JP3236565B2 - The position estimation device - Google Patents

The position estimation device

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JP3236565B2
JP3236565B2 JP31502498A JP31502498A JP3236565B2 JP 3236565 B2 JP3236565 B2 JP 3236565B2 JP 31502498 A JP31502498 A JP 31502498A JP 31502498 A JP31502498 A JP 31502498A JP 3236565 B2 JP3236565 B2 JP 3236565B2
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JP31502498A
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徹緒 野波
潤 長谷川
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オリンパス光学工業株式会社
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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置推定装置、更に詳しくは複数の単軸コイルによるソースコイルの位置推定部分に特徴のある位置推定装置に関する。 The present invention relates to a position estimation device, and more particularly, to the position estimation device characterized by the position estimation of the source coil by a plurality of single-axis coil.

【0002】 [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。 In recent years, endoscopes have been widely used in medical and industrial fields. 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。 The endoscope particular insertion portion include the soft, by inserting into the curved body cavity, and diagnose organ body cavity deep without incision, inserting the treatment instrument into the channel if necessary therapeutic treatment, such as excising polyps and the like can be performed Te.

【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。 [0003] In this case, for example, as in the case of the anal side to inspect the lower gastrointestinal tract, in order to smoothly insert the insertion portion into bent body cavity may require some degree of skill.

【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。 [0004] That is, if you are insertion work, work such as bending the bending portion provided in the insertion portion in accordance with the bending of the pipeline is required to perform smooth insertion, the insertion portion in order that tip position etc., Toka where it is in position in the body cavity, it is useful to be able to know the bent state of the current insertion portion.

【0005】このため、例えばPCT出願の公開番号W [0005] For this reason, for example, a public number W of the PCT application
O94/04938号公報の従来技術では予め決められた位置に固定された3個の直交する3軸をもつコイルを用いて、空間内に直交するベクトルを持つ交流磁界を順次発生させ、前記空間内にある座標上に存在する1軸コイルで、3軸の各軸のコイルが発生した磁界により誘導されて生じた前記1軸コイル両端間の電圧を計測する。 O94 / In 04 938 discloses a prior art using a coil having three orthogonal three axes of which are fixed to a predetermined position, sequentially generates an alternating magnetic field having a vector perpendicular to the space, the space in one-axis coil present on coordinates in, measuring the voltage between the one-axis coil ends of the coils for each axis has occurred it is induced by a magnetic field generated in the three axes.
この計測したデータを基に、前記1軸コイルの空間座標を検出していた。 Based on the measured data, it has detected the spatial coordinates of the one-axis coil.

【0006】ところが、上記PCT出願の公開番号WO [0006] However, Publication No. WO of the PCT application
94/04938号公報の従来技術においては、周囲温度の変化や経時的な変化によって、磁界を発生させるための高周波信号の周波数と周波数抽出手段の抽出する周波数成分の周波数が一致していないと、周波数成分の値が本来抽出されるべき値からはずれてしまい、この値から求めた内視鏡の位置が実際の位置と一致しなくなってしまうため、挿入状態を正確に検出できなくなる可能性があった。 In prior art 94/04938 discloses, a change over time or changes in ambient temperature, the frequency of the extracted frequency components of the frequency and the frequency extraction means of the high-frequency signal for generating the magnetic field does not match, the value of the frequency component deviates from the value to be extracted naturally because the position of the endoscope determined from this value can no longer match the actual position, there is no longer possible to accurately detect the insertion state It was.

【0007】そこで、特開平9−28661号公報には、高周波信号の周波数と参照信号の周波数とを一致させるための周波数の調整手段を設けることにより、周囲温度の変化や経時的な変化により高周波信号の周波数と参照信号の周波数とがずれるような環境等においても、 [0007] Therefore, in JP-A-9-28661, by providing the adjusting means of the frequency for matching the frequency of the reference signal of the high-frequency signal, a high frequency due to changes over time or changes in ambient temperature even in an environment such as the frequency of the reference signal of the signal is shifted,
一致させることができ、設定への影響を受けにくくし、 Can be matched, and less susceptible to the influence of the setting,
内視鏡の挿入状態を検出することのできる内視鏡形状検出装置が提案されている。 The endoscope shape detecting apparatus capable of detecting the insertion state of the endoscope has been proposed.

【0008】上記PCT出願の公開番号WO94/04 [0008] Publication No. of the above-mentioned PCT application WO94 / 04
938号公報の従来技術では、複数の検出素子の出力値から磁気発生素子の位置を推定するためには、直交させた単心コイルを3つ組み合わせた3軸コイルが複数必要であり、複雑な構成となる。 The 938 JP prior art, in order to estimate the position of the magnetic generating element from an output value of a plurality of detector elements, three combined 3-axis coil of single core coil is orthogonal are more required, complex configuration and become.

【0009】また、特開平9−28661号公報においても、内視鏡システムに応用する場合、複数の検出素子の出力値から磁気発生素子の位置を推定するためには、 [0009] Also in JP-9-28661 and JP-when applied to the endoscope system, in order to estimate the position of the magnetic generating element from an output value of a plurality of detector elements,
直交させた単心コイルを3つ組み合わせた3軸コイルが複数必要であり、やはり、複雑な構成となる。 Orthogonalized three combined 3-axis coil of single core coil was is more required, still a complicated structure.

【0010】さらに、特開平9−28661号公報では、ベクトルの解析において、信号列を構成する周波数のフーリエ変換等により観測される周波数とを厳密に同値とすることが困難であり、周波数領域上でのモレが発生するため、窓関数法などを適用することにより、モレによる影響を軽減する必要がある。 Furthermore, in JP-A 9-28661 discloses, in the analysis of the vector, it is difficult to equivalence and frequency observed by Fourier transform or the like of a frequency which constitutes a signal sequence exactly, a frequency domain on since leakage at occurs by applying such as a window function method, it is necessary to reduce the effects of leakage.

【0011】そこで、本出願人は、先に出願した特願平9−140603号において、同一直線上に同一方向に異なる位置に置かれた少なくとも4つの単心コイルで構成される検出素子(または磁気発生素子)により、磁気発生素子(または検出素子)の存在する空間を推定する場合、推定すべき変数の数を減らすことのできるコイル位置測定方法を提案している。 [0011] Therefore, the present applicant in Japanese Patent Application No. 9-140603 filed earlier, the detection element consists of at least four single core coils placed at different positions in the same direction on the same line (or the magnetism generating element), when estimating the existing space of the magnetic generating element (or detector elements), proposes a coil position measuring method capable of reducing the number of to be estimated variables.

【0012】 [0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特願平9−140603号では、確かに上記問題を解決することができるが、4個組センスコイルを並列に並べたことにより各4個組センスコイルにより推定される円の誤差(中心と半径の誤差)の方向が同一となり、推定されるソースコイルの3次元位置の誤差が特定の方向に大きくなるという問題や、ソースコイルとセンスコイルとの距離が離れると推定されるソースコイルの3次元位置がばらつくという問題がある。 However [0005] In JP this Hei 9-140603, can be surely solve the above problem, each 4-tuple sense by arranging four sets of sense coils in parallel direction of the error circle, which is estimated by the coil (center and radius of the error) is the same, the error of the three-dimensional position of the source coil to be estimated and a problem that larger in a particular direction, the source coil and sense coil three-dimensional position of the source coil the distance is estimated to leave there is a problem that variation.

【0013】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数組のセンスコイルによりソースコイルの3 [0013] The present invention has been made in view of the above circumstances, the third source coil by a plurality of sets of sense coils
次元位置を求めるときの推定誤差を縮小することのできる位置推定装置を提供することを目的としている。 And its object is to provide a position estimation device that can reduce the estimation error when determining the dimension position.

【0014】 [0014]

【課題を解決するための手段】本発明による位置推定装置は、磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生と、前記磁界発生で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生の位置情報を検出する位置推定装置において、前記磁界検出手段は、少なくとも、 Position estimation device according to the present invention, in order to solve the problems] includes a magnetic field detector for detecting the magnetic field source having a uniaxial transmitting coil for generating a magnetic field, the magnetic field generated by said magnetic field source has, in the position estimation device that detects position information of the magnetic field generating source based on the magnetic field detection by the magnetic field detector, said magnetic field detection means, at least,
所定の第1の軸上に第1、第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、 前記第1の軸とは異なる軸である所定の第2の First in a predetermined first axis, a second, first magnetic field detector formed by arranging toward the third and fourth uniaxial transmitting coil in the same direction, different from said first axis axis predetermined second is
軸上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部と、 前記 On the shaft 5, 6, a second magnetic field detector formed by arranging toward the uniaxial transmitting coil of the seventh and eighth in the same direction, the
第1の軸を中心とし、かつ該第1の軸と前記磁界発生源 A first axis as a center, and the magnetic field source and the first shaft
との距離を半径とする第1の円周を推定する第1の算出 First calculation of estimating the first circumference radius the distance between the
手段と前記第2の軸を中心とし、かつ該第2の軸と前 Means, around the said second axis, and front and second axes
記磁界発生源との距離を半径とする第2の円周を推定す To estimate a second circumference the distance between serial magnetic source with a radius
る第2の算出手段と前記第1の円周と前記第2の円周 That the second calculation means, said first circumferential and said second circumferential
との交点、もしくは前記第1、第2の円周上の点を結ぶ Connecting intersection, or the first, the point on the second circumference of the
距離が最小となる各円周上の点を求め、前記交点、もし Distance determined points on the circumference becomes minimum, the intersection, if
くは前記距離が最小となる点に基づき磁界発生源を推定 Ku estimate a magnetic field generating source on the basis of the point where the distance is minimum
する手段とを備えたことを特徴とする Characterized by comprising a means for. また、本発明に In addition, the present invention
よる位置推定装置は、磁界を発生するための単軸発信コ Position estimation apparatus according the uniaxial outgoing co for generating a magnetic field
イルを有する磁界発生源と、前記磁界発生源で発生され A magnetic field source having yl, is generated by the magnetic field source
た磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出 Had a magnetic field detection means for detecting a magnetic field, said magnetic field detection
手段による磁界検出に基づき前記磁界発生源の位置情報 Position information of the magnetic field generating source based on the magnetic field detection by means
を検出する位置推定装置において前記磁界検出手段 In position estimation device for detecting the magnetic field detector
は、少なくとも所定の第1の軸上に第1、第2、第3 At least first, second, third to a predetermined first axis
及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置して And fourth uniaxial transmitting coil disposed towards the same direction
なる第1の磁界検出部と前記第1の軸とは異なる軸で In the first magnetic field detector, different from the first axis shaft comprising
ある所定の第2の軸上に第5、第6、第7及び第8の単 Fifth, sixth, seventh and eighth single of on a second axis of a given
軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁 Second magnetic made axis transmitter coil disposed towards the same direction
界検出部と前記磁界発生源からの磁界を受けた前記第 A field detector, wherein the receiving the magnetic field from the magnetic field source
1の磁界検出部の出力に基づき、前記磁界発生源と前記 Based on the output of one of the magnetic field detecting portion, the said magnetic field generating source
第1の磁界検出部とを含む平面を想定して複数の曲線を Assuming plane containing the first magnetic field detector a plurality of curves
算出し、該複数の曲線のうち、互いの交差状態が直交に Calculated, among the plurality of curves, the mutual crossing state orthogonal
近い曲線を求め、該曲線に基づき、前記第1の軸を中心 Seek close curve based on the curve, around the first axis
とし、かつ該第1の軸と前記磁界発生源との距離を半径 And then, and the distance between the between the first axis magnetic field source radius
とする第1の円周を推定する第1の算出手段と前記磁 First a first calculation means for estimating the circumference, the magnetic to
界発生源からの磁界を受けた前記第1の磁界検出部の出 Out of the first magnetic field detector which receives the magnetic field from the field generation source
力に基づき、前記磁界発 生源と前記第1の磁界検出部と Based on the force, and the said magnetic onset Namagen first magnetic field detector
を含む平面を想定して複数の曲線を算出し、該複数の曲 Assuming a plane including calculating a plurality of curves, tracks the plurality of
線のうち、互いの交差状態が直交に近い曲線を求め、該 Of the line determines the curve close to each other cross-state quadrature, the
曲線に基づき、前記第2の軸を中心とし、かつ該第2の Based on the curve, around the said second axis, and the second
軸と前記磁界発生源との距離を半径とする第2の円周を A second circumference of the distance between the shaft and the magnetic field generating source and the radius
推定する第2の算出手段と前記第1の円周と前記第2 A second calculation means for estimating, the said first circumferential second
の円周との交点、もしくは前記第1、第2の円周上の点 Intersection with the circumference of, or the first point on the second circumferential
を結ぶ距離が最小となる各円周上の点を求め、前記交 Seeking a point on the circumference having the minimum distance connecting the exchange
点、もしくは前記距離が最小となる点に基づき磁界発生 Point, or the magnetic field generator based on the point at which the distance is minimum
源を推定する手段とを備えたことを特徴とする。 Characterized by comprising a means for estimating the source.

【0015】 [0015]

【0016】 [0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, described embodiments of the present invention with reference to the drawings.

【0017】第1の実施の形態:図1ないし図39は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は内視鏡システムの構成を示す構成図、図2は図1の内視鏡装置形状検出装置の機能構成を示すブロック図、図3は図2の内視鏡装置形状検出装置の構成を示す構成図、図4は図3の内視鏡装置形状検出装置の要部である2ポートメモリ等の構成を示す構成図、図5は図4の2ポートメモリの動作を示すタイミング図、図6は図1の内視鏡システムの作用を示すフローチャート、図7は図6のFFT処理の流れを示すフローチャート、図8は図6の内視鏡システムの作用における並行処理タイミングを示すタイミング図、図9は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第1の説明図、図10は図6のソースコイル推定位置座標 [0017] First Embodiment: relates to the first embodiment of FIGS. 39 present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope system, endoscope of Figure 2 Figure 1 block diagram showing the functional configuration of a mirror device shape detection device, FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus shape detecting apparatus of FIG. 2, FIG. 4 is a main part of the endoscope device shape detecting apparatus of FIG. 3 configuration diagram showing a configuration such as certain 2-port memory, FIG. 5 is a timing diagram illustrating the operation of the two-port memory of FIG. 4, FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the endoscope system of FIG. 1, FIG. 7 in FIG. 6 flowchart showing a flow of the FFT processing, FIG. 8 is a timing diagram showing a parallel processing timing in the operation of the endoscope system of FIG. 6, FIG. 9 is a first to explain the principles of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6 illustration, FIG. 10 is a source coil estimated position coordinates of FIG. 6 出処理の原理を説明する第2の説明図、図11は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第3の説明図、図12は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第4の説明図、図13は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第5の説明図、図14は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第6の説明図、図15は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第7の説明図、図16は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第8 Second explanatory diagram for explaining the principle of output processing 11 the third explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 12 is a source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6 fourth explanatory diagram illustrating the principle, FIG. 13 is a fifth explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, the principle of Figure 14 is the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6 6 illustration of explaining the 15 shows a seventh explanatory diagram illustrating the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 16 illustrates the principles of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6 eighth to
の説明図、図17は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第9の説明図、図18は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第10の説明図、図19は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第11の説明図、図20は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート、図21は図6のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャート、図22は図20及び図21により算出されたソースコイル推定位置に対する位置更新制御処理の流れを示すフローチャート、図23は図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理の流れを示すフローチャート、図24は図23の通常モード処理による表示例を示す図、図25 Of illustration, Figure 17 is a ninth explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 18 is described in Section 10 for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6 Figure 19 shows an eleventh explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 20 is a first flow chart showing the flow of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 21 second flowchart showing a flow of a source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6, FIG. 22 is a flowchart showing a flow of location updating control processing for the source coil estimated position calculated by FIGS. 20 and 21, 23 flowchart showing a flow of an endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6, FIG. 24 shows a display example in the normal mode processing in FIG. 23, FIG. 25
は図23の拡大モード処理の流れを示すフローチャート、図26は図25の拡大モード処理による表示例を示す図、図27は図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における3Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルを説明する第1の説明図、図28は図27の3 Flowchart illustrating a flow of enlargement mode processing in FIG. 23, FIG. 26 is a view showing a display example by enlargement mode process of FIG. 25, FIG. 27 is a 3D model 1 and 3D in the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6 first explanatory diagram for explaining a model 2 image model, Figure 28 is 3 in FIG. 27
Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルの表示処理を示すフローチャート、図29は図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における3Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルを説明する第2の説明図、図30は図29の色調補正処理の流れを示す第1のフローチャート、図31は図30の色調補正処理の作用を説明する第1の説明図、図32は図29の色調補正処理の流れを示す第2のフローチャート、図33は図30 Flowchart illustrating a display process of D models 1 and 3D models second image model, Figure 29 is a second explanation for explaining an image model of the 3D model 1 and the 3D model 2 of the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6 FIG, 30 is a first flow chart showing the flow of the color correction processing of FIG. 29, FIG. 31 is a first illustrative drawing illustrating action of the color correction processing of FIG. 30, FIG. 32 is a color correction processing of FIG. 29 second flowchart illustrating the flow, Figure 33 Figure 30
の色調補正処理の作用を説明する第2の説明図、図34 The second illustrative drawing illustrating action of the tone correction processing, FIG. 34
は図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における2Dモデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャート、図35は図34による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図、図36は図6 Shows a display example of the endoscope shape detecting images flowchart illustrating a display process of an image model of the 2D model, Figure 35 is displayed in the process according to FIG. 34 in the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6 FIG. 36 is 6
の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における12点モデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャート、図37は図36による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図、図38は図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における直線モデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャート、図39は図38による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図である。 Flowchart illustrating a display process of the endoscope shape detecting images displayed image model 12 points model in the processing of FIG. 37 is a diagram showing a display example of the endoscope shape detecting images to be displayed in the process according to FIG. 36, FIG. 38 shows a display example of the endoscope shape detecting images flowchart illustrating a display process of an image model of the linear model, Figure 39 is displayed in the process according to Figure 38 in the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6 it is a diagram.

【0018】(構成)図1に示すように、本実施の形態の内視鏡システム1は、内視鏡検査を行う内視鏡装置2 [0018] (Configuration) As shown in FIG. 1, an endoscope system 1 of the present embodiment, the endoscope apparatus 2 for performing endoscopy
と、内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡装置形状検出装置3とを備え、この内視鏡形状検出装置3は、ベット4に横たわる患者5の体腔内に電子内視鏡6の挿入部7 When, a endoscope device shape detecting apparatus 3 used to assist the endoscopy, the endoscope shape detecting apparatus 3, the insertion of the electronic endoscope 6 into a body cavity of a patient 5 lying on the bed 4 part 7
を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。 Insert a is used as the insertion aid in performing the endoscopy.

【0019】電子内視鏡6は、可撓性を有する細長の挿入部7の後端に湾曲操作ノブを設けた操作部8が形成され、この操作部8からユニバーサルコード9が延出され、ビデオイメージングシステム(またはビデオプロセッサ)10に接続されている。 The electronic endoscope 6 includes an operation unit 8 provided with a bending operation knob at the rear end of the elongated insertion portion 7 having flexibility is formed, a universal cord 9 from the operation portion 8 is extended, and it is connected to a video imaging system (or a video processor) 10.

【0020】この電子内視鏡6は、ライトガイドが挿通されビデオプロセッサ10内の光源部からの照明光を伝送し、挿入部7の先端に設けた照明窓から伝送した照明光を出射し、患者等を照明する。 [0020] The electronic endoscope 6 transmits the illumination light from the light source portion in the video processor 10 light guide is inserted, emits the illumination light transmitted from the illumination window provided at the distal end of the insertion portion 7, to illuminate the patient and the like. 照明された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けた対物レンズにより、その結像位置に配置された撮像素子に像を結び、この撮像素子は光電変換する。 Subject, such as illuminated affected part by an objective lens mounted to the observation window provided adjacent to the illumination window, forms an image on the imaging element arranged on the imaging position, the imaging device performs photoelectric conversion.

【0021】光電変換された信号はビデオプロッセサ1 The converted signal photoelectrically video plot Princesa 1
0内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映像信号が生成され、ビデオプロセッサ10に接続された画像観察用モニタ11に表示される。 Are signal processing standard video signals generated by the video signal processing unit in the 0, it is displayed on the image observation monitor 11 connected to the video processor 10.

【0022】この電子内視鏡6には鉗子チャンネル12 [0022] The forceps channel 12 to the electronic endoscope 6
が設けてあり、この鉗子チャンネル12の挿入口12a Insertion opening 12a of is provided with, the forceps channel 12
から例えば16個の磁気発生素子(またはソースコイル)14a、14b、…、14p(以下、符号14iで代表する)を有するプローブ15が挿通されることにより、挿入部7内にソースコイル14iが設置される。 For example, from 16 magnetic generating element (or source coils) 14a, 14b, ..., 14p (hereinafter represented by symbol 14i) by the probe 15 having is inserted, the source coils 14i are disposed in the insertion portion 7 It is.

【0023】このプローブ15の後端から延出されたソースケーブル16は、その後端のコネクタが内視鏡形状検出装置3の装置本体21に着脱自在に接続される。 The source cable 16 extending from the rear end of the probe 15, the connector of the rear end is detachably connected to the endoscope shape detecting apparatus 3 of the main body 21. そして、装置本体21側から高周波信号伝達手段としてソースケーブル16を介して磁気発生手段となるソースコイル14iに高周波信号(駆動信号)を印加することにより、ソースコイル14iは磁界を伴う電磁波を周囲に放射する。 Then, by applying a high-frequency signal (driving signal) from the apparatus main body 21 side to the source coils 14i serving as magnetic generating element via the source cable 16 as a high-frequency signal transmitting means, the source coils 14i in the periphery of the electromagnetic wave with a magnetic field radiation to.

【0024】また、患者5が横たわるベット4には、共通の中心を持ち、同一直線上に同一方向に磁界を検出する少なくとも4つの単心コイル22kを並べた磁気検出素子(またはセンスコイル)、例えば4つのセンスコイル22a、22b、22c、22d(以下、22jで代表する)を、センスコイル22a及びセンスコイル22 Further, the bet 4 patient 5 lying has a common center, the magnetic sensing element (or sense coils) formed by arranging at least four single core coils 22k for detecting the magnetic field in the same direction on the same straight line, for example four sense coils 22a, 22b, 22c, 22d (hereinafter represented simply 22j), sense coils 22a and the sense coils 22
bを平行に、かつセンスコイル22c及びセンスコイル22dをセンスコイル22a及びセンスコイル22bと直交した状態の井げた状の位置に設置している。 In parallel b, and have established the sense coil 22c and the sense coil 22d in a grid-like position of the state orthogonal to the sense coils 22a and the sense coil 22b. この場合、単心コイル22kは全部で16個となる。 In this case, single-core coil 22k is 16 in total.

【0025】センスコイル22jは、ベット4のコネクタから検出信号伝達手段としてのセンスケーブル23を介して装置本体21に接続されている。 [0025] The sense coils 22j are connected to the apparatus main body 21 via the sense cable 23 as the detection signal transmitting means from the connector on the bet 4. この装置本体2 The apparatus body 2
1には使用者が装置を操作するための操作パネル24またはキーボード等が設けられている。 Operation panel 24 or keyboard for a user to operate the device is provided in the 1. また、この装置本体21には検出した内視鏡形状を表示する表示手段としてモニタ25が接続されている。 A monitor 25 is connected as a display means for displaying the endoscope shape detected in the main body 21.

【0026】さらに、内視鏡形状検出装置3の詳細な構成について説明する。 Furthermore, the detailed configuration of the endoscope shape detecting apparatus 3. 内視鏡形状検出装置3は、図2に示すように、ソースコイル14iを起動する駆動ブロック26と、センスコイル22jが受信した信号を検出する検出ブロック27と、検出ブロック27で検出した信号を信号処理するホストプロセッサ28とから構成される。 The endoscope shape detecting apparatus 3, as shown in FIG. 2, the drive block 26 to start the source coil 14i, a detection block 27 for detecting a signal sense coil 22j received, was detected by the detection block 27 signals composed of the host processor 28 for signal processing.

