(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同一な部分マトリクスで構成される２次元方位マトリクスにおいて、前記部分マトリクスは縦横それぞれで２以上の方位を有しており、前記部分マトリクスにおいて相対的に同一の方位に超音波を送波してエコーを受信することをすべての前記部分マトリクスで同時に行うことを、前記部分マトリクスにおいて方位を変えながら繰り返して、前記部分マトリクスのすべて方位について超音波を送波してエコーを受信することにより、前記２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査を行う送受信手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号の前回からの変化量に応じて、今回走査した方位以外の方位における過去の回の受信信号を補正することによって、今回走査した方位以外の方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項２】
複数の同一な部分マトリクスで構成される２次元方位マトリクスにおいて、前記部分マトリクスは縦横それぞれで２以上の方位を有しており、前記部分マトリクスにおいて相対的に同一の方位に超音波を送波してエコーを受信することをすべての前記部分マトリクスで同時に行うことを、前記部分マトリクスにおいて方位を変えながら繰り返して、前記部分マトリクスのすべて方位について超音波を送波してエコーを受信することにより、前記２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査を行う送受信手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号からの補間演算によって、今回走査した方位以外の方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項３】
複数の同一な部分マトリクスで構成される２次元方位マトリクスにおいて、前記部分マトリクスは縦横それぞれで２以上の方位を有しており、前記部分マトリクスにおいて相対的に同一の方位に超音波を送波してエコーを受信することをすべての前記部分マトリクスで同時に行うことを、前記部分マトリクスにおいて方位を変えながら繰り返して、前記部分マトリクスのすべて方位について超音波を送波してエコーを受信することにより、前記２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査を行う送受信手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位以外の方位における過去の回の受信信号で代用することによって、今回走査した方位以外の方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項４】
複数の同一な部分マトリクスで構成される２次元方位マトリクスにおいて、前記部分マトリクスは縦横それぞれで２以上の方位を有しており、前記部分マトリクスにおいて相対的に同一の方位に超音波を送波してエコーを受信することをすべての前記部分マトリクスで同時に行うことを、前記部分マトリクスにおいて方位を変えながら繰り返して、前記部分マトリクスのすべて方位について超音波を送波してエコーを受信することにより、前記２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査を行う送受信手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号のうち最寄りの方位の受信信号で代用することによって、今回走査した方位以外の方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、
前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項５】
前記２次元方位マトリクスは、６６×６６の正方マトリクスであり、
前記部分マトリクスは、３×３の正方マトリクスであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項６】
前記送受信手段は、前記飛び越しを予め定められた方位間隔で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項７】
前記方位間隔は、等間隔であることを特徴とする請求項６に記載の超音波撮影装置。
【請求項８】
前記方位間隔は、非等間隔であることを特徴とする請求項６に記載の超音波撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波撮影装置に関し、とくに、３次元画像を撮影する超音波撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元画像を撮影する超音波撮影装置は、２次元方位マトリクス（ｍａｔｒｉｘ）として設定された複数の方位に対して順次に超音波を送波してエコー（ｅｃｈｏ）を受信し、エコー受信信号に基づいて３次元画像を生成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生体内での音速は約１５００ｍ／ｓであるから、深さ方向の撮影範囲を例えば１５０ｍｍとした場合、１秒間に可能な送受信回数は最大で約５０００回となる。撮影のフレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）を例えば１０フレーム／ｓとすると、１フレームあたりの送受信回数は約５００回となる。この回数で３次元撮影を行うとしたとき、２次元方位マトリクスのサイズ（ｓｉｚｅ）は概ね２２×２２となる。この方位マトリクスサイズで立体角が例えば６０゜程度の３次元領域を撮影した場合、３次元画像は方位分解能すなわち音線密度が粗くなって実用に耐えない。
【０００４】
