(57)【要約】【課題】音響波を用いて被検体の特性情報を取得する際に、信号に重畳しているアーティファクトを分離し、その影響を低減するための技術を提供する。【解決手段】音響波を複数の測定位置で受信して複数の時系列の受信信号に変換する受信部と、複数の時系列の受信信号中の対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するように複数の時系列の受信信号の位相を調整し、位相が調整された複数の時系列の受信信号から特定の空間方向における低周波成分を低減し、低周波成分が低減された複数の時系列の受信信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部を有する光音響装置を用いる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波を複数の測定位置で受信して複数の時系列の受信信号に変換する受信部と、
前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するように、前記複数の時系列の受信信号の位相を調整し、
前記位相が調整された複数の時系列の受信信号から前記特定の空間方向における低周波成分を低減し、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の位相差が小さくなるように、前記調整を行う
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】
前記処理部は、前記対象信号の位相が前記複数の測定位置の配列方向に揃うように、前記調整を行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記低周波成分を低減したのち、前記被検体の特性情報を取得する前に、前記複数の時系列の受信信号それぞれの位相を調整される前に戻す
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記被検体の特性情報を取得するときに、前記複数の時系列の受信信号それぞれについて調整された位相差に基づいて演算を行う
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の位相パターンを取得する遅延取得装置をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記遅延取得装置は、前記被検体の表面形状と、前記複数の測定位置の座標の少なくともいずれかに基づいて、前記位相パターンを取得する
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】
ユーザーが前記対象信号を入力できるように構成されている入力装置をさらに有し、
前記処理部は、前記入力装置からの入力に基づいて前記複数の時系列の受信信号の位相を調整する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記処理部は、表示装置に前記複数の時系列の受信信号を表示させ、
前記入力装置は、前記表示装置に表示された前記複数の時系列の受信信号から前記対象信号を入力できるように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記被検体の表面で反射した音響波に基づく信号の成分を前記対象信号として低減する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記受信部で反射した音響波に基づく信号の成分を前記対象信号として
低減する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１２】
前記受信部は、音響整合材を介して前記被検体と接しており、
前記処理部は、前記音響整合材の界面での反射波に基づく信号の成分を前記対象信号として低減する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１３】
前記処理部は、前記音響整合材の界面で多重反射した反射波に基づく信号の成分を前記対象信号として低減する
ことを特徴とする請求項１２に記載の光音響装置。
【請求項１４】
前記処理部は、一部の前記測定位置で取得された信号をマスクして処理を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１５】
前記処理部は、空間周波数フィルタを用いて前記位相が調整された信号から空間周波数信号を取得し、前記空間周波数信号から所定の空間周波数以下の信号を低減する
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】
音響波を複数の測定位置で受信して複数の時系列の受信信号に変換する受信部と、
前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の配列方向の情報を取得し、
前記対象信号の配列方向の情報に基づいて、前記複数の時系列の受信信号から前記対象信号の配列方向における低周波成分を低減し、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体内部の特性情報を取得する処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項１７】
複数の測定位置で音響波を受信して得られた複数の時系列の受信信号に基づいて、被検体の特性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受信信号中の対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するように、前記複数の時系列の受信信号の位相を調整するステップと、
前記位相が調整された複数の時系列の受信信号から前記特定の空間方向における低周波成分を低減するステップと、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体の特性情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１８】
複数の測定位置で音響波を受信して得られた複数の時系列の受信信号に基づいて、被検体の特性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受信信号中の対象信号の配列方向の情報を取得するステップと、
前記対象信号の配列方向の情報に基づいて、前記複数の時系列の受信信号から前記対象信号の配列方向における低周波成分を低減するステップと、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体内部の特性情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、生体内部を非侵襲的にイメージングする装置の一つとして、光と超音波を用いて生体機能情報が得られるＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）が提案され、開発が進んでいる。
【０００３】
