JP2002218453A

JP2002218453A - 画像合成方法及び装置

Info

Publication number: JP2002218453A
Application number: JP2001011365A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Agano; 俊孝阿賀野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】２次元センサアレイを用いて、アーティファ
クトや画面のざらつきの少ない、画質の良い３次元画像
データを合成する装置を提供する。【解決手段】送受信面を構成する複数の領域のそれぞ
れに超音波送信部と超音波受信部とを含む探触子３０
と、探触子を構成するそれぞれの領域において得られた
画像データ毎に３次元画像データを構成する画像処理部
４７ａ、４７ｂと、構成された３次元画像データを複数
枚合成して、新たな３次元画像データを構成する３次元
画像構成部５０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断等を行
うために、同一の対象について異なる位置において得ら
れた複数種類の３次元画像データを合成する画像合成方
法及び画像合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超音波撮像等により得られた
画像は、アーティファクト（虚像）や粒状性等のパラメ
ータにより評価されている。アーティファクトは、超音
波の物理的特性から画面上に現れる現象であるので、超
音波診断装置を扱う操作者や診断者が探触子の方向を調
整して、画面上に表示されない工夫をする必要があっ
た。また、アーティファクトがどうしても画面上に現れ
てしまう場合には、診断者がアーティファクトの存在に
気付き、これを除外して画像を解釈しなければならなか
った。従って、超音波診断においては、診断者に対し
て、装置を扱い画像を解釈する高度な技能と経験が必要
とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アーティフ
ァクトが出現する原因として、まず、サイドローブが挙
げられる。超音波撮像において、探触子に複数の振動子
を配列して波面を合成することにより目的の方向に超音
波ビーム（メインローブ）を形成するが、サイドローブ
とは、目的の方向以外に波面が合成されて形成されたビ
ームのことをいう。図１１の（ａ）は、振動子から送信
された超音波のメインローブＲ１とサイドローブＲ２と
を表している。超音波撮像においては、超音波ビームの
送信方向からのみ反射エコーが返ってくることを想定し
ているため、図１１の（ｂ）に示すように、サイドロー
ブＲ２の方向に反射体１１０があると、反射体１１０か
らのエコー信号は、メインローブＲ１の方向からのエコ
ー信号として認識されてしまう。これがアーティファク
ト１３０であり、実際には存在しない物体が超音波画像
に出現する。サイドローブの発生を抑えるためには、配
列されている振動子間のピッチを小さくすることが考え
られるが、その場合でも、高次のサイドローブは必ず存
在してしまう。

【０００４】また、反射消失や音響陰影もアーティファ
クトの１つである。図１２の（ａ）は、反射体１１０と
超音波ビームＲ３及びＲ４を示している。また、図１２
の（ｂ）は反射体１１０を表す画像１２０であり、斜線
部分は音響陰影を示している。図１２の（ａ）に示すよ
うに、反射体１１０のＡやＢの部分においては、入射波
Ｒ３に対して音響インピーダンス境界面の傾きが大きい
ため、反射波は超音波が送信されてきた方向に戻らな
い。このため、図１２の（ｂ）のＡ’やＢ’の部分のよ
うに、反射波が戻らなかった境界面の画像は消失してし
まう。これが反射消失である。また、音響インピーダン
スの大きい反射体１１０が超音波ビームＳ４の進路に存
在すると、超音波ビームＲ４の進行が妨げられ、それよ
り先に超音波が伝わらないため、図１２の（ｂ）に示す
ように反射体の像１２０の後方に影ができてしまう。即
ち、反射体１１０の後方に存在する物体が、超音波画像
の中に現れてこないという現象が起こってしまう。

【０００５】さらに、スペックルと呼ばれる干渉性の高
い超音波のランダムな反射波による干渉も、超音波画像
の画質を低下させる一因となる。図１３に示すように、
送信された超音波は、撮像対象部位以外にも被検体を構
成する様々な部分によりランダムに反射され散乱する。
これらの散乱波Ｒ６やＲ７は、撮像対象部位からの反射
波Ｒ５に対して位相のずれを含んでいるが、画像データ
を算出する時には、撮像対象部位からの反射波及び全て
の散乱波を加算して画像データを算出するため、波の干
渉により信号の強度に変動が生じる。この結果、超音波
画像において輝点と黒点が散在し、画像の粒状性が悪化
して、画面がざらついたように見えてしまう。

