JP2022543327A - 磁気的かつ光学的な位置合わせ - Google Patents

Abstract

一実施形態では、画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための装置は、プローブを保持するように構成された治具と、治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させるように構成された磁場発生器と、光学標的であって、プローブが治具内に保持されている間にプローブ内の画像センサが光学標的の画像を捕捉することができるように、治具と位置合わせされている、光学標的と、プローブから、少なくとも１つの磁場に応答して磁場センサにより出力された信号と、プローブが治具内に保持されている間に画像センサにより捕捉された画像と、を受信し、受信された信号及び受信された画像に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正するように構成された処理回路と、を含む。

Description

本発明は、プローブの光学的な位置合わせに関する。

幅広い範囲の医療手技には、患者の身体内にガイドワイヤ及びカテーテルなどのプローブを留置することが含まれる。このようなプローブを追跡するために、位置感知システムが開発されてきた。磁気的位置感知は、当該技術分野において既知の方法のうちの１つである。磁気的位置感知において、磁場発生器は通常、患者の外部の既知の位置に配置される。プローブの遠位端内の磁場センサは、これらの磁場に応答して電気信号を生成し、これらの信号は、プローブの遠位端の座標位置を判定するために処理される。これらの方法及びシステムは、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号及び同第６，３３２，０８９号、国際公開第１９９６／００５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００３／０１２０１５０号及び同第２００４／００６８１７８号に記載されており、これらの開示は参照により全体が本明細書に組み込まれている。

参照により本明細書に組み込まれる、Ｏｓａｄｃｈｙらの米国特許第６，２６６，５５１号（以下、‘５５１特許）は、被験者の体内挿入用のプローブについて記載しており、このプローブは、遠位端及び近位端を有し、プローブの較正に関する情報を格納する電子マイクロ回路を含む。好ましくは、マイクロ回路は、暗号化されている較正コードを格納する。代替的に又は追加的に、マイクロ回路は、プローブの使用者に対するプローブの有用性を規制する使用状況コードを格納している。プローブは、プローブの有用性が減少するように使用状況コードを変更することができるが、その有用性を増大させることはできないアクセス制御回路を含む。

‘５５１特許には、カテーテルの位置及び配向の電磁検出のためのシステムは、概して、カテーテル内に、カテーテルの遠位側先端に近接してわずかに離れて配置されており、これは、遠位側先端が典型的には電極又は他の機能要素により占められているためであると記載されている。したがって、位置及び配向検出システムは、コイルの位置に対するカテーテルの遠位側先端の変位を考慮に入れるように較正される必要がある。製造上のばらつきを理由に、この変位は、一般に、カテーテルごとに変動する。更に、位置信号を発生させるために使用されるコイルは、正確に直交していなくてもよい。カテーテルの位置及び配向を計算することを目的として、コイルの軸はカテーテルの先端に固定された座標系のそれぞれの軸を画定し、カテーテルに対するこれらの軸の方向を知らなければならない。これらの軸が直交性から偏差している場合、それぞれの偏差度を、知り、位置及び配向の計算において補正しなければならない。追加的に、コイルの相対利得は、コイルは、外部から印加された磁場に応答してコイルが発生されるそれぞれの位置信号の強度を判定する。これらの信号強度は、カテーテルの位置及び配向を計算する際に使用されるのでそれらの予想値からの利得の偏差は、計算された位置及び配向の不正確性につながることになる。したがって、コイルのそれぞれの利得を知り、位置及び配向の計算において補正しなければならない。

‘５５１特許は、カテーテルの位置及び配向を判定するために使用されるデバイスを較正する方法を提供し、較正情報は、カテーテル内に保持される。較正情報は、マイクロ回路内にデジタル形式で格納され、マイクロ回路の位置には、信号処理回路及びコンピューティング装置が容易にアクセス可能であり、それにより、カテーテルは、デジタル信号ワイヤを含む必要がなく、かつ、マイクロ回路から信号処理回路及びコンピューティング装置に送信されるデジタル電子信号は、ワイヤによりカテーテルの遠位端から回路に搬送される低レベルのアナログ信号と干渉しない。

‘５５１特許は、体内におけるカテーテルの位置及び配向を判定するために使用されるデバイスについて記載している。ヘルムホルツ較正チャンバーなどのデバイスは、カテーテルの遠位端に隣接して複数のコイルを備える。カテーテルは更に、カテーテルの近位端に隣接する電子マイクロ回路を更に備える。マイクロ回路は、デバイスの較正に関する情報を格納する。

Ａｃｋｅｒの米国特許第６，４２７，３１４号は、磁気よる位置及び配向測定系は、検出空間の対向する側部に配置されたヘルムホルツコイルからの均一な場と、同じコイルが発生するグラジェント場からなるのが望ましい磁場を使用する。これらの磁場の印加の際にプローブにおいて検出される磁場成分を監視することにより、場におけるプローブの位置及び配向を推定することができる。プローブの表示を被検体の別に取得された画像上に重ね合わせて、被検体に対してプローブの位置及び配向を示すことができる。

Ｃｏｈｅｎらの米国特許出願公開第２０１９／００４４７８４号は、体内にある、動く対象領域を表示する装置が、医療装置の位置及び配向（position and orientation、Ｐ＆Ｏ）を決定し、内部位置参照センサを使用して、時間に伴う対称領域の動きを追跡するように構成されたポジショニングシステムを含んでいることを記載している。補償機能ブロックは、対象領域の動きに基づいて、動き補償機能を生成し、動き補償機能は、第１の時間、例えば画像が取得された時間と、第２の時間、例えば装置のＰ＆Ｏが測定された時間と、の間の対象領域の動きを補償するように構成されている。測定されたＰ＆Ｏは、補償機能を使用して補正される。医療装置の表現は、補正されたＰ＆Ｏに従って画像に重ね合わせられる。