光音響トモグラフィーとは、光音響効果を用いて、音響波の発生源となる内部組織を画像化する技術である。光音響効果とは、光源から発生したパルス光を被検体に照射すると、被検体内で伝播・拡散した光の吸収によって音響波（典型的には超音波）が発生する現象である。受信された音響波の時間による変化を複数の個所で検出し、得られた信号を数学的に解析処理、すなわち再構成し、被検体内部の吸収係数など光学特性に関連した情報を三次元で可視化する。
【０００４】
パルス光に近赤外光を用いた場合、近赤外光は生体の大部分を構成する水を透過しやすく、血液中のヘモグロビンで吸収されやすい性質を持つため、血管像をイメージングすることができる。さらに、異なる波長のパルス光による血管像を比較することによって、機能情報である血液中の酸素飽和度を測定することが期待されている。すなわち、悪性腫瘍周辺の血液は良性腫瘍周辺の血液より酸素飽和度が低くなっていると考えられるので、酸素飽和度を知ることによって腫瘍の良悪を鑑別できる。
【０００５】
また、光音響トモグラフィーと同様に、音響波を受信して生体機能情報を画像化するものとして超音波検査装置が挙げられる。超音波検査装置は、生体に音響波を送信し、生体内で反射した音響波を受信し、画像化する。音響波は、音響波が伝播する速度と密度の積である音響インピーダンスの異なる界面で反射する性質があり、超音波検査装置では生体の音響インピーダンスの分布を可視化することができる。
【０００６】
光音響トモグラフィー、超音波検査装置において、受信した音響波を画像化処理することによって、生体の特性情報を反映した画像が得られる。しかしこのときに、実際には存在しない虚像（アーティファクト）が現れ、診断の妨げになることがある。アーティファクトの原因には様々なものがあるが、その一つとして予期していない場所で実際に音響波が発生、反射することによって現れる音響波アーティファクトがある。
【０００７】
たとえば、音響波が音響検出器に伝播する過程において音響波が反射し、直接音響検出器で受信されるタイミングよりも遅いタイミングに受信される場合、実際の物体がある位置より音響検出器から遠い位置に、反射による音響波アーティファクトが現れる。このほかにも、装置の筐体から音響波が発生し、被検体内で発生した音響波と時間的に同じタイミングで受信される場合は、これも音響波アーティファクトとなる。
【０００８】
音響波アーティファクトは、音響波の伝播経路を工夫することによって弱めることができる。例えば、音響波の伝播経路から、目標外光吸収体（反射層や被検体などをイメージングの目標物とする場合、それら以外の光吸収体）を除くことは好ましい。しかし、装置の制約によって、伝播経路から目標外光吸収体を取り除けない場合がある。
【０００９】
このような場合、ソフト処理による音響波アーティファクトの低減が図られる。音響波アーティファクトは実際に音響波を受信して発生するので、信号を受信した時点で音響波
アーティファクトとなる信号が混入している。しかし、音響波の伝播経路が分かっていれば、得られた信号の中で音響波アーティファクトとなる信号がどの信号なのかを知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−２１７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来では音響波アーティファクトとなる信号が分かったとしても、被検体内の信号と重畳しているために、音響波アーティファクトとなる信号のみを分離して低減することは困難であった。
【００１２】
最適化計算を用いることで、音響波アーティファクトとなる信号を主に低減できることがある。しかし最適化計算は、計算時間が多くなり、装置規模やコストの制約がある。さらに、音速など最適化計算に使われるパラメータやモデルが実際のものと異なる場合や、音響波アーティファクトとなる信号と被検体内からの信号に違いがほとんど見られない場合、うまく低減することはできなかった。
【００１３】
また、特許文献１に記載されているように、フーリエ変換などを用いて別空間への写像をとり、その空間で音響波アーティファクトとなる信号と被検体内からの信号を分離できる場合は、音響波アーティファクトとなる信号を低減できる。しかし、このように別空間でアーティファクトを分離できる条件は限られる。実際には、音響波アーティファクトとなる信号は様々なタイミングや強度で受信されるので、この手法を適用することが困難な場合も存在する。
【００１４】
本発明は、このような課題認識に基づいてなされたものである。本発明の目的は、音響波を用いて被検体の特性情報を取得する際に、信号に重畳しているアーティファクトを分離し、その影響を低減するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を複数の測定位置で受信して複数の時系列の受信信号に変換する受信部と、
前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するように、前記複数の時系列の受信信号の位相を調整し、
前記位相が調整された複数の時系列の受信信号から前記特定の空間方向における低周波成分を低減し、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置である。
【００１６】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を複数の測定位置で受信して複数の時系列の受信信号に変換する受信部と、
前記複数の時系列の受信信号中の対象信号の配列方向の情報を取得し、
前記対象信号の配列方向の情報に基づいて、前記複数の時系列の受信信号から前記対象信号の配列方向における低周波成分を低減し、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体内部の特性情報を取得する処理部と、
を有することを特徴とする光音響装置である。
【００１７】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
複数の測定位置で音響波を受信して得られた複数の時系列の受信信号に基づいて、被検体の特性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受信信号中の対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するように、前記複数の時系列の受信信号の位相を調整するステップと、
前記位相が調整された複数の時系列の受信信号から前記特定の空間方向における低周波成分を低減するステップと、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体の特性情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法である。
【００１８】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
複数の測定位置で音響波を受信して得られた複数の時系列の受信信号に基づいて、被検体の特性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受信信号中の対象信号の配列方向の情報を取得するステップと、
前記対象信号の配列方向の情報に基づいて、前記複数の時系列の受信信号から前記対象信号の配列方向における低周波成分を低減するステップと、
