(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤチップからなる光源を超音波プローブに近接して配置することが可能であり、この光源から被検体の測定領域へ向けて十分なエネルギーを有する光を照射することができる光音響画像化装置を提供する。【解決手段】光音響画像化装置であって、プローブ本体１０と、光を被検体に向けて照射する光源ユニット２２Ａ，２２Ｂとを備えた超音波プローブ２を有し、光源ユニットは、複数のＬＥＤチップ２５ａを配置したＬＥＤチップアレイ２５と、光を被検体Ａに向けて照射する導光部材２６とを備え、ＬＥＤチップアレイ２５は、プローブ本体１０の側方近傍に配置され、導光部材２６は、被検体Ａ内の目標測定領域Ｒに向けて集光する出射部２９と、ＬＥＤチップアレイ２５からの光を出射部へ反射させる反射部２８と、を備えた。【選択図】図３
2016013288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて光を照射し、この光の照射により被検体内で発生した超音波を超音波検出部によって検出して被検体の超音波画像を生成する光音響画像化装置であって、
基端部から先端部へ向けて延び且つ先端部に前記超音波検出部のセンサ面が配置されるプローブ本体と、光を被検体に向けて照射する光源ユニットと、を備えたプローブを有し、
前記光源ユニットは、
複数のＬＥＤチップを配置したＬＥＤチップアレイと、
前記ＬＥＤチップアレイから照射された光を被検体に向けて照射する導光部材と、を備え、
前記ＬＥＤチップアレイは、基端部から先端部へ向けて延びる前記プローブ本体の側方近傍に配置され、
前記導光部材は、被検体内の測定領域に向けて集光する出射部と、前記ＬＥＤチップアレイから照射された光を前記出射部へ反射させる反射部と、を備えたことを特徴とする光音響画像化装置。
【請求項２】
前記導光部材の出射部は、前記反射部で反射された光の進行方向を前記測定領域に向けて傾けて透過させる湾曲面又は波状面を有することを特徴とする請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記導光部材は、前記ＬＥＤチップアレイから照射された光を受けて、受けた光の進行方向を前記反射部へ向けて方向付ける受光部を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記導光部材の受光部は、前記ＬＥＤチップアレイから照射された光の進行方向を前記プローブ本体の先端部側へ傾けて透過させる一定の傾斜面が連続して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップアレイは、前記複数のＬＥＤチップから放射される光の進行方向が、前記プローブ本体の基端部から先端部へ向かう第１方向に対して直交する第２方向よりも、前記プローブ本体の先端部側へ傾くように、各ＬＥＤチップが前記第２方向から前記第１方向へ所定角度だけ傾けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記導光部材の反射部は、反射層を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記光源ユニットは、前記プローブ本体に対し、線対称に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至６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】
本発明は、光音響画像化装置に関し、特に、被検体へ向けて光を照射する光源を備えた光音響画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定光を被検体（人体等）へ照射し、被検体内で光音響効果により生じた音響波を検出して、被検体の超音波画像を生成する光音響画像化装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この装置では、被検体に超音波プローブを接触させた状態で超音波プローブから被検体内に向けて測定光が照射され、この測定光に起因して被検体内で発生する音響波（超音波）を超音波プローブの超音波検出部で検出するようになっている。
【０００３】
光は被検体内で減衰し易く、大きな測定深度を確保するには、光源から測定深度に応じた大きな光出力を有する測定光を照射する必要がある。光音響画像化装置は、一般に、パルスレーザ装置（固体レーザ装置等）を光源として備えており、パルスレーザ装置は、大きな光出力を有する短パルス出力を容易に実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−００４７９０号公報
