(57)【要約】【課題】超音波受信素子で得られた信号の強度が弱い場合であっても、超音波を反射した物体の３次元的位置と３次元的形状を明瞭に画像化すること。【解決手段】超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化方法において、各受信素子で得られる信号強度の受信波形における信号強度が増大から減少に転ずる極大点の前後に、信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を有する複数の受信波形の中から、極大点の信号強度が大きい方から所定数の受信波形を記憶手段に記憶させ、この記憶させた所定数の受信波形に基づいて前記対象物の３次元的位置と３次元的形状を画像化することを特徴とする超音波画像化方法。【選択図】図２
2008157812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化方法において、
各受信素子で得られる信号強度の受信波形における信号強度が増大から減少に転ずる極大点の前後に、信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を有する複数の受信波形の中から、極大点の信号強度が大きい方から所定数の受信波形を記憶手段に記憶させ、この記憶させた所定数の受信波形に基づいて前記対象物の空間形状を画像化することを特徴とする超音波画像化方法。
【請求項２】
超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化方法において、
各受信素子で得られる信号強度の受信波形から、
（ａ）各受信素子ごとで信号強度が最大値となる第ｎ位置を演算する工程、
（ｂ）前記第ｎ位置の直前・直後の信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を演算する工程、
（ｃ）前記一対の極小点間の受信波形を第ｎ波形として記憶手段に記憶させる工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程で記憶させていない受信波形に対して、前記工程（ａ）から（ｃ）を（Ｎ−１）回繰り返して前記記憶手段に第１波形から第Ｎ波形までを記憶させる工程、
（ｅ）前記記憶手段に記憶させた各受信素子ごとの第１波形から第Ｎ波形までに基づいて前記対象物の空間形状を画像化することを特徴とする超音波画像化方法。ここで、ｎは整数であって、１からＮまで順番に増やすものとする。
【請求項３】
信号強度に関する所定の閾値以上の前記工程（ｃ）の受信波形の数に対応して前記Ｎの値を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波画像化方法。
【請求項４】
各受信素子の前記第１波形から第Ｎ波形までの最大値が等しくなるように補正し、前記記憶手段に記憶させる工程を有することを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の超音波画像化方法。
【請求項５】
前記記憶手段に記憶させる受信波形に外乱波形が入らないように請求項２の繰り返し回数を制限することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の超音波画像化方法。
【請求項６】
超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化装置において、
各受信素子で得られる信号強度の受信波形から、各受信素子ごとで信号強度が最大値となる第ｎ位置を演算する第１演算手段と、
前記第ｎ位置の直前・直後の信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を演算する第２演算手段と、
前記一対の極小点間の受信波形を第ｎ波形として記憶する記憶手段と前記第ｎ波形を前記記憶手段に記憶させる第１制御手段と、
前記（ｃ）工程で記憶させていない受信波形に対して、前記工程（ａ）から（ｃ）を（Ｎ−１）回繰り返して前記記憶手段に第１波形から第Ｎ波形までを記憶させる第二制御手段と、
前記記憶手段に記憶させた各受信素子ごとの第１波形から第Ｎ波形までに基づいて前記対象物の空間形状を画像化する画像化手段を具備することを特徴とする超音波画像化装置。ここで、ｎは整数であって、１からＮまで順番に増やすものとする。
【請求項７】
信号強度に関する所定の閾値以上の前記工程（ｃ）の受信波形の数に対応して前記Ｎの値を設定する第３制御手段を有することを特徴とする請求項６に記載の超音波画像化装置。
【請求項８】
