(57)【要約】【課題】  光の照射を間引かずに、その照射点を偏りなく配置する。【解決手段】  光走査装置は、照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させることを特徴とする。【選択図】図１
2019109383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域における任意の照射点Ｐに関して、
前記照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、前記照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行ではない方向に存在する前記照射点のうち、前記照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとした場合、
前記発光制御部によって前記照射点Ｐの次に照射される照射点と、前記照射点Ｐとの距離は前記ｂ以上であり、且つ、前記ａと前記ｂが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置であって、
前記光走査部は、前記照射光の照射先を螺旋状の軌跡上を繰り返し走査させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号生成部は、所定の駆動周期Ｔｄｒｖを有する正弦波分を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡の最外周の略円状の軌跡の半径をＲとした場合の前記照射光の照射領域の最外周に照射される任意の照射点Ｐに関して、
前記照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、前記照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行ではない方向に存在する前記照射点のうち、前記照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとしたとき、
前記発光制御部によって前記照射点Ｐが照射された後、次に照射点を照射するまでの時間Ｔｄｏｔは、次式（３１）を満たし、
【数１】
2019109383.tif 000033
且つ、前記ａと前記ｂが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光走査装置であって、
前記ａと前記ｂは、次式（３２）を満たす
【数２】
2019109383.tif 000034
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において近接する４つの照射点で構成される略平行四辺形に関して、
前記４つの照射点のうちの任意の２点は、連続して照射された照射点ではなく、且つ、前記略平行四辺形の隣接する辺の長さが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記光走査部は、
入射端から入射した光を出射端から出射する導光路と、
前記出射端を振動させる振動部と、
を有する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光が照射された結果として生じる物理現象を受信する受信部と、
受信された前記物理現象に基づいて画像を撮像する撮像部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査装置であって、
前記受信部は、前記照射光が照射された結果として生じる前記物理現象として音波を受信し、
前記撮像部は、受信された前記音波に基づいて前記画像を撮像する
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光走査装置であって、
前記受信部は、前記照射光が照射された結果として生じる前記物理現象として反射光を受信し、
前記撮像部は、受信された前記反射光に基づいて前記画像を撮像する
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、周期的に前記照射光の発光を制御する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、発光周波数ｆｄｏｔに従い、周期的に前記照射光の発光を制御し、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとし、
αを次式（３３）で定義し、
【数３】
2019109383.tif 000035
Ｎｆｒａｍｅの０．１倍以下の正の整数のうち、α×Ｎが最も整数値に近くなるＮをＮｐとした場合、
次式（３４）が満たされる
【数４】
2019109383.tif 000036
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、発光周波数ｆｄｏｔに従い、周期的に前記照射光の発光を制御し、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとした場合、次式（３５）が満たされる
【数５】
2019109383.tif 000037
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号の主成分である正弦波の周波数を変更する周波数変更部と、
を備え、
前記周波数変更部は、所定の周波数帯域を避けて、前記正弦波の周波数を変更する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを変化させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記発光制御部は、任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを変化させ、
前記時間間隔Ｔｄｏｔは、次式（３６）を満たす
【数６】
2019109383.tif 000038
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとし、
αを次式（３７）で定義し、
【数７】
2019109383.tif 000039
Ｎｆｒａｍｅの０．１倍以下の正の整数のうち、α×Ｎが最も整数値に近くなるＮをＮｐとした場合、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖ以下の時間で変化させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１８】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記照射光が照射された結果として生じる音波を受信する受信部と、
受信された前記音波に基づいて画像を撮像する撮像部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とするカテーテル装置。
【請求項１９】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記照射光が対象物に照射された結果として生じる反射光を受信する受信部と、
受信された前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を計測する距離計測部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とする距離計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、カテーテル装置、及び距離計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管狭窄等の治療においては、病変部位を特定するために、Ｘ線を用いた血管の全体的な撮像が行われている。しかしながら、Ｘ線を用いた撮像は被曝が生じるために好ましくないという意見があり、Ｘ線撮像の代わりに、光や超音波を用いた血管内カテーテル撮像が行われている。
【０００３】
血管内カテーテル撮像は、Ｘ線撮像に比較して、患者の身体的負担を小さくし、かつ、局所的な撮像を行うことができる。また、カテーテルを用いた血管狭窄の治療は、開胸手術と比較し、患者負担が少ない術式であるため増加の傾向にある。
【０００４】
血管内カテーテル撮像に関連する、光ファイバを駆動する光走査装置については、例えば特許文献１に「実際には、非線形の駆動電子機器、非線形の駆動機構、ファイバ走査システムのイメージング・システムにおける収差、共振周波数の近くにおける走査ファイバ・デバイスの感度、その他の要因などの、環境変数や製造変数が、走査パターン中の照射スポットの位置の不正確さを増大させ、走査ファイバ・デバイスによって構築されるイメージに歪みを加える」と記載されている。
【０００５】
また、例えば特許文献２に「反射面が形成された可動板を直交する２軸方向に揺動し、上記反射面に入射される光の進行方向を振って所定領域内を２次元走査する光走査部に対し、光源から光を出力し、又は走査対象からの光を入力するタイミングを制御する光走査装置用の光入出力制御装置であって、上記所定領域の全体をＸ，Ｙ方向に連続する格子状に分割し、この分割された各格子状ブロックを光出力又は光入力の目標位置とし、上記２次元走査による走査軌跡が上記目標位置に入ったことを検出して、その目標位置にて光出力又は光入力のタイミングを制御する」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５１４３４２号公報
【特許文献２】特開２００４−０２９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の光走査装置では、振動部を駆動することにより、螺旋状の軌跡を繰り返し描くように光を走査するようになされている。
【０００８】
以下、本明細書では、光源から光が発せられることを「出射」と称し、光走査装置から出射した光が対象物に当たることを「照射」と称することにする。例えば、カテーテル装置や撮像装置の場合、対象物としての観察対象や撮像対象に光が照射される。距離計測装置の場合、対象物としての計測対象に光が照射される。また、映像を表示する映像装置の場合、対象物としての投影面に光が照射される。
【０００９】
また、本明細書では、螺旋状の軌跡上に離散的に照射される光の点を照射点と称することにする。
【００１０】
本明細書における照射点について、図２９を参照して詳述する。図２９は、照射点の定義を説明するための図である。光走査部６１から出射した光は、該光に対して垂直な投影面６３に照射される。そして、その照射点は、投影面６３の中心部分から周辺部分に向かって螺旋状の軌跡を描くものとする。
【００１１】
同図の曲線Ａは、投影面６３における螺旋状の軌跡であり、矢印Ｂは、走査の方向を示している。点６４〜６６は、投影面６３上に照射される光スポットを示しており、これらが照射点である。すなわち、照射点とは、光走査部６１から出射される光の中心軸６２に垂直な投影面６３上に照射される光スポットのことである。
【００１２】
また、螺旋状の軌跡を１回だけ走査する期間のことを１フレームと称する。１フレームとは、光走査が行われる軌跡の最小の繰り返し単位と言い換えることができる。
【００１３】
螺旋状の軌跡を１回走査する時間、すなわち、１フレームの期間に照射される照射点の集合を照射点群と称する。また、螺旋状の軌跡の最外周の円の内側を、照射光の照射領域と定義する。また、螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡１回転を周回と称する。例えば照射領域の直径と、螺旋状の軌跡との交点が５００箇所ある場合、螺旋状の軌跡の周回数は２５０であると表現することにする。
【００１４】
ここで、光走査部６１から出射される光の発光周波数が５０ｋＨｚであり、光を走査させるための振動部（不図示）の駆動周波数が１０．１９ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数が２５０である場合を考える。この場合において、光の発光周波数と振動部の駆動周波数の比はおよそ５：１である。このため、螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡１回転を描く間に照射される照射点の数は、およそ５となる。
【００１５】
次に、図３０は、螺旋状の軌跡を１回描く間に照射される照射点のシミュレーション結果を示す図である。なお、同図では、照射光の照射領域を半径１０の円で正規化して示している。
【００１６】
同図の（Ａ）は、光の発光周波数が５０ｋＨｚであり、光を走査させるための振動部の駆動周波数が１０．１９ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数が２５０である場合のシミュレーション結果を示している。この場合、照射点は、多数の曲線から成る渦巻き状の模に見えるように並ぶことになる。
【００１７】
同図の（Ｂ）は、光の発光周波数が５０ｋＨｚであり、光を走査させるための振動部の駆動周波数が１０．００ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数が２５０である場合のシミュレーション結果を示している。この場合、照射点は、投影面の中心部分から等角度で伸びる５本の直線状の模様に見えるように並ぶことになる。
【００１８】
同図の（Ｃ）は、光の発光周波数が５０ｋＨｚであり、光を走査させるための振動部の駆動周波数が１０．０３ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数が２５０である場合のシミュレーション結果を示している。この場合、照射点は、同図の（Ａ）に比較して曲線の数が少ない渦巻き状の模様に見えるように並ぶことになる。
【００１９】
同図の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から、光の発光周波数が振動部の駆動周波数の整数倍またはそれに近い場合には、照射点が渦巻状や直線状の模様に見えるように並ぶことが分かる。そして、本発明者は、さらなるシミュレーションの結果、光の発光周波数と、振動部の駆動周波数と、螺旋状の軌跡の周回数との関係によって、照射領域における照射点の配置に偏りが生じ、照射点が渦巻き状の模様として見えたり、渦巻きの本数が極端に少なくなったりし得ることを見出した。
【００２０】
以下、同図の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示された照射点の配置を、「渦巻き状の模様」と総称する。
【００２１】
なお、照射領域における照射点の配置の偏りを抑制する方法として、特許文献２には、光の照射タイミングを制御することにより、投影面に対する２次元走査の全面に亘って等間隔に近い照射点の配置を可能とする構成が記載されている。
【００２２】
しかしながら、光の照射タイミングを制御することは、所望のタイミングになるまで待機することを意味するので、その待機に時間が無駄な時間になってしまう。これは、光照射の間引きを行っていると言い換えることができ、光照射の間引きは、光を有効活用するという観点で考えれば、光の損失を意味する。光出射において光の損失があると、本来は可能である撮像画像のＳ／Ｎ向上を実現できないことになる。
【００２３】
例えば、光を照射して撮像を行うに際して、走査軌跡の間隔を密にして撮像画像の同一画像に相当する領域で複数の回数の光照射を行う場合（すなわち、光照射の間引きを行わない場合）を考える。この場合、複数回の光照射を行ったとしても、例えば最初または最後の光照射を採用すれば、撮像画像を生成することが可能である。また、複数回の光照射の結果を平均化することで、撮像画像のＳ／Ｎを向上させることができる。しかしながら、光照射の間引きを行った場合、撮像画像は生成できるものの、無駄な時間が発生することに加えて、光照射の結果にノイズが生じていたりすると、間引いた光照射の結果を平均化しても該ノイズを平坦化することができず、撮像画像のＳ／Ｎを向上させることができないことがある。
【００２４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、光の照射を間引かずに、その照射点を偏りなく配置できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る光走査装置は、照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光の照射を間引かずに、その照射点を偏りなく配置することが可能となる。
【００２７】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態であるカテーテル装置１の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の光走査部１０及び受信部１２の構成例を示す図である。
【図３】図１の光走査部１０の構成例を示す断面図である。
【図４】駆動信号生成部２０の構成例を示すブロック図である。
【図５】駆動信号生成部２０にて生成される信号の波形の例を示す図である。
【図６】マッピング制御部２１の構成例を示すブロック図である。
【図７】照射点の位置のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】照射点の位置関係を説明するための図である。
【図９】渦巻き模様を成す曲線の本数が極端に少ない場合の取り扱いについて説明するための図である。
【図１０】照射点の位置のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】対象物の距離と方向の算出方法を説明するための図である。
【図１２】光音響素子１２１で検出される信号強度の時間変化を説明するための図である。
【図１３】撮像データ蓄積制御部２２の構成例を示す図である。
【図１４】撮像画像構成部４３による３次元画像構成処理の例を説明するフローチャートである。
【図１５】カテーテル装置１のコントローラ４０による制御処理の例を説明するフローチャートである。
【図１６】Ｓ／Ｎ向上効果を説明するための図である。
【図１７】第２の実施の形態である距離計測装置２の構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１７の光走査部１０の断面の例を示す図である。
【図１９】距離計測装置２における発光部１３、受信部１４、及び分波部１０８の関係を示す図である。
【図２０】撮像画像生成部２５の構成例を示すブロック図である。
【図２１】距離計測装置２の変形例に対応する撮像画像生成部２５の構成例を示すブロック図である。
【図２２】第３の実施の形態である映像装置３の構成例を示すブロック図である。
【図２３】第４の実施の形態であるカテーテル装置４の構成例を示すブロック図である。
【図２４】カテーテル装置４のコントローラ４０による制御処理の例を説明するフローチャートである。
【図２５】渦巻き状の模様を目立たせない周波数について説明するための図である。
【図２６】温度と駆動周波数ｆｄｒｖの関係の例を示す図である。
【図２７】撮像用レーザの時間遅れ量の時間変化の例を示す図である。
