WO2011155383A1 - プローブ形状検出装置及びプローブ形状検出方法 - Google Patents

プローブ形状検出装置及びプローブ形状検出方法 Download PDF

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WO2011155383A1
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magnetic field
candidate
unit
electromotive voltage
estimated
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PCT/JP2011/062685
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牛房　浩行
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A61B2090/306—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using optical fibres
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    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A61B2090/3616—Magnifying glass

Definitions

  • the present invention relates to a probe shape detection device and a probe shape detection method, and more particularly to a probe shape detection device and a probe shape detection method for detecting the shape of a probe using a magnetic field.
  • the insertion operation is performed by using a detection device that can detect the shape of the probe inserted into the subject.
  • the smoothing of the system is planned.
  • a detection apparatus for example, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-84745 is widely known.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 9-84745 has a configuration in which a magnetic field generated from a plurality of magnetic field generating elements (source coils) arranged in a probe can be detected by a magnetic field detecting element (sense coil). Based on the estimated results of estimating the position and orientation of each magnetic field generating element so that the difference between the measured voltage actually generated in the detecting element and the estimated voltage estimated to be generated in the magnetic field detecting element is minimized.
  • a technique for detecting the shape of the probe is disclosed.
  • a technique for detecting the shape of the probe based on the estimation result of position information obtained by performing a calculation using the Newton-Raphson method or multivariate analysis is conventionally used. Yes.
  • the estimated value of the voltage is calculated through calculation using six variables indicating the position and orientation of the source coil in the XYZ coordinate system. is doing. Therefore, according to the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-84745, a large amount of calculation is required until a final estimation result of the position and orientation of the source coil is obtained. There is a problem that it takes a very long time to detect the shape.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a probe shape detection device and a probe capable of shortening the time required to detect the shape of a probe inserted into a subject compared to the prior art.
  • the object is to provide a shape detection method.
  • the probe shape detection device of the present invention includes a drive signal transmission unit that transmits a drive signal for generating a magnetic field from a magnetic field generation element provided along the longitudinal direction of a probe having an elongated shape, and the magnetic field generation element.
  • the generated magnetic field is detected as magnetic field components in three axial directions orthogonal to each other, and a magnetic field detection signal corresponding to a first electromotive voltage group generated when the magnetic field components in the three axial directions are detected is output.
  • the first magnetic field detection unit and the first magnetic field detection unit are provided at different positions to detect the magnetic field generated from the magnetic field generation element as the magnetic field components in the three axial directions, and the three axes
  • a second magnetic field detector for outputting a magnetic field detection signal corresponding to a second electromotive voltage group generated when a magnetic field component in the direction is detected, and candidate position information indicating candidate positions that the magnetic field generating element can take. Based on the stored candidate position storage unit, the first electromotive voltage group, and one candidate position information read from the candidate position storage unit, the magnetic field is generated at a position corresponding to the one candidate position information.
  • a candidate vector calculation unit that calculates a candidate vector indicating the orientation of the magnetic field generating element when an element is present, the one candidate position information read from the candidate position storage unit, and a calculation performed by the candidate vector calculation unit
  • An estimated electromotive force calculation unit that calculates an estimated electromotive voltage that is estimated to be generated when a magnetic field emitted from the magnetic field generation element is detected based on the candidate vector, the second electromotive voltage group, and the An error calculation unit that calculates an error between the estimated electromotive voltage and a minimum error among all candidate positions indicated as the candidate position information based on a calculation result of the error calculation unit.
  • An estimated position acquisition unit that acquires the estimated position of the magnetic field generating element, and an image generation unit that generates a shape detection image indicating the shape of the probe based on each estimated position acquired by the estimated position acquisition unit And having.
  • the probe shape detection method of the present invention includes a drive signal transmission step of transmitting a drive signal for generating a magnetic field from a magnetic field generating element provided along the longitudinal direction of a probe having an elongated shape, and the magnetic field generating element.
  • the generated magnetic field is detected as magnetic field components in three axial directions orthogonal to each other, and a magnetic field detection signal corresponding to a first electromotive voltage group generated when the magnetic field components in the three axial directions are detected is output.
  • a second magnetic field detecting step for outputting a magnetic field detection signal corresponding to the group, the first electromotive voltage group, and a plurality of candidate position information indicating candidate positions that can be taken by the magnetic field generating element are stored.
  • the magnetic field generating element emits An estimated electromotive force calculation step for calculating an estimated electromotive voltage estimated to occur when a magnetic field is detected; an error calculation step for calculating an error between the second electromotive voltage group and the estimated electromotive voltage; Based on the calculation result of the error calculation step, out of all candidate positions indicated as the candidate position information, the candidate position that minimizes the error is determined as the magnetic field.
  • the flowchart which shows the process and operation
  • difference of the display position of a shape detection image The figure which shows the case where the information regarding the insertion state etc. of an insertion part is displayed together with the shape detection image.
  • (First embodiment) 1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention.
  • the living body observation system 1 includes an endoscope apparatus 2 capable of observing the inside of a subject using an endoscope 4, and an endoscope inserted into the subject. And an endoscope shape detecting device 3 capable of detecting the shape of the mirror 4.
  • the endoscope apparatus 2 images an object inside a subject and outputs an imaging signal, and illumination light for illuminating the object (for example, surface sequential RGB light) to the endoscope 4.
  • a monitor 7 to be configured.
  • the endoscope 4 having a function as a probe includes an elongated insertion portion 11 having flexibility and an operation portion 12 provided at the rear end of the insertion portion 11.
  • a light guide 13 configured as a light guide for transmitting illumination light supplied from the light source device 5 to an illumination window (not shown) provided at the distal end portion 14 of the insertion portion 11, It is inserted and arranged along the longitudinal direction. That is, the illumination light supplied from the light source device 5 is emitted to the subject through at least the light guide 13 and the illumination window.
  • a plurality of source coils C1, C2,..., Cn (abbreviated as C1 to Cn), which are magnetic field generating elements, are arranged in the insertion portion 11 with a predetermined interval along the longitudinal direction. Yes. In the present embodiment, the description will be made assuming that the source coil C1 is disposed at the most distal end side of the insertion portion 11 and the source coil Cn is disposed at the most proximal end side of the insertion portion 11.
  • the source coils C1 to Cn emit a magnetic field according to the drive signal output from the endoscope shape detection device 3 to the surroundings.
  • the magnetic fields generated from the source coils C1 to Cn are detected by the sense coil unit 21 of the endoscope shape detection device 3, respectively.
  • a bending portion (not shown) configured to be bendable is provided on the rear end side of the distal end portion 14 of the insertion portion 11.
  • the bending portion can be bent in a desired direction in accordance with an operation of a bending operation knob (not shown) provided on the operation unit 12.
  • the operation unit 12 of the endoscope 4 includes a scope switch group 12a that can perform operation instructions related to on / off switching of various functions realized by the living body observation system 1 in addition to the bending operation knob described above. Is provided.
  • an observation window (not shown) to which the objective lens 15 is attached is provided at a position adjacent to the illumination window (not shown) in the distal end portion 14.
  • an imaging surface of the imaging element 16 made of a CCD or the like is disposed at the imaging position of the objective lens 15.
  • the image sensor 16 is electrically connected to the video processor 6 through a signal line, and generates an imaging signal corresponding to the optical image of the subject imaged by the objective lens 15 and outputs it to the video processor 6.
  • the light source device 5 outputs, for example, a synchronization signal synchronized with a period during which each light is supplied to the video processor 6 in the case where frame sequential RGB light is supplied as illumination light.
  • the video processor 6 performs signal processing in synchronization with the synchronization signal output from the light source device 5.
  • the endoscope shape detection device 3 having a function as a probe shape detection device includes a sense coil unit 21 that outputs a magnetic field detection signal corresponding to the detection result of the magnetic field generated from the source coils C1 to Cn, and the sense coil unit 21.
  • An endoscope shape calculation processing device 22 that estimates the shape (insertion shape) of the insertion portion 11 based on a magnetic field detection signal output from the image, and an image (shape detection) according to the processing result of the endoscope shape calculation processing device 22 Image) and a reference position designating device 24 for designating a reference position of an image (shape detection image) displayed on the display 23.
  • the sense coil unit 21 can be arranged, for example, in the periphery of the examination bed on which the patient lies, and also performs endoscope shape calculation processing on the magnetic field detection signal corresponding to the detection result of the magnetic field generated from the source coils C1 to Cn. It is configured to be able to output to the device 22.
  • the sense coil unit 21 includes coil groups 211 and 212 configured to detect magnetic fields generated from the source coils C1 to Cn as magnetic field components in three axial directions orthogonal to each other. 213 and 214.
  • the coil group 211 includes a coil 211x arranged in the x-axis direction corresponding to the left-right direction of the sense coil unit 21, and a coil 211y arranged in the y-axis direction corresponding to the up-down direction of the sense coil unit 21.
  • a coil 211z arranged in the z-axis direction corresponding to the depth direction of the sense coil unit 21 is configured as one set.
  • the coil group 212 includes a coil 212x arranged in the x-axis direction corresponding to the left-right direction of the sense coil unit 21, and a coil 212y arranged in the y-axis direction corresponding to the up-down direction of the sense coil unit 21.
  • the three coils of the coil 212z arranged in the z-axis direction corresponding to the depth direction of the sense coil unit 21 are configured as one set.
  • the coil group 213 includes a coil 213x disposed in the x-axis direction corresponding to the left-right direction of the sense coil unit 21, and a coil 213y disposed in the y-axis direction corresponding to the vertical direction of the sense coil unit 21.
  • the coil 213z arranged in the z-axis direction corresponding to the depth direction of the sense coil unit 21 is configured as one set.
  • the coil group 214 includes a coil 214x disposed in the x-axis direction corresponding to the left-right direction of the sense coil unit 21, and a coil 214y disposed in the y-axis direction corresponding to the up-down direction of the sense coil unit 21.
  • a coil 214z disposed in the z-axis direction corresponding to the depth direction of the sense coil unit 21 is configured as a set of three coils.
  • a magnetic field detection signal corresponding to the electromotive voltage is output to the endoscope shape calculation processing device 22.
  • a magnetic field detection signal corresponding to the electromotive voltage is output to the endoscope shape calculation processing device 22.
  • the endoscope shape calculation processing device 22 includes a drive signal transmission unit 221, a magnetic field detection signal reception unit 222, and a control unit 223.
  • the endoscope shape calculation processing device 22 is configured to be able to communicate with the video processor 6 via a signal line.
  • the drive signal transmission unit 221 transmits to the endoscope 4 a drive signal for simultaneously driving a plurality of source coils at different frequencies among the source coils C1 to Cn.
  • the drive signal transmission unit 221 transmits a drive signal for sequentially driving the source coils C1 to Cn one by one at the same frequency to the endoscope 4.
  • the latter case that is, a case where a drive signal for sequentially driving the source coils C1 to Cn one by one at the same frequency is transmitted to the endoscope 4 will be described.
  • an alternating magnetic field is generated at an individual timing for each source coil.
  • the magnetic field detection signal receiving unit 222 performs signal processing such as frequency separation on each magnetic field detection signal output from the sense coil unit 21. Then, the magnetic field detection signal receiving unit 222 divides and outputs each magnetic field detection signal after the signal processing for each coil group.
  • the control unit 223 includes a table storage unit 223a, a candidate vector calculation unit 223b, an electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e, an electromotive voltage error determination unit 223f, and an image generation unit 223g. , And is configured. Further, the control unit 223 is configured to be able to perform control related to the output of the drive signal to the source coils C1 to Cn with respect to the drive signal transmission unit 221. Under such control of the control unit 223, the drive signal transmission unit 221 outputs a drive signal so as to sequentially drive the source coils C1 to Cn one by one, for example.
