JP2006020668A - 投影形操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作パネルのスイッチ類の個数、配列、形状、大きさ、位置などに関する入力操作効率を向上した超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 操作に必要なスイッチ類の個数、配列、形状、大きさ、位置などが最適化された複数の配置図が主記憶装置８に記憶されており、電源をＯＮして、診断目的に応じたスイッチ類の配置図を、主記憶装置８から読み出す。スイッチ類投光部６からその配置図が投影操作パネル７に投影される。そして、操作者は超音波プローブ１を握り被検者の体表に接触させて、投影操作パネル７のスイッチ類を操作し、目的の超音波画像をモニタ装置１０に表示させる。そして、フリーズさせ主記憶装置８に保存する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、超音波診断装置等に使用される投影形操作装置に係わり、特に、操作パネルのキーボードおよび操作スイッチの個数、配列、形状、大きさ、位置および使用頻度などの操作性向上に関する。

操作パネルに配置されたキーボードや操作スイッチを操作し、超音波振動子を有する超音波プローブを被検者の体表にあてて検査する超音波診断装置がある。
超音波振動子から放射される超音波は、伝播媒質が均一とすると、伝播特性は周波数（パルス波の時は波形）と振動子の形状によって決まり、はじめ平面波として直進するが、やがて球面波として広がっていく。また、超音波は２つの媒質の境界で反射、屈折しながら伝播する。境界面での反射強度は２つの媒質の密度と音速の積（音響インピーダンス）の差で決まる。生体の軟部組織に音響インピーダンスの差が有れば、その軟部組織で反射した超音波エコーが超音波振動子に戻ってくる。その時間を距離に換算して軟部組織の位置を判定する。
反射信号の表示には、横軸に深さ、縦軸に反射強度を示すＡモード、超音波ビームを機械的又は電子的に走査しながら得られる反射信号をモニタ上で輝度変調し、走査に応じて超音波断層像を表示するＢモード、反射源の時間的位置変化を反射信号の時間変化として捉え運動曲線として表示するＭモード、超音波のドプラ効果を応用して体外から血流情報を得るドプラモード等がある。

図４に、従来の電子走査式の超音波診断装置のＢモードのブロック構成図を示し、図５に、操作パネル１６のスイッチ類の配置図を示す。
操作者は操作パネル１６で超音波走査に必要な設定を行い、超音波プローブ１１を被検体に接触させ超音波反射法によって超音波画像をモニタ装置２０に表示させる。中央制御部１９は、送受信制御部１２、信号処理部１３、走査変換部１４、ビデオ出力部１５を制御し、得られた超音波画像がモニタ装置２０にリアルタイムに表示され、またはフリーズされて静止画で診断される。そして、主記憶装置１８および補助記憶装置１８ａに保存され、必要により記憶された画像が読み出され、診断、計測などが行われる（例えば、特許文献１参照。）。
超音波プローブ１１は、超音波を生体内に送波し、生体内からの反射波を受波する両方の働きを有する超音波振動子を備えている。幅の狭い振動子の素子が１００個以上直線的（リニア）または凸状で１列（コンベックス）に配列され、ケースに収納されている。そして、ケーブルで送受信制御部１２に接続され、電気信号によって超音波振動子が制御される。
送受信制御部１２は、超音波ビームを走査制御する走査制御回路と、高周波パルスを発生させ、超音波プローブ１１の超音波振動子に電気パルスを印加する送信回路と、生体内からの反射波を超音波プローブ１１で受波し、その反射信号をプリアンプに入力しログアンプで圧縮増幅する受信回路とから構成される。
信号処理部１３は、生体の深部からの反射信号がより減衰を受けるので、それを補正するＳＴＣ１６ｄの機能を有する。そして、受信し増幅された反射信号は検波され波形の包絡線信号のみが取出される。また、ダイナミックレンジコントロール回路、エコーエンハンス回路などが設けられる。
走査変換部１４は、超音波走査の反射信号から、モニタ装置２０に表示するビデオ信号への走査変換を行なうＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。この変換にデジタルフレームメモリが用いられ、送受信制御部１２から信号処理部１３を介して送られてくる反射信号が、ＡＤ変換されデジタルフレームメモリに書込まれる。
ビデオ出力部１５は、デジタルフレームメモリに書込まれたデータをモニタ走査に従って読み出し、ＤＡ変換後、ビデオ信号として出力し、モニタ装置２０に表示される。
このデジタルフレームメモリへの書込みと読出しは、独立してリアルタイムで行なわれる。
操作パネル１６は、診断に必要な被検体の名前、番号、その他の必要な情報を投入し記憶させるキーボード１６ｆを備え、超音波の生体の深部からの反射信号がより減衰を受けるので補正するため利得調整用に、超音波プローブ１１の先端からの距離（伝搬時間）に応じて可変できるＳＴＣ１６ｄの機能、および、ログアンプの出力範囲を可変するダイナミックレンジコントロール用のゲインコントローラ１６ｅ、そして、超音波画像をフリーズ（静止）させるフリーズスイッチ１６ｃ、ビデオ画像を補助記憶装置１８ａに記録するビデオスイッチ１６ｈ、モニタ装置２０の超音波画像をプリントするプリントスイッチ１６ｂ、モニタ装置２０の画面に複数の画像を表示するマルチ画面表示スイッチ、各モードの画像を同時に表示する同時表示スイッチ、および、画面操作用のトラックボール１６ａなどを備える。そして、モニタ装置２０の超音波画像上をトラックボール１６ａの操作によって、マーキングし、範囲を選択し、拡大し、画像移動、反転操作、距離・面積の計測などを、操作機能スイッチ１６ｇを用いて行う。
モニタ装置２０は、標準のＸＧＡ用のモニタが使用され、超音波の電子走査によるリアルタイム表示や、主記憶装置１８に記憶された専用フォーマットの静止画の読み出し、補助記憶装置１８ａに記憶された動画の読み出しに用いられる。
主記憶装置１８は、高速かつ大容量のハードディスクやＥＤＯ−ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の記憶媒体が用いられ、静止画が、中央制御部１９のＣＰＵによって専用フォーマットで記憶され、読み出される。
補助記憶装置１８ａは、動画を常時連続してデジタル的に記録する記憶部で、大きなメモリサイズを有する高速メモリ等の記憶媒体が用いられ、所定時間の記録を可能にしている。
周辺機器として、動画に対しては録画用ハードディスク、ビデオテープレコーダを備え、静止画像に対してはビデオプリンタが備えられている。
特開２００２−２３８８９１号公報 （第４頁、第１図）

