(57)【要約】【目的】基準面位置や基準面からの内視鏡形状の離れ具合、患者の頭の方向が視覚的に判断でき、患者等の被検体内部に挿入された内視鏡の形状の把握が容易な内視鏡形状検出装置を提供すること。【構成】基準面表示のステップＳ６２＿２と、マーカ表示のステップＳ−６２＿３を行う。これらのステップの処理は付加的な処理である。基準面表示の処理は、ベット面等の基準面を表示することで、内視鏡形状の３次元表示を視覚的に分かり易くする補助的な役割を担う。ステップＳ６２＿２１のアフィン変換を行い、世界座標系の基準表示シンボルを視点座標系に変換する。次に、ステップＳ６２＿２２の３Ｄ→−２Ｄ投影を行う。視点座標系に移された基準表示シンボルをモニタに表示できるように、２次元に投影する変換処理を行う。次に、ステップＳ６２＿２３の基準面となるベット等のシンボル表示を行う。内視鏡の３次元描写を補助するようなシンボルを表示する。【選択図】　図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入された内視鏡の挿入形状を磁界を用いて検出し、この検出した内視鏡形状を表示する内視鏡形状検出装置において、
内視鏡検査を行う際に体腔内に挿入された内視鏡の存在領域を検出する存在領域検出手段と、
前記存在領域検出手段により検出された存在領域をシンボル表示するシンボル表示手段と、
前記存在領域検出手段により検出された存在領域に基づく前記シンボル表示手段によるシンボル表示と、前記検出された内視鏡形状とを位置的に対応づけて表示させる表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡形状検出装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、前記内視鏡検査を受ける患者の位置関係を関連づけたマーカを表示することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項３】
前記表示制御手段は、選択に応じて前記シンボル表示手段によるシンボル表示を行うか否かの制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡形状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁界を用いて内視鏡の挿入形状を検出して表示するようにした内視鏡形状検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用いられるようになった。この内視鏡は特に挿入部が軟性のものは、屈曲した体腔内に挿入することにより、切開することなく体腔内深部の臓器を診断したり、必要に応じてチャンネル内に処置具を挿通してポリープ等を切除するなどの治療処置を行うことができる。
【０００３】
この場合、例えば肛門側から下部消化管内を検査する場合のように、屈曲した体腔内に挿入部を円滑に挿入するためにはある程度の熟練を必要とする場合がある。
【０００４】
つまり、挿入作業を行っている場合、管路の屈曲に応じて挿入部に設けた湾曲部を湾曲させる等の作業が円滑な挿入を行うのに必要になり、そのためには挿入部の先端位置等が、体腔内のどの位置にあるかとか、現在の挿入部の屈曲状態等を知ることができると便利である。
【０００５】
このため、例えば特開平３ー２９５５３０号公報には挿入部に設けた受信用空中線（コイル）に対し、挿入部の外部に設けた送信用空中線（アンテナコイル）を走査して挿入部の挿入状態を検出するものがある。
【０００６】
この従来例では内視鏡形状を検出することが可能であるが、１つのコイルの位置の検出のためにアンテナコイルを走査してコイルに誘起される電圧の最大となる状態と最小になる状態とに設定しなければならない。このために、１つのコイルの位置検出にさえ、アンテナコイルを広範囲に走査することが必要となり、その走査のために位置検出に時間がかかる。形状を検出するには複数のコイルの位置を検出することが必要になるので、形状を検出するにはさらに長い時間が必要になってしまう。
【０００７】
また、ＵＳパテント４，１７６，６６２では内視鏡の先端のトランスジューサからバースト波を出し、周囲の複数のアンテナ又はトランスジューサで検出して先端部の位置をＣＲＴにプロット等するものが開示されている。
また、ＵＳパテント４，８２１，７３１では体外の直交コイルを回転し、体内のカテーテルに設けたセンサの出力からカテーテルの先端位置を検出するものを開示している。
【０００８】
これら２つは先端位置を検出するもので、形状を検出することを目的とするものでない。
【０００９】
また、ＰＣＴ出願ＧＢ９１／０１４３１号公開公報では内視鏡が挿入される対象物の周囲にＸ−Ｙ方向にダイポールアンテナを格子状に多数並べてＡＣ駆動し、一方、内視鏡側に内蔵したコイルで得られる信号より、内視鏡の位置を導出する従来例を開示している。
【００１０】
この従来例では検出範囲よりも広い範囲にダイポールアンテナを格子状に多数並べなければ内視鏡形状を精度良く検出することが困難であり、大きなスペースが必要になってしまう。
【００１１】
さらにＰＣＴ出願ＷＯ９４／０４３８号公開公報に開示された従来例では３軸直交の複数のソースコイルからの磁界を内視鏡に設けたセンスコイルで検出し、検出した内視鏡形状をグレー表示するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする問題点】
上記したように表示装置に表示される描像が内視鏡挿入形状のイメージのみであると、そのイメージと体腔内の臓器との位置関係がわからないため、視点位置を回転させてしまうと、どの方向から内視鏡形状を眺めているのか、頭の方向がどの向きを向いているのか等に関する情報は、例えばテキスト表示される角度の数値表示だけであり、感覚的な判断には不向きであった。要するに、上記ＰＣＴ出願ＷＯ９４／０４３８号公開公報に開示されたような従来例では内視鏡の挿入形状が検出できても、表示された内視鏡形状の画像には基準位置等が表示されないので、患者等の被検体内に挿入された内視鏡の形状を方向性を含めて把握することが困難であった。
【００１３】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、基準面位置や基準面からの内視鏡形状の離れ具合、患者の頭の方向が視覚的に判断でき、患者等の被検体内部に挿入された内視鏡の形状の把握が容易な内視鏡形状検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【問題点を解決する手段】
前記目的を達成するため本発明による内視鏡形状検出装置は、体腔内に挿入された内視鏡の挿入形状を磁界を用いて検出し、この検出した内視鏡形状を表示する内視鏡形状検出装置において、
内視鏡検査を行う際に体腔内に挿入された内視鏡の存在領域を検出する存在領域検出手段と、
前記存在領域検出手段により検出された存在領域をシンボル表示するシンボル表示手段と、
前記存在領域検出手段により検出された存在領域に基づく前記シンボル表示手段によるシンボル表示と、前記検出された内視鏡形状とを位置的に対応づけて表示させる表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明する。図１ないし図１３は本発明の第１実施例に係り、図１は本発明の第１実施例を有する内視鏡システムの概略の構成を示し、図２は第１実施例の内視鏡形状検出装置の構成を示すブロック図で示し、図３は内視鏡形状検出装置の全体構成を示し、図４は３軸センスコイル及びプローブの構成を示し、図５はプローブ内のソースコイルの位置を複数のセンスコイルを用いて検出する様子を示し、図６はマーカプローブの構成を断面図で示し、図７は内視鏡形状検出装置の処理内容をフローで示し、図８は２画面モード及び１画面モードで内視鏡形状を表示するスコープモデル描画の処理をフローで示し、図９はスコープイメージ描写処理をフローで示し、図１０はｎ角柱モデルでのスコープイメージ描写処理をフローで示し、図１１はモニタ画面に１画面モードで表示される内視鏡形状の出力画像を示し、図１２はモニタ画面に２画面モードで表示される内視鏡形状の出力画像を示し、図１３はベッドに固定された世界座標系を示す。
図１に示すように内視鏡システム１は内視鏡６を用いて検査等を行う内視鏡装置２と、この内視鏡装置２と共に使用され、内視鏡６の挿入部７内の各位置を検出することにより、検出された各位置から挿入部７の形状を推定し、さらに推定された形状に対応するモデル化された（内視鏡）挿入部形状の画像を表示する内視鏡形状検出装置３とから構成される。
【００１６】
（内視鏡検査用）ベッド４には、被検体としての患者５が載置され、この患者５の体腔内に、内視鏡６の挿入部７が挿入される。
この内視鏡６は細長で可撓性を有する挿入部７とその後端に形成された太幅の操作部８と、この操作部８の側部から延出されたユニバーサルケーブル９とを有し、このユニバーサルケーブル９の末端のコネクタ９Ａはビデオプロセッサ１１に着脱自在で接続できる。
【００１７】
挿入部７には図示しないライトガイドが挿通され、このライトガイドはさらに操作部８から延出されたユニバーサルケーブル９内を挿通され、末端のコネクタ９Ａに至る。そして、このコネクタ９Ａの端面には、ビデオプロセッサ１１に内蔵された図示しない光源部のランプから照明光が供給され、このライトガイドのよって伝送され、挿入部７の先端部の（照明光出射手段を形成する）照明窓に取り付けられた先端面から伝送した照明光を前方に出射する。
【００１８】
この照明窓から出射された照明光により照明された体腔内の内壁或は患部等の被写体は先端部の照明窓に隣接して形成された観察窓に取り付けた図示しない対物レンズによってその焦点面に配置された固体撮像素子としてのＣＣＤに像を結ぶ。
【００１９】
このＣＣＤはビデオプロセッサ１１に内蔵された図示しない信号処理部内のＣＣＤドライブ回路から出力されるＣＣＤドライブ信号が印加されることにより、（ＣＣＤで）光電変換された画像信号が読み出され、挿入部７内等を挿通された信号線を経て信号処理部で信号処理されて標準的な映像信号に変換され、カラーモニタ１２に出力され、対物レンズでＣＣＤの光電変換面に結像した内視鏡像をカラー表示する。
【００２０】
また、操作部８には湾曲操作ノブが設けてあり、このノブを回動する操作を行うことにより挿入部７の先端付近に形成した湾曲自在の湾曲部を湾曲できるようにして屈曲した体腔内経路にもその屈曲に沿うように先端側を湾曲させることによりスムーズに挿入できるようにしている。
【００２１】
また、この内視鏡６には挿入部７内に中空のチャンネル１３が形成されており、このチャンネル１３の基端の挿入口１３ａから鉗子等の処置具を挿通することにより、処置具の先端側を挿入部７の先端面のチャンネル出口から突出させて患部等に対して生検とか治療処置等を行うことができる。
【００２２】
また、このチャンネル１３に（体腔内に挿入された挿入部７の）位置及び形状検出のためのプローブ１５を挿入し、このプローブ１５の先端側をチャンネル１３内の所定の位置に設定することができる。
【００２３】
図４に示すようにこのプローブ１５には磁界を発生する磁界発生素子としての複数のソースコイル１６ａ，１６ｂ，…（符号１６ｉで代表する）が、絶縁性で可撓性を有する円形断面のチューブ１９内に例えば一定間隔ｄとなる状態で、可撓牲の支持部材２０とチューブ１９内壁に絶縁性の接着剤で固定されている。
【００２４】
各ソースコイル１６ｉは例えば絶縁性で硬質の円柱状のコア１０に絶縁被覆された導線が巻回されたソレノイド状コイルで構成され、各ソースコイル１６ｉの一端に接続されたリード線は共通にされて支持部材２０内を挿通され、他端のリード線１７はチューブ１９内を手元側まで挿通されている。また、チューブ１９内には絶縁性の充填部材が充填され、チューブ１９が屈曲されてもチューブ１９がつぶれないようにしている。また、チューブ１９が屈曲されて変形した場合でも、各ソースコイル１６ｉは、硬質のコア１０に導線が巻回して、接着剤で固定されているので、ソースコイル１６ｉ自身はその形状が変形しない構造にしてあり、磁界発生の機能はチューブ１９が変形した場合でも不変となるようにしている。
【００２５】
各ソースコイル１６ｉの位置は内視鏡６の挿入部７内の既知の位置に設定されており、各ソースコイル１６ｉの位置を検出することにより、内視鏡６の挿入部７の離散的な位置（より厳密には各ソースコイル１６ｉの位置）が検出できるようにしている。
【００２６】
これらの離散的な位置を検出することにより、それらの間の位置もほぼ推定でき、従って離散的な位置の検出により、体腔内に挿入された内視鏡６の挿入部７の概略の形状を求めることが可能になる。
【００２７】
各ソースコイル１６ｉに接続されたリード線１７はプローブ１５の後端に設けた、或はプローブ１５の後端から延出されたケーブルの後端に設けたコネクタ１８に接続され、このコネクタ１８は（内視鏡）形状検出装置本体２１のコネクタ受けに接続される。そして、後述するように各ソースコイル１６ｉには駆動信号が印加され、位置検出に利用される磁界を発生する。
【００２８】
また、図１に示すようにベッド４の既知の位置、例えば３つの隅にはそれぞれ磁界を検出する磁界検出素子としての３軸センスコイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（２２ｊで代表する）が取り付けてあり、これらの３軸センスコイル２２ｊはベッド４から延出されたケーブル２９を介して形状検出装置本体２１に接続される。
【００２９】
３軸センスコイル２２ｊは図４に示すようにそれぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した信号を検出する。
【００３０】
上記形状検出装置本体２１は、３軸センスコイル２２ｊの出力に基づいて各ソースコイル１６ｉの位置を検出して、患者５内に挿入された内視鏡６の挿入部７の形状を推定し、推定した形状に対応したコンピュータグラフィック画像をモニタ２３に表示する。
【００３１】
内視鏡形状検出装置３は磁気を利用しているので、磁気に対して透明でない金属が存在すると鉄損などにより、影響を受けてしまい、磁界発生用のソースコイル１６ｉと検出用の３軸センスコイル２２ｊの間の相互インダクタンスに影響を与える。一般に、相互インダクタンスをＲ＋ｊＸで表すと、（磁気に対して透明でない金属は）このＲ，Ｘ両者に影響を及ぼすことになる。
【００３２】
この場合、微少磁界の検出で一般に用いられている直交検波で測定される信号の、振幅、位相が変化することになる。そのため、精度よく信号を検出するためには、発生する磁界に影響を与えない環境を設定することが望ましい。
【００３３】
これを実現するためには、磁気的に透明な材料（換言すると磁界に影響を及ぼさない材料）でベッド４を作ればよい。