【0027】図3に示すように、電子内視鏡6の挿入部7に設置されるプローブ15には、上述したように、磁界を生成するための16個のソースコイル14iが所定の間隔で配置されており、これらソースコイル14i As shown in FIG. 3, the probe 15 installed in the insertion portion 7 of the electronic endoscope 6, as described above, sixteen source coils 14i for generating a magnetic field at a predetermined interval are arranged, these source coils 14i
は、駆動ブロック26を構成する16個の互いに異なる高周波の駆動信号を生成するソースコイル駆動回路31 The source coil driving circuit 31 to produce 16 different frequency of the drive signal constituting the drive block 26
に接続されている。 It is connected to the.

【0028】ソースコイル駆動回路部31は、各ソースコイル14iをそれぞれ異なる周波数の正弦波の駆動信号電流で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコイル駆動回路部31内部の図示しない駆動周波数設定データ格納手段或いは駆動周波数設定データ記憶手段に格納された駆動周波数設定データ(駆動周波数データとも記す)により設定される。 The source coil drive circuit 31 drives the respective source coils 14i in the respective different frequencies of the sine wave of the driving signal current, each driving frequency is stored drive frequency setting data not shown internal source coil drive circuit 31 is set by means or drive frequency setting data storage means is stored in the drive frequency setting data (also referred to as driving frequency data). この駆動周波数データは、ホストプロセッサ28において内視鏡形状の算出処理等を行うCPU(中央処理ユニット)32によりPIO(パラレル入出力回路)33を介してソースコイル駆動回路部31内の駆動周波数データ格納手段(図示せず)に格納される。 The driving frequency data, the drive frequency data of the endoscope CPU (central processing unit) for performing calculation processing or the like shape source coil driving circuit 31 via the PIO (parallel input circuit) 33 by 32 in host processor 28 It is stored in the storage unit (not shown).

【0029】一方、4つのセンスコイル22jを構成する16個の単心コイル22kは、検出ブロック27を構成するセンスコイル信号増幅回路部34に接続されている。 On the other hand, the 16 single-core coils 22k constituting the four sense coils 22j are connected to the sense coil signal amplifying circuit unit 34 constituting the detection block 27.

【0030】図4に示すように、センスコイル信号増幅回路部34では、単心コイル22kが1個につき1系統設けられた増幅回路35kに接続されており、各単心コイル22kで検出された微小な信号が増幅回路35kにより増幅されフィルタ回路36kでソースコイル群が発生する複数周波数が通過する帯域をもち不要成分を除去して出力バッファ37kに出力された後、ADC(アナログ・デジタル・コンバータ)38kでホストプロセッサ28が読み込み可能なデジタル信号に変換される。 As shown in FIG. 4, the sense coil signal amplifying circuit 34 is connected to the amplifier circuit 35k for single-core coil 22k is provided one system per one was detected in each single-core coils 22k after a minute signal is outputted to the amplifier circuit 35k by the amplified filter circuit 36k band multiple frequencies to pass through the source coil groups are generated to have remove unnecessary components in the output buffer 37k, ADC (analog-to-digital converter ) host processor 28 is converted into readable digital signals 38k.

【0031】なお、検出ブロック27は、センスコイル信号増幅回路部34及びADC38kより構成され、センスコイル信号増幅回路部34は増幅回路35k、フィルタ回路36k及び出力バッファ37kより構成される。 [0031] The detection block 27 is constituted from the sense coil signal amplifying circuit 34 and ADC38k, the sense coil signal amplifying circuit 34 amplifying circuit 35k, composed of the filter circuit 36k, and an output buffer 37k.

【0032】図3に戻り、このセンスコイル信号増幅回路部34の16系統の出力は、16個の前記ADC38 [0032] Returning to FIG. 3, the output of the 16 strains of the sense coil signal amplifying circuit 34, 16 of the ADC38
kに伝送され、制御信号発生回路部40から供給されるクロックにより所定のサンプリング周期のデジタルデータに変換される。 It is transmitted to k, and is converted into digital data of a predetermined sampling period by the clock supplied from the control signal generating circuit 40. このデジタルデータは、制御信号発生回路部27からの制御信号によりローカルデータバス4 The digital data, local data bus 4 by a control signal from the control signal generating circuit section 27
1を介して2ポートメモリ42に書き込まれる。 It is written in the two-port memory 42 through the 1.

【0033】なお、2ポートメモリ42は、図4に示すように、機能的には、ローカルコントローラ42a、第1のRAM42b、第2のRAM42c及びバススイッチ42dよりなり、図5に示すようなタイミングにより、ローカルコントローラ42aからのA/D変換開始信号によりADC38kがA/D変換を開始し、ローカルコントローラ42aからの切り換え信号によりバススイッチ42dがRAM42b、42cを切り換えながら第1RAM42b、42cを交互に読み出しメモリ及び書き込みメモリとして用い、書き込み信号により、電源投入後は、常時データの取り込みを行っている。 It should be noted, the two-port memory 42, as shown in FIG. 4, the functional, local controller 42a, a first RAM 42b, made of a second RAM42c and bus switch 42d, the timing shown in FIG. 5 by, ADC38k by a / D conversion start signal from the local controller 42a starts the a / D conversion, read 42d bus switch by switching signals from the local controller 42a is RAM 42b, while switching the 42c first 1RAM42b, 42c are alternately used as a memory and write the memory, the write signal, after power-on, have a full-time data capture.

【0034】再び、図3に戻り、CPU32は、制御信号発生回路部27からの制御信号により2ポートメモリ42に書き込まれたデジタルデータをローカルデータバス43、PCIコントローラ44及びPCIバス45 [0034] Again, returning to FIG. 3, CPU 32 is a control signal generating circuit section local data bus 43 to digital data written in the two-port memory 42 by a control signal from 27, PCI controller 44 and PCI bus 45
(図4参照)からなる内部バス46を介して読みだし、 Read through the internal bus 46 consisting of (see Fig. 4),
メインメモリ47を用い、後述するように、デジタルデータに対して周波数抽出処理(フーリエ変換:FFT) Using the main memory 47, as described later, the frequency extraction processing on the digital data (Fourier transform: FFT)
を行い、各ソースコイル14iの駆動周波数に対応する周波数成分の磁界検出情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタルデータから電子内視鏡6の挿入部7内に設けられた各ソースコイル14iの空間位置座標を算出する。 Was carried out, separated and extracted the magnetic field detection information of the corresponding frequency component in the driving frequency of the source coils 14i, each source provided from the digital data of the separated magnetic field detection information in the insertion portion 7 of the electronic endoscope 6 calculating the spatial position coordinates of the coil 14i.

【0035】また、算出された位置座標データから電子内視鏡6の挿入部7の挿入状態を推定し、内視鏡形状画像を形成する表示データを生成し、ビデオRAM48に出力する。 Further, from the calculated position coordinate data to estimate the insertion state of the insertion portion 7 of the electronic endoscope 6, generates display data for forming the endoscopic shape image, and outputs to the video RAM 48. このビデオRAM48に書き込まれているデータをビデオ信号発生回路49が読みだし、アナログのビデオ信号に変換してモニタ25へと出力する。 The video RAM48 written data are read video signal generating circuit 49, and outputs it to the monitor 25 to an analog video signal. モニタ25は、このアナログのビデオ信号を入力すると、表示画面上に電子内視鏡6の挿入部7の挿入形状を表示する。 Monitor 25 inputs the video signal of the analog, it displays the insertion shape of the insertion portion 7 of the electronic endoscope 6 on the display screen.

【0036】CPU32において、各ソースコイル14 [0036] In CPU32, each source coil 14
iに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル22jの4つの単心コイル22kに発生する起電力(正弦波信号の振幅値)と位相情報が算出される。 Magnetic field detection information corresponding to the i, i.e., the phase information is calculated four electromotive force generated in the single core coil 22k of each of the sense coils 22j (amplitude value of the sine wave signal). なお、位相情報は、起電力の極性±を示す。 The phase information indicates a polarity ± electromotive force.

【0037】(作用)ソースコイルの存在する空間をセンスコイルの出力から推定する手法と直交する2つのセンスコイル、平行な2つのセンスコイルからソースコイルの3次元位置を推定する手法は、特願平9−1406 The two sense coils perpendicular to the method of estimating the existing space (action) source coil from the output of the sense coils, a method for estimating a three-dimensional position of the source coil from two parallel sense coils No. flat 9-1406
03号の実施の形態と同一である。 Embodiment 03 No. and is the same.

【0038】本実施の形態では、空間上に配置された4 [0038] In this embodiment, it disposed on space 4
つのセンスコイルのうち、ソースコイルの存在する空間を精度良く推定しているセンスコイルを複数抽出し、抽出されたセンスコイルからソースコイルの3次元位置を推定する手法について説明する。 One of the sensing coils, the sensing coil are accurately estimated space existing source coils plurality extraction technique will be described for estimating a three-dimensional position of the extracted sense coils source coil.

【0039】本実施の形態の内視鏡システム1では、電源が投入されると、図6に示すように、ステップS1でパラメータファイルに基づき各システムパラメータを初期化し、ステップS2でハードウエアの初期化を行う。 [0039] In the endoscope system 1 of the present embodiment, when the power is turned on, as shown in FIG. 6, each system parameter based on the parameter file initialized in step S1, the initial hardware in step S2 carry out the reduction.

【0040】電源投入後は、2ポートメモリ42にはF [0040] After the power is turned on, the two-port memory 42 F
FT処理を行うためのFFTポイント数分のデータが常時更新されており(図5参照)、ステップS3で、CP FFT point number of the data for FT process has been updated at all times (see FIG. 5), in step S3, CP
U32は、このFFTポイント数分のデータを取り込む。 U32 takes in the data of the FFT point a few minutes. そして、ステップS4で窓関数法による処理によりデータの補正を行い、ステップS5で後述するFFT処理を行う。 Then, a correction of the data by the processing by the window function method in step S4, performs FFT processing described below at step S5. FFT処理後は、ステップS6で駆動周波数分の周波数成分を抽出し、ステップS7で振幅値及び位相差を算出し、ステップS8で算出した振幅値及び位相差の補正を行う。 After FFT processing, to extract the driving frequency component of the frequency component at step S6, to calculate the amplitude and phase difference in step S7, it corrects the amplitude and phase difference calculated in step S8.

【0041】そして、ステップS9で8個の前記ADC [0041] Then, eight of the ADC in step S9
38kからの信号(以下、チャンネル:CHとも記す) Signal from the 38k (or less, channel: also referred to as CH)
の検出が全て終了したか判断し、終了していなければステップS3に戻り、終了していればステップS10でセンスコイル特性に応じて全CH分の振幅値を補正し、ステップS11で全CH分の振幅値及び位相差により後述する方法によりソースコイル14iの推定位置座標を算出する。 The detection is judged whether all been completed, if not completed the process returns to step S3, correcting the amplitude value of all the CH content in accordance with the sense coil characteristics in step S10 if the finished, all the CH content in step S11 to the calculated estimated position coordinates of the source coils 14i by the method described below by an amplitude value and phase difference.

【0042】その後、ステップS12で内視鏡システム1のシステム終了SWがオンかどうか判断し、オンでないならば、ステップS13で後述する内視鏡形状検出イメージ画像表示処理を行い、ステップS3に戻り処理を繰り返す。 [0042] Then, the system terminates SW of the endoscope system 1 is determined whether ON at step S12, if not on, performs the endoscope shape detecting images display process described later at step S13, flow returns to step S3 processing repeated. また、ステップS12で内視鏡システム1のシステム終了SWがオンされると、ステップS14で各システムパラメータをパラメータファイルに保存した後、システムを終了する。 Further, the system ends SW of the endoscope system 1 is turned on at step S12, after storing each system parameter in the parameter file in Step S14, and terminates the system.

【0043】ステップS5でのFFT処理では、図7に示すように、CPU32は、ステップS21で全CHがシグナル状態(FFTポイント数分のデータが揃った状態)かどうか判断し、シグナル状態ならばステップS2 [0043] In FFT processing at step S5, as shown in FIG. 7, CPU 32 may all CH is determined whether the signal state (state data are aligned in FFT points several minutes) at step S21, if the signal state step S2
2に進み、シグナル状態でないならばステップS23でシグナル状態になるまで待機しステップS22に進む。 It advances to 2, and waits if not signaled in step S23 until the signal state proceeds to step S22.

【0044】ステップS22では、FFT処理を行うC [0044] In the step S22, C to perform the FFT processing
Hのビットの状態(ビットが0ならば今回処理のためのデータ、ビットが1ならば処理済みのデータ)を判断し、ビットが0ならばステップS24でFFTを行い、 Bit state (data for bit 0, this time processing, bit 1 if processed data) of H determines, bits subjected to FFT at 0, step S24,
FFT後ステップS25でビットの状態を1とする。 The state of the bit to 1 in FFT after step S25. ステップS22でビットが1ならばステップS21に戻り、次の第2以降のCH全てに対して処理を繰り返し全てのCHのFFT処理を行う。 Returning to bit 1, then step S21 in step S22, it performs the FFT processing for all CH repeats the processing for all of the second and subsequent following CH.

【0045】ステップS25後のステップS26では、 [0045] In the step S26 after the step S25,
全てのCHのビット状態が1かどうか判断し、全てのC The bit status of all the CH is determined whether 1, all the C
Hのビット状態が1でない場合は、ビット状態が1でないCHに対してFFT処理を行うためにステップS21 If bit state of H is not 1, the step S21 in order to perform FFT processing on the CH bit state is not 1
に戻る。 Back to. ステップS26で全てのCHのビット状態が1 Bit state of all CH in step S26 is 1
と判断すると、ステップS27で全CHをノンシグナル状態とし待機し、FFTポイント数分のデータが揃うとステップS28でシグナル状態にセットし、ステップS If it is determined that the total CH and waiting a non signaled in step S27, and sets the signal state at Step S28 the data of the FFT point number of align, step S
21に戻る。 Back to 21.

【0046】なお、図6の処理では、高速処理を行うために、図8に示すように、各処理単位を並列処理化するようにしている。 [0046] In the processing of FIG. 6, in order to perform high-speed processing, as shown in FIG. 8, so that parallel processing of each processing unit. 特に、処理時間が長く繰り返し演算であるFFTについては、同じ処理単位をほぼ同時に処理する構成にしている。 In particular, for the processing which is time longer repetitive calculations FFT, has a configuration that substantially simultaneously processes the same processing unit. この並列処理化の対応によりCP CP by the corresponding of the parallel processing of
U32の空き時間を有効に使用し高速化を図っている。 We are working to effectively use to speed up the free time of the U32.

【0047】上述したように、CPU32において、フーリエ変換に基づく周波数抽出処理を実現する。 [0047] As described above, in the CPU 32, to implement the frequency extraction processing based on Fourier transform. ここでは、各ソースコイル14iを駆動する正弦波の周波数f Here, the frequency f of the sinusoidal wave that drives the source coils 14i
iとデジタルデータの打ち切り幅との関係により生ずる漏れ(leakage)と呼ばれる現象が問題となる。 phenomenon called leakage (Leakage) caused by the relationship between the truncation width i and the digital data is a problem.

【0048】もし、サンプリングするデジタルデータの打ち切り幅(すなわち、信号列の長さに相当する)がすべての駆動周波数f iの周期に対して整数倍であれば、 [0048] If, truncation width of digital data to be sampled (i.e., corresponding to the length of the signal sequence) if an integral multiple with respect to the period of all the driving frequency f i,
各周波数の正弦波の振幅及び位相情報(いわゆる振幅スペクトル及び位相スペクトル)を正確に求めることが可能である。 Amplitude and phase information of the sine wave of each frequency (the so-called amplitude spectrum and phase spectrum) can be accurately determined. しかし、打ち切り幅が少なくともいずれか1 However, any truncation width is at least 1
つの駆動周波数f iの周期に対して整数倍でなければ漏れが発生し、算出する振幅及び位相情報に誤差として反映される。 One of leakage occur unless an integral multiple with respect to the period of the driving frequency f i, is reflected as an error in the amplitude and phase information is calculated. これを防ぐため、一般的にはHamming To prevent this, in general Hamming
窓等による窓関数法が用いられる(参考文献:THE Window function method is used by the window, etc. (Reference: THE
FAST FOURIER TRANSFORM E. FAST FOURIER TRANSFORM E.
ORAN BRIGHAM Sec. ORAN BRIGHAM Sec. 6)。 6).

【0049】しかしながら、前記窓関数法はあくまで漏れによる誤差を軽減しているものであるにすぎない。 [0049] However, the window function method is not only those are merely reduce the error due to leakage. また、駆動周波数として漏れの影響がなるべく小である値を使用する必要があり、これが制約となる場合もある。 Further, the influence of the leakage as the driving frequency must use a value that is possible small, in some cases this is a constraint.

【0050】以下に図6のステップS6おける、漏れによる影響を簡便な行列演算により積極的に補正し、より高精度な振幅及び位相情報を得ることを可能とする周波数抽出処理について説明する。 [0050] The following definitive step S6 in FIG. 6, the influence of leakage actively corrected by a simple matrix operation will be described the frequency extraction processing that makes it possible to obtain more accurate amplitude and phase information.

【0051】なお、簡単のため、フーリエ変換結果に対する正規化及び窓関数(矩形窓等)に対する係数倍での補償はすでになされているものとする。 [0051] For the sake of simplicity, it is assumed that already made compensation by a factor multiplied for normalization and window function (rectangular window, etc.) on Fourier transform results.

【0052】ある周波数f kの正弦波からなる信号列のフーリエ変換(ここでは複素離散的フーリエ変換とする)F k [0052] Fourier transform of the signal sequence composed of sine waves of a certain frequency f k (in this case a complex discrete Fourier transform) F k is

【数1】 [Number 1] で表される。 In represented. ここで、Nはサンプリングした離散信号列の長さ、jは虚数単位である。 Here, N the length of the discrete signal sequence sampled, j is an imaginary unit. kは実数倍Re{F F k number of actual times Re {F
k }及び虚数倍Im{F k }からなっている。 k} and consists imaginary fold Im {F k}.

【0053】一方、前述したデジタルデータの打ち切り幅が駆動周波数f iの周期の整数倍であるという条件は、離散的フーリエ変換により観測される周波数fs i Meanwhile, the condition that truncation width of digital data described above is an integral multiple of the period of the drive frequency f i is the frequency fs i observed by the discrete Fourier transform
と駆動周波数f iとが等しいということに相当する。 And the driving frequency f i corresponds with the equal. この条件が満たされない場合には、観測周波数fs iと駆動周波数f iとの間に誤差が生ずる(すなわち、周波数f iは観測できない)こととなる。 If this condition is not satisfied, the observed frequency fs i an error occurs between the drive frequency f i (i.e., the frequency f i can not be observed) that become. もしすべての観測周波数fs iと駆動周波数f iとが等しい関係にあれば、打ち切り幅はすべての駆動周波数f iの周期に対して整数倍となっているため漏れは発生しない。 If the if all the observation frequency fs i and relationships are equal driving frequency f i, truncation width leakage does not occur because it is an integral multiple with respect to the period of all the driving frequency f i.

【0054】ここでは、観測周波数fs iにおいて得られたフーリエ変換Fs iから本来求めるべき駆動周波数f iのフーリエ変換F iを導出する方法について示す。 [0054] Here, an method for deriving the Fourier transform F i of the observed frequency fs driving frequency to be obtained originally from the Fourier transform Fs i obtained in i f i.

【0055】サンプリングしたデジタルデータによる信号列が、それぞれ駆動周波数f i (i=1,2,…, [0055] sampled signal sequence by the digital data, each drive frequency f i (i = 1,2, ... ,
M)であるM個の正弦波により構成されている場合、観測周波数fs i及び駆動周波数f iの各フーリエ変換の関係は、 When configured by the M sine wave is M), the relationship between the Fourier transform of the observed frequency fs i and the driving frequency f i,

【数2】 [Number 2] と表すことができる。 It can be expressed as. 式(2)において、Aは、Re In the formula (2), A is, Re
{F 1 }、Im{F 1 }ないしRe{F M }、Im{F M {F 1}, Im to {F 1} no Re {F M}, Im { F M
}の間における漏れの量を規定する係数列から構成される大きさ2M×2Mの行列である。 A matrix of size 2M × 2M is composed of a coefficient sequence that defines the amount of leakage between}.

【0056】ここで、式(2)をあらためて [0056] In this case, once again the formula (2)

【数3】Y=A・X …(3) とする。 [Number 3] Y = A · X ... (3) to. 式(3)において、行列X及びYは、それぞれ駆動周波数f i及び観測周波数fs i (i=1,2, In the formula (3), the matrix X and Y each drive frequency f i and observation frequency fs i (i = 1, 2,
…,M)のフーリエ変換の実数倍及び虚数部からなる大きさ2M×1の行列である。 ... is a real number and matrix of size 2M × 1 consisting of the imaginary part of the Fourier transform of M). 行列Xにおいて、 In the matrix X,

【数4】 X=X 1 =[1,0,0,0,…,0,0,0] t …(4) (tは転置を表す)となるのは、信号列が駆動周波数f Equation 4] X = X 1 = [1,0,0,0, ..., 0,0,0] t ... (4) as made is (t denotes the transpose), signal sequence is the driving frequency f
1 、位相がπ/2ずれた振幅1の正弦波(すなわち余弦波)のみにより構成されている場合である。 1, a case which is constituted by only a sine wave having an amplitude of 1 phase-shifted [pi / 2 (i.e., a cosine wave). また、 Also,

【数5】 X=X 2 =[0,1,0,0,…,0,0,0] t …(5) となるのは、信号列が駆動周波数f1 、位相が0である正弦波のみにより構成されている場合である。 Equation 5] X = X 2 = [0,1,0,0, ..., 0,0,0] t ... and become (5), the signal sequence is the drive frequency f1, sinusoidal phase is 0 a case which is constituted by only.

【0057】同様に [0057] Similarly,

【数6】 X=X 3 =[0,0,1,0,…,0,0,0] t , X=X 4 =[0,0,0,1,…,0,0,0] t , : : X=X 2M-1 =[0,0,0,0,…,0,1,0] t , X=X 2M =[0,0,0,0,…,0,0,1] t …(6) は信号列としてそれぞれ駆動周波数f i (ここではi [6] X = X 3 = [0,0,1,0, ..., 0,0,0] t, X = X 4 = [0,0,0,1, ..., 0,0,0] t,:: X = X 2M -1 = [0,0,0,0, ..., 0,1,0] t, X = X 2M = [0,0,0,0, ..., 0,0, 1] t ... (6) each driving frequency as a signal sequence f i (i is here
=2,3,…,M)、位相のずれがπ/2または0である振幅1の正弦波を与えることにより発生するものである。 = 2,3, ..., M), in which a phase shift occurs by providing a sine wave having an amplitude 1 is a [pi / 2 or 0.

【0058】一方、行列X 1 ,X 2 ,…,X 2Mをそれぞれ式(3)に与えたときに得られる行列YをそれぞれY Meanwhile, the matrix X 1, X 2, ..., a matrix Y that is obtained when giving X 2M respectively formula (3), respectively Y
1 ,Y 2 ,…,Y 2Mとする。 1, Y 2, ..., and Y 2M. 行列Y 1ないしY 2Mは、それぞれ本来行列X 1ないしX 2Mとして得られるはずの信号列によるデジタルデータを与えたときの、漏れ(この場合、行列Xにおいて0となる項に0以外の値が生ずる、1であるべき値が他の値となる等)をともなう観測値である。 Matrix Y 1 to Y 2M is when given digital data by the signal sequence which should be obtained originally as a matrix X 1 to X 2M respectively, leakage (in this case, a value other than 0 in the section becomes zero in the matrix X is resulting a observed value with the value should be 1 and the like becomes other value). これらの行列Y=Y 1 ,Y 2 ,…,Y 2Mは行列Aの各列を構成する項に他ならないため、 Since these matrices Y = Y 1, Y 2, ..., Y 2M is nothing but the section constituting each column of the matrix A,

【数7】 A=[Y 1 ,Y 2 ,Y 3 ,…,Y 2M ] …(7) であることがわかる。 Equation 7] A = [Y 1, Y 2 , Y 3, ..., Y 2M] ... (7) is it can be seen.

