(57)【要約】【課題】光吸収体の実像を明確に識別できるより正確な光音響画像を取得することができる。【解決手段】光音響画像化装置は、被検体内の光吸収体で発生する光音響波の検出信号を出力する検出部を挟んで対向して設けられる第１及び第２光源を含む光源の光駆動制御を行う光源駆動制御部と、光源から被検体に照射されるパルス光が光吸収体に吸収される度に発生する光音響波の検出信号に基づいて断層像を生成する断層像生成部と、断層像に基づいて表示部に表示する光音響画像を形成する画像形成部と、を備える。断層像生成部は、パルス光が第１光源から照射される場合の第１検出信号の第１信号強度と、パルス光が第２光源から照射される場合の第２検出信号の第２信号強度との差分信号を生成し、その差分信号強度が所定の数値範囲内となる有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像を生成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の光吸収体で発生する光音響波の検出信号を出力する検出部を挟んで対向して設けられる第１光源及び第２光源を含む前記光源の光駆動制御を行う光源駆動制御部と、
前記光源から前記被検体に照射されるパルス光が前記被検体内の光吸収体に吸収される度に発生する前記光音響波の検出信号に基づいて前記被検体の断層像を生成する断層像生成部と、
前記断層像に基づいて表示部に表示する光音響画像を形成する画像形成部と、
を備え、
前記断層像生成部は、前記パルス光が前記第１光源から前記被検体に照射される場合に前記検出部から出力される第１検出信号の第１信号強度と、前記パルス光が前記第２光源から前記被検体に照射される場合に前記検出部から出力される第２検出信号の第２信号強度との差分信号を生成し、該差分信号の差分信号強度が所定の数値範囲内となる有効差分信号成分に対応する前記検出信号の検出信号成分に基づいて前記断層像を生成する光音響画像化装置。
【請求項２】
前記断層像生成部は、前記第１検出信号及び第２検出信号を加算合成した加算合成信号のうち、前記有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて前記断層像を生成する請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記断層像生成部は、前記パルス光が前記第１光源及び前記第２光源から前記被検体に照射される場合に前記検出部から出力される第３検出信号のうち、前記有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて前記断層像を生成する請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記断層像生成部は、前記差分信号の差分信号のうちの前記有効差分信号成分以外の無効差分信号成分に対応する前記検出信号の無効検出信号成分に基づいて前記ずれ断層像を生成し、
前記画像形成部は、前記ずれ断層像を前記断層像とは異なる表示形式で表示する前記光音響画像を前記断層像及び前記ずれ断層像に基づいて形成する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記ずれ断層像は、前記第１信号強度から前記第２信号強度を減じて求めた前記差分信号の差分信号強度が前記数値範囲の上限閾値よりも大きい差分信号成分に対応する前記検出信号の第１無効検出信号成分に基づいて生成される第１ずれ断層像と、前記差分信号強度が前記数値範囲の下限閾値よりも小さい差分信号成分に対応する前記検出信号の第２無効検出信号成分に基づいて生成される第２ずれ断層像と、を含み、
前記画像形成部は、前記断層像、前記第１ずれ断層像、及び前記第２ずれ断層像をそれぞれ異なる表示形式で表示する前記光音響画像を、前記断層像、前記第１ずれ断層像、及び前記第２ずれ断層像に基づいて形成する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記ずれ断層像の深さ方向の位置情報と、該位置情報のズレ比とを前記差分信号の前記差分信号強度毎に対応付けた補正情報を格納するメモリをさらに備え、
前記断層像生成部は、前記補正情報に基づいて、前記ずれ断層像の深さ方向の位置情報を前記差分信号強度に応じて補正する請求項４又は請求項５に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記第１光源及び前記第２光源がそれぞれ発光ダイオード素子光源である請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光音響画像化装置。
【請求項８】
前記第１光源及び前記第２光源がそれぞれ半導体レーザ素子光源である請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光音響画像化装置。
【請求項９】
前記第１光源及び前記第２光源がそれぞれ有機発光ダイオード素子光源である請求項１〜請求項６のいずれか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（特許文献１参照）の開発が進められている。この光音響画像化装置は、生体に所定波長の光を照射し、この光を吸収する際に生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検出する。そして、光音響波の検出結果に基づく断層像を生成することにより、光音響波の検出器の直下領域における生体内部の光吸収体を示す光音響画像を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８８３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生体内に入射する光は拡散するため、光音響波の検出器直下の平面領域以外にも照射される。そのため、たとえば検出器は、直下の平面領域からその法線方向にずれた外部領域にある光吸収体で発生する光音響波も検出する。この場合、光音響画像には、検出器直下の平面領域にはない光吸収体が虚像（いわゆるアーティファクト）として写ってしまう。さらに、生体内において外部領域にある光吸収体が存在する実際の位置の深さは、外部領域にある光吸収体から検出器までの距離とは異なる。そのため、光音響画像には、虚像が、実際の位置よりも生体表面から深い位置にずれて写ってしまう。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１では、光の照射方向及び照射位置、検出器の位置などを変えた場合の光音響画像を取得する。そして、各光音響画像の類似度分布を取得することにより、光音響画像に写る光吸収体が実像であるか虚像であるかを判別できるようにしている。ところが、生体内では光は拡散し易いため、検出器直下の平面領域にはない光吸収体であっても光の照射位置に近ければ、発生する光音響波の検出レベルは強くなる。そのため、光の照射方向及び照射位置などを変化させた光音響画像では、検出器直下の平面領域にはない光吸収体の虚像の方が検出器直下の平面領域にある光吸収体の実像よりも鮮明に写る場合がある。従って、そのような光音響画像から取得した類似度分布では実像を正確には識別できない恐れがある。また、光音響波の検出器の位置を変えると断層像が変わるため、光音響画像の類似度分布を正確には取得できない。