(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射部と、
前記光照射部からの光が被検体に照射されることにより生じた音響波を受信し、受信信号群を出力する複数のトランスデューサと、
前記複数のトランスデューサの少なくとも一部のトランスデューサの指向軸が集まるように、前記複数のトランスデューサを支持する支持体と、
前記支持体及び前記被検体の少なくとも一方を移動させる駆動部と、
前記複数のトランスデューサから出力された前記受信信号群を記憶する第１のメモリと、
前記被検体内の注目位置の被検体情報を取得する処理部と、
を有し、
前記光照射部は、複数回の光照射を前記被検体に行い、
前記駆動部は、前記複数回の光照射のそれぞれにおいて前記支持体と前記被検体との相対位置が異なるように前記支持体を移動させ、
前記複数のトランスデューサは、前記複数回の光照射のそれぞれによって生じた音響波を受信し、前記複数回の光照射に対応する複数の受信信号群を出力し、
前記第１のメモリは、前記複数の受信信号群を記憶し、
前記処理部は、前記第１のメモリに記憶された前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記指向軸が集まる位置と前記注目位置との距離に応じた一律の重みで重み付けして前記注目位置の被検体情報を取得する
ことを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記支持体は、球に基づく形状であり、
前記複数のトランスデューサの少なくとも一部の指向軸が集まる位置は、前記球に基づく形状の曲率中心である
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】
前記支持体は、半球状である
ことを特徴とする請求項２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記光照射部は、前記指向軸が集まる位置に向けて光を照射する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項５】
複数の相対位置のそれぞれにおける、前記被検体の位置の情報を測定する第１の測定部と、
前記複数の相対位置のそれぞれにおける、前記支持体の位置の情報を測定する第２の測定部と、を更に有し、
前記処理部は、前記第１の測定部により測定された前記被検体の位置の情報と、前記第２の測定部により測定された前記支持体の位置の情報と、に基づいて前記重みを決定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項６】
複数の相対位置のそれぞれに対応する重みが記憶された第２のメモリを更に有し、
前記処理部は、前記第２のメモリから前記相対位置に対応する重みを読み出すことにより前記重みを決定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記第１のメモリに記憶された前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記距離が小さくなるにつれて大きな重みで重み付けをする
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記第１のメモリに記憶された前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記距離を指数とする指数関数を重みとして重み付けを行う
ことを特徴する請求項７に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記重みは、全方位において前記注目位置が前記指向軸が集まる位置に近づくにつれて大きくなる
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記重みは、前記注目位置が前記指向軸が集まる位置に近づくにつれて等方的に大きくなる
ことを特徴とする請求項９に記載の光音響装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記第１のメモリに記憶された前記複数の受信信号群のうち、前記距離が閾値よりも大きい場合に前記複数のトランスデューサから出力された受信信号群を用いずに前記注目位置の被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１２】
前記閾値は、前記指向軸が集まる位置から前記注目位置に向かう方向によって異なる
ことを特徴とする請求項１１に記載の光音響装置。
【請求項１３】
前記処理部は、前記指向軸が集まる位置から、当該位置の分解能から分解能が半分となるまでの距離を、前記閾値として設定する
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光音響装置。
【請求項１４】
複数のトランスデューサの少なくとも一部の素子の指向軸が集まるように支持体上に配置された前記複数のトランスデューサにより、前記支持体と被検体との相対位置が互い異なる複数の状態のときに、前記被検体から生じた音響波を受信して記憶された前記複数の状態に対応する複数の受信信号群に基づいて、前記被検体内の注目位置の被検体情報を取得する信号処理装置であって、
前記記憶された前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記指向軸の集まる位置と前記注目位置との距離に応じた一律の重みで重み付けして前記注目位置の被検体情報を取得することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１５】
前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記距離が小さくなるにつれて大きな重みで重み付けをする
ことを特徴とする請求項１４に記載の信号処理装置。
【請求項１６】
前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記距離を指数とする指数関数を重みとして重み付けを行う
ことを特徴する請求項１５に記載の信号処理装置。
【請求項１７】
前記重みは、全方位において前記注目位置が前記指向軸が集まる位置に近づくにつれて大きくなる
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１８】
前記重みは、前記注目位置が前記指向軸が集まる位置に近づくにつれて等方的に大きくなる
ことを特徴とする請求項１７に記載の信号処理装置。
【請求項１９】
前記複数の受信信号群のうち、前記距離が閾値よりも大きい場合に前記複数のトランスデューサから出力された受信信号群を用いずに前記注目位置の被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項２０】
前記閾値は、前記指向軸が集まる位置から前記注目位置に向かう方向によって異なる
ことを特徴とする請求項１９に記載の信号処理装置。
【請求項２１】
前記指向軸が集まる位置から、当該位置の分解能から分解能が半分となるまでの距離を、前記閾値として設定する
ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の信号処理装置。
【請求項２２】
複数のトランスデューサの少なくとも一部の素子の指向軸が集まるように支持体上に配置された前記複数のトランスデューサにより、前記支持体と被検体との相対位置が互い異なる複数の状態のときに、前記被検体から生じた音響波を受信して記憶された前記複数の状態に対応する複数の受信信号群に基づいて、前記被検体内の注目位置の被検体情報を取得する信号処理方法であって、
