means,視点方向が異なる両画面の比較から被検体の内部に挿入された内視鏡挿入部の形状を立体的に理解することが容易にできるようにしている。screens.【0016】また、画面上に基準位置等を表示する基準情報の表示手段を設けることにより、基準情報を参照することにより、表示された内視鏡形状を方向性を含めて理解することが容易にできる。参照して本発明の実施例を具体的に説明する。process,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。3.【0018】(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。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。11.【0019】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。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。forward.【0020】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。plane.【0021】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。display.【0022】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。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。performed.【0024】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。do.【0025】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。19内を手元側まで挿通されている。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。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。16iの位置)が検出できるようにしている。detected.【0028】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。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。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。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。4.【0031】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。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。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。both.【0034】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。field.【0035】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。material.【0036】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。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。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。generating)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。4.【0039】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。coils.【0040】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。16i.【0041】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。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。33.【0042】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。shape.【0043】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)。memory).【0044】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。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。゚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。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。゚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。23.【0048】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。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。in.【0049】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。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)。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。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。22j.【0051】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。present.【0052】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。+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。them.【0054】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。them.【0055】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。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。determined,Rmax、Rminの差が大きい場合には誤差が生じる可能性がある。Rmin.【0057】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。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。value.【0058】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。origin),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。Z-axis.【0059】図6はチューブ形状のマーカ36aの構造の具体例を示す。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。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。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。respectively.【0061】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。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。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。.【0064】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。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。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。location.【0066】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。22j.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。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。gradation,彩度、輝度の利用、陰線処理、パースペクティブ等)。direction,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。first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。(VRAMの初期化)を行う。flickering,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。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。11,2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。bed.【0070】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。階調数を増減することは任意である。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。brightness.【0071】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。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。reduced.【0072】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。can.【0073】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。image,数値的の両面から確認できるようにした。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。relation.【0074】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。データを距離算出の基準データとして準備している。calculation.【0076】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。maximum6i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。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。·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。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。detection.【0080】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。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。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。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。S21を選択し、そのソースコイル16iをドライブする。/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。Control.【0083】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)。15i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。i.【0084】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。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。before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。16i.【0086】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。space6i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。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。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。S33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。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。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。R_minの球の交点に他ならない。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。spheres,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。S346i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。CRT上に描写するまでの処理を担う。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。time,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。three-dimensional.【0094】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。thing,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。(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。CRTのスコープイメージ表示の処理が行われる。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。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。contents.【0097】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。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。realized.【0098】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。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。termination.【0100】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。FIG.【0101】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。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。necessary.【0103】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。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。ing.【0105】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。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。mode.【0106】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。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。S58.【0107】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。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。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。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。S61.【0109】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。この設定した領域をクリアする。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。S62.【0110】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。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。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。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。S62_b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。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。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。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。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。perspective,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。solid.【0116】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。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。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。.【0117】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。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。model.【0118】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)。S64).【0119】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。side.【0120】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)。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。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。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。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。rear,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。mode.【0123】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。particular,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。to.【0124】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。change.【0125】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。case.【0126】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。10(b)に示す処理を行う。(b).【0127】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。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。B-splines,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。S62_12.【0129】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。単純な1次の座標変換は全てアフィン変換に含まれる。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。angle.【0130】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。S62_14の3次元−2次元投影(3D→2D投影)の処理を行う。image→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。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。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。course,パースペクティブをつけないで表示しても良い。perspective.【0134】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。(b).【0135】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。process,「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。"viewpoint".【0137】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。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。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。overwriting.【0139】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。ing.【0140】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。constructed.【0141】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。visually.【0142】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。text.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。sensuously.【0143】ここでは、図10(c)に示すようにして実現される。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。S62_22D→−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。two-dimensional.【0144】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。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。below.【0145】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。display.【0146】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。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。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。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。frame.【0147】次に図10(a)のステップS62_3のマーカ表示の処理を行う。(a).【0148】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。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。Therefore,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。shape.【0150】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。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。excellent.【0151】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。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。perspective.【0152】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。association.【0153】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。can.【0154】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。endoscope.【0155】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。easier.【0156】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。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。evident.【0157】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。14.【0158】ステップS53までは図8と同じである。