(57)【要約】【課題】比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出する。【解決手段】光音響画像化装置は、光音響波検出器と、内部検出像生成部と、画像形成部と、を備える。光音響波検出器は、内部光源と、内部検出部と、を有する。内部光源は、被検体の内部に挿入される発光素子を有し、該発光素子の出射光を被検体内の光吸収体に照射する。内部検出部は、光吸収体で発生する光音響波を被検体の内部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく内部検出信号を生成する。内部検出像生成部は、内部検出信号に基づく被検体の内部検出断層像を生成する。画像形成部は、内部検出断層像を用いて光音響画像を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の内部に挿入される発光素子を有し、該発光素子の出射光を前記被検体内の光吸収体に照射する内部光源と、
前記光吸収体で発生する光音響波を前記被検体の内部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく内部検出信号を生成する内部検出部と、
を備える光音響波検出器。
【請求項２】
前記内部検出部は、前記被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、
前記発光素子は、曲面又は複数の平面から成り且つ前記挿入部分の前記側面の法線方向に向かう搭載面に搭載される請求項１に記載の光音響波検出器。
【請求項３】
前記搭載面は曲面から成り、
前記内部検出部は、前記挿入部分の挿入方向から見た平面視において、前記挿入部分の前記側面の全周に沿って設けられ、
前記発光素子は、該平面視において、前記側面の全周に渡って、該側面の法線方向に向かう方向に光を出射する請求項２に記載の光音響波検出器。
【請求項４】
前記発光素子から出射される前記光を前記側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備える請求項２又は請求項３に記載の光音響波検出器。
【請求項５】
前記発光素子から出射される前記光を前記側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備え、
前記内部検出部は、前記被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、
前記発光素子は、法線方向が前記挿入部分の挿入方向に向かう方向である搭載面に搭載され、
前記反射部材は、前記搭載面と対向する反射面を有する請求項１に記載の光音響波検出器。
【請求項６】
前記挿入部分は、該挿入部分の挿入方向を軸として回動可能である請求項２〜請求項５のいずれかに記載の光音響波検出器。
【請求項７】
前記発光素子が発光ダイオード素子である請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光音響波検出器。
【請求項８】
前記発光素子が半導体レーザ素子である請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光音響波検出器。
【請求項９】
前記発光素子が有機発光ダイオード素子である請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光音響波検出器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光音響波検出器と、
前記内部検出信号に基づく前記被検体の内部検出断層像を生成する内部検出像生成部と、
前記内部検出断層像を用いて光音響画像を形成する画像形成部と、
を備える光音響画像化装置。
【請求項１１】
前記被検体の外部から前記光吸収体に光を照射する外部光源をさらに備え、
前記外部光源が光を照射するタイミングは前記内部光源と同期している請求項１０に記載の光音響画像化装置。
【請求項１２】
前記被検体内の光吸収体で発生する光音響波を該被検体の外部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく外部検出信号を生成する外部検出部と、
前記外部検出信号に基づく前記被検体の外部検出断層像を生成する外部検出像生成部と、
をさらに備え、
前記画像形成部は、前記外部検出断層像をさらに用いて前記光音響画像を形成する請求項１０又は請求項１１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】
本発明は、光音響波検出器、及び光音響画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、生体内部の特定の物体を非破壊で検査する光音響画像化装置の開発が進められている。この光音響画像化装置は、生体などの被検体に所定波長のレーザ光を照射する。そして、このレーザ光を吸収する際に被検体内部の特定の物体（光吸収体）が発する弾性波である光音響波を、被検体の表面に当接したプローブで検出する。この検出結果に基づく断層像を生成することにより、プローブの直下領域における被検体内部の光吸収体を示す光音響画像を形成する。一般的な光音響画像化装置では、被検体の表面で光音響波を検出している。
【０００３】
ここで、被検体内部に入射する光は表面からの深さに応じて拡散する。そのため、被検体の表面から光照射すると、その深奥部にある光吸収体には十分な光が届き難い。このような場合、光吸収体では、非常に低い光量の光しか吸収されないため、弱い光音響波しか発生しない。さらに、光音響波も被検体表面までの距離に応じて拡散する。従って、一般的な光音響画像化装置では、プローブを被検体の表面に当てても、被検体の深奥部にある光吸収体で発生する光音響波の検出強度は非常に小さくなる。
【０００４】
そのため、近年では、たとえば特許文献１のように、コンベックス型の超音波内視鏡を備えた光音響画像化装置も開発されている。この光音響画像化装置では、光ファイバ、光散乱構造を有するバルーン、及び振動子アレイが超音波内視鏡の先端に設けられている。また、超音波内視鏡の外部で発生させたレーザ光が、光ファイバによって、被検体内部に挿入された超音波内視鏡の先端に導光される。超音波内視鏡の先端では、光ファイバから出射されてバルーンで散乱されたレーザ光が被検体内部に照射される。そして、レーザ光を吸収した光吸収体で発生した光音響波が超音波内視鏡の先端の振動子アレイで検出されて、被検体の深奥部の断層像が取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４９７３９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、特許文献１のように光出力の高いレーザ光を用いると、レーザ光の発生装置を光音響画像化装置に備える必要があり、また、超音波内視鏡に光ファイバなどの導光部材及び散乱部材を備えることが必要となる。そのため、装置が大型化して複雑になり、装置のコストダウンも難しい。一方、レーザ光よりも低出力な発光素子などを用いて超音波内視鏡の外部で光を発生させると、発光素子の出射光の配光角度はレーザ光と比べて広いため、超音波内視鏡の外部で発生させた光を超音波内視鏡に導光することが難しい。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる光音響波検出器、及び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】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光音響波検出器は、被検体の内部に挿入される発光素子を有し、該発光素子の出射光を被検体内の光吸収体に照射する内部光源と、光吸収体で発生する光音響波を被検体の内部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく内部検出信号を生成する内部検出部と、を備える構成（第１の構成）とされる。
