(57)【要約】【課題】光音響計測装置において、複数波長間で出力光強度に差があるときでも、検出される光音響信号間の差を抑制可能にする。【解決手段】レーザ光源ユニット１３は、第１の波長の光と、光強度が第１の波長の光の光強度よりも低い第２の波長の光とを出射する。光分岐手段１６は、レーザ光源ユニット１３からの光を、第１の波長の光と前記第２の波長の光とで異なる分岐比で、前記第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。プローブ１１は、被検体に対する光出射後に被検体内で生じた光音響信号を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光と、光強度が前記第１の波長の光の光強度よりも低い第２の波長の光とを出射可能な光源と、
前記光源からの光を被検体方向に出射する第１の照明光学手段と、
前記光源からの光を、前記第１の照明光学手段とは異なる位置から被検体方向に出射する第２の照明光学手段と、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とで異なる分岐比で、前記光源からの光を前記第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する光分岐手段と、
被検体に対する光出射後に被検体内で生じた光音響信号を検出する音響波検出手段と、
前記第１の波長の光を被検体に出射したときに前記音響波検出手段で検出された第１の光音響信号と、前記第２の波長の光を被検体に出射したときに前記音響波検出手段で検出された第２の光音響信号とを演算する信号処理手段とを備えたことを特徴とする光音響計測装置。
【請求項２】
前記第１の波長の光の出射時に前記第２の照明光学手段に分岐される光の光量が、前記第２の波長の光の出射時に前記第２の照明光学手段に分岐される光の光量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の光音響計測装置。
【請求項３】
前記第１の波長の光が出射しているときの前記第２の照明光学手段への分岐比が、前記第２の波長の光が出射しているときの前記第２の照明光学手段への分岐比よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光音響計測装置。
【請求項４】
前記光分岐手段が、前記光源からの光を透過又は反射することで前記第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐するダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを含むことを特徴とする請求項１から３何れかに記載の光音響計測装置。
【請求項５】
前記第１の照明光学手段が、前記音響波検出手段の近傍から被検体に光を出射するものであることを特徴とする請求項１から４何れかに記載の光音響計測装置。
【請求項６】
前記第１の波長の光に対する前記光分岐手段の分岐比と、前記第２の波長の光に対する前記光分岐手段の分岐比とが、前記第１の波長の光の出射時に前記第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量と、前記第２の波長の光の出射時に前記第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量とが同じ光量となるように選定されていることを特徴とする請求項１から５何れかに記載の光音響計測装置。
【請求項７】
前記第２の波長の光を出射可能な別の光源を更に有し、前記光源が第２の波長の光を出射するとき、前記別の光源から前記第２の照明光学手段へ光を入射することを特徴とする請求項６に記載の光音響計測装置。
【請求項８】
前記光源がレーザ光源であり、前記第１の波長におけるレーザ利得が、前記第２の波長におけるレーザ利得よりも高いことを特徴とする請求項１から７何れかに記載の光音響計測装置。
【請求項９】
前記第１の照明光学手段と前記第２の照明光学手段との双方から被検体方向に光を出射する動作モードと、前記第１の照明光学手段と前記第２の照明光学手段のうちの何れか一方のみから被検体方向に光を出射する動作モードとを持つことを特徴とする請求項１から８何れかの記載の光音響計測装置。
【請求項１０】
前記信号処理手段が、前記第１の光音響信号と前記第２の光音響信号とを比較して演算するとき、前記第１の照明光学手段と前記第２の照明光学手段のうちの何れか一方のみから被検体に光を出射する動作モードで動作することを特徴とする請求項９に記載の光音響計測装置。
【請求項１１】
前記第１の照明光学手段と前記第２の照明光学手段のうちの他方に分岐された光を被検体方向へ向かう光路から光路外へそらすことで、前記第１の照明光学手段と前記第２の照明光学手段のうちの他方からの被検体への光出射を抑制する光照射抑制手段を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の光音響計測装置。
【請求項１２】
前記信号処理手段が、第１及び第２の光音響信号間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する強度比抽出手段を有することを特徴とする請求項１から１１何れかに記載の光音響計測装置。
【請求項１３】
前記信号処理手段が、前記第１及び第２の光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像構築手段を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の光音響計測装置。
【請求項１４】
前記信号処理手段が、前記第１及び第２の光音響信号に基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段を更に有し、
前記光音響画像構築手段が、前記光音響画像の各画素の階調値を前記強度情報に基づいて決定すると共に、各画素の表示色を前記抽出された大小関係に基づいて決定するものであることを特徴とする特徴とする請求項１３に記載の光音響計測装置。
【請求項１５】
前記信号処理手段が、前記第１の光音響信号と前記第２の光音響信号とのうちの何れか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成する複素数化手段と、前記複素数データからフーリエ変換法により再構成画像を生成する光音響画像再構成手段とを更に有し、
前記強度比抽出手段が前記再構成画像から前記大小関係としての位相情報を抽出し、前記強度情報抽出手段が前記再構成画像から前記強度情報を抽出するものであることを特徴とする請求項１４に記載の光音響計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響計測装置に関し、更に詳しくは、第１及び第２の波長の光に対する光音響信号を演算処理する光音響計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波が発生する。この音響波を超音波プローブなどで検出し、検出された信号（光音響信号）に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。光音響画像化方法では、特定の光吸収体において音響波が発生するため、生体における特定の組織、例えば血管等を画像化することができる。
【０００３】
