JP5685609B2 - 場発生器の位置最適化のための方法および装置 - Google Patents
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Description
本開示の諸実施形態は、電磁的追跡システム・アプリケーションにおける場発生器と作業エリア/プローブ位置との間の関係を連続的に確証する方法を提供する。ある実施形態では、場発生器から発するレーザー・ビームが、「スイートスポット」の重心を通って延びるよう位置付けされ、配向される。したがって、「スイートスポット」の重心を通って延びるよう位置付けされ、配向されたレーザー・ビームの存在は、ただちにシステム・ユーザーに対して場発生器の作業エリアへの角度整列を明らかにする。
〔態様1〕
電磁的追跡システムであって:
センサー・インターフェースをもつシステム・コントローラと;
該システム・コントローラに応答して電磁場を発生させる発生器とを有しており、該電磁場は最高精度の追跡体積として特徴付けされる部分を含んでおり、ここで最高精度は、センサーが追跡体積の外部に位置されている場合にセンサー・インターフェースおよびシステム・コントローラが該センサーを検出するより低い精度に対して、センサー・インターフェースおよびシステム・コントローラが追跡体積内に物理的に位置されているセンサーを検出する精度に対応し;
当該電磁的追跡システムがさらに:
前記電磁場発生器に結合された、該電磁場発生器の(i)位置付けおよび(ii)角度配向の一方または両方を可視的に最適化して、前記追跡体積が物理的な関心体積の重心内にあるようにし、それにより最高精度での前記追跡体積内のセンサーの検出を可能にする手段を有する、
電磁的追跡システム。
〔態様2〕
可視的に最適化する前記手段が、前記電磁場を著しく劣化させたりゆがめたりしないよう選択された構成材料を有する、態様1記載の電磁的追跡システム。
〔態様3〕
態様1記載の電磁的追跡システムであって、前記電磁場発生器の位置付けおよび角度配向の一方または両方を可視的に最適化する前記手段が、所定の位置および配向で発生点において前記電磁場発生器に結合されたレーザー・ビーム源を有しており、該レーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの作動信号に応答して前記追跡体積の中心を通るレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心と角度的に整列されることができるよう、前記電磁場発生器の、物理的な関心体積への角度整列が調節され、可視的に検証されることができる、電磁的追跡システム。
〔態様4〕
前記レーザー・ビーム源が半導体レーザー装置を有する、態様3記載の電磁的追跡システム。
〔態様5〕
前記レーザー・ビーム源が前記発生点で終わる第一の端をもつ光ファイバーを有する、態様3記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記レーザー・ビームを生成するためのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記光ファイバーに、前記第一の端とは反対側のその第二の端において光学的に結合される、
電磁的追跡システム。
〔態様6〕
前記レーザー・ビーム源が前記発生点に位置された鏡を有する、態様3記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記レーザー・ビームを生成するためのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記鏡に向けられ、前記鏡が前記レーザー・ビームを反射して、前記レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
電磁的追跡システム。
〔態様7〕
隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別する距離計をさらに有する、態様3記載の電磁的追跡システムであって、前記距離計は前記距離を表す距離計出力信号を与え、それにより前記レーザー・ビームおよび距離計出力信号を介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心に実質的に対応するよう、電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、電磁的追跡システム。
〔態様8〕
前記距離計出力信号が数値フィードバック信号を含む、態様7記載の電磁的追跡システム。
〔態様9〕
前記距離計出力信号がアラームを含み、該アラームは、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、態様7記載の電磁的追跡システム。
〔態様10〕
前記追跡体積の前記所望される部分が、(i)前記追跡体積の外周、(ii)前記追跡体積内にある規定された周および(iii)前記追跡体積の中心の一つまたは複数を含む、態様9記載の電磁的追跡システム。
〔態様11〕
