(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の音響波検出部を備えた支持部材をＸＹ方向に走査する構成を備えることなく２次元の情報を得られる光音響装置を提供する。【解決手段】光音響装置は、光源からの光が被検体に照射されることにより、被検体から発生する音響波を検出し、検出信号を出力する音響波検出部１８と、複数の音響波検出部１８が設けられた、曲面を有する支持部材１７と、検出信号に基づいて被検体の情報を取得する信号処理部と、を有する光音響装置であって、支持部材１７を回転させることで、音響波検出部１８の位置を変える回転制御部をさらに有し、回転制御部は、複数の音響波検出部１８の位置によって決まる最も分解能が高い領域１９ａが支持部材１７の回転軸に対してオフセットされ、最も分解能が高い領域１９ａを、支持部材１７を回転させることで走査することが可能に構成されている。【選択図】図１
2017113423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が被検体に照射されることにより、前記被検体から発生する音響波を検出し、検出信号を出力する音響波検出部と、複数の前記音響波検出部が設けられた、曲面を有する支持部材と、前記検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、を有する光音響装置であって、
前記支持部材を回転させることで、音響波検出部の位置を変える回転制御部をさらに有し、
前記回転制御部は、前記複数の音響波検出部の位置によって決まる最も分解能が高い領域が前記支持部材の回転軸に対してオフセットされ、前記最も分解能が高い領域を、前記支持部材を回転させることで走査することが可能に構成されていることを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記支持部材は半球形状であり、
前記半球形状の支持部材の中心と頂点とを含む中心軸上に前記最も分解能が高い領域を有しないように、前記複数の音響波検出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項３】
前記支持部材は半球形状であり、前記半球形状の支持部材の中心と頂点とを含む中心軸上に前記最も分解能が高い領域を有するように前記複数の音響波検出部が設けられ、前記中心軸に対して前記支持部材の回転軸が傾きを有することを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記支持部材は半球形状であり、前記支持部材の中心と頂点とを含む中心軸上に前記最も分解能が高い領域を有するように
前記複数の音響波検出部が設けられ、
前記中心軸と前記支持部材の回転軸が平行で、かつ重ならないことを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、前記複数の音響波検出部の受信面は各々異なる面積であり、前記最も分解能が高い領域から前記音響波検出部の受信面までの距離が遠い音響波検出部の受信面の面積は、前記最も分解能が高い領域から前記音響波検出部の受信面までの距離が近い受信面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、前記複数の音響波検出部の受信面は各々異なる面積であり、前記最も分解能が高い領域と前記音響波検出部の受信面までの距離が遠い該音響波検出部の指向性の幅は、前記最も分解能が高い領域から前記音響波検出部の受信面の距離が近い音響波検出部の指向性の幅より狭いことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、前記複数の音響波検出部は各々異なる面積であり、
前記最も分解能が高い領域から音響波検出部の受信面の距離が遠い音響波検出部の実装ピッチは、
前記最も分解能が高い領域と音響波検出部の受信面の距離が近い超音波変換器の実装ピッチに比べて大きいことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記光源はパルス光を発生させる光源であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記最も分解能が高い領域の近傍に、所定の分解能を有する高分解能領域を有し
前記回転制御部は、前記高分解能領域の少なくとも一部が重なるように、前記支持部材を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記音響波検出部と前記被検体の間に、音響インピーダンスを整合させるためのインピーダンスマッチング材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光音響装置を用いた音響波取得方法であって、
前記音響波取得方法は、前記回転制御部が前記支持部材を回転させるステップと、
前記回転させる毎に、前記複数の音響波検出部によって検出信号を出力するステップとを有することを特徴とする音響波取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光音響装置、及び前記光音響装置を用いた音響波取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージング装置が研究・開発されている。光音響装置は、短時間発光するパルスレーザ光（レーザパルス）を生体内に照射し、パルスレーザ光のエネルギーを吸収した生体組織が、発熱による体積膨張時に発生する超音波（光音響波）を検出して、画像を生成する。特許文献１における光音響装置は、乳癌の早期発見のために人の乳房を観察する装置として記載されている。
【０００３】
一方、電磁放射パルスによる生体組織内の熱膨張に伴う音響波から画像を生成する熱音響式スキャナ装置も研究・開発されている。熱音響式スキャナ装置も、乳癌の早期発見のために人の乳房を観察する装置として研究開発されている。
【０００４】
そして、特許文献１や特許文献２において、複数の超音波変換器を、その受信面が球面の容器の内側になる様に配置した検出器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７９３４８号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／３０６８６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、特許文献２ともに、半球状の検出器を有し、被検体と検出器の間の空間をインピーダンスマッチング材で満たした構造である。特許文献２では、半球状の検出器に実装されている超音波トランスデューサ（超音波変換器）の数を実質的に多くするために、半球の中心軸と同軸の回転軸を持つ回転機構を有し、超音波変換器の信号を受信する構成が開示されている。一方、特許文献１には、高分解能領域を広げるために、被検体と複数の超音波変換器の配置により定まる最も分解能が高い領域との相対位置を変化させる走査装置が開示されている。すなわち、前記被検体と前記検出器のうち少なくとも一方を移動させる走査装置を備えた光音響装置が開示されている。
【０００７】
本発明者らは、これら先行技術には以下のような課題があることを見出した。すなわち、特許文献２では、高分解能領域が狭い。また、特許文献１では、被検体と検出器のうち少なくとも一方を移動させる走査装置を備えた光音響装置が開示されているが、ＸＹ方向に走査することで被検体の２次元の情報を得る構成である。そのため、走査を安定させるためのガイドなどが必要なため複雑でありコストが高いという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光音響装置は、光源からの光が被検体に照射されることにより、前記被検体から発生する音響波を検出し、検出信号を出力する音響波検出部と、複数の前記音響波検出部が設けられた、曲面を有する支持部材と、前記検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部と、を有する光音響装置であって、前記支持部材を回転させることで、音響波検出部の位置を変える回転制御部をさらに有し、前記回転制御部は、前記複数の音響波検出部の位置によって決まる最も分解能が高い領域が前記支持部材の回転軸に対してオフセットされ、前記最も分解能が高い領域を、前記支持部材を回転させることで走査することが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光音響装置によれば、複数の音響波検出部が設けられた、曲面を有する支持部材を回転させることで、複数の音響波検出部の位置によって決まる最も分解能が高い領域を、走査して、被検体の２次元の情報を得ることができる。そのため、ＸＹ方向に走査する構成を備えることなく２次元の情報を得られるため、簡易な構成でありコストも低い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光音響装置の構成について説明するための図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光音響装置の構成について説明するための図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光音響装置の構成について説明するための図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光音響グ装置の構成について説明するための図
