光聲圖像生成裝置及聲波單元的制作方法
【專利摘要】在激光光源單元中，以期望的波長系列射出脈沖激光。在包括隔著激光棒（51）而相向的一對反光鏡（53、54）的光共振器內，插入Q開關（55）和雙折射濾光器（56）。雙折射濾光器（56）隨著旋轉位移而使光共振器的振蕩波長發生變化。觸發控制電路（30）以應射出的脈沖激光的波長系列所含的波長數所對應的規定的轉速使雙折射濾光器（56）旋轉。并且，觸發控制電路（30）在從閃光燈（52）向激光棒（51）照射了激勵光后，在雙折射濾光器（56）的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長所對應的位置的時刻，接通Q開關（55）而使脈沖激光射出。
【專利說明】光聲圖像生成裝置及聲波單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及光聲圖像生成裝置及聲波單元，更詳細而言，涉及基于將多個波長的激光照射到被檢體時對各波長檢測出的光聲信號來生成光聲圖像的光聲圖像生成裝置及聲波單元。
【背景技術】
[0002]一直以來，例如如專利文獻1、非專利文獻I所示，公知有利用光聲效應將活體的內部圖像化的光聲圖像化裝置。在該光聲圖像化裝置中，例如將脈沖激光等脈沖光照射于活體。在受到該脈沖光照射的活體內部，吸收了脈沖光的能量的活體組織因熱而體積膨脹，產生聲波。能夠用超聲波探針等檢測該聲波，并基于檢測出的信號(光聲信號)使活體內部可視圖像化。在光聲圖像化方法中，在特定的吸光體中產生聲波，因此能夠使活體中的特定的組織例如血管等圖像化。 [0003]然而，多數活體組織的光吸收特性根據光的波長而變化，并且一般而言，該光吸收特性對應各組織也是特有的。例如圖12表示在人的動脈中較多含有的氧合血紅蛋白(與氧結合的血紅蛋白:oxy_Hb)和靜脈中較多含有的脫氧血紅蛋白(未與氧結合的血紅蛋白deoxy-Hb)的各光波波長下的分子吸收系數。動脈的光吸收特性與氧合血紅蛋白的特性對應，靜脈的光吸收特性與脫氧血紅蛋白的特性對應。公知有如下的光聲圖像化方法:利用與該波長對應的光吸收率的不同，將彼此不同的兩種波長的光照射到血管部分，區分動脈和靜脈并進行圖像化(例如參照專利文獻2)。
[0004]在此，關于可變波長激光，在專利文獻3中記載了:將作為波長選擇元件的標準具或雙折射濾光器配置于光共振器內，通過調整其旋轉角度來獲得期望波長的激光。并且，專利文獻4中記載了:將作為波長選擇單元的標準具配置于光共振器內，并以一定的速度掃描標準具。專利文獻4中存在以下記載:僅在標準具的透射波長與激光的縱模振蕩一致時進行激光振蕩，在增加了標準具的掃描速度的情況下，激光振蕩變為脈沖性振蕩。
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2005-21380號公報
[0007]專利文獻2:日本特開號公報
[0008]專利文獻3:日本特開號公報
[0009]專利文獻4:日本特開號公報
[0010]非專利文獻
[0011]非專利文獻1:A High-Speed Photoacoustic Tomography System based ona Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, JonathanCannataj Derek DeBusscherejChanghong HujJ.Brian Fowlkes, and Paul Carson,Proc.SPIE Vol.7564，756424 (Feb.23，2010)

【發明內容】
[0012]發明要解決的問題
[0013]在專利文獻3中，為了切換并射出多個波長的激光，每當激光射出時都需要進行標準具、雙折射濾光器的旋轉角度的調整。在光聲成像中可考慮以下情況:例如在將第一波長和第二波長的脈沖激光照射到被檢體時，調整波長選擇元件，將第一波長的激光照射到被檢體，第一波長的激光的光聲信號的檢測全部結束后，調整波長選擇元件使得射出第二波長的激光，將第二波長的激光照射到被檢體。在光聲成像中，將人等會動的物體作為對象的情況較多，在從第一波長切換到第二波長的期間內若對象物運動，則有時照射第一波長的激光時的光聲信號和照射第二波長的激光時的光聲信號會產生不匹配。
[0014]在光聲成像中，從防止上述不匹配的觀點出發，例如可考慮將第一波長和第二波長對應各脈沖進行切換并照射激光。即，例如可考慮只要以依次含有第一波長和第二波長的規定的波長系列來反復照射激光即可。作為對應各脈沖而改變照射的激光的波長的激光裝置，包括專利文獻4中記載的裝置，但在專利文獻4中，僅在標準具的透射波長與激光的縱模振蕩一致時進行激光振蕩，因此只能獲得某個特定的波長系列的激光，無法獲得任意的波長系列的激光。
[0015]本發明鑒于以上情況，其目的在于提供能夠從波長可變的激光光源以期望的波長系列射出脈沖激光的聲波單元及含有該聲波單元的光聲圖像生成裝置。
[0016]用于解決問題的方法
[0017]為了實現上述目的，本發明提供一種光聲圖像生成裝置，其特征在于具備:激光光源單元和聲波單元，上述激光光源單元以包括相互不同的兩個以上波長的規定的波長系列依次射出多個脈沖激光，并具有:激光棒；激勵光源，向該激光棒照射激勵光；光共振器，包括隔著激光棒而相向的一對反光鏡；Q開關，插入到光共振器內；及雙折射濾光器，插入到光共振器的內部，隨著旋轉位移而使光共振器的振蕩波長變化，上述聲波單元進行光聲圖像的生成，并具有:檢測單元，檢測出規定的波長系列所含的各波長的脈沖激光照射到被檢體時在被檢體內產生的光聲信號并生成與各`波長對應的光聲數據；強度比提取單兀，提取與各波長對應的光聲數據間的相對的信號強度的大小關系；光聲圖像構建單兀，基于提取出的大小關系而生成光聲圖像；及觸發控制電路，使雙折射濾光器以與波長系列所含的波長數對應的規定的轉速旋轉并從激勵光源向激光棒照射激勵光，在照射該激勵光后，在雙折射濾光器的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，將Q開關接通而使脈沖激光射出。
[0018]在本發明中，規定的轉速可以基于雙折射濾光器中的振蕩波長相對于旋轉位移位置的變化特性、波長系列所含的波長數及每單位時間的脈沖激光的發光次數來決定。
[0019]也可以是，雙折射濾光器在將旋轉一圈的期間內重復的自由光譜范圍的次數設為k (次/圈)、將波長系列所含的波長數設為η (個)、將每單位時間的脈沖激光的發光次數設為m (次/秒)時,將規定的轉速決定為由v=m/ (kXn)(圈/秒)計算的值。
[0020]在本發明中，觸發控制電路可以采用使雙折射濾光器沿規定方向以規定的轉速連續旋轉的構成。