【図２８】投影画像の歪みを説明するための図である。
【図２９】照射点の定義を説明するための図である。
【図３０】螺旋状の軌跡を１回描く間に照射される照射点のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る複数の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
【００３０】
＜本発明に係る第１の実施の形態であるカテーテル装置１について＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態であるカテーテル装置１の構成例を示すブロック図である。カテーテル装置１は、光音響イメージング法を用いたものである。
【００３１】
カテーテル装置１は、光走査部１０、発光部１１、受信部１２、駆動信号生成部２０、マッピング制御部２１、撮像データ蓄積制御部２２、撮像用レーザ発光制御部２３、及び治療用レーザ発光制御部２４を備える。
【００３２】
さらに、カテーテル装置１は、増幅部３０、撮像用レーザドライバ３１、治療用レーザドライバ３２、撮像データ格納メモリ３３、加算回数格納メモリ３４、コントローラ４０、記憶部４１、入出力制御部４２、及び撮像画像構成部４３を備える。
【００３３】
光走査部１０は、発光部１１から出射されるレーザ光を、導光路１０２（図２）を介して対象物として観察対象（例えば、血管内部）に照射し、その照射先が所定の軌跡を繰り返し描くように走査する。
【００３４】
発光部１１は、低出力のパルスレーザである撮像用レーザ光を出射する撮像用レーザ光源と、高出力のパルスレーザである治療用レーザ光を出射する治療用レーザ光源（いずれも不図示）とを含む。
【００３５】
受信部１２は、光音響素子１２１（図２）を含み、光走査部１０とともに円筒状のカテーテルとして一体的に形成されている。
【００３６】
観察対象が血管内部等の生体である場合、撮像用レーザ光が照射されると、観察対象が熱を放出して体積が膨張し、体積の膨張に際して音波を発生する。受信部１２の光音響素子１２１は、その音波を検出する。つまり、受信部１２は、レーザ光が照射されたことにより観察対象から生じる音波を受信する。さらに、受信部１２は、音波の受信結果に対応する光音響信号を生成して撮像データ蓄積制御部２２に出力する。
【００３７】
駆動信号生成部２０は、コントローラ４０から制御に従い、光走査部１０においてレーザ光を走査するための複数の駆動信号を生成する。駆動信号生成部２０にて生成された駆動信号は、増幅部３０によって増幅され、光走査部１０に設けられた振動部１０１（図２）の圧電素子に印加される。これにより、振動部１０１が振動してレーザ光が走査される。
【００３８】
マッピング制御部２１は、駆動信号生成部２０からの情報を元に、受信部１２で受信した音波に対応する光音響信号が、画像におけるどの座標の画素情報に対応するのかを計算する。計算された座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）は撮像データ蓄積制御部２２に供給される。
【００３９】
撮像データ蓄積制御部２２は、受信部１２から入力される光音響信号を、画素情報に紐付けて撮像データ格納メモリ３３に蓄積するための制御を行う。撮像データ格納メモリ３３は、撮像データ蓄積制御部２２からの制御に従って光音響信号を蓄積する。
【００４０】
撮像用レーザ発光制御部２３は、コントローラ４０からの制御に従い、撮像用レーザの発光を制御するための撮像用レーザ発光制御信号を生成する。該撮像用レーザ発光制御信号は、撮像用レーザドライバ３１を介して、発光部１１に設けられた撮像用レーザ光源に供給される。
【００４１】
なお、撮像用レーザ発光制御部２３は、撮像用レーザ光源が所定の発光周波数ｆｄｏｔで繰り返されるような撮像用レーザ発光制御信号を生成する。所定の発光周波数ｆｄｏｔは、例えば５０ｋＨｚであり、コントローラ４０から指定される。
【００４２】
また、撮像用レーザ発光制御部２３は、撮像用レーザ光源を発光させるタイミングでＨｉｇｈ、消灯させるタイミングでＬｏｗとなるＬＤｅｎ信号を生成して、撮像データ蓄積制御部２２およびマッピング制御部２１に供給する。なお、撮像用レーザ発光制御部２３は、コントローラ４０からの制御に従い、撮像用レーザ光源を発光するタイミングに関して所定の時間遅れを設定できるようにしてもよい。
【００４３】
治療用レーザ発光制御部２４は、コントローラ４０からの制御に従い、入出力制御部４２から通知されるターゲット座標と、マッピング制御部２１から通知される座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）とを用いて、治療用レーザの発光を制御するための治療用レーザ発光制御信号を生成する。具体的には、治療用レーザ発光制御部２４は、入出力制御部４２から通知されるターゲット座標と、マッピング制御部２１から通知される座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）とが一致する期間、治療用レーザ光源を発光させるための治療用レーザ発光制御信号を出力する。該治療用レーザ発光制御信号は、治療用レーザドライバ３２を介して、発光部１１に設けられた治療用レーザ光源に供給される。
【００４４】
コントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等が所定のプログラムを実行することによって実現され、カテーテル装置１の各部を制御する。
【００４５】
記憶部４１は、カテーテル装置１を構成するコントローラ４０等の処理に必要な情報や、生成された情報を記憶する。なお、記憶部４１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）又はフラッシュメモリ等の記憶装置であり、プログラムやデータが一時的に読み出される記憶エリアとして機能する。記憶部４１は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）や、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ−Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｄｒｉｖｅ）等の書き込み及び読み出し可能な記憶メディア及び記憶メディア駆動装置等であってもよい。
【００４６】
入出力制御部４２は、カテーテル装置１に対して外部制御装置５０を接続し、所定のデータを通信する。例えば、入出力制御部４２は、カテーテル装置１にて撮像された画像を外部制御装置５０に送信することができる。
【００４７】
撮像画像構成部４３（本発明の撮像部に相当する）は、撮像データ格納メモリ３３に格納された光音響信号に基づき、撮像画像を生成する（詳細後述）。
【００４８】
なお、上述した駆動信号生成部２０、マッピング制御部２１、撮像データ蓄積制御部２２、撮像画像構成部４３、撮像用レーザ発光制御部２３、及び治療用レーザ発光制御部２４は、一例として、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）による論理部として実現してもよいし、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアとして実装してもよい。
【００４９】
次に、図２は、図１の光走査部１０及び受信部１２の構成例を示している。同図の（Ａ）は、円筒状のカテーテルとして一体的に形成された光走査部１０及び受信部１２の長手方向の断面図であり、該カテーテルの先端部分の構成例を示している。同図の（Ａ）の右側が、カテーテルの先端となる。同図の（Ｂ）は、円筒状のカテーテルを先端側から見た場合（同図の（Ａ）を右側から見た場合）の正面図を示している。
【００５０】
光走査部１０は、振動部１０１、導光路１０２、接着部１０３、レンズ１０４、筐体１０５、支持部材１０６、及び電気配線１０７を備える。受信部１２は、光音響素子１２１、及び筐体１２２を備える。
【００５１】
振動部１０１は、レーザ光を走査するために、導光路１０２の出射端１０２ａを振動させるアクチュエータであって、例えば圧電素子から成る。
【００５２】
振動部１０１は、その中心部分が中空である円筒型の圧電素子の内周、又は外周に複数の電極１０１１〜１０１５（図３）を配置して構成される。振動部１０１に設けられた電極１０１１〜１０１４には、電気配線１０７を通じて駆動信号が印加される。これにより、振動部１０１が振動する。
【００５３】
振動部１０１の中心部分の中空部位には、導光路１０２が設置され、振動部１０１と導光路１０２は接着部１０３により固定される。振動部１０１は、支持部材１０６によって、円筒状の筐体１０５の内部に固定される。
【００５４】
導光路１０２は、例えばシングルモードやマルチモードの光ファイバから成る。該光ファイバは、コート層、クラッド層、及びコア層で構成され、光がコア層内に閉じ込められて伝播する。なお、コート層を剥離させた光ファイバを導光路１０２に採用してもよい。これにより、光走査部１０の径サイズを小型化できる。
【００５５】
レンズ１０４は、ガラス又は樹脂を用いて球面又は非球面に形成されている。なお、レンズ１０４は、フレネルレンズや屈折率分布型のＧＲＩＮ（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｉｎｄｅｘ）レンズ等であってもよい。また、レンズ１０４は、導光路１０２の出射端１０２ａと一体化していてもよい。さらに、レンズ１０４は、１枚のレンズでなく、複数枚のレンズから構成されてもよい。
【００５６】
導光路１０２の出射端１０２ａは、接着部１０３を固定端として片持ち梁状に突き出した状態に形成されている。これにより、振動部１０１を振動させると、自由端である導光路１０２の出射端１０２ａが共振する。この共振によって、導光路１０２の出射端１０２ａから出射されたレーザ光はレンズ１０４を介して対象面に照射されて、その照射先が所定の軌道上で走査されることになる。
【００５７】
光走査部１０の先端側（同図の（Ａ）の右側）であって、筐体１０５の外側には、受信部１２を成す複数の光音響素子１２１がリング状に配置されている。光音響素子１２１は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製作された圧電素子等から成る。同図の（Ｂ）の例では、レンズ１０４の外周に８個の光音響素子１２１が配置されている。光音響素子１２１は、音波の強度を検出し、検出した音波の強度に比例して変化する電圧信号の光音響信号を生成して撮像データ蓄積制御部２２に供給する。
【００５８】
受信部１２の筐体１２２は、カテーテルの先端の機械的強度（剛性）を保つための構造であり、光走査部１０及び光音響素子１２１と一体的に形成されている。
【００５９】
次に、図３は、光走査部１０の導光路１０２の長手方向と直交する面における断面図である。
【００６０】
振動部１０１は、中空の円筒型の圧電素子１０１０の外周に電極１０１１，１０１２，１０１３，１０１４を配置し、圧電素子１０１０の内周に電極１０１５を配置して構成される。電極１０１１〜１０１４は電気配線１０７に接続され、電極１０１５はグランドに接地される。なお、電極１０１５をグランドに接地せず、フローティングの状態としてもよい。また、４つの電極１０１１〜１０１４を内周に、電極１０１５を外周に配置するようにしてもよい。圧電素子１０１０の中空部分には、導光路１０２が設置される。導光路１０２は、コア部（コア層）１０２ｂを有する。
【００６１】
電極１０１１〜１０１５は、例えば円筒型の圧電素子１０１０の長手方向、すなわち、導光路１０２の長手方向に平行な長辺を有する略矩形の形状を有している。
【００６２】
電極１０１１〜１０１４のうち、向かい合う電極１０１１と電極１０１２のペア、電極１０１３と電極１０１４のペアに正弦波の電圧を印加することで、導光路１０２の自由端である出射端１０２ａを振動させることができる。また、両ペアに印加する正弦波の位相を略９０度ずらすことで、出射端１０２ａが円軌道を描くように振動させることができる。さらに、印加する正弦波の振幅を時間的に変化させることで、出射端１０２ａは螺旋状の軌道を描かせることができる。この結果、導光路１０２から出射された光の照射先が対象面（対象物の面）において螺旋状の軌跡を描くように２次元走査させることが可能となる。
【００６３】
ここで、本明細書において使用する座標系のｘ軸とｙ軸を、図３に示すように定義する。また、電極１０１１に印加される電圧をＶｄｘ１、電極１０１２に印加される電圧をＶｄｘ２、電極１０１３に印加される電圧をＶｄｙ１、電極１０１４に印加される電圧をＶｄｙ２と定義する。さらに、アクチュエータとして機能する圧電素子１０１０を、電極１０１１と電極１０１５で挟まれる領域、電極１０１２と電極１０１５で挟まれる領域、電極１０１３と電極１０１５で挟まれる領域、電極１０１４と電極１０１５で挟まれる領域、の４つの領域に分けて考えることにする。
【００６４】
次に、図４は、駆動信号生成部２０の構成例を示している。駆動信号生成部２０は、４つの駆動信号Ｖx１，Ｖｘ２，Ｖｙ１，Ｖｙ２を出力するものである。駆動信号生成部２０は、極座標生成部２００１、第１正弦波生成部２００２、第２正弦波生成部２００３、振幅変調波形生成部２００４、第１可変ゲイン部２００５、第２可変ゲイン部２００６、第１乗算部２００７、第２乗算部２００８、第１反転ゲイン部２００９、及び第２反転ゲイン部２０１０を備える。
【００６５】
極座標生成部２００１は、投射面（対象物）におけるレーザ光の照射先の軌跡が螺旋状の軌跡を描くように、該軌跡の極座標として半径ｒｄｒｖ及び角度θｄｒｖを生成する。具体的には、極座標生成部２００１は、コントローラ４０から、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖ、螺旋状の軌跡の周回数Ｎｆｒａｍｅの情報を取得し、半径ｒｄｒｖ及び角度θｄｒｖを生成する。なお、半径ｒｄｒｖ及び角度θｄｒｖは時間を変数とする関数である。角度θｄｒｖは、時間の変化とともに、０度から３６０度まで繰り返し変化する。駆動周波数ｆｄｒｖは、導光路１０２から成る片持ち梁の共振周波数に略一致する。生成された半径ｒｄｒｖは、振幅変調波形生成部２００４及びマッピング制御部２１に供給される。生成された角度θｄｒｖは、第１正弦波生成部２００２、第２正弦波生成部２００３、及びマッピング制御部２１に供給される。
【００６６】
第１正弦波生成部２００２は、角度θｄｒｖに基づき、駆動周波数ｆｄｒｖの第１正弦波を生成する。第１正弦波生成部２００２から出力された第１正弦波は、第１可変ゲイン部２００５でその振幅が変更されてＸ軸駆動正弦波ｓｉｎ１となる。第１可変ゲイン部２００５における振幅の倍率は、コントローラ４０から制御される。
【００６７】
第２正弦波生成部２００３は、角度θｄｒｖとコントローラ４０からの制御信号に基づき、第１正弦波に対して所定の位相差を有する、駆動周波数ｆｄｒｖの第２正弦波を生成する。第２正弦波生成部２００３から出力された第２正弦波は、第２可変ゲイン部２００６で振幅が変更されてＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２となる。第２可変ゲイン部２００６における振幅の倍率は、コントローラ４０から制御される。
【００６８】
振幅変調波形生成部２００４は、半径ｒｄｒｖに基づき、振幅変調波形ａｍを生成する。第１乗算部２００７は、Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１と振幅変調波形ａｍとを乗算する。乗算結果として得られる波形は、電圧Ｖｘ１として出力されるとともに、第１反転ゲイン部２００９にて、その振幅が反転されて電圧Ｖｘ２として出力される。
【００６９】
第２乗算部２００８は、Ｙ軸駆動正弦波ｓｉｎ２と振幅変調波形ａｍとを乗算する。乗算結果として得られる波形は、電圧Ｖｙ１として出力されるとともに、第２反転ゲイン部２０１０にて、その振幅が反転されて電圧Ｖｙ２として出力される。
【００７０】
なお、駆動信号生成部２０から出力される電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２，Ｖｙ１，Ｖｙ２は、その後段の増幅部３０にて増幅されて電圧Ｖｄｘ１，Ｖｄｘ２，Ｖｄｙ１，Ｖｄｙ２となり、光走査部１０内の振動部１０１に設けられた電極１０１１〜１０１４に印加される。
【００７１】
次に、図５は、駆動信号生成部２０の内部で生成される正弦波等の波形について説明するための図である。同図の（Ａ）はＸ軸駆動正弦波ｓｉｎ１、（Ｂ）はＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２、（Ｃ）は振幅変調波形ａｍを示している。
【００７２】
Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１とＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２は、いずれも同一の周期Ｔｄｒｖ（＝１／ｆｄｒｖ）を有する正弦波である。Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１とＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２とは、コントローラ４０からの制御に基づいて、約９０度の位相差が設けられている。すなわち、Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１を正弦波としてみた場合、Ｙ軸駆動正弦波ｓｉｎ２は余弦波と見ることができる。なお、Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１とＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２とは、第１可変ゲイン部２００５及び第２可変ゲイン部２００６における倍率により、振幅が異なる場合がある。
【００７３】
振幅変調波形ａｍは、周期Ｔｆｒａｍｅ毎に同様の波形が繰り返される。例えば、振幅変調波形ａｍは、同図の（Ｃ）に示す期間Ａにおいて振幅が０から線形に増加し、期間Ｂにおいて振幅が線形に減少して０に戻る波形である。なお、同図の（Ｃ）に示す期間Ａはレーザ光の点灯期間、期間Ｂはレーザ光の消灯期間に相当する。
【００７４】
同図の（Ｄ）は電圧Ｖｘ１、（Ｅ）は電圧Ｖｙ１の波形を示している。周期Ｔｆｒａｍｅの期間が画像の撮像における１フレームに対応する。１フレームとは、光走査が行われる軌跡の最小の繰り返し単位であり、駆動波形Ｖｘ１及びＶｙ１の最小の繰り返し単位と言い換えてもよい。
【００７５】
なお、Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１に対するＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２の位相差、第１可変ゲイン部２００５における倍率、及び第２可変ゲイン部２００６における倍率は、いずれもコントローラ４０から制御され、周期Ｔｆｒａｍｅの間には、その値が変化されないものとする。すなわち、電圧Ｖｘ１と電圧Ｖｙ１に関して、位相差及び振幅の比は、いずれのタイミングにおいても一定である。