前記記憶された前記複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、前記指向軸の集まる位置と前記注目位置との距離に応じた一律の重みで重み付けして前記注目位置の被検体情報を取得する工程を有する
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響効果を利用して被検体情報を取得する光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を被検体に照射し、当該光に起因して被検体内部から発生した音響波を受信し、解析することで被検体内部の情報を画像化する光音響装置が医療分野で研究されている。
【０００３】
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。また、特許文献１には、この探触子をある平面内で走査し、探触子が複数の位置で音響波を受信して受信信号を取得する技術が記載されている。また、特許文献１には、複数の位置で受信信号を取得した後に再構成を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７９３４８号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１に記載されたように複数の位置で受信信号を取得した後に再構成を行う方法では、取得される被検体情報の定量性が低い領域が存在する可能性がある。
【０００６】
本明細書に開示された光音響装置は、光照射部と、光照射部からの光が被検体に照射されることにより生じた音響波を受信し、受信信号群を出力する複数のトランスデューサと、複数のトランスデューサの少なくとも一部のトランスデューサの指向軸が集まるように、複数のトランスデューサを支持する支持体と、支持体及び被検体の少なくとも一方を移動させる駆動部と、複数のトランスデューサから出力された受信信号群を記憶する第１のメモリと、被検体内の注目位置の被検体情報を取得する処理部と、を有し、光照射部は、複数回の光照射を被検体に行い、駆動部は、複数回の光照射のそれぞれにおいて支持体と被検体との相対位置が異なるように支持体を移動させ、複数のトランスデューサは、複数回の光照射のそれぞれによって生じた音響波を受信し、複数回の光照射に対応する複数の受信信号群を出力し、第１のメモリは、複数の受信信号群を記憶し、処理部は、第１のメモリに記憶された複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対して、指向軸が集まる位置と注目位置との距離に応じた一律の重みで重み付けして注目位置の被検体情報を取得する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一の実施形態に係る光音響装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】第一の実施形態に係るトランスデューサの配置を示す図である。
【図２Ｂ】第一の実施形態に係るトランスデューサの配置を示す図である。
【図３】第一の実施形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図４】第一の実施形態に係る支持体の移動を示す図である。
【図５】第一の実施形態に係る信号処理を示すフローチャートである。
【図６】第一の実施形態に係る重みの例を説明するための図である。
【図７Ａ】第一の実施形態に係る重みの例を示す図である。
【図７Ｂ】第一の実施形態に係る重みの例を示す図である。
【図８Ａ】第一の実施形態に係るパルス光と音響波の伝播を示す図である。
【図８Ｂ】第一の実施形態に係るパルス光と音響波の伝播を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第一の実施形態］
第一の実施形態に係る光音響装置は、光音響波の受信信号に基づいて被検体情報を取得する。本実施形態に係る被検体情報とは、光音響効果により発生した光音響波の受信信号から得られる被検体に関する情報のことを指す。具体的に被検体情報は、発生音圧（初期音圧）、光エネルギー吸収密度、光吸収係数、および組織を構成する物質の濃度等である。ここで、物質の濃度とは、酸素飽和度、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、および総ヘモグロビン濃度等である。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和である。
【０００９】
本実施形態では、最も受信感度の高い方向に沿った軸（以下、指向軸と呼ぶ）が集まるように複数のトランスデューサが配置された探触子を備える光音響装置について説明する。すなわち、指向軸が集まる所定の領域で発生した音響波を高感度に受信することができるように複数のトランスデューサが配置された場合について説明する。また、本実施形態に係る光音響装置は、被検体と探触子との相対位置を変更して、この探触子は複数回に亘って音響波を受信する。また、光音響装置は、探触子から出力された時系列の受信信号群を受信信号データとしてメモリに記憶する。また、本実施形態に係る光音響装置は、この複数回に亘る音響波の受信によって得られメモリに記憶された受信信号データを用いて関心領域（ＲＯＩ）内の各注目位置の被検体情報を取得する。注目位置とは、２次元のＲＯＩを設定した場合にはピクセルのことを指し、３次元のＲＯＩを設定した場合にはボクセルのことを指す。本明細書では、探触子と被検体とがある相対位置関係にあるときに、１回の光照射により複数のトランスデューサのそれぞれから出力された複数の時系列の信号をまとめて「受信信号群」と呼ぶ。一方、探触子と被検体との相対位置関係が互いに異なる複数の状態のときに光が照射されることにより、複数のトランスデューサが出力した受信信号群のことをまとめて「複数の受信信号群」と呼ぶ。
【００１０】
本実施形態に係る探触子がある位置に位置するときに音響波を受信して得られた受信信号群を用いて被検体情報を取得した場合、典型的に指向軸が最も集まる所定の位置における被検体情報の分解能が最も高くなる。そして、この位置から離れるに従って被検体情報の分解能は低下していく傾向がある。このとき、最も分解能が高い所定位置から分解能が半分となる所定領域で発生した音響波については探触子が比較的高感度に受信することができていると推定される。本実施形態においては、最も分解能が高い位置から分解能が半分となる領域を「高感度領域」と呼ぶ。
【００１１】
本実施形態においては、以下の観点に基づいて複数回に亘って得られた複数の受信信号群に重みづけをおこない、注目位置の被検体情報を取得する。
【００１２】
注目位置に指向性が向いているトランスデューサが出力した受信信号に大きな重みづけをおこなってもよい。これにより、注目位置で発生した音響波を高感度に受信したトランスデューサから出力された受信信号の重みを大きくできるため、Ｓ／Ｎ比の高い受信信号の重みを大きくすることができる。そのため、このように加重した受信信号を用いて再構成された注目位置の被検体情報のＳ／Ｎ比についても高くすることができる。すなわち、注目位置の被検体情報の定量性、分解能を高くすることができる。また、この加重をあらゆる注目位置に適用することにより、再構成画像のあらゆる位置における定量性、分解能を高くすることができる。
【００１３】
前述したように、本実施形態に係る探触子に配置された各トランスデューサは、高感度領域で発生した音響波を高感度に受信することができる。そのため、メモリに記憶されている複数の受信信号群のうち、高感度領域が注目位置により近いときに探触子が取得した受信信号群に、より大きな重みを加えてもよい。すなわち、注目位置と探触子との相対位置に応じて、探触子が取得した受信信号群に加える重みを決定してもよい。これにより、高感度に受信されたと推定される受信信号群に大きな重みを加えることができる。
