(57)【要約】【課題】パルス光を照射するパルス光源として半導体レーザが用いられた光音響画像化装置において、高画質の光音響画像を能率良く取得可能にする。【解決手段】生体組織にパルス光を照射するパルス光源としてレーザ光源１０２が用いられてなる光音響画像化装置において、レーザ光源１０２として、光音響画像化装置の稼働時に常時駆動可能なものを用いる。そしてこのレーザ光源１０２と生体組織との間のレーザ光の光路に、開閉動作して、該レーザ光の通過を制御するシャッタ手段１５０を介設する。【選択図】図１
2012173246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波を発生させるために生体組織に照射される光を発する光源として、レーザ光源が用いられた光音響画像化装置において、
前記レーザ光源として、装置稼働時に常時駆動可能なものが用いられ、
このレーザ光源と生体組織との間のレーザ光の光路に、開閉動作して、該レーザ光の通過を制御するシャッタ手段が介設されていることを特徴とする光音響画像化装置。
【請求項２】
前記レーザ光源として、直線偏光したレーザ光を発するものが用いられ、
前記シャッタ手段として、電気光学素子と偏光子との組み合わせからなるものが用いられたことを特徴とする請求項１記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記電気光学素子が、所定の電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交し、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行となる状態に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記電気光学素子が、所定の電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行になり、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交する状態に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記電気光学素子が、電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と０°および９０°以外の角度をなし、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交する状態に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記レーザ光源として、直線偏光したレーザ光を発するものが用いられ、
前記シャッタ手段として、回転駆動される半波長板と偏光子との組み合わせからなるものが用いられたことを特徴とする請求項１記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記半波長板が、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交するようになる回転位置と、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行になる回転位置とに設定されることを特徴とする請求項６記載の光音響画像化装置。
【請求項８】
前記半波長板が、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交するようになる回転位置と、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と０°および９０°以外の角度をなすようになる回転位置とに設定されることを特徴とする請求項６記載の光音響画像化装置。
【請求項９】
前記レーザ光源が固体レーザからなるものであることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の光音響画像化装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源が、Ｎｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザと、このＮｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザから発せられたレーザ光を第２高調波に変換する光波長変換素子と、この光波長変換素子を通過したレーザ光によって励起されるＴｉ：サファイアレーザとから構成されていることを特徴とする請求項９記載の光音響画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光音響画像化装置すなわち、生体組織に光を照射し、光照射に伴って発生する音響波に基づいて生体組織を画像化する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体内に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波（音響信号）を発生する。そこで、この音響波を超音波プローブなどで検出し、その検出信号に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。