この磁気的に透明な材料としては例えば、デルリン等の樹脂、木材、非磁性材金属であればよい。
【００３４】
実際にはソースコイル１６ｉの位置検出には交流磁界を用いるため、駆動信号の周波数において磁気的に影響のない材料で形成しても良い。
そこで、本内視鏡形状検出装置３とともに使用する図１に示す内視鏡検査用ベッド４は、少なくとも、発生する磁界の周波数において磁気的に透明な非磁性材で構成されている。
【００３５】
図２の内視鏡形状検出装置３のブロック図において、内視鏡６のチャンネル１３内に設定されたプローブ１５内のソースコイル１６ｉにソースコイル駆動部２４からの駆動信号が供給され、この駆動信号が印加されたソースコイル１６ｉ周辺に磁界が発生する。
【００３６】
このソースコイル駆動部２４は、（磁界発生用）発振部２５から供給される交流信号を増幅して、必要な磁界を発生するための駆動信号を出力する。
発振部２５の交流信号は、ベッド４に設けられた３軸センスコイル２２ｊで検出される微少な磁界を検出するための（相互インダクタンス）検出部２６に参照信号として送出される。
【００３７】
３軸センスコイル２２ｊで検出される微少な磁界検出信号は（センスコイル）出力増幅器２７で増幅された後、検出部２６に入力される。
検出部２６では、参照信号を基準として、増幅、直交検波（同期検波）を行い、コイル間の相互インダクタンスに関連した信号を得る。
【００３８】
複数のソースコイル１６ｉが存在するので、各ソースコイル１６ｉに接続されたリード線へ駆動信号を順次供給するように切り換える切り換え手段となる（ソースコイル駆動電流）分配器２８がソースコイル駆動部２４とソースコイル１６ｉの間に存在する。
【００３９】
上記検出部２６で得られた信号は、形状算出部３０を構成する（ソースコイル）位置検出部（又は位置推定部）３１に入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して位置検出の計算或は位置推定の演算を行い、各ソースコイル１６ｉに対して推定された位置情報を得る。
この位置情報は形状画像生成部３２に送られ、得られた離散的な各位置情報から間を補間する補間処理等のグラフィック処理して内視鏡６（の挿入部７）の形状を推定し、推定された形状に対応する画像を生成し、モニタ信号生成部３３に送る。
【００４０】
モニタ信号生成部３３は形状に対応する画像を表すＲＧＢ或はＮＴＳＣ或はＰＡＬ方式等の映像信号を生成し、モニタ２３に出力し、モニタ２３の表示面に内視鏡６の挿入部形状に対応する画像を表示する。
【００４１】
なお、位置検出部３１は１つの位置検出の計算を終了した後に、分配器２８に切り換えの信号を送り、次のソースコイル１６ｉに駆動電流を供給してその位置検出の計算を行う（各位置検出の計算を終了する前に、分配器２８に切り換えの信号を送り、センスコイル２２ｊで検出した信号をメモリに順次記憶させるようにしても良い）。
【００４２】
また、システム制御部３４はＣＰＵ等で構成され、位置検出部３１、形状画像生成部３２、モニタ信号生成部３３の動作等を制御する。また、このシステム制御部３４には操作部３５が接続される。図３に示すようにこの操作部３５はキーボード３５ａ及びマウスス３５ｂ等で構成され、これらを操作することにより、内視鏡形状の描画モデルの選択とか、モニタ２３に表示される内視鏡形状を選択された視野方向に対する画像で表示させる指示を行うこともできる。
【００４３】
特に、この実施例では操作部３５（より詳しくは図３のキーボード３５ａの）特定のキー入力の操作を行い、システム制御部３４に２画面表示の指示信号を入力することによって、形状画像生成部３２は１つの視点方向に対応する画像を生成すると共に、この視点方向と９０゜異なる視点方向からの画像を生成し、モニタ信号生成部３３を経てモニタ２３に同時に２つの画像を表示する。
【００４４】
つまり、形状画像生成部３２は互いに直交する視点方向からの２つの形状画像と、１つの視点方向からの形状画像とを生成する２／１形状画像モードの機能を有し、指示（選択）に応じてモニタ２３に２又は１形状画像を生成し、モニタ２３には指示により生成された２又は１形状画像を表示する。図３のモニタ２３では２形状画像モードでの２つの形状画像が表示された様子を示している。
【００４５】
この実施例では、このように互いに９０゜異なる視点方向からの内視鏡形状を２画面で同時に表示する検出画像表示手段（形状画像生成部３２と、モニタ信号生成部３３と、モニタ２３とで構成される）を有することが大きな特徴となっている。
【００４６】
なお、図２の点線で示す形状算出部３０はソフトウェアを含む。また、モニタ２３に表示される内視鏡形状の表示を理解し易くするために表示画面上での基準位置等を表示させるための補助手段としてのマーカプローブ３６ａ，３６ｂ（単にマーカと略記）を接続できるように構成され、マーカ３６ａ，３６ｂを使用して術者によって任意に設定された基準位置等を内視鏡形状と共にモニタ２３の表示画面に同時に表示し、内視鏡形状の把握を容易にできるようにしている。
【００４７】
マーカ３６ａ，３６ｂは電流分配器２８に接続され、プローブ１５内のソースコイル１６ｉと同様に電流分配器２８を介してマーカ３６ａ，３６ｂ内のソースコイルに駆動信号が印加されるようにしている。なお、第１実施例ではマーカ３６ａ，３６ｂは画面上で基準位置を表示することにより、内視鏡形状の把握を容易にするのに使用される。第２実施例では、その使用態様も選択できるようにしている（後述）。
【００４８】
内視鏡検査の場合には、患者５はベッド４の上にいるため、内視鏡６の位置は必ずベッド４の上になる。
つまり、ベッド４の４隅にセンサとなる３軸センスコイル２２ｊを設ければ、このセンサ群に囲まれた領域の中に内視鏡６（内のソースコイル１６ｉ）が存在することになるので、設置した３軸センスコイル２２ｊごとにソースコイル１６ｉの存在する象現が限定される。
【００４９】
ソースコイル１６ｉを駆動したときの１つの３軸センスコイル２２の出力をＸｉ，Ｙｉ，Ｚｉとすると、Ｘｉ＾２＋Ｙｉ＾２＋Ｚｉ＾２で関連づけられる磁界強度となる３軸センスコイル２２からの距離にソースコイル１６ｉが存在することになる。
【００５０】
しかし、１軸コイルは一般にダイポールとして表現され、その等磁界面は球にならないで楕円状になる。
そのため、どの方向を向いているかが未知のソースコイル１６ｉの位置を一つの３軸センスコイル２２による等磁界面Ｘｉ＾２＋Ｙｉ＾２＋Ｚｉ＾２のみからは同定できない。
【００５１】
そのため、ベッド４に複数設けた３軸センスコイル２２ｊそれぞれに関して測定されるＸｊ＾２＋Ｙｊ＾２＋Ｚｊ＾２で関連づけられる距離を用いる。この場合、各３軸センスコイル２２ｊの設置位置は既知であるので、例えばベッド４に固定した１つの座標系で表すことができる。この場合には位置検出及び形状検出の基準面はベッド４となる。
ソースコイル１６ｉで発生する等磁界面が一般的にＸｓ＾２＋Ｙｓ＾２＋Ｚｓ＾２と表される磁界強度をセンスコイル２２ｊで検出してその間の距離を推定することを考える。
【００５２】
すると、センスコイル２２ｊで検出された磁界強度からその磁界強度を含むような等磁界面を想定すると、中心のソースコイル１６ｉに対してその等磁界面上にセンスコイル２２ｊが存在することになり、中心から等磁界面までの距離の最大値及び最小値をそれぞれＲｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊと、それらの間の距離にセンスコイル２２ｊ及びソースコイル１６ｉが存在することになる。
【００５３】
つまり既知の位置のセンスコイル２２ｊを基準にすると、図５に示すように最大距離Ｒｍａｘｊの距離の内側、最小距離Ｒｍｉｎｊの外側にソースコイル１６ｉが存在することになる。
【００５４】
各３軸センスコイル２２ｊで測定され、各３軸センスコイル２２ｊごとに異なるＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊに対応するＲｍａｘｊ、Ｒｍｉｎｊで表される球殻の重なり（ｖｏｌｕｍｅ）の中にソースコイル１６ｉが存在することになるのでその領域の重心をコイル位置として検出することができる。
これで、位置が求められるが、Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎの差が大きい場合には誤差が生じる可能性がある。
【００５５】
そこでＸｊ、Ｙｊ、Ｚｊに含まれる位相情報にソースコイル１６ｉの傾きが表されていることを利用して先に求めたｖｏｌｕｍｅのなかでの傾きを求める。
これにより、さらに正確な位置となるよう、先の位置を補正する。
また、ソースコイル１６ｉの相互の間隔は既知であるので、さらにこの値で補正してもよい。
【００５６】
この様にして検出された複数の位置情報により推定された内視鏡６の挿入部７の形状を後述するようにモデル化した画像１００で、モニタ２３の表示面に例えば図１１のように左側のグラフィックス出力領域に表示される。右側の領域はユーザがキーボード３５ｂからのキー入力等により、視点（位置と原点との距離）、回転角、視点位置とＺ軸とのなす仰角等を設定するユーザインタフェース領域である。
【００５７】
図６はチューブ形状のマーカ３６ａの構造の具体例を示す。マーカ本体部４１はグリップカバー４２で覆われ、内部にソースコイル４３が収納され、その周囲には絶縁樹脂４４が充填されている。ソースコイル４３は磁性体材料のコア部材４５に導線４６を巻回して形成され、巻回された２つの導線４６の端部はそれぞれ絶縁部材４０で被覆されたシールド線４７で覆われている。このシールド線４７はさらにシリコンチューブ４８で被覆されている。このシールド線４７の後端はコネクタ４９ａに至る。このコネクタ４９ａはコネクタ受け部材に固定されている。
【００５８】
グリップカバー４２とシリコンチューブ４８との接続部分と、シリコンチューブ４８とコネクタ受け４９ｂとの接続部分はそれぞれ折れ止め部材５０で折れないようにしている。
【００５９】
図７はスコープ内のソースコイル１６ｉの作る磁界を外部の３軸センスコイル２２ｊによって検出し、磁界強度と２点間の距離との関係からソースコイル１６ｉの位置を得、複数のソースコイル１６ｉの各位置検出に基づいて挿入状態にある挿入部形状（簡単にスコープ形状とも記す）をモニタ（ＣＲＴとも記す）上に表示するフローを示す。
このフローの全体構成は、その処理内容別に、以下のＢ１〜Ｂ４の４ブロックに大別することが出来る。
【００６０】
Ｂ１：初期化ブロック
このブロックで、本プログラムの全機能に関する初期化作業が完了する。具体的には、スコープ形状をＣＲＴ上に出力する手法に基づく初期パラメータの設定、ハードウェアが検出する磁界強度から得られた位相情報と振幅情報とから、ソースコイル１６ｉの存在位置を算出する際に使用する基本データのメモリ読み込み、ハードウェアを制御するための各種ボードの初期化等が実施される。
【００６１】
Ｂ２：ハードウェア制御ブコック
本システムでは、内視鏡６の挿入部７内に配置固定されたソースコイル１６ｉの位置座標をソースコイル１６ｉの発生する磁界強度から算出し、これを基に挿入状態にある内視鏡６の挿入部７の形状を推定する。
このブロックでは、ソースコイル１６ｉの駆動を切換えて磁界を発生させ、その発生磁界強度をセンスコイル２２ｊで検出し、この検出出力をソースコイル位置座標が計算できる形に変換して出力するまでを担う。
【００６２】
ソースコイル１６ｉの駆動切換えは、内視鏡６のどこに位置するソースコイルかが分かるようになっており、ソースコイル１６ｉの磁界強度を検出するセンスコイル２２ｊは、図４に示したように直交する３つ軸にそれぞれのコイルの面が平行となるように製作され、１個のセンスコイル２２ｊにつき直交する３軸方向の磁界強度成分が検出できるように構成されている。検出された磁界強度のデータは、ソースコイル位置を計算する際に必要となる振幅データと位相データとに分離されて出力される。
【００６３】
Ｂ３：ソース位置算出ブロック
前ブロックでの磁界検出によって得られた振幅データと位相データを基に、磁界強度と２点間の距離との関係を利用して、ソースコイル１６ｉの位置座標を算出するまでを担う。まず、振幅データと位相データに対して、センスコイル２２ｊの各軸方向の径の大ききの違いやソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊとの位置の関係の捕正を施して、各センスコイル２２ｊの設置位置で検出されると考えられる磁界強度を算出する。
【００６４】
こうして算出された磁界強度から、ソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離を求める。但し、挿入状態にあるソースコイル１６ｉの姿勢（ソレノイド状コイルの方位）が分からないため、ソースコイル１６ｉの存在位置はある球殻の範囲内までの限定しかできない。そこで、センスコイル２２ｊを３個以上用意し、ソースコイル１６ｉの存在可能な領域の重なりを求め、その領域の重心位置をソースコイル１６ｉの位置座標として出力する。
【００６５】
Ｂ４：画像表示ブロック
ソースコイル位置座標として得られたデータを基にスコープ形状を構築して、その描像をＣＲＴ上に出力するまでを担う。ソースコイル位置座標として得られた１個以上の座標をデータを基に、全体として滑らかな連続座標を構築する。この連続座標によりスコープ形状らしく見せるためのモデリング処理を行う（多角形柱、色階調、彩度、輝度の利用、陰線処理、パースペクティブ等）。
【００６６】
更に、ＣＲＴ表示されたスコープイメージモデルは、任意の方向に回転、拡大縮小が可能であり、現表示の視点位置や患者の頭方向が一目で分かるボディーマーカ等も表示できる。終了時の視点位置は自動的に保存され、次回の初期視点位置となる。術者が見易いと考える視点方向を記憶するホットキーも存在する（第１実施例の第２の変形例として後述する）。
次に各ブロックごとのより詳しい内容を説明する。
【００６７】
Ｂ１：初期化ブロック
最初のステップＳ１１ではグラフィック頁の初期化（ＶＲＡＭの初期化）を行う。また、ＣＲＴ表示したスコープイメージ像を更新する際、新しい像を上書きすると、観察者に対し、書き換えがちらつく画像の印象を与え、スムーズな画像で無くなってしまう。そこで、複数のグラフィック頁を絶えず切換えてイメージを表示することで、動画像的な滑らかさを実現している。
また、使用する色、階調の設定を行う。使用できる色数はハードウェアごとに制限がある。そこで、図１１に示すように挿入部７をモデル化して表示した画像１００に割り当てる色数を多くし、また階調表示を行うようにすれば、立体的のある画像表示が可能になる。なお、図１１において、２つの円は基準位置を示すマーカを示し、四角のフレームはベッドを示す。
【００６８】
