(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を被検体に照射する照射部と、
前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から発生する音響波を受信してアナログ信号を出力する複数の音響波検出素子を有する受信部と、
前記複数の音響波検出素子から出力されるそれぞれのアナログ信号をアナログ／デジタル変換することにより、前記複数の音響波検出素子に対応する複数の第１デジタル信号を生成する変換部と、
前記複数の第１デジタル信号を記憶するメモリと、
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との位置関係に応じて、前記メモリに記憶された前記複数の第１デジタル信号のそれぞれに対して互いに異なる周波数帯域を抽出することにより複数の第２デジタル信号を生成する補正部と、
前記複数の第２デジタル信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部と
を有する被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離が大きくなるにつれて、前記周波数帯域の中心周波数は小さくなる
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記複数の第１デジタル信号のそれぞれに対して互いに異なる前記周波数帯域以外の信号成分をカットオフすることにより、互いに異なる前記周波数帯域を抽出する
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との位置関係に応じて、互いに異なる前記周波数帯域が抽出された前記複数の第１デジタル信号に対して互いに異なるゲインパターンのゲイン値を乗算することにより前記複数の第２デジタル信号を生成し、
前記ゲインパターンは、前記複数の第１デジタル信号におけるサンプリング時刻とゲイン値との関係を示すゲインパターンである
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離が大きくなるにつれて、前記ゲインパターンのゲイン値は大きくなる
請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記被検体の特性情報が取得される位置と前記被検体との距離、および、前記被検体と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離に応じて、互いに異なる前記周波数帯域が抽出された前記複数の第１デジタル信号に対して互いに異なる前記ゲインパターンのゲイン値を乗算することにより前記複数の第２デジタル信号を生成する
請求項４または５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記受信部は前記複数の音響波検出素子を略半球面形状に沿って支持する
請求項１乃至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】
前記受信部と前記被検体との位置関係を変化させる移動機構をさらに有し、
前記照射部は前記位置関係が所定の位置関係であるときに前記光の照射を行う
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
被検体に光が照射されることにより前記被検体から発生する音響波を複数の音響波検出素子で受信してメモリに記憶された複数の第１信号を処理するデータ取得装置であって、
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との位置関係に応じて、前記メモリに記憶された前記複数の第１信号のそれぞれに対して互いに異なる周波数帯域を抽出することにより複数の第２信号を生成する補正部を有する
データ取得装置。
【請求項１０】
被検体に光が照射されることにより前記被検体から発生する音響波を複数の音響波検出素子で受信してメモリに記憶された複数の第１信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する被検体情報取得方法であって、
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子との位置関係に応じて、前記メモリに記憶された前記複数の第１信号のそれぞれに対して互いに異なる周波数帯域を抽出することにより複数の第２信号を生成する第１ステップと、
前記複数の第２信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する第２ステップと
を有する被検体情報取得方法。
【請求項１１】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離が大きくなるにつれて、前記周波数帯域の中心周波数は小さくなる
請求項１０に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１２】
前記複数の第１信号のそれぞれに対して互いに異なる前記周波数帯域以外の信号成分をカットオフすることにより、互いに異なる前記周波数帯域を抽出する
請求項１０または１１に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１３】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との位置関係に応じて、互いに異なる前記周波数帯域が抽出された前記複数の第１信号に対して、互いに異なるゲインパターンのゲイン値を乗算することにより、前記複数の第２信号を生成し、
前記ゲインパターンは、前記複数の第１信号におけるサンプリング時刻とゲイン値との関係を示すゲインパターンである
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１４】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離が大きくなるにつれて、前記ゲインパターンのゲイン値は大きくなる
請求項１３に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１５】
前記被検体の特性情報が取得される位置と前記被検体との距離、および、前記被検体と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との距離に応じて、互いに異なる前記周波数帯域が抽出された前記複数の第１信号に対して互いに異なる前記ゲインパターンのゲイン値を乗算することにより前記複数の第２信号を生成する
請求項１３または１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の被検体情報取得方法の各ステップ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および被検体情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザなどの光源から生体などの被検体に光を照射し、入射した光に基づいて得られる被検体内の情報を画像化する光イメージング装置の研究が医療分野で積極的に進められている。この光イメージング技術の一つとして、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ（ＰＡＩ：光音響イメージング）がある。光音響イメージングでは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散したパルス光のエネルギーを吸収した被検体組織から発生した音響波（典型的には超音波）を受信し、その受信信号に基づき被検体情報をイメージング（画像化）する。
【０００３】
すなわち、腫瘍などの対象部位とそれ以外の組織との光エネルギーの吸収率の差を利用し、被検部位が照射された光エネルギーを吸収して瞬間的に膨張する際に発生する弾性波（光音響波）を探触子で受信する。この受信信号を数学的に解析処理することにより、被検体内の情報、特に、初期音圧分布、光エネルギー吸収密度分布あるいは吸収係数分布などを得ることができる。これらの情報は、被検体内の特定物質、例えば、血液中の酸素飽和度などの定量的計測にも利用できる。近年、この光音響イメージングを用いて、小動物の血管像をイメージングする前臨床研究や、この原理を乳がんなどの診断に応用する臨床研究が積極的に進められている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、半球上にトランスデューサが配置された探触子を用いて光音響イメージングを行う光音響装置が記載されている。この探触子によれば、特定の領域で発生した光音響波を高感度に受信することができる。そのため、特定の領域における被検体情報の分解能が高くなる。さらに特許文献１には、音響波を受信する探触子の中心周波数は１〜３０ＭＨｚであることが記載されている。このように、光音響イメージングにおいて、被検体内で発生する音響波の周波数帯域は、数十ＭＨｚの範囲たり得ることが知られている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、半球上にトランスデューサが配置された探触子をある平面内で走査し、次に走査平面に垂直な方向に探触子を移動させて別の平面内で走査し、このような走査を複数回行うことが記載されている。特許文献２に記載された走査によれば、半球上にトランスデューサが配置された探触子を用いた場合において、広い範囲で分解能の高い被検体情報を取得できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０３０６８６５号明細書
【特許文献２】特開２０１２−１７９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
被検体内における音響波のある発生点から、プローブに配列された複数の音響波検出素子までの距離は、音響波検出素子毎に異なる。そのため、被検体内のある点で発生した音響波は、複数の音響波検出素子に到達するまでの各伝播距離に応じた度合だけ減衰してそれぞれの音響波検出素子に到達する。さらに、音響波の減衰度合は、発生する音響波の周波数特性にも依存する。
【０００８】
上記に鑑み、本発明は、広い周波数帯域の音響波を画像形成に用いることが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】
【０００９】
上記課題を達成するため、本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、光を被検体に照射する照射部と、前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から発生する音響波を受信してアナログ信号を出力する複数の音響波検出素子を有する受信部と、前記複数の音響波検出素子から出力されるそれぞれのアナログ信号をアナログ／デジタル変換することにより、前記複数の音響波検出素子に対応する複数の第１デジタル信号を生成する変換部と、前記複数の第１デジタル信号を記憶するメモリと、前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子のそれぞれの位置との位置関係に応じて、前記メモリに記憶された前記複数の第１デジタル信号のそれぞれに対して互いに異なる周波数帯域を抽出することにより複数の第２デジタル信号を生成する補正部と、前記複数の第２デジタル信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部とを有する被検体情報取得装置である。
また、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体に光が照射されることにより前記被検体から発生する音響波を複数の音響波検出素子で受信してメモリに記憶された複数の第１信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する被検体情報取得方法であって、前記被検体の特性情報が取得される位置と前記複数の音響波検出素子との位置関係に応じて、前記メモリに記憶された前記複数の第１信号のそれぞれに対して互いに異なる周波数帯域を抽出することにより複数の第２信号を生成する第１ステップと、前記複数の第２信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する第２ステップとを有する被検体情報取得方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、広い周波数帯域の音響波を画像形成に用いることができる被検体情報取得装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の被検体情報取得装置の実施例１を示すブロック図
【図１Ｂ】実施例１の探触子部を示すブロック図
【図１Ｃ】実施例１におけるデータ取得部を示すブロック図
【図２】実施例１の被検体内の光量分布を示す断面図
【図３】実施例１における被検体内の深さと音響波の強度との関係を示す図
【図４】実施例１の受信素子の配置と得られる信号強度との関係を示す図
【図５】実施例１の光音響測定時の状況を示す図
【図６】実施例１における光音響測定時の光強度と深度との関係を示す図
【図７】実施例１の他の光音響測定時の状況を示す図
【図８】実施例１における他の光音響測定時の光強度と深度との関係を示す図
【図９】実施例１のデジタルゲインと時刻との関係を示す図
【図１０】実施例１におけるメモリのデータ保存状況を示す図
【図１１】実施例１におけるメモリのデジタル信号の取得状況を示す図
【図１２】実施例１におけるデータ取得部の機能を示すフローチャート
【図１３Ａ】本発明の被検体情報取得装置の実施例２を示す図
【図１３Ｂ】実施例２のサンプリング時刻とデジタルゲインパターンの関係を示す図
【図１４Ａ】本発明の被検体情報取得装置の実施例３を示す図
【図１４Ｂ】実施例３における受信部の他の位置での測定状況を示す図
【図１５】実施例３の時刻とデジタルゲインパターンとの関係を示す図
【図１６】本発明の被検体情報取得装置の実施例４を示す図
【図１７】実施例４における他の測定状況を示す図
【図１８】実施例４における光量プロファイルを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、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。
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に近赤外線等の光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体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装置を含む。
光音響効果を利用した装置で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。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。
また、複数位置の被検体情報である特性情報を、２次元または３次元の特性分布として取得するようにしても良い。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音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。音響波検出素子（例えばピエゾ素子）は、被検体内で発生または反射した音響波を受信する。さらに、本発明は、かかる被検体情報取得装置によって音響波を受信する際の制御方法として捉えることもできる。
【００１３】
以下、被検体情報取得装置（光音響イメージング装置）について説明する。まず、光音響効果により生じる音響波の音圧と、被検体内の光強度の関係について述べる。光音響効果により生じる音響波の音圧ｐ０［Ｐａ］は、ｐ０＝μａ＊Γ＊Φ・・・式（１）で表される。式（１）において、μａは光吸収体（腫瘍等）の吸収係数［／ｍｍ］である。Γはグリュナイゼン係数である。Φは光吸収体位置での光強度［Ｊ／ｍｍ２］である。グリュナイゼン係数Γは体積膨張係数に音速の２乗をかけた値を定圧比熱で除した値であって、生体では略一定値をとる。
