(57)【要約】【課題】診断位置を直観的に確認することができるようにする。【解決手段】複数の簡易表示画像は、診断対象物を表す円を囲むように、３次元に歪曲させて表示される。簡易表示画像の位置は、超音波プローブの角度センサから検出される角度情報を基に求められる。すなわち、複数の簡易表示画像は、超音波プローブの回転操作（角度センサから得られる角度）と連動して（連動した位置に）、生成されて表示される。本開示は、例えば、超音波画像を撮影するプローブからの信号から、超音波画像を生成し、表示する画像処理システムに適用することができる。【選択図】図１６
2013208413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる表示制御部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、超音波診断の診断対象を囲む位置に配置して表示させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像が前記超音波診断の診断対象を囲む円周を、前記超音波診断の診断対象の大きさと連動させて表示させる
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記表示制御部は、前記超音波診断の診断対象の画像と、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置される複数の簡易表示画像とを重畳して表示させる
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、３次元に歪曲させた位置に配置して表示させる
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像生成部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度に基づいて、複数の簡易表示画像を生成する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が大きい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を広く表示させる
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が小さい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を狭く表示させる
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記プローブは、ビーム方向と直交する角度で設けられた支持部と、
前記プローブと前記支持部の間に設けられた回転機構と、
前記回転機構による前記プローブの回転操作をサポートするガイドと
をさらに備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
画像処理装置が、
プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成し、生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像処理装置および方法に関し、特に、診断位置を直観的に確認することができる画像処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像の撮影を行う超音波装置においては、診断（観察）対象物の画像と超音波画像とを並べて表示して、超音波画像が診断対象物のどこにあたるかをおおまかに表示することは、従来から存在していた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超音波プローブの位置もしくは移動を検出し、検出した超音波プローブの位置もしくは移動に基づき、被検体の検査部位における超音波プローブの軌跡を表現することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波装置において、実際に、診断対象物との位置関係を操作と連動させて、診断対象物との位置関係を正確にとりながら表示させるものがなかった。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、診断位置を直観的に確認することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面の画像処理装置は、プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる表示制御部とを備える。
【０００８】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、超音波診断の診断対象を囲む位置に配置して表示させることができる。
【０００９】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像が前記超音波診断の診断対象を囲む円周を、前記超音波診断の診断対象の大きさと連動させて表示させることができる。
【００１０】
前記表示制御部は、前記超音波診断の診断対象の画像と、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置される複数の簡易表示画像とを重畳して表示させる。
【００１１】
前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、３次元に歪曲させた位置に配置して表示させることができる。
【００１２】
前記画像生成部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度に基づいて、複数の簡易表示画像を生成することができる。
【００１３】
前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が大きい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を広く表示させることができる。
【００１４】
前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が小さい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を狭く表示させることができる。
【００１５】
前記プローブは、ビーム方向と直交する角度で設けられた支持部と、前記プローブと前記支持部の間に設けられた回転機構と、前記回転機構による前記プローブの回転操作をサポートするガイドとをさらに備えることができる。
【００１６】
本開示の一側面の画像処理方法は、画像処理装置が、プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成し、生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる。
【００１７】
本開示の一側面においては、プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像が生成される。そして、生成された複数の簡易表示画像が、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示される。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、診断位置を直観的に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本技術を適用した超音波プローブの外観の構成例を示す図である。
【図２】超音波プローブの動作について説明する図である。
【図３】超音波プローブの動作について説明する図である。
【図４】超音波プローブの動作について説明する図である。
【図５】超音波プローブの動作について説明する図である。
【図６】本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。
【図７】本技術を適用した超音波プローブのさらに他の外観の構成例を示す図である。
【図８】本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。
【図９】本技術を適用した超音波プローブのさらに他の外観の構成例を示す図である。
【図１０】ボールジョイントの回転方向について説明する図である。
【図１１】プローブにおける治具の有用性を示す図である。
【図１２】本技術を適用した画像処理システムの構成例を示すブロック図である。
【図１３】画像処理システムの撮影処理を説明するフローチャートである。
【図１４】画像処理システムの簡易表示画像群生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図１５】画像処理システムの簡易表示画像群生成処理の他の例を説明するフローチャートである。
【図１６】簡易表示画像群およびその仮想空間配置の例を示す図である。
【図１７】簡易表示画像群の例を示す図である。
【図１８】簡易表示画像群の例を示す図である。
【図１９】簡易表示画像群の例を示す図である。
【図２０】仮想空間配置の例を示す図である。
【図２１】本技術を適用した超音波プローブの他の構成例を示す図である。
【図２２】アレイ振動子の画像面を説明する図である。
【図２３】超音波プローブ内の音響レンズについて説明する図である。
【図２４】音響レンズのｘ軸方向への影響を説明する図である。
【図２５】音響レンズのｚ軸方向への影響を説明する図である。
【図２６】画像処理システムにおけるプローブの移動量の算出を説明する図である。
【図２７】本技術の２次元アレイプローブへの適用を説明する図である。
【図２８】本技術を適用した画像処理システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図２９】受信側処理を行う場合のプローブユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３０】送信側処理を行う場合のプローブユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３１】プローブユニットの超音波受信処理の例を説明するフローチャートである。
【図３２】受信表示装置の受信表示処理の例を説明するフローチャートである。
【図３３】プローブユニットの超音波送信処理の例を説明するフローチャートである。
【図３４】画像処理システムの撮影の前処理の例を説明するフローチャートである。
【図３５】画像処理システムの撮影処理の例を説明するフローチャートである。
【図３６】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（超音波プローブ）
２．第２の実施の形態（画像処理システム）
３．第３の実施の形態（ユーザインターフェイス）
４．第４の実施の形態（超音波プローブの他の構成）
５．第５の実施の形態（画像処理システムの他の構成）
６．第６の実施の形態（コンピュータ）
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
[超音波プローブの外観の構成例]
図１は、本技術を適用した超音波プローブの外観の構成例を示す図である。図１のＡは、超音波プローブの側面図であり、図１のＢは、図１のＡに示される超音波プローブを上側から見た超音波プローブの上面図であり、図１のＣは、図１のＡに示される超音波プローブを左側から見た超音波プローブの正面図である。
【００２２】
図１の例において、超音波プローブ１１は、プローブ（本体）２１、台座２２、回転軸２３、持ち手２４、ガイド２５、および接合部２６を含むように構成されている。なお、図１の例の超音波プローブ１１は、診断対象である指などの比較的細いものの周囲を回すために都合のよい構造とされる。
【００２３】
プローブ２１は、例えば、セクタプローブで構成されるが、他の構造のプローブであってもよい。プローブ２１は、センサ面上に、診断対象物と接触する柔軟な部材で形成される接触部２１ａを有している。プローブ２１は、例えば、図１のＣにおける接触部２１ａの上下方向に振動子が並んで構成されている。
【００２４】
プローブ２１の下には、角度センサ（後述する図１２の角度センサ２４１）を内蔵した台座２２と、その角度センサに取り付けられた回転機構である回転軸２３、および持ち手２４が設けられている。回転軸２３とプローブ２１は、例えば、接合部２６で固定されているが、この固定方法は限定されない。
【００２５】
角度センサの代わりに地軸センサや加速度センサを付けることも可能であるが、この角度センサを取り付けることで、プローブ２１の回転の角度情報を、地軸センサや加速度センサよりも正確に取得することができる。
【００２６】
回転軸２３は、超音波プローブ１１が、例えば、指の周りを回転する際に、回転軸２３（ビーム方向に対して直交する軸β）を中心に超音波プローブ１１が、図１のＣにおける接触部２１ａの左右方向に回転するようにプローブ２１と持ち手２４の間に設けられている。持ち手は、被撮影者が操作するための支持部である。回転軸２３と持ち手２４は、プローブ２１のセンサ面の中心軸αの先が指すビーム方向に対して直交する角度で設けられている。これにより、プローブ２１を、人の手を介さずに安定して診断対象物のまわりを回転させることができる。
【００２７】
なお、本明細書において、この直交する角度という定義は、厳密な９０度だけではなくて、この操作機能を持つ角度であれば、それも含む。ただ、現実的には、９０度で行うのが好適である。
【００２８】
また、プローブ２１の側面（図１のＣにおける接触部２１ａの左側）には、超音波プローブ１１の回転時に、プローブ２１の超音波ビームが常に診断対象物に対して鉛直方向から送出されるように回転操作をサポートするガイド２５が設けられている。ガイド２５は、パネルなどで構成され、ガイド２５とプローブ２１のセンサ面と同じ平面γとが直角をなすようにプローブ２１および接合部２６に設けられている。なお、本明細書において、この直角という定義は、中心軸をずらさず、しっかり当る機能で、かつ、操作感を損ねるものでなければ、９０度である必要はない。
【００２９】
