(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記レーザ制御部は、後続の、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザが被検体に照射される時間差が小さくなるように、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御する
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】
前記レーザ制御部は、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部への投入エネルギーを制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記レーザ制御部は、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のレーザ媒質の温度を制御する
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】
前記レーザ制御部は、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部から前記被検体までの光路長に応じて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの発光タイミングを制御する
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】
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの間の許容時間差を記憶する第一の記憶部をさらに有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差が、前記許容時間差よりも大きい場合に、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御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】
前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差と、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の制御条件を対応付けたテーブルを記憶する第二の記憶部をさらに有し、
前記レーザ制御部は、前記テーブルを参照して前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御する
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】
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの合成パルス幅の許容値を記憶する第三の記憶部をさらに有し、
前記レーザ制御部は、前記合成パルス幅が前記許容値に収まるように、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方への投入エネルギーを制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記レーザ制御部は、後続の、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザが被検体に照射される時間差が小さくなるように、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方への投入エネルギーを制御する
ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記レーザ制御部は、後続の、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザが出力される時間差が小さくなるように、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部への投入エネルギーを変える
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの少なくとも一方のレーザ媒質の温度を制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記レーザ制御部は、後続の、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザが被検体に照射される時間差が小さくなるように、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方のレーザ媒質の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記レーザ制御部は、後続の、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザが出力される時間差が小さくなるように、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部のレーザ媒質の温度を変える
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記レーザ制御部は、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部から前記被検体までの光路長に応じて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの発光タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づい
て、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１７】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方への投入エネルギーを制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１８】
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの少なくとも一方のレーザ媒質の温度を制御する