【０００３】
上述のような光音響画像化装置においては、特許文献１にも記載されているように、パルス光を発する光源として半導体レーザや固体レーザ等のレーザ光源が用いられるのが一般的である。また、半導体レーザ単体では光音響画像化に必要なエネルギーに達しない場合は、半導体レーザを種光源として用い、そこからの光を、希土類が添加された光ファイバを備えてなるファイバ増幅器や半導体光増幅器（場合により複数段設けてもよい）により増幅するようにした光増幅型レーザ光源を用いることも考えられている（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)
【非特許文献２】全偏波保持型高出力ＹｂファイバＭＯＰＡシステムの開発、住村和彦、吉田英次、藤田尚徳、中塚正大、電子情報通信学会論文誌Ｃ  vol.J91-C、No.4、pp.244-250、2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、上述のようなレーザ光源は、光音響画像の取得時にその都度立ち上げてパルス駆動されていた。しかしレーザ光源、特に固体レーザは立ち上げてから熱的に安定するまでに時間がかかるので、立ち上げ直後は、レーザ光の光量や出射方向が不安定な状態になっている。そのようなレーザ光を利用して光音響画像を取得すると、得られる光音響画像は再現性が悪く、また画質も良くないものとなってしまう。そのような問題を避けるには、レーザ光源が熱的に安定するまで待ってから光音響画像を取得すればよいが、そのようにすると光音響画像の取得に長時間を要し、作業能率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、再現性に優れた高画質の光音響画像を能率良く取得することができる光音響画像化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】
【０００８】
本発明の光音響画像化装置は、
音響波を発生させるために生体組織に照射される光を発する光源として、レーザ光源が用いられた光音響画像化装置において、
前記レーザ光源として、装置稼働時に常時駆動可能なものが用いられ、
このレーザ光源と生体組織との間のレーザ光の光路に、開閉動作して、該レーザ光の通過を制御するシャッタ手段が介設されていることを特徴とするものである。
【０００９】
なおレーザ光源として直線偏光したレーザ光を発するものが用いられる場合、上記のシャッタ手段としては、電気光学素子と偏光子との組み合わせからなるものを好適に用いることができる。
【００１０】
そのように電気光学素子と偏光子との組み合わせからなるシャッタ手段において、前記電気光学素子は例えば、所定の電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交し、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行となる状態に配置される。
【００１１】
また、上述のように電気光学素子と偏光子との組み合わせからなるシャッタ手段において、前記電気光学素子は例えば、所定の電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行になり、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交する状態に配置される。
【００１２】
あるいは、上述のように電気光学素子と偏光子との組み合わせからなるシャッタ手段において、前記電気光学素子は例えば、電圧が印加された時に該素子を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と０°および９０°以外の角度をなし、前記電圧が印加されない時にそこを通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交する状態に配置される。
【００１３】
さらに、レーザ光源として直線偏光したレーザ光を発するものが用いられる場合、上記のシャッタ手段としては、回転駆動される半波長板と偏光子との組み合わせからなるものも好適に用いることができる。
【００１４】
そのように回転駆動される半波長板と偏光子との組み合わせからなるシャッタ手段において、前記半波長板は例えば、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交するようになる回転位置と、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と平行になる回転位置とに設定される。
【００１５】
