JP7158796B2

JP7158796B2 - 光超音波測定装置、方法、プログラム、記録媒体

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Description

本発明は、光音響波および超音波の測定に関する。

従来より、パルス光を被測定物（例えば、生体）に照射することにより得られる光音響信号を測定する光音響測定装置が知られている。例えば、特許文献１および２には、複数の光源を有する光音響測定装置が開示されている。非特許文献１には、光音響測定装置の一種であるAR-PAMが開示されている。

また、特許文献３には、照明光発生部および超音波発生部を一つずつ用いて、被測定物を測定する測定装置が開示されている。

特開２０１６－０４７１１４号公報特開２０１１－２２９６６０号公報国際公開第２０１０／０９５４８７号 Zhang, Hao Fら、"Functional photoacoustic microscopy for high resolution andnoninvasive in vivo imaging"、Nature Biotechnology、２００６年６月２５日、Volume ２４、Number ７、ｐ．８４８－８５１

しかしながら、超音波発生部および複数のパルス光源を用いた測定装置は無い。

そこで、本発明は、超音波発生部および複数のパルス光源を用いて測定することを課題とする。

本発明にかかる光超音波測定装置は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部と、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御部と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定部とを備えるように構成される。

上記のように構成された光超音波測定装置によれば、超音波パルス出力部が、超音波パルスを出力する。複数のパルス光出力部が、波長が異なるパルス光を出力する。パルス出力時点制御部が、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御する。測定部が、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、トリガ信号が、超音波パルス用トリガ信号および複数のパルス光用トリガ信号からなり、前記超音波パルス用トリガ信号が、前記超音波パルスを発生させるために、前記超音波パルス出力部に与えられ、前記パルス光用トリガ信号の各々が、前記パルス光を発生させるために、前記パルス光出力部の各々に与えられるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記パルス出力時点制御部が、ある一つの前記トリガ信号を遅延させて、別の一つの前記トリガ信号とするトリガ信号遅延部を有するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記パルス出力時点制御部がある一つの前記パルス光出力部が前記パルス光を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする出力同期トリガ信号遅延部を有するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記パルス出力時点制御部が、前記パルス光を光電変換した電気パルスを遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする電気パルス遅延部を有するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、ある一つの前記パルス光出力部が、別の一つの前記パルス光出力部の出力する前記パルス光を受けて波長を変換して出力するものであり、別の一つの前記パルス光出力部の出力を、ある一つの前記パルス光出力部および前記測定対象のいずれに与えるかを切り替えることができる光スイッチを備えるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、移動制御パルスを受けて、前記超音波パルスおよび前記パルス光が前記測定対象に与えられる位置を移動させる移動部を備え、前記パルス出力時点制御部が、前記移動制御パルス、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記移動制御パルス、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記移動制御パルスの立下りよりも後で、さらに別の前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されるようにしてもよい。

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定方法であって、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程とを備えた光超音波測定方法である。

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記光超音波測定処理が、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程とを備えたプログラムである。

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記光超音波測定処理が、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程とを備えた記録媒体である。

本発明の第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。第一の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第一の実施形態にかかるトリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のタイミングチャートである。第一の実施形態にかかる複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２および超音波パルスＰ３のタイミングチャートである。第二の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第二の実施形態の変形例にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第三の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第四の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第五の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。第五の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第五の実施形態にかかる複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３および光音響波ＡＷ１、ＡＷ２、反射波ＵＳのタイミングチャートである。第五の実施形態の変形例にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。

第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、測定対象２（例えば、人体であるが、それに限定されない）を測定するためのものであり、パルス出力部１０、パルス出力時点制御部２０、パルス光出力部３０ａ、３０ｂ、超音波パルス出力部３２、測定部４０を備える。

パルス出力部１０は、電気パルス（パルス光用トリガ信号Ｔ１と同じ）を出力する。

複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂは、波長が異なるパルス光Ｐ１、Ｐ２を出力する。なお、図１においては、パルス光出力部３０ａ、３０ｂが２個設けられているが、３個以上設けられていてもよい。超音波パルス出力部３２は、超音波パルスＰ３を出力する。