[0021]也可以是，觸發控制電路基于表示雙折射濾光器的旋轉位移位置的雙折射濾光器狀態信息來決定照射激勵光的時刻及接通Q開關的時刻。
[0022]觸發控制電路可以在雙折射濾光器狀態信息變為表示以下位置的信息時向激光棒照射激勵光，該位置是從應射出的脈沖激光的波長所對應的雙折射濾光器的位置減去在激光棒的激勵所需的時間內雙折射濾光器旋轉位移的量而得到的位置。
[0023]也可以是，觸發控制電路使雙折射濾光器旋轉，使得規定時間內的雙折射濾光器狀態信息的變化的量成為與規定的轉速對應的變化量。
[0024]也可以替代上述構成而采用下述構成:激光光源單元進一步具有:驅動單元，使雙折射濾光器旋轉；旋轉位移檢測單元，檢測雙折射濾光器的旋轉位移；及旋轉控制部，控制驅動單元，使得在規定時間內旋轉位移檢測單元檢測出的旋轉位移的量成為與規定的轉速對應的量。
[0025]也可以是，聲波單元可以采用進一步具有強度信息提取單元的構成，該強度信息提取單兀基于與各波長對應的光聲數據而生成表不信號強度的強度信息，光聲圖像構建單元基于強度信息來決定光聲圖像的各像素的灰度值，并且基于提取出的大小關系來決定各像素的顯示顏色。
[0026]也可以是，規定的波長系列包括第一波長和第二波長，聲波單元可以采用以下構成，進一步具有:復數化單元，生成將第一光聲數據和第二光聲數據中的任一方作為實部、將另一方作為虛部的復數數據，上述第一光聲數據與照射第一波長的脈沖激光時所檢測出的光聲信號對應，上述第二光聲數據與照射第二波長的脈沖激光時所檢測出的光聲信號對應；及光聲圖像重構單元，根據復數數據通過傅里葉變換法生成重構圖像，強度比提取單元從重構圖像提取作為大小關系的相位信息，強度信息提取單元從重構圖像提取強度信息。
[0027]也可以是，檢測單 元進一步檢測出對發送到被檢體的聲波的反射聲波并生成反射聲波數據，聲波單元進一步具有聲波圖像生成單元，該聲波圖像生成單元基于反射聲波數據生成聲波圖像。
[0028]本發明還提供一種聲波單元，其特征在于具備:檢測單元，檢測出含有相互不同的兩個以上波長的規定的波長系列所含的各波長的脈沖激光照射到被檢體時在被檢體內產生的光聲信號，并生成與各波長對應的光聲數據；強度比提取單兀，提取與各波長對應的光聲數據間的相對的信號強度的大小關系；光聲圖像構建單元，基于提取出的大小關系而生成光聲圖像；及觸發控制電路，插入到包括隔著激光棒而相向的一對反光鏡的光共振器內，使隨著旋轉位移而使光共振器的振蕩波長變化的雙折射濾光器以與波長系列所含的波長數對應的規定的轉速旋轉并從激勵光源向激光棒照射激勵光，在照射該激勵光后，在雙折射濾光器的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，將插入到光共振器內的Q開關接通而使脈沖激光射出。
[0029]發明效果
[0030]本發明的光聲圖像生成裝置及聲波單元中，使插入到光共振器內、隨著旋轉位移而使振蕩波長變化的雙折射濾光器以與應從激光光源單元射出的脈沖激光的波長系列數對應的轉速旋轉，在雙折射濾光器的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，將插入到光共振器內的Q開關接通。雙折射濾光器的轉速越快，則越能夠使波長的切換高速化，相反，轉速越慢，則越能夠增加可選擇的振蕩波長的個數。在本發明中，根據波長系列所含的波長數來控制雙折射濾光器的轉速，通過如此構成，能夠從聲波單元將從激光光源單元射出的脈沖激光的波長控制為任意的波長系列。并且，在本發明中，聲波單兀決定脈沖激光的射出時刻，在光聲信號米樣開始時，無需從激光光源單兀取得表不激光射出的同步信號這樣的信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是表示本發明的第一實施方式的光聲圖像生成裝置的框圖。
[0032]圖2是表示第一實施方式的激光光源單元的構成的框圖。
[0033]圖3是表示雙折射濾光器、驅動單元及旋轉位移檢測單元的構成例的立體圖。
[0034]圖4是表示相對于雙折射濾光器的旋轉位移的波長透射特性的一例的圖表。
[0035]圖5是表示雙折射濾光器以I秒內旋轉I圈的速度旋轉時的振蕩波長特性的圖表。
[0036]圖6是表不各種觸發和發光時刻的時序圖。
[0037]圖7是表示第一實施方式的光聲圖像生成裝置的動作步驟的流程圖。
[0038]圖8是表不波長系列含有6個波長時的各種觸發和發光時刻的時序圖。
[0039]圖9是表示本發明的第二實施方式的光聲圖像生成裝置的框圖。
[0040]圖10是表示第二實施方式的光聲圖像生成裝置的動作步驟的框圖。
[0041]圖11是表示變形例的激光光源單元的構成的框圖。
[0042]圖12是表示氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的各光波波長的分子吸收系數的圖表。
【具體實施方式】
[0043]以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。此外，在本發明的實施例中，作為聲波使用超聲波，但通過根據被檢對象、測定條件等選擇適當的頻率，也可以是可聽頻率的聲波。圖1表示本發明的第一實施方式的光聲圖像生成裝置。光聲圖像生成裝置10具備:超聲波探頭(探針)11、超聲波單元12及激光光源單元13。激光光源單元13射出應照射到被檢體的脈沖激光。激光光源單元13以包含相互不同的兩個以上的波長的規定的波長系列射出多個脈沖激光。在以下說明中，主要說明以下情況:波長系列依次含有第一波長和第二波長，激光光源單元13依次射出第一波長的脈沖激光和第二波長的脈沖激光。
[0044]例如，作為第一波長(中心波長)考慮約為750nm,作為第二波長考慮約為800nm。當參照之前說明的圖12時，人的動脈中較多含有的氧合血紅蛋白(與氧結合的血紅蛋白:oxy-Hb)的波長750nm下的分子吸收系數小于波長800nm下的分子吸收系數。另一方面，靜脈中較多含有的脫氧血紅蛋白(未與氧結合的血紅蛋白:deoxy-Hb)的波長750nm下的分子吸收系數大于波長SOOnm下的分子吸收系數。利用這一性質，通過調查波長750nm下獲得的光聲信號相對于波長SOOnm下獲得的光聲信號是相對較大還是較小，從而能夠判別出來自動脈的光聲信號和來自靜脈的光聲信號。
[0045]從激光光源單元13射出的脈沖激光例如使用光纖等導光單元被導光至探針11，從探針11向被檢體照射。脈沖激光的照射位置無特別限定，也可以從探針以外的場所進行脈沖激光的照射。在被檢體內，通過吸光體吸收所照射的脈沖激光的能量而產生超聲波(聲波)。探針11含有超聲波檢測器。探針11例如具有一維排列的多個超聲波檢測器元件(超聲波振子 )，通過該一維排列的超聲波振子來檢測出來自被檢體內的聲波(光聲信號)。
