(57)【要約】【課題】プローブに光源が内蔵されている装置において、光源の発熱によるプローブの温度上昇を抑制するための技術を提供する。【解決手段】光源と、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する受信部と、を含むプローブと、プローブの温度を取得する温度情報取得部と、温度に応じて、前記光源による光の照射を制御する制御部と、を有することを特徴とする光音響装置を用いる。【選択図】図５
2018153604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記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する受信部と、を含むプローブと、
前記プローブの温度を取得する温度情報取得部と、
前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光源に供給する電力を制御することにより、前記光源からの発熱を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光を照射するときの、光量および繰り返し周波数のうち、少なくともいずれかを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光量を低下させる処理か、前記繰り返し周波数を低下させる処理の少なくともいずれかを行うことにより、前記光源からの発熱を低下させる
ことを特徴とする請求項３に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度が第１の閾値より大きい場合に、前記光源からの発熱を低下させる制御を行う
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記光の照射を制御するための、
前記光源からの発熱の低下について、前記光量を低下させる処理の寄与度が、前記繰り返し周波数を低下させる処理の寄与度よりも大きいモードと、
前記光源からの発熱の低下について、前記繰り返し周波数を低下させる処理の寄与度が、前記光量を低下させる処理の寄与度よりも大きいモードと、
を少なくとも含む、複数のモードで動作することができる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記温度が第１の閾値より大きい場合に、前記光量を低下させる処理および前記繰り返し周波数を低下させる処理のうち、動作中のモードにおける寄与度が大きい方の処理を行い、
その後、前記温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上の場合に、前記光量を低下させる処理および前記繰り返し周波数を低下させる処理のうち、動作中のモードにおける寄与度が小さい方の処理を行う
ことを特徴とする請求項６に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記制御部は、入力部を用いたユーザーからの入力、または、デフォルトの設定に応じて、前記モードを決定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記光の光量および繰り返し周波数をユーザーに通知する通知部をさらに有する
ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記受信部が前記音響波を受信して出力した信号を用いて、前記被検体の特性情報を取得する演算部をさらに有する
ことを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記繰り返し周波数ごとに、前記特性情報を示す画像を表示部に表示させる
ことを特徴とする請求項１０に記載の光音響装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記繰り返し周波数の１つの周期ごとに１回のパルス発光を行い、
前記受信部は、前記１回のパルス発光に基づく前記音響波を受信して信号を出力し、
前記演算部は、前記繰り返し周波数の１つの周期ごとに、前記信号に基づく前記特性情報を取得する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光音響装置。
【請求項１３】
前記光源は、前記繰り返し周波数の１つの周期ごとに複数回のパルス発光を行い、
前記受信部は、前記複数回のパルス発光ごとに前記音響波を受信することで、複数の信号を出力し、
前記演算部は、前記繰り返し周波数の１つの周期ごとに、前記複数の信号を加算平均して得られた信号に基づいて、前記特性情報を取得する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光音響装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記繰り返し周波数の１つの周期において、前記複数回のパルス発光における発光回数、および、前記複数回のパルス発光それぞれの光量の少なくともいずれかを制御することにより、前記繰り返し周波数の１つの周期における合計の光量を制御することを特徴とする請求項１３に記載の光音響装置。
【請求項１５】
前記温度情報取得部は、前記プローブの前記温度として、前記プローブのハウジングの温度、または、前記プローブに含まれる前記光源の近傍の温度を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１６】
前記温度情報取得部は、温度センサである
ことを特徴とする請求項１５に記載の光音響装置。
【請求項１７】
前記プローブの速度を取得する速度情報取得部をさらに有し、
前記制御部は、前記速度に応じて、前記光源による光の照射を制御する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光音響装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記光源の発熱を低下させるときに、前記速度が速いほど、前記光量を低下させる処理の寄与度が、前記繰り返し周波数を低下させる処理の寄与度よりも大きくなるような制御を行う
ことを特徴とする請求項１７に記載の光音響装置。
【請求項１９】
前記プローブが前記被検体に押し付けられるときの押し付け力を取得する圧力情報取得部をさらに有し、
前記制御部は、前記押し付け力に応じて、前記光源による光の照射を制御する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光音響装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記光源の発熱を低下させるときに、前記押し付け力が大きいほど、前記繰り返し周波数を低下させる処理の寄与度が、前記光量を低下させる処理の寄与度よりも大きくなるような制御を行う
ことを特徴とする請求項１９に記載の光音響装置。
【請求項２１】
前記制御部は、前記プローブの前記温度の変化の傾向から求められる予測温度に基づい
て、前記光源からの発熱を低下させる制御の内容を決定する
ことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項２２】
光源と、
前記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する受信部と、
を有する光音響プローブであって、
前記光音響プローブの温度を取得する温度情報取得部と、
前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする光音響プローブ。
【請求項２３】
プローブに含まれる光源が、被検体に光を照射するステップと、
前記プローブに含まれる受信部が、前記光を照射された前記被検体から発生する音響波を受信するステップと、
温度情報取得部が、前記プローブの温度を取得するステップと、
制御部が、前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御するステップと、
を有することを特徴とする光音響装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響装置およびその制御方法、ならびに光音響プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光を利用したイメージング技術として、光音響効果を利用して被検体の内部を画像化する光音響装置が研究・開発されている。光音響装置は、被検体に照射された光のエネルギーを吸収した光吸収体から光音響効果により発生する超音波（光音響波）を用いて、被検体内の画像を生成する装置である。
【０００３】
光音響装置においても超音波診断装置と同様に、ハンドヘルド型プローブの形状を成し、容易に観察部位にアクセスできる装置が研究・開発されている。特許文献１には、光源部と受信部とを内蔵するプローブを備える光音響画像化装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０４７０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発光のために光源に供給された電力の一部は熱に変換され、光源は発熱する。プローブに光源が内蔵されている場合（ハウジングの内部に光源が配置されている場合）、光源の発熱によりプローブの温度上昇が生じる可能性がある。このプローブの温度上昇により、熱による装置の不具合や、技師や被検者の不快感などの不都合が生じる場合がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、プローブに光源が内蔵されている装置において、光源の発熱によるプローブの温度上昇を抑制するための技術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】
【０００７】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、前記光源から光を照射された被検体から発生する音響波を受信する受信部と、を含むプローブと、
前記プローブの温度を取得する温度情報取得部と、
前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光音響装置である。
【０００８】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
前記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する受信部と、
を有する光音響プローブであって、
前記光音響プローブの温度を取得する温度情報取得部と、
前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする光音響プローブである。
【０００９】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源が、被検体に光を照射するステップと、
受信部が、前記光を照射された前記被検体から発生する音響波を受信するステップと、
温度情報取得部が、前記プローブの温度を取得するステップと、
制御部が、前記温度に応じて、前記光源による光の照射を制御するステップと、
を有することを特徴とする光音響装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プローブに光源が内蔵されている装置において、光源の発熱によるプローブの温度上昇を抑制するための技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る光音響装置のブロック図
