(57)【要約】      （修正有）【課題】鮮明な光音響波画像を生成することが可能な光音響波画像を生成することが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】光音響画像化装置は、光源部と、光音響波信号Ｓを検出する検出部と、評価画像Ｂｉを投影信号ｂｉに変換する投影処理３１と、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較結果に基づいた信号を画像化する逆投影処理３３を行い新たな評価画像Ｂｉ＋１を生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像Ｒを生成する画像生成部２４とを備え、画像生成部２４は、投影処理の際に、音響波の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。【選択図】図２
2016083038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する光源部と、
前記光源部から前記被検体に照射された光が前記被検体内の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波に起因する光音響波信号を検出する検出部と、
前記光音響波信号と比較して評価するための評価画像を生成して、生成された前記評価画像を前記光音響波信号と比較するための投影信号に変換する投影処理と、前記評価画像の投影信号と前記光音響波信号との比較結果に基づいた信号を画像化する逆投影処理を行い新たな前記評価画像を生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成する画像生成部とを備え、
前記画像生成部は、前記投影処理の際に、前記音響波の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている、光音響画像化装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記投影処理の際に、前記光音響波信号が前記検出部により検出されるまでの検出時間、または、前記光音響波信号の有する信号周波数の少なくとも一方の値が大きくなるのに応じて、前記評価画像の投影信号の信号強度を減少させることにより、前記音響波の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正する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】
前記画像生成部は、前記検出時間をｔとし、前記信号周波数をｆとし、前記検出時間および前記信号周波数に関する定数をｋ１とし、前記検出時間ｔの単位をμｓとし、前記信号周波数ｆの単位をＭＨｚとし、前記定数ｋ１を０．００２以上０．００９以下とした場合に、以下の式（１）で表される補正係数Ｚ１を、前記評価画像の投影信号に乗じることによって、前記検出時間および前記信号周波数の値が大きくなるのに応じて、前記評価画像の投影信号の信号強度を減少させる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。
Ｚ１＝１０―（ｋ１×ｔ×ｆ）  ・・・（１）
【請求項４】
前記画像生成部は、前記評価画像のうちの１番目の前記評価画像である初期評価画像を、前記光音響波信号に対して解析的手法による処理を行うことによって生成する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】
前記画像生成部は、前記音響波の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応する前記評価画像の投影信号の信号強度の補正に加えて、前記被検体に対する前記光源部による光の照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離に応じて、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正することにより、前記光源部からの光の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正する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】
前記画像生成部は、前記照射位置に関する定数をｋ２とし、前記照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離をｄとした場合に、以下の式（２）で表される補正係数Ｚ２を、前記評価画像の投影信号に乗じることによって、前記照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離に応じて、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正させるように構成されている、請求項５に記載の光音響画像化装置。
Ｚ２＝１０−（ｋ２×ｄ）  ・・・（２）
【請求項７】
前記定数ｋ２は、前記光源部の前記照射位置が前記検出部側である場合には、前記照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、０．２以上０．８以下であり、
前記定数ｋ２は、前記光源部の前記照射位置が前記検出部とは反対側である場合には、前記光源部の前記照射位置が前記検出部側である場合における前記照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離をｄとし、かつ、前記照射位置から前記被検体内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、−０．８以上−０．２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】
前記検出部は、前記音響波を受信して、前記音響波に起因する前記光音響波信号を検出するための検出素子を含み、
前記画像生成部は、前記音響波の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応する前記評価画像の投影信号の信号強度の補正に加えて、前記検出素子に対する前記音響波の入射方向に起因する感度に基づいて、前記検出素子の感度に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている、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】
前記検出部には、前記音響波を受信して、前記音響波に起因する前記光音響波信号を検出するための複数の検出素子が配列されており、
前記複数の検出素子が配列される配列方向の前記光源部の幅は、前記複数の検出素子の前記配列方向の幅よりも大きい、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１０】
前記光源部は、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子のうちのいずれかの素子を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１１】
前記検出部は、検出した前記音響波に基づいて、ＲＦ信号からなる前記光音響波信号を生成するように構成されており、
前記画像生成部は、前記ＲＦ信号からなる前記光音響波信号に基づいた統計学的手法による処理により、前記光音響波画像を生成するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１２】
前記検出部は、検出した前記音響波に基づいて、ＲＦ信号を生成するとともに、前記ＲＦ信号が検波処理された検波信号からなる前記光音響波信号を生成するように構成されており、
前記画像生成部は、前記検波信号からなる前記光音響波信号に基づいた統計学的手法による処理により、前記光音響波画像を生成するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１３】
光源部から被検体に光を照射するステップと、
前記光源部から前記被検体に照射された光が前記被検体内の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波に起因する光音響波信号を検出するステップと、
前記光音響波信号と比較して評価するための評価画像を生成して、生成された前記評価画像を前記光音響波信号と比較するための投影信号に変換する投影処理と、前記評価画像の投影信号と前記光音響波信号との比較結果に基づいた信号を画像化する逆投影処理を行い新たな前記評価画像を生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成するステップと、
前記投影処理の際に、前記音響波の減衰に起因する前記光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、前記評価画像の投影信号の信号強度を補正するステップとを備える、光音響画像化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光音響画像化装置および光音響画像化方法に関し、特に、被検体に照射された光により発生する音響波に基づいて光音響波画像を生成する画像生成部を備えた光音響画像化装置および光音響画像化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に照射された超音波の反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成部を備えた超音波診断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、被検体に照射された超音波の反射波に基づいて超音波画像を生成する整相加算回路を備えた超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置には、アレイ振動子と、整相加算回路とが設けられている。そして、アレイ振動子は、被検体に超音波を照射するとともに、被検体内で反射された超音波の反射波を取得するように構成されている。また、整相加算回路は、アレイ振動子により取得した超音波の反射波を解析的手法の処理である整相加算法による処理により超音波画像を生成するように構成されている。
【０００４】
また、従来、被検体に照射されて透過した放射線に基づいて、統計学的手法を用いて放射線画像を生成する画像生成部を備えた放射線画像撮影装置が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
上記特許文献２には、被検体に照射されて透過した放射線に基づいて、統計学的手法を用いて放射線画像を生成する逐次近似法再構成部を備えた放射線画像撮影装置が開示されている。この放射線画像撮影装置は、放射線検出部と、逐次近似法再構成部とを含む。放射線検出部は、被検体を透過した放射線を検出し、逐次近似法再構成部は、検出された放射線の放射線画像信号に基づいて統計学的手法の再構成処理を行うことにより、放射線画像を生成するように構成されている。これにより、この放射線画像撮影装置は、統計学的手法の再構成処理を行うことにより、解析的手法の処理であるＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法による再構成処理に比べて、シグナルノイズ比が高い状態で放射線画像を生成することが可能に構成されている。
