(57)【要約】      （修正有）【課題】動きのある検出対象物を滑らかに画像化することが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】この光音響画像化装置１００は、第１波長の光を照射する第１光源部１と、第１波長とは異なる第２波長の光を照射する第２光源部２と、第１光源部１および第２光源部２から、それぞれ、第１波長および第２波長の光を交互に繰り返し照射する制御を行う制御部４１と、光を吸収した検出対象物Ｑから発生する光音響波をそれぞれ検出する検出部３１とを備える。制御部４１は、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部１から第１波長の光を複数回照射する制御、および、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第２光源部２から第２波長の光を複数回照射する制御を行い、光音響波ＡＷの検出信号に基づいて、画像を生成するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に第１波長の光を照射する第１光源部と、
前記被検体に前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射する第２光源部と、
前記第１光源部および前記第２光源部から、それぞれ、前記第１波長および前記第２波長の光を交互に繰り返し照射する制御を行う制御部と、
前記第１光源部および前記第２光源部から照射された光を吸収した前記被検体内の検出対象物から発生する光音響波をそれぞれ検出する検出部とを備え、
前記制御部は、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、前記第１光源部から前記第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、前記第２光源部から前記第２波長の光を複数回照射する制御の少なくとも一方を行い、
前記検出部により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成するように構成されている、光音響画像化装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１光源部からフレーム単位の光を複数回連続照射した後、前記第２光源部からフレーム単位の光を複数回連続照射する制御を繰り返し行うように構成され、
前記第１光源部および前記第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算するように構成されている、請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記第１光源部および前記第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する加算処理部と、前記第１光源部および前記第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ一時的に記憶する一時記憶部とを含み、前記一時記憶部に記憶された検出信号を前記加算処理部において加算するとともに、加算された検出信号の出力後に消去する１つのデータ処理部をさらに備える、請求項２に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記第１光源部は、フレーム単位の光を前記第２光源部よりも多い回数連続照射するように構成されている、請求項２または３に記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
加算された検出信号を平均化するように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記第１光源部および前記第２光源部は、それぞれ、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子のうちのいずれかの素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記被検体内の組織形状が略変わらない期間は、１０μ秒以上１００ｍ秒以下である、請求項１〜６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】
この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、光音響波に基づく画像を生成する光音響画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光音響波に基づく画像を生成する光音響画像化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、波長の異なる２種類の光を被検体に照射して、組織形状の違いを画像化することが可能な光音響画像化装置が開示されている。この光音響画像化装置は、互いに組織の形状が異なる時点において２回の検出を行い、組織形状の違いを画像化するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４６２１５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、上記特許文献１に記載の光音響画像化装置では、互いに組織の状態が異なる時点において２回の検出が行われるため、１回目の検出後、比較的長い時間間隔を空けて２回目の検出が行われていると考えられる。