DE19858471A1

DE19858471A1 - Dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung

Info

Publication number: DE19858471A1
Application number: DE19858471A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nagai
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 1999-07-22
Also published as: US6192735B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die dreidimensionale Position einer Sonde zu korrigieren, die für ein Gerät vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist, eine Ultraschallwelle auszusenden und zu empfangen, um ein Echogramm eines untersuchten Gegenstands zu erfassen.

Stand der Technik

Eine Sonde, die für ein Ultraschalluntersuchungsgerät vorgesehen ist, und eine Ultraschallwelle erzeugt, ist mit einem Magnetfeldempfänger versehen, der ein Magnetfeld empfängt, welches von einem magnetischen Sender erzeugt wird, um die dreidimensionale Raumpositionskoordinate zu erfassen. Der Magnetfeldempfänger ist an der Sonde mit einem Kleber als einzelne Einheit befestigt. Die Magnetfeldempfängermontageposition ist daher nicht konstant, so daß in den Computer eingegebene Bilddaten ungenau sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der voranstehenden Ausführungen besteht ein Vorteil der Erfindung in der Bereitstellung einer dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung, welche eine Ultraschallwelle zur Bereitstellung korrekter Bilddaten verwendet.

Der voranstehende Vorteil wurde durch die vorliegende Erfindung erreicht, um eine Raumpositionskoordinate dadurch zu kalibrieren, daß ein Magnetfeld empfangen wird, welches von einem Magnetfeldsender übertragen wird, mit einem Magnetfeldempfänger, der auf einer Sonde angebracht ist, wobei eine dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung vorgesehen ist, welche aufweist:
eine Kalibriervorrichtung, auf welcher die Sonde angebracht ist;
eine Befestigungsvorrichtung zur festen Positionierung der Sonde an einer vorbestimmten Position auf einer Kalibriervorrichtung; und
eine Positioniervorrichtung zum Positionieren der Sonde in Richtungen von drei Achsen, die voneinander verschieden sind.

Wenn die Kalibriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Magnetfeldempfänger an der Sonde angebracht. Daraufhin wird wiederum die Sonde an einer vorbestimmten Position der Kalibriervorrichtung durch die Positioniervorrichtung in Richtungen von drei Achsen befestigt. Auf diese Weise wird die räumliche Position des Magnetfeldempfängers in jeder Richtung gemessen. Daraufhin wird die Beziehung zwischen der Raumposition des Magnetfeldempfängers und einer Ultraschallabtastoberfläche, die von der Sonde abgetastet wird, unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen dem räumlichen virtuellen Zentrum und den gemessenen Raumpositionen des Magnetfeldempfängers erhalten.

Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Kalibriervorrichtung ein Bezugsziel auf, welches von der Sonde als ein räumliches virtuelles Zentrum aufgenommen wird. Wenn die Kalibriervorrichtung in Richtungen von drei Achsen durch die Positioniervorrichtung positioniert wird, ist das räumliche virtuelle Zentrum räumlich in jeder Richtung angepaßt.

Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung positioniert die Positioniervorrichtung die Kalibriervorrichtung in Richtungen von drei Achsen, die orthogonal zueinander liegen.

Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung enthält die Kalibriervorrichtung ein Achsenbezugsziel, welches dazu dient, zu bestätigen, ob die Sonde auf einer vorbestimmten Richtung positioniert ist oder nicht, durch ein Ultraschallbild.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, welche die Gesamtanordnung einer dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, welche die Anordnung eines Kalibriervorrichtungskörpers zeigt, der in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht, welche die Anordnung einer in Fig. 1 gezeigten Sondenmontageplatte zeigt;

Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, welche die Anordnung eines Basisständers zeigt, der in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild zur Beschreibung der Funktion der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung, welche ein Beispiel für ein Bild zeigt, welches auf einer in Fig. 5 gezeigten Anzeige dargestellt wird;