【００７６】
なお、駆動周波数ｆｄｒｖについては、光走査部１０の接着部１０３を固定端、導光路１０２の出射端１０２ａを自由端とする片持ち梁の共振周波数に対応するように決定することで、導光路１０２から成る片持ち梁が共振し、出射端１０２ａの変位を増大させることができる。この結果、レーザ光の照射先の軌跡の振幅を拡大できる。
【００７７】
以上説明したように、駆動信号生成部２０にて生成される駆動信号により、光走査部１０内に設けられた振動部１０１が螺旋状に駆動される。一方で、撮像用レーザ発光制御部２３により撮像用レーザ光源がパルス状の発光をすることで、観測面の照射領域には螺旋状の軌跡の上に照射点が照射されることになる。したがって、本明細書において、「照射光」の用語は、連続して発光する光ではなく、観察面に離散的に照射される光（照射点）の総称としても使用することにする。
【００７８】
次に、図６は、マッピング制御部２１の構成例を示している。マッピング制御部２１は、角度補正部２１０１、座標計算部２１０２、及び座標情報保持部２１０３を備える。
【００７９】
角度補正部２１０１は、駆動信号生成部２０が出力する極座標である角度θｄｒｖと半径ｒｄｒｖを用いて次式（１）に示す演算を行い、演算結果として得られる補正角度θｃａｌｃを座標計算部２１０２に出力する。なお、半径ｒｄｒｖは、式（１）で用いられないが、後述する式（２７）で用いられる。
【００８０】
【数１】
2019109383.tif 000003
【００８１】
座標計算部２１０２は、次式（２），（３）に示す演算を行い、演算結果として得られるｘｃａｌｃ０、ｙｃａｌｃ０を出力する。式（２），（３）におけるｒｏｕｎｄ（）は、変数を四捨五入して整数を出力する関数を表すものとする。以降に登場する他の式においても同様とする。
【００８２】
【数２】
2019109383.tif 000004
【００８３】
【数３】
2019109383.tif 000005
【００８４】
なお、角度補正部２１０１と座標計算部２１０２とを一体化し、式（１）〜式（３）の演算を一括して行うようにしてもよい。
【００８５】
座標情報保持部２１０３は、撮像用レーザ発光制御部２３が出力するＬＤｅｎ信号の立ち上がり（ＬｏｗからＨｉｇｈになるタイミング）に同期して、その時点のｘｃａｌｃ０，ｙｃａｌｃ０の値を極座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）として保持し、コントローラ４０からの制御に従って、保持する座標座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）を後段に出力する。
【００８６】
次に、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖの関係について、図７を参照して説明する。
【００８７】
図７は、螺旋状の軌跡を１回描く間に照射される照射点の位置のシミュレーション結果を示している。なお、同図（Ａ）は、渦巻き状の模様が目立つ場合の例を示し、同図の（Ｂ）は渦巻き状の模様が目立たない場合の例を示している。
【００８８】
撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔと螺旋状の軌跡の周回数については、同図の（Ａ）の場合と（Ｂ）の場合とで共通であり、発光周波数ｆｄｏｔは５０ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数は２５０である。振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖについては、同図の（Ａ）の場合は１０．１９ｋＨｚであり、同図の（Ｂ）の場合は１０．２４ｋＨｚである。
【００８９】
カテーテル装置１では、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を以下の条件が満たされるように決定する。すなわち、「照射光の照射領域において照射点の密度が相対的に小さい側の領域における任意の照射点Ｐに関して、照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとした場合、ａとｂが略等しい」との条件を満たすように、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を決定する。以下、詳細に説明する。
【００９０】
同図の（Ａ），（Ｂ）に示されるように、螺旋状の軌跡の場合、半径が大きくなるほど（中心部分から遠ざかるほど）照射点の密度は低下する。したがって、照射点の密度が最も低い領域は最外周側となる。照射点の密度が相対的に小さい側の領域における照射点Ｐとは、最外周に存在する照射点のことであり、例えば図７の（Ａ）における点Ｐ１、図７の（Ｂ）における点Ｐ２がそれに相当する。これらは、必ずしも螺旋状の軌跡を描く際の最終周回時（いまの場合、２５０周回時）に照射された照射点であるとは限らない。
【００９１】
まず、同図の（Ａ）に示された照射領域の最外周に存在する点Ｐ１に着目する。点Ｐ１に最も近い照射点は、渦巻き状の模様を成す曲線の方向にある点Ａ１である。また、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点は点Ｂ１である。ここで、以降の説明のために、点Ｐ１，Ａ１，Ｂ１を含めた、近接する４つの照射点で構成される略平行四辺形Ｓａを考える。同図の（Ａ）の場合、略平行四辺形Ｓａの外周側の２辺のうち、渦巻き状の模様に沿った辺の長さがａ、それと略直交する辺の長さがｂとなる。
【００９２】
同図の（Ｂ）についても同様に、照射領域の最外周における点Ｐ２に着目すると、略平行四辺形Ｓｂを考えることができる。同図の（Ｂ）においては、渦巻き状の模様は目立たずに視認できなくなっており、「渦巻き状の模様に沿う方向」を定義できない。そこで、説明の都合上、図示するように、略平行四辺形Ｓｂの外周側の２辺のうちの一方をａ１、他方をａ２とする。
【００９３】
上述した略平行四辺形Ｓａ，Ｓｂは、厳密には平行四辺形ではないため、対向する辺の長さは微妙に異なる。しかしながら、カテーテル装置１の解像度を確保する観点からは、照射点の密度を高くすることが好ましく、実用上、この略平行四辺形は平行四辺形と見なすことができる。
【００９４】
したがって、「照射点の密度が相対的に小さい側の領域における任意の照射点Ｐに関して、照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとした場合、ａとｂが略等しくなる」とは、「照射点の密度が相対的に小さい側の領域において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなる」と言い換えることができる。
【００９５】
なお、本明細書において「近接する４点で構成される略平行四辺形」という表現中における「４点」とは、任意の照射点Ｐと、照射点Ｐに最も近い照射点Ａと、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点Ｂとの３点を含む。また、４点目は、Ｐを基点としてベクトルＰＡとベクトルＰＢの合成ベクトルを考えた場合における該合成ベクトルの先端位置からの距離が最も近い照射点である。
【００９６】
また、「近接する４点で構成される略平行四辺形」とは、照射点Ｐと、照射点Ｐに最も近い照射点Ａと、その他２つの照射点（照射点Ｂと照射点Ｑ（不図示）とする）とで構成される略平行四辺形であって、４辺の辺の長さの総和が最も小さくなる前記略平行四辺形、と言い換えることもできる。この場合、照射点Ｂは、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点となる。さらに「微視的な領域において４辺の辺の長さの総和が最も小さくなる四辺形」と言い換えることもできる。
【００９７】
ここで、照射点の密度が相対的に小さい側の領域に関して詳述する。「照射点の密度が相対的に小さい側の領域」とは、「近接する４つの照射点で構成される略平行四辺形を考えた場合、その略平行四辺形の面積が最も大きい領域」と言い換えることもできる。また、照射点の密度を考える際の単位面積は、該略平行四辺形の面積の１倍以上９倍以下が望ましい。略平行四辺形の面積の９倍とは、略平行四辺形を３×３の配列で並べた領域に凡そ相当する。
【００９８】
本発明者は、渦巻状の模様が目立つ条件が、辺の長さａとｂの比が１より離れる場合であり、反対に、ａとｂの比を１に近づけることによって渦巻き状の模様が目立たせないようにできることを見出した。
【００９９】
同図の（Ｂ）からも、辺の長さａ１とａ２が略等しくなると、すなわち、ａ１とａ２の比が１に近づくと、渦巻き状の模様が目立たなくなることが分かる。よって、カテーテル装置１では、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖの関係を、照射点の密度が最も小さい領域において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなるように決定する。
【０１００】
一方、同図の（Ａ）では、注目している照射点Ｐ１からの距離が最も近い点Ａ１が、渦巻き状の模様に沿う方向に存在していたが、必ずしも上述した条件を満たすとは限らない。そこで渦巻き状の模様に沿った辺の長さをｃ、それと略直交する辺の長さをｄと定義し、それぞれの計算方法について、図７の（Ａ）の場合を例に説明する。以下、レーザの発光周波数をｆｄｏｔ、振動部１０１の駆動周波数をｆｄｒｖ、螺旋状の軌跡の周回数をＮｆｒａｍｅで表す。
【０１０１】
ここで改めて、渦巻き状の模様上の照射点で構成される略平行四辺形について説明する。図８は、渦巻き状の模様上の照射点で構成される略平行四辺形を示している。
【０１０２】
同図の（Ａ）において、破線の曲線Ｃ１，Ｃ２は、渦巻き状の模様を成す隣接する曲線を示している。点Ｏは螺旋状の軌跡の中心点であり、点Ｃは曲線Ｃ１上で最外周の照射点である。点Ａは、曲線Ｃ１上の照射点であって、点Ｃよりも１点分だけ内周側にある照射点である。また点Ｂは、曲線Ｃ２上の照射点であって、点Ｏからの距離が点Ｃと略等しい照射点である。すなわち、ＯＣ≒ＯＢが成立する。
【０１０３】
点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは略平行四辺形を構成する４頂点であり、渦巻き状の模様に沿った辺である辺ＡＣの長さをｃ、他方の辺ＢＣの長さをｄとする。
【０１０４】
まず、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖの比αを次式（４）に従って計算する。
【０１０５】
【数４】
2019109383.tif 000006
【０１０６】
比αは、螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡を１回転する間に、撮像用レーザ光が発光する平均回数を表すことになる。ここで、比αの整数倍を考える。比αに乗算する整数値をＮとする。α×Ｎが整数値に近づく場合、点Ｏから見た各照射点の角度が互いに類似することになり、このとき、整数Ｎは、各照射点が点Ｏから見て類似した角度に配置されるまでの周回数を表すことになる。
【０１０７】
なお、本発明者は、渦巻き状の模様が視認される条件として、ＮがＮｆｒａｍｅの１０分の１であることを見出した。すなわち、照射領域の半径の１０分の１の範囲に、点Ｏから見て類似の角度に複数の照射点が存在する場合、該複数の照射点は渦巻き状の模様として視認される。そのため、整数値Ｎの上限値Ｎｍａｘは、次式（５）で表される。
【０１０８】
【数５】
2019109383.tif 000007
【０１０９】
次に、Ｎ＝１，２，…，２５（＝Ｎｍａｘ）に関して、α×Ｎが整数に最も近くなるＮをＮｐとする。今回の条件においてＮＰは次式（６）に示すとおりである。
【０１１０】
【数６】
2019109383.tif 000008
【０１１１】
このとき、α×ＮＰは次式（７）に示すとおりとなる。
【０１１２】
【数７】
2019109383.tif 000009
【０１１３】
式（６），（７）は、１１周毎に類似の角度に照射点が配置され、渦巻きを成す曲線の本数が５４本であることを意味する。これは図７の（Ａ）に示されたシミュレーション結果に一致していることが確認できる。
【０１１４】
ここで、α×Ｎｐが完全に整数値と一致した場合には、渦巻きを成していた曲線が直線となる。このことから、∠ＡＯＣをΔθｃとすると、Δθｃは次式（８）に示すように表される。
【０１１５】
【数８】
2019109383.tif 000010
【０１１６】
図８の（Ａ）に示すように、点Ａから直線ＯＣに下ろした垂線と直線ＯＣとの交点を点Ｅとし、直角三角形ＡＥＣを考える。図８の（Ｂ）は、直角三角形ＡＥＣを拡大したものであり、辺ＡＥの長さをＬ、辺ＣＥの長さをＨとする。また、螺旋状の軌跡の最外周の周回での略円状の軌跡に関し、その半径をＲとする。点Ｃは曲線Ｃ１上で最外周の照射点であることから、辺の長さＬ，Ｈは次式（９），（１０）を用いて算出することができる。
【０１１７】
【数９】
2019109383.tif 000011
【０１１８】
【数１０】
2019109383.tif 000012
【０１１９】
直角三角形ＡＥＣの辺ＡＣの長さｃについては、次式（１１）を用いて算出することができる。
【０１２０】
【数１１】
2019109383.tif 000013
【０１２１】
一方、略平行四辺形の辺ＢＣの長さｄは、１フレームあたりの渦巻きの本数がα×Ｎｐであることから、次式（１２）を用いて算出することができる。
【０１２２】
【数１２】
2019109383.tif 000014
【０１２３】
式（１１），（１２）から、辺ＢＣと辺ＡＣの長さの比ｄ／ｃは、次式（１３）によって計算できる。
【０１２４】
【数１３】
2019109383.tif 000015
【０１２５】
なお、式（１３）にＲが存在しないことから、最終的に算出される比ｄ／ｃは半径Ｒに依存しないことが分かる。
【０１２６】
図７の（Ａ）に示された場合における比ｄ／ｃを計算すると次式（１４）に示されるとおりであり、２以上の値となる。
【０１２７】
【数１４】
2019109383.tif 000016
【０１２８】
一方、図７の（Ｂ）に示された場合における比ｄ／ｃを計算すると次式（１５）に示されるように、１に近い値となっていることが分かる。
【０１２９】
【数１５】
2019109383.tif 000017
【０１３０】
なお、Ｎｐの算出過程や式（８）の演算には非線形な計算要素があるため、最適な比ｄ／ｃから、発光周波数ｆｄｏｔ及び駆動周波数ｆｄｒｖを逆算することはできない。反対に、発光周波数ｆｄｏｔ、駆動周波数ｆｄｒｖ、及び螺旋状の軌跡の周回数Ｎｆｒａｍｅの３種類の値が決まれば、辺の比ｄ／ｃを計算することができる。
【０１３１】
カテーテル装置１における発光周波数ｆｄｏｔ及び駆動周波数ｆｄｒｖは、以上に説明した計算によって求まる辺の長さｃとｄを略等しくし、比ｄ／ｃを１に近い値にするものとする。
【０１３２】
なお、以上の説明では、ｄがｃよりも大きい場合を用いて説明したが、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖの関係によってはｃがｄよりも大きい場合があり得る。この場合を考慮して、辺の比ｄ／ｃが、次式（１６）に示す関係を満たすように、発光周波数ｆｄｏｔ及び駆動周波数ｆｄｒｖを決めるようにしてもよい。
【０１３３】
【数１６】
2019109383.tif 000018
【０１３４】
また、図７の（Ａ）に示されたように、照射点の密度が最も小さい領域における任意の照射点Ｐに関して、照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとする。その上で、辺の比ｂ／ａが、次式（１７）に示す関係を満たすように、発光周波数ｆｄｏｔ及び駆動周波数ｆｄｒｖを決めるようにしてもよい。
【０１３５】
【数１７】
2019109383.tif 000019
【０１３６】
式（１７）は式（１６）を言い換えた表現である。さらに、式（１７）は、図７の（Ｂ）に示されたように、渦巻き状の模様が視認できず、「渦巻き状の模様に沿う方向」を定義できない場合にも使用できる表現である。
【０１３７】
すなわち、式（１７）は、図７の（Ｂ）の場合に対応する式（１５）の関係も満足できる。
【０１３８】
ここで、図３０の（Ｂ）に示されたような、照射点が直線状に並ぶ場合の取り扱いについて説明する。図３０の（Ｂ）に示された場合における、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖは１０．０ｋＨｚであり、発光周波数ｆｄｏｔは５０ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数は２５０である。
【０１３９】
図３０の（Ｂ）に示された場合、Ｎｐの計算においてＮの上限値となるＮｍａｘは、式（５）に示された２５である。しかしながら、駆動周波数ｆｄｒｖが１０．０ｋＨｚである場合、比αが整数値５となるので、α×Ｎも全て整数値となる。このように、αが整数値である場合は、図３０の（Ｂ）のように照射点が直線に並ぶことになってしまう。このような結果を得る駆動周波数ｆｄｒｖ、発光周波数ｆｄｏｔ、及び螺旋状の軌跡の周回数の組み合わせは不適切と判断する。
【０１４０】
次に、図３０の（Ｃ）に示されたような、照射点の渦巻き模様を成す曲線の本数が極端に少なくなる場合の取り扱いについても説明する。図３０の（Ｃ）に示された場合における、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖは１０．０３ｋＨｚであり、発光周波数ｆｄｏｔは５０ｋＨｚであり、螺旋状の軌跡の周回数は２５０である。
【０１４１】
図３０の（Ｃ）に示された場合、比α自体が整数値に非常に近い値となるので、Ｎを１から２５の範囲で変化させても、α×Ｎは整数値に近づかない。よって、ＮＰを求めることができない。このことについて詳述する。
【０１４２】
図９は、図３０の（Ｃ）に示されたような、渦巻き模様を成す曲線の本数が極端に少ない場合の取り扱いについて説明するための図である。まず、Ｎｐを正しく求めることができる図７の（Ａ）の場合に立ち返って考える。この場合、Ｎ＝１，２，…，２５（＝Ｎｍａｘ）に関してα×Ｎを計算し、α×Ｎが整数に最も近くなるＮをＮｐとして、Ｎｐ＝１１を求めることができた。
【０１４３】
ここで、αを整数部と小数部に分けて小数部に着目する。αの小数部をβで表すことにする。図７の（Ａ）の場合、比αは、式（４）に示されたように、４．９０６…であるので、その小数部分βは０．９０６…である。
【０１４４】
α＝４＋βであるので、α×Ｎｐが整数値に近い値を取るとき、β×Ｎｐも整数に近い値を取る。Ｎ＝１，２、…、２５（＝Ｎｍａｘ）に関してβ×Ｎを計算した結果が図９の（Ａ）に示すグラフであり、該グラフの横軸がＮ、縦軸がβ×Ｎである。該グラフでは、どのＮで、β×Ｎが整数に最も近くなったかを簡単に判別できない。そこで、次式（１８）に示す関数ｆ１（Ｎ）と、次式（１９）に示す関数ｆ２（Ｎ）を考える。
【０１４５】
【数１８】
2019109383.tif 000020
【０１４６】
【数１９】
2019109383.tif 000021