なお、パルス光用トリガ信号Ｔ１、Ｔ２の各々が、パルス光Ｐ１、Ｐ２を発生させるために、パルス光出力部３０ａ、３０ｂの各々に与えられる。パルス光出力部３０ａは、パルス光用トリガ信号Ｔ１に同期して、パルス光Ｐ１を発生し、測定対象２に与える。パルス光出力部３０ｂは、パルス光用トリガ信号Ｔ２に同期して、パルス光Ｐ２を発生し、測定対象２に与える。

超音波パルス用トリガ信号Ｔ３が、超音波パルスＰ３を発生させるために超音波パルス出力部３２に与えられる。超音波パルス出力部３２は、超音波パルス用トリガ信号Ｔ３に同期して、超音波パルスＰ３を発生し、測定対象２に与える。

超音波パルス用トリガ信号Ｔ３および複数のパルス光用トリガ信号Ｔ１、Ｔ２を、トリガ信号という。

測定部４０は、超音波パルスが測定対象２において反射された反射波ＵＳおよびパルス光Ｐ１、Ｐ２により測定対象２において発生した光音響波ＡＷ１、ＡＷ２に基づき測定対象２を測定する。

なお、パルス光Ｐ１、Ｐ２を測定対象２に照射し、測定部４０にて光音響波ＡＷ１、ＡＷ２を受けるための構造としては、例えば、AR-PAMがあるが、AR-PAMに限定されるものではない。

パルス出力時点制御部２０は、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力される時点を制御する（図４参照）。

図２は、第一の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。パルス出力時点制御部２０は、遅延部（トリガ信号遅延部）２０ａ、２０ｂを有する。

パルス出力時点制御部２０は、パルス出力部１０から電気パルス（パルス光用トリガ信号Ｔ１と同じ）を受けて、そのまま出力し、パルス光出力部３０ａに与える。

遅延部（トリガ信号遅延部）２０ａは、ある一つのトリガ信号Ｔ１を遅延させて、別の一つのトリガ信号Ｔ２として、パルス光出力部３０ｂおよび遅延部２０ｂに与える。遅延部（トリガ信号遅延部）２０ｂは、ある一つのトリガ信号Ｔ２を遅延させて、別の一つのトリガ信号Ｔ３として、超音波パルス出力部３２に与える。

図３は、第一の実施形態にかかるトリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のタイミングチャートである。トリガ信号Ｔ１が遅延してトリガ信号Ｔ２となり、トリガ信号Ｔ２が遅延してトリガ信号Ｔ３となる。トリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が出力されている時間（Ｈｉｇｈになっている時間）は重複していない。

図４は、第一の実施形態にかかる複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２および超音波パルスＰ３のタイミングチャートである。

トリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に同期して、複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２および超音波パルスＰ３が出力される。パルス光Ｐ２の立ち上がりは、パルス光Ｐ１の立ち上がりよりもΔｔ１遅れている。Δｔ１は、パルス光Ｐ１のパルス幅Ｗ１よりも大きい。超音波パルスＰ３の立ち上がりは、パルス光Ｐ２の立ち上がりよりもΔｔ２遅れている。Δｔ２は、パルス光Ｐ２のパルス幅Ｗ２よりも大きい。このように、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しない。

なお、図４においては、パルス光Ｐ１の後にパルス光Ｐ２が出力され、パルス光Ｐ２の後に超音波パルスＰ３が出力されている。しかし、必ずしも、パルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３の順番で出力されていなければならないというものではなく、出力の順番は任意である。

次に、第一の実施形態の動作を説明する。

まず、パルス出力部１０は、電気パルス（パルス光用トリガ信号Ｔ１と同じ）を出力する。電気パルスは、パルス出力時点制御部２０を通過して、パルス光用トリガ信号Ｔ１として、パルス光出力部３０ａに与えられる。