このため、動きのある検出対象物を滑らかに画像化することができないという問題点があると考えられる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、動きのある検出対象物を滑らかに画像化することが可能な光音響画像化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、被検体に第１波長の光を照射する第１光源部と、被検体に第１波長とは異なる第２波長の光を照射する第２光源部と、第１光源部および第２光源部から、それぞれ、第１波長および第２波長の光を交互に繰り返し照射する制御を行う制御部と、第１光源部および第２光源部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する光音響波をそれぞれ検出する検出部とを備え、制御部は、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、第２光源部から第２波長の光を複数回照射する制御の少なくとも一方を行い、検出部により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成するように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、制御部により、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体内の組織形状が略変わらない期間内において、第２光源部から第２波長の光を複数回照射する制御の少なくとも一方を行い、検出部により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成する。これにより、被検体内の組織形状が略変わらない期間内で複数回の検出がなされるので、従来のように比較的長い時間間隔を空けて複数回の検出が行われる場合と比較して、動きのある検出対象物を滑らかに画像化することができる。なお、本発明において、被検体内の組織形状が略変わらない期間とは、たとえば、収縮拡張を繰り返す心臓の収縮（拡張）状態が維持されるような、被検体の組織形状が略同一に維持される比較的短い期間をいう。
【０００９】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、第１光源部からフレーム単位の光を複数回連続照射した後、第２光源部からフレーム単位の光を複数回連続照射する制御を繰り返し行うように構成され、第１光源部および第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算するように構成されている。このように構成すれば、複数回分の検出信号が加算されるので、加算により検出対象物のデータが蓄積されて、画像が鮮明になる一方、画像に現れる時間的なランダムノイズは蓄積されないので、ランダムノイズを相対的に低減することができる。したがって、動きのある検出対象物をより滑らかに画像化することができる。なお、一般的に出力が小さい発光ダイオード素子などの光源においては、ランダムノイズが現れやすいため、効果的にランダムノイズを抑制することができる。また、本発明において、フレーム単位の光とは、１フレームの整数倍に相当するフレームの１画像分の画像化に要する光のことである。
【００１０】
この場合、好ましくは、第１光源部および第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する加算処理部と、第１光源部および第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ一時的に記憶する一時記憶部とを含み、一時記憶部に記憶された検出信号を加算処理部において加算するとともに、加算された検出信号の出力後に消去する１つのデータ処理部をさらに備える。このように構成すれば、第１光源部および第２光源部から連続して光が照射されるので、データ処理部は、同じ光源部からの光に基づく検出信号（同種の検出信号）を連続して検出することにより、一時記憶部に一時的に記憶することができる。このため、連続して検出される同種の検出信号を加算処理部において加算処理することができるので、検出信号の加算処理を１つのデータ処理部により行うことができる。その結果、回路規模を小さくすることができるとともに、回路構成を簡略化することができる。
【００１１】
上記第１光源部および第２光源部ごとに連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する構成において、好ましくは、第１光源部は、フレーム単位の光を第２光源部よりも多い回数連続照射するように構成されている。このように構成すれば、より鮮明に画像化したい特定の検出対象物を検出可能な波長を第１光源部の第１波長に設定することにより、第１光源部によって、より鮮明に画像化したい特定の検出対象物に向けて、所定波長の光の照射を注力して行うことができる。
【００１２】
上記第１光源部および第２光源部ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する構成において、好ましくは、光音響波の検出信号は、加算された検出信号を平均化するように構成されている。このように構成すれば、平均化処理によって、加算処理を行う回路においてデジタルデータの最上位桁がオーバーフローすることを抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部は、光源として、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子のうち少なくとも１つを含む。このように構成すれば、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子は、比較的簡易な駆動機構によりパルス発光させることが可能な光源であるため、第１光源部および第２光源部が大型化するのを抑制することができる。その結果、装置が大型化するのを抑制することができる。
【００１４】