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る光音響装置の構成について説明するための図
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る光音響装置を用いた高分解能領域の走査について説明するための図
【図１３】本発明の実施形態に係る光音響装置における電気回路ブロック図を示した図
【図１４】光音響装置を用いた一般的な診察台と観察時の患者の位置をわかり易く模式化して示した図
【図１５】光音響装置の乳房を観察する部分の構造を示す図
【図１６】本発明の第７の実施形態における光音響装置の乳房を観察する部分の構造を示す図
【図１７】特許文献１の実施形態の乳房を観察する部分の構造を示す図
【図１８】特許文献１で開示されている検出器１７と超音波変換器１８と最も分解能が高い領域１９ａと高分解能領域１９ｂを説明する図
【図１９】特許文献１で開示されている検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係をわかりやすく示した図
【図２０】特許文献１で開示されている検出器と被検体の相対位置を走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態に係る光音響装置は、光源からの光が被検体に照射されることにより、前記被検体から発生する音響波を検出し、検出信号を出力する音響波検出部を有する。そして、複数の前記音響波検出部が設けられた、曲面を有する支持部材と、前記検出信号に基づいて前記被検体の情報を取得する信号処理部とを有する。そして、支持部材を回転させることで、音響波検出部の位置を変える回転制御部をさらに有し、回転制御部は、複数の音響波検出部の位置によって決まる最も分解能が高い領域が前記支持部材の回転軸に対してオフセットされている。そして、前記最も分解能が高い領域を、支持部材を回転させることで走査することが可能に構成されている。
【００１２】
本実施形態において支持部材は、典型的には、半球形状であるが、略半球形状、円錐台形状、角錐台形状、かまぼこ形状等であってもよい。また、略半球形状とは、球の中心と球の頂点とを結ぶ線と、球の中心と球の淵とを結ぶ線とのなす角度ｘが９０°より小さくてもよいし、９０°より大きくてもよい。ｘが９０°の場合が、半球形状である。
【００１３】
なお、本実施形態において最も分解能が高い領域とは、複数の音響波検出部を構成する音響波の受信面の垂線が交わる点である。そして、高分解能領域とは、その最高分解能領域の近傍であり、所定の分解能を得られる領域である。所定の分解能は適宜設定することができる。以下では、最も分解能が高い領域を最高分解能領域と略すことがある。
【００１４】
なお、以下では、音響波検出部を超音波変換器と呼ぶこともある。
【００１５】
本実施形態に係る光音響装置の一例は、支持部材が半球形状であり、半球形状の支持部材の中心軸上に最高分解能領域を有しないように、複数の音響波検出部が設けられていることを特徴とする。また、別の例は支持部材は半球形状であり、半球形状の支持部材の中心軸上に最高分解能領域を有するように複数の音響波検出部が設けられ、中心軸に対して支持部材の回転軸が傾きを有することを特徴とする。さらに別の例としては、支持部材は半球形状であり、支持部材の中心軸上に最高分解能領域を有するように複数の音響波検出部が設けられ、中心軸と支持部材の回転軸が平行で、かつ重ならない。
【００１６】
以下、本実施形態に係る光音響装置の構成について、具体構成を用いて詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、図１を用いて詳しく説明する。図１は本発明の第１の実施形態の光音響イメージング装置の検出器１７と超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａと高分解能領域１９ｂを説明する図である。図１において、２０ａは回転ステージ１５ｃの回転軸である。本実施形態の構成の特徴は最高分解能領域１９ａと回転ステージ１５ｃの回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている点である。また高分解能領域１９ｂを十分照射できるように、光ファイバ３４の出力端面でレーザ光の指向性の幅を広げる不図示のレンズ等をレーザパルス出射位置に設ける。なお、レーザ光はパルス光に限られず、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光のような連続光であってもよい。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施形態の検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係を示した図であり、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図２を見てわかるように検出器１７の中心に最高分解能領域１９ａ存在し、同心円状に高分解能領域１９ｂが存在する。図１９との大きな違いは、前述した様に最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている点である。本発明の第１の実施形態において最も好適な形態は、検出器１７の形状が半球状であり半球の中心あるいは中心軸上に最高分解能領域１９ａがあり、さらに半球の中心軸と平行に回転軸２０ａが平行でオフセットを持つ構成である。最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ方向ともにオフセットを持たした例を図２に示した。この構成の場合、図１に示した様に、レーザ光の指向性の向きを示す線３４ａは半球の中心軸（すなわち、最高分解能領域１９ａ）と重なると好適である。
【００１９】
図３は、本発明の第１の実施形態の検出器と被検体の相対位置を走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図である。図３は、図２と同様、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図３（ａ）に示した点線は、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアである。図３（ｂ）は第一の位置における高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図３（ｃ）は検出器を紙面向かって時計回りの方向に９０度回転した時の高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。本発明の第１の実施形態の構成によれば、回転ステージ１５ｃの回転軸が最高分解能領域１９ａとＸＹ平面上でオフセットしているため、９０度回転することにより、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第二の位置に移動することができる。すなわち図３（ｂ）の黒丸で示される領域から、図３（ｃ）で新たに示した黒丸の領域へと移動させることができる。
【００２０】
