专利名称：探针形状检测装置和探针形状检测方法在将内窥镜等的探针插入被检体内进行对象部位的观察和处置的情况下，通过一并使用能够检测插入被检体内的探针的形状的检测装置，能够实现插入操作的圆滑化。而且，作为这种检测装置，例如公知有日本国特开平9-84745号公报所公开的装置。在日本国特开平9-84745号公报中公开了如下技术具有能够在磁场检测元件(读出线圈)中检测由配置在探针内的多个磁场产生元件(源线圈)产生的磁场的结构，以磁场检测元件中实际产生的电压的测定值与估计磁场检测元件中产生的电压的估计值之差最小的方式，估计各磁场产生元件的位置和朝向，根据估计结果检测探针的形状。并且，在所述检测装置中，例如，以往采用如下手法根据使用牛顿拉夫逊法或多变量解析进行运算而得到的位置信息的估计结果，检测探针的形状。这里，根据日本国特开平9-84745号公报所公开的技术，经由使用XYZ坐标系中的表示源线圈的位置和朝向的6个变量的运算，计算所述电压的估计值。因此，根据日本国特开平9-84745号公报所公开的技术，得到源线圈的位置和朝向的最终估计结果需要相当大的运算量，其结果，产生检测探针的形状时需要非常长时间的课题。并且，在使用牛顿拉夫逊法或多变量解析来估计位置信息的情况下，例如，需要反复进行求出基于所述6个变量的偏微分方程式的解这样的比较复杂的运算。因此，在将牛顿拉夫逊法或多变量解析应用于所述检测装置的情况下，得到位置信息的最终估计结果需要相当大的运算量，其结果，产生检测探针的形状时需要非常长时间的课题。本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于，提供如下的探针形状检测装置和探针形状检测方法与以往相比，能够缩短检测插入被检体内的探针的形状时所需要的时间。
用于解决课题的手段本发明的探针形状检测装置具有驱动信号发送部，其发送驱动信号，该驱动信号用于使沿着具有细长形状的探针的长度方向设置的磁场产生元件产生磁场；第I磁场检测部，其检测由所述磁场产生兀件产生的磁场作为相互垂直的3个轴方向的磁场成分,并且,输出与检测到所述3个轴方向的磁场成分时产生的第I电动势组对应的磁场检测信号；第2磁场检测部，其设置在与所述第I磁场检测部不同的位置，检测由所述磁场产生元件产生的磁场作为所述3个轴方向的磁场成分，并且，输出与检测到所述3个轴方向的磁场成分时产生的第2电动势组对应的磁场检测信号；候选位置存储部，其存储多个表不所述磁场产生元件可取的候选位置的候选位置信息；候选矢量运算部，其根据所述第I电动势组和5从所述候选位置存储部读入的一个候选位置信息计算候选矢量，该候选矢量表示假设在与该一个候选位置信息对应的位置存在所述磁场产生兀件的情况下的所述磁场产生兀件的朝向；估计电动势运算部，其根据从所述候选位置存储部读入的所述一个候选位置信息和所述候选矢量运算部中计算出的所述候选矢量，计算估计在检测到由所述磁场产生元件产生的磁场时产生的估计电动势；误差运算部，其计算所述第2电动势组与所述估计电动势之间的误差；估计位置取得部，其根据所述误差运算部的计算结果，取得作为所述候选位置信息示出的全部候选位置中的所述误差最小的候选位置，作为所述磁场产生元件的估计位置；以及图像生成部，其根据所述估计位置取得部中取得的各估计位置，生成表示所述探针的形状的形状检测图像。本发明的探针形状检测方法具有以下步骤驱动信号发送步骤，发送驱动信号，该驱动信号用于使沿着具有细长形状的探针的长度方向设置的磁场产生元件产生磁场；第I磁场检测步骤，检测由所述磁场产生元件产生的磁场作为相互垂直的3个轴方向的磁场成分，并且，输出与检测到所述3个轴方向的磁场成分时产生的第I电动势组对应的磁场检测信号；第2磁场检测步骤，检测由所述磁场产生元件产生的磁场作为所述3个轴方向的磁场成分，并且，输出与检测到所述3个轴方向的磁场成分时产生的第2电动势组对应的磁场检测信号；候选矢量运算步骤，根据所述第I电动势组和从存储多个表示所述磁场产生元件可取的候选位置的候选位置信息的候选位置存储部读入的一个候选位置信息计算候选矢量，该候选矢量表示假设在与该一个候选位置信息对应的位置存在所述磁场产生元件的情况下的所述磁场产生元件的朝向；估计电动势运算步骤，根据从所述候选位置存储部读入的所述一个候选位置信息和所述候选矢量运算步骤中计算出的所述候选矢量，计算估计在检测到由所述磁场产生元件产生的磁场时产生的估计电动势；误差运算步骤，计算所述第2电动势组与所述估计电动势之间的误差；估计位置取得步骤，根据所述误差运算步骤的计算结果，取得作为所述候选位置信息示出的全部候选位置中的所述误差最小的候选位置，作为所述磁场产生元件的估计位置；以及图像生成步骤，根据所述估计位置取得步骤中取得的各估计位置，生成表示所述探针的形状的形状检测图像。图I是示出包含本发明的实施例的探针形状检测装置的活体观测系统的主要部分的图。图2是示出从读出线圈单元的正面观察设置在读出线圈单元中的各线圈组的配置的情况的一例的图。图3是示出在第I实施例的内窥镜形状运算处理装置中设置的控制部的具体结构的一例的框图。