JP6777511B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波信号処理装置、それを用いた超音波撮像装置、および、超音波信号処理装置における制御方法に関する。

超音波ＣＴ（Computed Tomography）装置とは、超音波を伝搬する媒質である超音波伝搬部材（水など）中に置かれた対象物の内部に向かって超音波を送信し、対象物の内部を複数の経路で通過した超音波をそれぞれ受信して送信から受信までの伝搬時間等を計測し、伝搬時間と伝搬経路長（伝搬距離）等に基づいて対象物の音響特性を反映する物性値（音速や超音波の減衰等）の分布（音響特性分布）を算出し、対象物の断層画像を生成する超音波撮像装置である。つまり、超音波ＣＴ装置は、超音波トモグラフィ法を利用して所定の物性値についての対象物の断層画像を得る。

特許文献１には、乳房が入る水槽を包囲する油槽が配置され、油槽の中にリング状の振動子アレイが配置された構成の超音波ＣＴ装置が開示されている。また、この振動子アレイは油槽の中を上下に移動可能であることが開示されている。

米国特許第５３０５７５２号明細書

超音波伝搬部材の温度は、超音波の伝搬速度を変化させるため、超音波伝搬部材の温度分布が十分に一様でない場合、超音波の伝搬時間が変化し、精度よく対象物の音響特性分布を算出することができない。また、振動子アレイから送信された超音波が、超音波伝搬部材中の気泡によって散乱してしまうため、超音波伝搬部材中の気泡を十分に除去できない場合、超音波の伝搬経路が変化し、精度よく対象物の音響特性分布を算出することができない。

以上のように、超音波伝搬部材は、超音波伝搬に多大な影響を与えるため、温度分布を一様に保つための部材温度調整や超音波伝搬部材内の気泡を除去する脱気処理などの特別な管理が必要である。そのため、医用などの用途（例えば、乳がん検診）の超音波撮像装置においては、超音波伝搬部材の保守管理の観点などから超音波伝搬部材の量は少ない方が好ましい。

特許文献１のように、対象物と振動子アレイとを異なる槽に配置して隔離すると、対象物が入る内側の槽内に充填する超音波伝搬部材に加えて、振動子アレイを格納する外側の槽内に充填する超音波伝搬部材も必要となる。また、振動子アレイが外側の槽内で上下に移動するため、外側の槽内には大量の超音波伝搬部材が必要となり、超音波撮像装置が必要とする超音波伝搬部材の量がさらに増えることになる。

本発明の目的は、振動子アレイと対象物を隔離しつつ、振動子アレイを格納する計測部内の超音波伝搬部材の量をより少なくし、超音波伝搬部材の保守管理を容易にする超音波信号処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明によれば以下のような超音波信号処理装置が提供される。すなわち、開口部を有する水槽と、超音波信号を送受信する振動子アレイと超音波信号を伝搬する部材が充填される空間とを有し、水槽の外側に配置され、超音波信号を計測する計測部と、計測部に接続され、開口部と水槽の底部との間で、計測部を水槽の側壁に沿って移動させる移動部と、を備える超音波信号処理装置である。

本発明によれば、振動子アレイと対象物を隔離しつつ、振動子アレイを格納する計測部内の超音波伝搬部材の量をより少なくし、超音波伝搬部材の保守管理を容易にする超音波信号処理装置を提供できる。

超音波撮像装置の全体構成例を示す図である。 計測部と水槽の周辺構造を示す図の例である。 計測部と水槽の周辺構造を上部から見た図の例である。 計測部と水槽の周辺構造の斜視図の例である。 計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部を示す図の例である。 超音波撮像装置の電子制御装置を示すブロック図の例である。 超音波撮像装置の動作例を説明するシーケンス図である。 超音波撮像装置の動作例を説明するシーケンス図である。 制御部の動作の全体の流れの例を説明するフローチャート図である。 制御部による部材部制御処理の内容を説明するフローチャートの例である。 制御部による計測実施処理の内容を説明するフローチャート図の例である。 制御部による計測実施処理の内容を説明するフローチャート図の変形例である。 水槽内に振動子アレイを設置した場合の超音波伝搬経路を説明する図である。 水槽と水槽内の超音波伝搬部材、格納容器内の超音波伝搬部材における超音波伝搬経路を説明する図である。 超音波信号の信号遅延時間の指向性を説明する図である。 超音波撮像装置内の信号伝搬経路を説明する図である。 制御部による水槽の壁と格納容器内の超音波伝搬部材を含む計測部の補正パラメータ演算動作を説明するフローチャートの例である。 制御部による補正パラメータ演算処理の内容を説明するフローチャートの例である。 制御部による水槽の壁と格納容器内の超音波伝搬部材を含む計測部の補正パラメータ演算動作の変形例を説明するフローチャートの例である。 図１２のＳ１６５における所定の分布の例である。 図１２のＳ１６５における所定の分布の例である。 図１２のＳ１６５における所定の分布の例である。 図１２のＳ１６５における所定の分布の例である。 計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の変形例を示す図である。 計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の変形例を示す図である。 図１４に示した構成において、格納容器の上面に溜まった超音波伝搬部材があふれないように制御する制御部の動作例を説明するフローチャートである。 計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の別の変形例を示す図である。 計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の別の変形例を示す図である。 図１６に示した構成において、格納容器またはホースにおける超音波伝搬部材の液漏れの有無を検出する制御部の動作例を説明するフローチャートである 格納容器の変形例を示す図である。 格納容器の変形例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図１は、超音波撮像装置の全体構成例を示す図であり、人の乳房を計測対象として計測する例を示した図である。
超音波撮像装置（超音波ＣＴ装置）５２は、計測対象者３０が乗るベッド２９、超音波（超音波信号）を送受信して計測対象の超音波撮像を行う本体装置（超音波信号処理装置）５０および本体装置５０を制御する電子制御装置２８を備える。本体装置５０は、開口部を有し対象物３を挿入する水槽１、超音波信号を計測する（超音波を送受信する）計測部４９および計測部４９を支持する支持部であるステージ１２を備える。
水槽１には、超音波を伝搬する部材である超音波伝搬部材が充填されている。計測部４９は、超音波を送受信する振動子アレイ４を備え、水槽１内の超音波伝搬部材とは別の超音波伝搬部材が充填されている。

また、本体装置５０は、ホース７を介して計測部４９内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部２０、ステージ１２を介して計測部４９を水槽１の壁面（側壁面）に沿って移動（上下動）させる駆動装置１４およびホース８を介して水槽１内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部２７をさらに備える。なお、本実施例において、水槽１の開口部側を上部、水槽１の底側を下部と呼び、開口部と底部との間を計測部４９が移動することを上下動と呼ぶ。

水槽１内の超音波伝搬部材は、部材循環部２７によって循環し、温度などが超音波撮像に適切な状態に管理される。また、計測部４９内の超音波伝搬部材は、部材循環部２０によって循環し、温度などが超音波撮像に適切な状態に管理される。
電子制御装置２８は、各信号配線１１を介して本体装置５０内の各部と接続され、各部を制御する。具体的には、電子制御装置２８は、部材循環部２０と部材循環部２７、駆動装置１４を制御し、振動子アレイ４に超音波を送信させる送信信号を出力し、振動子アレイ４から超音波を受信した結果である受信信号が入力される。なお、実際の各装置は、図１に示す位置関係に縛られる必要はない。また、電子制御装置２８と部材循環部２０、部材循環部２７、駆動装置１４、振動子アレイ４の間には電気配線が施されているが、無線通信により接続してもよい。

図１に示すように、計測対象者３０はベッド２９にうつぶせになり、水槽１に計測する対象物３である乳房を開口部を介して挿入し、水槽１の外側に配置された計測部４９内の振動子アレイ４が、水槽１の内部の対象物３に対して超音波を送受信する。
図２は、計測部、水槽、および、計測部内の超音波伝搬部材を循環する部材循環部に関する図である。図２Ａは、計測部と水槽の周辺構造を示す図の例であり、図２Ｂは、計測部と水槽の周辺構造を上部から見た図の例であり、図２Ｃは、計測部と水槽の周辺構造の斜視図の例であり、図２Ｄは、計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部を示す図の例である。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、計測部４９は、振動子アレイ４と、振動子アレイ４を納める格納容器５と、格納容器５の中に充填された超音波伝搬部材６とで構成される。振動子アレイ４は、超音波を送受信する圧電素子であり、超音波の送受信面は水槽１の方向を向いている。振動子アレイ４は、必ずしも水槽１の周囲全てを覆う円環状とは限らず、円環の一部が途切れていてもよい。製造工程を簡易にするため、円弧状のサブ振動子アレイを複数組み合わせて円環状の振動子アレイ４を形成してもよい。

また、水槽１や振動子アレイ４は、必ずしも円筒状や円環状ではなく、多角形の筒状や環状でもよい。水槽１の素材は、超音波の伝搬特性や製造コストなどの観点から適した素材が選択でき、例えば、ポリエチレンやＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂である。また、水槽１の壁は、超音波の伝搬特性の観点から、薄いことが好ましい。また、超音波伝搬部材２、６とは、超音波が透過しやすい液体である音響整合材であり、超音波の伝搬経路の音響インピーダンスを整合させるための液体（音響マッチング液）である。超音波伝搬部材は、超音波の伝搬特性や製造や処理コストなどの観点から適した部材が選択でき、例えば、水（脱気水）や生理食塩水である。また、超音波伝搬部材は、ジェル、ゲル等でもよい。また、超音波伝搬部材２、６は同じで部材でも異なる部材であってもよい。