【図２】第１の実施形態に係るハンドヘルド型プローブの模式図
【図３】第１の実施形態に係るコンピュータと周辺構成を示すブロック図
【図４】単位時間当たりの発熱量を説明するためのタイミングチャート
【図５】第１の実施形態の制御のフローチャート
【図６】追従優先保護モードの光照射制御方法を説明するグラフ
【図７】追従優先保護モードの光照射制御方法を説明する別のグラフ
【図８】画質優先保護モードの光照射制御方法を説明するグラフ
【図９】画質優先保護モードの光照射制御方法を説明する別のグラフ
【図１０】ノーマル保護モードの光照射制御方法を説明するグラフ
【図１１】第２の実施形態の制御のフローチャート
【図１２】第２の実施形態における光照射制御方法を説明するグラフ
【図１３】第３の実施形態の制御のフローチャート
【図１４】プローブの速さと押し付け力から特性カーブを選択するグラフ
【図１５】第７の実施形態の制御のタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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る。よって、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。
【００１３】
本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、被検体内部の特性情報を示す画像を生成し表示する表示方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えられる。
【００１４】
本発明の被検体情報取得装置には、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た音響波を受信して、被検体の特性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光音響イメージング装置を含む。この場合、特性情報とは、受信された光音響波に由来する信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。
【００１５】
本発明に係る光音響画像データは、光照射により発生した光音響波に由来するあらゆる画像データを含む概念である。例えば、光音響画像データは、光音響波の発生音圧（初期音圧）、吸収エネルギー密度、吸収係数、被検体を構成する物質の濃度（酸素飽和度など）などの少なくとも１つの特性情報を表す画像データである。なお、互いに異なる複数の
波長の光照射により発生する光音響波に基づいて、被検体を構成する物質の濃度などの、分光情報を示す光音響画像データが得られる。分光情報を示す光音響画像データは、酸素飽和度、酸素飽和度に吸収係数等の強度を重み付けした値、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビン濃度、またはデオキシヘモグロビン濃度であってもよい。また、分光情報を示す光音響画像データは、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、または脂肪や水の体積分率であってもよい。
【００１６】
被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。
【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。トランスデューサ等により音響波から変換された信号（例えば電気信号）を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する信号（例えば電気信号）を光音響信号とも呼ぶ。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。
【００１８】
以下の実施形態では、光音響信号を取得するときに用いられる、光源と受信部を備えた光音響プローブについて詳細に説明する。従って本発明は、光音響プローブやその制御方法として捉えることもできる。以下の実施形態ではまた、ハンドヘルド型の光音響プローブを取り上げているが、本発明のプローブはハンドヘルド型に限定されない。
【００１９】
光音響測定において、一般に、照射光の光量が大きいほど光音響波の強度も大きくなり、光音響波の受信信号のＳ／Ｎが向上する。その結果、表示させたときの画質の高い光音響画像データが得られる。
【００２０】
ところで、光音響装置のハンドヘルド型プローブにおいて、プローブ筺体内に光源を配置する構成が考えられる。このような構成においても、高画質な光音響画像を表示させるために、照射光の光量を大きくすることが望ましい。ところが、光源に供給される電力の一部が熱に変換されることにより光源は発熱するため、照射光の光量を大きくする目的で光源に大きな電力を供給すると、光源の発熱量も高くなってしまう。
【００２１】
本明細書において「光量」を、１パルスの光エネルギーの総量（単位はＪ（ジュール））として定義する（以降、照射光量とも記す）。また、光量と、１秒あたりの発光回数（光照射の繰り返し周波数）と、を乗算したものを、照射光の平均パワー（単位はＷ（ワット））と定義する。
【００２２】
例えば、光源としてレーザーダイオードを用いて、０．０１［Ｊ］の光量で、０．１秒間隔で発光する場合（１秒間に１０回発光する場合）、照射光の平均パワーは０．０１［Ｊ］×１０［回／ｓ］＝０．１［Ｗ］となる。ここで、供給電力に対する光変換効率を１０［％］と仮定すれば、平均パワーを０．１［Ｗ］としたい場合、供給電力を１［Ｗ］とする必要がある。このとき、光源の単位時間当たりの発熱量は０．９［Ｗ］となる。ここでは、光源への供給電力のうち、光に変換されなかった電力は全て熱に変換されると仮定する。なお、１パルスの光とは、光強度の時間変化が矩形波である光の他に、三角波、正弦波などのあらゆる波形の光を含む。
【００２３】
ハンドヘルド型プローブに強制風冷や水冷等の冷却機構を設けることは困難である。そのため、ハウジング内部に設けられた光源の発熱量が小さい場合であったとしても、ハウ
ジング内部に温度上昇が生じる可能性がある。この温度上昇により、ハウジング内部のデバイスの不具合を生じる可能性がある。また、ハウジングの温度上昇により、プローブ扱う技師や医師などのユーザーや、被検者である患者に不快感を与える可能性がある。
【００２４】
そこで発明者は、鋭意検討により、ハンドヘルド型プローブ内部あるいはハウジングに温度センサ等の温度情報取得部を実装し、温度センサが検出した温度に基づいて、光量と光照射の繰り返し周波数を最適に制御することを見出した。すなわち、発明者は、ハンドヘルド型プローブの内部あるいはハウジングの温度が決められた上限値を超えないように光量と光照射の繰り返し周波数を制御し、光源への供給電力を制御することを見出した。典型的には、照射光の光量と光照射の繰り返し周波数とを乗算した値に比例する発熱量による温度上昇が許容温度以下に収まるように、光源への供給電力を適宜調整して、光量と繰り返し周波数を最適に制御する。
【００２５】
さらに、被検体が人体の皮膚等の場合、最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を守る必要がある。ハンドヘルド型プローブの内部あるいはハウジング温度を鑑みた制限に加え、光量がＭＰＥを超えないように制限してもよい。
【００２６】
なお、本発明の適用対象は、以下の実施形態で説明する光音響装置に限られない。本発明は、ハンドヘルド型プローブに光源を内蔵した装置であれば適用可能である。例えば、本発明は、光源と、光源から発した光の反射光や透過光を受光する受光素子とを内蔵するハンドヘルド型プローブに適用してもよい。すなわち、本発明は、光源が内蔵されたハンドヘルド型プローブと、照射対象を伝播した光の受信信号に基づいて、照射対象に関する情報を取得する情報取得部を有する装置に適用してもよい。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
（装置構成）
以下、図１を用いて本実施形態に係る光音響装置の構成を説明する。図１は、光音響装置全体の概略ブロック図である。本実施形態に係る光音響装置は、プローブ１８０（光照射部１１０及び受信部１２０及び温度センサ２００）、信号収集部１４０、コンピュータ１５０、表示部１６０、入力部１７０、及び電源部１９０を有する。
【００２８】
光照射部１１０が光を被検体１００に照射すると、光音響効果によって被検体１００内部や表面の光吸収体から光音響波が発生する。電源部１９０は、光照射部１１０の光源を駆動するための電力を供給する。受信部１２０は、光音響波を受信してアナログ信号としての電気信号（光音響信号）を出力する。
【００２９】
信号収集部１４０は、受信部１２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ１５０に出力する。コンピュータ１５０は、信号収集部１４０から出力されたデジタル信号を、光音響波に由来する信号データとして記憶する。
【００３０】
コンピュータ１５０は、記憶されたデジタル信号に対して後述する処理を行うことにより、画像データを生成する。また、コンピュータ１５０は、得られた画像データに対して表示のための画像処理を施した後に、表示部１６０に出力する。表示部１６０は、光音響画像を表示する。ユーザーとしての医師や技師等は、表示部１６０に表示された光音響画像を確認して診断を行う。表示画像は、ユーザーやコンピュータ１５０からの保存指示に基づいて、コンピュータ１５０内のメモリや、モダリティとネットワークで接続されたデータ管理システムなどに保存される。
【００３１】
信号データを３次元のボリュームデータに変換する再構成アルゴリズムとしては、タイ
ムドメインでの逆投影法、フーリエドメインでの逆投影法、モデルベース法（繰り返し演算法）などのあらゆる手法を採用できる。例えば、タイムドメインでの逆投影法として、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）、または整相加算（Ｄｅｌａｙ−ａｎｄ−Ｓｕｍ）などが挙げられる。なお、画像再構成においては光音響波の初期音圧分布と、被検体内部の光量分布に基づいて吸収係数分布を取得する。本発明においては、プローブの温度に応じて動的に照射光量が変化するため、被検体内部の光量分布も変化する。そこで、コンピュータが画像再構成を行う際には、光音響波を取得したときの光量情報を参照して、必要に応じてゲインを与えるなどの方法により補正することが好ましい。
【００３２】
また、表示部１６０は、コンピュータ１５０で生成された画像の他にＧＵＩなどを表示してもよい。入力部１７０は、ユーザーが情報を入力できるように構成されている。ユーザーは、入力部１７０を用いて測定開始や終了、作成画像の保存指示などの操作を行うことができる。
【００３３】
（プローブ１８０）
図２は、本実施形態に係るハンドヘルド型のプローブ１８０の模式図を示す。プローブ１８０は、光照射部１１０、受信部１２０、温度センサ２００及びハウジング１８１を含む。
【００３４】
プローブ１８０内部における温度センサ２００の設置場所としては、動作温度条件が厳しい光照射部１１０の光源もしくはドライバ回路１１４の近傍、または、可触部であるハウジング１８１が好ましい。温度センサ２００は、これら好適な設置場所に熱的に結合されて実装される。温度センサ２００は、アナログ信号あるいはデジタル信号でコンピュータ１５０に、プローブ内部（例えば、光源の近傍の位置）あるいはハウジングの温度（以降、単にプローブ温度とも記す）を出力する。