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、被検体内の組織形状が略変わらない期間は、１０μ秒以上１００ｍ秒以下である。このように構成すれば、被検体内の組織形状が略変わらない期間を１０μ秒以上とすることにより、第１光源部（第２光源部）の温度上昇を招く期間である光の照射期間に対して、光が照射されない期間が短くなりすぎるのを抑制することができる。したがって、第１光源部（第２光源部）の温度上昇を抑制することができる。これにより、第１光源部（第２光源部）の過度の温度上昇に起因する発光効率の低下、および、光源寿命の短縮を抑制することができる。また、被検体内の組織形状が略変わらない期間を１００ｍ秒以下とすることにより、人間の視覚上、遅延を感じる程度に、画像表示が遅くなるのを抑制することができる。要するに、画像化のリアルタイム性が損なわれるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、動きのある検出対象物を滑らかに画像化することが可能な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】
【００１６】
【図１】本発明の第１〜第４実施形態による光音響画像化装置の使用状態を示した模式図である。
【図２】本発明の第１、第３および第４実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミングについて説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の受信メモリ加算部を示したブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態による光音響画像化装置の受信メモリ加算部を示したブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態による光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミングについて説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施形態による光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミングについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
（光音響画像化装置の構成）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１に示すように、第１光源部１と、第２光源部２と、プローブ部３と、装置本体部４とを備えている。装置本体部４と、第１光源部１および第２光源部２とは、それぞれ、配線５１および配線５２を介して接続されている。また、装置本体部４と、プローブ部３とは、配線５３を介して接続されている。装置本体部４は、これら配線５１、５２および５３を介して、第１光源部１、第２光源部２およびプローブ部３に電力や制御信号などを出力可能である。
【００２０】
光音響画像化装置１００は、第１光源部１および第２光源部２から被検体Ｐの検出対象物Ｑに光を照射し、光が検出対象物Ｑに吸収されることにより発生される光音響波ＡＷをプローブ部３（後述する検出部３１）により検出するように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、プローブ部３（検出部３１）により検出された光音響波ＡＷの検出信号に基づいて、画像を生成するように構成されている。
【００２１】
第１光源部１および第２光源部２は、それぞれ、人体などの被検体Ｐに向けて画像化のための光を照射するように構成されている。また、第１光源部１および第２光源部２は、互いに異なる波長（それぞれ、第１波長および第２波長とする）の光を被検体Ｐに照射するように構成されている。また、第１光源部１および第２光源部２は、装置本体部４の後述する制御部４１による制御の下、被検体Ｐに対して、それぞれ、第１波長、および、第２波長の光を交互に繰り返し照射するように構成されている。詳細については後述する。また、第１光源部１および第２光源部２は、それぞれ、プローブ部３を挟むようにプローブ部３の両側に１つずつ配置されている。なお、第１光源部１および第２光源部２は、アタッチメント部材（図示せず）によりプローブ部３に対して固定的に取り付けられている。
【００２２】
第１光源部１は、図２に示すように、第１光源基板１１と、光源としての第１光放出半導体素子１２とを有している。図示しないが、第１光源基板１１には、被検体Ｐ側に複数の第１光放出半導体素子１２がアレイ状に実装されている。また、第１光源基板１１は、制御部４１による制御の下、第１光放出半導体素子１２をパルス発光させるように構成されている。なお、第２光源部２も、第１光源部１と同様に、第２光源基板２１と、第２光放出半導体素子２２とを有している。以下では、第１光源部１について主に説明し、第２光源部２についての説明は省略する。
【００２３】
第１光放出半導体素子１２は、人体などの被検体Ｐの測定に適した赤外領域の測定波長の光（たとえば、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍに中心波長を有する光）を発生するように構成されている。このような第１光放出半導体素子１２には、たとえば、発光ダイオード素子、半導体レーザ素子、または、有機発光ダイオード素子を用いることが可能である。
【００２４】
第１光放出半導体素子１２（第１光源部１）および第２光放出半導体素子２２（第２光源部２）の発生する光の波長は、検出対象物Ｑに応じて適宜決定される。本実施形態では、第１光放出半導体素子１２の発生する光の波長(第１波長)は、脱酸素化ヘモグロビンに吸収され易い７５０ｎｍであるとする。すなわち、第１光放出半導体素子１２は、静脈を画像化することが可能な光を照射する。また、第２光放出半導体素子２２の発生する光の波長（第２波長）は、酸素化ヘモグロビンに吸収され易い８５０ｎｍであるとする。すなわち、第２光放出半導体素子２２は、動脈を画像化することが可能な光を照射する。
