JP5198686B2 - プローブ形状検出装置及びプローブ形状検出装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性のプローブのプローブ形状を検出するプローブ形状検出装置及びプローブ形状検出装置の作動方法に関する。

近年、体腔内を検査や治療のための処置を行うために、内視鏡等の医療機器が広く用いられるようになっている。
大腸のように屈曲した体腔内に円滑に挿入し易くするために、可撓性を有する内視鏡挿入部の長手方向に沿って位置検出のための電磁コイルを複数配置し、各電磁コイルの位置を検出することによって、プローブ形状としての内視鏡挿入部形状を検出する内視鏡挿入部形状検出装置が使用される場合がある。
第１の従来例としての日本国特開２００８−１１９２６０号公報の内視鏡挿入部形状検出装置は、内視鏡挿入部の長手方向に配置された磁界を発生する複数の電磁コイルとしてのソースコイルにおける最も基端側に配置されたソースコイルの移動速度を測定する。

そして、この第１の従来例は、上記測定結果に応じて内視鏡挿入部の挿入操作を支援する挿入補助情報を表示する時間を補正するための補正係数を設定し、ソースコイルの移動速度に応じて挿入補助情報の表示期間を制御することを開示している。
また、第２の従来例としての日本国特開２００３−２４５２４３号公報の内視鏡挿入部形状検出装置は、内視鏡挿入部に配置された複数のソースコイルの位置を検出するためのセンスコイルによって、これらのソースコイルの駆動を停止した状態において、複数の周波数グループにおいてセンスコイルによるノイズ検出を行う。そして、この第２の従来例は、ノイズ検出結果に基づいて、ノイズが最も小さい周波数グループの駆動信号により複数のソースコイルを駆動することを開示している。

内視鏡挿入部形状の検出精度は、ノイズの影響を受け易く、内視鏡挿入部形状検出装置を小型、軽量にするための制約や、周囲の電気機器から内視鏡挿入部形状検出装置におけるセンスコイル等の位置検出を行う信号処理回路系に混入するノイズを完全に除去することは困難である。
このため、内視鏡により患者の体腔内を検査する検査室において、内視鏡検査に使用した場合、ノイズのためにセンスコイルを用いて検出した内視鏡挿入部形状をモデル化して表示装置に表示した場合、内視鏡挿入部形状が揺らいで表示されてしまう場合がある。
第２の従来例は、複数の周波数グループから実際に使用する周波数グループを選択することにより、ノイズが小さい環境で内視鏡挿入部形状の検出を行うことができる。

しかし、複数の周波数グループから選択しても、内視鏡挿入部形状検出装置内部、例えばソースコイルを駆動する駆動ブロック等から発生するノイズの場合には、そのノイズの影響を十分に低減することが困難になる。この場合には、内視鏡挿入部形状が揺らいで表示されることを十分に低減することが困難になる。
また、実際に使用する周波数グループを選択できるように複数の周波数グループを用意することが必要になり、装置が大がかりになってしまう。また、実際に使用する周波数グループ以外の周波数グループでも発振させる必要があるため、その周波数グループで発振させる発振回路の動作が安定するまでに時間がかかってしまう欠点もある。
また、初期設定時におけるノイズ検出により設定したノイズ発生環境から、内視鏡挿入部形状の検出を行っている内視鏡検査の使用中においてノイズ発生環境が変化するような場合には、適切に対応し難い。

具体的には、上述した第２の従来例におけるノイズ検出法は、周波数グループを切り替えてノイズを検出するために時間がかかるため、内視鏡検査の使用中のように中断する時間を短くすることが必要な場合には、適用することが困難になる。
このため、内視鏡挿入部形状が揺らいで表示されることに対して、検出した内視鏡挿入部形状の時間平均を行うことにより、揺らぐことを抑制する方法を採用することが考えられる。
しかし、このように時間平均を行う方法は、内視鏡挿入部を移動した場合には内視鏡挿入部形状を取得又は表示する応答速度が低下してしまう欠点がある。

第１の従来例は、移動速度を検出して、移動速度に応じて挿入補助情報の表示制御を行うものであり、上記欠点を解消できるものでない。
このため、ノイズの影響を低減した（内視鏡挿入部形状のような）プローブ形状を取得でき、かつプローブが移動された場合においてはプローブの移動に対応したプローブ形状を取得する場合の応答速度の低下を改善できるようなプローブ形状検出装置や検出方法が望まれる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ノイズの影響を低減しつつ、プローブの移動速さに対応したプローブ形状を取得するのに適したプローブ形状検出装置及びプローブ形状検出装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のプローブ形状検出装置は、可撓性を具備するプローブに設けられた電磁コイルに交流信号が印加されることにより発生した磁界を検知する磁界検知部と、前記電磁コイルの移動速さを算出する移動速さ算出部と、前記磁界検知部で検知した前記磁界に基づいて、前記磁界コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を行う座標演算部と、前記座標演算部により所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を算出する移動平均座標算出部と、前記移動速さ算出部により算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果が、前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記移動平均座標を設定し、前記移動速さが前記所定の閾値よりも大きいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記座標演算部により算出された３次元座標を設定するコイル座標設定部と、前記コイル座標設定部により設定された前記電磁コイルの３次元座標に基づいて、前記プローブの形状を表示するための映像信号を生成する信号処理部と、を具備する。

本発明の一態様のプローブ形状検出装置の作動方法は、可撓性を具備するプローブに設けられた電磁コイルに交流信号が印加されることにより発生した磁界を磁界検知部が検知する磁界検知ステップと、前記電磁コイルの移動速さを移動速さ算出部が算出する移動速さ算出ステップと、前記磁界検知ステップで検知した前記磁界に基づいて、前記電磁コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を座標演算部が行う座標演算ステップと、前記座標演算ステップにより所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を平均座標算出部が算出する移動平均座標算出ステップと、前記移動速さ算出ステップにより算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較部が比較する比較ステップと、コイル座標設定部が、前記比較ステップの比較結果が前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として、前記移動平均座標を設定し、前記移動速さが前記所定の閾値よりも大きいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記座標演算部により算出された３次元座標を設定するコイル座標設定ステップと、前記コイル座標設定部により設定された前記電磁コイルの３次元座標に基づいて、前記プローブの形状を表示するための映像信号を信号処理部が生成する信号処理ステップと、を具備する。

