JP2016137011A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および簡素化を図ることが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】この光音響画像化装置１００は、被検体１０に光を照射可能に構成されているとともに、照射された光を被検体１０内の光吸収体１０ａが吸収することにより発生する音響波８０を検出する検出部２と、検出部２により検出された信号を処理して画像化を行う信号処理部３０とを備える。そして、検出部２は、音響波８０を検出する超音波振動素子２０ａと、超音波振動素子２０ａの片側に配置されるとともに、被検体１０に対して光を照射する複数のＬＥＤ素子２１ａおよび２１ｂを有する光源部２１とを含む。【選択図】図３

Description

この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、被検体に光を照射するとともに、被検体内の対象物により発生する超音波としての音響波を検出する光音響画像化装置に関する。

従来、被検体に光を照射するとともに、被検体内の対象物により発生する超音波としての音響波を検出する光音響画像化装置などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、プローブ光を発生するレーザ光源と、プローブ光を被測定体（被検体）に導く光ケーブルと、被測定体の表面に配置されプローブ光の音響信号（音響波）のみの強度を検出する音響信号検出器群と、検出した音響信号情報を処理して被測定体内の物質分布を演算するとともにレーザ光源へプローブ光の発生するタイミングを指示する計算機システムとを備えた光音響コンピュータトモグラフィ装置（光音響画像化装置）が開示されている。この光音響コンピュータトモグラフィ装置では、レーザ光源から被測定体に光が照射されると、被測定体内で光のエネルギーを吸収した対象物から音響信号が発生し、音響信号が被測定体内を伝播する。そして、この音響信号が音響信号検出器群によって検出されるとともに、検出された音響信号に基づいて計算機システムによる信号処理が実施されることにより、音響信号を発生した対象物が可視化（画像化）される。

このような光音響画像化装置は、生体内の情報を得る画像化装置として医療分野において積極的に研究が進められている。

特開平６−２９６６１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の光音響コンピュータトモグラフィ装置では、高いＳＮ比（信号ノイズ比）を得るために、光源として高出力の固体レーザが用いられていると考えられる。この固体レーザを光源として用いるには、部材の極めて精密なアライメント（配列）が必要であるとともに、光学系の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が必要となる。この結果、レーザ光を発生させるための装置が大型で複雑なものとなるため、光音響コンピュータトモグラフィ装置全体として小型化および簡素化を図るのが困難になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化および簡素化を図ることが可能な光音響画像化装置を提供することである。

この発明の一の局面による光音響画像化装置は、被検体に光を照射可能に構成されているとともに、照射された光を被検体内の対象物が吸収することにより発生する音響波を検出する検出部と、検出部により検出された信号を処理して画像化を行う信号処理部とを備え、検出部は、音響波を検出する超音波振動素子と、超音波振動素子の片側に配置されるとともに、被検体に対して光を照射する複数の半導体発光素子を有する光源部とを含む。

この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、被検体に対して光を照射する複数の半導体発光素子を有する光源部を設けることによって、固体レーザを光源として用いる場合と異なり、光学系（固体レーザ光源周辺の機器）の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が必要ないので、光源部を小型化することができる。また、光源部を検出部に設けることによって、光源部と検出部とが一体となった分、簡素な構成を実現することができる。これらの結果、光音響画像化装置の小型化および簡素化（コンパクト化）を図ることができる。また、複数の半導体発光素子を有する光源部を超音波振動素子の片側に配置することによって、光源部を超音波振動素子の両側に配置する場合と比べて、より簡素な構成を実現することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、平面視において、光源部は、超音波振動素子の一方側には配置されずに他方側に隣り合うように配置されている。このように構成すれば、容易に超音波振動素子の近傍の位置に光源部を配置し、超音波振動素子の近傍に光源部からの光を照射することができる。

この場合、好ましくは、超音波振動素子は、光源部と隣り合う方向と交差する第１方向に沿って延びるように配置され、半導体発光素子を有する光源部は、超音波振動素子の近傍に第１方向に沿って延びるように配置されている。このように構成すれば、超音波としての音響波を検出する超音波振動素子と、半導体発光素子を有する光源部との両方が第１方向に沿って配置されているので、光源部からの光を超音波振動素子の配置に沿って被検体に照射することができる。これにより、第１方向に沿った音響波を発生させることができるので、発生した音響波を第１方向に沿った超音波振動素子により効率的に検出することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部は、半導体発光素子の実装される実装面が超音波振動素子側に傾斜した状態で配置されている。このように構成すれば、光源部からの光を超音波振動素子の配置された方向に向けて照射することができるので、超音波振動素子近傍の被検体に光を確実に照射することができる。これにより、検出可能な音響波をより効率的に発生させることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、超音波振動素子を有する超音波プローブであり、光源部の複数の半導体発光素子は、超音波プローブ内において、超音波振動素子の片側に配置されている。このように構成すれば、プローブとしての検出部内に光源部の半導体発光素子と超音波振動素子との両方を配置することができるので、より一層簡素な構成を実現することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、超音波振動素子を有する超音波プローブと、超音波プローブとは別個に設けられ、複数の半導体発光素子を有する光源部を含む光源ユニットとを含み、光源ユニットの光源部は、別個に設けられた超音波プローブの超音波振動素子の片側に配置されている。このように構成すれば、たとえば市場に流通する超音波プローブに、光源部ユニットを取り付けるだけで、音響波の測定を行うことができる。その結果、音響波の測定に係るユーザの利便性を容易に向上させることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、検出部に含まれる光源部からの光を被検体に導く導光部をさらに含む。このように構成すれば、光源部から被検体に向かう間の光の損失を少なくすることができるので、光の損失が少なくなった分、光源部から照射される光の利用効率を向上させることができる。

この場合、好ましくは、光源部は、第１方向に沿って延びるように配置され、導光部は、光源部の延びる第１方向に沿って延びるように形成されている。このように構成すれば、光を照射する光源部と、光源部からの光を被検体に導く導光部との両方が第１方向に沿って配置されているので、光源部からの光を確実に導光部に照射することができる。また、この結果、光源部から被検体に向かう間の光の損失を少なくすることができるので、光の損失が少なくなった分、光源部から照射される光の利用効率を向上させることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、光源部の近傍に配置されるとともに、光源部を駆動する光源駆動回路をさらに含む。このように構成すれば、光源駆動回路が光源部に近い分、光源駆動回路の駆動信号によるノイズの発生を抑制することができる。その結果、駆動信号によるノイズが超音波振動素子などに悪影響（信号の乱れなど）を及ぼすことを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、検出部の光源部の近傍に配置されるとともに光源部に電力を供給する駆動電源部をさらに含む。このように構成すれば、駆動電源部が光源部の近傍に配置されているので、駆動電源部が光源部に近い分、駆動電源部が光源部に電力を供給する際に発生するノイズを抑制することができる。これにより、電力を供給する際に発生するノイズが超音波振動素子などに悪影響（信号の乱れなど）を及ぼすことをより抑制することができる。