態様1記載の電磁的追跡システムであって、前記電磁場発生器の位置付けおよび角度配向を可視的に最適化する前記手段が、所定の位置および配向でそれぞれ第一および第二の発生点において前記電磁場発生器に結合された第一および第二のレーザー・ビーム源を有しており、該第一および第二のレーザー・ビーム源は、前記システム・コントローラからの一つまたは複数の作動信号に応答して、前記追跡体積の中心を通るそれぞれ第一および第二のレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心に対応するよう、前記電磁場発生器の位置および配向が調節され、可視的に検証されることができる、電磁的追跡システム。
〔態様12〕
前記第一および第二のレーザー・ビーム源が第一および第二の半導体レーザー装置を有する、態様11記載の電磁的追跡システム。
〔態様13〕
前記第一および第二のレーザー・ビーム源が前記第一および第二の発生点で終わる第一の端をもつ第一および第二の光ファイバーを有する、態様11記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記第一および第二のレーザー・ビームを生成するための少なくとも一つのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記第一および第二の光ファイバーにそれぞれ、前記第一の端とは反対側の第二の端において光学的に結合される、
電磁的追跡システム。
〔態様14〕
前記第一および第二のレーザー・ビーム源が前記第一および第二の発生点に位置された第一および第二の鏡を有する、態様11記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記第一および第二のレーザー・ビームを生成するための少なくとも一つのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記第一および第二の鏡に向けられ、前記第一および第二の鏡が前記レーザー・ビームを反射して、前記レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
電磁的追跡システム。
〔態様15〕
前記電磁場発生器の追跡体積の、物理的な関心体積に対する角度関係を表す出力信号を与える、前記電磁場発生器に結合された手段をさらに有しており、前記角度関係がロール、ピッチおよびヨーのうちの一つまたは複数を含む、態様1記載の電磁的追跡システム。
〔態様16〕
前記の角度関係手段が、前記電磁場発生器に結合されたロール、ピッチおよびヨー・センサーを有する、態様15記載の電磁的追跡システム。
〔態様17〕
電磁的追跡方法であって:
センサー・インターフェースをもつシステム・コントローラを提供し;
システム・コントローラの作動信号に応答して電磁場発生器で電磁場を発生させることを含み、該電磁場は最高精度の追跡体積として特徴付けされる部分を含んでおり、ここで最高精度は、センサーが追跡体積の外部に位置されている場合にセンサー・インターフェースおよびシステム・コントローラが該センサーを検出するより低い精度に対して、センサー・インターフェースおよびシステム・コントローラが追跡体積内に物理的に位置されているセンサーを検出する精度に対応し;
当該電磁的追跡方法がさらに:
前記電磁場発生器に結合された位置付けおよび角度配向可視性補助要素を使って、前記電磁場発生器の(i)位置付けおよび(ii)角度配向の一方または両方を最適化して、前記追跡体積が物理的な関心体積の重心内にあるようにし、それにより最高精度での前記追跡体積内のセンサーの検出を可能にする、
電磁的追跡方法。
〔態様18〕
態様17記載の方法であって、前記位置付けおよび角度配向可視性補助要素は:
(i)前記電磁場発生器に、発生点において、所定の位置および配向で結合されたレーザー・ビーム源であって、該レーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの作動信号に応答して追跡体積の中心を通るレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心と角度的に整列されることができるよう、電磁場発生器の、物理的な関心体積への角度整列が調節され、可視的に検証されることができる、レーザー・ビーム源;ならびに
(ii)前記電磁場発生器に、それぞれ第一および第二の発生点において、所定の位置および配向で結合された第一および第二のレーザー・ビーム源であって、該第一および第二のレーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの一つまたは複数の作動信号に応答して追跡体積の中心を通る第一および第二のレーザー・ビームをそれぞれ投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心に対応するよう、前記電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、第一および第二のレーザー・ビーム源、
の一つまたは複数を有する、方法。
〔態様19〕
態様18記載の方法であって、前記レーザー・ビーム源が(a)半導体レーザー装置、(b)前記発生点で終わる第一の端をもつ光ファイバーまたは(c)前記発生点に位置された鏡のうちの一つを有しており、
ここで、前記前記光ファイバーについては、当該方法はさらに、レーザー・ビームを生成するためにレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記光ファイバーに、前記第一の端とは反対側のその第二の端において光学的に結合することを含み、
