JP2013211527A - Laser light source unit, control method therefor, and optical acoustic image generating apparatus - Google Patents

Laser light source unit, control method therefor, and optical acoustic image generating apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser light source unit capable of emitting pulse laser light with desired light emission intensity even when wave lengths are different from each other.SOLUTION: In emitting pulse laser light with a wave length of 750 nm, only a high-voltage switch 74 is turned on and only a first flash lamp 52 is turned on to excite a laser rod. In emitting pulse laser light with a wave length of 800 nm, high-voltage switches 74, 84 are turned on and both of a first and a second flash lamps 52, 53 are turned on to excite the laser rod.

Description

本発明は、レーザ光源ユニットおよびその制御方法に関し、さらに詳しくは、複数の波長のレーザ光を切り替えて出射可能なレーザ光源ユニット、およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a laser light source unit and a control method thereof, and more particularly to a laser light source unit capable of switching and emitting laser light having a plurality of wavelengths and a control method thereof.

また、本発明は、光音響画像生成装置に関し、さらに詳しくは、被検体に複数の波長のレーザ光を照射して光音響信号を検出し、検出された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置に関する。   The present invention also relates to a photoacoustic image generation apparatus. More specifically, the present invention detects a photoacoustic signal by irradiating a subject with laser light having a plurality of wavelengths, and generates a photoacoustic image based on the detected photoacoustic signal. The present invention relates to a photoacoustic image generation apparatus.

従来、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響画像化装置が知られている。この光音響画像化装置においては、例えばパルスレーザ光等のパルス光が生体に照射される。このパルス光の照射を受けた生体内部では、パルス光のエネルギーを吸収した生体組織が熱によって体積膨張し、音響波が発生する。この音響波を超音波プローブ等で検出し、検出された信号（光音響信号）に基づいて生体内部を可視像化することが可能となっている。光音響画像化方法では、特定の光吸収体において音響波が発生するため、生体における特定の組織、例えば血管等を画像化することができる。   Conventionally, as shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, for example, a photoacoustic imaging apparatus that images the inside of a living body using a photoacoustic effect is known. In this photoacoustic imaging apparatus, a living body is irradiated with pulsed light such as pulsed laser light. Inside the living body that has been irradiated with the pulsed light, the living tissue that has absorbed the energy of the pulsed light undergoes volume expansion due to heat, and an acoustic wave is generated. This acoustic wave is detected by an ultrasonic probe or the like, and the inside of the living body can be visualized based on the detected signal (photoacoustic signal). In the photoacoustic imaging method, since an acoustic wave is generated in a specific light absorber, a specific tissue in a living body, such as a blood vessel, can be imaged.

ところで、生体組織の多くは光吸収特性が光の波長に応じて変わり、また一般に、その光吸収特性も組織ごとに特有のものとなっている。例えば図１１に、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)、および静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン（酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の光波長ごとの分子吸収係数を示す。動脈の光吸収特性は、酸素化ヘモグロビンのそれに対応し、静脈の光吸収特性は、脱酸素化ヘモグロビンのそれに対応する。この波長に応じた光吸収率の違いを利用して、互いに異なる２種類の波長の光を血管部分に照射し、各波長で得られた光音響信号の大きさを調べることで、動脈からの光音響信号と静脈からの光音響信号とを判別し、動脈と静脈とを区別して画像化する光音響画像化方法が知られている（特許文献２参照）。   By the way, in many living tissues, the light absorption characteristics change according to the wavelength of light, and generally, the light absorption characteristics are also unique to each tissue. For example, FIG. 11 shows oxygenated hemoglobin (oxyhemoglobin combined with oxygen: oxy-Hb) abundant in human arteries and deoxygenated hemoglobin (hemoglobin deoxy-Hb not bound to oxygen) abundantly contained in veins. The molecular absorption coefficient for each light wavelength is shown. The light absorption characteristic of the artery corresponds to that of oxygenated hemoglobin, and the light absorption characteristic of the vein corresponds to that of deoxygenated hemoglobin. By utilizing the difference in light absorption rate according to this wavelength, irradiating the blood vessel part with light of two different wavelengths, and by examining the magnitude of the photoacoustic signal obtained at each wavelength, A photoacoustic imaging method is known in which a photoacoustic signal and a photoacoustic signal from a vein are discriminated and an artery and a vein are distinguished and imaged (see Patent Document 2).

一方、レーザ光源においては、波長により発振利得が異なるため、発光強度が異なる。このため、波長掃引型のガスレーザ装置において、レーザ利得、具体的には励起電流等を制御することにより、波長が変わってもレーザ発光強度を一定に保つ手法が提案されている（特許文献３参照）。また、パルスレーザにおいて、励起光源の数を２つにすることにより、１つの励起光源を用いる場合と比較して、高いレーザ出力を得る手法も提案されている（特許文献４参照）。   On the other hand, in the laser light source, since the oscillation gain varies depending on the wavelength, the emission intensity varies. For this reason, in a wavelength sweep type gas laser apparatus, a method has been proposed in which the laser emission intensity is kept constant even when the wavelength is changed by controlling the laser gain, specifically the excitation current (see Patent Document 3). ). In addition, there has also been proposed a method of obtaining a high laser output by using two excitation light sources in a pulse laser as compared with the case of using one excitation light source (see Patent Document 4).

特開２００５−２１３８０号公報JP 2005-21380 A 特開２０１０−０４６２１５号公報JP 2010-046215 A 特開昭５２−１１４２９２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 52-114292 特開平０１−１８５９８７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-185987

A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb.23, 2010)A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, Changhong Hu, J. Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc.SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb. 23, 2010)

光音響画像化方法においては、上述したように２種類の波長の光を被検体の血管部分に照射し、動脈と静脈とを区別して画像化しているが、波長に応じてレーザ光の発光強度が異なると、検出される光音響信号の大きさが波長に応じて異なるものとなり、その結果、動脈と静脈とが区別しにくくなるおそれがある。上記特許文献３に記載された手法は、ガスレーザを対象とするものであり、固体レーザーを対象とするものではない。また、特許文献４に記載されたパルスレーザは異なる波長のレーザ光を出力する波長可変レーザに関するものではない。   In the photoacoustic imaging method, as described above, light of two kinds of wavelengths is irradiated to the blood vessel portion of the subject and the arteries and veins are distinguished and imaged, but the emission intensity of the laser light according to the wavelength If they are different, the magnitude of the detected photoacoustic signal differs depending on the wavelength, and as a result, it may be difficult to distinguish between an artery and a vein. The technique described in Patent Document 3 is intended for a gas laser and not for a solid-state laser. The pulse laser described in Patent Document 4 is not related to a wavelength tunable laser that outputs laser beams having different wavelengths.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、波長が異なっても所望の発光強度でパルスレーザ光を出射することができるレーザ光源ユニットおよびその制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなレーザ光源ユニットを含む光音響画像生成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser light source unit that can emit pulsed laser light with a desired light emission intensity even when the wavelengths are different, and a control method therefor. It is another object of the present invention to provide a photoacoustic image generation apparatus including such a laser light source unit.

本発明によるレーザ光源ユニットは、相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットであって、レーザロッドと、レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源と、
レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段と、光共振器の内部に挿入され、光共振器の発振波長を変化させる波長切替部と、出射されるパルスレーザ光の波長に応じて、レーザロッドに励起光を照射する励起光源の数を切り替え、かつ切り替えられた数の励起光源からレーザロッドに励起光を照射する励起光制御手段と、励起光源からのレーザロッドへの励起光の照射に同期して、出射されるパルスレーザ光の波長となるように、波長切替部により発振波長を切り替えて、レーザ光出射手段によりパルスレーザ光を出射させる発光制御手段とを備えたことを特徴とするものである。 A laser light source unit according to the present invention is a laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulse laser beams in a predetermined wavelength series including two or more different wavelengths, and irradiates a laser rod and excitation light to the laser rod. Two or more excitation light sources,
An optical resonator including a pair of mirrors facing each other with a laser rod interposed therebetween, laser light emitting means for emitting pulsed laser light, and a wavelength inserted inside the optical resonator to change the oscillation wavelength of the optical resonator Excitation light that switches the number of excitation light sources that irradiate the laser rod with the excitation light and irradiates the laser rod from the switched number of excitation light sources according to the wavelength of the switching laser and the emitted pulsed laser light In synchronization with the irradiation of the excitation light from the excitation light source to the laser rod from the control means, the oscillation wavelength is switched by the wavelength switching unit so that the wavelength of the emitted pulsed laser light is obtained, and the pulse is emitted by the laser light emitting means. Emission control means for emitting laser light is provided.

なお、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、励起光制御手段を、均等な光量により励起した場合における、レーザロッドからのパルスレーザ光の発光強度が弱い波長ほど励起光源の数を多くするよう、励起光源の数を切り替える手段としてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, the excitation light control means is excited so that the number of excitation light sources is increased as the wavelength of the emission intensity of the pulsed laser light from the laser rod is weaker when the excitation light control means is excited with an equal amount of light. Means for switching the number of light sources may be used.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、所定の波長系列が第１の波長および第２の波長を含み、励起光源の数が２つであり、かつ第２の波長のパルスレーザ光の発光強度が第１の波長のパルスレーザ光の発光強度よりも弱い場合、励起光制御手段を、発振波長が第１の波長である場合は、１つの励起光源からレーザロッドに励起光を照射し、発振波長が第２の波長である場合は、２つの励起光源からレーザロッドに励起光を照射する手段としてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, the predetermined wavelength series includes the first wavelength and the second wavelength, the number of excitation light sources is two, and the emission intensity of the pulsed laser light having the second wavelength. Is weaker than the emission intensity of the pulse laser beam having the first wavelength, the excitation light control means is used, and if the oscillation wavelength is the first wavelength, the laser rod is irradiated with the excitation light from one excitation light source and oscillated. When the wavelength is the second wavelength, the laser rod may be irradiated with excitation light from two excitation light sources.

この場合、レーザロッドをアレキサンドライトとし、第１の波長を７４８ｎｍ〜７７０ｎｍ、第２の波長を７９３〜８０２ｎｍの範囲にあるものとしてもよい。   In this case, the laser rod may be alexandrite, the first wavelength may be in the range of 748 nm to 770 nm, and the second wavelength may be in the range of 793 to 802 nm.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、励起光制御手段を、２以上の励起光源のそれぞれについて、昇圧回路およびパルス発生回路を有するものとしてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, the excitation light control means may include a booster circuit and a pulse generation circuit for each of the two or more excitation light sources.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、励起光制御手段を、１つの昇圧回路と、２以上の励起光源のそれぞれについてのパルス発生回路とを有するものとしてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, the excitation light control means may have one booster circuit and a pulse generation circuit for each of two or more excitation light sources.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、励起光制御手段を、１つの昇圧回路および１つのパルス発生回路を有し、レーザロッドに励起光を照射する励起光源の数に応じて、パルス発生回路における充電時間を制御する手段としてもよい。   Further, in the laser light source unit according to the present invention, the excitation light control means has one booster circuit and one pulse generation circuit, and the pulse generation circuit according to the number of excitation light sources that irradiate the laser rod with the excitation light. It is good also as a means to control the charging time.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、２以上の励起光源を、インピーダンスパラメータが相互に異なるものとしてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, two or more excitation light sources may have different impedance parameters.

また、本発明によるレーザ光源ユニットにおいては、レーザ光出射手段を、光共振器内に挿入されたＱスイッチとしてもよい。   In the laser light source unit according to the present invention, the laser beam emitting means may be a Q switch inserted in the optical resonator.

本発明による光音響画像生成装置は、相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットと、
所定の波長系列に含まれる各波長のパルスレーザ光が被検体に照射されたときに被検体内で生じた光音響信号を検出し、検出された光音響信号に基づいて各波長に対応した光音響データを生成する検出手段と、各波長に対応した光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する強度比抽出手段と、抽出された大小関係に基づいて光音響画像を生成する光音響画像構築手段とを備え、レーザ光源ユニットが、レーザロッドと、レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源と、レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段と、光共振器の内部に挿入され、かつ光共振器の発振波長を変化させる波長切替部と、出射されるパルスレーザ光の波長に応じて、レーザロッドに励起光を照射する励起光源の数を切り替え、かつ切り替えられた数の励起光源からレーザロッドに励起光を照射する励起光制御手段と、励起光源からのレーザロッドへの励起光の照射に同期して、出射されるパルスレーザ光の波長となるように波長切替部により発振波長を切り替えて、レーザ光出射手段によりパルスレーザ光を出射させる発光制御手段とを備えたことを特徴とするものである。 A photoacoustic image generation apparatus according to the present invention includes a laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulsed laser beams in a predetermined wavelength series including two or more different wavelengths.
Light corresponding to each wavelength based on the photoacoustic signal detected by detecting a photoacoustic signal generated in the subject when pulsed laser light of each wavelength included in the predetermined wavelength series is irradiated onto the subject. A detection means for generating acoustic data, an intensity ratio extraction means for extracting a relative signal intensity magnitude relationship between the photoacoustic data corresponding to each wavelength, and a photoacoustic image based on the extracted magnitude relation An optical resonator including a photoacoustic image constructing unit, wherein the laser light source unit includes a laser rod, two or more excitation light sources that irradiate the laser rod with excitation light, and a pair of mirrors facing each other with the laser rod interposed therebetween; According to the wavelength of the laser beam emitting means for emitting the pulse laser beam, the wavelength switching unit that is inserted inside the optical resonator and changes the oscillation wavelength of the optical resonator, and the wavelength of the emitted pulse laser beam, Leh Switching the number of excitation light sources that irradiate the rod with excitation light, and excitation light control means for irradiating the laser rod with excitation light from the switched number of excitation light sources, and irradiation of excitation light from the excitation light source to the laser rod And a light emission control means for switching the oscillation wavelength by the wavelength switching unit so as to be the wavelength of the emitted pulsed laser light and emitting the pulsed laser light by the laser light emitting means. It is.

なお、本発明による光音響画像生成装置においては、各波長に対応した光音響データに基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段をさらに備えるものとし、
光音響画像構築手段を、光音響画像の各画素の階調値を強度情報に基づいて決定するとともに、各画素の表示色を抽出された大小関係に基づいて決定する手段としてもよい。 The photoacoustic image generation apparatus according to the present invention further includes intensity information extraction means for generating intensity information indicating signal intensity based on photoacoustic data corresponding to each wavelength,
The photoacoustic image construction means may be a means for determining the gradation value of each pixel of the photoacoustic image based on the intensity information and determining the display color of each pixel based on the extracted magnitude relationship.

また、本発明による光音響画像生成装置においては、検出手段を、さらに被検体に送信された超音波に対する反射超音波を検出して反射超音波データを生成する手段とし、
反射超音波データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段をさらに備えるものとしてもよい。 Further, in the photoacoustic image generation apparatus according to the present invention, the detection means is a means for detecting reflected ultrasonic waves with respect to the ultrasonic waves transmitted to the subject and generating reflected ultrasonic data,
Ultrasonic image generation means for generating an ultrasonic image based on the reflected ultrasonic data may be further provided.

本発明によるレーザ光源ユニットの制御方法は、相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットの制御方法であって、レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源のうち、出射されるパルスレーザ光の波長に応じてレーザロッドに励起光を照射する励起光源の数を切り替えるステップと、
切り替えられた数の励起光源からレーザロッドに励起光を照射するステップと、励起光源からのレーザロッドへの励起光の照射に同期して、レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器の内部に挿入され、光共振器の発振波長を変化させる波長切替部により出射されるパルスレーザ光の波長となるように、発振波長を切り替えるステップと、
パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段によりパルスレーザ光を出射させるステップとを有することを特徴とするものである。 A method for controlling a laser light source unit according to the present invention is a method for controlling a laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulsed laser beams in a predetermined wavelength sequence including two or more wavelengths different from each other. Switching the number of excitation light sources that irradiate the laser rod with the excitation light according to the wavelength of the emitted pulsed laser light among the two or more excitation light sources that irradiate
The step of irradiating the laser rod with excitation light from the switched number of excitation light sources and the optical resonance including a pair of mirrors facing each other across the laser rod in synchronization with irradiation of the excitation light from the excitation light source to the laser rod A step of switching the oscillation wavelength so as to be the wavelength of the pulsed laser light that is inserted into the resonator and emitted by the wavelength switching unit that changes the oscillation wavelength of the optical resonator;
And a step of emitting pulsed laser light by means of laser light emitting means for emitting pulsed laser light.