图4是示出存储在表存储部中的表数据的图。图5是示出在第I实施例的探针形状检测装置中进行的处理和动作等的流程图。图6是示出在第2实施例的内窥镜形状运算处理装置中设置的控制部的具体结构的一例的框图。图7是示出在第2实施例的探针形状检测装置中进行的处理和动作等的流程图。图8是用于说明对形状检测图像的显示位置的偏差进行校正的处理的图。图9是示出在形状检测图像中一并显示与插入部的插入状态等有关的信息的情况的图。图10是示出源线圈与读出线圈单元的位置关系的一例的图。图11是示出在显示器的显示画面中显示的形状检测图像的一例的图。图12是示出源线圈与读出线圈单元的位置关系的与图10不同的例子的图。图13是示出在显示器的显示画面中显示的形状检测图像的与图11不同的例子的图。

/Jn ο另一方面，在前端部14中的与照明窗(未图示)相邻的位置设有安装有物镜15的观察窗(未图示)。并且，在物镜15的成像位置配置有由C⑶等构成的摄像元件16的摄像面。摄像元件16经由信号线与视频处理器6电连接，并且，生成与物镜15所成的被摄体的光学像对应的摄像信号，输出到视频处理器6。另外，光源装置5例如在供给面顺次的RGB光作为照明光的情况下，向视频处理器6输出与供给各个光的期间同步的同步信号。此时，视频处理器6与从光源装置5输出的所述同步信号同步地进行信号处理。具有作为探针形状检测装置的功能的内窥镜形状检测装置3构成为具有输出与源线圈Cl Cn所产生的磁场的检测结果对应的磁场检测信号的读出线圈单元21、根据从读出线圈单元21输出的磁场检测信号估计插入部11的形状(插入形状)的内窥镜形状运算处理装置22、显示与内窥镜形状运算处理装置22的处理结果对应的图像(形状检测图像)的显示器23、以及指定在显示器23中显示的图像(形状检测图像)的基准位置的基准位置指定装置24。读出线圈单元21构成为，例如能够配置在患者横躺的检查床的周边部等，并且，能够向内窥镜形状运算处理装置22输出与源线圈Cl Cn所产生的磁场的检测结果对应的磁场检测信号。并且，如图2所示，读出线圈单元21具有能够检测由源线圈Cl Cn产生的磁场作为相互垂直的3个轴方向的磁场成分的线圈组211、212、213和214。线圈组211将朝向相当于读出线圈单元21的左右方向的X轴方向配置的线圈211x、朝向相当于读出线圈单元21的上下方向的y轴方向配置的线圈211y、朝向相当于读出线圈单元21的进深方向的z轴方向配置的线圈211z的3个线圈构成为I组。线圈组212将朝向相当于读出线圈单元21的左右方向的x轴方向配置的线圈212x、朝向相当于读出线圈单元21的上下方向的y轴方向配置的线圈212y、朝向相当于读出线圈单元21的进深方向的z轴方向配置的线圈212z的3个线圈构成为I组。线圈组213将朝向相当于读出线圈单元21的左右方向的x轴方向配置的线圈213x、朝向相当于读出线圈单元21的上下方向的y轴方向配置的线圈213y、朝向相当于读出线圈单元21的进深方向的z轴方向配置的线圈213z的3个线圈构成为I组。线圈组214将朝向相当于读出线圈单元21的左右方向的x轴方向配置的线圈214x、朝向相当于读出线圈单元21的上下方向的y轴方向配置的线圈214y、朝向相当于读出线圈单元21的进深方向的z轴方向配置的线圈214z的3个线圈构成为I组。根据以上所述的结构，例如在由源线圈Cp(l兰P兰η)产生磁场的情况下，在线圈21 Ix 214χ中分别产生与该磁场的X轴方向的磁场成分对应的电动势后，向内窥镜形状运算处理装置22输出与该电动势对应的磁场检测信号。并且，根据以上所述的结构，例如在由源线圈Cp产生磁场的情况下,在线圈211y 214y中分别产生与该磁场的y轴方向的磁场成分对应的电动势后，向内窥镜形状运算处理装置22输出与该电动势对应的磁场检测信号。进而，根据以上所述的结构，例如在由源线圈Cp产生磁场的情况下，在线圈211z 214z中分别产生与该磁场的z轴方向的磁场成分对应的电动势后，向内窥镜形状运算处理装置22输出与该电动势对应的磁场检测信号。如图I所示，内窥镜形状运算处理装置22构成为具有驱动信号发送部221、磁场检测信号接收部222、控制部223。并且，内窥镜形状运算处理装置22构成为能够经由信号线与视频处理器6进行通信。驱动信号发送部221向内窥镜4发送用于通过分别不同的频率同时驱动源线圈Cl Cn中的多个源线圈的驱动信号。或者，驱动信号发送部221向内窥镜4发送用于通过同一频率一个一个地依次驱动源线圈Cl Cn的驱动信号。另外，在本实施例中，对后者的情况、即向内窥镜4发送用于通过同一频率一个一个地依次驱动源线圈Cl Cn的驱动信号的情况进行说明。然后，通过发送这种驱动信号，按照各源线圈，在各自的定时产生交流磁场。磁场检测信号接收部222对从读出线圈单元21输出的各磁场检测信号实施频率分离等信号处理。然后，磁场检测信号接收部222按照每个线圈组分开输出实施了所述信号处理后的各磁场检测信号。