JP3506770B2 - 内視鏡位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は磁界発生素子と磁界検出
素子とを用いて内視鏡の位置を検出する内視鏡位置検出
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分
野で広く用いられるようになった。この内視鏡は特に挿
入部が軟性のものは、屈曲した体腔内に挿入することに
より、切開することなく体腔内深部の臓器を診断した
り、必要に応じてチャンネル内に処置具を挿通してポリ
ープ等を切除するなどの治療処置を行うことができる。 【０００３】この場合、例えば肛門側から下部消化管内
を検査する場合のように、屈曲した体腔内に挿入部を円
滑に挿入するためにはある程度の熟練を必要とする場合
がある。 【０００４】つまり、挿入作業を行っている場合、管路
の屈曲に応じて挿入部に設けた湾曲部を湾曲させる等の
作業が円滑な挿入を行うのに必要になり、そのためには
挿入部の先端位置等が、体腔内のどの位置にあるかと
か、現在の挿入部の屈曲状態等を知ることができると便
利である。 【０００５】このため、例えば特開平３ー２９５５３０
号公報には挿入部に設けた受信用空中線（コイル）に対
し、挿入部の外部に設けた送信用空中線（アンテナコイ
ル）を走査して挿入部の挿入状態を検出するものがあ
る。 【０００６】また、特開平５ー１７７０００号公報のカ
テーテルガイド装置では発信手段をカテーテルの先端等
に取り付け、その信号を受信して発信手段の位置を求め
るものが開示されている。 【０００７】また、ＵＳパテント４，１７６，６６２で
は内視鏡の先端のトランスジューサからバースト波を出
し、周囲の複数のアンテナ又はトランスジューサで検出
して先端部の位置をＣＲＴにプロット等するものが開示
されている。さらにＵＳパテント４，８２１，７３１で
は体外の直交コイルを回転し、体内のカテーテルに設け
たセンサの出力からカテーテルの先端位置を検出するも
のを開示している。 【０００８】また、ＰＣＴ出願ＧＢ９１／０１４３１号
公開公報では内視鏡が挿入される対象物の周囲にＸ−Ｙ
方向にダイポールアンテナを格子状に多数並べてＡＣ駆
動し、一方、内視鏡側に内蔵したコイルで得られる信号
より、内視鏡の位置を導出する従来例を開示している。 【０００９】 【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
従来例では内視鏡内に位置或は形状検出のために内蔵さ
れるコイル等の固定方法が十分に考慮されていなかっ
た。このため、内視鏡を患者内に挿入する場合における
挿入部の湾曲等により、内視鏡内の内蔵物が移動し、そ
の際に位置検出用のコイルに摩擦等でストレスがかか
り、コイルが変形してしまうことがある。 【００１０】コイルが変形すると、そのコイルで発生さ
れる磁界が変わってしまうとか、或は誘起される信号の
レベルが変わってしまうので、精度の高い位置検出或は
形状検出ができなくなってしまうという欠点となる。 【００１１】本発明の目的は、磁界発生素子又は磁界検
出素子の保護及び固定を一部材で実現することができ、
精度の高い位置検出を可能とする内視鏡位置検出装置を
提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡位置検出
装置は、内視鏡の可撓性を有する挿入部内に設けられた
磁界を発生する磁界発生素子及び発生した磁界を検出す
る磁界検出素子のうちの一方と、前記挿入部が挿入され
る被検体の周囲の既知の位置に配置される前記磁界発生
素子及び前記磁界検出素子のうちの他方と、前記磁界発
生素子で発生される磁界を前記磁界検出素子により検出
した検出信号から前記既知の位置に配置された前記磁界
発生素子又は前記磁界検出素子に対する前記挿入部内の
前記磁界検出素子又は前記磁界発生素子の位置を算出す
る位置算出手段と、を備え、前記挿入部内に可撓性を有
するチューブ部材が設けられ、絶縁部材にて前記磁界発
生素子又は前記磁界検出素子が覆われると共に、該絶縁
部材にて前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子が前記
チューブ部材に固定されるように構成されたことを特徴
とする。 【００１３】 【００１４】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図１ないし図４３は本発明の第１実施例
に係るものを示す。図１に示すように内視鏡システム１
は内視鏡６を用いて検査等を行う内視鏡装置２と、この
内視鏡装置２と共に使用され、内視鏡６の挿入部７の位
置を検出する第１実施例の機能を備え、さらに挿入部７
の形状を推定してその形状に対応する画像を表示する内
視鏡形状検出装置３とから構成される。 【００１５】（内視鏡検査用）ベッド４には、被検体と
しての患者５が載置され、この患者５の体腔内に、図３
に示す内視鏡６の挿入部７が挿入される。この内視鏡６
は細長で可撓性を有する挿入部７とその後端に形成され
た太幅の操作部８と、この操作部８の側部から延出され
たユニバーサルケーブル９とを有し、このユニバーサル
ケーブル９の末端にはコネクタ９Ａが設けてあり、この
コネクタ９Ａはビデオプロセッサ１１内の光源部３６に
着脱自在で接続できる。 【００１６】このコネクタ９Ａからさらに信号ケーブル
９Ｂが延出され、この信号ケーブル９Ｂの末端に設けた
信号用コネクタ９Ｃをビデオプロセッサ１１内の信号処
理部３７に着脱自在で接続できる。 【００１７】挿入部７には図４に示すように照明光を伝
送するライトガイド３８が挿通され、このライトガイド
３８はさらに操作部８から延出されたユニバーサルケー
ブル９内を挿通され、末端のコネクタ９Ａに至る。この
コネクタ９Ａの端面には光源部３６内のランプ３６Ａか
ら照明光が供給され、このライトガイド３８のよって伝
送され、挿入部７の先端部の（照明光出射手段を形成す
る）照明窓に取り付けられた先端面から伝送した照明光
を前方に出射する。 【００１８】この照明窓から出射された照明光により照
明された体腔内の内壁或は患部等の被写体は先端部の照
明窓に隣接して形成された観察窓に取り付けた対物レン
ズ３９によってその焦点面に配置された固体撮像素子と
してのＣＣＤ２９に像を結ぶ。 【００１９】このＣＣＤ２９は信号処理部３７内のＣＣ
Ｄドライブ回路３７Ａから出力されるＣＣＤドライブ信
号が印加されることにより、（ＣＣＤ２９で）光電変換
された画像信号が読み出され、挿入部７内等を挿通され
た信号線を経て信号処理回路３７Ｂで信号処理されて標
準的な映像信号に変換され、カラーモニタ１２に出力さ
れ、対物レンズ３９でＣＣＤ２９の光電変換面に結像し
た内視鏡像をカラー表示する。 【００２０】また、操作部８には湾曲操作ノブ８Ａが設
けてあり、このノブ８Ａを回動する操作を行うことによ
り挿入部７の先端付近に形成した湾曲自在の湾曲部７Ａ
を湾曲できるようにして屈曲した体腔内経路にもその屈
曲に沿うように先端側を湾曲させることによりスムーズ
に挿入できるようにしている。 【００２１】また、図４に示すようにこの内視鏡６には
挿入部７内に中空のチャンネル１３が形成されており、
このチャンネル１３の基端の挿入口１３ａから鉗子等の
処置具を挿通することにより、処置具の先端側を挿入部
７の先端面のチャンネル出口から突出させて患部等に対
して生検とか治療処置等を行うことができる。 【００２２】また、このチャンネル１３に（体腔内に挿
入された挿入部７の）位置及び形状検出のためのプロー
ブ１５を挿入し、このプローブ１５の先端側をチャンネ
ル１３内の所定の位置に設定することができる。図５は
チャンネル１３内にプローブ１５を固定した場合のプロ
ーブ１５の先端側の１例を示す。 【００２３】図５に示すようにこのプローブ１５には磁
界を発生する磁界発生素子としての複数のソースコイル
１６ａ，１６ｂ，…（符号１６ｉで代表する）が、絶縁
性で可撓性を有する円形断面のチューブ１９内に例えば
一定間隔ｄとなる状態で、チューブ１９内壁に絶縁性の
接着剤２０で固定されている。 【００２４】各ソースコイル１６ｉは例えば絶縁性で硬
質の円柱状のコア１０に絶縁被覆された導線が巻回され
たソレノイド状コイルで構成され、さらにコイルの外周
面に絶縁性の接着剤２０で塗布されてコイルをコア１０
に絶縁被覆した状態で固定すると共に、チューブ１９の
内壁にも固定している。 【００２５】そして、チューブ１９が屈曲されて変形し
た場合でも、各ソースコイル１６ｉは、硬質のコア１０
に導線が巻回して、接着剤２０で固定されているので、
ソースコイル１６ｉ自身はその形状が変形しない構造に
してあり、磁界発生の機能はチューブ１９が変形した場
合でも不変となるようにしている。 【００２６】また、例えば末端（先端）のソースコイル
１６ａの位置はチャンネル１３の出口の面と（その先端
面が）一致するように設置され、従って最も先端のソー
スコイル１６ａの位置を検出することにより、内視鏡６
の挿入部７の先端面の位置（より正確には先端面よりソ
ースコイル１６ａの（挿入部７の軸方向の）長さの１／
２だけ後方位置）を検出できるようにしている。 【００２７】先端のソースコイル１６ａの位置は内視鏡
６の既知の位置であると共に、一定間隔ｄでそれぞれソ
ースコイル１６ｉは設けてあるので、各ソースコイル１
６ｉの位置は内視鏡６の挿入部７内の既知の位置に設定
されていることになり、各ソースコイル１６ｉの位置を
検出することにより、内視鏡６の挿入部７の離散的な位
置（より厳密には各ソースコイル１６ｉの位置）が検出
できる。 【００２８】これらの離散的な位置を検出することによ
り、それらの間の位置もほぼ推定でき、従って離散的な
位置の検出により、体腔内に挿入された内視鏡６の挿入
部７の形状を求めることが可能になる。 【００２９】なお、プローブ１５の先端付近の外径を他
の部分より僅かに大きくして、チャンネル１３の出口付
近の内壁に密着して位置決め設置できるようにしても良
い。そして、内視鏡形状を表示する必要が無くなったら
（例えば、体腔内深部側の目的とする部位付近まで挿入
部６の先端側を挿入する作業を円滑に行えるように、内
視鏡形状の表示を利用する）、プローブ１５の手元側を
引っ張って、プローブ１５を手元側に外し、チャンネル
１３を処置具等を挿通できるようにしても良い。 【００３０】各ソースコイル１６ｉに接続されたリード
線１７はプローブ１５の後端に設けた、或はプローブ１
５の後端から延出されたケーブルの後端に設けたコネク
タ１８に接続され、このコネクタ１８は（内視鏡）形状
検出装置本体２１のコネクタ受けに接続される。そし
て、後述するように各ソースコイル１６ｉには駆動信号
が印加され、位置検出に利用される磁界を発生する。 【００３１】図６は、変形例のプローブ１５′の構造を
示す。このプローブ１５′は絶縁部材でかつ可撓性を有
するシースチューブ１９′内に可撓性を有する支持部材
４６に一定の距離ｄ毎にソースコイル１６ｉが取り付け
られる。この支持部材４６はその長手方向（挿入部７内
に配置された場合には挿入部７の軸方向）に対して伸縮
性を有しない部材で構成され、シースチューブ１９′が
屈曲された場合にもソースコイル１６ｉの間隔は一定と
なるようにしている。 【００３２】各ソースコイル１６ｉは磁性材４７に銅線
４８を巻回したコイルで形成され、巻回した２つの端子
の一方の銅線は共通にされ、例えば支持部材４６に沿っ
て延出され、他方の端子から延出された銅線４８はそれ
ぞれのソースコイル１６ｉから後方に延出され、シース
チューブ１９′の基端のコネクタ４９（図３参照）の接
点に接続されている。なお、各ソースコイル１６ｉを構
成する各コイルの２つの端子の一方を共通にしないで、
それぞれ２本の銅線で後方側に延出するようにしても良
い。 【００３３】各ソースコイル１６ｉの磁性材４７には貫
通孔が設けられ、その貫通孔に支持部材４６を通し、絶
縁性の接着剤２０で一定間隔ｄの状態で固定されてい
る。このシースチューブ１９′は薄肉にした場合には外
部からの力でつぶれてしまい、座屈して挿入が困難にな
る可能性があるので、シースチューブ１９′内部におけ
るソースコイル１６ｉ周囲にはシリコン等のボンディン
グ材５０が充填されている。 【００３４】このシースチューブ１９′の先端にはほぼ
球形状の先端チップ５５が取り付けてあり、チャンネル
１３内に挿入時における滑りを向上している。また、チ
ューブ１９′の後端とコネクタ４９との間には折れ止め
５６が設けてある。また、コネクタ４９には術者の扱い
を容易にするためと消毒、滅菌処理を考慮してコネクタ
キャップ５７に覆われている。 【００３５】図３ではこのプローブ１５′をチャンネル
１３に装着した様子を示す。図３ではプローブ１５′の
他にさらに挿入口１４から鉗子などを挿入できる構造に
している。 【００３６】ソースコイル１６ｉは図５又は図６のよう
に１軸のコイルで構成されていても良いし、図７に示す
ように３軸のセンスコイル２２ｊ（後述）と同様な構造
の３軸のソースコイル１６ｉで構成しても良い。 【００３７】３軸のソースコイル１６ｉで形成した場合
には、非磁性体或は磁性体で形成した例えば立方体形状
の硬質のコア１０に３つのコイルを巻回して構成され
る。非磁性体のコア１０を用いることにより、隣接等す
る他のソースコイルで発生する磁界分布に影響を及ぼさ
ないようにしても良いし、隣接するソースコイルとあま
り接近していない場合には磁性体のコア１０にして導線
を巻回したコイルで磁界発生素子としてのソースコイル
を構成しても良い。 【００３８】また、図７に示すようにコア１０における
コイルが巻回されていない部分に穴を設けて、各コイル
の両端に接続されるリード線１７を通すようにしている
（各コイルの一端は共通にできる）。なお、コア１０を
有しないで例えば３つのコイルの中空部分も含めて３つ
のコイルを絶縁性の接着剤で接着固定した構造にしても
良い。また、図１に示すようにベッド４の既知の位置、
例えば３つの隅にはそれぞれ磁界を検出する磁界検出素
子としての３軸センスコイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
（２２ｊで代表する）が取り付けてあり、これらの３軸
センスコイル２２ｊはベッド４から延出されたケーブル
を介して形状検出装置本体２１に接続される。 【００３９】３軸センスコイル２２ｊは図７に示すよう
にそれぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞ
れ巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向
成分の磁界の強度に比例した信号を検出する。 【００４０】上記形状検出装置本体２１は、３軸センス
コイル２２ｊの出力に基づいて各ソースコイル１６ｉの
位置を検出して、患者５内に挿入された内視鏡６の挿入
部７の形状を推定し、推定した形状に対応したコンピュ
ータグラフィック画像をモニタ２３に表示する。 【００４１】内視鏡形状検出装置３は磁気を利用してい
るので、磁気に対して透明でない金属が存在すると鉄損
などにより、影響を受けてしまい、磁界発生用のソース
コイル１６ｉと検出用の３軸センスコイル２２ｊの間の
相互インダクタンスに影響を与える。一般に、相互イン
ダクタンスをＲ＋ｊＸで表すと、（磁気に対して透明で
ない金属は）このＲ，Ｘ両者に影響を及ぼすことにな
る。 【００４２】この場合、微少磁界の検出で一般に用いら
れている直交検波で測定される信号の、振幅、位相が変
化することになる。そのため、精度よく信号を検出する
ためには、発生する磁界が影響を受けない環境を設定す
ることが望ましい。 【００４３】これを実現するためには、磁気的に透明な
材料（換言すると磁界に影響を及ぼさない材料）でベッ
ド４を作ればよい。この磁気的に透明な材料としては例
えば、デルリン等の樹脂、木材、非磁性材金属であれば
よい。 【００４４】実際にはソースコイル１６ｉの位置検出に
は交流磁界を用いるため、駆動信号の周波数において磁
気的に影響のない材料で形成しても良い。そこで、本内
視鏡形状検出装置３とともに使用する図１に示す内視鏡
検査用ベッド４は、少なくとも、発生する磁界の周波数
において磁気的に透明な非磁性材で構成されている。 【００４５】図２は内視鏡形状検出装置３の概略の構成
をブロック図で示す。内視鏡６のチャンネル１３内に設
定されたプローブ１５内のソースコイル１６ｉにソース
コイル駆動部２４からの駆動信号が供給され、この駆動
信号が印加されたソースコイル１６ｉ周辺に磁界が発生
する。 【００４６】このソースコイル駆動部２４は、（磁界発
生用）発振部２５から供給される交流信号を増幅して、
必要な磁界を発生するための駆動信号を出力する。発振
部２５の交流信号は、ベッド４に設けられた３軸センス
コイル２２ｊで検出される微少な磁界を検出するための
（相互インダクタンス）検出部２６に参照信号として送
出される。 【００４７】３軸センスコイル２２ｊで検出される微少
な磁界検出信号は（センスコイル）出力増幅器２７で増
幅された後、検出部２６に入力される。検出部２６で
は、参照信号を基準として、増幅、直交検波（同期検
波）を行い、コイル間の相互インダクタンスに関連した
信号を得る。 【００４８】複数のソースコイル１６ｉが存在するの
で、各ソースコイル１６ｉに接続されたリード線へ駆動
信号を順次供給するように切り換える切り換え手段とな
る（ソースコイル駆動電流）分配器２８がソースコイル
駆動部２４とソースコイル１６ｉの間に存在する。 【００４９】上記検出部２６で得られた信号は、形状算
出部３０を構成する（ソースコイル）位置検出部（又は
位置推定部）３１に入力され、入力されたアナログ信号
をデジタル信号に変換して位置検出の計算或は位置推定
の演算を行い、各ソースコイル１６ｉに対して推定され
た位置情報を得る。この位置情報は形状画像生成部３２
に送られ、得られた離散的な各位置情報から間を補間す
る補間処理等のグラフィック処理して内視鏡６（の挿入
部７）の形状を推定し、推定された形状に対応する画像
を生成し、モニタ信号生成部３３に送る。 【００５０】モニタ信号生成部３３は形状に対応する画
像を表すＲＧＢ或はＮＴＳＣ或はＰＡＬ方式の映像信号
を生成し、モニタ２３に出力し、モニタ２３の表示面に
内視鏡６の挿入部形状に対応する画像を表示する。 【００５１】なお、位置検出部３１は１つの位置検出の
計算を終了した後に、分配器２８に切り換えの信号を送
り、次のソースコイル１６ｉに駆動電流を供給してその
位置検出の計算を行う（各位置検出の計算を終了する前
に、分配器２８に切り換えの信号を送り、センスコイル
２２ｊで検出した信号をメモリに順次記憶させるように
しても良い）。 【００５２】また、システム制御部３４はＣＰＵ等で構
成され、位置検出部３１、形状画像生成部３２、モニタ
信号生成部３３の動作等を制御する。また、このシステ
ム制御部３４には操作パネル３５が接続され、この操作
パネル３５のキーボードとかスイッチ等を操作すること
により、内視鏡形状の描画モデルの選択とか、モニタ２
３に表示される内視鏡形状を選択された視野方向に対す
る表示状態に変更させることなどができる。 【００５３】なお、図２の点線で示す形状算出部３０は
ソフトウェアを含む。また、図２の内視鏡形状検出装置
３は第１実施例の内視鏡位置検出装置を含み、この内視
鏡位置検出装置は図６では符号１６ｉ，２２ｊ，２４〜
２８，３１で構成される。 【００５４】この内視鏡形状検出装置３の構成はより具
体的に表すと図８のようになる。つまり、発振部２５は
発振器２５ａで構成され、この発振出力は駆動部２４を
構成するアンプ２４ａで増幅され、分配器２８を構成す
るソースコイル切換回路２８ａで切換えられて複数のソ
ースコイル１６ｉに順次印加され、印加されたソースコ
イル１６ｉの周囲に磁界を発生する。 【００５５】各磁界は各センスコイル２２ｊで検出さ
れ、増幅器２７でそれぞれ増幅された後、インダクタン
ス検出部２６を構成するバンドパスフィルタ２６ａ、位
相検波回路２６ｂ、ローパスフィルタ２６ｃを有する同
期検波回路２６ｄで磁界強度と共に発振出力との位相差
を含む信号が検出される。 【００５６】位相検波回路２６ｂは発振器２５ａの出力
信号を参照して位相検波（直交検波）する。同期検波回
路２６ｄの出力信号は形状算出部３０を構成するＡ／Ｄ
コンバータ３０ａの各チャンネルを経てデジタル信号に
変換された後、ＲＡＭ３０ｂの検出データの格納部３０
ｂ′に一旦格納され、この格納部３０ｂ′のデータはＣ
ＰＵ３０ｃに転送され、このＣＰＵ３０ｃで位置推定及
び形状算出等の計算が行われる。Ａ／Ｄコンバータ３０
ａの各チャンネルの切換えはタイミング制御回路３０ｄ
により行われる。 【００５７】この場合、例えば１つのソースコイル１６
ｉに対する計算が終了すると、ＣＰＵ３０ｃはタイミン
グ制御回路３０ｄに終了信号を送り、タイミング制御回
路３０ｄはこの終了信号を受けると、ソースコイル切換
回路２８ａに切換えの制御信号を送り、次のソースコイ
ル１６ｉに駆動信号を印加する。 【００５８】ＣＰＵ３０ｃは例えばＲＡＭ３０ｂの基準
情報格納部３０ｂ″に格納されている基準情報を参照し
てソースコイル１６ｉの位置を推定し、さらに推定によ
り得た各位置の情報を用いて間を補間し、内視鏡形状の
推定を行う。この推定された形状に対応する画像も生成
し、図６と同様にモニタ信号生成部３３を経てモニタ２
３に出力され、推定された内視鏡形状に対応する画像が
表示される。なお、基準情報格納部３０ｂ″には後述す
る図１６の２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄのデータが格納され
る。 【００５９】図９は形状検出のためのソースコイルの駆
動動作とセンスコイルによる信号検出のフローを示す。
まずパラメータｉを１に設定した後（ステップＳ１）、
ソースコイル切換信号によりｉ番目のソースコイル１６
ｉを選択してそのソースコイル１６ｉに駆動電流を流す
（ステップＳ２）。 【００６０】次に、過渡応答の時間Δｔ待ち（ステップ
Ｓ３）、この時間Δｔ後にセンスコイル２２ｊで検出し
た検出信号をサンプリングする（ステップＳ４）。そし
て、次に駆動されたｉ番目のソースコイルが最後のソー
スコイルか否かの判断を行い（ステップＳ５）、最後の
ものでないと、ｉをｉ＋１にインクリメントして（ステ
ップＳ６）再びｉ番目のソースコイル１６ｉに駆動電流
を流すステップに戻り、一方最後のソースコイルの場合
には終了する。 【００６１】上記過渡応答の時間Δｔ後にセンスコイル
２２ｊによる検出信号をサンプリングする理由の説明図
を図１０に示す。図１０（ａ）に示すソースコイル切換
信号によりソースコイル１６ｉを選択してそのソースコ
イル１６ｉに駆動電流を流すと、そのソースコイル１６
ｉの抵抗成分及びインダクタンス成分に応じて、駆動電
流の周波数に対し、実際にはそのソースコイル１６ｉに
流れる駆動電流は図１０（ｂ）に示すように時間Δｔの
間で過渡応答特性を示す。 【００６２】このため、センスコイル２２ｊで検出され
る検出信号は図１０（ｃ）のように過渡応答特性の影響
を受けた信号になる。このため、タイミング制御回路３
０ｄはこの時間Δｔの後にＡ／Ｄコンバータ３０ａに対
して読込みを行うように制御する。このようにして過渡
応答の影響のない検出信号を用いるようにしている。図
７はソースコイル１６ｉとして３軸のソースコイルを用
い、あるソースコイル１６ｉの位置を３軸センスコイル
２２ｊで検出する場合の様子を示す。 【００６３】３軸のソースコイル１６ｉにおける互いに
直交する３つのコイルそれぞれを１６ｘ，１６ｙ，１６
ｚで、３軸センスコイル２２ｊの３つのコイルを２２
Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚとして考える。また、それぞれのコ
イルのばらつきはないとする。そして３軸のソースコイ
ル１６ｉの各コイル１６ｘ，１６ｙ，１６ｚをそれぞれ
駆動した時の３軸センスコイル２２ｊ（の３つのコイル
２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚ）で検出される信号出力を以下
のように定義する。 【００６４】３軸のソースコイル１６ｉのうち、コイル
１６ｘを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘｘ，Ｙ
ｘ，Ｚｘ コイル１６ｙを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘ
ｙ，Ｙｙ，Ｚｙ コイル１６ｚを駆動したときのセンスコイル出力を、Ｘ
ｚ，Ｙｚ，Ｚｚ とする。 【００６５】３つのコイル１６ｘ，１６ｙ，１６ｚでそ
れぞれ形成される磁界強度の２乗に対応する検出信号出
力Ｘｘ＾２＋Ｙｘ＾２＋Ｚｘ＾２、Ｘｙ＾２＋Ｙｙ＾２
＋Ｚｙ＾２、Ｘｚ＾２＋Ｙｚ＾２＋Ｚｚ＾２の値で確定
される８個の位置がソースコイル１６ｉの検出位置の候
補として得られる。 【００６６】また、検出部２６の同期検波で得られるＸ
ｘ，Ｙｘ，Ｚｘ、Ｘｙ，Ｙｙ，Ｚｙ、Ｘｚ，Ｙｚ，Ｚｚ
の位相情報からセンサ（３軸センスコイル２２ｊ）を原
点にした座標におけるソースコイル１６ｉの存在する
（８個の象現の内の）１つの象現が確定する。これによ
り、ソースコイル１６ｉの存在位置が確定する（この実
施例では、後述するようにソースコイル１６ｉの存在位
置を検出された磁界強度に対応する信号を用いて直接計
算で求めることを行わないで、予め測定により得た基準
となるデータを参照して存在位置を算出（推定）す
る）。 【００６７】このように、３軸のソースコイル１６ｉ
と、３軸センスコイル２２ｊを用いれば、離散的なソー
スコイル１６ｉの位置を検出できる。また、図１に示す
ようにベッド４の複数箇所に３軸センスコイル２２ｊを
配置すれば、より正確に各ソースコイル１６ｉの位置を
検出できることになる。 【００６８】また、図１１は（無芯ソレノイドと表現さ
れる）１軸のソースコイル１６ｉを用いて３軸センスコ
イル２２ｊで位置検出を行う様子を示す。内視鏡検査の
場合には、患者５はベッド４の上にいるため、内視鏡６
の位置は必ずベッド４の上になる。 【００６９】つまり、ベッド４の４隅にセンサとなる３
軸センスコイル２２ｊを設ければ、このセンサ群に囲ま
れた領域の中に内視鏡６（内のソースコイル１６ｉ）が
存在することになるので、設置した３軸センスコイル２
２ｊごとにソースコイル１６ｉの存在する象現が限定さ
れる。 【００７０】ソースコイル１６ｉを駆動したときの１つ
の３軸センスコイル２２の出力をＸｉ，Ｙｉ，Ｚｉとす
ると、Ｘｉ＾２＋Ｙｉ＾２＋Ｚｉ＾２で関連づけられる
磁界強度となる３軸センスコイル２２からの距離にソー
スコイル１６ｉが存在することになる。 【００７１】しかし、１軸コイルは一般にダイポールと
して表現され、その等磁界面は球にならないで図１２に
示すように楕円状になる。そのため、どの方向を向いて
いるかが未知のソースコイル１６ｉの位置を一つの３軸
センスコイル２２による等磁界面Ｘｉ＾２＋Ｙｉ＾２＋
Ｚｉ＾２のみからは同定できない。 【００７２】そのため、ベッド４に複数設けた３軸セン
スコイル２２ｊそれぞれに関して測定されるＸｊ＾２＋
Ｙｊ＾２＋Ｚｊ＾２で関連づけられる距離を用いる。こ
の場合、各３軸センスコイル２２ｊの設置位置は既知で
あるので、例えばベッド４に固定した１つの座標系で表
すことができる。ソースコイル１６ｉで発生する等磁界
面がＸｓ＾２＋Ｙｓ＾２＋Ｚｓ＾２と表される磁界強度
をセンスコイル２２ｊで検出してその間の距離を推定す
