(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない計算量で音速の不均一性の影響を低減することのできる被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】被検体情報取得装置は、被検体１００を保持する保持部材１３０と、被検体内１００で発生し保持部材１３０を伝搬した音響波を複数の位置で検出して複数の時系列の検出信号を取得する探触子１４０と、複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得し、第一の周波数信号に対して保持部材１３０に起因する音響波の位相変調の補正を行うことにより位相変調が補正された第二の周波数信号を取得し、位相変調が補正された第二の周波数信号に基づいて、被検体内の被検体情報を取得する信号処理部１５０とを有する。【選択図】図１
2015027445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を保持する保持部材と、
前記被検体内で発生し前記保持部材を伝搬した音響波を複数の位置で検出して複数の時系列の検出信号を取得する探触子と、
前記複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得し、
前記周波数信号に対して前記保持部材に起因する前記音響波の位相変調の補正を行うことにより前記位相変調が補正された第二の周波数信号を取得し、
前記位相変調が補正された前記第二の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する信号処理部と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記第一の周波数信号に前記位相変調を表す位相因子を有する複素数を掛けることにより、前記位相変調が補正された前記第二の周波数信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、
前記被検体内の音速と前記保持部材内の音速と前記保持部材の厚みに基づいて前記位相変調の位相因子を取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、
複数の位相因子が格納された記憶部を備え、
前記記憶部から前記位相変調の位相因子を選択する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、
前記第二の周波数信号に対して前記保持部材に起因する前記音響波の波数変調の補正を行うことにより前記位相変調および前記波数変調が補正された第三の周波数信号を取得し、
前記第三の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、
前記探触子の検出面と前記保持部材とのなす角度に基づいて、前記波数変調の補正を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、
前記第二の周波数信号を、前記保持部材を伝搬する前の前記音響波の波数に対応する周波数信号とする前記波数変調の補正により前記第三の周波数信号を取得する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
被検体内で発生した音響波を複数の位置で検出して複数の時系列の検出信号を取得する探触子と、
前記複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得し、
前記第一の周波数信号に対して前記音響波の伝搬経路における音速分布に起因する前記音響波の位相変調の補正を行うことにより前記位相変調が補正された第二の周波数信号を取得し、
前記位相変調が補正された前記第二の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する信号処理部と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、
前記第二の周波数信号に対して前記音速分布に起因する前記音響波の波数変調の補正を行うことにより前記波数変調が補正された第三の周波数信号を取得し、
前記第三の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
被検体内で発生した音響波を複数の位置で検出して複数の時系列の検出信号を取得する探触子と、
前記複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得し、
前記第一の周波数信号に対して前記音響波の伝搬経路における音速分布に起因する前記音響波の波数変調の補正を行うことにより前記波数変調が補正された第三の周波数信号を取得し、
前記第三の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する信号処理部と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記信号処理部は、
前記被検体内の構造情報に基づき、前記音速分布を取得する
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記信号処理部は、
前記複数の時系列の検出信号を時間方向および空間方向にフーリエ変換して、前記第一の周波数信号を取得する
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記信号処理部は、
前記位相変調が補正された前記第二の周波数信号に対して逆フーリエ変換を行うことにより、前記位相変調が補正された複数の時系列の検出信号を取得し、
前記位相変調が補正された前記複数の時系列の検出信号に基づいて、前記被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項１から４、および８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記信号処理部は、
前記位相変調および前記波数変調が補正された前記第三の周波数信号に対して逆フーリエ変換を行うことにより、前記位相変調および前記波数変調が補正された複数の時系列の検出信号を取得し、
前記位相変調および前記波数変調が補正された前記複数の時系列の検出信号に基づいて、前記被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項５から７、および９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
被検体内で発生した音響波が複数の位置で検出されることにより得られた複数の時系列の検出信号に基づき前記被検体内の被検体情報を取得する信号処理方法であって、
前記複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得する工程と、
前記周波数信号に対して前記音響波の伝搬経路における音速分布に起因する前記音響波の位相変調の補正を行うことにより前記位相変調が補正された第二の周波数信号を取得する工程と、
