(57)【要約】【課題】第１の波長の光または第２の波長の光のうちの少なくとも一方の強度が低下した場合でも、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく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】被検体Ｐに第１の波長の光を照射する第１光源部１と、被検体Ｐに第１の波長とは異なる第２の波長の光を照射する第２光源部２とを備え、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度とに差がある場合には、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御するように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に第１の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の波長とは異なる第２の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の波長および前記第２の波長の光を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、前記第１光源部の光の強度と前記第２光源部の光の強度とに差がある場合には、前記第１光源部の光の強度と前記第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、前記第１光源部または前記第２光源部のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御するように構成されている、光音響画像化装置。
【請求項２】
光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された前記第１光源部による検出信号と前記第２光源部による検出信号との差を検出することによって、前記被検体内の前記検出対象物を判別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光源部を駆動する第１光源駆動部と、前記第２光源部を駆動する第２光源駆動部と、前記第１光源部の光の強度および前記第２光源部の光の強度をそれぞれ測定する光強度測定部とをさらに備え、
前記光強度測定部は、前記第１光源駆動部および前記第２光源駆動部のそれぞれに流れる電流値、または、前記第１光源部および前記第２光源部のそれぞれの光量のうちのいずれか一方によって、光の強度を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１光源駆動部の電流値と前記第２光源駆動部の電流値との差に基づいて、前記第１光源駆動部または前記第２光源駆動部のうちの少なくとも一方の電流値を制御することによって、前記第１光源駆動部の電流値と前記第２光源駆動部との電流値との差を小さくするように制御するように構成されている、請求項３に記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１光源部の光量と前記第２光源部の光量との差に基づいて、前記第１光源部または前記第２光源部のうちの少なくとも一方の光量を制御することによって、前記第１光源部の光量と前記第２光源部の光量との差を小さくするように制御するように構成されている、請求項３に記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記光強度測定部において測定された前記第１光源部の光の強度と前記第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、前記検出部によって検出された光音響波の検出信号の増幅率を制御するように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記光強度測定部において測定された前記第１光源部の光の強度と前記第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、デジタル信号に変換された検出信号を補正するように制御するように構成されている、請求項３〜６のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記光強度測定部において測定された前記第１光源部の光の強度と前記第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、前記第１光源部または前記第２光源部のうちの少なくとも一方の光照射のフレーム数を増加させるとともに、フレーム数の増加によって生成された複数の検出信号を加算するように制御するように構成されている、請求項３〜７のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項９】
光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された後の前記第１光源部による第１の検出信号の強度と前記第２光源部による第２の検出信号の強度との差、または、前記第１の検出信号の強度に基づく周波数成分と前記第２の検出信号の強度に基づく周波数成分との差のうちのいずれか一方に基づいて、前記被検体内の検出対象物を判別するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１０】
前記第１光源部および前記第２光源部は、それぞれ、ＬＥＤ素子、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を含み、電流値によって光の強度を検出するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項１１】
前記第１光源部および前記第２光源部は、それぞれ、固体レーザー、ＬＥＤ素子、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を含み、光量によって直接光の強度を検出するように構成されている、請求項１〜９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、複数の波長に対応した光音響画像を生成する光音響画像生成装置において、物質の存在割合に応じた画像を容易に表示可能な方法が記載されている。具体的には、互いに異なる光吸収性を有する２種類の物質を含む被検体に対し、光源部から第１の波長の光および第２の波長の光がそれぞれ出射された際に、被検体から第１の光音響信号および第２の光音響信号が発せられる。そして、第１の光音響信号および第２の光音響信号のそれぞれに基づいて、第１の光音響画像および第２の光音響画像を生成し、第１の光音響画像と第２の光音響画像とに互いに異なる色を割り当てるとともに、第１の光音響画像と第２の光音響画像とを合成することによって、被検体に含まれる物質の存在割合に応じた画像を表示するように構成されている。