格納容器５の中から超音波伝搬部材６が外部に流出することを防ぐため、格納容器５の下面の壁と水槽１の壁との接触面には、液密構造９が設けられている。格納容器５は、水槽１の壁面に沿って上下動するため、液密構造９は、低い摺動抵抗と高い液密を両立する構造が好ましい。例えば、合成ゴム製のＯリングやＸリング、Ｕパッキンなどである。

また、格納容器５が上下動する際に、液密構造９と水槽１の壁面との間にわずかな隙間が発生し、超音波伝搬部材６が漏れ出ることが考えられる。特に、格納容器５が最上部まで上昇した後に下降に転じたり、最下部まで下降した後に上昇に転じたりした際に液密構造９がよじれることで、隙間が発生する可能性がある。また、水槽１が樹脂製で、かつ、壁面が薄い場合には、水槽１が液密構造９による圧力でわずかに変形し、全体的または局所的に液密性が低下し、超音波伝搬部材６が漏れやすくなる可能性がある。そこで、部材受け皿４８を液密機構９の下に設け、漏れ出た超音波伝搬部材６を回収して排水したり、部材循環部２０に戻したりする。

格納容器５の上面の壁と水槽１の壁との接触面には、格納容器５内の空気を逃がし、格納容器５が上下動する際に水槽１の壁に気泡が付着するのを防ぐ穴構造１０が設けられている。穴構造１０は、格納容器５内の空気を通す通気構造である。また、穴構造１０は、超音波伝搬部材６が浸透し、水槽１の壁面の磨耗を抑制するために弾性を持つ構造が好ましい。例えば、ゴムや樹脂、ウレタンなどの発泡構造や刷毛構造である。穴構造１０に超音波伝搬部材６が浸透することで、穴構造１０と水槽１との間の摺動抵抗を下げることができる。

また、穴構造１０が超音波伝搬部材６の液面に接するか、超音波伝搬部材６の液面が穴構造１０より上にくるようにすることで、格納容器５が上下動した際に、超音波伝搬部材６の表面張力により水槽１の壁に接する超音波伝搬部材６の液面が、格納容器５の内部で変化したり、水槽１の壁に付着した異物や微小な傷などにより気泡が付着したりすることを防ぐことができる。また、格納容器５が上下動した際に、液密構造９が水槽１の壁に付着した表面のごみを除去し、気泡の発生を防ぐことができる。

穴構造１０の代わりに液密構造９と同様の構造を備え、格納容器５の上面の壁の別の場所に空気を逃がす穴を設けることも考えられるが、その場合、格納容器５の上面の壁が厚くなり、水槽１の開口部付近での計測ができなくなり、計測できない領域であるブラインドエリアが大きく発生する。一般に、水槽１の直径を200mm程度とすると、格納容器５の上面の壁に設ける液密構造９の厚さは10mm程度となる。これは、乳がんを検出するために、乳房を対象物３として計測する場合には適さない。これに対し、穴構造１０を備える場合には、格納容器５の上面の壁は1mm程度に薄くすることが可能である。なぜなら、穴構造１０の厚さに依らず、格納容器５内の空気を逃がしたり、穴構造１０に超音波伝搬部材６が浸透したり、水槽１の壁に接触して気泡の付着を防いだりする機能はほとんど損なわれないためである。また、穴構造１０を備える計測部４９は、水槽１の開口部付近の上壁３００に穴構造１０が接触するまで移動が可能である。

振動子アレイ４に送信信号を入力したり、振動子アレイ４から受信信号を出力したりするために、信号配線１１が格納容器５の内部から外部へと引き出される。振動子アレイ４と格納容器５とが互いに固定されているため、信号配線１１と格納容器５も固定されている。そのため、信号配線１１と格納容器５との間の液密は、隙間に接着剤やシリコンゴムなどを埋めることで容易に実現できる。

少なくとも格納容器５の外側の信号配線１１は、格納容器５の上下動を邪魔しないように、フレキシブルプリント基板や柔軟性を備える多芯同軸ケーブルなどで構成され、また、格納容器５の上下動を考慮して十分な長さを備え、電子制御装置２８（図１、図３参照）に接続される。

計測部４９は、格納容器５に接続（固定）される嵌合部１３、１６と、支持部であるステージ１２及びガイドレール１５とによって支えられ、水槽１の壁面に沿って上下に移動する。嵌合部１３、１６は、水槽１の開口部と底部との間で計測部４９を水槽１の側壁に沿って移動させる（上下動させる）移動部である。ステージ１２と嵌合部１３とは、計測部４９を上下動させる上下動機構であるねじ構造５１などによって接続されており、ねじ構造５１を駆動装置１４により回転させることで、ステージ１２と嵌合部１３との相対的な位置関係が変化する。ガイドレール１５は、計測部４９が水槽１の壁面に対して垂直を保つように、嵌合部１６と嵌合する。ステージ１２とガイドレール１５を合わせて３つ以上備えることにより、計測部４９は水槽１に対して傾くことなく上下動することができる。計測部４９が水槽１に対して傾くと、液密構造９にかかる圧力が不均一になり、液密性が低下する。

また、計測部４９が上下動する構造とすることで、格納容器５の横に嵌合部１３、１６を備えることができ、格納容器５の下部に上下動のために備える空間を小さくすることができる。これにより水槽１および計測部４９、ステージ１２、ガイドレール１５などを小さな容積に納めることができ、水槽１と超音波伝搬部材２、６などの状態を一定条件に保つために、本体装置５０内に恒温槽を設ける場合、恒温槽の容積を小さくすることができる。

ガイドレール１５は、位置検出センサ１７を備え、嵌合部１６の位置を検出する。例えば、位置検出センサ１７に赤外線センサを用い、嵌合部１６に赤外線を遮断する突起を設ける。ガイドレール１５の下部に設置された位置検出センサ１７に嵌合部１６の突起がかかり赤外線が遮断されると、位置検出センサ１７がこれを検出する。位置検出センサ１７が赤外線の遮断を検出することで、嵌合部１６が最下部に到達したこと、すなわち、計測部４９が最下部に到達したことを検知する。同様に、ガイドレール１５の上部に設置された位置検出センサ１７に、嵌合部１６の突起がかかり赤外線が遮断されると、位置検出センサ１７がこれを検出し、嵌合部１６が最上部に到達したこと、すなわち、計測部４９が最上部に到達したことを検知する。なお、位置検出センサ１７は赤外線センサに限らず、可視光や電磁波、音波、電気信号などを用いたセンサでもよい。

また、位置検出センサ１７の設置場所はガイドレール１５に限らず、ステージ１２や本体装置５０、恒温槽、その他の固定可能な場所に設置してかまわない。位置検出センサ１７の設置場所に応じて、計測部４９の任意の場所に対応する突起形状などを配置すればよい。ただし、対象物３の計測の妨げになるような場所には設置しない。

水槽１は、ホース８を介して部材循環部２７とつながっており、格納容器５は、ホース７を介して部材循環部２０とつながっている。また、ホース７は、計測部４９の上下動及び計測精度を制限しないように十分な長さを有する。

次に、部材循環部２０について説明する。図２Ｄに示すように、部材循環部２０は、部材リザーバ（部材タンク）２１と、ポンプ２２と、温度調整装置２３と、脱気装置２４と、排水装置２５と、給排水装置２６とで構成される。部材循環部２０は、超音波伝搬部材６を循環し、超音波伝搬部材６の温度などを適切に管理している。

超音波伝搬部材６は、格納容器５と部材循環部２０との間をポンプ２２の圧力によって循環している。超音波伝搬部材６は給排水装置２６によって部材リザーバ２１に十分な量が貯蔵され、超音波伝搬部材６の量が減った場合には、給排水装置２６によって補充される。そして、超音波伝搬部材６の超音波特性を所望の範囲に管理するため、温度調整装置２３が、超音波伝搬部材６の温度を調整し、脱気装置２４が、超音波伝搬部材６に含まれる気体（空気など）を除去して脱気する。

対象物３が生体の場合、体温に近い３７度程度に温度を調整すると安定して計測ができるため、温度調整装置２３は、例えば、ヒータで実現される。また、ホース７を通過する際に温度が変化しないように、ホース７に断熱材を巻くなどしてもよい。または、超音波伝搬部材６が循環する計測部４９とホース７、部材循環部２０を囲うように恒温槽（不図示）を設置し、内部の温度を超音波伝搬部材６の所望の温度と同程度に設定するなどするとよい。

脱気装置２４は、例えば、中空糸膜によるフィルタと真空ポンプで構成される。中空糸膜の内部に超音波伝搬部材６を通し、中空糸膜の外側を真空ポンプで減圧することで、超音波伝搬部材６に溶存している気体や気泡を中空糸膜の外側に移動させる。超音波伝搬部材６を排水する際には、排水装置２５と給排水装置２６を用いて格納容器５内の超音波伝搬部材６と部材リザーバ２１内の超音波伝搬部材６を排水する。
また、図示は省略するが、水槽１内の超音波伝搬部材２も同様に、ホース８を介して部材循環部２７（図１参照）とつながっており、部材循環部２７が超音波伝搬部材２を循環し、超音波伝搬部材２の温度などを適切に管理している。

格納容器５内の超音波伝搬部材６の温度と液面については、温度センサ１８と液面センサ１９とで管理する。温度センサ１８は、超音波伝搬部材６の温度を検出し、対象物３の計測に影響を与えない範囲で、振動子アレイ４の超音波送受信面に近い位置に配置するのが好ましい。液面センサ１９は、超音波伝搬部材６の液面、つまり、振動子アレイ４の超音波送受信特性に影響を与えない量の超音波伝搬部材６が格納容器５に充填されているかどうかを検出する。

