(57)【要約】【課題】検出部において効率的に音響波を検出することにより鮮明な音響画像を得ることが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】この光音響画像化装置１００は、パルス発光される３つの発光部１０ａ〜１０ｃを含む光源部１ａおよび１ｂと、発光部１０ａ〜１０ｃから照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部２と、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス発光タイミングを互いにずらすことにより、発光部１０ａ〜１０ｃの光パルスがそれぞれ重なるように発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光させることによって、発光部１０ａ〜１０ｃの複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、合成波形の周波数が検出部２の受信感度が最大となる周波数に近づくようにパルス発光のタイミングのずらし量を制御する制御部３０とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス発光される複数の発光部を含む光源部と、
前記発光部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、
前記複数の発光部のパルス発光タイミングを互いにずらすことにより、前記複数の発光部の光パルスがそれぞれ重なるように前記複数の発光部を順に発光させることによって、前記複数の発光部の複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、前記合成波形の周波数が前記検出部の受信感度が最大となる周波数に近づくように前記パルス発光のタイミングのずれ量を制御する制御部とを備える、光音響画像化装置。
【請求項２】
前記制御部は、３つ以上の光パルスがそれぞれ重なるように前記複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記制御部は、奇数かつ３つ以上の光パルスがそれぞれ重なるように前記複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている、請求項２に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記複数の発光部をオンオフするスイッチをさらに備え、
前記制御部は、前記複数の発光部を順に発光するように前記スイッチをオン状態とすることにより、前記複数の発光部のパルス発光のタイミングを互いにずらすように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記発光部の光パルスは、４つ以上設けられ、
前記制御部は、前記４つ以上の発光部の光パルスが重なり合うことにより形成される光パルス列のうち、最初および最後に発光される両端の光パルスと、前記両端の光パルスに隣接する光パルスとの間を、第１ずれ量ずらすとともに、前記両端の光パルスに挟まれる複数の光パルスの間を、前記第１ずれ量よりも小さい第２ずれ量ずらす制御を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記合成波形を、正弦波形状に近づけるように、前記複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記複数の発光部のパルス発光タイミングのずれ量は、前記発光部の光パルスのパルス幅の半分以下である、請求項６に記載の光音響画像化装置。
【請求項８】
前記光源部の前記発光部は、発光ダイオード素子を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項９】
前記光源部の前記発光部は、有機発光ダイオード素子を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１０】
前記光源部の前記発光部は、固体レーザを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、光源部を備える光音響画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源部を備える光音響画像化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、パルス発光されるレーザ光源部と、パルス発光されたレーザ光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出する検出部とを備える光音響画像化装置が開示されている。検出部は、検出する音響波に対して所定の周波数帯域の感度を有している。なお、音響波は、レーザ光の強度が変化している場合に、被検体から発生される。また、音響波は、レーザ光の光パルス幅と同様のパルス幅を有する超音波として発生するため、光パルス幅に対応した周波数となる。
【０００４】
上記特許文献１の光音響画像生成装置では、レーザ光源部は、固体レーザを用いていると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０７５０００号公報
