JP2009045097A - 三次元画像生成装置及び三次元画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全で測定精度の良い三次元画像を生成する三次元画像生成装置を提供する。
【解決手段】この三次元画像生成装置１１０は、被検査対象物６に超音波を送信する送信部と被検査対象物６から反射した超音波を受信する受信部とを備えたプローブ１と、プローブ１の三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサ２と、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタ４と、三次元位置情報及び姿勢情報に基づいてプローブ１から取得された反射画像の三次元形状を演算するＰＣ（演算部）１２と、演算結果を三次元画像として表示するモニタ（表示部）１４と、センサ２からの座標をリアルタイムに演算する位置検出回路１０と、プローブ１から得られた反射画像データを処理するイメージプロセッサ１１と、を備えて構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、三次元画像生成装置に関し、さらに詳しくは、超音波プローブにより取得した被測定対象物の反射画像の各座標点を、プローブの位置情報と姿勢情報に基づいて、三次元座標を演算して三次元画像を生成する三次元画像生成装置とその生成方法に関するものである。

近年、メタボリックシンドロームと呼ばれる肥満と脂質代謝異常、高血圧、高血糖を伴う症候群が増加しており、我が国では予備群を含めると２０００万人が該当すると言われている。我が国におけるメタボリックシンドローム診断基準は、２００５年４月に策定され、腹部肥満、内臓脂肪蓄積を必須項目としている。必須項目としての腹部肥満については、ＢＭＩ（体格指数）の基準がなく、ウエスト周囲径のみで判定しており、腹部ＣＴ検査で測定した内臓脂肪蓄積の基準値である１００ｃｍ²に相当するウエスト周囲径が基準となっており、男性８５ｃｍ以上、女性８０ｃｍ以上を腹部肥満と判定している。

また、内臓脂肪の測定には、コンピューター断層撮影法（ＣＴ）が一般的に用いられているが、人体に多方向からＸ線を照射するために、放射線被曝の問題が懸念されている。また、ＣＴ法では、得られた断面画像の脂肪断面の長さから脂肪量を推定することから、視点が固定される上に、推定誤差が生じる可能性がある。一方、ＭＲＩ法では、体内の水素原子核の核磁気共鳴を利用して組織を断面画像化するが、ＣＴ法と同様に断面画像から脂肪量を推定するために、測定精度が劣る場合がある。また、超音波パルスのエコーを検出して測定する場合は、皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面において反射して戻ってくるエコーを検出することから、生体の表面にある皮下脂肪は測定できるが、より生体の深層にある内臓脂肪は他の方法により求めるのが一般的である。

特許文献１には、レーザ光源とカメラに三次元センサを取り付け、対象物に照射したレーザビームをカメラにより撮影して、その画像とセンサから得られた位置情報と姿勢情報に基づいて対象物の三次元画像を生成する三次元計測装置について開示されている。
また、特許文献２は、生体組織（脂肪組織と除脂肪組織）の数以上の複数の異なる周波数を有する超音波信号を、一表面から生体内に入射して他の表面において生体内を透過した信号を検出し、その検出時の強度比を求め、また、生体の一表面から他の表面までの距離を求め、超音波信号の入射時の強度比の対数値と出力時の強度比の対数値とに基づいて各生体組織の厚さを演算する超音波生体組織測定方法について開示されている。
また、非特許文献１は、三次元デジタイザにより計測断面の位置と向きを取得することで、超音波三次元画像を再構成する技術について報告されている。
特開２００５−９８９７８公報 特開２０００−２３７１８９公報 ［位置の同時計測による超音波２次元断層像の３次元再構成］田野島英司、眞渓歩、大城理、千原國宏、奈良先端科学技術大学院大学