上記検出部が導光部をさらに含む構成において、好ましくは、検出部は、光源部からの光を導光部に集めるとともに光源部と導光部との間に配置される集光部をさらに含む。このように構成すれば、光源部からの光を確実に導光部に集めることができるので、光の利用効率が高まり、容易に被検体に照射する光の光量を確保することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部の複数の半導体発光素子は、超音波振動素子の近傍に配置され、第１の波長を有する光を照射する第１の半導体発光素子と、超音波振動素子の近傍に配置され、第２の波長を有する光を照射する第２の半導体発光素子とを含む。このように構成すれば、２種類の波長を用いることにより検出する情報の量を増やす（２種類の音響波を得る）ことができるので、１つの波長を用いる場合と比較して、より多様な画像情報（検出信号）を得ることができる。

この場合、好ましくは、検出部は、光源部の近傍に配置されるとともに、光源部を駆動する光源駆動回路をさらに含み、光源駆動回路は、第１の波長および第２の波長の光の出力が互いに略等しくなるように第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子を駆動するように構成されている。このように構成すれば、第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子の電力に対する光出力の変換効率が互いに異なる場合にも、２つの波長の光の出力を互いに略等しくすることができるので、被検体に照射する２種類の波長の光の強度を揃えることができる。

上記光源部が第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とを含む構成において、好ましくは、光源部は、複数の第１の半導体発光素子の光の総出力と、複数の第２の半導体発光素子の光の総出力とが互いに略等しくなるように、各々の発する光の最大出力の比率に応じて数が調整された複数の第１の半導体発光素子および複数の第２の半導体発光素子を有する。このように構成すれば、第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子の電力に対する光出力の変換効率が互いに異なる場合にも、複数の第１の半導体発光素子の数と複数の第２の半導体発光素子の数とを最大出力の比率に応じて調整することにより２種類の波長の光の出力を互いに略等しくすることができるので、被検体に照射する２種類の波長の光の強度を揃えることができる。

上記光源部が第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とを含む構成において、好ましくは、光源部は、一の群として構成される第１の半導体発光素子と、一の群として構成される第２の半導体発光素子とが交互に配置されることにより第１の波長および第２の波長を有する複数の半導体発光素子の発する各々の波長の光の分布形状が互いに略等しくなるように構成されている。このように構成すれば、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とを交互に配置することにより各々の光の分布形状のみならず光源部に対する各々の波長の光の分布位置までも互いに略等しくすることができるので、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との光の分布形状および分布位置に起因して被検体の対象物に対する各々の波長の光の照射にばらつきが発生することを確実に抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、超音波振動素子は、被検体に向けて超音波を発生させるとともに、被検体に反射された超音波を検出するように構成されており、信号処理部は、被検体内の対象物が光を吸収することにより発生する音響波と、被検体に反射された超音波との両方の検出結果に基づいて信号を処理して画像化を行うように構成されている。このように構成すれば、被検体内の対象物が光を吸収することにより発生する音響波のみならず被検体に反射された超音波の検出信号も加えて信号処理部により画像化することができるので、より正確な被検体内の画像を得ることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、光源部の温度を検知する温度センサをさらに含み、信号処理部は、温度センサから取得された温度情報に基づいて超音波振動素子の検出結果を補正して画像化を行うように構成されている。このように構成すれば、半導体発光素子の発する光の波長が温度により変動した場合にも、温度センサにより取得された温度情報に基づいて検出結果を補正することができるので、より正確な音響波画像を得ることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、検出部は、光源部から照射され、被検体により反射された光を検知するための光センサと、光源部の近傍に配置されるとともに、光源部を駆動する光源駆動回路とをさらに含み、光センサは、検出部において光源駆動回路と直接接続されるとともに、光源駆動回路は、光センサが光を検知した結果に基づいて、光の反射量が所定量より少ない場合には、光源部から被検体に照射される光量を抑制するかまたは光源部から被検体に対する光の照射を停止するように構成されている。このように構成すれば、たとえば、被検体に近接するように配置される検出部が被検体から離間して反射光量が減少した場合に、光源部から被検体に対する光の照射を検出部に設けられた光源駆動回路により迅速にオフ状態（停止状態）にすることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、半導体発光素子は、半導体発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または半導体有機発光ダイオード素子の少なくともいずれかにより構成されている。このように構成すれば、半導体発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または半導体有機発光ダイオード素子を用いることにより、確実に、光源部を小型化することができる。また、固体レーザ光源を用いる場合と比べて、光源の消費電力を低減することができる。

本発明によれば、上記のように、小型化および簡素化を図ることが可能な光音響画像化装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示した図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の検出部の側面図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の検出部の平面図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光源部へのＬＥＤ素子の配置を示した図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光源部へのＬＥＤ素子の配置の変形例を示した図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源ユニットに超音波プローブを装着する前を示した図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源ユニットに超音波プローブを装着した状態を示した図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源部へのＬＥＤ素子の配置を示した図である。 本発明の第３実施形態による光音響画像化装置の検出部および補助発光部を説明するための図である。 本発明の第４実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第４実施形態による光音響画像化装置の検出部の側面図である。 本発明の第２実施形態の変形例による光音響画像化装置の検出部の側面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１に示すように、装置本体部１と、装置本体部１とは別個に設けられるとともに被検体１０内の画像情報を取得するための検出部２とを備えている。装置本体部１には、検出部２により検出された信号を処理して画像化を行う信号処理部３０と、信号処理部３０により処理された画像を表示するための画像表示部４０とが設けられている。

検出部２は、被検体１０内の光吸収体１０ａ（図３参照）が光を吸収することにより発生する超音波としての音響波８０（図３参照）を検出する機能と、被検体１０に向けて超音波９０（図３参照）を発生させるとともに、被検体１０に反射された超音波９０を検出する機能とを有する超音波プローブ２０である。

ここで、第１実施形態では、検出部２（超音波プローブ２０）の筐体２ａ内には、図２に示すように、被検体１０に光を照射する光源部２１と、光源部２１に駆動信号を送信する光源駆動回路２２と、光源駆動回路２２を介して光源部２１に電力を供給する駆動電源部２３とが設けられている。また、検出部２の筐体２ａ内には、光源部２１からの光を集光する集光レンズ２５と、集光レンズ２５により集光された光を被検体１０近傍に導光する導光部２６とが設けられている。また、検出部２の筐体２ａ内には、光源部２１に配置されて光源部２１の温度を検知する温度センサ２７と、導光部２６に配置されて被検体１０に反射された光を検知する光センサ２８とが設けられている。なお、集光レンズ２５は、本発明の「集光部」の一例である。また、光吸収体１０ａは、本発明の「対象物」の一例である。