したがって、実用的な音線密度にしようとすれば、フレームレートまたは撮影範囲を非実用的なまでに小さくしなければならない。すなわち、音線密度、フレームレートおよび撮影範囲のすべてを実用的のものにすることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、音線密度、フレームレートおよび撮影範囲が実用的な３次元撮影を行う超音波撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査する送受信手段と、前記エコーの受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【０００７】
（１）に記載の観点での発明では、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査するので、フレームレートを高めるとともに、方位のインターレースにより音線密度を高めたのと同等の結果を得ることができる。
【０００８】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査する送受信手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、飛び越した方位における過去の回の受信信号を今回走査した方位における受信信号の前回からの変化量に応じて補正することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【０００９】
（２）に記載の観点での発明では、（１）に加えて、飛び越し走査の各回ごとに、飛び越した方位における過去の回の受信信号を今回走査した方位における受信信号の前回からの変化量に応じて補正することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成し、今回走査した方位における受信信号および仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成するので、３次元画像の音線密度を高めることができる。
【００１０】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査する送受信手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号からの補間演算によって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００１１】
（３）に記載の観点での発明では、（１）に加えて、飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号からの補間演算によって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成し、今回走査した方位における受信信号および仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成するので、３次元画像の音線密度を高めることができる。
【００１２】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査する送受信手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、飛び越した方位における過去の回の受信信号で代用することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００１３】
（４）に記載の観点での発明では、（１）に加えて、飛び越し走査の各回ごとに、飛び越した方位における過去の回の受信信号で代用することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成し、今回走査した方位における受信信号および仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成するので、３次元画像の音線密度を高めることができる。
【００１４】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、複数の方位に順次に超音波を送波してエコーを受信することを２次元方位マトリクスにおける方位の飛び越し走査の繰り返しによって行うとともに、飛び越し走査の繰り返しのたびに前回とは重複しない方位を走査する送受信手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号のうち最寄りの方位の受信信号で代用することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成する信号生成手段と、前記飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号および前記仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００１５】
（５）に記載の観点での発明では、（１）に加えて、飛び越し走査の各回ごとに、今回走査した方位における受信信号のうち最寄りの方位の受信信号で代用することによって、飛び越した方位における今回の仮想的な受信信号を生成し、今回走査した方位における受信信号および仮想的な受信信号に基づいて３次元画像を生成するので、３次元画像の音線密度を高めることができる。
【００１６】
前記送受信手段は前記飛び越しを予め定められた方位間隔で行うことが、走査に規則性を持たせる点で好ましい。
前記方位間隔は等間隔あるいは非等間隔のいずれでもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１８】