上記特許文献１に開示されている技術によれば、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、高分解能領域１９ｂを移動していた。本発明の第１の実施形態によれば機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。図３（ｄ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転し、被検体と検出器１７の相対位置が第三の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図３（ｅ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第四の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第一から第四の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し後述する再構成を行い高分解能領域の再構成画像を取得する。そして、図３（ｅ）を見てわかるように、取得した複数の画像をつなぎ合わすことにより、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００２１】
特許文献１に開示されている技術では、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、高分解能領域１９ｂを移動していた。以上説明した様に、本発明の第１の実施形態によれば機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。その結果、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる効果を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の第１の実施形態に係る光音響装置は、被検体からの音響波を受信する複数の超音波変換器のうち少なくとも一部の超音波変換器の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられた容器状の形状の検出器を備える光音響装置である。それに加えて、前記複数の超音波変換器の配置により定まる最高分解能領域と前記検出器の回転軸にオフセットを持ち、前記回転軸を回転する回転ステージ（回転機構）をさらに有し、前記容器状の形状の検出器の内側は半球状の形状である。そして、半球の中心軸上に前記最高分解能領域を持つように超音波変換器が前記検出器に実装され、前記半球の中心軸と回転軸が平行でオフセットを持つことを特徴とする。このような構成により、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる
以下、他の実施形態について説明するが、実施形態１と共通する事項については説明を省略する。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、図４を用いて詳しく説明する。図４は本発明の第２の実施形態の光音響イメージング装置の検出器１７と超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａと高分解能領域１９ｂを説明する図である。図４において、図１で説明した符号については説明を省略する。図４において、２０ｂは水平面である。本実施形態の特徴は、最高分解能領域１９ａと回転ステージ１５ｃの回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている点である。また第１の実施形態で説明した様に、高分解能領域１９ｂに光を十分照射できるように、光放射方向を最高分解能領域１９ａの方向とする。さらに、高分解能領域１９ｂを十分照射できるように、光ファイバ３４の出力端面でレーザ光の指向性の向きを広げる不図示のレンズ等をレーザパルス出射位置に設ける点である。最高分解能領域１９ａと回転ステージ１５ｃの回転軸２０ａをオフセットさせるため、図４において検出器１７自体を傾けて実装する。検出器テーブル１３をそのまま検出器１７に取り付けると検出器テーブル１３が水平にならない。その結果、検出器テーブル１３にはインピーダンスマッチング材を充てんすることが難しくなる。この問題の対策のために、検出器の上部を水平面２０ｂ（Ｃ部分）でカットし、検出器テーブル１３を実装すると好適である。また、検出器の上部を水平面２０ｂに平行になるように壁面（Ｄ部分）を追加し、検出器テーブル１３を実装しても良い。
【００２４】
図５は、本発明の第２の実施形態の検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係を図２同様に、わかりやすく示した図であり、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。本発明の第２の実施形態の検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係は、第１の実施形態と同様に、最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている。図５を見てわかるように検出器１７の中心に最高分解能領域１９ａが存在し、同心円状に高分解能領域１９ｂが存在する。第１の実施形態と同様に、最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている。本発明の第２の実施形態に最も好適な形態は、検出器１７の形状が半球状であり半球の中心あるいは中心軸上に最高分解能領域１９ａがあり、さらに半球の中心軸と回転軸２０ａが傾きを持つ構成である。この構成の場合、図４に示した様に、レーザ光の指向性の向きを示す線３４ａが半球の中心軸（すなわち、最高分解能領域１９ａ）と重なる。図５には、一例として、最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ方向ともにオフセットを持たした例を示した。
【００２５】
図６は、本発明の第２の実施形態の検出器と被検体の相対位置を走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図である。図６は、図５と同様、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図６（ａ）に示した点線は、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアである。図６（ｂ）は第一の位置における高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図６（ｃ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転した時の高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。本発明の第２の実施形態の構成によれば、回転ステージ１５ｃの回転軸が最高分解能領域１９ａとＸＹ平面上でオフセットしているため、９０度回転することにより、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第二の位置に移動することができる。特許文献１に開示されている技術によれば、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、高分解能領域１９ｂを移動していた。本発明の第２の実施形態においても機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。図６（ｄ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第三の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図６（ｅ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第四の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第一から第四の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し後述する再構成を行い高分解能領域の再構成画像を取得する。図６（ｅ）を見てわかるように、取得した複数の画像をつなぎ合わすことにより、本発明の第１の実施形態同様に、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００２６】
特許文献１に開示されている技術では、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、高分解能領域１９ｂを移動していた。以上説明した様に、本発明の第２の実施形態によれば機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。その結果、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる効果を得ることができる。