ことを特徴とする光源装置。
【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及び光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体（例えば生体）内の吸収係数などの光学特性値を求める方法の１つとして、超音波を利用した光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。光源から発生したパルス光が生体に照射されると、光は生体内を拡散しながら伝搬する。生体内の光吸収体は、伝搬してきた光を吸収して光音響波（典型的には超音波）を発生させる。この光音響波を探触子で受信し、受信した信号を解析することにより、生体内の光吸収体に起因した初期音圧分布を取得できる。
【０００３】
ＰＡＴにおいて、光吸収により生体内の光吸収体で発生した超音波の初期音圧Ｐは、次式（１）で表せる。
Ｐ＝Γ・μａ・Φ      …（１）
Гは弾性特性値であるグリューナイゼン係数であり、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を、比熱Ｃｐで割ったものである。μａは光吸収体の吸収係数である。Φは光吸収体に吸収される光束である。
【０００４】
式（１）から分かるように、吸収係数を精度良く求めるためには、初期音圧をノイズに対して十分大きくする必要がある。このためには、光吸収体に到達する光量を大きくする必要がある。
【０００５】
光吸収体に到達する光量を大きくする手段の一つとして、複数のパルスレーザを被検体に対して同時に照射することが挙げられる。この際、複数のパルスレーザの発光タイミングがずれると、光吸収体に到達するパルス光のパルス幅が長くなる。光吸収体で発生する光音響波は、インパルス光を照射したときに発生する光音響波を光パルス波形で畳み込み積分したものになる。そのため、パルス幅が長いと光音響信号の時間幅も長くなる。光音響信号の時間幅が長くなると、探触子で受信した光音響信号から被検体情報を形成する際に、解像度が劣化するおそれがある。
【０００６】
そこで特許文献１には、複数のパルスレーザからのパルス光を合成した際のパルス幅を小さくするために、複数のパルスレーザの励起の開始を指示する励起開始信号の時間を制御する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、複数のパルスレーザを用いた光音響測定において享受し得る利益をより大きくするために、複数のパルスレーザの発光タイミング制御の精度を向上させ、被検体情報の解像度を向上させることが好ましい。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響測定において、複数のパルスレーザの光を合成したときのパルス幅をより短くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、
第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、
前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、
前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の
検出部と、
前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、
を有し、
前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一の出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、を有し、前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方への投入エネルギーを制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１２】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、
前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザを照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、前記音響波に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、を有し、前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの少なくとも一方のレーザ媒質の温度を制御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、第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、を有し、前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方の出力を制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御することを特徴とする光源装置である。
【００１４】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、前記第一のレーザ出力部および第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、を有し、前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部の少なくとも一方への投入エネルギーを制御し、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが遅いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを上げるように制御する、または、前記第一のレーザ出力部または前記第二のレーザ出力部のうち、発光タイミングが早いパルスレーザを出力する方のレーザ出力部への投入エネルギーを下げるように制御することを特徴とする光源装置である。