また、本明細書中で超音波とは、正常な聴力を持つ人に聴感覚を生じないほど周波数が高い音波（弾性波）のことであり、約１６０００Ｈｚ以上の音波（弾性波）のこととする。また、本明細書では、被検体１０内の光吸収体１０ａが光を吸収することにより発生する超音波を「音響波」とし、超音波プローブ２０により発生されるとともに、被検体１０に反射される超音波を「超音波」として、説明の都合上、区別して記載している。

光源部２１は、第１の波長を有する光を照射する複数の半導体発光ダイオード素子２１ａ（以下、単にＬＥＤ素子２１ａという）と、第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を照射する複数の半導体発光ダイオード素子２１ｂ（以下、単にＬＥＤ素子２１ｂという）とを有している。また、これらのＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとは、互いに異なる最大出力を有するように構成されている。ここで、第１の波長および第２の波長は、測定対象に応じて適宜選択される。たとえば、血液中の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとを検出する場合には、第１の波長を約７６０ｎｍとし、第２の波長を約８５０ｎｍとする。このように構成すれば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸収スペクトルの大小関係が波長約８００ｎｍ付近で逆転することを利用して、第１の波長の光により検出された音響波信号と、第２の波長の光により検出された音響波信号の強度の差を演算することにより、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとのどちらが血液中に多く含まれているかを検出することが可能である。これにより、被検体１０内の動脈および静脈を判別して画像化することも可能である。なお、ＬＥＤ素子２１ａは、本発明の「第１の半導体発光素子」の一例である。また、ＬＥＤ素子２１ｂは、本発明の「第２の半導体発光素子」の一例である。

光源駆動回路２２は、ＬＥＤ素子２１ａを駆動させるＬＥＤ駆動回路２２ａと、ＬＥＤ素子２１ｂを駆動させるＬＥＤ駆動回路２２ｂとを有している。また、光源駆動回路２２は、ＬＥＤ駆動回路２２ａおよびＬＥＤ駆動回路２２ｂを介して、それぞれＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂに発光のための電力を供給するように構成されている。ＬＥＤ駆動回路２２ａとＬＥＤ駆動回路２２ｂとは、互いに異なる駆動電力をそれぞれＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとに供給するように構成されている。また、光源駆動回路２２は、ＬＥＤ駆動回路２２ａおよびＬＥＤ駆動回路２２ｂによりそれぞれ第１の波長および第２の波長の光の出力が互いに略等しくなるようにＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを駆動するように構成されている。

信号処理部３０は、信号処理部３０の各構成要素および光源駆動回路２２を制御するための制御部３１と、制御部３１の制御に基づいて超音波トリガ信号を後述する超音波振動素子２０ａに送信する送信制御回路３２と、超音波振動素子２０ａが検出した音響波８０および超音波９０の信号を受信するための受信回路３３と、温度センサ２７により取得された温度信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３４とを含んでいる。また、信号処理部３０は、検出した音響波８０および超音波９０の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３５と、検出した音響波８０および超音波９０の信号を保存する受信メモリ３６と、検出した音響波８０および超音波９０の信号を分離するデータ分離部３７とを含んでいる。また、信号処理部３０は、分離された音響波８０の信号を、温度補正テーブル５１ａを用いて補正する温度補正部５１と、温度補正された音響波８０の信号を画像として再構成する音響波画像再構成部５２と、音響波画像再構成部５２の出力を受けて波形処理を行う検波・対数コンバータ５３と、検出した音響波８０の信号に基づく被検体１０内の断層画像を構築する音響波画像構築部５４とを含んでいる。また、信号処理部３０は、被検体１０から反射された超音波９０の信号を画像として再構成する超音波画像再構成部５５と、超音波画像再構成部５５の出力を受けて波形処理を行う検波・対数コンバータ５６と、検出した超音波９０の信号に基づく被検体１０内の断層画像を構築する超音波画像構築部５７とを含んでいる。また、信号処理部３０は、音響波画像構築部５４により構築された画像と、超音波画像構築部５７により構築された画像とを合成する画像合成部５８を含み、画像合成部５８により合成された画像を画像表示部４０に出力するように構成されている。

ここで、温度補正テーブル５１ａは、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの温度の変化に対する波長の変化と、波長の変化に対する光吸収体１０ａ（図３参照）の音響波信号の変化とに基づいて作成された、温度の変化に対する光吸収体１０ａの音響波信号の変化を算出可能な温度補正用のテーブルである。

また、第１実施形態では、検出部２は、図３に示すように、音響波８０と被検体１０に反射された超音波９０を検出するとともに、超音波９０を被検体１０に向けて発射可能な超音波振動素子２０ａ（ハッチングで示す）を有している。また、超音波振動素子２０ａは、検出部２の筐体２ａ内において、被検体１０に近接するように被検体１０近傍に配置されている。すなわち、超音波振動素子２０ａは、検出部２の筐体２ａ内において被検体１０側（Ｚ２方向側）の端面近傍に配置されている。

また、第１実施形態では、光源部２１と、集光レンズ２５と、導光部２６と、温度センサ２７と、光センサ２８とは、検出部２の筐体２ａ内において、超音波振動素子２０ａを間に挟むことなく、超音波振動素子２０ａの片側（Ｘ１方向側）に配置されている。また、光源部２１と、集光レンズ２５と、導光部２６と、温度センサ２７と、光センサ２８とは、検出部２の筐体２ａ内において、超音波振動素子２０ａのＸ２方向側には配置されていない。また、光源駆動回路２２と駆動電源部２３とは、検出部２の筐体２ａ内において、平面視で光源部２１と重ならない位置でかつ光源部２１の近傍に配置されている。また、検出部２は、検出部２の筐体２ａ内において、光源部２１と、光源駆動回路２２と、駆動電源部２３とが電気配線７０（破線で示す）によって電気的に接続されるように構成されている。また、検出部２では、光源駆動回路２２は、配線７１（破線で示す）によって信号処理部３０から信号を受信するように構成されている。

また、検出部２は、超音波振動素子２０ａの配置された検出部２の被検体１０側（Ｚ２方向側）の面と、被検体１０との間に光を透過させる透明なゲル層６０（ハッチングで示す）を介在させた状態で、音響波８０および超音波９０の検出を行うように構成されている。このゲル層６０は、被検体１０の表面と略同等の屈折率を有し、光源部２１から被検体１０に照射された光が被検体１０の表面で反射されることを抑制するように構成されている。また、ゲル層６０は、被検体１０の光吸収体１０ａから発生した音響波８０および被検体１０から反射された超音波９０を超音波振動素子２０ａに効率良く伝播させるための伝播物質としての機能も兼ねている。

また、第１実施形態では、超音波振動素子２０ａは、検出部２の筐体２ａ内において、光源部２１とＸ方向に隣り合う（隣接する）位置に配置されている。また、超音波振動素子２０ａは、図示しない複数の超音波振動素子により構成されており、複数の超音波振動素子がＹ方向に沿って配列されることにより、図４に示すように、全体としてＸ方向と直交するＹ方向に沿って延びるように配置されている。なお、Ｘ方向およびＹ方向は、それぞれ、本発明の「光源部と隣り合う方向」および「第１方向」の一例である。