ところで、生体組織の多くは光吸収特性が光の波長に応じて変わり、また一般に、その光吸収特性も組織ごとに特有のものとなっている。例えば図８に、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)と、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン（酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の光波長ごとの分子吸収係数を示す。動脈の光吸収特性は、酸素化ヘモグロビンが支配的で、静脈の光吸収特性は、脱酸素化ヘモグロビンの割合に応じてその影響を受けており、動脈とは吸収特性が異なる。この波長に応じた光吸収率の違いを利用して、互いに異なる２種の波長の光を血管部分に照射し、動脈と静脈とを区別して画像化する光音響画像化方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、波長可変レーザに関して、特許文献３には、波長選択素子としてのエタロン又は複屈折フィルタを光共振器内に配置したレーザが記載されている。複屈折フィルタなどの回転角度を調整することで、所望の波長のレーザ光を得ることができる。また、特許文献４には、複数種の波長のレーザ光を容易に切り換えて出力することが可能な多色の固体レーザ装置が記載されている。特許文献４では、特定のピーク波長光だけを選択的に透過させるバンドパスフィルタを、レーザ活性媒体と光共振器ミラーのうちの一方との間の光路上に配置する。バンドパスフィルタを、選択すべきピーク波長の分だけ用意し、用意されたバンドパスフィルタのうちの何れかを光路上に配置することで、複数の波長のレーザ光を切り替えて出射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４６２１５号公報
【特許文献３】特開２００９−２３１４８３号公報
【特許文献４】特開平１０−６５２６０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
波長可変レーザに利用できるレーザ媒質としては、例えばアレキサンドライトが知られている。アレキサンドライトのレーザ利得は波長依存性を有しており、波長約７５０ｎｍでレーザ利得がピーク（極大）となる。レーザ利得が波長依存性を有する場合、ある波長の光を出射するときと、他の波長の光を出射するときとで、レーザ光の光強度が異なることがある。例えばレーザ媒質にアレキサンドライトを用いた場合で、波長７５０ｎｍの光と波長８００ｎｍの光とを切り替えて出射することを考えると、波長７５０ｎｍと波長８００ｎｍとで、光強度に大きな差が生じる。
【０００８】
上記の光源を光音響イメージングに用いる場合、光強度が弱い波長８００ｎｍの光の出射時に十分な強度の光音響信号が検出されるようにすると、光強度が強い波長７５０ｎｍの光出射時に検出される光音響信号が強くなりすぎ、特に表面付近からの光音響信号の信号レベルが飽和することになる。また、波長７５０ｎｍの光の出射時と波長８００ｎｍの光の出射時とで光音響信号の信号レベルの差が大きく、光音響信号の増幅に用いられるアンプのダイナミックレンジが有効に使用できないという問題もある。更に、アンプの非線形性や飽和によって、演算によるアーティファクトが出やすいなどの問題もある。
【０００９】
レーザの駆動に用いるレーザ電源を可変電圧駆動とし、波長に応じて励起エネルギーを変化させることで、出射するレーザ光の光強度を一定に保つことはできる。しかしながら、レーザ電源は高電圧駆動電源であり、波長に応じて出力を制御すると、その分電源コストが増加する。同一電圧駆動の方がコストが安く、また、信頼性も高いことから、レーザ電源は一定電圧駆動することが好ましい。レーザ光源から出射する光の光強度が波長に応じて異なる場合でも、検出される光音響信号間の差を抑制できる光音響計測装置が望まれる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、複数波長間で出力光強度に差があるときでも、検出される光音響信号間の差を抑制可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の波長の光と、光強度が第１の波長の光の光強度よりも低い第２の波長の光とを出射可能な光源と、光源からの光を被検体方向に出射する第１の照明光学手段と、光源からの光を、第１の照明光学手段とは異なる位置から被検体方向に出射する第２の照明光学手段と、第１の波長の光と第２の波長の光とで異なる分岐比で、光源からの光を第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する光分岐手段と、被検体に対する光出射後に被検体内で生じた光音響信号を検出する音響波検出手段と、第１の波長の光を被検体に出射したときに音響波検出手段で検出された第１の光音響信号と、第２の波長の光を被検体に出射したときに音響波検出手段で検出された第２の光音響信号とを演算する信号処理手段とを備えたことを特徴とする光音響計測装置を提供する。
【００１２】
本発明の光音響計測装置では、第１の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量が、第２の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量よりも多いことが好ましい。
【００１３】
また、第１の波長の光が出射しているときの第２の照明光学手段への分岐比が、第２の波長の光が出射しているときの第２の照明光学手段への分岐比よりも高いことも好ましい。
【００１４】
光分岐手段は、光源からの光を透過又は反射することで第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐するダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを含むものであってよい。
【００１５】
第１の照明光学手段は、音響波検出手段の近傍から被検体に光を出射するものであってよい。
【００１６】
本発明の光音響計測装置では、第１の波長の光に対する光分岐手段の分岐比と、第２の波長の光に対する光分岐手段の分岐比とが、第１の波長の光の出射時に第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量と、第２の波長の光の出射時に第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量とが同じ光量となるように選定されていることが好ましい。
【００１７】
本発明の光音響計測装置は、第２の波長の光を出射可能な別の光源を更に有する構成を採用でき、光源が第２の波長の光を出射するとき、別の光源から第２の照明光学手段へ光を入射することとしてもよい。
【００１８】
光源はレーザ光源であってもよく、第１の波長におけるレーザ利得が、第２の波長におけるレーザ利得よりも高くてもよい。
【００１９】
本発明の光音響計測装置が、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段との双方から被検体方向に光を出射する動作モードと、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段のうちの何れか一方のみから被検体方向に光を出射する動作モードとを持つこととしてもよい。
