(57)【要約】      （修正有）【課題】ファブリーペロー型探触子を用いた音響信号受信の際に、二次元音圧分布を高サンプリングレートで取得する被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】被検体からの弾性波が入射するファブリーペロー型干渉計１０５と、照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源１０６と、アレイ光源１０６を制御する制御部１０８と、アレイ光源１０６から照射されたパルス光がファブリーペロー型干渉計１０５において反射した反射光を検出するフォトダイオード１０９と、フォトダイオード１０９が検出した反射光強度を用いて弾性波の強度を求め、弾性波の強度に基づいて被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部１１０とを有し、制御部１０８は、複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、ファブリーペロー型干渉計１０５にパルス光を照射させ、処理部１１０は、時間間隔に基づいて反射光強度の時分割データを求める。【選択図】図１
2015019732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からの弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築し、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記アレイ光源の各発光素子と前記ファブリーペロー干渉計上での照射位置は、１対１に対応する
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】
前記制御部は、前記発光素子から照射されるパルス光の波長を、前記発光素子が対応する前記ファブリーペロー干渉計上の照射位置における前記第１の反射面と前記第２の反射面の距離に基づいて制御する
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】
前記制御部は、前記パルス光のパルス幅が、前記時間間隔よりも短くなるような制御を行う
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記時間間隔と前記発光素子の数との積が、前記反射光強度を取得するサンプリング周期以下になるような制御を行う
ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記処理部は、前記被検体情報を生成する際に、前記時間間隔によるずれを線形補間する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記フォトダイオードは複数配置されており、前記複数の発光素子は、前記複数のフォトダイオードのいずれかに割り当てられる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
隣接する発光素子は、同一の前記フォトダイオードに割り当てられる
ことを特徴とする
請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記アレイ光源は、ＶＣＳＥＬアレイである
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記被検体情報を表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記被検体に励起光を照射する励起光源をさらに有し、
前記弾性波は、前記励起光を照射された前記被検体から発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記被検体に弾性波を送信するトランスデューサーをさらに有し、
前記弾性波は、送信された前記弾性波が反射したものである
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求める処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築する
ことを特徴とする音響信号取得装置。
【請求項１４】
被検体からの弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させるステップと、
前記処理部が、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求めるステップと、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築するステップと、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【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およびその制御方法、ならびに音響信号取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エックス線、超音波、ＭＲＩ（核磁気共鳴法）を用いたイメージング装置が医療分野で多く使われている。一方、レーザなどの光源から照射した光を生体などの被検体内に伝播させ、その伝播光等を検知することで、生体内の情報を得る光イメージング技術の研究も医療分野で積極的に進められている。このような光イメージング技術の一つとして、光音響イメージングが提案されている。
【０００３】
光音響イメージングとは、光源からパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波を複数の個所で検出して解析処理し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布が得られる。
音響波の検出器としては、圧電現象を用いたトランスデューサーや容量の変化を用いたトランスデューサーが挙げられる。さらに近年、光の共振を用いた検出器が開発されている（非特許文献１）。
【０００４】
平行な２枚の反射板の間で光を共振させる構造をファブリーペロー型干渉計という。ファブリーペロー型干渉計を利用した音響波検出器は、ファブリーペロー型探触子と呼ばれる。ファブリーペロー型探触子は、二枚のミラーが高分子膜を挟んだ構造をとる。この構造に弾性波が入射すると、弾性波が入射する側のミラーが高分子膜の膜厚方向に変形し、二枚のミラー間の距離（以降、キャビティー長と呼ぶ）が変化する。この際に生じる反射率の変化を、測定光を用いて検知することで、弾性波を検出できる。
この際、反射率を測定するための測定光が照射されているエリアが受信領域となる。受信領域は、圧電型探触子の１素子サイズに相当する。ファブリーペロー型探触子は広帯域であり、さらに受信領域を小さくした際の感度の低下を抑えることが出来るため、高分解能なイメージングが可能となる。
【０００５】
ところで、イメージング装置を実用化するにあたって、短時間にイメージングを行うことが重要である。被検体が生体である場合、特に医療現場などでは、イメージングを短時間に行い、被検者の負担を軽減することは実用化に向けて必要となる。
イメージングを短時間に行うためには、短時間でのデータ取得を行う必要がある。光音響波の二次元分布データを取得するために、１つの探触子をラスタースキャンするとデータ取得に多大な時間を要する。
そこで、光の共振を用いた検出器においては、弾性波の二次元分布を一括に取得するために、二次元アレイ型センサとしてＣＣＤカメラを用いてファブリーペロー型干渉計に照射した超音波の音圧を検出した報告例もある（非特許文献２）。
【０００６】
ここで、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）と呼ばれる半導体レーザについて説明する。通常の端面発光型の半導体レーザは、その基板の端面から光を出射するのに対して、ＶＣＳＥＬは、基板に垂直方向に光を出射する。そして、その構造および加工プロセスの進展により活性層の体積を小さくできるため、低閾値で動作し、低消費電力という特長がある。また、内部温度上昇の時定数が小さく、応答が速いという特長もある。また、これを半導体基板上に２次元に配置した例もある（特許文献１）。以降、このように２次元