Fig. 7a, b und c sind Perspektivansichten zur Beschreibung der Montage des Kalibriervorrichtungskörpers (Fig. 1) auf dem Basisständer in Richtungen von drei Achsen;

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm für eine Kalibrierverarbeitungsoperation gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 zeigt die Positionsbeziehung des Magnetfeldempfängers und einer Ultraschallabtastoberfläche S, die von der Sonde abgetastet wird; und

Fig. 10 zeigt die Positionsbeziehung von drei Positionen des Magnetfeldempfängers und der Bezugsoberflächen, die durch das räumliche virtuelle Zentrum hindurchgehen, gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Beispiel für eine dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung, welche eine Ausführungsform der Erfindung bildet, wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Kurz gefaßt ist die Ausführungsform folgendermaßen ausgebildet: wenn eine Sonde, die dazu ausgebildet ist, eine Ultraschallwelle auszusenden und zu empfangen, die von einem Ultraschalluntersuchungsgerät erzeugt wird, in Richtungen von drei Achsen eingestellt wird, werden die räumlichen Positionskoordinaten eines Magnetfeldempfängers erfaßt, der auf der Sonde angebracht ist, und ein Magnetfeld empfängt, und wird die räumliche Position des Echobildes eines untersuchten Gegenstands korrigiert, welches von dem Ultraschalluntersuchungsgerät zur Verfügung gestellt wird, so daß erneut ein korrigiertes dreidimensionales Bild ausgebildet wird.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, welche die Gesamtanordnung einer Positionskalibriervorrichtung zeigt. Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, welche einen in Fig. 1 gezeigten Kalibriervorrichtungskörper zeigt. Fig. 3 ist eine Perspektivansicht, welche eine in Fig. 1 gezeigten Sondenmontageplatte zeigt. Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, welche einen in Fig. 1 gezeigten Basisständer zeigt.