【特許文献２】特開２０１３−０４８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ装置を組み込むことによって、装置全体が大型化してしまうと共に、装置価格が高額になり、一般の医療施設内等に配備することが困難であるという問題があった。そこで、本発明者は、光源としてレーザ装置の代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを用いた光音響画像化装置を考案した。このような小型の発光素子を用いることにより、超音波プローブ筐体内に又は超音波プローブ筐体に近接するように、超音波プローブに光源を配置可能となり、装置全体として小型化ができると共に、装置を大幅に安価に製造することができる。
【０００６】
ところが、ＬＥＤチップが発光する放射光は、レーザ光とは異なり、所定の配光角を有する拡散光であり、また、チップ１個当たりの光出力が小さいため、所定の測定深度に十分な光エネルギーを到達させるには、多数のＬＥＤチップを配置する必要がある。そして、本発明者は、単に超音波プローブに多数のＬＥＤチップを配置しただけでは、超音波プローブの光源サイズが大きくなってしまうと共に、被検体へ照射する測定光の照射効率が低くなり、目標とする測定深度まで十分な光エネルギーを到達させるような光出力を有する測定光が得られないという新たな課題を見出した。
【０００７】
従って、本発明は、複数のＬＥＤチップからなる光源を超音波プローブに近接して配置することが可能であり、この光源から被検体の測定領域へ向けて十分なエネルギーを有する測定光を照射することができる光音響画像化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、被検体に向けて光を照射し、この光の照射により被検体内で発生した超音波を超音波検出部によって検出して被検体の超音波画像を生成する光音響画像化装置であって、基端部から先端部へ向けて延び且つ先端部に超音波検出部のセンサ面が配置されるプローブ本体と、光を被検体に向けて照射する光源ユニットと、を備えたプローブを有し、光源ユニットは、複数のＬＥＤチップを配置したＬＥＤチップアレイと、ＬＥＤチップアレイから照射された光を被検体に向けて照射する導光部材と、を備え、ＬＥＤチップアレイは、基端部から先端部へ向けて延びるプローブ本体の側方近傍に配置され、導光部材は、被検体内の測定領域に向けて集光する出射部と、ＬＥＤチップアレイから照射された光を出射部へ反射させる反射部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、光音響画像化装置は、超音波を検出するセンサ面を先端部に有するプローブ本体と光を照射する光源ユニットとを備えたプローブを有する。光源ユニットは、複数のＬＥＤチップを配置したＬＥＤチップアレイと、このＬＥＤチップアレイから照射された光を被検体へ向けて照射する導光部材を備えている。そして、光源ユニットは、基端部から先端部へ延びるプローブ本体の側方近傍に配置されている。
詳しくは、光源ユニットのＬＥＤチップアレイは、プローブ本体の側方近傍に配置され、プローブ本体の側方に光を照射するように構成される。そして、導光部材が、側方へ照射された光を、反射部で出射部へ反射させ、この反射波を出射部で被検体内の測定領域に向けて集光させるように構成される。
【００１０】
したがって、従来は、被検体へ供給する大きな光エネルギーの励起光源としてパルスレーザ装置を用い、パルスレーザ装置から光ファイバを通して超音波プローブまで導光していたが、本発明では、多数のＬＥＤチップの配置であるＬＥＤチップアレイをプローブ本体の側方に高さ方向に沿って配置し、導光部材によって被検体の測定領域に向けて集光させる構成を採用することにより、高価なパルスレーザ装置を用いることなく、十分な光エネルギーを測定領域に到達させることが可能である。
そして、本発明では、プローブ本体の高さ方向に延びる側面をＬＥＤチップアレイの配置位置として有効に使用するという工夫により、多数のＬＥＤチップを超音波プローブ側に配置することができ、しかも超音波プローブの幅及び奥行き長さが過度に大きくなることを抑制することができるという、実用上優れた発明である。
【００１１】
本発明において、好ましくは、導光部材の出射部は、反射部で反射された光の進行方向を測定領域に向けて傾けて透過させる湾曲面又は波状面を有する。
このように構成された本発明によれば、多数のＬＥＤチップの照射光を反射させた反射光を、出射部の湾曲面又は波状面で受け、この湾曲面又は波状面で受けた光を傾けて透過させることによって測定領域に向けて集光するので、多くの光を効率的に測定領域に到達させることが可能となる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、導光部材は、ＬＥＤチップアレイから照射された光を受けて、受けた光の進行方向を反射部へ向けて方向付ける受光部を更に備えている。