もしくは１次元にアレイ化されたレーザの中の１つのレーザ（１つの発光点）を、発光素子と呼ぶ。
【０００７】
ファブリーペロー型探触子のキャビティー長にはばらつきがあるため、感度を最適に保つには、ファブリーペロー型探触子上の位置に応じて測定光の波長を変化させる必要がある。２次元に配置したＶＣＳＥＬは発光素子ごとに独立駆動させることが可能であるため、発光素子ごとに出射光の波長を制御することができる。つまり、ＶＣＳＥＬアレイと二次元アレイ型センサを用いることで、キャビティー長にはばらつきを補正して、弾性波の二次元分布を一括に取得することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１３５８７２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】E. Zang, J. Laufer, and P. Beard, “Backward-mode multiwavelength photoacoustic scanner using a planer Fabry-Perot polymer film ultrasound sensor for high-resolution three-dimensional imaging of biological tissue”, Applied Optics, 47, 4. (2008)
【非特許文献２】M. Lamont, P. Beard,“2D imaging of ultrasound fields using CCD array to map output of Fabry-Perot polymer film sensor”, Electronics Letters, 42, 3, (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、現状のＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元アレイ型センサのフレームレートは、早いもので１ＭＨｚ程度であり、高周波数の超音波の受信に必要なサンプリングレートを満たすことができない。非特許文献２では測定光をパルス化し、ファブリーペロー型干渉計に照射する時間をフレームごとにずらすことで、実質上のサンプリングレートの向上を図っているが、このやり方では複数フレーム取得する必要がある。また、これらの高速二次元アレイ型センサは非常に高価であるため、装置化が困難である。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ファブリーペロー型探触子を用いた音響信号受信の際に、二次元音圧分布を高サンプリングレートで取得することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体からの弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時
分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築し、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１３】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求める処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築する
ことを特徴とする音響信号取得装置である。
【００１４】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体からの弾性波が入射する第１の反射面と、第２の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させるステップと、
前記処理部が、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求めるステップと、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築するステップと、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ファブリーペロー型探触子を用いた音響信号受信の際に、二次元音圧分布を高サンプリングレートで取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の装置構成を示す図。
【図２】ＶＣＳＥＬアレイの構成の一例を示す図。
【図３】ファブリーペロー型探触子の構造の一例を示す図。
【図４】イメージング装置による信号受信の一例を示すタイムチャート。
【図５】実施形態１における処理を示すフローチャート。
【図６】実施形態２の装置構成を示す図。
【図７】実施形態２における処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態３の装置構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用したイメージング装置を含む。また、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生し伝播した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用したイメージング装置を含む。
【００１９】
前者の超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。後者の光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、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。
【００２０】
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。本発明の装置は、探触子等の音響波検出器によって被検体内で発生又は反射して伝播した音響波を受信する。
本発明における測定光とは、ファブリーペロー型干渉計に入射する入射光、およびファブリーペロー型干渉計でフォトダイオードに導かれる反射光を含む概念である。測定光は、光音響効果を利用して音響波を発生させるために被検体に照射する励起光とは区別される。
【００２１】
以下の記載においては、被検体情報取得装置の代表的な例として、音響信号に基づいて画像を生成するイメージング装置について述べる。しかし本発明は、画像を生成または表示せず、音響波に基づくデータとして保存する装置にも適用できる。
また、以下の被検体情報取得装置（イメージング装置）において、音響波を検出する部分を、特に音響信取得装置と呼ぶ。本発明は、音響信号取得装置に関するものとして捉えることもできる。本発明はまた、これらの装置の制御方法としても捉えられる。
【００２２】
＜実施形態１＞
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（装置の構成）
図１に、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を示す。
本実施形態のイメージング装置は、励起光源１０１を備える。励起光源１０１は、被検体１０２に励起光１０３を照射する。その結果、被検体の内部もしくは表面における光吸収体が光のエネルギーの一部を吸収することによって、光音響波１０４が発生する。被検体内部の光吸収体としては腫瘍、血管などが挙げられる。
【００２４】
イメージング装置のうち、破線で囲まれた領域が音響信号取得装置１１３である。音響信号取得装置１１３は、光音響波１０４を検出するためのファブリーペロー型探触子１０５を備える。ファブリーペロー型探触子１０５は、測定光源であるアレイ光源１０６から測定光１０７を照射されることによって、光音響波１０４の音圧を検出できる。