【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、上記特許文献１に記載の光音響画像生成装置では、固体レーザからのレーザ光により発生する音響波の周波数が、検出部において高感度となる所定の周波数帯域に合致しない場合には、検出部における音響波の検出効率が悪くなり、音響波に基づいて得られる画像が不鮮明になりやすいという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、検出部において効率的に音響波を検出することにより鮮明な音響画像を得ることが可能な光音響画像化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、パルス発光される複数の発光部を含む光源部と、発光部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、複数の発光部のパルス発光タイミングを互いにずらすことにより、複数の発光部の光パルスがそれぞれ重なるように複数の発光部を順に発光させることによって、複数の発光部の複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、合成波形の周波数が検出部の受信感度が最大となる周波数に近づくようにパルス発光のタイミングのずれ量を制御する制御部とを備える。
【０００９】
この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、制御部により、複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、合成波形の周波数が検出部の受信感度が最大となる周波数に近づくようにパルス発光のタイミングのずれ量を制御することによって、合成波形の周波数を検出部の受信感度が最大となる周波数に近づけることができるので、検出部において検出されない（熱に変換される）音響波となるレーザ光が、光源部から出射されることを抑制することができる。そのため、検出部において効率的に音響波を検出することができる。その結果、鮮明な音響画像を得ることができる。
【００１０】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、３つ以上の光パルスがそれぞれ重なるように複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、３つ以上の光パルスが互いに重なる場合には、ずれ量を適切に調整することによって、合成波形の中央付近で光パルスが互いに重畳されるので、合成波形を中央付近でピークを有する波形とすることができる。すなわち、合成波形を、音響波を発生させやすい三角波や正弦波に近づけることができるので、検出部においてより効率的に音響波を検出することができる。その結果、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００１１】
この場合において、好ましくは、制御部は、奇数かつ３つ以上の光パルスがそれぞれ重なるように複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、奇数かつ３つ以上の光パルスが互いに重なる場合には、ずれ量を適切に調整することによって、合成波形の中央付近で光パルスが互いに重畳されるので、合成波形を中央でピークを有する波形とすることができる。
【００１２】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、複数の発光部をオンオフするスイッチをさらに備え、制御部は、複数の発光部を順に発行するようにスイッチをオン状態とすることにより、複数の発光部のパルス発光のタイミングを互いにずらすように構成されている。このように構成すれば、各発光部のスイッチング時に発生する画像の乱れの原因となるノイズ（電磁波）を分散することができるので、ノイズレベルを小さくすることができる。その結果、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００１３】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光部の光パルスは、４つ以上設けられ、制御部は、４つ以上の発光部の光パルスが重なり合うことにより形成される光パルス列のうち、最初および最後に発光される両端の光パルスと、両端の光パルスに隣接する光パルスとの間を、第１ずれ量ずらすとともに、両端の光パルスに挟まれる複数の光パルスの間を、第１ずれ量よりも小さい第２ずれ量ずらす制御を行うように構成されている。このように構成すれば、両端の光パルスおよび両端の光パルスに隣接する光パルスに比べて、両端の光パルスに挟まれる複数の光パルスが密になるので、合成波形のピークをより高くすることができる。そのため、検出部においてより大きな音響波を検出することができる。その結果、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００１４】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、合成波形を、正弦波形状に近づけるように、複数の発光部を順に発光させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、音響波の合成波形が正弦波形状に近づくので、周波数解析により高調波成分（たとえば、基本周波数の３倍の周波数や、基本周波数の５倍の周波数等）となる音響波が出現することが抑制され、単一の周波数（基本周波数）に近づけて音響波を発生させることができる。したがって、検出部において検出されない（熱に変換される）高調波成分としての音響波になるレーザ光が、光源部から出射されることを抑制することができる。その結果、検出部においてより効率的に音響波を検出することができ、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００１５】
この場合において、好ましくは、複数の発光部のパルス発光タイミングのずれ量は、発光部の光パルスのパルス幅の半分以下である。このように構成すれば、複数の光パルスの重なり部分（時間）が大きくなるので、合成波形をより正弦波形状に近づけることができる。
【００１６】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部の発光部は、発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、比較的消費電力の小さい発光ダイオード素子を用いることにより消費電力を低減することができる。
