JP3450526B2 - 内視鏡形状検出装置 - Google Patents
内視鏡形状検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は体腔内等に挿入され
た内視鏡の挿入部の形状を表示する内視鏡形状検出装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分
野で広く用いられるようになった。この内視鏡は特に挿
入部が軟性のものは、屈曲した体腔内に挿入することに
より、切開することなく体腔内深部の臓器を診断した
り、必要に応じてチャンネル内に処置具を挿通してポリ
ープ等を切除するなどの治療処置を行うことができる。 【０００３】この場合、例えば肛門側から下部消化管内
を検査する場合のように、屈曲した体腔内に挿入部を円
滑に挿入するためにはある程度の熟練を必要とする場合
がある。 【０００４】つまり、挿入作業を行っている場合、管路
の屈曲に応じて挿入部に設けた湾曲部を湾曲させる等の
作業が円滑な挿入を行うのに必要になり、そのためには
挿入部の先端位置等が、体腔内のどの位置にあるかと
か、現在の挿入部の屈曲状態等を知ることができると便
利である。 【０００５】このため、例えばＰＣＴ出願の公開番号Ｗ
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。
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。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
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。 【０００７】また内視鏡に磁界発生手段または磁界検出
手段を設けることにより、装置本体と内視鏡を接続する
伝達手段が長くなってしまい、使用環境中の電磁波ノイ
ズが重畳しやすく、さらに伝達手段を伝わる信号による
軸射ノイズも増加してしまう可能性があった。 【０００８】さらに上記のようなノイズの影響によっ
て、元々微弱な信号である磁気検出手段の検出する検出
信号が変動してしまい、内視鏡の挿入状態を正確に検出
できない可能性があった。 【０００９】また従来技術においては、内視鏡の挿入状
態を検出して表示手段に表示するまでの時間が遅いた
め、実際の挿入作業に追従するのが難しく、高速処理化
が望まれていた。 【００１０】上記のような問題点を鑑みて、以下のこと
を目的とする。 【００１１】本発明の第１の目的は、周囲温度の変化や
経時的な変化に対する装置の設定への影響を受けにくく
し、内視鏡の挿入状態の検出をより正確に行うことので
きる内視鏡形状検出装置を提供することを目的とする。 【００１２】本発明の第２の目的は、発生させる交流磁
界を周波数が安定かつ正確な状態で駆動し、抽出する周
波数成分信号の精度を向上させ、より正確な内視鏡形状
の検出を行うことである。 【００１３】本発明の第３の目的は、使用環境中の電磁
ノイズによる影響を受けにくく、内視鏡の挿入状態の検
出をより正確に行うことである。本発明の第４の目的
は、磁界検出手段が検出した複数の検出信号の中に正常
でない信号を含まれている場合でも、内視鏡の位置を正
確に求めることである。本発明の第５の目的は、内視鏡
の挿入状態の検出速度を向上させることである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】第１の目的及び第２の目
的を達成するために、内視鏡の挿入形状を検出するため
に、高周波信号を受けて磁界を伴う電磁波を放射する磁
界発生手段と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の
磁界情報を検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段
が検出した検出信号から参照信号を参照して所定の周波
数成分を抽出する周波数抽出手段と、前記周波数抽出手
段が抽出した周波数成分信号を基に、前記内視鏡の挿入
状態を検出する挿入状態検出手段と、前記挿入状態検出
手段が検出した挿入状態を表示する表示手段と、前記磁
界検出手段により検出された検出信号を前記挿入状態検
出手段側へ伝達する検出信号伝達手段と、前記磁界発生
手段へ供給する高周波信号を伝達する高周波信号伝達手
段とを備え、前記磁界検出手段および検出信号伝達手
段、または磁界発生手段および高周波信号伝達手段のい
ずれか一組が前記内視鏡の挿入部に設けられた内視鏡形
状検出装置において、前記高周波信号の周波数と前記参
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前記参照信号の周波数とがず
れるような環境等においても、一致させることができ内
視鏡形状検出装置の設定への影響を受けにくくし、内視
鏡の挿入状態の検出をより正確に行うことができる。 【００１５】第３の目的を達成するために、複数の前記
磁界検出手段を１組として構成する場合において、検出
信号伝達手段の各々に、信号を覆うために設けられたシ
ールド被覆部の電位を等しく保つシールド駆動手段を設
ける。 【００１６】そして、複数の磁界検出手段を１組として
構成する場合において、検出信号伝達手段の各々に、信
号線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等
しく保つようにしたため、シールド被覆部間や信号線と
シールド被覆間でノイズの重畳や輻射を減少できる。 【００１７】第４の目的を達成するために、挿入状態検
出手段に、求めた内視鏡の位置が検出可能な領域の値で
ないときには、あらかじめ定めた付加条件により求めた
位置を補正する位置検出手段を設ける。 【００１８】そして、求めた内視鏡の位置が検出可能な
領域の値でないときには、あらかじめ定めた付加条件に
より求めた位置を補正するようしたため、内視鏡の位置
検出がより確実かつ正確になる。 【００１９】第５の目的を達成するために、周波数抽出
手段および挿入状態検出手段が行う一連の処理のうち、
表示手段で表示するための表示データを生成する処理を
主処理手段で実行し、他の処理を複数のサブ処理に分割
してそれぞれの処理を１つ以上の副処理手段で実行して
処理結果を主処理装置に転送するようにする。 【００２０】そして、周波数抽出手段および挿入状態検
出手段が行う一連の処理のうち、表示手段で表示するた
めの表示データを生成する処理を主処理手段で実行し、
他の処理を複数のサブ処理に分割しそれぞれの処理を１
つ以上の副処理手段で実行して処理結果を主処理手段で
転送するようにしたため、主処理手段または副処理手段
の実行内容が単純化して各々の処理時間が短縮されるよ
うになる。また、同時に並列処理可能となるので、全体
としての処理時間も短縮可能である。 【００２１】 【発明の実施の形態】 （第１の実施の形態）図１ないし図１４は本発明の第１
の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた
内視鏡システムの構成を示し、図２は第１の実施の形態
の内視鏡形状検出装置の構成を示し、図３はソースコイ
ル駆動回路部の構成をブロック図で示し、図４は周波数
発振回路の構成を示し、図５はＧＡＩＮ回路の具体的回
路構成を示し、図６はセンスコイル増幅回路の構成をブ
ロック図で示し、図７はセンスコイル増幅回路の具体的
回路構成を示し、図８は表示画面の１表示例を示し、図
９はベッド周辺に設けた複数のセンスコイルで内視鏡内
の１つのソースコイルの存在範囲を検出する様子を示
し、図１０は１軸コイルによる等磁界面の形状を示し、
図１１は傾きから位置補正を行う様子を示し、図１２は
内視鏡形状検出装置の処理内容をフロー図で示し、図１
３はシールドルーム内でセンスコイルとソースコイルの
既知の距離でセンスコイルで検出される最大磁界強度と
最小磁界強度の値を距離を変えて測定されたグラフを示
し、図１４は図１３のデータを得る測定法等の説明図を
示す。 【００２２】図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡検
査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられ
る第１の実施の形態の内視鏡形状検出装置３とを備え、
この内視鏡形状検出装置３はベッド４に横たわる患者５
に電子内視鏡６の挿入部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。 【００２３】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（又はビデオプロセッ
サ）１１に接続されている。 【００２４】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１１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、患部などを照明する。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。 【００２５】光電変換された信号はビデオプロセッサ１
１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１１に接続された
画像観察用の観察モニタ１２に表示される。 【００２６】この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１３
が設けてあり、この鉗子チャンネル１３の挿入口１３ａ
から例えば１６個のソースコイル１６ａ，１６ｂ，…，
１６ｐ（１６ｉ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１６ｉ
が設置される。このプローブ１５の後端から延出された
ソースケーブル１８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。そ
して、装置本体２１側から高周波信号伝達手段としての
ソースケーブル１８を介して磁界発生手段となるソース
コイル１６ｉ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１６ｉは磁界を伴う電磁波を周囲
に放射する。 【００２７】また、患者５が横たわるベッド４には、共
通の中心を持ち、磁界を検出する磁界検出手段を構成す
る直交する３軸におのおの巻かれた３個のセンスコイル
２２ｋからなる４つの３軸センスコイル２２ａ〜２２ｄ
（２２ｊで代表する）が所定の位置に設置されている。
なお、センスコイル２２ｋの数は全部で１２個となる。 【００２８】３軸センスコイル２２ｊは、ベッド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１
４（図６に示すように各センスコイル２２ｋに接続され
るセンスケーブルは符号１９で示す）を介して装置本体
２１に接続されている。この装置本体２１には使用者が
装置を操作するための操作パネル３５又はキーボード等
が設けられている。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のモニタ２３が
接続されている。 【００２９】さらに内視鏡形状検出装置３の詳細な構成
について図２により説明する。電子内視鏡６の挿入部７
に設置されるプローブ１５には、磁界を生成するための
１６個のソースコイル１６ｉが所定の間隔で配置されて
おり、これらソースコイル１６ｉは、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
部２９に接続されている。 【００３０】各ソースコイル駆動回路部２９は、各ソー
スコイル１６ｉ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２９内部（図４の周波数発振回路４０内）
の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。この駆動
周波数データは内視鏡形状の算出処理等を行うＣＰＵ
（中央処理ユニット）３１によりＰＩＯ（パラレル入出
力回路）３０を介して周波数発振回路４０内の駆動周波
数データ格納手段（具体的には図４のラッチ４０ｃ）に
格納される。 【００３１】一方、４組の３軸センスコイル２２ｊを構
成する１２個のセンスコイル２２ｋは１個につき１系統
設けられたセンスコイル信号増幅回路部２４のセンスコ
イル信号増幅回路２４ｋ（図６参照）に接続されてお
り、各センスコイル２２ｋで検出された微少な信号をＡ
ＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）２５ｋで読み
込み可能なレベルに増幅する。 【００３２】このセンスコイル信号増幅回路部２４の１
２系統の出力は、１２個のＡＤＣ２５ｋに伝送され、周
波数抽出処理及びソースコイル１６ｉの位置検出の処理
を行うＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）２６
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
でデジタルデータに変換される。このデジタルデータ
は、ＤＳＰ２６により読み込まれ、ＤＳＰ用メモリ２７
に書き込まれる。 【００３３】このＤＳＰ２６では、ＤＳＰ用メモリ２７
に書き込まれたデジタルデータに対して周波数抽出処理
を行い、各ソースコイル１６ｉ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１６ｉの空間位置座標
を算出し、２ポートメモリ２８に蓄積する。この２ポー
トメモリ２８は、ＤＳＰ２６とのデータ交換するポート
とＣＰＵ３１のメインメモリ３２と連続するアドレス空
間のポートを備えており、ＣＰＵ３１とＤＳＰ２６との
データ交換バッファとして使用される。 【００３４】ＣＰＵ３１では、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ＲＡＭ３３に
出力する。このビデオＲＡＭ３３に書き込まれているデ
ータをビデオ信号発生回路３４が読み出し、アナログの
ビデオ信号に変換してモニタ２３へと出力する。モニタ
２３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。 【００３５】この第１の実施の形態では周囲温度の変化
や経時的変化により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
数とがずれてしまうような場合にも対処できるように、
例えば高周波信号の周波数を微調整して周波数抽出手段
の抽出する周波数成分の周波数とほぼ一致した状態に設
定する周波数調整手段を設けるようにしている。そし
て、実際に内視鏡形状の表示を行う動作前に、高周波
（駆動）信号の周波数を所定範囲で変化し、検出信号の
検出値が最大となる状態に高周波信号の周波数をロック
して内視鏡形状の検出及び表示を行うことができるよう
にしている。 【００３６】具体的には図２に示すＣＰＵ３１は駆動周
波数の設定値を所定の範囲でスイープさせるように変更
する駆動周波数設定データの変更機能３１ａを有し、こ
の駆動周波数設定データはＰＩＯ３０を介してソースコ
イル駆動回路部２９内の駆動周波数設定データ格納手段
に順次送り、ソースコイル駆動回路部２９はこの駆動周
波数設定データにより駆動周波数を順次設定してソース
コイル１６ｉを駆動する。 【００３７】そして、ＤＳＰ２６側では参照信号を基に
参照信号の周波数成分の検出信号データを抽出し、その
検出信号データの振幅が最大となる場合の駆動周波数設
定データを求める処理を行う。そして、ＣＰＵ３１側に
その駆動周波数設定データを知らせ、ソースコイル駆動
回路部２９内の駆動周波数設定データをそのデータに設
定或いはロックするようにした後、実際の内視鏡形状の
検出動作を行うことができる構成にしている。 【００３８】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。まず内視鏡形状検出装置３の電源が投入されると、
ＣＰＵ３１で行う処理プログラムとＤＳＰ２６で行う処
理が記録されているＲＯＭ（図示していない。）がブー
トされ、ＣＰＵ３１のメインメモリ３２にＣＰＵ用処理
プログラムが転送される。その後ＣＰＵ３１は、順次周
辺回路の初期設定等を行い、ＤＳＰ用処理プログラムを
２ポートメモリ２８を介してＤＳＰ用メモリ２７に転送
する。さらに、各ソースコイル１６ｉの駆動周波数を設
定するデータをＰＩＯ３０を介してソースコイル駆動回
路２９内の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（具体的には図４のラッチ４０
ｃ）に転送する。ソースコイル駆動回路２９は、この駆
動周波数設定データに基づいて、１６個のソースコイル
１６ｉを同時に駆動する。 【００３９】この所定時間後、ＤＳＰ２６は、ＣＰＵ３
１から転送された処理プログラムにより、ＤＳＰ２６の
周辺回路の初期設定を行った後、ＡＤＣ２５ｋを制御し
てセンスコイルの検出信号をサンプリングを介しする。
このときのサンプリング周期は、３０ＫＨｚ程度であ
り、１回のサンプリングで各ＡＤＣ毎に１０２４個のデ
ータを変換する。この１２×１０２４個のデジタル検出
データは、ＤＳＰ用メモリ２７に格納される。 【００４０】図２中のセンスコイル増幅回路部２４には
１５ｋＨｚより低い周波数のみ通過させるＬＰＦが備え
られており、そのため格納されたデジタル検出データに
は、０〜１５ＫＨｚの周波数成分が含まれているため、
周波数成分の抽出処理であるＦＦＴ（高速フーリエ変
換）をかけられることによって、１６個のソースコイル
１６ｉに１対１で予め指定した１６種類の周波数成分を
全て抽出する。なお、指定する周波数は、人体や金属等
による減衰の少ない９ＫＨｚ〜１１ＫＨｚの範囲内から
選んでいる。この抽出処理は、１２個のセンスコイル２
２ｋの出力をＡ／Ｄ変換したデジタル検出データについ
て全て行われ、その結果、各センスコイル２２ｋおける
ソースコイル１６ｉの位置に関する情報を含んだデータ
が、全て検出されたことになる。 【００４１】この段階において、起動時や使用者からの
要請があった場合、ＣＰＵ３１とＤＳＰ２６は、ソース
コイル１６ｉの駆動周波数の最適化処理を行う。この処
理は駆動周波数の周波数と、周波数成分の抽出を行う際
の参照信号の周波数とを一致させる調整を行うことによ
り周囲温度とか経時的変化により一方あるいは両方の周
波数が影響されて両周波数がずれてしまうような環境等
においても一方の周波数を変更する調整を行う（本実施
の形態では駆動周波数側の周波数の調整を行う）ことに
より、両周波数を一致する状態に保持してＳ／Ｎが高
く、高精度の位置検出を行うことができるようにするも
のである。 【００４２】具体的には、ＣＰＵ３１の駆動周波数設定
データの変更機能３１ａにより所定の時間間隔でインク
リメント等して（ある範囲内の周波数をカバーするよう
に）送出される駆動周波数設定データ毎に、検出される
検出信号の振幅データをＤＳＰ用メモリ２７に記憶し、
これらの振幅データの内で振幅データが（つまり検出さ
れる検出値が）最大となる駆動周波数設定データを２ポ
ートメモリ２８を介して、ＣＰＵ３１にフィードバック
する。 【００４３】ＣＰＵ３１は、フィードバックされた（検
出値が最大となる）駆動周波数設定データをＰＩＯ３０
を介してソースコイル駆動回路部２９（の駆動周波数設
定データ記憶手段）に転送し、この駆動周波数設定デー
タに設定（ロック）する。 【００４４】そして、この駆動周波数設定データを用い
てソースコイル駆動回路部２９は、各ソースコイル１６
ｉをそれぞれに最適化された周波数で駆動することにな
る。このような駆動周波数の最適化を使用前に行うこと
により、周囲温度の変化とか経時的な変化による装置へ
の影響がある場合にもその影響を軽減でき、Ｓ／Ｎを高
くでき、且つ高感度の検出信号成分の分解が行えるの
で、高精度の位置検出が可能になる。 【００４５】ＤＳＰ２６は、次の段階として、抽出され
たすべての周波数成分から１６個のソースコイル１６ｉ
の空間座標を算出する処理を行い、その結果を２ポート
メモリ２８に転送する。 【００４６】以降、ＤＳＰ２６は、（１）センスコイル
検出信号のサンプリング→（２）周波数成分の抽出→
（３）ソースコイルの位置算出を繰り返す。一方、ＣＰ
Ｕ３１は、各初期設定が終了すると、ＤＳＰ２６から初
回の各ソースコイル１６ｉの位置座標データが２ポート
メモリ２８に転送されるまで待機させておく。 【００４７】ＤＳＰ２６での初回の位置座標のデータ転
送が完了されることを認識したＣＰＵ３１は、ＤＳＰ２
６の２ポートメモリ２８へのデータ転送を禁止した上
で、２ポートメモリ２８内のソースコイル位置座標デー
タをメインメモリ３２へと移動（転送）し、この転送デ
ータに基づき、プローブ１５が設置された電子内視鏡６
の挿入部７の形状検出処理を開始する。なおＣＰＵ３１
は、ソースコイル位置座標データのメインメモリ３２へ
の移動が終了した時点で、ＤＳＰ２６の２ポートメモリ
２８へのデータ転送を許可状態にする。 【００４８】さらに、ＣＰＵ３１は、電子内視鏡６の挿
入部７の形状検出処理が終了すると、図８に示すような
動画表示部３５ｄに処理結果である挿入形状表示データ
を割り当てる。その後、ＣＰＵ３１は、周囲の静止画表
示部を含む全画面の表示データをビデオＲＡＭ３３に出
力する。 【００４９】以降、ＣＰＵ３１は、（１）ソースコイル
位置座標データのメインメモリ３２への移動→（２）電
子内視鏡６の挿入部７の形状検出位置処理→（３）挿入
形状表示データの割り当て→（４）表示データのビデオ
ＲＡＭ３３への出力を繰り返す。ビデオＲＡＭ３３の表
示データは、ビデオ信号発生回路３４により定期的に読
み出され、モニタ２３上に表示される。 【００５０】なお、周波数成分の抽出処理は、ＦＦＴで
はなく、ＤＳＰ２６を用いた同期検波による抽出でも同
様の効果が得られる。この場合も、ソースコイル１６ｉ
の駆動周波数設定データをＣＰＵ３１との交信により入
手し、駆動周波数設定データに基づき、正弦参照信号テ
ーブルの計算を行い、ＤＳＰ用メモリ２７に格納してお
き、駆動周波数データにより決まる周期で参照信号を作
り出せば良い。 【００５１】以下、各部の構成及び動作等をより具体的
に説明する。図３はソースコイル駆動回路部２９の構成
をブロック図で示す。図３に示すようにソースコイル駆
動回路部２９は、基本周波数のパルスをカウントし９Ｋ
Ｈｚ〜１１ＫＨｚの範囲でそれぞれ異なる周波数を発振
させるように構成される周波数発振回路４０と、周波数
発振回路４０からの出力信号を所定の振幅に安定させる
複数のＧＡＩＮ回路（又はゲイン回路）４１とから構成
され、各ＧＡＩＮ回路４１はソースコイル１６ｉと接続
されてそれぞれソースコイル１６ｉを駆動する。 【００５２】ＧＡＩＮ回路４１は、周波数発振回路４０
から出力される矩形波信号の基本波である正弦波信号を
抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ） ４１ａと、ＬＰ
Ｆ４１ａからの正弦波信号を所定の増幅率で増幅される
初段アンプ４１ｂと、初段アンプ４１ｂの出力と比較回
路４１ｅの信号を掛ける乗算器４１ｃと、電流バッファ
４１ｄと、ソースコイル１６ｉを流れる電流を検出する
信号に含まれる高調波成分を除去するＬＰＦ ４１ｈ
と、ＬＰＦ ４１ｈからの信号を増幅させる調整用アン
プ４１ｇと、調整用アンプ４１ｇからの信号を平滑する
平滑回路４１ｆと、平滑回路４１ｆの信号とＲｅｆ信号
を比較する比較回路４１ｅとから構成される。 【００５３】図４は周波数発振回路４０の具体的回路構
成を示す。ここでは簡単化のため、８個のソースコイル
１６ｉを駆動する場合で示している。つまり、ソースコ
イル駆動回路部２９におけるソースコイル１６ｉを駆動
するＧＡＩＮ回路４１の個数も８個にしてある。 【００５４】周波数発振回路４０は、図示しない水晶発
信器から出力される基本周波数のパルスをカウントし９
ＫＨｚ〜１１ＫＨｚの範囲でそれぞれ異なる８種類の周
波数を発振させるプログラム論理素子で構成したプログ
ラム論理回路（ＬＣＡと略記）４０ａと、ＰＩＯ３０を
介してＣＰＵ３１から転送される駆動周波数設定データ
を周波数カウンタ数として格納するためのラッチ４０ｃ
とＣＰＵ３１が転送するラッチ４０ｃを選択するための
デコーダ４０ｄと、ＬＣＡ４０ａのローディング用ＲＯ
Ｍ４０ｂとから構成される。このＬＣＡ４０ａはプログ
ラムによりその回路構成を書換（変更）することができ
る。このＬＣＡ４０ａから出力される８つの周波数の高
周波信号（図４ではＦＲＥ０〜ＦＲＥ７）はそれぞれＧ
ＡＩＮ回路４１の高周波信号入力端ＦＲＥに印加され
る。 【００５５】図５は図３のゲイン回路４１のより具体的
な回路構成を示す。周波数発振回路４０から発振信号が
供給される高周波信号入力端ＦＲＥはコンデンサＣ１、
抵抗Ｒ１を経てコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４、コイル
