(57)【要約】【課題】音響波計測装置において、光音響波と反射音響波のそれぞれに合わせた増幅率で信号を増幅可能とする。【解決手段】音響波検出器３１は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び、被検体に対して送信された音響波に対する反射音響波を検出する。増幅器４２は、音響波検出器３１が出力する光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号を増幅する。送受信制御部２３は、増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射音響波の検出時とで個別に制御する。データ処理部２２は、増幅された光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号に対してそれぞれ信号処理を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び、被検体に対して送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波検出器素子を含むプローブと、
前記音響波検出器素子が出力する光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段の増幅率を、前記光音響波の検出時と前記反射音響波の検出時とで個別に制御する増幅率制御手段と、
前記増幅された光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号に対してそれぞれ信号処理を行う信号処理手段とを備えたことを特徴とする音響波計測装置。
【請求項２】
前記光音響波及び前記反射音響波が共通の音響波検出器素子で検出される請求項１に記載の音響波計測装置。
【請求項３】
前記音響波検出器素子から前記被検体に向けて音響波を送信させる送信回路と、
前記音響波検出器素子の接続先を、前記送信回路と前記増幅手段との間で切り替える送受信切替回路とを更に有する請求項１又は２に記載の音響波検出装置。
【請求項４】
前記増幅手段が、プローブ内に設けられた第１の増幅器と、前記プローブとケーブルを介して接続される、前記信号処理手段を含む信号処理ユニット内に設けられた第２の増幅器とを含む請求項１から３何れか１項に記載の音響波計測装置。
【請求項５】
前記増幅率制御手段が、前記光音響波の検出時と前記反射超音波の検出時とのそれぞれで使用される前記増幅手段の増幅率を記憶するゲイン設定情報記憶部を参照して前記増幅手段の増幅率を制御する請求項１から４何れか１項に記載の音響波計測装置。
【請求項６】
前記ゲイン設定情報記憶部が、前記増幅率とデータ取得条件とを対応付けて記憶する請求項５に記載の音響波計測装置。
【請求項７】
前記データ取得条件が被検体の撮影部位を含み、前記増幅率制御手段が、前記ゲイン設定情報記憶部から、前記光音響波及び前記反射音響波の検出を行う被検体の部位に対応する増幅率を読み出して前記増幅手段の増幅率を制御する請求項６に記載の音響波測定装置。
【請求項８】
前記データ取得条件が光音響波の撮影対象を含み、前記増幅率制御手段が、前記ゲイン設定情報記憶部から、光音響波の撮影対象に対応する増幅率を読み出し、前記増幅手段の増幅率を制御する請求項６又は７に記載の音響波計測装置。
【請求項９】
前記データ取得条件が被検体に向けて出射される光の強度及び波長の少なくとも一方を含み、前記増幅率制御手段が、前記ゲイン設定情報記憶部から、被検体に向けて出射された光の強度及び波長の少なくとも一方に対応する増幅率を読み出し、前記増幅手段の増幅率を制御する請求項６から８何れか１項に記載の音響波測定装置。
【請求項１０】
前記データ取得条件が使用されるプローブの識別情報を含み、前記増幅率制御手段が、前記ゲイン設定情報記憶部から、前記光音響波及び前記反射音響波の検出に用いられるプローブに対応する増幅率を読み出して前記増幅手段の増幅率を制御する請求項６から９何れか１項に記載の音響波測定装置。
【請求項１１】
前記増幅率制御手段が、前記反射音響波の検出に対応した第１の期間では前記増幅手段の増幅率を前記反射音響波の検出信号の大きさに合わせた増幅率に制御し、前記光音響波の検出に対応した第２の期間では前記増幅手段の増幅率を前記光音響波の検出信号の大きさに合わせた増幅率に制御する請求項１か１０何れか１項に記載の音響波計測装置。
【請求項１２】
前記光音響波の検出と前記反射音響波の検出とを交互に行い、前記第１の期間が、被検体に対する音響波の送信から前記反射音響波の検出が開始するまでの間に開始され、前記第２の期間が、前記反射音響波の検出終了から前記光音響波の検出が開始するまでの間に開始される請求項１１に記載の音響波計測装置。
【請求項１３】
前記プローブが、前記光音響波及び前記反射音響波の少なくとも一方の検出時の前記増幅手段の増幅率を変更するための変更手段を更に含む請求項１から１２何れか１項に記載の音響波計測装置。
【請求項１４】
前記信号処理手段が、前記光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成し、前記反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する画像生成手段を含む請求項１から１３何れか１項に記載の音響波計測装置。
【請求項１５】
前記光音響画像と前記反射音響波画像とを重ねて、並べて、又は切り替えて画像表示装置に表示する画像表示制御手段を更に備える請求項１４に記載の音響波計測装置。
【請求項１６】
前記画像生成手段が、信号値と画像における画素の画素値との関係を定める表示条件を記憶する表示条件記憶部を参照して前記光音響画像及び前記反射超音波画像を生成する請求項１４又は１５に記載の音響波計装置。
【請求項１７】
前記表示条件記憶部が、前記表示条件とデータ取得条件とを対応付けて記憶する請求項１６に記載の音響波計測装置。
【請求項１８】
前記データ取得条件が被検体の撮影部位を含み、前記画像生成手段が、前記表示条件記憶部から、前記光音響波及び前記反射音響波の検出を行った被検体の部位に対応する表示条件を読み出して前記光音響画像及び反射超音波画像を生成する請求項１７に記載の音響波測定装置。
【請求項１９】
前記データ取得条件が光音響波の撮影対象を含み、前記画像生成手段が、前記表示条件記憶部から、光音響波の撮影対象に対応する表示条件を読み出し、前記光音響画像を生成する請求項１７又は１８に記載の音響波計測装置。
【請求項２０】
前記データ取得条件が被検体に向けて出射される光の強度及び波長の少なくとも一方を含み、前記画像生成手段が、前記表示条件記憶部から、被検体に向けて出射された光の強度及び波長の少なくとも一方に対応する表示条件を読み出し、前記光音響画像を生成する請求項１７から１９何れか１項に記載の音響波測定装置。
【請求項２１】
前記プローブが、前記光音響画像及び前記反射音響波画像の生成に使用される表示条件を変更するための変更手段を更に含む請求項１６から２０何れか１項に記載の音響波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波計測装置に関し、更に詳しくは、被検体への光出射後に光出射により被検体内で生じた光音響波と、送信された音響波に対する反射音響波とを検出する音響波計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波（音響波）の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。その反射超音波を超音波探触子で検出し、検出信号に基づいて超音波画像を生成することで、被検体の内部を画像化することができる。
【０００３】
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響信号）が発生する。この光音響信号を超音波探触子などで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を生成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。