【０００６】
ここで、上記特許文献１の超音波診断装置に、光源部等を設けることにより、この超音波診断装置を、光音響画像化装置（従来の光音響画像化装置）として、光源部から被検体に照射された光により発生する音響波に基づいて、光音響波画像を解析的手法の処理により生成する構成が考えられる。
【０００７】
しかしながら、被検体の内部の検出対象物から発生した音響波に起因する光音響波信号の信号強度は、上記特許文献１の超音波診断装置による被検体に照射された超音波の反射波の信号強度に比べて極めて小さくなる。したがって、従来の光音響画像化装置では、十分に鮮明な光音響波画像を生成するのは困難であると考えられる。そこで、鮮明な光音響波画像を生成するために、上記従来の光音響画像化装置に、さらに上記特許文献２の放射線画像撮影装置に備えられている統計学的手法の処理を行うことが可能な逐次近似法再構成部を設ける構成が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０４３０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記逐次近似法再構成部を設けた上記従来の光音響画像化装置では、放射線画像を生成する場合と異なり、音響波は放射線に比べて被検体内での減衰が大きいため、単純に上記の統計学的手法による処理を行うのみでは、鮮明な光音響波画像が生成されないという問題点がある。
【００１０】
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、鮮明な光音響波画像を生成す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】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による光音響画像化装置は、被検体に光を照射する光源部と、光源部から被検体に照射された光が被検体内の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波に起因する光音響波信号を検出する検出部と、光音響波信号と比較して評価するための評価画像を生成して、生成された評価画像を光音響波信号と比較するための投影信号に変換する投影処理と、評価画像の投影信号と光音響波信号との比較結果に基づいた信号を画像化する逆投影処理を行い新たな評価画像を生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成する画像生成部とを備え、画像生成部は、投影処理の際に、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている。
【００１２】
ここで、音響波は、被検体内を伝搬する際に、放射線と比べて大きく減衰するという性質がある。このため、音響波の減衰に起因して光音響波信号の信号強度の減少が生じる。一方、統計学的手法による処理を行う際に、評価画像を投影信号に変換するために行う投影処理では、評価画像の投影信号の信号強度の減少は生じない。したがって、上記の光音響波信号と上記の評価画像の投影信号とを単純に比較した場合に、不正確な差異を含む比較結果が得られる。この場合、統計学的手法による処理により生成される光音響波画像には、不正確な差異が含まれることになる。
【００１３】
そこで、本願発明者は上記現象に着目して、上記のように、画像生成部を、投影処理の際に、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するという構成を見出した。この構成により、評価画像の投影信号の信号強度が音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように補正されるので、評価画像の投影信号と光音響波信号との比較を行う際に、正確な比較結果を取得することができる。その結果、鮮明な光音響波画像を生成することができる。また、統計学的手法による処理により光音響波画像を生成することによって、鮮明な光音響波画像を生成することができることに加えて、画像化に関する分解能が向上するので、分解能が向上する分、検出素子の数の増大を抑制することができる。そして、分解能が向上する分、解析的手法による処理により光音響波画像を生成する場合に比べて、広角度の検出範囲を検出しても、鮮明な光音響波画像を生成することができる。
【００１４】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、画像生成部は、投影処理の際に、光音響波信号が検出部により検出されるまでの検出時間、または、光音響波信号の有する信号周波数の少なくとも一方の値が大きくなるのに応じて、評価画像の投影信号の信号強度を減少させることにより、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている。ここで、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度は、検出時間または信号周波数が大きくなる程、減少する。したがって、検出時間または信号周波数に応じて評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成すれば、光音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少（減少量）に応じて、より適切に、評価画像の投影信号の信号強度が音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように補正することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、画像生成部は、検出時間をｔとし、信号周波数をｆとし、検出時間および信号周波数に関する定数をｋ１とし、検出時間ｔの単位をμｓとし、信号周波数ｆの単位をＭＨｚとし、定数ｋ１を０．００２以上０．００９以下とした場合に、以下の式（１）で表される補正係数Ｚ１を、評価画像の投影信号に乗じることによって、検出時間および信号周波数の値が大きくなるのに応じて、評価画像の投影信号の信号強度を減少させるように構成されている。
Ｚ１＝１０―（ｋ１×ｔ×ｆ）  ・・・  （１）
このように構成すれば、投影処理の際に、上記の式（１）を用いた補正係数Ｚ１を評価画像の投影信号に乗じることによって、容易に、評価画像の投影信号の信号強度を補正することができる。また、定数ｋ１を０．００２以上０．００９以下とすることによって、補正係数Ｚ１を適切に取得することができる。
【００１６】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、画像生成部は、評価画像のうちの１番目の評価画像である初期評価画像を、光音響波信号に対して解析的手法による処理を行うことによって生成するように構成されている。このように構成すれば、初期評価画像を、光音響波信号に基づかない所定の画像に設定する場合と異なり、より光音響波画像に近似された状態から統計学的手法による処理を開始することができる。これにより、統計学的手法による処理に要する時間を短くすることができるので、より短い時間で光音響波画像を生成することができる。
【００１７】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、画像生成部は、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応する評価画像の投影信号の信号強度の補正に加えて、被検体に対する光源部による光の照射位置から被検体内の所定の位置までの距離に応じて、評価画像の投影信号の信号強度を補正することにより、光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている。このように構成すれば、光源部からの光が被検体内の検出対象物に到達するまでに減衰したとしても、光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正することができる。その結果、評価画像の投影信号と光音響波信号との比較を行う際に、より正確な比較結果を取得することができる。これにより、より確実に、鮮明な光音響波画像を生成することができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、画像生成部は、照射位置に関する定数をｋ２とし、照射位置から被検体内の所定の位置までの距離をｄとした場合に、以下の式（２）で表される補正係数Ｚ２を、評価画像の投影信号に乗じることによって、照射位置から被検体内の所定の位置までの距離に応じて、評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている。
Ｚ２＝１０−（ｋ２×ｄ）  ・・・  （２）
このように構成すれば、上記の式（２）を用いることにより、光源部からの光の減衰に起因する信号強度の減少（減少量）に応じて、容易に、評価画像の投影信号の信号強度を補正することができる。
【００１９】
上記補正係数Ｚ２を評価画像の投影信号に乗じることにより評価画像の投影信号の信号強度を減少させるように構成されている光音響画像化装置において、好ましくは、定数ｋ２は、光源部の照射位置が検出部側である場合には、照射位置から被検体内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、０．２以上０．８以下であり、定数ｋ２は、光源部の照射位置が検出部とは反対側である場合には、光源部の照射位置が検出部側である場合における照射位置から被検体内の所定の位置までの距離をｄとし、かつ、照射位置から被検体内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、−０．８以上−０．２以下である。このように構成すれば、光源部による光の照射位置に応じて、補正係数Ｚ２を適切に取得することができる。その結果、光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、より適切に、評価画像の投影信号の信号強度を補正することができる。
【００２０】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、音響波を受信して、音響波に起因する光音響波信号を検出するための検出素子を含み、画像生成部は、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応する評価画像の投影信号の信号強度の補正に加えて、検出素子に対する音響波の入射方向に起因する感度に基づいて、検出素子の感度に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するように構成されている。このように構成すれば、検出素子に対する音響波の入射方向に起因する検出素子の感度の相違により、検出された光音響波信号の信号強度が減少する場合でも、検出素子の感度に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応して評価画像の投影信号の信号強度を補正することができる。