各受信素子の前記第１波形から第Ｎ波形までの最大値が等しくなるように補正する補正手段と前記補正手段により補正された前記第１波形から第Ｎ波形を前記記憶手段に記憶させる第４制御手段を有することを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の超音波画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像化方法及び超音波画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を超音波受信素子により受信し、送受波時間と音速により対象物までの距離を測る計測技術が知られている。
【０００３】
また、対象物からの反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各超音波受信素子で得られた信号に対して、所定の演算処理をすることにより所定の方向の反射波を選択的に認識する技術が知られている（特許文献１参照）。ここで、「所定の演算処理」とは、各超音波受信素子で得られた信号に対して、反射波の入射角度と超音波受信素子の位置関係に対応した時間を遅延させた後に加算することである。これにより、対象物からの反射波の方位を走査することが可能になる。この電子的走査により、超音波を反射した物体の３次元的位置と３次元的形状の情報を取得できる。この情報から超音波を反射した物体の３次元的位置と３次元的形状を画像化することが出来る。
【０００４】
ところで、超音波受信素子で得られる信号の強度は、超音波を反射した物体までの距離、超音波受信素子の指向性、超音波を反射した物体の反射率、超音波を反射する物体への超音波の入射角に依存して大きく変化する。そのため、超音波受信素子で得られた信号に対して遅延加算や遅延乗算を行なうと、信号強度の小さい信号と大きい信号の信号強度差が開き過ぎ、ノイズ信号との関係から閾値設定による信号認識では、信号強度の大きい信号しか認識できない。すなわち、信号強度の小さい信号に対応する物体の認識ができない。
【０００５】
この問題に対して、特許文献２には、超音波受信素子で得られた信号に対して上記の遅延加算を行ない、この結果得られた信号の強度を方位ごとに示し、更にこの方向ごとの信号強度に対して、信号強度のピーク位置の方位を求め、これに基づいて距離画像を生成する方法が記載されている。この特許文献２の方法によれば、超音波受信素子で得られた信号の強度が弱い場合であっても、物体の存在を認識することができる。
【特許文献１】特開２００２−１５６４５１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この方法では、物体の存在自身は認識可能であるが、当該物体の三次元的広がりまでは認識することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、超音波受信素子で得られた信号の強度が弱い場合であっても、超音波を反射した物体の３次元的位置と３次元的形状を画像化する方法及び画像化する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため請求項１の発明は、超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化方法において、各受信素子で得られる信号強度の受信波形における信号強度が増大から減少に転ずる極大点の前後に、信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を有する複数の受信波形の中から、極大点の信号強度が大きい方から所定数の受信波形を記憶手段に記憶させ、この記憶させた所定数の受信波形に基づいて前記対象物の空間形状を画像化することを特徴とする。
【０００９】
ここで、空間形状とは、３次元的位置及び３次元的形状を意味する。
【００１０】
請求項１の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、信号強度の小さいものでも認識できるため、信号強度の小さい受信波形の物体でも、認識して、その受信波形に基づいて、空間形状を画像化することが出来る。
【００１１】
請求項２の発明は、超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化方法において、各受信素子で得られる信号強度の受信波形から、（ａ）各受信素子ごとで信号強度が最大値となる第ｎ位置を演算する工程、（ｂ）前記第ｎ位置の直前・直後の信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を演算する工程、（ｃ）前記一対の極小点間の受信波形を第ｎ波形として記憶手段に記憶させる工程、（ｄ）前記（ｃ）工程で記憶させていない受信波形に対して、前記工程（ａ）から（ｃ）を（Ｎ−１）回繰り返して前記記憶手段に第１波形から第Ｎ波形までを記憶させる工程、（ｅ）前記記憶手段に記憶させた各受信素子ごとの第１波形から第Ｎ波形までに基づいて前記対象物の空間形状を画像化することを特徴とする。