Ｓｔｒｏｍｍｅｒらの米国特許出願公開第２００６／００５８６４７号は、カテーテルに結合された医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送する方法について記載しており、本方法は、三次元座標系を二次元座標系と位置合わせする手順であって、三次元座標系は医療測位システム（medical positioning system、ＭＰＳ）に関連し、二次元座標系は管腔の二次元画像に関連し、二次元画像は更に患者の臓器の臓器タイミング信号に関連する手順と、管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する手順であって、複数の点の各々は三次元座標系に関連し、複数の点の各々は更に、臓器のそれぞれの活動状態に関連する手順と、それぞれの活動状態に関連する取得したＭＰＳデータからのそれぞれの活動状態ごとに、三次元時間軌跡表現を決定する手順と、それぞれの活動状態に応じて、三次元時間軌跡表現を二次元画像上に重ね合わせる手順と、三次元時間軌跡表現に沿った複数の点の少なくとも１つを選択することによって、選択位置に関する位置データを受信する手順と、選択した少なくとも１つの点から、選択位置の三次元座標系における座標を特定する手順と、医療装置の三次元座標系における現在位置を、カテーテルの医療装置付近に取り付けられたＭＰＳセンサの出力により特定する手順と、医療装置を、選択位置に対する現在位置に応じて、管腔内を通して選択位置に向けて操作する手順と、現在位置が選択位置にほぼ一致した際に、通知出力を生成する手順と、を含む。

本開示の実施形態によれば、画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための装置であって、プローブを保持するように構成された治具と、治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させるように構成された磁場発生器と、光学標的であって、プローブが治具内に保持されている間にプローブ内の画像センサが光学標的の画像を捕捉することができるように、治具と位置合わせされている、光学標的と、プローブから、少なくとも１つの磁場に応答して磁場センサにより出力された信号と、プローブが治具内に保持されている間に画像センサにより捕捉された画像と、を受信し、受信された信号及び受信された画像に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正するように構成された処理回路と、を含む、装置が提供される。

更に、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、受信された信号に応答して、磁場発生器により発生された少なくとも１つの磁場に対する磁場センサの位置合わせを較正するように構成されている。

また更に、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、磁場センサに対する画像センサの位置合わせと、少なくとも１つの磁場に対する磁場センサの位置合わせとを、プローブに含まれる記憶デバイスに格納するように構成されている。

追加的に、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、受信された信号に応答して、磁場センサの感度を計算するように構成されている。

更に、本開示の一実施形態によれば、光学標的は、複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、処理回路は、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている。

更に、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている。

また更に、本開示の一実施形態によれば、光学標的は、複数の互い違いの矩形セクションを含み、処理回路は、複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見するように構成されている。

追加的に、本開示の一実施形態によれば、矩形セクション同士の間の中央境界は、複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、処理回路は、受信された画像における中央位置合わせ特徴部の位置に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正するように構成されている。

更に、本開示の一実施形態によれば、光学標的は、中央位置合わせ特徴部の周りで回転するように構成されており、処理回路は、光学標的の複数のそれぞれの回転位置において画像センサにより捕捉された光学標的の複数のそれぞれの画像を受信し、それぞれの受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている。

更に、本開示の一実施形態によれば、磁場発生器は、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを含み、磁場センサは、３つの位置コイルを含み、処理回路は、位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、較正コイルセットを作動させ、位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、磁気座標フレームとの位置合わせを較正するように構成されている。

また更に、本開示の一実施形態によれば、較正コイルセットの各々は、ヘルムホルツコイルである。

本開示の別の実施形態によれば、画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための方法であって、本方法は、プローブを治具内に配設することと、治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させることと、画像センサを用いて、プローブが治具内に保持されている間に、治具と位置合わせされた光学標的の画像を捕捉することと、プローブから、少なくとも１つの磁場に応答して磁場センサにより出力された信号と、プローブが治具内に保持されている間に画像センサにより捕捉された画像と、を受信することと、受信された信号及び受信された画像に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正することと、を含む、方法が提供される。

追加的に、本開示の一実施形態によれば、本方法は、受信された信号に応答して、少なくとも１つの磁場に対する磁場センサの位置合わせを較正することを含む。

更に、本開示の一実施形態によれば、本方法は、磁場センサに対する画像センサの位置合わせと、少なくとも１つの磁場に対する磁場センサの位置合わせとを、プローブに含まれる記憶デバイスに格納することを含む。

更に、本開示の一実施形態によれば、本方法は、受信された信号に応答して、磁場センサの感度を計算することを含む。

また更に、本開示の一実施形態によれば、光学標的は、複数の位置合わせ特徴部を含み、受信された画像は、複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、本方法は、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算することを更に含む。

追加的に、本開示の一実施形態によれば、光学収差補正を計算することは、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して実行される。

更に、本開示の一実施形態によれば、光学標的は、複数の互い違いの矩形セクションを含み、本方法は、複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見することを更に含む。

更に、本開示の一実施形態によれば、矩形セクション同士の間の中央境界は、複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正することは、受信された画像における中央位置合わせ特徴部の位置に応答して実行される。

また更に、本開示の一実施形態によれば、本方法は、光学標的を、中央位置合わせ特徴部の周りで複数の回転位置へと回転させることと、光学標的の複数の回転位置のうちのそれぞれの回転位置において画像センサにより捕捉された光学標的の複数のそれぞれの画像を受信することと、を含み、画像センサに関する光学収差補正を計算することは、それぞれの受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して実行される。

追加的に、本開示の一実施形態によれば、本方法は、磁場センサの３つの位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを作動させることと、位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、磁気座標フレームとの位置合わせを較正することと、を含む。

本発明は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から理解されよう。
本発明の一実施形態に従って構築され、動作するプローブの概略図である。 本発明の一実施形態に従って構築され、動作するプローブの概略図である。 本発明の一実施形態に従って構築され、動作するプローブの概略図である。 図１のプローブの遠位端の切り欠き図である。 本発明の一実施形態に従って構築され、動作する較正装置の等角図である。 図５の較正装置の正面図である。 図５の較正装置の側面図である。 捕捉された画像の図５の装置における解析の概略図である。 図５の装置における光学収差補正の方法を示す概略図である。 図５の装置における別の捕捉された画像の概略図である。 図５の装置の操作方法における工程を含むフロー図である。

