(57)【要約】【課題】  簡易な構成で二次元平面を均一に走査できる移動装置を提供することを目的とする。【解決手段】  被移動体を移動させる移動装置であって、駆動源による回転運動を、第１の方向に沿った第１の往復運動に変換する第１の変換部と、前記回転運動を前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った第２の往復運動に変換する第２の変換部と、前記被移動体に、前記第１の往復運動と前記第２の往復運動とを結合した運動をさせることにより前記被移動体を移動させる運動伝達部と、を有し、前記第１の往復運動の周期と前記第２の往復運動の周期が異なる。【選択図】  図１
2020081759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被移動体を移動させる移動装置であって、
駆動源による回転運動を、第１の方向に沿った第１の往復運動に変換する第１の変換部と、前記回転運動を前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った第２の往復運動に変換する第２の変換部と、
前記被移動体に、前記第１の往復運動と前記第２の往復運動とを結合した運動をさせることにより前記被移動体を移動させる運動伝達部と、を有し、
前記第１の往復運動の周期と前記第２の往復運動の周期が異なることを特徴とする移動装置。
【請求項２】
前記第１の変換部は、第１の回転体、第２の回転体、及び第１の可動アームを含み、
前記第２の変換部は、第３の回転体、第４の回転体、及び第２の可動アームを含み、
前記第２の回転体は前記第１の回転体と連動して回転し、
前記第４の回転体は前記第３の回転体と連動して回転し、
前記第１の回転体と前記第３の回転体とは、共通の回転軸によって回転し、
前記駆動源は、前記第１の回転体、第２の回転体、及び第４の回転体のいずれかひとつの回転体を直接的に回転させ、前記いずれかひとつの回転体以外の回転体は、前記いずれかひとつの回転体と連動して従属的に回転する構成であり、
前記第１の可動アームは第２の回転体の回転運動を第１の往復運動に変換し、
前記第２の可動アームは第４の回転体の回転運動を第２の往復運動に変換し、
前記第２の回転体の角速度と前記第４の回転体の角速度が異なることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
前記第１の回転体は、歯数ｎ１の第１の歯車であり、
前記第２の回転体は、歯数ｎ２の第１の歯車であり、
前記第３の回転体は、歯数ｎ３の第１の歯車であり、
前記第４の回転体は、歯数ｎ４の第１の歯車であり、
ｎ１・ｎ４≠ｎ２・ｎ３の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
前記第１の回転体と前記第３の回転体は共通であることを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
【請求項５】
前記駆動源は第１のモータおよび第２のモータを含み構成され、
前記第１の変換部は、前記第１のモータの回転運動を前記第１の往復運動に変換する第３の可動アームを有し、
前記第２の変換部は、前記第２のモータの回転運動を前記第２の往復運動に変換する第４の可動アームを有し、
前記第１のモータの角速度と前記第２のモータの角速度が異なることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項６】
前記第１の変換部および前記第２の変換部がともに機能するＯＮモードと、
前記第１の変換部および前記第２の変換部の少なくともいずれか一方が機能しないＯＦＦモードと、
を切り替え可能であり、
前記ＯＦＦモードの状態で前記被移動体を、前記被移動体の初期位置に移動可能な構成であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動装置を備え、前記被移動体が超音波トランスデューサを備えていることを特徴とする情報取得装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動装置を備え、前記被移動体が光照射部を備えていることを特徴とする光照射装置。
【請求項９】
前記被移動体が移動開始位置から移動を開始する時刻ｔ１と、前記光照射部から光の照射が開始する時刻ｔ１’との差が、
前記被移動体が、再度、前記移動開始位置に戻る時刻ｔ２と、前記時刻ｔ２以降に、前記光照射部から最初に光が照射される時刻ｔ２’との差が、異なることを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１０】
前記ｔ２と前記ｔ１との差を基本周期Ｔとしたときに、前記基本周期Ｔと前記光照射装置から光が照射される周期との比が整数ではないことを特徴とする請求項９に記載の光照射装置。
【請求項１１】
前記ｔ２は、Ｔ＋Ｔ／５以上Ｔ＋４Ｔ／５以下であることを特徴とする請求項１０に記載の光照射装置。
【請求項１２】