【００３５】
ハウジング１８１は、光照射部１１０及び受信部１２０を囲う筺体である。ユーザーは、ハウジング１８１を把持することにより、プローブ１８０をハンドヘルド型プローブとして利用できる。
【００３６】
光照射部１１０は、光源１１１、光源１１１から発生した光を伝搬させる光学系１１２、及び光源１１１を駆動させるドライバ回路１１４を含む。光学系１１２は、ＬＥＤやＬＤ等の光源１１１から発生する光を伝搬して、射出端１１３から射出する。
【００３７】
プローブ１８０は、ケーブル１８２を介して信号収集部１４０、コンピュータ１５０、及び電源部１９０と繋がっている。ケーブル１８２は、電源部１９０からドライバ回路１１４へ電力を供給する配線、制御部１５３からドライバ回路１１４へ光量や発光タイミング等を制御する制御信号を送る配線、受信部１２０から出力されるアナログ信号を信号収集部１４０に伝達する配線を含む。ケーブル１８２にコネクタを設け、プローブ１８０と光音響装置のその他の構成とを分離できる構成としてもよい。本実施形態において、ドライバ回路１１４と電源部１９０とを合わせた構成が、光源１１１に電力を供給する駆動部に相当する。すなわち、本実施形態に係る駆動部は、ドライバ回路１１４と電源部１９０とを含む。
【００３８】
なお、本実施形態に係るプローブ１８０は、ケーブル１８２を排したワイヤレスのハンドヘルド型のプローブ１８０であってもよい。この場合、電源部１９０をプローブ１８０に内蔵し、プローブ１８０とその他の構成との各種信号の送受信を無線で行ってもよい。ただし、電源部１９０をプローブ１８０に内蔵すると、電源部１９０での消費電力に起因して発生する熱により、ハウジング１８１内部での発熱量は増加する。そのため、ハウジ
ング１８１内部の温度上昇を抑制するために、電源部１９０をハウジング１８１の外部に配置してもよい。さらに、ドライバ回路１１４のうち、消費電力が大きく、発熱量の大きい一部の構成をハウジング１８１の外部に配置してもよい。
【００３９】
（詳細構成）
以下、本実施形態に係る光音響装置の各構成の詳細を説明する。
【００４０】
（光照射部１１０）
光照射部１１０は、光源１１１、光学系１１２、ドライバ回路１１４を含む。
光源１１１としては、レーザーダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適である。光源１１１は、１ＭＨｚ以上の鋸波状の駆動波形（駆動電流）に追随して光を発することのできるＬＤもしくはＬＥＤを採用してもよい。ただし、光音響波を発生させるための光を射出可能であれば、光源はＬＤやＬＥＤに限られない。また、光源１１１として波長可変光源を利用すれば、酸素飽和度の取得が可能になる。
【００４１】
光源１１１が発する光のパルス幅は、典型的には１ｎｓ以上、１μｓ以下である。また、光の波長として例えば、４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲を利用できる。血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）が好ましい。生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において典型的に吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）が好ましい。ただし、パルス幅や波長は上記に限定されない。
【００４２】
光学系１１２には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を使用できる。乳房等を被検体１００とする場合、パルス光のビーム径を広げて照射するために、光学系の射出端１１３として光拡散板等を用いてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系１１２の射出端１１３をレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。なお、光照射部１１０が光学系１１２を備えずに、光源１１１から直接、被検体１００に光を照射してもよい。
ドライバ回路１１４は、電源部１９０からの電力を用いて、光源１１１を駆動する駆動電流を生成する回路である。
【００４３】
（受信部１２０）
受信部１２０は、音響波を受信することにより電気信号を出力するトランスデューサと、トランスデューサを支持する支持体とを含む。トランスデューサを構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを利用できる。圧電素子以外にも例えば、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサを利用できる。音響波を受信して電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを採用してもよい。光音響波を構成する周波数成分は、典型的には１００ＫＨｚから１００ＭＨｚであるため、これらの周波数を検出可能なトランスデューサを用いることが好ましい。
【００４４】
トランスデューサにより得られる信号は時間分解信号である。つまり、トランスデューサにより得られる信号の振幅は、各時刻にトランスデューサで受信される音圧に基づく値（例えば、音圧に比例した値）を表したものである。
支持体は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイと呼ばれるような平面又は曲面内に、複数のトランスデューサを並べて配置してもよい。
また、受信部１２０が、トランスデューサから出力される時系列のアナログ信号を増幅する増幅器を備えてもよい。また、受信部１２０が、トランスデューサから出力される時
系列のアナログ信号を時系列のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えてもよい。すなわち、受信部１２０が後述する信号収集部１４０を備えてもよい。
【００４５】
複数のトランスデューサを用いる場合、理想的には、被検体１００を全周囲から囲むようなトランスデューサ配置が好ましい。ただし、被検体１００が大きい場合、全周囲を囲むようなトランスデューサ配置は不可能である。その場合は、半球状の支持体上にトランスデューサを配置することで、被検体１００から多くの方向に伝搬する音響波を受信できる。なお、トランスデューサの配置や数及び支持体の形状は被検体に応じて最適化すればよく、上記の記載に限定されない。
【００４６】
受信部１２０と被検体１００との間の空間に、両者を音響的に整合させる媒質を配置してもよい。この媒質には、被検体１００やトランスデューサとの界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高い材料を採用する。媒質として例えば、水、油、超音波ジェルなどを採用できる。
【００４７】
また、本実施形態に係る装置が、光音響画像に加えて、音響波の送受信により超音波画像も生成する場合、トランスデューサは、音響波を送信する送信手段として機能してもよい。受信手段としてのトランスデューサと送信手段としてのトランスデューサとは、単一（共通）のトランスデューサでもよいし、別々の構成であってもよい。
【００４８】
（温度センサ２００）
本実施形態における温度情報取得部である、温度センサ２００について述べる。温度センサ２００は、例えばサーミスタ、熱電対、測温抵抗体などのセンサで構成できる。温度センサ２００は、動作温度条件が厳しい（上限温度が低い）光源１１１近傍に設置しても良い。また、可触部であるハウジング１８１の温度制限が厳しい（上限温度が低い）場合は、温度センサ２００をハウジング１８１に熱的に結合し実装することが望ましい。本発明の装置は、温度センサ２００の温度が決められた上限を超えないように、光量および光照射のタイミング（典型的には、繰り返し周波数）の少なくともいずれかを制御する。この光の照射に関する制御は、光源に供給する電力を制御することにより行われる。そのため、温度上昇を管理したい部分に温度センサ２００を熱的に結合し実装する必要がある。
【００４９】
なお、温度情報取得部として、直接的に温度を測定する温度センサ２００に代えて、光源に投入される電力量や、電力量と光の変換効率に基づき取得される発熱量や、プローブの熱容量などに基づく演算によって温度情報を取得する装置を用いてもよい。その他、所望の温度情報を取得できるものであれば、どのような方式でも構わない。
【００５０】
（信号収集部１４０）
信号収集部１４０は、受信部１２０から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。信号収集部１４０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成されてもよい。信号収集部１４０から出力されるデジタル信号は、コンピュータ１５０内の記憶部１５２に記憶される。信号収集部１４０は、Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
【００５１】
なお、信号収集部１４０は、光が光照射部１１０から射出されたことをトリガーに、同期して処理を開始してもよい。トリガーとしては、光照射部１１０の射出端１１３に取り付けられた光検出センサから出力される信号を利用できる。また、信号収集部１４０は、入力部１７０からの測定開始の指示信号を受けて、処理を開始してもよい。
【００５２】
なお、プローブ１８０が、増幅器とＡＤＣ等から構成される信号収集部１４０を含んでいてもよい。すなわち、ハウジング１８１の内部に信号収集部１４０が配置されていてもよい。このような構成であれば、ハンドヘルド型のプローブ１８０とコンピュータ１５０との間の情報をデジタル信号で伝搬できるため、耐ノイズ性を向上できる。また、高速デジタル信号を用いることによって、アナログ信号を伝送する場合に比べて配線数を少なくすることが可能となり、ハンドヘルド型のプローブ１８０の操作性が向上する。
【００５３】
（コンピュータ１５０）
情報処理部としてのコンピュータ１５０は、演算部１５１、記憶部１５２、制御部１５３を含む。各構成の機能については処理フローの説明の際に説明する。
演算部１５１としての演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成できる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。演算部１５１は、入力部１７０から、被検体音速や保持部の構成などの各種パラメータを受けて、受信信号を処理してもよい。
【００５４】
記憶部１５２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、記憶部１５２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。なお、記憶部１５２は、複数の記憶媒体から構成されていても良い。記憶部１５２は、コンピュータ１５０とオンライン接続されていても良い。記憶部１５２は、演算部１５１により生成される光音響画像データや、光音響画像データに基づいた表示画像を保存できる。
【００５５】