視点に近いほど明るく、遠いほど暗く表示する階調表示を行うことにより、挿入部７を２次元で表示した画像１００に立体感や奥行きを持たせて表現することが可能になる。もちろん、階調数を増減することは任意である。また、階調以外に採用している色もＲ，Ｇ，Ｂの構成より作られており、微妙な彩度や輝度を表現することも可能である。
【００６９】
次のステップＳ１２で初期視点位置の自動読み込み等のイメージパラメータの初期化を行う。
スコープ像をどのように見ることが見易いと感じるかは、術者の好みによるところが大きい。もし、初期視点位置を固定してしまうと、術者はスコープ像が見やすいと感じる視点位置にわざわざ再設定しなければならず、使い勝手が低下する。
【００７０】
そこで、希望とする視点位置をファイル（パラメータファイル）の形で保存しておき、プログラム起動時にそのファイルを読み込むことで、プログラム開始直後から術者の見やすい視点位置からスコープ像を見ることが出来る手段を設けた。
【００７１】
また、この実施例では図１１に示すようにスコープ像の出力領域とテキスト画面の出力領域とを分割表示する。
スコープ像とテキスト画面を分割したことにより、スコープ像の回転や拡大縮小の程度を視覚的、数値的の両面から確認できるようにした。尤も、図１２に示す２画面表示モードでは左右にスコープ像を同時に表示することになる。
次のステップＳ１３でソースコイル位置導出のための原理を格納した原理元データをロードする。このデータは次の関係の基準データ或は基準情報である。
【００７２】
測定原理は、１軸のソースコイル１６ｉの出力を直交３軸で製作されたセンスコイル２２ｊで検出し、その磁界強度よりソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊの間隔を得ることである。両コイルの間隔を得るにあたり、１軸ソースコイル１６ｉの作り出す磁界分布を示す超函数から直接解くのではなく、ソースコイル１６ｉの姿勢（軸方向の方位）の違いによる最大となる磁界強度出力と最小となる磁界強度出力とを利用する新しい距離算出法を採用している。
【００７３】
つまり、１軸ソースコイル１６ｉと３軸センスコイル２２ｊとの距離を様々な値に設定したときに、各距離値でソースコイル１６ｉの軸方向を変えた場合に３軸センスコイル２２ｊの位置で検出される最も大きい磁界強度の値（最大磁界強度値）と、最も小さい磁界強度の値（最小磁界強度値）を測定したものを、それぞれプロットしてグラフ化にした最大磁界強度曲線、最小磁界強度曲線のデータを距離算出の基準データとして準備している。
【００７４】
この基準データを用いることにより、３軸センスコイル２２ｊで検出された磁界強度から１軸ソースコイル１６ｉの距離算出を以下のように行うことが可能になる。
【００７５】
ある磁界強度Ｈが検出された場合、その値Ｈを最大磁界強度値とした場合の半径、つまり距離が最小となる最小半径ｒ＿ｍｉｎと、その値Ｈを最大磁界強度値とした場合の半径、つまり距離が最大となる最大半径ｒ＿ｍａｘとに挟まれる球殻内にしかソースコイル１６ｉは存在し得ないとの限定を加えることが可能になる。この限定を各センスコイル２２ｊの位置で行うことにより、図５に示すようにソースコイル１６ｉの存在領域を限定できる。
【００７６】
これら最大磁界強度曲線、最小磁界強度曲線に対応するデータはハードディスク等のデータ格納手段に格納されており、内視鏡形状表示の動作が開始すると、位置検出部３１は必要に応じて参照する。
【００７７】
なお、３軸センスコイル２２ｊで検出される磁界強度に比例した実際の測定値は、この３軸センスコイル２２ｊを構成する３つのコイルでそれぞれ検出された信号２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚをそれぞれ２乗して総和した値、２２Ｘ・２２Ｘ＋２２Ｙ・２２Ｙ＋２２Ｚ・２２Ｚの平方根を求めた値であり、この求めた値を標準の磁界測定装置（例えばガウスメータ）でキャリブレイションすることにより、正確な磁界強度の測定値を得ることができる。
上記最大磁界強度及び最小磁界強度のデータを記録したファイル（ｍａｘ＿ｍｉｎデータファイル）をロードすると共に、補正用データファイルから補正用データもロードし、センスコイル２２ｊの径の補正等も行い、精度の高い位置検出を行うことができるようにしている。
【００７８】
上述のデータのロードの後、次のステップＳ１４でハードウェアの初期化を行う。このステップＳ１４では図２の分配器２８の設定内容をリセットして初期状態にする。また、形状算出部３０を構成する図示しないＡ／Ｄコンバータの設定内容をリセットし、使用環境（例えばそのチャンネル数をソースコイルの数及び使用するマーカ数に設定）に対応した設定状態にする。こうしてハードウェアを形状算出の使用可能な状態に設定し、次のブロックＢ２を動作させる。
【００７９】
Ｂ２：ハードウェア制御ブロック
まず、ステップＳ２１では図２を参照して説明したように分配器２８に切換信号を印加してソースコイル１６ｉを選択し、そのソースコイル１６ｉをドライブする。そのソースコイル１６ｉで発生した磁界はセンスコイル２２ｊで検出される。
【００８０】
従って、ステップＳ２２に示すようにセンスコイル２２ｊで検出された検出信号を検出部２６を構成する図示しない位相敏感検出器（ＰＳＤ）を経てＡ／Ｄコンバータでサンプリングする。サンプリングされたデータは一旦、形状算出部３０内のメモリに書き込まれる。
ステップＳ２３に示すように形状算出部３０を構成する例えばＣＰＵは全てのソースコイル１６ｉに対する駆動が終了したか否かを判断し、終了していない場合には次のソースコイル１６ｉを駆動するように制御する。
【００８１】
そして、全てのソースコイル１６ｉを駆動した場合には、メモリのデータ（ＰＳＤを経たＰＳＤデータ）から振幅データ、位相データを算出する（図７のステップＳ２４のＰＳＤ算出、ステップＳ２５の振幅データ、位相データ参照）。なお、マーカを使用した場合にはさらに接続したマーカに内蔵された各ソースコイルに対して、プローブ１５に内蔵されたソースコイル１６ｉと同様に駆動信号を印加してマーカのソースコイルに対しても振幅データ、位相データを算出することになる。
【００８２】
上記振幅データ、位相データから次のブロックＢ３の処理に移る。まず、ステップＳ３１の磁界強度算出を、補正係数を用いて行う。
次に図７のステップＳ３２の（ソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の）最大距離と最小距離の算出を最大及び最小距離データを用いて行う。
【００８３】
このステップＳ３２は前のステップＳ３１で得られた磁界強度を用いて、センスコイル２２ｊとソースコイル１６ｉとの最大の距離と最小の距離とを算出するまでの処理を行う。
【００８４】
２点間の距離と磁界強度とに比例関係が存在することは、ごく一般に広く知られた物理現象である。しかし、ある空間上の一点にｌ軸のソースコイル１６ｉが作り出す磁界強度は一般に超函数で表されるため、たとえソースコイル１６ｉの向きが分かり、磁界強度が測定されても、ソースコイル１６ｉの存在する方向や距離を算出するのは容易ではない。
【００８５】
そこで、ある磁界強度が検出できた場合、その出力が最も強く取れる方向にソースコイル１６ｉが向いていると仮定した場合の距離をＲ＿ｍａｘ、最も弱く取れる方向にソースコイル１６ｉが向いていると仮定した場合の距離をＲ＿ｍｉｎとすれば、真のソースコイル１６ｉとセンスコイル２２ｊ間の距離Ｒ＿ｔｒｕｅは、Ｒ＿ｍｉｎ≦Ｒ＿ｔｒｕｅ≦Ｒ＿ｍａｘという範囲内に限定することが出来る。
【００８６】
ここで採用した距離の算出手段或は方法は、距離Ｒ＿ｔｒｕｅの値が確実には求まらないものの、複雑な超函数を解くということを要求されない極めて簡便な手段或は方法である上、１軸のソースコイル１６ｉの向きが分からない場合でも、ソースコイル１６ｉの存在範囲を限定できる応用範囲の広い手段或は方法となる。
【００８７】
次にステップＳ３３のソースコイル１６ｉの位置座標算出を行う。このステップＳ３３ではセンスコイル２２ｊとソースコイル１６ｉとの距離から、ソースコイル１６ｉの座標を算出するまでの処理を行う。
あるセンスコイル２２ｊから見たときのソースコイル１６ｉの存在しうる範囲は、前のステプＳ３２で得られたＲ＿ｍａｘとＲ＿ｍｉｎとによって囲まれる球殻内である。
このようなソースコイル１６ｉの存在しうる範囲をより微小な空間に限定するため、複数個のセンスコイル２２ｊから見いだされたソースコイル１６ｉの存在可能領域の重ね合わせを利用する。各々のセンスコイル２２ｊに対し、同一のソースコイル１６ｉから得られたソースコイル１６ｉの存在領域は、ソースコイル１６ｉの位置が動いていない限り、すべてが重なり合う領域が必ず存在する。
【００８８】
このような領域の境界は、各々のセンスコイル２２ｊ位置を中心とする半径Ｒ＿ｍａｘ，Ｒ＿ｍｉｎの球の交点に他ならない。球の交点であることから、少なくともセンスコイル２２ｊが３個あれば、ソースコイル１６ｉは各センスコイル２２ｊのＲ＿ｍａｘ，Ｒ＿ｍｉｎを半径とする球の８交点によって囲まれる微小領域にその存在が限定できる。
【００８９】
このソースコイル位置限定方法は、３個の球の交点を算出するという単純な算術計算であるので、その処理時間がかからない上、ソースコイル１６ｉの存在領域をごく微小な領域内に限定することを可能にした極めて優れた方法である。
【００９０】
このようにして各ソースコイル１６ｉの位置座標の算出を行い、ステップＳ３４のソースコイル１６ｉの位置座標データを得る。マーカを使用した場合にはマーカのソースコイルに対しても同様に位置座標の算出を行う。
これらのデータを用いて次のブロックＢ４の処理に移る。
【００９１】
Ｂ４：画像表示ブロック
このブロックＢ４は、ソースコイル１６ｉの位置座標データを基に、挿入状態にあるスコープ形状イメージをＣＲＴ上に描写するまでの処理を担う。
ソースコイル１６ｉの位置座標は、挿入されたスコープの通過した軌跡である。そこで、これを基に挿入状態にあるスコープ形状を推定する。スコープの挿入形状が推定できたら、結果をＣＲＴ上に描写する。そのとき３次元のスコープ形状を２次元のＣＲＴ画面で表示しなければならないため、その描像がより３次元的に表されるような工夫が必要となる。
【００９２】
又、スコープイメージが任意の方向に回転させられたり、今どのような方向からスコープイメージを眺めているのかが瞬時に判断できるようであれば、その使い勝手はさらに向上する。
このようなことを鑑み、この装置３においては以下のように機能別に分類し、それぞれのモジュールごとの特徴を加え合わせた表示方法を実現した。
【００９３】
Ｓ４１キーボード入力処理
Ｓ４２スコープモデル描写
（Ｓ４３基準面表示処理）
（Ｓ４４マーカ表示処理）
スコープイメージの描写には、これらすべてが必要なわけではないので、必要に応じて機能を取捨選択できる。図７ではＳ４１のキーボード入力処理及びＳ４２のスコープモデル描写の処理のみを示している。このブロックＢ４の処理の後、ステップＳ４５の表示画面ビデオページ設定の処理が行われ、ＶＲＡＭにモデル化された画像データがセットされ、その後その画像データがＣＲＴに出力されてステップＳ４６のスコープイメージ表示の処理が行われる。そして、プログラム終了か否かの判断の処理（ステップＳ４７）により、終了が選択された場合には終了し、そうでない場合にはブロックＢ２に戻り、同様の動作を繰り返す。
そこで各モジュール毎の特徴を以下で説明する。
【００９４】
Ｓ４１：キーボード入力処理
ここでは、与えられたユーザコマンドに対応するキー入力がなされた場合、その内容に応じて設定パラメータ等を変更するまでを担う。
【００９５】
ユーザからの要求が高いと考えられる付加機能が装備されていることは、その装置の使い勝手を左右する。又、機能選択は平易な作業であり、ユーザが望む際には常に操作が可能で、ユーザの要求内容が速やかに実現される必要がある。
【００９６】
このステップＳ４１はキーボードからの入力取得を行い、そのキー入力に対応したコマンドなどの処理を行う。
【００９７】
キー入力に対応したコマンドとしては、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸回りのイメージ像の回転、イメージ像の拡大＆縮小、初期視点位置からのイメージ像表示、ユーザ登録視点位置からのイメージ像表示、視点位置のユーザ登録、イメージ出力の画面の複数分割、コメント入力の画面表示、背景色の変更、マーカ表示のＯＮ／ＯＦＦ、ソースコイル座標の数値表示ＯＮ／ＯＦＦ、プログラム終了がある。
【００９８】
次にこの第１実施例の大きな特徴となるスコープモデル描写の説明を行う。
ステップＳ４１のキーボード入力処理の次に図７に示すステップＳ４２のスコープモデル描写を行う。
【００９９】
このスコープモデル描写の処理フローではユーザの選択に応じて、スコープ形状を１画面モードで図１１のように表示したり、図１２に示す２画面モードで表示できるようにしている。
このスコープモデル描写の処理フローの具体例を図８に示す。
【０１００】
まず、ステップＳ５１で描画に必要なパラメータファイルをロードする処理を行い、ハードディスク等のパラメータファイルの記録装置から、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の回りの回転角（ピッチ、ヘッド、バンク）、視点（ビューポイント）、プロジェクトスクリーン、マーカモードのＮｏ．等のデータをロードし、形状算出部３０を構成するメモリに一時書き込み、ＣＰＵは必要な時にそれらを参照して描画の処理を行えるようにする。
【０１０１】
次に、ステップＳ５２で各変数初期化を行う。ロードしたデータ等を参照して描画に使用する変数を初期値にセットする。次にステップＳ５３で検査終了のキー入力に設定されたファンクションキーとしてのｆ・１０が押されたか否か（図８ではｆ・１０＿ｋｅｙ　ＯＮ？と表記）の判断が行われ、押された場合にはスコープイメージ表示の処理を終了し、押されていない場合には、１画面モードか否かの判断を行う（ステップＳ５４）。
【０１０２】
このステップＳ５４では、画面モード切換のキーに設定されたホットキーとなるＨＥＬＰキーが押されたか否かによって１画面モードか否かの判断を行い、例えば押されていない場合には１画面モードであると判断して、さらにＨＥＬＰキーが押されたか否か（図８ではＨＥＬＰ＿ｋｅｙ　ＯＮ？と表記）の判断を行い（ステップＳ５５）、２画面モードへの切換を行うことができるようにしている。
【０１０３】
具体的には例えば２ビットの２画面表示フラグを用意し、初期設定ではこのフラグを０にセットし、ＨＥＬＰキーが押される毎に１を加算する。そして、画面モードの判断はこのフラグの値を調べ、フラグの値が０の場合には、１画面モードであると判断し、フラグの値が１、つまりＯＮされている場合には、２画面モードであると判断する。
【０１０４】