【0059】以上をまとめると、駆動周波数f iのフーリエ変換F i (本来、振幅及び位相情報の算出に用いられるべき周波数抽出情報)からなる行列Xは、 [0059] In summary, the Fourier transform F i (originally the frequency extraction information to be used in calculating the amplitude and phase information) matrix X consisting of the drive frequency f i is

【数8】X=A -1・Y …(8) として示される、観測周波数fs iのフーリエ変換Fs i Equation 8] X = shown as A -1 · Y ... (8) , the Fourier transform Fs i of the observed frequency fs i
からなる行列Yに対する行列Aの逆行列A -1の乗算により求められ、行列Aは前述のように行列X=X 1 Obtained by the inverse matrix multiplication of A -1 of the matrix A for the matrix Y consisting of the matrix A matrix as described above X = X 1,
2 ,X 3 ,…,X 2Mとなるべき信号列を与えたときそれぞれ得られる行列Y=Y 1 ,Y 2 ,Y 3 ,…,Y 2Mから構成することが可能である。 X 2, X 3, ..., matrices obtained respectively when given a signal sequence to the X 2M Y = Y 1, Y 2, Y 3, ..., can be constructed from Y 2M.

【0060】したがって、あらかじめ求めた行列Aの逆行列A -1を、信号列のフーリエ変換から得られる行列Y [0060] Accordingly, the inverse matrix A -1 of the pre-determined matrix A, the matrix Y obtained from the Fourier transform of the signal sequence
に乗ずることで、より正確な周波数情報の抽出が可能となり、ひいてはソースコイル14iに対する高精度な位置推定が達成できる。 By multiplying the enables more accurate frequency information extraction can be achieved is therefore highly accurate position estimate for the source coils 14i.

【0061】また、フーリエ変換及び行列A -1の乗算を同時に実行する大きさ2M×Nの行列Qを作成しておき、長さN×1のデジタルデータに直接乗ずることにより行列Xを求めることも可能である。 [0061] Alternatively, it is acceptable to create a matrix Q of size 2M × N to perform the multiplication of the Fourier transform and matrix A -1 simultaneously obtaining the matrix X by multiplying directly the digital data of length N × 1 it is also possible.

【0062】これにより、内視鏡形状検出装置におけるソースコイル位置推定の高精度化が達成されるとともに、駆動周波数の選択における自由度が向上する。 [0062] Accordingly, the accuracy of the source coil position estimation in the endoscope shape detecting apparatus is achieved, thus improving the degree of freedom in the choice of driving frequency.

【0063】次に、図6のステップS11でのソースコイル推定位置座標算出処理について説明する。 Next, a description will be given of the source coils estimated position coordinates calculation process in step S11 in FIG. 6. まず、ソースコイル推定位置座標の算出方法を説明し、その後に具体的な処理内容を説明する。 First, it describes a method of calculating the source coil position estimate coordinates, then describing the specific processing contents.

【0064】図9に示すように、半径が極めて小さく薄い円形コイルでは、特開平9−84745号公報に記載されているように、円形コイルに電流を流すと磁気双極子と同様に、3次元空間上の点Pの磁位は次のような式で表すことができる。 [0064] As shown in FIG. 9, the radius is very small thin circular coil, as described in JP-A-9-84745, as with the magnetic dipole when an electric current is applied to the circular coil, three-dimensional magnetic potential of point P in space can be represented by the formula as follows.

【0065】 [0065]

【数9】 [Equation 9] μ :透磁率 N 1 :円形コイルの巻数 a :円形コイルの半径 I :円形コイルに流れる電流 従って、点PにおけるX,Y,Z軸と同一方向の磁界(H Px 、H Py 、H Pz )は、 mu: permeability N 1: number of turns of the circular coil a: radius of the circular coil I: current flowing through the circular coil Thus, X at the point P, Y, the magnetic field of the Z-axis in the same direction (H Px, H Py, H Pz) It is,

【数10】 [Number 10] のように求められる。 It is determined as. 図10に示すような3次元空間(以下ワールド座標系X W −Y W −Z W )において、磁界を発生する単心コイル(以下ソースコイル)の位置を(x gW 、y gW 、z gW )とし、3次元空間上の任意の位置を点P(x PW 、y PW 、z PW )とする。 In three-dimensional space as shown in FIG. 10 (hereinafter the world coordinate system X W -Y W -Z W), the position of the single core coil (hereinafter source coil) for generating a magnetic field (x gW, y gW, z gW) and then, to an arbitrary position on the three-dimensional space a point P (x PW, y PW, z PW) and.

【0066】ソースコイルを基準とした座標系をローカル座標系X L −Y L −Z Lとすると、ローカル座標系における点Pの座標(x Pl 、y Pl 、z Pl )は [0066] When coordinate system relative to the source coil and the local coordinate system X L -Y L -Z L, of the point P in the local coordinate system coordinates (x Pl, y Pl, z Pl) is

【数11】 [Number 11] l :ローカル座標系における原点Oから点Pへのベクトル P W :ワールド座標系における原点Oから点Pへのベクトル G W :ワールド座標系におけるソースコイルの位置へのベクトル R:回転マトリックス と表すことができる。 P l: vector P W from the origin O in the local coordinate system to point P: vector G W from the origin O in the world coordinate system to the point P: vector of the position of the source coil in the world coordinate system R: represents a rotation matrix be able to.

【0067】但し、Rは回転マトリックスで、図11に示す極座標系の回転マトリックスRは [0067] However, R is a rotational matrix, the rotation matrix R of the polar coordinate system shown in FIG. 11

【数12】 [Number 12] となる。 To become. αはZ W軸を中心とした回転量を、βはX W軸を中心とした回転量を示す。 α is the amount of rotation around the Z W-axis, beta represents the rotation amount around the X W axis.

【0068】ソースコイルを基準としたローカル座標系において、点Pに発生する磁界H l (H Pxl 、H Pyl [0068] In the local coordinate system based on the source coils, the magnetic field generated at the point P H l (H Pxl, H Pyl,
Pzl )は式(10)より H Pzl) than the formula (10)

【数13】 [Number 13] となる。 To become.

【0069】従って、ワールド座標系の点PにおけるX [0069] Thus, X at the point P in the world coordinate system
W 、Y W 、Z W軸と同一方向の磁界H W (H PxW 、H W, Y W, the magnetic field H W of Z W-axis in the same direction (H PxW, H
PyW 、H PzW )は、 PyW, H PzW) is,

【数14】 [Number 14] となる。 To become.

【0070】図12に示すように、ソースコイルを3次元空間上の適当な位置(X g 、Y g 、Z g )に、ソースコイルによって発生する磁界を起電力として検出するY [0070] As shown in FIG. 12, the appropriate position on the three-dimensional space source coil (X g, Y g, Z g) in, Y for detecting the magnetic field generated by the source coil as electromotive force
軸上にY軸と同一な方向に向いた単心コイル(以下センスコイル)を位置(X d 、Y d 、Z d )におくとセンスコイルの位置の磁界H yは式(14)より Position single core coil (hereinafter sense coils) oriented in the same direction and the Y-axis on the axis (X d, Y d, Z d) a magnetic field H y position of the sense coil when placed in the equation (14)

【数15】 [Number 15] となる。 To become.

【0071】さらに、センスコイルに発生する起電力V [0071] In addition, the electromotive force V generated in the sense coil
yは、磁界H yを時間tで偏微分することにより、次のような式で表される。 y, by partially differentiating the magnetic field H y at time t, is expressed by the following equation.

【0072】 [0072]

【数16】 [Number 16] 2 :センスコイルの巻数 ωI max cos(ωt+φ):ソースコイルに流す電流I max sin(ωt+φ)を時間tで微分した値 また、図13に示すように、Y軸を中心に円を描き、ソースコイルを円周に沿って移動させたとき、センスコイルには常に一定の起電力が発生する。 N 2: the sense coil turns ωI max cos (ωt + φ) : the value obtained by differentiating the current passed through the source coil I max sin a (ωt + φ) at time t In addition, as shown in FIG. 13, a circle around the Y axis, when moving along the source coils circumferentially constant and an electromotive force is generated in the sense coil. ただし、Y軸より見たセンスコイルの向きは常に同一とする。 However, the orientation of the sense coil as viewed from the Y axis is always the same.

【0073】このとき、センスコイルをY軸上に複数並べることにより、ソースコイルが存在する空間、すなわち、Y軸を中心とした円を推定することができる。 [0073] At this time, by arranging a plurality of sense coils on the Y axis, space is the source coil exists, i.e., it is possible to estimate the circle around the Y axis.

【0074】図14に示すように、Y軸上に4つのセンスコイルを置き、Y軸とソースコイルの位置によって構成される平面γの座標系をX'−Y'とすると、各センスコイルに発生する起電力Vyiは [0074] As shown in FIG. 14, on the Y-axis position the four sense coils, when X'-Y 'coordinate system of the plane γ formed by the position of the Y-axis and the source coils, each sensing coil the electromotive force Vyi generation

【数17】 [Number 17] となる。 To become. ただし、g x 、g yは平面γとソースコイルの向きによって表される項、x di 、y diは座標系X'− However, g x, g y Section represented by the direction of the plane γ and the source coil, x di, y di coordinate system X'-
Y'でのセンスコイルの位置、x g '、y g 'はソースコイルの位置を表す。 Y 'position of the sense coil in, x g', y g 'represents the position of the source coil.

【0075】式(17)が4つの未知数(g x 、g y [0075] formula (17) are four unknowns (g x, g y,
g '、y g ')によって表されることから、Y軸上に同一な向きに少なくとも4つセンスコイル並べることにより4つの方程式が得られ、方程式を解くことによって座標系X'−Y'でのソースコイルの位置が求められる。 x g ', y g' from being represented by), four equations by arranging at least four sense coils is obtained in the same orientation on the Y axis, the coordinate system by solving the equation X'-Y ' position of the source coil in is required.

【0076】詳細には、図15に示すように、3次元空間上に磁界を発生するソースコイルを適当な位置に、Y [0076] Specifically, as shown in FIG. 15, the source coil for generating a magnetic field in the three-dimensional space appropriate position, Y
軸上に4つのセンスコイルを置く。 Placing four sense coils on the axis. ソースコイルと4つのセンスコイルによって構成される平面γをX'−Y' The planar γ formed by the source coil and four sense coils X'-Y '
平面とし、そのときのソースコイルの位置を(x g 、y As the plane, the position of the source coil of the time (x g, y
g )、各センスコイルの位置を(x d0 、y d0 )、(x g), the position of each of the sense coils (x d0, y d0), (x
d1 、y d1 )、(x d2 、y d2 )、(x d3 、y d3 )とする。 d1, y d1), and (x d2, y d2), (x d3, y d3).

【0077】各センスコイルC s0 、C s1 、C s2 、C s3に発生する起電力V y0 、V y1 、V y2 、V y3は、式(17) [0077] Each sense coil C s0, C s1, C s2 , C s3 to generate electromotive force V y0, V y1, V y2 , V y3 of the formula (17)
より次のようになる。 More is as follows.

【0078】 [0078]

【数18】 [Number 18]

【数19】 [Number 19]

【数20】 [Number 20]

【数21】 [Number 21] ただし、k si (i=0,1,2,3)は、ソースコイルの電流量と、各センスコイルの巻数等により決定される定数。 However, k si (i = 0,1,2,3) is determined by the amount of current source coil by turns of each sense coil function.

【0079】式(19)、(20)を行列で表すと [0079] (19), and represented by a matrix (20)

【数22】 [Number 22] となり、センスコイルとソースコイルの位置で表される項を行列Aで表す。 Next, it represents a term represented by the position of the sense coil and the source coil by the matrix A.

【0080】 [0080]

【数23】 [Number 23] クラーメルの方程式から行列Aの逆行列A -1を求めると When the equation of Cramer obtaining an inverse matrix A -1 of the matrix A

【数24】 [Number 24] となり、g x 、g yは次のように計算できる。 Next, g x, g y can be calculated as follows.

【0081】 [0081]

【数25】 [Number 25] 逆行列A -1を計算し、g x 、g yを式(18)、(2 It computes the inverse matrix A -1, g x, a g y Equation (18), (2
1)に代入すると Substituting 1)

【数26】 [Number 26]

【数27】 [Number 27] となる。 To become. ただし、 However,

【数28】 [Number 28] である。 It is.

【0082】式(26)、(27)は、x g 、y gを未知数とする非線形方程式となる。 [0082] Equation (26), (27) is a nonlinear equation to unknowns x g, y g. この2つの非線形方程式に対し、ニュートン法を適用しx g 、y gを求める。 For this two nonlinear equations, we obtain the applying the Newton method x g, y g.

【0083】実際にセンスコイルに発生する起電力をV [0083] In fact the electromotive force generated in the sense coil V
y0 '、V y3 '、式(26)、(27)のV y0 、V y3を推定値とすると、それぞれの差分値は y0 ', V y3', equation (26), when the estimated value V y0, V y3 (27), each of the difference values

【数29】 f 1 (X g 、Y g )=V y0 −V y0 ' …(29) [Number 29] f 1 (X g, Y g ) = V y0 -V y0 '... (29)

【数30】 f 2 (X g 、Y g )=V y3 −V y3 ' …(30) となる。 [Number 30] f 2 (X g, Y g ) = V y3 -V y3 '... is (30). 式(29)、(30)において、センスコイルに発生する起電力V y0 '、V y3 'が正確に測定され、推定値V y0 、V y3のx g 、y gがソースコイルの位置と完全に一致した場合、式(29)、(30)の右辺の値は0になる。 In the formula (29), (30), the electromotive force V y0 generated in the sense coil ', V y3' is accurately measured, x g estimate V y0, V y3, complete with the position of y g source coil If it matches, the equation (29) becomes zero value on the right side of (30).

【0084】そこで、ソースコイルの位置を推定するために、f 1 =0、f 2 =0を満たすx g 、y gを求める。 [0084] Therefore, in order to estimate the position of the source coil, x g satisfying f 1 = 0, f 2 = 0, determine the y g.

【0085】f 1 、f 2をx g 、y gで偏微分すると、 [0085] f 1, f 2 the x g, and partial differential in the y g,
ヤコビ行列Jは Jacobian matrix J is

【数31】 [Number 31] となる。 To become.

【0086】ヤコビ行列Jの逆行列J -1をクラーメルの方程式から求め、行列Cとおく。 [0086] The inverse matrix J -1 of the Jacobian matrix J determined from the equation of Cramer, put the matrix C.

【0087】 [0087]

【数32】 [Number 32] ニュートン法は Χ (k+1) =Χ (k) −ΔΧ (k)で定義される非線形方程式f(Χ)=0の反復解法であり、修正量ΔΧ (k)をf(Χ)のΧ=Χ (k)付近での線形近似に基づいて定める。 Newton method Χ (k + 1) = Χ (k) -ΔΧ (k) non-linear equation f (chi) which is defined by = 0 is the iterative solution, chi correction amount ΔΧ a (k) f of (chi) = chi (k) determined based on a linear approximation in the vicinity.

【0088】ΔΧ (k) =J -1 (Χ (k) )f(Χ (k) ) いま、x g 、y gの適当な初期値をx g0 、y g0とするとx g 、y gの近似値x g1 、y g1 [0088] ΔΧ (k) = J -1 ( Χ (k)) f (Χ (k)) Now, x g, the appropriate initial value of y g and x g0, y g0 x g, the y g approximate value x g1, y g1 is

【数33】 x g1 =x g0 −{c 001 (x g0 、y g0 )+c 012 (x g0 、y g0 )} … (33) Equation 33] x g1 = x g0 - {c 00 f 1 (x g0, y g0) + c 01 f 2 (x g0, y g0)} ... (33)

【数34】 y g1 =y g0 −{c 101 (x g0 、y g0 )+c 112 (x g0 、y g0 )} … (34) のように求めることができる。 Equation 34] y g1 = y g0 - {c 10 f 1 (x g0, y g0) + c 11 f 2 (x g0, y g0)} ... can be calculated as (34).

【0089】x g1 、y g1を式(29)、(30)に代入し、f 1 、f 2の値が0にならなければ式(33)、 [0089] The x g1, y g1 formula (29) are substituted into (30), if not to f 1, the value of f 2 0 Formula (33),
(34)のx g0 、y g0にx g1 、y g1を代入しx g2 、y g2 Substituting x g1, y g1 in x g0, y g0 of (34) x g2, y g2
を求め、再びf 1 、f 2を計算する。 The calculated, to calculate the f 1, f 2 again. この操作を繰り返すことにより、f 1 、f 2が0に近づき、x g 、y gが求められる。 By repeating this operation, closer to f 1, f 2 is 0, x g, y g is obtained.

【0090】なお、ニュートン法によって非線形方程式を解いたが、最小2乗法等の手法を用いてもよい。 [0090] Although solving the non-linear equation by Newton's method, or by using a method of least squares or the like.

【0091】単心コイルを少なくとも4つ同一直線上に同一な向きに並べたセンスコイルの出力値から、センスコイルとソースコイルにより構成される平面上のソースコイルの位置を推定することができる。 [0091] From the output values ​​of the sense coils arranged single core coil in the same orientation into at least four collinear, it is possible to estimate the position of the source coil on the plane formed by the sense coil and the source coil. すなわち、3次元空間においてソースコイルが存在する空間(円)が推定される。 That is, the space in which the source coil is present (yen) is estimated in a three-dimensional space.

【0092】従って、空間上に単心コイルを同一直線上に同一な向きに少なくとも4つ並べたセンスコイルを、 [0092] Thus, at least four arranged sense coils and the single core coil in a space in the same orientation on the same line,
少なくとも2つ配置することにより、ソースコイルの3 By at least two configurations, a source coil 3
次元位置を推定することができる(空間上の2つの円の交点として求められる)。 It is possible to estimate the dimension position (determined as the intersection of two circles in space).

【0093】センスコイル22kは4つの単心コイルによって構成されており、次に、センスコイルの4つの単心コイルのうち最大出力値を発生する単心コイルの出力値を取り出し、各センスコイルの最大出力値の大きい2 [0093] The sense coils 22k is constituted by four single-core coils, then take the output value of the single core coil for generating a maximum output value of the four single-core coils of the sense coils, of each of the sense coils 2 large maximum output value
つのセンスコイルを選択する。 To select One of the sense coil.

【0094】選択された2つのセンスコイルの配置の条件、すなわち、直交または平行に応じてソースコイルの3次元位置を推定する。 [0094] Conditions of the arrangement of two sense coil selected, i.e., estimates the three-dimensional position of the source coil according to orthogonal or parallel.

【0095】本実施の形態では、空間上の2つの円の交点または2つの円周上の点を結ぶ距離が最も短くなる各円周上の点を求める(ノイズ等により2つの円が交点をもたない場合がある)。 [0095] In this embodiment, the two distances connecting a point on the intersection or two circumference of the circle is determined points on shortest respective circumferential (two circles intersection by such noise in a space there is a case that does not have).

【0096】まず、選択された2つのセンスコイルが直交して配置された場合について説明する。 [0096] First, a case will be described in which two sense coil selected arranged orthogonally. 図16に示すように、ソースコイルを適当な位置に、センスコイルをX軸、Y軸上にそれぞれおくと、各センスコイルの出力値からソースコイルが存在する円C 1 、C 2が求められる。 As shown in FIG. 16, the source coil in place, X-axis sense coils, when placed respectively on the Y-axis, the circle C 1, C 2 that there are source coil from the output value of each of the sense coils are required .

【0097】C 1が平面x=a 1上に存在し中心(a [0097] C 1 is present on the plane x = a 1 center (a
1 、0、0)、半径r 1の円、C 2が平面y=b 2上に存在し中心(0、b 2 、0)、半径r 2の円とすると、 1, 0,0), a circle of radius r 1, the center C 2 is present on the plane y = b 2 (0, b 2, 0), when a circle of radius r 2,

【数35】 C 1 :(x−a 12 +y 2 +z 2 =r 1 2 …(35) [Number 35] C 1: (x-a 1 ) 2 + y 2 + z 2 = r 1 2 ... (35)

【数36】 C 2 :x 2 +(y−b 22 +z 2 =r 2 2 …(36) となる。 [Number 36] C 2: x 2 + a (y-b 2) 2 + z 2 = r 2 2 ... (36).

【0098】一方、図17に示すように、任意の点P [0098] On the other hand, as shown in FIG. 17, an arbitrary point P
(x 1 、y 1 、z 1 )から平面y=b 2に垂直に下ろしたときの点Qの座標は (x 1 、b 2 、z 1 ) である。 (X 1, y 1, z 1) coordinates of the point Q when drawn perpendicular to the plane y = b 2 from is (x 1, b 2, z 1).

【0099】点Qと円C 2の中心(0、b 2 、0)を通過する平面y=b 2上に存在する直線mは実変数tを用いて [0099] point Q and the circle C 2 centered (0, b 2, 0) line m which is present on the plane y = b 2 passing by using a real variable t

【数37】x=x 1 +tx 1 y=b 2 z=z 1 +tz 1 …(37) と表される。 Equation 37] x = x 1 + tx 1 y = b 2 z = z 1 + tz 1 ... represented as (37). 式(35)を円C 2の方程式(36)に代入すると Substituting equation (35) into the equation of the circle C 2 (36)

【数38】 (x 1 +tx 12 +(z 1 +tz 12 =r 2 2 …(38) となり、tは次のようになる。 [Number 38] (x 1 + tx 1) 2 + (z 1 + tz 1) 2 = r 2 2 ... (38) next, t is as follows.

【0100】 [0100]

【数39】 [Number 39] 直線mと円C2 の交点は2点存在するが、ここでは、t Intersection of the straight line m and the circle C2 is present two points, but here, t
>0の場合を考える。 > Consider the case of 0. 式(39)を式(37)に代入すると Substituting equation (39) into equation (37)

【数40】 [Number 40] となる。 To become. 式(40)は、図17に示すように点Pに最も近い円C 2上の点P'を表す。 Equation (40) represents the point P 'of the closest on the circle C 2 at point P, as shown in FIG. 17.

【0101】このとき、図18に示すように、点P(x [0102] At this time, as shown in FIG. 18, the point P (x
1 、y 1 、z 1 )が円C 1上にあるならば 1, if y 1, z 1) is on the circle C 1

【数41】x 1 =a 11 =r 1 cosθ z 1 =r 1 sinθ …(41) であり、これを式(40)に代入して Equation 41] is x 1 = a 1 y 1 = r 1 cosθ z 1 = r 1 sinθ ... (41), which are substituted into equation (40)

【数42】 [Number 42] となる。 To become.

【0102】円C 1上の点と円C 2の上の点の距離の2 [0102] of the yen distance of a point on the point and the circle C 2 on the C 1 2
乗Dは Power of D is

【数43】 [Number 43] であり、(43)式をθについて微分すると , And the is differentiated for θ the expression (43)

【数44】 [Number 44] となる。 To become.

【0103】式(44)を0にする条件は sinθ=0 (2円が交点を持たず、r 1 <a 1かつr 1 <b 2または、r 1 <b 2または、r 2 <a 1の場合)または [0103] Conditions that equation (44) 0 have no sin [theta = 0 (2 yen intersections, r 1 <a 1 and r 1 <b 2, or, r 1 <b 2 or, r 2 <a 1 of the case), or

【数45】 [Number 45] である。 It is.

【0104】したがって、式(45)を満たすθは、 [0104] Therefore, the θ satisfies the equation (45),

【数46】 [Number 46] となり、式(46)および式(40)、(41)から各円C 1 、C 2の円周上の点の座標を求めることができる。 Next, formula (46) and (40) it is possible to find the coordinates of a point on the circumference of the circle C 1, C 2 from (41).

【0105】円C 1上の点を(x c1 、y c1 、z c1 )、円C 2の点を(x c2 、y c2 、z c2 )とすると、ソースコイルの位置(x g 、y g 、z g )を例えば、各座標値の平均値として求める。 [0105] The point on ¥ C 1 (x c1, y c1 , z c1), when the point of the circle C 2 and (x c2, y c2, z c2), the position of the source coil (x g, y g the z g) for example, determined as the average value of each coordinate value.

【0106】 [0106]

【数47】 [Number 47] したがって、単心コイルを同一直線上に同一な向きに4 Therefore, the same orientation of the single core coils collinear 4
つ並べたセンスコイルを2つ用いることにより、空間上のソースコイルの位置を推定できる。 One side by side by using two sensing coils, may estimate the position of the source coil in space.

