(57)【要約】【課題】  本発明は、光音響イメージングにおいて、解像度の低下や定量性の低下を低減することのできる被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る被検体情報取得装置は被検体に光が照射されることにより発生した光音響波を検出して、時系列の検出信号を出力する複数の音響波検出素子と、被検体の外部に設けられた部材と、時系列の検出信号と、部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子とに基づき、繰り返し再構成法による画像再構成を行うことにより被検体内部の光学特性情報を取得する信号処理部と、を有する。【選択図】  図３
2013233414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光が照射されることにより発生した光音響波を検出して、時系列の検出信号を出力する複数の音響波検出素子と、
前記被検体の外部に配置された部材と、
前記時系列の検出信号と、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子とに基づき、繰り返し再構成法による画像再構成を行うことにより前記被検体内部の光学特性情報を取得する信号処理部と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記部材に由来する光音響波の応答は、前記部材内での光音響波の多重反射を含む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】
前記部材は、前記被検体と前記複数の音響波検出素子との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記部材を考慮した被演算子は、前記複数の音響波検出素子の位置と、前記光音響波の発生位置と、前記部材の形状、前記部材の密度、前記部材内での光音響波の音速、および前記部材の光音響波の減衰係数の少なくとも１つとによって決定される被演算子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記被検体内部の仮定した光学特性情報を設定し、
前記時系列の検出信号、前記部材に由来する応答を考慮した被演算子、および前記仮定した光学特性情報を用いた最小二乗法により、前記光学特性情報を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、行列で表わされた前記時系列の検出信号と、行列で表わされた前記部材に由来した光音響波の応答を考慮した被演算子の逆行列とを掛けることにより、前記光学特性情報を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
光音響波が外部からの影響を受けないと仮定した場合の光音響波から検出信号への変換を表わす被演算子と、前記部材に由来した光音響波の応答を表わす被演算子とを保存する記憶部を更に有し、
前記信号処理部は、前記記憶部に保存された前記検出信号への変換を表わす被演算子と、前記部材に由来した光音響波の応答を表わす被演算子とをコンボリューションすることにより、前記部材に由来した光音響波の応答を考慮した被演算子を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、仮想光音響波を発生させる仮想音源の位置と、前記仮想光音響波を検出する複数の仮想音響波検出素子の位置と、前記被検体に対応する仮想被検体の外部に配置される仮想部材の位置と、を設定し、
前記仮想光音響波を前記複数の仮想音響波検出素子が検出したときに得られる仮想検出信号を用いて、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記部材および前記複数の音響波検出素子の位置を測定する測定部を更に有し、
前記信号処理部は、前記測定部により測定された前記部材および前記複数の音響波検出素子の位置に基づき、前記仮想部材および前記複数の仮想音響波検出素子の位置を設定することを特徴とする請求項８に記載の被検体情報処理装置。
【請求項１０】
前記被検体を模したファントムと、
前記ファントム内に配置された光吸収体と、
前記光吸収体に被演算子取得用の光が照射されることにより発生した被演算子取得用の光音響波を検出して、被演算子取得用の検出信号を出力する被演算子取得用の複数の音響波検出素子と、
前記ファントムの外部に配置された被演算子取得用の部材と、を更に有し、
前記信号処理部は、前記被演算子取得用の検出信号に基づき、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記複数の音響波検出素子と、前記被演算子取得用の複数の音響波検出素子とは同一の構成であり、
前記部材と、前記被演算子取得用の部材とは同一の構成であることを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記被演算子取得用の光を発する光源を更に有し、
前記光吸収体は、前記光源の出射部に配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記被検体を模したファントムと、
前記ファントム内に配置された光吸収体と、
前記光吸収体に被演算子取得用の光が照射されることにより発生した被演算子取得用の光音響波を検出して、被演算子取得用の検出信号を出力する被演算子取得用の複数の音響波検出素子と、
前記ファントムの外部に配置された被演算子取得用の部材と、を更に有し、
前記信号処理部は、仮想光音響波を発生させる仮想音源の位置と、前記仮想光音響波を検出する複数の仮想音響波検出素子の位置と、前記被検体に対応する仮想被検体の外部に配置される仮想部材の位置と、を設定し、
前記仮想光音響波を前記複数の仮想音響波検出素子が検出したときに得られる仮想検出信号と、前記被演算子取得用の検出信号とを用いて、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
被検体に光を照射することにより発生した光音響波を検出して得られた時系列の検出信号と、前記被検体の外部に配置された部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子とに基づき、繰り返し再構成法による画像再構成を行うことにより前記被検体内部の光学特性情報を取得する工程を有することを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項１５】
前記部材に由来する光音響波の応答は、前記部材内での光音響波の多重反射を含むことを特徴とする請求項１４に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１６】
記憶部に保存された前記検出信号への変換を表わす被演算子と、部材に由来した光音響波の応答を表わす被演算子とをコンボリューションすることにより、前記部材に由来した光音響波の応答を考慮した被演算子を取得する工程を更に有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１７】