また、ステップＳ５４で２画面モードと判断された場合にも、さらにＨＥＬＰキーが押されたか否かの判断を行い（ステップＳ５６）、１画面モードへの切換を行うことができるようにしている。
ステップＳ５５でＨＥＬＰキーが押されたと判断した場合には（１画面モードにおいて、２画面モードへの切換のキー入力が行われた場合には）、次のステップＳ５７で２画面モードをＯＮした後、さらにステップＳ５８で２画面モードの初期設定を行う。
【０１０５】
まず、１画面表示モードに設定されているグラフィックモードの設定を解除し、２画面表示モード用に設定する。また、２画面表示モード用に表示枠を設定すると共に、２画面表示フラグをＯＮにする。
【０１０６】
また、次のステップＳ５９でヘッド角（Ｙ軸の回りの回転角）が０より大きいか否かの判断を行い、否の場合にはヘッド角を０にセットし（ステップＳ６０）、次ぎのステップＳ６１の左画面ビューポート設定の処理に移る。一方、０より大きいと判断した場合にはそのヘッド角で、次ぎのステップＳ６１の左画面ビューポート設定の処理に移る。
【０１０７】
左表示画面に垂直イメージ内視鏡形状（真上から見た形状）を表示するため、画面中心から左に表示用の領域を設定する。また、この設定した領域をクリアする。さらに検査領域表示枠を表示の場合には、検査領域の枠を描画する（後述する変形例では検査領域表示枠の表示及び非表示を選択できるようにしている）。
その後にステップＳ６２のスコープイメージ描画を行う。
【０１０８】
ここでは、磁界検出から得られたソースコイル位置座標から、スコープ形状を作成し、そのイメージ像を３次元的にＣＲＴに表示するまでを担う。得られるソースコイルの位置座標は、スコープに挿入されたソースコイルの数の飛び飛びのデータである。そこで、これらのデータを基に、挿入状態にあるスコープ形状を推定しなければならない。さらに、このようにして得られたスコープ形状データを、３次元的な形状としてモデル化した画像でＣＲＴ上に出力する。このモデル化したイメージ描画の基本的な処理内容を図９に示す。
【０１０９】
Ｓ６２＿ａ：算出されたソースコイル間の３次元補間
ステップＳ６２＿ａの算出ソースコイル間の３次元補間の処理では、磁界強度検出に基づいて算出されたソースコイル位置座標は離散的であるため、この算出データのみをつないでも軌跡が角張ってしまい、連続的に位置が変化するスコープ形状に対応しない。滑らかな全体のスコープ形状を作成するために、ソースコイル位置座標データに対して３次元補間を実施する。
【０１１０】
Ｓ６２＿ｂ：３次元モデルの構築
現実のスコープは太さを持っているため、いくら滑らかなデータ点が得られているとしても、太さを持たない直線等で結び合わせたのでは現実のスコープを描写したとは言えない。そこで、ステップＳ６２＿ｂの３次元モデルの構築の処理では捕間データ間の連結を円柱またはｎ角柱モデル等で行い、太さの点においても実際のスコープ形状に対応して表示できるようにする。
【０１１１】
Ｓ６２＿ｃ：アフィン変換
スコープ形状は、指定された視点位置から見た像として出力する。そこで、ステップＳ６２＿ｃのアフィン変換の処理では、ソースコイル位置導出の基準座標系としての世界座標系で得られているスコープ形状モデルデータを、画面表示用の視点座標系に変換する。なお視点位置は、ユーザが変更することが可能である。変更された内容は、ここで参照される。
【０１１２】
Ｓ６２＿ｄ：３Ｄ→２Ｄ投影
本来スコープ形状は３次元であるが、その像をＣＲＴ画面上に出力するためには２次元に変換しなければならない。そこで、ステップＳ６２＿ｄの３次元像から２次元像への投影変換を行う。このとき、パースペクティブなどで、遠近を強調しても良い。
【０１１３】
Ｓ６２＿ｅ：レンダリング
これまでの処理によって得られたスコープ形状イメージをＣＲＴ上に描写する。描写を行うにあたり、ステップＳ６２＿ｅのレンダリングの処理では、ｎ角形の側面処理、スコープのループの前後を表現するための陰線処理を行う。遠近によるシェーディング処理での階調表示、スコープの曲率等によりスコープモデル側面の輝度や彩度の調整を行う等の処理を実施して、立体間をより強調しても良い。
【０１１４】
なお、上で述べたいくつかの項目は、必ずしも実施することが必要ではない。もちろん、実施すればその改良項目が持つ効果を含めた形でＣＲＴ上に描像が再現できる。また、図９に示す順序で行うことが必要というものでなく、挿入部形状を表示するモデルに応じてその順序を変更することにより、より短時間で同等の処理を行うことができる場合がある。
【０１１５】
これらの処理を通じて、数個のソースコイルの位置座標のみから、挿入状態にある３次元スコープ形状をＣＲＴ上に再現することが出来る。
また、この実施例では、スコープの表示として以下のようにｎ角形柱モデルと、ｎ角形連結モデルとを選択できるようにしている。
【０１１６】
ステップＳ６２で左画面のスコープイメージ描画の処理を行った後、図８のステップＳ６３で右画面ビューポート設定を行い、右画面のモデル描画の処理を行う（ステップＳ６４）。
【０１１７】
この右画面のスコープイメージ描画の処理では左画面の描画の処理に用いたヘッド角に９０度をプラスした角度で描画を行う。従って、左画面の視点方向と９０度異なる視点方向からのスコープ形状をモデル化して描画する処理を行う。ステップＳ６０でヘッド角が０に設定された場合（左画面が真上から見た場合の描画）には、右画面は真横から見た場合の描画とまる。
【０１１８】
その後、描画処理された画像データを用いて表示画面ビデオページの設定（ステップＳ４５）が行われた後、ＣＲＴに出力され、スコープイメージ表示が行われる（ステップＳ４６）。この場合には２画面モードでのスコープイメージ表示であり、ＣＲＴには図１２のように直交する視点方向からの２つのスコープ形状が同時に表示されることになる。
【０１１９】
一方、ステップＳ５５の判断において、ＨＥＬＰ＿ｋｅｙが押されていない場合（１画面モードの場合）には、ステップＳ６５の通常モードスコープイメージ描画の処理、つまり１画面モードでのスコープイメージ描画の処理を行う。この処理はステップＳ６２或いはステップＳ６４と同様である。この処理の後、ステップＳ４５の表示画面ビデオページ設定の処理を経てＣＲＴに画像データを出力し、図１１に示すように１画面モードでスコープをモデル化したイメージの表示を行う。
【０１２０】
また、ステップＳ５６の判断において、ＨＥＬＰ＿ｋｅｙがＯＮされないと判断した場合（２画面モードの場合）には、ステップＳ５９の処理に移る。また、このステップＳ５６の判断において、ＨＥＬＰ＿ｋｅｙがＯＮされた場合（２画面モードにおいて１画面モードの切換のコマンドが入力された場合）には、ステップＳ６６で２画面モードをＯＦＦにし、さらに通常スコープイメージ画面設定を行った（ステップＳ６７）後、ステップＳ６５の処理に移り、１画面モードでスコープ形状の表示を行う。
【０１２１】
この図８のフローではユーザにより選択されたキー入力に応じて、スコープ形状をＣＲＴに２画面モードで表示したり、１画面モードで表示する。特に、２画面モードでは互いに垂直な視点方向からのスコープ形状を、図１２に示すように同時に並べて表示するので、一方の視点方向からの画像における奥行き量も直交する視点方向からの画像から正確に把握することができる。
【０１２２】
上述のように、２画面表示の場合には通常は左側に視点方向が垂直方向の画像、右側に水平方向の画像を表示する。視点方向等が変更された場合には、変更に応じて異なる方向からの画像になる。
【０１２３】
次にスコープ形状をモデル化して３次元的に表示するための３次元モデル構築のモデルについて説明する。
ｎ角形モデルが選択された場合には、例えば図１１に示すように挿入部の横断面を正ｎ角形にモデル化してｎ角形柱として表示する（図１１ではｎ＝５としている）。このｎの数を大きくすると殆ど円となり、その場合には挿入部形状は円柱として表示されることになる。
【０１２４】
このモデルでの表示の具体的処理内容のフローは図１０となる。
図１０（ａ）で、ステップＳ６２＿１の補間＆３次元モデルの構築の処理は、図１０（ｂ）に示す処理を行う。
【０１２５】
ここでは、まずステップＳ６２＿１の３次元のＢスプライン補間を実施している。この補間は、内挿点を必ず通るタイプの補間ではなく、その内挿点の近傍を通りながら滑らかな曲線を作成するものであり、内挿点を必ず通過する自然スプラインに比ベ、その計算処理が平易である。もちろん、自然スプラインを用いても、他の補間法を用いても、近似函数による補間でも良い。
【０１２６】
計算処理が比較的平易なＢスプラインは、３次元捕間を実施しても処理速度が早いという点で優れている。
次にステップＳ６２＿１２の３次元モデル構築としてｎ角柱モデル構築を行う。
【０１２７】
ここでは、ソースコイル位置座標の捕間データから、ｎ角柱モデル（以降、円柱も含んでいる、とする）によって、立体的なスコープイメージを構築する。　次に図１０（ｂ）のステップＳ６２＿１３のアフィン変換を行う。このアフィン変換はコンピュータグラフィックスで図形の座標変換を行う時に用いられる方法の１つで、座標変換を扱う場合に一般的に行われる。平行移動、回転、拡大、縮小等の単純な１次の座標変換は全てアフィン変換に含まれる。なお、Ｘ軸の回りの回転角はピッチ角、Ｙ軸の回りの回転角はヘッド角、Ｚ軸の回りの回転角はバンク角と呼ばれる。
【０１２８】
この処理では、ベッド４に固定された世界座標系（図１３参照）で表されるスコープモデルデータを、ある視点位置から見たモデルデータに変換する。
視点位置は、任意の方向に設定できるようにしている。そのため、視点位置がどの方向に移動したかを追跡し、その方向に追従する形でモデルデータを移動させることは、きわめて難解な処理を必要とする。そこで、視点は固定しているものと仮定し、本来動くことはないはずの世界座標系を便宜的に回転させる。これにより視点を移動させた像を得ることと同様の結果を与える。
この方法は、視点がどの方向に移動した場合でも、世界座標系を便宜的に回すことで対応できるため、視点の移動に対するタイムラグをきわめて小さくできるという点で優れた手段である。
【０１２９】
次に図１０（ｂ）のステップＳ６２＿１４の３次元−２次元投影（３Ｄ→２Ｄ投影）の処理を行う。
３次元像から２次元像への投影変換を行うこの３Ｄ→２Ｄ投影の処理では、以下に示す投影法を行うことで、目的に応じて遠近法的等で表示が実現できる。
【０１３０】
ａ）パースペクティブをつける場合、
３次元形状は、視点に近いものほど大きく、遠いものほど小さく見える。これは、３次元モデルデータを２次元データに変換する処理で実現できる。
【０１３１】
３次元座標を２次元平面に投影するために、仮想的にスクリーンを視点に対して垂直に、かつ３次元画像（Ｓ６２＿１３までで得られた３Ｄ像）の反対側に配置し、このような状態で視点から見た物体の投影面を視点に近い側の投影像が、遠い側の投影像より大きくなるように投影して遠近法的などで表示する。この方法は、２次元投影描像に対し、３次元的な奥行きを容易に付けることが出来ると共に、その強調の度合いを変化させることも容易であるという点で優れている。勿論、パースペクティブをつけないで表示しても良い。
【０１３２】
次にステップＳ６２＿１５のレンダリングの処理を行う。この実施例では図１０（ｂ）に示すようにペーストモデル表示ＰＭとワイヤフレームモデル表示ＷＭとの処理から選択できる。
【０１３３】
これらのモデルでの表示は図１３に示すベッド４に固定された世界座標系を用い、処理内容に応じて他の座標系を採用する場合がある。
【０１３４】
例えば、ソースコイル座標は世界座標系であり、ソースコイル座標に対し、回転処理を行って、「視点」から見たソースコイル座標（つまり視野座標系）を求めた後、離散的なソースコイル座標に対し、データ補間を行ってデータ補間済みの「視点」から見たソースコイル座標を求める。
【０１３５】
次に３次元モデル構築処理で、ワイヤフレーム等によるスコープモデルを生成した後、２次元画面に表示するために、３次元ー２次元変換（透視投影変換）処理を行って、２次元データ、３次元データを生成し、擬似の立体画像をレンダリング処理して表示する。
【０１３６】
次に図１０（ｂ）のペーストモデル表示ＰＭを説明する。このモデルはｎ角柱の各面を塗り潰すのでペーストモデルと呼ぶ。
スコープ形状イメージをＣＲＴ上に描写する際の、ｎ角形の側面処理、スコープがループ状になった場合におけるそのループの前後を表現するために陰線或は隠れ面処理を施す。ｎ角柱で表示する場合、ｎ個の側面を持つことになる。そのうち、実際に見えるものは、視点方向側の側面のみであり、従って視点方向側の側面のみ見えるように表示し、見えない側面或は辺等を隠すように表示する処理、つまり陰線或は隠れ面処理を行う。この場合には視点位置にどれだけ近いかを表すパラメータ（ｚバッファと記す。）をソートし、ｚバッファが小さい（つまり、視点から遠い）側面より、上書きで書くことにより実現できる。
【０１３７】
次にワイヤフレームモデル表示ＷＭの処理について説明する。
ｎ角柱モデルの辺を除いた部分をバックグランドカラーで塗りつぶした場合と同じ結果となるが、これは、ｎ角柱モデルの面を張る（ペイント）ための処理時間短縮のため、選択使用できるようにしている。
【０１３８】
なお、このモデルでは、ｚバッファの小さい順に書くと、スコープモデル奥側のワイヤが見えてしまう。そこで、それを取り除く陰線処理を適宜実施するか、ｚバッファの大きい順に（ｎ／２）番目のモデルデータまでワイヤフレームを描くことで、陰線処理したモデルが構築できる。
【０１３９】
次には図１０（ａ）では基準面表示のステップＳ６２＿２と、マーカ表示のステップＳ６２＿３を行う。これらのステップＳ６２＿２、Ｓ６２＿３の処理は付加的な処理である。
基準面表示の処理は、ベット面等の基準面を表示することで、スコープ形状の３次元表示を視覚的に分かり易くする補助的な役目を担う。
【０１４０】
ＣＲＴに表示される描像がスコープ形状のイメージのみであると、そのイメージと体内の臓器との位置関係は分からない。すると、視点位置を回転させてしまうと、どの方向からスコープ形状を眺めているのか、頭の方向がどの向きを向いているのか等に関する情報は、テキスト表示される角度の数値情報だけである。これは、感覚的な判断には不向きである。そこで、このような判断を感覚的に行えるような補助手段を設けた。
【０１４１】
ここでは、図１０（ｃ）に示すようにして実現される。
まずステップＳ６２＿２１のアフィン変換を行う。この処理では世界座標系の基準表示シンボルを視点座標系に変換する。
次にステップＳ６２＿２２の３Ｄ→−２Ｄ投影を行う。
視点座標系に移された基準表示シンボルをＣＲＴ表示出来るように、２次元に投影する変換処理を行う。
【０１４２】
次にステップＳ６２＿２３の基準面となるベッド等のシンボル表示を行う。　スコープイメージの３次元描像を補助するようなシンボルを表示する。シンボルの具体例として例えばベッド面表示等がり、以下で触れる。