【００２５】
プローブ部３は、上述の通り、検出部３１を含んでいる。検出部３１は、第１光源部１（第１光源部１）から照射された光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する光音響波ＡＷを検出するように構成されている。
【００２６】
詳細には、検出部３１は、超音波振動子３１ａを有している。検出部３１は、第１光源部１（第１光源部１）から照射された光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する光音響波ＡＷによって超音波振動子３１ａが振動されることにより、光音響波ＡＷを検出するように構成されている。超音波振動子３１ａは、被検体Ｐに当接する側において１２８個設けられている。また、超音波振動子３１ａは、１列に配列されている。また、検出部３１（超音波振動子３１ａ）は、検出された光音響波ＡＷの検出信号を、配線５３（図１参照）を介して装置本体部４に出力するように構成されている。
【００２７】
装置本体部４は、制御部４１と、受信メモリ加算部４２と、フレームデータ生成部４３と、ＲＡＷデータ出力部４４と、画像生成部４５と、表示部４６とを含んでいる。
【００２８】
装置本体部４は、受信メモリ加算部４２およびフレームデータ生成部４３において、検出信号に基づくＲＡＷデータを生成するように構成されている。また、装置本体部４は、生成したＲＡＷデータを、ＲＡＷデータ出力部４４を介して、装置本体部４の外部に出力可能に構成されている。ＲＡＷデータとは、いわゆる画像化される前の未加工のデータであり、被検体Ｐの位置情報や大きさ情報などを含んだデータである。このＲＡＷデータにより、被検体Ｐに関する種々の解析を行うことが可能となる。なお、受信メモリ加算部４２は、特許請求の範囲の「データ処理部」の一例である。
【００２９】
制御部４１は、第１光源部１および第２光源部２に光トリガー信号を出力することにより、第１光源部１および第２光源部２から、それぞれ、第１波長（７５０ｎｍ）および第２波長（８５０ｎｍ）の光を交互に繰り返し照射する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部４１は、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない所定期間Ｔ１（時間）（図３参照）内において、第１光源部１から第１波長（７５０ｎｍ）の光を２回照射する制御を行うように構成されている。すなわち、制御部４１は、第１光源部１から１回目の光を照射した時点の所定期間Ｔ１未満である期間ｔ１（図３参照）後に、２回目の光を照射する制御を行うように構成されている。なお、所定期間Ｔ１は、１０μ秒以上０．１秒（１００ｍ秒）以下の範囲内で設定されるのが好ましい。より好ましくは、１０μ秒以上０．０５秒以下の範囲内で設定されるのが好ましい。たとえば、光源が発光ダイオード素子であれば、制御部４１は、約０．００１秒毎（１ｋＨｚ）に光を照射する。
【００３０】
また、制御部４１は、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない所定期間Ｔ１（時間）内において、第２光源部２から第２波長（８５０ｎｍ）の光を２回照射する制御を行うように構成されている。
【００３１】
また、制御部４１は、第１光源部１から２回目の光を照射した時点の期間ｔ１後に、第２光源部２から１回目の光を照射する制御を行うように構成されている。同様に、制御部４１は、第２光源部２から２回目の光を照射した時点の期間ｔ１後に、第１光源部１から１回目の光を照射する制御を行うように構成されている。また、制御部４１は、第１光源部１および第２光源部２から、１フレーム単位の光を照射する制御を行うように構成されている。
【００３２】
このように、制御部４１は、第１光源部１から１フレーム単位の光を２回連続照射した後、第２光源部２から１フレーム単位の光を２回連続照射する制御を繰り返し行うように構成されている。
【００３３】
受信メモリ加算部４２は、プローブ部３（検出部３１）から出力された検出信号を、装置本体部４内のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ（図示せず）などを介して取得するように構成されている。また、受信メモリ加算部４２は、１つ設けられている。また、受信メモリ加算部４２は、図４に示すように、フレームメモリ部４２ａと、第１ラッチ部４２ｂと、第２ラッチ部４２ｃと、加算処理部４２ｄとを有している。なお、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃは、共に、特許請求の範囲の「一時記憶部」の一例である。
【００３４】
フレームメモリ部４２ａは、第１光源部１（図２参照）および第２光源部２（図２参照）から照射された光に基づく検出信号を記憶するように構成されている。また、フレームメモリ部４２ａは、第１光源部１（第２光源部２）からの照射回ごとの検出信号を、順に、第１ラッチ部４２ｂ、および、第２ラッチ部４２ｃに出力する（振り分ける）ように構成されている。すなわち、フレームメモリ部４２ａは、第１光源部１（第２光源部２）からの１回目の光の照射に基づく検出信号を第１ラッチ部４２ｂに出力し、２回目の光の照射に基づく検出信号を第２ラッチ部４２ｃに出力するように構成されている。
【００３５】