【００２１】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部には、音響波を受信して、音響波に起因する光音響波信号を検出するための複数の検出素子が配列されており、複数の検出素子が配列される配列方向の光源部の幅は、複数の検出素子の配列方向の幅よりも大きい。このように構成すれば、複数の検出素子の配列方向の全域にわたって、光源部からの光を確実に照射することができる。その結果、複数の検出素子により検出可能な範囲内における光の照射量が少ないことに起因して、複数の検出素子により検出可能な範囲内における検出対象物からの音響波の発生が十分に行われない状態になるのを抑制することができる。
【００２２】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部は、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子のうちのいずれかの素子を含む。ここで、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または有機発光ダイオード素子を光源として用いる場合には、固体レーザ光源を用いる場合と比べて、光源から照射される光の出力が小さくなるため、検出部により検出される光音響波信号の信号強度（シグナル）が比較的小さくなる。したがって、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または有機発光ダイオード素子を光源として用いる場合に、統計学的手法による処理によって鮮明な光音響波画像を生成することができる（シグナルノイズ比を向上させることができる）という本発明は特に有効である。
【００２３】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、検出した音響波に基づいて、ＲＦ信号からなる光音響波信号を生成するように構成されており、画像生成部は、ＲＦ信号からなる光音響波信号に基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成するように構成されている。ここで、一般的に、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を検波処理する際に、ＲＦ信号に含まれる微細な情報（信号の位相を示す情報など）が消失してしまう場合がある。これに対して、本発明のように、ＲＦ信号からなる光音響波信号に基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成するように構成すれば、ＲＦ信号に含まれる微細な情報が消失されることなく、光音響波画像を生成することができるので、より鮮明な光音響波画像を生成することができる。なお、ＲＦ信号とは、一般的には高周波の信号を意味するが、本明細書では、ＲＦ信号を検波処理されていない状態の高周波の信号を意味するものとして記載する。
【００２４】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、検出した音響波に基づいて、ＲＦ信号を生成するとともに、ＲＦ信号が検波処理された検波信号からなる光音響波信号を生成するように構成されており、画像生成部は、検波信号からなる光音響波信号に基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、検波信号は、ＲＦ信号に比べて、データの容量が小さいので、データの容量が小さくなる分、光音響画像化装置に含まれるメモリの容量を小さく構成することができる。
【００２５】
この発明の第２の局面による光音響画像化方法は、光源部から被検体に光を照射するステップと、光源部から被検体に照射された光が被検体内の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波に起因する光音響波信号を検出するステップと、光音響波信号と比較して評価するための評価画像を生成して、生成された評価画像を光音響波信号と比較するための投影信号に変換する投影処理と、評価画像の投影信号と光音響波信号との比較結果に基づいた信号を画像化する逆投影処理を行い新たな評価画像を生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像を生成するステップと、投影処理の際に、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するステップとを備える。
【００２６】
この発明の第２の局面による光音響画像化方法では、上記のように、投影処理の際に、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように、評価画像の投影信号の信号強度を補正するステップを備える。これにより、第２の局面による光音響画像化方法においても、鮮明な光音響波画像を生成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、上記のように、鮮明な光音響波画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態（第１変形例および第２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２】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光音響波画像の生成に関与する部分のブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による検出部による光音響波信号の取得を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光音響波信号に関して説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の逆投影処理を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の投影処理および補正処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態による光音響波画像の生成処理の全体を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態による統計学的手法による光音響波画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態による光源部による光の照射位置が検出部側である場合の検出部と光源部との配置関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の補正処理を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による光源部による光の照射位置が検出部とは反対側である場合の検出部と光源部との配置関係を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の定数ｋ２を決定するために行った実験の結果を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の光音響画像化装置における検出素子の入射方向に起因する感度を説明するための図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による光音響画像化装置の投影処理および補正処理を説明するための図である。
【図１５】本発明の第１実施形態の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１〜図６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の全体構成について説明する。第１実施形態では、光音響画像化装置１００は、被検体Ｐ（人体など）の内部の検出対象物Ｐａ（血液など）から音響波Ａ（光音響波信号Ｓ）を検出して、統計学的手法により光音響波画像Ｒを生成する機能を有する。
【００３１】
本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００には、図１に示すように、プローブ部１と装置本体部２とが設けられている。また、光音響画像化装置１００には、プローブ部１と装置本体部２とを接続するケーブル３が設けられている。
【００３２】
プローブ部１は、操作者により把持されながら被検体Ｐの表面（人体の体表など）上に配置されるように構成されている。そして、プローブ部１は、被検体Ｐに光を照射することが可能に構成されているとともに、被検体Ｐの内部の検出対象物Ｐａからの後述する音響波Ａを検出して、ケーブル３を介して、音響波Ａを光音響波信号Ｓとして装置本体部２に伝達するように構成されている。
【００３３】
装置本体部２は、プローブ部１により検出された光音響波信号Ｓを処理して画像化するとともに、画像化された光音響波信号Ｓ（後述する光音響波画像Ｒ）を表示するように構成されている。
【００３４】
そして、第１実施形態では、図２に示すように、光音響画像化装置１００は、光音響波信号Ｓと比較して評価するための評価画像Ｂｉを生成して、生成された評価画像Ｂｉを光音響波信号Ｓと比較するための投影信号ｂｉに変換する投影処理と、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較結果に基づいた評価結果信号ｃｉを画像化する逆投影処理を行い新たな評価画像Ｂｉを生成する処理とを繰り返しながら近似を行う統計学的手法による処理により、光音響波画像Ｒを生成するように構成されている。そして、光音響画像化装置１００は、投影処理の際に、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、評価画像Ｂｉの投影信号ｂｉの信号強度を補正する補正処理を行うように構成されている。
【００３５】
次に、光音響画像化装置１００の装置構成について詳細に説明する。
【００３６】
図１に示すように、プローブ部１には、光源部１１が設けられている。ここで、第１実施形態では、光源部１１は、複数の発光ダイオード素子１２を含む。発光ダイオード素子１２は、後述する光源駆動部２１から電力を供給されることにより赤外域の波長（たとえば、約８５０ｎｍの波長）を有するパルス光を発光することが可能に構成されている。そして、光源部１１は、複数の発光ダイオード素子１２から発光された光を被検体Ｐに照射するように構成されている。
【００３７】
装置本体部２には、光源駆動部２１が設けられている。光源駆動部２１は、外部電源（図示せず）から電力を取得するように構成されている。そして、光源駆動部２１は、後述する制御部２２からの光トリガ信号に基づいて、光源部１１に電力を供給するように構成されている。光トリガ信号は、たとえば、周波数が１ｋＨｚの信号として構成されている。これにより、光源部１１は、繰り返し周波数が１ｋＨｚのパルス光を被検体Ｐに照射するように構成されている。
【００３８】
また、装置本体部２には、制御部２２と画像表示部２３とが設けられている。制御部２２は、光音響画像化装置１００の各部の動作の制御を行うように構成されている。画像表示部２３は、後述する画像生成部２４により生成された光音響波画像Ｒを表示することが可能に構成されている。
【００３９】