【００１４】
本実施形態によれば、注目位置と探触子とがある相対位置関係にあるときに各トランスデューサから出力された受信信号に対する重みを一律に決定することにより、簡易に各注目位置における定量性、分解能を高くすることができる。
【００１５】
本実施形態によれば、各トランスデューサと注目位置との相対位置に応じて各トランスデューサに対する重みをそれぞれ計算するときと比べて、重みを決定するための計算量を低減することができる。
【００１６】
ここで、予め計算された重みがメモリに記憶され、メモリに記憶された重みを読み出すことにより重みづけをおこなう場合を考える。この場合、本実施形態によれば、各トランスデューサと注目位置との相対位置毎の重みを記憶するのではなく、探触子と注目位置との相対位置に応じた重みを記憶するだけでよい。そのため、本実施形態によれば、重みに対応するデータ量を低減することができるため、重みのデータを記憶するためのメモリ容量を減らすことができる。
【００１７】
また、本実施形態に係る光音響装置は、メモリに記憶された受信信号群に対して任意に重みを加えることができるため、受信後に目的に応じて信号に加える重みを変更することができる。
【００１８】
注目位置に音源が存在する場合、注目位置から全方位に等方的に音響波が伝搬する。そこで、注目位置から発生した音響波の多くの波数成分を受信することができるようにトランスデューサを位置させてもよい。これにより、画像を再構成するときに再構成アーティファクトに対応するエネルギーが再構成画像の全体に分散されるため、局所的に再構成アーティファクトが現れることを抑制することができる。
【００１９】
さらに、注目位置を中心として点対称な位置でトランスデューサが出力した受信信号に対して同程度の重みを加えてもよい。これにより、再構成アーティファクトも注目位置を中心に点対称に現れやすくなる。そのため、再構成画像の全体に再構成アーティファクトに対応するエネルギーがより均一に分散されるため、局所的に再構成アーティファクトが現れることをより抑制することができる。
【００２０】
また、ＲＯＩ内の各注目位置において、以上の観点に基づいて受信信号に重みを加えてもよい。これにより、ＲＯＩ内の各注目位置において、注目位置の再構成像（シグナル成分）と再構成アーティファクト（ノイズ成分）とのコントラストが高くなる。
【００２１】
そのため、特に注目位置から等距離に高感度領域が位置するときには、探触子に配置された各トランスデューサに同じ重みを加えてもよい。また、本実施形態に係る光音響装置は、高感度領域で発生した音響波を高感度に受信することができるように配置された複数のトランスデューサを移動させて取得した複数の受信信号群に上記の観点に基づいた重みを加える。これにより、ＲＯＩ内の各注目位置において注目位置の再構成像（シグナル成分）と再構成アーティファクト（ノイズ成分）とのコントラストが高くなり、高分解能とすることができる。
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。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。
＜システム構成＞
図１を参照しながら、第一の実施形態に係る光音響装置の構成を説明する。なお、説明の便宜上、水平方向のある軸をｘ軸、ｘ軸に垂直な水平方向の軸をｙ軸、ｘ軸・ｙ軸に垂直な軸をｚ軸とする。
【００２３】
第一の実施形態に係る光音響装置は、保持カップ１０１、探触子１０２、入力部１０３、メインコントローラ１０４、信号処理部１０５、光照射部１０６、駆動装置１０７、ディスプレイ１０９を有している。
【００２４】
以下、各構成要素について説明する。
（保持カップ１０１）
保持カップ１０１は、被検体が撮影中動かないように固定するためのものであり、合成樹脂で作られた半球状のカップである。被検体が固定できれば、保持カップ１０１はラテックスゴムなどの薄膜で作られていてもよい。また、保持カップ１０１は、被検体に当てるパルス光の減衰を抑えるため、光の透過率が高い素材で作られてもよい。さらに、保持カップ１０１は、被検体との界面での音響波の反射を減らすため、被検体の音響インピーダンスと近い素材であってもよい。
（探触子１０２）
探触子１０２は、複数のトランスデューサ２０１と、複数のトランスデューサ２０１を支持する支持体２０２とから構成される。本実施形態に係る支持体２０２は、複数のトランスデューサ２０１が配置された半球状の筐体である。
【００２５】
トランスデューサ２０１を構成する部材としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に代表される圧電セラミック材料や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いても良い。例えば、静電容量型超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを用いることができる。
【００２６】
ここで、図２Ａ及び２Ｂを参照しながら、支持体２０２におけるトランスデューサ２０１の配置の一例について説明する。図２Ａは、支持体２０２をｚ軸方向から見た図、図２Ｂは、支持体２０２をｙ軸方向から見た図である。
【００２７】
支持体２０２は、半球の内側の面にトランスデューサ２０１を放射状に複数支持している。なお、トランスデューサ２０１の配置の仕方はこの限りでなく、例えば渦巻状に配置してもよい。また、半球形状の支持体２０２の底部（極）には光射出口１０８が設置されている。また、支持体２０２の内側には、音響マッチング材が充填されてもよい。
【００２８】
本実施形態において、複数のトランスデューサ２０１は、図２Ａ及び２Ｂで示した通り半球面形状に沿って配置される。点Ｘは半球面形状の支持体２０２の曲率中心点を示している。支持体２０２は、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まるように複数の複数のトランスデューサ２０１を支持している。すなわち、支持体２０２の曲率中心の位置や複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置は、支持体２０２の位置から推定することができる。複数のトランスデューサ２０１の指向軸を半球面形状の曲率中心点付近へ集めることで、曲率中心点を中心に高精度に可視化可能な領域が形成される。本明細書において、このように高精度に可視化可能な領域を高感度領域と呼ぶ。なお、後述する駆動装置１０７により被検体に対して支持体２０２を移動させることで、高感度領域が移動されて広い範囲の被検体情報を高精度に可視化することができる。
【００２９】
高感度領域は、最高分解能ＲＨを得る曲率中心点を中心とした、式（１）で示す半径ｄｔｈを有する略球形状の領域として考えることができる。
【００３０】
【数１】
0006545190.tif 000002
【００３１】
ここで、Ｒは高感度領域Ｇの下限分解能、ｒ０は半球形状の支持体２０２の半径、φｄはトランスデューサ２０１の直径である。Ｒはたとえば、曲率中心点で得る最高分解能の半分の分解能とすることができる。高感度領域が探触子の曲率中心点を中心とした略球形状で形成される場合、その形状と探触子（すなわち曲率中心点）の位置から、探触子の２次元走査上の各位置での高感度領域の範囲を式（１）に従って推定することができる。
【００３２】