  • table storage unit 223a m coordinate data corresponding to candidate positions that can be taken by the source coils C1 to Cn within the magnetic field detection range of the sense coil unit 21 are stored as table data.
  • table data 223h including m coordinate data from t1 (x1, y1, z1) to tm (xm, ym, zm) is stored in the table storage unit 223a. Has been.
  • the candidate vector calculation unit 223b reads coordinate data tq (1 ⁇ q ⁇ m) from each coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the candidate vector calculation unit 223b receives the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the magnetic field detection signal output from the three coils (211x, 211y, and 211z) of the coil group 211 via the magnetic field detection signal reception unit 222. The candidate vector corresponding to the coordinate data tq is calculated based on the voltage (signal level) and the calculation results are output to the electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e, respectively.
  • the above candidate vector is a parameter indicating the direction of the source coil when it is assumed that the source coil exists at a position corresponding to the coordinate data tq.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223c reads the same coordinate data tq read by the candidate vector calculation unit 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation unit 223c, based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a, and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b, the estimated electromotive voltage corresponding to the coordinate data tq Is calculated.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223c outputs the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output from the three coils (212x, 212y, and 212z) of the coil group 212 via the magnetic field detection signal reception unit 222, and the above-described estimation. Electromotive voltage errors ⁇ vx1, ⁇ vy1, and ⁇ vz1 that are differences from the electromotive voltage are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f.
  • the above-described estimated electromotive force is assumed when the source coil exists at a position corresponding to the coordinate data tq and the source coil faces the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b. And a parameter indicating an electromotive voltage value estimated to be generated when a magnetic field emitted from the source coil is detected.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223d reads the same coordinate data tq read by the candidate vector calculation unit 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation unit 223d calculates the estimated electromotive voltage corresponding to the coordinate data tq based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b. Is calculated.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223d outputs the magnetic field detection signal voltage (signal level) output from the three coils (213x, 213y, and 213z) of the coil group 213 via the magnetic field detection signal reception unit 222, and the above-described estimation.
  • the electromotive voltage errors ⁇ vx2, ⁇ vy2, and ⁇ vz2 that are the differences from the electromotive voltage are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223e reads the same coordinate data tq read by the candidate vector calculation unit 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation unit 223e, based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b, estimates the electromotive voltage corresponding to the coordinate data tq. Is calculated.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223e outputs the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output from the three coils (214x, 214y, and 214z) of the coil group 214 via the magnetic field detection signal reception unit 222 and the above-described estimation. Electromotive voltage errors ⁇ vx3, ⁇ vy3, and ⁇ vz3 that are differences from the electromotive voltage are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f adds the respective electromotive voltage error values ( ⁇ vx1, ⁇ vy1, ⁇ vz1, ⁇ vx2, ⁇ vy2, ⁇ vz2, ⁇ vx3, ⁇ vy3, and ⁇ vz3) output from the electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e, respectively.
  • the estimated position for each source coil is acquired from each coordinate data included in the table data 223h and sequentially stored.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f outputs the estimated position to the image generation unit 223g when the estimated positions of the source coils C1 to Cn have been accumulated. Details of the above-described determination process will be described later.
  • the image generation unit 223g generates a shape detection image indicating the shape of the insertion unit 11 based on the estimated positions of the source coils C1 to Cn output from the electromotive voltage error determination unit 223f.
  • the image generation unit 223g displays, for example, the most base side (base end side) of the shape detection image in the center of the lowermost part of the display screen of the display 23 based on the reference position specified by the reference position specifying device 24. Set the display position as shown.
  • the image generation unit 223g generates a video signal based on the shape detection image with the display position set, and outputs the video signal to the display 23.
  • the reference position specifying device 24 is connected to the endoscope shape calculation processing device 22 and has a switch 241 and a coil 242 operated by an operator or the like.
  • the switch 241 is configured so that an instruction to turn on or off the generation state of the magnetic field from the coil 242 can be given to the drive signal transmission unit 221 in accordance with an operation of an operator or the like. According to such a configuration, when the switch 241 is instructed to generate a magnetic field from the coil 242 (turn on the magnetic field generation state), the drive signal from the drive signal transmission unit 221 that has received the instruction is the coil. A magnetic field corresponding to the drive signal is generated from the coil 242.
  • the magnetic field generated from the coil 242 is output from the sense coil unit 21 as a magnetic field detection signal corresponding to the detection result of the magnetic field, and is input to the control unit 223 after passing through the magnetic field detection signal receiving unit 222. Thereafter, in each of the table storage unit 223a, candidate vector calculation unit 223b, electromotive voltage error calculation unit 223c, electromotive voltage error calculation unit 223d, electromotive voltage error calculation unit 223e, and electromotive voltage error determination unit 223f of the control unit 223, By performing processing based on the magnetic field detection signal, the estimated position of the coil 242 can be obtained. Then, the image generation unit 223g sets the display position of the shape detection image by using the estimated position of the coil 242 as the above-described reference position.
  • the surgeon or the like connects each part of the living body observation system 1 as shown in FIG. 1 and then turns on the power of each part.
  • the endoscope shape calculation processing device 22 performs self-diagnosis related to the presence / absence of a failure location immediately after its own power is turned on. Specifically, each part of the endoscope shape calculation processing device 22 immediately after the power is turned on, the drive signal transmission unit 221 ⁇ the magnetic field detection signal reception unit 222, the magnetic field detection signal reception unit 222 ⁇ the control unit 223, and , A signal for failure diagnosis is transmitted and received on the three paths of the control unit 223 and the drive signal transmission unit 221.
  • the endoscope shape calculation processing device 22 detects that a failure diagnosis signal is not transmitted / received in at least one of the three routes described above, for example, the endoscope shape calculation processing device 22 By performing an operation such as blinking an LED (not shown) provided, the operator is informed that a failure location exists.
  • the surgeon or the like places the reference position specifying device 24 in the vicinity of the anus of the patient lying on the examination bed (not shown).
  • the switch 241 is operated to instruct to generate a magnetic field from the coil 242 (turn on the magnetic field generation state).
  • the magnetic field generated from the coil 242 is output as a magnetic field detection signal corresponding to the detection result of the magnetic field in the sense coil unit 21, and is input to the control unit 223 after passing through the magnetic field detection signal receiving unit 222. Thereafter, in each of the table storage unit 223a, candidate vector calculation unit 223b, electromotive voltage error calculation unit 223c, electromotive voltage error calculation unit 223d, electromotive voltage error calculation unit 223e, and electromotive voltage error determination unit 223f of the control unit 223, By performing processing based on the magnetic field detection signal, the estimated position of the coil 242 is acquired. Then, the image generation unit 223g sets the display position of the shape detection image by using the estimated position of the coil 242 as the above-described reference position.
  • the reference position is designated so that the position corresponding to the vicinity of the patient's anus is located at the center of the lowermost part of the display screen of the display 23. That is, when performing observation using the endoscope 4 of the type inserted from the patient's anus, the position corresponding to the vicinity of the patient's anus is designated as the reference position, whereby the most proximal side (base end) of the shape detection image is specified.
  • the display position is set so that (side) is displayed at the center at the bottom of the display screen of the display 23.
  • any one of the switches in the scope switch group 12a has the function of the switch 241. Further, the function of the coil 242 is added to the source coil Cn arranged on the most proximal side of the insertion portion 11. By providing this, it is possible to realize an operation related to designation of the reference position. In such a case, the surgeon or the like may generate a magnetic field from the source coil Cn by operating the scope switch group 12a after inserting the insertion portion 11 to the position where the source coil Cn is disposed.
  • only the coil 242 is provided in the reference position specifying device 24, and a switch is made to a predetermined key of a keyboard (not shown) connectable to the video processor 6 or the endoscope shape arithmetic processing device 22.
  • the function 241 may be provided.
  • the surgeon or the like performs an operation relating to the specification of the reference position using the reference position specifying device 24, and then inserts the insertion portion 11 into the body cavity of the patient while viewing the image of the subject displayed on the monitor 7. .
  • a magnetic field is generated from the source coils C1 to Cn before or after the insertion of the insertion portion 11 into the body cavity of the patient is started.
  • the description of the operation and processing of the endoscope shape detection device 3 of the present embodiment will be given with reference to the flowchart of FIG.
  • the magnetic field generated from each source coil is detected in the order of the source coils C1, C2,..., Cn, and the magnetic field detection signal is output in this order. Take an example.
  • a magnetic field detection signal corresponding to the magnetic field is output from each coil of the coil groups 211, 212, 213, and 214 (step S1 in FIG. 5).
  • the candidate vector calculation unit 223b reads the coordinate data tq from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the candidate vector calculation unit 223b receives the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the magnetic field detection signal output from the three coils (211x, 211y, and 211z) of the coil group 211 via the magnetic field detection signal reception unit 222.
  • the candidate vector corresponding to the coordinate data tq is calculated based on the voltage (signal level) (step S2 in FIG. 5), and the calculation results are output to the electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e, respectively.
  • the electromotive voltage error calculators 223c, 223d, and 223e read the coordinate data tq that is the same as that read in the candidate vector calculator 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e correspond to the coordinate data tq based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b. An estimated electromotive voltage is calculated (step S3 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error calculation unit 223c includes the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output from the three coils (212x, 212y, and 212z) of the coil group 212 via the magnetic field detection signal reception unit 222, and the estimated electromotive voltage described above. Are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f (step S4 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error calculation unit 223d includes the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output from the three coils (213x, 213y, and 213z) of the coil group 213 via the magnetic field detection signal reception unit 222 and the estimated electromotive voltage described above. Are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f (step S4 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error calculation unit 223e includes the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output from the three coils (214x, 214y, and 214z) of the coil group 214 via the magnetic field detection signal receiving unit 222, and the estimated electromotive voltage described above. Are calculated, and the calculation results are output to the electromotive voltage error determination unit 223f (step S4 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error determination unit 223f adds the respective electromotive voltage error values ( ⁇ vx1, ⁇ vy1, ⁇ vz1, ⁇ vx2, ⁇ vy2, ⁇ vz2, ⁇ vx3, ⁇ vy3, and ⁇ vz3) output from the electromotive voltage error calculation units 223c, 223d, and 223e, respectively. (Step S5 in FIG. 5). Also, before and after such an electromotive voltage error addition process, the electromotive voltage error determination unit 223f reads the same coordinate data tq as that read by the candidate vector calculation unit 223b.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines whether or not the electromotive voltage error addition processing result corresponding to the coordinate data tq is minimum with respect to the electromotive voltage error addition processing result obtained before this time. This is performed (step S6 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines that the electromotive voltage error addition processing result corresponding to the coordinate data tq is the minimum
  • the electromotive voltage error determination unit 223f updates the maximum likelihood position information according to the addition processing result (FIG. After step S7), the process proceeds to step S9 in FIG.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines that the electromotive voltage error addition process result corresponding to the coordinate data tq is not the minimum, the electromotive voltage error determination unit 223f discards the addition process result and obtains the maximum likelihood position obtained before this While maintaining the information (step S8 in FIG. 5), the process proceeds to step S9 in FIG.
  • the above-described maximum likelihood position information is information stored in a memory (not shown) provided in the electromotive voltage error determination unit 223f, and the addition processing when the electromotive voltage error addition processing result becomes the minimum value.