【００２７】
本発明の第２の実施形態に係る光音響装置は、被検体からの音響波を受信する複数の超音波変換器のうち少なくとも一部の超音波変換器の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられた容器状の形状の検出器を備える。それに加えて、前記複数の超音波変換器の配置により定まる最高分解能領域と前記検出器の回転軸にオフセットを持ち、前記回転軸を回転する回転ステージ（回転機構）をさらに有し、さらに、前記容器状の形状の検出器の内側は半球状の形状である。そして、半球の中心軸上に前記最高分解能領域を持つように超音波変換器が前記検出器に実装され、前記半球の中心軸と回転軸が傾きを持つことを特徴とする。このような構成により、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
本実施形態の構成の特徴は最高分解能領域１９ａと回転ステージ１５ｃの回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットされている点である。本発明の第３の実施形態も最高分解能領域１９ａと回転ステージ１５ｃの回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットしている。
【００２９】
本発明の第３の実施形態を、図７を用いて詳しく説明する。図７は本発明の第３の実施形態の光音響イメージング装置の検出器１７と超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａと高分解能領域１９ｂを説明する図である。図７において、図１、図４で説明を行った符号の説明は省略する。本発明の第３の実施形態では、このオフセットを超音波変換器１８の指向性の向きを変えることによって最高分解能領域１９ａをずらし、回転軸２０ａから異なる位置としている。また第１の実施形態で説明した様に、高分解能領域１９ｂを十分照射できるように、光ファイバ３４の出力端面でレーザ光の指向性の向きを広げる不図示のレンズ等をレーザパルス出射位置に設けると好適である。この時、レーザ光の指向性の向きは最高分解能領域１９ａを向くようにする。
【００３０】
図８は、本発明の第３の実施形態の検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係を図５同様に、わかりやすく示した図であり、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。本発明の第３の実施形態の検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係は、第１の実施形態と同様に、最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａがＸＹ平面上でオフセットしている。図８を見てわかるように検出器１７の中心に回転軸２０ａが存在し、最高分解能領域１９ａと回転軸２０ａとＸＹ平面上でオフセットされている。本発明の第３の実施形態に最も好適な形態は、検出器１７の形状が半球状であり、半球の中心あるいは中心軸と前記最高分解能領域１９ａがオフセットを持つように超音波変換器の指向性の向きが調整されている。それに加えて、前記半球の中心軸と同軸の回転軸を持つ構成である。この構成の場合、図７に示した様に、レーザ光の指向性の向きは最高分解能領域１９ａに方向を向き、高分解能領域１９ｂ全体を照射するようにビーム幅を広げると好適である。
【００３１】
図９は、本発明の第３の実施形態の検出器と被検体の相対位置を走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図である。図９は、図８と同様、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図９（ａ）に示した点線は、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアである。図９（ｂ）は第一の位置における高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図９（ｃ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転した時の高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。本発明の第３の実施形態の構成によれば、回転ステージ１５ｃの回転軸が最高分解能領域１９ａとＸＹ平面上でオフセットしているため、９０度回転することにより、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第二の位置に移動することができる。本発明の第３の実施形態においても機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。図９（ｄ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第三の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図９（ｅ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第四の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第一から第四の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し、後述する再構成を行い高分解能領域の再構成画像を取得する。そして、図９（ｅ）を見てわかるように、取得した複数の画像をつなぎ合わすことにより、本発明の第２の実施形態同様に、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００３２】
特許文献１に開示されている技術では、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、高分解能領域１９ｂを移動していた。以上説明した様に、本発明の第３の実施形態によれば機構の単純な回転ステージ１５ｃの回転運動により、高分解能領域１９ｂを移動することが可能となる。その結果、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる効果を得ることができる。
【００３３】
さらに、本発明の第３の実施形態によれば、検出器１７の形状が半球状であり、半球の中心軸を回転軸２０ａとし、検出器１７を回転させる。この場合、検出器１７の内側の空間を満たしているインピーダンスマッチング材に、検出器１７は力を加えることはない。したがって、インピーダンスマッチング材を揺らすことが無い利点がある。インピーダンスマッチング材が揺れると、超音波変換器１８が検出する光音響波の速度が変化するため、再構成した画像の画質が低下する。本発明の第３の実施形態は、このようなインピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下を防止する効果がある。
【００３４】
以上説明した様に、本発明の第３の実施形態は、被検体からの音響波を受信する複数の超音波変換器のうち少なくとも一部の超音波変換器の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられた容器状の形状の検出器を備える光音響装置である。それに加えて、前記複数の超音波変換器の配置により定まる最高分解能領域と前記検出器の回転軸にオフセットを持ち、前記回転軸を回転する回転ステージ（回転機構）をさらに有する。そして、前記容器状の形状の検出器の内側は半球状の形状であり、半球の中心軸と前記最高分解能領域がオフセットを持つように超音波変換器が前記検出器に実装されている。そして、前記半球の中心軸と前記最高分解能領域がオフセットを持ち、半球の中心軸と同軸の回転軸を持つことを特徴とする。このような構成によって、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等が可能となる。さらに、本発明の第３の実施形態の構成によれば、被検体と複数の超音波変換器の配置により定まる最高分解能領域との相対位置を変化させることによるインピーダンスマッチング材（水）の揺れを少なくできる。その結果、それに伴う画質の低下を抑制し、言い換えれば、得られた音響波に基づく再構成画像の画質を向上することが可能となる。