[0046]超聲波單元12具有:接收電路21、AD轉換單元22、接收存儲器23、復數化單元24、光聲圖像重構單元25、相位信息提取單元26、強度信息提取單元27、檢波/對數變換單元28、光聲圖像構建單元29、觸發控制電路30及控制單元31。接收電路21接收探針11檢測出的光聲信號。AD轉換單元22是檢測單元，對接收電路21接收到的光聲信號進行采樣，生成作為數字數據的光聲數據。AD轉換單元22與AD時鐘信號同步，以規定的采樣周期進行光聲信號的米樣。
[0047]AD轉換單元22將光聲數據存儲于接收存儲器23。AD轉換單元22將與從激光光源單元13射出的脈沖激光的各波長對應的光聲數據存儲于接收存儲器23。即，AD轉換單兀22將第一光聲數據和第二光聲數據存儲于接收存儲器23,上述第一光聲數據是對向被檢體照射了第一波長的脈沖激光時由探針11檢測出的光聲信號進行采樣而得到的數據，上述第二光聲數據是對照射了第二脈沖激光時由探針11檢測出的光聲信號進行采樣而得到的數據。
[0048]復數化單元24從接收存儲器23讀出第一光聲數據和第二光聲數據并生成將任一方作為實部、將另一方作為虛部的復數數據。以下，說明復數化單元24生成將第一光聲數據作為實部、將第二光聲數據作為虛部的復數數據的情況。
[0049]光聲圖像重構單元25從復數化單元24輸入復數數據。光聲圖像重構單元25根據輸入的復數數據通過傅里葉變換法(FTA法)進行圖像重構。在基于傅里葉變換法的圖像重構中，例如能夠適用文獻“Photoacoustic Image Reconstruction-A QuantitativeAnalysis’’Jonathan 1.Sperl et al.SPIE-OSA Vol.6631663103 等中記載的現有公知的方法。光聲圖像重構單元25將表示重構圖像的傅里葉變換的數據輸入到相位信息提取單元26和強度信息提取單元27。
[0050]相位信息提取單兀26提取與各波長對應的光聲數據間的相對的信號強度的大小關系。在本實施方式中，相位信息提取單元26將由光聲圖像重構單元25重構的重構圖像作為輸入數據，根據作為復數數據的輸入數據，生成表示比較了實部和虛部時相對地哪個大多少的相位信息。相位信息提取單元26例如在復數數據以X+iY表示時,生成Θ = tan^1 (Y/X)作為相位信息。此外，在X=O時，θ=90°。當構成實部的第一光聲數據(X)和構成虛部的第二光聲數據(Y)相等時，相位信息是θ=45°。相位信息相對而言，第一光聲數據越大則越靠近θ=0°，第二光聲數據越大則越靠近θ=90°。
[0051]強度信息提取單兀27基于與各波長對應的光聲數據生成表不信號強度的強度信息。在本實施方式中，強度信息提取單元27將由光聲圖像重構單元25重構的重構圖像作為輸入數據，根據作為復數數據的輸入數據，生成強度信息。強度信息提取單元27例如在復數數據以X+iY表示時，提取(Χ2+Υ2)1/2作為強度信息。檢波/對數變換單元28生成表示由強度信息提取單元27提取出的強度信息的數據的包絡線，接著對該包絡線進行對數變換，擴大動態范圍。
[0052]光聲圖像構建單元29從相位信息提取單元26輸入相位信息，從檢波/對數變換單元28輸入檢波/對數變換處理后的強度信息。光聲圖像構建單元29基于輸入的相位信息和強度信息，生成作為吸光體的分布圖像的光聲圖像。光聲圖像構建單元29例如基于輸入的強度信息，決定吸光體的分布圖像中的各像素的亮度(灰度值)。并且，光聲圖像構建單元29例如基于相位信息，決定吸光體的分布圖像中的各像素的顏色(顯示顏色)。光聲圖像構建單元29例如將相位0°到90°的范圍用于與規定顏色對應的色圖，基于輸入的相位信息來決定各像素的顏色。
[0053]在此，相位0°到45°的范圍是第一光聲數據比第二光聲數據大的范圍，因此可認為光聲信號的發生源是主要含有對波長756nm的吸收比對波長798nm的吸收大的脫氧血紅蛋白的血液在流動的靜脈。另一方面，相位45°到90°的范圍是第一光聲數據比第二光聲數據小的范圍，因此可認為光聲信號的發生源是主要含有對波長756nm的吸收比對波長798nm的吸收小的氧合血紅蛋白的血液在流動的動脈。
[0054]因此，作為色圖使用如下色圖:例如以在相位是0°時為藍色、隨著相位接近45°而變為無色(白色)的方式使顏色逐漸變化，并且以在相位是90°時為紅色、隨著相位接近45°而變為白色的方式使顏色逐漸變化。在這種情況下，在光聲圖像上，可以用紅色表示與動脈對應的部分，用藍色表示與靜脈對應的部分。也可以不使用強度信息，使灰度值恒定，僅按照相位信息進行與動脈對應的部分及與靜脈對應的部分的顏色區分。圖像顯示單元14將光聲圖像構建單元29生成的光聲圖像顯示于顯示畫面上。
[0055]接著，詳細說明激光光源單元13的構成。圖2表示激光光源單元13的構成。激光光源單元13具有:激光棒51、閃光燈52、反光鏡53、54、Q開關55、雙折射濾光器(BRF:birefringent filter) 56、驅動單元57及旋轉位移檢測單元58。激光棒51是激光介質。激光棒 51 例如可以使用變石結晶、Cr:LiSAF (Cr:LiSrAlF6)、Cr:LiCAF (Cr:LiCaAlF6)結晶、T1: Sapphire結晶。閃光燈52是激勵光源，向激光棒51照射激勵光。也可以將閃光燈52以外的光源作為激勵光源使用。例如，當激光棒51是鈦藍寶石時，作為激勵光源可使用Nd-YAG (SHG)0
[0056]反光鏡53、54隔著激光棒51而相向，由反光鏡53、54構成光共振器。反光鏡54在輸出側。在光共振器內插入Q開關55及雙折射濾光器56。通過Q開關55,使光共振器內的插入損失從損失大(低Q)向損失小(高Q)急速變化，從而能夠獲得脈沖激光。雙折射濾光器56隨著旋轉位移而使透射波長發生變`化，使光共振器的振蕩波長發生變化。驅動單元57使雙折射濾光器56旋轉。旋轉位移檢測單元58檢測雙折射濾光器56的旋轉位移。旋轉位移檢測單元58將表示雙折射濾光器56的旋轉位移位置的BRF狀態信息輸出到超聲波單元12。
[0057]返回到圖1，控制單元31進行超聲波單元12內的各部件的控制。觸發控制電路30使激光光源單元13內的雙折射濾光器56以規定的轉速旋轉，該規定的轉速與應從激光光源單元13射出的脈沖激光的波長系列所含的波長數對應。雙折射濾光器的轉速能夠例如基于雙折射濾光器56中的振蕩波長相對于旋轉位移位置的變化特性、波長系列中含有的波長數及每單位時間的脈沖激光的發光次數(脈沖激光間的時間間隔)來決定。
[0058]觸發控制電路30輸出用于控制雙折射濾光器56的旋轉的BRF控制信號。激光光源單元13的驅動單元57根據BRF控制信號使雙折射濾光器56旋轉。觸發控制電路30通過BRF控制信號使雙折射濾光器旋轉，例如使得規定時間內的BRF狀態信息的變化量成為與規定的轉速對應的變化量。