前記位相変調が補正された前記第二の周波数信号に基づいて、前記被検体内の被検体情報を取得する工程とを有することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置、信号処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響波を検出して生体などの被検体内部の情報を取得する技術として、これまで光音響イメージング装置や超音波エコーイメージング装置などの被検体情報取得装置が提案されてきた。
【０００３】
ところで、音響波源から探触子に至るまでの媒質中の音速が不均一である場合、音響波は屈折する。この屈折した音響波の検出信号から得られる被検体情報の定量性は低下してしまう。その結果、被検体情報を画像化した際に、画像の歪みやコントラストの低下が発生する。
【０００４】
上記のような被検体情報の定量性の低下を抑制するには、音速の不均一性の影響を低減する必要がある。そこで、音響波を用いたイメージング技術において、音速の不均一性の影響を低減する方法として下記の例がある。
【０００５】
特許文献１には、音響波の伝播経路をスネルの法則に従って追跡し、その伝播距離から到達時間を算出して屈折の影響を補正する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７２５８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ  １５（２），０２１３１４（Ｍａｒｃｈ／Ａｐｒｉｌ  ２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１の手法では、球面波として発生した音響波の複数の音線についてスネルの法則に従って伝搬経路を求めなければならないため、多くの計算量を必要とする。そのため、特許文献１の手法では屈折の影響を補正する計算の高速化が困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、少ない計算量で音速の不均一性の影響を低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書に開示された被検体情報取得装置は、被検体を保持する保持部材と、被検体内で発生し保持部材を伝搬した音響波を複数の位置で検出して複数の時系列の検出信号を取得する探触子と、複数の時系列の検出信号に基づいて第一の周波数信号を取得し、第一の周波数信号に対して保持部材に起因する音響波の位相変調の補正を行うことにより位相変調が補正された第二の周波数信号を取得し、位相変調が補正された第二の周波数信号に基づいて、被検体内の被検体情報を取得する信号処理部とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る被検体情報取得装置によれば、少ない計算量で音速の不均一性の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図
【図２】実施形態に係る信号処理部の詳細および信号処理部周辺の構成を示す図
【図３】第１の実施形態に係る被検体情報取得方法のフロー図
【図４】第１の実施形態に係る位相変調の補正を説明するための図
【図５】第２の実施形態に係る波数変調の補正を説明するための図
【図６】第２の実施形態に係る位相変調の補正を説明するための図
【図７】本実施例に係る位相変調の補正の結果を示す図
【図８】本実施例に係る位相変調の補正の別の結果を示す図
【図９】本実施例に係る位相変調の補正および波数変調の補正の結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本実施形態においては被検体情報取得装置としての光音響装置について詳細に説明する。光音響装置は光音響効果により発生した光音響波の検出信号から被検体情報を取得する装置である。光音響波の検出信号から得られる被検体情報としては、光音響波の初期音圧、光エネルギー吸収密度、吸収係数、および被検体を構成する物質の濃度などがある。ここで、物質の濃度とは、酸素飽和度、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、および総ヘモグロビン濃度などである。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和である。また、本実施形態において被検体情報は、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であってもよい。すなわち、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を被検体情報としてもよい。
【００１４】
なお、本発明は光音響装置だけでなく、音響波のエコーを検出することにより被検体情報を取得する音響波エコー装置にも適用することができる。音響波のエコーの検出信号から得られる被検体情報としては、音響波のエコーの強度を分布として表わしたＢモード画像などが挙げられる。その他、被検体内の構造の速度分布を表すドップラー画像、被検体内の構造の弾性分布（ひずみ率、せん断波速度、ヤング率）を表すエラスト画像、被検体内での音響波の散乱に起因するスペックルパターンデータなどを被検体情報としてもよい。
【００１５】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。以下、装置の各構成要素について説明する。
【００１６】
本実施形態の被検体情報取得装置は、光源１１０、光学系１２０、保持部材１３０、複数のトランスデューサ１４１を備える探触子１４０、コンピュータとしての信号処理部１５０、表示部１６０を有する。
【００１７】
また、図２は、信号処理部１５０の詳細、および、信号処理部１５０の周辺の構成を示す模式図である。図２に示すように、信号処理部１５０は、制御部１５１、演算部１５２、記憶部１５３を備えている。
【００１８】
制御部１５１は、バス２００を介して被検体情報取得装置を構成する各構成の動作を制御している。また、制御部１５１は、記憶部１５３に保存された後述する被検体情報取得方法が記述されたプログラムを読み出し、被検体情報取得装置に被検体情報取得方法を実行させている。
【００１９】
まず、被検体１００と探触子１４０との間に配置された保持部材１３０により、被検体１００が保持される。続いて、光源１１０から発生した光は、光学系１２０を介してパルス光１２１として被検体１００に照射される。そして、光音響効果により被検体１００内で音響波（光音響波）が発生する。続いて、探触子１４０が保持部材１３０を伝搬した音響波を検出して時系列の電気信号を取得する。続いて、信号処理部１５０が時系列の電気信号に基づいて被検体情報を取得し、表示部１６０に被検体情報を表示させる。
【００２０】
ところで、被検体１００と保持部材１３０のように音速が異なる２層の界面を有する場合、界面において音響波が屈折する。この屈折により探触子１４０で検出される音響波の位相は、保持部材１３０がない場合に探触子１４０で検出される音響波の位相と異なってしまう。すなわち、この位相変調を補正しなければ得られる被検体情報の定量性が低下してしまう。本実施形態に係る被検体情報取得装置は、音響波の位相変調を補正することにより得られる被検体情報の定量性の低下を抑制することができる。