【００３５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を、図１０を用いて説明する。
【００３６】
本実施形態に係る光音響装置は、音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、前記複数の音響波検出部は各々異なる面積である。そして、最高分解能領域から前記音響波検出部の受信面までの距離が遠い音響波検出部の受信面の面積は、最高分解能領域から音響波検出部の受信面までの距離が近い受信面の面積よりも大きいことを特徴とする。以下詳細に説明する。
【００３７】
図１０は本発明の第４の実施形態の光音響イメージング装置の超音波変換器１８と超音波変換器１８の指向性の向きと指向性の幅を示した図である。図１０は図７で示した本発明の第３の実施形態と同じ構成であり、動作と効果は第３の実施形態と同様である。図１０において、前述した符号の説明は省略する。図１０において、１８ｂは超音波変換器１８の指向性の幅を示す線であり、高分解能領域の再構成画像をＳ／Ｎ良く計算するために必要な感度の領域を示している線である。この際、指向性の幅を示す線１８ｂのなす角度（θ１、θ２）を超音波変換器１８の指向性の幅とも記す。図１０を見てわかるように、超音波変換器１８の指向性の幅は、被検体に近いほど、広いと好適である。すなわち、複数の超音波変換器１８の内、任意の２つの超音波変換器１８において、超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａとの距離をＬ１、Ｌ２とし、対応する超音波変換器１８の指向性の幅をθ１、θ２とすると、
Ｌ１＜Ｌ２      式１）
の時、
θ１＞θ２      式２）
の関係であると好適である。
【００３８】
さらに好適な構成は、超音波変換器１８の指向性の幅は必要な高分解能領域１９ｂを見た角度より大きな角度に設計された超音波変換器１８を使用するものである。
【００３９】
最も良好な形態は、以下の様な形態である。すなわち、指向性の幅θ１、θ２が下記の条件となる時である。
【００４０】
高分解能領域の直径をＬＨとすると、
θ１≧２×ｔａｎ−１（ＬＨ／Ｌ１）      式３）
θ２≧２×ｔａｎ−１（ＬＨ／Ｌ２）      式４）
の条件の時である。
【００４１】
ただし、指向性の幅が広いと感度が下がるため、指向性の幅を狭くした、
θ１＝２×ｔａｎ−１（ＬＨ／Ｌ１）      式５）
θ２＝２×ｔａｎ−１（ＬＨ／Ｌ２）      式６）
なる角度に設定すると好適である。
【００４２】
以上説明した様に、本発明の第４の実施形態によれば、前述した本発明の第３の実施形態の効果を有する。更に、超音波変換器１８の指向性の向きは最高分解能領域１９ａを向いている。そして、最高分解能領域１９ａと超音波変換器１８の受信面の距離が遠い超音波変換器１８の指向性の幅は、最高分解能領域１９ａと超音波変換器１８の受信面の距離が近い超音波変換器１８の指向性の幅より狭くする。このような構成によって、良好な再構成画像を得ることができる効果を有する。
【００４３】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る光音響装置は、音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、複数の音響波検出部は各々異なる面積である。それに加えて、最高分解能領域と音響波検出部の受信面までの距離が遠い該音響波検出部の指向性の幅は、最高分解能領域から音響波検出部の受信面の距離が近い音響波検出部の指向性の幅より狭いことを特徴とする。以下詳細に説明する。
【００４４】
次に、本発明の第５の実施形態を、図１１を用いて説明する。図１１は本発明の第５の実施形態の光音響イメージング装置の超音波変換器１８の受信面の面積の模式的に示した図である。図１１は図７で示した本発明の第３の実施形態と同じ構成であり、動作と効果は第３の実施形態と同様である。図１１において、前述した符号の説明は省略する。図１１において、１８ｃは超音波変換器１８の受信面の面積を模式的に示した図形、θ３、θ４は最高感度領域１９ａから超音波変換器１８の受信面を見た角度である。受信面の面積が同じ場合は、最高感度領域１９ａから超音波変換器１８の受信面の距離が大きくなると、受信面を見た角度が小さくなるので、超音波変換器１８の出力信号は小さくなりＳ／Ｎが悪くなる。そのため、最高感度領域１９ａから超音波変換器１８の受信面の距離が大きい超音波変換器１８の受信面の面積は大きくすると好適である。すなわち、複数の超音波変換器１８の内、任意の２つの超音波変換器１８において、超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａとの距離をＬ１、Ｌ２とし、対応する超音波変換器１８の受信面の面積をＳ１、Ｓ２とすると、
Ｌ１＜Ｌ２      式１）
再出の時、
Ｓ１＜Ｓ２      式７）
の関係であると好適である。
【００４５】
最も良好な形態は、以下の様な形態である。すなわち、角度θ３、θ４が等しい場合、超音波変換器１８に入射する音響波のエネルギーは同等となる。複数の超音波変換器１８に入射する音響波のエネルギーを同等にすることは、すなわち、複数の超音波変換器１８の出力のＳ／Ｎが一部悪いものを作らないようにすることである。このように、超音波変換器１８の受信面の面積を設定すると、得られる再構成画像の画質を最も良好にすることが可能となる。
【００４６】
すなわち、複数の超音波変換器１８の内、任意の２つの超音波変換器１８において、超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａとの距離をＬ１、Ｌ２とし、対応する超音波変換器１８の受信面の面積をＳ１、Ｓ２とすると、
Ｌ１２：Ｌ２２＝Ｓ１：Ｓ２      式８）
の関係を満たす受信面の面積を選定すると最も好適である。
【００４７】
以上説明した様に、本発明の第５の実施形態によれば、前述した第３の実施形態の効果を有する。更に、超音波変換器１８の指向性の向きは最高分解能領域を向いている。そして、最高分解能領域と超音波変換器１８の受信面の距離が遠い超音波変換器１８の受信面の面積は、最高分解能領域と超音波変換器１８の受信面の距離が近い超音波変換器１８の受信面の面積より大きい。このような構成によって、良好な再構成画像を得ることができる効果を有する。なぜならば、最高分解能領域と超音波変換器１８の受信面の距離によらず、超音波変換器１８が受信する音響波のエネルギーの差が小さくなるので、一部の超音波変換器１８でＳ／Ｎの悪化を防ぐことをできる。なお、超音波変換器１８の受信面の面積が広い（円形の）場合に、その指向性の幅は狭くなるので、第４の実施形態と第５の実施形態は、超音波変換器１８の受信面の面積を変えることにより両立が可能である。
【００４８】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る光音響装置は、音響波検出部は音響波を検出する受信面を有し、複数の音響波検出部は各々異なる面積である。それに加えて、最高分解能領域から音響波検出部の受信面の距離が遠い音響波検出部の実装ピッチは、最高分解能領域と音響波検出部の受信面の距離が近い超音波変換器の実装ピッチに比べて大きいことを特徴とする。以下詳細を説明する。第１，２の実施形態において、最高分解能領域１９ａは半球状の検出器１７の中心に配置していた。この構成において、良好な再構成画像を得るには、いろいろな方向の信号を基に再構成を行うと好適である。具体的には、半球状の検出器１７の中心に位置する最高分解能領域１９ａから見て、等角度となる様な間隔で超音波検出器１８を実装する。その結果、再構成画像は方向によらず同等な解像度を得ることが可能となるので、良好な再構成画像を得ることが可能となる。
【００４９】
本発明の第６の実施形態は、第３の実施形態において上記を実現する構成である。更に具体的には、最高分解能領域１９ａが半球状の検出器１７の中心に配置していない第３の実施形態において、再構成画像が方向によらず同等な解像度を得ることが可能となる構成である。第６の実施形態は、再構成画像が方向によらず同等な解像度を得るために、超音波検出器１８を以下の様に実装する。すなわち、最高分解能領域１９ａからみて、等角度の間隔となるように、検出器１７上の超音波検出器１８の位置を決定し実装する。すなわち、検出器１７上においては、最高分解能領域１９ａに近い超音波検出器１８の取り付け間隔は狭く、最高分解能領域１９ａから遠い超音波検出器１８の取り付け間隔は広く実装するものである。このように、検出器１７上に超音波検出器１８を配置することによって、再構成画像が方向によらず同等な解像度を得ることが可能となり、良好な再構成画像を得ることができる。なお、本発明の第６の実施形態は、第３、４，５の実施形態に適応可能である。特に、第５の実施形態で説明した超音波検出器１８の受信面の面積を変える実施形態、すなわち、最高分解能領域１９ａから遠い超音波検出器１８の受信面の面積が広くする形態においても、適応可能である。
