(57)【要約】【課題】光音響イメージングにおいて、受信素子の配列間隔よりも細かい間隔で光音響信号を取得するための技術を提供する。【解決手段】光源から光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、プローブを第１の方向に移動させる移動手段と、光源および移動手段を制御する制御手段と、電気信号に基づいて被検体内部の画像データを生成する生成手段を有し、制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、プローブが受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに光が照射されるように制御を行う被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図１
2014195615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、
前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、
前記光源および前記移動手段を制御する制御手段と、
前記受信素子で変換された前記電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段で変換された前記デジタル信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記光源から光が照射されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記プローブを等速で移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記プローブは、
前記制御手段が、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍の距離を移動するごとに前記光源から光が照射されるような制御を行う場合は、少なくとも（ｎ×ｋ＋１）個、
前記制御手段が、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに前記光源から光が照射されるような制御を行う場合は、少なくとも（ｎ×ｋ−１）個、
の受信素子が前記第１の方向に配列されたものである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記プローブは、前記第１の方向と交差する第２の方向にも受信素子が配列されたものである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記被検体上の同じ位置で受信された前記音響波に由来する前記デジタル信号を加算平均し、当該加算平均された信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記光源と前記プローブを同期させて移動させる
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記生成手段が生成した画像データに基づく画像を表示する表示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
超音波送信器と、
前記超音波送信器から被検体に送信されたのち前記被検体から反射したエコー波を受信して電気信号に変換する複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、
前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、
前記超音波送信器および前記移動手段を制御する制御手段と、
前記受信素子で変換された前記電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段で変換された前記デジタル信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記超音波送信器から超音波が送信されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項９】
光源と、複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、前記光源および前記移動手段を制御する制御手段と、ＡＤ変換手段と、記憶手段と、生成手段と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記複数の受信素子が、前記光源からの光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する受信ステップと、
前記ＡＤ変換手段が、前記変換ステップで変換された前記電気信号をデジタル信号に変換するデジタル変換ステップと、
前記記憶手段が、前記デジタル変換ステップで変換された前記デジタル信号を記憶する記憶ステップと、