ることを考える。 【００７３】すると、センスコイル２２ｊで検出された
磁界強度からその磁界強度を含むような等磁界面を想定
すると、中心のソースコイル１６ｉに対してその等磁界
面上にセンスコイル２２ｊが存在することになり、中心
から等磁界面までの距離の最大値及び最小値をそれぞれ
Ｒｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊと、それらの間の距離にセンス
コイル２２ｊ及びソースコイル１６ｉが存在することに
なる。 【００７４】つまり既知の位置のセンスコイル２２ｊを
基準にすると、図１１に示すように最大距離Ｒｍａｘｊ
の距離の内側、最小距離Ｒｍｉｎｊの外側にソースコイ
ル１６ｉが存在することになる。 【００７５】各３軸センスコイル２２ｊで測定され、各
３軸センスコイル２２ｊごとに異なるＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊ
に対応するＲｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊで表される球殻の重
なり（ｖｏｌｕｍｅ）の中にソースコイル１６ｉが存在
することになるのでその領域の重心をコイル位置として
検出することができる。 【００７６】これで、位置が求められるが、Ｒｍａｘ、
Ｒｍｉｎの差が大きい場合には誤差が生じる可能性があ
る。 【００７７】そこでＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊに含まれる位相情
報にソースコイル１６ｉの傾きが表されていることを利
用して先に求めたｖｏｌｕｍｅのなかでの傾きを求め
る。これにより、さらに正確な位置となるよう、先の位
置を補正する。また、ソースコイル１６ｉの相互の間隔
は既知であるので、さらにこの値で補正してもよい。 【００７８】この場合、図１３に示すように、内視鏡６
は連続しているので、求めた離散的なソースコイル１６
ｉ位置（×印で示す）の傾き（ｄｘ／ｄｌ、ｄｙ／ｄ
ｌ、ｄｚ／ｄｌ）は、ソースコイル位置を元に補間した
曲線ｌのソースコイル位置での接線方向と等しく、もし
くは近似値になるはずなのでさらに位置の補正を行って
もよい。 【００７９】この様にして検出された複数の位置情報に
より推定された内視鏡６の挿入部７の形状を後述するよ
うにモデル化した画像１００で、モニタ２３の表示面に
例えば図１４のように左側のグラフィックス出力領域に
表示される。右側の領域はユーザが操作パネル３５から
のキー入力等により、視点（位置と原点との距離）、回
転角、視点位置とｚ軸とのなす仰角等を設定するユーザ
インタフェース領域である。 【００８０】図１５はスコープ内のソースコイル１６ｉ
の作る磁界を外部の３軸センスコイル２２ｊによって検
出し、磁界強度と２点間の距離との関係からソースコイ
ル１６ｉの位置を得、複数のソースコイル１６ｉの各位
置検出に基づいて挿入状態にある挿入部形状（簡単にス
コープ形状とも記す）をモニタ（ＣＲＴとも記す）上に
表示するフローを示す。このフローの全体構成は、その
処理内容別に、以下のＢ１〜Ｂ４の４ブロックに分ける
ことが出来る。 【００８１】Ｂ１：初期化ブロック（Initialize Bloc
k） このブロックで、本プログラムの全機能に関する初期化
作業が完了する。具体的には、スコープ形状をＣＲＴ上
に出力する手法に基づく初期パラメータの設定、ハード
ウェアが検出する磁界強度から得られた位相情報と振幅
情報とから、ソースコイル１６ｉの存在位置を算出する
際に使用する基本データのメモリ読み込み、ハードウェ
アを制御するための各種ボードの初期化等が実施され
る。尚、詳細な処理内容に関しては、後にブロックごと
の説明項目で行う。 【００８２】Ｂ２：ハードウェア制御ブコック（Hardwa
re Control Block） 本システムでは、内視鏡６の挿入部７内に配置固定され
たソースコイル１６ｉの位置座標をソースコイル１６ｉ
の発生する磁界強度から算出し、これを基に挿入状態に
ある内視鏡６の挿入部７の形状を推定する。このブロッ
クでは、ソースコイル１６ｉの駆動を切換えて磁界を発
生させ、その発生磁界強度をセンスコイル２２ｊで検出
し、この検出出力をソースコイル位置座標が計算できる
形に変換して出力するまでを担う。 【００８３】ソースコイル１６ｉの駆動切換えは、内視
鏡６のどこに位置するソースコイルかが分かるようにな
っており、ソースコイル１６ｉの磁界強度を検出するセ
ンスコイル２２ｊは、図６に示したように直交する３つ
軸にそれぞれのコイルの面が平行となるように製作さ
れ、１個のセンスコイル２２ｊにつき直交する３軸方向
の磁界強度成分が検出できるように構成されている。検
出された磁界強度のデータは、ソースコイル位置を計算
する際に必要となる振幅データと位相データとに分離さ
れて出力される。 【００８４】Ｂ３：ソース位置算出ブロック（Sourcr P
osition Calculate Block） 前ブロックでの磁界検出によって得られた振幅データと
位相データを基に、磁界強度と２点間の距離との関係を
利用して、ソースコイル１６ｉの位置座標を算出するま
でを担う。まず、振幅データと位相データに対して、セ
ンスコイル２２ｊの各軸方向の径の大ききの違いやソー
スコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊとの位置の関係の
捕正を施して、各センスコイル２２ｊの設置位置で検出
されると考えられる磁界強度を算出する。 【００８５】こうして算出された磁界強度から、ソース
コイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離を求める。
但し、挿入状態にあるソースコイル１６ｉの姿勢（ソレ
ノイド状コイルの方位）が分からないため、ソースコイ
ル１６ｉの存在位置はある球殻の範囲内までの限定しか
できない。そこで、センスコイル２２ｊを３個以上用意
し、ソースコイル１６ｉの存在可能な領域の重なりを求
め、その領域の重心位置をソースコイル１６ｉの位置座
標として出力する。 【００８６】Ｂ４：画像表示ブロック（Image Display
Block ) ソースコイル位置座標として得られたデータを基にスコ
ープ形状を構築して、その描像をＣＲＴ上に出力するま
でを担う。ソースコイル位置座標として得られた１個以
上の座標をデータを基に、全体として滑らかな連続座標
を構築する。この連続座標によりスコープ形状らしく見
せるためのモデリング処理を行う（多角形柱、色階調、
彩度、輝度の利用、陰線処理、パースペクティブ等）。 【００８７】更に、ＣＲＴ表示されたスコープイメージ
モデルは、任意の方向に回転、拡大縮小が可能であり、
現表示の視点位置や患者の頭方向が一目で分かるボディ
ーマーカも表示できる。終了時の視点位置は自動的に保
存され、次回の初期視点位置となる。術者が見易いと考
える視点方向を記憶するホットキーも存在する。次に各
ブロックごとの詳細な内容を説明する。 【００８８】Ｂ１：初期化ブロック 最初のステップＳ１１ではグラフィック頁の初期化（Ｖ
ＲＡＭの初期化）を行う。また、ＣＲＴ表示したスコー
プイメージ像を更新する際、新しい像を上書きすると、
観察者に対し、書き換えがちらつく画像の印象を与え、
スムーズな画像で無くなってしまう。そこで、複数のグ
ラフィック頁を絶えず切換えてイメージを表示すること
で、動画像的な滑らかさを実現している。また、以下の
ように使用する色、階調の設定を行う。 【００８９】使用できる色数はハードウェアごとに制限
があり、パレット番号という形で割り当てがなされてい
る。しかし、デフォルトのままでは２階調しかない。そ
こで、利用可能な色数の範囲でより豊かな階調を実現す
るため、パレットの設定を行った。例えば図１４におい
て枠Ｆ１、マーカｍ１，ｍ２、（図示しない）表示モデ
ル名の部分に３色、残りを全て挿入部７のモデル化した
画像１００の階調表示に用いる。 【００９０】これにより、視点に近いほど明るく、遠い
ほど暗く表示することが可能になり、挿入部７を２次元
で表示した画像１００に立体感や奥行きを持たせて表現
することを可能にした。もちろん、階調数を増減するこ
とは任意である。また、階調以外に採用している色も
Ｒ，Ｇ，Ｂの構成より作られており、微妙な彩度や輝度
を表現することを可能にした。 【００９１】次のステップＳ１２で初期視点位置の自動
読み込み等のイメージパラメータの初期化を行う。スコ
ープ像をどのように見ることが見易いと感じるかは、術
者の好みによるところが大きい。もし、初期視点位置を
固定してしまうと、術者はスコープ像が見やすいと感じ
る視点位置にわざわざ再設定しなければならず、使い勝
手が低下する。 【００９２】そこで、希望とする視点位置をファイル
（パラメータファイル）の形で保存しておき、プログラ
ム起動時にそのファイルを読み込むことで、プログラム
開始直後から術者の見やすい視点位置からスコープ像を
見ることが出来る手段を設けた。 【００９３】また、この実施例ではスコープ像とテキス
ト画面の分割表示する。スコープ像とテキスト画面を分
割したことにより、スコープ像の回転や拡大縮小の程度
を視覚的、数値的の両面から確認できるようにした。次
のステップＳ１３でソースコイル位置導出のための原理
を格納した原理元データをロードする。このデータは次
の関係の基準データ或は基準情報である。 【００９４】磁界強度と２点間の距離との関係 測定原理は、１軸のソースコイル１６ｉの出力を直交３
軸で製作されたセンスコイル２２ｊで検出し、その磁界
強度よりソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊの間
隔を得ることである。両コイルの間隔を得るにあたり、
１軸ソースコイル１６ｉの作り出す磁界分布を示す超函
数から直接解くのではなく、ソースコイル１６ｉの姿勢
（軸方向の方位）の違いによる最大となる磁界強度出力
と最小となる磁界強度出力とを利用する新しい距離算出
法を導入した。 【００９５】図１６に示されるグラフは、この距離導出
原理の基本となるデータである。これは、シールドルー
ム内で実測されたデータをグラフにしたものである。つ
まり、１軸ソースコイル１６ｉと３軸センスコイル２２
ｊとの距離を様々な値に設定したときに、各距離値でソ
ースコイル１６ｉの軸方向を変えた場合に３軸センスコ
イル２２ｊの位置で検出される最も大きい磁界強度の値
（最大磁界強度値）と、最も小さい磁界強度の値（最小
磁界強度値）を測定したものを、それぞれプロットして
グラフ化にしたものであり、上側の曲線Ｃｕが最大磁界
強度曲線、下側の曲線Ｃｄが最小磁界強度曲線を表して
いる。 【００９６】２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄは、両コイル間の距
離が小きい場合は、ソースコイル１６ｉの向きによって
検出される値に差が生じるが、ソースコイル１６ｉの大
ききに比べコイル間の距離が十分大きくなるに従って検
出される値に差がなくなる。これは、ダイポールによっ
て形成される磁界は距離が小さいと、その等磁界面は球
面にならないが、ダイポールの大きさに対して十分大き
な距離ではダイポールの大きさに殆ど依存しないでほぼ
球面になるという定性的な物理現象と矛盾しない結果で
ある。 【００９７】更に、ある磁界強度Ｈが検出された場合、
最小半径ｒ＿ｍｉｎと最大半径ｒ＿ｍａｘとに挟まれる
球殻内にしかソースコイル１６ｉは存在し得ないとの限
定を加えることが可能になる。そして図１６の測定範囲
では、この球殻内の距離（＝ｒ＿ｍａｘ−ｒ＿ｍｉｎ）
は、磁界強度Ｈの値にあまり依存しないでほぼ６０ｍｍ
程であることが２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄより分かる。 【００９８】図１７（ａ）は図１６のデータを得るため
の測定法を示す。図１７（ａ）に示すように例えば原点
に配置した３軸センスコイル２２（立方体の中心を原点
に一致させる）に対し、例えば既知の距離ｒ１に１軸ソ
ースコイル１６を配置し、このこの位置でソースコイル
１６の方向（その軸方向）を変えて、原点に配置した３
軸センスコイル２２でその磁界強度を測定し、その最大
値Ｈ１及び最小値Ｈ１′を測定する。 【００９９】つまり、ソースコイル１６の方向を変える
と、それに応じて３軸センスコイル２２で検出される磁
界強度は変化し、それらの測定値における最大値Ｈ１及
び最小値Ｈ１′を求める。 【０１００】なお、一般的にはソースコイル１６の軸方
向がセンスコイル２２（の中心）とソースコイル１６
（の中心）とを結ぶ線上に一致した状態（図１７（ａ）
の実線で示すソースコイル１６の向き）の場合にほぼ最
大値Ｈ１、この実線で示すソースコイル１６と直交する
２点鎖線で示す状態の場合にほぼ最小値Ｈ１′が得られ
る。 【０１０１】同様に距離ｒ１の値を、ｒ２に変えて、そ
の距離ｒ２で３軸センスコイル２２で同様に測定しその
最大値Ｈ２及び最小値Ｈ２′を求める。さらに距離を変
えて同様の測定を行い、それぞれの距離で得られた最大
値及び最小値をプロットし、最大値同士及び最小値同士
を補間するようにそれぞれ線で結ぶと図１７（ｂ）に示
す最大磁界強度の曲線Ｃｕと最小磁界強度の曲線Ｃｄが
得られる。これら曲線Ｃｕ，Ｃｄのデータはハードディ
スク等のデータ格納手段に格納されており、内視鏡形状
表示の動作が開始すると、例えば図８のＲＡＭ３０の基
準情報格納部３０ｂ″に転送されて格納され、ＣＰＵ３
０ｃは必要に応じて参照する。 【０１０２】なお、３軸センスコイル２２で検出される
磁界強度に比例した実際の測定値は、この３軸センスコ
イル２２を構成する３つのコイルでそれぞれ検出された
信号２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚをそれぞれ２乗して総和し
た値、２２Ｘ・２２Ｘ＋２２Ｙ・２２Ｙ＋２２Ｚ・２２
Ｚの平方根を求めた値であり、この求めた値を標準の磁
界測定装置（例えばガウスメータ）で校正（キャリブレ
イション）することにより、正確な磁界強度の測定値を
得ることができる。図１６に示したデータは、磁気シー
ルドされたシールドルーム内でこのような測定を詳細に
行ったものである。 【０１０３】図１７（ｂ）の２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄを参
照することにより、３軸センスコイル２２で検出された
磁界強度から、その３軸センスコイル２２に対してソー
スコイル１６が存在する３次元領域を推定することがで
きる。 【０１０４】例えば、ある磁界強度Ｈａが測定で得られ
た場合には、この磁界強度Ｈａに対応する距離は図１７
（ｂ）から、磁界強度Ｈａの値が曲線Ｃｄ，Ｃｕとそれ
ぞれ交わる距離ｒａとｒａ′の間の距離範囲にソースコ
イル１６が存在する３次元領域であることが推定でき
る。つまり、ある磁界強度が得られた場合には、その値
が最小磁界強度の曲線Ｃｄ及び最大磁界強度の曲線Ｃｕ
とそれぞれ交わる最小距離ｒ＿ｍｉｎと最大距離ｒ＿ｍ
ａｘとの間であると推定できる。 【０１０５】また、図１８はｒ＿ｍａｘの場合（最大磁
界強度）に対して、シールドルーム内での測定値と、そ
の他の場所（具体的には居室）での磁界強度の測定値を
比較したものであり、シールドルーム内での測定値と居
室内での測定値とは殆ど一致する。つまり、居室内での
測定値はシールドルーム内での測定値と殆ど一致する値
が得られると共に、その測定値の距離に対する磁界強度
の特性もシールドルーム内での測定値による特性と殆ど
一致する（図示しないが、最小磁界強度の場合も同様の
特性を示した）。 【０１０６】従って、シールドルーム内での測定値の曲
線の関数の形を予め求めておけば、他の環境においても
その関数を用いて精度良くその環境での最大磁界強度曲
線及び最小磁界強度曲線を決定できる。 【０１０７】つまり、内視鏡検査の環境が変化する状況
でも、その環境で数カ所のｍａｘ及びｍｉｎの方向の磁
界強度を測定をすることが可能な測定装置によって、予
め磁界を測定することにより、その環境での最大磁界強
度及び最小磁界強度の曲線データを得ることが可能にな
り、環境ごとに詳しいデータを測定により求める手間を
省ける。このように図１８はたいへん普遍的なデータで
あることを表している。 【０１０８】上記最大磁界強度及び最小磁界強度のデー
タを記録したファイル（ｍａｘ＿ｍｉｎデータファイ
ル）をロードすると共に、補正用データファイルから補
正用データもロードし、以下の補正を行う。 【０１０９】センスコイルの径の補正 センスコイル２２ｊの設置位置での磁界強度がどのくら
い正確に得られるかは、たいへん重要な問題である。直
交３軸で制作されたセンスコイル２２ｊは、同芯かつ同
じ直径で製作することは殆ど不可能であり、直径の違い
により出力検出値に違いがある。また、ソースコイル１
６ｉの向きや方向によっても出力値に変化が見られる。 【０１１０】そこで、実際に磁界検出を行い、ソースコ
イル１６ｉ及びセンスコイル２２ｊの配置と磁界検出値
の変化を調べた。その結果、それぞれの大きさの直径に
ついて、磁界検出の際に得られる位相データの符号別に
２組の補正係数を掛け合わせるだけで、直径の大きさの
違いや、両コイル１６ｉ，２２ｊの配置の関係を補正す
ることができることを見出した。 【０１１１】そこで、あらかじめ測定された各軸ごとに
ついての位相データの符号別の補正係数を初期化ブロッ
クＢ１で取り込む。この結果を磁界強度算出を行うソー
ス位置算出ブロックＢ３で記述する。 【０１１２】上述のデータのロードの後、次のステップ
Ｓ１４でハードウェアの初期化を行う。このステップＳ
１４では図８に示す例えばソースコイル切換回路２８ａ
の設定内容をリセットして初期状態にする。また、Ａ／
Ｄコンバータ３０ａの設定内容をリセットし、使用環境
に対応した設定状態にする。このようにしてハードウェ
アを形状算出の使用可能な状態に設定し、次のブロック
Ｂ２を動作させる。 【０１１３】Ｂ２：ハードウェア制御ブロック まず、ステップＳ２１では図８で説明したようにソース
コイル切換回路２８ａに切換信号を印加してソースコイ
ル１６ｉを選択し、そのソースコイル１６ｉをドライブ
する。そのソースコイル１６ｉで発生した磁界はセンス
コイル２２ｊで検出される。 【０１１４】従って、ステップＳ２２に示すようにセン
スコイル２２ｊで検出された検出信号を位相検波回路２
６を経てＡ／Ｄコンバータ３０ａでサンプリングする。
サンプリングされたデータは一旦、ＲＡＭ３０ｂに書き
込まれる。ステップＳ２３に示すように（ＣＰＵ３０ｃ
はタイミング制御回路３０ｄはプローブ１５に内蔵され
た）全てのソースコイル１６ｉに対する駆動が終了した
か否かを判断し、終了していない場合には次のソースコ
イル１６ｉを駆動するようにタイミング制御回路３０ｄ
を制御する。 【０１１５】そして、全てのソースコイル１６ｉを駆動
した場合には、ＲＡＭ３０ｂのデータ（つまり位相検波
回路２６ｄを通したＰＳＤデータ）から振幅データ、位
相データを算出する（図１５のステップＳ２４のＰＳＤ
算出、ステップＳ２５の振幅データ、位相データ参
照）。 【０１１６】上記振幅データ、位相データから次のブロ
ックＢ３の処理に移る。まず、ステップＳ３１の磁界強
度算出を、補正係数を用いて行う。この磁界強度算出に
関するフローの具体的内容は図１９に示す。ここで、そ
のフローの説明を加える。（ａ１）まずステップＳ３１
＿１で位相データの符号判断を行う。 【０１１７】センスコイル２２ｊは、直径の異なる１軸
コイルを３個保有している。そのため、それぞれの１軸
コイルに対して位相データの符号を分類すると、８通り
の場合に分類される。これは、次のようにして行う。 【０１１８】ａ１＿１．符号を高速判断するために、＋
なら１、−なら０を出力する条件演算子を作成する（Ｓ
ＩＧ（ｘ）→（ｘ＜０）？0：１）。 ａ１＿２．最小の直径の位相データの符号を調べ、その
結果をパラメータｘに代入（ｘ＋＝ＳＩＧ（ｐｈ
ｉ））。 【０１１９】ａ１＿３．ｘのビットを左シフトする。 ａ１＿４．次の直径の位相データの符号を調べ、その結
果をパラメータｘに加える。 ａ１＿５．ｘのビットを左シフトする。 【０１２０】ａ１＿６．最大の直径の位相データの符号
を調べ、その結果をパラメータｘに加える。 このよう
にすると、それぞれの直径に対する位相データの符号の
組を８種類のｘの値に置き換えることができ、個別に符
号の判定をするよりも高速に処理が可能になる。 【０１２１】（ａ２）次のステップＳ３１＿２で振幅デ
ータに含まれる、直径や配置の違いの影響を補正する。
（ａ１）で、位相データの組み合わせがパラメータｘの
値に置き換えられているので、ｘの値に応じて８通りの
変換式を書き下す。これで、高速に各振幅データに適切
な補正係数を掛け合わせることが可能になる。 【０１２２】ここまでの処理で、直径の違いや配置の違
いに対するデータの補正が完了する。 （ａ３）次のステップＳ３１＿３で磁界強度を算出す
る。 【０１２３】（ａ２）で、各方向成分の直径の大きさや
コイルの配置の違いが出力に与える影響を補正できてい
るので、それぞれの成分の２乗和の平方根を算出するこ
とで、磁界強度が算出できる。以上の手続きによって、
直交３軸で製作されたセンスコイル２２ｊの出力から、
磁界強度をより正確に、高速に算出できる。 【０１２４】次に図１５のステップＳ３２の（ソースコ
イル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の）最大距離と最小
距離の算出を最大及び最小距離データ（図１６のデー
タ）を用いて行う。 このステップＳ３２は前のステッ
プＳ３１で得られた磁界強度を用いて、センスコイル２
２ｊとソースコイル１６ｉとの最大の距離と最小の距離
とを算出するまでの処理を行う。 【０１２５】２点間の距離と磁界強度とに比例関係が存
在することは、ごく一般に広く知られた物理現象であ
る。しかし、ある空間上の一点にｌ軸のソースコイル１
６ｉが作り出す磁界強度は一般に超函数で表されるた
め、たとえソースコイル１６ｉの向きが分かり、磁界強
度が測定されても、ソースコイル１６ｉの存在する方向
や距離を算出するのは容易ではない。 【０１２６】そこで、ある磁界強度が検出できた場合、
その出力が最も強く取れる方向にソースコイル１６ｉが
向いていると仮定した場合の距離をＲ＿ｍａｘ、最も弱
く取れる方向にソースコイル１６ｉが向いていると仮定
した場合の距離をＲ＿ｍｉｎとすれば、真のソースコイ
ル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離Ｒ＿ｔｒｕｅ
は、Ｒ＿ｍｉｎ≦Ｒ＿ｔｒｕｅ≦Ｒ＿ｍａｘという範囲
内に限定することが出来る。 【０１２７】前のステップＳ３１で得られた磁界強度Ｍ
と、既に読み込まれているＲ＿ｍａｘ曲線の磁界強度デ
ータｍを比較し、ｍｂ≦Ｍ≦ｍｔとなる点をピックアッ
プする。ｍｂとｍｔ間は直線的に変化しているとして、
その中途の点の磁界強度Ｍに対応する距離をＲ＿ｍａｘ
とする。 【０１２８】Ｒ＿ｍｉｎについても同様に行う。ここ
で、ｍｂとｍｔ間を直線的に変化しているとしたのは計
算を簡単化したためであり、曲線近似でも何等問題はな
い。また、Ｒ＿ｍａｘ曲線の函数形ｆ（ｘ）を導き出
し、Ｒ＿ｍａｘ＝ｆ（Ｍ）として算出しても、もちろん
良い。 【０１２９】ここで採用した距離の算出手段或は方法
は、距離Ｒ＿ｔｒｕｅの値が確実には求まらないもの
の、複雑な超函数を解くということを要求されない極め
て簡便な手段或は方法である上、１軸のソースコイル１
６ｉの向きが分からない場合でも、ソースコイル１６ｉ
の存在範囲を限定できる応用範囲の広い手段或は方法と
なる。 【０１３０】次にステップＳ３３のソースコイル１６ｉ
の位置座標算出を行う。このステップＳ３３ではセンス
コイル２２ｊとソースコイル１６ｉとの距離から、ソー
スコイル１６ｉの座標を算出するまでの処理を行う。あ
るセンスコイル２２ｊから見たときのソースコイル１６
ｉの存在しうる範囲は、前のステプＳ３２で得られたＲ
＿ｍａｘとＲ＿ｍｉｎとによって囲まれる球殻内であ
る。このようなソーズコイル１６ｉの存在しうる範囲を
より微小な空間に限定するため、複数個のセンスコイル
２２ｊから見いだされたソースコイル１６ｉの存在可能
領域の重ね合わせを利用する。各々のセンスコイル２２
ｊに対し、同一のソースコイル１６ｉから得られたソー
スコイル１６ｉの存在領域は、ソースコイル１６ｉの位
置が動いていない限り、すべてが重なり合う領域が必ず
存在する。 【０１３１】このような領域の境界は、各々のセンスコ
イル２２ｊ位置を中心とする半径Ｒ＿ｍａｘ，Ｒ＿ｍｉ
ｎの球の交点に他ならない。球の交点であることから、
少なくともセンスコイル２２ｊが３個あれば、ソースコ
イル１６ｉは各センスコイル２２ｊのＲ＿ｍａｘ，Ｒ＿
ｍｉｎを半径とする球の８交点によって囲まれる微小領
域にその存在が限定できる。 【０１３２】３つのセンスコイル２２ｊをＳａ、Ｓｂ、
Ｓｃとし、それぞれＲａ＿ｍａｘ，Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ
＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎ
と距離が得られているとすると、ソースコイル１６ｉは
次の８点を頂点とする微小空間内にその存在が制限され
る。 【０１３３】Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａ
ｘをそれぞれ半径とする球の交点 Ｒａ一ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 そして、これら８点の囲む微小領域の重心点をソースコ
イル１６ｉの位置座標として出力する。さらに、センス
コイル２２ｊの数が多くなるほど、ソースコイル１６ｉ
の存在可能領域はさらに小さく限定でき、ソースコイル
１６ｉの位置をより正確に得ることが出来る。 【０１３４】このソースコイル位置限定方法は、３個の
球の交点を算出するという単純な算術計算であるので、
その処理時間がかからない上、ソースコイル１６ｉの存
在領域をごく微小な領域内に限定することを可能にした
極めて優れた方法である。 【０１３５】このようにして各ソースコイル１６ｉの位
置座標の算出を行い、ステップＳ３４のソースコイル１
６ｉの位置座標データを得る。これらのデータを用いて
次のブロックＢ４の処理に移る。 【０１３６】Ｂ４：画像表示ブロック このブロックＢ４は、ソースコイル１６ｉの位置座標デ
ータを基に、挿入状態にあるスコープ形状イメージをＣ
ＲＴ上に描写するまでの処理を担う。ソースコイル１６
ｉの位置座標は、挿入されたスコープの通過した軌跡で
ある。そこで、これを基に挿入状態にあるスコープ形状
を推定する。スコープの挿入形状が推定できたら、結果
をＣＲＴ上に描写する。そのとき３次元のスコープ形状
を２次元のＣＲＴ画面で表示しなければならないため、
その描像がより３次元的に表されるような工夫が必要と
なる。 【０１３７】又、スコープイメージが任意の方向に回転
させられたり、今どのような方向からスコープイメージ
を眺めているのかが瞬時に判断できるようであれば、そ
の使い勝手はさらに向上する。このようなことを鑑み、
このシステムにおいては以下のように機能別に分類し、
それぞれのモジュールごとの特徴を加え合わせた表示方
法を実現した。 【０１３８】Ｓ４１キーボード入力処理 Ｓ４２スコープイメージ描写処理 Ｓ４３基準面表示処理 Ｓ４４マーカ表示処理 スコープイメージの描写には、これらすべてが必要なわ