仮想光音響波を発生させる仮想音源の位置と、前記仮想光音響波を検出する複数の仮想音響波検出素子の位置と、前記被検体に対応する仮想被検体の外部に配置される仮想部材の位置とを設定する工程と、
前記仮想音源から発生した前記仮想光音響波を前記複数の仮想音響波検出素子が検出し、仮想検出信号を取得する工程と、
前記仮想検出信号に基づき、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得する工程とを更に有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１８】
前記被検体を模したファントムと被演算子取得用の複数の音響波検出素子との間に被演算子取得用の部材を配置された状態で、前記ファントム内にある光吸収体から発生した被演算子取得用の光音響波を検出して得られた被演算子取得用の検出信号に基づき、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得する工程を更に有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の被検体情報取得方法。
【請求項１９】
仮想光音響波を発生させる仮想音源の位置と、前記仮想光音響波を検出する複数の仮想音響波検出素子の位置と、前記被検体に対応する仮想被検体の外部に配置される仮想部材の位置とを設定する工程と、
前記仮想音源から発生した前記仮想光音響波を前記複数の仮想音響波検出素子が検出し、仮想検出信号を取得する工程と、
前記被検体を模したファントムと被演算子取得用の複数の音響波検出素子との間に被演算子取得用の部材を配置された状態で、前記ファントム内にある光吸収体から発生した被演算子取得用の光音響波を検出して得られた被演算子取得用の検出信号と、前記仮想検出信号とに基づき、前記部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を取得する工程とを更に有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の被検体情報取得方法。
【請求項２０】
コンピュータに、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の被検体情報取得方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して得られた検出信号に基づき、光学特性情報を取得する被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーなどの光源から生体などの被検体に光を照射することにより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。
【０００３】
この光イメージング技術の一つとして、光音響イメージング（ＰＡＩ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ）がある。光音響イメージングは、光源から発生したパルス光を、被検体に照射することにより発生した光音響波（典型的には超音波）を音響波検出器（探触子）が検出する。そして、その検出信号を数学的に解析処理することにより、被検体内の光学特性値分布、例えば初期音圧分布、光エネルギー吸収密度分布、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。
【０００４】
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（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍ．Ｘｕ、Ｌ．Ｖ．Ｗａｎｇ、“Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ”ＲＥＶＩＥＷ  ＯＦ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ  ＩＮＳＴＵＲＵＭＥＮＴ、７７、０４１１０１、２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光音響イメージングによって得られた光学特性値分布には、様々な要因により、解像度や定量性の低下が生じてしまっていた。そのため、光音響イメージングにおいては、さらなる解像度の向上や定量性の向上が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、光音響イメージングにおいて、解像度の低下や定量性の低下を低減することのできる被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法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】
被検体に光が照射されることにより発生した光音響波を検出して、時系列の検出信号を出力する複数の音響波検出素子と、被検体の外部に設けられた部材と、時系列の検出信号と、部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子とに基づき、繰り返し再構成法による画像再構成を行うことにより被検体内部の光学特性情報を取得する信号処理部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る被検体情報取得装置によれば、光音響イメージングにおいて、解像度の低下や定量性の低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る被検体情報取得装置を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る信号処理装置及びその周辺の構成を示す図である。
【図３】各種信号を示す図である。
【図４】各種応答信号を示す図である。
【図５】被検体情報取得方法のフローを示す図である。
【図６】計算により部材を考慮した被演算子を取得するフローを示す図である。
【図７】計算により部材を考慮した被演算子を取得するための仮想被検体情報取得装置を模式的に示す図である。
【図８】実験により部材を考慮した被演算子を取得するフローを示す図である。
【図９】実験により部材を考慮した被演算子を取得するための被検体情報取得装置を模式的に示す図である。
【図１０】種々の画像再構成方法により得られた結果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。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。
【００１２】
（基本的構成）
まず、図１を参照しながら本実施形態にかかる被検体情報取得装置の基本的構成を説明する。本実施形態の被検体情報取得装置は、被検体の内部の光学特性情報を取得するものである。本実施形態に係る光学特性情報とは、光音響効果により発生した光音響波の初期音圧、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度、吸収係数、組織を構成する物質の濃度等などである。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などである。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。