第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃは、フレームメモリ部４２ａと加算処理部４２ｄとの間において、互いに並列に配置されている。また、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃは、共に、第１光源部１および第２光源部２ごとに、連続照射された２回分の検出信号をそれぞれ一時的に記憶するように構成されている。具体的には、第１ラッチ部４２ｂは、第１光源部１（第２光源部２）から１回目の光の照射に基づく検出信号を一時的に記憶するように構成されている。また、第２ラッチ部４２ｃは、第１光源部１（第２光源部２）から２回目の光の照射に基づく検出信号を一時的に記憶するように構成されている。なお、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃには、同種の検出信号を一時的に記憶することが可能に構成されている。
【００３６】
すなわち、第１ラッチ部４２ｂに第１光源部１からの光の照射に基づく検出信号が一時的に記憶された状態で、第２ラッチ部４２ｃに第２光源部２からの光の照射に基づく検出信号（異種の検出信号）を一時的に記憶することはできない。一方、第１ラッチ部４２ｂに第１光源部１からの光の照射に基づく検出信号が一時的に記憶された状態であるならば、第２ラッチ部４２ｃにも、第１光源部１からの光の照射に基づく検出信号を一時的に記憶することが可能である。
【００３７】
第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃは、共に、一時的に記憶した検出信号を加算処理部４２ｄに出力するように構成されている。また、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃは、共に、検出信号を加算処理部４２ｄに出力することにより、一時記憶していた検出信号の出力後に消去するように構成されている。
【００３８】
加算処理部４２ｄは、加算処理部４２ｄに接続されるすべてのラッチ部（第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃ）に検出信号が記憶された場合に、すべてのラッチ部から検出信号を取得するように構成されている。そして、加算処理部４２ｄは、第１光源部１および第２光源部２ごとに、連続照射された２回分の検出信号をそれぞれ加算するように構成されている。また、加算処理部４２ｄは、加算された検出信号をフレームデータ生成部４３に出力するように構成されている。
【００３９】
フレームデータ生成部４３は、図２に示すように、加算処理部４２ｄから取得した加算された検出信号に基づいてＲＡＷデータを生成するように構成されている。また、フレームデータ生成部４３は、生成したＲＡＷデータをＲＡＷデータ出力部４４または画像生成部４５に出力するように構成されている。
【００４０】
ＲＡＷデータ出力部４４は、装置本体部４から生成されたＲＡＷデータを、医療用データベースシステムＳなどの外部システム（外部機器）に出力することが可能に構成されている。
【００４１】
画像生成部４５は、第１光源部１および第２光源部２からの光に基づく検出信号により生成されたＲＡＷデータごとに、整相、検波等の処理が行われ、それぞれ、所定の画像を生成し、生成された所定の画像を差分などすることにより、光音響波画像を生成するように構成されている。また、画像生成部４５は、光音響波画像を表示部４６に出力するように構成されている。
【００４２】
表示部４６は、画面を有しており、装置本体部４において生成された光音響波画像(動脈や静脈などの画像)を画面に表示するように構成されている。なお、１０００ｆｐｓ（１ｋＨｚ）のフレームレートで取得した光音響波画像を、表示部４６のリフレッシュレート、例えば１２０ｆｐｓでリアルタイム表示する。
【００４３】
（光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミング）
次に、図３を参照して、光の照射、光音響波ＡＷの検出および加算処理のタイミングについて説明する。
【００４４】
まず、制御部４１による制御の下、第１光源部１から２回連続で第１波長（７５０ｎｍ）の光が照射される。なお、１回目の照射と、２回目の照射との間の期間（時間）はｔ１である。そして、それぞれの照射直後に、検出信号Ａ１およびＡ２が検出部３１において検出される。そして、検出信号Ａ２が検出された直後に、受信メモリ加算部４２において、検出信号Ａ１と検出信号Ａ２とが加算される。
【００４５】
次に、制御部４１による制御の下、第２光源部２から２回連続で第２波長（８５０ｎｍ）の光が照射される。そして、それぞれの照射直後に、検出信号Ｂ１およびＢ２が検出部３１において検出される。そして、検出信号Ｂ２が検出された直後に、受信メモリ加算部４２において、検出信号Ｂ１と検出信号Ｂ２とが加算される。以降は、第１光源部１および第２光源部２から光が２回ずつ連続照射され、検出信号が加算される上記処理が繰り返される。
【００４６】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４７】
第１実施形態では、上記のように、制御部４１により、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部１から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において第２光源部２から第２波長の光を複数回照射する制御の一方を行い、検出部３１により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成する。これにより、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内で複数回の検出がなされるので、従来のように比較的長い時間間隔を空けて複数回の検出が行われる場合と比較して、動きのある検出対象物Ｑを滑らかに画像化することができる。なお、本発明において、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間とは、たとえば、収縮拡張を繰り返す心臓の収縮（拡張）状態が維持されるような、被検体Ｐの組織形状が略同一に維持される比較的短い期間をいう。