【００１２】
ここで、ｎは整数であって、１からＮまで順番に増やすものとする。ｎを増やすのは、前記工程（ｄ）において、前記工程（ａ）から（ｃ）を繰り返す時である。
【００１３】
請求項２の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、信号強度の小さいものでも認識できるため、信号強度の小さい受信波形の物体でも、認識して、その受信波形に基づいて、空間形状を画像化することが出来る。
【００１４】
請求項３の発明は、信号強度に関する所定の閾値以上の前記工程（ｃ）の受信波形の数に対応して前記Ｎの値を設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、所定の閾値以上の波形だけを認識する。そのため、所定の閾値より小さな波形に含まれるノイズ（物体に反射した超音波に基づかない波形）に基づいて、実際には存在しない物体の空間形状を画像化することを防止出来る。
【００１６】
請求項４の発明は、各受信素子の前記第１波形から第Ｎ波形までの最大値が等しくなるように補正し、前記記憶手段に記憶させる工程を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、信号強度の小さい受信波形の最大値を信号強度の大きい受信波形の最大値と同じ信号強度になるように補正できる。そのため、信号強度の小さい受信波形の物体に対しても、遅延加算や遅延乗算後に信号強度の大きい受信波形と同等の信号強度の信号が得られ、これに基づいて、空間形状を画像化することが出来る。
【００１８】
請求項５の発明は、前記記憶手段に記憶させる受信波形に外乱波形が入らないように請求項２の繰り返し回数を制限することを特徴とする。
【００１９】
ここで、外乱波形とはいわゆるノイズと呼ばれるもので、物体に反射した超音波に基づかない波形のことである。
【００２０】
請求項５の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、外乱波形を認識しないので、外乱波形に基づく実際には存在しない物体の空間形状を画像化することを防止できる。
【００２１】
請求項６の発明は、超音波発信素子から発射した超音波を対象物に当てて反射させ、この反射波を複数の超音波受信素子を配列してなる超音波アレイセンサにより受信し、各受信素子で得られた信号強度と送受波時間との関係に基づいて前記対象物の空間形状を画像化する超音波画像化装置において、各受信素子で得られる信号強度の受信波形から、各受信素子ごとで信号強度が最大値となる第ｎ位置を演算する第１演算手段と、前記第ｎ位置の直前・直後の信号強度が減少から増大に転ずる一対の極小点を演算する第２演算手段と、前記一対の極小点間の受信波形を第ｎ波形として記憶する記憶手段と前記第ｎ波形を前記記憶手段に記憶させる第１制御手段と、前記（ｃ）工程で記憶させていない受信波形に対して、前記工程（ａ）から（ｃ）を（Ｎ−１）回繰り返して前記記憶手段に第１波形から第Ｎ波形までを記憶させる第二制御手段と、前記記憶手段に記憶させた各受信素子ごとの第１波形から第Ｎ波形までに基づいて前記対象物の空間形状を画像化する画像化手段を具備することを特徴とする。
【００２２】
ここで、ｎは整数であって、１からＮまで順番に増やすものとする。ｎを増やすのは、前記工程（ｄ）において、前記工程（ａ）から（ｃ）を繰り返す時である。
【００２３】
請求項６の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、信号強度の小さいものでも認識できるため、信号強度の小さい受信波形の物体でも、認識して、その受信波形に基づいて、空間形状を画像化することが出来る。
【００２４】
請求項７の発明は、信号強度に関する所定の閾値以上の前記工程（ｃ）の受信波形の数に対応して前記Ｎの値を設定する第３制御手段を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項７の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、所定の閾値以上の波形だけを認識する。そのため、所定の閾値より小さな波形に含まれるノイズ（物体に反射した超音波に基づかない波形）に基づいて、実際には存在しない物体の空間形状を画像化することを防止出来る。