また、上述のように回転駆動される半波長板と偏光子との組み合わせからなるシャッタ手段において、前記半波長板は例えば、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と直交するようになる回転位置と、該半波長板を通過したレーザ光の直線偏光方向が前記偏光子の透過軸と０°および９０°以外の角度をなすようになる回転位置とに設定される。
【００１６】
他方、本発明の光音響画像化装置において、レーザ光源としては、固体レーザからなるものを用いることができる。その種のレーザ光源の好ましい具体的としては、Ｎｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザと、このＮｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザから発せられたレーザ光を第２高調波に変換する光波長変換素子と、この光波長変換素子を通過したレーザ光によって励起されるＴｉ：サファイアレーザとから構成されたものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光音響画像化装置においては、装置稼働時にレーザ光源を常時駆動しておくようにしたので、光音響画像の取得は、常にレーザ光源が熱的に安定した状態下でなされるようになる。したがって、光音響画像の取得時にいきなりレーザ光源を駆動開始させる場合のようにレーザ光の光量や出射方向が不安定になることが防止され、再現性に優れた高画質の光音響画像が得られるようになる。また光音響画像の取得は、上記シャッタ手段を開状態にすれば直ちになされ得るので、光音響画像取得の作業能率も高いものとなる。
【００１８】
そして、レーザ光源を常時駆動させておいても、光音響画像の取得時以外は光シャッタによりレーザ光が遮断されるので、このレーザ光が不用意に装置操作者や被検者に照射されることが防止され、レーザ光に対する安全性も確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による光音響画像化装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１の装置に用いられたレーザ光源とその周辺の機器を示す平面図
【図３】図１の装置に用いられた超音波探触子を示す斜視図
【図４】超音波探触子と信号取込み部との接続例を示すブロック図
【図５】本発明の光音響画像化装置に適用されるシャッタ手段の別の例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光音響画像化装置の基本構成を示すブロック図である。この光音響画像化装置１００は、レーザドライバ１０１、レーザ光源１０２、超音波探触子（プローブ）１０３、領域選択部１０４、光照射検出部１０５、同期補正処理部１０６、信号取込み部１０７、素子データメモリ１０８、画像構築部１０９、画像メモリ１１０、画像表示部１１１および光シャッタ１５０を有している。
【００２１】
レーザ光源１０２は、被検体である生体組織に照射するレーザ光を射出するもので、光音響画像化装置１００が稼働している間、常時駆動可能なものが用いられる。レーザドライバ１０１は、上記レーザ光源１０２を駆動するものである。また光シャッタ１５０は、レーザ光源１０２から射出されたレーザ光を常時は遮断し、光音響画像の取得時には短時間の間該レーザ光を通過させるものである。
【００２２】
超音波探触子１０３は、複数ｃｈ（チャンネル）の圧電素子を有する。それらの圧電素子は、生体組織の画像化する範囲に対応させて、例えば１９２個一列に並べて設けられている。この超音波探触子１０３は、レーザ光源１０２から生体組織にパルスレーザ光が照射されたとき該生体組織内から生じる音響信号（超音波）を検出し、その音響信号を電気信号に変換して出力する。
【００２３】
超音波探触子１０３の複数の圧電素子に対応する範囲、つまり生体組織の画像化される範囲は、互いに重ならない複数の部分領域に分けられている。本実施形態においてこの部分領域は、後に詳述するように例えば領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃの３つとされている。各部分領域の幅は、信号取込み部１０７が並列にサンプリング可能な信号数と同数の圧電素子に対応する幅となっている。本例において、信号取込み部１０７は６４ｃｈ分のデータを並列にサンプリング可能とされている。そこで、領域Ａ、領域Ｂ、および領域Ｃの各領域は、６４個の圧電素子に対応した幅となる。
【００２４】
領域選択部１０４は、上記３つの部分領域のうちの１つを選択するものであり、その選択情報をレーザドライバ１０１および超音波探触子１０３に通知する。レーザドライバ１０１は、少なくとも選択された部分領域を含む範囲にパルスレーザ光を照射するようにレーザ光源１０２を駆動する。一方、超音波探触子１０３は、図示しないマルチプレクサなどを用いて、選択された部分領域に対応する圧電素子を信号取込み部１０７に接続させる。信号取込み部１０７は、部分領域にパルスレーザ光が照射された後、接続された圧電素子が出力する電気信号（音響信号データ）を所定の計測期間にわたって複数回サンプリングし、サンプリングしたデータを素子データメモリ１０８に格納する。