なお、本発明の本実施形態において、複数のトランスデューサ２０１の配置は図２Ａ及び２Ｂのような半球形状の例に限定されない。複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まり、所望の高感度領域を形成できる配置であればよい。すなわち、所望の高感度領域が形成されるように、曲面形状に沿って複数のトランスデューサ２０１が配置されればよい。本明細書において曲面とは、真球形状や半球面等の開口がある球面を含む。また、球面と見なせる程度の表面上の凹凸がある面や、球面と見なせる程度の楕円体（楕円を三次元へ拡張した形であり、表面が二次曲面からなる形）上の面も含む。
【００３３】
また、球を任意の断面で切った形状の支持体に沿って複数のトランスデューサを配置する場合、その支持体の形状の曲率中心にトランスデューサの指向軸が最も集まる。本実施形態で説明する半球形状の支持体２０２も、球を任意の断面で切った形状の支持体の一例である。本明細書において、このように球を任意の断面で切った形状のことを球に基づく形状と呼ぶ。また、このように球に基づく形状の支持体に支持される複数のトランスデューサは、球面上に支持されることとなる。
【００３４】
なお、所望の高感度領域を形成できる限り、必ずしも各トランスデューサの指向軸が交わらなくてもよい。また、特定の領域で発生した光音響波を高感度に受信できるように、支持体２０２により支持された複数のトランスデューサ２０１の少なくとも一部の素子の指向軸が特定の領域に集まっていればよい。すなわち、複数のトランスデューサ２０１の少なくとも一部の素子が高感度領域で発生する光音響波を高感度に受信することができるように、複数のトランスデューサ２０１が支持体２０２上に配置されていればよい。
【００３５】
支持体２０２は、機械的強度が高い金属材料などを用いて構成されてもよい。
【００３６】
支持体２０２に支持された複数のトランスデューサ２０１のそれぞれが音響波を受信して時系列の受信信号を出力する。
（入力部１０３）
入力部１０３は、ユーザーが所望の情報を入力するために情報を指定できるように構成された部材である。入力部１０３としては、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイ、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１０３としてタッチパネルを用いる場合、ディスプレイ１０９が入力部１０３を兼ねるタッチパネルであってもよい。なお、入力部１０３は、本発明の本実施形態による光音響装置とは別に提供されていてもよい。
（信号処理部１０５）
信号処理部１０５は、トランスデューサ２０１と信号線でつながっており、トランスデューサ２０１から出力されたアナログ受信信号をＡＤ変換し、変換された信号をメインコントローラ１０４に送る。信号処理部１０５は、例えば、光射出口１０８に取り付けられた光検出センサと接続されており、パルス光が射出するのに同期して信号を取得してもよい。
（光照射部１０６）
光照射部１０６は、光を発する光源と、光源から発せられた光を被検体まで導く光学系とを含む。
【００３７】
光源は、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源であってもよい。具体的には、パルス光のパルス幅は、１〜１００ナノ秒程度であってもよい。また、パルス光の波長は、４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲であってもよい。特に、生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする際は可視光領域の波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。一方、生体の深部をイメージングする際には、生体の背景組織において吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。ただし、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。
【００３８】
光源の具体的な例は、レーザーや発光ダイオードである。また、複数波長の光を用いて測定する際には、発振する波長の変換が可能な光源を用いてもよい。複数波長の光を被検体に照射する場合、互いに異なる波長の光を発振する複数台の光源を、それぞれ発振切り替えを行いながら、もしくは交互に照射しながら用いてもよい。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。
【００３９】
レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。特に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーを使用してもよい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーや光パラメトリック発振（ＯＰＯ）レーザーを用いてもよい。
【００４０】
光学系は、光源から被検体までパルス光を伝達させる。光学系には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いてもよい。乳房等を被検体とする生体情報取得装置においては、光学系の光出射部は拡散板等によりパルス光のビーム径を広げて照射してもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系の光出射部はレンズ等で構成し、ビーム径をフォーカスして照射してもよい。
【００４１】
なお、光照射部１０６が光学系を備えずに、光源から直接被検体に光を照射してもよい。
【００４２】
本実施形態に係る光照射部１０６は、光源が光射出口１０８に光学系としての光ファイバで接続されている。パルス光は支持体２０２の底から半球状の支持体２０２の曲率中心に向かって射出される。
（駆動装置１０７）
駆動部としての駆動装置１０７は、被検体と支持体２０２との相対位置を変更する。本実施形態では、駆動装置１０７は、支持体２０２をｘｙ方向に移動させる装置であり、ステッピングモータを搭載した電動のＸＹステージを備える。なお、駆動装置１０７は被検体と支持体２０２との相対位置を二次元的に変更させるものに限らず、相対位置を一次元または三次元的に変更させるものを用いてもよい。
【００４３】
駆動装置１０７は、移動方向へのガイド機構と、移動方向への駆動機構と、支持体２０２の位置を検知する位置センサを備えている。図１に示す光音響装置の場合、駆動装置１０７の上に支持体２０２が積載されるため、ガイド機構として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てもよい。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、などを用いてもよい。駆動力としてはモーターなどを用いてもよい。位置センサとしては、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てもよい。
【００４４】
なお、本発明の実施形態においては、被検体と支持体２０２との相対的な位置が変わればよいため、支持体２０２を固定し、被検体を移動させてもよい。被検体を移動させる場合は、被検体を支持する被検体支持部（不図示）を動かすことで被検体を移動させてもよい。被検体と支持体２０２の両方を移動させてもよい。
【００４５】
また、移動は連続的に行ってもよいが、一定のステップで繰り返しても良い。駆動装置１０７は、電動ステージであってもよいが、手動ステージでもよい。駆動装置１０７は、ここに挙げたものだけに限定されず、被検体と支持体２０２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。
（メインコントローラ１０４）