従来の超音波診断装置は以上のように構成されているが、装置の操作において、配置を固定した機械式のスイッチ類を有する操作パネル、または、スイッチ類の配置を表示するタッチパネル式の操作パネルが使用されている。前者の手法は使用状況によって必要とするスイッチ類および必要としないスイッチ類が存在する。装置の機能が高度化すると、スイッチ類の総数が増大し、スイッチ類の配置の最適化が困難となり、入力操作を困難なものとしている。後者の手法は使用状況によって必要なスイッチ類をタッチパネルに表示することにより、スイッチ類の増加を抑制し、スイッチ類の配置を最適化し、操作を容易なものにしているが、他のスイッチ類との配置の兼ね合いからタッチパネルの面積が制限され、ロータリエンコーダのようなアナログ的入力ができない。
上記のように従来の手法では操作者が必要としないスイッチ類が多く、頻繁に使用する機能を、特定のスイッチ類に割り当てることが困難であるなど、操作効率の向上が望めないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、操作パネルのスイッチ類の個数、配列、形状、大きさ、位置などに関する入力操作効率を向上した投影形操作装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の投影形操作装置は、キーボード又は操作スイッチからなるスイッチ類の配置図を光で投影するスイッチ類投光部と、このスイッチ類投光部から投影される投影操作パネルと、投影操作パネルに投影されたスイッチ類を操作するとき、その操作を検出して操作信号を出力する検出手段を設け、操作できるようにしたものである。
また、本発明の投影形操作装置は、配置図上の各キーおよびスイッチの個数、配列、形状、大きさ、位置を任意に設定でき、設定された配置図を複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影できるようにしたものである。
また、本発明の投影形操作装置は、装置固有のスイッチ類を投影操作パネルに設け、前記スイッチ類と一致する配置図と文字列・アイコンを複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影し、固有のスイッチ類と投影による配置図のハイブリッドパネルを構築できるようにしたものである。
また、本発明の投影形操作装置は、キーボード投影面の周辺枠に超音波による検出器を設け、キーボード投影面に操作者が触れた位置を検出できるようにしたものである。
また、本発明の投影形操作装置は、投影操作パネルに２次元マトリックスアクティブ基盤を設け、投影操作パネルに操作者が触れた位置を電磁的または容量的に検出できるようにしたものである。
また、本発明の投影形操作装置は、操作者の操作する指が投影操作パネルに接触した位置から反射する光をスイッチ類投光部側で検出できる検出器を設けたものである。