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、光吸収体の実像を明確に識別できるより正確な光音響画像を取得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する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、被検体内の光吸収体で発生する光音響波の検出信号を出力する検出部を挟んで対向して設けられる第１光源及び第２光源を含む光源の光駆動制御を行う光源駆動制御部と、光源から被検体に照射されるパルス光が被検体内の光吸収体に吸収される度に発生する光音響波の検出信号に基づいて被検体の断層像を生成する断層像生成部と、断層像に基づいて表示部に表示する光音響画像を形成する画像形成部と、を備え、断層像生成部は、パルス光が第１光源から被検体に照射される場合に検出部から出力される第１検出信号の第１信号強度と、パルス光が第２光源から被検体に照射される場合に検出部から出力される第２検出信号の第２信号強度との差分信号を生成し、該差分信号の差分信号強度が所定の数値範囲内となる有効差分信号成分に対応する検出信号の検出信号成分に基づいて断層像を生成する構成（第１の構成）とされる。
【０００８】
上記第１の構成によれば、第１光源から被検体にパルス光を照射する場合の第１検出信号の第１信号強度と、第２光源から被検体にパルス光を照射する場合の第２検出信号の第２信号強度との差分信号を生成する。差分信号強度は、第１光源から光吸収体までの距離と、検出部を挟んで対向する第２光源から光吸収体までの距離との差に対応している。そのため、差分信号強度が所定の数値範囲内であれば光吸収体は検出部の直下にあり、実像に対応していると判別できる。従って、差分信号のうち、差分信号強度が所定の数値範囲以内となる有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像を生成すれば、光吸収体の実像を明確に識別できるより正確な光音響画像を取得することができる。
【０００９】
また、上記第１の構成の光音響画像化装置において、断層像生成部は、第１検出信号及び第２検出信号を加算合成した加算合成信号のうち、有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像を生成する構成（第２の構成）としてもよい。
【００１０】
この第２の構成によれば、加算合成信号の信号強度は第１検出信号及び第２検出信号よりも高くなる。また、加算合成信号のうち、有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像が生成されるため、断層像から虚像を排除できる。従って、該断層像に基づいて形成される光音響画像をより鮮明にすることができる。
【００１１】
上記第１の構成の光音響画像化装置において、断層像生成部は、パルス光が第１光源及び第２光源から被検体に照射される場合に検出部から出力される第３検出信号のうち、有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像を生成する構成（第３の構成）としてもよい。
【００１２】
第３の構成によれば、第３検出信号の信号強度は、第１及び第２光源から光が照射されるため、第１及び第２検出信号よりも高くなる。また、第３検出信号のうち、有効差分信号成分に対応する検出信号成分に基づいて断層像が生成されるため、断層像から虚像を排除できる。従って、該断層像に基づいて形成される光音響画像をより鮮明にすることができる。
【００１３】
上記第１〜第３のいずれかの構成の光音響画像化装置において、断層像生成部は、差分信号のうちの有効差分信号成分以外の無効差分信号成分に対応する検出信号の無効検出信号成分に基づいてずれ断層像を生成し、画像形成部は、ずれ断層像を断層像とは異なる表示形式で表示する光音響画像を断層像及びずれ断層像に基づいて形成する構成（第４の構成）としてもよい。
【００１４】
第４の構成によれば、光音響画像において、無効検出信号成分に基づいて生成されるずれ断層像が断層像とは異なる表示形式で表示される。従って、検出部の直下からずれた位置に光吸収体があることをずれ断層像の表示により視認させることができる。言い換えると、光吸収体の３次元的な位置を光音響画像に簡易表示することができる。
【００１５】
上記第１〜第４のいずれかの構成の光音響画像化装置において、ずれ断層像は、第１信号強度から第２信号強度を減じて求めた差分信号の差分信号強度が数値範囲の上限閾値よりも大きい差分信号成分に対応する検出信号の第１無効検出信号成分に基づいて生成される第１ずれ断層像と、差分信号強度が数値範囲の下限閾値よりも小さい差分信号成分に対応する検出信号の第２無効検出信号成分に基づいて生成される第２ずれ断層像と、を含み、画像形成部は、断層像、第１ずれ断層像、及び第２ずれ断層像をそれぞれ異なる表示形式で表示する光音響画像を、断層像、第１ずれ断層像、及び第２ずれ断層像に基づいて形成する構成（第５の構成）としてもよい。
【００１６】
第５の構成によれば、光音響画像において、断層像、第１ずれ断層像、及び第２ずれ断層像がそれぞれ異なる表示形式で表示される。従って、光音響画像に表示される光吸収体が検出部直下にあるか、検出部直下から第１光源側にずれた位置にあるか、或いは、検出部直下から第２光源側にずれた位置にあるかを視認させることができる。言い換えると、光吸収体のより正確な３次元的な位置を光音響画像に簡易表示することができる。
【００１７】
上記第４又は第５の構成の光音響画像化装置において、ずれ断層像の深さ方向の位置情報と、該位置情報のズレ比とを差分信号の差分信号強度毎に対応付けた補正情報を格納するメモリをさらに備え、断層像生成部は、補正情報に基づいて、ずれ断層像の深さ方向の位置情報を差分信号強度に応じて補正する構成（第６の構成）としてもよい。
【００１８】
第６の構成によれば、補正情報を用いて、ずれ断層像の深さ方向の位置情報を差分信号強度に応じて補正することができる。従って、虚像に対しても位置情報の正確な光音響画像を取得することができる。
【００１９】
上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響画像化装置において、第１光源及び第２光源がそれぞれ発光ダイオード素子光源である構成（第７の構成）としてもよい。
【００２０】
或いは、上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響画像化装置において、第１光源及び第２光源がそれぞれ半導体レーザ素子光源である構成（第８の構成）としてもよい。
【００２１】
若しくは、上記第１〜第６のいずれかの構成の光音響画像化装置において、第１光源及び第２光源がそれぞれ有機発光ダイオード素子光源である構成（第９の構成）としてもよい。
【００２２】
第７〜第９のいずれかの構成によれば、第１光源及び第２光源を小型化でき、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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光吸収体の実像を明確に識別できるより正確な光音響画像を取得することができる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】
【００２４】
【図１】光音響画像化装置の外観斜視図である。
【図２】光音響画像化装置の内部構成例を示すブロック図である。
【図３Ａ】超音波プローブの概略正面図である。
【図３Ｂ】超音波プローブの概略側面図である。