[0059]在此基礎上,觸發控制電路30向激光光源單兀13輸出用于控制閃光燈52的發光的閃光燈觸發信號，從閃光燈52向激光棒51照射激勵光。觸發控制電路30基于BRF狀態信號，輸出閃光燈觸發信號。例如觸發控制電路30在BRF狀態信息變為表示以下位置的信息時輸出閃光燈觸發信號，對激光棒51照射激勵光，該位置是從應射出的脈沖激光的波長所對應的雙折射濾光器56的位置減去在激光棒51的激勵所需的時間內雙折射濾光器51發生旋轉位移的量而得到的位置。
[0060]觸發控制電路30在照射激勵光后，在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，向Q開關55輸出Q開關觸發信號。換言之,觸發控制電路30在BRF狀態信息變為表示透射應射出的脈沖激光的波長的雙折射濾光器56的位置的信息時，輸出Q開關觸發信號。Q開關55響應Q開關觸發信號，使光共振器內的插入損失從損失大向損失小急劇地變化(接通Q開關)，從而從輸出側的反光鏡54射出脈沖激光。
[0061]觸發控制電路30與Q開關觸發信號的時刻即脈沖激光的射出時刻對應地向AD轉換單元22輸出采樣觸發信號(AD觸發信號)。AD轉換單元22基于采樣觸發信號開始光聲信號的米樣。
[0062]圖3表示雙折射濾光器56、驅動單元57及旋轉位移檢測單元58的構成例。在該例中，驅動單元57是伺服馬達，旋轉位移檢測單元58是旋轉編碼器。雙折射濾光器56隨著伺服馬達的輸出軸的旋轉而旋轉。旋轉編碼器通過安裝于伺服馬達的輸出軸的有狹縫的旋轉板和透射型光電斷路器，檢測雙折射濾光器56的旋轉位移，生成BRF狀態信息。觸發控制電路30例如監控BRF狀態信息，為了使規定時間內由旋轉編碼器檢測出的伺服馬達的旋轉軸的旋轉位移量保持為規定量，通過BRF控制信號控制提供給伺服馬達的電壓等，從而以規定的速度使雙折射濾光器56旋轉。
[0063]圖4表示相對于雙折射濾光器56的旋轉位移的波長透射特性(振蕩波長特性)的一例。雙折射濾光器56例如在700nm至840nm之間使光共振器的振蕩波長發生變化。雙折射濾光器56例如在旋轉位移位置為0°至90°的期間(旋轉1/4圈)重復3次自由光譜范圍(FSR:Free spectral Range),每旋轉 I 圈重復 12 次 FSR。
[0064]圖5表示雙折射濾光器56以I秒內旋轉I圈的速度旋轉時的振蕩波長特性。當使具有圖4所示的波長透射特性的雙折射濾光器56以每秒旋轉I圈的轉速旋轉時，雙折射濾光器56在1/4秒內重復3次FSR，在I秒內重復12次(12Hz) FSR。雙折射濾光器56的轉速越快，則I秒內FSR的重復次數越多，若轉速減慢，則I秒內FSR的重復次數變少。
[0065]圖6是表不各種觸發和發光時刻的時序圖。(a)表不相對于時間變化的光共振器的振蕩波長特性(雙折射濾光器56的透射波長特性)。(b)表示閃光燈觸發，(c)表示Q開關觸發。(d)表不閃光燈的發光時刻及脈沖激光的射出時刻。此外在圖5中，為了簡化說明，閃光燈52及Q開關55對觸發進行瞬間響應，但實際上存在延遲時間。但該延遲是數μ秒至100 μ秒左右，因此能夠忽略該延遲。
[0066]觸發控制電路30首先為了從激光光源單元13射出波長750nm的脈沖激光，在時刻tl向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號(b)，使閃光燈52點亮(d)。之后，觸發控制電路30在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長750nm對應的位置的時刻t2輸出Q開關觸發信號(c),通過接通Q開關55,從光共振器射出波長750nm的脈沖激光。
[0067]接著，觸發控制電路30為了從激光光源單元13射出波長800nm的脈沖激光，在時刻t3向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號(b)，使閃光燈52點亮(d)。之后，觸發控制電路30在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長800nm對應的位置的時刻t4輸出Q開關觸發信號(c),通過接通Q開關55,從光共振器射出800nm的脈沖激光。[0068]在此，輸出閃光燈觸發信號的時刻tl是從雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長750nm對應的位置的時刻t2提前與激光棒51的激勵所需的時間對應的量的時刻。并且，輸出閃光燈觸發信號的時刻t3是從雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長800nm對應的位置的時刻t4提前與激光棒51的激勵所需的時間對應的量的時刻。與時刻tl及t3對應的雙折射濾光器56的旋轉位移位置能夠根據雙折射濾光器56的波長750nm及800nm所對應的旋轉位移位置、雙折射濾光器56的轉速及激光棒51的激勵所需的時間來求出。
[0069]以下同樣地，觸發控制電路30在時刻t5、t7、t9、til向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號。并且，在時刻t6、t8、tlO、tl2向Q開關55輸出Q開關觸發信號,射出波長與各時刻下的雙折射濾光器56的透射波長對應的脈沖激光。時刻t6及tlO下的雙折射濾光器56的透射波長是750nm，時刻t8及tl2下的雙折射濾光器的透射波長是800nm，因此激光光源單元13依次重復射出750nm和800nm的脈沖激光。
[0070]在圖6的例子中，激光光源單元13在1/12秒內交替地射出波長750nm的脈沖激光和波長SOOnm的脈沖激光這兩者。激光光源單元13切換兩個波長并在I秒內射出24次脈沖激光(24Hz動作)。換言之，將I組兩個波長的脈沖激光在I秒內射出12組。
[0071]圖7表示光聲圖像生成裝置10的動作步驟。在此，說明將被檢體被激光照射的區域分割為多個局部區域的情況。觸發控制電路30在對被檢體照射脈沖激光之前，將表示以規定的轉速使激光光源單元13內的雙折射濾光器56旋轉這一內容的BRF控制信號輸出到激光光源單元13 (步驟Al)。例如，雙折射濾光器56在旋轉一圈的期間內重復12次FSR，在1/12秒內依次射出 波長750nm的脈沖激光和波長800nm的脈沖激光時(24Hz動作時)，觸發控制電路30輸出表在I秒內使雙折射濾光器56旋轉一圈這一內容的BRF控制信號。
