JP2015019732A - Subject information acquisition device, controlling method thereof and acoustic signal acquisition device - Google Patents

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隆夫 中嶌
Takao Nakajima
隆夫 中嶌
武志 内田
Takeshi Uchida
武志 内田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a subject information acquisition device which acquires a two-dimensional sound pressure distribution at a high sampling rate when receiving an acoustic signal using a Fabry-Perot type probe.SOLUTION: A subject information acquisition device includes: a Fabry-Perot type interferometer 105 on which an elastic wave from a subject is incident; an array light source 106 which includes a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of pulse light to be emitted; a control part 108 which controls the array light source 106; a photodiode 109 which detects reflection light obtained by reflecting the pulse light emitted from the array light source 106 by the Fabry-Perot type interferometer 105; and a processing part 110 which obtains intensity of the elastic wave by using reflection light intensity detected by the photodiode 109 to generate subject information indicating characteristics of the subject on the basis of the intensity of the elastic wave. The control part 108 makes the plurality of light emitting elements sequentially irradiate the Fabry-Perot type interferometer 105 with the pulse light at time intervals. The processing part 110 obtains time division data of the reflection light intensity on the basis of the time intervals.

Description

本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法、ならびに音響信号取得装置に関する。   The present invention relates to an object information acquisition apparatus, a control method thereof, and an acoustic signal acquisition apparatus.

一般に、エックス線、超音波、MRI(核磁気共鳴法)を用いたイメージング装置が医療分野で多く使われている。一方、レーザなどの光源から照射した光を生体などの被検体内に伝播させ、その伝播光等を検知することで、生体内の情報を得る光イメージング技術の研究も医療分野で積極的に進められている。このような光イメージング技術の一つとして、光音響イメージングが提案されている。   In general, imaging apparatuses using X-rays, ultrasound, and MRI (nuclear magnetic resonance method) are widely used in the medical field. On the other hand, research on optical imaging technology that obtains in-vivo information by actively propagating light emitted from a light source such as a laser into a subject such as a living body and detecting the propagating light is actively promoted in the medical field. It has been. As one of such optical imaging techniques, photoacoustic imaging has been proposed.

光音響イメージングとは、光源からパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波を複数の個所で検出して解析処理し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布が得られる。
音響波の検出器としては、圧電現象を用いたトランスデューサーや容量の変化を用いたトランスデューサーが挙げられる。さらに近年、光の共振を用いた検出器が開発されている(非特許文献1)。
In photoacoustic imaging, a subject is irradiated with pulsed light from a light source, and acoustic waves generated from living tissue that absorbs the energy of light propagated and diffused in the subject are detected and analyzed at multiple locations. This is a technique for visualizing information related to optical property values inside a subject. Thereby, an optical characteristic value distribution in the subject, particularly a light energy absorption density distribution is obtained.
Examples of the acoustic wave detector include a transducer using a piezoelectric phenomenon and a transducer using a change in capacitance. In recent years, detectors using optical resonance have been developed (Non-Patent Document 1).

平行な2枚の反射板の間で光を共振させる構造をファブリーペロー型干渉計という。ファブリーペロー型干渉計を利用した音響波検出器は、ファブリーペロー型探触子と呼ばれる。ファブリーペロー型探触子は、二枚のミラーが高分子膜を挟んだ構造をとる。この構造に弾性波が入射すると、弾性波が入射する側のミラーが高分子膜の膜厚方向に変形し、二枚のミラー間の距離(以降、キャビティー長と呼ぶ)が変化する。この際に生じる反射率の変化を、測定光を用いて検知することで、弾性波を検出できる。
この際、反射率を測定するための測定光が照射されているエリアが受信領域となる。受信領域は、圧電型探触子の1素子サイズに相当する。ファブリーペロー型探触子は広帯域であり、さらに受信領域を小さくした際の感度の低下を抑えることが出来るため、高分解能なイメージングが可能となる。
A structure that resonates light between two parallel reflectors is called a Fabry-Perot interferometer. An acoustic wave detector using a Fabry-Perot interferometer is called a Fabry-Perot probe. The Fabry-Perot probe has a structure in which two mirrors sandwich a polymer film. When an elastic wave is incident on this structure, the mirror on the side on which the elastic wave is incident is deformed in the film thickness direction of the polymer film, and the distance between the two mirrors (hereinafter referred to as the cavity length) changes. An elastic wave can be detected by detecting a change in reflectance that occurs at this time using measurement light.
At this time, the area irradiated with the measurement light for measuring the reflectance is the reception area. The reception area corresponds to the size of one element of the piezoelectric probe. Since the Fabry-Perot probe has a wide band and can suppress a decrease in sensitivity when the reception area is further reduced, high-resolution imaging is possible.

ところで、イメージング装置を実用化するにあたって、短時間にイメージングを行うことが重要である。被検体が生体である場合、特に医療現場などでは、イメージングを短時間に行い、被検者の負担を軽減することは実用化に向けて必要となる。
イメージングを短時間に行うためには、短時間でのデータ取得を行う必要がある。光音響波の二次元分布データを取得するために、1つの探触子をラスタースキャンするとデータ取得に多大な時間を要する。
そこで、光の共振を用いた検出器においては、弾性波の二次元分布を一括に取得するために、二次元アレイ型センサとしてCCDカメラを用いてファブリーペロー型干渉計に照射した超音波の音圧を検出した報告例もある(非特許文献2)。
By the way, when putting an imaging apparatus into practical use, it is important to perform imaging in a short time. When the subject is a living body, particularly in a medical field, it is necessary for practical use to perform imaging in a short time and reduce the burden on the subject.
In order to perform imaging in a short time, it is necessary to acquire data in a short time. In order to acquire two-dimensional distribution data of photoacoustic waves, if a single probe is raster scanned, it takes a lot of time to acquire the data.
Therefore, in the detector using the resonance of light, in order to collect the two-dimensional distribution of the elastic wave at once, the sound of the ultrasonic wave irradiated to the Fabry-Perot interferometer using a CCD camera as a two-dimensional array type sensor. There is also a report example of detecting pressure (Non-Patent Document 2).