本発明の投影形操作装置は上記のように構成されており、キーボードおよび操作スイッチからなるスイッチ類の配置図を光で投影するスイッチ類投光部と投影される投影操作パネルとを設けて、投影操作パネルの操作面を構築し、投影操作パネルで操作できるようにする。
そして、スイッチ類の配置図上の各キーおよび操作スイッチの個数、配列、形状、大きさ、位置を任意に設定し、その配置図を複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影できるようにする。
また、装置固有のスイッチ類を投影操作パネルに設け、スイッチ類と一致する配置図と文字列・アイコンを複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影できるようにする。
そして、投影操作パネルの周辺枠に超音波による検出器を設け、キーボード投影面に操作者が触れた位置を検出できるようにする。
また、投影操作パネルに２次元マトリックスアクティブ基盤を設け、投影操作パネルに操作者が触れた位置を電磁的または容量的に検出できるようにする。
また、操作者の操作する指が投影操作パネルに接触した位置から反射する光をスイッチ類投光部側で検出できる検出器を設ける。

本投影形操作装置は、上記のように、スイッチ類の配置図を投影するスイッチ類投光部と、それによって投影された投影操作パネルとを備えていることを特徴とする。そして、使用状況に応じて必要な機能をもつスイッチ類の配置図を投影操作パネルに投影し、投影されたスイッチ類に操作者が指で触れることにより入力処理を行う。

本発明の投影形操作装置は上記のように構成されており、スイッチ類の配置図を投影操作パネルに投影することにより、従来固定された機械式スイッチ類やタッチパネルでは困難であったスイッチ類の個数、配列、形状、大きさ、位置などを、操作しやすい最適化された配置で使用することができ、また、既存の固定されたトラックボールやロータリエンコーダ、スイッチ類に任意の文字列やアイコンなどを投影することにより、使用状況に応じて特定の機能を割り当て、操作者が容易に認識して操作することができる。そのためタッチパネルでは不可能であったトラックボールやロータリエンコーダを用いた入力量のアナログ的制御ができるようになる。このように使用状況に応じて必要なスイッチ類を選択的に配置することができるので、操作が容易になり診断効率を向上させることができる。
また、凹凸のあるスイッチ類を全て排除し、あるいはトラックボールの代わりにタッチパッドを用いることで、単一平面で構成された投影操作パネルとなり、清掃が容易で医療機器に適した清潔な装置を構成することもできる。

本投影形操作装置は、使用状況に応じて必要な機能をもつスイッチ類の配置図を、スイッチ類投光部から投影操作パネルに投影して操作パネルを構築し、操作者が投影操作パネルのスイッチ類に指で触れることにより入力処理を行うことができる装置を実現した。

本発明の投影形操作装置の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の投影形操作装置を備えた超音波診断装置のブロック構成を示す図である。
本発明の投影形操作装置を備えた超音波診断装置は、システム全体を制御するＣＰＵを有する中央制御部９と、超音波を生体内に送波し生体内からの反射波を受波する超音波プローブ１と、超音波プローブ１に数十ボルトから百ボルト程度の数ＭＨｚの高周波パルスを印加して受波された反射信号をプリアンプで増幅しログアンプで圧縮増幅する送受信制御部２と、送受信制御部２から送られてくる超音波走査の反射信号を処理する信号処理部３と、超音波走査の画像をＴＶ表示するビデオ信号へ走査変換するＤＳＣを有する走査変換部４と、ＤＳＣからデータを読み出しＴＶ画像の信号として出力するビデオ出力部５と、超音波画像を表示するモニタ装置１０と、主記憶装置８に記憶された投影操作パネル７のスイッチ類の配置図を光で投影するスイッチ類投光部６と、スイッチ類投光部６から配置図が投影され操作パネルとして使用される投影操作パネル７と、超音波画像やそれに関連するデータ情報や投影操作パネル７のスイッチ類の配置図などが記憶された主記憶装置８および補助記憶装置８ａとから構成される。