【０００４】
ここで、超音波画像と光音響画像との双方を生成し、両者を重畳して表示することが、特許文献１に記載されている。特許文献１では、反射超音波と光音響波との検出に、共通の電気音響変換部（検出手段）を用いる。特許文献１には、共通の検出器素子を用いて反射超音波と光音響波とを検出することで、超音波画像と光音響画像との間の位置合わせを最大限とし、二つの撮像方法の間の検出器と体との間の境界面の変化を最低限に抑えることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、検出器素子の出力信号（検出信号）は小さく、検出信号を受信する受信回路には、検出信号を増幅するための増幅器（アンプ）が設けられる。反射超音波と光音響波とを共通の検出器素子で検出する場合、被検体内で発生する光音響波は反射超音波よりも弱いため、検出器素子から出力される光音響波の検出信号は反射超音波の検出信号よりも小さくなる。この場合、増幅器の増幅率（ゲイン）を反射超音波と光音響波のうちの一方に対して最適化すると、他方に対して最適ではなくなる。例えば、光音響波の検出信号の振幅に合わせて増幅器のゲインを設定すると、大きな反射超音波の検出信号が飽和レベルに達してクリップされる。また、反射超音波の検出信号の振幅に合わせてゲインを設定すると、増幅後の光音響波の検出信号の振幅が十分に大きくなく、超音波画像と光音響画像とを重ねて表示するときに、光音響画像が観察しにくくなる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、光音響波と反射音響波のそれぞれに合わせた増幅率で信号を増幅できる光音響計測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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波、及び、被検体に対して送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波検出器素子を含むプローブと、音響波検出器素子が出力する光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号を増幅する増幅手段と、増幅手段の増幅率を、光音響波の検出時と反射音響波の検出時とで個別に制御する増幅率制御手段と、増幅された光音響波の検出信号及び反射音響波の検出信号に対してそれぞれ信号処理を行う信号処理手段とを備えたことを特徴とする音響波計測装置を提供する。
【０００９】
本発明の音響波計測装置では、光音響波及び反射音響波は、共通の音響波検出器素子で検出されてもよい。
【００１０】
本発明の音響波計測装置は、音響波検出器素子から被検体に向けて音響波を送信させる送信回路と、音響波検出器素子の接続先を、送信回路と増幅手段との間で切り替える送受信切替回路とを更に有する構成を採用できる。
【００１１】
増幅手段は、プローブ内に設けられた第１の増幅器と、プローブとケーブルを介して接続される、信号処理手段を含む信号処理ユニット内に設けられた第２の増幅器とを含んでいてもよい。
【００１２】
増幅率制御手段は、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とのそれぞれで使用される増幅手段の増幅率を記憶するゲイン設定情報記憶部を参照して増幅手段の増幅率を制御することとしてもよい。
【００１３】
上記のゲイン設定情報記憶部は、増幅率とデータ取得条件とを対応付けて記憶していてもよい。
【００１４】
データ取得条件は被検体の撮影部位を含んでいてもよい。その場合、増幅率制御手段は、ゲイン設定情報記憶部から、光音響波及び反射音響波の検出を行う被検体の部位に対応する増幅率を読み出して増幅手段の増幅率を制御すればよい。
【００１５】
データ取得条件は光音響波の撮影対象を含んでいてもよい。その場合、増幅率制御手段は、ゲイン設定情報記憶部から、光音響波の撮影対象に対応する増幅率を読み出し、増幅手段の増幅率を制御すればよい。
【００１６】
データ取得条件は被検体に向けて出射される光の強度及び波長の少なくとも一方を含んでいてもよい。その場合、増幅率制御手段は、ゲイン設定情報記憶部から、被検体に向けて出射された光の強度及び波長の少なくとも一方に対応する増幅率を読み出し、増幅手段の増幅率を制御すればよい。
【００１７】
データ取得条件は使用されるプローブの識別情報を含んでいてもよい。その場合、増幅率制御手段は、ゲイン設定情報記憶部から、光音響波及び反射音響波の検出に用いられるプローブに対応する増幅率を読み出して増幅手段の増幅率を制御すればよい。
【００１８】
増幅率制御手段は、反射音響波の検出に対応した第１の期間では増幅手段の増幅率を反射音響波の検出信号の大きさに合わせた増幅率に制御し、光音響波の検出に対応した第２の期間では増幅手段の増幅率を光音響波の検出信号の大きさに合わせた増幅率に制御することが好ましい。
【００１９】
本発明の音響波計測装置において、光音響波の検出と反射音響波の検出とを交互に行うことができる。第１の期間は、被検体に対する音響波の送信から反射音響波の検出が開始するまでの間に開始されればよい。第２の期間は、反射音響波の検出終了から光音響波の検出が開始するまでの間に開始されればよい。
【００２０】
プローブは、光音響波及び反射音響波の少なくとも一方の検出時の増幅手段の増幅率を変更するための変更手段を更に含んでいてもよい。
【００２１】
本発明の音響波計測装置では、信号処理手段が、光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成し、反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する画像生成手段を含む構成を採用できる。この場合、音響波計測装置が、光音響画像と反射音響波画像とを重ねて、並べて、又は切り替えて画像表示装置に表示する画像表示制御手段を更に備える構成とすることが好ましい。
【００２２】
画像生成手段が、信号値と画像における画素の画素値との関係を定める表示条件を記憶する表示条件記憶部を参照して光音響画像及び反射超音波画像を生成することとしてもよい。
【００２３】
表示条件記憶部は、表示条件とデータ取得条件とを対応付けて記憶していてもよい。
【００２４】
データ取得条件は被検体の撮影部位を含んでいてもよい。その場合、画像生成手段は、表示条件記憶部から、光音響波及び反射音響波の検出を行った被検体の部位に対応する表示条件を読み出して光音響画像及び反射超音波画像を生成すればよい。
【００２５】
データ取得条件は光音響波の撮影対象を含んでいてもよい。その場合、画像生成手段は、表示条件記憶部から、光音響波の撮影対象に対応する表示条件を読み出し、光音響画像を生成すればよい。
【００２６】
データ取得条件は被検体に向けて出射される光の強度及び波長の少なくとも一方を含んでいてもよい。その場合、画像生成手段は、表示条件記憶部から、被検体に向けて出射された光の強度及び波長の少なくとも一方に対応する表示条件を読み出し、光音響画像を生成すればよい。
【００２７】
プローブが、光音響画像及び反射音響波画像の生成に使用される表示条件を変更するための変更手段を更に含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを増幅する増幅手段の増幅率を、光音響波の検出時と反射音響波の検出時とで、個別に制御する。このようにすることで、光音響波と反射音響波の大きさのそれぞれに合わせた増幅率で光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを増幅することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の音響波計測装置を示すブロック図。