【００５０】
以上説明した様に、本発明の第６の実施形態によれば、前述した第３の実施形態の効果を有する。更に、本発明の第６の実施形態によれば、再構成画像が方向によらず同等な解像度が得られることが可能となり、良好な再構成画像を得ることができる効果も有する。
【００５１】
（第７の実施形態）
前述したように、本発明の第１から６の実施形態において、簡単な構成で高分解能領域１９ｂを広げることが可能となり、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等の効果があることを説明した。しかしながら、本発明の１から６の実施形態では、高分解能領域１９ｂを回転により移動する構成であるので、移動範囲が限定される。そのため、約４倍以上に高分解能領域を広げることが難しい。本発明の第７の実施形態はより広範囲にわたり高分解能領域を広げ再構成画像を取得する構成である。図１６は本発明の第７の実施形態における光音響イメージング装置の乳房を観察する部分の構造を示す図であり、図１４のＡ−Ｂ断面を模式的に示した図である。図１６において、図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向がＹ軸である。図１６において、符号の説明は、前述したとおりであるので、省略する。図１６の構造は図１７で示した従来の構造に、図１５で示した本発明の１から６の実施形態の構造を追加した構造である。すなわち、Ｘステージ１５ａとＹステージ１５ｂと回転ステージ１５ｃを持つ検出器走査部１５を持つ構造である。ぞして、ＸＹＺ方向に検出器１７を移動することが可能となる。この様な構造により、広範囲で高分解能領域の再構成画像を取得することが可能となる。
【００５２】
図１２は、本発明の第７の実施形態の検出器と被検体の相対位置を走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図である。図１２は、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図１２（ａ）に示した点線は、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアである。一例として前述した実施形態の４倍の面積としている。図１２（ｂ）は第一の位置における高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図１２（ｃ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転した時の高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である（第二の位置）。図１２（ｄ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第三の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図１２（ｅ）は検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転することにより、被検体と検出器１７の相対位置が第四の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第一から第四の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し後述する再構成を行い高分解能領域の再構成画像を取得する。そして、図１２（ｅ）を見てわかるように、取得した複数の画像をつなぎ合わすことにより、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアの左上１／４のエリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００５３】
次に、図１２（ｆ）に示すように高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第五の位置になる様に、検出器走査部１５のＸステージ１５ａとＹステージ１５ｂにより、検出器１７をＸＹ方向に移動する。以降、検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより逆向きに９０度回転する。そして、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第六の位置に移動し（図１２（ｇ））、順次繰り返し、第七の位置（図１２（ｈ））、第八の位置（図１２（ｉ））に高分解能領域１９ｂを移動する。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第五から第八の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し後述する再構成を行い高分解能領域の再構成画像を取得する。そして、図１２（ｉ）を見てわかるように、取得した複数の画像をつなぎ合わすことにより、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアの右上１／４のエリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００５４】
次に、図１２（ｊ）に示すように高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第九の位置になる様に、検出器走査部１５のＸステージ１５ａとＹステージ１５ｂにより、検出器１７をＸＹ方向に移動する。同様に、検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより９０度回転する。そして、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第十の位置に移動し（図１２（ｋ））、順次繰り返し、第十一の位置（図１２（ｌ））、第十二の位置（図１２（ｍ））に高分解能領域１９ｂを移動する。そして同様に、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアの右下１／４のエリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００５５】
最後に、図１２（ｎ）に示すように高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第十三の位置になる様に、検出器走査部１５のＸステージ１５ａとＹステージ１５ｂにより、検出器１７をＸＹ方向に移動する。同様に、検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより逆向きに９０度回転し、高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した第十四の位置に移動し（図１２（ｏ））する。これを順次繰り返し、第十五の位置（図１２（ｐ））、第十六の位置（図１２（ｑ））に高分解能領域１９ｂを移動する。そして同様に、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアの左下１／４のエリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００５６】
以上説明した様に、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアが広い場合であっても、この様に、高分解能な再構成画像を得ることができる。しかしながら、第１から６の実施形態で説明した本発明の特徴である検出器走査部１５が単純な機構では無いため、本発明の効果、すなわち、コストの低減、信頼性の向上、メンテナンスの頻度を下げること等の効果が失われてしまう。しかしながら、第３から６の実施形態においては、インピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下を防止する効果がある。本発明の第７の実施形態においても、第一から第十六の位置で再構成画像を取得する際、検出器走査部１５がＸＹ方向に移動する回数が３回と少なくなるため、インピーダンスマッチング材の揺れが少なくなる。その結果、インピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下を防止する効果が得られる。本発明の第７の実施形態では、検出器走査部１５はＸＹの移動と回転を交互に繰り返し医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアの高分解能な再構成画像を得る。前述したように、回転は、順方向の回転と逆方向の回転を交互に行うようにし、同方向に多回転しないように制御すると良い。このようにすることによって、超音波変換器１８の不図示の配線や、検出器１７にレーザ光を導く光ファイバ等の導光手段３４が絡まることを防ぐことができる。