ここで、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical−cavity Surface−emitting Laser:VCSEL)と呼ばれる半導体レーザについて説明する。通常の端面発光型の半導体レーザは、その基板の端面から光を出射するのに対して、VCSELは、基板に垂直方向に光を出射する。そして、その構造および加工プロセスの進展により活性層の体積を小さくできるため、低閾値で動作し、低消費電力という特長がある。また、内部温度上昇の時定数が小さく、応答が速いという特長もある。また、これを半導体基板上に2次元に配置した例もある(特許文献1)。以降、このように2次元
もしくは1次元にアレイ化されたレーザの中の1つのレーザ(1つの発光点)を、発光素子と呼ぶ。
Here, a semiconductor laser called a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) will be described. A normal edge-emitting semiconductor laser emits light from the end face of its substrate, whereas a VCSEL emits light in a direction perpendicular to the substrate. Since the volume of the active layer can be reduced by the progress of its structure and processing process, it operates at a low threshold and has the features of low power consumption. In addition, the time constant of the internal temperature rise is small and the response is fast. There is also an example in which this is two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate (Patent Document 1). Hereinafter, one laser (one light emitting point) among the lasers arrayed two-dimensionally or one-dimensionally in this way is referred to as a light-emitting element.

ファブリーペロー型探触子のキャビティー長にはばらつきがあるため、感度を最適に保つには、ファブリーペロー型探触子上の位置に応じて測定光の波長を変化させる必要がある。2次元に配置したVCSELは発光素子ごとに独立駆動させることが可能であるため、発光素子ごとに出射光の波長を制御することができる。つまり、VCSELアレイと二次元アレイ型センサを用いることで、キャビティー長にはばらつきを補正して、弾性波の二次元分布を一括に取得することが可能となる。   Since the cavity length of the Fabry-Perot probe varies, it is necessary to change the wavelength of the measurement light according to the position on the Fabry-Perot probe in order to keep the sensitivity optimal. Since the VCSEL arranged two-dimensionally can be driven independently for each light emitting element, the wavelength of the emitted light can be controlled for each light emitting element. That is, by using a VCSEL array and a two-dimensional array type sensor, it is possible to correct a variation in the cavity length and collectively acquire a two-dimensional elastic wave distribution.

米国特許出願公開第2009/0135872号公報US Patent Application Publication No. 2009/0135872

E. Zang, J. Laufer, and P. Beard, “Backward-mode multiwavelength photoacoustic scanner using a planer Fabry-Perot polymer film ultrasound sensor for high-resolution three-dimensional imaging of biological tissue”, Applied Optics, 47, 4. (2008)E. Zang, J. Laufer, and P. Beard, “Backward-mode multiwavelength photoacoustic scanner using a planer Fabry-Perot polymer film ultrasound sensor for high-resolution three-dimensional imaging of biological tissue”, Applied Optics, 47, 4. (2008) M. Lamont, P. Beard,“2D imaging of ultrasound fields using CCD array to map output of Fabry-Perot polymer film sensor”, Electronics Letters, 42, 3, (2006)M. Lamont, P. Beard, “2D imaging of ultrasound fields using CCD array to map output of Fabry-Perot polymer film sensor”, Electronics Letters, 42, 3, (2006)

しかし、現状のCCDやCMOS等の二次元アレイ型センサのフレームレートは、早いもので1MHz程度であり、高周波数の超音波の受信に必要なサンプリングレートを満たすことができない。非特許文献2では測定光をパルス化し、ファブリーペロー型干渉計に照射する時間をフレームごとにずらすことで、実質上のサンプリングレートの向上を図っているが、このやり方では複数フレーム取得する必要がある。また、これらの高速二次元アレイ型センサは非常に高価であるため、装置化が困難である。   However, the current frame rate of a two-dimensional array sensor such as a CCD or CMOS is as fast as about 1 MHz, and cannot satisfy the sampling rate necessary for receiving high-frequency ultrasonic waves. In Non-Patent Document 2, the sampling light is pulsed and the time for irradiating the Fabry-Perot interferometer is shifted for each frame, thereby substantially improving the sampling rate. In this method, however, it is necessary to acquire a plurality of frames. is there. In addition, these high-speed two-dimensional array type sensors are very expensive and difficult to implement.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ファブリーペロー型探触子を用いた音響信号受信の際に、二次元音圧分布を高サンプリングレートで取得することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to acquire a two-dimensional sound pressure distribution at a high sampling rate when receiving an acoustic signal using a Fabry-Perot probe. .

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体からの弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時
分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築し、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention employs the following configuration. That is,
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave from the subject is incident, and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit that determines the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode, and generates object information indicating the characteristics of the object based on the intensity of the elastic wave;
Have
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at a time interval from the plurality of light emitting elements,
The processing unit obtains time division data of the reflected light intensity based on the time interval, constructs reflected light intensity change data for each light emitting element from the time division data, and uses the reflected light intensity change data. An object information acquiring apparatus that generates the object information.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求める処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築する
ことを特徴とする音響信号取得装置である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave is incident and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit for obtaining the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode;
Have
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at a time interval from the plurality of light emitting elements,
The processing unit obtains time-division data of the reflected light intensity based on the time interval, and constructs reflected light intensity change data for each light-emitting element from the time-division data. is there.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体からの弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させるステップと、
前記処理部が、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求めるステップと、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築するステップと、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave from the subject is incident, and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit that determines the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode, and generates object information indicating the characteristics of the object based on the intensity of the elastic wave;
A method for controlling a subject information acquisition apparatus comprising:
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at time intervals from the plurality of light emitting elements;
The processing unit obtains the time division data of the reflected light intensity based on the time interval, constructs reflected light intensity change data for each light emitting element from the time division data, and the reflected light intensity change Generating the subject information using data;
A control method for a subject information acquiring apparatus.

本発明によれば、ファブリーペロー型探触子を用いた音響信号受信の際に、二次元音圧分布を高サンプリングレートで取得できる。   According to the present invention, when receiving an acoustic signal using a Fabry-Perot probe, a two-dimensional sound pressure distribution can be obtained at a high sampling rate.