如图3所示，控制部223构成为具有表存储部223a、候选矢量运算部223b、电动势误差运算部223c、223d和223e、电动势误差判定部223f、图像生成部223g。并且，控制部223构成为能够对驱动信号发送部221进行与向源线圈Cl Cn输出驱动信号相关的控制。通过这种控制部223的控制，驱动信号发送部221例如以一个一个地依次驱动源线圈Cl Cn的方式输出驱动信号。在表存储部223a中存储有与源线圈Cl Cn在读出线圈单元21的磁场的检测范围内分别可取的候选位置相当的m个坐标数据，作为表数据。具体而言，例如如图4所示，在表存储部223a中存储有包含tl (xl, yl, zl) tm (xm, ym, zm)的m个坐标数据的表数据 223h。候选矢量运算部223b从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入坐标数据tq (I ^ q^m)0然后，候选矢量运算部223b根据从表存储部223a读入的坐标数据tq以及从线圈组211的3个线圈(211x、211y和211z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)，计算与该坐标数据tq对应的候选矢量，将计算结果分别输出到电动势误差运算部223c、223d和223e。另外，所述候选矢量是表示假设在与坐标数据tq对应的位置存在源线圈的情况下该源线圈的朝向的参数。电动势误差运算部223c从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223c根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势。然后，电动势误差运算部223c计算从线圈组212的3个线圈(212x、212y和212z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ 、Avyl和Λνζ ，将计算结果输出到电动势误差判定部223f。另外，所述估计电动势是如下的参数当假设在与坐标数据tq对应的位置存在源线圈、且该源线圈朝向从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的朝向的情况下，表示估计在检测到由该源线圈产生的磁场时产生的电动势的值。电动势误差运算部223d从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223d根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势。然后，电动势误差运算部223d计算从线圈组213的3个线圈(213x、213y和213z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ2、Avy2和Λνζ2，将计算结果输出到电动势误差判定部223f。电动势误差运算部223e从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223e根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势。然后，电动势误差运算部223e计算从线圈组214的3个线圈(214x、214y和214z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ3、Avy3和Λνζ3，将计算结果输出到电动势误差判定部223f。电动势误差判定部223f根据对分别从电动势误差运算部223c、223d和223e输出的各电动势误差的值(Δ νχ 、Δ vyl> Δνζ 、Δ νχ2> Δ vy2> Δ νζ2> Δ νχ3> Δ vy3 和 Δνζ3)进行相加后的结果，进行判定处理，由此，从表数据223h中包含的各坐标数据中取得每个源线圈的估计位置，并依次进行蓄积。然后，电动势误差判定部223f在蓄积完源线圈Cl Cn的估计位置时，将该估计位置输出到图像生成部223g。另外，在后面对所述判定处理进行详细说明。图像生成部223g根据从电动势误差判定部223f输出的源线圈Cl Cn的估计位置，生成表示插入部11的形状的形状检测图像。并且，图像生成部223g根据由基准位置指定装置24指定的基准位置设定显示位置，使得例如在显示器23的显示画面内的最下部的中央显示形状检测图像的最根部侧(基端侧)。然后，图像生成部223g根据设定了显示位置的状态的形状检测图像生成视频信号，并输出到显示器23。基准位置指定装置24与内窥镜形状运算处理装置22连接，并且具有由手术医生等操作的开关241和线圈242。开关241构成为，能够根据手术医生等的操作，指示驱动信号发送部221接通或断开来自线圈242的磁场的产生状态。根据这种结构，当在开关241中指示了由线圈242产生磁场(接通磁场的产生状态)的情况下，来自接受到该指示的驱动信号发送部221的驱动信号被供给到线圈242，由线圈242产生与该驱动信号对应的磁场。