【００１５】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、第一のパルスレーザを出力する第一のレーザ出力部と、第二のパルスレーザを出力する第二のレーザ出力部と、前記第一のレーザ出力部および前記第二のレーザ出力部を制御するレーザ制御部と、前記第一のパルスレーザの発光タイミングを検出して第一の検出信号を出力する第一の検出部と、前記第二のパルスレーザの発光タイミングを検出して第二の検出信号を出力する第二の検出部と、を有し、前記レーザ制御部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号の時間差に基づいて、前記第一のパルスレーザおよび前記第二のパルスレーザの少なくとも一方のレーザ媒質の温度を制御することを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光音響測定において、複数のパルスレーザの光を合成したときのパルス幅をより短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】実施例１の全体の装置を説明するための構成図
【図１Ｂ】実施例１のレーザ装置を説明するための構成図
【図１Ｃ】投入エネルギーとレーザ出力の関係を示す図
【図１Ｄ】実施例１の処理を説明するためのフローチャート
【図２Ａ】実施例２の装置を説明するための構成図
【図２Ｂ】実施例２の処理を説明するためのフローチャート
【図３Ａ】実施例３の装置を説明するための構成図
【図３Ｂ】実施例３の処理を説明するためのフローチャート
【図４Ａ】実施例４の装置を説明するための構成図
【図４Ｂ】実施例４の処理を説明するためのフローチャート
【図５】実施例５の装置を説明するための構成図
【図６Ａ】実施例６の処理を説明するためのフローチャート
【図６Ｂ】実施例６の別の処理を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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る。よって、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。
【００１９】
本発明は、パルスレーザなどのレーザ光を発生させるレーザ装置に関する。本発明はまた、かかるレーザ装置の制御装置や制御方法、および、かかるレーザ装置を光源として採用した被検体情報取得装置としても捉えられる。
【００２０】
本発明を被検体情報取得装置として捉えた場合、本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。
【００２１】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性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。このような装置は、光音響装置、光音響トモグラフィー装置、光音響イメージング装置などとも呼べる。特性情報とは、光音響波を受信することにより得
られる受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値情報である。
【００２２】
本発明により取得される特性情報は、光エネルギーの吸収率を反映した値である。例えば、光照射によって生じた音響波の発生源、被検体内の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や吸収係数、組織を構成する物質の濃度を含む。また、物質濃度としてオキシヘモグロビン濃度とデオキシヘモグロビン濃度を求めることにより、酸素飽和度分布を算出できる。また、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率なども求められる。また、被検体内の各位置の特性情報に基づいて、２次元または３次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。
【００２３】
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。探触子等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。
【００２４】
本発明の被検体情報取得装置は、例えば、人や動物などの生体や、生体以外のサンプル、ファントムなどの校正試料を測定対象にできる。被検体が生体の場合、血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などに利用できる。
【００２５】
ここで、上述した特許文献１の装置においては、複数のパルスレーザの発光タイミングをクロック間隔以上の精度で制御できない。通常、パルスレーザの制御に使われるクロック周波数は５０ＭＨｚ程度であるため、パルスレーザの発光タイミングを制御する際の時間分解能は、２０ｎｓ程度となる。ここで、一般的な光音響装置用のレーザに求められるパルス幅は１００ｎｓ程度以下である。しかし例えば、０．０３ｍｍ程度の細い血管を撮像するためには２０ｎｓ程度以下のパルス幅が求められる。そこで、高解像度用の光音響装置には、パルス幅が１０ｎｓ程度のヤグ（ＹＡＧ：ｙｔｔｒｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ
ｇａｒｎｅｔ）レーザや、チタンサファイア（Ｔｉ：ｓａ）レーザが頻繁に採用される。
【００２６】
高い出力を得るためにこれらのレーザ装置を複数台用いる場合、クロック間隔が２０ｎｓ程度では、複数のパルスレーザの発光タイミングのずれ量によっては、複数のパルスレーザの発光タイミングを精度良く合わせられない場合がある。この結果、複数のパルスレーザの光を合成したときのパルス幅が長くなる。パルス幅が長くなると、光音響画像の解像度が低下する。クロック周波数を向上させれば複数のパルスレーザの発光タイミングを精度良く合わせることは可能になるが、そのためには高性能な水晶振動子を用いた制御機構が必要になるため、コストが増大する。
【００２７】
［実施例１］
［全体の構成］
全体的なシステム構成を、図１Ａを用いて説明する。符号１は第一のパルスレーザ装置、符号２は第一の光である。符号３は第二のパルスレーザ装置、符号４は第二の光である。符号５は第一の光分岐部、符号６は第一の検出部である。符号７は第二の光分岐部、符号８は第二の検出部である。符号９はレーザ制御部、符号１３は探触子、符号１４は信号処理部である。この装置によって、被検体１０の内部の光吸収体１１から発生した光音響波１２が測定される。