【０１４７】
関数ｆ１（Ｎ）は、β×Ｎの最寄りの整数からの差分を表す。これをプロットすると、図９の（Ｂ）に示すグラフのとおりとなる。一方、関数ｆ２（Ｎ）は、関数ｆ１（Ｎ）の絶対値を取ったものであり、これをプロットすると、図９の（Ｃ）に示すグラフのとおりとなる。
【０１４８】
図９の（Ｂ）に示されるように、関数ｆ１（Ｎ）は、出力が−０．５以上０．５以下の範囲で周期性を持った関数となり、Ｎ＝２５までの間で最も０に近い値を取るＮがＮｐである。すなわち、図９の（Ｃ）に示された関数ｆ２（Ｎ）の最小値を取るＮがＮｐであり、図９の（Ｃ）から明らかなように、Ｎｐ＝１１となる。
【０１４９】
次に、図３０の（Ｃ）の場合を考える。この場合、比αは４．９８５…であるので、その小数部分βは０．９８５…である。
【０１５０】
図７の（Ａ）の場合と同様に、β×Ｎを計算した結果が図９の（Ｄ）に示すグラフであり、関数ｆ１（Ｎ）をプロットした結果が図９の（Ｅ）に示すグラであり、関数ｆ２（Ｎ）をプロットした結果が図９の（Ｆ）に示すグラフである。
【０１５１】
図３０の（Ｃ）の場合、図９の（Ｅ）から分かるように、関数ｆ１（Ｎ）は、Ｎ＝２５までに周期性を持った形状とはならずに単調増加となっている。そのため、Ｎ＝１の場合が最も０に近くなる。すなわち、Ｎ＝１，２，…，２５（＝Ｎｍａｘ）に関してα×Ｎを計算し、整数に最も近くなるＮをＮｐとすると、Ｎｐ＝１となってしまう。しかしながら、これは意図した計算結果ではない。すなわち、「α×Ｎを計算し、整数に最も近くなるＮをＮｐとして求める」計算は、関数ｆ１（Ｎ）の出力が−０．５以上０．５以下の範囲で周期性を持った関数となることを前提としている。
【０１５２】
そのため、このように関数ｆ１（Ｎ）が単調増加になる、駆動周波数ｆｄｒｖ、発光周波数ｆｄｏｔ、及び螺旋状の軌跡の周回数の組み合わせも不適切と判断する。
【０１５３】
関数ｆ１（Ｎ）が単調増加にならずに、周期性を持つための条件は、次式（２０）のとおりである。
【０１５４】
【数２０】
2019109383.tif 000022
【０１５５】
ここで、βがαの小数部分であることから、式（２０）は、αを使って書き換えることができ、さらに式（５）を用いてＮｍａｘを書き換えれば、式（２０）は次式（２１）に書き換えることができる。
【０１５６】
【数２１】
2019109383.tif 000023
【０１５７】
したがって、カテーテル装置１における発光周波数ｆｄｏｔ、及び駆動周波数ｆｄｒｖは、式（２１）を満たす必要がある。
【０１５８】
なお、式（２１）は、図３０の（Ｃ）の場合だけでなく、図３０の（Ｂ）の場合にも共通の判定条件として使用できる。すなわち、図３０の（Ｂ）の場合は、αが整数値であるので、式（２１）の左辺が０となり、式（２１）が満たされないので不適切と判断する。
【０１５９】
すなわち、カテーテル装置１において満たすべき式は、例えば、式（１６）及び式（２１）である。これらを満たすように、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖの少なくとも一方を調整するようにすればよい。
【０１６０】
次に、カテーテル装置１におけるレーザの発光周期Ｔｄｏｔ（＝１／ｆｄｏｔ）について詳述する。
【０１６１】
カテーテル装置１における照射点の配置は、例えば図７の（Ｂ）に示されたものを想定しており、この場合、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとの比αは５程度の小さい値を想定している。ここで、比αは、螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡１回転の間に、レーザが発光する平均回数を表すことになるので、図８の（Ａ）に示された、略平行四辺形を構成する４つの照射点Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄは、いずれも同一周回にて照射された照射点ではないことが分かる。換言すれば、略平行四辺形を構成する４つの照射点Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄは、いずれも連続して照射された照射点ではないと言うことができる。
【０１６２】
より具体的には、点Ｃと点Ｂは異なる周回で照射された照射点であり、点Ｃと点Ａも異なる周回で照射された照射点であると言える。さらに言い換えれば、点Ｃに続いて照射される照射点は、該略平行四辺形ＡＣＢＤの外側に照射されると言える。ここで、点Ｃに続いて照射される照射点とは、点Ｃの照射タイミングからレーザ発光周期Ｔｄｏｔが経過したタイミングに照射される照射点を意味する。
【０１６３】
さらには、照射点の照射点の密度が相対的に小さい側の領域における任意の照射点Ｐに関して、照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行でない方向にある照射点のうちで、照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとした場合、照射点Ｐの次に照射する照射点と、前記照射点Ｐとの距離はｂ以上である、と言い換えることができる。
【０１６４】
なお、「照射点Ｐの次に照射する照射点と、前記照射点Ｐとの距離はｂ以上である」とは、撮像用レーザの発光周期Ｔｄｏｔが、所定の値よりも長い場合と言い換えることができる。該所定の値は、駆動周期Ｔｄｒｖを用いて計算される値である。カテーテル装置１のように、照射光の軌跡の形状が螺旋状と決まっていれば、発光周期Ｔｄｏｔに関して駆動周期Ｔｄｒｖを用いた関係式を導出できる。
【０１６５】
具体的には、照射光の軌跡が螺旋状である場合には、照射点Ｐに続いて照射される照射点と、照射点Ｐとを結ぶ円弧の長さＣ（いずれも不図示）は、次式（２２）を用いて算出することができる。
【０１６６】
【数２２】
2019109383.tif 000024
【０１６７】
この長さＣが、上記した距離ｂ以上であることから、発光周期Ｔｄｏｔは、次式（２３）に示す関係を満たすことになる。
【０１６８】
【数２３】
2019109383.tif 000025
【０１６９】
なお、式（２３）の導出過程では、発光周期Ｔｄｏｔが一定であり、レーザ光は一定の時間毎に周期的に照射されることを前提としている。しかしながら、発光周期Ｔｄｏｔが可変である場合にも、式（２３）は使用できる。その場合、発光周期Ｔｄｏｔの定義を、レーザ光を発光してから次に発光するまでの時間と読み替えればよい。
【０１７０】
また、式（２３）は、照射光の軌跡が螺旋状である場合に、略平行四辺形を構成する４つの照射点がいずれも連続して照射された照射点ではないための条件式となる。
【０１７１】
なお、ここまでの説明では、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとの比αは５程度の値としたが、比αは５よりも大きい値であってもよい。ただし、比αの値が大きくなるほど、螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡１回転の間に、レーザが発光する回数が増えることになるので、渦巻き状の模様が目立つ前提条件として、比αには上限が存在する。本発明者は、そのための比αの条件として次式（２４）を見出した。
【０１７２】
【数２４】
2019109383.tif 000026
【０１７３】
式（２４）をレーザ光の発光周期Ｔｄｏｔと駆動周期Ｔｄｒｖを用いて書き換えると、次式（２５）に示すとおりとなる。
【０１７４】
【数２５】
2019109383.tif 000027
【０１７５】
なお、比αが大きい値であっても整数値である場合には、図３０の（Ｂ）に示されたように、照射点が直線に並んでしまう。しかしながら、比αが大きい値であって整数値から若干ずれた値であれば、照射点が分散し、螺旋状の軌跡を目立たせなくすることができる。
【０１７６】
式（２５）は、渦巻き状の模様が目立つ前提条件である。よって、式（２５）は、本発明が必要とされる前提条件と言うこともできる。
【０１７７】
この前提条件について、図１０を参照して詳述する。図１０は、レーザ光の発光周波数ｆｄｏｔ＝５０ｋＨｚと、螺旋状の軌跡の周回数＝２５０が共通であって、駆動周波数ｆｄｒｖを変更した場合における照射点の位置のシミュレーション結果を示している。
【０１７８】
同図の（Ａ）は駆動周波数ｆｄｒｖが１．０００ｋＨｚ、同図の（Ｂ）は駆動周波数ｆｄｒｖが０．９９８ｋＨｚ、同図の（Ｃ）は駆動周波数ｆｄｒｖが０．９９６ｋＨｚの場合をそれぞれ示している。これらの場合、比αは約５０となる。
【０１７９】
同図の（Ａ）の場合では、比αが整数値となるため照射点が直線状に並んでしまう。これに対して、駆動周波数ｆｄｒｖが２０Ｈｚだけ異なる同図の（Ｂ）の場合では、渦巻き状の模様を成す曲線の本数が増加し、図７の（Ａ）に示された場合ほどは渦巻き模様が目立たない。
【０１８０】
さらに、図１０の（Ａ）の場合に対して、駆動周波数ｆｄｒｖが４０Ｈｚだけ異なる同図の（Ｃ）の場合では、渦巻き状の模様が全く視認できなくなる。このように、比αが５０以上であると、比αが整数値となる場合を除いて、照射光の渦巻き状の模様は問題とならない。言い換えれば、照射光の渦巻き状の模様が問題となる前提条件は、比αが５０以下の場合であると言える。
【０１８１】
なお、式（２５）の導出過程でも、発光周期Ｔｄｏｔが一定であり、レーザ光は一定の時間毎に周期的に照射されることを前提としている。しかしながら、発光周期Ｔｄｏｔが可変である場合にも、式（２５）は使用できる。その場合、発光周期Ｔｄｏｔの定義を、レーザ光を発光してから次に発光するまでの時間と読み替えればよい。
【０１８２】
次に、カテーテル装置１の撮像機能について説明する。はじめに、カテーテル装置１による光音響現象を用いた光音響イメージング法について説明する。
【０１８３】
カテーテル装置１においては、受信部１２の光音響素子１２１で受信した光音響信号に基づき、対象物から光音響素子１２１までの距離及び方向を算出することができる。
【０１８４】
図１１は、対象物から光音響素子１２１までの距離及び方向の算出方法を説明するための図である。
【０１８５】
同図に示す太線矢印の方向に撮像用レーザ光Ｌが出射される場合を考える。そして撮像用レーザの進行方向中に２つの対象物Ｐ１，Ｐ２が存在するとする。撮像用レーザ光Ｌは光速で進むため、撮像用レーザ光Ｌが射出されてから対象物Ｐ１に到達する時間と、対象物Ｐ２に到達する時間とは無視できる。従って、受信部１２（光音響素子１２１）と対象物Ｐ１との距離Ｌ１及び受信部１２（光音響素子１２１）と対象物Ｐ２との距離Ｌ２は、音速Ｖｓを用いた次式（２６），（２７）で表すことができる。
【０１８６】
【数２６】
2019109383.tif 000028
【０１８７】
【数２７】
2019109383.tif 000029
【０１８８】
式（２６）におけるｔ１は撮像用レーザ光Ｌが出射されてから光音響素子１２１で音波を検出するまでの時間である。式（２７）におけるｔ２は、撮像用レーザ光Ｌが出射されてから光音響素子１２１で音波を検出するまでの時間である。
【０１８９】
なお、検出された対象物Ｐ１や対象物Ｐ２が、光音響素子１２１に対してどの方向に存在しているのかについては、撮像用レーザ光Ｌの射出方向、つまり歪みを補正した後の座標情報（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）から容易に算出できる。
【０１９０】
図１２は、図１１に示された位置関係において、光音響素子１２１で検出される信号強度の時間変化を模式的に示している。同図の（Ａ）の縦軸はＬＤｅｎ信号の電圧レベルであり、同図の（Ｂ）の縦軸は光音響素子１２１で検出される信号強度である。また横軸は、いずれも時間である。時間ｔ１，ｔ２は上述したとおりであり、ＬＤｅｎ信号の立ち上がりタイミングから時間ｔ１が経過したタイミングとタイミングｔ１と称する。同様に、ＬＤｅｎ信号の立ち上がりタイミングから時間ｔ２が経過したタイミングとタイミングｔ２と称する。
【０１９１】
タイミングｔ１における信号強度Ｉ１は、図１１における対象物Ｐ１に関する情報となる。また、時刻ｔ２における信号強度Ｉ２は、図１１における対象物Ｐ２に関する情報となる。このように、レーザ光の１回の発光に応じて複数の対象物に関する情報を得ることができる。したがって、レーザ光を走査しながら発光し、各発光回時の開始タイミングであるＬＤｅｎ信号の立ち上がりを起点とし、所定の時間ｔｍｅｍに亘って信号強度Ｉを記憶、解析すれば、３次元画像を構成することができる。
【０１９２】
図１に戻り、カテーテル装置１では、撮像データ蓄積制御部２２、撮像画像構成部４３、撮像データ格納メモリ３３、及び加算回数格納メモリ３４により、レーザ光が対象物に照射されることに応じて発生する音波に基づく画像（以下、撮像画像とも称する）が生成される。
【０１９３】
最終的に得られる撮像画像に関する情報（撮像画像の画素値の元となる情報）は、撮像データ格納メモリ３３に格納される。最終的に得られる画像の縦と横のサイズは所定の値であるので、その画像上の座標に対応付けられた撮像データ格納メモリ３３のアドレスに、信号記憶期間ｔｍｅｍの情報が格納される。以下、信号記憶期間ｔｍｅｍの期間に亘って記憶するデータを、時系列データと称する。
【０１９４】
撮像画像構成部４３は、撮像データ格納メモリ３３に格納された時系列データを用い、式（２６），（２７）に示した計算に基づき、カテーテル撮像画像としての３次元画像を構成する。なお、撮像画像構成部４３が構成するカテーテル撮像画像は、２次元画像であってもよいし、１次元画像であってもよい。
【０１９５】
撮像データ蓄積制御部２２は、光音響信号の信号強度を積分する機能を有する。すなわち、撮像データ蓄積制御部２２は、受信部１２からの光音響信号Ｖｉと、マッピング制御部２１が出力する座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）と、撮像用レーザ発光制御部２３が出力するＬＤｅｎ信号とを受け取る。そして、撮像データ蓄積制御部２２は、光音響信号Ｖｉの時系列データを所定のタイミング毎に加算し、加算結果を座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）に対応付けて撮像データ格納メモリ３３に格納する。さらに、撮像データ蓄積制御部２２は、加算した回数を加算回数格納メモリ３４に格納する。
【０１９６】
次に、撮像データ蓄積制御部２２の構成例と、関係するブロックとの関係について、図１３を参照して説明する。図１３は、撮像データ蓄積制御部２２の構成例を示すブロック図である。
【０１９７】
撮像データ蓄積制御部２２は、アドレス換算部２２０１、カウントアップ部２２０２、アドレス連結部２２０３、変換部２２０４、加算部２２０５、加算パルス生成部２２０６、カウントアップ部２２０７、及び格納値リセット部２２０８を有する。撮像データ蓄積制御部２２は、例えばＦＰＧＡなどで構成されるハードウェアとして実装されており、所定のクロックを基準として動作する。
【０１９８】
撮像データ格納メモリ３３及び加算回数格納メモリ３４は、例えば、Ｔｒｕｅ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｒｔ  Ｒａｍから成る。Ｔｒｕｅ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｒｔ  Ｒａｍは、完全に独立した２つのアクセスポートを有し、それぞれをリード動作とライト動作に使用できる。また、撮像データ格納メモリ３３及び加算回数格納メモリ３４は、リセット端子ｒｓｔを有し、リセット端子ｒｓｔへの入力に応じて、格納している全データを０にリセットする機能を有する。
【０１９９】
アドレス換算部２２０１は、マッピング制御部２１が出力する２次元の座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）を、Ｍビットの符号なし整数値である１次元の画素アドレスｉｐｉｘｅｌに変換する。画素アドレスｉｐｉｘｅｌは、アドレス連結部２２０３と、加算回数格納メモリ３４のポートＡのアドレス端子ａｄｄｒ＿ａに供給される。
【０２００】
カウントアップ部２２０２は、撮像用レーザ発光制御部２３からのＬＤｅｎ信号の立ち上がりに同期してカウントを０にリセットし、以降、信号記憶期間ｔｍｅｍの期間に亘って、変換部２２０４が変換するクロックと同一の周期でカウントアップした値を、Ｎビットの符号なし整数値のデータアドレスｉｃｎｔとして出力する。そして、カウントアップ部２２０２は、ＬＤｅｎ信号の立ち上がりから信号記憶期間ｔｍｅｍが経過した後は、カウントアップを停止する。
【０２０１】
アドレス連結部２２０３は、アドレス換算部２２０１が変換した画素アドレスｉｐｉｘｅｌを上位とし、カウントアップ部２２０２が出力するデータアドレスｉｃｎｔを下位として、画素アドレスｉｐｉｘｅｌとデータアドレスｉｃｎｔとを連結して（Ｍ＋Ｎ）ビットの連結アドレスｉｄａｔａを生成する。生成された連結アドレスｉｄａｔａは、撮像データ格納メモリ３３のポートＡのアドレス端子ａｄｄｒ＿ａに入力されて、光音響信号の時系列データを座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）に対応付けて記憶する際のアドレス情報となる。
【０２０２】
変換部２２０４は、受信部１２から入力されるアナログ信号として光音響信号値Ｖｉを撮像データ格納メモリ３３に格納するためのデジタル信号としての変換値ＶｃｏｎｖにＡＤ変換して加算部２２０５に出力する。
【０２０３】
加算部２２０５は、変換部２２０４からの変換値Ｖｃｏｎｖに、撮像データ格納メモリ３３のポートＡのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ａから読み出したデータを加算し、撮像データ格納メモリ３３のポートＡのデータ入力端子ｄｉｎ＿ａに出力する。なお、加算部２２０５における加算のタイミングは、加算パルス生成部２２０６からのパルスによって制御される。
【０２０４】
加算パルス生成部２２０６は、撮像用レーザ発光制御部２３からのＬＤｅｎ信号を入力とし、ＬＤｅｎ信号の立ち上がりから信号記憶期間ｔｍｅｍが経過するまでの間、変換部２２０４が変換するクロックと同一の周期のパルスを加算部２２０５に対して出力する。また、加算パルス生成部２２０６は、加算部２２０５に該パルスを出力する毎に、カウントアップ部２２０７にも所定の指示を出力する。さらに、加算パルス生成部２２０６は、撮像データ格納メモリ３３のポートＡの書き込み有効化端子ｗｅａ＿ａに入力する信号も生成する。この信号は、加算部２２０５での加算が終了した後、１クロック間だけＨｉｇｈとなった後にＬｏｗになる信号である。
【０２０５】
以上の構成により、加算部２２０５によって撮像データ格納メモリ３３のポートＡの読み出し端子ｄｏｕｔ＿ａから読み出されたデータに変換値Ｖｃｏｎｖを加算した値が、撮像データ格納メモリ３３に再び格納されることになる。
【０２０６】
なお、加算パルス生成部２２０６は、外部から加算を停止する指示を受ける構成であってもよい。
【０２０７】
