(57)【要約】【課題】ファブリーペロー型探触子において、共振波長の素子面内ばらつきを補正し、音圧分布を一括で正確に測定する技術を提供する。【解決手段】測定光を照射する複数の素子を含むアレイ光源と、アレイ光源から照射される測定光の波長を、１または複数の前記素子ごとに制御する制御部と、測定光が入射する第１のミラーと、被検体からの音響波が入射する第２のミラーとを含むファブリーペロー型干渉計と、第１のミラーにより測定光が反射した反射光の光量を測定する光センサと、音響波の第２のミラーへの入射によって第１のミラーと第２のミラーの間の距離であるキャビティー長が変化することで起きる、反射光の光量の変化に基づいて、音響波の強度を取得する処理部を有する音響波取得装置を用いる。【選択図】図１
2014161484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を照射する複数の素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源から照射される測定光の波長を、１または複数の前記素子ごとに制御する制御部と、
前記測定光が入射する第１のミラーと、被検体からの音響波が入射する第２のミラーとを含むファブリーペロー型干渉計と、
前記第１のミラーにより前記測定光が反射した反射光の光量を測定する光センサと、
前記音響波の前記第２のミラーへの入射によって前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の距離であるキャビティー長が変化することで起きる、前記反射光の光量の変化に基づいて、前記音響波の強度を取得する処理部と、
を有することを特徴とする音響波取得装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記キャビティー長に応じて、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響波取得装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記キャビティー長に基づく前記測定光の共振波長に応じて、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の音響波取得装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ファブリーペロー型干渉計の各位置において、前記音響波を検出する感度が一定となるように、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の音響波取得装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ファブリーペロー型干渉計が作製されたときに生じる、位置ごとの前記キャビティー長のばらつきを補正するように、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響波取得装置。
【請求項６】
前記アレイ光源は、面発光レーザアレイである
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記アレイ光源に供給する電流を制御することにより、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の音響波取得装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記アレイ光源の素子の温度を制御することにより、前記アレイ光源の素子から照射される測定光の波長を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の音響波取得装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記アレイ光源の光量を用いて、前記音響波の強度を規格化する
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項１０】
前記被検体に励起光を照射する励起光源をさらに有し、
前記被検体からの音響波とは、前記励起光による光音響効果で発生したものである
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項１１】
前記測定光のビーム径を変化させるビーム光学系と、
前記ビーム光学系によるビーム径の変化を制御するビーム制御部と、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の音響波取得装置。
【請求項１２】
前記ビーム制御部は、前記測定光が前記第１のミラーに入射するときのビーム径を変化させるとともに、前記第１のミラーで反射して前記光センサに入射するときのビーム径を元に戻すように、前記ビーム光学系を制御する
ことを特徴とする請求項１１に記載の音響波取得装置。
【請求項１３】
前記被検体に音響波を送信するトランスデューサーをさらに有し、
前記被検体からの音響波とは、前記トランスデューサーから送信された音響波が反射したものである
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記音響波の強度に基づいて、前記被検体内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１３のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項１５】
前記画像データを表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の音響波取得装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記アレイ光源の各素子が波長掃引をしながら前記測定光を照射するような制御を行うことが可能であり、
前記処理部は、波長掃引しながら照射された前記測定光に関する、前記光センサによる測定の結果に基づいて、前記画像データを生成するために前記測定光を照射する際の波長を決定する
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の音響波取得装置。
【請求項１７】
測定光を照射する複数の素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源から照射される測定光の波長を、１または複数の前記素子ごとに制御する制御部と、
前記測定光が入射する第１のミラーと、被検体からの音響波が入射する第２のミラーとを含むファブリーペロー型干渉計と、
前記第１のミラーにより前記測定光が反射した反射光の光量を測定する光センサと、
前記音響波の前記第２のミラーへの入射によって前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の距離であるキャビティー長が変化することで起きる、前記反射光の光量の変化に基づいて、前記音響波の強度を取得する処理部と、