また、図１における制御部１０８はアレイ光源１０６の使用する発光素子の素子数ｎ、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の発光するタイミング、パルス幅、及び波長を各発光素子において制御する。
【００２５】
音響信号取得装置１１３はまた、ファブリーペロー型探触子１０５に入射した測定光１０７の反射光量を測定し、電気信号に変換するためのフォトダイオード１０９（ＰＤ）を備える。さらに、フォトダイオード１０９において得られた反射光量の時分割データを各発光素子ごとの反射光強度変化データに再構築するための、処理部１１０を備える。以上が音響信号取得装置１１３の基本的な構成要素である。
【００２６】
音響信号取得装置１１３に表示部１１１を追加することによって、イメージング装置が構成される。処理部１１０は再構築した各発光素子ごとの反射光強度変化データに対し解析等の信号処理を施して光学特性値分布等の被検体情報を構成し、画像データを生成する。表示部１１１は処理部で得られた被検体情報を表示する。以上が本実施形態の音響信号取得装置を含む、イメージング装置の基本的な構成である。
【００２７】
（ＶＣＳＥＬアレイ）
アレイ光源１０６は一次元アレイレーザーもしくは二次元アレイレーザーからなる。アレイ光源１０６としては、１素子または複数素子ごとに異なるもしくは同じ波長を出射可能な、波長可変レーザを用いることが好ましい。波長を素子ごとに制御可能とすることで、キャビティー長（ミラー間の距離）のばらつきに対応できる。また、音響波がファブリーペロー型探触子１０５に入射した際の反射率変化を大きくするために、アレイ光源１０６はシングルモードで動作することが望ましい。
また、アレイ光源１０６は少なくとも、ファブリーペロー型探触子１０５のＦＳＲ（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｏｌ  Ｒａｎｇｅ）以上の波長範囲で波長を変化させられることが望ましい。ＦＳＲとは、隣り合う、共振波長間の波長間隔のことである。
また、アレイ光源１０６は短時間に波長を変えられることが好ましい。
【００２８】
上記のような条件を満たすアレイ光源として、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイを利用できる。
図２にＶＣＳＥＬアレイの構成例を示す。ＶＣＳＥＬアレイからなるアレイ光源１０６は、ＧａＡｓ半導体基板２０１上に、ＶＣＳＥＬ２０２が縦４素子、横４素子の計１６素子が配列されて構成されている。そして、各ＶＣＳＥＬへ電流を供給するための配線（図示せず）がＧａＡｓ半導体基板２０１上に形成されている。図２では発光素子が１６素子のＶＣＳＥＬアレイを示したが、発光素子の数や配列は、測定範囲や分解能に応じて決定すればよい。
【００２９】
アレイ光源１０６から出射する測定光１０７はパルス光である。この際、パルス幅は１ｎｓ以下にまで短パルス化できることが好ましい。アレイ光源１０６の立ち上がり時間は１ｎｓ以下であることが好ましい。
さらに、異なる発光素子間で順次パルス発光する際に、素子発光のスイッチングは数ｎｓ程度で行えることが好ましい。
【００３０】
（ファブリーペロー型探触子）
図３を用いて本実施形態におけるファブリーペロー型探触子の断面構造を説明する。第１のミラー３０１と第２のミラー３０２の材料としては、誘電多層膜や金属膜を使用できる。第１のミラーと第２のミラーはそれぞれ、本発明の第１の反射面と第２の反射面に相当する。ミラーの間にはスペーサー膜３０３が存在する。スペーサー膜３０３としては、弾性波がファブリーペロー型探触子に入射した際のひずみが大きいもの、が好ましく、例えば有機高分子膜が用いられる。有機高分子膜としてはパリレン、ＳＵ８、またはポリエ
チレンなどを使用できる。ただし、音波を受信したときに膜厚方向に変形する膜であれば、スペーサー膜３０３として無機膜を用いても構わない。
【００３１】
しかし、有機高分子膜を成膜する際に、膜厚のばらつきが生じやすい。キャビティー長にばらつきが存在する場合、探触子面内の音響波の受信感度を一定に保つには、探触子面内において、キャビティー長のばらつきに対応するように、測定光の波長を位置ごとに調整する必要がある。さらに受信感度を上げるためには、各々の位置において探触子面内の音響波の受信感度が最大となるように測定光の波長を合わせることが好ましい。
【００３２】
ファブリーペロー型探触子全体は保護膜３０４で保護されている。保護膜３０４としてはパリレンなどの有機高分子膜や、ＳｉＯ２などの無機膜を、薄膜形成した物が用いられる。第２のミラー３０２が成膜される基板３０５には、ガラスやアクリルを利用できる。その際、基板内部での光の干渉による影響を減らすために、基板３０５は楔形であることが好ましい。さらに、基板３０５表面における光の反射を避けるために、ＡＲコート処理３０６を施すことが好ましい。
【００３３】
ファブリーペロー型探触子に保護膜３０４の側から音響波が入射すると、第１のミラー３０１は変形し、この際の膜厚方向への変形により、第１のミラー３０１と第２のミラー３０２との距離が変化する。
【００３４】
（光学部材）
フォトダイオード１０９は、測定光の波長に応じて受信素子としてＳｉやＩｎＧａＡｓを用いることができる。フォトダイオード１０９としては立ち上がり時間が早いものが好ましい。例えば、立ち上がり時間が１ｎｓ程度であることが好ましい。また、フォトダイオード１０９からの電気信号は増幅器を用いて増幅することが好ましい。ただし、ファブリーペロー型探触子１０５に光音響波１０４が入射した際の、測定光１０７の反射光量を測定し電気信号に変換できるものであれば、これ以外の光センサも使用できる。
【００３５】
なお、測定光１０７を、ファブリーペロー型探触子１０５や、光センサであるフォトダイオード１０９に導くために、ハーフミラー１１４が用いられる。これらは、ファブリーペロー型探触子１０５における反射光量を測定できるような構成であればよく、ハーフミラー１１４の代わりに偏光ミラーと波長板を用いてもよい。
【００３６】
アレイ光源１０６から出射した測定光１０７をファブリーペロー型探触子１０５に導くために、光学系１１５を用いる。光学系１１５は、各発光素子とファブリーペロー干渉計上での照射位置が１対１に対応するように構成される。また、光学系１１５は測定光１０７の焦点がファブリーペロー干渉計上になるように構成される。また、測定光１０７がファブリーペロー干渉計上に垂直に入射されることが好ましい。
このような光学系１１５としてテレセントリックレンズが考えられる。測定範囲や分解能に応じて様々な倍率のテレセントリックレンズを使用することができる。
これにより、ＶＣＳＥＬアレイ１０６の各発光素子とファブリーペロー型探触子上での照射位置が１対１で対応する。
【００３７】
さらに、ファブリーペロー型探触子１０５で反射した測定光１０７をフォトダイオード１０９に導くために、光学系１１６を用いる。光学系１１６としては、凸レンズや対物レンズ、テレセントリックレンズなどを使用できる。
【００３８】
（波形測定の処理）
図４は各発光素子の測定光１０７のパルス幅や出射のタイミングと、各発光素子の測定光１０７がファブリーペロー型探触子１０５上に入射する位置における音響信号との関係
を示したタイムチャートの一例である。このタイムチャートと、図５に示したフローチャートを参照しながら、波形測定およびその後の処理について述べる。
【００３９】
以下の説明において、使用する発光素子の素子数をｎ個とする。各発光素子Ｐｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）から照射される測定光を、測定光Ｌｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。各発光素子から出射した測定光Ｌｉは、ファブリーペロー型探触子１０５上の異なる位置に照射される。また、発光素子Ｐ１〜Ｐｎからの光が入射するファブリーペロー型探触子１０５上の位置を、それぞれ、Ｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。さらに、位置Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれにおける光音響信号（ＰＡ信号）を、ＰＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。