本投影形操作装置を備えた超音波診断装置と従来の装置と異なるところは、従来の装置は、図４に示すように、装置固有のスイッチなどが配置された操作パネル１６が設けられ、操作者が操作パネル１６を操作して検査している。これに対し本投影形操作装置を備えた超音波診断装置は、主記憶装置８に記憶されたスイッチ類の複数の配置図を、スイッチ類投光部６から光で、投影操作パネル７に投影して、必要に応じて新しい投影操作パネル７を構築する。そして、投影された投影操作パネル７のスイッチ類に操作者が指で触れることにより入力処理を行う。これにより、従来固定された機械式スイッチ類やタッチパネルでは困難であったスイッチ類の配置を、操作しやすいように最適化し、任意の個数、配列、形状、大きさ、位置からなるスイッチ類を配置することができ、操作が容易になり、診断効率を向上させることができる。

次に、本投影形操作装置を備えた超音波診断装置の各部構成について説明する。
超音波プローブ１は、超音波を生体内に送波し、生体内からの反射波を受波する両方の働きを有する超音波振動子を備えている。超音波振動子として、セラミック圧電材（ジルコンチタン酸鉛磁器：ＰＺＴ）や高分子圧電材などの圧電材料が用いられ、幅の狭い振動子の素子が１００個以上直線的（リニア）または凸状で１列（コンベックス）に配列され、背面にバッキング材を貼り前面に音響整合層を介し先端に音響レンズを備え、ケースに収納されている。リニア型プローブの場合は多数個の素子が直線上に配列され、各素子に遅延時間を与えて高周波パルスを印加することにより指向性の高い超音波ビームが形成され、電子的に順次切替えて超音波ビームを直線的に移動させ生体内部を走査する。コンベックス型プローブは、多数個の振動子を凸面状に配列されている点がリニア型プローブと異なる。そして、ケーブルで送受信制御部２に接続され、電気信号によって超音波振動子が制御される。
送受信制御部２は、超音波ビームを走査制御する走査制御回路と、数十ボルトから百ボルト程度の数ＭＨｚ（成人の腹部や心臓では３．５ＭＨｚ前後、表在性臓器では７．５ＭＨｚ前後、小児では５．０ＭＨｚ前後）の高周波パルスを発生させ、超音波プローブ１の超音波振動子に電気パルスを印加する送信回路と、生体内からの反射波を超音波プローブ１で受波し、その６０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジを有する反射信号をプリアンプに入力し、ログアンプで圧縮増幅する受信回路とから構成される。
信号処理部３は、生体の深部からの反射信号がより減衰を受けるので補正するために超音波プローブ１の先端からの距離（伝搬時間）に応じて利得調整ができるＳＴＣの機能を有する。そして、受信し増幅された反射信号は検波され波形の包絡線信号のみが取出される。また、ログアンプの出力範囲を可変するダイナミックレンジコントロール回路、波形のエッジを強調するエコーエンハンス回路などが設けられる。
走査変換部４は、送受信制御装置２から信号処理部３を介して送られてくる超音波走査の反射信号から、モニタ装置１０に表示するビデオ信号への走査変換を行なうＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。この変換にデジタルフレームメモリが用いられ、送受信制御部２から信号処理部３を介して送られてくる反射信号が、ＡＤ変換されデジタルフレームメモリに書込まれる。
ビデオ出力部５は、デジタルフレームメモリに書込まれたデータをモニタ走査に従って読出し、ＤＡ変換後、ビデオ信号として出力し、モニタ装置１０に表示される。
このデジタルフレームメモリへの書込みと読出しは、独立してリアルタイムで行なわれ、そのフレームサイズは一般に６４０×４８０程度が用いられ、反射信号の振幅方向は４から１２ビット程度である。また、画像処理が行われ、超音波走査線間の補間を行ってモアレ縞をなくすことや、画像をソフトにするためにフレーム間で平均を取るフレーム相関や、マルチ画面表示や、各モードの同時表示や、振幅特性を変化させるポストプロセスなどが行なわれている。また、ＤＳＣにより画面のフリーズや距離・面積等の計測などがデジタル処理によって容易に行なわれる。