【００１３】
また、本実施形態における光学特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報であってもよい。すなわち、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を光学特性情報としてもよい。
【００１４】
本実施形態の被検体情報取得装置は、基本的なハード構成として、光源１１１、被検体１２０を保持するための保持部材１４０、複数の音響波検出素子１３１を備える音響波検出器１３０、信号処理装置１９０を有する。こで、本実施形態において、保持部材１４０は、被検体１２０と音響波検出素子１３１との間に設けられた部材に相当する。
【００１５】
また、図２は、信号処理装置１９０の詳細、および、信号処理装置１９０の周辺の構成を示す模式図である。信号処理部としての信号処理装置１９０は、演算部１９１、記憶部１９２、および制御部１９３を備えている。
【００１６】
制御部１９３は、バス２００を介して被検体情報取得装置を構成する各構成の動作を制御している。また、制御部１９３は、記憶部１９２に保存された後述する被検体情報取得方法が記述されたプログラムを読み出し、被検体情報取得装置に被検体情報取得方法を実行させている。
【００１７】
本実施形態においては、以下のように被検体情報を取得する。
【００１８】
光源１１１から発せられたパルス光１１２は、例えば、レンズ、ミラー、光ファイバ、拡散板などの光学系１１３により所望の光分布形状に加工されながら導かれ、被検体１２０に照射される。被検体１２０の内部を伝播した光のエネルギーの一部が血管などの光吸収体（音源）１２１に吸収されると、その光吸収体１２１の熱膨張により光音響波１２２が発生する。
【００１９】
一方、光音響波１２２は、保持部材１４０の音響特性に応じて、保持部材において反射、屈折、吸収など起こす。そして、このように保持部材１４０の影響を受けた光音響波１２２を複数の音響波検出素子１３１が検出して、時系列の検出信号を出力する。演算部１９１は、複数の音響波検出素子１３１が検出した検出信号に対して増幅処理やデジタル変換処理などを行う。そして、演算部１９１が検出信号を用いて所定の処理を行うことにより光学特性情報を取得する。そして、被検体情報は、演算部１９１により画像データに変換され、表示装置１８０に表示される。
【００２０】
ところが、光音響イメージングにおいては、様々な要因によって、解像度の低下や定量性の低下が招かれている。要因としては、例えば、被検体の外部に設けられた部材での、被検体内部で発生した光音響波の反射、屈折、吸収などが挙げられる。
【００２１】
ここで、被検体の外部に設けられた部材は、被検体と音響波検出素子との間に設けられた部材や被検体の周囲に設けられた部材などを含む。
【００２２】
被検体と音響波検出素子との間に設けられた部材としては、被検体を保持する保持部材や、被検体と音響波検出素子との音響インピーダンスマッチングのための音響整合材や、その音響整合材を保持する部材、あるいは音響波検出器の保護層などが挙げられる。
また、被検体の周囲に設けられた部材としては、例えば被検体としての乳房の全周を保持するお椀状の保持部材などが挙げられる。
【００２３】
通常、繰り返し再構成法（モデルベース法）と呼ばれる方法は、被検体内部で発生した光音響波の被検体内部での伝搬をモデル化し、そのモデルに基づいて光音響波の伝搬シミュレーションを行う。そして、シミュレーションで求めた検出信号と、音響波検出素子により実際に検出された検出信号との差が小さくなるように、被検体内部の光学特性情報、特に初期音圧分布を推定する。
【００２４】
ここでは、図１に示す被検体情報取得装置において、保持部材１４０に由来する光音響波の応答（反射、屈折、吸収など）を考慮していない被演算子を用いた繰り返し再構成法について説明する。
【００２５】
通常の繰り返し再構成法で使われる光音響波の伝搬モデルでは、音響的に均質な媒体を仮定し、その仮定の下で式（１）に示す光音響波動方程式を解析的に解いている。
【００２６】
【数１】
2013233414.tif 000003
【００２７】
ここで、ｐ（ｒｄ，ｔ）は、位置ｒに存在する微小音源から発生した光音響波を位置ｒｄに設けられた音響波検出素子が検出して得られた時系列の検出信号のうち、時刻ｔに検出された検出信号を示す。また、ｃは音速、ｐ０（ｒ）は位置ｒから発生した光音響波の初期音圧を示す。なお、δはデルタ関数である。
【００２８】
なお、上記の式（１）は線形であるため、光音響波動方程式は式（２）で表現することができる。
ｐ（ｒｄ，ｔ）＝ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）・ｐ０（ｒ）      ・・・式（２）
ここで、ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）は、位置ｒで発生する単位初期音圧を有する光音響波が、外部から影響を受けずに位置ｒｄで検出されて検出信号に変換されるまでを示す被演算子である。すなわち、ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）は、部材による光音響波の応答を考慮していない被演算子である。
【００２９】
さらに、各音響波検出素子で光音響波を検出して、時間および空間の離散化を行った検出信号を行列で表現すると、以下のようになる。
Ｐｄ＝Ａ・Ｐ０      ・・・式（３）
ここで、Ｐｄは、部材に由来する影響を受けた光音響波を複数の音響波検出素子が検出して得られた時系列の検出信号を行列で表現したベクトルである。また、Ａは、部材に由来する光音響波の応答を考慮していない被演算子を行列で表現したベクトルである。また、Ｐ０は空間の離散化した初期音圧を行列で表現したベクトルである。
【００３０】
例えば、本実施形態において、Ｐｄの行の数は音響波検出素子の数と時間の離散化を行うときのサンプリング数とを掛けた数とし、列の数は１とすることができる。
【００３１】
また、Ａの行の数は空間の離散化を行うときのボクセル数とし、列の数は音響波検出素子の数とサンプリング数とを掛けた数とすることができる。
【００３２】
また、Ｐ０の行の数はボクセル数とし、列の数は１とすることができる。すなわち、この場合、Ｐ０の各行列要素は、各ボクセルにおける初期音圧を示す。
【００３３】
後述するように、この式（３）を用いることにより、検出信号の行列Ｐｄから初期音圧の行列Ｐ０を推定することができる。
【００３４】
しかしながら、上記の式（３）の被演算子の行列Ａは、被検体の外部に設けられた部材により被検体内部で発生した光音響波が反射・屈折・吸収されるなどの影響を考慮していない。
【００３５】
そのため、例えば、被検体と音響波検出素子との間に設けられた部材による多重反射の影響を受けた検出信号Ｐｄを用いて、被演算子の行列Ａに基づいた画像再構成を行うと、多重反射した信号に基づくアーティファクトが画像内に生じてしまう。アーティファクトは、その画像を診断画像として利用する場合、誤診などの要因となり得る。そのため、このようなアーティファクトの原因となる信号は、できる限り低減されることが望ましい。