ここで、前記鏡については、当該方法はさらに、レーザー・ビームを生成するためにレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記鏡に向けることを含み、ここで、前記鏡が前記レーザー・ビームを反射して、該レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
方法。
〔態様20〕
態様19記載の方法であって、さらに:
ある隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別する距離計を使うことを含み、該距離計は前記距離を表す距離計出力信号を与え、それにより前記レーザー・ビームおよび距離計出力信号を介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心に実質的に対応するよう、前記電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、
方法。
〔態様21〕
態様20記載の方法であって、前記距離計出力信号は、(i)数値フィードバック信号または(ii)アラームの一つまたは複数を含み、ここで前記アラームの作動は、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から前記追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、方法。
〔態様22〕
態様18記載の方法であって、前記第一および第二のレーザー・ビーム源が、(a)第一および第二の半導体レーザー装置、(b)それぞれ前記第一および第二の発生点で終わる第一の端をもつ第一および第二の光ファイバーまたは(c)前記第一および第二の発生点に位置された第一および第二の鏡のうちの一を有しており、
ここで、第一および第二の光ファイバーについては、当該方法はさらに、第一および第二のレーザー・ビームを生成するために少なくとも一つのレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記第一および第二の光ファイバーに、前記第一の端とは反対側の第二の端においてそれぞれ光学的に結合することを含み、
ここで、それぞれ前記第一および第二の発生点に位置されている第一および第二の鏡については、当該方法はさらに、第一および第二のレーザー・ビームを生成するために少なくとも一つのレーザー装置を使い、該第一および第二のレーザー・ビームを前記第一および第二の鏡に向けることを含み、ここで、前記第一および第二の鏡が前記レーザー・ビームを反射して、該レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
方法。
〔態様23〕
態様22記載の方法であって、さらに:
ある隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別する距離計を使うことを含み、該距離計は前記距離を表す距離計出力信号を与え、それにより前記レーザー・ビームおよび距離計出力信号を介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心に実質的に対応するよう、前記電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、
方法。
〔態様24〕
態様23記載の方法であって、前記距離計出力信号が、(i)数値フィードバック信号または(ii)アラームの一つまたは複数を含み、ここで前記アラームの作動は、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から前記追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、方法。
Claims (24)
- 電磁的追跡システムであって:
センサー・インターフェースをもつシステム・コントローラと;
該システム・コントローラに応答して追跡体積を通じて電磁場を発生させる発生器とを有しており、前記センサー・インターフェースおよび前記システム・コントローラは、前記追跡体積が物理的な関心体積に整列しているときに、前記物理的な関心体積内のセンサーの位置をより正確に検出し;
当該電磁的追跡システムがさらに:
前記電磁場発生器に結合された、該電磁場発生器の(i)位置付けおよび(ii)角度配向の一方または両方を最適化するための可視的な支援を提供する装置であって、前記追跡体積が前記物理的な関心体積と整列するようにし、それにより向上した精度での前記追跡体積内の前記センサーの検出を可能にする装置と;
隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の距離を決定するよう構成された距離計とを有しており、前記距離計は前記距離を表す距離計出力信号を与え、それにより前記追跡体積が前記物理的な関心体積に整列するよう、前記距離計出力信号を介して前記電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、
電磁的追跡システム。 - 前記可視的な支援が、前記電磁場を著しく劣化させたりゆがめたりしない、請求項1記載の電磁的追跡システム。