スイッチ類投光部６は、主記憶装置８に記憶された投影操作パネル７の最適なスイッチ類の配置図を読出し、光で投影操作パネル７に投影するものである。
光源ランプとして、投光ランプ、レーザ装置、ＬＥＤ等が用いられ、その光を集光鏡および反射鏡などを介して、情報パネルに透過、または、反射させ、その光を投影レンズまたは非球面形状を有するレンズおよびミラーを用いて、投影操作パネル７に情報パネルに表示されたスイッチ類の配置図を投影する。
情報パネルとして、（１）透過型液晶パネルを用いる方法、（２）ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる方法などがある。また、表示する情報で変調されるレーザ光を用いた（３）レーザ光走査による方法などがある。
透過型液晶パネルを用いる方法は、光源から出た光が集光鏡で集められ、透過型液晶パネルを透過し、投影レンズまたは非球面形状を有するレンズおよびミラーを介して、液晶パネルのスイッチ類の配置図のパターンが投影操作パネル７に投影されるプロジェクション・ディスプレイである。
ＤＭＤを用いる方法は、半導体型投射デバイスのＤＭＤを採用した光学エンジンのＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を使用したＤＬＰプロジェクタである。光源ランプからの光がＴＩＲプリズムを通過して色分解／色結合プリズムに導かれ、色分解／色結合プリズムでは、光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂに分解され、それぞれのＤＭＤチップでスイッチ類の配置図に応じた反射信号処理が行われる。その後、色分解／色結合プリズムで三つの信号が合成されて、ＤＭＤチップのパターンが投影レンズから投影操作パネル７に投影されるプロジェクション・ディスプレイである。
レーザ走査による方法は、レーザ光をスイッチ類の配置図の信号で超音波変調し、変調されたレーザ光をミラー走査によって走査し、スイッチ類の配置図を投影操作パネル７に投影する方法である。
上記のような投影方法を用いれば、ソフト的にスイッチ類の配置図をデジタル処理をすることで、任意の個数、配列、形状、大きさ、位置のスイッチ類を操作しやすいように最適化でき、配置することができる。そして、最適化されたパターンが主記憶装置８に保存され、使用状況に応じて必要な配置図のパターンを読出し、投影することができる。

投影操作パネル７は、スイッチ類投光部６からスイッチ類の配置図が投影操作パネル７に投影され操作パネルが構築される。投影操作パネル７は、投光された投影像が表面の凹凸によって散乱しない程度の平面性であればよい。そして、スイッチ類投光部６の投影レンズ、または非球面形状を有するレンズおよびミラーを介して、配置図の投影像が焦点を平面に結ぶように構成される。
投影操作パネル７の入力操作は、投影操作パネル７の周辺枠に、超音波を送波し検出する検出器が設けられ、操作者の指が投影操作パネル７に触れると、指によって超音波が遮断された位置を算出できるようにしたものである。この位置検出機構は、投影操作パネル７の枠に設けられた縦、横方向の２組の超音波振動子と送受信制御部２と指によって超音波が遮断された位置を算出する位置算出回路とから構成される。投影される投影操作パネル７の枠位置に縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）にそれぞれ超音波振動子が設けられ、投影されるスイッチ類の配置図と連動して２次元の信号回路が切り替えられ、投影操作パネル７の表面に超音波の表面弾性波が伝播される。そして、操作者の指が投影操作パネル７の操作スイッチに触れると、指で超音波が遮断される。超音波受信部の信号強度でタッチした操作スイッチ位置（Ｘ、Ｙ）が位置算出回路で算出される。そして、その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。
また、赤外線遮断検出法を用いて入力操作を行うこともできる。この位置検出機構は、一次元アレイ状の縦、横方向の２組の赤外線投光部と、それに対向した縦、横方向の２組の赤外線受光部と、送受信制御部と、指によって赤外線が遮断された位置を算出する位置算出回路とから構成される。そして、投影されるスイッチ類の配置図と連動して２次元の信号回路が切り替えられ、投影される投影操作パネル７の枠位置に縦方向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）にそれぞれ一次元アレイ状の赤外線投光部と赤外線受光部が設けられ、操作者の指が投影操作パネル７の操作スイッチに触れると、指で赤外線が遮断される。赤外線受光部からの遮断信号でタッチした操作スイッチ位置（Ｘ、Ｙ）が位置算出回路で算出される。そして、その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。