しかし、内臓脂肪の測定法として腹部コンピューター断層撮影やＭＲＩ法が利用されているが、機器が大型で高価であるといった問題がある。また妊婦等での使用には注意が必要となる他、断面画像の脂肪断面の長さから脂肪量を推定するために、推定誤差が生じる可能性がある等、汎用性に問題がある。
また、特許文献１に開示されている従来技術は、三角測量の原理に基づくため、計測精度を上げるために、レーザ光源、カメラ及び計測対象の配置を広く取る必要がある。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、生体の部位（例えば骨等）によっては、入射した超音波が反射して検出できないといった問題がある。
また、非特許文献１に開示されている従来技術は、三次元デジタイザにより検査対象物をなぞって三次元画像を生成するがアームに取り付けてあるため、アームが邪魔になることや、計測器の姿勢に制限があるため操作が煩わしいといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、超音波プローブに三次元の位置情報と姿勢情報を検出する磁気センサを取り付け、超音波プローブで反射画像情報を取得すると共に、リアルタイムにプローブの三次元情報を取得することにより、安全で測定精度の良い三次元画像を生成する三次元画像生成装置を提供するものである。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、被検査対象物に超音波を送信する送信部及び該被検査対象物から反射した超音波を受信する受信部を備えたプローブと、該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサと、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記プローブから取得された反射画像の三次元形状を演算する演算部と、該演算部による演算結果を三次元画像として表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。
超音波プローブにより取得された画像は、超音波が被検査対象物内に進行して、固いものに当たって反射した反射音波を測定し、反射音波が返ってくるまでの時間から距離を計算して可視化したものである。そして、複数の超音波を発生することで二次元の反射画像を生成することができる。この二次元の反射画像は被検査対象物の１つの断層画像を表示しているに過ぎない。そこで本発明では、超音波プローブにセンサを取り付け、超音波プローブを移動したときの位置情報と、姿勢情報を取得し、移動することにより得られた位置情報と姿勢情報に基づいて二次元の断層画像を演算部により演算して三次元形状を得る。この結果を可視化して表示部に表示する。これにより、従来使用していた超音波プローブにセンサを取り付けるだけで容易に二次元の断層画像から三次元画像を生成することができる。

請求項２は、前記演算部は、前記プローブを移動させることで前記被検査対象物からの前記反射画像を取得すると共に、前記センサにより前記磁界ベクトルを読み取って前記トランスミッタの原点に対する当該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を検出し、前記反射画像の各座標点における前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算することを特徴とする。
プローブは被検査対象物に接触することで反射画像を取得することができる。また、プローブを移動させることで、センサからプローブの三次元位置情報及び姿勢情報が検出される。演算部は反射画像の各座標点における三次元位置情報及び姿勢情報に基づいて、各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算する。これにより、プローブを被検査対象物に対して移動させるだけで、反射画像の三次元形状をリアルタイムに演算することができる。

請求項３は、前記演算部は、前記センサにより受信した磁界ベクトルに基づいて、前記プローブの三次元位置情報、及び該プローブのロール角、ピッチ角、ヨー角に係る姿勢情報を演算することを特徴とする。
本発明では半球状の磁界を発生するトランスミッタを備え、その磁界の磁力線に対するベクトルを計算することにより三次元位置情報及び姿勢情報を取得するものである。従って、被検査対象物とプローブの距離はこの磁界のエリア内に限定される。これにより、磁界のエリア内であればプローブの姿勢がどのように変化しても正確な姿勢情報を得ることができる。

請求項４は、前記センサは磁気センサであり、前記プローブの適所に固定されていることを特徴とする。
１つの磁気センサではトランスミッタの位置における磁界の強さおよび方向をＡとし、磁界の強さおよび方向ＡのＸ軸方向磁界の強さ、Ｙ軸方向磁界の強さ、Ｚ軸方向磁界の強さをそれぞれＡｘ、Ａｙ、Ａｚとし、ｃｏｓα、ｃｏｓβ、ｃｏｓγを磁界の強さおよび方向Ａの方向余弦とすれば、Ａｘ＝Ａｃｏｓα、Ａｙ＝Ａｃｏｓβ、Ａｚ＝Ａｃｏｓγであり、磁気センサのＸ軸方向の磁界検出コイルからはＡｘの出力が、Ｙ軸方向の磁界検出コイルからはＡｙの出力が、Ｚ軸方向の磁界検出コイルからはＡｚの出力が送出される。そして磁界の強さおよび方向Ａは、Ａ＝（Ａｘ²＋Ａｙ²＋Ａｚ²）^1/2で与えられる。従って、プローブの位置と姿勢を正確に取得するためには、センサとプローブが常に一体であることが必要である。これにより、単純な構成で各座標毎に独立した信号を同時に検出することができる。