【００２０】
上記の場合、信号処理手段が、第１の光音響信号と第２の光音響信号とを比較して演算するとき、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段のうちの何れか一方のみから被検体に光を出射する動作モードで動作するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の光音響計測装置は、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段のうちの他方に分岐された光を被検体方向へ向かう光路から光路外へそらすことで、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段のうちの他方からの被検体への光出射を抑制する光照射抑制手段を更に備える構成を採用してもよい。
【００２２】
信号処理手段は、第１及び第２の光音響信号間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する強度比抽出手段を有していてもよい。
【００２３】
信号処理手段は、第１及び第２の光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像構築手段を更に有していてもよい。
【００２４】
信号処理手段は、第１及び第２の光音響信号に基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段を更に有していてもよく、光音響画像構築手段は、光音響画像の各画素の階調値を強度情報に基づいて決定すると共に、各画素の表示色を抽出された大小関係に基づいて決定するものであってもよい。
【００２５】
信号処理手段は、第１の光音響信号と第２の光音響信号とのうちの何れか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成する複素数化手段と、複素数データからフーリエ変換法により再構成画像を生成する光音響画像再構成手段とを更に有していてもよく、強度比抽出手段が再構成画像から大小関係としての位相情報を抽出し、強度情報抽出手段が再構成画像から強度情報を抽出することとしてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光音響計測装置は、光源からの光を被検体方向に出射する第１の照明光学手段と、光源からの光を第１の照明光学手段とは異なる位置から被検体方向に出射する第２の照明光学手段とを有する。光分岐手段は、光源からの光を、第１の波長の光と第２の波長の光とで異なる分岐比で第１及び第２の照明光学手段に分岐する。光分岐手段における分岐比を波長に応じて変えることで、光源から出射した光のうち、第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の割合を、波長に応じて変化させることができる。例えば、第１の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量が、第２の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量よりも多くすることで、光源からの出射時の第１の波長の光の光量と第２の波長の光の光量との差に比べて、第１の照明光学手段から被検体方向に出射する第１の波長の光の光量と第２の波長の光の光量との差を減少させることができる。このようにすることで、複数波長間で出力光強度に差があるときでも、検出される光音響信号間の差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の光音響計測装置を示すブロック図。
【図２】超音波ユニットの内部構成を示すブロック図。
【図３】光音響計測装置の動作手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態の光音響計測装置における超音波ユニットの内部構成を示すブロック図。
【図５】第１変形例の光音響計測装置を示すブロック図。
【図６】第２変形例の光音響計測装置を示すブロック図。
【図７】第３変形例の光音響計測装置を示すブロック図。
【図８】酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの光波長ごとの分子吸収係数を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。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。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態の光音響計測装置を示す。光音響計測装置は、プローブ１１、信号処理ユニット１２、波長可変レーザ（光源）１３、レーザ電源１５、及び光分岐手段１６を備える。波長可変レーザ（レーザ光源ユニット）１３は複数の波長の光を出射する。レーザ電源１５は、レーザ光源ユニット１３を駆動する。
【００３０】
レーザ光源ユニット１３から出射する第１の波長の光の光強度は、第２の波長の光の光強度よりも強い。例えば、第１の波長におけるレーザ利得が、第２の波長におけるレーザ利得よりも高い。レーザの利得係数は、例えば第１の波長で最大値を取り、第１の波長よりも短い波長の範囲では波長が短くなるに連れて単調に減少していき、第１の波長よりも長い波長範囲では波長が長くなるに連れて単調に減少していく。この場合に、レーザ電源１５がレーザ光源ユニット１３を定電圧駆動すると、レーザ利得の差の分だけ、第１の波長の光の光強度が強くなる。
【００３１】
例えば、第１の波長（中心波長）として約７５０ｎｍを考え、第２の波長として約８００ｎｍを考える。先に説明した図８を参照すると、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)の波長７５０ｎｍにおける分子吸収係数は、波長８００ｎｍにおける分子吸収係数よりも低い。一方、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン（酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の波長７５０ｎｍにおける分子吸収係数は、波長８００ｎｍにおける分子吸収係数よりも大きい。この性質を利用し、波長７５０ｎｍで得られた光音響信号に対して、波長８００ｎｍで得られた光音響信号が相対的に大きいのか小さいのかを調べることで、動脈からの光音響信号と静脈からの光音響信号とを判別することができる。
【００３２】
なお、第１の波長と第２の波長の選択に関しては、理論上、選択される２波長において光吸収係数に差があればどのような二波長の組み合わせでもよく、上記した約７５０ｎｍと約８００ｎｍの組み合わせには限定されない。扱いやすさなどを考えると、選択される２つの波長は、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンとで光吸収係数が同じになる波長約８００ｎｍ（正確には７９８ｎｍ）と、脱酸素化ヘモグロビンの光吸収係数が極大値となる波長約７５０ｎｍ（正確には７５７ｎｍ）との組み合わせが好ましい。第１の波長は、正確に７５７ｎｍである必要はなく、例えば極大値（７５７ｎｍ）付近のピークの半値幅である７４８〜７７０ｎｍの範囲にあれば実用上問題はない。また、第２の波長は、正確に７９８ｎｍである必要はなく、例えば７９３ｎｍ〜８０２ｎｍの範囲にあれば実用上問題はない。