In Fig. 2 ist der Kalibriervorrichtungskörper 1 L-förmig und besteht aus Acrylharz. Sein unterer Schnitt 1a ist der eines rechteckigen Parallelepipeds; jedoch entspricht er bis zu einer Hilfslinie dem eines Kubus 1c. Ein Sondenmontageabschnitt 1b verläuft von einer Seite des unteren Abschnitts 1a aus, und drei Einstellschrauben 2, 3 und 4 sind von außen in dem Sondenmontageabschnitt 1b eingeschraubt. Ein langlochförmiges Bezugsziel 5 ist in dem unteren Abschnitt 1a in einer vorbestimmten Höhe gegenüber der Bodenoberfläche des unteren Abschnitts 1a so vorgesehen, daß es parallel zur Bodenoberfläche und im Zentrum verläuft, gesehen in der Richtung der Breite des Sondenmontageabschnitts 1b und senkrecht zum Sondenmontageabschnitt 1b. Weiterhin sind zwei axiale Bezugsziele 6 und 7 auf dem Boden des unteren Abschnitts 1a auf solche Weise vorgesehen, daß sie sich in derselben Entfernung von dem Sondenmontageabschnitt 1b befinden, und in der Mitte des Kubus 1c, gesehen in der Richtung der X-Achse, und auf beiden Seiten des Bezugsziels 5. Weiterhin sind auf einer Seitenoberfläche des unteren Abschnitts 1a, die senkrecht zum Sondenmontageabschnitt 1b verläuft, Löcher 8 und 9 vorgesehen, die dann, wenn der Kalibriervorrichtungskörper auf dem (nachstehend erläuterten) Basisständer angebracht ist, dazu verwendet werden, den Positioniervorgang in Richtung der X-Achse und der Z-Achse durchzuführen. Entsprechend ist auf der Seitenoberfläche des unteren Abschnitts 1a, welche dem Sondenmontageabschnitt 1b gegenüberliegt, ein Loch 10 vorgesehen, welches für den Positioniervorgang in Richtung der Y-Achse verwendet wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist eine Gummiplatte 13, welche eine Verschiebung einer Sonde 12 (gezeigt in Fig. 1) verhindert, und letztere (12) schützt, auf der Vorderoberfläche einer Sondenmontageplatte 11 angebracht, die rechteckig aus Acrylharz ausgebildet ist. Eine rechteckförmige Aluminiumplatte 14 ist auf der rückwärtigen Oberfläche der Sondenmontageplatte 11 angebracht. Im Zentrum des unteren Abschnitts der Aluminiumplatte 14 ist eine Schraube 16 eingeschraubt, welche locker die Gummiplatte 13 und ein Loch 15 durchdringt, welches im Zentrum des unteren Abschnitts der Sondenmontageplatte 11 vorgesehen ist. Ein Vorsprungsabschnitt 11a ist einstückig auf dem oberen Abschnitt der Sondenmontageplatte 11 so angebracht, daß er sich in deren Zentrum befindet. Eine U-förmige Stütze 17, welche den Vorsprungsabschnitt 11a umgibt, ist auf dem oberen Abschnitt der Aluminiumplatte 14 angebracht. Eine Schraubenfeder 18 ist zwischen den Vorsprungsabschnitt 11a und eine Seite der Stütze 17 eingesetzt, und eine Schraube 19 ist in die andere Seite der Stütze 17 eingeschraubt. Wenn die Schraube 19 gedreht wird, wird der Vorsprungsabschnitt 11a gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 18 gezogen, so daß die Sondenmontageplatte 11 um die Schraube 16 gedreht wird. Auf jeder der beiden Seitenoberflächen der Sondenmontageplatte 11 sind zwei Sondenmontagestifte 20 und zwei Sondenmontageplattenbefestigungsstifte 21 vorgesehen.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist der Basisständer 22, welcher den Kalibriervorrichtungskörper 1 haltert, an einer Seite einer Basisplatte 23 in Form einer rechteckigen Platte befestigt, und ist ein Block 24, der gegen eine Oberfläche des Kalibriervorrichtungskörpers 1 anstößt, fest auf der Basisplatte 22 angebracht. Der Block 25 weist einen Positionierstift 25 auf seiner einen Oberfläche auf, der mit einem der Löcher 8, 9 und 10 im Eingriff steht, die in den Oberflächen des Kalibriervorrichtungskörpers 1 vorgesehen sind.

Die Sonde 12 weist einen (nicht dargestellten) Wandler in einem halbkreisförmigen Gehäuse auf, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und ein Echosignal, welches erhalten wird, wenn eine von dem Wandler erzeugte Ultraschallwelle dadurch reflektiert wird, daß ein untersuchter Gegenstand getroffen wird, wird mit dem Wandler erfaßt. Weiterhin ist ein Magnetfeldempfänger 27, der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld zu empfangen, das von einem Magnetfeldsender 26 erzeugt wird, der auf der Basisplatte 23 angebracht ist, fest auf der vorderen Oberfläche der Sonde 12 angebracht. Die Sonde 12 ist mit einem Ende eines Kabels 28 verbunden, welches den Wandler zum Aussenden eines Echosignals treibt. Das andere Ende des Kabels 28 ist an ein Ultraschalluntersuchungsgerät (nicht dargestellt) angeschlossen. Weiterhin ist der Magnetfeldempfänger 27 mit einem Kabel 29 verbunden. Letzteres (29) empfängt ein von dem Magnetfeldsender 26 erzeugtes Magnetfeld, erfaßt Raumpositionskoordinaten in Bezug auf den Magnetfeldempfänger 26, und legt diese Daten an eine Magnetfeldsteuerung (nicht gezeigt) an.