【００２５】
領域選択部１０４は、選択した部分領域に対応する圧電素子からの音響信号データが素子データメモリ１０８に格納されると、次の部分領域を選択する。こうして領域選択部１０４は、生体組織の画像化する範囲すべてが選択されるまで、部分領域を順次選択する。領域選択部１０４が部分領域を順次選択することで、素子データメモリ１０８には、超音波探触子１０３の全圧電素子からの音響信号データが素子データメモリ１０８に格納される。つまり、領域選択部１０４が領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃを順次選択し、信号取込み部１０７が各領域についてＮ回サンプリングすれば、素子データメモリ１０８には計（１９２×Ｎ）ｃｈ分の音響信号データが格納されることになる。
【００２６】
信号取込み部１０７は、超音波探触子１０３からの電気信号を素子データメモリ１０８に格納する。信号取込み部１０７は、超音波探触子１０３が出力する上記電気信号を所定の計測期間にわたって複数回サンプリングし、それにより得られたサンプリングデータを素子データメモリ１０８に格納する。この信号取込み部１０７は、例えば微小信号を増幅するプリアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を含んで構成されている。信号取込み部１０７が、並列に取り込める信号の数つまりｃｈ（チャンネル）数は、超音波探触子１０３が有する圧電素子の総数よりも少ない。例えば本実施形態では、超音波探触子１０３は一例として１９２個の圧電素子を有するのに対して、信号取込み部１０７が並列に取り込み可能なｃｈ数は６４とされている。
【００２７】
次に図２〜４を参照して、上記構成についてさらに詳しく説明する。レーザ光源１０２は図２に示す通り、Ｎｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザ２００および、このＮｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザ２００から発せられたレーザ光２５０によって励起されるＴｉ：サファイアレーザ３００の２つの固体レーザから構成されている。
【００２８】
Ｎｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザ２００は、Ｎｄ（ネオジム）がドープされたＹＡＧ結晶からなるＮｄ：ＹＡＧロッド２０１と、このＮｄ：ＹＡＧロッド２０１を励起する連続駆動可能なフラッシュランプ２０２と、１対のミラーすなわち出力ミラー２０３およびリアミラー２０４と、出力ミラー２０３とＮｄ：ＹＡＧロッド２０１との間のレーザ光２０５の光路に挿入されたＱスイッチ２０６と、出力ミラー２０３の前方側に配されたＳＨＧ（第２高調波発生）素子２０７とを有している。出力ミラー２０３およびリアミラー２０４はファブリ・ペロ型共振器を構成するものであり、この共振器のキャビティ内に配置されているＮｄ：ＹＡＧロッド２０１はフラッシュランプ２０２が発する光により励起されて、例えば波長１０６４ｎｍの光を誘導放出する。この光は共振器内で共振し、Ｑスイッチ２０６が開かれれば、出力ミラー２０３からパルスレーザ光２０５が出射する。このパルスレーザ光２０５はＳＨＧ素子２０７により、波長が１／２すなわち５３２ｎｍのレーザ光２５０に変換される。
【００２９】
Ｔｉ：サファイアレーザ３００は、Ｚ型リング共振器を構成する４つのミラーすなわち入力ミラー３０１、折り返しミラー３０２、リアミラー３０３および出力ミラー３０４と、Ｔｉ（チタン）がドープされたサファイア結晶からなり上記共振器のキャビティ内に配置されたＴｉ：サファイアロッド３０５とを有している。入力ミラー３０１は波長５３２ｎｍのレーザ光２５０を透過させ、後述のようにして発振した波長７００〜９００ｎｍ程度のレーザ光３５０は反射させるダイクロイックミラーである。Ｔｉ：サファイアロッド３０５は、上記入力ミラー３０１を透過したパルスレーザ光２５０によって励起され、波長７００〜９００ｎｍ程度の光を誘導放出する。この光は共振器内で共振し、その結果、出力ミラー３０４から直線偏光したパルスレーザ光３５０が出射する。このパルスレーザ光３５０のパルス幅は、例えば１０〜５０ｎｓ（ナノ・秒）程度である。
【００３０】
このパルスレーザ光３５０は光シャッタ１５０に入射する。光シャッタ１５０は前述した通りこのレーザ光３５０の通過／遮断を制御するものであり、ＥＯ（電気光学）素子１５１と、その後段に配置された偏光子１５２とから構成されている。この光シャッタ１５０を閉状態としてレーザ光３５０をそこで遮断したい場合、ＥＯ素子１５１には半波長電圧Ｔが印加される。それにより、該ＥＯ素子１５１に入射したレーザ光３５０の偏光方向が９０°回転する。一方、偏光子１５２はその透過軸が、上記のように回転した後のレーザ光３５０の偏光方向と９０°の角度をなすように配置されており、したがってレーザ光３５０はこの偏光子１５２において遮断される。