[0072]觸發控制電路30在作好了光聲信號的接收準備時，為了射出構成波長系列的第一個波長(750nm)的脈沖激光，在規定的時刻向激光光源單元13輸出閃光燈觸發信號(步驟A2)。激光光源單元13的閃光燈52響應閃光燈觸發信號而點亮，開始激光棒51的激勵(步驟A3)。觸發控制電路30基于BRF狀態信息，例如在從雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長750nm對應的位置的時刻反向算出的時刻，使閃光燈56點亮。
[0073]觸發控制電路30在閃光燈52點亮后，基于BRF狀態信息，在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與構成波長系列的第一個波長(750nm)對應的位置的時刻，接通Q開關55 (步驟A4)。通過將Q開關55接通，激光光源單元13射出波長750nm的脈沖激光。
[0074]從激光光源單元13射出的波長750nm的脈沖激光例如被導光至探針11，從探針11照射到被檢體的第一個局部區域。在被檢體內，吸光體吸收所照射的脈沖激光的能量，從而產生光聲信號。探針11檢測出在被檢體內產生的光聲信號。由探針11檢測出的光聲信號由接收電路21接收。
[0075]觸發控制電路30與輸出Q開關觸發信號的時刻對應地向AD轉換單元22輸出采樣觸發信號。AD轉換單元22以規定的采樣周期對接收電路21所接收的光聲信號進行采樣(步驟A5)。將由AD轉換單元22采樣所得的光聲信號作為第一光聲數據存儲于接收存儲器23。
[0076]控制單元31判斷是否存在剩余波長，即判斷是否射出了構成波長系列的所有波長的脈沖激光(步驟A6)。當存在剩余波長時，為了射出下一波長的脈沖激光，返回到步驟A2，從觸發控制電路30向激光光源單元13輸出閃光燈觸發信號。閃光燈52在步驟A3中響應閃光燈觸發信號而點亮，觸發控制電路30在步驟A4中，在雙折射濾光器56變為與構成波長系列的第二個波長(SOOnm)對應的旋轉位移位置的時刻，接通Q開關55，射出脈沖激光。
[0077]從激光光源單元13射出的波長800nm的脈沖激光例如被導光至探針11，從探針11照射到被檢體的第一個局部區域。探針11檢測出被檢體內的吸光體通過吸收波長SOOnm的脈沖激光而產生的光聲信號。觸發控制電路30與Q開關觸發信號的輸出對應地向AD轉換單元22輸出采樣觸發信號，AD轉換單元22在步驟A5中進行光聲信號的采樣。將由AD轉換單元22采樣所得的光聲信號作為第二光聲數據存儲于接收存儲器23中。光聲圖像生成裝置10對構成波長系列的各波長執行步驟Al至A5，將構成波長系列的各波長的脈沖激光照射到被檢體，從被檢體檢測出光聲信號。 [0078]控制單元31在步驟A6中若判斷為不存在剩余波長，則判斷是否選擇了所有局部區域(步驟A7)。當應選擇的局部區域有剩余時，返回到步驟A2。光聲圖像生成裝置10對各局部區域執行步驟A2至A6，對各局部區域依次照射構成波長系列的各波長(750nm、800nm)的脈沖激光，將與各局部區域對應的第一光聲數據和第二光聲數據存儲于接收存儲器23中。若對所有局部區域進行脈沖激光的照射及光聲信號的檢測，則備齊了用于生成I幀光聲圖像所需的光聲數據。
[0079]控制單元31在步驟A7中若判斷為選擇了所有局部區域，則使處理轉移到光聲圖像的生成。復數化單元24從接收存儲器23讀出第一光聲數據和第二光聲數據，生成以第一光聲圖像數據為實部、以第二光聲圖像數據為虛部的復數數據(步驟AS)。光聲圖像重構單元25根據由步驟AS進行復數化所得的復數數據，通過傅里葉變換法(FTA法)進行圖像重構(步驟A9)。
[0080]相位信息提取單元26從重構的復數數據(重構圖像)提取相位信息(步驟A10)。相位信息提取單元26例如在重構的復數數據以X+iY表示時,提取Θ = tan —1 (Y/X)作為相位信息(其中，在X=O時，θ=90° )。強度信息提取單元27從重構的復數數據中提取出強度信息(步驟Al I )。強度信息提取單元27例如在重構的復數數據以X+iY表示時，提取(X2+Y2)1/2作為強度信息。
[0081]檢波/對數變換單元28對在步驟All提取出的強度信息實施檢波/對數變換處理。光聲圖像構建單元29基于在步驟AlO提取出的相位信息及對在步驟All提取出的強度信息實施了檢波/對數變換處理所得的信息，生成光聲圖像(步驟Α12)。光聲圖像構建單元29例如基于強度信息決定吸光體的分布圖像中的各像素的亮度(灰度值)，基于相位信息決定各像素的顏色，從而生成光聲圖像。生成的光聲圖像顯示于圖像顯示單元14中。
[0082]在此，雙折射濾光器56的轉速只要根據應射出的脈沖激光的波長系列所含的波長數適當決定即可。以下，說明波長系列含有6個波長(720nm、740nm、760nm、780nm、800nm、820nm)的情況。圖8是表不波長系列含有6個波長時的各種觸發和發光時刻的時序圖。
(a)表不相對于時間變化的光共振器的振蕩波長特性(雙折射濾光器56的透射波長特性)。
(b)表示閃光燈觸發，(c)表示Q開關觸發。(d)表示閃光燈的發光時刻及脈沖激光的射出時刻。
[0083]若使圖4所示的旋轉一圈重復12次FSR的雙折射濾光器564秒旋轉一圈，則雙折射濾光器56在I秒內旋轉1/4圈，在I秒內重復3次FSR(a)。觸發控制電路30首先為了從激光光源單元13射出波長720nm的脈沖激光，在時刻t21向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號(b)，使閃光燈52點亮(d)。之后，觸發控制電路30在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長720nm對應的位置的時刻t22，輸出Q開關觸發信號(C)，通過接通Q開關55，從光共振器射出波長720nm的脈沖激光。
[0084]接著，觸發控制電路30為了從激光光源單元13射出波長740nm的脈沖激光，在時刻t23，向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號(b)，使閃光燈52點亮(d)。之后，觸發控制電路30在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與波長740nm對應的位置的時刻t24，輸出Q開關觸發信號(c),通過接通Q開關55,從光共振器射出740nm的脈沖激光。
[0085]之后同樣地，觸發控制電路30在時刻t25、t27、t29、t31向閃光燈52輸出閃光燈觸發信號。并且，在時刻t26、t28、t30、t32向Q開關55輸出Q開關觸發信號，射出波長與各時刻下的雙折射濾光器56的透射波長對應的脈沖激光。時刻t26、t28、t30及t32下的雙折射濾光器56的透射波長分別是760nm、780nm、800nm及820nm，激光光源單元13在1/3秒內，在720nm至820nm的范圍內射出波長每次變長20nm的6個脈沖激光。