【０００９】
第１の構成によれば、光の照射が被検体の内部にある発光素子から行われ、光音響波の検出も被検体の内部で行われる。そのため、光吸収体が被検体の深奥部にあっても、光吸収体に比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる。
【００１０】
また、上記第１の構成の光音響波検出器において、内部検出部は、被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、発光素子は、曲面又は複数の平面から成り且つ挿入部分の側面の法線方向に向かう搭載面に搭載される構成（第２の構成）としてもよい。
【００１１】
第２の構成によれば、被検体の内部に挿入される光音響波検出器の挿入部分の側面に沿う断層像を生成することができる。
【００１２】
上記第２の構成の光音響波検出器において、搭載面は曲面から成り、内部検出部は、挿入部分の挿入方向から見た平面視において、側面の全周に沿って設けられ、発光素子は、該平面視において、側面の全周に渡って、該側面の法線方向に向かう方向に光を出射する構成（第３の構成）としてもよい。
【００１３】
第３の構成によれば、光音響波検出器の挿入部分の側面の全周に沿う広範囲の断層像を生成することができる。
【００１４】
上記第２又は第３の構成の光音響波検出器において、発光素子から出射される光を挿入部分の側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備える構成（第４の構成）としてもよい。
【００１５】
第４の構成によれば、挿入方向に向かう方向に出射される光が反射面で挿入部分の側面の法線方向に向かう方向に反射される。従って、被検体に光を効率良く照射できる。
【００１６】
上記第１の構成の光音響波検出器において、発光素子から出射される光を側面の法線方向に向かう方向に反射する反射部材をさらに備え、内部検出部は、被検体の内部に挿入される挿入部分の側面に設けられ、発光素子は、法線方向が挿入部分の挿入方向に向かう方向である搭載面に搭載され、反射部材は、搭載面と対向する反射面を有する構成（第５の構成）としてもよい。
【００１７】
第５の構成によれば、挿入方向に向かう方向に出射される光を反射面で反射して、内部検出部の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体に光を効率良く照射できる。さらに、内部検出部の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体が内部検出部に近い位置にあっても、十分な強度の光音響波を検出することができる。
【００１８】
上記第２〜第５のいずれかの構成の光音響波検出器において、挿入部分は、該挿入部分の挿入方向を軸として回動可能である構成（第６の構成）としてもよい。
【００１９】
第６の構成によれば、光の照射方向を挿入方向に垂直な方向のうちの任意の方向に変更することができる。従って、断層像に写る領域を任意に変更することができる。
【００２０】
上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が発光ダイオード素子である構成（第７の構成）としてもよい。
【００２１】
或いは、上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が半導体レーザ素子である構成（第８の構成）としてもよい。
【００２２】
若しくは、上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響波検出器において、発光素子が有機発光ダイオード素子である構成（第９の構成）としてもよい。
【００２３】
第７〜第９のいずれかの構成によれば、発光素子の配光角度が比較的に広くなるため、挿入部分の側面の法線方向に対して光を均一に照射することができる。また、内部光源を小型化できる。さらに、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間当たりにより多くの断層像を形成できるので、より鮮明で高精細な光音響画像を取得することができる。
【００２４】
また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光音響画像化装置は、上記第１〜第９のいずれかの構成の光音響波検出器と、内部検出信号に基づく被検体の内部検出断層像を生成する内部検出像生成部と、内部検出断層像を用いて光音響画像を形成する画像形成部と、を備える構成（第１０の構成）とされる。
【００２５】
第１０の構成によれば、発光素子から出射される光の照射、及び光音響波の検出を被検体の内部で行うことができる。また、被検体の内部で検出される光音響波の内部検出信号に基づく内部検出断層像が生成され、該内部検出断層像を用いて光音響画像が形成される。そのため、光吸収体が被検体の深奥部にあっても、光吸収体に比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができ、該光吸収体の光音響画像を形成することもできる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出し、その光音響画像を形成することができる。
【００２６】
また、上記第１０の構成の光音響画像化装置において、被検体の外部から光吸収体に光を照射する外部光源をさらに備え、外部光源が光を照射するタイミングは内部光源と同期している構成（第１１の構成）としてもよい。
【００２７】
第１１の構成によれば、被検体表面の外部光源を補助光源として利用することができる。従って、光音響波の検出強度をより高めることができる。
【００２８】
上記第１０又は第１１の構成の光音響画像化装置において、被検体内の光吸収体で発生する光音響波を該被検体の外部で検出し、該光音響波の検出結果に基づく外部検出信号を生成する外部検出部と、外部検出信号に基づく被検体の外部検出断層像を生成する外部検出像生成部と、をさらに備え、画像形成部は、外部検出断層像をさらに用いて光音響画像を形成する構成（第１２の構成）としてもよい。
【００２９】
第１２の構成によれば、被検体の内部で検出される光音響波の内部検出断層像と、被検体の表面で検出される光音響波の外部検出断層像とを用いて光音響画像を形成することができる。内部検出断層像では被検体の深奥部で発生する光音響波の検出強度が高く、外部検出断層像では被検体の表面に近い領域で発生する光音響波の検出強度が高くなっている。従って、光音響波の検出深さ方向に対してよりＳ／Ｎ比の高い鮮明な光音響画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、比較的に低出力の光源を用いて、被検体の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出することができる光音響波検出器、及び光音響画像化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】光音響画像化装置の一例を示す外観斜視図である。
【図２】被検体の内部にて光音響波を検出する一例を示す模式図である。
【図３】光音響画像化装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の一例を示す構造図である。
【図５】第２実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の一例を示す構造図である。