概論
画像センサ（例えば、カメラ）及び磁場センサを有するプローブ（カテーテル、ガイドワイヤ、又は医療器具、例えば、ＥＮＴ器具）の場合、画像センサと磁場センサとの両方をプローブの軸と位置合わせする必要あり得る、又は代替的には、任意の位置ずれを較正によって補償する必要があり得る。位置合わせ又は較正の必要性は一般に、特にプローブが手動で組み立てられる場合にプローブの製造中にもたらされる不正確性に由来する。画像センサの場合、わずかな位置ずれであっても、画像センサの画像を位置合わせする際に、例えば、画像が並んで表示されるとき、又は、同じ身体部分の異なる画像（例えば、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像、又は超音波画像）に重ね合わせられるときに、比較的大きな誤差につながり得ることに留意されたい。

１つの解決策は、‘５５１特許に記載されている較正デバイスなどの磁場較正装置内の磁場センサを較正すること、並びに、例えば、光学標的と固定配向を有する治具内にプローブを配置し、画像センサが捕捉した画像を解析して、画像センサの位置合わせ補正を判定することによって、光学較正デバイス内の磁場センサを別個に較正することである。この別個の較正は時間がかかり、２つの較正デバイス間の不一致に起因して、誤差が発生しやすい。

本発明の実施形態は、プローブが同じ治具内に保持されている間に、画像センサ及び磁場センサの較正を組み合わせる装置を提供することによって、上記の問題を解決する。

磁場発生器は、治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの時変磁場を発生させる。光学標的は、プローブが治具内に保持されている間にプローブ内の画像センサが光学標的の画像を捕捉することができるように、治具と位置合わせされている。処理回路は、プローブから、磁場に応答して磁場センサにより出力された信号（単数又は複数）と、プローブが治具内に保持されている間に画像センサにより捕捉された画像と、を受信する。処理回路は、受信された信号及び受信された画像に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正する。処理回路はまた、受信された信号に応答して、磁場発生器により発生された磁場に対する磁場センサの位置合わせを較正する。

いくつかの実施形態では、光学標的は、互い違いの矩形セクション、例えば、チェスボード又はチェッカーボードと同様に、互い違いの黒い正方形及び白い正方形、などの複数の位置合わせ特徴部を含む。したがって、画像センサから受信された画像は、複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかを含み、処理回路は、それぞれの位置合わせ特徴部に対応するそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見する。光学標的の中央にある矩形セクションの間の中央境界は、中央位置合わせ特徴部に対応し、処理回路は、受信された画像における中央位置合わせ特徴部及び／又は他の特徴部の位置に応答して、磁場センサに対する画像センサの位置合わせを較正する。

いくつかの実施形態では、処理回路は、受信された画像におけるそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、画像センサに関する光学収差補正（球面収差及び／又は色収差）を計算する。処理回路は、受信された画像におけるそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置によって画定される線の曲率に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている。

いくつかの実施形態では、光学標的は、位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部、例えば、中央の黒い正方形と白い正方形との中央交差部の周りで回転されるように構成されている。処理回路は、光学標的のそれぞれの回転位置において画像センサにより捕捉された光学標的のそれぞれの画像を受信する。処理回路は、それぞれの受信された画像におけるそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算する。

当該技術分野では、チェスボードを使用して光学収差を補正するための様々な方法が説明されている。１つのそのような例は、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ＩＩＳ（Ａｍ Ｗｏｌｆｓｍａｎｔｅｌ ３３，９１０５８ Ｅｒｌａｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のＭａｔｈｉｓ Ｈｏｆｆｍａｎｎ，Ａｎｄｒｅａｓ Ｅｒｎｓｔ，Ｔｏｂｉａｓ Ｂｅｒｇｅｎ，Ｓｅｂａｓｔｉａｎ Ｈｅｔｔｅｎｋｏｆｅｒ及びＪｅｎｓ－Ｕｗｅ Ｇａｒｂａｓによる「Ａ Ｒｏｂｕｓｔ Ｃｈｅｓｓｂｏａｒｄ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｍｅｒａ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」と題する論文に記載されている。

いくつかの実施形態では、磁場発生器は、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセット（例えば、３つのヘルムホルツコイル）を含む。磁場センサはまた、３つの位置コイル（例えば、三軸磁気センサ）を含み得る。これらの実施形態では、処理回路は、位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、較正コイルセットを作動させる。較正コイルセットは、（異なるそれぞれの周波数が、それぞれの較正コイルセットに使用される場合）１つずつ、又は同時に作動され得る。磁場センサが、発生された磁場とコイルが完全に位置合わせされている三軸センサである場合、１つのヘルムホルツコイルのみが作動されると、１つのコイル上にのみ信号が存在することになる。他のコイル上に信号が存在する場合、これらの他のコイル上の信号を処理回路が使用して、これらの他のコイルの位置ずれを測定し、それによって、位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、磁気座標フレームとの位置合わせを較正する。

いくつかの実施形態では、磁場センサは、位置コイルを１つだけ含んでもよく、又は位置コイルを２つだけ含んでもよい（例えば、単軸磁気センサ又は二軸磁気センサ）を含み得る。これらの実施形態では、処理回路は、発生された磁場との単軸センサ又は二軸センサの位置合わせを較正する。

いくつかの実施形態では、処理回路は、磁場センサからの信号に応答して、磁場センサの感度を計算する。

処理回路は、計算したパラメータ（例えば、磁場センサに対する画像センサの位置合わせ、発生された磁場に対する磁場センサの位置合わせ、及び磁場センサの感度、並びに光学収差補正を、典型的にはプローブに含まれる記憶デバイス（電気的消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）に格納する。次いで、プローブの使用中に、格納されたパラメータを処理デバイスにより取り出して、磁場センサの位置ずれ、画像センサ、画像センサの収差、及び磁場センサの感度の不整合を補正することができる。

システムの説明
参照により本明細書に組み込まれる文書は本出願の一体部とみなされるべきであり、いかなる用語も、それらの組み込まれた文書内で、本明細書で明示的又は暗示的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本明細書における定義のみが考慮されるべきである。