すなわち、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織が画像化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５８６１２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、光源部の劣化などにより、第１の波長の光または第２の波長の光のうちの少なくとも一方の光の強度が低下した場合に、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いが正しく画像化することができない（認識できない）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、第１の波長の光または第２の波長の光のうちの少なくとも一方の強度が低下した場合でも、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく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の波長の光を照射する第１光源部と、被検体に第１の波長とは異なる第２の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の波長および第２の波長の光を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、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度とに差がある場合には、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部または第２光源部のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御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、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部または第２光源部のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御することによって、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差が小さくされるので、第１光源部および第２光源部それぞれの検出信号の相対的な強度を精度よく比較することができる。その結果、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく画像化することができる。
【０００９】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、制御部は、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された第１光源部による検出信号と第２光源部による検出信号との差を検出することによって、被検体内の検出対象物を判別するように構成されている。このように構成すれば、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御されることによって、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされて、被検体の組織の違いを正しく画像化することができるので、被検体内の検出対象物を正確に判別することができる。
【００１０】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、第１光源部を駆動する第１光源駆動部と、第２光源部を駆動する第２光源駆動部と、第１光源部の光の強度および第２光源部の光の強度をそれぞれ測定する光強度測定部とをさらに備え、光強度測定部は、第１光源駆動部および第２光源駆動部のそれぞれに流れる電流値、または、第１光源部および第２光源部のそれぞれの光量のうちのいずれか一方によって、光の強度を検出するように構成されている。このように構成すれば、電流値または光量のうちのいずれか一方を測定することによって、容易に第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差を検出することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、制御部は、第１光源駆動部の電流値と第２光源駆動部の電流値との差に基づいて、第１光源駆動部または第２光源駆動部のうちの少なくとも一方の電流値を制御することによって、第１光源駆動部の電流値と第２光源駆動部との電流値との差を小さくするように制御するように構成されている。ここで、光量の差によって光の強度の差を検出する場合には、第１光源部および第２光源部のそれぞれから出射される光が互いに干渉する可能性がある。そこで、上記のように、電流値の差によって光の強度の差を検出するように構成すれば、第１光源部および第２光源部が接近している場合においても、容易にそれぞれの光源部による光の強度を正確に検出することができる。また、第１光源駆動部の電流値と第２光源駆動部の電流値との差を小さくすることによって、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされるとともに、第１光源部および第２光源部それぞれの検出信号の相対的な強度が精度よく比較されるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく画像化することができる。
【００１２】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、制御部は、第１光源部の光量と第２光源部の光量との差に基づいて、第１光源部または第２光源部のうちの少なくとも一方の光量を制御することによって、第１光源部の光量と第２光源部の光量との差を小さくするように制御するように構成されている。このように構成すれば、第１光源部の光量と第２光源部の光量との差を小さくすることによって、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされるとともに、第１光源部および第２光源部それぞれの検出信号の相対的な強度が精度よく比較されるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく画像化することができる。
【００１３】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、制御部は、光強度測定部において測定された第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、検出部によって検出された光音響波の検出信号の増幅率を制御するように構成されている。このように構成すれば、増幅率は回路構成によって広範囲に調整可能であるので、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差が大きい場合でも、容易に第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくすることができる。
【００１４】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、制御部は、光強度測定部において測定された第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、デジタル信号に変換された検出信号を補正するように制御するように構成されている。このように構成すれば、デジタル信号の補正は広範囲に調整可能であるので、第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差が大きい場合でも、容易に第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくすることができる。
【００１５】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、制御部は、光強度測定部において測定された第１光源部の光の強度と第２光源部の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部または第２光源部のうちの少なくとも一方の光照射のフレーム数を増加させるとともに、フレーム数の増加によって生成された複数の検出信号を加算するように制御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。