前記低周波成分が低減された前記複数の時系列の受信信号に基づいて被検体内部の特性情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、音響波を用いて被検体の特性情報を取得する際に、信号に重畳しているアーティファクトを分離し、その影響を低減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】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る装置の配置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る装置の信号を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る装置の処理を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る装置の実施方法を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る装置の信号を説明するための模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る装置の配置を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る装置の信号を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る装置の処理を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る装置の配置を示す模式図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る装置による処理結果を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る装置による処理結果を示す図である。
【図１６】本発明の変形例にかかる装置の信号を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００２２】
本発明は、被検体から伝播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、音響波測定装置またはその制御方法、あるいは音響波測定方法として捉えられるし、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としても捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵ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記憶媒体としても捉えられる。
【００２３】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝搬した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィー技術を利用した装置を含む。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の等の形式で得ることから、光音響装置とも呼べる。
【００２４】
光音響装置における特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。組織を構成する物質とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などの血液成分、あるいは脂肪、コラーゲン、水分などである。
【００２５】
本発明の被検体情報取得装置にはまた、被検体に音響波を送信し、被検体内部の特定位置で反射した反射波（エコー波）を受信して、特性情報を画像データ等の形式で得る超音波装置を含む。超音波装置における特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違う箇所での反射波に基づく、形態情報を反映した情報である。
【００２６】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。
【００２７】
[実施形態１]
本発明の実施形態について説明する。本発明は、複数の測定位置で受信した各音響波信号の遅延を調整して、分離対象の信号を同位相にし、同位相の信号を分離・低減してから、遅延を元に戻すことによって、分離対象信号を分離・低減するものである。対象信号を完全には除去できない場合でも、低減処理をすることによりアーティファクトを低減できる。
また、本実施形態では、光音響トモグラフィーでの実施について述べる。ただし、同様のことを超音波検査装置で行うことも可能である。まず、本発明の原理について述べ、その後、構成要素、実施方法を説明し、最後に効果について述べる。
【００２８】
（音響波の遅延の原理）
本発明の原理の説明のために、光音響トモグラフィーにおける信号の説明をする。本実施形態では、分離対象信号として反射信号を用いて説明する。ただし、本発明は反射信号に限らず、ユーザーが分離したいと考える信号であればどのようなものであってもよい。
【００２９】
図１において、音響検出器１０２に含まれる複数の音響検出素子１０３は、音響整合材１０５を介して、パルス光１０４を照射された被検体１０１で発生して伝播する光音響波を受信する。
なお、音響検出素子は単一であっても構わない。その場合、音響検出素子を被検体上での測定位置を移動させる走査機構を設けることで、複数の測定位置で光音響波を検出できる。それぞれの測定位置における音響信号に対して本発明の低減処理の手法を適用すれば、各実施形態と同様の効果を得られる。
【００３０】
光音響トモグラフィーでは、光源から照射されたパルス光を吸収した場所で、その吸収量に応じて音響波が発生する。このとき図１に示すように、被検体１０１の表面や音響検出器１０２の表面には、減衰していない強いパルス光が照射されるので、強い音響波が発生する。発生する音響波の伝播方向は、被検体表面、音響検出器表面の法線方向となる。
【００３１】
被検体表面と音響検出器表面で発生した音響波は音響整合材１０５を伝播し、それぞれ音響検出器表面と被検体表面に到達する。そこで、一部の成分はそのまま透過して伝播し、残りの成分は反射される。透過、反射成分の割合は各物質の音響インピーダンスに応じたものとなる。反射は、光と同様に、入射角と反射角が同じになるように反射される。
【００３２】
パルス光の速度は音響波に比べて十分早いため、音響波が発生するタイミングは、発生場所によらず同時とみなせる。そのため、被検体表面から発生した信号が、最初に音響検出器に到達した時に得られる信号は、音響整合材の厚さに応じて遅延している。ここで音響整合材の厚さとは、音響検出器から見た時間方向の音響整合材の厚さである。
【００３３】
また、音響検出器の表面から発生した音響波が被検体表面で反射して戻ってきたとき得られる信号は、音響整合材を２回通るので、これも音響整合材の厚さに応じた遅延が発生する。さらに反射が繰り返された場合も、音響整合材の厚さに応じて遅延が発生する。
【００３４】