先に記述したように、超音波伝搬部材６の液面は、穴構造１０の底面以上の高さとする。格納容器５の下部に接続されたホース７から超音波伝搬部材６を流入し、格納容器５の上部に接続されたホース７から超音波伝搬部材６を部材リザーバ２１へ流出すれば、格納容器５の上部に接続されたホース７の高さが、格納容器５内の超音波伝搬部材６の液面の高さとなる。格納容器５の上面の壁は、水槽１に近いほど低く、水槽１から遠いほど（ホース７に近いほど）高く構成すると、穴構造１０が超音波伝搬部材６に浸かり、穴構造１０によって水槽１の壁に気泡が付着するのを防ぐ効果が得やすい。

以上の構成を備えることで、水槽１の外側に振動子アレイ４を配置し、振動子アレイ４と超音波伝搬部材６とを有する計測部４９が水槽１の側壁に沿って上下動するため、対象物を３次元に計測できる。また、振動子アレイ４の周囲の超音波伝搬部材６の状態を適切に管理し、高精度な計測が可能となる。また、格納容器５の上面の壁を薄くすることで、水槽１の開口部の近くまで、つまり、対象物３の音響特性を広い範囲で計測することができる。また、穴構造１０により、計測部４９の上下動に伴う気泡の発生を抑制して格納容器５内の超音波伝搬部材６をより高精度に処理ができるため、高精度な計測が可能となる。また、振動子アレイ４を上下動するための支柱を格納容器５の底面から突き出す形状としてもよいが、ステージ１２とガイドレール１５を格納容器５の横に配置することで、上述の効果に加えて、格納容器５の下部に大きな空間を必要とせず、本体装置５０の容積を減らすことができるという効果を奏する。また、本体装置５０内に恒温槽を設ける場合、恒温槽によって超音波伝搬部材６の温度状態をより高精度に管理することができ、高精度な計測が可能となる。

図３は、超音波撮像装置の電子制御装置を示すブロック図の例である。
電子制御装置２８は、送受信部３１、制御部３５、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３７、記憶部３８および表示部３９を備える。各送受信部３１は、信号配線１１によって振動子アレイ４の中の振動子４ａとそれぞれ接続されている。

送受信部３１は、送信部３２、受信部３３および送信と受信を切り替える送受信スイッチ（Ｔ／Ｒ ＳＷ）３４を備え、振動子アレイ４を介して超音波の送受信を行う。１つの振動子４ａに１つの送受信部３１が接続され、それぞれの送受信部３１は独立に送信信号を振動子４ａに出力してもよい。振動子４ａの数が多く、一度に全ての振動子４ａを使用しない（超音波信号を送受信しない）場合には、振動子４ａと送受信部３１の接続関係をアナログスイッチ（図示しない）などにより切り替え、使用する振動子４ａのみと送受信部３１を接続するようにしてもよい。アナログスイッチのオンオフは制御部３５にて行えばよい。

制御部３５は、電子制御装置２８内の各部および本体装置５０の制御を行う。また、制御部３５は、送受信部３１から受信する電気信号Ｓ４１に基づいて対象物３の形状や音響特性を算出する各種演算を行う演算部３６を有する。制御部３５は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit））と、プログラムを予め格納したメモリによって構成される。プロセッサがプログラムを読み込んで実行することにより、制御部３５の機能を実現する。また、ハードウエアによって実現する場合には、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣを用い、制御部３５の動作を実現するように回路設計を行えばよい。

制御部３５は、各送受信部３１に対して制御信号Ｓ５１、Ｓ５２というように異なる制御を行ってもよい。例えば、制御信号Ｓ５１を入力した送受信部３１には送信動作をさせ、制御信号Ｓ５２を入力した送受信部３１には受信動作をさせるなどである。

送信部３２は、例えば、増幅器で構成され、制御部３５から入力された電気信号Ｓ１を所望の振幅に増幅して振動子４ａに出力する。振動子４ａから送信される超音波信号Ｓ２１の音圧と送信タイミングは、振動子４ａに印加される電気信号Ｓ１１の電圧と送信タイミングに応じて変化する。そのため、電気信号Ｓ１の振幅と送信タイミングにより超音波信号Ｓ２１の音圧と送信タイミングを制御する。または、制御信号Ｓ５１により送信部３２を構成する増幅器の利得と信号応答時間を制御し、電気信号Ｓ１１の電圧と送信タイミングを制御してもよい。

受信部３３は、例えば、低雑音増幅器とフィルタ、可変利得増幅器、アナログ‐デジタル変換器などで構成される。振動子４ａから入力され送受切替スイッチ３４を介して入力された電気信号Ｓ３１は、低雑音増幅器で増幅され、所望の周波数帯域外のノイズをフィルタによって低減され、可変利得増幅器により適切な振幅に増幅され、アナログ‐デジタル変換器によってデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電気信号Ｓ４１は制御部３５に入力される。受信部３３を構成する各回路の設定は、制御信号Ｓ５２によって制御される。電気信号Ｓ４１の振幅値（量子化された二進数）と受信タイミングは、超音波信号Ｓ２１の音圧と受信タイミングによって変化する。電気信号Ｓ４１の振幅値と受信タイミングと超音波信号Ｓ２１の音圧と受信タイミングの関係は、受信部３３を構成する各回路の設定によって変化するため、所望の関係となるように制御信号Ｓ５２によって制御するとよい。

送受信切替スイッチ３４は、受信部３３と振動子４ａの接続を、送信動作の際に切断し、受信動作の際に短絡する。通常、送信部３２は、高電圧の送信信号を出力するため、高耐圧トランジスタで構成されるが、受信部３３は、低電圧の受信信号を増幅するため、低耐圧トランジスタで構成される。送受信切替スイッチ３４は、送信動作中に送信部３２から出力される高電圧の送信信号が、低耐圧トランジスタで構成される受信部３３に印加し破壊されないように、受信部３３と振動子４ａの接続を切断する。

制御部３５は、超音波信号Ｓ２１の送受信を制御するとともに、超音波信号Ｓ２１の送受信結果を演算し、対象物３の形状や音響特性を算出する。ある送受信部３１から振動子４ａを介して送信された超音波信号Ｓ２１は、超音波伝搬部材６と水槽１、超音波伝搬部材２、対象物３を散乱しながら伝搬する。これらを伝搬した超音波信号Ｓ２１を同じ、もしくは、別の振動子４ａを介して受信する。この受信結果を遅延加算することで対象物３の形状を算出し、超音波トモグラフィ法を用いることで対象物３の音響特性を反映する物性値（音速および／または減衰率（減衰量））を算出する。

制御部３５は、算出した対象物３の形状と音速および／または減衰率を示すデータを記憶部３８に記憶する。また、記憶部３８には、送信部３２の設定と受信部３３の設定などの計測用パラメータである各種設定も記憶してあり、制御部３５は、記憶部３８から各種設定を読み出して各送受信部３１を制御する。さらに、制御部３５は、計測部４９を上下動する駆動装置１４と、格納容器５内の超音波伝搬部材６の状態を管理する部材循環部２０と、水槽１内の超音波伝搬部材２の状態を管理する部材循環部２７に対して、制御コマンドの出力とそれぞれの状態に関する情報の取得とを行う。

超音波撮像装置５２の操作者は、インタフェース３７を介してコマンドの入力などを行い、表示部３９により対象物３の計測結果を確認したり、超音波撮像装置５２の各種状態（設定状態や動作状態など）を確認したりする。また、操作者は、インタフェース３７を介して他の機器と情報のやり取りを行ってもよい。

次に、図４〜図７を用いて、超音波撮像装置５２、特に制御部３５の動作を具体的に説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、超音波撮像装置の動作例を説明するシーケンス図である。
最初にインタフェース３７は、操作者から起動指示を受け付ける（Ｓ１００）と、起動指示を電子制御装置２８に送信する（Ｓ１０１）。起動指示を受けた電子制御装置２８は、計測準備処理として起動を開始し、部材循環部２０と部材循環部２７それぞれに、超音波伝搬部材の準備指示である、超音波伝搬部材６、２の充填および超音波伝搬部材６、２の温度や充填具合などの状態を制御する部材部制御指示を送信する（Ｓ１０２−１、Ｓ１０２−２）。部材部制御指示を受けた部材循環部２０と部材循環部２７は、それぞれ超音波伝搬部材６、２を水槽１と格納容器５に充填し、制御部３５の制御の下で、超音波伝搬部材６、２の状態が撮像に適切な状態となるように超音波伝搬部材６、２を制御（管理）する（Ｓ１１１、Ｓ１１２）。

なお、部材部制御指示には、制御部３５が、部材循環部２７、２０それぞれに、超音波伝搬部材２、６の液量を調整させる指示である液量調整指示、超音波伝搬部材２、６の温度を調整させる指示である温度調整指示および超音波伝搬部材２、６内の溶存酸素を脱気させる指示である脱気指示などが含まれる。

超音波伝搬部材６、２の充填と状態の制御が完了すると、部材循環部２０と部材循環部２７はそれぞれ、電子制御装置２８に超音波伝搬部材の準備が完了したことを報告する準備完了報告を送信する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。なお、部材循環部２０と部材循環部２７はこの後、超音波撮像装置５２が停止されるまで、超音波伝搬部材６、２がそれぞれ適切な状態に維持されるように制御を継続する。