【００２６】
請求項８の発明は、各受信素子の前記第１波形から第Ｎ波形までの最大値が等しくなるように補正する補正手段と前記補正手段により補正された前記第１波形から第Ｎ波形を前記記憶手段に記憶させる第４制御手段を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項８の発明によれば、超音波受信素子により得られた信号強度の受信波形のうち、信号強度の小さい受信波形の最大値を信号強度の大きい受信波形の最大値と同じ信号強度になるように補正できる。そのため、信号強度の小さい受信波形の物体に対しても、遅延加算や遅延乗算後に信号強度の大きい受信波形と同等の大きさの波形が得られ、これに基づいて、空間形状を画像化することが出来る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、超音波受信素子で得られた信号の強度が弱い場合であっても、対象物から反射した波形として検出するようにしているので、対象物の反射率等の違いに影響されることなく、対象物の空間形状を画像化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３０】
図１は、対象物体から反射した超音波を超音波受信素子により受信した時に得られる信号の波形の１例を模式的に示したものである。図２は、本発明に係る超音波画像化方法の手順をフローチャートで示したものである。以下、図１の受信波形を参照しながら、図２のフローチャートに従って、超音波受信素子により受信した時に得られる信号を画像化する方法を説明する。
【００３１】
まず、画像化方法が開始する。ステップＳ１で、記憶手段の内容をリセット（初期化）する。ステップＳ２で、超音波受信素子により得られた受信波形をＡＤ変換手段によりデジタルデータに変換して記憶手段に記憶する。そしてステップＳ３で変数ｎを１にする。変数ｎは整数であり、ステップＳ２で記憶手段に記憶された受信波形を分けたものに名前を付け識別するために使用する。
【００３２】
そして、ステップＳ４で、記憶手段にステップＳ２で記憶した受信波形以外の波形情報が記憶されているか判定する。ＮＯ（記憶手段にステップＳ２で記憶した受信波形以外の波形情報が記憶されていない）の場合には、ステップＳ５に進む。ＹＥＳ（記憶手段にステップＳ２で記憶した受信波形以外の波形情報が記憶されている）の場合には、ステップＳ１２に進む。始め（ｎ＝１の場合）は、ステップＳ１で記憶手段の内容をリセット（初期化）したので、ステップＳ２で記憶手段に記憶された受信波形以外には、記憶手段に波形情報は存在しない（ステップＳ４での判定がＮＯになる）ので、ステップＳ５に進む。
【００３３】
ステップＳ５では、記憶手段に記憶されている受信波形の中で、信号強度が最大になる第ｎ位置Ｐｎ（図１では、ｎ＝１の時はＰ１）を演算により検出する。
【００３４】
次に、ステップＳ６で、第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値以上であるかを判定する。ＹＥＳ（第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値以上である）の場合は、ステップＳ７に進む。ＮＯ（第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値以上でない）場合はステップＳ１３に進む。ここでは、ＹＥＳ（第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値以上である）の場合として、ステップＳ７に進む。
【００３５】
ステップＳ７では、第ｎ位置Ｐｎから時間的に直後の、信号強度が減少から増大に転ずる極小点Ｐａｎ（図１では、ｎ＝１の時はＰａ１）を演算により検出する。ただし、信号強度が減少から増大に転ずる極小点が検出されず、測定終了時間の位置を検出した場合は、測定終了時間の位置をＰａｎとする。
【００３６】
そして、ステップＳ８で、第ｎ位置Ｐｎから時間的に直前の、信号強度が減少から増大に転ずる極小点Ｐｂｎを演算により検出する。ただし、信号強度が減少から増大に転ずる極小点が検出されず、測定開始時間の位置を検出した場合は、測定開始時間の位置をＰｂｎ（図１では、ｎ＝１の時はＰｂ１）とする。
【００３７】
そして、ステップＳ９で、極小点Ｐａｎと極小点Ｐｂｎとの間の範囲Ｒｎ（図１では、ｎ＝１の時はＲ１で示した範囲）の受信波形を第ｎ波形Ｗｎ（図１では、ｎ＝１の時はＷ１）として記憶手段に記憶させる。ここで第ｎ波形Ｗｎは、一つの物体から反射した超音波に基づく波形とみなされるべきものである。ステップＳ６における所定の閾値は、このステップＳ９で外乱波形を記憶手段に記憶させることがない値に設定している。