図１は本発明の第１の実施形態を備えた内視鏡システムの全体構成を示す図。 図２はセンスコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図。 図３は図１における内視鏡挿入部形状検出装置の構成を示すブロック図。 図４は図３の受信ブロック及び制御ブロックの構成を示す図。 図５は受信ブロック等の構成を示すブロック図。 図６は２ポートメモリ等の動作のタイミング図。 図７は制御ブロックを構成するＣＰＵによる処理機能を示す図。 図８は内視鏡挿入部形状検出方法の処理手順を示すフローチャート。 図９は座標演算部により算出される３次元座標と実際にモデル表示に使用されるモデル座標の例を示す説明図。 図１０Ａは本発明の第２の実施形態における送信ブロックと受信ブロックの構成を固定抵抗器を駆動する状態で示すブロック図。 図１０Ｂは本発明の第２の実施形態における送信ブロックと受信ブロックの構成をソースコイルを駆動する状態で示すブロック図。 図１０Ｃは第１変形例における送信ブロックと受信ブロックの構成を固定抵抗器を駆動する状態で示すブロック図。 図１１は制御ブロックを構成するＣＰＵによる処理機能を示す図。 図１２はノイズ量測定の処理を含む内視鏡挿入部形状検出方法の処理手順を示すフローチャート。 図１３は第２変形例における電子内視鏡の概略の構成を示す図。 図１４は第３変形例における閾値変更設定の処理手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、第１の実施形態を備えた内視鏡システム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プローブ形状検出装置としての内視鏡挿入部形状検出装置３とを備える。この内視鏡挿入部形状検出装置３は、術者が、ベッド４に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６のプローブとしての内視鏡挿入部７を挿入して内視鏡検査を行う場合に、その内視鏡挿入部７の形状をモデル化して表示することによって、挿入補助に利用される。
電子内視鏡６は、可撓性を有する細長のプローブとしての内視鏡挿入部７を有し、この内視鏡挿入部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、ビデオプロセッサ１０に接続されている。

この電子内視鏡６は、ライトガイド６３（後述する図１３参照）が挿通されている。図１３に示すようにライトガイド６３は、ビデオプロセッサ１０内の光源部からの照明光を伝送し、内視鏡挿入部７の先端に設けた照明窓６４から伝送した照明光を出射し、患部等を照明する。照明された患部等の被写体は照明窓６４に隣接して設けられた観察窓６５に取り付けた対物レンズ６６により、その結像位置に配置された撮像素子６７に光学像を結び、この撮像素子６７はその光学像を光電変換する。
光電変換された信号は、図１に示すビデオプロセッサ１０内の図示しない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。

この電子内視鏡６には処置具チャンネル１２が設けてあり、この処置具チャンネル１２の挿入口１２ａから例えば１６個の磁界を発生する磁界発生素子の機能を有する電磁コイルとしてのソースコイル１４ａ、１４ｂ、…、１４ｐ（以下、符号１４ｉで代表する）が配置されたプローブ１５が挿通されることにより、内視鏡挿入部７内にソースコイル１４ｉが設置される。
なお、プローブ１５にソースコイル１４ｉを配置することなく、内視鏡挿入部７内に、その長手方向に所定間隔でソースコイル１４ｉを配置する構成にしても良い（図１３においてはこのような構成例を示している）。
上記プローブ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１６ａが内視鏡挿入部形状検出装置３の検出装置２１に着脱自在に接続される。

そして、検出装置２１側からソースケーブル１６を介して磁界発生素子としてのソースコイル１４ｉに駆動信号としての交流信号を印加することにより、交流信号が印加されたソースコイル１４ｉは、このソースコイル１４ｉの周囲に磁界を発生する。
また、患者５が横たわるベッド４の付近に配置されるこの検出装置２１には、ソースコイル１４ｉによる磁界を検知するための磁界検知手段又は磁界検知部を構成する（センスコイルユニット２３が例えば上下方向に移動（昇降）自在に設けられている。このセンスコイルユニット２３内には複数の磁界検知素子としてのセンスコイルが配置されている。
より具体的には、図２に示すように例えば中心の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２２ａ−１、２２ａ−２、２２ａ−３、２２ａ−４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２２ｂ−１、２２ｂ−２、２２ｂ−３、２２ｂ−４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２２ｃ−１、２２ｃ−２、２２ｃ−３、２２ｃ−４の１２個のセンスコイル（以下、簡略的に２２ａ、２２ｂ、…、２２ｌと記して、それらを符号２２ｊで代表する）が配置されている）。

センスコイル２２ｊは、センスコイルユニット２３からの図示しないケーブルを介して検出装置２１に接続されている。この検出装置２１には使用者が装置を操作するための操作パネル２４が設けられている。
また、図１に示すように、この検出装置２１には検出した内視鏡挿入部７の形状をモデル化したスコープモデルを表示する表示手段としてモニタ２５がその上部に配置されている。
内視鏡挿入部形状検出装置３は、図３に示すように、ソースコイル１４ｉに駆動信号を送信して駆動する送信ブロック２６と、センスコイルユニット２３内のセンスコイル２２ｊにより検知（受信）した信号に対する信号処理を行う受信ブロック２７と、受信ブロック２７の出力信号に対する信号処理をする制御ブロック２８とから構成される。

図４に示すように、内視鏡挿入部７内に設置されるプローブ１５には、上述したように、磁界を発生するための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は、送信ブロック２６を構成する１６個の互いに異なる周波数の駆動信号（交流信号）を生成するソースコイル駆動回路部３１に接続されている。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で駆動される。なお、送信ブロック２６は、後述する図１０Ａにて説明するように発振回路５１ａ〜５１ｐと、トランス５２ａ〜５２ｐとを有する。
一方、センスコイルユニット２３内の１２個のセンスコイル２２ｊは、受信ブロック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。

センスコイル信号増幅回路部３４では、図５に示すようにセンスコイル２２ｊを構成する１２個の単心コイル２２ｋがそれぞれ増幅回路３５ｋに接続された１２系統の受信処理系が設けられており、各単心コイル２２ｋで検出された微小な信号が増幅回路３５ｋにより増幅される。
増幅された信号は、フィルタ回路３６ｋでソースコイル１４ｉが発生する複数の周波数を通すバンドパス帯域をもち、このバンドパス帯域以外の不要周波数成分が除去されてバッファ３７ｋに出力された後、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）３８ｋで制御ブロック２８が読み込み可能なデジタル信号に変換される。
なお、図４の受信ブロック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。

図４に示すように、このセンスコイル信号増幅回路部３４の１２系統の出力は、１２個の前記ＡＤＣ３８ｋに伝送され、制御ブロック２８内の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。このデジタルデータは、制御信号発生回路部４０からの制御信号によってローカルデータバス４１を介して２ポートメモリ４２に書き込まれる。
なお、２ポートメモリ４２は、図５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よりなる。
そして、図６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。

図４に示すように、制御ブロック２８を構成し、後述するように内視鏡挿入部形状の算出等の演算処理を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）３２は、制御信号発生回路部４０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（センスコイル２２ｊにより検知された信号の）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（図５参照）からなる内部バス４６を介して読みだす。
図７は、ＣＰＵ３２による処理機能を示す。このＣＰＵ３２は、図４に示すメインメモリ４７を用い、上記デジタルデータに対して周波数抽出処理（具体的には高速フーリエ変換：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データに分離（抽出）する分離部３２ａの機能を有する。