部材循環部２０と部材循環部２７の双方から完了報告を受けた電子制御装置２８は、駆動装置１４に計測部４９を計測用位置に移動させる計測部移動指示を送信する（Ｓ２０３）。計測部移動指示を受けた駆動装置１４は、計測部４９を計測用位置に移動させる（Ｓ１１３）。なお、１回目の計測部移動指示の場合、計測部４９の移動先は、計測用初期位置となる。Ｓ１１３が完了すると駆動装置１４は、電子制御装置２８に計測部４９の移動完了を報告する移動完了報告を送信する（Ｓ２０４）。

駆動装置１４から移動完了報告を受けた電子制御装置２８は、計測準備が完了した旨と対象物３の設置を促す設置指示を表示部３９に送信（Ｓ１０３）し、表示部３９はこれらを表示する（Ｓ２０５）。
次に、対象物３が水槽１内に設置されると、インタフェース３７は、操作者により計測開始指示を受け付け（Ｓ１０４）、計測開始指示を電子制御装置２８に出力する（Ｓ２０６）。計測開始指示を受けた電子制御装置２８は、計測実施処理として計測を実施する制御を行う（Ｓ１０５）。電子制御装置２８は、各送受信部３１に送受信設定を行い、各送受信部３１を介して振動子アレイ４に超音波を送信させる電気信号である送信信号を送信する（Ｓ２０７）。振動子アレイ４は、この電気信号を超音波信号に変換して振動子アレイ４内に送信し、振動子アレイ４内から超音波信号を受信する（Ｓ１１４）。
振動子アレイ４は、受信した超音波信号を電気信号である受信信号に変換して各送受信部３１を介して電子制御装置２８へ送信する（Ｓ２０８）。

電子制御装置２８は、受信した受信信号を記憶部３８に格納し、所定の送受信設定における超音波信号の送受信が完了すると、駆動装置１４に対して計測部４９を次の計測位置に移動させる計測部移動指示を送信する（Ｓ１１５）。計測部移動指示を受けた駆動装置１４は、計測部４９を次の計測位置に移動させ（Ｓ２０９）、Ｓ２０９が完了すると、電子制御装置２８に移動完了報告を送信する（Ｓ２１０）。
移動完了報告を受信した電子制御装置２８は、各送受信部３１を介して振動子アレイ４に送信信号を送信して（Ｓ２０７−１）、Ｓ２０９で計測部４９が移動した次の計測位置で超音波の送受信を行う。

超音波撮像装置５２は、計測部４９が最後の計測位置に到達するまで超音波の送受信（Ｓ２０７、Ｓ２０８、Ｓ１１４）と計測部４９の移動（Ｓ１１５、Ｓ２０９、Ｓ２１０）を繰り返し実施する。計測部４９が最後の計測位置に到達し超音波の送受信を実施した後の計測部４９の移動においては、電子制御装置２８は、計測用初期位置に計測部４９を移動させる。その後、電子制御装置２８は、計測が完了した旨と記憶部３８に格納した受信信号に基づく計測結果を表示部３９に送信し（Ｓ１０６）、表示部３９はこれらを表示する（Ｓ２１１）。そして、電子制御装置２８は、記憶部３８に計測結果を記憶して計測実施処理を完了する。

そして、操作者が計測完了と計測結果を表示部３９により確認した後、インタフェース３７は、操作者より洗浄開始指示を受け付け（Ｓ１０７）、洗浄開始指示を、電子制御装置２８に出力する（Ｓ２１２）。洗浄開始指示を受けた電子制御装置２８は、部材循環部２７に対して水槽１内部を洗浄する制御を行う（Ｓ１０８）。電子制御装置２８は、部材循環部２７に洗浄指示を送信する（Ｓ２１３）。洗浄指示を受けた部材循環部２７は、水槽１を洗浄する（Ｓ２１４）。具体的には、超音波伝搬部材２を排水し、水槽１内部を新しい超音波伝搬部材２によってすすぐ。または、部材循環部２７は、超音波伝搬部材２を汚れや細菌などを除去するフィルタに通し、きれいにする。また、場合によっては、部材循環部２７は、水槽１内部に洗浄液を注入し洗浄する。水槽１の洗浄が完了すると、部材循環部２７は、電子制御装置２８に水槽１の洗浄が完了したことを報告する洗浄完了報告を送信する（Ｓ２１５）。洗浄完了報告を受けた電子制御装置２８は、洗浄が完了した旨と超音波撮像装置５２を停止するかどうかの伺いを表示部３９に送信し（Ｓ２１６）、表示部３９はこれらを表示する（Ｓ２１７）。

操作者が表示部３９の表示を確認し、超音波撮像装置５２を停止する場合には、インタフェース３７は、操作者より停止指示を受け付け（Ｓ１０９）、停止指示を電子制御装置２８に出力する（Ｓ２１８）。超音波撮像装置５２を停止せず、別の対象物３の計測を継続する場合には、インタフェース３７は、操作者よりＳ１０２の実施を指示する実施指示を受け付け、電子制御装置２８に出力する。

停止指示を受けた電子制御装置２８は、動作停止処理として、部材循環部２０と部材循環部２７に対して、水槽１内の超音波伝搬部材２と格納容器５内の超音波伝搬部材６を排水する制御を行う（Ｓ１１０）。電子制御装置２８は、部材循環部２０と部材循環部２７それぞれに、超音波伝搬部材６、２の排水を指示する排水指示を送信する（Ｓ２１９−１、Ｓ２１９−２）。

排水指示を受けた部材循環部２０と部材循環部２７は、それぞれ超音波伝搬部材６、２の排水を行い（Ｓ２２０、Ｓ２２１）、排水が完了すると電子制御装置２８に排水完了報告を送信する（Ｓ２２２、Ｓ２２３）。排水完了報告を受けた電子制御装置２８は、表示部３９に超音波撮像装置５２の動作が停止した旨を送信し（Ｓ２２４）、表示部３９はこれを表示し（Ｓ２２５）、処理を終了する。

図５は、制御部の動作の全体の流れを示すフローチャート図の例である。制御部３５は、インタフェース３７から起動指示を受信したかによって、起動指示の有無を判定する（Ｓ３０１）。なお、制御部３５は、超音波撮像装置５２の電源投入によって、起動始指示ありと判定してもよい。起動指示がない場合（Ｓ３０１でＮｏ）、制御部３５は、再度、起動指示の有無を判定する。起動指示がある場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、制御部３５は、計測準備処理を実行する（Ｓ３０２、Ｓ３０３）。

制御部３５は、部材循環部２７、２０に対して超音波伝搬部材２、６を充填させ、充填した超音波伝搬部材２、６の温度や充填具合などの状態を制御する部材部制御処理を実行する（Ｓ３０２）。Ｓ３０２の詳細については、図６にて後述する。制御部３５は、駆動装置１４に計測部移動指示を送信して、計測部４９を計測用初期位置に移動させる（Ｓ１１３）。そして、制御部３５は、駆動装置１４から移動完了報告を受信したかによって、移動完了報告の有無を判定する（Ｓ４０３）。移動完了報告が無い場合（Ｓ４０３でＮｏ）、制御部３５は、再度、移動完了報告の有無を判定する。移動完了報告がある場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、制御部３５は、対象物３の設置指示を表示部３９に送信する（Ｓ３０３）。

次に、制御部３５は、インタフェース３７から計測開始指示を受信したかによって、計測開始指示の有無を判定する（Ｓ３０４）。計測開始指示がない場合（Ｓ３０４でＮｏ）、制御部３５は、再度、計測開始指示の有無を判定する。計測開始指示がある場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、制御部３５は、計測実施処理を実行する（Ｓ３０５）。Ｓ３０５の詳細については、図７にて後述する。

制御部３５は、インタフェース３７から再計測指示を受信したかによって、計測終了か否かを判定する（Ｓ３０６）。再計測指示がある場合（Ｓ３０４でＮｏ）、制御部３５は、Ｓ３０４を再度実行する。再計測指示がない場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、制御部３５は、インタフェース３７から洗浄開始指示を受信したかによって、洗浄開始指示の有無を判定する（Ｓ３０７）。洗浄開始指示がない場合（Ｓ３０７でＮｏ）、制御部３５は、再度洗浄開始指示の有無を判定する。洗浄開始指示がある場合（Ｓ３０７でＹｅｓ）、制御部３５は、水槽内洗浄処理を実行する（Ｓ３０８）。具体的には、図４のＳ１０８に対応し、制御部３５は、部材循環部２７に洗浄指示を送信し、部材循環部２７によって水槽１の洗浄が完了した後に、部材循環部２７から洗浄完了報告を受信し、洗浄が完了した旨と超音波撮像装置５２を停止するかどうかの伺いを表示部３９に送信する。

そして、制御部３５は、インタフェース３７から停止指示を受信したかによって、停止指示の有無を判定する（Ｓ３０９）。停止指示がない場合（Ｓ３０９でＮｏ）、制御部３５は、Ｓ３０２を再度実行する。停止指示がある場合（Ｓ３０９でＹｅｓ）、制御部３５は、超音波伝搬部材排水処理を実行する（Ｓ３１０）具体的には、図４のＳ１１０に対応し、制御部３５は、部材循環部２０、２７に排水指示を送信し、部材循環部２０、２７によって超音波伝搬部材６、２の排水が完了した後に、部材循環部２０、２７それぞれから排水完了報告を受信し、超音波撮像装置５２の動作が停止した旨を表示部３９に送信する。

図６は、制御部による部材部制御処理の内容を説明するフローチャートの例である。
制御部３５は、まず、部材循環部２７、２０それぞれに、水槽１内に超音波伝搬部材２を、格納容器５内に超音波伝搬部材６を、充填させる充填指示を部材部制御指示として送信する（Ｓ４０１）
次に制御部３５は、水槽１内の超音波伝搬部材２の液面と格納容器５内の超音波伝搬部材６の液面を検出する（Ｓ１１６）。つまり、制御部３５は、超音波伝搬部材２、６の液面の有無を検出する。