音響整合材の厚さは、被検体表面の形状と、探触子素子の配置（つまり音響検出器の形状）によって決定されているので、反射による音響波の遅延は被検体表面の形状と探触子の形状によって推定することができる。つまり、伝播経路の距離と、経由する物質の音速が分かれば、遅延時間が計算できる。このことは、音響検出器の形状が平面でない場合にも成り立つ。遅延時間は、特定位置から各素子への音響波に由来する信号を考えたときに、各信号の位相差を調整し時間原点を揃えた場合の到達タイミングの違いを示す。
【００３５】
（距離に応じた遅延量の差異）
図２（ａ）に示すように、音響検出器表面と被検体表面が少し傾いた場合を考える。図２（ａ）において、被検体２０１と、音響検出素子２０３（Ａ〜Ｅ）を含む音響検出器２０２は、音響整合材２０５を介して接している。
【００３６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）中の音響検出素子２０３（Ａ〜Ｅ）で得られる信号を並べて示したものであり、素子位置は図２（ａ）と図２（ｂ）で一致している。また、各信号の縦軸は電圧であり、検出された光音響波の強度を示す。また、横軸は時間を示し、光を照射したタイミングを原点０とする。
【００３７】
図２（ｂ）において、Ｎ１で示される信号は音響検出器表面で発生した信号であるので、タイミングが揃っている。Ｎ２は、被検体表面で発生した信号が音響検出器に到達し、検出されたものである。Ｎ３は、音響検出器表面で発生した音響波のうち被検体の方向に伝播したものが、被検体表面で反射されて、音響検出器に戻ってきて検出されたものである。Ｎ４は、被検体表面で発生した音響波が一旦音響検出器まで伝播し、そこで反射され、さらに被検体表面で反射され、音響検出器で検出されたものである。
同様に、音響検出器表面、被検体表面で発生した音響波が反射を繰り返して、Ｎ５、Ｎ６・・・として検出される。
【００３８】
このように、音響検出器表面と被検体表面に傾きがある場合、音響波の到達時間には伝播経路長に応じた差が生じ、その差は反射回数を重ねるごとに大きくなる。また、検出される強度は徐々に小さくなる。
【００３９】
（信号分離の原理）
次に、本発明の原理を述べる。図３（ａ）は図２（ａ）の体系で得られた信号である。ここでは、反射信号であるＮ３を分離対象信号として説明する。また、図３（ａ）のように音響検出素子位置（測定位置）と、各音響検出素子で得られる信号の相対的な遅延時間の関係を、遅延形状と呼ぶことにする。
【００４０】
本発明では、まず、分離対象信号の遅延形状を取得し、図３（ｂ）に示すように分離対象信号を同じタイミングに、つまり同位相にするように、得られた各受信信号の遅延を調整する。信号の時間原点が直線、もしくは平面になるように並べた場合、並べた方向に信号を見ると、同位相の信号は、信号強度がゆっくり変化する、もしくは変化しない低周波成分となっている。一方、位相差が調整されていない信号は、測定位置によって信号強度が異なり、信号強度が急峻に変化するので高い周波数成分を含む。このように、対象信号の位相を、複数の測定位置の配列方向に対応するように揃えることにより、信号処理が容易になる。ただし後述するように、このように位相を揃えることは必須ではない。
【００４１】
したがって、並べた方向に関する空間周波数の低い成分と高い成分を分離することによって、同位相になった分離対象信号を分離できる。
図３（ｃ）に、並べた方向に関する空間周波数の高い成分を取り出した信号を示す。さらに、それぞれの信号の反射信号を同位相にするときに調整した遅延を元に戻すことで、図３（ｄ）に示すように、分離対象信号を分離した信号が得られる。
【００４２】
この原理によると、反射信号に他の信号が重畳している場合でも、周波数空間への写像を得ることで、反射信号と他の信号を分離できる。また、分離対象信号の位相を合わせることによって、どのような信号であっても周波数空間で低周波領域に集めることができるので、この手法は様々な分離対象信号に対し広く適用可能である。
【００４３】
なお、本発明において、信号の並べかたは時間原点が直線、もしくは平面になるように並べることが望ましいが、円、球面などであってもよい。その場合は、分離対象信号を同位相にすることによって、分離対象信号は一つの円弧もしくは球面上に並ぶことになるので、円、球の半径ごとに並べた信号の強度の周波数成分を分離することによって、分離対象信号を分離できる。さらに、時間原点が曲線、曲面になるように並べてもよい。
【００４４】
（装置構成）
次に本発明の構成要素について図４を用いて説明する。本発明の被検体情報取得装置は、光源１、光照射装置２、音響整合材４、音響検出器５、電気信号処理装置６、信号配置装置１８、遅延取得装置７、データ処理装置１０、画像化処理装置１４、表示装置１５を有する。また、本発明の測定対象は被検体３である。
遅延取得装置７は、形状情報取得装置８、反射信号推定装置９を含む。データ処理装置１０は、遅延調整装置１１、空間周波数フィルタ１２、遅延回復装置１３を含む。以下の説明では、反射信号を分離対象信号とする。
【００４５】
（光源）
光源１はパルス光を発生させる装置である。光源としては大出力を得るため、レーザーが望ましいが、発光ダイオードなどでもよい。光音響波を効果的に発生させるためには、被検体の熱特性に応じて十分短い時間に光を照射させなければならない。被検体が生体の場合、光源から発生するパルス光のパルス幅は数十ナノ秒以下にすることが望ましい。
また、パルス光の波長は生体の窓と呼ばれる近赤外領域であり、７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度が望ましい。この領域の光は比較的生体深部まで到達するので、深部の情報を得るのに適している。さらに、パルス光の波長は観測対象に対して吸収係数が高いことが望ましい。
【００４６】
（光照射装置）
光照射装置２は、光源１で発生させたパルス光を被検体３へ導く装置である。具体的には光ファイバーやレンズ、ミラー、拡散板などの光学機器である。これらの光学機器を用いて、パルス光の照射形状、光密度、被検体への照射方向などの照射条件を変更する。また、これらは光源１で調整してもよい。また、広い範囲のデータを取得するために、光照射装置２を走査させることによりパルス光の照射位置を走査させてもよい。このとき、音響検出器５と連動して走査を行うことが望ましい。以上のような機能を満たすものであれば、上で挙げた光学機器に限らず利用できる。
【００４７】
（被検体）
被検体３は測定の対象である。被検体３として例えば、生体または、生体の音響特性と光学特性を模擬したファントムが想定される。光音響診断装置では被検体３の内部に存在する光吸収係数の大きい光吸収体をイメージングできる。
生体の場合、イメージングの対象としてヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などが挙げられる。ファントムの場合は、このようなイメージング対象の光学特性を模擬した物質を光吸収体として内部に封入する。また、生体は形状、特性に個人差、個体差がある。さらに被検体として、造影剤や分子プローブなどを、生体またはファントム中に注入したものを対象としても良い。
【００４８】
（音響整合材）