前記生成手段が、前記記憶ステップで記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成ステップと、
を有し、
前記受信ステップにおいて、前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記光源から光が照射されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光音響イメージング法は、パルスレーザなどの光を被検体に照射し、熱膨張によって発生する光音響波を検出して被検体内部の３次元構造を画像化する方法である。光の波長を変化させることによって、血液中のヘモグロビンやグルコースなど、その波長の光を特に吸収する物質の分布を画像化できる。そのため、腫瘍に特徴的な新生血管を非侵襲で検出できるので、乳がんの早期発見の手段として注目されている。
【０００３】
従来、光音響イメージング法の具体的な手順は、例えば特許文献１において次のように開示されている。
（手順１）音響波を電気信号に変換する受信素子が２次元配列されたプローブ（２次元プローブ）を被検体表面に配置し、被検体に単パルスの電磁エネルギーを照射する。
（手順２）電磁エネルギーの照射直後から、各受信素子の受信信号をサンプリングして記憶する。
【０００４】
（手順３）音響波が、被検体内の注目点から各受信素子の位置に達するまでの遅れ時間を計算し、遅れ時間に対応する受信信号を加算して注目点の画像データの強度とする。
（手順４）画像化する注目点ごとに手順３を繰り返す。
【０００５】
また、特許文献２は、光音響画像と通常の超音波エコー画像の双方を、共通の、受信素子が１次元配列されたプローブ（１次元プローブ）を用いて再構成する方法を開示している。この１次元プローブによって広い範囲の３次元画像を再構成するためには、プローブを、受信素子の配列方向とは直交する方向に機械的に移動させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５０７９５２号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
ここで、光音響イメージング法を用いた３次元再構成画像の品質を向上させるためには、細かい間隔で光音響波を受信し、その光音響波に基づく光音響信号を用いて３次元画像を再構成することが効果的であると知られている。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響イメージングにおいて、結果的に受信素子の配列間隔よりも細かい間隔で光音響波を取得するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
前記光源からの光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、
前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、
前記光源および前記移動手段を制御する制御手段と、
前記受信素子で変換された前記電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段で変換された前記デジタル信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記光源から光が照射されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１０】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
超音波送信器と、
前記超音波送信器から被検体に送信されたのち前記被検体から反射したエコー波を受信して電気信号に変換する複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、
前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、
前記超音波送信器および前記移動手段を制御する制御手段と、
前記受信素子で変換された前記電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段で変換された前記デジタル信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記超音波送信器から超音波が送信されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、複数の受信素子が第１の方向に配列されたプローブと、前記プローブを前記第１の方向に移動させる移動手段と、前記光源および前記移動手段を制御する制御手段と、ＡＤ変換手段と、記憶手段と、生成手段と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記複数の受信素子が、前記光源からの光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する第１の変換ステップと、