  • step S7 since there is no previous maximum likelihood position information, the process proceeds to step S7 without performing the determination process in step S6 of FIG. 5, and the electromotive voltage error obtained in step S5 is determined.
  • the addition process result and the coordinate data t1 associated with the addition process result are stored in the memory of the electromotive voltage error determination unit 223f as maximum likelihood position information.
  • step S9 in FIG. 5 when the processing for all the coordinate data t1 to tm is not completed in each unit of the control unit 223 described above (step S9 in FIG. 5), the next coordinate data t (q + 1) is read. After (step S10 in FIG. 5), the processing in steps S2 to S8 in FIG. 5 is performed using the coordinate data t (q + 1). Further, when the processing for all the coordinate data t1 to tm is completed (step S9 in FIG. 5), the electromotive voltage error determination unit 223f stores the coordinate data included in the maximum likelihood position information held by itself at that time. And obtained as the estimated position of the source coil Cp (step S11 in FIG. 5).
  • Step S12 in FIG. 5 If the estimated positions of all the source coils C1 to Cn are not obtained (step S12 in FIG. 5), based on the magnetic field detection signal corresponding to the magnetic field emitted from the next source coil C (p + 1), Steps S1 to S11 in FIG. 5 are performed (step S13 in FIG. 5).
  • the electromotive voltage error determination unit 223f outputs information on the estimated positions of the source coils C1 to Cn to the image generation unit 223g.
  • the image generation unit 223g generates a shape detection image indicating the shape of the insertion unit 11 based on the estimated positions of the source coils C1 to Cn output from the electromotive voltage error determination unit 223f. Further, the image generation unit 223g displays the most base side (base end side) of the shape detection image at the center of the lowermost part in the display screen of the display 23 based on the reference position specified by the reference position specifying device 24. Set the display position as follows. The image generation unit 223g generates a video signal based on the shape detection image with the display position set, and outputs the video signal to the display 23.
  • the estimated position of the source coil can be obtained without performing the calculation using the direction of the source coil as a variable. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of calculation when obtaining the estimated position of the source coil, that is, the time required for detecting the shape of the probe inserted into the subject is smaller than that of the conventional method. Can be shortened.
  • the frame rate can be improved as the amount of calculation for obtaining the estimated position of the source coil is reduced, that is, the shape of the probe inserted into the subject is changed.
  • the shape detection image shown can be displayed more smoothly than in the past.
  • the frame rate can be improved to about three times that of the prior art.
  • the amount of calculation when obtaining the estimated position of the source coil is reduced, so that the responsiveness to the insertion operation (and removal operation) of the insertion portion can be improved, and as a result
  • the solution diverges, that is, the source coil A situation may occur where the estimated position cannot be obtained.
  • the calculation time required to obtain the estimated position of the source coil is not constant depending on the distance between the source coil and the sense coil unit. Can also occur.
  • the number of operations for obtaining the estimated position of one source coil is limited to a certain number of times, and the unique number of the one source coil is obtained after the certain number of operations. It is comprised so that a reliable estimated position can be obtained.
  • the image quality of the shape detection image indicating the shape of the probe inserted into the subject can be improved as compared with the conventional case.
  • the sense coil unit 21 of the present embodiment includes a coil group for calculating candidate vectors including coils arranged along the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction, and the x-axis direction, y-axis direction, and As long as it has at least one coil group for calculating an electromotive voltage error, each of which is arranged along the z-axis direction, it is not configured to have four coil groups 211 to 214. Also good.
  • the present invention is not limited to the case where the estimated positions of all the source coils C1 to Cn are acquired and the shape detection image is generated.
  • a detection image corresponding to the movement trajectory of the predetermined one source coil may be generated by acquiring the position in a time series and converting it into a graphic.
  • the process for all coordinate data included in the table data 223h is repeated each time to obtain the estimated position of the source coil.
  • coordinate data within a predetermined range based on the estimated position of the source coil Cp acquired last time or the estimated position of the source coil Cp acquired last time is used.
  • the estimated position of the current source coil Cp may be acquired by reading and performing processing only on any coordinate data within the range calculated in the above.
  • the coordinates existing within the range in which the distance from the coordinate data corresponding to the estimated position of the source coil Cp acquired previously is not more than a predetermined value.
  • the living body observation system according to the present embodiment is configured to include a control unit 223A instead of the control unit 223 according to the first embodiment, while the rest is the same as the living body observation system 1 according to the first embodiment. It has the composition of.
  • the control unit 223A includes a table storage unit 223a, a candidate vector calculation unit 223b, an electromotive voltage error determination unit 223f, an image generation unit 223g, selectors 223i and 223j, and an electromotive voltage error calculation unit. 223k and a selector control unit 223s.
  • the control unit 223A is configured to be able to perform control related to the output of the drive signal to the source coils C1 to Cn with respect to the drive signal transmission unit 221. Under such control of the control unit 223A, the drive signal transmission unit 221 outputs a drive signal so that, for example, the source coils C1 to Cn are sequentially driven one by one.
  • the selector 223i is configured to select a magnetic field detection signal output from any one of the coil groups 211 to 214 and output it to the candidate vector calculation unit 223b based on the control of the selector control unit 223s. ing.
  • the selector 223j is configured to select a magnetic field detection signal output from any one of the coil groups 211 to 214 and output it to the electromotive voltage error calculation unit 223k based on the control of the selector control unit 223s. Has been.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223k reads the same coordinate data tq read by the candidate vector calculation unit 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation unit 223c, based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a, and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b, the estimated electromotive voltage corresponding to the coordinate data tq Is calculated.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223c generates an electromotive voltage error ⁇ vx that is a difference between the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output via the magnetic field detection signal receiving unit 222 and the selector 223j and the above-described estimated electromotive voltage. , ⁇ vy and ⁇ vz, and outputs the calculation result to the electromotive voltage error determination unit 223f.
  • the selector control unit 223 s inputs / outputs magnetic field detection signals in the selectors 223i and 223j while monitoring the execution status of the calculations in the candidate vector calculation unit 223b, the electromotive voltage error determination unit 223f, and the electromotive voltage error calculation unit 223k as needed. Control for setting such a route as an appropriate route is performed. Details of such control will be described later.
  • a magnetic field detection signal corresponding to the magnetic field is output from each coil of the coil groups 211, 212, 213, and 214 (step S101 in FIG. 7).
  • the selector control unit 223s determines whether the candidate vector calculation unit 223b, the electromotive voltage error determination unit 223f, and the electromotive voltage error calculation unit 223k perform calculation from one coil group among the coil groups 211 to 214.
  • the path of the selector 223i is set so that the output magnetic field detection signal is input to the candidate vector calculation unit 223b, and the magnetic field detection signals output from the other three coil groups other than the one coil group are electromotive voltages.
  • Control for setting the path of the selector 223j so as to be sequentially input to the error calculation unit 223k is performed (step S102 in FIG. 7).
  • the selector control unit 223s sets the path of the selector 223i so that the magnetic field detection signal output from the coil group 211 is input to the candidate vector calculation unit 223b, and from the coil groups 212 to 214. Control is performed to set the path of the selector 223j so that the output magnetic field detection signal is sequentially input to the electromotive voltage error calculation unit 223k.
  • the path of the selector 223j is not limited to the one in which the magnetic field detection signals from the other three coil groups are sequentially input to the electromotive voltage error calculation unit 223k.
  • the path of the selector 223j may be set so that the magnetic field detection signal is simultaneously input to the electromotive voltage error calculation unit 223k.
  • the candidate vector calculation unit 223b reads the coordinate data tq from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the candidate vector calculation unit 223b selects the candidate vector corresponding to the coordinate data tq based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output via the selector 223i. Is calculated (step S103 in FIG. 7), and the calculation result is output to the electromotive voltage error calculator 223k.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223k reads the same coordinate data tq read by the candidate vector calculation unit 223b from the coordinate data included in the table data 223h of the table storage unit 223a. Thereafter, the electromotive voltage error calculation unit 223k, based on the coordinate data tq read from the table storage unit 223a and the calculation result of the candidate vector output from the candidate vector calculation unit 223b, the estimated electromotive voltage corresponding to the coordinate data tq. Is calculated (step S104 in FIG. 7).
  • the electromotive voltage error calculation unit 223k calculates electromotive voltage errors ⁇ vx, ⁇ vy, and ⁇ vz that are differences between the voltage (signal level) of the magnetic field detection signal output through the selector 223j and the estimated electromotive voltage described above. Calculation is performed in each of the other three coil groups (step S105 in FIG. 7), and nine electromotive voltage errors obtained as the calculation results are added (step S106 in FIG. 7), and then the addition obtained as the addition result The value is stored and held in a memory (not shown) provided in itself.
  • the selector control unit 223s detects that the addition value has been calculated based on the execution status of the calculations in the candidate vector calculation unit 223b, the electromotive voltage error determination unit 223f, and the electromotive voltage error calculation unit 223k, It is determined whether or not the magnetic field detection signals of the coil groups (coil groups 211 to 214) have already been input to the candidate vector calculation unit 223b (step S107 in FIG. 7). Then, when there is a coil group to which no magnetic field detection signal is input, the selector control unit 223s returns to step S102 in FIG. 7, and the magnetic field detection signal from the coil group is input to the candidate vector calculation unit 223b. As described above, the routes in the selectors 223i and 223j are reset. Further, when the magnetic field detection signals of all the coil groups have already been input to the candidate vector calculation unit 223b, the selector control unit 223s outputs a completion signal indicating that fact to the electromotive voltage error calculation unit 223k.
  • the candidate vector calculated for each coil group is obtained by repeating the processing of steps S102 to S107 in FIG. 7 until the completion signal is output from the selector control unit 223s.
  • the added value of the electromotive voltage error corresponding to is stored in the memory of the electromotive voltage error calculation unit 223k.
  • the electromotive voltage error calculation unit 223k determines all the added values (four types of addition values) stored in the memory of the electromotive voltage error calculation unit 223k. After output to the unit 223f, the memory is reset.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f performs addition processing on the four types of addition values output from the electromotive voltage error calculation unit 223k corresponding to all the electromotive voltage errors corresponding to the coordinate data tq (step in FIG. 7). S108). Further, before and after such an addition process, the electromotive voltage error determination unit 223f reads the same coordinate data tq as that read by the candidate vector calculation unit 223b.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines whether or not all the electromotive voltage error addition processing results corresponding to the coordinate data tq are minimum with respect to the electromotive voltage error addition processing results obtained before this time. A determination is made (step S109 in FIG. 7).
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines that the electromotive voltage error addition processing result corresponding to the coordinate data tq is the minimum
  • the electromotive voltage error determination unit 223f updates the maximum likelihood position information according to the addition processing result (FIG. 7 step S110), the process proceeds to step S112 in FIG.
  • the electromotive voltage error determination unit 223f determines that the electromotive voltage error addition process result corresponding to the coordinate data tq is not the minimum, the electromotive voltage error determination unit 223f discards the addition process result and obtains the maximum likelihood position obtained before this While maintaining the information (step S111 in FIG. 7), the process proceeds to step S112 in FIG.
  • the above-described maximum likelihood position information is information stored in a memory (not shown) provided in the electromotive voltage error determination unit 223f, and the addition processing when the electromotive voltage error addition processing result becomes the minimum value.
  • step S110 since there is no previous maximum likelihood position information, the process proceeds to step S110 without performing the determination process in step S109 of FIG. 7, and the electromotive voltage error obtained in step S108 is not detected.
  • the addition processing result and the coordinate data t1 associated with the addition processing result are stored in the above-mentioned memory as maximum likelihood position information.