【００３３】
レーザ光源ユニット１３は、例えばレーザ媒質であるレーザロッド、励起光源であるフラッシュランプ、光共振器を構成する一対のミラー、パルスレーザ光を得るためのＱスイッチ、及び複数波長間で波長の切り替えを行う波長切替部を含む。レーザロッドには、例えばアレキサンドライト結晶を用いることができる。アレキサンドライト結晶の第１の波長（７５０ｎｍ）におけるレーザ利得係数は、第２の波長（８００ｎｍ）におけるレーザ利得係数よりも高い。波長切替部は、例えば透過する光の波長が相互に異なる複数のバンドパスフィルタを含む。波長切替部に、複屈折フィルタを用いてもよい。
【００３４】
レーザ光源ユニット１３から出射したレーザ光は、光分岐手段１６に入射する。光分岐手段１６は、レーザ光源ユニット１３から入射した光を、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。第１の照明光学手段及び第２の照明光学手段は、共に光源からの光を被検体方向に出射するものである。第２の照明光学手段は、第１の照明光学手段とは異なる位置から被検体方向に光を出射する。例えば第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とは、被検体を挟んで対向する位置から、それぞれ被検体方向に光を出射する。第１及び第２の照明光学手段は、例えば光ファイバなどの導光手段を含み、光ファイバの先端から被検体方向に光を出射する。第１及び第２の照明光学手段は、光ファイバに接続された導光板や、光源からの光が被検体方向に出射する際に光を拡散させる拡散板などを含んでいてもよい。
【００３５】
被検体内では、光吸収体が照射されたレーザ光のエネルギーを吸収することで超音波（光音響波）が生じる。プローブ１１は、音響波検出手段であり、超音波検出器を含む。プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の超音波検出器素子（超音波振動子）を有し、その一次元配列された超音波振動子により、被検体内からの音響波（光音響信号）を検出する。ここで、２つの照明光学手段のうち、プローブ１１の近傍から被検体に向けて光を出射するものを第１の照明光学手段とし、プローブ１１の近傍とは異なる位置から被検体に向けて光を出射するものを第２の照明光学手段とする。
【００３６】
光分岐手段１６は、第１の波長の光と第２の波長の光とで異なる分岐比で、レーザ光源ユニット１３からのレーザ光を第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。光分岐手段１６には、光源からの光を透過又は反射することで、波長に応じた分岐比で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐するダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを用いることができる。図１では、ダイクロイックプリズムで反射した光が第１の照明光学手段に分岐され、ダイクロイックプリズムを透過した光が第２の照明光学手段に分岐される。
【００３７】
光分岐手段１６は、第１の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量が、第２の波長の光の出射時に第２の照明光学手段に分岐される光の光量よりも多くなるように、各波長の光を分岐する。第１の波長の光の出射時に第２の照明光学手段により多くの光が分岐されるようにすることで、第１の波長の光の出射時に第１の照明光学手段に分岐される光の光量と、第２の波長の光の出射時に第１の照明光学手段に分岐される光の光量との差が、レーザ光源ユニット１３から出射した両波長の光の光量の差よりも減少する。
【００３８】
光分岐手段１６における、第１の波長の光が出射しているときの第２の照明光学手段への分岐比は、第２の波長の光が出射しているときの第２の照明光学手段への分岐比よりも高く設定される。例えば、光分岐手段１６は、第１の波長の光の出射時は、入射光を１：１の割合で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。一方、第２の波長の光の出射時は、入射光を９：１の割合で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。光分岐手段１６における各波長の光に対する分岐比は、第１の波長の光の出射時に第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量と、第２の波長の光の出射時に第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量とが同じ光量となるように選定されていることが好ましい。
【００３９】
信号処理ユニット（超音波ユニット）１２は、信号処理手段であり、プローブ１１で検出された光音響信号を演算する。超音波ユニット１２は、第１の波長の光を被検体に出射したときにプローブ１１で検出された第１の光音響信号と、第２の波長の光を被検体に出射したときにプローブ１１で検出された第２の光音響信号とを演算する。超音波ユニット１２は、例えば第１の音響信号と第２の光音響信号とを比較し、その大小関係に応じて、例えば動脈と静脈とを区別可能な光音響画像を生成する。
【００４０】
図２は、超音波ユニット１２の内部構成を示す。超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、複素数化手段２４、光音響画像再構成手段２５、位相情報抽出手段２６、強度情報抽出手段２７、検波・対数変換手段２８、光音響画像構築手段２９、トリガ制御回路３０、及び制御手段３１を有する。受信回路２１は、プローブ１１が検出した光音響信号を受信する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１が受信した光音響信号をサンプリングし、デジタルデータである光音響データを生成する。ＡＤ変換手段２２は、ＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期で光音響信号のサンプリングを行う。
【００４１】
ＡＤ変換手段２２は、光音響データを受信メモリ２３に格納する。ＡＤ変換手段２２は、レーザ光源ユニット１３から出射されるパルスレーザ光の各波長に対応した光音響データを受信メモリ２３に格納する。つまり、ＡＤ変換手段２２は、被検体に第１の波長のパルスレーザ光が照射されたときにプローブ１１で検出された光音響信号をサンプリングした第１の光音響データと、第２の波長のパルスレーザ光が照射されたときにプローブ１１で検出された光音響信号をサンプリングした第２の光音響データとを、受信メモリ２３に格納する。
【００４２】
複素数化手段２４は、受信メモリ２３から第１の光音響データと第２の光音響データとを読み出し、何れか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成する。以下では、複素数化手段２４が、第１の光音響データを実部とし、第２の光音響データを虚部とした複素数データを生成するものとして説明する。
【００４３】