【００１６】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された後の第１光源部による第１の検出信号の強度と第２光源部による第２の検出信号の強度との差、または、第１の検出信号の強度に基づく周波数成分と前記第２の検出信号の強度に基づく周波数成分との差のうちのいずれか一方に基づいて、被検体内の検出対象物を判別するように構成されている。このように構成すれば、検出信号の強度の差または周波数成分の差のうちのいずれか一方に基づいて、被検体内の検出対象物を判別するので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐの組織の違いを正しく画像化することができる。
【００１７】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、第１光源部および第２光源部は、それぞれ、ＬＥＤ素子、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を含み、電流値によって光の強度を検出するように構成されている。このように構成すれば、ＬＥＤ素子、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ので、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。
【００１８】
この発明の一の局面による光音響画像化装置は、好ましくは、第１光源部および第２光源部は、それぞれ、固体レーザー、ＬＥＤ素子、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を含み、光量によって直接光の強度を検出するように構成されている。このように構成すれば、照射される総光量を検出できる。具体的には、光学レンズの劣化や発光素子を覆う封止樹脂の劣化などにより、光量が低下したかどうか検出できる。その結果、発光素子および発光素子以外の要因による光量の劣化も精度よく把握できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、第１の波長の光または第２の波長の光のうちの少なくとも一方の強度が低下した場合でも、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体の組織の違いを正しく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】
【００２０】
【図１】本発明の第１〜第５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および第３〜第５実施形態による光音響画像化装置の光源基板および発光素子を示した上面図である。
【図３】本発明の第１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４】本発明の第１〜第４実施形態による光の照射、光音響波の検出および減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５】本発明の第１〜第５実施形態による光音響画像化装置の第１光源部による検出信号と第２光源部による検出信号との差分を取得する方法を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による光強度の測定および制御を行う回路の構成を示したブロック図である。
【図７】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８】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源基板および発光素子を示した上面図である。
【図９】本発明の第３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１０】本発明の第４および第５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１１】本発明の第５実施形態による光の照射、光音響波の検出、加算処理および減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】
【００２１】
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。
【００２２】
［第１実施形態］
（光音響画像化装置の構成）
図１〜図６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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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の波長および第２の波長とする）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の波長、および、第２の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。
【００２６】
第１光源部１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。第２光源部２は、第１光源部１とは異なる波長の赤外領域の測定波長の光を発生するように構成されている。
【００２７】
第１光源部１および第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。第１実施形態では、第１光源部１の発生する光の波長(第１の波長)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光源部１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光源部２の発生する光の波長（第２の波長）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光源部２は、動脈を画像化することが可能な光を照射する。
【００２８】
ここで、第１実施形態では、第１光源部１および第２光源部２は、それぞれ、ＬＥＤ素子、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を含み、後述するように、電流値によって光の強度を検出するように構成されている。
【００２９】
図２に示すように、第１光源基板１１および第２光源基板２１はそれぞれ、矩形形状を有している。第１光源基板１１上および第２光源基板２１上には、それぞれ、短手方向に４列に配列された光放出半導体素子１２および光放出半導体素子２２が配置されている。光放出半導体素子１２および光放出半導体素子２２の各列には、それぞれ、第１光源部１または第２光源部２が接続されており、第１光源部１に接続されている列と第２光源部２に接続されている列とは、交互に配列されるように構成されている。
【００３０】
図３に示すように、光音響画像化装置１００には、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれに駆動信号を送信する、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａを含む光源駆動回路８０と、光源駆動回路８０を介して第１光源部１および第２光源部２のそれぞれに電力を供給する駆動電源部９０とが設けられている。また、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａのそれぞれに流れる電流値を測定する光強度測定部５が設けられており、光強度測定部５は電流値の結果を後述する制御部４１に送信するように構成されている。