[0086]在圖8的例子中，激光光源單元13在1/3秒內射出波長720nm至820nm的6個波長的脈沖激光。激光光源單元13切換6個波長并在I秒內18次射出脈沖激光(18Hz動作)。換言之，將I組6個波長的脈沖激光在I秒內射出3組。
[0087]雙折射濾光器56的轉速優選設定為能夠通過一次的FSR射出構成波長系列的各波長的脈沖激光。例如，將雙折射濾光器56在旋轉I圈的期間內重復的FSR的次數設為k(次/圈)、將波長系列中含有的波長數設為η (個)、將每單位時間的脈沖激光的發光次數設為m (次/秒)時,能夠將雙折射濾光器56的轉速設為由v=m/ (kXn)(圈/秒)決定的值。在這種情 況下，每I次FSR切換η個波長并能夠在I秒內射出m個脈沖激光(mHz動作)。
[0088]在本實施方式中，使雙折射濾光器56以規定的轉速旋轉的同時，點亮閃光燈52，激勵激光棒51，在該激勵后，在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，接通Q開關55。雙折射濾光器56的轉速越慢，則越能夠增加例如在雙折射濾光器56的一次量的FSR中可選擇的振蕩波長的個數。另一方面，在波長系列中含有的波長是兩個的情況下，通過提高雙折射濾光器56的轉速，能夠使兩個波長的切換高速化。如此，在本實施方式中，通過控制雙折射濾光器56的轉速，能夠從激光光源單元13以期望的波長系列射出脈沖激光。在本實施方式中，從超聲波單元12輸出Q開關觸發信號，無需從激光光源單元13取得表示激光發光時刻的同步信號這樣的信息。
[0089]在本實施方式中，生成將由兩個波長獲得的第一光聲數據和第二光聲數據中的任一方作為實部、將另一方作為虛部的復數數據，根據該復數數據通過傅里葉變換法生成重構圖像。在這種情況下，與分別重構第一光聲數據和第二光聲數據的情況相比，能夠高效地進行重構。通過照射多個波長的脈沖激光，并使用照射了各波長的脈沖激光時的光聲信號(光聲數據)，能夠進行利用了各吸光體的光吸收特性根據波長而不同的功能成像。
[0090]并且，在本實施方式中，例如在光照射區域分為3個局部區域時，對第一局部區域依次照射第一波長的脈沖激光、第二波長的脈沖激光，接著對第二局部區域依次照射第一波長的脈沖激光、第二波長的脈沖激光，之后，對第三局部區域依次照射第一波長的脈沖激光、第二波長的脈沖激光。在本實施方式中，在對某個局部區域連續照射了第一波長的脈沖激光、第二波長的脈沖激光后，轉移到下一個局部區域。在這種情況下，與將第一波長的脈沖激光照射到3個局部區域后將第二波長的脈沖激光照射到3個局部區域的情況相比，能夠縮短在同一位置上從照射第一波長的脈沖激光到照射第二脈沖激光之間的時間。通過縮短從照射第一波長的脈沖激光到照射第二波長的脈沖激光之間的時間，能夠抑制第一光聲數據和第二光聲數據的不匹配。
[0091]接著，說明本發明的第二實施方式。圖9表示本發明的第二實施方式的光聲圖像生成裝置。本實施方式的光聲圖像生成裝置IOa中的超聲波單元12a在圖1所示的第一實施方式的光聲圖像生成裝置10中的超聲波單元12的構成的基礎上還具有:數據分離單元32、超聲波圖像重構單元33、檢波/對數變換單元34、超聲波圖像構建單元35、圖像合成單兀36及發送控制電路37。本實施方式的光聲圖像生成裝置10與第一實施方式的不同點在于，在生成光聲圖像的基礎上還生成超聲波圖像。其他部分與第一實施方式相同。
[0092]在本實施方式中，探針11在檢測光聲信號的基礎上，還對被檢體進行超聲波的輸出(發送)及對發送出的超聲波進行來自被檢體的反射超聲波的檢測(接收)。觸發控制電路30在生成超聲波圖像時，向發送控制電路37發送表示指示超聲波發送這一內容的超聲波發送觸發信號。發送控制電路37在接收到觸發信號時，從探針11發送超聲波。探針11在超聲波發送后檢測來自被檢體的反射超聲波。
[0093]探針11檢測出的反射超聲波經由接收電路21輸入到AD轉換單元22。觸發控制電路30與超聲波發送的時刻對應地向AD轉換單元22發送采樣觸發信號，開始反射超聲波的采樣。AD轉換單元22將反射超聲波的采樣數據(反射超聲波數據)存儲于接收存儲器23中。
[0094]數據分離單元32分離接收存儲器23中存儲的反射超聲波數據和第一及第二光聲數據。數據分離單元32將反射超聲波數據傳送到超聲波圖像重構單元33，將第一及第二光聲數據傳送到復數化單元24。基于第一及第二光聲數據的光聲圖像的生成與第一實施方式相同。數據分離單元32將分離的反射超聲波的采樣數據輸入到超聲波圖像重構單元33。
[0095]超聲波圖像重構單元33基于由`探針11的多個超聲波振子檢測出的反射超聲波(其采樣數據)，生成超聲波圖像的各行數據。超聲波圖像重構單元33例如對來自探針11的64個超聲波振子的數據加上與超聲波振子的位置對應的延遲時間，生成I行數據(延遲相加法)。
[0096]檢波/對數變換單元34求出超聲波圖像重構單元33輸出的各行數據的包絡線，并對求出的包絡線進行對數變換。超聲波圖像構建單元35基于實施了對數變換的各行數據，生成超聲波圖像。超聲波圖像重構單元33、檢波/對數變換單元34及超聲波圖像構建單元35構成基于反射超聲波生成超聲波圖像的超聲波圖像生成單元。
[0097]圖像合成單元36合成光聲圖像和超聲波圖像。圖像合成單元36例如通過重疊光聲圖像和超聲波圖像而進行圖像合成。此時，圖像合成單元36優選在光聲圖像和超聲波圖像中以使對應點變為同一位置的方式進行對位。合成的圖像顯示于圖像顯示單元14。也可以不進行圖像合成，而在圖像顯示單元14上并列顯示光聲圖像和超聲波圖像，或者在光聲圖像和超聲波圖像之間進行切換。
[0098]圖10表示光聲圖像生成裝置IOa的動作步驟。以下，說明將被檢體的照射激光的區域分割為多個局部區域的情況。觸發控制電路30將表示以規定的轉速使激光光源單元13內的雙折射濾光器56旋轉這一內容的BRF控制信號輸出到激光光源單元13(步驟BI)。
[0099]觸發控制電路30在作好了光聲信號的接收準備時，為了射出構成波長系列的第一個波長(750nm)的脈沖激光,輸出閃光燈觸發信號(步驟B2)。閃光燈52響應閃光燈觸發信號而點亮，開始激光棒51的激勵(步驟B3)。
[0100]觸發控制電路30在閃光燈52點亮后，基于BRF控制信號，在雙折射濾光器56的旋轉位移位置變為與構成波長系列的第一個波長(750nm)對應的位置的時刻，接通Q開關55 (步驟B4)。通過將Q開關55接通，激光光源單元13射出波長750nm的脈沖激光。