を備える音響波取得装置の制御方法であって、
前記アレイ光源が、前記制御部の制御により前記測定光を照射するステップと、
前記光センサが、前記ファブリーペロー型干渉計からの前記反射光を測定するステップと、
前記処理部が、前記音響波の強度を取得するステップと、
を有することを特徴とする音響波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、音響波取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エックス線、超音波、ＭＲＩ（核磁気共鳴法）を用いたイメージング装置が医療分野で使われている。一方、光イメージング装置の研究も医療分野で進められている。光イメージング装置は、被検体内に伝播させた光を検知することで、被検体内の情報を得る光イメージング技術を利用する。このような光イメージング技術の一つに、光音響イメージング技術がある。
【０００３】
光音響イメージングとは、光を照射された被検体内で発生した音響波（光音響波とも呼ぶ）を複数の個所で検出し、得られた信号を解析することで、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布を得ることができる。光音響イメージングにおいて従来、音響波の検出器として、圧電現象を用いたトランスデューサーや容量の変化を用いたトランスデューサーが挙げられている。そして近年、光の共振を用いた検出器が開発されている（非特許文献１）。
【０００４】
平行な２枚の反射板の間で光を共振させる構造をファブリーペロー型干渉計という。ファブリーペロー型干渉計を利用した音響波検出器はファブリーペロー型探触子と呼ばれる。ファブリーペロー型探触子は、二枚のミラーが高分子膜を挟んだ構造を持ち、弾性波の入射を受けると、二枚のミラー間の距離（以降キャビティー長と呼ぶ）が変化する。この際に生じる反射率の変化を検出することで、弾性波を検出できる。反射率の検出のために、ファブリーペロー型探触子には測定光が照射されている。この照射エリアが、音響波を検出可能な受信領域（圧電型探触子の１素子サイズに相当）となる。ファブリーペロー型探触子は広帯域であり、さらに受信領域を小さくした際の感度の低下を抑えることが出来るため、高分解能なイメージングが可能となる。
【０００５】
ところで、イメージング装置を実用化するにあたって、短時間にイメージングを行うことが重要である。特に医療現場などにおいて被検体が生体である場合、イメージングを短時間に行い被検者の負担を軽減することが要求される。イメージングを短時間に行うためには、短時間でのデータ取得を行う必要がある。しかし、単素子の探触子だと、測定対象領域が広い場合、被検体上を二次元的にスキャンする必要があり、データ取得時間が長期化する。
そこで、ファブリーペロー型干渉計において、弾性波の二次元分布を一括に取得して測定時間を短縮するために、二次元アレイ型センサとしてＣＣＤカメラを用いた例がある（非特許文献２）。
【０００６】
ここで、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）と呼ばれる半導体レーザについて説明する。通常の端面発光型の半導体レーザは、その基板の端面から光を出射するのに対して、ＶＣＳＥＬは、基板に垂直方向に光を出射する（特許文献１）。そして、その構造および加工プロセスの進展により活性層の体積を小さくできるようになったため、低閾値で動作し、低消費電力という特長がある。また、内部温度上昇の時定数が小さく、応答が速いという特長もある。また、このような半導体レーザを、基板上に２次元に複数配置する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１３５８７２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】E. Zang, J. Laufer, and P. Beard, “Backward-mode multiwavelength photoacoustic scanner using a planer Fabry-Perot polymer film ultrasound sensor for high-resolution three-dimensional imaging of biological tissue”, Applied Optics, 47, 4. (2008)
【０００９】
【非特許文献２】M. Lamont, P. Beard,”2D imaging of ultrasound fields using CCD array to map output of Fabry-Perot polymer film sensor”, Electronics Letters, 42, 3, (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ファブリーペロー型探触子を作製する際、二枚のミラー間に位置する高分子膜の成膜時に膜厚にばらつきが出来てしまう場合がある。その結果、二枚のミラー間の距離（キャビティー長）にばらつきが出る。測定光の共振波長はキャビティー長に応じて異なるため、キャビティー長にばらつきのあるファブリーペロー型探触子に対して単一波長の測定光を適用すると、ミラー上の位置によって検出感度が変化してしまう。よって、キャビティー長にばらつきがある場合、音響波の検出感度を一定に保つためには、照射位置ごとに測定光の波長を適切な値に設定する必要がある。
【００１１】
非特許文献２では、ファブリーペロー型探触子全体に、ある１波長のＤＢＲレーザを照射している。したがって、もしキャビティー長にばらつきがあると、上述したように、探触子上の位置によって音響波に対する感度が異なってしまう。すなわち、音響波に対して感度が劣る位置や、感度が全くない箇所が生じ、正確な音圧分布を測定できなくなる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファブリーペロー型探触子において、共振波長の素子面内ばらつきを補正し、音圧分布を一括で正確に測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
測定光を照射する複数の素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源から照射される測定光の波長を、１または複数の前記素子ごとに制御する制御部と、
前記測定光が入射する第１のミラーと、被検体からの音響波が入射する第２のミラーとを含むファブリーペロー型干渉計と、
前記第１のミラーにより前記測定光が反射した反射光の光量を測定する光センサと、
前記音響波の前記第２のミラーへの入射によって前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の距離であるキャビティー長が変化することで起きる、前記反射光の光量の変化に基づいて、前記音響波の強度を取得する処理部と、
を有することを特徴とする音響波取得装置である。