  • step S112 in FIG. 7 when the processing for all the coordinate data t1 to tm is not completed in each unit of the control unit 223A described above (step S112 in FIG. 7), the next coordinate data t (q + 1) is read. After (step S113 in FIG. 7), the processing in steps S102 to S111 in FIG. 7 is performed using the coordinate data t (q + 1). Further, when the processing for all the coordinate data t1 to tm is completed (step S112 in FIG. 7), the electromotive voltage error determination unit 223f stores the coordinate data included in the maximum likelihood position information held by itself at that time. And obtained as the estimated position of the source coil Cp (step S114 in FIG. 7).
  • step S115 in FIG. 7 When the estimated positions of all the source coils C1 to Cn are not obtained (step S115 in FIG. 7), based on the magnetic field detection signal corresponding to the magnetic field emitted from the next source coil C (p + 1), The processing from step S101 to step S114 in FIG. 7 is performed (step S115 in FIG. 7).
  • the electromotive voltage error determination unit 223f outputs information on the estimated positions of the source coils C1 to Cn to the image generation unit 223g.
  • the image generation unit 223g generates a shape detection image indicating the shape of the insertion unit 11 based on the estimated positions of the source coils C1 to Cn output from the electromotive voltage error determination unit 223f. Further, the image generation unit 223g displays the most base side (base end side) of the shape detection image at the center of the lowermost part in the display screen of the display 23 based on the reference position specified by the reference position specifying device 24. Set the display position as follows. The image generation unit 223g generates a video signal based on the shape detection image with the display position set, and outputs the video signal to the display 23.
  • the estimated position of the source coil can be obtained without performing the calculation using the direction of the source coil as a variable. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of calculation when obtaining the estimated position of the source coil, that is, the time required for detecting the shape of the probe inserted into the subject is smaller than that of the conventional method. Can be shortened.
  • substantially the same effects as those of the first embodiment are obtained with respect to the improvement in the responsiveness to the insertion operation (and the removal operation) of the insertion portion and the improvement in the image quality of the shape detection image. be able to.
  • the calculation for obtaining the direction of the source coil is performed for each coil group provided in the sense coil unit. Therefore, according to the present embodiment, the estimated position of the source coil can be obtained with high accuracy while reducing the amount of calculation.
  • the shift correction processing for correcting the shift of the display position of the shape detection image caused by the movement of the subject lying on the examination bed is further performed. Also good.
  • the above-described shift correction processing detects, for example, how much the display position on the most base side (base end side) of the shape detection image is shifted from the bottom center in the display screen of the display,
  • the process of horizontally moving the shape detection image according to the detection result can be realized by incorporating it as a part of the process of the image generation unit 223g.
  • the shape detection image can be displayed at an easily viewable position in the display screen of the display.
  • information regarding the insertion state of the insertion portion may be displayed together with the shape detection image.
  • the processing related to the marker display can be realized by being incorporated as part of the processing of the image generation unit 223g, similarly to the processing related to the display of the gauge indicating the total length and the insertion length of the insertion portion.
  • an inclination correction process for correcting a change in the display shape of the shape detection image caused by the inclination of the sense coil unit may be further performed.
  • the tilt correction process described above detects, for example, the tilt angle (relative to the vertical direction) of the sense coil unit based on a detection signal from an acceleration sensor (tilt sensor) provided in the sense coil unit. It can be realized by incorporating a process of deforming and / or moving the shape detection image in accordance with the detection result as part of the process of the image generation unit 223g.
  • the tilt correction process described above is performed to solve such a problem, and even if the sense coil unit is tilted with respect to the vertical direction, as long as the position of the source coil does not change, This is a process for always displaying a shape detection image having the same shape as when the sense coil unit is not tilted with respect to the vertical direction.

Abstract

　本発明のプローブ形状検出装置は、細長形状のプローブの長手方向に設けられた磁界発生素子から発せられた磁界を相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出し、該磁界成分を検出した際に生じる起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第１及び第２の磁界検出部と、第１の磁界検出部において生じた起電圧群及び一の候補位置情報に基づいて磁界発生素子の向きを示す候補ベクトルを算出する候補ベクトル演算部と、一の候補位置情報及び候補ベクトルに基づいて推定起電圧を算出する推定起電圧演算部と、第２の磁界検出部において生じた起電圧群と推定起電圧との間の誤差を最小とする候補位置を磁界発生素子の推定位置として取得する推定位置取得部と、を有する。

Description

プローブ形状検出装置及びプローブ形状検出方法
　本発明は、プローブ形状検出装置及びプローブ形状検出方法に関し、特に、磁界を用いてプローブの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方法に関するものである。
　内視鏡等のプローブを被検体内に挿入して対象部位の観察及び処置を行う場合においては、被検体内に挿入されたプローブの形状を検出可能な検出装置を併用することにより、挿入操作の円滑化が図られている。そして、このような検出装置としては、例えば、日本国特開平９－８４７４５号公報に開示されたものが広く知られている。
　日本国特開平９－８４７４５号公報には、プローブ内に配置された複数の磁界発生素子（ソースコイル）から発せられた磁界を磁界検出素子（センスコイル）において検出可能な構成を有し、磁界検出素子において実際に生じた電圧の測定値と磁界検出素子において生じるものと推定される電圧の推定値との差が最小となるように各磁界発生素子の位置及び向きを推定した推定結果に基づいてプローブの形状を検出する技術が開示されている。
　また、前述の検出装置においては、例えば、ニュートンラプソン法または多変量解析を用いた演算を行うことにより得られる位置情報の推定結果に基づき、プローブの形状を検出するような手法が従来用いられている。
　ここで、日本国特開平９－８４７４５号公報に開示された技術によれば、ＸＹＺ座標系におけるソースコイルの位置及び向きを示す６つの変数を用いた演算を経て前述の電圧の推定値を算出している。そのため、日本国特開平９－８４７４５号公報に開示された技術によれば、ソースコイルの位置及び向きの最終的な推定結果を得るまでに多大な演算量を要し、結果的に、プローブの形状を検出する際に非常に長い時間がかかってしまう、という課題が生じている。
　また、ニュートンラプソン法または多変量解析を用いて位置情報を推定する場合には、例えば、前述の６つの変数に基づく偏微分方程式の解を求めるといったような、比較的複雑な演算を繰り返し行う必要がある。そのため、ニュートンラプソン法または多変量解析を前述の検出装置に適用した場合には、位置情報の最終的な推定結果を得るまでに多大な演算量を要し、結果的に、プローブの形状を検出する際に非常に長い時間がかかってしまう、という課題が生じている。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、被検体内に挿入されたプローブの形状を検出する際にかかる時間を従来に比べて短縮することが可能なプローブ形状検出装置及びプローブ形状検出方法を提供することを目的としている。