【０００６】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音
波画像において、アーティファクトやスペックル等によ
る画像の劣化を抑えて画質を向上させることができる画
像合成方法及び画像合成装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る画像合成方法は、複数の送信素子を含
む探触子を用いて、被検体に対して超音波を送信し、被
測定点から反射される超音波を検出することにより３次
元画像データを合成する方法であって、少なくとも１つ
の送信素子から被検体に対して超音波を送信し、被検体
を構成する複数の被測定点から反射される超音波を検出
して、それぞれの被測定点に関する画像データを取得す
るステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において取得され
た画像データに基づいて、被検体に関する３次元画像デ
ータを構成するステップ（ｂ）と、被検体に対して、ス
テップ（ａ）とステップ（ｂ）とを、超音波を送信する
送信素子を変化させて複数回繰り返し、被検体に関する
複数種類の３次元画像データを構成するステップ（ｃ）
と、ステップ（ｃ）において構成された被検体に関する
複数種類の３次元画像データを合成して、新たな３次元
画像データを構成するステップ（ｄ）とを具備する。

【０００８】また、本発明の第１の観点に係る画像合成
装置は、被検体に超音波を送信して被検体から反射され
る超音波を受信する探触子であって、複数の送信素子を
含む該探触子と、超音波を送信する送信素子を変化させ
て複数回送信を行い、被検体を構成する複数の被測定点
から反射された超音波の受信信号を処理する信号処理部
と、信号処理部により処理された受信信号に基づいて、
それぞれの被測定点に関する画像データを取得し、異な
る送信素子について取得された画像データに基づいて、
被検体に関する複数種類の３次元画像データを構成する
画像処理部と、画像処理部において構成された被検体に
関する複数種類の３次元画像データを合成して、新たな
３次元画像データを構成する３次元画像構成部とを具備
する。

【０００９】さらに、本発明の第２の観点に係る画像合
成装置は、被検体に超音波を送信して被検体から反射さ
れる超音波を受信する探触子であって、複数の送信素子
と複数の受信素子とを含む該探触子と、探触子におい
て、複数の送信素子と複数の受信素子とが配置されてい
る送受信面を複数の領域に分割する場合の、各領域に含
まれる送信素子及び受信素子の位置及び数に関する情報
を含む領域情報を記憶する領域情報記憶部と、超音波を
送信する送信素子を変化させて複数回送信を行い、被検
体を構成する複数の被測定点から反射された超音波の受
信信号を、領域情報記憶部に記憶された領域情報に従っ
て処理する信号処理部と、信号処理部により処理された
受信信号に基づいて、それぞれの被測定点に関する画像
データを取得し、異なる送信素子について取得された画
像データに基づいて、被検体に関する複数種類の３次元
画像データを構成する画像処理部と、画像処理部におい
て構成された被検体に関する複数種類の３次元画像デー
タを、領域情報記憶部に記憶された領域情報に従って合
成して、新たな３次元画像データを構成する３次元画像
構成部とを具備する。

【００１０】本発明によれば、２次元センサアレイを用
いて得られた複数の２次元画像データに基づいて、アー
ティファクトやスペックル等による画像の劣化を抑えた
３次元画像データを合成することができる。従って、生
体を対象とする超音波診断において、画質の良好な３次
元画像を得ることが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には
同一の参照番号を付して、説明を省略する。図１は、本
発明の第１の実施形態に係る画像合成装置の構成を示す
ブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係
る画像合成装置は、システム全体を制御するシステム制
御部１と、探触子３０と、システム制御部１の制御の下
で、探触子３０に駆動信号を供給して超音波の送信条件
を制御する送信回路部１０ａ及び１０ｂと、探触子３０
から出力される受信信号の増幅や遅延を行う受信回路部
２０ａ及び２０ｂとを含んでいる。

【００１２】図２に示す送信回路部１０は、図１に示す
送信回路部１０ａ又は１０ｂの内の１つを詳しく示して
いる。また、図２に示す受信回路部２０は、図１に示す
受信回路部２０ａ又は２０ｂの内の１つを詳しく示して
いる。送信回路部１０に含まれる送信遅延制御回路１２
と、送信パワー制御回路１３と、送信周波数制御回路１
１と、受信回路部２０に含まれる受信感度制御回路２１
と、受信遅延制御回路２２とは、システム制御部１の制
御の下で、超音波の送受信条件を制御している。

【００１３】送信回路部１０において、信号発生器１４
は、送信のために用いる信号を発生する。送信駆動回路
１５は、この信号を増幅及び遅延することにより駆動信
号を出力する。探触子３０は、これらの駆動信号に基づ
いて超音波を被検体に送信し、被検体から反射された超
音波を受信して受信信号を出力する。これらの受信信号
は、受信回路部２０に含まれる複数のアンプ２３により
増幅される。