【００２１】
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の各構成の詳細を説明する。
【００２２】
（被検体１００、および、光吸収体１０１）
これらは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の被検体情報取得装置は、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主な目的とする。よって、被検体としては生体、具体的には人体や動物の乳房や頸部、腹部などの診断の対象部位が想定される。
【００２３】
また、被検体内部にある光吸収体としては、被検体内部で相対的に光吸収係数が高いものとする。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新生血管を多く含む悪性腫瘍が光吸収体の対象となる。その他、頸動脈壁のプラークなどもその対象となる。
【００２４】
（光源１１０）
光源１１０としては、数ナノから数マイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源が好ましい。具体的には、効率的に光音響波を発生させるため、光源１１０は１０ナノ秒程度のパルス幅の光を発生可能であることが好ましい。光源１１０が発することのできる光の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長を使うことが望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、好適な波長は、５００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以下である。ただし、比較的生体表面付近の生体組織の光学特性値分布を求める場合は、上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば４００ｎｍから１６００ｎｍの波長領域を使用することも可能である。
【００２５】
また、光源としてはレーザや発光ダイオードを用いることができる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。例えば、本実施形態に使用されるレーザとしては、アレキサンドライトレーザ、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−Ｇａｒｎｅｔレーザ、Ｔｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザなどがある。
【００２６】
（光学系１２０）
光源１１０から出射された光は、典型的にはレンズやミラーなどの光学部品により、所望の光分布形状に成型されながら被検体１００に導かれる。その他、光ファイバなどの光導波路などを用いて伝搬させることも可能である。光学部品は、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、光を拡散させる拡散板などである。このような光学部品は、光源１１０から発せられた光が被検体に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。
【００２７】
なお、光源１１０が発する光を所望の光として被検体に導くことができる場合、光学系１２０を用いる必要はない。
【００２８】
（保持部材１３０）
保持部材１３０は、被検体１００を保持するための部材である。
【００２９】
なお、保持部材１３０は、本実施形態のような平行平板に限らず、お椀形状の部材など被検体１００を保持できる部材であればどのような形状であってもよい。また、保持部としての２枚の平行平板で被検体１００を挟むことにより、被検体１００を保持してもよい。
【００３０】
また、保持部材１３０はフィルム状の部材であってもよい。すなわち、保持部は、乳房などの被検体１００よりも柔らかい材料から構成されていてもよい。
【００３１】
また、保持部材１３０は、探触子１４０との音響整合性が高い材料であることが好ましい。また、保持部材１３０を通過させてパルス光を被検体１００に照射する場合、保持部はパルス光に対して高い透過率を有する材料であることが好ましい。例えば、保持部材１３０の材料としては、ポリメチルペンテン、アクリルなどのプラスチック、ガラスなどを用いることができる。
【００３２】
ただし、被検体１００を保持する必要がない場合には、被検体情報取得装置は保持部材１３０を備えなくてもよい。
【００３３】
（探触子１４０）
探触子１４０は、音響波を検出可能な素子であるトランスデューサと、トランスデューサを囲う筺体とを備えている。
【００３４】
トランスデューサは、光音響波や超音波エコーなどの音響波を検出し、アナログ信号である電気信号に変換するものである。トランスデューサは、圧電現象、光の共振、静電容量の変化等を用いたものなど、音響波の検出をできるものであれば、どのようなトランスデューサであってもよい。
【００３５】
光音響波は典型的には１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの音響波であるので、光音響波を検出する場合、これらの周波数の音響波を検出することのできるトランスデューサを採用することが好ましい。また、音響波エコー装置において送信した音響波のエコーを検出する場合、送信した音響波の周波数に適合したトランスデューサを採用することが好ましい。典型的に音響波エコー装置は１ＭＨｚから１０００ＭＨｚの音響波を送受信する。
【００３６】
本実施形態においては、複数の位置で音響波を検出する必要があるため、探触子１４０はアレイ上に配列された複数のトランスデューサを備えていることが好ましい。なお、複数のトランスデューサは、リニア状や平面状に配列されることができる。ただし、ここで言うリニア状あるいは平面状とは、実質的に直線状あるいは平面状とみなせるという意味である。すなわち、例えば曲面状に配列されたものであっても、その曲率半径が検出素子間の距離（ピッチ）と比べて十分に大きければ本発明を採用することができる。例えば、曲率半径がピッチの１０倍以上である場合に本発明を適用することができる。
【００３７】
なお、本実施形態における音響波の検出面とは、複数のトランスデューサ１４１の検出面が配列されている面のことを指す。
【００３８】
（信号処理部１５０）
信号処理部１５０は、図２に示すように制御部１５１、演算部１５２、および記憶部１５３を備えている。
【００３９】
制御部１５１は、典型的にはＣＰＵなどの素子から構成される。
【００４０】
演算部１５２は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、Ａ／Ｄ変換器などの素子や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。なお、演算部１５２は、１つの素子や回路から構成されるだけではなく、複数の素子や回路から構成されていてもよい。また、被検体情報取得方法で行われる各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。各処理を実行する装置を総称して本実施形態に係る演算部とする。