光源部２１は、図３および図４に示すように、検出部２の筐体２ａ内において、平面視で超音波振動素子２０ａと重ならない位置で、かつ、超音波振動素子２０ａに対してＸ１方向側において超音波振動素子２０ａとＸ方向に隣り合う（隣接する）位置に配置されている。また、光源部２１は、それぞれＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂ（図２参照）が実装される実装面２１ｃが超音波振動素子２０ａ側（Ｘ２方向側）に向けて傾斜するように配置されている。また、光源部２１は、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂが発する光を超音波振動素子２０ａ近傍の被検体１０に照射するように構成されている。また、光源部２１は、図４に示すように、超音波振動素子２０ａの近傍にＹ方向に沿って延びるように配置されている。

集光レンズ２５は、図３に示すように、光源部２１と導光部２６との間に光源部２１の実装面２１ｃを覆うように配置されている。また、集光レンズ２５は、光源部２１から入射された光を屈折させることにより集光レンズ２５の中央側に集光するとともに、集光した光を導光部２６に向けて出射するように構成されている。

導光部２６は、図３および図４に示すように、Ｙ方向に沿って延びる略平板形状を有している。導光部２６は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂によって形成されている。また、導光部２６は、光が入射されるＺ１方向側の入射端部が集光レンズ２５近傍に配置されるとともに、光が出射されるＺ２方向側の出射端部が検出部２の被検体１０側（Ｚ２方向側）の端面近傍に配置されている。

光センサ２８は、光源部２１から照射され、被検体１０に反射された光を検知するように構成されている。また、光センサ２８は、光源駆動回路２２に直接接続されるように構成されている。そして、光源駆動回路２２は、光センサ２８により検知された光の反射量が所定量より少ない場合には、光源部２１からの光の照射を停止させるように構成されている。つまり、光源駆動回路２２は、検出部２が被検体１０から離間して、検知する反射光が少なくなった場合には、光源部２１からの光の照射を停止させるように構成されている。

ここで、第１実施形態では、光源部２１は、図５に示すように、複数のＬＥＤ素子２１ａ（ハッチングで示す）と複数のＬＥＤ素子２１ｂとが交互に列をなして配置されるように構成されている。具体的には、３×６個のＬＥＤ素子２１ａにより形成されたＬＥＤ素子２１ａの列と、同様に３×６個のＬＥＤ素子２１ｂにより形成されたＬＥＤ素子２１ｂの列とが、交互に並ぶように光源部２１の実装面２１ｃ上に配置されている。

なお、第１実施形態における、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの配置は、複数のＬＥＤ素子２１ａと複数のＬＥＤ素子２１ｂとが交互に実装面２１ｃ上に配置されていれば、その他の配置でもよく、たとえば、図６に示すような配置でもよい。具体的には、２×２個のＬＥＤ素子２１ａにより構成されたＬＥＤ素子２１ａ群と２×２個のＬＥＤ素子２１ｂにより構成されたＬＥＤ素子２１ｂ群とが格子状に交互に配置されるような構成でもよい。また、上記Ｎ×Ｎ個のＬＥＤ素子２１ａ群およびＬＥＤ素子２１ｂ群を配置する構成では、Ｎが２以外の数であっても構わない。また、図示の都合上、図５および図６においては、光源部２１の途中を省略して示している。また、２個の光源部２１の各々のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの配置状態は、略同一となる方が好ましい。

次に、図２および図３を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の検出動作について説明する。

まず、信号処理部３０の制御部３１から光源駆動回路２２に波長制御信号が送信される。波長制御信号を受信した光源駆動回路２２は、受信した波長制御信号に基づいてＬＥＤ素子２１ａまたはＬＥＤ素子２１ｂのいずれか一方を選択する。続けて、制御部３１から光トリガ信号が送信されるとともに、光トリガ信号を受信した光源駆動回路２２は、選択されたＬＥＤ素子２１ａまたはＬＥＤ素子２１ｂに駆動信号を送信する。駆動信号を受信したＬＥＤ素子２１ａまたはＬＥＤ素子２１ｂは、集光レンズ２５および導光部２６を介して光を被検体１０に照射する。被検体１０に照射された光は、被検体１０内を伝播して光吸収体１０ａに吸収される。光の吸収の結果、光吸収体１０ａからは、超音波としての音響波８０（図３参照）が発生する。その後、被検体１０内を伝播した音響波８０（８０ａ）が超音波振動素子２０ａに到達することにより音響波信号として検出される。以上の動作に引き続き、選択されなかった他方のＬＥＤ素子２１ａまたはＬＥＤ素子２１ｂについても同様の順序で発光され、音響波８０（８０ｂ）が検出される。

また、音響波８０ａおよび音響波８０ｂの検出後、制御部３１は、図２に示すように、送信制御回路３２を介して超音波トリガ信号を超音波振動素子２０ａに送信する。そして、超音波トリガ信号を受信した超音波振動素子２０ａは、図３に示すように、被検体１０に向けて超音波９０を発生する。その後、被検体１０内で反射された超音波９０が超音波振動素子２０ａに到達することにより超音波信号として検出される。

一方で、一度目の光トリガ信号が送信され、光源部２１から光が照射される時に、制御部３１は、図２に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３５に向けてサンプリングトリガ信号の送信を開始する。サンプリングトリガ信号を受信したＡ／Ｄコンバータ３５は、受信回路３３により受信した超音波振動素子２０ａの検出信号をサンプリングする。このサンプリング動作は、音響波８０ａおよび８０ｂの信号をそれぞれサンプリングした後、被検体１０内で反射された超音波９０の信号についても連続的に実施される。また、このサンプリング動作は、たとえば、外部から入力されるＡ／Ｄクロック信号に同期して、所定のサンプリング周期でなされてもよい。