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部４１を、第１光源部１から１フレーム単位の光を複数回連続照射した後、第２光源部２から１フレーム単位の光を複数回連続照射する制御を繰り返し行うように構成し、第１光源部１および第２光源部２ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する。これにより、複数回分の検出信号が加算されるので、加算により検出対象物Ｑのデータが蓄積されて、画像が鮮明になる一方、画像に現れる時間的なランダムノイズは蓄積されないので、ランダムノイズを相対的に低減することができる。したがって、動きのある検出対象物Ｑをより滑らかに画像化することができる。なお、一般的に出力が小さい発光ダイオード素子などの光源においては、ランダムノイズが現れやすいため、効果的にランダムノイズを抑制することができる。また、本発明において、１フレーム単位の光とは、１フレームの整数倍に相当するフレームの１画像分の画像化に要する光のことである。
【００４９】
また、第１実施形態では、上記のように、第１光源部１および第２光源部２ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ加算する加算処理部４２ｄと、第１光源部１および第２光源部２ごとに、連続照射された複数回分の検出信号をそれぞれ一時的に記憶する第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃとを含み、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃに記憶された検出信号を加算処理部４２ｄにおいて加算するとともに、加算された検出信号の出力後に消去する１つの受信メモリ加算部４２をさらに設ける。これにより、第１光源部１および第２光源部２から連続して光が照射されるので、受信メモリ加算部４１は、同じ光源部からの光に基づく検出信号（同種の検出信号）を連続して検出することにより、第１ラッチ部４２ｂおよび第２ラッチ部４２ｃに一時的に記憶することができる。このため、連続して検出される同種の検出信号を加算処理部４２ｄにおいて加算処理することができるので、検出信号の加算処理を１つのデータ処理部により行うことができる。その結果、回路規模を小さくすることができるとともに、回路構成を簡略化することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１光源部１および第２光源部２を、光源としての発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子のいずれかにより構成する。これにより発光ダイオード素子、半導体レーザ素子および有機発光ダイオード素子は、比較的簡易な駆動機構によりパルス発光させることが可能な光源であるため、第１光源部１および第２光源部２が大型化するのを抑制することができる。その結果、装置が大型化するのを抑制することができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間Ｔ１を、１０μ秒以上１００ｍ秒以下とする。これにより、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間を１０μ秒以上とすることにより、第１光源部１（第２光源部２）の温度上昇を招く期間である光の照射期間に対して、光が照射されない期間が短くなりすぎるのを抑制することができる。したがって、第１光源部１（第２光源部２）の温度上昇を抑制することができる。これにより、第１光源部１（第２光源部２）の過度の温度上昇に起因する発光効率の低下、および、光源寿命の短縮を抑制することができる。また、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間を１００ｍ秒以下とすることにより、人間の視覚上、遅延を感じる程度に、画像表示が遅くなるのを抑制することができる。要するに、画像化のリアルタイム性が損なわれるのを抑制することができる。
【００５２】
［第２実施形態］
次に、図１および図５を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なるフレームレートにより光音響画像を生成する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
（光音響画像化装置の構成）
図５に示すように、本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００（図１および図５参照）は、受信メモリ加算平均部２４２を備える点で、上記第１実施形態の光音響画像化装置１００とは相違する。なお、受信メモリ加算平均部２４２は、特許請求の範囲の「データ処理部」の一例である。
【００５４】
受信メモリ加算平均部２４２は、第１実施形態において説明した受信メモリ加算部４２が行った加算処理に加えて、加算された検出信号を平均化するように構成されている。具体的には、受信メモリ加算平均部２４２は、１ｋＨｚのフレームレートを、１６分の１に加算平均することにより、６２．５Ｈｚに低下させるように構成されている。
【００５５】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５６】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、制御部４１により、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部１から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において第２光源部２から第２波長の光を複数回照射する制御の一方を行い、検出部３１により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成する。これにより、従来のように比較的長い時間間隔を空けて複数回の検出が行われる場合と比較して、動きのある検出対象物Ｑを滑らかに画像化することができる。