【００１４】受信回路部２０において、受信感度制御回
路２１が複数のアンプ２３のゲインを制御することによ
り、受信感度が制御される。また、受信遅延制御回路２
２は、受信遅延回路２４における受信信号の遅延時間を
制御する。探触子３０は、複数の超音波トランスデュー
サにより構成される２次元の超音波トランスデューサア
レイを含んでいる。超音波トランスデューサとしては、
ＰＺＴやＰＶＤＦ等の圧電素子を用いても良いし、受信
用に光検出素子を用いても良い。なお、光検出素子につ
いては後で詳しく説明する。

【００１５】図３には、探触子３０に含まれる超音波の
送受信面が示されている。図３に示すように、探触子３
０の送受信面は、領域Ａと領域Ｂとに分けられており、
それぞれの領域に複数の超音波送信素子から構成される
超音波送信部３１ａ及び３１ｂと、２次元に配置された
複数の超音波検出素子（センサ）を含む超音波受信部３
２ａ及び３２ｂとが含まれている。領域Ａに含まれる超
音波送信部３１ａには送信回路部１０ａが接続され、領
域Ａに含まれる超音波受信部３２ａには受信回路部２０
ａが接続されている。一方、領域Ｂに含まれる超音波送
信部３１ｂには送信回路部１０ｂが接続され、領域Ｂに
含まれる超音波３２ｂには受信回路部２０ｂが接続され
ている。なお、センサを２次元に配置する場合に、セン
サとして圧電素子を用いると、素子間のクロストークが
増大したり、微細配線による電気的インピーダンスの上
昇によりＳＮ比が劣化したり、微細素子の電極部が破壊
し易くなるといった問題が生じる恐れがある。このよう
な場合には、センサとして光検出素子を用いると良い。

【００１６】再び図１を参照すると、受信回路部２０ａ
から出力された出力信号は、ログ（ｌｏｇ）変換回路４
１ａにおいて対数増幅され、検波回路４２ａにおいて検
波された後、Ａ／Ｄ変換回路４３ａにおいてディジタル
変換されて検出データとなり、ラインメモリ４４ａに記
憶される。また、テーブル４６ａには、画像データを算
出する際に用いる伝達時間データ等が格納されている。
画像データ算出部４５ａは、テーブル４６ａを参照する
ことにより、ラインメモリ４４ａに記憶されている検出
データに基づいて画像データを算出する。さらに、算出
された画像データに基づいて、画像処理部４７ａは３次
元画像データを構成すると共に、補間処理、レスポンス
変調処理、階調処理等の処理を施す。画像処理された３
次元画像データは、画像メモリ４８ａに記憶される。ま
た、受信回路部２０ｂから出力された出力信号も、ログ
変換回路４１ｂ〜画像処理部４７ｂにおいて同様に処理
され、３次元画像データが画像メモリ４８ｂに記憶され
る。

【００１７】画像構成部５０は、このようにして画像メ
モリ４４ａや画像メモリ４４ｂに記憶された３次元画像
データを合成することにより、新たな３次元画像データ
を作成する。さらに、ＤＳＣ（ディジタル・スキャンコ
ンバータ）５１において、走査フォーマットの変換を行
うことにより、音線データ空間の画像データが物理空間
の画像データに変換される。ＤＳＣ５１によって変換さ
れた画像データは、Ｄ／Ａ変換回路５２においてアナロ
グ信号に変換され、画像表示部６０に表示される。

【００１８】次に、本発明の第１の実施形態に係る画像
合成装置の動作について、詳しく説明する。図２に示す
送信パワー制御回路１３が、複数の送信駆動回路１５か
ら出力される駆動信号の振幅を制御することにより、超
音波の送信パワーが制御される。さらに、送信遅延制御
回路１２が、複数の送信駆動回路１５から出力される駆
動信号の遅延時間を制御する。これにより、探触子３０
に含まれる複数の超音波トランスデューサは、駆動信号
の時間差に対応した位相差を持つ超音波を、被検体に向
けてそれぞれ送信する。このような複数の超音波の波面
合成により、超音波ビームが形成される。

