測定結果に基づいて、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の位置および形状のうちの少なくとも一方を含む挿入状態を検出する挿入状態検出部と、
    前記磁界発生制御部が複数の前記磁界発生素子から前記磁界を発生させる磁界発生の開始タイミングと、前記磁界測定部において前記検出信号に基づいて前記磁界を測定する磁界測定の開始タイミングとを同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、
    前記磁界発生制御部および前記磁界測定部のうちの一方と前記同期信号生成部とが配置され、前記同期信号を送信する送信側装置と、
    前記磁界発生制御部および前記磁界測定部のうちの他方が配置され、前記送信側装置から送信される前記同期信号を受信する受信側装置と、
    前記送信側装置と前記受信側装置との間に配置され、前記送信側装置と前記受信側装置との間で前記同期信号を中継する同期信号中継装置とを備えた内視鏡システムの作動方法であって、
    前記同期信号中継装置が、前記同期信号を中継する際に生じる遅延時間を、前記送信側装置と前記受信側装置の少なくとも一方に送信するステップと、
    前記送信側装置および前記受信側装置のうちの少なくとも一方が、前記遅延時間に基づいて、前記磁界発生または前記磁界測定の開始タイミングを制御するステップとを備えている内視鏡システムの作動方法。
18. 請求項２に記載の内視鏡システム、または請求項２を引用する請求項３、４、５、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５および１６のうちのいずれか１項に記載の内視鏡システムに用いられる受信側装置。
19. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の内視鏡システムに用いられる同期信号中継装置。

Images