例えば、点線に示される指などの診断対象物を、センサ面上の接触部２１ａとガイド２５とに当てて、白い矢印に示される方向に、すなわち、センサ面とは逆方向に回転させる。このようにすることで、センサ面上の接触部２１ａとガイド２５とが診断対象物を固定するので、常に超音波ビームがほぼ垂直に診断対象物にあたるように、点線で示されるような円筒形の診断対象物の周囲を安定的に回転させることができる。
【００３０】
なお、ガイド２５を白い矢印に示される方向と逆方向に回すことも可能であるが、診断対象物がセンサ面上の接触部２１ａとガイド２５とに対して浮く可能性が生じるため、白い矢印に示される方向に回すことが好適である。
【００３１】
なお、図１の例においては、センサ面（と同じ平面γ）が診断対象物に接触していないように示されているが、実際には、接触部２１ａと診断対象物に弾力があり、さらに、診断時にはジェルを塗布して撮影を行うので、センサ面と診断対象物とが密着状態となる。このことは、以降の図においても同様である。
【００３２】
[超音波プローブの動作]
次に、図２乃至図５を参照して、超音波プローブ１１の回転動作について説明する。なお、図２乃至図５の例においては、持ち手２４を持つ被撮影者の手は省略されている。
【００３３】
以下、回転動作として説明するが、回転しながら撮影も行われる。超音波プローブ１１の回転動作については、その開始位置は、診断対象物の所定位置（例えば、図２に示される指の背など）に予め設定されている。
【００３４】
被撮影者は、図２に示されるように、開始位置である指の背にプローブ２１のセンサ面上の接触部２１ａとガイド２５を当てて、撮影を開始し、図中、奥行き方向に、超音波プローブ１１を回転させ、指の周りを一周させる。
【００３５】
すなわち、プローブ２１は、図２に示される指の背、図３に示される指の左側面、図４に示される指の腹、および図５に示される指の右側面の順に通過しながら、その超音波画像を撮影する。
【００３６】
この指の周りの回転操作の間、ガイド２５とプローブ２１のセンサ面上の接触部２１ａが指の表面を離れることなく、位置がずれることがない。したがって、超音波ビームを指に対して鉛直方向に送出させながら、安定して、超音波プローブ１１を回転させることができる。
【００３７】
[超音波プローブの他の外観の構成例]
図６は、本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。図６のＡは、超音波プローブの側面図であり、図６のＢは、図６のＡに示される超音波プローブを上側から見た超音波プローブの上面図であり、図６のＣは、図６のＡに示される超音波プローブを左側から見た超音波プローブの正面図である。
【００３８】
図６の例において、超音波プローブ５１は、プローブ（本体）２１、台座２２、回転軸２３、持ち手２４、およびガイド２５を含む点が、図１の超音波プローブ１１と共通している。超音波プローブ５１は、接合部２６が接合部６１に入れ替わった点が、図１の超音波プローブ１１と異なっている。
【００３９】
すなわち、図１に示される接合部２６は、プローブ２１に固定されていたが、図６に示される接合部６１は、ガイド２５とプローブ２１との間に隙間を空けることができるように、その長さが調整可能（可変）に形成されている。
【００４０】
この接合部６１により、ガイド２５とプローブ２１のセンサ面の中心軸αとの距離が、診断対象物の半径と等しくなるようにガイド２５をプローブ２１に設けることができる。すなわち、プローブ２１のセンサ面の中心軸αと、診断対象物の中心位置とが等しくなるように、ガイド２５をプローブ２１に設けることができる。
【００４１】
これにより、点線で示すような太めの円筒形の診断対象物にも対応可能となる。
【００４２】
すなわち、図１の場合と同様に、点線に示される肘関節などの診断対象物を、センサ面上の接触部２１ａとガイド２５とに当てて、白い矢印に示される方向、すなわち、センサ面とは逆方向に回転させる。このようにすることで、太めの円筒形であっても、センサ面上の接触部２１ａとガイド２５とが診断対象物を固定することができる。したがって、常に超音波ビームがほぼ垂直に診断対象物にあたるように、点線で示されるような円筒形の診断対象物の周囲を安定的に回転させることができる。
【００４３】
[超音波プローブの他の外観の構成例]
図７は、本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。図７のＡは、超音波プローブの側面図であり、図７のＢは、図７のＡに示される超音波プローブを上側から見た超音波プローブの上面図であり、図７のＣは、図７のＡに示される超音波プローブを左側から見た超音波プローブの正面図である。
【００４４】
図７の例において、超音波プローブ８１は、プローブ（本体）２１、台座２２、回転軸２３、持ち手２４、および接合部２６を含む点が、図１の超音波プローブ１１と共通している。超音波プローブ８１は、ガイド２５がガイド９１に入れ替わった点が、図１の超音波プローブ１１と異なっている。
【００４５】
すなわち、ガイド９１は、プローブ２１のセンサ面と同じ面のプローブ２１の移動方向（回転方向）側に、プローブ２１のセンサ面の中心軸αの先が指すビーム方向と直交する角度で設けられる。なお、進む方向１面のガイドであってもよいが、図７のＢに示されるように、進む方向（図中上方向）だけでなく、逆方向（図中下方向）にも伸びた構成が、より回転が安定化しやすい。また、本明細書において、この直交する角度という定義は、厳密な９０度だけではなくて、超音波ビームがほぼ垂直に診断対象物にあたるような可能な角度であれば、それも含む。ただ、現実的には、９０度が好ましい。
【００４６】
なお、図７の例においては、ガイド９１は、進む方向と逆方向との長さが等しく示されているが、進む方向のガイドの方が、逆方向のガイドよりも長くしてもよい。
【００４７】
ここで、上述した図１の超音波プローブ１１および図６の超音波プローブ５１の構成では、実際には、診断対象物の断面が真円に近い場合に効果が高いが、手首や肘などのように、診断対象物の断面が楕円形状の場合には、適用が困難である。したがって、診断対象物の断面が楕円形状の場合には、図７の超音波プローブ８１の構成が適している。
【００４８】
図７の例の場合、点線に示される肘関節などの診断対象物を、ガイド９１（センサ面上の接触部２１ａを含む）に当てて、白い矢印に示される方向に回転させる。このようにすることで、楕円形状の円筒形であっても、ガイド９１が診断対象物を固定するので、常に超音波ビームがほぼ垂直に診断対象物にあたるように、点線で示されるような楕円筒形の診断対象物の周囲を安定的に回転させることができる。
【００４９】
なお、図７の例においては、ガイド９１（センサ面）と診断対象物が接触していないように示されているが、実際には、接触部２１ａと診断対象物に弾力があり、さらに、診断時にはジェルを塗布して撮影を行うので、ガイド９１と診断対象物とは密着状態となる。
【００５０】
[超音波プローブの他の外観の構成例]
図８は、本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。図８のＡは、超音波プローブの側面図であり、図８のＢは、図８のＡに示される超音波プローブを上側から見た超音波プローブの上面図であり、図８のＣは、図８のＡに示される超音波プローブを左側から見た超音波プローブの正面図である。
【００５１】
図８の例において、超音波プローブ１１１は、プローブ（本体）２１、台座２２、回転軸２３、持ち手２４、接合部２６、およびガイド９１を含む点が、図７の超音波プローブ８１と共通している。超音波プローブ１１１は、プローブ２１に移動量センサ１２１が追加された点が、図７の超音波プローブ８１と異なっている。
【００５２】
すなわち、図８の例において、プローブ２１の下、ガイド９１上に、移動量センサ１２１が設けられている。なお、移動量センサ１２１の設置位置は、この位置に限定されない。移動量センサ１２１は、例えば、光学式のマウスなどに用いられる光学式の移動量センサで構成され、超音波プローブ１１１の回転以外の横滑りなど、体表面上の移動量を検出する。
【００５３】
超音波プローブ１１１において、診断対象物が楕円筒形などの場合には、回転以外にも横滑りなどの動作が行われる。上述した超音波プローブ１１、５１、および８１においては、角度センサのみが備えられていたが、この条件で、３次元ボリュームを再構成するためには、円周上を等速度で動かすという制約が必要となる。
【００５４】
超音波プローブ１１１の場合、移動量センサ１２１を設けることにより、この制約をなくすことができる。
【００５５】
なお、図８の例においては、図７の超音波プローブ８１に移動量センサ１２１を設けた例を説明したが、もちろん、図１の超音波プローブ１１または図６の超音波プローブ５１などの他の構成の超音波プローブに設けることも可能である。
【００５６】
[超音波プローブの他の外観の構成例]
図９は、本技術を適用した超音波プローブの他の外観の構成例を示す図である。図９のＡおよび図９のＢは、超音波プローブの接合部２６より下の側面図である。なお、図９の例においては、持ち手部分にフォーカスするため、接合部２６より上の各部の図示は省略されている。
【００５７】
図９の例において、超音波プローブ１４１は、プローブ（本体）２１、台座２２、回転軸２３、ガイド２５、および接合部２６を含む点が、図１の超音波プローブ１１と共通している。超音波プローブ１４１は、持ち手２４が持ち手１５１に入れ替わった点が、図１の超音波プローブ１１と異なっている。
【００５８】
図９の例においては、持ち手１５１は、ボールジョイント１５２を有する補助操作部１５３を含むように構成されている。図９のＡに示されるように、持ち手１５１は、図１の持ち手２４と同様に、プローブ２１の超音波ビーム方向に対してほぼ垂直に設けられる。さらに、持ち手１５１は、図９のＢに示されるように、ボールジョイント１５２により、プローブ２１の超音波ビーム方向に対して、補助操作部１５３に角度を持たせることができる。
【００５９】
なお、持ち手１５１を、図１の持ち手２４に、ボールジョイント１５２を有する補助操作部１５３を追加するように構成してもよい。また、この場合、ボールジョイント１５２を有する補助操作部１５３を着脱可能に構成してもよい。
【００６０】
図１の超音波プローブ１１が有する持ち手２４の操作性は、回転軸２３により柔軟になるが、角度センサで取得されるデータは、常にプローブ２１の回転角度であるため、持ちかえたりしてしまうと、おかしな動きになりやすい。そこで、ボールジョイント１５２を備えることで、例えば、肘や膝といった部位を測定する場合に、それらの部位の円周上にプローブ２１を回す手技を容易にすることができる。
【００６１】
なお、図１０に示されるように、既にある回転軸２３で、ビーム方向に対して直交する軸βに示されるＹ軸中心の回転角度を取得するため、超音波プローブ１１１の接合部２６より下にあるポールジョイント１５２においては、Ｙ軸回転は禁止される。したがって、ポールジョイント１５２においては、Ｘ軸回転とＺ軸回転のみの自由度のみが有されている。
【００６２】
また、図９および図１０の例においては、ボールジョイント１５２を用いるようにしたが、軸βに対して、補助操作部１５３に角度を持たせるものであれば、他のものでもよく、ボールジョイントに限定されない。
【００６３】
以上のように、プローブ２１に、上述したような複数の治具を少なくとも１つ後付けするだけで、関節周囲の画像を安定して撮影することができる。
【００６４】
図１１は、診断対象の部位別にまとめた、上述した構成の要素（治具）の有用性を示している。二重丸は、有用であることを示している。
【００６５】
回転角度センサは、手の指、手首、肘、肩、膝、胴周りに有用である。細関節用ガイド（例えば、図１のガイド２５）を有する構成は、手の指に有用である。すなわち、細関節用ガイドは、手の指に特化したガイドである。
【００６６】
太い関節用ガイド（例えば、図７のガイド９１）を有する構成は、手の指、手首、肘、膝、胴回りに有用である。なお、手の指に示された丸は、手の指に使えないこともないが、細関節用ガイドの方が有用であることを示している。
【００６７】
移動量センサは、手首、肘、膝、胴回りに有用である。ボールジョイントは、手首、肘、膝、胴回りに有用である。なお、手首には有用であるが、なくてもよい。
【００６８】
なお、リウマチの診断においては、足の指や肩、足首なども診断対象であるが、本技術において、これらの部位は対象外である。
【００６９】
以上のように、既存のプローブに、例えば、プローブ支持装置として、治具を取り付けるだけで実現することができる。
【００７０】
特に、治具として、角度センサが内蔵された回転軸を持った持ち手をプローブに直交させて付ける場合、円筒形の被写体の周囲を回るプローブの正確な角度を検出することができる。
【００７１】
さらに、治具として、ガイドを付ける場合、常に被写体に対して鉛直方向から超音波ビームの送受信を行うことができるとともに、被写体周囲を回しやすくなる。したがって、対象部位の３次元的構造を取得するための超音波画像を正確に、かつ、容易に取得することができる。
【００７２】
また、治具として、回転軸とは別にボールジョイントを設ける場合、操作感を向上させることができる。
【００７３】
次に、上述した超音波プローブを含む超音波処理装置としての画像処理システムの構成について、以下に説明する。上述したどの構成の超音波プローブを用いてもよいが、例として、図８の超音波プローブ１１１を用いて説明する。
【００７４】
＜第２の実施の形態＞
[画像処理システムの構成例]
図１２は、本技術を適用した画像処理システム２０１の構成例を示すブロック図である。
【００７５】
画像処理システム２０１は、超音波を用いて被写体の断面の少なくとも一部を示す断面画像を生成し、表示するシステムである。画像処理システム２０１は、例えば、超音波診断装置として、人の腹部等の各部位の断面の画像を撮影し、検査する場合に用いられる。
【００７６】
画像処理システム２０１は、図８の超音波プローブ１１１、画像処理装置２１２、記録装置２１３ａ乃至２１３ｄ、および、ディスプレイ２１４を含むように構成される。
【００７７】
超音波プローブ１１１は、超音波送受信部２２１および検出部２２２を含むように構成される。
【００７８】
超音波送受信部２２１は、例えば、超音波プローブ１１１の先端に設けられ、画像処理装置２１２の超音波制御部２５１の制御の下に超音波の送受信を行う。超音波送受信部２２１は、超音波発生装置２３１および超音波受信装置２３２を含むように構成される。
【００７９】
超音波発生装置２３１は、超音波制御部２５１の制御の下に、超音波を発生させる。より具体的には、超音波発生装置２３１は、例えば、所定の間隔でパルス状の超音波を発振するとともに、超音波の走査を行う。