（インダクタ）Ｌ１，Ｌ２からなるＬＰＦ４１ａでこの
周波数の発振信号のみが透過する。この信号は抵抗Ｒ２
を経て初段アンプ４１ｂを構成する差動増幅器Ｕ１（例
えばＬＭ６２１８Ｎ）に入力される。 【００５６】この差動増幅器Ｕ１の非反転入力端は接地
され、反転入力端と出力端とはゲイン設定用の可変抵抗
Ｒ３及びＲ４とで設定される。また、正及び負の電源端
はそれぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに接続
されると共に、発振防止用のコンデンサＣ５，Ｃ６を介
して接地されている。 【００５７】この差動増幅器Ｕ１で増幅された信号は乗
算器４１ｃを構成する集積回路（ＩＣ）Ｕ２（例えばＡ
Ｄ６３３ＪＮ）の一方の入力端に印加される。比較回路
４１ｅの出力信号が印加される他方の入力端は抵抗Ｒ５
を介して接地されている。このＩＣＵ２の正及び負の電
源端はそれぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに
接続されると共に、発振防止用のコンデンサＣ７，Ｃ８
を介して接地されている。 【００５８】このＩＣＵ２の出力信号は抵抗Ｒ６を介し
て電流バッファ４１ｄを構成するＩＣＵ３の入力端に印
加され、電流増幅された後、コンデンサＣ１１を介して
ソースコイル１６ｉを駆動する一方の端子ＲＣＶに印加
される。また、このＩＣＵ３の正及び負の電源端はそれ
ぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに接続される
と共に、発振防止用のコンデンサＣ９，Ｃ１０を介して
接地されている。 【００５９】ソースコイル１６ｉのリターン側の端子Ｃ
ＯＭは抵抗Ｒ７を介して接地されると共に、ＬＰＦ４１
ｈの入力端に接続されている。このＬＰＦ４１ｈはコン
デンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ１４とコイルＬ３，Ｌ４とか
ら構成されている。 【００６０】このＬＰＦ４１ｈの出力端は抵抗Ｒ８を介
して調整用アンプ４１ｇを構成する差動増幅器Ｕ４（例
えばＬＭ６２１８Ｎ）の反転入力端に接続されている。
この差動増幅器Ｕ４の反転入力端はゲイン設定用抵抗Ｒ
９を介して出力端に接続されている。また、非反転入力
端は接地されている。 【００６１】この差動増幅器Ｕ４の出力端は平滑回路４
１ｆを構成するダイオードＤ１（例えば１Ｓ１５８８）
のアノードに接続され、このダイオードＤ１のカソード
はコンデンサＣ１５及び抵抗Ｒ１０をそれぞれ介して接
地されている。また、この出力端となるカソードは抵抗
Ｒ１１を介して比較回路４１ｅを構成する差動増幅器Ｕ
５（例えばＬＭ６２１８Ｎ）の反転入力端に接続されて
いる。 【００６２】この差動増幅器Ｕ５の反転入力端はコンデ
ンサＣ１６を介してその出力端に接続され、かつこのコ
ンデンサＣ１６に並列に抵抗Ｒ１５及びコンデンサが接
続されている。また、非反転入力端は基準電圧設定用の
可変抵抗Ｒ１３の可変端に接続され、この可変抵抗Ｒ１
３の一端は可変抵抗Ｒ１２を介して正の電源端に接続さ
れ、他端は抵抗１４を介してＧＮＤに接続されている。 【００６３】また、この差動増幅器Ｕ５の正の電源端は
正の電源＋１５Ｖに接続されると共に、発振防止用のコ
ンデンサＣ１８を介して接地され、負の電源端は接地さ
れている。この差動増幅器Ｕ５の出力は乗算器４１ｃに
入力されるようになっている。 【００６４】なお、例えば差動増幅器Ｕ１とＵ４とは１
つのＩＣパッケージ内に収納され、電源は共通に供給さ
れる。従って、図５における差動増幅器Ｕ４の端子ＮＣ
１，ＮＣ２は無接続を意味する。また、差動増幅器Ｕ５
も１つのＩＣパッケージ内に２つ収納された一方の差動
増幅器である。次にこのように構成されているソースコ
イル駆動回路部２９の動作について説明する。図示しな
い水晶発振器の基本周波数のパルスをＬＣＡ４０ａ内で
カウントし、所定の周波数をＧＡＩＮ回路４１に出力す
る。ＧＡＩＮ回路４１では、ＬＣＡ４０ａの出力である
矩形波信号からＬＰＦ４１ａで矩形波信号の基本波の周
波数の正弦波信号を抽出し、この信号を初段アンプ４１
ｂでソースコイル１６ｉを駆動させる電圧に増幅させ
る。 【００６５】乗算器４１ｃでは、初段アンプ４１ｂで増
幅された信号を後述する比較回路４１ｅの信号を掛ける
ことによって、初段アンプ４１ｂからの信号のゲインを
制御し、振幅を安定させる。信号は電流バッファ４１ｄ
を経てソースコイル１６ｉを駆動させる。ソースコイル
１６ｉを流れる電流を検出する信号に含まれる高調波成
分を除去するためにＬＰＦ４１ｈを通す。ＬＰＦ４１ｈ
からの信号を調整用アンプ４１ｇにより増幅させ、平滑
回路４１ｆにより比較回路４１ｅへの比較信号を作成す
る。 【００６６】比較回路４１ｅでは、平滑回路４１ｆの比
較信号とＲｅｆ信号を比較し、フィードバック信号とし
て乗算器４１ｃへ出力する。乗算器４１ｃはこのフィー
ドバック信号と初段アンプ４１ｂの出力を掛ける。以上
の動作を繰り返すことによって常に安定した振幅の周波
数を得ることができる。ここで、Ｒｅｆ信号は初段アン
プ４１ｂでソースコイル１６ｉを駆動させる電圧に設定
したときの平滑回路４１ｆの出力電圧と等しくなるよう
に設定する。 【００６７】以上の動作により、ソースコイル１６ｉを
安定駆動させることが可能となる。なお、１種類の水晶
発振器では目的の周波数を得ることができない場合があ
るため、目的の周波数を得るために数種類の水晶発信器
を用いても良い。 【００６８】次にセンスコイル信号増幅回路部２４内の
構成と動作について説明する。なお、このセンスコイル
信号増幅回路部２４には、４個の３軸センスコイル２２
ｊを構成する１２個のセンスコイル２２ｋと接続するた
めに１２系統の増幅回路が設けてあるが、１２系統すべ
て共通の回路構成であるため、説明を簡略化し、１系統
のみのセンスコイル信号増幅回路２４ｋを説明する。 【００６９】図６に示すようにセンスコイル信号増幅回
路２４ｋは、センスコイル２２ｋが検出した信号を伝達
するシールド２０で覆ったツイストペア線のセンスケー
ブル１９と、センスケーブル１９からの信号を高入力イ
ンピーダンスで差動入力の計装用アンプ２４ａと、この
計装用アンプ２４ａの出力に含まれる低周波成分を減衰
させるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）２４ｂと、このＨＰ
Ｆ２４ｂの出力に含まれる高周波成分を除去するＬＰＦ
２４ｃと、センスコイル信号増幅回路２４ｋの全体の増
幅率を所定の値に調整する調整用アンプ２４ｄと、調整
用アンプ２４ｄの出力レベルを検出するレベル検出回路
２４ｅと、センスケーブル１９のツイストペアの２つの
信号線のレベルを基に、センスケーブル１９のシールド
２０の電位を調整するシールド駆動回路２４ｆとから構
成される。 【００７０】図７はセンスコイル信号増幅回路２４ｋの
具体的構成を示す。センスコイル２２ｋと接続されたセ
ンスケーブル１９は計装用アンプ２４ａを構成する差動
増幅器Ｕ７（例えばＡＤ６２４ＣＰ）の反転及び非反転
入力端に接続されると共に、高抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介
してＧＮＤと接続されている。また、入力電圧のオフセ
ットは可変抵抗Ｒ２３により調整し、出力電圧のオフセ
ットは可変抵抗Ｒ２４により調整している。また、正及
び負の電源端はコンデンサＣ２１〜Ｃ２４を介して接地
されている。 【００７１】この差動増幅器Ｕ７の出力端はＨＰＦ２４
ｂの入力端に接続され、このＨＰＦ２４ｂはコンデンサ
Ｃ２５，Ｃ２６と、抵抗Ｒ２５，Ｒ２６で構成されてい
る。このＨＰＦ２４ｂの出力端はＬＰＦ２４ｃに接続さ
れている。このＬＰＦ２４ｃの出力端は抵抗Ｒ２７を介
して調整用アンプ２４ｄを構成する差動増幅器Ｕ８（例
えばＬＭ６３６４Ｎ）の反転入力端に接続されている。 【００７２】この反転入力端はゲイン調整用抵抗Ｒ２８
を介して出力端と接続されている。また、差動増幅器Ｕ
８の非反転入力端はＧＮＤに接続されている。また、正
及び負の電源端はコンデンサＣ２７、Ｃ２８を介して接
地されている。さらにこの差動増幅器Ｕ８のオフセット
は抵抗Ｒ２９により調整される。この差動増幅器Ｕ８の
出力端はＡＤＣ２５ｋの入力端に接続されると共に、レ
ベル検出回路２４ｅを構成するダイオードＤ２のアノー
ドに接続されている。 【００７３】このダイオードＤ２（例えば１Ｓ１５８
８）のカソードはコンデンサＣ２９及び抵抗Ｒ３０をそ
れぞれ介してＧＮＤに接続されると共に、コンパレータ
として機能する差動増幅器Ｕ９〜１２（例えばＬＭ３３
９Ｎ）の非反転入力端にそれぞれ接続されている。差動
増幅器Ｕ９〜１２の反転入力端は所定の電源電圧（この
場合１５Ｖ）を抵抗Ｒ３１〜Ｒ３７により分圧された所
定の電圧が印加されるようにしている。差動増幅器Ｕ９
〜１２は１つのＩＣパッケージ内に収納された４つの差
動増幅器で構成され、正及び負の電源端はそれぞれ正の
電源及びＧＮＤに接続され、正の電源端はコンデンサＣ
３０を介して接地されている。 【００７４】差動増幅器Ｕ９〜１２の各出力端はそれぞ
れプルアップ抵抗Ｒ３８を介して＋５Ｖに接続されてい
る。差動増幅器Ｕ１１，Ｕ１２の出力端は第１のナンド
ゲートＮ１を介して第２のナンドゲートＮ２の入力端に
接続されると共に、それぞれインバータＩ１，Ｉ２をそ
れぞれ介して第３のナンドゲートＮ３の入力端に接続さ
れる。この第３のナンドゲートＮ３の出力端は第２のナ
ンドゲートＮ２の入力端に接続され、この第２のナンド
ゲートＮ２の出力端は第４のナンドゲートＮ４の一方の
入力端に接続されている。 【００７５】差動増幅器Ｕ１０の出力端はこの第４のナ
ンドゲートＮ４の他方の入力端に接続され、この第４の
ナンドゲートＮ４の出力端はインバータＩ３を介してＤ
ＳＰ２６と接続される。差動増幅器Ｕ９，Ｕ１０の出力
端もＤＳＰ２６と接続される。 【００７６】また、差動増幅器Ｕ７の差動入力のＧＮＤ
端子はシールド駆動回路２４ｆを構成する差動増幅器Ｕ
１３（例えばＬＭ１１０Ｊ）の非反転入力端に接続され
る。この差動増幅器Ｕ１３の反転入力端は出力端に接続
され、入力端に印加されて信号を電流増幅して出力す
る。また、正及び負の電源端はそれぞれ正の電源＋１５
Ｖ及び負の電源ー１５Ｖに接続され、正及び負の電源端
はコンデンサＣ３１、Ｃ３２を介してそれぞれ接地され
ている。さらにこの差動増幅器Ｕ１３のオフセットは抵
抗Ｒ３９により調整される。この差動増幅器Ｕ１３の出
力端は抵抗Ｒ４０を介してシールド２０に接続される。 【００７７】次にセンスコイル信号増幅回路部２４の動
作について説明する。センスコイル２２ｊがソースコイ
ル１６ｉの発生する磁界を検出した信号を、センスケー
ブル１９によって伝達され、計装用アンプ２４ａに入力
される。この計装アンプ２４ａは、センスコイル検出信
号を約２００倍に増幅して、ＨＰＦ２４ｂに出力する。 【００７８】ＨＰＦ２４ｂは、カットオフ周波数が１Ｋ
Ｈｚの２次ＲＣフィルタであり、主に商用電源による影
響を低減し、ＬＰＦ２４ｃに出力する。ＬＰＦ２４ｃ
は、カットオフ周波数が１２ＫＨｚの２次ＬＣフィルタ
で１５ＫＨｚと３２ＫＨｚにトラップを持っていて、主
にＡＤＣ２５ｋのサンプリングのエイリアス周波数であ
る１５ＫＨｚ以上の高周波成分を除去し、調整用アンプ
２４ｄに出力さける。調整用アンプ２４ｄに出力され
る。 【００７９】調整用アンプ２４ｄは、センスコイル信号
増幅回路２４全体で１２５０倍になるように調整し、Ａ
ＤＣ２５ｋへと伝達すると共に、レベル検出回路２４ｅ
に出力する。レベル検出回路２４ｅは、ＡＤＣ２５ｋの
入力ゲイン切換を制御するために必要となるセンスコイ
ル信号増幅回路２４の出力レベルを、４段階で検出し、
ＡＤＣ２５ｋの制御を行うＤＳＰ２６に３ビットデータ
として出力する。 【００８０】またセンスケーブル１９の全長約２ｍと長
く、シールド２０の電位が不安定になりセンスケーブル
１９の浮遊容量による検出信号へのノイズ重畳が考えら
れるためシールド駆動回路２４ｆは、計装用アンブ２４
ａに入力されるセンスケーブル１９の２本の信号線間の
中間電位にシールド２０の電位を保ち、シールド機能を
高めている。 【００８１】上記の作用により、微弱な信号であるセン
スコイル２２ｋの検出信号を、高精度かつ高倍率で増幅
することができる。本実施の形態の内視鏡形状検出装置
３において、モニタ２３に表示する表示画面の１例を図
８に示す。 【００８２】表示画面３５上には、操作性の向上を考慮
して、使用者がモニタ２３の表示画面を見たまま、本装
置３の持つ機能を使えるように、画面上に機能名（図８
では、ストップウォッチ機能を示している。）の表示さ
れたアイコン３５ａなどを配置してあるので、使用者は
マウスのようなポインティングデバイスでアイコンを選
択することができるようにしてある。 【００８３】その他にも、観察中に視点（静止画を見る
角度や距離のこと。）を変更し易くするために、アイコ
ン群３５ｂなどが配置してある。アイコン群３５ｂは、
ベッド平面３５ｃを画面手前から奥の方に傾けていくた
めのもので、アイコン群３５ｂの左端のアイコンはベッ
ド平面を画面と平行（０°）に表示するもので、他のア
イコンも順に、３０°，６０°，９０°（垂直）に表示
するものである。いま左端のアイコンをマウスで選択す
ると、動画表示部３５ｄの表示は瞬時に０°の状態で表
示される。 【００８４】図９は（空芯ソレノイドと表現される）１
軸のソースコイル１６ｉを用いて３軸センスコイル２２
ｊで位置検出を行う様子を示す。内視鏡検査の場合に
は、患者５はベッド４の上にいるため、電子内視鏡６の
位置は必ずベッド４の上になる。 【００８５】つまり、ベッド４の４隅にセンサとなる３
軸センスコイル２２ｊを設ければ、このセンサ群に囲ま
れた領域の中に電子内視鏡６（内のソースコイル１６
ｉ）が存在することになるので、設置した３軸センスコ
イル２２ｊごとにソースコイル１６ｉの存在する象現が
限定される。 【００８６】ソースコイル１６ｉを駆動した時の１つの
３軸センスコイル２２の出力をＸｉ，Ｙｉ，Ｚｉとする
と、Ｘｉ2＋Ｙｉ2＋Ｚｉ2で関連づけられる磁界強度と
なる３軸センスコイル２２からの距離にソースコイル１
６ｉが存在することになる。しかし、１軸コイルは一般
にダイポールとして表現され、そのため等磁界面は球に
ならないで図１０に示すように楕円状になる。そのた
め、どの方向を向いているかが未知のソースコイル１６
ｉの位置を一つの３軸センスコイル２２による等磁界面
Ｘｉ2＋Ｙｉ2＋Ｚｉ2のみからは同定できない。 【００８７】そのため、ベッド４に複数設けた３軸セン
スコイル２２ｊそれぞれに関して測定されるＸｊ2＋Ｙ
ｊ2＋Ｚｊ2で関連づけられる距離を用いる。この場合、
各３軸センスコイル２２ｊの設置位置は既知であるの
で、例えばベッド４に固定した１つの座標系で表すこと
ができる。ソースコイル１６ｉで発生する等磁界面がＸ
ｓ2＋Ｙｓ2＋Ｚｓ2と表される磁界強度をセンスコイル
２２ｊで検出してその間の距離を推定することを考え
る。 【００８８】すると、センスコイル２２ｊで検出された
磁界強度からその磁界強度を含むような等磁界面を想定
すると、中心のソースコイル１６ｉに対してその等磁界
面上にセンスコイル２２ｊが存在することになり、中心
から等磁界面までの距離の最大値及び最小値をそれぞれ
Ｒｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊと、それらの間の距離にセンス
コイル２２ｊ及びソースコイル１６ｉが存在することに
なる。 【００８９】つまり既知の位置のセンスコイル２２ｊを
基準にすると、図９に示すように最大距離Ｒｍａｘｊの
距離の内側、最小距離Ｒｍｉｎｊの外側にソースコイル
１６ｉが存在することになる。 【００９０】各３軸センスコイル２２ｊで測定され、各
３軸センスコイル２２ｊごとに異なるＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊ
に対応するＲｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊで表される球殻の重
なり（ｖｏｌｕｍｅ）の中にソースコイル１６ｉが存在
することになるのでその領域の重心をコイル位置として
検出することができる。 【００９１】これで、位置が求められるが、Ｒｍａｘ、
Ｒｍｉｎの差が大きい場合には誤差が生じる可能性があ
る。 【００９２】そこでＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊに含まれる位相情
報にソースコイル１６ｉの傾きが表されていることを利
用して先に求めたｖｏｌｕｍｅのなかでの傾きを求め
る。これにより、さらに正確な位置となるよう、先の位
置を補正する。また、ソースコイル１６ｉの相互の間隔
は既知であるので、さらにこの値で補正してもよい。 【００９３】この場合、図１１に示すように、電子内視
鏡６の挿入部７は連続しているので、求めた離散的なソ
ースコイル１６ｉ位置（×印で示す）の傾き（ｄｘ／ｄ
ｌ、ｄｙ／ｄｌ、ｄｚ／ｄｌ）は、ソースコイル位置を
元に補間した曲線ｌのソースコイル位置での接線方向と
等しく、もしくは近似値になるはずなのでさらに位置の
補正を行ってもよい。 【００９４】図１２はスコープ内のソースコイル１６ｉ
の作る磁界を外部の３軸センスコイル２２ｊによって検
出し、磁界強度と２点間の距離との関係からソースコイ
ル１６ｉの位置を得、複数のソースコイル１６ｉの各位
置検出に基づいて挿入状態にある挿入部形状（簡単にス
コープ形状とも記す）をモニタ２３（ＣＲＴとも記す）
上に表示するフローを示す。このフローの全体構成は、
その処理内容別に、以下のＢ１〜Ｂ４の４ブロックに分
けることが出来る。 【００９５】Ｂ１：初期化ブロック（Initialize Bloc
k） このブロックで、本プログラムの全機能に関する初期化
作業が完了する。具体的には、スコープ形状をＣＲＴ上
に出力する手法に基づく初期パラメータの設定、ハード
ウェアが検出する磁界強度から得られた位相情報と振幅
情報とから、ソースコイル１６ｉの存在位置を算出する
際に使用する基本データのメモリ読み込み、ハードウェ
アを制御するための各種ボードの初期化等が実施され
る。尚、詳細な処理内容に関しては、後にブロックごと
の説明項目で行う。 【００９６】Ｂ２：ハードウェア制御ブコック（Hardwa
re Control Block） 本システムでは、内視鏡６の挿入部７内に配置固定され
たソースコイル１６ｉの位置座標をソースコイル１６ｉ
の発生する磁界強度から算出し、これを基に挿入状態に
ある内視鏡６の挿入部７の形状を推定する。このブロッ
クでは、ソースコイル１６ｉの駆動を同時に行って磁界
を発生させ、その発生磁界強度をセンスコイル２２ｊで
検出し、この検出出力をソースコイル位置座標が計算で
きる形に変換して出力するまでを担う。 【００９７】ソースコイル１６ｉの駆動周波数により、
電子内視鏡６のどこに位置するソースコイル１６ｉかが
分かるようになっており、ソースコイル１６ｉの磁界強
度を検出するセンスコイル２２ｊは、図１４（ａ）に示
したように直交する３つ軸にそれぞれのコイルの面が平
行となるように製作され、１個のセンスコイル２２ｊに
つき直交する３軸方向の磁界強度成分が検出できるよう
に構成されている。検出された磁界強度のデータは、ソ
ースコイル位置を計算する際に必要となる振幅データと
位相データとに分離されて出力される。 【００９８】Ｂ３：ソース位置算出ブロック（Sourcr P
osition Calculate Block） 前ブロックでの磁界検出によって得られた振幅データと
位相データを基に、磁界強度と２点間の距離との関係を
利用して、ソースコイル１６ｉの位置座標を算出するま
でを担う。まず、振幅データと位相データに対して、セ
ンスコイル２２ｊの各軸方向の径の大ききの違いやソー
スコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊとの位置の関係の
捕正を施して、各センスコイル２２ｊの設置位置で検出
されると考えられる磁界強度を算出する。 【００９９】こうして算出された磁界強度から、ソース
コイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離を求める。
但し、挿入状態にあるソースコイル１６ｉの姿勢（ソレ
ノイド状コイルの方位）が分からないため、ソースコイ
ル１６ｉの存在位置はある球殻の範囲内までの限定しか
できない。そこで、センスコイル２２ｊを３個以上用意
し、ソースコイル１６ｉの存在可能な領域の重なりを求
め、その領域の重心位置をソースコイル１６ｉの位置座
標として出力する。 【０１００】Ｂ４：画像表示ブロック（Image Display
Block ) ソースコイル位置座標として得られたデータを基にスコ
ープ形状を構築して、その描像をＣＲＴ上に出力するま
でを担う。ソースコイル位置座標として得られた１個以
上の座標をデータを基に、全体として滑らかな連続座標
を構築する。この連続座標によりスコープ形状らしく見
せるためのモデリング処理を行う（多角形柱、色階調、
彩度、輝度の利用、陰線処理、パースペクティブ等）。 【０１０１】更に、ＣＲＴ表示されたスコープイメージ
モデルは、任意の方向に回転、拡大縮小が可能であり、
現表示の視点位置や患者の頭方向が一目で分かるボディ
ーマーカも表示できる。終了時の視点位置は自動的に保
存され、次回の初期視点位置となる。術者が見易いと考
える視点方向を記憶するホットキーも存在する。次に各
ブロックごとの詳細な内容を説明する。 【０１０２】Ｂ１：初期化ブロック 最初のステップＳ１１ではグラフィック頁の初期化（ビ
デオＲＡＭの初期化）を行う。また、ＣＲＴ表示したス
コープイメージ像を更新する際、新しい像を上書きする
と、観察者に対し、書き換えがちらつく画像の印象を与
え、スムーズな画像で無くなってしまう。そこで、複数
のグラフィック頁を絶えず切換えてイメージを表示する
ことで、動画像的な滑らかさを実現している。また、以
下のように使用する色、階調の設定を行う。 【０１０３】使用できる色数はハードウェアごとに制限
があり、パレット番号という形で割り当てがなされてい
る。しかし、デフォルトのままでは２階調しかない。そ
こで、利用可能な色数の範囲でより豊かな階調を実現す
るため、パレットの設定を行う。 【０１０４】これにより、視点に近いほど明るく、遠い
ほど暗く表示することが可能になり、挿入部７を２次元
で表示した画像に立体感や奥行きを持たせて表現するこ
とを可能にした。もちろん、階調数を増減することは任
意である。また、階調以外に採用している色もＲ，Ｇ，
Ｂの構成より作られており、微妙な彩度や輝度を表現す
ることを可能にした。 【０１０５】次のステップＳ１２で初期視点位置の自動
読み込み等のイメージパラメータの初期化を行う。スコ
ープ像をどのように見ることが見易いと感じるかは、術
者の好みによるところが大きい。もし、初期視点位置を
固定してしまうと、術者はスコープ像が見やすいと感じ
る視点位置にわざわざ再設定しなければならず、使い勝
手が低下する。 【０１０６】そこで、希望とする視点位置をファイル
（パラメータファイル）の形で保存しておき、プログラ
ム起動時にそのファイルを読み込むことで、プログラム
開始直後から術者の見やすい視点位置からスコープ像を
見ることが出来る手段を設けた。 【０１０７】次のステップＳ１３でソースコイル位置導
出のための原理を格納した原理元データをロードする。
このデータは次の関係の基準データ或は基準情報であ
る。 【０１０８】測定原理は、１軸のソースコイル１６ｉの
出力を直交３軸で製作されたセンスコイル２２ｊで検出
し、その磁界強度よりソースコイル１６ｉとセンスコイ
ル２２ｊの間隔を得ることである。両コイルの間隔を得
るにあたり、１軸ソースコイル１６ｉの作り出す磁界分
布を示す超函数から直接解くのではなく、ソースコイル
１６ｉの姿勢（軸方向の方位）の違いによる最大となる
磁界強度出力と最小となる磁界強度出力とを利用する新
しい距離算出法を導入した。 【０１０９】図１３に示されるグラフは、この距離導出
原理の基本となるデータである。これは、シールドルー
ム内で実測されたデータをグラフにしたものである。つ
まり、１軸ソースコイル１６ｉと３軸センスコイル２２
ｊとの距離を様々な値に設定したときに、各距離値でソ
ースコイル１６ｉの軸方向を変えた場合に３軸センスコ
イル２２ｊの位置で検出される最も大きい磁界強度の値
（最大磁界強度値）と、最も小さい磁界強度の値（最小
磁界強度値）を測定したものを、それぞれプロットして
グラフ化にしたものであり、上側の曲線Ｃｕが最大磁界
強度曲線、下側の曲線Ｃｄが最小磁界強度曲線を表して
いる。 【０１１０】２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄは、両コイル間の距
離が小きい場合は、ソースコイル１６ｉの向きによって
検出される値に差が生じるが、ソースコイル１６ｉの大
ききに比べコイル間の距離が十分大きくなるに従って検
出される値に差がなくなる。これは、ダイポールによっ
て形成される磁界は距離が小さいと、その等磁界面は球
面にならないが、ダイポールの大きさに対して十分大き