【００３６】
そこで、本発明者は、被検体の外部に設けられた部材に由来する応答を考慮した被演算子（以下、「部材を考慮した被演算子」ともいう）を用いて、繰り返し再構成法を行うことにより光学特性情報を取得することを見出した。以下、部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を用いた繰り返し再構成法について説明する。
【００３７】
例えば、図１に示す被検体情報取得装置において、被検体１２０と複数の音響波検出素子１３１との間に設けられた保持部材１４０での光音響波の多重反射による検出信号への影響を応答信号ｈｏｕｔとして表現する。この場合、位置ｒから発生した光音響波が保持部材１４０で多重反射した後に、位置ｒｄに設けられた音響波検出素子１３１で検出されるときの光音響波動方程式は、式（２）に基づき、式（４）と表現することができる。
【００３８】
【数２】
2013233414.tif 000004
【００３９】
ここで、
【００４０】
【数３】
2013233414.tif 000005
【００４１】
はコンボリューション（畳み込み演算）を示している。
【００４２】
ここで、応答信号ｈｏｕｔ（ｒｄ，ｒ，ｔ）と、理想的な検出信号への変換を表す被演算子ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）とがコンボリューションされたものが、被検体１２０と複数の音響波検出素子１３１との間に設けられた保持部材１４０での光音響波の多重反射を考慮した被演算子である。
【００４３】
図３は、被検体１２０内部で発生した光音響波が、被検体１２０と複数の音響波検出素子１３１との間に設けられた保持部材１４０内で多重反射したときの各種信号の一例を示す。
【００４４】
図３（ａ）は、シミュレーションにより求めたある位置ｒで発生する光音響波が保持部材１４０の影響を受けずに位置ｒｄで検出されるときの理想の検出信号ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）・ｐ０（ｒ）を示す。なお、このとき、位置ｒで発生する光音響波の初期音圧をｐ０（ｒ）と設定した。
【００４５】
また、図３（ｂ）は、光音響波の保持部材１４０での多重反射を表す応答信号ｈｏｕｔ（ｒｄ，ｒ，ｔ）を示している。
【００４６】
また、図３（ｃ）は、理想の検出信号ａ（ｒｄ，ｒ，ｔ）・ｐ０（ｒ）と応答信号ｈｏｕｔ（ｒｄ，ｒ，ｔ）とをコンボリューションして得られる検出信号を示している。
【００４７】
図３（ａ）に示す理想の検出信号においては、光音響波が一回しか検出されない。ところが、図３（ｃ）に示す理想の検出信号に応答信号をコンボリューションして得られる検出信号においては、光音響波の保持部材１４０での多重反射を考慮した結果、光音響波が２回検出されることとなる。
【００４８】
ここで、保持部材１４０内での光音響波の多重反射による応答信号が現れる周期τは、音響波検出素子の位置（ｒｄ）、光音響波の発生位置（ｒ）、保持部材１４０の形状、保持部材１４０の密度、および保持部材１４０内での光音響波の音速に応じて決定される。なお、多重反射による応答は、ある音響波検出素子の検出面に対して垂直な方向に入射する光音響波によってのみ生じるのではなく、検出面に対して斜めに入射する光音響波についても生じる。検出面に対して斜めに入射する光音響波は、典型的には平面波であるため、ある音響波検出素子の位置する位置以外で反射した光音響波が保持部材１４０内で多重反射してある音響波検出素子に検出される。そのため、ある音響波検出素子に対して斜めに入射する光音響波に対応する応答信号は、複数回の応答となる。なお、部材の形状によって、多重反射に対応する応答は周期的な応答とはならない場合もある。
【００４９】
また、図４（ａ）は、保持部材１４０での光音響波の反射を表す応答信号を示す。光音響波の少なくとも一部は、保持部材１４０の表面で反射して、光音響波の強度は低減する。ここで、反射を表す応答信号の強度は、部材の密度及び音速で決まる部材の音響インピーダンスから求められる反射率によって決定される。また、反射を表す応答信号の強度は、音響波検出素子の位置（ｒｄ）、光音響波の発生位置（ｒ）、保持部材１４０の形状から求められる光音響波の反射位置によって決定される。なお、多重反射を表す応答信号の強度も、図４（ａ）で示す応答信号の強度と同様に反射率によって決定される。ただし、複数回反射した場合は、反射の度に反射率から強度を決定する必要がある。
【００５０】
また、図４（ｂ）は、保持部材１４０による光音響波の屈折を表す応答信号を示す。保持部材１４０にて、光音響波はスネルの法則に従って屈折し、屈折により伝搬経路が変化する。そのため、図４（ｂ）に示すように保持部材１４０があるときとないときとで、複数の音響波検出素子１３１に音響波が到達する時間がＴだけずれる。ここで、到達時間のずれＴは、音響波検出素子の位置（ｒｄ）、光音響波の発生位置（ｒ）、保持部材１４０の形状、保持部材１４０の密度、および保持部材１４０内での光音響波の音速に基づいて、スネルの法則に従って決定される。
【００５１】
また、図４（ｃ）は、保持部材１４０による光音響波の吸収（減衰）を表す応答信号を示す。光音響波は保持部材１４０により吸収され、その光音響波の強度は低減する。そのため、吸収を表す応答信号の強度は、保持部材１４０内での光音響波の減衰係数によって決定される。また、伝搬経路によっても吸収を表す応答信号の強度は異なる。すなわち、吸収を表す応答信号の強度は、音響波検出素子の位置（ｒｄ）、光音響波の発生位置（ｒ）、保持部材１４０の形状、保持部材１４０の減衰係数により決定される。
【００５２】
すなわち、部材を考慮した被演算子を決定するために、音響波検出素子の位置（ｒｄ）、および、光音響波の発生位置（ｒ）の情報は必須である。さらに、部材を考慮した被演算子を決定するためには、部材の形状、部材の密度、部材内での光音響波の音速、および部材内での光音響波の減衰係数の少なくとも１つの情報が必要であることが理解される。
【００５３】
なお、図４（ｄ）は、保持部材１４０による光音響波の屈折および吸収を表す応答信号を示す。ここで、図４（ｄ）は、図４（ｂ）に示す屈折を表す応答信号と図４（ｃ）に示す光音響波の吸収を表す応答信号とのコンボリューションによって表わされる。すなわち、部材に由来する複数の応答による応答信号は、それぞれの応答信号のコンボリューションによって表わすことができる。
【００５４】
なお、実際には、複数の音響波検出素子１３１のそれぞれは、様々な位置で発生する光音響波を検出する。そのため、例えば、被検体１２０に対応する関心領域をＮ個の微小領域に分割すると、ｐｄ（ｒｄ，ｔ）は式（５）で示すように、すべての位置から発生した光音響波の足し合わせで表現できる。
【００５５】
【数４】
2013233414.tif 000006
【００５６】
また、ｈｏｕｔ（ｒｄ、ｒｎ、ｔ）とａ（ｒｄ，ｒｎ）とのコンボリューション結果をｂ（ｒｄ、ｒｎ、ｔ）とすると式（６）となる。
【００５７】
【数５】
2013233414.tif 000007