Fig. 5 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches die voranstehend geschilderte Anordnung der dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung zeigt. Der Magnetfeldempfänger 26 erzeugt ein Magnetfeld in Reaktion auf ein Signal, welches von der magnetischen Steuerung 30 ausgegeben wird. Der Magnetfeldempfänger 27 erfaßt das so erzeugte Magnetfeld, um die dreidimensionalen Positionskoordinatendaten des Empfängers 27 zu erhalten. Die Daten werden durch die Magnetfeldsteuerung 30 an den Positionsdetektor 31 angelegt, und die räumliche Position des Empfängers 27 wird von dem Positionsdetektor 31 erfaßt. Diese Raumpositionsdaten werden einem Computer 32 zugeführt. Andererseits wird das Ultraschallbild, welches die Sonde 12 mit Hilfe der Ultraschallwelle erfaßt, über das Ultraschalluntersuchungsgerät 33 dem Computer 32 zugeführt. Letzterer (32) korrigiert die Bilddaten entsprechend den voranstehend erwähnten Raumpositionsdaten des Empfängers 27, und erzeugt ein kubisches Bild, und stellt dies als dreidimensionales Bild auf einer Anzeigevorrichtung 34 dar.

Ein Korrekturvorgang mit der dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 8 gezeigt werden zuerst der Magnetfeldempfänger 26 und der Kalibriervorrichtungskörper eingestellt (Schritt S1), und wird die Sonde 12 auf dem Kalibriervorrichtungskörper 1 angebracht (Schritt 2). Wenn die Sonde 12 auf dem Kalibriervorrichtungskörper 1 angebracht wird, wird die Sonde 12 an der Sondenmontageplatte 11 mit dem Gummiband 35 befestigt. In diesem Fall wird das Gummiband 35 elastisch über die Stifte 20 ausgelegt, die an beiden Seiten der Sondenmontageplatte 11 vorgesehen sind. Daraufhin wird die Sondenmontageplatte 11 an dem oberen Abschnitt des Kalibriervorrichtungskörpers 1 mit einem Gummiband 36 befestigt. In diesem Fall wird das Gummiband 36 elastisch über die Stifte 21 gelegt.

Als nächstes wird eine Feinkorrektur der Position der Sonde in Bezug auf den Kalibriervorrichtungskörper 1 durchgeführt (Schritt 3). Diese Korrektur wird so ausgeführt, daß die Schrauben 2, 3, 4, 19 gedreht werden, um den Winkel der Sondenmontageplatte 11 in Bezug auf den Kalibriervorrichtungskörper 1 zu korrigieren, so daß die Ultraschallwelle, die von der Sonde 12 erzeugt wird, solange eingestellt wird, bis das Echobild, welches durch Auftreffen gegen das Bezugsziel 5 und die axialen Bezugsziele 7 reflektiert wird, klar auf der Anzeige 34 dargestellt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 41 das Echobild des Bezugsziels 5; 42 und 43 bezeichnen die Echobilder des jeweiligen axialen Bezugsziels; und 44 bezeichnet das Echobild der Bodenoberfläche des Kalibriervorrichtungskörpers 1. Wenn die Sonde 12 nicht in einer Richtung angebracht ist, die in Bezug auf die Kalibriervorrichtung 1 korrekt ist, kann das Echobild abgeschwächt oder undeutlich werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kalibriervorrichtung 1 aus Acrylharz hergestellt. Die Ultraschallgeschwindigkeit beim Durchgang durch Acrylharz unterscheidet sich von der Ultraschallgeschwindigkeit beim Durchgang durch lebendes Gewebe. Die Ultraschallgeschwindigkeit beim Durchgang durch Acrylharz (etwa 2700 m/s) ist nämlich höher als die Ultraschallgeschwindigkeit beim Durchgang durch lebendes Gewebe (etwa 1500 m/s).

Unter Berücksichtigung dieses Geschwindigkeitsunterschiedes ist daher das Bezugsziel 5 in der Nähe des Bodenabschnitts eines unteren Abschnitts 1a der Kalibriervorrichtung 1 angeordnet, und wird das Echobild 41 im Zentrum der Anzeige 34 angezeigt. Das Echobild des Bezugsziels 5 wird daher in derselben Position angezeigt wie ein Echobild des Zentrums eines unteren Abschnitts 1a eines Kubus 1c, das erhalten wird, wenn die Ultraschallgeschwindigkeit in die interne Ultraschallgeschwindigkeit des lebenden Gewebes auf dem Echogramm umgewandelt wird. Die Zeit, die dazu benötigt wird, das Zentrum des Kubus 1c bei der internen Ultraschallgeschwindigkeit des lebenden Gewebes zu erreichen, und die Zeit zum Erreichen des Bezugsziels 5 bei der internen Ultraschallgeschwindigkeit für Acrylharz sind daher gleich.

Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein räumliches virtuelles Zentrum P dem Zentrum des Kubus 1c, welches sich in einer vorbestimmten Position des Basisständers 22 befindet. Eine Koordinate des räumlichen virtuellen Zentrums ist bereits bekannt, da die Abmessungen des Kubus 1c bereits bekannt sind, sowie die Positionen des Magnetfeldempfängers 26 und der Kalibriervorrichtung 1, die sich auf dem Basisständer 22 befinden.

Daraufhin wird durch die Bedienungsperson die Kalibriervorrichtung 1 an einer ersten Position angeordnet, und mißt der Positionsdetektor 31 eine räumliche Positionskoordinate des magnetischen Empfängers 27. Diese Daten werden dem Computer 32 zugeführt und dort gespeichert (Schritt 4). Wie in Fig. 7a gezeigt ist die Bedeutung der Positionierung der Kalibriervorrichtung 1 an der ersten Position so, daß eine Seitenoberfläche der Kalibriervorrichtung 1 in der X-Achse in Berührung mit dem Block 24 gebracht wird, und der Stift 25 in das Loch eingepaßt ist, welches auf der Seitenoberfläche des Blocks 24 vorgesehen ist. Daraufhin führt die Bedienungsperson die Positionierung der Kalibriervorrichtung 1 in einer zweiten Position durch, und mißt der Positionsdetektor 31 eine räumliche Positionskoordinate des magnetischen Empfängers 27. Diese Daten werden dem Computer 32 zugeführt und dort gespeichert (Schritt 5). Wie in Fig. 7b gezeigt besteht die Bedeutung der Positionierung der Kalibriervorrichtung 1 in der zweiten Position darin, daß eine Seitenoberfläche der Kalibriervorrichtung 1 in der Y-Achse in Berührung mit dem Block 24 gebracht wird, und der Stift 25 in das Loch 10 eingepaßt ist, welches auf der Seitenoberfläche des Blocks 24 vorgesehen ist.

Daraufhin wird die Kalibriervorrichtung 1 an einer dritten Position durch die Bedienungsperson positioniert, und mißt der Positionsdetektor 31 eine räumliche Positionskoordinate des magnetischen Empfängers 27. Diese Daten werden dem Computer 32 zugeführt und dort gespeichert (Schritt 6). Wie in Fig. 7c gezeigt besteht die Bedeutung der Positionierung der Kalibriervorrichtung 1 in der dritten Position darin, daß eine Seitenoberfläche der Kalibriervorrichtung 1 in der Z-Achse in Berührung mit dem Block 24 gebracht wird, und der Stift 25 in das Loch 9 eingepaßt ist, welches auf der Seitenoberfläche des Blocks 24 vorgesehen ist.

Wie voranstehend geschildert wird die Kalibriervorrichtung 1 auf dem Basisständer 22 in den Richtungen von drei Achsen positioniert, die senkrecht zueinander liegen, und es wird die räumliche Positionskoordinate des magnetischen Empfängers 27 in jedem Zustand gemessen und gespeichert.

Als nächstes führt der Computer 32 die Positionskalibrierung des Magnetfeldempfängers 27 auf der Grundlage dreier räumlicher Positionsinformationen und des ermittelten räumlichen virtuellen Zentrums durch (Schritt 7). Fig. 9 zeigt die Positionsbeziehung des Magnetfeldempfängers 7 und einer Ultraschallabtastoberfläche S, die von der Sonde 12 abgetastet wird. Fig. 10 zeigt die Positionsbeziehung von drei Positionen 27a, 27b und 27c des Magnetfeldempfängers 27 und der Bezugsoberflächen A, B und C, die durch das räumliche virtuelle Zentrum hindurchgehen.