[0101]從激光光源單元13射出的波長750nm的脈沖激光例如被導光至探針11，從探針11照射到被檢體的第一個區域。在被檢體內，吸光體吸收所照射的脈沖激光的能量，從而產生光聲信號。探針11檢測出在被檢體內產生的光聲信號。觸發控制電路30與Q開關觸發信號的輸出對應地向AD轉換單元22輸出采樣觸發信號。AD轉換單元22經由接收電路21接收由探針11檢測出的光聲信號，以規定的采樣周期對光聲信號進行采樣(步驟B5 )。將 由AD轉換單元22采樣所得的光聲信號作為第一光聲數據存儲于接收存儲器23中。
[0102]控制單元31判斷是否存在剩余波長，即判斷是否射出了構成波長系列的所有波長的脈沖激光(步驟B6)。當存在剩余波長時，為了射出下一波長的脈沖激光，返回到步驟B2，從觸發控制電路30向激光光源單元13輸出閃光燈觸發信號。閃光燈52在步驟B3中響應閃光燈觸發信號而點亮，觸發控制電路30在步驟B4中，在雙折射濾光器56變為與構成波長系列的第二個波長(SOOnm)對應的旋轉位移位置的時刻，接通Q開關55，射出脈沖激光。
[0103]從激光光源單元13射出的波長800nm的脈沖激光例如被導光至探針11，從探針11照射到被檢體的第一個局部區域。探針11檢測被檢體內的吸光體吸收波長800nm的脈沖激光而產生的光聲信號。觸發控制電路30與Q開關觸發信號的輸出對應地向AD轉換單元22輸出采樣觸發信號，AD轉換單元22在步驟B5中進行光聲信號的采樣。將由AD轉換單元22采樣所得的光聲信號作為第二光聲數據存儲于接收存儲器23中。光聲圖像生成裝置10對構成波長系列的各波長執行步驟BI至B5，將構成波長系列的各波長的脈沖激光照射到被檢體，從被檢體檢測出光聲信號。步驟BI至B5可以與圖7的步驟Al至A5相同。
[0104]控制單元31在步驟B6中若判斷為不存在剩余波長，則將處理轉移到超聲波的收發。觸發控制電路30經由發送控制電路37從探針11向被檢體發送超聲波(步驟B7)。在步驟B7中，對與被檢體的照射了脈沖激光的局部區域相同的區域發送超聲波。探針11檢測出與發送的超聲波相對的反射超聲波(步驟B8)。檢測出的反射超聲波經過接收電路21由AD轉換單元22進行采樣，作為反射超聲波數據存儲于接收存儲器23中。
[0105]控制單元31判斷是否選擇了所有局部區域(步驟B9)。當應選擇的局部區域有剩余時，返回到步驟B2。光聲圖像生成裝置10對各局部區域執行步驟B2至B6，對各局部區域依次照射構成波長系列的各波長(750nm、800nm)的脈沖激光,將第一光聲數據和第二光聲數據存儲于接收存儲器23中。并且，執行步驟B7及B8，將反射超聲波數據存儲于接收存儲器23中。若對所有局部區域進行脈沖激光的照射和光聲信號的檢測及超聲波的收發，則備齊了用于生成I幀光聲圖像及超聲波圖像所需的數據。
[0106]控制單元31在步驟B9中若判斷為選擇了所有局部區域，則使處理轉移到光聲圖像及超聲波圖像的生成。數據分離單元32分離第一及第二光聲數據和反射超聲波數據。數據分離單元32將分離的第一及第二光聲數據傳送到復數化單元24，將反射超聲波數據傳送到超聲波圖像重構單元33。復數化單元24生成以第一光聲圖像數據為實部、以第二光聲圖像數據為虛部的復數數據(步驟B10)。光聲圖像重構單元25根據由步驟BlO進行復數化所得的復數數據，通過傅里葉變換法(FTA法)進行圖像重構(步驟B11)。
[0107]相位信息提取單元26從重構的復數數據中提取相位信息(步驟B12)。強度信息提取單元27從重構的復數數據中提取出強度信息(步驟B13)。檢波/對數變換單元28對在步驟B13提取出的強度信息實施檢波/對數變換處理。光聲圖像構建單元29基于在步驟B12中提取出的相位信息及對在步驟B13提取出的強度信息實施了檢波/對數變換處理所得的信息，生成光聲圖像(步驟B14)。步驟BlO至B14可以與圖7的步驟A8至A12相同。
[0108]超聲波圖像重構單元33例如通過延遲相加法生成超聲波圖像的各行數據。檢波/對數變換單元34求出超聲波圖像重構單元33輸出的各行數據的包絡線，對求出的包絡線進行對數變換。超聲波圖像構建單元35基于實施了對數變換的各行數據，生成超聲波圖像(步驟B15)。圖像合成單元36合成光聲圖像和超聲波圖像，將合成后的圖像顯示于圖像顯示單元14 (步驟B16)。
[0109]在本實施方式中，光聲圖像生成裝置在生成光聲圖像的基礎上還生成超聲波圖像。通過參照超聲波圖像，能夠觀察在光聲圖像中無法圖像化的部分。其他效果與第一實施方式相同。
[0110]此外，在上述各實施方式中，說明了使第一光聲數據和第二光聲數據進行復數化的例子，但也可以不進行復數化，而分別重構第一光聲數據和第二光聲數據。而且，在此，進行復數化并使用相位信息來計算第一光聲數據與第二光聲數據之比，但根據兩者的強度信息來計算比也可獲得同樣的效果，并且，強度信息能夠基于第一重構圖像中的信號強度和第二重構圖像中的信號強度來生成。
[0111]在生成光聲圖像時，照射到被檢體的脈沖激光的波長數不限于兩個，也可以將3個以上的脈沖激光照射到被檢體，基于與各波長對應的光聲數據生成光聲圖像。在這種情況下，例如相位信息提取單元26只要生成與各波長對應的光聲數據之間的相對的信號強度的大小關系作為相位信息即可。并且，強度信息提取單元27例如只要生成將與各波長對應的光聲數據中的信號強度統一為一個而得到的信號強度作為強度信息即可。
[0112]在上述各實施方式中，說明了以下情況:觸發控制電路30監控BRF狀態信息，通過BRF控制信號將雙折射濾光器56的轉速控制為規定的轉速,但不限于此。圖11表不激光光源單元的變形例。該激光光源單元13a在圖2所示的激光光源單元13的構成的基礎上還具有旋轉控制部59。旋轉控制部59控制提供給驅動單元57的電壓等，使得在規定時間內由旋轉位移檢測單元58檢測出的旋轉位移量變為與雙折射濾光器56的規定的轉速對應的量。觸發控制電路30通過BRF控制信號，向旋轉控制部59指示雙折射濾光器56的轉速。旋轉控制部59驅動驅動單元57，使得雙折射濾光器56的轉速變為指示的轉速。
[0113]以上，基于優選實施方式說明了本發明，但本發明的超聲波單元及光聲圖像生成裝置不僅限于上述實施方式，根據上述實施方式的構成實施了各種修正及變更的方式也包含于本發明的范圍內。
[0114]附圖標記說明
[0115]10:光聲圖像生成裝置[0116]11:探針
[0117]12:超聲波單元
[0118]13:激光光源單元
[0119]14:圖像顯示單元
[0120]21:接收電路
[0121]22:A D轉換單元
[0122]23:接收存儲器
[0123]24:復數化單元
[0124]25:光聲圖像重構單元
[0125]26:相位信息提取單元
[0126]27:強度信息提取單元
[0127]28:檢波/對數變換單元
[0128]29:光聲圖像構建單元
[0129]30:觸發控制電路