請求項５は、前記トランスミッタは、前記プローブが移動する範囲に磁界が存在するように配置されることを特徴とする。
半球状の磁界を発生するトランスミッタを備え、演算部は、磁気センサにより検出した磁界の磁力線に対するベクトルを計算することにより、三次元位置情報及び姿勢情報を取得する。従って、センサ（プローブ）が常に磁界内に存在することが重要である。そこで本発明では、予め、プローブが移動する範囲を決定し、その範囲に磁界が存在するようにトランスミッタを配置する。これにより、プローブが磁界の範囲から逸脱することを事前に防止することができる。

請求項６は、被検査対象物に超音波を送信する送信部及び該被検査対象物から反射した超音波を受信する受信部を備えたプローブと、該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサと、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記プローブから取得された反射画像に基づいて該反射画像の三次元形状を演算する演算部と、を備え、前記演算部は、前記プローブを前記被検査対象物に対して移動させることで前記反射画像を取得すると共に、前記センサにより前記磁界ベクトルを読み取って前記トランスミッタの原点に対する当該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を検出し、前記反射画像の各座標点における前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算することを特徴とする。
本発明は、請求項１及び２と同様の作用効果を奏する。

以上記載のごとく本発明によれば、超音波プローブにセンサを取り付け、超音波プローブを移動したときの位置情報と、姿勢情報を取得し、移動することにより得られた位置情報と姿勢情報に基づいて二次元の断層画像を演算部により演算して三次元形状を取得して、この結果を可視化して表示部に表示するので、従来使用していた超音波プローブにセンサを取り付けるだけで容易に二次元の断層画像から三次元画像を生成することができる。
また、演算部はリアルタイムに反射画像の各座標点における三次元位置情報及び姿勢情報に基づいて、各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算するので、プローブを移動させるだけで、反射画像の三次元形状をリアルタイムに演算することができる。

また、被検査対象物とプローブの距離はこの磁界のエリア内に限定されるので、磁界のエリア内であればプローブの姿勢がどのように変化しても正確な姿勢情報を得ることができる。
また、センサは磁気センサであり、前記プローブの適所に固定されているので、単純な構成で各座標毎に独立した信号を同時に検出することができる。
また、予め、プローブが移動する範囲を決定し、その範囲に磁界が存在するようにトランスミッタを配置するので、プローブが磁界の範囲から逸脱することを事前に防止することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の一実施形態に係る三次元画像生成装置を模式的に示す図である。三次元磁気センサ（以下、単にセンサと呼ぶ）２は、トランスミッタ４によって周囲に磁場をつくり、センサ２が磁場を読み取ることにより、トランスミッタ４の中心（原点）Ｏに対するセンサ２の三次元位置と姿勢を検出する。手に保持したプローブ１を被検査対象物６に沿って移動させることで、被検査対象物６全体の画像を生成する。この際センサ２は、プローブ１の三次元位置と姿勢をリアルタイムで検出する。
即ち、図１において、反射画像３上の点をｕ，ｖとおくと、反射画像座標（ｕ，ｖ）に対するセンサ２の中心Ｑに原点をおいたセンサ座標（ｘ_r，ｙ_r）の拡大、回転および平行移動を考慮するとｕ，ｖとｘ_r，ｙ_rの関係は以下の式で表される。
ここで、超音波の発振平面５とセンサ座標のｘ_r，ｙ_r軸が平面が平行になるようにセンサ２を固定し、ｚ_rを一定または０としている。

式（１）の係数ｋ₁₁〜ｋ₃₂までを次のキャリブレーションによって求める。
即ち、式（１）の係数を求めるために、あらかじめ座標がわかっている（ｘ，ｙ）と（ｕ，ｖ）の複数の組み合わせを式（１）に代入し、係数ｋ₁₁〜ｋ₃₂を算出する。式（１）より、
ｓを消去して、
これを変形して、

エコー画面上での座標（ｕ_i，ｖ_i）をマウスでクリックすることで読みとる。また、超音波シート上のセンサ座標（ｘ_i，ｙ_i）をキーボードで入力する。これを繰り返し、４点の座標を読みとり式（４）に代入する。尚、なるべく広い範囲で点を指示してやる方が望ましい。これらのデータより、以下の行列を作成し、ｋ₁₁〜ｋ₃₂を計算する。
ｋ₁₁〜ｋ₃₂が決まると
式（４）を変形して、
行列で表すと
よって（ｘ_r，ｙ_r）は
式（８）が、ｕ，ｖからｘ_r，ｙ_rへの変換式である。