けではないので、必要に応じて機能を取捨選択できる。 【０１３９】この方法は、取捨選択可能なスコープ形状
表示の補助手段を取り入れることで、より３次元的なス
コープ形状イメージをＣＲＴ上で再現できる、という点
で優れている。そこで各モジュール毎の特徴を以下で説
明する。 【０１４０】Ｓ４１：キーボード入力処理 ここでは、与えられたユーザコマンドに対応するキー入
力がなされた場合、その内容に応じて設定パラメータ等
を変更するまでを担う。 【０１４１】ユーザからの要求が高いと考えられる付加
機能が装備されていることは、そのシステムの使い勝手
を左右する。又、機能選択は平易な作業であり、ユーザ
が望む際には常に操作が可能で、ユーザの要求内容が速
やかに実現される必要がある。 【０１４２】このステップＳ４１は具体的には図２０に
示す処理を行う。まずステップＳ４１＿１に示すように
キーボードからの入力取得を行う。キー入力がなされて
いるときには、入力キー変数ＫＢにその入力内容が代入
される。 【０１４３】次にステップＳ４１＿２でコマンド誤入力
のチェックを行う。ここで、入力されたキーが誤ったも
のでないかを判断する。具体的にはコマンド誤入力フラ
ッグのチェックにより行う。このフラッグがＯＮのと
き、さらに次の判断処理のステップＳ４１＿４で入力キ
ーが誤りでないかどうかの判定を行う。一方、ＯＦＦで
あれば、次のコマンド処理のステップＳ４１＿３に進
む。ステップＳ４１＿４では、入力キーが本当に正しい
のかの確認を行う。３通りの判断結果を処理する。 【０１４４】Ｙｅｓの場合：キー入力に従ってコマンド
を処理する。キー入力の内容を一時的に保存した変数ｄ
ｕｍｙの内容を入力キー変数ＫＢに代入（Ｓ４１＿５）
した後、コマンド処理のステップＳ４１＿３に進む。 Ｎｏの場合：キー入力の内容は破棄される。入力キー変
数ＫＢの内容を破棄し、コマンド誤入力フラッグをＯＦ
Ｆに設定する（Ｓ４１＿６）。 【０１４５】未入力の場合：誤入力にユーザが気付くの
が遅れる場合がある。しかし、そのようなときでもスコ
ープイメージは、更新される必要がある。ここは、これ
に対応するための処理であり、コマンドが正しいのかの
判断がなされるまで何も処理を行わず、他のコマンド処
理を禁止する。 【０１４６】この手続きによって、ユーザがキー操作を
誤ったとしても、安全にコマンドキャンセルが可能にな
る。次にコマンド処理のステップＳ４１＿３の内容を説
明する。 【０１４７】ここでの処理は、入力されたコマンドを処
理し、スコープイメージの作成に反映する。このコマン
ド処理の具体的内容は図２１に示すように１３個の処理
３＿１ないし３＿１３を行う。 【０１４８】３＿１．ｘ軸回りのイメージ像の回転 ｘ軸回りに視点位置を回転したときに得られるイメージ
像を出力する。例えば、ｘキーが入力されるとｘ軸方向
に視点が回転する。こうして移動した視点位置座標よ
り、回転角を算出する。この回転角を変数ｐｉｔｃｈに
代入する。この変数は、スコープイメージを作成する際
のアフィン変換で参照され、ｘ軸回りに回転した出力像
が得られる。 【０１４９】３＿２．ｙ軸回りのイメージ像の回転 ｙ軸回りに視点位置を回転したときに得られるイメージ
像を出力する。例えば、ｙキーが入力されるとｙ軸方向
に視点が回転する。こうして移動した視点位置座標よ
り、回転角を算出する。この回転角を変数ｈｅａｄに代
入する。この変数は、スコープイメージを作成する際の
アフィン変換で参照され、ｙ軸回りに回転した出力像が
得られる。 【０１５０】３＿３．ｚ軸回りのイメージ像の回転 ｚ軸回りに視点位置を回転したときに得られるイメージ
像を出力する。例えば、ｚキーが入力されるとｚ軸方向
に視点が回転する。こうして移動した視点位置座標よ
り、回転角を算出する。この回転角を変換ｂａｎｋに代
入する。この変数は、スコープイメージを作成する際の
アフィン変換で参照され、ｚ軸回りに回転した出力像が
得られる。 【０１５１】３＿４．イメージ像の拡大＆縮小 原点と視点位置との間隔を遠ざけたり接近させたりした
場合のイメージ像を出力する。例えば、Ｅの表記で識別
されるＥキーが入力されると、方向を変えずに視点位置
と原点との距離を像かする。このときの新しい視点位置
と原点との距離が、変数ｖｉｅｗｐｏｉｎｔに代入され
る。 【０１５２】また、この視点位置の変化に対応して、３
次元像を２次元像に投影する面（プロジェクトスクリー
ン）の位置も変化させ、変数ｓｃｒｅｅｎに代入する。
これは、視点位置の変化に伴うパースペクティブを調節
するためである。これらの変数が、３次元ー２次元投影
（３Ｄ→２Ｄ投影と略記）変換の際に参照され、イメー
ジを拡大縮小した出力像が得られる。 【０１５３】３＿５．初期視点位置からイメージ像表示 回転、拡大或は縮小によって変更された視点位置を装置
側で規定する初期視点位置に戻し、そこから見たイメー
ジ像を出力する。 【０１５４】例えば、初期視点位置を（０，０，１０
０）に設定しておき、Ｒの表記で識別されるＲキーが押
されたとき視点位置をセットすることにすると、Ｒキー
入力で、変数ｐｉｔｃｈ、ｈｅａｄ、ｂａｎｋ、ｖｉｅ
ｗｐｏｉｎｔ、ｓｃｒｅｅｎの各変数に初期視点位置か
ら計算される値がまとめて代入される。これらの変数
は、３＿１〜４と同様にして参照され、初期視点位置か
らの出力像が得られる。これにより、視点をどの方向に
回したかが分からなくても、視点位置をリセットするこ
とが可能になる。 【０１５５】３＿６．ユーザ登録視点位置からのイメー
ジ像表示 この機能は、３＿５と同様である。大きな違いは、視点
位置が装置側で規定する初期値でなく、ユーザ登録され
た視点位置、ということである。ある視点位置のユーザ
登録法は、次の３＿７に示される。登録できる視点位置
は、幾つでも良い。 この機能により、視点位置をど
のように変化させた後でも、瞬時にユーザの好む視点位
置からの出力像を得ることが可能になる。 【０１５６】３＿７．視点位置のユーザ登録 ある視点位置から出力されたイメージ像を任意の時に見
られるように、ユーザはこの視点位置を登録することが
できる。ここで、視点位置を登録すると、３＿６の機能
を使用することができる。 【０１５７】例えば、Ｕの表記で識別されるＵキーを押
すと、その時点での視点位置座標をデータとして保存す
る。或いは、視点位置座標から計算した、変数ｐｉｔｃ
ｈ、ｈｅａｄ、ｂａｎｋ、ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ、ｓｃｒ
ｅｅｎ等を保存しても良い。この登録キーは複数用意さ
れていて、複数の視点位置を保存することができる。ま
た、一度保存した視点位置座標のデータを更新すること
も可能である。 【０１５８】３＿８．イメージ出力の画面の複数分割 イメージ出力は、通常１画面であるが、これを複数に分
割して、複数の視点位置からのスコープイメージの同時
出力を可能にする。 【０１５９】例えば、２或は４の表記で識別される２又
は４キーを押すと画面が２或は４分割される。このと
き、画面分割量に応じ、分割された画面にスコープイメ
ージ像が収まるように座標変換が行われる。０の表記で
識別される０キーを押すことにより、複数に分割された
画面のアクティブ画面を選択できる。 【０１６０】３＿９．コメント入力の画面表示 テキスト出力画面を患者のリストやシステムの使用状況
に関するコメント入力画面に切り換える。例えば、Ｔの
表記で識別されるＴキーを入力すると視点位置座標等を
出力している画面にコメント入力テキスト画面をオーバ
ーラップさせ、カーソルを出力してコメント入力を促
す。 【０１６１】３＿１０．背景色の変更 周囲の影響等のためスコープイメージが見にくいとき、
パレット変更により背景色の色合いを変更できる。例え
ば、Ｂの表記で識別されるＢキーを入力すると、背景色
を決定しているＲＧＢパレットのＢに関するパラメータ
値を変化させることができ、微妙な色合いを変更でき
る。 【０１６２】３＿１１．マーカ表示のＯＮ／ＯＦＦ このシステムでは、挿入状態にあるスコープイメージと
独立して、指等に付けた単独コイル（以下、マーカ）の
位置を表示する機能を有している。術中にマーカを使う
ことになった場合、例えば、Ｍの表記で識別されるＭキ
ーを押すことにより、マーカの位置がＣＲＴ上に表示さ
れる。 【０１６３】これは、Ｍキーを入力すると、マーカをＣ
ＲＴ上に出力するためのステータスフラッグが設定され
る。設定されていると、マーカを表示するプログラムル
ーチンを実行され、マーカが表示される。マーカ使用後
は、再びＭキーを押す。ステータスフラッグが解除さ
れ、マーカを出力するためのルーチンを通過することを
禁止して、マーカの表示を取り消す。 【０１６４】この機能により、マーカとイメージ出力像
を比較することができ、イメージされたスコープ像の位
置を知るための補助手段としてマーカが提供できる。 【０１６５】３＿１２．ソースコイル座標の数値表示Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ 通常出力されるイメージ像はその形状のみであるが、例
えばＮの表記で識別されるＮキーを入力すると、イメー
ジ像と同時に検出されたソースコイル座標の数値が出力
できる。ＯＮ、ＯＦＦの手段は、３＿１１の場合と同様
である。例えば、Ｎキーを入力することにより、数値表
示のためのステータスフラッグが設定される。数値表示
が不要になれば、再びＮキーを入力することで、ステー
タスフラッグを解除し、数値表示を取り消す。 【０１６６】これより、視覚的な位置関係に加え、数値
的な位置関係も得ることができる。 ３＿１３．プログラム終了 プログラムをより安全に終了させる。 【０１６７】例えば、Ｑキーを押すとプログラムが終了
できる。但し、誤ってＱキーが入力されたときにプログ
ラムが終了してしまうことを避けるため、次のような対
応がなされている。 【０１６８】（３＿ａ）コマンド誤入力フラッグを確認
する。 （３＿ｂ）フラッグがＯＦＦであれば、フラッグをＯＮ
にし、入力キー変数ＫＢの内容を、変数ｄｕｍｙに代入
する。 【０１６９】（３＿ｃ）フラッグがＯＮであれば、入力
キー変数ＫＢに従い、コマンドを実行する。この手続き
により、システム使用中に、プログラムを誤って終了し
てしまう危険を回避できる。 【０１７０】上述したように各コマンドーつ一つに対し
て、一つのキーが割り当てられている為、操作はきわめ
て平易である。そして、あるキーが押された場合、その
機能の変更を実現するために必要なパラメータを設定す
るだけであるため、プログラムの流れを妨げることはな
い。 【０１７１】さらに、これらのコマンドの機能を実現さ
せるためのパラメータは、１回の処理（ソースコイルが
駆動され、磁界が検出され、ソースコイル位置が検出さ
れ、それからスコープ形状がＣＲＴ出力されるまで）の
間のどこかで必ず参照されているため、コマンド要求通
りに機能が実現されるまでのタイムラグも、きわめて小
さい。 【０１７２】この方法は、ユーザのキー入力に対して瞬
時に対応できるにもかかわらず、スコープ形状描画へ与
える影響はきわめて小さいという優れた手段である。こ
のステップＳ４１＿３の処理の後に次のステップＳ４２
のスコープイメージ描写処理に進む。 【０１７３】Ｓ４２：スコープイメージ描写処理 ここでは、磁界検出から得られたソースコイル位置座標
から、スコープ形状を作成し、そのイメージ像を３次元
的にＣＲＴに表示するまでを担う。得られるソースコイ
ルの位置座標は、スコープに挿入されたソースコイルの
数の飛び飛びのデータである。そこで、これらのデータ
を基に、挿入状態にあるスコープ形状を推定しなければ
ならない。さらに、このようにして得られたスコープ形
状データを、いかに３次元的な形状としてＣＲＴ上に出
力できるかが、このシステムの最大のポイントとなる。 【０１７４】このスコープイメージ描写処理の処理フロ
ーは、図２２の通りである。各々の詳細な処理内容は、
各ブロック毎に触れることとし、より現実的な表示を実
現するために、なぜ必須であるのかを順を追って触れて
いく。 【０１７５】Ｓ４２＿ａ：算出されたソースコイル間の
３次元補間 ステップＳ４２＿ａの算出ソースコイル間の３次元補間
の処理では、磁界強度検出によって算出されたソースコ
イル位置座標は離散的であるため、この算出データのみ
をつないでも軌跡が角張ってしまい、連続的に位置が変
化するスコープ形状に対応しない。滑らかな全体のスコ
ープ形状を作成するために、ソースコイル位置座標デー
タに対して３次元補間を実施する。 【０１７６】Ｓ４２＿ｂ：３次元モデルの構築 現実のスコープは太さを持っているため、いくら滑らか
なデータ点が得られているとしても、太さを持たない直
線等で結び合わせたのでは現実のスコープを描写したと
は言えない。そこで、ステップＳ４２＿ｂの３次元モデ
ルの構築の処理では捕間データ間の連結を円柱またはｎ
多角柱モデルで行い、太さの点においても実際のスコー
プ形状に対応して表示できるようにする。 【０１７７】Ｓ４２＿ｃ：アフィン変換 スコープ形状は、指定された視点位置から見た像として
出力する。そこで、ステップＳ４２＿ｃのアフィン変換
の処理では、ソースコイル位置導出の基準座標系として
の世界座標系で得られているスコープ形状モデルデータ
を、画面表示用の視点座標系に変換する。なお視点位置
は、ユーザが変更することが可能である。変更された内
容は、ここで参照される。 【０１７８】Ｓ４２＿ｄ：３Ｄ→２Ｄ投影 本来スコープ形状は３次元であるが、その像をＣＲＴ画
面上に出力するためには２次元に変換しなければならな
い。そこで、ステップＳ４２＿ｄの３次元像から２次元
像への投影変換を行う。このとき、パースペクティブな
どで、遠近を強調しても良い。 【０１７９】Ｓ４２＿ｅ：レンダリング これまでの処理によって得られたスコープ形状イメージ
をＣＲＴ上に描写する。描写を行うにあたり、ステップ
Ｓ４２＿ｅのレンダリングの処理では、ｎ多角形の側面
処理、スコープのループの前後を表現するための陰線処
理を行う。遠近によるシェーディング処理での階調表
示、スコープの曲率等によりスコープモデル側面の輝度
や彩度の調整を行う、等の処理を実施して、立体間をよ
り強調しても良い。 【０１８０】なお、上で述べたいくつかの項目は、必ず
しも実施することが必要ではない。もちろん、実施すれ
ばその改良項目が持つ効果を含めた形でＣＲＴ上に描像
が再現できる。また、図２２に示す順序で行うことが必
要というものでなく、挿入部形状を表示するモデルに応
じてその順序を変更することにより、より短時間で同等
の処理を行うことができる場合がある。 【０１８１】これらの処理を通じて、数個のソースコイ
ルの位置座標のみから、挿入状態にある３次元スコープ
形状をＣＲＴ上に再現することが出来る。また、この実
施例では、スコープの表示として以下のようにｎ角形柱
モデルと、ｎ角形連結モデルとを選択できるようにして
いる。従って、以下の具体例に沿って、３次元モデル構
築等を説明する。 【０１８２】まず、ｎ角形柱モデルの場合を説明する。
このモデルでは例えば図１４に示すように挿入部の横断
面を正ｎ角形にモデル化してｎ角形柱として表示する
（図１４ではｎ＝５としている）。ｎの数を大きくする
と殆ど円となり、この場合には円柱として表示すること
になる。 【０１８３】このモデルでの表示の処理内容のフローは
図２３となる。図２３（ａ）で、ステップＳ４２＿１の
補間＆３次元モデルの構築の処理は、図２３（ｂ）に示
す処理を行う。 【０１８４】ここでは、まずステップＳ４２＿１の３次
元のＢスプライン補間を実施している。この補間は、内
挿点を必ず通るタイプの補間ではなく、その内挿点の近
傍を通りながら滑らかな曲線を作成するものであり、内
挿点を必ず通過する自然スプラインに比ベ、その計算処
理が平易である。もちろん、自然スプラインを用いて
も、他の補間法を用いても、近似函数による補間でも良
い。 【０１８５】計算処理が比較的平易なＢスプラインは、
３次元捕間を実施しても処理速度が早いという点で優れ
ている。次にステップＳ４２＿１２の３次元モデル構築
としてｎ角柱モデル構築を行う。 【０１８６】ここでは、ソースコイル位置座標の捕間デ
ータから、ｎ多角柱モデル（以降、円柱も含んでいる、
とする）によって、立体的なスコープイメージを構築す
る。実際の処理は図２４に示すフローのようになる。ソ
ースコイル位置座標を補間したｉ番目とｉ＋１番目のデ
ータに関するｎ多角中モデルを作成する場合を考える。 【０１８７】まず、ステップＳ５１のようにｉからｉ＋
１の点に向かう方向ベクトルＰとその大きさ｜Ｐ｜を求
める。次に、ステップＳ５２のように原点が始点となる
ように上記ベクトルＰを平行移動する。平行移動したベ
クトルをＫとし、その大きさを｜Ｋ｜とする。このベク
トルＫを図２５（ａ）に示す。 【０１８８】次に、ステップＳ５３のようにベクトルＫ
を座標軸の軸方向、例えばｙ軸に一致させる（ここで
は、まずｙ軸回りに回転させ（図２５（ｂ））、次にｘ
軸回りに回転させる（図２５（ｃ））ことでベクトルＫ
をｙ軸方向に一致させる）。 【０１８９】次に、ステップＳ５４のようにｙ軸方向を
向くベクトルＫ上の２点ｙ１，ｙ２を決定する。但し、
ａ≦ｙ１＜ｙ２≦｜Ｋ｜−ａ，２ａ＜｜Ｋ｜とする（図
２６（ａ））。次に、ステップＳ５５のように２点ｙ
１，ｙ２からベクトルＫに垂直で大きさがａのベクトル
Ａ１，Ａ２を作成する（図２６（ｂ））。 【０１９０】次に、ステップＳ５６のようにベクトルＡ
１とＡ２を（３６０／ｎ）°刻みで回転させ、Ａ１，Ａ
２の座標を得て、これをｎ多角柱の基本データとする
（図２６（ｃ））。次に、ステップＳ５７のように求め
たデータの上面、底面のｙ軸の値をプラス、マイナスす
ることにより、基本モデルデータを作成する。 【０１９１】次にステップＳ５８のように得られた基本
モデルデータ対し、ベクトルＰをｙ軸方向に揃えた場合
に行った変換の逆を行うと、ベクトルＰの周りにｎ角柱
モデルデータが作成できる（図２７（ａ））。次にステ
ップＳ５９の判断で再びステップＳ５１に戻って同様な
処理を全補間データに実施すると、スコープ形状のｎ多
角柱モデルデータが出来上がる（図２７（ｂ））。 【０１９２】ここで、上述したａ≦ｙ１＜ｙ２≦｜Ｋ｜
−ａ，２ａ＜｜Ｋ｜の条件におけるａについて説明す
る。もし、この条件を考慮しないで、ベクトルＫに対す
るモデルデータを点ｉの周りに作成してしまうと、モデ
ルデータが図２８（ａ）のような重なり合いを起こし、
スコープ形状が滑らかに表示できない。上記の条件があ
れば、ｎ多角柱モデルデータは重なり合うことがないた
め、各モデルデータ間を図２８（ｂ）の点線のように結
ぶことによって、滑らかなｎ角柱モデルを作成できる。 【０１９３】モデルデータ算出に対して、ベクトルＰを
ある軸の向きに揃え、もう一度逆変換するという作業は
手間がかかるように思われるが、各軸回りの単純な回転
で表されるため、その計算はきわめて容易である。この
方法は、軸回りの回転のみでｎ角柱モデルデータが算出
できるという点で優れた手段である。 【０１９４】もちろん、ベクトルＰの回りで角柱モデル
を作成するための変換式を算出することは、ベクトルＰ
の向きが一定ではないため、難解な式となるが、これを
使って角柱モデルを作成しても良い。 【０１９５】次に図２３（ｂ）のステップＳ４２＿１３
のアフィン変換を行う。このアフィン変換はコンピュー
タグラフィックスで図形の座標変換を行う時に用いられ
る方法の１つで、座標変換を扱う場合に一般的に行われ
る。平行移動、回転、拡大、縮小等の単純な１次の座標
変換は全てアフィン変換に含まれる。図２９はｘ軸の回
りの回転角（ピッチ角）、ｙ軸の回りの回転角（ヘッド
角）、ｚ軸の回りの回転角（バンク角）によるアフィン
変換の様子を示す。この処理では、前述の世界座標で表
されているスコープモデルデータを、ある視点位置から
見たモデルデータに変換する。 【０１９６】視点位置は、任意の方向に設定できるよう
にしている。そのため、視点位置がどの方向に移動した
かを追跡し、その方向に追従する形でモデルデータを移
動させることは、きわめて難解な処理を必要とする。そ
こで、視点は固定しているものと仮定し、本来動くこと
はないはずの世界座標系を便宜的に回転させる。これ
は、図３０に見られるように、視点を移動させた像を得
ることと同様の結果を与える。 【０１９７】この方法は、視点がどの方向に移動した場
合でも、世界座標系を便宜的に回すことで対応できるた
め、視点の移動に対するタイムラグをきわめて小さくで
きるという点で優れた手段である。 【０１９８】次に図２３（ｂ）のステップＳ４２＿１４
の３次元−２次元投影（３Ｄ→２Ｄ投影）の処理を行
う。３次元像から２次元像への投影変換を行うこの３Ｄ
→２Ｄ投影の処理では、以下に示す投影法を行うこと
で、目的に応じて遠近法的等で表示が実現できる。 【０１９９】ａ）パースペクティブをつける場合、 ３次元形状は、視点に近いものほど大きく、遠いものほ
ど小さく見える。これは、３次元モデルデータを２次元
データに変換する処理で実現できる。 【０２００】３次元座標を２次元平面に投影するため
に、仮想的にスクリーンを視点に対して垂直に、かつ３
次元画像（Ｓ４２＿１３までで得られた３Ｄ像）の反対
側に配置する（図３１（ａ）参照）。このような状態で
視点から見た物体の投影面は、図３１（ｂ）のように、
視点に近い側の投影像Ｐ１が、遠い側の投影像Ｐ２より
大きくなる。投影スクリーンの位置を前後させ、パース
ペクティブの強調の度合いを変化させることも容易であ
る。 【０２０１】この方法は、２次元投影描像に対し、３次
元的な奥行きを容易に付けることが出来ると共に、その
強調の度合いを変化させることも容易であるという点で
優れている。 【０２０２】投影スクリーンを視点に対して対向する位
置に設ける場合、角度を付けても良い。これは、スクリ
ーンの傾け方で投影描像がどのように変化するかを見る
ことが可能になるため、パースペクティブの強調度合い
を確認できる。 【０２０３】ｂ）パースペクティブをつけない場合、 また、パースペクティブを付ける代わりに、図３１
（ｃ）のような投影方法も考えられる。このときの投影
描像は、視点位置によらず全て等しい太さＰ３の像で表
される。パースペクティブがないため、奥行き感はやや
乏しくなるが、パースペクティブの影響で視点を接近さ
せたときに描像が極端に大きくなりすぎたり、遠ざけた
とき小さくなりすぎたりしないという点で、優れてい
る。 【０２０４】次にステップＳ４２＿１５のレンダリング
の処理を行う。この実施例では図２３（ｂ）に示すよう
にペーストモデル表示ＰＭとワイヤフレームモデル表示
ＷＭとの処理から選択できる。 【０２０５】これらのモデルでの表示の説明に移る前に
上述した世界座標系等の座標系を図３２に示す。図３２
（ａ）はベッド４に固定された世界座標系を示し、図３
２（ｂ）はユーザにより設定される視野座標系を示し、
その原点は世界座標系の原点に一致する。また、図３２
（ｃ）はスコープ形状の表示に使用されるモデル座標系
を示し、世界座標系に一致する。 【０２０６】また、図３３はスコープ形状の表示を行う
処理の途中で、各処理に適した座標系が採用されること
を示す。例えば、ソースコイル座標は世界座標系であ
り、ソースコイル座標に対し、回転処理を行って、「視
点」から見たソースコイル座標（つまり視野座標系）を
求めた後、離散的なソースコイル座標に対し、データ補
間を行ってデータ補間済みの「視点」から見たソースコ
イル座標を求める。 【０２０７】次に３次元モデル構築処理で、ワイヤフレ
ーム等によるスコープモデルを生成した後、２次元画面
に表示するために、３次元ー２次元変換（透視投影変
換）処理を行って、２次元データ、３次元データを生成
し、擬似の立体画像をレンダリング処理して表示する。 【０２０８】次に図２３（ｂ）のペーストモデル表示Ｐ
Ｍを説明する。このモデルはｎ多角柱の各面を塗り潰す
のでペーストモデルと呼ぶ。スコープ形状イメージをＣ
ＲＴ上に描写する際の、ｎ多角形の側面処理、スコープ
がループ状になった場合におけるその前後を表現するた
めの以下に述べる１＿ａの陰線或は隠れ面処理を説明
し、次にそのほかの立体感を強調するための処理を説明
する。 【０２０９】１＿ａ：陰線或は隠れ面処理 スコープモデルをｎ多角柱で表示する場合、ｎ個の側面
を持つことになる。そのうち、実際に見えるものは、視
点方向側の側面のみであり、従って視点方向側の側面の
み見えるように表示し、見えない側面或は辺等を隠すよ
うに表示する処理、つまり陰線或は隠れ面処理（以下、
単に陰線処理とも記す）を行う。 【０２１０】そこで、各側面が視点位置にどれだけ近い
かを表すパラメータ（ｚバッファと記す。これは物体の
ｚ値（視点からの距離）をバッファメモリに記憶したも
のに由来する）をソートし、ｚバッファが小さい（つま
り、視点から遠い）側面より書き始める。側面の張り付
け方は上書きとする。この方法は、ｚバッファの小さい
面の上から、ｚバッファの大きい面を上書きしつつ書き
換える領域を求めて書き換える領域のみ描画するので、
処理速度が向上する。 【０２１１】さらにこの方法は、スコープモデルがねじ
れの位置にあるようなとき、どちらが上側になるかを判
断する際にも利用できる。一般にスコープモデルがねじ
れの位置にあるようなとき、どちらが上なのかを調べ、
上書きして良いのか、下をくぐる形になるのかを判断し
なければならない。 【０２１２】この方法は、確実ではあるが、やや処理時
間がかかる。そこで、モデル全体のｚバッファをすべて
ソートしてしまい、小さいものからレンダリングしてい
くとすると、たとえねじれの位置にある場合でも、上側
にあるモデルが必ず後から描かれるため、条件判断をす
る必要がなくなる。実際にｚバッファ法ではポリゴンの
処理の内部で画素を単位とする前後判断を行っている。
これは、スコープモデルの全体形状をより短時間で作成
できるという点で優れた手法である。 【０２１３】具体的には図３４に示すようなフローで陰
線処理を行う。まずスコープ形状座標データ等の立体画
像データを取り込み、ステップＳ６１で各側面が視点視
点位置にどれだけ近いかを表すパラメータ（各物体を構
成するポリゴン毎に処理を行うｚバッファ法のｚバッフ
ァ値）をソートし、ｚバッファ値の小さい順にする。次
のステップＳ６２でポリゴンデータからその面を規定す
る２方向ベクトルを求め、その面の法線ベクトルＮを求
める。 【０２１４】次のステップＳ６３で光線ベクトルＩをセ
ットし、次のステップＳ６４で法線ベクトルＮと光線ベ
クトルＩとのなす角度を求めるために、法線ベクトル
Ｎ、光線ベクトルＩのそれぞれの大きさに０．０００５
プラスした値をそれぞれの値の拡散反射光値とする。 【０２１５】次のステップＳ６５で、法線ベクトルＮ、
光線ベクトルＩ、拡散反射光値よりランバート（Ｌａｍ
ｂｅｒｔ）の法則（入射した光は全ての方向に等しく拡
散する）により光の強度ｔを求める。 【０２１６】次のステップＳ６６で、光の強度値が０以
上か判断し、０以上の場合には次のステップＳ６７で視
点から遠いポリゴンの面にペイントし、次の判断のステ
ップＳ６８に進むする。一方、０未満の場合には光が当
たっていないことになるのでステップＳ６８に移り、全
ての面データが終了したか否か判断し、全ての面データ
に対して上述の処理を行って、終了する。 【０２１７】本装置において表示装置にスコープ形状の
１画面分を作画するのに必要な時間が長くなっているた
め、同一の画面上で作画・消去を繰り返すと表示された
スコープの動画像はちらついて見えてしまう。そこで、
図３５（ａ）に示すように表示している画面（以降、表
画面という。）とは別に表示されない画面（以降、裏画
面という。）を設け、現在の表画面の次の画面を裏画面