【００５７】
また、以下の様な、測定手順の場合についても、インピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下を防止する効果を得ることができる。すなわち、第一のステップとして特許文献１に開示されているように、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に走査を行い、広範囲の再構成画像を取得する。第二のステップとして、この再構成画像を見て、更に詳細観察したい位置を医師や技師等の装置の操作者が指定する。第三のステップとして、指定された位置に、Ｘステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂを用いＸＹ方向に移動する。第四のステップとして、インピーダンスマッチング材の揺れが収まった後に、検出器走査部１５の回転ステージ１５ｃにより検出器１７を回転しながら再構成画像を取得する。このようにすることによって、特定の位置の周辺を広範囲にインピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下無しに、再構成画像を得ることが可能となる効果がある。
【００５８】
以上説明した様に、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得るために、検出器走査部１５のＸステージ１５ａ、Ｙステージ１５ｂ、回転ステージ１５ｃを用いることによって、より良好な広範囲の再構成画像を取得できる。更に、詳細に、特定の位置の周辺を広範囲にインピーダンスマッチング材の揺れに伴う画質の低下無しに、再構成画像を得ることが可能となる効果がある。
【００５９】
（光音響イメージング装置の回路構成とその動作）
図１３を用いて本発明の実施形態の光音響イメージング装置の回路構成とその動作について説明する。図１３は、本発明の光音響イメージング装置の電気回路ブロック図を示した図である。図１３において、１は被検体である乳房、３はパルス光を発生させる光源（レーザパルス送信部）、４は光音響受信部、５はシステム制御部、６は画像データの出力端子である。３１はレーザ発光制御回路、３２はＱスイッチ、３３はレーザ装置である。１７は検出器、１８はピエゾ素子やＣＭＵＴで構成される超音波変換器である。超音波変換器１８は図の煩雑さを防ぐためひとつのみ図示した、例えば、超音波変換器１８は検出器１７に２５６個実装されている。不図示の超音波変換器１８に対しても同様の構成である。３４は検出器１７にレーザ光を導く光ファイバ等の導光手段、３５は光音響受信部４にレーザの発光時刻を伝えるための光ファイバ等の導光手段である。光音響受信部４において、４２はＡＤ変換器である。４３は受信基準クロック回路でありＡＤ変換器４２のサンプリングクロックを供給する。４４は光ファイバ３５により導光されたレーザパルスを電気信号に変換する光検出器、４５はＡＤ変換器４２で変換されたデジタルデータ（光音響データ）を信号処理する信号処理部である。４５１は書き込み制御回路、４５２はＦＩＦＯ等のメモリ、４５３は信号処理回路である。前述した様に検出器１７には複数の超音波変換器１８が実装されているが、説明をわかり易くするために、図１３ではひとつの超音波変換器１８について図示している。ここで超音波変換器１８からメモリ４５２が、複数の超音波変換器１８毎に並列に構成される。
【００６０】
図１３の構成において、光照射タイミング制御手段であるところのシステム制御部５からのレーザ発光指示に従いレーザパルス送信部３のレーザ発光制御回路３１は、発振開始信号Ｓ１をＱスイッチ３２に出力する。そして、レーザパルス送信部３のレーザ装置３３は発振開始信号Ｓ１のタイミングでレーザパルスを照射する。ここでＱスイッチ３２は、他の構成の発振制御手段であっても構わない。例えば、半導体レーザの場合は、直接変調で十分に高速な応答が可能であるので、Ｑスイッチを用いず、変調ドライバを使用すると良い。すなわち、変調ドライバが発振制御手段となる。レーザパルスは、ファイバ３４により導光され、被検体である乳房１を照射する。乳房１に入射したレーザパルスは、被検体である乳房１の吸収効率に従った光音響波を発生させる。光音響受信部４は以下に示す様に光音響波を受信し断層画像化（画像再構成処理）する。超音波変換器１８に入力された光音響波はアナログ電気信号（光音響信号）に変換される。超音波変換器１８で変換されたアナログ電気信号（光音響信号）は、ＡＤ変換器４２でデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４に変換される。一方、ＡＤ変換器４２に入力するサンプリングクロックＳ３は、受信基準クロック回路４３で作られたジッタの少ない安定した基準クロックである。前記光音響データＳ４のメモリ４５２への書き込みタイミングは、光検出器４４の出力である受光トリガ信号Ｓ２により決定される。そして、決定された書き込みタイミング以後の所望の数のＡＤ変換されたデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４が順次メモリ４５２に記憶される。すなわち、受光トリガ信号Ｓ２が入力された時刻を起点として、サンプリングクロックＳ３のタイミングでＡＤ変換器４２が変換したデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４を記憶する。そして、信号処理部４５の書き込み制御回路４５１は所望の数を連続してメモリ４５２に記憶する。信号処理回路４５３は他の超音波変換器１８に対応する光音響データもメモリから共に読み出し、信号処理（画像再構成）を行い光音響波に基づく生体内の可視化（断層画像化）した画像データを作成する。そして、出力端子６から画像データを出力する。本実施形態では再構成された画像データを出力する出力端子６を明示的に記したが、例えば再構成された画像データを不図示のメモリに記憶するためのネットワーク入出力端子や、単に記憶するための不揮発性メモリであっても良い。図１３において、信号処理回路４５３はハードウエアで処理する構成を説明したが、ソフトウエアで処理してもかまわない。特に、近年マルチコア化されたＣＰＵを用いることによって比較的短時間で画像再構成が可能となる。ソフトウエアで処理する場合はメモリ４５２から読み出し処理を行う。この場合、ソフトウエア処理の負荷が集中しない様なレーザパルスの照射タイミングを決定すると好適である。断層画像化するための信号処理（画像再構成）については、特開２０１１−５０４２号公報に詳しく記されているので説明は省略する。
【００６１】
一方、超音波変換器１８としてＣＭＵＴを用いる場合は、不図示の電源回路よりバイアス電圧等を供給する必要がある。
【００６２】
以上の説明した様に、図１３に示した光音響イメージング装置の電気回路ブロック図の構成で、光超音波に基づく画像を得ることができる。
【００６３】
本発明の実施形態は、光音響波に基づいて断層画像を再構成するする光音響イメージング装置を例として説明した。本発明は、特許文献２で示されている様な、電磁放射パルスによる生体組織内の熱膨張に伴う音響波から画像を生成する熱音響式スキャナ装置についても適応可能である。その際、前述の光ファイバ等の導光手段３４は、マイクロ波発生器等のＲＦパルス出射手段から送信される短時間幅の放射線パルスを検出器内に放射するための円形状の導波管、または、導波管にマイクロ波のＲＦパルスを導く伝送線に相当する。本発明は、生体組織内で発生した音波を複数の超音波変換器が配置された容器状の形状の検出器で受信し、生体組織内で発生した音波に基づく画像を形成する装置に良好に適応できる。
【００６４】
（光音響イメージング装置の観察部分の構造）
本発明の実施形態の詳細を説明する前に、乳房の観察に適応した光音響イメージング装置の構成を説明する。本発明は乳房の観察に適応した光音響イメージング装置以外にも適応可能であるが、本発明を適応する好適な一例として、乳房の観察に対応する音響イメージング装置を例にして本発明の実施形態を説明する。