【００３８】
そして、ステップＳ１０では、第ｎ波形Ｗｎの最大信号強度Ａｎ（第ｎ位置Ｐｎの信号強度）が「１」になるように、第ｎ波形Ｗｎを補正し、第ｎ補正波形Ｗｒｎを生成し、これを記憶手段に記憶する（図１では、ｎ＝１の時は、最大信号強度Ａ１、第１波形Ｗ１を補正して生成した波形は、破線で示した第１補正波形Ｗｒ１）。ここで、第ｎ波形Ｗｎの最大信号強度Ａｎが「１」になるように、第ｎ波形Ｗｎを補正するということは、第ｎ波形Ｗｎの全ての信号強度を、１／Ａｎ倍にすることを意味する。
【００３９】
そして、ステップＳ１１で、ｎをｎ＋１にする（ｎの値を１増加する）。そして、ステップＳ４に戻る。ここで、ｎが２以上の場合には、ステップＳ９で第ｎ波形Ｗｎが記憶手段に記憶されている。そのため、ステップＳ４における記憶手段にステップＳ２で記憶した受信波形以外の波形情報が記憶されているかの判定は、ＹＥＳ（記憶手段にステップＳ２で記憶した受信波形以外の波形情報が記憶されている）の場合になり、ステップＳ１２に進む。
【００４０】
ステップＳ１２では、ステップＳ１で記憶手段に記憶されている受信波形からステップＳ９で記憶手段に記憶された波形（第１〜（ｎ-１）波形Ｗ１〜Ｗ（ｎ−１））を除去する。そして、ステップＳ５に進む。
【００４１】
ただし、ｎが２以上の場合には、ステップＳ５で第ｎ位置Ｐｎを演算検出する対象である記憶手段に記憶された受信波形は、ステップＳ１２の処理を行なっているため、最初にステップＳ２で記憶された受信波形ではない。すなわち、ステップＳ２で記憶された受信波形からステップＳ９で記憶手段に記憶された波形（第１〜（ｎ-１）波形Ｗ１〜Ｗ（ｎ−１））以外の部分である。図１では、ｎ＝２の時には、全体の受信波形の中で、Ｒ１の範囲の第１波形Ｗ１以外の部分である
【００４２】
そして、演算検出された第ｎ位置Ｐｎ（図１では、ｎ＝２の時はＰ２）の信号強度が、所定の閾値以上であれば、ステップＳ６での判定がＹＥＳとなり、再びステップＳ７〜Ｓ１０の処理を行なう。図１では、ｎ＝２の時には、第２位置Ｐ２、極小点Ｐａ２、極小点Ｐｂ２を検出する。そしてＲ２で示す範囲（極小点Ｐａ２と極小点Ｐｂ２の間の範囲）の第２波形Ｗ２を記憶手段に記憶した後、第２波形Ｗ２の最大信号強度Ａ２（第２位置Ｐ２の信号強度）が「１」になるように第２波形Ｗ２を補正し第２補正波形Ｗｒ２を生成し、記憶手段に記憶する。すなわち、ステップＳ６で第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値以上でなくなるまで、すなわち、所定の閾値未満となるまでステップＳ４、Ｓ１２、Ｓ５〜Ｓ１１の処理を繰り返すことになる。
【００４３】
ステップＳ６で、第ｎ位置Ｐｎの信号強度が、所定の閾値未満になった場合はステップＳ１３に進む。
【００４４】
ステップ１３で、Ｎをｎ−１にする。そして、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、各受信素子についてステップＳ１０において補正・生成し、記憶手段に記憶した第１〜Ｎ補正波形Ｗｒ１〜ＷｒＮに基づき、対象物の空間形状を演算し、画像化を行なう。補正波形に基づき、対象物の方位を求める演算には遅延乗算を用いる。遅延乗算とは、特許文献１の段落０００２〜０００７に記載の遅延加算の説明において、遅延波形に対して加算ではなく乗算を行なうものである。ただし、特許文献１での説明では回路を使用して遅延加算を行なっているが、本実施形態ではプログラム的に遅延乗算を行なう。また、遅延乗算後の信号に基づき対象物までの距離を算出する方法は、遅延加算後の信号に基づき対象物までの距離を算出する方法（特許文献１参照）と同様である。得られた対象物の空間形状の情報に基づいて、対象物の空間形状の画像化を行なう方法としては、既存の技術（例えば、特開２００５−４９３０３号公報に記載の画像化方法）を用いる。画像化を行なった後、処理を終了する。
【００４５】
補正波形の最大値は、強い受信信号の物体の補正波形の最大値と同じ「１」になっている。そのため、補正波形を用いて遅延乗算を行なうと、弱い受信信号の物体であっても、遅延乗算後には強い受信信号の物体と同等の強度の信号が得られる。そのため、この信号に基づいて対象物の空間形状の画像を得ることができる。
【００４６】
図３に、超音波アレイセンサ１の１例を、模式的に示す。図３に示す超音波アレイセンサ１は、基板２と超音波発信素子３と８個の超音波受信素子４から構成されている。基板２、超音波発信素子３及び超音波受信素子４は既存のものを使用すればよい。
【００４７】