　本発明のプローブ形状検出装置は、細長形状を具備するプローブの長手方向に沿って設けられた磁界発生素子から磁界を発生させるための駆動信号を送信する駆動信号送信部と、前記磁界発生素子から発せられた磁界を相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第１の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第１の磁界検出部と、前記第１の磁界検出部とは異なる位置に設けられ、前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第２の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第２の磁界検出部と、前記磁界発生素子が取り得る候補位置を示す候補位置情報が複数格納された候補位置格納部と、前記第１の起電圧群と、前記候補位置格納部から読み込んだ一の候補位置情報と、に基づき、該一の候補位置情報に対応する位置に前記磁界発生素子が存在すると仮定した場合の前記磁界発生素子の向きを示す候補ベクトルを算出する候補ベクトル演算部と、前記候補位置格納部から読み込んだ前記一の候補位置情報と、前記候補ベクトル演算部において算出された前記候補ベクトルと、に基づき、前記磁界発生素子から発せられる磁界を検出した際に生じると推定される推定起電圧を算出する推定起電圧演算部と、前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差を算出する誤差演算部と、前記誤差演算部の算出結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記誤差を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する推定位置取得部と、前記推定位置取得部において取得された各推定位置に基づき、前記プローブの形状を示す形状検出画像を生成する画像生成部と、を有する。
　本発明のプローブ形状検出方法は、細長形状を具備するプローブの長手方向に沿って設けられた磁界発生素子から磁界を発生させるための駆動信号を送信する駆動信号送信ステップと、前記磁界発生素子から発せられた磁界を相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第１の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第１の磁界検出ステップと、前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第２の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第２の磁界検出ステップと、前記第１の起電圧群と、前記磁界発生素子が取り得る候補位置を示す候補位置情報が複数格納された候補位置格納部から読み込んだ一の候補位置情報と、に基づき、該一の候補位置情報に対応する位置に前記磁界発生素子が存在すると仮定した場合の前記磁界発生素子の向きを示す候補ベクトルを算出する候補ベクトル演算ステップと、前記候補位置格納部から読み込んだ前記一の候補位置情報と、前記候補ベクトル演算ステップにおいて算出された前記候補ベクトルと、に基づき、前記磁界発生素子から発せられる磁界を検出した際に生じると推定される推定起電圧を算出する推定起電圧演算ステップと、前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差を算出する誤差演算ステップと、前記誤差演算ステップの算出結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記誤差を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する推定位置取得ステップと、前記推定位置取得ステップにおいて取得された各推定位置に基づき、前記プローブの形状を示す形状検出画像を生成する画像生成ステップと、を有する。
本発明の実施例に係るプローブ形状検出装置を含む生体観測システムの要部を示す図。 センスコイルユニットに設けられた各コイル群の配置を、センスコイルユニットの正面から見た場合の一例を示す図。 第１の実施例の内視鏡形状演算処理装置に設けられた制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図。 テーブル格納部に格納されたテーブルデータを示す図。 第１の実施例のプローブ形状検出装置において行われる処理及び動作等を示すフローチャート。 第２の実施例の内視鏡形状演算処理装置に設けられた制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図。 第２の実施例のプローブ形状検出装置において行われる処理及び動作等を示すフローチャート。 形状検出画像の表示位置のずれを補正する処理を説明するための図。 挿入部の挿入状態等に関する情報を形状検出画像に併せて表示した場合を示す図。 ソースコイルとセンスコイルユニットとの位置関係の一例を示す図。 ディスプレイの表示画面に表示される形状検出画像の一例を示す図。 ソースコイルとセンスコイルユニットとの位置関係の、図１０とは異なる例を示す図。 ディスプレイの表示画面に表示される形状検出画像の、図１１とは異なる例を示す図。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施例）
　図１から図５は、本発明の第１の実施例に係るものである。
　生体観測システム１は、図１に示すように、内視鏡４を用いて被検体の内部の観察を行うことが可能な内視鏡装置２と、該被検体の内部に挿入された内視鏡４の形状を検出することが可能な内視鏡形状検出装置３と、を有して構成されている。
　内視鏡装置２は、被検体の内部の被写体を撮像して撮像信号を出力する内視鏡４と、被写体を照明するための照明光（例えば面順次のＲＧＢ光）を内視鏡４へ供給する光源装置５と、内視鏡４から出力される撮像信号に信号処理を施して映像信号を出力するビデオプロセッサ６と、ビデオプロセッサ６から出力される映像信号に応じた被写体の像を表示するモニタ７と、を有して構成されている。
　プローブとしての機能を有する内視鏡４は、可撓性を具備する細長形状の挿入部１１と、挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、を有して構成されている。
　挿入部１１の内部には、光源装置５から供給される照明光を挿入部１１の先端部１４に設けられた照明窓（図示せず）へ伝送する導光路として構成されたライトガイド１３が、長手方向に沿って挿通配置されている。すなわち、光源装置５から供給される照明光は、ライトガイド１３と、前記照明窓と、を少なくとも経て被写体へ出射される。
　また、挿入部１１の内部には、磁界発生素子である複数のソースコイルＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎ（Ｃ１～Ｃｎと略記）が、長手方向に沿って所定の間隔を有して配置されている。なお、本実施例においては、ソースコイルＣ１が挿入部１１の最も先端側に配置されているとともに、ソースコイルＣｎが挿入部１１の最も基端側に配置されているものとして説明を行う。
　ソースコイルＣ１～Ｃｎは、内視鏡形状検出装置３から出力される駆動信号に応じた磁界を周囲に発する。そして、ソースコイルＣ１～Ｃｎから発せられた磁界は、内視鏡形状検出装置３のセンスコイルユニット２１により各々検出される。
　挿入部１１の先端部１４の後端側には、湾曲自在に構成された湾曲部（図示せず）が設けられている。前記湾曲部は、操作部１２に設けられた湾曲操作ノブ（図示せず）等の操作に応じて所望の方向に湾曲させることができる。
　内視鏡４の操作部１２には、前述の湾曲操作ノブに加え、生体観測システム１により実現される諸機能のオンオフの切り替え等に係る操作指示を行うことが可能な、スコープスイッチ群１２ａが設けられている。
　一方、先端部１４における照明窓（図示せず）に隣接する位置には、対物レンズ１５が取り付けられた観察窓（図示せず）が設けられている。また、対物レンズ１５の結像位置には、ＣＣＤ等からなる撮像素子１６の撮像面が配置されている。
　撮像素子１６は、信号線を介してビデオプロセッサ６と電気的に接続されるとともに、対物レンズ１５により結像された被写体の光学像に応じた撮像信号を生成してビデオプロセッサ６へ出力する。
　なお、光源装置５は、例えば、面順次のＲＧＢ光を照明光として供給する場合には、各々の光が供給される期間に同期した同期信号をビデオプロセッサ６に出力するものとする。このとき、ビデオプロセッサ６は、光源装置５から出力される前記同期信号に同期して信号処理を行うものとする。
　プローブ形状検出装置としての機能を有する内視鏡形状検出装置３は、ソースコイルＣ１～Ｃｎから発せられた磁界の検出結果に応じた磁界検出信号を出力するセンスコイルユニット２１と、センスコイルユニット２１から出力される磁界検出信号に基づいて挿入部１１の形状（挿入形状）を推定する内視鏡形状演算処理装置２２と、内視鏡形状演算処理装置２２の処理結果に応じた画像（形状検出画像）を表示するディスプレイ２３と、ディスプレイ２３に表示される画像（形状検出画像）の基準位置を指定する基準位置指定装置２４と、を有して構成されている。
　センスコイルユニット２１は、例えば患者が横臥した検査ベッドの周辺部等に配置可能であるとともに、ソースコイルＣ１～Ｃｎから発せられた磁界の検出結果に応じた磁界検出信号を内視鏡形状演算処理装置２２へ出力可能に構成されている。
　また、センスコイルユニット２１は、図２に示すように、ソースコイルＣ１～Ｃｎから発せられた磁界を、相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出可能に構成されたコイル群２１１、２１２、２１３及び２１４を有している。
　コイル群２１１は、センスコイルユニット２１の左右方向に相当するｘ軸方向に向けて配置されたコイル２１１ｘと、センスコイルユニット２１の上下方向に相当するｙ軸方向に向けて配置されたコイル２１１ｙと、センスコイルユニット２１の奥行方向に相当するｚ軸方向に向けて配置されたコイル２１１ｚと、の３つのコイルを１組として構成されている。
　コイル群２１２は、センスコイルユニット２１の左右方向に相当するｘ軸方向に向けて配置されたコイル２１２ｘと、センスコイルユニット２１の上下方向に相当するｙ軸方向に向けて配置されたコイル２１２ｙと、センスコイルユニット２１の奥行方向に相当するｚ軸方向に向けて配置されたコイル２１２ｚと、の３つのコイルを１組として構成されている。
　コイル群２１３は、センスコイルユニット２１の左右方向に相当するｘ軸方向に向けて配置されたコイル２１３ｘと、センスコイルユニット２１の上下方向に相当するｙ軸方向に向けて配置されたコイル２１３ｙと、センスコイルユニット２１の奥行方向に相当するｚ軸方向に向けて配置されたコイル２１３ｚと、の３つのコイルを１組として構成されている。
　コイル群２１４は、センスコイルユニット２１の左右方向に相当するｘ軸方向に向けて配置されたコイル２１４ｘと、センスコイルユニット２１の上下方向に相当するｙ軸方向に向けて配置されたコイル２１４ｙと、センスコイルユニット２１の奥行方向に相当するｚ軸方向に向けて配置されたコイル２１４ｚと、の３つのコイルを１組として構成されている。
　以上に述べた構成によれば、例えば、ソースコイルＣｐ（１≦ｐ≦ｎ）から磁界が発せられた場合、該磁界のｘ軸方向の磁界成分に応じた起電圧がコイル２１１ｘ～２１４ｘにおいてそれぞれ生じた後、該起電圧に応じた磁界検出信号が内視鏡形状演算処理装置２２へ出力される。また、以上に述べた構成によれば、例えば、ソースコイルＣｐから磁界が発せられた場合、該磁界のｙ軸方向の磁界成分に応じた起電圧がコイル２１１ｙ～２１４ｙにおいてそれぞれ生じた後、該起電圧に応じた磁界検出信号が内視鏡形状演算処理装置２２へ出力される。さらに、以上に述べた構成によれば、例えば、ソースコイルＣｐから磁界が発せられた場合、該磁界のｚ軸方向の磁界成分に応じた起電圧がコイル２１１ｚ～２１４ｚにおいてそれぞれ生じた後、該起電圧に応じた磁界検出信号が内視鏡形状演算処理装置２２へ出力される。
　内視鏡形状演算処理装置２２は、図１に示すように、駆動信号送信部２２１と、磁界検出信号受信部２２２と、制御部２２３と、を有して構成されている。また、内視鏡形状演算処理装置２２は、信号線を介してビデオプロセッサ６との通信を行うことができるように構成されている。
　駆動信号送信部２２１は、ソースコイルＣ１～Ｃｎのうち、複数のソースコイルをそれぞれ異なる周波数により同時に駆動させるための駆動信号を内視鏡４へ送信する。または、駆動信号送信部２２１は、ソースコイルＣ１～Ｃｎを同一の周波数により１個ずつ順次駆動させるための駆動信号を内視鏡４へ送信する。なお、本実施例においては、後者の場合、すなわち、ソースコイルＣ１～Ｃｎを同一の周波数により１個ずつ順次駆動させるための駆動信号が内視鏡４へ送信される場合について説明を行う。そして、このような駆動信号が送信されることにより、各ソースコイル毎に個別のタイミングで交流磁界が発せられる。
　磁界検出信号受信部２２２は、センスコイルユニット２１から出力される各磁界検出信号に対して周波数分離等の信号処理を施す。そして、磁界検出信号受信部２２２は、前記信号処理を施した後の各磁界検出信号をコイル群毎に分けて出力する。
　制御部２２３は、図３に示すように、テーブル格納部２２３ａと、候補ベクトル演算部２２３ｂと、起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅと、起電圧誤差判定部２２３ｆと、画像生成部２２３ｇと、を有して構成されている。また、制御部２２３は、ソースコイルＣ１～Ｃｎへの駆動信号の出力に係る制御を駆動信号送信部２２１に対して行うことができるように構成されている。このような制御部２２３の制御により、駆動信号送信部２２１は、例えば、ソースコイルＣ１～Ｃｎを１つずつ順番に駆動させるように駆動信号を出力する。
　テーブル格納部２２３ａには、センスコイルユニット２１の磁界の検出範囲内においてソースコイルＣ１～Ｃｎがそれぞれ取り得る候補位置に相当する、ｍ個の座標データがテーブルデータとして格納されている。具体的には、テーブル格納部２２３ａには、例えば図４に示すように、ｔ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）～ｔｍ（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）のｍ個の座標データを含むテーブルデータ２２３ｈが格納されている。
　候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、座標データｔｑ（１≦ｑ≦ｍ）を読み込む。その後、候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、コイル群２１１の３つのコイル（２１１ｘ、２１１ｙ及び２１１ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）とに基づき、該座標データｔｑに対応する候補ベクトルを算出し、算出結果を起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅへそれぞれ出力する。