【００１４】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
測定光を照射する複数の素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源から照射される測定光の波長を、１または複数の前記素子ごとに制御する制御部と、
前記測定光が入射する第１のミラーと、被検体からの音響波が入射する第２のミラーとを含むファブリーペロー型干渉計と、
前記第１のミラーにより前記測定光が反射した反射光の光量を測定する光センサと、
前記音響波の前記第２のミラーへの入射によって前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の距離であるキャビティー長が変化することで起きる、前記反射光の光量の変化に基づいて、前記音響波の強度を取得する処理部と、
を備える音響波取得装置の制御方法であって、
前記アレイ光源が、前記制御部の制御により前記測定光を照射するステップと、
前記光センサが、前記ファブリーペロー型干渉計からの前記反射光を測定するステップと、
前記処理部が、前記音響波の強度を取得するステップと、
を有することを特徴とする音響波取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ファブリーペロー型探触子において、共振波長の素子面内ばらつきを補正し、音圧分布を一括で正確に測定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る被検体情報取得装置の構成の一例を示す図。
【図２】ファブリーペロー型干渉計の構成の一例を示す図。
【図３】ファブリーペロー型探触子の構造の一例を示す図。
【図４】実施形態２に係る被検体情報取得装置の構成の一例を示す図。
【図５】実施形態３に係る被検体情報取得装置の構成の一例を示す図。
【図６】ズーム光学系の構成の一例を示す図。
【図７】ファブリーペロー型干渉計の反射率の変化を示すグラフ。
【図８】被検体情報取得装置が行う処理の一例を示すフローチャート。
【図９】ＶＣＳＥＬアレイの構成の一例を示す図。
【図１０】各ＶＣＳＥＬの構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、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。
【００１８】
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置を含む。また、被検体に光（電磁波）を照射すること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光音響効果を利用した装置を含む。被検体情報取得装置は、被検体内を画像化するイメージング装置として捉えることもできる。
【００１９】
前者の超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。後者の光音響効果を利用した装置の場合、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。
【００２０】
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、探触子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。本発明の被検体情報取得装置において、これらの音響波を検出する部分を、音響波取得装置と呼ぶ場合がある。
【００２１】
［実施形態１］
本発明の実施形態１について説明する。以下の記載において、測定光とは、ファブリーペロー型干渉計に入射する入射光、およびファブリーペロー型干渉計で反射しアレイ型光センサに導かれる反射光を含む概念である。測定光は、光音響効果に基づく音響波を発生させるために被検体に照射される励起光とは区別される。
【００２２】
図１に、本実施形態における装置構成例を示す。
被検体情報取得装置は、励起光源１０１を備える。励起光源１０１は、被検体１０２に励起光１０３を照射する。その結果、被検体の内部もしくは表面における光吸収体が光のエネルギーの一部を吸収して、光音響波１０４が発生する。被検体内部の光吸収体としては腫瘍、血管などが挙げられる。
【００２３】
本実施形態の音響波取得装置１１３は、光音響波１０４を検出するためのファブリーペロー型探触子１０５を備える。ファブリーペロー型探触子１０５は、測定光源であるアレイ光源１０６から測定光１０７を照射されることによって、光音響波１０４の音圧を検出することができる。音響波取得装置１１３はまた、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の波長を１素子または複数素子ごとに制御する制御部１０８を備える。音響波取得装置１１３はまた、ファブリーペロー型探触子１０５に入射した測定光１０７の反射光量を測定し、電気信号に変換するための光センサ１０９を備える。ハーフミラー１１４は測定光を導き、分岐させる。
【００２４】
上記音響波取得装置１１３に、さらに処理部１１０と表示部１１１を追加することによって被検体情報取得装置が構成される。処理部１１０は光センサ１０９で得られた電気信号に対し解析等の信号処理を施し、表示部１１１は処理部で得られた光学特性値分布等の被検体情報を表示する。
【００２５】
アレイ光源１０６としては、１素子または複数素子ごとに波長を制御可能な、波長可変レーザが好適である。また、音響波がファブリーペロー型探触子１０５に入射した際の反射率変化を大きくするために、アレイ光源１０６はシングルモードで動作することが望ましい。
また、アレイ光源１０６は少なくとも、ファブリーペロー型探触子１０５のＦＳＲ（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｏｌ  Ｒａｎｇｅ）以上の波長範囲を波長変化出来ることが望ましい。ＦＳＲとは隣り合う、共振波長間の波長間隔のことである。
また、アレイ光源１０６は短時間に波長を制御できることが好ましい。実用性を考慮すると、例えば１秒以内に波長を変化し安定できることが好ましい。アレイ光源１０６としては、一次元アレイレーザーもしくは二次元アレイレーザーを利用できる。例えば、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）が好適に利用できる。
【００２６】
図９にＶＣＳＥＬを用いたアレイ光源の構成を示す。アレイ光源１０６は、ＧａＡｓ半導体基板９０２上に、縦４素子、横４素子の計１６素子のＶＣＳＥＬ９０３が配列されている。そして、各ＶＣＳＥＬへ電流を供給するための配線（図示せず）がＧａＡｓ半導体基板９０２上に形成されている。
【００２７】
図１０を用いて、各ＶＣＳＥＬ９０３の構成について説明する。ＶＣＳＥＬ９０３はＧ