また、ＣＰＵ３２は、分離部３２ａにより分離された各磁界検出データから電子内視鏡６の内視鏡挿入部７内に設けられた各ソースコイル１４ｉの３次元座標を算出する座標演算部３２ｂの機能を有する。
また、ＣＰＵ３２は、座標演算部３２ｂにより少なくとも１つのソースコイル１４ｉに対して、適宜の期間内に算出された複数の３次元座標の単位時間当たりの移動量からそのソースコイル１４ｉの移動速さを算出する移動速さ算出部３２ｃの機能を有する。なお、この場合の期間として、移動平均座標を算出する場合の所定期間と同じ設定でも良い。また、１つのソースコイル１４ｉでなく、複数のソースコイルそれぞれの移動速さを算出し、それらの平均値を移動速さに用いても良い。
また、ＣＰＵ３２は、移動速さ算出部３２ｃにより算出された前記移動速さと、（移動速さに対する）所定の閾値Ｖｔｈ（例えば９００ｍｍ／ｓｅｃ）とを比較する比較部３２ｄの機能を有する。

なお、ＣＰＵ３２は、所定の閾値Ｖｔｈを格納する閾値格納部３２ｇ（図７では単に閾値Ｖｔｈと略記）を有する。閾値格納部３２ｇをＣＰＵ３２の外部に設けても良い。また、ＣＰＵ３２は、各ソースコイル１４ｉに対して、所定期間内に算出された複数の３次元座標の座標データから、その所定期間内の移動平均座標を算出する移動平均座標算出部３２ｅの機能を有する。
また、ＣＰＵ３２は、比較部３２ｄの比較結果に応じて、内視鏡挿入部形状の生成及び表示に使用する各ソースコイル１４ｉの３次元座標（モデル座標という）として、前記移動平均座標と、前記座標演算部３２ｂにより算出された前記３次元座標とのいずれか一方を用いるように設定するコイル座標設定部３２ｆの機能を有する。

より具体的には、コイル座標設定部３２ｆは、前記移動速さが前記所定の閾値Ｖｔｈよりも小さい場合に、前記移動平均座標を前記ソースコイル１４ｉのモデル座標として用いるように設定し、前記移動速さが前記所定の閾値Ｖｔｈ以上の場合には、前記座標演算部３２ｂによって算出された個々の前記３次元座標を前記ソースコイル１４ｉのモデル座標として用いるように設定する。
そして、ＣＰＵ３２は、コイル座標設定部３２ｆにより設定された内視鏡挿入部形状の生成に使用するモデル座標のデータを用いて内視鏡挿入部７の形状に対応したスコープモデルとして表示するための表示データを生成し、ビデオＲＡＭ４８に出力する。

ビデオ信号発生回路４９は、ビデオＲＡＭ４８に書き込まれた表示データを読みだし、アナログのビデオ信号に変換してモニタ２５に出力する。
モニタ２５は、このアナログのビデオ信号の入力により、表示画面上に電子内視鏡６の内視鏡挿入部７のスコープモデルを表示する。
上記ＣＰＵ３２は、各ソースコイル１４ｉに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル２２ｊを構成する単心コイル２２ｋに発生する起電力（正弦波信号の振幅値）と位相データを算出する。なお、位相データは、起電力の極性を含み、位相データは、センスコイル２２ｊから、３次元座標の算出対象に該当するソースコイル１４ｉまでの距離に対応する情報となる。

また、本実施の形態では図１に示すように検出装置２１には、体内に挿入された内視鏡挿入部７の位置を確認したりする為に、体外での位置を表示させるための体外マーカ５７と、患者５の腹部などに取り付ける等して、患者５の体位が変化しても（患者５の）特定の方向から常にスコープモデルを表示させるため等で使用する基準プレート５８を検出装置２１に接続して使用することもできる。なお、患者５の体位が変化しないと、この体外マーカ５７の位置は殆ど変化しない。
体外マーカ５７は内部に１つのソースコイルが収納されており、この体外マーカ５７のケーブル５９の基端のコネクタ５９ａは、検出装置２１に着脱自在で接続される。
そして、このコネクタ５９ａを接続することにより、プローブ１５内のソースコイル１４ｉの場合と同様に体外マーカ５７のソースコイルも駆動され、センスコイルユニット２３で検出された体外マーカ５７のソースコイルの位置もスコープモデルと同様にモニタ２５に表示される。

また、基準プレート５８は、そのディスク形状部分の内部にそのディスク面上に例えば３個のソースコイルが配置され、これら３個のソースコイルに接続されたケーブル６０の基端のコネクタ６０ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。
これらの３個のソースコイルの位置検出により、それらが配置されている面が決定される。そして、その面に垂直な方向から内視鏡挿入部７を見た場合に観察されるスコープモデルとなるようにスコープモデルの描画を行うのに使用される。
また、図４に示すように本実施の形態では、検出装置２１にはプローブ１５のコネクタ１６ａ、体外マーカ５７のコネクタ５９ａ、基準プレート５８のコネクタ６０ａがそれぞれ接続されるコネクタ受け２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けてあり、各コネクタ受け２１ａ、２１ｂ、２１ｃはソースコイル駆動回路部３１に接続される。

またＣＰＵ３２は、内部バス４６に接続された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を構成する発振回路５１ｉ（後述する第２の実施形態で説明する図１０Ａ参照）の動作等を制御する。但し、本実施形態においては、図１０Ａにおける切替スイッチ５３ｉと固定抵抗器５４ｉは設けてない。
このような構成のプローブ形状検出装置としての内視鏡挿入部形状検出装置３は、可撓性を具備するプローブとしての内視鏡挿入部７に設けられた電磁コイルとしてのソースコイル１４ｉに交流信号が印加されることにより発生した磁界を検知する磁界検知手段としての複数のセンスコイル２２ｊからなるセンスコイルユニット２３と、前記磁界検知手段で検知した前記磁界に基づいて、前記電磁コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を行う座標演算手段としての座標演算部３２ｂとを有する。

また、内視鏡挿入部形状検出装置３は、前記座標演算部３２ｂにより算出された前記３次元座標（又は後述するセンサ）による検知信号に基づいて、前記電磁コイルの移動速さを算出する移動速さ算出手段としての移動速さ算出部３２ｃと、前記座標演算部３２ｂにより所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を算出する移動平均座標算出手段としての移動平均座標算出部３２ｅとを有する。
また、内視鏡挿入部形状検出装置３は、前記移動速さ算出部３２ｃにより算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較する比較手段としての比較部３２ｄと、前記比較部３２ｄの比較結果に応じて、前記電磁コイルの３次元座標として、前記移動平均座標と前記座標演算部３２ｂにより算出された前記３次元座標とのいずれか一方を用いるように設定するコイル座標設定手段としてのコイル座標設定部３２ｆとを具備することを特徴とする。

このような構成の内視鏡挿入部形状検出装置３による内視鏡挿入部形状を検出する動作を説明する。図８は本実施形態の内視鏡挿入部形状検出装置３による内視鏡挿入部形状検出方法の処理手順を示す。
図１に示すように、看護師等は、電子内視鏡６をビデオプロセッサ１０に接続し、この電子内視鏡６の処置具チャンネル１２に設置されたプローブ１５の後端のコネクタ１６ａを検出装置２１に接続する。
ビデオプロセッサ１０及び検出装置２１の電源が投入された後、術者は電子内視鏡６を用いて患者５に対する内視鏡検査を開始する。検出装置２１内の制御ブロック２８を構成するＣＰＵ３２は、図３に示すように送信ブロック２６と、受信ブロック２７の動作を開始させる。