実施形態1の装置構成を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a device configuration according to the first embodiment. VCSELアレイの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of a VCSEL array. ファブリーペロー型探触子の構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of a Fabry-Perot type | mold probe. イメージング装置による信号受信の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the signal reception by an imaging device. 実施形態1における処理を示すフローチャート。3 is a flowchart showing processing in the first embodiment. 実施形態2の装置構成を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a device configuration of a second embodiment. 実施形態2における処理を示すフローチャート。9 is a flowchart showing processing in the second embodiment. 実施形態3の装置構成を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating an apparatus configuration of a third embodiment.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.

本発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波(エコー波)を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用したイメージング装置を含む。また、被検体に光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生し伝播した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用したイメージング装置を含む。   The subject information acquisition apparatus of the present invention transmits an acoustic wave such as an ultrasonic wave to the subject, receives a reflected wave (echo wave) reflected and propagated inside the subject, and uses the subject information as image data. Includes an imaging device that uses ultrasonic echo technology to acquire. In addition, an imaging apparatus using a photoacoustic effect that receives acoustic waves generated and propagated in the subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves) and acquiring subject information as image data is included.

前者の超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。後者の光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。組織を構成する物質とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などの血液成分、あるいは脂肪、コラーゲン、水分などである。   In the case of the former apparatus using the ultrasonic echo technique, the acquired object information is information reflecting the difference in acoustic impedance of the tissue inside the object. In the case of an apparatus using the latter photoacoustic effect, the acquired object information is derived from the source distribution of acoustic waves generated by light irradiation, the initial sound pressure distribution in the object, or the initial sound pressure distribution. Light energy absorption density distribution, absorption coefficient distribution, and concentration distribution of substances constituting the tissue are shown. The substance constituting the tissue is, for example, a blood component such as an oxygen saturation distribution or an oxidized / reduced hemoglobin concentration distribution, or fat, collagen, moisture, and the like.

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。本発明の装置は、探触子等の音響波検出器によって被検体内で発生又は反射して伝播した音響波を受信する。
本発明における測定光とは、ファブリーペロー型干渉計に入射する入射光、およびファブリーペロー型干渉計でフォトダイオードに導かれる反射光を含む概念である。測定光は、光音響効果を利用して音響波を発生させるために被検体に照射する励起光とは区別される。
The acoustic wave referred to in the present invention is typically an ultrasonic wave and includes an elastic wave called a sound wave or an acoustic wave. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. The apparatus of the present invention receives an acoustic wave generated or reflected in a subject by an acoustic wave detector such as a probe and propagated.
The measurement light in the present invention is a concept including incident light incident on a Fabry-Perot interferometer and reflected light guided to a photodiode by the Fabry-Perot interferometer. The measurement light is distinguished from the excitation light that irradiates the subject in order to generate an acoustic wave using the photoacoustic effect.

以下の記載においては、被検体情報取得装置の代表的な例として、音響信号に基づいて画像を生成するイメージング装置について述べる。しかし本発明は、画像を生成または表示せず、音響波に基づくデータとして保存する装置にも適用できる。
また、以下の被検体情報取得装置(イメージング装置)において、音響波を検出する部分を、特に音響信取得装置と呼ぶ。本発明は、音響信号取得装置に関するものとして捉えることもできる。本発明はまた、これらの装置の制御方法としても捉えられる。
In the following description, an imaging apparatus that generates an image based on an acoustic signal will be described as a representative example of the subject information acquisition apparatus. However, the present invention can also be applied to an apparatus that does not generate or display an image but stores it as data based on acoustic waves.
Further, in the following object information acquisition apparatus (imaging apparatus), a portion that detects an acoustic wave is particularly referred to as an acoustic signal acquisition apparatus. The present invention can also be understood as relating to an acoustic signal acquisition device. The present invention can also be understood as a method for controlling these devices.

<実施形態1>
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
<Embodiment 1>
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(装置の構成)
図1に、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を示す。
本実施形態のイメージング装置は、励起光源101を備える。励起光源101は、被検体102に励起光103を照射する。その結果、被検体の内部もしくは表面における光吸収体が光のエネルギーの一部を吸収することによって、光音響波104が発生する。被検体内部の光吸収体としては腫瘍、血管などが挙げられる。
(Device configuration)
FIG. 1 shows a configuration example of an imaging apparatus according to this embodiment.
The imaging apparatus of this embodiment includes an excitation light source 101. The excitation light source 101 irradiates the subject 102 with excitation light 103. As a result, the photoacoustic wave 104 is generated when the light absorber inside or on the surface of the subject absorbs part of the light energy. Examples of the light absorber inside the subject include tumors and blood vessels.

イメージング装置のうち、破線で囲まれた領域が音響信号取得装置113である。音響信号取得装置113は、光音響波104を検出するためのファブリーペロー型探触子105を備える。ファブリーペロー型探触子105は、測定光源であるアレイ光源106から測定光107を照射されることによって、光音響波104の音圧を検出できる。
また、図1における制御部108はアレイ光源106の使用する発光素子の素子数n、アレイ光源106から出射する測定光107の発光するタイミング、パルス幅、及び波長を各発光素子において制御する。
A region surrounded by a broken line in the imaging device is the acoustic signal acquisition device 113. The acoustic signal acquisition device 113 includes a Fabry-Perot probe 105 for detecting the photoacoustic wave 104. The Fabry-Perot probe 105 can detect the sound pressure of the photoacoustic wave 104 by being irradiated with the measurement light 107 from the array light source 106 which is a measurement light source.
In addition, the control unit 108 in FIG. 1 controls the number n of light emitting elements used by the array light source 106, the emission timing of the measurement light 107 emitted from the array light source 106, the pulse width, and the wavelength in each light emitting element.

音響信号取得装置113はまた、ファブリーペロー型探触子105に入射した測定光107の反射光量を測定し、電気信号に変換するためのフォトダイオード109(PD)を備える。さらに、フォトダイオード109において得られた反射光量の時分割データを各発光素子ごとの反射光強度変化データに再構築するための、処理部110を備える。以上が音響信号取得装置113の基本的な構成要素である。   The acoustic signal acquisition device 113 also includes a photodiode 109 (PD) for measuring the amount of reflected light of the measurement light 107 incident on the Fabry-Perot probe 105 and converting it into an electrical signal. Furthermore, a processing unit 110 is provided for reconstructing the time-division data of the reflected light amount obtained in the photodiode 109 into reflected light intensity change data for each light emitting element. The above are the basic components of the acoustic signal acquisition device 113.