【図４】第１及び第２光照射部に設けられる光源部における光源の配置例である。
【図５】光音響波を画像化した光音響画像に表示される原理を説明するための図である。
【図６】第１光照射部から照射されるパルス光を受光した光吸収体で発生する光音響波を示す図である。
【図７】第２光照射部から照射されるパルス光を受光した光吸収体で発生する光音響波を示す図である。
【図８】第１実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１実施形態において光音響画像化装置が生成する各信号の一例である。
【図１０】第２実施形態での被検体内のＸ−Ｚ平面での光吸収体の分布を示す。
【図１１】第２実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第２実施形態において光音響画像化装置が生成する各信号の一例である。
【図１３】第２実施形態にてＬＣＤに表示される光音響画像の表示画面の一例である。
【図１４】第３実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１５】第３実施形態において光音響画像化装置が生成する各信号の一例である。
【図１６】第３実施形態にてＬＣＤに表示される光音響画像の表示画面の一例である。
【図１７】第４実施形態での被検体内のＸ−Ｚ平面での光吸収体Ｐの分布例を示す。
【図１８】第４実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１９】第４実施形態において光音響画像化装置が生成する各信号の一例である。
【図２０】第４実施形態にてＬＣＤに表示される光音響画像の表示画面の一例である。
【図２１】被検体に挿入された穿刺針をＹ方向から見た模式図である。
【図２２】穿刺針の光音響画像である。
【図２３】超音波プローブの直下からＺ方向にずれた位置にある光吸収体とその虚像の位置関係を示す図である。
【図２４】ずれ断層像のＸ方向の位置情報の補正情報の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
図１は、光音響画像化装置１００の外観斜視図である。図２は、光音響画像化装置１００の内部構成例を示すブロック図である。光音響画像化装置１００は、被検体１５０内の断層像情報を取得するための超音波プローブ２０と、画像生成部３０と、画像表示部４０と、を備えている。
【００２７】
超音波プローブ２０は、光を生体である被検体１５０に照射すると共に被検体１５０内で発生した光音響波を検出する。また、超音波プローブ２０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。
【００２８】
この超音波プローブ２０は、図２に示すように、駆動電源部１０１と、光源駆動部１０２と、第１光照射部２０１Ａと、第２光照射部２０１Ｂと、音響電気変換部２０２を備えている。光源駆動部１０２は駆動電源部１０１から電力の供給を受けている。第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂはそれぞれ、光源部１０３を有している。そして、光源部１０３は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子（不図示）を含む光源１０３Ａ、１０３Ｂを有している。光源駆動部１０２における光源駆動回路１０２Ａにより光源１０３Ａが駆動され、光源駆動回路１０２Ｂにより光源１０３Ｂが駆動される。
【００２９】
このほか、超音波プローブ２０は、光源部１０３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。
【００３０】
ここで、超音波プローブ２０の概略正面図を図３Ａに、概略側面図を図３Ｂに示す。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂは、後述する超音波振動素子２０２Ａを挟んで互いに対向するようＺ方向に並んで配置される。また、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂにおいて、光源部１０３は、超音波プローブ２０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。
【００３１】
図４は、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂに設けられる光源部１０３における光源１０３Ａ、１０３Ｂの配置例である。光源部１０３では、たとえば図４のように、光源１０３Ａ及び１０３ＢがＹ方向に交互に配列されている。また、光源１０３Ａ及び１０３Ｂ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。
【００３２】
このように、光源１０３Ａ、１０３ＢはそれぞれＬＥＤ光源であれば、光源１０３Ａ、１０３Ｂ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Ｉをより鮮明で高精細にすることができる。
【００３３】
また、各光源１０３Ａ、１０３Ｂでは、ＬＥＤ素子の発光波長が異なっている。ここで、光源１０３Ａと光源１０３Ｂ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。たとえば、光源１０３Ａが照射する光の波長は、血液中の酸化ヘモグロビンに対する吸収率の高い７６０ｎｍとし、光源１０３Ｂが照射する光の波長は、血液中の還元ヘモグロビンに対する吸収率の高い８５０ｎｍとすることができる。この場合、たとえば光源１０３Ａを発光させて被検体１５０に７６０ｎｍの波長の光を照射すると、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Ｉが生成される。
【００３４】
光源１０３ＡのＬＥＤ素子は、光源駆動回路１０２Ａによって発光制御され、被検体１５０に光を照射する（図２参照）。同様に、光源１０３ＢのＬＥＤ素子は、光源駆動回路１０２Ｂによって発光制御され、被検体１５０に光を照射する。なお、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。
【００３５】
音響電気変換部２０２は、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂに挟まれてＹ方向に配置される複数の超音波振動素子２０２Ａを含んで構成される。超音波振動素子２０２Ａ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。なお、音響電気変換部２０２と被検体１５０表面との間には、音響インピーダンスの差を調整する調整層（不図示）が介在している。この調整層は、超音波振動素子２０２Ａから発生した超音波を効率良く被検体１５０内へ伝播する。さらに、調整層は、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２０２Ａに伝播させる機能を有する。なお、音響電気変換部２０２は、本発明の検出部の一例である。
【００３６】
第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂから出射されるパルス光は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、被検体１５０内へ散乱しながら入射され、被検体１５０内の光吸収体Ｐ（生体組織）により吸収される。光吸収体Ｐが光を吸収すると、断熱膨張により弾性波である光音響波（超音波）が発生する。この光音響波は、被検体１５０内を伝播し、超音波振動素子２０２Ａにより電圧信号に変換される。