【0107】次に、選択された2つのセンスコイルが平行に配置された場合について説明する。 [0107] Next, the case where the two sense coil selected arranged in parallel. 図19に示すように、各センスコイルを平行に並べることによりソースコイルの位置を推定する。 As shown in FIG. 19, it estimates the position of the source coil by arranging the sense coil in parallel. いま、センスコイルにより得られる円C 1 Now, the circle C 1 obtained by the sense coil

【数48】x=a 1 y=b 1 +r 1 cosθ z=r 1 sinθ …(48) また、円C 2 Equation 48] x = a 1 y = b 1 + r 1 cosθ z = r 1 sinθ ... (48) Further, a circle C 2

【数49】x=a 2 y=b 2 +r 2 cosφ z=r 2 sinφ …(49) と表す。 [Number 49] x = a 2 y = b 2 + r 2 cosφ z = r 2 sinφ ... expressed as (49). 1上の点をP 1 (x 1 、y 1 、z 1 )、C 2 A point on C 1 P 1 (x 1, y 1, z 1), C 2
上の点をP 2 (x 2 、y 2 、z 2 )とすると、円C 1 When the point above and P 2 (x 2, y 2 , z 2), the circle C 1,
2上の点が交わる又は最も接近するときの条件は Condition when a point on the C 2 intersect or be closest is

【数50】 y1 =y2 かつz1 =z2 …(50) となる。 [Number 50] y1 = y2 and the z1 = z2 ... (50).

【0108】条件式(50)に式(48)、(49)を代入し [0108] Equation (48) in the conditional expression (50), by substituting (49)

【数51】 b 1 +r 1 cosθ=b 2 +r 2 cosθ …(51) Equation 51] b 1 + r 1 cosθ = b 2 + r 2 cosθ ... (51)

【数52】 r 1 sinθ=r 2 sinφ …(52) 式(52)の両辺を2乗すると r 1 2 (1−cos 2 θ)=r 2 2 (1−cos 2 φ) となり、式(51)を代入し整理する。 Equation 52] r 1 sinθ = r 2 sinφ ... (52) Equation (52) r 1 2 When squaring both sides of (1-cos 2 θ) = r 2 2 (1-cos 2 φ) , and the formula ( 51) to assign the organizing.

【0109】 [0109]

【数53】 [Number 53] 式(48)と式(53)、式(49)と式(52)、 Equation (48) Equation (53), equation (49) and (52),
(53)からに、円C 1 、C 2の交点(a 1 =a 2 )または最も接近する2点を求めることができる。 From (53) it is possible to find the circle C 1, the intersection of C 2 (a 1 = a 2) or closest to 2 points.

【0110】円C 1 、C 2上の最も接近した2点が求められた場合、直交して配置された場合で示したように、 [0110] ¥ C 1, if the closest two points on C 2 is determined, as shown in the case which is arranged orthogonally,
X軸方向の成分は平均をとることで1つの座標値を推定する(Y、Z軸方向の成分は、式(53)により1つ決定されている)。 Component in the X-axis direction estimates the one coordinate values ​​by taking the average (Y, component in the Z-axis direction is determined one by the equation (53)).

【0111】次に、上述した方法に基づく、CPU32 [0111] Then, based on the method described above, CPU32
における具体的なソースコイル推定位置座標算出処理について説明する。 Specific source coil estimated position coordinate calculating process will be described in.

【0112】図1に示したように、4つの単心コイルを同一直線上に同一な向きに並べたセンスコイル22jをベット4に4つ配置する。 [0112] As shown in FIG. 1, four single-core coil arranged four sense coils 22j which are arranged in the same orientation on the same line on the bed 4. また、単心コイルを16個つなげたソースコイル14iのプローブ15を電子内視鏡6の鉗子チャンネル12から挿入する。 Also, inserting the probe 15 of the source coils 14i obtained by connecting 16 pieces of single core coil from the forceps channel 12 of the electronic endoscope 6.

【0113】内視鏡形状検出装置3において、各ソースコイル14iに対応するセンスコイル22jに発生する電圧の最大振幅値と位相を求め、位相値から電圧の最大振幅値の±の極性を決定し、極性をもつ電圧値をセンスコイル22jの電圧値とする。 [0113] In the endoscope shape detecting apparatus 3 calculates the maximum amplitude value and the phase of the voltage generated in the sense coil 22j corresponding to the respective source coils 14i, determines the polarity of the ± maximum amplitude value of the voltage from the phase value , the voltage value with a polarity and a voltage value of the sense coil 22j.

【0114】すなわち、CPU32は、図20に示すように、ステップS31とステップS32で初めに処理されるソースコイル14iとセンスコイル22jの順番の初期化を行う。 [0114] That is, CPU 32, as shown in FIG. 20, to initialize the order of the source coils 14i and the sense coil 22j that are processed initially at step S31 and step S32. つまり、ステップS31ではiに0をセットし、ステップS32ではjに0をセットする。 That is, set to 0 to i in step S31, 0 is set to the j in step S32.

【0115】まず、第0番目のソースコイルと第0番目のセンスコイルが選ばれ、ステップS33において、第0番目のセンスコイルの4つの単心コイルに発生する電圧値V 00 、V 01 、V 02 、V 03が取り込まれる。 [0115] First, the 0th source coil and 0th sensor coil selected in step S33, a voltage value generated in four single-core coil of the 0-th sense coil V 00, V 01, V 02, V 03 is taken. そして、 And,
ステップS34にて、ステップS33で取り込まれた4 In step S34, it captured at Step S33 4
つの電圧値の最大電圧値V max [j]が検出される。 One of the maximum voltage value V max of the voltage value [j] is detected.

【0116】ステップS35は、すべてのセンスコイルの最大電圧値の検出が終了したかを検出し、終了していなければステップS36に進みjをインクリメントし、 [0116] Step S35 detects whether the detection of the maximum voltage value of all sense coils completed, j is incremented proceeds to step S36 if not terminated,
ステップS33へ戻る。 Back to step S33.

【0117】ステップS35が終了すると、ステップS [0117] When the step S35 is completed, step S
37へ進み各センスコイルの絶対値の最大電圧値を比較し、大きい2つのセンスコイルを抽出する。 Proceed to 37 compares the maximum voltage value of the absolute value of each of the sense coils, to extract the two sense coils large.

【0118】ステップS38では、ステップS37で抽出された2つのセンスコイルに対し、第0番目のソースコイルによって構成されるそれぞれの平面上でのソースコイルの2次元位置(x' g00 ,y' g00 )、 [0118] At step S38, the relative two sense coils extracted in step S37, 2-dimensional position of the source coil on each plane formed by the 0-th source coil (x 'g00, y' g00 ),
(x' g01 ,y' g01 )を求める。 (X 'g01, y' g01 ) seek.

【0119】ステップS39は、ステップS37で抽出された2つのセンスコイルの配置が直交しているか否かの判別し、直交している場合は図21のステップS40 [0119] Step S39 determines whether or not the determined arrangement of the two sense coils extracted in step S37 are orthogonal, the step S40 in the case where orthogonal Figure 21
へ進み、そうでない場合は図21のステップS41へ進む。 To proceed. If not, the operation proceeds to step S41 of FIG. 21.

【0120】図21に示すように、ステップS40では、2つのセンスコイルが直交した関係でのソースコイルが存在する円を算出し、ステップS41では、2つのセンスコイルが平行した関係でのソースコイルが存在する円を算出する。 [0120] As shown in FIG. 21, in step S40, calculates a circle source coil in relation the two sense coils orthogonal exists, in step S41, the source coils in the two sense coils in parallel relationship but to calculate the circle present.

【0121】ステップS42では、2つのセンスコイルの配置条件により算出された2つの円から、それぞれの円周上の点が最も接近する円周上の点を算出する。 [0121] At step S42, the two circles calculated by the arrangement condition of the two sense coils, calculates a point on the circle which points on each circle closest.

【0122】そして、ステップS43にてステップS4 [0122] Then, step S4 in the step S43
2で算出された2点から第0番目のソースコイルの3次元空間上の位置(x g0 ,y g0 ,z g0 )を求め、ステップS44ですべてのソースコイルの3次元位置(x gi ,y From 2 points calculated by the 2 position on the three-dimensional space of the 0-th source coil (x g0, y g0, z g0) the determined three-dimensional positions of all the source coils at step S44 (x gi, y
gi ,z gi )が求められたかを検出し、すべてのソースコイルの3次元位置(x gi ,y gi ,z gi )が求められていない場合は、図20のステップS45でiをインクリメントしてステップS32に戻り、すべてのソースコイルの3次元位置(x gi ,y gi ,z gi )が求められるまで処理を繰り返して、処理を終了する。 gi, detects whether z gi) is determined, three-dimensional positions of all the source coils (x gi, if y gi, z gi) is not required increments i in a step S45 of FIG. 20 returning to step S32, 3-dimensional positions of all the source coils (x gi, y gi, z gi) repeats the process until the sought, the process ends.

【0123】従って、単心コイルを同一直線上に同一な向きに4つ並べたセンスコイルを4つ用いることにより、空間上のソースコイルの位置を推定できる。 [0123] Therefore, by using four of four arranged sense coils and the single core coil in the same orientation on the same line, it can estimate the position of the source coil in space.

【0124】なお、本実施の形態では、各センスコイルの最大電圧の絶対値の大きさから必要なセンスコイルを抽出したが、4つのセンスコイルのそれぞれとソースコイルによって構成される平面上のソースコイルの位置を推定し、ソースコイルとセンスコイルとの距離が近い(円の半径が小さい)2つのセンスコイルを検出し、ソースコイルの3次元位置を推定しても良い。 [0124] In the present embodiment has been extracted a sense coil required from the magnitude of the absolute value of the maximum voltage of each of the sense coils, the source of the plane formed by the respective source coils of the four sense coils estimating the position of the coil, (smaller radius of the circle) a short distance between the source coil and the sense coil detects the two sense coils may estimate the 3D position of the source coil.

【0125】このように推定された空間上のソースコイルの位置は常時更新されるが、ソースコイルの位置に対して、図22に示す位置更新制御処理が行われる。 [0125] This estimated position of the source coil in space as is constantly updated, with respect to the position of the source coil position updating control processing shown in FIG. 22 is performed. すなわち、図22に示すように、例えば第0番目のソースコイルの空間上の位置(3次元位置)の座標を(x 0 That is, coordinates (x 0 of as shown in FIG. 22, for example, the position in space of the 0th source coil (three-dimensional position),
0 ,z 0 )としたとき、ステップS51でこの3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )を入力し、ステップS52でこの3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )が1回目のソースコイル推定位置座標算出処理により得られた最初の3 y 0, z 0) and the time, the three-dimensional estimated coordinates in step S51 (x 0, y 0, z 0) to enter, the three-dimensional estimated coordinates in step S52 (x 0, y 0, z 0) the first 3 but obtained by the source coil estimated position coordinates calculation process first
次元推定座標かどうか判断し、最初の3次元推定座標でないならば、ステップS53に進み、最初の3次元推定座標ならば、ステップS54に進む。 Determining whether the dimension estimating coordinates, if not the first 3-dimensional estimation coordinates, the process proceeds to step S53, if the first three-dimensional estimation coordinates, the process proceeds to step S54.

【0126】最初の3次元推定座標の場合、ステップS [0126] In the case of the first three-dimensional estimation coordinates, step S
54で3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )を前回3次元推定座標(x B ,y B ,z B )として格納し、ステップS 54 In the three-dimensional estimated coordinates (x 0, y 0, z 0) of the previous three-dimensional estimated coordinates (x B, y B, z B) stored as step S
55で3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )をソースコイル推定位置座標算出処理の出力とし処理を終了する。 55 In the three-dimensional estimated coordinates (x 0, y 0, z 0) to end the processing and output of the source coil estimated position coordinate calculating process.

【0127】次に、最初の3次元推定座標ではなく、2 [0127] Next, rather than the first three-dimensional estimation coordinates, 2
回目の処理により得られた3次元推定座標(x 0 ,y 0 3-dimensional estimation coordinates obtained by rotating first process (x 0, y 0,
0 )について説明する。 z 0) will be described. この場合も、ステップS51 In this case, step S51
でこの3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )を入力し、ステップS52でこの3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 In type the three-dimensional estimated coordinates (x 0, y 0, z 0), the three-dimensional estimated coordinates in step S52 (x 0, y 0, z 0)
が1回目のソースコイル推定位置座標算出処理により得られた最初の3次元推定座標かどうか判断するが、最初の3次元推定座標でないので、ステップS53に進み、 There is judged whether the first three-dimensional estimation coordinates obtained by the source coil position estimate coordinate calculation process of the first, since it is not the first 3-dimensional estimation coordinates, the process proceeds to step S53,
今回の3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )と前回3次元推定座標(x B ,y B ,z B )との差の絶対値が、所定のx,y,z座標の変動制限値x s ,y s ,z sを越えていないかどうか判断し、越えていない場合には、最初の3 This 3-dimensional estimation coordinates (x 0, y 0, z 0) from the previous three-dimensional estimated coordinates (x B, y B, z B) the absolute value of the difference between the predetermined x, y, change the z-coordinate limit x s, y s, it is determined whether or not exceed z s, in a case when it does not exceed the first 3
次元推定座標と同様に、ステップS54で3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )を前回3次元推定座標(x B Like the dimension estimating coordinates, three-dimensional estimated coordinates in step S54 (x 0, y 0, z 0) of the previous three-dimensional estimated coordinates (x B,
B ,z B )として格納し、ステップS55で3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )をソースコイル推定位置座標算出処理の出力とし処理を終了する。 y B, stored as z B), step S55 in 3-dimensional estimation coordinates (x 0, y 0, z 0) to end the processing and output of the source coil estimated position coordinate calculating process.

【0128】また、ステップS53で今回の3次元推定座標(x 0 ,y 0 ,z 0 )と前回3次元推定座標(x B ,y [0128] Also, this 3-dimensional estimation coordinates in step S53 (x 0, y 0, z 0) from the previous three-dimensional estimated coordinates (x B, y
B ,z B )との差の絶対値が、所定のx,y,z座標の変動制限値x s ,y s ,z sを越えていると判断すると、ステップS56に進み、前回3次元推定座標(x B ,y B B, the absolute value of the difference between z B) are given x, y, variation limiting value x s z-coordinate, y s, it is determined to be above a z s, the flow advances to step S56, the previous 3-dimensional estimation the coordinates (x B, y B,
B )をソースコイル推定位置座標算出処理の出力とし処理を終了する。 The z B) and terminates the processing and output of the source coil estimated position coordinate calculating process.

【0129】このようにソースコイルの位置に対して、 [0129] with respect to the position of such a source coil,
所定のx,y,z座標の変動制限値x s ,y s ,z sにより位置更新制御処理が行われる。 Given x, y, variation limiting value x s z-coordinate, y s, the location updating control processing by z s is performed.

【0130】なお、図22においては、第0番目のソースコイルを例に説明したが、この処理は全てのソースコイルに対して行われる。 [0130] Incidentally, in FIG. 22 has been described the 0th source coil as an example, this process is performed for all the source coils.

【0131】次に、図6のステップS13での内視鏡形状検出イメージ画像表示処理について説明する。 [0131] Next, a description will be given endoscope shape detecting image image display processing in step S13 in FIG. 6.

【0132】内視鏡形状検出イメージ画像表示処理は、 [0132] endoscope shape detecting images display process,
図23に示すように、ステップS61でソースコイル推定位置座標算出処理より出力されたソースコイルの空間上の位置(3次元位置)の座標に基づき内視鏡形状モデルデータを構築する。 As shown in FIG. 23, to construct the endoscope shape model data on the basis of the coordinates of the position in space of the source coil output from the source coil position estimate coordinate calculation process (three-dimensional position) at step S61. そして、ステップS62で内視鏡装置形状検出装置3に設けられている入力部からの入力により、内視鏡形状モデルデータによる内視鏡形状モデルの描画モードを判別し、通常モードならばステップS Then, by an input from the input portion provided in the endoscope apparatus shape detection device 3 at step S62, determines the drawing mode of the endoscope shape model with the endoscope shape model data, step S if normal mode
63の通常モード処理を行い、拡大モードならばステップS64の拡大モード処理を行って処理を終了する。 63 Normal mode processing carried out of, the process is terminated by performing the enlargement mode processing of step S64, if the enlargement mode.

【0133】そして、通常モード処理では、内視鏡装置形状検出装置3のモニタ25に、図24に示すような内視鏡形状モデルが表示される。 [0133] Then, in the normal mode processing, the endoscope apparatus shape detection apparatus 3 of the monitor 25, the endoscope shape model as shown in Figure 24 is displayed.

【0134】拡大モード処理は、図25に示すように、 [0134] enlargement mode processing, as shown in FIG. 25,
ステップS71で内視鏡形状モデルが表示されているモニタ25上(図24参照)において拡大する範囲を選択するため、操作パネル24を操作し、その範囲の例えば左上と右下の座標を取得する。 Since the endoscope shape model in step S71 to select a range to expand in the monitor 25 on which is displayed (see FIG. 24), operates the operation panel 24, and acquires, for example, the upper left and lower right coordinates of the range . そして、ステップS72 Then, step S72
で選択した左上と右下の座標が同じかどうか判断し、同じならば拡大範囲が決定できないため、ステップS71 Since in the selected upper left and lower right coordinates to determine whether the same, larger range can not determine if the same, step S71
に戻り、選択した左上と右下の座標が同じでない場合には、ステップS73に進む。 Return, when the coordinates of the upper left and lower right selected is not the same proceeds to step S73.

【0135】ステップS73では、選択された範囲の中心に現在の内視鏡形状モデルの中心を移動させる。 [0135] At step S73, it moves the center of the current of the endoscope shape model to the center of the selected area. そして、ステップS74で選択された範囲がモニタ25の表示ウインドと同じになるように拡大し処理を終了する。 The selected range in step S74 is finished the enlargement processing to be the same as the display window of the monitor 25.

【0136】これにより、モニタ25に図24のように表示されていた内視鏡形状モデルは、図26に示すように、拡大されてモニタ25に表示される。 [0136] Thus, the endoscope shape model is displayed as shown in Figure 24 to monitor 25, as shown in FIG. 26, it is enlarged and displayed on the monitor 25.

【0137】また、内視鏡形状のイメージ画像を次のモデルから選択して表示することができる。 [0137] Further, it is possible to select and display images of the endoscope shape the following models. すなわち、 (1)3Dモデル1および3Dモデル2 (2)2Dモデル (3)12点モデル (4)直線モデル である。 That is, (1) 3D model 1 and the 3D model 2 (2) 2D model (3) 12-point model (4) linear model.

【0138】3Dモデル1および3Dモデル2においては、3次関数曲線近似とナチュラルラインによる補間法、3次B−スプライン補間法あるいは2次B−スプライン補間法により、図27に示すように、ソースコイルの点座標からから内視鏡形状の立体像を補間し、ソースコイルの任意の座標の2つのモデルの法線ベクトルを得る。 [0138] In the 3D model 1 and the 3D model 2, the interpolation method using cubic function curve approximation and natural line, the cubic B- spline interpolation or quadratic B- spline interpolation, as shown in FIG. 27, the source interpolating the stereoscopic image of endoscope shape color from point coordinates of the coil to obtain the normal vectors of two models of arbitrary coordinates of the source coils.

【0139】そして、図28に示すように、ステップS [0139] Then, as shown in FIG. 28, step S
81で内視鏡形状モデルデータから、図29に示す面ab From the endoscope shape model data 81, the plane ab shown in FIG. 29
cd、面cdefの順で面を描画し、ステップS82で各点に対してそれぞれの法線ベクトルを用いて面のシェーディング(スムーズシェーディング)を行い、内視鏡形状の立体イメージ画像を表示する。 cd, drawn forward in terms of surface cdef, performs shading surface (smooth shading) with each of the normal vectors for each point in step S82, the displays a stereoscopic image of the endoscope shape.

【0140】次に、ステップS83で、モニタ25平面をXY平面としたときの奥行き方向Z軸座標を、立体感を向上させるためにグレースケールによる色調補正を行うかどうか判断し、行う場合にはステップS84により色調補正処理を行い処理を終了する。 [0140] Next, in step S83, the depth direction Z-axis coordinate when the monitor 25 plane and the XY plane, determines whether to color correction by the gray scale in order to improve the stereoscopic effect, in the case of performing the and it ends the process performs a color correction processing by the step S84.

【0141】ステップS84の色調補正処理は、内視鏡装置形状検出装置3の計測範囲フルスケールで色調補正を行う第1の色調補正処理と、内視鏡形状モデルの存在領域フルスケールで色調補正を行う第2の色調補正処理とがある。 [0141] color correction in the step S84 includes a first color correction process for performing color correction in a measurement range full scale of the endoscope apparatus shape detection apparatus 3, the color tone correction in the existing area full scale of the endoscope shape model there are a second color correction process for performing.

【0142】第1の色調補正処理は、図30に示すように、ステップS91で計測範囲の最大値及び最小値を取得し、ステップS92で内視鏡形状モデルデータから色調を算出し、ステップS93で算出された色調から表示できる色を求めて色調補正を行う。 [0142] The first color correction processing, as shown in FIG. 30, and obtains the maximum value and the minimum value of the measurement range at step S91, the calculated tone from the endoscope shape model data in step S92, step S93 performing color correction of color that can be displayed from the color tone in the calculated seek. これにより図31に示すように、Z軸方向の計測範囲をフルスケールとして色調補正がなされる。 Thus, as shown in FIG. 31, color correction is performed the measurement range in the Z axis direction as a full scale.

【0143】一方、第2の色調補正処理は、図32に示すように、ステップS95で内視鏡形状モデルの存在範囲の最大値及び最小値を取得し、ステップS96で内視鏡形状モデルデータから色調を算出し、ステップS97 [0143] On the other hand, the second color correction processing, as shown in FIG. 32, and obtains the maximum value and the minimum value of the existing range of the endoscope shape model in step S95, the endoscope shape model data in step S96 to calculate the color tone from, step S97
で算出された色調から表示できる色を求めて色調補正を行う。 Performing color correction of color that can be displayed from the color tone in the calculated seek. これにより図33に示すように、内視鏡形状モデルの存在範囲をフルスケールとして色調補正がなされる。 Thus, as shown in FIG. 33, the color tone correction is made for the presence range of the endoscope shape model as a full scale. つまり、第2の色調補正処理は、第1の色調補正処理に比べ内視鏡形状モデルに対して細かく色調補正を行うことになる。 That is, the second color correction processing will be carried out finely color correction with respect to the first color correction compared endoscope shape model to process.

【0144】内視鏡形状のイメージ画像の2Dモデルでは、図34に示すように、ステップS101でソースコイルの各座標を中心に円を描く(円は常に視点方向を向いている)。 [0144] In 2D models endoscope shape of images, as shown in FIG. 34, (and circles always oriented viewpoint direction) draws a circle around each coordinate of the source coils at step S101. そして、ステップS102で色調補正を行うかどうか判断し、行う場合にはステップS103により色調補正処理を行い処理を終了することで、モニタ2 Then, it is determined whether to color correction in step S102, by the process ends performs color correction processing in step S103 in the case where the monitor 2
5に図35に示すような内視鏡形状のイメージ画像を表示する。 5 to display the image of the endoscope shape as shown in FIG. 35.

【0145】また、内視鏡形状のイメージ画像の12点モデルでは、図36に示すように、ステップS105でソースコイルの全ての位置座標を線で結び、ステップS [0145] In the 12-point model image of the endoscope shape, as shown in FIG. 36, tie all coordinates of the source coils at the line in step S105, step S
106で全ての点に×印を描き処理を終了することで、 By the process ends draw a × mark all points in 106,
モニタ25に図37に示すような内視鏡形状のイメージ画像を表示する。 Show image of the endoscope shape as shown in FIG. 37 on the monitor 25.

【0146】さらに、内視鏡形状のイメージ画像の直線モデルでは、図38に示すように、ステップS108でソースコイルの全ての位置座標を線で結び、ステップS [0146] Further, in the linear model of the image of the endoscope shape, as shown in FIG. 38, tie all coordinates of the source coils at the line in step S108, step S
109で全ての点に「黒塗り□印」を描き処理を終了することで、モニタ25に図39に示すような内視鏡形状のイメージ画像を表示する。 All points at 109 by terminating the drawing process the "black □ mark", and displays the image of the endoscope shape as shown in FIG. 39 on the monitor 25.