同図に示すように、本装置は超音波プローブ３３を有する。超音波プローブ３３は使用者により対象７の体表に押し当てて使用される。超音波プローブ３３は、例えば、図２に示すような超音波トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ａｒｒａｙ）３００を有する。超音波トランスデューサアレイ３００は２次元アレイであり、例えば、３２ｘ３２の正方マトリクスをなす１０２４個の超音波振動子３０２からなる。なお、２次元アレイは正方マトリクスに限るものではなく、例えば３２ｘ１６等の異方マトリクスであってよい。超音波振動子３０２は例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料によって構成される。
【００１９】
超音波プローブ３３は送受信部３６に接続されている。送受信部３６は、超音波プローブ３３に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部３６は、また、超音波プローブ３３が受波したエコー信号を受信する。超音波プローブ３３および送受信部３６からなる部分は、本発明における送受信手段の実施の形態の一例である。
【００２０】
送受信部３６は、例えば図３に示すような走査を行う。すなわち、超音波トランスデューサアレイ３００の中央を頂点とするコーン（ｃｏｎｅ）状の撮影範囲を超音波ビーム（ｂｅａｍ）３０３により角度θ方向および角度φ方向に走査して３次元走査を行う。なお、超音波ビーム３０３の長さ方向をｚ方向とする。ｚ方向は撮影の深さ方向でもある。θ方向およびφ方向は互いに垂直な２方向である。このような３次元走査はピラミッドスキャン（Ｐｙｒａｍｉｄａｌ  ｓｃａｎ）とも呼ばれる。
【００２１】
図４に、他の方式の超音波撮影装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２２】
同図に示すように、本装置は超音波プローブ３３’を有する。超音波プローブ３３’は使用者により対象７の体表に押し当てて使用される。超音波プローブ３３’は、例えば、図５に示すような超音波トランスデューサアレイ３００’を有する。超音波トランスデューサアレイ３００’は１次元アレイであり、例えば１２８個の超音波振動子３０２’からなる。超音波振動子３０２’は例えばＰＺＴ等の圧電材料によって構成される。
【００２３】
超音波プローブ３３’は送受信部３６’に接続されている。送受信部３６’は、超音波プローブ３３’に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部３６’は、また、超音波プローブ３３’が受波したエコー信号を受信する。
【００２４】
送受信部３６’は、例えば図６に示すような走査を行う。すなわち、放射点２００からｚ方向に進行する超音波ビームすなわち音線２０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒ  ｓｃａｎ）を行う。
【００２５】
送波および受波のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させることにより、例えば図７に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２を直線状の軌跡２０４に沿って平行移動させることにより、矩形状の２次元領域２０６をｘ方向に走査し、いわゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒ  ｓｃａｎ）を行う。
【００２６】
なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘ  ａｒｒａｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査により、例えば図８に示すように、音線２０２の放射点２００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベックススキャンが行えるのはいうまでもない。
【００２７】
このような２次元領域２０６のスキャンを、スイープ（ｓｗｅｅｐ）機構３１によって、超音波プローブ３３’の傾きまたは位置を連続的に変化させながら行うことにより３次元走査を行う。スイープ機構３１、超音波プローブ３３’および送受信部３６’からなる部分は、本発明における送受信手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
超音波プローブ３３’の傾きを連続的に変化させるときは、例えば図９に示すように、２次元領域２０６の傾斜角度φが変化しφ方向の走査を行うことができる。超音波プローブ３３’の位置を連続的に変化させるときは、例えば図１０に示すように、２次元領域２０６の位置ｙが変化しｙ方向の走査を行うことができる。
【００２９】
以下、θ方向またはｘ方向の走査を主走査ともいい、φ方向またはｙ方向の走査を副走査ともいう。副走査は、２次元アレイでは送受信部３６によって電子的に行われ、１次元アレイではスイープ機構３１によって機械的に行われる。スイープ機構３１を用いない場合は手動で行ってもよい。副走査を機械的に行う場合、主走査と副走査の組み合わせは、（θ，φ）、（θ，ｙ）、（ｘ，φ）および（ｘ，ｙ）の４通りがあり得る。なお、機械的な副走査は手動で行ってもよい。
【００３０】
３次元走査を主走査と副走査の組み合わせにより行うので、音線の方位は２次元的に変更される。すなわち、音線の方位は２次元マトリクスを形成する。以下、音線の方位の２次元マトリクスを２次元方位マトリクスともいう。
【００３１】
図１１に、２次元方位マトリクスの一例を示す。同図に示すように、２次元方位マトリクスは例えば６６×６６の正方マトリクスとされる。なお、マトリクスサイズは適宜でよく、また正方マトリクスに限らず異方マトリクスであってよい。以下、２次元方位マトリクスを単に方位マトリクスともいう。方位マトリクスの行方向は主走査（θまたはｘ）方向であり、列方向は副走査（φまたはｙ）方向である。
【００３２】
本装置は、このような方位マトリクスについて飛び越し走査を行うことによって３次元走査を行う。以下、飛び越し走査について説明する。方位マトリクスにおける各方位は例えば３×３のマトリクス単位でグループ（ｇｒｏｕｐ）化されている。グループ間に重複はない。以下、これを部分マトリクスともいう。６６×６６の方位マトリクスにおいては、部分マトリクスが２２×２２個できる。なお、部分マトリクスのマトリクスサイズは３×３に限らず適宜でよい。また、正方マトリクスに限らず異方マトリクスであってよい。