また、上記のような検出動作は、被検体１０の表面に沿って検出部２を走査させながら逐次実施される。この結果、サンプリングされた音響波８０ａおよび８０ｂの信号と超音波９０の信号とに基づいて信号処理部３０により被検体１０内の画像が合成され、画像表示部４０に合成された被検体１０内の画像が表示される。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、被検体１０に対して光を照射する複数のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を設けることによって、固体レーザを光源として用いる場合と異なり、光学系（固体レーザ光源周辺の機器）の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が必要ないので、光源部２１を小型化することができる。また、光源部２１を被検体１０に近接するように配置される検出部２に設けることによって、光源部２１と検出部２とが一体となった分、簡素な構成を実現することができる。これらの結果、光音響画像化装置１００の小型化および簡素化（コンパクト化）を図ることができる。また、複数のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を超音波振動素子２０ａの片側（Ｘ１方向側）にのみ配置することによって、光源部２１を超音波振動素子２０ａの両側（Ｘ１方向側およびＸ２方向側）に配置する場合と比べて、より簡素な構成を実現することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、平面視において、光源部２１を超音波振動素子２０ａの一方側（Ｘ２方向側）には配置せずに他方側（Ｘ１方向側）に隣り合うように配置する。これにより、容易に超音波振動素子２０ａの近傍の位置に光源部２１を配置し、超音波振動素子２０ａの近傍に光源部２１からの光を照射することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、超音波プローブ２０の超音波振動素子２０ａを光源部２１と隣り合う方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に沿って延びるように配置し、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を超音波振動素子２０ａの近傍にＹ方向に沿って延びるように配置する。これにより、超音波としての音響波８０を検出する超音波振動素子２０ａと、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１との両方がＹ方向に沿って配置されているので、光源部２１からの光を超音波振動素子２０ａの配置に沿って被検体１０に照射することができる。その結果、Ｙ方向に沿った音響波８０を発生させることができるので、発生した音響波８０をＹ方向に沿った超音波振動素子２０ａにより効率的に検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光源部２１をＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの実装される実装面２１ｃが超音波振動素子２０ａ側（Ｘ１方向側）に傾斜した状態で配置する。これにより、光源部２１からの光を超音波振動素子２０ａの配置された方向に向けて照射することができるので、超音波振動素子２０ａ近傍の被検体１０に光を確実に照射することができる。その結果、検出可能な音響波８０をより効率的に発生させることができる。

光源部２１の複数のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを超音波プローブ２０としての検出部２の筐体２ａ内において、超音波振動素子２０ａの片側（Ｘ１方向側）に配置する。これにより、超音波プローブ２０としての検出部２の筐体２ａ内に光源部２１のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂと超音波振動素子２０ａとの両方を配置することができるので、より一層簡素な構成を実現することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出部２に含まれる光源部２１からの光を被検体１０に導く導光部２６を検出部２に設ける。これにより、光源部２１から被検体１０に向かう間の光の損失を少なくすることができるので、光の損失が少なくなった分、光源部２１から照射される光の利用効率を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、導光部２６を光源部２１の延びるＹ方向に沿って延びるように形成する。これにより、光を照射する光源部２１と、光源部２１からの光を被検体１０に導く導光部２６との両方がＹ方向に沿って配置されているので、光源部２１からの光を確実に導光部２６に照射することができる。また、この結果、光源部２１から被検体１０に向かう間の光の損失を少なくすることができるので、光の損失が少なくなった分、光源部２１から照射される光の利用効率を向上させることができる。

光源部２１の近傍に配置されるとともに、光源部２１を駆動する光源駆動回路２２を検出部２に設ける。これにより、光源駆動回路２２が光源部２１に近い分、光源駆動回路２２の駆動信号によるノイズの発生を抑制することができる。その結果、駆動信号によるノイズが超音波振動素子２０ａなどに悪影響（信号の乱れなど）を及ぼすことを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出部２の光源部２１の近傍に配置されるとともに光源部２１に電力を供給する駆動電源部２３を検出部２に設ける。これにより、駆動電源部２３が光源部２１の近傍に配置されているので、駆動電源部２３が光源部２１に近い分、駆動電源部２３が光源部２１に電力を供給する際に発生するノイズを抑制することができる。その結果、電力を供給する際に発生するノイズが超音波振動素子２０ａなどに悪影響（信号の乱れなど）を及ぼすことをより抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光源部２１と導光部２６との間に配置されるとともに、光源部２１からの光を導光部２６に集める集光レンズ２５を検出部２に設ける。これにより、光源部２１からの光を確実に導光部２６に集めることができるので、光の利用効率が高まり、容易に被検体１０に照射する光の光量を確保することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、超音波振動素子２０ａの近傍に配置され、第１の波長を有する光を照射するＬＥＤ素子２１ａと、超音波振動素子２０ａの近傍に配置され、第２の波長を有する光を照射するＬＥＤ素子２１ｂとを設ける。そして、第１の波長および第２の波長の光を被検体１０内の光吸収体１０ａが吸収することにより発生する第１の音響波８０ａおよび第２の音響波８０ｂを検出するように超音波振動素子２０ａを構成する。これにより、２種類の波長を用いることにより検出する情報の量を増やす（２種類の音響波８０ａおよび８０ｂを得る）ことができるので、１つの波長を用いる場合と比較して、より多様な画像情報（検出信号）を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＬＥＤ素子２１ａを駆動させるＬＥＤ駆動回路２２ａと、ＬＥＤ素子２１ｂを駆動させるＬＥＤ駆動回路２２ｂとを光源駆動回路２２に設ける。そして、ＬＥＤ駆動回路２２ａおよびＬＥＤ駆動回路２２ｂを、それぞれ第１の波長および第２の波長の光の出力が互いに略等しくなるようにＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを駆動するように構成する。これにより、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの電力に対する光出力の変換効率が互いに異なる場合にも、ＬＥＤ駆動回路２２ａおよびＬＥＤ駆動回路２２ｂによりＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとを別個に駆動させることにより２種類の波長の光の出力を互いに略等しくすることができるので、被検体１０に照射する２種類の波長の光の強度を揃えることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、一の群として構成されるＬＥＤ素子２１ａと、一の群として構成されるＬＥＤ素子２１ｂとが交互に配置されることにより第１の波長および第２の波長を有する複数のＬＥＤ素子２１ａおよび複数のＬＥＤ素子２１ｂの発する各々の波長の光の分布形状が互いに略等しくなるように構成する。これにより、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの光の分布形状のみならず光源部２１に対する各々の波長の光の分布位置までも互いに略等しくすることができるので、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの光の分布形状および分布位置に起因して被検体１０の対象物に対する各々の波長の光の照射にばらつきが発生することを確実に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、被検体１０に向けて超音波９０を発生させるとともに、被検体１０に反射された超音波９０を検出するように超音波振動素子２０ａを構成する。そして、被検体１０内の光吸収体１０ａが光を吸収することにより発生する音響波８０と、被検体１０に反射された超音波９０との両方の検出結果に基づいて信号を処理して画像化を行うように信号処理部３０を構成する。これにより、被検体１０内の光吸収体１０ａが光を吸収することにより発生する音響波８０のみならず被検体１０に反射された超音波９０の検出信号も加えて信号処理部３０により画像化することができるので、より正確な被検体１０内の画像を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、温度センサ２７から取得された温度情報に基づいて、温度補正部５１により超音波振動素子２０ａの検出結果を補正して画像化を行うように信号処理部３０を構成する。これにより、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの発する光の波長が温度により変動した場合にも、温度センサ２７により取得された温度情報に基づいて、温度補正部５１により検出結果を補正することができるので、より正確な音響波画像を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光センサ２８を検出部２において光源駆動回路２２と直接接続するとともに、光センサ２８が光を検知した結果に基づいて、光の反射量が所定量より少ない場合には、光源部２１から被検体１０に対する光の照射を停止するように光源駆動回路２２を構成する。これにより、たとえば、被検体１０に近接するように配置される検出部２が被検体１０から離間して反射光量が減少した場合に、光源部２１から被検体１０に対する光の照射を検出部２に設けられた光源駆動回路２２により迅速にオフ状態（停止状態）にすることができる。