【００６５】
図１４は、診察台と観察時の患者の位置をわかり易く模式化して示した図である。図１４において、患者の左右方向をＸ軸、頭尾方向をＹ軸、腹背方向をＺ軸とする。図１４において、１０は診察台、１１は診察台１０に設置された検出窓、１２は診察台の患者の位置を示すマークである。本発明の実施形態では伏臥位で乳房を観察する光音響イメージング装置の例を示したが、本発明は座位等で観察する他の方式であっても好適に適応できる。図１５は光音響イメージング装置の乳房を観察する部分の構造を示す図であり、図１４のＡ−Ｂ断面を模式的に示した図である。図１５において、図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向がＹ軸である。図１５において、１７は検出器であり、被検体からの音響波を受信する複数の超音波変換器のうち少なくとも一部の超音波変換器の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられた構造である。本発明の実施形態の良好な形態は、後述するように、複数の超音波変換器の指向性の向きが球の所望の位置に向くように球面状に設けられた構成を持つ検出器である。
【００６６】
図１５において、１０は診察台、１１は検出窓、１２は患者の乳房を保持する乳房保持部材、１３は検出器１７を取り付ける検出器テーブルである。そして、１４は検出器テーブル１３を支える支持部材、１５は検出器１７を所望の位置に移動させる検出器走査部、１５ｃは検出器１７を後述する回転軸を中心にして回転させる回転ステージ（回転機構）である。回転ステージ１５ｃは、例えば、ステッピングモータを用いて回転させても良い。トルクが足りなければ、ギア等を用いた減速機構をモータ軸に持つギヤードモータ等を用いて回転させても良い。このように簡単な機構で検出器１７を回転させることが可能となる。３４はレーザ光を導光する光ファイバ等の導光手段である。光ファイバ等の導光手段３４は鏡を組み合わせた多関節ミラーを用いた導光手段であってもかまわない。検出器１７と乳房保持部材１２の間の空間には、整合層と呼ぶ各々の間の音響インピーダンスの整合させるためのインピーダンスマッチング材が充てんされている。１６はインピーダンスマッチング材の液面である。さらに不図示ではあるが、乳房保持部材１２と不図示の乳房の間の空間にも、インピーダンスマッチング材が充てんされている。インピーダンスマッチング材としては乳房と超音波変換器に音響インピーダンスが近く、パルス光を透過する液体が望ましい。具体的には水、ひまし油、ジェルなどが用いられる。音響マッチング材としてはコストや取り扱いの容易性から水が好適である。以上説明した様に、被検体である乳房と検出器１７の間の空間にインピーダンスマッチング材を充てんすることによって、被検体で発生した光音響波を検出器１７は良好に受信できる。
【００６７】
前述した様に、特許文献１には、高分解能領域を広げるために、被検体と複数の超音波変換器の配置により定まる最高分解能領域との相対位置を変化させている。すなわち、前記被検体と前記検出器のうち少なくとも一方を移動させる走査装置を備えた光音響装置が開示されている。図１７は特許文献１の実施形態の乳房を観察する部分の構造を示す図であり、図１４のＡ−Ｂ断面を模式的に示した図である。図１７において、図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向がＹ軸である。図１７において、図１５で説明した同一符号の説明は省略する。図１７において、１７は検出器であり、後述するように、複数の超音波変換器の指向性の向きが球の中心部分に向くように球面状に設けられた構成を持つ。１５は検出器１７を所望の位置に移動させる検出器走査部、１５ａは検出器１７をＸ方向に走査するＸステージ、１５ｂは検出器１７をＹ方向に走査するＹステージであり、例えばステッピングモータとボールねじを用いて構成される。
【００６８】
図１８は、特許文献１で開示されている検出器１７と超音波変換器１８と最高分解能領域１９ａと高分解能領域１９ｂを説明する図である。図１８において、１７は検出器、１８は超音波変換器、１８ａは超音波変換器１８の指向性の向きを示す線である。そして、１９ａは最高分解能領域、１９ｂは高分解能領域、３４はレーザ光を導光する光ファイバ等の導光手段、３４ａは照射されるレーザ光の指向性の向きを示す線である。特許文献１で開示されているように、検出器１７の半球の中心点を最高分解能を持つ最高分解能領域１９ａと呼ぶ、半球の中心からの距離に応じて分解能は低下するが、最高分解能領域１９ａを含む球状の領域をの高分解能領域１９ｂと呼ぶ。高分解能領域１９ｂは最高分解能に対しどの程度分解能の低下を許容するかによって決定される。
【００６９】
図１９は、特許文献１で開示されている検出器１７と高分解能領域１９ｂの位置関係をわかりやすく示した図であり、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図１９を見てわかるように検出器１７の中心に高分解能領域１９ｂが存在している。
【００７０】
図２０は、特許文献１で開示されている検出器と被検体の相対位置をＸＹ方向に走査して高分解能領域を広げる方法を模式的に示した図である。図２０は、図１９と同様、Ｚ軸のプラス方向からマイナス方向に見た図である。図２０（ａ）に示した点線は、医師や技師等の装置の操作者が要求する測定エリアである。図２０（ｂ）は第一の位置における高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図２０（ｃ）は検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第二の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図２０（ｄ）は検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第三の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。図２０（ｅ）は検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第四の位置に移動したときの高分解能領域１９ｂを黒線の丸で示した図である。それぞれの図において灰色線で示した丸は過去の移動位置における高分解能領域を示している。検出器走査部１５により被検体と検出器１７の相対位置が第一から第四の位置に移動する毎に、レーザ光を照射し検出器１７の超音波変換器１８の信号を受信し後述する再構成を行い、高分解能領域の再構成画像を取得する。そして、図２０（ｅ）を見てわかるように、要求された測定エリア内であれば、少なくともひとつの位置の高分解能領域の再構成画像を得ることができる。そして、第一から第四の位置で得られた高分解能領域の再構成画像をつなぎ合わすことにより、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。第一から第四の位置で得られた高分解能領域の再構成画像は一部重なっているが、重なった部分は、重なる部分の画像データを平均して算出しても良い。または、重み付け平均を行い、重なった部分の画像データを作成しても良い。また、単に重なった部分の再構成画像の中でいずれかの再構成画像を選択して画像データを作成しても良い。その場合、接続部分が目立つ場合があるが、用途によっては使用できる場合がある。以上説明した様に、要求された測定エリアの高分解能な再構成画像を得ることができる。
【００７１】
（音響波取得方法）
本実施形態に係る音響波取得方法は、上記本実施形態に係る光音響装置を用いる。具体的には、回転制御部が支持部材を回転させるステップと、支持部材を回転させる毎に、複数の音響波検出部によって検出信号を出力するステップとを有する。
【符号の説明】
【００７２】
１  被検体
１７  支持部材
１８  音響波検出部
１９ａ  最高分解能領域
２０ａ  回転軸
４５  信号処理部
【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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【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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