【００１４】
式（１）からわかるように、発生する音圧ｐ０は光強度Φに比例する。生体のような強い光散乱体が被検体である場合、光強度Φは、光が照射された位置からの距離に応じて指数関数的に減衰する。そのため、減衰によって光強度Φが低下してしまい、発生する音響波の音圧ｐ０は低くなる。この時、被検体内のある点で発生する音響波の周波数は、音響波の発生源である光吸収体の大きさに依存する。音響波を音響波検出素子により電気信号（アナログ信号に対応する）に変換したときの電気信号の波形はＮ型形状であることが知られており、その周波数はＮ型形状の時間幅Ｔの逆数である。球状光吸収体の場合、時間幅Ｔは、光吸収体の直径ｄ、音速ｃとしてＴ＝ｄ／ｃの関係式から求めることができる。例えば、音速を１５００ｍ／ｓとした場合に、直径１．５ｍｍの光吸収体からは、時間幅Ｔ＝１μｓ、すなわち周波数１ＭＨｚの音響波が発生する。
【００１５】
さらに、発生した音響波は、被検体内を周波数依存性減衰（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ：ＦＤＡ）の影響を受け、減衰しながら伝播する。例えば、正常な乳房での周波数依存性減衰は、１．２７ｄＢ／（ｃｍ・ＭＨｚ）程度であり、音響波が被検体内で長い距離を伝播するほど、また、高い周波数を持つほど大きく減衰する。さらに、球面波伝播、円筒波伝播等によるエネルギー散逸による距離依存の減衰も考慮に入れるようにしても良い。このように、被検体内のある点で、被検体表面での光強度と比べて減衰した光強度のもとで発生した音響波は、さらに周波数依存性減衰、
エネルギー散逸による距離依存の減衰の影響を受けて、ある音圧をもって受信素子へと到達する。受信素子への到達時に、受信素子が実質的に画像再構成に用いることができる音圧の最小値である最小受信音圧よりも高い音圧を持つ音響波は、被検体内の画像化に寄与し得るものであり、取得する意義が大きい音響波である。受信素子が実質的に画像再構成に用いることができる音圧とは、この受信素子が実質的に画像再構成に用いることができる電気信号を出力できるだけの振動振幅の大きさをもつ音圧のことである。一方で、受信素子への到達時に、受信素子の最小受信音圧より低い音圧を持つ音響波は、被検体内の画像化に寄与しないか、又はノイズとなるものであり、取得する意義の小さい音響波である。
【００１６】
図２は、実施例１の被検体内の光量分布を示す断面図である。図２（ａ）は、被検体内にパルス光である光を照射したときの光量分布を示す断面図であり、被検体１０内に光源７から光８を照射した場合を示す。領域９は、被検体１０内での光量分布（光量プロファイルともいう）を示す。光量は、領域９全体で一様に分布しておらず、実際には被検体１０の形状、被検体１０内部におけるパルス光の拡散等の影響により、領域９内の位置によって光量の分布状態は異なり得る。ここで、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、被検体１０の表面１０ａの点Ａにおける法線１１に沿って、それぞれ深度０，１０，２０，３０ｍｍの位置にある点である。
【００１７】
図２（ｂ）は、被検体内の深さと光の強度との関係を示す図である。ここでは、点Ｂ、Ｃ、Ｄに存在する光吸収体（腫瘍等）の吸収係数がμα＿１０で同一であると仮定している。図２（ｂ）から明らかなように、光の強度は、深さが深くなればなるほど指数関数的に減衰する。例えば、点Ｂで発生する音響波は、照射された光の強度が図２（ｂ）に示すように被検体１０内で減衰するため、点Ａで発生する音響波に比べて初期音圧が小さくなる。さらに、点Ｂで発生した音響波は、点Ａに到達するまでに、周波数依存性減衰の影響を受けて減衰する。
【００１８】
図３は、被検体内の深さと音響波の強度と周波数との関係を示す図である。ここで点Ａ〜点Ｄは図２（ｂ）に対応している。点Ａで音響波を観測する場合に、点Ｂ〜Ｄのそれぞれの位置にある光吸収体を仮定し、その光吸収体から発生して点Ａまで伝播した音響波が、点Ａに存在すると仮定した光吸収体が発生する音響波と比較して、どの程度減衰するかを音響波の周波数別に示している。図３において、例えば、点Ｂで発生した周波数１ＭＨｚの音響波が点Ａまで伝播してきた場合、点Ａで発生した１ＭＨｚの音響波の初期音圧より１０ｄＢだけ音圧が低い状態で点Ａへ到達することが示されている。また、例えば、点Ｂで発生した１６ＭＨｚの音響波は、点Ａで発生した１６ＭＨｚの音響波の初期音圧より約３０ｄＢだけ音圧が低い状態で点Ａへ到達することが示されている。ここで、音響波観測のために点Ａに配置された受信素子（不図示）では、吸収係数μα＿１０の点Ａに存在する光吸収体が発生する音響波の初期音圧より、３０ｄＢ小さい音圧までを検出可能であると仮定する。そうすると、図３に示した最小受信音圧レベル（ここではＹ軸の−３０ｄＢに相当する。）が、音圧の検出可能レベルの下限を示すこととなる。このようにして、点Ｂ〜Ｄに存在する吸収係数μα＿１０の光吸収体が発生する音響波を、点Ａでの受信素子で、どの程度の周波数の信号まで検出可能であるかを図３から読み取ることができる。すなわち、このような検出可能な周波数帯域の信号であれば、被検体情報を取得する際すなわち画像再構成する際にノイズとして寄与せず、実質的に被検体情報を取得可能である。そして、後述の抽出処理部では、この周波数帯域を、受信素子が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換してから抽出している。
【００１９】
より具体的には、点Ａにおいて、点Ｂで発生した音響波の場合は最大１６ＭＨｚ程度、点Ｃで発生した音響波の場合は最大４ＭＨｚ程度、点Ｄで発生した音響波の場合は最大１ＭＨｚ程度までの周波数を検出可能ということである。このことから、被検体１０内の光
吸収体の吸収係数μα＿１０を仮定し、被検体１０内の光量分布領域９と受信素子の最小受信音圧が明らかであれば、被検体１０内のある測定深度の点から受信素子に到達し得る音響波の周波数のレンジを予測できる。その予測したレンジに基づいて、どの周波数の音響波をどの程度の測定深度まで取得すれば被検体内の画像化（画像再構成）に好ましく寄与するかを判断できる。また、画像化に寄与する有意な信号を取得するべく、所定の周波数特性を持つ音響波の音圧の減衰を補正するのに必要なゲイン値（利得に対応する）は、被検体１０の周波数依存性減衰の度合と音響波の発生深度に基づいて計算できる。また、被検体１０内の光量分布領域９に関する情報に基づいて、被検体１０内における光量減衰による初期音圧の低下、ばらつきも併せて補正可能である。
【００２０】
図３では、説明の簡易化のために、照射された光の減衰と被検体内の周波数依存性減衰のみを考慮した音響波の減衰を示している。しかしながら、現実には球面波伝播、円筒波伝播等によるエネルギー散逸による距離依存の減衰も考慮に入れる必要がある。その場合、図３に示したよりも減衰の程度は大きくなる。
【００２１】
図４は、実施例１の受信素子の配置と得られる信号強度との関係を示す図である。図４（ａ）は、光音響波を複数の受信素子で検出する様子を示す断面図である。受信素子１２，１４，１６は、それぞれ分散して配置されている。すなわち、この配置状態で光源７から光８を被検体１０へ照射し、発生した音響波を受信素子１２、１４、１６で検出する場合を考える。受信素子１２は、点Ｍの法線方向にある点から発生した音響波を受信するものとする。すなわち、受信素子１２は線分ＥＩ上の点から発生する音響波を受信し、受信素子１４は線分ＦＨ上の点から発生する音響波を受信し、受信素子１６は線分ＧＪ上の点から発生する音響波を受信する。受信素子１４は、点Ｏの法線方向にある点から発生した音響波を受信するものとする。受信素子１６は、点Ｎの法線方向にある点から発生した音響波を受信するものとする。ここで、点Ｋにおいて初期音圧Ｐ０で発生した音響波を受信素子１２と受信素子１６で受信する場合、点Ｋから受信素子１２までの距離（線分ＫＭに相当）と、点Ｋから受信素子１６までの距離（線分ＫＮに相当）は異なる。線分ＫＮの距離は、線分ＫＭの距離より長いため、受信素子１６で受信する点Ｋ由来の音響波の音圧は、受信素子１２で受信する点Ｋ由来の音響波の音圧より小さくなる。
【００２２】
図４（ｂ）は、線分ＥＩ上の光量を示す図である。また、図４（ｃ）は、線分ＨＦ上の光量を示す図である。図４（ｂ）、（ｃ）では、線分ＥＭの長さと線分ＨＯの長さが同じで、かつ点Ｅと点Ｈに存在する光吸収体のサイズと吸収係数が同じ場合を想定するものである。この場合、点Ｅと点Ｈにおける光量が異なれば、点Ｅと点Ｈでのそれぞれの光吸収体から発生する音響波の強度は異なるものとなる。すなわち、これらの音響波は、周波数は互いに略同一であり、初期音圧は異なるものである。よって、受信素子１２は、受信素子１４が受信する音響波と周波数が略同一で、音圧の異なる音響波を受信する。仮に、点Ｅと点Ｈに存在する光吸収体のサイズが異なるとすれば、それぞれの点で発生する音響波は周波数の異なるものであり、受信素子１２と受信素子１４とでは、周波数も音圧も異なる音響波を受信することとなる。そして、前述のように発生する音響波の周波数が異なれば、たとえ同じ距離を伝播しても周波数依存性減衰による音響波の減衰の度合いは異なる。
【００２３】
図４（ｄ）は、線分ＧＪ上の光量の強度と深さとの関係を示す図である。すなわち、光が照射された側である点Ｊから照射部位から遠い側の点Ｇにかけて指数関数的に光量の強度が小さくなっていく様子が示されている。
【００２４】
図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、受信素子１２、１４、１６のそれぞれで受信される音響波は、光が分布する領域９と、各受信素子１２、１４、１６の位置とに基づいて異なるものである。各受信素子１２、１４、１６の位置が受信される音響波に影響をもた
らす理由は、音響波の発生点（被検体１０内の同一の点とする）から、各受信素子１２、１４、１６までの距離が相互に異なるからである。すなわち、図４（ａ）に示すように受信素子１２、１４、１６を分散して配置すると、光が分布する領域９と受信素子１２、１４、１６との位置関係によって、受信素子１２、１４、１６毎にそれぞれの法線上の光量プロファイル（光量分布）が顕著に異なり得る。さらに、分散して配置された受信素子１２、１４、１６に到達する音響波の減衰度合は、たとえ被検体１０内の同一点で発生した音響波であっても、受信素子１２、１４、１６毎に顕著に異なり得る。よって、受信素子１２、１４、１６を分散して配置した場合には、画像化に寄与する有意な信号を取得するために、所定の周波数特性を持つ音響波の音圧の減衰に対する補正のレベルを受信素子１２、１４、１６毎に最適化する必要がある。さらに、受信素子１２、１４、１６毎に、光量プロファイルの違いを考慮して、被検体１０内における光量減衰による初期音圧の低下やばらつきの補正、すなわち、光量補正のレベルを調整する必要がある。
【００２５】
図２（ｃ）は、光音響波を複数の受信素子で検出する他の様子を示す断面図である。図２（ｃ）のように受信素子１２、１４、１６が被検体１０から離れて存在し、かつ受信素子１２、１４、１６と被検体１０の間が水のように周波数依存性減衰が非常に小さい媒質で満たされている場合を考えてみる。この場合、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３の間は、音響波の減衰の影響を無視でき、被検体１０内での音響波の減衰のみ考慮すれば良いことになる。光が照射された時刻を時刻ｔ＝０とすると、実際に音響波が被検体１０の表面（図２（ｃ）では、点Ｍ、点Ｎ、点Ｏにあたる。）から受信素子１２、１４、１６に到達する時刻は受信素子１２、１４、１６毎に異なる。その後、たとえ同一時刻ｔ＝τで受信した音響波であっても、受信素子１２、１４、１６と被検体１０の距離が異なる場合は、受信素子１２、１４、１６からみて、被検体１０内においてその音響波が発生した深度は、受信素子１２、１４、１６毎に異なる。そのため、たとえ同一時刻ｔ＝τで受信した音響波であっても、受信素子１２、１４、１６それぞれに対して、音響波が被検体１０内で受けた減衰の度合が異なる。すなわち、上記のように受信素子１２、１４、１６を配置した場合、音響波の受信時刻と、音響波が被検体１０内でうけた減衰度合との関係性は、受信素子１２、１４、１６毎に異なる。減衰補正や光量補正のレベルは、上記関係性の差異を考慮したうえで受信素子１２、１４、１６毎に調整する必要がある。
【００２６】
＜実施例１＞
図１Ａは、本発明の被検体情報取得装置の実施例１を示すブロック図である。実施例１の被検体情報取得装置１０００（以下「装置１０００」と略称する）は、入力部１、制御部２、探触子部３、データ取得部４、再構成部５、表示部６をベースに構成される。以下、各ブロックについて説明する。
【００２７】
≪装置構成≫
［入力部］
入力部１は、操作者による被検体Ｅの光学特性値（吸収係数や等価散乱係数）や、装置１０００の制御に必要な制御情報の入力を受け付けるインターフェースを有する。例えば被検体Ｅが生体である場合は、吸収係数と等価散乱係数には、生体の一般値を入力するようにしても良いし、被検体Ｅの特徴、例えば年齢に応じた既知の統計値を入力するようにしても良い。あるいは年齢や性別の入力を受けると、自動的にそれに応じた値を設定するようにしても良い。または、別の装置で実測した値を入力するようにしても良い。入力部１では、入力された被検体Ｅの光学特性値や制御情報を設定値として制御部２に入力する。入力部１は、ユーザーが制御部２に所望の情報を入力するために所望の情報を指定できるように構成されるものである。入力部１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、ダイヤル、およびボタンなどを用いることができる。入力部１としてタッチパネルを採用する場合、表示部６が入力部１を兼ねるタッチパネルであってもよい。
【００２８】
［制御部］
制御部２は、入力部１から入力された各種パラメータを他のブロックへ適切なタイミングで供給するか、または装置１０００の画像再構成制御情報を他のブロックへ供給し、装置１０００全体の制御を行う、といった処理を実施する。制御部２は、典型的にはＰＣ、或いはＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路が搭載された電子基板にて構成される。しかし、制御部２の構成要素は必ずしもこれに限定されるものではない。装置１０００の制御ができる限り、どのような構成要素を用いても良い。
【００２９】
［探触子部］
探触子部３は、被検体Ｅに光を照射し、被検体Ｅ内で発生した音響波を受信し、音響波を電気信号に変換してデータ取得部４へ送る。
【００３０】
［データ取得部］
データ取得部４は、探触子部３からの電気信号及び制御部からの信号を入力して、１つ以上の受信素子に対応するデジタル信号を生成する処理を行う機能ブロックである。データ取得部４は、そのように生成したデジタル信号を後段の再構成部５に入力する。
【００３１】
［再構成部］
再構成部５は、データ取得部４から入力されたデジタル信号を用いて、被検体Ｅ内部における１つ以上の構成点の画像データを生成（再構成）して、この画像データを後段の表示部６へ送出する。再構成の方法として、トモグラフィー技術で通常に用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影法などを用いることができる。なお、本実施例における画像データとは、２次元または３次元を問わず、被検体Ｅ内部の画像再構成点の情報（生体内の初期音圧分布や光吸収係数分布や酸素飽和度等の生体情報）を示すデータである。
【００３２】
［表示部］
表示部６は、再構成部５から入力された画像データを用いて、操作者に対して被検体Ｅ内部の光音響画像や特定の関心領域の数値データなどを表示する。光音響画像は、被検体Ｅ内部の構成点の情報を１次元、２次元、または３次元に並べて成る画像である。表示部６としては、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。しかしこれに限られず、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を用いるようにしても良い。なお、表示部６は、装置１０００とは別体として設けられても良い。
【００３３】