[0130]31:控制單元
[0131]32:數據分離單元
[0132]33:超聲波圖像重構單元
[0133]34:檢波/對數變換單元
[0134]35:超聲波圖像構建單元
[0135]36:圖像合成單元
[0136]37:發送控制電路
[0137]51:激光棒
[0138]52:閃光燈
[0139]53、54:反光鏡
[0140]55:Q 開關
[0141]56:雙折射濾光器
[0142]57:驅動單元
[0143]58:旋轉位移檢測單元
[0144]59:旋轉控制部
【權利要求】
1.一種光聲圖像生成裝置，其特征在于，具備: 激光光源單元，以包括相互不同的兩個以上波長的規定的波長系列依次射出多個脈沖激光，該激光光源單7Π具有:激光棒；激勵光源，向該激光棒照射激勵光；光共振器，包括隔著上述激光棒而相向的一對反光鏡；Q開關，插入到上述光共振器內；及雙折射濾光器，插入到上述光共振器的內部，隨著旋轉位移而使上述光共振器的振蕩波長變化；及 聲波單元，進行光聲圖像的生成，該聲波單元具有:檢測單元，檢測出在上述規定的波長系列所含的各波長的脈沖激光照射到被檢體時在被檢體內產生的光聲信號，并生成與各波長對應的光聲數據；強度比提取單元，提取與上述各波長對應的光聲數據間的相對的信號強度的大小關系；光聲圖像構建單元，基于上述提取出的大小關系，生成光聲圖像；及觸發控制電路，使上述雙折射濾光器以與上述波長系列所含的波長數對應的規定的轉速旋轉并從上述激勵光源向上述激光棒照射激勵光，在照射該激勵光后，在上述雙折射濾光器的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，將上述Q開關接通而使脈沖激光射出。
2.根據權利要求1所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述規定的轉速基于上述雙折射濾光器中的振蕩波長相對于旋轉位移位置的變化特性、上述波長系列所含的波長數及每單位時間的脈沖激光的發光次數來決定。
3.根據權利要求1或2所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述雙折射濾光器在將旋轉一圈的期間內重復的自由光譜范圍的次數設為k(次/圈)、將上述波長系列所含的波長數設為η (個)、將每單位時間的脈沖激光的發光次數設為m (次/秒)的情況下，將上述規定的轉速決定為由v=m/ (kXn)(圈/秒)計算的值。
4.根據權利要求1~3中·任一項所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述觸發控制電路使上述雙折射濾光器沿規定方向以上述規定的轉速連續旋轉。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述觸發控制電路基于表示上述雙折射濾光器的旋轉位移位置的雙折射濾光器狀態信息來決定照射上述激勵光的時刻及接通上述Q開關的時刻。
6.根據權利要求5所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述觸發控制電路在上述雙折射濾光器狀態信息變為表示以下位置的信息時向上述激光棒照射激勵光，該位置是從上述應射出的脈沖激光的波長所對應的上述雙折射濾光器的位置減去在上述激光棒的激勵所需的時間內上述雙折射濾光器旋轉位移的量而得到的位置。
7.根據權利要求5或6所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述觸發控制電路使上述雙折射濾光器旋轉，使得規定時間內的上述雙折射濾光器狀態信息的變化的量成為與上述規定的轉速對應的變化量。
8.根據權利要求1~6中任一項所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述激光光源單元進一步具有:驅動單元，使上述雙折射濾光器旋轉；旋轉位移檢測單元，檢測上述雙折射濾光器的旋轉位移；及旋轉控制部，控制上述驅動單元，使得在規定時間內上述旋轉位移檢測單元檢測出的旋轉位移的量成為與上述規定的轉速對應的量。
9.根據權利要求1~8中任一項所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述聲波單元進一步具備強度信息提取單元，該強度信息提取單元基于與上述各波長對應的光聲數據來生成表不信號強度的強度信息， 上述光聲圖像構建單元基于上述強度信息來決定上述光聲圖像的各像素的灰度值，并且基于上述提取出的大小關系來決定各像素的顯示顏色。
10.根據權利要求9所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述規定的波長系列包括第一波長和第二波長， 上述聲波單元進一步具備:復數化單元，生成將第一光聲數據和第二光聲數據中的任一方作為實部、將另一方作為虛部的復數數據，上述第一光聲數據與照射上述第一波長的脈沖激光時所檢測出的光聲信號對應，上述第二光聲數據與照射上述第二波長的脈沖激光時所檢測出的光聲信號對應；及光聲圖像重構單元，根據上述復數數據通過傅里葉變換法生成重構圖像， 上述強度比提取單元從上述重構圖像提取作為上述大小關系的相位信息，上述強度信息提取單元從上述重構圖像提取上述強度信息。
11.根據權利要求1~10中任一項所述的光聲圖像生成裝置，其中， 上述檢測單元進一步檢測出對發送到被檢體的聲波的反射聲波并生成反射聲波數據， 上述聲波單元進一步具備聲波圖像生成單元，該聲波圖像生成單元基于上述反射聲波數據而生成聲波圖像。
12.—種聲波單元，其特征在于，具備: 檢測單元，檢測出包括相互不同的兩個以上波長的規定的波長系列所含的各波長的脈沖激光照射到被檢體時在被檢體內產生的光聲信號，并生成與各波長對應的光聲數據； 強度比提取單元，提取與上述各波長對應的光聲數據間的相對的信號強度的大小關系; 光聲圖像構建單元，基于上述提取出的大小關系而生成光聲圖像；及 觸發控制電路，插入到包括隔著激光棒而相向的一對反光鏡的光共振器內，使隨著旋轉位移而使上述光共振器的振蕩波長變化的雙折射濾光器以與上述波長系列所含的波長數對應的規定的轉速旋轉并從激勵光源向上述激光棒照射激勵光，在照射該激勵光后，在上述雙折射濾光器的旋轉位移位置變為與應射出的脈沖激光的波長對應的位置的時刻，將插入到上述光共振器內的Q開關接通而使脈沖激光射出。
【文檔編號】A61B8/00GK103717139SQ201280037133
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月26日 優先權日:2011年7月29日
【發明者】廣田和弘, 笠松直史 申請人:富士膠片株式會社