(57)【要約】【課題】ユーザ操作を三次元的に受け付ける超音波診断装置を提供する。【解決手段】３Ｄ操作デバイス２０は、静電容量に基づいて表面上のユーザの指の動きを検出するトラックパッドと、そのトラックパッドの下側に敷かれて、ユーザによる操作の圧力を検出する感圧ゴムによって構成されている。トラックパッドによって、３Ｄ操作デバイス２０の表面上の二次元的な指の移動、つまり操作座標系のｘｙ平面内の二次元的な操作量が検出され、また、感圧ゴムによって、トラックパッドの奥行方向の操作量、つまり操作座標系のｚ方向の操作量が検出される。これら、操作座標系のｘｙｚ方向の各々の操作量が、図示されたモニタ座標系のＸＹＺ方向の各々に対応付けられる。モニタ座標系のＸＹ平面は、モニタ１８の表面に対応しており、モニタ座標系のＺ方向は、モニタ１８の表面に対して略垂直な方向に対応している。【選択図】図１
2008136701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波することによりエコー信号を得る送受波部と、
エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部と、
超音波画像の画像データに基づいて表示画像を形成する表示画像形成部と、
表示画像の表示態様を変化させるためのユーザ操作を受け付ける操作デバイスと、
を有し、
前記操作デバイスは、
ユーザにより接触的に操作されるパッドと、
ユーザによる操作の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
パッドを介してパッド面上の二次元的な操作量を検出し、圧力センサを介してパッド面に対して略垂直な奥行方向の操作量を検出することにより、ユーザ操作を三次元的に検出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記操作デバイスは、前記パッドとして、静電容量に基づいてパッド面上のユーザの指の動きを検出する静電パッドを備え、
静電パッドによって検出される静電容量の変化に基づいてユーザの指の接触本数を検出することにより、指の接触本数に応じて、前記奥行方向の操作量の向きを判断する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、超音波診断装置の操作デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置は、ユーザ操作を受け付ける操作デバイスとして、例えば、トラックボール、マウス、キーボード、タッチパネルなどを備えている。特に、超音波診断装置によって形成される三次元画像をモニタ上で移動させる場合や回転させる場合には、トラックボールまたはマウスなどのポインティングデバイスが利用されている。
【０００３】
ちなみに、超音波診断装置以外の分野においても操作デバイスに関する様々な技術が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４１１０２号公報
【特許文献２】特開２００５−５０１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超音波診断装置によって形成される三次元画像は、本来的には三次元的な情報を備えているものの、二次元的な表示機能を備えたモニタなどに表示される。そして、従来のトラックボールやマウスなどの操作デバイスは、二次元的なモニタなどに対応して、二次元的なユーザ操作に適した構成となっている。
【０００６】
そのため、例えば、モニタ上で三次元画像の表示態様を変化させる場合、例えば、三次元画像をモニタ表面に対する奥行方向に移動させたい場合などには、従来の二次元的な操作デバイスでは、ユーザの意図を直接的に移動に反映させることが難しかった。
【０００７】
このような背景において、本願の発明者は、超音波診断装置の新しい操作デバイスについて研究開発を重ねてきた。