図１Ｂは、実施例１における探触子部の構成を示した模式図であり、図１に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。探触子部３は、光源１００、光学系２００、複数の受信素子３００、支持体４００、移動機構としてのスキャナー５００、音響マッチング材８００、形状保持部１１００、取り付け部１２００をベースに構成される。以下、探触子部３の構成について詳細に説明する。
【００３４】
≪探触子部の構成≫
［被検体］
被検体Ｅは、探触子部３の構成ではないが、探触子部３での測定の対象となるものであるためここで説明する。被検体Ｅは、例えば、乳房等の生体や、装置１０００の調整などに用いられるのに特化したものとしては、生体の音響特性と光学特性を模擬したファントムが挙げられる。音響特性とは、具体的には音響波の伝播速度や減衰率であり、光学特性とは具体的には光の吸収係数や散乱係数である。被検体Ｅの内部には、光吸収係数の大きい光吸収体が存在し、生体においてはこのような光吸収体とは例えば、ヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などである。ファントムでは、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ようにする。なお、便宜上、図１Ｂにおいて被検体Ｅは点線で示している。
【００３５】
［光源］
光源１００は、パルス光を発生させるものである。光源１００は、大出力を得るためにレーザが望ましいが、発光ダイオードなどでもよく、光音響波を効果的に発生させるためには被検体Ｅ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。光源１００から発生する光であるパルス光のパルス幅は、被検体が生体の場合では数十ナノ秒以下にすることが望ましい。そのパルス光の波長は、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。この波長領域の光は、比較的生体深部まで到達することができるため、生体の深部の情報を得ることができる。パルス光の波長は、生体表面部の測定に用途を限定するならば、５００〜７００ｎｍ程度の可視光から近赤外領域も使用可能である。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。
【００３６】
［光学系］
光学系２００は、光源１００で発生させたパルス光を被検体Ｅへ導くものであり、例えばレンズ、ミラー、プリズム、光ファイバー、拡散板、などの光学機器である。光学系２００は、光を導く際に、これらの光学機器を用いて、所望の光分布となるように光の形状や光密度を適宜変更することもある。しかしこれに限られず、光学機器は、上記のような機能を果たすものであればどのようなものでも良い。本実施例において光学系２００は、半球の曲率中心の領域を中心として光を照射するように構成されている。
【００３７】
また、生体組織に照射することが許される光の強度は、以下に示す安全規格によって最大許容露光量（ＭＰＥ：ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）が定められている。例えば、ＩＥＣ  ６０８２５−１：Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  ｌａｓｅｒ
ｐｒｏｄｕｃｔｓである。または、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２：レーザ製品の安全基準である。または、ＦＤＡ：２１ＣＦＲ  Ｐａｒｔ  １０４０．１０である。または、ＡＮＳＩ
Ｚ１３６．１：Ｌａｓｅｒ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓなどである。最大許容露光量は、単位面積あたりに照射することができる光の強度を規定している。このため光学系では、被検体Ｅの表面を広い面積で一括して光を照射するようにすることで、より多くの光を被検体Ｅに導くことができる。そのため、探触子部３は、光音響波を高いＳＮ比で受信することができる。このため光源１００からの光は、レンズで集光させることにより、図１Ｂの破線で示す様に、ある程度の面積に広げる方が好ましい。
【００３８】
［受信素子］
受信素子３００は、光音響波を受信して電気信号に変換する素子である。被検体Ｅからの光音響波に対して、受信感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。受信素子３００は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などから構成される。しかしこれに限られず、圧電素子以外の素子を用いても良い。例えば、ｃＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）などの静電容量型の素子、ファブリペロー干渉計を用いた受信素子、などを用いることもできる。
【００３９】
［支持体］
支持体４００は、略半球面形状の容器であり、半球の内側の面に複数の受信素子３００が設置され、半球の底部（極）に光学系２００が設置されている。また、支持体４００では、半球の内側に後述する音響マッチング材８００が充填される。支持体４００は、これらの部材を支持するために機械的強度が高い金属材料などを用いて構成することが好まし
い。支持体４００では、複数の受信素子３００が支持体４００の内側の半球面形状に沿って配置されており、それぞれの受信素子３００の受信方向は異なる。受信素子３００は、支持体４００の半球面形状の曲率中心に向かうようにアレイ状に配置されている。すなわち、複数の受信素子３００のそれぞれは、支持体４００の半球面形状の曲率中心およびその近傍からなる領域で発生する光音響波を特に高感度で受信することができるように支持体４００に配置されている。なお、受信部３２０は、受信素子３００と支持体４００とをベースに構成される。
【００４０】
［スキャナー］
スキャナー５００は、支持体４００をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる。そうすることにより、スキャナー５００は、支持体４００の位置を被検体Ｅに対して変更する移動機構である。スキャナー５００は、不図示のＸ，Ｙ，Ｚ方向のガイド機構と、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の駆動機構と、支持体４００のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を検知する位置センサを備えている。スキャナー５００では、その上部に支持体４００が積載されるため、ガイド機構は大きな荷重に耐えることが可能なリニアガイドなどを用いることが好ましい。また、駆動機構としては、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、油圧機構、などを用いることができる。駆動機構では、その駆動力をモーターなどから供給するようにしても良い。位置センサとしては、例えば、エンコーダー、可変抵抗器、などを用いたポテンショメータなどを用いることができる。しかしこれに限られず、被検体Ｅの位置を支持体４００に対して変更するようにしても良いし、或いは被検体Ｅと支持体４００の双方を移動させるようにしても良い。すなわち、被検体Ｅと支持体４００との位置関係が変われば足りる。また、スキャナー５００では、位置関係の変更のための移動は連続的に行うのが望ましいが、ステップ移動するようにしても良い。スキャナー５００は、電動ステージであることが望ましいが、手動ステージでも良い。しかしこれに限られず、被検体Ｅと支持体４００のうち少なくとも一方を移動可能に構成させているものであれば、どのようなものであってもよい。
【００４１】
［形状取得部］
形状取得部６００は、例えば、カメラや、音響波を送受信するトランスデューサアレイなどの被検体Ｅを撮像することのできる撮像装置を含むものである。トランスデューサとしては、複数の音響波受信素子３００とは別に設けられたトランスデューサや、複数の音響波受信素子３００の少なくとも１つの素子などを採用することができる。このトランスデューサは、音響波を送信し、この音響波の反射波を受信することができるように設けられる。このような撮像装置から出力された受信信号に基づいて、形状取得部６００の中に存在する撮像画像処理部６１０が撮像画像を取得し、この撮像画像に基づき画像処理によって被検体Ｅの形状情報（被検体の存在範囲に対応する）を取得するようにしても良い。また、撮像画像処理部６１０が、複数の方向から撮像した撮像画像を基にステレオ法などの三次元計測技術を用いて被検体Ｅの形状情報を取得するようにしても良い。この場合、撮像装置および撮像画像処理部を総称して形状取得部６００とすることができる。なお、形状取得部６００は装置１０００とは別体として設けられても良い。
【００４２】
［音響マッチング材］
音響マッチング材８００は、被検体Ｅと受信素子３００との間の空間を満たし、被検体Ｅと受信素子３００を音響的に結合させるためのものである。音響マッチング材８００は、受信素子３００と形状保持部１１００との間、および形状保持部１１００と被検体Ｅとの間に設けられるようにしても良い。また、音響マッチング材８００は、受信素子３００と形状保持部１１００との間、および形状保持部１１００と被検体Ｅとの間にそれぞれ異なる音響マッチング材８００を配置するようにしても良い。音響マッチング材８００は、被検体Ｅおよび受信素子３００に音響インピーダンスが近い材料からなることが好ましい。さらに、音響マッチング材８００は、被検体Ｅおよび受信素子３００の中間の音響イン
ピーダンスを有する材料からなることがより好ましい。また、音響マッチング材８００は、光源１００で発生するパルス光を透過する材料からなることが好ましい。また、音響マッチング材８００は、液体であることが好ましい。音響マッチング材８００としては、例えば、水、ひまし油、ジェルなどを用いることができる。
【００４３】
以上のように、探触子部３は、上記のような各構成要素から構成される。
【００４４】
図１Ｃは、実施例１におけるデータ取得部４の内部構成を示すブロック図であり、図１Ａまたは図１Ｂに対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。データ取得部４は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）制御部４１、ＡＤＣ部４５、メモリ制御部４２、メモリ部４６、セレクタ４７、デジタルゲイン部４０をベースに構成される。デジタルゲイン部４０（補正部に対応する）は、フィルタ係数生成部４３、フィルタ部４８（抽出処理部に対応する）、デジタルゲイン生成部４４、乗算部４９から構成される。
【００４５】
［ＡＤＣ制御部］
ＡＤＣ制御部４１は、ＡＤＣ部４５（変換部に対応する）に対して、動作電圧、サンプリングクロック、サンプリング開始命令信号、ＡＤＣ設定パラメータ等を供給する。
【００４６】
［ＡＤＣ部］
ＡＤＣ部４５は、ＡＤＣ制御部４１から与えられた情報に基づき、ＡＤＣ制御部４１が出力するサンプリングクロックに基づいて所定の周波数で受信素子３００からの電気信号をサンプリングする。ＡＤＣ部４５は、さらに、そのサンプリングしてなる電気信号をデジタル信号に変換（アナログ／デジタル変換に対応する）してメモリ部４６へ出力する。なお、ＡＤＣ部４５では、必ずしもＡＤＣ４５−１からＡＤＣ４５−Ｎの総数を受信素子３００の総数と同一とする必要はない。ＡＤＣ部４５では、受信素子３００の総数がＡＤＣ４５−１からＡＤＣ４５−Ｎの総数より多い場合、受信素子３００とＡＤＣ４５−ｋ（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ）との間にアナログスイッチ（不図示）を設けて良い。このアナログスイッチでは、受信素子３００とＡＤＣ４５−ｋ（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ）との接続様式を変更できるようにしても良い。そうすることで、ＡＤＣ部４５では、複数の受信素子３００で受信した音響波を一つのＡＤＣ４５−ｋを用いてサンプリングするようにしても良い。一方、受信素子３００の総数がＡＤＣ４５−１からＡＤＣ４５−Ｎ総数より少ない場合を想定する。この場合、受信素子３００とＡＤＣ４５−ｋとの間にアナログスイッチを設けて、一つの受信素子３００で受信した音響波を複数のＡＤＣ４５に接続してサンプリングを行うようにしても良い。上記のようにＡＤＣ部４５では、装置１０００全体の種々の制約および受信素子３００の総数等を鑑みて、ＡＤＣ４５−ｋの総数と、アナログスイッチがＡＤＣ４５−ｋと受信素子３００とを接続する態様を適宜決定する。
【００４７】
［メモリ制御部］
メモリ制御部４２は、メモリ部４６に対して、動作電圧、書き込みクロック、読み出しクロック、書き込みイネーブル、読み出しイネーブル、書き込みアドレス、読み出しアドレス等を供給する。また、セレクタ４７に対して、メモリ選択情報を供給する。
【００４８】
［メモリ部］
メモリ部４６は、メモリ制御部４２が出力する書き込みクロック及び書き込みイネーブルに基づいてＡＤＣ部４５から入力されるデジタル信号を記憶するメモリからなる。
【００４９】
［セレクタ］
セレクタ４７は、メモリ制御部４２から入力される指示信号に基づいて、メモリ部４６のメモリ４６−１〜４６−Ｎのうちから１つのメモリ４６−ｋ（ＲＡＭ［ｋ］）（ｋ＝１
、２、・・・、Ｎ）を選択する。そして、その選択したメモリ４６−ｋをデジタルゲイン部４０と接続する。さらにセレクタ４７は、メモリ制御部４２が供給する読み出しクロック、読み出しイネーブル、読み出しアドレス等に基づいて、選択したメモリ４６−ｋが記憶したデジタル信号を読み出し、デジタルゲイン部４０へとそのデジタル信号を出力する。
【００５０】
［デジタルゲイン部］
デジタルゲイン部４０は、フィルタ係数生成部４３と、デジタルゲイン生成部４４と、フィルタ部４８と、乗算部４９とをベースに構成され、セレクタ４７によって選択されたメモリが出力したデジタル信号にフィルタ処理とゲイン処理を施すものである。
【００５１】
フィルタ係数生成部４３は、制御部２から供給される制御信号を入力し、その制御信号に基づいてフィルタ係数を生成してフィルタ部４８に送出する。
【００５２】
フィルタ部４８は、フィルタ係数生成部４３から入力されたフィルタ係数を用いて、セレクタ４７が選択したメモリ４６−ｋ（ｋ＝１、２、・・・Ｎ）が出力したデジタル信号にフィルタ処理を施す。フィルタ部４８は、フィルタ係数生成部４３が供給するフィルタ係数に応じた通過帯域（所定の周波数帯域に対応する）を設定する。フィルタ部４８は、ＦＩＲフィルタで構成することが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。フィルタ部４８の構成は、実質的にあるインパルス応答とメモリ４６−ｋが出力したデジタル信号との畳み込み演算が実現できる限り、適宜変更されるものである。また、フィルタ係数生成部４３の構成についても上記と同様に適宜変更されるものである。また、このような演算は、周波数領域の演算、時間領域での演算であっても良いし、その他の演算を用いるようにしても良い。また、フィルタ部４８は、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、またはその組み合わせで構成するようにしてもよく、所望の周波数帯域を抽出できる限り、特定の形式には限定されない。本実施例においては、所望の周波数帯域を抽出する処理のことをフィルタ処理と呼ぶこととする。フィルタ処理は、例えばフィルタ係数に応じた所定の周波数帯域を、この所定の周波数帯域以外をカットオフして抽出するような処理である。
【００５３】
デジタルゲイン生成部４４は、制御部２から供給される制御情報に基づいてゲイン値を生成し、乗算部４９に送出する。
【００５４】
乗算部４９は、デジタルゲイン生成部４４が供給するゲイン値を用いて、フィルタ部４８が出力するフィルタ処理済みのデジタル信号にゲイン値を乗算する。そして、その乗算してなるデジタル信号すなわちフィルタ処理とゲイン処理を施されたデジタル信号を再構成部５へ送出する。なお、フィルタ処理は、例えばフィルタ係数に応じた所定の周波数帯域を、この所定の周波数帯域以外をカットオフして抽出する処理である。
【００５５】