トランスミッタ４の中心（原点）Ｏに対するセンサ２の三次元位置を（ｘ_ow，ｙ_ow，ｚ_ow）、姿勢を（φ，θ，ψ）とした場合、磁気レシーバの中心に原点を置いた磁気レシーバ座標（センサ座標）上の点（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_r）は、以下の式で、トランスミッタを原点とした座標系（ｘ_rw，ｙ_rw，ｚ_rw）に変換される。ｚ_rは一定または０である。

ここで
Ｃ：Ｃｏｓ、Ｓ：Ｓｉｎとする。

図２は本発明の一実施形態に係る三次元画像生成装置の構成を示す図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。この三次元画像生成装置１１０は、被検査対象物６に超音波を送信する送信部と被検査対象物６から反射した超音波を受信する受信部とを備えたプローブ１と、プローブ１の三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサ２と、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタ４と、三次元位置情報及び姿勢情報に基づいてプローブ１から取得された反射画像の三次元形状を演算するＰＣ（演算部）１２と、演算結果を三次元画像として表示するモニタ（表示部）１４と、センサ２からの座標をリアルタイムに演算する位置検出回路１０と、プローブ１から得られた反射画像データを処理するイメージプロセッサ１１と、を備えて構成されている。尚、位置検出回路１０はセンサ２の座標をリアルタイムに演算するために回路をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成している。またＰＣ１２には装置全体を制御するプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１３が接続されている。
即ち、プローブ１により取得された画像は、超音波が被検査対象物６内に進行して、固いものに当たって反射した反射音波を測定し、反射音が返ってくるまでの時間から距離を計算して可視化したものである。そして、複数の超音波を発生することで二次元の反射画像を生成することができる。この二次元の反射画像は被検査対象物６の１つの断層画像を表示しているに過ぎない。そこで本実施形態では、プローブ１にセンサ２を取り付け、プローブ１を移動したときの位置情報と姿勢情報を取得し、移動することにより得られた位置情報と姿勢情報に基づいて二次元の断層画像をＰＣ１２により演算して三次元形状を得る。この結果を可視化してモニタ１４に表示する。これにより、従来使用していたプローブ１にセンサ２を取り付けるだけで容易に二次元の断層画像から三次元画像を生成することができる。

また、ＰＣ１２は、プローブ１を被検査対象物６に対して移動させることで反射画像を取得すると共に、センサ２により磁界ベクトルを読み取ってトランスミッタ４の原点Ｏに対する当該プローブ１の三次元位置情報及び姿勢情報を検出し、反射画像の各座標点における三次元位置情報及び姿勢情報に基づいて、各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算する。
即ち、プローブ１は被検査対象物６に接触することで反射画像を取得することができる。また、プローブ１を被検査対象物６に沿って移動させることで、センサ２からプローブ１の三次元位置情報及び姿勢情報が検出される。ＰＣ１２は反射画像の各座標点における三次元位置情報及び姿勢情報に基づいて、各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算する。これにより、プローブ１を被検査対象物６に対して移動させるだけで、反射画像の三次元形状をリアルタイムに演算することができる。
また、ＰＣ１２は、センサ２により受信した磁界ベクトルに基づいて、当該プローブ１の三次元位置情報及びロール角、ピッチ角、及びヨー角の姿勢情報を演算する。本発明では半球状の磁界を発生するトランスミッタ４を備え、その磁界の磁力線に対するベクトルを計算することにより三次元位置情報及び姿勢情報を取得するものである。従って、被検査対象物６とプローブ１の距離はこの磁界のエリア内に限定される。これにより、磁界のエリア内であればプローブ１の姿勢がどのように変化しても正確な姿勢情報を得ることができる（詳細は後述する）。