【００４０】
（準備段階）
まず、制御部１０８は、各種の設定を行う（ステップＳ５０１）。設定項目として、まず、ＰＡ信号波形計測時間、アレイ光源１０６の使用する発光素子の素子数ｎが挙げられる。また、各発光素子において、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の発光するタイミング（発光素子Ｐｉからの出射と発光素子Ｐｉ＋１からの出射との時間間隔ｔ）、パルス幅、及び波長を設定する。
この際、パルス幅は時間間隔ｔよりも短くなるように設定する。さらに、ｔ×ｎが測定に必要なサンプリング周期以下になるように設定する。例えば、サンプリング周波数１０ＭＨｚで測定する場合は、ｔ×ｎが１００ｎｓとなるように設定する。
励起光源１０１が励起パルス光を発光すると、光音響波１０４が発生する（ステップＳ５０２）。
【００４１】
（信号測定段階）
制御部１０８は光音響波１０４のファブリーペロー型探触子１０５上への到達に合わせて、アレイ光源１０６の発光素子Ｐｉから測定光１０７を出射し信号取得を開始する。信号取得の開始の合図として、例えば、フォトダイオード１０９とは別のフォトダイオードが励起光１０３の一部を検出したことをトリガーにできる。ここで、内部的なカウンタにｉ＝１と設定する。
【００４２】
信号取得の開始に合わせて、発光素子Ｐ１から測定光Ｌ１を発光する（ステップＳ５０３）。これにより、フォトダイオード１０９では、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄ１における、このタイミングでのＰＡ信号ＰＡ１が受信される（ステップＳ５０４）。つぎに時間ｔだけ待機する（ステップＳ５０７）。そして、発光素子Ｐ２から測定光Ｌ２を照射し、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄ２における、このタイミングでのＰＡ信号ＰＡ２が受信される。
【００４３】
このように、時間ｔをずらしながら、発光素子Ｐｉから測定光Ｌｉを発光し、フォトダイオード１０９では、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄｉにおける、このタイミングでのＰＡ信号ＰＡｉを受信する。これをｉ＝ｎになるまで繰り返す（ステップＳ５０５）。
そして、ＰＡ信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、ＰＡ信号の時分割データを取得する（ステップＳ５０６）。
【００４４】
（信号処理段階）
得られたＰＡ信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していた素子Ｐｉにおける反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Ｄｉに到達したＰＡ信号の信号強度を表す。そして時間ｔ×ｎごとに、測定した位置ＤｉでのＰＡ信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置ＤｉでのＰＡ信号ＰＡｉを構築する（ステップＳ５０８）。この際のサンプリング周期はｔ×ｎとなる。
【００４５】
このように、（ｉ＝１，２，…，ｎ）の各々において同様の信号の再構築を行うことで、位置Ｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）における各ＰＡ信号ＰＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を取得できる。言い換えると、各発光素子の光反射強度変化が取得できる（ステップＳ５０９）。これを用いて画像構築することにより、ファブリーペロー型探触子１０５に入射するＰＡ信号の分布が得られる（ステップＳ５１０）。これにより、表示部への被検体の画像表示が可能となる（ステップＳ５１１）。
【００４６】
（波長制御）
上記の信号測定段階において、制御部１０８は、アレイ光源１０６への注入電流を１素子または複数素子ごとに制御する。これにより、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の波長を１素子または複数素子ごとに制御できる。この際、アレイ光源１０６から出射される各々の測定光１０７の波長は、ファブリーペロー型探触子１０５上の入射点の光の共振長（もしくはキャビティー長）に応じて制御される。なお、波長を個別制御するために、アレイ光源１０６の素子温度を１素子または複数素子ごとに制御する方法も考えられる。
【００４７】
測定光１０７の波長は、ファブリーペロー型探触子の各々の位置での感度が最大になる最適波長とすることが好ましい。最適波長とは、音響波がファブリーペロー型探触子１０５に入射した際の反射率変化が最大になる波長を指す。このような最適波長に設定する手段として、制御部１０８により１素子または複数素子ごとに波長を走査し、反射率の波長依存性を測定する。そして波長変化に対して、得られた反射率変化が最大となる波長に各々の素子ごとに設定するという方法が考えられる。例えば、反射率の波長に対する微分の絶対値が最も大きな波長に設定するという方法が考えられる。このような波長走査は、準備段階にて実行することが好ましい。
【００４８】
（励起光の照射）
励起光１０３としては、被検体１０２を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特性の波長の光を用いる。励起光１０３にはパルス光を使用できる。パルス光は、数ピコから数百ナノ秒オーダーのものであり、被検体が生体の場合には数ナノから数十ナノ秒のパルス光が好適である。励起光１０３を発生する励起光源１０１としてはレーザが好ましい。ただし、レーザの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプなどを用いても良い。
【００４９】
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できる。発振する波長を変換可能な色素レーザやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザ、チタンサファイヤレーザ、アレキサンドライトレーザなどを用いれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。
使用する光源の波長に関しては、生体内において吸収が少ない７００ｎｍから１１００ｎｍの領域が好ましい。しかし上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば２００ｎｍから１６００ｎｍの紫外から中赤外に至る波長領域、さらにはテラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
【００５０】
図１では、被検体に対して、ファブリーペロー型探触子１０５の影にならない方向から励起光１０３を照射している。しかし、励起光１０３としてファブリーペロー型探触子１０５のミラーを透過する波長の光を用いることにより、ファブリーペロー型探触子１０５側から励起光１０３を照射することも可能である。
【００５１】
（被検体の配置）
被検体１０２から生じる光音響波１０４を効率的にファブリーペロー型探触子１０５で
検出するために、被検体１０２とファブリーペロー型探触子１０５との間には音響結合媒体を使うことが望ましい。図１では音響結合媒体として水を用いて、水槽１１２中に配置された被検体１０２と探触子の間で音響マッチングを取っている。ただし音響結合媒体は水に限られない。例えば、被検体１０２とファブリーペロー型探触子１０５との間に、音響インピーダンスマッチングジェルを塗る構成などにしてもよい。
【００５２】