本発明によれば、レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源のうち、出射されるパルスレーザ光の波長に応じて励起光源の数を切り替え、切り替えられた数の励起光源からレーザロッドに励起光を照射し、これに同期して、波長切替部により出射されるパルスレーザ光の波長となるように発振波長を切り替えて、レーザ光出射手段によりパルスレーザ光を出射させるようにしたものである。このため、均等な光量により励起した場合におけるパルスレーザ光の発光強度が弱い波長ほど励起光源の数を多くすることにより、出射されるパルスレーザ光の波長に拘わらず、パルスレーザ光の発光強度を揃えることができる。また、励起光を照射する励起光源の数を変更するのみで、パルスレーザ光の発光強度を揃えることができるため、レーザ光源ユニットの構成を簡易かつ安価なものとすることができる。   According to the present invention, among the two or more excitation light sources that irradiate the laser rod with excitation light, the number of excitation light sources is switched according to the wavelength of the emitted pulsed laser light, and the laser rods are switched from the switched number of excitation light sources. The laser beam is emitted by the laser beam emitting means by irradiating the pump beam with the excitation light and switching the oscillation wavelength so as to be the wavelength of the pulse laser beam emitted by the wavelength switching unit. It is. For this reason, by increasing the number of excitation light sources as the wavelength of the emission intensity of the pulse laser beam is weaker when excited with an equal amount of light, the emission intensity of the pulse laser beam can be reduced regardless of the wavelength of the emitted pulse laser beam. Can be aligned. In addition, since the emission intensity of the pulsed laser light can be made uniform only by changing the number of excitation light sources that irradiate the excitation light, the configuration of the laser light source unit can be made simple and inexpensive.

また、上記のように発光強度が揃えられた各波長のパルスレーザ光が被検体に照射されたときに被検体内で生じた光音響信号を検出し、各波長に対応した光音響データを生成し、各波長に対応した光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を抽出し、抽出された大小関係に基づいて光音響画像を生成することにより、光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を正確に抽出することができるため、診断に適した光音響画像を生成することができる。   In addition, photoacoustic signals generated in the subject when the subject is irradiated with pulsed laser light of each wavelength with uniform emission intensity as described above, and photoacoustic data corresponding to each wavelength is generated. Then, the relative signal intensity between the photoacoustic data corresponding to each wavelength is extracted, and a photoacoustic image is generated based on the extracted magnitude relation, thereby generating a relative signal between the photoacoustic data. Since the intensity relationship can be accurately extracted, a photoacoustic image suitable for diagnosis can be generated.

本発明の第１実施形態によるレーザ光源ユニットを適用した光音響画像生成装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the photoacoustic image generation apparatus to which the laser light source unit by 1st Embodiment of this invention is applied. 第１実施形態によるレーザ光源ユニットの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the laser light source unit by 1st Embodiment. 第１の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the flash lamp power supply of the laser light source unit by 1st Embodiment. アレキサンドライト結晶が出射するレーザ光の波長と出力エネルギーとの摂氏６０度における関係を示すグラフA graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam emitted from the alexandrite crystal and the output energy at 60 degrees Celsius 波長切替部、駆動部および駆動状態検出部の構成例を示す斜視図The perspective view which shows the structural example of a wavelength switch part, a drive part, and a drive state detection part 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その１）The flowchart which shows the process performed in 1st Embodiment (the 1) 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート（その２）The flowchart which shows the process performed in 1st Embodiment (the 2) 第２の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the flash lamp power supply of the laser light source unit by 2nd Embodiment. 第３の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the flash lamp power supply of the laser light source unit by 3rd Embodiment. 第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process performed in 3rd Embodiment 酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの光波長ごとの分子吸収係数を示すグラフGraph showing the molecular absorption coefficient for each light wavelength of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるレーザ光源ユニットを適用した光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光音響画像生成装置１０は、超音波探触子（プローブ）１１と、超音波ユニット１２と、レーザ光源ユニット１３とを備える。レーザ光源ユニット１３は、被検体に照射されるパルスレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１３は、相互に異なる複数の波長のパルスレーザ光を切り替えて出射する。以下の説明においては、主に、レーザ光源ユニット１３が、第１の波長のパルスレーザ光と第２の波長のパルスレーザ光とを順次に出射するものとして説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photoacoustic image generation apparatus to which the laser light source unit according to the first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the photoacoustic image generation apparatus 10 includes an ultrasonic probe (probe) 11, an ultrasonic unit 12, and a laser light source unit 13. The laser light source unit 13 emits pulsed laser light that irradiates the subject. The laser light source unit 13 switches and emits pulsed laser beams having a plurality of different wavelengths. In the following description, it is assumed that the laser light source unit 13 mainly emits a pulse laser beam having a first wavelength and a pulse laser beam having a second wavelength sequentially.

本実施形態においては、例えば、第１の波長（中心波長）として約７５０ｎｍを考え、第２の波長として約８００ｎｍを考える。この場合、第１の波長（約７５０ｎｍ）と第２の波長（約８００ｎｍ）が所定の波長系列になる。先に説明した図１１を参照すると、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)の波長７５０ｎｍにおける分子吸収係数は、波長８００ｎｍにおける分子吸収係数よりも低い。一方、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン（酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)の波長７５０ｎｍにおける分子吸収係数は、波長８００ｎｍにおける分子吸収係数よりも高い。この性質を利用し、波長８００ｎｍで得られた光音響信号に対して、波長７５０ｎｍで得られた光音響信号が相対的に大きいのか小さいのかを調べることで、動脈からの光音響信号と静脈からの光音響信号とを判別することができる。   In the present embodiment, for example, about 750 nm is considered as the first wavelength (center wavelength), and about 800 nm is considered as the second wavelength. In this case, the first wavelength (about 750 nm) and the second wavelength (about 800 nm) form a predetermined wavelength series. Referring to FIG. 11 described above, the molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of oxygenated hemoglobin (hemoglobin combined with oxygen: oxy-Hb) contained in a large amount in human arteries is lower than the molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. On the other hand, the molecular absorption coefficient at a wavelength of 750 nm of deoxygenated hemoglobin (hemoglobin deoxy-Hb not bound to oxygen) contained in a large amount in the vein is higher than the molecular absorption coefficient at a wavelength of 800 nm. Using this property, by examining whether the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 750 nm is relatively large or small with respect to the photoacoustic signal obtained at a wavelength of 800 nm, the photoacoustic signal from the artery and the vein From the photoacoustic signal.

レーザ光源ユニット１３から出射したパルスレーザ光は、例えば光ファイバ等の導光部を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて照射される。パルスレーザ光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所からパルスレーザ光の照射を行ってもよい。被検体内では、照射されたパルスレーザ光のエネルギーを光吸収体が吸収することで超音波（音響波）が生じる。プローブ１１は、超音波検出器を含む。プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の超音波検出器素子（超音波振動子）を有し、その一次元配列された超音波振動子により、被検体内からの音響波（光音響信号）を検出する。なお、本実施形態では、プローブ１１は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する超音波の出力（送信）、および送信した超音波に対する被検体からの反射超音波の検出（受信）を行う。   The pulsed laser light emitted from the laser light source unit 13 is guided to the probe 11 using a light guide unit such as an optical fiber, and is irradiated from the probe 11 toward the subject. The irradiation position of the pulse laser beam is not particularly limited, and the pulse laser beam may be irradiated from a place other than the probe 11. In the subject, an ultrasonic wave (acoustic wave) is generated when the light absorber absorbs the energy of the irradiated pulsed laser beam. The probe 11 includes an ultrasonic detector. The probe 11 has, for example, a plurality of ultrasonic detector elements (ultrasonic transducers) arranged in a one-dimensional manner, and an acoustic wave (light) from within the subject by the ultrasonic transducers arranged in a one-dimensional manner. Sound signal). In the present embodiment, in addition to the detection of the photoacoustic signal, the probe 11 performs the output (transmission) of the ultrasonic wave to the subject and the detection (reception) of the reflected ultrasonic wave from the subject with respect to the transmitted ultrasonic wave. Do.

超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換部２２、受信メモリ２３、複素数化部２４、光音響画像再構成部２５、位相情報抽出部２６、強度情報抽出部２７、検波・対数変換部２８、光音響画像構築部２９、タイミング制御回路３０（発光制御手段）、および制御部３１を有する。また、超音波画像を生成するための、データ分離部３２、超音波画像再構成部３３、検波・対数変換部３４、超音波画像構築部３５、画像合成部３６、および送信制御回路３７を有する。   The ultrasonic unit 12 includes a reception circuit 21, an AD conversion unit 22, a reception memory 23, a complex number conversion unit 24, a photoacoustic image reconstruction unit 25, a phase information extraction unit 26, an intensity information extraction unit 27, and a detection / logarithmic conversion unit 28. , A photoacoustic image construction unit 29, a timing control circuit 30 (light emission control means), and a control unit 31. In addition, it has a data separation unit 32, an ultrasonic image reconstruction unit 33, a detection / logarithm conversion unit 34, an ultrasonic image construction unit 35, an image composition unit 36, and a transmission control circuit 37 for generating an ultrasonic image. .

受信回路２１は、プローブ１１が検出した光音響信号および反射超音波信号を受信する。ＡＤ変換部２２は検出手段であり、受信回路２１が受信した光音響信号および反射超音波信号をサンプリングし、デジタルデータである光音響データおよび反射超音波データを生成する。ＡＤ変換部２２は、超音波送信のタイミングに合わせてタイミング制御回路３０から送信されたサンプリグトリガ信号を受信し、反射超音波のサンプリングを開始する。ＡＤ変換部２２は、ＡＤクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期で光音響信号および反射超音波信号のサンプリングを行う。   The receiving circuit 21 receives the photoacoustic signal and the reflected ultrasonic signal detected by the probe 11. The AD conversion unit 22 is a detection unit, which samples the photoacoustic signal and the reflected ultrasonic signal received by the receiving circuit 21, and generates photoacoustic data and reflected ultrasonic data which are digital data. The AD conversion unit 22 receives the sampling trigger signal transmitted from the timing control circuit 30 in synchronization with the timing of ultrasonic transmission, and starts sampling reflected ultrasonic waves. The AD conversion unit 22 samples the photoacoustic signal and the reflected ultrasonic signal at a predetermined sampling period in synchronization with the AD clock signal.

ＡＤ変換部２２は、レーザ光源ユニット１３から出射されるパルスレーザ光の各波長に対応した光音響データを受信メモリ２３に格納する。すなわち、ＡＤ変換部２２は、被検体に第１の波長のパルスレーザ光が照射されたときにプローブ１１で検出された光音響信号をサンプリングした第１の光音響データと、第２のパルスレーザ光が照射されたときにプローブ１１で検出された光音響信号をサンプリングした第２の光音響データとを、受信メモリ２３に格納する。また、ＡＤ変換部２２は、被検体に超音波を送信したときにプローブ１１で検出された反射超音波信号をサンプリングした反射超音波データを、受信メモリ２３に格納する。   The AD conversion unit 22 stores photoacoustic data corresponding to each wavelength of the pulsed laser light emitted from the laser light source unit 13 in the reception memory 23. That is, the AD conversion unit 22 includes the first photoacoustic data obtained by sampling the photoacoustic signal detected by the probe 11 when the subject is irradiated with the pulse laser light having the first wavelength, and the second pulse laser. Second photoacoustic data obtained by sampling the photoacoustic signal detected by the probe 11 when the light is irradiated is stored in the reception memory 23. In addition, the AD conversion unit 22 stores, in the reception memory 23, the reflected ultrasound data obtained by sampling the reflected ultrasound signal detected by the probe 11 when the ultrasound is transmitted to the subject.

複素数化部２４は、受信メモリ２３から第１の光音響データと第２の光音響データとを読み出し、いずれか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成する。以下では、複素数化部２４が、第１の光音響データを実部とし、第２の光音響データを虚部とした複素数データを生成するものとして説明する。   The complex number conversion unit 24 reads the first photoacoustic data and the second photoacoustic data from the reception memory 23, and generates complex number data in which one is a real part and the other is an imaginary part. In the following description, it is assumed that the complex number generating unit 24 generates complex number data having the first photoacoustic data as a real part and the second photoacoustic data as an imaginary part.

光音響画像再構成部２５は、複素数化部２４から複素数データを入力する。光音響画像再構成部２５は、入力された複素数データから、フーリエ変換法（ＦＴＡ法）により画像再構成を行う。フーリエ変換法による画像再構成には、例えば文献”Photoacoustic Image Reconstruction-A Quantitative Analysis”Jonathan I.Sperl et al. SPIE-OSA Vol.6631 663103 等に記載されている従来公知の方法を適用することができる。光音響画像再構成部２５は、再構成画像を示すフーリエ変換のデータを位相情報抽出部２６と強度情報抽出部２７とに入力する。   The photoacoustic image reconstruction unit 25 inputs complex number data from the complex number conversion unit 24. The photoacoustic image reconstruction unit 25 performs image reconstruction from the input complex number data by a Fourier transform method (FTA method). For image reconstruction by the Fourier transform method, for example, a conventionally known method described in the document “Photoacoustic Image Reconstruction-A Quantitative Analysis” Jonathan I. Sperl et al. SPIE-OSA Vol. it can. The photoacoustic image reconstruction unit 25 inputs Fourier transform data indicating the reconstructed image to the phase information extraction unit 26 and the intensity information extraction unit 27.

位相情報抽出部２６は、各波長に対応した光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する。本実施形態では、位相情報抽出部２６は、光音響画像再構成部２５で再構成された再構成画像を入力データとし、複素数データである入力データから、実部と虚部とを比較したときに、相対的にどちらがどれくらい大きいかを示す位相情報を抽出する。位相情報抽出部２６は、例えば複素数データがＸ＋ｉＹで表されるとき、θ＝ｔａｎ-1（Ｙ／Ｘ）を位相情報として生成する。なお、Ｘ＝０の場合はθ＝９０°とする。実部を構成する第１の光音響データ（Ｘ）と虚部を構成する第２の光音響データ（Ｙ）とが等しいとき、位相情報はθ＝４５°となる。位相情報は、相対的に第１の光音響データが大きいほどθ＝０°に近づいていき、第２の光音響データが大きいほどθ＝９０°に近づいていく。 The phase information extraction unit 26 extracts a relative magnitude relationship between the photoacoustic data corresponding to each wavelength. In the present embodiment, the phase information extraction unit 26 uses the reconstructed image reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 25 as input data, and compares the real part and the imaginary part from the input data that is complex data. The phase information indicating which is relatively large is extracted. For example, when the complex number data is represented by X + iY, the phase information extraction unit 26 generates θ = tan −1 (Y / X) as the phase information. When X = 0, θ = 90 °. When the first photoacoustic data (X) constituting the real part and the second photoacoustic data (Y) constituting the imaginary part are equal, the phase information is θ = 45 °. The phase information approaches θ = 0 ° as the first photoacoustic data is relatively large, and approaches θ = 90 ° as the second photoacoustic data is relatively large.

強度情報抽出部２７は、各波長に対応した光音響データに基づいて信号強度を示す強度情報を生成する。本実施形態では、強度情報抽出部２７は、光音響画像再構成部２５で再構成された再構成画像を入力データとし、複素数データである入力データから、強度情報を生成する。強度情報抽出部２７は、例えば複素数データがＸ＋ｉＹで表されるとき、（Ｘ2＋Ｙ2）1/2を、強度情報として抽出する。検波・対数変換部２８は、強度情報抽出部２７で抽出された強度情報を示すデータの包絡線を生成し、次いでその包絡線を対数変換してダイナミックレンジを広げる。 The intensity information extraction unit 27 generates intensity information indicating the signal intensity based on the photoacoustic data corresponding to each wavelength. In the present embodiment, the intensity information extraction unit 27 uses the reconstructed image reconstructed by the photoacoustic image reconstruction unit 25 as input data, and generates intensity information from the input data that is complex number data. For example, when the complex number data is represented by X + iY, the intensity information extraction unit 27 extracts (X 2 + Y 2 ) 1/2 as the intensity information. The detection / logarithm conversion unit 28 generates an envelope of data indicating the intensity information extracted by the intensity information extraction unit 27, and then logarithmically converts the envelope to widen the dynamic range.