音響信号取得装置113に表示部111を追加することによって、イメージング装置が構成される。処理部110は再構築した各発光素子ごとの反射光強度変化データに対し解析等の信号処理を施して光学特性値分布等の被検体情報を構成し、画像データを生成する。表示部111は処理部で得られた被検体情報を表示する。以上が本実施形態の音響信号取得装置を含む、イメージング装置の基本的な構成である。   An imaging apparatus is configured by adding a display unit 111 to the acoustic signal acquisition apparatus 113. The processing unit 110 performs signal processing such as analysis on the reflected light intensity change data for each reconstructed light emitting element to configure subject information such as an optical characteristic value distribution, and generates image data. The display unit 111 displays the subject information obtained by the processing unit. The above is the basic configuration of the imaging apparatus including the acoustic signal acquisition apparatus of the present embodiment.

(VCSELアレイ)
アレイ光源106は一次元アレイレーザーもしくは二次元アレイレーザーからなる。アレイ光源106としては、1素子または複数素子ごとに異なるもしくは同じ波長を出射可能な、波長可変レーザを用いることが好ましい。波長を素子ごとに制御可能とすることで、キャビティー長(ミラー間の距離)のばらつきに対応できる。また、音響波がファブリーペロー型探触子105に入射した際の反射率変化を大きくするために、アレイ光源106はシングルモードで動作することが望ましい。
また、アレイ光源106は少なくとも、ファブリーペロー型探触子105のFSR(Free Spectol Range)以上の波長範囲で波長を変化させられることが望ましい。FSRとは、隣り合う、共振波長間の波長間隔のことである。
また、アレイ光源106は短時間に波長を変えられることが好ましい。
(VCSEL array)
The array light source 106 includes a one-dimensional array laser or a two-dimensional array laser. As the array light source 106, it is preferable to use a variable wavelength laser capable of emitting different or the same wavelength for each element or a plurality of elements. By making the wavelength controllable for each element, it is possible to cope with variations in cavity length (distance between mirrors). In order to increase the change in reflectance when acoustic waves enter the Fabry-Perot probe 105, it is desirable that the array light source 106 operate in a single mode.
In addition, it is desirable that the wavelength of the array light source 106 be changed at least in a wavelength range equal to or larger than the FSR (Free Spectrum Range) of the Fabry-Perot probe 105. FSR is a wavelength interval between adjacent resonance wavelengths.
Further, it is preferable that the wavelength of the array light source 106 can be changed in a short time.

上記のような条件を満たすアレイ光源として、面発光レーザ(VCSEL)アレイを利用できる。
図2にVCSELアレイの構成例を示す。VCSELアレイからなるアレイ光源106は、GaAs半導体基板201上に、VCSEL202が縦4素子、横4素子の計16素子が配列されて構成されている。そして、各VCSELへ電流を供給するための配線(図示せず)がGaAs半導体基板201上に形成されている。図2では発光素子が16素子のVCSELアレイを示したが、発光素子の数や配列は、測定範囲や分解能に応じて決定すればよい。
A surface emitting laser (VCSEL) array can be used as an array light source that satisfies the above conditions.
FIG. 2 shows a configuration example of the VCSEL array. The array light source 106 composed of a VCSEL array is configured by arranging a total of 16 elements of a VCSEL 202 on a GaAs semiconductor substrate 201, 4 elements in a vertical direction and 4 elements in a horizontal direction. Wiring (not shown) for supplying current to each VCSEL is formed on the GaAs semiconductor substrate 201. Although FIG. 2 shows a VCSEL array having 16 light emitting elements, the number and arrangement of the light emitting elements may be determined according to the measurement range and resolution.

アレイ光源106から出射する測定光107はパルス光である。この際、パルス幅は1ns以下にまで短パルス化できることが好ましい。アレイ光源106の立ち上がり時間は1ns以下であることが好ましい。
さらに、異なる発光素子間で順次パルス発光する際に、素子発光のスイッチングは数ns程度で行えることが好ましい。
The measurement light 107 emitted from the array light source 106 is pulsed light. At this time, it is preferable that the pulse width can be shortened to 1 ns or less. The rise time of the array light source 106 is preferably 1 ns or less.
Further, when pulse light emission is sequentially performed between different light emitting elements, it is preferable that switching of element light emission can be performed in about several ns.

(ファブリーペロー型探触子)
図3を用いて本実施形態におけるファブリーペロー型探触子の断面構造を説明する。第1のミラー301と第2のミラー302の材料としては、誘電多層膜や金属膜を使用できる。第1のミラーと第2のミラーはそれぞれ、本発明の第1の反射面と第2の反射面に相当する。ミラーの間にはスペーサー膜303が存在する。スペーサー膜303としては、弾性波がファブリーペロー型探触子に入射した際のひずみが大きいもの、が好ましく、例えば有機高分子膜が用いられる。有機高分子膜としてはパリレン、SU8、またはポリエ
チレンなどを使用できる。ただし、音波を受信したときに膜厚方向に変形する膜であれば、スペーサー膜303として無機膜を用いても構わない。
(Fabry-Perot probe)
The cross-sectional structure of the Fabry-Perot probe in this embodiment will be described with reference to FIG. As a material of the first mirror 301 and the second mirror 302, a dielectric multilayer film or a metal film can be used. The first mirror and the second mirror correspond to the first reflecting surface and the second reflecting surface of the present invention, respectively. A spacer film 303 exists between the mirrors. The spacer film 303 is preferably one having a large distortion when an elastic wave is incident on a Fabry-Perot probe. For example, an organic polymer film is used. Parylene, SU8, polyethylene or the like can be used as the organic polymer film. However, an inorganic film may be used as the spacer film 303 as long as it is a film that deforms in the film thickness direction when a sound wave is received.

しかし、有機高分子膜を成膜する際に、膜厚のばらつきが生じやすい。キャビティー長にばらつきが存在する場合、探触子面内の音響波の受信感度を一定に保つには、探触子面内において、キャビティー長のばらつきに対応するように、測定光の波長を位置ごとに調整する必要がある。さらに受信感度を上げるためには、各々の位置において探触子面内の音響波の受信感度が最大となるように測定光の波長を合わせることが好ましい。   However, when the organic polymer film is formed, the film thickness tends to vary. When there is variation in the cavity length, in order to keep the acoustic wave reception sensitivity within the probe surface constant, the wavelength of the measurement light is adjusted to correspond to the variation in the cavity length within the probe surface. Must be adjusted for each position. In order to further increase the reception sensitivity, it is preferable to match the wavelength of the measurement light so that the reception sensitivity of the acoustic wave in the probe plane is maximized at each position.