なお、人体の一部を被検体とする測定など、装置を医療用途に用いる際は、水槽１１２は使用しない。その場合、被検体つまり患部に音響インピーダンスマッチングジェルを塗り、その上にファブリーペロー型探触子１０５を配置してイメージングを行う。音響結合媒体はマッチングジェルに限らず、患部とファブリーペロー型探触子１０５との間に音響マッチングが取れるものであれば良い。
【００５３】
（信号処理の詳細）
ファブリーペロー型探触子１０５は光音響波１０４を測定光１０７の反射光の光量変化として検出し、フォトダイオード１０９はこの光量変化を電気信号に変換する。処理部１１０は得られた電気信号から、前述したようにファブリーペロー型探触子１０５に入射するＰＡ信号の分布を構築する。この際、アレイ光源１０６から出射される測定光１０７のビームごとの光量もしくは光量変化量を用いて規格化することが好ましい。これにより、ファブリーペロー型探触子１０５の面内における受信感度のばらつきを抑えることが可能となる。
【００５４】
処理部１１０は、得られた電気信号の分布から光学特性値分布等の被検体情報を得るために画像再構成を行う。再構成アルゴリズムとしては、ユニバーサルバックプロジェクションや整相加算などを採用できる。
得られたＰＡ信号の分布ＰＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）はそれぞれ発光タイミングが異なるため、例えばＰＡｉとＰＡｉ＋１のデータ取得タイミングはｔ（発光素子Ｐｉからの出射と発光素子Ｐｉ＋１からの出射との時間間隔）ずれている。そのため、画像再構成によりデータを生成する際は、この遅延時間を考慮する必要がある。
たとえば得られたＰＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）それぞれのデータにおいて線形補間することで同一時刻でのデータを生成してから再構成を実施できる。また、ＰＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）それぞれのデータを時間ｔ×ｎの間の平均値として扱い再構成を行うことも可能である。
【００５５】
なお、励起光１０３として複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、生体内の光学係数を算出し、それらの値と生体組織を構成する物質（グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど）固有の波長依存性とを比較する。これによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化することも可能である。
本実施形態では、処理部１１０が、各発光素子ごとの反射光強度変化データの信号再構築処理と、解析等の信号処理という複数の動作を行っているが、それぞれの動作を別の構成要素（情報処理装置や計算回路など）に行わせても構わない。
本実施形態では、１回分の処理においてはＰＡ信号を１個取得しているが、測定を繰り返し行うことによりノイズを低減できる。
【００５６】
以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子１０５を用いて、音圧分布（光反射強度分布）を高サンプリングレートで取得し、良好な光音響画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。
【００５７】
＜実施形態２＞
図６を用いて、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を説明する。本実施形態のイメージング装置は、複数配置されたフォトダイオードを用いて、音圧分布を高サンプ
リングレートで取得する。上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、図６には３個のフォトダイオード６０９が配置されているが、フォトダイオードの数は、分解能やサンプリング周波数、および撮像範囲に応じて変更し得る。
【００５８】
本実施形態のイメージング装置は、上記実施形態と同じく、励起光１０３により発生した光音響波１０４をファブリーペロー型探触子１０５によって検出して画像化する。その際、ファブリーペロー型探触子１０５に入射した測定光１０７の反射光量を並行して測定し、電気信号に変換するためのフォトダイオード６０９は複数個存在する。さらに、本実施形態の処理部１１０は、複数のフォトダイオード６０９において得られた反射光量の時分割データを各発光素子ごとの反射光強度変化データに再構築する機能を有する。
【００５９】
図６における制御部１０８は、各フォトダイオードに使用するアレイ光源１０６の発光素子数、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の発光するタイミング、パルス幅、及び波長を各発光素子において制御する。本実施形態では使用するフォトダイオード６０９の数をｎｐとし、各フォトダイオードに使用する発光素子の素子数をｎｌ個とする。つまり、使用する全発光素子数はｎｐ×ｎｌ個となる。
【００６０】
各フォトダイオード６０９に発光素子を割り当てる際、隣接する発光素子を同一フォトダイオードにグルーピングすることが好ましい。これは、ファブリーペロー型探触子１０５上で隣接するスポットの反射光を同一フォトダイオードで受ける方が、光学系配置が簡便なためである。
しかし、グルーピングはこれに限られるものではない。例えば、光学系の配置は複雑にはなるが、隣接するスポットの反射光を異なるフォトダイオードで受けることにより、隣接する位置に入射するＰＡ信号を同時間に（遅延がないように）取得することも可能となる。
【００６１】
各フォトダイオードＰｈｊ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）において使用されるｎｌ個の各発光素子Ｐｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ）から照射される測定光を測定光Ｌｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ）とする。各発光素子から出射したｎｐ×ｎｌ個の測定光１０７Ｌｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）は、ファブリーペロー型探触子１０５上のｎｐ×ｎｌ個の異なる位置に照射される。ここで、発光素子Ｐｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）に対して、それぞれファブリーペロー型探触子１０５上に照射される位置Ｄｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）での光音響信号（ＰＡ信号）を、ＰＡｊｉ（ｉ＝１，２，…，ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）とする。
【００６２】
以下、必要に応じて図７のフローチャートを参照しつつ、本実施形態の処理を説明する。その際、図５と同様の処理については適宜省略する。
【００６３】
（準備段階）
まず、制御部１０８は、ＰＡ信号波形計測時間、使用するフォトダイオードの数ｎｐ、各フォトダイオードに使用する発光素子の素子数ｎｌ、を設定する。さらに、アレイ光源１０６から出射する測定光１０７の発光するタイミング（発光素子Ｐｊｉからの出射と、発光素子Ｐｊｉ＋１からの出射との時間間隔ｔ）、パルス幅、及び波長を各発光素子において設定する（ステップＳ７０１）。このとき、パルス幅はｔよりも短くし、ｔ×ｎｌは測定に必要なサンプリング周期以下にする。例えば、サンプリング周波数１０ＭＨｚで測定する場合は、ｔ×ｎｌを１００ｎｓとする。
ステップＳ７０２の処理については、図５のステップＳ５０２と同様である。
【００６４】
（信号測定段階）
制御部１０８は光音響波１０４のファブリーペロー型探触子１０５上への到達に合わせて、アレイ光源１０６から測定光１０７を出射し信号取得を開始する。信号取得の開始の合図として、例えば、複数のフォトダイオード６０９とは別のフォトダイオードが励起光１０３の一部を検出したことをトリガーにできる。ここで、内部的なカウンタにｉ＝１と設定する。
【００６５】