上で作画したのち表画面と入れ換えるようにする。図３
５（ｂ）に示すフローを参照して以下にちらつきを防止
する裏画面を使用した表示方法について説明する。 【０２１８】まずステップＳ７１に示すように作画対象
画面を裏画面に指定し、さらにステップＳ７２でその裏
画面上の図形を消去する。つまり、表示に用いるビデオ
表示用メモリとしてのＶＲＡＭに、表画面用と裏画面用
を用意し、表画面が表示されている間に作画の対象画面
をその時点で表示されていない裏画面のＶＲＡＭに指定
し、さらにその裏画面のＶＲＡＭにかかれた図形を消去
する。 【０２１９】次のステップＳ７３で消去の済んだ裏画面
にスコープ、基準面、マーカ等の必要な画像を作画す
る。この作画が終了したら、ステップＳ７４に示すよう
にこの時点まで表示していた表画面と最新の画像の描か
れた裏画面とを入れ替え、作画が終了した画像を表示す
る。この表示の間に、表画面から入れ替えられた裏画面
は次の作画に使用される。 【０２２０】この作業によって１枚の画面が作画されて
いく課程がユーザに見えず、瞬間的に次の画面と入れ替
わるためにユーザからみた動画像にちらつきが生じなく
なる。 【０２２１】１＿ｂ：立体感強調処理 ここでは、挿入状態にあるスコープ形状モデルとして構
築されたｎ角柱モデルによるイメージ像に、立体感や奥
行きをより強調する為の処理を担う。挿入状態にあるス
コープ形状は、３次元形状である。しかしながら、イメ
ージを表示する媒体（ＣＲＴ）は２次元であるため、３
次元的なイメージ像をＣＲＴにいかにして表示するか
は、そのシステムの使い勝手に大きく影響する。以下
は、立体感や奥行きを強調する処理の例である。 【０２２２】１＿ｃ：シェーディング処理 スコープ形状は３次元であるため、光線の当たり方によ
って明暗が出来る。これは、このような明暗を階調表示
することによって再現する手段である。スコープの曲率
によって明暗は多様である。利用できる色数は、ハード
ウェア毎に例えば４０９６色中１６色というような制限
が存在し、利用可能な色数が少ない場合は、デフォルト
の階調も少ない。そこで、この階調を有効に利用できる
ように、パレット変更を実施する。色合いは、光源ベク
トルと各スコープモデリングの側面に対する法線ベクト
ルのなす角度により設定した。 【０２２３】この処理は、図３６のように行われる。ス
コープイメージは、ｎ多角柱表示されている。まずステ
ップＳ８１でパラメータｉを１にセットし、次のステッ
プＳ８２でｎ角柱のｉ番目の側面の法線ベクトルＮを求
める。 【０２２４】次のステップＳ８３でその側面を構成する
４角形に対する法線ベクトルＮと、光源ベクトルＩとの
内積をとる。光源ベクトルＩは、視点位置から原点を向
くものとする。 【０２２５】次のステップＳ８４で内積の値に応じた明
るさで側面に色を付ける。この場合、内積が０であると
きは、最も暗い色で、内積＝１の時は最も明るい色で表
示する。それ以外は、利用できる階調の量で均等分す
る。もちろん、幅広い階調を設定できるほど、立体感を
滑らかに表現できる。 【０２２６】次にパラメータｉを１つインクリメントし
（ステップＳ８５）、ｉがｎと等しいか否かの判断を行
い（ステップＳ８６）、ｎ番目の側面まで同様の処理を
繰り返す。 【０２２７】この方法は、光源方向と視点方向が一致し
ているため、視点方向が常に最も明るく表示される上、
階調表示によって、スコープ描像の立体感がより強調で
きるという点で優れている。もちろん、光源位置と視点
位置とを別にしても良い。このときには、光源の位置に
よっては視点の正面方向であっても暗い表示になり得る
ため、スコープ描像の奥行きを強調したい場合に特に優
れた手段である。尚、最も暗い階調色とバックグランド
カラーとをはっきり区別するため、バックグランドカラ
ーを色づけしても良い。 【０２２８】１＿ｄ：色の輝度や彩度の利用 利用できる色数が、例えば１６３８４色中２５６色のよ
うに特に豊富な場合には、シェーディング処理を色彩で
行うことが出来る。処理内容を図３７に示す。基本的に
シェーディング処理と同様であり、図３５のステップＳ
８４での“明るさ”がこのフローではステップＳ８４′
で“色彩”に変更されていることのみ異なる。従ってそ
のフローの説明を省略する。 【０２２９】色が豊富に使用できるため、例えば光源方
向に面したスコープモデルの側面を暖色で、反対方向の
側面を寒色で表示させることが可能になる。もちろん色
の設定はこれに限られるのではない。 【０２３０】これは、スコープの明暗を色彩豊かに表示
できるため、単に明暗を表示する場合に比べ、スコープ
の立体感を強調できる。また、ＣＲＴの設置環境等の影
響でＣＲＴのコントラストを抑えなければならないよう
な場合でも、スコープ描像が見づらくなることはない、
という点で優れている。 【０２３１】更に、輝度の利用と組み合わせることで、
より多彩な表示も可能になる。例えば、光線方向を彩度
で、視点からの距離を輝度で表示する。こうすることに
より、スコープの立体感が色彩の違いで、視点方向から
の奥行きを輝度の違い表示することが可能になり、より
３次元的な描像を実現できる。もちろん、立体感を輝度
で、奥行きを彩度で表現しても良く、奥行きも視点方向
からだけではなく、任意の方向からの奥行きを表現して
も良い。たとえば、ベット面からの高さ方向に色合いの
違いを付ければ、その色合いでスコープの挿入状態が順
調であるかを確認できる。 【０２３２】この彩度と輝度を用いた処理を図３８のフ
ローで示す。このフローは図３７のフローとステップＳ
８３までは同じであり、次のステップＳ８４の代わりに
ステップＳ８４ａで始点から側面までの距離を算出する
処理を行い、さらに次のステップＳ８４ｂで距離に応じ
た輝度と、内積の値に応じた彩度で側面に色を付ける処
理を行うようにしている。 【０２３３】この方法では、スコープイメージの立体感
や奥行きをより３次元描像で実現できると共に、ある位
置からの相対位置の予測が可能になるという点で、優れ
た手段である。 【０２３４】次にワイヤフレームモデル表示ＷＭの処理
について説明する。ｎ角柱モデルの辺をのぞいた部分を
バックグランドカラーで塗りつぶした場合と同じ結果と
なるが、これは、ｎ角柱モデルの面を張る（ペイント）
ための処理時間短縮のため、選択使用できるようにして
いる。 【０２３５】なお、このモデルでは、ｚバッファの小さ
い順に書くと、スコープモデル奥側のワイヤが見えてし
まう。そこで、それを取り除く陰線処理を適宜実施する
か、ｚバッファの大きい順に（ｎ／２）番目のモデルデ
ータまでワイヤフレームを描くことで、陰線処理したモ
デルが構築できる。 【０２３６】この表示のフローを図３９に示す。まずス
テップＳ９１でｎ角形モデリングを行い、次のステップ
Ｓ９２でモデリングで得られた頂点を直線で結ぶ。この
状態では、スコープモデル奥側のワイヤが見えてしまう
ので、次のステップＳ９３で陰線処理を行うことでワイ
ヤフレームモデル表示ＷＭによるスコープ像を得られ
る。 【０２３７】次には図２３（ａ）では基準面表示のステ
ップＳ４２＿２と、２点マーカ表示Ｓ４２＿３を行う。
これらのステップＳ４２＿２、Ｓ４２＿３の処理は付加
的な処理である。基準面表示の処理は、ベット面等の基
準面を表示することで、スコープ形状の３次元表示を視
覚的に分かり易くする補助的な役目を担う。 【０２３８】この実施例ではＣＲＴに表示される描像
は、スコープ形状のイメージのみであり、そのイメージ
と体内の臓器との位置関係は分からない。すると、視点
位置を回転させてしまうと、どの方向からスコープ形状
を眺めているのか、頭の方向がどの向きを向いているの
か等に関する情報は、テキスト表示される角度の数値情
報だけである。これは、感覚的な判断には不向きであ
る。そこで、このような判断を感覚的に行えるような補
助手段を設けた。 【０２３９】ここでは、図２３（ｃ）に示すようにして
実現される。まずステップＳ４２＿２１のアフィン変換
を行う。この処理では世界座標系の基準表示シンボルを
視点座標系に変換する。次にステップＳ４２＿２２の３
Ｄ→−２Ｄ投影を行う。視点座標系に移された基準表示
シンボルをＣＲＴ表示出来るように、２次元に投影する
変換処理を行う。 【０２４０】次にステップＳ４２＿２３の基準面となる
ベッド等のシンボル表示を行う。スコープイメージの３
次元描像を補助するようなシンボルを表示する。シンボ
ルの具体例については、以下で触れる。 【０２４１】このようにすることにより、基準面位置や
基準面からのスコープ形状の離れ具合、患者の頭方向が
視覚的に判断でき、スコープ形状の位置等の判断基準を
提供したという点で優れている。次に、基準表示シンボ
ルの具体例として２＿ａのベッド面表示等について説明
する。 【０２４２】２＿ａ：ベット面表示 世界座標系のｘ−ｙ平面に平行で、ｚ軸に垂直な基準面
を表示する。ｚ座標はベット面（ｚ＝０）でも、その基
準となり得るような位置であれば、どの位置でも良い。
この面は、視点座標と共に移動しない。つまり視点位置
が、ｘ軸方向ｙ方向に回転すると、ベット面は線で表示
される。頭方向が分かるように、枕のような長方形や、
右肩、左肩或いは両方の方向にマーカを付けても良い。
これは、単純な一枚板で表されるため、スコープ描像の
邪魔にならず、視点の回転も認識できるという点で優れ
ている。 【０２４３】２＿ｂ：基準マーカ表示 図４０（ａ）に代表される表示である。ここでは、両肩
方向に２つのマーカｍ３、ｍ４と、足方向にマーカｍ５
が存在する。肩のマーカｍ３，ｍ４はｚ座標に垂直な向
き、足方向のマーカｍ５はｘ座標に対して垂直方向を向
くため、ｚ方向から見たときにはこの図４０（ａ）のよ
うに線分で表示される。 【０２４４】そのため、視点位置がｘ軸方向に回転する
と両肩のマーカｍ３、ｍ４が線分で表示されるように変
化し、足方向のマーカｍ５が正面を向き、円形のマーカ
になるので、方向が分かる。上下でマーカ数が違うの
は、頭方向を識別し易いように記述するためである。マ
ーカの数や形は任意で良く、どのマーカをどの軸に対応
付けるかも任意である。マーカを立体にして、グラデー
ションや輝度彩度等を付けても良い。この方法は、スコ
ープ形状とマーカとが重ならないため、スコープ形状が
見やすいという点で優れている。 【０２４５】２＿ｃ：直方体表示． ２＿ａのベット表示にｚ方向のフレームを加え、直方体
として表示したシンボルである。直方体の大きさは任意
であるが、システムの検出範囲或いはそれ以上であると
スコープ形状が直方体内で表示されることになり、スコ
ープが挿入状態にある、という感覚が増加する。さら
に、ｚ方向にも箱の高さがあることで、モデルのｚ座標
を推定することが容易となる。 【０２４６】この方法は、スコープが挿入状態にあると
いう臨場感を引き起こすことで、スコープ形状を実際に
挿入状態にあるスコープとを結び付けやすい、という点
で優れている。逆に、スコープイメージの一角に、ブロ
ックを表示し、視点の移動に連動して回転しても良い。 【０２４７】２＿ｄ：混合表示 これまでに挙げた基準シンボルを組み合わせても良い。
図４０（ｂ）は、２＿ａのベッド面表示と２＿ｂの基準
マーカ表示とを組み合わせた場合である。このようにす
ると、ｚ軸に対する基準が面表示で、回転や回転したと
きの頭方向の情報がマークによって認識できる。そのほ
か表示をどのように組み合わせても良い。 【０２４８】このような手段は、それぞれのシンボルの
効果を共用できるという点で優れている。次に図２３
（ａ）のステップＳ４２＿３のマーカ表示の処理を行
う。 【０２４９】このマーカ表示の処理では、スコープに挿
入されているソースコイル１６ｉとは別に、単独のソー
スコイル位置を算出し、表示するまでを担う。スコープ
内に挿入された位置がどのような位置にあるのかを確認
する手段として、スコープ内のソースコイル１６ｉとは
別個に動きうるマーカ１個以上を表示する手段を設け
た。 【０２５０】実際の装置上では、位置算出手段はスコー
プに挿入されているソースコイル１６ｉに用いるものと
全く同じであり、表示手段もこれまで同様で、図２３
（ｄ）に示すようにステップＳ４２＿３１のアフィン変
換→ステップＳ４２＿３２の３Ｄ→２Ｄ投影→ステップ
Ｓ４２＿３３のマーカ表示という処理になる。従って、
ここでは、マーカ形状出力の具体例としてｎ角形（円も
含む）による表示を説明する。マーカの表示をこのよう
な形で表示すると、色が多数使えず、スコープ形状と同
色を使わざるを得ない装置構成の場合、スコープ形状と
重なりあっても区別することが出来る。 【０２５１】このマーカ表示は、視点の回転に応じて形
が変化させることで、どの方向から見ているかを認識で
きる。また、視点に対して常に正面となるように対応付
けしていても良い。このときは、マーカからは視点方向
が認識できないが、常に一定の大きさのマーカが出力さ
れるという点で、優れている。 【０２５２】これは、また、マーカが球形であるとした
場合と同様な表現となる。尚、もしマーカが球形である
場合は、グラデーションや、彩度輝度等の情報を与える
ことによって、視点の方向や奥行きを表示することも可
能である。 【０２５３】このような手段を用い、体外でマーカを移
動させることで、挿入状態のスコープ形状の位置をマー
カと関連させて確認する等が可能になり、スコープ挿入
位置を実際の患者の位置と関連付けて知る捕助手段を提
供できる。これまでではｎ角柱モデルでの表示を説明し
たが、次にｎ角形連結モデルでの表示を説明する。 【０２５４】ｎ角柱モデルは、そのスコープ形状がリア
ルに表示できるものの、処理時間が幾分かかる。そこ
で、モデル構成をより簡略し、高速表示を可能にしたｎ
角形連結モデルを構築し、選択して使用（表示）できる
ようにした。その処理フローは図４１の通りである。こ
こに挙げられている処理で基本的な処理内容は、ｎ角柱
モデルで用いた場合と同じである。そこで、違いについ
て説明する。 【０２５５】図４１（ａ）のステップＳ４２＿１′の補
間＆３次元モデルの構築の処理の内容を図４１（ｂ）に
示す。このモデルでは先にまずステップＳ４２＿１１′
でアフィン変換を行う。 【０２５６】世界座標系から、視点座標系への変換であ
り、ｎ角柱モデルでの処理（図２３（ｂ）のステップＳ
４２＿１３参照）と同様である。但し、ｎ角柱モデルで
は、補間データに対して変換を実施したが、ここでは、
ソースコイル位置データに対して先に変換を実施してい
る。こうすることで、アフィン変換量が少なくて済み、
プログラムの処理速度を向上させる。 【０２５７】次のステップＳ４２＿１２′で３次元補間
を行う。この処理も前述と同様である。違いは、ｎ角柱
モデルでは、世界座標系のデータであるが、ここでは視
点座標系のデータである。 【０２５８】次のステップＳ４２＿１３′で３Ｄ→２Ｄ
投影を行う。この処理も前述と同様である。しかし、今
回は大きさのない点の投影となる。次のステップＳ４２
＿１４′でｎ角形連結モデルの構築を行う。 【０２５９】このｎ角形連結モデルの処理内容を図４２
に示す。この図４２では図４１（ｂ）におけるレンダリ
ングのステップＳ４２＿１５′も含めて示している。 【０２６０】まずステップＳ１０１で対象点から視点及
び光源までの距離を算出する。次のステップＳ１０２で
シェーディング処理を行うか否かの判断をする。シェー
ディング処理を行う場合には次のステップＳ１０３で光
源までの距離に応じて、明るさを決定する処理を行った
後、次のステップＳ１０４のパースペクティブ処理を行
うか否かの判断に進み、またシェーディング処理を行わ
ない場合にもこの判断の処理に移る。 【０２６１】パースペクティブ処理を行う場合には次の
ステップＳ１０５で視点までの距離に応じて大きさを決
定する処理を行った後、次のステップＳ１０６でｎ角形
描画の処理に進み、このｎ角形描画の処理で各点をｎ角
形の中心と一致させて各ｎ角形を単に連結した描画を行
い、ｎ角形を連結した形の画像にする。またパースペク
ティブ処理を行わない場合にもこの描画の処理に移る。 【０２６２】さらに次のステップＳ１０７でワイヤフレ
ーム表示ＷＭを行うか否かの選択判断を行い（つまり、
ペーストモデル表示ＰＭを行うかワイヤフレーム表示Ｗ
Ｍを行うかの選択を行い）、ワイヤフレーム表示ＷＭで
ない場合には、次のステップＳ１０８のペーストモデル
での表示の処理に進み、ステップＳ１０３で決定した明
るさで内部を塗り潰す。一方、ワイヤフレーム表示を行
う場合には、次のステップＳ１０９で陰線処理を行って
ワイヤフレームモデルで表示する。 【０２６３】ここまでで、ｎ角形を連結した形で、スコ
ープ像を作成する。また、得られた点をｎ角形モデル形
状の中心と一致させ、補間データ点の周りに‘肉付け’
がなされた格好でイメージを出力しても良い。以上の処
理で、判断の処理でＮＯを選択した場合には最小限の機
能をもつｎ角形連結モデルが出力される。 【０２６４】この方法は、ｎ角柱モデルの処理時間のか
かるところを極力排除したモデルとなっており、非常に
高速（ｎ角柱モデルの処理時間１／２以下）で表示が可
能であるといる点で優れている。 【０２６５】尚、図４２のフローにおいて判断の処理で
ＹＥＳを選択して、ｎ多角柱モデルの時と同様な付加処
理を加え、立体感をより強調しても良い。基本的な処理
は同じであるので、違いのみが分かるような簡略な説明
とする。ｎ角形連結モデルに対する付加機能として以下
のような４＿ａのパースペクティブの処理等がある。 【０２６６】４＿ａ：パースペクティブ これがつかないのは、３Ｄ→２Ｄ変換を行う対象が、大
きさのない点であるためである。そして、変換の対象を
点でなく、大きさを有する形状を対象にすれば、前記し
たものと同じ効果が得られる。この形状は、任意の形で
よいが、このモデルが高速表示を実現するために考案さ
れたものであるため、本来変換を行う点を中心とする対
称形を有することが望ましい。 【０２６７】４＿ｂ：陰線処理 ｎ角形内を塗りつぶすバージョンに対しては、そのモデ
リング自体が陰線処理を兼ねるため、特別な処理が不要
であるという点で優れている。ワイヤフレームバージョ
ンで陰線処理を実施する場合は、重なり部分を消してい
く処理を入れるか、ｎ角形内をバックグランドカラーで
いったん塗りづぶしたのち、ワイヤフレームを上書きす
ることで、達成できる。 【０２６８】４＿ｃ：シェーディング処理 このモデルでは、スコープの面が存在しないため、シェ
ーディング処理により、スコープモデルの奥行きを表し
ても良い。具体的には、光源に最も近い側を明るく、最
も遠い側を暗く表示し、そのあいだを利用できる色の数
に応じた階調表示する。 【０２６９】このときは、モデルの奥行きを表現でき
る。 【０２７０】応用として、モデルの中央部と端部とで僅
かな階調差を持たせることも可能である。こうすると、
全体の奥行きを示すための階調は減少するが、ズコープ
モデルが階調差で膨らんだように表示されるため、スコ
ープの立体感を強調させることが出来る。 【０２７１】４＿ｄ：色の彩度と輝度を利用する これは、ｎ角柱モデルと同様で、同様の効果が期待され
る。 ４＿ｅ：ワイヤフレーム表示 ここでは、ワイヤフレーム表示に対して、簡便かつ陰線
処理機能を含めた表示方法を提供する。 【０２７２】まず、全てのワイヤフレームをｎ角形で表
すのではなく、根元のデータのみをｎ角形で表示し、そ
こから先端に向かって、半ｎ角形をつけ加えていく方法
である（図４３（ａ）参照）。この方法は、陰線処理を
実施することなしに、陰線処理を実施した場合と同じワ
イヤフレーム形状を作成できるという点で優れた手段で
ある。 【０２７３】更に、同形の半ｎ角形を重ねるのではな
く、スコープの向きの曲率に応じて設定した角度歪を含
んだ形状を重ねても良い（図４３（ｂ）参照）。この方
法は、上記の手段の効果に加え、曲率情報が強調され、
より現実のスコープイメージに近づくという点で優れて
いる。 【０２７４】以上述べたようにこの第１実施例によれ
ば、内視鏡６の可撓性を有する挿入部７内に、磁界を発
生する磁界発生素子としてのソースコイル１６ｉを、各
ソースコイル１６ｉの形状が変化しないように絶縁性の
接着剤２０等を介してプローブ１５の内壁に固定したも
のを配置し、前記挿入部７が挿入される被検体の周囲の
既知の位置にソースコイル１６ｉで発生した磁界を検出
する磁界検出素子としての３軸センスコイル２２ｊを配
置し、各ソースコイル１６ｉで発生される磁界をそれぞ
れ３軸センスコイル２２ｊにより検出した検出信号から
前記既知の位置に配置された３軸センスコイル２２ｊに
対する前記挿入部７内の各ソースコイル１６ｉの位置を
位置算出部３１により算出するようにしているので、挿
入部７を被検体の内部に挿入する場合に、この挿入部７
が屈曲されても、この挿入部７の内部の各ソースコイル
１６ｉは固定手段により形状が変化しないように固定さ
れているので、各ソースコイル１６ｉの位置の算出から
内視鏡６の挿入部７の位置を精度良く検出できる。ま
た、位置算出部３１の出力に対し、挿入部６の形状推定
を行うように形状推定手段を設けることにより、精度の
高い挿入部６の形状推定を行うことができ、推定された
形状に対応する画像を表示することにより、視覚的に挿
入部の形状を判断し易くできる。 【０２７５】また、上記既知の位置にそれぞれ配置した
磁界検出手段を構成する複数の３軸のセンスコイル２２
ｊにより、磁界発生手段を構成する１軸或は３軸のソー
スコイル１６ｉで発生した磁界の強度と、交流駆動した
場合の位相情報と、磁界発生手段による等磁界面の形状
とを考慮して各磁界発生手段の存在する領域を検出或は
推定して、その３次元位置を算出或は推定するようにし
ているので、磁界検出手段をベッド４の隅等の既知の位
置に設置すれば、そのベッド４上の患者等の被検体に対
し、必要とされる位置検出範囲に対し、精度良く位置の
算出或は推定が可能になる。 【０２７６】つまり、３軸センスコイル２２ｊをベッド
４等に数個（３つ或は４つ）配置することにより、各３
軸センスコイル２２ｊにより検出される磁界強度によ
り、ソースコイル１６ｉの存在する３次元領域が推定さ
れ、それぞれの３軸センスコイル２２ｊにより推定され
た３次元領域の重なり部分からソースコイル１６ｉの存
在領域が推定される。この場合、位相情報を利用する
と、検出範囲の外等の領域を排除できる。 【０２７７】また、第１実施例では、検出された磁界強
度に対応する信号から基準となる参照情報を用いて、ソ
ースコイル１６ｉの存在する領域を推定するようにして
いるので、計算で距離算出を行うよりも領域算出を非常
に短時間に行うことができる。 【０２７８】また、３軸のセンスコイル２２ｊの配置す
る数を増やすとさらに精度良くソースコイル１６ｉの位
置検出を行うことができるし、内視鏡形状も精度良く推
定できる。 【０２７９】また、求めた内視鏡形状をユーザが望む視
点方向から見た場合の形状で表示させることもでき、挿
入の操作を行う視点に設定することにより挿入の作業が
容易になる等、第１実施例内で述べている多くの利点を
有する。 【０２８０】次に第１実施例の第１変形例を図４４を参
照して説明する。第１実施例では例えば図１０に示すよ
うに、ソースコイル１６ｉによる過渡特性を考慮してセ
ンスコイル２２ｊで検出された信号を取り込むタイミン
グを遅延させた。 【０２８１】これに対し、この変形例では図４４に示す
ように発振器２５ａと増幅器２４ａとの間に、参照電圧
発生器５８からの基準となる参照電圧と比較することに
より発振器２５ａの信号が各ソースコイル１６ｉを駆動
するのに適した位相角であることを検出する位相検出器
５９を配置している。参照電圧発生器５８は各ソースコ
イル１６ｉの力率角に対応した正弦波の電圧値を参照電
圧として位相検出器５９に出力し、位相検出器５９は発
振器２５ａの正弦波が参照電圧に一致した時に位相検出
信号を出力すると共に、発振器２５ａの正弦波を増幅器
２４ａ側に通す。 【０２８２】各ソースコイル１６ｉには正弦波を発生す
る発振器２５ａから位相検出器５９を経て電力増幅され
たのち、切換回路２８ａによって選択された接点を経て
駆動電流が供給される。この駆動電流を供給するタイミ
ングは位相検出器５９からタイミング制御回路３０ｄに
伝送される位相検出信号の立ち上がりに同期して行われ
る。またセンスコイル２２ｊの両端に励起された電圧を
増幅して同期検波した検出信号のＡ／Ｄコンバータ３０
ａを介してＣＰＵ３０ｃ側へ読み込まれるタイミングも
この位相検出信号の立ち上がりに同期して行われる。 【０２８３】ここで位相検出信号は次のように生成され
る。駆動信号の発生源となる正弦波を発生する発振器２
５ａからの信号ｅを ｅ＝Ｅｍ sin (ωｔ+θ) ［Ｖ］ と表すことができる。ここで、Ｅｍ:最大振幅電圧
［Ｖ］，θ：初期位相［ｒａｄ］，ω＝２πｆ，ｆ：駆
動周波数［Ｈｚ］，ｔ：時間［ｓ］である。 【０２８４】それぞれのソースコイル１６ｉ毎に持った
純抵抗成分Ｒｉ ［Ω］とＬｉ ［Ｈ］から求めた力率角
φｉを φｉ＝ arc tan （ωＬｉ／Ｒｉ） とすると、参照電圧 Ｖｒｅｆ＝Ｅｍ sin φｉ ［Ｖ］ と発信源の信号ｅ［Ｖ］をコンパレータで比較すること
によって一致した時に位相検出信号が得られる。 【０２８５】供給された駆動電流ｉ［Ａ］は、 ｉ＝Ａsin（ωｔ+θ−φ) −Ａsin（θ−φ)・exp(−ａ
ｔ） ここで、Ａ＝Ｅｍ／（Ｒ・Ｒ＋ωＬ・ωＬ），ａ＝Ｒ／
Ｌとなる。この駆動電流ｉを表す上式において、θ＝φ
としたときは右辺の第２項が０となることを示している
ので過渡直流成分が発生しないことになる。つまり、切
り換えた瞬間から定常状態のコイル駆動ができることに
なる。 【０２８６】したがって、コイル切換と同時にセンスコ
イル２２ｊの検出信号のＣＰＵ側への読み込みを行うこ
とが可能になる。実際にはセンスコイル２２ｊに励起さ
れた電圧が同期検波器２６ｄの出力となるまでの遅延時
間を考慮して読み込むようにする。 【０２８７】このようにしてソースコイル１６ｉを駆動
することによって多数のソースコイルの切り換えが行わ
れても駆動開始から検出信号の取り込み開始までの時間
が大輻に短縮されたために、システム全体の動作時間を
高速化できる。 【０２８８】図４５はこの変形例によるソースコイルの
駆動とセンスコイルによる検出信号の読み込みの動作の
タイミング説明図を示す。図９との比較から分かるよう
にソースコイルを駆動後の短い時間Δｔ′で読込みを行
うことができる。 【０２８９】またこの変形例では精密測定のための信号
中継線をシールドする手段を設けている。図４６に示す
ようにソースコイル１６ｉに駆動電流を供給するための
信号線とセンスコイルの検出信号を伝達するための信号
線は、各コイル毎に接続された２本をツイストすること
により信号線からの輻射や外乱の重畳を減少させてい
る。 【０２９０】しかしこのツイストした信号線においても
前記の影響はある程度存在しているために、ソースコイ
ルの駆動信号ケーブルがセンスコイルに近づくとケーブ
ルから輻射される微弱な電磁波の影響によってそのセン
スコイルの検出信号が２〜３倍程度に振られてしまった
り、またセンスコイルの検出信号ケーブルに人体などの
浮遊容量が近づくとその浮遊容量を介して信号線に外乱
が重畳してしまったりして正確な計測ができなくなる現
象が起きてしまう。このような問題を解決し、安定かつ
正確な計測を行えるようにする。具体的な方法を次に説
明する。 【０２９１】まずソースコイル１６ｉの駆動信号ケーブ
ル６０ａについて説明する。このケーブル６０ａは複数
のソースコイル１６ｉが内蔵されたプローブ１５（図４
６では簡単化のため２つのソースコイルで示している）
に接続され、各々のソースコイル１６ｉを順次に駆動す
るための正弦波電流が流される。 【０２９２】このとき各ソースコイル１６ｉに接続され