【０１４３】
このようにすることにより、基準面位置や基準面からのスコープ形状の離れ具合、患者の頭方向が視覚的に判断でき、スコープ形状の位置等の判断基準を提供したという点で優れている。
次に、基準表示シンボルの具体例として例えばベッド面表示について説明する。
【０１４４】
世界座標系のＸ−Ｙ平面に平行で、Ｚ軸に垂直な基準面を表示する。Ｚ座標はベット面（Ｚ＝０）でも、その基準となり得るような位置であれば、どの位置でも良い。この面は、視点座標と共に移動しない。つまり視点位置が、Ｘ軸方向Ｙ方向に回転すると、ベット面は線で表示される。頭方向が分かるように、枕のような長方形や、右肩、左肩或いは両方の方向にマーカを付けても良い。
これは、単純な一枚板で表されるため、スコープ描像の邪魔にならず、視点の回転も認識できるという点で優れている。なお、この他に基準マーカ表示とか、ベッド表示にＺ方向のフレームを加えた直方体表示などを行うようにしても良い。
【０１４５】
次に図１０（ａ）のステップＳ６２＿３のマーカ表示の処理を行う。
【０１４６】
このマーカ表示の処理では、スコープに挿入されているソースコイル１６ｉとは別に、単独のソースコイル位置を算出し、表示するまでを担う。スコープ内に挿入された位置がどのような位置にあるのかを確認する手段として、スコープ内のソースコイル１６ｉとは別個に動きうるマーカ１個以上を表示する手段を設けた。
【０１４７】
実際の装置上では、位置算出手段はスコープに挿入されているソースコイル１６ｉに用いるものと全く同じであり、表示手段もこれまで同様で、図１０（ｄ）に示すようにステップＳ６２＿３１のアフィン変換→ステップＳ６２＿３２の３Ｄ→２Ｄ投影→ステップＳ６２＿３３のマーカ表示という処理になる。
従って、ここでは、マーカ形状出力の具体例としてｎ角形（円も含む）による表示を説明する。マーカの表示をこのような形で表示すると、色が多数使えず、スコープ形状と同色を使わざるを得ない装置構成の場合、スコープ形状と重なりあっても区別することが出来る。
【０１４８】
このマーカ表示は、視点の回転に応じて形が変化させることで、どの方向から見ているかを認識できる。また、視点に対して常に正面となるように対応付けしていても良い。このときは、マーカからは視点方向が認識できないが、常に一定の大きさのマーカが出力されるという点で、優れている。
【０１４９】
これは、また、マーカが球形であるとした場合と同様な表現となる。尚、もしマーカが球形である場合は、グラデーションや、彩度輝度等の情報を与えることによって、視点の方向や奥行きを表示することも可能である。
【０１５０】
このような手段を用い、体外でマーカを移動させることで、挿入状態のスコープ形状の位置をマーカと関連させて確認する等が可能になり、スコープ挿入位置を実際の患者の位置と関連付けて知る捕助手段を提供できる。
【０１５１】
以上述べたように第１実施例によれば、互いに９０°異なる視点方向から見た場合のスコープ形状をモデル化して立体的に２画面で同時に表示する手段を設けているので、術者等は一方の視点方向からみた場合のスコープ形状の画像における奥行き形状が正確に分かりにくい場合でも、（同時に表示されている）直交する視点方向からのスコープ形状の画像から視覚的に正確に把握できる。
【０１５２】
従って、例えば患者内に挿入された挿入部の先端側を目的とする部位に導入する操作を行っている場合には、挿入部の立体的な形状を正確に把握できることから、目的とする部位へ導入する作業或いは操作を容易かつ円滑に行うことが可能となり、内視鏡を用いた内視鏡検査に対する操作性を向上できる。
【０１５３】
また、マーカ等の表示手段も設けてあるので、スコープ形状の画像上におけるマーカの表示位置からスコープ形状の方向性を含めた立体形状の把握がより容易になる。
【０１５４】
また、この第１実施例の第１の変形例のように検査範囲基準枠の表示ＯＮ／ＯＦＦを行う機能を設けても良い。この第１の変形例の構成は第１実施例と殆ど同じで、つまり図２或いは図３の構成において、システム制御部３４は操作部３５からの指示（選択）に応じて検査範囲基準枠の表示をＯＮ或いはＯＦＦにする処理を担う。
特に２画面表示においては、２方向からの情報が表示されるので、初期状態ではどちらの方向から内視鏡を描画しているかは明白である。
【０１５５】
そのため、どちらの方向から見ているかを識別し易くする検査範囲表示枠の表示そのものが煩雑に感じられる場合も想定される。そこで、この検査範囲表示枠を表示しなくするようにも設定できるようにしている。この処理のフローを図１４に示す。
【０１５６】
ステップＳ５３までは図８と同じである。このステップＳ５３で終了が選択されない場合には次にステップＳ７１で、検査範囲基準枠表示フラグＯＮ／ＯＦＦの判断を行う。この判断は検査範囲基準枠表示の切換のホットキーに設定された例えばＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押されたか否かにより検査範囲基準枠表示の切換を行う。
【０１５７】
このＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押されていない場合には検査範囲基準枠表示フラグはＯＦＦであり、さらに次のステップＳ７２でＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押されたか否か（図１４ではＨＯＭＥ＿ＣＬＲＯＮ？と略記）を判断する。この判断のステップＳ７２はフラグをＯＦＦからＯＮに切り換えられるようにするためののもである。この判断でフラグがＯＦＦの場合には、図８に示すステップＳ４２と同様のステップＳ４２′（このステップＳ４２′はより正確には図８のステップＳ４２全体におけるステップＳ５４〜Ｓ６７に相当する）でスコープモデル描画の処理を行う。この場合には検査範囲基準枠を表示しないモードで図１５（ａ）のようにスコープイメージの表示を行う。図１５（ａ）は１画面モードの場合で示している。
【０１５８】
上記ステップＳ７１で検査範囲基準枠表示フラグがＯＮされた場合にはさらにステップＳ７３でＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押されたか否かの判断を行う。このＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押されない場合にはステップＳ７４で、検査範囲内キューブ描画の処理を行った後、ステップＳ４２′のスコープモデル描画の処理を行う。この場合には図１５（ｂ）に示すように検査範囲基準枠となるキューブと共に、スコープイメージの表示を行う。図１５（ｂ）も１画面モードの場合で示している。
【０１５９】
ステップＳ７３の判断でＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押された場合にはステップＳ７５でフラグをＯＦＦにセットし、ステップＳ４２′のスコープモデル描画の処理を行う。
【０１６０】
また、ステップＳ７２でＨＯＭＥ＿ＣＬＲキーが押された場合にもステップＳ７６で検査範囲基準枠表示フラグをＯＮしてステップＳ７４の検査範囲内キューブ描画の処理を経てステップＳ４２′のスコープモデル描画の処理に移ることになる。
【０１６１】
この第１実施例の第１の変形例によれば、ユーザの選択に応じて検査範囲基準枠を表示してスコープ形状を表示したり、検査範囲基準枠を表示しないでスコープ形状を表示することが自由にでき、ユーザの選択範囲を広げることができ、ユーザに対する使い勝手を向上できる。その他は第１実施例と同様の効果を有する。
【０１６２】
次に第１実施例の第２の変形例を説明する。この変形例は内視鏡形状ユーザ設定ビュー状態記憶と、ユーザ設定ビュー状態にセットする処理の機能を備えたものであり、具体的には内視鏡形状ユーザ設定ビュー状態記憶のＯＮ／ＯＦＦを行うホットキーとしてのＴＡＢ＿ｋｅｙの入力により、内視鏡形状ユーザ設定ビュー状態記憶を行い、また記憶したビュー状態に内視鏡形状を変換するホットキーとしての／＿ｋｅｙの入力により、そのビュー状態に内視鏡形状を変換する処理を行う。この第２の変形例のハードウウェアの構成は第１実施例と同様であり、その処理内容が一部異なる。
【０１６３】
この第２の変形例の処理内容のフローを図１６に示す。ステップＳ５３までは図１４と同じである。このステップＳ５３の次に、ステップＳ１５でさらにｋｅｙ入力ありか否かの判断を行う。つまり、ステップＳ５３の後でキーボード入力を行うことができるので、そのキー入力ありか否かの判断を行う。
【０１６４】
キー入力がない場合にはステップＳ１６の内視鏡形状表示ルーチンに戻り、次にステップＳ１７のスコープモデル表示の処理によりＣＲＴにスコープモデルを表示する処理を行い、ステップＳ５３に戻る。なお、ステップＳ１６の内視鏡形状表示ルーチン及びステップＳ１７のスコープモデル表示の処理は図１４のステップＳ４２′、Ｓ４５，Ｓ４６と同じ処理を簡略的に示している。
【０１６５】
一方、ステップＳ１５でキー入力あり、と判断した場合には、ステップＳ１８ａ，Ｓ１８ｂでそれぞれＴＡＢ＿ｋｅｙ或いは／＿ｋｅｙであるかの判断を行う。
【０１６６】
ステップＳ１８ａ，Ｓ１８ｂのＴＡＢ＿ｋｅｙ或いは／＿ｋｅｙでないと判断した場合にはステップＳ１６の処理に移る。
【０１６７】
また、ＴＡＢ＿ｋｅｙであると判断した場合には次のステップＳ１９ａで現ユーザ設定ビュー記憶の処理により、ＴＡＢ＿ｋｅｙが押された時のそのユーザが設定して使用している現内視鏡形状表示のビューパラメータの状態をファイル等に書き込み、記憶（或いは記録）し、その後ステップＳ１６の処理に移る。
【０１６８】
一方、／＿ｋｅｙであると判断した場合には次のステップＳ１９ｂで記憶ユーザ設定ビューパラメータセットの処理により、ＴＡＢ＿ｋｅｙの操作で記憶された内視鏡形状表示の際の視点設定のビューパラメータをファイル等から読み出し、内視鏡形状表示の際の各パラメータにセットし、その後ステップＳ１６の内視鏡形状表示ルーチンの処理に移る。この場合、ファイルから読み出した各パラメータにより、内視鏡形状の表示を行う。
【０１６９】
この第２の変形例によれば、ユーザは内視鏡形状を表示する際に自分の好み等に適したビュー状態がある場合には、そのビュー状態を記憶するホットキーとしてのＴＡＢ＿ｋｅｙを押せば、そのビューパラメータを記憶することができ、表示を望む場合にそのビューパラメータに設定するホットキーとしての／＿ｋｅｙを押せば、そのビューパラメータに設定でき、その後の内視鏡形状表示ルーチンの処理によりそのパラメータで内視鏡形状を表示できる。
【０１７０】
従って、この第２の変形例によれば、内視鏡形状を表示させる毎にその表示の各パラメータの設定を行う煩わしい作業を行うことなく、使用するユーザの好み等に適したビューパラメータで内視鏡形状を表示でき、内視鏡形状表示に対する使い勝手の良い環境を提供できる。
【０１７１】
次に第１実施例の第３の変形例を説明する。この変形例はホットキーの入力により、内視鏡形状を水平方向に±９０゜回転して表示できるようにしたものであり、具体的にはＲＯＬＬＵＰのキー入力を行った場合には内視鏡形状を水平方向に＋９０゜回転して表示し、ＲＯＬＬＤＯＷＮのキー入力を行った場合には内視鏡形状を水平方向にー９０゜回転して表示する。
【０１７２】
この第３の変形例のハードウウェアの構成は第１実施例と同様であり、その処理内容が一部異なる。この第３の変形例の処理内容のフローを図１７に示す。ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は図１６と同様である。ステップＳ１５でキー入力ありと判断した場合にはＲＯＬＬＵＰのキー入力かＲＯＬＬＤＯＷＮのキー入力かを判断し、ＲＯＬＬＵＰのキー入力の場合にはステップＳ２０ａで内視鏡形状表示の水平方向の回転パラメータとしてのヘッド角を＋９０゜にセット（つまりＹ軸の回りで正の方向に９０゜回転した値にセット）し、ＲＯＬＬＤＯＷＮのキー入力の場合にはステップＳ２０ｂでヘッド角をー９０゜にセット（つまり負の方向に９０゜回転した値にセット）した後、ステップＳ１６の内視鏡形状表示ルーチンに移る。
【０１７３】
形状表示用の他のパラメータはそのまま（変えないで）使用する。この第３の変形例によれば、１画面モードの場合でも、ＲＯＬＬＵＰ或いはＲＯＬＬＤＯＷＮのキー入力を行うことにより、このキー入力を行う前の形状表示における視点方向に垂直な方向からの内視鏡形状の表示が可能となり、形状把握をより容易にする等のメリットがある。
【０１７４】
つまり、２画面モードでは設定された視点方向からの画像と、これに直交する視点方向からの画像も同時に表示しているが、１画面モードにおいても上記ホットキーを押すことにより、その視点方向に直交する視点方向からの画像に切り替えて表示できる。２画面モードでは通常、画面右側のユーザインタフェース領域をグラフィックス出力領域として使用し、互いに直交する２画面を左右に並べて表示するので、画像の設定状態を数値的に把握できなくなるが、１画面モードでホットキーの入力操作により直交する視点方向からの表示に切り替える場合には、設定状態が数値で右側に常時表示される状態であるので数値的な把握も行うことができる。
また、画像を写真撮影とか静止画で記録する等行う場合、その設定状態の情報が同時に記録できるので、どうような状態で記録された画像であるかが容易に把握できて便利である。
【０１７５】
この第３の変形例ではホットキーによりヘッド角を＋９０゜或いはー９０゜回転した状態の画像を表示できるようにしているが、Ｘ軸の回転角であるピッチ角、或いはＺ軸の回転角であるバンク角に対しても同様に＋９０゜或いはー９０゜回転した状態の画像を表示できるようにしても良い。例えばピッチ角を変更して表示するホットキーを使用できるようにした場合には、２画面モードで表示される２つの直交する視点方向にさらに直交する視点方向からの画像を表示できるので、より形状把握がし易くなる。なお、２画面モードにおける一方或いは２つの画像に対してもピッチ角を変えて表示することができるようにしても良い。
【０１７６】
次に本発明の第２実施例を説明する。
この第２実施例はマーカの使用形態を選択設定できるようにした手段或いは機能を有するものであり、この手段或いは機能を以下に説明する。
【０１７７】
この実施例の構成は第１実施例と殆ど同じである。つまり、図２或いは図３と同様な構成であり、この実施例ではさらにシステム制御部３４は操作部３５（より具体的にはキーボード３５ａ）からの指示（選択）により接続されたマーカの使用形態を選択設定し、かつその選択に応じてマーカをモニタ２３に表示させる処理を行う。この場合の処理の内容を図１８のフローに示す。
【０１７８】
ステップＳ５３までは図８と同じである。ステップＳ５３で終了が選択されない場合には、ステップＳ８０のマーカモードの変更等を行うことのできるプリセット画面のキー入力に対応するファンクションキーとしてのｆ・９＿ｋｅｙが押されたか否かの判断を行う。