【００８０】
なお、超音波の走査方法には、任意の方法を採用することができる。例えば、放射状に走査するようにしてもよいし、平行に走査するようにしてもよい。放射状に走査した場合、扇形の超音波画像を取得することができ、平行に走査した場合、矩形の超音波画像を取得することができる。
【００８１】
超音波受信装置２３２は、超音波制御部２５１の制御の下に、超音波発生装置２３１が発生させた超音波の反射波を受信する。そして、超音波受信装置２３２は、受信した反射波の強度を測定し、例えば反射波の強度の時系列の測定結果を示すデータ（以下、超音波測定データと称する）を画像処理装置２１２の超音波画像生成部２５２に供給する。
【００８２】
検出部２２２は、超音波プローブ１１１の状態（例えば、角度や位置など）の検出を行う。検出部２２２は、角度センサ２４１、および図８の移動量センサ１２１を含むように構成される。角度センサ２４１は、例えば、超音波プローブ１１１の回転角度を検出する。移動量センサ１２１は、超音波プローブ１１１の移動量を検出する。なお、図示されているように、ジャイロなどで構成される角速度センサ２４２を含むように構成してもよい。
【００８３】
そして、検出部２２２の各センサは、検出結果を示すセンサデータを画像処理装置２１２のセンサ情報取得部２５３に供給する。
【００８４】
画像処理装置２１２は、被写体の断面の画像を生成し、ディスプレイ２１４に表示させる処理を行う。画像処理装置２１２は、超音波制御部２５１、超音波画像生成部２５２、センサ情報取得部２５３、プローブ状態検出部２５４、断面画像生成部２５５、表示制御部２５６、および簡易表示画像生成部２５７を含むように構成される。
【００８５】
超音波制御部２５１は、超音波発生装置２３１および超音波受信装置２３２を制御し、超音波プローブ１１１の超音波の送受信を制御する。
【００８６】
超音波画像生成部２５２は、超音波受信装置２３２から供給される超音波測定データに基づいて、超音波画像を生成する。
【００８７】
従って、超音波発生装置２３１、超音波受信装置２３２、超音波制御部２５１、および、超音波画像生成部２５２により、超音波を発生させ、その反射波を受信し、受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する処理、すなわち、超音波画像の撮影が行われる。
【００８８】
超音波画像生成部２５２は、生成した超音波画像を示す超音波画像データを記録装置２１３ａに保存する。
【００８９】
センサ情報取得部２５３は、超音波プローブ１１１の角度や位置などの状態を示す情報を取得する。具体的には、センサ情報取得部２５３は、超音波プローブ１１１の各センサから供給されるセンサデータに基づいて、所定の間隔で各センサの検出値のサンプリングを行う。そして、センサ情報取得部２５３は、各センサの検出値をサンプリングした時刻とともにセンサ情報として記録装置２１３ｂに保存する。
【００９０】
プローブ状態検出部２５４は、記録装置２１３ｂに保存されているセンサ情報に基づいて、超音波画像を撮影中の超音波プローブ１１１の状態を検出し、検出結果を断面画像生成部２５５に供給する。なお、プローブ状態検出部２５４は、記録装置２１３ｂに保存されているセンサ情報の中から、超音波プローブ１１１の状態を検出に用いる情報を選択して用いる。
【００９１】
断面画像生成部２５５は、記録装置２１３ａに保存されている超音波画像、および、超音波画像を撮影中の超音波プローブ１１１の状態に基づいて、超音波画像を表示領域における３次元上への配置を行ってボリューム補間を行い、被写体の断面画像（３次元ボリュームデータ）を生成する。断面画像生成部２５５は、生成した断面画像を示す断面画像データを記録装置２１３ｃに保存する。
【００９２】
表示制御部２５６は、記録装置２１３ｃに保存されている断面画像データに基づいて、被写体の断面画像をディスプレイ２１４に表示させる。表示制御部２５６は、記録装置２１３ｄに保存されている簡易表示画像群データに基づいて、複数の簡易表示画像（プレビュ画像）が３次元上に配置され、３次元に湾曲されたような簡易表示画像群をディスプレイ２１４に表示させる。
【００９３】
また、表示制御部２５６は、表示された簡易表示画像群における複数の簡易表示画像の１つが選択された場合、その簡易表示画像に対応する超音波画像と、超音波画像に関する情報とを、それぞれ、記録装置２１３ａおよび記録装置２１３ｂから読み出して、同じ画面に表示させる。
【００９４】
すなわち、簡易表示画像群は、超音波画像を見るためのインデックスとしてディスプレイ２１４に表示される。
【００９５】
簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の回転操作と連動させて、記録装置２１３ａに保存されている複数の超音波画像データを用いて、複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像が３次元に湾曲されたように配置される簡易表示画像群を生成する。簡易表示画像生成部２５７は、生成した簡易表示画像群を示す簡易表示画像群データを、記録装置２１３ｄに保存する。
【００９６】
例えば、簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の回転操作と連動させて、記録装置２１３ａに保存されている超音波画像データを、表示領域に配置させる。その際、超音波画像データは、３次元上に配置して表示されるように、また、３次元に湾曲させて表示されるように、表示領域に配置される。
【００９７】
そして、簡易表示画像生成部２５７は、そのようにして表示領域に超音波プローブ１１１の回転操作と連動して配置される、複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成することで、簡易表示画像群を生成する。これにより、表示制御部２５６は、簡易表示画像生成部２５７により生成された複数の簡易表示画像を、プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させることができる。
【００９８】
なお、超音波画像（簡易表示画像）を、表示領域において３次元上に配置して表示させ、また、３次元に湾曲させて表示させるなど、空間状態でユーザに超音波画像を認知させることを考慮して、表示領域を空間（または、仮想空間）とも定義することもできる。
【００９９】
記録装置２１３ａは、例えば、シネメモリで構成され、超音波画像生成部２５２により生成された超音波画像を示す超音波画像データを保存する。記録装置２１３ｂは、各センサの検出値をサンプリングした時刻とともにセンサ情報として保存する。
【０１００】
記録装置２１３ｃは、断面画像生成部２５５により生成された断面画像を示す断面画像データを保存する。記録装置２１３ｄは、簡易表示画像生成部２５７により生成された簡易表示画像群を示す簡易表示画像群データを保存する。
【０１０１】
ディスプレイ２１４は、表示制御部２５６による制御のもと、画像を表示する。
【０１０２】
なお、図１２の例においては、記録装置２１３ａ乃至２１３ｄを、画像処理装置２１２とは別に構成する例が示されているが、記録装置２１３ａ乃至２１３ｄを、画像処理装置２１２内に構成するようにしてもよい。
【０１０３】
［撮影処理］
次に、図１３のフローチャートを参照して、画像処理システム２０１により実行される撮影処理について説明する。なお、この処理は、例えば、画像処理システム２０１の図示せぬ操作部を介して、撮影の開始の指令が入力されたとき開始される。
【０１０４】
また、以下、画像処理システム２０１を用いて、人の関節の断面の撮影を行う場合を例に挙げて説明する。この場合、例えば、図２乃至図５に示されるように、被撮影者は、例えば、指や肘などの関節の断面を撮影するために、超音波プローブ１１１を関節に対してほぼ垂直に当て、関節の周りを一周させる。
【０１０５】
超音波プローブ１１１は、上述した治具により、関節に対して、容易に、ほぼ垂直に当てて、一周させることが可能になっている。
【０１０６】
なお、被撮影者以外の人が超音波プローブ１１１の操作を行うようにしてもよいし、あるいは、ロボットアームなどを用いて遠隔操作を行うようにしてもよい。
【０１０７】
ステップＳ１１において、超音波発生装置２３１は、超音波制御部２５１の制御の下に、超音波の発生を開始する。例えば、超音波発生装置２３１は、所定の間隔でパルス状の超音波を発振するとともに、所定の方向に超音波を走査する。
【０１０８】
ステップＳ１２において、超音波受信装置２３２は、超音波制御部２５１の制御の下に超音波発生装置２３１が発生させた超音波の反射波の受信を開始する。そして、超音波受装置２３２は、受信した反射波の強度を測定し、測定結果を示す超音波測定データを超音波画像生成部２５２に供給する。
【０１０９】
ステップＳ１３において、センサ情報取得部２５３は、センサ情報の取得を開始する。具体的には、センサ情報取得部２５３は、超音波プローブ１１１の各センサから供給されるセンサデータに基づいて、所定の間隔で各センサの検出値のサンプリングを行う。そして、センサ情報取得部２５３は、各センサの検出値をサンプリングした時刻とともにセンサ情報として記録装置２１３ｂに保存する。
【０１１０】
ステップＳ１４において、超音波画像生成部２５２は、超音波受信装置２３２から供給される超音波測定データに基づいて、超音波画像を生成する。すなわち、超音波画像生成部２５２は、被撮影者の関節の超音波プローブ１１１が当てられた位置付近の内部の断面を示す２次元の超音波画像を生成する。超音波画像生成部２５２は、生成した超音波画像を示す超音波画像データを、撮影時刻とともに記録装置２１３ａに保存する。
【０１１１】
なお、超音波画像の生成方法は、特定の方法に限定されるものではなく、任意の方法を採用することができる。
【０１１２】
ステップＳ１５において、簡易表示画像生成部２５７は、簡易表示画像群生成処理を実行する。この簡易表示画像群生成処理の詳細は、図１４を参照して後述するが、ステップＳ１５の処理により、複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像が３次元に湾曲されたように配置される簡易表示画像群が生成される。
【０１１３】
ステップＳ１６において、簡易表示画像生成部２５７は、生成した簡易表示画像群を示す簡易表示画像群データを記録装置２１３ｄに保存する。
【０１１４】
ステップＳ１７において、画像処理システム２０１は、簡易表示画像群を表示する。具体的には、表示制御部２５６は、簡易表示画像群データを記録装置２１３ｄから読み出す。そして、表示制御部２５６は、読み出した簡易表示画像群データに基づく簡易表示画像群をディスプレイ２１４に表示させる。これにより、図１６で後述される簡易表示画像群がディスプレイ２１４に表示される。
【０１１５】
ステップＳ１８において、画像処理システム２０１は、撮影を継続するか否かを判定する。撮影を継続すると判定された場合、処理はステップＳ１４に戻る。
【０１１６】
その後、ステップＳ１８において、撮影を継続しないと判定されるまで、ステップＳ１４乃至Ｓ１８の処理が繰り返し実行される。すなわち、超音波画像を撮影し、簡易表示画像を生成し、表示する処理が継続して行われる。
【０１１７】
なお、超音波画像を撮影し、簡易表示画像や断面画像を生成する間隔は、例えば、システムの処理能力や、記録装置２１３ａ乃至２１３ｄの容量等を考慮して決定される。また、画像処理システム２０１がバッテリで駆動される場合、バッテリの容量等を考慮するようにしてもよい。
【０１１８】
一方、ステップＳ１８において、例えば、画像処理システム２０１の図示せぬ操作部を介して、撮影の終了の指令が入力されたとき、画像処理システム２０１は、撮影を継続しないと判定し、撮影処理は終了する。
【０１１９】
［簡易表示画像群生成処理の詳細］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１５の簡易表示画像群生成処理の詳細について説明する。
【０１２０】
ステップＳ３１において、プローブ状態検出部２５４は、記録装置２１３ｂに保存されているセンサ情報に基づいて、撮影時の超音波プローブ１１１の状態を検出する。
【０１２１】
具体的には、プローブ状態検出部２５４は、角度センサ２４１および移動量センサ１２１の検出結果に基づいて、現在までの超音波プローブ１１１の位置と向き（角度）の変化（軌跡）を求める。
【０１２２】
なお、上述したように、各センサの検出値は所定のサンプリング間隔で離散的に取得されている。そこで、プローブ状態検出部２５４は、必要に応じて各センサの検出値を補間することにより、超音波プローブ１１１の位置と角度の変化を求める。
【０１２３】
なお、このとき用いられる補間方法は、特定の方法に限定されるものではなく、例えば、撮影中の超音波プローブ１１１の動きが滑らかであると仮定して、線形補間やスプライン補間等が行われる。
【０１２４】
そして、プローブ状態検出部２５４は、超音波プローブ１１１の位置と角度の変化に基づいて、最新の超音波画像を撮影するために超音波の発生および反射波の受信を行ったときの超音波プローブ１１１の位置と角度を検出する。
【０１２５】
そして、プローブ状態検出部２５４は、撮影時の超音波プローブ１１１の状態の検出結果を、簡易表示画像生成部２５７供給する。
【０１２６】
ステップＳ３２において、簡易表示画像生成部２５７は、超音波画像を撮影した位置と向き（角度）を求める。具体的には、簡易表示画像生成部２５７は、最新の超音波画像の撮影時の超音波プローブ１１１の位置と角度に基づいて、最新の超音波画像を撮影した位置（撮影位置）と角度（撮影角度）を計算する。なお、超音波プローブ１１１の撮影開始位置と角度は、予め設定されており、超音波プローブ１１１の位置および角度と、超音波画像の定位位置（撮影位置と撮影角度）との関係は、既知であるものとする。
【０１２７】
ステップＳ３３において、簡易表示画像生成部２５７は、超音波画像を表示領域に配置する。具体的には、例えば、簡易表示画像生成部２５７は、最新の超音波画像を記録装置２１３ａから読み出す。そして、簡易表示画像生成部２５７は、最新の超音波画像の撮影位置と撮影角度に基づいて、１フレーム前までの超音波画像が３次元上に配置されている表示領域（空間）に、最新の超音波画像を配置する。なお、各超音波画像の相対的な位置関係は、各超音波画像の撮影位置と撮影角度により求めることができる。