る各信号線から輻射される電磁波のうち駆動電流と同じ
周波数の成分が他のソースコイル１６ｉの信号線に重畳
してしまい駆動したくないコイルにまで電流を流れて不
要な磁場を発生してしまうので、そのような不要な電磁
波を吸収するためにツイストした各ケーブル毎にできる
だけコイルの根元までシールド６０ｂで覆い、駆動手段
（例えば切換回路２８及び増幅回路２４等を含む）側と
の接続端部をその駆動手段の基準電位に接続するように
する。 【０２９３】次にセンスコイル２２ｊの検出信号ケーブ
ル４０ａについて説明する。このケーブル４０ａは３軸
センスコイル２２ｊを構成する３個のコイルにそれぞれ
一方の端部が接続され（図４６では簡単化のため１対の
ケーブルのみ示す）、各センスコイル２２ｊの他方の端
部は同期検波手段（図８の増幅器２７及び同期検波回路
２６ｄ）の入力端子に接続している。 【０２９４】このケーブル４０ａで伝送される電圧は、
数十μＶ〜１ｍＶ程度の微弱な信号であり、ソースコイ
ル１６ｉからの交流磁界が人体等の浮遊容量を介してケ
ーブル４０ａに重畳する変動分に埋もれてしまう場合も
ある。そこでそのような不要な重畳ノイズを吸収するた
めにツイス卜した各ケーブル毎にできるだけ各コイルの
根元までシールド４０ｂで覆い、同期検波手段側の接続
端子を同期検波手段の基準電位に接続するようにする。 【０２９５】さらに前記の駆動手段と前記同期検波手段
のそれぞれの基準電位点同士を接続して、同電位の状態
にする。このような構成にすることにより、ソースコイ
ル１６ｉの駆動信号線間の干渉および輻射による漏れ信
号のセンスコイル２２ｊヘの影響がほとんど無くなる
上、センスコイル２２ｊの人体等による検出信号への影
響も極わずかになる。 【０２９６】従って、センスコイル２２ｊの検出する信
号に含まれるノイズがほとんど無くすことができるの
で、ソースコイル１６ｉの発生する交流磁界によってセ
ンスコイル２２ｊに励起される信号成分が安定かつ正確
に計測できるようになる。 【０２９７】次に第１実施例の第２の変形例について説
明する。この第２の変形例は位置導出の確度を向上する
ためのものである。ソースコイルからある距離に位置す
るセンスコイルで得られる磁界強度からそのソースコイ
ルの存在する領域を精度良く限定してその３次元位置を
算出する場合、狭い閉空間（閉領域）を求めるためには
最低３個（あるいは３組）のセンスコイル２２ｊが必要
である。 【０２９８】しかし、実際にはセンスコイル２２ｊが３
組だけの場合では、ソースコイル１６ｉとセンスコイル
２２ｊの距離が近すぎたり、遠すぎたりするときには３
組の中１組でも確実に検出信号が得られなくなる可能性
があり、その場合にはソースコイル１６ｉが存在する閉
空間を狭い範囲に限定することができなくなるため、ソ
ースコイル１６ｉの位置導出が実質的に不可能となって
しまう。 【０２９９】そこで、この変形例では検出信号のレベル
によらず常に安定した状態でソースコイルの位置導出が
行えるようにする。そのため、図４７に示すように４組
の３軸センスコイル２２ｊを用いるようにした。 【０３００】仮に、センスコイル２２ｊの検出可能範囲
を半径３０〜１００ｃｍであるとし、必要とする検出領
域幅を（ｘ，ｙ，ｚ）＝（４０，６０，４０）［ｃｍ］
であり、サイズが（２００×７０ｃｍ）の内視鏡検査ベ
ッド４に４個の３軸センスコイル２２ｊを、各座標がＱ
ａ（０，０，０），Ｑｂ（６０，０，０），Ｑｃ（６
０，１００，０），Ｑｄ（０，１００，０）の位置［単
位はｃｍ］にそれぞれ設置したとする。すると、この４
点を頂点とする長方形が底面となる四角柱の中に必要と
する検出領域幅が含まれることになる。この設定におい
ては検出領域内にソースコイル１６ｉが移動する場合、
４組のセンスコイル２２ｊとの距離がそれぞれ３０〜１
００ｃｍ以内であれば確実に位置導出できる。また４組
の中、１組のセンスコイル２２ｊとの距離が３０ｃｍ未
満のときは、その他の３組のセンスコイル２２ｊの検出
信号を用いて位置導出を行うようにする。 【０３０１】上記のような設定の場合１組のセンスコイ
ル２２ｊまでの距離が３０ｃｍ未満のときは他の３組は
必ず３０ｃｍ以上の距離があるようになっているため、
この確実に３組の検出信号を得ることが可能になり、精
度良く位置検出（或は位置推定）を行うことができる。
さらにソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊの距離
が１００ｃｍより大きくなる組み合わせが１組のときも
上記の３０ｃｍ未満の距離のときと同様である。 【０３０２】しかしソースコイル１６ｉとセンスコイル
２２ｊの距離が１００ｃｍより大きくなる組み合わせは
２組以上になることもあり、このときにはソースコイル
１６ｉの駆動電流を増やすか、センスコイル２２ｊの出
力の感度を上げるかして検出可能距離が長くなるように
して再び計測を行い、３組以上が検出可能範囲内にはい
るまでこの処理を繰り返すようにする。これによりソー
スコイル２２ｊの位置導出が行えるようになる。 【０３０３】なおベッド４のサイズ或はセンスコイル２
２ｊの検出範囲が上記の値或は範囲と異なる条件のため
に４組の内で２組が位置検出に利用できない状況の場合
においても、ほぼ同様の方法で対処できる。例えば、検
出領域福をより広く確保したい場合にはセンスコイル２
２ｊ同士の間隔を広げ、前述したソースコイル１６ｉの
駆動電流増加や、センスコイル２２ｊ出力の感度アップ
と組み合わせれば可能となるが、ベッド４の輻方向（ｙ
方向）にはベッド幅以上はそのままでは広げられない。 【０３０４】そこで３組以上が検出可能範囲内に入るよ
うにソースコイル１６ｉの駆動電流減少やセンスコイル
２２ｊ出力の感度ダウンにより検出可能範囲を、センス
コイル２２ｊに近い方にずらすことによってソースコイ
ル１６ｉの位置導出を行えるようにすることができる。 【０３０５】以上のような方法により、検出信号のレベ
ルによらず常に安定した状態でソースコイルの位置導出
が行うことができる。また上述した全ての場合における
ソースコイルの位置導出において、センスコイルの組数
が３組より増える毎に閉空間の大きさがより小さくなっ
ていくので位置導出の精度は向上していく。このため検
出可能領域内にソースコイルが存在するセンスコイルの
検出信号は全て位置導出のために利用することで求める
精度を得ることができる。 【０３０６】図４８は上述の方法の説明図を示す。図４
８における曲線Ｃ１は図１６で説明した相対距離を算出
するための相対距離に対する磁界強度の測定データの例
えば最大磁界強度側のグラフを示す。実際にセンスコイ
ル２２ｊによる検出信号からある磁界強度値が検出され
た場合、その磁界強度値からソースコイル１６ｉとセン
スコイル２２ｊとの距離はその強度値と交差する曲線Ｃ
１と図示しない最小磁界強度側のグラフとの間の範囲に
存在する。センスコイル２２ｊで検出される信号は増幅
器等のダイナミックレンジ等により、精度よく検出でき
る範囲は制約される。 【０３０７】このため、通常の（感度等の）設定状態で
は曲線Ｃ１に対して縦軸方向に示す測定可能帯域ＭＲの
出力値に対応して横軸方向に示す通常状態の検出範囲Ｄ
１が検出可能な距離範囲となる（センスコイル２２ｊに
よる半径３０〜１００ｃｍに該当する）。この場合、増
幅器のゲインを下げれば（つまり感度を下げれば）、検
出可能範囲を小さい範囲側にシフトすることができる
し、ソースコイル１６ｉを駆動する駆動電流値を下げて
も小さい半径側にシフトすることができる。つまり、駆
動電流ダウン或は増幅器のゲインダウンを行うと、セン
スコイル２２ｊによる出力値で検出できる範囲は曲線Ｃ
１の縦軸方向の値を相対的に下げた曲線Ｃ２のようにな
り、この場合には検出範囲はＤ２となり、小さい距離側
での検出が可能になる。 【０３０８】逆に駆動電流アップ或は感度アップを行う
とセンスコイル２２ｊによる出力値で検出できる範囲は
曲線Ｃ１の縦軸方向の値を相対的に上げた曲線Ｃ３のよ
うになり、この場合には検出範囲はＤ３となり、大きい
距離側での検出が可能になる。 【０３０９】次に本発明の第２実施例を図４９を参照し
て説明する。図４９の内視鏡形状検出装置４１は駆動信
号の周波数を変えることで、図２の分配器２８を省略し
た構成になっている。 【０３１０】従って、ソースコイル駆動部２４はソース
コイル１６ｉ毎に異なる周波数ｆｉの駆動信号を出力す
る。ソースコイル１６ｉ毎に異なる周波数ｆｉの駆動信
号を印加することにより、複数のソースコイル１６ｉを
同時に駆動して高速処理を実現可能にしている。 【０３１１】第１実施例の内視鏡形状検出装置３におい
ては、複数のソースコイル１６ｉはある特定の周波数の
正弦波電流により先端側に配置されたもの等から順次駆
動され、そのときのセンスコイル２２ｊの検出信号レベ
ルによって１個ずつソースコイル１６ｉの位置座標を検
出するための検出信号を得るようにしている。しかしこ
の方式ではソースコイル１６ｉの個数が増えていくと１
回の形状検出にかかる時間も増大していくので、リアル
タイムに形状データを取り込むことが困難になってしま
う。 【０３１２】そこで、この実施例ではソースコイル１６
ｉの数に殆ど影響されることなく、リアルタイムに形状
算出のデータを取り込むことができるようにする。次に
具体的な構成を図５０に示す。 【０３１３】例えば１２個のソースコイル１６ｉを内蔵
したプローブの形状を検出する場合について説明する。
図５０に示すように発振部２５はそれぞれ異なる周波数
で発振する発振器２５ａ，２５ｂ，…２５ｌを有し、駆
動部２４を構成する増幅器２４ａ，２４ｂ，…２４ｌで
それぞれ電流増幅された後、それぞれソースコイル１６
ａ，１６ｂ，…１６ｌに同時に印加され、それぞれ異な
る周波数の磁界を発生する。 【０３１４】一方、各センスコイル２２ｊはこれらの磁
界強度に比例した検出信号を発生し、それぞれ増幅器２
７で増幅した後、検出部２６を構成する同期検波回路２
６ｄｉにより、発振器２５ｉの信号を参照して同期検波
を行い、ソースコイル１６ｉによるセンスコイル２２ｊ
の位置の磁界強度に比例した信号成分のみを抽出する。
なお、各同期検波回路２６ｄｉのバンドパスフィルタ２
６ａｉは発振器２５ｉの周波数の信号のみを通す帯域に
設定されている。 【０３１５】各同期検波回路２６ｄｉでそれぞれ同期検
波された各信号は例えば１２チャンネルのＡ／Ｄコンバ
ータ３０ａｊで高速にサンプリングされ、そのＡ／Ｄコ
ンバータ３０ａｊに接続されたＲＡＭ３０ｂに一旦記憶
され、さらにＲＡＭ３０ｂのデータはＣＰＵ３０ｃ側に
読込まれ、位置算出及び形状推定の処理が行われる。そ
の他の構成は図８と同様であり、その説明を省略する。 【０３１６】この実施例でのソースコイル１６ｉの駆動
及びセンスコイルでのデータ取り込の処理内容を示すフ
ローを図５１に示す。ステップＳ１１１で各発振器２５
ｉをそれぞれ異なる周波数で駆動し、それぞれのソース
コイル１６ｉに駆動電流を流す。次に各センスコイル２
２ｊの検出信号をサンプリングする。この場合、各ソー
スコイル１６ｉに駆動電流を流した状態（流しっぱなし
の状態）にできるので、過渡応答の時間だけ遅延するこ
となく各センスコイル２２ｊの検出信号をサンプリング
できる。勿論、最初に駆動電流を流したすぐ後では、そ
の過渡応答を考慮する。 【０３１７】図９との比較から分かるように短時間で位
置検出或は形状検出のためのデータの取り込みを行うこ
とができる。また、この実施例では短時間で位置検出或
は形状検出のためのデータの取り込を行うことができる
ので、挿入部の動きが速い場合にも、精度の高い形状推
定等を行うことが可能になる。 【０３１８】なお、例えば１２個のソースコイル１６ｉ
はそれぞれ整数倍でない異なる周波数（例えば、１０．
０，１０．５，１１．０，１１．５，１２．０，１２．
５，１３．０，１３．５，１４．０，１４．５，１５．
０，１５．５［ＫＨｚ］）の駆動電流で、同時に交流磁
界を発生させる。 【０３１９】この構成によれば、第１実施例の構成のソ
ースコイル１個分にかかる時間で、複数（例えば１２
個）のソースコイルの位置を導出することができる。ま
た、この実施例ではモニタ画面に内視鏡形状を表示する
場合、図５２に示すように患者のモデルパターンに重畳
して内視鏡形状を出力する。図５２において、左側の領
域がグラフィックス出力領域で、右側がユーザが操作パ
ネル３５からキー入力等により視点、回転角、視点位置
とｚ軸とのなす仰角等を設定するユーザインタフェース
領域である。その他の効果は第１実施例とほぼ同様であ
る。 【０３２０】図５３は本発明の第３実施例を備えた内視
鏡システム７０を示す。このシステム７０は図１に示す
システム１において、３軸センスコイル２２ｊの代わり
に図５５（ａ）に示すように磁気抵抗素子（ＭＲ素子と
略記）７６ａ，７６ｂ，７６ｃで形成したセンサ７５ｊ
を用いており、センサ７５ｊはベッド４の隅の３箇所
（又は４箇所）のそれぞれ既知の位置に取り付けてあ
る。 【０３２１】また、このシステム７０における内視鏡形
状検出装置３′の構成を図５４に示す。この装置３′は
図２において、３軸センスコイル２２ｊの代わりにＭＲ
素子７６ａ，７６ｂ，７６ｃによるセンサ７５ｊが用い
てある。また、センスコイル出力増幅器２７はセンサ出
力増幅器２７′となり、相互インダクタンス検出部２６
の代わりに磁界強度検出部２６′が用いてある。また、
ソースコイル位置検出部３１は基準データを格納したテ
ーブル３１ｂのデータを参照して位置検出又は位置推定
を行う。 【０３２２】各センサ７５ｊは図５５（ａ）に示すよう
に磁界強度に応じて抵抗値が変化する３つのＭＲ素子７
６ａ，７６ｂ，７６ｃを立方体の互いに垂直で隣合う３
つの面にそれぞれ取り付け、これら３つのＭＲ素子７６
ａ，７６ｂ，７６ｃを直列に接続して形成したセンサ７
５の２端子を磁界強度の検出信号の出力端子としてい
る。この場合、ＭＲ素子７６ａ，７６ｂ，７６ｃはそれ
ぞれＸ，Ｙ，Ｚ方向の磁界強度成分により各抵抗値が基
準値から変化するように設けらてある。 【０３２３】各ＭＲ素子７６ｑの抵抗変化分ΔＲｑは図
５５（ｃ）に示すように磁界Ｈｑの２乗に比例して変化
するので、センサ７５ｊの２端子の抵抗変化分ΔＲは、
図５５（ｂ）に示すようにｘ，ｙ，ｚ方向の磁界成分Ｈ
ｘ，Ｈｙ，Ｈｚそれぞれの２乗の総和になる。 【０３２４】この実施例ではセンサ７５ｊの出力から磁
界強度の２乗和に比例する信号が直接検出できるメリッ
トがある。この信号は、磁界強度検出部２６′で平方根
の算出により磁界強度が検出される。さらにソースコイ
ル位置検出部３１でテーブル３１ｂのデータを参照して
各ソースコイル１６ｉの位置算出を行う。 【０３２５】このテーブル３１ｂのデータは第１実施例
と同様にして得られる。つまり、図１７（ａ）におい
て、３軸センスコイル２２の代わりにセンサ７５ｊを配
置して、図１７（ｂ）に示すような最大磁界強度の曲線
Ｃｕ及び最小磁界強度の曲線Ｃｄの基準データをテーブ
ル化したものである。 【０３２６】図５６は既知となる３つの位置にセンサ
Ａ，Ｂ，Ｃ（７５ａ，７５ｂ，７５ｃに相当する）を配
置し、複数のソース（具体的には例えばソースコイル１
６ｉ）の一つを駆動させると、センサＡ，Ｂ，Ｃにはソ
ースとの位置関係に対応した出力が発生する。 【０３２７】その時のセンサＡ，Ｂ，Ｃの各出力をそれ
ぞれνａ、νｂ、νｃとする。また、予め各センサにつ
いて、そのセンサ出力と、その出力となるはずの空間座
標群のデータをメモリ等に確保しておく。 【０３２８】図５７は例えばセンサＡについてのデータ
テーブルを示している。今、ある位置にソースが一つ存
在し、磁界を発生しているときに得られるセンサ出力ν
ａを図５７のテーブルのνａ１〜νａＬまで比較しνａ
ｌ≦νａ＜νａｋ（ｋ＝ｌ＋１）となる整数ｌを求め
る。同様に、他のセンサ出力νｂ、νｃに対しても条件
を満たす整数ｍ，ｎを求める。 【０３２９】このとき、条件を満たす出力データνａ
ｌ、νｂｍ、νｃｎに対応した空間座標群Ｐａｉ、Ｐｂ
ｊ、Ｐｃｋが存在し、それらの関係は図５８のようにな
っている。したがって、これらの共通領域となる３次元
領域がソースの空間座標領域となる。さらにその領域の
重心位置を求めてソースの３次元位置としても良い。 【０３３０】このようにして求めた複数のソースの空間
座標領域（或はその重心から求めた空間座標位置）を接
続する処理等を行い、さらに形状推定により内視鏡の挿
入形状を求めることができる。図５８によりそれぞれ得
られた３次元位置又は領域を、各領域の重心位置等を通
る線等で接続し、挿入部の形状を推定してモニタ画面に
挿入部形状のモデル表示を行う。より簡略化して表示す
る場合には図５９に示すように図５８のようにして推定
されたソースコイルの３次元領域又は３次元位置のみを
３Ｄー２Ｄ投影等してモニタ画面に表示して挿入部形状
のモデル表示を省くようにしても良い（図５９の点線は
補間した場合の線を示し、この補間を省略して表示して
も良い）。 【０３３１】この第３実施例は、第１実施例とほぼ同様
にテーブルを用いて位置検出を行うので、位置検出或は
位置推定の処理時間を短縮できる。また、ＭＲ素子によ
り３方向の磁界強度の平方に比例した信号の和を直接検
出できるようにしているので、磁界強度算出の処理を高
速に行うことができるメリットもある。さらに挿入部形
状をモデル的に描画する処理を省いて表示を行うことに
より、非常に高速に挿入部の挿入形状の概略を表示でき
る。また、図５９のようにまず表示した後に、より視覚
的に分かり易いモデル（上述のｎ角柱モデル等）で描画
するようにしても良い。 【０３３２】図６０（ａ）は第４実施例の内視鏡形状検
出装置４２を示す。この第３実施例は図２において、プ
ローブ１５側に複数のセンサ、つまり複数のセンスコイ
ル４３ｉを内蔵し、ベッド側に磁界発生源、つまり複数
の３軸ソースコイル４４ｊを配置した構成である。第１
実施例と同様に内視鏡内及びベッド４に、それぞれが既
知となる位置に設置される。 【０３３３】従って、分配器２８を経た駆動信号は各３
軸ソースコイル４４ｊに順次印加され、プローブ１５側
のセンスコイル４３ｉで検出された信号は増幅器２７で
増幅され、検出部２６を経て形状算出部３０を構成する
（センスコイル）位置検出部３１′に入力される。 【０３３４】この位置検出部３１′は３軸ソースコイル
４４ｊを基準としてセンスコイル４３ｉの位置を相対的
に検出する。その他の構成は第１実施例と同様である。
また、この変形例の効果も第１実施例とほぼ同様であ
る。 【０３３５】図６０（ｂ）は第４実施例の変形例の内視
鏡形状検出装置４２′を示す。この変形例は図５３
（ａ）において、３軸センスコイル４３ｉが１軸センス
コイル４３ｉ′に、１軸ソースコイル４４ｊが３軸ソー
スコイル４４ｊ′に変更したものであり、その他は第３
実施例と同様の構成である。又、その効果もほぼ同様で
ある。 【０３３６】図６１（ａ）は本発明の第５実施例の内視
鏡形状検出装置４５を示す。この第５実施例は図６０
（ａ）において、駆動信号の周波数を変えることで、図
６０（ａ）の分配器２８を省略した構成になっている。 【０３３７】従って、駆動部２４はソースコイル４４ｊ
毎に異なる周波数ｆｊの駆動信号を出力する。その他は
第４実施例と同様の構成である。この第５実施例の効果
も第２実施例とほぼ同様である。 【０３３８】なお、第１ないし第５実施例或は変形例に
おいて、センスコイルからの信号を増幅後に、デジタル
変換しその後の検波等をすべてデジタル信号処理しても
よい。 【０３３９】また、最大の関心位置である内視鏡の先端
部のみに、１つのソースコイル或はセンスコイルを内蔵
してもよい。この場合には内視鏡の先端部の位置を検出
する内視鏡先端部位置検出装置として機能することにな
る。次に本発明の第６実施例を図６２を参照して説明す
る。図６２は第６実施例を含む内視鏡システム５１を示
す。 【０３４０】上述の実施例及び変形例では、推定された
内視鏡形状は専用の表示装置としてのモニタ２３に描出
されていたが、この実施例ではモニタ２３に出力される
映像信号を内視鏡画像を表示するモニタ１２で切り換え
て表示するようにしている。このため、検出装置本体２
１の出力は接続ケーブル５２を介してビデオプロセッサ
１１の外部映像信号入力端に入力され、切り換えスイッ
チ５３を操作することによって、カラーモニタ１２の表
示面に内視鏡像及び内視鏡形状を選択表示することがで
きるようにしている。 【０３４１】さらにこの実施例ではビデオプロセッサ１
１側の（ＣＣＤ読み出しのドライブ信号のタイミングを
決定する）基準信号がケーブル５４を介して形状検出装
置本体２１に送るようにしている。そして、内視鏡形状
の検出のために、ソースコイル１６ｉに駆動信号を印加
するタイミングは、ドライブ信号が出力されていない期
間に行うようにタイミング調整を行うようにしている。 【０３４２】図６３はこのシステム５１における動作期
間の様子を示す。ビデオプロセッサ１１内の光源部は図
６３（ａ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの面順次光で順次照
明する。そして、内視鏡６に内蔵された図示しないＣＣ
Ｄには図６３（ｂ）に示すように照明が行われていない
期間に、ＣＣＤドライブ期間が設定され、このＣＣＤド
ライブ期間内にＣＣＤをドライブするＣＣＤドライブ信
号が印加され、このＣＣＤで光電変換された画像信号
（撮像信号）が読み出される。 【０３４３】一方、駆動信号が出力される駆動信号期間
はＣＣＤドライブ信号が出力されるＣＣＤドライブ期間
以外の期間、つまり照明（露光）期間内となるようにし
て、駆動信号が撮像信号に影響を及ぼさないようにする
と共に、ＣＣＤドライブ信号がセンスコイルによる検出
信号に影響を及ぼすことも防止できるようにしている。
つまり、それぞれの機能の相互の干渉を解消する手段を
構築している。その他の構成は図１に示す第１実施例と
同様の構成である。 【０３４４】この実施例によれば、内視鏡形状の検出の
ための駆動信号が内視鏡画像信号にノイズとなることを
防止できると共に、ＣＣＤドライブ信号がセンスコイル
による検出信号のノイズとなることを防止できる。その
他の作用及び効果は第１実施例とほぼ同様である。 【０３４５】なお、この第６実施例において、ピクチャ
インピクチャ方式で、内視鏡像に内視鏡形状を、或は内
視鏡形状に内視鏡像を表示するようにしてもよい。ま
た、第６実施例において、撮像信号と干渉することがな
いように内視鏡形状を検出する場合には、内視鏡観察画
像をフリーズし、画像にノイズが混入しないようにして
もよい。（図１の操作パネル３５に設定用の機能をいれ
る）。 【０３４６】また、画像の取込みのフィールドごと、フ
レームごと、数フレームごと、数フィールドごと、内視
鏡形状描出の処理完了ごとに、観察画像取込みを自動的
に中断して形状検出のための磁界発生、磁界強度取込み
を行ってもよい。 【０３４７】次に本発明の第７実施例を備えた内視鏡シ
ステム６１を図６４を参照して説明する。このシステム
６１は、図６２の内視鏡システム５１において、さらに
ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略記）６
２と、患者５の位置確認用のＴＶカメラ６３と、このＴ
Ｖカメラ６３から患者５の体の輪郭を抽出するコンピュ
ータ６４と、バーチャルリアリティ用の画像処理を行う
画像処理装置６５を有する。 【０３４８】画像処理装置６５は形状検出装置本体２１
の例えば形状画像生成部３２（図２参照）と接続され、
形状画像生成部３２で生成される形状画像を画像処理し
て視点を少し変えた位置での右眼（又は左眼）観察用の
形状画像生成し、形状画像生成部３２で生成される形状
画像を左眼用形状画像として共に、モニタ信号生成部３
３を経てＨＭＤ６２の（右眼観察用及び左眼観察用）液
晶ディスプレイに出力し、ＨＭＤ６２をヘッドに装着し
た術者はバーチャルリアリティで内視鏡形状を立体観察
することができるようにしている。 【０３４９】また、この実施例ではＴＶカメラ６３によ
り、ベッド４上の患者５の位置を検出し、患者５の体の
形状の映像信号を生成することによって、この体の形状
にオーバラップして内視鏡形状をバーチャルリアリティ
で観察できるようにしている。このように体の形状にオ
ーバラップ表示することにより、内視鏡６の挿入部７が
実際にどの部分まで挿入されているかが分かるようにし
ている。なお、カラーモニタ１２には図６２の場合と同
様に内視鏡画像と、ＨＭＤ６２の一方の液晶ディスプレ
イに表示される（体の形状にオーバラップ表示される）
内視鏡形状との一方を選択して表示することができる。 【０３５０】図６５はＴＶカメラ６３により、ベッド４
上の患者５の位置を検出する方法の説明図を示してい
る。図６５において、ＴＶカメラ６３で撮像された画像
はケーブルの下に点線で示した矢印の画像であり、内視
鏡形状検出装置３による画像はその下に示した画像であ
り、コンピュータ６４で輪郭抽出を行い、（モニタ信号
生成部３３等を経て）図のように重ねて表示する。患者
５の体には、位置、方向を検出するための、ボディマー
カ６７が装着されている。これは、単数でも複数でもよ
い。 【０３５１】ボディマーカ６７には、位置検出用のコイ
ルが内蔵されている。このボディマーカの設置位置を患
者５の骨盤の横位置など基準点に設けて、内視鏡形状の
表示の際、基準的な体形のグラフィックモデルと重ねて
表示してもよい。 【０３５２】患者が内視鏡検査用ベッド４に寝た場合
に、ベッド４の上方に設けられた位置確認用のＴＶカメ
ラ６３で、ボディマーカ６７も含めて、コンピュータ６
４に画像を取り込む。患者５の体に装着されたボディマ
ーカ６７は患者５の輪郭線の部分であるので、これを基
準に、患者５の輪郭画像のみを抽出して形状表示と重ね
合わせてカラーモニタ１２等に描出する。 【０３５３】重ね合わせの画像は、内視鏡検査の前に、
あらかじめ取り込んだ患者５の体の全周画像をもとに画
像、もしくは磁気的に求めたボディマーカ６７の位置か
ら、患者５の方向を導出し、コンピュータ６４で合成形
成して表示してもよい。実際にＴＶカメラ６３等で取り
込んだ画像上の色（ベッド等）が、形状検出装置で合成
して表示する内視鏡の色と類似の場合には、形状がカラ
ーモニタ１２上で判別しづらくなる。 【０３５４】そこで、使用者が、表示される内視鏡形状
の色を変えられるようにしてもよい。また、カラーモニ
タ１２上に表示される内視鏡の太さも変えられるように
してもよい。 【０３５５】患者５の体の方向を検出することで、カラ
ーモニタ１２に表示する画像は、常に患者５の体の正面
方向からの画像とするようにしてもよい。当然、得られ
た画像を、回転させられるようにしてもよい。このよう
にすれば、使用者の視点と同じ所からの画像に変換が可
能であるので、使用者が内視鏡形状を誤って認識するこ
とを無くすことができる。 【０３５６】上記の例では、使用者が、自分の視点に合
わせて得られた画像を回転させていたが、使用者にもボ
ディマーカ６７と同様に位置検出用のセンサを装着すれ
ば、自動的に画像を回転等変形させることができる。使
用者の場合には、内視鏡６の挿入操作があるので、位置
移動が大きく、使用者の動きを妨げない所に、装着する
ことになる。また、センサの位置は使用者の視点と同じ
には物理的にできない。（頭蓋内にセンサを設置しなけ
ればならなくなる）そこで、使用する際に、センサ位置
と視点を合わせ込むための調整手段を設けてもよい。 【０３５７】例えば、内視鏡検査用ベッド４の上に形状
検出用のプローブを置いて、表示されるプローブ形状が
実際の見え方と同様になるように、回転、拡大縮小し、
その状態で、視点補正用のスイッチを押すことで、視点