そして、図８のステップＳ１に示すように送信ブロック２６は、各ソースコイル１４ｉに対してそれぞれ異なる駆動周波数の交流信号で駆動し、各ソースコイル１４ｉは磁界を発生する。
また、ステップＳ２に示すように各ソースコイル１４ｉにより発生した磁界は、磁界検知手段としてのセンスコイルユニット２３を構成する複数のセンスコイル２２ｊにより検知され、センスコイル２２ｊは検知した信号を受信ブロック２７に出力する。
受信ブロック２７は、入力された信号を増幅し、さらにフィルタにより所定の周波数帯域のみの信号を通過するように濾過した後、Ａ／Ｄ変換して、デジタルデータに変換してＣＰＵ３２に送出する。

ステップＳ３においてＣＰＵ３２は、分離部３２ａの機能により、デジタルデータに対してＦＦＴ処理を行い、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データに分離する。
また、ステップＳ４においてＣＰＵ３２は、座標演算部３２ｂの機能により、分離された各磁界検出データから内視鏡挿入部７内に設けられた各ソースコイル１４ｉの３次元座標を算出する演算を行う。この場合、磁界検出データにおける位相データを参照して、各ソースコイル１４ｉの３次元座標を算出する。
また、ステップＳ５においてＣＰＵ３２は、移動速さ算出部３２ｃの機能により、座標演算部３２ｂにより例えば１つのソースコイル１４ｉに対して、一定の時間内に算出された複数の３次元座標からそのソースコイル１４ｉの移動速さを算出する。

また、ステップＳ６においてＣＰＵ３２は、比較部３２ｄの機能により移動速さ算出部３２ｃにより算出された前記移動速さと所定の閾値Ｖｔｈ（９００ｍｍ／ｓｅｃ）とを比較する。
このステップＳ６の比較処理により、実際の算出された移動速さが９００ｍｍ／ｓｅｃ以上となる場合にはステップＳ７においてＣＰＵ３２は、コイル座標設定部３２ｆの機能により座標演算部３２ｂにより算出された各３次元座標をモデル座標に用いるように設定して、ステップＳ１０の処理に移る。
一方、実際の算出された移動速さが９００ｍｍ／ｓｅｃ未満となる場合にはステップＳ８においてＣＰＵ３２は、移動平均座標算出部３２ｅの機能により各ソースコイル１４ｉの各３次元座標に対してそれぞれ移動平均座標を算出する。

そして、ステップＳ９においてＣＰＵ３２は、コイル座標設定部３２ｆの機能により、移動平均座標をモデル座標に用いるように設定して、ステップＳ１０の処理に移る。
また、ステップＳ１０においてＣＰＵ３２は、コイル座標設定部３２ｆの機能により設定されたモデル座標のデータを用いて内視鏡挿入部７の形状に対応したスコープモデルとして表示するための表示データを生成する。そして、ＣＰＵ３２は、生成したスコープモデルの表示データをビデオＲＡＭ４８に出力する。
ステップＳ１１においてビデオ信号発生回路４９は、ビデオＲＡＭ４８に書き込まれた表示データを読みだし、アナログのビデオ信号に変換してモニタ２５に出力する。そして、モニタ２５には、スコープモデルが表示される。ステップＳ１１の処理後、ステップＳ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。
なお、ステップＳ８の処理は、図８に示すようにステップ６の判定結果の後に行う場合に限定されるものでなく、例えばステップＳ５の移動速さを算出する処理と同時に行うようにしても良い。

図８に示した本実施形態に係るプローブ形状検出方法としての内視鏡挿入部形状検出方法は、可撓性を具備するプローブとしての内視鏡挿入部７に設けられた電磁コイルとしてのソースコイル１４ｉに交流信号が印加されることにより発生した磁界を検知する磁界検知ステップとしてのステップＳ２を有する。
また、この内視鏡挿入部形状検出方法は、前記磁界検知ステップで検知した前記磁界に基づいて、前記電磁コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を行う座標演算ステップとしてのステップＳ４と、前記座標演算ステップにより算出された前記３次元座標（又は後述するセンサの検知信号）に基づいて、前記電磁コイルの移動速さを算出する移動速さ算出ステップとしてのステップＳ５とを有する。

また、この内視鏡挿入部形状検出方法は、前記座標演算ステップにより所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を算出する移動平均座標算出ステップとしてのステップＳ８と、前記移動速さ算出ステップにより算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較する比較ステップとしてのステップＳ６とを有する。
また、この内視鏡挿入部形状検出方法は、前記比較ステップの比較結果に応じて、前記電磁コイルの３次元座標として、前記移動平均座標と前記座標演算手段により算出された前記３次元座標とのいずれか一方を用いるように設定するコイル座標設定ステップとしてのステップＳ７及びＳ９とを具備することを特徴とする。

図９は、図８の検出方法に従ってスコープモデルを表示する場合において、例えば最先端のソースコイル１４ａに対して一定の時間間隔での時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５において、順次算出された時系列の３次元座標の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５（点線の円で模式的に示している）と、実際にスコープモデルとして表示する場合に採用される斜線で示すモデル座標Ｑ1-4とＱ5を示す。また、この場合の閾値Ｖｔｈの大きさも示している。
図９において、位置Ｐ１〜Ｐ４においては、移動速さが閾値Ｖｔｈ未満となり、この場合には移動平均座標（Ｐ１＋…＋Ｐ４）／４がモデル座標Ｑ1-4として採用される。これに対して、時刻ｔ５における位置Ｐ５では、算出された移動速さがＶｔｈ以上となるため、この位置Ｐ５の３次元座標が（移動平均を行うことなく）モデル座標Ｑ5として使用される。

つまり、移動速さが閾値Ｖｔｈ未満の場合には、移動平均座標をモデル座標として採用することにより、検出（算出）される位置がノイズによって揺らぐような場合においても、その揺らぎ量を小さくして信頼性のあるスコープモデルとして表示することができる。
一方、移動速さが閾値Ｖｔｈ以上となる場合には、個々の３次元座標をモデル座標として採用する。この場合には、移動平均座標を採用しないので、応答速度が低下することなくスコープモデルを表示することができる。従って、術者が内視鏡挿入部７を体腔内の例えば深部側に挿入する操作を行った場合、その操作に対する時間的な遅れの少ないスコープモデルを表示することができる。
従って、本実施形態によれば、ノイズの影響を低減しつつ、プローブとしての内視鏡挿入部７の移動速さに対応した内視鏡挿入部形状を取得するのに適した内視鏡挿入部形状検出装置３及び内視鏡挿入部形状検出方法を提供することができる。
なお、本実施形態のような移動速さに応じてモデル座標の設定を行うこと無く、移動速さに無関係に移動平均座標のみを用いると、図９におけるモデル座標Ｑ5の代わりに位置Ｐ２〜Ｐ５の移動平均した移動平均座標が採用される。この場合には、応答速度が低下してしまう。