前記ＡＤ変換手段が、前記変換ステップで変換された前記電気信号をデジタル信号に変換する第２の変換ステップと、
前記記憶手段が、前記第２の変換ステップで変換された前記デジタル信号を記憶する記憶ステップと、
前記生成手段が、前記記憶ステップで記憶された前記デジタル信号に基づいて前記被検体内部の画像データを生成する生成ステップと、
を有し、
前記第１の変換ステップにおいて、前記制御手段は、ｎを１以上の整数、ｋを２以上の整数としたとき、前記プローブが前記受信素子の配列間隔の（ｎ＋１／ｋ）倍または（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに、前記光源から光が照射されるように制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光音響イメージングにおいて、結果的に受信素子の配列間隔よりも細かい間隔で光音響波を取得するための技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光音響イメージング装置の構成を示す図。
【図２】広い領域を機械走査する手順を示す図。
【図３】光音響信号取得時点の移動台位置の例を示す図。
【図４Ａ】光音響信号取得時点の移動台位置の例を示す別の図。
【図４Ｂ】光音響信号取得時点の移動台位置の例を示す別の図。
【図４Ｃ】光音響信号取得時点の移動台位置の例を示す別の図。
【図５】４倍密度で音響信号を入力する時の素子配列数Ｎと移動間隔を示す表。
【図６Ａ】種々の密度の音響信号を入力する時の移動間隔を示す図。
【図６Ｂ】種々の密度の音響信号を入力する時の移動間隔を示す別の図。
【図６Ｃ】種々の密度の音響信号を入力する時の移動間隔を示す別の図。
【図７】素子数１３で種々の密度の音響信号を入力する時の移動間隔を示す表。
【図８】同一位置の光音響信号を２回入力する場合の移動間隔を示す図。
【図９】プローブを円周にそって走査させる例を示す図。
【図１０】超音波を照射する装置の構成を示す図。
【図１１】移動間隔の計算手順を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１５】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射したときに、光音響効果により被検体内で発生し伝播した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する装置である。被検体情報取得装置は、被検体内を画像化する光音響イメージング装置として捉えることもできる。このとき取得される被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。組織を構成する物質とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などの血液成分、あるいは脂肪、コラーゲン、水分などである。
【００１６】
本発明はまた、被検体に超音波を送信し、被検体内での反射波（超音波エコー）を受信して画像データを生成する超音波装置にも適用できる。この場合の被検体情報は、音響インピーダンスの違いを示す。
【００１７】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。本発明の装置は、プローブ等の音響波検出器によって被検体内で発生又は反射して伝播した音響波を受信する。
以下の記載では、このような光音響波に由来する電気信号を、光音響信号とも呼ぶ。光音響信号は、プローブの受信素子により光音響波から変換されたアナログ信号や、アナログ信号に増幅やデジタル変換を施して得られたデジタル信号を含む概念である。光音響信号を取得すると言った場合、被検体に光を照射し、発生した光音響波をデジタル信号としてメモリ等に入力することを指す。
【００１８】
（画像品質向上の手法）
上述したように、光音響イメージングによる３次元再構成画像の品質を向上させる方法として、結果的に、２次元プローブにおける受信素子の配列間隔よりも細かい間隔で光音響信号を取得し、その光音響信号を用いて３次元画像を再構成することがある。以下に、
配列間隔ｄの１／４の間隔で信号取得する二つの方法を検討する。
【００１９】
第１の方法は、細かいピッチで光音響信号を取得する第１のステップと、プローブを大きく移動させる第２のステップとを交互に繰り返すことである。第１のステップでは、プローブをｄ／４ずつ細かく移動させながら、各位置で１回ずつ、すなわち合計で４回、光音響信号を取得する。第２のステップでは、プローブをプローブの幅だけ移動させる。
このようにすれば、プローブの幅より広い検査領域において、通常の４倍の密度で光音響信号を取得できる。しかし、この方法では、第１のステップと第２のステップとでプローブを移動する速度が大きく異なるため、移動速度が頻繁に切り替わる。従って、プローブの制御が困難であり、高速での信号取得は難しい。