本実施例において、図１Ｃに示す１つのデジタルゲイン部４０は、Ｎ個のメモリで共有されている構成とした。しかしこれに限られず、１個のメモリに対し、１つのデジタルゲイン部４０を配置するようにしても良い。また、複数（Ｎより少ない数）のメモリで１つのデジタルゲイン部４０を共有し、複数のデジタルゲイン部４０が存在する構成とするようにしても良い。
【００５６】
≪被検体情報取得装置の動作説明≫
図５、図７は、装置１０００の光音響測定時の状況を示したものであり、図５と図７とでは、被検体Ｅの大きさが異なる。そのため、受信素子３００−１〜３００−８から被検体Ｅへの距離が図５と図７とで異なる。すなわち、被検体Ｅと受信素子３００−１〜３００−８との位置関係は、図５と図７とで異なる。また、本実施例において、図５、７で示
す場合に、被検体Ｅと支持体４００との位置関係は固定されているものとする。
【００５７】
図５において、まず、被検体Ｅに光学系２００から光が照射され、次に被検体Ｅ内で発生した音響波が受信素子３００−１〜３００−８により受信される。例えば、受信素子３００−４は、線分Ｂ４−Ｃ４上の点から発生した音響波を高感度で受信する。
【００５８】
図６は、実施例１における光音響測定時の光強度と深度との関係を示す図である。図６（ａ）は、図５における線分Ｂ４−Ｃ４上の光強度と深度との関係を示す図である。すなわち、被検体Ｅ内の光強度は一様ではなく、線分Ｂ４−Ｃ４上の光強度は、図６（ａ）に示す状態であるものとする。
【００５９】
図６（ｂ）は、線分Ｂ８−Ｃ８上の光強度と深度との関係を示す図である。線分Ｂ８−Ｃ８上の光強度は、図６（ｂ）に示す状態であるものとする。受信素子３００−８は、線分Ｂ８−Ｃ８上の点から発生した音響波を高感度で受信する。なお、ここで線分Ａｎ−Ｃｎは、受信素子３００−ｎ上の点Ａｎにおける法線上に存在するものとする。また、線分Ａｎ−Ｂｎ（ｎ＝１〜８）では、周波数依存性減衰が被検体Ｅに比べて非常に小さい媒質で満たされているため、減衰の影響を無視できるものとする。仮に、線分Ｂ４−Ｙと線分Ｂ８−Ｚ間の長さが同じであり、かつ、点Ｙ、Ｚに存在する光吸収体のサイズと吸収係数が同じであっても、図６（ａ）、（ｂ）に示すように点Ｙ、Ｚにおける光強度が異なるため、点Ｙ、Ｚで発生する音響波の初期音圧は異なる。すなわち、図６（ａ）、（ｂ）は、図５の場合における受信素子３００−４、３００−８の音響波受信領域の光量プロファイルを示すものである。受信素子３００−４が、線分Ｂ４−Ｃ４で発生した音響波を受信するとした場合に、線分Ｂ４−Ｃ４上の光量プロファイルは図６（ａ）のようになる。また、受信素子３００−８が、線分Ｂ８−Ｃ８で発生した音響波を受信するとした場合に、線分Ｂ８−Ｃ８上の光量プロファイルは図６（ｂ）のようになる。図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較するとわかるように、受信素子３００−４、３００−８が受信する音響波発生領域の光量プロファイルは異なるものである。
【００６０】
図７において、受信素子３００−４は、線分Ｆ４−Ｇ４上の点から発生した音響波を高感度で受信する。ここで、データ取得部４では、受信素子３００−１〜３００−８に到達した音響波であって、図５に示す線分Ｂｎ−Ｃｎ由来の音響波の受信素子３００−１〜３００−８による受信の結果として出力された電気信号に対して以下のサンプリングを行う。すなわち、この電気信号に対してデータ取得部４内のＡＤＣ４５−１〜４５−８が、所定のサンプリング周期でサンプリングする。またはデータ取得部４では、図７に示す線分Ｆｎ−Ｇｎ由来の音響波の受信素子３００−１〜３００−８による受信の結果として出力された電気信号を、ＡＤＣ４５−１〜４５−８が、所定のサンプリング周期でサンプリングする。そして、データ取得部４では、そのサンプリングしてなる電気信号をデジタル信号に変換してメモリ４６−１〜４６−８へ出力する。メモリ４６−１〜４６−８は、メモリ制御部４２が出力する書き込みクロック、書き込みイネーブル、書き込みアドレス等に基づいて、ＡＤＣ４５−１〜４５−８が出力したデジタル信号を保存する。例えば、メモリ４６−１〜４６−８への書き込みのタイミングを規定する書き込みクロックの周期は、ＡＤＣ４５−１〜４５−８におけるサンプリング周期と同一である。メモリ制御部４２では、光照射時刻を基準として音響波のサンプリングが開始され、そのサンプリング開始から書き込みクロック１サイクル毎に、メモリ４６−１〜４６−８が自身への書き込みを順次行うべく書き込みクロックをメモリ部４６へ供給する。すなわち、メモリ４６−１〜４６−８は、ＡＤＣ４５−１〜４５−８が出力するデジタル信号を１クロックサイクル毎に順次データを記憶していく。
なお、ＡＤＣ４５のサンプリングクロックとメモリ４６の書き込みクロックの周期は必ずしも同一である必要はない。たとえば、メモリ４６の書き込みクロックの周波数をＡＤＣ４５のサンプリングクロックの周波数のＸ倍にしておき、メモリ４６の書き込みクロッ
クのＸサイクル毎にメモリ４６の書き込みイネーブルを有効にする。そうすることで、実質的にＡＤＣ４５のサンプリングクロックとメモリ４６の書き込みクロックの周期を同一にするといった処理を行っても良い。また、ＡＤＣ４５のサンプリングクロックとメモリ４６の書き込みクロックの周期の関係性は必ずしもこれに限定されず、画像再構成に必要なデジタル信号が取得できる限り、どのような手法を採用しても良い。
【００６１】
メモリ制御部４２は、デジタル信号の取得が終了すると、セレクタ４７を制御することで、セレクタ４７がメモリ４６−１〜４６−８のうち１つを選択し、選択されたメモリに記憶されたデジタル信号を入力する。セレクタ４７は、入力したデジタル信号をフィルタ部４８へ出力する。フィルタ部４８は、セレクタ４７から入力されたデジタル信号に含まれる所定の周波数帯域の信号を抽出して乗算部４９へ出力する。この場合、フィルタ係数生成部４３は、制御部２からの制御信号に基づいて所定の周波数帯域を抽出するためのフィルタ係数を生成してフィルタ部４８へ出力する。フィルタ部４８は、そのフィルタ係数を入力して、そのフィルタ係数に基づいて抽出する所定の周波数帯域を決定するものである。
【００６２】
乗算部４９では、音響波が被検体Ｅ内で受けた周波数依存性減衰、そして球面波伝播、円筒波伝播等によるエネルギー散逸による距離依存の減衰を補正するためのデジタルゲイン値をフィルタ部４８からのデジタル信号に乗算して再構成部５へ送出する。デジタルゲイン生成部４４は、制御部２からの制御内容に基づいてデジタルゲイン値を生成し、乗算部４９に供給する。乗算部４９では、上記のように乗算（補正）してなるデジタル信号を再構成部５へ出力する。なお、デジタルゲイン生成部４４では、乗算部４９に供給する減衰補正に用いるデジタルゲインパターンを、それぞれ異なる受信素子３００−１〜３００−８で受信した各音響波に基づくデジタル信号に対して異なるように設定を行うようにしても良い。
【００６３】
再構成部５では、乗算部４９から入力したデジタル信号に基づいて光音響画像データを生成する。
【００６４】
図８は、実施例１における他の光音響測定時の光強度と深度との関係を示す図である。図８（ａ）は、線分Ｆ４−Ｇ４上の光強度と深度との関係を示す図である。すなわち、被検体Ｅ内の光強度は一様ではなく、線分Ｆ４−Ｇ４上の光強度は、図８（ａ）に示す状態であるものとする。
【００６５】
図８（ｂ）は、線分Ｆ８−Ｇ８上の光強度と深度との関係を示す図である。すなわち、被検体Ｅ内の光強度は一様ではなく、線分Ｆ８−Ｇ８上の光強度は、図８（ｂ）に示す状態であるものとする。なお、ここでも線分Ａｎ−Ｇｎは、受信素子３００−ｎ上の点Ａｎにおける法線上に存在するものとする。また、線分Ａｎ−Ｆｎ（ｎ＝１〜８）では、被検体Ｅと比べて周波数依存性減衰が非常に小さい媒質で満たされているため、周波数依存性減衰の影響を無視できる。
【００６６】
図９は、実施例１のデジタルゲインと時刻との関係を示す図である。すなわち、図９では、光照射時刻をｔ＝０としてサンプリングを開始した場合を想定する。図９では、このような場合に、ＡＤＣ４５−１〜ＡＤＣ４５−８におけるデジタル信号のサンプリング時刻と、ある時刻でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンの対応を示した図である。この場合、例えば、フィルタ部４８では、１ＭＨｚを中心とする信号を抽出するようにする。ここで、デジタルゲインパターン６０は、図５の受信素子３００−４で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。デジタルゲインパターン６１は、図５の受信素子３００−１で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。デジタ
ルゲインパターン６２は、図７の受信素子３００−４で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。デジタルゲインパターン６３は、図７の受信素子３００−１で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。ここで、時刻ｔａ１は、光照射時刻を時刻ｔ＝０とした場合に、点Ｂ４で発生した音響波が線分Ｂ４−Ａ４部分を伝播し、Ａ４へ到達する時刻とする。また、時刻ｔａ０は、点Ｂ１で発生した音響波が線分Ｂ１−Ａ１部分を伝播し、Ａ１へ到達する時刻とする。すなわち、ｔａ０＝｛（線分Ｂ１−Ａ１の長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝、ｔａ１＝｛（線分Ｂ４−Ａ４の長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝で決定される。本実施例では、媒質１３００と媒質１４００における音速は同一とする。媒質１３００と媒質１４００における音速が異なる場合は、音速の違いを考慮して時刻ｔａ０、ｔａ１が決定するようにしても良い。
【００６７】
図９は、乗算部４９において、被検体Ｅ表面で発生した音響波が受信素子３００へ到達した時刻以降でサンプリングしたデジタル信号に対してデジタルゲイン値を乗ずる（補正する）ことを示している。なお、デジタルゲイン値は、１より小さい値を取ることもあるため、デジタルゲイン値を乗じてなるデジタル信号の値は、乗ぜられる前の値よりも小さい値になり得るものである。乗算部４９では、図３に示したような被検体Ｅ内における音響波の減衰を補正するため、音響波のサンプリング時間が経過すればするほど大きい値のデジタルゲイン値を乗算するようにする。すなわち、デジタルゲイン生成部４４では、被検体Ｅ内における音響波の発生深度がより深くなればなるほど、被検体表面へ到達した音響波は大きく減衰するため、減衰補正のためにより大きなデジタルゲイン値を生成するようにする。乗算部４９では、受信素子３００毎に被検体内の深さに応じて乗ずるゲイン値を変化させるようにしても良い。また、デジタルゲイン部４０では、フィルタ部４８により所望の周波数帯域の信号のみを抽出する処理を行うようにしている。しかしこれに限られず、フィルタ部４８を設けずに、乗算部４９では、デジタルゲイン部４０により所望の周波数帯域以外の信号に対してゲイン値として０を乗じるようにしても良い。このようにして、実質的にフィルタで所望の周波数帯域以外の信号成分をカットオフしたのと同様な効果を生じさせるようにしても良い。
【００６８】
図５では、線分Ａ１−Ｂ１の長さが線分Ａ４−Ｂ４の長さより短いため、受信素子３００−１で受信した音響波のデジタル信号に対しては、受信素子３００−４で受信した音響波のデジタル信号より早い時刻でデジタルゲインの付与を開始するようにする。図９では、その様子がデジタルゲインパターン６０、６１に示されている。一方、図７では、線分Ａ１−Ｆ１の長さが線分Ａ４−Ｆ４の長さより短いため、受信素子３００−１で受信した音響波のデジタル信号に対しては、受信素子３００−４で受信した音響波のデジタル信号より早い時刻でデジタルゲインの付与を開始するようにする。図９では、その様子がデジタルゲインパターン６２、６３に示されている。また、図５に示す線分Ａ１−Ｂ１及び線分Ａ４−Ｂ４の長さは、図７に示す線分Ａ１−Ｆ１及び線分Ａ４−Ｆ４の長さよりそれぞれ長い。このため、図７の状況下におけるデジタルゲインの付与を開始する時刻ｔｄ０、ｔｄ１は、図５の状況下におけるデジタルゲインの付与を開始する時刻ｔａ０、ｔａ１よりそれぞれ早くなる。
【００６９】
図１０は、実施例１におけるメモリのデータ保存状況を示す図である。図１０（ａ）は、時刻ｔ＝０で光を被検体に照射して、その照射に基づくデジタル信号を図５の状況下におけるメモリ４６−１、４６−４が記憶を開始した場合のデータ保存状況を示す。メモリ４６−１は、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：０］の大きさのデータ格納領域を有するものである。メモリ４６−１における全データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：０］の一部のデータ領域ＡＤＤＲ［１０４９：０］では、被検体Ｅ表面で発生した音響波が受信素子３００−１に到達しておらず、デジタル信号は有意な音響波の情報を含んでいないものとする。メモリ４６−１における全データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：０］の他の一部のデータ領域
ＡＤＤＲ［２０４７：１０５０］では、被検体Ｅ表面で発生した音響波が受信素子３００−１に到達した時刻以降にサンプリングしたデジタル信号が保存されている。
【００７０】
乗算部４９は、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１０５０］に保存されたデジタル信号に対してデジタルゲインパターン６１の時刻ｔａ０以降の値を乗算する。すなわち、乗算部４９は、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１０５０］に保存されたそれぞれのデジタル信号に対して以下の処理を行う。すなわち、音響波が被検体Ｅ内で受けた周波数依存性減衰、そして球面波伝播、円筒波伝播等によるエネルギー散逸による距離依存の減衰を補正するためのデジタルゲイン値をそれぞれのデジタル信号に対して乗算する。例えば、乗算部４９では、図９のデジタルゲインパターン６１のように、アドレス番号が大きい信号に対し、より大きいデジタルゲイン値を乗算するようにする。上記と同様に、図１０（ａ）のメモリ４６−４のデータ領域ＡＤＤＲ［１４００：０］に格納されたデジタル信号は、有意な音響波の情報を含んでいないものである。一方、メモリ４６−４のデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１４０１］では、被検体Ｅ表面で発生した音響波が受信素子３００−１に到達した時刻以降にサンプリングしたデジタル信号が保存されている。よって、乗算部４９は、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１４０１］に保存されたデジタル信号に対して図９に示したデジタルゲインパターン６０の時刻ｔａ１以降の値を乗算するようにする。
【００７１】
図１０（ｂ）は、光を照射した時刻を時刻ｔ＝０として、その時刻からデジタル信号の記憶を始めた場合の、図７の状況下におけるメモリ４６−１、４６−４のデータ保存状況を示す図である。ここでも図１０（ａ）の場合と同様に、メモリ４６−１のデータ領域ＡＤＤＲ［４９９：０］、メモリ４６−４のデータ領域ＡＤＤＲ［５５０：０］に格納されたデジタル信号は有意な音響波の情報を含むものではない。一方、メモリ４６−１のデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：５００］、メモリ４６−４のデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：５５１］には、所定の時刻以降にサンプリングしたデジタル信号が保存されている。これら所定の時刻以降にサンプリングしたデジタル信号は、それぞれ被検体Ｅ表面で発生した音響波が受信素子３００−１、３００−４に到達した時刻以降にサンプリングしたデジタル信号である。この場合、乗算部４９は、メモリ４６−１のデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：５００］に格納されているデジタルデータにはデジタルゲイン値６３の時刻ｔｄ０以降の値を乗算するようにする。また、乗算部４９は、メモリ４６−４のデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：５５０］格納されているデジタルデータにはデジタルゲイン値６２の時刻ｔｄ１以降の値を乗算するようにする。すなわち、本実施例では、被検体Ｅと受信素子３００との距離すなわち位置関係に応じて、取得した音響波に対するデジタルゲインパターン、すなわち減衰補正の態様を変えるようにする。