このように構成された本発明によれば、受光部で方向付けられた光を反射部で受けるので、受光部と反射部との間で連携して、出射部へ供給する反射光を方向付けることが容易となる。
【００１３】
具体的には、導光部材の受光部は、ＬＥＤチップアレイから照射された光の進行方向をプローブ本体の先端部側へ傾けて透過させる一定の傾斜面が連続して形成されている。
【００１４】
本発明において、好ましくは、ＬＥＤチップアレイは、複数のＬＥＤチップから放射される光の進行方向が、プローブ本体の基端部から先端部へ向かう第１方向に対して直交する第２方向よりも、プローブ本体の先端部側へ傾くように、各ＬＥＤチップが第２方向から第１方向へ所定角度だけ傾けて配置されている。
このように構成された本発明によれば、ＬＥＤチップから放射される光の主軸方向がプローブ本体の真横方向よりも先端部側へ傾くように、ＬＥＤチップが傾けて配置されるので、反射部において、出射部へ供給する反射光を方向付けることが容易となる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、導光部材の反射部は、反射層を備える。
このように構成された本発明によれば、反射部において、反射層により入射光のほぼすべてを反射させて、光損失を低減することが可能となり、より明るい光源ユニットを構成することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、光源ユニットは、プローブ本体に対し、線対称に配置されている。
このように構成された本発明によれば、プローブ本体に対して光源ユニットが線対称に配置されているので、プローブ本体の下方に位置する被検体に向けてプローブ本体の両側から光を対称に照射することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光音響画像化装置によれば、複数のＬＥＤチップからなる光源を超音波プローブに近接して配置することが可能であり、この光源から被検体の測定領域へ向けて十分なエネルギーを有する測定光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の電気ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による超音波プローブの側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による超音波プローブの構成を模式的に示す分解説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態による超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態による超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態による超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【図７】本発明の第４実施形態による超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【図８】本発明の第５実施形態による超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態の改変例による超音波プローブの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による光音響画像化装置を説明する。
まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る光音響画像化装置を説明する。図１は光音響画像化装置の電気ブロック図であり、図２は超音波プローブの側面図であり、図３は超音波プローブの構成を模式的に示す分解説明図であり、図４は超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の光音響画像化装置１は、被検体Ａ（例えば、人体）に接触させる超音波プローブ２と、超音波プローブ２の制御及び超音波プローブ２で取得された超音波検出信号の処理を行うコントローラ３とを備えている。
【００２１】
超音波プローブ２は、図２に示すように、プローブ本体１０と、プローブ本体１０の両側に配置された照明部２０Ａ及び照明部２０Ｂとを備えている。照明部２０Ａ，２０Ｂは、プローブ本体１０を間に挟み込むようにして、プローブ本体１０に対して位置合わせされた状態で着脱可能又は固定的に取り付けられており、プローブ本体１０に対して対称な構造を有している。なお、プローブ本体１０と照明部２０Ａ，２０Ｂが共通の筐体に収容されるように構成してもよい。
【００２２】