ａＡｓ半導体基板９０２上に形成された下部多層膜反射鏡１００５、活性層１００６、上部多層膜反射鏡１００７、及び裏面電極（不図示）、リング電極１００９で構成されている。アレイ光源１０６内の各ＶＣＳＥＬ９０３のリング電極１００９は電気的に独立しており、それぞれ１対１で駆動回路と接続されている。そのため、各ＶＣＳＥＬへの供給電流は独立に制御でき、それぞれ最適な駆動電流値で駆動することができる。
【００２８】
多層膜反射鏡１００５と１００７は、Ａｌ０．１６ＧａＡｓ１０１０とＡｌ０．９ＧａＡｓ１０１１の２種類の半導体が交互に積層され構成されている。それぞれの膜厚はＡｌ０．１６ＧａＡｓ１１１０が６０ｎｍ、Ａｌ０．９ＧａＡｓ１１１１は６９ｎｍである。下部多層膜反射鏡１００５はこれら２種類の半導体膜を１ペアとして、４０ペア積層されている。また、上部多層膜反射鏡１００７は、これらが２５ペア積層されている。活性層１００６はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸で構成されており、波長８５０ｎｍ帯で光に対して誘導増幅を起こす。
このように活性層１００６の上下に反射鏡１００５及び１００７が配置された構成であるためこの２つの反射鏡の間で光が往復し、その光が活性層１００６で増幅されることでレーザ発振する。
【００２９】
上述のように、本音響波取得装置には、シングルモードで動作するレーザ光源が好ましい。ＶＣＳＥＬをシングルモードで動作させることは、横モード制御機構を上記ＶＣＳＥＬ構造に導入することにより実現できる。横モード制御機構の例としては、特許文献１にも記載されている酸化狭窄構造において、非酸化径を所定の大きさよりも小さくすることがある。本実施形態のＶＣＳＥＬでは、上記所定の大きさは３．５μｍである。またそれとは別に、ＶＣＳＥＬ最上層に横モード制御のための表面構造や、特許文献１のような長共振器構造を用いて横モード制御機構を行ってもよい。
【００３０】
下部多層膜反射鏡１００５から上部多層膜反射鏡１００７までの構造は、ＧａＡｓ基板１００２上の面内に均一に結晶成長した半導体薄膜を使用して作成される。そのため、半導体薄膜を加工するプロセス時に、面内方向の加工パターンを変えることで、複数のＶＣＳＥＬ９０３を１回のプロセスで同時に作成することができる。つまり、２次元ＶＣＳＥＬアレイを容易に作成できる。
【００３１】
このような同一基板から一括で製作されたＶＣＳＥＬアレイを上記イメージング装置のアレイ光源として用いると以下の特長がある。
１つめの特長は、各ＶＣＳＥＬから出射されるビームの出射方向の均一性が良いことである。面発光レーザ以外の端面発光レーザやその他の光源をアレイ状に配置する場合、配置する基板の面精度、固定するための接着剤の厚み、そして、配置する装置の実装精度などにより、出射方向がばらつく。一方、一括製作されたＶＣＳＥＬアレイの場合、結晶成長に用いる半導体基板の面精度のみでＶＣＳＥＬの光出射面の傾きおよびビーム出射方向が決まる。そして、現在の半導体基板の加工精度および結晶成長装置で実現できる薄膜は、上記実装で実現できる精度より１桁以上の大幅な高精度が容易に実現できている。そのため、ＶＣＳＥＬを用いることで、ビーム出射方向がそろったアレイ光源を作製できる。
【００３２】
２つめの特長は、製作コストが低いということである。複数の光源を１つの基板上に配置する場合、個々の光源ごとに工程が必要である。一方、ＶＣＳＥＬアレイの場合、基板上に一括して自動的にアレイを形成できるため、工数が少なくて済み、低コスト化が可能となる。特に、多数の光源を有するアレイが必要な場合、実装工程の有無は大きな差となる。
【００３３】
３つめの特長は、光源間の距離を狭められることである。独立した半導体チップやその他の光源を１００μｍ以下のピッチで２次元に現実的なコスト・歩留まりで配置すること
は不可能である。一方、ＶＣＳＥＬは１つの直径が３０μｍ以下であり、また半導体加工プロセスで用いられるフォトリソグラフィは１μｍ以下の精度を持っているため、１００μｍより小さいピッチでＶＣＳＥＬアレイを一括製作することが容易に実現できる。
【００３４】
さらに、ＶＣＳＥＬ単体での特長として、先述のように、活性層温度上昇の時定数が短いという特長がある。これは、電流による波長調整をより高速に行えることを意味する。また、出射されるビームは広がりの狭い円形ビームであるため、空間光学系が簡易化されるという特長もある。
これらの特長により、ＶＣＳＥＬアレイは本発明に好適に用いることができる。
【００３５】
図１における制御部１０８は、アレイ光源１０６への注入電流を１素子または複数素子ごとに制御することにより、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の波長を１素子または複数素子ごとに制御できる。この際、アレイ光源１０６から出射される各々の測定光１０７の波長は、ファブリーペロー型探触子１０５上の入射点の光の共振長（もしくはキャビティー長）に応じて制御される。具体的には、ファブリーペロー型探触子の各々の位置での感度が最大になる最適波長を用いることが好ましい。つまり、音響波がファブリーペロー型探触子１０５に入射した際の反射率変化が最大になる波長を用いることが好ましい。
【００３６】
このような最適波長に設定する手段として、制御部１０８により１素子または複数素子ごとに波長掃引し、反射率の波長依存性を測定する。そして波長変化に対して、得られた反射率変化が最大となる波長に各々の素子ごとに設定するという方法が考えられる。このとき、例えば、反射率の波長に対する微分の絶対値が最も大きな波長に設定する。
【００３７】
また、制御部１０８が、測定光１０７の波長を１素子または複数素子ごとに制御できるようにするために、例えば、アレイ光源１０６の素子温度を１素子または複数素子ごとに制御する方法がある。
【００３８】
図２は光の共振を用いた音響波検出器の略図である。
ファブリーペロー型探触子１０５は、厚みｄを持つ高分子膜２０４が第１のミラー２０１と第２のミラー２０２で挟まれた構造をとる。第１のミラー２０１は測定光が入射する側のミラーであり、第２のミラー２０２は音響波が入射する側のミラーである。測定光源は、第１のミラー２０１の側から入射光２０５を干渉計に照射する。
【００３９】
このとき、反射光２０６の光量Ｉｒは次の式（１）のようになる。
【数１】
2014161484.tif 000003
ここで、Ｉｉは入射光２０５の光量、Ｒは第１のミラー２０１と第２のミラー２０２の反射率、λ０は入射光２０５、および反射光２０６の波長、ｄはミラー間距離、ｎは高分子膜２０４の屈折率である。φは二枚のミラー間を往復する際の位相差に相当するものであり、式（２）で表される。
【００４０】
図７（ａ）に、反射率Ｉｒ／ＩｉをΦの関数としてグラフ化したものの一例を示す。周期的な反射光量Ｉｒの落ち込みが生じ、φ＝２ｍπ（ｍは自然数）となるときに反射率は最も低くなる。ファブリーペロー型探触子に音響波２０７が入射すと、ミラー間距離ｄが変化する。これによってφが変化した結果、反射率Ｉｒ／Ｉｉが変化する。反射光量Ｉｒの変化をフォトダイオード等で測定することにより、入射した音響波２０７を検出することができる。反射光量変化が大きいほど、入射した音響波２０７の強度は大きいということになる。
【００４１】