【００５７】
また、第２実施形態では、上記のように、光音響画像化装置２００を、加算された検出信号を平均化するように構成されている。これにより、平均化処理によって、加算処理を行う回路においてデジタルデータの最上位桁がオーバーフローすることを抑制することができる。
【００５８】
［第３実施形態］
次に、図１、図２、図６および図７を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、制御部４１による制御の下、同一の光源部（第１光源部１および第２光源部２）から２回連続して光を照射した上記第１実施形態と異なり、制御部３４１による制御の下、同一の光源部（第１光源部１および第２光源部２）から４回連続して光を照射する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
【００５９】
（光音響画像化装置の構成）
図２に示すように、第３実施形態による光音響画像化装置３００（図１および図２参照）は、制御部３４１を備えている。また、装置本体部４は、受信メモリ加算部３４２を含んでいる。なお、受信メモリ加算部３４２は、特許請求の範囲の「データ処理部」の一例である。
【００６０】
制御部３４１は、第１光源部１から１フレーム単位の光を４回連続照射した後、第２光源部２から１フレーム単位の光を４回連続照射する制御を繰り返し行うように構成されている。
【００６１】
受信メモリ加算部３４２は、図６に示すように、フレームメモリ部３４２ａと、第１ラッチ部３４２ｂと、第２ラッチ部３４２ｃと、加算処理部３４２ｄとを有している。なお、第１ラッチ部３４２ｂおよび第２ラッチ部３４２ｃは、共に、特許請求の範囲の「一時記憶部」の一例である。
【００６２】
第１ラッチ部３４２ｂは、検出部３１から検出信号を取得して、検出信号を一時的に記憶するように構成されている。また、第１ラッチ部３４２ｂは、一時記憶した検出信号を加算処理部３４２ｄに出力するように構成されている。
【００６３】
第２ラッチ部３４２ｃは、フレームメモリ部３４２ａから検出信号を取得して、検出信号を一時的に記憶するように構成されている。また、第２ラッチ部３４２ｃは、一時記憶した検出信号を加算処理部３４２ｄに出力するように構成されている。
【００６４】
加算処理部３４２ｄは、第１ラッチ部３４２ｂおよび第２ラッチ部３４２ｃから取得した検出信号を加算する様に構成されている。また、加算処理部３４２ｄは、加算した検出信号をフレームメモリ部３４２ａに出力するように構成されている。
【００６５】
フレームメモリ部３４２ａは、取得した検出信号を記憶するように構成されている。また、フレームメモリ部３４２ａは、同一の光源部（第１光源部１（図２参照）または第２光源部２（図２参照））からの４回分の光の照射に基づく検出信号の加算がなされていない場合には、記憶された検出信号を第２ラッチ部３４２ｃに出力するように構成されている。また、フレームメモリ部３４２ａは、４回分の光の照射に基づく検出信号の加算がなされている場合には、記憶された検出信号をフレームデータ生成部４３に出力するように構成されている。
【００６６】
（光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミングについて）
次に、図７を参照して、光の照射、光音響波の検出および加算処理のタイミングについて説明する。
【００６７】
まず、制御部３４１（図２参照）による制御の下、第１光源部１（図２参照）から４回連続で第１波長（７５０ｎｍ）の光が照射される。そして、各回の照射の照射直後に、それぞれ、検出信号Ａ１〜Ａ４が検出部３１（図２参照）において検出される。そして、検出信号Ａ４が検出された直後に、受信メモリ加算部３４２において、検出信号Ａ１〜Ａ４が加算される。
【００６８】
次に、制御部３４１による制御の下、第２光源部２（図２参照）から４回連続で第１波長（８５０ｎｍ）の光が照射される。そして、各回の照射の照射直後に、それぞれ、検出信号Ｂ１〜Ｂ４が検出部３１において検出される。そして、検出信号Ｂ４が検出された直後に、受信メモリ加算部３４２において、検出信号Ｂ１〜Ｂ４が加算される。以降は、第１光源部１および第２光源部２から光が照射される上記処理が繰り返される。
【００６９】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７０】
第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、制御部３４１により、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部１から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において第２光源部２から第２波長の光を複数回照射する制御の一方を行い、検出部３１により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成する。これにより、従来のように比較的長い時間間隔を空けて複数回の検出が行われる場合と比較して、動きのある検出対象物Ｑを滑らかに画像化することができる。
【００７１】
［第４実施形態］
次に、図１、図２および図８を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、第１光源部１および第２光源部２から、それぞれ、互いに同じ回数により光を連続照射した上記第１実施形態と異なり、第１光源部１および第２光源部２から、それぞれ、互いに異なる回数により光を連続照射する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
【００７２】