音響整合材４は被検体３と音響検出器５との間に設置され、両者を音響的に結合させて、音響波を伝播しやすくするものである。音響整合材４の音響インピーダンスは、被検体３と音響検出器５の音響インピーダンスに基づき、音響波の反射が少なくなるように設定されることが望ましい（しかし、現実的には反射の発生を完全に無くすことは不可能である）。これによって、音響整合材から光音響波が発生し画像上のアーティファクトとなることを避けることができ、さらに被検体に多くの光を照射することも可能となる。また、音響整合材は均一であることが望ましい。音響整合材としては音響マッチングＧＥＬや水、オイルなどが使用される。
【００４９】
（音響検出器）
音響検出器５は、音響波を電気信号に変換する音響検出素子を、少なくとも一つ含む。光音響トモグラフィーでは、複数の場所からの音響波を受信することによって、三次元イメージングを行う。そのため、単一の音響検出素子を走査させ複数の場所に移動させるか、複数の音響検出素子を別々の場所に設置して、複数の場所での音響波を受信する。音響検出器５は感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましく、具体的にはＰＺＴ、ＰＶＤＦ、ｃＭＵＴ、ファブリペロー干渉計を用いた音響検出器などが挙げられる。以上のような機能を満たすものであれば、上で挙げた検出器に限らず利用できる。音響検出器は本発明の受信部に相当する。
【００５０】
（電気信号処理装置）
電気信号処理装置６は、音響検出器５で得られた電気信号を増幅するとともに、デジタル信号へと変換する。電気信号処理装置６は、具体的には電気回路から成るアンプや、Ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（ＡＤＣ）などである。効率的にデータを取得するため、音響検出器５の受信素子数と同じだけアンプ及びＡＤＣがあることが望ましい。ただし、一つずつ用意したアンプ及びＡＤＣを順々につなぎ換えて使用してもよい。
この電気信号処理装置や、後述する信号配置装置、遅延取得装置、データ処理装置、画像化処理装置は、本発明の処理部に相当する。処理部は、これら各装置の機能の少なくとも一部を実現可能に構成される。処理部は例えば、プログラムにより動作する情報処理装
置や、処理回路として実現できる。
【００５１】
（信号配置装置）
信号配置装置１８は、電気信号処理装置６で得られたデジタル信号を受け取り、信号配置装置１８内部のメモリ上でデジタル信号の配置を行う装置である。具体的には、受け取ったデジタル信号はメモリ上で全素子の信号が一列に並べられているので、信号配置装置１８は、メモリに格納された全素子の信号を各素子の信号に切り分け、所望の配置に並べ替える。なお、信号配置はメモリ上での仮想的なものなので、信号配置装置１８は電気信号処理装置６で得られた信号が格納されるメモリのアドレスを調整することにより信号を所望の配置としてもよい。
【００５２】
信号配置装置１８は、信号の時間原点が、線状もしくは面状となり、信号の時間方向を時間原点が形成する線もしくは面で分けられる空間の同一ベクトルにそろえて信号を配置することができる。このとき、信号の時間原点を実際の音響検出素子の空間配置を平面に投影した平面状に並べることが望ましい。
【００５３】
また、信号の時間原点が円状、球面状、曲線状、曲面状になるように配置してもよい。また、配置する際の場所は入れ替えてもよい。また、信号配置は必ずしもここで行う必要はなく、後段の遅延取得装置７やデータ処理装置１０の処理の中で行ってもよい。
このように信号を配置することにより、実施形態２で述べるようにユーザーが分離対象信号を指定する場合などに、理解しやすいため、作業が簡単になる。ただし、分離対象信号を指定することなどを行うことができるのであれば、必ずしも信号を並べ替える必要はない。
【００５４】
（遅延取得装置）
遅延取得装置７は音響整合材４で反射した反射波の信号の遅延形状を得る。遅延取得装置７は、形状情報取得装置８と反射信号推定装置９を含む。本実施形態では、遅延取得装置は被検体の表面形状を用いて、反射信号の遅延形状を取得する。ただし、遅延取得装置はこれに限らず、遅延形状を取得できれば何であってもよい。分離対象信号が複数ある場合には、複数の遅延形状を得ておく。
【００５５】
（形状情報取得装置）
形状情報取得装置８は、音響検出器５の受信領域に含まれる被検体３の表面形状を取得する。音響検出器５が二次元で走査し、時間も含めて三次元のデータをとる場合には、被検体３の表面形状も三次元で取得する必要がある。音響検出器５が二次元のデータを取得する場合には、被検体３の表面形状も音響検出器５に合わせた二次元でよいが、精度を向上させるために三次元で取得することが望ましい。
【００５６】
被検体３の表面形状を得る方法は、光音響信号から得る方法、立体情報の測定可能なカメラで得る方法、レーザー距離計によって得る方法、超音波の照射によって得る方法などが考えられる。本実施形態では、光音響信号（光音響波に由来する電気信号）から得る方法について詳しく述べる。光音響信号から被検体３の表面形状を得ることによって、新たな装置を増やすことなく、被検体３の表面形状が得られる。
【００５７】
また、形状情報取得部８に予め保存された複数の形状情報から、測定時の被検体の形状に対応する形状情報を形状情報取得部８が読み出すことにより、形状情報を取得してもよい。このとき、ユーザーが入力部により測定時の被検体の形状や被検体を保持する部材の種類などを入力し、形状情報取得部８がそれらに対応する被検体の形状情報を読み出してもよい。あるいは、形状情報取得部８が被検体を保持する部材の種類を検知し、検知された部材の種類に対応する被検体の形状情報を読み出してもよい。
【００５８】
この手法の具体的な処理方法について述べる。被検体３の表面形状からは強い音響波が得られるが、より音響検出器に近い音響整合材からは強い音響波は得られない。さらに、音響検出器の表面から得られる信号は、被検体によらず同じ時間に現れるので、強度ピークの現れるタイミングに基づき容易に特定できる。したがって、得られた信号に対し適切な閾値を設け、閾値以上になった個所のうち音響検出器の表面信号以外で時間的に最も早いものが、被検体の表面信号であると判定できる。その表面信号の出現する時間を得ることによって、音響検出器からの被検体表面までの距離に対応した時間を取得できる。
【００５９】
この時間は音響波が被検体表面から音響検出器まで伝播するのにかかった時間なので、音響整合材における音響波の伝播速度を用いることで、被検体表面までの距離が算出でき、その結果表面健常を取得できる。
このように、遅延取得装置を用いて音響整合材や被検体表面の形状を取得することにより、アーティファクトの原因となる低減対象信号の配列、すなわち空間方向における位相パターンが取得できる。
【００６０】
なお、カメラやレーザー距離計によって被検体の表面形状を得る場合は、空間上の距離を時間に変換する。信号配置装置１８によって信号がすでに配置されているので、この配置された信号上での被検体の表面形状に対応した時間を、遅延形状とする。信号配置装置１８によって信号が配置されていない場合は、ここで配置を行い、遅延形状を得る。
この時、信号に対してノイズ低減、複数信号における同位相成分の低減、テンプレートマッチングなどの処理を施し、被検体表面からの信号を強調することが望ましい。これによって、処理のロバスト性が向上する。また、信号以外から被検体３の表面形状を取得する際に、前述のように自動的に行われることが望ましいが、ユーザーが信号を見て判定し、手動で指定してもよい。
【００６１】
（反射信号推定装置）