【０１２８】
また、簡易表示画像生成部２５７は、超音波画像の情報に基づいて、超音波画像を配置する位置を調整する。
【０１２９】
例えば、簡易表示画像生成部２５７は、最新の超音波画像の特徴点を検出する。そして、簡易表示画像生成部２５７は、これまでの超音波画像の特徴点の軌跡を追跡することにより、各超音波画像を配置する位置を調整する。この具体例については、例えば、図１５を参照して後述する。
【０１３０】
例えば、一般的にセンサは並進方向の動きの検出が苦手であり、検出誤差が大きくなる傾向がある。従って、センサ情報だけを用いた場合、超音波画像の位置合わせの精度が悪くなる場合がある。そこで、センサ情報だけでなく、超音波画像の情報も用いることにより、超音波画像の位置合わせの精度が向上する。
【０１３１】
逆に、一般的に超音波画像はノイズが多いため、超音波画像の情報だけを用いて、精度よく超音波画像の位置合わせを行うのは難しい。そこで、超音波画像の情報だけでなく、センサ情報も用いることにより、超音波画像の位置合わせの精度が向上する。
【０１３２】
なお、指の関節を撮影した場合のように、表示領域における３次元上に配置したときにその配置を上から見ると真円形状（後述する図１６のＢ）となる場合であれば、角度センサ２４１により検出される角度情報のみでも配置を行うことが可能である。これに対して、手首や肘、胴などを撮影した場合のように、表示領域における３次元上に配置したときにその配置を上から見ると楕円形状（後述する図２０）となる場合には、移動量センサ１２１からの移動量の情報も必要になる。
【０１３３】
ただし、表示領域における３次元上に配置したときにその配置を上から見ると楕円形状となる場合であっても、等速運動を仮定すれば、角度センサ２４１により検出される角度情報のみでも配置を行うことが可能である。すなわち、この場合、ほぼ等速で、超音波プローブ１１１を診断対象物の周りを回転させることが必要となる。
【０１３４】
ステップＳ３４において、簡易表示画像生成部２５７は、簡易表示画像群を生成する。すなわち、簡易表示画像生成部２５７は、表示領域に３次元上に配置した超音波画像から、その配置位置に応じた簡易表示画像を生成する。そして、簡易表示画像生成部２５７は、超音波画像が配置される位置に、対応する複数の簡易表示画像が３次元上に配置される、換言するに、３次元に湾曲されたように配置される簡易表示画像群を生成する。
【０１３５】
なお、このステップＳ３４の処理では、まだ超音波プローブ１１１が関節の周りを一周していない場合、超音波画像を撮影した範囲までの途中経過を示す簡易表示画像群が生成されてもよい。あるいは、すべての撮影が終わってから簡易表示画像群が生成されるようにしてもよい。
【０１３６】
［簡易表示画像群生成処理の他の例］
さらに、図１５のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１５の簡易表示画像群生成処理の変形例について具体的に説明する。
【０１３７】
例えば、上述した図２乃至図５に示されるように、超音波プローブ１１１のガイド９１を関節に対して垂直に当て、超音波プローブ１１１を、回転軸２３を軸に回転させることにより、関節の周りを水平に一周させて、超音波画像を撮影する場合について説明する。また、例えば、十分速いフレームレートに設定するか、超音波プローブ１１１をゆっくり動かすことにより、隣接するフレームの撮影範囲が重なるように超音波画像が撮影されるものとする。
【０１３８】
ステップＳ５１において、プローブ状態検出部２５４は、記録装置２１３ｂに保存されている角度センサ２４１の検出結果に基づいて、撮影時の超音波プローブ１１１の角度を検出する。
【０１３９】
ステップＳ５２において、プローブ状態検出部２５４は、超音波プローブ１１１の角度の検出結果に基づいて、前のフレームとの超音波プローブ１１１の角度の変化量を求める。
【０１４０】
プローブ状態検出部２５４は、求めた超音波プローブ１１１の角度の変化量を示す情報を表示が簡易表示画像生成部２５７に供給する。
【０１４１】
ステップＳ５３において、簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の角度の変化量に基づいて、前のフレームの超音波画像を回転させる。
【０１４２】
ステップＳ５４において、簡易表示画像生成部２５７は、前のフレームと現フレームの超音波画像の局所特徴点を検出する。より正確には、簡易表示画像生成部２５７は、前のフレームの回転画像と現フレームの超音波画像の局所特徴点を検出する。
【０１４３】
なお、局所特徴点の種類や検出方法には、任意のものを採用することができる。例えば、撮影対象の変形に強く、柔軟な人体組織に適したHarris Cornerが局所特徴点として用いられる。
【０１４４】
ステップＳ５５において、簡易表示画像生成部２５７は、前のフレームと現フレームとの間の局所特徴点の動きを追跡する。より正確には、簡易表示画像生成部２５７は、前のフレームの回転画像と現フレームの超音波画像との間の局所特徴点の動きを追跡する。
【０１４５】
なお、局所特徴点の動きの追跡方法には、任意のものを採用することができる。例えば、撮影対象の変形に強く、柔軟な人体組織に適したOptical Flow Lucas-Kanade法が用いられる。
【０１４６】
ステップＳ５６において、簡易表示画像生成部２５７は、追跡結果に基づいて、フレーム間の並進ベクトルを求める。
【０１４７】
ステップＳ５７において、簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の並進ベクトルを求める。具体的には、簡易表示画像生成部２５７は、ステップＳ５６の処理で求めた並進ベクトルＴを反転した逆ベクトルを、超音波プローブ１１１の並進ベクトルとして求める。この並進ベクトルは、１つ前の超音波画像を撮影してから次の超音波画像ＵＩを撮影するまでの間の超音波プローブ１１１の並進方向の動きを表している。
【０１４８】
ステップＳ５８において、簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の方位と並進ベクトルに基づいて、描画位置を求める。具体的には、簡易表示画像生成部２５７は、角度センサ２４１により検出された超音波プローブ１１１の角度と検出した超音波プローブ１１１の並進ベクトルに基づいて、１フレーム前までの超音波画像が配置されている３次元の仮想空間における現フレームの超音波画像の描画位置を求める。
【０１４９】
例えば、簡易表示画像生成部２５７は、超音波プローブ１１１の角度と並進ベクトルに基づいて、１フレーム前の超音波画像と現フレームの超音波画像との間の描画位置の相対的な変化量を求める。そして、簡易表示画像生成部２５７は、求めた変化量に基づいて、表示領域における現フレームの超音波画像の描画位置を求める。
【０１５０】
ステップＳ５９において、簡易表示画像生成部２５７は、簡易表示画像群を生成する。すなわち、簡易表示画像生成部２５７は、求めた描画位置に現フレームの超音波画像に対応する簡易表示画像を配置し、現フレームまでの簡易表示画像群と合成することにより、簡易表示画像群を生成する。
【０１５１】
その後、簡易表示画像群生成処理は終了する。
【０１５２】
なお、上述した図１３のステップＳ１５乃至１７、図１４および図１５においては、簡易表示画像群を生成し、保存し、表示する例を記載したが、プローブ状態検出部２５４からの情報は、断面画像生成部２５５にも供給されている。したがって、簡易表示画像群に代えて、断面画像を生成することも可能である。
【０１５３】
断面画像の場合、断面画像生成部２５５は、表示領域における３次元上に配置した超音波画像を用いてボリューム補間することで、断面画像（３Ｄボリュームデータ）を生成することができる。
【０１５４】
また、上記説明においては、超音波画像を用いて、簡易表示画像群を生成する例を説明したが、それに限定されない。例えば、上述したように表示領域における３次元上に配置した超音波画像を用いてボリューム補間することで、断面画像（３Ｄボリュームデータ）を生成してから、簡易表示画像群を生成することも可能である。これにより、任意の断面から閲覧することが可能になる。
【０１５５】
さらに、簡易表示画像群と断面画像を両方生成して、画面に並べて表示するようにしてもよい。
【０１５６】
また、得られたシーケンシャルな超音波画像を、シネメモリである記録装置２１４ａ内に保存すると、メモリ内の位置が角度に対応するので、そのままメモリ内をスライダで動かしながらみたい方向の超音波画像を探すことができる。このような場合に、例えば、次に説明する簡易表示画像群がインデックスとして表示されると、より好適である。
【０１５７】
なお、以上の説明では、超音波画像を撮影しながら、リアルタイムに断面画像を生成し、表示する例を示したが、先に全ての超音波画像を撮影した後に、断面画像を生成し、表示するようにしてもよい。
【０１５８】
また、超音波画像の撮影とセンサ情報の取得は、同期させるようにしてもよいし、同期させないようにしてもよい。なお、同期させない場合には、後で対応関係が分かるように、超音波画像を撮影した時刻、および、センサ情報を取得した時刻を記録するのが望ましい。
【０１５９】
さらに、上述した超音波プローブ１１１に設けるセンサの種類は、その一例であり、必要に応じて、追加したり、別の種類のものを用いたりすることが可能である。
【０１６０】
また、本技術では、例えば、超音波画像の情報を用いずに、センサ情報のみを用いて超音波画像から、簡易表示画像群を生成するようにすることも可能である。
【０１６１】
＜第３の実施の形態＞
[簡易表示画像群の例]
図１６は、上述した図１３のステップＳ１７で表示される簡易表示画像群の例を示している。図１６のＡは、ディスプレイ２１４に表示される簡易表示画像群２７１を示しており、図１６のＢは、簡易表示画像群２７１を上から見た配置を示す配置画像２７２、すなわち、図１６のＡの簡易表示画像群のもととなる超音波画像を表示領域に配置したものを、上から見た図を示している。なお、この配置画像２７２も、簡易表示画像群２７１とともに表示されるようにしてもよい。
【０１６２】
簡易表示画像群２７１は、複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像２８１で構成されている。なお、図１６の例においては、１２枚の簡易表示画像２８１で構成されているが、構成枚数は、１２枚に限定されない。
【０１６３】
複数の簡易表示画像２８１は、診断対象物を表す円２８２を囲むように、３次元に歪曲させて表示される。
【０１６４】
簡易表示画像２８１の位置は、超音波プローブ１１１の角度センサ２４１から検出される角度情報を基に求められる。すなわち、複数の簡易表示画像２８１は、超音波プローブ１１１の回転操作（角度センサ２４１から得られる角度）と連動して（連動した位置に）、生成されて表示される。
【０１６５】
図１７は、超音波プローブ１１１の回転操作と簡易表示画像群２７１との連動を示す図である。
【０１６６】
図１７の例において、簡易表示画像群２７１を構成する簡易表示画像２８１ａ乃至２８１lが示されている。ここで、矢印Ｐ１乃至Ｐ５は、超音波プローブ１１１の回転操作を表しており、簡易表示画像２８１ａ乃至２８１lのうち、ハッチングがなされている画像が、超音波プローブ１１１の回転操作に連動されて生成され表示されたことを表している。なお、図１７の例においては、ハッチングしかなされていないが、実際には、簡易表示画像２８１ａ乃至２８１lが表示される場合、生成されたプレビュー画像が表示される。
【０１６７】
まず、被撮影者が、超音波プローブ１１１を矢印Ｐ１が示す位置まで回転操作させるので、その回転操作と連動して、連動した各位置に、簡易表示画像２８１ａおよび２８１ｂが生成され表示される。次に、被撮影者が、超音波プローブ１１１を矢印Ｐ２が示す位置まで回転操作させるので、その回転操作と連動して、連動した各位置に、簡易表示画像２８１ｃおよび２８１ｄが生成され表示される。
【０１６８】
さらに、被撮影者が、超音波プローブ１１１を矢印Ｐ３が示す位置まで回転操作させるので、その回転操作と連動して、連動した各位置に、簡易表示画像２８１ｅ乃至２８１ｇが生成され表示される。次に、被撮影者が、超音波プローブ１１１を矢印Ｐ４が示す位置まで回転操作させるので、その回転操作と連動して、連動した各位置に、簡易表示画像２８１ｈ乃至２８１ｊが生成され表示される。
【０１６９】
そして、最後に、被撮影者が、超音波プローブ１１１を矢印Ｐ５が示す位置まで回転操作させるので、その回転操作と連動して、連動した各位置に、簡易表示画像２８１ｋおよび２８１lが生成され表示される。
【０１７０】
このように、簡易表示画像群２７１を構成する簡易表示画像２８１ａ乃至２８１lは、超音波プローブ１１１の回転操作と連動して生成されて表示される。
【０１７１】
なお、図１７の例においては、ハッチングのなされていない画像（すなわち、生成されていない画像）も示されているが、これは、非表示にすることもできるし、予め表示しておいてもよい。
【０１７２】
図１６に戻って、また、簡易表示画像２８１間の角度θに示される、簡易表示画像２８１の間隔は、予め設定されていてもよいが、超音波プローブ１１１の回転操作と連動させることもできる。例えば、超音波プローブ１１１の角度センサ２４１から検出される角度の変化量である角速度が小さいと簡易表示画像２８１の間隔を狭くし、角速度が大きいと簡易表示画像２８１の間隔を広くすることが可能である。なお、この角速度情報は、超音波プローブ１１１の角度センサ２４１から検出される角度情報と、時間情報とから得ることができるが、角速度センサ２４２から得るようにしてもよい。
【０１７３】
図１８を参照して説明するに、例えば、矢印Ｈが示す範囲は、角速度が小さい、すなわち、超音波プローブ１１１がゆっくり回転操作されている。この場合、矢印Ｈが示す範囲においては、簡易表示画像２８１の間の角度θ１に示されるように、簡易表示画像２８１の生成（表示）間隔が狭くされる。
【０１７４】
一方、矢印Ｌが示す範囲は、角速度が大きい、すなわち、超音波プローブ１１１が速く回転操作されている。この場合、矢印Ｌが示す範囲においては、簡易表示画像２８１の間の角度θ２に示されるように、簡易表示画像２８１の生成（表示）間隔が広くされる。
【０１７５】
このようにすることで、簡易表示画像２８１の間隔に応じて、その位置が被撮影者の注目する位置か注目していない位置であるかがわかる。特に、簡易表示画像２８１の間隔が狭い（角速度が小さい）場合、被撮影者がその部分を注目しており、重要な位置であることがわかる。