メインコントローラ１０４は、入力部１０３、信号処理部１０５、光照射部１０６、駆動装置１０７とそれぞれＵＳＢなどのバスで接続されている。メインコントローラ１０４は、各装置を制御し、典型的には組み込みＰＣである。メインコントローラ１０４は、信号処理部１０５から受信した信号を用いて被検体から発生した初期音圧などの被検体情報を再構成する。メインコントローラ１０４は、制御部としてのＣＰＵを備えている。また、メインコントローラ１０４は、ＣＰＵ、ＧＰＵなどの演算素子やＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの演算回路を備えている。また、メインコントローラ１０４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのメモリを備えている。
【００４６】
信号処理部１０５の機能をメインコントローラ１０４が実行してもよい。メインコントローラ１０４と信号処理部１０５とを合わせて本実施形態に係る処理部とする。複数のハードウェアにより処理部の各機能が実現されてもよい。また、単一のハードウェアにより処理部の各機能が実現されてもよい。また、処理部の各機能が異なるハードウェアにより実行されてもよい。
（ディスプレイ１０９）
表示部としてのディスプレイ１０９は、メインコントローラ１０４から出力される被検体情報を分布画像や数値データなどで表示する。典型的には液晶ディスプレイなどがディスプレイ１０９として利用されるが、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤなど他の方式のディスプレイでもよい。ディスプレイ１０９は、本発明の実施形態に係る光音響装置とは別に提供されていてもよい。
＜被検体情報取得処理＞
次に、光音響装置が行う処理の詳細を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。この処理は、メインコントローラ１０４が光音響装置の各部を制御することにより行う。
【００４７】
処理が開始すると、メインコントローラ１０４が駆動装置１０７に命令を送ることで、駆動装置１０７は支持体２０２をあらかじめ決められた光照射位置まで移動する（ステップＳ３０１）。
【００４８】
次に、メインコントローラ１０４が光照射部１０６に命令を送ることで、光照射部１０６がパルス光を発し、光射出口１０８からパルス光が射出される（ステップＳ３０２）。そして、複数のトランスデューサ２０１のそれぞれは、光音響波を受信して受信信号を信号処理部１０５に出力する。このとき、信号処理部１０５は、パルス光の射出に同期して受信信号群に対する信号処理を開始する。その後に、メインコントローラ１０４が信号処理部１０５に命令を送ることで、信号処理部１０５は信号処理した受信信号群をメインコントローラ１０４の第１のメモリ上に送信する（ステップＳ３０３）。ここで、受信信号群のデータの取得とは、複数のトランスデューサ２０１から出力された時系列の受信信号群をデジタル信号に変換し、デジタル信号をメインコントローラ１０４の第１のメモリに記憶することを指す。
【００４９】
本実施形態では、保持カップ１０１と支持体２０２の相対位置を変えて、複数回受信信号群のデータを取得する。そのため、メインコントローラ１０４はあらかじめ決められた回数だけ受信信号群のデータを取得したかどうか判断し（ステップＳ３０４）、次の信号群のデータを取得する場合にはステップＳ３０１へ戻る。この結果、メインコントローラ１０４の第１のメモリには、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の受信信号群のデータが記憶される。
【００５０】
規定の回数信号を取得し終えた場合には、メインコントローラ１０４は、メインコントローラ１０４に記憶された複数の受信信号群のデータに基づいて被検体情報を生成する（ステップＳ３０５）。受信信号群のデータは時系列の信号データであり、被検体情報は空間的な２次元データまたは３次元データである。空間的な２次元データをピクセルデータ、空間的な３次元データをボクセルデータまたはボリュームデータとも呼ぶ。ピクセルまたはボクセルが本実施形態に係る注目位置である。すなわち、本工程では、メインコントローラ１０４が複数の受信信号群のデータを空間的な被検体情報のデータに変換する再構成処理を行う。
【００５１】
最後に、メインコントローラ１０４は、取得した被検体情報をディスプレイ１０９に表示する（ステップＳ３０６）。典型的には、３次元の被検体情報をＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面で切断したときの切断面を画像化して表示する。
【００５２】
図４は、駆動装置１０７による支持体２０２の移動の様子をｚ軸方向から見た図である。円４０１、円４０２、円４０３はそれぞれ第１のタイミング、第２のタイミング、第３のタイミングの信号取得時（光照射時）における支持体２０２の位置を示している。円４０１の信号取得時には領域４０４が高感度領域になる。円４０２の信号取得時には領域４０５が高感度領域になる。円４０３の信号取得時には領域４０６が高感度領域になる。移動方法、信号取得タイミング（回数）はこの例に限らない。例えば、駆動装置１０７は、支持体２０２を保持カップ１０１の中央に向かう渦巻状に移動させてもよい。
＜再構成処理＞
メインコントローラ１０４がステップＳ３０５で行う再構成処理の具体例について図５のフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
本実施形態では、複数回の光照射により取得された受信信号データに支持体と注目位置との相対位置に応じた重みを重み付けし、再構成処理を行う。
【００５４】
メインコントローラ１０４は、再構成する注目位置（例えばボクセル）を設定する（ステップＳ３１５）。設定される注目位置については、予め決定されていてもよいし、入力部１０３を用いてユーザーにより指定されてもよい。なお、メインコントローラ１０４は、各光照射時の被検体の位置の情報に基づいて注目位置を設定してもよい。光照射前に設定された注目位置に対応する被検体の位置が、光が照射されたときには変わっている可能性があるので、各光照射時の被検体の位置の情報に応じて再構成すべき注目位置を変更してもよい。光音響装置は、被検体の位置を測定することのできる第１の測定部を有していてもよい。第１の測定部としては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどから得られた画像データから被検体の位置を測定する装置や、ジャイロセンサー等により得られる被検体の変位を示す情報も用いて被検体の位置を測定する装置などを採用してもよい。
【００５５】
メインコントローラ１０４は、ステップＳ３０２でパルス光が被検体に照射されたときの支持体２０２と注目位置との相対位置の情報を取得する（ステップＳ３２５）。
【００５６】
メインコントローラ１０４は、各光照射時の支持体２０２と注目位置との相対位置に応じた重みが予め記憶された第２のメモリを備えてもよい。メインコントローラ１０４は、第２のメモリから各光照射に対応する重みを読み出すことにより、重みを決定することができる。第１のメモリと第２のメモリとは単一のハードウェアで構成されていてもよいし、別々のハードウェアで構成されていてもよい。
【００５７】
メインコントローラ１０４は、駆動装置１０７に設けられた第２の測定部としての位置センサが検知した、各光照射時の支持体２０２の位置の情報を受け取ってもよい。第２の測定部は、光照射部１０６に対する光照射の制御信号や光照射部１０６から出射された光をトリガーとして支持体２０２の位置の情報を取得してもよい。これにより、予め設定された光照射タイミングまたは支持体２０１の位置と実際の測定時の状態との間に誤差が生じた場合であっても、実際に光が照射されたときの支持体２０２の位置の情報を精度よく取得することができる。