な距離ではダイポールの大きさに殆ど依存しないでほぼ
球面になるという定性的な物理現象と矛盾しない結果で
ある。 【０１１１】更に、ある磁界強度Ｈが検出された場合、
最小半径ｒ＿ｍｉｎと最大半径ｒ＿ｍａｘとに挟まれる
球殻内にしかソースコイル１６ｉは存在し得ないとの限
定を加えることが可能になる。そして図１３の測定範囲
では、この球殻内の距離（＝ｒ＿ｍａｘ−ｒ＿ｍｉｎ）
は、磁界強度Ｈの値にあまり依存しないでほぼ６０ｍｍ
程であることが２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄより分かる。 【０１１２】図１４（ａ）は図１３のデータを得るため
の測定法を示す。図１４（ａ）に示すように例えば原点
に配置した３軸センスコイル２２（立方体の中心を原点
に一致させる）に対し、例えば既知の距離ｒ１に１軸ソ
ースコイル１６を配置し、このこの位置でソースコイル
１６の方向（その軸方向）を変えて、原点に配置した３
軸センスコイル２２でその磁界強度を測定し、その最大
値Ｈ１及び最小値Ｈ１′を測定する。 【０１１３】つまり、ソースコイル１６の方向を変える
と、それに応じて３軸センスコイル２２で検出される磁
界強度は変化し、それらの測定値における最大値Ｈ１及
び最小値Ｈ１′を求める。 【０１１４】なお、一般的にはソースコイル１６の軸方
向がセンスコイル２２（の中心）とソースコイル１６
（の中心）とを結ぶ線上に一致した状態（図１４（ａ）
の実線で示すソースコイル１６の向き）の場合にほぼ最
大値Ｈ１、この実線で示すソースコイル１６と直交する
２点鎖線で示す状態の場合にほぼ最小値Ｈ１′が得られ
る。 【０１１５】同様に距離ｒ１の値を、ｒ２に変えて、そ
の距離ｒ２で３軸センスコイル２２で同様に測定しその
最大値Ｈ２及び最小値Ｈ２′を求める。さらに距離を変
えて同様の測定を行い、それぞれの距離で得られた最大
値及び最小値をプロットし、最大値同士及び最小値同士
を補間するようにそれぞれ線で結ぶと図１４（ｂ）に示
す最大磁界強度の曲線Ｃｕと最小磁界強度の曲線Ｃｄが
得られる。これら曲線Ｃｕ，Ｃｄのデータはハードディ
スク等のデータ格納手段に格納されており、内視鏡形状
表示の動作が開始すると、例えば図２のＤＳＰ用メモリ
２７に転送されて格納され、ＤＳＰ２６は必要に応じて
参照する。 【０１１６】なお、３軸センスコイル２２で検出される
磁界強度に比例した実際の測定値は、この３軸センスコ
イル２２を構成する３つのコイルでそれぞれ検出された
信号２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚをそれぞれ２乗して総和し
た値、２２Ｘ・２２Ｘ＋２２Ｙ・２２Ｙ＋２２Ｚ・２２
Ｚの平方根を求めた値であり、この求めた値を標準の磁
界測定装置（例えばガウスメータ）で校正（キャリブレ
イション）することにより、正確な磁界強度の測定値を
得ることができる。図１４（ｂ）の２つの曲線Ｃｕ，Ｃ
ｄを参照することにより、３軸センスコイル２２で検出
された磁界強度から、その３軸センスコイル２２に対し
てソースコイル１６が存在する３次元領域を推定するこ
とができる。 【０１１７】例えば、ある磁界強度Ｈａが測定で得られ
た場合には、この磁界強度Ｈａに対応する距離は図１４
（ｂ）から、磁界強度Ｈａの値が曲線Ｃｄ，Ｃｕとそれ
ぞれ交わる距離ｒａとｒａ′の間の距離範囲にソースコ
イル１６が存在する３次元領域であることが推定でき
る。つまり、ある磁界強度が得られた場合には、その値
が最小磁界強度の曲線Ｃｄ及び最大磁界強度の曲線Ｃｕ
とそれぞれ交わる最小距離ｒ＿ｍｉｎと最大距離ｒ＿ｍ
ａｘとの間であると推定できる。 【０１１８】なお、シールドルーム内と一般の居室内で
の測定値は殆ど一致することが確かめられており、従っ
てシールドルーム内の曲線の関数の形を予め求めておけ
ば、他の環境においてもその関数を用いて精度良くその
環境での最大磁界強度曲線及び最小磁界強度曲線を決定
できる。 【０１１９】つまり、内視鏡検査の環境が変化する状況
でも、その環境で数カ所のｍａｘ及びｍｉｎの方向の磁
界強度を測定をすることが可能な測定装置によって、予
め磁界を測定することにより、その環境での最大磁界強
度及び最小磁界強度の曲線データを得ることが可能にな
り、環境ごとに詳しいデータを測定により求める手間を
省ける。 【０１２０】上記最大磁界強度及び最小磁界強度のデー
タを記録したファイル（ｍａｘ＿ｍｉｎデータファイ
ル）をロードすると共に、補正用データファイルから補
正用データもロードし、以下の補正を行う。 【０１２１】直交３軸で制作されたセンスコイル２２ｊ
は、同芯かつ同じ直径で製作することは殆ど不可能であ
り、直径の違いにより出力検出値に違いがある。また、
ソースコイル１６ｉの向きや方向によっても出力値に変
化が見られる。 【０１２２】そこで、実際に磁界検出を行い、ソースコ
イル１６ｉ及びセンスコイル２２ｊの配置と磁界検出値
の変化を調べた。その結果、それぞれの大きさの直径に
ついて、補正係数を掛け合わせるだけで、直径の大きさ
の違いや、両コイル１６ｉ，２２ｊの配置の関係を補正
することができる。そこで、あらかじめ測定された各軸
ごとについての補正係数を初期化ブロックＢ１で取り込
む。この結果を磁界強度算出を行うソース位置算出ブロ
ックＢ３で記述する。 【０１２３】上述のデータのロードの後、次のステップ
Ｓ１４でハードウェアの初期化を行う。このステップＳ
１４では、ＡＤＣ２５ｋ等の設定内容をリセットし、使
用環境に対応した設定状態にする。このようにしてハー
ドウェアを形状算出の使用可能な状態に設定し、次のブ
ロックＢ２を動作させる。 【０１２４】Ｂ２：ハードウェア制御ブロック まず、ステップＳ２１では上述の説明のように全てのソ
ースコイル１６ｉをそれぞれ異なる周波数の高周波信号
を同時に駆動し、全てのソースコイル１６ｉを同時にド
ライブする。 【０１２５】そして、ステップＳ２２に示すように各セ
ンスコイル２２ｊで検出された検出信号を各ＡＤＣ２５
ｋでサンプリングする。サンプリングされたデータは一
旦、ＤＳＰ用メモリ２７に書き込まれる。ステップＳ２
３に示すように（ＤＳＰ２６は）所定数のサンプリング
したか否かを判断し、終了していない場合にはステップ
Ｓ２１に戻り、さらにソースコイル１６ｉを駆動するよ
うにして所定数のサンプリングを行う。 【０１２６】そして、所定数のサンプリングを行った場
合には、ＤＳＰ用メモリ２７のデータから振幅データ、
位相データを算出する（図１２のステップＳ２４の周波
数成分抽出、ステップＳ２５の振幅データ、位相データ
参照）。上記振幅データ、位相データから次のブロック
Ｂ３の処理に移る。まず、ステップＳ３１の磁界強度算
出を、補正係数を用いて行う。 【０１２７】次にステップＳ３２の（ソースコイル１６
ｉとセンスコイル２２ｊ間の）最大距離と最小距離の算
出を最大及び最小距離データ（図１３のデータ）を用い
て行う。このステップＳ３２は前のステップＳ３１で得
られた磁界強度を用いて、センスコイル２２ｊとソース
コイル１６ｉとの最大の距離と最小の距離とを算出する
までの処理を行う。 【０１２８】２点間の距離と磁界強度とに比例関係が存
在することは、ごく一般に広く知られた物理現象であ
る。しかし、ある空間上の一点にｌ軸のソースコイル１
６ｉが作り出す磁界強度は一般に超函数で表されるた
め、たとえソースコイル１６ｉの向きが分かり、磁界強
度が測定されても、センスコイルとの相対関係があるの
でソースコイル１６ｉの存在する方向や距離を算出する
のは容易ではない。 【０１２９】そこで、ある磁界強度が検出できた場合、
その出力が最も強く取れる方向にソースコイル１６ｉが
向いていると仮定した場合の距離をＲ＿ｍａｘ、最も弱
く取れる方向にソースコイル１６ｉが向いていると仮定
した場合の距離をＲ＿ｍｉｎとすれば、真のソースコイ
ル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離Ｒ＿ｔｒｕｅ
は、Ｒ＿ｍｉｎ≦Ｒ＿ｔｒｕｅ≦Ｒ＿ｍａｘという範囲
内に限定することが出来る。 【０１３０】前のステップＳ３１で得られた磁界強度Ｍ
と、既に読み込まれているＲ＿ｍａｘ曲線の磁界強度デ
ータｍを比較し、ｍｂ≦Ｍ≦ｍｔとなる点をピックアッ
プする。ｍｂとｍｔ間は直線的に変化しているとして、
その中途の点の磁界強度Ｍに対応する距離をＲ＿ｍａｘ
とする。 【０１３１】Ｒ＿ｍｉｎについても同様に行う。ここ
で、ｍｂとｍｔ間を直線的に変化しているとしたのは計
算を簡単化したためであり、曲線近似でも何等問題はな
い。また、Ｒ＿ｍａｘ曲線の函数形ｆ（ｘ）を導き出
し、Ｒ＿ｍａｘ＝ｆ（Ｍ）として算出しても、もちろん
良い。 【０１３２】ここで採用した距離の算出手段或は方法
は、距離Ｒ＿ｔｒｕｅの値が確実には求まらないもの
の、複雑な超函数を解くということを要求されない極め
て簡便な手段或は方法である上、１軸のソースコイル１
６ｉの向きが分からない場合でも、ソースコイル１６ｉ
の存在範囲を限定できる応用範囲の広い手段或は方法と
なる。 【０１３３】次にステップＳ３３のソースコイル１６ｉ
の位置座標算出を行う。このステップＳ３３ではセンス
コイル２２ｊとソースコイル１６ｉとの距離から、ソー
スコイル１６ｉの座標を算出するまでの処理を行う。あ
るセンスコイル２２ｊから見たときのソースコイル１６
ｉの存在しうる範囲は、前のステップＳ３２で得られた
Ｒ＿ｍａｘとＲ＿ｍｉｎとによって囲まれる球殻内であ
る。このようなソーズコイル１６ｉの存在しうる範囲を
より微小な空間に限定するため、複数個のセンスコイル
２２ｊから見いだされたソースコイル１６ｉの存在可能
領域の重ね合わせを利用する。各々のセンスコイル２２
ｊに対し、同一のソースコイル１６ｉから得られたソー
スコイル１６ｉの存在領域は、ソースコイル１６ｉの位
置が動いていない限り、すべてが重なり合う領域が必ず
存在する。 【０１３４】このような領域の境界は、各々のセンスコ
イル２２ｊ位置を中心とする半径Ｒ＿ｍａｘ，Ｒ＿ｍｉ
ｎの球の交点に他ならない。球の交点であることから、
少なくともセンスコイル２２ｊが３個あれば、ソースコ
イル１６ｉは各センスコイル２２ｊのＲ＿ｍａｘ，Ｒ＿
ｍｉｎを半径とする球の８交点によって囲まれる微小領
域にその存在が限定できる。 【０１３５】３つのセンスコイル２２ｊをＳａ、Ｓｂ、
Ｓｃとし、それぞれＲａ＿ｍａｘ，Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ
＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎ
と距離が得られているとすると、ソースコイル１６ｉは
次の８点を頂点とする微小空間内にその存在が制限され
る。 【０１３６】Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａ
ｘをそれぞれ半径とする球の交点 Ｒａ一ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 そして、これら８点の囲む微小領域の重心点をソースコ
イル１６ｉの位置座標として出力する。さらに、センス
コイル２２ｊの数が多くなるほど、ソースコイル１６ｉ
の存在可能領域はさらに小さく限定でき、ソースコイル
１６ｉの位置をより正確に得ることが出来る。 【０１３７】このソースコイル位置限定方法は、３個の
球の交点を算出するという単純な算術計算であるので、
その処理時間がかからない上、ソースコイル１６ｉの存
在領域をごく微小な領域内に限定することを可能にした
極めて優れた方法である。このようにして各ソースコイ
ル１６ｉの位置座標の算出を行い、ステップＳ３４のソ
ースコイル１６ｉの位置座標データを得る。これらのデ
ータを用いて次のブロックＢ４の処理に移る。 【０１３８】Ｂ４：画像表示ブロック このブロックＢ４は、ソースコイル１６ｉの位置座標デ
ータを基に、挿入状態にあるスコープ形状イメージをＣ
ＲＴ上に描写するまでの処理を担う。ソースコイル１６
ｉの位置座標は、挿入されたスコープの通過した軌跡で
ある。そこで、これを基に挿入状態にあるスコープ形状
を推定する。スコープの挿入形状が推定できたら、結果
をＣＲＴ上に描写する。そのとき３次元のスコープ形状
を２次元のＣＲＴ画面で表示しなければならないため、
その描像がより３次元的に表されるような工夫が必要と
なる。 【０１３９】又、スコープイメージが任意の方向に回転
させられたり、今どのような方向からスコープイメージ
を眺めているのかが瞬時に判断できるようであれば、そ
の使い勝手はさらに向上する。このようなことを鑑み、
このシステムにおいてはステップＳ４１のキーボード入
力処理により、与えられたユーザコマンドに対応するキ
ー入力がなされた場合、その内容に応じて設定パラメー
タ等を変更するまでを担う。 【０１４０】例えば、キーボードからの指示によりｘ軸
等の軸の回りのイメージ像の回転、イメージ像の拡大＆
縮小等の処理を行う。その後にステップＳ４２のスコー
プイメージ描写処理を行い、ＣＲＴにスコープイメージ
を表示する。その後、プログラムの終了か否かの選択に
より、終了しない場合には再びステップＳ２１に戻り、
終了を選択した場合にはこのスコープイメージの描写を
行うための処理を終了する。 【０１４１】この実施の形態によれば、起動時や使用者
からの要請があった場合、ソースコイル１６ｉの駆動周
波数の最適化処理を行い、検出される検出信号の振幅デ
ータの内で検出値が最大となる駆動周波数設定データに
設定する処理を行った後、その駆動周波数設定データを
用いて決定される周波数でそれぞれ駆動することにな
る。このような駆動周波数の最適化を使用前に行うこと
により、周囲温度の変化とか経時的な変化による装置へ
の影響がある場合にも、Ｓ／Ｎが高く、且つ高感度の信
号成分の抽出分解が行える状態で位置検出を行うことが
できるので、高精度の位置検出及び形状表示が可能にな
る。 【０１４２】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を説明する。その全体の構成は図１と同じである。ま
た、本実施の形態の内視鏡形状検出装置３は図２におい
て、ソースコイル駆動回路部２９とＰＩＯ３０とが切り
離された構成である。また、ＣＰＵ３１は駆動周波数設
定データの変更機能３１ａを行わない。 【０１４３】従って、本実施の形態におけるソースコイ
ル駆動回路部２９′は図１５に示すようにＰＩＯ３０と
切り離された周波数発振回路４０′とソースコイル駆動
回路４１ｋとから構成される。図１５のソースコイル駆
動回路４１ｋ部分は図３と同じ構成である。 【０１４４】また、周波数発振回路４０′の構成を図１
６に示す。この周波数発振回路４０′は図４の周波数発
振回路４０において、ラッチ４０ｃの代わりにディップ
スイッチ４０ｃ′で構成され、図４におけるデコーダ４
０ｄを有しない。各ディップスイッチ４０ｃ′の構成を
図１７に示す。図１７に示すようにディップスイッチ４
０ｃ′のスイッチＳ１，Ｓ２，…，Ｓ８の一端は接地さ
れ、他端はＬＣＡ４０ａに接続されると共に、抵抗Ｒ４
１〜４８を介して電源端＋５Ｖに接続されており、ディ
ップスイッチ４０ｃ′のＳ１，Ｓ２，…、Ｓ８のＯＮ／
ＯＦＦにより周波数データが設定されるようにしてい
る。 【０１４５】この実施の形態ではＤＳＰ２６は参照信号
の周波数を所定の範囲でスイープ等して変更する手段を
備え、最大の検出信号データが得られる場合の参照信号
の周波数にロックすることにより参照信号の周波数を駆
動信号の周波数に一致するように調整する手段を形成し
ている。 【０１４６】その他の構成は第１の実施の形態と同じで
ある。次に第１の実施の形態と異なる部分の動作を説明
する。第１の実施の形態ではソースコイル駆動回路部２
９は、各ソースコイル１６ｉをそれぞれ異なる周波数の
正弦波電流で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコ
イル駆動回路部２９内の駆動周波数データ格納手段にＰ
ＩＯ（パラレル入出力回路）３０を介してＣＰＵ（中央
処理ユニット）３１が格納していたが、この実施の形態
ではディップスイッチ４０ｃ′の設定により決定され
る。 【０１４７】また、第１の実施の形態では起動時や使用
者からの要請があった場合、ＤＳＰ２６はソースコイル
の駆動周波数の最適化の処理を行ったが、本実施の形態
では、起動時や使用者からの要請があった場合、ＤＳＰ
２６はＡＤＣ２５ｋのサンプリング周波数およびＦＦＴ
解析処理の参照信号の周波数の最適化処理を行う。この
処理は、抽出したデータのうち検出信号の振幅データの
検出精度が、各ソースコイル位置の算出精度に大きな影
響を与えるためであり、常に高精度の位置検出を行うた
めに行われる。 【０１４８】具体的には、ＤＳＰ２６から所定の時間間
隔でインクリメント等して送出される参照信号の周波数
設定データ毎に、ＤＳＰ２６からＡＤＣ２５ｋに供給す
るサンプリング周波数を変更し、さらにＦＦＴ解析処理
で使用するために初期設定時に算出し格納している正弦
波の参照信号テーブルを再計算および格納した後、検出
信号の振幅データをＤＳＰ用メモリに記憶する。ＤＳＰ
２６は、この記憶したデータの中で振幅値が最大となる
参照信号の周波数設定データをＤＳＰ用メモリ２７に記
憶し、さらに参照信号の周波数設定データを基に、それ
ぞれに最適化されたサンプリング周波数と正弦波参照信
号テーブルで抽出処理を行う。 【０１４９】ＤＳＰ２６は、次の段階として、抽出され
たすべての周波数成分から１６個ののソースコイル１６
ｉの空間座標を算出する処理を行い、その結果を２ポー
トメモリ２８に転送する。 【０１５０】以降、ＤＳＰ２６は、（１）センスコイル
信号のサンプリング→（２）周波数成分の抽出→（３）
ソースコイルの位置算出を繰り返す。その他は第１の実
施の形態で説明したように動作する。 【０１５１】本実施の形態においては、ソースコイルの
駆動周波数は固定でよいので、図１５〜図１７に示すよ
うに、ＰＩＯ３０との接続をせず、ＤＩＰスイッチ４０
ｃ′によって駆動周波数の設定を行ったが、第１の実施
の形態のように構成しても良い。第１の実施の形態のよ
うに構成した場合には第１の実施の形態の動作の説明と
同様にＣＰＵ３１によりＰＩＯ３０を介してラッチ４０
ｃに格納される駆動周波数データにより、駆動周波数の
設定が行われる。また、本実施の形態の効果は第１の実
施の形態と同様の効果を有する。 【０１５２】（第３の実施の形態）第１の実施の形態で
も述べたように、センスケーブルは全長が長い構成とな
るため、ケーブル全体の浮遊容量が大きく、シールド部
分の抵抗成分も大きくなってしまう。従って、検出信号
にノイズ成分が重畳することを防ぐために、シールドの
電位を検出信号の中間電位に保持するシールド駆動回路
を設けていた。 【０１５３】一点での磁界の強さを検出するために、３
つの１軸コイルのそれぞれの軸が直交しかつ中心が一致
するように配置して構成された３軸センスコイル２２ｊ
を用いるが、この３軸センスコイル２２ｊの３本のセン
スケーブル１９は、ほぼ平行かつ密着して配線された状
態で、各シールド部分をそれぞれ単独に駆動されてい
た。 【０１５４】このため、Ｘ軸コイル，Ｙ軸コイル，Ｚ軸
コイルのそれぞれで検出される信号レベルが著しく異な
る場合には、各シールド部分の保たれた電位の差異によ
る干渉が発生し、検出信号が正確に検出できない可能性
がある。そこで本実施の形態は、センスコイルの検出信
号を入力し増幅する手段において、センスコイル出力を
より正確に検出することを目的としている。 【０１５５】本実施の形態におけるセンスコイル信号増
幅回路部２４の構成を図１８に示す。 【０１５６】３つの円形コイル２２１，２２２，２２３
のそれぞれの軸が直交しかつ中心が一致するように配置
された３軸センスコイル２２ｊと、各軸のセンスコイル
検出信号を増幅するセンスコイル信号増幅回路２４ｋ
と、Ｘ軸コイル２２１の両端とセンスコイル信号増幅回
路２４ｋの入力端子を接続するツイストペア・シールド
線からなるセンスケーブル１９ａと、センスケーブル１
９ａの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３
ａと、Ｙ軸コイル２２２の両端とセンスコイル信号増幅
回路２４の入力端子を接続すツイステペア・シールト線
からなるセンスケーブル１９ｂと、センスケーブル１９
ｂの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３ｂ
と、Ｚ軸コイル２２３の両端とセンスコイル信号増幅回
路２４の入力端子を接続するツイストペア・シールド線
からなるセンスケーブル１９ｃと、センスケーブル１９
ｃの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３ｃ
と、３つの中間電位検出手段４３ａ，４３ｂ，４３ｃの
出力信号を入力し平均した電位を３つのセンスケーブル
１９ａ，１９ｂ，１９ｃに供給する平均化手段４４とか
ら構成される。その他の構成は第１の実施の形態或いは
第２の実施の形態と同様の構成である。 【０１５７】次に本実施の形態におけるセンスコイル信
号増幅回路部２４の動作について説明する。３つの中間
電位検出手段４３ａ，４３ｂ，４３ｃにより、各センス
ケーブル１９ａ，１９ｂ，１９ｃの信号線間の中間電位
が検出され、平均化手段４４に入力れる。平均化手段４
４は、入力された３つの中間電位より平均値を算出す
る。さらに平均化手段４４は、算出した平均電位を３つ
のセンスケーブル１９ａ，１９ｂ，１９ｃのシールド部
分すべてに供給し、算出して平均電位に保持する。 【０１５８】この作用により、各シールド部分は同電位
に保たれるので、不要な干渉を起こしにくくなり、各セ
ンスコイル出力をより正確に検出できるようになる。 【０１５９】つまり、複数の磁界検出手段を１組として
構成する場合において、検出信号伝達手段に各々に、信
号線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等
しく保つようにしたため、シールド被覆部間や信号線と
シールド被覆部でのノイズの重畳や輻射が減少する。そ
の他の効果は第１の実施の形態或いは第２の実施の形態
と同じである。 【０１６０】（第４の実施の形態）第１の実施の形態で
も述べたように、センスケーブルは全長が長く構成され
るため、ケーブル全体の浮遊容量が大きく、シールド部
分の抵抗成分も大きくなってしまう。従って、検出信号
にノイズ成分が重畳することを防ぐために、シールドの
電位を検出信号の中間電位に保持するシールド駆動回路
を設けていた。 【０１６１】また３軸センスコイル２２ｊのコイルは、
ソースコイルの発生する微弱な磁界を検出できるよう
に、感度を非常に高くしてある。このためソースコイル
駆動回路２９から放射される非常に微弱な磁界も、ソー
スコイル駆動回路から見てある距離以下に３軸センスコ
イル２２ｊを配置すると、この回路からの放射磁界が本
来のコイルからの磁界に加算されて検出されてしまう可
能性があった。 【０１６２】そこで本実施の形態は、センスコイルの検
出信号を入力し増幅する手段において、センスコイル出
力をより正確に検出することを目的としている。本の実
施の形態の構成の概略を図１９に示す。図１９では簡単
化のため、１個のソースコイル１６ｉ及び１個のセンス
コイル２２ｊで示している。 【０１６３】ソースコイル１６ｉを駆動するソースコイ
ル駆動回路部２９と、ソースコイル駆動回路部２９から
放射される磁界を遮断するためのソースコイル駆動回路
部２９の基準電位部分と電気的に接続された磁気シール
ド４５と、磁気シールド４５と電気的に接続されたシー
ルドドライブ回路２４ｆと、シールドドライブ回路２４
ｆと接続されたシールド部分を持ちセンスコイル出力を
センスコイル信号増幅回路部２４に伝達するためのセン
スケーブル１９とから構成される。その他の構成は第１
の実施の形態或いは第２の実施の形態と同様である。次
に本実施の形態におけるセンスコイル信号増幅回路部２
４の動作について説明する。 【０１６４】ソースコイル駆動回路部２９がソースコイ
ル１６ｉを駆動すると、内部に流れる駆動周波数の電流
により回路自身からもわずかに磁界が発生する。磁気シ
ールド４５は、鉄などの強磁性体を使用しており、この
磁界を渦電流などの磁気損失効果により吸収して減衰さ
せ、外部への磁界の漏れを防ぐ。さらに、磁気シールド
４５は、ソースコイル駆動回路部２９の基準電位部分と
電気的に接続しているため、電位の面でも安定してい
る。シールドドライブ回路２４ｆが、この安定した電位
でセンスケーブル１９のシールド部分の電位を保持す
る。 【０１６５】この作用により、本装置において、３軸セ
ンスコイル２２ｊの周辺にはソースコイル以外の磁気発
生源は存在しなくなるため、３軸センスコイル２２ｊと
ソースコイル駆動回路部２９を近づけて配置できるよう
になり、装置を小型化できる。その他は第１の実施の形
態或いは第２の実施の形態の効果と同様の効果を有す
る。 【０１６６】（第５の実施の形態）内視鏡の形状を検出
する装置におけるその手法の一つとして、磁気を用い
て、発生源のコイルの位置を求め、得られたコイルの位
置を元に補間処理を施して、内視鏡形状を表示するもの