【００７２】
図９では、フィルタ部４８において中心周波数が１ＭＨｚの信号を抽出する場合のデジタルゲインパターンを示したが、抽出する信号の中心周波数が異なればデジタルゲインパターンもその中心周波数に応じて異なるようにしても良い。
【００７３】
前述したように、光音響イメージングにおいて、被検体Ｅ内で発生する音響波の周波数レンジは、数十ＭＨｚの範囲である。この幅広い周波数レンジの信号に対して、均一な減衰補正のゲインを適用することは好ましくない。なぜなら、周波数依存性減衰は周波数に依存した減衰であり、たとえ被検体Ｅ内の同一の距離を伝播したとしても、音響波の周波数に応じて減衰の程度が変わるからである。例えば、１ＭＨｚの音響波と、１０ＭＨｚの音響波では、１０ＭＨｚの音響波の被検体内での減衰度合の大きさは、１ＭＨｚの音響波の被検体内での減衰度合の大きさの１０倍程度である。よって、１ＭＨｚと１０ＭＨｚの信号に対して１ＭＨｚに合わせたデジタルゲイン値を乗算しても１０ＭＨｚの信号に対してはゲイン値が十分確保できない。そのため、光音響画像上では１０ＭＨｚの信号に対応する情報が十分に表示されない恐れがあり、画像診断に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、本実施例において、フィルタ部４８では、受信した音響波からフィルタを用いて所
定の周波数帯域の信号を抽出し、乗算部４９では、その周波数帯域に適合した減衰補正のデジタルゲインを乗算するようにしても良い。前述のように音響波はその周波数が大きいほど被検体内での減衰の度合が大きい。そのため例えば、上記では１０ＭＨｚの信号に対するゲイン値を１ＭＨｚに対するゲイン値よりも大きくするようにしても良い。また、フィルタにより抽出される所定の周波数帯域がより高周波の周波数帯域であるほど大きいゲイン値とするようにしても良い。さらに、フィルタ部４８では、複数の異なる周波数帯域を抽出し、乗算部４９では、それぞれの周波数帯域に異なるデジタルゲイン値を乗算するようにすることで、広い周波数帯域の信号に対しても適切なデジタルゲインを乗算することができる。そうすることで、広い周波数帯域の音響波を良好に画像化することが可能となる。
【００７４】
図１１は、図５に示す状況において、受信素子３００−１で音響波のサンプリングを行った場合の、メモリ４６−１におけるデジタル信号の取得状況を示す図である。これは、図１０（ａ）に示すメモリ４６−１と同様のデータ取得状況である。データ領域ＡＤＤＲ［１０４９：０］には、媒質１３００、１４００が満たされている線分Ａ１−Ｂ１に対応する部分のデジタル信号が保存されており、それらのデジタル信号は有意な音響波データは存在しない。一方、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１０５０］には、被検体Ｅ内部の線分Ｂ１−Ｃ１に対応する部分のデジタル信号が保存されており、有効な音響波データが存在する。
【００７５】
前述の図３において、被検体Ｅ内の光吸収体（腫瘍等）の吸収係数μαがある同一値であると仮定した場合、周波数毎にどの程度の深さまで受信素子で光音響波を検出可能であるかを予測できることを説明した。本実施例では、図５の状況下で、被検体Ｅ内部の線分Ｂ１−Ｃ１の長さ、線分Ｂ１−Ｃ１上の光量プロファイル、そして光吸収体の吸収係数μαの仮定値に基づき、どの周波数レンジを受信素子３００−１で検出可能か予測するようにしても良い。光吸収体の吸収係数μαとしては、被検者の年齢に関する統計値や、それら統計値の平均に相当する生体の典型値や、本実施例の装置１０００と別に設けられる吸収係数を測定する装置で取得した値を用いるようにしても良い。また、被検体Ｅの吸収係数分布が受信信号から推定される場合などは、その推定値を用いるようにしても良い。
【００７６】
また、図１１の場合に、図３と同様の方法により、データ領域ＡＤＤＲ［１３９０：１０５０］に１６ＭＨｚの信号が、データ領域ＡＤＤＲ［１５９５：１０５０］に８ＭＨｚの信号がそれぞれ含まれると予測されるとする。また、データ領域ＡＤＤＲ［１７６５：１０５０］に４ＭＨｚの信号が、データ領域ＡＤＤＲ［１９４０：１０５０］に２ＭＨｚの信号が、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１０５０］に１ＭＨｚの信号がそれぞれ含まれると予測されるとする。この時、メモリ制御部４２は、セレクタ４７でメモリ４６−１を選択し、メモリ４６−１のデータ領域ＡＤＤＲ［（１３９０＋ｋ）：１０５０］に保存されたデジタル信号をフィルタ部４８へ送出する。フィルタ部４８では、送出されてなるデジタル信号のうち中心周波数１６ＭＨｚの信号を抽出して通過させる。すなわちこのフィルタ部４８では、通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚに設定されるものである。ここで、データ領域ＡＤＤＲ［（１３９０＋ｋ）：１０５０］に示される「ｋ」とは、データ領域ＡＤＤＲ［１３９０：１０５０］のデータをフィルタ処理するのに必要な余剰データである。ｋは、フィルタのタップ数に依存するパラメータであっても良いが、必ずしもこれに限定されない。フィルタ係数生成部４３は、フィルタ部４８の通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚとなるように、フィルタ部４８へフィルタ係数を供給する。フィルタ部４８は、通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚでフィルタ処理したデジタル信号を乗算部４９へ送出する。デジタルゲイン生成部４４では、中心周波数１６ＭＨｚの信号に対応したデジタルゲインパターンを生成して乗算部４９へ供給する。
【００７７】
乗算部４９は、上記のように通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚでフィルタ処理されて
なるデジタル信号に、デジタルゲイン生成部４４から入力されたデジタルゲインパターンの値を乗算して、その乗算してなるデジタル信号を再構成部５へ送出する。
【００７８】
セレクタ４７は、メモリ制御部４２からの制御信号に基づいて、メモリ４６−１を選択し、メモリ４６−１のデータ領域ＡＤＤＲ［（１５９５＋ｋ）：１０５０］に保存されたデジタル信号を入力するとともにフィルタ部４８へ出力する。フィルタ部４８では、このデジタル信号を通過帯域の中心周波数を８ＭＨｚとしてフィルタ処理し、フィルタ処理してなる信号を乗算部４９に送出する。乗算部４９では、フィルタ部４８から送出された中心周波数８ＭＨｚの信号に適合したデジタルゲインパターンを乗算して、再構成部５へその乗算してなる信号を送出する。上記同様の処理を繰り返し、最終的には、フィルタ部４８は、メモリ４６−１に保存されたデジタル信号から中心周波数１６ＭＨｚ、８ＭＨｚの信号、４ＭＨｚの信号、２ＭＨｚの信号、１ＭＨｚの信号成分を抽出する。そして、乗算部４９は、それぞれの周波数に適した減衰補正用のデジタルゲインパターンをそれぞれの信号成分が抽出されてなる信号にそれぞれ乗ずる。上記のようにして減衰補正が施されたデジタル信号は、再構成部５で光音響画像データの生成に用いられる。
【００７９】
本実施例の装置１０００では、デジタルゲイン部４０において光量プロファイルの差異も補正（以下、光量補正と記載）するようにしても良い。このような場合には、光量補正のデジタルゲインパターンは受信素子と光量分布の位置関係によって変わり得るため、この位置関係の変化に基づいて補正するようにしても良い。また、本実施例においては、光照射のパターンも可変とすることが可能であるため、光照射のパターンに応じて光量分布も変わり得る。そこで、本実施例では、受信素子と光量分布の位置関係から導かれる受信素子毎の光量プロファイルの差異を補正するためのゲインを、減衰補正のデジタルゲインパターンに盛り込むようにしても良い。そうすることで、受信素子毎に減衰補正をするとともに光量補正を最適に行うことができる。なお、デジタルゲイン部４０が、デジタルゲイン値を調整することにより光量補正を行うようにしても良いし、画像再構成後に画像データに対して光量分布データを用いて光量補正を行うようにしても良い。これらは、ユーザーの設定に応じ、どちらを選択しても良いものである。
【００８０】
被検体Ｅ内で発生する音響波の周波数は、光吸収体のサイズに依存する。一般的に、生体内での光吸収体のサイズは様々であり、発生する音響波の周波数レンジは数十ＭＨｚになり得る。また、そのような広い周波数レンジの信号が被検体Ｅ内の深度にして数ｃｍの範囲で発生し得る。したがって、数十ＭＨｚにもわたる周波数レンジの信号に対し、同一の減衰補正を行うのは適切でない。本実施例の装置１０００においては、数十ＭＨｚにもわたる広い周波数レンジの音響波を受信する場合においても、周波数帯域毎に適切な減衰補正を行える。なお、装置１０００は、受信素子毎に検出可能な音響波の周波数レンジを予測することにより、被検体Ｅ内における測定深度に応じて、適用すべきフィルタの数とフィルタの通過帯域を変えるものである。すなわち、例えばフィルタ部４８では、メモリ４６―ｋに保存されたデジタル信号データに対して並列に適用するフィルタの種類をデータ取得時間の経過に対応して変化させるようにする。そうすることにより、無駄なフィルタ処理を行う手間をはぶきつつ、多くの周波数帯域へのフィルタ処理を効率良く行うことができる。
【００８１】
例えば、図１１では、データ系列が被検体Ｅ内における測定深度のより深い部分に対応するにつれて並列に適用するフィルタの種類が少なくなっていく。すなわち、例えばフィルタ部４８では、先ず、データ領域ＡＤＤＲ［１３９０：１０５０］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数１６ＭＨｚ／８ＭＨｚ／４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの５つのフィルタが並行に適用される。次に、データ領域ＡＤＤＲ［１５９５：１３９１］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数８ＭＨｚ／４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの４つのフィルタが並行に適用され
る。次に、データ領域ＡＤＤＲ［１７６５：１５９６］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの３つのフィルタが並行に適用される。
【００８２】
次に、データ領域ＡＤＤＲ［１７６５：１５９６］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの３つのフィルタが並行に適用される。次に、データ領域ＡＤＤＲ［１９４０：１７６６］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数２ＭＨｚ／１ＭＨｚの２つのフィルタが並行に適用される。最終的に、データ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１９４１］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対しては、通過帯域の中心周波数１ＭＨｚのフィルタのみが適用される。すなわち、上記のように順次使用するフィルタを選択するようにすれば、通過帯域の中心周波数１６ＭＨｚのフィルタをデータ領域ＡＤＤＲ［２０４７：１３９１］に保存されるデータ系列のデジタル信号に対してかける必要がない。このため、そのような無駄な処理が発生せず、多くの周波数帯域へのフィルタ処理を効率良く行うことができる。
【００８３】
上記においてデジタルゲイン部４０では、フィルタ部４８と乗算部４９がそれぞれ１つ配置された例を示した。しかしこれに限られず、１つのデジタルゲイン部４０において、フィルタ部４８と乗算部４９のブロックを複数用意して以下の処理をするようにしても良い。すなわち、それぞれのブロックに同一のデジタル信号を入力し、それぞれのブロックで異なるフィルタ係数、デジタルゲインを用いてデジタル信号を処理するようにしても良い。
【００８４】
そうすることで、複数の周波数帯域におけるフィルタ処理、デジタルゲイン処理を並列に行うことができ、処理速度が向上する。
【００８５】
なお、１つのデジタルゲイン部４０において、フィルタ部４８と乗算部４９のブロックは、被検体情報取得装置で処理が必要とされる周波数帯域の数と同じ数だけ配置するようにして処理を行っても良い。用意するブロックの数は、システムの許容できる範囲において適宜決定されるものである。この場合、１６ＭＨｚのように通過帯域が高くなるようフィルタ係数を付与されたフィルタ部４８は、処理するデジタル信号数が少なく、処理が早く終わってしまう。その場合、フィルタ処理自体をストップするようにしても良いし、乗算部４９においてフィルタ部４８の出力信号に０を乗じて、実質的にフィルタ処理がストップするようにしても良い。フィルタ処理をストップしない場合は、光音響画像データに寄与しない不要な信号を取得してしまうことになるため、その際は不要な信号を再構成部５で使用しないよう制御する不要信号制御部（不図示）を設けるようにしても良い。
【００８６】
フィルタ部４８では、高周波成分を含むデジタル信号の数は少ないため、高周波処理用のフィルタ係数が供給されて高周波処理用のフィルタリングを行うときは処理が短いサイクルで済む。その場合、デジタルゲイン部４０では、それまで高周波処理用のフィルタ係数を供給されていたフィルタ部４８に対して、低周波処理用のフィルタ係数を供給する。そして、まだフィルタ処理が終わっていない低周波成分を含むデジタル処理を行うことで、処理速度を向上させるようにしても良い。具体的には、フィルタ部４８では、１６ＭＨｚの通過帯域の中心周波数での処理が終わるときに、１ＭＨｚのフィルタ処理を行うためのフィルタ係数をデジタルゲイン生成部４４から供給する。そして、まだ１ＭＨｚのフィルタ処理の終わっていないデジタル信号に対してフィルタ処理を行うようにしても良い。しかしこれに限られず、デジタルゲイン生成部４４で生成した上記のフィルタ係数を一時的に格納しておけるフィルタ係数メモリを設けるとともにそのフィルタ係数メモリから適宜フィルタ係数を供給するようにしても良い。
【００８７】
デジタルゲイン部４０では、フィルタ部４８と乗算部４９のブロックを１つしか配置しない場合でも、フィルタ部４８と乗算部４９に供給するクロック周波数に基づいて処理を効率化できる。例えば、フィルタ部４８および乗算部４９では、それぞれの動作クロックの周波数を、デジタル信号をフィルタ部４８へ入力するために用いるクロックサイクルの周波数のＮ倍にしても良い。そして、デジタルデータ入力１クロックサイクルの間に、１組のデジタル信号群（信号群の数は、フィルタのタップ数に依存する。）に対して、Ｎ個のフィルタ係数とデジタルゲインを適用し、Ｎ個のフィルタ部４８と乗算部４９のブロックで並列に処理したのと同等の効果を得るようにしても良い。さらに、複数の周波数帯域におけるフィルタ処理およびデジタルゲイン処理を行った出力信号を加算し、光音響画像データ生成に用いるようにしても良い。また、デジタルゲイン部４０では、フィルタ部４８の出力に信号強度の確認回路（不図示）を設け、ある閾値以上の強度を持つ信号が検出された場合には、乗算部４９が、有効なデジタルゲイン値を乗じるようにしても良い。この場合、乗算部４９では、ある閾値以下の信号に対しては０を乗じる構成にする。このようにすることで、乗算部４９では、ノイズ成分をキャンセルしたデジタル信号を再構成部５に送出できる。
【００８８】
上記のような処理方法を採用することで、被検体Ｅ内で発生する幅広い周波数帯域の信号に対しても、好適に減衰補正、光量補正を行うことができる。
【００８９】