光音響画像再構成手段２５は、複素数化手段２４から複素数データを入力する。光音響画像再構成手段２５は、入力された複素数データから、フーリエ変換法（ＦＴＡ法）により画像再構成を行う。フーリエ変換法による画像再構成には、例えば文献”Photoacoustic Image Reconstruction-A Quantitative Analysis”Jonathan I.Sperl et al. SPIE-OSA Vol.6631 663103  等に記載されている従来公知の方法を適用することができる。光音響画像再構成手段２５は、再構成画像を示すフーリエ変換のデータを位相情報抽出手段２６と強度情報抽出手段２７とに入力する。
【００４４】
位相情報抽出手段２６は、各波長に対応した光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する。本実施形態では、位相情報抽出手段２６は、光音響画像再構成手段２５で再構成された再構成画像を入力データとし、複素数データである入力データから、実部と虚部とを比較したときに、相対的に、どちらがどれくらい大きいかを示す位相情報を生成する。位相情報抽出手段２６は、例えば複素数データがＸ＋ｉＹで表わされるとき、θ＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）を位相情報として生成する。なお、Ｘ＝０の場合はθ＝９０°とする。実部を構成する第１の光音響データ（Ｘ）と虚部を構成する第２の光音響データ（Ｙ）とが等しいとき、位相情報はθ＝４５°となる。位相情報は、相対的に第１の光音響データが大きいほどθ＝０°に近づいていき、第２の光音響データが大きいほどθ＝９０°に近づいていく。
【００４５】
強度情報抽出手段２７は、各波長に対応した光音響データに基づいて信号強度を示す強度情報を生成する。本実施形態では、強度情報抽出手段２７は、光音響画像再構成手段２５で再構成された再構成画像を入力データとし、複素数データである入力データから、強度情報を生成する。強度情報抽出手段２７は、例えば複素数データがＸ＋ｉＹで表わされるとき、（Ｘ２＋Ｙ２）１／２を、強度情報として抽出する。検波・対数変換手段２８は、強度情報抽出手段２７で抽出された強度情報を示すデータの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。
【００４６】
光音響画像構築手段２９は、位相情報抽出手段２６から位相情報を入力し、検波・対数変換手段２８から検波・対数変換処理後の強度情報を入力する。光音響画像構築手段２９は、入力された位相情報と強度情報とに基づいて、光吸収体の分布画像である光音響画像を生成する。光音響画像構築手段２９は、例えば入力された強度情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の輝度（階調値）を決定する。また、光音響画像構築手段２９は、例えば位相情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の色（表示色）を決定する。光音響画像構築手段２９は、例えば例えば位相０°から９０°の範囲を所定の色に対応させたカラーマップに用いて、入力された位相情報に基づいて各画素の色を決定する。
【００４７】
ここで、位相０°から４５°の範囲は、第１の光音響データが第２の光音響データよりも大きい範囲であるため、光音響信号の発生源は、波長７９８ｎｍに対する吸収よりも波長７５６ｎｍに対する吸収の方が大きい脱酸素化ヘモグロビンを主に含む血液が流れている静脈であると考えられる。一方、位相４５°から９０°の範囲は、第１の光音響データが第２の光音響データよりも小さい範囲であるため、光音響信号の発生源は、波長７９８ｎｍに対する吸収よりも波長７５６ｎｍに対する吸収の方が小さい酸素化ヘモグロビンを主に含む血液が流れている動脈であると考えられる。
【００４８】
そこで、カラーマップとして、例えば位相が０°が青色で、位相が４５°に近づくに連れて無色（白色）になるように色が徐々に変化すると共に、位相９０°が赤色で、位相が４５°に近づくに連れて白色になるように色が徐々に変化するようなカラーマップを用いる。この場合、光音響画像上で、動脈に対応した部分を赤色で表わし、静脈に対応した部分を青色で表わすことができる。強度情報を用いずに、階調値は一定として、位相情報に従って動脈に対応した部分と静脈に対応した部分との色分けを行うだけでもよい。画像表示手段１４は、光音響画像構築手段２９が生成した光音響画像を表示画面上に表示する。
【００４９】
制御手段３１は、超音波ユニット１２内の各部の制御を行う。トリガ制御回路３０は、レーザ光源ユニット１３に、フラッシュランプの発光を制御するためのフラッシュランプトリガ信号を出力し、フラッシュランプからレーザロッドに励起光を照射させる。トリガ制御回路は、フラッシュランプトリガ信号の出力後、ＱスイッチにＱスイッチトリガ信号を出力する。Ｑスイッチが、Ｑスイッチトリガ信号に応答して光共振器内の挿入損失を損失大から損失小に急激に変化させることで（Ｑスイッチがオンすることで）、光共振器の出力側ミラーからパルスレーザ光が出射する。
【００５０】
トリガ制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号のタイミング、すなわちパルスレーザ光の出射タイミングに合わせて、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号（ＡＤトリガ信号）を出力する。ＡＤ変換手段２２は、サンプリングトリガ信号にと基づいて光音響信号のサンプリングを開始する。
【００５１】
図３は、光音響計測装置の動作手順を示す。レーザ光源ユニット１３の波長切替部（図示せず）は、例えば７５０ｎｍの波長を透過するバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入し、出射するレーザ光の波長を７５０ｎｍ（第１の波長）に制御する（ステップＳ１）。バンドパスフィルタを挿入するのに代えて、光共振器内に挿入された複屈折フィルタを、波長７５０ｎｍに対応した回転位置に制御してもよい。あるいは、アレキサンドライトの場合、レーザ利得係数は波長７５０ｎｍで最大となるため、フィルタ等を用いて波長を制御しない自然発振（フリーラン）で発振させてもよい。
【００５２】
トリガ制御回路３０（図１）は、光音響信号の受信準備が整うと、第１の波長（７５０ｎｍ）のパルスレーザ光を出射させるべく、レーザ光源ユニット１３にフラッシュランプトリガ信号を出力する（ステップＳ２）。レーザ光源ユニット１３のフラッシュランプは、フラッシュランプトリガ信号に応答して点灯し、レーザロッドの励起が開始される（ステップＳ３）。
【００５３】
トリガ制御回路３０は、フラッシュランプの点灯後、所定のタイミングでＱスイッチトリガ信号を出力し、Ｑスイッチをオンにする（ステップＳ４）。Ｑスイッチがオンになることで、レーザ光源ユニット１３は、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１３から出射した波長７５０ｎｍのパルスレーザ光は、光分岐手段１６で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに例えば１：１の比率で分岐される。第１及び第２の照明光学手段は、それぞれ被検体方向にパルスレーザ光を出射する。被検体内では、光吸収体がパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響信号が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響信号を検出する。プローブ１１で検出された光音響信号は、受信回路２１にて受信される。