次に、本発明の一実施形態に従って構築され、動作するプローブ１０の概略図である図１～図３を参照する。プローブ１０は、カテーテル、ガイドワイヤ、又は医療器具、例えば、ＥＮＴ器具などの任意の好適なプローブであり得る。プローブ１０は、遠位端１２と、近位端２２（例として、ガイドワイヤがそこから延びている）と、様々な動作制御部２６を介してオペレータがプローブ１０を制御することを可能にするハンドル２４と、を含む。ハンドル２４は、記憶デバイス２５、例えばＥＥＰＲＯＭを含み得る。記憶デバイス２５は、プローブ１０の任意の好適な部分に、例えば、限定されないが、近位端２２に配設され得る。記憶デバイスの使用については、図１１を参照してより詳細に説明する。

次に、図２及び図３を参照する。遠位端１２は、画像センサ１４（カメラなど）及び磁場センサ１６を含む。プローブ１０は、任意選択で、単なる例として、１つ又は２つ以上の灌注チューブ（及び／又は吸引チューブ）１８などの他の要素、及び１つ又は２つ以上の照明（ライティング）要素２０を含み得る。遠位端１２は、偏向可能であってもよい。図２及び図３は、画像センサ１４、照明要素２０、及び灌注チューブ１８が、例えば、限定されないが、ニチノール鋼又はステンレス鋼などの任意の適切な偏向可能な弾性材料から形成される支持ストリップ２７に、直接又は間接的に接続されていることを示している。

磁場センサ１６は、複数の位置コイル２８、例えば、２つ又は３つの位置コイルを含み得る。図３は、遠位端１２の近位部分の周りに配設された、直交して配設された２つの位置コイル２８－１、２８－２を示す。位置コイル２８－１、２８－２の各々の軸は、プローブの長手方向軸に対して垂直に配設されている。位置コイル２８－１、２８－２は、遠位端１２の内側に配設された巻きコイル、又は図３に示すような（例えば、フレキシブルＰＣＢ上に印刷された）プリント回路基板（ＰＣＢ）印刷コイル、あるいは任意の他の適切に配置されたコイルであり得る。位置コイル２８－１、２８－２を使用して、遠位端１２の位置及び／又は配向（ロール）を判定することができる。

次に、図１のプローブ１０の遠位端１２の切り欠き図である図４を参照する。図４は、画像センサ１４の近位に配置された第３の位置コイル２８－３を示す。位置コイル２８－３は、その軸がプローブ１０の長手方向軸に対して平行である状態で配置されている。位置コイル２８－３は、単なる例として、巻きコイル又はＰＣＢ印刷コイルであり得る。位置コイル２８－３を使用して、遠位端１２の位置及び／又は配向（ロールを除く）を判定することができる。位置コイル２８の配置は、単なる例として図に示されていることに留意されたい。位置コイル２８は、任意の好適な位置及び／又は配向で遠位端１２内に配設され得る。

次に、本発明の一実施形態に従って構築され、動作する較正装置３０の等角図である図５を参照する。較正装置３０は、磁場発生器３２、治具３４、光学標的３６、及び処理回路３８を含む。

磁場発生器３２は、治具３４と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの時変磁場を発生させるように構成されている。いくつかの実施形態では、磁場発生器３２は、２つ又は３つの直交する軸に対応する２つ又は３つの磁場を発生させるように構成されている。磁場の各々は、典型的には、治具３４の領域内に均一な磁場を発生させるように発生する。

いくつかの実施形態では、磁場発生器は、磁気座標フレーム４４の３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセット４０を含む。いくつかの実施形態では、較正コイルセット４０の各々は、２つのコイル、例えば、均一な磁場を提供するヘルムホルツコイルを含む。ヘルムホルツコイルシステムは、例えば、Ｂａｒｔｉｎｇｔｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｏｘｆｏｒｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から市販されている。

較正コイルセット４０は、ドライバ回路（図示せず）に結合されており、それにより、較正コイルセット４０が磁場を発生させる。各較正コイルセット４０は、その較正コイルセット４０により画定される平面に対して実質的に垂直であり、したがって、他の２つの較正コイルセット４０により発生された磁場に実質的に直交する磁場を発生させる。

各較正コイルセット４０は、治具３４の中央に隣接する領域、すなわち、３つの位置コイル２８の領域（図３及び図４）に、所定の実質的に均一な磁場を発生するように構成されている。ドライバ回路は、３つの較正コイルセット４０により発生されたそれぞれの磁場の振幅が等しくなるように調整される。

処理回路３８については、図１１を参照してより詳細に説明する。実際には、処理回路３８の機能のうちの一部又は全てが、単一の物理的な構成要素内に組み合わされ得るか、又は、代替的に、複数の物理的な構成要素を使用して実装され得る。これらの物理的構成要素は、ハードワイヤード装置若しくはプログラマブル装置、又はこれら２つの組み合わせを備え得る。いくつかの実施形態では、処理回路の機能の少なくともいくつかは、適切なソフトウェアの制御下でプログラム可能なプロセッサによって実行されてもよい。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子的形態で装置にダウンロードされ得る。代替的に又は追加的に、このソフトウェアは、光学的メモリ、磁気的メモリ又は電子的メモリなどの有形の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納され得る。

次に、図６及び図７を参照する。図６は、図５の較正装置３０の正面図である。図７は、図５の較正装置３０の側面図である。

治具３４は、プローブ１０の遠位端１２に保持されるように構成されている。治具３４は、較正コイルセット４０のうちの１つに固定され、磁気座標フレーム４４の軸と位置合わせされている。治具３４は、プローブ１０の遠位端１２が、治具３４の中央に隣接する実質的に均一な磁場の領域において治具３４内に保持されるように、かつ、プローブ１０の長軸が、較正コイルセット４０のうちの１つにより画定される平面に対して実質的に垂直になるように構築され、構成されたクランプアセンブリを含み得る。治具３４は、それぞれの半円形の溝を含み、溝の半径は、遠位端１２プローブ１０の外径に実質的に等しい。