パルス光用トリガ信号Ｔ１は、遅延部２０ａにより遅延され、パルス光用トリガ信号Ｔ２として、パルス光出力部３０ｂに与えられる。

パルス光用トリガ信号Ｔ２は、遅延部２０ｂにより遅延され、超音波パルス用トリガ信号Ｔ３として、超音波パルス出力部３２に与えられる。

パルス光出力部３０ａ、３０ｂは、それそれ、波長が異なるパルス光Ｐ１、Ｐ２を出力する。超音波パルス出力部３２は、超音波パルスＰ３を出力する。

パルス光Ｐ１、Ｐ２および超音波パルスＰ３は、測定対象２に与えられる。パルス光Ｐ１が測定対象２に与えられることにより、光音響波ＡＷ１が発生する。パルス光Ｐ２が測定対象２に与えられることにより、光音響波ＡＷ２が発生する。超音波パルスＰ３が測定対象２に与えられると、反射される。この反射波が反射波ＵＳである。

反射波ＵＳおよび光音響波ＡＷ１、ＡＷ２に基づき、測定部４０によって測定対象２が測定される。

第一の実施形態によれば、パルス出力時点制御部２０によって、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないので、アーティファクト信号を除外し、超音波出力部３２および複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂを用いて測定することができる。

第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、ある一つのパルス光出力部３０ａ（３０ｂ）がパルス光Ｐ１（Ｐ２）を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔ（Ｔ２ｏｕｔ）を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号Ｔ２（Ｔ３）とする点が、第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１と異なる。

図５は、第二の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。なお、第二の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成要素のうち、第一の実施形態と同様なものは、同一の符号を付して説明を省略する。測定対象２、パルス出力部１０、超音波パルス出力部３２および測定部４０は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

第二の実施形態にかかるパルス光出力部３０ａ、３０ｂは、第一の実施形態と同様であるが、出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔ、Ｔ２ｏｕｔを出力する点が、第一の実施形態と異なる。

第二の実施形態にかかるパルス光出力部３０ａは、パルス光Ｐ１を出力した時点に同期して出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔを出力する。第二の実施形態にかかるパルス光出力部３０ｂは、パルス光Ｐ２を出力した時点に同期して出力同期トリガ信号Ｔ２ｏｕｔを出力する。

第二の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０は、第一の実施形態と同様であるが、遅延部（出力同期トリガ信号遅延部）２０ｃ、２０ｄを有する。

遅延部（出力同期トリガ信号遅延部）２０ｃは、出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔを遅延させて、トリガ信号Ｔ２とする。遅延部（出力同期トリガ信号遅延部）２０ｄは、出力同期トリガ信号Ｔ２ｏｕｔを遅延させて、トリガ信号Ｔ３とする。

なお、トリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のタイミングチャートは第一の実施形態と同様であり（図３参照）、パルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３のタイミングチャートは第一の実施形態と同様であるので（図４参照）、説明を省略する。

次に、第二の実施形態の動作を説明する。

パルス光出力部３０ａは、パルス光Ｐ１を出力する。さらに、パルス光出力部３０ａは、パルス光Ｐ１を出力した時点に同期して出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔを出力する。出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔは、遅延部２０ｃにより遅延され、パルス光用トリガ信号Ｔ２として、パルス光出力部３０ｂに与えられる。

パルス光出力部３０ｂは、パルス光Ｐ２を出力する。さらに、パルス光出力部３０ｂは、パルス光Ｐ２を出力した時点に同期して出力同期トリガ信号Ｔ２ｏｕｔを出力する。出力同期トリガ信号Ｔ２ｏｕｔは、遅延部２０ｄにより遅延され、超音波パルス用トリガ信号Ｔ３として、超音波パルス出力部３２に与えられる。

超音波パルス出力部３２は、超音波パルスＰ３を出力する。

これ以降の動作は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

第二の実施形態によれば、パルス出力時点制御部２０によって、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないので、アーティファクト信号を除外し、超音波出力部３２および複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂを用いて測定することができる。

なお、第二の実施形態においては、パルス光出力部３０ａおよびパルス光出力部３０ｂの双方が、出力同期トリガ信号を出力する。しかし、パルス光出力部３０ａのみが、出力同期トリガ信号を出力することも考えられる。そこで、パルス光出力部３０ａのみが、出力同期トリガ信号を出力する場合を変形例として、図６を参照して説明する。