前記ｔ２は、Ｔ＋Ｔ／３以上Ｔ＋２Ｔ／３以下であることを特徴とする請求項１１に記載の光照射装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光照射装置と、超音波トランスデューサとを有することを特徴とする情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元平面を走査する移動装置、それを備えた情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光や超音波などのエネルギーを二次元平面状に走査しながら被検体上に照射することや、これらのエネルギーを検出するセンサを二次元平面状に走査して被検体情報を取得することが行われている。このような走査を実現する場合、互いに直交するｘ軸とｙ軸のそれぞれに機械的な可動部分があり、それらの組合せによって被走査部を機械的に移動させる方式が一般的である。この方式では、２軸それぞれに駆動源が必要となり、構成が大掛かりとなるため、小型軽量化が困難であり、ステップアンドリピートなど特殊な駆動が求められることから制御も複雑になる、といった課題がある。また、ひとつの駆動源で二次元平面を走査する技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１では、ある歯車に内接あるいは外接しながら遊星歯車を回転させることで、遊星歯車上であってその回転中心から適宜離れた位置に設けられた被移動体を二次元に走査する二次元平面走査方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２９２５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、遊星歯車を持つために複雑な機構となり、その走査軌跡も走査領域の中心付近に集中してしまうという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、簡易な構成で二次元平面をより均一に走査できる移動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る移動装置は、被移動体を移動させる移動装置であって、駆動源による回転運動を、第１の方向に沿った第１の往復運動に変換する第１の変換部と、前記回転運動を前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った第２の往復運動に変換する第２の変換部と、前記被移動体に、前記第１の往復運動と前記第２の往復運動とを結合した運動をさせることにより前記被移動体を移動させる運動伝達部と、を有し、前記第１の往復運動の周期と前記第２の往復運動の周期が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成で走査領域を均一に走査できる移動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る移動装置を示す図
【図２】本実施形態において、回転運動を往復運動に変換する機構を説明する図
【図３】本実施形態において、ｘ方向の往復運動とｙ方向の往復運動を説明する図
【図４】本実施形態において、走査軌跡を説明する図
【図５】本実施形態において、被移動体の位置をリセットする方法を説明する図
【図６】本実施形態において、ギヤ比と走査軌跡の関係を説明する図
【図７】本発明の実施例１に係る被移動体を説明する図
【図８】本発明の実施例１に係る光照射位置を説明する図
【図９】本実施形態において、光照射タイミングを１／２ずらした場合の光照射位置を説明する図
【図１０】本発明の実施例２に係る被移動体を説明する図
【図１１】本発明の実施例２に係る測定位置を説明する図
【図１２】本発明の実施例２に係る測定時間と測定回数の関係を示す図
【図１３】本発明の実施例３に係る被移動体を説明する図
【図１４】本発明の実施例４に係る移動装置を示す図
【図１５】本発明の実施例に係る情報取得装置を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係る移動装置について説明するが、本発明はこれに限られない。
【００１０】
本実施形態に係る移動装置は、駆動源による回転運動を、第１の方向に沿った第１の往復運動に変換する第１の変換部と、回転運動を第１の方向と交差する第２の方向に沿った第２の往復運動に変換する第２の変換部と、を有する。そして、被移動体に、第１の往復運動と第２の往復運動とを結合した運動をさせることにより被移動体を移動させる運動伝達部とを有する。そして、第１の往復運動の周期と第２の往復運動の周期が異なることを特徴とする。このような構成によって１つの駆動源で、２つの方向に被移動体を移動させることができる。  このような移動装置は、例えば以下のような構成で実現できる。まず、第１の変換部は、第１の回転体、第２の回転体、及び第１の可動アームを含み、第２の変換部は、第３の回転体、第４の回転体、及び第２の可動アームを含む構成とする。そして、第２の回転体は第１の回転体と連動して回転し、第４の回転体は前記第３の回転体と連動して回転し、第１の回転体と第３の回転体とは、共通の回転軸によって回転するように設定する。また、駆動源は、第１の回転体、第２の回転体、及び第４の回転体のいずれかひとつの回転体を直接的に回転させ、いずれかひとつの回転体以外の回転体は、いずれかひとつの回転体と連動して従属的に回転する構成とする。さらに、第１の可動アームは第２の回転体の回転運動を第１の往復運動に変換し、第２の可動アームは第４の回転体の回転運動を第２の往復運動に変換するものであり、第２の回転体の角速度と第４の回転体の角速度が異なるようにする。以下では、このような装置構成の一例について詳細に説明する。