信号取得の開始に合わせて、ｎｐ個の発光素子Ｐｊ１（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）からそれぞれ測定光Ｌｊ１（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）を発光する（ステップＳ７０３）。これにより、ｎｐ個のフォトダイオード６０９では、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄｊ１（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）における、このタイミングでのｎｐ個のＰＡ信号ＰＡｊ１（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）が並行して受信される（ステップＳ７０４）。
【００６６】
つぎに時間ｔだけ待機する（ステップＳ７０７）。そして、ｎｐ個の発光素子Ｐｊ２（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）からそれぞれ測定光Ｌｊ２（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）を照射する。これにより、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄｊ２（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）における、このタイミングでのｎｐ個のＰＡ信号ＰＡｊ２（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）が並行して受信される。
【００６７】
このように、時間ｔをずらしながら、発光素子Ｐｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）から測定光Ｌｊｉを発光する。また、ｎｐ個のフォトダイオード６０９では、ファブリーペロー型探触子１０５上の位置Ｄｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）における、このタイミングでのｎｐ個のＰＡ信号ＰＡｊｉ（ｊ＝１，２，…ｎｐ）を並行して受信する。これをｉ＝ｎになるまで繰り返す（ステップＳ７０５）。
そして、ＰＡ信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、ＰＡ信号の時分割データを取得する（ステップＳ７０６）。
【００６８】
（信号処理段階）
得られたＰＡ信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していたＰｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）における反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Ｄｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）に到達したＰＡ信号ＰＡｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）の信号強度を表す。そして時間ｔ×ｎごとに、測定した位置Ｄｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）でのＰＡ信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置Ｄｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｎｐ）でのＰＡ信号を構築する（ステップＳ７０８）。この際のサンプリング周期はｔ×ｎとなる。
【００６９】
このように、（ｉ＝１，２，…，ｎ）の各々において上述の信号の再構築を行うことで、位置Ｄｊｉ（ｉ＝１，２，…ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）における各ＰＡ信号ＰＡｊｉ（ｉ＝１，２，…ｎｌ、ｊ＝１，２，…，ｎｐ）が取得できる。言い換えると、各発光素子の光反射強度変化を構築できる（ステップＳ７０９）。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子１０５に入射するＰＡ信号の分布が得られる（ステップＳ７１０）。これにより、表示部への被検体の画像表示が可能となる（ステップＳ７１１）。
【００７０】
なお、本実施形態では、各フォトダイオードにおいて、使用する発光素子数や発光タイミング及びパルス幅は同じであるものとした。しかし、これらの数値は必ずしも同じである必要はなく、フォトダイオードごとに異なっていても構わない。また、処理部１１０の処理を別の構成要素に分担させても良い。
ファブリーペロー型探触子１０５で反射した測定光１０７を複数のフォトダイオード６０９の各々に導くために光学系１１６を用いる。光学系１１６としては凸レンズや対物レンズ、テレセントリックレンズ、フライアイレンズなどを用いることができる。
【００７１】
以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子１０５を用いて、音圧分布（光反射強度分布）を高サンプリングレートで取得し、良好な光音響画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。
【００７２】
＜実施形態３＞
図８に、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を示す。
本実施形態のイメージング装置は、超音波エコー技術を用いて生体内の音響インピーダンス分布を画像化する。上記各実施形態と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
本実施形態のイメージング装置は、被検体８０１に弾性波８０２を送信するトランスデューサー８０３と、トランスデューサー８０３を駆動するためのパルサー８１３を備える。
【００７３】
本実施形態の音響信号取得装置は、ファブリーペロー型探触子８０４を備える。ファブリーペロー型探触子８０４は、被検体内８０１における腫瘍等の、音響インピーダンスの異なる組織の界面において反射した弾性波８０５を検出する目的で設置される。ただし、探触子としての機能自体は、図１のファブリーペロー型探触子１０５と同じで良い。
【００７４】
図１と同様に、ファブリーペロー型探触子８０４は、測定光源であるアレイ光源８０６から測定光８０７を照射されることによって、弾性波８０５の音圧を検出できる。また、制御部８０８や、反射光量を測定するフォトダイオード８０９、信号に基づき情報（この場合は音響インピーダンスに関する情報）を処理する処理部８１０の機能と動作についても、図１と同様である。
以上が音響信号取得装置の基本的な構成要素である。この音響信号取得装置に、音響インピーダンス分布情報を表示する表示部８１１を追加することによって、イメージング装置が構成される。
【００７５】
以下の説明において、実施形態１と同様に、使用する発光素子の素子数をｎ個とする。各発光素子Ｐｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）から照射される測定光を測定光Ｌｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。各発光素子から出射した測定光８０７はファブリーペロー型探触子８０４上の異なる位置に照射される。また、発光素子Ｐ１〜Ｐｎからの光が入射するファブリーペロー型探触子８０４上の位置を、それぞれ、Ｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。さらに、位置Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれにおける音響信号（ＵＳ信号）をＵＳ信号ＵＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする。
【００７６】