【００５８】
さらに、式（６）を行列で表現すると、式（７）で表現できる。
Ｐｄ＝Ｂ・Ｐ０      ・・・式（７）
ここで、Ｂは、被検体の外部に設けられた保持部材１４０を考慮した被演算子ｂを行列で表現したものである。
【００５９】
なお、本発明における部材を考慮した被演算子とは、Ｂのように部材を考慮した被演算子を行列として表現したものも含む。
【００６０】
本発明は、このような部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を用いて、後述する被検体情報取得方法を行うことにより、光学特性情報を精度よく取得することができる。
【００６１】
（被検体情報取得方法）
次に、図１を用いて、信号処理装置１９０が行う被検体情報処理方法を説明する。本実施形態では、光音響波１２２が被検体１２０と複数の音響波検出素子１３１との間に設けられた保持部材１４０により多重反射された後に、複数の音響波検出素子１３１で検出される場合を考える。下記の番号は図５における処理の番号と一致する。
【００６２】
まず、図５を用いて、信号処理装置１９０が行う被検体情報取得方法のフローを説明する。
【００６３】
（Ｓ１００：被検体に光を照射する工程）
この工程では、光源１１１から発せられたパルス光１１２が、例えば、レンズ、ミラー、光ファイバ、拡散板などの光学系１１３により所望の光分布形状に加工されながら導かれ、被検体１２０に照射される。そして、被検体１２０の内部を伝播した光のエネルギーの一部が血管などの光吸収体（音源）１２１に吸収されると、その光吸収体１２１の熱膨張により光音響波１２２が発生する。
【００６４】
（Ｓ２００：光音響波を検出して、検出信号を取得する工程）
この工程では、複数の音響波検出素子１３１が、被検体１２０と複数の音響波検出素子１３１との間に設けられた保持部材１４０で多重反射した光音響波１２２を検出して、時系列の検出信号を出力する。ここで、時系列の検出信号は、行列Ｐｄとして、信号処理装置１９０内の記憶部１９２に格納される。
【００６５】
（Ｓ３００：部材を考慮した被演算子を取得する工程）
この工程では、演算部１９１が、計算または実験により、繰り返し再構成法に用いる保持部材１４０を考慮した被演算子を取得する。ただし、部材を考慮した被演算子が予め取得され、記憶部１９２等に格納されている場合は、本工程を行う必要はない。
【００６６】
部材を考慮した被演算子を取得するためには、ある任意の位置にある微小音源から発生する光音響波を、光音響波が部材で影響を受けた後に検出する必要がある。
【００６７】
そこで、部材を考慮した被演算子を取得する方法は、大きく分けて二つの方法がある。
【００６８】
まず１つ目は、計算により取得する方法である。例えば、波動方程式を数値的に解析するＦＤＴＤや疑似スペクトル法などを用いて、被検体１２０の外部に保持部材１４０を含む被検体情報取得装置の構成を仮定して、光音響波の伝搬シミュレーションを行うことにより部材を考慮した被演算子を取得する。そして、２つ目は、実験により求める方法である。それぞれの取得方法を以下詳細に説明する。
【００６９】
まずは、図６、図７を用いて、計算により部材を考慮した被演算子を取得する方法の一例を説明する。図７は、計算により部材を考慮した被演算子を取得するために用いられる仮想被検体情報取得装置を示す。図６は、計算により部材を考慮した被演算子を取得するフローを示す。下記の番号は図６における処理の番号と一致する。
計算による方法では、演算部１９１が、仮想音源、仮想音響波検出素子、仮想部材などを設定して光音響波の伝搬シミュレーションを行うことにより得られる仮想検出信号から、部材を考慮した被演算子を取得する。
【００７０】
（Ｓ３１１：仮想音源、仮想音響波検出素子、仮想部材の位置を設定する工程）
この工程では、演算部１９１が、仮想音源６２１の位置、複数の仮想音響波検出素子６３１の位置、被検体に対応する仮想被検体６２０の外部に設けられた仮想部材６４０の位置を設定する。このとき、光音響波を検出時の被検体情報取得装置の構成を考慮して、それぞれの位置を設定することが好ましい。なお、本実施形態において、仮想部材６４０は、仮想被検体６２０と複数の仮想音響波検出素子６３１との間に位置している。また、本実施形態において、仮想音源６２１は、仮想被検体６２０を微小空間に分割したときのある微小空間に設定する。
【００７１】
また、仮想音響波検出素子６３１と仮想部材６４０との位置関係は、音響波検出素子１３１と保持部材１４０との位置関係と同様になるように設定することが好ましい。そのために、測定部としてのカメラ（ＣＣＤなど）が複数の音響波検出素子１３１と保持部材１４０の位置を取得し、演算部１９１が、測定部により測定された各部材の位置に基づいて複数の仮想音響波検出素子６３１の位置と仮想部材６４０の位置とを設定することが好ましい。ただし、測定部を用いずに、予め信号処理装置１９０の記憶部１９２に保存しておいた複数の音響波検出素子１３１と保持部材１４０の位置情報を用いて、仮想音響波検出素子６３１の位置と仮想部材６４０の位置を設定してもよい。
【００７２】
（Ｓ３１２：仮想音源から発生した仮想光音響波を検出して、仮想検出信号を取得する工程）
この工程では、複数の仮想音響波検出素子６３１が、仮想音源６２１から発生した仮想光音響波６２２を検出して、仮想検出信号を取得する。
【００７３】
演算部１９１は、仮想被検体６２０内のそれぞれの微小空間に仮想音源６２１を逐次設定して、それぞれの微小空間から発生する仮想光音響波６２２の仮想検出信号を逐次取得する。
【００７４】
（Ｓ３１３：仮想検出信号を用いて、部材を考慮した被演算子を取得する工程）
この工程では、演算部１９１が、Ｓ３１２で取得した仮想検出信号に基づき、部材を考慮した被演算子を取得する。
【００７５】
例えば、演算部１９１は、各微小領域に対応する仮想検出信号のそれぞれを行列要素とする行列Ｂを取得する。そして、このようして取得された行列Ｂを、部材を考慮した被演算子として記憶部１９２に格納する。
【００７６】
次に、図８と図９を用いて、実験により部材を考慮した被演算子を取得する方法の一例を説明する。図９は、実験により部材を考慮した被演算子を取得するために用いる被演算子取得用の被検体情報取得装置を示す。図８は、実験により部材を考慮した被演算子を取得するフローを示す。下記の番号は図８における処理番号と一致する。
【００７７】
実験による方法では、被検体を模したファントム７２０内に配置された光吸収体７２１で発生した光音響波の検出信号から部材を考慮した被演算子を取得する。
【００７８】
（Ｓ３２１：光吸収体が配置されたファントムに被演算子取得用の光を照射する工程）
この工程では、被演算子取得用の光吸収体７２１が配置されたファントム７２０に被演算子取得用の光が照射される。なお、被演算子取得用の光を発する光源は、Ｓ１００で用いた光源１１１と同様の構成であることが好ましい。また、被演算子取得用の光源として、Ｓ１００で用いた光源１１１を用いてもよい。
【００７９】
本実施形態においては、図９のようにファントム７２０内を微小領域に分割し、微小領域に配置した光吸収体７２１に被演算子取得用の光を照射する。そして、発生した被演算子取得用の光音響波７２２を音響波検出素子７３１が検出して、被演算子取得用の検出信号を出力する。