図３は本発明の三次元画像生成装置１１０により三次元画像を生成する過程を説明する模式図である。図３（Ａ）は、例えば、四角錘（ピラミッド型）２０をプローブ１により上部から読み取り、例えば、ａ、ｂ、ｃの３箇所の反射画像について図示している。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のａ部分の反射画像の模式図である。この図からａ部分は厚み２１がある大きな台形として捉えられる。図３（Ｃ）は図３（Ａ）のｂ部分の反射画像の模式図である。この図からｂ部分は厚み２１がある三角形として捉えられる。図３（Ｄ）は図３（Ａ）のｃ部分の反射画像の模式図である。この図からｃ部分は厚み２１がある小さな台形として捉えられる。図３（Ｅ）はプローブ１により上部から読み取った反射画像をプローブ１の位置情報と姿勢情報に基づいて、三次元座標を演算して三次元画像を表示したものである。尚、図３（Ｅ）の画像は、マウスにより指定することにより、回転させたり、部分的に切断して切断面を表示することもできる。

図４は本発明の三次元画像生成装置１１０により三次元画像を生成する過程を説明する模式図である。図４（Ａ）は、例えば、トマト２５を水中に沈めプローブ１を水面に接触させて上部から読み取り、例えば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの５箇所の反射画像について図示している。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のａ〜ｅの各部分の反射画像の模式図である。そして、図３と同様にプローブ１により上部から読み取った反射画像をプローブ１の位置情報と姿勢情報に基づいて、三次元座標を演算して三次元画像を生成することができる。図４（Ｃ）は実際にトマトを水中に入れて、プローブ１を水面に接触させて反射画像を取得し、それらの画像の三次元座標を演算して三次元画像を生成した例である。この図から、反射画像ｆ〜ｋにより三次元画像が形成されている様子が分かる。

図５は本発明のセンサ４４、４５が位置情報と姿勢情報を生成する原理を説明する図である。図５（ａ）は磁界ベクトルと各センサの位置関係を表す図であり、トランスミッタ４１から放射された磁界ベクトル４２が半球状に形成され、その磁界ベクトル４２上に例えばセンサ４４、４５が存在し、被検査対象物４０が磁界ベクトル４２の内側に含まれるものとする。図５（ｂ）は磁界ベクトルを説明する模式図である。例えばセンサ４４ではトランスミッタ４１の位置における磁界の強さおよび方向をＡとし、磁界の強さおよび方向ＡのＸ軸方向磁界の強さ、Ｙ軸方向磁界の強さ、Ｚ軸方向磁界の強さをそれぞれＡｘ、Ａｙ、Ａｚとし、ｃｏｓα、ｃｏｓβ、ｃｏｓγを磁界の強さおよび方向Ａの方向余弦とすれば、Ａｘ＝Ａｃｏｓα、Ａｙ＝Ａｃｏｓβ、Ａｚ＝Ａｃｏｓγであり、センサ４４のＸ軸方向の磁界検出コイルからはＡｘの出力が、Ｙ軸方向の磁界検出コイルからはＡｙの出力が、Ｚ軸方向の磁界検出コイルからはＡｚの出力が送出される。そして磁界の強さおよび方向Ａは、Ａ＝（Ａｘ²＋Ａｙ²＋Ａｚ²）^1/2で与えられる。同じくセンサ４５の磁界の強さおよび方向Ｂは、Ｂ＝（Ｂｘ²＋Ｂｙ²＋Ｂｚ²）^1/2で与えられる。

次に、本発明の三次元画像生成装置を超音波診断装置に応用した場合について言及する。超音波画像の画像分解能は、プローブ（超音波探触子）の材質、周波数等によって決まるが、そのほかプローブの型によっても若干違いが出る。通常、医療用では扇形に画像が得られるコンベックスが用いられるが、検体が比較的平であれば、プローブの幅でストレートに画像が得られるリニアモデルが利用される。そのほか、ペンシルビームのようなタイプで、検体との接触面がかなり小さくても比較的広い視野で画像を得るもの（セクター）もある。生体の周囲をトレースすることによって、例えば、胴体の腹側、背側、側面などのうち、どの部分に脂肪が蓄積しやすいのか、また内臓脂肪の動態を生体に何ら損傷を与えることなく診断できる利点がある。また、例えば、この輪切りの状態を首の側から腰の側へトレースするとこれまで、体構成割合（骨・筋肉・脂肪）としてしか捉えられなかったものが、リアルタイムの立体画像として捉えることができるようになる。現在は、リニアモデル（リアルタイムの２ＭＨｚの周波数）で図６（ａ）、（ｂ）に示すような部分的な画像を得ているが、本発明では、胴体の周囲を回転させた立体画像として捉えられるようになる。ただ、超音波の伝播距離や画像の分解能の点から、適確な深度を得られる周波数や、プローブのモデル、さらにはプローブの材質の開発が必要となる。