【００１１】
図１を用いて本実施形態に係る移動装置について説明する。本実施形態に係る移動装置は、駆動源、第１の変換部、第２の変換部、運動伝達部、被移動体を含み構成される。
【００１２】
図中、１０１はモータであり駆動源に相当する。
【００１３】
第１の変換部１６０は、モータ１０１により直接回転する歯数ｎ１の第１の歯車１０３、第１の歯車１０３に接続され第１の歯車１０３と連動して従属的に回転する歯数ｎ２の第２の歯車１０５、第２の歯車１０５と接続された第１の可動アーム１０７を含む。
【００１４】
第２の変換部１７０は、モータ１０１により直接回転する歯数ｎ３の第３の歯車１２３、第３の歯車１２３に接続され第３の歯車１２３と連動して従属的に回転する歯数ｎ４の第４の歯車１２５、第４の歯車１２５と接続された第２の可動アーム１２７を含む。
【００１５】
このように、第１の歯車１０３の歯数と、第２の歯車１０５の歯数とが異なることにより、第１の歯車１０３の回転運動に基づく第１の往復運動と、第２の歯車１０５の回転運動に基づく第２の往復運動との周期を異ならせることができる。歯車による回転運動を往復運動に変換する機構については後述する。
【００１６】
運動伝達部１８０は、ｘ方向に沿って配置された一組のレール１０９−１、１０９−２、およびレール１０９−１、１０９−２上を移動可能な一組の移動ブロック１１１−１、１１１−２を含む。さらに、運動伝達部は、ｙ方向に沿って配置された一組のレール１２９−１、１２９−２、およびレール１２９−１、１２９−２上を移動可能な一組の移動ブロック１３１−１、１３１−２を含む。移動ブロック１１１−１は第１の可動アーム１０７と接続されている。また、移動ブロック１１１−２は第１の連結アーム１１３によって移動ブロック１１１−１と連結されており連動して動く。移動ブロック１３１−１は第２の可動アーム１２７と接続されている。また、移動ブロック１３１−２は第２の連結アーム１３３によって移動ブロック１３１−１と連結されており連動して動く。移動ブロック１１１−２や１３１−１を、移動ブロック１１１−１や１３１−１と連動して動かすために、共通の回転軸を備えていてもよい。
【００１７】
第１の連結アーム１１３と第２の連結アーム１３３が交差する位置に被移動体１５１が配置されている。被移動体１５１は、第１の連結アーム１１３と第２の連結アーム１３３の動きに合わせて、それぞれの連結アームに沿って滑りながら移動する。
【００１８】
回転運動を往復運動に変換する機構について、図２を用いて説明する。
【００１９】
図２（ａ）は、移動ブロック１１１−１がｘ軸上最も右の位置にあるときの配置である。この配置では、第１の可動アーム１０７と第２の歯車１０５の中心とが直線状に並んでいる。この状態から第２の歯車１０５が反時計方向に回転すると図２（ｂ）のように移動ブロック１１１−１はレール１０９−１上を左に移動する。さらに、第２の歯車１０５が回転すると、図２（ｃ）のように、第１の可動アーム１０７の内側で、第１の可動アーム１０７と第２の歯車１０５の中心とが直線状に並ぶ。この配置は、移動ブロック１１１−１がｘ軸上最も左の位置にあるときの配置である。さらに、第２の歯車１０５が回転すると、図２（ｄ）のように移動ブロック１１１−１はレール１０９−１上を右に移動し、図２（ａ）の配置に戻ることになる。
【００２０】
回転運動と往復運動の関係について説明する。
【００２１】
図３（ａ）のように、ｚ１、Ｒ１、Ｌ１、θ１、α１を定義する。
【００２２】
ｚ１：第２の歯車１０５の回転中心のｚ方向の位置
Ｒ１：第２の歯車１０５と第１の可動アーム１０７の接点から、第２の歯車１０５の回転中心までの距離
Ｌ１：第２の歯車１０５と第１の可動アーム１０７の接点から、移動ブロック１１１−１と第１の可動アーム１０７の接点までの距離
θ１：第２の歯車１０５における第１の可動アーム１０７の接点の角度（−ｚ方向を０度とする）
α１：第１の可動アーム１０７の角度（−ｚ方向を０度とする）
移動ブロック１１１−１のｘ方向の位置Ｘ（移動ブロック１１１−１と第１の可動アーム１０７の接点の位置とする）とθ１の関係は、
【００２３】
【数１】
2020081759.tif 000003
で表される。上記（式１）、（式２）より、θ１が決まると移動ブロック１１１−１のｘ方向の位置Ｘは一意に決まる。
【００２４】
モータ１０１が−ｚ方向に見て時計回りに角速度ω０で回転する場合、第２の歯車１０５は反時計回りに回転する。その角速度ω１は、
【００２５】
【数２】
2020081759.tif 000004
で表される。
【００２６】
駆動開始時の第２の歯車１０５における第１の可動アーム１０７の接点の角度をθ１０、駆動開始を０としたときの経過時間をｔとすると、
【００２７】
【数３】
2020081759.tif 000005
と表すことができる。すなわち、ω０、θ１０が既知であれば、経過時間ｔにおける移動ブロック１１１−１のｘ方向の位置Ｘは一意に決まる。
【００２８】
同様に、図３（ｂ）のように、ｚ２、Ｒ２、Ｌ２、θ２、α２を定義する。
【００２９】
ｚ２：第４の歯車１２５の回転中心のｚ方向の位置