反射信号推定装置９は、形状情報取得装置８で得られた被検体の表面形状と音響検出器の形状から音響整合材の形状を取得し、音響整合材の両側界面で反射した反射波の信号の遅延形状を取得する。
【００６２】
反射信号推定装置９では、音響整合材で反射した反射波の信号の遅延形状は、被検体の表面形状の遅延形状を時間方向に整数倍引き延ばした遅延形状で近似できることを利用し、反射信号の遅延形状を得る。被検体の表面形状の遅延形状を時間方向に整数倍引き延ばす処理とは、具体的には、被検体の表面形状の遅延形状を成す各測定位置の信号の遅延時間をそれぞれ整数倍する処理である。その処理の結果得られた各遅延時間の相対的な関係が、被検体の表面形状の遅延形状を時間方向に整数倍引き延ばした反射信号の遅延形状である。
【００６３】
また、音響整合材の界面での反射波は、反対側の界面でさらに反射する。このように反射を繰り返すことを多重反射と呼ぶ。理論上は多重反射には終わりがなく無限に続くが、反射波は反射を起こすごとに減衰していくので、測定したい信号に対して十分に減衰した後の多重反射は無視できる。したがって、推定する反射信号の遅延形状の数を、反射信号が十分に減衰する反射回数に応じて、決める必要がある。
【００６４】
推定する反射信号の遅延形状の数として、あらかじめ所定の値を定めておき、反射信号推定装置９の内部に保持しておくことが望ましい。これによってユーザーの作業が少なくなる。また、ユーザーが測定のたびに推定する反射信号の遅延形状の数を指定してもよい。これによって、被検体ごとに反射による減衰率が異なる場合でも、適切な量の処理を行うことができる。
【００６５】
決め方は、被検体の大きさと反射波の伝播時間から決めてもよいし、反射波が十分に小さくなる反射回数から決めてもよい。決められた推定する反射信号の遅延形状の数をＭとすると、被検体の表面形状の遅延形状を時間方向に２倍、３倍、・・・、Ｍ倍引き伸ばして、Ｍ−１個の反射信号の遅延形状が得られる。
【００６６】
また、本実施形態では、指定した回数まで全ての多重反射信号を分離、低減の対象とするが、ある回数反射した反射信号のみを分離、低減の対象としてもよい。また、ここでは被検体の表面形状の遅延形状を時間方向に整数倍引き延ばし、反射信号の遅延形状を取得したが、被検体形状と音響検出器の形状を用いて音響波の伝播シミュレーションを行い、遅延形状を得てもよい。
【００６７】
（データ処理装置）
信号処理手段としてのデータ処理装置１０は、得られた反射信号の遅延形状に基づいて、原理で述べた方法を用いて、反射信号を分離、低減する。分離対象信号が複数ある場合には、一つの遅延形状を用いた処理を行い、その出力に対してさらに異なる遅延形状を用いた処理を行うというように、複数回処理を行う。本実施形態では、データ処理装置１０は遅延調整装置１１、空間周波数フィルタ１２、遅延回復装置１３から成り立っている。
【００６８】
（遅延調整装置）
遅延調整装置１１は、遅延取得装置７で推定された反射信号の遅延形状に基づいて、得られた各々の測定位置のデジタル信号の遅延を、すべての測定位置での反射信号の遅延が同時になるように調整する。これによって、反射信号の遅延形状と同じ遅延形状をした信号は、遅延が同じ、つまり同位相になる。これを遅延調整信号と呼ぶことにする。本実施形態では信号配置装置１８を前段においているため、すでに信号が並べられているが、信号の配置は遅延調整装置１１では行われていなくてもよい。遅延調整装置は、本発明の位相調整手段に相当する。
【００６９】
（空間周波数フィルタ）
空間周波数フィルタ１２は、遅延調整装置１１で出力された遅延調整信号に対し、各々の遅延調整信号を並べたときの、信号の時間原点の並んでいる方向に関する空間周波数の低い成分を、各時間ごとに、すべてもしくは一部の時間において、分離、低減する。分離対象信号を低減したい場合は、空間周波数の低い成分を低減すればよいし、分離対象信号だけ得たい場合は、空間周波数の低い成分を主に抽出すればよい。
【００７０】
所定の空間周波数以下の信号を低減する場合の空間周波数の閾値は、予め定めた値を記憶しておいても良いし、所定のルールに基づいて処理の度に決定しても良い。
空間周波数フィルタ１２の処理を行うためには、信号が並べられている必要がある。そのため、信号配置装置１８で信号が並べられていない場合には、空間周波数フィルタ１２の処理の前に信号を配置しておく。
【００７１】
フィルタの例としては、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタ、移動平均やガウスフィルタなどがあげられる。ただし、空間周波数の低い成分を分離できるものならどんなフィルタでもよい。空間周波数フィルタのカットオフ周波数は、分離対象信号の強度特性に合わせてあらかじめ決めておくことが望ましい。空間周波数フィルタ１２が空間周波数信号への変換と所定の空間周波数以下の周波数成分の低減を行っても良い。
【００７２】
分離対象信号がすべての測定位置で同じ強度であれば最も低い周波数である直流成分のみを分離、低減すればよい。分離対象信号の強度に位置依存性があり、すべての測定位置で同じ強度ではない場合は、分離対象信号の測定位置による強度変動の空間周波数よりも
カットオフ周波数が高くなるように設定する。また、カットオフ周波数は、その都度ユーザーが指定してもよいし、あらかじめ行った試験測定から装置ごとに決めておいてもよいし、分離対象信号の特性から適応的に決めてもよい。
【００７３】
（遅延回復装置）
遅延回復装置１３は、空間周波数フィルタ１２で出力された同位相の信号が分離、低減された信号に対して、遅延調整装置１１における遅延調整の逆処理を施す。これによって、遅延取得装置７で得られた遅延形状と同じ形状をした信号を主に分離、低減することができる。遅延回復装置は、本発明の位相回復手段に相当する。
【００７４】
（画像化処理装置）
取得手段としての画像化処理装置１４は、データ処理装置１０によって得られた複数の測定位置の信号を再構成処理することによって、信号の発生源の空間分布を示す画像データを取得する。ここで得られる画像は、光を吸収した光吸収体から発生した音圧の空間分布を示す初期音圧分布である。再構成処理の方法としては、微分処理した信号を、信号を得た位置から逆伝搬させ、重ね合わせるユニバーサルバックプロジェクション法が好適である。ただし、信号の発生源の空間分布を画像化できれば、どのような方法であってもよい。
【００７５】
なお、本実施形態においては、反射信号を分離、低減した信号の画像化処理を行うが、本発明において画像化処理装置１４は必須ではなく、反射信号を分離、低減した信号自体を表示させてもよい。この時、配置された複数の信号を表示させることが望ましいが、単一の信号を表示させてもよい。これによって、反射信号がどこにあるかを知ることができ、反射の振る舞いを解析する際に役立てることができる。
反射信号を分離した場合、分離された複数の信号をそれぞれ画像化処理するが、反射信号の画像化や目的によっては分離された信号の一部だけを画像化処理してもよい。
【００７６】