【００４１】
記憶部１５３は、典型的にはＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。なお、記憶部１５３は、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。
【００４２】
また、信号処理部１５０は、同時に複数の信号をパイプライン処理できるように構成されていることが好ましい。これにより、被検体情報を取得するまでの時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、被検体情報取得方法で行われるそれぞれの処理を、演算部１５２に実行させるプログラムとして記憶部１５３に保存しておくことができる。ただし、プログラムが保存される記憶部１５３は、非一時的な記録媒体である。
【００４４】
また、信号処理部および複数のトランスデューサは、共通の筺体に収められた構成で提供されてもよい。ただし、筺体に収められた信号処理部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信号処理部で行ってもよい。この場合、筺体の内部および外部に設けられた信号処理部を総称して、本実施形態に係る信号処理部とすることができる。
【００４５】
（表示部１６０）
表示部１６０は、信号処理部１５０から出力される被検体情報を表示する装置である。表示部１６０は、典型的には液晶ディスプレイなどが利用されるがプラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤなど他の方式のディスプレイでも良い。
【００４６】
なお、表示部１６０は、本実施形態に係る被検体情報取得装置とは別に提供されてもよい。
【００４７】
＜被検体情報取得方法＞
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る被検体情報取得方法の各工程を説明する。各工程は、制御部１５１が被検体情報取得装置の各構成の作動を制御することにより実行される。すなわち、以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の作動方法を説明する。
【００４８】
（Ｓ１００：被検体内で音響波を発生させる工程）
光源１１０から発された光は、光学系１２０を介してパルス光１２１として被検体１００に照射される。そして、被検体１００はパルス光１２１を吸収し、光音響効果により音響波（光音響波）が発生する。
【００４９】
なお、被検体１００に音響波を送信し、送信された音響波が被検体１００内で反射することにより発生したエコーを本発明に係る音響波としてもよい。この場合、被検体情報取得装置は、音響波を送信する音響波送信部を備える必要がある。そこで複数のトランスデューサ１４１を音響波検出部としてだけでなく、音響波送信部としても用いてよい。すなわち、音響波検出部と音響波送信部とは１つのトランスデューサアレイで構成されていてもよい。
【００５０】
（Ｓ２００：音響波を検出して時系列の検出信号を取得する工程）
本工程では、探触子１４０が保持部材１３０を伝搬した音響波を検出して、複数の時系列の検出信号ｐｄ（ｘ，ｙ，ｔ）を出力する。出力された時系列の検出信号は記憶部１５３に格納される。
【００５１】
ここで、時系列の検出信号は音響波の圧力の実測値を表す。また、本実施形態に係る複数の時系列の検出信号は、空間座標と時間座標に対して一つの圧力値が定まるように取得されなければならない。そこで、本実施形態においては、複数の位置で音響波を時系列に検出することができるように、探触子１４０が複数のトランスデューサ１４１を備えている。なお、この他に複数の位置で音響波を検出するために、被検体情報取得装置は探触子を走査する走査機構（不図示）を備えていてもよい。
【００５２】
ここで、空間座標とは測定の行われた位置を示す座標である。すなわち、（実施形態において空間座標とは各トランスデューサの位置座標である。また、時間座標とは各トランスデューサが音響波を検出した時刻を示す座標である。
【００５３】
（Ｓ３００：時系列の検出信号をフーリエ変換して波数スペクトルを取得する工程）
本工程では、演算部１５２が、複数の時系列の検出信号を空間方向（空間座標が並ぶ方向）及び時間方向（時間座標が並ぶ方向）に対してそれぞれフーリエ変換することにより、周波数スペクトルＫｆ（ｋｘ１，ｋｙ１，ω）を取得し、記憶部１５３に格納する。
【００５４】
例えば、演算部１５２は、非特許文献１に基づき、式（１）にしたがって時系列の検出信号ｐｄをフーリエ変換することにより周波数信号としての周波数スペクトルＫｆを取得する。
【００５５】
【数１】
2015027445.tif 000003
【００５６】
ここで、ｋｘ、ｋｙ、ｋｚは、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の波数（空間周波数とも呼ぶ）［１／ｍ］を表す。一般に、波数は空間周波数に２π［ｒａｄ］を乗じた［ｒａｄ／ｍ］の単位を持つ量であるが、本発明では便宜的に空間周波数を波数と呼ぶ。また、ωは時間周波数［１／ｓ］を表わす。また、ｃ０は被検体内の音速を表し、Ｆｘ、ｙ、ｔはフーリエ変換を表す。
【００５７】
本実施形態においては、（ｘ，ｙ）平面上に複数のトランスデューサ１４１の検出面を配置して音響波を検出しているため、フーリエ変換して得られる周波数スペクトルはｘおよびｙ軸方向の波数と、時間周波数ωとの関数として表わされる。
【００５８】
周波数スペクトルは、ｋｘ、ｋｙ、ωが各値のときに得られる複素数値の集合として取得される。すなわち、（ｋｘ，ｋｙ，ω）の各組み合わせに対応する複素数値が記憶部１５３に格納される。
【００５９】
また、典型的にｋｘ、ｋｙの数は複数のトランスデューサ１４１の個数から決定され、ωは時系列の検出信号に対する時間方向のサンプリング数によって決定される。なお、複数の信号の補間によりｋｘ、ｋｙ、ωの数の上限を変更する処理を行ってもよい。また、信号に０を足すこと（０パディング）や、一部の信号の削除により、ｋｘ、ｋｙ、ωの数を増減する処理を行っても良い。
【００６０】
続いて、演算部１５２は、非特許文献１に基づき、式（２）にしたがって記憶部１５３に格納された周波数スペクトルの時間周波数ωをｚ軸方向の波数ｋｚに変換して、波数のみで表現された周波数信号としての波数スペクトルＫ（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）を取得する。取得された波数スペクトル（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）の各複素数値は測定値として記憶部１５３に格納される。
【００６１】
【数２】
2015027445.tif 000004
【００６２】