【図２】プローブと信号処理制御部との接続を示すブロック図。
【図３】ゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の一例を示す図。
【図４】ゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の別の例を示す図。
【図５】ゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す図。
【図６】ゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す図。
【図７】ゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す図。
【図８】多段ＰＧＡで構成した増幅器を示すブロック図。
【図９】光音響画像及び反射超音波画像生成の動作手順を示すフローチャート。
【図１０】光音響画像及び反射超音波画像の生成のタイミングチャート。
【図１１】本発明の第２実施形態の音響波計測装置におけるプローブと信号処理制御部との接続を示すブロック図。
【図１２】第２実施形態においてゲイン設定情報記憶部に記憶されるゲイン設定情報の例を示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態の音響波計測装置におけるプローブと信号処理制御部との接続を示すブロック図。
【図１４】表示条件の一例を示すグラフ。
【図１５】表示条件記憶部に記憶される表示条件の例を示す図。
【図１６】変更手段を有するプローブを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の音響波計測装置（光音響画像生成装置）を示す。光音響画像生成装置１０は、プローブ１１、信号処理ユニット１２、及び光源１３を備える。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
【００３１】
光源１３は、例えばレーザ光源として構成される。光源１３は、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）や、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジウムＹＡＧ）、アレキサンドライトなどを用いた固体レーザを含む。プローブ１１は、音響波検出器３１と光出射部３２とを有する。音響波検出器３１は、被検体に対する光出射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出する。また、検体に対して送信された超音波に対する反射超音波を検出する。光出射部３２は、例えば導光板などを含む、光源１３から出射した光を被検体方向に出射する。なお、被検体に対する光出射は、必ずしもプローブ１１から行う必要はなく、プローブ１１以外の場所から光出射を行うこととしてもよい。
【００３２】
プローブ１１は、電気と光の複合ケーブルであるケーブル３３を介して信号処理ユニット１２及び光源１３と接続される。光源１３から出射した光は、光ファイバなどの光配線を通して光出射部３２まで導光され、光出射部３２から被検体に向けて出射される。音響波検出器３１は、電気配線（信号線）を通じて光音響波の検出信号（光音響波信号）及び反射超音波の検出信号（反射超音波信号）を信号処理ユニット１２に出力する。また、超音波の送信時は、信号処理ユニット１２からの駆動信号が信号線を通して音響波検出器３１に伝送され、音響波検出器３１が駆動される。
【００３３】
信号処理ユニット１２は、信号処理制御部２１、データ処理部２２、送受信制御部２３、及び表示制御部２４を有する。信号処理制御部２１は、プローブ１１が出力する光音響波信号及び反射超音波信号を受信する。また、プローブ１１に対して駆動信号を送り、プローブ１１から超音波を送信させる。送受信制御部２３は、信号処理制御部２１を制御し、超音波の送信、及び、光音響信号又は反射超音波信号の受信を制御する。また、光源１３に対して光出射を指示する。
【００３４】
データ処理部２２は、信号処理手段であり、光音響信号及び反射超音信号に対してそれぞれ信号処理を行う。データ処理部２２が行う信号処理は例えば画像生成処理が含まれる。すなわち、データ処理部２２は、光音響信号に基づいて光音響画像を生成し、反射超音波信号に基づいて反射超音波画像（反射音響波画像）を生成する画像生成手段を含む。光音響画像及び反射超音波画像の生成は、例えば画像再構成や、検波・対数変換などを含む。データ処理部２２は、光音響画像の生成と反射超音波画像の生成とで、異なる画像生成手法を用いてもよい。表示制御部（画像表示制御手段）２４は、生成された光音響画像と反射超音波画像とを、ディスプレイなどの表示部（画像表示装置）１４に表示する。表示制御部２４は、例えば光音響画像と反射超音波画像とを、重ねて、並べて、又は切り替えて表示する。
【００３５】
図２は、プローブ１１と信号処理制御部２１との接続を示す。信号処理制御部２１は、パルサー（送信回路）４１、増幅器４２、ＡＤ変換器４３、及び送受信切替回路４４を有する。プローブ１１の音響波検出器３１は、例えば１次元的に配列された複数の検出器素子３４を有する。信号処理制御部２１は、プローブ１１の検出器素子３４の個数と同数の増幅器４２及びＡＤ変換器４３を有している。ケーブル３３は、少なくとも増幅器４２の数と同数の信号線を有している。同一の信号線を用いて超音波の送信と光音響信号及び反射超音波信号の受信を行うために、送受信切替回路４４が設けられる。送受信切替回路４４は、信号線を介して各検出器素子３４に接続されており、各検出器素子３４の接続先を、パルサー４１の出力と増幅器４２の入力との間で切り替える。
【００３６】
送受信切替回路４４は、光音響波及び反射超音波の検出時は、音響波検出器３１の各検出器素子３４と増幅器４２とを接続する。増幅器４２は、受信アンプであり、検出器素子３４から出力される光音響信号及び反射超音波信号を増幅する。増幅器４２は、可変ゲインアンプとして構成される。増幅器４２の増幅率（ゲイン）は、送受信制御部２３によって制御される。ＡＤ変換器４３は、増幅された光音響信号及び反射超音波信号をサンプリングし、デジタルデータに変換する。デジタルデータに変換された光音響信号及び反射超音波信号は、画像生成手段を含むデータ処理部２２で処理され、光音響画像及び反射超音波画像が生成される。
【００３７】
パルサー４１は、音響波検出器３１の検出器素子３４から被検体に向けて超音波を送信させる送信回路である。送受信切替回路４４は、超音波の送信時は、各検出器素子３４とパルサー４１とを接続する。パルサー４１は、検出器素子３４を駆動するための駆動信号（送信パルス）を出力する。パルサー４１から出力された送信パルスは、送受信切替回路４４を通して各検出器素子３４に供給され、被検体に対する超音波送信が行われる。送信時と受信時とで、送受信切替回路４４が各検出器素子３４の接続先を切り替えることで、超音波送信時の駆動信号が増幅器４２に入力されることを防ぐことができる。
【００３８】
なお、上記では、信号処理制御部２１が、音響波検出器３１の検出器素子３４の数と同数の増幅器４２及びＡＤ変換器４３を有することとしたが、これには限定されない。増幅器４２及びＡＤ変換器４３の数は検出器素子３４の数よりも少なくてもよく、音響波検出器３１と増幅器４２との間にマルチプレクサを設け、１つの増幅器４２が複数の検出器素子３４をカバーするように構成してもよい。また、上記では、光音響波及び反射超音波が共通の検出器素子３４で検出されることとして説明したが、これには限定されない。音響波検出器３１に、光音響波を検出するための検出器素子と反射超音波を検出するための検出器素子を設け、それらを切り替えて使用することとしてもよい。
【００３９】