音響波２０７が入射した際に、反射光量Ｉｒが大きく変化するためには、φの変化に対する反射率Ｉｒ／Ｉｉの変化率を大きくする必要がある。図７では、φｍにおいて、グラフの傾きが一番急であり、変化率が大きいことが分かる。よって、ファブリーペロー型探触子では位相差をφｍに合わせてから測定することが好ましい。入射光の波長λ０を調整することで、位相差をφｍに合わせることができる。
【００４２】
図７（ｂ）に、反射率Ｉｒ／Ｉｉを波長λ０の関数としてグラフ化したものを示す。反射率Ｉｒ／Ｉｉの変化率が最も大きい波長をλｍ（不図示）とすると、測定波長をこの波長λｍに合わせることが位相差をφｍに合わせることに相当し、感度が最大になる。このように、ファブリーペロー型探触子では測定波長λ０を調整し、位相差をφｍに合わせてから測定することにより、高い受信感度が得られる。
【００４３】
なお、ファブリーペロー型探触子では、入射光２０５が当たっている位置のみの反射光量変化を測定しているため、入射光２０５のスポット領域が受信感度のある領域となる。ここで、レンズ等を用いて入射光２０５を絞ると、受信面積が小さくなる。これにより受信感度のあるスポットが小さくなるため、再構成した際の画像の分解能が向上する。また、ファブリーペロー型探触子は、ＰＺＴを用いた探触子と比較して、音響波の受信周波数帯域が広い。これらの理由により、ファブリーペロー型探触子を用いることで分解能の高い高精細な画像を得ることが可能となる。
【００４４】
図３に、ファブリーペロー型探触子の断面構造を説明する図を示す。第１のミラー３０１と第２のミラー３０２の材料としては誘電多層膜や金属膜を好適に使用できる。ミラーの間にはスペーサー膜３０３が存在する。スペーサー膜３０３としては、弾性波がファブリーペロー型探触子に入射した際のひずみが大きいものが好ましく、例えば有機高分子膜が用いられる。有機高分子膜の例として、パリレン、ＳＵ８、またはポリエチレンなどがある。ただし、音波を受信したときに変形する膜であれば、スペーサー膜３０３として、無機膜を用いても構わない。
【００４５】
しかし、有機高分子膜を成膜する際に、膜厚のばらつきが生じやすい。式（２）から分かるように、ミラー間距離ｄ（キャビティー長）にばらつきが存在する場合、探触子面内の音響波の受信感度を一定に保つためには、探触子面内において、測定光の波長λ０を、位置ごとにミラー間距離ｄに合わせて調整する必要がある。さらに受信感度を上げるためには、各々の位置における最適波長λｍに波長を合わせることが好ましい。言い換えると、作製された干渉計上では、キャビティー長が位置ごとに異なるため、測定光の共振波長も位置ごとに異なっている。そのため制御部は、各位置でのキャビティー長に対応するように、各素子からの測定光の波長を設定する必要がある。
【００４６】
ファブリーペロー型探触子全体は保護膜３０４で保護されている。保護膜３０４としてはパリレンなどの有機高分子膜やＳｉＯ２などの無機膜を薄膜形成した物が用いられる。第１のミラー３０１が成膜される基板３０５には、ガラスやアクリルを使用できる。その際、基板３０５内での光の干渉による影響を減らすために、基板３０５を楔形とすること
が好ましい。さらに、基板３０５表面における光の反射を避けるために、ＡＲコート処理３０６を施すことが好ましい。
【００４７】
アレイ型の光センサ１０９としては、二次元アレイ型または一次元アレイ型の光センサ（フォトダイオード）を用いることができる。光センサとしては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが好適である。ただし、ファブリーペロー型探触子１０５に光音響波１０４が入射した際の、測定光１０７の反射光量を測定し電気信号に変換できるものであれば、これ以外の光センサも使用できる。
【００４８】
図１では、測定光１０７をファブリーペロー型探触子１０５や光センサ１０９に導くための光学系としてハーフミラー１１４を用いている。ただし、ファブリーペロー型探触子１０５における反射光量を測定できるような構成であればよく、ハーフミラー１１４の代わりに偏光ミラーと波長板を用いる構成を採ることもできる。
また、測定光１０７を導く際に、コリメートもしくは集光するための光学系を用いることが好ましい。この際、レンズ等を組み合わせて用いることが出来る。
【００４９】
光音響波を発生させるために被検体１０２へ照射する励起光１０３は、被検体１０２を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長の光を用いる。励起光１０３としてはパルス光が好適である。パルス光の周期は数ピコ秒〜数百ナノ秒オーダーのものであり、被検体が生体の場合には数ナノ秒〜数十ナノ秒のパルス光が特に好ましい。
励起光１０３を発生する励起光源１０１としてはレーザが好ましい。ただしレーザの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプなども利用できる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。発振する波長の変換可能な色素レーザやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ
Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザ、またはチタンサファイヤレーザ、アレキサンドライトレーザなどを用いれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。
使用する光源の波長に関しては、生体内において吸収が少ない７００ｎｍから１１００ｎｍの領域が好ましい。しかし上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば２００ｎｍから１６００ｎｍの紫外から中赤外に至る波長領域、さらにはテラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
【００５０】
図１では、被検体に対して、ファブリーペロー型探触子１０５の影にならない方向から励起光１０３を照射している。しかし、励起光１０３としてファブリーペロー型探触子１０５のミラーを透過する波長を用いることにより、ファブリーペロー型探触子１０５側から励起光１０３を照射することも可能である。
【００５１】
被検体１０１から生じる光音響波１０２を効率的にファブリーペロー型探触子１０５で検出するために、被検体１０２とファブリーペロー型探触子１０５との間に音響結合媒体を使うことが望ましい。図１では音響結合媒体として水を用いて、水槽１１２中に配置された被検体１０２と探触子の間で音響マッチングを取っている。ただし音響結合媒体は水に限られない。例えば、被検体１０２とファブリーペロー型探触子１０５との間に、音響インピーダンスマッチングジェルを塗る構成などにしてもよい。
なお、人体の一部を被検体とする測定など、装置を医療用途に用いる際は、水槽１１２は使用しない。その場合、被検体つまり患部に音響結合媒体を塗り、その上にファブリーペロー型探触子１０５を接するように配置して測定を行う。この際、音響結合媒体としては、音響インピーダンスマッチングジェルなど、患部とファブリーペロー型探触子１０５とを音響的にマッチングさせるものを用いる。