【０００８】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、ユーザ操作を三次元的に受け付ける超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、超音波を送受波することによりエコー信号を得る送受波部と、エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部と、超音波画像の画像データに基づいて表示画像を形成する表示画像形成部と、表示画像の表示態様を変化させるためのユーザ操作を受け付ける操作デバイスと、を有し、前記操作デバイスは、ユーザにより接触的に操作されるパッドと、ユーザによる操作の圧力を検出する圧力センサと、を備え、パッドを介してパッド面上の二次元的な操作量を検出し、圧力センサを介してパッド面に対して略垂直な奥行方向の操作量を検出することにより、ユーザ操作を三次元的に検出することを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、パッドは、例えばユーザが指やペン状の器具を使って表面をなぞることにより、接触的に操作される。上記構成によれば、パッド面上の二次元的な操作に加えて、パッド面に対する奥行方向の操作も可能となる。例えば、奥行方向の操作をモニタ表面に対する奥行方向の移動や回転などに対応付けることが可能になる。
【００１１】
望ましい態様において、前記操作デバイスは、前記パッドとして、静電容量に基づいてパッド面上のユーザの指の動きを検出する静電パッドを備え、静電パッドによって検出される静電容量の変化に基づいてユーザの指の接触本数を検出することにより、指の接触本数に応じて、前記奥行方向の操作量の向きを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、ユーザ操作を三次元的に受け付ける超音波診断装置が提供される。例えば、本発明の好適な態様により、操作デバイスが備えるパッド面上の二次元的な操作に加えて、パッド面に対する奥行方向の操作も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１は、本発明に係る超音波診断装置のモニタ１８と操作テーブル４０を示す図である。
【００１５】
操作テーブル４０上には、ユーザが本超音波診断装置を操作するための各種ユーザ操作デバイスが配置されている。ユーザは、例えば、キーボード４２を利用して文字や数字などを入力し、また、ダイヤル４４やスイッチ４６などを利用して装置に対する設定操作を行う。
【００１６】
本実施形態においては、さらに、操作テーブル４０上に３Ｄ操作デバイス２０が設けられている。この３Ｄ操作デバイス２０は、例えば、モニタ１８に表示される三次元の超音波画像１９の表示態様を変化させるためのユーザ操作を受け付ける。つまり、例えば、超音波画像１９をモニタ１８の表面に沿って上下左右に移動させる場合や、超音波画像１９をモニタ１８の表面に対して垂直方向に移動させる場合や、超音波画像１９を回転させる場合などに、３Ｄ操作デバイス２０が利用される。
【００１７】
３Ｄ操作デバイス２０は、ユーザ操作を三次元的に受け付けることができる。３Ｄ操作デバイス２０は、静電容量に基づいて表面上のユーザの指の動きを検出するトラックパッドと、そのトラックパッドの裏面側（下側）に敷かれて、ユーザによる操作の圧力を検出する感圧ゴムによって構成されている。
【００１８】
そして、トラックパッドによって、３Ｄ操作デバイス２０の表面上の二次元的な指の移動、つまり、図示された操作座標系のｘｙ平面内の二次元的な操作量が検出され、また、感圧ゴムによって、トラックパッドの面に対して略垂直な奥行方向の操作量、つまり、図示された操作座標系のｚ方向の操作量が検出される。
【００１９】
これら、操作座標系のｘｙｚ方向の各々の操作量が、図示されたモニタ座標系のＸＹＺ方向の各々に対応付けられる。モニタ座標系のＸＹ平面は、モニタ１８の表面に対応しており、モニタ座標系のＺ方向は、モニタ１８の表面に対して略垂直な方向（モニタ１８の奥行方向）に対応している。
【００２０】
図２は、本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。２Ｄアレイ振動子１０は、複数の振動素子によって構成される。２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子は、例えば、格子状に配置され、送受信部１２によって制御されて超音波ビームを三次元的に走査する。
【００２１】