光音響波の検出と反射超音波の検出とは、時間的に分離して行われる。例えば超音波の送信及び反射超音波の検出を行った後に、光照射及び光音響波の検出を行う。送受信制御部２３は、増幅率制御手段としても働き、増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで個別に制御する。増幅器４２の増幅率を光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで個別に制御することで、光音響信号と反射超音波信号とを、それぞれに合わせた増幅率で増幅することができる。送受信制御部２３は、増幅率の制御の他に、送受信切替回路４４の切り替えや、ＡＤ変換器４３のサンプリング開始タイミングの制御なども行う。なお、増幅率が異なる光音響用の増幅器と反射超音波用の増幅器とを設け、スイッチなどの切替手段を用いて、送受信制御部２３が、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで、信号ラインに接続される増幅器を、光音響用の増幅器と反射超音波用の増幅器との間で切り替えるように制御してもよい。
【００４０】
光音響波検出時及び反射超音波検出時の増幅器４２の増幅率はプリセットされていてもよい。ゲイン設定情報記憶部２５は、光音響波検出時と反射超音波検出時とのそれぞれで使用される増幅器４２の増幅率に関する情報を記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５を参照して増幅器４２の増幅率を制御する。一般に、被検体内で発生する光音響波は反射超音波よりも弱い。ゲイン設定情報記憶部２５は、音響波検出器３１の検出器素子３４から出力される光音響信号の大きさに合わせた増幅器４２の増幅率と、反射超音波信号の大きさに合わせた増幅率とを記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、光音響波の検出に対応した増幅率と反射超音波の検出に対応した増幅率とを読み出し、光音響波の検出と反射超音波の検出で、個別に増幅器４２の増幅率を制御する。
【００４１】
例えば、ゲイン設定情報記憶部２５は、光音響波の検出に対応した増幅器４２の増幅率（利得）として３０ｄＢを記憶し、反射超音波の検出に対応した増幅器４２の増幅率として２０ｄＢを記憶する。送受信制御部２３は、例えば反射超音波の検出に対応した第１の期間では増幅器４２の増幅率を２０ｄＢとし、光音響波の検出に対応した第２の期間では、増幅器４２の増幅率を３０ｄＢとする。光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで、それぞれの検出信号に合わせた増幅率を設定することで、光音響信号と反射音響信号のそれぞれに対して、増幅器４２の増幅率を最適化できる。
【００４２】
なお、増幅器４２の増幅率を時間経過と共に制御するＳＴＣ(sensitivity time control)と組み合わせ、深部からの光音響信号及び反射超音波信号ほど、増幅器４２の増幅率が大きくなるように制御してもよい。例えば、光音響波の検出開始直後（ｔ＝０）における増幅器４２の増幅率を３０ｄＢとし、時間経過と共に増幅率を３０ｄＢから増加させていってもよい。反射超音波についても同様に、検出開始直後では増幅器４２の増幅率を２０ｄＢとし、時間経過と共に増幅率を２０ｄＢから増加させていってもよい。
【００４３】
増幅率のプリセットは、光音響波及び反射超音波を検出する際の条件であるデータ取得条件に関連付けられていてもよい。データ取得条件は、腕、頚部、手指関節などの撮影部位を含んでいてもよい。撮影部位に応じて、例えば血管などの光音響画像の関心対象が存在する深さ位置が異なることがあり、関心対象の位置が深いほど、光音響波及び反射超音波が減衰する。従って、関心対象の位置が深い部位ほど、増幅器４２の増幅率を大きくすることが好ましい。
【００４４】
データ取得条件は、血管（動脈又は静脈）、注射針、薬剤などの光音響波の関心対象（撮影対象）を含んでいてもよい。関心対象に応じて、関心対象において発生する光音響波の強度が異なる場合がある。光音響波の強度は、光の波長と対象物の吸収率との関係で変化する。関心対象において発生する光音響波の強度が高いほど、増幅器４２の増幅率を下げることが好ましい。例えば、波長７５２ｎｍの光に対して、静脈は、動脈に比べて３倍ほど吸収率が高い。従って、関心対象が静脈のときの光音響波の増幅率は、関心像が動脈のときの増幅率に比べて、低く設定することが好ましい。また、血管は、その太さに応じて発生する光音響波の強度が変化する。細い血管を対象とする場合は、増幅率を上げることが好ましい。
【００４５】
データ取得条件は、被検体に向けて出射される光の強度及び波長の少なくとも一方を含んでいてもよい。被検体に向けて出射される光の波長は、光源レーザによって変わる。例えば光源１３に、アレキサンドライトを用いた固体レーザを用いた場合は、波長７５２ｎｍのレーザ光や、波長７９６ｎｍのレーザ光が出射可能である。光源１３に、Ｎｄ：ＹＡＧを用いた固体レーザを用いた場合は、レーザ光の波長は１０６４ｎｍとなる。皮膚表面で単位面積あたりの安全上の許容光エネルギー（ｍＪ／ｃｍ２）は、波長に依存して変化する。例えば、波長７５２ｎｍと波長１０６４ｎｍとでは、波長１０６４ｎｍの方が許容光エネルギーの安全しきい値が高い。従って、より強い光を被検体に照射可能である。レーザ光の強度は、例えば励起光（フラッシュランプ光）の強度で変えることができる。レーザ光の波長と強度とによって光音響波の強度が変化するため、発生する光音響波の強度に応じて増幅率を設定することが好ましい。
【００４６】
データ取得条件は、光音響波及び反射超音波の検出に用いられるプローブの機種を含んでいてもよい。信号処理ユニット１２には、音響波検出器素子３４の材料や、音響波検出器の構造（大きさ）、感度の周波数特性（３ＭＨｚ、・・・、８ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）が異なる複数種類（機種）のプローブが接続可能である。使用するプローブが変わっても、データ処理部２２で信号処理を行うときの光音響信号及び反射超音波信号の大きさが変わらないように、使用されたプローブに応じて、光音響波検出時及び反射超音波検出時の増幅器４２の増幅率をそれぞれ制御することが好ましい。
【００４７】
ゲイン設定情報記憶部２５は、例えば上記したようなデータ取得条件と増幅率とを対応付けて記憶する。ユーザは、入力部２６などを用いてデータ取得条件を入力する。送受信制御部２３は、入力されたデータ取得条件に対応する増幅率をゲイン設定情報記憶部２５から読み出し、増幅器４２の増幅率を制御する。ゲイン設定情報記憶部２５に記憶された光音響波検出時の増幅率と、反射超音波検出時の増幅率とは、個別に設定可能である。
【００４８】
図３に、ゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の一例を示す。この例では、データ取得条件は、被検体の撮影部位、すなわち光音響波及び反射超音波が検出される被検体の部位である。ゲイン設定情報記憶部２５は、光音響波と反射超音波とのそれぞれに対し、頚部、腕、手指などの撮像部位と、それら部位で光音響波及び反射超音波が検出されるときに設定される増幅器４２の増幅率とを対応付けて記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、光音響波及び反射超音波の検出を行う被検体の部位に対応する増幅率を読み出して増幅器４２の増幅率を制御する。
【００４９】
例えば、ユーザは、入力部２６などを用いて撮像部位が「頚部」であることを入力する。その後、プローブ１１を被検者の頚部に移動し、光音響画像及び反射超音波画像の生成を開始する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、「頚部」に対応した光音響波検出時の増幅率「４０ｄＢ」と、反射超音波検出時の増幅率「２５ｄＢ」を読み出す。送受信制御部２２は、検出器素子３４から光音響信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を４０ｄＢに制御し、検出器素子３４から反射超音波信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を２５ｄＢに制御する。