光音響画像構築部２９は、位相情報抽出部２６から位相情報を入力し、検波・対数変換部２８から検波・対数変換処理後の強度情報を入力する。光音響画像構築部２９は、入力された位相情報と強度情報とに基づいて、光吸収体の分布画像である光音響画像を生成する。光音響画像構築部２９は、例えば入力された強度情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の輝度（階調値）を決定する。また、光音響画像構築部２９は、例えば位相情報に基づいて、光吸収体の分布画像における各画素の色（表示色）を決定する。光音響画像構築部２９は、例えば例えば位相０°から９０°の範囲を所定の色に対応させたカラーマップを用いて、入力された位相情報に基づいて各画素の色を決定する。   The photoacoustic image construction unit 29 receives the phase information from the phase information extraction unit 26 and the intensity information after the detection / logarithmic conversion processing from the detection / logarithmic conversion unit 28. The photoacoustic image construction unit 29 generates a photoacoustic image that is a distribution image of the light absorber based on the input phase information and intensity information. For example, the photoacoustic image construction unit 29 determines the luminance (gradation value) of each pixel in the distribution image of the light absorber based on the input intensity information. In addition, the photoacoustic image construction unit 29 determines the color (display color) of each pixel in the light absorber distribution image based on, for example, phase information. For example, the photoacoustic image construction unit 29 determines the color of each pixel based on the input phase information using, for example, a color map in which a range of phase 0 ° to 90 ° is associated with a predetermined color.

ここで、位相０°から４５°の範囲は、第１の光音響データが第２の光音響データよりも大きい範囲であるため、光音響信号の発生源は、波長８００ｎｍに対する吸収よりも波長７５０ｎｍに対する吸収の方が大きい脱酸素化ヘモグロビンを主に含む血液が流れている静脈であると考えられる。一方、位相４５°から９０°の範囲は、第２の光音響データが第１の光音響データよりも小さい範囲であるため、光音響信号の発生源は、波長８００ｎｍに対する吸収よりも波長７５０ｎｍに対する吸収の方が小さい酸素化ヘモグロビンを主に含む血液が流れている動脈であると考えられる。   Here, since the range of the phase from 0 ° to 45 ° is a range in which the first photoacoustic data is larger than the second photoacoustic data, the source of the photoacoustic signal has a wavelength of 750 nm rather than absorption at a wavelength of 800 nm. It is considered that this is a vein through which blood mainly containing deoxygenated hemoglobin flows. On the other hand, since the second photoacoustic data is in a range where the phase is 45 ° to 90 ° is smaller than the first photoacoustic data, the generation source of the photoacoustic signal is for the wavelength 750 nm rather than the absorption for the wavelength 800 nm. It is considered to be an artery through which blood mainly containing oxygenated hemoglobin is flowing.

そこで、カラーマップとして、例えば位相が０°が青色で、位相が４５°に近づくにつれて無色（白色）になるように色が徐々に変化するとともに、位相９０°が赤色で、位相が４５°に近づくにつれて白色になるように色が徐々に変化するようなカラーマップを用いる。この場合、光音響画像上で、動脈に対応した部分を赤色で表し、静脈に対応した部分を青色で表すことができる。強度情報を用いずに、階調値は一定として、位相情報に従って動脈に対応した部分と静脈に対応した部分との色分けを行うだけでもよい。画像表示部１４は、光音響画像構築部２９が生成した光音響画像を、後述する超音波画像とともに表示画面上に表示する。   Therefore, as a color map, for example, the phase is 0 ° in blue, the color gradually changes to become colorless (white) as the phase approaches 45 °, the phase 90 ° is red, and the phase is 45 °. A color map is used in which the color gradually changes to become white as it approaches. In this case, on the photoacoustic image, the portion corresponding to the artery can be represented in red, and the portion corresponding to the vein can be represented in blue. Instead of using the intensity information, the gradation value may be constant and only the color classification of the portion corresponding to the artery and the portion corresponding to the vein may be performed according to the phase information. The image display unit 14 displays the photoacoustic image generated by the photoacoustic image construction unit 29 on the display screen together with an ultrasonic image to be described later.

データ分離部３２は、受信メモリ２３に格納された反射超音波データと、第１および第２の光音響データとを分離し、反射超音波データを超音波画像再構成部３３に入力し、第１および第２の光音響データを複素数化部２４に入力する。   The data separation unit 32 separates the reflected ultrasound data stored in the reception memory 23 from the first and second photoacoustic data, inputs the reflected ultrasound data to the ultrasound image reconstruction unit 33, and The first and second photoacoustic data are input to the complex numbering unit 24.

超音波画像再構成部３３は、プローブ１１の複数の超音波振動子で検出された反射超音波（そのサンプリングデータ）に基づいて、超音波画像の各ラインのデータを生成する。超音波画像再構成部３３は、例えばプローブ１１の６４個の超音波振動子からのデータを、超音波振動子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する（遅延加算法）。   The ultrasound image reconstruction unit 33 generates data of each line of the ultrasound image based on the reflected ultrasound (its sampling data) detected by the plurality of ultrasound transducers of the probe 11. For example, the ultrasonic image reconstruction unit 33 adds data from 64 ultrasonic transducers of the probe 11 with a delay time corresponding to the position of the ultrasonic transducer, and generates data for one line (delay). Addition method).

検波・対数変換部３４は、超音波画像再構成部３３が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。超音波画像構築部３５は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像再構成部３３、検波・対数変換部３４、および超音波画像構築部３５は、反射超音波に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段を構成する。   The detection / logarithm conversion unit 34 obtains an envelope of the data of each line output from the ultrasound image reconstruction unit 33, and logarithmically transforms the obtained envelope. The ultrasonic image construction unit 35 generates an ultrasonic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation. The ultrasonic image reconstruction unit 33, the detection / logarithm conversion unit 34, and the ultrasonic image construction unit 35 constitute an ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image based on the reflected ultrasonic waves.

画像合成部３６は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成部３６は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。その際、画像合成部３６は、光音響画像と超音波画像とで、対応点が同一の位置となるように位置合わせをすることが好ましい。合成された画像は、画像表示部１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示部１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、あるいは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。   The image synthesis unit 36 synthesizes the photoacoustic image and the ultrasonic image. The image composition unit 36 performs image composition by superimposing a photoacoustic image and an ultrasonic image, for example. At that time, it is preferable that the image composition unit 36 aligns the corresponding points in the photoacoustic image and the ultrasonic image so that the corresponding points are at the same position. The synthesized image is displayed on the image display unit 14. It is also possible to display the photoacoustic image and the ultrasonic image side by side on the image display unit 14 without performing image synthesis, or to switch between the photoacoustic image and the ultrasonic image.

送信制御回路３７は、超音波画像の生成時にタイミング制御回路３０から送信された、超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。   The transmission control circuit 37 transmits an ultrasonic wave from the probe 11 when receiving an ultrasonic transmission trigger signal for instructing ultrasonic transmission transmitted from the timing control circuit 30 when the ultrasonic image is generated. The probe 11 detects the reflected ultrasonic wave from the subject after transmitting the ultrasonic wave.

次いで、レーザ光源ユニット１３の構成を詳細に説明する。図２は第１の実施形態によるレーザ光源ユニット１３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、レーザ光源ユニット１３は、レーザロッド５１、第１のフラッシュランプ５２、第２のフラッシュランプ５３、励起チャンバ５４、ミラー５５，５６、Ｑスイッチ５７、波長切替部５８、駆動部５９、および駆動状態検出部６０を備える。   Next, the configuration of the laser light source unit 13 will be described in detail. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the laser light source unit 13 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the laser light source unit 13 includes a laser rod 51, a first flash lamp 52, a second flash lamp 53, an excitation chamber 54, mirrors 55 and 56, a Q switch 57, a wavelength switching unit 58, a drive. Unit 59 and driving state detection unit 60.

レーザロッド５１は、レーザ媒質である。レーザロッド５１には、例えばアレキサンドライト結晶やＣｒ：ＬｉＳＡＦ（Ｃｒ：ＬｉＳｒＡｌＦ６）結晶、Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ（Ｃｒ：ＬｉＣａＡｌＦ６）結晶、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶を用いることができる。本実施形態においては、アレキサンドライト結晶を用いるものとする。   The laser rod 51 is a laser medium. For the laser rod 51, for example, alexandrite crystal, Cr: LiSAF (Cr: LiSrAlF6) crystal, Cr: LiCAF (Cr: LiCaAlF6) crystal, or Ti: Sapphire crystal can be used. In this embodiment, alexandrite crystals are used.

第１および第２のフラッシュランプ５２，５３は励起光源であり、レーザロッド５１に励起光を照射する。フラッシュランプ５２，５３には、例えばキセノンランプを用いることができる。第１および第２のフラッシュランプ５２，５３は、後述するフラッシュランプ電源６１により点灯が制御される。   The first and second flash lamps 52 and 53 are excitation light sources, and irradiate the laser rod 51 with excitation light. As the flash lamps 52 and 53, for example, a xenon lamp can be used. The first and second flash lamps 52 and 53 are controlled to be turned on by a flash lamp power supply 61 described later.

励起チャンバ５４は、レーザロッド５１と、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３とを収容する。励起チャンバ５４内には冷却水が循環しており、レーザロッド５１と第１および第２のフラッシュランプ５２，５３とを冷却している。   The excitation chamber 54 accommodates the laser rod 51 and the first and second flash lamps 52 and 53. Cooling water circulates in the excitation chamber 54 to cool the laser rod 51 and the first and second flash lamps 52 and 53.

ミラー５５，５６は、レーザロッド５１を挟んで対向しており、ミラー５５，５６により光共振器が構成される。なお、ミラー５６が出力側であるものとする。光共振器内には、Ｑスイッチ５７（レーザ光出射手段）が挿入される。Ｑスイッチ５７により、光共振器内の挿入損失を損失大（低Ｑ）から損失小（高Ｑ）へと急速に変化させることで、パルスレーザ光を得ることができる。なお、光共振器内のＱスイッチに代えて、チョッパ等の短パルスを切り出す手段を光共振器外に設けるようにしてもよい。   The mirrors 55 and 56 are opposed to each other with the laser rod 51 interposed therebetween, and the mirrors 55 and 56 constitute an optical resonator. It is assumed that the mirror 56 is on the output side. A Q switch 57 (laser light emitting means) is inserted in the optical resonator. By using the Q switch 57 to rapidly change the insertion loss in the optical resonator from a large loss (low Q) to a small loss (high Q), pulse laser light can be obtained. In place of the Q switch in the optical resonator, means for cutting out a short pulse such as a chopper may be provided outside the optical resonator.

波長切替部５８は、透過波長が相互に異なる複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）を含む。波長切替部５８は、複数のバンドパスフィルタを光共振器の光路上に選択的に挿入する。波長切替部５８は、例えば波長７５０ｎｍ（中心波長）の光を透過させる第１のバンドパスフィルタと、波長８００ｎｍ（中心波長）の光を透過させる第２のバンドパスフィルタとを含む。光共振器の光路上に第１のバンドパスフィルタを挿入することで、光発振器の発振波長を７５０ｎｍとすることができ、光共振器の光路上に第２のバンドパスフィルタを挿入することで、光発振器の発振波長を８００ｎｍとすることができる。   The wavelength switching unit 58 includes a plurality of band pass filters (BPFs) having different transmission wavelengths. The wavelength switching unit 58 selectively inserts a plurality of bandpass filters on the optical path of the optical resonator. The wavelength switching unit 58 includes, for example, a first bandpass filter that transmits light having a wavelength of 750 nm (center wavelength) and a second bandpass filter that transmits light having a wavelength of 800 nm (center wavelength). By inserting the first bandpass filter on the optical path of the optical resonator, the oscillation wavelength of the optical oscillator can be set to 750 nm, and by inserting the second bandpass filter on the optical path of the optical resonator. The oscillation wavelength of the optical oscillator can be 800 nm.

駆動部５９は、光共振器の光路上に挿入されるバンドパスフィルタが所定の順序で順次に切り替わるように波長切替部５８を駆動する。例えば波長切替部５８が、回転変位に伴って光共振器の光路上に選択的に挿入するバンドパスフィルタを切り替えるフィルタ回転体で構成されているとき、駆動部５９は、波長切替部５８を構成するフィルタ回転体を回転駆動する。駆動状態検出部６０は、波長切替部５８の駆動状態を検出する。駆動状態検出部６０は、例えばフィルタ回転体である波長切替部５８の回転変位を検出する。駆動状態検出部６０は、フィルタ回転体の回転変位位置を示すＢＰＦ状態信号Ｂ２を超音波ユニット１２に出力する。   The drive unit 59 drives the wavelength switching unit 58 so that the bandpass filters inserted on the optical path of the optical resonator are sequentially switched in a predetermined order. For example, when the wavelength switching unit 58 is configured by a filter rotating body that switches a band-pass filter that is selectively inserted on the optical path of the optical resonator according to the rotational displacement, the driving unit 59 configures the wavelength switching unit 58. The filter rotating body to be rotated is driven. The drive state detection unit 60 detects the drive state of the wavelength switching unit 58. The drive state detection unit 60 detects the rotational displacement of the wavelength switching unit 58 that is, for example, a filter rotator. The drive state detection unit 60 outputs a BPF state signal B2 indicating the rotational displacement position of the filter rotator to the ultrasound unit 12.

次いで、フラッシュランプ電源の構成について詳細に説明する。図３は第１の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図である。フラッシュランプ電源６１は励起光制御手段であり、ＡＣ−ＤＣコンバータ７１，８１、パルス発生回路(Pulse forming Network)７２，８２、トリガ回路７３，８３、スイッチ制御回路６２、およびトリガ制御回路６３を備える。   Next, the configuration of the flash lamp power supply will be described in detail. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the flash lamp power supply of the laser light source unit according to the first embodiment. The flash lamp power supply 61 is excitation light control means, and includes AC-DC converters 71 and 81, pulse generation circuits (Pulse forming networks) 72 and 82, trigger circuits 73 and 83, a switch control circuit 62, and a trigger control circuit 63. .

ＡＣ−ＤＣコンバータ７１は、不図示の交流電源からの電圧を、第１のフラッシュランプ５２を発光させるために必要な電圧に昇圧する昇圧回路である。ＡＣ−ＤＣコンバータ８１は、不図示の交流電源からの電圧を、第２のフラッシュランプ５３を発光させるために必要な電圧に昇圧する回路である。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータ７１，８１は、ダイオードブリッジ整流回路と昇圧トランスとを組み合わせた公知の回路を有する。   The AC-DC converter 71 is a booster circuit that boosts a voltage from an AC power supply (not shown) to a voltage necessary for causing the first flash lamp 52 to emit light. The AC-DC converter 81 is a circuit that boosts a voltage from an AC power supply (not shown) to a voltage necessary for causing the second flash lamp 53 to emit light. The AC-DC converters 71 and 81 have a known circuit in which a diode bridge rectifier circuit and a step-up transformer are combined.