【００１９】図３は、このようにして形成された超音波
ビームの進路と、探触子３０の送受信面と、Ｐ個の被測
定点（Ｐ＝ｑ×ｒ×ｓ）から構成される被検体１００と
を示している。探触子３０の領域Ａにおいて、Ｓ１は超
音波ビームが送信される位置を示しており、ｌ₁、ｌ₂、
・・・、ｌ_Lは、Ｌ個のセンサの位置を示している。ま
た、探触子３０の領域Ｂにおいて、Ｓ２は超音波ビーム
が送信される位置を示しており、ｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ
_Kは、Ｋ個のセンサの位置を示している。さらに、ｘ₁、
ｘ₂、・・・、ｘ_m、・・・、ｘ_Pは、被検体１００に含
まれる被測定点の位置を表している。

【００２０】図３において、超音波送信部３１ａにより
送信された超音波ビームは、１つの被測定点ｘ_mにおい
て反射し、指向性を有しないＬ個のセンサにより検出さ
れる。検出された超音波は、超音波受信部３２ａにおい
て光強度信号に変換され、さらに、電気信号に変換され
て、受信信号としてアンプ２３に供給される。この受信
信号は、受信感度制御回路１１（図２参照）によってゲ
インを制御されたアンプ２３において増幅され、受信遅
延回路２４に入力される。

【００２１】受信遅延制御回路２２は、超音波の送信時
間から一定時間経過後にデータ取り込み信号を出力す
る。これに応答して、一定時間内に検出された超音波の
検出信号は、電気信号として図１に示すログ変換回路４
１ａに取り込まれて対数増幅され、検波回路４２ａにお
いて振幅検波された後に、Ａ／Ｄ変換回路４３ａにおい
てディジタル変換されて検出データとなる。さらに、検
出データは、ラインメモリ４４ａに入力される。ここ
で、ラインメモリ４４ａのそれぞれのラインは、探触子
３０の領域Ａに含まれるＬ個のセンサに対応している。
この過程を、データ取り込み開始時間をずらして繰り返
して複数回データを取得することにより、ラインメモリ
４４ａの各ラインには、対応するセンサにより検出され
てディジタル変換された検出データが時系列に蓄積され
る。

【００２２】探触子３０の領域Ｂについても同様に、超
音波送信部３１ｂにより送信された超音波ビームは、被
測定点ｘ_m等を介して、ｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ_Jに位置す
る複数のセンサ（図３参照）により検出される。検出さ
れた信号は、図２に示すアンプ２３や受信遅延回路２４
や、図１に示すログ変換回路４１ｂやＡ／Ｄ変換回路等
を介して、対数変換、ディジタル変換等の処理を施さ
れ、検出データとしてラインメモリ４４ｂに入力され
る。

【００２３】このように、ラインメモリ４４ａには、ｌ
₁〜ｌ_Lの各ラインから被測定点ｘ_mに関する検出デー
タ、即ち、ｌ₁に位置するセンサにより時間ｔに検出さ
れた検出データＤ（ｔ，ｌ₁）から、ｌ_Lに位置するセン
サにより時間ｔに検出された検出データＤ（ｔ，ｌ_L）
までが記憶される。

【００２４】図４に、ラインメモリ４４ａに記憶された
検出データに基づいて画像データを合成する際に用いる
伝達時間データ等を格納するテーブル４６ａの構成を示
す。図４に示すように、テーブル４６ａは、被検体１０
０を構成するＰ個の被測定点ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_m、
・・・、ｘ_Pに対応する２Ｐ個の行と、Ｌ個のセンサの
位置ｌ₁、ｌ₂、・・・、ｌ_n、・・・、ｌ_Lに対応するＬ
個の列とによって構成される。ここで、１≦ｍ≦Ｐ、１
≦ｎ≦Ｌである。

【００２５】再び図３を参照すると、超音波が送信され
てから位置ｌ_nのセンサにより検出されるまでの時間ｔ
（ｘ_m，ｌ_n）は、超音波送信部３１ａの位置Ｓ１と、あ
る被測定点の位置ｘ_mと、センサの位置ｌ_nとを用いて、ｔ（ｘ_m，ｌ_n）＝（Ｓ〜ｘ_m〜ｌ_n間の距離）／（超音波
の速度）と表される。即ち、超音波ビームが送信されてからｔ
（ｘ_m，ｌ_n）時間後に、位置ｌ_nのセンサにより検出さ
れた信号は、被測定点ｘ_mに関するものと決まる。