【００５０】
図４に、ゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の別の例を示す。この例では、データ取得条件は、光音響波の撮影対象（関心像）、すなわち光音響画像で画像化する対象である。ゲイン設定情報記憶部２５は、血管、血管のうちの動脈、静脈、針、薬剤などの関心像と、光音響画像における関心像がそれらのときの増幅器４２の増幅率とを対応付けて記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、光音響波の関心像に対応する増幅率を読み出して増幅器４２の増幅率を制御する。
【００５１】
例えば、ユーザは、入力部２６などを用いて関心像が「動脈」であることを入力する。その後、プローブ１１を所望の位置に移動し、光音響画像及び反射超音波画像の生成を開始する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、「動脈」に対応した光音響波検出時の増幅率「３０ｄＢ」と、反射超音波検出時の増幅率「２０ｄＢ」を読み出す。送受信制御部２３は、検出器素子３４から光音響信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を３０ｄＢに制御し、検出器素子３４から反射超音波信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を２０ｄＢに制御する。
【００５２】
図５に、ゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す。この例では、データ取得条件は被検体に向けて出射される光の強度及び波長である。ゲイン設定情報記憶部２５は、光の強度と強度の組み合わせに対して、出射した光がそれらのときの増幅器４２の増幅率を対応付けて記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、被検体に照射された光の波長及び強度の組み合わせに対応する増幅率を読み出して増幅器４２の増幅率を制御する。光強度及び波長の双方をデータ取得条件にするのに代えて、どちらか一方をデータ取得条件としてもよい。
【００５３】
例えば、ユーザは、入力部２６などを用いてレーザ波長が「７５２ｎｍ」で強度が「２０ｍＪ」であることを入力する。レーザ波長や強度は、光源１３から取得してもよい。その後、プローブ１１を所望の位置に移動し、光音響画像及び反射超音波画像の生成を開始する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、レーザ波長「７５２ｎｍ」、強度「２０ｍＪ」に対応した光音響波検出時の増幅率「３０ｄＢ」と、反射超音波検出時の増幅率「２０ｄＢ」とを読み出す。送受信制御部２３は、検出器素子３４から光音響信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を３０ｄＢに制御し、検出器素子３４から反射超音波信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を２０ｄＢに制御する。
【００５４】
図６に、ゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す。この例では、データ取得条件は使用されるプローブの識別情報である。ゲイン設定情報記憶部２５は、各プローブに対して、使用されるプローブがそれらのときの増幅器４２の増幅率を対応付けて記憶する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、使用されるプローブに対応する増幅率を読み出して増幅器４２の増幅率を制御する。
【００５５】
例えば、ユーザは、入力部２６などを用いて使用するプローブが「プローブＡ」であることを入力する。プローブ１１から識別情報を取得し、使用されるプローブを判別することとしてもよい。その後、プローブ１１を所望の位置に移動し、光音響画像及び反射超音波画像の生成を開始する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、「プローブＡ」に対応した光音響波検出時の増幅率「３０ｄＢ」と、反射超音波検出時の増幅率「２０ｄＢ」とを読み出す。送受信制御部２３は、検出器素子３４から光音響信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を３０ｄＢに制御し、検出器素子３４から反射超音波信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を２０ｄＢに制御する。
【００５６】
上記で例示したデータ取得条件は組み合わせて使用することも可能である。図７に、ゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の更に別の例を示す。ゲイン設定情報記憶部２５は、撮影部位、光音響画像の画像化の対象、レーザ波長、レーザ強度、及びプローブの組み合わせに対し、光音響波検出時の増幅率と反射超音波検出時の増幅率とを記憶する。各組み合わせに対して、プリセットＡ、プリセットＢなどの名前を付けておく。ユーザは、選択可能なプリセットの中から、画像生成に適合したプリセットを選択する。
【００５７】
例えばユーザは、撮影部位が「手指」で、光音響画像の画像化の対象が「血管」で、レーザ波長が「７５２ｎｍ」で、レーザ強度が「２０ｍＪ」で、使用するプローブが「プローブＡ」のときは、「プリセットＡ」を選択する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から、「プリセットＡ」に対応した光音響波検出時の増幅率「３０ｄＢ」と、反射超音波検出時の増幅率「２０ｄＢ」とを読み出す。送受信制御部２３は、検出器素子３４から光音響信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を３０ｄＢに制御し、検出器素子３４から反射超音波信号が出力されている期間では、増幅器４２の増幅率を２０ｄＢに制御する。
【００５８】
なお、上記では、光音響波検出時の増幅率と反射超音波検出時の増幅率との双方をデータ取得条件と対応付けて記憶する例について説明したが、必ずしも、光音響波検出時の増幅率と反射超音波検出時の増幅率との双方についてデータ取得条件と対応付けられている必要はない。光音響波検出時の増幅率と反射超音波検出時の増幅率とのうちの何れか一方のみが、データ取得条件と対応付けられていてもよい。例えば、光音響波検出時の増幅率はデータ取得条件と対応させて記憶する。一方、反射超音波検出時の増幅率については、データ取得条件と対応付けずに、１つの値のみを記憶することとしてもよい。
【００５９】
ゲインが制御可能な増幅器４２には、例えばＰＧＡ（programmable gate array）を用いることができる。ＰＧＡは、多段で形成してもよい。図８に、多段ＰＧＡで構成した増幅器４２を示す。検出器素子３４から出力された光音響信号及び反射超音波信号は、複数段のＰＧＡ４５を経て、ＡＤ変換器４３に入力される。各ＰＧＡ４５は、いくつかの増幅率がレジスタで選択可能に構成される。トータルの増幅率は、各ＰＧＡ４５のゲインの和で表わされる。送受信制御部２３は、各ＰＧＡ４５のレジスタに適切な値を書き込むことによって、増幅器４２のトータルの増幅率を制御する。複数段で構成されたＰＧＡ４５の全てで信号増幅を行う必要はなく、複数段のＰＧＡ４５のうちのいくつかは信号増幅なしであってもよい。
【００６０】