【0147】(効果)以上説明したように、本実施の形態では、3次元空間上に配置された複数のセンスコイルからソースコイルが存在する空間を精度良く推定しているセンスコイルを選択し、ソースコイルの3次元位置を推定しているため、ソースコイルの正確な3次元位置を推定することができる。 [0147] As (effect) explained above, in this embodiment, to select a sense coil that accurately estimated space existing source coil from a plurality of sense coils arranged in the three-dimensional space, since the estimated three-dimensional position of the source coil, it is possible to estimate an accurate three-dimensional position of the source coil.

【0148】第2の実施の形態:図40ないし図42は本発明の第2の実施の形態に係わり、図40はソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する説明図、図41は図40のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート、図42は図40のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャートである。 [0148] Second Embodiment: FIGS. 40 to 42 relates to a second embodiment of the present invention, FIG 40 is an explanatory diagram for explaining the principle of source coils estimated position coordinate calculating process, FIG. 41 FIG. a first flow chart showing the flow of the source coil estimated position coordinates calculation process 40, FIG. 42 is a second flowchart showing a flow of source coils estimated position coordinate calculating process of FIG. 40.

【0149】(構成)第2の実施の形態は、その構成は第1の実施の形態と同じであり、異なる点はソースコイルの3次元位置を推定する処理方法であるので、同じ符号をつけ説明は省略する。 [0149] (Configuration) second embodiment, the configuration is the same as in the first embodiment, since different is a processing method for estimating a three-dimensional position of the source coil, with the same reference numerals description thereof is omitted.

【0150】(作用)1つのセンスコイルによって推定されるソースコイルの存在する円は、図15に示すように単心コイルC S0 〜C S2とC S1 〜C S3によって得られる2つの非線型方程式(26),(27)を満たす点(x [0150] present circular source coils estimated by (action) one sense coil, two non-linear equations obtained by the single-core coil C S0 -C S2 and C S1 -C S3 as shown in FIG. 15 (26), a point that satisfies (27) (x
g ,y g )をニュートン法により導き、点(x g ,y g )から円の方程式として算出する。 g, y g) the guidance by Newton's method to calculate the point (x g, the y g) as equation of a circle.

【0151】ソースコイルとセンスコイルが接近した場合、図40に示すように、式(26),(27)を満たす交点が複数存在し、推定系の初期値(x g0 ,y g0 )の値からそれらの交点の1つが求められる。 [0151] If the source coil and sense coil are close, as shown in FIG. 40, the value of formula (26), the intersection that satisfies (27) there is a plurality, the initial value of the estimated system (x g0, y g0) one of them of the intersection from, but is required.

【0152】いま、図40において第2交点が求められたとすると、第2交点の座標値からソースコイルが存在する円が求められる。 [0152] Assuming that the second intersection point determined in FIG. 40, circles second intersection source coils from the coordinate values ​​of the presence is determined.

【0153】求められた円を図18に示す円C 1とすると、他のセンスコイルから円C 2を求め、2つの円周上の最も近接する点P,P'を計算することによりソースコイルの3次元位置を決定できる。 [0153] When a circle is determined and the circle C 1 shown in FIG. 18, we obtain the circle C 2 from the other sense coil, P point of closest on the two circumferential, source coil by calculating a P ' three-dimensional position of the can be determined.

【0154】このとき、第2交点が正しい場合、点P, [0154] In the case at this time, the second point of intersection is correct, the point P,
P'間の距離は0に近づき、正しくないときは点P, P 'distance between approaches to 0, the point when the incorrect P,
P'間の距離は離れることから、2組のセンスコイルによって推定される2つの円の円周上の点の距離が、最も短くなるようなセンスコイルの組み合わせを求め、得られた2つのセンスコイルからソースコイルの3次元位置を推定する。 Since P 'the distance between the leaves, the distance of a point on the circumference of two circles which are estimated by the two pairs of sense coils, obtains a combination of shortest such sense coil, resulting two sense estimating a three-dimensional position of the source coil from the coil.

【0155】図41、図42はソースコイルの3次元位置を推定する処理のフローを示す。 [0155] Figure 41, Figure 42 shows the flow of processing for estimating a three-dimensional position of the source coil.

【0156】図41に示すように、ステップS120とステップS121は、ソースコイル14iとセンスコイル22jの順番の初期化を行う。 [0156] As shown in FIG. 41, step S120 and step S121 initializes the order of the source coils 14i and the sense coil 22j.

【0157】初めに、第0番目のソースコイルと第0番目のセンスコイルが選ばれ、ステップS122において、第0番目のセンスコイルの4つの単心コイルに発生する電圧V 00 ,V 01 ,V 02 ,V 03が取り込まれる。 [0157] First, the 0th source coil and 0th sensor coil selected in step S122, the voltage V 00 generated in four single-core coil of the 0-th sense coil, V 01, V 02, V 03 is taken. ステップS123では、ステップS122で取り込まれた4 In step S123, it captured at Step S122 4
つの電圧全てが0[V]であるかを判別する。 One of all voltage to determine whether is 0 [V].

【0158】ステップS123において、すべての電圧が0[V]の場合、ステップS128により第0番目のセンスコイルに対応するフラグを0にセットし、ステップS129でjをインクリメントし、ステップS122 [0158] In step S123, if all the voltage is 0 [V], and sets the flag corresponding to the 0th sensor coil by step S128 to zero, j is incremented in step S129, step S122
に戻り第1番目のセンスコイルの処理に移行する。 Shifts to the first sense coil processing returns to.

【0159】ステップS123において、全ての電圧が0[V]でない場合、ステップS124により第0番目のセンスコイルに対応するフラグを1にセットする。 [0159] In step S123, if all the voltage is not 0 [V], it is set to 1 a flag corresponding to the 0-th sense coil in step S124.

【0160】ステップS125では、第0番目のセンスコイルと第0番目のソースコイルにより構成される平面上のソースコイルの位置(x g00 ,y g00 )を算出し、ステップS126でソースコイルが存在する円を推定する。 [0160] At step S125, the by 0th sensor coil and 0th source coil to calculate the position of the source coil on the plane formed (x g00, y g00), there is a source coil in step S126 to estimate the circle.

【0161】いま、第0番目のセンスコイルの処理が終了したことから、ステップS127によりステップS1 [0161] Since now the processing of the 0-th sense coil has been completed, step S1 in step S127
29の処理に移行し、ステップS129でjをインクリメントする。 Moves to 29 of the processing increments the j in step S129.

【0162】ステップS127は、第0番目のソースコイルに対する全てのセンスコイルに処理が終了したこと検出し、図42のステップS131へ進む。 [0162] Step S127 is processing to all the sense coils relative 0th source coil detects that ended, the process proceeds to step S131 in FIG. 42.

【0163】図42に示すように、ステップS131では、フラグが1にセットされたセンスコイルを抽出し、 [0163] As shown in FIG. 42, in step S131, the flag is extracted a sense coil which is set to 1,
抽出された全てのセンスコイルの組み合わせに対し2つの円周上の点が最も接近する円周上の点と、その2点間の距離を算出する。 A point on the circumference that points on the two circumferential closest to combinations of all the sense coils that are extracted, and calculates the distance between the two points.

【0164】ステップS131で算出された距離が最も短くなるセンスコイルの組み合わせをステップS132 [0164] The combination of the sense coils the calculated distance is the shortest in step S131 step S132
で求め、ステップS133で、求められた2つのセンスコイルからソースコイルの3次元位置を算出する。 In determined, at step S133, it calculates the three-dimensional position of the source coil from the two sense coils obtained.

【0165】ステップS134は、全てのソースコイルに対して処理が行われたかを判別し、すべてのソースコイルに対して処理が行われていない場合は、図41のステップS130でiをインクリメントしてステップS1 [0165] Step S134 is to determine whether the processing for all of the source coils has been performed, if the processing has not been performed for all of the source coils, increments i at step S130 of FIG. 41 step S1
21に戻り、すべてのソースコイルに対して処理が行われるまで処理を繰り返して、16個のソースコイルの3 Returning to 21, repeats the process until the process for all of the source coil takes place, 3 of the 16 source coils
次元位置を求め、処理を終了する。 Seeking dimension position, the process ends.

【0166】(効果)2組のセンスコイルによって推定された2つの円の円周上の点の距離から正しく円を推定したか判別できるため、センスコイルとソースコイルが近接した場合でも正しくソースコイルの3次元位置を推定できる。 [0166] (Effect) two pairs for possible determine estimated correctly circle from a distance of a point on the circumference of two circles which are estimated by the sense coil, correct source coil even if the sense coil and the source coil are close three-dimensional position of can be estimated.

【0167】第3の実施の形態:図43ないし図45は本発明の第3の実施の形態に係わり、図43はソースコイル推定位置座標算出処理を説明する説明図、図44は図43の角度θが直交した状態に近い2つセンスコイルによるソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート、図45は図43の角度θが直交した状態に近い2つセンスコイルによるソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャートである。 [0167] The third embodiment: FIGS. 43 to 45 relates to a third embodiment of the present invention, FIG 43 is an explanatory diagram for explaining the source coil estimated position coordinate calculating process, FIG. 44 of FIG. 43 first flowchart, the source coil by the two sense coils close to the state in which the angle θ are orthogonal in FIG. 45 FIG. 43 showing a flow of a source coil estimated position coordinate calculation processing by the two sense coils close to the state in which the angle θ are orthogonal is a second flowchart showing a flow of estimated position coordinate calculating process.

【0168】(構成)第3の実施の形態は、その構成は第1の実施の形態と同じであり、異なる点はソースコイルの3次元位置を推定する処理方法であるので、同じ符号をつけ説明は省略する。 [0168] (Configuration) A third embodiment, the configuration is the same as in the first embodiment, since different is a processing method for estimating a three-dimensional position of the source coil, with the same reference numerals description thereof is omitted.

【0169】(作用)本実施の形態では、4つの単心コイルによって構成されるセンスコイルが推定する円が、 [0169] (Operation) In the present embodiment, a circle of estimating the sense coil constituted by four single-core coils,
精度良く求められているかの判断を2つの曲線の交差条件から求め、その結果に応じて2つのセンスコイルを選び出し、ソースコイルの3次元位置を推定する。 Determined whether the determination has been accurately determined from the two curves cross conditions, it picks the two sense coils in accordance with the result, to estimate the three-dimensional position of the source coil.

【0170】1つのセンスコイルによって推定されるソースコイルの存在する円は、図15に示すように単心コイルC S0 〜C S2とC S1 〜C S3によって得られる2つの非線型方程式(26),(27)を満たす点(x g ,y g [0170] One existing circular source coils estimated by the sense coil, two non-linear equations obtained by the single-core coil C S0 -C S2 and C S1 -C S3 as shown in FIG. 15 (26) , (27) that satisfy (x g, y g)
をニュートン法により求める。 The determined by Newton's method.

【0171】このとき、式(26),(27)のx g [0171] In this case, equation (26), x g of (27),
gの偏微分を the partial differential of y g

【数54】 [Number 54]

【数55】 [Number 55] とおき、y gをx gの関数とすると、位置(x g ,y g )における式(26),(27)で表される曲線の接線方向のベクトルは Distant, when the y g is a function of x g, the position (x g, y g) wherein in (26), the tangential vector of the curve represented by (27)

【数56】 [Number 56]

【数57】 [Number 57] と表される。 Denoted. それぞれの正規化したベクトルを ν' 0 =(x' 0 ,y' 0 ) …(58) ν' 3 =(x' 3 ,y' 3 ) …(59) とすると、式(26),(27)で表される曲線が交差する角度θは cosθ=x' 0 x' 3 +y' 0 y' 3 …(60) となる。 Each normalized vector ν '0 = (x' 0 , y '0) ... (58) ν' 3 = (x '3, y' 3) ... When (59), equation (26), ( angle θ which curve represented intersect at 27) becomes cosθ = x '0 x' 3 + y '0 y' 3 ... (60).

【0172】図43に示すように、角度θが小さいと交差する位置がノイズよる影響を受けやすいことから、角度θが直交した状態に近いセンスコイルを2つ選び、ソースコイルの3次元位置を求める。 [0172] As shown in FIG. 43, since the position that intersects with the angle θ is small is easily affected by noise, the sense coil is close to a state where the angle θ are orthogonal two select, a 3-dimensional position of the source coil Ask.

【0173】図44及び図45はソースコイルの3次元位置を推定する処理のフローを示す。 [0173] FIGS. 44 and 45 show a flowchart of a process for estimating a three-dimensional position of the source coil.

【0174】図44に示すように、ステップS140とステップS141はソースコイル14iとセンスコイル22jの順番の初期化を行い。 [0174] As shown in FIG. 44, step S140 and step S141, initialize the order of the source coils 14i and the sense coil 22j.

【0175】初めに、第0番目のソースコイルと第0番目のセンスコイルが選ばれ、ステップS142において、第0番目のセンスコイルの4つの単心コイルに発生する電圧V 00 ,V 01 ,V 02 ,V 03が取り込まれる。 [0175] First, the 0th source coil and 0th sensor coil selected in step S142, the voltage V 00 generated in four single-core coil of the 0-th sense coil, V 01, V 02, V 03 is taken. ステップS143では、ステップS142で取り込まれた4 In step S143, it captured at Step S142 4
つの電圧全てが0[V]であるかを判別する。 One of all voltage to determine whether is 0 [V].

【0176】ステップS143において、すべての電圧が0[V]の場合、ステップS150により第0番目のセンスコイルに対応するフラグを0にセットし、ステップS149でjをインクリメントし、ステップS142 [0176] In step S143, if all the voltage is 0 [V], and sets the flag corresponding to the 0th sensor coil by step S150 to zero, j is incremented in step S149, step S142
に戻り第1番目のセンスコイルの処理に移行する。 Shifts to the first sense coil processing returns to.

【0177】ステップS143において、全ての電圧が0[V]でない場合、ステップS144により第0番目のセンスコイルに対応するフラグを1にセットする。 [0177] In step S143, if all the voltage is not 0 [V], it is set to 1 a flag corresponding to the 0-th sense coil in step S144.

【0178】ステップS145では、第0番目のセンスコイルと第0番目のソースコイルにより構成される平面上のソースコイルの位置(x g00 ,y g00 )を算出し、ステップS146で位置(x g00 ,y g00 )で2つの曲線が交差する時の角度θを求める。 [0178] At step S145, it calculates the position of the source coil on the plane formed (x g00, y g00) by the 0-th sense coil and 0th source coil position in step S146 (x g00, y g00) 2 two curves is determine the angle θ at the time of crossing.

【0179】いま、第0番目のセンスコイルの処理が終了したことから、ステップS147によりステップS1 [0179] Since now the processing of the 0-th sense coil has been completed, the step S1 in step S147
49の処理に移行し、ステップS149でjをインクリメントする。 Moves to 49 of the processing increments the j in step S149.

【0180】ステップS147は、第0番目のソースコイルに対する全てのセンスコイルに処理が終了したこと検出し、ステップS151へ進む。 [0180] Step S147 is processing to all the sense coils relative 0th source coil detects that ended, the process proceeds to step S151.

【0181】ステップS151では、フラグが1にセットされたセンスコイルを抽出し、抽出されたセンスコイルのうち交差する角度θが直交した状態に近い2つのセンスコイルを選択する。 [0181] At step S151, the flag is extracted a sense coil which is set to 1, the angle of intersection of the extracted sense coils θ selects two sense coils close to the state of being perpendicular.

【0182】そして、図45に示すように、ステップS [0182] Then, as shown in FIG. 45, step S
152は、ステップS151で選択された2つのセンスコイルの配置の状態が直交しているかを検出し、直交していれば、ステップS40へ進み、それ以外はステップS41へ進む。 152 detects whether the state of arrangement of the two sense coils selected in step S151 are orthogonal, if the orthogonal, the process proceeds to step S40, otherwise proceeds to step S41.

【0183】ステップS40から処理が終了するまでの処理は、第1の実施の形態で説明した通りである(図2 [0183] The processing from step S40 until the process is completed is as described in the first embodiment (FIG. 2
0及び図21参照)。 Referring 0 and 21).

【0184】(効果)本実施の形態では、4つの単心コイルによって構成される複数のセンスコイルからノイズ等の影響の少ない2つのセンスコイルが選択されるため、ソースコイルの3次元位置を精度良く推定できる。 [0184] Since in the form of (Effects) In this embodiment, the four two sense coils little influence of noise or the like from a plurality of sense coils formed by single-core coil is selected, the precision three-dimensional position of the source coil well it can be estimated.

【0185】第4の実施の形態:図46及び図47は本発明の第4の実施の形態に係わり、図46は3次元空間上に磁界を発生するソースコイルの配置の一例を示す図、図47は図46の配置に対する第4の実施の形態のソースコイルの配置を説明する図である。 [0185] Fourth Embodiment: FIGS. 46 and 47 relates to a fourth embodiment of the present invention, Figure 46 is a diagram showing an example of the arrangement of the source coil for generating a magnetic field in the three-dimensional space, Figure 47 is a view illustrating an arrangement of a source coil of the fourth embodiment to the arrangement of Figure 46.

【0186】(構成)第4の実施の形態は、その構成は第1の実施の形態と同じであり、異なる点はセンスコイルの数と配置、ソースコイルの3次元位置を推定する処理方法であるので、同じ符号をつけ説明は省略する。 [0186] (Configuration) A fourth embodiment, the configuration is the same as in the first embodiment, differs from the number and arrangement of the sense coils, the processing method of estimating a three-dimensional position of the source coil because, with the same reference numerals description thereof is omitted.

【0187】(作用)本実施の形態では、複数の単心コイルを4つ組み合わせたセンスコイルによって、ソースコイルの3次元位置を求めるのではなく、複数の単心コイルを3次元空間に配置し、それぞれの単心コイルに発生する電圧からソースコイルの3次元位置を推定する。 [0187] (Operation) In the present embodiment, a plurality of single-core coil 4 combined sense coil, instead of obtaining a three-dimensional position of the source coil, arranging a plurality of single-core coil in the three-dimensional space estimates the three-dimensional position of the source coil from the voltage generated in each of the single-core coil.

【0188】図46に示すように、3次元空間XYZ上に磁界を発生する1つのソースコイルを位置(x g [0188] As shown in FIG. 46, the position of one source coil for generating a magnetic field in the three-dimensional space XYZ (x g,
g ,z g )、向き(g x ,g y ,g z )に配置した場合、 y g, z g), the direction (g x, g y, when placed g z),
適当な位置P(x d ,y d ,Z d )に発生する磁界H x ,H Suitable position P (x d, y d, Z d) a magnetic field generated in the H x, H
y ,H zは、式(14)から次のように表される。 y, H z is expressed from equation (14) as follows.

【0189】 [0189]

【数61】 [Number 61] 但し、k gは定数、rはソースコイルと点Pとの距離であって、磁界H x ,H y ,H zの向きはX,Y,Z軸と同一方向である。 However, k g is a constant, r is a distance between the source coil and the point P, the direction of the magnetic field H x, H y, H z is X, Y, in the same direction and the Z-axis.

【0190】点Pの位置に座標軸X,Y,Zと同一に向いた単心コイルC x ,C y ,C zが配置された場合、それぞれの単心コイルC x ,C y ,C zに発生する電圧V x ,V [0190] point coordinate X to the position of P, Y, Z and single-fiber coil C x facing the same, if the C y, is C z are arranged, each of the single-core coil C x, C y, the C z voltage V x to occur, V
y ,V z y, V z is

【数62】 [Number 62] となる。 To become. ここで、X軸に向いた単心コイルC xは、コイルを構成する導線を巻くときの軸をX軸と同一方向にしたコイルであって、Y軸,Z軸と同一に向いた単心コイルC y ,C zも同様なコイルである。 Here, single core single core coil C x is facing the X-axis, a coil axis and in the X-axis in the same direction when winding a conductive wire constituting the coil, the Y-axis, oriented the same as Z axis coil C y, a C z a same coil.

【0191】但し、k sはソースコイル及びセンスコイルの大きさやコイルの巻数等により決定される定数、r [0191] However, k s is a constant that is determined by the number of turns and the like of the size and the coil of the source coil and sense coil, r
はソースコイルとセンスコイルの距離 The distance of the source coil and a sense coil

【数63】 [Number 63] である。 It is.

【0192】図47に示すように、本実施の形態では、 [0192] As shown in FIG. 47, in this embodiment,
単心コイルからなるセンスコイルを3次元空間上に複数配置し、具体的にはベット4おいて、中心のZ座標が第1のZ座標である例えばX軸に向いたセンスコイル10 Arranging a plurality of sense coils made of single-core coil on the 3-dimensional space, the sense coil 10 specifically Bet 4 Oite, the Z coordinate of the center facing the is for example X-axis is the first Z-coordinate
1、102、103、104と、中心のZ座標が第1のZ座標と異なる第2のZ座標であるY軸に向いたセンスコイル105、106、107、108と、中心のZ座標が第1及び第2のZ座標と異なる第3のZ座標であるZ軸に向いたセンスコイル109、110、111、1 And 1,102,103,104, and the sense coils 105, 106, 107, 108 which Z coordinates of the center is directed in the Y-axis is a second Z-coordinate different from the first Z-coordinate, Z-coordinate of the center first 1 and the second Z-coordinate different from the third sense coil facing toward the Z-axis is a Z-coordinate 109,110,111,1
12の12個のセンスコイルを配置する。 To place the 12 twelve sense coils. この12個のセンスコイルの電圧、位置、向きが全て既知であることから、式(62)によりソースコイルの位置(x g The voltage of the twelve sense coils, the position, since the orientation is known all, the position of the source coil by the equation (62) (x g,
g ,z g )と向き(g x ,g y ,g z )を未知数とする1 y g, z g) and direction (g x, g y, 1 to unknowns g z)
2個の非線形方程式が得られる。 Two non-linear equations is obtained.

【0193】この12個の非線形方程式の解、すなわち、ソースコイルの位置と向きを反復改良によって求める(Gauss−Newton法)。 [0193] The solution of this 12 nonlinear equations, i.e., determined by iterative refinement the position and orientation of the source coil (Gauss-Newton method).

【0194】xをソースコイルの位置(x g ,y g [0194] The position of the x-source coil (x g, y g,
g )と向き(g x ,g y ,g z )のパラメータとし、そのパラメータの初期値をx (0)とする。 z g) and direction (g x, g y, the parameters of g z), the initial value of the parameter with x (0).

【0195】いま、反復改良によりk次の推定値x (k) [0195] Now, by iterative refinement k-th order of the estimated value x (k)
が得られ、センスコイルに発生する電力のモデル関数V Is obtained, model function of the power generated in the sense coil V
(x)をx (k)のまわりでTayLor展開すると、その一次近似は When a (x) to TayLor deployed around x (k), the first order approximation is

【数64】 [Number 64] となる。 To become.

【0196】このとき、Vmをセンスコイルによって測定された電圧とすると観測方程式は [0196] At this time, the observation equation and the voltage that is measured Vm by the sense coil

【数65】 [Number 65] ここで、式が等号ではなくnearly equalとなっているのは、Vmに測定誤差が含まれるため。 Here, the expression has become nearly equal rather than equal sign, because it contains a measurement error Vm.

【0197】と表される。 It is expressed as [0197]. 式(65)の右辺の第1項を左辺に移動すると Moving the first term on the right hand side of (65) to the left side

【数66】 [Number 66] となる。 To become. 但し、 However,

【数67】 ΔVm (k) =Vm−V(x (k) )=Vm−Vm (k) …(67) [Number 67] ΔVm (k) = Vm-V (x (k)) = Vm-Vm (k) ... (67)

【数68】Δx (k) =x−x (k) …(68) [Number 68] Δx (k) = x-x (k) ... (68)

【数69】 [Number 69] (i=1〜n,j=1〜m) (行方向:未知数の数n、列方向:センスコイルの数m)である。 (I = 1~n, j = 1~m) (row direction: the number of unknowns n, column: number of sense coils m) is. 解Δx (k)は、式(66)より Solution Δx (k) is, from the equation (66)

【数70】 Δx (k) =(B (k) WA (k)-1(k) WΔVm (k) …(70) と表される。 Equation 70] is expressed as Δx (k) = (B ( k) WA (k)) -1 B (k) WΔVm (k) ... (70). ただし、BはAの転置、Wは重み行列である。 However, B is the transpose of A, W is the weight matrix.