超音波伝搬部材２については、図示しないが水槽１の開口部付近に設置した液面センサを用いて、制御部３５は、超音波伝搬部材２の液面を検出する。一方、超音波伝搬部材６については、液面センサ１９を用いて、制御部３５は、超音波伝搬部材６の液面を検出する。なお、流量計を用いて水槽１と格納容器５それぞれに注入した超音波伝搬部材２、６の量を把握し、その量と所望の液面となる量とを比較してもよい。

その後、制御部３５は、それぞれの液面の検出結果が所定の液面であるかどうかを判定する（Ｓ１１７）。Ｓ１１６で液面の検出無しの場合、所定の液面に到達していないので、この場合（Ｓ１１７でＮｏ）には、制御部３５は、液量調整を行う（Ｓ１１８）。具体的には、制御部３５は、部材循環部２７または部材循環部２０に液量調整指示を部材部制御指示として送信して、超音波伝搬部材２または６の注入を継続させる（Ｓ１１８）。なお、所定時間待っても超音波伝搬部材６の液面が検出できない場合、液密構造９に故障などが発生している可能性があるため、制御部３５は、アラートなどにより操作者にその旨を通知してもよい。

一方、Ｓ１１６で液面の検出有りの場合、所定の液面に到達しているので、この場合（Ｓ１１７でＹｅｓ）には、次に制御部３５は、超音波伝搬部材２、６それぞれについて温度を検出する（Ｓ１１９）。図示しないが水槽１の底面に温度センサを設けるなどして、制御部３５は、水槽１内の超音波伝搬部材２の温度を検出する。一方、温度センサ１８により、制御部３５は、格納容器５内の超音波伝搬部材６の温度を検出する。

その後、制御部３５は、検出したそれぞれの温度が所定の温度範囲であるかどうかを判定し（Ｓ１２０）、所定の温度範囲ではない場合（Ｓ１２０でＮｏ）には、温度調整を行う（Ｓ１２１）。具体的には、制御部３５は、部材循環部２０に温度調整指示を部材部制御指示として送信して、温度調整装置２３に超音波伝搬部材６を加熱または冷却させる。一方、超音波伝搬部材２についても同様であり、部材循環部２７に温度調整指示を部材部制御指示として送信して、部材循環部２７内の温度調整装置（不図示）に超音波伝搬部材２を加熱または冷却させる。

例えば、格納容器５内の超音波伝搬部材２の温度を人の体温と同程度である３７度に保つ場合、次のように調整する。格納容器５内の超音波伝搬部材２の熱は格納容器５や水槽１、ホース７などに伝搬し周囲に拡散する。計測対象が人である場合、超音波撮像装置５２は３７度よりも低い気温（例えば２５度程度の快適な気温）の空間に設置されるため、格納容器５内の超音波伝搬部材２の温度は時間とともに低下する。

そこで、温度センサ１８により検出した超音波伝搬部材２の温度が３７度を所定の値以上下回らないように、温度調整装置２３によって部材リザーバ２１内の超音波伝搬部材２を３７度程度に加熱し続ける。もし、何らかの要因により超音波伝搬部材２の温度が３７度を所定の値以上上回った場合には、温度調整装置２３によって部材リザーバ２１内の超音波伝搬部材２を３７度程度に冷却する。水槽１内の超音波伝搬部材２についても同様である。水槽１の上部開口部や壁、ホース８、対象物３などに伝搬する熱を補償するように、図示しないが部材循環部２７内に設けた温度調整装置によって部材循環部２７内の超音波伝搬部材２を３７度程度に加熱し続ける。

所定の温度範囲である場合（Ｓ１２０でＹｅｓ）には、次に、制御部３５は、超音波伝搬部材２、６それぞれについて超音波伝搬部材内の溶存酸素濃度を検出する（Ｓ１２２）。温度センサと同様の位置に配置された溶存酸素濃度計（不図示）により、制御部３５は、超音波電動部材２、６それぞれについて溶存酸素濃度を検出する。その後、制御部３５は、検出した溶存酸素濃度が所定の溶存酸素濃度以下であるかどうかを判定し（Ｓ１２３）、所定の溶存酸素濃度より高い場合（Ｓ１２３でＮｏ）には、脱気継続を行う（Ｓ１２４）。

具体的には、制御部３５は、部材循環部２０に脱気指示を部材部制御指示として送信して、脱気装置２４に超音波伝搬部材６を通すことで超音波伝搬部材６の脱気を行う。一方、超音波伝搬部材２についても同様であり、部材循環部２７に脱気指示を部材部制御指示として送信して、部材循環部２７内の脱気装置（不図示）に超音波伝搬部材２を通して超音波伝搬部材２の脱気を行う。

所定の溶存酸素濃度以下の場合（Ｓ１２３でＹｅｓ）には、超音波伝搬部材２、６はそれぞれ所定の状態に管理されているため、計測を開始することができる。そのため、制御部３５は、部材循環部２０、２７それぞれから、準備完了報告を受信したかによって、準備完了報告の有無を判定する（Ｓ４０２）。準備完了報告がない場合（Ｓ４０２でＮｏ）、制御部３５は、再度、準備完了報告の有無を判定する。準備完了報告がある場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）、制御部３５は、部材部制御処理を終え、Ｓ１１３へ進む。
なお、図６では、液面位置検出（Ｓ１１６）と温度検出（Ｓ１１９）、溶存酸素濃度検出（Ｓ１２２）を順番に行うフローを示したが、実際にはこれらを並列に行い、一度所定の値になったとしても、超音波撮像装置５２を停止するまで継続して検出と調整を行うのがよい。また、計測部４９を最初に計測用初期位置に移動し、その後、液面位置と温度、溶存酸素濃度の検出と調整を行ってもよい。

図７Ａは、制御部による計測実施処理の内容を説明するフローチャートの例である。まず、制御部３５は、送受信部３１の設定や振動子４ａの位置座標など、送受信設定である計測用パラメータをまとめて記憶部３８から読み込む（Ｓ１２５）。次に、読み込んだ計測用パラメータに基づき、制御部３５は、超音波を送信させる振動子４ａ（送信振動子）と接続された送受信部３１に超音波の送信に関する送信設定を行い、超音波を受信させる振動子４ａ（受信振動子）と接続された送受信部３１に超音波の受信に関する受信設定を行う（Ｓ１２６）。Ｓ１２６で送信設定を行った送受信部３１を介して送信振動子４ａに送信信号を送信して、この送信振動子４ａから超音波信号を送信させ（Ｓ１２７）、Ｓ１２６で受信設定を行った送受信部３１と接続された受信振動子４ａで超音波信号を受信させ、この受信振動子４ａから受信信号を受信する（Ｓ１２８）。制御部３５は、受信した受信信号を受信信号データとして記憶部３８に格納する（Ｓ１２９）。
なお、Ｓ１２６で送信設定を行った送受信部３１と送信振動子４ａは、超音波信号を送信した後、受信設定に基づいて超音波信号を受信することもできる。

その後、制御部３５は、まとめて読み込んだ送受信設定のセットを全て実行したか、つまり、現在の送受信設定のセットが、最後の送受信設定のセットかどうかを判定し（Ｓ１３０）、送受信設定のセットが残っている場合（Ｓ１３０でＮｏ）には、現在の送受信設定のセットを次の送受信設定のセットに変更し（Ｓ１３１）、Ｓ１２６に戻り、変更後の送受信設定のセットにてＳ１２６以降を実行して超音波信号の送受信を行う。

送受信設定のセットを全て実行した場合（Ｓ１３０でＹｅｓ）には、制御部３５の演算部３６は、各送受信設定のセットのＳ１２９にて記録した受信信号データに基づいて、対象物３の形状と音響特性分布を演算する（Ｓ１３２）。このとき、制御部３５は、記憶部３８に演算結果を記憶してもよい。対象物３の形状と音響特性分布の演算は、例えば、超音波信号の受信信号データを遅延加算して形状を算出することであり、トモグラフィ法を用いて音響特性分布を算出することである。

Ｓ１３２の後、制御部３５は、計測部４９が予め定められた最後の計測位置に到達しているかどうかを判定する（Ｓ１３３）。最後の計測位置に到達していない場合（Ｓ１３３でＮｏ）には、制御部３５は、送受信設定のセット初期化と計測部４９の位置変更を行う（Ｓ１３４）。具体的には、制御部３５は、送受信設定のセットを最初の設定に戻し、駆動装置１４に対して計測部移動指示を送信し、計測部４９の位置を所定のステップ幅で変更させて計測部４９を次の計測位置へ移動させる。そして、Ｓ１２６に戻り、Ｓ１２６以降を実行して、次の計測位置において全ての送受信設定のセットで超音波信号の送受信を繰り返す。

計測部４９が最後の計測位置に到達している場合（Ｓ１３３でＹｅｓ）には、対象物３の計測を完了しているので、制御部３５は、駆動装置１４に対して計測部移動指示を送信して計測部４９を計測用初期位置に移動させ（Ｓ１３５）、次の計測に備える。そして、制御部３５は、全ての計測結果を表示部３９に送信して表示部３９に表示させ、最終的な計測結果のデータを記憶部３８に記憶し（Ｓ１３６）、計測実施処理を終え、Ｓ３０６へ進む。最終的な計測結果としては、対象物３の３次元形状と３次元音響特性分布などがある。