【００２８】
［光音響装置］
光音響装置は、基本的なハード構成として、複数の（実施例１では２個の）パルスレーザ装置（１，３）、光分岐部（５，７）、検出部（６，８）、レーザ制御部９、探触子（１３）、信号処理部（１４）、を有する。複数のパルスレーザ装置から発せられたパルス光は、各々、光分岐部で分岐され、その一部が光検出部に導かれる。光検出部で検出された光は、ディテクタ信号としてレーザ制御部に送られる。第一のパルスレーザ装置は本発明の第一のレーザ出力部に、第二のパルスレーザ装置は本発明の第二のレーザ出力部に相当する。第一のディテクタ信号は本発明の第一の検出信号に、第二のディテクタ信号は本発明の第二の検出信号に相当する。
【００２９】
一方、残りの光は被検体に照射される。被検体に照射された光は被検体内部を拡散、伝搬する。伝搬した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体（結果的に音源となる）に吸収されると、その光吸収体の熱膨張により光音響波（典型的には超音波）が発生する。被検体内で発生した光音響波は被検体内を伝搬し、探触子で受信される。探触子で受信された光音響波は信号処理部に送られる。信号処理部は、送られた光音響信号に基づいて被検体内の情報を形成する。
【００３０】
光検出部からディテクタ信号を受信したレーザ制御部は、複数のパルスレーザの発光タイミングに基づくディテクタ信号の時間差を算出する。続いて、レーザ制御部は、算出した時間差が所定の値になるように、複数のパルスレーザ装置の出力を制御する。出力の制御の仕方としては、レーザ装置に投入するエネルギーを制御する方法や、レーザ装置の温度を制御する方法がある。すなわち、レーザの利得が上がるように温度を制御すると発光タイミングが早まり、レーザの利得が下がるように温度を制御すると発光タイミングが遅くなる。また、エネルギー制御と温度制御を組み合わせて発光タイミングを制御しても良い。
【００３１】
例えば、アレキサンドライトレーザのレーザ媒質として用いられるアレキサンドライト結晶は、温度によって利得が大きく異なる。具体的には、結晶を常温で用いるよりも、８０℃程度に加熱した方が、利得が高い。利得が高いと、Ｑスイッチを入れてからパルス光が発光されるまでの時間が短くなる。この性質を利用すれば、アレキサンドライトレーザのパルス発光タイミングを調整できる。結晶の温度を調整する方法としては、結晶を水に浸した状態で水の温度を調整する方法や、結晶にヒータを取り付けて温度制御する方法などがある。
【００３２】
［パルスレーザ装置］
被検体が生体の場合、光源からは、生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長のパルス光が照射される。本発明では、被検体内部まで伝搬する波長の光を用いることが望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である。また高解像度の光音響画像を得るために、パルス幅は１０ナノ秒程度以下が好適である。光源としては大出力が得られるレーザが好ましい。ただし、発光ダイオードやフラッシュランプ等も利用できる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用できる。
【００３３】
［レーザ制御部］
レーザ制御部は、パルスレーザの照射のタイミング、波形、強度、温度等を制御するものである。パルスレーザ装置が複数ある場合には、個別にレーザ制御部を設けても良いし、１台のレーザ制御部で複数のパルスレーザ装置を制御しても良い。また、レーザ制御部はパルスレーザ装置と一体化されていても良い。さらに、本発明の光音響装置と別体として設けられていても良い。レーザ制御部は、ＣＰＵなどで構成されていてもよい。
【００３４】
［光分岐部］
光分岐部は、射出したレーザ光を分岐し、片方を検出部に導き、もう一方を被検体に導く。光分岐部としては、ガラス板を用いることができる。ガラス板の表面には、光の反射率が所望の値になるように誘電体膜を設けても良い。その他、ビームスプリッタやハーフミラーなど、光を分岐させる光学部材を利用できる。
【００３５】
［被検体及び光吸収体］
これらは本発明の光音響装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。光音響効果を用いた本発明の光音響装置は、血管の撮影、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを主な目的とする。被検体内部の光吸収体は、使用する光の波長にもよるが、被検体内で相対的に吸収係数が高いものである。具体的には水や脂肪、タンパク質、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンなどが挙げられる。
【００３６】
［探触子］
探触子は、生体表面及び生体内部で発生する光音響波を受信して電気信号に変換する。圧電現象を用いた探触子、光の共振を用いた探触子、静電容量の変化を用いた探触子など、光音響波信号を受信できるものであれば、どのような探触子を用いてもよい。
【００３７】
ノイズを低減させて高解像な光音響画像を得たり、測定時間を短縮したりするために、複数の探触子を２次元または３次元に配列すると良い。また、探触子を走査させるために、ＸＹステージ、ガイド、モータ装置などで構成される走査機構を設けることは、被検体を多方向から測定したり、影になる領域を減少させたりする観点から望ましい。また、被検体からの光音響波を探触子で効率良く受信するために、水などの液体あるいはジェルなどを介して保持部と被検体とを接触させることが好ましい。また、被検体や保持部の表面で反射した光や、被検体内部を散乱して被検体から出てきた光を再び被検体に戻すために、探触子の表面に金膜などの反射膜を設けていても良い。
【００３８】
被検体が乳房の場合、乳房を２枚のプレート状の保持部材で挟持する構成が考えられる。この場合、探触子をそのプレートの表面に沿って走査させると良い。また、伏臥位の被検者が下方に垂らした乳房を、カップ状や皿状の保持部材で保持する構成も考えられる。この場合、保持部材の鉛直下方に配置された、複数の探触子が設置された半球状または球冠状の支持体を、被検者の寝台に平行な平面内で走査させる。
【００３９】
［信号処理部］