【0198】よって、式(68)より改良したパラメータの推定値は [0198] Thus, the estimated values ​​of the parameters improved from equation (68)

【数71】 x (k+1) =x (k) +Δx (k) …(71) と求められる。 [Number 71] obtained as x (k + 1) = x (k) + Δx (k) ... (71).

【0199】図47に示すように、12個の単心コイル(センスコイル)を並べると、行列Aは [0199] As shown in FIG. 47, when arranging the 12 single-core coil (sense coil), matrix A

【数72】 [Number 72] 重み行列Wは The weighting matrix W

【数73】 [Number 73] と表される。 Denoted. ただし、重み行列Wのσ i (i=0,1, However, the weight matrix W σ i (i = 0,1,
…,11)は、各センスコイルの測定電圧の変動量で、 ..., 11) is a fluctuation amount of the measured voltage of each of the sense coils,
例えば、環境ノイズ等がある。 For example, there is environmental noise or the like.

【0200】また、第k番目のΔVmは [0200] In addition, the k-th ΔVm is

【数74】 [Number 74] となることから、ソースコイルの位置と向きは、次の手順(1)から(4)で求められる。 Since the position and orientation of the source coil is obtained by the following steps (1) (4).

【0201】手順(1);k=0とし、ソースコイルの初期値を位置(x g ,y g ,z g(0) 、向き(g x ,g y [0201] Procedure (1); and k = 0, the position of the initial value of the source coils (x g, y g, z g) (0), the direction (g x, g y,
z(0)とする(例えば、ソースコイルを測定する空間の中心位置とZ軸方向のベクトル(0,0,1))。 g z) (0) to (e.g., center position and the Z-axis direction of the vector space of measuring the source coil (0,0,1)). 手順(2);式(72),(73),(74)により第k番目の行列を計算する。 Step (2); Formula (72), (73), calculates the k-th matrix using (74). 手順(3);式(71)により第k番目の更新量Δx Step (3); the k-th update amount Δx by the formula (71)
(k)を計算する。 to calculate the (k). 手順(4);更新量Δx (k)が小さくなるまで上記手順(2)から(4)を繰り返す。 Step (4); repeated until the update amount [Delta] x (k) is reduced from the above procedure (2) (4).

【0202】本実施の形態では、X,Y,Z軸方向に向いたセンスコイルをそれぞれ同一の高さに配置してソースコイルの位置を推定したが、これに限らず、各々のセンスコイルを任意の位置や向きに配置した場合でも、センスコイルの位置と向きが既知であればソースコイルの位置が推定できる。 [0203] In this embodiment, X, Y, but by arranging the sense coil facing the Z-axis direction at the same height, respectively to estimate the position of the source coil is not limited to this, each of the sense coils even when placed in any position or orientation, it can be estimated positions of the source coils if the position and orientation of the sense coils known.

【0203】ソースコイルが存在する空間が小さい場合、先に説明したようにソースコイルの初期値を適当な位置として反復改良を行うことにより位置と向きを求めることができる。 [0203] If the spatial source coil is present is small, it is possible to determine the position and orientation by performing an iterative improvement of the initial value of the source coils as described above as a suitable position. しかし、その空間が大きい場合、適当な方法で初期位置を決定することが必要になる。 However, if the space is large, it is necessary to determine the initial position in a suitable manner.

【0204】例えば、第1の実施の形態のように井げた状にセンスコイルを並べた場合は、第1〜第3の実施の形態で説明した手法を用いて4個の単心コイルによって構成されたセンスコイルからソースコイルの存在する空間(円)を求め、複数のセンスコイルによりソースコイルの位置を推定し、反復改良によりソースコイルの位置を精度良く求めることができる。 [0204] For example, when arranging the sense coil in a grid-like as in the first embodiment, is constituted by four single-core coil using a method described in the first to third embodiments It was determined space (circles) the presence of the source coils from the sense coil to estimate the position of the source coil by a plurality of sense coils, the position of the source coil can be accurately obtained by iterative refinement.

【0205】また、全てのソースコイル14iに対して円の位置推定と反復改良を行ったのでは計算量が多くなるため、ソースコイルの先頭14aは円の位置推定と反復改良を行い、それ以外のソースコイルについてはソースコイルの連続性から1つ前に推定された位置を初期値にして、反復改良のみを行う方法もある(ソースコイル14bの3次元位置を推定する場合、すでに3次元位置が推定されたソースコイル14aの位置を初期値にして反復改良を行う)。 [0205] Further, since than the position was presumed iterative refinement of a circle with respect to all the source coils 14i becomes large calculation amount, the head 14a of the source coil performs iterative refinement and position estimation of a circle, otherwise If the source coil to estimate a three-dimensional position of which with the position estimated before one of the continuity of the source coil to an initial value, there is a method of performing only iterative refinement (source coils 14b, already three-dimensional position There performing iterative improvements in the initial value the position of the source coil 14a estimated).

【0206】ソースコイルの連続性を用いて、推定を行うソースコイルの3次元位置をそれ以前に推定されたソースコイルの3次元位置から予測し、その予測位置から反復改良を行う手法もある。 [0206] Using the continuity of the source coils, the three-dimensional position of the source coil to estimate predicted from the three-dimensional position of the source coil estimated before that, there is a method of performing an iterative improvement from its predicted position.

【0207】いま、ソースコイル14a、14bの3次元位置を [0207] Now, the source coil 14a, the three-dimensional position of 14b

【数75】 [Number 75] とすると、ソースコイル14bの3次元位置を推定するときの初期値をソースコイル14aとし、ソースコイル14cからは、まえの2つのソースコイルの3次元位置からソースコイルの位置を予測する。 When the initial value when estimating the three-dimensional position of the source coil 14b to the source coil 14a, from the source coil 14c predicts the position of the source coil from the three-dimensional position in front of the two source coils.

【0208】例えば、ソースコイル14cの場合 [0208] For example, in the case of the source coil 14c

【数76】 [Number 76] とする。 To.

【0209】また、本実施の形態が体腔内で使われることから、ソースコイルの3次元位置が時間方向の変動が少ないことが予想されることから(体腔内でソースコイルの動きが小さい)、前回までに推定された3次元位置を初期位置として反復改良を行う手法もある。 [0209] Further, since the present embodiment is used in the body cavity, (the movement of the source coils is smaller in the body cavity) from the three-dimensional position of the source coil is expected to have less time direction variation, there is a method of performing an iterative improve the three-dimensional position estimated up to the previous time as the initial position.

【0210】(効果)本実施の形態では、複数のセンスコイルの出力と反復改良法によってソースコイルの3次元位置が推定されるため、ノイズ等の影響が軽減され、 [0210] (Effect) In the present embodiment, since the three-dimensional position of the source coil by the output and iterative refinement of the plurality of sense coils is estimated, influence of noise or the like can be reduced,
推定精度向上させることができる。 Thereby to improve accuracy.

【0211】また、各ソースコイルの3次元位置を反復改良によって推定する場合、初期位置を適当な方法で求めることにより計算量を削減できる。 [0211] Also, when estimated by iterative refinement of three-dimensional positions of the source coils, the calculation volume can be decreased by determining an initial position in a suitable manner.

【0212】第5の実施の形態: (構成)本実施の形態の内視鏡形状検出装置3の構成は、第4の実施の形態と同一で、ソースコイルの3次元位置を推定する方法が異なる。 [0212] Fifth Embodiment: (Configuration) The configuration of the endoscope shape detecting apparatus 3 of this embodiment, the same as the fourth embodiment, a method of estimating a three-dimensional position of the source coil different.

【0213】(作用)本実施の形態では、複数の単心コイルを4つ組み合わせたセンスコイルによって、ソースコイルの3次元位置を求めるのではなく、第4の実施の形態と同様に、複数の単心コイルを3次元空間に配置し、それぞれの単心コイルに発生する電圧からソースコイルの3次元位置を推定する。 [0213] (Operation) In the present embodiment, a plurality of single-core coil 4 combined sense coil, instead of obtaining a three-dimensional position of the source coil, as in the fourth embodiment, a plurality of place a single core coil in the three-dimensional space is estimated from the voltage generated in each of the single-core coil a three-dimensional position of the source coil.

【0214】今、センスコイルユニット内のセンスコイルに発生する起電力の行列をV、式(62)で示したようにソースコイルとセンスコイルの3次元位置の項で表される行列をH、ソースコイルの向きで表される項をG [0214] Now, the electromotive force of the matrix generated in the sense coils in the sense coil unit V, and matrix expressed in terms of three-dimensional positions of the source coils and sense coils as shown in equation (62) H, the term represented by the orientation of the source coil G
とすると、それぞれの関係式は次のようになる。 When each of the relational expression is as follows.

【0215】 [0215]

【数77】V=HG …(77) 式(77)よりソースコイルの向きの項を消去するため、式(77)の両辺に左からH t (行列Hの転置行列)をかけると、 [Number 77] V = HG ... (77) to erase the orientation of the section of the source coil from the equation (77), and applying a formula both sides (the transpose of the matrix H) H t from the left to the (77),

【数78】H t V=H t HG …(78) となる。 [Number 78] H t V = H t HG ... is (78).

【0216】また、式(78)の両辺に左から[H [0216] In addition, from left to both sides of the equation (78) [H
t H] -1 (H t Hの逆行列)をかけると、 If t H] multiplying -1 (the inverse matrix of H t H),

【数79】 [H t H] -1t V=G …(79) となる。 [Number 79] [H t H] becomes -1 H t V = G ... ( 79).

【0217】式(79)を式(77)に代入すると、次のようなソースコイルの向きの項を消去した式を得ることができる。 [0217] Substituting the formula (79) formula (77) can be obtained an expression clearing the orientation of the section of the source coil as follows.

【0218】 [0218]

【数80】 V=H[H t H] -1t V …(80) 図47に示すように、本実施の形態では、単心コイルからなるセンスコイルを3次元空間上に複数配置し、具体的にはベット4おいて、中心のZ座標が第1のZ座標である例えばX軸に向いたセンスコイル101、102、 Equation 80] As shown in V = H [H t H] -1 H t V ... (80) FIG. 47, in this embodiment, arranging a plurality of sense coils made of single-core coil in the three-dimensional space specific bet 4 Oite, sense coils 101 and 102 Z-coordinate of the center is oriented in a for example X-axis at a first Z-coordinate,
103、104と、中心のZ座標が第1のZ座標と異なる第2のZ座標であるY軸に向いたセンスコイル10 And 103 and 104, the sense coil 10 Z-coordinate of the center is directed in the Y-axis is a second Z-coordinate different from the first Z-coordinate
5、106、107、108と、中心のZ座標が第1及び第2のZ座標と異なる第3のZ座標であるZ軸に向いたセンスコイル109、110、111、112の12 And 5,106,107,108, 12 of sense coils 109, 110, 111, 112 which Z coordinates of the center is directed in the Z-axis is a third Z coordinate different from the first and second Z-coordinate
個のセンスコイルを配置する。 To place the number of the sense coil. この12個のセンスコイルの電圧、位置、向きが全て既知であることから、式(62)によりソースコイルの位置(x g ,y g ,z g The voltage of the twelve sense coils, the position, since the orientation of all known, wherein the position of the source coil by (62) (x g, y g, z g)
を未知数とする12個の非線形方程式が得られる。 12 pieces of non-linear equations and unknowns is obtained.

【0219】この12個の非線形方程式の解、すなわち、ソースコイルの位置を反復改良によって求める(G [0219] The solution of this 12 nonlinear equations, i.e., determined by iterative refinement the position of the source coil (G
auss−Newton法)。 auss-Newton method).

【0220】xをソースコイルの位置(x g ,y g [0220] The position of the x-source coil (x g, y g,
g )のパラメータとし、そのパラメータの初期値をx a parameter of z g), the initial value of the parameter x
(0)とする。 And (0).

【0221】いま、反復改良によりk次の推定値x (k) [0221] Now, by iterative refinement k-th order of the estimated value x (k)
が得られ、センスコイルに発生する電力のモデル関数V Is obtained, model function of the power generated in the sense coil V
(x)をx (k)のまわりでTayLor展開すると、その一次近似は第4の実施の形態で示した式(64)で示される。 When a (x) to expand TayLor around x (k), the first approximation is given by Equation (64) shown in the fourth embodiment.

【0222】但し、式(64)の偏微分の項 [0222] However, the term of the partial derivative of the formula (64)

【数81】 [Number 81] は、式(80)の右辺のVにセンスコイルによって測定された電圧Vmの値を入力して Inputs the value of the voltage Vm measured by the sense coil on the right side of the V of the formula (80)

【数82】 V(x)=H[H t H] -1t Vm …(82) として偏微分を計算する。 Equation 82] to calculate the partial derivative as V (x) = H [H t H] -1 H t Vm ... (82).

【0223】このとき、Vmをセンスコイルによって測定された電圧とすると観測方程式は、第4の実施の形態で示した式(65)で表される。 [0223] At this time, the observation equation and the voltage that is measured Vm by the sense coil is expressed by formula (65) shown in the fourth embodiment. 式(65)の右辺の第1項を左辺に移動すると、第4の実施の形態で示した式(66)となる。 Moving the first term on the right hand side of (65) to the left side, the equation (66) shown in the fourth embodiment.

【0224】解Δx (k)は、式(66)より第4の実施の形態で示した式(70)と表される。 [0224] Solution [Delta] x (k) is expressed as Equation (70) shown in the fourth embodiment from the equation (66).

【0225】よって、Δx (k) =x−x (k)より改良したパラメータの推定値は第4の実施の形態で示した式(7 [0225] Therefore, Δx (k) = x- x (k) estimates of the parameters improved more shown in the fourth embodiment (7
1)と求められる。 1) is determined.

【0226】図47に示すように、12個の単心コイル(センスコイル)を並べると、行列Aは [0226] As shown in FIG. 47, when arranging the 12 single-core coil (sense coil), matrix A

【数83】 [Number 83] 重み行列Wは第4の実施の形態で示した式(73)と表される。 Weight matrix W is expressed by the formula (73) shown in the fourth embodiment. ただし、重み行列Wのσ i (i=0,1,…, However, the weight matrix W σ i (i = 0,1, ...,
11)は、各センスコイルの測定電圧の変動量で、例えば、環境ノイズ等がある。 11) is the amount of variation in the measured voltage of each of the sense coils, for example, there are environmental noise.

【0227】また、第k番目のΔVmは第4の実施の形態で示した式(74)となることから、ソースコイルの位置は、次の手順(1)'から(4)'で求められる。 [0227] Further, the k-th ΔVm from be a formula (74) shown in the fourth embodiment, the source coil position is determined by the 'from (4)' The following steps (1) .

【0228】手順(1)';k=0とし、ソースコイルの初期値を位置(x g ,y g ,z g( 0)とする(例えば、 [0228] Procedure (1) '; and k = 0, the position of the initial value of the source coils (x g, y g, z g) and (0) (e.g.,
ソースコイルを測定する空間の中心位置)。 The center position of the space to measure the source coils). 手順(2)';式(83),(73),(74)により第k番目の行列を計算する。 Step (2) '; Formula (83), (73), calculates the k-th matrix using (74). 手順(3)';式(71)により第k番目の更新量Δx Step (3) '; the k-th update amount Δx by the formula (71)
(k)を計算する。 to calculate the (k). 手順(4)';更新量Δx (k)が小さくなるまで上記手順(2)'から(4)'を繰り返す。 Step (4); repeated 'until the update amount [Delta] x (k) is less above procedure (2)' from (4) '.

【0229】本実施の形態では、X,Y,Z軸方向に向いたセンスコイルをそれぞれ同一の高さに配置してソースコイルの位置を推定したが、これに限らず、各々のセンスコイルを任意の位置や向きに配置した場合でも、センスコイルの位置と向きが既知であればソースコイルの位置が推定できる。 [0229] In this embodiment, X, Y, but by arranging the sense coil facing the Z-axis direction at the same height, respectively to estimate the position of the source coil is not limited to this, each of the sense coils even when placed in any position or orientation, it can be estimated positions of the source coils if the position and orientation of the sense coils known.

【0230】ソースコイルが存在する空間が小さい場合、先に説明したようにソースコイルの初期値を適当な位置として反復改良を行うことにより位置を求めることができる。 [0230] If the spatial source coil is present is small, it is possible to determine the position by performing iterative improve the initial value of the source coils as described above as a suitable position. しかし、その空間が大きい場合、適当な方法で初期位置を決定することが必要になる。 However, if the space is large, it is necessary to determine the initial position in a suitable manner.

【0231】例えば、第1の実施の形態のように井げた状にセンスコイルを並べた場合は、第1〜第3の実施の形態で説明した手法を用いて4個の単心コイルによって構成されたセンスコイルからソースコイルの存在する空間(円)を求め、複数のセンスコイルによりソースコイルの位置を推定し、反復改良によりソースコイルの位置を精度良く求めることができる。 [0231] For example, when arranging the sense coil in a grid-like as in the first embodiment, is constituted by four single-core coil using a method described in the first to third embodiments It was determined space (circles) the presence of the source coils from the sense coil to estimate the position of the source coil by a plurality of sense coils, the position of the source coil can be accurately obtained by iterative refinement.

【0232】また、全てのソースコイル14iに対して円の位置推定と反復改良を行ったのでは計算量が多くなるため、ソースコイルの先頭14aは円の位置推定と反復改良を行い、それ以外のソースコイルについてはソースコイルの連続性から1つ前に推定された位置を初期値にして、反復改良のみを行う方法もある(ソースコイル14bの3次元位置を推定する場合、すでに3次元位置が推定されたソースコイル14aの位置を初期値にして反復改良を行う)。 [0232] Further, since than the position was presumed iterative refinement of a circle with respect to all the source coils 14i becomes large calculation amount, the head 14a of the source coil performs iterative refinement and position estimation of a circle, otherwise If the source coil to estimate a three-dimensional position of which with the position estimated before one of the continuity of the source coil to an initial value, there is a method of performing only iterative refinement (source coils 14b, already three-dimensional position There performing iterative improvements in the initial value the position of the source coil 14a estimated).

【0233】ソースコイルの連続性を用いて、推定を行うソースコイルの3次元位置をそれ以前に推定されたソースコイルの3次元位置から予測し、その予測位置から反復改良を行う手法もある。 [0233] Using the continuity of the source coils, the three-dimensional position of the source coil to estimate predicted from the three-dimensional position of the source coil estimated before that, there is a method of performing an iterative improvement from its predicted position.

【0234】第4の実施の形態と同様に、いま、ソースコイル14a、14bの3次元位置を第4の実施の形態で示した式(75)とすると、ソースコイル14bの3 [0234] Like the fourth embodiment, now, the source coils 14a, when the equation (75) showing the three-dimensional position of 14b in the fourth embodiment, the third source coil 14b
次元位置を推定するときの初期値をソースコイル14a Source coil 14a an initial value when estimating the dimension position
とし、ソースコイル14cからは、まえの2つのソースコイルの3次元位置からソースコイルの位置を予測する。 And then, from the source coil 14c predicts the position of the source coil from the three-dimensional position in front of the two source coils. 例えば、ソースコイル14cの場合第4の実施の形態で示した式(76)とする。 For example, the formula (76) shown in the fourth embodiment when the source coil 14c.

【0235】また、本実施の形態が体腔内で使われることから、ソースコイルの3次元位置が時間方向の変動が少ないことが予想されることから(体腔内でソースコイルの動きが小さい)、前回までに推定された3次元位置を初期位置として反復改良を行う手法もある。 [0235] Further, since the present embodiment is used in the body cavity, (the movement of the source coils is smaller in the body cavity) from the three-dimensional position of the source coil is expected to have less time direction variation, there is a method of performing an iterative improve the three-dimensional position estimated up to the previous time as the initial position.

【0236】(効果)本実施の形態では、第4の実施の形態の効果に加え、ソースコイルの向きの項を消去し、 [0236] (Effect) In the present embodiment, in addition to the effects of the fourth embodiment, to erase the orientation of the section of the source coils,
未知数を減らした関係式によりソースコイルの3次元位置を推定することが可能となる。 The reduced unknowns equation it is possible to estimate the three-dimensional position of the source coil.

【0237】第6の実施の形態: (構成)本実施の形態の内視鏡形状検出装置3は、図示はしないが、第1の実施の形態の構成に加え、推定されたソースコイル位置を時系列的に記憶する位置記憶手段を有して構成される。 [0237] Sixth Embodiment: (Configuration) The endoscope shape detecting apparatus 3 of this embodiment, although not shown, in addition to the configuration of the first embodiment, the estimated source coil position configured with a position memory means for time series stored. その他の構成は第1の実施の形態と同じであり、本実施の形態では、ソースコイルの3次元位置を推定する処理方法が、第1の実施の形態と異なる。 Other configurations are the same as the first embodiment, in this embodiment, the processing method of estimating a three-dimensional position of the source coil is different from the first embodiment.

【0238】(作用)本実施の形態では、上記の第1ないし第5の実施の形態に説明した方法を用いてソースコイル14iの3次元位置を推定し、位置記憶手段(図示せず)に推定された3次元位置を順次記憶する。 [0238] (Operation) In the present embodiment, to estimate the three-dimensional positions of the source coils 14i using the method described in the first to fifth embodiments described above, in the position storage means (not shown) sequentially storing the estimated three-dimensional position.

【0239】現在のソースコイル14iの位置を [0239] the current position of the source coil 14i

【数84】 [Number 84] とし、過去の推定位置を And then, the past of the estimated position

【数85】 [Number 85] として、それぞれの推定位置から現在のソースコイル1 As a current source coil from each of the estimated positions 1
4iの位置P' i,nを重み付け加算により求める。 Position P 'i of 4i, obtained by weighting addition n.

【0240】いま、現在の推定位置の重みをαとするとソースコイルの現在の位置P' i, n [0240] Now, the current position P 'i of the source coil and the weight of the current estimated position and α, the n

【数86】 P' i,n =αP i,n-1 +(1−α)P i,n …(86) より求める。 [Number 86] P 'i, n = αP i , n-1 + (1-α) P i, obtained from the n ... (86).

【0241】また、現在と2つ過去の推定位置からX, [0241] Further, X from the current and two past of the estimated position,
Y,Z成分の中間値を抽出し、現在のソースコイルの位置としても良い(メディアンフィルタ)。 Y, extracts the intermediate value of the Z component, may be a position of the current source coil (median filter).

【0242】(効果)本実施の形態により、ソースコイルとセンスコイルが離れることによって発生するソースコイルの3次元位置のばらつきを抑制することができる。 [0242] The form of (Effects) In this embodiment, it is possible to suppress the variation of the three-dimensional position of the source coil caused by leaving the source coil and sense coil.

【0243】第7の実施の形態: (構成)本実施の形態の内視鏡形状検出装置3の構成は、第6の実施の形態と同一で、ソースコイルの3次元位置を推定する方法が異なる。 [0243] The seventh embodiment: configuration of the endoscope shape detecting apparatus 3 (Configuration) In this embodiment, the same as the sixth embodiment, a method of estimating a three-dimensional position of the source coil different.

【0244】(作用)本実施の形態では、第1ないし第5の実施の形態に説明した方法を用いてソースコイル1 [0244] In the embodiments (working) present, the source coil 1 using the method described in the first to fifth embodiments
4iの3次元位置を推定し、位置記憶手段(図示せず) Estimating a three-dimensional position of 4i, position storage means (not shown)
に順次記憶する。 Sequentially stored in.

【0245】時系列的に記憶されソースコイル14iの推定位置を [0245] The estimated position of the time series stored source coils 14i

【数87】 P i,0 ,P i,1 ,P i,2 ,…,P i,N …(87) とし、予測されたソースコイル14iの予測位置を Equation 87] P i, 0, P i, 1, P i, 2, ..., P i, and N ... (87), the predicted location of the predicted source coils 14i are

【数88】 Q i,0 ,Q i,1 ,Q i,2 ,…,Q i,N …(88) とする(N番目が現在の位置とする)。 [Number 88] Q i, 0, Q i, 1, Q i, 2, ..., Q i, N ... and (88) (N-th to the current position).

【0246】ソースコイル14iの推定位置と予測位置との差分の2乗和を [0246] The square sum of the difference between the estimated position and the estimated position of the source coil 14i

【数89】 [Number 89] とし、隣接する予測位置の変位量の差分の2乗和を And then, the square sum of the difference between the amount of displacement of the predicted position adjacent

【数90】 [Number 90] とし、f i,1とf i,2を次のような重みωで加算する。 And then, adds f i, 1 and f i, 2 in following weight omega.