【００５２】
ファブリーペロー型探触子１０５は光音響波１０４を測定光１０７の反射光の光量変化
として検出する。光センサ１０９はこの光量変化を電気信号に変換する。
【００５３】
処理部１１０は、光センサ１０９により得られた電気信号を、アレイ光源１０６から出射される測定光１０７のビームごとの光量もしくは光量変化量を用いて規格化することが好ましい。これにより、ファブリーペロー型探触子１０５の面内における受信感度のばらつきを抑えることが可能となる。
処理部１１０は、得られた電気信号の分布から光学特性値分布等の被検体情報を得るために画像再構成を行う。再構成アルゴリズムとしては、ユニバーサルバックプロジェクションや整相加算などを採用することができる。
【００５４】
処理部１１０としては、光音響波１０４の強度を表す電気信号の時間変化の分布と測定光の光量を記憶し、それを演算手段により光学特性値分布のデータに変換できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。
なお、励起光１０１として複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、生体内の光学係数を算出し、それらの値と生体組織を構成する物質（グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど）固有の波長依存性とを比較する。これによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化することも可能である。
【００５５】
また、被検体情報取得装置は、信号処理により得られた画像情報を表示する表示部１１１を備えることが望ましい。ただし、被検体情報取得装置が表示部を有さず、生成した画像データとして保存する構成や、外部の表示装置に出力する構成も採用可能である。
【００５６】
本実施形態の測定フローチャートを図８に示す。
ステップＳ８０１において、アレイ光源１０６から測定光１０７が照射される。続いて点線で囲まれた波長制御工程に移行する。
ステップＳ８０２において、制御部１０８が測定光１０７の波長を変化させる。ステップＳ８０３では、光センサ１０９が反射光強度を計測し、２Ｄデータとして取得する。そしてステップＳ８０４において、レーザ素子ごとの最適波長が決定される。このように決定された最適波長にて、測定光が照射される（ステップＳ８０５）。
上記の波長制御工程において、波長掃引および、最適波長の算出は自動で行うことが好ましい。ただし、手動での最適波長設定であっても構わない。
【００５７】
ステップＳ８０６において、励起光源１０１が励起光１０３としてパルス光を被検体に照射する。これにより被検体から光音響波が発生し、その一部がファブリーペロー型探触子１０５に入射する。その結果、ミラー間の距離が変化し測定光の反射率が変化する。
ステップＳ８０７において、光センサ１０９が反射光を計測することにより、光音響波の強度を取得する。ステップＳ８０８において、励起光源１０１が光照射を停止する。
ステップＳ８０９において、処理部１１０が、光センサにより得られた光音響波由来の電気信号に対して画像再構成を施し、被検体内の画像データを生成する。そしてステップＳ８１０において、表示部１１１が画像を表示する。
【００５８】
以上のような被検体情報取得装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子１０５を用いて、音圧分布を一括で正確に測定することが可能となる。そして、位置ごとのミラー間距離の違いによる素子感度の違いを補正できる。
【００５９】
［実施形態２］
図４に、本実施形態における装置構成例を示す。
本実施形態の被検体情報取得装置は、超音波エコー技術を用いて生体内の音響インピーダンス分布を画像化する。実施形態１と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施形態の被検体情報取得装置は、被検体４０１に弾性波４０２を送信するトランスデューサー４０３と、トランスデューサー４０３を駆動するためのパルサー４１３を備える。弾性波４０２は、被検体内４０１における腫瘍等の音響インピーダンスの異なる組織の界面において反射し、弾性波４０５となる。
【００６１】
本実施形態のその他の構成は、上記実施形態１と同様である。すなわち、ファブリーペロー型探触子４０４は、測定光源であるアレイ光源４０６から測定光４０７を照射され、超音波エコーである弾性波４０５の音圧を検出する。また、制御部４０８は、アレイ光源４０６から出射する測定光４０７の波長を１素子または複数素子ごとに制御する。光センサ４０９は、測定光４０７の反射光量を測定し、電気信号に変換する。処理部４１０は光センサ４０９で得られた電気信号に対し解析等の信号処理を施し、表示部４１１は処理部で得られた音響インピーダンス分布情報を表示する。
【００６２】
アレイ光源４０６に望ましい要件、例えば素子単位で制御可能であること、シングルモードでの動作、短時間での波長変更は、実施形態１と同様である。これらの要件から、アレイ光源４０６の材料としてＶＣＳＥＬアレイが好ましい。ＶＣＳＥＬアレイにおいて、測定光４０７の波長はファブリーペロー型探触子の各々の位置での感度が最大になる最適波長を用いることが好ましい。つまり、音響波がファブリーペロー型探触子４０４に入射した際の反射率変化が最大になる波長を用いることが好ましい。そのための手段は実施形態１と同様である。
【００６３】
本実施形態でも、アレイ型の光センサ４０９やハーフミラー４１２の材料、構造や機能は、それぞれ実施形態１の光センサ１０９やハーフミラー１１４と同様である。
被検体から反射した弾性波４０５を効率的にファブリーペロー型探触子４０４で検出するために、被検体４０１とファブリーペロー型探触子４０４との間に音響結合媒体を使用する。図４では、図１と同様に、水槽４１４中に配置された水を音響結合媒体としている。人体が被検体である場合は、音響インピーダンスマッチングジェルが用いられる。
【００６４】
その他、光センサ４０９による反射した弾性波４０５の検出処理に関しては実施形態１と同様である。
得られた電気信号の分布から音響インピーダンス分布を得るための処理部４１０による信号処理としては、整相加算などが考えられる。
また表示部４１１での画像表示についても、実施形態１と同様である。
【００６５】
以上のような被検体情報取得装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子４０４を用いて、音響インピーダンス分布画像を一括で正確に測定することが可能となる。その際に、位置ごとのミラー間距離の違いによる素子感度の違いを補正できる。
【００６６】
［実施形態３］
図５に、本実施形態における装置構成例を示す。