信号処理部は、探触子で受信した信号を用いて、被検体内の吸収係数分布等の光学特性値分布情報に関連したデータを形成する。被検体内の吸収係数分布を算出する際には、一般的には、探触子で受信した信号に基づいて被検体内の初期音圧分布を算出し、さらに被検体内の光フルエンスを考慮することにより、吸収係数分布を算出する。初期音圧分布の形成に関しては、例えばタイムドメインでの逆投影など、既知の様々な手法を用いることができる。
【００４０】
信号処理部は、探触子から出力されたアナログ電気信号に対する増幅処理、デジタル変換処理、各種補正処理などを行うための処理回路を含むことが好ましい。また、信号処理部は、光学特性値に関する演算を行うために、プログラムに従って情報処理を行うプロセッサ、データやプログラムを格納するメモリ、通信装置、表示装置などを備えた情報処理装置（例えばＰＣやワークステーション）を含む。
【００４１】
信号処理部を構成する情報処理装置は、レーザ装置の制御部や、光の検出データの処理装置などのシステム制御部を兼ねていても良い。その場合、情報処理装置のプロセッサで動作する処理モジュールとして各制御部を構成すると良い。
【００４２】
［パルスレーザ装置の構成］
図１Ｂは第一のパルスレーザ装置１を説明するための図である。本実施例の第一のパルスレーザ装置１及び第二のパルスレーザ装置３はチタンサファイアレーザである。符号１０１はフラッシュランプ、符号１０２はヤグ（ＹＡＧ）結晶、符号１０３はヤグ用リアミラー、符号１０４はヤグ用アウトプットカプラ、符号１０５はＱスイッチ、符号１０６はヤグの光である。また、符号１０７は第一のミラー、符号１０８はＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ
Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）結晶、符号１０９はＳＨＧの光、符号１１０は第二のミラー、符号１１１は第三のミラーである。また、符号１１２はチタンサファイア結晶、符号１１３はチタンサファイア用リアミラー、符号１１４はチタンサファイア用アウトプットカプラである。なお、第一のパルスレーザ装置１の構成はこれに限定されない。また、第二のパルスレーザ装置３の構成は、第一のパルスレーザ装置１と同様の構成を用いることができる。
【００４３】
フラッシュランプ１０１は、レーザ制御部９により電圧を印加されることで発光する。発光された光はヤグ結晶１０２に吸収される。ヤグ結晶１０２及びヤグ用リアミラー１０３、ヤグ用アウトプットカプラ１０４で共振器が構成されている。Ｑスイッチ１０４は電気光学結晶を用いたものである。レーザ制御部９がエネルギーを印加すると、波長が１０６４ｎｍであるヤグの光１０６が、ヤグ用リアミラー１０３から放出される。放出されたヤグの光は第一のミラー１０７を経由してＳＨＧ結晶１０８に入射する。
【００４４】
ＳＨＧ結晶１０８は、入射したヤグの光１０６を、波長が５３２ｎｍであるＳＨＧの光１０９に変換して射出する。ＳＨＧの光１０９は、第二のミラー１１０と第三のミラー１１１を経由して、チタンサファイア結晶１１２に入射する。
【００４５】
チタンサファイア結晶１１２及びチタンサファイア用リアミラー１１３、チタンサファイア用アウトプットカプラ１１４で共振器が構成されている。本実施例においては、チタンサファイア用アウトプットカプラ１１４から放出される第二の光２の波長が７５７ｎｍになるように共振器が構成されている。このチタンサファイアレーザの出力は１２０ｍＪ、周波数は２０Ｈｚ、パルス幅は半値全幅で１３ｎｓである。
【００４６】
第一のパルスレーザ装置１から出た第一の光２は、図１（ａ）に示すように、その一部が第一の光分岐部５で反射され、第一の検出部６に導かれる。同様に、第二のパルスレーザ装置３から出た第二の光４は、その一部が第二の光分岐部７で反射され、第二の検出部８に導かれる。第一の分岐部５および第二の分岐部７を透過した光は被検体１０に照射される。ここでは、被検体１０として生体を模擬したファントムを用いる。被検体１０の中には、φ０．０３ｍｍの光吸収体１１が設けられている。
【００４７】
被検体１０内を拡散した光は、光吸収体１１に吸収される。すると光音響効果により、光吸収体１１から光音響波１２が発生し、被検体１０内を伝搬し、探触子１３で受信される。ここでは探触子１３は、静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）とする。探触子１３の帯域は、中心周波数が４ＭＨｚであり、半値全幅が４ＭＨｚである。被検体１０と探触子１３との間には、音響的な整合を取るためのマッチング材として水を配置した。
【００４８】
信号処理部１４は、探触子１３で受信された信号から被検体１０内の初期音圧分布を形成する。第一の検出部６で検出した第一のディテクタ信号と、第二の検出部８で検出した第二のディテクタ信号はレーザ制御部９に送られる。レーザ制御部９は、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差を算出する。そして、算出した時間差が０に近づくように、第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３それぞれのフラッシュランプに投入するエネルギーを変更する。
【００４９】
［エネルギー制御］
ここで、第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３のフラッシュランプに投入するエネルギーと、その発光タイミングとの関係を、図１Ｃを用いて説明する。グラフの横軸は、フラッシュランプに投入するエネルギー［Ｊ］である。左軸はパルスレーザの出力［ｍＪ］である。右軸はＱスイッチディレイ［ｎｓ］である。なおＱスイッチディレイとは、Ｑスイッチを入れてからパルス光が射出されるまでの時間である。
【００５０】
図１Ｃから分かるように、フラッシュランプに投入するエネルギーを上げると、レーザの出力が上がり、Ｑスイッチディレイが短くなる。逆にフラッシュランプに投入するエネルギーが低いと、レーザの出力は下がり、Ｑスイッチディレイは長くなる。また、これらの特性は第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３で異なる。これは、レーザの個体差あるいは経時変化に起因するものである。
【００５１】