【００５４】
トリガ制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号を出力するタイミングに合わせて、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を出力する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１で受信された光音響信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングする（ステップＳ５）。ＡＤ変換手段２２でサンプリングされた光音響信号は、受信メモリ２３に第１の光音響データとして格納される。
【００５５】
波長７５０ｎｍのパルスレーザ光の出射後、レーザ光源ユニット１３の波長切替部は、例えば８００ｎｍの波長を透過するバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入し、出射するレーザ光の波長を８００ｎｍ（第２の波長）に制御する（ステップＳ６）。バンドパスフィルタを挿入するのに代えて、光共振器内に挿入された複屈折フィルタを、波長８００ｎｍに対応した回転位置に制御してもよい。
【００５６】
トリガ制御回路３０は、光音響信号の受信準備が整うと、第２の波長（８００ｎｍ）のパルスレーザ光を出射させるべく、レーザ光源ユニット１３にフラッシュランプトリガ信号を出力する（ステップＳ７）。レーザ光源ユニット１３のフラッシュランプは、フラッシュランプトリガ信号に応答して点灯し、レーザロッドの励起が開始される（ステップＳ８）。
【００５７】
トリガ制御回路３０は、フラッシュランプ５２の点灯後、所定のタイミングでＱスイッチトリガ信号を出力し、Ｑスイッチをオンにする（ステップＳ９）。Ｑスイッチがオンになることで、レーザ光源ユニット１３は、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１３から出射した波長８００ｎｍのパルスレーザ光は、光分岐手段１６で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに例えば９：１の比率で分岐される。第１及び第２の照明光学手段は、それぞれ被検体方向にパルスレーザ光を出射する。被検体内では、光吸収体がパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響信号が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響信号を検出する。プローブ１１で検出された光音響信号は、受信回路２１にて受信される。
【００５８】
トリガ制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号を出力するタイミングに合わせて、ＡＤ変換手段２２にサンプリングトリガ信号を出力する。ＡＤ変換手段２２は、受信回路２１で受信された光音響信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングする（ステップＳ１０）。ＡＤ変換手段２２でサンプリングされた光音響信号は、受信メモリ２３に第２の光音響データとして格納される。
【００５９】
第１及び第２の光音響データが受信メモリに格納されることで、１フレーム分の光音響画像の生成に必要なデータが揃う。なお、光音響画像を生成する範囲が複数の部分領域に分割されているような場合は、部分領域ごとに、ステップＳ１からＳ１０までの処理を実行すればよい。
【００６０】
複素数化手段２４は、受信メモリ２３から第１の光音響データと第２の光音響データとを読み出し、第１の光音響画像データを実部とし、第２の光音響画像データを虚部とした複素数データを生成する（ステップＳ１１）。光音響画像再構成手段２５は、ステップＳ１１で複素数化された複素数データから、フーリエ変換法（ＦＴＡ法）により画像再構成を行う（ステップＳ１２）。
【００６１】
位相情報抽出手段２６は、再構成された複素数データ（再構成画像）から位相情報を抽出する（ステップＳ１３）。位相情報抽出手段２６は、例えば再構成された複素数データがＸ＋ｉＹで表わされるとき、θ＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）を位相情報として抽出する（ただし、Ｘ＝０の場合はθ＝９０°）。強度情報抽出手段２７は、再構成された複素数データから強度情報を抽出する（ステップＳ１４）。強度情報抽出手段２７は、例えば再構成された複素数データがＸ＋ｉＹで表わされるとき、（Ｘ２＋Ｙ２）１／２を強度情報として抽出する。
【００６２】
検波・対数変換手段２８は、ステップＳ１４で抽出された強度情報に対して検波・対数変換処理を施す。光音響画像構築手段２９は、ステップＳ１３で抽出された位相情報と、ステップＳ１４で抽出された強度情報に対して検波・対数変換処理を施したものとに基づいて、光音響画像を生成する（ステップＳ１５）。光音響画像構築手段２９は、例えば強度情報に基づいて光吸収体の分布画像における各画素の輝度（階調値）を決定し、位相情報に基づいて各画素の色を決定することで、光音響画像を生成する。生成された光音響画像は、画像表示手段１４に表示される。
【００６３】
本実施形態では、光分岐手段１６は、第１の波長の光と第２の波長の光とを、異なる分岐比で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに分岐する。特に、出力光強度が強い第１の波長の光の出射時に、出力光強度が弱い第２の波長の光の出射時よりも、第２の照明光学手段に分岐される光の光量が多くなるようにする。このようにすることで、第１の波長の光の出射時に第１の照明光学手段に分岐される光の光量と第２の波長の光の出射時に第１の照明光学手段に分岐される光の光量との差を、光源からの出射時の光量の差に比べて減少させることができる。
【００６４】
例えばアレキサンドライトを用いた波長可変レーザの場合、波長７５０ｎｍと波長８００ｎｍとでは波長７５０ｎｍの方が出力光強度は高く、また出力光強度は２倍ほど違う。この場合、光分岐手段１６にて、波長７５０ｎｍの光は１：１の分岐比で第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに光を分岐する一方、波長８００ｎｍの光はほぼ全てが第１の照明光学手段に分岐するようにすることで、第１の波長と第２の波長とで、第１の照明光学手段から被検体に向けて出射する光の光量を、同等な光量にすることができる。このとき、レーザ電源１５は、波長に応じて駆動電圧を変える必要がないため、追加の電源コストは生じない。
【００６５】
第１の波長の光の出射時と第２の波長の光の出射時とで、第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量の差を減少させることで、複数波長における画像間の演算を行う場合に、各波長に対する画像信号レベルの差を減少させることができる。このようにすることにより、例えば大小関係などの演算が容易になり、演算によるアーティファクトを抑制することができる。また、一方の波長の光が強すぎて、特に被検体の表面付近の信号レベルが非線形領域に入ったり、飽和したりする事態を避けることもできる。また、光音響信号を増幅するアンプのダイナミックレンジを有効に使用することもできる。