【0247】 [0247]

【数91】 f i =f i,1 +ωf i,2 …(91) ここで、重みωを小さくした場合、ソースコイル14i Equation 91] f i = f i, 1 + ωf i, 2 ... (91) Here, the reduction in weight omega, the source coils 14i
の位置は推定位置に近づく。 Position is closer to the estimated position of. また、重みωを大きくした場合、ソースコイル14iの位置は予測位置に近づく。 Further, when increasing the weight omega, the position of the source coil 14i approaches predicted position.

【0248】f iを最小にする予測位置Q i,jは、式f i [0248] predicted position to minimize the f i Q i, j is, the formula f i
を予測位置Q i,jで偏微分し、f' i =0を満たす予測位置Q i,jを求めることにより得られる。 The predicted position Q i, is partially differentiated by j, the predicted position Q i satisfying f 'i = 0, it is obtained by calculating the j.

【0249】f iを予測位置Q i,jで偏微分し、f' i [0249] f i the predicted position Q i, and partial differential in j, f 'i =
0とおくと 0 and put and

【数92】P=MQ …(92) の式が得られ、行列の逆行列 [Number 92] P = expression is obtained of MQ ... (92), the inverse of the matrix

【数93】Q=M -1 P …(93) を算出することにより、予測位置が求められる。 By calculating the Equation 93] Q = M -1 P ... (93 ), the predicted position is determined.

【0250】例えば、各ソースコイル14iを7つ前までの3次元推定位置を記憶した場合、式(92)は [0250] For example, when storing the 3-dimensional position estimate to seven before each source coil 14i, the formula (92)

【数94】 [Number 94] となり、重みωを設定し行列Mの逆行列を算出することにより予測位置が式(93)から求められる。 Next, the predicted positions by calculating the inverse matrix of the sets weights ω matrix M is determined from equation (93).

【0251】(効果)本実施の形態により、ソースコイルの過去の推定位置からソースコイルの動きを予測し、 [0251] (Effect) According to this embodiment, by estimating motion source coil from the past estimated position of the source coil,
推定位置と予測位置に基づいて現在のソースコイルの位置から求められるため、ソースコイルとセンスコイルが離れることによって発生するソースコイルの3次元位置のばらつきを抑制し、ソースコイルが動いた場合においても第5の実施の形態に示した手法よりも安定したソースコイルの位置が求められる。 Because it is determined from the current position of the source coil on the basis of the estimated position and the predicted position, to suppress the variation of the three-dimensional position of the source coil caused by leaving the source coil and sense coil, even when the moving source coil the position of stable source coils obtained than the method shown in the fifth embodiment.

【0252】[付記] (付記項1) 磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生手段と、前記磁界発生手段で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生手段の位置情報を検出する位置推定装置において、前記磁界検出手段は、少なくとも、同一直線上に第1、第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、前記第1の磁界検出部と非平行な同一直線上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部とを備えたことを特徴とする位置推定装置。 [0252] a [Supplementary Note] and the magnetic field generating means having a uniaxial transmitting coil for generating (Note 1) field, and a magnetic field detection means for detecting the magnetic field generated by said magnetic field generating means, the magnetic field in position estimation device that detects position information of the magnetic field generating means based on magnetic field detection by the detection means, said magnetic field detection means, at least, first, second, third and fourth single-axis transmitter coil collinear a first magnetic field detector formed by arranging toward the same direction, the fifth to the first magnetic field detector and the non-parallel collinear, sixth, uniaxial transmitting coil of the seventh and eighth position estimation device characterized by comprising a second magnetic field detector formed by arranging in the same direction.

【0253】(付記項2) 磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生手段と、前記磁界発生手段で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生手段の位置情報を検出する位置推定装置において、前記磁界検出手段は、少なくとも、第1の直線上に第1、第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、前記第1の直線と平行な第2の直線上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部と、前記第1の直線と非平行な第3の直線上に第9、第10、第11及び第12の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第3の磁界検出部と、前記第3の直線と平行な第4の [0253] (Note 2) has a magnetic field generating means having a uniaxial transmitting coil for generating a magnetic field, and a magnetic field detection means for detecting the magnetic field generated by said magnetic field generating means, by the magnetic field detector in position estimation device that detects position information of the magnetic field generating means based on magnetic field detection, the magnetic field detection means, at least, first to the first straight line, the second, third and fourth uniaxial transmitting coil a first magnetic field detector formed by arranging in the same direction, the first straight line and the fifth to the second straight line parallel, sixth, uniaxial transmitting coil of the seventh and eighth same direction a second magnetic field detector formed by arranging toward the ninth to the first straight line and the non-parallel third straight line, 10th, uniaxial transmitting coil of the eleventh and twelfth in the same direction a third magnetic field detector formed by arranging toward the third straight line and parallel to the fourth 直線上に第13、第14、第1 13th, 14th on a straight line, first
5及び第16の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第4の磁界検出部とを備えたことを特徴とする位置推定装置。 5 and 16 to the uniaxial transmitting coil and a fourth magnetic field detector formed by arranging toward the same direction position estimation device characterized by the.

【0254】(付記項3) 単心コイルにより磁界を発生するソースコイルと、少なくとも4つの単心コイルを同一直線上に同一方向に並べた複数のセンスコイルと、 [0254] a source coil for generating a magnetic field by (Note 3) single core coils, and a plurality of sense coils arranged in the same direction at least four single core coils on the same straight line,
前記センスコイルにより前記ソースコイルの存在する空間を推定する空間推定手段と、前記空間推定手段により推定された前記ソースコイルの存在空間から前記ソースコイルの3次元位置を推定する位置推定手段とからなる位置推定装置において、前記センスコイルの少なくとも1組を他の前記センスコイルに対し非平行に配置することを特徴とする位置推定装置。 Comprising the the space estimation means for estimating the space existing of the source coil by the sense coil, and a position estimation means for estimating a three-dimensional position of the source coil from the presence space of the source coils estimated by the spatial estimator in the position estimating apparatus, the position estimation device characterized by non-arranged in parallel with the other of said sensing coil at least one pair of the sense coil.

【0255】(付記項4) 前記空間推定手段は、前記センスコイルの並びを軸として前記ソースコイルまでの距離を算出する距離算出手段からなることを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 [0255] (Note 4) The spatial estimation means, the position estimation device according to item 3 characterized by comprising a sequence of the sense coil from the distance calculation means for calculating the distance to the source coil as an axis .

【0256】(付記項5) 前記空間推定手段は、前記センスコイルの並びの軸を中心とする円領域として特定する円領域特定手段からなることを特徴とする付記項3 [0256] (Note 5) The spatial estimation means, according to Note 3, characterized in that it consists of a circular area specifying means for specifying a circular area centered on the axis of alignment of the sensing coil
に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to.

【0257】(付記項6) 前記円領域特定手段は、前記センスコイルと前記ソースコイルによって構成される平面の条件を用いて前記円領域を算出する円領域算出手段であることを特徴とする付記項5に記載の位置推定装置。 [0257] (Note 6) the circular area specifying means, Appendix, characterized in that by the sense coil and the source coil a circular area calculating means for calculating the circular area using the conditions plane formed position estimation device according to claim 5.

【0258】(付記項7) 前記平面の条件は、前記平面上に前記センスコイルの3つの単心コイルによって表される曲線を少なくとも2つ描いた際の交点を含むという条件であり、前記円領域算出手段は、前記交点を算出することを特徴とする付記項6に記載の位置推定装置。 [0258] (Note 7) condition of the plane is a condition that includes an intersection when a curve drawn at least two, represented by three single-core coil of the sense coil on the plane, the circle area calculating means, the position estimation device according to item 6, characterized in that to calculate the intersection point.

【0259】(付記項8) 前記空間推定手段は、各前記センスコイルの単心コイルの最大出力を求め、最大出力の大きい順に前記センスコイルを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記センスコイルにより前記ソースコイルの存在する空間を推定する空間推定手段とからなることを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 [0259] (Note 8) The spatial estimation means obtains a maximum output of single-core coils of each of said sense coils, an extraction means for extracting the sense coil in order of maximum output, extracted by the extraction means position estimation device according to item 3 characterized by comprising a spatial estimation means for estimating the space existing of the source coil by the sense coil.

【0260】(付記項9) 前記位置推定手段は、前記空間推定手段により推定された空間から少なくとも2つの前記センスコイルを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記センスコイルの前記ソースコイルの存在する空間から前記ソースコイルの3次元位置を推定する3次元位置推定手段とからなることを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 [0260] (Note 9) wherein the position estimation means, said source of said extraction means for extracting at least two of said sense coils from the estimated space by the space estimation means, said sense coils extracted by the extraction means position estimation device according to the space where the presence of coils to item 3, characterized in that consists of a three-dimensional position estimation means for estimating a three-dimensional position of the source coil.

【0261】(付記項10) 前記抽出手段は、前記空間推定手段により推定された空間の領域が小さい少なくとも2つの前記センスコイルを抽出するセンスコイル抽出手段からなることを特徴とする付記項9に記載の位置推定装置。 [0261] (Note 10) said extracting means, to item 9, characterized in that it consists of a sense coil extracting means for extracting at least two of said sense coil region of the estimated space is smaller by the spatial estimator position estimation device according.

【0262】(付記項11) 前記位置推定手段は、前記空間推定手段により推定された複数の円から2つの円を選び、その2つの円が最も接近する円周上の点とその点間の距離を算出する距離算出手段と前記距離算出手段により算出された距離が最小となる前記センスコイルの組み合わせを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記センスコイルから前記ソースコイルの3 [0262] (Note 11) wherein the position estimation unit, select the two circles of a plurality of circles which are estimated by the spatial estimator, between points and its point on the circumference of two circles that are closest a detector distance distance calculated by the distance calculating means and the distance calculating means for calculating a detects a combination of the sense coil having the minimum, 3 from the sense coil which is detected by the detection unit of the source coil
次元位置を推定する3次元位置推定手段とからなることを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to item 3, characterized in that consists of a three-dimensional position estimation means for estimating the dimension position.

【0263】(付記項12) 前記位置推定手段は、前記空間推定手段により推定された空間から少なくとも2 [0263] (Note 12) wherein the position estimating means at least 2 from the estimated by the spatial estimator space
つの前記センスコイルを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記センスコイルの前記ソースコイルの存在する空間から前記ソースコイルの3次元位置を推定する3次元位置推定手段とからなることを特徴とする付記項7に記載の位置推定装置。 Extraction means for extracting One of the sensing coils, in that it consists of a three-dimensional position estimation means for estimating a three-dimensional position of the source coil from existing space of the source coil of the sensing coil that is extracted by the extraction means position estimation device according to item 7, wherein.

【0264】(付記項13) 前記抽出手段は、前記空間推定手段の前記平面の条件から得られる複数の曲線の交差状態を検出する交差状態検出手段と、前記交差状態検出手段により検出された交差状態が直交した状態に近い少なくとも2つの前記センスコイルを抽出するセンスコイル抽出手段とからなることを特徴とする付記項12 [0264] (Note 13) said extraction means includes a cross state detecting means for detecting the crossing state of a plurality of curves obtained from the condition of the plane of the spatial estimator, cross detected by the cross-state detecting means Additional Item condition is characterized by comprising a sense coil extraction means for extracting at least two of said sense coils close to the state of orthogonal 12
に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to.

【0265】(付記項14) 前記位置推定手段により推定された前記ソースコイルの位置から向きを推定する向き推定手段と、前記位置推定手段と前記向き推定手段との結果を用いて、前記ソースコイル位置と向きを推定する推定手段とを備えたことを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 [0265] Using (Note 14) wherein the direction estimation means for estimating the orientation from the position of the source coil which is estimated by the position estimation means, the result of the direction estimation means and said position estimating means, the source coil position estimation device according to item 3, characterized in that it includes a estimating means for estimating the position and orientation.

【0266】(付記項15) 前記推定手段は、前記位置推定手段と前記向き推定手段との結果から前記センスコイルの出力を算出する第1の出力算出手段と、前記第1の出力算出手段により算出された前記センスコイルの出力と、前記センスコイルの測定された出力とから、前記ソースコイルの位置と向きをそれぞれ更新するための値を算出する更新値算出手段と、前記更新値算出手段により算出された更新値を前記ソースコイルの位置と向きに加え、前記センスコイルの出力を算出する第2の出力算出手段と、前記更新値が適当な値になるまで前記更新値算出手段と第2の前記出力算出手段を繰り返し、前記ソースコイルの位置と向きを推定するソースコイル推定手段とからなることを特徴とする付記項14に記載の位置推定装置。 [0266] (Note 15) The estimating means includes a first output calculating means for calculating an output of said sensing coil from the result of the direction estimation means and said position estimating means, by said first output calculating means an output of said calculated sense coil, and a measured output of the sense coils, the update value calculation means for calculating a value for updating the position and orientation of the source coil, respectively, by the update value calculating means adding the calculated updated value in the position and orientation of the source coil, and the second output calculating means for calculating an output of said sense coils, wherein until said updated value is a suitable value updating value calculating means and the second Repeat of the output calculation means, the position estimation device according to item 14, characterized in that it consists of a source coil estimating means for estimating the position and orientation of the source coil.

【0267】(付記項16) 前記位置推定手段により推定された位置を時系列的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置から現在の前記ソースコイルの位置を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする付記項3に記載の位置推定装置。 [0267] (Note 16) predicting a storage means for time-sequentially storing the estimated position by the position estimation means, the position of the current of the source coil from the position of the source coil that is stored in the storage means position estimation device according to item 3, further comprising a prediction means for.

【0268】(付記項17) 前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置を時系列的に重み付け加算し、現在の前記ソースコイルの位置を予測する手段からなることを特徴とする付記項16に記載の位置推定装置。 [0268] (Note 17) the prediction means comprises a means chronologically weighted addition, predicts the current position of the source coil the position of the source coil that is stored in the storage means position estimation device according to item 16,.

【0269】(付記項18) 前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置から前記ソースコイルの動きを求め、現在の前記ソースコイルの位置を予測する手段からなることを特徴とする付記項16 [0269] (Note 18) said predicting means, characterized in that it consists of the seek movement of the source coil from the stored position of the source coil in the storage means, means for predicting the current position of the source coil Additional Item 16,
に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to.

【0270】(付記項19) 単心コイルにより磁界を発生するソースコイルと、センスコイルとして3次元空間上に複数の単心コイルを異なる位置に配置し、前記センスコイルの出力から前記ソースコイルの位置と向きを推定する推定手段とを備えたことを特徴とする位置推定装置。 [0270] a source coil for generating a magnetic field by (Additional Item 19) single core coils, disposed at different positions a plurality of single-core coil in the three-dimensional space as a sense coil, the output of the sense coils of the source coil position estimation device characterized by comprising a estimating means for estimating the position and orientation.

【0271】(付記項20) 前記推定手段は、前記センスコイルの出力を前記ソースコイルの適当な位置と向きから算出する第1の出力算出手段と、前記第1の出力算出手段により算出された前記センスコイルの出力と、 [0271] (Note 20) The estimating means includes a first output calculating means for calculating an output of said sensing coil from a suitable position and orientation of the source coil, calculated by the first output calculating means and the output of the sense coil,
前記センスコイルの測定された出力とから、前記ソースコイルの位置と向きをそれぞれ更新するための値を算出する更新値算出手段と、前記更新値算出手段により算出された更新値を前記ソースコイルの位置と向きに加え、 From the measured output of the sense coils, the update value calculation means for calculating a value for updating the position and orientation of the source coil, respectively, an updated value calculated by the update value calculation means of the source coil in addition to the position and orientation,
前記センスコイルの出力を算出する第2の出力算出手段と、前記更新値が適当な値になるまで、前記更新算出手段と第2の前記出力算出手段を繰り返し、前記ソースコイルの位置と向きを推定するソースコイル推定手段とからなることを特徴とする付記項19に記載の位置推定装置。 A second output calculating means for calculating an output of the sense coil, until said updated value is a suitable value, repeating the update calculation means and the second of said output calculation means, the position and orientation of the source coil position estimation device according to item 19, characterized in that comprising a source coil estimation means for estimating.

【0272】(付記項21) 前記第1の出力算出手段は、前記ソースコイルの位置と向きを前記ソースコイルの並びの連続性から設定する設定手段からなることを特徴とする付記項20に記載の位置推定装置。 [0272] (Note 21) said first output calculating means, according to item 20, characterized in that it consists of setting means for setting the position and orientation of the source coil from the continuity of the arrangement of the source coils position estimation device of.

【0273】(付記項22) 前記推定手段により推定された位置と向きを時系列的に記憶する記憶手段と、前記第1の出力算出手段の前記ソースコイルの位置と向きを前記記憶手段に記憶された位置と向きから設定する設定手段とを備えたことを特徴とする付記項20に記載の位置推定装置。 [0273] (Note 22) said storage means for time-sequentially storing the estimated position and orientation by the estimation means, stores the position and orientation of the source coil of the first output calculating means in said storage means position estimation device according to item 20, characterized in that a setting means for setting the position and orientation.

【0274】(付記項23) 前記推定手段により推定された位置を時系列的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置から現在の前記ソースコイルの位置を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする付記項19に記載の位置推定装置。 [0274] predict a storage means for chronologically storing the position estimated by (Additional Item 23) The estimating means, the position of the current of the source coil from the position of the source coil that is stored in the storage means position estimation device according to item 19, further comprising a prediction means.

【0275】(付記項24) 前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置を時系列的に重み付け加算し、現在の前記ソースコイルの位置を予測する手段からなることを特徴とする付記項23に記載の位置推定装置。 [0275] (Note 24) the prediction means comprises a means chronologically weighted addition, predicts the current position of the source coil the position of the source coil that is stored in the storage means position estimation device according to item 23,.

【0276】(付記項25) 前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記ソースコイルの位置から前記ソースコイルの動きを求め、現在の前記ソースコイルの位置を予測する手段からなることを特徴とする付記項23 [0276] (Note 25) said predicting means, characterized in that it consists of the seek movement of the source coil from the stored position of the source coil in the storage means, means for predicting the current position of the source coil Additional Item 23,
に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to.

【0277】(付記項26) 磁界を発生するソースコイルの存在空間を検出するコイル位置測定方法において、磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生手段と、前記磁界発生手段で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生手段の位置情報を検出する位置推定装置において、前記磁界検出手段は、少なくとも、第1の直線上に同一方向に向けて配置された第1、 [0277] In (Additional Item 26) coil position measuring method of detecting the presence space of the source coil for generating a magnetic field, a magnetic field generating means having a uniaxial transmitting coil for generating a magnetic field, generated by said magnetic field generating means had a magnetic field detection means for detecting a magnetic field, the position estimation device that detects position information of the magnetic field generating means based on magnetic field detection by the magnetic field detector, said magnetic field detection means, at least, a first straight line first placed in the same direction, the
第2、第3及び第4の単軸発信コイルからなる第1の磁界検出部によって、前記ソースコイルで発生された磁界強度を測定する第1の磁界測定工程と、前記第1の直線と平行な第2の直線上に同一方向に向けて配置された第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルからなる第2 Second, collimated by the first magnetic field detector comprising a third and fourth uniaxial transmitting coil, a first magnetic field measuring step of measuring the magnetic field intensity generated by the source coil, and the first straight line 5 disposed in the same direction on the second straight line, such, sixth, second consisting of uniaxial transmitting coil of the seventh and eighth
の磁界検出部によって、前記ソースコイルで発生された磁界強度を測定する第2の磁界測定工程と、前記第1の直線と非平行な第3の直線上に同一方向に向けて配置された第9、第10、第11及び第12の単軸発信コイルからなる第3の磁界検出部によって、前記ソースコイルで発生された磁界強度を測定する第3の磁界測定工程と、前記第3の直線と平行な第4の直線上に同一方向に向けて配置された第13、第14、第15及び第16の単軸発信コイルをからなる第4の磁界検出部によって、 The magnetic field detection unit, a second magnetic field measuring step of measuring the magnetic field intensity generated by the source coils, the first arranged in the same direction to the first straight line and the non-parallel third straight line 9, 10, the third magnetic field detector comprising a first 11 and second 12 uniaxial transmitting coil of the third magnetic field measuring step of measuring the magnetic field intensity generated by the source coils, the third straight line the 13th, 14th, fourth magnetic field detector consisting of a uniaxial transmitting coil of the first 15 and second 16 arranged in the same direction on the fourth line parallel with,
前記ソースコイルで発生された磁界強度を測定する第4 Fourth measuring the magnetic field intensity generated by the source coil
の磁界測定工程とを具備したことを特徴とするコイル位置測定方法。 Coil position measuring method characterized by comprising a magnetic field measuring step for.

【0278】(付記項27) 前記第1ないし第4の各磁界検出部の単軸発信コイルの最大出力を求め、最大出力の大きい順に前記磁界検出部を抽出する磁界検出部抽出工程と、前記磁界検出部抽出工程により抽出された前記磁界検出部により前記ソースコイルの存在する空間を推定する空間推定工程とを具備したことを特徴とする付記項26に記載のコイル位置測定方法。 [0278] (Note 27) obtains the maximum output of the first to fourth uniaxial transmitting coil of the magnetic field detector, a magnetic field detecting portion extracting step of extracting the magnetic field detection unit in descending order of the maximum output, the coil position measuring method according to item 26, characterized by including a spatial estimation step of estimating the existing space of the source coil by the magnetic field detecting portion extracted by the magnetic field detecting portion extraction step.

【0279】(付記項28) 前記第1ないし第4の磁界測定工程が測定した磁界強度に基づき前記ソースコイルの存在する空間を推定する空間推定工程と、前記空間推定工程により推定された前記ソースコイルの存在空間から前記ソースコイルの3次元位置を推定する位置推定工程とを具備したことを特徴とする付記項26に記載のコイル位置測定方法。 [0279] (Note 28) wherein the space estimation step of estimating the spatial first to fourth magnetic field measurement process in the presence of the source coil based on the magnetic field strength measured, the source estimated by the spatial estimation process coil position measuring method according to Additional Item 26 of the present space of the coil, characterized by comprising a position estimation step for estimating a three-dimensional position of the source coil.

【0280】(付記項29) 前記空間推定工程は、前記第1ないし第4の直線を軸として前記ソースコイルまでの距離を算出する距離算出工程からなることを特徴とする付記項28に記載のコイル位置測定方法。 [0280] (Note 29) wherein the spatial estimation process according to item 28, characterized in that it consists of a distance calculating step of calculating a distance to the source coil the first to fourth straight line as an axis coil position measurement method.

【0281】(付記項30) 前記空間推定工程は、前記第1ないし第4の直線を中心とする円領域として特定する円領域特定工程からなることを特徴とする付記項2 [0281] (Note 30) wherein the spatial estimation process, according to Note 2, characterized in that it consists of the first through the circular area specifying step of specifying a fourth straight as a circle area centered
8に記載のコイル位置測定方法。 Coil position measuring method according to 8.

【0282】(付記項31) 前記円領域特定工程は、 [0282] (Note 31) the circular region specifying step,
前記第1ないし第4の各磁界検出部と前記ソースコイルによって構成される平面の条件を用いて前記円領域を算出する円領域算出工程であることを特徴とする付記項3 Additional Item 3, characterized in that the circular area calculation step of calculating the said circular area with the conditions of the plane formed by the first to fourth said source coil and the magnetic field detecting portion of the
0に記載のコイル位置測定方法。 Coil position measuring method according to 0.

【0283】(付記項32) 前記平面の条件は、前記平面上に前記第1ないし第4の各磁界検出部の3つの単軸発信コイルによって表される曲線を少なくとも2つ描いた際の交点を含むという条件であり、前記円領域算出工程は、前記交点を算出することを特徴とする付記項3 [0283] (Note 32) condition of the plane, the intersection when drawn at least two curve represented by said on the plane first to fourth three uniaxial transmitting coil of the magnetic field detector a condition that it contains, the circular area calculation step is appended to claim 3, characterized in that to calculate the intersection point
1に記載のコイル位置測定方法。 Coil position measuring method according to 1. .