制御部１５３は、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。制御部１５３は、光音響装置の各構成の動作を制御する。制御部１５３は、入力部１７０からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、光音響装置の各構成を制御してもよい。また、制御部１５３は、記憶部１５２に格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。コンピュータ１５０は専用に設計されたワークステーションであってもよい。また、コンピュータ１５０の各構成がそれぞれ異なるハードウェアで構成され、互いに連携して動作しても良い。
【００５６】
温度センサ２００の出力は、アナログ信号あるいはデジタル信号で制御部１５３に入力される。温度センサ２００の出力をアナログ信号で制御部１５３に送る場合は、制御部１５３内部の不図示のＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御を行うと好適である。コンピュータ１５０の制御部１５３は、光音響装置に含まれる各構成の動作を制御するとともに、温度センサが検出した温度に基づいて光照射を制御する。具体的には、光照射の繰り返し周波数と照射光量が制御される。また、後述する各実施形態では、光照射の制御において、速度センサが検出した速さや圧力センサが検出した押し付け力が用いられる。
【００５７】
図３は、本実施形態に係るコンピュータ１５０の具体的な構成例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１５０は、ＣＰＵ１５４、ＧＰＵ１５５、ＲＡＭ１５６、ＲＯＭ１５７、外部記憶装置１５８から構成される。また、コンピュータ１５０には、表示部１６０としての液晶ディスプレイ１６１、入力部１７０としてのマウス１７１、キーボード１７２が接続されている。
【００５８】
また、コンピュータ１５０および受信部１２０は、共通の筺体（ハウジング）に収められた構成でもよい。この場合、光音響プローブはスタンドアローンで光音響装置として利
用可能である。また、筺体に収められたコンピュータで一部の信号処理を行い、残りの信号処理を筺体の外部に設けられたコンピュータで行ってもよい。この場合、筺体の内部および外部に設けられたコンピュータを総称して、本実施形態に係るコンピュータと呼ぶ。すなわち、コンピュータを構成するハードウェアが一つの筺体に収められていなくてもよい。
【００５９】
（表示部１６０）
表示部１６０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイである。表示部１６０は、コンピュータ１５０により得られた被検体情報等に基づく画像や特定位置の数値等を表示する装置である。表示部１６０は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。なお、被検体情報の表示にあたっては、表示部１６０またはコンピュータ１５０において画像処理（輝度値の調整等）を行った上で表示することもできる。
【００６０】
（入力部１７０）
入力部１７０としては、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成される操作コンソールを使用できる。また、表示部１６０をタッチパネルで構成し、表示部１６０を入力部１７０として利用してもよい。
【００６１】
なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった１つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった１つの装置として構成されてもよい。
【００６２】
（電源部１９０）
電源部１９０は、電力を発生する電源である。電源部１９０は、光照射部１１０のドライバ回路１１４に電力を供給する。電源部１９０から供給された電力がドライバ回路１１４及び光源１１１等で消費されると、光と共に熱が発生する。電源部１９０には、ＤＣ電源、一次電池、二次電池など、あらゆる電池を利用できる。電源部１９０が電池で構成されることにより、プローブ１８０に電源部１９０を省スペースに収めることができる。なお、ドライバ回路１１４及び電源部１９０は、コンピュータ１５０内の制御部１５３により制御されてもよい。また、プローブ１８０が、電源部１９０及びドライバ回路１１４を制御する制御部を有していてもよい。
【００６３】
（被検体１００）
被検体１００は光音響装置を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る光音響装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的として使用できる。よって、被検体１００としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指および足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体の対象としてもよい。また、頸動脈壁のプラークなどを光吸収体の対象としてもよい。また、メチレンブルー（ＭＢ）、インドシニアングリーン（ＩＣＧ）などの色素、金微粒子、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質を光吸収体としてもよい。また、穿刺針や穿刺針に付された光吸収体を観察対象としてもよい。
【００６４】
（光源の制御方法と単位時間当たりの発熱量）
図４は、本実施形態に係る光源の制御方法と単位時間当たりの発熱量を説明するためのタイミングチャートである。図４は、照射光の発光、光音響波の受信、画像データの生成、及び画像データの表示の各タイミングを示している。「発光」のタイミングチャートに
おける縦軸は照射光量を示す。なお、図４において照射光量は、光源１１１に供給される電力に比例した値を仮定している。
【００６５】
図４（ａ）において、画像表示のリフレッシュ周波数は、ハンドヘルド型プローブの通常の動きに対して追従した表示が可能である２０［Ｈｚ］としている。図４（ａ）においては、画像表示のリフレッシュ周波数と光照射の繰り返し周波数は一致している。
【００６６】
図４（ａ）の「発光」に示すタイミングで、制御部１５３は、光量設定値を０．０１［Ｊ］をドライバ回路１１４に設定し、かつ、ドライバ回路１１４に発光タイミング信号を０．０５秒間隔で出力する。ドライバ回路１１４は、制御部１５３からの発光タイミング信号と光量設定値の情報に従って、光源１１１を駆動する。
【００６７】
そして、受信部１２０は、図４（ａ）の「受信」に示すタイミングで、光源１１１からの光に起因して生じる光音響波を受信する。演算部１５１は、図４（ａ）の「画像生成」に示すタイミングで、受信部１２０が出力した信号を基に再構成処理を行い、画像データを生成する。そして、制御部１５３は、表示部１６０に画像データを送信し、表示部１６０に画像データに基づいた画像を表示させる。表示部１６０は、図４（ａ）の「画像表示」に示す期間、画像データに基づいた画像を表示する。
【００６８】
図４（ａ）に示すタイミングチャートにおいては、まず画像１を０．０５秒間表示し、次に画像２を０．０５秒表示している。以上の工程を繰り返し、０．０５秒毎に新しい画像データに基づいた画像の表示を更新する。前述したように、ハンドヘルド型プローブの単位時間当たりの発熱量は、光の光量と光照射の繰り返し周波数で決定される。図４（ａ）の場合は、供給電力に対する光の変換効率を１０［％］と仮定し、照射光量を０．０１［Ｊ］とすると、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．０９［Ｊ］×（１／０．０５）＝１．８［Ｗ］となる。
【００６９】
図４（ｂ）は、図４（ａ）と比較して、光照射の繰り返し周波数が同じであるが、光量が異なるタイミングチャートである。図４（ｂ）の繰り返し周波数は図４（ａ）と同じく２０［Ｈｚ］であり、０．０５秒周期で光が照射される。また、表示画像の更新も、０．０５秒毎であるので、追従性も図４（ａ）と同等である。一方、図４（ｂ）における照射光量は、０．００５［Ｊ］、すなわち図４（ａ）の半分に設定されている。このような設定により、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．９［Ｗ］に低下している。
【００７０】
図４（ｃ）は、図４（ａ）と比較して、光量が同じであるが、光照射の繰り返し周波数が異なるタイミングチャートである。図４（ｃ）の照射光量は図４（ａ）と同じく０．０１［Ｊ］である。そのため、得られた再構成画像各々のＳ／Ｎ比は、図４（ａ）で得られた再構成画像と同等である。一方、図４（ｃ）における光照射の繰り返し周波数は、１０［Ｈｚ］、すなわち、０．１秒周期であり、光照射の繰り返しの周期（発光周期）は図４（ａ）の２倍である。このような設定により、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．９［Ｗ］に低下している。
【００７１】
以上説明したように、光照射を繰り返し行う光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、光照射の繰り返し周波数と照射光量により制御できることがわかる。
【００７２】
（保護モード）
本発明は、温度センサ２００が検出した温度に基づいて、繰り返し周波数と照射光量という２つの条件を最適に制御する方法を提供する。具体的には、本発明のコンピュータは、温度センサによる検出温度が許容値を超えた場合、光源の発光を抑制してプローブ１８０内部の電子素子の温度上昇を防止し電子素子の熱破壊を防止する。また、ハウジング１
８１の温度上昇を抑え、患者やユーザーに不快感を与えることを防止する。
【００７３】
本発明の第１の実施形態では、まず、ユーザーは入力部１７０を用いて、プローブ１８０の温度上昇を防止するための保護モードを、複数のモードから指定する。例えば、「ノーマル保護モード」「追従優先保護モード」「画質優先保護モード」を選択できるように、表示部１６０にアイコン等を表示し、マウス１７１やキーボード１７２で選択できるようにすると良い。また、測定の度に選択する手間を省くために、被検体や撮像モード等によりデフォルトの保護モードを決めておいてもよい。その場合、ユーザー入力部１７０を用いたデフォルトの保護モードからの変更を可能にすることが好ましい。第１の実施形態では保護モードを３つとしたが、保護モードの数はこれに限定されず、１つまたは２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。
【００７４】
「追従優先保護モード」は、画像表示のリフレッシュ周波数（すなわち光照射の繰り返し周波数）を下げないような保護モードである。「画質優先保護モード」は、再構成画像各々のＳ／Ｎを劣化しないように維持する保護モードである。「ノーマル保護モード」は、追従性と画質（Ｓ／Ｎ）とのバランスを取った保護モードである。以下、各保護モードの動作を説明する。
【００７５】
「追従優先保護モード」では、プローブ１８０の温度が上昇した際、光照射の繰り返し周波数を下げる前に、照射光量を下げる制御を行い、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる。あるいは、プローブ１８０の温度が上昇した際、光照射の繰り返し周波数を下げる量より大きく照射光量を下げる制御を行い、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる。このように制御することにより、温度上昇幅が小さい場合、画像表示のリフレッシュ周波数（すなわち光照射の繰り返し周波数）が低下しないため、追従性の良い再構成画像を得ることができる。
【００７６】