例えば、両者を同様に制御しているのにかかわらず、第一のパルスレーザ装置１の発光タイミングが第二のパルスレーザ装置３の発光タイミングより早い場合について検討する。この場合、第二のパルスレーザ装置３のフラッシュランプに投入するエネルギーを上げることにより、第二のパルスレーザ装置３のＱスイッチディレイが短くなるため、発光タイミングを第一のパルスレーザ装置１に近づけることができる。
【００５２】
また逆に、第一のパルスレーザ装置１に投入するエネルギーを低くすれば、第一のパルスレーザ装置１のＱスイッチディレイが長くなるため、第一のパルスレーザ装置１の発光タイミングは遅くなる。あるいは、第一のパルスレーザ装置１に投入するエネルギーを低くするとともに、第二のパルスレーザ装置３に投入するエネルギーを高くすることによっても、両者の発光タイミングを近づけられる。
【００５３】
フラッシュランプに投入するエネルギーは細かく調節可能であるため、パルスレーザの発光タイミングも細かく調節できる。具体的には、第一のパルスレーザ装置１および第二のパルスレーザ装置３のランプ投入エネルギーの初期設定値が３０Ｊであるとする。このとき図１Ｃによれば、第一のパルスレーザ装置１のＱスイッチディレイは２７８ｎｓであるのに対して、第二のパルスレーザ装置３のＱスイッチディレイは２７０ｎｓであり、前者は後者より８ｎｓ遅れている。そこで、第一のパルスレーザ装置１のランプ投入エネルギーを３０．５Ｊに上げると、両者のＱスイッチディレイは共に２７０ｎｓとなり、発光タイミングが揃う。また、ランプ投入エネルギーを変えることにより、第一のパルスレーザ装置１の出力は、６７ｍＪから７５ｍＪとなる。また、第二のパルスレーザ装置３の出力は、７７ｍＪのままである。その結果、第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３との光を合成した光のパルス幅を短くできる。
【００５４】
このように、両者のＱスイッチディレイを揃えるように、パルスレーザ装置のレーザ出力、より具体的には、パルスレーザ装置内の励起用ランプへの投入エネルギーを制御することで、各パルスレーザ装置から射出される光のずれを低減することができる。
【００５５】
［処理フロー］
図１Ｄは本実施例の発光タイミング制御などを説明するためのフローチャートである。まず、操作者が測定を開始する（Ｓ１）。次に、レーザ制御部９が第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３の発光を開始する（Ｓ２）。次に、第一の検出部６が第一のパルスレーザ装置の発光タイミングを第一のディテクタ信号として検出する（Ｓ３）。次に、第二の検出部８が第二のパルスレーザ装置の発光タイミングを第二のディテクタ信号として検出する（Ｓ４）。
【００５６】
次に、光音響測定が終了したかどうかが判断される（Ｓ５）。このとき、システム制御部や、システム制御部を兼ねる信号制御部が、被検体の関心領域全体が測定されたかどうかや、規定の測定回数または測定時間に達したかどうかや、所望のＳＮ比が得られる程のデータが取得されたかどうかを判定する。また、ユーザーが入力装置により入力した終了条件や、予めメモリに格納された終了条件を満たした場合に終了判定をしてもよい。
【００５７】
光音響測定が終了したとシステムが判断した場合は、測定終了となる（Ｓ８）。一方、光音響測定が終了していないとシステムが判断した場合は、レーザ制御部９が、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差を算出する（Ｓ６）。
【００５８】
次に、算出した時間差が０に近づくように、レーザ制御部９が第一のパルスレーザ装置１または第二のパルスレーザ装置３の出力を変更する（Ｓ７）。具体的には、レーザ制御部９が第一のパルスレーザ装置１または第二のパルスレーザ装置３のフラッシュランプに投入するエネルギーを変更する。本実施例においては、第一のパルスレーザの発光タイミングが第二のパルスレーザの発光タイミングよりも早い。そこで、第二のパルスレーザ装置のフラッシュランプに投入するエネルギーをレーザ制御部９が上げることにより、第二のパルスレーザ装置の発光タイミングを第一のパルスレーザ装置の発光タイミングに近づける。次に、Ｓ２に戻り、レーザ制御部９が再び第一のパルスレーザ装置１と第二のパルスレーザ装置３を発光させる。
【００５９】
以上のように本実施例では、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差に基づき、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置のフラッシュランプに投入するエネルギーをレーザ制御部が制御する。その結果、第一のパルスレーザと第二のパルスレーザとの発光タイミングを精度良く合わせることができる。特許文献１の技術では、例えば、パルス幅が１３ｎｓである２つのパルスレーザの発光タイミングを、５０ＭＨｚのクロック周波数で合成しようとした場合、合成したパルス幅は最大で２３ｎｓになることがある。ところが、本実施例の手法を用いれば、合成したパルス幅を１３ｎｓと短くすることが可能になる。
【００６０】
なお、本実施例においては、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差を０に近づけた。しかし、本発明の実施例はこれに限定されない。例えば、第一のパルスレーザ装置から被検体までの光路長と第二のパルスレーザ装置から被検体までの光路長が異なる場合、光路長が長いほど光の到達時間は長くなる。その結果、同時に発光された光の被検体までの到達時間が変化する。その場合、その光路長差を補正するために、光路長が長い側のパルスレーザ装置に投入するエネルギーを増大させて、時間差を所定値に近づけてもよい。また光路長を予め測定しておき、それに応じた制御条件を設定してもよい。この制御方法は、被検体に光を両面照射する場合のように、各光路長の差が大きいときに有効である。つまり、本発明においては、被検体に照射される時間差が小さくなるように、具体的には、被検体に照射される時間差が所定の値よりも小さくなるように、複数のパルスレーザ装置の少なくとも１つの出力を制御する。
【００６１】