【００３３】
図１２に部分マトリクスの１つを示す。同図において部分マトリクスのセル（ｃｅｌｌ）内の数字１〜９は飛び越し走査の相対的な順番を表す。なお、セルへの順番の付与は適宜でよい。飛び越し走査は、各部分マトリクスにおける相対順番が同一な方位について、部分マトリクス単位で順次に超音波を送受信することにより行われる。
【００３４】
具体的には、１回目の走査は、各部分マトリクスにおける相対順番１の方位について、部分マトリクス単位で順次に超音波を送受信することにより行われる。これによって、１回の走査で２２×２２の方位についての超音波送受信が行われる。このときの方位を、図１３に、マトリクスにおける斜線を付したセルで示す。
【００３５】
２回目の走査は、各部分マトリクスにおける相対順番２の方位について、部分マトリクス単位で順次に超音波を送受信することにより行われる。これによって、１回の走査で２２×２２の方位についての超音波送受信が行われる。このときの方位を、図１４に、マトリクスにおける斜線を付したセルで示す。
【００３６】
以下同様に、３回目〜９回目の飛び越し走査が各部分マトリクスにおける相対番号３〜９の方位についてそれぞれ行われる。９回目の走査の方位を図１５に示す。１０回目の飛び越し走査で順番が一巡し図１３に示した状態に戻る。以下この繰り返しとなる。以下、飛び越し走査を単に走査ともいう。１つの走査が３次元画像の１つのフレームに相当する。
【００３７】
このようにして、６６×６６の方位マトリクスが９回すなわち９フレームに分けて飛び越し走査される。１フレームあたりの方位は２２×２２であるから、深さ方向の撮影範囲を例えば１５０ｍｍとしても、例えば１０フレーム／ｓ程度のフレームレートでの３次元撮影が可能である。
【００３８】
また、１フレームあたりの方位は２２×２２であるが、走査が一巡するまでは毎回重複しない方位において送受信を行い、全体として６６×６６の方位での送受信を行うので、方位のインターレース（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ）により走査の粗さは緩和される。したがって、立体角が例えば６０゜程度の３次元領域を撮影した場合でも十分実用に耐える３次元画像を得ることが可能である。
【００３９】
送受信部３６（３６’）はＢモード処理部４０に接続されている。送受信部３６（３６’）から出力される音線ごとのエコー受信信号は、Ｂモード処理部４０に入力される。Ｂモード処理部４０はＢモード画像データを形成するものである。Ｂモード処理部４０は、エコー受信信号を対数増幅した後に包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成する。Ｂモード処理部４０は画像処理部４４に接続されている。画像処理部４４は、Ｂモード処理部４０から入力されるデータに基づいて、３次元画像を生成する。Ｂモード処理部４０および画像処理部４４からなる部分は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００４０】
画像処理部４４は、図１６に示すように、セントラル・プロセシング・ユニット（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１４０を有する。ＣＰＵ１４０には、バス（ｂｕｓ）１４２によって、メインメモリ（ｍａｉｎ  ｍｅｍｏｒｙ）１４４、外部メモリ１４６、制御部インターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１４８、入力データメモリ（ｄａｔａ  ｍｅｍｏｒｙ）１５２、ディジタル・スキャンコンバータ（ＤＳＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５４、画像メモリ１５６、および、ディスプレーメモリ（ｄｉｓｐｌａｙ  ｍｅｍｏｒｙ）１５８が接続されている。
【００４１】
外部メモリ１４６には、ＣＰＵ１４０が実行するプログラムが記憶されている。外部メモリ１４６には、また、ＣＰＵ１４０がプログラムを実行するにあたって使用する種々のデータも記憶されている。
【００４２】
ＣＰＵ１４０は、外部メモリ１４６からプログラムをメインメモリ１４４にロード（ｌｏａｄ）して実行することにより、所定の画像処理を遂行する。ＣＰＵ１４０は、プログラム実行の過程で、制御部インターフェース１４８を通じて後述の制御部４８と制御信号の授受を行う。
【００４３】
Ｂモード処理部４０から音線ごとに入力されたＢモード画像データすなわち音データは、入力データメモリ１５２に記憶される。例えば、図１３〜図１５に示したような飛び越し走査を順番にかつ繰り返し行う場合、各フレームでは斜線を付した方位だけにおいて送受信が行われるので、それらの方位においてのみ現フレームの音線データが存在する。以下、現フレームの音線データを現在データともいう。
【００４４】
なお、入力データメモリ１５２に記憶された音線データは、画像を形成するのに適した態様に加工されてはいるとはいえ、実質的にエコー受信信号であることに変わりはない。
【００４５】
現在データが得られる方位はフレームに応じて順次切り替わり、１０フレーム目ごとに元に戻る。すなわち、各方位の現在データは９フレームに１回の頻度で得られ、そのつど値が更新される。現在データ以外は過去の走査によって得られた過去のフレームデータであり、以下これを過去データともいう。入力データメモリ１５２には、このような現在データおよび過去データが記憶されている。
【００４６】
入力データメモリ１５２の音線データは、フレームごとにＤＳＣ１５４で走査変換されて画像メモリ１５６に書き込まれる。ＣＰＵ１４０は、画像メモリ１５６に音線データを書き込むにあたり、現在データがない方位すなわち過去データしかない方位については仮想的な現在データを生成し、それをその方位における現在データとして書き込む。ＣＰＵ１４０は、本発明における信号生成手段の実施の形態の一例である。なお、ＣＰＵ１４０は、仮想的な現在データを生成せずに現在データだけを画像メモリ１５６に書き込むようにしてもよい。