「画質優先保護モード」では、プローブ１８０の温度が上昇した際、照射光量を下げる前に、光照射の繰り返し周波数を下げる制御を行い、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる。あるいは、プローブ１８０の温度が上昇した際、照射光量を下げる量より大きく光照射の繰り返し周波数を下げる制御を行い、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる。このように制御することにより、温度上昇幅が小さい場合、照射光量を下げないため、Ｓ／Ｎの良い再構成画像を得ることができる。
【００７７】
「ノーマル保護モード」では、画質と追従性のバランスを取った制御が行われる。すなわち、プローブ１８０の温度が上昇した際、照射光量と光照射の繰り返し周波数の両方をバランスよく下げる制御を行い、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる。例えば、デフォルトの光照射の繰り返し周波数が十分高ければ、光照射の繰り返し周波数を先行して下げても良いし、デフォルトの照射光量が大きければ、照射光量を先行して下げても良い。「ノーマル保護モード」では、ユーザーが再構成画像を観察した際、画質（Ｓ／Ｎ）と追従性の劣化を感じないように制御する。このように制御することにより、画質と追従性の両方をバランスよく低下させつつ、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を抑えることができる。
【００７８】
なお、ノーマル保護モードにおける制御は１種類に限定されない。例えば、光量制御と繰り返し周波数制御のそれぞれが発熱の抑制に寄与する比率を、ユーザーに指定させても良い。ユーザーによる比率指定の際には、表示部に表示されるスライドバー等のＵＩや、可変抵抗等を用いた物理的なツマミを用いることができる。
【００７９】
（制御フロー）
次に、図５のフローチャートを用いて、各保護モードの制御の内容を具体的に説明する
。
（ステップＳ１００）初めに、ユーザーが保護モードを指定し、撮像を開始する。この時、デフォルトの光照射の繰り返し周波数・光量が用いられる。なお、デフォルトの保護モードがある場合、ユーザーの指示は必ずしも必要ない。
【００８０】
（ステップＳ１０１）次に、コンピュータは、温度センサ２００が検出した温度（以降、単に温度センサ２００の温度とも記す）が、閾値Ｔ３より大きい値（第３の閾値より大きい値）であるか、それとも閾値Ｔ３以下であるかを判断する。閾値Ｔ３は、この閾値を超えた場合は即時に光源１１１の発光を停止しなくてはならない、上限の閾値である。ここでは、閾値Ｔ３を６０°Ｃとする。もし、ステップＳ１０１において、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ３より大きいと判断された場合、ステップＳ１４０に動作が移り、光源１１１の発光を停止し、再構成画像の取得（撮像）も中止する。そして、表示部１６０に「プローブ温度上昇のため撮像を中止しました」等のメッセージを表示する。またビープ音を組み合わせた通知を行っても良い（ステップＳ１４１）。そして、撮像を中断する。
【００８１】
（ステップＳ１０２）一方、ステップ１０１で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ３以下であると判断されると、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コンピュータは、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ１以下の値（第１の閾値以下の値）であるか、それとも閾値Ｔ１より大きいかを判断する。閾値Ｔ１は、プローブ１８０の温度がある程度高いため、光源１１１の発熱を抑える必要がある温度とする。ここでは、閾値Ｔ１を４０°Ｃとする。ステップＳ１０２で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ１以下だと判断されれば、プローブ１８０の温度は十分低く、デフォルトの光照射の繰り返し周波数・光量であっても問題ないので、光照射の繰り返し周波数・光量を変更すること無くステップＳ１０４に進む。
【００８２】
そして、ステップＳ１０４において、光パルスを照射し、対応する光音響波を受信し再構成画像を生成し、表示部１６０に表示する。なお、Ｓ１０４において、通知部を用いて、動作中の保護モードが何であるかを示す情報や、現時点での光量や繰り返し周波数を示す情報をユーザーに通知しても良い。通知部としては、表示部１６０を用いても良いし、音声出力装置（不図示）を用いても良い。
【００８３】
（ステップＳ１０３）一方、ステップＳ１０２で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ１より大きいと判断されれば、プローブ１８０の温度がある程度高いことが分かる。そのため、次のステップＳ１０３に移り、現在の保護モードがどの保護モードかを判断する。
【００８４】
（ステップＳ１１０〜Ｓ１１２）ステップＳ１０３において、「追従優先保護モード」が選択されていると判断された場合、ステップＳ１１０に動作が移る。ステップＳ１１０では、制御部は、光源１１１から放出される単位時間当たりの発熱量を制限するため、光源１１１の光量を下げる。
【００８５】
次のステップＳ１１１では、温度センサ２００の温度が、閾値Ｔ２以上の値（第２の閾値以上の値）であるか、それとも閾値Ｔ２より小さいかを判断する。閾値Ｔ２は、閾値Ｔ３とＴ１の間の温度で選ばれる。ここでは、閾値Ｔ２を５０°Ｃとする。温度センサ２００の温度が閾値Ｔ２より小さい場合、光量を低下させることによって温度低減効果が十分に得られたと言えるので、ステップＳ１０４に進む。
【００８６】
一方、ステップＳ１１１で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ２以上であると判断されれば、光量の低下だけでは十分な温度低減効果が得られなかったと言える。そこで、ステップＳ１１２に進み、光源１１１から放出される単位時間当たりの発熱量を制限するため、光照射の繰り返し周波数を下げる（発光周期を長くする）。このように光照射の繰り返し
周波数と照射光量を決定し、次のステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では，決定された繰り返し周波数と光量で光パルスを照射して、光音響信号を受信し再構成画像を生成し表示する。
【００８７】
なお、ステップＳ１１２での処理は、繰り返し周波数の低下には限定されない。例えば、追従優先保護モードにおいては、あくまでも照射光量低下処理のみによって発熱量を下げるような制御を行っても良い。後述する、画質優先保護モードに関わるステップＳ１３２においても同様に、あくまでも繰り返し周波数低下のみによって発熱量を下げても良い。
さらに言えば、閾値Ｔ２や閾値Ｔ３を用いた判断は、必ずしも必須ではなく、図５のフローよりも単純な処理フローを採用しても良い。例えば、コンピュータが、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ１より大きいか、それとも閾値Ｔ１以下であるかを判断し、閾値Ｔ１より大きい場合には、閾値Ｔ１以下になるまで光量または繰り返し周波数を低下させるという処理フローである。
【００８８】
ステップＳ１１０からステップＳ１１２における光照射の繰り返し周波数と照射光量の決定方法を、図６のグラフを基にさらに具体的に説明する。図６（ａ）は、温度センサの温度に応じた照射光量の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光量（１００％）に対する、ステップＳ１０４で照射される光量の強度比を示す。例えば、デフォルトの光量が０．０１［Ｊ］であり、温度センサの温度が５０°Ｃの場合、光量５０［％］、すなわち０．００５［Ｊ］に設定される。また、５０°Ｃを超えた温度では、実線で示したように光量を維持しても良いし、点線（符号ａ）のように光量を減少させても良い。
【００８９】
図６（ｂ）は、温度センサの温度に応じた光照射の繰り返し周波数の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光照射の繰り返し周波数（１００％）に対する、ステップＳ１０４で光が照射されるときの繰り返し周波数の比率を示す。例えば、デフォルトの繰り返し周波数が２０［Ｈｚ］である場合、温度センサの温度が６０°Ｃであれば、実際の繰り返し周波数は５０％、すなわち１０［Ｈｚ］に減少する。
【００９０】
図６のような制御によって、温度センサの温度が高い場合でも、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることが可能となり、プローブ１８０の温度を下げることができる。図６の例では、発熱量低下に関して、光量抑制の寄与度が、繰り返し周波数低下の寄与度よりも大きい。なお、図６におけるデフォルト光量と実際の照射光量の比率や、デフォルトの繰り返し周波数と実際の繰り返し周波数の比率は一例に過ぎず、他の値を用いてもかまわない。
【００９１】
以上の説明では閾値Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３に基づいて判断し制御するフローを説明した。このようなフローでは、光量や光照射の繰り返し周波数を数式で容易に定義できるので、制御プログラムの容量を小さくできる。ただし、図６に示した特性を変換テーブルとして記憶部に保持しておき、温度に基づいて変換テーブルを参照して光量や光照射の繰り返し周波数を決定してもよい。
【００９２】
また、変換テーブルを用いる場合は、図７に示したような、光量や繰り返し周波数が徐々に変化する変換テーブルを用いてもよい。図７の変換テーブルを用いると、プローブ１８０の温度が上昇した際、光照射の繰り返し周波数を下げる量より大きく照射光量を下げる制御を行う制御が行われる。すなわち、温度抑制に関して、繰り返し周波数低下の寄与度よりも、光量低下の寄与度が大きくなるような制御が行われる。その結果、プローブ１８０の温度が高い場合に、追従性を維持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることができる。
【００９３】
（ステップＳ１３０〜Ｓ１３２）ステップＳ１０３において、「画質優先保護モード」が選択されていると判断された場合、ステップＳ１３０に動作が移る。ステップＳ１３０では、光源１１１から放出される単位時間当たりの発熱量を制限するため、光源１１１の光照射の繰り返し周波数を下げる（発光周期を長くする）。次のステップＳ１３１では、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ２以上であるかを判断する。閾値Ｔ２は、閾値Ｔ３とＴ１の間の温度で選ばれる。ここでは、閾値Ｔ２を５０°Ｃとする。温度センサ２００の温度が閾値Ｔ２より小さい場合、繰り返し周波数を低下させることによって温度低減効果が十分に得られたと言えるので、ステップＳ１０４に進む。
【００９４】
ステップＳ１３１で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ２以上であると判断されれば、繰り返し周波数の低下だけでは十分な温度低減効果が得られなかったと言える。そこで、ステップＳ１３２に進み、光源１１１から放出される単位時間当たりの発熱量を制限するため、照射光量を下げる。このように光照射の繰り返し周波数と照射光量を決定し、次のステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では，決定された繰り返し周波数と光量で光パルスを照射して、光音響信号を受信し再構成画像を生成し表示する。