Ｒ２：第４の歯車１２５と第２の可動アーム１２７の接点から、第４の歯車１２５の回転中心までの距離
Ｌ２：第４の歯車１２５と第２の可動アーム１２７の接点から、移動ブロック１３１−１と第２の可動アーム１２７の接点までの距離
θ２：第４の歯車１２５における第２の可動アーム１２７の接点の角度（−ｚ方向を０度とする）
α２：第２の可動アーム１２７の角度（−ｚ方向を０度とする）
移動ブロック１３１−１のｙ方向の位置Ｙ（移動ブロック１３１−１と第２の可動アーム１２７の接点の位置とする）とθ２の関係は、
【００３０】
【数４】
2020081759.tif 000006
で表される。（式５）、（式６）より、θ２が決まると移動ブロック１３１−１のｙ方向の位置Ｙは一意に決まる。
【００３１】
モータ１０１が−ｚ方向に見て時計回りに角速度ω０で回転する場合、第４の歯車１２５は時計回りに回転する。その角速度ω２は、
【００３２】
【数５】
2020081759.tif 000007
で表される。
【００３３】
駆動開始時の第４の歯車１２５における第２の可動アーム１２７の接点の角度をθ２０、駆動開始を０としたときの経過時間をｔとすると、
【００３４】
【数６】
2020081759.tif 000008
と表すことができる。すなわち、ω０、θ２０が既知であれば、経過時間ｔにおける移動ブロック１３１−１のｙ方向の位置Ｙは一意に決まる。
【００３５】
（式３）、（式７）より、角速度の比は
【００３６】
【数７】
2020081759.tif 000009
となる。
【００３７】
ｎ１・ｎ４とｎ２・ｎ３が異なるとき、被移動体１５１は二次元状に走査されることになり、特に、ｎ１・ｎ４とｎ２・ｎ３が互いに素であるとき、この時間内では走査軌跡がラインで重なることがないので効果的に走査を行うことができる。ｎ１・ｎ４とｎ２・ｎ３が互いに素であるとき、ｘ方向にｎ１・ｎ４回往復運動する時間とｙ方向にｎ２・ｎ３回往復運動する時間が一致する。この時間を（ｎ１・ｎ４とｎ２・ｎ３の差の絶対値）で割った値が走査時間の基準となる。基準となる走査時間については実施例２で説明する。
【００３８】
ｚ１＝ｚ２＝２８ｍｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝１０ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝４０ｍｍ、ギヤ比（ｎ１・ｎ４：ｎ２・ｎ３）が２４：２５の場合の被移動体１５１の走査軌跡を図４に示す。ここで、初期位置はｘ方向、ｙ方向ともに被移動体１５１が最大となる位置とし、ｘ方向で１往復するのに要する時間をＴとする。この例では、経過時間２４Ｔのとき、ｘ方向に沿って２４往復、ｙ方向に沿って２５往復して元の位置に戻る。図４では、経過時間２Ｔごとに走査したすべての走査線の軌跡を示している。このように、経過時間２４Ｔにおいて、約３０ｍｍ角の走査範囲を一様に走査していることがわかる。
【００３９】
（式１）、（式４）、あるいは、（式５）、（式８）で示されるように、初期位置、および、経過時間あるいはモータの回転数がわかれば、ある時間における被移動体１５１の位置は一意に決定される。しかし、どの位置で止まっているかを把握できていない場合、経過時間あるいはモータの回転数から被移動体１５１の位置を求めることができない。そこで、走査を開始する前に毎回、ホームポジションに被移動体を移動させておくことが望ましい。図５を用いて、被移動体の位置をリセットする方法を説明する。
【００４０】
図５（ａ）、（ｂ）はある位置で装置が停止している状態を示している。図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は上面図である。便宜上、上面図において、第１の歯車１０３、第３の歯車１２３を点線で示している。
【００４１】
この状態から、図５（ｃ）のように、モータ１０１、第１の歯車１０３、第３の歯車１２３を＋ｚ方向に移動する。これは手動であっても、電動であってもどちらでもよい。その結果、第２の歯車１０５、第４の歯車１２５がモータ１０１から独立する。
【００４２】
次いで、図５（ｄ）のように、被移動体１５１を＋ｘ方向、＋ｚ方向の最大位置まで動かす。被移動体は、手動で動かしても、電動で動かしてもよい。
【００４３】
その後、図５（ｅ）のように、モータ１０１、第１の歯車１０３、第３の歯車１２３を−ｚ方向に移動して、所望の歯車同士を連結する。その時の上面図は図５（ｆ）のようになる。図５（ｅ）、（ｆ）は被移動体１５１が初期位置にある状態を示しており、毎回この状態から走査を開始することで安定した走査が可能となる。
【００４４】
なお、第１の変換部および第２の変換部がともに機能するＯＮモードと、第１の変換部および第２の変換部の少なくともいずれか一方が機能しないＯＦＦモードとが切り替え可能であってもよい。そして、ＯＦＦモードの状態で被移動体を初期位置に移動可能な構成とすることもできる。
【００４５】
本実施形態において、ギヤ比を変えることで走査線の密度を変化させることが可能となる。ギヤ比（ｎ１・ｎ４：ｎ２・ｎ３）を変えた場合の走査軌跡を図６に示す。
【００４６】
図６（ａ）は、ｎ１＝２０、ｎ２＝２５、ｎ３＝２５、ｎ４＝３０とすることで、ギヤ比を２４：２５にした場合の走査軌跡を示す。
【００４７】