がある。 【０１６７】この手法においては、検出される磁界強度
が、磁界発生源、磁界検出のそれぞれのコイルの相対角
度により異なるという現象があるので、位置と共に相対
角度も正確に推定することが必要になる。 【０１６８】そのため、コイル位置、コイルの相対角度
を仮の値として、その値で検出されるべき磁界強度と実
際に検出される磁界強度の差を求め、この差が閾値以下
となれば、真の位置、角度が求められたとする推定手法
が考案されている。この手法は、真値が正確に推定でき
るが、推定値と実測値がある誤差以下になるまでの計算
量が膨大で、処理に時間が掛かるという問題がある。 【０１６９】そこで、本実施の形態では位置検出の対象
としている内視鏡は体内に挿入されており、一般的に
は、高速では移動しないという点を考慮し、一度位置、
角度を求めたら、それ以降の位置、角度の推定は、求め
られた値を推定の初期値として利用するようにした。 【０１７０】このように、位置推定の初期値を、前回の
位置探策で得られた、値としたので、推定値と、実測値
の誤差は急速に、閾値以下になり、推定のための計算量
が少なくなり高速に位置、角度が求められる。また、ほ
とんど位置が変化していない場合には、前回の位置、角
度がそのまま使用でき、真値をさらに高速に求めること
ができる。 【０１７１】このように、位置、角度が高速に推定でき
るアルゴリズムを採用しても、全体の位置が変化した場
合には、やはり全ての位置計算を実行することが必要と
なり、そのため、計算処理に時間が掛かることになる。
そこで本実施の形態は、複雑な繰り返し計算を高速に実
行するために、磁界を用いた内視鏡形状検出装置におい
て、複数のプロセッサ資源を内蔵すると共に、協調・並
列動作する機能を内蔵させるようにした。 【０１７２】また、分散して処理を行うので、内視鏡形
状描画時に利用する位置データの同時性を確保するため
に、位置データとサンプリング時刻を表すデータを合わ
せて保存する手段と、複数の位置データの最新データを
用いて描画を行うために、位置データ収集手段によるデ
ータ収集がすべて完了している最新のデータ群を用い
て、コイル位置を分散処理にて算出し、得られたコイル
位置、角度から、内視鏡全体形状を描出する手段を内蔵
する、内視鏡形状検出装置としている。 【０１７３】本実施の形態では複数のプロセッサを用い
て協調動作させる場合には、当然ＣＰＵの処理の負荷の
高い処理を分散並列処理させることが、全体の処理速度
向上には効果的である。 【０１７４】そこで、複数のコイルを、それぞれ別の周
波数で同時に駆動する場合を例として示す。この場合、
収集されたデータから、それぞれのコイルごとの信号の
振幅及び基準信号からの位相差を求める処理がＣＰＵに
対する負荷が高い。また最終的に得られた内視鏡形状を
描画する部分にも多大のＣＰＵ資源を使うことになる。 【０１７５】本実施の形態の構成を図２０に示す。図示
しないソースコイル駆動回路部及びこのソースコイル駆
動回路部により磁界を発生するソースコイルとからなる
磁界発生ブロックと、磁界を検出するための３軸センス
コイル２２ｊ、この３軸センスコイル２２ｊの各軸のコ
イル検出信号を増幅するアンプ２４、各アンプ２４から
出力されるアナログ信号出力をデジタル信号に変換する
ＡＤＣ２５ｋ、ＡＤＣ２５ｋから出力されるデジタル信
号から磁界発生源となるソースコイルの位置及び角度を
検出するＣＰＵ４８を備えた検出ブロック４７と、複数
の検出ブロック４７に設けられたＣＰＵ４８から転送さ
れるサンプリング時刻データと位置データとを関連付け
て格納するバッファメモリ４６と、バッファメモリ４６
の複数の位置データから最新データを用いて内視鏡の形
状を描画データを生成する描画用ＣＰＵ３１と、描画用
ＣＰＵ３１が生成した描画データを記憶するためのビデ
オＲＡＭ３３と、ビデオ信号増幅回路３４及びモニタ２
３とから構成される。なお、図示しないソースコイル駆
動回路部は第１の実施の形態で説明したように駆動周波
数を最適化する機能或いは手段を備えている。 【０１７６】次に本実施の形態の動作について説明す
る。ＣＰＵ４８は、３つのＡＤＣ２５ｋがサンプリング
したセンスコイルの検出データをすべて読み込むと、読
み込んだときの時刻をサンプリング時刻データとして記
憶する。さらに、検出データに含まれる各ソースコイル
の駆動周波数に当たる周波数成分をＦＦＴ処理により抽
出し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸のコイルで検出された同
一周波数の成分の２乗和の平方根を計算する。この値を
用いて位置算出を行い、位置データを生成した後、サン
プリング時刻データと共に位置データをバッファメモリ
４６に格納する。 【０１７７】一方描画用ＣＰＵ３１は、バッファメモリ
４６に格納された複数のソースコイル位置データの中か
ら、サンプリング時刻が一致する各ソースコイルの位置
データを一組探し出し、最新データとして読み出しを行
う。その後、このデータを用いて内視鏡の挿入形状を表
す画像をデータを生成し、ビデオＲＡＭ３３に書き込
む。 【０１７８】このように分散させて処理を行うことによ
って、それぞれのＣＰＵ３１，４８の処理内容の簡略化
が行えるため、各々の処理速度を向上することができ
る。 【０１７９】このように周波数抽出手段および挿入状態
検出手段が行う一連の処理のうち、表示手段で表示する
ための表示データを生成する処理を主処理手段で実行
し、他の処理を複数のサブ処理に分割してそれぞれの処
理を１つ以上の副処理手段で実行して処理結果を主処理
手段に転送するようにしたため主処理手段または副処理
手段の実行内容が単純化して各々の処理時間が短縮され
るようになる。 【０１８０】さらに、簡略で規模の小さい数値計算処理
であれば、図２１のようにＣＰＵ４８の機能をＤＳＰ２
６で行わせることで、さらに高速処理が行える。その他
は第１の実施の形態の効果と同様の効果を有する。 【０１８１】（第６の実施の形態）本実施の形態は、第
５の実施の形態の分散処理構成を改良したものであり、
図２２に示す構成を持つ。 【０１８２】この実施の形態における特徴は、磁界検出
手段から入力された信号をＡＤＣ２５ｋで変換してＦＦ
Ｔ処理を行うブロックを分散処理したことであり、バッ
ファメモリ４９に格納する場合には、サンプリング時刻
を表すデータブロックと、周波数成分データを示すデー
タブロックとを関連付けて格納する。 【０１８３】さらに後段のＤＳＰ５０は、サンプリング
時刻が一致する各センスコイルの検出データ一組を探し
出し、最新データとして読み出し、各ソースコイルの位
置・角度検出処理を行い、サンプリング時刻データと共
に位置データをバッファメモリ４６に格納する。以降の
動作は、第５の実施の形態と同様である。 【０１８４】この構成では、第５の実施の形態よりもさ
らに高速処理が行える。 【０１８５】また本実施の形態と同様の考え方で、Ａ／
Ｄ２５ｋの変換データを別のバッファメモリを設けるこ
とにより、さらに分散処理化が行える。この例でこのデ
ータの格納されるバッファメモリは位置・角度算出のた
めに後段のＤＳＰから、随時読み出されることになる。
そのため、書き込み・読み出しバスの競合が発生しない
ように、デュアルポートメモリを使用する。 【０１８６】（第７の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態の位置検出アルゴリズムを改良したもの
ある。具体的には、１つのソースコイルについて、位置
検出を行う場合、そのソースコイルが存在する領域を限
定する処理では、外乱等の影響などで、それぞれの３軸
センスコイルの検出値から決まる４つの領域が、すべて
共通の領域を含まない状態になることがあり、第１の実
施の形態のアルゴリズムでは、このような場合には位置
を検出できず、処理が中止されていた。 【０１８７】本実施の形態においては、前記のような場
合が生じたときには、前記の４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
のうち領域Ａ，Ｂの交点群Ｐｉと、領域Ｂ，Ｃの交点群
Ｑｉと、領域Ｃ，Ａの交点群Ｒｉと…、をそれぞれ求め
た後、６つの交点群のなかで、もっとも近接している点
の組み合わせを見つけ、位置を求めるようにした。 【０１８８】なお、第１の実施の形態では４箇所からソ
ースコイルの位置検出を行ったが、３箇所から位置検出
を行うこともでき、この場合には３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ
のうち領域Ａ，Ｂの交点群Ｐｉと、領域Ｂ，Ｃの交点群
Ｑｉと、領域Ｃ，Ａの交点群Ｒｉをそれぞれ求めた後、
３つの交点群のなかで、もっとも近接している点の組み
合わせを見つけ、位置を求めるようにすることになる。
このように原理上はあり得ない異常な場合でも、処理が
中止されないので、装置を再起動する必要が無くなる。 【０１８９】さらに、少なくとも４組以上でかつ同一周
波数の周波数成分信号を基に、内視鏡の位置を求めるよ
うにしたり、求めた内視鏡の位置が検出可能な領域の値
でないときには、予め定めた付加条件により求めた位置
を補正したりするようにすれば、内視鏡の位置検出がよ
り確実かつ正確になる。 【０１９０】（第８の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態の表示画面を加えて、観察中に動画の視
点（動画を見る角度や距離のこと。）を変更し易くする
ために、視点変更用のアイコンをポイントデバイスでド
ラックすると、動画上の視点がリニアに変更されるよう
にしてある。例えば、図８のアイコン群３５ｂの左端の
アイコンをマスウでクリックし、右端のアイコンの方向
にドラッグすると、ベッド平面の傾きが前記の角度の刻
みよりも細かく傾斜していく。 【０１９１】なお、例えば第１の実施の形態ではソース
コイル１６ｉを挿入部７内に設置し、ソースコイル１６
ｉの位置検出を行うことにより内視鏡形状の検出を行う
と説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、
ソースコイル１６ｉを患者周囲の既知の位置に設置し、
３軸センスコイル２２ｊ側或いは１軸のセンスコイル２
２ｋを挿入部７内に設置して内視鏡形状の検出を行うよ
うにしても良い。また、上述した実施の形態等を部分的
等で組み合わせる等して異なる実施の形態等を構成する
こともでき、それらも本発明に属する。 【０１９２】［付記］ １．内視鏡の挿入形状を検出するために、高周波信号を
受けて磁界を生成する電磁波を放射する磁界発生手段
と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の磁界情報を
検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段が検出した
検出信号から所定の周波数成分を抽出する周波数抽出手
段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分信号を
基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態検出手
段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態を表示
する表示手段と、前記磁界検出手段により検出された検
出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出信号伝
達手段と、前記磁界発生手段へ供給する高周波信号を伝
達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検出手段
および検出信号伝達手段、または磁界発生手段および高
周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の挿入部
に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記高周波
信号の周波数を所定値に設定する周波数設定信号および
前記高周波信号の周波数を所定の範囲で変化させるため
の周波数変化信号を生成する周波数設定手段と、前記周
波数設定手段の生成する周波数設定信号または周波数変
化信号を基に、前記高周波信号を生成する高周波信号生
成手段と、前記周波数設定手段が周波数変化信号を生成
している場合で、かつ前記周波数抽出手段が抽出した周
波数成分信号が予め定めたものに対応する状態になった
ときの高周波信号の周波数を記憶する周波数記憶手段と
を具備し、前記周波数記憶手段に記憶された周波数に前
記高周波信号の周波数を設定するようにしたことを特徴
とする内視鏡形状検出装置。 【０１９３】２．内視鏡の挿入形状を検出するために、
高周波信号を受けて磁界を伴う電磁波を放出する磁界発
生手段と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の磁界
情報を検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段が検
出した検出信号から所定の周波数成分を抽出する周波数
抽出手段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分
信号を基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態
検出手段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態
を表示する表示状態と、前記磁界検出手段により検出さ
れた検出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出
信号伝達手段と、前記磁界発生手段に供給する高周波信
号を伝達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検
出手段および検出信号伝達手段、または磁界発生手段お
よび高周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の
挿入部に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記
高周波信号の周波数を所定値に設定する周波数設定信号
を生成する周波数設定手段と、前記周波数設定手段の生
成する周波数設定信号を基に、前記高周波信号を生成す
る高周波信号生成手段と、前記周波数抽出手段が周波数
成分を抽出する際に参照する参照信号の周波数を、所定
値に設定する参照周波数設定信号および前記参照信号の
周波数を所定の範囲で変化させるための参照周波数変化
信号を生成する参照周波数設定手段と、前記参照周波数
設定手段が参照周波数変化信号を生成している場合で、
かつ前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分信号があ
らかじめ定めた状態と一致したときの参照信号の周波数
を記憶する周波数記憶手段とを具備し、前記参照周波数
設定手段が参照周波数変化信号の生成を終了した後に、
前記周波数記憶手段に記憶された周波数に設定するため
の参照周波数設定信号を生成するようにしたことを特徴
とする内視鏡形状検出装置。 【０１９４】３．前記周波数抽出手段が、フーリエ変換
処理手段を含むことを特徴とする付記１または２の内視
鏡形状検出装置。 ４．前記周波数抽出手段が、同期検波手段を含むことを
特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装置。 ５．前記挿入状態検出手段が、求めた内視鏡の位置が検
出可能な領域の値でないときには、あらかじめ定めた付
加条件により求めた位置を補正する位置検出手段を含む
ことを特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装
置。 【０１９５】６．複数の前記磁界検出手段を１組として
構成する場合で、前記検出信号伝達手段の各々に、信号
線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等し
く保つシールド駆動手段を設けたことを特徴とする付記
１または２の内視鏡形状検出装置。 ７．前記周波数抽出手段および前記挿入状態検出手段が
行う一連の処理のうち、表示手段で表示するための表示
データを生成する処理を主処理手段で実行し、他の処理
を複数のサブ処理に分割してそれぞれの処理を１つ以上
の副処理手段で実行して処理結果を主処理装置に転送す
るようにしたことを特徴とする付記１または２内視鏡形
状検出装置。 【０１９６】８．前記表示手段に表示された画面上にお
いて、複数個の調整段階の値を表すキャラクタを表示す
るキャラクタ表示手段と、前記キャラクタの１つを選択
する選択手段とを具備し、前記選択手段で選択したキャ
ラクタを、選択したキャラクタ以外のキャラクタの方向
に移動することにより、前記の２つの調整段階の値の中
間値を移動距離に対応して選択できるようにしたことを
特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装置。 【０１９７】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡の挿入形状を検出するために、高周波信号を受けて
磁界を伴う電磁波を放射する磁界発生手段と、前記電磁
波を受信し、受信した電磁波の磁界情報を検出する磁界
検出手段と、前記磁界検出手段が検出した検出信号から
参照信号を参照して所定の周波数成分を抽出する周波数
抽出手段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分
信号を基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態
検出手段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態
を表示する表示手段と、前記磁界検出手段により検出さ
れた検出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出
信号伝達手段と、前記磁界発生手段へ供給する高周波信
号を伝達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検
出手段および検出信号伝達手段、または磁界発生手段お
よび高周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の
挿入部に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記
高周波信号の周波数と前記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ているので、装置を
起動したときや使用者の希望等により、周波数設定手段
で設定したい周波数付近の値で高周波信号を変化させた
り、周波数抽出手段で抽出したい周波数の付近で変化さ
せたりすることによって周波数抽出手段が抽出した周波
数成分信号が、たとえば最大値のような予め定めた状態
と一致するような高周波信号を周波数を記憶し、その後
に、記憶された周波数で高周波信号を生成するように設
定等の周波数の調整が可能になるため、常に正確な周波
数成分の抽出ができる。
た内視鏡の挿入部の形状を表示する内視鏡形状検出装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分
野で広く用いられるようになった。この内視鏡は特に挿
入部が軟性のものは、屈曲した体腔内に挿入することに
より、切開することなく体腔内深部の臓器を診断した
り、必要に応じてチャンネル内に処置具を挿通してポリ
ープ等を切除するなどの治療処置を行うことができる。 【０００３】この場合、例えば肛門側から下部消化管内
を検査する場合のように、屈曲した体腔内に挿入部を円
滑に挿入するためにはある程度の熟練を必要とする場合
がある。 【０００４】つまり、挿入作業を行っている場合、管路
の屈曲に応じて挿入部に設けた湾曲部を湾曲させる等の
作業が円滑な挿入を行うのに必要になり、そのためには
挿入部の先端位置等が、体腔内のどの位置にあるかと
か、現在の挿入部の屈曲状態等を知ることができると便
利である。 【０００５】このため、例えばＰＣＴ出願の公開番号Ｗ
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。
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。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
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。 【０００７】また内視鏡に磁界発生手段または磁界検出
手段を設けることにより、装置本体と内視鏡を接続する
伝達手段が長くなってしまい、使用環境中の電磁波ノイ
ズが重畳しやすく、さらに伝達手段を伝わる信号による
軸射ノイズも増加してしまう可能性があった。 【０００８】さらに上記のようなノイズの影響によっ
て、元々微弱な信号である磁気検出手段の検出する検出
信号が変動してしまい、内視鏡の挿入状態を正確に検出
できない可能性があった。 【０００９】また従来技術においては、内視鏡の挿入状
態を検出して表示手段に表示するまでの時間が遅いた
め、実際の挿入作業に追従するのが難しく、高速処理化
が望まれていた。 【００１０】上記のような問題点を鑑みて、以下のこと
を目的とする。 【００１１】本発明の第１の目的は、周囲温度の変化や
経時的な変化に対する装置の設定への影響を受けにくく
し、内視鏡の挿入状態の検出をより正確に行うことので
きる内視鏡形状検出装置を提供することを目的とする。 【００１２】本発明の第２の目的は、発生させる交流磁
界を周波数が安定かつ正確な状態で駆動し、抽出する周
波数成分信号の精度を向上させ、より正確な内視鏡形状
の検出を行うことである。 【００１３】本発明の第３の目的は、使用環境中の電磁
ノイズによる影響を受けにくく、内視鏡の挿入状態の検
出をより正確に行うことである。本発明の第４の目的
は、磁界検出手段が検出した複数の検出信号の中に正常
でない信号を含まれている場合でも、内視鏡の位置を正
確に求めることである。本発明の第５の目的は、内視鏡
の挿入状態の検出速度を向上させることである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】第１の目的及び第２の目
的を達成するために、内視鏡の挿入形状を検出するため
に、高周波信号を受けて磁界を伴う電磁波を放射する磁
界発生手段と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の
磁界情報を検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段
が検出した検出信号から参照信号を参照して所定の周波
数成分を抽出する周波数抽出手段と、前記周波数抽出手
段が抽出した周波数成分信号を基に、前記内視鏡の挿入
状態を検出する挿入状態検出手段と、前記挿入状態検出
手段が検出した挿入状態を表示する表示手段と、前記磁
界検出手段により検出された検出信号を前記挿入状態検
出手段側へ伝達する検出信号伝達手段と、前記磁界発生
手段へ供給する高周波信号を伝達する高周波信号伝達手
段とを備え、前記磁界検出手段および検出信号伝達手
段、または磁界発生手段および高周波信号伝達手段のい
ずれか一組が前記内視鏡の挿入部に設けられた内視鏡形
状検出装置において、前記高周波信号の周波数と前記参
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前記参照信号の周波数とがず
れるような環境等においても、一致させることができ内
視鏡形状検出装置の設定への影響を受けにくくし、内視
鏡の挿入状態の検出をより正確に行うことができる。 【００１５】第３の目的を達成するために、複数の前記
磁界検出手段を１組として構成する場合において、検出
信号伝達手段の各々に、信号を覆うために設けられたシ
ールド被覆部の電位を等しく保つシールド駆動手段を設
ける。 【００１６】そして、複数の磁界検出手段を１組として
構成する場合において、検出信号伝達手段の各々に、信
号線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等
しく保つようにしたため、シールド被覆部間や信号線と
シールド被覆間でノイズの重畳や輻射を減少できる。 【００１７】第４の目的を達成するために、挿入状態検
出手段に、求めた内視鏡の位置が検出可能な領域の値で
ないときには、あらかじめ定めた付加条件により求めた
位置を補正する位置検出手段を設ける。 【００１８】そして、求めた内視鏡の位置が検出可能な
領域の値でないときには、あらかじめ定めた付加条件に
より求めた位置を補正するようしたため、内視鏡の位置
検出がより確実かつ正確になる。 【００１９】第５の目的を達成するために、周波数抽出
手段および挿入状態検出手段が行う一連の処理のうち、