カウントアップ部２２０７は、加算パルス生成部２２０６からの指示に従い、加算回数格納メモリ３４のポートＡのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ａから読み出されたデータに１を加算する。これにより、マッピング制御部２１が出力する座標が（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）である期間に、加算部２２０５において加算が実行された回数をカウントすることになる。カウントした結果は加算回数格納メモリ３４のデータ入力端子ｄｉｎ＿ａに出力される。
【０２０８】
さらに、カウントアップ部２２０７は、加算パルス生成部２２０６からの指示に従い、カウントアップが終了した後、１クロック間だけＨｉｇｈとなった後にＬｏｗになる信号を生成して加算回数格納メモリ３４のポートＡの書き込み有効化端子ｗｅａ＿ａに出力する。
【０２０９】
なお、カウントアップ部２２０７に対して、カウントアップを実行された回数が所定の回数になったことを他のブロックに通知する機能を付加するようにしてもよい。
【０２１０】
加算パルス生成部２２０６が上記動作を繰り返すことにより、マッピング制御部２１が出力する座標が（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）である期間の時系列データの各データを変換した変換値Ｖｃｏｎｖを加算部２２０５で順次加算される。この加算結果、換言すれば、時系列データの積分値が、撮像データ格納メモリ３３において対応するアドレスに格納されることになる。さらに、マッピング制御部２１が出力する座標が（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）である期間に加算部２２０５が加算を行った回数が、加算回数格納メモリ３４において対応するアドレスに格納されることになる。
【０２１１】
格納値リセット部２２０８は、マッピング制御部２１が出力する座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）が所定の座標に一致した場合、撮像データ格納メモリ３３及び加算回数格納メモリ３４に格納されている値をリセットするためのリセット信号を出力する。該リセット信号は、撮像データ格納メモリ３３と加算回数格納メモリ３４それぞれｒｓｔ端子に供給される。
【０２１２】
これにより、撮像データ格納メモリ３３には、１フレーム（すなわち螺旋状の軌跡１回分を描く期間）の間に、マッピング制御部２１が出力する座標が（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）である期間の時系列データの各データを変換した変換値Ｖｃｏｎｖを加算部２２０５が順次加算した結果が格納されることになる。さらに、加算回数格納メモリ３４には、１フレームの間に、マッピング制御部２１が出力する座標が（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）である期間に加算を行った回数が格納されることになる。
【０２１３】
撮像データ格納メモリ３３及び加算回数格納メモリ３４のポートＢのアドレス端子ａｄｄｒ＿ｂには、入出力制御部４２からの信号が供給されるようになされている。撮像データ格納メモリ３３及び加算回数格納メモリ３４のポートＢのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ｂは、撮像画像構成部４３に接続されている。
【０２１４】
入出力制御部４２は、連結アドレスｉｄａｔａに相当するアドレスを撮像データ格納メモリ３３のポートＢのアドレス端子ａｄｄｒ＿ｂ及び撮像画像構成部４３に供給する。また、入出力制御部４２は、画素アドレスｉｐｉｘｅｌに相当するアドレスを加算回数格納メモリ３４のポートＢのアドレス端子ａｄｄｒ＿ｂに供給する。
【０２１５】
撮像データ格納メモリ３３には、信号記憶期間ｔｍｅｍの期間に亘る時系列データを複数回加算した値が格納されているので、対応する加算回数格納メモリ３４のアドレスから加算回数を取得し、撮像データ格納メモリ３３から読み出した値を加算回数で除算することにより、時系列データを平均化することができる。該平均化の計算は、撮像画像構成部４３にて実行される。撮像画像構成部４３は、３次元画像を構成し、入出力制御部４２を介して外部制御装置５０に画像情報を出力する。この結果、外部制御装置５０は、撮像画像構成部４３が出力するカテーテル撮像画像としての３次元画像を取得することができる。
【０２１６】
次に、図１４は、撮像画像構成部４３による３次元画像構成処理の例を説明するフローチャートである。
【０２１７】
この３次元画像構成処理は、撮像画像構成部４３に対して入出力制御部４２から連結アドレスｉｄａｔａに相当するアドレスが供給されたときに開始される。
【０２１８】
はじめに、撮像画像構成部４３は、撮像データ格納メモリ３３に格納されている時系列データの加算値を読み出し、加算回数格納メモリ３４から読み出した加算回数で除算することにより、時系列データの平均化計算を行う（ステップＳ１）。
【０２１９】
続いて、撮像画像構成部４３は、連結アドレスｉｄａｔａの下位Ｎビットｉｃｎｔが最大値であるか否かを判断する（ステップＳ２）。なお、下位Ｎビットｉｃｎｔが最大値であるとは、撮像データ格納メモリ３３から、時系列データの信号記憶期間ｔｍｅｍの最終値までデータが入力されたことを意味し、下位Ｎビットｉｃｎｔが最大値である場合、信号記憶期間ｔｍｅｍに亘って、平均値化された時系列データが揃っていることになる。
【０２２０】
ステップＳ２で下位Ｎビットｉｃｎｔが最大値ではないと判断した場合（ステップＳ２でＮｏ）、時系列データの信号記憶期間ｔｍｅｍ中であるため、撮像画像構成部４３は、処理をステップＳ１に戻して、ステップＳ１以降を繰り返す。その後、下位Ｎビットｉｃｎｔが最大値であると判断した場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、撮像画像構成部４３は、処理をステップＳ３に進めて、対象物から光音響素子１２１までの距離及び方向の算出を行う。
【０２２１】
次に、撮像画像構成部４３は、連結アドレスｉｄａｔａの上位Ｍビットｉｐｉｘｅｌが最大値であるか否かを判断する（ステップＳ４）。上位Ｍビットｉｐｉｘｅｌが最大値でないと判断した場合（ステップＳ４でＮｏ）、撮像画像構成部４３は、処理をステップＳ１に戻してそれ以降を繰り返す。上位Ｍビットｉｐｉｘｅｌが最大値であると判断した場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、撮像画像構成部４３は、処理をステップＳ５に進める。なお、この段階で、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返されたことにより、図１１に示されたように撮像用レーザ光Ｌがある方向を向いたときの距離及び方向の算出が行われたことになる。
【０２２２】
次に、撮像画像構成部４３は、最終的に出力する３次元画像を構成して出力する（ステップＳ５）。以上で、撮像画像構成部４３による３次元画像構成処理は終了される。
【０２２３】
なお、上述した説明では、時系列データの平均化計算を、カテーテル装置１に含まれる撮像画像構成部４３にて行うようにしたが、該計算を、カテーテル装置１の外部で行うようにしてもよい。
【０２２４】
次に、図１５は、カテーテル装置１におけるコントローラ４０による制御処理の例を説明するフローチャートである。
【０２２５】
該制御処理は、ユーザからの所定の操作（例えば、主電源をオンとする操作）に応じて開始される。
【０２２６】
はじめに、コントローラ４０は、カテーテル装置１の各部を制御するために必要な情報を記憶部４１から読み出す（ステップＳ１１）。ここで読み出す情報には、例えば、第１可変ゲイン部２００５における倍率、第２可変ゲイン部２００６における倍率、第２正弦波生成部２００３における位相差等が含まれる。
【０２２７】
次に、コントローラ４０は、入出力制御部４２を通じて外部制御装置５０から撮像開始の指示があるか否かを判断する（ステップＳ１２）。撮像開始の指示がないと判断した場合（ステップＳ１２でＮｏ）、コントローラ４０は、撮像開始の指示があるまで待機する。その後、撮像開始の指示があったと判断した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、コントローラ４０は、駆動信号生成部２０を制御して、駆動信号の出力を開始させる（ステップＳ１３）。具体的には、コントローラ４０が、ステップＳ１１で記憶部４１から読み出した情報に従い、駆動信号生成部２０の第１可変ゲイン部２００５における倍率と、第２可変ゲイン部２００６における倍率を０以外の値に設定することで駆動信号の出力を開始させる。これにより、カテーテル装置１は、撮像モードとなる。
【０２２８】
次に、コントローラ４０は、マッピング制御部２１を制御し、マッピング制御を開始させる（ステップＳ１４）。具体的には、コントローラ４０がマッピング制御部２１における計算で使われる関数に関する情報を供給することによってマッピング制御を開始させる。なお、これと平行し、撮像データ蓄積制御部２２が受信部１２の出力信号を時系列データとして撮像データ格納メモリ３３に格納する処理も開始される。
【０２２９】
次に、コントローラ４０は、撮像用レーザ発光制御部２３を制御し、撮像用レーザの発光制御を開始させる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５までの処理により、カテーテル装置１による光音響イメージングが開始される。
【０２３０】
次に、コントローラ４０は、入出力制御部４２を通じて外部制御装置５０から撮像終了の指示があるか否かを判断する（ステップＳ１６）。撮像終了の指示がないと判断した場合（ステップＳ１６でＮｏ）、コントローラ４０は、入出力制御部４２を通じて外部制御装置５０から治療開始の指示があるか否かを判断する（ステップＳ１７）。治療開始の指示がないと判断した場合（ステップＳ１７でＮｏ）、コントローラ４０は、処理をステップＳ１６に戻して、それ以降を繰り返す。
【０２３１】
治療開始の指示があったと判断した場合（ステップＳ１７でＹｅｓ）、コントローラ４０は、治療用レーザ発光制御部２４を制御して、治療用レーザの発光制御を開始させる（ステップＳ１８）。これにより、カテーテル装置１は治療モードとなり、治療用レーザを用いた治療が開始される。具体的には、入出力制御部４２からの受信するターゲット座標に対して治療用レーザを照射することで、病変部位に治療用レーザを照射して細胞組織を焼き切る等の治療が行われる。
【０２３２】
次に、コントローラ４０は、入出力制御部４２を通じて外部制御装置５０から治療終了の指示があるか否かを判断し（ステップＳ１９）、治療終了の指示があるまで待機する（ステップＳ１９でＮｏ）。治療終了の指示があったと判断した場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）、コントローラ４０は、治療用レーザ発光制御部２４を制御して、治療用レーザの発光を終了させる（ステップＳ２０）。この後、コントローラ４０は、処理をステップＳ１５に戻して、それ以降を繰り返させる。これにより、カテーテル装置１は治療モードを終了して、撮像モードに戻される。
【０２３３】
その後、撮像終了の指示があったと判断された場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、コントローラ４０は、撮像用レーザ発光制御部２３を制御して、撮像用レーザの発光を終了させる（ステップＳ２１）。この後、コントローラ４０は、カテーテル装置１の各部（例えば駆動信号生成部２０、マッピング制御部２１等）の動作を終了させる（ステップＳ２２）。以上で、コントローラ４０による制御処理の説明を終了する。
【０２３４】
＜第１の実施の形態であるカテーテル装置１の効果＞
次に、カテーテル装置１による効果について説明する。
【０２３５】
第１の効果としては、撮像用レーザを螺旋状に照射した場合において、その照射点を略均等に分散させることにより、渦巻き状の模様を目立たなくさせることができる点を挙げることができる。具体的には、照射光の照射領域の最外周において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなるようにすることにより、例えば、図７の（Ｂ）の場合は、図７の（Ａ）に示された場合に比較して、渦巻き状の模様を目立たなくさせることができる。
【０２３６】
例えば図８の場合では、辺の長さｃに対して、辺の長さｄは約２倍となっている。本発明者は、辺の長さが２倍以上異なると、辺の長さｃの方向に照射点が連なっているように見え、全体として渦巻き状の模様となって視認されてしまうことを見出した。そのため、辺の長さの比ｄ／ｃが式（１６）を満たすように、発光周波数ｆｄｏｔととの駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を決定する。または、図７の（Ａ）に示された略平行四辺形の辺の長さの比ｂ／ａが式（１７）を満たすように、発光周波数ｆｄｏｔとの駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を決定する。
【０２３７】
なお、略平行四辺形を構成する近接する４つの照射点は、いずれも連続して照射された照射点ではないことが特徴である。
【０２３８】
例えば、カテーテル装置１では、発光周波数ｆｄｏｔとの駆動周波数ｆｄｒｖとの比αは約４．９である。そのため、１回目の周回で約５つの照射点が照射され、それら照射点は五角形を構成する。２回目の周回では、その五角形が少し回転した位置に再び５つの照射点が照射され、３回目の周回では五角形がさらに少し回転した位置に５つの照射点が照射される。このように周回を経ることによって五角形を繰り返し描くと、１１回後の周回における五角形を成す５つの照射点と、１回目の周回における五角形を成す５つの照射点とが、その中心からの角度がほぼ等しくなる。これが、照射点が渦巻状の模様に見えてしまう仕組みである。これにより、いずれも連続して照射された照射点ではない近接する４つの照射点が略平行四辺形を構成することになる。
【０２３９】
したがって、第１の効果は、近接する４つの照射点はいずれも連続して照射された照射点ではない前提条件において、照射光の照射領域の最外周において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくすることにより、適切な位置に照射点を照射して、渦巻き状の模様をなくすことができることとも言える。
【０２４０】
第２の効果としては、撮像画像のＳ／Ｎを向上させることができる点を挙げることができる。
【０２４１】
撮像データ蓄積制御部２２は、加算部２２０５によって光音響信号の信号強度の情報を積分する機能を有する。加えて、最も密度の低い領域において、上記の略平行四辺形を考えたことで、撮像用レーザの発光を間引くことなく、渦巻状の模様をなくすことができている。
【０２４２】
例えば図７の（Ｂ）から分かるように、最外周では渦巻き状の模様は視認できないが、螺旋状の軌跡の中央部分は渦巻き状の模様を確認することができる。しかしながら、中央部は照射点の密度も高くなっているため、これは問題とならない。何故ならば、通常、カテーテル装置１の撮像する撮像画像は正方形状のピクセルに割り当てて表示されるからである。撮像画像のピクセルのピッチは、照射点の密度が最も低い最外周における照射点間の距離を基準として設定される。例えば、撮像画像のピクセルのピッチは最外周における照射点の平均距離と同一としてもよい。
【０２４３】
この結果、螺旋状の軌跡の中央部分における渦巻き状の模様は、１ピクセルの内部に納まるため、撮像画像において渦巻き状の模様として見えない。このことから、照射点の密度が最も低い領域で略平行四辺形を考えるべきであることがわかる。なお、該中央部分における渦巻き状の模様は、１ピクセル内に多数の照射点が存在することになるので、この多数の照射点の情報を平均化すれば、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【０２４４】
Ｓ／Ｎ向上の効果について、図１６を参照して説明する。図１６は、照射光の投影面（観察面）における光の軌跡と、撮像画像の１ピクセルに対応する投影面上の領域との関係を示している。
【０２４５】
同図における格子の交点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄからなる正方形は、撮像画像の１ピクセルに対応する投影面上の領域を示す。軌跡Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、照射光の軌跡の一部であり、互いに隣接する周回である。軌跡Ｃ１の次の周回の軌跡がＣ２であり、軌跡Ｃ２の次の軌跡がＣ３である。また、軌跡上の黒丸は、撮像用レーザ発光制御部２３が撮像用レーザを発光させることによって投影面に生じる照射点を示している。同図の場合、撮像画像の１ピクセルに対応する領域内に９つの照射点が存在することになる。
【０２４６】
カテーテル装置１では、同図に示す９つの照射点にそれぞれ対応する光音響信号Ｖｉの変換値Ｖｃｏｎｖを順次加算して平均化するようにしたので、撮像用レーザの発光を間引区ことなく、発光周波数ｆｄｏｔを維持したままで撮像画像におけるＳ／Ｎを向上することができる。したがって、該撮像画像を表示させる場合には、その画質を向上させることができ、該撮像画像に基づいて血管内の３次元形状を計測する場合には、その計測精度を向上させることが可能となる。
【０２４７】
さらに、第３の効果としては、撮像用レーザとして強いパワーのパルスレーザを使用できる点を挙げることができる。一般に、レーザのパワーを上げると、レーザの発光周波数が下がり、発光周波数が低いレーザは渦巻き状の模様の発生が回避困難である。しかしながら、カテーテル装置１では、強いパワーの発光周波数が低い撮像用レーザであっても適切な位置に照射点を照射することができる。そして、強いパワーの撮像用レーザを用いることにより、光音響現象を強めることができ、受信する音波の強度を上げることができる。これは結果的に、撮像画像のＳ／Ｎに寄与することができる。または、観察できる対象物までの距離を伸ばすことができる。
【０２４８】
＜本発明に係る第２の実施の形態である距離計測装置２について＞
本発明に係る第１の実施の形態であるカテーテル装置１（図１）は、光音響イメージング法を用いて撮像画像を得る一種の撮像装置であった。
【０２４９】
以下に説明する本発明に係る第２の実施の形態である距離計測装置２は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）方式にて、対象までの距離を計測し、距離画像を得る一種の撮像装置である。
【０２５０】
図１７は、本発明に係る第２の実施の形態である距離計測装置２の構成例を示すブロック図である。
【０２５１】
なお、距離計測装置２の構成要素のうち、カテーテル装置１の構成要素と共通するものについては同一の番号を付しているのでその説明を省略する。
【０２５２】
距離計測装置２は、カテーテル装置１の発光部１１及び受信部１２を、発光部１３及び受信部１４に置換するとともに、カテーテル装置１の撮像用レーザ発光制御部２３、治療用レーザ発光制御部２４、撮像用レーザドライバ３１、及び治療用レーザドライバ３２を、レーザ発光制御部２６、及びレーザドライバ３６に置換したものである。