図７Ｂは、制御部による計測実施処理の内容を説明するフローチャート図の変形例である。図７Ａは、超音波の送受信と計測部４９の移動を交互に行う動作例であるが、図７Ｂは超音波の送受信と計測部４９の移動を同時に行う動作例である。図７Ａとの違いを中心に説明し、同じ個所については、図７Ａと同じ参照符号を付与して説明を省略する。

制御部３５は、Ｓ１２５の後に、駆動装置１４に対して計測部移動指示を送信して、計測部４９の移動を開始させる（Ｓ１３７）。
計測部４９の移動は、十分に遅く連続的に行われる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置で行われるヘリカルスキャンと同様に、対象物３に対してらせん状の超音波送受信結果を得ることができる。超音波の送受信と計測部４９の移動が同時に行われるため、計測の所要時間を短くすることができる。

そして、制御部３５は、Ｓ１２９の後、計測部４９が最後の計測位置に到達しているかどうかを判定する（Ｓ１３３）。最後の計測位置に到達していない場合（Ｓ１３３でＮｏ）には、制御部３５は、現在の送受信設定のセットを次の送受信設定のセットに変更し（Ｓ１３１）、Ｓ１２６に戻る。最後の計測位置に到達している場合（Ｓ１３３でＹｅｓ）には、制御部３５演算部３６は、Ｓ１３２を実行して対象物３の形状と音響特性分布を演算する。Ｓ１３２の後、制御部３５は、Ｓ１３５、Ｓ１３６を実行して、計測実施処理を終える。

次に、図８〜図１３を用いて、超音波信号の超音波伝搬経路を考慮した対象物３の形状と音響特性の演算について説明する。
図８は、超音波信号の超音波伝搬経路に関する説明図である。図８Ａは、水槽内に振動子アレイを設置した場合の超音波伝搬経路を説明する図であり、図８Ｂは、水槽と水槽内の超音波伝搬部材、格納容器内の超音波伝搬部材における超音波伝搬経路を説明する図であり、図８Ｃは、超音波信号の信号遅延時間の指向性を説明する図である。

従来技術では、振動子４ａのペアでの送信から受信までの信号遅延時間を計測し、超音波の伝搬速度から伝搬距離を算出することで、振動子４ａの位置座標を推定して補正している。対象物３を挿入する水槽１と振動子アレイ４を格納する格納容器５とが分離されていると、振動子４ａのペアでの送信から受信までの間には、水槽１内の超音波伝搬部材２と水槽１の壁、格納容器５内の超音波伝搬部材６とが存在するため、従来技術では、精度よく振動子４ａの位置座標を補正することができず、その結果、対象物３の形状や音響特性分布を精度よく算出することができない。これは、それぞれの超音波伝搬速度や密度の違いにより、超音波が屈折したり、超音波の送信角度によって伝搬時間と伝搬距離の関係が異なったりするからである。

図８Ａの構成では、水槽１内に設置された振動子４ａから送信された超音波信号Ｓ２１は、一様な音速と密度を備える超音波伝搬部材２の中をまっすぐに伝搬していく。そのため、振動子４ａの位置は、波源５３の位置と考えることができる。
これに対し、本実施例の構成である図８Ｂの構成では、格納容器５内に設置された振動子４ａから送信された超音波信号Ｓ２１は、超音波伝搬部材６と水槽１の壁、超音波伝搬部材２という３種類の音速と密度の媒体を伝搬していく。

超音波伝搬部材２と超音波伝搬部材６は、同一の組成で、同一条件とすることができるが、水槽１は、超音波伝搬部材２、６とは異なる音速と密度を有する。したがって、振動子４ａから送信された超音波信号Ｓ２１は、超音波伝搬部材６と水槽１の壁との界面、および、水槽１の壁と超音波伝搬部材２との界面において屈折して伝搬する。また、水槽１と超音波伝搬部材２、６は音速が異なるため、同一時刻における超音波信号Ｓ２１ａの伝搬距離と、超音波信号Ｓ２１ｂおよびＳ２１ｃの伝搬距離は異なる。そのため、振動子４ａの位置は、波源５３の位置ではなく仮想波源５４の位置と考えなければならない。
さらに、超音波信号Ｓ２１の伝搬方向によって、水槽１の壁を通過する距離が変わるため、超音波信号Ｓ２１は、図８Ｃに示すような信号遅延時間の指向性を持つ。

図９は、超音波撮像装置内の信号伝搬経路を説明する図である。
演算部３６は、制御部３５による電気信号Ｓ１の出力タイミングと受信部３３からの電気信号Ｓ４１の入力タイミングの差である信号遅延時間Ｔ１を検出する。

電気信号Ｓ１は、送信部３２に入力されてから送信部３２の電気特性と振動子４ａの電気‐超音波変換特性とによって決まる信号応答時間Ｔ２を経過した後に、振動子４ａから超音波信号Ｓ２１として送信される。送信側振動子４ａから送信された超音波信号Ｓ２１は、超音波伝搬部材２、６と水槽１の壁を伝搬する信号伝搬時間Ｔ３（仮想波源５４と超音波伝搬部材２、６を想定した伝搬時間）と、図８Ｃに示した信号遅延時間の指向性（超音波信号Ｓ２１の伝搬方向に基づく信号遅延時間）Ｔ５を足した時間だけ経過した後に、受信側振動子４ａで受信される。

信号遅延時間の指向性Ｔ５は送信側振動子４ａだけではなく、受信側振動子４ａにおいても同様に発生する。受信側振動子４ａで受信された超音波信号Ｓ２１は、振動子４ａの超音波‐電気変換特性と受信部３３の電気特性とによって決まる信号応答時間Ｔ４を経過した後に、受信部３３から電気信号Ｓ４１として演算部３６に出力される。

以上のことから、信号伝播時間Ｔ３を正しく計測し、高精度に対象物３の形状と音響特性を演算するためには、仮想的な振動子４ａの位置座標と、信号遅延時間の指向性Ｔ５、送信部３２の信号応答時間Ｔ２、受信部３３の信号応答時間Ｔ４に関する補正パラメータを持つ必要がある。上記補正パラメータの典型値は、送受信部３１と振動子アレイ４、水槽１の典型的な電気特性や寸法などによって得られる。しかし、これらには製造ばらつきが発生するため、より高精度に対象物３の形状と音響特性を演算するためには、対象物３を設置しない状態で、図１０に示す計測部４９の補正パラメータ演算動作を実施する必要がある。

図１０は、制御部による水槽の壁と格納容器内の超音波伝搬部材を含む計測部の補正パラメータ演算動作を説明するフローチャートの例である。図５〜図７と同様な箇所は同じ参照符号を付与し、説明を省略する。

Ｓ３０２において、部材循環部２０、２７それぞれから、準備完了報告を受信して（Ｓ４０２でＹｅｓ）、水槽１内の超音波伝搬部材２と格納容器５内の超音波伝搬部材６の準備が整った後、制御部３５は、駆動装置１４に補正用初期位置に移動させる補正用計測部移動指示を送信して計測部４９を補正用初期位置に移動させる（Ｓ１４８）。
その後、制御部３５は、補正用初期パラメータを記憶部３８から読み込む（Ｓ１４９）。補正用初期パラメータは、仮想的な振動子４ａの位置座標と、信号遅延時間の指向性Ｔ５、送信部３２の信号応答時間Ｔ２、受信部３３の信号応答時間Ｔ４に関する典型値とする。

次に、制御部３５は、予め設定した振動子４ａのペア全てについて超音波信号Ｓ２１を順に送受信させ、信号遅延時間Ｔ１を算出する際に使用する受信信号データを取得する（Ｓ１２６‐Ｓ１３１）。制御部３５の演算部３６は、取得した受信信号データを基に、最小二乗法などによって、信号遅延時間Ｔ１および、仮想的な振動子４ａの位置座標、信号遅延時間の指向性Ｔ５、送信部３２の信号応答時間Ｔ２、受信部３３の信号応答時間Ｔ４に関する補正パラメータを演算する補正パラメータ演算処理を実行する（Ｓ１５０）。Ｓ１５０の詳細については、図１１にて後述する。

Ｓ１５０の後、制御部３５は、計測部４９が予め定められた最後の計測位置に到達しているかどうかを判定し（Ｓ１３３）、最後の計測位置に到達していない場合（Ｓ１３３でＮｏ）には、制御部３５は、送受信設定のセット初期化と計測部４９の位置変更を行い（Ｓ１３４）、Ｓ１２６からＳ１５０までの一連の動作を、計測部４９の全ての計測位置において全ての送受信設定のセットについて実施する。

計測部４９の全ての計測位置について、補正パラメータの演算が完了したら（Ｓ１３３でＹｅｓ）、制御部３５は、駆動装置１４に対して計測部移動指示を送信して計測部４９を計測用初期位置に移動させ（Ｓ１３５）、最終的な補正結果を表示部３９に送信して表示させ、最終的な補正結果のデータを記憶部３８に記憶する（Ｓ１５１）。そして、制御部３５は、インタフェース３７からの計測開始指示の受付待ち状態となり、計測開始指示を受け付けると、例えば、Ｓ３０４以降を実施する（Ｓ１８０）。
なお、信号遅延時間の指向性Ｔ５以外の補正パラメータは、計測部４９の位置に依らず一定であるはずなので、Ｓ１５１において、全計測部４９の位置における補正結果を基に、最も確からしい仮想的な振動子４ａの位置座標と信号応答時間Ｔ２とＴ４をＳ１５０と同様に最小二乗法などを用いて演算し直し、信号遅延時間の指向性Ｔ５とともに最終的な補正パラメータとしてもよい。