【００２０】
第２の方法では、検査領域全体の機械走査を４回繰り返す。その際、各回の機械走査の間では、光音響信号の受信位置がｄ／４ずつずれるようにする。これは例えば、測定開始時のプローブの位置をｄ／４ずつずらすことで実現できる。それぞれの機械走査においては、プローブが当該プローブの幅だけ移動するごとに、光音響信号を１回取得する。
このようにすれば、プローブを等速移動しながら高速に信号取得できる。しかしこの場合、プローブの折り返しが必要になるなどの理由から、測定全体に要する時間は長くなってしまう。また、ｄ／４だけずれた隣接位置の光音響信号を取得するタイミングが大きく異なるので、生体などの時間的に変動する被検体に関しては、再構成画像の精度が劣化するという問題がある。
【００２１】
（本発明のプローブの構成と走査）
本発明では、等間隔に配列された受信素子を含むプローブを、被検体に対して素子の配列方向に連続移動させる。そしてプローブは、連続移動しながら光音響波を受信して光音響信号を取得する。この信号を元に被検体内部の３次元画像が生成される。
なお、前述の特許文献２においても、１次元プローブの連続移動を行っていると推察される。しかし、その移動方向は受信素子の配列方向と直交した方向である点が、本発明と異なる。
【００２２】
プローブが連続移動しながら光音響波を受信する場合、受信中にプローブの位置が移動してしまうという問題がある。しかし、光音響波の受信は、光照射後のたかだか５０〜１００μｓ程度という、極めて短時間に行われる。一方、高出力のパルスレーザの繰り返し周期は、通常１００ｍｓ程度の遅い周期に制限される。したがって、受信素子は遅い照射周期にあわせて低速で移動せざるを得ない。そのため、プローブが連続移動しながら光音響波取得する場合であっても、プローブが停止して光音響波取得する場合と、実効的にほとんど位置の差は生じない。
本発明のように、プローブが連続移動しながら光音響波を受信することによって、プローブの移動制御が容易となる上、位置決めのための時間を省略できるので、光音響信号を高速に取得できる。
【００２３】
＜実施例１＞
図１は、光音響イメージング装置の全体構成である。光音響イメージング装置は、保持板２ａおよび２ｂ、移動台３ａおよび３ｂ、パルスレーザ光源４、プローブ８、計算機１１、レーザ光源制御回路１３、移動台制御回路１４、ＡＤ変換回路１５、記憶回路１６、画像再構成回路１７、表示装置１８を含む。測定対象は、保持板２ａ、２ｂによって保持される被検体１である。被検体１の中には、ヘモグロビンのような光吸収体である、検出対象６が含まれている。移動台３ａ上にはパルスレーザ光源４が移動可能に設置される。なお、パルスレーザ光源４を移動させるのではなく、光学系により導かれた光が出射する出射部位を移動させるようにしても構わない。移動台３ｂ上にはプローブ８が移動可能に設置される。
【００２４】
パルスレーザ光源４から保持板２ａを介して被検体１に照射光５が照射されると、検出対象６が光エネルギーを吸収して膨張し、音響波７（光音響波）が発生する。音響波７の一部は保持板３ｂを介してプローブ８の受信素子によって受信され、電気信号（光音響信号）に変換される。検出対象６が被検体内部に複数個あれば、それぞれに起因する音響波が重畳されて、プローブ８により受信される。
【００２５】
プローブ８の各受信素子で受信された信号は、いったん記憶回路に記憶される。そして、記憶された受信信号を元に被検体内部の検出対象の分布が３次元画像として再構成される。再構成処理には様々な既知の方法（例えば整相加算法）を利用できる。
被検体がプローブの受信素子配列領域よりも大きい場合には、移動台３ａおよび３ｂによって、パルスレーザ光源４とプローブ８とを同期を取って移動させ、各位置で光音響信号を取得する。この場合、光音響信号の取得ごとに部分的な３次元画像を再構成しても良いし、光音響信号を記憶回路に蓄積しておき、測定対象の全域から光音響信号を取得したのち画像再構成しても良い。
【００２６】
計算機１１は装置全体の制御装置である。計算機１１は移動台制御回路１４に起動指令を出すと同時にレーザ光源制御回路１３を起動する。移動台制御回路１４とレーザ光源制御回路１３は、移動台３ａおよび３ｂが所定の位置に到達した時点でパルスレーザ光源４が発光するような制御を行う。プローブ８内部のそれぞれの受信素子は、検出対象６から発生した光音響波を受信し、光音響信号９に変換する。光音響信号９はＡＤ変換回路１５でデジタル変換された後、記憶回路１６に記憶される。計算機１１は、本発明の制御手段に相当する。移動台制御回路１４は、移動台３ａ及び３ｂを制御するものであり、これらを含めて本発明の移動手段に相当する。ＡＤ変換回路１５は、本発明のＡＤ変換手段に相当する。記憶回路１６は、本発明の記憶手段に相当する。
【００２７】