表示手段で表示するための表示データを生成する処理を
主処理手段で実行し、他の処理を複数のサブ処理に分割
してそれぞれの処理を１つ以上の副処理手段で実行して
処理結果を主処理装置に転送するようにする。 【００２０】そして、周波数抽出手段および挿入状態検
出手段が行う一連の処理のうち、表示手段で表示するた
めの表示データを生成する処理を主処理手段で実行し、
他の処理を複数のサブ処理に分割しそれぞれの処理を１
つ以上の副処理手段で実行して処理結果を主処理手段で
転送するようにしたため、主処理手段または副処理手段
の実行内容が単純化して各々の処理時間が短縮されるよ
うになる。また、同時に並列処理可能となるので、全体
としての処理時間も短縮可能である。 【００２１】 【発明の実施の形態】 （第１の実施の形態）図１ないし図１４は本発明の第１
の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた
内視鏡システムの構成を示し、図２は第１の実施の形態
の内視鏡形状検出装置の構成を示し、図３はソースコイ
ル駆動回路部の構成をブロック図で示し、図４は周波数
発振回路の構成を示し、図５はＧＡＩＮ回路の具体的回
路構成を示し、図６はセンスコイル増幅回路の構成をブ
ロック図で示し、図７はセンスコイル増幅回路の具体的
回路構成を示し、図８は表示画面の１表示例を示し、図
９はベッド周辺に設けた複数のセンスコイルで内視鏡内
の１つのソースコイルの存在範囲を検出する様子を示
し、図１０は１軸コイルによる等磁界面の形状を示し、
図１１は傾きから位置補正を行う様子を示し、図１２は
内視鏡形状検出装置の処理内容をフロー図で示し、図１
３はシールドルーム内でセンスコイルとソースコイルの
既知の距離でセンスコイルで検出される最大磁界強度と
最小磁界強度の値を距離を変えて測定されたグラフを示
し、図１４は図１３のデータを得る測定法等の説明図を
示す。 【００２２】図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡検
査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられ
る第１の実施の形態の内視鏡形状検出装置３とを備え、
この内視鏡形状検出装置３はベッド４に横たわる患者５
に電子内視鏡６の挿入部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。 【００２３】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（又はビデオプロセッ
サ）１１に接続されている。 【００２４】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１１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、患部などを照明する。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。 【００２５】光電変換された信号はビデオプロセッサ１
１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１１に接続された
画像観察用の観察モニタ１２に表示される。 【００２６】この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１３
が設けてあり、この鉗子チャンネル１３の挿入口１３ａ
から例えば１６個のソースコイル１６ａ，１６ｂ，…，
１６ｐ（１６ｉ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１６ｉ
が設置される。このプローブ１５の後端から延出された
ソースケーブル１８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。そ
して、装置本体２１側から高周波信号伝達手段としての
ソースケーブル１８を介して磁界発生手段となるソース
コイル１６ｉ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１６ｉは磁界を伴う電磁波を周囲
に放射する。 【００２７】また、患者５が横たわるベッド４には、共
通の中心を持ち、磁界を検出する磁界検出手段を構成す
る直交する３軸におのおの巻かれた３個のセンスコイル
２２ｋからなる４つの３軸センスコイル２２ａ〜２２ｄ
（２２ｊで代表する）が所定の位置に設置されている。
なお、センスコイル２２ｋの数は全部で１２個となる。 【００２８】３軸センスコイル２２ｊは、ベッド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１
４（図６に示すように各センスコイル２２ｋに接続され
るセンスケーブルは符号１９で示す）を介して装置本体
２１に接続されている。この装置本体２１には使用者が
装置を操作するための操作パネル３５又はキーボード等
が設けられている。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のモニタ２３が
接続されている。 【００２９】さらに内視鏡形状検出装置３の詳細な構成
について図２により説明する。電子内視鏡６の挿入部７
に設置されるプローブ１５には、磁界を生成するための
１６個のソースコイル１６ｉが所定の間隔で配置されて
おり、これらソースコイル１６ｉは、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
部２９に接続されている。 【００３０】各ソースコイル駆動回路部２９は、各ソー
スコイル１６ｉ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２９内部（図４の周波数発振回路４０内）
の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。この駆動
周波数データは内視鏡形状の算出処理等を行うＣＰＵ
（中央処理ユニット）３１によりＰＩＯ（パラレル入出
力回路）３０を介して周波数発振回路４０内の駆動周波
数データ格納手段（具体的には図４のラッチ４０ｃ）に
格納される。 【００３１】一方、４組の３軸センスコイル２２ｊを構
成する１２個のセンスコイル２２ｋは１個につき１系統
設けられたセンスコイル信号増幅回路部２４のセンスコ
イル信号増幅回路２４ｋ（図６参照）に接続されてお
り、各センスコイル２２ｋで検出された微少な信号をＡ
ＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）２５ｋで読み
込み可能なレベルに増幅する。 【００３２】このセンスコイル信号増幅回路部２４の１
２系統の出力は、１２個のＡＤＣ２５ｋに伝送され、周
波数抽出処理及びソースコイル１６ｉの位置検出の処理
を行うＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）２６
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
でデジタルデータに変換される。このデジタルデータ
は、ＤＳＰ２６により読み込まれ、ＤＳＰ用メモリ２７
に書き込まれる。 【００３３】このＤＳＰ２６では、ＤＳＰ用メモリ２７
に書き込まれたデジタルデータに対して周波数抽出処理
を行い、各ソースコイル１６ｉ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１６ｉの空間位置座標
を算出し、２ポートメモリ２８に蓄積する。この２ポー
トメモリ２８は、ＤＳＰ２６とのデータ交換するポート
とＣＰＵ３１のメインメモリ３２と連続するアドレス空
間のポートを備えており、ＣＰＵ３１とＤＳＰ２６との
データ交換バッファとして使用される。 【００３４】ＣＰＵ３１では、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ＲＡＭ３３に
出力する。このビデオＲＡＭ３３に書き込まれているデ
ータをビデオ信号発生回路３４が読み出し、アナログの
ビデオ信号に変換してモニタ２３へと出力する。モニタ
２３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。 【００３５】この第１の実施の形態では周囲温度の変化
や経時的変化により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
数とがずれてしまうような場合にも対処できるように、
例えば高周波信号の周波数を微調整して周波数抽出手段
の抽出する周波数成分の周波数とほぼ一致した状態に設
定する周波数調整手段を設けるようにしている。そし
て、実際に内視鏡形状の表示を行う動作前に、高周波
（駆動）信号の周波数を所定範囲で変化し、検出信号の
検出値が最大となる状態に高周波信号の周波数をロック
して内視鏡形状の検出及び表示を行うことができるよう
にしている。 【００３６】具体的には図２に示すＣＰＵ３１は駆動周
波数の設定値を所定の範囲でスイープさせるように変更
する駆動周波数設定データの変更機能３１ａを有し、こ
の駆動周波数設定データはＰＩＯ３０を介してソースコ
イル駆動回路部２９内の駆動周波数設定データ格納手段
に順次送り、ソースコイル駆動回路部２９はこの駆動周
波数設定データにより駆動周波数を順次設定してソース
コイル１６ｉを駆動する。 【００３７】そして、ＤＳＰ２６側では参照信号を基に
参照信号の周波数成分の検出信号データを抽出し、その
検出信号データの振幅が最大となる場合の駆動周波数設
定データを求める処理を行う。そして、ＣＰＵ３１側に
その駆動周波数設定データを知らせ、ソースコイル駆動
回路部２９内の駆動周波数設定データをそのデータに設
定或いはロックするようにした後、実際の内視鏡形状の
検出動作を行うことができる構成にしている。 【００３８】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。まず内視鏡形状検出装置３の電源が投入されると、
ＣＰＵ３１で行う処理プログラムとＤＳＰ２６で行う処
理が記録されているＲＯＭ（図示していない。）がブー
トされ、ＣＰＵ３１のメインメモリ３２にＣＰＵ用処理
プログラムが転送される。その後ＣＰＵ３１は、順次周
辺回路の初期設定等を行い、ＤＳＰ用処理プログラムを
２ポートメモリ２８を介してＤＳＰ用メモリ２７に転送
する。さらに、各ソースコイル１６ｉの駆動周波数を設
定するデータをＰＩＯ３０を介してソースコイル駆動回
路２９内の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（具体的には図４のラッチ４０
ｃ）に転送する。ソースコイル駆動回路２９は、この駆
動周波数設定データに基づいて、１６個のソースコイル
１６ｉを同時に駆動する。 【００３９】この所定時間後、ＤＳＰ２６は、ＣＰＵ３
１から転送された処理プログラムにより、ＤＳＰ２６の
周辺回路の初期設定を行った後、ＡＤＣ２５ｋを制御し
てセンスコイルの検出信号をサンプリングを介しする。
このときのサンプリング周期は、３０ＫＨｚ程度であ
り、１回のサンプリングで各ＡＤＣ毎に１０２４個のデ
ータを変換する。この１２×１０２４個のデジタル検出
データは、ＤＳＰ用メモリ２７に格納される。 【００４０】図２中のセンスコイル増幅回路部２４には
１５ｋＨｚより低い周波数のみ通過させるＬＰＦが備え
られており、そのため格納されたデジタル検出データに
は、０〜１５ＫＨｚの周波数成分が含まれているため、
周波数成分の抽出処理であるＦＦＴ（高速フーリエ変
換）をかけられることによって、１６個のソースコイル
１６ｉに１対１で予め指定した１６種類の周波数成分を
全て抽出する。なお、指定する周波数は、人体や金属等
による減衰の少ない９ＫＨｚ〜１１ＫＨｚの範囲内から
選んでいる。この抽出処理は、１２個のセンスコイル２
２ｋの出力をＡ／Ｄ変換したデジタル検出データについ
て全て行われ、その結果、各センスコイル２２ｋおける
ソースコイル１６ｉの位置に関する情報を含んだデータ
が、全て検出されたことになる。 【００４１】この段階において、起動時や使用者からの
要請があった場合、ＣＰＵ３１とＤＳＰ２６は、ソース
コイル１６ｉの駆動周波数の最適化処理を行う。この処
理は駆動周波数の周波数と、周波数成分の抽出を行う際
の参照信号の周波数とを一致させる調整を行うことによ
り周囲温度とか経時的変化により一方あるいは両方の周
波数が影響されて両周波数がずれてしまうような環境等
においても一方の周波数を変更する調整を行う（本実施
の形態では駆動周波数側の周波数の調整を行う）ことに
より、両周波数を一致する状態に保持してＳ／Ｎが高
く、高精度の位置検出を行うことができるようにするも
のである。 【００４２】具体的には、ＣＰＵ３１の駆動周波数設定
データの変更機能３１ａにより所定の時間間隔でインク
リメント等して（ある範囲内の周波数をカバーするよう
に）送出される駆動周波数設定データ毎に、検出される
検出信号の振幅データをＤＳＰ用メモリ２７に記憶し、
これらの振幅データの内で振幅データが（つまり検出さ
れる検出値が）最大となる駆動周波数設定データを２ポ
ートメモリ２８を介して、ＣＰＵ３１にフィードバック
する。 【００４３】ＣＰＵ３１は、フィードバックされた（検
出値が最大となる）駆動周波数設定データをＰＩＯ３０
を介してソースコイル駆動回路部２９（の駆動周波数設
定データ記憶手段）に転送し、この駆動周波数設定デー
タに設定（ロック）する。 【００４４】そして、この駆動周波数設定データを用い
てソースコイル駆動回路部２９は、各ソースコイル１６
ｉをそれぞれに最適化された周波数で駆動することにな
る。このような駆動周波数の最適化を使用前に行うこと
により、周囲温度の変化とか経時的な変化による装置へ
の影響がある場合にもその影響を軽減でき、Ｓ／Ｎを高
くでき、且つ高感度の検出信号成分の分解が行えるの
で、高精度の位置検出が可能になる。 【００４５】ＤＳＰ２６は、次の段階として、抽出され
たすべての周波数成分から１６個のソースコイル１６ｉ
の空間座標を算出する処理を行い、その結果を２ポート
メモリ２８に転送する。 【００４６】以降、ＤＳＰ２６は、（１）センスコイル
検出信号のサンプリング→（２）周波数成分の抽出→
（３）ソースコイルの位置算出を繰り返す。一方、ＣＰ
Ｕ３１は、各初期設定が終了すると、ＤＳＰ２６から初
回の各ソースコイル１６ｉの位置座標データが２ポート
メモリ２８に転送されるまで待機させておく。 【００４７】ＤＳＰ２６での初回の位置座標のデータ転
送が完了されることを認識したＣＰＵ３１は、ＤＳＰ２
６の２ポートメモリ２８へのデータ転送を禁止した上
で、２ポートメモリ２８内のソースコイル位置座標デー
タをメインメモリ３２へと移動（転送）し、この転送デ
ータに基づき、プローブ１５が設置された電子内視鏡６
の挿入部７の形状検出処理を開始する。なおＣＰＵ３１
は、ソースコイル位置座標データのメインメモリ３２へ
の移動が終了した時点で、ＤＳＰ２６の２ポートメモリ
２８へのデータ転送を許可状態にする。 【００４８】さらに、ＣＰＵ３１は、電子内視鏡６の挿
入部７の形状検出処理が終了すると、図８に示すような
動画表示部３５ｄに処理結果である挿入形状表示データ
を割り当てる。その後、ＣＰＵ３１は、周囲の静止画表
示部を含む全画面の表示データをビデオＲＡＭ３３に出
力する。 【００４９】以降、ＣＰＵ３１は、（１）ソースコイル
位置座標データのメインメモリ３２への移動→（２）電
子内視鏡６の挿入部７の形状検出位置処理→（３）挿入
形状表示データの割り当て→（４）表示データのビデオ
ＲＡＭ３３への出力を繰り返す。ビデオＲＡＭ３３の表
示データは、ビデオ信号発生回路３４により定期的に読
み出され、モニタ２３上に表示される。 【００５０】なお、周波数成分の抽出処理は、ＦＦＴで
はなく、ＤＳＰ２６を用いた同期検波による抽出でも同
様の効果が得られる。この場合も、ソースコイル１６ｉ
の駆動周波数設定データをＣＰＵ３１との交信により入
手し、駆動周波数設定データに基づき、正弦参照信号テ
ーブルの計算を行い、ＤＳＰ用メモリ２７に格納してお
き、駆動周波数データにより決まる周期で参照信号を作
り出せば良い。 【００５１】以下、各部の構成及び動作等をより具体的
に説明する。図３はソースコイル駆動回路部２９の構成
をブロック図で示す。図３に示すようにソースコイル駆
動回路部２９は、基本周波数のパルスをカウントし９Ｋ
Ｈｚ〜１１ＫＨｚの範囲でそれぞれ異なる周波数を発振
させるように構成される周波数発振回路４０と、周波数
発振回路４０からの出力信号を所定の振幅に安定させる
複数のＧＡＩＮ回路（又はゲイン回路）４１とから構成
され、各ＧＡＩＮ回路４１はソースコイル１６ｉと接続
されてそれぞれソースコイル１６ｉを駆動する。 【００５２】ＧＡＩＮ回路４１は、周波数発振回路４０
から出力される矩形波信号の基本波である正弦波信号を
抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ） ４１ａと、ＬＰ
Ｆ４１ａからの正弦波信号を所定の増幅率で増幅される
初段アンプ４１ｂと、初段アンプ４１ｂの出力と比較回
路４１ｅの信号を掛ける乗算器４１ｃと、電流バッファ
４１ｄと、ソースコイル１６ｉを流れる電流を検出する
信号に含まれる高調波成分を除去するＬＰＦ ４１ｈ
と、ＬＰＦ ４１ｈからの信号を増幅させる調整用アン
プ４１ｇと、調整用アンプ４１ｇからの信号を平滑する
平滑回路４１ｆと、平滑回路４１ｆの信号とＲｅｆ信号
を比較する比較回路４１ｅとから構成される。 【００５３】図４は周波数発振回路４０の具体的回路構
成を示す。ここでは簡単化のため、８個のソースコイル
１６ｉを駆動する場合で示している。つまり、ソースコ
イル駆動回路部２９におけるソースコイル１６ｉを駆動
するＧＡＩＮ回路４１の個数も８個にしてある。 【００５４】周波数発振回路４０は、図示しない水晶発
信器から出力される基本周波数のパルスをカウントし９
ＫＨｚ〜１１ＫＨｚの範囲でそれぞれ異なる８種類の周
波数を発振させるプログラム論理素子で構成したプログ
ラム論理回路（ＬＣＡと略記）４０ａと、ＰＩＯ３０を
介してＣＰＵ３１から転送される駆動周波数設定データ
を周波数カウンタ数として格納するためのラッチ４０ｃ
とＣＰＵ３１が転送するラッチ４０ｃを選択するための
デコーダ４０ｄと、ＬＣＡ４０ａのローディング用ＲＯ
Ｍ４０ｂとから構成される。このＬＣＡ４０ａはプログ
ラムによりその回路構成を書換（変更）することができ
る。このＬＣＡ４０ａから出力される８つの周波数の高
周波信号（図４ではＦＲＥ０〜ＦＲＥ７）はそれぞれＧ
ＡＩＮ回路４１の高周波信号入力端ＦＲＥに印加され
る。 【００５５】図５は図３のゲイン回路４１のより具体的
な回路構成を示す。周波数発振回路４０から発振信号が
供給される高周波信号入力端ＦＲＥはコンデンサＣ１、
抵抗Ｒ１を経てコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４、コイル
（インダクタ）Ｌ１，Ｌ２からなるＬＰＦ４１ａでこの
周波数の発振信号のみが透過する。この信号は抵抗Ｒ２
を経て初段アンプ４１ｂを構成する差動増幅器Ｕ１（例
えばＬＭ６２１８Ｎ）に入力される。 【００５６】この差動増幅器Ｕ１の非反転入力端は接地
され、反転入力端と出力端とはゲイン設定用の可変抵抗
Ｒ３及びＲ４とで設定される。また、正及び負の電源端
はそれぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに接続
されると共に、発振防止用のコンデンサＣ５，Ｃ６を介
して接地されている。 【００５７】この差動増幅器Ｕ１で増幅された信号は乗
算器４１ｃを構成する集積回路（ＩＣ）Ｕ２（例えばＡ
Ｄ６３３ＪＮ）の一方の入力端に印加される。比較回路
４１ｅの出力信号が印加される他方の入力端は抵抗Ｒ５
を介して接地されている。このＩＣＵ２の正及び負の電
源端はそれぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに
接続されると共に、発振防止用のコンデンサＣ７，Ｃ８
を介して接地されている。 【００５８】このＩＣＵ２の出力信号は抵抗Ｒ６を介し
て電流バッファ４１ｄを構成するＩＣＵ３の入力端に印
加され、電流増幅された後、コンデンサＣ１１を介して
ソースコイル１６ｉを駆動する一方の端子ＲＣＶに印加
される。また、このＩＣＵ３の正及び負の電源端はそれ
ぞれ正及び負の電源＋１５Ｖ及び−１５Ｖに接続される
と共に、発振防止用のコンデンサＣ９，Ｃ１０を介して
接地されている。 【００５９】ソースコイル１６ｉのリターン側の端子Ｃ
ＯＭは抵抗Ｒ７を介して接地されると共に、ＬＰＦ４１
ｈの入力端に接続されている。このＬＰＦ４１ｈはコン
デンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ１４とコイルＬ３，Ｌ４とか
ら構成されている。 【００６０】このＬＰＦ４１ｈの出力端は抵抗Ｒ８を介
して調整用アンプ４１ｇを構成する差動増幅器Ｕ４（例
えばＬＭ６２１８Ｎ）の反転入力端に接続されている。
この差動増幅器Ｕ４の反転入力端はゲイン設定用抵抗Ｒ
９を介して出力端に接続されている。また、非反転入力
端は接地されている。 【００６１】この差動増幅器Ｕ４の出力端は平滑回路４
１ｆを構成するダイオードＤ１（例えば１Ｓ１５８８）
のアノードに接続され、このダイオードＤ１のカソード
はコンデンサＣ１５及び抵抗Ｒ１０をそれぞれ介して接
地されている。また、この出力端となるカソードは抵抗
Ｒ１１を介して比較回路４１ｅを構成する差動増幅器Ｕ
５（例えばＬＭ６２１８Ｎ）の反転入力端に接続されて
いる。 【００６２】この差動増幅器Ｕ５の反転入力端はコンデ
ンサＣ１６を介してその出力端に接続され、かつこのコ
ンデンサＣ１６に並列に抵抗Ｒ１５及びコンデンサが接
続されている。また、非反転入力端は基準電圧設定用の
可変抵抗Ｒ１３の可変端に接続され、この可変抵抗Ｒ１
３の一端は可変抵抗Ｒ１２を介して正の電源端に接続さ
れ、他端は抵抗１４を介してＧＮＤに接続されている。 【００６３】また、この差動増幅器Ｕ５の正の電源端は
正の電源＋１５Ｖに接続されると共に、発振防止用のコ
ンデンサＣ１８を介して接地され、負の電源端は接地さ
れている。この差動増幅器Ｕ５の出力は乗算器４１ｃに
入力されるようになっている。 【００６４】なお、例えば差動増幅器Ｕ１とＵ４とは１
つのＩＣパッケージ内に収納され、電源は共通に供給さ
れる。従って、図５における差動増幅器Ｕ４の端子ＮＣ
１，ＮＣ２は無接続を意味する。また、差動増幅器Ｕ５
も１つのＩＣパッケージ内に２つ収納された一方の差動
増幅器である。次にこのように構成されているソースコ
イル駆動回路部２９の動作について説明する。図示しな
い水晶発振器の基本周波数のパルスをＬＣＡ４０ａ内で
カウントし、所定の周波数をＧＡＩＮ回路４１に出力す
る。ＧＡＩＮ回路４１では、ＬＣＡ４０ａの出力である
矩形波信号からＬＰＦ４１ａで矩形波信号の基本波の周
波数の正弦波信号を抽出し、この信号を初段アンプ４１
ｂでソースコイル１６ｉを駆動させる電圧に増幅させ
る。 【００６５】乗算器４１ｃでは、初段アンプ４１ｂで増
幅された信号を後述する比較回路４１ｅの信号を掛ける
ことによって、初段アンプ４１ｂからの信号のゲインを
制御し、振幅を安定させる。信号は電流バッファ４１ｄ
を経てソースコイル１６ｉを駆動させる。ソースコイル
１６ｉを流れる電流を検出する信号に含まれる高調波成
分を除去するためにＬＰＦ４１ｈを通す。ＬＰＦ４１ｈ
からの信号を調整用アンプ４１ｇにより増幅させ、平滑
回路４１ｆにより比較回路４１ｅへの比較信号を作成す
る。 【００６６】比較回路４１ｅでは、平滑回路４１ｆの比
較信号とＲｅｆ信号を比較し、フィードバック信号とし
て乗算器４１ｃへ出力する。乗算器４１ｃはこのフィー
ドバック信号と初段アンプ４１ｂの出力を掛ける。以上
の動作を繰り返すことによって常に安定した振幅の周波
数を得ることができる。ここで、Ｒｅｆ信号は初段アン
プ４１ｂでソースコイル１６ｉを駆動させる電圧に設定
したときの平滑回路４１ｆの出力電圧と等しくなるよう
に設定する。 【００６７】以上の動作により、ソースコイル１６ｉを
安定駆動させることが可能となる。なお、１種類の水晶
発振器では目的の周波数を得ることができない場合があ
るため、目的の周波数を得るために数種類の水晶発信器
を用いても良い。 【００６８】次にセンスコイル信号増幅回路部２４内の
構成と動作について説明する。なお、このセンスコイル
信号増幅回路部２４には、４個の３軸センスコイル２２
ｊを構成する１２個のセンスコイル２２ｋと接続するた
めに１２系統の増幅回路が設けてあるが、１２系統すべ
て共通の回路構成であるため、説明を簡略化し、１系統
のみのセンスコイル信号増幅回路２４ｋを説明する。 【００６９】図６に示すようにセンスコイル信号増幅回
路２４ｋは、センスコイル２２ｋが検出した信号を伝達
するシールド２０で覆ったツイストペア線のセンスケー
ブル１９と、センスケーブル１９からの信号を高入力イ
ンピーダンスで差動入力の計装用アンプ２４ａと、この