なお、上記では、媒質１３００、１４００の減衰は無視できる場合について説明を行った。しかし、無視できない程度の減衰特性をもつ物質を媒質１３００、１４００として使用する場合は、媒質１３００、１４００部分での減衰も考慮してデジタルゲインパターンを決定する必要がある。また、媒質１３００、１４００の減衰が無視できない場合、被検体Ｅと受信素子３００との位置関係に応じて、被検体Ｅ内で発生した音響波が媒質１３００、１４００部分で受ける減衰の程度も異なる。すなわち、各受信素子に到達する音響波の周波数特性は、受信素子毎に異なり得るものである。この場合、フィルタ部４８では、適用するフィルタの通過帯域の中心周波数の種類と数は受信素子３００毎に異なり得るものである。
【００９０】
また、フィルタ部４８では、受信素子毎に適用する通過帯域の帯域数は、一つであっても複数であっても良い。ユーザーの設定により、フィルタの通過帯域をひとつにするようにしても良いし、複数または単一に切り替え制御するようにしても良い。例えば、フィルタ部４８では、１種類のバンドパスフィルタ、１種類のローパスフィルタを適用するようにしても良い。またはフィルタ部４８では、１種類のローパスフィルタと１種類のハイパスフィルタの組み合わせで所望の周波数帯域を抽出して、通過帯域を結果的にひとつにするようにしても良い。その場合、デジタルゲインはフィルタの通過帯域内の所望の周波数に合わせて設定を行うようにしても良い。
【００９１】
図１２は、実施例１におけるデータ取得部の機能を示すフローチャートであり、このフローチャートを用いて、デジタルデータに減衰補正、光量補正を施す方法について説明する。ステップＳ１００では、測定を開始してステップＳ２００に移行する。テップＳ２００では、操作者が被検体Ｅの光学特性値を入力部１に入力することにより被検体Ｅの光学特性値を装置１０００に入力してステップＳ３００に移行する。
【００９２】
ここで入力部１では、被検体Ｅ内での光量分布を求めるために、光学特性値として、被検体Ｅの平均的な吸収係数であるμａ＿ＢＧと、等価散乱係数μｓとを入力する。さらに、入力部１では、デジタルゲイン値の決定に必要な、被検体Ｅ内の光吸収体（腫瘍等）の吸収係数μα（仮定値）を入力する。すなわち、入力部１は、２種類の吸収係数と、１種類の等価散乱係数の計３パラメータの入力をするものである。また、入力部１では、吸収係数μａ＿ＢＧ、等価散乱係数μｓ、そして吸収係数μαには、生体の一般値を入力する
ようにしても良いし、被検体Ｅの特徴、例えば年齢に応じた既知の統計値を入力するようにしても良い。あるいは年齢や性別の入力を受けると、自動的にそれに応じた値を設定するとともにそれを入力部１での入力値とするようにしても良い。または、入力部１では、装置１０００とは別体として設けられる装置で測定した実測値を入力するようにしても良い。また、入力部１では、必ずしも１つの値を入力する必要はなく、該当するパラメータが取り得る数値の範囲を入力するようにしても良い。入力部１では、入力した吸収係数と等価散乱係数を、制御部２に送出し、制御部２では、その送出されてなる値を設定値として採用する。
【００９３】
ステップＳ３００では、形状保持部１１００に被検体Ｅを挿入し、支持体４００と形状保持部１１００との間、および形状保持部１１００と被検体Ｅとの間に音響マッチング材８００を満たす。その後、ステップＳ３００では、図示しない形状撮像部が、被検体Ｅの形状情報を取得してステップＳ４００に移行する。なお、ステップＳ３００では、被検体Ｅの二次元の形状情報（被検体Ｅの断面情報）や被検体Ｅの三次元の形状情報を取得できる。ステップＳ４００では、ステップＳ２００で取得した被検体Ｅの光学特性値（吸収係数μａ＿ＢＧと等価散乱係数μｓ）と、ステップＳ３００で取得した被検体Ｅの形状情報とから、被検体Ｅ内部の光量分布を計算してステップＳ５００に移行する。
【００９４】
ステップＳ５００では、ステップＳ３００で取得した被検体Ｅの形状情報と、ステップＳ４００で、取得した被検体Ｅ内部の光量分布から、複数の受信素子のそれぞれと被検体Ｅとの距離を計算する。さらに、各受信素子に対する光量プロファイルも計算してステップＳ６００に移行する。ステップＳ６００では、各受信素子に適用するフィルタの通過帯域（例えばカットオフ周波数）を特定し、フィルタ係数（例えば時定数）、デジタルゲインパターンを計算してステップＳ７００に移行する。その計算に際し、ステップＳ２００で取得した被検体Ｅの吸収係数μα（仮定値）と、ステップＳ５００で取得した各受信素子と被検体Ｅとの距離、各受信素子に対する光量プロファイルを考慮するようにする。
【００９５】
ステップＳ７００では、被検体Ｅに対して光学系２００から光を照射し、音響波をデータ取得部４でサンプリングしてステップＳ８００に移行する。ステップＳ８００では、メモリ４６−１〜４６−８のうち１つを選択してステップＳ９００へ移行する。ステップＳ９００では、選択したメモリから、所望の周波数帯域の信号が含まれるデジタル信号が保存されているアドレスのデータを読み出す。そして、デジタルゲイン部４０でフィルタ処理、デジタルゲイン値の乗算を行い、再構成部５へ送出してステップＳ１０００へ移行する。
【００９６】
ステップＳ１０００では、所望の周波数帯域の全てに対してデジタルゲイン処理が終了したか否かを判定する。そしてその処理が終了していないと判定されたとき、すなわちまだデジタルゲイン処理すべき周波数帯域が残っていれば、ステップＳ９００へ移行する。また、終了していないと判定されたとき、すなわち所望の周波数帯域の全てに対してデジタルゲイン処理が終了していれば、ステップＳ１１００へ移行する。ステップＳ１１００では、メモリ４６−１〜４６−８のうち、所望のメモリに対してデジタルゲイン処理が終了したか否かを判定する。そして、終了したと判定したとき、すなわち所望のメモリに対してデジタルゲイン処理が終了していれば、ステップＳ１２００へ移行する。一方、終了していないと判定したとき、すなわち、まだデジタルゲイン処理すべきメモリ４６が残っていれば、ステップＳ８００へ移行する。
【００９７】
ステップＳ１２００では、再構成部５がステップＳ８００〜Ｓ１１００で処理されたデジタル信号を用いて画像再構成を行う。これにより被検体内部の光音響画像データを得る。ステップＳ１３００では、ステップＳ１２００で得た被検体内部の光音響画像データに基づいて、被検体内部の画像を表示部６に表示する。なお、異なる周波数帯域のデジタル
信号は個別に画像再構成を行い、複数の周波数帯域の画像データを個別に表示するようにしても良いし、複数の周波数帯域の画像データを合成して重畳表示するようにしても良い。または、異なる周波数帯域のデジタル信号を加算して画像再構成を行い、画像表示するようにしても良い。その場合、周波数帯域毎に画像上で表示する色を異ならせ、識別を容易にするようにしても良い。また、複数の周波数帯域の画像データを個別に表示しても良く、その場合は並列表示するようにしても良い。または、複数の周波数帯域の画像データをフレーム毎に切り替えて表示するようにし、フレーム毎に表示する画像データの周波数帯域を異ならせ、あたかも複数の画像データを重畳表示したかのような効果を得るようにしても良い。その場合、どの画像をどの程度の割合で切替表示させるかは、ユーザーが任意に決定できるものとする。また、切替表示の割合を任意に異ならせて最適な割合を決定するためのテストモードを設けても良い。このような表示形式を採用することで、ユーザーは例えば太さの異なる血管を異なる画像上で個別に確認することができ、光音響画像の視認性が向上する。音響波の周波数特性は、血管のサイズ（血管の太さ、長さなど）に依存するため、ユーザーがどのような周波数帯域の信号を抽出するかを任意に決定することにより、任意の異なるサイズの血管を抽出した光音響画像を生成してそれを確認することができる。また、種々のサイズの血管が混在する光音響画像に加えて、ある範囲内のサイズの血管を抽出した光音響画像を診断に用いることで、診断精度の向上が期待できる。
ユーザーは、抽出したい信号の周波数を１つ以上指定しても良い。また、ユーザーは光音響画像として確認したい対象物の形状、サイズを指定しても良い。光吸収体の形状が球状、管状であるか、等によって音響波の周波数特性も異なり得る。その場合、たとえば制御部２は、ユーザーが指定した対象物の形状、サイズから、該当する対象物から発生するであろう音響波の周波数特性を計算し、その計算結果をもとにデジタルゲイン部４０におけるフィルタ係数やデジタルゲイン値の生成を行っても良い。
【００９８】
ステップＳ１４００では、測定を終了する。
【００９９】
装置１０００は、以上のような動作フローで光音響画像データを取得する。なお、本フローでは光照射が１回の場合を示したが、光照射回数は必ずしもこれに限定されない。複数回の光照射で得た受信信号を積算し、Ｓ／Ｎを高めたデータを用いて、画像再構成を行っても良い。
【０１００】
また、本実施例においては、ＡＤＣ４５−１〜４５−８における音響波のサンプリング周波数の決定法も重要である。すなわち、光学系２００では、被検体Ｅの全体に対して光照射を行うため、ＡＤＣ４５−１〜４５−８では、被検体Ｅの表面近傍で発生する音響波もサンプリングするものである。被検体Ｅの表面近傍で発生した音響波は、被検体Ｅ内での減衰がほとんど起こらない。そのため、受信素子３００−１〜３００−８には、媒質１３００、１４００の減衰が無視できれば、被検体Ｅの表面近傍に存在する光吸収体のサイズに依存して非常に広い周波数レンジの音響波が到達し得る。この場合、受信素子３００−１〜３００−８の受信帯域特性や、ユーザーが観察目的とする光吸収体の解像度の範囲、言い換えればユーザーが取得しようとする音響波の周波数特性の範囲を考慮してサンプリング周波数を決定すると良い。
【０１０１】
具体的には、所望の周波数特性の範囲の上限値（受信素子３００−１〜３００−８の受信帯域特性の上限値や、ユーザーが取得しようとする音響波の周波数特性の上限値）の２倍以上の周波数をサンプリング周波数として決定すると良い。サンプリング周波数は、受信素子毎に個別に設定するようにしても良いし、設定値が近いもの同士をグループ化し、同じグループ内の受信素子には同一のサンプリング周波数を適用し、個別に設定を行う煩雑さを低減するようにしても良い。ＡＤＣ４５−１〜４５−８では、媒質１３００、１４００の減衰が無視できない場合は、以下のようにしても良い。すなわち、被検体Ｅの表面近傍で発生した音響波が媒質１３００、１４００を伝播して減衰した後の周波数特性を考
慮して受信素子３００−１〜３００−８毎に最適なサンプリング周波数を決定するようにしても良い。また、音響波の受信時刻の経過にともない、音響波の周波数特性は低周波側へシフトしていく。被検体Ｅ内では音響波の高周波成分の方が減衰しやすいため、被検体Ｅの深い部分で発生した音響波では低周波成分と比べ高周波成分の方が大きく減衰されるので、低周波成分が支配的になるからである。この場合、このような周波数特性のシフトを考慮して、サンプリング周波数を受信時刻の経過に伴って低下させるように制御するようにしても良い。
【０１０２】
ＡＤＣ４５−１〜４５−８では、受信素子３００−１〜３００−８毎に個別のサンプリング周波数を割り当ててデータ取得を行っている。そのためサンプリングデータの時間間隔は、受信素子３００−１〜３００−８毎に異なるものである。例えば、以下のような状況が想定される。受信素子３００−１〜３００−８の内、一つの受信素子において、２０ＭＨｚで音響波をサンプリングした時間間隔５０ｎｓのデータと、他の一つの受信素子において４０ＭＨｚでサンプリングした時間間隔２５ｎｓのデータとが併存するような状況が想定される。この時に、再構成部５で画像再構成を行う場合にデータの時間間隔を受信素子間で揃える必要があれば、サンプリングデータに適宜補間処理を施し、時間間隔を揃えたデータを生成するようにしても良い。上記の例であれば、２０ＭＨｚでサンプリングした時間間隔５０ｎｓのデータに補間処理を施して時間間隔２５ｎｓのデータを生成し、４０ＭＨｚでサンプリングしたデータとともに画像再構成に用いるといった処理が可能である。また、装置１０００では、ユーザーが目的とする解像度に応じて、受信素子３００−１〜３００−８で取得したデータのうち、サンプリングデータの時間間隔が解像度にフィットしたものを選択して画像再構成に用いるようにしても良い。データの選択は、同一の受信素子を用いてサンプリングしたデータ群においても選択可能であり、受信素子毎に選択することも可能であり、或いはその両方を行うことも可能である。
【０１０３】
上記のように本実施例における装置１０００は、複数の受信素子（音響波検出素子）のそれぞれと被検体Ｅとの位置関係に応じて、デジタル信号に乗ずるデジタルゲイン値（利得）の設定パターンが異なり得るものである。こうすることで、受信素子毎に音響波の減衰補正を最適化することができる。また、被検体Ｅ内部の光量分布と受信素子との位置関係に応じて、光量の補正も最適化することができる。また、広い周波数レンジの音響波から効率よく所望の周波数帯域を抽出し、減衰補正、光量補正を行うことができる。その結果、広い周波数レンジの音響波を良好に画像化できる。
【０１０４】
＜実施例２＞
図１３Ａは、本発明の被検体情報取得装置の実施例２を示す模式図であり、前述の各図に対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。本実施例では、支持体４００が移動して複数の測定位置で光音響波の受信を行う点が実施例１と異なる。すなわち、被検体Ｅと支持体４００の位置関係、ひいては被検体Ｅと受信素子３００−１〜３００−８の位置関係が、測定位置（光学系２００の光照射位置）に応じて変化する点が実施例１と異なる。すなわち、支持体４００が、図７に示した状況から別の測定位置へ移動して被検体Ｅと支持体４００との位置関係が変化している。この時、受信素子３００−１〜３００−８と被検体Ｅとの距離は、図７と図１３Ａとで異なる。すなわち、測定位置が異なると、受信素子３００−１〜３００−８と被検体Ｅとの距離が変わる。本実施例において、デジタルゲイン生成部４４では、デジタルゲインパターン（利得）を受信素子３００−１〜３００−８に対して個別に異なり得るように最適化する。この場合に、デジタルゲイン生成部４４では、測定位置毎に各受信素子３００−１〜３００−８と被検体Ｅとの距離に基づいてそれぞれ異なり得るデジタルゲインパターン（利得）を生成する。このそれぞれ異なり得るデジタルゲインパターン（利得）は、各受信素子３００−１〜３００−８が出力してなる各デジタル信号に乗じられるものである。
【０１０５】
図１３Ｂは、デジタル信号のサンプリング時刻と、デジタルゲインパターンとの関係を示す図である。以下、デジタルゲインの設定方法について説明する。図１３Ｂは、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングを開始した場合を想定する。図１３Ｂは、この場合に、ＡＤＣ４５−１〜４５−８におけるデジタル信号のサンプリング時刻と、ある時刻でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンの対応を示すものである。フィルタ部４８は、１ＭＨｚ中心の信号を抽出するものとして説明を行う。デジタルゲインパターン６４は、図１３Ａの受信素子３００−４で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。また、デジタルゲインパターン６５は、図１３Ａの受信素子３００−１で受信された音響波に基づくデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを示す。ここで時刻ｔｄ１＿５は、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリング開始した場合に、点Ｑ４で発生した音響波が線分Ｑ４−Ａ４部分を伝播し、Ａ４へ到達する時刻とする。また、時刻ｔｄ０＿５は点Ｑ１で発生した音響波が線分Ｑ１−Ａ１部分を伝播し、Ａ１へ到達する時刻とする。すなわち、ｔｄ０＿５＝｛（線分Ｑ１−Ａ１の長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝、ｔｄ１＿５＝｛（線分Ｑ４−Ａ４の長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝で決定される。この時、媒質１３００と媒質１４００における音速は同一とする。媒質１３００と媒質１４００における音速が異なる場合は、音速の違いを考慮して時刻ｔｄ０＿５、ｔｄ１＿５が決定される。
【０１０６】