【０１７９】
このｆ・９＿ｋｅｙが押された場合には、ステップＳ８１のマーカモードの設定を行う。プリセット画面では日付け、時間の変更とマーカモードの変更が可能であり、変更の項目を矢印キーで選択し、マーカモードの変更の位置にカーソル等を設定し、リターンキーを押してマーカモードの設定にする。
マーカモードの設定にすると、ステップＳ８２のマーカモードの判断（選択）処理に移る。
【０１８０】
このマーカモードの選択処理においては、例えばマーカモード番号により、識別に用いるマーカの種類及び表示形態（ベースモデル）を選択する。例えば、
マーカモード番号が０か否かで判断し０ならば、マーカを表示しないモードとする。０以外の場合には、ステップＳ８３の表示モード設定処理でマーカモード番号に応じた表示モードに設定する。つまり、
ステップＳ８３ａに示すようにマーカモード番号が１ならば、ハンドマーカ１個表示モードとし、マーカを円形で表示するモードとする。
【０１８１】
ステップＳ８３ｂに示すようにマーカモード番号が２ならば、ボディマーカ１個表示モードとし、マーカを四角で表示するモードとする。
【０１８２】
ステップＳ８３ｃに示すようにマーカモード番号が３ならば、ハンドマーカ２個表示モードとし、マーカを四角と円形で表示するモードとする。
【０１８３】
ステップＳ８３ｄに示すようにマーカモード番号が４ならば、ボディマーカ１個＋ハンドマーカ１個表示モードとし、ボディマーカを四角で表示するモードとし、ハンドマーカを円形で表示するモードとする。
【０１８４】
ここで、ボディマーカとはマーカを描画の基準位置とする事を示す。例えば、肛門の位置にマーカコイルが設置されたとしてこの位置から体内側の内視鏡形状を描画する。この場合にはマーカコイルが設置されたＹ座標の値より大きなＹ座標の内視鏡形状を描画する（図１３に示したように頭部側をＹ座標の正の方向に設定している）。
【０１８５】
或いはプローブ側のソースコイルの内、マーカコイルより検出領域の内側にあるソースコイルを、マーカコイルの位置を描画範囲の境界位置として、このマーカコイルの描画と共に描画する。この場合、このマーカコイルよりも検出領域の外側の範囲となるプローブ内のソースコイルは描画しない。
【０１８６】
また、検出領域を設定した場合には、検出領域よりも外側にマーカコイルが設定された場合には、検出領域内のプローブ内のソースコイルのみで描画する。　一方、ハンドマーカモードとは単に検出したマーカコイルの位置を表示する描画モードである。
【０１８７】
次のステップＳ８４でボディマーカ表示モードか否かの判断をする。このモードでないと判断した場合には、ハンドマーカ表示モードとなるので、次のステップＳ８５でハンドマーカ描画の処理を行う。この処理は以下のａ〜ｅを行う（ステップＳ９０のマーカ描画の処理にも適用できるような記載で示す）。
【０１８８】
ａ．検出されたマーカデータを設定されている視点に合わせて変換する。
ｂ．２画面モードならば、さらに９０°回転させる変換処理を追加する。
ｃ．検出マーカデータとベースモデルデータにより空間上のマーカデータを構築する。
ｄ．マーカデータを透視投影変換により２次元座標に変換する。
ｅ．変換されたデータを元にマーカデータを実際のモニタの表示座標に変換し、各マーカデータを表示する。
【０１８９】
このステップＳ８５でハンドマーカ描画の処理を行ったら、次のステップＳ８６でスコープモデル描画の処理を行い、ＣＲＴにハンドマーカの位置を表示すると共に、スコープのモデル化した画像を表示する。なお、上記ステップＳ８２の判断でマーカモードの番号が０の場合にはステップＳ８６に移り、マーカ描画を行うことなく、スコープをモデル化した画像で表示する。
【０１９０】
一方、ステップＳ８４でボディマーカ表示モードと判断した場合には次のステップＳ８７で、Ｙ座標での比較、つまりボディマーカ座標値＜スコープ座標値の比較を行う。この比較によりボディマーカより検出領域内側となる条件を満たすソースコイルを抽出する。そして、この条件を満たすスコープデータ数≧３か否か（つまりこの条件を満たすソースコイル数≧３か否か）の判断を次のステップＳ８８で判断する。
【０１９１】
この判断が満たされる場合には次のステップＳ８９でスコープモデル描画を行い、さらに次のステップＳ９０でマーカ描画を行う。このマーカ描画の処理も上記ａ〜ｅを行う。
【０１９２】
一方、ステップＳ８９の判断でスコープデータ数≧３の条件を満たさない場合にはスコープモデル描画を行うことなく、ステップＳ９０でマーカ描画のみ行う。こればスコープデータ数が少ないと、精度の高い形状推定などが行えないため、スコープモデル描画を行わないようにしている。
【０１９３】
なおステップＳ８６及びＳ８９のスコープモデル描画の処理は図１４におけるステップＳ４２′でマーカ描画の処理を除いたもの（この第２実施例ではマーカ描画の処理をスコープモデル描画の処理とは別で記載しているため）と同様の処理を行う。
【０１９４】
第１実施例で例えば図１１に示すように２つのハンドマーカを表示しているのに対し、この第２実施例により一方をボディマーカに設定してこのボディマーカを四角で表示するものとした場合のスコープ形状の画像１００は例えば図４１のようになり、四角で示すボディマーカｍのＹ座標位置より大きいＹ座標位置（図４１で上の方）のスコープ形状部分が表示されることになる。なお、画像１００におけるスコープ先端部の表示については後述。
【０１９５】
この第２実施例によれば、所望のマーカモードでマーカを表示する表示手段も設けてあるので、スコープ形状の画像上におけるマーカの基準表示位置からスコープ形状の方向性を含めた立体形状の把握がより容易になる。その他は第１実施例と同様の効果を有する。
【０１９６】
次に第２実施例の変形例を説明する。この変形例は第２実施例の機能の他にさらに肛門等の基準マーカポジションを記憶するマーカポジション記憶モードを設けたものであり、その記憶モードにおいて、ホットキーの入力操作によりその時のマーカポジションを記憶し、内視鏡形状表示の際にその記憶したマーカポジションに（例えばハンドマーカなどとは異なり、識別し易いマークで）マーカ表示を行うようにしたものである。
【０１９７】
具体的にはマーカモード番号が５及び６の場合にその機能を付加している。マーカモード番号が５は、マーカコイルが１個接続されている場合に選択可能であり、マーカモード番号が６は、マーカコイルを２個使用している場合に選択可能である。この変形例の構成は第２実施例と同じであり、さらに機能を付加した処理を行うようにしたものである。この変形例における処理内容のフローを図１９に示す。
【０１９８】
図１９に示す処理は図１８におけるステップＳ８３の表示モード設定処理が、図２０に示すステップＳ８３′のような内容に変えられ、且つ図１８におけるステップＳ８８とＳ９０との間にポジション記憶モードか否かの判断処理のステップＳ１１１と、この判断結果がＯＮの場合に行われる記憶されたマーカポジションに（ボディマーカ的な基準マーカとして使用されるような）肛門マーカ表示を行うステップＳ１１２とを介装した処理を行うようにしている。
【０１９９】
つまり、ステップＳ８２までは図１８と同じであり、このステップＳ８２のマーカモードの選択処理においてマーカモード番号が０以外の場合には、図２０に示すステップＳ８３′の表示モード設定処理を行う。この処理ではマーカモード番号が１〜４の場合には図１８と同様にそれぞれステップＳ８３ａ〜Ｓ８３ｄの表示モードに設定する。
さらにマーカモード番号が５或いは６の場合にはマーカが１個或いは２個のポジション記憶モードとなり、それぞれステップＳ８３ｅに示すポジション記憶モード（マーカ１個）或いはＳ８３ｆに示すポジション記憶モード（マーカ２個）の表示モードにセットする。
【０２００】
このようにしてマーカモード番号１〜６により対応する表示モードの設定の処理を行った後、ステップＳ８３ｇに示すポジション記憶モードのＯＮ及び更新を行うホットキーとしてのＩＮＳ＿ｋｅｙがＯＮされたか否かの判断を行う処理が行われる。
【０２０１】
マーカモード番号が５又は６が選択されている場合で、且つＩＮＳ＿ｋｅｙが押された場合には、ステップＳ８３ｈに示すように、現マーカポジション記憶の処理を行い、ＩＮＳ＿ｋｅｙが押された時のマーカコイル位置（座標値）をメモリの別のエリア等に記憶する。その後、ステップＳ８３ｉに示すように、マーカモードセットの処理によりマーカモードとして番号１にセットする処理（２つのマーカの場合には３にセットする処理）を行い、ハンドマーカとして使用できる状態にした後、次のステップＳ８４に移る。
【０２０２】
つまり、マーカモード番号が５又は６が選択された場合には、ポジション記憶モードのＯＮを行うホットキーが押された時、その時のマーカポジションの記憶を行い、この記憶動作以降は１つ或いは２つのハンドマーカとして使用できるようにしている（マーカモード番号が５又は６が選択された場合に、ホットキーが押される時以外はハンドマーカとして使用できるようにしても良い、つまりホットキーが押される時以前、及び以後はハンドマーカとして使用できるようにしても良い）。
【０２０３】
ステップＳ８４ではボディマーカ表示モードか否かの判断が行われ、選択された番号が１〜４の場合には図１８と同様であるが、番号が５或いは６の場合には記憶されたマーカポジションに対してボディマーカと同様な処理が行われる（なお、番号が５或いは６の選択に使用されたマーカは、上述のステップＳ８３ｉのマーカモードセットで説明したように、ハンドマーカとして処理される）。
【０２０４】
つまり、選択された番号が１、３の場合（この場合は番号５、６の選択に使用され、マーカモードセットでハンドマーカにされたものも含む）にはステップＳ８５の処理に移り、選択された番号が２、４、５、６の場合にはステップＳ８７の処理に移る。
【０２０５】
ステップＳ８７では、番号が２、４の場合には図１８と同様であり、番号が５、６の場合にも記憶されたマーカポジションに対して番号が２、４のボディマーカと見なした場合と同様にＹ座標比較の処理が行われる。そして、次のステップＳ８８でスコープデータ数が３以上か否かの判断を行い、３以上の場合にはステップＳ８９でスコープ描画の処理を行い、３未満の場合にはスコープ描画の処理を行わないで、次のステップＳ１１１に移る。
【０２０６】
このステップＳ１１１のポジション記憶モードか否かの判断により、ポジション記憶モードであると判断した場合には、ホットキーの入力操作により（基準座標位置として）記憶したマーカポジションの位置にステップＳ１１２に示す基準マーカとしての肛門マーカを表示し（番号が６の場合には肛門マーカの他にもう１つの記憶したマーカポジションの位置にその基準座標位置を表す（識別し易い）マークでマーカ表示を行う）、次のステップＳ９０に移る。
【０２０７】
このステップＳ９０のマーカ描画の処理ではボディマーカを描画し、番号が５、６が選択されている場合にはスルーして次のステップＳ４５に移る。
【０２０８】
なお、システム起動後に番号が５、６の記憶モードで動作している間は、別の画面に切り替えら、メイン表示に再び戻ってもホットキーにより記憶された基準座標位置は保持される。つまり、その記憶された基準座標位置は有効である。
【０２０９】
そして、次にホットキーが押されると、それまで記憶されていたマーカポジションの記憶内容が更新され、新しいマーカポジションが記憶される。つまり次にホットキーで再設定されるまで、変化しない。
【０２１０】
この変形例によれば、ポジション記憶モードを選択して、肛門等の基準位置として望む位置でホットキーを押せば、その基準位置が記憶され、その基準位置に常時マーカを表示でき、その後はその基準位置の記憶設定に使用したマーカをハンドマーカとして他の位置の表示等に使用できる。
【０２１１】
このため、１つのマーカでボディマーカとしての機能とハンドマーカの機能を兼用したような機能を持たせることが可能になり、基準位置等の表示に有効に利用できる。また、ボディマーカとして使用する場合のように基準位置にマーカを固定することを行わないでも、単に基準位置にマーカを設定した状態でホットキーを押せば、その基準位置が移動することなく表示できるメリットもある。
【０２１２】
なお、マーカポジション記憶モードとして１つのマーカで複数の基準位置を記憶できるようにしても良い。この場合、記憶する基準位置の数を選択設定できるようにしても良い。また、記憶されて表示される基準位置に対して、その表示解除を任意に行えるようにしても良い。この場合、表示されている基準位置にマーカを設定してホットキーの入力操作により、記憶された基準位置と新しい基準位置との比較により一致していると判断した場合には、その内容を消去して表示されないようにしても良い。
【０２１３】
なお、上記説明ではマーカの数が２までの場合で説明したが、勿論これに限定されるものでなく、マーカの数が３以上でも基本的な処理は同じで、殆ど同じような処理数が増えるのみで同様に対応できる。つまり、マーカを使用する使用個数を設定できるし、その内訳（ハンドマーカとして使用する個数、ボディマーカとして使用する個数）も設定できる。
【０２１４】
また、設定使用できるマーカの数は、実際に接続されているマーカコイルの数に関係なくできるようにしても良いが、コイルを順次走査して電圧を印加し、実際に電流が流れるか否かにより、接続されているマーカコイルを自動的に検知し、それに応じて設定できるマーカのモードを限定するようにもできる。
【０２１５】
次に本発明の第３実施例を説明する。この実施例はフリーズして形状表示する機能を有するものである。患者は常に微妙に動いている場合が殆どであり、この場合には検出される内視鏡画像も微妙に動くことになり、形状把握しにくくなる場合がある。そこで、この実施例では連続的に表示された形状画像をフリーズすることで、内視鏡形状を理解し易くするようにしている。
【０２１６】
図２１はこの実施例におけるフリーズして形状表示する動作の処理のフローを示す。ステップＳ５３までは図８と同じである。ｆ・１０＿ｋｅｙが押されていないと、次のステップＳ９１でフリーズモードＯＮ／ＯＦＦの判断を行う。また、図１４のステップＳ７１或いは図１８のステップＳ８０の処理に移ることもできる。
【０２１７】
上記フリーズモードＯＮ／ＯＦＦの判断はフリーズフラグにより判断する。このフリーズフラグはＯＦＦの状態で、例えばファンクションキーの１つとなるｖｆ・２＿ｋｅｙが押されると、フリーズモードＯＮとなり、フリーズフラグがＯＮにされる。さらにｖｆ・２＿ｋｅｙが押されると、フリーズモードは解除され、フリーズフラグがＯＦＦにされる。
【０２１８】
上記ステップＳ９１でフリーズモードＯＦＦと判断した場合、つまり動画モードの場合にはステップＳ９２でスコープ内に取り付けたソースコイル１２点データ取得の処理を行う。スコープ内に取り付けた全てのソースコイルに対するデータ取得の処理を行った後、次のステップＳ９３でｖｆ・２＿ｋｅｙが押されたか否かの判断を行う。