【0284】(付記項33) 前記位置推定工程は、前記空間推定工程により推定された複数の円から2つの円を選び、その2つの円が最も接近する円周上の点とその点間の距離を算出する距離算出工程と前記距離算出手段により算出された距離が最小となる前記第1ないし第4 [0284] (Note 33) wherein the position estimation step, select the two circles of a plurality of circles which are estimated by the spatial estimation process, between points and its point on the circumference of two circles that are closest It said distance distance calculated by the distance calculation step and the distance calculating means for calculating a is minimized first to fourth
の各磁界検出部の組み合わせを検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記第1ないし第4の各磁界検出部から前記ソースコイルの3次元位置を推定する3次元位置推定工程とことを特徴とする付記項28に記載のコイル位置測定方法。 A detection step of detecting a combination of the magnetic field detecting portion, the three-dimensional position estimation step of estimating a three-dimensional position of the source coil from the magnetic field detector of the detected first to fourth by the detecting step that coil position measuring method according to item 28, wherein.

【0285】(付記項34) 前記位置推定工程により推定された前記ソースコイルの位置から向きを推定する向き推定工程と、前記位置推定工程と前記向き推定工程との結果を用いて、前記ソースコイル位置と向きを推定する推定工程とを備えたことを特徴とする付記項28に記載のコイル位置測定方法。 [0285] Using (Note 34) wherein the position estimation and orientation estimation step of estimating the direction from the estimated position of the source coil by the process, the result of the direction estimation step and the position estimation step, the source coil coil position measuring method according to item 28, characterized in that a estimation process for estimating the position and orientation.

【0286】(付記項35) 前記位置推定工程により推定された位置を時系列的に記憶する記憶工程と、前記記憶工程で記憶された前記ソースコイルの位置から現在の前記ソースコイルの位置を予測する予測工程とを備えたことを特徴とする付記項28に記載のコイル位置測定方法。 [0286] prediction and storage step for chronologically storing the position estimate, the current position of the source coil from the position of the source coil which is stored in the storing step by (Additional Item 35) wherein the position estimating step coil position measuring method according to item 28, characterized in that a prediction step of.

【0287】(付記項36) 3次元空間上に複数の単心コイルを異なる位置に配置して構成されるセンスコイルの出力から単心コイルにより磁界を発生するソースコイルの位置と向きを推定する推定工程を備えたことを特徴とするコイル位置測定方法。 [0287] To estimate the position and orientation of the source coil for generating a magnetic field by single-core coil from the output of the sense coil constructed by arranging the different positions a plurality of single-core coil (Note 36) 3-dimensional space coil position measuring method characterized by comprising the estimating step.

【0288】(付記項37) 前記推定工程は、前記センスコイルの出力を前記ソースコイルの適当な位置と向きから算出する第1の出力算出工程と、前記第1の出力算出工程により算出された前記センスコイルの出力と、 [0288] (Note 37) The estimation step includes: a first output calculation step of calculating an output of said sensing coil from a suitable position and orientation of the source coil, calculated by the first output calculation step and the output of the sense coil,
前記センスコイルの測定された出力とから、前記ソースコイルの位置と向きをそれぞれ更新するための値を算出する更新値算出工程と、前記更新値算出工程により算出された更新値を前記ソースコイルの位置と向きに加え、 From the measured output of the sense coils, the update value calculation step of calculating a value for updating the position and orientation of the source coil, respectively, an updated value calculated by the update value calculation step of the source coil in addition to the position and orientation,
前記センスコイルの出力を算出する第2の出力算出工程と、前記更新値が適当な値になるまで、前記更新算出工程と第2の前記出力算出工程を繰り返し、前記ソースコイルの位置と向きを推定するソースコイル推定工程とからなることを特徴とする付記項36に記載のコイル位置測定方法。 A second output calculation step of calculating an output of the sense coil, until said updated value is a suitable value, repeating the update calculation step and the second of said output calculation step, the position and orientation of the source coil coil position measuring method according to item 36, characterized in that it consists of a source coil estimation step of estimating.

【0289】(付記項38) 単心コイルにより磁界を発生するソースコイルと、センスコイルとして3次元空間上に複数の単心コイルを異なる位置に配置し、前記センスコイルの出力から前記ソースコイルの位置を推定する推定手段とを備えたことを特徴とする位置推定装置。 [0289] a source coil for generating a magnetic field by (Additional Item 38) single core coils, disposed at different positions a plurality of single-core coil in the three-dimensional space as a sense coil, the output of the sense coils of the source coil position estimation device characterized by comprising a estimating means for estimating the position.

【0290】(付記項39) 前記推定手段は、前記センスコイルの出力を前記ソースコイルの適当な位置から算出する第1の出力算出手段と、前記第1の出力算出手段により算出された前記センスコイルの出力と、前記センスコイルの測定された出力とから、前記ソースコイルの位置を更新するための値を算出する更新値算出手段と、前記更新値算出手段により算出された更新値を前記ソースコイルの位置に加え、前記センスコイルの出力を算出する第2の出力算出手段と、前記更新値が適当な値になるまで、前記更新算出手段と第2の前記出力算出手段を繰り返し、前記ソースコイルの位置を推定するソースコイル推定手段とからなることを特徴とする付記項3 [0290] (Note 39) The estimating means includes a first output calculating means for calculating an output of said sensing coil from a suitable position of the source coil, said sensing calculated by the first output calculating means the output of the coil, from the measured output of the sense coils, the update value calculation means for calculating a value for updating the position of the source coil, said source updated values ​​calculated by the update value calculating means in addition to the position of the coil, and a second output calculating means for calculating an output of the sense coil, until said updated value is a suitable value, repeating the update calculation means and the second of said output calculation means, said source Additional Item 3, characterized in that it consists of a source coil estimating means for estimating the position of the coil
8に記載の位置推定装置。 Position estimation device according to 8.

【0291】(付記項40) 前記第1の出力算出手段は、前記ソースコイルの位置を前記ソースコイルの並びの連続性から設定する設定手段からなることを特徴とする付記項39に記載の位置推定装置。 [0291] (Note 40) said first output calculating means, the position according to item 39, characterized in that it consists of setting means for setting the position of the source coil from the continuity of the arrangement of the source coils estimation device.

【0292】(付記項41) 前記推定手段により推定された位置を時系列的に記憶する記憶手段と、前記第1 [0292] storage means for chronologically storing the position estimated by (Additional Item 41) The estimating means, said first
の出力算出手段の前記ソースコイルの位置を前記記憶手段に記憶された位置から設定する設定手段とを備えたことを特徴とする付記項39に記載の位置推定装置。 Position estimation apparatus according to Additional Item 39 of the position of the source coil output calculating means, characterized in that a setting means for setting the position stored in the storage means.

【0293】(付記項42) 単心コイルにより磁界を発生するソースコイルと、3次元空間上に複数の単心コイルを異なる位置に配置して構成される前記磁界を検出するセンスコイルの出力から、磁界を発生するソースコイルの位置を推定する推定工程とからなることを特徴とするコイル位置測定方法。 [0293] (Note 42) and the source coil for generating a magnetic field by single core coil, the output of the sense coils for detecting the magnetic field formed by arranging in different positions a plurality of single-core coil on the three-dimensional space , coil position measuring method characterized by comprising a estimation step for estimating the position of the source coil for generating a magnetic field.

【0294】(付記項43) 前記推定工程は、前記センスコイルの出力を前記ソースコイルの適当な位置から算出する第1の出力加算工程と、前記第1の出力加算工程により算出された前記センスコイルの出力と、前記センスコイルの測定された出力とから、前記ソースコイルの位置を更新するための値を算出する更新値算出工程と、前記更新値算出工程により算出された更新値を前記ソースコイルの位置に加え、前記センスコイルの出力を算出する第2の出力加算工程と、前記更新値が適当な値になるまで、前記更新値算出工程と前記第2の出力加算工程での算出を繰り返し、前記ソースコイルの位置を推定するソースコイル位置推定工程とからなることを特徴とする付記項42に記載のコイル位置測定方法。 [0294] (Note 43) The estimation step includes: a first output addition step of calculating the output of said sensing coil from a suitable position of the source coil, said sensing calculated by the first output addition step the output of the coil, from said the measured output of the sense coils, the update value calculation step of calculating a value for updating the position of the source coil, said source updated values ​​calculated by the update value calculation step in addition to the position of the coil, and a second output addition step of calculating the output of said sensing coil, until said updated value is a suitable value, the calculation in the update value calculation step and the second output addition step repeating coil position measuring method according to item 42, characterized in that comprising a source coil position estimation step for estimating the position of the source coil.

【0295】 [0295]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、 According to the present invention as described above, according to the present invention, magnetic
界検出手段は、少なくとも、所定の第1の軸上に第1、 Field detection means, at least, first on a first axis predetermined,
第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、前記第1の軸とは Second, the first magnetic field detector comprising a third and fourth uniaxial transmitting coil disposed towards the same direction, and said first axis
異なる軸である所定の第2の軸上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部と、前記第1の軸を中心とし、かつ Fifth on a predetermined second axis which is different from the axis, the sixth, the second magnetic field detector for a uniaxial transmitting coil of the seventh and eighth formed by arranging toward the same direction, the first about the axis, and
該第1の軸と前記磁界発生源との距離を半径とする第1 First to the distance between the between the first axis magnetic field generating source and the radius
の円周を推定する第1の算出手段と前記第2の軸を中 Medium and the first calculating means for estimating the circumference, the second axis
心とし、かつ該第2の軸と前記磁界発生源との距離を半 And heart, and half the distance between the between the second axial magnetic field source
径とする第2の円周を推定する第2の算出手段と前記 A second calculation means for estimating a second circumference and diameter, the
第1の円周と前記第2の円周との交点、もしくは前記第 Intersection between the second circle and the first circle, or the first
1、第2の円周上の点を結ぶ距離が最小となる各円周上 1, on the circumference length connecting a point on the second circumference becomes minimum
の点を求め、前記交点、もしくは前記距離が最小となる Seeking a point, said intersection point, or the distance is minimum
点に基づき磁界発生源を推定する手段とを備え、この磁<br>界検出手段による磁界検出に基づき磁界発生の位置情報を検出するので、複数組のセンスコイルによりソースコイルの3次元位置を求めるときの推定誤差を縮小することができるという効果がある。 And means for estimating a magnetic field generating source on the basis of the point, and detects the position information of the magnetic field generating source based on the magnetic field detection by the magnetic <br> field detecting means, three-dimensional position of the source coil by a plurality of sets of sense coils there is an effect that it is possible to reduce the estimation error when seeking.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る内視鏡システムの構成を示す構成図 Figure 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope system according to a first embodiment of the present invention

【図2】図1の内視鏡装置形状検出装置の機能構成を示すブロック図 2 is a block diagram showing a functional configuration of an endoscope apparatus shape detecting apparatus of FIG. 1

【図3】図2の内視鏡装置形状検出装置の構成を示す構成図 Figure 3 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus shape detecting apparatus of FIG. 2

【図4】図3の内視鏡装置形状検出装置の要部である2 4 is a main part of an endoscope apparatus shape detecting apparatus of FIG 2
ポートメモリ等の構成を示す構成図、 Configuration diagram showing a configuration of such port memory,

【図5】図4の2ポートメモリの動作を示すタイミング図 Figure 5 is a timing diagram illustrating the operation of the two-port memory of FIG. 4

【図6】図1の内視鏡システムの作用を示すフローチャート 6 is a flowchart showing the operation of the endoscope system of FIG. 1

【図7】図6のFFT処理の流れを示すフローチャート 7 is a flowchart showing a flow of the FFT processing in FIG. 6

【図8】図6の内視鏡システムの作用における並行処理タイミングを示すタイミング図 Figure 8 is a timing diagram showing a parallel processing timing in the operation of the endoscope system of FIG. 6

【図9】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第1の説明図 [9] a first explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図10】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第2の説明図 [10] a second explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図11】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第3の説明図 [11] A third diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図12】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第4の説明図 [12] Fourth explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図13】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第5の説明図 [13] Fifth explanatory diagram for explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図14】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第6の説明図 [14] Sixth illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図15】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第7の説明図 [15] Seventh illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図16】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第8の説明図 [16] Eighth illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図17】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第9の説明図 [17] Ninth illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図18】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第10の説明図 [18] Tenth illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図19】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する第11の説明図、 [19] Eleventh illustration of explaining the principle of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6,

【図20】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート [20] a first flow chart showing the flow of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図21】図6のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャート [21] a second flowchart showing a flow of a source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 6

【図22】図20及び図21により算出されたソースコイル推定位置に対する位置更新制御処理の流れを示すフローチャート [22] Figure 20 and a flowchart showing a flow of location updating control processing for the source coil estimated position calculated by 21

【図23】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理の流れを示すフローチャート Figure 23 is a flowchart showing a flow of the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図24】図23の通常モード処理による表示例を示す図 FIG. 24 shows a display example in the normal mode processing in Fig. 23

【図25】図23の拡大モード処理のの流れを示すフローチャート Figure 25 is a flowchart showing the flow of the enlargement mode processing in FIG. 23

【図26】図25の拡大モード処理による表示例を示す図 26 shows a display example by enlargement mode process of FIG. 25

【図27】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における3Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルを説明する第1の説明図 [27] first explanatory diagram for explaining an image model of the 3D model 1 and the 3D model 2 of the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図28】図27の3Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルの表示処理を示すフローチャート Figure 28 is a flowchart showing the display processing of the 3D model 1 and the 3D model 2 image model of FIG. 27

【図29】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における3Dモデル1および3Dモデル2のイメージモデルを説明する第2の説明図 [29] a second explanatory diagram for explaining an image model of the 3D model 1 and the 3D model 2 of the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図30】図29の色調補正処理の流れを示す第1のフローチャート [Figure 30] a first flow chart showing the flow of the color correction processing of FIG. 29

【図31】図30の色調補正処理の作用を説明する第1 [31] The first to explain the effect of color correction processing of FIG. 30
の説明図 Illustration of

【図32】図29の色調補正処理の流れを示す第2のフローチャート [Figure 32] a second flowchart showing a flow of color correction processing of FIG. 29

【図33】図30の色調補正処理の作用を説明する第2 [33] The second to explain the effect of color correction processing of FIG. 30
の説明図 Illustration of

【図34】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における2Dモデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャート Figure 34 is a flowchart illustrating a display process of an image model of a 2D model in the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図35】図34による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図 Figure 35 is a diagram showing a display example of the endoscope shape detecting images to be displayed in the process according to FIG. 34

【図36】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における12点モデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャー [Figure 36] Flow chart showing a display process of an image model 12 points model of the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図37】図36による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図 Figure 37 is a diagram showing a display example of the endoscope shape detecting images to be displayed in the process according to FIG. 36

【図38】図6の内視鏡形状検出イメージ画像表示処理における直線モデルのイメージモデルの表示処理を示すフローチャート Figure 38 is a flowchart illustrating a display process of an image model of the linear model in the endoscope shape detecting image image display process of FIG. 6

【図39】図38による処理で表示される内視鏡形状検出イメージ画像の表示例を示す図 Figure 39 is a diagram showing a display example of the endoscope shape detecting images to be displayed in the process according to FIG. 38

【図40】本発明の第2の実施の形態に係るソースコイル推定位置座標算出処理の原理を説明する説明図 Figure 40 is an explanatory diagram for explaining the principle of source coils estimated position coordinate calculating process according to a second embodiment of the present invention

【図41】図40のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート [Figure 41] a first flow chart showing the flow of the source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 40

【図42】図40のソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャート [Figure 42] a second flowchart showing a flow of a source coil estimated position coordinate calculating process of FIG. 40

【図43】本発明の第3の実施の形態に係るソースコイル推定位置座標算出処理を説明する説明図 [43] Third explanatory diagram for explaining a source coil estimated position coordinate calculating process according to the embodiment of the present invention

【図44】図43の角度θが直交した状態に近い2つセンスコイルによるソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第1のフローチャート [Figure 44] a first flow chart showing the flow of the source coil estimated position coordinate calculation processing by the two sense coils close to the state in which the angle θ are orthogonal in FIG. 43

【図45】図43の角度θが直交した状態に近い2つセンスコイルによるソースコイル推定位置座標算出処理の流れを示す第2のフローチャート [Figure 45] a second flowchart showing a flow of a source coil estimated position coordinate calculation processing by the two sense coils close to the state in which the angle θ are orthogonal in FIG. 43

【図46】本発明の第4の実施の形態に係る3次元空間上に磁界を発生するソースコイルの配置の一例を示す図 Shows an example of arrangement of the source coil for generating a magnetic field in a three-dimensional space according to the fourth embodiment of FIG. 46 the present invention

【図47】図46の配置に対する第4の実施の形態のソースコイルの配置を説明する図 Figure 47 is a diagram illustrating the arrangement of the source coil of the fourth embodiment to the arrangement of Figure 46

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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…ベット 6…電子内視鏡 7…挿入部 8…操作部 9…ユニバーサルコード 10…ビデオプロセッサ 11…画像観察用モニタ 12…鉗子チャンネル 12a…挿入口 14i…ソースコイル 15…プローブ 16…ソースケーブル 21…装置本体 22k…単心コイル 22j…センスコイル 23…センスケーブル 24…操作パネル 25…モニタ 26…駆動ブロック 27…検出ブロック 28…ホストプロセッサ 31…ソースコイル駆動回路 32…CPU 33…PIO 34…センスコイル信号増幅回路部 35k…増幅回路 36k…フィルタ回路 37k…出力バッファ 38k…ADC 40…制御信号発生回路部 41…ローカルデータバス 42…2ポートメモリ 46…内部バ 1 ... endoscope system 2 ... endoscope apparatus 3 ... endoscope shape detecting apparatus 4 ... bet 6 ... electronic endoscope 7 ... insertion portion 8 ... operation unit 9 ... for universal cord 10 ... video processor 11 ... image observation monitor 12 ... forceps channel 12a ... insertion opening 14i ... source coils 15 ... probe 16 ... source cable 21 ... apparatus body 22k ... single core coils 22j ... sense coil 23 ... sense cable 24 ... operation panel 25 ... monitor 26 ... driving block 27 ... detecting block 28 ... host processor 31 ... source coil drive circuit 32 ... CPU 33 ... PIO 34 ... sense coil signal amplification circuit 35k ... amplifying circuit 36k ... filter circuit 37k ... output buffer 38k ... ADC 40 ... control signal generating circuit 41 ... local data bus 42 ... 2-port memory 46 ... internal bus 47…メインメモリ 48…ビデオRAM 49…ビデオ信号発生回路 47 ... main memory 48 ... video RAM 49 ... video signal generating circuit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G01B 7/00 - 7/34 102 A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 - 23/26 Front page of the continuation (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G01B 7/00 - 7/34 102 A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 - 23/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生源と、前記磁界発生源で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生源の位置情報を検出する位置推定装置において、 前記磁界検出手段は、少なくとも、 所定の第1の軸上に第1、第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、 前記第1の軸とは異なる軸である所定の第2の軸上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部と、 前記第1の軸を中心とし、かつ該第1の軸と前記磁界発生源との距離を半径とする第1の円周を推定する第1の算出手段と、 前記第2の軸を中心とし、かつ該第2の軸と前記磁界 And 1. A magnetic field source having a uniaxial transmitting coil for generating a magnetic field, and a magnetic field detection means for detecting the magnetic field generated by the magnetic field source, the magnetic field detection by the magnetic field detector identical in position estimation device that detects position information of the magnetic field generating source on the basis of the magnetic field detection means, at least, a first on a predetermined first axis, the second, third and fourth uniaxial transmitting coil a first magnetic field detector formed by arranging in a direction, the first fifth on a second axis of predetermined an axis different from the axis, the sixth, uniaxial transmitting the seventh and eighth a second magnetic field detector formed by arranging the coil toward the same direction, the first axis around the, and the first circle to a distance between the the said first axial magnetic field source and the radius a first calculation means for estimating the circumference, centered on said second axis, and wherein the magnetic field and the second shaft 生源との距離を半径とする第2の円周を推定する第2の算出手段と、 前記第1の円周と前記第2の円周との交点、もしくは前記第1、第2の円周上の点を結ぶ距離が最小となる各円周上の点を求め、前記交点、もしくは前記距離が最小となる点に基づき磁界発生源を推定する手段と、 を備えたことを特徴とする位置推定装置。 A second calculation means for estimating a second circumference the distance between Namagen the radius, the first circumferential and the second intersection of the circumference or said first, second circumference, seeking a point on the circumference a distance connecting the point above is minimized, the intersection, or position, characterized in that said distance is provided with a means for estimating a magnetic field generating source on the basis of the point having the minimum estimation device.
  2. 【請求項2】 磁界を発生するための単軸発信コイルを有する磁界発生源と、前記磁界発生源で発生された磁界を検出する磁界検出手段とを有し、前記磁界検出手段による磁界検出に基づき前記磁界発生源の位置情報を検出する位置推定装置において、 前記磁界検出手段は、少なくとも、 所定の第1の軸上に第1、第2、第3及び第4の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第1の磁界検出部と、 前記第1の軸とは異なる軸である所定の第2の軸上に第5、第6、第7及び第8の単軸発信コイルを同一方向に向けて配置してなる第2の磁界検出部と、 前記磁界発生源からの磁界を受けた前記第1の磁界検出部の出力に基づき、前記磁界発生源と前記第1の磁界検出部とを含む平面を想定して複数の曲線を算出し、該複数の曲線の 2. A magnetic field source having a uniaxial transmitting coil for generating a magnetic field, and a magnetic field detection means for detecting the magnetic field generated by the magnetic field source, the magnetic field detection by the magnetic field detector identical in position estimation device that detects position information of the magnetic field generating source on the basis of the magnetic field detection means, at least, a first on a predetermined first axis, the second, third and fourth uniaxial transmitting coil a first magnetic field detector formed by arranging in a direction, the first fifth on a second axis of predetermined an axis different from the axis, the sixth, uniaxial transmitting the seventh and eighth a second magnetic field detector comprising a coil disposed towards the same direction, based on the output of the first magnetic field detector which receives a magnetic field from the magnetic field source, the magnetic field generating source and the first assuming plane containing the magnetic field detecting unit calculates a plurality of curves, the plurality of curve ち、互いの交差状態が直交に近い曲線を求め、該曲線に基づき、前記第1の軸を中心とし、かつ該第1の軸と前記磁界発生源との距離を半径とする第1の円周を推定する第1の算出手段と、 前記磁界発生源からの磁界を受けた前記第1の磁界検出部の出力に基づき、前記磁界発生源と前記第1の磁界検出部とを含む平面を想定して複数の曲線を算出し、該複数の曲線のうち、互いの交差状態が直交に近い曲線を求め、該曲線に基づき、前記第2の軸を中心とし、かつ該第2の軸と前記磁界発生源との距離を半径とする第2の円周を推定する第2の算出手段と、 前記第1の円周と前記第2の円周との交点、もしくは前記第1、第2の円周上の点を結ぶ距離が最小となる各円周上の点を求め、前記交点、もしくは前記距離が最小となる点に基づ Chi, calculated curves close to the intersection state orthogonal to each other, based on the curve, the first axis around the, and the first circle to a distance between the the said first axial magnetic field source and the radius a first calculation means for estimating the circumference, based on an output of the first magnetic field detector which receives the magnetic field from the magnetic field source, the plane containing the said magnetic field generating source the first magnetic field detector assumed to calculate a plurality of curves, of the plurality of curves, determined curve close to each other cross-state quadrature, based on the curve, around the said second axis, and the said second axis said second calculating means for estimating a second circumference radius the distance between the magnetic field generating source, wherein the first circumferential and the second intersection of the circumference or said first, second based Determination points on each circle distance connecting the point on the circle is a minimum, the intersection, or the point at which the distance is minimum 磁界発生源を推定する手段と、 を備えたことを特徴とする位置推定装置。 Position estimation device characterized by comprising: means for estimating a magnetic field generating source.
  3. 【請求項3】 前記磁界検出手段による前記磁界発生源位置の推定を繰り返し、過去に算出された推定位置と最新の推定位置とに基づき現在の磁界発生源の位置を推定する請求項1又は請求項2に記載の位置推定装置。 3. Repeat the estimation of the magnetic field generating source position by the magnetic field detector based on the calculated past the estimated position date and estimated position to estimate the position of the current magnetic field source according to claim 1 or claim position estimation device according to claim 2.
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