計装用アンプ２４ａの出力に含まれる低周波成分を減衰
させるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）２４ｂと、このＨＰ
Ｆ２４ｂの出力に含まれる高周波成分を除去するＬＰＦ
２４ｃと、センスコイル信号増幅回路２４ｋの全体の増
幅率を所定の値に調整する調整用アンプ２４ｄと、調整
用アンプ２４ｄの出力レベルを検出するレベル検出回路
２４ｅと、センスケーブル１９のツイストペアの２つの
信号線のレベルを基に、センスケーブル１９のシールド
２０の電位を調整するシールド駆動回路２４ｆとから構
成される。 【００７０】図７はセンスコイル信号増幅回路２４ｋの
具体的構成を示す。センスコイル２２ｋと接続されたセ
ンスケーブル１９は計装用アンプ２４ａを構成する差動
増幅器Ｕ７（例えばＡＤ６２４ＣＰ）の反転及び非反転
入力端に接続されると共に、高抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介
してＧＮＤと接続されている。また、入力電圧のオフセ
ットは可変抵抗Ｒ２３により調整し、出力電圧のオフセ
ットは可変抵抗Ｒ２４により調整している。また、正及
び負の電源端はコンデンサＣ２１〜Ｃ２４を介して接地
されている。 【００７１】この差動増幅器Ｕ７の出力端はＨＰＦ２４
ｂの入力端に接続され、このＨＰＦ２４ｂはコンデンサ
Ｃ２５，Ｃ２６と、抵抗Ｒ２５，Ｒ２６で構成されてい
る。このＨＰＦ２４ｂの出力端はＬＰＦ２４ｃに接続さ
れている。このＬＰＦ２４ｃの出力端は抵抗Ｒ２７を介
して調整用アンプ２４ｄを構成する差動増幅器Ｕ８（例
えばＬＭ６３６４Ｎ）の反転入力端に接続されている。 【００７２】この反転入力端はゲイン調整用抵抗Ｒ２８
を介して出力端と接続されている。また、差動増幅器Ｕ
８の非反転入力端はＧＮＤに接続されている。また、正
及び負の電源端はコンデンサＣ２７、Ｃ２８を介して接
地されている。さらにこの差動増幅器Ｕ８のオフセット
は抵抗Ｒ２９により調整される。この差動増幅器Ｕ８の
出力端はＡＤＣ２５ｋの入力端に接続されると共に、レ
ベル検出回路２４ｅを構成するダイオードＤ２のアノー
ドに接続されている。 【００７３】このダイオードＤ２（例えば１Ｓ１５８
８）のカソードはコンデンサＣ２９及び抵抗Ｒ３０をそ
れぞれ介してＧＮＤに接続されると共に、コンパレータ
として機能する差動増幅器Ｕ９〜１２（例えばＬＭ３３
９Ｎ）の非反転入力端にそれぞれ接続されている。差動
増幅器Ｕ９〜１２の反転入力端は所定の電源電圧（この
場合１５Ｖ）を抵抗Ｒ３１〜Ｒ３７により分圧された所
定の電圧が印加されるようにしている。差動増幅器Ｕ９
〜１２は１つのＩＣパッケージ内に収納された４つの差
動増幅器で構成され、正及び負の電源端はそれぞれ正の
電源及びＧＮＤに接続され、正の電源端はコンデンサＣ
３０を介して接地されている。 【００７４】差動増幅器Ｕ９〜１２の各出力端はそれぞ
れプルアップ抵抗Ｒ３８を介して＋５Ｖに接続されてい
る。差動増幅器Ｕ１１，Ｕ１２の出力端は第１のナンド
ゲートＮ１を介して第２のナンドゲートＮ２の入力端に
接続されると共に、それぞれインバータＩ１，Ｉ２をそ
れぞれ介して第３のナンドゲートＮ３の入力端に接続さ
れる。この第３のナンドゲートＮ３の出力端は第２のナ
ンドゲートＮ２の入力端に接続され、この第２のナンド
ゲートＮ２の出力端は第４のナンドゲートＮ４の一方の
入力端に接続されている。 【００７５】差動増幅器Ｕ１０の出力端はこの第４のナ
ンドゲートＮ４の他方の入力端に接続され、この第４の
ナンドゲートＮ４の出力端はインバータＩ３を介してＤ
ＳＰ２６と接続される。差動増幅器Ｕ９，Ｕ１０の出力
端もＤＳＰ２６と接続される。 【００７６】また、差動増幅器Ｕ７の差動入力のＧＮＤ
端子はシールド駆動回路２４ｆを構成する差動増幅器Ｕ
１３（例えばＬＭ１１０Ｊ）の非反転入力端に接続され
る。この差動増幅器Ｕ１３の反転入力端は出力端に接続
され、入力端に印加されて信号を電流増幅して出力す
る。また、正及び負の電源端はそれぞれ正の電源＋１５
Ｖ及び負の電源ー１５Ｖに接続され、正及び負の電源端
はコンデンサＣ３１、Ｃ３２を介してそれぞれ接地され
ている。さらにこの差動増幅器Ｕ１３のオフセットは抵
抗Ｒ３９により調整される。この差動増幅器Ｕ１３の出
力端は抵抗Ｒ４０を介してシールド２０に接続される。 【００７７】次にセンスコイル信号増幅回路部２４の動
作について説明する。センスコイル２２ｊがソースコイ
ル１６ｉの発生する磁界を検出した信号を、センスケー
ブル１９によって伝達され、計装用アンプ２４ａに入力
される。この計装アンプ２４ａは、センスコイル検出信
号を約２００倍に増幅して、ＨＰＦ２４ｂに出力する。 【００７８】ＨＰＦ２４ｂは、カットオフ周波数が１Ｋ
Ｈｚの２次ＲＣフィルタであり、主に商用電源による影
響を低減し、ＬＰＦ２４ｃに出力する。ＬＰＦ２４ｃ
は、カットオフ周波数が１２ＫＨｚの２次ＬＣフィルタ
で１５ＫＨｚと３２ＫＨｚにトラップを持っていて、主
にＡＤＣ２５ｋのサンプリングのエイリアス周波数であ
る１５ＫＨｚ以上の高周波成分を除去し、調整用アンプ
２４ｄに出力さける。調整用アンプ２４ｄに出力され
る。 【００７９】調整用アンプ２４ｄは、センスコイル信号
増幅回路２４全体で１２５０倍になるように調整し、Ａ
ＤＣ２５ｋへと伝達すると共に、レベル検出回路２４ｅ
に出力する。レベル検出回路２４ｅは、ＡＤＣ２５ｋの
入力ゲイン切換を制御するために必要となるセンスコイ
ル信号増幅回路２４の出力レベルを、４段階で検出し、
ＡＤＣ２５ｋの制御を行うＤＳＰ２６に３ビットデータ
として出力する。 【００８０】またセンスケーブル１９の全長約２ｍと長
く、シールド２０の電位が不安定になりセンスケーブル
１９の浮遊容量による検出信号へのノイズ重畳が考えら
れるためシールド駆動回路２４ｆは、計装用アンブ２４
ａに入力されるセンスケーブル１９の２本の信号線間の
中間電位にシールド２０の電位を保ち、シールド機能を
高めている。 【００８１】上記の作用により、微弱な信号であるセン
スコイル２２ｋの検出信号を、高精度かつ高倍率で増幅
することができる。本実施の形態の内視鏡形状検出装置
３において、モニタ２３に表示する表示画面の１例を図
８に示す。 【００８２】表示画面３５上には、操作性の向上を考慮
して、使用者がモニタ２３の表示画面を見たまま、本装
置３の持つ機能を使えるように、画面上に機能名（図８
では、ストップウォッチ機能を示している。）の表示さ
れたアイコン３５ａなどを配置してあるので、使用者は
マウスのようなポインティングデバイスでアイコンを選
択することができるようにしてある。 【００８３】その他にも、観察中に視点（静止画を見る
角度や距離のこと。）を変更し易くするために、アイコ
ン群３５ｂなどが配置してある。アイコン群３５ｂは、
ベッド平面３５ｃを画面手前から奥の方に傾けていくた
めのもので、アイコン群３５ｂの左端のアイコンはベッ
ド平面を画面と平行（０°）に表示するもので、他のア
イコンも順に、３０°，６０°，９０°（垂直）に表示
するものである。いま左端のアイコンをマウスで選択す
ると、動画表示部３５ｄの表示は瞬時に０°の状態で表
示される。 【００８４】図９は（空芯ソレノイドと表現される）１
軸のソースコイル１６ｉを用いて３軸センスコイル２２
ｊで位置検出を行う様子を示す。内視鏡検査の場合に
は、患者５はベッド４の上にいるため、電子内視鏡６の
位置は必ずベッド４の上になる。 【００８５】つまり、ベッド４の４隅にセンサとなる３
軸センスコイル２２ｊを設ければ、このセンサ群に囲ま
れた領域の中に電子内視鏡６（内のソースコイル１６
ｉ）が存在することになるので、設置した３軸センスコ
イル２２ｊごとにソースコイル１６ｉの存在する象現が
限定される。 【００８６】ソースコイル１６ｉを駆動した時の１つの
３軸センスコイル２２の出力をＸｉ，Ｙｉ，Ｚｉとする
と、Ｘｉ2＋Ｙｉ2＋Ｚｉ2で関連づけられる磁界強度と
なる３軸センスコイル２２からの距離にソースコイル１
６ｉが存在することになる。しかし、１軸コイルは一般
にダイポールとして表現され、そのため等磁界面は球に
ならないで図１０に示すように楕円状になる。そのた
め、どの方向を向いているかが未知のソースコイル１６
ｉの位置を一つの３軸センスコイル２２による等磁界面
Ｘｉ2＋Ｙｉ2＋Ｚｉ2のみからは同定できない。 【００８７】そのため、ベッド４に複数設けた３軸セン
スコイル２２ｊそれぞれに関して測定されるＸｊ2＋Ｙ
ｊ2＋Ｚｊ2で関連づけられる距離を用いる。この場合、
各３軸センスコイル２２ｊの設置位置は既知であるの
で、例えばベッド４に固定した１つの座標系で表すこと
ができる。ソースコイル１６ｉで発生する等磁界面がＸ
ｓ2＋Ｙｓ2＋Ｚｓ2と表される磁界強度をセンスコイル
２２ｊで検出してその間の距離を推定することを考え
る。 【００８８】すると、センスコイル２２ｊで検出された
磁界強度からその磁界強度を含むような等磁界面を想定
すると、中心のソースコイル１６ｉに対してその等磁界
面上にセンスコイル２２ｊが存在することになり、中心
から等磁界面までの距離の最大値及び最小値をそれぞれ
Ｒｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊと、それらの間の距離にセンス
コイル２２ｊ及びソースコイル１６ｉが存在することに
なる。 【００８９】つまり既知の位置のセンスコイル２２ｊを
基準にすると、図９に示すように最大距離Ｒｍａｘｊの
距離の内側、最小距離Ｒｍｉｎｊの外側にソースコイル
１６ｉが存在することになる。 【００９０】各３軸センスコイル２２ｊで測定され、各
３軸センスコイル２２ｊごとに異なるＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊ
に対応するＲｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊで表される球殻の重
なり（ｖｏｌｕｍｅ）の中にソースコイル１６ｉが存在
することになるのでその領域の重心をコイル位置として
検出することができる。 【００９１】これで、位置が求められるが、Ｒｍａｘ、
Ｒｍｉｎの差が大きい場合には誤差が生じる可能性があ
る。 【００９２】そこでＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊに含まれる位相情
報にソースコイル１６ｉの傾きが表されていることを利
用して先に求めたｖｏｌｕｍｅのなかでの傾きを求め
る。これにより、さらに正確な位置となるよう、先の位
置を補正する。また、ソースコイル１６ｉの相互の間隔
は既知であるので、さらにこの値で補正してもよい。 【００９３】この場合、図１１に示すように、電子内視
鏡６の挿入部７は連続しているので、求めた離散的なソ
ースコイル１６ｉ位置（×印で示す）の傾き（ｄｘ／ｄ
ｌ、ｄｙ／ｄｌ、ｄｚ／ｄｌ）は、ソースコイル位置を
元に補間した曲線ｌのソースコイル位置での接線方向と
等しく、もしくは近似値になるはずなのでさらに位置の
補正を行ってもよい。 【００９４】図１２はスコープ内のソースコイル１６ｉ
の作る磁界を外部の３軸センスコイル２２ｊによって検
出し、磁界強度と２点間の距離との関係からソースコイ
ル１６ｉの位置を得、複数のソースコイル１６ｉの各位
置検出に基づいて挿入状態にある挿入部形状（簡単にス
コープ形状とも記す）をモニタ２３（ＣＲＴとも記す）
上に表示するフローを示す。このフローの全体構成は、
その処理内容別に、以下のＢ１〜Ｂ４の４ブロックに分
けることが出来る。 【００９５】Ｂ１：初期化ブロック（Initialize Bloc
k） このブロックで、本プログラムの全機能に関する初期化
作業が完了する。具体的には、スコープ形状をＣＲＴ上
に出力する手法に基づく初期パラメータの設定、ハード
ウェアが検出する磁界強度から得られた位相情報と振幅
情報とから、ソースコイル１６ｉの存在位置を算出する
際に使用する基本データのメモリ読み込み、ハードウェ
アを制御するための各種ボードの初期化等が実施され
る。尚、詳細な処理内容に関しては、後にブロックごと
の説明項目で行う。 【００９６】Ｂ２：ハードウェア制御ブコック（Hardwa
re Control Block） 本システムでは、内視鏡６の挿入部７内に配置固定され
たソースコイル１６ｉの位置座標をソースコイル１６ｉ
の発生する磁界強度から算出し、これを基に挿入状態に
ある内視鏡６の挿入部７の形状を推定する。このブロッ
クでは、ソースコイル１６ｉの駆動を同時に行って磁界
を発生させ、その発生磁界強度をセンスコイル２２ｊで
検出し、この検出出力をソースコイル位置座標が計算で
きる形に変換して出力するまでを担う。 【００９７】ソースコイル１６ｉの駆動周波数により、
電子内視鏡６のどこに位置するソースコイル１６ｉかが
分かるようになっており、ソースコイル１６ｉの磁界強
度を検出するセンスコイル２２ｊは、図１４（ａ）に示
したように直交する３つ軸にそれぞれのコイルの面が平
行となるように製作され、１個のセンスコイル２２ｊに
つき直交する３軸方向の磁界強度成分が検出できるよう
に構成されている。検出された磁界強度のデータは、ソ
ースコイル位置を計算する際に必要となる振幅データと
位相データとに分離されて出力される。 【００９８】Ｂ３：ソース位置算出ブロック（Sourcr P
osition Calculate Block） 前ブロックでの磁界検出によって得られた振幅データと
位相データを基に、磁界強度と２点間の距離との関係を
利用して、ソースコイル１６ｉの位置座標を算出するま
でを担う。まず、振幅データと位相データに対して、セ
ンスコイル２２ｊの各軸方向の径の大ききの違いやソー
スコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊとの位置の関係の
捕正を施して、各センスコイル２２ｊの設置位置で検出
されると考えられる磁界強度を算出する。 【００９９】こうして算出された磁界強度から、ソース
コイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離を求める。
但し、挿入状態にあるソースコイル１６ｉの姿勢（ソレ
ノイド状コイルの方位）が分からないため、ソースコイ
ル１６ｉの存在位置はある球殻の範囲内までの限定しか
できない。そこで、センスコイル２２ｊを３個以上用意
し、ソースコイル１６ｉの存在可能な領域の重なりを求
め、その領域の重心位置をソースコイル１６ｉの位置座
標として出力する。 【０１００】Ｂ４：画像表示ブロック（Image Display
Block ) ソースコイル位置座標として得られたデータを基にスコ
ープ形状を構築して、その描像をＣＲＴ上に出力するま
でを担う。ソースコイル位置座標として得られた１個以
上の座標をデータを基に、全体として滑らかな連続座標
を構築する。この連続座標によりスコープ形状らしく見
せるためのモデリング処理を行う（多角形柱、色階調、
彩度、輝度の利用、陰線処理、パースペクティブ等）。 【０１０１】更に、ＣＲＴ表示されたスコープイメージ
モデルは、任意の方向に回転、拡大縮小が可能であり、
現表示の視点位置や患者の頭方向が一目で分かるボディ
ーマーカも表示できる。終了時の視点位置は自動的に保
存され、次回の初期視点位置となる。術者が見易いと考
える視点方向を記憶するホットキーも存在する。次に各
ブロックごとの詳細な内容を説明する。 【０１０２】Ｂ１：初期化ブロック 最初のステップＳ１１ではグラフィック頁の初期化（ビ
デオＲＡＭの初期化）を行う。また、ＣＲＴ表示したス
コープイメージ像を更新する際、新しい像を上書きする
と、観察者に対し、書き換えがちらつく画像の印象を与
え、スムーズな画像で無くなってしまう。そこで、複数
のグラフィック頁を絶えず切換えてイメージを表示する
ことで、動画像的な滑らかさを実現している。また、以
下のように使用する色、階調の設定を行う。 【０１０３】使用できる色数はハードウェアごとに制限
があり、パレット番号という形で割り当てがなされてい
る。しかし、デフォルトのままでは２階調しかない。そ
こで、利用可能な色数の範囲でより豊かな階調を実現す
るため、パレットの設定を行う。 【０１０４】これにより、視点に近いほど明るく、遠い
ほど暗く表示することが可能になり、挿入部７を２次元
で表示した画像に立体感や奥行きを持たせて表現するこ
とを可能にした。もちろん、階調数を増減することは任
意である。また、階調以外に採用している色もＲ，Ｇ，
Ｂの構成より作られており、微妙な彩度や輝度を表現す
ることを可能にした。 【０１０５】次のステップＳ１２で初期視点位置の自動
読み込み等のイメージパラメータの初期化を行う。スコ
ープ像をどのように見ることが見易いと感じるかは、術
者の好みによるところが大きい。もし、初期視点位置を
固定してしまうと、術者はスコープ像が見やすいと感じ
る視点位置にわざわざ再設定しなければならず、使い勝
手が低下する。 【０１０６】そこで、希望とする視点位置をファイル
（パラメータファイル）の形で保存しておき、プログラ
ム起動時にそのファイルを読み込むことで、プログラム
開始直後から術者の見やすい視点位置からスコープ像を
見ることが出来る手段を設けた。 【０１０７】次のステップＳ１３でソースコイル位置導
出のための原理を格納した原理元データをロードする。
このデータは次の関係の基準データ或は基準情報であ
る。 【０１０８】測定原理は、１軸のソースコイル１６ｉの
出力を直交３軸で製作されたセンスコイル２２ｊで検出
し、その磁界強度よりソースコイル１６ｉとセンスコイ
ル２２ｊの間隔を得ることである。両コイルの間隔を得
るにあたり、１軸ソースコイル１６ｉの作り出す磁界分
布を示す超函数から直接解くのではなく、ソースコイル
１６ｉの姿勢（軸方向の方位）の違いによる最大となる
磁界強度出力と最小となる磁界強度出力とを利用する新
しい距離算出法を導入した。 【０１０９】図１３に示されるグラフは、この距離導出
原理の基本となるデータである。これは、シールドルー
ム内で実測されたデータをグラフにしたものである。つ
まり、１軸ソースコイル１６ｉと３軸センスコイル２２
ｊとの距離を様々な値に設定したときに、各距離値でソ
ースコイル１６ｉの軸方向を変えた場合に３軸センスコ
イル２２ｊの位置で検出される最も大きい磁界強度の値
（最大磁界強度値）と、最も小さい磁界強度の値（最小
磁界強度値）を測定したものを、それぞれプロットして
グラフ化にしたものであり、上側の曲線Ｃｕが最大磁界
強度曲線、下側の曲線Ｃｄが最小磁界強度曲線を表して
いる。 【０１１０】２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄは、両コイル間の距
離が小きい場合は、ソースコイル１６ｉの向きによって
検出される値に差が生じるが、ソースコイル１６ｉの大
ききに比べコイル間の距離が十分大きくなるに従って検
出される値に差がなくなる。これは、ダイポールによっ
て形成される磁界は距離が小さいと、その等磁界面は球
面にならないが、ダイポールの大きさに対して十分大き
な距離ではダイポールの大きさに殆ど依存しないでほぼ
球面になるという定性的な物理現象と矛盾しない結果で
ある。 【０１１１】更に、ある磁界強度Ｈが検出された場合、
最小半径ｒ＿ｍｉｎと最大半径ｒ＿ｍａｘとに挟まれる
球殻内にしかソースコイル１６ｉは存在し得ないとの限
定を加えることが可能になる。そして図１３の測定範囲
では、この球殻内の距離（＝ｒ＿ｍａｘ−ｒ＿ｍｉｎ）
は、磁界強度Ｈの値にあまり依存しないでほぼ６０ｍｍ
程であることが２つの曲線Ｃｕ，Ｃｄより分かる。 【０１１２】図１４（ａ）は図１３のデータを得るため
の測定法を示す。図１４（ａ）に示すように例えば原点
に配置した３軸センスコイル２２（立方体の中心を原点
に一致させる）に対し、例えば既知の距離ｒ１に１軸ソ
ースコイル１６を配置し、このこの位置でソースコイル
１６の方向（その軸方向）を変えて、原点に配置した３
軸センスコイル２２でその磁界強度を測定し、その最大
値Ｈ１及び最小値Ｈ１′を測定する。 【０１１３】つまり、ソースコイル１６の方向を変える
と、それに応じて３軸センスコイル２２で検出される磁
界強度は変化し、それらの測定値における最大値Ｈ１及
び最小値Ｈ１′を求める。 【０１１４】なお、一般的にはソースコイル１６の軸方
向がセンスコイル２２（の中心）とソースコイル１６
（の中心）とを結ぶ線上に一致した状態（図１４（ａ）
の実線で示すソースコイル１６の向き）の場合にほぼ最
大値Ｈ１、この実線で示すソースコイル１６と直交する
２点鎖線で示す状態の場合にほぼ最小値Ｈ１′が得られ
る。 【０１１５】同様に距離ｒ１の値を、ｒ２に変えて、そ
の距離ｒ２で３軸センスコイル２２で同様に測定しその
最大値Ｈ２及び最小値Ｈ２′を求める。さらに距離を変
えて同様の測定を行い、それぞれの距離で得られた最大
値及び最小値をプロットし、最大値同士及び最小値同士
を補間するようにそれぞれ線で結ぶと図１４（ｂ）に示
す最大磁界強度の曲線Ｃｕと最小磁界強度の曲線Ｃｄが
得られる。これら曲線Ｃｕ，Ｃｄのデータはハードディ
スク等のデータ格納手段に格納されており、内視鏡形状
表示の動作が開始すると、例えば図２のＤＳＰ用メモリ
２７に転送されて格納され、ＤＳＰ２６は必要に応じて
参照する。 【０１１６】なお、３軸センスコイル２２で検出される
磁界強度に比例した実際の測定値は、この３軸センスコ
イル２２を構成する３つのコイルでそれぞれ検出された
信号２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚをそれぞれ２乗して総和し
た値、２２Ｘ・２２Ｘ＋２２Ｙ・２２Ｙ＋２２Ｚ・２２
Ｚの平方根を求めた値であり、この求めた値を標準の磁
界測定装置（例えばガウスメータ）で校正（キャリブレ
イション）することにより、正確な磁界強度の測定値を
得ることができる。図１４（ｂ）の２つの曲線Ｃｕ，Ｃ
ｄを参照することにより、３軸センスコイル２２で検出
された磁界強度から、その３軸センスコイル２２に対し
てソースコイル１６が存在する３次元領域を推定するこ
とができる。 【０１１７】例えば、ある磁界強度Ｈａが測定で得られ
た場合には、この磁界強度Ｈａに対応する距離は図１４
（ｂ）から、磁界強度Ｈａの値が曲線Ｃｄ，Ｃｕとそれ
ぞれ交わる距離ｒａとｒａ′の間の距離範囲にソースコ
イル１６が存在する３次元領域であることが推定でき
る。つまり、ある磁界強度が得られた場合には、その値
が最小磁界強度の曲線Ｃｄ及び最大磁界強度の曲線Ｃｕ
とそれぞれ交わる最小距離ｒ＿ｍｉｎと最大距離ｒ＿ｍ
ａｘとの間であると推定できる。 【０１１８】なお、シールドルーム内と一般の居室内で
の測定値は殆ど一致することが確かめられており、従っ
てシールドルーム内の曲線の関数の形を予め求めておけ
ば、他の環境においてもその関数を用いて精度良くその
環境での最大磁界強度曲線及び最小磁界強度曲線を決定
できる。 【０１１９】つまり、内視鏡検査の環境が変化する状況
でも、その環境で数カ所のｍａｘ及びｍｉｎの方向の磁
界強度を測定をすることが可能な測定装置によって、予
め磁界を測定することにより、その環境での最大磁界強
度及び最小磁界強度の曲線データを得ることが可能にな
り、環境ごとに詳しいデータを測定により求める手間を
省ける。 【０１２０】上記最大磁界強度及び最小磁界強度のデー
タを記録したファイル（ｍａｘ＿ｍｉｎデータファイ
ル）をロードすると共に、補正用データファイルから補
正用データもロードし、以下の補正を行う。 【０１２１】直交３軸で制作されたセンスコイル２２ｊ
は、同芯かつ同じ直径で製作することは殆ど不可能であ
り、直径の違いにより出力検出値に違いがある。また、
ソースコイル１６ｉの向きや方向によっても出力値に変
化が見られる。 【０１２２】そこで、実際に磁界検出を行い、ソースコ
イル１６ｉ及びセンスコイル２２ｊの配置と磁界検出値
の変化を調べた。その結果、それぞれの大きさの直径に
ついて、補正係数を掛け合わせるだけで、直径の大きさ
の違いや、両コイル１６ｉ，２２ｊの配置の関係を補正
することができる。そこで、あらかじめ測定された各軸
ごとについての補正係数を初期化ブロックＢ１で取り込
む。この結果を磁界強度算出を行うソース位置算出ブロ
ックＢ３で記述する。 【０１２３】上述のデータのロードの後、次のステップ
Ｓ１４でハードウェアの初期化を行う。このステップＳ
１４では、ＡＤＣ２５ｋ等の設定内容をリセットし、使
用環境に対応した設定状態にする。このようにしてハー
ドウェアを形状算出の使用可能な状態に設定し、次のブ
ロックＢ２を動作させる。 【０１２４】Ｂ２：ハードウェア制御ブロック まず、ステップＳ２１では上述の説明のように全てのソ
ースコイル１６ｉをそれぞれ異なる周波数の高周波信号
を同時に駆動し、全てのソースコイル１６ｉを同時にド
ライブする。 【０１２５】そして、ステップＳ２２に示すように各セ
ンスコイル２２ｊで検出された検出信号を各ＡＤＣ２５
ｋでサンプリングする。サンプリングされたデータは一
旦、ＤＳＰ用メモリ２７に書き込まれる。ステップＳ２
３に示すように（ＤＳＰ２６は）所定数のサンプリング
したか否かを判断し、終了していない場合にはステップ
Ｓ２１に戻り、さらにソースコイル１６ｉを駆動するよ