本実施形態の被検体情報取得装置は、分解能や撮像範囲を測定中に変化させられる。実施形態１と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施形態の被検体情報取得装置が実施形態１と異なる点は、音響波取得装置の部分に、ビーム光学系５０１、ビーム制御部５０２を備える点である。ビーム光学系５０１は、測定光のビーム径を変化させる。ビーム制御部５０２は、前記ビーム径の変化を制御する。
【００６８】
アレイ光源１０６から照射された測定光１０７は、ビーム光学系５０１を通るとビーム径が変化する。そして、ファブリーペロー型探触子１０５への入射光５０３となる。入射
光５０３は、ファブリーペロー型探触子で反射したのちに、再びビーム光学系５０１を通る。このとき反射光５０４のビーム径は、入射光５０３がビーム光学系５０１を通る前のサイズに戻る。その後反射光５０４がアレイ型光センサ１０９に入射することで、ファブリーペロー型探触子１０５上の反射強度分布を得ることが出来る。
【００６９】
測定光のビーム径を変化させるためのビーム光学系５０１として、ズームレンズ光学系を好適に利用できる。ズームレンズ光学系は例えば、凸レンズや凹レンズの組み合わせから構成される。そして、ビーム制御部５０２がレンズ間の距離などを制御することで、ビーム径を自由に変更できる。
なお、ビーム光学系５０１はテレセントリック光学系であることが望ましい。また、光センサ１０９はアレイ型光センサであることが望ましい。この際ファブリーペロー型探触子１０５上の位置と、アレイ型光センサ１０９上のピクセルを対応づけるためにも、ビーム光学系５０１は両側テレセントリック光学系であることが望ましい。
【００７０】
ビーム光学系５０１を用いて入射光５０３のビーム径を小さくした場合、ビーム光学系５０１を用いない場合と比べて、ファブリーペロー型探触子１０５上での入射光５０３の照射面積が縮小する。一方、反射光５０４がアレイ型光センサ１０９に入射する際のビーム径は、ビーム光学系５０１を通ることによりレーザ出射当初のサイズに戻っているので、変化はない。言い換えると、ビーム光学系５０１を用いることで、アレイ型光センサ１０９上の１ピクセル当たりの、ファブリーペロー型探触子１０５上の対応するスポット面積が小さくなる。これにより、得られる画像の分解能は高くなる。また、ファブリーペロー型探触子１０５に入射している入射光５０３のビーム径が小さいため、撮像領域は狭くなる。
【００７１】
逆に、ビーム光学系５０１を用いて入射光５０３のビーム径を大きくすると、分解能は低下するが、画像の撮像領域は広くなる。
このように、ビーム光学系５０１を用いて測定光５０３のビーム径を変えることで、分解能と撮像領域を変化させられる。測定者は所望の分解能や撮像範囲に応じて、ビーム制御部５０２を用いてビーム光学系を制御すれば良い。例えばズームレンズ光学系の場合は、ズーム制御が行われる。
【００７２】
また、処理部１１０が画像再構成を行う際に、入射光５０３のビーム径に応じて再構成領域とボクセルピッチを変化させることにより、適切なデータ処理が可能となり、画質を改善することが可能となる。すなわち、ビーム径が広い場合、分解能は低いが、撮像領域が広い。したがって再構成領域もビームのスポット領域に相当する広い範囲となるので、ボクセルピッチを大きく取ることができる。
【００７３】
図５では、ファブリーペロー型探触子１０５とハーフミラー１１４の間に光学系５０１を配置した。しかし、アレイ光源１０６とハーフミラー１１４の間に光学系５０１を配置することによって、分解能を変化させずに撮像範囲のみを変えることができる。
また、光センサ１０９とハーフミラー１１４の間に光学系５０１を配置することによって、撮像範囲を変化させずに分解能のみを変えることができる。
また本実施形態は、実施形態２のように超音波エコー技術を用いて生体内の音響インピーダンス分布を画像化する際にも使用できる。
【００７４】
以上のような被検体情報取得装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子１０５を用いて、撮像中に分解能やイメージング領域を変えながら画像を得ることが可能となる。その際、音圧分布を一括で正確に測定し、位置ごとの感度の違いを補正するという利点はそのまま享受できる。
【００７５】
＜実施例１＞
次に、本発明を実際の音響波取得に適用した実施例について説明する。本実施例の被検体情報取得装置は、実施形態１に記した構成からなる。
本実施例では、被検体としてイントラリピッド１％水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径３００μｍのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
【００７６】
ファブリーペロー型探触子の第１のミラーと第２のミラーには誘電多層膜を用いる。この誘電多層膜は８３０−８７０ｎｍの光において反射率が９５％以上となるように設計されている。また、ファブリーペロー型探触子の基板はＢＫ７を用い、基板の誘電多層膜が成膜されている面と逆側の面には、８３０−８７０ｎｍにおいて反射率が１％以下になるようにＡＲコート処理を施されている。ミラー間のスペーサー膜はパリレンＣを用い、膜厚は３０μｍである。さらに、探触子の保護膜としてもパリレンＣを用いている。
【００７７】
測定光を出射する測定光源は、波長可変光源である。この測定光源として、８５０ｎｍ近傍の範囲において波長可変な、ＶＣＳＥＬアレイを用いる。アレイ数は８×８の６４チャンネル、アレイピッチは２００μｍである。
ＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光は、ファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射される。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光（反射光）は、ハーフミラーにより、光センサである高速ＣＭＯＳカメラに入射し、測定される。
【００７８】
被検体画像生成のための光音響波を測定する前の事前準備として、入力電流を変えながらＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光の反射率を高速ＣＭＯＳカメラで測定しておく。そして、各々の素子に対して反射率の変化量が最も大きい入力電流に設定する。これらの処理は、図８の波長制御工程に相当する。
【００７９】
かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を開始する。なお、励起光源はチタンサファイヤレーザであり、出射するパルス光の繰り返し周波数は１０Ｈｚ、パルス幅は１０ｎｓ、波長は７９７ｎｍである。
その後、検出された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。その結果、光拡散媒体であるイントラリピッド１％寒天中のゴムワイヤーをイメージングすることが可能となる。これらの処理は、図８のＳ８０６〜Ｓ８１０に相当する。
【００８０】