【００６６】
例えば、レーザ電源１５を波長に応じて可変駆動することとした場合、出力光強度が強い第１の波長の光出射時に、誤って出力光強度が弱い第２の波長時の設定でレーザ光源ユニット１３を駆動すると、必要以上に強い光が被検体に照射されることになる。本実施形態では、レーザ電源１５を定電圧駆動としつつも、双方の波長について、第１の照明光学手段から同等な光量の光を出射できるため、過剰なエネルギーが被検体に照射される危険性を低下させることができる。また、第２の照明光学手段に分岐された光を、副照明として第１の照明光学手段（主照明）とは異なる位置から被検体方向に出射することで、より多くの光が第２の照明光学手段に分岐される第１の波長について、深部を高い信号対雑音比で画像化することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、２つの波長で得られた第１の光音響データと第２の光音響データとの何れか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成し、その複素数データからフーリエ変換法により再構成画像を生成している。このようにする場合、第１の光音響データと第２の光音響データとを別々に再構成する場合に比して、再構成を効率的に行うことができる。複数の波長のパルスレーザ光を照射し、各波長のパルスレーザ光を照射したときの光音響信号（光音響データ）を用いることで、各光吸収体の光吸収特性が波長に応じて異なることを利用した機能イメージングを行うことができる。
【００６８】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本発明の第２実施形態の光音響計測装置における超音波ユニットの内部構成を示す。本実施形態の光音響計測装置は、超音波ユニット１２ａが、図２に示す構成に加えて、データ分離手段３２、超音波画像再構成手段３３、検波・対数変換手段３４、超音波画像構築手段３５、画像合成手段３６、及び送信制御回路３７を有する。本実施形態の光音響計測装置は、光音響画像に加えて、超音波画像を生成する点で第１実施形態と相違する。その他の部分は、第１実施形態と同様でよい。
【００６９】
本実施形態では、プローブ１１は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する被検体からの反射音響波（反射超音波）の検出（受信）を行う。トリガ制御回路３０は、超音波画像の生成時は、送信制御回路３７に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路３７は、トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。
【００７０】
プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１を介してＡＤ変換手段２２に入力される。トリガ制御回路３０は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。ＡＤ変換手段２２は、反射超音波のサンプリングデータ（反射超音波データ）を受信メモリ２３に格納する。
【００７１】
データ分離手段３２は、受信メモリ２３に格納された反射超音波データと、第１及び第２の光音響データとを分離する。データ分離手段３２は、反射超音波データを超音波画像再構成手段３３に渡し、第１及び第２の光音響データを複素数化手段２４に渡す。第１及び第２の光音響データに基づく光音響画像の生成は第１実施形態と同様である。データ分離手段３２は、分離した反射超音波のサンプリングデータを、超音波画像再構成手段３３に入力する。
【００７２】
超音波画像再構成手段３３は、プローブ１１の複数の超音波振動子で検出された反射超音波（そのサンプリングデータ）に基づいて、超音波画像（反射音響波画像）の各ラインのデータを生成する。超音波画像再構成手段３３は、例えばプローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する（遅延加算法）。
【００７３】
検波・対数変換手段３４は、超音波画像再構成手段３３が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。超音波画像構築手段３５は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像再構成手段３３、検波・対数変換手段３４、及び超音波画像構築手段３５は、反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段を構成する。
【００７４】
画像合成手段３６は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段３６は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。その際、画像合成手段３６は、光音響画像と超音波画像とで、対応点が同一の位置となるように位置合わせをすることが好ましい。合成された画像は、画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。
【００７５】
本実施形態では、光音響計測装置は、光音響画像に加えて超音波画像を生成する。超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００７６】
なお、上記各実施形態では、第１の光音響データと第２の光音響データとを複素数化する例について説明したが、複素数化せずに、第１の光音響データと第２の光音響データとを別々に再構成してもよい。さらに、ここでは、複素数化して位相情報を用いて第１の光音響データと第２の光音響データの比を計算しているが、両者の強度情報から比を計算しても同様の効果が得られるまた、強度情報は、第１の再構成画像における信号強度と、第２の再構成画像における信号強度とに基づいて生成できる。
【００７７】
光音響画像の生成に際して、被検体に照射されるパルスレーザ光の波長の数は２つには限られず、３以上のパルスレーザ光を被検体に照射し、各波長に対応する光音響データに基づいて光音響画像を生成してもよい。その場合、例えば位相情報抽出手段２６は、各波長に対応する光音響データ間での相対的な信号強度の大小関係を位相情報として生成すればよい。また、強度情報抽出手段２７は、例えば各波長に対応する光音響データにおける信号強度を１つにまとめたものを強度情報として生成すればよい。
【００７８】
上記各実施形態では、主に第１の波長が７５０ｎｍで第２の波長が８００ｎｍである例を説明したが、これら波長はレーザ発振が可能な波長帯域の中にあればよく、波長７５０ｎｍと波長８００ｎｍの組み合わせには限定されない。また、第１の波長は、第２の波長よりも出力光強度が強ければよく、レーザ利得が最大値となる波長には限定されない。
【００７９】