また、プローブ部１には、検出部１３が設けられている。図３に示すように、検出部１３は、Ｎチャンネル（Ｎ個）の検出素子１４（たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））を含む。検出素子１４は、プローブ部１の図示しない筐体の内部の先端近傍において、アレイ状に配列されている。なお、検出素子１４のチャンネル数Ｎは、たとえば、６４、１２８、１９２または２５６となるように構成されている。
【００４０】
ここで、図３および図４を参照して、検出部１３による光音響波信号Ｓの検出および受信部２５による光音響波信号Ｓの受信について説明する。ここで、第１実施形態では、検出部１３は、検出した音響波Ａに基づいて、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号）信号からなる光音響波信号Ｓを生成するように構成されている。
【００４１】
図３に示すように、プローブ部１から被検体Ｐに照射されたパルス光は、被検体Ｐ内の検出対象物Ｐａ（たとえば、血液中のヘモグロビン等）により吸収される。そして、検出対象物Ｐａが、パルス光の照射強度（吸収量）に応じて、膨張および収縮する（膨張した大きさから元の大きさに戻る）ことによって、検出対象物Ｐａから音響波Ａが生じる。なお、パルス光の照射により一度に広範囲から音響波Ａが発生するが、説明のため、図３では、１つの検出対象物Ｐａのみを示している。
【００４２】
そして、第１実施形態では、検出部１３は、光源部１１から被検体Ｐに照射された光が被検体Ｐの内部の検出対象物Ｐａにより吸収されることにより発生する音響波Ａを検出して、光音響波信号Ｓ（ＲＦ信号）を取得するように構成されている。
【００４３】
具体的には、検出部１３のＮチャンネルの検出素子１４は、音響波Ａを取得した際に、それぞれ振動して光音響波信号Ｓを取得するように構成されている。したがって、光音響波信号Ｓには、検出素子１４のチャンネルの情報と、信号強度、信号周波数ｆおよび検出時間ｔの情報とが含まれる。なお、検出素子１４のチャンネルの情報は、検出部１３の幅方向の位置情報に対応し、検出時間ｔは、検出物Ｐの深さ方向の位置情報に対応する。
【００４４】
そして、検出部１３（図１参照）は、Ｎ個の検出素子１４のそれぞれにより、検出対象物Ｐａから発生した音響波Ａを受信して、光音響波信号Ｓを検出する。図３では、各検出素子１４により検出される光音響波信号Ｓを、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮとして示している。検出素子１４により検出された光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、検出部１３から装置本体部２に出力され、装置本体部２の受信部２５により受信される。
【００４５】
そして、受信部２５には、Ｎ個のＡ／Ｄ変換部２６（図１参照）を含む。Ｎ個のＡ／Ｄ変換部２６は、検出素子１４により検出された光音響波信号Ｓ１〜ＳＮをそれぞれ取得するように構成されている。たとえば、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）番目のＡ／Ｄ変換部２６は、ｎ番目の検出素子１４により検出された光音響波信号Ｓｎを取得する。
【００４６】
各Ａ／Ｄ変換部２６は、取得した光音響波信号Ｓ１〜ＳＮのそれぞれを、所定のサンプリング周波数および所定のビット分解能で、アナログ信号からデジタル信号に変換するように構成されている。また、各Ａ／Ｄ変換部２６は、デジタル信号としての光音響波信号Ｓ１〜ＳＮを、メモリ２７に出力するように構成されている。
【００４７】
次に、メモリ２７に格納される光音響波信号Ｓ１〜ＳＮについて具体的に説明する。
【００４８】
メモリ２７は、図４に示すように、各Ａ／Ｄ変換部２６から出力された光音響波信号Ｓ１〜ＳＮを格納するように構成されている。
【００４９】
ここで、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、検出部１３の幅方向に関する情報と、被検体Ｐの表面からの深さ方向に関する情報とをマトリクス状に構成したデータからなる。具体的には、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、検出素子１４の数Ｎと、サンプリング数Ｍとのマトリクスにより構成されている。ここで、サンプリング数Ｍは、各光音響波信号Ｓ１〜ＳＮにおける、画像化を所望する深さに対応する。たとえば、画像化を所望する深さを被検体Ｐの表面から６ｃｍ（０．０６ｍ）とし、人体内の音速を１５３０（ｍ／ｓ）とし、Ａ／Ｄ変換部２６の所定のサンプリング周波数を２０×１０６Ｈｚとする場合には、サンプリング数Ｍは、Ｍ＝（０．０６／１５３０）×２０×１０６≒８００となる。このサンプリング数Ｍは、深さ方向の画素数を示しており、たとえば、上記の計算例の場合には、深さ方向に約８００個の画素数を有することになる。
【００５０】
また、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮにおけるＭ座標の各点は、サンプリング時間ｐに対応する時間間隔で配列されている。サンプリング時間ｐは、Ａ／Ｄ変換部２６の所定のサンプリング周波数の１周期に対応する時間である。たとえば、Ａ／Ｄ変換部２６の所定のサンプリング周波数を２０×１０６Ｈｚとする場合には、サンプリング時間ｐは、０．０５μｓとなる。つまり、Ｍ座標は、検出された光音響波信号Ｓ１〜ＳＮにおける検出時間ｔに対応する。たとえば、Ｍ座標がｍ（１≦ｍ≦Ｍ）である場合には、検出時間ｔは、ｍにｐを乗算した値として求められる。つまり、ｔ＝ｍ×ｐとなる。したがって、この光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、各検出時間ｔにおける情報を有するデータであるといえる。なお、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、光源部１１による１回のパルス光の照射につき、１つ（１セット）生成される。
【００５１】
次に、図２、図５および図６を参照して、画像生成部２４における、統計学的手法による処理を用いた光音響波画像Ｒの生成について説明する。
【００５２】
第１実施形態では、統計学的手法として、光音響波信号Ｓと比較して評価するための評価画像Ｂｉを生成して、生成された評価画像Ｂｉを光音響波信号Ｓと比較するための投影信号ｂｉに変換する投影処理と、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較（評価処理）結果に基づいた評価結果信号ｃｉを画像化する逆投影処理を行い新たな評価画像Ｂｉ＋１を生成する処理（画像合成処理）とを繰り返しながら近似を行う手法を用いる。なお、ｉは、近似が繰り返された回数を表し、画像生成部２４は、ｉが所定の数Ｉになるまで近似を繰り返すように構成されている。
【００５３】
また、第１実施形態では、統計学的手法による処理として、ＯＳ−ＥＭ（Ｏｒｄｅｒｄ  Ｓｕｂｓｅｔｓ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法を用いる。すなわち、画像生成部２４は、まず、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較を行う際に、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮおよび光音響波信号Ｓ１〜ＳＮをそれぞれＥ個のサブセット（グループ）に分割する。たとえば、検出部１３に６４個（Ｎ＝６４）の検出素子１４を有する場合には、１つのサブセットに８つずつ信号を含めることにより、８つのサブセット（Ｅ＝８）に分割して処理する。
【００５４】
たとえば、画像生成部２４は、１つ目のサブセットについて、後述する逆投影処理、投影処理、補正処理、評価処理および画像合成処理を行い、これらの処理の後、２つ目のサブセットについても、上記の各処理（上記のｉをｉ＋１としての処理）を行う。そして、画像生成部２４は、Ｅ個の全サブセットについて上記の各処理を行い、全サブセットについて上記の各処理を行った後に、再び１つ目のサブセットについて上記の各処理（上記のｉをｉ＋Ｅとしての処理）を行う。そして、画像生成部２４は、これらの処理をｉが所定の数Ｉになるまで繰り返す。そして、画像生成部２４は、評価画像ＢＩを光音響波画像Ｒとして生成する。
【００５５】
なお、統計学的手法による処理としては、ＯＳ−ＥＭ法に限らず、ＭＬ−ＥＭ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ−Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法、ＭＡＰ−ＥＭ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ−Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法、ＡＲＴ（Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法、ＳＩＲＴ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法、ＳＡＲＴ（Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法、ＩＲＴ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法などを用いることが可能である。しかしながら、上記したＯＳ−ＥＭ法は、ＭＬ−ＥＭ法等に比べて、近似が集束するために要する時間が短いので、光音響波画像Ｒの生成に要する時間を短くすることが可能になる。また、近似が集束するために要する時間が短い分、画像生成部２４の処理の負担が大きくなるのを抑制することができる。一般的に統計学的手法による処理は負担が大きくなりやすいので、この点から、特にＯＳ−ＥＭ法を用いることが好ましい。
【００５６】
次に、画像生成部２４の構成について説明する。
【００５７】
図２に示すように、画像生成部２４は、初期評価画像生成部３０と、投影処理部３１と、評価処理部３２と、逆投影処理部３３と、画像合成部３４とを含み、制御部２２からの制御信号に基づいて、上記した統計学的手法による処理を行うことが可能な機能ブロックとして構成されている。なお、統計学的手法による処理は、解析的手法による処理に比べて、画像生成部２４の処理の負担が大きくなるため、画像生成部２４は、比較的高速に処理することが可能なＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を含むように構成することが好ましい。この場合、光音響画像化装置１００は、画像生成部２４の処理の負担が比較的大きくなった場合でも、容易に統計学的手法による処理を行うことが可能になる。
【００５８】
次に、図２、図５および図６を参照して、第１実施形態における光音響画像化装置１００における逆投影処理、投影処理、補正処理、評価処理および画像合成処理について説明する。
【００５９】
（逆投影処理および初期評価画像Ｂ１の生成処理）