ファブリーペロー型探触子全体は保護膜304で保護されている。保護膜304としてはパリレンなどの有機高分子膜や、SiOなどの無機膜を、薄膜形成した物が用いられる。第2のミラー302が成膜される基板305には、ガラスやアクリルを利用できる。その際、基板内部での光の干渉による影響を減らすために、基板305は楔形であることが好ましい。さらに、基板305表面における光の反射を避けるために、ARコート処理306を施すことが好ましい。 The entire Fabry-Perot probe is protected by a protective film 304. As the protective film 304, an organic polymer film such as parylene or an inorganic film such as SiO 2 formed into a thin film is used. Glass or acrylic can be used for the substrate 305 on which the second mirror 302 is formed. At this time, the substrate 305 is preferably wedge-shaped in order to reduce the influence of light interference inside the substrate. Furthermore, in order to avoid reflection of light on the surface of the substrate 305, it is preferable to perform an AR coating treatment 306.

ファブリーペロー型探触子に保護膜304の側から音響波が入射すると、第1のミラー301は変形し、この際の膜厚方向への変形により、第1のミラー301と第2のミラー302との距離が変化する。   When an acoustic wave enters the Fabry-Perot probe from the protective film 304 side, the first mirror 301 is deformed, and the first mirror 301 and the second mirror 302 are deformed in the film thickness direction at this time. And the distance changes.

(光学部材)
フォトダイオード109は、測定光の波長に応じて受信素子としてSiやInGaAsを用いることができる。フォトダイオード109としては立ち上がり時間が早いものが好ましい。例えば、立ち上がり時間が1ns程度であることが好ましい。また、フォトダイオード109からの電気信号は増幅器を用いて増幅することが好ましい。ただし、ファブリーペロー型探触子105に光音響波104が入射した際の、測定光107の反射光量を測定し電気信号に変換できるものであれば、これ以外の光センサも使用できる。
(Optical member)
The photodiode 109 can use Si or InGaAs as a receiving element depending on the wavelength of the measurement light. The photodiode 109 preferably has a fast rise time. For example, the rise time is preferably about 1 ns. The electric signal from the photodiode 109 is preferably amplified using an amplifier. However, any other optical sensor can be used as long as it can measure the amount of reflected light of the measurement light 107 when the photoacoustic wave 104 enters the Fabry-Perot probe 105 and convert it into an electrical signal.

なお、測定光107を、ファブリーペロー型探触子105や、光センサであるフォトダイオード109に導くために、ハーフミラー114が用いられる。これらは、ファブリーペロー型探触子105における反射光量を測定できるような構成であればよく、ハーフミラー114の代わりに偏光ミラーと波長板を用いてもよい。   A half mirror 114 is used to guide the measurement light 107 to the Fabry-Perot probe 105 and the photodiode 109 which is an optical sensor. These may be configured so that the amount of reflected light in the Fabry-Perot probe 105 can be measured. Instead of the half mirror 114, a polarizing mirror and a wave plate may be used.

アレイ光源106から出射した測定光107をファブリーペロー型探触子105に導くために、光学系115を用いる。光学系115は、各発光素子とファブリーペロー干渉計上での照射位置が1対1に対応するように構成される。また、光学系115は測定光107の焦点がファブリーペロー干渉計上になるように構成される。また、測定光107がファブリーペロー干渉計上に垂直に入射されることが好ましい。
このような光学系115としてテレセントリックレンズが考えられる。測定範囲や分解能に応じて様々な倍率のテレセントリックレンズを使用することができる。
これにより、VCSELアレイ106の各発光素子とファブリーペロー型探触子上での照射位置が1対1で対応する。
An optical system 115 is used to guide the measurement light 107 emitted from the array light source 106 to the Fabry-Perot probe 105. The optical system 115 is configured so that each light emitting element and the irradiation position on the Fabry-Perot interferometer have a one-to-one correspondence. The optical system 115 is configured such that the focus of the measurement light 107 is a Fabry-Perot interferometer. Further, it is preferable that the measurement light 107 is incident on the Fabry-Perot interferometer perpendicularly.
A telecentric lens can be considered as such an optical system 115. Telecentric lenses with various magnifications can be used depending on the measurement range and resolution.
Thereby, each light emitting element of the VCSEL array 106 and the irradiation position on the Fabry-Perot probe have a one-to-one correspondence.

さらに、ファブリーペロー型探触子105で反射した測定光107をフォトダイオード109に導くために、光学系116を用いる。光学系116としては、凸レンズや対物レンズ、テレセントリックレンズなどを使用できる。   Further, an optical system 116 is used to guide the measurement light 107 reflected by the Fabry-Perot probe 105 to the photodiode 109. As the optical system 116, a convex lens, an objective lens, a telecentric lens, or the like can be used.

(波形測定の処理)
図4は各発光素子の測定光107のパルス幅や出射のタイミングと、各発光素子の測定光107がファブリーペロー型探触子105上に入射する位置における音響信号との関係
を示したタイムチャートの一例である。このタイムチャートと、図5に示したフローチャートを参照しながら、波形測定およびその後の処理について述べる。
(Waveform measurement process)
FIG. 4 is a time chart showing the relationship between the pulse width and emission timing of the measurement light 107 of each light emitting element and the acoustic signal at the position where the measurement light 107 of each light emitting element is incident on the Fabry-Perot probe 105. It is an example. Waveform measurement and subsequent processing will be described with reference to this time chart and the flowchart shown in FIG.