また、接触により電磁的または容量的に入力操作を行うこともできる。この方法は、投影操作パネル７に２次元マトリックスアクティブ基盤を設け、指などの接触によって電磁的または容量的に変化する半導体変換膜を有し、その直下に行列状に配置された電極にスイッチング素子が接続され、操作中に各スイッチング素子を順次ＯＮすることで各素子に蓄積された電荷信号が読出され、投影操作パネル７に操作者が触れた位置を電磁的または容量的に検出できるようにしたものである。この位置検出機構は、フィルム状の半導体変換膜、または高分子感圧素子、たとえば、圧力の変化に対して電荷を発生する圧電効果を持つＰＶＤＦやＶＤＦ／ＴｒＥＥ共重合体などの高分子フィルムと、その下層に行列状に配置された電極にＴＦＴスイッチが接続された２次元マトリックスアクティブ基盤と、順次走査回路と、位置検出回路から構成される。そして、投影されるスイッチ類の配置図と連動して２次元マトリックスアクティブ基盤の信号回路が切り替えられ、投影されたスイッチ類の配置で入力操作することができる。高分子フィルムを指で押えた位置で発生した電荷が、順次走査される格子点電極で読み出され、タッチした操作スイッチ位置（Ｘ、Ｙ）が位置検出回路で読出され、その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。
また、感圧導電性ゴムを用いて入力操作を行うこともできる。その位置検出機構は、シリコンゴムに金属やカーボンの微細粒子を混入した感圧導電性ゴムを用いたもので、圧力に対して連続的に電気抵抗が変化するものである。この連続感圧タイプの導電性ゴムを、ＰＥＴフィルムに電極パターンをプリントした２枚の電極シートで電極が直交するように挟んで、マトリックス触覚センサを構成する。投影操作パネル７にマトリックス触覚センサを用いると、検出点が縦横に規則正しく配列されており、操作者の指で押された位置が２次元面において検出される。
また、抵抗膜を用いて入力操作を行うこともできる。この位置検出機構は、導電性物質でコーティングしたカバーフィルムとガラス基板を、スペーサを挟んで微小な間隔を保ちながら重ねたもので、指でフィルムを押えるとガラス基板に接触し、抵抗値が変化する。投影操作パネル７の枠の周辺４辺に＋電極と−電極をアレイ状に配置し、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの抵抗値の変化を検出することで、指で触れた位置（Ｘ、Ｙ）が検出される。

また、以下に説明する光反射、赤外線反射、超音波反射によって検出する方法には、投影操作パネル７に操作者が指を接触した時点で反射信号を検出しなければならないので、指が投影操作パネル７に接触した信号を必要とする。そのため投影操作パネル７に指が触れるとタッチ検出信号を発生する、たとえば、フィルム状の高分子感圧シートが投影操作パネル７として用いられ、そのタッチ検出信号によって光反射、赤外線反射、超音波反射の信号が取り込まれる。
光反射による方法は、投影操作パネル７に操作者が指を接触した位置から反射する光をスイッチ類投光部６側に設けられたレンズとＣＣＤカメラからなる検出器が捕らえ、スイッチ類投光部６の情報パネルにフィードバックして、その位置での入力処理が行われる。スイッチ類投光部６側に設けられ指が触れた状態のパターンをレンズとＣＣＤカメラで捉える撮像部と、スイッチ類投光部６の投影配置図と前記撮像部で捉えた配置図の差分信号を抽出する抽出回路と、抽出された差分画像の指先位置を検出する位置検出回路とから構成される。そして、操作者の指が投影操作パネル７に触れたとき、タッチ検出信号によって投影操作パネル７から反射する光が、スイッチ類投光部６側に設けられたレンズとＣＣＤカメラからなる撮像部で捉えられ、その差分信号が抽出され差分画像の指先位置が検出される。その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。
また、赤外線反射検出器を用いて入力操作を行うこともできる。その位置検出機構は、スイッチ類投光部６とは別に検出用赤外線投光部と検出用赤外線受光部を設け、検出用赤外線投光部から赤外線を投影操作パネル７に照射し、投影操作パネル７に触れた操作者の指先から検出用赤外線受光部に反射された赤外線の受光角度と、発信から受信までの時間差とから、指が触れた位置が算出される。その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。
また、超音波反射検出法によって入力操作を行うこともできる。その位置検出機構は、スイッチ類投光部６とは別に検出用超音波発信部と検出用超音波受信部を設け、検出用超音波発信部から超音波を投影操作パネル７に送波し、投影操作パネル７に触れた操作者の指先から検出用超音波受信部に反射された超音波の受波角度と、発信から受信までの時間差とから、指が触れた位置が算出される。その信号によって中央制御部９が指令を出し、操作スイッチの機能が実行される。
上記のような操作入力法を用いれば、操作する投影操作パネル７は、平面または傾斜した平面でもよい。そして、通常のタブレットＰＣによるタブレット操作と同じように操作することができる。
また、使用頻度の高いアナログ的制御の既存の固定されたトラックボールやロータリエンコーダ、スイッチ類に、任意の文字列やアイコンなどを投影することにより、使用状況に応じて特定の機能を割り当てることができる。