【００３７】
また、超音波振動素子２０２Ａ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、本実施形態の光音響画像化装置１００は、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。
【００３８】
次に、画像生成部３０について説明する。画像生成部３０は、超音波プローブ２０により検出された信号を処理して画像化を行う。画像生成部３０は、たとえば、光音響波の検出信号に基づいて音響波画像を生成し、超音波の検出信号に基づいて超音波画像を生成する。画像生成部３０は、図２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、及び操作部３１４を備えている。
【００３９】
受信回路３０１は、複数の超音波振動素子２０２Ａから一部の超音波振動素子２０２Ａを選択し、選択された超音波振動素子２０２Ａについての電圧信号（検出信号）を増幅させる処理を行う。
【００４０】
光音響イメージングの場合は、たとえば、複数の超音波振動素子２０２ＡをＹ方向に隣接する２つの領域に分割し、１回目の光照射のときはそのうち１つの領域を選択し、２回目の光照射のときに残りの１つの領域を選択する。また、超音波イメージングの場合は、例えば、複数の超音波振動素子２０２Ａのうち一部の隣接する超音波振動素子２０２Ａから成るグループを切替えながら超音波を発生させ（所謂リニア電子スキャン）、受信回路３０１でも上記グループを切替えながら選択する。
【００４１】
Ａ／Ｄコンバータ３０２は、受信回路３０１からの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。
【００４２】
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、Ｘ−Ｙ平面上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。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、本発明の断層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。
【００４３】
なお、光音響画像データは、被検体１５０内の超音波プローブ２０直下のＸ−Ｙ平面領域で発生した光音響波の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Ｉを示すデータである。光音響画像Ｉの画素サイズはたとえば縦２０４８［ｐｉｘｅｌ］×横１２８［ｐｉｘｅｌ］である。各画素は、加算平均処理後の光音響波の検出レベルを２５６階調のグレースケールで表している。光音響画像Ｉの横幅は断層像の幅（Ｙ方向の距離）に対応し、縦幅は被検体１５０の表面を始点とする検出深さ（Ｘ方向の距離）に対応している。また、断層像のサイズ（すなわちＸ−Ｙ平面領域での実際の大きさ）はたとえば幅×検出深さ＝５［ｃｍ］×５［ｃｍ］である。また、１回の光照射で発生する光音響波の検出信号から生成される断層像のデータ量はたとえば３２［ＭＢ］である。
【００４４】
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、Ｘ−Ｙ平面上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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、光源駆動回路１０２に波長制御信号を送信する。波長制御信号を受信した光源駆動回路１０２は、光源１０３Ａ及び光源１０３Ｂのいずれか一方を選択する。そして、制御部３１から光トリガー信号が光源駆動回路１０２に送信されると、光源駆動回路１０２は、選択された光源１０３Ａ又は１０３Ｂに駆動信号を送信する。
【００４７】
送信制御回路３１３は、制御部３１２からの指示により、音響電気変換部２０２に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。なお、制御部３１２は、他にも受信回路３０１等を制御する。
【００４８】
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。
【００４９】
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り、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。
【００５０】
次に、光吸収体Ｐａの虚像（いわゆるアーティファクト）が、光音響波を画像化した光音響画像Ｉに表示される原理について図５を用いて説明する。なお、図５において、一点鎖線は超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域を示している。図５のように、超音波プローブ２０の超音波振動素子２０２Ａの直下から−Ｚ方向にずれた位置に光吸収体Ｐがある場合を考える。この場合に、パルス光が第１及び第２光照射部２０１Ａ、２０１Ｂから照射されると、該パルス光が光吸収体Ｐに受光されるため、光音響波が光吸収体Ｐで発生して超音波振動素子２０２Ａに検出される。ここで、超音波振動素子２０２Ａは検出する光音響波の伝播方向を検出できない。そのため、音響電気変換部２０２は、光吸収体Ｐで発生した光音響波を、超音波振動素子２０２Ａの直下にある仮想の光吸収体Ｐｆで発生した光音響波として検出する。その結果、音響電気変換部２０２の検出信号に基づいて生成される断層像、及びその光音響画像には、仮想の光吸収体Ｐｆが虚像として写る。
【００５１】
また、仮想の光吸収体Ｐｆの深さ（すなわちＸ方向の位置）は、光吸収体Ｐ及び超音波振動素子２０２Ａ間の最短距離Ｌと同じになる。そのため、実際の光吸収体Ｐの深さ（すなわち光吸収体Ｐ及び被検体１５０表面間の最短距離）よりも深くなる。従って、断層像において、仮想の光吸収体ＰｆはＸ方向にずれて写る。
【００５２】
図５では第１及び第２光照射部２０１Ａ、２０１Ｂがともにパルス光を照射する例を示したが、第１及び第２光照射部２０１Ａ、２０１Ｂのいずれか一方がパルス光を照射する場合にも、同様に仮想の光吸収体Ｐｆが虚像として断層像、及びその光音響画像に写る。図６は第２光照射部２０１Ｂから照射されるパルス光を受光した光吸収体Ｐで発生する光音響波を示す図である。図７は第１光照射部２０１Ａから照射されるパルス光を受光した光吸収体Ｐで発生する光音響波を示す図である。図６及び図７に示すように、第１又は第２光照射部２０１Ａ又は２０１Ｂから照射されるパルス光により光音響波が光吸収体Ｐで発生し、該光音響波は超音波振動素子２０２Ａに検出される。
【００５３】
但し、光吸収体Ｐは、第１光照射部２０１Ａよりも第２光照射部２０１Ｂに近いため、図６にて光吸収体Ｐが受光するパルス光は、図７にて光吸収体Ｐａが受光するパルス光よりも強くなる。従って、図６にて光吸収体Ｐａで発生する光音響波は、図７にて光吸収体Ｐで発生する光音響波よりも強くなる。光音響画像化装置１００は、この現象を利用して、光吸収体Pの実像を明確に識別できるより正確な光音響画像Ｉを取得する。
【００５４】
次に、光音響画像化装置１００の光音響波の画像化処理を説明する。
【００５５】
＜第１実施形態＞