図２に示すように、超音波プローブ２は、被検体Ａにプローブ本体１０の前面側を接触させた状態で作動される。作動中、照明部２０Ａ，２０Ｂは、プローブ本体１０の直下の測定深度Ｌ（例えば、Ｌ＝４０ｍｍ）付近に設定された被検体Ａ内の目標測定領域Ｒ（即ち、センサ面１２から測定深度Ｌだけｚ方向に離間した領域）に向けて測定光６を集光させるように構成されている。目標測定領域Ｒは、例えば、超音波プローブ２の直下の注射針が差し込まれる領域である。
【００２３】
図３の分解斜視図に示すように、プローブ本体１０は、超音波探触子１１と、これを収容するプローブ筐体１３を備えている。プローブ本体１０は、基端部から先端部へ向けて高さ方向（ｚ方向）に延びており、先端部にセンサ面１２が配置されている。本実施形態では、プローブ本体１０は、先端部が正面視で略長方形の形状を有しており、奥行き方向（ｘ方向）よりも幅方向（ｙ方向）の方が長い薄型に構成されている。また、プローブ本体１０は、接続線４を介してコントローラ３と接続されており、接続線４内には、プローブ本体１０内の構成要素に電力を供給する電源供給ラインや、通信を行うための信号ライン等が含まれる。
【００２４】
超音波探触子１１は、音響レンズ１１ａ，音響整合層１１ｂ，振動素子（圧電素子）１１ｃ，バッキング材１１ｄが順に高さ方向（−ｚ方向）に接合されて構成されている。
振動素子１１ｃは、外部から超音波を受信し、超音波の受信に基づいて超音波検出信号を生成する。振動素子１１ｃは、圧電素子を含んで構成されており、外部からの超音波を受信することにより振動し電圧信号（超音波検出信号）を発生するが、電圧を印加することにより振動し超音波を発生することも可能である。したがって、振動素子１１ｃは、超音波の送受信を行うことが可能である。本実施形態の超音波探触子１１は、リニア型超音波プローブであり、振動素子１１ｃは多数のチャンネル（例えば１２８チャンネル）が所定間隔で幅方向に直線状に配置されている。なお、超音波プローブタイプは、リニア型に限らず、コンベックス型、セクタ型であってもよい。
【００２５】
バッキング材１１ｄは、振動素子１１ｃの背面に配置されており、超音波の後方伝搬を抑制する。音響整合層１１ｂは、超音波の効率のよい送受信のため、振動素子１１ｃと被検体Ａとの間の音響インピーダンスの差を小さくするものである。音響レンズ１１ａは、超音波ビームを集束し分解能を向上させるように機能する。
【００２６】
照明部２０Ａ，２０Ｂは、図１に示すように、それぞれ光源ユニット２２Ａ，２２Ｂと、光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂと、を備えている。また、照明部２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ接続線を介してコントローラ３と接続されており、接続線内には、電源供給ラインや信号ライン等が含まれる。
【００２７】
光源ユニット２２Ａ，２２Ｂは、図２及び図３に示すように、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ２５ａを有する平面状の光源２３と、ＬＥＤチップ２５ａから出射された測定光を被検体に向けて導く導光部材２６と、を備えており、プローブ本体１０に対して線対称に配置されている。測定光は、例えば、１５０ｎ秒のパルス幅を有する光パルスであり、この光パルスが繰り返し周期毎に間欠的に照射される。
【００２８】
光源２３は、ＬＥＤ基板２４と、このＬＥＤ基板２４の一方側の面に装着されたＬＥＤチップアレイ２５と、を備えている。ＬＥＤチップアレイ２５は、幅方向（ｙ方向）及び高さ方向（ｚ方向）に２次元マトリクス状に配列された複数のＬＥＤチップ２５ａを有する。ＬＥＤチップアレイ２５は、例えば、３６個（幅方向）×４０列（高さ方向）のＬＥＤチップ２５ａの配列を備えることができる。ＬＥＤチップアレイ２５は、センサ面１２の幅（ｙ方向）と同じかそれ以上の幅にＬＥＤチップ２５ａが配置されている。各光源２３は、プローブ本体１０の幅方向に延びる側面１０ａ，１０ｂに対向するように、高さ方向に沿って取り付けられている。
【００２９】
また、各導光部材２６は、測定光に対して透明な光学レンズ体であり、対応する光源２３のＬＥＤチップアレイ２５を覆うように、プローブ本体１０の幅方向に延びる側面１０ａ，１０ｂに対向するように、高さ方向に沿って取り付けられている。
【００３０】
光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂは、光源ユニット２２Ａ，２２Ｂに向けて駆動電圧を繰返し周期毎に間欠的に供給するように構成されている。光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂは、コントローラ３から光照射を指令する光パルストリガ信号を受けることに応答して、所定の照射期間（例えば、１５０ｎ秒）だけ光源ユニット２２Ａ，２２Ｂへ駆動電圧を印加するように作動する。これにより、光源ユニット２２Ａ，２２Ｂには、所定の照射期間だけ駆動電圧が印加され、照射期間のパルス幅を有する光パルスが照射される。