由线圈242产生的磁场作为与该磁场的检测结果对应的磁场检测信号而从读出线圈单元21输出，经过磁场检测信号接收部222后输入到控制部223。然后，在控制部223的表存储部223a、候选矢量运算部223b、电动势误差运算部223c、电动势误差运算部223d、电动势误差运算部223e和电动势误差判定部223f的各部中，通过进行基于磁场检测信号的处理，能够得到线圈242的估计位置。然后，图像生成部223g通过使用线圈242的估计位置作为所述基准位置，进行形状检测图像的显示位置的设定。接着，对本实施例的作用进行说明。首先，如图I所示，手术医生等连接活体观测系统I的各部后，接通该各部的电源。内窥镜形状运算处理装置22在接通自身的电源后立即进行有无故障部位的自我诊断。具体而言，内窥镜形状运算处理装置22的各部在接通电源后立即在驱动信号发送部221 —磁场检测信号接收部222、磁场检测信号接收部222 —控制部223、以及控制部223 —驱动信号发送部221的3个路径中，进行故障诊断用的信号的收发。然后，内窥镜形状运算处理装置22在检测到在所述3个路径中的至少I个路径中未进行故障诊断用的信号的收发的情况下，例如，通过进行使设于自身外表面的LED (未图示)闪烁等动作，向手术医生等报知自身存在故障部位。另一方面，手术医生等在确认内窥镜形状运算处理装置22不存在故障部位后，通过在横躺于检查床(未图示)上的患者的肛门附近配置基准位置指定装置24并对开关241进行操作，指示由线圈242产生磁场(接通磁场的产生状态)。由线圈242产生的磁场作为与读出线圈单元21中的该磁场的检测结果对应的磁场检测信号而输出，经过磁场检测信号接收部222后输入到控制部223。然后，在控制部223的表存储部223a、候选矢量运算部223b、电动势误差运算部223c、电动势误差运算部223d、电动势误差运算部223e和电动势误差判定部223f的各部中，通过进行基于磁场检测信号的处理，取得线圈242的估计位置。然后，图像生成部223g通过使用线圈242的估计位置作为所述基准位置，进行形状检测图像的显示位置的设定。在如上所述的情况下，以与患者的肛门附近相当的位置位于显示器23的显示画面内的最下部的中央的方式指定基准位置。即，在使用从患者的肛门插入的类型的内窥镜4进行观察时，通过指定与患者的肛门附近相当的位置作为基准位置，设定显示位置，使得在显示器23的显示画面内的最下部的中央显示形状检测图像的最根部侧(基端侧)。另外，根据本实施例，通过使镜体开关组12a中的任意I个开关具有开关241的功能、进而使在插入部11的最基端侧配置的源线圈Cn具有线圈242的功能,能够实现指定基准位置的操作。在这种情况下，手术医生等通过将插入部11插入到配置有源线圈Cn的位置后对镜体开关组12a进行操作，从源线圈Cn产生磁场即可。并且，根据本实施例，也可以仅在基准位置指定装置24中设置线圈242，并且，使能够与视频处理器6或内窥镜形状运算处理装置22连接的键盘(未图示)的规定键具有开关241的功能。手术医生等在使用基准位置指定装置24进行指定基准位置的操作后，一边观察在监视器7中显示的被摄体的像，一边将插入部11插入患者的体腔内。并且，在插入部11开始插入患者的体腔内的定时的前后，由源线圈Cl Cn产生磁场。这里，参照图5的流程图对本实施例的内窥镜形状检测装置3的动作和处理等进行说明。另外，以下为了简化说明，以如下情况为例进行叙述按照源线圈C1、C2、…、Cn的顺序检测由各源线圈产生的磁场，并且按照该顺序输出磁场检测信号。当源线圈Cp产生磁场后，从线圈组211、212、213和214的各线圈输出与该磁场对应的磁场检测信号(图5的步骤SI)。候选矢量运算部223b从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入坐标数据tq。然后，候选矢量运算部223b根据从表存储部223a读入的坐标数据tq以及从线圈组211的3个线圈(211x、211y和21 Iz)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)，计算与该坐标数据tq对应的候选矢量(图5的步骤S2)，将计算结果分别输出到电动势误差运算部223c、223d和223e。电动势误差运算部223c、223d和223e从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223c、223d和223e根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势(图5的步骤S3)。电动势误差运算部223c计算从线圈组212的3个线圈(212x、212y和212z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ 、Avyl和Λνζ ，将计算结果输出到电动势误差判定部223f (图5的步骤 S4)。