治具３４は、加熱要素（図示せず）及び少なくとも１つの温度センサ（図示せず）を含んでもよく、それらは、プローブ１０の遠位端１２を、プローブ１０が挿入される身体の温度に実質的に等しい温度まで加熱し、較正中に遠位端１２をその温度に維持するために使用される。当該技術分野において既知であるように、磁場に対する位置コイル２８（図３、図４）の応答は、温度の関数として変化し得る。例えば、コイルがフェライトコアに巻き付けられているとき、それらのインダクタンスは温度とともに変化することがあり、磁場センサ１６の較正に誤差につながり得る（図３、図４）。したがって、遠位端１２は、典型的には、較正中に３７℃の温度まで加熱され、その温度で維持されるが、例えば、一般的には開心術中に誘発される低体温の条件下でプローブ１０が使用されるときには、他の温度が選択され得る。

プローブ１０は、治具３４内に挿入され、長軸を中心に所望の回転配向まで回転され、位置コイル２８の軸（図３及び図４）は、それぞれの較正コイルセット４０により画定される磁気座標フレーム４４のそれぞれの軸と実質的に位置合わせされる。所望の回転配向は、例えば、プローブ１０の外面上の基準マーク又は他の特徴部（図示せず）によって示され得る。このようにして、プローブ１０は、較正コイルセット４０により発生された磁場に対して既知の配向に固定される。プローブ１０はまた、処理回路３８にも接続されている。

次いで、位置コイル２８のそれぞれの利得及び角度配向は、較正コイルセット４０を順次活性化させて所定の既知の磁場を発生させ、位置コイル２８により発生された信号の振幅を測定することによって較正される。

第１に、位置コイル２８の利得（感度）を較正するために、較正コイルセット４０の各々に応答して各位置コイル２８により次いで発生された信号の振幅の平方を合計することによって、それぞれの位置コイル信号の総振幅が導出される。位置コイル２８の近傍の磁場は、位置コイル２８の軸の各々に沿って、実質的に均一な等しい成分を有するので、総信号振幅は、位置コイル２８のそれぞれの配向及び位置には依存せず、それぞれのコイルの利得にのみ依存することになる。したがって、測定された総信号振幅は、測定された振幅を予想標準値で除算することによって、位置コイル２８についてのそれぞれの正規化係数を判定するために使用され得る。続いて、利得変動を補正するために、これらのコイルから受信された信号の振幅にそれぞれの正規化係数が乗算され得る。

磁場の各々に応答して位置コイル２８の各々により発生された信号の正規化された振幅は、位置コイル２８のそれぞれの軸と印加された磁場の方向との間の角度の余弦に比例することになる。したがって、較正コイルセット４０により印加された３つの直交する磁場の方向に対応する３つのそのような角度の余弦は、位置コイル２８の各々について導出され得る。上記のように、プローブ１０は、プローブ１０の軸が磁気座標フレーム４４の３つの直交する磁場方向と実質的に位置合わせされるようにして、治具３４内に保持され、これにより、プローブ１０の軸に対する位置コイル２８の配向が判定され得る。

本発明のいくつかの実施形態では、Ｚ軸の磁場が活性化されたときに、位置コイル２８－３から受信された信号の正規化された振幅（図４）を受信し、測定する。Ｘ軸及びＹ軸の磁場は同様に活性化され、対応する正規化された信号は、位置コイル２８－３から受信される。受信された信号は、位置コイル２８－３のコイル角度較正係数を計算するために使用され、その後、プローブ１０内に記録され、プローブの位置及び配向を判定する際に使用される。同様の手順を使用して、コイル２８－１、２８－２を較正する（図３）。

光学標的３６は、プローブ１０が治具３４内に保持されている間にプローブ１０内の画像センサ１４が光学標的３６の画像を捕捉することができるように、治具３４と位置合わせされている。光学標的３６は、複数の位置合わせ特徴部４６（簡略化のために、いくつかにのみラベルが付けられている）を備える。いくつかの実施形態では、光学標的３６は、チェスボード又はチェッカーボードと同様に、複数の互い違いの矩形（例えば、正方形）の黒いセクション及び白いセクション（又はより暗いセクション及びより明るいセクション）を含む。他の実施形態では、チェスボードパターンの代わりに、単一の好適な形状の位置合わせ特徴部、例えば、十字を使用してもよい。他の実施形態では、任意の好適な形状の位置合わせ特徴部を使用してもよい。

いくつかの実施形態では、位置合わせ特徴部４６は、中央位置合わせ特徴部４８が、プローブ１０の遠位端１２の中央の長手方向軸のＸ位置及びＹ位置と実質的に位置合わせされるように（点線５２で示される）、光学標的３６の実質的に中央に配設された中央位置合わせ特徴部４８を含み得る。

いくつかの実施形態では、光学標的３６は、中央位置合わせ特徴部４８の周りで、例えば、Ｚ軸の周りで、軸受５０を使用して、回転するように構成されている。光学標的３６の回転運動は、処理回路３８により制御され得るモータ（図示せず）を使用して制御され得る。光学標的３６のそれぞれの画像は、光学標的３６のそれぞれの回転位置において、画像センサ１４により捕捉され得る。