【００３１】
図２及び図３では、照明部２０Ａ，２０Ｂの構成要素のうち、光源ユニット２２Ａ，２２Ｂのみが図示されている。なお、照明部２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ光源ユニット２２Ａ，２２Ｂ及び光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂが光源筐体に収容された状態で、プローブ本体１０に取り付けられてもよい。さらに、光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂは、ＬＥＤ基板２４に装着されていてもよいし、ＬＥＤ基板２４とは別体に構成されていてもよい。
【００３２】
コントローラ３は、図１に示すように、制御部３ａと、画像信号生成部３ｂとを有する。
制御部３ａは、所定の繰り返し周期毎に、超音波プローブ２内の光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂに対して、同期して光パルストリガ信号を出力して、超音波プローブ２の作動を制御する。
【００３３】
画像信号生成部３ｂは、超音波プローブ２から接続線４を介して送信されてきた超音波検出信号を受信し、受信した超音波検出信号をデジタル信号に変換し、生成したデジタル信号に基づいて断面画像信号（超音波画像信号）を生成する。この超音波画像信号は、画像表示部（ディスプレイ）３ｃに出力され、画像表示部３ｃにより断面画像が表示される。
【００３４】
このように構成された本実施形態の光音響画像化装置１では、測定が開始されると、コントローラ３は、繰り返し周期毎に光パルストリガ信号を光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂへ同期して送信する。光パルス駆動部３０Ａ，３０Ｂは、この光パルストリガ信号に応答して、光源ユニット２２Ａ，２２Ｂへ駆動電圧を供給する。駆動電圧を受けた光源ユニット２２Ａ，２２Ｂは、光パルス（測定光）を被検体Ａの目標測定領域Ｒに向けて照射する。
【００３５】
被検体Ａは、測定光を受けることにより、各部位において内部分子が測定光の光エネルギーを吸収し熱を放出する。この放出熱により被検体Ａの各部位は体積膨張し、音響波（超音波）を発生する（光音響効果）。このようにして発生した音響波は、被検体Ａの内部を伝搬し、被検体Ａの表面に到達する。超音波探触子１１は、被検体Ａに直接的又は間接的に接触されたセンサ面１２を介して、被検体Ａの表面に到達した音響波を検出し、これを電気信号（超音波検出信号）に変換してコントローラ３へ送信する。そして、コントローラ３は、繰り返し周期毎に受け取る超音波検出信号を信号処理して超音波画像信号を生成し、画像表示部３ｃへ被検体Ａの断面画像を表示させる。
【００３６】
次に、光源ユニットの構成について詳細に説明する。
以下では、光源ユニット２２Ａについて説明するが、光源ユニット２２Ｂも同様である。図４に示すように、光源２３は、プローブ本体１０の側方近傍において、高さ方向及び幅方向に沿うようにプローブ本体１０に対して取り付けられており、各ＬＥＤチップ２５ａは、プローブ本体１０の側方外側へ向けて光を照射する。ＬＥＤチップ２５ａは、正面視略矩形であり、約１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズを有する。ＬＥＤチップ２５ａは、配光角約６０度の光をｘ方向に沿って照射するように構成されている。
【００３７】
導光部材２６は、断面略扇形の光学プリズム体であり、光源２３に対面する受光面からなる受光部２７と、受光部２７から受け取った光を被検体Ａの方向へ反射する反射部２８と、反射部２８で反射された光を被検体Ａ内の目標測定領域Ｒに向けて集光させる出射部２９と、を備えている。
【００３８】
受光部２７は、光源２３から僅かにｘ方向に離間して、光源２３のＬＥＤ基板２４と略平行に配置されており、ｚ方向及びｙ方向に広がって配置されたＬＥＤチップアレイ２５の上方（ｘ方向）を覆うように、ｚ方向及びｙ方向に延びている。受光部２７は、ＬＥＤチップ２５ａから光を受けて、受光面に直交して入射する光（入射角＝０度）については、その進行方向に光を透過させ（透過角＝０度）、受光面に対して斜めに入射する光については、屈折率の差に応じて、所定の透過角（＜入射角）で導光部材２６内に光を受け入れる。
【００３９】