本実施形態における移動平均座標を採用する場合、図９で示した場合に限定されるものでなく、時間的に異なる２つ以上となる複数の３次元座標に対する移動平均座標であれば良い。この場合、時間平均する場合の所定期間の値を術者が選択設定できるようにしても良い。
また、閾値Ｖｔｈの値を１つでなく、複数の異なる閾値（例えば０＜Ｖｔｈ＜Ｖｔｈ２）を設定し、移動速さ算出部３２ｃにより算出される移動速さＶと、閾値Ｖｔｈ，Ｖｔｈ２との比較による大小関係に応じて、移動平均する場合の所定期間の値を変更しても良い。
例えば、図９の場合には４つの３次元座標に対して順次移動平均するように設定していたが、３つの３次元座標に対して移動平均するように所定期間を設定しても良い。また、５以上の３次元座標に対して移動平均するように所定期間を設定しても良い。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは本発明の第２の実施形態におけるノイズ量測定期間の状態と内視鏡挿入部形状の検出期間の状態における送信ブロック２６及び受信ブロック２７の構成を示す。
本実施形態は、第１の実施形態における送信ブロック２６において、その内部に切替スイッチ５３ｉと、ノイズ量測定手段を形成する固定抵抗器５４ｉとを設けている。なお、ノイズ量測定手段は、切替スイッチ５３ｉ及び固定抵抗器５４ｉと、以下に説明する受信ブロック２７及び制御ブロック２８とにより構成される。
内視鏡挿入部形状を検出する場合、その検出精度を低下させるノイズとしては、送信ブロックを構成する発振回路５１ｉにより発生した駆動信号（交流信号）を、該発振回路５１ｉ側と絶縁するために用いるトランス５２ｉからの漏れ磁界が、センスコイル２２ｊ又はセンスコイル２２ｊを用いた受信ブロック２７側に混入することに起因する場合がある。

また、内視鏡検査を行う検査室内で使用される電気機器等から発生するノイズが、センスコイル２２ｊ又はセンスコイル２２ｊを用いた受信ブロック２７に混入して検出精度を低下させる原因になる場合ある。トランス５２ｉによる漏れ磁界は、磁気シールド手段により或る程度低減することができるが、磁気シールド手段を十分に施こすと、内視鏡挿入部形状検出装置の重量が増大し、かつ小型軽量化することが求められるニーズにそぐわないものとなる。
第１の実施形態においては、発振回路５１ｉの出力信号としての交流信号は、トランス５２ｉを経てソースコイル１４ｉにそれぞれ印加される構成となるが、本実施形態においてはトランス５２ｉの出力信号を、ソースコイル１４ｉと固定抵抗器５４ｉとに選択的に切り替える切替スイッチ５３ｉを設けている。

ノイズ量を測定するノイズ量測定期間においては、切替スイッチ５３ｉは例えばＣＰＵ３２により図１０Ａに示すように固定抵抗器５４ｉを選択するように切り替えられ、内視鏡挿入部形状を検出する検出期間においては、図１０Ｂに示すようにソースコイル１４ｉを選択するように切り替えられる。
ノイズ量測定期間においても受信ブロック２７は、ソースコイル１４ｉに交流信号が印加された場合と同様に、センスコイル２２ｊの検知信号に対する信号検出を行い、制御ブロック２８に出力する。
図１１は制御ブロック２８を構成するＣＰＵ３２の処理機能を示す。ＣＰＵ３２は、第１の実施形態で説明した図７に示す機能の他に、分離部３２ａによる分離された周波数成分の磁界検出データの値（振幅値）をノイズ量として算出するノイズ量算出部３２ｈを有する。なお、ノイズ量算出部３２ｈは、例えば複数の周波数成分の磁界検出データの平均値等をノイズ量として算出する。後述するように１つの周波数成分の磁界検出データによるノイズ量を算出しても良い。

ノイズ量算出部３２ｈは、算出したノイズ量を、ノイズ量の比較部３２ｉに出力する。この比較部３２ｉは、入力されたノイズ量をノイズ量閾値格納部（図１１では単に閾値Ｎｔｈと略記）３２ｊに格納されたノイズ量の閾値Ｎｔｈと比較する。
比較部３２ｉは比較結果により、閾値格納部３２ｇに格納されている移動速さの閾値Ｖｔｈの値を変更する。つまり、この比較部３２ｉは、移動速さの閾値Ｖｔｈ（の値）を変更する閾値変更部の機能を有する。
比較部３２ｉは、ノイズ量算出部３２ｈにより算出されたノイズ量が、ノイズ量の閾値Ｎｔｈ以上の場合には、第１の実施形態と同じ所定の閾値Ｖｔｈとし、従ってコイル座標設定部３３ｆは第１の実施形態と同じ所定の閾値Ｖｔｈを用いて、モデル座標（コイル座標）の設定を行う。

一方、比較部３２ｉは、ノイズ量算出部３２ｈにより算出されたノイズ量が、ノイズ量の閾値Ｎｔｈ未満の場合には、上記閾値Ｖｔｈよりも小さいＶｔｈａに設定し、コイル座標設定部３３ｆはこの閾値Ｖｔｈａを用いて、モデル座標の設定を行う。
ノイズ量算出部３２ｈにより算出されたノイズ量が、ノイズ量の閾値Ｎｔｈ未満の場合には、（閾値Ｎｔｈ以上となるようなノイズ量が大きい場合よりも）精度良くソースコイル１４ｉの３次元座標を算出できるので、比較部３２ｉはこのようにより小さい閾値Ｖｔｈａに設定する。
また、上記ノイズ量算出部３２ｈは、算出したノイズ量を座標演算部３２ｂに出力する。座標演算部３２ｂは、実際にソースコイル１４ｉを駆動して、その３次元座標を算出する場合、このノイズ量を考慮して３次元座標を算出する。

例えば、トランス５２ｉから漏れる漏れ磁界によるノイズ量の場合には、そのノイズ量は発振回路５１ｉから出力される交流信号と同じ周波数成分を持つとともに、所定の位相関係を持つ。このため、その場合のノイズ量は、その交流信号の周期の時間においてほぼ一定の値となる。
上記ノイズ量算出部３２ｈが、このようなノイズ量を検出した場合には、座標演算部３２ｂは、ソースコイル１４ｉの３次元座標を算出する場合、このノイズ量を減算して３次元座標を算出する。これにより、トランス５２ｉからの漏れ磁界に起因するノイズ量の影響を低減する。
一方、ノイズ量算出部３２ｈが、交流信号と相関を有しないノイズ量を検出した場合には、座標演算部３２ｂは、ソースコイル１４ｉの３次元座標を算出する場合、そのノイズ量Ｎｔｈ′により、以下のようにスコープモデルを表示する際の表示色を変更しても良い。