モニタ装置１０は、標準のＸＧＡ用のモニタが使用され、超音波の電子走査によるリアルタイム表示や、主記憶装置８に記憶された専用フォーマットの静止画の読出し、補助記憶装置８ａに記憶された動画の読み出しに用いられる。
主記憶装置８は、高速かつ大容量のハードディスクやＥＤＯ−ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の記憶媒体が用いられ、フリーズされた超音波静止画が、中央制御部９のＣＰＵによって専用フォーマットで記憶され読み出しが可能であり、計測することができる。また操作スイッチや各キーの個数、配列、形状、大きさ、位置を任意に設定し、使用頻度の高い配置図が複数個、主記憶装置８に記憶され、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部６から投影操作パネル７に投影される。また、装置固有のスイッチ類を投影操作パネル７に設け、スイッチ類と一致する配置図と文字列・アイコンを複数個、主記憶装置８に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部６から投影操作パネル７に投影される。
補助記憶装置８ａは、動画を常時連続してデジタル的に記録する記憶部で、大きなメモリサイズを有する高速メモリ等の記憶媒体が用いられ、所定時間の記録を可能にしている。そして、フリーズのタイミングを逃した場合でも、簡便に記録したい画像のフレームに戻すことも可能となり診断時間の短縮に役立つ。また、スローモーション再生機能も有り、動きの速い部位での診断にも有用である。
周辺機器として、動画に対しては録画用ハードディスク、ビデオテープレコーダを備え、静止画像に対してはビデオプリンタが備えられている。

次に、本超音波診断装置の操作について、図１、図２、図３を参照しながら説明する。図２は、投影操作パネル７にスイッチ類投光部６からスイッチ類などの配置されたスイッチ類配置図２１を投影した状態を示し、図３は投影操作パネル７に既存スイッチ類２２が存在し、スイッチ類の機能名称などの投影文字アイコン２３が投影された状態を示す。
図２に示すように、スイッチ類投光部６より投影操作パネル７に向けて、スイッチ類配置図２１が投影される。配置図上の操作スイッチおよび各キーの個数、配列、形状、大きさ、位置は任意に設定でき、使用頻度の高いものを配置した配置図を複数用意し、それらを主記憶装置８、あるいは補助記憶装置８ａに予め記憶して保存して置き、使用状況に応じて読み出すことにより、既存のスイッチ類の配置に拘束されない投影操作パネル７が構成される。
あるいは、図３に示すように、トラックボールやロータリエンコーダ、トグルスイッチ、スライドスイッチなど既存スイッチ類２２を持つ投影操作パネル７に向けて、スイッチ類投光部６より、既存スイッチ類２２と一致するスイッチ類配置図２１が投影される。その配置図上で、既存スイッチ類２２の持つ機能を表示するために投影される投影文字アイコン２３などが使用状況に応じて複数用意され、それらを主記憶装置８あるいは補助記憶装置８ａに予め記憶しておき、使用状況に応じて読み出すことにより、既存スイッチ類２２にさまざまな機能が割り当てられる。
投影するスイッチ類の配置は、既存の典型的なスイッチ類の配置を模擬したもののほか、操作者が自由に構成したものを用いる。そのため、既存スイッチ類２２の配置やタッチパネルの面積と機能による制約のない柔軟なスイッチ類の配置を行い、使用状況に応じて操作者が必要とする機能だけを集めた投影操作パネル７を構成する。