【００４７】
ＣＰＵ１４０による仮想的な現在データの生成について説明する。仮想的な現在データの生成は、４つの方法のいずれかによって行われる。以下、４つの方法について順次説明する。
【００４８】
１番目の方法は、現在データの変化量に基づいて過去データを補正することにより仮想的な現在データを生成する方法である。現在データの変化量とは、９フレームに１回の頻度で更新されるデータの前回からの変化量であり、具体的には次のようなものである。
【００４９】
９回の走査で方位マトリクスの全方位のデータがそろう。これを１つの部分マトリクスに着目して示せば、図１７に示すように、部分マトリクスＡのデータＡ１〜Ａ９がすべてそろう。隣接する部分マトリクスにおいても同様である。なお、添え数字は飛び越し走査の相対的な順番を表す。
【００５０】
１０回目の走査では、相対順番１の飛び越し走査が行われ、図１８に示すように、現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’が得られる。これら以外は過去データである。
【００５１】
現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’について、前回の値Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１からの変化量がそれぞれ計算される。それによって、図１９に示すように、変化量ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１がそれぞれ得られる。相対順番１の方位においてデータがこのように変化しているとき、部分マトリクスＡにおける他の方位の過去データも、この時点では同じ傾向で変化している可能性が高い。そこで、それら過去データの現時点での変化量を変化量ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に基づいて類推する。
【００５２】
類推は補間演算によって行われる。部分マトリクスＡにおける他の方位は、変化量ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１が求められた４つの方位の内側の８つの方位であるから、それらの方位におけるデータの変化量は、変化量ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を用いた補間演算によって類推することが可能である。
【００５３】
補間演算としては、例えば、２つのデータを用いた直線補間が利用される。すなわち、変化量ａ１，ｂ１を用いてそれらの間の２つの方位のデータの変化量が直線補間され、変化量ａ１，ｃ１を用いてそれらの間の２つの方位のデータの変化量が直線補間され、変化量ａ１，ｄ１を用いてそれらの間の２つの方位のデータの変化量が直線補間され、変化量ｂ１，ｃ１を用いてそれらの間の２つの方位のデータの変化量が直線補間される。なお、補間演算は２つのデータを用いた直線補間に限らず、４つのデータａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１をすべて用いた非直線２次元補間であってよい。これによって、図２０に示すように、変化量の類推値ａ２〜ａ９が得られる。
【００５４】
このような変化量の類推値ａ２〜ａ９を用いて過去データを補正する。補正は変化量の類推値ａ２〜ａ９を、図１８に示した過去データＡ２〜Ａ９にそれぞれ加算することにより行われる。これによって、図２１に示すように、現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’と、それらの前回からの変化量を用いて過去データを補正して得られる仮想的な現在データＡ２’〜Ａ９’が得られる。
【００５５】
他の部分マトリクスについても同様にして仮想的な現在データが求められる。また、これ以降の各フレームにおいても、それぞれ同様なことが行われる。このように現在データの変化量に基づいて過去データを補正することにより、現フレームに最もふさわしい仮想的な現在データを得ることができる。
【００５６】
２番目の方法は、現在データからの補間によって仮想的な現在データを生成する方法である。例えば、図２２に示すように、あるフレームにおいて現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’が得られたとき、部分マトリクスＡにおける仮想的な現在データは、現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’からの補間演算によって求める。補間演算としては例えば直線補間が採用されるがそれに限るものではない。これによって、図２３に示すように、仮想的な現在データＡ２’’〜Ａ９’’がそれぞれ得られる。他の部分マトリクスについても同様な補間演算が行われる。各フレームにおいてもそれぞれ同様なことが行われる。このような現在データを用いた補間演算により、現フレームにふさわしい仮想的な現在データを得ることができる。この方法は仮想的な現在データを求めるのに過去データを必要としない点で好ましい。
【００５７】
３番目の方法は、過去データを仮想的な現在データとして代用することである。３次元走査一巡後のあるフレームにおいて、例えば、図２４に示すように、現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’が得られたとき、他の方位ではそれ以前のフレームで得られた過去データＡ２〜Ａ９がすでに存在するので、それぞれそのまま仮想的な現在データとする。他の部分マトリクスにおいても同様な事を行う。各フレームにおいてもそれぞれ同様なことを行う。このような過去データの代用により、簡易に仮想的な現在データを得ることができる。
【００５８】