図８は、第１実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。また、図９は、第１実施形態において光音響画像化装置１００が生成する各信号の一例である。
【００５６】
まず、第１光照射部２０１Ａの光源部１０３を発光させてパルス光を被検体１５０に照射し、音響電気変換部２０２から出力される第１検出信号を取得する（Ｓ１０１）。なお、以下では、この超音波プローブ２０の一方片側の第１光照射部２０１Ａからパルス光を照射して第１検出信号を取得する処理を第１イメージングモードと呼ぶ。
【００５７】
次に、第２光照射部２０１Ｂの光源部１０３を発光させて略同じレベルのパルス光を被検体１５０に照射し、音響電気変換部２０２から出力される第２検出信号を取得する（Ｓ１０２）。なお、以下では、この超音波プローブ２０の他方片側の第２光照射部２０１Ｂから第１イメージングモードと略同じレベルのパルス光を照射して第２検出信号を取得する処理を第２イメージングモードと呼ぶ。
【００５８】
そして、第１及び第２検出信号を差分合成して差分信号を生成する（Ｓ１０３）。なお、差分信号の信号レベル（差分信号強度）は、図９では、第１検出信号の信号レベル（第１信号強度）Ａ１と第２検出信号の信号レベル（第２信号強度）Ａ２との差の絶対値｜Ａ１−Ａ２｜を示す。
【００５９】
次に、信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜と閾値レベルＳとの比較結果に基づいて、無効抽出信号が生成される（Ｓ１０４）。この無効抽出信号は、第１及び第２検出信号の各信号成分が超音波プローブ２０直下にある光吸収体Ｐの実像を示すか超音波プローブ２０直下からＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐの虚像を示すかを判定するための信号である。
【００６０】
まず、差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜が閾値レベルＳ以下であるか否かが判定される（Ｓ１０４ａ）。すなわち、信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜が０以上且つ閾値レベルＳ以下の数値範囲内にあるか否かが判定される。なお、光音響波は超音波プローブ２０に至るまでの距離が長いほど拡散するため、その検出レベルは小さくなる。そのため、閾値レベルＳは、光音響波の検出距離（すなわち光音響波の発生位置の深さ）と負の相関を有している。この閾値レベルＳは、たとえば実験結果などに基づいて決定されているが、たとえばユーザ入力により任意に変更可能である。
【００６１】
図９に示すように、信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜が閾値レベルＳ以下である場合（Ｓ１０４ａでＹＥＳ）には無効抽出信号の信号レベルはＨに設定される（Ｓ１０４ｂ）。また、信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜が閾値レベルＳより大きい場合（Ｓ１０４ａでＮＯ）には無効抽出信号の信号レベルはＬに設定される（Ｓ１０４ｃ）。
【００６２】
次に、第１及び第２検出信号が加算合成されて加算合成信号が生成され（Ｓ１０５）、加算合成信号を無効抽出信号に基づいてフィルタリングした有効検出信号が生成される（Ｓ１０６）。たとえば、加算合成信号のうち、信号レベルがＨとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、虚像を示すと認定され、基準レベル（たとえば信号レベル（Ａ１＋Ａ２）＝０）に設定される。なお、信号レベルがＬとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、実像を示すと認定され、その信号レベル（Ａ１＋Ａ２）は変更されない。
【００６３】
そして、有効検出信号に基づいて生成される断層像から光音響画像が形成される（Ｓ１０７）。こうして、光音響画像Ｉの画像化処理が終了し、光音響画像ＩがＬＣＤ４０１に表示される。
【００６４】
上述の光音響波の画像化処理によれば、差分信号のうち、その信号レベルが所定の数値範囲以内（０≦｜Ａ１−Ａ２｜≦Ｓ）となる有効差分信号成分に対応する加算合成信号の信号成分に基づいて断層像を生成することにより、断層像から虚像を排除できる。従って、光吸収体Ｐの実像を明確に識別できるより正確な光音響画像Ｉを取得してＬＣＤ４０１に表示することができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂを同時に発光させた場合に取得される第３検出信号に基づいて光音響画像Ｉが形成される。それ以外は第１実施形態と同様である。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、その説明を省略する。
【００６６】
図１０は、第２実施形態での被検体１５０内のＸ−Ｚ平面での光吸収体Ｐａ、Ｐｂの分布を示す。なお、図１０において、一点鎖線は超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域を示している。また、図１０のＸ−Ｚ平面は、超音波プローブ２０の厚さ方向（Ｚ方向）に平行であり、断層像に対応するＸ−Ｙ平面と直交している。図１０に示すように、超音波プローブ２０直下のＸ−Ｚ平面では、超音波プローブ２０の直下に３つの光吸収体Ｐａが存在し、超音波プローブ２０の直下からＺ方向にずれた位置に３つの光吸収体Ｐｂが存在している。
【００６７】
また、図１１は、第２実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。また、図１２は、第２実施形態において光音響画像化装置１００が生成する各信号の一例である。
【００６８】
Ｓ１０１〜Ｓ１０４は第１実施形態（図８参照）と同じであるため、その説明は省略する。なお、Ｓ１０１及びＳ１０２で取得される第１及び第２検出信号の各ピークはそれぞれ、光吸収体Ｐａ又はＰｂで発生した光音響波の検出に対応している。
【００６９】
次に、第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂの各光源部１０３を同時に発光させてパルス光を被検体１５０に照射し、音響電気変換部２０２から出力される第３検出信号を取得する（Ｓ２０５）。なお、第３検出信号の各ピークはそれぞれ、光吸収体Ｐａ又はＰｂで発生した光音響波の検出に対応している。また、以下では、この超音波プローブ２０の両側の第１及び第２光照射部２０１Ａ及び２０１Ｂからそれぞれ第１及び第２イメージングモードと略同じレベルのパルス光を照射して第３検出信号を取得する処理を第３イメージングモードと呼ぶ。
【００７０】
そして、第３検出信号を無効抽出信号に基づいてフィルタリングすることにより、有効検出信号を生成する（Ｓ２０６）。この有効検出信号では、たとえば、第３検出信号のうち、信号レベルがＨとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐｂの虚像を示すと認定され、基準レベル（たとえば信号レベルＡ３ａ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＬとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐａの実像を示すと認定され、その信号レベルＡ３ａは変更されない。
【００７１】