画像センサ１４の位置及び配向の較正並びに光学収差の補正は、図８～図１１を参照してより詳細に記載するように、捕捉された画像に基づいて実行される。

次に、捕捉された画像５４の図５の較正装置３０における解析の概略図である図８を参照する。

処理回路３８（図５～図７）は、例えば、限定されないが、エッジ検出などの画像処理技術を使用して、捕捉された画像５４において、複数の位置合わせ特徴部４６（簡略化のために、いくつかにのみラベルが付けられている）のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応するそれぞれの矩形（例えば、正方形）セクションの間のそれぞれの境界を発見するように構成されている。円５６（簡略化のために、いくつかにのみラベルが付けられている）は、矩形セクションの間の発見された境界（検出された点）を中心としている。境界は、捕捉された画像５４における中央位置合わせ特徴部４８の位置、並びに／又は捕捉された画像５４における位置合わせ特徴部４６の位置及び配向と、光学標的３６の位置合わせ特徴部４６（図６、図７）の間の所与の空間関係、並びに磁気座標フレーム４４（較正コイルセット４０（図６、図７）により発生される磁場により画定される）と、治具３４（図６、図７）の間の所与の空間関係及び光学標的３６の位置合わせ特徴部４６と、画像センサ１４の光学特性と、任意選択で、磁場センサ１６と磁気座標フレーム４４との間の位置合わせと、に基づいて、例えば、磁場センサ１６（図３、図４）に対する画像センサ１４（図３、図４）の位置合わせを較正するために使用され得る。上述の画像センサ１４の位置合わせの較正は、図９を参照して以下に記載するように、光学収差が補正された捕捉された画像５４における位置合わせ特徴部４６の補正された位置に基づき得る。

次に、図５の装置３０における光学収差補正の方法を示す概略図である図９を参照する。図８を参照して上述したように、円５６は、位置合わせ特徴部４６の矩形セクションの間の境界を中心としている（図８）。画像センサ１４が光学的欠陥不完全を含まない場合、捕捉された画像５４（図８）は、光学標的３６に含まれるとおりの位置合わせ特徴部４６を正確な位置、間隔、及び配向で含むことになるであろう。特に、円５６の中心により画定される線（簡略化のために、いくつかにのみラベルが付けられている）は、真っすぐであり、平行かつ等間隔である。代わりに、図９の円５６の中心により画定される線は、真っすぐではなく、平行ではなく、等間隔ではない。図９はまた、十字５８（簡略化のために、いくつかにのみラベルが付けられている）を示しており、十字５８の中心は、光学標的３６の位置合わせ特徴部４６の幾何学的形状に基づいて、真っすぐな、平行かつ等間隔な線を画定する。十字５８のパターンは、捕捉された画像５４の中央を中心としている。それぞれの円５６の中央とそれぞれの十字５８の中央との間の変位は、画像センサ１４の光学収差（例えば、球面収差）補正を画定し、任意選択で、磁場センサ１６との画像センサ１４の位置合わせを較正するために使用され得る。上記の処理は、光学標的３６の異なる回転位置に対して繰り返され得る。光学収差補正を実行するために、光学標的３６の回転位置が処理回路３８に知られている必要はない。色収差補正などの他の光学収差補正は、捕捉された画像５４の好適な解析に基づいて、当業者に既知の方法を使用して計算され得る。

次に、図５の装置３０における別の捕捉された画像６０の概略図である図１０を参照する。捕捉された画像６０は、光学標的３６の側部が磁気座標フレーム４４のＸ軸及びＹ軸と位置合わせされないように光学標的３６が回転されたときに捕捉された（図６、図７）。捕捉された画像６０は、位置合わせ特徴部４６により画定される線が、真っすぐではなく、平行ではなく、等間隔の線ではなく、したがって、画像センサ１４は球面収差を示すことを明確に示している。

次に、図５の装置３０の操作方法における工程を含むフロー図７０である図１１を参照する。同様に図６及び図７を参照する。

図６及び図７を参照して上述したように、プローブ１０を治具３４内に配設する（ブロック７２）。処理回路３８は、較正コイルセット４０を使用して磁場を発生させるために、磁場発生器３２の較正コイルセット４０を作動させる（ブロック７４）ように構成されている。発生された磁場は、プローブ１０が治具３４内に保持されている間に、位置コイル２８により検出される（図３及び図４）。較正コイルセット４０は、図６又は図７を参照して上述したように作動されてもよく、あるいは、異なるそれぞれの較正コイルセット４０に対して異なるそれぞれの周波数が使用される（すなわち、第１の較正コイルセット４０が第１の周波数を発生させ、第２の較正コイルセット４０が第２の周波数を発生させ、第３の較正コイルセット４０が第３の周波数を発生させる）場合には、較正コイルセット４０を同時に作動させてもよい。

処理回路３８は、プローブ１０が治具３４内に保持されている間に光学標的３６の画像を捕捉するために、プローブ１０の画像センサ１４を作動させる（ブロック７６）ように構成されている。

処理回路３８は、任意選択で、モータ（図示せず）を作動させて、光学標的３６を新しい回転位置まで回転させる（ブロック７８）ように構成されている。ブロック７６の工程を新しい回転位置において繰り返す。ブロック７６及び７８の工程を任意の好適な回数繰り返してもよい。画像センサ１４を較正する際に使用される画像の数を増加させることにより、画像センサ１４の較正の正確性を向上させることができる。

処理回路３８は、プローブから、磁場）に応答して磁場センサ１６により（位置コイル２８から）出力された信号と、プローブ１０が治具３４内に保持されている間に（例えば、光学標的３６の複数のそれぞれの回転位置において）光学標的３６の画像センサ１４により捕捉された画像と、受信する（ブロック８０）ように構成されている。

各受信された画像は、複数の位置合わせ特徴部４６のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含む。いくつかの実施形態では、処理回路３８は、図８を参照して上述したように、複数の位置合わせ特徴部４６のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応するそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見するように構成されている。矩形セクション同士の間の中央境界は、中央位置合わせ特徴部４８に対応する。

処理回路３８は、受信された信号、受信された画像、及び他の因子、例えば、限定されないが、捕捉された画像５４における中央位置合わせ特徴部４８の位置（図８）に応答して、並びに／あるいは、捕捉された画像５４における位置合わせ特徴部４６の位置及び配向、光学標的３６の位置合わせ特徴部４６と（較正コイルセット４０により発生された磁場により画定される）磁気座標フレーム４４との間の所与の空間関係、治具３４と光学標的３６の位置合わせ特徴部４６との間の所与の空間関係、画像センサ１４の光学特性、並びに任意選択で、磁場センサ１６と磁気座標フレーム４４との間の位置合わせに基づいて、磁場センサ１６に対する画像センサ１４の位置合わせを較正する（ブロック８２）ように構成されている。上述の画像センサ１４の位置合わせの較正は、以下に図９を参照して記載するように、光学収差が補正された捕捉された画像５４における位置合わせ特徴部４６の補正された位置に基づき得る。