【００８０】
そして、ファントム７２０内のそれぞれの微小空間に光吸収体７２１を逐次配置していき、それぞれの微小空間から発生する被演算子取得用の光音響波の検出信号を逐次取得する。
【００８１】
なお、光吸収体７２１としては、被演算子取得用の光を出射する被演算子取得用の光源としての光ファイバ光源の出射部である先端を着色したものなどを利用することができる。通常、光ファイバの光伝搬部であるコアの径は数十から数百μｍである。この出射部に光吸収体、例えば、インクなどを付着し、光ファイバを通して光照射すれば、その着色領域から光音響波が発生するため、微小音源として利用することができる。この光ファイバで作製した微小音源を図９のように移動させて、各位置で発生した被演算子取得用の光音響波７２２を音響波検出素子７３１で検出して、被演算子取得用の検出信号を取得する。なお、光ファイバを機械的に走査可能にする走査機構により、光ファイバを移動させてもよい。
【００８２】
また、光吸収体７２１としては、例えば、光吸収体を２次元的に配列した光吸収シートを利用することもできる。ここで、２次元的に配列した光吸収シートとは、光吸収体を離散的に並べたものだけでなく、光吸収体の連続的な層を含む表現である。この光吸収シートに対して、レンズなどの光学素子により微小領域に光を集光し、その光照射ポイントから光音響波を発生させることで、微小音源として利用することができる。集光のポイントを変更すれば、図９のように微小音源の位置を水平方向移動でき、また、シートの位置を垂直方向に変化させれば、垂直方向にも微小音源を移動させることができる。なお、光照射ポイントを移動させる方法としては、被演算子取得用の光源である光ファイバを走査機構で走査する方法や、レンズ等の光学素子で集光位置を移動させる方法などを採用することができる。
【００８３】
なお、上記の方法以外にも複数の位置で光音響波を発生可能な光吸収体であれば、微小音源として用いることができる。
【００８４】
（Ｓ３２２：被演算子取得用の光音響波を検出して、被演算子取得用の検出信号を取得する工程）
この工程では、光吸収体７２１に被演算子取得用の光源からの光を照射することにより発生した被演算子取得用の光音響波７２２を、被演算子取得用の音響波検出素子７３１で検出して、被演算子取得用の検出信号を取得する。このとき、ファントム７２０と被演算子取得用の音響波検出素子７３１との間には、被演算子取得用の保持部材７４０が設けられている。
【００８５】
なお、被演算子取得用の音響波検出器７３０、被演算子取得用の保持部材７４０に、Ｓ２００で用いた音響波検出器１３０、保持部材１４０と同様の構成を用いることが好ましい。また、被演算子取得用の音響波検出器７３０、被演算子取得用の保持部材７４０として、Ｓ２００で用いた音響波検出器１３０、保持部材１４０を用いてもよい。
【００８６】
（Ｓ３２３：被演算子取得用の検出信号を用いて、部材を考慮した被演算子を取得する工程）
この工程では、演算部１９１が、Ｓ３２２で取得した被演算子取得用の検出信号に基づき、部材を考慮した被演算子を取得する。
【００８７】
例えば、演算部１９１は、各微小領域に対応する被演算子取得用の検出信号のそれぞれを行列要素とする行列Ｂを取得する。そして、このようにして取得された行列Ｂを、部材を考慮した被演算子として記憶部１９２に格納する。
【００８８】
以上の実験による被演算子の取得において、光吸収体７２１から発生する被演算子取得用の光音響波７２２は、被検体を模したファントム７２０と被演算子取得用の保持部材７４０からのすべての影響を反映して、音響波検出素子７３１に検出される。そのため、被演算子取得用の保持部材７４０において、現実に起こるすべての現象に対応する応答を考慮した被演算子を取得することができる。すなわち、計算によって想定することが困難な影響を含んだ被演算子を取得することができるため、計算により被演算子の取得が困難な場合には、実験的に求める方法を用いることが望ましい。
【００８９】
ただし、実験により被演算子を取得する際に、測定点が多数である場合には、測定に多くの時間がかかってしまう。一方、計算により被演算子を取得する際に、部材からの影響が複雑である場合には、部材の影響を正確に計算することが困難である。
【００９０】
そこで、計算により被演算子を取得する方法と、実験により被演算子を取得する方法とを組み合わせて、被演算子を求めることもできる。
【００９１】
例えば、まず、Ｓ３２１およびＳ３２２の工程により、微小空間の数点に対応する被演算子取得用の検出信号を取得する。次に、Ｓ３１１およびＳ３１２の工程により、それ以外の微小空間に対応する仮想検出信号を取得する。そして、演算部１９１は、実験により取得した被演算子取得用の検出信号と、計算により取得した仮想検出信号とに基づき、部材を考慮した被演算子を取得する。
【００９２】
このように実験による被演算子取得用の検出信号の取得と、計算による仮想検出信号の取得を組み合わせることにより、短時間に部材を考慮した被演算子を精度よく取得することができる。
【００９３】
（Ｓ４００：検出信号と、部材を考慮した被演算子とに基づき、被検体内部の光学特性情報を取得する工程）
この工程では、信号処理装置１９０の演算部１９１が、Ｓ２００で取得した検出信号と、Ｓ３００で取得した部材を考慮した被演算子とに基づいた繰り返し再構成法による画像再構成を行うことにより、被検体内部の光学特性情報を取得する。
【００９４】
例えば、演算部１９１は、Ｓ２００で記憶部１９２に格納した検出信号の行列Ｐｄと、Ｓ３００で記憶部１９２に格納した保持部材１４０を考慮した被演算子の行列Ｂとを用いて、被検体内部の光学特性情報としての初期音圧の行列Ｐ０を求める。ここで、被演算子の行列Ｂが正則であれば、逆行列を持つため、初期音圧の行列Ｐ０は、式（８）より求めることができる。
Ｐ０＝Ｂ−１・Ｐｄ      ・・・式（８）
ここで、Ｂ−１はＢの逆行列である。この式から分かるように、保持部材１４０を考慮した被演算子の行列Ｂの逆行列を、検出信号の行列Ｐｄに掛けることで、初期音圧の行列Ｐ０を求めることができる。
【００９５】
ただし、一般的には被演算子の行列Ｂは正則でないことがあるため、逆行列を持たない場合がある。その場合、被演算子の行列Ｂの疑似逆行列Ｂ＋を求めることや式（９）に示す目的関数を最小にするＰ０を求める最小二乗法などによって初期音圧の行列Ｐｏを求めることができる。
【００９６】
【数６】
2013233414.tif 000008
【００９７】
なお、式（９）では、局所解となり、真の解が求まらない可能性があるため、ペナルティー項を付加した式（１０）の目的関数を最小にするＰ０を求めてもよい。
【００９８】
【数７】
2013233414.tif 000009
【００９９】
ここでλは任意の定数である。
【０１００】
以上のように、複数の音響波検出素子１３１が取得した検出信号Ｐｄと、保持部材１４０を考慮した被演算子の行列Ｂとに基づき、初期音圧の行列Ｐｏを求めることができる。
【０１０１】
本実施形態においては、Ｐ０の行列要素はそれぞれのボクセルにおける初期音圧を示しているので、Ｐ０の各行列要素の初期音圧を各ボクセルにおける初期音圧に展開して、初期音圧分布として表示装置１８０に表示することができる。