以下の説明において、使用する発光素子の素子数をn個とする。各発光素子P(i=1,2,…,n)から照射される測定光を、測定光L(i=1,2,…,n)とする。各発光素子から出射した測定光Lは、ファブリーペロー型探触子105上の異なる位置に照射される。また、発光素子P〜Pからの光が入射するファブリーペロー型探触子105上の位置を、それぞれ、D(i=1,2,…,n)とする。さらに、位置D〜Dのそれぞれにおける光音響信号(PA信号)を、PA(i=1,2,…,n)とする。 In the following description, the number of light emitting elements to be used is n. The measurement light irradiated from each light emitting element P i (i = 1, 2,..., N) is defined as measurement light L i (i = 1, 2,..., N). Measuring light L i emitted from the light emitting element is irradiated at a different position on the Fabry-Perot probe 105. Further, the positions on the Fabry-Perot probe 105 where the light from the light emitting elements P 1 to P n is incident are denoted by D i (i = 1, 2,..., N), respectively. Furthermore, a photoacoustic signal (PA signal) at each of the positions D 1 to D n is PA i (i = 1, 2,..., N).

(準備段階)
まず、制御部108は、各種の設定を行う(ステップS501)。設定項目として、まず、PA信号波形計測時間、アレイ光源106の使用する発光素子の素子数nが挙げられる。また、各発光素子において、アレイ光源106から出射する測定光107の発光するタイミング(発光素子Pからの出射と発光素子Pi+1からの出射との時間間隔t)、パルス幅、及び波長を設定する。
この際、パルス幅は時間間隔tよりも短くなるように設定する。さらに、t×nが測定に必要なサンプリング周期以下になるように設定する。例えば、サンプリング周波数10MHzで測定する場合は、t×nが100nsとなるように設定する。
励起光源101が励起パルス光を発光すると、光音響波104が発生する(ステップS502)。
(Preparation stage)
First, the control unit 108 performs various settings (step S501). As setting items, first, the PA signal waveform measurement time and the number n of light emitting elements used by the array light source 106 are listed. Further, set in the light-emitting elements, light emitting timing of the measurement light 107 emitted from the array light source 106 (time interval t between the emitted from the light emitting element P i and emitted from the light emitting element P i + 1), pulse width, and wavelength To do.
At this time, the pulse width is set to be shorter than the time interval t. Furthermore, t × n is set to be equal to or less than the sampling period necessary for measurement. For example, when measuring at a sampling frequency of 10 MHz, t × n is set to be 100 ns.
When the excitation light source 101 emits excitation pulse light, a photoacoustic wave 104 is generated (step S502).

(信号測定段階)
制御部108は光音響波104のファブリーペロー型探触子105上への到達に合わせて、アレイ光源106の発光素子Pから測定光107を出射し信号取得を開始する。信号取得の開始の合図として、例えば、フォトダイオード109とは別のフォトダイオードが励起光103の一部を検出したことをトリガーにできる。ここで、内部的なカウンタにi=1と設定する。
(Signal measurement stage)
Control unit 108 in accordance with the arrival of the photoacoustic wave 104 of the Fabry-Perot probe 105 above, initiates the emission and signal acquisition and measurement light 107 from the light emitting element P i of the array light source 106. As a signal for the start of signal acquisition, for example, it can be triggered that a photodiode other than the photodiode 109 detects a part of the excitation light 103. Here, i = 1 is set in the internal counter.

信号取得の開始に合わせて、発光素子Pから測定光Lを発光する(ステップS503)。これにより、フォトダイオード109では、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dにおける、このタイミングでのPA信号PAが受信される(ステップS504)。つぎに時間tだけ待機する(ステップS507)。そして、発光素子Pから測定光Lを照射し、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dにおける、このタイミングでのPA信号PAが受信される。 In synchronization with the start of signal acquisition, the measurement light L 1 is emitted from the light emitting element P 1 (step S503). As a result, the photodiode 109 receives the PA signal PA 1 at this timing at the position D 1 on the Fabry-Perot probe 105 (step S504). Next, it waits for time t (step S507). Then, the measurement light L 2 is emitted from the light emitting element P 2 , and the PA signal PA 2 at this timing at the position D 2 on the Fabry-Perot probe 105 is received.

このように、時間tをずらしながら、発光素子Pから測定光Lを発光し、フォトダイオード109では、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dにおける、このタイミングでのPA信号PAを受信する。これをi=nになるまで繰り返す(ステップS505)。
そして、PA信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、PA信号の時分割データを取得する(ステップS506)。
In this way, the measurement light L i is emitted from the light emitting element P i while shifting the time t, and the photodiode 109 has the PA signal PA i at this timing at the position D i on the Fabry-Perot probe 105. Receive. This is repeated until i = n (step S505).
This is repeated until waveform measurement of the PA signal is completed, and time-division data of the PA signal is acquired (step S506).

(信号処理段階)
得られたPA信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していた素子Pにおける反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Dに到達したPA信号の信号強度を表す。そして時間t×nごとに、測定した位置DでのPA信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置DでのPA信号PAを構築する(ステップS508)。この際のサンプリング周期はt×nとなる。
(Signal processing stage)
Time-division data obtained PA signal is a reflected light intensity in the element P i that has been emitted in each time. That data represents the signal strength of the PA signal I reach the position D i at that time. And each time t × n, by piecing together to pick up PA signal at the measurement positions D i, constructing a PA signal PA i at position D i (step S508). The sampling period at this time is t × n.

このように、(i=1,2,…,n)の各々において同様の信号の再構築を行うことで、位置D(i=1,2,…,n)における各PA信号PA(i=1,2,…,n)を取得できる。言い換えると、各発光素子の光反射強度変化が取得できる(ステップS509)。これを用いて画像構築することにより、ファブリーペロー型探触子105に入射するPA信号の分布が得られる(ステップS510)。これにより、表示部への被検体の画像表示が可能となる(ステップS511)。 Thus, by reconstructing the same signal in each of (i = 1, 2,..., N), each PA signal PA i (in the position D i (i = 1, 2,..., N)). i = 1, 2,..., n) can be acquired. In other words, the light reflection intensity change of each light emitting element can be acquired (step S509). By constructing an image using this, the distribution of the PA signal incident on the Fabry-Perot probe 105 is obtained (step S510). As a result, the image of the subject can be displayed on the display unit (step S511).