処理回路３８は、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部４６のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部４６のそれぞれの位置に応答して、画像センサ１４の光学収差補正を計算する（ブロック８４）ように構成されている。いくつかの実施形態では、処理回路３８は、受信された画像における少なくともいくつかの位置合わせ特徴部４６のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部４６のそれぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して、画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている。

いくつかの実施形態では、複数のそれぞれの画像が光学標的３６の複数の回転位置において捕捉されたとき、処理回路３８は、それぞれの受信された画像における位置合わせ特徴部４６のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部４６のそれぞれの位置に応答して、画像センサ１４の光学収差補正を計算するように構成されている。

処理回路は、図６及び図７を参照してより詳細に上述したように、磁場センサ１６から受信された信号に応答して、磁場発生器３２により発生された磁場センサ１６の磁場に対する位置合わせを較正する（ブロック８６）ように構成されている。いくつかの実施形態では、処理回路３８は、位置コイル２８（図３、図４）の各々について、位置コイル２８から受信された信号に応答して、磁気座標フレーム４４との位置合わせを較正するように構成されている。

処理回路３８は、図６及び図７を参照してより詳細に説明したように、磁場センサ１６から受信された信号に応答して、磁場センサ１６の感度を計算するよう（ブロック８８）ように構成されている。

処理回路は、磁場センサ１６に対する画像センサ１４の位置合わせ、磁場センサ１６の磁場発生器３２により発生された磁場に対する位置合わせ、及び磁場センサ１６の感度を、プローブ１０に含まれる記憶デバイス２５（図１）に、格納する（ブロック９０）ように構成されている。

次いで、治具３４からプローブ１０が除去する（ブロック９２）。

本発明のソフトウェア構成要素は、所望される場合、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）形式で実装されてもよい。ソフトウェア構成要素は、一般に、所望される場合、従来の技術を使用して、ハードウェア内に実装され得る。ソフトウェア構成要素は、例えば、コンピュータプログラム製品として、又は有形媒体上にインスタンス化され得る。いくつかの場合には、適切なコンピュータにより解釈可能な信号としてソフトウェア構成要素をインスタンス化することが可能であり得るが、このようなインスタンス化は、本発明の特定の実施形態では除外され得る。

本発明の様々な特徴が、明確性のために別個の実施形態の文脈において記載されているが、これらも単一の実施形態に組み合わされて提供されてもよい。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈において記載されている本発明の様々な特徴が、別々に又は任意の好適な部分的組み合わせで提供されてもよい。

上述の実施形態は、例として引用されており、本発明は、上記の明細書に具体的に図示及び記載されたものに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上記の明細書に記載された様々な特徴のコンビネーション及びサブコンビネーションの両方、並びに前述の記載を読むと当業者が思い付くであろうが、先行技術に開示されていないその変形及び修正を含む。

〔実施の態様〕
（１） 画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための装置であって、
前記プローブを保持するように構成された治具と、
前記治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させるように構成された磁場発生器と、
光学標的であって、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記プローブ内の前記画像センサが前記光学標的の画像を捕捉することができるように、前記治具と位置合わせされている、光学標的と、
前記プローブから、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記磁場センサにより出力された信号と、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記画像センサにより捕捉された前記画像と、を受信し、前記受信された信号及び前記受信された画像に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの位置合わせを較正するように構成された処理回路と、
を備える、装置。
（２） 前記処理回路が、前記受信された信号に応答して、前記磁場発生器により発生された前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの位置合わせを較正するように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記処理回路が、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせと、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの前記位置合わせとを、前記プローブに含まれる記憶デバイスに格納するように構成されている、実施態様２に記載の装置。
（４） 前記処理回路が、前記受信された信号に応答して、前記磁場センサの感度を計算するように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（５） 前記光学標的が、複数の位置合わせ特徴部を含み、前記受信された画像が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、前記処理回路が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている、実施態様１に記載の装置。

（６） 前記処理回路が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して、前記画像センサに関する前記光学収差補正を計算するように構成されている、実施態様５に記載の装置。
（７） 前記光学標的が、複数の互い違いの矩形セクションを含み、前記処理回路が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する前記矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見するように構成されている、実施態様６に記載の装置。
（８） 前記矩形セクション同士の間の中央境界が、前記複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、前記処理回路が、前記受信された画像における前記中央位置合わせ特徴部の位置に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせを較正するように構成されている、実施態様７に記載の装置。
（９） 前記光学標的が、前記中央位置合わせ特徴部の周りで回転するように構成されており、前記処理回路が、
前記光学標的の複数のそれぞれの回転位置において前記画像センサにより捕捉された前記光学標的の複数のそれぞれの画像を受信し、
前記それぞれの受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する前記光学収差補正を計算するように構成されている、実施態様８に記載の装置。
（１０） 前記磁場発生器が、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを備え、
前記磁場センサが、３つの位置コイルを含み、
前記処理回路が、
前記位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、前記較正コイルセットを作動させ、
前記位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、前記磁気座標フレームとの位置合わせを較正するように構成されている、実施態様１に記載の装置。

（１１） 前記較正コイルセットの各々が、ヘルムホルツコイルである、実施態様１０に記載の装置。
（１２） 画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための方法であって、
前記プローブを治具内に配設することと、
前記治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させることと、
前記画像センサを用いて、前記プローブが前記治具内に保持されている間に、前記治具と位置合わせされた光学標的の画像を捕捉することと、
前記プローブから、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記磁場センサにより出力された信号と、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記画像センサにより捕捉された前記画像と、を受信することと、
前記受信された信号及び前記受信された画像に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの位置合わせを較正することと、を含む、方法。
（１３） 前記受信された信号に応答して、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの位置合わせを較正することを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせと、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの前記位置合わせとを、前記プローブに含まれる記憶デバイスに格納することを更に含む、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記受信された信号に応答して、前記磁場センサの感度を計算することを更に含む、実施態様１２に記載の方法。