【００３１】
プローブ部３は、検出部３１を含んでいる。検出部３１は、第１光源部１および第２光源部２からそれぞれ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。
【００３２】
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および第２光源部２からそれぞれ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。
【００３３】
装置本体部４は、制御部４１と、受信回路４２と、Ａ／Ｄコンバータ４３と、受信メモリ４４と、データ処理部４５と、画像処理部４６と、画像表示部４７とを含んでいる。
【００３４】
受信回路４２は、超音波振動素子３１ａが検出した音響波および超音波の信号を受信するように構成されている。Ａ／Ｄコンバータ４３は、受信回路４２が受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するように構成されている。受信メモリ４４は、デジタル変換された音響波および超音波の信号を保存するように構成されている。データ処理部４５は、受信メモリに保存されたデジタル信号を、後述するように加算などの処理を行うように構成されている。画像処理部４６は、データ処理部４５によって処理されたデータに基づいて、被検体Ｐの検出対象物Ｑの画像化のための処理を行うように構成されている。画像表示部４７は、画像処理部４６によって処理された画像を表示するように構成されている。また、画像表示部４７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、画像表示部４７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。
【００３５】
制御部４１は、光源駆動回路８０に波長制御信号を送信することによって、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれの光の波長を制御するように構成されている。また、制御部４１は、駆動電源部９０に信号を送信することにより、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａに送電する電力を制御するように構成されている。
【００３６】
制御部４１は、一度目の光トリガ信号が送信され、第２光源部２から光が照射される時に、Ａ／Ｄコンバータ４３に向けてサンプリングトリガ信号の送信を開始する。サンプリングトリガ信号を受信したＡ／Ｄコンバータ４３は、受信回路４２により受信した超音波振動素子３１ａの検出信号をサンプリングする。このサンプリング動作は、光音響波信号をサンプリングした後、被検体Ｐ内で反射された超音波の信号についても連続的に実施される。また、このサンプリング動作は、たとえば、外部から入力されるＡ／Ｄクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされてもよい。
【００３７】
また、上記のような検出動作は、被検体Ｐの表面に沿って検出部３１を走査させながら逐次実施される。この結果、サンプリングされた光音響波信号と超音波信号とに基づいて画像処理部４６により被検体Ｐ内の画像が合成され、画像表示部４７に合成された被検体Ｐ内の画像が表示される。
【００３８】
制御部４１は、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａ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の波長（７５０ｎｍ）および第２の波長（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、図４に示すように、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（たとえば、１０μ秒）（時間）内において、第１光源部１から第１の波長（７５０ｎｍ）の光および第２光源部２から第２の波長（８５０ｎｍ）の光を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後に、第２光源部２から第２の波長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。また、第１光源部１からの１回目の照射による検出信号と、第２光源部２からの１回目の照射による検出信号との差を算出するように制御されるように構成されている。さらに、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれの２回目以降の照射についても同様に差を算出するように構成されている。
【００３９】
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１回照射した後、第２光源部２から１フレーム単位の光を１回照射する制御を繰り返し行うように構成されている。
【００４０】
また、第１実施形態では、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された後の第１光源部１による第１の検出信号の強度と第２光源部２による第２の検出信号の強度との差、または、第１の検出信号の強度に基づく周波数成分と第２の検出信号の強度に基づく周波数成分との差のうちのいずれか一方に基づいて、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑを判別するように構成されている。具体的には、図５に示すように、光の強度が制御された後の第１の波長照射時に取得される光音響信号および第２の波長照射時に取得される光音響信号を、それぞれ、検波・対数変換した後に、その差分を取得するように構成されている。また、差分を取得することによって検出対象物Ｑを判別するために必要なデータを取得するように構成されている。たとえば、検出対象物Ｑが、動脈または静脈であることを判別するように構成されている。
【００４１】
また、第１実施形態では、制御部４１は、第１光源部１の光の強度と第２光源部の光の強度とに差がある場合には、第１光源部１の光の強度と第２光源部の光の強度とに差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御するように構成されている。具体的には、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａのそれぞれに流れる電流値、または、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれの光量のうちのいずれか一方によって、光の強度を検出するように構成されている。
【００４２】