【００２６】超音波ビームが送信されてから位置ｌ_nの
センサが被測定点ｘ_mに関するデータを検出するまでに
要する時間を表す伝達時間データｔ（ｘ_m，ｌ_n）は、テ
ーブル４６ａの（２ｍ−１）行ｎ列に格納されている。
同様に、他のセンサについてもテーブル４６ａの対応す
る行及び列に伝達時間データが格納されている。従っ
て、テーブル４６ａの（２ｍ−１）行目に格納されてい
る伝達時間データｔ（ｘ_m，ｌ₁）、ｔ（ｘ_m，ｌ₂）、・
・・、ｔ（ｘ_m，ｌ_n）、・・・、ｔ（ｘ_m，ｌ_L）を参照
することにより、ラインメモリ４４ａに記憶されている
検出データの中から被測定点ｘ_mに関する検出データを
選択することができる。これらの伝達時間データは、各
センサと各被測定点ｘ₁、ｘ₂、・・・との相互の位置関
係により決定されるため、テーブル４６ａには、Ｌ個の
センサのそれぞれに対応するＰ個の被測定点に関する伝
達時間データが予め入力されている。

【００２７】画像データ算出部４５ａ（図１参照）は、
ラインメモリ４４ａに記憶された検出データに基づい
て、テーブル４６ａを参照しながら各被測定点の画像デ
ータを算出する。即ち、被測定点ｘ_mに関する画像デー
タＤ_mは、伝達時間データｔ（ｘ _m，ｌ₁）、ｔ（ｘ_m，ｌ
₂）、・・・、ｔ（ｘ_m，ｌ_L）に対応する検出データを
重ね合わせて、

【数１】と計算される。このようにして、画像処理部４７ａは、
被測定点ｘ₁〜ｘ_Pについて画像データの合成を行う。ま
た、このとき、各データ値に対して、重み付け係数Ｗ
（ｘ_m，ｌ_n）を用いて、必要な重み付けをしても良い。

【００２８】これらの画像データに基づいて、画像処理
部４７ａは、３次元画像データを構成する。構成された
３次元画像データは、さらに、補間処理、レスポンス変
調処理、階調処理などの処理を受け、画像メモリ４８ａ
に記憶される。また、ラインメモリ４４ｂに入力された
検出データについて、画像データ算出部４５ｂが、被検
体１００を構成するＰ個の被測定点ｘ₁、ｘ₂、・・・、
ｘ_m、・・・、ｘ_Pに対応する伝達時間データと、Ｊ個の
センサの位置ｋ₁、ｋ₂、・・・、ｋ_Jに対応するＪ個の
列とによって構成されるテーブル４６ｂを参照しながら
画像データの算出を行う。さらに、これらの画像データ
に基づいて、画像処理部４７ｂが３次元画像データを構
成すると共に必要な画像処理を施し、画像メモリ４８ｂ
が該３次元画像データを記憶する。

【００２９】再び図１を参照すると、３Ｄ画像構成部５
０は、画像メモリ４８ａに記憶された３次元画像データ
Ａと、画像メモリ４８ｂに記憶された３次元画像データ
Ｂとを合成して、１枚の３次元画像データを作成する。
このとき、３次元画像データＡ及びＢのそれぞれに重み
付けをして加算することが望ましい。重み付け係数は、
それぞれの原画像である３次元画像データＡやＢの関数
でも良い。

【００３０】合成された３次元画像データは、さらに、
ＤＳＣ（ディジタル・スキャンコンバータ）５１におい
て、走査フォーマットの変換を行うことにより、音線デ
ータ空間の画像データが物理空間の画像データに変換さ
れ、さらに、Ｄ／Ａ変換回路５２においてアナログ信号
に変換されて画像表示部６０に表示される。

【００３１】本実施形態において、３次元画像データＡ
と３次元画像データＢとは、同一の被検体を、少し異な
る位置から超音波撮像したものである。即ち、図３に示
すように、超音波送信部３１ａから送信される超音波の
送信方向と、超音波送信部３１ｂから送信される超音波
の送信方向とは微妙にずれている。このため、例えば、
領域Ａにおいて検出された超音波に基づいて構成された
３次元画像データＡにサイドローブ等によるアーティフ
ァクトが現出しても、領域Ｂにおいて検出された超音波
に基づいて構成された３次元画像データＢには同じアー
ティファクトが現出しない可能性が高い。従って、３次
元画像データＡと３次元画像データＢとを合成すること
により、合成された３次元画像において被検体の画像が
強調されると共に、アーティファクトが減少する。ま
た、スペックルについても、撮像方向や撮像位置が異な
る２つの画像データを合成することにより平均化され、
画面におけるざらつきを低減することができる。このよ
うにして、本実施形態によれば、超音波診断に適した画
質の良い３次元画像を得ることができる。