（準備段階）
まず、制御部８０８は、ＵＳ信号波形計測時間、アレイ光源８０６の使用する発光素子の素子数ｎを設定する。また、各発光素子において、アレイ光源８０６から出射する測定光８０７の発光するタイミング（発光素子Ｐｉからの出射と発光素子Ｐｉ＋１からの出射との間隔ｔ）、パルス幅、及び波長を設定する。
この際、パルス幅はｔよりも短くなるように設定する。さらに、ｔ×ｎが測定に必要なサンプリング周期以下になるように設定する。例えば、サンプリング周波数１０ＭＨｚで測定する場合はｔ×ｎが１００ｎｓとなるように設定する。
パルサー８１３がトランスデューサー８０３を駆動し弾性波８０２が水槽中の被検体８０１に入射すると、音響インピーダンスの異なる部分で反射して弾性波８０５となる。
【００７７】
（信号測定段階）
制御部８０８は被検体８０１で反射した弾性波８０５のファブリーペロー型探触子８０４上への到達に合わせて、アレイ光源８０６から測定光８０７を出射し信号取得を開始す
る。信号取得の開始の合図として、例えばパルサー８１３からの出力トリガーを利用できる。
信号取得の開始に合わせて、発光素子Ｐ１から測定光Ｌ１を発光する。これにより、フォトダイオード８０９では、ファブリーペロー型探触子８０４上の位置Ｄ１における、このタイミングでのＵＳ信号ＵＳ１が受信される。つぎに時間ｔだけずらして（時間ｔだけ待機して）、発光素子Ｐ２から測定光Ｌ２を照射し、ファブリーペロー型探触子８０４上の位置Ｄ２における、このタイミングでのＵＳ信号ＵＳ２が受信される。
【００７８】
このように、時間ｔをずらしながら、発光素子Ｐｉから測定光Ｌｉを発光し、フォトダイオード８０９では、ファブリーペロー型探触子８０４上の位置における、このタイミングでのＵＳ信号ＵＳｉを受信する。これをｉ＝ｎになるまで繰り返す。
そしてＵＳ信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、ＵＳ信号の時分割データを取得する。
【００７９】
（信号処理段階）
得られたＵＳ信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していた素子Ｐｉにおける反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Ｄｉに到達したＵＳ信号の信号強度を表す。そして時間ｔ×ｎごとに、測定した位置ＤｉでのＵＳ信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置ＤｉでのＵＳ信号を構築する。この際のサンプリング周期はｔ×ｎとなる。
このように、（ｉ＝１，２，…，ｎ）の各々において同様の信号の再構築を行うことで、位置Ｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）における各ＵＳ信号ＵＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を取得できる。
【００８０】
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子８０４に入射するＵＳ信号の分布を得ることができる。その結果、画像構築や画像表示が可能となる。
得られたＵＳ信号の分布から音響インピーダンス分布を得るための信号処理としては、整相加算などが考えられる。
【００８１】
得られたＵＳ信号の分布ＵＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）はそれぞれ発光タイミングが異なるため、例えば、ＵＳｉとＵＳｉ＋１のデータ取得タイミングは、ｔ（発光素子Ｐｉからの出射と発光素子Ｐｉ＋１からの出射との間隔）だけずれている。そのため、画像再構成を行う際はこの遅延時間を考慮する必要がある。
たとえば得られたＵＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）それぞれのデータにおいて線形補間することで同一時刻でのデータを作成してから再構成を行うことができる。
また、ＵＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）それぞれのデータを時間ｔ×ｎの間の平均値として扱い再構成を行うことも可能である。
また、処理部１１０の処理を別の構成要素に分担させても良い。
【００８２】
本実施形態では１個のフォトダイオードを用いたが、実施形態２のようにサンプリング周波数、分解能および撮像範囲に応じて複数のフォトダイオードを用いることも可能である。
ハーフミラー８１２、水槽８１４またはそれに変わる音響整合材料、光学系８１５や８１６などの機能と好適な材料については、上記実施形態と同様である。
【００８３】
以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子１０５を用いて、音圧分布（光反射強度分布）を高サンプリングレートで取得し、良好な音響インピーダンス分布画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。
【００８４】
＜実施例１＞
次に、本発明を実際の音響波取得に適用した実施例について説明する。本実施例のイメージング装置は、実施形態１に記した構成からなる。
本実施例では、被検体として、イントラリピッド１％水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径３００μｍのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
【００８５】
ファブリーペロー型探触子の第１のミラーと第２のミラーには誘電多層膜を用いている。この誘電多層膜は８３０−８７０ｎｍの光において反射率が９５％以上となるように設計されている。また、ファブリーペロー型探触子の基板はＢＫ７を用い、基板の誘電多層膜が成膜されている面と逆側の面には、８３０−８７０ｎｍにおいて反射率が１％以下になるようにＡＲコート処理を施されている。ミラー間のスペーサー膜はパリレンＣを用い、膜厚は３０μｍである。さらに、探触子の保護膜としてもパリレンＣを用いている。
【００８６】
測定光を出射する測定光源は、波長可変光源である。この測定光源として、８５０ｎｍ近傍の範囲において波長を制御可能な、ＶＣＳＥＬアレイを用いる。アレイ数は５×５＝２５チャンネル、アレイピッチは１ｍｍである。
ＶＣＳＥＬの駆動はＶＣＳＥＬに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子が、ファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長の光を出射するように、入力電流値を設定する。そして、２５個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は２ｎｓとし、発光間隔は４ｎｓとして各発光素子から順次パルス光を発光する。ＰＡ信号の測定時間は１０μｓとする。
【００８７】
ＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光はテレセントリックレンズを通してファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射される。２５個の発光素子から出射した測定光は、ファブリーペロー型探触子上に１ｍｍ間隔で縦横方向に照射される。つまり測定範囲は５ｍｍ角の領域となる。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光（反射光）は、ハーフミラーにより反射したのちに、凸レンズを通してシリコンフォトダイオードに入射する。
そして、ＰＡ信号の波形計測が終了するまで２５個の発光素子からのパルス光の照射を順次繰り返し、ＰＡ信号の時分割データを取得する。
【００８８】
得られたＰＡ信号の時分割データを各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるＰＡ信号を構築できる。その結果、１００ｎｓのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置（２５点）に到達するＰＡ信号を得られる。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子１０５に入射するＰＡ信号の分布を取得できる。