【００９５】
ステップＳ１３０からステップＳ１３２における光照射の繰り返し周波数と照射光量の決定方法を、図８のグラフを基にさらに具体的に説明する。図８（ａ）は、温度センサの温度に応じた照射光量の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光量（１００％）に対する、ステップＳ１０４で照射される光量の強度比を示す。例えば、デフォルトの光量が０．０１［Ｊ］であり、温度センサの温度が５０°Ｃの場合、光量１００［％］、すなわち０．０１［Ｊ］に設定され、温度センサの温度が６０°Ｃの場合、光量５０［％］、すなわち０．００５［Ｊ］に設定される。
【００９６】
図８（ｂ）は、温度センサの温度に応じた光照射の繰り返し周波数の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光照射の繰り返し周波数（１００％）に対する、ステップＳ１０４で光が照射されるときの繰り返し周波数の比率を示す。例えば、デフォルトの周波数が２０［Ｈｚ］である場合、温度センサの温度が５０°Ｃであれば、実際の繰り返し周波数は５０％、すなわち１０［Ｈｚ］に減少する。また、５０°Ｃを超えた温度では、実線で示したように繰り返し周波数を維持しても良いし、点線（符号ｂ）のように繰り返し周波数を減少させても良い。
【００９７】
図８のような制御によって、温度センサの温度が高い場合でも、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることが可能となり、プローブ１８０の温度を下げることができる。図８の例では、発熱量低下に関して、繰り返し周波数低下の寄与度が、光量抑制の寄与度よりも大きい。なお、図８におけるデフォルト光量と実際の照射光量の比率や、デフォルトの繰り返し周波数と実際の繰り返し周波数の比率は一例に過ぎず、他の値を用いてもかまわない。
【００９８】
以上の説明では閾値Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３に基づいて判断し制御するフローを説明した。このようなフローでは、光量や光照射の繰り返し周波数を数式で容易に定義できるので、制御プログラムの容量を小さくできる。ただし、図８に示した特性を変換テーブルとして記憶部に保持しておき、温度に基づいて変換テーブルを参照して光量や光照射の繰り返し周波数を決定しても良い。
【００９９】
また、変換テーブルを用いる場合は、図９に示したような、光量や繰り返し周波数が徐々に変化する変換テーブルを用いてもよい。図９の変換テーブルを用いると、プローブ１８０の温度が上昇した際、照射光量を下げる量より大きく光照射の繰り返し周波数を下げる制御が行われる。すなわち、温度抑制に関して、光量低下の寄与度よりも、繰り返し周
波数低下の寄与度が大きくなるような制御が行われる。その結果、プローブ１８０の温度が高い場合に、画質（Ｓ／Ｎ）を維持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることができる。
【０１００】
（ステップＳ１２０）ステップＳ１０３において、「ノーマル保護モード」が選択されていると判断された場合、ステップＳ１２０に動作が移る。ステップＳ１２０では、光源１１１から放出される単位時間当たりの発熱量を制限するため、光源１１１の光照射の繰り返し周波数と照射光量の両方を下げる。次のステップＳ１０４では，決定された繰り返し周波数と照射光量で光パルスを発光して、光音響信号を受信し再構成画像を生成し表示する。
【０１０１】
ステップＳ１２０における光照射の繰り返し周波数と照射光量の決定方法を、図１０のグラフを基にさらに具体的に説明する。図１０（ａ）は、温度センサの温度に応じた照射光量の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光量（１００％）に対する、ステップＳ１０４で照射される光量の強度比を示す。例えば、デフォルトの光量が０．０１［Ｊ］であり、温度センサの温度が４０°Ｃの場合、光量１００［％］、すなわち０．０１［Ｊ］に設定され、温度センサの温度が６０°Ｃの場合、光量５０［％］、すなわち０．００５［Ｊ］に設定される。
【０１０２】
図１０（ｂ）は、温度センサの温度に応じた光照射の繰り返し周波数の制御を示したグラフである。横軸は温度センサの温度、縦軸はデフォルトの光照射の繰り返し周波数（１００％）に対する、ステップＳ１０４で光が照射されるときの繰り返し周波数の比率を示す。例えば、デフォルトの周波数が２０［Ｈｚ］であり、温度センサの温度が４０°Ｃの場合、実際の繰り返し周波数は１００％、すなわち、２０［Ｈｚ］に設定され、温度センサの温度が６０°Ｃの場合、実際の繰り返し周波数は５０［％］、すなわち、１０［Ｈｚ］に設定される。
【０１０３】
図１０のような制御によって、温度センサの温度が高い場合でも、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることが可能となり、温度を下げることができる。図１０の例では、発熱量低下に関して、光量抑制の寄与度と、繰り返し周波数低下の寄与度が同程度である。なお、図１０におけるデフォルト照射光量と実際の照射光量の比率や、デフォルトの繰り返し周波数と実際の繰り返し周波数の比率は一例に過ぎず、他の値を用いてもかまわない。すなわち、ユーザーにとって、画質（Ｓ／Ｎ）と追従性のいずれかが極端に劣化したと感じさせない様な制御ができるのであれば、両者を同じ割合で低減させる必要はない。
【０１０４】
以上の説明では閾値Ｔ１、および、Ｔ３に基づいて判断し制御するフローを説明した。このようなフローでは、照射光量や光照射の繰り返し周波数を数式で容易に定義できるので、制御プログラムの容量を小さくできる。一方、図１０に示した特性を変換テーブルとして記憶部に保持しておき、温度に基づいて変換テーブルを参照して照射光量や光照射の繰り返し周波数を決定しても良い。
【０１０５】
「ノーマル保護モード」では、プローブ１８０の温度が上昇した際、再構成画像各々の画質（Ｓ／Ｎ）と追従性のバランスを取りながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げることができる。
【０１０６】
以上述べたように、本実施形態のような光源制御方法を用いることにより、光源を備える光音響プローブの温度上昇を適切に抑制できる。また、ユーザーが所望の保護モードを選択できるため、例えばリアルタイム表示の際にも、必要性に応じた好適な画像表示が可能になる。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、指定された保護モードごとに、プローブ１８０の温度に応じた繰り返し周波数や照射光量の制御方法を変えていた。一方、第２の実施形態には保護モードは存在しない。その代わりに第２の実施形態では、プローブ１８０の動き（速さ）を参照しながら、プローブ１８０の温度に応じた繰り返し周波数や照射光量の制御を行う。
【０１０８】
第２の実施形態における装置構成は、図１、図２及び図３に示したものとほぼ同様であるので、異なる点のみ説明する。第２の実施形態のプローブ１８０は、内部に、プローブ１８０が移動するときの速度を取得する速度情報取得部としての速度センサをさらに有している。速度センサは、例えば加速度センサの信号を積分し速度を算出することで実現できる。ただし、速度情報取得部は速度さえ取得できれば方式は問わず、加速度センサを用いたものに限定されない。
【０１０９】
第２の実施形態でも、光照射の繰り返し周波数と照射光量を温度センサ２００が検出した温度に応じて最適に制御することは、第１の実施形態と同様である。ただし、第２の実施形態では、固定的な保護モードの代わりに、プローブ１８０の速度の大きさ（速さ）を参照しながら、動的に、温度センサ２００が検出した温度に応じた繰り返し周波数と光量の制御を行う。
【０１１０】
一般的に、動いている被写体に対して人間の目の分解能は下がる。一方、動いている被写体を人間が見る場合、表示装置の画面を更新する周波数（リフレッシュ周波数）が低いと動きの連続性が低下し、ぎこちない動きに見える。すなわち、動いている被写体に関しては、画像の分解能よりも画像の更新頻度を重視した動画表示が好適である。第２の実施形態では、このような特性を利用して、プローブの温度が上昇した際に、プローブ１８０の速さに応じて、光照射の繰り返し周波数と照射光量を動的に制御する。
【０１１１】
図１１のフローチャートを用いて、第２の実施形態の制御方法を説明する。
（ステップＳ２００）まず、ユーザーの指示により撮像が開始される。
（ステップＳ２０1）次に、コンピュータは、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ３より
大きいか、それとも閾値Ｔ３以下であるかを判断する。ここでは、閾値Ｔ３を６０°Ｃとする。ステップＳ２０１において、温度センサ２００の温度が閾値Ｔ３より大きかった場合、ステップＳ２１０に動作が移り、光源１１１の発光を停止し、再構成画像の取得（撮像）も中止する。そして、表示部１６０に「プローブ温度上昇のため撮像を中止しました」等のメッセージを表示する（ステップＳ２１１）。そして、撮像を中断する。
【０１１２】
（ステップＳ２０２）一方、ステップＳ２０１で温度センサ２００の温度が閾値Ｔ３以下だと判断されると、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、コンピュータは、プローブの速さを参照しながら、温度センサ２００の温度に応じて、デフォルトの繰り返し周波数や光量を変更するかどうかや、変更する場合の新しい値を決定する。
【０１１３】
具体的には、プローブの速さが比較的遅い場合やプローブが静止している場合は、得られた再構成画像の動きもゆっくりしているので、リフレッシュ周波数が低くとも追従性の妨害感は少ない。また、プローブの比較的遅い場合やプローブが静止している場合は、ユーザーは被検体のある特定の部位に注目しており、その特定の部位を詳しく見たい状態にあると考えられる。そこで、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる際に、照射光量をできるだけ下げずに、リフレッシュ周波数を低く（光照射の繰り返し周波数を低く）すると良い。これにより、リフレッシュ頻度は低いが、画質の良い（Ｓ／Ｎが良好な）画像を生成できる。
【０１１４】
一方、プローブの速さが比較的速い時は、得られた再構成画像の動きは早くなるので、リフレッシュ周波数を高く保たないと追従性の妨害感が大きくなる。また、得られた再構成画像の動きが早い場合、画像の細部まで見ることは難しいので、再構成画像各々のＳ／Ｎが悪くても問題はない。そこで、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる際に、リフレッシュ周波数をできるだけ下げずに、照射光量を小さくすると良い。
【０１１５】
（ステップＳ２０３〜Ｓ２０４）Ｓ２０２で決定された光照射の繰り返し周波数と照射光量で光パルスを照射して、光音響信号を受信し再構成画像を生成し表示する。そしてステップＳ２０４で撮像が終了したか判断し、終了していなければ、ステップＳ２０１に戻り撮像を繰り返す。
【０１１６】