【０２５３】
また、距離計測装置２は、カテーテル装置１の撮像データ蓄積制御部２２、及び撮像データ格納メモリ３３を、撮像画像生成部２５及び撮像画像格納メモリ３５に置換するとともに、カテーテル装置１の撮像画像構成部４３を省略して撮像画像構成部４３に入力されている各種信号を入出力制御部４２に入力するようにしたものである。
【０２５４】
距離計測装置２における受信部１４は、戻り光を受光し、戻り光に応じて情報Ｖｉを生成して撮像画像生成部２５に出力する。ここで、戻り光とは、発光部１３から照射された光が対象物で反射して、光走査部１０に戻ってきた反射光を指す。
【０２５５】
次に、距離計測装置２における光走査部１０、発光部１３、及び受信部１４の構成例について、図１８及び図１９を参照して説明する。
【０２５６】
図１８は、距離計測装置２における光走査部１０の構成例を示す断面図である。距離計測装置２における光走査部１０は、カテーテル装置１における光走査部１０構成（図２（Ａ））に分波部１０８を追加したものである。分波部１０８は、導光路１０２の出射端１０２ａとは反対側の端に設けられている。ただし、カテーテル装置１における光走査部１０が受信部１２と一体的に構成されていたのに対し、距離計測装置２における光走査部１０は、受信部１４と一体的に構成されていない点がカテーテル装置１と異なる。
【０２５７】
図１９は、発光部１３と、受信部１４と、光走査部１０の分波部１０８との関係を示す図である。
【０２５８】
発光部１３は、光源部１３０１と合波部１３０２を有する。光源部１３０１は、１以上のレーザ光源から成る。合波部１３０２は、光源部１３０１を成す１以上のレーザ光源から出射された光を合波する。例えば、光源部１３０１は、光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂの各色に対応したレーザ光源から成り、合波部１３０２は、これら３色の光に基づき、任意の色の光を合成できる。ただし、距離計測装置２においては、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち、いずれか１色のレーザ光のみを発光するものとする。合波された光は、光ファイバ（不図示）を通じて、光走査部１０の分波部１０８に導光される。
【０２５９】
分波部１０８は、発光部１３が出力した光を導光路１０２に導光し、これによって、導光路１０２の出射端１０２ａから光が出射される。また、分波部１０８は、導光路１０２に取り込まれた、対象からの戻り光を受信部１４に導光する。
【０２６０】
受信部１４は、例えば、カラーフィルタ、レンズ、及びディテクタから構成され、分波部１０８によって導光された戻り光の強度に応じた情報を出力する。
【０２６１】
図１７に戻る。レーザ発光制御部２６は、コントローラ４０からの制御に従い、発光部１３の光源部１３０１を成す各レーザ光源の発光を制御するための発光制御信号を出力する。該発光制御信号は、レーザドライバ３６を介して、発光部１３の光源部１３０１を成す各レーザ光源に供給される。
【０２６２】
なお、レーザ発光制御部２６は、発光部１３による発光が所定の発光周波数ｆｄｏｔ（例えば、５０ｋＨｚ）で繰り返すような発光制御信号を生成する。さらに、レーザ発光制御部２６は、レーザ光源が発光したタイミングでＨｉｇｈとなるＬＤｅｎ信号を生成して、撮像画像生成部２５、及びマッピング制御部２１に供給する。なお、レーザ発光制御部２６は、コントローラ４０からの制御に従い、レーザ光源を発光するタイミングに関して所定の時間遅れを設定可能であってもよい。
【０２６３】
距離計測装置２においても、レーザ光の発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖとの関係は、カテーテル装置１の場合と同様の関係を満たすように決定する。
【０２６４】
すなわち、照射光の照射領域の最外周において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなるように、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとを決定する。
【０２６５】
撮像画像生成部２５、撮像画像格納メモリ３５、及び加算回数格納メモリ３４は、光走査部１０によって走査されたレーザ光が、対象物に当たって戻ってくるまでの時間に基づき、対象物と受信部１４との距離を計算し、計算結果の距離を画素値とする距離画像を生成する。
【０２６６】
最終的に得られる距離画像に関する情報（撮像画像の画素値の元となる情報）は、撮像画像格納メモリ３５に格納される。最終的に得られる距離画像の縦と横のサイズは所定の値であるので、その画像上の座標に対応付けた撮像画像格納メモリ３５のアドレスに情報が格納される。
【０２６７】
撮像画像生成部２５は、対象物と受信部１４との距離を計測する機能と、計測した距離を積分する機能を有する。具体的には、撮像画像生成部２５は、対象物からの戻り光に関連した情報Ｖｉを受信部１４から取得し、取得した情報Ｖｉに基づいて距離情報を生成する。また、撮像画像生成部２５は、マッピング制御部２１が出力する座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）を受け取り、距離情報を所定のタイミング毎に加算し、加算した結果を、座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）に対応付けて撮像画像格納メモリ３５に格納する。また、撮像画像生成部２５は、距離情報を加算した回数を、加算回数格納メモリ３４に格納する。
【０２６８】
次に、撮像画像生成部２５の構成例と、関係するブロックとの関係について、図２０を参照して説明する。図２０は、撮像画像生成部２５の構成例を示すブロック図である。
【０２６９】
撮像画像生成部２５は、カテーテル装置１における撮像データ蓄積制御部２２（図１３）と類似した構成を有しており、撮像データ蓄積制御部２２と共通する構成要素については同一の番号を付しているので、その説明は省略する。
【０２７０】
撮像画像生成部２５は、アドレス換算部２２０１、距離計測部２２０９、加算部２２０５、加算パルス生成部２２０６、カウントアップ部２２０７、及び格納値リセット部２２０８を有する。
【０２７１】
距離計測装置２におけるアドレス換算部２２０１は、カテーテル装置１におけるアドレス換算部２２０１が１次元の画素アドレスｉｐｉｘｅｌをアドレス連結部２２０３に出力していたのに対し、該画素アドレスｉｐｉｘｅｌを、撮像画像格納メモリ３５のポートＡのアドレス端子ａｄｄｒ＿ａに供給するようになされている。
【０２７２】
距離計測部２２０９は、ＬＤｅｎ信号と受信部１４からの信号Ｖｉとを入力とし、レーザ発光制御部２６が発光を指示してから受信部１４で戻り光が検出されるまでの時間に基づき、対象物までの距離ｘｍｅｓを計測する。計測された距離ｘｍｅｓは、加算部２２０５において、撮像画像格納メモリ３５のポートＡのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ａから読み出されたデータと加算される。
【０２７３】
すなわち、カテーテル装置１においては光音響信号Ｖｉをデジタル変換した値Ｖｃｏｎｖを積分し、その積分結果を撮像データ格納メモリ３３に格納していたのに対し、距離計測装置２では、信号Ｖｉを用いて計測した距離ｘｍｅｓを積分し、その積分値を撮像画像格納メモリ３５に格納するようになされている。
【０２７４】
なお、距離計測部２２０９に受信部１４からの入力される信号Ｖｉは受信部１４において、ディテクタから出力された電流を電圧に変換した電圧値である。または、受信部１４においてディテクタから出力された電流を電圧に変換した電圧値に対してコンパレータで所定の電圧との比較を行い、比較した結果（ロジック値）を信号Ｖｉとして用いてもよい。
【０２７５】
距離計測装置２における撮像画像格納メモリ３５は、カテーテル装置１におけるにおける撮像データ格納メモリ３３（図１３）と同等の機能を有する。ただし、撮像データ格納メモリ３３が１回のレーザ発光に関して、信号記憶期間ｔｍｅｍの期間に亘って時系列データを格納していたのに対し、撮像画像格納メモリ３５は、１回のレーザ発光に関して１つの距離計測値を格納するようになされている。そのため、Ｔｒｕｅ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｒｔ  Ｒａｍの総アドレス数が異なる。
【０２７６】
撮像画像格納メモリ３５のポートＢのアドレス端子ａｄｄｒ＿ｂには、入出力制御部４２からの信号が供給されており、撮像画像格納メモリ３５のポートＢのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ｂから出力されるデータは入出力制御部４２に入力される。同様に、加算回数格納メモリ３４のポートＢのアドレス端子ａｄｄｒ＿ｂには、入出力制御部４２からの信号が供給されており、ポートＢのデータ出力端子ｄｏｕｔ＿ｂから出力されるデータは入出力制御部４２に入力される。
【０２７７】
これにより、外部制御装置５０は、入出力制御部４２を介して、撮像画像格納メモリ３５及び加算回数格納メモリ３４に格納されたデータを得ることができる。外部制御装置５０において、あるアドレスに格納されている撮像画像格納メモリ３５の値を、同じアドレスに格納されている加算回数格納メモリ３４の値で割る演算を行うことにより、距離ｘｍｅｓの平均値が得られる。いまの場合、１フレーム間における距離ｘｍｅｓの平均値を得ることができる。そして、各アドレスに対応する距離ｘｍｅｓの平均値を、画素値と見做すことにより、外部制御装置５０では、画素値が対象物までの距離を表す距離画像を得ることができる。
【０２７８】
なお、上述した説明では、撮像画像格納メモリ３５の値を、同じアドレスに格納されている加算回数格納メモリ３４の値で割る演算を外部制御装置５０にて行うようにしたが、この演算を距離計測装置２にて行うようにしてもよい。その場合、外部制御装置５０は、入出力制御部４２を介して、各アドレスに対応する距離ｘｍｅｓの平均値、すなわち、距離画像を直接受け取ることができる。
【０２７９】
さらに、距離計測装置２から距離画像を出力させず、例えば、対象物までの距離の最小値のみを出力するようにし手もよい。その場合、距離計測装置２を、物体を検出するセンサとして利用することができる。
【０２８０】
なお、距離計測装置２におけるコントローラ４０による制御処理については、カテーテル装置１におけるコントローラ４０による制御処理（図１５のフローチャートを参照して説明済）と同様なので、その説明は省略する。
【０２８１】
＜第２の実施の形態である距離計測装置２の効果＞
次に、距離計測装置２によって得られる効果について説明する。
【０２８２】
第１の効果としては、カテーテル装置１による第１の効果と同様、距離画像において適切な位置に照射点を照射して、渦巻き状の模様をなくすことができる点を挙げることができる。
【０２８３】
これは、本発明が、光走査部１０を採用した装置において、計測する値の種類（音波強度／距離情報）、計測原理（光音響／ＴＯＦ）、生成する画像の種類（３次元の撮像画像／距離画像）に依らず、同様に適用可能であることを意味している。
【０２８４】
第２の効果としては、距離画像における計測精度を向上させることができる点を挙げることができる。カテーテル装置１では、撮像画像のＳ／Ｎ向上の効果を得たのに対し、距離計測装置２では、戻り光に基づく距離の計測精度を向上させる効果を得ることができる。
【０２８５】
第３の効果としては、照射するレーザ光のパワーが強いパルスレーザを使用できるため、計測可能距離を伸ばすことができる点をあげる事ができる。これは、パワーの強いレーザ光を用いることによって、戻り光の強度も強くなり、これまで以上に遠方に存在する対象物までの距離が計測可能となるためである。
【０２８６】
＜本発明に係る第２の実施の形態である距離計測装置２の変形例について＞
次に、距離計測装置２の変形例について説明する。距離計測装置２は、対象物までの距離を計測して距離画像を生成していたが、一般的なカラー画像を生成（撮像）するように変形することができる。
【０２８７】
距離計測装置２を、カラー画像を生成可能に変形するには、図２０に示された撮像画像生成部２５を、図２１に示すように変形すればよい。すなわち、図２１は、距離計測装置２の変形例に対応する撮像画像生成部２５の構成例を示している。以下、距離計測装置２の変形例に対応する撮像画像生成部２５の構成例を、撮像画像生成部２５の変形例と称する。
【０２８８】
撮像画像生成部２５の変形例（図２１）は、撮像画像生成部２５の構成例（図２０）における距離計測部２２０９を、変換部２２０４に置換したものである。変換部２２０４は、受信部１４からの入力されるアナログの信号Ｖｉをデジタルの変換値ＶｃｏｎｖにＡＤ変換して加算部２２０５に出力する。そして、発光部１３の光源部１３０１が、内蔵するＲ，Ｇ，Ｂ全ての色の光源からレーザ光から照射するようにする。
【０２８９】
＜第２の実施の形態である距離計測装置２の変形例の効果＞
距離計測装置２の変形例によれば、光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光が照射され、その戻り光の強度の情報を撮像画像格納メモリ３５に格納できる。これにより、カラー画像（静止画又は動画）を撮像することが可能になる。
【０２９０】
なお、該変形例においても、適切な位置に照射点を照射して、渦巻き状の模様をなくすことができる。また、カラー画像のＳ／Ｎを向上させることができる。さらには、カラー画像の撮像可能距離を伸ばすことができる。
【０２９１】
＜本発明に係る第３の実施の形態である映像装置３について＞
次に、本発明に係る第３の実施の形態である、映像を表示する映像装置３について説明する。
【０２９２】
図２２は、光走査部１０を備えた映像装置３の構成例を示すブロック図である。なお、映像装置３の構成要素のうち、距離計測装置２の構成要素と共通するものについては同一の番号を付しているので、その説明は省略する。
【０２９３】
映像装置３は、距離計測装置２から受信部１４、撮像画像生成部２５、加算回数格納メモリ３４、及び撮像画像格納メモリ３５を省略し、表示画像格納メモリ３７を追加したものである。
【０２９４】
映像装置３は、外部制御装置５０から取得した映像信号に基づいて映像を表示する機能を有する。映像装置３が入出力制御部４２を介して外部制御装置５０から取得した映像信号は、表示画像格納メモリ３７に格納される。マッピング制御部２１は、駆動信号生成部２０からの情報を元に、表示画像格納メモリ３７に蓄えられた映像情報のうち、どの座標の画素情報を表示（照射）すべきであるかを計算する。マッピング制御部２１で計算された座標（ｘｃａｌｃ，ｙｃａｌｃ）は、表示画像格納メモリ３７に供給され、対応する座標の画素の階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）がレーザ発光制御部２６に供給される。
【０２９５】
レーザ発光制御部２６は、画素の階調データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に基づき、レーザの発光を制御するための発光制御信号を生成し、レーザドライバ３６を介して、発光部１３に設けられたレーザ光源に供給される。発光部１３から出射されたレーザ光は光走査部１０を介して投影面（照射面）に照射される。これにより、光の走査に同期して、レーザの発光が制御され、映像が表示される。
【０２９６】
映像装置３においては、レーザの発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を、カテーテル装置１及び距離計測装置２の場合と同様の関係を満たすように決定する。すなわち、照射光の照射領域の最外周において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなるように、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとの関係を決定する。これにより、映像装置３は、適切な位置に照射点を照射することができる。
【０２９７】
＜第３の実施の形態である映像装置３の効果＞
次に、映像装置３によって映像を表示する場合の効果について説明する。
【０２９８】
第１の効果としては、カテーテル装置１及び距離計測装置２と同様、表示画像において適切な位置に照射点を照射して、渦巻き状の模様をなくすことができる点を挙げることができる。
【０２９９】
第２の効果としては、表示される映像の輝度を維持できる点を挙げることができる。例えば、レーザ光の照射を間引きした場合、投影面における映像の輝度は低下してしまう。しかしながら、映像装置３には、レーザ光の照射を間引くことなく、発光周波数ｆｄｏｔで繰り返し照射を続けるので、投影面に表示される映像の輝度を維持することができる。
【０３００】
第３の効果としては、レーザとして強いパワーのパルスレーザを使用できるため、映像を表示する投影面までの距離を伸ばすことができる点を挙げることができる。
【０３０１】
＜本発明に係る第４の実施の形態であるカテーテル装置４について＞
次に、本発明に係る第４の実施の形態であるカテーテル装置４について説明する。
【０３０２】
カテーテル装置４は、カテーテル装置１と同様の効果を得つつ、振動部１０１を構成する圧電素子１０１０が温度特性を持つ場合にその温度特性を補償できるようにしたものである。
【０３０３】
図２３は、カテーテル装置４の構成例を示すブロック図である。カテーテル装置４の構成要素のうち、カテーテル装置１（図１）の構成要素と共通するものについては、同一の番号を付しているので、その説明は省略する。
【０３０４】
カテーテル装置４は、カテーテル装置１に温度計測部１５を追加したものである。
【０３０５】
温度計測部１５は、例えばカテーテル（不図示）の先端に取り付けられており、カテーテルの先端の温度を常時計測し、計測結果をコントローラ４０に通知する。
【０３０６】
次に、図２４は、カテーテル装置４におけるコントローラ４０による制御処理の例を説明するフローチャートである。該制御処理は、カテーテル装置１におけるコントローラ４０による制御処理を説明するフローチャート（図１５）のステップＳ１４の処理とステップＳ１５の処理の間に、ステップＳ３１，Ｓ３２の処理を追加したものである。
【０３０７】
ステップＳ１４又はＳ２０の処理が行われた後、コントローラ４０は温度計測部１５から通知される温度が、コントローラ４０にて保持している温度から変化したか否かを判断する（ステップＳ３１）。温度が変化していると判断した場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、コントローラ４０は、駆動信号生成部２０を制御して、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖの変更を指示する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の詳細については後述する。ステップＳ３２の後、処理はステップＳ１５に進められる。
【０３０８】
反対に、コントローラ４０が、温度が変化していないと判断した場合（ステップＳ３１でＮｏ）、ステップＳ３２はスキップされて、処理はステップＳ１５に進められる。