とセンサ位置のオフセット調整を行う。 【０３５８】これは、先に述べたＨＭＤ６２利用の場合
も同じように行う必要がある。ＨＭＤ６２にセンサ６８
を固定してもよい。こうすれば、目線とセンサ位置があ
まり差がないため、ほとんど補正なしに使用することが
可能である。磁気的なセンサを用いて使用者の位置を検
出する場合には、内視鏡形状と同様に磁気結合を利用す
るが、内視鏡形状検出用プローブ１５内のソースコイル
１６ｉの位置の検出と同時に駆動するのではなく、時分
割で駆動することで、相互の磁気干渉を低減するように
してもよい。図６６はこの時分割で駆動する場合の説明
図を示す。 【０３５９】幅の狭いパルス期間がＨＭＤ６２の固定さ
れた磁気的なセンサを駆動する期間を示し、幅の長いパ
ルス期間が内視鏡形状検出のためのソースコイル１６ｉ
を駆動する期間を示す。 【０３６０】この実施例によれば、バーチャルリアリテ
ィで内視鏡形状を立体観察することができるので、内視
鏡６による検査とか内視鏡６を用いた処置等を行う場
合、内視鏡６の挿入部７の先端部を目的とする対象部位
付近にまで導入する作業等がより容易かつ短時間にでき
る等のメリットがある。その他は第１実施例と同様の効
果を有する。 【０３６１】なお、ＨＭＤ６２に固定された磁気的なセ
ンサと内視鏡形状検出のソースコイルとを駆動する場
合、時分割で駆動する代わりに、それぞれの周波数を変
えて、検波することで完全に同時駆動してもよい。この
場合には、すべてのセンサ位置が同時に得られるので、
内視鏡挿入でその位置、形状、使用者位置が早く変化し
てもそれに追随して、すばやく位置、形状が得られる。
これらの処理は、よく知られた直交検波を用いることが
できるが、アナログでも、Ａ／Ｄ変換してデジタル的に
処理を行ってもよい。 【０３６２】これらの位置検出に用いる磁界発生用のコ
イル、磁界検出用のコイルは、それぞれのコアの特性の
ばらつき、巻き線のばらつき、周囲温度の差等で、同じ
電流を供給しても発生する磁界強度のばらつき、同じ磁
界強度の場にあっても、得られる検出信号強度のばらつ
きが生じてしまう。 【０３６３】そこで、あらかじめ、そのばらつきを同じ
磁界強度を発生するための電流値を測定し、ばらつき補
正できるようにする。例えば、ソースコイルから軸方向
３０ｃｍの所で２ガウスの強度が得られるようにするた
めの電流値を測定し、基準の電流値との比をテーブル値
として記憶し、その比で駆動するようにする。センスコ
イルも同様に２ガウスの磁界強度での信号出力をあらか
じめ測定し、基準値との比をテーブルとし、検出信号に
かけることで補正を行う。 【０３６４】この補正係数はコイルごとに設定する必要
があるので、装置に設けられたキーボードから設定でき
るようにしてもよい。また、プローブ１５のコネクタ内
に設けられたＲＯＭに値を、記憶させておき自動的に読
み込まれるようにしてもよい。また、記憶させる値とか
設定する値は、圧縮してコード化してもよい。内視鏡検
査用ベッド４に設置するコイルは、故障時以外は装置と
の組み合わせは変化しないため、装置組立時にばらつき
の補正量を設定しておけばよい。 【０３６５】ベッド側のコイルはこのように、基本的に
は常に同じ装置と組み合わされている。また、形状検出
用のプローブ１５における各コイルの間隔は、あらかじ
め既知の値にて組立られている。そこで、ベッド中央に
直線上にプローブ１５を置いて、ばらつき補正用のスイ
ッチを押すことでプローブ１５内の各コイルのばらつき
を補正するようにしてもよい。また、検出された位置が
直線上に並ぶように、或は間隔が既知の値になるよう
に、補正係数を設定したり、駆動電流を調整したりして
も良い。このようにすれば、プローブ１５内に高価なＲ
ＯＭを内蔵する必要もなくなる（これらは、形状検出用
の特殊内視鏡の場合も同様）。 【０３６６】次に本発明の第８実施例を説明する。一般
に位置検出に用いられるセンスコイルの検出可能な範囲
は、装置のダイナミックレンジに依存する。そのため、
検出信号のレベルが大きくなるソースコイルとセンスコ
イルが接近している場合の小さい距離がから、検出でき
る信号レベルが微小となる両者の矩離が遠い場合まで、
充分にカバーできるダイナミックレンジが要求される。 【０３６７】しかし、実際の内視鏡検査では、検査用の
ベッドが用いられ、患者はベッドの上に存在しているの
で、ベッドの上の領域のみが検出でされば良く、また一
般的な体格の患者であれば、内視鏡挿入で考えられる内
視鏡の位置は、ごく限定された領域となる。 【０３６８】つまり、実用上限定されたダィナミックレ
ンジを有していればよい。一方、表示される画像を考え
ると、内視鏡画像のみが表示されると、一般には、どち
らの方向の視点から描画されているのかを判断しにく
い。そこで、この実施例では検出しうる領域の表示を、
視点方向を術者に確認させるためのものとして用意す
る。 【０３６９】この領域の内部であれば、充分な検出精度
が得られるので、内視鏡の形状表示はこの領域の内部に
存在する物に対してのみ実施する。この処理のフローを
図６７に示す。 【０３７０】予め基準となる直方体等の値を検出範囲
（検出領域）に設定しておき、ステップＳ１２１でこの
検出範囲を取得する。つまり、実際に視野座標系からの
検出範囲を基準データとして取り込む。次のステップＳ
１２２でスコープイメージ描画の構築を開始する。この
場合、コイル位置を補間する事で得られる内視鏡の位置
座標を、検出領域を囲む面と比較し、検出領域内か否か
を判断する（ステップＳ１２３）。 【０３７１】比較して、領域内部と判断された場合のみ
その画像データをビデオＲＡＭに格納し（ステップＳ１
２４）、範囲の外の場合にはそのデータを破棄する（ス
テップＳ１２５）。ビデオＲＡＭに格納した画像データ
をＣＲＴに表示し（ステップＳ１２６）、イメージ構築
の処理が終了かを判断し（ステップＳ１２６）、この処
理が終了するまで行う。 【０３７２】この実施例では検出範囲内の場合には表示
し、検出範囲外の場合には表示を行わないで終了する。
この検出領域の外に存在する内視鏡形状は、その位置精
度が充分ではないので表示しないようにしている。 【０３７３】しかし、領域の外に存在する形状を全く表
示しないとすると、患者の移動などで内視鏡のほとんど
が、領域外になってしまう場合には、殆ど形状が表示さ
れなくなってしまう場合も考えられる。そこで、例えば
図６８に示すように領域の内と外とで異なる表示方法で
表示するようにしても良い。図６８では検出範囲内か否
かの判断の処理（ステップＳ１２３）において、範囲内
の場合には第１ＲＡＭに格納し（ステップＳ１２４
ａ）、範囲外の場合には第２ＲＡＭに格納する（ステッ
プＳ１２５ａ）。これら第１ＲＡＭ及び第２ＲＡＭに格
納された画像データを異なる表示濃度等、表示方法を変
えてＣＲＴに表示する（ステップＳ１２６ａ）。その他
は図６６と同じ処理内容である。 【０３７４】検出範囲の内と外で表示濃度の濃淡等を変
更するものに限定されるものでなく、例えば領域の外に
対しては（領域の内とは）別の色系統（内視鏡が暖色系
なら寒色）で表示するようにしても良い（例えばそのよ
うなＬＵＴを用意する）。さらに描画に使用するピクセ
ルを間引いて表示画像を粗くする。（表示マスクを用意
しＥＸＯＲをとる、ＯＲをとるなどする）ようにしても
よい。連続した内視鏡形状が検出精度と併せて表示され
るので、内視鏡形状が確実に得られる。 【０３７５】つまり、ソースコイルの位置を補間する事
で得られる内視鏡の位置座標を、領域を囲む面と比較
し、この比較により、領域内部と判断された場合のみ通
常描画するようにした内視鏡形状検出装置の描画方法に
よれば、精度の良い形状表示を行うことができる。な
お、この図６７又は図６８の処理を第１実施例の図１５
のステップＳ４２内で行うようにしても良い。 【０３７６】次に本発明の第９実施例を説明する。上述
の実施例等では内視鏡形状を表示する場合には、コンピ
ュータグラフィックとして表示するようにしているのに
対し、この実施例では例えば内視鏡実画像で表示するも
のである。 【０３７７】検出された或は推定された内視鏡形状は、
コンピュータ内部でワイヤフレーム等で描画したり、光
源を設定し、設定した面の陰影処理をしたりして表示す
る事等を説明した。 【０３７８】しかしながら、一般にこの画像処理は、高
速な演算、描画能力が要求されコンピュータの処理速度
や、内蔵しているメモリの容量により、待ち時間の少な
い快適な描画速度を得ることが困難になる場合も在り得
る。この場合には描画速度を向上するために、処理が簡
単なモデルが望まれる。しかし、あまり簡単化したモデ
ルでは実際の内視鏡の画像とは大きく異なり、内視鏡を
描出しても、内視鏡そのものを想起させるものになりに
くくなる恐れがある。 【０３７９】このような場合にはこの実施例を採用する
ことにより、処理能力の小さいコンピュータ等でも高速
に且つ内視鏡の形状をより把握しやすい形状で表示する
ことが可能になる。このため、この実施例では、テクス
チャを張り付けて内視鏡形状を表示する手段を構成し、
張り付けるテクスチャとして実際の内視鏡の画像を予め
スキャナで取り込んでＲＯＭの中に格納し、さまざまな
テクスチャを画像パターンとして用意する。つまり、テ
クスチャとして、あらかじめパターンを高速な半導体メ
モリの上に用意しておく。そして図６９に示すように検
出された内視鏡の位置に対応する座標と対応するテクス
チャのパターン中心の座標が一致するようにテクスチャ
を貼り付けを行う。 【０３８０】貼り付けるテクスチャがこの図６９に示す
ように四角を基本とする場合には、内視鏡形状の状態に
よって、表示される画像に段差が発生してしまうので、
ペジェ曲線やスプライン曲線で外郭を接続してもよい。
また公知のアンチェイリアスを施すようにしてもよい。 【０３８１】使用するテクスチャは図７０（ａ）に示す
ようにＡからＨの光源方向に対応し内視鏡挿入部７の画
像を取り込んで用意しておく。光源の方向は、記憶領域
の大ききに応じて、また表示される画像の品質にあわせ
て適宜増減してテクスチャを用意できる事はいうまでも
ない。 【０３８２】また、内視鏡挿入部７が傾いている場合の
画像７ａを図７０（ｂ），（ｃ）を別に用意しておく事
も可能である。内視鏡挿入部７自身の傾きと光源方向に
合わせたテクスチャを数多く記憶させておけばおくほ
ど、画像表示のための演算が減り、より高速な描画が可
能となる。 【０３８３】内視鏡の画像と、背景とを際だたせるため
に、公知のエッジ強調をおこなってもよい。この実施例
によれば内視鏡のイメージを構成するための表示用メモ
リとしてのビデオＲＡＭに、画像パターンを予め書き込
んだＲＯＭの画像を書き込むことになる。 【０３８４】これは、内視鏡が存在する座標が求められ
た後では、単に、対応じたパターンをソートして書き込
むという、メモリ間のデータ転送を行えばよいことにな
り、複雑な演算処理は不要となり、描画を行う速度を非
常に高速に行うことが可能になる。 【０３８５】また、使用するテクスチャが、実際の内視
鏡を用いた物であるので、直感的に内視鏡形状のイメー
ジがし易くなる。また、既存の内視鏡と同じ色で、表示
できるため、実際の内視鏡の形状を術者の頭の中で再構
成する事が非常に容易にできる。 【０３８６】次に本発明の第１０実施例を説明する。こ
の実施例は表示色を一定の長さ毎に切り替えるようにし
たものである。挿入されている内視鏡挿入部の形状は、
コンピューターグラフィックにて、モニタ上に表示され
るが、実際の内視鏡挿入部の外装とは違い、挿入長を示
す表示がされていなかった。 【０３８７】そのため、内蔵されているコイルの位置を
内視鏡形状とは別の色を用いて、表示する等していた
が、実際に患者の体内にどの程度の長さが挿入されてい
るかを確認するには、モニタ上の画像から術者が判断す
る必要があった。 【０３８８】特に位置検出用のコイルの設置間隔を一定
にしておき、コイルの位置を他の疑似的内視鏡鏡表示と
区別し（たとえば、内視鏡はグレースケールで、コイル
位置は赤い点で表す）ておけば、何個分のコイルが表示
されているかで、挿入長を得る事ができる。しかし、実
際に内視鏡検査を行う場合には、内視鏡の挿入が目的で
はなく、体内組織の観察、処置が目的であるため、余計
な計数作業は、術者の負担となる。 【０３８９】そこで、コンピューターグラフィックで表
示される内視鏡形状を、一定の長さ毎に基本色を変えて
表示するようにする。たとえば、装置で表示可能な色に
よるカラーチャート上で引いた直線上で、ある程度離れ
た色を、基本色として設定する。 【０３９０】これを、描画長に応じて、繰り返すこと
で、一定距離毎に色が変化させられる。この一定距離
は、使用者が設定できるようにしてもよい。 【０３９１】コイル位置のみを別の色で表現するより
も、多くの描画面積をとれるので、視覚的に簡単に挿入
長を理解できる。グラデーションの変化の繰り返しで表
現するようにしてもよい。白黒２値画面では貼り付ける
パターンを変えるようにしてもよい。 【０３９２】簡単のため、内視鏡挿入部が直線であった
場合の画像を図７１（ａ）に示す。先端から一定の長さ
毎にＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅと色が変化して表示
されるようにしている。 【０３９３】このような表示は図７１（ｂ）に示すよう
に貼り付ける色Ｃａ，…，Ｃｈのデータをテクスチャエ
リア内の所定のアドレス位置にそれぞれ格納して、順次
読み出すことで実現可能である。各パターンは使用者
が、自由に設定できるようにしてもよい。 【０３９４】描画の基本的な流れを図７２に示す。ま
ず、ステップＳ１３１でパラメータｎを０に初期化す
る。次のステップＳ１３２で、挿入は先端部から行われ
るので先端の位置を検出し、この位置をＰｓｎ（ここで
はｎ＝０）とし、この位置Ｐｓｎから使用者が設定した
距離ｌとなる内視鏡位置上の位置Ｐｓｎ＋１を探索す
る。 【０３９５】次のステップＳ１３３で、パラメータｎが
検出された挿入部長さ／ｌに等しい或はより小さいか否
かを判断し（つまりｎ≦検出された挿入部長さ／ｌ）、
この条件を満足する場合にはｎをｎ＋１にして（ステッ
プＳ１３４）、再びステップＳ１３２に戻り、同様の処
理を繰り返す。 【０３９６】一方、条件を満足しない場合には、次のス
テップＳ１３５に進み、先端側から探索された距離ｌご
とに異なる色で表示する、つまり図７１（ａ）のように
表示してこの処理を終了する。 【０３９７】次に本発明の第１１実施例を図７３を参照
して説明する。この実施例は周辺画像を取り込んで表示
するものである。磁気で検出された内視鏡の形状表示を
コンピュータグラフィックで行う場合に、生体組織等
は、検出困難であるので、内視鏡のみしか表示されな
い。そのため、生体と内視鏡の位置関係が直感的にはわ
かりにくい。 【０３９８】これを解決するために、第１実施例では、
ベッドの平面等の基準面を表示するようにした。この場
合、コンピュータで作成したテクスチャであるので、実
際の内視鏡室の光景とは異なり、すぐに、実際の内視鏡
と対応付けて形状を認識しづらい場合もあり得る。これ
を防ぐためにこの実施例のように周辺画像を取り込んで
表示するようにしても良い。 【０３９９】図７３に示す第１１実施例の内視鏡形状検
出装置１０１では、形状検出装置本体２１にはビデオ入
力装置としてのビデオカメラ１０２が接続され、このビ
デオカメラ１０２で内視鏡検査室１０３を撮像する。 【０４００】この内視鏡検査室１０３にはベッド４等が
配置され、ベッド４等の画像がビデオカメラ１０２で撮
像され、撮像された画像信号として形状検出装置本体２
１に出力される。この形状検出装置本体２１は入力され
る画像信号を、画像処理部２１ａ内のＡ／Ｄコンバータ
でデジタル信号に変換してメモリに格納する。このメモ
リの画像はモニタ信号生成部を経てモニタ２３に再生す
る。 【０４０１】術者はモニタ２３に表示された画像に対
し、キーボード３５ａ及びマウス３５ｂを操作して図７
４に示す処理を行わせて、内視鏡形状の表示の際に背景
画像として表示させることができるようにしている。 【０４０２】次に図７４のフロ−を説明する。まず、ス
テップＳ１４１でビデオカメラ１０２による画像の取り
込を行う。つまりビデオカメラ１０２からの画像信号
を、Ａ／Ｄ変換して、メモリに記憶する。 【０４０３】次のステップＳ１４２で記憶された画像
を、モニタ上に再生し、再生された画像を修正する処理
を行う。つまり、フォトレタッチソフト等で不要な画像
部分やノイズの部分を修正し、修正した画像のうち必要
なエリアをマウス３５ｂで選択し、張り付け用画像とし
てメモリに記憶しておく。 【０４０４】次のステップＳ１４３で、内視鏡形状検出
制御プログラムを呼び出し、かつメモリに記憶した張り
付け用画像も読み込み、背景画面として貼り付ける領域
を指定する。 【０４０５】次のステップＳ１４４で、変形や拡大、縮
小を行って、形状検出装置の形状表示画像との合わせ込
み（混合）を行った後に、ステップＳ１４５で貼り込み
データを確定させることにより背景画像が確定する。こ
れにより、実際の内視鏡室の背景の中に検出された内視
鏡の形状が表現されるので、患者の体内の内視鏡の形状
が理解しやすい。 【０４０６】次に本発明の第１２実施例を説明する。こ
の実施例はソースコイルを駆動するケーブルを用いない
で無線で駆動するようにした。第１実施例等ではソース
コイルの位置を検出するために、センスコイルで磁界強
度に対応した検出信号を得るようにしている。この場
合、微少な信号を検出するために、同期検波を行ってい
る。そして、ソースコイルの駆動信号と同じ周波数の信
号を抜き出すために、駆動信号に基づく参照信号を用い
て検波部で、受信信号に対して直交検波を行い、受信信
号の振幅と、駆動信号に対する位相を得るようにしてい
る。 【０４０７】この場合、駆動信号はケーブルを経由して
形状検出装置側の検波部に伝送しているが、そのケーブ
ルが術者の自由な動きを制限したり、患者にマーカとし
てソースコイルを設けた場合には、患者の自由な体の動
きを制限してしまう可能性がある。そこで、この実施例
では参照信号を生成する信号を無線で伝送できるように
して無線で位置検出を行うことのできる装置を説明す
る。 【０４０８】図７５はソースコイルを設けたプローブ１
３１側の構成を示す。電池、又は外部からの電磁界によ
り交流信号を発生するアンテナコイル等で構成される電
力供給手段１３２は電源手段１３３に電力を供給し、こ
の電源手段１３３は安定化した直流電源を生成し、発振
手段１３４等に動作に必要な電圧を供給する。 【０４０９】発振手段１３４は所定の周波数で発振し、
この発振信号を放射手段１３５に印加し、放射手段１３
５は一定のレベルの駆動信号となるように増幅して内部
のソースコイル１３６ｉに印加し、その周囲に磁界を発
生させる。 【０４１０】また、外部同期のための基準パルスを生成
する基準信号発生手段１３７は発振手段１３４の発振信
号から基準となる基準パルスを生成し、放射手段１３８
に供給して放射手段１３８から放射する。 【０４１１】この放射手段１３８は、駆動信号の振幅を
一定にするためのＡＧＣ回路を備え、外部同期の為の基
準パルスを拡散スペクトラム法を用いて送出する。図７
６は図７５をより具体的に構成したものを示す。電力供
給手段１３２を構成するアンテナコイル１３２ａで発生
した交流信号は電源手段１３３を構成する整流器及びコ
ンデンサによる直流化回路１３３ａで整流されて直流に
変換され、さらに安定化回路１３３ｂにより一定の直流
電源電圧にされる。 【０４１２】この直流電源電圧は発振手段１３４を構成
する発振器１３４ａに印加され、所定の周波数で発振
し、放射手段１３５を構成するＡＧＣ回路１３５ａによ
り一定のレベルまで増幅され、さらに切換スイッチ１３
５ｂを介して順次ソースコイル１３６ｉに印加される。 【０４１３】また、基準信号発生手段１３７を構成する
拡散符号発生器１３７ａは、発振器１３４ａの出力がゼ
ロになったところで０、次のゼロクロス点で１となるよ
うに発振信号出力レベルをモニタし、パルス信号を形成
する。このパルス信号は変調器１３８ａでたとえば、Ｆ
ＳＫ変調され、さらに拡散変調器１３８ｂでＰＮ符号を
用いて拡散変調される。拡散変調された信号は必要に応
じて増幅され、基準パルス送信用コイル１３８ｃから放
射する。この信号スペクトルはブロードになる。 【０４１４】なお、切換スイッチ１３５ｂは拡散符号発
生器１３７ａの出力をカウントするカウンタ等を用いて
形成した切換制御器１３５ｃにより切換えが行われる。
一方、センスコイル２２ｊを設けた形状検出装置本体側
の参照信号生成回路１４１の構成を図７７（ａ）に示
す。 【０４１５】形状検出装置本体は参照信号生成回路１４
１を有し、上記コイル１３８ｃから放射された信号をア
ンテナコイル１４２で受信する。受信された信号は、送
信側と同様の拡散符号発生器１４３のＰＮ符号を参照し
て、逆拡散回路１４４で逆拡散され、ＢＰＦ１４５でフ
ィルタリングされた後、復調回路１４６で元の信号に戻
される。 【０４１６】従って、この復調された信号は基準駆動信
号としてのパルス信号にするため、ＰＬＬループを形成
し、このＰＬＬループで基準周波数に位相ロックを行
う。位相ロックがかけられて、基準周波数に同調された
信号が、基準位相が揃った参照波（参照信号）となり、
この参照波は同期検波回路に出力され、センスコイルで
検出した検出信号に対して同期検波に使用される。 【０４１７】なお、受信側のＰＮ符号は送信側と一致し
ないと、拡散を行う事になり、信号は再生されない。つ
まり、位置を検出すべきコイルすべてのＰＮ符号を変え
ておけば混信はなく、同時に多数の参照波を接続ケーブ
ルなしに得る事ができる。つまり、図５０に適用すれ
ば、同時にソースコイルの駆動及びセンスコイルによる
検出を無線で行うことができる。なお、変調及び復調は
公知のどのような方式を採用しても良い。 【０４１８】なお、電力供給手段１３２として図７６の
ようにアンテナコイル１３２ａを採用した場合には形状
検出装置側或はこの装置とも別体で電磁界等を発生して
そのエネルギをアンテナコイル１３２ａに供給するエネ
ルギ供給手段が必要となり、このエネルギ供給手段は１
４７は例えば図７７（ｂ）に示すように発振器１４８と
その発振出力を放射するコイル１４９と、直流電源１５
０とから構成され、この直流電源１５０は電池でも商用
電源から整流等で生成した電源を利用しても良い。 【０４１９】発振器１４９は例えば上記発振器１３４ａ
の周波数よりもはるかに高い周波数（例えば数１０ＭＨ
ｚ〜数１００）に設定され、発振器１３４ａの周波数で
発生される磁界に殆ど影響を及ぼさない。なお、送信側
の被変調波は、駆動信号（発振信号）そのものでもよ
い。 【０４２０】また、この実施例をマーカの表示に利用す
ることもできる。図７８（ａ）はこの第１２実施例の変
形例の無線式の磁界発生ユニット１５９を示す。この無
線式磁界発生ユニット１５９はコイルユニット１５２と
駆動ユニット１５６とから構成される。 【０４２１】例えば、図７８（ａ）に示すように位置を
知りたい対象物に装着され、その位置検出のための磁界
発生に使用されるソースコイル１５１を内蔵したコイル
ユニット１５２にコネクタ１５３を設け、このソースコ
イル１５１を駆動する駆動回路１５４及び電池１５５を
内蔵した駆動ユニット１５６のコネクタ受け１５７で接
続することにより、マーカ用の位置検出に使用される無
線式の磁界発生手段を構成している。 【０４２２】上記駆動回路１５４及び電池１５５は、図
７６において、ＡＧＣ回路１３５ａの出力端にコネクタ
受け１５７を接続し、このコネクタ受け１５７にコネク
タ１５３を介して接続される１つのソースコイル１５１
のみを駆動する構成にしたものとなる。 【０４２３】また、図７８（ｂ）に示すように駆動ユニ
ット１５６を無理なく設置できる位置までケーブル１５
８で離してコイルユニット１５２と駆動ユニット１５６
とを接続するようにしても良い。このケーブル１５８の
両端にはコネクタ１５３及びコネクタ受け１５７に接続
できるコネクタ手段が設けてある。なお、コネクタ１５
３等を設けないでケーブル１５８でコイルユニット１５
２と駆動ユニット１５６とを接続するようにしても良
い。 【０４２４】このような構造にすると、形状検出装置側
とマーカに用いるコイル側との間のケーブルを省くこと
ができるので、患者に取り付ける場合には患者の動きに
殆ど制約されないし、術者が使用する場合には術者の動
きに殆ど制約されない。 【０４２５】次に本発明の第１３実施例を説明する。こ
の実施例は視覚的に分かり易いマーカ表示として例えば
掌の位置を表示するようにしたものである。これを、実
現するために、ソースコイルもしくはセンスコイルの少
なくとも一方を着脱可能に、掌等の任意の場所に固定で
きる手段を設ける。 【０４２６】この第１２実施例は例えば第１実施例の図
２において、さらに図７９（ａ）に示す掌位置検出用デ
バイス１１１をマーカ表示のための磁界発生手段として
備えている。 【０４２７】このデバイス１１１は図７９（ｂ）の分解
図に示すように掌の位置を検出するための２つのソース
コイル１１６ａ，１１６ｂを有し、これらをフレキシブ
ルな薄い板１１２ａ，１１２ｂ（例えばスチロール樹脂
等の高分子体の柔軟な材質）の間に接着剤で固定され、
また一方の板１１２ａの外側の面（表面）には図７９
（ａ）のように固定の際の方向性を指示する指標１１４
が設けてあり、さらに他方の板１１２ｂの裏面には着脱
自在の固定手段として接着剤１１３が塗布されている。 【０４２８】そして図７９（ｃ）に示すようにこの接着
剤１１３により、術者或は介助者の掌（又は手袋）１１
５に張り付けられるようにしている。上記接着剤１１３
は使用前は剥離紙に覆われて、直前に剥離紙をはがし
て、所望の場所に張り付け固定することができる。接着
剤を塗布しなくても、サージカルテープなどで固定して
も良い。また、これは、患者の体の位置を確認するため
の、ボディマーカとして使用しても良い。 【０４２９】また、上記指標１１４は例えば図７９
（ａ）のように指先側と手首側と表示してあり、術者等
は固定方向を確認することができる。検出に用いるソー
スコイル１１６ａ，１１６ｂは、ケーブル１１７により
有線式に形状検出装置に接続されていても、図７８
（ｂ）等のように駆動ユニットに接続して（形状検出装
置とは接続されない）無線式で交流磁界を発生できるよ
うにしてもよい。勿論、図７８（ａ）等のように単体で
交流磁界を発生するようにしても良い。 【０４３０】形状検出装置で検出されたソースコイル１
１６ａ，１１６ｂの位置をそれぞれＰ０（ｘ０，ｙ０，
ｚ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とする。Ｐ０１＝
（Ｐ１−Ｐ０）とすると、一つのベクトルが設定でき
る。このベクトルが、掌で手首から指先方向に重なるよ
うに、術者が掌に張り付ける。 【０４３１】図８０（ａ）に示すように検出された掌の
位置は、モニタ画面上で内視鏡形状の画像１１８と共
に、掌を模したグラフィック１１９で表示しても良い
し、図８０（ｂ）に示すように矢印１２０で表示するよ
うにしてもいい。また、実際には、内視鏡を体外から確
認するための手段であるので、内視鏡と術者の掌の距離
を、補助情報として表示するようにしてもよい。 【０４３２】図８１は第１３実施例の変形例の内視鏡形
状検出装置１２１を示す。この装置１２１は例えば図２
の第１実施例において、さらにマーカ表示等に使用でき
るソースコイルをそれぞれ内蔵したコイルユニット１２
２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ（１２２ｑで代表する）が設