４番目の方法は、現在データを他の方位の仮想的な現在データとして代用することである。例えば、図２２に示したように、あるフレームにおいて現在データＡ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，Ｄ１’が得られたとき、部分マトリクスＡの他の方位の仮想的な現在データは、その方位に最も近い方位すなわち最寄りの方位の現在データで代用する。
【００５９】
これによって、部分マトリクスＡのデータは図２５に示すようになる。すなわち、相対順番２，４，５の方位に最寄りの方位は相対順番１の方位であるから、それらの方位における仮想的な現在データはいずれもＡ１となる。相対順番３，６の方位に最寄りの方位は部分マトリクスＢの相対順番１の方位であるから、それらの方位における仮想的な現在データはいずれもＢ１となる。相対順番７，８の方位に最寄りの方位は部分マトリクスＣの相対順番１の方位であるから、それらの方位における仮想的な現在データはいずれもＣ１となる。相対順番９の方位に最寄りの方位は部分マトリクスＤの相対順番１の方位であるから、それらの方位における仮想的な現在データはＤ１となる。他の部分マトリクスにおいても同様であり、他の各フレームにおいても同様である。このような現在データの代用により、簡易に仮想的な現在データを得ることができる。
【００６０】
このようにして生成された仮想的な現在データがそのフレームの現在データとともにＤＳＣ１５４で走査変換されて画像メモリ１５６に書き込まれる。画像メモリ１５６のデータはディスプレーメモリ１５８を通じて表示部４６に出力される。
【００６１】
表示部４６は、画像処理部４４から与えられた画像信号に基づいて３次元画像を表示する。表示部４６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示可能なＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ  ｔｕｂｅ）を用いたグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。
【００６２】
上記のような３次元走査およびそれに対応した音線データの処理により、３次元画像は、音線密度、フレームレートおよび撮影範囲がいずれも実用的なものとなる。
【００６３】
以上のスイープ機構３１、送受信部３６（３６’）、Ｂモード処理部４０、画像処理部４４および表示部４６には制御部４８が接続されている。制御部４８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。制御部４８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力される。制御部４８の制御の下で、Ｂモード動作が実行される。
【００６４】
制御部４８には操作部５０が接続されている。操作部５０は使用者によって操作され、制御部４８に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作部５０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）およびその他の操作具を備えている。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、音線密度、フレームレートおよび撮影範囲が実用的な３次元撮影を行う超音波撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】超音波トランスデューサアレイの模式図である。
【図３】音線走査の概念図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図５】超音波トランスデューサアレイの模式図である。
【図６】音線走査の概念図である。
【図７】音線走査の概念図である。
【図８】音線走査の概念図である。
【図９】スイープ走査の概念図である。
【図１０】スイープ走査の概念図である。
【図１１】２次元方位マトリクスの概念図である。
【図１２】部分マトリクスの概念図である。
【図１３】２次元方位マトリクスの走査の概念図である。
【図１４】２次元方位マトリクスの走査の概念図である。
【図１５】２次元方位マトリクスの走査の概念図である。
【図１６】画像処理部のブロック図である。
【図１７】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図１８】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図１９】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２０】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２１】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２２】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２３】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２４】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【図２５】２次元方位マトリクスにおけるデータ配列の概念図である。
【符号の説明】
３１  スイープ機構
３３，３３’  超音波プローブ
３６，３６’  送受信部
４０  Ｂモード処理部
４４  画像処理部
４６  表示部
４８  制御部
５０  操作部
１４０  ＣＰＵ
１４４  メインメモリ
１４６  外部メモリ
１４８  制御部インターフェース
１５２  入力データメモリ
１５４  ＤＳＣ
１５６  画像メモリ
１５８  ディスプレーメモリ
【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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