また、第１実施形態では、制御部４１は、第１光源駆動部１ａの電流値と第２光源駆動部２ａの電流値との差に基づいて、第１光源駆動部１ａまたは第２光源駆動部２ａのうちの少なくとも一方の電流値を制御することによって、第１光源駆動部１ａの電流値と第２光源駆動部２ａとの電流値との差を小さくするように制御するように構成されている。詳細には、図６に示すように、光強度測定部５は、電流検出回路５ａと電流検出用Ａ／Ｄコンバータ５ｂを含むように構成されている。また、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａのそれぞれに流れる電流のＩＦ１およびＩＦ２を、電流検出回路５ａによって検出するように構成されている。ＩＦ１およびＩＦ２は、それぞれ、第１光源部１および第２光源部２の照射時において、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａに流れる電流値の平均値である。電流検出回路５ａによって検出された電流値は、電流検出用Ａ／Ｄコンバータ５ｂでデジタル信号に変換され制御部４１へ送信される。制御部４１は、たとえば、電流ＩＦ１が電流ＩＦ２より小さい（ＩＦ１＜ＩＦ２）場合は、第２光源駆動部２ａに送電する電力を小さくするように駆動電源部９０を制御するように構成されている。具体的には、光放出半導体素子１２（図２参照）の４並列のうち、１並列が断線した場合、ＩＦ１が元の電流値の７５％になるので、ＩＦ２を元の電流値の７５％になるように駆動電源部９０を制御するように構成されている。
【００４３】
（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。
【００４４】
第１実施形態では、上記のように、被検体に第１の波長の光を照射する第１光源部１と、被検体に第１の波長とは異なる第２の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の波長および第２の波長の光を繰り返し照射する制御を行う制御部４１と、第１光源部１および第２光源部２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をそれぞれ検出する検出部３１とを備え、制御部４１を、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度とに差がある場合には、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御するように構成する。これにより、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方からの光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方を制御することによって、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度とに差がある場合でも、第１光源部１および第２光源部２それぞれの検出信号の相対的な強度を精度よく比較することができるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐの組織の違いを正しく画像化することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部４１を、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された第１光源部１による検出信号と第２光源部２による検出信号との差を検出することによって、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑを判別するように構成する。これにより、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御されることによって、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされるとともに、第１光源部１および第２光源部２それぞれの検出信号の相対的な強度が精度よく比較されるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑを正確に判別することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、第１光源部１を駆動する第１光源駆動部１ａと、第２光源部２を駆動する第２光源駆動部２ａと、第１光源部１および第２光源部２の光の強度をそれぞれ測定する光強度測定部５とをさらに備え、光強度測定部５を、第１光源駆動部１ａおよび第２光源駆動部２ａのそれぞれに流れる電流値、または、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれの光量のうちのいずれか一方によって、光の強度を検出するように構成する。これにより、電流値または光量のうちのいずれか一方を測定することによって、容易に第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差を検出することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部４１を、第１光源駆動部１ａの電流値と第２光源駆動部２ａの電流値との差に基づいて、第１光源駆動部１ａまたは第２光源駆動部２ａのうちの少なくとも一方の電流値を制御することによって、第１光源駆動部１ａの電流値と第２光源駆動部２ａとの電流値との差を小さくするように制御するように構成する。これにより、光量の差によって光の強度の差を検出する場合には、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれから出射される光が互いに干渉する可能性がある一方で、電流値の差によって光の強度の差を検出するように構成すれば、第１光源部１および第２光源部２が接近している場合においても、容易にそれぞれの光源部による光の強度を正確に検出することができる。また、第１光源駆動部１ａの電流値と第２光源駆動部２ａの電流値との差を小さくすることによって、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされるとともに、第１光源部１および第２光源部２それぞれの検出信号の相対的な強度が精度よく比較されるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐの組織の違いを正しく画像化することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、光の強度または検出信号のうちの少なくとも一方が制御された後の第１光源部１による検出信号の強度と第２光源部２による検出信号の強度との差、または、第１光源部１による検出信号の強度に基づく周波数成分と第２光源部２による検出信号の強度に基づく周波数成分との差のうちのいずれか一方に基づいて、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑを判別するように構成されている。これにより、検出信号の強度の差または周波数成分の差のうちのいずれか一方に基づいて、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑを判別するので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐの組織の違いを正しく画像化することができる。
【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は、それぞれ、ＬＥＤ素子、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を含み、電流値によって光の強度を検出するように構成する。これにより、ＬＥＤ素子、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ので、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。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、図１、図３〜図５、図７および図８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、電流値によって光の強度を検出する上記第１実施形態とは異なり光量によって光の強度を検出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。