【図６】第３実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の一例を示す構造図である。
【図７】第４実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の一例を示す構造図である。
【図８】第４実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の他の一例を示す構造図である。
【図９】第５実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の一例を示す構造図である。
【図１０】光音響画像化装置の他の一例を示す外観斜視図である。
【図１１Ａ】被検体の内部及び表面にて光音響波を検出する他の一例を示す模式図である。
【図１１Ｂ】被検体の内部及び表面にて光音響波を検出する他の一例を示す模式図である。
【図１２】光音響画像化装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第１光照射部に設けられる外部光源の配置例である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図１は、光音響画像化装置１００の一例を示す外観斜視図である。図２は、被検体１５０の内部にて光音響波を検出する一例を示す模式図である。図３は、光音響画像化装置１００の構成例を示すブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、光音響画像化装置１００は、ラジアル型の超音波内視鏡２０と、画像生成部３０と、画像表示部４０と、を備えている。
【００３５】
超音波内視鏡２０は、生体などの被検体１５０の体腔１５０ａに挿入可能な光音響検出器である。超音波内視鏡２０は、図２のように体腔１５０ａ内において、光を被検体１５０に照射すると共に被検体１５０内の光吸収体Ｐで発生した光音響波を検出する機能を有する。この機能により、超音波内視鏡２０は、体腔１５０ａ内においてＹ方向に挿入され、その先端の挿入部分２０ａの側周面と交差する平面（Ｘ方向及びＺ方向を含む平面）における被検体１５０の断層像情報を取得する。このほか、超音波内視鏡２０は、体腔１５０ａ内において、超音波を被検体１５０に送信すると共にその反射波である超音波を検出する機能も有している。
【００３６】
この超音波内視鏡２０は、図３に示すように、内部光照射部２１と、内部音響電気変換部２２と、を備えている。内部光照射部２１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２１２ａ（発光ダイオード素子；たとえば後述する図４参照）を含む光源を有する。内部音響電気変換部２２は、光吸収体Ｐで発生する光音響波及び被検体１５０内で反射された超音波などの弾性波を検出する内部検出部であり、その検出結果に基づく検出信号を生成して画像生成部３０に出力する。以下では、この検出信号を内部検出信号と呼ぶ。
【００３７】
この超音波内視鏡２０では、光の照射が被検体１５０の内部の体腔１５０ａ内にあるＬＥＤ素子２１２ａから行われ、光音響波の検出も体腔１５０ａ内で行われる。そのため、光吸収体Ｐが被検体１５０の深奥部にあっても、超音波内視鏡２０は、光吸収体Ｐに比較的近い位置で光の照射及び光音響波の検出ができ、光吸収体Ｐの光音響画像を形成することもできる。従って、比較的に低出力の光源を用いて、被検体１５０の深奥部の断層像の生成に十分な強度の光音響波を検出し、その光音響画像を形成することができる。
【００３８】
なお、超音波内視鏡２０の更なる構成については、後に詳述する。
【００３９】
次に、画像生成部３０は、超音波内視鏡２０から出力される内部検出信号を処理して画像化を行う。画像生成部３０は、たとえば、光音響波の検出結果に基づく内部検出信号に基づく断層像情報を用いて光音響画像を生成し、超音波検出結果に基づく内部検出信号に基づく断層像情報を用いて超音波画像を生成する。
【００４０】
画像生成部３０は、図３に示すように、受信回路３０１、Ａ／Ｄコンバータ３０２、受信メモリ３０３、データ処理部３０４、光音響画像再構成部３０５、検波・対数コンバータ３０６、光音響画像構築部３０７、超音波画像再構成部３０８、検波・対数コンバータ３０９、超音波画像構築部３１０、画像合成部３１１、制御部３１２、送信制御回路３１３、操作部３１４、電源部３１５、及び、内視鏡光源駆動部３１６を備えている。
【００４１】
受信回路３０１は、内部音響電気変換部２２が有する複数の超音波振動素子２２Ａ（後述）から少なくとも一部を選択し、選択された超音波振動素子２２Ａについての電圧信号（内部検出信号）を増幅させる処理を行う。
【００４２】
Ａ／Ｄコンバータ３０２は、受信回路３０１から出力される増幅後の検出信号をデジタル信号に変換する。受信メモリ３０３は、Ａ／Ｄコンバータ３０２からのデジタル信号を保存する。データ処理部３０４は、受信メモリ３０３に保存された信号を光音響画像再構成部３０５または超音波画像再構成部３０８へ振り分ける機能を有する。
【００４３】
光音響画像再構成部３０５は、光音響波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、光音響波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ３０６は、再構成された光音響波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、光音響画像構築部３０７は、検波・対数コンバータ３０６による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。即ち、画像上の垂直方向及び水平方向の画素毎の輝度値データとして光音響画像データ（たとえばグレースケール）が生成される。
【００４４】
この光音響画像データは、光音響波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される光音響画像を示すデータである。光音響画像の各画素は、加算平均処理後の光音響波の検出レベルをたとえば２５６階調のグレースケールで表している。
【００４５】
光音響画像再構成部３０５、検波・対数コンバータ３０６、光音響画像構築部３０７、及び画像合成部３１１は、本発明の内部検出像生成部及び画像形成部の一例であり、光音響波の画像化処理を行う。
【００４６】
一方、超音波画像再構成部３０８は、超音波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、超音波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ３０９は、再構成された超音波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、超音波画像構築部３１０は、検波・対数コンバータ３０９による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。即ち、画像上の垂直方向及び水平方向の画素毎の輝度値データとして超音波画像データ（たとえばグレースケール）が生成される。
【００４７】
画像合成部３１１は、上記光音響画像データ及び上記超音波画像データを合成し、合成画像データを生成する。ここで画像合成については、超音波画像に対して光音響画像を重畳させてもよいし、光音響画像と超音波画像を並列に並べてもよい。画像表示部４０は、画像合成部３１１により生成された合成画像データに基づいて画像を表示する。なお、画像合成部３１１は、光音響画像データまたは超音波画像データのいずれかをそのまま画像表示部４０へ出力してもよい。
【００４８】
制御部３１２は、図示しない非一過性の記憶媒体（メモリ）に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、光音響画像化装置１００の各構成要素を制御する。たとえば、制御部３１２は、内視鏡光源駆動部３１６に光トリガー信号などを送信する。