例えば、スコープモデルを表示する場合、ノイズ量算出部３２ｈにより算出されるノイズ量が上記閾値Ｎｔｈ′を超えるソースコイル１４ｉに対応した内視鏡挿入部部分を、ノイズ量が閾値Ｎｔｈ′未満となる場合とは異なる色で表示するようにしても良い。
なお、本実施形態における固定抵抗器５４ｉは、発振回路５１ｉによる交流信号の駆動周波数において、ソースコイル１４ｉが持つインピーダンス値を抵抗値とした抵抗器により構成される。つまり、固定抵抗器５４ｉは、インダクタンス成分が十分に小さい抵抗器により構成され、周囲に磁界が存在した場合にもその影響を殆ど受けない。
本実施形態による処理手順は、図１２に示すようになる。本実施形態における内視鏡挿入部形状検出装置３の動作が開始すると、最初のステップＳ２１においてＣＰＵ３２は、切替スイッチ５３ｉを図１０Ａに示すように固定抵抗器５４ｉを選択するように切り替え、ノイズ量を測定する処理を行う。

次のステップＳ２２においてＣＰＵ３２のノイズ量算出部３２ｈは、算出したノイズ量を比較部３２ｉに出力し、比較部３２ｉは算出されたノイズ量が閾値Ｎｔｈ以上であるか否かの判定を行う。
算出されたノイズ量が閾値Ｎｔｈ未満でない場合には、ステップＳ２３ａに示すように比較部３２ｉは、移動速さの閾値Ｖｔｈを小さい閾値Ｖｔｈａ（例えば６００ｍｍ／ｓｅｃ）に変更（設定）する。一方、算出されたノイズ量が閾値Ｎｔｈ未満である場合には、ステップＳ２３ｂに示すように比較部３２ｉは、移動速さの閾値Ｖｔｈを変更しない。
ステップＳ２３ａ、２３ｂの処理の後、それぞれステップＳ２４ａ、２４ｂにおいてＣＰＵ３２は切替スイッチ５３ｉを固定抵抗器５４ｉからソースコイル１４ｉを選択するように切り替える。この切替により、内視鏡挿入部形状の検出が開始し、ＣＰＵ３２は、ソースコイル１４ｉの３次元位置を算出する処理を行う。

また、次のステップＳ２５ａ、２５ｂにおいてＣＰＵ３２は、ソースコイル１４ｉの移動速さを算出する処理を行う。次のステップＳ２６ａ、２６ｂにおいてＣＰＵ３２は、算出された移動速さがそれぞれ閾値Ｖｔｈａ（６００ｍｍ／ｓｅｃ）、Ｖｔｈ（９００ｍｍ／ｓｅｃ）以上であるか否かの判定を行う。
ステップＳ２６ａの判定により算出された移動速さが６００ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、ステップＳ２７ａに示すようにＣＰＵ３２は、移動平均座標を算出し、算出した移動平均座標をモデル座標に用いるように設定する処理を行う。一方、算出された移動速さが６００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合には、ステップＳ２８ａに示すようにＣＰＵ３２は、３次元座標をモデル座標に用いるように設定する処理を行う。

同様に、ステップＳ２６ｂにおいてＣＰＵ３２は、算出された移動速さが９００ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、ステップＳ２７ｂに示すようにＣＰＵ３２は、移動平均座標を算出し、算出した移動平均座標をモデル座標に用いるように設定する処理を行う。一方、算出された移動速さが９００ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合には、ステップＳ２８ｂに示すようにＣＰＵ３２は、３次元座標をモデル座標に用いるように設定する処理を行う。
ステップＳ２７ａ，２８ａ又はステップＳ２７ｂ、Ｓ２８ｂの処理後のステップＳ２９ａ、２９ｂにおいてＣＰＵ３２は、スコープモデルを生成する処理を行い、生成したスコープモデルを表示する。
さらに次のステップＳ３０ａ，３０ｂにおいてＣＰＵ３２は、一定時間が経過したか否かの判定を行い、一定時間が経過していない場合には、それぞれステップＳ２４ａ、２４ｂの処理に戻り、内視鏡挿入部形状の検出処理を続行する。

一方、一定時間が経過した場合には、それぞれステップＳ２１の処理に戻り、ノイズ量測定を行い、その測定後に内視鏡挿入部形状の検出処理を行う。なお、この場合の一定時間を術者が選択できるようにしても良い。
このように動作する本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を有する他に、さらにノイズ量を測定して、測定により算出されたノイズ量に対応した内視鏡挿入部形状をモデル化して表示することができる。
具体的には、ノイズ量が小さい場合には、ソースコイル１４ｉの３次元座標を精度良く算出（検出）できるので、（プローブとしての内視鏡挿入部７又はソースコイル１４ｉが移動された場合に対する）応答速度を改善したスコープモデルの表示を行うことができる。

つまり、ノイズ量が小さい場合には、揺らぎを抑制できるので、その分、応答速度を改善してスコープモデルを表示することができる。第１の実施形態の閾値９００ｍｍ／ｓｅｃを用いて具体的に説明すると、第１の実施形態においてはノイズ量を測定していないので、揺らぎを抑制し、かつ応答速度の低下を防止するために移動速さの閾値Ｖｔｈとして９００ｍｍ／ｓｅｃを設定していた。
この場合、検出された移動速さが、例えば８００ｍｍ／ｓｅｃの場合には、揺らぎを抑制するために移動平均座標をモデル座標として用いる。

これに対して、本実施形態の場合には、ノイズ量が（ノイズ量の）閾値Ｎｔｈ未満の場合には、揺らぎをかなり抑制できる状態であるので、検出された移動速さが、例えば８００ｍｍ／ｓｅｃの場合には（移動速さの閾値Ｖｔｈａとしての６００ｍｍ／ｓｅｃ以上となり）、移動平均座標でなく、ソースコイル１４ｉの３次元座標をモデル座標に用いる。これにより、揺らぎを抑制しつつ、応答速度の低下をより有効に改善できる。
また、本実施形態においては、ノイズ量を測定し、その測定結果に基づいて内視鏡挿入部７の形状を一定時間継続して行い、一定時間が経過すると再びノイズ量を測定して同様の動作を繰り返すようにしているので、内視鏡検査中においてノイズ量のレベルが変動した場合にも適切に対応できる。

また、本実施形態においては、ノイズ量を測定してノイズ量を算出する場合、切替スイッチ５３ｉを固定抵抗器５４ｉに切り替える構成として、比較的簡単に実現できると共に、短時間にノイズ量を算出できる。従来例における内視鏡挿入部形状の検出に使用する周波数以外の周波数で発振させることを必要としない。
従って、内視鏡検査の使用中においても、内視鏡挿入部形状の検出に実質的に悪影響を与えることなくノイズ量を短時間に算出して、信頼性の高い内視鏡挿入部形状を取得及び表示することが可能になる。
なお、本実施形態においては、１つのノイズ量の閾値Ｎｔｈを設定した場合で説明したが、複数の閾値を設定して、算出されたノイズ量に応じて、移動速さの閾値を複数段階に設定しても良い。