記憶回路１６に記憶された受信信号は、適切な時点ごとに画像再構成回路１７で読みとられ、３次元画像へと再構成処理される。計算機１１は画像再構成回路１７で再構成された３次元画像データを読み取り、装置の操作者に見やすい形に変形し、画像表示装置１８に表示する。画像再構成回路１７の再構成処理は、図のように専用の電子回路で実行しても良いし、通常の計算機のソフトウェア処理、あるいは計算機１１のソフトウェア処理で実施しても良い。画像再構成回路１７は、本発明の生成手段に相当する。画像表示装置１８は、本発明の表示手段に相当する。
後述するように、本発明の特徴は光音響信号入力時点の移動台位置と、移動距離の設定にある。これらの設定により、受信素子間隔よりも細かい間隔で、光音響信号を高速に取得できる。
【００２８】
図２は、プローブ８の受信素子列のサイズより広い検査領域を機械走査する具体的な手順を示す。図中、検査領域１０１は複数のストライプ領域１０２に分割されている。プローブ８は、それぞれのストライプ領域１０２ごとに連続移動しながら、光音響信号を取得する。これにより、広い検査領域の３次元画像を生成できる。なお、各ストライプ領域１０２は、Ｙ方向にオーバーラップしていても良い。また、同じストライプ領域１０２を複数回走査し、加算平均等により各回の再構成画像を平均化することで、ＳＮ比を向上させられる。
【００２９】
図３は、本発明における光音響波取得時点の移動台位置の設定例を具体的に示す。本図では、レーザ発光時点（Ｔ＝１，２，３，…）ごとの、被検体１に対するプローブ８およびレーザ光源４の位置が示されている。この例でのプローブ８は、５個の受信素子を含んでおり、各素子は距離ｄずつ等間隔に配列されている。
プローブ８は、レーザ発光ごとに距離（１＋１／４）×ｄだけ移動する。パルスレーザ
の発光周期が一定であれば、移動台の移動速度を一定にできる。このとき、図中に示した有効入力範囲では、配列間隔ｄの１／４の間隔で、いずれかの受信素子が光音響波を受信できる。言い換えると、プローブを等速で連続移動させているにもかかわらず、結果的に受信素子の配列間隔以下の細かい間隔で光音響信号を取得できる。さらに、等速での移動であれば制御が容易であり、かつ機械的な振動誤差も少なくなるため、ＳＮ比の良い光音響信号が取得できる。
【００３０】
図４Ａ〜図４Ｃは、図３とは受信素子数が異なるプローブを用いて、通常の４倍の密度の光音響信号を取得する方法を示す。図４Ａでは３素子のプローブを用いる。この場合、レーザ発光ごとに移動する距離を（１−１／４）×ｄにすることにより、等速の連続移動で通常の４倍の密度の光音響信号を取得できる。図４Ｂでは７素子のプローブを用いる。この場合、レーザ発光ごとに移動する距離を（２−１／４）×ｄとする。図４Ｃでは９素子のプローブを用いる。この場合、レーザ発光ごとに移動する距離を（２＋１／４）×ｄとする。これらの場合でも、上述の場合と同様に、等速で連続移動するプローブを用いて密度の濃い信号取得が実現できる。
【００３１】
本発明によれば、種々の素子数のプローブを用いて、種々の密度の光音響信号を、一定速度の連続移動で取得できる。図５は、配列素子数Ｎのプローブを用いて通常の４倍密度で光音響信号を取得する時の、素子配列間隔ｄを単位とする最適移動間隔と、発光周期あたりの移動距離を具体的に示したものである。なお、光音響信号の取得密度が通常の４倍以外の場合でも、同様の考え方で制御速度と間隔を設計できる。
【００３２】
＜実施例２＞
図６Ａ〜図６Ｃは、受信素子数が７個のプローブを用いて、種々の密度の光音響信号を取得する方法を示す。図６Ａではレーザ発光ごとの移動間隔を（２−１／４）×ｄとする。この場合、通常の４倍密度の光音響信号を取得できる。図６Ｂでは移動間隔を（２＋１／３）×ｄとすることで、通常の３倍密度の光音響信号を取得できる。図６Ｃでは移動間隔を（３＋１／２）×ｄとすることで、通常の２倍密度の光音響信号を取得できる。
このように、移動間隔を、１以上の整数ｎと２以上の整数ｋを用いて（ｎ±１／ｋ）×ｄと表すと、それぞれ一定速度の連続移動方式で、距離ｄ／ｋの細かい間隔での光音響信号取得が可能になる。整数ｋは希望する取得密度に応じて定められ、分割数として捉えることもできる。
【００３３】
＜実施例３＞
図７は、素子数Ｎ＝１３の時の、分割数ｋと最適移動間隔、発光周期あたりの移動距離を具体的に示したものである。分割数ｋが大きければ発光周期あたりの移動距離は低下するが、一定速度で連続移動しながらｋ倍の密度の光音響信号を取得できる。
本発明を実施するためには、受信素子の配列数Ｎと、分割数パラメータｋから、図５や図７に示した最適移動間隔（ｎ±１／ｋ）を具体的に計算できることが重要である。最適移動間隔（ｎ±１／ｋ）は例えば、図１１に示したような手順により計算することができる。図１１において、関数Ｆｌｏｏｒ［ｘ］は、ｘを超えない最大整数を求める関数である。
【００３４】
レーザ発光周期をΔＴ、プローブの素子配列間隔をｄとすると、本発明に関わるプローブの移動速度Ｖは、以下の式（１）で表すことができる。
Ｖ＝（最適移動間隔）×ｄ／（ΔＴ）      …（１）
従って、配列素子数Ｎのプローブ８を用いてｋ倍の密度の光超音波信号を入力するためには、移動台の移動速度を式（１）の速度Ｖに設定すれば良いことが分かる。