【００３２】本実施形態においては、探触子を２つの領
域に分割したが、２つ以上の複数に分けて、検出信号の
変換ラインを増やしても良い。また、探触子の送受信面
を複数の領域に分割するパターンとしては、探触子の送
受信面の辺に対して平行に分割するほか、対角線により
分割したり、十文字に分割したり等様々なパターンが考
えられる。また、本実施形態においては、複数種類の３
次元画像データを取得するときに、超音波送信素子とセ
ンサとの両方を変化させたが、超音波送信素子のみを変
化させて異なる位置から超音波ビームを送信し、被検体
に反射した超音波を共通のセンサを用いて受信しても良
い。

【００３３】次に、本発明の第２の実施形態に係る画像
合成装置について説明する。本実施形態は、探触子の送
受信面を分割する領域を変更可能とすることにより、様
々な状況におけるアーティファクト等の画質の低下に対
応できるようにしたものである。図５は、本実施形態に
係る画像合成装置を示すブロック図である。また、図６
の（ａ）〜（ｃ）は、探触子３０の送受信面を複数の領
域に分割した３通りの例を示している。分割されたそれ
ぞれの領域は、複数のトランスデューサから構成される
超音波送信部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、複数の超音波
検出素子を含む超音波受信部３２ａ、３２ｂ、３２ｃと
を含んでいる。

【００３４】図５に示すように、システム制御部１には
領域情報記憶部２が接続されている。領域情報には、探
触子３０の送受信面を分割する領域の形や、分割する数
や、画像データの算出に用いられるテーブル等に関する
情報や、分割された領域に含まれる超音波送信部や超音
波受信部に関する情報が含まれる。これらの領域情報
は、探触子の送受信面を分割するパターン毎に領域情報
記憶部２に格納されている。超音波撮像を行う時には、
探触子の送受信面を分割するパターンを領域指定情報と
して入力部６１を介して外部から入力する。

【００３５】外部からの入力により、領域指定情報が選
択されると、領域情報記憶部２は、指定された領域に対
応する領域情報をシステム制御部１に入力する。ここ
で、例として、図６の（ｂ）に示す形態の領域が指定さ
れたとする。システム制御部１は、入力された領域情報
に基づいて、送信回路部１０や受信回路部２０等を制御
する。これに応答して、送信回路部１０は、超音波送信
部３１ａと３１ｂから超音波ビームを送信させる。ま
た、受信回路部２０においては、超音波送信部３１ａか
ら送信され被検体に反射された超音波ビームが、超音波
受信部３２ａを構成するセンサにより受信され、超音波
送信部３１ｂから送信され被検体に反射された超音波ビ
ームが、超音波受信部３２ｂを構成するセンサにより受
信される。

【００３６】また、テーブル４６には、複数の分割領域
に対応するテーブルが格納されている。システム制御部
１は、テーブル４６に格納されている複数のテーブルの
中から、図６の（ｂ）に示す超音波受信部３２ａ及び３
２ｂに対応するテーブルを選択する。画像データ算出部
４５は、超音波受信部３２ａや３２ｂに含まれるセンサ
により検出され、対数変換等の信号処理が施されてライ
ンメモリ４４に入力された検出データに対し、選択され
たそれぞれのテーブルに基づいて画像データの算出を行
う。

【００３７】画像処理部４７は、システム制御部１の制
御に従って、画像データ算出部４５において算出された
各領域の画像データに基づいて、３次元画像データを構
成する。さらに、画像処理部４７は、構成された３次元
画像データに対して必要な画像処理を行っても良い。画
像メモリ４８は、複数のメモリ領域を有しており、この
ようにして作成された複数の３次元画像データを記憶す
る。３次元画像構成部５０は、システム制御部１の制御
にしたがって、画像メモリ４８に記憶された複数の３次
元画像データを合成して１枚の３次元画像データを作成
する。複数の３次元画像データを合成する時に用いる重
み付け係数は、領域情報に含まれる情報を用いても良
い。

【００３８】図７〜図９は、本実施形態に係る画像合成
装置の変形例を示している。図７は、探触子の送受信面
を分割する領域情報を、探触子の付帯情報として、画像
合成装置の内部に予め読み込んであるものである。付帯
情報記憶部３には、予め複数の探触子の付帯情報３Ａ、
３Ｂ、・・・が記憶されており、本実施形態に係る画像
合成方法において用いられる探触子３０Ａを用いる時に
は、入力部６１を介して外部から該当する探触子の付帯
情報３Ａを指定することにより、領域情報を含む付帯情
報３Ａがシステム制御部１に読み込まれる。また、探触
子３０Ａの使用を開始することにより、該当する付帯情
報３Ａが自動的に指定されるようにしても良い。