【００１７】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部の発光部は、有機発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、光音響画像化装置を容易に小型化することができる。
【００１８】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部の発光部は、固体レーザを含む。このように構成すれば、出力が高いレーザ光を出射する固体レーザを用いることにより、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、検出部において効率的に音響波を検出することにより鮮明な音響画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の検出部のスペクトラム特性を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の検出部と光源部とを被検体側から見た図である。
【図５】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の各発光部の発光タイミングを示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態による３つの矩形波およびその合成波形を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態による３つの三角波およびその合成波形を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示した斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態による５つの矩形波およびその合成波形を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による互いに所定のずれ量ずらした５つの三角波およびその合成波形を示した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による互いに第１ずれ量または第２ずれ量ずらした５つの三角波およびその合成波形を示した図である。
【図１２】本発明の変形例による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。
【図１３】本発明の変形例による光音響画像化装置の固体レーザの光パルスおよび合成波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
まず、図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１および図２に示すように、光源部１ａおよび１ｂと、検出部２と、信号処理部３とを備えている。
【００２４】
光源部１ａおよび１ｂは、それぞれ、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）素子１１を有するとともに、パルス発光される３つの発光部１０ａ〜１０ｃ（図２および図４参照）を含んでいる。検出部２は、超音波振動素子２０を含んでいる。また、検出部２（超音波振動素子２０）は、検出する音響波ＡＷに対して所定の周波数帯域の感度を有している。すなわち、検出部２は、検出した音響波ＡＷを効率よく電圧変換することが可能な所定の周波数帯域を有している。詳細については後述する。信号処理部３は、制御部３０と、表示部３１とを含んでいる。なお、信号処理部３は、電力および信号を伝達する信号線３０ａにより、光源部１ａおよび１ｂに接続されている。また、信号処理部３は、電力および信号を伝達する信号線３０ｂにより、検出部２に接続されている。
【００２５】
光音響画像化装置１００は、光源部１ａおよび１ｂから人体などの被検体Ｐに光を照射するとともに、照射された光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する音響波ＡＷを検出部２により検出するように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、検出部２により検出された音響波ＡＷに基づいて、検出対象物Ｑを画像化することが可能なように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、超音波振動素子２０から被検体Ｐに超音波を発射するとともに、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑにより反射された超音波を検出部２（超音波振動素子２０）により検出するように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、検出部２により検出された反射された超音波に基づいて、検出対象物Ｑを画像化することが可能なように構成されている。なお、光源部１ａおよび１ｂから検出対象物Ｑに照射される光の周波数と、検出対象物Ｑから発生する音響波ＡＷの周波数とは、略同一である。
【００２６】
なお、本明細書中で超音波とは、正常な聴力を持つ人に聴感覚を生じないほど周波数が高い音波（弾性波）のことであり、約１６０００Ｈｚ以上の音波（弾性波）のこととする。また、本明細書では、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑが光を吸収することにより発生する超音波を「音響波」とし、検出部２（超音波振動素子２０）により発生されるとともに、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑに反射される超音波を「超音波」として、説明の都合上、区別して記載している。
【００２７】