なお、本実施形態では、受光部２７の受光面（平面）は、光源２３に近接させるように、且つ、ｘ方向に進行してきた各ＬＥＤチップ２５ａからの光の主たる進行方向を、そのまま方向を変更させることなく、ｘ方向に透過させるように、光源２３と平行に（即ち、ｚ−ｙ平面に沿って）、配置されている。しかしながら、これに限らず、受光面の被検体Ａ側（プローブ本体１０の先端部側）の端部が光源２３により近づくように僅かに傾くように配置してもよい。このように構成することにより、受光部２７の受光面を透過した光は、その主たる進行方向が被検体Ａ側に僅かに傾けられるので、その後、反射部２８において、反射光の進行方向をｚ方向に近づけ易くなるため有利である。
【００４０】
反射部２８は、受光部２７を通って導光部材２６内をｘ方向に進行する光を、被検体Ａの方向へ反射するように、光の進行方向を変更する。反射部２８では、入射してきた光の大部分を反射させることができる。反射部２８は、例えば、単なる平面であってもよいし、表面に微小ピッチで波状断面形状が連続的に形成された波状面であってもよく、光の主たる進行方向をｚ方向と略平行にするように反射させる。
【００４１】
出射部２９は、反射部２８からの反射光を被検体Ａ内の目標測定領域Ｒに向けて集光させるように、断面外形が形成されている。反射光は、出射部２９の湾曲面を透過する際に、目標測定領域Ｒに向けて進行方向が変更される。即ち、出射部２９の湾曲面は、集光レンズとして機能するように形成されている。なお、出射部２９は、断面外形が略湾曲面であるが、微小ピッチで波状断面形状が連続的に形成された波状面を有していてもよい。
【００４２】
このような構成により、光源２３の複数のＬＥＤチップ２５ａから照射された光は、ｘ方向に沿って進行し、導光部材２６の受光部２７を通って導光部材２６内に受け入れられる。受光部２７を通過した光は、導光部材２６内でｘ方向に沿って進行し、反射部２８でｚ方向へ反射される。そして、反射光は、出射部２９を通過する際に目標測定領域Ｒへ向かうように進行方向が変更され、測定光６として照射される。
【００４３】
本実施形態では、多数のＬＥＤチップ２５ａを２次元マトリクス状に配列してＬＥＤチップアレイ２５を構成し、このＬＥＤチップアレイ２５をプローブ本体１０の高さ方向に広がる側方近傍に配置している。これにより、本実施形態では、多数のＬＥＤチップ２５ａを超音波プローブ２に取り付けることが可能であり、しかも超音波プローブ２の幅及び奥行き長さが過度に大きくなることを抑制することが可能である。
そして、本実施形態では、ＬＥＤチップアレイ２５の多数のＬＥＤチップ２５ａからプローブ本体１０の側方に向けて照射された光を、導光部材２６に受光部２７により受け入れ、反射部２８により高さ方向に沿うように進行方向を変更し、出射部２９により目標測定領域Ｒに向かうように更に進行方向を変更して、測定光６として出射している。これにより、本実施形態では、多数のＬＥＤチップ２５ａから出力された光を効率的に目標測定領域Ｒへ導くことが可能であり、十分な大きさの光エネルギーを目標測定領域Ｒへ到達させることができる。
【００４４】
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る光音響画像化装置を説明する。図５は超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
なお、以下において、理解の容易のため、既述の実施形態と重複する部分については繰り返しの記載を省略する。また、既述の実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明する。
【００４５】
本実施形態の光源ユニット１２２Ａは、図４に示した第１実施形態の導光部材２６に代えて、導光部材１２６を有する点で第１実施形態と相違している。
導光部材１２６は、受光部１２７，反射部１２８，出射部１２９を備えており、全体として、断面略扇形の光学プリズム体である。
【００４６】
導光部材１２６において、受光部１２７の受光面は、波状面に形成されている。即ち、この波状面には、ｙ方向に延びる所定の微小ピッチの波状断面形状がｚ方向に向けて連続的に形成されている。図５では、波状面は一定の傾斜面が連続して形成されたものである。各ＬＥＤチップ２５ａからｘ方向に沿って照射された光の進行方向を被検体Ａ側（ｚ方向）へ傾けて通過させるように形成されている。この例では、波状面には、単位波状形状である傾斜面１２７ａが所定ピッチで連続的に形成されており、ｘ方向に沿って進行してきた光は、傾斜面１２７ａを透過することにより、ｘ方向に対して所定角度αだけｚ方向へ傾くように方向付けられる。
なお、波状面とは、表面に微小な凹凸形状が所定のピッチ（固定ピッチ、又は変動ピッチ）で連続的に形成されたものを意味する。微小な凹凸形状の面は、平面及び／又は湾曲曲面の組合せである。また、ｚ方向において、傾斜面１２７ａのピッチとＬＥＤチップ２５ａのピッチを一致させてもよい。
【００４７】