电动势误差运算部223d计算从线圈组213的3个线圈(213x、213y和213z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ2、AVy2和Λνζ2，将计算结果输出到电动势误差判定部223f (图5的步骤 S4)。电动势误差运算部223e计算从线圈组214的3个线圈(214x、214y和214z)经由磁场检测信号接收部222输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ3、AVy3和Λνζ3，将计算结果输出到电动势误差判定部223f (图5的步骤 S4)。电动势误差判定部223f对分别从电动势误差运算部223c、223d和223e输出的各电动势误差的值(Δ vxl、A vyl> Δ νζ 、Δ vx2> Δ vy2> Δ vz2> Δ vx3> Δ vy3 和 Δ νζ3)进行相加(图5的步骤S5)。并且，在这种电动势误差的相加处理的前后，电动势误差判定部223f读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差判定部223f判定与坐标数据tq对应的电动势误差的相加处理结果是否相对于此前得到的电动势误差的相加处理结果为最小(图5的步骤S6)。然后，在电动势误差判定部223f判定为与坐标数据tq对应的电动势误差的相加处理结果最小的情况下，根据该相加处理结果对最大似然位置信息进行更新(图5的步骤S7)后，转移到图5的步骤S9的处理。并且，在电动势误差判定部223f判定为与坐标数据tq对应的电动势误差的相加处理结果不是最小的情况下，丢弃该相加处理结果，依然维持此前得到的最大似然位置信息(图5的步骤S8)，转移到图5的步骤S9的处理。另外，所述最大似然位置信息是存储在设于电动势误差判定部223f中的未图示的存储器中的信息，包含电动势误差的相加处理结果为最小值时的该相加处理结果以及与该相加处理结果相关联的一个坐标数据。即，通过对读入存储在电动势误差判定部223f的存储器中的最大似然位置信息而得到的相加处理结果和图5的步骤S5中得到的电动势误差的相加处理结果进行比较，进行图5的步骤S6中的判定处理。然后，根据这种判定处理的处理结果，适当改写存储在电动势误差判定部223f的存储器中的最大似然位置信息。但是，在q=l的情况下，由于不存在此前的最大似然位置信息，所以，不进行图5的步骤S6中的判定处理就转移到步骤S7，将步骤S5中得到的电动势误差的相加处理结果和与该相加处理结果相关联的坐标数据tl作为最大似然位置信息，存储在电动势误差判定部223f的存储器中。另一方面，在如上所述的控制部223的各部中，在针对全部坐标数据tl tm的处理未完成的情况下(图5的步骤S9)，在读入下一个坐标数据t (q+1)(图5的步骤S10)后，使用该坐标数据t (q+Ι)进行图5的步骤S2 步骤S8的处理。并且，在针对全部坐标数据tl tm的处理完成的情况下(图5的步骤S9)，电动势误差判定部223f取得在该时刻自身所保持的最大似然位置信息中包含的坐标数据，作为源线圈Cp的估计位置(图5的步骤
12S11)。然后，在没有得到全部源线圈Cl Cn的估计位置的情况下(图5的步骤S12)，根据与下一个源线圈C (p+1)所产生的磁场对应的磁场检测信号，进行图5的步骤SI 步骤Sll的处理(图5的步骤S13)。并且，在得到全部源线圈Cl Cn的估计位置的情况下，电动势误差判定部223f向图像生成部223g输出源线圈Cl Cn的估计位置的信息。图像生成部223g根据从电动势误差判定部223f输出的源线圈Cl Cn的估计位置，生成表示插入部11的形状的形状检测图像。并且，图像生成部223g根据由基准位置指定装置24指定的基准位置设定显示位置，使得在显示器23的显示画面内的最下部的中央显示形状检测图像的最根部侧(基端侧)。然后，图像生成部223g根据设定了显示位置的状态的形状检测图像生成视频信号，并输出到显示器23。如上所述，根据本实施例，不进行使用源线圈的朝向作为变量的运算，也能够得到该源线圈的估计位置。因此，根据本实施例，能够减少得到源线圈的估计位置时的运算量，即，与以往相比，能够缩短检测插入被检体内的探针的形状时所需要的时间。并且，根据本实施例，伴随得到源线圈的估计位置时的运算量的减少，能够提高帧速率，即，与以往相比，能够顺畅地显示表示插入被检体内的探针的形状的形状检测图像。(另外，根据本实施例，能够使帧速率提高到以往的大约3倍左右。)并且，根据本实施例，伴随得到源线圈的估计位置时的运算量的减少，能够提高针对插入部的插入操作(和拔出操作)的响应性，其结果，能够高效支援插入部的插入操作(和拔出操作)。但是，根据使用牛顿拉夫逊法或多变量解析的现有的运算，例如在源线圈与读出线圈单元之间的距离较近的情况下，可能产生解发散、即无法得到源线圈的估计位置的状况。