そして、有効検出信号に基づいて生成される断層像から光音響画像Ｉが形成される（Ｓ１０７）。こうして、光音響画像Ｉの画像化処理が終了し、図１３に示すように光音響画像ＩがＬＣＤ４０１に表示される。
【００７２】
上述の光音響波の画像化処理によれば、差分信号のうち、その信号レベルが所定の数値範囲以内（０≦｜Ａ１−Ａ２｜≦Ｓ）となる有効差分信号成分に対応する第３検出信号の信号成分に基づいて断層像を生成することにより、断層像から光吸収体Ｐｂの虚像を排除できる。従って、光吸収体Ｐａの実像を明確に識別できるより正確な光音響画像Ｉを取得してＬＣＤ４０１に表示することができる。
【００７３】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、超音波プローブ２０の直下にある光吸収体Ｐａの実像と、光音響画像が超音波プローブ２０の直下からずれた位置にある光吸収体Ｐｂの虚像とがそれぞれ異なる表示色で表示される。それ以外は第２実施形態と同様である。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。
【００７４】
第３実施形態での被検体１５０内のＸ−Ｚ平面における光吸収体Ｐの分布は第２実施形態と同様である（図１０参照）。超音波プローブ２０直下のＸ−Ｚ平面では、超音波プローブ２０の直下に３つの光吸収体Ｐａが存在し、超音波プローブ２０の直下からＺ方向にずれた位置に３つの光吸収体Ｐｂが存在している。
【００７５】
図１４は、第３実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。また、図１５は、第３実施形態において光音響画像化装置１００が生成する各信号の一例である。
【００７６】
Ｓ１０１〜Ｓ１０４及びＳ２０５は第２実施形態（図１１参照）と同じであるため、その説明は省略する。なお、Ｓ１０１、Ｓ１０２、及びＳ２０５でそれぞれ取得される第１〜第３検出信号の各ピークはそれぞれ、光吸収体Ｐａ又はＰｂで発生した光音響波の検出に対応している。
【００７７】
次に、第３イメージングモードで取得した第３検出信号を無効抽出信号に基づいてフィルタリングすることにより、有効検出信号及び無効検出信号を生成する（Ｓ３０６）。
【００７８】
なお、有効検出信号では、たとえば、第３検出信号のうち、信号レベルがＨとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐｂの虚像を示すと認定され、基準レベル（たとえば信号レベルＡ３ａ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＬとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐａの実像を示すと認定され、その信号レベルＡ３ａは変更されない。
【００７９】
無効検出信号では、たとえば、第３検出信号のうち、信号レベルがＬとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐａの実像を示すと認定され、基準レベル（たとえば信号レベルＡ３ｂ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＨとなる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐｂの虚像を示すと認定され、その信号レベルＡ３ｂは変更されない。
【００８０】
そして、有効検出信号に基づいて断層像を生成し（Ｓ３０７）、無効検出信号に基づいてずれ断層像を生成する（Ｓ３０８）。
【００８１】
次に、単位時間当たりに生成される断層像及びずれ断層像が加算平均処理され、加算平均処理後の断層像及びずれ断層像から光音響画像Ｉが形成される（Ｓ３１０）。そして、光音響画像Ｉの画像化処理が終了し、光音響画像ＩがＬＣＤ４０１に表示される。
【００８２】
図１６は、第３実施形態にてＬＣＤ４０１に表示される光音響画像Ｉの表示画面の一例である。この光音響画像Ｉでは、加算平均処理後の断層像及びずれ断層像が重ねて表示され、断層像は通常色（たとえばグレースケールなど）で表示されるが、ずれ断層像は通常色とは異なる表示色（たとえば黄色）で表示される。従って、超音波プローブ２０の直下にある光吸収体Ｐａ（すなわち実像）は通常色で表示されるが、超音波プローブ２０の直下からずれた位置にある光吸収体Ｐｂ（すなわち虚像）は通常色とは異なる表示色で表示される。
【００８３】
なお、図１６では、光音響画像Ｉにおいて、ずれ断層像（及び光吸収体Ｐｂ）は通常色とは異なる表示色で表示しているが、本発明はこの例示に限定されない。ずれ断層像（及び光吸収体Ｐｂ）は、断層像（及び光吸収体Ｐａ）とは異なる表示形式で表示されていればよい。たとえば、ずれ断層像（及び光吸収体Ｐｂ）は、断層像（及び光吸収体Ｐａ）とは異なり、所定の模様、色などで塗り潰されていてもよい。
【００８４】
上述の光音響波の画像化処理によれば、光音響画像Ｉにおいて、無効検出信号成分に基づいて生成されるずれ断層像が断層像とは異なる表示形式（特に表示色）で表示される。従って、超音波プローブ２０の直下からずれた位置に光吸収体Ｐｂがあることをずれ断層像の表示により視認させることができる。言い換えると、光吸収体Ｐａ、Ｐｂの３次元的な位置を光音響画像Ｉに簡易表示することができる。
【００８５】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、光音響画像Ｉにおいて、光吸収体Ｐａの実像、第１光照射部２０１Ａ側の光吸収体Ｐｃ１、Ｐｃ２の虚像、及び、第２光照射部２０１Ｂ側の光吸収体Ｐｄ１、Ｐｄ２の虚像がそれぞれ異なる表示色で表示される。それ以外は第３実施形態と同様である。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。
【００８６】
図１７は、第４実施形態での被検体１５０内のＸ−Ｚ平面での光吸収体Ｐの分布例を示す。なお、図１７において、一点鎖線は超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域を示している。また、図１７のＸ−Ｚ平面は、超音波プローブ２０の厚さ方向（Ｚ方向）に平行であり、断層像に対応するＸ−Ｙ平面と直交している。図１７に示すように、超音波プローブ２０直下のＸ−Ｚ平面では、超音波プローブ２０の直下に１つの光吸収体Ｐａが存在している。また、超音波プローブ２０の直下から第１光照射部２０１Ａ側に向かうＺ方向にずれた位置には、２つの光吸収体Ｐｃ１、Ｐｃ２が存在している。また、超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂ側に向かう−Ｚ方向にずれた位置には、２つの光吸収体Ｐｄ１、Ｐｄ２が存在している。
【００８７】
図１８は、第４実施形態において検出される光音響波の画像化手順の一例を説明するためのフローチャートである。また、図１９は、第４実施形態において光音響画像化装置１００が生成する各信号の一例である。
【００８８】
Ｓ１０１及びＳ１０２は第３実施形態（図１４参照）と同じであるため、その説明は省略する。なお、Ｓ１０１及びＳ１０２でそれぞれ取得される第１及び第２検出信号の各ピークはそれぞれ光吸収体Ｐｃ２、Ｐｃ１、Ｐａ、Ｐｄ１、Ｐｄ２で発生した光音響波の検出に対応している。
【００８９】
次に、第１及び第２検出信号から差分信号を生成する（Ｓ４０３）。なお、この差分信号の信号レベル（差分信号強度）は、図１９では第１〜第３実施形態とは異なり、第１検出信号の信号レベルＡ１と第２検出信号の信号レベルＡ２との差（Ａ１−Ａ２）を示す。