上記各実施形態では、主にアレキサンドライトレーザについて説明したが、レーザロッドに用いられるレーザ媒質はアレキサンドライトには限定されない。例えばＣｒ：ＬｉＳＡＦやＣｒ：ＬｉＣＡＦなどは７５０−９００ｎｍの波長範囲でレーザ発振が可能であり、レーザロッド５１に、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦやＣｒ：ＬｉＣＡＦなどを用いてもよい。また、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅは７００−１０００ｎｍの波長範囲でレーザ発振が可能であり、レーザロッド５１にＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅを用いてよい。
【００８０】
図１では、第２の照明光学手段が、第１の照明光学手段と被検体を挟んで対向する例を示したが、第２の照明光学手段（の光出射部）は第１の照明光学手段（の光出射部）と同じ位置になければよく、対向する位置には限定されない。図５に、第１変形例の光音響計測装置を示す。この変形例では、第２の照明光学手段は、被検体の紙面向って左側から光を出射する。この場合でも、第１実施形態で説明したものと同様な効果が得られる。
【００８１】
また、第１及び第２の照明光学手段は、いくつかの光出射部を有していてもよい。例えば、第１の照明光学手段が、プローブ１１の付近で２つに分岐し（波長によらず分岐比１：１）、プローブ１１を挟み込む位置から被検体方向に光を出射するようにしてもよい。
【００８２】
上記各実施形態では、第２の照明光学手段に分岐された光を第１の照明光学手段とは異なる位置から被検体に照射するものとして説明したが、第２の照明光学手段に分岐された光は、必ずしも被検体に照射されなくてもよい。図６に、第２変形例の光音響計測装置を示す。この変形例の光音響計測装置は、光照射抑制手段１７を有する。光照射抑制手段１７は、例えば第２の照明光学手段の光路上に挿入されるミラーで構成される。第２の照明光学手段からの光照射を行わない場合、ミラー１７は第２の照明光学手段の光路上に挿入される。この場合、第２の照明光学手段に分岐された光はミラー１７で反射し、被検体方向へ向かう光路から光路外へそらされる。光路外にそらされた光は、例えば黒色の光吸収性を有する材料で形成されたターミネータで終端される。ミラー１７を第２の照明光学手段の光路上から除去することで、第２の照明光学手段からの光照射を行うことができる。
【００８３】
光音響計測装置は、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段との双方から被検体方向に光を出射する動作モードと、第１の照明光学手段のみから被検体方向に光を出射する動作モードとを有していてもよい。双方の照明光学手段から被検体に光照射を行う場合は、ミラー１７を第２の照明光学手段の光路上から除去する。一方、第１の照明光学手段のみから被検体に光照射を行う場合は、第２の照明光学手段の光路上にミラー１７を挿入し、分岐された光をターミネータ１８で終端する。
【００８４】
光音響計測装置は、例えば超音波ユニット１２で、第１の光音響信号と第２の光音響信号とを比較して演算するとき、第１の照明光学手段のみから被検体に光を出射する動作モードで動作する。図１の例のように、第２の照明光学手段が第１の照明光学手段に被検体を挟んで対向する位置から光出射を行う場合は、光音響信号のプローブ１１から見て深部の信号対雑音比が上がるだけで、表面側は、第２の照明光学手段からの光出射の影響をあまり受けない。しかしながら、第１の波長の光の出射時に第２の照明光学手段から被検体方向に出射する光が、第２の波長の光の出射時に第２の照明光学手段から被検体方向に出射する光に比べて多すぎると、波長間で、検出される光音響信号の信号レベルに差が生じることも考えられる。二波長演算を行い、複数波長に対応した光音響信号を比較するときは、第２の照明光学手段からの光出射を抑制する動作モードとすることで、比較演算に支障がでることを防止できる。
【００８５】
さらに、光音響計測装置は、第１及び第２の波長の光を出射可能な波長可変光源に加えて、出力光強度が弱い第２の波長の光を出射可能な別の光源を有していてもよい。図７に、第３変形例の光音響計測装置を示す。波長可変レーザを含むレーザ光源ユニット１３は、例えば７５０ｎｍと８００ｎｍの光を出射する。別のレーザ光源１９は、２つの波長のうち、光出力強度が弱い方の波長である８００ｎｍの光を出射する。レーザ光源ユニット１３が波長７５０ｎｍの光を出射するとき、別のレーザ光源１９は光出射を行わない。レーザ光源ユニット１３が波長８００ｎｍの光を出射するとき、別のレーザ光源１９は、波長８００ｎｍの光を出射する。別のレーザ光源１９から出射した光は、第２の照明光学手段に設けられた合波部で、光分岐手段１６で第２の照明光学手段に分岐された光と合波し、光出射部から被検体方向に出射する。
【００８６】
第１の波長の光の出射時と第２の波長の光の出射時とで、第１の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量を揃えた場合、第２の波長の光の出力強度は第１の波長の光の出力強度よりも低いことから、第２の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量は第１の波長の光の出射時に比べて低下する。この光量の低下を補うために、別のレーザ光源１９からの光を第２の照明光学手段に入射する。そのようにすることで、第２の波長の光の照射時に第２の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量を、第１の波長の出射時に第２の照明光学手段から被検体方向に出射する光の光量と同等な光量にすることができる。
【００８７】
光分岐手段１６は、ダイクロイックミラー又はプリズムには限定されない。例えば、図１とは逆に、透過光が第１の照明光学手段に分岐され、反射光が第２の照明光学手段に分岐される場合に、第１の波長の光の出射時は光分岐手段１６としてのハーフミラーを光路上に挿入し、第１の照明光学手段と第２の照明光学手段とに１：１の分岐比で光を分岐させてもよい。第２の波長の光出射時は、ハーフミラーを光路上から除去し、ほぼ全ての光が透過して第２の照明光学手段に入射するようにすればよい。
【００８８】
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、本発明の光音響計測装置は、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】
【００８９】
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザ光源ユニット
１４：画像表示手段
１５：レーザ電源
１６：光分岐手段
１７：光照射抑制手段
１８：ターミネータ
１９：レーザ光源
２１：受信回路
２２：ＡＤ変換手段
２３：受信メモリ
２４：複素数化手段
２５：光音響画像再構成手段
２６：位相情報抽出手段
２７：強度情報抽出手段
２８：検波・対数変換手段
２９：光音響画像構築手段
３０：トリガ制御回路
３１：制御手段
３２：データ分離手段
３３：超音波画像再構成手段
３４：検波・対数変換手段
３５：超音波画像構築手段
３６：画像合成手段
３７：送信制御回路
【図１】
2014064733.tif 000003
【図２】
2014064733.tif 000004
【図３】
2014064733.tif 000005
【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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