パルス発生回路７２，８２は、それぞれ高圧スイッチ７４，８４、所定容量のコンデンサ７５，８５およびコイル７６，８６を備える。高圧スイッチ７４，８４は、それぞれがスイッチ制御回路６２からのスイッチ信号Ｓ１１，Ｓ１２に応じてオンとなり、コンデンサ７５，８５を充電する。そしてフラッシュランプ５２，５３を発光するのに十分な充電がなされると、トリガ制御回路６３からトリガ回路７３，８３にフラッシュランプトリガ信号（Ｆ／Ｌトリガ信号）Ｆ１１，Ｆ１２がそれぞれ出力される。ここで、フラッシュランプ５２，５３は、通常は絶縁状態となっているが、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２を受信したトリガ回路７３，８３によりフラッシュランプ５２，５３が導電状態となり、これにより、フラッシュランプ５２，５３が点灯する。なお、高圧スイッチに代えて、低電圧の１次側（交流側）にスイッチを設け、このスイッチをオンとすることにより、コンデンサを充電するようにしてもよい。   The pulse generation circuits 72 and 82 include high voltage switches 74 and 84, capacitors 75 and 85 having predetermined capacities, and coils 76 and 86, respectively. The high voltage switches 74 and 84 are turned on in response to the switch signals S11 and S12 from the switch control circuit 62, respectively, and charge the capacitors 75 and 85. When the flash lamps 52 and 53 are sufficiently charged to emit light, flash lamp trigger signals (F / L trigger signals) F11 and F12 are output from the trigger control circuit 63 to the trigger circuits 73 and 83, respectively. Here, the flash lamps 52 and 53 are normally in an insulated state, but the flash lamps 52 and 53 are made conductive by the trigger circuits 73 and 83 that have received the flash lamp trigger signals F11 and F12, and thus the flash lamps 52 and 53 are in a flash state. The lamps 52 and 53 are lit. Instead of the high voltage switch, a capacitor may be charged by providing a switch on the primary side (AC side) of the low voltage and turning on this switch.

スイッチ制御回路６２は、タイミング制御回路３０からのスイッチ信号Ｓ１，Ｓ２を受信して、高圧スイッチ７４，８４をオンとするためのスイッチ信号Ｓ１１，Ｓ１２を高圧スイッチ７４，８４に出力する回路である。トリガ制御回路６３は、タイミング制御回路３０からのフラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２を受信して、フラッシュランプ５２，５３を導電状態とするためのフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２を、トリガ回路７３，８３に出力する回路である。   The switch control circuit 62 is a circuit that receives the switch signals S1 and S2 from the timing control circuit 30 and outputs switch signals S11 and S12 for turning on the high-voltage switches 74 and 84 to the high-voltage switches 74 and 84. . The trigger control circuit 63 receives the flash lamp trigger signals F1 and F2 from the timing control circuit 30, and receives the flash lamp trigger signals F11 and F12 for making the flash lamps 52 and 53 conductive. The circuit that outputs to

ここで、本実施形態においては、波長が７５０ｎｍおよび８００ｎｍのパルスレーザ光を出射して光音響画像を生成するものであるが、均等な光量によりレーザロッド５１を励起した場合、レーザ光源ユニット１３から出射されるパルスレーザ光の発光強度が波長に応じて異なるものとなる。図４はレーザロッド５１に用いられるアレキサンドライト結晶が出射するレーザ光の波長と出力エネルギーとの摂氏６０度における関係を示すグラフである。図４に示すように、波長が７５０ｎｍと８００ｎｍの場合において、出力エネルギー（すなわち発光強度）は７５０ｎｍの方が約２倍大きい。   Here, in the present embodiment, a pulsed laser beam having a wavelength of 750 nm and 800 nm is emitted to generate a photoacoustic image. However, when the laser rod 51 is excited with an equal amount of light, the laser light source unit 13 The emission intensity of the emitted pulsed laser light varies depending on the wavelength. FIG. 4 is a graph showing the relationship at 60 degrees Celsius between the wavelength of laser light emitted from the alexandrite crystal used in the laser rod 51 and the output energy. As shown in FIG. 4, when the wavelengths are 750 nm and 800 nm, the output energy (that is, the emission intensity) is about twice as large at 750 nm.

このため、本実施形態においては、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、１つすなわち第１のフラッシュランプ５２のみを点灯し、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、２つすなわち第１のフラッシュランプ５２および第２のフラッシュランプ５３の双方を点灯するように、フラッシュランプ電源６１により第１および第２のフラッシュランプ５２，５３の点灯を制御する。   For this reason, in this embodiment, when emitting a pulse laser beam with a wavelength of 750 nm, only one, that is, the first flash lamp 52 is turned on, and when emitting a pulse laser beam with a wavelength of 800 nm, 2 is emitted. That is, the lighting of the first and second flash lamps 52 and 53 is controlled by the flash lamp power supply 61 so that both the first flash lamp 52 and the second flash lamp 53 are lit.

図１に戻り、制御部３１は、超音波ユニット１２内の各部の制御を行う。タイミング制御回路３０は、レーザ光源ユニット１３内の波長切替部５８が、光共振器の光路上に挿入するバンドパスフィルタが所定の切替え速度で切り替わるように駆動部５９を制御する。タイミング制御回路３０は、例えば、波長切替部５８を構成するフィルタ回転体が、所定の方向に所定の回転速度で連続的に回転するように駆動部５９を制御する。フィルタ回転体の回転速度は、例えばレーザ光源ユニット１３から出射されるパルスレーザ光の波長の数（バンドパスフィルタの透過波長の数）と、単位時間当たりのパルスレーザ光の発光回数とに基づいて決定できる。   Returning to FIG. 1, the control unit 31 controls each unit in the ultrasonic unit 12. The timing control circuit 30 controls the driving unit 59 so that the wavelength switching unit 58 in the laser light source unit 13 switches the bandpass filter inserted on the optical path of the optical resonator at a predetermined switching speed. For example, the timing control circuit 30 controls the drive unit 59 so that the filter rotator constituting the wavelength switching unit 58 continuously rotates in a predetermined direction at a predetermined rotation speed. The rotational speed of the filter rotator is based on, for example, the number of wavelengths of the pulse laser light emitted from the laser light source unit 13 (the number of transmission wavelengths of the bandpass filter) and the number of times of emission of the pulse laser light per unit time. Can be determined.

タイミング制御回路３０は、波長切替部５８の駆動を制御するためのＢＰＦ制御信号Ｂ１を出力する。レーザ光源ユニット１３の駆動部５９は、ＢＰＦ制御信号Ｂ１に応じて波長切替部５８を駆動する。タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ制御信号Ｂ１を通じて、例えば所定時間の間におけるＢＰＦ状態信号の変化量が所定のバンドパスフィルタの切替え速度（フィルタ回転体の回転速度）に応じた変化量となるように、駆動部５９を制御する。   The timing control circuit 30 outputs a BPF control signal B1 for controlling the driving of the wavelength switching unit 58. The drive unit 59 of the laser light source unit 13 drives the wavelength switching unit 58 according to the BPF control signal B1. The timing control circuit 30 uses the BPF control signal B1 so that, for example, the amount of change in the BPF state signal during a predetermined time becomes the amount of change corresponding to a predetermined bandpass filter switching speed (rotational speed of the filter rotator). The drive unit 59 is controlled.

上記に加えて、タイミング制御回路３０は、レーザ光源ユニット１３に、高圧スイッチ７４，８４をオンとするためのスイッチ信号Ｓ１，Ｓ２およびフラッシュランプ５２，５３の発光を制御するためのフラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２を出力し、フラッシュランプ５２，５３からレーザロッド５１に励起光を照射させる。タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、スイッチ信号Ｓ１，Ｓ２およびフラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２を出力する。例えばタイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２が、出射されるパルスレーザ光の波長に対応したバンドパスフィルタが光共振器の光路上に挿入される波長切替部５８の駆動位置を示す状態を表すものになるとスイッチ信号Ｓ１，Ｓ２を出力し、その駆動位置から、レーザロッド５１の励起に要する時間の間に波長切替部５８が変位する量を差し引いた位置を示す情報になると、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２を出力し、レーザロッド５１に励起光を照射させる。   In addition to the above, the timing control circuit 30 provides the laser light source unit 13 with switch signals S1 and S2 for turning on the high voltage switches 74 and 84 and a flash lamp trigger signal for controlling the light emission of the flash lamps 52 and 53. F1 and F2 are output and the laser lamp 51 is irradiated with excitation light from the flash lamps 52 and 53. The timing control circuit 30 outputs switch signals S1, S2 and flash lamp trigger signals F1, F2 based on the BPF state signal B2. For example, the timing control circuit 30 indicates that the BPF state signal B2 indicates the drive position of the wavelength switching unit 58 in which the bandpass filter corresponding to the wavelength of the emitted pulsed laser light is inserted on the optical path of the optical resonator. If it becomes a thing, switch signal S1, S2 will be output, and if it will become the information which shows the position which deducted the amount which the wavelength switch part 58 displaces during the time which excitation of the laser rod 51 from the drive position, it will become a flash lamp trigger signal. F1 and F2 are output and the laser rod 51 is irradiated with excitation light.

タイミング制御回路３０は、励起光の照射後、波長切替部５８が、出射されるパルスレーザ光の波長に対応した透過波長のバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入しているタイミングでＱスイッチ５７にＱスイッチトリガ信号Ｑ０を出力する。例えば波長切替部５８がフィルタ回転体で構成されるとき、タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２が、出射されるパルスレーザ光の波長に対応したバンドパスフィルタが光共振器の光路上に挿入されていることを示す位置を表すものとなっているときに、Ｑスイッチトリガ信号Ｑ０を出力する。Ｑスイッチ５７が、Ｑスイッチトリガ信号Ｑ０に応答して光共振器内の挿入損失を損失大から損失小に急激に変化させることで（Ｑスイッチがオンすることで）、出力側のミラー５６からパルスレーザ光が出射する。   The timing control circuit 30 performs Q at a timing when the wavelength switching unit 58 inserts a bandpass filter having a transmission wavelength corresponding to the wavelength of the emitted pulsed laser light into the optical path of the optical resonator after the excitation light irradiation. The Q switch trigger signal Q0 is output to the switch 57. For example, when the wavelength switching unit 58 is composed of a filter rotating body, the timing control circuit 30 inserts a bandpass filter corresponding to the wavelength of the emitted pulsed laser beam into the optical path of the optical resonator. The Q switch trigger signal Q0 is output when the position indicating that the position is indicated. The Q switch 57 rapidly changes the insertion loss in the optical resonator from the large loss to the small loss in response to the Q switch trigger signal Q0 (by turning on the Q switch). Pulse laser light is emitted.

タイミング制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号Ｑ０のタイミング、すなわちパルスレーザ光の出射タイミングに合わせて、ＡＤ変換部２２にサンプリングトリガ信号（ＡＤトリガ信号）を出力する。ＡＤ変換部２２は、サンプリングトリガ信号に基づいて光音響信号のサンプリングを開始する。また、タイミング制御回路３０は、超音波画像の生成のタイミングに合わせて、送信制御回路３７に超音波トリガ信号を、ＡＤ変換部２２にサンプリングトリガ信号を出力する。送信制御回路３７は、超音波トリガ信号に基づいて、プローブ１１から超音波を送信させる。ＡＤ変換部２２は、サンプリングトリガ信号に基づいて、反射超音波信号のサンプリングを開始する。   The timing control circuit 30 outputs a sampling trigger signal (AD trigger signal) to the AD converter 22 in accordance with the timing of the Q switch trigger signal Q0, that is, the emission timing of the pulse laser beam. The AD converter 22 starts sampling of the photoacoustic signal based on the sampling trigger signal. Further, the timing control circuit 30 outputs an ultrasonic trigger signal to the transmission control circuit 37 and a sampling trigger signal to the AD conversion unit 22 in synchronization with the generation timing of the ultrasonic image. The transmission control circuit 37 transmits ultrasonic waves from the probe 11 based on the ultrasonic trigger signal. The AD converter 22 starts sampling the reflected ultrasonic signal based on the sampling trigger signal.

図５は、波長切替部５８、駆動部５９、および駆動状態検出部６０の構成例を示す斜視図である。この例では、波長切替部５８は２つのバンドパスフィルタを含むフィルタ回転体であり、駆動部５９はサーボモータである。また、駆動状態検出部６０はロータリーエンコーダーである。波長切替部５８は、サーボモータの出力軸の回転に従って回転する。波長切替部５８を構成するフィルタ回転体の半分（例えば回転変位位置０°から１８０°）は波長７５０ｎｍの光を透過させる第１のバンドパスフィルタであり、残りの半分（例えば回転変位位置１８０°から３６０°）は波長８００ｎｍの光を透過させる第２のバンドパスフィルタである。このようなフィルタ回転体を回転させることで、光共振器の光路上に、第１のバンドパスフィルタと第２のバンドパスフィルタとを、フィルタ回転体の回転速度に応じた切り替え速度で交互に挿入することができる。   FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration example of the wavelength switching unit 58, the drive unit 59, and the drive state detection unit 60. In this example, the wavelength switching unit 58 is a filter rotating body including two bandpass filters, and the driving unit 59 is a servo motor. The driving state detection unit 60 is a rotary encoder. The wavelength switching unit 58 rotates according to the rotation of the output shaft of the servo motor. Half of the filter rotating body constituting the wavelength switching unit 58 (for example, rotational displacement position 0 ° to 180 °) is a first bandpass filter that transmits light having a wavelength of 750 nm, and the other half (for example, rotational displacement position 180 °). 360 °) is a second band-pass filter that transmits light having a wavelength of 800 nm. By rotating such a filter rotator, the first band-pass filter and the second band-pass filter are alternately switched on the optical path of the optical resonator at a switching speed corresponding to the rotational speed of the filter rotator. Can be inserted.

ロータリーエンコーダーは、サーボモータの出力軸に取り付けられたスリット入りの回転板と透過型フォトインタラプタとでフィルタ回転体の回転変位を検出し、ＢＰＦ状態信号Ｂ２を生成する。タイミング制御回路３０は、例えばＢＰＦ状態信号Ｂ２をモニタし、所定時間の間にロータリーエンコーダーで検出されるサーボモータの回転軸の回転変位量が所定量に保たれるように、ＢＰＦ制御信号Ｂ１を通じてサーボモータに供給する電圧等を制御することで、フィルタ回転体を所定の速度で回転させる。   The rotary encoder detects the rotational displacement of the filter rotator with a slitted rotary plate attached to the output shaft of the servo motor and a transmission type photo interrupter, and generates a BPF state signal B2. The timing control circuit 30 monitors, for example, the BPF state signal B2, and uses the BPF control signal B1 so that the rotational displacement amount of the rotation shaft of the servo motor detected by the rotary encoder is maintained at a predetermined amount during a predetermined time. The filter rotating body is rotated at a predetermined speed by controlling the voltage supplied to the servo motor.

次いで、第１の実施形態の動作について説明する。図６および図７は第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、被検体のレーザ光が照射される領域が複数の部分領域に分割されているものとして説明する。タイミング制御回路３０は、被検体に対するパルスレーザ光照射に先立って、所定の回転速度でレーザ光源ユニット１３内の波長切替部（フィルタ回転体）５８を回転させる旨のＢＰＦ制御信号Ｂ１をレーザ光源ユニット１３に出力する（ステップＳＴ１）。例えば図５に示すフィルタ回転体を用いる場合で、かつ１秒間に２４回のパルスレーザ光を出射する場合、フィルタ回転体の１回転の間に７５０ｎｍおよび８００ｎｍの２つの波長のパルスレーザ光が出射可能であるから、１秒当たり２４／２＝１２回転の回転速度でフィルタ回転体を回転させればよい。   Next, the operation of the first embodiment will be described. 6 and 7 are flowcharts showing the operation of the first embodiment. Here, the description will be made assuming that the region irradiated with the laser beam of the subject is divided into a plurality of partial regions. The timing control circuit 30 outputs a BPF control signal B1 to the effect that the wavelength switching unit (filter rotating body) 58 in the laser light source unit 13 is rotated at a predetermined rotational speed prior to the irradiation of the pulse laser beam to the subject. 13 (step ST1). For example, when the filter rotating body shown in FIG. 5 is used and 24 pulse laser beams are emitted per second, pulse laser beams having two wavelengths of 750 nm and 800 nm are emitted during one rotation of the filter rotating body. Since it is possible, the filter rotator may be rotated at a rotation speed of 24/2 = 12 rotations per second.