(波長制御)
上記の信号測定段階において、制御部108は、アレイ光源106への注入電流を1素子または複数素子ごとに制御する。これにより、アレイ光源106から出射する測定光107の波長を1素子または複数素子ごとに制御できる。この際、アレイ光源106から出射される各々の測定光107の波長は、ファブリーペロー型探触子105上の入射点の光の共振長(もしくはキャビティー長)に応じて制御される。なお、波長を個別制御するために、アレイ光源106の素子温度を1素子または複数素子ごとに制御する方法も考えられる。
(Wavelength control)
In the signal measurement stage, the control unit 108 controls the injection current to the array light source 106 for each element or a plurality of elements. Thereby, the wavelength of the measurement light 107 emitted from the array light source 106 can be controlled for each element or a plurality of elements. At this time, the wavelength of each measuring beam 107 emitted from the array light source 106 is controlled according to the resonance length (or cavity length) of the light at the incident point on the Fabry-Perot probe 105. In order to individually control the wavelength, a method of controlling the element temperature of the array light source 106 for each element or a plurality of elements is also conceivable.

測定光107の波長は、ファブリーペロー型探触子の各々の位置での感度が最大になる最適波長とすることが好ましい。最適波長とは、音響波がファブリーペロー型探触子105に入射した際の反射率変化が最大になる波長を指す。このような最適波長に設定する手段として、制御部108により1素子または複数素子ごとに波長を走査し、反射率の波長依存性を測定する。そして波長変化に対して、得られた反射率変化が最大となる波長に各々の素子ごとに設定するという方法が考えられる。例えば、反射率の波長に対する微分の絶対値が最も大きな波長に設定するという方法が考えられる。このような波長走査は、準備段階にて実行することが好ましい。   The wavelength of the measuring beam 107 is preferably an optimum wavelength that maximizes the sensitivity at each position of the Fabry-Perot probe. The optimum wavelength refers to a wavelength at which the change in reflectance is maximized when an acoustic wave enters the Fabry-Perot probe 105. As a means for setting such an optimum wavelength, the control unit 108 scans the wavelength for each element or a plurality of elements, and measures the wavelength dependence of the reflectance. A method is conceivable in which each element is set to a wavelength at which the obtained reflectance change is maximum with respect to the wavelength change. For example, a method in which the absolute value of the derivative with respect to the wavelength of the reflectance is set to the largest wavelength can be considered. Such wavelength scanning is preferably performed in the preparation stage.

(励起光の照射)
励起光103としては、被検体102を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特性の波長の光を用いる。励起光103にはパルス光を使用できる。パルス光は、数ピコから数百ナノ秒オーダーのものであり、被検体が生体の場合には数ナノから数十ナノ秒のパルス光が好適である。励起光103を発生する励起光源101としてはレーザが好ましい。ただし、レーザの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプなどを用いても良い。
(Excitation light irradiation)
As the excitation light 103, light having a wavelength with a characteristic that is absorbed by a specific component among the components constituting the subject 102 is used. Pulse light can be used as the excitation light 103. The pulsed light is of the order of several pico to several hundreds of nanoseconds. When the subject is a living body, pulsed light of several nanometers to several tens of nanoseconds is suitable. The excitation light source 101 that generates the excitation light 103 is preferably a laser. However, a light emitting diode or a flash lamp may be used instead of the laser.

レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用できる。発振する波長を変換可能な色素レーザやOPO(Optical Parametric Oscillators)レーザ、チタンサファイヤレーザ、アレキサンドライトレーザなどを用いれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。
使用する光源の波長に関しては、生体内において吸収が少ない700nmから1100nmの領域が好ましい。しかし上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば200nmから1600nmの紫外から中赤外に至る波長領域、さらにはテラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
As the laser, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used. If a dye laser capable of converting the oscillation wavelength, an OPO (Optical Parametric Oscillators) laser, a titanium sapphire laser, an alexandrite laser, or the like is used, it is possible to measure a difference in optical characteristic value distribution depending on the wavelength.
Regarding the wavelength of the light source to be used, a region of 700 nm to 1100 nm that absorbs less in the living body is preferable. However, it is also possible to use a wavelength range wider than the above wavelength range, for example, a wavelength range from 200 nm to 1600 nm from ultraviolet to mid-infrared, and further terahertz waves, microwaves, and radio waves.

図1では、被検体に対して、ファブリーペロー型探触子105の影にならない方向から励起光103を照射している。しかし、励起光103としてファブリーペロー型探触子105のミラーを透過する波長の光を用いることにより、ファブリーペロー型探触子105側から励起光103を照射することも可能である。   In FIG. 1, the subject is irradiated with excitation light 103 from a direction that does not become a shadow of the Fabry-Perot probe 105. However, it is also possible to irradiate the excitation light 103 from the Fabry-Perot probe 105 side by using light having a wavelength that passes through the mirror of the Fabry-Perot probe 105 as the excitation light 103.

(被検体の配置)
被検体102から生じる光音響波104を効率的にファブリーペロー型探触子105で
検出するために、被検体102とファブリーペロー型探触子105との間には音響結合媒体を使うことが望ましい。図1では音響結合媒体として水を用いて、水槽112中に配置された被検体102と探触子の間で音響マッチングを取っている。ただし音響結合媒体は水に限られない。例えば、被検体102とファブリーペロー型探触子105との間に、音響インピーダンスマッチングジェルを塗る構成などにしてもよい。
(Subject placement)
In order to efficiently detect the photoacoustic wave 104 generated from the subject 102 with the Fabry-Perot probe 105, it is desirable to use an acoustic coupling medium between the subject 102 and the Fabry-Perot probe 105. . In FIG. 1, water is used as the acoustic coupling medium, and acoustic matching is performed between the subject 102 disposed in the water tank 112 and the probe. However, the acoustic coupling medium is not limited to water. For example, an acoustic impedance matching gel may be applied between the subject 102 and the Fabry-Perot probe 105.

なお、人体の一部を被検体とする測定など、装置を医療用途に用いる際は、水槽112は使用しない。その場合、被検体つまり患部に音響インピーダンスマッチングジェルを塗り、その上にファブリーペロー型探触子105を配置してイメージングを行う。音響結合媒体はマッチングジェルに限らず、患部とファブリーペロー型探触子105との間に音響マッチングが取れるものであれば良い。   Note that the water tank 112 is not used when the apparatus is used for medical purposes such as measurement using a part of the human body as a subject. In that case, an acoustic impedance matching gel is applied to the subject, that is, the affected area, and a Fabry-Perot probe 105 is placed thereon to perform imaging. The acoustic coupling medium is not limited to the matching gel, and any medium that can achieve acoustic matching between the affected area and the Fabry-Perot probe 105 may be used.