Die gemessenen Positionen 27a, 27b und 27c des Magnetfeldempfängers 27 ändern sich in Abhängigkeit von der Montageposition des Magnetfeldempfängers 27. Nach der Messung der Positionen 27a, 27b und 27c wird jedoch die Positionsbeziehung des Magnetfeldempfängers 27 und der Ultraschallabtastoberfläche erhalten, die von der Sonde 12 abgetastet wird. Wenn daher die räumliche Position des Magnetfeldempfängers 27 gemessen wird, so gilt dies auch für die räumliche Position der Ultraschallabtastoberfläche, die von der Sonde 12 abgetastet wird.

Wie voranstehend geschildert stellt die Bedienungsperson korrekt die Sonde auf dem Kalibriervorrichtungskörper 1 in Bezug auf das Bild ein, und stellt den Kalibriervorrichtungskörper 1 auf dem Basisständer 22 in Richtung der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse ein, so daß die räumlichen Positionskoordinatendaten des Magnetfeldempfängers 27 erhalten werden. Wie in Fig. 5 gezeigt werden die Daten durch den Computer 32 verarbeitet, wodurch die räumliche Position in Bezug auf das Ultraschallbild kalibriert wird. Mit der Sonde, die auf die voranstehend geschilderte Art und Weise kalibriert wurde, werden ein Echogramm des lebenden Gewebes und die genaue räumliche Positionsinformation der Ultraschallabtastoberfläche, die von der Sonde 12 abgetastet wird, gleichzeitig erhalten, so daß ein exaktes, dreidimensionales Bild auf der Anzeige 34 dargestellt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegen, wenn die Kalibriervorrichtung in drei voneinander unterschiedlichen Richtungen positioniert wird, die Richtungen in drei Achsen senkrecht zueinander. Unter der Bedingung, daß die Richtungen der drei Achsen senkrecht zueinander in derselben Ebene liegen, könnten jedoch beliebige drei Richtungen erhalten werden. Wenn jede räumliche Position bei der vorliegenden Ausführungsform ausgedrückt wird, wird darüber hinaus die Koordinate erhalten, welche Koordinatenachsen in drei Richtungen verwendet, wie voranstehend geschildert. Jedoch kann irgendeine Koordinate als Koordinatenachsen mit den drei Richtungen verwendet werden, die sich von den voranstehend geschilderten drei Richtungen unterscheiden, etwa Polarkoordinaten oder dergleichen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Kalibriervorrichtung beschränkt, die aus Acrylharz besteht. Allerdings sollte die Position des Bezugsziels unter Berücksichtigung der Ultraschallgeschwindigkeit beim Durchgang durch das Material festgelegt werden. Weiterhin sind bei der vorliegenden Ausführungsform zwei axiale Bezugsziele 6 und 7 auf einer Oberfläche der Kalibriervorrichtung vorgesehen. Selbstverständlich können zusätzliche Bezugsziele so verwendet werden, daß die zusätzlichen Bezugsziele auf einer Oberfläche gegenüberliegend der Oberfläche vorgesehen sind, welche zwei axiale Bezugsziele aufweist, so daß sie den zusätzlichen Bezugszielen gegenüberliegen. Bei einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Sonde an einer vorbestimmten Position genauer und schnell zu positionieren.

Weiterhin wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Gummiband 35 zum Positionieren der Sonde 12 auf dem Kalibriervorrichtungskörper 1 verwendet. Stattdessen kann eine Oberflächenbefestigungsvorrichtung oder ein Haken verwendet werden, um dieselbe Funktion durchzuführen. Weiterhin ist das räumliche virtuelle Zentrum im Zentrum des Kubus 1a angeordnet. Allerdings ist es nicht erforderlich, einen Kubus zu verwenden, so weit das räumliche virtuelle Zentrum auf dem gleichen Raumpunkt liegt.