このように、本実施例においては、実施形態１に示した構成を持つ装置によって、模擬的な試料についてファブリーペロー型探触子を用いた詳細な波長制御を伴う光音響波の計測が行われることが示された。
【００８１】
＜実施例２＞
本実施例の被検体情報取得装置は、実施形態２に記した構成からなる。すなわち本実施例では、図４に示したような、光音響波ではなくエコー超音波を測定する装置について説明する。
【００８２】
本実施例のファブリーペロー型探触子、光学系、光センサの構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施例では、被検体としてイントラリピッド１％水溶液を寒天により固め、その中に直径３００μｍのポリエチレンワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置する。
【００８３】
本実施例でも、実施例１と同様の、ＶＣＳＥＬアレイからなる測定光源を用いる。
ＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光はファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射される。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光（反射光）は、ハーフミラーにより、光センサである高速ＣＣＤカメラに入射し、測定される。
【００８４】
被検体画像生成のためのエコー超音波の測定前に、入力電流を変えながらＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光の反射率を高速ＣＣＤカメラで測定しておく。そして、各々の素子に対して反射率の変化量が最も大きい入力電流に設定する。
【００８５】
かかる装置において、中心周波数２０ＭＨｚのトランスデューサーを用いて被検体に弾性波を照射する。トランスデューサーは圧電型のものでＰＺＴを材料としたものである。弾性波はパルサーを用いてパルス波として出射され、弾性波の繰り返し周波数は１ＫＨｚである。
その後、ファブリーペロー型探触子により、弾性波が被検体内で反射したエコー波の測定を行う。そして得られた信号を用いて、整相加算を用いた再構成アルゴリズムにより、被検体内の音響インピーダンス分布を画像化する。これにより、寒天中のポリエチレンワイヤーがイメージングされる。
【００８６】
以上より、超音波エコー技術を用いたイメージング装置においても、本発明を適用して音響波を取得することが可能となる。
【００８７】
＜実施例３＞
本実施例の被検体情報取得装置は、実施形態３に記した構成からなる。すなわち図５に示すような、ビーム光学系とビーム制御部を有する装置である。
本実施例のファブリーペロー型探触子は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８８】
次に、本発明を実際の音響波取得に適用した実施例について説明する。本実施例のイメージング装置は、実施形態３に記した構成からなる。
本実施例では、被検体としてイントラリピッド１％水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径３００μｍのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
【００８９】
測定光を出射する測定光源として、８５０ｎｍ近傍の範囲において波長可変である、ＶＣＳＥＬアレイを用いた。アレイ数は８×８の６４チャンネル、アレイピッチは２mmである。
この測定光源から出射された測定光は、凸レンズにより拡大される。そしてハーフミラーを通過した後に、制御部により制御されたズームレンズによって、所望のビーム径になり、ファブリーペロー型探触子に入射される。
【００９０】
ズームレンズ光学系は図６のような構成の光学系を用いた。凸レンズ６０１の焦点距離を８０ｍｍ、凹レンズ６０２の焦点距離を−８０ｍｍ、凸レンズ７０３の焦点距離を６０ｍｍとする。
このとき、制御部により凹レンズ６０２と凸レンズ６０３との間の距離ｄは４０ｍｍとし、凸レンズ６０１の焦点位置６０５に、凹レンズ６０２と凸レンズ６０３の合成焦点が来るように移動する。
【００９１】
ファブリーペロー型探触子において反射した測定光（反射光）は、ハーフミラーにより高速ＣＭＯＳカメラに入射し、測定される。高速ＣＭＯＳカメラのサイズは１００×１００ピクセルである。
かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を行う。
その後、検出された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。再構成の際、ボクセルピッチは０．５ｍｍとした。これにより、１６ｍｍ角の撮像領域において、光拡散媒体であるイントラリピッド１％寒天中のゴムワイヤーがイメージングされる。
【００９２】
その後、制御部により、凹レンズ６０２と凸レンズ６０３との間の距離ｄを１０ｍｍとし、凸レンズ６０１の焦点位置６０５に、凹レンズ６０２と凸レンズ６０３の合成焦点が来るように移動する。これにより、ファブリーペロー型探触子に入射する測定光の照射領域は８ｍｍ角となる。測定後得られた光音響信号の分布を用いて画像再構成を行う。再構成の際、ボクセルピッチは０．２５ｍｍとする。この結果、８ｍｍ角の撮像領域において、光拡散媒体であるイントラリピッド１％寒天中のゴムワイヤーが、より高分解能にイメージングされる。
【００９３】
以上より、本実施例のように複数のレンズを組み合わせたビーム光学系を利用すれば、例えば図６の符号Ｗ２と符号Ｗ１の間のビーム径変換のように、ＶＣＳＥＬアレイのビーム径を変化させられる。その結果、ファブリーペロー型探触子を用いた光音響測定に際して撮像領域と分解能を調節することが可能となる。
【００９４】
以上各実施例で述べたように、本発明によれば、ファブリーペロー型探触子を用いた被検体情報取得装置において、音圧分布を一括で正確に測定することが可能になる。その結果、被検体として生体を対象とした医療診断や、非生体物質を対象とした非破壊検査などを短時間で正確に実施可能となる。したがって本発明は、医療用画像診断機器として好適に適用できる。例えば腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などの目的で、生体内の光学特性値分布、生体組織を構成する物質の濃度分布の画像化が可能となる。
以上、音響波取得装置または被検体情報取得装置について説明したが、本発明は、これらの装置を制御する制御方法として捉えることもできる。その場合、装置が用いる情報処理装置が制御部や処理部として機能して、装置の各構成要素を動作させる。
【符号の説明】
【００９５】
１０５：ファブリーペロー型探触子，１０６：アレイ光源，１０８：制御部，１０９：光センサ，１１０：処理部
【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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