【００４９】
送信制御回路３１３は、制御部３１２から出力される制御信号に応じて、内部音響電気変換部２２に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。
【００５０】
操作部３１４は、ユーザの操作入力を受け付け、該操作入力に応じた入力信号を制御部３１２に出力する。
【００５１】
電源部３１５は、光音響画像化装置１００の各構成要素に電力を供給する。
【００５２】
内視鏡光源駆動部３１６は、超音波内視鏡２０の内部光照射部２１の光源を駆動する駆動回路部である。たとえば、内視鏡光源駆動部３１６は、制御部３１２から光トリガー信号を受信すると、内部光照射部２１に駆動信号を送信する。なお、後述するように内部光照射部２１が異なる波長のパルス光を出射する複数種の光源を含む場合には、波長制御信号が制御部３１２から出力される。この場合、内視鏡光源駆動部３１６は、制御部３１２から波長制御信号を受信すると、波長制御信号に応じて光源を選択して駆動する。
【００５３】
次に、画像表示部４０について説明する。画像表示部４０は、タッチパネルを有する表示装置である。画像表示部４０は、図３に示すように、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０１と、入力検知部４０２と、を有する。ＬＣＤ４０１は、画像生成部３０により生成された画像信号に基づく画像（たとえば光音響画像など）を表示する。入力検知部４０２は、ユーザの操作入力を受け付ける。ユーザの指又はタッチペンなどによってＬＣＤ４０１の表示画面がタッチ入力されると、入力検知部４０２は、該タッチ入力に応じた入力信号を制御部３１２に出力する。
【００５４】
次に、超音波内視鏡２０の詳細な構成を説明する。図４は、第１実施形態に係る超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの一例を示す構造図である。なお、図４のＡ−Ａは一点鎖線Ａ−Ａに沿う挿入部分２０ａの断面であり、Ｂ−Ｂは一点鎖線Ｂ−Ｂに沿う挿入部分２０ａの断面である。
【００５５】
図４に示すように、被検体１５０の体腔１５０ａ内に挿入される挿入部分２０ａには、内部光照射部２１及び内部音響電気変換部２２が設けられている。
【００５６】
内部光照射部２１は、基板２１１と、内部光源２１２と、封止層２１３と、を含んで構成されている。基板２１１は、たとえばフレキシブル基板であり、挿入部分２０ａの挿入方向（Ｙ方向）と平行な軸を有する円筒形状にされ、挿入部分２０ａの先端に設けられている。さらに、基板２１１は、挿入方向から見た平面視において挿入部分２０ａの側周面とたとえば同心円状に設けられている。なお、基板２１１は、図４の例示に限定されず、円筒形状又は円柱形状の基板（たとえばプリント基板、金属基板）であってもよい。
【００５７】
内部光源２１２は、被検体１５０の内部に挿入される複数のＬＥＤ素子２１２ａを含んで構成され、ＬＥＤ素子２１２ａの出射光を被検体１５０の内部（特に光吸収体Ｐ）に照射する。ＬＥＤ素子２１２ａは、基板２１１の主面において挿入方向及び側周面に沿って、挿入部分２０ａの全ての側周面の法線方向に均等に光を出射可能に配置されている。従って、ＬＥＤ素子２１２ａの搭載面はＹ方向から見て挿入部分２０ａの側周面と同心円状の曲面となっている。たとえば図４では、軸方向に５列且つ円周方向に１０列（すなわち５０個）のＬＥＤ素子２１２ａが基板２１１上に配置されている。
【００５８】
ＬＥＤ素子２１２ａは、パルス光を出射するように駆動されるＬＥＤ光源である。パルス光のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）は、特に限定しないが、たとえば１０００［回／ｓｅｃ］とすることができる。ＬＥＤ光源を用いることにより、内部光源２１２を小型化でき、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間（たとえば後述するＬＣＤ４０１の表示の更新に要する期間）当たりにより多くの断層像情報を取得できるので、光音響画像をより鮮明で高精細にすることができる。
【００５９】
なお、ＬＥＤ素子２１２ａは、発光波長が同一のＬＥＤ光源で構成されていてもよいし、発光波長が異なる複数種のＬＥＤ光源で構成されていてもよい。また、ＬＥＤ素子２１２ａの発光波長の設定に関しては、測定対象（光吸収体Ｐ）に対する吸収率の高い波長を選択すればよい。たとえば、測定対象が血液中の酸化ヘモグロビンであれば、発光波長は酸化ヘモグロビンに対する吸収率の高い７６０ｎｍを選択できる。また、測定対象が血液中の還元ヘモグロビンであれば、還元ヘモグロビン還元ヘモグロビンに対する吸収率の高い８５０ｎｍを選択できる。たとえば被検体１５０に７６０ｎｍの波長のパルス光を照射すると、被検体１５０内の動脈血管や腫瘍等に含まれる血液中の酸化ヘモグロビンに光が吸収されることで光音響波が発生し、後述する光音響画像構築部３０７において動脈血管や腫瘍等を含む光音響画像が生成される。
【００６０】
封止層２１３は、基板２１１及び複数のＬＥＤ素子２１２ａを封止している。封止層２１３の材料は、少なくとも複数のＬＥＤ素子２１２ａの出射光を透過する透光性の材料であればよく、特に限定されない。封止層２１３は、たとえば、ガラスを用いて形成されていてもよいし、透光性の樹脂材料、又は充填材を含む透光性の複合樹脂材料であってもよい。
【００６１】
内部音響電気変換部２２は、被検体１５０の内部に挿入される挿入部分２０ａの側周面において、挿入方向に対して内部光照射部２１の後段且つその近傍に設けられている。内部音響電気変換部２２は、超音波振動素子２２Ａと、音響レンズ（不図示）と、音響整合層（不図示）と、バッキング部材（不図示）と、を含んで構成される。
【００６２】
超音波振動素子２２Ａは、超音波振動素子２２Ａは、電圧を印加すると振動により超音波を発生し、振動（超音波）が加わると電圧を発生する圧電素子である。超音波振動素子２２Ａは、図４に示すように、挿入部分２０ａの側周面に全周に沿って複数配置されている。従って、超音波内視鏡２０は、挿入部分２０ａの側周面の全周に沿う広範囲の断層像情報を取得することができる。
【００６３】
なお、超音波振動素子２２Ａの全ての外面には、側周面の全周に沿って音響整合層が設けられており、音響整合層上には音響レンズが全面に設けられている。また、超音波振動素子２２Ａの全ての内面には、超音波の伝播を抑制するバッキング部材が設けられている。音響整合層は、被検体１５０と超音波振動素子２２Ａとの音響インピーダンスの差を減少させる。たとえば、音響整合層は、超音波振動素子２２Ａから発生した超音波を効率良く被検体１５０内へ伝播する機能を有する。さらに、音響整合層は、被検体１５０内からの超音波（光音響波も含む）を効率良く超音波振動素子２２Ａに伝播させる機能も有する。また、音響レンズは、超音波振動素子２２Ａから出力される超音波を集束する機能を有する。
【００６４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明は省略することがある。
【００６５】
図５は、第２実施形態に係る超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの一例を示す構造図である。なお、図５のＡ−Ａは一点鎖線Ａ−Ａに沿う挿入部分２０ａの断面である。
【００６６】
基板２１１は、図５に示すように、挿入部分２０ａの挿入方向と平行な軸を有し、断面が正方形の筒形状にされている。なお、図５の例示に限定されず、基板２１１の形状は柱形状であってもよいし、その断面は正方形以外の多角形（たとえば三角形、六角形など）であってもよい。
【００６７】