図６（ｂ）は、ｎ１＝１０、ｎ２＝１１、ｎ３＝１１、ｎ４＝１２とすることで、ギヤ比１２０：１２１にした場合の走査軌跡を示す。
【００４８】
図６（ｃ）は、ｎ１＝２０、ｎ２＝２１、ｎ３＝２１、ｎ４＝２２とすることで、ギヤ比４４０：４４１にした場合の走査軌跡を示す。
【００４９】
このように、ギヤ比を構成する２つの数値の最小公倍数が大きいほど、走査線の密度が大きくなることがわかる。
【００５０】
本実施形態において、第１の歯車１０３と第３の歯車１２３の２つの歯車を用いる例を示したが、共通のひとつの歯車を用いてもよい。
【００５１】
また、駆動源からの動力を伝達する方法として歯車を用いた例を示したが、必ずしもこれに限らず、例えば、摩擦力によって回転体を連動させて動かす構成を用いてもよい。
【００５２】
また、モータ１０１が第１の歯車１０３と第３の歯車１２３とを直接的に回転する例を示したが、必ずしもこれに限ったものではない。例えば、第２の歯車１０５をモータが直接的に回転させ、第１の歯車１０３、第３の歯車１２３、第４の歯車１２５を従属的に回転させる構成であってもよい。
【００５３】
また、第１の歯車１０３、第３の歯車１２３を用いず、第２の歯車１０５と第４の歯車１２５とを接続し、第２の歯車１０５をモータが直接的に回転させ、第４の歯車１２５を従属的に回転させる構成であってもよい。この場合も、第２の歯車１０５と第４の歯車１２５の歯数を異なるようにしておけば二次元走査が可能である。
【００５４】
上記のように、本実施形態によれば、ひとつのモータ（駆動源）を用いて、簡易な構成で二次元平面をより均一に走査できる移動装置を提供することができる。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
本発明の実施例に係る移動装置を備えた光照射装置について説明する。本実施例に係る光照射装置とは、例えば、被検体のシミ取り装置や、被検体のレーザ脱毛装置である。
【００５６】
図７は実施例１における光照射装置における光照射部の構成を示す図である。図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図（図７（ａ）において、２０１を通るｙ−ｚ平面で切断した断面図）である。
【００５７】
図中、１５１は被移動体、１１３はｘ方向に往復運動する連結アーム、１３３はｙ方向に往復運動する連結アームであり、図１と共通である。
【００５８】
本実施例において、２０１は光ファイバであり、射出部が被移動体１５１に取り付けられている。図には示していないが、光ファイバ２０１の入射側には、波長１０６４ｎｍ、繰り返し周波数５０Ｈｚ、パルス幅１０ｎｓ、パルスエネルギー０．１ＪのＹＡＧレーザが設けられており、その射出光が光ファイバ２０１に結合されている。２０３はレンズであり、光ファイバ２０１からの射出光が皮膚などの被照射体（図中不指示）上で直径１ｍｍ程度のスポットになるように設計されている。
【００５９】
本実施例において、その他の構成部品は図１と共通であり説明は省略する。
【００６０】
本実施例において、各歯車のギヤ数はｎ１＝２０、ｎ２＝２５、ｎ３＝２５、ｎ４＝３０であり、ギヤ比（ｎ１・ｎ４：ｎ２・ｎ３）は２４：２５である。また、図３において、ｚ１＝ｚ２＝２８ｍｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝１０ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝４０ｍｍとしている。
【００６１】
モータ１０１は７５ｒｐｍで回転する。このとき、ｎ１＝２０、ｎ２＝２５であることから第２の歯車１０５は６０ｒｐｍで回転する。すなわち、１秒に１回回転する。また、ｎ３＝２５、ｎ４＝３０であることから第４の歯車１２５は６２．５ｒｐｍで回転する。
【００６２】
この時の、被検体上に照射されたスポット光の軌跡を図８に示す。図８において、Ｔはｘ方向で１往復するのに要する時間であり、１秒である。レーザの繰り返し周波数が５０Ｈｚであるので、ｘ方向で１往復する間に５０回スポット光が照射される。その結果、図４で示した走査線の軌跡に沿ってスポット光が照射され、経過時間２４Ｔにおいて、約３０ｍｍ角の走査範囲を一様に、スポット光を照射できていることがわかる。
【００６３】
さらに、経過時間２４Ｔにおいて、レーザの発振タイミング（位相）が１８０度ずれるようにレーザの繰り返し周波数あるいはモータの回転速度を設定すれば、照射光の均一性をより高めることができる。具体的には、モータの回転速度はそのままで、レーザの繰り返し周波数を２４×５０／（２４×５０−０．５）倍すればよい。このようにすることで、経過時間２４Ｔ以降は、経過時間２４Ｔより前に照射したスポット光の間を埋めるように光が照射されるので照射光の均一性をより高めることができる。この例を図９に示す。図９は被検体上に照射されたスポット光の軌跡であり、４Ｔごとに表示している。経過時間２４Ｔに比べ、経過時間４８Ｔのほうがより均一に光が照射されることがわかる。
【００６４】
なお、被移動体が移動開始位置から移動を開始する時刻ｔ１と、光照射部から光の照射が開始する時刻ｔ１’との差が、被移動体が、再度、移動開始位置に戻る時刻ｔ２と、時刻ｔ２以降に、光照射部から最初に光が照射される時刻ｔ２’との差が、異なると良い。この場合、被移動体が移動開始位置から移動して再度移動開始位置に戻ってくるまでの時間を基本周期（ｔ１とｔ２との差）とすると、基本周期を繰り返すたびに、光照射位置が変わっていくため、光照射位置が局所的になりにくく、照射位置が均一になりやすい。