【０１７６】
なお、図１８の例においては、超音波プローブ１１１の回転操作（角速度）に応じて簡易表示画像の間隔を変える例を説明したが、超音波プローブ１１１の回転操作（角速度）に応じて簡易表示画像の大きさを変えるようにすることも可能である。
【０１７７】
例えば、矢印Ｈが示す角速度が小さい範囲の簡易表示画像２８１を大きく表示させ、これに対して、矢印Ｌが示す角速度が大きい範囲の簡易表示画像２８１を小さく表示させるようにしてもよい。
【０１７８】
さらに、簡易表示画像２８１が囲む円２８２の大きさは、診断対象の大きさ（すなわち、関節などの周囲の長さ）と連動して表示される。
【０１７９】
以上のように表示することで、診断対象位置を容易に直観的に確認することができる。
【０１８０】
なお、図１６乃至図１８の例においては、簡易表示画像群のみが表示されているが、例えば、診断対象に対応する画像と、簡易表示画像群とを重ねて表示することも可能である。すなわち、図１９の例においては、図１６で示された円２８２の位置に、診断対象に対応する画像（例えば、指の画像）が表示され、その上に簡易表示画像群２７１が重ねて表示されている。このように表示することにより、診断対象位置をより直観的に確認することができる。
【０１８１】
また、例えば、１つの簡易表示画像２８１が選択された場合には、選択された簡易表示画像２８１が対応する超音波画像が、記録装置２１３ａから読み出されて、同じ画面に表示される。この場合、さらに、選択された簡易表示画像２８１が対応する超音波画像の情報が、記録装置２１３ｂから読み出され、同時に表示されるようにしてもよい。
【０１８２】
このようにすることで、前回記録時に閲覧した角度と同じ角度で経過観察などを行うことができる。
【０１８３】
また、図１６の例においては、図１６のＢの配置画像２７２に示されるように、診断対象物が、指の関節などの断面が、ほぼ真円である場合が示されている。
【０１８４】
例えば、肘や手首などの断面は、図２０の配置画像２９１に示されるように、楕円となる。このような場合には、超音波プローブの角度センサ２４１から検出される角度だけでなく、移動量センサ１２１から検出される移動量に基づいて、簡易表示画像群および断面画像が生成される。
【０１８５】
すなわち、真円だけでなく、人体構造に即した正確な形状（例えば、楕円形状）を再現することが可能になる。
【０１８６】
なお、上述した超音波プローブ１１１においては、角度センサ２４１および移動量センサ１２１を用いて簡易表示画像群が生成される例を説明したが、少し精度は落ちるが、角度センサ２４１の代わりに、角速度センサ２４２を用いてもよい。また、次に説明する超音波プローブを用いることで、移動量センサ１２１なしに、移動量を得ることができる。
【０１８７】
＜第４の実施の形態＞
[超音波プローブの他の構成例]
図２１は、本技術を適用したプローブの構成例を示す図である。
【０１８８】
図２１に示される超音波プローブ３０１は、Ａアレイ振動子３１１、Ｂアレイ振動子３１２、およびＣアレイ振動子３１３を含むように構成される。なお、図２１の例においては、超音波プローブ３０１を構成するアレイ振動子のみしか示されていないが、これらのアレイ振動子は、基本的に、上述した図１の超音波プローブ１１のような筐体内に設けられる。
【０１８９】
Ａアレイ振動子３１１は、例えば、図１のプローブ２１が有する振動子と基本的に同じ１次元アレイ振動子である。Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３は、Ａアレイ振動子３１１の各振動子の配列方向と、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３の各振動子の配列方向とが直交するように、Ａアレイ振動子３１１の短辺側の両端（図中左右両端）に接続されている。
【０１９０】
すなわち、Ａアレイ振動子３１１の各振動子は、図１のプローブ２１における振動子などと同様に、超音波プローブ３０１の長辺３０１Ｌに沿って配列している。これに対して、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３の各振動子は、超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓに沿って配列している。
【０１９１】
このように、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３が、超音波プローブ３０１の回転の接線方向に配向するように設けられるので、後述する動き検出と回転検出とを容易行うことができる。
【０１９２】
ここで、超音波プローブ３０１の長辺３０１Ｌの長さは、（Ｂアレイ振動子３１２の各振動子の長辺の長さ）＋（Ａアレイ振動子３１１の配列方向の長さ）＋（Ｃアレイ振動子３１３の各振動子の長辺の長さ）を含む長さとなる。超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓの長さは、（Ａアレイ振動子３１１の各振動子の長辺の長さ）、並びに（Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３の配列方向の長さ）を含む長さとなる。
【０１９３】
また、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３の配列方向の長さは、Ａアレイ振動子３１１の配列方向の長さよりも短い。各アレイ振動子を構成する振動子の形状は基本的に同じとされる。すなわち、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３に配列される振動子数（ｎ）は、Ａアレイ振動子３１１に配列される振動子数（ｍ）よりも少ない。
【０１９４】
このように、Ｂアレイ振動子３１２とＣアレイ振動子３１３は、配列数および超音波プローブ３０１に設置される向きが異なるだけであり、その他の構成は、Ａアレイ振動子３１１と基本的に同様である。
【０１９５】
なお、図２１の例において、Ｂアレイ振動子３１２とＣアレイ振動子３１３に配列される振動子数が同じｎである場合が示されている。ただし、Ｂアレイ振動子３１２とＣアレイ振動子３１３に配列される振動子数は、Ａアレイ振動子３１１の数より少なければ、異なる数であってもよい。
【０１９６】
また、超音波プローブ３０１を構成する振動子の種類、物性、目止材など物理的な構成や特性に関しては、限定されない。
【０１９７】
以上のように構成される超音波プローブ３０１においては、図２２に示されるように、３つの走査面において画像を再構成することが可能である。
【０１９８】
［アレイ振動子の画像面の例］
図２２は、各アレイ振動子の画像面を示す図である。
【０１９９】
図２２の例においては、図中、右方向が、ｘ軸の正方向であり、上方向がｚ軸の正方向であり、左下手前方向が、ｙ軸の正方向である。そして、超音波プローブ３０１の長辺３０１Ｌに沿った方向（Ａアレイ振動子３１１の配列方向）のｘ軸と、超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓに沿った方向（Ｂアレイ振動子３１２、Ｃアレイ振動子３１３の配列方向）のｚ軸とからなるｚｘ平面に垂直に、Ａ平面３２１、Ｂ平面３２２、およびＣ平面３２３が示されている。
【０２００】
すなわち、Ａ平面３２１は、Ａアレイ振動子３１１に配列される振動子の長辺の中心に位置し、ｘｙ平面に対して平行な走査面であって、ｚｘ平面に対して垂直な走査面に再構成される画像面である。
【０２０１】
Ｂ平面３２２は、Ｂアレイ振動子３１２に配列される振動子の長辺の中心に位置し、ｙｚ平面に対して平行な走査面であって、ｚｘ平面に対して垂直な走査面に再構成される画像面である。
【０２０２】
Ｃ平面３２３は、Ｃアレイ振動子３１３に配列される振動子の長辺の中心に位置し、ｙｚ平面に対して平行な走査面であって、ｘｚ平面に対して垂直な走査面に再構成される画像面である。
【０２０３】
すなわち、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３は、互いに平行な平面であり、Ａ平面３２１に対してそれぞれ垂直な平面である。
【０２０４】
以上のように、超音波プローブ３０１においては、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３が、互いに平行な平面となり、Ａ平面３２１に対してそれぞれ垂直な平面となるように、Ａアレイ振動子３１１、Ｂアレイ振動子３１２、およびＣアレイ振動子３１３が設けられている。
【０２０５】
なお、このように３つの走査面ができるように構成される超音波プローブ３０１を、以下、３プレーンプローブとも称する。
【０２０６】
［プローブ内の音響レンズ］
図２３は、超音波プローブ３０１内におけるＡアレイ振動子３１１の被写体に接触する側の内部構造を示している。なお、図２３の例においては、図中、上方向がｙ軸の正方向であり、超音波プローブ３０１が被写体に接触する側である。また、図中、右方向がｘ軸の正方向であり、斜め左方向がｚ軸の正方向である。
【０２０７】
図２３に示されるＡアレイ振動子３１１の上側、すなわち、被写体に接触する側には、音響整合層３５１が積層され、音響整合層３５１上には、音響レンズ３５２が積層されている。また、Ａアレイ振動子３１１の下には、パッキング材３５３が設けられている。すなわち、Ａアレイ振動子３１１は、パッキング材３５３上に積層されている。
【０２０８】
音響レンズ３５２は、超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓに沿って、光を集約するようなレンズ形状となっており、その形状により、Ａアレイ振動子３１１における、超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓに沿った方向（ｚ軸方向）のビームフォーカスを実現している。そして、音響レンズは、超音波プローブ３０１において、Ａアレイ振動子３１１の左右両端に設けられるＢアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３（点線）に対しても、このレンズ形状をそのままｘ軸の正負の方向に延長するように形成されている。
【０２０９】
例えば、図２３に示される超音波プローブ３０１の短辺３０１Ｓの中心において、図中上から下に（ｘｙ平面で）切った断面における音響レンズ３５２の形状は、図２４に示されるように、平坦な長方形で表わされる。
【０２１０】
このため、Ａアレイ振動子３１１のｘ軸方向のビームフォーミングにおいては、Ａアレイ振動子３１１から放たれた合成波面３６１Ａは、図２４に示される合成波面３６１Ｂとして、形を変えずに音響レンズ３５２から出力される。したがって、このような場合、音響レンズ３５２の効果は、無視することが可能である。
【０２１１】
これに対して、例えば、図２４に示される超音波プローブ３０１の長辺３０１Ｌのいずれかの位置ににおいて、図中上から下に（ｙｚ平面で）切った断面における音響レンズ３５２は、図２５に示されるように、レンズ形状になっている。このため、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３のｚ軸方向のビームフォーミングにおいて、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３から放たれた合成波面３６３Ａは、図２５に示される合成波面３６３Ｂのように、音響レンズ３５２の影響を受けてしまう。すなわち、合成波面３６３Ｂは、音響レンズ３５２のレンズ効果でＲがきつくなるほうへ変化し、図２４の合成波面３６１Ｂの場合の焦点３６２より近傍で焦点３６４を結んでしまう。
【０２１２】
したがって、Ｂアレイ振動子３１２およびＣアレイ振動子３１３からのビーム送出の際には、音響レンズ３５２の効果を踏まえた上で、ビームフォーミングのための遅延量計算などを行う必要がある。とは言え、ビームフォーミングのための遅延量計算において、この違いを加味しておくことが必要なだけであり、実際の遅延量計算の処理量の増大や処理速度の低下につながることはない。
【０２１３】
以上のように構成される超音波プローブ３０１は、例えば、図１２を参照して上述した画像処理システム２０１において、超音波プローブ１１１の代わりに備えられる。この場合、例えば、超音波プローブ３０１からの超音波信号は、超音波受信装置２３２により受信されて、超音波画像生成部２５２だけでなく、センサ情報取得部２５３にも供給される。そして、センサ情報取得部２５３により、次のような超音波プローブ３０１の移動量算出処理が行われるものとする。
【０２１４】
［プローブの移動量算出処理の例］
一般的にある平面の平面上の座標変換を考えた場合、平行移動（ｘ方向、ｙ方向、スケーリング、および回転（ｙ軸中心）の自由度がある。人体の体表上を動く超音波プローブ３０１の接地面と、人体の体表上を平面と捉えた場合、スケーリングは考える必要がないため、実際には、平行移動（ｘ方向、ｚ方向）と回転（ｙ軸中心）のみがわかればよい。
【０２１５】
平行移動のパラメータを算出する場合、最低１点の動き（Δｘ、Δｚ）を知っていればよいが、回転角を算出する場合、最低２点の動きを知る必要がある。上述したように、特許文献２に記載の直交する２平面をもとにした検出方法では、対応点１つの移動量しか求めることができなかった。
【０２１６】
これに対して、超音波プローブ３０１においては、図２６に示されるように、Ａ平面３２１、Ｂ平面３２２、およびＣ平面３２３が、体表上に２つの交点（交点ＡＢおよび交点ＡＣ）ができるように配置されている。
【０２１７】
図２６は、例えば、図２２のＡ平面３２１、Ｂ平面３２２、およびＣ平面３２３をｙ軸方向から見たときの配置例を表している。図２６の例においては、Ａ平面３２１に対して、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３が直交し、ｚｘ平面上に、Ａ平面３２１およびＢ平面３２２の交点ＡＢ、並びに、Ａ平面３２１およびＣ平面３２３の交点ＡＣができるように配置されている。
【０２１８】
したがって、超音波プローブ３０１からの超音波信号を受けたセンサ情報取得部２５３は、ｚｘ平面上における交点ＡＢおよび交点ＡＣの移動量を算出することができ、これにより、ｙ軸中心の回転角を算出することができる。
【０２１９】