具体的には、例えば上記閾値Ｎｔｈよりもさらに小さいノイズ量の閾値Ｖｔｈａを設定し、算出したノイズ量がこの閾値Ｖｔｈａ未満の場合には、上記移動速さの閾値Ｖｔｈａよりもさらに小さい閾値Ｖｔｈｂを設定する。そして、実際に検出された移動速さがこの閾値Ｖｔｈｂ未満の場合には、移動平均座標をモデル座標に設定し、一方、移動速さがこの閾値Ｖｔｈｂ以上の場合には３次元座標をモデル座標に設定するようにしても良い。
このようにすると、揺らぎを抑制しつつ、より応答速度を改善したスコープモデルの取得や表示が可能になる。
なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、内視鏡挿入部７内に配置された全てのソースコイル１４ａ〜１４ｐを切り替える構成で示しているが、これら全てを切り替える構成にしなくても良く、１つ又は数個のみを切り替える構成にしても良い。

例えば、図１０Ｃに示す第１変形例においては、内視鏡挿入部７における例えば先端部に配置される特定の電磁コイルとしてのソースコイル１４ａのみを固定抵抗器５４ａと切り替える構成にした構成例を示す。

ソースコイル１４ａ以外のソースコイル１４ｂ〜１４ｐは、それぞれトランス５２ｂ〜５２ｐを経て発振回路５１ｂ〜５１ｐの出力信号としての交流信号により駆動される。
この場合には、ノイズ量の測定期間において、ノイズ量算出部３２ｈは、発振回路５１の周波数成分の磁界検出データの値をノイズ量として算出する。そして、比較部３２ｉは、このノイズ量を閾値Ｎｔｈと比較することになる。

この場合には、１つのソースコイル１４ａのみを切り替える構成にしているので、ノイズ量測定手段を簡単に実現できる。また、ノイズ量測定を行っている場合（つまりノイズ量測定の期間中）においても、他のソースコイル１４ｂ〜１４ｐに対しては、内視鏡挿入部形状の検出を行うことができる。
なお、固定抵抗器５４ａに切り替えた期間には、ソースコイル１４ａの３次元座標を検出できなくなるが、他のソースコイル１４ｂ〜１４ｐにより検出された３次元座標から補間によりソースコイル１４ａの３次元座標を算出することができる。
このように本変形例によれば、内視鏡検査を行っている場合においても、ノイズ量の測定と内視鏡挿入部形状の検出の動作を並行して行うことができる。
なお、内視鏡挿入部７に配置されたソースコイル１４ｉの移動速さを算出する場合、上述した実施形態においては、ソースコイル１４ｉの３次元座標の算出に基づいて行っていたが、図１３に示すようにセンサを用いて移動速さを算出するようにしても良い。

図１３の例では、内視鏡挿入部７における例えばその基端又は操作部８内に、例えば加速度を検知する加速度センサ６１が設けられている。この加速度センサ６１は、信号線６２を介して検出装置２１内の制御ブロック２８を構成するＣＰＵ３２による移動速さ算出部３２ｃに接続される。
この場合、移動速さ算出部３２ｃは、加速度センサ６１による加速度の検知信号からその時間積分を行い、内視鏡挿入部７の移動速さ、換言すると内視鏡挿入部７に配置されたソースコイル１４ｉにおける内視鏡挿入部７の長手方向の移動速さを算出する。この移動速さ算出部３２ｃは、算出した移動速さの情報を比較部３２ｄ（図１１参照）に出力する。
本変形例では、移動速さをセンサを用いて算出するため、ソースコイル１４ｉの３次元座標の算出から移動速さを算出する場合よりもノイズの影響を低減し易い効果がある。

また、図１３に示す第２変形例の構成例においては、ソースコイル１４ｉは、電子内視鏡６の内視鏡挿入部７の長手方向に沿って、所定間隔で配置された構成にしている。第１の実施形態のように電子内視鏡６に着脱自在に配置する構成にすることもできる。なお、図１４に示す第３変形例のようにノイズ量算出部３２ｈにより算出されたノイズ量に応じて、移動速さの閾値Ｖｔｈを変更設定しても良い。
ノイズ量が小さい値程、ソーソコイル１４ｉの３次元座標の精度又は信頼性が高くなるため、ノイス量が小さい程、移動速さの閾値Ｖｔｈを小さくしても良い。この場合、図１４に示すように、ノイズ量に基づく３次元位置のばらつき量の大きさ（評価値）に従って、移動速さの閾値Ｖｔｈを設定しても良い。
図１４で説明する変形例においては、ノイズ量に基づく３次元位置のばらつき量を評価する評価手段を設けている（具体的には、図１１に示すＣＰＵ３２におけるノイズ量算出部３２ｈ内に、点線で示す評価手段としての評価部３２ｋを備えた構成にすれば良い）。そして、この評価手段による３次元位置のばらつき量の評価値に従って上記閾値Ｖｔｈが変更設定される。

図１４に示す最初のステップＳ４１においてＣＰＵ３２は、ノイズ量算出部３２ｈの機能によりノイズ量Ｎｏを算出する。この場合、以下に説明するように所定のソースコイル１４ｑから切り替えた固定抵抗器１４ｑ（図示略）に対してノイズ量Ｎｏを算出する。
次のステップＳ４２においてＣＰＵ３２は、座標演算部３２ｂの機能により、算出したノイズ量Ｎｏ（の大きさ）を用いて、所定のソースコイル１４ｑに対してノイズ量に起因する３次元位置のばらつき量を評価する。
所定のソースコイル１４ｑとしては、例えば体外マーカ５７内部のソースコイルを用いる。このソースコイルは、患者５の体表面に固定されるため、その位置は殆ど移動しない。従って、ノイズ量に起因する３次元位置のばらつき量を適切に評価することができる。なお、患者５の体表面付近における患者５の体位が変化しても変化しない位置に固定しても良い。

このソースコイル１４ｑに対して最新の状態で取得されている磁界検出データＤｏに対して、上記ノイズ量Ｎｏが及ぼす影響を考慮し、磁界検出データをＤｏ＋Ｎｏ、Ｄｏ−Ｎｏとして（算出される）ソースコイルの３次元位置のばらつき量を評価する。
磁界検出データをＤｏ＋Ｎｏ、Ｄｏ−Ｎｏとした場合における、対応する３次元位置（つまりばらつき量の範囲を決定する位置）が、例えばＰ_＋、Ｐ₋の評価値となった場合、次のステップＳ４３においてＣＰＵ３２は、ばらつき量の評価値に従って閾値Ｖｔｈを変更設定（決定）する。
ＣＰＵ３２は、閾値変更設定部の機能により、上記評価値の差の絶対値｜Ｐ_＋−Ｐ₋｜、換言すると３次元座標のばらつき量の評価値に従って閾値Ｖｔｈに設定して、この閾値変更設定の処理を終了する。そして、この閾値Ｖｔｈを用いて図１２に類似した処理が行われる。