【０２１９】
このｖｆ・２＿ｋｅｙが押されていないと、さらに次のステップＳ９４でスコープイメージの回転・ズームの指示キーとしてのＣＴＲＬ＋矢印ｋｅｙ、又はＣＴＲＬ＋＋（又はー）ｋｅｙが押されたか否かの判断を行う。これらのキーが押されていると、その押されたキーに対応して、入力パラメータが変化され（ステップＳ９５）、回転或いはズームされる。そして、ステップＳ１０１のスコープモデル表示の処理に移り、ＣＲＴにはスコープ形状が表示される。このスコープモデル表示の処理は例えば図１４のステップＳ４２′以降の処理を簡略的に表す。
【０２２０】
上記ステップＳ９３において、ｖｆ・２＿ｋｅｙが押された場合にはフリーズモードＯＮにセットする処理を行う（ステップＳ９６）。フリーズフラグをＯＮしフリーズモードにする。このフリーズモードにセットされた場合には、スコープ形状表示のために新たに１２点のデータの取り込みを行わないで、フリーズ時以前に取得した形状表示のためのデータを用いてＣＲＴにスコープ形状表示を行う。
【０２２１】
一方、ステップＳ９１でフリーズモードＯＮと判断した場合には、さらに次のステップＳ９７でｖｆ・２＿ｋｅｙが押されたか否かの判断を行う。このｖｆ・２＿ｋｅｙが押されていない場合には、次のステップＳ９８でスコープイメージの回転・ズームの指示キーとしてのＣＴＲＬ＋矢印ｋｅｙ、又はＣＴＲＬ＋プラス（又はマイナス）ｋｅｙが押されたか否かの判断を行う。
【０２２２】
押された場合にはその押されたキーに対応して、入力パラメータが変化され（ステップＳ９９）、回転或いはズームされる。そして、ＣＲＴにはスコープのモデルが表示される。ステップＳ９８でキーが押されていない場合には回転或いはズームされることなく、ＣＲＴでスコープモデルが表示される。
【０２２３】
また、ステップＳ９７の判断において、ｖｆ・２＿ｋｅｙが押された場合には、次のステップＳ１００でフリーズモードＯＦＦにし、動画モードでＣＲＴにスコープモデルが表示される。
【０２２４】
この第３実施例によればフリーズしたモードでのスコープ形状の表示と動画モードでのスコープ形状の表示とを自由に選択できる。従って、動画モードでの表示を選択すれば、リアルタイムに近い状態でスコープ形状の表示を行うことができる。
【０２２５】
一方、フリーズモードでの表示を選択した場合には、静止画の状態でスコープ形状を表示できる。例えば、心臓に近い部位等で形状表示を行うように、患者の動きが気になる場合等においては、フリーズモードを選択することにより、静止画の状態でスコープ形状を表示できるので、患者の動きに影響されることなく、スコープ形状の把握が容易にできる。また、フリーズモードの場合にはフリーズモードを選択した場合に直前の形状データを使用し、選択後に刻々変化する形状データの取得とか形状算出の処理を行わないで済むので、動画モードの場合に比べてスコープ形状の表示を短時間に行うことができる。その他は第１実施例の第１の変形例及び第２実施例と同様の効果を有する。
【０２２６】
なお、フリーズモードを選択した場合においても、ユーザ側でフリーズモードでスコープ形状を表示する場合のスコープ形状のデータの更新の時間間隔を設定できるようにしても良い。つまり、フリーズモードに設定した場合、フリーズモードを解除するまで、１つの形状データで静止画でスコープ形状を表示し続けるモードの他に設定された時間毎に新しい形状データで静止画でスコープ形状を順次表示し続けることができるようにしても良い。
【０２２７】
この第３実施例は図１４及び図１９のフローの機能をも備えており、フローで示したもの及び示していないものを含めてその特徴及び代表的な機能を以下に説明する。まず、以下のような特徴を有する。
（１）患者体内に挿入された内視鏡６の処置具用チャンネル１３に、専用の（ソース）プローブ１５を挿入するか、専用内視鏡（チャンネル１３に設置可能なプローブ１５を用いることなく、ソースコイルを内視鏡の挿入部内に設けたもの）を使用することにより、内視鏡の挿入形状を３次元的に検出して、連続画像で表示することができる。
【０２２８】
（２）専用のマーカ（図６に示したもの或いは図６とは異なる構造のマーカでも良い）を取り付けることにより、画面上で、内視鏡形状との配置関係を知ることができる。
（３）指定された範囲内で、表示された内視鏡の形状画像を回転及びズームができる。
【０２２９】
（４）回転及びズームで移動した形状画像を、初期状態に戻すことができる。　（５）連続的に表示された形状画像をフリーズすることができる。
（６）表示された形状画像に、コメントを上書きすることができる。
（７）画面上に、次の項目が表示できる。
【０２３０】
・日付および時刻
・患者データ（患者ＩＤ，名前，性別，年齢および生年月日）
・コメント
（８）画面上で、次の項目が入力・変更できる。
【０２３１】
・患者データ（患者ＩＤ，名前，性別，年齢および生年月日）
・コメント
（９）患者データを予め入力でき、内容を一覧できる。
【０２３２】
（１０）日付・時刻の設定ができる。
（１１）マーカを使用するモードが設定できる。
（１２）全画面に文字を入力・表示できる。
（１３）画面上に表示された文字を、全て消去できる。
（１４）画面上で、ストップウォッチが使える。
【０２３３】
（１５）マルチビデオプロセッサとの組み合わせにより、次の機能が使用できる。
・カラーモニタ上で、内視鏡の形状画像の表示・非表示が選択できる。
・カラーモニタ上で、表示される形状画像をフリーズすることができる。
次に代表的な機能の使用例とその場合の具体的な表示画面を示す。
【０２３４】
図２２は図１１のより具体的な表示例を示す。つまり、図２２はカラーモニタ２３の表示面に形状画像が表示される通常表示画面を示し、グラフィックス出力領域（スコープイメージ表示枠ともいう）Ｇには形状画像が表示され、このグラフィックス出力領域Ｇの上の日時＆患者データ出力領域Ｄ＆Ｐには日付および時刻及び、患者データ（患者ＩＤ，名前，性別，年齢および生年月日）が表示され、このグラフィックス出力領域Ｇの右側のユーザインタフェース領域（コメント表示枠ともいう）Ｋには主なホットキー及び対応する設定された情報とコメントが表示される。また、図２２では例えば基準位置を示す２つのハンドマーカが表示されている。図２３以降の図面上では簡単化のため、上記出力領域Ｇ，Ｄ＆Ｐ，Ｋの表記を省略する。
【０２３５】
図２２において、例えばマウス或いはキーボードの操作により日時＆患者データ出力領域Ｄ＆Ｐのデータ入力を選択することにより、図２３に示すように例えば患者データの氏名を入力することができる。勿論、他のデータの入力、データ変更もできる。
次にファンクションキーにより設定された機能を説明する。
【０２３６】
［ｆ・１］…ストップウォッチ
１．ファンクションキー［ｆ・１］を１回押すと、ストップウォッチが始動する。このとき、時間は、画面右のコメント表示枠Ｋの上部に表示される。図２４はストップウォッチが始動中の表示画面を示す。
【０２３７】
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・１］を押すと、ストップウォッチが停止する。図２５はストップウォッチが停止した時の表示画面を示す。
３．さらに、もう１回ファンクションキー［ｆ・１］を押すと、ストップウォッチの表示が消去される。
【０２３８】
［ｆ・２］…全文字消去
１．ファンクションキー［ｆ・２］を１回押すと、画面上の全ての文字が消去される。図２６は画面上の全ての文字が消去された状態での表示画面を示す。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・２］を押すと、初期状態の表示に戻る。
なお、この機能を使用する前に画面上で入力した患者データやコメントなどは、この機能の使用により、無効になり初期状態の表示に戻しても表示されなくなる。
【０２３９】
［ｆ・３］…拡張コメント入力
１．ファンクションキー［ｆ・３］を１回押すと、スコープイメージ表示枠内に、コメントが入力できるようになる。
【０２４０】
この状態で、［ＳＨＩＦＴ］＋矢印キー（［→］，［←］，［↑］，［↓］）を押すことにより、スコープイメージ表示枠内に、それぞれ［→］，［←］，［↑］，［↓］を入力することができる。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・３］を押すと、入力した文字は残したまま、通常の表示状態に戻る。図２７は挿入部の先端を示すためにｔｉｐのコメントと［→］を入力した状態での表示画面を示す。
【０２４１】
なお、［ＳＨＩＦＴ］キーを押さずに、矢印キー（［→］，［←］，［↑］，［↓］）を押した場合は、カーソルが押されたキーの向きに移動する。この機能を使用して、スコープイメージ表示枠Ｇ内に、コメント入力しているときには、『［ＳＨＩＦＴ］＋矢印キー（［→］，［←］，［↑］，［↓］，［＋］，［−］）…スコープイメージの回転・ズーム』はできないので、予め設定してから、拡張コメント入力を行うようにする。
【０２４２】
［ｆ・４］…タイトルスクリーン表示
１．ファンクションキー［ｆ・４］を１回押すと、タイトルスクリーンの入力画面に切り換わり、テキストが入力できるようになる。図２８はこのタイトルスクリーン画面を示す。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・４］を押すと、タイトルスクリーン入力画面は消え、通常の表示状態に戻る。このとき入力したテキストはバックアップされるので、次回呼び出しのときも同じテキストが表示される。
なお、矢印キー（［→］，［←］，［↑］，［↓］）は、カーソルの移動に使用する。
【０２４３】
［ｆ・５］…患者データの事前入力
１．ファンクションキー［ｆ・５］を１回押すと、患者データ一覧画面に切り換わる。図２９はこの患者データ一覧画面を示す。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・５］を押すと、患者データ一覧画面は消え、通常の表示状態に戻る。
【０２４４】
３．患者データ一覧の画面上で、“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”に登録したい番号を１〜２０までの数字で入力し、リターンキーを押すと、各患者毎のデータ入力を事前に行う患者データ事前入力画面が呼び出され、データの登録ができるようになる。図３０はこの患者データ事前入力画面を示す。
【０２４５】
また、“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”の入力待ちのときに、全データ消去用キーとしての［ＨＯＭＥ　ＣＬＲ］キーを押すと、１〜２０までの患者データ全てを消去できる。
４．各患者毎のデータ入力画面上では、
〈項目〉　　　　　〈形式〉
患者ＩＤ　→　英数字１５文字まで
氏　名　　→　英数字２０文字まで
性　別　　→　英数字３文字まで
年　齢　　→　英数字３文字まで
生年月日　→　ＤＤ／ＭＭ／ＹＹ（Ｄ：日，Ｍ：月，Ｙ：年）
が入力できる。
項目の選択は、上下の矢印キー（［↑］，［↓］）またはリターンキーを押して行う。
【０２４６】
なお、左右の矢印キー（［→］，［←］）は、カーソルの移動に使用する。
５．入力が終わったらファンクションキー［ｆ・６］を押し、患者データに登録する。登録されると画面は、次の“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”の患者データ入力画面になるので、“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”が２０になるまでファンクションキー［ｆ・６］を繰り返し押すか、またはファンクションキー［ｆ・９］を押すかして、事前入力機能を終了する。なお、登録されている患者データはバックアップされるので、次回一覧のときも同じ患者データが表示される。
【０２４７】
［ｆ・７］…患者データの選択
１．ファンクションキー［ｆ・７］を１回押すと、患者データ一覧画面に切り換わる。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・７］を押すと、患者データ一覧画面は消え、通常の表示状態に戻る。
【０２４８】
３．患者データ一覧の画面上で“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”に選択したい番号を、１〜２０までの数字で入力し、リターンキーを押すと、各患者毎のデータが通常画面の上部に呼び出され、患者データの表示ができる。つまり、患者データの選択を行うことができる。図３１は図３０の患者データ事前入力画面で入力した患者データを選択して表示した患者データ一覧画面を示す。
“Ｓｅｑ．Ｎｏ．”の選択時に［ＨＯＭＥ　ＣＬＲ］キーを押すと、１〜２０までの患者データ全てを消去できる。
【０２４９】
［ｆ・８］…カーソルの表示切り換え
１．通常表示画面、またはコメント拡張表示画面で、ファンクションキー［ｆ・８］を１回押すと、カーソルが表示される。このカーソルがブリンクしている部分が入力可能な位置となる。図３２はこのカーソルの表示画面を示す。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・８］を押すと、カーソルは消える。
【０２５０】
［ｆ・９］…初期設定の変更
１．ファンクションキー［ｆ・９］を１回押すと、初期設定の変更を行うためのプリセット画面に切り換わる。プリセット画面上では、使用される場所（国）とか、サマータイムなどにも対応できるように日付と時間の変更、およびマーカーモードの変更が行える。
図１９、図２０で説明したようにマーカモードとしては、マーカを使用しないモードの他に、１個のハンドマーカ、１個のボディマーカ、２個のハンドマーカ、ハンドマーカ＋ボディマーカ、さらにマーカポジションを記憶するメモリマーカポジション（１マーカモード）及び、メモリマーカポジション（２マーカモード）から選択できる。
【０２５１】
項目の選択は、上下の矢印キー（［↑］，［↓］）またはリターンキーを押して行う。図３３はこのプリセット画面を示す。　なお、左右の矢印キー（［→］，［←］）はカーソルの移動に使用する。
２．もう１回ファンクションキー［ｆ・９］を押すと、プリセット画面は消え、通常の表示状態に戻り、変更した設定になる。また、どの項目も変更しなかった場合、以前の設定のままで、通常の表示状態に戻る。
【０２５２】
［ＣＴＲＬ］＋［→］
［ＣＴＲＬ］＋［←］
［ＣＴＲＬ］＋［↑］
［ＣＴＲＬ］＋［↓］…スコープイメージの回転・ズーム
［ＣＴＲＬ］＋［＋］
［ＣＴＲＬ］＋［−］
［ｖｆ・１］