タイミング制御回路３０は、光音響信号の受信準備が整うと、１つ目の波長（ここでは７５０ｎｍとする）のパルスレーザ光を出射させるべく、所定のタイミングでレーザ光源ユニット１３のフラッシュランプ電源６１にスイッチ信号を出力する（ステップＳＴ２）。なお、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射させる場合、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯させるため、ここで出力されるのはスイッチ信号Ｓ１である。フラッシュランプ電源６１のスイッチ制御回路６２は、高圧スイッチ７４をオンとするためにスイッチ信号Ｓ１１を高圧スイッチ７４に出力し、これに応答して高圧スイッチ７４がオンとされて、コンデンサ７５の充電が開始される。   When the timing control circuit 30 is ready to receive a photoacoustic signal, the flash lamp power supply 61 of the laser light source unit 13 is emitted at a predetermined timing so as to emit a pulse laser beam having a first wavelength (here, 750 nm). A switch signal is output to (step ST2). Note that when emitting a pulse laser beam having a wavelength of 750 nm, only the first flash lamp 52 is turned on, so that the switch signal S1 is output here. The switch control circuit 62 of the flash lamp power supply 61 outputs a switch signal S11 to the high voltage switch 74 to turn on the high voltage switch 74. In response to this, the high voltage switch 74 is turned on, and the capacitor 75 is charged. Be started.

そして、タイミング制御回路３０は、コンデンサ７５の充電が完了するタイミングで、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１をフラッシュランプ電源６１に出力する（ステップＳＴ３）。フラッシュランプ電源６１のトリガ制御回路６３は、トリガ回路７３にフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１を出力し、これに応答して第１のフラッシュランプ５２が点灯して、レーザロッド５１の励起が開始される（ステップＳＴ４）。ここで、タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、例えば波長切替部５８の回転変位位置が波長７５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入している位置となっているタイミングから逆算されたタイミングで、第１のフラッシュランプ５２を点灯させる。   Then, the timing control circuit 30 outputs the flash lamp trigger signal F1 to the flash lamp power supply 61 at the timing when the charging of the capacitor 75 is completed (step ST3). The trigger control circuit 63 of the flash lamp power supply 61 outputs a flash lamp trigger signal F11 to the trigger circuit 73, and in response to this, the first flash lamp 52 is turned on and excitation of the laser rod 51 is started ( Step ST4). Here, the timing control circuit 30 is based on the BPF state signal B2 and, for example, a position where the rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 is inserted in the optical path of the optical resonator through which light having a wavelength of 750 nm is transmitted. The first flash lamp 52 is turned on at a timing calculated backward from the timing.

タイミング制御回路３０は、フラッシュランプ５２の点灯後、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、波長切替部５８の回転変位位置が波長７５０ｎｍの光を透過するバンドパスフィルタが光共振器の光路上に挿入される位置となっているタイミングでＱスイッチ５７をオンにする（ステップＳＴ５）。Ｑスイッチ５７がオンになったとき、光共振器の光路上には透過波長７５０ｎｍのバンドパスフィルタが挿入されているため、レーザ光源ユニット１３は、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する。   In the timing control circuit 30, after the flash lamp 52 is turned on, based on the BPF state signal B 2, a band pass filter that transmits light having a wavelength of 750 nm as a rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 is inserted in the optical path of the optical resonator. The Q switch 57 is turned on at the timing of the position (step ST5). When the Q switch 57 is turned on, a bandpass filter with a transmission wavelength of 750 nm is inserted on the optical path of the optical resonator, so that the laser light source unit 13 emits pulsed laser light with a wavelength of 750 nm.

レーザ光源ユニット１３から出射した波長７５０ｎｍのパルスレーザ光は、例えばプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体の１つ目の部分領域に照射される。被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響信号が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響信号を検出する（ステップＳＴ６）。プローブ１１で検出された光音響信号は、受信回路２１にて受信される。   The pulse laser beam having a wavelength of 750 nm emitted from the laser light source unit 13 is guided to, for example, the probe 11 and irradiated from the probe 11 to the first partial region of the subject. In the subject, a photoacoustic signal is generated by absorbing the energy of the pulsed laser light irradiated by the light absorber. The probe 11 detects a photoacoustic signal generated in the subject (step ST6). The photoacoustic signal detected by the probe 11 is received by the receiving circuit 21.

タイミング制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号Ｑ０を出力するタイミングに合わせて、ＡＤ変換部２２にサンプリングトリガ信号を出力する。ＡＤ変換部２２は、受信回路２１で受信された光音響信号を所定のサンプリング周期でサンプリングする。ＡＤ変換部２２でサンプリングされた光音響信号は、受信メモリ２３に第１の光音響データとして格納される。   The timing control circuit 30 outputs a sampling trigger signal to the AD converter 22 in accordance with the timing at which the Q switch trigger signal Q0 is output. The AD conversion unit 22 samples the photoacoustic signal received by the receiving circuit 21 at a predetermined sampling period. The photoacoustic signal sampled by the AD converter 22 is stored in the reception memory 23 as first photoacoustic data.

次いで制御部３１は、次の波長、すなわち８００ｎｍのパルスレーザ光を出射させるために、所定のタイミングでレーザ光源ユニット１３のフラッシュランプ電源６１にスイッチ信号を出力する（ステップＳＴ７）。なお、８００ｎｍのパルスレーザ光を出射させる場合、２つのフラッシュランプ、すなわち第１および第２のフラッシュランプ５２，５３の双方を点灯させるため、ここで出力されるのはスイッチ信号Ｓ１，Ｓ２である。フラッシュランプ電源６１のスイッチ制御回路６２は、高圧スイッチ７４，８４をオンとするためにスイッチ信号Ｓ１１，Ｓ１２を高圧スイッチ７４，８４にそれぞれ出力し、これに応答して高圧スイッチ７４，８４がオンとされて、コンデンサ７５，８５の充電が開始される。   Next, the control unit 31 outputs a switch signal to the flash lamp power supply 61 of the laser light source unit 13 at a predetermined timing in order to emit a pulsed laser beam having the next wavelength, that is, 800 nm (step ST7). When emitting 800 nm pulsed laser light, the two flash lamps, that is, both the first and second flash lamps 52 and 53 are lit, so that the switch signals S1 and S2 are output here. . The switch control circuit 62 of the flash lamp power supply 61 outputs switch signals S11 and S12 to the high voltage switches 74 and 84 to turn on the high voltage switches 74 and 84, respectively, and the high voltage switches 74 and 84 are turned on in response thereto. Thus, charging of the capacitors 75 and 85 is started.

そして、タイミング制御回路３０は、コンデンサ７５，８５の充電が完了するタイミングで、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２をフラッシュランプ電源６１に出力する（ステップＳＴ８）。フラッシュランプ電源６１のトリガ制御回路６３は、トリガ回路７３，８３にフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２を出力し、これに応答して第１および第２のフラッシュランプ５２，５３が点灯して、レーザロッド５１の励起が開始される（ステップＳＴ９）。ここで、タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、例えば波長切替部５８の回転変位位置が波長８００ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入している位置となっているタイミングから逆算されたタイミングで、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯させる。   Then, the timing control circuit 30 outputs the flash lamp trigger signals F1, F2 to the flash lamp power supply 61 at the timing when the capacitors 75, 85 are completely charged (step ST8). The trigger control circuit 63 of the flash lamp power supply 61 outputs flash lamp trigger signals F11 and F12 to the trigger circuits 73 and 83. In response to this, the first and second flash lamps 52 and 53 are turned on, and the laser Excitation of the rod 51 is started (step ST9). Here, the timing control circuit 30 is based on the BPF state signal B2, for example, a position where a rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 inserts a band pass filter that transmits light having a wavelength of 800 nm on the optical path of the optical resonator. The first and second flash lamps 52 and 53 are turned on at a timing calculated backward from the timing.

タイミング制御回路３０は、フラッシュランプ５２，５３の点灯後、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、波長切替部５８の回転変位位置が波長８００ｎｍの光を透過するバンドパスフィルタが光共振器の光路上に挿入される位置となっているタイミングでＱスイッチ５７をオンにする（ステップＳＴ１０）。Ｑスイッチ５７がオンになったとき、光共振器の光路上には透過波長８００ｎｍのバンドパスフィルタが挿入されているため、レーザ光源ユニット１３は、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する。   After the flash lamps 52 and 53 are turned on, the timing control circuit 30 includes a band pass filter that transmits light having a wavelength of 800 nm as a rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 on the optical path of the optical resonator based on the BPF state signal B2. The Q switch 57 is turned on at the timing of the insertion position (step ST10). When the Q switch 57 is turned on, since a bandpass filter having a transmission wavelength of 800 nm is inserted on the optical path of the optical resonator, the laser light source unit 13 emits pulsed laser light having a wavelength of 800 nm.

レーザ光源ユニット１３から出射した波長８００ｎｍのパルスレーザ光は、例えばプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体の１つ目の部分領域に照射される。プローブ１１は、被検体内の光吸収体が波長８００ｎｍのパルスレーザ光を吸収することで発生した光音響信号を検出する（ステップＳＴ１１）。タイミング制御回路３０は、Ｑスイッチトリガ信号Ｑ０の出力に合わせてＡＤ変換部２２にサンプリングトリガ信号を出力する。ＡＤ変換部２２は、受信回路２１で受信された光音響信号を所定のサンプリング周期でサンプリングする。ＡＤ変換部２２でサンプリングされた光音響信号は、受信メモリ２３に第２の光音響データとして格納される。   The pulsed laser light having a wavelength of 800 nm emitted from the laser light source unit 13 is guided to, for example, the probe 11 and irradiated from the probe 11 to the first partial region of the subject. The probe 11 detects a photoacoustic signal generated when the light absorber in the subject absorbs pulsed laser light having a wavelength of 800 nm (step ST11). The timing control circuit 30 outputs a sampling trigger signal to the AD conversion unit 22 in accordance with the output of the Q switch trigger signal Q0. The AD conversion unit 22 samples the photoacoustic signal received by the receiving circuit 21 at a predetermined sampling period. The photoacoustic signal sampled by the AD converter 22 is stored in the reception memory 23 as second photoacoustic data.

次いで制御部３１は、超音波の送受信に処理を移す。タイミング制御回路３０は、送信制御回路３７を介してプローブ１１から被検体に超音波を送信させる（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２では、被検体のパルスレーザ光が照射された部分領域と同じ領域に対して超音波を送信する。プローブ１１は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する（ステップＳＴ１３）。検出された反射超音波は、受信回路２１を経てＡＤ変換部２２でサンプリングされ、受信メモリ２３に反射超音波データとして格納される。   Next, the control unit 31 shifts the processing to transmission / reception of ultrasonic waves. The timing control circuit 30 transmits ultrasonic waves from the probe 11 to the subject via the transmission control circuit 37 (step ST12). In step ST12, an ultrasonic wave is transmitted to the same region as the partial region irradiated with the pulse laser beam of the subject. The probe 11 detects reflected ultrasonic waves with respect to the transmitted ultrasonic waves (step ST13). The detected reflected ultrasound is sampled by the AD converter 22 via the receiving circuit 21 and stored as reflected ultrasound data in the receiving memory 23.

そして、制御部３１は、部分領域を全て選択したか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。選択すべき部分領域が残っているときは、ステップＳＴ２に戻る。光音響画像生成装置１０は、各部分領域に対してステップＳＴ２からＳＴ１１の処理を実行し、各部分領域に各波長（７５０ｎｍ、８００ｎｍ）のパルスレーザ光を順次照射し、各部分領域に対応した第１の光音響データおよび第２の光音響データを受信メモリ２３に格納する。また、ステップＳＴ１２およびＳＴ１３を実行して、反射超音波データを受信メモリ２３に格納する。全ての部分領域に対してパルスレーザ光の照射と光音響信号の検出、および超音波の送受信を行うと、１フレームの光音響画像および超音波画像を生成するために必要なデータが揃う。   And the control part 31 judges whether all the partial areas were selected (step ST14). When the partial area to be selected remains, the process returns to step ST2. The photoacoustic image generation apparatus 10 performs the processing of steps ST2 to ST11 for each partial region, sequentially irradiates each partial region with pulsed laser light of each wavelength (750 nm, 800 nm), and corresponds to each partial region. The first photoacoustic data and the second photoacoustic data are stored in the reception memory 23. Further, steps ST12 and ST13 are executed, and the reflected ultrasonic data is stored in the reception memory 23. When irradiation with pulsed laser light, detection of photoacoustic signals, and transmission / reception of ultrasonic waves are performed on all partial areas, data necessary to generate one frame of photoacoustic images and ultrasonic images is obtained.

制御部３１は、ステップＳＴ１４で全ての部分領域を選択したと判断すると、光音響画像および超音波画像の生成に処理を移す。データ分離部３２は、第１および第２の光音響データと反射超音波データとを分離する。データ分離部３２は、分離した第１および第２の光音響データを複素数化部２４に渡し、反射超音波データを超音波画像再構成部３３に渡す。複素数化部２４は、受信メモリ２３から第１の光音響データと第２の光音響データとを読み出し、第１の光音響画像データを実部とし、第２の光音響画像データを虚部とした複素数データを生成する（ステップＳＴ１５）。光音響画像再構成部２５は、ステップＳＴ１３で複素数化された複素数データから、フーリエ変換法（ＦＴＡ法）により画像再構成を行う（ステップＳＴ１６）。   If the control part 31 judges that all the partial areas were selected by step ST14, it will shift a process to the production | generation of a photoacoustic image and an ultrasonic image. The data separation unit 32 separates the first and second photoacoustic data and the reflected ultrasonic data. The data separation unit 32 passes the separated first and second photoacoustic data to the complex numbering unit 24 and passes the reflected ultrasonic data to the ultrasonic image reconstruction unit 33. The complex numbering unit 24 reads the first photoacoustic data and the second photoacoustic data from the reception memory 23, uses the first photoacoustic image data as a real part, and the second photoacoustic image data as an imaginary part. The generated complex number data is generated (step ST15). The photoacoustic image reconstruction unit 25 performs image reconstruction by the Fourier transform method (FTA method) from the complex number data converted into the complex number in step ST13 (step ST16).

位相情報抽出部２６は、再構成された複素数データ（再構成画像）から位相情報を抽出する（ステップＳＴ１７）。位相情報抽出部２６は、例えば再構成された複素数データがＸ＋ｉＹで表されるとき、θ＝ｔａｎ-1（Ｙ／Ｘ）を位相情報として抽出する（但し、Ｘ＝０の場合はθ＝９０°）。強度情報抽出部２７は、再構成された複素数データから強度情報を抽出する（ステップＳＴ１８）。強度情報抽出部２７は、例えば再構成された複素数データがＸ＋ｉＹで表されるとき、（Ｘ2＋Ｙ2）1/2を強度情報として抽出する。 The phase information extraction unit 26 extracts phase information from the reconstructed complex number data (reconstructed image) (step ST17). For example, when the reconstructed complex data is represented by X + iY, the phase information extraction unit 26 extracts θ = tan −1 (Y / X) as phase information (however, θ = 90 when X = 0). °). The intensity information extraction unit 27 extracts intensity information from the reconstructed complex number data (step ST18). For example, when the reconstructed complex number data is represented by X + iY, the intensity information extraction unit 27 extracts (X 2 + Y 2 ) 1/2 as intensity information.

検波・対数変換部２８は、ステップＳＴ１８で抽出された強度情報に対して検波・対数変換処理を施す。光音響画像構築部２９は、ステップＳＴ１７で抽出された位相情報と、ステップＳＴ１８で抽出された強度情報に対して検波・対数変換処理を施したものとに基づいて、光音響画像を生成する（ステップＳＴ１９）。光音響画像構築部２９は、例えば強度情報に基づいて光吸収体の分布画像における各画素の輝度（階調値）を決定し、位相情報に基づいて各画素の色を決定することで、光音響画像を生成する。   The detection / logarithmic conversion unit 28 performs detection / logarithmic conversion processing on the intensity information extracted in step ST18. The photoacoustic image construction unit 29 generates a photoacoustic image based on the phase information extracted in step ST17 and the intensity information extracted in step ST18 subjected to detection / logarithmic conversion processing ( Step ST19). For example, the photoacoustic image construction unit 29 determines the luminance (gradation value) of each pixel in the distribution image of the light absorber based on the intensity information, and determines the color of each pixel based on the phase information. An acoustic image is generated.