挿入部分２０ａの側周面に対向する基板２１１の各側面には、ＬＥＤ素子２１２ａがその側面（搭載面）の法線方向に光を出射可能に配置されている。たとえば図５では、５行３列（すなわち１５個）のＬＥＤ素子２１２ａが基板２１１の各側面に配置されている。なお、基板２１１の全側面に発光波長が同一のＬＥＤ素子２１２ａが配置されてもよいし、側面毎に発光波長が異なるＬＥＤ素子２１２ａが配置されてもよい。
【００６８】
また、内部光照射部２１は、基板２１１、内部光源２１２、及び封止層２１３に加えて、反射部２１４と、４つの反射板２１５と、をさらに含んで構成されている。
【００６９】
反射部２１４は、ＬＥＤ素子２１２ａの出射光を反射する反射面２１４ａをＬＥＤ素子２１２ａに向かう面に有する反射部材であり、挿入部分２０ａにおいて基板２１１の前段（挿入方向に対して前方）に設けられている。
【００７０】
反射板２１５は、ＬＥＤ素子２１２ａの出射光を反射する反射面２１５ａを両主面に有する反射部材である。各反射板２１５は、基板２１１の各側面において挿入方向と平行な端辺から挿入部分２０ａの側周面に向かう方向に延設されている。
【００７１】
反射部２１４及び反射板２１５の各反射面２１４ａ、２１５ａは、ＬＥＤ素子２１２ａから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部２２の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体１５０に光を効率良く照射できる。さらに、内部音響電気変換部２２の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Ｐが内部音響電気変換部２２に近い位置にあっても、該光吸収体Ｐから十分な強度の光音響波を検出することができる。
【００７２】
なお、反射面２１４ａ、２１５ａを備える上述の構成は、本実施形態の構成のみならず、他の実施形態（たとえば後述の図９など）の構成にも適用可能である。
【００７３】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００７４】
図６は、第３実施形態に係る超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの一例を示す構造図である。なお、図６のＡ−Ａは一点鎖線Ａ−Ａに沿う挿入部分２０ａの断面である。
【００７５】
内部光照射部２１は、図６に示すように、基板２１１、内部光源２１２、及び封止層２１３を含んで構成されている。内部光照射部２１では、基板２１１が挿入部分２０ａの挿入方向と平行に設けられており、基板２１１の両主面には、ＬＥＤ素子２１２ａが配置されている。たとえば図６では、５行４列（すなわち２０個）のＬＥＤ素子２１２ａが基板２１１の各主面に配置されている。このほか、内部光照射部２１には、ＬＥＤ素子２１２ａの出射光を反射する反射面２１４ａをＬＥＤ素子２１２ａに対向する面に有する反射部材（たとえば図５の反射部２１４）が、挿入部分２０ａにおいて基板２１１よりも挿入方向の前方に設けられていてもよい。
【００７６】
また、超音波内視鏡２０には、図６に示すように、アクチュエータ２３が設けられている。アクチュエータ２３は、制御部３１２から出力される制御信号に基づいて、挿入方向を軸として挿入部分２０ａを回転駆動することが可能な回転駆動部である。
【００７７】
図６では、挿入部分２０ａがその挿入方向を軸として回動可能となっている。従って、ＬＥＤ素子２１２ａから出射されるパルス光の照射方向を挿入部分２０ａの挿入方向に垂直な方向のうちの任意の方向に変更することができる。従って、断層像に写る測定領域を任意に変更することができる。
【００７８】
なお、基板２１１の両主面には発光波長が同一のＬＥＤ素子２１２ａが配置されてもよいが、主面毎に発光波長が異なるＬＥＤ素子２１２ａが配置されていることが好ましい。こうすれば、挿入部分２０ａの回動により、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えることができる。従って、光吸収体Ｐの種類に応じてパルス光の波長を変えて、光音響画像を形成することができる。
【００７９】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。なお、以下では、第１〜第３実施形態と異なる構成について説明する。また、第１〜第３実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することある。
【００８０】
図７は、第４実施形態に係る超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの一例を示す構造図である。なお、図７のＡ−Ａは一点鎖線Ａ−Ａに沿う挿入部分２０ａの断面である。
【００８１】
内部光照射部２１では、基板２１１が、内部音響電気変換部２２の前段に挿入部分２０ａの挿入方向と交差して設けられている。また、ＬＥＤ素子２１２ａは、挿入方向に向かう主面上に配置されており、挿入方向に向かう方向にパルス光を出射する。
【００８２】
また、内部光照射部２１は、図７に示すように、基板２１１、内部光源２１２、及び封止層２１３に加えて、反射部２１４をさらに含んで構成されている。反射部２１４は、ＬＥＤ素子２１２ａの出射光を反射する反射面２１４ａをＬＥＤ素子２１２ａに対向する面に有する反射部材であり、挿入部分２０ａにおいて基板２１１よりも挿入方向の前方に設けられている。この反射面２１４ａは、ＬＥＤ素子２１２ａから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部２２の外側面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。従って、被検体１５０に光を効率良く照射できる。さらに、内部音響電気変換部２２の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Ｐが内部音響電気変換部２２に近い位置にあっても、該光吸収体Ｐから十分な強度の光音響波を検出することができる。
【００８３】
（第４実施形態の変形例）
なお、ＬＥＤ素子２１２ａ及び反射部材２１４の配置は挿入方向に対して逆になっていてもよい。図８は、第４実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部分の他の一例を示す構造図である。なお、図８のＡ−Ａは一点鎖線Ａ−Ａに沿う挿入部分２０ａの断面である。
【００８４】
図８では、基板２１１が超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの先端に設けられ、反射部材２１４が挿入方向に対して基板２１１の後方に設けられている。また、ＬＥＤ素子２１２ａは、反射部材２１４の反射面２１４ａに対向する基板２１１の主面に配置されている。そして、反射面２１４ａは、ＬＥＤ素子２１２ａから挿入方向に向かう方向に出射される光を反射して、内部音響電気変換部２２の外側周面の法線方向に向かう方向に反射させることができる。このような構成であっても、図７の構成と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。なお、以下では、第１〜第４実施形態と異なる構成について説明する。また、第１〜第４実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００８６】
図９は、第５実施形態に係る超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの一例を示す構造図である。なお、図９のＣ−Ｃは挿入部分２０ａを挿入方向（Ｙ方向）から見た一点鎖線Ｃ−Ｃに沿う面である。
【００８７】