　なお、前述の候補ベクトルは、座標データｔｑに対応する位置にソースコイルが存在すると仮定した場合の該ソースコイルの向きを示すパラメータである。
　起電圧誤差演算部２２３ｃは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｃは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する。そして、起電圧誤差演算部２２３ｃは、コイル群２１２の３つのコイル（２１２ｘ、２１２ｙ及び２１２ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ１、Δｖｙ１及びΔｖｚ１を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する。
　なお、前述の推定起電圧は、座標データｔｑに対応する位置にソースコイルが存在し、かつ、該ソースコイルが候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの向きを向いていると仮定した場合に、該ソースコイルから発せられる磁界を検出した際に生じると推定される起電圧の値を示すパラメータである。
　起電圧誤差演算部２２３ｄは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｄは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する。そして、起電圧誤差演算部２２３ｄは、コイル群２１３の３つのコイル（２１３ｘ、２１３ｙ及び２１３ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ２、Δｖｙ２及びΔｖｚ２を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する。
　起電圧誤差演算部２２３ｅは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｅは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する。そして、起電圧誤差演算部２２３ｅは、コイル群２１４の３つのコイル（２１４ｘ、２１４ｙ及び２１４ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ３、Δｖｙ３及びΔｖｚ３を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する。
　起電圧誤差判定部２２３ｆは、起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅからそれぞれ出力される各起電圧誤差の値（Δｖｘ１、Δｖｙ１、Δｖｚ１、Δｖｘ２、Δｖｙ２、Δｖｚ２、Δｖｘ３、Δｖｙ３及びΔｖｚ３）を加算した結果に基づく判定処理を行うことにより、テーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、ソースコイル毎の推定位置を取得して順次蓄積する。そして、起電圧誤差判定部２２３ｆは、ソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置を蓄積し終わった際に、該推定位置を画像生成部２２３ｇへ出力する。なお、前述の判定処理の詳細については、後程説明を行う。
　画像生成部２２３ｇは、起電圧誤差判定部２２３ｆから出力されるソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置に基づいて挿入部１１の形状を示す形状検出画像を生成する。また、画像生成部２２３ｇは、基準位置指定装置２４により指定された基準位置に基づき、例えば、形状検出画像の最も根元側（基端側）がディスプレイ２３の表示画面内の最下部の中央に表示されるように表示位置を設定する。そして、画像生成部２２３ｇは、表示位置が設定された状態の形状検出画像に基づいて映像信号を生成してディスプレイ２３へ出力する。
　基準位置指定装置２４は、内視鏡形状演算処理装置２２に接続されているとともに、術者等により操作されるスイッチ２４１と、コイル２４２と、を有している。
　スイッチ２４１は、術者等の操作に応じ、コイル２４２からの磁界の発生状態をオンまたはオフにする指示を駆動信号送信部２２１に対して行うことができるように構成されている。このような構成によれば、スイッチ２４１においてコイル２４２から磁界を発生させる（磁界の発生状態をオンにする）指示がなされた場合、該指示を受けた駆動信号送信部２２１からの駆動信号がコイル２４２へ供給され、該駆動信号に応じた磁界がコイル２４２から発せられる。
　コイル２４２から発せられた磁界は、該磁界の検出結果に応じた磁界検出信号としてセンスコイルユニット２１から出力され、磁界検出信号受信部２２２を経た後、制御部２２３に入力される。その後、制御部２２３のテーブル格納部２２３ａ、候補ベクトル演算部２２３ｂ、起電圧誤差演算部２２３ｃ、起電圧誤差演算部２２３ｄ、起電圧誤差演算部２２３ｅ、及び、起電圧誤差判定部２２３ｆの各部において、磁界検出信号に基づく処理が行われることにより、コイル２４２の推定位置を得ることができる。そして、画像生成部２２３ｇは、コイル２４２の推定位置を前述の基準位置として用いることにより、形状検出画像の表示位置の設定を行う。
　次に、本実施例の作用について説明を行う。
　まず、術者等は、図１に示すように生体観測システム１の各部を接続した後、該各部の電源を投入する。
　内視鏡形状演算処理装置２２は、自身の電源が投入された直後において、故障箇所の有無に係る自己診断を行う。具体的には、内視鏡形状演算処理装置２２の各部は、電源が投入された直後に、駆動信号送信部２２１→磁界検出信号受信部２２２、磁界検出信号受信部２２２→制御部２２３、及び、制御部２２３→駆動信号送信部２２１の３つの経路において、故障診断用の信号の送受信を行う。そして、内視鏡形状演算処理装置２２は、前述の３つの経路のうちの少なくとも１つの経路において故障診断用の信号の送受信がなされていないことを検出した場合に、例えば、自身の外表面に設けられたＬＥＤ（図示せず）を点滅させる等の動作を行うことにより、自身に故障箇所が存在する旨を術者等に報知する。
　一方、術者等は、内視鏡形状演算処理装置２２に故障箇所が存在しないことを確認した後、検査ベッド（図示せず）に横たわった患者の肛門付近に基準位置指定装置２４を配置してスイッチ２４１を操作することにより、コイル２４２から磁界を発生させる（磁界の発生状態をオンにする）指示を行う。
　コイル２４２から発せられた磁界は、センスコイルユニット２１における該磁界の検出結果に応じた磁界検出信号として出力され、磁界検出信号受信部２２２を経た後、制御部２２３に入力される。その後、制御部２２３のテーブル格納部２２３ａ、候補ベクトル演算部２２３ｂ、起電圧誤差演算部２２３ｃ、起電圧誤差演算部２２３ｄ、起電圧誤差演算部２２３ｅ、及び、起電圧誤差判定部２２３ｆの各部において、磁界検出信号に基づく処理が行われることにより、コイル２４２の推定位置が取得される。そして、画像生成部２２３ｇは、コイル２４２の推定位置を前述の基準位置として用いることにより、形状検出画像の表示位置の設定を行う。
　以上に述べたような場合においては、患者の肛門付近に相当する位置がディスプレイ２３の表示画面内の最下部の中央に位置するように基準位置が指定される。すなわち、患者の肛門から挿入するタイプの内視鏡４を用いて観察を行う際に、患者の肛門付近に相当する位置を基準位置として指定することにより、形状検出画像の最も根元側（基端側）がディスプレイ２３の表示画面内の最下部の中央に表示されるように表示位置が設定される。
　なお、本実施例によれば、スコープスイッチ群１２ａのいずれか１つのスイッチにスイッチ２４１の機能を持たせ、さらに、挿入部１１の最も基端側に配置されたソースコイルＣｎにコイル２４２の機能を持たせることにより、基準位置の指定に係る操作を実現することもできる。このような場合、術者等は、ソースコイルＣｎが配置された位置まで挿入部１１を挿入した後でスコープスイッチ群１２ａを操作することにより、ソースコイルＣｎから磁界を発生させればよい。
　また、本実施例によれば、基準位置指定装置２４にコイル２４２のみを設けるとともに、ビデオプロセッサ６または内視鏡形状演算処理装置２２に接続可能なキーボード（図示せず）の所定のキーにスイッチ２４１の機能を持たせるようにしてもよい。
　術者等は、基準位置指定装置２４を用いて基準位置の指定に係る操作を行った後、モニタ７に表示される被写体の像を見ながら挿入部１１を患者の体腔内に挿入してゆく。また、患者の体腔内への挿入部１１の挿入が開始されるタイミングに相前後して、ソースコイルＣ１～Ｃｎから磁界が発せられる。
　ここで、本実施例の内視鏡形状検出装置３の動作及び処理等に係る説明を、図５のフローチャートを参照しつつ行う。なお、以降においては、説明の簡単のため、各ソースコイルから発せられた磁界がソースコイルＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎの順番に検出されるとともに、この順番で磁界検出信号が出力される場合を例に挙げて述べる。
　ソースコイルＣｐから磁界が発せられると、該磁界に応じた磁界検出信号がコイル群２１１、２１２、２１３及び２１４の各コイルから出力される（図５のステップＳ１）。
　候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、座標データｔｑを読み込む。その後、候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、コイル群２１１の３つのコイル（２１１ｘ、２１１ｙ及び２１１ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）とに基づき、該座標データｔｑに対応する候補ベクトルを算出し（図５のステップＳ２）、算出結果を起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅへそれぞれ出力する。
　起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する（図５のステップＳ３）。
　起電圧誤差演算部２２３ｃは、コイル群２１２の３つのコイル（２１２ｘ、２１２ｙ及び２１２ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ１、Δｖｙ１及びΔｖｚ１を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する（図５のステップＳ４）。
　起電圧誤差演算部２２３ｄは、コイル群２１３の３つのコイル（２１３ｘ、２１３ｙ及び２１３ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ２、Δｖｙ２及びΔｖｚ２を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する（図５のステップＳ４）。
　起電圧誤差演算部２２３ｅは、コイル群２１４の３つのコイル（２１４ｘ、２１４ｙ及び２１４ｚ）から磁界検出信号受信部２２２を経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ３、Δｖｙ３及びΔｖｚ３を算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する（図５のステップＳ４）。
　起電圧誤差判定部２２３ｆは、起電圧誤差演算部２２３ｃ、２２３ｄ及び２２３ｅからそれぞれ出力される各起電圧誤差の値（Δｖｘ１、Δｖｙ１、Δｖｚ１、Δｖｘ２、Δｖｙ２、Δｖｚ２、Δｖｘ３、Δｖｙ３及びΔｖｚ３）を加算する（図５のステップＳ５）。また、このような起電圧誤差の加算処理に前後して、起電圧誤差判定部２２３ｆは、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。
　その後、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する起電圧誤差の加算処理結果が、これ以前に得られた起電圧誤差の加算処理結果に対して最小であるか否かの判定を行う（図５のステップＳ６）。そして、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する起電圧誤差の加算処理結果が最小であると判定した場合には、該加算処理結果に応じて最尤位置情報を更新した（図５のステップＳ７）後、図５のステップＳ９の処理へ移行する。また、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する起電圧誤差の加算処理結果が最小ではないと判定した場合には、該加算処理結果を破棄し、これ以前に得た最尤位置情報を維持したまま（図５のステップＳ８）、図５のステップＳ９の処理へ移行する。
　なお、前述の最尤位置情報は、起電圧誤差判定部２２３ｆに設けられた図示しないメモリに格納される情報であって、起電圧誤差の加算処理結果が最小値になった際の該加算処理結果と、該加算処理結果に関連付けられた一の座標データと、を含んでいる。すなわち、図５のステップＳ６における判定処理は、起電圧誤差判定部２２３ｆのメモリに格納された最尤位置情報を読み込むことにより得られた加算処理結果と、図５のステップＳ５において得られた起電圧誤差の加算処理結果と、を比較することにより行われる。そして、このような判定処理の処理結果に応じ、起電圧誤差判定部２２３ｆのメモリに格納された最尤位置情報が適宜書きかえられる。但し、ｑ＝１の場合には、それ以前の最尤位置情報が存在しないため、図５のステップＳ６における判定処理を行わずにステップＳ７へ移行し、ステップＳ５において得られた起電圧誤差の加算処理結果と、該加算処理結果に関連付けられた座標データｔ１と、が最尤位置情報として起電圧誤差判定部２２３ｆのメモリに格納される。
　一方、以上に述べた制御部２２３の各部において、全ての座標データｔ１～ｔｍに対する処理が完了していない場合には（図５のステップＳ９）、次の座標データｔ（ｑ＋１）が読み込まれた（図５のステップＳ１０）後、該座標データｔ（ｑ＋１）を用いて図５のステップＳ２～ステップＳ８の処理が行われる。また、全ての座標データｔ１～ｔｍに対する処理が完了した場合（図５のステップＳ９）、起電圧誤差判定部２２３ｆは、その時点で自身が保持している最尤位置情報に含まれる座標データを、ソースコイルＣｐの推定位置として取得する（図５のステップＳ１１）。
　そして、全てのソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置が得られていない場合には（図５のステップＳ１２）、次のソースコイルＣ（ｐ＋１）から発せられた磁界に応じた磁界検出信号に基づき、図５のステップＳ１～ステップＳ１１の処理が行われる（図５のステップＳ１３）。また、全てのソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置が得られた場合、起電圧誤差判定部２２３ｆは、ソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置の情報を画像生成部２２３ｇへ出力する。