ここで、第１実施形態では、光音響画像化装置１００は、制御部３０の制御により、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス発光のタイミングを互いにずらすことにより、複数の光パルスがそれぞれ重なるように発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光させるように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、制御部３０の制御により、発光部１０ａ〜１０ｃから順に発光された光パルスの合成波形を生成するように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、制御部３０の制御により、合成波形の周波数が、検出部２の受信感度が最大となる周波数Ｆｍａｘ（以下、中心周波数とする）（図３参照）に近づくようにパルス発光のタイミングのずれ量を制御するように構成されている。すなわち、光音響画像化装置１００は、制御部３０の制御により、順に発光される光パルスを合成することにより、検出部２において効率よく電圧変換することが可能な音響波を生成するように構成されている。詳細については後述する。
【００２８】
次に、光音響画像化装置１００の各部の詳細な構成について説明する。
【００２９】
図４に示すように、光源部１ａおよび１ｂは、検出部２に近接して配置されている。また、光源部１ａおよび１ｂは、検出部２のＹ方向の両側に一対設けられている。なお、光源部１ａおよび１ｂは、検出部２を挟んで略対称に構成されているので、以下では、Ｙ２方向側の光源部１ａのみについて説明する。
【００３０】
図１に示すように、光源部１ａは、被検体Ｐに向けて光を照射するように構成されている。その結果、光源部１ａは、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑに光を吸収させることにより、検出対象物Ｑから音響波ＡＷを発生させるように構成されている。また、光源部１ａ（ＬＥＤ素子１１）は、略同一の波長の光（たとえば、約７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の波長の光）を発生させるように構成されている。
【００３１】
また、図４に示すように、光源部１ａには、３つの発光部１０ａ〜１０ｃが設けられている。発光部１０ａ〜１０ｃは、それぞれＸ方向に直線状に並ぶ複数（２１個）のＬＥＤ素子１１を有するＬＥＤ素子列から構成されている。また、発光部１０ａ〜１０ｃは、検出部２側（Ｙ１方向側から）から、順に、発光部１０ａ、発光部１０ｂおよび発光部１０ｃが並列に並ぶように配置されている。また、発光部１０ａ〜１０ｃは、互いに同一波形の光パルスを生成するように構成されている。また、発光部１０ａ〜１０ｃは、それぞれ、パルス発光されることにより矩形形状の光パルス（以下、矩形波とする）（図６参照）または三角形状の光パルス（以下、三角波とする）（図７参照）を生成するように構成されている。なお、実際のパルス波形では、立ち上がりおよび立ち下がりの傾きに限界があるため、矩形波は図６に示すように台形形状の波形となる。
【００３２】
また、図２に示すように、発光部１０ａ〜１０ｃには、それぞれ、光源駆動回路１２と、スイッチ１３とが設けられている。
【００３３】
各光源駆動回路１２は、制御部３０の制御に従って、光源部１ａの複数の発光部１０ａ〜１０ｃに流れる電流をそれぞれ個別に制御するように構成されている。また、各光源駆動回路１２は、制御部３０の制御に従って、対応する発光部１０ａ〜１０ｃにパルス発光を行わせるように構成されている。これにより、直線状のＬＥＤ素子１１の素子列からなる各発光部１０ａ〜１０ｃを一単位として、素子列ごとに点灯および消灯が制御される。
【００３４】
スイッチ１３は、制御部３０の制御に従って、発光部１０ａ〜１０ｃをそれぞれオンオフするように構成されている。また、スイッチ１３は、制御部３０の制御に従って、発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光するオン状態とすることにより、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス発光のタイミングを互いにずらすように構成されている。
【００３５】
検出部２は、超音波検出プローブである。図１に示すように、検出部２は、Ｙ方向の両側に配置される一対の光源部１ａおよび１ｂに挟まれた状態で、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、検出部２の超音波振動素子２０は、被検体Ｐに近接するように、検出部２の先端（Ｚ２方向側の端部）に配置されている。また、超音波振動素子２０は、音響波（超音波）ＡＷを検出することが可能であるとともに、被検体Ｐに対して超音波を照射することが可能に構成されている。また、検出部２（超音波振動素子２０）は、検出対象物Ｑから発生した音響波ＡＷ、および、被検体Ｐ内で反射された超音波を検出し、信号線３０ｂを介して検出信号を制御部３０に送信するように構成されている。
【００３６】
図３に示すように、検出部２は、音響波の受信感度が最大となり効率よく音響波を電圧変換することが可能となる中心周波数Ｆｍａｘを有している。すなわち、検出部２は、中心周波数Ｆｍａｘと等しい周波数を有する音響波を感度よく検出することが可能に構成されている。また、検出部２は、中心周波数Ｆｍａｘの前後の周波数帯域において、比較的に音響波の検出感度がよい検出波周波数帯域Ｂを有している。検出部２の検出音波周波数帯域Ｂとは、検出部２のスペクトラム特性から決定される。このように、検出部２（超音波振動素子２０）は、検出する超音波に対して所定の周波数帯域の感度を有している。図３に示す例の場合、検出部２は、４ＭＨｚを中心周波数Ｆｍａｘ（ピーク）として、約３ＭＨｚ以上約５ＭＨｚ以下の検出音波周波数帯域Ｂを有している。たとえば、検出音周波数帯域Ｂは、ピーク値（０ｄＢ）を基準として、−６ｄＢ（約１／２）以上の周波数帯域の範囲で設定される。