进而，根据使用牛顿拉夫逊法或多变量解析的现有的运算，根据源线圈与读出线圈单元之间的距离，还可能产生得到源线圈的估计位置所需要的运算时间不固定的状况。与此相对，根据本实施例，将得到I个源线圈的估计位置时的运算次数限制为一定次数，并且，能够经过该一定次数的运算而得到该I个源线圈的唯一的估计位置。其结果，根据本实施例，与以往相比，能够提高表示插入被检体内的探针的形状的形状检测图像的画质。另外,本实施例的读出线圈单元21只要至少具有由沿着X轴方向、y轴方向和z轴方向分别配置的线圈构成的候选矢量计算用的线圈组、以及由沿着X轴方向、y轴方向和Z轴方向分别配置的线圈构成的电动势误差计算用的线圈组的各一个即可，不一定构成为具有4个线圈组211 214。并且，根据本实施例，不限于取得全部源线圈Cl Cn的估计位置来生成形状检测图像，例如，也可以通过以时间序列取得规定的I个源线圈(例如源线圈Cl)的估计位置并进行图形化，生成与该规定的I个源线圈的运动轨迹对应的检测图像。进而，根据本实施例，在图5的步骤S2 步骤SlO所示的处理中，不限于每次反复对表数据223h中包含的全部坐标数据进行处理来取得源线圈的估计位置，例如，也可以限定为表数据223h中包含的全部坐标数据中的以上次取得的源线圈Cp的估计位置为基准的规定范围内的坐标数据、或使用上次取得的源线圈Cp的估计位置而计算出的范围内的坐标数据中的任意一方进行读入，来进行处理，由此取得本次的源线圈Cp的估计位置。具体而言，例如，限定为表数据223h中包含的各坐标数据中的在与相当于上次取得的源线圈Cp的估计位置的坐标数据之间的距离为规定值以下的范围内存在的坐标数据群进行读入，由此，能够削减(缩小)在取得本次的源线圈Cp的估计位置时的处理中使用的坐标数据的数量。(第2实施例)图6和图7涉及本发明的第2实施例。另外，在本实施例中，省略具有与第I实施例相同的结构等的部分的详细说明，并且，主要对具有与第I实施例不同的结构等的部分进行说明。本实施例的活体观测系统构成为代替第I实施例中的控制部223而具有控制部223A，另一方面，其他部分具有与第I实施例的活体观测系统I相同的结构。如图6所示，控制部223A构成为具有表存储部223a、候选矢量运算部223b、电动势误差判定部223f、图像生成部223g、选择器223i和223 j、电动势误差运算部223k、选择器控制部223s。并且，控制部223A构成为能够对驱动信号发送部221进行与向源线圈Cl Cn输出驱动信号相关的控制。通过这种控制部223A的控制，驱动信号发送部221例如以一个一个地依次驱动源线圈Cl Cn的方式输出驱动信号。选择器223i构成为能够根据选择器控制部223s的控制，选择从线圈组211 214中的任意I个线圈组输出的磁场检测信号，并输出到候选矢量运算部223b。选择器223j构成为能够根据选择器控制部223s的控制，选择从线圈组211 214中的任意I个线圈组输出的磁场检测信号，并输出到电动势误差运算部223k。电动势误差运算部223k从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223c根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势。然后，电动势误差运算部223c计算经由磁场检测信号接收部222和选择器223j输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差和Λνζ，将计算结果输出到电动势误差判定部 223f0选择器控制部223s随时监视候选矢量运算部223b、电动势误差判定部223f和电动势误差运算部223k中的运算的执行状况，并且进行用于将选择器223i和223j中的磁场检测信号的输入输出的路径设定为适当路径的控制。另外，在后面对这种控制进行详细说明。接着，对本实施例的作用进行说明。另外，以下，参照图7的流程图对代替控制部223而设置控制部223A的情况下的内窥镜形状检测装置3的动作和处理等的部分进行说明，并且，适当省略其他部分进行说明。并且，以下，为了简化说明，以如下情况为例进行叙述按照源线圈C1、C2、…、Cn的顺序检测由各源线圈产生的磁场，并且按照该顺序输出磁场检测信号。当源线圈Cp产生磁场后，从线圈组211、212、213和214的各线圈输出与该磁场对应的磁场检测信号(图7的步骤S101)。另一方面，选择器控制部223s根据候选矢量运算部223b、电动势误差判定部223f和电动势误差运算部223k中的运算的执行状况进行如下控制设定选择器223i的路径，使得从线圈组211 214中的一个线圈组输出的磁场检测信号输入到候选矢量运算部223b，并且设定选择器223 j的路径，使得从该一个线圈组以外的其他3个线圈组输出的磁场检测信号依次输入到电动势误差运算部223k (图7的步骤S102)。具体而言，选择器控制部223s例如进行如下控制设定选择器223i的路径，使得从线圈组211输出的磁场检测信号输入到候选矢量运算部223b，并且设定选择器223 j的路径，使得从线圈组212 214输出的磁场检测信号依次输入到电动势误差运算部223k。