うにして所定数のサンプリングを行う。 【０１２６】そして、所定数のサンプリングを行った場
合には、ＤＳＰ用メモリ２７のデータから振幅データ、
位相データを算出する（図１２のステップＳ２４の周波
数成分抽出、ステップＳ２５の振幅データ、位相データ
参照）。上記振幅データ、位相データから次のブロック
Ｂ３の処理に移る。まず、ステップＳ３１の磁界強度算
出を、補正係数を用いて行う。 【０１２７】次にステップＳ３２の（ソースコイル１６
ｉとセンスコイル２２ｊ間の）最大距離と最小距離の算
出を最大及び最小距離データ（図１３のデータ）を用い
て行う。このステップＳ３２は前のステップＳ３１で得
られた磁界強度を用いて、センスコイル２２ｊとソース
コイル１６ｉとの最大の距離と最小の距離とを算出する
までの処理を行う。 【０１２８】２点間の距離と磁界強度とに比例関係が存
在することは、ごく一般に広く知られた物理現象であ
る。しかし、ある空間上の一点にｌ軸のソースコイル１
６ｉが作り出す磁界強度は一般に超函数で表されるた
め、たとえソースコイル１６ｉの向きが分かり、磁界強
度が測定されても、センスコイルとの相対関係があるの
でソースコイル１６ｉの存在する方向や距離を算出する
のは容易ではない。 【０１２９】そこで、ある磁界強度が検出できた場合、
その出力が最も強く取れる方向にソースコイル１６ｉが
向いていると仮定した場合の距離をＲ＿ｍａｘ、最も弱
く取れる方向にソースコイル１６ｉが向いていると仮定
した場合の距離をＲ＿ｍｉｎとすれば、真のソースコイ
ル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離Ｒ＿ｔｒｕｅ
は、Ｒ＿ｍｉｎ≦Ｒ＿ｔｒｕｅ≦Ｒ＿ｍａｘという範囲
内に限定することが出来る。 【０１３０】前のステップＳ３１で得られた磁界強度Ｍ
と、既に読み込まれているＲ＿ｍａｘ曲線の磁界強度デ
ータｍを比較し、ｍｂ≦Ｍ≦ｍｔとなる点をピックアッ
プする。ｍｂとｍｔ間は直線的に変化しているとして、
その中途の点の磁界強度Ｍに対応する距離をＲ＿ｍａｘ
とする。 【０１３１】Ｒ＿ｍｉｎについても同様に行う。ここ
で、ｍｂとｍｔ間を直線的に変化しているとしたのは計
算を簡単化したためであり、曲線近似でも何等問題はな
い。また、Ｒ＿ｍａｘ曲線の函数形ｆ（ｘ）を導き出
し、Ｒ＿ｍａｘ＝ｆ（Ｍ）として算出しても、もちろん
良い。 【０１３２】ここで採用した距離の算出手段或は方法
は、距離Ｒ＿ｔｒｕｅの値が確実には求まらないもの
の、複雑な超函数を解くということを要求されない極め
て簡便な手段或は方法である上、１軸のソースコイル１
６ｉの向きが分からない場合でも、ソースコイル１６ｉ
の存在範囲を限定できる応用範囲の広い手段或は方法と
なる。 【０１３３】次にステップＳ３３のソースコイル１６ｉ
の位置座標算出を行う。このステップＳ３３ではセンス
コイル２２ｊとソースコイル１６ｉとの距離から、ソー
スコイル１６ｉの座標を算出するまでの処理を行う。あ
るセンスコイル２２ｊから見たときのソースコイル１６
ｉの存在しうる範囲は、前のステップＳ３２で得られた
Ｒ＿ｍａｘとＲ＿ｍｉｎとによって囲まれる球殻内であ
る。このようなソーズコイル１６ｉの存在しうる範囲を
より微小な空間に限定するため、複数個のセンスコイル
２２ｊから見いだされたソースコイル１６ｉの存在可能
領域の重ね合わせを利用する。各々のセンスコイル２２
ｊに対し、同一のソースコイル１６ｉから得られたソー
スコイル１６ｉの存在領域は、ソースコイル１６ｉの位
置が動いていない限り、すべてが重なり合う領域が必ず
存在する。 【０１３４】このような領域の境界は、各々のセンスコ
イル２２ｊ位置を中心とする半径Ｒ＿ｍａｘ，Ｒ＿ｍｉ
ｎの球の交点に他ならない。球の交点であることから、
少なくともセンスコイル２２ｊが３個あれば、ソースコ
イル１６ｉは各センスコイル２２ｊのＲ＿ｍａｘ，Ｒ＿
ｍｉｎを半径とする球の８交点によって囲まれる微小領
域にその存在が限定できる。 【０１３５】３つのセンスコイル２２ｊをＳａ、Ｓｂ、
Ｓｃとし、それぞれＲａ＿ｍａｘ，Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ
＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎ
と距離が得られているとすると、ソースコイル１６ｉは
次の８点を頂点とする微小空間内にその存在が制限され
る。 【０１３６】Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａ
ｘをそれぞれ半径とする球の交点 Ｒａ一ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍａｘをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍａｘ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ一ｍａｘ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 Ｒａ＿ｍｉｎ，Ｒｂ＿ｍｉｎ，Ｒｃ＿ｍｉｎをそれぞれ
半径とする球の交点 そして、これら８点の囲む微小領域の重心点をソースコ
イル１６ｉの位置座標として出力する。さらに、センス
コイル２２ｊの数が多くなるほど、ソースコイル１６ｉ
の存在可能領域はさらに小さく限定でき、ソースコイル
１６ｉの位置をより正確に得ることが出来る。 【０１３７】このソースコイル位置限定方法は、３個の
球の交点を算出するという単純な算術計算であるので、
その処理時間がかからない上、ソースコイル１６ｉの存
在領域をごく微小な領域内に限定することを可能にした
極めて優れた方法である。このようにして各ソースコイ
ル１６ｉの位置座標の算出を行い、ステップＳ３４のソ
ースコイル１６ｉの位置座標データを得る。これらのデ
ータを用いて次のブロックＢ４の処理に移る。 【０１３８】Ｂ４：画像表示ブロック このブロックＢ４は、ソースコイル１６ｉの位置座標デ
ータを基に、挿入状態にあるスコープ形状イメージをＣ
ＲＴ上に描写するまでの処理を担う。ソースコイル１６
ｉの位置座標は、挿入されたスコープの通過した軌跡で
ある。そこで、これを基に挿入状態にあるスコープ形状
を推定する。スコープの挿入形状が推定できたら、結果
をＣＲＴ上に描写する。そのとき３次元のスコープ形状
を２次元のＣＲＴ画面で表示しなければならないため、
その描像がより３次元的に表されるような工夫が必要と
なる。 【０１３９】又、スコープイメージが任意の方向に回転
させられたり、今どのような方向からスコープイメージ
を眺めているのかが瞬時に判断できるようであれば、そ
の使い勝手はさらに向上する。このようなことを鑑み、
このシステムにおいてはステップＳ４１のキーボード入
力処理により、与えられたユーザコマンドに対応するキ
ー入力がなされた場合、その内容に応じて設定パラメー
タ等を変更するまでを担う。 【０１４０】例えば、キーボードからの指示によりｘ軸
等の軸の回りのイメージ像の回転、イメージ像の拡大＆
縮小等の処理を行う。その後にステップＳ４２のスコー
プイメージ描写処理を行い、ＣＲＴにスコープイメージ
を表示する。その後、プログラムの終了か否かの選択に
より、終了しない場合には再びステップＳ２１に戻り、
終了を選択した場合にはこのスコープイメージの描写を
行うための処理を終了する。 【０１４１】この実施の形態によれば、起動時や使用者
からの要請があった場合、ソースコイル１６ｉの駆動周
波数の最適化処理を行い、検出される検出信号の振幅デ
ータの内で検出値が最大となる駆動周波数設定データに
設定する処理を行った後、その駆動周波数設定データを
用いて決定される周波数でそれぞれ駆動することにな
る。このような駆動周波数の最適化を使用前に行うこと
により、周囲温度の変化とか経時的な変化による装置へ
の影響がある場合にも、Ｓ／Ｎが高く、且つ高感度の信
号成分の抽出分解が行える状態で位置検出を行うことが
できるので、高精度の位置検出及び形状表示が可能にな
る。 【０１４２】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を説明する。その全体の構成は図１と同じである。ま
た、本実施の形態の内視鏡形状検出装置３は図２におい
て、ソースコイル駆動回路部２９とＰＩＯ３０とが切り
離された構成である。また、ＣＰＵ３１は駆動周波数設
定データの変更機能３１ａを行わない。 【０１４３】従って、本実施の形態におけるソースコイ
ル駆動回路部２９′は図１５に示すようにＰＩＯ３０と
切り離された周波数発振回路４０′とソースコイル駆動
回路４１ｋとから構成される。図１５のソースコイル駆
動回路４１ｋ部分は図３と同じ構成である。 【０１４４】また、周波数発振回路４０′の構成を図１
６に示す。この周波数発振回路４０′は図４の周波数発
振回路４０において、ラッチ４０ｃの代わりにディップ
スイッチ４０ｃ′で構成され、図４におけるデコーダ４
０ｄを有しない。各ディップスイッチ４０ｃ′の構成を
図１７に示す。図１７に示すようにディップスイッチ４
０ｃ′のスイッチＳ１，Ｓ２，…，Ｓ８の一端は接地さ
れ、他端はＬＣＡ４０ａに接続されると共に、抵抗Ｒ４
１〜４８を介して電源端＋５Ｖに接続されており、ディ
ップスイッチ４０ｃ′のＳ１，Ｓ２，…、Ｓ８のＯＮ／
ＯＦＦにより周波数データが設定されるようにしてい
る。 【０１４５】この実施の形態ではＤＳＰ２６は参照信号
の周波数を所定の範囲でスイープ等して変更する手段を
備え、最大の検出信号データが得られる場合の参照信号
の周波数にロックすることにより参照信号の周波数を駆
動信号の周波数に一致するように調整する手段を形成し
ている。 【０１４６】その他の構成は第１の実施の形態と同じで
ある。次に第１の実施の形態と異なる部分の動作を説明
する。第１の実施の形態ではソースコイル駆動回路部２
９は、各ソースコイル１６ｉをそれぞれ異なる周波数の
正弦波電流で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコ
イル駆動回路部２９内の駆動周波数データ格納手段にＰ
ＩＯ（パラレル入出力回路）３０を介してＣＰＵ（中央
処理ユニット）３１が格納していたが、この実施の形態
ではディップスイッチ４０ｃ′の設定により決定され
る。 【０１４７】また、第１の実施の形態では起動時や使用
者からの要請があった場合、ＤＳＰ２６はソースコイル
の駆動周波数の最適化の処理を行ったが、本実施の形態
では、起動時や使用者からの要請があった場合、ＤＳＰ
２６はＡＤＣ２５ｋのサンプリング周波数およびＦＦＴ
解析処理の参照信号の周波数の最適化処理を行う。この
処理は、抽出したデータのうち検出信号の振幅データの
検出精度が、各ソースコイル位置の算出精度に大きな影
響を与えるためであり、常に高精度の位置検出を行うた
めに行われる。 【０１４８】具体的には、ＤＳＰ２６から所定の時間間
隔でインクリメント等して送出される参照信号の周波数
設定データ毎に、ＤＳＰ２６からＡＤＣ２５ｋに供給す
るサンプリング周波数を変更し、さらにＦＦＴ解析処理
で使用するために初期設定時に算出し格納している正弦
波の参照信号テーブルを再計算および格納した後、検出
信号の振幅データをＤＳＰ用メモリに記憶する。ＤＳＰ
２６は、この記憶したデータの中で振幅値が最大となる
参照信号の周波数設定データをＤＳＰ用メモリ２７に記
憶し、さらに参照信号の周波数設定データを基に、それ
ぞれに最適化されたサンプリング周波数と正弦波参照信
号テーブルで抽出処理を行う。 【０１４９】ＤＳＰ２６は、次の段階として、抽出され
たすべての周波数成分から１６個ののソースコイル１６
ｉの空間座標を算出する処理を行い、その結果を２ポー
トメモリ２８に転送する。 【０１５０】以降、ＤＳＰ２６は、（１）センスコイル
信号のサンプリング→（２）周波数成分の抽出→（３）
ソースコイルの位置算出を繰り返す。その他は第１の実
施の形態で説明したように動作する。 【０１５１】本実施の形態においては、ソースコイルの
駆動周波数は固定でよいので、図１５〜図１７に示すよ
うに、ＰＩＯ３０との接続をせず、ＤＩＰスイッチ４０
ｃ′によって駆動周波数の設定を行ったが、第１の実施
の形態のように構成しても良い。第１の実施の形態のよ
うに構成した場合には第１の実施の形態の動作の説明と
同様にＣＰＵ３１によりＰＩＯ３０を介してラッチ４０
ｃに格納される駆動周波数データにより、駆動周波数の
設定が行われる。また、本実施の形態の効果は第１の実
施の形態と同様の効果を有する。 【０１５２】（第３の実施の形態）第１の実施の形態で
も述べたように、センスケーブルは全長が長い構成とな
るため、ケーブル全体の浮遊容量が大きく、シールド部
分の抵抗成分も大きくなってしまう。従って、検出信号
にノイズ成分が重畳することを防ぐために、シールドの
電位を検出信号の中間電位に保持するシールド駆動回路
を設けていた。 【０１５３】一点での磁界の強さを検出するために、３
つの１軸コイルのそれぞれの軸が直交しかつ中心が一致
するように配置して構成された３軸センスコイル２２ｊ
を用いるが、この３軸センスコイル２２ｊの３本のセン
スケーブル１９は、ほぼ平行かつ密着して配線された状
態で、各シールド部分をそれぞれ単独に駆動されてい
た。 【０１５４】このため、Ｘ軸コイル，Ｙ軸コイル，Ｚ軸
コイルのそれぞれで検出される信号レベルが著しく異な
る場合には、各シールド部分の保たれた電位の差異によ
る干渉が発生し、検出信号が正確に検出できない可能性
がある。そこで本実施の形態は、センスコイルの検出信
号を入力し増幅する手段において、センスコイル出力を
より正確に検出することを目的としている。 【０１５５】本実施の形態におけるセンスコイル信号増
幅回路部２４の構成を図１８に示す。 【０１５６】３つの円形コイル２２１，２２２，２２３
のそれぞれの軸が直交しかつ中心が一致するように配置
された３軸センスコイル２２ｊと、各軸のセンスコイル
検出信号を増幅するセンスコイル信号増幅回路２４ｋ
と、Ｘ軸コイル２２１の両端とセンスコイル信号増幅回
路２４ｋの入力端子を接続するツイストペア・シールド
線からなるセンスケーブル１９ａと、センスケーブル１
９ａの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３
ａと、Ｙ軸コイル２２２の両端とセンスコイル信号増幅
回路２４の入力端子を接続すツイステペア・シールト線
からなるセンスケーブル１９ｂと、センスケーブル１９
ｂの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３ｂ
と、Ｚ軸コイル２２３の両端とセンスコイル信号増幅回
路２４の入力端子を接続するツイストペア・シールド線
からなるセンスケーブル１９ｃと、センスケーブル１９
ｃの２本の信号線に接続された中間電位検出手段４３ｃ
と、３つの中間電位検出手段４３ａ，４３ｂ，４３ｃの
出力信号を入力し平均した電位を３つのセンスケーブル
１９ａ，１９ｂ，１９ｃに供給する平均化手段４４とか
ら構成される。その他の構成は第１の実施の形態或いは
第２の実施の形態と同様の構成である。 【０１５７】次に本実施の形態におけるセンスコイル信
号増幅回路部２４の動作について説明する。３つの中間
電位検出手段４３ａ，４３ｂ，４３ｃにより、各センス
ケーブル１９ａ，１９ｂ，１９ｃの信号線間の中間電位
が検出され、平均化手段４４に入力れる。平均化手段４
４は、入力された３つの中間電位より平均値を算出す
る。さらに平均化手段４４は、算出した平均電位を３つ
のセンスケーブル１９ａ，１９ｂ，１９ｃのシールド部
分すべてに供給し、算出して平均電位に保持する。 【０１５８】この作用により、各シールド部分は同電位
に保たれるので、不要な干渉を起こしにくくなり、各セ
ンスコイル出力をより正確に検出できるようになる。 【０１５９】つまり、複数の磁界検出手段を１組として
構成する場合において、検出信号伝達手段に各々に、信
号線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等
しく保つようにしたため、シールド被覆部間や信号線と
シールド被覆部でのノイズの重畳や輻射が減少する。そ
の他の効果は第１の実施の形態或いは第２の実施の形態
と同じである。 【０１６０】（第４の実施の形態）第１の実施の形態で
も述べたように、センスケーブルは全長が長く構成され
るため、ケーブル全体の浮遊容量が大きく、シールド部
分の抵抗成分も大きくなってしまう。従って、検出信号
にノイズ成分が重畳することを防ぐために、シールドの
電位を検出信号の中間電位に保持するシールド駆動回路
を設けていた。 【０１６１】また３軸センスコイル２２ｊのコイルは、
ソースコイルの発生する微弱な磁界を検出できるよう
に、感度を非常に高くしてある。このためソースコイル
駆動回路２９から放射される非常に微弱な磁界も、ソー
スコイル駆動回路から見てある距離以下に３軸センスコ
イル２２ｊを配置すると、この回路からの放射磁界が本
来のコイルからの磁界に加算されて検出されてしまう可
能性があった。 【０１６２】そこで本実施の形態は、センスコイルの検
出信号を入力し増幅する手段において、センスコイル出
力をより正確に検出することを目的としている。本の実
施の形態の構成の概略を図１９に示す。図１９では簡単
化のため、１個のソースコイル１６ｉ及び１個のセンス
コイル２２ｊで示している。 【０１６３】ソースコイル１６ｉを駆動するソースコイ
ル駆動回路部２９と、ソースコイル駆動回路部２９から
放射される磁界を遮断するためのソースコイル駆動回路
部２９の基準電位部分と電気的に接続された磁気シール
ド４５と、磁気シールド４５と電気的に接続されたシー
ルドドライブ回路２４ｆと、シールドドライブ回路２４
ｆと接続されたシールド部分を持ちセンスコイル出力を
センスコイル信号増幅回路部２４に伝達するためのセン
スケーブル１９とから構成される。その他の構成は第１
の実施の形態或いは第２の実施の形態と同様である。次
に本実施の形態におけるセンスコイル信号増幅回路部２
４の動作について説明する。 【０１６４】ソースコイル駆動回路部２９がソースコイ
ル１６ｉを駆動すると、内部に流れる駆動周波数の電流
により回路自身からもわずかに磁界が発生する。磁気シ
ールド４５は、鉄などの強磁性体を使用しており、この
磁界を渦電流などの磁気損失効果により吸収して減衰さ
せ、外部への磁界の漏れを防ぐ。さらに、磁気シールド
４５は、ソースコイル駆動回路部２９の基準電位部分と
電気的に接続しているため、電位の面でも安定してい
る。シールドドライブ回路２４ｆが、この安定した電位
でセンスケーブル１９のシールド部分の電位を保持す
る。 【０１６５】この作用により、本装置において、３軸セ
ンスコイル２２ｊの周辺にはソースコイル以外の磁気発
生源は存在しなくなるため、３軸センスコイル２２ｊと
ソースコイル駆動回路部２９を近づけて配置できるよう
になり、装置を小型化できる。その他は第１の実施の形
態或いは第２の実施の形態の効果と同様の効果を有す
る。 【０１６６】（第５の実施の形態）内視鏡の形状を検出
する装置におけるその手法の一つとして、磁気を用い
て、発生源のコイルの位置を求め、得られたコイルの位
置を元に補間処理を施して、内視鏡形状を表示するもの
がある。 【０１６７】この手法においては、検出される磁界強度
が、磁界発生源、磁界検出のそれぞれのコイルの相対角
度により異なるという現象があるので、位置と共に相対
角度も正確に推定することが必要になる。 【０１６８】そのため、コイル位置、コイルの相対角度
を仮の値として、その値で検出されるべき磁界強度と実
際に検出される磁界強度の差を求め、この差が閾値以下
となれば、真の位置、角度が求められたとする推定手法
が考案されている。この手法は、真値が正確に推定でき
るが、推定値と実測値がある誤差以下になるまでの計算
量が膨大で、処理に時間が掛かるという問題がある。 【０１６９】そこで、本実施の形態では位置検出の対象
としている内視鏡は体内に挿入されており、一般的に
は、高速では移動しないという点を考慮し、一度位置、
角度を求めたら、それ以降の位置、角度の推定は、求め
られた値を推定の初期値として利用するようにした。 【０１７０】このように、位置推定の初期値を、前回の
位置探策で得られた、値としたので、推定値と、実測値
の誤差は急速に、閾値以下になり、推定のための計算量
が少なくなり高速に位置、角度が求められる。また、ほ
とんど位置が変化していない場合には、前回の位置、角
度がそのまま使用でき、真値をさらに高速に求めること
ができる。 【０１７１】このように、位置、角度が高速に推定でき
るアルゴリズムを採用しても、全体の位置が変化した場
合には、やはり全ての位置計算を実行することが必要と
なり、そのため、計算処理に時間が掛かることになる。
そこで本実施の形態は、複雑な繰り返し計算を高速に実
行するために、磁界を用いた内視鏡形状検出装置におい
て、複数のプロセッサ資源を内蔵すると共に、協調・並
列動作する機能を内蔵させるようにした。 【０１７２】また、分散して処理を行うので、内視鏡形
状描画時に利用する位置データの同時性を確保するため
に、位置データとサンプリング時刻を表すデータを合わ
せて保存する手段と、複数の位置データの最新データを
用いて描画を行うために、位置データ収集手段によるデ
ータ収集がすべて完了している最新のデータ群を用い
て、コイル位置を分散処理にて算出し、得られたコイル
位置、角度から、内視鏡全体形状を描出する手段を内蔵
する、内視鏡形状検出装置としている。 【０１７３】本実施の形態では複数のプロセッサを用い
て協調動作させる場合には、当然ＣＰＵの処理の負荷の
高い処理を分散並列処理させることが、全体の処理速度
向上には効果的である。 【０１７４】そこで、複数のコイルを、それぞれ別の周
波数で同時に駆動する場合を例として示す。この場合、
収集されたデータから、それぞれのコイルごとの信号の
振幅及び基準信号からの位相差を求める処理がＣＰＵに
対する負荷が高い。また最終的に得られた内視鏡形状を
描画する部分にも多大のＣＰＵ資源を使うことになる。 【０１７５】本実施の形態の構成を図２０に示す。図示
しないソースコイル駆動回路部及びこのソースコイル駆
動回路部により磁界を発生するソースコイルとからなる
磁界発生ブロックと、磁界を検出するための３軸センス
コイル２２ｊ、この３軸センスコイル２２ｊの各軸のコ
イル検出信号を増幅するアンプ２４、各アンプ２４から
出力されるアナログ信号出力をデジタル信号に変換する
ＡＤＣ２５ｋ、ＡＤＣ２５ｋから出力されるデジタル信
号から磁界発生源となるソースコイルの位置及び角度を
検出するＣＰＵ４８を備えた検出ブロック４７と、複数
の検出ブロック４７に設けられたＣＰＵ４８から転送さ
れるサンプリング時刻データと位置データとを関連付け
て格納するバッファメモリ４６と、バッファメモリ４６
の複数の位置データから最新データを用いて内視鏡の形
状を描画データを生成する描画用ＣＰＵ３１と、描画用
ＣＰＵ３１が生成した描画データを記憶するためのビデ
オＲＡＭ３３と、ビデオ信号増幅回路３４及びモニタ２
３とから構成される。なお、図示しないソースコイル駆
動回路部は第１の実施の形態で説明したように駆動周波
数を最適化する機能或いは手段を備えている。 【０１７６】次に本実施の形態の動作について説明す
る。ＣＰＵ４８は、３つのＡＤＣ２５ｋがサンプリング
したセンスコイルの検出データをすべて読み込むと、読
み込んだときの時刻をサンプリング時刻データとして記
憶する。さらに、検出データに含まれる各ソースコイル
の駆動周波数に当たる周波数成分をＦＦＴ処理により抽
出し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸のコイルで検出された同
一周波数の成分の２乗和の平方根を計算する。この値を
用いて位置算出を行い、位置データを生成した後、サン
プリング時刻データと共に位置データをバッファメモリ
４６に格納する。 【０１７７】一方描画用ＣＰＵ３１は、バッファメモリ
４６に格納された複数のソースコイル位置データの中か
ら、サンプリング時刻が一致する各ソースコイルの位置
データを一組探し出し、最新データとして読み出しを行
う。その後、このデータを用いて内視鏡の挿入形状を表
す画像をデータを生成し、ビデオＲＡＭ３３に書き込
む。 【０１７８】このように分散させて処理を行うことによ
って、それぞれのＣＰＵ３１，４８の処理内容の簡略化
が行えるため、各々の処理速度を向上することができ
る。 【０１７９】このように周波数抽出手段および挿入状態
検出手段が行う一連の処理のうち、表示手段で表示する
ための表示データを生成する処理を主処理手段で実行
し、他の処理を複数のサブ処理に分割してそれぞれの処
理を１つ以上の副処理手段で実行して処理結果を主処理
手段に転送するようにしたため主処理手段または副処理
手段の実行内容が単純化して各々の処理時間が短縮され
るようになる。 【０１８０】さらに、簡略で規模の小さい数値計算処理
であれば、図２１のようにＣＰＵ４８の機能をＤＳＰ２
６で行わせることで、さらに高速処理が行える。その他