操作手順として、まず、装置の電源をＯＮする。中央制御部９は主記憶装置８からキーボードパターンを読み出し投影操作パネル７に、図２に示すようにスイッチ類配置図２１が投影される。操作者は投影されたスイッチ類配置図２１の投影操作パネル７を操作し、被検体の名前、番号、その他の必要な情報を投入し記憶させる。次に、腹部の検査をするために、リニヤスキャン用の超音波プローブ１を握り、投影されたスイッチ類を操作して、腹部のＢモード操作用のスイッチ類配置図２１を読み出す。超音波プローブ１を腹部に当てスイッチ類配置図２１のＳＴＣ機能、ゲインコントローラなどを調整する。関心部位の超音波画像が得られたらフリーズスイッチをＯＮする。そして、腹部の超音波画像を主記憶装置８に保存する。次に、被検体の心臓を検査するために、投影されたスイッチ類を操作してセクタスキャンによるＢモードおよびＭモード操作用のスイッチ類配置図２１を読み出す。心臓検査のセクタスキャン用の超音波プローブ１を握り、被検体の心臓を走査する。スイッチ類配置図２１のＳＴＣ機能、ゲインコントローラなどを調整し、Ｍモードの信号取り出し位置を、投影文字アイコン２３で明示された図３に示すＭモード用のスイッチ、例えば、既存スイッチ類２２を用いて設定する。また、モニタ装置１０に、Ｂモードのセクタ画像とＭモードの画像を同時表示させるために、スイッチ類配置図２１のスイッチを選択する。関心領域の画像が得られれば、フリーズスイッチをＯＮし、心臓の超音波画像を主記憶装置８に保存する。次に心臓の動画をビデオに録画するために、投影されたスイッチ類を操作してセクタスキャンによるＢモードのビデオ録画のスイッチ類配置図２１を読み出し、セクタスキャン用の超音波プローブ１を握り、被検体の心臓を走査する。そして、ビデオスイッチをＯＮして補助記憶装置８ａに保存する。最後にスイッチ類配置図２１の終了スイッチを選択し操作を中止する。上記のように使用目的に応じたスイッチ類配置図２１を読み出して操作し、投影操作パネル７の操作性を向上させ、診断効率を高める。

本発明は、例えば、超音波診断装置等に使用される投影形操作装置に係わり、特に、操作パネルのキーボードおよび操作スイッチの個数、配列、形状、大きさ、位置など、使用時の操作が多機能にわたり、限られた操作パネル面で使用頻度などによって操作性を向上させるための装置に利用される。

本発明を超音波診断装置に実施した例を示した説明図である。 本発明の投影形操作装置のスイッチ類投光部から投影操作パネルにスイッチ類配置図を投光した説明図である。 本発明の投影形操作装置の投影操作パネルと既存スイッチ類の関係を示した説明図である。 従来の超音波診断装置の構成を示した説明図である。 従来の超音波診断装置の操作パネル面を示した図である。

符号の説明

１、１１ 超音波プローブ
２、１２ 送受信制御部
３、１３ 信号処理部
４、１４ 走査変換部
５、１５ ビデオ出力部
６ スイッチ類投光部
７ 投影操作パネル
８、１８ 主記憶装置
８ａ、１８ａ 補助記憶装置
９、１９ 中央制御部
１０、２０ モニタ装置
超音波プローブ
１６ 操作パネル
１６ａ トラックボール
１６ｂ プリントスイッチ
１６ｃ フリーズスイッチ
１６ｄ ＳＴＣ
１６ｅ ゲインコントローラ
１６ｆ キーボード
１６ｇ 操作機能スイッチ
１６ｈ ビデオスイッチ
２１ スイッチ類配置図
２２ 既存スイッチ類
２３ 投影文字アイコン

Claims (6)

1. キーボード又は操作スイッチからなるスイッチ類の配置図を光で投影するスイッチ類投光部と、このスイッチ類投光部から投影される投影操作パネルと、投影操作パネルに投影されたスイッチ類を操作するとき、その操作を検出して操作信号を出力する検出手段を設け、操作できるようにしたことを特徴とする投影形操作装置。
2. 配置図上の各キーおよびスイッチの個数、配列、形状、大きさ、位置を任意に設定でき、設定された配置図を複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の投影形操作装置。
3. 装置固有のスイッチ類を投影操作パネルに設け、前記スイッチ類と一致する配置図と文字列・アイコンを複数個記憶装置に記憶し、使用状況に応じて読み出しスイッチ類投光部から投影操作パネルに投影し、固有のスイッチ類と投影による配置図のハイブリッドパネルを構築できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の投影形操作装置。
4. キーボード投影面の周辺枠に超音波による検出器を設け、キーボード投影面に操作者が触れた位置を検出できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の投影形操作装置。
5. 投影操作パネルに２次元マトリックスアクティブ基盤を設け、投影操作パネルに操作者が触れた位置を電磁的または容量的に検出できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の投影形操作装置。
6. 操作者の操作する指が投影操作パネルに接触した位置から反射する光をスイッチ類投光部側で検出できる検出器を設けたことを特徴とする請求項１記載の投影形操作装置。

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