次に、ステップＳ２０２における光照射の繰り返し周波数と照射光量の決定方法を、図１２のグラフを基にさらに具体的に説明する。図１２（ａ）は、プローブの速さを参照しつつ、温度センサの温度に応じて照射光量を決定する方法を説明するグラフである。横軸は温度センサの温度であり、縦軸は、デフォルトの光量（１００％）に対する、ステップＳ２０３で照射される光量の比率を示す。
【０１１７】
図１２（ｂ）は、プローブの速さを参照しつつ、温度センサの温度に応じて光照射の繰り返し周波数を決定する方法を説明するグラフである。横軸は温度センサの温度であり、縦軸は、デフォルトの光照射の繰り返し周波数（１００％）に対する、ステップＳ２０３で照射されるときの光照射の繰り返し周波数の比率を示す。
【０１１８】
図１２（ａ）および（ｂ）における特性カーブＣ０〜Ｃ４は、プローブ１８０の速さにより選択される。例えば、プローブ１８０の速さが非常に遅い場合やプローブ１８０が静止している場合は、光量を維持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げるように、特性カーブＣ０を選択する。一方、プローブ１８０の速さが速い場合は、リフレッシュ周波数を維持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げるように、特性カーブＣ４を選択する。プローブが中間的な速さの場合は、速さに応じて特性カーブＣ１〜Ｃ３を選択する。
【０１１９】
なお、特性カーブの数は５つに限られない。より多くの特性を用いることにより、特性を切り換えた際の違和感が少なくなる。また、図１２の特性カーブ形状は一例であり、他の特性カーブであってもかまわない。また、ここでは「カーブ」という名称を用いているが、特性を示すグラフが曲線形状であることは、必須の条件ではない。また、図１２に示したようなグラフではなく、センサの温度とプローブの速さを変数とした関数を用いても、本実施形態の制御は実現できる。
【０１２０】
図１２に示した特性は、以下のような特徴を持つ。すなわち、任意の速さＶ１とＶ２において、Ｖ１＜Ｖ２の場合、温度センサの温度により決定する速さＶ２における光照射の繰り返し周波数より、速さＶ１における光照射の繰り返し周波数を低く制御することにより、より好適にプローブ１８０の昇温を防止する。図１２は、光源の発熱を低下させる際に、プローブ速度が速いほど、光量低下の寄与度が、繰り返し周波数低下の寄与度よりも大きくなるような制御が行われ、プローブ速度が遅いほど、繰り返し周波数低下の寄与度が、光量低下の寄与度よりも大きくなるような制御が行われることを示す。
【０１２１】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、保護モードの指定等のユーザーの手間が低減でき、さらに、プローブの速さに応じて最適に光量と光照射の繰り返し周波数を決定できる。その結果、再構成された画像をユーザーが見た際、劣化を感じることなく、プローブ１８０の昇温を防止できる。
【０１２２】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、プローブ１８０の押し付け力を参照しながら、プローブ１８０の温度に応じた繰り返し周波数や照射光量の制御を行うことで、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を抑える。第３の実施形態における装置構成は、図１、図２及び図３に示したものとほぼ同様であるので、異なる点のみ説明する。第３の実施形態のプローブ１８０は、内部に、圧力情報取得部としての圧力センサをさらに有している。圧力センサは、プローブ１８０の受信部１２０の接触面が被検体を押す力（押し付け力）を検出するセンサである。第３の実施形態の第２の実施形態との違いは、プローブ１８０の速さではなく、プローブ１８０の押し付け力を参照しながら、動的に、温度センサ２００が検出した温度に応じた光照射の繰り返し周波数と照射光量を制御する点にある。
【０１２３】
一般的に、ユーザーがプローブ１８０を用いて被検体を観察する場合、注視する領域が深層部であればある程、ユーザーは無意識にプローブ１８０を強く被検体に押し当てる傾向がある。第３の実施形態では、このような特性を利用して、プローブ１８０の押し付け力を参照しながら繰り返し周波数と光量を動的に制御する。
【０１２４】
図１３のフローチャートを用いて、第３の実施形態の制御方法を説明する。図１１と図１３との違いは、図１１のステップＳ２０２が、図１３ではステップＳ２２０に代わった点だけであるので、ここではステップＳ２２０以外の説明は省略する。ステップＳ２２０で、コンピュータは、プローブの押し付け力を参照しながら、温度センサ２００の温度に応じて、デフォルトの繰り返し周波数や照射光量を変更するかどうかや、変更する場合の新しい値を決定する。
【０１２５】
具体的には、押し付け力が比較的大きい場合は、ユーザーが深層部を観察する場合が多い。そこで、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる際に、照射光量をできるだけ下げずに、リフレッシュ周波数を低く（光照射の繰り返し周波数を低く）すると良い。これにより、リフレッシュ頻度は低いが、画質の良い（Ｓ／Ｎが良好な）画像を生成できる。ここで、光には被検体内部における吸収や散乱により減衰しやすく、深部まで届きにくい傾向がある。そこで、深部を観察する際には照射光量を維持することが好ましい。
一方、押し付け力が比較的小さい場合は、ユーザーが浅い部分を観察する場合が多い。そこで、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げる際に、リフレッシュ周波数をできるだけ下げずに、照射光量を小さくすると良い。
【０１２６】
次に、ステップＳ２２０における光照射の繰り返し周波数と照射光量の決定方法を、実施形態２でも用いた図１２のグラフを参照しながら説明する。第３の実施形態においては、図１２（ａ）および（ｂ）における特性カーブＣ０〜Ｃ４は、プローブ１８０の押し付け力に応じて選択される。例えば、プローブ１８０の押し付け力が大きい場合は、光量を維持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げるように、特性カーブＣ０を選択する。一方、プローブ１８０の押し付け力が小さい場合は、リフレッシュ周波数を保持しながら光源１１１の単位時間当たりの発熱量を下げるように、特性カーブＣ４を選択する。プローブ押し付け力が中間的な値の場合は、その値に応じて特性カーブＣ１〜Ｃ３を選択する。
【０１２７】
なお、特性カーブの数は５つに限られない。より多くの特性を用いることにより、特性を切り換えた際の違和感が少なくなる。また、図１２の特性カーブ形状は一例であり、他の特性カーブであってもかまわない。また、図１２に示したようなグラフではなく、センサの温度とプローブの押し付け力を変数とした関数を用いても、本実施形態の制御は実現できる。
【０１２８】
図１２に示した特性は、第３の実施形態においては、以下のように解釈できる。すなわ
ち、任意の押し付け力Ｐ１とＰ２において、Ｐ１＜Ｐ２の場合、温度センサの温度により決定する押し付け力Ｐ１のおける照射光量より、押し付け力Ｐ２における照射光量を高く制御することにより、より好適にプローブ１８０の昇温を防止する。図１２は、第３の実施形態においては、光源の発熱を低下させる際に、押し付け力が小さいほど、光量低下の寄与度が、繰り返し周波数低下の寄与度よりも大きくなるような制御が行われ、押し付け力が大きいほど、繰り返し周波数低下の寄与度が、光量低下の寄与度よりも大きくなるような制御が行われることを示す。
【０１２９】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態によれば、保護モードの指定等のユーザーの手間が低減でき、さらに、プローブの押し付け力に応じて最適に照射光量と光照射の繰り返し周波数を決定できる。その結果、深層部をユーザーが見る場合であっても光量不足によるＳ／Ｎの劣化を感じることなく、プローブ１８０の昇温を防止できる。
【０１３０】
＜第４の実施形態＞
上述の各実施形態では、温度センサの温度に応じて照射光量と繰り返し周波数が決定されていた。第４の実施形態では、温度センサの温度に加え温度の変化を考慮して、照射光量と繰り返し周波数が決定される。第４の実施形態における装置の構成は、第１から第３の実施形態と同じである。
【０１３１】
第４の実施形態の制御方法は、前述した各実施形態に組み合わせて適用できる。ここでは、上述の図６を用いて第４の実施形態の内容を説明する。図６は、プローブ温度に応じた照射光量と繰り返し周波数の制御に関するグラフであった。第１から第３の実施形態では、ある時点での温度を使用していたものの、温度の変化に関する情報（例えば、温度が上昇中であるか、あるいは、下降中であるかの情報）は使用していなかった。一方、第４の実施形態においては、温度の変化の傾向も参照される。例えば５０°Ｃの時、温度が上昇中であれば、光源１１１の単位時間当たりの発熱量をより多く下げることが望ましい。また、同じ５０°Ｃであっても温度が下降中である場合は、光源１１１の単位時間当たりの発熱量をあまり下げなくともよい。
【０１３２】
このような、温度の変化の傾向を用いた制御を実現する方法について説明する。コンピュータは、現在の時刻の温度センサの温度と、ある時間だけ遡った過去の温度センサの温度の差分を計算する。温度が上昇していれば、温度の差分はプラスとなり、温度が下降していれば、温度の差分はマイナスとなる。コンピュータは、この差分に係数をかけ、温度センサの温度に加算して、一定の時間が経過した時点での新たな温度（予測温度）を求める。そして、図６のグラフの横軸に予測温度をあてはめて、光量と光照射の繰り返し周波数を決定する。このような処理は、第１の実施形態の図６、図７、図８、図９、図１０の各グラフや、第２及び第３の実施形態の図１２のグラフに適用できる。また、グラフではなく関数を用いて光量や繰り返し周波数を求める場合にも適用できる。
【０１３３】
本発明の第４の実施形態によれば、第１から第３の実施形態の効果に加え、プローブ１８０の温度と温度の変化分により、光照射の繰り返し周波数、照射光量を制御し、光源１１１の単位時間当たりの発熱量を抑えることが可能となる。特に、温度が上昇傾向にある場合、先回りして発熱量を抑制できる。その結果、プローブ１８０の温度制御をより好適に行うことが可能となる。
【０１３４】
＜第５の実施形態＞
本発明において、第２の実施形態と第３の実施形態を併用することもできる。かかる第５の実施形態におけるコンピュータは、速度情報取得部により取得されるプローブの速さと、圧力情報取得部により取得されるプローブの押し付け力の両方を、照射光量および繰り返し周波数の決定に利用する。その場合、例えば図１４に示すようなグラフにより、プ
ローブの速さとプローブの押し付け力に応じた特性カーブを選択すると良い。すなわち、速さが大きければ、光照射の繰り返し周波数を維持するような特性カーブを選択し、押し付け力が大きければ、照射光量を維持するような特性カーブを選択する。なお、図１４は一例に過ぎず、上述の要旨を満たせば、他の方法で特性カーブを選択しても良い。
【０１３５】
＜第６の実施形態＞
プローブ１８０自体にマイコン等を実装し、制御部１５３の機能の少なくとも一部を実行させることで、光源の発熱によるプローブの温度上昇を温度センサの温度に基づいて抑制しても良い。この場合、光音響プローブ自体が被検体情報取得装置として機能する。第６の実施形態によれば、プローブの種類毎に最適な温度上昇の抑制の制御フローを実装できるので、更に好適である。
【０１３６】