【０３０９】
このようなステップＳ３１，Ｓ３２の処理により、温度変化に応じて振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖを変更することができる。
【０３１０】
ここで、ステップＳ３２における駆動周波数ｆｄｒｖの変更方法について説明する。
【０３１１】
上述したように、レーザ光の発光周波数ｆｄｏｔ、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖ、及び螺旋状の軌跡の周回数Ｎｆｒａｍｅの値が決まれば、辺の比ｄ／ｃを計算可能である。
【０３１２】
しかしながら、図７等を参照して説明したように、駆動周波数ｆｄｒｖのみを変更した場合、渦巻き状の模様が目立つ条件が存在する。渦巻き状の模様が目立たない条件は、例えば式（１６）で表現される。
【０３１３】
本発明者は、式（１６）が満足される駆動周波数ｆｄｒｖには、帯域が存在することを見出した。式（１６）が満足される駆動周波数ｆｄｒｖの帯域について、図２５を参照して説明する。
【０３１４】
図２５は、導光路１０２の出射端１０２ａの振幅の周波数特性を示している。同図の（Ａ）〜（Ｄ）に示される山形の線グラフの横軸は駆動周波数ｆｄｒｖであり、縦軸は出射端１０２ａの振幅である。
【０３１５】
同図の（Ａ）は、所定の初期温度における周波数特性を示している。周波数ｆ１１と周波数ｆ１２は、式（１６）を満足する駆動周波数ｆｄｒｖの範囲である。すなわち、駆動周波数ｆｄｒｖがｆ１１以上ｆ１２以下の周波数帯域（図においてハッチングされている領域）では、式（１６）が満たされる。同様に、駆動周波数ｆｄｒｖがｆ２１以上ｆ２２以下の周波数帯域も式（１６）を満たすことができる。
【０３１６】
本発明者は、図２５に示すように、周波数ｆ１１からｆ１のまでの幅と、周波数ｆ２１からｆ２２までの幅が略等しいことを見出した。なお、周波数ｆ１１からｆ１２までの幅と、周波数ｆ１２から周波数ｆ２１までの幅との関係は、渦巻き状の模様が見える場合と見えない場合との辺の比ｄ／ｃの閾値をどこに設けるかによって影響を受ける。
【０３１７】
すなわち、カテーテル装置１では、閾値を２としたが、辺の比ｄ／ｃは１に近い方が良いことは自明であり、閾値を例えば１．５にして判定してもよい。その場合には、ハッチングされた周波数領域の幅（周波数ｆ１１からｆ１２までの幅）が狭くなり、逆に周波数ｆ１２とｆ２１の幅が広がることになる。いずれの場合においても、ハッチングされた周波数領域の境界の周波数（例えばｆ１１とｆ１２）は、式（１６）を満たしている。
【０３１８】
同図の（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、順に、初期温度から徐々に温度が上昇し、振動部１０１の周波数特性が変化する様子を示している。同図の（Ａ）の状態では、振動部１０１の最大の振幅（図中の黒丸の位置）の周波数ｆａがハッチング領域に存在するため、振動部１０１を最も大きく振動させることができる最適な周波数ｆａを駆動周波数ｆｄｒｖに指定することができる。
【０３１９】
一方、同図の（Ｂ）及び（Ｃ）においては、振幅が最大となる周波数がハッチング領域の外側に存在する。この場合、ハッチング領域内で最大の振幅（図中の黒丸の位置）になる周波数を駆動周波数ｆｄｒｖに指定する。すなわち、同図の（Ｂ）の場合には駆動周波数ｆｄｒｖをｆ１２に指定し、同図の（Ｃ）の場合には、駆動周波数ｆｄｒｖをｆ２１に指定する。また、さらに温度が変化して同図の（Ｄ）の状態になると、再び振動部１０１の最大の振幅（図中の黒丸の位置）の周波数ｆｄを駆動周波数ｆｄｒｖに指定できる。このようにカテーテル装置４は、所定の周波数帯域を避けて、駆動周波数ｆｄｒｖを変更する。
【０３２０】
図２６は、以上に説明したカテーテル先端部の温度と、それに応じて指定される駆動周波数ｆｄｒｖの関係を示している。
【０３２１】
カテーテル装置４のコントローラ４０（本発明の周波数変更部に相当する）による温度の変化に応じた駆動周波数ｆｄｒｖの変更の特徴は、離散的に駆動周波数ｆｄｒｖが変更される温度（同図における温度Ｔｃ）が存在し、温度Ｔｃにおいて振幅が最大となるときの駆動周波数ｆｄｒｖは、式（１６）を満たさないことが挙げられる。
【０３２２】
カテーテル装置４においては、温度に対する最適な駆動周波数ｆｄｒｖの関係を、予めコントローラ４０が記憶しているものとする。
【０３２３】
なお、カテーテル装置４においては、温度計測部１５が計測した温度に応じて駆動周波数ｆｄｒｖを変更するようにしたが、駆動周波数ｆｄｒｖの変更を指示する指標は温度以外であってもよい。例えば、導光路１０２の振動振幅を検出し、その振動振幅を指標として、駆動周波数ｆｄｒｖの変更を指示するようにしてもよい。
【０３２４】
＜第４の実施の形態であるカテーテル装置４の効果＞
次に、カテーテル装置４による効果を説明する。カテーテル装置４によれば、温度の変化に起因し、導光路１０２の出射端１０２ａの振幅の周波数特性が変化して振幅が低下した場合でも、駆動周波数ｆｄｒｖを変更することにより、カテーテル装置１と同様の効果を得ることができる。
【０３２５】
＜本発明に係る第５の実施の形態であるカテーテル装置５について＞
次に、本発明に係る第５の実施の形態であるカテーテル装置５について説明する。カテーテル装置５は、図１に示されたカテーテル装置１と共通の構成を有するので、その図示は省略する。
【０３２６】
カテーテル装置１では、例えば図８に示されたように、辺の比ｄ／ｃが式（１６）を満たすように、レーザの発光周波数ｆｄｏｔ、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖ、及び螺旋状の軌跡の周回数Ｎｆｒａｍｅの３値を決定した。すなわち、図７の（Ａ）に示されたように渦巻き状の模様が見える場合には、発光周波数ｆｄｏｔ、駆動周波数ｆｄｒｖ、及び螺旋状の軌跡の周回数Ｎｆｒａｍｅの少なくとも１つの値を変更するとして説明した。
【０３２７】
しかしながら、辺の比ｄ／ｃを変更する方法はこれだけに限らない。例えば、撮像用レーザ発光制御部２３が送信する発光指示パルスの時間遅れを変更することによっても、辺の比ｄ／ｃを変更することができる。また、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔを所定の周波数範囲内で変動させることによっても、辺の比ｄ／ｃを変更することができる。
【０３２８】
そこで、カテーテル装置５は、撮像用レーザ発光制御部２３が送信する発光指示パルスの時間遅れを変更することにより、渦巻き状の模様をなくすようになされている。なお、時間遅れを変更する効果は、式（１６）では考慮していないため、カテーテル装置５においては、式（１６）が成り立たない。
【０３２９】
カテーテル装置５において、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖは、１０．１９ｋＨｚとされる。この条件においては、撮像用レーザの時間遅れ量を変更しない場合には、図７の（Ａ）に示されたように渦巻き状の模様が視認できる。
【０３３０】
カテーテル装置５において、コントローラ４０は、撮像用レーザ発光制御部２３が送信する発光指示パルスの時間遅れを変更するように、撮像用レーザ発光制御部２３を制御する。
【０３３１】
コントローラ４０による該制御について、図２７を参照して説明する。
【０３３２】
図２７は撮像用レーザの時間遅れ量の時間変化を示している。周期Ｔｄｒｖは、Ｘ軸駆動正弦波ｓｉｎ１とＹ軸駆動正弦波ｓｉｎ２の周期Ｔｄｒｖ（＝１／ｆｄｒｖ）である。カテーテル装置５においては、撮像用レーザの時間遅れ量を、周期Ｔｄｒｖの１０倍の時間を周期として、０からΔ１にさらにΔ２へと階段状に変化させる。この理由について説明する。
【０３３３】
カテーテル装置１においては、Ｎｐは式（６）に示されたように１１であった。これは、１１周後に類似の角度に照射点が配置され、渦巻き状の渦が形成されていくことを意味する。撮像用レーザの時間遅れ量を変化させると、照射点の配置される位置を、原点を中心に回転させることができる。その際、１１周回毎に類似の角度となるため、１０周回毎に、撮像用レーザの時間遅れ量を変化させることが望ましい。したがって、図２７における時間遅れ量Δ１，Δ２を適切に設定することで、渦巻き状の模様をなくすことができる。
【０３３４】
すなわち、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖの時間毎に、撮像用レーザの時間遅れ量を変化させることが望ましい。さらには、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖの期間は、一定値となる階段状波形としたが、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖの期間に、撮像用レーザの時間遅れ量が変化しても構わない。その場合であっても、少なくとも（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖの時間が経過した後には、撮像用レーザの時間遅れ量が変化していることが望ましい。すなわち、撮像用レーザの時間遅れ量を（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖ以下の時間で変化させればよい。
【０３３５】
＜第５の実施の形態であるカテーテル装置５の効果＞
カテーテル装置５による効果は、カテーテル装置１による効果と同様である。また、カテーテル装置５によって渦巻き状の模様をなくした場合であっても、「照射点の密度が相対的に小さい側の領域において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなる」という関係は同様に成り立つことは明らかである。
【０３３６】
＜カテーテル装置５の変形例について＞
カテーテル装置５の変形例は、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔを所定の周波数範囲内で変動させることによって、辺の比ｄ／ｃを変更するようになされている。
【０３３７】
カテーテル装置５の変形例においては、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖ以下の時間で、レーザの発光周波数ｆｄｏｔを例えば４９．８ｋＨｚから５０．２ｋＨｚの範囲で変動させる。こＲによっても、渦巻き状の模様をなくすことができる。
【０３３８】
すなわち、カテーテル装置５とその変形例においては、照射光の照射領域において照射点の密度が相対的に小さい側の領域において、撮像用レーザ発光制御部２３が任意の照射点を照射した後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖ以下の時間で変化させていると言える。該時間間隔Ｔｄｏｔが、図２７の階段状の段差部分でのみ変化させるのがカテーテル装置５であり、さらに細かく変化させるのがカテーテル装置５の変形例である。
【０３３９】
なお、カテーテル装置５とその変形例における時間間隔Ｔｄｏｔの変化は、螺旋状の軌跡の全域に亘って行ってもよいし、特に、渦巻状の模様をなくす必要のある外周部分のみで行うようにしてもよい。
【０３４０】
＜本発明に係る第６の実施の形態であるカテーテル装置６について＞
次に、本発明に係る第６の実施の形態であるカテーテル装置６について説明する。カテーテル装置６は、図１に示されたカテーテル装置１と共通の構成を有するので、その図示は省略する。ただし、カテーテル装置６においては、マッピング制御部２１を構成する角度補正部２１０１と座標計算部２１０２（図６）にて行なわれる演算が、カテーテル装置１とは異なる。
【０３４１】
カテーテル装置１の光走査部１０は、導光路１０２から成る片持ち梁の共振を用いてレーザ光の走査を行っているので、導光路１０２からの出射光が理想的な軌跡を描かず、投影画像に歪みが生じることが発生し得た。
【０３４２】
カテーテル装置６は、投影画像に生じた歪みを補正するようになされている。
【０３４３】
図２８は、光走査部１０による投影画像に生じ得る歪みについて説明するための図である。同図の（Ａ）は、投影する画像（歪みがない画像）の一例として、半径が異なる複数の同心円と、同心円の中心を通り傾きが異なる複数の直線から成る画像を示している。同図の（Ｂ）は、光走査部１０が同図の（Ａ）に示された画像を投影した、歪みが生じた投影画像を示している。
【０３４４】
以下、カテーテル装置６のマッピング制御部２１を構成する角度補正部２１０１と、座標計算部２１０２の演算について説明する。
【０３４５】
カテーテル装置６の角度補正部２１０１は、駆動信号生成部２０からの角度θｄｒｖ、半径ｒｄｒｖを用い、次式（２８）に従って補正角度θｃａｌｃを演算する。
【０３４６】
【数２８】
2019109383.tif 000030
【０３４７】
座標計算部２１０２は、次式（２９），（３０）に示す演算を行い、演算結果として得られるｘｃａｌｃ０、ｙｃａｌｃ０を出力する。
【０３４８】
【数２９】
2019109383.tif 000031
【０３４９】
【数３０】
2019109383.tif 000032
【０３５０】
なお、式（２８）〜（３０）におけるｆ（ｒｄｒｖ），ａ（ｒｄｒｖ），ｂ（ｒｄｒｖ）は半径ｒｄｒｖを引数とする関数であり、これらの関数はコントローラ４０から指示される。
【０３５１】
式（２９），（３０）から得られるｘｃａｌｃ０，ｙｃａｌｃ０は、投影画像の歪みを補正するための座標情報である。この結果、歪みを補正した画像の撮像が可能になる。
【０３５２】
なお、カテーテル装置６においても、角度補正部２１０１と座標計算部２１０２とを一体化し、式（２８）〜式（３０）の演算を一括して行うようにしてもよい。
【０３５３】
また、カテーテル装置６においても、撮像用レーザの発光周波数ｆｄｏｔと、振動部１０１の駆動周波数ｆｄｒｖとの関係は、カテーテル装置１の場合と同様の関係を満たすように決定する。すなわち、照射光の照射領域の最外周において、近接する４点で構成される略平行四辺形の４辺の長さのうち、隣接する辺の長さが略等しくなるように、発光周波数ｆｄｏｔと駆動周波数ｆｄｒｖとを決定する。
【０３５４】
＜第６の実施の形態であるカテーテル装置６の効果＞
次に、カテーテル装置６による効果について説明する。
【０３５５】
第１の効果としては、投影画像の歪みを良好に補正できる点を挙げることができる。図２８を用いて説明したように、投影画像として、図２８の（Ａ）に示すような映像を投影した場合、実際の投影画像は図２８の（Ｂ）に示されたように歪む。発明者は、投影画像に生じた歪み方の特定を行い、投影画像に生じた歪みを２種類に分類し、２種類の歪みの各々に対して適切な補正を行うことで、歪みのない良好な投影像を実現できることを見出した。該２種類の画像歪みの特徴について説明する。
【０３５６】
第１の画像歪みは、図２８の（Ｂ）においてＦで示す回転方向の歪みである。この回転方向の歪みは、回転角度によらず、一様であるという特徴を有する。
【０３５７】
第２の画像歪みは、最外周で円となる条件にて、螺旋状の軌跡を描くように振幅変調を行うと、内周の軌跡が楕円状になる歪みである。すなわち、図２８の（Ｂ）においてａ，ｂで示すように、内周においては、本来は真円となるべき軌跡が、長軸ａと短軸ｂの長さが異なる楕円となる。以降、この歪みのことを内周楕円歪みと称する。該内周楕円歪みは、半径に応じて楕円率が変化していくという特徴がある。
【０３５８】
カテーテル装置６では、上述した第１及び第２の画像歪みに対して、マッピング制御部２１において各々に対して適切な補正を行う。
【０３５９】
具体的には、まず、角度補正部２１０１は、第１の画像歪み（回転方向の歪み）に対処するため、式（２８）を用いて補正角度θｃａｌｃを演算し、撮像データ格納メモリ３３に格納する際に用いる座標の回転角度を補正する。この補正は、コントローラ４０から指示される関数ｆ（ｒｄｒｖ）によって決定される。すなわち、記憶部４１には、予め関数ｆ（ｒｄｒｖ）に関する情報が記憶されており、コントローラ４０は記憶部４１から情報を読み出して、角度補正部２１０１に指示を出す。
【０３６０】
続いて、座標計算部２１０２は、第２の画像歪み（内外楕円率歪み）に対処するため、式（２９），（３０）を用いてｘｃａｌｃ０、ｙｃａｌｃ０を演算し、撮像データ格納メモリ３３に格納する際に用いる座標の換算を、円から楕円に変更することで補正する。この補正は、コントローラ４０から指示される関数ａ（ｒｄｒｖ）及び関数ｂ（ｒｄｒｖ）によって決定される。記憶部４１には、これらの関数に関する情報も記憶されている。
【０３６１】
上述したように回転角度θｃａｌｃと、座標ｘｃａｌｃ０、ｙｃａｌｃ０とを補正することにより、カテーテル装置６では、図２８の（Ｂ）に示されたような画像歪みが生じていても、それを補正して、図２８の（Ａ）に示されたような歪みのない画像を得ることができる。
【０３６２】
第２の効果としては、画像歪みを補正した上で、カテーテル装置１と同様の効果を得ることができる点を挙げることができる。何故なら、図２８の（Ｂ）から明らかなように、内周楕円歪みは、中央部分ほど変形が大きく、真円が楕円に歪んでしまうが、外周部分では歪みが小さく真円に近い形状となる。また、回転方向の歪みは、式（２７）を用いて演算される回転角度θｃａｌｃによって補正されることからもわかるように、回転角度には依存しない歪みであり、半径方向に徐々に変化していく。そのため、照射光の照射領域の最外周において近接する４点で構成される略平行四辺形が存在する半径領域においては、無視できる。
【０３６３】
よって、照射光の照射領域の最外周の、近接する４点で構成される略平行四辺形が存在する半径領域においては、歪みをほぼ無視することができる。このため、例えば、式（１７）をそのまま利用してもよい。また中央部分に着目すると、中央部分における渦巻き状の模様は１ピクセルの内部の情報となるため、撮像画像において渦巻き状の模様として見えない。そのため、カテーテル装置６にて歪み補正を行っても、カテーテル装置１によるの効果を維持することができる。
【０３６４】
＜まとめ＞
以上に記載したように、本発明の第１の実施形態であるカテーテル装置１については光音響イメージング法を用いた血管内の撮像を行う機能、本発明の第２の実施形態である距離計測装置２についてはＴＯＦ方式による距離画像の取得機能、距離計測装置２の変形例についてはカラー画像を撮像する機能を説明した。
【０３６５】
したがって、第１及び第２の実施形態（変形例を含む）が有する機能を包含して、「撮像」機能と称することができる。すなわち、本明細書における「撮像」機能とは、一般的なカメラが行う可視光に応じた画像の取得だけでなく、光音響イメージング法を用いた血管内の撮像画像の取得及びＴＯＦ方式によって得られる距離画像の取得とを含む。したがって、本明細書における「撮像」機能は、「画像化」機能と換言することができる。
【０３６６】
ここで、各実施の形態において照射光を照射した結果の検出と、画像化するにあたって用いた情報を整理する。
【０３６７】