図４に、超音波画像化装置の構成を模式的に示す。超音波画像化装置は、超音波アレイセンサ１、ＡＤ変換手段５、演算手段６、記憶手段７、制御手段８、補正手段９、画像化手段１０および画像表示手段１１で構成されている。超音波アレイセンサ１については上述の通りである。ＡＤ変換手段５は、超音波アレイセンサ１で受信された受信信号をデジタルデータに変換する。演算手段６は、受信波形から第ｎ位置Ｐｎや極小点Ｐａｎや極小点Ｐｂｎの検出を行なう。記憶手段７は、ＡＤ変換手段５により、デジタルデータに変換された受信波形を記憶保持する。記憶手段７は、第ｎ波形Ｗｎ及び第ｎ補正波形Ｗｒｎを記憶保持する。制御手段８は、図２ステップＳ１で、記憶手段の内容をリセット（初期化）する。制御手段８は、第ｎ波形Ｗｎを記憶手段７に記憶させる。制御手段８は、第ｎ補正波形Ｗｒｎを記憶手段７に記憶させる。制御手段８は、図２ステップＳ４、Ｓ６における判定を行なう。制御手段８は、図２ステップ１２において、図２ステップＳ１で記憶された受信波形から図２ステップＳ９で記憶された波形を除去する。制御手段８は、図２のステップの進行の制御を行なう。補正手段９は、記憶手段７に記憶保持されている第１〜Ｎ波形Ｗ１〜ＷＮを補正して第１〜Ｎ補正波形Ｗｒ１〜ＷｒＮにする。画像化手段１０は、超音波受信素子４ごとの第１〜Ｎ補正波形Ｗｒ１〜ＷｒＮに基づいて、対象物の空間形状を演算する。画像表示手段１１は画像化手段１０が演算した対象物の空間形状を表示する。
【実施例】
【００４８】
図５に、図３に示した超音波アレイセンサ１を用いた実験の様子を模式的に示す。ただし、超音波アレイセンサ１以外の装置は、省略している。超音波アレイセンサ１の前方に、風船１〜３を固定配置した。座標系はＸＹＺ座標系で方向は図５に示した通りである。風船の座標は風船の中心を基準にして風船１が（０，０，１００）、風船２が（−６０，−２５，１００）、風船３が（６０，０，１３０）である（単位：ｃｍ、原点は超音波アレイセンサ１の中心）。風船の直径は３０ｃｍである。
【００４９】
図６に超音波受信素子４が受信した信号の受信波形と、この受信波形を本発明に係る超音波画像化方法により補正して生成した補正波形を示す。図６における８個のグラフは、超音波アレイセンサ１上に設置されている８個の超音波受信素子４のそれぞれが、１回の超音波の送信に対して受信した波形とその補正波形を示す。それぞれのグラフにおいて、太い実線の波形が元の受信波形であり、細い実線の波形が補正波形である。ただし、比較のため、風船１に対応する補正波形と元の受信波形が同じになるように、元の受信波形全体の信号強度を調整して表示している。
【００５０】
まず、比較のため、図６の元の受信波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表したものを図７に示す。図６の元の受信波形において、超音波アレイセンサ１の中心とＸ座標とＹ座標が同じであるため、風船１の信号強度は大きい。これに対して、風船２及び風船３の信号強度は風船１の信号強度に比較して小さい。遅延乗算を行なうと信号強度の差は大きくなるので、遅延乗算後は、風船２及び風船３の信号強度は、風船１の信号強度に比較して非常に小さくなる。そのため、図７には、風船１の遅延乗算後の信号しか表示されない。
【００５１】
これに対して、図６の補正波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表したものを図８に示す。図６に示した補正波形について、風船１〜３の補正波形の信号強度の最大値が「１」になっている。このため、遅延乗算後でも、風船２及び風船３の信号強度は、風船１の信号強度と同程度になる。従って、図８では、風船１だけでなく、風船２および風船３の遅延乗算後の信号も表示されている。
【００５２】
このように、風船２や風船３のように超音波受信素子で得られた信号の強度が弱い対象物であっても、超音波受信素子で得られた信号の受信波形の信号強度の最大値が風船１と同じ「１」になるように補正されて、遅延乗算後に風船１と同等の信号強度が得られる。従って、その遅延乗算後の信号に基づいて空間形状を画像化することが可能である。
【００５３】
更に、比較のために、図９に超音波受信素子４が受信した信号の受信波形と、この受信波形を公知である閾値による波形認識方法を用いて補正して生成した補正波形を示す。図９における８個のグラフは、超音波アレイセンサ１上に設置されている８個の超音波受信素子４のそれぞれが、１回の超音波の送信に対して受信した波形とその補正波形を示す。それぞれのグラフにおいて、太い実線の波形が元の受信波形であり、細い実線の波形が補正波形である。ただし、比較のため、風船１に対応する補正波形と元の受信波形が同じになるように、元の受信波形全体の信号強度を調整して表示している。