超音波画像再構成部３３は、例えば遅延加算法により、超音波画像の各ラインのデータを生成する。検波・対数変換部３４は、超音波画像再構成部３３が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。超音波画像構築部３５は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する（ステップＳＴ２０）。画像合成部３６は、光音響画像と超音波画像とを合成し、合成した画像を画像表示部１４に表示する（ステップＳＴ２１）。   The ultrasonic image reconstruction unit 33 generates data of each line of the ultrasonic image by, for example, a delay addition method. The detection / logarithm conversion unit 34 obtains an envelope of the data of each line output from the ultrasound image reconstruction unit 33, and logarithmically transforms the obtained envelope. The ultrasonic image construction unit 35 generates an ultrasonic image based on the data of each line subjected to logarithmic transformation (step ST20). The image synthesis unit 36 synthesizes the photoacoustic image and the ultrasonic image, and displays the synthesized image on the image display unit 14 (step ST21).

このように、本実施形態においては、レーザロッド５１に励起光を照射するために第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を用意し、出射されるパルスレーザ光の波長に応じて点灯するフラッシュランプ５２，５３の数を切り替え、切り替えられた数のフラッシュランプ５２，５３からレーザロッド５１に励起光を照射し、その後、波長切替部５８により出射されるパルスレーザ光の波長となるように発振波長を切り替え、Ｑスイッチ５７をオンにしてパルスレーザ光を出射させるようにしたものである。具体的には、均等な光量によりレーザロッド５１を励起した場合において、レーザ光源ユニット１３からの発光強度が大きい波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯し、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３の双方を点灯するようにしたものである。   As described above, in the present embodiment, the first and second flash lamps 52 and 53 are prepared to irradiate the laser rod 51 with the excitation light, and the flash is turned on according to the wavelength of the emitted pulsed laser light. The number of lamps 52 and 53 is switched, and the laser rod 51 is irradiated with excitation light from the switched number of flash lamps 52 and 53, and then oscillates to have the wavelength of the pulsed laser light emitted by the wavelength switching unit 58. The wavelength is switched and the Q switch 57 is turned on to emit pulsed laser light. Specifically, when the laser rod 51 is excited with a uniform amount of light, only the first flash lamp 52 is turned on when a pulsed laser beam having a wavelength of 750 nm with a high emission intensity from the laser light source unit 13 is emitted. When emitting pulsed laser light with a wavelength of 800 nm, both the first and second flash lamps 52 and 53 are lit.

このため、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合におけるレーザロッド５１に照射される励起光の光量は、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合におけるレーザロッド５１に照射される励起光の光量の１／２となる。したがって、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光の発光強度と、波長８００ｎｍのパルスレーザ光の発光強度とを揃えることができる。また、点灯するフラッシュランプ５２，５３の数を変更するのみで、パルスレーザ光の発光強度を揃えることができるため、レーザ光源ユニット１３の構成を簡易かつ安価なものとすることができる。   Therefore, the amount of excitation light irradiated to the laser rod 51 when emitting pulsed laser light with a wavelength of 750 nm is the amount of excitation light irradiated to the laser rod 51 when emitting pulsed laser light with a wavelength of 800 nm. 1/2. Therefore, the emission intensity of the pulse laser beam having a wavelength of 750 nm and the emission intensity of the pulse laser beam having a wavelength of 800 nm can be made uniform. Further, since the emission intensity of the pulsed laser beam can be made uniform only by changing the number of flash lamps 52 and 53 to be lit, the configuration of the laser light source unit 13 can be simplified and inexpensive.

また、上記のように発光強度が揃えられた各波長のパルスレーザ光を用いて光音響画像を生成しているため、光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を正確に抽出することができ、その結果、診断に適した光音響画像を生成することができる。   Moreover, since the photoacoustic image is generated using the pulsed laser beams having the same emission intensity as described above, the relative signal intensity magnitude relationship between the photoacoustic data can be accurately extracted. As a result, a photoacoustic image suitable for diagnosis can be generated.

また、本実施形態では、２つの波長で得られた第１の光音響データと、第２の光音響データとのいずれか一方を実部、他方を虚部とした複素数データを生成し、その複素数データからフーリエ変換法により再構成画像を生成している。このようにする場合、第１の光音響データと第２の光音響データとを別々に再構成する場合に比して、再構成を効率的に行うことができる。複数の波長のパルスレーザ光を照射し、各波長のパルスレーザ光を照射したときの光音響信号（光音響データ）を用いることで、各光吸収体の光吸収特性が波長に応じて異なることを利用した機能イメージングを行うことができる。   Further, in the present embodiment, complex number data in which one of the first photoacoustic data and the second photoacoustic data obtained at two wavelengths is a real part and the other is an imaginary part is generated. A reconstructed image is generated from the complex number data by Fourier transform. In this case, reconstruction can be performed more efficiently than when the first photoacoustic data and the second photoacoustic data are reconstructed separately. By using the photoacoustic signal (photoacoustic data) when irradiating pulse laser light of multiple wavelengths and irradiating pulse laser light of each wavelength, the light absorption characteristics of each light absorber differ depending on the wavelength Can be used for functional imaging.

また、本実施形態では、例えば光照射領域が３つの部分領域に分かれているときには、第１の部分領域に対して第１の波長のパルスレーザ光、第２の波長のパルスレーザ光を順次に照射し、次いで、第２の部分領域に対して第１の波長のパルスレーザ光、第２の波長のパルスレーザ光を順次に照射し、その後、第３の部分領域に対して第１の波長のパルスレーザ光、第２の波長のパルスレーザ光を順次に照射する。本実施形態では、ある部分領域に対して第１の波長のパルスレーザ光、第２の波長のパルスレーザ光を連続的に照射した後に、次の部分領域に移っている。この場合、第１の波長のパルスレーザ光を３つの部分領域に照射した後に、第２の波長のパルスレーザ光を３つの部分領域に照射する場合に比して、同じ位置において第１の波長のパルスレーザ光を照射してから第２のパルスレーザ光が照射されるまでの間の時間を短くすることができる。第１の波長のパルスレーザ光が照射されてから第２の波長のパルスレーザ光が照射されるまでの間の時間を短縮することで、第１の光音響データと第２の光音響データとの不整合を抑制することができる。   In the present embodiment, for example, when the light irradiation region is divided into three partial regions, the pulse laser beam having the first wavelength and the pulse laser beam having the second wavelength are sequentially applied to the first partial region. Next, the second partial region is sequentially irradiated with the pulse laser beam having the first wavelength and the pulse laser beam having the second wavelength, and then the first wavelength is applied to the third partial region. The pulse laser beam and the pulse laser beam having the second wavelength are sequentially irradiated. In the present embodiment, the pulsed laser beam having the first wavelength and the pulsed laser beam having the second wavelength are continuously irradiated to a certain partial region, and then moved to the next partial region. In this case, after irradiating the three partial regions with the pulsed laser light having the first wavelength and then irradiating the three partial regions with the pulsed laser light having the second wavelength, the first wavelength at the same position. It is possible to shorten the time from the irradiation of the second pulse laser beam to the irradiation of the second pulse laser beam. The first photoacoustic data, the second photoacoustic data, and the like are shortened by shortening the time from the irradiation of the pulse laser beam of the first wavelength to the irradiation of the pulse laser beam of the second wavelength. Inconsistency can be suppressed.

また、本実施形態では、光音響画像に加えて超音波画像を生成しているため、超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができる。   In this embodiment, since an ultrasonic image is generated in addition to the photoacoustic image, a portion that cannot be imaged by the photoacoustic image can be observed by referring to the ultrasonic image.

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態によるレーザ光源ユニットおよびレーザ光源ユニットを適用した光音響画像生成装置の構成は第１の実施形態と同一であるため、ここではレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成についてのみ説明する。図８は第２の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the laser light source unit according to the second embodiment and the photoacoustic image generation apparatus to which the laser light source unit is applied are the same as those of the first embodiment, only the configuration of the flash lamp power supply of the laser light source unit is described here. explain. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the flash lamp power supply of the laser light source unit according to the second embodiment. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

第２の第２の実施形態によるレーザ光源ユニット１３のフラッシュランプ電源６１Ａは、１つのＡＣ−ＤＣコンバータ７１のみを備え、ＡＣ−ＤＣコンバータ７１からパルス発生回路８２にも電圧を供給して、第２のフラッシュランプ５３を点灯するためのコンデンサ８５に充電を行うようにした点が第１の実施形態と異なる。すなわち、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、高圧スイッチ７４をオンとしてＡＣ−ＤＣコンバータ７１によりコンデンサ７５を充電し、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合には、高圧スイッチ７４，８４をオンとして、ＡＣ−ＤＣコンバータ７１によりコンデンサ７５，８５を充電するようにしたものである。   The flash lamp power supply 61A of the laser light source unit 13 according to the second embodiment includes only one AC-DC converter 71, supplies a voltage to the pulse generation circuit 82 from the AC-DC converter 71, and The second embodiment is different from the first embodiment in that the capacitor 85 for lighting the second flash lamp 53 is charged. That is, when emitting pulsed laser light with a wavelength of 750 nm, the high voltage switch 74 is turned on and the capacitor 75 is charged by the AC-DC converter 71, and when emitting pulsed laser light with a wavelength of 800 nm, 84 is turned on, and the capacitors 75 and 85 are charged by the AC-DC converter 71.

なお、第２の実施形態の動作は、上記第１の実施形態の動作と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、１つのＡＣ−ＤＣコンバータ７１のみを用いるようにしたため、第１の実施形態と比較してレーザ光源ユニットの構成を簡易かつ安価なものとすることができる。   The operation of the second embodiment is the same as the operation of the first embodiment, and a detailed description thereof is omitted here. In the second embodiment, since only one AC-DC converter 71 is used, the configuration of the laser light source unit can be simplified and inexpensive as compared with the first embodiment.

次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態によるレーザ光源ユニットおよびレーザ光源ユニットを適用した光音響画像生成装置の構成は第１の実施形態と同一であるため、ここではレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成についてのみ説明する。図９は第３の実施形態によるレーザ光源ユニットのフラッシュランプ電源の構成を示す図である。なお、第３の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。図９に示すように、フラッシュランプ電源６１Ｂは、ＡＣ−ＤＣコンバータ９１、パルス発生回路９２、トリガ回路７３，８３、スイッチ制御回路６２およびトリガ制御回路６３を備え、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３が、パルス発生回路９２に並列に接続されている点が第１の実施形態と異なる。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the laser light source unit according to the third embodiment and the photoacoustic image generation apparatus to which the laser light source unit is applied are the same as those of the first embodiment, only the configuration of the flash lamp power supply of the laser light source unit is described here. explain. FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the flash lamp power supply of the laser light source unit according to the third embodiment. Note that in the third embodiment, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted here. As shown in FIG. 9, the flash lamp power supply 61B includes an AC-DC converter 91, a pulse generation circuit 92, trigger circuits 73 and 83, a switch control circuit 62, and a trigger control circuit 63, and the first and second flash lamps. The difference from the first embodiment is that 52 and 53 are connected to the pulse generation circuit 92 in parallel.

ＡＣ−ＤＣコンバータ９１は、それぞれ第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を発光させるために、不図示の交流電源からの電圧をフラッシュランプ５２，５３を発光させるために必要な電圧に昇圧する回路である。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータ９１はダイオードブリッジ整流回路と昇圧トランスとを組み合わせた公知の回路を有する。   The AC-DC converter 91 boosts a voltage from an AC power source (not shown) to a voltage necessary for causing the flash lamps 52 and 53 to emit light in order to cause the first and second flash lamps 52 and 53 to emit light, respectively. Circuit. The AC-DC converter 91 has a known circuit in which a diode bridge rectifier circuit and a step-up transformer are combined.

パルス発生回路９２は、高圧スイッチ９４、所定容量のコンデンサ９５およびコイル９６を備える。高圧スイッチ９４は、スイッチ制御回路６２からのスイッチ信号Ｓ１３によりオンとなり、コンデンサ９５を充電する。そしてフラッシュランプ５２，５３を発光するのに十分な充電がなされると、トリガ制御回路６３からトリガ回路７３，８３にフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２がそれぞれ出力される。ここで、フラッシュランプ５２，５３は、通常は絶縁状態となっているが、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２の入力を受けたトリガ回路７３，８３によりフラッシュランプ５２，５３が導電状態となり、これにより、フラッシュランプ５２，５３がそれぞれ点灯する。   The pulse generation circuit 92 includes a high voltage switch 94, a capacitor 95 having a predetermined capacity, and a coil 96. The high voltage switch 94 is turned on by the switch signal S13 from the switch control circuit 62 and charges the capacitor 95. When the flash lamps 52 and 53 are sufficiently charged to emit light, the flash lamp trigger signals F11 and F12 are output from the trigger control circuit 63 to the trigger circuits 73 and 83, respectively. Here, the flash lamps 52 and 53 are normally in an insulated state, but the flash lamps 52 and 53 are made conductive by the trigger circuits 73 and 83 that have received the input of the flash lamp trigger signals F11 and F12. The flash lamps 52 and 53 are turned on.

第３の実施形態においては、スイッチ制御回路６２は、タイミング制御回路３０からのスイッチ信号Ｓ３を受信して、高圧スイッチ９４をオンとするためのスイッチ信号Ｓ１３を出力する回路である。トリガ回路７３，８３は、タイミング制御回路３０からのフラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２をそれぞれ受信して、トリガ回路７３，８３によりフラッシュランプ５２，５３を導電状態とするためのフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２を出力する回路である。   In the third embodiment, the switch control circuit 62 is a circuit that receives the switch signal S3 from the timing control circuit 30 and outputs a switch signal S13 for turning on the high-voltage switch 94. The trigger circuits 73 and 83 receive the flash lamp trigger signals F1 and F2 from the timing control circuit 30, and the flash lamp trigger signals F11 and F11 for making the flash lamps 52 and 53 conductive by the trigger circuits 73 and 83, respectively. It is a circuit that outputs F12.

なお、第３の実施形態においては、波長が波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯させ、波長が８００ｎｍの波長のパルスレーザ光を出射する場合、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３の双方を点灯させる。第１のフラッシュランプ５２のみを点灯させる場合は、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯させる場合のコンデンサ９５の充電時間を１／２とする。具体的には、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯させる場合の充電時間をＴ０とした場合、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯させる場合には、コンデンサ９５の充電時間を１／２Ｔ０とする。これにより、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯した場合にレーザロッド５１に照射される励起光の光量は、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯した場合の光量の１／２となる。したがって、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光および波長８００ｎｍのパルスレーザ光の発光強度を揃えることができる。   In the third embodiment, when emitting a pulsed laser beam having a wavelength of 750 nm, only the first flash lamp 52 is turned on, and when emitting a pulsed laser beam having a wavelength of 800 nm, Both of the second flash lamps 52 and 53 are turned on. When only the first flash lamp 52 is lit, the charging time of the capacitor 95 when the first and second flash lamps 52 and 53 are lit is halved. Specifically, when the charging time when the first and second flash lamps 52 and 53 are lit is T0, when only the first flash lamp 52 is lit, the charging time of the capacitor 95 is 1 / 2T0. Thereby, when only the first flash lamp 52 is turned on, the light amount of the excitation light irradiated to the laser rod 51 is 1/2 of the light amount when the first and second flash lamps 52 and 53 are turned on. Become. Accordingly, the emission intensities of the pulse laser beam having a wavelength of 750 nm and the pulse laser beam having a wavelength of 800 nm can be made uniform.