【００３７】
図２に示すように、信号処理部３は、検出部２により検出された音響波ＡＷまたは超音波に対応する信号を処理するように構成されている。たとえば、被検体Ｐを測定する場合には、信号処理部３は、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生し、検出部２により検出された音響波ＡＷまたは超音波に対応する信号に基づいて、検出対象物Ｑを特定して画像化するように構成されている。また、信号処理部３は、画像化された検出対象物Ｑの画像を、表示部３１に表示させるように構成されている。
【００３８】
制御部３０は、光源駆動回路１２を制御して、発光部１０ａ〜１０ｃの発光を制御するように構成されている。具体的には、信号処理部３は、発光部１０ａ〜１０ｃをそれぞれ発光させるタイミングや光量などを制御する信号を、信号線３０ａを介して光源駆動回路１２に送信するように構成されている。
【００３９】
図５に示すように、制御部３０は、３つの光パルスがそれぞれ重なるように３つの発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光させる制御を行うように構成されている。詳細には、制御部３０は、最初に発光部１０ａを所定の発光期間Ｔａの間継続して発光させることにより光パルスを生成するように構成されている。また、制御部３０は、発光部１０ａの発光から所定の発光タイミングのずれ量（１つの発光部が発光してから次の発光部が発光するまでの期間）Ｔｂ後を発光部１０ｂのパルス発光タイミングとして、発光部１０ｂを所定の発光期間Ｔａの間継続して発光させることにより光パルスを生成するように構成されている。また、制御部３０は、発光部１０ｂの発光から所定のずれ量Ｔｂ後を発光部１０ｃのパルス発光タイミングとして、発光部１０ｃを所定の発光期間Ｔａの間継続して発光させることにより光パルスを生成するように構成されている。なお、ずれ量Ｔｂは、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス幅（発光期間Ｔａ）の半分以下である。
【００４０】
また、制御部３０は、発光部１０ａ〜１０ｃの発光制御によって、図６および図７に示すように、横軸を時間および縦軸を光の強度とした場合において、発光部１０ａ〜１０ｃの光パルスの合成波形を正弦波形状に近づけるように構成されている。
【００４１】
表示部３１は、信号処理部３による制御に基づいて、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑの画像や各種の画面（操作画面、通知画面など）を表示可能に構成されている。
【００４２】
次に、正弦波形状となる光パルスの合成波形を生成する制御部３０の発光制御について具体的な波形を示して説明する。
【００４３】
図６に示すように、発光部１０ａ〜１０ｃの各光パルスＰ１１〜Ｐ１３の波形が矩形波の場合について説明する。なお、発光期間Ｔａを１５ｔとする。また、ずれ量Ｔｂを２ｔとする。すなわち、発光時間Ｔａに対するずれ量Ｔｂの比率を、約０．１３（＝２ｔ／１５ｔ）とする。この条件の下で、発光部１０ａ〜１０ｃの各光パルスＰ１１〜Ｐ１３を合成すると、正弦波形状に近似する合成波形Ｐｓ１が生成される。また、合成波形Ｐｓ１の発光期間Ｔａは、１５ｔ＋２ｔ＋２ｔから１９ｔとなる。この１９ｔ（発光期間Ｔａ）が合成波形Ｐｓ１の半周期となる。すなわち、１周期が３８ｔとなる。
【００４４】
なお、検出部２が図３に示す光スペクトラム特性を有しているとすると、発光期間１９ｔが中心周波数の４ＭＨｚに対応する値である場合に、検出部２において検出された音響波が最も効率よく電圧変化される。すなわち、中心周波数の逆数を取ることにより、最も効率よく電圧変化される周期は１２５ｎｓとなる。したがって、制御部３０は、音響波が最も効率よく電圧変換されるようにするために、ｔ＝（１２５／３８）として、合成波形を生成するように構成されている。
【００４５】
次に、図７に示すように、発光部１０ａ〜１０ｃの各光パルスＰ２１〜Ｐ２３の波形が三角波の場合について説明する。なお、発光期間Ｔａを２０ｔとする。また、ずれ量Ｔｂを２ｔとする。すなわち、発光時間Ｔａに対するずれ量Ｔｂの比率を、０．１０（＝２ｔ／２０ｔ）とする。この条件の下で、発光部１０ａ〜１０ｃの各光パルスＰ２１〜Ｐ２３を合成すると、正弦波形状に近似する合成波形Ｐｓ２が生成される。
【００４６】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４７】
第１実施形態では、上記のように、制御部３０により、複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、合成波形の周波数が検出部２の受信感度が最大となる中心周波数Ｆｍａｘに近づくようにパルス発光のタイミングのずれ量を制御することによって、合成波形の周波数を検出部２の受信感度が最大となる中心周波数Ｆｍａｘに近づけることができるので、検出部２において検出されない（熱に変換される）音響波となるレーザ光が、光源部１ａ（１ｂ）から出射されることを抑制することができる。そのため、検出部２において効率的に音響波を検出することができる。その結果、鮮明な音響画像を得ることができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部３０を、３つの光パルスがそれぞれ重なるように発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光させる制御を行うように構成する。これにより、３つの光パルスが互いに重なる場合には、ずれ量を適切に調整することによって、合成波形の中央付近で光パルスが互いに重畳されるので、合成波形を中央でピークを有する波形とすることができる。すなわち、合成波形を、音響波を発生させやすい三角波に近づけることができるので、検出部２においてより効率的に音響波を検出し、強い音響波を検出することができる。