【００９０】
そして、差分信号の信号レベル（Ａ１−Ａ２）と上限閾値レベルＳ１及び下限閾値レベルＳ２との比較結果に基づいて、無効抽出信号が生成される（Ｓ４０４）。すなわち、信号レベル（Ａ１−Ａ２）が下限閾値レベルＳ２以上且つ上限閾値レベルＳ１以下の数値範囲内にあるか否かが判定される。なお、光音響波は超音波プローブ２０に至るまでの距離が長いほど拡散するため、その検出レベルは小さくなる。そのため、上限閾値レベルＳ１は光音響波の検出距離（すなわち光音響波の発生位置の深さ）と負の相関を有し、下限閾値レベルＳ２は光音響波の検出距離と正の相関を有する。上限閾値レベルＳ１及び下限閾値レベルＳ２はそれぞれ、たとえば実験結果などに基づいて決定されているが、たとえばユーザ入力により任意に変更可能である。
【００９１】
まず、差分信号の信号レベル（Ａ１−Ａ２）が上限閾値レベルＳ１以下であるか否かが判定される（Ｓ４０４ａ）。信号レベル（Ａ１−Ａ２）が上限閾値レベルＳ１より大きい場合（Ｓ１０４ａでＮＯ）、無効抽出信号の信号レベルはＡ＋に設定される（Ｓ４０４ｂ）。
【００９２】
また、信号レベル（Ａ１−Ａ２）が上限閾値レベルＳ１以下である場合（Ｓ４０４ａでＹＥＳ）、信号レベル（Ａ１−Ａ２）が下限閾値レベルＳ２以上であるか否かが判定される（Ｓ４０４ｃ）。信号レベル（Ａ１−Ａ２）が下限閾値レベルＳ２以上である場合（Ｓ４０４ｃでＹＥＳ）、無効抽出信号の信号レベルはＡ０に設定される（Ｓ４０４ｄ）。
信号レベル（Ａ１−Ａ２）が下限閾値レベルＳ２よりも小さい場合（Ｓ４０４ｃでＮＯ）、無効抽出信号の信号レベルはＡ−に設定される（Ｓ４０４ｅ）。
【００９３】
なお、無効抽出信号の各信号レベルはＡ−＜Ａ０＜Ａ＋であり、たとえばＡ０＝０に設定される。
【００９４】
次に、第３イメージングモードにより第３検出信号を取得する（Ｓ２０５）。なお、Ｓ２０５で取得される第３検出信号の各ピークはそれぞれ光吸収体Ｐｃ２、Ｐｃ１、Ｐａ、Ｐｄ１、Ｐｄ２で発生した光音響波の検出に対応している。
【００９５】
そして、第３検出信号を無効抽出信号に基づいてフィルタリングすることにより、有効検出信号、第１無効検出信号、及び、第２無効検出信号を生成する（Ｓ４０６）。
【００９６】
なお、有効検出信号では、第３検出信号のうち、信号レベルがＡ＋又はＡ−となる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｄ１、Ｐｄ２の虚像を示すと認定される。そのため、これらの信号区間の信号レベルは基準レベル（たとえばＡ３ａ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＡ０となる無効抽出信号に対応する信号区間は、光吸収体Ｐａの実像を示すと認定される。そのため、その信号レベルＡ３ａは変更されない。
【００９７】
また、第１無効検出信号では、第３検出信号のうち、信号レベルがＡ０又はＡ−となる無効抽出信号に対応する信号区間は基準レベル（たとえば信号レベルＡ３ｃ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＡ＋となる無効抽出信号に対応する信号区間は、超音波プローブ２０の直下から第１光照射部２０１Ａに向かうＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐｃ１、Ｐｃ２の虚像を示すと認定される。そのため、その信号レベルＡ３ｃは変更されない。
【００９８】
また、第２無効検出信号では、第３検出信号のうち、信号レベルがＡ＋又はＡ０となる無効抽出信号に対応する信号区間は基準レベル（たとえば信号レベルＡ３ｄ＝０）に設定される。なお、信号レベルがＡ＋となる無効抽出信号に対応する信号区間は、超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂに向かうＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐｄ１、Ｐｄ２の虚像を示すと認定される。そのため、その信号レベルＡ３ｄは変更されない。
【００９９】
そして、有効検出信号に基づいて断層像を生成し（Ｓ４０７）、第１無効検出信号に基づいて第１ずれ断層像を生成し（Ｓ４０８）、第２無効検出信号に基づいて第２ずれ断層像を生成する（Ｓ４０９）。なお、第１ずれ断層像は超音波プローブ２０の直下から第１光照射部２０１Ａに向かってＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐｃ１、Ｐｃ２の虚像を示している。また、第２ずれ断層像は超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂに向かってＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐｄ１、Ｐｄ２の虚像を示している。
【０１００】
次に、単位時間当たりに生成される断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像がそれぞれ加算平均処理され、加算平均処理後の断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像から光音響画像Ｉが形成される（Ｓ４１０）。そして、光音響画像Ｉの画像化処理が終了し、光音響画像ＩがＬＣＤ４０１に表示される。
【０１０１】
図２０は、第４実施形態にてＬＣＤ４０１に表示される光音響画像Ｉの表示画面の一例である。なお、図２０では、超音波プローブ２０の直下からＺ方向にずれる虚像の位置に応じて、表示色が変化することを斜線の種類及びそのピッチで表現している。また、図２０では便宜上、斜線の種類及びそのピッチを段階的に変化させることにより表示色の変化を表現している。この表示色の変化は、段階的に変化させてもよいが、傾斜的に変化させることが好ましい。
【０１０２】
この光音響画像Ｉでは、加算平均処理後の断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像が重ねて表示される。また、断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像はそれぞれ、異なる表示色で表示される。たとえば、断層像はグレースケールで表示される。また、第１ずれ断層像は黄色で表示され、第２ずれ断層像は赤色で表示される。なお、第１ずれ断層像において、超音波プローブ２０の直下から第１光照射部２０１Ａに向かうＺ方向へのずれは、光吸収体Ｐｃ１よりも光吸収体Ｐｃ２の方が大きい。そのため、光吸収体Ｐｃ２は光吸収体Ｐｃ１よりも黄色の色相が強い表示色で表示される。また、第２ずれ断層像において、超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂに向かうＺ方向へのずれは、光吸収体Ｐｄ１よりも光吸収体Ｐｄ２の方が大きい。そのため、光吸収体Ｐｄ２は光吸収体Ｐｄ１よりも赤色の色相が強い表示色で表示される。
【０１０３】
なお、図２０の光音響画像Ｉでは、断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像の表示色を変えているが、本発明はこの例示に限定されない。断層像、第１ずれ断層像、及び、第２ずれ断層像はそれぞれ異なる表示形式で表示されていればよい。
【０１０４】