初期評価画像生成部３０は、第１実施形態では、評価画像Ｂｉのうちの１番目（ｉ＝１）の評価画像である初期評価画像Ｂ１を、光音響波信号Ｓ１〜ＳＬに対して解析的手法による処理を行うことによって生成するように構成されている。そして、第１実施形態では、解析的手法による処理として整相加算法を用いる。なお、解析的手法による処理としては、整相加算法に限らず、ＣＢＰ（Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法、２次元フーリエ変換法、および、ＨＴＡ（Ｈｏｕｇｈ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）法を用いることが可能である。
【００６０】
図５に、チャンネル数Ｎおよびサンプリング数Ｍの座標の情報を有するデータとして構成される光音響波信号Ｓと、チャンネル数Ｋおよびモニタ画素数Ｑの画素信号の情報により構成される初期評価画像Ｂ１とを示している。そして、初期評価画像生成部３０は、光音響波信号Ｓから初期評価画像Ｂ１に変換する逆投影処理を行うように構成されている。
【００６１】
初期評価画像Ｂ１は、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮと同様に、検出部１３の幅方向に関する情報（Ｋ座標）と、被検体Ｐの表面からの深さ方向に関する情報（Ｑ座標）とをマトリクス状に構成したデータからなる。また、初期評価画像Ｂ１は、画像表示部２３の解像度に対応したチャンネル数Ｋおよびモニタ画素数Ｑに設定されている。具体的には、初期評価画像Ｂ１のチャンネル数Ｋは、検出部１３の検出素子１４のチャンネル数Ｎと等しい数、倍数またはチャンネル数Ｎの１／２の数などであり、初期評価画像Ｂ１のモニタ画素数Ｑは、サンプリング数Ｍと等しい数、または、サンプリング数Ｍの１／２などに設定されている。
【００６２】
そして、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮは、それぞれフィルタリングされながら、チャンネル数Ｋおよびモニタ画素数Ｑの画素信号の情報を有する画像に逆投影されることにより初期評価画像Ｂ１が生成される。たとえば、図５に示すように、光音響波信号ＳにおけるＮ個の座標点（１，ｍ３）、・・・、（ｎ，ｍ１）、・・・および（Ｎ，ｍ２）のそれぞれの信号値Ｓ１ｍ３、・・・、Ｓｎｍ１、・・・およびＳＮｍ２に基づいて、初期評価画像Ｂ１における信号値Ｘｋｑを有する座標点（ｋ，ｑ）に像が生成される。
【００６３】
（投影処理）
投影処理部３１は、図２に示すように、初期評価画像生成部３０または後述する画像合成部３４から評価画像Ｂｉを取得するように構成されている。なお、投影処理部３１は、初期評価画像Ｂ１を取得する場合には、初期評価画像生成部３０から初期評価画像Ｂ１を取得して、初期評価画像Ｂ１以外の評価画像Ｂｉを取得する場合には、画像合成部３４から評価画像Ｂｉを取得するように構成されている。
【００６４】
図６に、チャンネル数Ｎおよびサンプリング数Ｍの信号の情報を有するデータとして構成される投影信号ｂｉと、チャンネル数Ｋおよびモニタ画素数Ｑの画素信号の情報からなる評価画像Ｂｉ（初期評価画像Ｂ１）とを示す。投影処理部３１は、評価画像Ｂｉ（初期評価画像Ｂ１）から投影信号ｂｉに変換する投影処理を行う。
【００６５】
投影処理部３１は、評価画像Ｂｉの各画素の信号強度を、チャンネル数Ｎおよびサンプリング数Ｍの信号に対応するように変換する処理を行う。すなわち、座標値（ｋ，ｑ）から、信号値Ｘｋｑの大きさに対応した音響波Ａが発生したと仮定した場合に、検出部１３により取得される信号値Ｙとして投影信号ｂｉが生成される。たとえば、図６に示すように、評価画像Ｂｉにおける座標点（ｋ，ｑ）の信号値Ｘｋｑを投影処理することにより、座標点（ｋ，ｑ）に対応するＮ個の座標点（１，ｍ３）〜座標点（Ｎ，ｍ２）に信号値が生成される。投影処理部３１は、上記の投影処理を評価画像Ｂｉの全画素に対して行うことにより、投影信号ｂｉを生成する。なお、図６では、説明のために、座標点（１，ｍ３）、（ｎ，ｍ１）および（Ｎ，ｍ２）のみを図示している。
【００６６】
（補正処理）
第１実施形態では、図６に示すように、画像生成部２４の投影処理部３１は、上記した投影処理の際に、光音響波信号Ｓが検出部１３により検出されるまでの検出時間ｔ、および、光音響波信号Ｓ１〜ＳＮの有する信号周波数ｆの値が大きくなるのに応じて、投影信号ｂｉの信号強度を減少させることにより、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、評価画像Ｂｉの投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。具体的には、第１実施形態では、画像生成部２４は、検出時間をｔ（μｓ  マイクロ秒）とし、信号周波数をｆ（ＭＨｚ  メガヘルツ）に関する定数をｋ１とした場合に、以下の式（３）で表される補正係数Ｚ１を、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮの各座標点の信号値Ｙに乗じることによって、検出時間ｔおよび信号周波数ｆの値が大きくなるのに応じて、投影信号Ｂｉの信号強度を減少させるように構成されている。
Ｚ１＝１０―（ｋ１×ｔ×ｆ）  ・・・（３）
【００６７】
ここで、定数ｋ１は、検出時間ｔおよび信号周波数ｆに関して被検体Ｐ内で生じた音響波Ａの減衰（信号強度の減少）に対応する定数であり、被検体Ｐ（人体またはその他の動物など）や被検体Ｐの測定部位などの測定条件に応じて適宜決定することが可能である。この点から、定数ｋ１としては、０．００２以上０．００９以下であることが好ましい。
【００６８】
たとえば、生体（人体）軟部を測定する場合の定数ｋ１は、一例として次のように求められる。まず、生体軟部における減衰を−０．６ｄＢ／（ｃｍ×ＭＨｚ）とし、生体軟部内で１ｃｍの距離を音（光音響波）が進む時間を６．５３６μｓ（＝０．０１ｍ／１５３０（ｍ／ｓ）＝１ｃｍ／音速）とした場合に、生体軟部における減衰は、１０−０．００４５９×ｔ×ｆ（＝１０（（−０．６／２０）／６．５３６）×ｔ×ｆ））で表すことができる。そして、この式と対応して、定数ｋ１は、ｋ１＝（（０．６／２０）／６．５３６）＝０．００４５９（１／（μｓ×ＭＨｚ））として求められる。つまり、定数ｋ１は、検出時間ｔおよび信号周波数ｆあたりに生じた音響波Ａの減衰（信号強度の減少）に対応した定数であるといえる。そして、上記の式（３）による補正係数Ｚ１は、被検体Ｐ内で生じた音響波Ａの減衰（信号強度の減少）分に対応した補正係数であるといえる。したがって、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮの各座標点の信号値Ｙに補正係数Ｚ１を乗じることによって、被検体Ｐ内で発生した音響波Ａ（図３参照）が検出部１３の検出素子１４に到達するまでに減衰した減少量を投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮに反映させることができる。
【００６９】
具体的には、図６に示すように、投影処理部３１は、評価画像Ｂｉにおける座標点（ｋ，ｑ）の信号値Ｘｋｑを投影処理することにより、座標点（ｋ，ｑ）に対応するＮ個の座標点（１，ｍ３）〜座標点（Ｎ，ｍ２）に対してそれぞれ信号値Ｙｎｍを生成する。そして、投影処理部３１は、各座標点における信号値Ｙにそれぞれ補正係数Ｚ１を乗じることによって、補正された信号値Ｕ１１〜ＵＮＭからなる投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮを生成する。
【００７０】
さらに具体的には、投影処理部３１は、座標点（ｎ，ｍ１）の信号値Ｙｎｍ１を補正する場合、まず、座標点（ｋ，ｑ）からｎ番目のチャンネルの検出素子１４までの距離を算出する。そして、投影処理部３１は、算出した距離を音速により除算して、座標点（ｋ，ｑ）からｎ番目のチャンネルの検出素子１４に音響波Ａが届くための時間として到達時間Ｔｋｑｎを算出する。そして、投影処理部３１は、到達時間Ｔｋｑｎと同様にして、到達時間Ｔｋｑ１〜到達時間ＴｋｑＮを算出する。また、投影処理部３１は、信号周波数ｆを、たとえば、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮをフーリエ変換法などにより解析することにより算出する。そして、算出された到達時間Ｔｋｑ１〜到達時間ＴｋｑＮおよび信号周波数ｆは、補正係数Ｚ１の係数として用いられる。
【００７１】
（評価処理）
図２に示すように、評価処理部３２は、補正された投影信号ｂｉ（ｂｉ１〜ｂｉＮ）と光音響波信号Ｓ（Ｓ１〜ＳＮ）とを比較して評価するとともに、評価結果信号ｃｉを生成するように構成されている。ここで、評価処理部３２による評価方法は、操作者（ユーザ）が所望する画像に応じた方法（アルゴリズム）を用いることが好ましい。たとえば、操作者によっては、画像にノイズを含むことを許容する一方、検出対象物Ｐａのエッジ部分がより鮮明に画像化された画像を望む場合や、検出対象物Ｐａのエッジ部分が多少ぼやけることを許容する一方、画像に含まれるノイズを極力低減することを望む場合がある。
【００７２】
したがって、操作者が所望する画像に応じた評価方法により生成された評価結果信号ｃｉにより統計学的手法を用いることによって、画像生成部２４は、操作者が所望する画像に近似された光音響波画像Ｒを生成することが可能に構成されている。評価結果信号ｃｉを算出する方法としては、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの差分により算出する方法や、投影信号ｂｉを光音響波信号Ｓにより除算された値を用いて算出する方法などがある。
【００７３】
ここで、投影信号ｂｉは、上記の補正処理により音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように補正されているので、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較を行う際に、正確な評価結果画像Ｃｉが取得される。
【００７４】
（逆投影処理）（評価画像Ｂｉの生成処理）
逆投影処理部３３は、図５に示すように、評価処理部３２により生成された評価結果信号ｃｉを逆投影処理して、評価結果画像Ｃｉを生成するように構成されている。逆投影処理部３３における逆投影処理の方法は、初期評価画像生成部３０と同様に、解析的手法を用いて行う。
【００７５】
（画像合成処理）
画像合成部３４は、図２に示すように、逆投影処理部３３により生成された評価結果画像Ｃｉを取得して、評価結果画像Ｃｉと評価画像Ｂｉとを合成して新たな評価画像Ｂｉ＋１を生成するように構成されている。なお、画像合成部３４は、逆投影処理部３３により生成された評価結果画像Ｃｉが１番目の場合（評価結果画像Ｃ１の場合）には、初期評価画像生成部３０から初期評価画像Ｂ１を取得して、評価結果画像Ｃ１と評価画像Ｂ１とを合成して評価画像Ｂ２を生成するように構成されている。
【００７６】
画像合成部３４は、所定の数Ｉに対応する評価画像ＢＩを生成する場合には、評価画像ＢＩを光音響波画像Ｒとして画像表示部２３に出力するように構成されている。なお、画像生成部２４は、所定の数Ｉを、統計学的手法の種類や画像などに応じて変更可能に構成されている。
【００７７】
画像表示部２３は、画像生成部２４により生成された光音響波画像Ｒを表示するように構成されている。
【００７８】
次に、図７を参照して、第１実施形態による光音響画像化装置１００の光音響波画像Ｒの生成処理の全体フローについて説明する。光音響画像化装置１００における処理は、制御部２２および画像生成部２４により行われる。