本実施形態において、時間周波数を含むスペクトルを周波数スペクトルと称し、時間周波数を波数に変換した後のスペクトルを波数スペクトルと称する。なお、演算部１５２は、周波数スペクトルを取得せずに時系列の検出信号から波数スペクトルを取得してもよい。すなわち、演算部１５２は、式（１）に式（２）を代入した式を用いて、時系列の検出信号から波数スペクトルを取得してもよい。
【００６３】
また、計算量を低減するために、高速フーリエ変換によって本工程のフーリエ変換処理を行ってもよい。
【００６４】
以下、空間周波数の組み合わせ（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）を単に「波数」と称する。また、本実施形態においては、周波数空間における信号を総称して周波数信号と称する。本実施形態において、演算部は複数の時系列の検出信号に基づいて、第一の周波数信号としての周波数スペクトルまたは波数スペクトルを取得する。すなわち、複数の時系列の検出信号が第一の周波数信号に変換される。
【００６５】
（Ｓ４００：波数スペクトルに対して音響波の位相変調の補正を行う工程）
本工程では、演算部１５２が、保持部材１３０で生じた音響波の屈折に起因する音響波の位相変調の補正を、記憶部１５３に格納された波数スペクトルに対して行う。すなわち、演算部１５２は、位相変調が補正された第二の周波数信号を取得する。
【００６６】
以下、複数の波数に対応する測定値（複素数値）の集合である波数スペクトルのうち、波数ｋｄ＝（ｋｄｘ，ｋｄｙ，ｋｄｚ）に対応する測定値Ｋｄの位相変調を補正する方法を、図４を用いて説明する。波数ｋｄ＝（ｋｄｘ，ｋｄｙ，ｋｄｚ）は、複数のトランスデューサ１４１に検出された保持部材１３０内を伝搬した音響波の波数である。また、保持部材１３０を伝搬する前の音響波の波数をｋ０＝（ｋ０ｘ，ｋ０ｙ，ｋ０ｚ）としている。また、Ｓ３００において原点Ｏを基準にフーリエ変換が行われた場合を考えている。なお、原点Ｏは音響波の検出面（ｘ，ｙ）の任意の位置に設定することができる。
【００６７】
本実施形態において、音響波は被検体１００と保持部材１３０との界面で屈折する。図４においては音響波の振幅の山を表示することにより音響波の伝播を表している。そのうち実線は被検体１００内で発生した音響波が屈折して伝播する様子を示している。一方、点線は音響波が屈折しなかったと仮定した場合の音響波の伝播を示している。
【００６８】
また、θ０は被検体１００から保持部材１３０へ入射する音響波の入射角を表し、θｄは被検体１００と保持部材１３０との界面で屈折した音響波の屈折角を表す。
【００６９】
まず、演算部１５２は、入射角θ０および屈折角θｄを取得する。
【００７０】
ここで、波数ｋｄが決定されると保持部材１３０内を伝搬する音響波の伝搬方向が決定されるので、θｄについても一意に決定される。また、スネルの法則（ｓｉｎθ０／ｓｉｎθｄ＝ｃ０／ｃ１）より、θ０はθｄと被検体１００内の音速ｃ０と保持部材内の音速ｃ１とから一意に決定される。すなわち、被検体１００内の音速ｃ０と保持部材１３０内の音速ｃ１とが予め分かっている場合、対象とする波数ｋｄに対応するθｄおよびθ０は一意に決定される。
【００７１】
そのため、演算部１５２は、波数ｋｄ、被検体１００内の音速ｃ０、および保持部材内の音速ｃ１に基づいて、入射角θ０および屈折角θｄをスネルの法則に従って算出することができる。
【００７２】
なお、演算部１５２は、複数の波数に対応した入射角θ０および屈折角θｄが格納された記憶部１５３から波数ｋｄに対応する入射角θ０および屈折角θｄを選択してもよい。また、被検体１００内の音速ｃ０および保持部材内の音速ｃ１が各値のときの入射角θ０および屈折角θｄが記憶部１５３に格納されていてもよい。この場合、演算部１５２は、被検体１００内の音速ｃ０および保持部材内の音速ｃ１に基づいて、対応する入射角θ０および屈折角θｄを選択する。
【００７３】
続いて、演算部１５２が、波数ｋｄに対応する音響波の位相φｄから、音響波が屈折しなかった場合の波数ｋ０に対応する音響波の位相φ０を取得する。位相φｄと位相φ０は、図４に示すように音響波の山と原点との間の位相差である。
【００７４】
以下、位相φ０を求める方法を説明する。
【００７５】
被検体１００と保持部材１３０の界面とｚ軸とが交差する点を入射点Ｉとし、波数ｋ０とｋｄにおける入射点Ｉから各音響波の山までの位相をそれぞれφ０＿Ｉとφｄ＿Ｉとする。φ０＿Ｉとφｄ＿Ｉは、図４に示す幾何学的関係より以下の式（３）で表すことができる。
【００７６】
【数３】
2015027445.tif 000005
【００７７】
入射点Ｉにおいて、音響波の波面は連続である。このため、入射点Ｉから音響波の山までの位相であるφ０＿Ｉとφｄ＿Ｉは同じである。よって、
【００７８】
【数４】
2015027445.tif 000006
【００７９】
となる。式（４）より、波数ｋ０の成分の位相φ０を式（５）に示すように求める。ここで、Ｌは保持部材１３０の厚みであり、ｎ＝ｃ０／ｃ１である。
【００８０】
【数５】
2015027445.tif 000007
【００８１】
続いて、演算部１５２は、式（７）に示すように、測定値Ｋｄから位相差ｉΔφを位相因子とする位相変調が補正された複素数値Ｋｄ’を算出する。Δφは、φ０とφｄの差である。なお、測定値Ｋｄについては、式（６）に示すようにＡを振幅、ｉφｄを位相因子として表わした。
【００８２】
【数６】
2015027445.tif 000008
【００８３】
【数７】
2015027445.tif 000009
【００８４】
式（７）から理解されるように、波数ｋｄに対応する測定値Ｋｄに式（８）に示す位相因子を有する複素数を掛けることにより、波数ｋｄに対応する位相変調が補正された複素数値Ｋｄ’を取得することができる。式（８）のｓｇｎ（ｋ０ｚ）は、ｋ０ｚが０以上の時は＋１、ｋ０ｚが負の時は−１をとる符号関数である。上記では、ｋ０ｚが正の場合を説明している。ｋ０ｚが負の場合も、上記説明と同様の過程を経ることにより、ｓｇｎ（ｋ０ｚ）が−１の時の式（８）が位相因子となることがわかる。
【００８５】
【数８】
2015027445.tif 000010
【００８６】
なお、式（８）に示す位相因子は、被検体１００内の音速ｃ０、保持部材１３０内の音速ｃ１、保持部材１３０の厚みＬが予め分かっている場合、対象の波数ｋｄが決まると一意に決定される。すなわち、演算部１５２は、複数の波数に対応する位相因子が予め格納された記憶部１５３から、任意の波数ｋｄに対応する位相因子を選択することもできる。
【００８７】
また、本実施形態においては、音響波の振幅の山が原点に対して先にある場合、すなわちφ０およびφｄが負の場合を説明したが、式（７）及び式（８）はφ０およびφｄの符号によらず適用可能である。
【００８８】
続いて、演算部１５２は、以上の位相変調の補正処理を波数スペクトルＫの各波数に対応する測定値に対して行うことにより、位相変調が補正された第二の周波数信号としての波数スペクトルＫ’を取得することができる。位相変調が補正された波数スペクトルＫ’の各波数に対応する複素数値は記憶部１５３に格納される。
【００８９】