は第１の実施の形態の効果と同様の効果を有する。 【０１８１】（第６の実施の形態）本実施の形態は、第
５の実施の形態の分散処理構成を改良したものであり、
図２２に示す構成を持つ。 【０１８２】この実施の形態における特徴は、磁界検出
手段から入力された信号をＡＤＣ２５ｋで変換してＦＦ
Ｔ処理を行うブロックを分散処理したことであり、バッ
ファメモリ４９に格納する場合には、サンプリング時刻
を表すデータブロックと、周波数成分データを示すデー
タブロックとを関連付けて格納する。 【０１８３】さらに後段のＤＳＰ５０は、サンプリング
時刻が一致する各センスコイルの検出データ一組を探し
出し、最新データとして読み出し、各ソースコイルの位
置・角度検出処理を行い、サンプリング時刻データと共
に位置データをバッファメモリ４６に格納する。以降の
動作は、第５の実施の形態と同様である。 【０１８４】この構成では、第５の実施の形態よりもさ
らに高速処理が行える。 【０１８５】また本実施の形態と同様の考え方で、Ａ／
Ｄ２５ｋの変換データを別のバッファメモリを設けるこ
とにより、さらに分散処理化が行える。この例でこのデ
ータの格納されるバッファメモリは位置・角度算出のた
めに後段のＤＳＰから、随時読み出されることになる。
そのため、書き込み・読み出しバスの競合が発生しない
ように、デュアルポートメモリを使用する。 【０１８６】（第７の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態の位置検出アルゴリズムを改良したもの
ある。具体的には、１つのソースコイルについて、位置
検出を行う場合、そのソースコイルが存在する領域を限
定する処理では、外乱等の影響などで、それぞれの３軸
センスコイルの検出値から決まる４つの領域が、すべて
共通の領域を含まない状態になることがあり、第１の実
施の形態のアルゴリズムでは、このような場合には位置
を検出できず、処理が中止されていた。 【０１８７】本実施の形態においては、前記のような場
合が生じたときには、前記の４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
のうち領域Ａ，Ｂの交点群Ｐｉと、領域Ｂ，Ｃの交点群
Ｑｉと、領域Ｃ，Ａの交点群Ｒｉと…、をそれぞれ求め
た後、６つの交点群のなかで、もっとも近接している点
の組み合わせを見つけ、位置を求めるようにした。 【０１８８】なお、第１の実施の形態では４箇所からソ
ースコイルの位置検出を行ったが、３箇所から位置検出
を行うこともでき、この場合には３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ
のうち領域Ａ，Ｂの交点群Ｐｉと、領域Ｂ，Ｃの交点群
Ｑｉと、領域Ｃ，Ａの交点群Ｒｉをそれぞれ求めた後、
３つの交点群のなかで、もっとも近接している点の組み
合わせを見つけ、位置を求めるようにすることになる。
このように原理上はあり得ない異常な場合でも、処理が
中止されないので、装置を再起動する必要が無くなる。 【０１８９】さらに、少なくとも４組以上でかつ同一周
波数の周波数成分信号を基に、内視鏡の位置を求めるよ
うにしたり、求めた内視鏡の位置が検出可能な領域の値
でないときには、予め定めた付加条件により求めた位置
を補正したりするようにすれば、内視鏡の位置検出がよ
り確実かつ正確になる。 【０１９０】（第８の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態の表示画面を加えて、観察中に動画の視
点（動画を見る角度や距離のこと。）を変更し易くする
ために、視点変更用のアイコンをポイントデバイスでド
ラックすると、動画上の視点がリニアに変更されるよう
にしてある。例えば、図８のアイコン群３５ｂの左端の
アイコンをマスウでクリックし、右端のアイコンの方向
にドラッグすると、ベッド平面の傾きが前記の角度の刻
みよりも細かく傾斜していく。 【０１９１】なお、例えば第１の実施の形態ではソース
コイル１６ｉを挿入部７内に設置し、ソースコイル１６
ｉの位置検出を行うことにより内視鏡形状の検出を行う
と説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、
ソースコイル１６ｉを患者周囲の既知の位置に設置し、
３軸センスコイル２２ｊ側或いは１軸のセンスコイル２
２ｋを挿入部７内に設置して内視鏡形状の検出を行うよ
うにしても良い。また、上述した実施の形態等を部分的
等で組み合わせる等して異なる実施の形態等を構成する
こともでき、それらも本発明に属する。 【０１９２】［付記］ １．内視鏡の挿入形状を検出するために、高周波信号を
受けて磁界を生成する電磁波を放射する磁界発生手段
と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の磁界情報を
検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段が検出した
検出信号から所定の周波数成分を抽出する周波数抽出手
段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分信号を
基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態検出手
段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態を表示
する表示手段と、前記磁界検出手段により検出された検
出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出信号伝
達手段と、前記磁界発生手段へ供給する高周波信号を伝
達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検出手段
および検出信号伝達手段、または磁界発生手段および高
周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の挿入部
に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記高周波
信号の周波数を所定値に設定する周波数設定信号および
前記高周波信号の周波数を所定の範囲で変化させるため
の周波数変化信号を生成する周波数設定手段と、前記周
波数設定手段の生成する周波数設定信号または周波数変
化信号を基に、前記高周波信号を生成する高周波信号生
成手段と、前記周波数設定手段が周波数変化信号を生成
している場合で、かつ前記周波数抽出手段が抽出した周
波数成分信号が予め定めたものに対応する状態になった
ときの高周波信号の周波数を記憶する周波数記憶手段と
を具備し、前記周波数記憶手段に記憶された周波数に前
記高周波信号の周波数を設定するようにしたことを特徴
とする内視鏡形状検出装置。 【０１９３】２．内視鏡の挿入形状を検出するために、
高周波信号を受けて磁界を伴う電磁波を放出する磁界発
生手段と、前記電磁波を受信し、受信した電磁波の磁界
情報を検出する磁界検出手段と、前記磁界検出手段が検
出した検出信号から所定の周波数成分を抽出する周波数
抽出手段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分
信号を基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態
検出手段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態
を表示する表示状態と、前記磁界検出手段により検出さ
れた検出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出
信号伝達手段と、前記磁界発生手段に供給する高周波信
号を伝達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検
出手段および検出信号伝達手段、または磁界発生手段お
よび高周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の
挿入部に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記
高周波信号の周波数を所定値に設定する周波数設定信号
を生成する周波数設定手段と、前記周波数設定手段の生
成する周波数設定信号を基に、前記高周波信号を生成す
る高周波信号生成手段と、前記周波数抽出手段が周波数
成分を抽出する際に参照する参照信号の周波数を、所定
値に設定する参照周波数設定信号および前記参照信号の
周波数を所定の範囲で変化させるための参照周波数変化
信号を生成する参照周波数設定手段と、前記参照周波数
設定手段が参照周波数変化信号を生成している場合で、
かつ前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分信号があ
らかじめ定めた状態と一致したときの参照信号の周波数
を記憶する周波数記憶手段とを具備し、前記参照周波数
設定手段が参照周波数変化信号の生成を終了した後に、
前記周波数記憶手段に記憶された周波数に設定するため
の参照周波数設定信号を生成するようにしたことを特徴
とする内視鏡形状検出装置。 【０１９４】３．前記周波数抽出手段が、フーリエ変換
処理手段を含むことを特徴とする付記１または２の内視
鏡形状検出装置。 ４．前記周波数抽出手段が、同期検波手段を含むことを
特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装置。 ５．前記挿入状態検出手段が、求めた内視鏡の位置が検
出可能な領域の値でないときには、あらかじめ定めた付
加条件により求めた位置を補正する位置検出手段を含む
ことを特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装
置。 【０１９５】６．複数の前記磁界検出手段を１組として
構成する場合で、前記検出信号伝達手段の各々に、信号
線を覆うために設けられたシールド被覆部の電位を等し
く保つシールド駆動手段を設けたことを特徴とする付記
１または２の内視鏡形状検出装置。 ７．前記周波数抽出手段および前記挿入状態検出手段が
行う一連の処理のうち、表示手段で表示するための表示
データを生成する処理を主処理手段で実行し、他の処理
を複数のサブ処理に分割してそれぞれの処理を１つ以上
の副処理手段で実行して処理結果を主処理装置に転送す
るようにしたことを特徴とする付記１または２内視鏡形
状検出装置。 【０１９６】８．前記表示手段に表示された画面上にお
いて、複数個の調整段階の値を表すキャラクタを表示す
るキャラクタ表示手段と、前記キャラクタの１つを選択
する選択手段とを具備し、前記選択手段で選択したキャ
ラクタを、選択したキャラクタ以外のキャラクタの方向
に移動することにより、前記の２つの調整段階の値の中
間値を移動距離に対応して選択できるようにしたことを
特徴とする付記１または２の内視鏡形状検出装置。 【０１９７】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡の挿入形状を検出するために、高周波信号を受けて
磁界を伴う電磁波を放射する磁界発生手段と、前記電磁
波を受信し、受信した電磁波の磁界情報を検出する磁界
検出手段と、前記磁界検出手段が検出した検出信号から
参照信号を参照して所定の周波数成分を抽出する周波数
抽出手段と、前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分
信号を基に、前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態
検出手段と、前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態
を表示する表示手段と、前記磁界検出手段により検出さ
れた検出信号を前記挿入状態検出手段側へ伝達する検出
信号伝達手段と、前記磁界発生手段へ供給する高周波信
号を伝達する高周波信号伝達手段とを備え、前記磁界検
出手段および検出信号伝達手段、または磁界発生手段お
よび高周波信号伝達手段のいずれか一組が前記内視鏡の
挿入部に設けられた内視鏡形状検出装置において、前記
高周波信号の周波数と前記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ているので、装置を
起動したときや使用者の希望等により、周波数設定手段
で設定したい周波数付近の値で高周波信号を変化させた
り、周波数抽出手段で抽出したい周波数の付近で変化さ
せたりすることによって周波数抽出手段が抽出した周波
数成分信号が、たとえば最大値のような予め定めた状態
と一致するような高周波信号を周波数を記憶し、その後
に、記憶された周波数で高周波信号を生成するように設
定等の周波数の調整が可能になるため、常に正確な周波
数成分の抽出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた内視鏡シス
テムの全体構成図。 【図２】本発明の第１の実施の形態の内視鏡形状検出装
置の構成を示すブロック図。 【図３】ソースコイル駆動回路部の基本的構成を示すブ
ロック図。 【図４】周波数発振回路の具体的な回路構成を示す回路
図。 【図５】ＧＡＩＮ回路の具体的な回路構成を示す回路
図。 【図６】センスコイル信号増幅回路の構成をブロック
図。 【図７】センスコイル信号増幅回路の具体的な回路構成
を示す回路図。 【図８】表示画面の１例を示す説明図。 【図９】ベッド周辺に設けた複数のセンスコイルで内視
鏡内の１つのソースコイルの存在範囲を検出する様子を
示す説明図。 【図１０】１軸コイルによる等磁界面の形状を示す説明
図。 【図１１】傾きから位置補正を行う様子を示す説明図。 【図１２】内視鏡形状検出装置の処理内容を示すフロー
図。 【図１３】シールドルーム内でセンスコイルとソースコ
イルの既知の距離でセンスコイルで検出される最大磁界
強度と最小磁界強度の値を距離を変えて測定されたグラ
フを示す特性図。 【図１４】図１３のデータを得る測定法等の説明図。 【図１５】本発明の第２の実施の形態におけるソースコ
イル駆動回路部の基本的構成を示すブロック図。 【図１６】周波数発振回路の具体的な回路構成を示す回
路図。 【図１７】周波数設定部分の具体的回路構成を示す回路
図。 【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるセンスコ
イル信号増幅回路の一部の構成を示すブロック図。 【図１９】本発明の第４の実施の形態における主要部の
概略構成図。 【図２０】本発明の第５の実施の形態の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【図２１】第５の実施の形態の変形例の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【図２２】本発明の第６の実施の形態の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【符号の説明】 １…内視鏡システム ２…内視鏡装置 ３…内視鏡形状検出装置 ４…ベッド ５…患者 ６…電子内視鏡 ７…挿入部 １２…観察モニタ １５…プローブ ２６ｉ…ソースコイル ２２ｊ…３軸センスコイル ２３…モニタ ２４…センスコイル信号増幅回路部 ２５ｋ…ＡＤＣ ２６…ＤＳＰ ２８…２ポートメモリ ２９…ソースコイル駆動回路部 ３０…ＰＩＯ ３１…ＣＰＵ ３１ａ…駆動周波数設定データの変更機能 ３３…ビデオＲＡＭ ３４…ビデオ信号発生回路
テムの全体構成図。 【図２】本発明の第１の実施の形態の内視鏡形状検出装
置の構成を示すブロック図。 【図３】ソースコイル駆動回路部の基本的構成を示すブ
ロック図。 【図４】周波数発振回路の具体的な回路構成を示す回路
図。 【図５】ＧＡＩＮ回路の具体的な回路構成を示す回路
図。 【図６】センスコイル信号増幅回路の構成をブロック
図。 【図７】センスコイル信号増幅回路の具体的な回路構成
を示す回路図。 【図８】表示画面の１例を示す説明図。 【図９】ベッド周辺に設けた複数のセンスコイルで内視
鏡内の１つのソースコイルの存在範囲を検出する様子を
示す説明図。 【図１０】１軸コイルによる等磁界面の形状を示す説明
図。 【図１１】傾きから位置補正を行う様子を示す説明図。 【図１２】内視鏡形状検出装置の処理内容を示すフロー
図。 【図１３】シールドルーム内でセンスコイルとソースコ
イルの既知の距離でセンスコイルで検出される最大磁界
強度と最小磁界強度の値を距離を変えて測定されたグラ
フを示す特性図。 【図１４】図１３のデータを得る測定法等の説明図。 【図１５】本発明の第２の実施の形態におけるソースコ
イル駆動回路部の基本的構成を示すブロック図。 【図１６】周波数発振回路の具体的な回路構成を示す回
路図。 【図１７】周波数設定部分の具体的回路構成を示す回路
図。 【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるセンスコ
イル信号増幅回路の一部の構成を示すブロック図。 【図１９】本発明の第４の実施の形態における主要部の
概略構成図。 【図２０】本発明の第５の実施の形態の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【図２１】第５の実施の形態の変形例の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【図２２】本発明の第６の実施の形態の内視鏡形状検出
装置のブロック図。 【符号の説明】 １…内視鏡システム ２…内視鏡装置 ３…内視鏡形状検出装置 ４…ベッド ５…患者 ６…電子内視鏡 ７…挿入部 １２…観察モニタ １５…プローブ ２６ｉ…ソースコイル ２２ｊ…３軸センスコイル ２３…モニタ ２４…センスコイル信号増幅回路部 ２５ｋ…ＡＤＣ ２６…ＤＳＰ ２８…２ポートメモリ ２９…ソースコイル駆動回路部 ３０…ＰＩＯ ３１…ＣＰＵ ３１ａ…駆動周波数設定データの変更機能 ３３…ビデオＲＡＭ ３４…ビデオ信号発生回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原 雅直
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭62−32304（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−295530（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−285043（ＪＰ，Ａ)
国際公開94／04938（ＷＯ，Ａ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 1/00 - 1/32
G01B 7/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内視鏡の挿入形状を検出するために、高
周波信号を受けて磁界を伴う電磁波を放射する磁界発生
手段と、 前記電磁波を受信し、受信した電磁波の磁界情報を検出
する磁界検出手段と、 前記磁界検出手段が検出した検出信号から参照信号を参
照して所定の周波数成分を抽出する周波数抽出手段と、 前記周波数抽出手段が抽出した周波数成分信号を基に、
前記内視鏡の挿入状態を検出する挿入状態検出手段と、 前記挿入状態検出手段が検出した挿入状態を表示する表
示手段と、 前記磁界検出手段により検出された検出信号を前記挿入
状態検出手段側へ伝達する検出信号伝達手段と、 前記磁界発生手段へ供給する高周波信号を伝達する高周
波信号伝達手段とを備え、 前記磁界検出手段および検出信号伝達手段、または磁界
発生手段および高周波信号伝達手段のいずれか一組が前
記内視鏡の挿入部に設けられた内視鏡形状検出装置にお
いて、 前記高周波信号の周波数と前記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たことを特徴と
する内視鏡形状検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP18047195A JP3450526B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 内視鏡形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18047195A JP3450526B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 内視鏡形状検出装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18047195A Expired - Fee Related JP3450526B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 内視鏡形状検出装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6233476B1 (en) * | 1999-05-18 | 2001-05-15 | Mediguide Ltd. | Medical positioning system |
| WO2003079336A1 (fr) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Ricoh Company, Ltd. | Dispositif d'enregistrement et procede d'enregistrement |
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| JP4568030B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-10-27 | 日機装株式会社 | 検知用コイル及びそれを用いたキャンドモータポンプ |
| JP4796075B2 (ja) | 2005-12-02 | 2011-10-19 | オリンパス株式会社 | 医療装置の位置検出システムおよび医療装置誘導システム |
| US9526419B2 (en) | 2009-09-01 | 2016-12-27 | Adidas Ag | Garment for physiological characteristics monitoring |
| US9326705B2 (en) | 2009-09-01 | 2016-05-03 | Adidas Ag | Method and system for monitoring physiological and athletic performance characteristics of a subject |
| US20110050216A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Adidas Ag | Method And System For Limiting Interference In Magnetometer Fields |
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| JP2012165838A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Nagoya Univ | 内視鏡挿入支援装置 |
| WO2014196326A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 医療機器の位置検出装置及び位置検出方法、内視鏡装置 |
| JP7078494B2 (ja) * | 2018-08-24 | 2022-05-31 | 富士フイルム株式会社 | 表示制御装置、内視鏡システム、表示制御方法、及び表示制御プログラム |
| JP7084364B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2022-06-14 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム及びその作動方法 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP18047195A patent/JP3450526B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| EP1808117A4 (en) * | 2004-10-26 | 2015-07-15 | Olympus Corp | DEVICE FOR DETECTING THE ENDOSCOPE FORM |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0928661A (ja) | 1997-02-04 |
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