１．［ＣＴＲＬ］＋左右の矢印キー（［→］，［←］）を押すと、スコープイメージがＹ軸を中心に回転する。図３４は例えば図３１をＹ軸の回りに５０゜回転した場合の形状画像を示す。コメント枠には回転量が表示される。
【０２５３】
２．［ＣＴＲＬ］＋上下の矢印キー（［↑］，［↓］）を押すと、スコープイメージがＸ軸を中心に回転する。図３５は例えば図３１をＸ軸の回りにー７５゜回転した場合の形状画像を示す。コメント枠には回転量が表示される。
３．［ＣＴＲＬ］＋［＋］を押すと、スコープイメージが遠ざかり、また［ＣＴＲＬ］＋［−］を押すと、スコープイメージが近づきる。図３６は［ＣＴＲＬ］＋［＋］を押してズームアウト（縮小）した場合の形状画像を示し、図３７は［ＣＴＲＬ］＋［−］を押してズームイン（拡大）した場合の形状画像を示す。
【０２５４】
図３６では距離を示すｖｉｅｗｐｏｉｎｔが増加し、図３７ではｖｉｅｗｐｏｉｎｔが減少している。
４．ファンクションキー［ｖｆ・１］を押すと、上記１〜３の操作で変更された視点が初期設定に戻る。
【０２５５】
［ｖｆ・２］…スコープイメージのフリーズ
１．ファンクションキー［ｖｆ・２］を１回押すと、スコープイメージがフリーズされる。
２．もう１回ファンクションキー［ｖｆ・２］を押すと、フリーズが解除される。
【０２５６】
［ｖｆ・３］…スコープイメージの表示切り換え
１．ファンクションキー［ｖｆ・３］を１回押すと、ワイヤーフレームで表示されていたスコープイメージが塗りつぶされて表示される。図２２以降（図３７まで）に示した形状画像はワイヤーフレーム（図３７の一部を拡大した円内にワイヤーフレーム表示の１例を示す）で表示されていたものが、［ｖｆ・３］が押されることにより図３８に示すようにスコープイメージが塗りつぶされて表示される。
２．もう１回ファンクションキー［ｖｆ・３］を押すと、塗りつぶしが解除され、ワイヤーフレームで表示される。
【０２５７】
（５）その他の機能
・マルチビデオプロセッサでの映像出力操作
［ｖｆ・４］…ビデオ映像のフリーズ
・ファンクションキー［ｖｆ・４］を１回押すと、ビデオモニタ上に表示されたスコープイメージがフリーズされる。もう１回押すと、フリーズが解除される。
［ｖｆ・５］…ビデオ映像のスーパーインポーズ
・ファンクションキー［ｖｆ・５］を１回押すと、ビデオモニタ上に表示されたスコープイメージにビデオ映像（内視鏡映像）がスーパーインポーズされる。もう１回押すと、スーパーインポーズが解除される。
なお、これらの機能は、マルチビデオプロセッサとの接続がビデオ信号出力ができるようになっていなければ使用できない。
【０２５８】
内視鏡検査の場合には、当然実際の内視鏡画面を術者が観察しており、病変部の有無に注目している。そのため、複数のモニタに写し出される画像を観察することになり、術者の負担が大きくなることも予想されるので、これを改善するために内視鏡画像の表示画面中にスーパインポーズしてスコープ形状を表示できるようにしている。
【０２５９】
この場合、内視鏡形状検出装置の出力は一般のビデオ信号と異なる信号である場合には、信号を通常のビデオ信号に変換して出力する。この変換にはスキャンコンバータと呼ばれる装置が使用される。内視鏡形状検出装置とは別の装置であるスキャンコンバータの動作も、形状検出装置本体内のパソコンからＲＳ−２３２Ｃなどを経由して制御することにより、そのスキャンコンバータの動作を操作可能である場合がある。
【０２６０】
上記スキャンコンバータを介して内視鏡形状検出装置をマルチビデオプロセッサに接続して（内視鏡形状も）ビデオモニタに表示する構成とするにより、上記のようにビデオ映像のフリーズなどを制御できる。
また、ビデオ映像のスーパーインポーズの制御もできる。内視鏡形状検出装置の出力が一般のビデオ信号と同じ規格の信号である場合にはスキャンコンバータを介することなく内視鏡形状検出装置をマルチビデオプロセッサに接続して同様の機能を実現できる。
【０２６１】
なお、最近では通常のビデオ信号を取り込んでパソコンやワークステーションの画面に表示するハードウェア（具体的には高速のＡ／Ｄ変換ができる装置）も存在するため、そのような装置を用いて逆に形状検出装置のモニタに内視鏡観察画像を表示するようにしても良い。
【０２６２】
［ＨＥＬＰ］…スコープイメージ２画面表示
１．［ＨＥＬＰ］キーを１回押すと、スコープイメージが水平と垂直の２方向同時に表示される。図３９はスコープイメージ２画面表示の画面を示し、視点方向を変更しない状態では、通常は左側に垂直方向（Ｚ軸方向から）のスコープ形状、右側に水平方向（Ｘ軸方向から）のスコープ形状を表示する。
スコープイメージ２画面表示モードにおいては、通常の１画面表示モードと同様に［ｖｆ・１］〜［ｖｆ・５］の機能及び［ｆ・１０］の検査終了機能が機能する。
【０２６３】
２．また、スコープイメージの回転・ズーム機能が２画面同時に機能する。
なお、この機能を使用する前に画面上で入力したコメントは、この機能の使用により無効になり、表示されない。
【０２６４】
［ＨＯＭＥ＿ＣＬＲ］…検査範囲基準面表示ＯＮ／ＯＦＦ
１．［ＨＯＭＥ＿ＣＬＲ］キーを１回押すと、検査範囲基準枠を示すキューブの表示を行わない。図４０はこの検査範囲基準枠を表示しないで、つまり検査範囲基準枠を消去して、スコープイメージの表示を行った状態の画面を示す。
２．ＨＯＭＥ＿ＣＬＲ］キーをもう１回押すと、検査範囲基準枠を表示する状態に切り換えられる。
【０２６５】
なお、上述の説明では２画面モードでは視点方向が互いに９０°異なる方向からのスコープ形状を表示できると説明したが、視点方向が互いに９０°とは異なる２方向からのスコープ形状を表示できるものも含む。また、２画面モードにおいて、日時＆患者データ等を同時に表示できるようにしたり、データの表示／非表示を選択できるようにしても良い。
【０２６６】
２画面モードで視点方向が互いに９０°異なる方向からのスコープ形状を表示している状態で、視点方向を同時に変更することもできる。また、一方のスコープ形状の画像のみの視点方向を変更したりすることもできる。この場合には、２つの画像は視点方向が９０°とは異なる状態となる。
【０２６７】
なお、１画面モードにおいては図２２に示すようにスコープ形状は日時＆患者データ出力領域Ｄ＆Ｐの下のグラフィックス出力域Ｇに表示しているが、日時＆患者データ出力領域Ｄ＆Ｐを含めた領域にスコープ形状を表示できるようにしても良い。これらを選択して表示できるようにしても良い。また、グラフィックス出力域Ｇとユーザインタフェース領域Ｋも含めた領域にスコープ形状を表示できるようにしても良いし、３つの領域Ｄ＆Ｐ，Ｇ，Ｋを含めた最大表示領域（或いは最大表示画面サイズ）でスコープ形状を表示できるようにしても良い。
このように第３実施例では表示方法などに関して様々な機能を備えているので、表示された内視鏡形状から患者の体内での形状把握が非常に理解し易くできる。
【０２６８】
なお、上述の実施例などではマーカの表示などによりスコープ形状の方向などを把握し易いようにしているが、図４１に示すように表示される内視鏡形状の例えば先端側を他の部分とは異なる表示方法（例えば最先端のみを他の部分と異なる色で表示する、つまり表示色を変更する。この他最先端を示す矢印を表示したり、最先端部分を点滅させて表示したり、他の部分がワイヤフレームで表示されている場合には先端部を塗りつぶすペーストモデルで表示する等描画モデルを変更したりする）で表示することにより、表示された画像からその先端側を容易に把握或いは判別できるようにして、スコープ形状の把握が容易にできるようにしも良い。
【０２６９】
なお、３軸のセンスコイル２２ｊの配置する数を増やすとさらに精度良くソースコイル１６ｉの位置検出を行うことができるし、内視鏡形状も精度良く推定できる。
なお、上述した実施例などを部分的に組み合わせて異なる実施例を構成することもでき、それらも本発明に属する。
【０２７０】
また、本発明者による先の出願（特願平６ー１３７４６８号明細書）の内容と組み合わせて異なる実施例を構成することもでき（例えば挿入部に配置されるプローブ１５側のソースコイル１６ｉとベッド４等の被検体周囲の既知の位置に配置される３軸センスコイル２２ｊとを入れ替えたものでも良いし（先の出願の図６０参照）、３軸センスコイル２２ｊの代わりに直交する３面に磁気抵抗素子を取り付けたものを用いても良いし（先の出願の図５３ないし図５６参照）、ソースコイル１６ｉを無線で駆動するようにしても良いし、またマーカを無線で駆動するようにしても良いし（先の出願の図７５ないし図７８参照）、ソースコイル１６ｉをそれぞれ異なる周波数で同時に駆動するようにしても良いし（先の出願の図４９ないし図５１参照）、ソースコイル１６ｉを過渡応答の影響が少なくなるような位相角で駆動するようにしても良いし（先の出願の図４４及び図４５参照）、スコープ形状の画像に背景の画像等の周辺画像を重畳して表示するようにしても良いし（先の出願の図７３及び図７４参照）、スコープ形状の画像をワイヤフレームなどのコンピュータグラフィック画像で表示する代わりに内視鏡の実画像を記憶させたメモリから対応するテクスチャ画像を呼び出して表示させるようにしても良いし（先の出願の図６９及び図７０参照）、その他の実施例等を用いても良い）、それらも本発明に属する。
【０２７１】
［付記］
（１）さらに形状検出手段を有する請求項１記載の内視鏡形状検出装置。
（２）前記形状検出手段は形状検出の基準面をベッドとした付記１記載の内視鏡形状検出装置。
（３）画面上で内視鏡との位置関係を関連付けるマーカの表示手段を有する請求項１記載の内視鏡形状検出装置。
（４）回転及びズームで移動した形状画像を、初期状態に戻す初期状態設定手段を有する。
（５）前記マーカを使用する形態の設定手段を有する付記３記載の内視鏡形状検出装置。
（６）画面上に表示された文字を全て消去する消去手段を有する請求項１記載の内視鏡形状検出装置。
【０２７２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、体腔内に挿入される内視鏡の挿入形状を磁界を用いて検出し、検出した内視鏡形状を表示する内視鏡形状検出装置において、基準面位置や基準面からの内視鏡形状の離れ具合、患者の頭の方向が視覚的に判断でき、患者等の被検体内部に挿入された内視鏡の形状の把握が容易となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を有する内視鏡システムの概略の構成図。
【図２】第１実施例の内視鏡形状検出装置の構成を示すブロック図。
【図３】内視鏡形状検出装置の全体構成図。
【図４】３軸センスコイル及びプローブの構成図。
【図５】プローブ内のソースコイルの位置を複数のセンスコイルを用いて検出する様子を示す説明図。
【図６】マーカプローブの構成を示す断面図。
【図７】内視鏡形状検出装置の処理内容を示すフロー図。
【図８】２画面モード及び１画面モードで内視鏡形状を表示するスコープモデル描画の処理のフロー図。
【図９】スコープイメージ描写処理のフロー図。
【図１０】ｎ角柱モデルでのスコープイメージ描写処理のフロー図。
【図１１】モニタ画面に１画面モードで表示される内視鏡形状の出力画像を示す説明図。
【図１２】モニタ画面に２画面モードで表示される内視鏡形状の出力画像を示す説明図。
【図１３】ベッドに固定された座標系を示す説明図。
【図１４】第１実施例の第１の変形例における検査範囲の表示枠の表示／非表示を行うフロー図。
【図１５】検査範囲の表示及び非表示で内視鏡形状の出力画像を示す説明図。
【図１６】第１実施例の第２の変形例における内視鏡形状表示のビューパラメータの記憶及び設定を行うフロー図。
【図１７】第１実施例の第３の変形例における内視鏡形状を水平方向に９０゜回転して表示を行うフロー図。
【図１８】本発明の第２実施例における選択されたマーカモードでマーカを表示する処理のフロー図。
【図１９】第２実施例の変形例におけるポジション記憶モードの機能を有するマーカ表示の処理を示すフロー図。
【図２０】図１９における表示モード設定処理の内容を示すフロー図。
【図２１】本発明の第３実施例におけるフリーズして形状表示する動作の処理のフロー図。
【図２２】通常表示画面の具体例を示す図。
【図２３】通常画面での氏名の欄のデータ入力の状態の具体例を示す図。
【図２４】ストップウォッチを動作中の具体例を示す図。
【図２５】図２４でストップウォッチを停止させた状態の図。
【図２６】全文字を消去した状態の具体例を示す図。
【図２７】拡張コメントを入力した状態の具体例を示す図。
【図２８】タイトルスクリーン表示の具体例を示す図。
【図２９】患者データ一覧の具体例を示す図。
【図３０】患者データの事前入力画面の具体例を示す図。
【図３１】図３０の患者データを選択した場合の表示の具体例を示す図。
【図３２】コメント枠にカーソルを表示した状態の具体例を示す図。
【図３３】初期設定の変更を行うプリセット画面の具体例を示す図。
【図３４】スコープイメージをＹ軸の回りに回転した場合の表示の具体例を示す図。
【図３５】スコープイメージをＸ軸の回りに回転した場合の表示の具体例を示す図。
【図３６】スコープイメージをズームアウトした場合の表示の具体例を示す図。
【図３７】スコープイメージをズームインした場合の表示の具体例を示す図。
【図３８】塗りつぶしのスコープイメージで表示した場合の表示切換の具体例を示す図。
【図３９】スコープイメージの２画面表示した場合の表示の具体例を示す図。
【図４０】表示範囲枠を消去した場合の表示の具体例を示す図。
【図４１】最先端側の部分を他のモデル描画と異なる表示モードで表示した場合の表示例を示す図。
【符号の説明】
１…内視鏡システム
２…内視鏡装置
３…内視鏡形状検出装置
４…ベッド
５…患者
６…内視鏡
７…挿入部
１１…ビデオプロセッサ
１２…カラーモニタ
１３…チャンネル
１５…プローブ
１６ｉ…ソースコイル
１９…チューブ
２１…形状検出装置本体
２２ｊ…３軸センスコイル
２３…モニタ
２４…ソースコイル駆動部
２６…検出部
３０…形状算出部
３１…位置検出部
３２…形状画像生成部
３３…モニタ信号生成部
３４…システム制御部
３５…操作部
３５ａ…キーボード
３６ａ，３６ｂ…マーカ
【図１】
2004000551.tif 000003
【図２】
2004000551.tif 000004
【図３】
2004000551.tif 000005
【図４】
2004000551.tif 000006
【図５】
2004000551.tif 000007
【図６】
2004000551.tif 000008
【図７】
2004000551.tif 000009
【図８】
2004000551.tif 000010
【図９】
2004000551.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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