【００６５】
また、ｔ２とｔ１との差を基本周期Ｔとしたときに、基本周期Ｔと光照射装置から光が照射される周期との比が整数ではないようにすることができる。この場合も、基本周期を繰り返すたびに光照射位置が変わっていくため、光照射位置が局所的になりにくく、照射位置が均一になりやすい。上記ｔ２は、Ｔ＋Ｔ／５以上Ｔ＋４Ｔ／５以下とすることや、Ｔ＋Ｔ／３以上Ｔ＋２Ｔ／３以下とすることができる。ここで、光照射装置から光が照射される周期とは、光照射装置がパルス光を照射する光源や光照射部である場合、パルス周期である。
【００６６】
本実施例によれば、ひとつのモータを用いて、簡易な構成で、ある領域内に光を均一に照射射できる光照射装置を提供することができる。
【００６７】
（実施例２）
本発明の実施例に係る移動装置を備え、超音波を用いた情報取得装置について説明する。
【００６８】
図１０は実施例２における超音波情報取得装置における超音波送受信部の構成を示す図である。図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は側面図である。
【００６９】
図中、１５１は被移動体、１１３はｘ方向に往復運動する連結アーム、１３３はｙ方向に往復運動する連結アームであり、図１と共通である。
【００７０】
３０１は中心周波数２５ＭＨｚの超音波トランスデューサである。３０３は音響レンズであり、超音波トランスデューサ３０１からの超音波が皮膚などの被検体（図中不指示）上でフォーカスするように設計されている。また、図には示していないが、音響レンズ３０３と被検体との間は超音波ジェルで満たされている。
【００７１】
本実施例において、その他の構成部品は図１と共通であり説明は省略する。
【００７２】
本実施例において、各歯車のギヤ数はｎ１＝１９、ｎ２＝２１、ｎ３＝２１、ｎ４＝２３であり、ギヤ比（ｎ１・ｎ４：ｎ２・ｎ３）は４３７：４４１である。また、図３において、ｚ１＝ｚ２＝２８ｍｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝１０ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝４０ｍｍとした。
【００７３】
超音波トランスデューサは周波数２００Ｈｚで超音波を送受信して被検体情報を取得する。
【００７４】
移動装置は、被移動体１５１の初期位置からスタートして約１分後に再びもとの初期位置に戻るように設計した。また、もとの初期位置に戻った時の超音波トランスデューサ３０１の送受信タイミング（位相）が９０度ずれるように設計した。具体的には、
モータ１０１の回転速度：
２１×２３／（６０−０．２５／２００）＝８．０５０２（ｒｐｓ）
第２の歯車１０５の回転速度：
１９×２３／（６０−０．２５／２００）＝７．２８３５（ｒｐｓ）
第４の歯車１２５の回転速度：
２１×２１／（６０−０．２５／２００）＝７．３５０２（ｒｐｓ）
とする。
【００７５】
本実施例において、第２の歯車１０５の回転速度と第４の歯車１２５の回転速度の比は４３７：４４１であり、６０秒の間にｘ方向に４３７回、ｙ方向に４４１回往復する。その差は４であり、例えると、６０秒の間に周回コースを走るｙがｘを４回抜かす、と見なせる。すなわち１５秒に１回ｙがｘを抜かすことになる。
【００７６】
この１５秒で、被移動体１５１は走査領域全体を走査し、次の１５秒では最初の１５秒とは少しずれた走査線で走査領域全体を走査し、ということを４回繰り返して６０秒後には被移動体１５１はもとの初期位置に戻る。さらに、６０秒後には、超音波トランスデューサ３０１の送受信タイミング（位相）が９０度ずれているので、６０秒を４セット、すなわち２４０秒後に、超音波トランスデューサ３０１の送受信タイミング（位相）も含めて最初の状態に戻ることになる。すなわち、この１５秒を基準となる測定時間として、これを複数回繰り返すごとにデータ取得の密度が向上する、という効果がある。本実施例では、基準となる測定時間を最大１６回まで繰り返すことができる。
【００７７】
基準となる測定時間Ｔｍ（秒）は、一般的には、モータ１０１の回転速度をｖ（ｒｐｓ）として、
【００７８】
【数８】
2020081759.tif 000010
で表すことができる。
【００７９】
本実施例において、測定時間１５秒から２４０秒まで１５秒ごとに測定位置をプロットしたものを図１１に示す。ここで、わかりやすくするため走査領域の中心付近の４ｍｍ角のエリアを拡大して表記している。図１１より、測定時間が増えるごとにエリア内の測定点数が増加していることがわかる。このエリア内の測定点数と測定時間の関係を図１２に示す。図１２より、基準となる測定時間（１５秒）の中で測定点数は２段の階段状に増加し、それが、繰り返されていることがわかる。
【００８０】