また、これまで皮下脂肪３０と内臓脂肪３１の割合を測定するには腹部ＣＴあるいはＭＲＩを用いて臍高を基準として図７（ａ）のように測定している。この場合、臍高の横断面のみの脂肪量を反映するため、体型（下腹部肥満など図７（ｂ））によっては脂肪全体の用量を正確に反映していなかった。これを本発明の三次元画像生成装置により三次元化することで、部位による脂肪蓄積の偏りが反映され、より正確な脂肪量を測定することが可能とる。また、これまで皮下脂肪については皮下の厚みを測っていたが、腹部での分布や偏りについてはあまり言及されていなかった。今後、立体的に分布を反映することができれば、体型による偏りが反映されることで、今まであまり議論されていない皮下脂肪と疾患についての研究に結びつく可能性があり、また、ダイエットをする際にも立体画像を提示することで、目に見える効果をより理解しやすく励みにもなるという効果がある。
また、測定装置について、現在のＣＴやＭＲＩでは測定面積に制限があるため、高度肥満の患者は実際に測定器に入れない場合がある。本発明により測定器の測定面積が、既存のＣＴやＭＲＩよりも広く設定できれば、これまで測定できなかった患者も検査が可能となる。

本発明の一実施形態に係る三次元画像生成装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る三次元画像生成装置の構成を示す図である。 本発明の三次元画像生成装置１１０により三次元画像を生成する過程を説明する模式図である。 本発明の三次元画像生成装置１１０により三次元画像を生成する過程を説明する模式図である。 本発明のセンサ４４、４５が位置情報と姿勢情報を生成する原理を説明する図である。 従来の超音波記録写真と解析図である。 皮下脂肪３０と内臓脂肪３１の割合を測定する腹部ＣＴの一例を示す図である。

符号の説明

１ プローブ、２ センサ、３ 反射画像、４ トランスミッタ、５ 発振平面、６ 被検査対象物、１０ 位置検出回路、１１ イメージプロセッサ、１２ ＰＣ、１３ ＲＯＭ、１４ モニタ、１１０ 三次元画像生成装置

Claims (6)

1. 被検査対象物に超音波を送信する送信部及び該被検査対象物から反射した超音波を受信する受信部を備えたプローブと、該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサと、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記プローブから取得された反射画像の三次元形状を演算する演算部と、該演算部による演算結果を三次元画像として表示する表示部と、を備えたことを特徴とする三次元画像生成装置。
2. 前記演算部は、前記プローブを移動させることで前記被検査対象物からの前記反射画像を取得すると共に、前記センサにより前記磁界ベクトルを読み取って前記トランスミッタの原点に対する当該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を検出し、前記反射画像の各座標点における前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算することを特徴とする請求項１に記載の三次元画像生成装置。
3. 前記演算部は、前記センサにより受信した磁界ベクトルに基づいて、前記プローブの三次元位置情報、及び該プローブのロール角、ピッチ角、ヨー角に係る姿勢情報を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元画像生成装置。
4. 前記センサは磁気センサであり、前記プローブの適所に固定されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の三次元画像生成装置。
5. 前記トランスミッタは、前記プローブが移動する範囲に磁界が存在するように配置されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の三次元画像生成装置。
6. 被検査対象物に超音波を送信する送信部及び該被検査対象物から反射した超音波を受信する受信部を備えたプローブと、該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を生成するセンサと、所定のエリアに磁界ベクトルを形成するトランスミッタと、前記プローブから取得された反射画像に基づいて該反射画像の三次元形状を演算する演算部と、を備え、
   前記演算部は、前記プローブを前記被検査対象物に対して移動させることで前記反射画像を取得すると共に、前記センサにより前記磁界ベクトルを読み取って前記トランスミッタの原点に対する当該プローブの三次元位置情報及び姿勢情報を検出し、前記反射画像の各座標点における前記三次元位置情報及び前記姿勢情報に基づいて前記各座標点の三次元座標をリアルタイムに演算することを特徴とする三次元画像生成方法。