另外，根据本实施例，不限于以来自所述其他3个线圈组的磁场检测信号依次输入到电动势误差运算部223k的方式设定选择器223 j的路径，也可以以该磁场检测信号同时输入到电动势误差运算部223k的方式设定选择器223j的路径。候选矢量运算部223b从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入坐标数据tq。然后，候选矢量运算部223b根据从表存储部223a读入的坐标数据tq以及经由选择器223i输出的磁场检测信号的电压(信号电平)，计算与该坐标数据tq对应的候选矢量(图7的步骤S103)，将计算结果分别输出到电动势误差运算部223k。电动势误差运算部223k从表存储部223a的表数据223h中包含的各坐标数据中读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差运算部223k根据从表存储部223a读入的坐标数据tq和从候选矢量运算部223b输出的候选矢量的计算结果，计算与该坐标数据tq对应的估计电动势(图7的步骤S104)。并且，电动势误差运算部223k在所述其他3个线圈组中分别计算经由选择器223j输出的磁场检测信号的电压(信号电平)与所述估计电动势之差即电动势误差Λνχ、Avy和Λ νζ (图7的步骤S105)，对作为计算结果而得到的9个电动势误差进行相加(图7的步骤
5106)后，在自身设置的未图示的存储器中存储并保持作为相加结果而得到的相加值。选择器控制部223s根据候选矢量运算部223b、电动势误差判定部223f和电动势误差运算部223k中的运算的执行状况，在检测到计算出所述相加值时，判定全部线圈组(线圈组211 214)的磁场检测信号是否已经输入到候选矢量运算部223b (图7的步骤
5107)。然后，选择器控制部223s在存在未输入磁场检测信号的线圈组的情况下，返回图7的步骤S102，再次设定选择器223i和223 j中的路径，使得来自该线圈组的磁场检测信号输入到候选矢量运算部223b。并且，选择器控制部223s在全部线圈组的磁场检测信号已经输入到候选矢量运算部223b的情况下，对电动势误差运算部223k输出表示该意思的完成信号。S卩，根据本实施例，在从选择器控制部223s输出所述完成信号之前的期间内，反复进行图7的步骤S102 S107的处理，由此，在电动势误差运算部223k的存储器中存储与按照各线圈组计算出的候选矢量对应的电动势误差的相加值。然后，电动势误差运算部223k在检测到所述完成信号的输入时，向电动势误差判定部223f输出存储在电动势误差运算部223k的存储器中的全部相加值(4种相加值)后，对该存储器进行复位。电动势误差判定部223f对相当于与坐标数据tq对应的全部电动势误差的、从电动势误差运算部223k输出的4种相加值实施相加处理(图7的步骤S108)。并且，在这种相加处理的前后，电动势误差判定部223f读入与候选矢量运算部223b中读入的坐标数据相同的坐标数据tq。然后，电动势误差判定部223f判定与坐标数据tq对应的全部电动势误差的相加处理结果是否相对于此前得到的电动势误差的相加处理结果为最小(图7的步骤S109)。然后，在电动势误差判定部223f判定为与坐标数据tq对应的电动势误差的相加处理结果最小的情况下，根据该相加处理结果对最大似然位置信息进行更新(图7的步骤S110)后，转移到图7的步骤SI 12的处理。并且，在电动势误差判定部223f判定为与坐标数据tq对应的电动势误差的相加处理结果不是最小的情况下，丢弃该相加处理结果，依然维持此前得到的最大似然位置信息(图7的步骤S111)，转移到图7的步骤S112的处理。另外，所述最大似然位置信息是存储在设于电动势误差判定部223f中的未图示的存储器中的信息，包含电动势误差的相加处理结果为最小值时的该相加处理结果以及与该相加处理结果相关联的一个坐标数据。即，通过对读入存储在电动势误差判定部223f的存储器中的最大似然位置信息而得到的相加处理结果和图7的步骤S108中得到的电动势误差的相加处理结果进行比较，进行图7的步骤S109中的判定处理。然后，根据这种判定处理的处理结果，适当改写存储在电动势误差判定部223f的存储器中的最大似然位置信息。但是，在q=l的情况下，由于不存在此前的最大似然位置信息，所以，不进行图7的步骤S109中的判定处理就转移到步骤S110，将步骤S108中得到的电动势误差的相加处理结果和与该相加处理结果相关联的坐标数据tl作为最大似然位置信息，存储在所述存储器中。另一方面，在如上所述的控制部223A的各部中，在针对全部坐标数据tl tm的处理未完成的情况下(图7的步骤S112)，在读入下一个坐标数据t(q+l)(图7的步骤S113)后，使用该坐标数据t (q+Ι)进行图7的步骤S102 步骤Slll的处理。