図１１は、制御部による補正パラメータ演算処理の内容を説明するフローチャートの例である。制御部３５の演算部３６は、まずＳ１４９で読み込んだ補正用初期パラメータを用いて初期信号遅延時間Ｔ１ａを算出する（Ｓ１５２）。次に、演算部３６は、Ｓ１２６‐Ｓ１３１で取得した補正用の超音波送受信結果である受信信号データを用いて信号遅延時間Ｔ１を算出する（Ｓ１５３）。そして、演算部３６は、初期信号遅延時間Ｔ１ａと算出した信号遅延時間Ｔ１との差を算出する（Ｓ１５４）。その後、演算部３６は、この信号遅延時間差の二乗和が所定の値よりも大きいかどうかを判定する（Ｓ１５５）。

二乗和が所定の値よりも小さい場合（Ｓ１５５でＮｏ）、補正用初期パラメータは補正パラメータとして十分な精度を持っているため、演算部３６は、補正用初期パラメータを補正パラメータとして採用して補正パラメータの演算を終了し、Ｓ１３３に進む。二乗和が所定の値よりも大きい場合（Ｓ１５５でＹｅｓ）、補正用初期パラメータは補正パラメータとして十分な精度を持っていないため、演算部３６は、Ｓ１５６以降のステップに進み、より適したパラメータを演算し、補正パラメータとして更新する。

まず、Ｓ１５６では、演算部３６は、初期信号遅延時間Ｔ１ａと算出した信号遅延時間Ｔ１の差について、各振動子４ａのペアの平均値を取り、振動子アレイ４全体の傾向としての信号遅延時間の指向性Ｔ５を演算し、補正パラメータとして更新する（Ｓ１５６）。そして、演算部３６は、更新した補正パラメータを補正用初期パラメータの代わりに用いて信号遅延時間Ｔ１ａを算出し、この信号遅延時間Ｔ１ａと算出した信号遅延時間Ｔ１との差を求め、特定の振動子４ａに対して、更新した補正パラメータを用いて算出した信号遅延時間Ｔ１ａと信号遅延時間Ｔ１の差の二乗和が最も小さくなる仮想的な位置座標を演算し、補正パラメータを更新する（Ｓ１５７）。次に、更新した補正パラメータを用いて信号遅延時間Ｔ１ａを算出し直し、同じ振動子４ａに対して、信号遅延時間Ｔ１ａと信号遅延時間Ｔ１の差の二乗和が最も小さくなる仮想的な信号応答時間Ｔ２とＴ４を演算し、補正パラメータを更新する（Ｓ１５８）。

演算部３６は、Ｓ１５７とＳ１５８の演算と補正パラメータの更新を、全ての振動子４ａに対して実施し、演算終了か否かを判定し（Ｓ１５９）、未実施の振動子４ａがある場合（Ｓ１５９でＮｏ）、対象とする振動子４ａを変更し（Ｓ１６０）、Ｓ１５７に戻ってＳ１５７とＳ１５８を実施する。

全振動子の演算が終了した場合（Ｓ１５９でＹｅｓ）、演算部３６は、演算結果から算出した信号遅延時間Ｔ１ａと算出した信号遅延時間Ｔ１との差を算出する（Ｓ１６１）。そして、Ｓ１５６と同様に、振動子アレイ４全体の傾向としての信号遅延時間の指向性Ｔ５を演算し、補正パラメータとして更新する（Ｓ１８１）。

演算部３６は、Ｓ１８１の演算と補正パラメータの更新を、所定の回数実施したか判定し（Ｓ１６２）、実施していない場合（Ｓ１６２でＮｏ）Ｓ１５５に戻り、Ｓ１５５以降を実施する。所定の回数実施した場合（Ｓ１６２でＹｅｓ）、補正パラメータの演算を終了し、Ｓ１３３へ進む。このように補正パラメータを演算し更新することで、水槽１の外に振動子アレイ４を配置した場合でも、より高精度に対象物３の形状と音響特性分布を演算することができる。

図１２は、制御部による水槽の壁と格納容器内の超音波伝搬部材を含む計測部の補正パラメータ演算動作の変形例を説明するフローチャートの例である。本フローチャートでは、図１０のＳ１２６からＳ１２９の動作に別の動作と判定を追加することで、格納容器５内の超音波伝搬部材６や水槽１の壁面に気泡が存在しているかどうかを検出し、気泡が検出された場合には気泡を除去して補正をやり直すものである。図１０との差分を中心に説明する。

演算部３６は、Ｓ１４９の後、直前のＳ１２６からＳ１２９にて実施した１つの送信設定について最後の受信設定か、つまり、全ての受信設定が完了したかどうかの判定（Ｓ１６３）を行い、１つの送信設定について全ての受信設定が完了した後（Ｓ１６３でＹｅｓ）に、その送信設定についての受信信号強度分布を演算する（Ｓ１６４）。ここで１つの送信設定についての全ての受信設定とは、例えば、特定の１つの振動子４ａを送信側振動子４ａとし、残りの全ての振動子４ａを受信側振動子４ａとするなどである。

演算部３６は、演算した受信信号強度分布について、所定の分布の範囲に収まっているかどうかを判定し（Ｓ１６５）、収まっている場合（Ｓ１６５でＹｅｓ）は、図１０のＳ１３０に進む。一方、受信信号強度分布が所定の分布の範囲に収まっていない場合（Ｓ１６５でＮｏ）には、演算部３６は、その状態が所定の回数繰り返されたか、つまり、所定の回数、範囲外と判定されたかを判定する（Ｓ１６６）。所定の回数繰り返し判定された場合（Ｓ１６６でＹｅｓ）には、振動子アレイ４または、水槽１が破損していたり、除去できない気泡が存在していたりすることになるため、アラートを表示部３９に表示させる（Ｓ１６８）。所定の回数に到達していなければ（Ｓ１６６でＮｏ）、水槽１の壁や超音波伝搬部材６内に気泡が存在している可能性があるため、制御部３５は、計測部４９を一旦、上または下に移動して水槽１の壁を穴構造１０または液蜜構造９でこすり気泡の除去を試み、その後、元の位置に計測部４９を戻す（Ｓ１６７）。こうした後に制御部３５は、再度超音波の送受信Ｓ１２６からＳ１２９を行う。これにより、気泡の存在によって誤った補正パラメータを設定しまうことを避けることができ、結果として、対象物３をより高精度に計測することができる。

図１３は、図１２のＳ１６５における所定の分布の例である。図１３Ａは、水槽１の壁や超音波伝搬部材６の中に気泡が存在せず、送受信部３１や振動子４ａの製造ばらつきによる受信信号強度のばらつきが現れた分布である。点線で示す範囲に受信信号強度が収まっている。これに対し水槽１の壁や超音波伝搬部材６の中に気泡が存在する場合は、図１３Ｂ、Ｃ、Ｄのようになる。

図１３Ｂでは、送信側振動子４ａの直近に気泡が存在する場合である。送信側振動子４ａから送信された超音波信号Ｓ２１はほぼ全ての角度おいて気泡による信号の散乱が発生し、受信信号強度が著しく低下してしまう。図１３Ｃは、特定の受信側振動子４ａの直近に気泡が存在する場合である。この場合、特定の受信側振動子４ａに該当する角度においてのみ受信信号強度が著しく低下してしまう。図１３Ｄは、細かい気泡が超音波伝搬部材６や超音波伝搬部材２の中に無数に存在する場合である。この場合、受信信号強度の角度によるばらつきが著しく大きくなる。このように、受信信号強度の分布を判定することにより、気泡の有無を推定することができる。

図１４は、計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の変形例を示す図である。なお、図１４では、位置検出センサ１７の図示を省略している。
図１４Ａは、図２Ｄに対して、液面センサ１９と別に液面センサ４０を格納容器５の上面の壁外側に設置し、格納容器５の上部に接続されたホース７にバルブ４２を設けた部材循環部４１を備えた構成である。

図１４Ｂは、図２Ｄに対して、液面センサ１９と別に液面センサ４０を格納容器５の上面の壁外側に設置し、格納容器５の上部に接続されたホース７にポンプ２２と脱気装置２４を設置して超音波伝搬部材６を格納容器５内に流入し、格納容器５の下部に接続されたホース７にバルブ４２を設置して超音波伝搬部材６を部材リザーバ２１に流出する部材循環部４３を備える構成である。

図１４Ａまたは図１４Ｂの構成により、制御部３５は、液面センサ４０によって格納容器５の上面に溜まった超音波伝搬部材６を検出し、バルブ４２を調整して超音波伝搬部材６があふれないように超音波伝搬部材６の量を制御することができる。

図１５は、図１４に示した構成において、格納容器の上面に溜まった超音波伝搬部材があふれないように制御する制御部の動作例を説明するフローチャートである。
まず、制御部３５は、液面センサ１９、４０の出力を確認する（Ｓ１３８）。制御部３５は、液面センサ４０の出力から、超音波伝搬部材６の液面が格納容器５の上面からあふれることのない上限液面より低いかどうかを検出する（Ｓ１３９）。低い場合（Ｓ１３９でＹｅｓ）、制御部３５は、液面センサ１９の出力から、超音波伝搬部材６の液面が計測に適した下限液面より高いかどうかを検出する（Ｓ１４０）。高い場合（Ｓ１４０でＹｅｓ）、超音波伝搬部材６の液面は、所望の範囲にあるため、制御部３５は、本制御を終了する。なお、制御部３５は、計測準備処理中及び計測実施処理中に、所定の周期で図１５の制御を繰り返し実行する。