上述の光音響波の画像化処理によれば、光音響画像Ｉにおいて、加算平均処理後の断層像、第１ずれ断層像、及び第２ずれ断層像がそれぞれ異なる表示形式（特に表示色）で表示される。従って、光音響画像Ｉに表示される光吸収体Ｐが、超音波プローブ２０の直下にあるか、超音波プローブ２０の下から第１光照射部２０１Ａ側にずれた位置にあるか、或いは、超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂ側にずれた位置にあるかを視認させることができる。言い換えると、光吸収体Ｐのより正確な３次元的な位置を光音響画像Ｉに簡易表示することができる。
【０１０５】
また、上述の光音響波の画像化処理のように、Ｚ方向のずれ量に応じて表示色の色相を強くすれば、超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域の断面像を示す光音響画像Ｉの表示から光吸収体ＰのＸ−Ｙ平面領域に対する傾きなども視認することができる。図２１は、被検体１５０に挿入された穿刺針ＮをＹ方向から見た模式図である。なお、図２１において、一点鎖線は超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域を示している。
【０１０６】
また、図２２は、穿刺針Ｎの光音響画像Ｉである。この光音響画像Ｉによれば、被検体１５０に挿入された穿刺針Ｎは、その先端が超音波プローブ２０の直下から第２光照射部２０１Ｂ側にずれており、超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域に対して第１光照射部２０１Ａ側から第２光照射部２０１Ｂ側に傾いた状態となっていることがわかる。
【０１０７】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。前述したように（図５参照）、断層像において虚像はＸ方向にずれて写る。そのため、第５実施形態では、虚像のＸ方向の位置を修正するための補正情報を用いて、ずれ断層像のＸ方向の位置情報を差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜に応じて補正する。それ以外は第３実施形態と同様である。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。
【０１０８】
図２３は、超音波プローブ２０の直下からＺ方向にずれた位置にある光吸収体Ｐとその虚像Ｐｆの位置関係を示す図である。なお、図２３において、一点鎖線は超音波プローブ２０の直下のＸ−Ｙ平面領域を示している。また、Ｌ１は、光吸収体Ｐの実際のＸ方向の深さであり、被検体１５０表面と光吸収体Ｐとの間の最短距離である。また、Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）は、光吸収体Ｐの検出距離であり、超音波プローブ２０と光吸収体Ｐとの間の最短距離である。さらに、検出距離Ｌ２は、断層像における光吸収体Ｐの虚像の深さと同じ距離となっている。
【０１０９】
図２３のような位置関係にあるとき、光吸収体Ｐが超音波プローブ２０の直下から離れるほど、差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜は大きくなる。従って、信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜によって光吸収体Ｐが超音波プローブ２０の直下からＺ方向にずれていることはわかるが、ずれ断層像において光吸収体Ｐは、光吸収体Ｐの検出距離Ｌ２に応じたＸ方向の深さ位置に写り、実際の深さ位置Ｌ１からずれた位置に写る。
【０１１０】
図２４は、ずれ断層像のＸ方向の位置情報の補正情報の一例を示すグラフである。この補正情報は、たとえば実験結果などに基づいて予め作成され、図示しない非一過性の記憶媒体に格納されている。図２４に示すように、補正情報では、差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜に応じて、ずれ断層像に写る光吸収体Ｐの深さのズレの比率（Ｌ１／Ｌ２）が光吸収体Ｐの検出距離Ｌ２に対応付けられている。
【０１１１】
従って、無効検出信号に基づいてずれ断層像を生成する際（図１４のＳ３０８参照）、無効検出信号の信号区間毎に、図２４の補正情報を用いて、差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜に応じて、ずれ断層像の各領域（たとえば光吸収体Ｐ）のＸ方向の位置Ｌ２に対応する深さのズレの比率（Ｌ１／Ｌ２）を求めれば、実際の深さ位置Ｌ１を求めることができる。なお、ずれ断層像の各領域のＸ方向の位置情報は無効検出信号の各ピークから求めることができる。たとえば、光吸収体Ｐの深さは、光吸収体Ｐに対応する無効検出信号のピークから求めることができる。
【０１１２】
そして、無効検出信号の信号区間毎に求めた実際の深さ位置Ｌ１の情報に基づいて、ずれ断層像の各領域のＸ方向の位置情報は、差分信号の信号レベル｜Ａ１−Ａ２｜に応じて補正することができる。従って、虚像に対しても位置情報の正確な光音響画像を取得することができる。
【０１１３】
なお、以上の構成は、第３実施形態の構成（図１６参照）のみならず、第４実施形態の構成（図２０参照）に適用可能である。
【０１１４】
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。
【０１１５】
たとえば、上述の実施形態では、光源１０３Ａ、１０３ＢはＬＥＤ光源とされているが、本発明はこの例示に限定されない。光源１０３Ａ、１０３Ｂは、パルス光を出射できる発光部を含んでいればよく、短期間でより多くのパルス光を出射できる発光部であればさらに好ましい。たとえば、光源１０３Ａ、１０３Ｂは、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光源）であってもよい。或いは、光源１０３Ａ、１０３ＢはＬＥＤ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、光源１０３Ａ、１０３Ｂ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。
【符号の説明】
【０１１６】
１００              光音響画像化装置
１５０              被検体
２０                超音波プローブ
１０１                駆動電源部
１０２                光源駆動部
１０２Ａ、１０２Ｂ      光源駆動回路
２０１Ａ              第１光照射部
２０１Ｂ              第２光照射部
１０３                  光源部
１０３Ａ、１０３Ｂ        光源
２０２                音響電気変換部
２０２Ａ                超音波振動素子
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
４０                画像表示部
４０１                ＬＣＤ
４０２                入力検知部
Ｐ                  光吸収体
Ｉ                  光音響画像
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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