　画像生成部２２３ｇは、起電圧誤差判定部２２３ｆから出力されるソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置に基づいて挿入部１１の形状を示す形状検出画像を生成する。また、画像生成部２２３ｇは、基準位置指定装置２４により指定された基準位置に基づき、形状検出画像の最も根元側（基端側）がディスプレイ２３の表示画面内の最下部の中央に表示されるように表示位置を設定する。そして、画像生成部２２３ｇは、表示位置が設定された状態の形状検出画像に基づいて映像信号を生成してディスプレイ２３へ出力する。
　以上に述べたように、本実施例によれば、ソースコイルの向きを変数として用いた演算を行わずとも、該ソースコイルの推定位置を得ることができる。そのため、本実施例によれば、ソースコイルの推定位置を得る際の演算量を低減することができ、すなわち、被検体内に挿入されたプローブの形状を検出する際にかかる時間を従来に比べて短縮することができる。
　また、本実施例によれば、ソースコイルの推定位置を得る際の演算量が低減されることに伴い、フレームレートを向上させることができ、すなわち、被検体内に挿入されたプローブの形状を示す形状検出画像を従来に比べて滑らかに表示することができる。（なお、本実施例によれば、フレームレートを従来の約３倍程度まで向上させることができる。）
　また、本実施例によれば、ソースコイルの推定位置を得る際の演算量が低減されることに伴い、挿入部の挿入操作（及び抜去操作）に対する応答性を向上させることができ、結果的に、挿入部の挿入操作（及び抜去操作）を効率的に支援することができる。
　ところで、ニュートンラプソン法または多変量解析を用いた従来の演算によれば、例えば、ソースコイルとセンスコイルユニットとの間の距離が近い場合には、解が発散してしまい、すなわち、ソースコイルの推定位置を得られないという状況が発生し得る。さらに、ニュートンラプソン法または多変量解析を用いた従来の演算によれば、ソースコイルとセンスコイルユニットとの間の距離に応じ、ソースコイルの推定位置を得るために要する演算時間が一定しないという状況も発生し得る。これに対し、本実施例によれば、１つのソースコイルの推定位置を得る際の演算回数を一定の回数に制限しているとともに、該一定の回数の演算を経て該１つのソースコイルの一意な推定位置を得ることができるように構成されている。その結果、本実施例によれば、被検体内に挿入されたプローブの形状を示す形状検出画像の画質を従来に比べて向上させることができる。
　なお、本実施例のセンスコイルユニット２１は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に沿ってそれぞれ配置されたコイルからなる候補ベクトル算出用のコイル群と、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に沿ってそれぞれ配置されたコイルからなる起電圧誤差算出用のコイル群と、を少なくとも１つずつ有する限りにおいては、４つのコイル群２１１～２１４を有して構成されるものでなくともよい。
　また、本実施例によれば、全てのソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置を取得して形状検出画像を生成するものに限らず、例えば、所定の１つのソースコイル（例えばソースコイルＣ１）の推定位置を時系列的に取得して図形化することにより、該所定の１つのソースコイルの動きの軌跡に応じた検出画像を生成するものであってもよい。
　さらに、本実施例によれば、図５のステップＳ２～ステップＳ１０に示す処理において、テーブルデータ２２３ｈに含まれる全ての座標データに対する処理を毎回繰り返してソースコイルの推定位置を取得するものに限らず、例えば、テーブルデータ２２３ｈに含まれる全ての座標データのうち、前回取得したソースコイルＣｐの推定位置を基準とした所定の範囲内の座標データ、または、前回取得したソースコイルＣｐの推定位置を用いて算出した範囲内の座標データのいずれかに限定して読み込んで処理を行うことにより、今回のソースコイルＣｐの推定位置を取得するものであってもよい。具体的には、例えば、テーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データのうち、前回取得したソースコイルＣｐの推定位置に相当する座標データとの間の距離が所定値以下となる範囲内に存在する座標データ群に限定して読み込ませるようにすることにより、今回のソースコイルＣｐの推定位置を取得する際の処理に用いられる座標データの数を削減する（絞り込む）ことができる。
（第２の実施例）
　図６及び図７は、本発明の第２の実施例に係るものである。
　なお、本実施例においては、第１の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。
　本実施例の生体観測システムは、第１の実施例における制御部２２３の代わりに制御部２２３Ａを有して構成されている一方で、その他については第１の実施例の生体観測システム１と同様の構成を有している。
　制御部２２３Ａは、図６に示すように、テーブル格納部２２３ａと、候補ベクトル演算部２２３ｂと、起電圧誤差判定部２２３ｆと、画像生成部２２３ｇと、セレクタ２２３ｉ及び２２３ｊと、起電圧誤差演算部２２３ｋと、セレクタ制御部２２３ｓと、を有して構成されている。また、制御部２２３Ａは、ソースコイルＣ１～Ｃｎへの駆動信号の出力に係る制御を駆動信号送信部２２１に対して行うことができるように構成されている。このような制御部２２３Ａの制御により、駆動信号送信部２２１は、例えば、ソースコイルＣ１～Ｃｎを１つずつ順番に駆動させるように駆動信号を出力する。
　セレクタ２２３ｉは、セレクタ制御部２２３ｓの制御に基づき、コイル群２１１～２１４のうち、いずれか１つのコイル群から出力された磁界検出信号を選択して候補ベクトル演算部２２３ｂへ出力できるように構成されている。
　セレクタ２２３ｊは、セレクタ制御部２２３ｓの制御に基づき、コイル群２１１～２１４のうち、いずれか１つのコイル群から出力された磁界検出信号を選択して起電圧誤差演算部２２３ｋへ出力できるように構成されている。
　起電圧誤差演算部２２３ｋは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｃは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する。そして、起電圧誤差演算部２２３ｃは、磁界検出信号受信部２２２及びセレクタ２２３ｊを経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ、Δｖｙ及びΔｖｚを算出し、算出結果を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力する。
　セレクタ制御部２２３ｓは、候補ベクトル演算部２２３ｂ、起電圧誤差判定部２２３ｆ、及び、起電圧誤差演算部２２３ｋにおける演算の実行状況を随時監視しながら、セレクタ２２３ｉ及び２２３ｊにおける磁界検出信号の入出力に係る経路を適切な経路に設定するための制御を行う。なお、このような制御の詳細については、後程説明を行う。
　次に、本実施例の作用について説明を行う。なお、以降においては、制御部２２３の代わりに制御部２２３Ａを設けた場合の内視鏡形状検出装置３の動作及び処理等に係る部分を図７のフローチャートを参照しながら説明するとともに、他の部分については適宜省略しながら説明を進めるものとする。また、以降においては、説明の簡単のため、各ソースコイルから発せられた磁界がソースコイルＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎの順番に検出されるとともに、この順番で磁界検出信号が出力される場合を例に挙げて述べる。
　ソースコイルＣｐから磁界が発せられると、該磁界に応じた磁界検出信号がコイル群２１１、２１２、２１３及び２１４の各コイルから出力される（図７のステップＳ１０１）。
　一方、セレクタ制御部２２３ｓは、候補ベクトル演算部２２３ｂ、起電圧誤差判定部２２３ｆ、及び、起電圧誤差演算部２２３ｋにおける演算の実行状況に基づき、コイル群２１１～２１４のうちの一のコイル群から出力される磁界検出信号が候補ベクトル演算部２２３ｂに入力されるようにセレクタ２２３ｉの経路を設定するとともに、該一のコイル群以外の他の３つのコイル群から出力される磁界検出信号が起電圧誤差演算部２２３ｋに順次入力されるようにセレクタ２２３ｊの経路を設定する制御を行う（図７のステップＳ１０２）。
　具体的には、セレクタ制御部２２３ｓは、例えば、コイル群２１１から出力される磁界検出信号が候補ベクトル演算部２２３ｂに入力されるようにセレクタ２２３ｉの経路を設定するとともに、コイル群２１２～２１４から出力される磁界検出信号が起電圧誤差演算部２２３ｋに順次入力されるようにセレクタ２２３ｊの経路を設定する制御を行う。
　なお、本実施例によれば、前述の他の３つのコイル群からの磁界検出信号が起電圧誤差演算部２２３ｋに順次入力されるようにセレクタ２２３ｊの経路が設定されるものに限らず、該磁界検出信号が起電圧誤差演算部２２３ｋに同時に入力されるようにセレクタ２２３ｊの経路が設定されるものであってもよい。
　候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、座標データｔｑを読み込む。その後、候補ベクトル演算部２２３ｂは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、セレクタ２２３ｉを経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）とに基づき、該座標データｔｑに対応する候補ベクトルを算出し（図７のステップＳ１０３）、算出結果を起電圧誤差演算部２２３ｋへ出力する。
　起電圧誤差演算部２２３ｋは、テーブル格納部２２３ａのテーブルデータ２２３ｈに含まれる各座標データの中から、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。その後、起電圧誤差演算部２２３ｋは、テーブル格納部２２３ａから読み込んだ座標データｔｑと、候補ベクトル演算部２２３ｂから出力される候補ベクトルの算出結果とに基づき、該座標データｔｑに対応する推定起電圧を算出する（図７のステップＳ１０４）。
　また、起電圧誤差演算部２２３ｋは、セレクタ２２３ｊを経て出力された磁界検出信号の電圧（信号レベル）と、前述の推定起電圧と、の差である起電圧誤差Δｖｘ、Δｖｙ及びΔｖｚを前述の他の３つのコイル群のそれぞれにおいて算出し（図７のステップＳ１０５）、算出結果として得られた９個の起電圧誤差を加算した（図７のステップＳ１０６）後、加算結果として得られた加算値を、自身に設けられた図示しないメモリに格納して保持する。
　セレクタ制御部２２３ｓは、候補ベクトル演算部２２３ｂ、起電圧誤差判定部２２３ｆ、及び、起電圧誤差演算部２２３ｋにおける演算の実行状況に基づき、前記加算値が算出されたことを検出した際に、全コイル群（コイル群２１１～２１４）の磁界検出信号が候補ベクトル演算部２２３ｂに入力済であるか否かを判定する（図７のステップＳ１０７）。そして、セレクタ制御部２２３ｓは、磁界検出信号が未入力のコイル群が存在する場合には、図７のステップＳ１０２に戻り、該コイル群からの磁界検出信号が候補ベクトル演算部２２３ｂに入力されるように、セレクタ２２３ｉ及び２２３ｊにおける経路を再設定する。また、セレクタ制御部２２３ｓは、全コイル群の磁界検出信号が候補ベクトル演算部２２３ｂに入力済である場合には、その旨を示す完了信号を起電圧誤差演算部２２３ｋに対して出力する。
　すなわち、本実施例によれば、前述の完了信号がセレクタ制御部２２３ｓから出力されるまでの間、図７のステップＳ１０２～Ｓ１０７の処理が繰り返されることにより、各コイル群毎に算出した候補ベクトルに応じた起電圧誤差の加算値が起電圧誤差演算部２２３ｋのメモリに格納される。そして、起電圧誤差演算部２２３ｋは、前述の完了信号の入力を検出した際に、起電圧誤差演算部２２３ｋのメモリに格納された全ての加算値（４種類の加算値）を起電圧誤差判定部２２３ｆへ出力した後、該メモリをリセットする。
　起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する全ての起電圧誤差に相当する、起電圧誤差演算部２２３ｋから出力される４種類の加算値に対して加算処理を施す（図７のステップＳ１０８）。また、このような加算処理に前後して、起電圧誤差判定部２２３ｆは、候補ベクトル演算部２２３ｂにおいて読み込まれたものと同じ座標データｔｑを読み込む。
　その後、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する全ての起電圧誤差の加算処理結果が、これ以前に得られた起電圧誤差の加算処理結果に対して最小であるか否かの判定を行う（図７のステップＳ１０９）。そして、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する起電圧誤差の加算処理結果が最小であると判定した場合には、該加算処理結果に応じて最尤位置情報を更新した（図７のステップＳ１１０）後、図７のステップＳ１１２の処理へ移行する。また、起電圧誤差判定部２２３ｆは、座標データｔｑに対応する起電圧誤差の加算処理結果が最小ではないと判定した場合には、該加算処理結果を破棄し、これ以前に得た最尤位置情報を維持したまま（図７のステップＳ１１１）、図７のステップＳ１１２の処理へ移行する。
　なお、前述の最尤位置情報は、起電圧誤差判定部２２３ｆに設けられた図示しないメモリに格納される情報であって、起電圧誤差の加算処理結果が最小値になった際の該加算処理結果と、該加算処理結果に関連付けられた一の座標データと、を含んでいる。すなわち、図７のステップＳ１０９における判定処理は、起電圧誤差判定部２２３ｆのメモリに格納された最尤位置情報を読み込むことにより得られた加算処理結果と、図７のステップＳ１０８において得られた起電圧誤差の加算処理結果と、を比較することにより行われる。そして、このような判定処理の処理結果に応じ、起電圧誤差判定部２２３ｆのメモリに格納された最尤位置情報が適宜書きかえられる。但し、ｑ＝１の場合には、それ以前の最尤位置情報が存在しないため、図７のステップＳ１０９における判定処理を行わずにステップＳ１１０へ移行し、ステップＳ１０８において得られた起電圧誤差の加算処理結果と、該加算処理結果に関連付けられた座標データｔ１と、が最尤位置情報として前述のメモリに格納される。
　一方、以上に述べた制御部２２３Ａの各部において、全ての座標データｔ１～ｔｍに対する処理が完了していない場合には（図７のステップＳ１１２）、次の座標データｔ（ｑ＋１）が読み込まれた（図７のステップＳ１１３）後、該座標データｔ（ｑ＋１）を用いて図７のステップＳ１０２～ステップＳ１１１の処理が行われる。また、全ての座標データｔ１～ｔｍに対する処理が完了した場合（図７のステップＳ１１２）、起電圧誤差判定部２２３ｆは、その時点で自身が保持している最尤位置情報に含まれる座標データを、ソースコイルＣｐの推定位置として取得する（図７のステップＳ１１４）。