なお、充電時間１／２Ｔ０，Ｔ０は、タイミング制御回路３０が出力するスイッチオフ信号Ｏ１，Ｏ２により制御される。すなわち、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合は、コンデンサ９５の充電を開始してから１／２Ｔ０のタイミングで、タイミング制御回路３０がスイッチオフ信号Ｏ１を出力し、これに応答してスイッチ制御回路６２が高圧スイッチ９４にスイッチオフ信号Ｏ１１を出力する。これに応答して高圧スイッチ９４がオフとなり、コンデンサ９５の充電を完了する。一方、波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合は、コンデンサ９５の充電を開始してからＴ０のタイミングで、タイミング制御回路３０がスイッチオフ信号Ｏ２を出力し、これに応答してスイッチ制御回路６２が高圧スイッチ９４にスイッチオフ信号Ｏ１２を出力する。これに応答して高圧スイッチ９４がオフとなり、コンデンサ９５の充電を完了する。   The charging times 1 / 2T0 and T0 are controlled by switch-off signals O1 and O2 output from the timing control circuit 30. That is, when emitting pulsed laser light having a wavelength of 750 nm, the timing control circuit 30 outputs the switch-off signal O1 at the timing of 1 / 2T0 after the charging of the capacitor 95 is started, and switch control is performed in response thereto. The circuit 62 outputs a switch-off signal O11 to the high voltage switch 94. In response to this, the high voltage switch 94 is turned off and the charging of the capacitor 95 is completed. On the other hand, when emitting pulsed laser light having a wavelength of 800 nm, the timing control circuit 30 outputs the switch-off signal O2 at the timing T0 after the charging of the capacitor 95 is started, and in response thereto, the switch control circuit 62 Outputs a switch-off signal O12 to the high-voltage switch 94. In response to this, the high voltage switch 94 is turned off and the charging of the capacitor 95 is completed.

次いで、第３の実施形態の動作について説明する。図１０は第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、第１の実施形態と同様に、被検体のレーザ光が照射される領域が複数の部分領域に分割されているものとして説明する。タイミング制御回路３０は、被検体に対するパルスレーザ光照射に先立って、所定の回転速度でレーザ光源ユニット１３内の波長切替部（フィルタ回転体）５８を回転させる旨のＢＰＦ制御信号Ｂ１をレーザ光源ユニット１３に出力する（ステップＳＴ３１）。   Next, the operation of the third embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the third embodiment. Here, as in the first embodiment, it is assumed that the region irradiated with the laser beam of the subject is divided into a plurality of partial regions. The timing control circuit 30 outputs a BPF control signal B1 to the effect that the wavelength switching unit (filter rotating body) 58 in the laser light source unit 13 is rotated at a predetermined rotational speed prior to the irradiation of the pulse laser beam to the subject. 13 (step ST31).

タイミング制御回路３０は、光音響信号の受信準備が整うと、１つ目の波長（７５０ｎｍ）のパルスレーザ光を出射させるべく、所定のタイミングでレーザ光源ユニット１３のフラッシュランプ電源６１にスイッチ信号Ｓ３を出力する（ステップＳＴ３２）。フラッシュランプ電源６１のスイッチ制御回路６２は、高圧スイッチ９４をオンとするためにスイッチ信号Ｓ１３を高圧スイッチ９４に出力し、これに応答して高圧スイッチ９４がオンとされて、コンデンサ９５の充電が開始される。   When the timing control circuit 30 is ready to receive the photoacoustic signal, the switch signal S3 is sent to the flash lamp power supply 61 of the laser light source unit 13 at a predetermined timing so as to emit a pulse laser beam having the first wavelength (750 nm). Is output (step ST32). The switch control circuit 62 of the flash lamp power supply 61 outputs a switch signal S13 to the high voltage switch 94 to turn on the high voltage switch 94. In response to this, the high voltage switch 94 is turned on, and the capacitor 95 is charged. Be started.

そして、タイミング制御回路３０は、充電時間１／２Ｔ０が経過するタイミングで、スイッチオフ信号Ｏ１をスイッチ制御回路６２に出力する（ステップＳＴ３３）。これに応答してスイッチ制御回路６２が高圧スイッチ９４にスイッチオフ信号Ｏ１１を出力し、これに応答して高圧スイッチ９４がオフとされて、コンデンサ９５の充電を完了する。   Then, the timing control circuit 30 outputs the switch-off signal O1 to the switch control circuit 62 at the timing when the charging time 1 / 2T0 elapses (step ST33). In response to this, the switch control circuit 62 outputs a switch-off signal O11 to the high-voltage switch 94, and in response to this, the high-voltage switch 94 is turned off and the charging of the capacitor 95 is completed.

タイミング制御回路３０は、コンデンサ９５の充電が完了するタイミングで、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１をフラッシュランプ電源６１に出力する（ステップＳＴ３４）。フラッシュランプ電源６１Ｂのトリガ制御回路６３は、トリガ回路７３にフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１を出力し、これに応答して第１のフラッシュランプ５２が点灯して、レーザロッド５１の励起が開始される（ステップＳＴ３５）。ここで、タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、例えば波長切替部５８の回転変位位置が波長７５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入している位置となっているタイミングから逆算されたタイミングで、第１のフラッシュランプ５２を点灯させる。   The timing control circuit 30 outputs the flash lamp trigger signal F1 to the flash lamp power supply 61 at the timing when the charging of the capacitor 95 is completed (step ST34). The trigger control circuit 63 of the flash lamp power supply 61B outputs a flash lamp trigger signal F11 to the trigger circuit 73, and in response to this, the first flash lamp 52 is turned on and excitation of the laser rod 51 is started ( Step ST35). Here, the timing control circuit 30 is based on the BPF state signal B2 and, for example, a position where the rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 is inserted in the optical path of the optical resonator through which light having a wavelength of 750 nm is transmitted. The first flash lamp 52 is turned on at a timing calculated backward from the timing.

そして第１の実施形態と同様にＱスイッチ５７がオンとされ（ステップＳＴ３６）、レーザ光源ユニット１３から波長７５０ｎｍのパルスレーザ光がプローブ１１から被検体の１つ目の部分領域に照射され、これにより発生した光音響信号が検出される（ステップＳＴ３７）。検出された光音響信号は、ＡＤ変換部２２でサンプリングされて、受信メモリ２３に第１の光音響データとして格納される。   Similarly to the first embodiment, the Q switch 57 is turned on (step ST36), and a pulse laser beam having a wavelength of 750 nm is irradiated from the probe 11 to the first partial region of the subject. Is detected (step ST37). The detected photoacoustic signal is sampled by the AD converter 22 and stored in the reception memory 23 as first photoacoustic data.

次いで制御部３１は、次の波長、すなわち波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射させるために、所定のタイミングでレーザ光源ユニット１３のフラッシュランプ電源６１Ｂにスイッチ信号Ｓ３を出力する（ステップＳＴ３８）。フラッシュランプ電源６１のスイッチ制御回路６２は、高圧スイッチ９４をオンとするためにスイッチ信号Ｓ１３を高圧スイッチ９４に出力し、これに応答して高圧スイッチ９４がオンとされて、コンデンサ９５の充電が開始される。   Next, the control unit 31 outputs a switch signal S3 to the flash lamp power supply 61B of the laser light source unit 13 at a predetermined timing in order to emit a pulse laser beam having the next wavelength, that is, a wavelength of 800 nm (step ST38). The switch control circuit 62 of the flash lamp power supply 61 outputs a switch signal S13 to the high voltage switch 94 to turn on the high voltage switch 94. In response to this, the high voltage switch 94 is turned on, and the capacitor 95 is charged. Be started.

そして、タイミング制御回路３０は、充電時間Ｔ０が経過するタイミングで、スイッチオフ信号Ｏ２をスイッチ制御回路６２に出力する（ステップＳＴ３９）。これに応答してスイッチ制御回路６２が高圧スイッチ９４にスイッチオフ信号Ｏ１２を出力し、これに応答して高圧スイッチ９４がオフとされて、コンデンサ９５の充電を完了する。   Then, the timing control circuit 30 outputs the switch-off signal O2 to the switch control circuit 62 at the timing when the charging time T0 elapses (step ST39). In response to this, the switch control circuit 62 outputs a switch-off signal O12 to the high-voltage switch 94, and in response to this, the high-voltage switch 94 is turned off to complete the charging of the capacitor 95.

タイミング制御回路３０は、コンデンサ９５の充電が完了するタイミングで、フラッシュランプトリガ信号Ｆ１，Ｆ２をフラッシュランプ電源６１Ｂに出力する（ステップＳＴ４０）。フラッシュランプ電源６１Ｂのトリガ制御回路６３は、トリガ回路７３，８３にフラッシュランプトリガ信号Ｆ１１，Ｆ１２を出力し、これに応答して第１および第２のフラッシュランプ５２，５３が点灯して、レーザロッド５１の励起が開始される（ステップＳＴ４１）。ここで、タイミング制御回路３０は、ＢＰＦ状態信号Ｂ２に基づいて、例えば波長切替部５８の回転変位位置が波長８００ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタを光共振器の光路上に挿入している位置となっているタイミングから逆算されたタイミングで、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯させる。   The timing control circuit 30 outputs the flash lamp trigger signals F1 and F2 to the flash lamp power supply 61B at the timing when the charging of the capacitor 95 is completed (step ST40). The trigger control circuit 63 of the flash lamp power supply 61B outputs flash lamp trigger signals F11 and F12 to the trigger circuits 73 and 83, and in response to this, the first and second flash lamps 52 and 53 are turned on, and the laser is emitted. Excitation of the rod 51 is started (step ST41). Here, the timing control circuit 30 is based on the BPF state signal B2, for example, a position where a rotational displacement position of the wavelength switching unit 58 inserts a band pass filter that transmits light having a wavelength of 800 nm on the optical path of the optical resonator. The first and second flash lamps 52 and 53 are turned on at a timing calculated backward from the timing.

そして第１の実施形態と同様にＱスイッチ５７がオンとされ（ステップＳＴ４２）、レーザ光源ユニット１３から波長８００ｎｍのパルスレーザ光がプローブ１１から被検体の１つ目の部分領域に照射され、これにより発生した光音響信号が検出される（ステップＳＴ４３）。検出された光音響信号は、ＡＤ変換部２２でサンプリングされて、受信メモリ２３に第２の光音響データとして格納される。その後、制御部３１は、図７におけるステップＳＴ１２の処理に進み、光音響画像および超音波画像を生成する。   Similarly to the first embodiment, the Q switch 57 is turned on (step ST42), and a pulse laser beam having a wavelength of 800 nm is emitted from the laser light source unit 13 to the first partial region of the subject. Is detected (step ST43). The detected photoacoustic signal is sampled by the AD converter 22 and stored in the reception memory 23 as second photoacoustic data. Then, the control part 31 progresses to the process of step ST12 in FIG. 7, and produces | generates a photoacoustic image and an ultrasonic image.

このように、第３の実施形態においては、１つのＡＣ−ＤＣコンバータ９１および１つのパルス発生回路９２のみを用いて、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を点灯するようにしたため、第１の実施形態と比較して、レーザ光源ユニットの構成を簡易かつ安価なものとすることができる。   Thus, in the third embodiment, since the first and second flash lamps 52 and 53 are lit using only one AC-DC converter 91 and one pulse generation circuit 92, the first Compared with the first embodiment, the configuration of the laser light source unit can be simplified and inexpensive.

なお、上記各実施形態においては、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合、第１のフラッシュランプ５２のみを点灯させているが、第２のフラッシュランプ５３のみを点灯させるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, when emitting a pulse laser beam having a wavelength of 750 nm, only the first flash lamp 52 is turned on, but only the second flash lamp 53 may be turned on.

また、上記各実施形態においては、第１および第２のフラッシュランプ５２，５３を使用し、２種類の波長のパルスレーザ光を出射するようにしているが、３以上の波長のパルスレーザ光を出射すべく、３以上のフラッシュランプを用いるようにしてもよい。この場合、各波長におけるパルスレーザ光の発光強度に応じて、点灯するフラッシュランプの数を制御すればよい。また、超音波画像を生成する場合には、全ての波長のパルスレーザ光を被検体に照射して光音響信号を検出した後に、超音波画像の生成を行えばよい。また、３以上のパルスレーザ光を用いた場合、例えば位相情報抽出部２６は、各波長に対応する光音響データ間での相対的な信号強度の大小関係を位相情報として生成すればよい。また、強度情報抽出部２７は、例えば各波長に対応する光音響データにおける信号強度を１つにまとめたものを強度情報として生成すればよい。また、上記第１の実施形態においては、フラッシュランプの数に応じてＡＣ−ＤＣコンバータ、パルス発生回路およびトリガ回路を用意すればよく、第２の実施形態においては、フラッシュランプの数に応じてパルス発生回路およびトリガ回路を用意すればよい。また、第３の実施形態においては、フラッシュランプの数に応じてトリガ回路を用意すればよい。   In each of the above embodiments, the first and second flash lamps 52 and 53 are used to emit two kinds of wavelengths of pulse laser light. However, pulse laser lights of three or more wavelengths are emitted. Three or more flash lamps may be used to emit light. In this case, the number of flash lamps to be lit may be controlled according to the emission intensity of the pulsed laser beam at each wavelength. Further, when generating an ultrasonic image, it is only necessary to generate an ultrasonic image after detecting a photoacoustic signal by irradiating a subject with pulse laser light of all wavelengths. When three or more pulse laser beams are used, for example, the phase information extraction unit 26 may generate a relative signal intensity magnitude relationship between the photoacoustic data corresponding to each wavelength as the phase information. Further, the intensity information extraction unit 27 may generate, as intensity information, a collection of signal intensities in photoacoustic data corresponding to each wavelength, for example. In the first embodiment, an AC-DC converter, a pulse generation circuit, and a trigger circuit may be prepared according to the number of flash lamps. In the second embodiment, according to the number of flash lamps. A pulse generation circuit and a trigger circuit may be prepared. In the third embodiment, a trigger circuit may be prepared according to the number of flash lamps.

また、上記各実施形態においては、パルスレーザ光の波長を７５０ｎｍおよび８００ｎｍとしているが、これに限定されるものではなく、波長切替部５８のバンドパスフィルタの透過波長を変更することにより、各種波長のパルスレーザ光を出射させることが可能である。この場合、使用する波長に応じて、点灯するフラッシュランプの数を変更すればよい。   In each of the above embodiments, the wavelength of the pulse laser beam is set to 750 nm and 800 nm. However, the wavelength is not limited to this, and various wavelengths can be obtained by changing the transmission wavelength of the bandpass filter of the wavelength switching unit 58. It is possible to emit a pulse laser beam. In this case, what is necessary is just to change the number of the flash lamps to light according to the wavelength to be used.

また、上記各実施形態において、フラッシュランプは必ずしも同じものを使用する必要はなく、第１の波長と第２の波長とのレーザ光出力の強度比、あるいは電源の容量等に応じて、異なるフラッシュランプを組み合わせてもよい。例えば、強度比が大きい２つの波長を選択した場合、インピーダンスパラメータが異なるフラッシュランプを組み合わせるようにしてもよい。インピーダンスパラメータとは、フラッシュランプのインピーダンスを決定するためのパラメータであり、フラッシュランプの発光長、内径およびガスの封入圧により決定される。このため、ランプの内径あるいは発光長が大きいフラッシュランプと、通常の内径のフラッシュランプとを組み合わせることが可能である。このようにインピーダンスパラメータが異なるフラッシュランプを組み合わせる場合、第１の波長（例えば７５０ｎｍ）では、通常の内径のフラッシュランプのみを点灯し、第２の波長（例えば８１０ｎｍあるいは８１５ｎｍ、アレキサンドライトではかなり発振しにくい波長）では、通常の内径のフラッシュランプおよび大きい内径のフラッシュランプの双方を点灯することにより、第１の波長のレーザ光と第２の波長のレーザ光との出力を揃えることが可能である。   In each of the above embodiments, the same flash lamp is not necessarily used. Different flash lamps are used depending on the intensity ratio of the laser light output between the first wavelength and the second wavelength, the capacity of the power source, or the like. A lamp may be combined. For example, when two wavelengths having a large intensity ratio are selected, flash lamps having different impedance parameters may be combined. The impedance parameter is a parameter for determining the impedance of the flash lamp, and is determined by the light emission length, the inner diameter, and the gas sealing pressure of the flash lamp. For this reason, it is possible to combine a flash lamp having a large inner diameter or light emission length with a flash lamp having a normal inner diameter. When combining the flash lamps having different impedance parameters in this way, only the flash lamp with the normal inner diameter is turned on at the first wavelength (for example, 750 nm), and the second wavelength (for example, 810 nm or 815 nm, it is very difficult to oscillate with the alexandrite). In the case of a wavelength), it is possible to make the outputs of the laser light of the first wavelength and the laser light of the second wavelength uniform by turning on both the normal inner diameter flash lamp and the larger inner diameter flash lamp.