なお、本実施形態においては、保持部材１３０に起因する位相変調を補正する方法を説明したが、補正することのできる位相変調は保持部材１３０に起因するものに限らない。音響波の伝搬経路に音速分布が存在する場合、本実施形態に係る位相変調の補正を適用することができる。
【００９０】
例えば、被検体１００内で音速の異なる組織で形成される界面を有する場合に生じる位相変調に対して本発明を適用することができる。この場合、Ｓ４００の工程の前に被検体１００内の構造情報を把握し、その構造情報から被検体１００内の音速分布を把握する必要がある。そこで、Ｓ４００の工程の前に、構造情報取得部としてのＭＲＩや拡散光トモグラフィ装置、超音波エコー装置などが被検体１００内の構造情報を取得してもよい。これらの装置は被検体情報取得装置が備えていてもよいし、別の装置として提供されてもよい。なお、本実施形態に係る光源１１０を拡散光トモグラフィ装置が備える光源に適用することにより、装置規模の拡大を抑えながら被検体１００内の構造情報を取得することができる。また、被検体１００内の構造情報を推定できる場合、推定された構造情報を用いてもよい。なお、信号処理部１５０が、以上のように取得された構造情報に基づいて音速分布を取得してもよい。
【００９１】
また、保持部材１３０以外に被検体１００の外部に設けられる部材に起因する位相変調に対しても本発明を適用することができる。
【００９２】
また、内部の音速が異なる層が３つ以上ある場合も、各層に対して上記と同様の処理を施すことにより、位相変調を補正することができる。
【００９３】
（Ｓ５００：位相変調が補正された波数スペクトルに基づいて被検体情報を取得する工程）
本工程では、演算部１５２が、Ｓ４００で取得した補正された波数スペクトルに基づいて被検体情報を取得する。
【００９４】
例えば、演算部１５２は、式（９）に示すように、Ｓ４００で取得した位相変調が補正された波数スペクトルＫ’に対して、逆フーリエ変換を行うことにより、被検体１００内の初期音圧分布ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）を取得することができる。
【００９５】
【数９】
2015027445.tif 000011
【００９６】
ここで得られた初期音圧は、保持部材１３０での屈折による位相変調が補正された複素数値を用いているので、位相変調による定量性の低下が抑制されている。
【００９７】
なお、演算部１５２は、Ｓ４００で取得した位相変調が補正された波数スペクトルに対して式（１）および式（２）に示す処理と逆工程の処理を施すことにより、位相変調が補正された時系列の検出信号を復元してもよい。この場合、演算部１５２は、位相変調が補正された時系列の検出信号に対して任意の再構成処理を行って初期音圧分布を取得することができる。この方法によれば、逆フーリエ変換による再構成だけでなく、任意の再構成処理によって初期音圧分布を取得することができる。例えば、任意の再構成処理としては、タイムドメインによるバックプロジェクション法やモデルベース法などが挙げられる。
【００９８】
なお、演算部１５２は、得られた初期音圧分布と、被検体１００に照射された光の被検体１００内の光量分布とに基づいて、被検体１００内の吸収係数分布を取得してもよい。また、複数の波長の光のそれぞれについて、Ｓ１００〜Ｓ５００の工程を行うことにより、複数の波長に対応する被検体情報を取得してもよい。さらに、複数の波長に対応する被検体情報を用いて、被検体内の物質の濃度を取得してもよい。以上のように得られた様々な被検体情報についても位相変調による定量性の低下が抑制される。
【００９９】
（Ｓ６００：被検体情報を表示する工程）
本工程では、Ｓ５００で取得された被検体情報の画像が表示部１６０に表示される。演算部１５２は、Ｓ５００で取得された被検体情報に対して、輝度値変換などの表示部１６０に表示させるための処理を行って被検体情報の画像データを生成し、この画像データを表示部１６０に出力している。表示部１６０に表示された被検体情報は位相変調による定量性の低下が抑制された情報であるため、医師等の作業者が診断等に用いる上で好適な情報となっている。
【０１００】
以上、本実施形態に係る被検体情報取得方法によれば、保持部材等の音速分布に起因する音響波の位相変調が補正された被検体情報を取得することができる。これにより得られる被検体情報の定量性の低下を抑制することができる。
【０１０１】
また、本実施形態においては、周波数信号に対して位相変調の補正を行うことにより、平面波に対応する１つの音線についてスネルの法則に従って伝搬経路を求めることで位相変調の補正を行うことができる。すなわち、球面波として発生した音響波の複数の音線についてスネルの法則に従って伝搬経路を求める特許文献１が開示する位相変調の補正手法と比べて、本実施形態に係る位相変調の補正手法は計算量を低減することができる。
【０１０２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、図５に示すように音響波の検出面に対して、音速の異なる界面が角度αだけ傾いている場合について説明する。すなわち、複数のトランスデューサ１４１の検出面と、被検体１００と保持部材１３０との界面とがｙ軸を回転軸として角度αだけ傾いている場合を考える。本実施形態において角度αは、複数のトランスデューサ１４１の検出面と保持部材１３０の一面とのなす角度となっている。
【０１０３】
ところで、内部の音速の異なる２層の界面の前後においては、界面と平行な方向の波数は保存される。すなわち、第１の実施形態においては、音響波の検出面（ｘ−ｙ平面）と、被検体１００と保持部材１３０との界面とが平行であったため、波数ｋ０のｘおよびｙ軸方向の波数と、波数ｋｄのｘおよびｙ軸方向の波数は同じとなっていた。
【０１０４】
ところが、本実施形態においては、界面がｙ軸を回転軸として回転しているため、界面の前後でｘ軸方向の波数が保存されない。一方、界面と平行な方向ｘ’の波数については保存される。そのため、波数ｋ０のｘ軸方向の波数と波数ｋｄのｘ軸方向の波数は異なってしまう。すなわち、本来波数がｋ０ｘである保持部材１３０を伝搬する前の音響波のｘ軸方向の波数をｋｄｘとしてＳ４００で説明した位相変調の補正を行ってしまうと、被検体情報の定量性の低下の抑制効果が小さい。
【０１０５】
そこで、本実施形態においては、音響波の位相変調の補正を行う前に、波数スペクトルに対して音速の異なる界面の傾きに起因する音響波の波数変調の補正を行う点が第１の実施形態とは異なる。
【０１０６】
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の作動方法を図６のフローに沿って説明する。なお、図３に示す工程と同様の工程には同一の符号を付して説明を省略する。また、第１の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１０７】
（Ｓ７００：波数スペクトルに対して音響波の波数変調の補正を行う工程）
前述したように、本実施形態において、界面の前後でｘ軸方向の波数は保存されない。一方で、界面に平行な成分（ここではｘ’軸方向）の波数については界面の前後で保存される。なお、ｙ軸方向の波数については、界面の前後で保存されている。
【０１０８】