次に、動作手順について説明する。図９は、光音響画像及び反射超音波画像生成の動作手順を示す。ここでは反射超音波信号の検出を行った後に光音響信号を検出する例を説目するが、どちらを先に行ってもよい。送受信切替回路４４はパルサー４１を選択し、パルサー４１と音響波検出器３１の検出器素子３４とを接続する。パルサー４１から出力された送信パルスは、送受信切替回路４４からケーブル３３の信号線を通って各検出器素子へ供給され、各検出器素子３４から被検体内に超音波が送信される（ステップＳ１）。
【００６１】
超音波の送信後、送受信切替回路４４は増幅器４２を選択し、検出器素子３４と増幅器４２とを接続する。送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から反射超音波の検出に対応した増幅率を読み出し、増幅器４２の増幅率を読み出した値に制御する（ステップＳ２）。増幅率がデータ取得条件と対応付けられて記憶されているときは、データ取得条件に対応する増幅率を読み出させばよい。検出器素子３４は、送信された超音波に対する反射超音波を検出し、反射超音波信号を出力する（ステップＳ３）。増幅器４２で増幅された反射超音波信号は、ＡＤ変換器４３でデジタルデータに変換され、データ処理部２２に送られる。
【００６２】
反射超音波の検出後、送受信制御部２３は、ゲイン設定情報記憶部２５から光音響波の検出に対応した増幅率を読み出し、増幅器４２の増幅率を制御する（ステップＳ４）。送受信制御部２３は、光源１３に対して光出射を指示する。光源１３は、光出射の指示を受けるとパルスレーザ光を出射する。光源１３から出射した光は、ケーブル３３の光配線を通ってプローブ１１まで導光され、プローブ１１の光出射部３２から被検体に向けて出射する（ステップＳ５）。音響波検出器３１の検出器素子３４は、被検体に対する光照射により被検体内で発生した光音響波を検出し、光音響信号を出力する（ステップＳ６）。増幅器４２で増幅された光音響信号は、ＡＤ変換器４３でデジタルデータに変換され、データ処理部２２に送られる。
【００６３】
データ処理部２２は、反射超音波信号に基づいて反射超音波画像を生成し、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する（ステップＳ７）。表示制御部２４は、生成された反射超音波画像及び光音響画像を、表示部１４の表示画面上に重ねて表示する（ステップＳ８）。重ねて表示するのに代えて、反射超音波画像と光音響画像とを、並べて、或いは切り替えて表示してもよい。
【００６４】
図１０は、光音響画像及び反射超音波画像の生成のタイミングチャートを示す。超音波送信及び反射超音波の検出と、光出射及び光音響波の検出とは、交互に行われる。光音響波画像及び反射超音波画像の１フレームは、超音波送信の期間、反射超音波検出の期間、光出射の期間、及び光音響波検出の期間を含む。
【００６５】
パルサー４１からの送信パルスが検出器素子３４に供給されることにより、被検体内に超音波が送信される（ａ）。超音波の送信後、検出器素子３４は、送信された超音波に対する反射超音波を検出し、反射超音波信号を出力する。反射超音波信号（ＵＳ）は、ＡＤ変換器４３にて、一定期間サンプリングされる（ｃ）。送受信制御部２３は、超音波送信から反射超音波の検出開始までの間に、増幅器４２の増幅率を、反射超音波検出時の増幅率（ＵＳ用のゲイン）に制御する（ｄ）。別の言い方をすれば、増幅器４２の増幅率がＵＳ用のゲインに制御される第１の期間は、被検体に対する超音波の送信から反射超音波の検出が開始するまでの間に開始される。
【００６６】
反射超音波の検出が完了した後に、光源１３からのパルスレーザ光が被検体に照射される（ｂ）。被検体に対する光照射後、検出器素子３４は、光照射に起因して被検体内で発生した光音響波を検出し、光音響信号を出力する。光音響信号（ＰＡ）は、ＡＤ変換器４３にて、一定期間サンプリングされる（ｃ）。送受信制御部２３は、反射超音波の検出（サンプリング）の終了から光音響波の検出開始までの間に、増幅器４２の増幅率を、光音響波検出時の増幅率（ＰＡ用のゲイン）に制御する。別の言い方をすれば、増幅器４２の増幅率が光音響波検出に対応した増幅率に制御される第２の期間は、反射超音波の検出終了から光音響波の検出が開始するまでの間に開始される。
【００６７】
なお、増幅器４２の増幅率は、光音響波の検出を開始するまでにＰＡ用のゲインに制御されればいいため、光出射から光音響波の検出開始までの間に、増幅器４２の増幅率をＰＡ用のゲインに制御してもよい。しかしながら、被検体に照射されるパルスレーザ光のパルス時間幅は１ｎｓ〜１００ｎｓ程度の時間であり、光照射の期間は短い。従って、反射超音波の検出終了後に、増幅器４２の増幅率をＰＡ用のゲインに制御するとよい。
【００６８】
本実施形態では、光音響信号及び反射超音波信号を増幅する増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで個別に制御する。一般に、被検体内で発生する光音響波は反射超音波よりも弱く、光音響信号は反射超音波信号よりも小さい。増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで個別に制御することで、光音響信号と反射超音波信号とを、それぞれの大きさに合わせた増幅率で増幅することができる。
【００６９】
光音響信号の増幅率及び反射超音波信号の増幅率は、例えばＡＤ変換器４３でサンプリングされる光音響信号の信号レベルと反射超音波信号の信号レベルとが同程度となるように、選定することが好ましい。光音響信号が反射超音波信号よりも小さいと、光音響信号に基づいて生成される光音響画像は、反射超音波信号に基づいて生成さえる反射超音波画像よりも表示輝度（表示濃度）が低くなる。サンプリングされる光音響信号の信号レベルと反射超音波信号の信号レベルとが同程度となるよう増幅器４２の増幅率を選定しておくことで、光音響画像と反射超音波画像との表示輝度を同程度にすることができ、両画像を重ねて表示した際に光音響画像が見難くなることを避けることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、光音響波検出時及び反射超音波検出時の増幅器４２の増幅率をデータ取得条件と対応付けて記憶する。検出器素子３４から出力される光音響信号及び反射超音波信号の大きさは常に一定ではなく、撮影部位や使用するプローブなどの相違に起因して変化することがある。特に光音響信号は、被検体に向けて出射される光の波長や強度に依存して、大きさが変化する。本実施形態では、撮影部位や関心像、レーザ光の波長、強度、使用するプローブなどのデータ取得条件と増幅器４２の増幅率とを対応付けて記憶しており、画像生成の際のデータ取得条件に応じて、光音響信号及び反射超音波信号に対する増幅率をそれぞれ変化させることができる。このため、データ取得条件が変化し、検出器素子３４から出力される光音響信号及び反射超音波信号の大きさが変化したときでも、光音響信号と反射超音波信号とをそれぞれの大きさに合わせた増幅率で増幅することができる。
【００７１】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図１１は、本発明の第２実施形態の音響波計測装置におけるプローブと信号処理制御部との接続を示す。音響波計測装置の全体の構成は、図１に示す第１実施形態における音響波計測装置の構成と同様である。本実施形態では、プローブ１１ａが、増幅器３５と送受信切替回路３６とを有する。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。
【００７２】
本実施形態では、光音響信号及び反射超音波信号は、プローブ１１ａ内に設けられた増幅器３５と、プローブ１１ａとケーブル３３を介して接続される信号処理ユニット１２（図１）内に設けられた増幅器４２とで増幅される。以下、プローブ１１ａ内の増幅器３５を前段増幅器と呼び、信号処理ユニット１２（信号処理制御部２１）内の増幅器４２を後段増幅器と呼ぶ。前段増幅器３５は第１の増幅器を構成し、後段増幅器４２は第２の増幅器を構成する。前段増幅器３５は、検出器素子３４が出力する光音響信号及び反射超音波信号を、ケーブル３３を通して信号処理制御部２１に伝送する前に増幅する。より大きなゲインを得るために、前段増幅器３５を多段構成にすることも可能である。