（１６） 前記光学標的が、複数の位置合わせ特徴部を含み、前記受信された画像が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、前記方法が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する光学収差補正を計算することを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１７） 前記光学収差補正を計算することが、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して実行される、実施態様１６に記載の方法。
（１８） 前記光学標的が、複数の互い違いの矩形セクションを含み、前記方法が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する前記矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見することを更に含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記矩形セクション同士の間の中央境界が、前記複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせを前記較正することが、前記受信された画像における前記中央位置合わせ特徴部の位置に応答して実行される、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記光学標的を、前記中央位置合わせ特徴部の周りで複数の回転位置へと回転させることと、
前記光学標的の前記複数の回転位置のうちのそれぞれの回転位置において前記画像センサにより捕捉された前記光学標的の複数のそれぞれの画像を受信することと、を更に含み、
前記画像センサに関する前記光学収差補正を前記計算することが、前記それぞれの受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置に応答して実行される、実施態様１９に記載の方法。

（２１） 前記磁場センサの３つの位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを作動させることと、
前記位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、前記磁気座標フレームとの位置合わせを較正することと、を更に含む、実施態様１２に記載の方法。

Claims (21)

1. 画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための装置であって、
   前記プローブを保持するように構成された治具と、
   前記治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させるように構成された磁場発生器と、
   光学標的であって、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記プローブ内の前記画像センサが前記光学標的の画像を捕捉することができるように、前記治具と位置合わせされている、光学標的と、
   前記プローブから、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記磁場センサにより出力された信号と、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記画像センサにより捕捉された前記画像と、を受信し、前記受信された信号及び前記受信された画像に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの位置合わせを較正するように構成された処理回路と、
   を備える、装置。
2. 前記処理回路が、前記受信された信号に応答して、前記磁場発生器により発生された前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの位置合わせを較正するように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記処理回路が、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせと、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの前記位置合わせとを、前記プローブに含まれる記憶デバイスに格納するように構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記処理回路が、前記受信された信号に応答して、前記磁場センサの感度を計算するように構成されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記光学標的が、複数の位置合わせ特徴部を含み、前記受信された画像が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、前記処理回路が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する光学収差補正を計算するように構成されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記処理回路が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して、前記画像センサに関する前記光学収差補正を計算するように構成されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記光学標的が、複数の互い違いの矩形セクションを含み、前記処理回路が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する前記矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見するように構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記矩形セクション同士の間の中央境界が、前記複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、前記処理回路が、前記受信された画像における前記中央位置合わせ特徴部の位置に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせを較正するように構成されている、請求項７に記載の装置。
9. 前記光学標的が、前記中央位置合わせ特徴部の周りで回転するように構成されており、前記処理回路が、
   前記光学標的の複数のそれぞれの回転位置において前記画像センサにより捕捉された前記光学標的の複数のそれぞれの画像を受信し、
   前記それぞれの受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する前記光学収差補正を計算するように構成されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記磁場発生器が、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを備え、
    前記磁場センサが、３つの位置コイルを含み、
    前記処理回路が、
    前記位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、前記較正コイルセットを作動させ、
    前記位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、前記磁気座標フレームとの位置合わせを較正するように構成されている、請求項１に記載の装置。
11. 前記較正コイルセットの各々が、ヘルムホルツコイルである、請求項１０に記載の装置。
12. 画像センサ及び磁場センサを含むプローブを較正するための方法であって、
    前記プローブを治具内に配設することと、
    前記治具と位置合わせされている既定の方向を有する少なくとも１つの磁場を発生させることと、
    前記画像センサを用いて、前記プローブが前記治具内に保持されている間に、前記治具と位置合わせされた光学標的の画像を捕捉することと、
    前記プローブから、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記磁場センサにより出力された信号と、前記プローブが前記治具内に保持されている間に前記画像センサにより捕捉された前記画像と、を受信することと、
    前記受信された信号及び前記受信された画像に応答して、前記磁場センサに対する前記画像センサの位置合わせを較正することと、を含む、方法。
13. 前記受信された信号に応答して、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの位置合わせを較正することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせと、前記少なくとも１つの磁場に対する前記磁場センサの前記位置合わせとを、前記プローブに含まれる記憶デバイスに格納することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記受信された信号に応答して、前記磁場センサの感度を計算することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記光学標的が、複数の位置合わせ特徴部を含み、前記受信された画像が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちの少なくともいくつかの位置合わせ特徴部を含み、前記方法が、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部のそれぞれの位置に応答して、前記画像センサに関する光学収差補正を計算することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記光学収差補正を計算することが、前記受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置によって画定される少なくとも１つの線の曲率に応答して実行される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記光学標的が、複数の互い違いの矩形セクションを含み、前記方法が、前記複数の位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部に対応する前記矩形セクションのうちのそれぞれの矩形セクションの間のそれぞれの境界を発見することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記矩形セクション同士の間の中央境界が、前記複数の位置合わせ特徴部の中央位置合わせ特徴部に対応し、前記磁場センサに対する前記画像センサの前記位置合わせを前記較正することが、前記受信された画像における前記中央位置合わせ特徴部の位置に応答して実行される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記光学標的を、前記中央位置合わせ特徴部の周りで複数の回転位置へと回転させることと、
    前記光学標的の前記複数の回転位置のうちのそれぞれの回転位置において前記画像センサにより捕捉された前記光学標的の複数のそれぞれの画像を受信することと、を更に含み、
    前記画像センサに関する前記光学収差補正を前記計算することが、前記それぞれの受信された画像における前記少なくともいくつかの位置合わせ特徴部のうちのそれぞれの位置合わせ特徴部の前記それぞれの位置に応答して実行される、請求項１９に記載の方法。
21. 前記磁場センサの３つの位置コイルにより検出される磁場を発生させるために、磁気座標フレームの３つの直交する軸とそれぞれ位置合わせされた３つの較正コイルセットを作動させることと、
    前記位置コイルの各々について、位置コイルから受信された信号に応答して、前記磁気座標フレームとの位置合わせを較正することと、を更に含む、請求項１２に記載の方法。

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