并且，在针对全部坐标数据tl tm的处理完成的情况下(图7的步骤S112)，电动势误差判定部223f取得在该时刻自身所保持的最大似然位置信息中包含的坐标数据，作为源线圈Cp的估计位置(图7的步骤S114)。然后，在没有得到全部源线圈Cl Cn的估计位置的情况下(图7的步骤S115)，根据与下一个源线圈C (p+1)所产生的磁场对应的磁场检测信号，进行图7的步骤SlOl 步骤S114的处理(图7的步骤S115)。并且，在得到全部源线圈Cl Cn的估计位置的情况下，电动势误差判定部223f向图像生成部223g输出源线圈Cl Cn的估计位置的信息。图像生成部223g根据从电动势误差判定部223f输出的源线圈Cl Cn的估计位置，生成表示插入部11的形状的形状检测图像。并且，图像生成部223g根据由基准位置指定装置24指定的基准位置设定显示位置，使得在显示器23的显示画面内的最下部的中央显示形状检测图像的最根部侧(基端侧)。然后，图像生成部223g根据设定了显示位置的状态的形状检测图像生成视频信号，并输出到显示器23。如上所述，根据本实施例，不进行使用源线圈的朝向作为变量的运算，也能够得到该源线圈的估计位置。因此，根据本实施例，能够减少得到源线圈的估计位置时的运算量，即，与以往相比，能够缩短检测插入被检体内的探针的形状时所需要的时间。并且，根据本实施例，关于针对插入部的插入操作(和拔出操作)的响应性的提高、以及形状检测图像的画质的提高这点，能够得到与第I实施例大致相同的效果。另一方面，如上所述，根据本实施例，构成为按照设于读出线圈单元中的各线圈组，进行用于求出源线圈的朝向的运算。因此，根据本实施例，能够实现运算量的减少，并且能够高精度地得到源线圈的估计位置。但是，根据如上所述的各实施例，还可以进行偏差校正处理，该偏差校正处理用于对根据横躺在检查床上的被检体的运动而产生的形状检测图像的显示位置的偏差进行校正。具体而言，例如，能够通过将如下处理作为图像生成部223g的处理的一部分组入而实现所述偏差校正处理检测形状检测图像的最根部侧(基端侧)的显示位置与显示器的显示画面内的最下部的中央具有何种程度的偏差，根据检测结果使该形状检测图像水平移动。然后，通过实施所述偏差校正处理，例如如图8所示，能够在显示器的显示画面内易于观察的位置显示形状检测图像。并且，根据如上所述的各实施例，也可以与形状检测图像一并显示与插入部的插入状态等有关的彳目息。具体而言，例如，能够通过将如下处理作为图像生成部223g的处理的一部分组入而实现在形状检测图像的旁边并列显示图9所示的表示插入部全长和插入长度的表计。另外，在图9中，沿着表示插入部全长的表计的侧部，一并显示能够分别识别对镜体开关的规定开关进行操作的位置(插入长度)和对键盘的规定键进行操作的位置(插入长度)的标记。关于这种标记的显示处理，与表示插入部全长和插入长度的表计的显示处理同样，能够通过作为图像生成部223g的处理的一部分组入而实现。进而，根据如上所述的各实施例，还可以进行倾斜校正处理，该倾斜校正处理用于对伴随读出线圈单元的倾斜而产生的形状检测图像的显示形状的变化进行校正。具体而言，例如，能够通过将如下处理作为图像生成部223g的处理的一部分组入而实现所述倾斜校正处理根据来自设于读出线圈单元中的加速度传感器(倾斜传感器)的检测信号，检测该读出线圈单元(相对于铅直方向)的倾斜角，根据检测结果使该形状检测图像变形和(或)移动。这里，在读出线圈单元未向源线圈侧倾斜的状态下(例如图10所示的位置关系)检测到来自源线圈的磁场的情况下，显示图11所示的形状的形状检测图像。另一方面，在读出线圈单元向源线圈侧倾斜的状态下(例如图12所示的位置关系)检测到来自源线圈的磁场的情况下，以往，产生如下问题虽然没有使插入部完全移动，但是，形状检测图像的显示形状从图11所示的形状变化为图13所示的形状。S卩，所述倾斜校正处理是为了解决这种问题而实施的，是如下处理即使读出线圈单元相对于铅直方向倾斜，只要源线圈的位置没有变化，就能够始终显示与读出线圈单元未相对于铅直方向倾斜的情况相同的形状的形状检测图像。另外，本发明不限于上述各实施例，当然能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更和应用。本申请以2010年6月9日在日本申请的日本特愿2010-132211号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。


本发明的探针形状检测装置具有第1和第2磁场检测部，它们检测由沿着细长形状的探针的长度方向设置的磁场产生元件产生的磁场，作为相互垂直的3个轴方向的磁场成分，输出与检测到该磁场成分时产生的电动势组对应的磁场检测信号；候选矢量运算部，其根据第1磁场检测部中产生的电动势组和一个候选位置信息，计算表示磁场产生元件的朝向的候选矢量；估计电动势运算部，其根据一个候选位置信息和候选矢量计算估计电动势；以及估计位置取得部，其取得第2磁场检测部中产生的电动势组与估计电动势之间的误差最小的候选位置，作为磁场产生元件的估计位置。