また、本実施例においては、フラッシュランプに投入するエネルギーをレーザ制御部が制御することで発光タイミングを制御する例を示した。しかし、本発明の実施例はこれに限定されない。レーザ制御部が、レーザの発光タイミングに影響を与える何らかの制御を行えば、本発明は実施できる。具体的には、レーザ制御部がレーザの温度を制御してもよい。この場合レーザ制御部は、レーザ媒質や共振器の温度を、ヒータや冷却器などの温調装置によって制御する。レーザ媒質温度と発光タイミングの関係は諸条件によって変化する。例えばアレキサンドライトレーザの場合、レーザ媒質の温度が高いほど発光タイミングが早くなる。そこで、発光タイミングを遅らせたいパルスレーザ装置の媒質温度を下げるか、発光タイミングを早めたいパルスレーザ装置の媒質温度を上げる。また、レーザ媒
質の温度が変わると出力が変わるため、パルスレーザ装置の媒質温度を制御することは、パルスレーザ装置の出力を制御していることと同義である。
【００６２】
また、レーザ制御部による投入エネルギー変更の対象は、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置のうち片方でも良いし、両方でも良い。なお、本実施例においては、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置との波長は同じである。しかし本発明はこれに限定されない。例えば、異なる波長のパルスレーザを用いてもよい。これにより、血中の酸素飽和度などの物質濃度の測定が可能になる。また、パルスレーザ装置は必ずしも２台である必要はなく、３台以上用いても良い。これは、以下の実施例においても同様である。
【００６３】
［実施例２］
本実施例の構成を、図２Ａを用いて説明する。符号１〜１４の構成物は図１Ａと同じであり、詳細な説明は省略する。
【００６４】
符号１５は第一の記憶部である。第一の記憶部１５には、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との許容時間差が記憶されている。第一の記憶部１５は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、磁気ディスク、ＨＤＤなどの記憶装置により構成できる。第一の記憶部１５は、レーザ制御部９に組み込まれても良いし、レーザ制御部９と通信可能となるように設置されても良い。
【００６５】
許容時間差は、装置に固定の値として、装置設置時に予め格納されていても良い。また、入力部（キーボード、マウス、タッチパネルなど）を経由してユーザーから入力された時間を、許容時間差としてもよい。ここで許容時間差とは、例えばクロック周波数以下の時間である。クロック周波数が５０ＭＨｚの場合には、許容時間差は２０ｎｓ以下と設定できる。もちろん、解像度の高い光音響画像を得るために、許容時間差をさらに短くすることも可能である。
【００６６】
レーザ制御部９は、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差が、第一の記憶部に記憶された許容時間差より大きいかどうかを判断する。そして、検出時間差が許容時間差より大きいと判断された場合には、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差が許容時間差より小さくなるように、第一のレーザ制御部か第二のレーザ制御部のフラッシュランプに投入するエネルギーを変更する。一方、検出時間差が許容時間差以下の場合には、レーザ制御部９は、第一のレーザ制御部または第二のレーザ制御部のフラッシュランプに投入するエネルギーを変更せず、第一のパルスレーザと第二のパルスレーザを発光させる。
【００６７】
次に、本実施例における光音響測定のフローを、図２Ｂを用いて説明する。Ｓ１〜Ｓ８は図１Ｄと同じであるため、説明を省略する。Ｓ９において、レーザ制御部９が、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差を算出する。算出した時間差が、第一の記憶部に記憶された許容時間差以下の場合には、Ｓ２に戻る。算出した時間差が、第一の記憶部に記憶された許容時間差よりも大きい場合には、Ｓ７に進む。
【００６８】
以上の構成により、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差が許容時間差より大きい場合に、その差を小さくするような制御を実施できる。この結果、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置からの光を合成したときのパルス幅を所定の値以下にできる。一方、検出時間差が許容時間差以下の場合は制御を行う必要がないため、処理時間の短縮や、演算負荷の軽減が実現できる。
【００６９】
［変形例］
装置は、許容時間差を記憶する第一の記憶部１５の代わりに、複数のレーザパルスを合成したときの合成パルス幅の許容値を記憶する、第三の記憶部を有していても良い。この合成パルス幅の許容値は、所与の値として予め格納されていても良いし、入力部を用いたユーザーからの入力を受け付けても良い。
【００７０】
この場合、レーザ制御部９は、第一および第二のパルスレーザ装置それぞれのパルス幅に基づいて、両者が発生させるパルス同士が重なりあう期間を制御することにより、合成パルス幅を許容値以内に収める。具体的には、合成パルス幅が許容値より大きい場合、レーザ制御部は、いずれか一方のパルスレーザ装置への投入エネルギーを減らすことで発光タイミングを遅らせる。その結果、後続の光照射における合成パルス幅が許容値以下であれば、その制御条件を継続する。一方、後続の光照射における合成パルス幅が増加してしまった場合、減らした投入エネルギーを元に戻した上で、逆側のパルスレーザ装置への投入エネルギーを減らす。
【００７１】
［実施例３］
本実施例の構成を、図３Ａを用いて説明する。符号１〜１５の構成物は図２Ａと同じであるため、説明は省略する。
【００７２】
符号１６は第二の記憶部である。第二の記憶部１６には、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差と、第一のパルスレーザ装置及び第二のパルスレーザ装置の出力条件とを対応付けたテーブルが記憶されている。第二の記憶部１６は、第一の記憶部１５と同様の記憶装置により構成できる。
【００７３】
レーザ制御部９は、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差が、第一の記憶部に記憶された許容時間差より大きい場合には、第二の記憶部に記憶されたテーブルを参照する。そして、検出時間差に応じて取得した出力条件に基づいて、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置とのフラッシュランプに投入するエネルギーを変更する。