そこで、本工程では、演算部１５２が、探触子１４０の検出面の座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における波数ｋｄ＝（ｋｄｘ，ｋｄｙ，ｋｄｚ）に対応付けられた測定値Ｋｄを、検出面の座標系における波数ｋ０＝（ｋ０ｘ，ｋ０ｙ，ｋ０ｚ）に対応付けることにより波数変調を補正する。すなわち、演算部１５２は、波数変調が補正された第三の周波数信号を取得する。
【０１０９】
例えば、演算部１５２は、アフィン変換およびスネルの法則から導かれる式（１０）により波数ｋｄ（ｋｄｘおよびｋｄｚ）から波数ｋ０（ｋ０ｘおよびｋ０ｚ）を取得する。
【０１１０】
【数１０】
2015027445.tif 000012
【０１１１】
そして、演算部１５２は、式（１０）で求められた波数ｋ０に対応するアドレスに、波数ｋｄに対応するアドレスに格納された測定値Ｋｄを格納する。
【０１１２】
なお、θｄ’はθｄと角度αとの加算により求められる。また、θｄは前述したように波数ｋｄから一意に決定される。すなわち、演算部１５２は、複数のトランスデューサ１４１の検出面と保持部材１３０とのなす角度αの情報に基づいて波数ｋ０を求めることができる。なお、角度αが予め分かっていない場合には、角度αをＣＣＤなどの測定部により得られる画像などから取得することができる。
【０１１３】
また、検出面の座標系における波数ｋｄから音速の異なる界面の座標系における波数ｋ０を求められる限り、その方法は上記方法に限らない。例えば、まず演算部１５２が検出面の座標における波数ｋｄから被検体１００と保持部材１３０との界面の座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）における波数ｋｄをアフィン変換により取得し、記憶部１５３に格納する。続いて、演算部１５２が記憶部１５３に格納された界面の座標系における波数ｋｄから界面の座標系における波数ｋ０をスネルの法則により取得し、記憶部１５３に格納する。続いて、演算部１５２が記憶部に格納された界面の座標系における波数ｋ０から検出面の座標系における波数ｋ０をアフィン変換により取得し、記憶部１５３に格納する。このような方法により、検出面の座標系における波数ｋｄから検出面の座標系における波数ｋ０を取得してもよい。
【０１１４】
本工程では以上の処理を波数スペクトルの各波数に対して行うことにより、波数変調が補正された波数スペクトルを取得することができる。
【０１１５】
なお、測定値Ｋｄを格納する前に格納すべきアドレスを取得した場合、記憶部１５３に格納された複数の時系列の検出信号からＫｄを取得し、直接波数ｋ０に対応するアドレスに格納してもよい。
【０１１６】
また、本工程において波数変調が補正された波数スペクトルを取得せずに、後述するＳ８００の工程において測定値Ｋｄを波数ｋ０に対応する測定値として扱って位相変調の補正を行ってもよい。本実施形態においては、この場合も波数変調の補正を行ったとすることができる。
【０１１７】
また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、補正することのできる波数変調は保持部材１３０の傾きに起因するものに限らない。音響波の伝搬経路に音響波の検出面と角度をなす音速の異なる２層の界面が存在する場合、本実施形態に係る波数変調の補正を適用することができる。また、内部の音速が異なる層が３つ以上ある場合も、各層に対して上記と同様の処理を施すことにより、波数変調を補正することができる。
【０１１８】
本実施形態ではｙ軸方向の傾きが無い場合を説明した。なお、ｙ軸方向にも傾きがある場合は、２次元でのアフィン変換である式（１０）を一般的な３次元のアフィン変換に拡張することで容易に波数変調の補正を行うことができる。
【０１１９】
また、本実施形態では座標系の変換にアフィン変換を用いたが、他の回転変換を用いてもよい。例えば、オイラー変換等を用いることができる。
【０１２０】
（Ｓ８００：波数変調が補正された波数スペクトルにおいて音響波の位相変調を補正する工程）
本工程では、Ｓ７００により取得された波数変調が補正された波数スペクトルに対して位相変調の補正を行う。本工程は第１の実施形態のＳ４００に相当し、本工程においてもＳ４００で行った同様の補正を行うことによって、音速の異なる２層の界面に起因する音響波の波数変調および位相変調を補正することができる。これにより、後のＳ５００の工程で得られる被検体情報の定量性を向上させることができる。
【０１２１】
なお、前述したように、例えばＳ３００で取得した波数ｋｄに対応する測定値Ｋｄを、波数ｋ０に対応する測定値として扱って位相変調の補正を行ってもよい。この方法によっても音速の異なる２層の界面に起因する音響波の波数変調および位相変調を補正することができる。
【０１２２】
以上、本実施形態に係る被検体情報取得方法によれば、保持部材等の音速分布に起因する音響波の位相変調に加え、波数変調についても補正された被検体情報を取得することができる。これにより、得られる被検体情報の定量性の低下を抑制することができる。
【実施例】
【０１２３】
以下、第１または第２の実施形態に係る被検体情報取得方法をシミュレーションにより行った結果を説明する。
【０１２４】
なお、以下の記述において単位が付されていない物理量は、適当な定数により規格化されていることを示す。また、以下の記述において座標原点は計算空間の頂点の１つとし、計算空間の各辺は０から正の最大値までの座標を有する。
【０１２５】
また、本実施例においては、シミュレーションにより以下４つの測定データ（複数の時系列の信号）を算出した。
【０１２６】
まず、測定データ１は下記のように算出されたものである。計算空間は３次元で横（ｘ）１２０ｍｍ、縦（ｙ）４６ｍｍ、高さ（ｚ）６０ｍｍとし、一辺の長さ０．５ｍｍの立方体セルに分割した。計算空間に直径１ｍｍ、長さ４６ｍｍ、一定の内部圧力１を有するワイヤ状数値ファントム９本を横間隔５ｍｍ、高さ間隔５ｍｍで配置した。こうして得られた計算空間内の初期圧力分布と、自由空間における波動方程式の基本解である外向き球面波との畳みこみ積により任意の時刻の圧力分布を得た。ただし、音響特性の異なる領域の界面ではスネルの法則に従って外向き球面波を屈折させた。計算空間内部の音響特性はｚ軸に平行な１つの界面で２つの領域に分割した。分割位置はｚ＝１０ｍｍであり、分割された領域はｚ座標の大きい方から順に領域１、２と呼称した。各領域の音響特性は以下の通りにした。すなわち、領域１は密度１、弾性率１、領域２は密度０．８３３、弾性率１．８とした。計算空間の底面（ｚ＝０ｍｍ）を探触子の検出面とみなし、一辺の長さ２ｍｍの正方形セルに分割して、各セル内部で平均した圧力分布を経時的に記録し、測定データ１とした。
【０１２７】