基板２１１は、図９に示すように、挿入部分２０ａの挿入方向と平行な軸を有し、断面が正方形の錐台形状とされている。この錐台形状の各側面は、内部音響電気変換部２２側に傾斜している。なお、図９の例示に限定されず、基板２１１の形状は円錐又は角錐などの錐体形状であってもよいし、挿入方向に垂直なその断面は円形又は正方形以外の多角形（たとえば三角形、六角形など）であってもよい。
【００８８】
挿入部分２０ａの側周面に対向する基板２１１の各側面には、ＬＥＤ素子２１２ａがその側面（搭載面）の法線方向に光を出射可能に配置されている。たとえば図９では、９個のＬＥＤ素子２１２ａが基板２１１の各側面に配置されている。なお、基板２１１の全側面には発光波長が同一のＬＥＤ素子２１２ａが配置されてもよいし、側面毎に発光波長が異なるＬＥＤ素子２１２ａが配置されてもよい。
【００８９】
図９では、内部音響電気変換部２２側に傾斜する基板２１１の側面にＬＥＤ素子２１２ａが配置されているため、ＬＥＤ素子２１２ａから出射される光を内部音響電気変換部２２の外側面の法線方向にある光吸収体Ｐに向かって照射させることができる。さらに、内部音響電気変換部２２の外側面の近傍領域にも光を照射し易くなるため、光吸収体Ｐが内部音響電気変換部２２に近い位置にあっても、該光吸収体Ｐから十分な強度の光音響波を検出することができる。
【００９０】
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態では、光音響画像化装置１００は、被検体１５０の表面で断層像情報を取得するための超音波プローブ５０をさらに備える。また、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０を共に用いた光音響イメージング及び超音波イメージングが可能となっている。これら以外は第１〜第５実施形態と同様である。以下では、第１〜第５実施形態と異なる構成について説明する。また、第１〜第５実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００９１】
図１０は、光音響画像化装置１００の他の一例を示す外観斜視図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、被検体１５０の内部及び表面にて光音響波を検出する他の一例を示す模式図である。なお、図１１ＡはＺ方向から見た模式図であり、図１１ＢはＹ方向から見た模式図である。図１２は、光音響画像化装置１００の他の構成例を示すブロック図である。
【００９２】
図１０に示すように、光音響画像化装置１００は、ラジアル型の超音波内視鏡２０、画像生成部３０、及び画像表示部４０に加えて、超音波プローブ５０をさらに備えている。この超音波プローブ５０は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、被検体１５０の表面から光を照射すると共に被検体１５０内の光吸収体Ｐで発生した光音響波を検出する機能を有する。また、超音波プローブ５０は、超音波を被検体１５０に送信すると共に反射波である超音波を検出する機能も有している。
【００９３】
超音波プローブ５０は、図１２に示すように、駆動電源部５０１と、光源駆動部５０２と、外部光源５０４Ａ及び５０４Ｂをそれぞれ有する第１及び第２光照射部５０３Ａ及び５０３Ｂと、外部音響電気変換部５０５と、を備えている。このほか、超音波プローブ５０は、外部光源５０４Ａ及び５０４Ｂから出射される光を集光するレンズ部材、及び、該レンズ部材によって集光された光を被検体１５０へ導く導光部（たとえばアクリル樹脂製の導光板、光ファイバ）などを備えていてもよい。
【００９４】
駆動電源部５０１は光源駆動部５０２に電力を供給している。なお、図１２では駆動電源部５０１が超音波プローブ５０の電力供給源となっているが、この例示に限定されず、超音波プローブ５０の各構成要素は電源部３１５から電力の供給を受けていてもよい。
【００９５】
光源駆動部５０２は、光源駆動回路５０２Ａ及び光源駆動回路５０２Ｂを含んで構成されている。光源駆動回路５０２Ａは外部光源５０４Ａを駆動制御し、光源駆動回路５０２Ｂは外部光源５０４Ｂを駆動制御する。なお、超音波プローブ５０が超音波内視鏡２０と共に光音響イメージングを行って同じ測定領域の断層像を取得する場合、光源駆動回路５０２Ａ、５０２Ｂは、超音波内視鏡２０でのパルス光の照射タイミングにあわせて、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂからパルス光を出射させる。すなわち、光源駆動回路５０２Ａ、５０２Ｂは、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂでのパルス光の出射タイミングと、超音波内視鏡２０でのパルス光の照射タイミングとが同期するように、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂを駆動制御する。
【００９６】
第１及び第２光照射部５０４Ａ及び５０４Ｂは、外部音響電気変換部５０５を挟んで互いにＹ方向に互いに対向するように配置されている（図１１Ａ参照）。また、第１及び第２光照射部５０４Ａ及び５０４Ｂは、超音波プローブ５０を被検体１５０に接触させたときに被検体１５０近傍に位置するように設けられている。
【００９７】
第１及び第２光照射部５０３Ａ及び５０３Ｂにそれぞれ設けられる外部光源５０４Ａ及び５０４Ｂはそれぞれ、たとえば、ＬＥＤ素子（不図示）などの発光素子を含んで構成され、被検体１５０の表面から該被検体１５０内にパルス光を照射する。図１３は、第１光照射部５０３Ａに設けられる外部光源５０４Ａ、５０４Ｂの配置例である。また、以下では、図１３を参照して第１光照射部５０３Ａでの配置例を説明するが、第２光照射部５０３Ｂに設けられる外部光源５０４Ａ、５０４Ｂも第１光照射部５０３Ａと同様に配置される。
【００９８】
外部光源５０４Ａ、５０４Ｂは、図１３のように、Ｙ方向に交互に配列されている。また、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂはそれぞれ、Ｙ方向に３列、且つ、Ｚ方向に６列（すなわち３×６＝１８個）のＬＥＤ素子を含んで構成されている。このＬＥＤ素子は、パルス光を出射するように駆動されるＬＥＤ光源である。パルス光のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）は、特に限定しないが、たとえば１０００［回／ｓｅｃ］とすることができる。
【００９９】
このように、外部光源５０４Ａ、５０４ＢはそれぞれＬＥＤ光源にすれば、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂを小型化でき、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体に照射することができる。従って、単位時間（たとえば後述するＬＣＤ４０１の表示の更新に要する期間）当たりにより多くの断層像情報を取得できるので、後述する光音響画像をより鮮明で高精細にすることができる。
【０１００】
また、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂでは、ＬＥＤ素子の発光波長が異なっている。すなわち、外部光源５０４Ａ、５０４Ｂは、互いに異なる波長の光を発光するものとしている。波長の設定に関しては、測定対象（光吸収体Ｐ）に対する吸収率の高い波長を選択すればよい。
【０１０１】
次に、外部音響電気変換部５０５は、光吸収体Ｐで発生する光音響波及び被検体１５０内で反射された超音波などの弾性波を検出する外部検出部であり、その検出結果に基づく検出信号を生成して画像生成部３０に出力する。以下では、この検出信号を外部検出信号と呼ぶ。
【０１０２】
この外部音響電気変換部５０５は、超音波振動素子５０５Ａと、音響レンズ（不図示）と、音響整合層（不図示）と、バッキング部材（不図示）と、を含んで構成される。