【００５８】
メインコントローラ１０４は、ステップ３１５で取得した注目位置の位置情報と、ステップ３２５で取得した支持体２０２の位置情報とに基づいて、注目位置と支持体２０２との相対位置に応じた重みを決定する（ステップＳ３３５）。
【００５９】
ここで、図６を参照しながら、重みの具体例について説明する。注目位置としてのボクセル５０１は再構成するボクセルである。点線５０２は、各トランスデューサ２０１の指向軸を示す。点５０３はｊ回目の光照射時の支持体２０２の曲率中心である。本実施形態において、曲率中心点５０３は、複数のトランスデューサ２０１の少なくとも一部の素子の指向軸が集まる位置に対応する。ｓｊはボクセル５０１と曲率中心５０３との距離である。このとき、距離ｓｊが小さいほど重みが大きく、距離ｓｊが大きいほど重みが小さくなってもよい。例えば、重みｗｊは式（２）に表すように距離ｓｊを指数とする指数関数としてもよい。
【００６０】
【数２】
0006545190.tif 000003
【００６１】
支持体２０２とボクセル５０１とがある相対位置関係のときに各トランスデューサ２０１に適応した複数の重みを平均化したものを各トランスデューサ２０１に加重する重みとしてもよい。例えば、Ｘｕ，  Ｍｉｎｇｈｕａ，  ａｎｄ  Ｌｉｈｏｎｇ  Ｖ．  Ｗａｎｇ．  “Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｅ  ７１．１  （２００５）に記載されたＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）と呼ばれるタイムドメインの画像再構成に用いられる各トランスデューサ２０１に適応した重みを平均化したものを重みとしてもよい。ＵＢＰの場合、位置ベクトルｄｉ，ｊ（ｊ回目の光照射時のｉ番目のトランスデューサの位置ベクトル）で表される位置にあるトランスデューサに対する重みｗｉ，ｊは式（３）で表わされる。
【００６２】
【数３】
0006545190.tif 000004
【００６３】
ここで、ΔＳｉ，ｊは位置ベクトルｄｉ，ｊで表される位置にあるトランスデューサの面積、ｎｓ０ｉ，ｊは位置ベクトルｄｉ，ｊで表される位置にあるトランスデューサの受信面に対する単位法線ベクトル（指向方向）である。すなわち、ＵＢＰにおける各トランスデューサに適応した重みはボクセルを見込む各トランスデューサの立体角である。
【００６４】
この場合、ｊ回目の光照射時に支持体２０２に支持された各トランスデューサ２０１に加重する重みｗｊは、各トランスデューサ２０１の重みｗｉ，ｊを平均化して式（４）のように表すことができる。
【００６５】
【数４】
0006545190.tif 000005
【００６６】
なお、従来技術による画像再構成に用いる各トランスデューサ２０１に適応した重みを平均化して重みとして用いてもよい。平均化した重みを用いる場合、平均化した重みを第２のメモリに記憶し、再構成時に第２のメモリから読み出してもよい。
【００６７】
メインコントローラ１０４は、距離ｓｊに応じて段階的に重みを変えてもよい。例えば、メインコントローラ１０４は図７Ａに示すように連続的に重みを変えてもよいし、図７Ｂに示すように離散的に重みを変えてもよい。
【００６８】
重みの値については上記で示した例に限らず、支持体と注目位置との位置関係に基づいて各トランスデューサに一律に加重することのできる重みであればどんな値でも用いてよい。また、メインコントローラ１０４は、式（２）または式（４）を用いて重みを計算してもよい。また、予め距離ｓｊと重みｗｊの対応テーブルを作成しておいて、メインコントローラ１０４内の第２のメモリに記憶しておき、メインコントローラ１０４が再構成処理時に対応テーブルを参照しても距離ｓｊに応じた重みｗｊを読み出してもよい。
【００６９】
ここで、再構成する注目位置と支持体２０２の曲率中心との距離ｓｊが小さいほど重みが大きくなるようにしてもよい理由を説明する。
【００７０】
本実施形態において、トランスデューサ２０１には指向性があり、トランスデューサ２０１が半球の中心方向に向けて固定されている。そのため、半球の中心付近から発生する音響波は、各トランスデューサ２０１で高感度に受信することができる。一般に、ある音源を再構成するとき、なるべく広い立体角をカバーするような方向で音響波を受信したほうが、より高分解能に再構成できる。この場合、半球の中心からの音響波が最も広い立体角で高感度に受信できているため、半球の中心ほど重みを大きくして再構成してもよい。
【００７１】
なお、注目位置で発生した音響波の初期音圧が大きいときに複数のトランスデューサが出力した受信信号群にさらに大きな重みを加えてもよい。例えば、注目位置に照射された光のフルエンスが高いときに発生した音響波の受信信号群に大きな重みを加えてもよい。すなわち、受信信号群のデータに光量に応じた重みを加えてもよい。これにより、Ｓ／Ｎ比の高い受信信号群の重みを大きくすることができる。そのため、このように加重した受信信号群を用いて再構成された注目位置の被検体情報のＳ／Ｎ比についても高くすることができる。例えば、支持体と注目位置との相対位置に応じて決定された重みに、注目位置における光量をかけた値を重みとしてもよい。
【００７２】
本実施形態のように半球の中心に向けてパルス光が照射されている場合には、半球の中心で発生する光音響波の音圧が相対的に高まる。この場合、半球の中心周辺については、光音響波の発生音圧が高い領域と発生した光音響波が高感度に受信される領域とが重なり合うため、再構成する際に大きな重み付けを行ってもよい。この理由から、光照射部１０６は複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置に向けてパルス光を照射してもよい。
【００７３】
図８Ａ及び８Ｂは、光射出口１０８から出るパルス光の様子と、ボクセル５０１から出た音響波がトランスデューサ２０１に到達する様子を表した図である。ボクセル５０１以外の場所からも音響波が出ている場合があるが、図示は便宜上省略している。
【００７４】
図８Ａは、距離ｓｊが小さい場合の図である。パルス光６０１がボクセル５０１に強く当たり、ボクセル５０１から強い音響波６０２が出ている。また、音響波６０２が各トランスデューサ２０１に、ほぼ垂直の角度で入射している。そのため、各トランスデューサ２０１では、取得されるボクセル５０１の被検体情報の定量性の向上に大きく寄与する受信信号が取得される。
【００７５】
一方、図８Ｂは、距離ｓｊが大きい場合の図である。パルス光６０３はボクセル５０１にはほとんど当たらず、ボクセル５０１からの音響波６０４は弱い。また、音響波６０４は多くのトランスデューサ２０１に、受信面の垂直方向からは傾いて入射している。そのため、各トランスデューサ２０１では、取得されるボクセル５０１の被検体情報の定量性の向上に大きく寄与しない受信信号が支配的に取得される。
【００７６】
以上から、距離ｓｊが小さいほどボクセル５０１の被検体情報の定量性の向上に大きく寄与する受信信号群が取得されているため、それらの受信信号群には大きな重み付けをしてもよいことが理解される。
【００７７】
前述したように、支持体２０２の曲率中心の位置や複数のトランスデューサ２０２の指向軸が集まる位置は、支持体２０２の位置から推定することができる。そのため、支持体２０２と注目位置との位置関係を基準に重みを決定してもよい。
【００７８】
本工程において、第１の測定部により測定された被検体の位置の情報と、第２の測定部により測定された支持体２０２の位置の情報とに基づいて重みを決定することにより、実際に光が照射されたときの支持体２０２と被検体との相対位置を精度よく把握することができる。そのため、光照射時の実際の状態に適した、支持体２０２と注目位置との相対位置に応じた重みを決定することができる。