【００３１】
光シャッタ１５０を開状態としてパルスレーザ光３５０を通過させたい場合は、上記半波長電圧Ｔの印加が停止される。それによりパルスレーザ光３５０は、ＥＯ素子１５１において偏光方向が９０°回転することなく通過する。そこでパルスレーザ光３５０は偏光子１５２に対して、その透過軸と偏光方向が一致した状態で入射し、該偏光子１５２を通過する。本実施形態において光音響画像を取得する際には、半波長電圧Ｔの印加停止は所定の短時間だけ行われ、その間にパルスレーザ光３５０が光シャッタ１５０を通過可能とされる。
【００３２】
なお、上記半波長電圧Ｔの印加を完全に停止する（つまり印加電圧値をゼロにする）のではなく、電圧値を下げて印加すれば、その値に応じて、偏光子１５２を通過するパルスレーザ光３５０の光量を制御することも可能である。
【００３３】
光シャッタ１５０を通過したパルスレーザ光３５０は、ファイバ入力光学系１４０を介してバンドルファイバ１３０Ｂに入力される。バンドルファイバ１３０Ｂは、多数のマルチモード光ファイバが束ねられてなるものであり、レーザ光３５０はファイバ入力光学系１４０を構成する光分岐手段（図示せず）により略等光量に分岐された上で、各光ファイバに入力される。
【００３４】
上記バンドルファイバ１３０Ｂは、図１に示した超音波探触子１０３の一部を構成している。以下、図３を参照して、この超音波探触子１０３について説明する。同図に１３１で示すのが、前述した圧電素子である。これらの圧電素子１３１は、所定の方向に沿って１次元的に配列されている。バンドルファイバ１３０Ｂの各光ファイバ１３０の先端部は、上記配列された圧電素子１３１の両側方において該素子の並び方向に沿って配置され、レーザ光源１０２（図１および２参照）から発せられたパルスレーザ光３５０を、圧電素子１３１の両側方から生体組織に照射する。つまり並設されたそれらの光ファイバ１３０の先端部は、光照射部を構成している。
【００３５】
なお図３において、光ファイバ１３０および圧電素子１３１の個数は概略的に示してあり、実際には図示の状態よりも多数の光ファイバ１３０および圧電素子１３１が高密度に配設されている。
【００３６】
本実施形態において上記光照射部は、生体組織の例えば３つの領域Ａ、領域Ｂ、および領域Ｃの各々に対応させて、それぞれ複数の光ファイバ１３０から構成されている。すなわち、領域Ａに対応する複数の光ファイバ１３０からなる光照射部は、領域Ａの選択時にパルスレーザ光３５０を少なくとも領域Ａに照射する。また、領域Ｂに対応する複数の光ファイバ１３０からなる光照射部は領域Ｂの選択時にパルスレーザ光３５０を少なくとも領域Ｂに照射し、領域Ｃに対応する複数の光ファイバ１３０からなる光照射部は領域Ｃの選択時にパルスレーザ光３５０を少なくとも領域Ｃに照射する。
【００３７】
超音波探触子１０３には、３つの光検出器１３３ａ、１３３ｂおよび１３３ｃが設けられている。これらの光検出器１３３ａ〜１３３ｃは、図１に示す光照射検出部１０５に含まれる。光検出器１３３ａ〜１３３ｃは、パルスレーザ光３５０が生体組織に照射されたことを検出するもので、このパルスレーザ光３５０を受光すると光検出信号を出力する。光検出器１３３ａ、１３３ｂおよび１３３ｃはそれぞれ、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃに対応して設けられている。領域Ａに対応する光検出器１３３ａは、領域Ａが選択されているときに、該領域Ａにパルスレーザ光３５０が照射されたことを検出する。領域Ｂおよび領域Ｃに対応する光検出器１３３ｂ、１３３ｃも同様であり、それぞれの領域の選択時に、各領域にパルスレーザ光３５０が照射されたことを検出する。
【００３８】
また図４は、超音波探触子１０３と信号取込み部１０７との接続例を示している。超音波探触子１０３は前述の通り、１９２ｃｈの圧電素子１３１（図３参照）を有している。１９２ｃｈの圧電素子１３１に対応する生体組織の領域は、前述したように３つの部分領域（領域Ａ〜Ｃ）からなるものとして考えられる。つまり、１９２ｃｈの圧電素子１３１に対応する生体組織の幅が５７．６ｍｍであるとすると、各部分領域の幅は１９．２ｍｍとなる。光音響画像化装置１００は、上記１９．２ｍｍ幅の部分領域への光照射・データ収集を逐次行って、全１９２ｃｈ分のデータを取得する。
【００３９】
信号取込み部１０７は、例えば６４ｃｈ分のデータを並列にサンプリング可能なＡＤ変換器を含む。マルチプレクサ１１２は、超音波探触子１０３の圧電素子１３１と信号取り込み部１０７とを選択的に接続する。マルチプレクサ１１２は、例えば１９２ｃｈの圧電素子と接続しており、そのうちの６４ｃｈ分を信号取込み部１０７のＡＤ変換器に選択的に接続する。マルチプレクサ１１２は、例えば領域Ａが選択されているときは、領域Ａに対応する部分の６４ｃｈの圧電素子１３１を信号取込み部１０７のＡＤ変換器に接続する。また、マルチプレクサ１１２は、領域Ｂが選択されているときは、領域Ｂに対応する部分の６４ｃｈの圧電素子１３１を信号取込み部１０７のＡＤ変換器に接続し、領域Ｃが選択されているときは、領域Ｃに対応する部分の６４ｃｈの圧電素子１３１を信号取込み部１０７のＡＤ変換器に接続する。