図６は、第二の実施形態の変形例にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。

変形例にかかるパルス出力時点制御部２０は、遅延部２０ｃ、２０ｅを有する。遅延部２０ｃは、第二の実施形態と同様である。遅延部（出力同期トリガ信号遅延部）２０ｅは、出力同期トリガ信号Ｔ１ｏｕｔを遅延させて、ある一つのトリガ信号Ｔ３とする。

なお、トリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のタイミングチャートは第二の実施形態と同様であり（図３参照）、パルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３のタイミングチャートは第二の実施形態と同様であるので（図４参照）、説明を省略する。

第三の実施形態
第三の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、パルス光Ｐ１（Ｐ２）を光電変換した電気パルスを遅延させて、ある一つのトリガ信号Ｔ２（Ｔ３）とする点が、第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１と異なる。

図７は、第三の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。なお、第三の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成要素のうち、第一の実施形態と同様なものは、同一の符号を付して説明を省略する。測定対象２、パルス出力部１０、パルス光出力部３０ａ、３０ｂ、超音波パルス出力部３２および測定部４０は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

第三の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を備える。フォトダイオードＰＤ１は、パルス光Ｐ１を光電変換した電気パルスを出力する。フォトダイオードＰＤ２は、パルス光Ｐ２を光電変換した電気パルスを出力する。なお、光電変換できるものであれば、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２にかえて使用することができる。

第三の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０は、第一の実施形態と同様であるが、遅延部（電気パルス遅延部）２０ｆ、２０ｇを有する。

遅延部（電気パルス遅延部）２０ｆは、フォトダイオードＰＤ１の出力を遅延させて、トリガ信号Ｔ２とする。遅延部（電気パルス遅延部）２０ｇは、フォトダイオードＰＤ２の出力を遅延させて、トリガ信号Ｔ３とする。

次に、第三の実施形態の動作を説明する。

パルス光出力部３０ａは、パルス光Ｐ１を出力する。パルス光Ｐ１は、フォトダイオードＰＤ１により光電変換され、電気パルスとなり、遅延部２０ｆにより遅延され、パルス光用トリガ信号Ｔ２として、パルス光出力部３０ｂに与えられる。

パルス光出力部３０ｂは、パルス光Ｐ２を出力する。パルス光Ｐ２は、フォトダイオードＰＤ２により光電変換され、電気パルスとなり、遅延部２０ｇにより遅延され、超音波パルス用トリガ信号Ｔ３として、超音波パルス出力部３２に与えられる。

第三の実施形態によれば、パルス出力時点制御部２０によって、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないので、アーティファクト信号を除外し、超音波出力部３２および複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂを用いて測定することができる。

第四の実施形態
第四の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、光スイッチ３４を用いて、パルス光Ｐ１およびＰ２の測定対象２への出力を切り替える点が、第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１と異なる。

図８は、第四の実施形態にかかる光超音波測定装置１におけるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。なお、第四の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成要素のうち、第一の実施形態と同様なものは、同一の符号を付して説明を省略する。測定対象２、パルス出力部１０、パルス出力時点制御部２０、パルス光出力部３０ａ、超音波パルス出力部３２および測定部４０は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

第四の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、パルス光出力部３０ｄ、光スイッチ３４を備える。

なお、第四の実施形態のパルス出力時点制御部２０の遅延部２０ａの出力するトリガ信号Ｔ２は、光スイッチ３４に与えられる。

パルス光出力部３０ｄが、パルス光出力部３０ａの出力するパルス光Ｐ１を受けて波長を変換して出力する。この出力が、パルス光Ｐ２である。光スイッチ３４は、パルス光出力部３０ａの出力Ｐ１を、パルス光出力部３０ｄおよび測定対象２のいずれに与えるかを切り替えることができる。この切り替えは、光スイッチ３４がトリガ信号Ｔ２を受けた時点に同期して行われる。