なお、図２６の例においては、望ましくは、Ａ平面３２１と、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３とが直交している例が示されているが、直交が必須ではなく、Ａ平面３２１と、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３とが交差していれば（平行でさえなければ）よい。また、Ｂ平面３２２とＣ平面３２３とが平行であるが、平行でなくてもよい。
【０２２０】
センサ情報取得部２５３は、各走査面で再構成された画像（Ｂモード画像ともいう）を用いて、超音波プローブ３０１の移動量を推定する。この超音波プローブ３０１の移動量の推定方法は、画像の動き検出方法と基本的に同様である。すなわち、ある時間tと、次のフレームt＋Δtとにおいて、それぞれ再構成された画像間で、特徴点のマッチングやブロックマッチングなどの手法を用いて画像面全体の画像面上での交点ＡＢおよび交点ＡＣの移動量が算出される。
【０２２１】
超音波画像は、超音波プローブ３０１の物理的特徴量（振動子ピッチ、開口径など）、超音波の物理的特徴量（周波数、音速など）、受信後の信号処理（ＡＤ変換の周波数など）によって定義される。したがって、画像上の移動量（ピクセル数）を実際の体内の移動量(mmなどの距離単位)に容易に変換が可能である。
【０２２２】
再構成画像は、Ａ平面３２１の場合、ｘｙ平面となり、Ｂ平面３２２およびＣ平面３２３の場合、ｙｚ平面となるが、得られた移動量のうち、ｙ方向の移動量は、その後の座標変換パラメータ算出においては使用されない。すなわち、図２６に示される交点ＡＢについて（xt,zbt）および(xt+Δt,zbt+Δt)、交点ＡＣについて（xt,zct）および(xt+Δt,zct+Δt)がそれぞれ求められる。
【０２２３】
これらの関係を、ヘルマート変換式に当てはめ、展開していくことで、超音波プローブ３０１の移動量(x0,z0)および回転角θを求めることができる。ヘルマート変換式は、次の式（１）で表わされる。
x’  ＝  x cosθ  z sinθ + x0
z’  ＝  x sinθ + z cosθ + z0
・・・（１）
【０２２４】
なお、上述した移動量の算出方法は、図２７に示されるような２次元配列された振動子からなる２次元アレイプローブを使用している場合にも適用することができる。図２７に示される各格子が振動子を表している。
【０２２５】
２次元アレイプローブに適用する場合には、本開示の３つの走査平面を有する超音波プローブ３０１のように、Ａ平面３２１、Ｂ平面３２２、Ｃ平面３２３を、それぞれ配置する方法でもよいし、Ｂ平面３２２とＣ平面３２３との間に、点線で示されるＤ平面３７１を追加してもよい。
【０２２６】
また、Ｂ平面３２２、Ｃ平面３２３、Ｄ平面３７１は、それぞれＡ平面３２１とｘｚ平面で直交していることが望ましいが、Ａ平面３２１と平行でさえなければ、上述した移動量の算出方法を適用することができる。また、図２７の例において、Ｂ平面３２２、Ｃ平面３２３、Ｄ平面３７１の位置関係は、一例であり、図２７の通りである必要はない。例えば、Ｂ平面３２２、Ｃ平面３２３が検出範囲の両端にあることが望ましいが、必須ではない。
【０２２７】
以上のように、超音波プローブ３０１と、センサ情報取得部２５３による超音波プローブ３０１についての信号処理方法によって、超音波プローブ３０１の動き（移動パラメータ）を算出することが可能となる。したがって、この場合、図１２の移動量センサ１２１を設ける必要がなくなる。
【０２２８】
なお、上記説明においては、画像を再構成した後、画像マッチングで移動量を求める方法を説明したが、画像を再構成する前のRF信号の段階で、RF信号の信号処理により移動量を求め、それを基に超音波プローブ３０１の移動量（この場合、位相変化量）を算出することも可能である。
【０２２９】
以上のように超音波プローブ３０１を構成することにより、移動量を算出することができるので、超音波プローブ３０１の動きが精度よく検出される。これにより、位置提示やパノラマなどのアプリケーションの精度を向上させることができる。
【０２３０】
すなわち、プローブの位置情報を正確に把握する主な目的の１つは、画像のスイッチングによるパノラマ化（広視野角化）や、ボリュームデータ化である。
【０２３１】
従来の１次元プローブを使った方法では、長軸方向（x方向）の移動に対するスイッチングには、精度を出すことができたが、短軸方向（z方向）への拡張は困難であった。また、ボリュームデータ作成のためのプローブ接地面を軸に傾けるような手法も実用化されているが、このときの角度は固定（ある秒数でどの程度振ってくださいと指示がある）であったり、角度センサを取り付けた特殊システムを利用していた。
【０２３２】
角度センサを使った方式では、ある程度正確にボリューム再現が可能であるが、プローブの接地面は動かないため、表皮近くのボリュームは作成することができなかった。
【０２３３】
したがって、超音波プローブ３０１を用いることにより、プローブの動きが精度よく検出されるので、画像のスイッチングによるパノラマ化（広視野角化）や、ボリュームデータ化を、より正確に行うことができる。
【０２３４】
また、本技術の超音波プローブは、次のような画像処理システムにも適用することができる。上述したどの構成の超音波プローブを用いてもよいが、例として、図８の超音波プローブ１１１を用いて説明する。
【０２３５】
＜第５の実施の形態＞
[画像処理システムの構成例]
図２８は、本技術を適用した画像処理システム４０１の構成例を示すブロック図である。
【０２３６】
図２８に示される画像処理システム４０１は、超音波を用いて被写体の内部の画像（すなわち、超音波画像）を撮影し、表示する装置である。画像処理システム４０１は、例えば、医療用として患者の身体の内部や胎児などの撮影に用いられたり、工業用として製品の内部の断面などの撮影に用いられたりする。
【０２３７】
画像処理システム４０１は、プローブユニット４１１と受信表示装置４１２を含むように構成されている。プローブユニット４１１と受信表示装置４１２は、例えば、無線通信によりデータの送受を行う。なお、無線の方式は、データを送受信するのに十分な帯域が確保できれば、特に限定されない。また、通信の方式は、無線に限らず、有線であってもよい。
【０２３８】
プローブユニット４１１は、例えば、図８の超音波プローブ１１１および信号処理ブロック４２２により構成される。超音波プローブ１１１は、被写体の皮膚などに押しつけられる部位であり、内部に、超音波のトランスデューサと呼ばれる複数の振動子４２１を含むように構成される。超音波プローブ１１１は、例えば、６４chや１２８chの振動子４２１で構成される。なお、超音波プローブ１１１に含まれる振動子４２１の数は限定されない。
【０２３９】
振動子４２１は、信号処理ブロック４２２からの信号に基づいて、被写体に対して超音波ビーム（以下、送信波とも称する）を送信する。振動子４２１は、被写体からの反射波（以下、受信波とも称する）を受信し、受信した信号を信号処理ブロック４２２に供給する。
【０２４０】
信号処理ブロック４２２は、振動子４２１からの信号または振動子４２１への信号を処理するブロックである。信号処理ブロック４２２は、変換部４３１、フロントエンド信号処理部４３２、および無線IF（インタフェース）４３３を含むように構成される。
【０２４１】
変換部４３１は、後述する図２９のAD(Analog/Digital)変換部４６２および図３０のDA(Digital /Analog)変換部４８２を含むように構成されている。変換部４３１は、振動子４２１からの反射波をデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータをフロントエンド信号処理部４３２に供給する。変換部４３１は、フロントエンド信号処理部４３２からのデジタルデータをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を振動子４２１に供給する。
【０２４２】
フロントエンド信号処理部４３２は、変換部４３１からのデジタルデータに対して、ビームフォーミング処理、信号圧縮処理、およびエラー訂正処理などの信号処理を行い、処理後のデータを、無線IF４３３に供給する。フロントエンド信号処理部４３２は、振動子４２１が送信する送信波のもとになるデジタルデータを生成し、生成したデジタルデータを、変換部４３１に供給する。
【０２４３】
無線IF４３３は、フロントエンド信号処理部４３２からのデータを、無線通信により、受信表示装置４１２に送信する。
【０２４４】
受信表示装置４１２は、無線IF４４１、バックエンド信号処理部４４２、および表示部４４３を含むように構成される。
【０２４５】
無線IF４４１は、プローブユニット４１１からのデータを受信し、バックエンド信号処理部４４２に供給する。
【０２４６】
バックエンド信号処理部４４２は、無線IF４４１からの送信された圧縮データを復号する。バックエンド信号処理部４４２は、復号したデータに基づいて、被写体の内部を示す超音波画像を生成する。バックエンド信号処理部４４２は、生成した超音波画像を、表示部４４３に供給する。
【０２４７】
表示部４４３は、バックエンド信号処理部４４２により生成された超音波画像を表示する。
【０２４８】
なお、図２８の例において、プローブユニット４１１の構成は、単純化して示されたものであり、本技術と関連が薄い処理部や機械部などに関しては省略されている。
【０２４９】
[受信側処理の場合のプローブユニットの構成例]
図２９は、超音波の受信側処理を行う場合のプローブユニットの構成例を示す図である。
【０２５０】
図２９の例においては、プローブユニット４１１は、振動子４２１、信号処理ブロック４２２、超音波プローブ１１１に含まれる角度センサ２４１および移動量センサ１２１、入力部４５１、制御部４５３、並びに電池ユニット４５４を含むように構成されている。
【０２５１】
超音波の受信側処理を行う場合の信号処理ブロック４２２は、スイッチ部４６１、AD変換部４６２、信号処理部４６３、信号圧縮部４６４、および送信部４６５を含むように構成されている。図２９の信号処理ブロック４２２のうち、信号処理部４６３、信号圧縮部４６４、および送信部４６５は、図２８のフロントエンド信号処理部４３２に対応している。
【０２５２】
振動子４２１は、被写体からの反射波を受信し、受信した信号を、信号処理ブロック４２２のスイッチ部４６１に供給する。
【０２５３】
スイッチ部４６１は、制御部４５３の制御のもと、振動子４２１の各振動子で受信された信号のうち、どの信号を読み出すかを選択する。振動子４２１が、例えば、１２８chの振動子からなり、そのうち、例えば、３２chの信号を読み出す場合、スイッチ部４６１は、１２８chのうち、どの３２chの信号を読み出すかを選択する。スイッチ部４６１は、選択した信号を読み出して、読み出した信号をAD変換部４６２に供給する。
【０２５４】
AD変換部４６２は、制御部４５３の制御のもと、スイッチ部４６１からの信号に対して、AD変換を行う。AD変換部４６２は、AD変換後のデジタルデータを、信号処理部４６３に供給する。
【０２５５】
信号処理部４６３は、制御部４５３の制御のもと、AD変換部４６２からのデジタルデータに対して、ビームフォーミング処理を行う。信号処理部４６３は、必要に応じて、ビームフォーミング後のデータ（以下、RFデータとも称する）に対し、画像強調およびノイズリダクションなどの信号処理も行う。信号処理部４６３は、処理後のデータを、信号圧縮部４６４に供給する。
【０２５６】
信号圧縮部４６４は、制御部４５３の制御のもと、信号処理部４６３からのデジタルデータを所定の圧縮形式で圧縮する。信号圧縮部４６４は、圧縮後のデータを、送信部４６５に供給する。なお、圧縮形式は限定されない。
【０２５７】
送信部４６５は、制御部４５３の制御のもと、信号圧縮部４６４からのデータに対して、伝送エラー補償のための冗長なエラー訂正符号の追加などを行い、図２８の無線IF４３３を介して、受信表示装置４１２に対して送信する。送信部４６５は、伝送エラーを補償するために、送信するデータを再送する。
【０２５８】
角度センサ２４１および移動量センサ１２１は、上述したように、超音波プローブ１１１内に設けられる。角度センサ２４１は、ユーザによる超音波プローブ１１１の回転操作を検出し、検出した超音波プローブ１１１の回転角度という動きの特徴を示す情報である動きパラメータを、制御部４５３に供給する。移動量センサ１２１は、ユーザによる超音波プローブ１１１の移動量を検出し、検出した超音波プローブ１１１の移動量という動きの特徴を示す情報である動きパラメータを、制御部４５３に供給する。
【０２５９】
入力部４５１は、ユーザ操作に対応する指示信号などを制御部４５３に入力する。
【０２６０】
制御部４５３は、角度センサ２４１および移動量センサ１２１により検出された情報に応じて、信号処理ブロック４２２を構成する各部の動作を制御する。その結果、電池ユニット４５４に蓄積される電力の消費を抑えることができたり、あるいは、得られる画像の画質を変更することができる。
【０２６１】
例えば、制御部４５３は、例えば、スイッチ部４６１を制御し、受信に利用する振動子４２１の数を変更させる。受信信号のSNを上げるため、複数の振動子４２１からの情報を用いるのは一般的である。例えば、その受信に利用する振動子４２１のチャンネル数を減らすことによって、後段の信号処理部４６３における演算処理量を減らすことができる。その結果、消費電力を削減することができる。
【０２６２】
制御部４５３は、例えば、AD変換部４６２を制御し、受信された各チャンネルのアナログ信号を、デジタルデータに変換するときのサンプリング周波数またはデジタルデータのビット長を変更させる。
【０２６３】
なお、画像処理システム４０１は、医用画像の診断支援システムCAD(Computer Aided Diagnosis)に用いられることがある。サンプリング周波数を高くサンプリングすれば、得られる信号の情報量が上がり、より高精度なビームフォーミングが行えるようになり、結果、画質が向上する。したがって、サンプリング周波数を高くサンプリングすることは、CADでの診断能力の向上につながる。
【０２６４】
しかしながら、AD変換の周波数が高いことは、データの増大を招き、その後の信号処理の量にも影響してしまう。CADに用いられない場合、すなわち、通常の診断などの場合、それほどの画質は必要ない。したがって、通常の診断などの際に、サンプリング周波数を落とすことは、AD変換部４６２そのものの消費電力を削減するとともに、信号処理の演算処理量を減らすことができる。その結果、消費電力を削減することができる。AD変換部４６２において、デジタルデータのビット長を短くすることも、サンプリング周波数を落とすことと同様の効果を得ることができる。