【００５４】
ここで、公知である閾値による波形認識方法とは、次の（１）〜（４）のステップを行なうものである。（１）受信波形の中で信号強度が最大の点を演算する。（２）（１）のステップで演算された点に対して、時間的に直前・直後の設定した閾値以下の点を検出する。（３）（２）のステップで検出された２つの点の間の波形を１つの物体からの波形として記憶する。（４）（３）のステップで記憶した波形を除いて、（１）〜（３）のステップを繰り返し、（１）のステップで演算された点の信号強度が設定値以下になれば終了する。
【００５５】
補正は、（３）のステップで記憶したそれぞれの波形の信号強度の最大値が「１」になるように行なった（本発明に係る実施形態と同様の補正）。
【００５６】
しかしながら、図９において、補正波形の最大信号強度が「１」未満のものがある（図９において（ａ）で示す）。また、図９において、元の受信波形で物体からの受信波形が存在しないところに補正波形が生じているところがある（図９において（ｂ）で示す）。
【００５７】
さらに、図９の補正波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表したものを図１０に示す。図１０では、風船２の遅延乗算後の信号が表示されていない。これは、図９の補正波形において、風船２の補正波形の最大信号強度が「１」未満のものがあるためである（図９の（ａ）参照）。
【００５８】
このように、公知である閾値による波形認識方法を用いた補正では、本発明に係る超音波画像化方法による補正と同等の精度が得られない。
【００５９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されること無く、種々の変形が可能であり、例えば、前記実施形態では、画像化のための演算に遅延乗算を用いたが、画像化のための演算に遅延加算を用いることも可能であり、その場合には遅延加算の前でなく遅延加算後の波形に補正を行なうことも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、第１〜第Ｎ波形Ｗ１〜ＷＮは、元の受信波形の中で最大値が大きいものから小さいものの順に検出して記憶手段に記憶するようにしているが、これとは反対に、小さいものから大きいものの順に検出して記憶手段に記憶するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、第ｎ波形Ｗｎを最大信号強度Ａｎが「１」になるように補正しているが、第１波形Ｗ１の最大信号強度Ａ１が「１」になるように受信波形全体の強度を最初に設定しておき、他の第２〜第Ｎ波形Ｗ２〜ＷＮについて、最大信号強度Ａ２〜ＡＮが「１」になるように補正（増幅）してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】対象物体に反射した超音波を超音波受信素子により受信した時に得られる信号の波形の１例を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る超音波画像化方法の手順をフローチャートで示した図である。
【図３】超音波アレイセンサの１例を、模式的に示す図である。
【図４】超音波画像化装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】超音波アレイセンサを用いた実験の様子を模式的に示す図である。
【図６】補正波形と元の受信波形とを示す図である。
【図７】図６の元の受信波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表した図である。
【図８】実施例に係る図６の補正波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表した図である。
【図９】公知の方法による補正波形と元の受信波形とを示す図である。
【図１０】図９の補正波形に基づいて遅延乗算して得られた信号強度をＸＹ座標平面上に濃淡で表した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    超音波アレイセンサ
２    基板
３    超音波発信素子
４    超音波受信素子
５    ＡＤ変換手段
６    演算手段
７    記憶手段
８    制御手段
９    補正手段
１０  画像化手段
１１  画像表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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