図１４による適用例として、表示周期毎にスコープモデルを更新して表示する場合、算出されるノイズ量による表示周期における３次元位置のばらつき量の評価値の大きさを、移動速さの閾値Ｖｔｈに設定するようにしても良い。
なお、内視鏡挿入部７内に配置されたソースコイル１４ｉ以外のソースコイル１４ｑを用いてノイズ量の測定を行う場合には、１つのソースコイル１４ｑと、１つの固定抵抗器とを１つの切替スイッチにより選択的に切り替える構成にしても良い。
そして、内視鏡挿入部７内に配置されたソースコイル１４ｉに関しては、第１の実施形態のような構成にしても良い。この場合には、図１０Ｃで説明した場合のように内視鏡挿入部形状の検出と、ノイズ量測定を並行して行うことができる。また、この場合には、内視鏡挿入部７内に配置された全てのソースコイル１４ａ〜１４ｐに対する３次元座標の算出を行うことができる。
一方、図１４の処理に用いるソースコイル１４ｑとして、内視鏡挿入部７内に配置されたソースコイル１４ｉから適宜に１つ又は複数のソースコイルを設定して、ノイズ量の測定を行うようにしても良い。

なお、上述した実施形態等を部分的に組み合わせて構成される実施形態も本発明に属する。

本出願は、２０１０年７月１日に日本国に出願された特願２０１０−１５１４１０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (13)

1. 可撓性を具備するプローブに設けられた電磁コイルに交流信号が印加されることにより発生した磁界を検知する磁界検知部と、
   前記電磁コイルの移動速さを算出する移動速さ算出部と、
   前記磁界検知部で検知した前記磁界に基づいて、前記磁界コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を行う座標演算部と、
   前記座標演算部により所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を算出する移動平均座標算出部と、
   前記移動速さ算出部により算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果が、前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記移動平均座標を設定し、前記移動速さが前記所定の閾値よりも大きいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記座標演算部により算出された３次元座標を設定するコイル座標設定部と、
   前記コイル座標設定部により設定された前記電磁コイルの３次元座標に基づいて、前記プローブの形状を表示するための映像信号を生成する信号処理部と、
   を具備することを特徴とするプローブ形状検出装置。
2. 前記電磁コイルに交流信号を印加した場合に発生するノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
   前記ノイズ量測定部の測定結果に応じて前記所定の閾値を変更する閾値変更部と、
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のプローブ形状検出装置。
3. 固定抵抗器と、
   前記電磁コイルと前記固定抵抗器との一方に前記交流信号を選択的に供給するように切り替える切り替え部と、
   を更に具備し、
   前記ノイズ量測定部は、前記切り替え部によって前記交流信号が前記固定抵抗器に供給されているときに前記磁界検知部に基づいて生成される信号をノイズ量として測定することを特徴とする請求項２に記載のプローブ形状検出装置。
4. 前記コイル座標設定部は、前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記移動平均座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定し、前記移動速さが前記所定の閾値以上の場合には、前記座標演算部によって算出された前記３次元座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定することを特徴とする請求項１に記載のプローブ形状検出装置。
5. 前記コイル座標設定部は、前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記移動平均座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定し、前記移動速さが前記所定の閾値以上の場合には、前記座標演算部によって算出された前記３次元座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定することを特徴とする請求項２に記載のプローブ形状検出装置。
6. 前記閾値変更部は、前記ノイズ量測定部により測定されたノイズ量と、予め設定されたノイズ量用閾値と比較して、前記ノイズ量がノイズ量用閾値未満の場合には、前記所定の閾値を、該所定の閾値よりも小さい閾値に設定し、前記ノイズ量がノイズ量用閾値以上の場合には、前記所定の閾値に設定することを特徴とする請求項２に記載のプローブ形状検出装置。
7. 更に、前記ノイズ量測定部により測定されたノイズ量から、前記電磁コイルに対して前記ノイズ量に起因する３次元位置のばらつき量を評価する評価部を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブ形状検出装置。
8. 前記閾値変更部は、前記評価部による３次元位置のばらつき量の評価値に応じて前記所定の閾値を変更設定することを特徴とする請求項７に記載のプローブ形状検出装置。
9. 前記固定抵抗器は、前記プローブ内に設けられた複数の前記電磁コイルにおける特定の電磁コイルと選択的に切り替え可能であり、前記ノイズ量測定部が前記固定抵抗器を選択して前記ノイズ量を測定する期間中に、前記特定の電磁コイル以外の前記複数の電磁コイルに交流信号を印加して、前記特定の電磁コイル以外の前記複数の電磁コイルの３次元座標を算出可能にすることを特徴とする請求項３に記載のプローブ形状検出装置。
10. プローブ形状検出装置の作動方法であって、
    可撓性を具備するプローブに設けられた電磁コイルに交流信号が印加されることにより発生した磁界を磁界検知部が検知する磁界検知ステップと、
    前記電磁コイルの移動速さを移動速さ算出部が算出する移動速さ算出ステップと、
    前記磁界検知ステップで検知した前記磁界に基づいて、前記電磁コイルの位置を示す３次元座標を算出する演算を座標演算部が行う座標演算ステップと、
    前記座標演算ステップにより所定期間内に検出される前記電磁コイルの複数の３次元座標に基づいて、前記所定期間内の移動平均座標を平均座標算出部が算出する移動平均座標算出ステップと、
    前記移動速さ算出ステップにより算出された前記移動速さと所定の閾値とを比較部が比較する比較ステップと、
    コイル座標設定部が、前記比較ステップの比較結果が前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として、前記移動平均座標を設定し、前記移動速さが前記所定の閾値よりも大きいことを示す場合には、前記電磁コイルの３次元座標として前記座標演算部により算出された３次元座標を設定するコイル座標設定ステップと、
    前記コイル座標設定部により設定された前記電磁コイルの３次元座標に基づいて、前記プローブの形状を表示するための映像信号を信号処理部が生成する信号処理ステップと、
    を具備することを特徴とするプローブ形状検出装置の作動方法。
11. 前記コイル座標設定ステップは、前記移動速さが前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記移動平均座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定し、前記移動速さが前記所定の閾値以上の場合には、前記座標演算ステップによって算出された前記３次元座標を前記電磁コイルの３次元座標として用いるように設定することを特徴とする請求項１０に記載のプローブ形状検出装置の作動方法。
12. 更に、前記電磁コイルから、前記電磁コイルのインピーダンスと殆ど等しい抵抗値を有する固定抵抗器を選択するように切り替えて、前記固定抵抗器に前記交流信号を印加した際に、前記磁界検知ステップにより検知される磁界をノイズ量として測定するノイズ量測定ステップを有することを特徴とする請求項１１に記載のプローブ形状検出装置の作動方法。
13. さらに、前記ノイズ量測定ステップにより測定されたノイズ量と、予め設定されたノイズ量用閾値と比較して、前記ノイズ量がノイズ量用閾値未満の場合には、前記所定の閾値を、該所定の閾値よりも小さい閾値に設定し、前記ノイズ量がノイズ量用閾値以上の場合には、前記所定の閾値を変更しないように設定する閾値設定ステップを有することを特徴とする請求項１２に記載のプローブ形状検出装置の作動方法。

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