（光音響画像化装置の構成）
図２に示すように、第４実施形態による光音響画像化装置４００（図１および図２参照）は、制御部４４１を備えている。
【００７３】
制御部４４１は、図８に示すように、第１光源部１（図２参照）から１フレーム単位の光を３回連続照射した後、第２光源部２（図２参照）から１フレーム単位の光を２回連続照射する制御を繰り返し行うように構成されている。
【００７４】
なお、第１光源部１から１フレーム単位の光を３回連続照射がなされることにより、検出信号Ａ１、Ａ２およびＡ３が順に検出される。そして、加算処理部４２ｄは、検出信号Ａ３の検出直後に、検出信号Ａ１と、検出信号Ａ２と、検出信号Ａ３とを加算する。その後、第２光源部２からも同様に２回の光の連続照射され、検出信号Ｂ１と、検出信号Ｂ２との加算処理がなされる。
【００７５】
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７６】
第４実施形態では、上記第１実施形態と同様に、制御部４４１により、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において、第１光源部１から第１波長の光を複数回照射する制御、または、被検体Ｐ内の組織形状が略変わらない期間内において第２光源部２から第２波長の光を複数回照射する制御の一方を行い、検出部３１により検出された光音響波の検出信号に基づいて、画像を生成する。これにより、従来のように比較的長い時間間隔を空けて複数回の検出が行われる場合と比較して、動きのある検出対象物Ｑを滑らかに画像化することができる。
【００７７】
また、第４実施形態では、上記のように、第１光源部１は、フレーム単位の光を第２光源部２よりも多い回数連続照射するように構成されている。これにより、より鮮明に画像化したい特定の検出対象物Ｑを検出可能な波長を第１光源部１の第１波長に設定することにより、第１光源部１によって、より鮮明に画像化したい特定の検出対象物Ｑに向けて、所定波長の光の照射を注力して行うことができる。
【００７８】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００７９】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、第１光源部からフレーム単位の光を２回〜４回連続照射した後、第２光源部からフレーム単位の光を２回または４回連続照射する制御を繰り返した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１光源部および第２光源部からフレーム単位の光を１回ずつ交互に照射する制御を繰り返してもよい。なお、この場合には、受信メモリ加算部（受信メモリ加算平均部）を２つ設ける必要がある。
【００８０】
また、上記第１〜第４実施形態では、第１光源部（第２光源部）からフレーム単位の光を２回〜４回連続照射した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１光源部（第２光源部）からフレーム単位の光を５回以上連続照射してもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第４実施形態では、装置本体部の受信メモリ加算部（受信メモリ加算平均部）において、検出信号の加算処理（加算平均処理）を行った例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、装置本体部の画像生成部において、検出信号の加算処理（加算平均処理）を行ってもよい。
【００８２】
また、上記第１〜第４実施形態では、装置本体部内に、受信メモリ加算部（受信メモリ加算平均部）に設けて、検出信号の加算処理（加算平均処理）を行った例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、装置本体部内に、受信メモリ加算部（受信メモリ加算平均部）を設けずに、装置本体部と、プローブ部、第１光源部および第２光源部との間に、受信メモリ加算部（受信メモリ加算平均部）を含むＲＡＷデータ生成部を、装置本体部とは別体で設けてもよい。
【００８３】
また、上記第２実施形態では、加算された検出信号を１６分の１に平均化した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加算された検出信号を１６分の１以外の値に平均化してもよい。たとえば、加算された検出信号を３２分の１に平均化してもよい。この場合には、フレームレートは、３０ｆｐｓ近傍の値となる。
【００８４】
また、上記第１〜第４実施形態では、２つの光源部を設け、２つの波長の光を照射した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３つ以上の光源部を設け、３つ以上の波長の光を照射してもよい。
【００８５】
また、上記第１〜第４実施形態では、プローブ部と、第１光源部および第２光源部とを別体により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プローブ部と、第１光源部および第２光源部とを一体的に構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  第１光源部
２  第２光源部
３１  検出部
４１、３４１、４４１  制御部
４２、３４２  受信メモリ加算部（データ処理部）
４２ｂ、３４２ｂ  第１ラッチ部（一時記憶部）
４２ｃ、３４２ｃ  第２ラッチ部（一時記憶部）
４２ｄ  加算処理部
１００、２００、３００、４００  光音響画像化装置
２４２  受信メモリ加算平均部（データ処理部）
【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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