【０２６５】
また、例えば、腹部や胸部上において、超音波プローブ１１１の位置が詳細を見たいポイントに近づいている場合、ユーザは、プローブユニット４１１を狭い範囲で小さく、遅く動かす傾向がある。すなわち、超音波プローブ１１１の動きが小さい、速度が遅い、または、移動量が少ない場合、超音波プローブ１１１の位置は詳細を見たいポイントに近づいている可能性が高い。したがって、このような場合、画像品質はできるだけ高いことが望まれる。
【０２６６】
一方、詳細を見たいポイントを広い範囲で探している場合、ユーザは、プローブユニット４１１を広い範囲で大きく、速く動かす傾向がある。すなわち、超音波プローブ１１１の動きが大きい、速度が速い、または、移動量が多い場合、ユーザは詳細を見たいポイントを探している可能性が高い。したがって、このような場合、画像品質は、上述の場合よりも低くてもよい。
【０２６７】
このことは、腹部や胸部でなくとも、関節部分にも言える。したがって、超音波プローブ１１１を、関節の周囲のうち、ゆっくり回転させる箇所については、入念に観察したい箇所である。したがって、角度センサ２４１からの角度の変化（すなわち、角速度）がゆっくりである場合、制御部４５３は、その箇所の超音波画像の画質が高くなるようにサンプリング周波数を高くする。一方、関節の周囲のうち、速く回転させる箇所については、手早く観察したい箇所である。したがって、角度センサ２４１からの角度の変化（すなわち、角速度）が速い場合、制御部４５３は、その箇所の超音波画像の画質がそれほど高くしなくてもよいため、サンプリング周波数を低くする。
【０２６８】
制御部４５３は、例えば、信号処理部４６３を制御し、ビームフォーミングを行う際のパラメータのうち、電力に関係するパラメータである、受信フォーカスの点数、またはRFデータのサンプリング周波数などを変更させる。
【０２６９】
受信フォーカス点数を減らしたり、RFデータのサンプリング周波数を下げたりすることにより、処理自体の削減、後段に渡るデータ量の削減ができ、その結果、消費電力を削減することができる。
【０２７０】
なお、信号処理部４６３における画像強調およびノイズリダクションなどの信号処理のON/OFFや、アルゴリズムの複雑さの制御なども、電力に影響する。制御部４５３は、これらも制御するようにしてもよい。
【０２７１】
制御部４５３は、例えば、信号圧縮部４６４を制御し、圧縮率を変更させる。データの圧縮率を高くすることにより、プローブユニット４１１から受信表示装置４１２に対して送信すべきデータ量が削減され、その結果、送信電力を抑制することができる。
【０２７２】
制御部４５３は、例えば、送信部４６５を制御し、エラー訂正符号の付加の強度やその有無を変更させる。エラー訂正の強度を下げたり、または、エラー訂正機能そのものを使用しないことにより、送出に要する電力量を削減することができる。また、送信部４６５に対して、受信表示装置４１２との協調動作で生じるデータの再送要求の受諾を拒否に変更させることも、電力量の削減につながる。
【０２７３】
電池ユニット４５４は、充電式の電池などからなり、プローブユニット４１１の各部に電力を供給している。
【０２７４】
[送信側処理の場合のプローブユニットの構成例]
図３０は、送信側処理を行う場合のプローブユニットの構成例を示す図である。
【０２７５】
図３０の例においては、プローブユニット４１１は、図２９のプローブユニット４１１と同様に、振動子４２１、信号処理ブロック４２２、角度センサ２４１、移動量センサ１２１、入力部４５１、制御部４５３、並びに電池ユニット４５４を含むように構成されている。なお、対応する部には、対応する符号が付してあり、その説明は繰り返しになるので適宜省略される。
【０２７６】
超音波の送信側処理を行う場合の信号処理ブロック４２２は、図２９の信号処理ブロック４２２と異なり、スイッチ部４８１、DA変換部４８２、および信号処理部４８３を含むように構成されている。図３０の信号処理ブロック４２２のうち、信号処理部４８３は、図２８のフロントエンド信号処理部４３２に対応している。
【０２７７】
スイッチ部４８１は、DA変換部４８２からのアナログ信号に基づいて、振動子４２１を選択する。すなわち、スイッチ部４８１は、振動子４２１を構成する複数の振動子のうち、動作させる振動子の組み合わせを選択する。スイッチ部４８１は、選択した振動子４２１を接続し、信号を送出することで、選択した振動子４２１を振動させる。これにより、振動子４２１から、被写体に対して超音波ビームが送信される。
【０２７８】
DA変換部４８２は、信号処理部４８３からのデジタルデータを、アナログ信号に変換し、スイッチ部４８１に供給する。
【０２７９】
信号処理部４８３は、振動子４２１が被写体に対して送信する超音波ビームのもととなるデジタルデータを生成する。信号処理部４８３は、生成したデジタルデータを、DA変換部４８２に供給する。
【０２８０】
図３０の例においても、制御部４５３は、角度センサ２４１および移動量センサ１２１により検出された情報に応じて、信号処理ブロック４２２を構成する各部の動作を制御する。その結果、電池ユニット４５４に蓄積される電力の消費を抑えることができたり、あるいは、得られる画像の画質を変更することができる。
【０２８１】
ただし、図２９の受信側処理の場合と異なり、図３０の送信側処理の場合、スイッチ部４８１、DA変換部４８２、および信号処理部４８３は、基本的に協働動作を行う。
【０２８２】
信号処理部４８３で生成されるデジタルデータは、DA変換部４８２を通るデジタルデータのビット長、サンプリング周波数、ライン数（動作させる振動子数）を一意に決め、スイッチ部４８１で接続する（振動させる）振動子４２１の組み合わせをも決定する。
【０２８３】
換言するに、信号処理部４８３は、DA変換部４８２を通るデジタルデータのビット長、サンプリング周波数、ライン数、並びに、スイッチ部４８１で接続する振動子４２１の組み合わせを一意に決め、決めたパラメータの組み合わせで、デジタルデータを生成する。
【０２８４】
したがって、送信側処理の場合、制御部４５３は、信号処理部４８３を制御し、DA変換部４８２を通るデジタルデータのビット長、サンプリング周波数、ライン数、並びに、スイッチ部４８１で接続する振動子４２１の組み合わせなどを変更させる。
【０２８５】
信号処理部４８３において、デジタルデータのビット長を短く、または、サンプリング周波数を低く変更することにより、DA変換処理を減らすことができる。また、ライン数を減らすことにより、超音波送出に係る電力を減らすことができる。
【０２８６】
一方、信号処理部４８３において、デジタルデータのビット長を長く、サンプリング周波数を高く変更する、または、ライン数を増やすことにより、得られる画像の画質を向上させることができる。
【０２８７】
また、制御部４５３は、入力部４５１から入力される分割数に基づいて、関節の周りを撮影する際の撮影角度を算出し、角度センサ２４１からの角度が、算出した撮影角度になったときに、超音波ビームの送受信を行い、超音波画像を生成する。
【０２８８】
これにより、必要以上の超音波ビームの送受信を行うことがないので、超音波送出に係る電力を減らすことができる。
【０２８９】
以上のように、制御部４５３は、超音波の送信側処理においても、超音波の受信側処理においても、信号処理ブロック４２２を構成する各信号処理部を制御して、電池ユニット４５４の電池の消費を抑えたり、超音波画像の画質を向上させることができる。
【０２９０】
[超音波受信処理の流れ]
次に、図３１のフローチャートを参照して、プローブユニット４１１の超音波受信処理について説明する。
【０２９１】
ステップＳ１１１において、振動子４２１は、被写体からの反射波を受信する。振動子４２１は、受信した信号を、信号処理ブロック４２２のスイッチ部４６１に供給する。
【０２９２】
ステップＳ１１２において、スイッチ部４６１は、信号を選択する。すなわち、スイッチ部４６１は、振動子４２１の各振動子で受信された信号のうち、どの信号を読み出すかを選択する。このときの受信振動子数は、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。スイッチ部４６１は、選択した信号を読み出して、AD変換部４６２に供給する。
【０２９３】
ステップＳ１１３において、AD変換部４６２は、スイッチ部４６１からの信号に対して、所定のサンプリングレートでAD変換を行う。このときのAD（デジタルデータ）ビット長およびADサンプリングレートは、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。AD変換部４６２は、AD変換後のデジタルデータを、信号処理部４６３に供給する。
【０２９４】
ステップＳ１１４において、信号処理部４６３は、AD変換部４６２からのデジタルデータに対して、ビームフォーミング処理を行う。信号処理部４６３は、制御部４５３の制御のもと、RFデータに対し、画像強調およびノイズリダクションなどの信号処理も行う。
【０２９５】
このときのフレームレートおよび解像度は、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。画像強調およびノイズリダクションなどの処理も、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。信号処理部４６３は、処理後のデータを、信号圧縮部４６４に供給する。
【０２９６】
ステップＳ１１５において、信号圧縮部４６４は、信号処理部４６３からのデジタルデータを所定の圧縮形式で圧縮する。このときのビットレートは、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。信号圧縮部４６４は、圧縮後のデータを、送信部４６５に供給する。
【０２９７】
ステップＳ１１６において、送信部４６５は、信号圧縮部４６４からのデータに対して、伝送エラー補償のための冗長なエラー訂正符号の追加などを行い、無線IF４３３を介して、受信表示装置４１２に対して送信する。このときのエラー訂正の追加などは、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。
【０２９８】
以上のようにして、プローブユニット４１１から、受信された超音波に対して信号処理が施されたデータが、無線通信を介して受信表示装置４１２に送信される。
【０２９９】
[受信表示処理の流れ]
次に、図３２のフローチャートを参照して、受信表示装置４１２の受信表示処理について説明する。
【０３００】
ステップＳ１２１において、無線IF４４１は、上述した図３１のステップＳ１１６において送信されたデータを受信する。無線IF４４１は、受信したデータを、バックエンド信号処理部４４２に供給する。
【０３０１】
ステップＳ１２２において、バックエンド信号処理部４４２は、無線IF４４１からの圧縮されているデータを、信号圧縮部４６４の圧縮に対応する方法で復号し、被写体の内部を示す超音波画像を生成する。バックエンド信号処理部４４２は、生成した超音波画像を、表示部４４３に供給する。
【０３０２】
ステップＳ１２３において、表示部４４３は、超音波画像を表示する。
【０３０３】
以上のようにして、受信表示装置４１２においては、プローブユニット４１１により超音波受信されたデータに対応する超音波画像が表示される。
【０３０４】
[超音波送信処理の流れ]
次に、図３３のフローチャートを参照して、プローブユニット４１１の超音波送信処理について説明する。
【０３０５】
ステップＳ１３１において、信号処理部４８３は、制御部４５３の制御のもと、振動子４２１が被写体に対して送信する超音波ビームのもととなるデジタルデータを生成する。
【０３０６】
すなわち、信号処理部４８３は、DA変換部４８２を通るデジタルデータのビット長、サンプリング周波数、ライン数、並びに、スイッチ部４８１で接続する振動子４２１の組み合わせを一意に決め、決めたパラメータの組み合わせで、デジタルデータを生成する。このときの各処理パラメータは、制御部４５３により角度センサ２４１および移動量センサ１２１の少なくとも一方からの動きパラメータの大きさに応じて制御される。
【０３０７】
信号処理部４８３は、生成したデジタルデータを、DA変換部４８２に供給する。
【０３０８】
ステップＳ１３２において、DA変換部４８２は、DA変換を行う。すなわち、DA変換部４８２は、信号処理部４８３からのデジタルデータを、アナログ信号に変換し、スイッチ部４８１に供給する。
【０３０９】
ステップＳ１３３において、振動子４２１は、被写体に対して超音波ビームを送信する。すなわち、スイッチ部４８１は、DA変換部４８２からのアナログ信号に基づいて、振動子４２１を選択する。スイッチ部４８１は、選択した振動子４２１を接続し、信号を送出することで、選択した振動子４２１を振動させる。これにより、振動子４２１から、被写体に対して超音波ビームが送信される。
【０３１０】
以上のようにして、プローブユニット４１１においては、被写体に対して超音波ビームが送信される。
【０３１１】
以上のように、ユーザによるプローブユニット４１１（超音波プローブ１１１）の動きによって、ユーザの必要とする超音波画像の画質がわかる。このことから、プローブユニット４１１は、超音波プローブ１１１の動きに応じて、信号処理ブロック４２２の各部の処理を制御する。特に、プローブユニット４１１は、超音波プローブ１１１の動きの特徴を示す動きパラメータが大きい場合、画質を下げ、信号処理のパフォーマンスを下げるように制御する。逆に、プローブユニット４１１は、超音波プローブ１１１の動きの特徴を示す動きパラメータが小さい場合、画質を上げ、信号処理のパフォーマンスを上げるように制御する。
【０３１２】
したがって、ユーザが、プローブユニット４１１を用い、例えば、超音波画像を撮影する場所をより明確に見るため、ゆっくりまたは小さく動かしている場合には、電力消費の抑制よりも優先的に、画像の品質を向上させることができる。
【０３１３】
一方、ユーザが、プローブユニット４１１を用い、例えば、身体上のおおまかな場所からポイントを探るため、速く、または大きく動かしている場合には、画像の品質よりも優先的に、消費電力を抑えることができる。この場合、プローブユニット４１１が診断に用いられている場合であっても、プローブユニット４１１における電池ユニット４５４の消費電力を抑えることができる。その結果、電池ユニット４５４の電力の持ちを長くすることができる。