　そして、全てのソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置が得られていない場合には（図７のステップＳ１１５）、次のソースコイルＣ（ｐ＋１）から発せられた磁界に応じた磁界検出信号に基づき、図７のステップＳ１０１～ステップＳ１１４の処理が行われる（図７のステップＳ１１５）。また、全てのソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置が得られた場合、起電圧誤差判定部２２３ｆは、ソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置の情報を画像生成部２２３ｇへ出力する。
　画像生成部２２３ｇは、起電圧誤差判定部２２３ｆから出力されるソースコイルＣ１～Ｃｎの推定位置に基づいて挿入部１１の形状を示す形状検出画像を生成する。また、画像生成部２２３ｇは、基準位置指定装置２４により指定された基準位置に基づき、形状検出画像の最も根元側（基端側）がディスプレイ２３の表示画面内の最下部の中央に表示されるように表示位置を設定する。そして、画像生成部２２３ｇは、表示位置が設定された状態の形状検出画像に基づいて映像信号を生成してディスプレイ２３へ出力する。
　以上に述べたように、本実施例によれば、ソースコイルの向きを変数として用いた演算を行わずとも、該ソースコイルの推定位置を得ることができる。そのため、本実施例によれば、ソースコイルの推定位置を得る際の演算量を低減することができ、すなわち、被検体内に挿入されたプローブの形状を検出する際にかかる時間を従来に比べて短縮することができる。
　また、本実施例によれば、挿入部の挿入操作（及び抜去操作）に対する応答性の向上、及び、形状検出画像の画質の向上という点について、第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
　一方、以上に述べたように、本実施例によれば、センスコイルユニットに設けられた各コイル群毎に、ソースコイルの向きを求めるための演算が行われるように構成されている。そのため、本実施例によれば、演算量の低減を図りながらも高精度にソースコイルの推定位置を得ることができる。
　ところで、以上に述べた各実施例によれば、検査ベッドに横臥した被検体の動きに応じて生じる形状検出画像の表示位置のずれを補正するためのずれ補正処理がさらに行われるものであってもよい。
　具体的には、前述のずれ補正処理は、例えば、形状検出画像の最も根元側（基端側）の表示位置がディスプレイの表示画面内の最下部の中央からどの程度ずれているかを検出し、検出結果に応じて該形状検出画像を水平移動させる、という処理を画像生成部２２３ｇの処理の一部として組み込むことにより実現することができる。
　そして、前述のずれ補正処理を実施することにより、例えば図８に示すように、ディスプレイの表示画面内の見易い位置に形状検出画像を表示させることができる。
　また、以上に述べた各実施例によれば、挿入部の挿入状態等に関する情報を形状検出画像に併せて表示するものであってもよい。
　具体的には、例えば、図９に示すような挿入部の全長及び挿入長を示すゲージを形状検出画像の横に並べて表示させる、という処理を画像生成部２２３ｇの処理の一部として組み込むことにより実現することができる。
　なお、図９においては、挿入部の全長を示すゲージの側部に沿って、スコープスイッチの所定のスイッチが操作された位置（挿入長）と、キーボードの所定のキーが操作された位置（挿入長）と、をそれぞれ識別可能なマーカが併せて表示されるようにしている。このようなマーカの表示に係る処理についても、挿入部の全長及び挿入長を示すゲージの表示に係る処理と同様に、画像生成部２２３ｇの処理の一部として組み込むことにより実現することができる。
　さらに、以上に述べた各実施例によれば、センスコイルユニットの傾きに伴って生じる形状検出画像の表示形状の変化を補正するための傾き補正処理がさらに行われるものであってもよい。
　具体的には、前述の傾き補正処理は、例えば、センスコイルユニットに設けられた加速度センサ（傾きセンサ）からの検出信号に基づいて該センスコイルユニットの（鉛直方向に対する）傾き角を検出し、検出結果に応じて該形状検出画像を変形及び（または）移動させる、という処理を画像生成部２２３ｇの処理の一部として組み込むことにより実現することができる。
　ここで、センスコイルユニットをソースコイル側へ傾けていない状態で（例えば図１０に示すような位置関係で）ソースコイルからの磁界を検出した場合には、図１１に示すような形状の形状検出画像が表示される。その一方で、センスコイルユニットをソースコイル側へ傾けた状態で（例えば図１２に示すような位置関係で）ソースコイルからの磁界を検出した場合には、挿入部を一切移動させていないにもかかわらず、形状検出画像の表示形状が図１１に示すものから図１３に示すものへ変化してしまう、という問題が従来生じている。
　すなわち、前述の傾き補正処理は、このような問題を解決するために実施されるものであり、センスコイルユニットを鉛直方向に対して傾けたとしても、ソースコイルの位置が変化しない限りにおいては、センスコイルユニットを鉛直方向に対して傾けていない場合と同じ形状の形状検出画像を常に表示させることができるようにするための処理である。
　なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
　本出願は、２０１０年６月９日に日本国に出願された特願２０１０－１３２２１１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 (9)

  1. 　細長形状を具備するプローブの長手方向に沿って設けられた磁界発生素子から磁界を発生させるための駆動信号を送信する駆動信号送信部と、
    　前記磁界発生素子から発せられた磁界を相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第１の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第１の磁界検出部と、
    　前記第１の磁界検出部とは異なる位置に設けられ、前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第２の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第２の磁界検出部と、
    　前記磁界発生素子が取り得る候補位置を示す候補位置情報が複数格納された候補位置格納部と、
    　前記第１の起電圧群と、前記候補位置格納部から読み込んだ一の候補位置情報と、に基づき、該一の候補位置情報に対応する位置に前記磁界発生素子が存在すると仮定した場合の前記磁界発生素子の向きを示す候補ベクトルを算出する候補ベクトル演算部と、
    　前記候補位置格納部から読み込んだ前記一の候補位置情報と、前記候補ベクトル演算部において算出された前記候補ベクトルと、に基づき、前記磁界発生素子から発せられる磁界を検出した際に生じると推定される推定起電圧を算出する推定起電圧演算部と、
    　前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差を算出する誤差演算部と、
    　前記誤差演算部の算出結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記誤差を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する推定位置取得部と、
    　前記推定位置取得部において取得された各推定位置に基づき、前記プローブの形状を示す形状検出画像を生成する画像生成部と、
    　を有することを特徴とするプローブ形状検出装置。
  2. 　前記第１の磁界検出部及び前記第２の磁界検出部とは異なる位置に設けられ、前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第３の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第３の磁界検出部をさらに有し、
    　前記誤差演算部は、前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差である第１の誤差、及び、前記第３の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差である第２の誤差をそれぞれ算出し、
    　前記推定位置取得部は、前記第１の誤差及び前記第２の誤差を加算した加算結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記加算結果を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する
    　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. 　前記第１の磁界検出部、前記第２の磁界検出部、及び、前記第３の磁界検出部のうち、一の磁界検出部から出力される一の磁界検出信号を前記候補ベクトル演算部に選択的に入力させることが可能な第１のセレクタと、
    　前記第１の磁界検出部、前記第２の磁界検出部、及び、前記第３の磁界検出部のうち、前記一の磁界検出部以外の他の磁界検出部から出力される２つの磁界検出信号をそれぞれ前記誤差演算部に選択的に入力させることが可能な第２のセレクタと、
    　前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタにおける磁界検出信号の入出力に係る経路を設定するための制御を行うセレクタ制御部と、
    　をさらに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。
  4. 　前記セレクタ制御部は、前記候補ベクトル演算部が前記一の候補位置情報を読み込んで前記候補ベクトルを算出する際に、前記第１の磁界検出部、前記第２の磁界検出部、及び、前記第３の磁界検出部からの磁界検出信号が１回ずつ前記候補ベクトル演算部に対して入力されるように、前記第１のセレクタ及び前記第２のセレクタにおける磁界検出信号の入出力に係る経路を設定する
    　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。
  5. 　前記候補ベクトル演算部は、前記第１のセレクタを経て出力された前記一の磁界検出信号に応じた一の起電圧群と、前記一の候補位置情報と、に基づいて前記候補ベクトルを算出し、
    　前記誤差演算部は、前記第２のセレクタを経て出力された前記２つの磁界検出信号に応じた各起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差を算出し、
    　前記推定位置取得部は、前記誤差演算部において算出された各誤差を加算した加算結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記加算結果を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する
    　ことを特徴とする請求項４に記載のプローブ形状検出装置。
  6. 　前記候補ベクトル演算部、前記推定起電圧演算部、及び、前記誤差演算部は、前記候補位置格納部に格納された各候補位置情報のうち、前回取得した前記磁界発生素子の推定位置を基準とした所定の範囲内の候補位置情報、または、前回取得した前記磁界発生素子の推定位置を用いて算出した範囲内の候補位置情報のいずれかに限定して読み込んで処理を行う
    　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。
  7. 　細長形状を具備するプローブの長手方向に沿って設けられた磁界発生素子から磁界を発生させるための駆動信号を送信する駆動信号送信ステップと、
    　前記磁界発生素子から発せられた磁界を相互に直交する３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第１の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第１の磁界検出ステップと、
    　前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第２の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第２の磁界検出ステップと、
    　前記第１の起電圧群と、前記磁界発生素子が取り得る候補位置を示す候補位置情報が複数格納された候補位置格納部から読み込んだ一の候補位置情報と、に基づき、該一の候補位置情報に対応する位置に前記磁界発生素子が存在すると仮定した場合の前記磁界発生素子の向きを示す候補ベクトルを算出する候補ベクトル演算ステップと、
    　前記候補位置格納部から読み込んだ前記一の候補位置情報と、前記候補ベクトル演算ステップにおいて算出された前記候補ベクトルと、に基づき、前記磁界発生素子から発せられる磁界を検出した際に生じると推定される推定起電圧を算出する推定起電圧演算ステップと、
    　前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差を算出する誤差演算ステップと、
    　前記誤差演算ステップの算出結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記誤差を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する推定位置取得ステップと、
    　前記推定位置取得ステップにおいて取得された各推定位置に基づき、前記プローブの形状を示す形状検出画像を生成する画像生成ステップと、
    　を有することを特徴とするプローブ形状検出方法。
  8. 　前記磁界発生素子から発せられた磁界を前記３つの軸方向の磁界成分として検出するとともに、前記３つの軸方向の磁界成分を検出した際に生じる第３の起電圧群に応じた磁界検出信号を出力する第３の磁界検出ステップをさらに有し、
    　前記誤差演算ステップは、前記第２の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差である第１の誤差、及び、前記第３の起電圧群と前記推定起電圧との間の誤差である第２の誤差をそれぞれ算出し、
    　前記推定位置取得ステップは、前記第１の誤差及び前記第２の誤差を加算した加算結果に基づき、前記候補位置情報として示される全ての候補位置のうち、前記加算結果を最小とする候補位置を前記磁界発生素子の推定位置として取得する
    　ことを特徴とする請求項７に記載のプローブ形状検出方法。
  9. 　前記候補ベクトル演算ステップ、前記推定起電圧演算ステップ、及び、前記誤差演算ステップの処理は、前記候補位置格納部に格納された各候補位置情報のうち、前回取得した前記磁界発生素子の推定位置を基準とした所定の範囲内の候補位置情報、または、前回取得した前記磁界発生素子の推定位置を用いて算出した範囲内の候補位置情報のいずれかに限定して行われる
    　ことを特徴とする請求項７に記載のプローブ形状検出方法。
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