その結果、周波数が一義的に定まる光源部１ａ（１ｂ）を用いてより鮮明な音響画像を得ることができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、上記のように、発光部１０ａ〜１０ｃをオンオフするスイッチ１３をさらに設け、発光部１０ａ〜１０ｃを順に発行するようにスイッチ１３をオン状態とすることにより、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス発光のタイミングを互いにずらすように、制御部３０を構成する。これにより、各発光部１０ａ〜１０ｃのスイッチング時に発生する画像の乱れの原因となるノイズ（電磁波）を分散することができるので、ノイズレベルを小さくすることができる。その結果、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部３０を、合成波形を、正弦波形状に近づけるように、発光部１０ａ〜１０ｃを順に発光させる制御を行うように構成する。これにより、音響波の合成波形が正弦波形状に近づくので、周波数解析により高調波成分（たとえば、基本周波数の３倍の周波数や、基本周波数の５倍の周波数等）となる音響波が出現することが抑制され、単一の周波数（基本周波数）に近づけて音響波を発生させることができる。したがって、検出部２において検出されない（熱に変換される）高調波成分としての音響波になるレーザ光が、光源部１ａ（１ｂ）から出射されることを抑制することができる。その結果、検出部２においてより効率的に音響波を検出することができ、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、発光部１０ａ〜１０ｃのパルス発光タイミングのずれ量を、発光部１０ａ〜１０ｃの光パルスのパルス幅の半分以下とする。これにより、複数の光パルスの重なり部分（時間）が大きくなるので、合成波形をより正弦波形状に近づけることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、光源部１ａ（１ｂ）の発光部１０ａ〜１０ｃにＬＥＤ素子１１を設ける。これにより、比較的消費電力の小さいＬＥＤ素子１１を用いることにより消費電力を低減することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、図８〜図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、３つの光パルスを合成して合成波形を生成した上記第１実施形態とは異なり、５つの光パルスを合成して合成波形を生成する例について説明する。なお、第１実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図８に示すように、第２実施形態による光音響画像化装置２００は、一対の光源部２０１ａおよび２０１ｂと、制御部２３０とを備えている。なお、光源部２０１ａおよび２０１ｂは、検出部２を挟んでＹ２方向側およびＹ１方向側に略対称に構成されているので、以下では、Ｙ２方向側の光源部２０１ａのみについて説明する。
【００５５】
光源部２０１ａには、５つの発光部２１０ａ〜２１０ｅが設けられている。発光部２１０ａ〜２１０ｅは、それぞれＸ方向に直線状に並ぶ複数（２１個）のＬＥＤ素子１１を有するＬＥＤ素子列から構成されている。また、発光部２１０ａ〜２１０ｅは、検出部２側（Ｙ１方向側から）から、順に、発光部２１０ａ、発光部２１０ｂ、発光部２１０ｃ、発光部２１０ｄおよび発光部２１０ｅが並列に並ぶように配置されている。また、発光部２１０ａ〜２１０ｅは、互いに同一波形（矩形波または三角波）の光パルスを生成するように構成されている。
【００５６】
ここで、制御部２３０が正弦波形状となる光パルスの合成波形を生成する発光制御について具体的な波形を示して説明する。
【００５７】
図９に示すように、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ３１〜Ｐ３５の波形が三角波の場合について説明する。なお、発光期間Ｔａを１５ｔとする。また、ずれ量Ｔｂを２ｔとする。すなわち、発光時間Ｔａに対するずれ量Ｔｂの比率を、約０．１３（＝２ｔ／１５ｔ）とする。この条件の下で、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ３１〜Ｐ３５を合成すると、正弦波形状に近似する合成波形Ｐｓ３が生成される。
【００５８】
次に、図１０に示すように、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ４１〜Ｐ４５の波形が三角波の場合について説明する。なお、発光期間Ｔａを２０ｔとする。また、ずれ量Ｔｂを２ｔとする。すなわち、発光時間Ｔａに対するずれ量Ｔｂの比率を、０．１０（＝２ｔ／２０ｔ）とする。この条件の下で、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ４１〜Ｐ４５を合成すると、正弦波形状に近似する合成波形Ｐｓ４が生成される。
【００５９】
次に、図９および図１０に示した場合とは異なり、光パルスのずれ量が一定ではない場合について説明する。ここでは、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ５１〜Ｐ５５の波形が三角波の場合について説明する。詳細には、図１１に示すように、制御部２３０は、発光部２１０ａ〜２１０ｅの光パルスＰ５１〜Ｐ５５が重なり合うことにより形成される光パルス列のうち、最初および最後に発光される両端の光パルスＰ５１およびＰ５５と、両端の光パルスＰ５１およびＰ５５に隣接する光パルスＰ５２およびＰ５４との間を、第１ずれ量Ｔｂｂずらす制御を行うように構成されている。また、制御部２３０は、両端の光パルスＰ５１およびＰ５５に挟まれる複数の光パルスＰ５２〜Ｐ５４の間を、第１ずれ量Ｔｂｂよりも小さい第２ずれ量ずらす制御を行うように構成されている。なお、一例として、第２ずれ量を第１ずれ量Ｔｂｂの半分の大きさのＴｂｂ／２に設定する。