【０１０３】
超音波振動素子５０５Ａは、電圧を印加すると振動により超音波を発生し、振動（超音波）が加わると電圧を発生する圧電素子である。超音波振動素子５０５Ａは、超音波を発生して被検体１５０内へ超音波を伝播させ、被検体１５０内で反射された超音波を検出して電圧信号を生成する。つまり、超音波プローブ５０を用いて、光音響イメージングに加えて、超音波イメージングも可能となっている。
【０１０４】
この超音波振動素子５０５Ａは、第１及び第２光照射部５０３Ａ及び５０３Ｂの間に配置され（図１１Ａ参照）、且つ、Ｚ方向に複数配置されている（図１１Ｂ参照）。なお、超音波振動素子５０５Ａの被検体１５０側の表面（たとえば図１１Ａ及び図１１Ｂにおける超音波振動素子５０５Ａの下面）には、音響整合層及び音響レンズが順に設けられている。また、この表面とは反対側の面（たとえば図１１Ａ及び図１１Ｂにおける超音波振動素子５０５Ａの上面）には、超音波の伝播を抑制するバッキング部材が設けられている。
【０１０５】
次に、超音波プローブ５０に対する画像生成部３０の処理について説明する。受信回路３０１は、超音波振動素子５０５Ａから少なくとも一部を選択し、選択された超音波振動素子５０５Ａについての電圧信号（外部検出信号）を増幅させる処理をさらに行う。
【０１０６】
Ａ／Ｄコンバータ３０２では、受信回路３０１から出力される増幅後の検出信号（内部検出信号、外部検出信号）がデジタル信号に変換される。
【０１０７】
光音響画像再構成部３０５、検波・対数コンバータ３０６、及び光音響画像構築部３０７では、光音響波の画像化処理が行われ、光音響画像データが作成される。この光音響画像データは、光音響波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される光音響画像を示すデータである。なお、光音響画像再構成部３０５、検波・対数コンバータ３０６、光音響画像構築部３０７、及び画像合成部３１１は、本発明の内部検出像生成部、外部検出像生成部、及び画像形成部の一例であり、光音響波の画像化処理を行う。
【０１０８】
たとえば、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０を共に用いて光音響イメージングが行われる場合を考える。この場合、超音波内視鏡２０から出力される内部検出信号に基づく内部検出断層像と、超音波プローブ５０から出力される外部検出信号に基づく外部検出断層像と、を加算平均処理した光音響画像を形成することができる。なお、外部検出断層像では、光音響波の検出深さ方向が内部検出断層像とは逆になっている。たとえば、内部検出断層像では検出深さ方向が−Ｘ方向となっており、外部検出断層像では検出深さ方向がＸ方向となっている。そのため、光音響画像を形成する際の加算平均処理は、両者の測定深さ方向を一致させる処理後に行われることは言うまでもない。
【０１０９】
このように光音響画像を形成すれば、たとえば内部検出断層像及び外部検出断層像を重畳した光音響画像が得られる。つまり、被検体１５０の内部で検出される光音響波の内部検出断層像と、被検体１５０の面で検出される光音響波の外部検出断層像とを用いて光音響画像を形成することができる。内部検出断層像では被検体１５０の深奥部で発生する光音響波の検出強度が高く、外部検出断層像では被検体１５０の表面に近い領域で発生する光音響波の検出強度が高くなっている。従って、光音響波の検出深さ方向に対してよりＳ／Ｎ比の高い鮮明な光音響画像を得ることができる。
【０１１０】
なお、上記の光音響イメージングでは、内部検出断層像及び外部検出断層像を加算平均処理して光音響画像を形成しているが、本実施形態の光音響画像化装置１００では、内部検出断層像及び外部検出断層像を別々に加算平均処理することもできる。この場合、内部検出断層像に基づく光音響画像と、外部検出断層像に基づく光音響画像と、を個別に形成できる。
【０１１１】
また、本実施形態の光音響画像化装置１００では、内部検出断層像及び外部検出断層像のうちの一方に基づいて光音響画像を形成することもできる。この場合、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０の両方から同じ発光タイミングのパルス光を照射し、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０のうちの一方で光音響波を検出してもよい。こうすれば、内部検出断層像に基づいて光音響画像を形成する場合には、被検体１５０の表面にある超音波プローブ５０の外部光源５０４Ａ、５０４Ｂを補助光源として利用することができる。また、外部検出断層像に基づいて光音響画像を形成する場合には、体腔１５０ａ内にある超音波内視鏡２０の内部光源２１２を補助光源として利用することができる。従って、光音響波の検出強度をより高めることができる。よって、より鮮明な光音響画像を得ることができる。
【０１１２】
内部検出断層像及び外部検出断層像に基づく光音響画像を形成するか、各断層像に光音響画像を個別に形成するかは、たとえばユーザの操作入力に応じて選択可能である。
【０１１３】
一方、超音波画像再構成部３０８、検波・対数コンバータ３０９、及び超音波画像構築部３１０では、被検体１５０内で反射された超音波の画像化処理が行われ、超音波画像データが作成される。なお、超音波画像データは、超音波の検出信号に基づく断層像を加算平均処理することにより形成される超音波画像を示すデータである。超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０を共に用いて超音波イメージングが行われる場合、超音波内視鏡２０から出力される内部検出信号に基づく内部検出断層像と、超音波プローブ５０から出力される外部検出信号に基づく外部検出断層像と、を加算平均処理した超音波画像を形成することができる。
【０１１４】
制御部３１２は、図示しない非一過性の記憶媒体（メモリ）に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、超音波プローブ５０の各構成要素を制御できる。たとえば、制御部３１２は、光源駆動部５０２に波長制御信号及び光トリガー信号などを送信する。送信制御回路３１３は、制御部３１２から出力される制御信号に応じて、外部音響電気変換部５０５に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。
【０１１５】
上述のように、本実施形態の光音響画像化装置１００では、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０を共に用いて、光音響イメージングを行い、共通する測定領域の断層像情報を重畳した光音響画像を形成することが可能となっている（図１１Ａ及び図１１Ｂ参照）。なお、超音波イメージングによる超音波画像の形成も同様である。以下に、本実施形態の光音響画像化装置１００における光音響イメージング処理の一例について説明する。
【０１１６】
まず、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０のＹ方向及びＺ方向の測定位置の調整を行う。この処理では、超音波内視鏡２０を体腔１５０ａ内に挿入し、内部音響電気変換部２２から超音波を出力させる。そして、被検体１５０の表面に超音波プローブ５０を接触させた状態で、超音波プローブ５０をＹ方向、Ｚ方向に移動させながら、超音波内視鏡２０から出力される超音波を超音波プローブ５０で検出する。超音波プローブ５０のＹ方向及びＺ方向の位置が超音波内視鏡２０と同じになり、−Ｘ方向に対して超音波プローブ５０が超音波内視鏡２０の直上の位置にあれば、超音波プローブ５０での検出強度は最大となる。従って、超音波の検出強度が最大となるＹ方向及びＺ方向の位置を超音波プローブ５０の測定位置とする。