【００３９】図８は、領域情報を含む探触子の付帯情報
をフロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体６２に
保存し、超音波撮像に先立って必要なデータをシステム
制御部１に読み込むようにしたものである。図９は、探
触子３０が領域情報を含む探触子の付帯情報を記録した
メモリを含み、探触子の使用を開始することにより、必
要なデータがシステム制御部１に読み込まれるようにし
たものである。

【００４０】本実施形態においては、分割されたそれぞ
れの領域に含まれるセンサは、同じ分割領域に含まれる
超音波送信部により送信された超音波を受信するが、異
なる分割領域に含まれる超音波送信部により送信された
超音波を受信しても良い。例えば、複数の３次元画像デ
ータを取得する場合に、複数の超音波送信部と１つの超
音波受信部とを指定し、超音波送信部の位置のみを変化
させ、複数回にわたって同じセンサを用いて超音波を受
信しても良い。

【００４１】２次元センサアレイとしては、例えば、光
検出方式の光ファイバーアレイを用いることができる。
図１０は、先端に超音波検出素子を設けた光ファイバー
アレイを用いる画像合成装置の一部を原理的に表した図
である。図１０において、光ファイバーアレイ２０３
は、微細な光ファイバー２０３ａ、２０３ｂ、・・・の
断面を２次元マトリックス状に配列させたものである。
また、先端に設けられた超音波検出素子２０４は、例え
ば、各々の光ファイバーの先端にそれぞれ形成されたフ
ァブリーペロー共振器（ＦＰＲと略称）２０４ａ、２０
４ｂ、・・・又はファイバーブラッググレーティングに
より構成される。

【００４２】光源２０１から発生した光は、分光器２０
２を通過し、光ファイバーアレイ２０３に入射する。そ
れぞれの光ファイバーに入射した光は、ＦＰＲの両端に
形成されたハーフミラー（図中右端）及び全反射ミラー
（図中左端）により反射される。この全反射面は、超音
波検出素子２０４に印加される超音波により幾何学的変
位を受けるので、反射光はこれにより変調されて、再び
分光器２０２に入射する。分光器２０２に入射された反
射光は、直接あるいは光ファイバー等を通して、又はレ
ンズ等の結像系２０５を介して、光検出器２０６に結像
する。

【００４３】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、２次
元センサアレイを用いて、隣接する位置において得られ
た複数の３次元画像データを合成することにより、画質
の良い３次元画像データを得ることができる。従って、
生体を対象とする超音波診断においても、アーティファ
クトやスペックルの少ない、鮮明な３次元画像を得るこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像合成装置を
示すブロック図である。

【図２】図１の送信回路部及び受信回路部を詳しく示す
ブロック図である。

【図３】探触子の送受信面と被検体と超音波ビームの進
路を示す図である。

【図４】画像データ算出に用いられるテーブルを示す図
である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る画像合成装置を
示すブロック図である。