【００７３】
送受信切替回路３６は、ケーブル３３の同一の信号線を用いて超音波の送信と光音響信号及び反射超音波信号の受信を行う場合に設けられる。送受信切替回路３６は、プローブ１１ａ内で、超音波の送信と、光音響波及び反射超音波の検出（受信）とを切り替える。送受信切替回路４４は、ケーブル３３の信号線に接続されており、信号線の接続先を検出器素子３４と前段増幅器３５の出力との間で切り替える。送受信切替回路３６は、超音波の送信時は、信号線を検出器素子３４に接続して、パルサー４１から出力された送信パルスを検出器素子３４へ供給する。送受信切替回路３６は、光音響波及び反射超音波の検出時は、信号線を前段増幅器３５の出力に接続し、検出器素子３４からの光音響信号及び反射超音波信号を信号処理制御部２１へ伝送する。
【００７４】
ここで、探触子容量（検出器素子３４の容量）が、後段増幅器４２までの回路付加容量（寄生容量）に比して十分に大きくないと、検出器素子３４から出力された信号（電圧信号）を後段増幅器４２で増幅することができない。一般的に、探触子容量は１００ｐＦ、ケーブル３３などの後段増幅器４２までの信号伝達回路を構成する部品の付加用量は数１００ｐＦである。本実施形態では、信号伝達回路容量による信号損失を減少させるために、検出器素子３４の直後にバッファ（前段増幅器３５）を配置する。特に、光音響信号では、検出器素子３４から後段増幅器４２までの経路で混入するノイズの影響が無視できない。ケーブル３３の前段に前段増幅器３５を設けることで、検出器素子３４から後段増幅器４２までの経路で混入するノイズの影響を相対的に小さくすることができる。
【００７５】
前段増幅器３５の前段増幅器３５を可変ゲインアンプとして構成し、その増幅率を、送受信制御部２３により制御してもよい。あるいは、前段増幅器３５の増幅率は固定であってもよい。前段増幅器３５の増幅率が一定の場合には、後段増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで、個別に制御すればよい。前段増幅器３５の増幅率が可変である場合は、前段増幅器３５と後段増幅器４２の増幅率を、光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで、それぞれ個別に制御すればよい。あるいは、後段増幅器４２の増幅率を一定にして、前段増幅器３５の増幅率を光音響波の検出時と反射超音波の検出時とで個別に制御してもよい。
【００７６】
光音響信号及び反射超音波信号のトータルの増幅率は、前段増幅器３５のゲインと後段増幅器４２のゲインの和で表わされる。前段増幅器３５の増幅率と後段増幅器４２の増幅率のバランスは、検出器素子３４から後段増幅器４２までの信号経路で混入するノイズの影響が小さい場合は、前段増幅器３５の増幅率はできるだけ小さくすることが好ましい。これとは逆に、検出器素子３４から後段増幅器４２までの信号経路で混入するノイズの影響が大きい場合は、前段増幅器３５の増幅率はできるだけ大きくすることが好ましい。
【００７７】
図１２は、本実施形態においてゲイン設定情報記憶部２５に記憶されるゲイン設定情報の例を示す。ゲイン設定情報記憶部２５は、例えばプローブと、光音響波の検出時及び反射超音波の検出時に前段増幅器３５及び後段増幅器４２に設定する増幅率（ゲイン）とを対応付けて記憶する。ここでは、データ取得条件としてプローブの機種を考えるが、これには限定されず、他のデータ取得条件と対応付けて記憶することもできる。例えば、前段増幅器３５及び後段増幅器４２の増幅率を、第１実施形態で説明した、撮影部位、光音響画像の画像化の対象、レーザ波長、及びレーザ強度、又はそれらのうちの２以上の組み合わせと対応付けて記憶してもよい。
【００７８】
ゲイン設定情報記憶部２５は、例えばプローブＡに対して、反射超音波検出時の前段増幅器３５の増幅率２ｄＢを記憶し、後段増幅器４２の増幅率１８ｄＢを記憶する。また、プローブＢに対しては、反射超音波検出時の前段増幅器３５の増幅率５ｄＢを記憶し、後段増幅器４２の増幅率１５ｄＢを記憶する。プローブＡとプローブＢとでは、反射超音波信号に対するトータルのゲインはどちらの場合も２０ｄＢであるが、前段増幅器３５の増幅率と後段増幅器４２の増幅率とのバランスが異なる。検出器素子３４の感度が低いプローブを用いる場合は、光音響信号及び反射超音波信号がケーブル３３を伝送する前に、信号レベルを上げておくことが好ましい。図１２の例のように、プローブの機種に対応付けて前段増幅器３５の増幅率と後段増幅器４２の増幅率とを記憶することで、使用するプローブの特性に合わせた信号伝送が可能となる。
【００７９】
本実施形態では、光音響信号及び反射超音波信号を、ケーブル３３の伝送前に、前段増幅器３５で増幅する。前段増幅器３５で増幅後に信号伝送を行うことで、信号伝達回路容量による信号損失を減少させることができる。また、本実施形態では、ゲイン設定情報記憶部２５は、データ取得条件と、前段増幅器３５の増幅率及び後段増幅器４２の増幅率とを対応付けて記憶する。このようにする場合、データ取得条件に応じて、トータルの増幅率、及び、前段増幅器３５の増幅率と後段増幅器４２の増幅率とのバランスを任意に制御可能である。その他の効果は第１実施形態と同様である。
【００８０】
続いて、本発明の第３実施形態を説明する。図１３は、本発明の第３実施形態の音響波計測装置におけるプローブと信号処理制御部との接続を示す。音響波計測装置の全体の構成は、図１に示す第１実施形態における音響波計測装置の構成と同様である。本実施形態は、図２に示す構成に加えて、表示条件記憶部２７を更に有する。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。本実施形態においても、第２実施形態と同様に、プローブ１１内に前段増幅器３５と送受信切替回路３６を有する構成としてもよい。
【００８１】
表示条件記憶部２７は、信号値と画像における画素値との関係を定める表示条件を記憶する。表示条件記憶部２７は、光音響画像の生成と反射超音波画像の生成とのそれぞれに対応して表示条件を記憶する。表示条件記憶部２７は、例えば、光音響信号及び反射超音波信号の信号値と、表示濃度（画素の表示階調、画素値）とをＬＵＴ（ルックアップテーブル）で表現した表示条件を記憶する。データ処理部２２は、表示条件記憶部２７を参照して、光音響画像及び反射超音波画像をそれぞれ生成する。データ処理部２２は、光音響画像の生成と反射超音波画像の生成とで、異なる表示条件を用いて画像生成を行うことができる。
【００８２】
図１４は、表示条件の一例を示す。この例では、表示条件は信号値と表示濃度との関係を定めたルックアップテーブルで表現されている。図１４には、ＬＵＴＡからＬＵＴＤまでの４つのルックアップテーブルで定義される信号値と表示濃度との関係が、グラフで示されている。これらグラフにおいて、表示濃度が最小（例えば黒）から立ち上がる信号値から、表示濃度が最大（例えば白）に達する信号値までの間が表示レンジを表す。例えばＬＵＴＡ及びＬＵＴＤは、ＬＵＴＢ及びＬＵＴＣに比べて表示レンジが広くなっている。また、ＬＵＴＡは、表示レンジの幅はＬＵＴＢと同等であるが、ＬＵＴＤに比べて表示レンジが信号値が低い側にシフト（オフセット）している。ＬＵＴＢは、表示レンジの幅はＬＵＴＣと同等であるが、ＬＵＴＣに比べて表示レンジが信号値が低い側にシフトしている。
【００８３】
表示条件記憶部２７は、表示条件とデータ取得条件とを対応付けて記憶していてもよい。データ取得条件としては、例えば撮影部位、光音響画像の画像化の対象、レーザ波長、レーザ強度、及びプローブの機種、又はそれらのうちの２以上の組み合わせが考えられる。データ取得条件に合わせて、表示レンジや同一信号値に対する表示輝度が異なる表示条件を用いて画像生成を行うことで、データ取得条件に合わせた画像生成が可能となる。また、光音響画像の生成と反射超音波画像の生成とで異なる表示条件で画像生成を行うことで、それぞれに合わせた表示レンジや表示輝度で画像を生成することができる。生成された光音響画像と反射超音波画像とは、表示部１４（図１）に、重ねて、並べて、又は切り替えて表示される。