【００７９】
メインコントローラ１０４は、第１のメモリに記憶された複数の受信信号群のそれぞれの受信信号群に対してＳ３３５で決定された重みで重みづけする（ステップＳ３４５）。そして、メインコントローラ１０４は、重みづけされた複数の受信信号群に基づいて注目位置における被検体情報を取得する（ステップＳ３５５）。
【００８０】
ここで、ステップＳ３４５およびステップＳ３５５の具体例を説明する。再構成するボクセル（注目位置）の位置ベクトルをｒ、再構成するボクセルの初期音圧をｐ０（ｒ）、トランスデューサ２０１の数をＮ、信号データ取得回数（光照射回数）をＭ、音響波の伝播経路の音速をｃとする。また、ｊ回目の光照射時の受信信号群のデータにかける重みをｗｊ（１≦ｊ≦Ｍ）、ｊ回目の光照射時のｉ番目のトランスデューサの位置ベクトルをｄｉ，ｊ、位置ベクトルｄｉ，ｊで表される位置にあるトランスデューサで取得した時系列の受信信号のデータのうち時間ｔ’における信号強度をｐ（ｄｉ，ｊ，ｔ’）とする。この場合、例えば、メインコントローラ１０４は、式（５）で表される計算式で被検体情報としての初期音圧を計算することができる。
【００８１】
【数５】
0006545190.tif 000006
【００８２】
メインコントローラ１０４は、設定された全注目位置について被検体情報の取得が完了したか否かを判定する（ステップＳ３６５）。全注目位置について被検体情報の取得が完了していない場合、Ｓ３１５のステップに戻る。なお、全注目位置について既に完了しているステップについては再度実行しなくてもよい。すなわち、全注目位置について完了していないステップに戻ってもよい。式（５）は、あるひとつのボクセルが再構成される場合のみを表す。複数のボクセル（全注目位置）に対して同じ処理を繰り返すことで、任意の領域を再構成することができる。
【００８３】
メインコントローラ１０４は、１回目からｊ回目のそれぞれの光照射時の受信信号群のデータに対して式（６）で表わされる計算式で初期音圧を計算した後に、それぞれの初期音圧を合成してもよい。
【００８４】
【数６】
0006545190.tif 000007
【００８５】
すなわち、ステップＳ３０１からステップＳ３０３の工程を行う毎にステップＳ３０５の工程を行って被検体情報を取得してもよい。そして、ステップＳ３０５で得られた複数の被検体情報を合成することにより最終的な被検体情報を取得してもよい。重み付けを行う受信信号ｐ（ｄｉ，ｊ，ｔ’）については、Ｘｕ，  Ｍｉｎｇｈｕａ，  ａｎｄ  Ｌｉｈｏｎｇ  Ｖ．  Ｗａｎｇ．  “Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｅ  ７１．１  （２００５）に記載されたように式（７）に示すように正値化された後に重み付けされてもよい。
【００８６】
【数７】
0006545190.tif 000008
【００８７】
ここで、ｂ（ｄｉ，ｊ，ｔ’）は正値化された受信信号の強度である。なお、受信信号を正値化するアルゴリズムは式（７）に限らず、いかなる方法であってもよい。
【００８８】
本実施形態では、支持体の曲率中心から等方的に画質が低下していく傾向に基づいた重みを説明したが、異なる傾向に基づいた重みを適用してもよい。トランスデューサを完全な球面上に隙間なく配置することができない場合、高感度領域は複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置を中心とする球とはならない。この場合、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置に対して、支持体から離れた領域よりも支持体に近い領域の方が、画質が高くなる傾向がある。すなわち、この場合、高感度領域は、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置に対して、支持体から離れた領域よりも支持体に近い領域の方に広がっている傾向がある。
【００８９】
この傾向を基に、メインコントローラは、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置に対して、支持体から離れた領域に含まれる注目位置よりも支持体に近い領域に含まれる注目位置に大きな重みづけしてもよい。すなわち、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置からの距離が同じ注目位置であっても、支持体から離れた領域に含まれる注目位置よりも支持体に近い領域に含まれる注目位置により大きな重みづけしてもよい。また、メインコントローラは、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置よりも探触子側に位置する注目位置に最も大きな重み付けをしてもよい。また、メインコントローラは、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置よりも支持体に近い所定の位置から注目位置までの距離が近いほど大きな重みづけを行ってもよい。これらの場合も、支持体と注目位置との相対位置に基づいて重みづけを行うことができる。
【００９０】
本実施形態によれば、複数のトランスデューサからの受信信号群に支持体と注目位置との位置関係に応じた一様な重み付けを加重することで、定量性、分解能が高い被検体情報を得ることができる。
【００９１】
［第二の実施形態］
第二の実施形態に係る光音響装置のシステム構成、被検体情報取得処理は、第一の実施形態と同様である。本実施形態においては、第１のメモリに記憶された複数の受信信号群のデータから注目位置の再構成に用いる受信信号群を選択する。すなわち、複数の受信信号群の中から再構成に用いない信号群を選択する。このとき、再構成に用いない受信信号群に０の重みを加重してもよいし、その受信信号群を再構成時に読み出さなくてもよい。
【００９２】
光音響イメージングにおいては、注目位置の画像を再構成するために用いる信号を以下のような観点に基づいて選択してもよい。
【００９３】
注目位置の画像は、注目位置に指向性が向いているトランスデューサが出力した受信信号を用いて再構成してもよい。これにより、注目位置で発生した音響波を高感度に受信することができるため、注目位置で発生した音響波に対応する受信信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。そのため、その受信信号を用いて再構成された注目位置の画像強度のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００９４】
注目位置に音源が存在する場合、注目位置から全方位に等方的に音響波が伝搬する。そこで、注目位置から発生した音響波の多くの波数成分を受信することができるようにトランスデューサを配置してもよい。これにより、画像を再構成するときに、再構成アーティファクトに対応するエネルギーが再構成画像の全体に分散されるため、局所的に再構成アーティファクトが現れることを抑制することができる。
【００９５】
さらに、再構成アーティファクトが注目位置を中心として対称に現れるような位置でトランスデューサが音響波を受信してもよい。すなわち、注目位置を中心として点対称な位置でトランスデューサが音響波を受信してもよい。これにより、再構成アーティファクトについても注目位置を中心として点対称に現れる。その結果、再構成画像の全体に再構成アーティファクトに対応するエネルギーがより均一に分散するため、局所的に再構成アーティファクトがより現れにくくなる。
【００９６】