また、本発明ではリフレッシュ周波数（光照射の繰り返し周波数）と照射光量を制御し、プローブ１８０の温度上昇を防止する。そのため、現在の保護モードの種類や、保護モードが動作中であるかどうかを示す情報や、リフレッシュ周波数（光照射の繰り返し周波数）や、照射光量を、表示部１６０を用いてユーザーに対して提示することが好ましい。また、これらの情報を、得られた再構成画像と共に表示することも好ましい。表示の際には、再構成画像に重畳して表示する方法や、再構成画像の周囲の領域に表示する方法を採用できる。
【０１３７】
＜第７の実施形態＞
第７の実施形態では、１パルスの発光で光量が不足している場合、複数回パルス発光し、得られた各々の光音響信号を加算平均してＳ／Ｎを向上し、加算平均した光音響信号を基に、光音響画像を算出する構成について説明する。ここで加算平均には、単純平均や移動平均や重み付け平均等が好適である。また、加算平均に限らず、複数回のパルス発光に基づいて得られる複数の信号から、画像再構成に利用できる信号を得るための何らかの統計処理を行えば良い。第７の実施形態は、光源１１１としてＬＤやＬＥＤ等を用い、１パルスの発光による光音響信号のＳ／Ｎが十分ではない場合に適している。
【０１３８】
第６の実施形態以前の説明では、１つの再構成画像を得るために１パルスの発光を行う構成であったため、１パルスの光エネルギーの総量を照射光量と記して説明した。一方、第７の実施形態では１つの再構成画像を得るために複数回パルス発光し、得られた光音響信号を加算平均している。そこで第７の実施形態では、１つの再構成画像を得るために複数回パルス発光した合計の光量を、前述した照射光量と同等のものとして取り扱う。この様な取り扱いによって、前述した各実施形態の照射光量の制御方法を、本実施形態に適用できる。
また、上記各実施形態における「光照射の繰り返し周波数」は、本実施形態においては、加算平均するために多数回パルス発光する間隔から定義される周波数ではなく、再構成画像を取得する周期を基にした周波数（リフレッシュ周波数）に対応する。
【０１３９】
図１５は、第７の実施形態に係る光源１１１の制御方法と単位時間当たりの発熱量を説明するためのタイミングチャートである。図１５は図４とほぼ同じであるので、説明が重なる部分については説明を省略する。図１５は、照射光の発光、光音響波の受信・信号の平均、画像データの生成、及び画像データの表示の各タイミングを示している。「発光」のタイミングチャートにおける縦軸は複数回のパルス発光における各々のパルス発光の光量を示す。また、複数回のパルス発光による合計の光量（本実施形態における、照射光量）も合わせて記した。
【０１４０】
なお、図４との違いは、パルス発光を複数回行い、得られた光音響信号を加算平均し、加算平均した光音響信号を基に、画像再構成を行っている点である。この様に複数回、パ
ルス発光する場合、複数回のパルス発光における各々のパルス発光の光量自体を制御することは、回路の複雑化を招く。そのため第７の実施形態では、複数回のパルス発光における各々のパルス発光の光量は固定とし、複数回のパルス発光における発光回数を制御して光量（照射光量）を制御する方式とした。
【０１４１】
また、上記のような光量（照射光量）の制御によれば、複数回のパルス発光における各々のパルス発光の光量が固定されているため、複数回のパルス発光における各々の発光に伴う被検体内部の光量分布（光量の強度）は変化しない。そのため、パルス発光ごとに信号収集部１４０のアンプのゲインを制御する必要がない、という利点もある。
【０１４２】
図１５（ａ）において、画像表示のリフレッシュ周波数は、ハンドヘルド型プローブの通常の動きに対して追従した表示が可能である２０［Ｈｚ］としている。
図１５（ａ）において光音響測定が開始すると、「発光」に示すタイミングで、制御部１５３は、光量設定値０．０１［Ｊ］をドライバ回路１１４に設定する。ここで設定されるのは、上述の通り、複数回パルス発光した合計の光量である。ドライバ回路は制御部１５３からの０．０５秒毎の発光タイミング信号に基づいて、光量設定値に対応するパルス発光回数だけ、ＬＤやＬＥＤ等の光源１１１をパルス発光させる。例えば、１パルス当たりの光量が０．００１[Ｊ]の場合、発光回数は１０回である。また発光間隔は例えば２[
ｍＳｅｃ]間隔とする。
【０１４３】
続いて、受信部１２０は、図１５（ａ）の「受信・平均」に示すタイミングで、光源１１１からの複数回のパルス発光に起因して生じる光音響波を各々受信し、受信信号を加算平均する。なお、平均化処理を行うのは受信部１２０でなくても良い。例えば、演算部１５１が行っても良いし、平均化処理を行うための回路を設けても良い。
続いて、演算部１５１は、図１５（ａ）の「画像生成」に示すタイミングで、受信部１２０が出力する加算平均した光音響信号を基に再構成処理を行い、画像データを生成する。
【０１４４】
続いて、制御部１５３は、表示部１６０に画像データを送信し、表示部１６０に画像データに基づいた画像を表示させる。表示部１６０は、図１５（ａ）の「画像表示」に示す期間、画像データに基づいた画像を表示する。
図１５（ａ）に示すタイミングチャートにおいては、まず画像１を０．０５秒間表示し、次に画像２を０．０５秒表示している。以上の工程を繰り返し、０．０５秒毎に新しい画像データに基づいた画像の表示を更新する。
【０１４５】
前述したように、ハンドヘルド型プローブの単位時間当たりの発熱量は、照射光量と、光照射の繰り返し周波数で決定される。本実施形態においては、照射光量とは１つの再構成画像を得るための複数回のパルス発光による合計の光量であり、光照射の繰り返し周波数とは再構成画像を取得する周期を基にした周波数である。
図１５（ａ）の場合は、供給電力に対する光の変換効率を１０［％］と仮定し、照射光量を０．０１［Ｊ］（１回のパルス発光の光量０．００１［Ｊ］×１０回）とすると、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．００９［Ｊ］×１０×（１／０．０５）＝１．８［Ｗ］となる。
【０１４６】
本実施形態のように光照射、光音響波の受信、および受信信号の処理を制御することで、光源の光量が充分ではない場合にも、上記各実施形態の温度上昇抑制効果を享受しつつ、Ｓ／Ｎの良い画像を再構成できる。
【０１４７】
（変形例）
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）と比較して、光照射の繰り返し周波数が同じであるが、
照射光量（パルス発光の回数）が異なるタイミングチャートである。図１５（ｂ）の繰り返し周波数は図１５（ａ）と同じく２０［Ｈｚ］である。光源１１１は、０．０５秒周期で、２[ｍＳｅｃ]間隔で５回パルス発光する。表示画像の更新は、０．０５秒毎に行えるため、図１５（ａ）と同等の追従性が得られる。一方、図１５（ｂ）における照射光量は、０．００５［Ｊ］（１回のパルス発光の光量０．００１[Ｊ]×５回）、すなわち図１５（ａ）の半分に設定されている。このような設定により、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．９［Ｗ］に低下している。
【０１４８】
図１５（ｃ）は、図１５（ａ）と比較して、照射光量が同じであるが、光照射の繰り返し周波数が異なるタイミングチャートである。図１５（ｃ）の照射光量は図１５（ａ）と同じく０．０１［Ｊ］（１回のパルス発光の光量０．００１［Ｊ］×１０回）である。そのため、得られた再構成画像各々のＳ／Ｎ比は、図１５（ａ）で得られた再構成画像と同等である。一方、図１５（ｃ）における光照射の繰り返し周波数は、１０［Ｈｚ］、すなわち、０．１秒周期であり、図１５（ａ）の２倍の周期である。このような設定により、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、０．９［Ｗ］に低下している。
【０１４９】
以上説明したように、光源１１１の単位時間当たりの発熱量は、光照射の繰り返し周波数（再構成画像を取得する周期を基にした周波数）と照射光量（１つの再構成画像を得るための１回のパルス発光の光量×発光回数：発光回数に比例）により制御できる。
【０１５０】
上記の説明では、１つの再構成画像を得るための複数回のパルス発光において、パルス光１回毎の光量は各々同じであった（固定値：０．００１［Ｊ］）。しかし本発明は、パルス発光１回毎に光量が異なっていてもかまわない。このような場合も同様に、１つの再構成画像を得るための複数回のパルス発光による合計の光量を、照射光量として取り扱えばよい。
【０１５１】
また、図１５（ｄ）に示したように、発熱量を制御するために、光照射の繰り返し周波数の周期（再構成画像を取得する周期）毎に照射光量（複数回のパルス発光による合計の光量）を変更してもよい。図１５（ｄ）においては、画像１を再構成するためには０．００２［Ｊ］、画像２を再構成するためには０．００８［Ｊ］の光量が用いられている。この場合は、照射光量に対応して、あるフレームの再構成画像はＳ／Ｎの悪化が少なく、他のフレームの再構成画像はＳ／Ｎが悪くなる。
【０１５２】
図１５（ｄ）のような制御を行うと、リフレッシュ周波数は変わらないので、追従性は悪化しない。さらに、Ｓ／Ｎの劣化が少ない再構成画像を取得できる（画像２）。そのため、静止画の取得を希望する場合には、照射光量の多いフレームの画像（画像２）を選択すればよい。このような制御を行うことによって、追従性と画質のバランスを取りながら、プローブ１８０の昇温を防止できる。
【０１５３】
なお、図１５（ｄ）ではパルス発光１回毎の各々の光量は一定とした（０．００１［Ｊ］）。そのため、上述したように、複数回のパルス発光各々に対応する信号収集部１４０のアンプのゲインを固定できる。また、複数回のパルス発光各々における光音響信号を加算平均するため、各照射光量に対応するパルス発光回数によらず、同じ条件で再構成を行うことができる利点がある。
【０１５４】
また、図１５（ｄ）のように、画像再構成ごとに、照射光量を変更する方式は、前述した第１から第６の実施形態のように、１回のパルス発光で１つの画像を再構成する構成にも適応できる。この場合は、パルス発光ごとに光量を変更するとともに、信号収集部１４０のアンプのゲインを可変し、照射光量の変更による光音響信号の変化を補正するとよい。
【０１５５】
なお、図１５（ａ）〜（ｄ）に示した光照射の繰り返し周波数（再構成画像を取得する周期を基にした周波数）と照射光量（１つの再構成画像を得るための１回のパルス発光の光量×発光回数：発光回数に比例）は、一例にすぎない。システムの特性や、ユーザーが希望する画質などに応じて適宜変更して構わない。
【０１５６】
＜その他の実施形態＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【０１５７】
１１１：光源、１２０：受信部、１５３：制御部、１８０：プローブ、２００：温度センサ
【図１】
2018153604.tif 000003
【図２】
2018153604.tif 000004
【図３】
2018153604.tif 000005
【図４】
2018153604.tif 000006
【図５】
2018153604.tif 000007
【図６】
2018153604.tif 000008
【図７】
2018153604.tif 000009
【図８】
2018153604.tif 000010
【図９】
2018153604.tif 000011
【図１０】
2018153604.tif 000012
【図１１】
2018153604.tif 000013
【図１２】
2018153604.tif 000014
【図１３】
2018153604.tif 000015
【図１４】
2018153604.tif 000016
【図１５】
2018153604.tif 000017