図７と図１３Ａを比較した場合、受信素子３００−４と被検体Ｅとの距離はさほど変化していないため、デジタルゲインパターン６２（図７および図１３Ａとに共通に示している）とデジタルゲインパターン６４で大きな差異はない。一方、受信素子３００−１と被検体Ｅとの距離は変化し、線分Ａ１−Ｑ１の長さが線分Ａ１−Ｆ１の長さより短くなっている。よって、同じ受信素子３００−１で受信した音響波のデジタル信号であっても、図１３Ａの場合では、図７の場合よりデジタルゲインの付与を開始する時刻が早くなる。その様子が、図１３Ｂにおけるデジタルゲインパターン６３（図７および図１３Ａとに共通に示している）とデジタルゲインパターン６５の差異として示されている。また、図７と図１３Ａでは、被検体Ｅに対する照射光２０２の照射のされ方も異なるため、例えば図７における線分Ｆ１−Ｇ１上の光量プロファイルと、図１３Ａにおける線分Ｑ１−Ｒ１上の光量プロファイルが異なり得る。言い換えると、測定位置毎に、受信素子３００−１〜３００−８に対応する音響波発生領域の光量プロファイルが変化し得るということである。そこで、乗算部４９では、デジタルゲインパターンを用いて光量補正も併せて行う場合は、測定位置毎に光量補正分のゲイン値を変化させるようにしても良い。
【０１０７】
また、被検体Ｅの形状把握は、図１２のステップＳ３００に示したように、測定開始前に１度行ってもよいし、受信部３２０の測定位置をステップ的に移動するとともに、そのステップ移動毎に形状把握を行っても良い。測定位置を移動する毎に形状把握を行うようにする方が、光音響測定中の被検体Ｅの体動に合わせてデジタルゲインパターンを設定できるため、より精度の高いデジタルゲインパターンの設定が可能となる。また、本実施例においても、受信素子毎のサンプリング周波数の決定方法は重要であり、光照射が被検体Ｅ全体に行われる場合には、実施例１で述べたのと同様にサンプリング周波数を決定するようにしても良い。なお、これに限られず、受信部３２０を連続移動するとともに、その移動を行いつつ形状の把握を行うようにしても良い。
【０１０８】
このように、本実施例では、被検体Ｅに対する支持体４００の測定位置が変化するため、測定位置毎に被検体Ｅと受信素子の位置関係が変わる。そのため、デジタル信号に乗ずるデジタルゲイン値の設定パターンが測定位置毎、受信素子毎に変わる。こうすることで、測定位置毎、受信素子毎に音響波の減衰補正を最適化することができる。さらには、被検体Ｅ内部の光量分布と受信素子との位置関係に応じて、光量補正を最適化することができる。結果的に、広い周波数帯域の音響波を良好に画像化できる。
【０１０９】
＜実施例３＞
図１４Ａは、本発明の被検体情報取得装置の実施例３を示す模式図であり、前述の図に対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。本実施例は、被検体Ｅと受信素子の位置関係に加え、データ取得範囲を考慮してデジタル信号に乗ずるデジタルゲイン値の設定パターンを変える点が実施例１及び２と異なる。本実施例の被検体情報取得装置３０００（以下「装置３０００」と略称する）は、被検体Ｅ全体に光が照射されている場合に、高解像度領域７０由来の音響波のみをサンプリングするものである。受信素子３００−ｎ（ｎ＝１〜８）では線分Ｊｎ−Ｈｎ上で発生した音響波を選択的にサンプリングする。なお、照射部では、光を少なくともデータを取得しようとする範囲に十分な強度で照射するようにすればよく、必ずしも被検体Ｅ全体に光を照射する必要はない。本実施例では、照射部は、少なくとも高解像度領域７０に十分な強度で光を照射するようにすればよい。なお、高解像度領域とは、ここではその領域に複数の受信素子それぞれの最も受信感度の高い方向が向かうような領域とする。
【０１１０】
図１４Ａの場合、デジタルゲイン生成部４４では、複数の受信素子のそれぞれと被検体Ｅ表面との距離と、被検体Ｅ表面とデータを取得しようとする領域までの距離とに基づいて各デジタルゲインパターン（利得）を決定する。この各デジタルゲインパターン（利得）は、受信素子３００−ｎ（ｎ＝１〜８）毎に取得した各デジタル信号に乗ぜられるものである。各デジタルゲインパターン（利得）の各値は、複数の受信素子（音響波検出素子）のそれぞれと被検体Ｅ表面との距離と、被検体Ｅ表面とデータを取得しようとする領域までの距離とに基づいて互いに異なり得るものである。なお、被検体Ｅ表面とデータを取得しようとする領域は、ここでは高解像度領域７０とし、受信素子と被検体Ｅの距離は、線分Ａｎ−Ｆｎの長さであり、被検体Ｅ表面とデータを取得しようとする領域までの距離は、線分Ｆｎ−Ｊｎの長さである。図１４Ａの場合、装置３０００の設計上、受信素子３００−ｎ（ｎ＝１〜８）と高解像度領域７０との距離（線分Ａｎ−Ｊｎの長さ）は既知であるとした場合、測定位置毎に線分Ａｎ−Ｆｎの長さが分かれば、線分Ｆｎ−Ｊｎの長さも明確になる。すなわち、（線分Ｆｎ−Ｊｎ）＝（線分Ａｎ−Ｊｎの長さ）−（線分Ａｎ−Ｆｎの長さ）にて求まる。
【０１１１】
装置３０００は、高解像度領域７０内から発生する音響波を主にサンプリングするものである。よって、乗算部４９は、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングを開始した場合に、時刻ｔ＝ｔｓ０＿ｎ以降にサンプリングされた信号に対して有効なデジタルゲイン値を乗算する。なお、ｔｓ０＿ｎ＝｛（線分Ａｎ−Ｆｎの長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝＋｛（線分Ｆｎ−Ｊｎの長さ）／（被検体Ｅ内の音速）｝である。また、ｎは、ｎ＝１〜８であり、受信素子３００−ｎに対応するものである。図１４Ａの場合では、線分Ａｎ−Ｆｎを音響波が伝播する時間に加えてさらに線分Ｆｎ−Ｊｎ間を音響波が伝播する時間をも考慮して、有効なデジタルゲインパターンの乗算開始時刻（ｔｓ０＿ｎ）を調整する必要がある。さらに、乗算部４９では、時刻ｔ＝ｔｓ０＿ｎにサンプリングされたデジタル信号にデジタルゲイン値を乗算する場合、デジタルゲイン値の初期値は、Ｊｎで発生した音響波がＦｎまで到達する間に受けた減衰を補正するゲイン値Ｇ０＿ｎとなるようにする。
【０１１２】
図１４Ｂは、実施例３における受信部の他の位置での測定状況を示す図であり、図１４Ａと対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。この場合、被検体Ｅ内における高解像度領域７０の位置が変わる。また、この場合、受信素子３００−１〜３００−８と被検体Ｅとの距離も変わる。ここでも、装置３０００は、高解像度領域７０内で発生する音響波を主にサンプリングする。よって、乗算部４９では、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングが開始された場合に、時刻ｔ＝ｔｓ１＿ｎ以降にサンプリングされた信号に対して有効なデジタルゲイン値を乗算する。なお、ｔｓ１＿ｎ＝｛（
線分Ａｎ−Ｑｎの長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝＋｛（線分Ｑｎ−Ｓｎの長さ）／（被検体Ｅ内の音速）｝である。また、乗算部４９では、線分Ａｎ−Ｑｎを音響波が伝播する時間に加え、線分Ｑｎ−Ｓｎを音響波が伝播する時間をも考慮して、有効なデジタルゲインパターンの乗算開始タイミング（ｔｓ１＿ｎ）を調整するようにする。さらに、乗算部４９が、時刻ｔ＝ｔｓ１＿ｎにサンプリングが開始されたデジタル信号にデジタルゲイン値を乗算する場合を想定する。この場合、デジタルゲイン生成部４４では、デジタルゲイン値の初期値を点Ｓｎで発生した音響波が点Ｑｎまで到達する間に受けた減衰を補正するゲイン値Ｇ１＿ｎとなるようにする。
【０１１３】
図１４Ｂでは、図１４Ｂにおいて、線分Ｑ１−Ｓ１は、受信素子３００−１の最も受信感度が高い方向に延びる直線である受信素子３００−１の受信面の法線の一部である。また、線分Ｑ８−Ｓ８は、受信素子３００−８の最も受信感度が高い方向に延びる直線である受信素子３００−８の受信面の法線の一部である。線分Ｑ１−Ｓ１は、線分Ｑ８−Ｓ８よりも長い。すなわち、線分Ｓ８−Ｔ８上で発生した音響波は、線分Ｓ１−Ｔ１上で発生した音響波と比べて被検体Ｅ内を伝播する距離が短いため、受信素子３００−８に到達する時には高周波成分が支配的となる。一方、線分Ｓ１−Ｔ１上で発生した音響波は、被検体Ｅ内を伝播する距離が長いため受信素子３００−１に到達する時には低周波成分が支配的となる。すなわち、図１４Ｂにおいて、受信素子３００−１と受信素子３００−８でサンプリングしたデジタル信号に適用するフィルタの種類は異なり得る。例えば、フィルタ部４８では、受信素子３００−８でサンプリングしたデジタル信号には、通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚ／８ＭＨｚ／４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの５種類のフィルタを適用するようにしても良い。一方、フィルタ部４８では、受信素子３００−１でサンプリングしたデジタル信号には、低周波成分が支配的であるため、通過帯域の中心周波数が４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／１ＭＨｚの３種類のフィルタのみを適用するようにしても良い。
【０１１４】
このようにすれば、１６ＭＨｚや８ＭＨｚ等の周波数成分が含まれない音響波に基づく電気信号に対して通過帯域の中心周波数が１６ＭＨｚや８ＭＨｚ等のフィルタをかける無駄を省略できる。
【０１１５】
或いは、フィルタ部４８では、受信素子３００−１でサンプリングしたデジタル信号に対しては、フィルタ数は同じでも、４ＭＨｚ／２ＭＨｚ／ＭＨｚ／０．８ＭＨｚ／０．６ＭＨｚ等の通過帯域の中心周波数がより低いフィルタ群を適用するようにしても良い。どのような方法をとるかは、ユーザーの必要とする信号の周波数特性によって適宜決定すれば良い。
【０１１６】
図１５は、実施例３の時刻とデジタルゲインパターンとの関係を示す図である。図１５（ａ）は、実施例３における時刻とデジタルゲインパターンの関係を示す図である。すなわち、図１５（ａ）は、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングを開始した場合を想定する。図１５（ａ）は、この場合に、ＡＤＣ４５−１〜４５−８におけるデジタル信号のサンプリング時刻と、ある時刻でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンの対応を示すものである。この場合、フィルタ部４８では、１ＭＨｚ中心の信号を抽出するものとする。図１５（ａ）のゲイン値は、時刻ｔ＝ｔｓ０＿ｎにサンプリングされたデジタル信号に対するゲイン値Ｇ０＿１から開始されるものである。
【０１１７】
図１５（ｂ）は、実施例３における時間とデジタルゲインパターンの他の関係を示す図である。すなわち、図１５（ｂ）は、光照射時刻を時刻ｔ＝０とした場合を想定する。この場合に、受信素子３００−４でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンと、ＡＤＣ４５−４におけるデジタル信号のサンプリング時刻の対応を示した図である。この場合も、フィルタ部４８は、１ＭＨｚ中心の信号
を抽出するものである。図１５（ｂ）の場合、ゲイン値は、時刻ｔｓ０＿４における初期値Ｇ０＿４から開始されるものである。図１４Ａにおいて、線分Ｆ４−Ｊ４の長さは、線分Ｆ１−Ｊ１よりも短いため、点Ｊ４で発生した音響波が点Ｆ４まで到達する間に受けた減衰は、点Ｊ１で発生した音響波が点Ｆ１まで到達する間に受けた減衰よりも小さいものである。よって、受信素子３００−４に対応する減衰補正の初期値Ｇ０＿４は、受信素子３００−１に対応する減衰補正のデジタルゲイン値の初期値Ｇ０＿１より小さいものである。図１５（ａ）、（ｂ）に示したデジタルゲインパターンは、フィルタ部４８が抽出する信号の中心周波数に依存して異なり得るものである。
【０１１８】
図１５（ｃ）は、実施例３における時間とデジタルゲインパターンの他の関係を示す図である。すなわち、図１５（ｃ）は、光照射時刻を時刻ｔ＝０とした場合を想定する。この場合に、受信素子３００−１でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンと、ＡＤＣ４５−１におけるデジタル信号のサンプリング時刻の対応を示したものである。
【０１１９】
図１５（ｄ）は、実施例３における時間とデジタルゲインパターンの他の関係を示す図である。すなわち、図１５（ｄ）は、光照射時刻を時刻ｔ＝０とした場合を想定する。この場合に、受信素子３００−４でサンプリングされたデジタル信号に対して乗算部４９で乗ぜられるデジタルゲインパターンと、ＡＤＣ４５−４におけるデジタル信号のサンプリング時刻の対応を示すものである。この場合、フィルタ部４８では、１ＭＨｚ中心の信号を抽出するようにする。図１５（ｃ）の場合、ゲイン値は、時刻ｔｓ１＿１における初期値Ｇ１＿１から開始されるものであり、図１５（ｄ）の場合、ゲイン値は、時刻ｔｓ１＿４における初期値Ｇ１＿４から開始されるものである。図１４Ｂにおいて、点Ｓ１で発生した音響波は、点Ｓ４で発生した同一周波数の音響波より大きく減衰する。これは、線分Ｑ１−Ｓ１の長さが、線分Ｑ４−Ｓ４の長さより長いためである。よって、初期値Ｇ１＿１は、Ｇ１＿４より大きな値となっている。乗算部４９では、例えば高解像度領域７０のサイズが変わる場合または別途何らかのデータを取得しようとする領域を設定する場合においては、適用するゲイン値を、データを取得しようとする領域に応じて変化するようにしても良い。
【０１２０】
上記のように、本実施例において、デジタルゲイン生成部４４は、被検体Ｅと受信素子との位置関係及びデータを取得しようとする領域に応じてデジタル信号に乗ずるデジタルゲイン値の設定パターンを変えるものである。こうすることで、受信素子毎に音響波の減衰補正を最適化することができる。また、本実施例においてフィルタ係数生成部４３では、被検体Ｅと受信素子の位置関係およびデータを取得しようとする領域に応じて、フィルタ部４８に供給するフィルタ係数を受信素子毎に異なるように設定するようにしても良い。
【０１２１】
本実施例では、被検体Ｅと受信素子の位置関係および被検体Ｅ内部におけるデータを取得しようとする領域の位置に応じて、受信素子毎に到達する音響波の周波数特性は異なり得る。そのため、フィルタ部４８では、用いるフィルタ係数を、受信素子毎に変えて処理するようにする。こうすることで、受信素子毎に音響波の減衰補正を最適化することができるとともに不要なフィルタ処理を行ってしまう無駄を省略できる。また、線分Ｓｎ−Ｔｎ（ｎ＝１〜８）上の光量プロファイルは、高解像度領域７０に対する照射光２０２の当たり方も測定位置毎に異なるため、測定位置毎および受信素子毎に異なり得る。本実施例において、デジタルゲイン生成部４４では、光量補正も併せて行う場合は、受信素子毎および測定位置毎のデータを取得しようとする領域の光量プロファイルの違いをゲイン値の設定に反映させるようにしても良い。さらに、装置３０００では、メモリ４６部からデジタルゲイン部４０へデジタルデータを送出する際に、線分Ｓｎ−Ｔｎ（ｎ＝１〜８）上のデジタルデータを選別して読み出し、デジタルゲイン部４０へ送出するようにしても良い
。その場合、乗算部４９では、フィルタ部４８からの出力に乗ずるゲインパターンを線分Ｓｎ−Ｔｎ（ｎ＝１〜８）に対応する部分だけ用意するようにしても良い。本実施例において、受信素子３００−１〜３００−８に到達する音響波の周波数特性の上限値は、被検体Ｅ内におけるデータを取得しようとする領域の位置に依存する。図１４Ａの場合では、線分Ｆｎ−Ｊｎの距離、図１４Ｂであれば、線分Ｓｎ−Ｑｎの距離が受信素子３００−ｎに到達する音響波の周波数特性の上限値に影響する。そのため、本実施例においては、被検体Ｅ内におけるデータを取得しようとする領域の位置に依存して、サンプリング周波数を決定するようにしても良い。ユーザーが取得したい音響波の周波数特性が、受信素子３００−ｎに到達する音響波の周波数特性の上限値より低い場合、低い方の周波数特性にあわせてサンプリング周波数を決定するようにしても良い。その他、サンプリング周波数について考慮する事項は、本実施例１又は２の場合と同様である。
【０１２２】
装置３０００は以上のような処理を行うことで広い周波数帯域の音響波を良好に画像化できる。
【０１２３】
＜実施例４＞