反射部１２８は、ｘ方向に対して角度αだけ傾けられた光を受けて、ｚ方向へ略平行光として反射させるように形成されている。反射部１２８は、第１実施形態の反射部２８と同様に、例えば、単なる平面であってもよいし、表面に微小ピッチで波状断面形状が連続的に形成された波状面であってもよい。しかしながら、本実施形態では、反射部１２８で受ける光がｘ方向に対して角度αだけ傾けられているので、反射部１２８への入射角が大きくなる。このため、反射部１２８への入射光を全反射させ易くなり、光損失を低減することが可能となると共に、より容易に反射光の進行方向をｚ方向に近づけることが可能である。
【００４８】
次に、図６を参照して、第３実施形態に係る光音響画像化装置を説明する。図６は超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
本実施形態の光源ユニット２２２Ａは、図４に示した第１実施形態の光源２３及び導光部材２６に代えて、光源１２３及び導光部材２２６を有する点で第１実施形態と相違している。
【００４９】
光源１２３では、ＬＥＤチップ２５ａが略ｚ−ｙ平面に延びる基板２４の表面２４ａに対してｚ方向へ角度βだけ傾けて装着されている。即ち、各ＬＥＤチップ２５ａは、光の出射方向がｘ方向に対して角度βだけ被検体Ａ側へ傾けられている。
導光部材２２６は、受光部２２７，反射部２２８，出射部２２９を備えており、全体として、断面略扇形の光学プリズム体である。
【００５０】
導光部材２２６において、受光部２２７の受光面は、波状面に形成されている。即ち、この波状面には、ｙ方向に延びる所定の微小ピッチの波状断面形状がｚ方向に向けて連続的に形成されている。図６では、波状面は一定の傾斜面が連続して形成されたものである。この波状面は、各ＬＥＤチップ２５ａからｘ方向に対して角度βだけ傾けて照射された光の進行方向を被検体Ａ側（ｚ方向）へ更に傾けて通過させるように形成されている。この例では、受光部２２７を透過した光は、ｘ方向に対して所定角度γ（＞β）だけｚ方向へ傾くように方向付けられる。
【００５１】
なお、本実施形態において、受光部２２７の波状面のピッチを、ＬＥＤチップ２５ａのピッチと一致させてもよい。この場合、受光部２２７は、ＬＥＤチップ２５ａのｚ方向の配列ピッチと同一ピッチで単位波状形状である傾斜面２２７ａが連続的に形成される。そして、受光部２２７は、各ＬＥＤチップ２５ａから照射された光が、対応する傾斜面２２７ａに入射するように位置決めされる。したがって、各ＬＥＤチップ２５ａから照射される光は、ｘ方向に対して角度βだけ傾いた方向に進行し、この光を受けた各傾斜面２２７ａでは、更にｘ方向に対して角度γだけ傾いた方向に角度付けることができる。
【００５２】
反射部２２８は、ｘ方向に対して角度γ（＞α）だけ傾けられた光を受けて、ｚ方向へ略平行光として反射させるように形成されている。反射部２２８は、第１及び第２実施形態の反射部２８，１２８と同様に、例えば、単なる平面であってもよいし、表面に微小ピッチで波状断面形状が連続的に形成された波状面であってもよい。しかしながら、本実施形態では、反射部２２８で受ける光がｘ方向に対して角度γ（＞α）だけ傾けられているので、反射部２２８への入射角がより大きくなる。このため、反射部２２８への入射光をさらに全反射させ易くなり、光損失を低減することが可能となると共に、より容易に反射光の進行方向をｚ方向に近づけることが可能である。
【００５３】
次に、図７を参照して、第４実施形態に係る光音響画像化装置を説明する。図７は超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
本実施形態の光源ユニット３２２Ａは、図４に示した第１実施形態の導光部材２６が反射層３２８ａを備えた点で第１実施形態と相違している。
【００５４】
本実施形態では、導光部材３２６は、第１実施形態の導光部材２６と同様の光学プリズム体に、反射層３２８ａが設けられた構成であり、受光部３２７，反射部３２８，出射部３２９を備えている。よって、受光部３２７及び出射部３２９は、第１実施形態の受光部２７及び出射部２９と同様である。
【００５５】
一方、反射部３２８は、第１実施形態の反射部２８の表面に反射層３２８ａが設けられた構成を有する。反射層３２８ａは、金属（アルミニウム、銀等）等による反射シート，箔であり、接着剤等によって接着されている。また、反射層３２８ａは、金属等を蒸着した反射膜や、多層構造体からなる反射膜であってもよい。
【００５６】
第１実施形態の反射部２８では、受光部２７からの光の一部が反射し切れずに、外部へ透過され、光損失が生じるおそれがあったが、本実施形態の反射部３２８では、受光部３２７からの光をすべて被検体Ａに向けて反射させることができる。これにより、より効率的にＬＥＤチップ２５ａからの光を被検体Ａの目標測定領域Ｒへ到達させることができる。