また、上記各実施形態においては、出射するパルスレーザ光の波長に応じて点灯するフラッシュランプの数を変更しているが、さらにフラッシュランプの励起エネルギーを変更するようにしてもよい。例えば、波長７５０ｎｍのパルスレーザ光を出射する際には、フラッシュランプの励起エネルギーを波長８００ｎｍのパルスレーザ光を出射する場合よりも小さくしてもよい。なお、励起エネルギーを変更するには、コンデンサへの充電時間あるいは充電電圧を変更すればよい。   Further, in each of the above embodiments, the number of flash lamps to be lit is changed according to the wavelength of the emitted pulsed laser light, but the excitation energy of the flash lamp may be further changed. For example, when emitting pulsed laser light with a wavelength of 750 nm, the excitation energy of the flash lamp may be smaller than when emitting pulsed laser light with a wavelength of 800 nm. In order to change the excitation energy, the charging time or charging voltage for the capacitor may be changed.

また、上記各実施形態においては、光音響画像および超音波画像の双方を生成しているが、光音響画像のみを生成するようにしてもよい。この場合、超音波ユニット１２においては、データ分離部３２、超音波画像再構成部３３、検波・対数変換部３４、超音波画像構築部３５、画像合成部３６、および送信制御回路３７を省略することができる。   Moreover, in each said embodiment, although both the photoacoustic image and the ultrasonic image are produced | generated, you may make it produce | generate only a photoacoustic image. In this case, in the ultrasonic unit 12, the data separation unit 32, the ultrasonic image reconstruction unit 33, the detection / logarithm conversion unit 34, the ultrasonic image construction unit 35, the image synthesis unit 36, and the transmission control circuit 37 are omitted. be able to.

また、上記各実施形態では、第１の光音響データと第２の光音響データとを複素数化する例について説明したが、複素数化せずに、第１の光音響データと第２の光音響データとを別々に再構成してもよい。さらに、ここでは、複素数化して位相情報を用いて第１の光音響データと第２の光音響データとの比を計算しているが、両者の強度情報から比を計算しても同様の効果が得られる。また、強度情報は、第１の再構成画像における信号強度と、第２の再構成画像における信号強度とに基づいて生成できる。   In each of the above embodiments, the example in which the first photoacoustic data and the second photoacoustic data are converted to complex numbers has been described. However, the first photoacoustic data and the second photoacoustic data are not converted to complex numbers. Data may be reconstructed separately. Further, here, the ratio between the first photoacoustic data and the second photoacoustic data is calculated using the complex number and the phase information, but the same effect can be obtained by calculating the ratio from the intensity information of both. Is obtained. Further, the intensity information can be generated based on the signal intensity in the first reconstructed image and the signal intensity in the second reconstructed image.

上記各実施形態では、主に、波長切替部５８が、図５に示されるような２つのバンドパスフィルタ領域を含むフィルタ回転体で構成される例を説明したが、波長切替部５８は、回転変位に伴って発振波長を変化させる複屈折フィルタを回転させることにより、波長を切り替えるものであってもよい。また、バンドパスフィルタまたは複屈折フィルタを用いるものには限定されるものではなく、複数の波長を切替可能であれば、任意の構成を採用可能である。   In each of the above embodiments, the example in which the wavelength switching unit 58 is configured with a filter rotating body including two bandpass filter regions as illustrated in FIG. 5 has been described. The wavelength may be switched by rotating a birefringent filter that changes the oscillation wavelength in accordance with the displacement. Moreover, it is not limited to what uses a band pass filter or a birefringence filter, Arbitrary structures are employable if a several wavelength can be switched.

また、上記実施形態においては、レーザ光源ユニットを光音響画像生成装置に適用しているが、２以上の波長のパルスレーザ光を用いる任意の装置に適用可能である。また、レーザ光源ユニットを単体で用いることも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the laser light source unit is applied to the photoacoustic image generation apparatus, it is applicable to the arbitrary apparatuses which use the pulse laser beam of two or more wavelengths. It is also possible to use the laser light source unit alone.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のレーザ光源ユニットおよび光音響画像生成装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。   Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the laser light source unit and the photoacoustic image generation apparatus of the present invention are not limited to the above embodiment, and various configurations are possible from the configuration of the above embodiment. Those modified and changed as described above are also included in the scope of the present invention.

１０ 光音響画像生成装置
１１ プローブ
１２ 超音波ユニット
１３ レーザ光源ユニット
３０ タイミング制御回路
５１ レーザロッド
５２，５３ フラッシュランプ
５５，５６ ミラー
５７ Ｑスイッチ
５８ 波長切替部
６１，６１Ａ，６１Ｂ フラッシュランプ電源
６２ スイッチ制御回路
６３ トリガ制御回路
７１，８１，９１ ＡＣ−ＤＣコンバータ
７２，８２，９２ パルス発生回路
７３，８３ トリガ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photoacoustic image generation apparatus 11 Probe 12 Ultrasonic unit 13 Laser light source unit 30 Timing control circuit 51 Laser rod 52,53 Flash lamp 55,56 Mirror 57 Q switch 58 Wavelength switching part 61, 61A, 61B Flash lamp power supply 62 Switch control Circuit 63 Trigger control circuit 71, 81, 91 AC-DC converter 72, 82, 92 Pulse generation circuit 73, 83 Trigger circuit

Claims (13)

相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットであって、
レーザロッドと、
前記レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源と、
前記レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、
前記パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段と、
前記光共振器の内部に挿入され、前記光共振器の発振波長を変化させる波長切替部と、
出射されるパルスレーザ光の波長に応じて、前記レーザロッドに励起光を照射する前記励起光源の数を切り替え、かつ該切り替えられた数の励起光源から前記レーザロッドに励起光を照射する励起光制御手段と、
前記励起光源からの前記レーザロッドへの励起光の照射に同期して、前記出射されるパルスレーザ光の波長となるように、前記波長切替部により前記発振波長を切り替えて、前記レーザ光出射手段により前記パルスレーザ光を出射させる発光制御手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ光源ユニット。 A laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulsed laser beams in a predetermined wavelength series including two or more different wavelengths,
A laser rod;
Two or more excitation light sources for irradiating the laser rod with excitation light;
An optical resonator including a pair of mirrors opposed across the laser rod;
Laser light emitting means for emitting the pulsed laser light;
A wavelength switching unit that is inserted into the optical resonator and changes an oscillation wavelength of the optical resonator;
Excitation light that switches the number of the excitation light sources that irradiate the laser rod with excitation light according to the wavelength of the emitted pulsed laser light, and that irradiates the laser rod with the excitation light from the switched number of excitation light sources Control means;
In synchronism with the irradiation of the excitation light from the excitation light source to the laser rod, the wavelength switching unit switches the oscillation wavelength so as to be the wavelength of the emitted pulsed laser light, and the laser light emitting means A light emission control means for emitting the pulsed laser light by:
A laser light source unit comprising: 前記励起光制御手段は、均等な光量により励起した場合における、前記レーザロッドからの前記パルスレーザ光の発光強度が弱い波長ほど前記励起光源の数を多くするよう、前記励起光源の数を切り替える手段であることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源ユニット。   The excitation light control means switches the number of the excitation light sources so that the number of the excitation light sources is increased as the wavelength of the emission intensity of the pulse laser light from the laser rod is weaker when excited with an equal amount of light. The laser light source unit according to claim 1, wherein: 前記所定の波長系列が第１の波長および第２の波長を含み、前記励起光源の数が２つであり、かつ前記第２の波長のパルスレーザ光の発光強度が前記第１の波長のパルスレーザ光の発光強度よりも弱い場合、前記励起光制御手段は、前記発振波長が前記第１の波長である場合は、１つの前記励起光源から前記レーザロッドに励起光を照射し、前記発振波長が前記第２の波長である場合は、２つの前記励起光源から前記レーザロッドに励起光を照射する手段であることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ光源ユニット。   The predetermined wavelength series includes a first wavelength and a second wavelength, the number of the excitation light sources is two, and the emission intensity of the pulsed laser light of the second wavelength is a pulse of the first wavelength. When the emission intensity of the laser light is weaker, the excitation light control means irradiates the laser rod with excitation light from one excitation light source when the oscillation wavelength is the first wavelength, and the oscillation wavelength 3. The laser light source unit according to claim 1, wherein when the second wavelength is the second wavelength, the laser light unit is configured to irradiate the laser rod with excitation light from two of the excitation light sources. 前記レーザロッドはアレキサンドライトであり、前記第１の波長は７４８ｎｍ〜７７０ｎｍ、前記第２の波長は７９３ｎｍ〜８０２ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項３記載のレーザ光源ユニット。   4. The laser light source unit according to claim 3, wherein the laser rod is alexandrite, and the first wavelength is in a range of 748 nm to 770 nm, and the second wavelength is in a range of 793 nm to 802 nm. 前記励起光制御手段は、前記２以上の励起光源のそれぞれについて、昇圧回路およびパルス発生回路を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のレーザ光源ユニット。   5. The laser light source unit according to claim 1, wherein the pumping light control unit includes a booster circuit and a pulse generation circuit for each of the two or more pumping light sources. 6. 前記励起光制御手段は、１つの昇圧回路と、前記２以上の励起光源のそれぞれについてのパルス発生回路とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のレーザ光源ユニット。   5. The laser light source unit according to claim 1, wherein the pumping light control unit includes one booster circuit and a pulse generation circuit for each of the two or more pumping light sources. 前記励起光制御手段は、１つの昇圧回路および１つのパルス発生回路を有し、前記レーザロッドに励起光を照射する前記励起光源の数に応じて、前記パルス発生回路における充電時間を制御する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のレーザ光源ユニット。   The excitation light control means has one booster circuit and one pulse generation circuit, and controls the charging time in the pulse generation circuit according to the number of the excitation light sources that irradiate the laser rod with excitation light. The laser light source unit according to claim 1, wherein the laser light source unit is a laser light source unit. 前記２以上の励起光源は、インピーダンスパラメータが相互に異なることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のレーザ光源ユニット。   The laser light source unit according to claim 1, wherein the two or more excitation light sources have mutually different impedance parameters. 前記レーザ光出射手段は、前記光共振器内に挿入されたＱスイッチであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のレーザ光源ユニット。   9. The laser light source unit according to claim 1, wherein the laser beam emitting means is a Q switch inserted in the optical resonator. 相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットと、
前記所定の波長系列に含まれる各波長のパルスレーザ光が被検体に照射されたときに被検体内で生じた光音響信号を検出し、該検出された光音響信号に基づいて各波長に対応した光音響データを生成する検出手段と、
前記各波長に対応した光音響データ間の相対的な信号強度の大小関係を抽出する強度比抽出手段と、
前記抽出された大小関係に基づいて光音響画像を生成する光音響画像構築手段とを備え、
前記レーザ光源ユニットが、
レーザロッドと、
前記レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源と、
前記レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、
前記パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段と、
前記光共振器の内部に挿入され、かつ前記光共振器の発振波長を変化させる波長切替部と、
出射されるパルスレーザ光の波長に応じて、前記レーザロッドに励起光を照射する前記励起光源の数を切り替え、かつ該切り替えられた数の励起光源から前記レーザロッドに励起光を照射する励起光制御手段と、
前記励起光源からの前記レーザロッドへの励起光の照射に同期して、前記出射されるパルスレーザ光の波長となるように、前記波長切替部により前記発振波長を切り替えて、前記レーザ光出射手段により前記パルスレーザ光を出射させる発光制御手段と、
を備えたことを特徴とする光音響画像生成装置。 A laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulsed laser beams in a predetermined wavelength sequence including two or more wavelengths different from each other;
Detects photoacoustic signal generated in the subject when the subject is irradiated with pulsed laser light of each wavelength included in the predetermined wavelength series, and responds to each wavelength based on the detected photoacoustic signal Detecting means for generating generated photoacoustic data;
An intensity ratio extracting means for extracting a relative signal intensity magnitude relationship between the photoacoustic data corresponding to each wavelength;
Photoacoustic image construction means for generating a photoacoustic image based on the extracted magnitude relationship,
The laser light source unit is
A laser rod;
Two or more excitation light sources for irradiating the laser rod with excitation light;
An optical resonator including a pair of mirrors opposed across the laser rod;
Laser light emitting means for emitting the pulsed laser light;
A wavelength switching unit that is inserted into the optical resonator and changes an oscillation wavelength of the optical resonator;
Excitation light that switches the number of the excitation light sources that irradiate the laser rod with excitation light according to the wavelength of the emitted pulsed laser light, and that irradiates the laser rod with the excitation light from the switched number of excitation light sources Control means;
In synchronism with the irradiation of the excitation light from the excitation light source to the laser rod, the wavelength switching unit switches the oscillation wavelength so as to be the wavelength of the emitted pulsed laser light, and the laser light emitting means A light emission control means for emitting the pulsed laser light by:
A photoacoustic image generation apparatus comprising: 前記各波長に対応した光音響データに基づいて信号強度を示す強度情報を生成する強度情報抽出手段をさらに備え、
前記光音響画像構築手段は、前記光音響画像の各画素の階調値を前記強度情報に基づいて決定するとともに、各画素の表示色を前記抽出された大小関係に基づいて決定する手段であることを特徴とする請求項１０記載の光音響画像生成装置。 Further comprising intensity information extraction means for generating intensity information indicating the signal intensity based on the photoacoustic data corresponding to each wavelength;
The photoacoustic image construction means is means for determining a gradation value of each pixel of the photoacoustic image based on the intensity information and determining a display color of each pixel based on the extracted magnitude relationship. The photoacoustic image generating apparatus according to claim 10. 前記検出手段は、さらに被検体に送信された超音波に対する反射超音波を検出して反射超音波データを生成する手段であり、
前記反射超音波データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の光音響画像生成装置。 The detection means is means for detecting reflected ultrasonic waves with respect to ultrasonic waves transmitted to the subject and generating reflected ultrasonic data,
The photoacoustic image generation apparatus according to claim 10 or 11, further comprising ultrasonic image generation means for generating an ultrasonic image based on the reflected ultrasonic data. 相互に異なる２以上の波長を含む所定の波長系列で複数のパルスレーザ光を順次に出射するレーザ光源ユニットの制御方法であって、
レーザロッドに励起光を照射する２以上の励起光源のうち、出射されるパルスレーザ光の波長に応じて前記レーザロッドに励起光を照射する前記励起光源の数を切り替えるステップと、
前記切り替えられた数の励起光源から前記レーザロッドに励起光を照射するステップと、
前記励起光源からの前記レーザロッドへの励起光の照射に同期して、前記レーザロッドを挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器の内部に挿入され、前記光共振器の発振波長を変化させる波長切替部により前記出射されるパルスレーザ光の波長となるように、前記発振波長を切り替えるステップと、
前記パルスレーザ光を出射させるためのレーザ光出射手段により前記パルスレーザ光を出射させるステップと、
を有することを特徴とするレーザ光源ユニットの制御方法。 A method for controlling a laser light source unit that sequentially emits a plurality of pulsed laser beams in a predetermined wavelength series including two or more different wavelengths,
Of the two or more excitation light sources that irradiate the laser rod with the excitation light, switching the number of the excitation light sources that irradiate the laser rod with the excitation light according to the wavelength of the emitted pulsed laser light;
Irradiating the laser rod with excitation light from the switched number of excitation light sources;
In synchronization with irradiation of excitation light from the excitation light source to the laser rod, the oscillation wavelength of the optical resonator is changed by being inserted into an optical resonator including a pair of mirrors facing each other across the laser rod. The step of switching the oscillation wavelength so as to be the wavelength of the emitted pulsed laser light by the wavelength switching unit to be performed,
Emitting the pulse laser light by a laser light emitting means for emitting the pulse laser light; and
A method for controlling a laser light source unit, comprising:
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