また、Ｓ１３９で高い場合（Ｓ１３９でＮｏ）、または、Ｓ１４０で低い場合（S１４０でＮｏ）、制御部３５は、その状態がどの程度継続しているかを記憶部３８に記憶し、その状態が、所定の期間または回数にわたって継続しているかを判定する（Ｓ１４１）。

Ｓ１３９でＮｏまたはＳ１４０でＮｏの状態が、所定の期間または回数にわたって継続している場合（Ｓ１４１でＹｅｓ）には、計測部４９または部材循環部４１、４３、ホース７などに異常が発生している可能性があるため、制御部３５は、アラートを表示部３９に出力する。例えば、計測部４９やホース７の一部が破損し液漏れを起こしていることで、超音波伝搬部材６の液面が下限液面より高くならないなどである。Ｓ１４１において、所定の期間または判定回数未満である場合（Ｓ１４１でＮｏ）、制御部３５は、部材循環部４１、４３に部材部制御指示を送信して、ポンプ２２を制御して格納容器５への超音波伝搬部材６の流入量を調整したり、バルブ４２を制御して格納容器５からの超音波伝搬部材６の流出量を調整したりする。その後、制御部３５は、再びＳ１３８を実施し、超音波伝搬部材６の液面を確認する。

図１４、図１５の構成により超音波伝搬部材６の液面が、振動子アレイ４に対して適切な位置に維持されるように管理できる。また、計測部４９やホース７、部材循環部４１、４３などに異常が発生しているかどうかを検出することができる。これらにより計測結果の確からしさを担保することができる。

図１６は、計測部及び計測部内の超音波伝搬部材を循環させる部材循環部の別の変形例を示す図である。なお、図１６では、位置検出センサ１７の図示を省略している。
図１６Ａは、図１４Ａに対して、格納容器５の上部に接続されたホース７に流量計４５を設置し、格納容器５の下部に接続されたホース７に流量計４５を設置した部材循環部４４を備えた構成である。図１６Ｂは、図１４Ｂに対して、格納容器５の上部に接続されたホース７に流量計４５を設置し、格納容器５の下部に接続されたホース７に流量計４５を設置した部材循環部４６を備えた構成である。図１６Ａまたは図１６Ｂの構成により、格納容器５への超音波伝搬部材６の流入量と流出量を管理し、超音波伝搬部材６の液漏れの有無を検知しつつ、格納容器５内に適量の超音波伝搬部材６を充填することができる。図１６の構成についても、図１５のフローを適用することができる。

図１７は、図１６に示した構成において、格納容器またはホースにおける超音波伝搬部材の液漏れの有無を検出する制御部の動作例を説明するフローチャートである。制御部３５は、図１７の制御を、計測準備処理中及び計測実施処理中に繰り返し実行する。

まず、制御部３５は、２つの流量計４５の出力を確認する（Ｓ１４４）。次に、制御部３５は、格納容器５への超音波伝搬部材６の流入量が格納容器５からの超音波伝搬部材６の流出量に対して、所定の値よりも大きいかどうかを判定する（Ｓ１４５）。大きい場合（Ｓ１４５でＹｅｓ）には、格納容器５またはホース７のどこかで超音波伝搬部材６が漏れ出している可能性がある。その場合、制御部３５は、その状態がどの程度継続しているかを記憶部３８に記憶し、その状態が、所定の期間または回数にわたって継続しているかどうかを判定する（Ｓ１４６）。Ｓ１４５でＹｅｓの状態が、所定の期間または回数にわたって継続している場合（Ｓ１４６でＹｅｓ）、制御部３５は、アラートを表示部３９に表示する（Ｓ１４７）。

Ｓ１４５とＳ１４６のいずれかにおいて非該当（Ｓ１４５でＮｏ、Ｓ１４６でＮｏ）であれば、ホース７または格納容器５のどこかでの超音波伝搬部材６の液漏れはないか、計測部４９の上下動に伴う液密構造９を介した一時的な液漏れであると考えられるため、問題ない。液密構造９から漏れる超音波伝搬部材６については、部材受け皿４８によって回収できるため、一時的、かつ、少量であれば、超音波撮像装置５２の動作上、問題ない。

図１６、図１７の構成により超音波伝搬部材６の液面が振動子アレイ４に対して適切な位置に維持されるように管理できる。また、計測部４９やホース７から超音波伝搬部材６が漏れているかどうかを検出することができる。これらにより計測結果の確からしさを担保することができる。

図１８は、格納容器の変形例を示す図である。この変形例では、格納容器５の側壁の一部が伸縮可能な伸縮壁４７である。図１８Ａは、伸縮壁４７が縮んだ状態であり、図１８Ｂは、伸縮壁４７が伸びた状態である。このように、格納容器５の側壁の一部を伸縮壁４７にすることで、格納容器５の下面が上下動しなくなり、液密構造９が不要となる構成である。信号配線１１は伸縮壁４７以外の側壁に配置したり、嵌合部１３、１６に配置することで、伸縮壁４７の挙動を邪魔することはない。その他の構成は図２Ａと同様である。この構成により、振動子アレイ４の位置に応じて格納容器５内の容積が変化するため、必要な超音波伝搬部材６の量も変化するが、液密構造９が不要となり、部材受け皿４８も不要となる。格納容器５内の容積の変化は、部材リザーバ２１の容積を十分な量としておくことで、吸収できる。

また、計測部４９の変形例として、穴構造１０と液密構造９との間に壁を設けて、超音波伝搬部材６が直接水槽１の側壁に接触しないようにしてもよい。この場合、水槽１の側壁と計測部４９との間に第３の超音波伝搬部材を設けて、各経路の音響インピーダンスを整合させればよい。

以上の構成によれば、水槽１の外側に振動子アレイ４を設置し、振動子アレイ４と超音波伝搬部材６とを有する計測部４９が水槽１の側壁に沿って上下動するため、対象物を３次元に計測できる。格納容器５内の超音波伝搬部材６の量をより少なくすることで、超音波伝搬部材６の保守管理を容易にする。そして、超音波伝搬部材６をより高精度に処理でき、対象物３の形状と音響特性を水槽１の開口部近傍までの広範囲において、高精度に求めることができる。

１ 水槽
２、６ 超音波伝搬部材
３ 計測対象
４ 振動子アレイ
５ 格納容器
９ 液密構造
１０ 気泡除去構造
１２ ステージ
１３、１６ 嵌合部
１４ 駆動装置
１５ ガイドレール
２０、２７ 部材循環部
２１ 部材リザーバ
２８ 電子制御装置
３１ 送受信部
３５ 制御部
４７ 伸縮壁
４８ 部材受け皿
４９ 計測部
５０ 本体装置
５１ ねじ構造
５３ 波源
５４ 仮想波源

Claims (10)

1. 計測対象に超音波信号を送受信して前記計測対象の像を撮影する超音波撮像装置であって、
   超音波信号を前記計測対象に送受信し、受信した超音波信号を処理する超音波信号処理装置と、
   前記超音波信号処理装置を制御し、前記超音波信号処理装置が受信した超音波信号に基づいて前記計測対象の形状または音響特性を演算する制御装置と、を有し、
   前記超音波信号処理装置は、開口部を有する水槽と、超音波信号を送受信する振動子アレイ及び超音波信号を伝搬する部材が充填される空間を有し、前記水槽の外側に配置され、超音波信号を計測する計測部と、前記計測部に接続され、前記開口部と前記水槽の底部との間で、前記計測部を前記水槽の側壁に沿って移動させる移動部と、を備え、
   前記制御装置は、前記超音波信号処理装置が受信した超音波信号の信号強度分布を取得し、前記信号強度分布から前記部材の中の気泡の有無を判定し、判定結果に基づいて前記水槽と前記水槽内の前記部材と前記計測部内の前記部材の超音波信号の音速の違いを反映した補正パラメータを算出し、
   前記制御装置は、前記補正パラメータを用いて前記計測対象の形状または音響特性を演算する、超音波撮像装置。
2. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
   前記補正パラメータは、前記振動子アレイを構成する振動子の仮想的な位置座標と、超音波信号を送信する送信部と送信側振動子の信号応答時間と、超音波信号を受信する受信部と受信側振動子の信号応答時間と、前記仮想的な振動子における信号遅延時間の指向性を含む、超音波撮像装置。
3. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置は、前記部材を循環させる部材循環部を、さらに備え、
   前記部材の循環方向は、前記計測部の下部から上部である、超音波撮像装置。
4. 請求項３に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置の前記計測部は、前記計測部における前記水槽の底部側である下面の壁と前記水槽との間に液密構造を有し、
   前記超音波信号処理装置は、前記液密構造から漏れる前記部材を回収する受け皿を、さらに備える、超音波撮像装置。
5. 請求項３に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置は、前記水槽の前記側壁と対向する位置に配置され、前記移動部による前記計測部の移動を支持する支持部、をさらに備える、超音波撮像装置。
6. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置の前記計測部における前記水槽の開口部側である上面の壁は、前記計測部における前記水槽の底側である下面の壁より薄い、超音波撮像装置。
7. 請求項６に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置の前記計測部における前記上面の壁は、前記計測部内の気体を通す通気構造を有する、超音波撮像装置。
8. 請求項７に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置の前記計測部における前記上面の壁の前記通気構造は、前記水槽と接している、超音波撮像装置。
9. 請求項７に記載の超音波撮像装置であって、
   前記超音波信号処理装置の前記計測部における前記上面の壁の前記通気構造は、弾性を備える発泡構造、または、刷毛構造である、超音波撮像装置。
10. 請求項７に記載の超音波撮像装置であって、
    前記超音波信号処理装置の前記計測部における前記上面の壁の前記通気構造は前記部材が浸透する構造である、超音波撮像装置。

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