半導体発光素子を、ＬＥＤ素子２１ａおよび２１ｂにより構成する。このように構成すれば、ＬＥＤ素子２１ａおよび２１ｂを用いることにより、確実に、光源部２１を小型化することができる。また、固体レーザ光源を用いる場合と比べて、光源の消費電力を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、図７〜図１０を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、検出部２（超音波プローブ２０）の筐体２ａ内に光源部２１などの各構成要素が配置されることにより検出部２が形成された上記第１実施形態とは異なり、超音波プローブ１２０と超音波プローブ１２０と結合可能な光源ユニット１２９とにより検出部１０２が形成される例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００は、図７に示すように、装置本体部１と、検出部１０２とにより構成されている。また、検出部１０２は、図７に示すように、超音波プローブ１２０と、超音波プローブ１２０と結合可能な光源ユニット１２９とを含んでいる。光源ユニット１２９の筐体１２９ａ内には、図７および図８に示すように、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとを有する光源部２１と、光源部２１に駆動信号を送信する光源駆動回路２２と、電力を供給する駆動電源部２３と、光を集光する集光レンズ２５と、光を被検体１０近傍まで導光する導光部２６と、光源部２１の温度を検知する温度センサ２７と、被検体１０からの反射光を検知する光センサ２８とが設けられている。

ここで、第２実施形態では、光源駆動回路２２は、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂとの両方に電力を供給して駆動するように構成されている。また、光源駆動回路２２は、信号処理部３０の制御部３１からの波長制御信号および光トリガ信号を受信して、受信信号に基づいてＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂをそれぞれ駆動するように構成されている。

また、第２実施形態では、検出部１０２は、図８に示すように、超音波プローブ１２０と、超音波プローブ１２０とは別個に設けられる光源ユニット１２９とにより構成されている。ここで、図８では、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とが結合する前の状態（光源ユニット１２９が超音波プローブ１２０に装着される前の状態）を示している。この第２実施形態では、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とは、超音波プローブ１２０が光源ユニット１２９の筐体１２９ａの内側に挿入された状態で、結合するように構成されている。なお、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とは、どのような方法で結合されてもよい。たとえば、互いに係合部を設けて互いの係合部が係合することにより結合するように構成してもよいし、ねじなどの部材を用いて結合（固定）するように構成してもよい。

超音波プローブ１２０は、音響波８０および超音波９０を検出するための超音波振動素子２０ａをＺ２方向の端面近傍に有している。また、超音波プローブ１２０は、配線１２０ｂによって信号処理部３０に接続されている。また、超音波プローブ１２０は、配線１２０ｂを介して信号処理部３０からの超音波トリガ信号を受信するとともに、検出された音響波信号および超音波信号を信号処理部３０に送信するように構成されている。

また、図９に示すように、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とが結合された状態において、超音波プローブ１２０および超音波プローブ１２０の超音波振動素子２０ａは、検出部１０２を構成する光源ユニット１２９の筐体１２９ａ内において、光源部２１とＸ方向に隣り合う（隣接する）位置に配置されている。また、超音波プローブ１２０の超音波振動素子２０ａは、検出部１０２を構成する光源ユニット１２９の筐体１２９ａ内において、被検体１０側（Ｚ２方向側）の端面近傍に配置されている。また、検出部１０２は、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とが結合された状態において、光源部２１から被検体１０に向けて光を照射するように構成されている。

また、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とが結合された状態において、光源部２１は、検出部１０２を構成する光源ユニット１２９の筐体１２９ａ内において、超音波振動素子２０ａを間に挟むことなく、超音波振動素子２０ａの片側（Ｘ１方向側）に配置されている。すなわち、光源部２１は、著音波振動素子２０ａの一方側（Ｘ２方向側）には配置されずに、他方側（Ｘ１方向側）にのみ配置されている。また、光源部２１は、検出部１０２を構成する光源ユニット１２９の筐体１２９ａ内において、平面視で超音波振動素子２０ａと重ならない位置で、かつ、超音波振動素子２０ａに対してＸ１方向側において超音波振動素子２０ａとＸ方向に隣り合う（隣接する）位置に配置されている。また、検出部１０２は、超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とが結合された状態において、光源部２１から被検体１０に対して光を照射可能に構成されているとともに、超音波プローブ１２０の超音波振動素子２０ａにより音響波８０および超音波９０を検出可能に構成されている。

光源部２１では、図１０に示すように、実装面２１ｃ上に第１の波長を有するＬＥＤ素子２１ａおよび第２の波長を有するＬＥＤ素子２１ｂが所定の配置パターン１２１ｄとなるように配置されている。ここで、所定の配置パターン１２１ｄにおいて、複数のＬＥＤ素子２１ａの光の総出力と、複数のＬＥＤ素子２１ｂの光の総出力とが略等しくなるように、各々の発する光の最大出力の比に応じてＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの配置数が決定されている。一例として、ＬＥＤ素子２１ａが最大出力２Ｗを有し、ＬＥＤ素子２１ｂが最大出力３Ｗを有している場合について説明する。この場合、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの配置数の比率がＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの最大出力の比率と同じになるように構成する。すなわち、配置パターン１２１ｄにおいて、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとの配置数が３：２となるように各々の配置数が調整されている。なお、図示の都合上、図１０では、配置パターン１２１ｄを１つのみ示しているが、実際には配置パターン１２１ｄが所定の数だけ連続するように実装面２１ｃ上に配置されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を検出部１０２に設ける。これにより、上記第１実施形態と同様に、光音響画像化装置２００の小型化および簡素化（コンパクト化）を図ることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、複数のＬＥＤ素子２１ａの光の総出力と、複数のＬＥＤ素子２１ｂの光の総出力とが互いに略等しくなるように、各々の発する光の最大出力の比率に応じて調整された数の複数のＬＥＤ素子２１ａと、複数のＬＥＤ素子２１ｂとを光源部２１に設ける。これにより、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの電力に対する光出力の変換効率が互いに異なる場合にも、複数のＬＥＤ素子２１ａの数と複数のＬＥＤ素子２１ｂの数とを最大出力の比率に応じて調整することにより２種類の波長の光の出力を互いに略等しくすることができるので、被検体１０に照射する２種類の波長の光の強度を揃えることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、超音波振動素子２０ａを有する超音波プローブ１２０と、超音波プローブ１２０とは別個に設けられ、複数のＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を含む光源ユニット１２９とにより検出部１０２を構成する。そして、別個に設けられた超音波プローブ１２０の超音波振動素子２０ａの片側に、光源ユニット１２９の光源部２１を配置する。これにより、たとえば市場に流通する超音波プローブ１２０に、光源部ユニット１２９を取り付けるだけで、音響波８０の測定を行うことができる。その結果、音響波８０の測定に係るユーザの利便性を容易に向上させることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図１１を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、検出部２とは別個に設けられるとともに光源部２１を含む補助発光部２２０ａを備えた光音響画像化装置３００の例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第３実施形態による光音響画像化装置３００（図２参照）は、図１１に示すように、検出部２とは別個に設けられる複数（２個）の補助発光部２２０ａをさらに備えている。