けている。また、形状検出装置本体２１にはキーボード
３５ｂ，マウス３５ｃが接続されている。 【０４３３】また、操作パネル３５には拡大図に示すよ
うにユーザ定義マーカスイッチ１２３ａ，ボディマーカ
スイッチ１２３ｂ，マーカ設定モードＯＮ／ＯＦＦスイ
ッチ１２３ｃ，器具マーカスイッチ１２３ｄ，ハンドマ
ーカスイッチ１２３ｅ，マーカ設定スイッチ１２３ｆ
（１２３ｋで代表する）等が設けてあり、これらのスイ
ッチ１２３ｋを操作してコイルユニット１２２ｑにおけ
る任意で使用するコイルを術者が指定できるようにして
いる。 【０４３４】それぞれのコイルユニット１２２ｑは図７
９と同様に、術者に貼り付け固定するための手段が設け
られている。また、操作パネル３５にはカーソルキー１
２４と共に、表示／コイル切換えキー１２５が設けてあ
る。 【０４３５】次に操作パネル３５の操作により任意の所
望のコイルユニットをユーザ定義マーカ、ボディマー
カ、器具マーカ等に設定する処理を図８２のフローを参
照して説明する。この処理は例えば図１５のステップＳ
４２のスコープイメージ描写の処理に組み込まれる。 【０４３６】このステップＳ４２の動作時（図８２では
メインと記す）にＣＰＵはマーカ設定モードスイッチ１
２３ｃのＯＮ／ＯＦＦを監視しており（ステップＳ１５
１）、マーカ設定モードスイッチ１２３ｃをＯＮして、
設定モードにすると、マーカとして設定可能なコイルユ
ニット１２２ｑに対応した表示部が点滅、もしくは他の
コイルユニットとは異なる色でモニタ２３の画面に表示
される。 【０４３７】ステップＳ１５２のように、コイルユニッ
ト１２３ｑに対応した例えばユニットナンバＮの表示部
が点滅する。従って、点滅したコイルユニット１２３ｑ
としてボディマーカスイッチ１２３ｂ等の設定したいマ
ーカスイッチをＯＮする（ステップＳ１５３）。 【０４３８】点滅したコイルユニット１２２ｑが操作者
が設定したいコイルユニット１２３ｐ（ｐ＝ａ，ｂ，
ｃ）か否かを知るには、コイルユニット１２３ｐを保持
して、位置検出装置の上方等で動かすと、そのコイルユ
ニット１２３ｐに対応した表示マークがモニタ画面上で
移動する。 【０４３９】従って、所望のコイルユニット１２３ｐが
選択されていない場合には、たとえばマウスカーソル等
のポインティングデバイス等で選択、或はカーソルキー
で選択する等して、所望のコイルユニットを選択（選択
で反転表示する）し（ステップＳ１５４）、ユニットナ
ンバＭに対応したコイルユニット１２３ｐをセットし、
また、表示形式をセットする（ステップＳ１５５）。 【０４４０】次にマーカ設定スイッチ１２３ｆをＯＮし
てマーカの設定を行い、所望のコイルユニット１２３ｐ
のマーカ登録する。（ステップＳ１５６、１５７）。こ
のようにして操作者は、順次必要なマーカを設定してい
く（例えば患者の右体側の位置を示すボディマーカ、左
体側を示すボディマーカ、肛門の位置を示すボディマー
カ等として登録する）。 【０４４１】なお、モニタ画面にはマーカ表示のパター
ン候補も表示されるので、コイルユニットの選択と同じ
様に表示のマウスやカーソルで選択する。コイルユニッ
ト選択と表示選択の機能の切換えはカーソル中央の表示
／コイル切換えキーで行い、上記表示形式を切換えるこ
とができる。 【０４４２】ここでは、位置のみしか検出できない場合
について記述したが、検出される信号にはソースコイ
ル、センスコイル相互の傾きによる変化の影響も含まれ
ている。そこで、傾きを検出する事も可能となる。な
お、傾きまで検出できる位置導出手法を用いている場合
には、掌に設置するソースコイル又はセンスコイルは一
つでよい。 【０４４３】設置するコイルユニットには、上述のよう
に指先に対応する方向と、手首に対応する方向にそれぞ
れを現す表示がされている。（複数のコイルを一体化し
て構成する物にも適用できる。） ソースコイル或はセンスコイルの位置のみを導出する方
式で、例えばソースコイルを２つ用いる場合、或はソー
スコイルの方向まで導出する方式で、ソースコイルを１
つ用いる場合には掌の向いている方向は規定できない。
方向を決定するには、パラメータが３つ必要であり、掌
の方向も含めて検出、描画する場合に使用される掌位置
検出用デバイス１６１を図８３に示す。 【０４４４】図８３に示す掌位置検出用デバイス１６１
は、図７９のデバイス１１１に１つのソースコイル１１
６ｃを追加した構成になっている。このように１つソー
スコイル１１６ｃを追加することで、３つのソースコイ
ル１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃが含まれる一つの平面
が定義できるので、掌の向きを決定することができる。 【０４４５】これにより、掌の向きが変化する事を検出
して、表示するマーカの描画パターンを変える事がで
き、立体的な位置関係が、術者に把握しやすくなる。図
８４に示すように、３つのソースコイル１１６ａ，１１
６ｂ，１１６ｃの位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の位置ベクトル
をｖＰ０，ｖＰ１，ｖＰ２とする。原点Ｏは、ベッドの
中央と設定する。 【０４４６】 このときＰ１Ｐ０＝ｖＰ１−ｖＰ０ （１） Ｐ２Ｐ０＝ｖＰ２−ｖＰ０ （２） で表される。ここで、例えばＰ１Ｐ０は位置Ｐ０から位
置Ｐ１の長さを有し、位置Ｐ０から位置Ｐ１の方向を向
くベクトルを表す。 【０４４７】今、表示したい掌を、検出するための３点
を含む平面は、この平面上の位置ベクトルをｒとする
と、一般に、 ｒ＝ｖＰ０＋ｓ（ｖＰ１−ｖＰ０）＋ｔ（ｖＰ２−ｖＰ０） （３） と表される。 【０４４８】ｒ＝ｖＰ０、ｖＰ１，ｖＰ２を代入して
（３）を解くと、ｘ，ｙ，ｚ各軸方向の単位ベクトルを
ａ．ｂ．ｃとして、（３）式は ｌａ＋ｍｂ＋ｎｃ＝０ （４） と書き直せる（ｌ，ｍ，ｎは少なくとも１つは０でない
整数）。 【０４４９】この時のｕ＝（ｌ、ｍ、ｎ）がＰ０、Ｐ
１、Ｐ２の３点を含む平面に垂直な方向ベクトルを決め
ることになる。そして、視点の位置ベクトルをｑとする
と、ｕとｑの内積は、その角度が鈍角か鋭角か、直角か
で負、正、０の値をとる（鋭角の場合は正、鈍角は
負）。この値の符号で掌が視点方向を向いているのか、
手の甲が視点方向を向いているかが判断可能である。 【０４５０】そこで、掌と甲では、画面に表示する色を
変えるようにする。このデバイス１６１を内視鏡形状検
出装置（例えば図８１の装置１２１でコイルユニット１
２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃとしてこのデバイス１６１
を３つ用いる）に採用してマーカ表示を行う場合のマー
カ表示処理を図８５に示す。 【０４５１】メインの状態からマーカが設定されている
か否かの判断が行われる（ステップＳ１６１）。設定さ
れていると、設定されている各コイルユニットの３つの
ソースコイルの位置検出が行われ、マーカの描画位置取
得がされる（ステップＳ１６１）。 【０４５２】次にマーカ設定モードに対応したパターン
で、検出された位置にそのマーカの画像が、掌と甲では
異なる色で表示され（ステップＳ１６３）、この表示の
処理の後にメインに戻る。 【０４５３】このようにマーカを表示する場合、掌或は
甲の面からの傾き角等に応じて徐々に色が変化していく
ように（例えば、暖色から寒色へ変化するようにカラー
テーブルから表示色を選択する）してもよい。また、表
示される形が角度、位置にあわせて変形していくように
しても良い。 【０４５４】図８６は２つのソースコイルを用いて掌の
位置と方向とを検出することを可能にする掌位置検出デ
バイス１７１を示す。このデバイス１７１は、図７９の
デバイス１１１において、２つのソースコイル１１６
ａ，１１６ｂが同方向とならないように、それぞれ位置
Ｐ０，Ｐ１に設けられており、これを掌に貼り付けるこ
とができる。 【０４５５】図８７に示すようにソースコイル１１６
ａ，１１６ｂの方向ベクトルをａ，ｂとすると、ａ．ｂ
に平行な平面を表すベクトルｃは、 ｃ＝ｇａ＋ｈｂ（ｇ，ｈは少なくとも一つは０でない整
数） となり、この平面の垂線はａ，ｂの外積となる。 【０４５６】つまりｉ＝ａ×ｂで決定されるベクトルを
求め、さらに図８３の場合の説明と同様に、ｉと視点方
向を示すベクトルの内積の値ｗの正負、０により掌の方
向が判別できる。 【０４５７】図８８はマーカ表示の処理内容をフローで
示す。ステップＳ１６２までは図８５と同様である。次
のステップＳ１７３で平面に平行なベクトルｃを算出
し、さらにこのベクトルｃに垂直なベクトルｉを算出す
る。 【０４５８】次にこのベクトルｉと視点方向ベクトルｑ
との内積の値ｗを算出する（ステップＳ１７４）。そし
て、この値ｗの符号を判断し（ステップＳ１７５）、正
の場合にはこのマーカのグラフィックの甲側パターンを
描画し（ステップＳ１７６ａ）、負の場合にはこのマー
カのグラフィックの掌側パターンを描画し（ステップＳ
１７６ｂ）、０の場合にはこのマーカのグラフィックの
側面パターンを描画する（ステップＳ１７６ｃ）。 【０４５９】さらに、付加的な描画を行うとする場合に
は、甲側パターンを描画した場合には、ベクトルｉとｑ
とのなす角度（ｗの値から分かる）に応じて側面パター
ンを回転処理してメインに戻る（ステップＳ１７７
ａ）。また、掌側パターンを描画した場合にもその角度
に応じて側面パターンを回転処理してメインに戻る（ス
テップＳ１７７ｂ）。 【０４６０】図５３の実施例では３方向の磁界強度を検
出するセンサ７５ｊとして３つのＭＲ素子を（直列接続
して）用いているが、図８９に示すように例えば９０度
をなす２つの面に検出軸が各々直交する２つのＭＲ素子
７１、７２を設置し、これらのＭＲ素子７１、７２をス
テップモータ７４やソレノイドで９０度回転の往復運動
をさせ、その９０度の回転ごとに磁界強度を測定するこ
とで、その場所での磁界強度を測定するようにしても良
い。また、ＭＲ素子の代わりにホール素子を用いても良
い。 【０４６１】複数のコイルとかＭＲ素子等を位置検出セ
ンサとして用いる場合には、コア材に穴をあけて連結す
ることで細長のプローブ１５、もしくは内視鏡６でそれ
ぞれの間隔を既知の長さに規制して、得られたセンサ位
置の精度の向上を図ることができる。 【０４６２】内視鏡６のチャンネル１３等の狭い管状空
間内に挿入するプローブ１５の場合には、径をなるべく
細くしたいためセンサの外側に位置規制の部材を設ける
のは困難になることがある。 【０４６３】そのため、連結しようとする面の検出部に
連結用の穴をあけ、例えばＭＲ素子をこの穴を避けて形
成するようにしてもよい。図９０（ａ）はこのようにし
たセンサを示す。各センサ８０は立方体のセンサ支持部
材８１の３つの面にそれぞれＭＲ素子８２ａ，８２ｂ，
８２ｃを接着等で固定され、連結コード８３に一定間隔
毎に固定される。 【０４６４】この場合、ＭＲ素子８２ａの中央には図９
０（ｂ）に示すようにコード挿通用の穴８４が形成さ
れ、連結コード８３はこの穴８４を通すことができるよ
うにしている。なお、立方体のセンサ支持部材８１にも
コード挿通用の穴８４′（図９１参照）が形成されてい
る。一方、ＭＲ素子８２ａに連結用の穴８４をあけるの
ではなく、図９１に示すような構造にしても良い。 【０４６５】図９１に示すセンサ８０′では、図９０
（ａ）のＭＲ素子８２ａとＭＲ素子８２ｃとを一体化し
てＭＲ素子８２ｃ′としたものである。このＭＲ素子８
２ｃ′は検出方向が直交するＭＲ素子部８５ａ，８５ｃ
を同一平面上に形成して２方向検出用のＭＲ素子センサ
を形成している。 【０４６６】尚、このＭＲ素子８２ｃ′を設けた面に隣
接し、穴８４′が形成されていない面には図８９（ａ）
と同様に、１方向の検出用のＭＲ素子８２ｂが取り付け
てある。このようにセンサ支持部材８１における連結に
必要な面にはＭＲ素子を設けないようにしてもよい。 【０４６７】また、図９１において、ＭＲ素子８２ｃ′
として検出方向が直交するＭＲ素子を同一平面上に一体
構成したが、ＭＲ素子を２つ取り付けるようにしても良
いことは明らかである。 【０４６８】このような構造のセンサを位置決めするた
めには、図９２（ａ）に示すように間隔ｕを決めてコー
ド８３等の固定部材に各センサ（８０等）を接着剤で接
着すれば良い。そして、固定部材の全長より短い長さの
チューブ８７内に挿入し、例えば固定部材にテンション
をかけて位置決めを確実に行った状態で、図９２（ｂ）
に示すようにチューブ８７内に軟性の熱硬化性樹脂８８
や弾性を有した状態まで硬化した樹脂を充填して固めれ
ば良い。 【０４６９】また、位置決めを行うために図９３に示す
ように円筒形の割型９１、９２にセンサ８０を所定の間
隔の各位置に置いて割型を閉じ、図示しない絶縁性の樹
脂を流し込んで硬化させるようにしても良い。この場
合、コード８３にリード線を固定し、コード８３を少し
弛ませた状態で、樹脂を流し込んで硬化させるようにし
て、屈曲させてもリード線が断線しにくい構造となるよ
うにしても良い。 【０４７０】硬化したら伸展させた外套部材または熱収
縮性の外套部材に挿入する。このように、外套部材に挿
入することで、プローブとしての強度を確保するととも
に、チャンネル内に挿入する場合の滑りを、外套部材の
表面処理で確保できる。また内部が樹脂で充填されてい
るので、座屈を起こすことがない。 【０４７１】なお、上述した実施例等では内視鏡のチャ
ンネル内にプローブを挿入して内視鏡内の既知の位置に
磁界発生源或は磁界検出センサを配置するように説明し
たが、本発明はこれに限定されるものでなく、内視鏡内
（例えば先端部内）に磁界発生源或は磁界検出センサを
内蔵或は外周面に取り付ける等して設けるようにしても
良い。 【０４７２】また、内視鏡はＣＣＤ等の撮像素子を内蔵
したものに限定されるものでなく、光学式の内視鏡（例
えばファイバスコープ）でも良い。また、ベッド４の隅
等に磁界発生源或は磁界検出センサを配置するものに限
定されるものでなく、ベッド４の周囲とかベッド４の上
方側の位置等に配置しても良い。 【０４７３】また、１軸或は３軸のコイルを用いてソー
スコイル或はセンスコイルを形成するものに限定される
ものでなく、２軸のコイル（３軸のコイルから１つのコ
イルを除去したもの）を用いるようにしても良い。 【０４７４】また、フレキシブル基板等にコイルを印刷
形成したものをチューブ状にしてチャンネル内に設置で
きるようにしたものを位置検出或は形状検出用のプロー
ブとして使用しても良い。また、このようにコイルを印
刷形成したものをチューブ状にしてチャンネルを形成す
るチューブに適用しても良い。 【０４７５】また、フレキシブル基板等にコイルを印刷
形成したものを内視鏡の挿入部にスパイラル状に巻き付
ける等して挿入部に取り付け、位置及び形状検出に利用
するようにしても良い。 【０４７６】なお、上述した実施例等では可撓性を有
し、被検体内に挿入される内視鏡挿入部内に、磁界発生
素子としてのソースコイルを配置してその形状が変化し
ないように固定したもの、或は磁界発生素子側を被検体
の外の既知の位置に配置し、磁界検出素子としてのセン
スコイルとか磁気抵抗素子等を挿入部内に配置して、そ
の形状が変化しないように固定したものについて説明し
た。本発明はこれらに限定されるものでなく、以下のよ
うに硬性の挿入部を有する硬性内視鏡に対しても適用で
きる。 【０４７７】腹腔鏡手術のような複数の硬性内視鏡を用
いて手術又は検査を行う場合、それぞれの硬性内視鏡の
先端の位置関係を正確に知ることは作業を円滑に行うた
めに重要な役割を果たす。そこで、位置検出範囲内に存
在する硬性内視鏡の接眼部付近にソースコイル１個のプ
ローブを既知の部分の２箇所に固定するか、又はソース
コイル２個を既知の距離で配置させたプローブを硬性内
視鏡の中心軸に平行に固定する。 【０４７８】硬性内視鏡は先端の向きを変える場合には
接眼部付近がかなり動くためにプローブの固定部分は屈
曲に対して耐性を持たせる必要があり、ソースコイルは
絶縁部材で固める必要があるが、その他の部分は硬性内
視鏡を動かす際に不用なテンションがかからないように
柔軟な材質にしておく。 【０４７９】このように配置されたソースコイルの位置
から硬性内視鏡の先端までの距離は予め分かっているの
で、２つのソースコイルの位置が検出されると、その２
つのソースコイルを結ぶ直線上に前記既知の距離の位置
に先端部分があることが分かる。この場合、硬性内視鏡
の内部にソースコイルを設けなくても良いので、どんな
太さの硬性内視鏡に対しても使用できる。 【０４８０】さらに本発明は人体等の生体内に挿入され
るものに限定されるものでなく、生体以外の管腔内に挿
入され、検査されるべき被検部（対象物）に対して、可
撓性を有するプローブ内に磁界発生素子及び磁界検出素
子のうちの一方を配置し、その形状が変形しないように
絶縁部材等で固定し、前記磁界発生素子及び磁界検出素
子のうちの他方を、被検部の外の既知の位置に配置した
ものにも適用できる。また、医療用の器具或はデバイス
等の挿入具又は工業用でプラント内部等の管腔内に検査
等で挿入される挿入具の内部等の既知の位置に、磁界発
生素子及び磁界検出素子のうちの一方を絶縁部材等で固
定或は取り付け、管腔内に挿入された可撓性の挿入部或
は硬性の挿入部の位置とか挿入具の手元側の位置等を検
出或は推定できるようにしても良い。 【０４８１】これらの場合にも前記磁界発生素子で発生
した磁界を前記磁界検出素子で検出して、既知の位置に
配置した前記磁界発生素子又は磁界検出素子を基準にし
て被検部とか管腔内に挿入されるプローブとか挿入具内
の前記磁界発生素子又は磁界検出素子の位置を検出し、
さらにプローブ或は挿入具の少なくとも１箇所以上の位
置を検出したり、プローブ或は挿入部の形状を推定し、
推定した形状を表示したりすることができる。上述の実
施例等では測定により磁界強度に対応する信号を得て、
予め測定等で求めた基準データを参照するなどして、挿
入部７内等に配置されたソースコイル１６ｉ等の存在す
る領域或は位置を算出するようにしているが、計算によ
って、挿入部６内等に配置したソースコイル１６ｉ等の
位置及び傾きを導出するようにしても良い。 【０４８２】また第１実施例では、３軸のセンスコイル
２２ｊとして３軸に直交するコイルを用いてそれらのサ
イズ等のバラツキを補正するようにしているが、ソース
コイル１６ｉ等に対しても行うようにしても良い。な
お、内視鏡の形状全体を表示してもよいが、関心の高い
（例えば先端部のみ）部分を選択して表示できるように
してもよい。また、先端の方向のみを、矢印などで表現
してもよい。検出用のコイル位置のみ、他の補間して表
現している内視鏡形状と色で区別して表現してもよい。
その部分のみ×などの記号を付けてもよい。ベッドから
の距離で閾値を設定し、その位置より遠いときは暖色、
近いときは寒色、もしくはその逆、彩度、明度、色相を
変える等で表してもよい。 【０４８３】また、この形状検出装置で検出される形状
は、内視鏡挿入の過程を表すので、その時系列データを
ディスク等に記憶するようにしてもよい。なお、内視鏡
の可撓性を有する挿入部に磁界発生素子又は磁界検出素
子の一方を固定する場合、挿入部の先端の硬質の先端硬
質部材に固定しても良いし、湾曲自在の湾曲部を構成す
る硬質の湾曲駒に絶縁部材等でその形状が変形しないよ
うに固定しても良い。また、挿入部内に配置される磁界
検出素子又は前記磁界発生素子は少なくとも外表面の一
部が曲面をなすように形成されるようにしても良い。 【０４８４】なお、磁界発生素子がその周辺付近の空間
では、１つの軸方向に強い指向性を持つ磁界を発生する
素子の場合には、磁界検出素子としては、直交する３つ
の軸方向の磁界強度成分を検出できるものを用いること
が望ましい。これは１つ或は２つの軸方向の磁界強度成
分しか検出できない場合には、磁界発生素子と磁界検出
素子との相対的な向きに大きく依存して、検出される磁
界強度が非常に小さくなる場合と、大きくなる場合との
レベル差が大きくなる。このため、検出された信号から
２つの素子間の距離の範囲を狭い範囲に限定することは
殆どできないためである。 【０４８５】一方、直交する３つの軸方向の磁界強度成
分を検出できるものであると、指向性の強い磁界の場合
でも、その向きの依存性は上記の場合より小さく、検出
された磁界強度から２つの素子間の距離の範囲を比較的
狭い範囲に限定できる。 【０４８６】また、磁界検出素子として直交する３つの
方向の磁界強度成分を検出できる素子の場合、各方向に
対する検出感度は出来るだけ等しいものが望ましい。こ
の場合には、各磁界強度成分の２乗の総和の平方根で磁
界強度を得ることができるからである。一方、各方向に
対する検出感度が異なると、磁界強度を算出するために
補正を必要とするが、補正を行えば使用できる。なお、
上述した実施例等を部分的に組み合わせて形成した実施
例等も本発明に属する。又、本発明は上述した実施例等
の他に下記の付記の内容（クレーム、目的、作用、効果
等）も含む。 【０４８７】［付記］ １．被検部内に挿入可能な可撓性の挿入部と、前記被検
部の外部の既知の位置に配置され、駆動信号の印加によ
り周囲に磁界を発生する磁界発生素子及び磁界を検出す
る磁界検出素子のうちの一方と組み合わされて使用さ
れ、前記挿入部内に配置され、前記磁界発生素子及び前
記磁界検出素子のうちの他方と、前記挿入部内に配置さ
れる前記他方を、該挿入部での位置が既知となるように
前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の形状が変形し
ないように絶縁部材で固定する固定手段と、を有する挿
入部位置検出用プローブ。請求項１は内視鏡の挿入部の
位置を検出するための装置であるのに対し、この付記の
クレーム１（以下、単に１と略記）は内視鏡に限定され
るものでなく、被検部に挿入される可撓性の挿入部の位
置を精度良く検出することを目的とするものである。挿
入部の位置を検出するため、挿入部内に磁界発生素子又
は磁界検出素子を絶縁部材で固定しているので、屈曲さ
れて挿入されても、磁界発生素子又は磁界検出素子が変
形することは防止される。そして、被検部の外部の既知
の位置に配置された磁界検出素子又は磁界発生素子とに
より、挿入部内の磁界発生素子又は磁界検出素子の位置
を精度良く検出でき、この検出により挿入部の位置も精
度良く検出（推定）できる。 【０４８８】２．可撓性のチューブと、前記チューブ内
に配置され、駆動信号の印加により周囲に磁界を発生す
る磁界発生素子及び磁界を検出する磁界検出素子と、前
記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の形状が変形しな
いように絶縁部材で固定する固定手段と、を有する位置
検出用プローブ。１は被検部内に挿入される挿入部を有
していたのに対し、このプローブは被検部内に挿入され
ても良いし、被検部等に挿入される器具その他のデバイ
スに取り付ける等して、その器具その他のデバイスの位
置を精度良く検出することを目的とする。可撓性を有す
るチューブであるので、器具その他のデバイスへの取付
も簡単にできる。１と同様に器具その他のデバイスの位
置を精度良く検出することができる。また、チューブ内
に磁界発生素子又は磁界検出素子を固定しているので、
使用後に洗浄、消毒等も容易である。 【０４８９】３．クレーム２の位置検出用プローブであ
って、前記磁界発生素子及び前記磁界検出素子の少なく
とも前記磁界発生素子はコイルで構成される。 ４．クレーム２の位置検出用プローブであって、前記チ
ューブは人体に挿入可能である。 【０４９０】５．被検部内に挿入可能な可撓性の挿入部
を有する挿入具と、駆動信号の印加により、周囲に磁界
を発生する磁界発生素子を有する磁界発生手段と、前記
磁界発生素子で発生した磁界を検出する磁界検出素子を
有する磁界検出手段と、前記挿入部内に配置される前記
磁界発生素子及び前記磁界検出素子のうちの一方を絶縁
部材を介して、前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子
の形状が変形しないように固定する固定手段と、前記磁
界発生素子及び前記磁界検出素子のうちの他方を前記被
検部外の既知の位置に設定する設置手段と、前記被検部
外又は前記挿入部内の前記磁界検出素子で検出された検
出信号から前記被検部外の既知の位置に対する前記挿入
部内に配置された前記磁界発生素子又は前記磁界検出素
子の位置を推定する位置推定手段と、を具備した挿入部
位置検出装置。請求項１が内視鏡の挿入部の位置を検出
する装置であるのに対し、この装置は被検部に挿入され
る内視鏡を含む挿入具の挿入部の位置を検出することを
目的とする。その作用及び効果は請求項１に対する内視
鏡を挿入具に置換したものとほぼ同様となる。 【０４９１】６．クレーム５の挿入部位置検出装置であ
って、前記磁界発生手段は複数の前記磁界発生素子を有
する。 ７．クレーム５の挿入部位置検出装置であって、前記磁
界検出手段は複数の前記磁界検出素子を有する。 ８．クレーム５の挿入部位置検出装置であって、前記一
方は前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子を複数有す
る。 ９．クレーム８の挿入部位置検出装置であって、前記位
置推定手段は前記位置を複数推定し、さらに推定された
複数の位置から前記被検体内に挿入される前記挿入部の
形状を推定する挿入部形状推定手段を有する。 １０．クレーム９の挿入部位置検出装置であって、さら
に推定された挿入部の形状に対応する画像を表示する表
示手段を有する。 【０４９２】１１．クレーム７の挿入部位置検出装置で
あって、前記磁界発生素子は導線を巻回したコイルで構
成される。 １２．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界検出素子は導線を巻回したコイル又は磁界強度で抵
抗値が変化する磁気抵抗素子で構成される。 １３．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界発生素子は硬質のコア部材に導線を巻回したコイル
で構成される。 １４．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界検出素子は硬質のコア部材に導線を巻回したコイル
で構成される。 １５．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
固定手段は前記磁界発生素子又は磁界検出素子を固定す
る絶縁性の接着剤である。 【０４９３】１６．クレーム７の挿入部位置検出装置で
あって、前記挿入部内に配置される前記磁界検出素子又
は前記磁界発生素子は前記挿入部の軸方向に対して伸縮
性を有しない固定部材によって連結される。 １７．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
挿入部内に配置される前記磁界検出素子又は前記磁界発
生素子は少なくとも外表面の一部が曲面をなすように形
成される。 １８．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界検出素子又は前記磁界発生素子はシールドが施され
たケーブルを介して信号の伝送を行う。 １９．クレーム６の挿入部位置検出装置であって、複数
の前記磁界発生素子はそれぞれ異なるタイミングで駆動
される。 ２０．クレーム６の挿入部位置検出装置であって、複数
の前記磁界発生素子はそれぞれ異なる周波数で駆動され
る。 【０４９４】２１．クレーム６の挿入部位置検出装置で
あって、複数の前記磁界発生素子はそれぞれ同時に駆動