あらゆる注目位置において、以上の観点に基づいた受信信号を用いて画像を再構成してもよい。これにより、再構成画像内のあらゆる注目位置において、注目位置の再構成像（シグナル成分）と再構成アーティファクト（ノイズ成分）とのコントラストが高くなる。
【００９７】
本実施形態に係る光音響装置は、支持体と注目位置との相対位置に応じて、第１のメモリに記憶された複数の受信信号群から注目位置の被検体情報の取得に用いる受信信号群を決定する。すなわち、本実施形態に係る光音響装置は、支持体と注目位置との距離に応じて、第１のメモリに記憶された複数の受信信号群から注目位置の被検体情報の取得に用いない受信信号群を決定する。
【００９８】
例えば、ステップＳ３３５において、本実施形態に係る重みは式（８）を用いて決定される。
【００９９】
【数８】
0006545190.tif 000009
【０１００】
ここで、ｄｔｈは高感度領域の半径である。すなわち、ボクセルは、そのボクセルが高感度領域に含まれてない時点で取得した受信信号群を計算に用いずに再構成する。閾値となっている高感度領域の範囲は式（１）から推定してもよい。
【０１０１】
本実施形態では、高感度領域の半径を閾値として、被検体情報の取得に用いる受信信号群を選択したが、閾値はこれに限らない。
【０１０２】
前述したように、高感度領域は、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置を中心とする球とは限らない。高感度領域が、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置に対して、支持体２０２から離れた領域よりも支持体２０２側の領域の方が大きい場合もあることを本発明者らは見出した。この場合、メインコントローラ１０４は、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置に対して支持体２０２に近づく方向については、支持体２０２から離れる方向と比べて、より遠くに位置する注目位置まで再構成してもよい。メインコントローラ１０４は、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置に対して支持体２０２から離れる方向については、支持体２０２に近づく方向に比べて、より近くに位置する注目位置までしか再構成しなくてもよい。メインコントローラ１０４は、複数のトランスデューサ２０１の指向軸が集まる位置から同じ距離であっても、支持体２０２に近づく方向に位置する注目位置は再構成し、支持体２０２から離れる方向に位置する注目位置は再構成しなくてもよい。
【０１０３】
また、支持体２０２の位置を基準とした所定の領域までを再構成し、それ以外の領域を再構成しなくてもよい。すなわち、この所定の領域以外の領域に含まれる注目位置に対応する重みを０としてもよい。例えば、所定の領域としては、支持体に支持された複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置を中心とした球、円柱、四角柱などの領域を採用すればよい。この場合、複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置から所定の領域の外周までの距離を閾値としてもよい。上記したように、高感度領域が支持体２０２の方に広がっている場合、所定の領域の中心は複数のトランスデューサの指向軸の集まる位置よりも支持体２０２側にオフセットしてもよい。所定の領域を決定するための形状、大きさ、位置などのパラメータについては、予め設定されていてもよい。また、ユーザーが入力部１０３を用いて、所定の領域を決定するためのパラメータを閾値に関する情報として入力することにより、閾値が設定されてもよい。
【０１０４】
閾値は複数のトランスデューサの指向軸が集まる位置から注目位置に向かう方向によって異なっていてもよい。
【０１０５】
また、再構成されるボクセルに対する重みについては１に限らず、０以外の任意の重みを用いてもよい。選択された再構成に用いる受信信号群に基づいて、ＵＢＰなどの従来技術に係る画像再構成アルゴリズムにしたがって被検体情報を取得することができる。すなわち、受信信号群のそれぞれの受信信号に対して、支持体２０２とボクセル５０１との相対位置に応じた一律の重みで重みづけを行うとともに、複数のトランスデューサ２０１のそれぞれの位置とボクセル５０１との相対位置に応じた重みで重みづけを行ってもよい。
【０１０６】
このように複数の受信信号群の中から再構成に用いる受信信号群を選択することにより、被検体情報の取得のための計算量を低減することができる。これにより、被検体情報の取得に要する時間を短縮することができる。また、再構成するボクセルが高感度領域に含まれていないときに取得された受信信号群は、高感度に受信することのできなかった受信信号群であるため、この受信信号群を被検体情報の取得に用いると被検対情報の定量性が低減する可能性がある。そこで、この受信信号群を被検体情報の取得に用いないことにより、取得される被検体情報の定量性、分解能を向上させることができる。
【０１０７】
［変形例］
上記の実施形態は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の実施形態を適宜変更または組み合わせて実施することができる。
【０１０８】
また、本発明を適用することのできる再構成処理は上記の計算式を用いた処理に限らず、他のタイムドメイン再構成も適用することができる。また、同様にフーリエドメイン再構成やモデルベース再構成にも本発明は適用可能である。
【０１０９】
［その他の実施形態］
本発明の実施形態は、記憶媒体（例えば、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体）に記録されて本発明の上記実施形態のうち一またはそれ以上の機能を実行するコンピュータ実行可能な指示を、読み出して実行するシステムまたは装置のコンピュータによって、及びそのシステムまたは装置のコンピュータにより実行される方法によって、例えば、上記実施形態のうち一またはそれ以上の機能を実行するコンピュータ実行可能な指示を記憶媒体から読み出して実行することによっても、実現可能である。コンピュータは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、またはその他の回路のうち一またはそれ以上を含んでもよく、別々のコンピュータまたは別々のコンピュータプロセッサのネットワークを含んでもよい。コンピュータ実行可能な指示は、例えばネットワークまたは記憶媒体からコンピュータに与えられてもよい。記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ、分散型コンピューティングシステムの記憶装置、光学ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（登録商標）など）、フラッシュメモリ装置、メモリカード等のうち一またはそれ以上を含んでもよい。
【０１１０】
例示的な実施形態に基づいて本発明を述べてきたが、本発明は開示された例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。下記の請求項の範囲は、あらゆる変形例及び同等の構成と機能を包含するように最も広く解釈されるべきである。
【０１１１】
本出願は、２０１４年５月１４日に出願された米国特許出願第６１／９９２９８３号の利益を主張するものであり、その全内容は参照することにより本出願に組み込まれる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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