逆に、分割数ｋとレーザ発光ごとの移動間隔（ｎ±１／ｋ）とから必要な配列素子数Ｎを計算することもできる。素子数Ｎの具体的な計算式は、式（２）で表される。
Ｎ＝ｋ×（ｎ±１／ｋ）      …（２）
従って、希望移動速度Ｖと分割数ｋとから式（１）に基づいて移動間隔を計算すれば、その移動間隔を元に式（２）から最小限必要な受信素子配列数Ｎを容易に求められる。すなわち、式（２）で計算されたＮ以上の受信素子を配列したプローブであれば、希望移動速度Ｖと分割数ｋを実現するように光音響信号を取得可能である。
【００３５】
このことは、次のように言い換えることができる。有効入力範囲を設定するには、プローブの移動距離に応じて、第１の方向において所定以上の数の受信素子が必要となる。プローブが配列間隔ｄの（ｎ＋１／ｋ）倍の距離を移動するごとに光源から光が照射されるような制御がなされる場合、少なくとも（ｎ×ｋ＋１）個の素子が必要である。また、プローブが配列間隔ｄの（ｎ−１／ｋ）倍の距離を移動するごとに光源から光が照射されるような制御がなされる場合、少なくとも（ｎ×ｋ−１）個の受信素子が必要である。これにより、細かい間隔での光音響信号を抜けがないように取得できる。
【００３６】
＜実施例４＞
図８は、受信素子数Ｎ＝１０とした場合の信号取得を示す。これは、図３のプローブの２倍の素子数である。このようにすれば、図の有効入力範囲内では、被検体上の同じ位置で発生した光音響波に由来する光音響信号が二つずつ入力されるので、加算平均によりＳＮ比を向上させられる。同様に受信素子の数をＭ倍にすれば、同じ位置でＭ個の信号取得が可能となるので、ＳＮ比のさらなる向上が可能となる。
【００３７】
＜実施例５＞
以上の説明では、プローブを、受信素子の配列方向に直線的に機械走査していた。図９は、プローブを円周に沿って機械走査する場合を示す。図９（ａ）は、円筒状の被検体９０１の外側に沿って走査する様子を示す。この場合、円筒状被検体を輪切りにするような断層像が生成できる。図９（ｂ）は、被検体９０２の表面を円形に走査する様子を示す。この場合、紙面の奥行き方向に向かって円筒状の断層像が生成できる。
【００３８】
＜変形例＞
以上の実施例では、説明を簡単にするため、受信素子を第１の方向に配列した１次元プローブを示した。しかし本発明は、受信素子を２次元的に配列した２次元プローブにも適用できる。この場合、第１の方向に交差する第２の方向（典型的には直交）にも素子が配列される。２次元プローブは、１次元プローブが複数個並列に動作していると考えられる。かかる２次元プローブを用いることで、被検体上の広い領域を高速に走査できる。
更に、２次元プローブを、第２の配列方向に対しても第１の方向と同様に、受信素子配列間隔の（ｎ±１／ｋ）倍ずつ移動させるようにしても良い。このような制御により、第２の方向においても、受信素子配列間隔の１／ｋの間隔で光音響信号を取得できるようになる。
また、スパース型プローブのように、素子が隣接せず間隔がある場合でも、素子間隔をｄとして本発明を適用することに支障はない。
また、光源としては、上述のパルスレーザ装置に限らず、マイクロ波やＬＥＤ光などを含む電磁波の発生装置を用いてもよい。
【００３９】
＜実施例６＞
上記各実施例では、プローブは光音響波を受信するものとして構成されていた。しかし、被検体に送信されたのち被検体内で反射した超音波（エコー波）を音源とすることもできる。超音波音源の場合であっても、超音波音源が被検体に固定されていれば、プローブの移動にかかわらず検出対象６からは常に同一のエコー波が発生するので、光音響波の場合と同様に本発明を適用することができる。この場合の超音波音源は単一であっても良いし、同期して動作する複数の音源から構成されていても良い。
また、超音波音源は、プローブの移動方向に平行な平面波を発生するものであれば、移動するプローブに固定されていても良い。この場合でも、プローブの移動にかかわらず、同一地点の受信素子が受信する音響波はほぼ同一となるので、本発明を適用できる。
【００４０】
図１０は、本実施例の超音波イメージング装置の構成を示す。図中、符号２０１は、被検体に対して固定した位置から超音波パルスを発生する超音波送信器である。符号２０２は、超音波送信器２０１を駆動する超音波信号発生回路であり、超音波パルスを超音波送信器０１から被検体に照射させる。
このように、超音波送信器２０１が被検体位置に対して固定した位置であれば、被検体１の内部の検出対象６からは常時同じエコー波が発生するので、本発明を適用でき、上述した効果が得られる。
【符号の説明】
【００４１】
３ａ、３ｂ：移動台，４：パルスレーザ光源，５：照射光，７：光音響波，８：プローブ，９：受信電気信号，１１：計算機，１３：レーザ光源制御回路，１４：移動台制御回路，１５：ＡＤ変換回路，１６：記憶回路，１７：画像再構成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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