【図６】探触子の送受信面における領域の分割の例を示
す図である。

【図７】本発明の第２の実施形態の変形例を示すブロッ
ク図である。

【図８】本発明の第２の実施形態の第２の変形例を示す
ブロック図である。

【図９】本発明の第２の実施形態の第３の変形例を示す
ブロック図である。

【図１０】２次元センサアレイの例を示す図である。

【図１１】アーティファクトの原因を説明するための図
である。

【図１２】アーティファクトの原因を説明するための図
である。

【図１３】スペックルを説明するための図である。

【符号の説明】

１システム制御部２領域情報記憶部３Ａ、３Ｂ、・・・付帯情報１０、１０ａ、１０ｂ送信回路部１１送信周波数制御回路１２送信遅延制御回路１３送信パワー制御回路１４信号発生器１５送信駆動回路２０、２０ａ、２０ｂ受信回路部２１受信感度制御回路２２受信遅延制御回路２３アンプ２４受信遅延回路３０探触子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ超音波送信部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ超音波受信部４１ａ、４１ｂログ（ｌｏｇ）変換回路４２ａ、４２ｂ検波回路４３ａ、４３ｂＡ／Ｄ変換回路４４ａ、４４ｂラインメモリ４５ａ、４５ｂ画像データ算出部４６ａ、４６ｂテーブル４７ａ、４７ｂ画像処理部４８ａ、４８ｂ画像メモリ５０画像構成部５１ＤＳＣ（ディジタル・スキャンコンバータ）５２Ｄ／Ａ変換回路６０画像表示部６１入力部６２記録媒体１００被検体１１０反射体１２０画像１３０アーティファクト２０１光源２０２分光器２０３光ファイバーアレイ２０３ａ、２０３ｂ、・・・光ファイバー２０４超音波検出素子２０４ａ、２０４ｂ、・・・ファブリーペロー共振器
（ＦＰＲ）２０５結像系２０６光検出器Ｒ１メインローブＲ２サイドローブＲ３、Ｒ４超音波ビーム（入射波、反射波）Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７超音波（反射波、散乱波）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の送信素子を含む探触子を用いて、
被検体に対して超音波を送信し、被測定点から反射され
る超音波を検出することにより３次元画像データを合成
する方法であって、少なくとも１つの送信素子から前記被検体に対して超音
波を送信し、前記被検体を構成する複数の被測定点から
反射される超音波を検出して、それぞれの被測定点に関
する画像データを取得するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において取得された画像データに基づい
て、前記被検体に関する３次元画像データを構成するス
テップ（ｂ）と、前記被検体に対して、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）
とを、超音波を送信する送信素子を変化させて複数回繰
り返し、前記被検体に関する複数種類の３次元画像デー
タを構成するステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）において構成された前記被検体に関する
複数種類の３次元画像データを合成して、新たな３次元
画像データを構成するステップ（ｄ）と、を具備する画
像合成方法。
【請求項２】ステップ（ａ）が、前記検出された超音
波に基づいて得られたそれぞれの被測定点における画像
データを対数変換するステップを含むことを特徴とする
請求項１記載の画像合成方法。
【請求項３】ステップ（ｄ）が、前記被検体に関する
複数種類の３次元画像データのそれぞれに重み付け係数
を掛けて加算することを特徴とする請求項１又は２記載
の画像合成方法。
【請求項４】被検体に超音波を送信して被検体から反
射される超音波を受信する探触子であって、複数の送信
素子を含む前記探触子と、超音波を送信する送信素子を変化させて複数回送信を行
い、前記被検体を構成する複数の被測定点から反射され
た超音波の受信信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部により処理された受信信号に基づいて、
それぞれの被測定点に関する画像データを取得し、異な
る送信素子について取得された画像データに基づいて、
前記被検体に関する複数種類の３次元画像データを構成
する画像処理部と、前記画像処理部において構成された前記被検体に関する
複数種類の３次元画像データを合成して、新たな３次元
画像データを構成する３次元画像構成部と、を具備する
画像合成装置。
【請求項５】被検体に超音波を送信して被検体から反
射される超音波を受信する探触子であって、複数の送信
素子と複数の受信素子とを含む前記探触子と、前記探触子において、前記複数の送信素子と前記複数の
受信素子とが配置されている送受信面を複数の領域に分
割する場合の、各領域に含まれる送信素子及び受信素子
の位置及び数に関する情報を含む領域情報を記憶する領
域情報記憶部と、超音波を送信する送信素子を変化させて複数回送信を行
い、前記被検体を構成する複数の被測定点から反射され
た超音波の受信信号を、前記領域情報記憶部に記憶され
た領域情報に従って処理する信号処理部と、前記信号処理部により処理された受信信号に基づいて、
それぞれの被測定点に関する画像データを取得し、異な
る送信素子について取得された画像データに基づいて、
前記被検体に関する複数種類の３次元画像データを構成
する画像処理部と、前記画像処理部において構成された前記被検体に関する
複数種類の３次元画像データを、前記領域情報記憶部に
記憶された領域情報に従って合成して、新たな３次元画
像データを構成する３次元画像構成部と、を具備する画
像合成装置。
【請求項６】前記領域情報に含まれる送信素子及び受
信素子の位置及び数に関する情報を変更することによ
り、前記探触子の送受信面の分割の仕方が変更されるこ
とを特徴とする請求項５記載の画像合成装置。
【請求項７】前記領域情報が、前記探触子に対応して
扱われるデータとして画像合成装置本体に読み込まれて
いることを特徴とする請求項５又は６記載の画像合成装
置。
【請求項８】前記領域情報が、前記探触子に対応して
扱われる記録媒体を介して画像合成装置本体に読み込ま
れることを特徴とする請求項５又は６記載の画像合成装
置。
【請求項９】前記領域情報が、探触子の内部に保存さ
れていることを特徴とする請求項５又は６記載の画像合
成装置。
【請求項１０】前記検出信号に対して対数変換を行う
対数変換手段をさらに含む請求項４〜９のいずれか１項
記載の画像合成装置。
【請求項１１】前記複数の３次元画像データのそれぞ
れに重み付け係数を掛けて加算する手段をさらに含む請
求項４〜１０のいずれか１項記載の画像合成装置。