【００７９】
まず、ステップＳ１において、光源部１１から被検体Ｐに対してパルス光の照射が行われる。その後、ステップＳ２に進む。
【００８０】
そして、ステップＳ２において、検出部１３により光音響波信号Ｓの検出（図３参照）が行われる。その後、ステップＳ３に進む。
【００８１】
そして、ステップＳ３において、画像生成部２４において、解析的手法による初期評価画像Ｂ１の生成（図５参照）が行われる。その後、ステップＳ４に進む。
【００８２】
そして、ステップＳ４において、画像生成部２４により、統計学的手法による光音響波画像Ｒ（図８参照）が生成される。その後、ステップＳ５に進む。
【００８３】
そして、ステップＳ５において、画像表示部２３により、光音響波画像Ｒが表示される。その後、ステップＳ１に戻る。
【００８４】
次に、図８を参照して、第１実施形態による光音響画像化装置１００の統計学的手法による光音響波画像Ｒの生成処理フローについて説明する。光音響画像化装置１００における処理は、制御部２２および画像生成部２４により行われる。なお、統計学的手法による光音響波画像Ｒの生成処理は、上記した光音響波画像Ｒの生成処理の全体フロー（図７参照）におけるステップＳ４に対応する。
【００８５】
ここで、図８のステップＳ１１〜Ｓ１６は、投影処理、補正処理、評価処理、逆投影処理および画像合成処理を所定の数Ｉの回数、繰り返しながら近似を行うループを構成している。
【００８６】
まず、ステップＳ１１において、投影処理部３１により、評価画像Ｂｉが投影処理され、投影信号ｂｉの生成（図６参照）が行われる。また、投影信号ｂｉの生成される際に、投影処理部３１により、投影信号ｂｉの補正処理（図６参照）が行われる。その後、ステップＳ１２に進む。
【００８７】
そして、ステップＳ１２において、評価処理部３２により、補正された投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの評価処理が行われる。また、評価処理部３２により評価結果信号ｃｉの生成が行われる。その後、ステップＳ１３に進む。
【００８８】
そして、ステップＳ１３において、逆投影処理部３３により、評価結果信号ｃｉが逆投影処理され、評価結果画像Ｃｉ（図５参照）が生成される。その後、ステップＳ１４に進む。
【００８９】
そして、ステップＳ１４において、画像合成部３４により、評価結果画像Ｃｉと評価画像Ｂｉとの画像合成処理が行われる。その後、ステップＳ１５に進む。
【００９０】
そして、ステップＳ１５において、ｉと所定の数Ｉとが等しい値であるか否かが判断される。ｉと所定の数Ｉとが等しい値である場合には、統計学的手法による光音響波画像Ｒの生成処理は終了され、ｉと所定の数Ｉとが等しい値でない（異なる）場合には、ステップＳ１６に進む。
【００９１】
そして、ステップＳ１６において、ｉに１が加算される。その後、ステップＳ１１に戻る。すなわち、ステップＳ１４において合成された画像を評価画像Ｂｉ＋１として設定した状態で、再びステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が行われる。これにより、ｉと所定の数Ｉとが等しい値になるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５が繰り返される。
【００９２】
そして、統計学的手法による光音響波画像Ｒの生成処理が終了した後、上記した光音響波画像Ｒの生成処理の全体フロー（図７参照）におけるステップＳ５において、画像表示部２３により、評価画像ＢＩを光音響波画像Ｒとして、光音響波画像Ｒの表示が行われる。
【００９３】
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。
【００９４】
第１実施形態では、上記のように、画像生成部２４を、投影処理の際に、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を（信号値Ｙから信号値Ｕに）補正するように構成する。これにより、投影信号ｂｉの信号強度が音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように補正されるので、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較を行う際に、正確な評価結果画像Ｃｉを取得することができる。その結果、鮮明な光音響波画像Ｒを生成することができる。また、統計学的手法による処理により光音響波画像Ｒを生成することによって、画像化に関する分解能が向上するので、分解能が向上する分、検出素子１４の数の増大を抑制することができる。そして、分解能が向上する分、解析的手法による処理により光音響波画像Ｒを生成する場合に比べて、広角度の検出範囲を検出しても、鮮明な光音響波画像Ｒを生成することができる。
【００９５】
また、第１実施形態では、上記のように、画像生成部２４を、投影処理の際に、光音響波信号Ｓが検出部１３により検出されるまでの検出時間ｔ、および、光音響波信号Ｓの有する信号周波数ｆの値が大きくなるのに応じて、投影信号の信号強度を（信号値Ｙから信号値Ｕに）減少させることにより、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を（信号値Ｙから信号値Ｕに）補正するように構成する。ここで、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度は、検出時間ｔまたは信号周波数ｆが大きくなる程、減少する。したがって、第１実施形態では、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少（減少量）に応じて、適切に、投影信号ｂｉの信号強度が音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように補正することができる。
【００９６】
また、第１実施形態では、上記のように、画像生成部２４を、検出時間をｔとし、信号周波数をｆとし、検出時間および信号周波数に関する定数をｋ１とし、検出時間ｔの単位をμｓとし、信号周波数ｆの単位をＭＨｚとし、定数ｋ１を０．００２以上０．００９以下とした場合に、上記の式（３）で表される補正係数Ｚ１を、投影信号ｂｉの信号値Ｙに乗じることによって、検出時間ｔおよび信号周波数ｆの値が大きくなるのに応じて、投影信号ｂｉの信号強度を信号値Ｙから信号値Ｕに減少させるように構成する。これにより、投影処理の際に、上記の式（３）を用いた補正係数Ｚ１を信号値Ｙに乗じることによって、容易に、投影信号Ｂｉの信号強度を補正することができる。また、定数ｋ１を０．００２以上０．００９以下とすることによって、補正係数Ｚ１を適切に取得することができる。
【００９７】
また、第１実施形態では、上記のように、画像生成部２４を、評価画像Ｂｉのうちの１番目の評価画像である初期評価画像Ｂ１を、光音響波信号Ｓに対して解析的手法による処理を行うことによって生成するように構成する。これにより、初期評価画像Ｂ１を、光音響波信号Ｓに基づかない所定の画像に設定されている場合と異なり、より光音響波画像Ｒに近似された状態から統計学的手法による処理を開始することができる。その結果、統計学的手法による処理に要する時間を短くすることができるので、より短い時間で光音響波画像Ｒを生成することができる。
【００９８】
また、第１実施形態では、上記のように、光源部１１に、発光ダイオード素子１２を含む。ここで、発光ダイオード素子１２を光源として用いる場合には、固体レーザ光源を用いる場合と比べて、光源部１１から照射される光の出力が小さくなるため、検出部１３により検出される光音響波信号Ｓの信号強度（シグナル）が比較的小さくなる。したがって、発光ダイオード素子１２を光源として用いる場合に、統計学的手法による処理によって鮮明な光音響波画像Ｒを生成することができる（シグナルノイズ比を向上させることができる）という第１実施形態による光音響画像化装置１００のように構成することは特に有効である。
【００９９】
また、第１実施形態では、上記のように、検出部１３を、検出した音響波Ａに基づいて、ＲＦ信号からなる光音響波信号Ｓを生成するように構成して、画像生成部２４を、ＲＦ信号からなる光音響波信号Ｓに基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像Ｒを生成するように構成する。ここで、一般的に、ＲＦ信号を検波処理する際に、ＲＦ信号に含まれる微細な情報（信号の位相を示す情報など）が消失してしまう場合がある。これに対して、第１実施形態では、ＲＦ信号からなる光音響波信号Ｓに基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像Ｒを生成するので、ＲＦ信号に含まれる微細な情報が消失されることなく、光音響波画像Ｒを生成することができ、より鮮明な光音響波画像Ｒを生成することができる。
【０１００】
（第２実施形態）
次に、図２および図９〜図１２を参照して、第２実施形態による光音響波画像化装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、さらに光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように投影信号を補正する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１０１】
本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００は、図９に示すように、光源部２１１と、検出部１３とを含む。また、図２に示すように、光音響画像化装置２００には、画像生成部２２４が設けられている。画像生成部２２４には、投影処理部２３１が設けられている。
【０１０２】
第２実施形態では、画像生成部２２４は、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応する投影信号ｂｉの信号強度の補正に加えて、被検体Ｐに対する光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄに応じて、投影信号ｂｉの信号強度を補正することにより、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。すなわち、第２実施形態では、被検体Ｐ（図９参照）内で発生し、検出部１３の検出素子１４に到達するまでの間の音響波Ａの減衰と、光源部１１から照射され、被検体Ｐ内の検出対象物Ｐａ（図９参照）に到達するまでの光の減衰との両方を考慮して、投影処理部２３１による補正処理が行われる。
【０１０３】
具体的には、投影処理部２３１は、上記第１実施形態と同様に、上記式（３）による補正係数Ｚ１により、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。そして、第２実施形態では、投影処理部２３１は、さらに、被検体Ｐに対する光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄに基づいて、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの減少に対応するように投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。