なお、信号配置装置１８、形状情報取得装置８、反射信号推定装置９、データ処理装置１０、遅延調整装置１１、空間周波数フィルタ１２、遅延回復装置１３、および画像化処理装置１４のそれぞれは、具体的にはＣＰＵ、ＧＰＵなどの素子を有するコンピュータや、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。また、それぞれの装置は、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、それぞれの装置が行う各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。また、それぞれの装置において、上記の素子や回路を共用してもよい。
【００７７】
（表示装置）
表示装置１５は、処理結果を表示する。具体的にはディスプレイなどである。これによって、ユーザーが被検体内の情報を視認できる。
【００７８】
（処理フロー）
次に、本実施形態の実施方法について、図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、パルス光を被検体に照射し（Ｓ１）、被検体内で発生した音響波を複数の測定位置で受信する（Ｓ２）。それぞれの測定位置において受信された音響波は、複数の時系列の受信信号として出力される。受信した信号から被検体の表面形状を取得する（Ｓ３）。そして、表面形状に基づいて、反射信号の遅延形状を推定する（Ｓ４）。これにより、複数の時系列の受信信号中に含まれている、低減されるべき対象信号の位相パターンが取得できる。
【００７９】
ここで、少なくとも一つ以上の遅延形状が得られるので、各遅延形状について順番にＳ５〜Ｓ７の処理を行っていく。まず、ある遅延形状を用いて、得られた信号の遅延を調整
する（Ｓ５）。そして、同位相の信号を空間フィルタを用いて低減する（Ｓ６）。さらに、遅延を調整の前の値に戻す（Ｓ７）。
【００８０】
Ｓ５においては、位相差が小さくなる調整が行われる。このような調整の典型例は、位相が同時刻に揃うような調整である。しかし、位相の調整方法は、位相を同時刻に揃えることには限られない。すなわち本発明は、対象信号の位相パターンが特定の空間方向に対応するような位相調整でも実現できる。このように位相パターンが特定の空間方向に揃えば、その特定の空間方向の低周波成分を低減することにより、対象信号を除去または低減できる。
また、Ｓ７においては遅延を元に戻しているが、この処理は必ずしも必要ではない。すなわち、対象信号を低減した信号を用いて画像再構成を行う際に、調整した位相差を考慮して演算を行うことで、遅延を回復せずとも特性情報を画像化できる。具体的には、あるターゲットボクセル（またはピクセル）を再構成するときに適用する遅延量に、調整により変化した位相を加える。
【００８１】
所望の反射回数に対応した遅延形状すべてについて、Ｓ５〜Ｓ７の処理を行ったかどうかを判定する（Ｓ８）。まだすべての遅延形状について処理が終わっていない場合にはＳ５に戻る。すべての遅延形状について処理が終わった場合には、処理された信号を用いて画像化を行い（Ｓ９）、画像を表示する（Ｓ１０）。
【００８２】
本実施形態の装置によって、簡便に反射信号を分離、低減し、反射による虚像を低減した画像を取得できる。
【００８３】
［変形例］
上記のフローでは、各遅延形状について、位相パターンに基づく遅延調整（Ｓ５）をしてから、フィルタ処理（Ｓ６）を行っていた。しかし本発明は、遅延調整を行わずとも、受信信号中の対象信号の配列方向に基づく信号処理をすることで実現できる。すなわち、複数の時系列の受信信号において対象信号の配列方向が分かれば、その配列方向における低周波成分を低減する演算は容易に実現できる。その結果、アーティファクトに対応する低周波成分が低減された信号が得られる。この信号を用いて特性情報を取得することにより、アーティファクトが低減された画像を再構成できる。
【００８４】
この変形例の概念を図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は、図３（ａ）と同様に、受信信号中に多重反射により発生した対象信号が含まれている様子を示す。例えば系列Ｎ３において、右上から左下へと対象信号が配列されている。よって、この対象信号の配列情報に基づいて、空間方向（対象信号の配列方向）でのフーリエ変換処理を行って低周波成分を除去することにより、図１６（ｂ）のように、多重反射に由来する成分を低減できる。
【００８５】
配列方向（位相パターン）の情報を取得する際には、遅延取得装置を用いてもよいし、別途設けた配列方向取得装置を用いてもよい。例えば、被検体の外形の座標情報や、複数の測定位置の座標情報の少なくともいずれかに基づいて対象信号の配列を取得できる。また、被検体の表面形状と複数の測定位置の位置関係を用いた演算によっても、対象信号の配列を取得できる。例えば、配列方向取得装置は、被検体の外形の座標情報を取得するための公知の三次元カメラ等を備えることができる。
【００８６】
[実施形態２]（分離対象信号が反射波ではない場合、あらかじめ準備、手動指定）
本実施形態では遅延形状を事前に用意したり、ユーザーが入力したりする場合について述べる。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、音響検出器６０２との相対位置が常に同じである装置筐体６０６から光音響波が発生する場合を考える。図６において、音響検出器６０２に含まれる複数の音響検出素子６０３は、音響整合材６０５を介して、パルス光６０４を照射された被検体６０１からの光音響波を受信する。この時得られる信号は、図６（ｂ）のようになる。
【００８８】
図６（ｂ）に示すように、装置筐体６０６から発生した光音響波は、測定によらず常に同じ位置に出現する。ただし、被検体に反射したパルス光も装置筐体で吸収されるので、装置筐体から発生する光音響波の強度は、被検体ごとに異なると考えられる。このような場合、ピークが出現する位置が常に同じであれば、事前の計算や測定によって出現位置を特定しておき、その出現位置の信号を本発明の装置によって低減できる。この方法では、簡便に遅延形状を指定することができる。
【００８９】
（装置構成）
本実施形態の構成要素を図７に示す。実施形態１に比べて、遅延取得装置７の代わりに遅延情報１６が用いられる。遅延情報１６は事前の計算や測定によって得られた分離対象信号の遅延形状である。具体的には、遅延情報は記憶媒体や記憶装置、あるいは信号線やネットワークを介した外部の装置に格納されている。
【００９０】
遅延情報の事前取得の方法は、異なる吸収体が含まれるファントムを複数測定し、共通する信号を分離対象信号として抽出し、遅延形状を得ることが望ましい。また、吸収体が入っていないファントムを用いた測定を行い、その時に観測される信号を分離対象信号として抽出し、遅延形状を得てもよい。さらに、装置の配置を音響伝播シミュレーションに反映し、装置筐体から光音響波が発生した場合の信号をシミュレートして遅延形状を得てもよい。
【００９１】
（別の装置構成）
また、遅延形状を得るほかの方法として、ユーザーが指定した値を利用してもよい。たとえば、気温などの影響で音速が変化した場合、おおむね出現位置や遅延は同じであるが、ある程度ばらつきが存在し、測定ごとに完全には一致しない場合を考える。このような場合、図８に示すような構成要素の装置によって分離対象信号を低減可能である。実施形態１に比べて遅延取得装置７の代わりに入力装置１７が用いられる。
【００９２】
入力装置１７では、ユーザーが、所望する分離対象信号の遅延形状を入力する。入力装置１７はマウスやキーボードなどの入力デバイスであり、入力結果や信号をユーザーが確認できるディスプレイなどの表示デバイスを備えることが望ましい。