【００４０】
領域Ａが選択され、複数の光ファイバ１３０からなる光照射部が生体組織の領域Ａにパルスレーザ光３５０を照射すると、このパルスレーザ光３５０は生体組織内の散乱により、ある程度の広がりを持って進行する。生体組織内に存在する血液等の吸収体はパルスレーザ光３５０のエネルギーを吸収し、音響信号を発生する。この音響信号が各圧電素子１３１で検出されるまでに要する時間は、音響信号発生地点と各圧電素子１３１とのＸ方向の位置関係と、音響信号発生地点のＺ方向の位置とに応じて決まる。
【００４１】
上記音響信号を検出するために、マルチプレクサ１１２が選択した圧電素子１３１が出力する電気信号は、ＡＤ変換器にて所定の計測期間にわたって複数回サンプリングされる。これは他の領域Ｂおよび領域Ｃについても同様であり、各領域に対してパルスレーザ光３５０が照射され、各領域に対応する圧電素子１３１が出力する電気信号が所定の計測期間にわたって複数回サンプリングされ、音響信号が検出される。
【００４２】
ここで、各部分領域に関する処理の流れを考えると、部分領域の選択、前記半波長電圧Ｔの印加停止を指示するトリガー信号の発生、光シャッタの開放、生体組織へのパルスレーザ光照射、生体組織からの音響信号検出、素子データメモリへのデータ格納という流れになる。信号取込み部１０７における電気信号の取込み開始タイミングつまりサンプリング開始タイミングは、生体組織へパルスレーザ光が照射されるタイミングに合わせて事前に設定されている。
【００４３】
上記のトリガー信号発生から実際に生体組織へパルスレーザ光が照射されるまでの時間が、各部分領域毎に異なっていると、各部分領域毎に得られた音響信号データを合成して生成される画像の画質が低下する問題が起きる。光照射検出部１０５および同期補正処理部１０６は、この問題を防止するために設けられている。すなわち、光照射検出部１０５はレーザ光源１０２から生体組織に光が照射されたことを検出し、また同期補正処理部１０６は、光照射検出部１０５が検出した光照射タイミングの差を部分領域間で求め、そのタイミング差に基づいて、素子データメモリ１０８におけるサンプリングデータの時間軸を部分領域間で補正する。
【００４４】
領域選択部１０４が全ての部分領域を選択し、超音波探触子１０３が有する１９２ｃｈの圧電素子１３１それぞれが出力する複数回のサンプリングデータが素子データメモリ１０８に格納されると、画像構築部１０９はこの素子データメモリ１０８からサンプリングデータを読み出し、読み出したデータに基づいて生体組織の断層画像を構築する。画像構築部１０９は典型的には、信号処理部、位相整合加算部および画像処理部を含んで構成される。画像構築部１０９における詳細な画像構築手順について詳しい説明は省略するが、その機能は、例えばコンピュータが所定のプログラムに従って動作することで実現可能である。あるいは画像構築部１０９の機能を、ＤＳＰ（digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などで実現してもよい。
【００４５】
画像構築部１０９は、構築した断層画像を示す画像データを画像メモリ１１０に格納する。画像表示部１１１は、画像メモリ１１０に格納された画像データに基づいて、上記断層画像を表示モニタなどに表示する。
【００４６】
以上説明したようにして光音響画像を取得する際、レーザ光源１０２は画像取得の都度立ち上げるように駆動されてもよい。しかしこのレーザ光源１０２としては、先に説明した通り、光音響画像化装置１００が稼働している間、常時駆動可能なものが用いられており、特別の要求が無い限り、該レーザ光源１０２は光音響画像化装置１００の稼働中を通して常時駆動される。そして光音響画像を取得する際にその都度、前述のようにして光シャッタ１５０が短時間だけ開かれ、そこを通過したパルスレーザ光３５０が生体組織に照射される。
【００４７】
そのようにレーザ光源１０２を常時駆動しておけば、光音響画像の取得は、常にＮｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザ２００およびＴｉ：サファイアレーザ３００が熱的に安定した状態下でなされるようになる。したがって、光音響画像の取得時にいきなりそれらのレーザ２００および３００を駆動開始させる場合のようにパルスレーザ光３５０の光量が不安定になることが防止され、再現性に優れた高画質の光音響画像が得られるようになる。また、光音響画像の取得に際して、レーザ２００および３００が安定するまで待つ必要も無いので、光音響画像取得の作業能率も高くなる。
【００４８】