【０１０２】
なお、部材を考慮した被演算子を用いて初期音圧分布を推測する方法は、上記に示したものだけではなく、従来から知られている様々な方法を利用することができる。
【０１０３】
また、以上の工程を含んだプログラムを、コンピュータとしての信号処理装置１９０に実行させてもよい。
【０１０４】
次に、従来技術との比較のために、図１０（ａ）に示す被検体情報取得装置の計算モデルに対して様々な方法で再構成することにより得られた画像を、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示す。
【０１０５】
図１０（ａ）の被検体情報取得装置は、被検体８２０と音響波検出器８３０に備えられた音響波検出素子８３１との間には被検体８２０を保持する保持部材８４０を配置している。この保持部材８４０により、被検体８２０内部の光吸収体８２１で発生した光音響波８２２は多重反射する。
【０１０６】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の音響波検出素子８３１が検出した検出信号ｐｄに対して、式（３）に示す保持部材８４０を考慮していない被演算子を用いた繰り返し再構成法で、再構成して得られた初期音圧分布ｐ０を示す。
【０１０７】
一方、図１０（ｃ）は、式（７）に示す保持部材８４０を考慮した被演算子を用いた繰り返し再構成法で、再構成して得られた初期音圧分布ｐ０を示す。
【０１０８】
ここで、白い領域が初期音圧の大きい領域を示し、黒い領域が初期音圧の小さい領域を示している。
【０１０９】
図１０（ｂ）には、図１０（ａ）に示す光吸収体８２１の位置に初期音圧が大きい領域が存在する。
【０１１０】
加えて、矢印で示したように光吸収体８２１の位置以外にも、初期音圧の大きい領域が存在する。これは、前述したように、保持部材８４０において多重反射した光音響波８２２の検出信号によるものであり、実際に存在する光吸収体８２１による音圧ではないのでアーティファクトである。
【０１１１】
そして、図１０（ｃ）でも、図１０（ａ）に示す光吸収体８２１の位置に音圧の高い領域が存在する。
一方、図１０（ｃ）では、矢印で示した位置における初期音圧が、図１０（ｂ）と比べて小さくなっている。すなわち、保持部材８４０において多重反射した光音響波の検出信号によるアーティファクトが抑えられている。
【０１１２】
また、比較のために、バックプロジェクション法により画像再構成して得られた初期音圧分布を図１０（ｄ）に示す。
【０１１３】
図１０（ｃ）と図１０（ｄ）を比較すると、図１０（ｄ）では保持部材８４０による多重反射に起因して、光吸収体８２１以外の矢印で示した位置に大きなアーティファクトが生じている。
【０１１４】
一方、図１０（ｃ）においては、このような多重反射による検出信号に起因したアーティファクトが見られない。その結果、図１０（ｄ）に比べて、被検体８２０の内部にある光吸収体８２１に対応した初期音圧分布がはっきりと表示されている。
【０１１５】
このように、被検体の外部に設けられた部材を考慮した被演算子に基づき、繰り返し再構成法を行うことにより、部材に起因する解像度の低下や定量性の低下を低減することができる。
【０１１６】
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の主要な構成について説明する。
【０１１７】
（光源１１１）
光源１１１は被検体に光を照射し、光音響波を発生させる。被検体が被検体の場合、光源１１１からは被検体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特定の波長の光を照射することが好ましい。光源は、本実施形態の光音響イメージング装置と一体として設けられていてもよいし、光源を分離して別体として設けられていてもよい。
【０１１８】
光源としては数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を照射光として発生可能なパルス光源が好ましい。具体的には効率的に光音響波を発生させるため、１０ナノ秒程度のパルス幅が使われる。光源としては大出力が得られるためレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、ファイバーレーザー、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。照射のタイミング、波形、強度などは不図示の光源制御部によって制御される。
【０１１９】
本発明において、使用する光源の波長は、被検体が被検体の場合、被検体内部まで光が伝搬する波長を使うことが望ましい。具体的には５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。
【０１２０】
（光学系１１３）
光源１１１から出射されたパルス光１１２は、典型的にはレンズやミラーなどの光学部品により、所望の光分布形状に加工されながら被検体に導かれるが、光ファイバなどの光導波路などを用いて伝搬させることも可能である。光学系１１３は、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を拡散させる拡散板などである。このような光学部品は、光源から出射されたパルス光１１２が被検体１２０に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。なお、光はレンズで集光させるより、ある程度の面積に広げる方が被検体への安全性ならびに診断領域を広げられるという観点で好ましい。
【０１２１】
実験により被演算子を求める際に用いる被演算子取得用の光源と、光源１１１とは同一の光源を用いてもよいし、別の光源を用意して用いてもよい。
【０１２２】
（被検体１２０及び光吸収体１２１）
これらは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の被検体情報取得装置は、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。よって、被検体１２０としては、具体的には人体や動物の乳房や指、手足などの診断の対象部位が想定される。
【０１２３】
例えば、被検体１２０が生体である場合、本発明に係る被検体情報取得装置では、被検体１２０の内部に存在する光吸収体１２１としての血管などをイメージングすることができる。また、光吸収体１２１としては、生体内において比較的に光吸収係数の大きいヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などや、これらから構成される生体組織が挙げられる。
【０１２４】
（音響波検出器１３０）
音響波検出器１３０は、被検体で発生した光音響波を検出して、アナログ信号である電気信号に変換する音響波検出素子１３１や、音響波検出素子１３１を囲む筐体などから構成されている。音響波検出器１３０は、単に探触子あるいはトランスデューサということもある。圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど光音響波を検出できるものであれば、どのような音響波検出器を用いてもよい。