【００８９】
かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を開始する。なお、励起光源はチタンサファイヤレーザであり、出射するパルス光の繰り返し周波数は１０Ｈｚ、パルス幅は１０ｎｓ、波長は７９７ｎｍである。励起光の一部を別のフォトダイオードで検出し、これを信号取得開始のトリガーとして用いる。
その後、構築された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。その結果、光拡散媒体であるイントラリピッド１％寒天中のゴムワイヤーをイメージングすることが可能となる。
【００９０】
＜実施例２＞
本実施例のイメージング装置は、実施形態２に記した構成からなる。本実施例のファブ
リーペロー型探触子の構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施例では、被検体として、イントラリピッド１％水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径１００μｍのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
【００９１】
本実施例では１０個のフォトダイオードを用いる。測定光源として、８５０ｎｍ近傍の範囲において波長可変である、ＶＣＳＥＬアレイを用いる。アレイ数は１０×１０の１００チャンネル、アレイピッチは１ｍｍである。各フォトダイオードに１０個の測定光が入射するように光学系を設計する。
ＶＣＳＥＬの駆動はＶＣＳＥＬに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子がファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長になるように入力電流値を設定する。そして、各フォトダイオードに割り当てられた１０個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は２ｎｓとし、発光間隔は４ｎｓとして各発光素子から順次パルス光を発光する。ＰＡ信号の測定時間は１０μｓとする。
【００９２】
ＶＣＳＥＬアレイの各々の素子からの出射光はテレセントリックレンズを通してファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射する。１００個の発光素子から出射した測定光は、ファブリーペロー型探触子上に１ｍｍ間隔で縦横方向に照射される。つまり測定範囲は１０ｍｍ角の領域となる。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光（反射光）は、ハーフミラーにより反射したのちに、凸レンズを通して各シリコンフォトダイオードに入射する。
そして、ＰＡ信号の波形計測が終了するまで各１０個の発光素子（合計１００個）からのパルス光の照射を順次繰り返し、ＰＡ信号の時分割データを取得する。
【００９３】
各フォトダイオードにおいて得られたＰＡ信号の時分割データを各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるＰＡ信号を構築できる。その結果、４０ｎｓのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置（１００点）に到達するＰＡ信号を得られる。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子１０５に入射するＰＡ信号の分布を得ることができる。
【００９４】
かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を開始する。なお、励起光源はＹＡＧレーザであり、出射するパルス光の繰り返し周波数は１０Ｈｚ、パルス幅は１０ｎｓ、波長は５３２ｎｍである。励起光の一部を別のフォトダイオードで検出し、これを信号取得開始のトリガーとして用いる。
その後、構築された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。その結果、光拡散媒体であるイントラリピッド１％寒天中のゴムワイヤーをイメージングすることが可能となる。
【００９５】
＜実施例３＞
本実施例のイメージング装置は、実施形態３に記した構成からなる。本実施例のファブリーペロー型探触子、光学系、光センサの構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施例は、被検体としてイントラリピッド１％水溶液を寒天により固めたものの中に配置した、直径５００μｍのポリエチレンワイヤーをイメージングする。ファントムは水中に配置される。
【００９６】
測定光を出射する測定光源は、波長可変光源である。この測定光源として、８５０ｎｍ
近傍の範囲において波長可変である、ＶＣＳＥＬアレイを用いる。アレイ数は５×５の２５チャンネル、アレイピッチは１ｍｍである。
ＶＣＳＥＬの駆動はＶＣＳＥＬに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子がファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長になるように入力電流値を設定する。そして、２５個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は２ｎｓとし、発光間隔は４ｎｓとして各発光素子から順次パルス光を発光する。ＵＳ信号の測定時間は１０μｓとする。
そして、ＰＡ信号の波形計測が終了するまで２５個の発光素子からのパルス光の照射を順次繰り返し、ＵＳ信号の時分割データを取得する。
【００９７】
得られたＵＳ信号の時分割データは各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるＵＳ信号を構築できる。その結果、１００ｎｓのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置（２５点）に到達するＵＳ信号を得られる。
【００９８】
かかる装置において、中心周波数３ＭＨｚのトランスデューサーを用いて被検体に弾性波を照射する。トランスデューサーは圧電型のものでＰＺＴを材料としたものである。弾性波はパルサーを用いてパルス波として出射され、弾性波の繰り返し周波数は１ＫＨｚである。
その後、ファブリーペロー型探触子により、弾性波が被検体内で反射したエコー波の測定を行う。そして得られた信号を用いて、整相加算を用いた再構成アルゴリズムにより、被検体内の音響インピーダンス分布を画像化した。これにより、寒天中のポリエチレンワイヤーがイメージングされる。
【００９９】
以上より、超音波エコー技術を用いたイメージング装置においても、本発明を適用して音響波を取得することが可能となる。
【０１００】
以上、本明細書中では生体を被検体とした生体情報イメージング装置に関する構成例を中心に述べた。これによると、腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などのため、生体内の光学特性値分布及び、それらの情報から得られる生体組織を構成する物質の濃度分布の画像化が可能となり、医療用画像診断機器として利用可能である。
さらに被検体として非生体物質を対象とした非破壊検査などに応用することは当業者にとって容易である。以上より、本発明は広く検査装置として用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０５：ファブリーペロー型探触子，１０６：アレイ光源，１０８：制御部，１０９：フォトダイオード，１１０：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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