【０１０４】
具体的には、投影処理部２３１は、上記第１実施形態の補正係数Ｚ１の場合と同様に、メモリ２７に格納された投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮにおける各座標点の信号値Ｙに対して、光源部１１による光の照射位置に関する定数をｋ２とした場合に、以下の式（４）で表される補正係数Ｚ２を乗じることによって、光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄが大きくなるのに応じて、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。つまり、第２実施形態では、補正係数Ｚ１およびＺ２の両方が、投影処理の際に、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮにおける各座標点の信号値Ｙに対して乗算される。
Ｚ２＝１０−（ｋ２×ｄ）  ・・・（４）
【０１０５】
ここで、距離ｄは、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮ（検出素子１４の配置位置）に対応して求められる。たとえば、図９に示す被検体Ｐ内の所定の位置Ｐｏまでの距離ｄは、図１０に示すように、投影信号ｂｉにおける座標点（１，ｍ）の検出時間ｔ＝ｍ×ｐに対して、音速ｃを乗算することにより、ｄ＝ｍ×ｐ×ｃとして求められる。その他の座標点についても、同様の計算により距離ｄを求めることが可能である。
【０１０６】
また、定数ｋ２は、被検体Ｐに対する光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄに関する定数である。すなわち、定数ｋ２は、距離ｄに関して被検体Ｐ内で生じた光の減衰（光強度の減少）に対応する定数である。
【０１０７】
そして、定数ｋ２は、被検体Ｐ（人体またはその他の動物など）や被検体Ｐの測定部位などの測定条件に応じて適宜決定することが可能である。たとえば、図９に示すように、光源部１１による光の照射位置が検出部１３側である場合（言い換えると、光源部１１が検出部１３に隣接して配置され、光源部１１による光の照射位置が検出部１３に隣接している場合）で、距離ｄ（＝ｍ×ｐ×ｃ）の単位をｃｍとした場合には、定数ｋ２は、後述する実験結果から０．２以上０．８以下であることが好ましいことが判明している。
【０１０８】
そして、図１０に示すように、投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮにおける座標点（ｎ，ｍ）の信号値Ｙｎｍに対して、座標点（ｎ，ｍ）における補正係数Ｚ１およびＺ２の両方を乗じることによって、座標点（ｎ，ｍ）における補正後の信号値Ｖｎｍ（＝Ｚ１×Ｚ２×Ｙｎｍ）が得られる。同様に、座標点（１，１）から座標点（Ｎ，Ｍ）までの投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮの全ての座標点において、各座標点における信号値Ｙに対して、各座標点における補正係数Ｚ１およびＺ２の両方が乗算される。そして、画像生成部２２４は、補正後の投影信号ｂｉ１〜ｂｉＮを用いて、統計学的手法による処理を行い光音響波画像Ｒを生成する。
【０１０９】
また、図１１に示すように、光源部１１による光の照射位置が検出部１３とは反対側である場合（言い換えると、光源部１１が検出部１３に対向して配置され、光源部１１による光の照射位置が検出部１３に対向している場合）で、距離ｄの単位をｃｍとした場合には、定数ｋ２としては、−０．８以上−０．２以下であることが好ましい。
【０１１０】
なお、光源部１１の照射位置が検出部１３とは反対側である場合にも、光源部１１による光の照射位置が検出部１３側である場合における仮想的な照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離をｄ（＝ｍ×ｐ×ｃ）とする。これにより、光源部１１による光の照射位置が検出部１３側である場合と、光源部１１による光の照射位置が検出部１３とは反対側である場合とにおいても、同様の式を用いることが可能になる。
【０１１１】
また、このように距離ｄを求める構成において、図９および図１１に示すように、複数の検出素子１４が配列される配列方向の光源部１１の幅Ｗ１は、複数の検出素子１４全体の配列方向の幅Ｗ２よりも大きくなるように構成されている。ここで、たとえば、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも小さい場合には、光源部１１から位置Ｐｏまでの距離は距離ｄよりも大きくなる場合がある。第２実施形態では、上記のように、光源部１１の幅Ｗ１が複数の検出素子１４の配列方向の幅Ｗ２よりも大きいので、光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄを、検出素子１４から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離とみなしても、光源部１１による光の照射位置と検出素子１４との位置関係を確実に対応させることが可能である。
【０１１２】
次に、図１２を参照して、定数ｋ２を決定するために行った実験結果について説明する。図１２には、横軸を厚さ（ｃｍ）とし、縦軸を光の透過率（％）として、縦軸を対数表示とした片対数グラフを示す。実験は、空気（空気層）、寒天、鶏肉および豚肉について行った。また、実験には、近赤外光（８５０ｎｍの中心波長の光）の光を使用した。
【０１１３】
実験結果より、空気の場合が最も透過率の減少（光の減衰）の度合いが小さく、豚肉の場合が最も透過率の減少（光の減衰）の度合いが大きくなった。豚肉の場合、厚さ３ｃｍで、透過率は１．５％であった。これにより、定数ｋ２は、豚肉の場合の１ｃｍあたりの光の減衰に換算して、ｋ２＝−Ｌｏｇ（１．５／１００）／３＝約０．６（ｃｍ−１）である。また、空気の場合、厚さ３ｃｍで、透過率は３３％であった。これにより、定数ｋ２は、空気の場合の１ｃｍあたりの光の減衰に換算して、ｋ２＝−Ｌｏｇ（３３／１００）／３＝約０．２（ｃｍ−１）である。
【０１１４】
したがって、人体などの被検体Ｐでの光の減衰を考慮した場合には、定数ｋ２は、０．２以上０．６以下（図９に示す光源部１１による光の照射位置が検出部１３側である場合）、または、−０．６以上−０．２以下（図１１に示す光源部１１による光の照射位置が検出部１３とは反対側である場合）であることがより好ましいことが判明した。
【０１１５】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１１６】
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。
【０１１７】
第２実施形態では、上記のように、画像生成部２２４を、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応する投影信号ｂｉの信号強度の補正に加えて、被検体Ｐに対する光源部１１による光の照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄに応じて、投影信号ｂｉの信号強度を（信号値Ｙから信号値Ｖに）補正することにより、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成する。これにより、光源部１１からの光が被検体Ｐ内の検出対象物Ｐａに到達するまでに減衰したとしても、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正することができる。その結果、投影信号ｂｉと光音響波信号Ｓとの比較を行う際に、より正確な比較結果（評価結果画像Ｃｉ）を取得することができるので、より確実に、鮮明な光音響波画像Ｒを生成することができる。
【０１１８】
また、第２実施形態では、上記のように、画像生成部２２４を、照射位置に関する定数をｋ２とし、照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離をｄとした場合に、上記の式（４）で表される補正係数Ｚ２を、投影信号ｂｉに乗じることによって、照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離に応じて、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成する。これにより、上記の式（４）を用いることにより、光源部１１からの光の減衰に起因する信号強度の減少（減少量）に応じて、容易に、投影信号ｂｉの信号強度を補正することができる。
【０１１９】
また、第２実施形態では、上記のように、定数ｋ２を、光源部１１の照射位置が検出部１３側である場合には、照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、０．２以上０．８以下とする。また、定数ｋ２を、光源部１１の照射位置が検出部１３とは反対側である場合には、光源部１１の照射位置が検出部１３側である場合における照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離をｄとし、かつ、照射位置から被検体Ｐ内の所定の位置までの距離ｄの単位をｃｍとした場合に、−０．８以上−０．２以下とする。これにより、光源部１１による光の照射位置に応じて、補正係数Ｚ２を適切に取得することができる。その結果、光源部１１からの光の減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、より適切に、投影信号ｂｉの信号強度を補正することができる。
【０１２０】
また、第２実施形態では、上記のように、検出部１３には、音響波Ａを受信して、音響波に起因する光音響波信号Ｓを検出するための複数の検出素子１４が配列されており、複数の検出素子１４が配列される配列方向の光源部の幅Ｗ１は、複数の検出素子１４の配列方向の幅Ｗ２よりも大きい。これにより、複数の検出素子１４の配列方向の全域にわたって、光源部１１からの光を確実に照射することができる。その結果、複数の検出素子１４により検出可能な範囲内における光の照射量が少ないことに起因して、複数の検出素子１４により検出可能な範囲内における検出対象物Ｐａからの音響波Ａの発生が十分に行われない状態になるのを抑制することができる。
【０１２１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１２２】
（第３実施形態）
次に、図２、図１３および図１４を参照して、第３実施形態による光音響画像化装置３００の構成について説明する。第３実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、さらに検出素子の感度に起因する光音響波信号の信号強度の減少を補正する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
本発明の第３実施形態による光音響画像化装置３００は、図２に示すように、画像生成部３２４を含む。画像生成部３２４は、投影処理部３３１を含む。
【０１２４】