される。 ２２．クレーム２０の挿入部位置検出装置であって、前
記周波数はそれぞれが整数倍の関係にならない周波数に
設定される。 ２３．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界発生素子を前記駆動信号で駆動した時、過渡応答を
示す場合には、前記磁界検出素子で検出された検出信号
を取り込むタイミングを前記過渡応答の時間程度遅延し
て取り込む。 ２４．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界発生素子を駆動する場合、該磁界発生素子の駆動信
号に対する過渡応答特性を軽減する位相角の駆動信号で
駆動する。 ２５．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界発生素子及び前記磁界検出素子の少なくとも前記磁
界検出素子は直交する３つの軸方向にそれぞれ指向性を
有するようにそれぞれ巻回された３つのコイルからなる
３軸コイルである。 【０４９５】２６．クレーム２５の挿入部位置検出装置
であって、前記位置推定手段は前記３軸コイルの各コイ
ルの径を考慮して、前記挿入部内の前記磁界発生素子又
は前記磁界検出素子の位置を演算する補正手段を有す
る。 ２７．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
位置推定手段は前記被検体外の既知の位置に設置された
少なくとも３つ以上の磁界検出素子又は３つ以上の磁界
発生素子の位置情報を用いて、前記挿入部内の各磁界発
生素子又は磁界検出素子を存在が予測される３次元領域
を算出する。 ２８．クレーム２５の挿入部位置検出装置であって、前
記位置推定手段は前記磁界検出素子の検出信号に対し、
基準となる基準情報を参照して、前記磁界発生素子及び
前記磁界検出素子との距離が存在する距離範囲を推定す
るための基準となる基準情報を有する。 ２９．クレーム２８の挿入部位置検出装置であって、前
記位置推定手段は前記磁界発生素子の向きを考慮して前
記磁界発生素子から既知の距離の前記磁界検出素子で検
出され得る磁界強度に対応する信号の最大値及び最小値
を前記既知の距離の値を変えて得たデータを前記基準情
報に設定する。 ３０．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
挿入部内の前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子は前
記位置推定手段側と有線で接続される。 【０４９６】３１．クレーム７の挿入部位置検出装置で
あって、前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子は前記
位置推定手段側と無線で接続される。 ３２．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
挿入部内の前記磁界検出素子又は前記磁界発生素子は前
記位置推定手段側と無線で接続され、外部から無線で供
給されるエネルギから直流電力を生成する手段を有す
る。 ３３．クレーム１０の挿入部位置検出装置であって、さ
らに前記表示手段に基準位置を含むマーカを表示させる
ためのマーカ表示手段を有する。 ３４．クレーム３３の挿入部位置検出装置であって、前
記マーカ表示手段は、前記被検体外の任意位置に設置可
能にされ、前記挿入部内に設けた前記一方を形成する前
記磁界発生素子又は前記磁界検出素子と同じ種類の磁界
発生素子又は磁界検出素子を有する。 ３５．クレーム３４の挿入部位置検出装置であって、前
記マーカ表示手段は、術者の手に設置可能な前記磁界発
生素子又は前記磁界検出素子を有し、前記手の移動で設
定された設定点に応じて前記表示手段に前記設定点に対
応するマークを表示する。 【０４９７】３６．クレーム１０の挿入部位置検出装置
であって、前記表示手段は前記挿入部形状を表示するた
めの第１及び第２の画像メモリを有し、前記第１の画像
メモリに格納されている画像データを前記表示手段に出
力している間に前記挿入部形状推定手段が前記挿入部の
形状を推定する演算途中の画像データを前記第２の画像
メモリに格納する。 ３７．クレーム１０の挿入部位置検出装置であって、前
記表示手段は前記挿入部に対応する画像を表示するため
にそれぞれ異なる複数の画像パターンを格納した画像パ
ターン格納手段を有し、前記表示手段は前記挿入部形状
推定手段で推定された前記挿入部の形状に対応する画像
パターンを前記画像パターン格納手段から読み出して表
示する。 ３８．クレーム６の挿入部位置検出装置であって、前記
表示手段は前記被検体の概略の形状を、前記画像にスー
パインポーズして表示する。 ３９．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
磁界検出手段は前記磁界検出素子で検出される検出信号
から前記駆動信号を基にした参照信号を用いて同期検波
によって求められた信号成分を抽出する。 ４０．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
挿入部は前記磁界発生素子の駆動により発生する磁界に
影響を及ぼさない部材で形成される。 ４１．クレーム７の挿入部位置検出装置であって、前記
被検体が載置される載置台を有し、前記載置台は前記磁
界発生素子の駆動により発生する磁界に対して影響を及
ぼさない部材で形成される。 【０４９８】４２．管腔内に挿入可能な可撓性の挿入部
を有する挿入具と、駆動信号の印加により、周囲に磁界
を発生する磁界発生素子を有する磁界発生手段と、前記
磁界発生素子で発生した磁界を検出する磁界検出素子を
有する磁界検出手段と、前記挿入具内に配置される前記
磁界発生素子及び前記磁界検出素子のうちの一方を絶縁
部材を介して、前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子
の形状が変形しないように固定する固定手段と、前記磁
界発生素子及び前記磁界検出素子のうちの他方を前記管
腔外の既知の位置に設定する設置手段と、前記管腔外又
は前記挿入具内の前記磁界検出素子で検出された検出信
号から前記管腔外の既知の位置に対する前記挿入具内に
配置された前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の位
置を推定する位置推定手段と、を具備した位置検出装
置。管腔内に挿入される挿入部を有する挿入具の位置を
精度良く検出することを目的とする。挿入具内の磁界発
生素子又は磁界検出素子の位置を精度良く検出すること
により、挿入具の位置を精度良く検出或は推定できる。 【０４９９】４３．被検体内に挿入可能な可撓性の挿入
部を有し、前記挿入部の先端側に照明光を出射する照明
光出射手段及び照明された被写体を観察する対物光学系
を有する内視鏡と、駆動信号の印加により、周囲に磁界
を発生する磁界発生素子を有する磁界発生手段と、前記
磁界発生素子で発生した磁界を検出する磁界検出素子を
有する磁界検出手段と、前記挿入部内に配置される前記
磁界発生素子及び前記磁界検出素子のうちの一方を絶縁
部材で、前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の形状
が変形しないように固定する固定手段と、前記磁界発生
素子及び前記磁界検出素子のうちの他方を前記被検体外
の既知の位置に設定する設置手段と、前記被検体外又は
前記挿入部内の前記磁界検出素子で検出された検出信号
から前記被検体外の既知の位置に対する前記挿入部内に
配置された前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の位
置を推定する位置推定手段と、を具備した内視鏡位置検
出装置。内視鏡の構成をより具体的に記載しているが、
請求項１とほぼ同様の目的、作用、効果を有する。 【０５００】４４．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検
出装置であって、前記一方は前記磁界発生素子又は磁界
検出素子を複数有し、前記位置推定手段で推定された複
数の位置から前記被検体内に挿入される前記挿入部の形
状を推定する挿入部形状推定手段を有する。 ４５．クレーム４４の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、さらに前記挿入部形状推定手段によって推定された
挿入部の形状に対応する画像を表示する表示手段を有す
る。 ４６．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、前記磁界発生素子又は磁界検出素子は前記挿入部の
先端に設けた硬質の先端硬質部材に固定される。 ４７．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、前記挿入部は、湾曲自在の湾曲部を有し、前記磁界
発生素子又は磁界検出素子は、前記湾曲部を構成する硬
質の湾曲駒に固定される。 ４８．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、前記内視鏡は光電変換する機能を有する撮像素子を
備え、前記撮像素子を駆動していない非撮像素子駆動期
間内に前記磁界発生素子を駆動する。 ４９．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、前記内視鏡は光電変換する機能を有する撮像素子を
備え、前記撮像素子を露光している露光期間内に前記磁
界発生素子を駆動する。 ５０．クレーム４３の内視鏡挿入部位置検出装置であっ
て、前記内視鏡は処置具を挿通可能とするチャンネルを
有し、前記磁界発生素子及び前記磁界検出素子の内の一
方は前記チャンネル内に設置される。 【０５０１】５１．被検体内に挿入可能な可撓性の挿入
部内に設置された又は被検体外の既知の位置に設置され
た磁界発生素子に、前記磁界発生素子を駆動する駆動信
号を印加して前記磁界発生素子の周囲に磁界を発生させ
る駆動ステップと、前記被検体外の既知の位置に設置さ
れた又は前記挿入部内に設置された磁界検出素子で、前
記磁界発生素子からの距離に応じて強度が変化する磁界
に対応する検出信号を検出する磁界検出ステップと、前
記検出信号から前記被検体外の前記磁界発生素子又は前
記磁界検出素子の各既知の位置から前記挿入部内に設置
された前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子の存在す
る３次元位置を推定する位置推定ステップと、を有する
挿入部位置検出方法。被検体に挿入される挿入部の位置
を検出する方法をクレーム化している。 ５２．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記挿入部内には前記磁界発生素子又は磁界検出素子が複
数配置され、前記位置推定ステップで推定された各３次
元位置を参照して前記被検体内に挿入された前記挿入部
の形状を推定する形状推定ステップと、推定された挿入
部形状に対応する画像を表示する表示ステップとを有す
る。被検体に挿入される挿入部の形状に対応する画像を
表示することを目的とする。位置推定ステップで推定さ
れた各３次元位置を参照して被検体内に挿入された挿入
部の形状を推定し、さらに推定された挿入部形状に対応
する画像を表示する。このため、使用者は挿入部の状態
を視覚的に把握でき、挿入部の挿入等の作業その他の処
置を容易にできる。 【０５０２】５３．クレーム５１の挿入部位置検出方法
であって、前記磁界検出素子が複数配置された場合、前
記駆動ステップは各磁界発生素子にそれぞれ異なるタイ
ミングで前記駆動信号を印加する。 ５４．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記磁界検出素子が複数配置されている場合、前記磁界検
出ステップは各磁界検出素子でそれぞれ検出された磁界
の強度に対応した検出信号をそれぞれ異なるタイミング
で取り込む。 ５５．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記磁界検出素子は直交する３つの軸方向の磁界強度成分
を検出する機能を有し、前記位置推定ステップは前記検
出信号に対応して予め用意した基準データを参照して最
小距離及び最大距離との間の３次元領域内の３次元位置
に前記挿入部内の前記磁界検出素子又は前記磁界発生素
子が存在することを算出する。 【０５０３】５６．クレーム５５の挿入部位置検出方法
であって、前記基準データは前記磁界発生素子の向きを
考慮して、前記磁界発生素子で発生した磁界に対して前
記磁界発生素子から既知の距離で検出され得る前記磁界
検出素子の検出信号の最大値及び最小値を前記既知の距
離を変えて得たデータである。 ５７．クレーム５５の挿入部位置検出方法であって、前
記位置推定ステップは前記挿入部内の磁界検出素子又は
前記磁界発生素子が存在する３次元領域を前記被検体外
の既知の位置に配置された前記磁界検出素子又は前記磁
界発生素子それぞれに対して行うことにより、複数の３
次元領域の共通領域内の３次元位置に存在することを算
出する。 ５８．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記形状推定ステップは前記挿入部内の各磁界検出素子又
は各磁界発生素子に対応する各３次元位置を連結する連
結ステップを有する。 ５９．クレーム５８の挿入部位置検出方法であって、前
記形状推定ステップは前記各３次元位置の間を補間して
連結する。 ６０．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記挿入部の形状を視点に対向する仮
想的なスクリーンに擬似的に投影した投影形状に対応す
る画像で表示する。 【０５０４】６１．クレーム６０の挿入部位置検出方法
であって、前記表示ステップは前記視点の位置を任意に
設定可能である。 ６２．クレーム６０の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記スクリーンに擬似的に投影した投
影形状に対応する画像における前記視点側から見えない
部分を表示しない隠れ面或は隠れ線処理を行う。 ６３．クレーム６０の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは視点からの距離値に応じて遠近法的に
前記画像を表示する。 ６４．クレーム６０の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記投影形状で表示する場合、立体感
を強調する立体感強調処理を行う。 ６５．クレーム６４の挿入部位置検出方法であって、前
記立体感強調処理は擬似的な光線による反射モデルに応
じて色の階調、輝度の階調、彩度、色相の少なくとも１
つを変えて立体感を強調する。 【０５０５】６６．クレーム５１の挿入部位置検出方法
であって、前記表示ステップは前記挿入部の形状に対応
する画像を表示する場合、前記挿入部の横断面を多角形
とする多角柱として擬似的に表示する。 ６７．クレーム６６の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記多角柱の面をペイント処理する。 ６８．クレーム６６の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記多角柱をワイヤフレームで表示す
る。 ６９．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記挿入部の形状に対応する画像を表
示する場合、前記挿入部を多角形を連結した連結多角形
として擬似的に表示する。 ７０．クレーム５１の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記画像を、指定されたコマンドに対
応する処理を行って表示する。 【０５０６】７１．クレーム７０の挿入部位置検出方法
であって、前記コマンドはアフィン変換の処理を行う。 ７２．クレーム７１の挿入部位置検出方法であって、前
記アフィン変換を用いたコマンドは前記画像を３次元直
交座標の少なくとも１つの座標軸の回りで回転するか、
前記画像を拡大又は縮小するものである。 ７３．クレーム７２の挿入部位置検出方法であって、前
記コマンドは、前記画像を予め規定された視点位置から
見た場合に対応する状態で表示する、ユーザにより登録
された視点位置から見た場合に対応する状態で表示す
る、複数に分割された各画面にそれぞれ指定された視点
位置から見た場合に対応する状態で表示する、コメント
入力画面の表示、前記画像の背景色を変更する、前記画
像と共にマーカの表示のＯＮ／ＯＦＦ、前記３次元位置
の数値表示のＯＮ／ＯＦＦ、表示させるプログラムを終
了する、の少なくとも１つの処理を行う指示に該当す
る。 ７４．クレーム５２の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記画像を表示する場合、前記挿入部
の所定の長さ毎に前記画像の表示色を変更する。 ７５．クレーム５２の挿入部位置検出方法であって、前
記表示ステップは前記被検体が載置されるベッドの上面
等の基準面を表示する。 【０５０７】７６．被検体内に挿入可能な可撓性の挿入
部を有する挿入具と、前記挿入部内に設けられ、絶縁部
材で形状が固定された第１のコイル素子と、前記被検体
外の既知の位置に配置された第２のコイル素子と、前記
第１及び第２のコイル素子のうちの一方に駆動信号を印
加して、前記一方の周囲に磁界を発生させる駆動信号発
生手段と、前記第１及び第２のコイル素子のうちの他方
で、前記他方の位置に形成される磁界に対応する検出信
号を検出する磁界検出手段と、前記検出信号から前記被
検体外の既知の位置を基準として前記挿入部内の前記第
１のコイル素子の存在する３次元位置ないしは３次元領
域を算出する位置算出手段と、を具備する挿入部位置検
出装置。１をより具体化した構成であり、その目的、作
用、効果も１とほぼ同様である。 ７７．クレーム７６の挿入部位置検出装置であって、前
記３次元位置ないしは３次元領域の情報を用いて前記挿
入部の形状を推定する形状推定手段と、推定された前記
挿入部の形状に対応する画像を表示する画像表示手段と
を有する。 【０５０８】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
界発生素子又は磁界検出素子の保護及び固定を一部材で
実現することができ、精度の高い位置検出を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施例を有する内視鏡システムの
概略の構成図。 【図２】内視鏡形状検出装置の構成を示すブロック図。 【図３】内視鏡の外観図。 【図４】内視鏡装置の全体構成図。 【図５】プローブの先端側の構成を示す断面図。 【図６】プローブの構成を示す断面図。 【図７】プローブのソースコイルの位置をセンスコイル
を用いて検出する様子を示す説明図。 【図８】内視鏡形状検出装置の具体的構成を示すブロッ
ク図。 【図９】ソースコイルの駆動及びセンスコイルによる信
号検出の動作説明用フロー図。 【図１０】ソースコイルの駆動及びセンスコイルによる
信号検出の動作説明用タイミング図。 【図１１】ベッド周辺に設けた複数のセンスコイルで内
視鏡内の１つのソースコイルの存在範囲を検出する様子
を示す説明図。 【図１２】１軸コイルによる等磁界面の形状を示す説明
図。 【図１３】傾きから位置補正を行う様子を示す説明図。 【図１４】モニタ画面に表示される内視鏡形状の出力画
像を示す説明図。 【図１５】内視鏡形状検出装置の処理内容を示すフロー
図。 【図１６】シールドルーム内でセンスコイルとソースコ
イルの既知の距離でセンスコイルで検出される最大磁界
強度と最小磁界強度の値を距離を変えて測定されたグラ
フを示す特性図。 【図１７】図１６のデータを得る測定法等の説明図。 【図１８】シールドルーム内と居室内での測定値は殆ど
一致することを示す比較図。 【図１９】磁界強度算出処理のフロー図。 【図２０】キーボード入力処理のフロー図。 【図２１】コマンド処理のフロー図。 【図２２】スコープイメージ描写処理のフロー図。 【図２３】ｎ角柱モデルでのスコープイメージ描写処理
のフロー図。 【図２４】ｎ角柱モデル構築のフロー図。 【図２５】ｎ角柱モデル構築における原点移動等の説明
図。 【図２６】ｎ角柱モデル構築におけるｙ軸に平行なベク
トルに垂直なベクトルを一定角度刻みで回転してｎ角柱
データを作る処理の説明図。 【図２７】元のベクトルに逆変換してｎ角柱モデルデー
タを生成する様子を示す説明図。 【図２８】ｎ角柱モデルデータを生成する場合の制限を
示す説明図。 【図２９】アフィン変換による軸の回転を示す説明図。 【図３０】視点変更を世界座表系の回転に変更すること
の説明図。 【図３１】３次元座標から２次元座標に投影変換する様
子の説明図。 【図３２】世界座標系等の説明図。 【図３３】立体画像を表示する処理と採用される座標系
との説明図。 【図３４】ｎ角柱モデルにおける陰線処理のフロー図。 【図３５】ちらつき防止の処理の説明図。 【図３６】色を用いてシェーディング処理するフロー
図。 【図３７】色彩を用いてシェーディング処理するフロー
図。 【図３８】輝度と彩度を用いてシェーディング処理する
フロー図。 【図３９】ワイヤフレームによるｎ角柱モデルのフロー
図。 【図４０】内視鏡形状の表示例を示す説明図。 【図４１】ｎ角形連結モデルで表示する場合のフロー
図。 【図４２】ｎ角形連結モデルでの描画処理のフロー図。 【図４３】ワイヤフレーム表示による表示の例を示す説
明図。 【図４４】第１実施例の第１変形例の内視鏡形状検出装
置の全体構成を示すブロック図。 【図４５】動作説明用のタイミング図。 【図４６】ソースコイル及びセンスコイルの各ケーブル
をシールドした説明図。 【図４７】ベッドの４箇所にセンスコイルを配置した様
子を示す説明図。 【図４８】第１実施例の第２変形例における駆動電流の
アップ或はダウン等で検出範囲を変更する作用の説明
図。 【図４９】本発明の第２実施例の内視鏡形状検出装置の
全体構成を示すブロック図。 【図５０】第２実施例の内視鏡形状検出装置のより具体
的な構成を示すブロック図。 【図５１】第２実施例の磁界発生及び磁界検出の処理を
示すフロー図。 【図５２】内視鏡形状等を表示するモニタ画面を示す説
明図。 【図５３】本発明の第３実施例を備えた内視鏡システム
の全体構成図。 【図５４】第３実施例の内視鏡形状検出装置の構成を示
すブロック図。 【図５５】磁気抵抗素子で形成したサンサとその等価回
路及び特性を示す図。 【図５６】本発明の第３実施例におけるセンサとソース
との関係を示す説明図。 【図５７】センサＡのデータテーブルを示す説明図。 【図５８】出力データに対応した空間座標群からソース
位置が決定されることを示す説明図。 【図５９】図５８で決定されたソース位置を表示した様
子を示す説明図。 【図６０】本発明の第４実施例の内視鏡形状検出装置の
構成を示すブロック図。 【図６１】本発明の第５実施例の内視鏡形状検出装置の
構成を示すブロック図。 【図６２】本発明の第６実施例を備えた内視鏡システム
の全体構成図。 【図６３】ＣＣＤドライブ信号期間と駆動信号期間とが
重ならないようにした説明図。 【図６４】本発明の第７実施例を備えた内視鏡システム
の全体構成図。 【図６５】患者の位置を検出する説明図。 【図６６】時分割で位置検出及び形状検出の駆動を行う
説明図。 【図６７】本発明の第８実施例における処理の内容を示
すフロー図。 【図６８】第８実施例の変形例における処理の内容を示
すフロー図。 【図６９】本発明の第９実施例における処理動作の説明
図。 【図７０】張り付けるテクスチャの説明図。 【図７１】本発明の第１０実施例により表示される画像
等の説明図。 【図７２】第１０実施例により一定長さごとに色を変え
て表示する処理のフロー図。 【図７３】本発明の第１１実施例の内視鏡形状検出装置
の構成図。 【図７４】第１１実施例により背景画像を生成する処理
内容を示すフロー図。 【図７５】本発明の第１２実施例におけるプローブ側の
構成を示すブロック図。 【図７６】図７５のより具体的な構成図。 【図７７】参照信号生成回路等の構成図。 【図７８】第１２実施例の変形例における磁界発生ユニ
ットの構成図。 【図７９】本発明の第１３実施例における掌位置検出用
デバイスを示す図。 【図８０】モニタ画面の表示例を示す説明図。 【図８１】第１３実施例の第１変形例の内視鏡形状検出
装置の構成図。 【図８２】第１変形例の操作パネルの操作によるマーカ
設定の処理内容を示すフロー図。 【図８３】第１３実施例の第２変形例における掌位置検
出用デバイスを示す図。 【図８４】第２変形例の３つのソースコイルにより形成
される平面等を示す説明図。 【図８５】第２変形例におけるマーカ表示の動作のフロ
ー図。 【図８６】第１３実施例の第３変形例における掌位置検
出用デバイスを示す図。 【図８７】第３変形例の２つのソースコイルにより形成
される平面等を示す説明図。 【図８８】第３変形例におけるマーカ表示の動作のフロ
ー図。 【図８９】磁気抵抗素子とステップモータで３軸方向の
磁界検出を行う手段を形成した例を示す斜視図。 【図９０】磁気抵抗素子を連結したセンサ及び連結用の
穴が形成された磁気抵抗素子を示す図。 【図９１】検出方向が異なる磁気抵抗素子部を同一面に
設けたセンサを示す図。 【図９２】センサの位置決めの方法等を示す説明図。 【図９３】円筒形の割型を用いて位置決めを行う様子を
示す説明図。 【符号の説明】 １…内視鏡システム ２…内視鏡装置 ３…内視鏡形状検出装置 ４…ベッド ５…患者 ６…内視鏡 ７…挿入部 １１…ビデオプロセッサ １２…カラーモニタ １３…チャンネル １５…プローブ １６ｉ…ソースコイル ２０…接着剤 ２１…形状検出装置本体 ２２ｊ…３軸センスコイル ２３…モニタ ２４…ソースコイル駆動部 ２６…検出部 ３０…形状算出部 ３１…位置検出部 ３２…形状画像生成部 ３３…モニタ信号生成部 ３４…システム制御部 ３５…操作パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 雅直 東京都渋谷区初台１ー34ー14初台ＴＮビ ル オリンパスソフトウエア株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−295530（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内視鏡の可撓性を有する挿入部内に設け
   られた磁界を発生する磁界発生素子及び発生した磁界を
   検出する磁界検出素子のうちの一方と、 前記挿入部が挿入される被検体の周囲の既知の位置に配
   置される前記磁界発生素子及び前記磁界検出素子のうち
   の他方と、 前記磁界発生素子で発生される磁界を前記磁界検出素子
   により検出した検出信号から前記既知の位置に配置され
   た前記磁界発生素子又は前記磁界検出素子に対する前記
   挿入部内の前記磁界検出素子又は前記磁界発生素子の位
   置を算出する位置算出手段と、を備え、 前記挿入部内に可撓性を有するチューブ部材が設けら
   れ、絶縁部材にて前記磁界発生素子又は前記磁界検出素
   子が覆われると共に、該絶縁部材にて前記磁界発生素子
   又は前記磁界検出素子が前記チューブ部材に固定される
   ように構成された ことを特徴とする内視鏡位置検出装
   置。