ここで、第３実施形態では、複数（２つ）の補助発光部２２０ａの筐体２２０ｂ内には、共に、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとを有する光源部２１と、光源部２１に駆動信号を送信する光源駆動回路２２と、電力を供給する駆動電源部２３と、光源部２１の温度を検知する温度センサ２７と、被検体１０からの反射光を検知する光センサ２８とが設けられている。

また、第３実施形態では、複数（２つ）の補助発光部２２０ａは、被検体１０を挟むようにして検出部２と対向するように配置されている。また、補助発光部２２０ａは、被検体１０との間に光を透過させる透明なゲル層６０を介在させた状態で被検体１０に向けて光を照射するように構成されている。また、補助発光部２２０ａは、ゲル層６０を介して光源部２１からの光を被検体１０に照射するように構成されている。また、補助発光部２２０ａは、検出部２の発光のタイミングと同期して発光するように構成されている。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を検出部２に設ける。これにより、上記第１実施形態と同様に、光音響画像化装置３００の小型化および簡素化（コンパクト化）を図ることができる。また、補助発光部２２０ａを光音響画像化装置３００に設けることによって、検出部２の光源部２１からの光に加えて補助発光部２２０ａの光源部２１からの光を被検体１０に照射することができるので、被検体１０内で光が容易に減衰する場合や、被検体１０の厚みが大きい場合などにも、音響波８０を所定の強度で得ることができる。この結果、より多様な被検体に、この光音響画像化装置３００を適用することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
次に、図１２および図１３を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、導光部２６を介して光源部２１からの光を被検体１０に照射した上記第１実施形態とは異なり、導光部２６を設けずに、光源部２１からの光を被検体１０に照射する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第４実施形態による光音響画像化装置４００は、図１２に示すように、装置本体部１と、検出部３０２とにより構成されている。検出部３０２は、被検体１０内の光吸収体１０ａ（図１３参照）が光を吸収することにより発生する超音波としての音響波８０（図１３参照）を検出する機能と、被検体１０に向けて超音波９０（図１３参照）を発生させるとともに、被検体１０に反射された超音波９０を検出する機能とを有する超音波プローブ３２０である。

第４実施形態では、検出部３０２の筐体３０２ａ内には、図１３に示すように、ＬＥＤ素子２１ａとＬＥＤ素子２１ｂとを有する光源部２１と、光源部２１に駆動信号を送信する光源駆動回路２２と、電力を供給する駆動電源部２３と、光を集光する集光レンズ２５と、光源部２１の温度を検知する温度センサ２７と、光源部２１に配置されて被検体１０からの反射光を検知する光センサ２８とが設けられている。一方、第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、検出部３０２には、導光部２６が設けられていない。

また、第４実施形態では、光源部２１および集光レンズ２５は、検出部３０２の筐体３０２ａ内において、被検体１０近傍に配置されている。つまり、第４実施形態では、光源部２１は、導光部を介することなく、集光レンズ２５によって集光された光を被検体１０に照射するように構成されている。

なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを有する光源部２１を検出部３０２に設ける。これにより、上記第１実施形態と同様に、光音響画像化装置４００の小型化および簡素化（コンパクト化）を図ることができる。

また、第４実施形態では、上記のように、検出部３０２の筐体３０２ａ内において、被検体１０近傍に光源部２１を配置する。これにより、導光部を設けなくとも、光源部２１から被検体１０に向かう間の光の損失を少なくすることができる。その結果、導光部を設けなくともよい分、検出部３０２の部品点数を抑制することができる。

なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、集光レンズ２５、導光部２６、温度センサ２７および光センサ２８を検出部２（１０２）に設けた例について示し、上記第４実施形態では、導光部２６を除く上記構成を検出部３０２に設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、集光レンズ、導光部、温度センサおよび光センサを検出部に設けなくともよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ノイズの発生を抑制するために光源駆動回路２２および駆動電源部２３を検出部２（１０２、３０２）に配置した例について示したが、本発明では、さらに光源駆動回路２２および駆動電源部２３をシールドして検出部２（１０２、３０２）に配置することが好ましい。また、光源駆動回路２２および駆動電源部２３の配線をシールドすることは、より好ましい。

また、上記第１〜第４実施形態では、光源駆動回路２２および駆動電源部２３を検出部２（１０２、３０２）に設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源駆動回路および駆動電源部を検出部に設けなくともよい。この場合、たとえば、光源駆動回路および駆動電源部を装置本体部に設けてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、１個の光源部２１に対して１個の集光レンズを設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１個の光源部２１に対して複数の集光レンズを設けるような構成でもよい。このように構成すれば、複数の集光レンズのうち１個の集光レンズの厚みを薄くすることが可能である。

また、上記第１〜第４実施形態では、光センサ２８が導光部２６および光源部２１に配置された例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光センサ２８は被検体１０に反射された光を検知できれば、どのような場所に配置されても構わない。たとえば、検出部２（１０２、３０２）の外形を形成する筐体２ａ（１２９ａ、３０２ａ）に設けられても構わない。

また、上記第１実施形態では、光源駆動回路２２が駆動電力の異なる２つのＬＥＤ駆動回路２２ａおよび２２ｂを有した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの光源駆動回路２２によってＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂとに駆動電力を供給するとともに、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂとに供給する駆動電力を波長制御信号により異ならせるように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、超音波プローブ２０（１２０、３２０）の超音波振動素子２０ａが音響波８０および被検体１０内で反射された超音波９０を検出するとともに、被検体１０に向けて超音波９０を発生させた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、超音波プローブ以外の機器が超音波を発生させるように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、超音波プローブ２０（１２０、３２０）の超音波振動素子２０ａが超音波９０を発生させる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、超音波プローブ２０（１２０、３２０）の超音波振動素子２０ａが超音波９０を発生することなく、音響波８０を検出するように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、第１の波長を有する光を照射するＬＥＤ素子２１ａおよび第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を照射するＬＥＤ素子２１ｂを光源部２１に設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１の波長の光を照射するＬＥＤ素子または第２の波長の光を照射するＬＥＤ素子のうちいずれかのみを光源部に設けてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂの実装される実装面２１ｃが超音波振動素子２０ａ側に傾斜した状態で、光源部２１を配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＬＥＤ素子の実装される実装面が超音波振動素子側に傾斜することなく、光源部を配置してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ＬＥＤ素子２１ａおよびＬＥＤ素子２１ｂを光源部２１に設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体レーザ素子または半導体有機発光ダイオード素子を光源部に設けてもよい。