カテーテル装置１の場合、光音響素子１２１によって音波の強度を検出し、その情報を元に画像化を行った。距離計測装置２の場合、受信部１４が対象からの戻り光の強度を検出し、受信部１４からの出力信号に基づき、対象物までの距離を計測して画像化を行った。また、距離計測装置２の変形例の場合、また実施例２の変形例の場合には、受信部１４が対象からの戻り光の強度を検出し、その情報を元に画像化を行った。よって、これらを包含すると、「照射光が照射された結果を受信する受信部を備え、前記受信部の情報をもとに画像の撮像を行う」と表現することができる。
【０３６８】
各実施の形態は、軌跡を螺旋状の軌跡を繰り返し描くようにレーザ走査を行うようになされているが、本発明は、その他の走査の場合にも適用できる。例えば、本発明は、リサージュ走査を行う場合にも適用できる。何故ならば、走査の周期性とレーザ発光の周期性の関係から、照射点は所定の周期性をもって配置される。そのため、本発明で課題としているような模様（螺旋状の軌跡でない場合、必ずしも渦巻き状とも限らなくなる）が発生し得る。例えばリサージュ走査の場合には、照射点の密度が最も低い領域は、照射領域の中心部分となる。この場合にも、照射点の密度が最も低い領域で辺の前記ａと前記ｂを略等しくなることで、適切な位置に照射点を照射することができる。
【０３６９】
各実施の形態では、中空の円筒型の圧電素子１０１０を用いて導光路１０２を駆動させる光走査部１０を採用しているが、光走査部１０の構成はこれに限られない。例えば、共振するＭＥＭＳミラーを用いた光走査部を採用してもよい。共振するＭＥＭＳミラーは走査の周期性が存在するので、走査の周期性とレーザ発光の周期性の関係から、照射点は所定の周期性をもって配置される。そのため、本発明で課題としているような模様が発生し得る。
【０３７０】
ただし、上述した説明において、各実施の形態の効果として、強いパワーのパルスレーザを使用できる点を挙げているが、この効果を考えた場合、中空の円筒型の圧電素子１０１０を用いて導光路１０２を駆動させる光走査部１０の構成は好適である。何故ならば、強いパワーのパルスレーザは大型になる傾向があり、それは通常、光走査部の大きさが増大することを意味する。しかしながら、上述した光走査部１０の構成では、光走査部１０からレーザ光源を離れた位置に配置することができ、光走査部１０の大型化には繋がらない。光走査部１０が大型化しないことは、特に、カテーテル装置１や距離計測装置２においては利点が大きい。なお、各実施の形態では、光源をレーザとしたが、レーザ以外の光源を用いた場合においても、本発明は適用可能である。
【０３７１】
撮像画像格納メモリ３５に格納する値に関しては、距離計測装置２の場合は戻り光に基づいて計測した距離の積分値であり、距離計測装置２の変形例の場合は戻り光の強度の積分値である。よって、撮像画像格納メモリ３５に格納する値は、これらを包含して「戻り光に関連した情報」と称することができる。
【０３７２】
また、上記以外の「戻り光に関連した情報」を用いて画像を構成することも可能である。例えば、戻り光の強度が所定の閾値以下に低下するまでの時間を計測し、その時間を撮像画像格納メモリ３５に格納して画像を構成するようにしてもよい。これは、例えば、撮像対象が蛍光体であり、蛍光体の感度を計測する場合などに適用できる。
【０３７３】
また例えば、戻り光の時間応答を所定の期間の分だけ蓄積し、蓄積した情報から得られる情報（例えば戻り光が点滅する周期）を撮像画像格納メモリ３５に格納して画像を構成するようにしてもよい。
【０３７４】
さらに、撮像画像格納メモリ３５に格納する「戻り光に関連した情報」に関しては、所定の情報を積分しないようにしてもよい。
【０３７５】
例えば、距離計測装置２の変形例の場合、撮像画像生成部２５の構成を変更することで、積分しないようにすることができる。その場合、図２１において、変換部２２０４が出力する変換値Ｖｃｏｎｖを、加算部２２０５ではなく、撮像画像格納メモリ３５のｄｉｎ＿ａ端子に供給するようにすればよい。この場合、加算部２２０５、加算パルス生成部２２０６、カウントアップ部２２０７、及び加算回数格納メモリ３４は、省略できるので、撮像画像生成部２５の部容量を低減できる。またこの場合にも、渦巻き状の模様をなくす効果と、強いパワーのパルスレーザを使用できる効果を得ることができる。すなわち、適切な位置に照射点を照射することができる。なお、カテーテル装置１においても同様に、音波の強度を積分しないようにしてもよい。
【０３７６】
さらには、「戻り光に関連した情報」に積分以外の演算を行ってから撮像画像格納メモリ３５に格納するようにしてもよい。例えば、該情報が正常値であるか異常値であるかを判定し、正常値である場合のみで積分を行った積分値を格納するようにしてもよい。また例えば、複数の「戻り光に関連した情報」をデジタル的に処理して、それらの中央値を撮像画像格納メモリ３５に格納するようにしてもよい。このようにした場合、撮像画像格納メモリ３５に格納する値は、「戻り光に関連した情報または戻り光に関連した情報に対して所定の処理を施した値」と抽象化して表現することができる。
【０３７７】
また、各実施の形態においては、駆動信号生成部２０の振幅変調波形生成部２００４が出力する振幅変調波形ａｍの振幅が、図５の（Ｃ）に示されたように、０から線形に増加する期間にレーザを点灯（周期的に照射）するようにした。レーザ照射の螺旋状の軌道が内周側から外周側に描かれる期間にレーザを点灯することを意味する。これとは反対に、振幅変調波形ａｍの振幅が線形に減少して０に戻る期間、すなわち、レーザ照射の螺旋状の軌道が外周側から内周側に向かって描かれるようにして、その期間にレーザを点灯するようにしてもよい。なお、振幅変調波形ａｍの波形は、図５の（Ｃ）に示されたものに限られない。
【０３７８】
さらに、各実施の形態においては、導光路１０２から出射された光の軌跡を螺旋状としている。螺旋状の軌跡は、その１周に着目した場合、理想的には外周側でも内周でもほぼ円形となる。しかしながら、レーザの出射方向に歪みが生じて円形でなく楕円となることがある。また、振幅を変調する速度が楕円率の変化に対して相対的に速い場合、ある周回の軌跡と次の周回の軌跡が交差する可能性もある。したがって、本明細書における螺旋状の軌跡とは、このような場合も包含しているものとする。
【０３７９】
すなわち、本明細書における螺旋状の軌跡とは、マクロに捉えた場合には、内周から外周または外周から内周に向かうように変化する軌跡を指すが、ミクロに捉えた場合には、必ずしも一般的な螺旋であるとは限らない。
【０３８０】
さらに、第１の実施の形態であるカテーテル装置１は光走査部１０を有しているので、カテーテル装置１のことを光走査装置と読み替えても構わない。他の実施の形態についても光走査部１０を有しているので、同様に、それぞれを光走査装置と読み替えることができる。
【０３８１】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、また上述した変形例の他にも様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に、他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の実施の形態の構成を追加したり、削除したり、置換したりすることが可能である。
【０３８２】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積部で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０３８３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０３８４】
１・・・カテーテル装置、２・・・距離計測装置、３・・・映像装置、４・・・カテーテル装置、５・・・カテーテル装置、６・・・カテーテル装置、１０・・・光走査部１１・・・発光部、１２・・・受信部、１３・・・発光部、１４・・・受信部、１５・・・温度計測部、２０・・・駆動信号生成部、２１・・・マッピング制御部、２２・・・撮像データ蓄積制御部、２３・・・撮像用レーザ発光制御部、２４・・・治療用レーザ発光制御部、２５・・・撮像画像生成部、２６・・・レーザ発光制御部、３０・・・増幅部、３１・・・撮像用レーザドライバ、３２・・・治療用レーザドライバ、３３・・・撮像データ格納メモリ、３４・・・加算回数格納メモリ、３５・・・撮像画像格納メモリ、３６・・・レーザドライバ、３７・・・表示画像格納メモリ、４０・・・コントローラ、４１・・・記憶部、４２・・・入出力制御部、４３・・・撮像画像構成部、５０・・・外部制御装置、６１・・・光走査部、１０１・・・振動部、１０２・・・導光路、１０２ａ・・・出射端、１０２ｂ・・・コア部、１０３・・・接着部、１０４・・・レンズ、１０５・・・筐体、１０６・・・支持部材、１０７・・・電気配線、１０８・・・分波部、１２１・・・光音響素子、１２２・・・筐体、１０１０・・・圧電素子、１０１１・・・電極、１０１２〜１０１５・・・電極、１３０１・・・光源部、１３０２・・・合波部、２００１・・・極座標生成部、２００２・・・第１正弦波生成部、２００３・・・第２正弦波生成部、２００４・・・振幅変調波形生成部、２００５・・・第１可変ゲイン部、２００６・・・第２可変ゲイン部、２００７・・・第１乗算部、２００８・・・第２乗算部、２００９・・・第１反転ゲイン部、２０１０・・・第２反転ゲイン部、２１０１・・・角度補正部、２１０２・・・座標計算部、２１０３・・・座標情報保持部、２２０１・・・アドレス換算部、２２０２・・・カウントアップ部、２２０３・・・アドレス連結部、２２０４・・・変換部、２２０５・・・加算部、２２０６・・・加算パルス生成部、２２０７・・・カウントアップ部、２２０８・・・格納値リセット部、２２０９・・・距離計測部
【図１】
2019109383.tif 000040
【図２】
2019109383.tif 000041
【図３】
2019109383.tif 000042
【図４】
2019109383.tif 000043
【図５】
2019109383.tif 000044
【図６】
2019109383.tif 000045
【図７】
2019109383.tif 000046
【図８】
2019109383.tif 000047
【図９】
2019109383.tif 000048
【図１０】
2019109383.tif 000049
【図１１】
2019109383.tif 000050
【図１２】
2019109383.tif 000051
【図１３】
2019109383.tif 000052
【図１４】
2019109383.tif 000053
【図１５】
2019109383.tif 000054
【図１６】
2019109383.tif 000055
【図１７】
2019109383.tif 000056
【図１８】
2019109383.tif 000057
【図１９】
2019109383.tif 000058
【図２０】
2019109383.tif 000059
【図２１】
2019109383.tif 000060
【図２２】
2019109383.tif 000061
【図２３】
2019109383.tif 000062
【図２４】
2019109383.tif 000063
【図２５】
2019109383.tif 000064
【図２６】
2019109383.tif 000065
【図２７】
2019109383.tif 000066
【図２８】
2019109383.tif 000067
【図２９】
2019109383.tif 000068
【図３０】
2019109383.tif 000069
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月25日(2018.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域における任意の照射点Ｐに関して、
前記照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、前記照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行ではない方向に存在する前記照射点のうち、前記照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとした場合、
前記発光制御部によって前記照射点Ｐの次に照射される照射点と、前記照射点Ｐとの距離は前記ｂ以上であり、且つ、前記ａと前記ｂが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置であって、
前記光走査部は、前記照射光の照射先を螺旋状の軌跡上を繰り返し走査させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号生成部は、所定の駆動周期Ｔｄｒｖを有する正弦波分を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡の最外周の略円状の軌跡の半径をＲとした場合の前記照射光の照射領域の最外周に照射される任意の照射点Ｐに関して、
前記照射点Ｐに最も近い照射点Ａまでの距離をａとし、前記照射点Ｐを基点として線分ＰＡに略平行ではない方向に存在する前記照射点のうち、前記照射点Ｐに最も近い照射点Ｂまでの距離をｂとしたとき、
前記発光制御部によって前記照射点Ｐが照射された後、次に照射点を照射するまでの時間Ｔｄｏｔは、次式（３１）を満たし、
【数１】
2019109383.tif 000070
且つ、前記ａと前記ｂが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光走査装置であって、
前記ａと前記ｂは、次式（３２）を満たす
【数２】
2019109383.tif 000071
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において近接する４つの照射点で構成される略平行四辺形に関して、
前記４つの照射点のうちの任意の２点は、連続して照射された照射点ではなく、且つ、前記略平行四辺形の隣接する辺の長さが略等しい
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記光走査部は、
入射端から入射した光を出射端から出射する導光路と、
前記出射端を振動させる振動部と、
を有する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記照射光が照射された結果として生じる物理現象を受信する受信部と、
受信された前記物理現象に基づいて画像を撮像する撮像部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査装置であって、
前記受信部は、前記照射光が照射された結果として生じる前記物理現象として音波を受信し、
前記撮像部は、受信された前記音波に基づいて前記画像を撮像する
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光走査装置であって、
前記受信部は、前記照射光が照射された結果として生じる前記物理現象として反射光を受信し、
前記撮像部は、受信された前記反射光に基づいて前記画像を撮像する
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、周期的に前記照射光の発光を制御する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、発光周波数ｆｄｏｔに従い、周期的に前記照射光の発光を制御し、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとし、
αを次式（３３）で定義し、
【数３】
2019109383.tif 000072
Ｎｆｒａｍｅの０．１倍以下の正の整数のうち、α×Ｎが最も整数値に近くなるＮをＮｐとした場合、
次式（３４）が満たされる
【数４】
2019109383.tif 000073
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、発光周波数ｆｄｏｔに従い、周期的に前記照射光の発光を制御し、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとした場合、次式（３５）が満たされる
【数５】
2019109383.tif 000074
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号の主成分である正弦波の周波数を変更する周波数変更部と、
を備え、
前記周波数変更部は、所定の周波数帯域を避けて、前記正弦波の周波数を変更する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを変化させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号生成部は、周波数ｆｄｒｖの正弦波を主成分とする前記駆動信号を生成し、
前記発光制御部は、任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを変化させ、
前記時間間隔Ｔｄｏｔは、次式（３６）を満たす
【数６】
2019109383.tif 000075
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
請求項３に記載の光走査装置であって、
前記螺旋状の軌跡を構成する略円状の軌跡の数をＮｆｒａｍｅとし、
αを次式（３７）で定義し、
【数７】
2019109383.tif 000076
Ｎｆｒａｍｅの０．１倍以下の正の整数のうち、α×Ｎが最も整数値に近くなるＮをＮｐとした場合、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において任意の照射点を照射させた後、次に照射点を照射するまでの時間間隔Ｔｄｏｔを、（Ｎｐ−１）×Ｔｄｒｖ以下の時間で変化させる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１８】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記照射光が照射された結果として生じる音波を受信する受信部と、
受信された前記音波に基づいて画像を撮像する撮像部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とするカテーテル装置。
【請求項１９】
照射光の照射先を所定の軌跡上を繰り返し走査させる光走査部と、
前記照射光の発光を制御して、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる発光制御部と、
前記光走査部を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記照射光が対象物に照射された結果として生じる反射光を受信する受信部と、
受信された前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を計測する距離計測部と、
を備え、
前記発光制御部は、前記照射光の照射領域における前記照射点の密度が相対的に小さい側の領域において前記照射点が略均等に分散するように、前記所定の軌跡上に照射点を照射させる
ことを特徴とする距離計測装置。