入力方法は、マウスを用いて、所望する分離対象信号の遅延形状に沿う線を入力し指定することが望ましい。または、キーボードで座標の数値を入力してもよい。さらに、入力した遅延形状を初期値として強度の強い信号にフィッティングさせてもよく、これによって、ユーザーの負担を減らすことができる。その際、所望の分離対象信号が強調されるようにノイズ処理やテンプレートマッチングなどの強調処理を行うことが望ましい。
【００９３】
以上のように、分離対象信号や分離対象信号の遅延形状を得る方法は様々なものが考えられるが、本発明の範囲は、如何様な方法で遅延形状が得られたかには限定されない。本発明により、分離対象信号を分離、低減することが可能である。
【００９４】
[実施形態３]（お椀型）
本実施形態では、音響検出器が平面でない場合について述べる。
図９において、音響検出器９０２に含まれる複数の音響検出素子９０３は、音響整合材９０５を介して、パルス光を照射された被検体９０１からの光音響波を受信する。
【００９５】
図９に示すように、音響検出器が曲面の場合で、被検体表面で発生した光音響波の音響整合材内での反射波を分離対象信号とする。この場合でも上記各実施形態と同様に、信号を測定位置ごとに並べて、遅延を調整し、同位相の信号をフィルタによって分離、低減し、遅延を元に戻すことで分離対象信号を分離、低減することが可能である。
【００９６】
得られた信号を時間原点が平面になるように並べたものが図１０である。このように、信号の並べ方は実際の音響検出素子の空間配置と一致させる必要はない。この後の処理は実施形態１、２と同様に行うことで、分離対象信号を分離、低減することができる。
【００９７】
[実施形態４]（分離対象信号の強度がばらつく場合）
音響検出器や音源の位置関係等によっては、図１１のように、分離対象信号が一部の測定位置にしか現れないことがある。この場合、分離対象信号がある測定位置だけ遅延調整を行い、空間周波数フィルタ１２で並べた方向の低周波成分を分離したとしても、強度が急激に変化する場所があると、うまく分離できない。本実施形態では、このように分離対象信号の強度が測定位置によって大きく異なる場合について述べる。
【００９８】
本実施形態の構成要素は図１２のようになる。遅延情報１６は、分離対象信号が存在する測定位置は遅延形状の情報を持ち、分離対象信号が存在しない測定位置は分離対象信号が存在しないという情報を持つものである。遅延情報１６は、具体的には何らかの記憶媒体等に格納された情報である。
【００９９】
このとき、信号配置装置１８は、分離対象信号が存在する測定位置のみを処理対象として扱い、分離対象信号が存在しない測定位置の信号は処理非対象として、その測定位置の信号をマスクして扱う。これによって、図１１（ａ）の信号は、データ処理装置１０では仮想的に図１１（ｂ）であるとして扱われる。その結果、分離対象信号の強度が異なる場所がなくなり、空間周波数フィルタ１２によって、分離対象信号を分離、低減することが可能となる。データ処理装置１０の処理が終わった後に、処理非対象の信号と処理した信号を合わせて画像化処理装置１４で画像化する。
【０１００】
信号配置装置１８がない場合でも、遅延調整装置１１、空間周波数フィルタ１２、遅延回復装置１３のそれぞれにおいて、処理非対象の信号はマスクして処理を行うことで、同様のことが可能である。また、処理対象、非対象は手動で入力してもよいし、閾値を決めておいて、分離対象信号の中で閾値以上のものを対象としてもよい。
【０１０１】
＜実施例＞
本発明の効果を実験にて確認した。
図１３において、音響検出器１３０２に含まれる複数の音響検出素子は、音響整合材１３０５、被検体保持板１３０７、および音響整合液１３０８を介して、パルス光１３０４が被検体１３０１に照射された時に発生し伝播する光音響波を受信する。
【０１０２】
図１３に示す実験体系において、被検体は生体のふくらはぎであり、被検体に接するようにゲル状の音響整合材を設置した。音響整合材は柔軟な材質であり、生体の形状にフィットするようになっている。また、７ｍｍ厚のポリメチルペンテン製の被検体保持板が設置されている。さらに音響検出器と被検体保持板の間の３ｍｍの空間には、ひまし油である音響整合液が満たされている。被検体保持板と音響整合液は両面が平行になっている。
【０１０３】
音響検出器とパルス光は、被検体が接している領域をすべて測定するように同期して走査される。音響検出器の素子には受信部の直径が２ｍｍ、中心周波数１ＭＨｚで帯域８０％のＰＺＴを用い、平面方向に１５ｘ２３個を並べ、一つの音響検出器とした。パルス光
の光源はＴｉＳレーザーを用い、波長は７９７ｎｍであり、パルス幅はナノ秒オーダーである。
【０１０４】
この実験体系において、パルス光の照射、音響波信号の収集、走査を繰り返し、全信号データを得た。この時用いられたアナログデジタルコンバータは、サンプリング周波数２０ＭＨｚ、分解能１２ｂｉｔであった。得られた信号を測定位置に合わせて並べたものを図１４（ａ）に示す。
【０１０５】
図１４（ａ）中、被検体の表面が２００ｓａｍｐｌｅｓに観測されており、この形状が被検体表面の遅延形状である。その後、４００〜６００ｓａｍｐｌｅｓの位置に多重反射信号群が現れている。単体でなく複数の反射信号が存在するのは、多重反射層となる層が複数あり、間隔の異なる反射が何重にも起こっているためである。また、８００〜１０００ｓａｍｐｌｅｓにも、多重反射信号群が現れている。ここの領域では、反射を繰り返して信号強度が小さくなっている。
【０１０６】
実施形態２で述べた装置を用いて、多重反射信号を低減したものを図１４（ｂ）に示す。ここでは、推定する反射信号の遅延形状の数は４つとした。被検体表面の遅延形状を時間方向に０、１、２、３倍引き延ばした形状を反射信号の遅延形状として、反射信号の低減を行った。図１４（ａ）、図１４（ｂ）を見比べると、多重反射信号が低減されていることがわかる。
【０１０７】
次に、信号を画像化処理し、３次元画像を得た。画像化処理には、ユニバーサルバックプロジェクションを用いた。
図１５（ａ）は、図１４（ａ）に示した未処理の信号を画像化し、反射信号のスライスを表示させた画像である。図１５（ｂ）は、図１４（ｂ）に示した実施形態２で述べた装置を用いて処理した信号を画像化し、図１５（ａ）と同じスライスを表示させた画像である。処理をしない場合は、被検体の表面形状を反映した反射信号が画像化され虚像となって表れているが、本発明の装置を用いて反射信号を低減することによって、虚像が低減されている。
【０１０８】
また、同じ３次元画像のうち生体由来の構造物が顕著に表れているスライスにおいて、未処理の信号、処理済みの信号から作成された画像をそれぞれ図１５（ｃ）、図１５（ｄ）に示す。生体由来の構造物は処理の影響をほとんど受けていないことがわかる。
以上のことから、本実施形態の装置を用いることによって、生体由来の構造物にほとんど影響を与えずに、虚像を主に低減できることが示された。
【符号の説明】
【０１０９】
５：音響検出器，１０：データ処理装置，１１：遅延調整装置，１２：空間周波数フィルタ，１３：遅延回復装置，１４：画像化処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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