Wie voranstehend geschildert ist bei der dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Sonde, an welcher der Magnetfeldempfänger befestigt ist, und die eine Ultraschallwelle erzeugt, fest an der vorbestimmten Position auf dem Kalibriervorrichtungskörper angeordnet, und ist der Kalibriervorrichtungskörper auf dem Basisständer in der Richtung von drei Achsen angeordnet, die sich voneinander unterscheiden, so daß die Bilddaten kalibriert werden, die von der Sonde erfaßt werden, entsprechend den räumlichen Positionsdaten des Magnetfeldempfängers in verschiedenen Ausrichtungen. Daher können die Bilddaten einfach kalibriert werden.

Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Kalibriervorrichtung ein Bezugsziel auf, welches von der Sonde als räumliches virtuelles Zentrum aufgenommen wird. Wenn die Kalibriervorrichtung in den Richtungen von drei Achsen durch die Positioniervorrichtung positioniert wird, ist das räumliche virtuelle Zentrum in jeder Richtung räumlich angepaßt. Daher läßt sich die Operation zum Kalibrieren einer Bildinformation und die Datenverarbeitung einfach durchführen.

Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung positioniert die Positioniervorrichtung die Kalibriervorrichtung in Richtung dreier Achsen, die orthogonal zueinander liegen. Dies führt dazu, daß die Form der Kalibriervorrichtung einfach ist, so daß deren Herstellung einfach ist.

Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Kalibriervorrichtung ein Achsenbezugsziel zur Bestätigung auf, ob die Sonde in einer vorbestimmten Richtung positioniert ist oder nicht, durch ein Ultraschallbild. Daher ist es möglich, die Sonde an einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Kalibriervorrichtung genauer und schnell anzuordnen.

Claims

1. Dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung zum Kalibrieren räumlicher Positionskoordinaten durch den Empfang eines Magnetfeldes, welches von einem Magnetfeldsender aus gesandt wird, durch einen auf einer Sonde angebrachten Magnetfeldempfänger, mit:
einer Kalibriervorrichtung, auf welcher die Sonde angebracht ist;
einer Befestigungsvorrichtung zur festen Positionierung der Sonde in einer vorbestimmten Position auf einer Kalibriervorrichtung; und
einer Positioniervorrichtung zum Positionieren der Sonde in Richtungen dreier sich voneinander unterscheidender Achsen.

2. Dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kalibriervorrichtung ein Bezugsziel aufweist, welches als räumliches virtuelles Zentrum durch die Sonde abgebildet wird, und bei welcher dann, wenn die Sonde in den Richtungen dreier voneinander verschiedener Achsen positioniert ist, das räumliche virtuelle Zentrum auf den räumlich selben Punkt in jeder gemessenen Position in Bezug auf die Richtung eingestellt ist.

3. Dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Positioniervorrichtung die Sonde in Richtung dreier Achsen positioniert, die zueinander senkrecht angeordnet sind.

4. Dreidimensionale Positionskalibriervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kalibriervorrichtung ein Achsenbezugsziel aufweist, um zu bestätigen, ob die Sonde in einer vorbestimmten Richtung positioniert ist, mittels Ultraschall.

5. Verfahren zum Kalibrieren räumlicher Positionskoordinaten mit der dreidimensionalen Positionskalibriervorrichtung nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten:
Positionieren der Sonde, auf welcher der Magnetfeldempfänger angebracht ist, in einer vorbestimmten Position auf der Kalibriervorrichtung;
Positionieren der Sonde in Richtung dreier Achsen, die sich voneinander unterscheiden, um räumliche Positionsinformation von dem Magnetfeldempfänger zu erhalten; und
Kalibrieren einer räumlichen Positionskoordinate auf der Grundlage der räumlichen Positionsinformation, die in dem Schritt der Positionierung der Sonde in Richtung dreier Achsen erhalten wird.