【０１２５】
典型的には複数の音響波検出素子１３１が１次元あるいは２次元に配置されたものがよい。このような多次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で光音響波を検出することができ、検出時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。
【０１２６】
（信号処理装置１９０）
信号処理装置１９０には典型的にはワークステーションなどが用いられ、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより行われる。
【０１２７】
本実施形態に係る信号処理装置１９０は、図２に示すように演算部１９１、記憶部１９２、および制御部１９３を備えている。
【０１２８】
演算部１９１は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、およびＡＳＩＣなどの素子から構成される。なお、演算部１９１は、１つの素子から構成されるだけではなく、複数の素子から構成されていてもよい。また、本実施形態に係る被検体情報取得方法で行うそれぞれの処理は、どの素子により行われてもよい。
【０１２９】
記憶部１９２は、典型的にはＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの媒体から構成される。なお、記憶部１９２は、１つの媒体から構成されるだけでなく、複数の媒体から構成されていてもよい。
【０１３０】
制御部１９３は、典型的にはＣＰＵなどの素子から構成される。
【０１３１】
演算部１９１は、音響波検出素子１３１から出力された電気信号を増幅し、その電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してもよい。なお、本明細書において「検出信号」とは、音響波検出素子１３１から出力されるアナログ信号も、その後ＡＤ変換されたデジタル信号も含む概念である。
【０１３２】
また、演算部１９１は、同時に複数のデータをパイプライン処理できるように構成されていることが好ましい。これにより、被検体情報を取得する時間を短縮することができる。
【０１３３】
なお、被検体情報取得方法において行われる処理を、制御部１９３に実行させるプログラムとして記憶部１９２に保存しておくことができる。ただし、プログラムが保存される記憶部１９２は、ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体である。
【０１３４】
また、信号処理装置１９０および複数の音響波検出素子１３１は、共通の筺体に収められた構成で提供されてもよい。ただし、複数の音響波検出素子と共通の筺体に収められた信号処理装置で一部の信号処理を行い、残りの信号処理を筺体の外部に設けられた信号処理装置で行ってもよい。この場合、複数の音響波検出素子が収められた筺体の内部および外部に設けられた信号処理装置を総称して、本実施形態に係る信号処理装置とすることができる。
【０１３５】
また、記憶部１９２は、部材に由来する光音響波の応答を考慮した被演算子を保存することができる。通常、この被演算子の行列はサイズが大きいため、ゼロ以外の値のみを保存、あるいは、複数の音響波検出素子１３１の指向性を考慮して、ある検出角度以上の検出信号を保存しないなどと設定することにより、データを圧縮することが好ましい。また、信号処理装置１９０での演算量を低減するために、被演算子の行列の逆行列及び疑似逆行列、あるいは、被演算子の行列を特異値分解したデータのみを保存しても良く、被演算子の行列自身を保存する必要はない。
【０１３６】
また、記憶部１９２は、光音響波が外部からの影響を受けないと仮定した場合の光音響波から検出信号への変換を表わす被演算子と、部材に由来した光音響波の応答を表わす被演算子とを別々に保存することができる。これによれば、部材に由来する応答を考慮した被演算子を保存する場合と比べて、保存容量を小さくすることができる。
【０１３７】
特に、部材での多重反射を考慮した被演算子の場合、複数回の応答を保持しておく必要があるため、保存容量を多く要する。一方、多重反射の応答信号ｈについては、例えば１回の多重反射を考慮した場合には、図３（ｂ）に示すように２つの応答信号データを保持するのみで足りる。それに加え、光音響波が外部からの影響を受けないと仮定した場合の光音響波から検出信号への変換を表わす被演算子を保持するのみで、部材に由来する応答を考慮した被演算子を得ることができる。なお、このとき、ゼロ以外の値のみを保存する場合を考えている。
【０１３８】
（表示装置１８０）
表示装置１８０は、信号処理装置１９０から出力される光学特性情報を表示する装置であり、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。なお、本発明の被検体情報取得装置とは別に提供されていてもよい。
【０１３９】
（部材）
部材は、被検体１２０の外部に設けられた部材である。前述したように、ここで、被検体の外部に設けられた部材は、被検体と音響波検出素子との間に設けられた部材や被検体の周囲に設けられた部材などを含む。
【０１４０】
なお、部材は、光を通過させるために光学的に透明な素材であることが好ましい場合もある。その場合、典型的には、部材には、ポリメチルペンテンやアクリルなどのプラスチックやガラスなどが用いられる。
【０１４１】
また、音響波検出素子の表面も、被検体と音響波検出素子との間に設けられた部材として考えることができる。通常、音響波検出素子（例えば、ＰＺＴなど）の音響インピーダンスは、被検体の音響インピーダンスと異なる。そのため、音響波検出素子の表面で音響波が一部反射する。一方、その反射を低減するために、音響波検出素子の表面に多層の音響整合材を配置するが、音響整合材の中でも音響波の多重反射が起こり、画像劣化の原因となる。
【０１４２】
（被検体を模したファントム７２０）
被検体を模したファントム７２０としては、水槽などに入れられた水が簡便で好ましいが、生体同様に音響波を伝搬できればどのようなものを用いてもかまわない。また、イントラリピッドやインクなどを混ぜて、光学定数を生体に近づけてもよい。
【０１４３】
（光吸収体７２１）
光吸収体７２１としては、例えば、光ファイバの出射部である先端を着色したものや、光を吸収するシートなどを用いることができる。
【０１４４】
例えば、光ファイバの先端を着色するものにはインクなどを用いることができる。また、光吸収シートの材料としては、黒色ゴムシートやトナーなどで黒色に着色したＯＨＰシートなどを用いることができる。
【０１４５】
なお、光吸収体７２１は、被検体を模したファントム７２０の中に微小音源を取得するためのものであり、光を吸収するシートを用いた場合は、このシートに微小範囲に光を照射する必要がある。
【０１４６】
また、光吸収体７２１は微小音源を取得できれば、上記の他にもどのようなものを用いてもかまわない。
【０１４７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図１０】
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