取得した超音波データから一般的な再構成技術を用いることで被検体画像を生成することができる。その際、どの位置で測定したかという位置情報が必要となるが、それには次のようないくつかの方法がある。（１）モータ１０１にロータリーエンコーダを備えておき、超音波の測定と同時に回転角度を測定する。初期位置がわかっている場合、初期位置と、経過時間、モータの回転角度から被移動体の位置を求めることができる。（２）レール１０９−１上の移動ブロック１１１−１の位置を、リニアエンコーダを用いて計測する。同時に、レール１２９−１上の移動ブロック１３１−１の位置を、リニアエンコーダを用いて計測する。超音波の測定と同時に移動ブロックの位置を測定することで被移動体の位置を求めることができる。
【００８１】
位置情報の取得方法やエンコーダを配置する位置はこれに限定されるものではなく、一般的に知られている他の方法を採用してもよい。
【００８２】
超音波トランスデューサで超音波を送受信するためには、超音波トランスデューサと被検体とが音響的にマッチングが取れていることが必要である。本実施例では音響レンズ３０３と被検体との間を超音波ジェルで満たす例を示したがそれに限らない。例えば、被移動体１５１の先端のみを水などの液体を封止した空間に接触させる、モータ１０１の軸部分で水などの液体を封止してモータ１０１以外を液体中に配置する、モータ１０１を含めた移動装置全体を液体中に配置する、などの方法がある。
【００８３】
本実施例によれば、ひとつのモータを用いて、簡易な構成で、ある領域内の超音波データを均一に取得できる情報取得装置を提供することができる。
【００８４】
図１５（ａ）は、音響波の反射を利用した超音波エコー診断装置等の被検体情報取得装置の一例を示したものである。プローブ（探触子）１５２２内のトランスデューサ３１０から被検体１５１４へ送信された音響波は、反射体１５１６により反射される。トランスデューサ３１０は、反射された音響波１５１８（反射波）を受信して電気信号に変換し、信号処理部１５２４に出力する。信号処理部１５２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部１５２６へ出力する。データ処理部１５２６は、入力された信号を用いて被検体情報（音響インピーダンスの違いを反映した特性情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部１５２４とデータ処理部１５２６を含めて、処理部という。表示部１５２８は、データ処理部１５２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００８５】
なお、プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。また、音響波を送信するプローブは受信するプローブと別に設けても良い。
【００８６】
（実施例３  光超音波を用いた情報取得装置）
本発明の実施例に係る移動装置を備えた、光超音波を用いた情報取得装置について説明する。
【００８７】
図１３は本発明の実施例２における光超音波を用いた情報取得装置におけるプローブの構成を示す図である。図１３（ａ）は上面図、図１３（ｂ）は側面図である。
【００８８】
図中、１５１は被移動体、１１３はｘ方向に往復運動する連結アーム、１３３はｙ方向に往復運動する連結アームであり、図１と共通である。
【００８９】
４０１は中心周波数２５ＭＨｚの超音波トランスデューサである。４０３は音響レンズであり、皮膚などの被検体（不図示）の表面近傍で発生した光超音波を効率よく検出できるように設計されている。また、図には示していないが、音響レンズ３０３と被検体との間は超音波ジェルで満たされている。
【００９０】
４０５−１、４０５−２は光ファイバであり、射出部が被移動体１５１に取り付けられている。図には示していないが、光ファイバ４０５−１、４０５−２の入射側には、波長１０６４ｎｍ、繰り返し周波数２００Ｈｚ、パルス幅５ｎｓ、パルスエネルギー０．５ｍＪのＹＡＧレーザが設けられている。ＹＡＧレーザの射出光が光ファイバ４０５−１、４０５−２に結合されている。光ファイバ４０５−１、４０５−２からの射出光は被検体上で約０．２ｃｍ２のエリアに照射される。
【００９１】
本実施例において、実施例２と同じく、各歯車のギヤ数はｎ１＝１９、ｎ２＝２１、ｎ３＝２１、ｎ４＝２３であり、ギヤ比（ｎ１・ｎ４：ｎ２・ｎ３）は４３７：４４１である。また、図３において、ｚ１＝ｚ２＝２８ｍｍ、Ｒ１＝Ｒ２＝１０ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝４０ｍｍとした。
【００９２】
移動装置は、実施例２と同じく、被移動体１５１の初期位置からスタートして約１分後に再びもとの初期位置に戻るように設計した。また、もとの初期位置に戻った時の超音波トランスデューサ３０１の送受信タイミング（位相）が９０度ずれるように設計した。
【００９３】
レーザの繰り返し周波数が２００Ｈｚであるため、実施例２、図１１と同様、基準となる測定時間は１５秒で、これを繰り返すごとに走査領域中のあるエリアにおける測定回数を向上させることができる。
【００９４】
取得した光超音波データから一般的な再構成技術を用いることで被検体画像を生成することができる。その際、どの位置で測定したかという位置情報が必要となるが、それは実施例２と同様の方法を採用すればよい。
【００９５】
本実施例によれば、ひとつのモータを用いて、簡易な構成で、ある領域内の光超音波データを均一に取得できる光超音波を用いた情報取得装置を提供することができる。