【００６０】
発光期間Ｔａを２０ｔとする。また、第１ずれ量Ｔｂｂを２ｔとする。すなわち、発光時間Ｔａに対する第１ずれ量Ｔｂｂの比率を、０．１０（＝２ｔ／２０ｔ）とする。したがって、発光時間Ｔａに対する第２ずれ量の比率は、０．０５（＝１ｔ／２０ｔ）となる。この条件の下で、発光部２１０ａ〜２１０ｅの各光パルスＰ５１〜Ｐ５５を合成すると、正弦波形状に近似する合成波形Ｐｓ５が生成される。なお、合成波形Ｐｓ５は、図１０に示す合成波形Ｐｓ４（図１１においては二点鎖線で示す）よりも帯域幅が狭く、急峻な波形になる。
【００６１】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６２】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、制御部２３０により、複数の光パルスの合成波形を生成するとともに、合成波形の周波数が検出部２の受信感度が最大となる中心周波数Ｆｍａｘに近づくようにパルス発光のタイミングのずれ量を制御することによって、周波数が一義的に定まる光源部２０１ａ（２０１ｂ）を用いて鮮明な音響画像を得ることができる。
【００６３】
また、第２実施形態では、上記のように、制御部２３０を、５つの発光部２１０ａ〜２１０ｅの光パルスが重なり合うことにより形成される光パルス列のうち、最初および最後に発光される両端の光パルスと、両端の光パルスに隣接する光パルスとの間を、第１ずれ量ずらすとともに、両端の光パルスに挟まれる複数の光パルスの間を、第１ずれ量よりも小さい第２ずれ量ずらす制御を行うように構成する。これにより、両端の光パルスおよび両端の光パルスに隣接する光パルスに比べて、両端の光パルスに挟まれる複数の光パルスが密になるので、合成波形のピークをより高くすることができる。そのため、検出部２においてより大きな音響波を検出することができる。その結果、より鮮明な音響画像を得ることができる。
【００６４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、発光部がＬＥＤ素子を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、発光部がＬＥＤ素子以外の光源を含んでいてもよい。たとえば、図１２に示す変形例のように発光部５１０ａ〜５１０ｃが有機発光ダイオード素子または固体レーザを含んでいてもよい。なお、発光部５１０ａ〜５１０ｃが有機発光ダイオード素子を含む場合には、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、有機発光ダイオード素子が設けられる光音響画像化装置５００を容易に小型化することができる。また、発光部５１０ａ〜５１０ｃが固体レーザを含む場合には、出力が高いレーザ光を出射する固体レーザを用いることにより、より鮮明な音響画像を得ることができる。また、発光部５１０ａ〜５１０ｃが固体レーザを含む場合には、図１３に示すように、複数の光パルスを合成することにより、個別的には矩形波上の光パルスを正弦波状形状に近づけることが可能である。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、３つまたは５つの光パルスを合成することにより合成波形を生成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３つまたは５つに限らず２つ以上の光パルスを合成することにより合成波形を生成してもよい。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、信号処理部が表示部を一体的に含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、信号処理部が表示部を一体的に含まずに、信号処理部と表示部とを別体としてもよい。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態では、複数の発光部のパルス発光タイミングのずれ量を発光部の光パルスのパルス幅の半分とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の発光部のパルス発光タイミングのずれ量を発光部の光パルスのパルス幅の半分よりも小さくまたは大きくしてもよい。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、合成波形を正弦波形状に近づける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、合成波形を三角波形状に近づけるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ａ、１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ  光源部
２  検出部
１０ａ〜１０ｃ、２１０ａ〜２１０ｅ、５１０ａ〜５１０ｃ  発光部
１１  発光ダイオード（ＬＥＤ）素子
１３  スイッチ
３０、２３０  制御部
１００、２００、５００  光音響画像化装置
Ｐ  被検体
Ｑ  検出対象物
ＡＷ  音響波
Ｔｂ  ずれ量
Ｔｂｂ  第１ずれ量
Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３５、Ｐ４１〜Ｐ４５、Ｐ５１〜Ｐ５５  光パルス
Ｐｓ１〜Ｐｓ５  合成波形
【図１】
2016047114.tif 000003
【図２】
2016047114.tif 000004
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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