なお、本実施形態では、反射層３２８ａを第１実施形態の導光部材２６に適用しているが、これに限らず、第２及び第３実施形態の光学部材に適用してもよい。
【００５７】
次に、図８を参照して、第５実施形態に係る光音響画像化装置を説明する。図８は超音波プローブの光源ユニットの説明図である。
本実施形態の導光部材４２６では、受光部４２７及び出射部４２９に、それぞれレンズ体が配置され、反射部４２８に反射層を配置した構成である。
【００５８】
受光部４２７は、薄板状のレンズ部材であり、受光面４２７ａにＬＥＤチップ２５ａから光が入射し、出光面４２７ｂから反射層４２８に向けて光を出射するように構成されている。受光面４２７ａは、第２実施形態の導光部材１２６の受光部１２７と同様に、所定ピッチの波状面に形成されている。一方、出光面４２７ｂは平面に形成されている。
【００５９】
したがって、受光部４２７では、ｘ方向に沿って入射した光は、受光面４２７ａによって光の進行方向が被検体Ａ側（ｚ方向）へ傾けられ、次に出光面４２７ｂによって被検体Ａ側（ｚ方向）へ更に僅かに傾けられて、ｘ方向に対して合計して角度θだけ傾いた方向へ出射する。
なお、受光部４２７において、さらに出射光の傾き角度を大きくするように、出光面４２７ｂを波状面としてもよい。
【００６０】
反射部４２８では、ｘ方向に対して角度θだけ傾けられた光を受けて、ｚ方向へ略平行光として反射させるように形成されている。
出射部４２９は、薄板状のレンズ部材であり、入射面４２９ａに反射部４２８からの反射光が入射し、出射面４２９ｂから被検体Ａの目標測定領域Ｒに向けて測定光が照射されるように構成されている。
【００６１】
出射部４２９の入射面４２９ａは、反射光に対して直交するように、ｘ−ｙ平面に沿った平面である。出射面４２９ｂは、上記実施形態と同様な湾曲面又は波状面である。
なお、出射面４２９ｂから出射される測定光６を、所定の領域へ集光し易くするため、入射面４２９ａも湾曲面又は波状面としてもよい。
【００６２】
このように、本実施形態では、受光部４２７及び出射部４２９において、光の進行方向の変更量を大きく設定することが可能となり、測定光６を目標測定領域Ｒへ集光させることが容易となる。
【００６３】
次に、図９を参照して、上記実施形態の改変例に係る光音響画像化装置を説明する。図９は超音波プローブの先端部側から見た説明図である。
本実施形態の超音波プローブ１０２は、センサ面１１２が略正方形の形状を有している。そして、センサ面１１２の各辺に対応して高さ方向に延びる各側面１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄに対して４つの照明部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄが配置されている。各照明部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの構成は、上記実施形態で説明した構成と同様である。
【００６４】
このように、センサ面１１２が正方形又は長方形の形状を有する場合は、各側面に照明部を配置することにより、更に多数のＬＥＤチップ２５ａを配置して、より大きな光エネルギーを目標測定領域Ｒへ照射することができる。
【００６５】
なお、上記実施形態では、光音響画像化装置が、照明部から照射された測定光に起因して光音響効果により発生する音響波を検出し、これに基づいて超音波画像信号を生成しているが、これに限らず、光音響画像化装置が、音響波に加えて、超音波探触子１１から出力された測定用の超音波の反射波を超音波探触子１１によって検出し、これに基づく超音波画像信号も更に生成するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１    光音響画像化装置
２    超音波プローブ
３    コントローラ
６    測定光
１０    プローブ本体
１１    超音波探触子
１２    センサ面
２０Ａ−２０Ｄ  照明部
２２Ａ，２２Ｂ  光源ユニット
２３    光源
２４    ＬＥＤ基板
２５    ＬＥＤチップアレイ
２５ａ  ＬＥＤチップ
２６    導光部材
２７    受光部
２８    反射部
２９    出射部
Ａ    被検体
Ｌ    測定深度
Ｒ    目標測定領域
【図１】
2016013288.tif 000003
【図２】
2016013288.tif 000004
【図３】
2016013288.tif 000005
【図４】
2016013288.tif 000006
【図５】
2016013288.tif 000007
【図６】
2016013288.tif 000008
【図７】
2016013288.tif 000009
【図８】
2016013288.tif 000010
【図９】
2016013288.tif 000011