【０１１７】
次に、超音波内視鏡２０の内部検出断層像及び超音波プローブ５０の外部検出断層像の位置調整を行う。この処理では、内部音響電気変換部２２が備える複数の超音波振動素子２２Ａが配列する平面（たとえば図４のＢ−Ｂ断面参照）と、外部音響電気変換部５０５が備える複数の超音波振動素子５０５Ａの配列方向（Ｚ方向）及びＸ方向を含む平面とを一致させる。まず、Ｘ方向を軸にして超音波プローブ５０を回転させながら、超音波内視鏡２０から出力される超音波を超音波プローブ５０で検出する。上記の両平面が一致すると、超音波プローブ５０での検出強度は最大となる。従って、超音波の検出強度が最大となる回転位置を超音波プローブ５０の測定位置とする。
【０１１８】
次に、光音響イメージング及び光音響画像の形成を行う。超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０から同じ発光タイミングのパルス光を被検体１５０に照射し、超音波内視鏡２０で検出される光音響波に基づく内部検出信号と、超音波プローブ５０で検出される光音響波に基づく外部検出信号と、を取得する。そして、内部検出信号から生成される内部検出断層像と、外部検出信号から生成される外部検出断層像とに基づいて、光音響画像を形成する。
【０１１９】
なお、上述の光音響イメージング処理において、超音波内視鏡２０及び超音波プローブ５０から照射される各パルス光のＰＲＦは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。つまり、両者の発光タイミングが同期していればよく、たとえば、超音波内視鏡２０のパルス光のＰＲＦが１０００［回／ｓｅｃ］とされ、超音波プローブ５０のパルス光のＰＲＦが５００［回／ｓｅｃ］とされてもよい。
【０１２０】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１２１】
たとえば、上述の実施形態では、内部光源２１２、及び外部光源５０４Ａ、５０４ＢはＬＥＤ光源となっているが、本発明はこの例示に限定されない。内部光源２１２、及び外部光源５０４Ａ、５０４Ｂは、パルス光を出射できる光源を含んでいればよく、たとえば、半導体レーザ素子を含む光源（半導体レーザ素子光源）であってもよいし、有機発光ダイオード素子を含む光源（有機発光ダイオード素子）であってもよい。或いは、内部光源２１２、及び外部光源５０４Ａ、５０４Ｂは、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子、及び、有機発光ダイオード素子のうちの少なくともいずれかの発光素子を含む光源であってもよい。こうすれば、発光素子の配光角度が比較的に広くなるため、挿入部分２０ａの側面の法線方向に対して光を均一に照射することができる。また、内部光源２１２を小型化できる。さらに、簡素な構成で発光周波数の高いパルス光を被検体１５０に照射することができる。従って、単位時間当たりにより多くの断層像を形成できるので、より鮮明で高精細な光音響画像を取得することができる。
【０１２２】
また、上述の実施形態では、ＬＥＤ素子２１２ａは、軸方向に垂直な断面形状が円形又は角形となる立方体（柱体、錐体、錐台体など）の側面、板形状の主面などに搭載されているが、ＬＥＤ素子２１２ａの搭載面はこれらの例示に限定されない。ＬＥＤ素子２１２ａの搭載面は、曲面又は複数の平面から成り、且つ、挿入部分２０ａの側周面の法線方向に向かう面であればよい。こうすれば、被検体１５０の内部に挿入される超音波内視鏡２０の挿入部分２０ａの側周面に沿う断層像を生成することができる。
【０１２３】
また、上述の実施形態では、内視鏡光源駆動部３１６は画像形成部３０に設けられているが、本発明はこの例示に限定されない。内視鏡光源駆動部３１６は超音波内視鏡２０に設けられていてもよい。
【０１２４】
また、第３実施形態で説明したアクチュエータ２３を備える構成は、第３実施形態以外の実施形態の構成にも適用可能である。たとえば、第２及び第５実施形態の構成に適用すれば、挿入部分２０ａを回動させることにより、断層像に写る測定領域を変えたり、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えたりすることができる。また、第３実施形態以外の実施形態において、発光波長が異なる複数種のＬＥＤ光源がそれぞれ偏って配置されていても、挿入部分２０ａを回動させることにより、各種のＬＥＤ光源の出射光が照射する領域を変えることができる。たとえば、図４、図６及び図７（第１及び第４実施形態）において、挿入部分２０ａのＡ−Ａ断面の左半分の領域に配置されるＬＥＤ光源と、右半分の領域に配置されるＬＥＤ光源と、で出射光の波長が異なっている場合を考える。このような場合でも、挿入部分２０ａの回動により、各ＬＥＤ光源の出射光が照射される領域を変えることができる。こうすれば、所望の測定領域に照射するパルス光の波長を変えることができる。従って、光吸収体Ｐの種類に応じてパルス光の波長を変えて、光音響画像を形成することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１００              光音響画像化装置
１５０              被検体
２０                超音波内視鏡
２０ａ                挿入部分
２１                  内部光照射部
２１１                  基板
２１２                  内部光源
２１２ａ                  ＬＥＤ素子
２１３                  封止層
２２                  内部音響電気変換部
２２Ａ                  超音波振動素子
２３                  アクチュエータ
３０                画像生成部
３０１                受信回路
３０２                Ａ／Ｄコンバータ
３０３                受信メモリ
３０４                データ処理部
３０５                光音響画像再構成部
３０６                検波・対数コンバータ
３０７                光音響画像構築部
３０８                超音波画像再構成部
３０９                検波・対数コンバータ
３１０                超音波画像構築部
３１１                画像合成部
３１２                制御部
３１３                送信制御回路
３１４                操作部
３１５                電源部
３１６                内視鏡光源駆動部
４０                画像表示部
４０１                ＬＣＤ
４０２                入力検知部
５０                超音波プローブ
５０１                駆動電源部
５０２                光源駆動部
５０２Ａ、５０２Ｂ      光源駆動回路
５０３Ａ              第１光照射部
５０３Ｂ              第２光照射部
５０４Ａ、５０４Ｂ      外部光源
５０５                外部音響電気変換部
５０５Ａ                超音波振動素子
Ｐ                  光吸収体
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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