また、上記第２実施形態では、超音波プローブ１２０が光源ユニット１２９の筐体１２９ａの内側に挿入された状態で、結合するように超音波プローブ１２０と光源ユニット１２９とを構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、超音波プローブが光源ユニットの筐体の内側に挿入された状態で、結合するように超音波プローブと光源ユニットとを構成しなくともよい。たとえば、図１４に示す変形例による検出部４０２のように構成してもよい。図１４に示すように、検出部４０２は、超音波プローブ４０２と、超音波プローブ４０２とは別個に設けられ、光源部２１が設けられた光源ユニット４２９とにより構成されている。また、光源部２１は、別個に設けられた超音波プローブ４２０の超音波振動素子２０ａの片側（Ｘ１方向側）にのみ設けられている。図１４に示す変形例では、超音波プローブ４２０と光源ユニット４２９とは、超音波プローブ４２０が光源ユニット４２９の筐体４２９ａの外側（外表面）に係合されることにより、結合するように構成されている。この場合、上記第２実施形態の光源ユニット１２９と比べて、光源ユニット４２９を小型化することができるので、検出部４０２をより小型化することができる。

１０ 被検体
１０ａ 光吸収体（対象物）
２、１０２、３０２、４０２ 検出部
２１ 光源部
２１ａ ＬＥＤ素子（第１の半導体発光素子）
２１ｂ ＬＥＤ素子（第２の半導体発光素子）
２２ 光源駆動回路
２２ａ ＬＥＤ駆動回路
２２ｂ ＬＥＤ駆動回路
２３ 駆動電源部
２０、１２０、３２０、４２０ 超音波プローブ
２０ａ 超音波振動素子
２５ 集光レンズ（集光部）
２６ 導光部
２７ 温度センサ
２８ 光センサ
３０ 信号処理部
８０ 音響波
９０ 超音波
１００、２００、３００、４００ 光音響画像化装置
１２９、４２９ 光源ユニット

Claims (19)

1. 被検体に光を照射可能に構成されているとともに、照射された光を前記被検体内の対象物が吸収することにより発生する音響波を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された信号を処理して画像化を行う信号処理部とを備え、
   前記検出部は、前記音響波を検出する超音波振動素子と、前記超音波振動素子の片側に配置されるとともに、前記被検体に対して光を照射する複数の半導体発光素子を有する光源部とを含む、光音響画像化装置。
2. 平面視において、前記光源部は、前記超音波振動素子の一方側には配置されずに他方側に隣り合うように配置されている、請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記超音波振動素子は、前記光源部と隣り合う方向と交差する第１方向に沿って延びるように配置され、
   前記半導体発光素子を有する前記光源部は、前記超音波振動素子の近傍に前記第１方向に沿って延びるように配置されている、請求項２に記載の光音響画像化装置。
4. 前記光源部は、前記半導体発光素子の実装される実装面が前記超音波振動素子側に傾斜した状態で配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
5. 前記検出部は、前記超音波振動素子を有する超音波プローブであり、
   前記光源部の前記複数の半導体発光素子は、前記超音波プローブ内において、前記超音波振動素子の片側に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
6. 前記検出部は、前記超音波振動素子を有する超音波プローブと、前記超音波プローブとは別個に設けられ、前記複数の半導体発光素子を有する前記光源部を含む光源ユニットとを含み、
   前記光源ユニットの前記光源部は、別個に設けられた前記超音波プローブの前記超音波振動素子の片側に配置されている、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
7. 前記検出部は、前記検出部に含まれる前記光源部からの光を前記被検体に導く導光部をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
8. 前記光源部は、第１方向に沿って延びるように配置され、
   前記導光部は、前記光源部の延びる前記第１方向に沿って延びるように形成されている、請求項７に記載の光音響画像化装置。
9. 前記検出部は、前記光源部の近傍に配置されるとともに、前記光源部を駆動する光源駆動回路をさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
10. 前記検出部は、前記検出部の前記光源部の近傍に配置されるとともに前記光源部に電力を供給する駆動電源部をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
11. 前記検出部は、前記光源部からの光を前記導光部に集めるとともに前記光源部と前記導光部との間に配置される集光部をさらに含む、請求項７または８に記載の光音響画像化装置。
12. 前記光源部の前記複数の半導体発光素子は、前記超音波振動素子の近傍に配置され、第１の波長を有する光を照射する第１の半導体発光素子と、前記超音波振動素子の近傍に配置され、第２の波長を有する光を照射する第２の半導体発光素子とを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
13. 前記検出部は、前記光源部の近傍に配置されるとともに、前記光源部を駆動する光源駆動回路をさらに含み、
    前記光源駆動回路は、前記第１の波長および前記第２の波長の光の出力が互いに略等しくなるように前記第１の半導体発光素子および前記第２の半導体発光素子を駆動するように構成されている、請求項１２に記載の光音響画像化装置。
14. 前記光源部は、複数の前記第１の半導体発光素子の光の総出力と、複数の前記第２の半導体発光素子の光の総出力とが互いに略等しくなるように、各々の発する光の最大出力の比率に応じて数が調整された複数の前記第１の半導体発光素子および複数の前記第２の半導体発光素子を有する、請求項１２に記載の光音響画像化装置。
15. 前記光源部は、一の群として構成される前記第１の半導体発光素子と、一の群として構成される前記第２の半導体発光素子とが交互に配置されることにより前記第１の波長および前記第２の波長を有する前記複数の半導体発光素子の発する各々の波長の光の分布形状が互いに略等しくなるように構成されている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
16. 前記超音波振動素子は、前記被検体に向けて超音波を発生させるとともに、前記被検体に反射された超音波を検出するように構成されており、
    前記信号処理部は、前記被検体内の対象物が光を吸収することにより発生する音響波と、前記被検体に反射された超音波との両方の検出結果に基づいて信号を処理して画像化を行うように構成されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
17. 前記検出部は、前記光源部の温度を検知する温度センサをさらに含み、
    前記信号処理部は、前記温度センサから取得された温度情報に基づいて前記超音波振動素子の検出結果を補正して画像化を行うように構成されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
18. 前記検出部は、前記光源部から照射され、前記被検体により反射された光を検知するための光センサと、前記光源部の近傍に配置されるとともに、前記光源部を駆動する光源駆動回路とをさらに含み、
    前記光センサは、前記検出部において前記光源駆動回路と直接接続されるとともに、
    前記光源駆動回路は、前記光センサが光を検知した結果に基づいて、光の反射量が所定量より少ない場合には、前記光源部から前記被検体に照射される光量を抑制するかまたは前記光源部から前記被検体に対する光の照射を停止するように構成されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
19. 前記半導体発光素子は、半導体発光ダイオード素子、半導体レーザ素子または半導体有機発光ダイオード素子の少なくともいずれかにより構成されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。

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