【００７４】
次に、本実施例における光音響測定のフローを、図３Ｂを用いて説明する。Ｓ１〜９は図２Ｂと同じであるため、説明を省略する。Ｓ９で、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差が、第一の記憶部に記憶された許容時間差よりも小さいと判断された場合、Ｓ１０に進む。そして、レーザ制御部９が、第二の記憶部に記憶されたテーブルを参照して、第一のパルスレーザ装置１または第二のパルスレーザ装置３のフラッシュランプに投入するエネルギーに関する条件を取得して、条件を変更したのち、Ｓ２に戻る。
【００７５】
以上の構成により、第一のディテクタ信号と第二のディテクタ信号との時間差を、第一の記憶部に記憶された許容時間差以内に収められる。この結果、第一のパルスレーザ装置と第二のパルスレーザ装置からの光を合成したときのパルス幅を所定の値以下にできる。本実施例においてはテーブルを参照することにより、パルスレーザ装置の動作パラメータを素早く、簡便に取得できる。なお、検出信号と時間差との対応付けは、テーブル形式でなく数式など、参照可能な任意の形式で保存すれば良い。
【００７６】
［実施例４］
本実施例の構成を、図４Ａを用いて説明する。符号１〜１５の構成物は図３Ａと同じであるため、説明を省略する。
【００７７】
符号１７は出力制限部である。出力制限部１７は、第一のパルスレーザ装置１および第二のパルスレーザ装置３のフラッシュランプに投入するエネルギーが所定の値以上にならないように制限をかける機構である。出力制限部１７は、典型的には、ソフトウェアとし
て実現できる。
【００７８】
次に、本実施例における光音響測定のフローを、図４Ｂを用いて説明する。Ｓ１〜１０は図３Ｂと同じなので説明を省略する。Ｓ１０で、第一のパルスレーザ装置または第二のパルスレーザ装置の出力をレーザ制御部９が変更した後、変更したエネルギーが予め決められた制限値以下であるかを出力制限部１７が判断する（Ｓ１１）。変更した出力が制限値以下である場合は、Ｓ２に戻る。変更した出力が制限値より大きい場合は、出力制限部１７が出力を制限値まで下げる（Ｓ１２）。続いてＳ２に戻る。
【００７９】
なお、変更した出力が制限値以上である場合、早く発光される側のパルスレーザ装置への投入エネルギーを下げる制御を行っても良い。以上の構成にすることにより、第一および第二のパルスレーザ装置の出力が過度に上昇することが無くなるため、光音響装置をより安全に使うことができる。
【００８０】
なお、本実施例では出力制限をソフトウェアで掛ける例を示したが、ハードウェア的な手法による出力制限でも構わない。ハードウェア的手法の例として、出力制限部として、フラッシュランプへの印加エネルギーを蓄えるコンデンサに、所定の値以上蓄えられた分のエネルギーを放電する電気回路を用いる方法がある。さらに、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせてもよい。
【００８１】
［実施例５］
本実施例の構成を、図５を用いて説明する。符号１〜１６の構成物は図４Ａと同じであるため、説明を省略する。符号１８は、光の合成部である。ここでは、光の合成部１８として、バンドルファイバを用いる。光の合成部１８は２つの入射端を持つ。各入射端には、第一のパルスレーザ装置１から射出した光２と第二のパルスレーザ装置３から射出した光４が入射する。２つの入射端から入射した光は、光の合成部１８の内部で合成され、射出端から被検体１０に向かって射出する。
【００８２】
以上の構成にすることにより、被検体に照射する光が１カ所に集約されるため、光の深達長をより大きくすることができる。その結果、被検体深部を良好に測定できる。また、光音響信号強度を高め、ＳＮ比を向上させる効果が期待できる。
【００８３】
なお、本実施例においては光の合成部の入射端を２つとしたが、パルスレーザの数に合わせて増やしても良い。また、本実施例においては光の合成部としてバンドルファイバを用いたが、これに限定されることはない。偏光を利用したものなど、被検体への照射位置を略同一にできるものであれば何でも良い。
【００８４】
［実施例６］
実施例１〜５では、２つのパルスレーザの発光タイミングの制御方法を説明した。本実施例では、光音響測定において、２つのパルスレーザの発光タイミングを制御するタイミングについて説明する。本実施例における光音響測定のフローを、図６を用いて説明する。本実施例における装置の構成は図１Ａと同じであるため、説明を省略する。
【００８５】
まず、操作者が光音響装置を起動する（Ｓａ１）。次に、装置が自動で、第一のパルスレーザと第二のパルスレーザとの発光タイミングを制御する（Ｓａ２）。具体的には、Ｓａ２のステップは、図１ＤにおけるＳ２〜Ｓ４、および、Ｓ６〜Ｓ７で構成される。Ｓａ２のステップにより、第一のパルスレーザと第二のパルスレーザとの発光タイミングが合う。
【００８６】
次に、光音響測定を開始する（Ｓａ３）。次に、光音響測定を行う（Ｓａ４）。次に、
光音響測定を終了する（Ｓａ５）。次に、光音響測定により得られた光音響信号を用いて、信号処理部が、被検体の光学特性値分布情報を形成する（Ｓａ６）。次に、操作者が光音響装置を立ち下げ、測定フローが終了する（Ｓａ７）。
【００８７】
なお、本実施例においては、パルスレーザの発光タイミングの制御を、光音響装置の起動後に行ったが、これに限定されることは無い。具体的には、図６Ｂに示すように、操作者が光音響測定を開始した後に、レーザ制御部がレーザの発光タイミングを制御し、制御後に光音響データを取得してもよい。なお、本実施例における装置の構成は、実施例１と同じ装置構成で説明したが、実施例２〜５と同じ装置構成を用いることもできる。また、本実施例は、Ｓａ２のステップとして、実施例１におけるＳ２〜Ｓ４、および、Ｓ６〜Ｓ７で構成されていたが、実施例２〜５の各処理フローを適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１：第一のパルスレーザ装置、３：第二のパルスレーザ装置、６：第一の検出部、８：第二の検出部、９：レーザ制御部、１３：探触子、１４：信号処理部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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