例えば、光スイッチ３４は、Ｈｉｇｈになったトリガ信号Ｔ２を受ける前は、パルス光出力部３０ａの出力Ｐ１を測定対象２に与える。光スイッチ３４は、Ｈｉｇｈになったトリガ信号Ｔ２を受けた後は、パルス光出力部３０ａの出力Ｐ１をパルス光出力部３０ｄに与える。

次に、第四の実施形態の動作を説明する。

パルス光出力部３０ａは、パルス光Ｐ１を出力する。パルス光Ｐ１は、光スイッチ３４を介して、測定対象２に与えられる。

パルス光用トリガ信号Ｔ１は、遅延部２０ａにより遅延され、パルス光用トリガ信号Ｔ２として、光スイッチ３４に与えられる。光スイッチ３４は、パルス光Ｐ１の出力先を、パルス光出力部３０ｄに切り替える。パルス光出力部３０ｄから、パルス光Ｐ２が出力される。

パルス光用トリガ信号Ｔ２は、遅延部２０ｂにより遅延され、超音波パルス用トリガ信号Ｔ３として、超音波パルス出力部３２に与えられる。超音波パルス出力部３２は、超音波パルスＰ３を出力する。

第四の実施形態によれば、パルス出力時点制御部２０によって、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないので、アーティファクト信号を除外し、超音波出力部３２および複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂを用いて測定することができる。

第五の実施形態
第五の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、移動部５０を備えた点が、第一の実施形態にかかる光超音波測定装置１と異なる。

図９は、第五の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。

第五の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、パルス出力部１０、パルス出力時点制御部２０、パルス光出力部３０ａ、３０ｂ、超音波パルス出力部３２、測定部４０、移動部５０を備える。移動部５０以外は、第一の実施形態と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。

移動部５０は、移動制御パルスＰ４を受けて、超音波パルスＰ３およびパルス光Ｐ１、Ｐ２が測定対象２に与えられる位置を移動させる。

パルス出力時点制御部２０は、移動制御パルスＰ４、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、移動制御パルスＰ４、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力される時点を制御する。

図１０は、第五の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。第五の実施形態にかかるパルス出力時点制御部２０は、遅延部２０ａ、２０ｂ、２０ｋを有する。遅延部２０ａ、２０ｂは、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

遅延部２０ｋは、トリガ信号Ｔ３を遅延させて、移動制御パルスＰ４とする。

図１１は、第五の実施形態にかかる複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３および光音響波ＡＷ１、ＡＷ２、反射波ＵＳのタイミングチャートである。

移動制御パルスＰ４、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しない。しかも、光音響波ＡＷ１、ＡＷ２および反射波ＵＳが出力された後に、移動制御パルスＰ４が出力されている。

次に、第五の実施形態の動作を説明する。

超音波パルス用トリガ信号Ｔ３は、遅延部２０ｋにより遅延され、移動制御パルスＰ４として、超音波パルス出力部３２に与えられる。なお、反射波ＵＳおよび光音響波ＡＷ１、ＡＷ２が発生した後で、移動制御パルスＰ４が移動部５０に与えられる。

第五の実施形態によれば、パルス出力時点制御部２０によって、移動制御パルスＰ４、超音波パルスＰ３および複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２の各々が出力されている時間が互いに重複しないので、移動部５０により超音波パルスＰ３およびパルス光Ｐ１、Ｐ２が測定対象２に与えられる位置を移動させながら、アーティファクト信号を除外し、超音波出力部３２および複数のパルス光出力部３０ａ、３０ｂを用いて測定することができる。

なお、第五の実施形態は、第一の実施形態に移動部５０を追加したものに相当する。しかし、第二～第四の実施形態に移動部５０を追加するようにしてもよい。

また、第五の実施形態の変形例として、移動制御パルスＰ４の立下りよりも後で、さらに別の複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３が出力されるようにしてもよい。

図１２は、第五の実施形態の変形例にかかるパルス出力時点制御部２０の構成を示す機能ブロック図である。

移動制御パルスＰ４は、パルス出力部１０にも与えられる。パルス出力部１０は、トリガ信号Ｔ１を出力した後、移動制御パルスＰ４の立下りを検知する。その検知後に、さらに別のトリガ信号Ｔ１を出力する。これにより、移動制御パルスＰ４の立下りよりも後で、さらに別の複数のパルス光Ｐ１、Ｐ２、超音波パルスＰ３が出力される。