送受信部１２は、２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子の各々に対して送信信号を出力する。これにより、送信ビームが形成される。また、送受信部１２は、複数の振動素子の各々から得られる受信信号を受信処理する。これにより、受信ビームが形成される。このように、送受信部１２は、送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマとして機能する。
【００２２】
超音波画像形成部１４は、送受信部１２によって得られたエコーデータ（受信処理後の受信信号）に基づいて、三次元の超音波画像を形成する。例えば、超音波ビームを三次元的に走査することによって得られるボリューム空間内のエコーデータに基づいて、対象組織を三次元的に表示したボリュームレンダリング画像が形成される。もちろん、超音波画像形成部１４によって、ボリュームレンダリング画像とは異なる画像形成処理の三次元画像が形成されてもよい。
【００２３】
表示画像形成部１６は、超音波画像形成部１４において形成された三次元超音波画像（画像データ）に基づいて表示画像を形成する。こうして形成された表示画像がモニタ１８に表示される。
【００２４】
３Ｄ操作デバイス２０は、トラックパッド２２と感圧ゴム２４によって構成されている。トラックパッド２２は、例えば、略矩形状の表面（図１の操作座標系のｘｙ平面に対応）を備えており板状に形成される。トラックパッド２２内には、ｘｙ平面に沿って格子状に複数の電極線が設けられている。そして、これら複数の電極線によって検出される静電容量に基づいて、トラックパッド２２上にユーザの指が接触したことや、指の位置などが検出される。
【００２５】
感圧ゴム２４は、トラックパッド２２と略同形の板状の部材であり、トラックパッド２２の下面側に設置される。感圧ゴム２４は、その表面上に及ぼされる圧力を検出する。つまり、ユーザの指の圧力がトラックパッド２２を介して感圧ゴム２４に伝えられる。こうして、感圧ゴム２４は、トラックパッド２２の表面に対して略垂直な方向（図１の操作座標系のｚ方向）の圧力を検出する。
【００２６】
ｘｙエンコーダ２６は、トラックパッド２２によって検出された静電容量に基づいて、トラックパッド２２上におけるユーザの指の接触位置や指の移動量などを算出する。つまり、操作座標系のｘｙ平面内における接触位置や移動量などを算出する。ｚエンコーダ２８は、感圧ゴム２４から出力される信号に基づいて、ユーザの指による圧力値を算出する。つまり、操作座標系のｚ方向の接触圧力を算出する。
【００２７】
なお、ユーザの指に換えて、ペン状の指示器具を利用して、３Ｄ操作デバイス２０が操作されてもよい。
【００２８】
制御部３０は、ｘｙエンコーダ２６によって算出されたｘｙ平面内における移動量や、ｚエンコーダ２８によって算出されたｚ方向の圧力値に基づいて、モニタ座標系（図１参照）の各軸方向に対応した操作量を算出する。つまり、操作座標系のｘｙｚ方向の各々の操作量が、モニタ座標系のＸＹＺ方向の各々に対応付けられる。
【００２９】
こうして、ユーザ操作が三次元的に検出され、そして、算出した各軸方向の操作量に応じて表示画像形成部１６が制御され、モニタ１８に表示される超音波画像（図１の符号１９）の表示位置や回転角度などの表示態様が変更される。
【００３０】
例えば、トラックパッド２２によって検出される操作座標系のｘｙ方向の位置や移動量に基づいて、モニタ１８の表面、つまりモニタ座標系のＸＹ平面内における三次元超音波画像の位置が変更される。また、感圧ゴム２４によって検出される操作座標系のｚ方向の圧力値に基づいて、モニタ座標系のＺ方向に関する三次元超音波画像の位置が変更される。なお、操作座標系のｘｙｚ方向の操作量に応じて、三次元超音波画像をモニタ座標系内で回転させてもよい。
【００３１】
図３は、本実施形態における操作量の検出処理を説明するためのフローチャートである。以下、図３に示すフローチャートを各ステップごとに説明する。なお、既に図１および図２に示した部分（構成）については、図１および図２の符号を利用して説明する。
【００３２】
まず、制御部３０は、トラックパッド２２が操作されたか否かを確認する（Ｓ３０１）。例えば、トラックパッド２２の静電容量の変化に基づいて、ユーザの指や指示器具がトラックパッド２２に接触したか否かが判断される。トラックパッド２２が操作されていなければ、操作が行われるまで確認を繰り返す。
【００３３】