【００５１】
図７に示すように、光音響画像化装置２００には、第１光源部１および第２光源部２のそれぞれの光量を直接測定する光強度測定部２５が設けられており、測定した光量を後述する制御部２４１に送信するように構成されている。
【００５２】
ここで、第２実施形態では、第１光源部１および第２光源部２は、それぞれ、固体レーザー、ＬＥＤ素子、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を含み、後述するように、光量によって直接光の強度を検出するように構成されている。
【００５３】
装置本体部２０４は、制御部２４１を含んでいる。
【００５４】
ここで、第２実施形態では、光強度測定部２５は、第１光源部１および第２光源部２のぞれぞれの光量を直接測定するように構成されており、制御部２４１は、第１光源部１の光量と第２光源部２の光量とに差がある場合は、光量の差を小さくするように駆動電源部９０を制御するように構成されている。具体的には、たとえば、第１光源部１の光量が第２光源部２の光量より小さい場合は、制御部２４１は、第２光源駆動部２ａに送電する電力を小さくするように駆動電源部９０を制御するように構成されている。光強度測定部２５は、たとえば、フォトダイオードなどの受光素子を含むように構成されている。
【００５５】
図８に示すように、第１光源基板２１１および第２光源基板２２１はそれぞれ、矩形形状を有している。第１光源基板２１１上および第２光源基板２２１上には、それぞれ、短手方向に４列に配列された光放出半導体素子２１２および光放出半導体素子２２２が配置されるように構成されている。光放出半導体素子２１２および光放出半導体素子２２２の各列には、それぞれ、第１光源部１または第２光源部２が接続されており、第１光源部１に接続されている４列および第２光源部２に接続されている４列は、それぞれ、隣接するように構成されている。
【００５６】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
（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。
【００５８】
第２実施形態では、制御部２４１を、第１光源部１の光量と第２光源部２の光量との差に基づいて、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方の光量を制御することによって、第１光源部１の光量と第２光源部２の光量との差を小さくするように制御するように構成する。これにより、第１光源部１の光量と第２光源部２の光量との差を小さくすることによって、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差が小さくされるとともに、第１光源部１および第２光源部２それぞれの検出信号の相対的な強度が精度よく比較されるので、波長ごとに生成された画像に基づいて、被検体Ｐの組織の違いを正しく画像化することができる。
【００５９】
第２実施形態では、第１光源部１および第２光源部２は、それぞれ、固体レーザー、ＬＥＤ素子、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を含み、光量によって直接光の強度を検出するように構成する。これにより、照射される総光量を検出できる。具体的には、光学レンズの劣化や発光素子を覆う封止樹脂の劣化などにより、光量が低下したかどうか検出できる。その結果、発光素子および発光素子以外の要因による光量の劣化も精度よく把握できる。
【００６０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、図１、図４、図５および図９を参照して、第３実施形態について説明する。駆動電源部９０を制御することによって光の強度を制御する第１実施形態と異なり、第３実施形態では、光音響波信号の増幅率を制御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。
【００６２】
図９に示すように、光音響画像化装置３００は、装置本体部３０４を含んでいる。また、装置本体部３０４は、制御部３４１と、受信回路３４２とを含んでおり、制御部３４１から受信回路３４２へ制御信号を送信するように構成されている。
【００６３】
ここで、第３実施形態では、制御部３４１は、受信回路３４２において、光強度測定部によって測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づいて、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方による検出信号の増幅率を制御するように構成されている。具体的には、制御部３４１は、第１光源部１の光の強度が第２光源部２の光の強度の０．５倍である場合は、第２光源部２による光音響波ＡＷの検出信号の増幅率を０．５倍にするように、受信回路３４２を制御するように構成されている。
【００６４】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６５】
（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。
【００６６】
第３実施形態では、制御部３４１は、光強度測定部５において測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、検出部３１によって検出された光音響波ＡＷの検出信号の増幅率を制御するように構成されている。これにより、増幅率は回路構成によって広範囲に調整可能であるので、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差が大きい場合でも、容易に第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくすることができる。
【００６７】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
［第４実施形態］
次に、図１、図４、図５および図１０を参照して、第４実施形態について説明する。駆動電源部９０を制御することによって光の強度を制御する第１実施形態と異なり、第４実施形態では、デジタル信号に変換された光音響波信号を補正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。
【００６９】
図１０に示すように、光音響画像化装置４００は、装置本体部４０４を含んでいる。また、装置本体部４０４は、制御部４４１と、データ処理部４４５とを含んでおり、制御部４４１からデータ処理部４４５へ制御信号を送信するように構成されている。
【００７０】
ここで、第４実施形態では、装置本体部４０４は、データ処理部４４５において、光強度測定部５によって測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づいて、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方のデジタル信号に変換された検出信号を補正するように構成されている。具体的には、制御部４４１は、第１光源部１の光の強度が第２光源部２の光の強度の０．５倍である場合は、デジタル信号に変換された第２光源部２による検出信号の強度を半分にするように、データ処理部４４５を制御するように構成されている。
【００７１】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