【０３１４】
なお、上述したプローブユニット４１１の処理においては、角度センサ２４１を用いた例を説明したが、角度センサ２４１の代わりに、角速度センサを用いるようにしてもよい。
【０３１５】
[撮影前処理の流れ]
さらに、図３４のフローチャートを参照して、プローブユニット４１１における撮影の前処理について説明する。
【０３１６】
例えば、関節の周囲を撮影するにあたり、ユーザは、関節の周囲の分割数（撮影数）を、入力部４５１を介して入力する。これに対応して、ステップＳ２０１において、入力部４５１は、分割数Ｎを、制御部４５３に入力する。
【０３１７】
ステップＳ２０２において、制御部４５３は、ｎを０とする。制御部４５３は、ステップＳ２０３において、入力部４５１からの分割数Ｎを用いて、次の式（２）により、診断対象の関節の各撮影角度を計算する。
θｎ  ＝  ｎ＊３６０／Ｎ                                      ・・・（２）
【０３１８】
制御部４５３は、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３で求めた各撮影角度θｎを、内蔵するメモリなどに保存する。制御部４５３は、ステップＳ２０５において、ｎをｎ＋１とし、ステップＳ２０６において、ｎ＞Ｎであるか否かを判定する。
【０３１９】
ステップＳ２０６において、ｎ＞Ｎではない、すなわち、ｎ≦Ｎであると判定された場合、処理は、ステップＳ２０３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０３２０】
ステップＳ２０６において、ｎ＞Ｎであると判定された場合、撮影前処理は終了される。
【０３２１】
[撮影処理の流れ]
次に、図３５のフローチャートを参照して、プローブユニット４１１における撮影処理について説明する。なお、この処理は、例えば、画像処理システム４０１の入力部４５１を介して、撮影の開始の指令が入力されたとき開始される。
【０３２２】
ステップＳ２３１において、制御部４５３は、ｎを０とする。ステップＳ２３２において、制御部４５３は、内蔵するメモリに保存されている撮影角度θを取得する。なお、この撮影角度θは、図３４の前処理により求められて保存されているか、あるいは、予めデフォルトとして設定されている。
【０３２３】
ステップＳ２３３において、制御部４５３は、θ≧θｎであるか否かを判定する。ステップＳ２３３において、θ＜θｎであると判定された場合、処理は、ステップＳ２３２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０３２４】
ステップＳ２３３において、θ≧θｎであると判定された場合、処理は、ステップＳ２３４に進む。
【０３２５】
ステップＳ２３４において、制御部４５３は、超音波ビームの送受信を行う。すなわち、制御部４５３は、角度センサ２４１により検出される角度情報が、ステップＳ２３２において取得した撮影角度θになったときに、超音波ビームの送受信を行うように、信号処理部４８３を制御する。これに対応して、図３３を参照して上述した超音波送信処理が行われ、図３２を参照して上述した超音波受信処理が行われ、さらに、図３２を参照して上述した受信表示処理のステップＳ１２１が行われる。
【０３２６】
バックエンド信号処理部４４２は、ステップＳ２３５において、超音波画像Ｉｎを生成し、ステップＳ２３６において、生成した超音波画像Ｉｎを保存する。
【０３２７】
制御部４５３は、ステップＳ２３７において、ｎをｎ＋１とし、ステップＳ２３８において、ｎ＞Ｎであるか否かを判定する。
【０３２８】
ステップＳ２３８において、ｎ＞Ｎではない、すなわち、ｎ≦Ｎであると判定された場合、処理は、ステップＳ２３２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０３２９】
ステップＳ２３８において、ｎ＞Ｎであると判定された場合、撮影前処理は終了される。
【０３３０】
以上のように、画像処理システム４０１においては、角度情報に応じて、超音波ビームの送出タイミングを制御するようにしたので、必要以上の超音波ビームの送受信を行うことがなく、超音波送出に係る電力を減らすことができる。
【０３３１】
以上説明してきたように、本技術の超音波プローブは、既存のプローブに治具を取り付けるだけで実現することができる。
【０３３２】
また、本技術においては、角度センサが内蔵された回転軸を持った持ち手をプローブに直交させて付けるようにしたので、円筒形の被写体の周囲を回るプローブの正確な角度を検出することができる。
【０３３３】
さらに、本技術においては、ガイドを付けるようにしたので、常に被写体に対して鉛直方向から超音波ビームの送受信を行うことができるとともに、被写体周囲を回しやすくなる。
【０３３４】
また、本技術においては、回転軸とは別にボールジョイントを設けるようにしたので、操作感を向上させることができる。
【０３３５】
すなわち、円筒形に近似できる人体の関節部の周囲から超音波画像を撮影する場合、本技術を用いることで、容易に、かつ正確に３次元的構造（ボリュームデータ）を作成するための、例えば、撮影角度および超音波画像のデータを取得することができる。これにより、撮影角度および正確な３次元的構造（ボリュームデータ）を取得することができるので、術前術後の差異の観察や経過観察などでも定量的な評価が行えるようになる。
【０３３６】
なお、本技術は、医療用途および非医療用途のいずれにも用いることが可能である。なお、非医療用途に用いる場合、例えば、内臓等が写らないように、超音波の周波数と強度を適切に調整できるようにすることが望ましい。
【０３３７】
また、本技術は、人間だけでなく、例えば、動物や植物、人工物など、超音波により被写体の断面の撮影を行う様々な場面に用いることができる。
【０３３８】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０３３９】
＜第６の実施の形態＞
[コンピュータの構成例]
図３６は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０３４０】
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)５０１、ROM(Read Only Memory)５０２、RAM(Random Access Memory)５０３は、バス５０４により相互に接続されている。
【０３４１】
バス５０４には、さらに、入出力インタフェース５０５が接続されている。入出力インタフェース５０５には、入力部５０６、出力部５０７、記憶部５０８、通信部５０９、およびドライブ５１０が接続されている。
【０３４２】
入力部５０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部５０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部５０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部５０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ５１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１を駆動する。
【０３４３】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU５０１が、例えば、記憶部５０８に記憶されているプログラムを入出力インタフェース５０５及びバス５０４を介してRAM５０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０３４４】
コンピュータ（CPU５０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア５１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０３４５】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア５１１をドライブ５１０に装着することにより、入出力インタフェース５０５を介して、記憶部５０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部５０９で受信し、記憶部５０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM５０２や記憶部５０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０３４６】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０３４７】
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、ブロック、手段などにより構成される全体的な装置を意味するものである。
【０３４８】
なお、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０３４９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０３５０】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる表示制御部と
を備える画像処理装置。
（２）  前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、超音波診断の診断対象を囲む位置に配置して表示させる
前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）  前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像が前記超音波診断の診断対象を囲む円周を、前記超音波診断の診断対象の大きさと連動させて表示させる
前記（１）または（２）に記載の画像処理装置。
（４）  前記表示制御部は、前記超音波診断の診断対象の画像と、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置される複数の簡易表示画像とを重畳して表示させる
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の画像処理装置。
（５）  前記表示制御部は、前記画像生成部により生成された複数の簡易表示画像を、３次元に歪曲させた位置に配置して表示させる
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の画像処理装置。
（６）  前記画像生成部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度に基づいて、複数の簡易表示画像を生成する
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（７）  前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が大きい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を広く表示させる
前記（６）に記載の画像処理装置。
（８）  前記表示制御部は、前記プローブが備えるセンサからの回転角度または回転角速度が小さい場合、前記複数の簡易表示画像の配置間隔を狭く表示させる
前記（６）に記載の画像処理装置。
（９）  前記プローブは、ビーム方向と直交する角度で設けられた支持部と、
前記プローブと前記支持部の間に設けられた回転機構と、
前記回転機構による前記プローブの回転操作をサポートするガイドと
をさらに備える前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０）  画像処理装置が、
プローブから入力される複数の超音波画像に対応する複数の簡易表示画像を生成し、生成された複数の簡易表示画像を、前記プローブの回転操作と連動した位置に配置して表示画面に表示させる
画像処理方法。
【符号の説明】
【０３５１】
１１  超音波プローブ，  ２１  プローブ，  ２１ａ  センサ面，  ２２  台座，  ２３  回転軸，  ２４  持ち手，  ２５  ガイド，  ２６  接合部，  ５１  超音波プローブ，  ６１  接合部，  ８１  超音波プローブ，  ９１  ガイド，  １１１  超音波プローブ，  １２１  移動量センサ，  １５１  持ち手，  １５２  ボールジョイント，  １５３  補助操作部，  ２０１  画像処理システム，  ２１２  画像処理装置，  ２１３ａ乃至２１３ｄ  記録装置，  ２１４  ディスプレイ，  ２２１  超音波送受信部，  ２２２  検出部，  ２３２  超音波受信装置，  ２３３  超音波発生装置，  ２４１  角度センサ，  ２４２  角速度センサ，  ２５１  超音波制御部，  ２５２  超音波画像生成部，  ２５３  センサ情報取得部，  ２５４  プローブ状態検出部，  ２５５  断面画像生成部，  ２５６  表示制御部，  ２５７  簡易表示画像生成部，  ２７１  簡易表示画像群，  ２７２  配置画像，  ２８１  簡易表示画像，  ２８２  円，  ２９１  配置画像，  ３０１  超音波プローブ，  ３１１  Ａアレイ振動子，  ３１２  Ｂアレイ振動子，  ３１３  Ｃアレイ振動子，  ３２１  Ａ平面，  ３２２  Ｂ平面，  ３２３  Ｃ平面，  ３７１  Ｄ平面，  ４０１  画像処理システム，  ４１１  プローブユニット，  ４１２  受信表示装置，  ４２１  振動子，  ４２２  信号処理ブロック，  ４３１  変換部，  ４３２  フロントエンド信号処理部，  ４３３  無線IF，  ４５１  入力部，  ４５３  制御部，  ４５４  電池ユニット
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【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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