図１６は、本発明の被検体情報取得装置の実施例４を示す模式図であり、前述の図に対応する部分には同一の番号を付して必要のない限り説明を省略する。本実施例では、被検体Ｅと受信素子の位置関係に加えて、被検体Ｅ内で光が分布する範囲に基づいてデジタル信号に乗ずるデジタルゲイン値の設定パターンを変える点が実施例１−３と異なる。図１６は、被検体Ｅの一部に光が照射されている場合を示すものであり、受信素子３００−ｎ（ｎ＝１〜８）は、線分Ｋｎ−Ｌｎ上で発生した音響波を受信するものである。この場合、デジタルゲイン生成部４４では、受信素子と被検体Ｅの距離と、被検体Ｅ表面と光量分布領域８０までの距離に基づいて受信素子毎にデジタル信号に乗ずるデジタルゲインパターンを生成するようにする。なお、受信素子と被検体Ｅの距離は、線分Ａｎ−Ｆｎの長さであり、被検体Ｅ表面と光量分布領域８０までの距離は、線分Ｆｎ−Ｋｎの長さである。この場合においても、デジタルゲイン生成部４４では、被検体内の距離依存の減衰の補正と光量分布の補正とを同時に行うことができるデジタルゲインパターンを生成するようにしても良い。なお、光量分布領域８０は、実際の光音響測定前にあらかじめコンピュータによるシミュレーションでその領域の形状や各音響波検出素子までの距離等を算出して装置内に格納しておくようにしても良い。また、支持体４００とともに光学系２００も移動させながら被検体Ｅに光を照射する光音響測定方法を採用する場合には、その各光照射位置毎の光量分布領域８０を算出して不図示の光量分布領域８０算出結果格納メモリ等に記録しておくようにしても良い。
【０１２４】
被検体情報取得についての手法の一つである光音響イメージングでは、被検体Ｅ内で光が当たっていない領域から音響波は発生しないため、音響波が発生しない部分に対応するサンプリングデータは原則的に有意なものではない。そのため、そのようなデータに対してはゲイン値を考慮する実益がない。すなわち、デジタルゲイン生成部４４では、被検体Ｅ表面と光量分布領域８０との間に対応するサンプリングデータすなわち、線分Ｆｎ−Ｋｎに対応するサンプリングデータについては必ずしもゲイン値を生成する必要はない。そのため、線分Ｆｎ−Ｋｎに対応するサンプリングデータについてはゲイン値を生成しないようにしても良い。図１６の場合においても、デジタルゲイン生成部４４は、光量分布領域８０内で発生する音響波に対してゲイン値を設定するようにする。そして乗算部４９では、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングを開始した場合に、時刻ｔ＝ｔｌ０＿ｎ以降にサンプリングされた信号に対してデジタルゲイン値を乗算する。なお、ｔｌ０＿ｎ＝｛（線分Ａｎ−Ｆｎの長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝＋｛（線分Ｆｎ−Ｋｎの長さ）／（被検体Ｅ内の音速）｝である。また、デジタルゲイン生成部４４では、線分Ｆｎ−Ｋｎの長さを音響波が伝播する分だけデジタルゲイン値の開始値を調整するようにする。これは、実施例３で述べたのと同様の考え方でデジタルゲイン値の開始値を設
定するものである。
【０１２５】
図１７は、実施例４の被検体情報取得装置の他の測定状況を示す図である。すなわち、図１７は、支持体４００と被検体Ｅとの位置関係が図１６と異なるものである。この場合、被検体Ｅ内での光量分布領域８１が存在する位置は、被検体Ｅ内での光量分布領域８０が存在する位置とは異なる。光量分布領域８１の形状は、光量分布領域８０の形状とは異なる。これは、図１６と図１７とでは照射光２０３が被検体Ｅに当たる部分の形状が異なるからである。なお、受信素子３００−１〜３００−８と被検体Ｅとの距離は、図１６と図１７とで異なる。図１７の場合において、デジタルゲイン生成部４４は、光量分布領域８１の音響波に対してゲイン設定する。乗算部４９では、光照射時刻を時刻ｔ＝０としてサンプリングを開始した場合に、時刻ｔ＝ｔｌ１＿ｎ以降にサンプリングされた信号に対してデジタルゲイン値を乗算するようにする。なお、ｔｌ０＿ｎ＝｛（線分Ａｎ−Ｕｎの長さ）／（媒質１３００、１４００の音速）｝＋｛（線分Ｕｎ−Ｖｎの長さ）／（被検体Ｅ内の音速）｝である。図１７の場合においても、デジタルゲイン生成部４４では、線分Ｕｎ−Ｖｎ間を音響波が伝播する分だけデジタルゲイン値の開始値を調整するようにする。デジタルゲイン生成部４４では、この開始値を実施例３と同様の方法で設定するようにしても良い。
【０１２６】
上記のように、本実施例は、測定位置毎の光量分布領域の変化に応じて、受信素子毎にデジタルゲイン値の設定を行うものである。この場合でも、実施例３と同様に、受信素子３００−ｎに到達する音響波の周波数特性は、光量分布領域と被検体Ｅ表面との距離（図１６における線分Ｆｎ−Ｋｎの長さ、図１７における線分Ｕｎ−Ｖｎの長さ、ｎ＝１〜８）に応じて異なり得るものである。よって、フィルタ部４８では、受信したデジタル信号を処理するフィルタ特性を測定位置毎或いは受信素子毎に異なるように設定する。
【０１２７】
図１８は、光量プロファイルを示す図である。線分Ｋｎ−Ｌｎ（ｎ＝１〜８）、線分Ｖｎ−Ｗｎ（ｎ＝１〜８）上の光量プロファイルは、光量分布領域８０、８１の光量分布状況が測定位置毎に異なる。このため、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、ｎが同一の場合であっても異なり得るものである。本実施例において、デジタルゲイン生成部では、光量補正も併せて行う場合は、受信素子毎或いは測定位置毎に光量分布領域の光量プロファイルの変化も反映させたゲイン値を生成するようにしても良い。さらに、デジタルゲイン部４０は、メモリ部４６からデジタルゲイン部４０へデジタルデータが送出される際に以下のようにしても良い。すなわち、デジタルゲイン部４０は、光量分布領域内（たとえば線分Ｋｎ−Ｌｎ（図１６）、線分Ｖｎ−Ｗｎ（図１８（ａ）））で発生した音響波に基づくデジタルデータをメモリ部４６から選別して読み出すようにする。そして、デジタルゲイン部４０は、その読み出したデータを自身に入力するようにしても良い。その場合、デジタルゲイン生成部４４では、乗算部４９でフィルタ部４８からの出力に乗ずるゲインパターンを光量分布領域に対応する部分だけ生成するようにしても良い。
【０１２８】
また、本実施例においては、ＡＤＣ４５−１〜ＡＤＣ４５−８における音響波のサンプリング周波数の決定法が、実施例１−３とは異なる。本実施例において、受信素子３００−１〜３００−８に到達する音響波の周波数特性の上限値は、被検体Ｅ内における光量分布領域の位置に依存する。すなわち、図１６においては、点Ｆｎから点Ｋｎまでの直線距離、図１７においては、点Ｕｎから点Ｖｎまでの直線距離が受信素子３００−ｎに到達する音響波の周波数特性の上限値に影響する。そのため、本実施例においては、ＡＤＣ４５−１〜４５−８における音響波のサンプリング周波数は、被検体Ｅ内におけるデータを取得しようとする領域の位置に基づいて決定するようにしても良い。ユーザーが取得したい音響波の周波数特性が、受信素子３００−ｎに到達する音響波の周波数特性の上限値より低い場合、低い方の周波数特性にあわせてサンプリング周波数を決定するようにしても良い。その他、サンプリング周波数について考慮する種々の事項は、本実施例１−３の場合
と同様である。
【０１２９】
このように、本実施例では、被検体Ｅと受信素子との位置関係および光量分布領域に応じて、受信素子毎に到達する音響波の周波数特性が異なり得る。そのため、フィルタ係数生成部４３では、受信素子毎に値の異なるフィルタ係数を生成し、フィルタ部４８では、このフィルタ係数を用いてメモリ部４６から入力されるデータに対してフィルタリングを行うようにしても良い。こうすることで、受信素子毎に音響波の減衰補正を最適化することができる。更に、受信素子毎に、不要なフィルタ処理を行ってしまう無駄を省略できる。さらに、広い周波数帯域の音響波を良好に画像化できる。
【０１３０】
上記のように実施例１−４の被検体情報取得装置は、データを取得しようとする領域から発生する音響波の取得に際して受信素子とデータを取得しようとする領域との位置関係に基づき受信素子毎に適用するフィルタの特性を最適化するものである。さらに、上記音響波に基づくデジタル信号から特定の周波数帯域の信号成分を抽出し、その抽出してなる信号に対する減衰補正のためのデジタルゲインパターンを受信素子毎に最適化するものである。データを取得しようとする領域とは、被検体形状そのもの、被検体内に設定した画像化領域、被検体内の光量分布領域、全受信素子の最も受信感度の高い方向が集中してなる領域である。なお、光吸収体が発する音響波の周波数は、被検体Ｅに照射する光のパルス幅にも依存する。例えば、パルス幅が広くなると、光吸収体が発する音響波の周波数特性が低周波側にシフトする。そこで、照射する光のパルス幅もデジタルゲインパターンに反映させるようにしても良い。
【０１３１】
＜その他の実施例＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ、上記方法、上記プログラム、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。なお、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含むものであり、上記プログラムは、プログラムコード、プログラムプロダクトを含むものである。
【０１３２】
上記のように、図９、図１３Ｂ、図１５（ａ）〜（ｄ）にデジタルゲインパターンを示した。有効なデジタルゲイン値を付与する前のゲイン値は、任意の値を設定して良い。また、支持体４００に設置される受信素子３００の数は８個として説明を行ってきたが、必ずしもこれに限定されず、必要に応じて適宜個数を変更可能である。受信素子３００の数が１個の場合でも、例えば複数の測定位置に移動させて被検体Ｅに対して光音響測定を行うようにする。このようにすれば、見かけ上、複数の受信素子で音響波を取得するのと同様の効果を得られる。
【０１３３】
また、支持体４００に設置される受信素子３００の配置も図示された形式に限定されず、種々の配置が考えられる。また、デジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定は、必ずしも受信素子３００毎に異なる必要はない。受信素子３００のうち、設定内容が近似するもの同士をグループ化して複数のグループに分け、各グループに対して個別に同一のデジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、を行うようにしても良い。そうすることで、個別に設定を行う煩雑さを低減できる。
【０１３４】
また、デジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定に対するグループ分けの方法は同一である必要はなく、異なっていても良い。また、グループ分けの方法は、同一の測定位置においても変更するようにしても良いし、光照射条件等の測定条件の変更に合わせて変更しても良く、また測定位置が変わる毎に変更するようにしても良い。各々の受信素子３００に対応するデジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定は、必ずしも測定位置が異なれば変えなければならないものではなく、測定位置が異なっても同一の設定を行うようにしても良い。
【０１３５】
デジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定それぞれにおいて、複数の測定位置で同一の設置を行うときは、以下のようにしても良い。すなわち、この複数の測定位置は、デジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定それぞれで異なるようにしても良い。例えば、支持体４００の移動領域を複数に分割し、分割された移動領域（１つ以上の測定位置を含む）に対して同一のデジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定を行うといった処理も可能である。また、デジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定、サンプリング周波数の設定は、それぞれに移動領域の分割態様を異ならせて設定を行うようにしても良い。各々の受信素子３００に対して適用するデジタルゲインパターンの設定、フィルタ係数の設定は、必ずしも複数必要というわけではなく、１個でも良い。
【０１３６】
また、各々の受信素子３００に対して適用するデジタルゲインパターンの設定の数、フィルタ係数の設定の数が異なっても良い。各々の受信素子３００の減衰補正においては、被検体Ｅを図１ＢのＸＹ平面に投影した時の被検体形状内に設けたある基準点と、支持体４００のＸＹ平面における測定位置の位置ずれを減衰補正用のデジタルゲインの設定に反映させても良い。さらに、減衰補正は、仮定された初期音圧レベルまでの補正を行うことを念頭に説明を行ってきたが、どの程度の音圧まで補正するのかを、受信素子毎、周波数毎、撮像深度毎にユーザーが設定できるようにしても良い。また、データ取得部４の中で行っている、デジタルゲイン部４０における処理は、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなハードウェアで行っても良いし、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などを用いてソフトウェアで処理するようにしても良い。また、サンプリングに際し、受信素子３００が出力する電気信号に対してＴＧＣ処理を行っている場合は、ＴＧＣのゲイン付与分を考慮して、減衰補正・光量補正用のデジタルゲインパターンを調整するようにしても良い。なお、この「ＴＧＣ」とは、ｔｉｍｅ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ（タイムゲインコントロール）の略称とする。
【０１３７】
上記の実施例において示したデジタルゲインのパターンは、あくまでも例であり、これに限定されるものではない。
上記の実施例においては、探触子部３で複数の受信素子３００が略半球面形状の支持体４００に配置されて形成される例を示したが、探触子部３の構成はなからずしもこれに限定されない。複数の受信素子３００が配列されるプローブの形状は、リニア型、１．５Ｄ型、２Ｄ型、コンベックス型、アーク型のほか、種々の形状が有りうる。また、被検体Ｅを並行平板で圧迫し、プローブを並行平板上で移動させて光音響測定を行う撮像方式や、プローブを直接被検体Ｅに接触させ、人間の手技または移動機構にてプローブを被検体Ｅ上で移動させて光音響測定を行うような撮像方式を採用してよい。そのような場合でも、本発明は適用できるものである。
【符号の説明】
【０１３８】
５  再構成部、４０  デジタルゲイン部、４５  変換部、２００  光学系、３００  音響波検出素子、３２０  受信部
【図１Ａ】
0006608140.tif 000002
【図１Ｂ】
0006608140.tif 000003
【図１Ｃ】
0006608140.tif 000004
【図２】
0006608140.tif 000005
【図３】
0006608140.tif 000006
【図４】
0006608140.tif 000007
【図５】
0006608140.tif 000008
【図６】
0006608140.tif 000009
【図７】
0006608140.tif 000010
【図８】
0006608140.tif 000011
【図９】
0006608140.tif 000012
【図１０】
0006608140.tif 000013
【図１１】
0006608140.tif 000014
【図１２】
0006608140.tif 000015
【図１３Ａ】
0006608140.tif 000016
【図１３Ｂ】
0006608140.tif 000017
【図１４Ａ】
0006608140.tif 000018
【図１４Ｂ】
0006608140.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
0006608140.tif 000021
【図１７】
0006608140.tif 000022
【図１８】
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