また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ－ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えばパルス出力時点制御部２０および測定部４０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。

Ｐ１、Ｐ２パルス光
Ｐ３超音波パルス
Ｐ４移動制御パルス
ＵＳ反射波
ＡＷ１、ＡＷ２光音響波
Ｔ１、Ｔ２パルス光用トリガ信号
Ｔ１ｏｕｔ、Ｔ２ｏｕｔ出力同期トリガ信号
Ｔ３超音波パルス用トリガ信号
１光超音波測定装置
２測定対象
１０パルス出力部
２０パルス出力時点制御部
２０ａ、２０ｂ遅延部（トリガ信号遅延部）
２０ｃ、２０ｄ遅延部（出力同期トリガ信号遅延部）
２０ｆ、２０ｇ遅延部（電気パルス遅延部）
３０ａ、３０ｂ、３０ｄパルス光出力部
３２超音波パルス出力部
３４光スイッチ
４０測定部
５０移動部

Claims

超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、
波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部と、
前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御部と、
前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定部と、
を備え、
トリガ信号が、超音波パルス用トリガ信号および複数のパルス光用トリガ信号からなり、
前記超音波パルス用トリガ信号が、前記超音波パルスを発生させるために、前記超音波パルス出力部に与えられ、
前記パルス光用トリガ信号の各々が、前記パルス光を発生させるために、前記パルス光出力部の各々に与えられ、
前記パルス出力時点制御部が、
ある一つの前記パルス光出力部が前記パルス光を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする出力同期トリガ信号遅延部を有し、
前記出力同期トリガ信号が、電気パルスである光超音波測定装置。
超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定方法であって、
前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、
前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程と、
を備え、
トリガ信号が、超音波パルス用トリガ信号および複数のパルス光用トリガ信号からなり、
前記超音波パルス用トリガ信号が、前記超音波パルスを発生させるために、前記超音波パルス出力部に与えられ、
前記パルス光用トリガ信号の各々が、前記パルス光を発生させるために、前記パルス光出力部の各々に与えられ、
前記パルス出力時点制御工程が、
ある一つの前記パルス光出力部が前記パルス光を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする出力同期トリガ信号遅延工程を有し、
前記出力同期トリガ信号が、電気パルスである光超音波測定方法。
超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光超音波測定処理が、
前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、
前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程と、
を備え、
トリガ信号が、超音波パルス用トリガ信号および複数のパルス光用トリガ信号からなり、
前記超音波パルス用トリガ信号が、前記超音波パルスを発生させるために、前記超音波パルス出力部に与えられ、
前記パルス光用トリガ信号の各々が、前記パルス光を発生させるために、前記パルス光出力部の各々に与えられ、
前記パルス出力時点制御工程が、
ある一つの前記パルス光出力部が前記パルス光を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする出力同期トリガ信号遅延工程を有し、
前記出力同期トリガ信号が、電気パルスであるプログラム。
超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、波長が異なるパルス光を出力する複数のパルス光出力部とを有する光超音波測定装置による光超音波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記光超音波測定処理が、
前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力されている時間が互いに重複しないように、前記超音波パルスおよび複数の前記パルス光の各々が出力される時点を制御するパルス出力時点制御工程と、
前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波および前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波に基づき前記測定対象を測定する測定工程と、
を備え、
トリガ信号が、超音波パルス用トリガ信号および複数のパルス光用トリガ信号からなり、
前記超音波パルス用トリガ信号が、前記超音波パルスを発生させるために、前記超音波パルス出力部に与えられ、
前記パルス光用トリガ信号の各々が、前記パルス光を発生させるために、前記パルス光出力部の各々に与えられ、
前記パルス出力時点制御工程が、
ある一つの前記パルス光出力部が前記パルス光を出力した時点に同期して出力する出力同期トリガ信号を遅延させて、ある一つの前記トリガ信号とする出力同期トリガ信号遅延工程を有し、
前記出力同期トリガ信号が、電気パルスである記録媒体。