なお、Ｎｄ：ＹＡＧ／ＳＨＧレーザ２００およびＴｉ：サファイアレーザ３００が熱的に安定していないと、パルスレーザ光３５０の出射方向が変動することもある。そうであると、図２に示したファイバ入力光学系１４０によるパルスレーザ光３５０とバンドルファイバ１３０Ｂとの結合効率が変化するので、これも結局、生体組織に照射されるレーザ光の光量変動につながる。
【００４９】
そして、レーザ光源１０２を常時駆動させておいても、光音響画像の取得時以外には、光シャッタ１５０によりパルスレーザ光３５０が遮断されるので、このパルスレーザ光３５０が不用意に装置操作者や被検者に照射されることが防止され、レーザ光に対する安全性も確保される。
【００５０】
なお、本実施形態におけるのとは反対に、ＥＯ素子１５１を、半波長電圧Ｔが印加された時にそこを通過したレーザ光３５０の直線偏光方向が偏光子１５２の透過軸と平行になり、半波長電圧Ｔが印加されない時にそこを通過したレーザ光３５０の直線偏光方向が偏光子１５２の透過軸と直交する状態に配置してもよい。そのようにした場合は、半波長電圧Ｔが印加されない時レーザ光３５０が偏光子１５２で遮断され、半波長電圧Ｔが印加されるとレーザ光３５０が偏光子１５２を通過することになる。
【００５１】
また、ＥＯ素子１５１に電圧を印加しない時にレーザ光３５０を偏光子１５２で遮断させる場合は、ＥＯ素子１５１に印加する電圧値を制御して、該ＥＯ素子１５１を通過したレーザ光３５０の直線偏光方向が偏光子１５２の透過軸と０°および９０°以外の角度をなすようにすれば、この角度次第つまり上記の電圧値次第で、偏光子１５２を通過するレーザ光３５０の光量を制御可能となる。
【００５２】
また、上記本実施形態で用いられたＥＯ素子１５１および偏光子１５２からなる光シャッタ１５０は、高速で応答可能であるので、光照射のタイミングを正確に制御する必要がある光音響画像化装置に対して特に好適なものとなる。ただし、本発明の光音響画像化装置においては、この種の光シャッタに限らず、それ以外の種類の光シャッタが適用されてもよい。
【００５３】
図５は、光シャッタの別の例を示すものである。この光シャッタ４００は、図示外の駆動手段により例えば一方向に９０°ずつ回転される半波長板（λ／２板）４０１と、その後段側に配置された偏光子４０２とから構成されたものである。半波長板４０１は、光音響画像の取得時以外は所定の回転位置に設定され、矢印ｅで示す方向に直線偏光したレーザ光３５０を、その偏光方向を９０°回転させて通過させる。一方偏光子４０２は、その透過軸が矢印ｆで示す向きになっている状態で固定されている。したがって上記状態のレーザ光３５０は、この偏光子４０２において遮断される。
【００５４】
レーザ光３５０を通過させる際には、半波長板４０１が上記の状態から９０°回転される。それにより、レーザ光３５０がこの半波長板４０１を通過する際に、その直線偏光の向きが９０°回転し、偏光子４０２の透過軸と平行な向きになる。そこでレーザ光３５０は、矢印ｇで示す方向に直線偏光した状態で偏光子４０２に入射して、そこを通過する。なおレーザ光３５０を通過させる際に、半波長板４０１を９０°以外の角度回転させることにより、偏光子４０２を通過するレーザ光３５０の光量を制御することも可能である。
【００５５】
また、光音響画像化装置の稼働時に常時駆動可能なレーザ光源としては、上記実施形態で用いられた固体レーザの他、アレキサンドライトレーザ等のその他の固体レーザや、発振波長が最大８００ｎｍ程度のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、発振波長が最大９００ｎｍ程度のＩｎＧａＡｓ系半導体レーザ等も適用可能である。さらには、半導体レーザを種光源とする光増幅型レーザ光源と光波長変換素子との組み合わせからなるもの、より具体的には、波長１５６０ｎｍ程度のレーザ光を発する半導体レーザと、そのレーザ光を増幅する偏波保存型Ｅｒ（エルビウム）添加光ファイバからなるファイバ増幅器と、そこで増幅された上記レーザ光を波長７８０ｎｍ程度の第２高調波に変換するＳＨＧ（第２高調波発生）素子とからなるもの等も適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１００    光音響画像化装置
１０１    レーザドライバ
１０２    レーザ光源
１０３    超音波探触子
１０４    領域選択部
１０５    光照射検出部
１０６    同期補正処理部
１０７    信号取込み部
１０８    素子データメモリ
１０９    画像構築部
１１０    画像メモリ
１１１    画像表示部
１１２    マルチプレクサ
１３０    光ファイバ
１３１    圧電素子
１５０、４００    光シャッタ
１５１    電気光学素子
１５２、４０２    偏光子
４０１    半波長板
【図１】
2012173246.tif 000003
【図２】
2012173246.tif 000004
【図３】
2012173246.tif 000005
【図５】
2012173246.tif 000006
【図４】
2012173246.tif 000007