（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。
【００７３】
第４実施形態では、制御部４４１を、光強度測定部５において測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、デジタル信号に変換された検出信号を補正するように制御するように構成する。これにより、デジタル信号の補正は広範囲に調整可能であるので、第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差が大きい場合でも、容易に第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくすることができる。
【００７４】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７５】
［第５実施形態］
次に、図１、図４、図５、図１０および図１１を参照して、第５実施形態について説明する。駆動電源部９０を制御することによって光の強度を制御する第１実施形態と異なり、第５実施形態では、フレーム数の増加によって検出信号を制御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。
【００７６】
図１０に示すように、装置本体部５０４は、制御部５４１と、データ処理部５４５とを含んでおり、制御部５４１からデータ処理部５４５へ制御信号を送信するように構成されている。
【００７７】
ここで、第５実施形態では、光強度測定部５において測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方の光照射のフレーム数を増加させるとともに、フレーム数の増加によって生成された複数の検出信号を加算するように制御するように構成されている。具体的には、第１光源部１の光の強度が第２光源部２の光の強度の０．５倍である場合を例にすると、図１１に示すように、制御部５４１はデータ処理部５４５を制御することによって、第１光源部１から１フレーム単位の光（波長７５０ｎｍの光）を２回照射した後、第２光源部２から１フレーム単位の光（波長８５０ｎｍの光）を１回照射する制御を繰り返し行うように制御するように構成されている。また、第１光源部１の１回目の照射による光音響信号Ａ１および第１光源部１の２回目の照射による光音響信号Ａ２を加算器Ａによって加算することによって、加算器Ａに光音響信号Ａ１＋Ａ２が保存される。第２光源部２の１回目の照射による光音響信号Ｂ１は、加算器Ｂに保存される。加算器Ａに保存された信号と、加算器Ｂに保存された信号の差異を検出することによって、検出対象物Ｑを判別するために必要なデータを取得するように構成されている。また、第１光源部１による３回目、４回目の照射および第２光源部２による２回目の照射以降についても同様である。すなわち、制御部５４１はデータ処理部５４５を制御することによって、第１光源部１の２回照射による検出信号の加算と、第２光源部２の１回照射による検出信号との差異を検出する制御を繰り返すように制御するように構成されている。
【００７８】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
（第５実施形態の効果）
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８０】
第５実施形態では、制御部５４１は、光強度測定部５において測定された第１光源部１の光の強度と第２光源部２の光の強度との差に基づく検出信号の強度の差を小さくするように、第１光源部１または第２光源部２のうちの少なくとも一方の光照射のフレーム数を増加させるとともに、フレーム数の増加によって生成された複数の検出信号を加算するように制御するように構成されている。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。
【００８１】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８２】
（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。
【００８３】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、第１波長が７５０ｎｍ、第２波長が８５０ｎｍである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検出対象物によって、波長を適宜変更してもよい。ただし、第１波長と第２波長は異なる波長である。
【００８４】
また、上記第１〜第５実施形態では、光放出半導体素子を４列に配列している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、４列以外でもよい。
【００８５】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１光源部および第２光源部のそれぞれによる光音響信号を検波・対数変換する例を示したが、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光源部のそれぞれによる光音響信号をフーリエ変換することによって、周波数成分の差分を取得するように構成してもよい。
【００８６】
また、上記第１および第３〜第５実施形態では、第１光源部および第２光源部のそれぞれによる電流の平均値に基づいて制御を行う例を示したが、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光源部のそれぞれによる電流のピーク値に基づいて制御を行うように構成してもよい。
【００８７】
また、上記第２実施形態では、光強度測定部に受光素子としてフォトダイオードを使用する示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フォトダイオード以外の受光素子を使用してもよい。
【００８８】
また、上記第１〜第４実施形態では、第１光源部の光の強度が第２光源部の光の強度より小さい場合は、第２光源部の光の強度および検出信号の強度を小さくするようにする例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１光源部の光の強度および検出信号の強度を大きくするように制御してもよい。
【００８９】
また、上記第１〜第５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。
【００９０】
また、上記第１〜第５実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  第１光源部
１ａ  第１光源駆動部
２  第２光源部
２ａ  第２光源駆動部
５、２５  光強度測定部
３１  検出部
４１、２４１、３４１、４４１、５４１  制御部
１００、２００、３００、４００、５００  光音響画像化装置
Ｐ  被検体
Ｑ  検出対象物
【図１】
2017060621.tif 000003
【図２】
2017060621.tif 000004
【図３】
2017060621.tif 000005
【図４】
2017060621.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017060621.tif 000009
【図８】
2017060621.tif 000010
【図９】
2017060621.tif 000011
【図１０】
2017060621.tif 000012
【図１１】
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