トラックパッド２２が操作されると、制御部３０は、ＸＹレジスタ処理を行う（Ｓ３０２）。つまり、制御部３０は、ｘｙエンコーダ２６によって算出された操作座標系のｘｙ平面内における接触位置や移動量などに基づいて、モニタ座標系のＸＹ平面内における三次元超音波画像の位置に対応したレジスタを更新する。これにより、モニタ座標系のＸＹ平面内における三次元超音波画像の位置が決定される。
【００３４】
次に、制御部３０は、Ｚ値変換係数を初期化して、Ｚタイマーをリセットする（Ｓ３０３）。さらに、トラックパッド２２の静電容量に基づいて、トラックパッド２２を操作しているユーザの指の本数が確認される（Ｓ３０４、Ｓ３０６）。
【００３５】
ユーザの指の本数が１本であれば、Ｚ軸方向の向きを示すＺｄｉｒが「＋１」に設定される（Ｓ３０５）。また、ユーザの指の本数が２本以上であれば、Ｚ軸方向の向きを示すＺｄｉｒが「−１」に設定される（Ｓ３０７）。なお、操作本数が１本でもなく、２本以上でもなければ、Ｓ３０６からＳ３０１に戻って、トラックパッド２２の操作が再確認される。
【００３６】
Ｓ３０５またはＳ３０７においてＺ軸方向の向きが設定されると、制御部３０は、ｚエンコーダ２８から圧力値を取得し（Ｓ３０８）、圧力値などに基づいてＺ軸方向のレジスタ値Ｚの値を算出して（Ｓ３０９）、算出されたレジスタ値ＺによってＺレジスタを更新する（Ｓ３１０）。レジスタ値Ｚは、更新前の値Ｚに対してｄＺを加えることにより更新される。
【００３７】
なお、Ｓ３０９において利用されるｄＺの値は「ｄＺ＝Ｚｄｉｒ×圧力値×変換係数」である。ここで、ＺｄｉｒはＺ軸方向の向きを示す値であり、Ｓ３０５またはＳ３０７において「＋１」または「−１」に設定されている。つまり、Ｚ軸方向の向きに応じてｄＺの符号が決定される。また、圧力値はｚエンコーダ２８から得られる値であり、Ｚ値変換係数はＳ３０３において初期化される係数である。
【００３８】
Ｓ３１０においてＺレジスタが更新されることにより、モニタ座標系のＺ方向に関する三次元超音波画像の位置が決定される。なお、Ｓ３０９におけるｄＺの算出の際に、Ｚ軸方向の向き（Ｚｄｉｒ）が反映されているため、例えば、Ｚｄｉｒが「＋１」であれば、モニタ座標系のＺ軸の正方向側に超音波画像が移動し、また、Ｚｄｉｒが「−１」であれば、モニタ座標系のＺ軸の負方向側に超音波画像が移動する。
【００３９】
Ｚレジスタが更新されると、制御部３０は、ユーザによるトラックパッド２２を押す操作が継続しているか否かを確認する（Ｓ３１１）。トラックパッド２２が押されていなければ、Ｓ３０１に戻り、トラックパッド２２の操作が再確認される。
【００４０】
トラックパッド２２が押され続けている場合、制御部３０は、Ｚタイマーを更新し（Ｓ３１２）、さらに、ｚエンコーダ２８から得られる圧力値が所定値以上であるか否かを確認する（Ｓ３１３）。そして、圧力値が所定値以上であれば、更新されたＺタイマー値に応じて変換係数が増加されて（Ｓ３１４）、Ｓ３０８以降の処理が再び実行される。
【００４１】
このように、トラックパッド２２を押す操作が所定の圧力値以上で継続されている場合には、Ｓ３１４において変換係数が増加されるため、Ｓ３０９におけるｄＺの値も増加することになり、Ｚ軸方向に関する画像の移動や回転に加速が生じる。なお、Ｓ３１３において圧力値が所定以上でなければ、変換係数が増加されることなく、Ｓ３０８以降の処理が再び実行される。これにより、例えば、Ｚ軸方向に関する画像の移動や回転を一定の速度で行うこともできる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る超音波診断装置のモニタと操作テーブルを示す図である。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態における操作量の検出処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１４  超音波画像形成部、１６  表示画像形成部、２０  ３Ｄ操作デバイス、２２  トラックパッド、２４  感圧ゴム、３０  制御部。
【図１】
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【図２】
2008136701.tif 000004
【図３】
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