図１３に示すように、検出素子１４は、音響波Ａがいずれの方向から入射されたか（入射方向）により、感度（検出感度）が異なる。たとえば、図１３に示す矩形状の検出素子１４は、検出素子１４の検出面に対して垂直方向から音響波Ａが入射した場合に、最も感度が大きい。そして、検出面に対する垂直方向と光音響波の入射方向との成す角度である入射角θが大きくなるに従い、感度が小さくなる。図１３では、１番目の検出素子１４の入射角θに対する感度の大きさを概念的に矢印の長さで表している。
【０１２５】
ここで、第３実施形態では、図１４に示すように、画像生成部３２４の投影処理部３３１は、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応する投影信号ｂｉの信号強度の補正に加えて、検出素子１４に対する音響波Ａの入射方向（入射角θ）に起因する感度に基づいて、検出素子１４の感度に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。
【０１２６】
具体的には、投影処理部３３１は、まず、評価画像Ｂｉに対して投影処理を行う際、信号値を取得する座標点に対する各検出素子１４の入射角θを取得するように構成されている。そして、投影処理部３３１は、取得された入射角θに基づいて、各検出素子１４の感度補正係数Ｚ３ｋｑを取得するように構成されている。感度補正係数Ｚ３ｋｑは、たとえば、予め設定しておき、予め設定された値を入射角θに応じて用いることが可能である。なお、入射角θに対する検出素子１４の感度の大きさは、検出素子１４の形状によっても異なるため、検出素子１４の形状を考慮して設定することが好ましい。
【０１２７】
そして、投影処理部３３１は、取得された各検出素子１４の感度補正係数Ｚ３ｋｑを、投影信号ｂｉの信号値Ｙに乗じるように構成されている。これにより、投影処理部３３１は、検出素子１４の感度に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を補正するように構成されている。
【０１２８】
たとえば、図１４に示すように、座標点（ｋ，ｑ）の信号値Ｘｋｑを取得する場合には、投影処理部３３１は、座標点（ｋ，ｑ）に対する各検出素子１４の入射角θ１〜θＫを取得する。そして、投影処理部３３１は、取得された入射角θ１〜θＫに基づいて、各入射角θ１〜θＫに対応する補正係数Ｚ３ｋｑ１〜Ｚ３ｋｑＫを取得する。そして、投影処理部３３１は、各検出素子１４に対応する座標点の信号値Ｙ１１〜ＹＮＭに対して、対応する補正係数補正係数Ｚ３ｋｑ１〜Ｚ３ｋｑＫを乗算することにより、投影信号ｂｉの座標点（ｎ，ｍ）の信号値Ｇｎｍ（＝Ｚ１×Ｚ３ｋｑｋ×Ｙｎｍ）を取得する。このようにして、投影処理部３３１は、投影信号ｂｉの信号強度を補正する。そして、画像生成部３２４は、補正後の投影信号ｂｉを用いて、統計学的手法による処理を行い光音響波画像Ｒを生成する。
【０１２９】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１３０】
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１３１】
第３実施形態では、上記のように、画像生成部３２４を、音響波Ａの減衰に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応する投影信号ｂｉの信号強度の補正に加えて、検出素子１４に対する音響波Ａの入射方向に起因する感度に基づいて、検出素子１４の感度に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応するように、投影信号ｂｉの信号強度を（信号値Ｙから信号値Ｇに）補正するように構成する。これにより、検出素子１４に対する音響波Ａの入射方向に起因する検出素子１４の感度の相違により、検出された光音響波信号Ｓの信号強度が減少する場合でも、検出素子１４の感度に起因する光音響波信号Ｓの信号強度の減少に対応して投影信号ｂｉの信号強度を補正することができる。
【０１３２】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１３３】
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。
【０１３４】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように行う投影信号の補正を、検出時間および信号周波数の両方に基づいて行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応するように行う投影信号の補正を、検出時間または信号周波数の少なくとも一方に基づいて行ってもよい。
【０１３５】
また、上記第１〜第３実施形態では、評価画像のうちの１番目の評価画像である初期評価画像を、光音響波信号に対して解析的手法による処理を行うことによって生成するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、評価画像のうちの１番目の評価画像である初期評価画像を、光音響波信号に対して解析的手法による処理を行うこと以外の方法によって生成してもよい。たとえば、初期評価画像として、解析的手法による処理を行わずに、全信号値が同一の所定の値（たとえば、ゼロ）を有するように生成してもよい。
【０１３６】
また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の光源部に発光ダイオード素子を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源部に発光ダイオード素子以外の発光素子を用いてもよい。たとえば、図１に示す第１変形例および第２変形例のように、発光素子として半導体レーザ素子４１２または有機発光ダイオード素子５１２を用いてもよい。
【０１３７】
ここで、第１変形例によるプローブ部４０１は、光源部４１１を含み、光源部４１１は、半導体レーザ素子４１２を含む。そして、半導体レーザ素子４１２は、被検体Ｐに光を照射可能に構成されている。この場合、半導体レーザ素子４１２は、発光ダイオード素子１１ａと比べて、比較的に指向性が高いレーザ光を被検体Ｐに照射することができるので、半導体レーザ素子４１２からの光の大部分を確実に被検体Ｐに照射することができる。
【０１３８】
また、第２変形例によるプローブ部５０１は、光源部５１１を含み、光源部５１１は、有機発光ダイオード素子５１２を含む。そして、有機発光ダイオード素子５１２は、被検体Ｐに光を照射可能に構成されている。この場合、有機発光ダイオード素子５１２は、薄型化が容易であり、光源部５１１を容易に小型化することができる。
【０１３９】
また、上記第２実施形態および第３実施形態では、光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応する補正を行う例（第２実施形態）と、検出素子の感度に起因する光音響波信号の信号強度の減少に対応する補正を行う例（第３実施形態）とを別々に示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２実施形態および第３実施形態を組み合わせて、光音響波の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少の補正と、光源部からの光の減衰に起因する光音響波信号の信号強度の減少の補正と、検出素子の感度に起因する光音響波信号の信号強度の減少の補正との３つの補正を同時に行ってもよい。
【０１４０】
また、上記第１〜第３実施形態では、受信部に、検出部の複数（Ｎ個）の検出素子に対応して、複数（Ｎ個）のＡ／Ｄ変換部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、受信部に、検出部の複数の検出素子よりも少ない数で、Ａ／Ｄ変換部を設けてもよい。
【０１４１】
また、上記第１実施形態では、式（３）により示す補正係数Ｚ１を補正に用い、上記第２実施形態では、式（４）により示す補正係数Ｚ２を補正に用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、補正係数Ｚ１およびＺ２の式を、簡略化して用いてもよい。たとえば、上記第１実施形態の場合には、補正係数Ｚ１を、Ｚ１＝２．３×（１−（ｋ１×ｔ×ｆ））に簡略化して用いてもよい。また、上記第２実施形態の場合には、補正係数Ｚ１×Ｚ２を、Ｚ１×Ｚ２＝２．３×（１−（ｋ１×ｔ×ｆ）−（ｋ２×ｄ））に簡略化して用いてもよい。これにより、補正係数を簡略化した分、補正処理に係る処理の時間を短縮することができる。
【０１４２】
また、上記第１〜第３実施形態では、検出部によりＲＦ信号からなる光音響波信号を生成するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検出部によりＲＦ信号を生成するとともに、上記ＲＦ信号が検波処理された検波信号からなる光音響波信号を生成するように構成してもよい。たとえば、図１５に示す第３変形例のように、検出部６１３によりＲＦ信号を生成するとともに、検波回路６２１によりＲＦ信号を検波処理して検波信号からなる光音響波信号Ｓを生成するように構成してもよい。なお、検波回路６２１は、本発明の「検出部」の一例である。
【０１４３】
ここで、第３変形例による光音響画像化装置６００は、プローブ部６０１と装置本体部６０２とを含み、プローブ部６０１は、検出部６１３を含む。装置本体部６０２は、検波回路６２１と画像生成部６２４とを含む。そして、検波回路６２１は、検出部６１３から取得したＲＦ信号からなる信号を、検波処理するように構成されている。たとえば、検波回路６２１は、ＲＦ信号の波形における包絡線の成分（変調成分等を除いたもの）の信号である検波信号を生成する。そして、検波回路６２１は、検波信号からなる光音響波信号Ｓを、受信部２５に伝達するように構成されている。また、画像生成部６２４は、検波信号からなる光音響波信号Ｓに基づいた統計学的手法による処理により、光音響波画像Ｒを生成するように構成されている。これにより、検波信号は、ＲＦ信号に比べて、データの容量が小さいので、データの容量が小さくなる分、光音響画像化装置６００に含まれるメモリ（メモリ２７等）の容量を小さく構成することができる。
【０１４４】
また、上記第１〜第３実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１１、２１１、４１１、５１１  光源部
１２  発光ダイオード素子（光源部）
１３、６１３  検出部
１４  検出素子
２４、２２４、３２４、６２４  画像生成部
１００、２００、３００、６００  光音響画像化装置
４１２  半導体レーザダイオード素子（光源部）
５１２  有機発光ダイオード素子（光源部）
６２１  検波回路（検出部）
【図１】
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【図２】
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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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【図１４】
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【図１５】
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