測定データ２は下記のように算出したものである。計算空間は２次元で横（ｘ）３０ｍｍ、縦（ｙ）６０ｍｍとし、一辺の長さ５０μｍの正方形セルに分割した。計算空間の一点（ｘ＝１５ｍｍ、ｙ＝１５ｍｍ）に最大圧力１、標準偏差０．５ｍｍのガウス分布状数値ファントム１つを配置した。こうして得られた計算空間内の初期圧力分布を初期値として、一般的な音響ＦＤＴＤ法により、任意の時刻の圧力分布を算出した。計算空間内部の音響特性はｘ軸に平行な２つの界面で３つの領域に分割した。分割位置はｙ＝３０ｍｍとｙ＝４０ｍｍであり、分割された領域はｙ座標の小さい方から順に領域１、２、３と呼称した。各領域の音響特性は以下の通りにした。すなわち、領域１は密度１、弾性率１、領域２は密度０．８３３、弾性率１．８、領域３は密度０．９１、弾性率０．９とした。計算空間の内部（ｙ＝５０ｍｍ）に長さ２７ｍｍのｘ軸に平行な直線を引いて探触子の検出面とみなし、一辺の長さ４５μｍの区間に分割して各セルの中心で評価した圧力分布を経時的に記録し、測定データ２とした。
【０１２８】
測定データ３は下記のように算出したものである。探触子以外の条件は全て測定データ２を取得するのに用いた条件と同様とした。計算空間の内部に長さ２７ｍｍ、ｘ軸に対して１５度の角度をなし、ｘ＝１５ｍｍ、ｙ＝５０ｍｍの点を通過する直線を引いて探触子の検出面とみなし、一辺の長さ４５μｍの区間に分割した。そして、各セルの中心で評価した圧力分布を経時的に記録し、測定データ３とした。測定データ３は、音響特性の異なる領域を隔てる界面が検出面に対して平行でない点で測定データ２とは異なる。
【０１２９】
測定データ４は下記のように算出したものである。音響特性の分布以外の条件は全て測定データ２を取得するのに用いた条件と同様とした。計算空間内部の音響特性は、ｘ＝１５ｍｍ、ｙ＝−７０ｍｍの点を共通中心とし異なる半径を有する２つの円弧を界面として３つの領域に分割した。第１の円弧は直径１００ｍｍ、第２の円弧は直径１１０ｍｍとした。分割された領域の呼称及び各領域の音響特性は測定データ２の条件と同様とした。測定データ２と同様の検出面により圧力分布を経時的に記録し、測定データ４とした。測定データ４は、音響特性の異なる領域を隔てる界面が曲率半径の大きい円弧である点で測定データ２とは異なる。
【０１３０】
なお、測定データ１及び２については検出面と音速の異なる領域の界面とが平行であるから第２の実施形態で説明した波数変調の補正は行っていない。
【０１３１】
また、フーリエ変換における平面波の伝播路算出には、全てスネルの法則を用いた。具体的には、各界面においてスネルの法則が成立するとして、入射角を既知として出射角を求め、これを順次繰り返すことにより各領域における平面波の波数を得た。また、そのようにして求めた伝播経路の幾何学的長さと各領域における音速とに基づき、平面波の伝播時間を算出した。
【０１３２】
図７は、測定データ２に対して位相変調の補正を行って得られた信号（補正後の信号）と、測定データ２（補正前の信号）と、音速が均一であった場合に得られる信号（真値の信号）とを示す。
【０１３３】
ここで補正後の信号とは、測定データ２に対して第１の実施形態に係るＳ３００およびＳ４００を行うことにより得られた位相変調が補正された波数スペクトルに対して、逆フーリエ変換することにより得られた実時間の時系列の信号である。ただし、この信号は探触子の中心において測定された値である。図７において縦軸は圧力を、横軸は規格化された時間を表す。
【０１３４】
図７からわかるように、位相変調の補正の結果、補正後の信号は補正前の信号と比べて真値の信号に近づいた。
【０１３５】
図８は、測定データ１に対して位相変調の補正を行わずに再構成された初期音圧分布（図８（ａ））と位相変調の補正を行って再構成された初期音圧分布（図８（ｂ））を示す。すなわち、図８（ｂ）は測定データ１に対して第１の実施形態に係るＳ３００およびＳ４００を行うことにより得られた位相変調が補正された波数スペクトルに対して、非特許文献１に代表されるｋ−ｓｐａｃｅ法による再構成を行った結果である。
【０１３６】
図８（ａ）に示すように、補正前にはワイヤの断面形状が本来の形状とは異なる弓型に歪み、位置がずれ、コントラストも低い。一方、図８（ｂ）に示すように、補正後にはワイヤの断面形状が回復し、正しい位置に再構成され、コントラストも向上した。
【０１３７】
なお、図８（ｂ）に関する計算に要した時間は１．４ＧＦｌｏｐｓの計算機環境においてｋ−ｓｐａｃｅ法による再構成に要する時間やデータの入出力に要する時間を含めて３．７秒間であった。一方、補正を行わずにｋ−ｓｐａｃｅ法による再構成を行った場合３．１秒間を要した。すなわち、差し引き０．６秒間が位相変調の補正に要した時間であったといえる。
【０１３８】
一方、特許文献１に記載の手法で同様に所要時間を測定したところ、補正ありの場合で８７７秒間、補正無しの場合で１３７秒間を要した。したがって、差し引き７４０秒間が位相変調の補正に要した時間であったと言える。なお、特許文献１に記載の手法は再構成手法としてバックプロジェクション法しか用いることができないため、この測定における再構成手法としてはバックプロジェクション法を用いた。
【０１３９】
この結果から、本実施例に係る補正手法によれば、従来の補正手法と比べて早く位相変調の補正を行うことができる。すなわち、本実施例に係る補正手法は従来の補正手法と比べて計算量が少ない。
【０１４０】
図９は、測定データ２に対して位相変調の補正を行い、一方測定データ３および４に対して位相変調の補正および波数変調の補正を行った後に、これらを再構成した結果である。なお、本発明の手法がｋ−ｓｐａｃｅ法以外の再構成手法とも適合することを示すため、図９に関する計算における再構成はバックプロジェクション法によって行った。
【０１４１】
図９の上段（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ測定データ２、３、４を補正無しに再構成した結果であり、図９の下段（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はそれぞれ測定データ２、３、４を補正した後、同様に再構成した結果である。また、図９の下段（ｇ）は音速が均一である場合（探触子の条件は測定データ２と同様）の再構成結果を参考のために示したものである。
【０１４２】
図９のそれぞれの画像から分かるように、音速の異なる領域が３つ以上ある場合、その界面が検出面に対して平行でない場合、およびその界面が曲率半径の大きい曲面である場合のいずれにおいても被検体情報の定量性の低下を抑制することができた。
【０１４３】
以上より、本発明に係る被検体情報取得方法によれば、音速分布に起因する音響波の位相変調に加え、波数変調についても補正された被検体情報を取得することができることがわかった。さらに、従来手法と比べて少ない計算量で補正を行うことができることもわかった。
【０１４４】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明は上記特定の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で実施形態の修正をすることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００  被検体
１３０  保持部材
１４０  探触子
１５０  信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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