【００８４】
図１５は、表示条件記憶部２７に記憶される表示条件の例を示す。表示条件記憶部２７は、光音響画像と反射超音波画像の生成に用いられるＬＵＴの組み合わせを複数記憶する。図１５におけるプリセット１〜３は何れかのデータ取得条件又はそれらの組み合わせであってよい。ユーザは、入力部２６を用いてデータ取得条件を入力する。データ処理部２２は、データ処理部２２は、表示条件記憶部２７から入力されたデータ取得条件に対応する表示条件を読み出し、光音響画像及び反射超音波画像を生成する。
【００８５】
ユーザは、例えば入力部２６を用いてプリセット１を選択する。この場合、データ処理部２２は、反射超音波画像の生成では、ＬＵＴＤを用いて反射超音波信号から反射超音波画像を生成する。また、光音響画像の生成では、ＬＵＴＡを用いて光音響信号から光音響画像を生成する。光音響画像生成時に使用される表示条件と反射超音波画像生成時に使用される表示条件とは、個別に調整可能であることが好ましい。例えばルックアップテーブルを編集可能にしておき、信号値と画素値との関係を任意に変更できるとよい。あるいは、光音響画像生成時と反射超音波画像生成時とで使用するルックアップテーブルの組み合わせを変更できるとよい。
【００８６】
なお、上記では、光音響画像生成時に使用する表示条件と反射超音波画像生成時に使用する表示条件との双方をデータ取得条件と対応付けて記憶する例について説明したが、必ずしも、光音響画像生成時の表示条件と反射超音波画像生成時の表示条件との双方についてデータ取得条件と対応付けられている必要はない。光音響画像生成時の表示条件と反射超音波画像生成時の表示条件とのうちの何れか一方のみが、データ取得条件と対応付けられていてもよい。例えば、光音響画像生成時に使用する表示条件はデータ取得条件と対応させて記憶する。一方、反射超音波画像生成時に使用する表示条件については、データ取得条件と対応付けずに、１つのみを記憶することとしてもよい。
【００８７】
本実施形態では、光音響画像生成時と反射超音波画像生成時とで、使用する表示条件を使い分けることができる。光音響画像生成時と反射超音波画像生成時とで異なる表示条件を使用することで、光音響信号の増幅率と反射超音波信号の増幅率とを個別に制御するだけでは吸収しきれない光音響画像と反射超音波画像との表示濃度の差を抑制できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００８８】
ここで、光音響画像及び反射超音波画像は、その用途上、リアルタイム性が求められることが多い。光音響画像及び反射超音波画像の表示濃度を容易に変更可能とするために、プローブ１１に、光音響画像及び反射超音波画像の生成に使用される表示条件を変更するための変更手段を設ける構成を採用することもできる。
【００８９】
図１６は、変更手段を有するプローブを示す。この例では、プローブ１１は、変更手段を構成するスライド式のポテンショメータ３７及び３８を有する。ポテンショメータ３７は反射超音波画像に対応しており、ポテンショメータ３７は光音響画像に対応している。ポテンショメータ３７及び３８は、それぞれのつまみの位置を検出する。ポテンショメータ３７及び３８のつまみは、紙面左右方向に動かすことができる。紙面向って右側が表示濃度を下げる方向であり、左側が表示濃度を上げる方向であるとする。
【００９０】
表示条件の変更は、例えば、ルックアップテーブルで定義される信号値と表示濃度との関係を、信号値が高い方又は低い方にシフトする（オフセットをさせる）ことで行う。データ処理部２２は、つまみの位置に応じて、ルックアップテーブルで定義される信号値と表示濃度との関係を、信号値が高い方又は低い方にシフトした上で、画像生成を行う。ルックアップテーブルをオフセットさせるのに代えて、表示レンジを拡大することで、表示条件を変更してもよい。
【００９１】
例えば、データ処理部２２が、ＬＵＴＡを用いて光音響画像を生成し、ＬＵＴＤを用いて反射超音波画像を生成するものとする（図１５のプリセット１）。データ処理部２２は、ポテンショメータ３７のつまみが中央に位置するときは、ＬＵＴＤをそのまま用いて反射超音波画像を生成し、ポテンショメータ３８のつまみが中央に位置するときは、ＬＵＴＡをそのまま用いて光音響画像を生成する。ユーザが光音響画像に対応したポテンショメータ３８のつまみを紙面向って左側にずらすと、データ処理部２２は、つまみの中央からの変位量に応じた量だけ、ＬＵＴＡを信号値の低い側にシフトさせて光音響画像を生成する。このようにすることで、光音響画像は、つまみ変更前に比べて、低い信号値が高い表示濃度で表示されることになる。
【００９２】
上記では、ポテンショメータ３７及び３８のつまみの位置に応じて表示条件を変更することについて説明したが、これに代えて、又は加えて、光音響波検出時及び反射超音波検出時の増幅率を変更してもよい。すなわち、変更手段が、光音響波及び反射超音波の検出時の増幅率を変更するものであってもよい。その場合には、つまみの位置に応じて、増幅器４２の増幅率、又は増幅器３５（図１１）と増幅器４２の少なくとも一方の増幅率を、初期値から増減すればよい。その場合でも、光音響画像及び反射超音波画像の表示濃度を変更できる。
【００９３】
なお、第３実施形態では、光音響信号及び反射超音波信号をそれぞれに設定された増幅率で増幅した後に、それぞれに設定された表示条件を用いて光音響画像及び反射超音波画像を生成することを説明したが、これには限定されない。第３実施形態においては、必ずしも、光音響信号を増幅する際の増幅率と反射超音波信号を増幅する際の増幅率とを個別に制御する必要はなく、光音響波検出時と反射超音波検出時とで増幅率は一定であってもよい。この場合でも、信号値と表示濃度との関係が異なる表示条件を用いて画像生成を行うことで、検出器素子３４から出力された光音響信号と反射超音波信号とに差がある場合でも、生成される光音響画像と反射超音波画像の表示濃度の違いを抑えることができる。
【００９４】
また、図１６では、光音響画像（光音響波）と反射超音波画像（反射超音波）とのそれぞれに対応して２つの変更手段を設けることとしたがこれには限定されない。例えば、プローブ１１に、光音響画像と反射超音波画像の切替スイッチと、スライド式のポテンショメータ１つとを設け、何れか一方の画像の生成に用いる表示条件又は光音響信号と反射超音波信号のうちの一方の増幅率を変更してもよい。また、変更手段はスライド式のポテンショメータには限定されない。例えば、プローブ１１に＋の押しボタンと−の押しボタンとを設け、ボタンを押すたびに画像生成に用いられる表示条件又は光音響信号及び反射超音波信号の増幅率を変更してもよい。また、ダイヤルやホイール式の入力装置を変更手段としてもよく、ホイールの回転方向に応じて、画像生成に用いられる表示条件又は光音響信号及び反射超音波信号の増幅率を変更してもよい。
【００９５】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の音響波計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１０：音響波計測装置
１１：プローブ
１２：信号処理ユニット
１３：光源
１４：表示部
２１：信号処理制御部
２２：データ処理部
２３：送受信制御部
２４：表示制御部
２５：ゲイン設定情報記憶部
２６：入力部
２７：表示条件記憶部
３１：音響波検出器
３２：光出射部
３３：ケーブル
３４：検出器素子
３５：増幅器
３６：送受信切替回路
３７、３８：ポテンショメータ
４１：パルサー
４２：増幅器
４３：ＡＤ変換器
４４：送受信切替回路
４５：ＰＧＡ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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