- 請求項1記載の電磁的追跡システムであって、前記可視的な支援を提供する装置が、所定の位置および配向で発生点において前記電磁場発生器に結合されたレーザー・ビーム源を有しており、該レーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの作動信号に応答して前記追跡体積の中心を通るレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積が物理的な関心体積と角度的に整列されることができるよう、前記電磁場発生器の、物理的な関心体積への角度整列が調節され、可視的に検証されることができる、電磁的追跡システム。
- 前記レーザー・ビーム源が半導体レーザー装置を有する、請求項3記載の電磁的追跡システム。
- 前記レーザー・ビーム源が前記発生点で終わる第一の端をもつ光ファイバーを有する、請求項3記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記レーザー・ビームを生成するためのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記光ファイバーに、前記第一の端とは反対側のその第二の端において光学的に結合される、
電磁的追跡システム。 - 前記レーザー・ビーム源が前記発生点に位置された鏡を有する、請求項3記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記レーザー・ビームを生成するためのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記鏡に向けられ、前記鏡が前記レーザー・ビームを反射して、前記レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
電磁的追跡システム。 - 前記距離計が、隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別するよう構成されている、請求項3記載の電磁的追跡システム。
- 前記距離計出力信号が数値フィードバック信号を含む、請求項7記載の電磁的追跡システム。
- 前記距離計出力信号がアラームを含み、該アラームは、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、請求項7記載の電磁的追跡システム。
- 前記追跡体積の前記所望される部分が、(i)前記追跡体積の外周、(ii)前記追跡体積内にある規定された周および(iii)前記追跡体積の中心の一つまたは複数を含む、請求項9記載の電磁的追跡システム。
- 請求項1記載の電磁的追跡システムであって、前記可視的な支援を提供する装置が、所定の位置および配向でそれぞれ第一および第二の発生点において前記電磁場発生器に結合された第一および第二のレーザー・ビーム源を有しており、該第一および第二のレーザー・ビーム源は、前記システム・コントローラからの一つまたは複数の作動信号に応答して、前記追跡体積の中心を通るそれぞれ第一および第二のレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積に整列するよう、前記電磁場発生器の位置および配向が調節され、可視的に検証されることができる、電磁的追跡システム。
- 前記第一および第二のレーザー・ビーム源が第一および第二の半導体レーザー装置を有する、請求項11記載の電磁的追跡システム。
- 前記第一および第二のレーザー・ビーム源が前記第一および第二の発生点で終わる第一の端をもつ第一および第二の光ファイバーを有する、請求項11記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記第一および第二のレーザー・ビームを生成するための少なくとも一つのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記第一および第二の光ファイバーにそれぞれ、前記第一の端とは反対側の第二の端において光学的に結合される、
電磁的追跡システム。 - 前記第一および第二のレーザー・ビーム源が前記第一および第二の発生点に位置された第一および第二の鏡を有する、請求項11記載の電磁的追跡システムであって、当該システムがさらに:
前記第一および第二のレーザー・ビームを生成するための少なくとも一つのレーザー装置を有しており、該レーザー・ビームは前記第一および第二の鏡に向けられ、前記第一および第二の鏡が前記レーザー・ビームを反射して、前記レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
電磁的追跡システム。 - 前記電磁場発生器の追跡体積の、物理的な関心体積に対する角度関係を表す出力信号を与える、前記電磁場発生器に結合された手段をさらに有しており、前記角度関係がロール、ピッチおよびヨーのうちの一つまたは複数を含む、請求項1記載の電磁的追跡システム。
- 前記の角度関係手段が、前記電磁場発生器に結合されたロール、ピッチおよびヨー・センサーを有する、請求項15記載の電磁的追跡システム。
- 電磁的追跡システムの動作方法であって:
センサー・インターフェースをもつシステム・コントローラを提供し;
システム・コントローラの作動信号に応答して追跡体積を通じて電磁場発生器で電磁場を発生させることを含み、前記センサー・インターフェースおよび前記システム・コントローラは、前記追跡体積が物理的な関心体積に整列しているときに、前記物理的な関心体積内のセンサーの位置をより正確に検出し;
当該方法がさらに:
前記電磁場発生器に結合された位置付けおよび角度配向可視性補助要素を使って、前記電磁場発生器の(i)位置付けおよび(ii)角度配向の一方または両方を最適化して、前記追跡体積が物理的な関心体積と整列するようにし、それにより向上した精度での前記追跡体積内の前記センサーの検出を可能にすることをユーザーに許容する可視的な支援を提供し、
距離計によって、隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の距離を決定し、前記距離計によって、前記距離を表す距離計出力信号を与えることを含み、該出力信号は、前記追跡体積が前記物理的な関心体積に整列するよう、前記距離計出力信号を介して前記電磁場発生器の位置付けが調節され、可視的に検証されることを許容するものである、
電磁的追跡方法。 - 請求項17記載の方法であって、前記位置付けおよび角度配向可視性補助要素は:
(i)前記電磁場発生器に、発生点において、所定の位置および配向で結合されたレーザー・ビーム源であって、該レーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの作動信号に応答して追跡体積の中心を通るレーザー・ビームを投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積の重心と角度的に整列されることができるよう、電磁場発生器の、物理的な関心体積への角度整列が調節され、可視的に検証されることができる、レーザー・ビーム源;ならびに
(ii)前記電磁場発生器に、それぞれ第一および第二の発生点において、所定の位置および配向で結合された第一および第二のレーザー・ビーム源であって、該第一および第二のレーザー・ビーム源は前記システム・コントローラからの一つまたは複数の作動信号に応答して追跡体積の中心を通る第一および第二のレーザー・ビームをそれぞれ投射し、それにより、該レーザー・ビームを介して、追跡体積の中心が物理的な関心体積に整列するよう、前記電磁場発生器の位置付けおよび配向が調節され、可視的に検証されることができる、第一および第二のレーザー・ビーム源、
の一つまたは複数を有する、方法。 - 請求項18記載の方法であって、前記レーザー・ビーム源が(a)半導体レーザー装置、(b)前記発生点で終わる第一の端をもつ光ファイバーまたは(c)前記発生点に位置された鏡のうちの一つを有しており、
ここで、前記前記光ファイバーについては、当該方法はさらに、レーザー・ビームを生成するためにレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記光ファイバーに、前記第一の端とは反対側のその第二の端において光学的に結合することを含み、
ここで、前記鏡については、当該方法はさらに、レーザー・ビームを生成するためにレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記鏡に向けることを含み、ここで、前記鏡が前記レーザー・ビームを反射して、該レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
方法。 - 前記距離計によって、前記隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別することをさらに含む、請求項19記載の方法。
- 請求項20記載の方法であって、前記距離計出力信号は、(i)数値フィードバック信号または(ii)アラームの一つまたは複数を含み、ここで前記アラームの作動は、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から前記追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、方法。
- 請求項18記載の方法であって、前記第一および第二のレーザー・ビーム源が、(a)第一および第二の半導体レーザー装置、(b)それぞれ前記第一および第二の発生点で終わる第一の端をもつ第一および第二の光ファイバーまたは(c)前記第一および第二の発生点に位置された第一および第二の鏡のうちの一を有しており、
ここで、第一および第二の光ファイバーについては、当該方法はさらに、第一および第二のレーザー・ビームを生成するために少なくとも一つのレーザー装置を使い、該レーザー・ビームを前記第一および第二の光ファイバーに、前記第一の端とは反対側の第二の端においてそれぞれ光学的に結合することを含み、
ここで、それぞれ前記第一および第二の発生点に位置されている第一および第二の鏡については、当該方法はさらに、第一および第二のレーザー・ビームを生成するために少なくとも一つのレーザー装置を使い、該第一および第二のレーザー・ビームを前記第一および第二の鏡に向けることを含み、ここで、前記第一および第二の鏡が前記レーザー・ビームを反射して、該レーザー・ビームが前記追跡体積の中心を通るようにする、
方法。 - 前記距離計によって、隔たったオブジェクトと前記電磁場発生器との間の、実質的に前記レーザー・ビームの視線に沿った距離を判別することをさらに含む、請求項22記載の方法。
- 請求項23記載の方法であって、前記距離計出力信号が、(i)数値フィードバック信号または(ii)アラームの一つまたは複数を含み、ここで前記アラームの作動は、前記電磁場発生器から前記隔たったオブジェクトまでの距離が、前記電磁場発生器から前記追跡体積の所望される部分までの距離に対応することを示すものである、方法。
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