【００９６】
上記本実施形態に係る情報取得装置の一例について説明する。本実施形態に係る情報取得装置は、被検体からの音響波をトランスデューサで受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報を取得できる。
【００９７】
図１５（ｂ）は、光音響効果を利用した情報取得装置を示したものである。光源（不図示）から発生したパルス光は、光ファイバ４０５−１、４０５−２を介して、被検体１５１４に照射される。被検体１５１４の内部にある光吸収体１５１６は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波１５１８を発生する。プローブ（探触子）１５２２内のトランスデューサ４０１は、光音響波１５１８を受信して電気信号に変換し、信号処理部１５２４に出力する。信号処理部１５２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部１５２６へ出力する。データ処理部１５２６は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した特性情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部１５２４とデータ処理部１５２６を含めて、処理部という。表示部１５２８は、データ処理部１５２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００９８】
さらに、図１５（ａ）と図１５（ｂ）の装置の機能をどちらも兼ね備えた装置とし、被検体の光学特性値を反映した被検体情報と、音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報と、をどちらも取得するようにしてもよい。この場合、図１５（ａ）のトランスデューサ３１０が光音響波の受信だけでなく、音響波の送信と反射波の受信を行うようにしてもよい。なお、プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。
【００９９】
（実施例４）
上記実施例１から３では、一つのモータ（駆動源）で二次元平面を走査する例を示したが、ｘ方向、ｙ方向のそれぞれにモータを用意してもよく、その例を図１４に示す。
【０１００】
図１４は、本発明の実施例４における移動装置の構成を示す図である。図１と共通する部分については同一番号を付加し、説明は省略する。
【０１０１】
図中、５０１はｘ方向の走査に寄与する第１のモータである。５０５は第１のモータ５０１によって直接回転される第１の回転体である。第１の回転体５０５の所望の位置に第１の可動アーム１０７の一端が接続されている。第１の回転体５０５と第１の可動アーム１０７によって第１の変換部が構成される。また、５２１はｘ方向の走査に寄与する第２のモータである。５２５は第２のモータ５２１によって直接回転される第２の回転体である。第２の回転体５２５の所望の位置に第２の可動アーム１２７の一端が接続されている。第２の回転体５２５と第２の可動アーム１２７によって第２の変換部が構成される。
【０１０２】
本実施例において、第１のモータ５０１の角速度と前記第２のモータ５２１の角速度が異なるようにしておけば二次元平面を走査することができる。
【０１０３】
ｘ方向、ｙ方向それぞれにリニアステージを用いた場合は、ステップアンドリピートのような特殊な駆動操作が必要となり、制御も複雑になる。本実施例では、第１のモータ、第２のモータの回転速度を一定にしておけばよく、これは一般的な定電流電源で実現でき、制御を簡略化できる。
【０１０４】
本実施例によれば、簡易な構成で二次元平面上の走査領域をより均一に走査できる移動装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１  モータ（駆動源）
１０３  第１の歯車
１０５  第２の歯車
１０７  第１の可動アーム
１０９  レール
１１１−１、１１１−２  移動ブロック
１１３  第１の連結アーム
１２３  第３の歯車
１２５  第４の歯車
１２７  第２の可動アーム
１２９  レール
１３１−１、１３１−２  移動ブロック
１３３  第２の連結アーム
１５１  被移動体
１６０  第１の変換部
１７０  第２の変換部
１８０  運動伝達部
【図１】
2020081759.tif 000011
【図２】
2020081759.tif 000012
【図３】
2020081759.tif 000013
【図４】
2020081759.tif 000014
【図５】
2020081759.tif 000015
【図６】
2020081759.tif 000016
【図７】
2020081759.tif 000017
【図８】
2020081759.tif 000018
【図９】
2020081759.tif 000019
【図１０】
2020081759.tif 000020
【図１１】
2020081759.tif 000021
【図１２】
2020081759.tif 000022
【図１３】
2020081759.tif 000023
【図１４】
2020081759.tif 000024
【図１５】
2020081759.tif 000025