(信号処理の詳細)
ファブリーペロー型探触子105は光音響波104を測定光107の反射光の光量変化として検出し、フォトダイオード109はこの光量変化を電気信号に変換する。処理部110は得られた電気信号から、前述したようにファブリーペロー型探触子105に入射するPA信号の分布を構築する。この際、アレイ光源106から出射される測定光107のビームごとの光量もしくは光量変化量を用いて規格化することが好ましい。これにより、ファブリーペロー型探触子105の面内における受信感度のばらつきを抑えることが可能となる。
(Details of signal processing)
The Fabry-Perot probe 105 detects the photoacoustic wave 104 as a change in the amount of reflected light of the measurement light 107, and the photodiode 109 converts the change in the amount of light into an electrical signal. The processing unit 110 constructs a distribution of the PA signal incident on the Fabry-Perot probe 105 as described above from the obtained electrical signal. At this time, it is preferable to normalize using the light amount or the light amount change amount for each beam of the measurement light 107 emitted from the array light source 106. As a result, it is possible to suppress variations in reception sensitivity within the surface of Fabry-Perot probe 105.

処理部110は、得られた電気信号の分布から光学特性値分布等の被検体情報を得るために画像再構成を行う。再構成アルゴリズムとしては、ユニバーサルバックプロジェクションや整相加算などを採用できる。
得られたPA信号の分布PA(i=1,2,…,n)はそれぞれ発光タイミングが異なるため、例えばPAとPAi+1のデータ取得タイミングはt(発光素子Pからの出射と発光素子Pi+1からの出射との時間間隔)ずれている。そのため、画像再構成によりデータを生成する際は、この遅延時間を考慮する必要がある。
たとえば得られたPA(i=1,2,…,n)それぞれのデータにおいて線形補間することで同一時刻でのデータを生成してから再構成を実施できる。また、PA(i=1,2,…,n)それぞれのデータを時間t×nの間の平均値として扱い再構成を行うことも可能である。
The processing unit 110 performs image reconstruction in order to obtain subject information such as an optical characteristic value distribution from the obtained distribution of electrical signals. As a reconstruction algorithm, universal back projection or phasing addition can be employed.
Since the obtained PA signal distributions PA i (i = 1, 2,..., N) have different emission timings, for example, the data acquisition timings of PA i and PA i + 1 are t (emission and emission from the light emitting element P i). The time interval from the emission from the element P i + 1 ) is shifted. Therefore, it is necessary to consider this delay time when generating data by image reconstruction.
For example, it is possible to perform reconstruction after generating data at the same time by performing linear interpolation on the obtained data of PA i (i = 1, 2,..., N). It is also possible to perform reconstruction by treating each data of PA i (i = 1, 2,..., N) as an average value during time t × n.

なお、励起光103として複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、生体内の光学係数を算出し、それらの値と生体組織を構成する物質(グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど)固有の波長依存性とを比較する。これによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化することも可能である。
本実施形態では、処理部110が、各発光素子ごとの反射光強度変化データの信号再構築処理と、解析等の信号処理という複数の動作を行っているが、それぞれの動作を別の構成要素(情報処理装置や計算回路など)に行わせても構わない。
本実施形態では、1回分の処理においてはPA信号を1個取得しているが、測定を繰り返し行うことによりノイズを低減できる。
When light having a plurality of wavelengths is used as the excitation light 103, the optical coefficients in the living body are calculated for each wavelength, and those values and substances constituting the living tissue (glucose, collagen, oxidized / reduced hemoglobin) Etc.) Compare with the intrinsic wavelength dependence. Thereby, it is also possible to image the concentration distribution of the substance constituting the living body.
In the present embodiment, the processing unit 110 performs a plurality of operations such as signal reconstruction processing of reflected light intensity change data for each light emitting element and signal processing such as analysis. However, each operation is a separate component. (Information processing apparatus, calculation circuit, etc.) may be performed.
In the present embodiment, one PA signal is acquired in one process, but noise can be reduced by repeatedly performing the measurement.

以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子105を用いて、音圧分布(光反射強度分布)を高サンプリングレートで取得し、良好な光音響画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。   By using the imaging apparatus as described above, it is possible to obtain a sound pressure distribution (light reflection intensity distribution) at a high sampling rate by using the Fabry-Perot probe 105 and obtain a good photoacoustic image. Become. Moreover, the cost of the apparatus can be reduced.

<実施形態2>
図6を用いて、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を説明する。本実施形態のイメージング装置は、複数配置されたフォトダイオードを用いて、音圧分布を高サンプ
リングレートで取得する。上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、図6には3個のフォトダイオード609が配置されているが、フォトダイオードの数は、分解能やサンプリング周波数、および撮像範囲に応じて変更し得る。
<Embodiment 2>
A configuration example of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The imaging apparatus of the present embodiment acquires a sound pressure distribution at a high sampling rate using a plurality of arranged photodiodes. About the structure similar to the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. Although three photodiodes 609 are arranged in FIG. 6, the number of photodiodes can be changed according to the resolution, sampling frequency, and imaging range.

本実施形態のイメージング装置は、上記実施形態と同じく、励起光103により発生した光音響波104をファブリーペロー型探触子105によって検出して画像化する。その際、ファブリーペロー型探触子105に入射した測定光107の反射光量を並行して測定し、電気信号に変換するためのフォトダイオード609は複数個存在する。さらに、本実施形態の処理部110は、複数のフォトダイオード609において得られた反射光量の時分割データを各発光素子ごとの反射光強度変化データに再構築する機能を有する。   The imaging apparatus of the present embodiment detects and images the photoacoustic wave 104 generated by the excitation light 103 by the Fabry-Perot probe 105, as in the above embodiment. At that time, there are a plurality of photodiodes 609 for measuring in parallel the amount of reflected light of the measurement light 107 incident on the Fabry-Perot probe 105 and converting it into an electrical signal. Furthermore, the processing unit 110 according to the present embodiment has a function of reconstructing the time-division data of the reflected light amount obtained by the plurality of photodiodes 609 into reflected light intensity change data for each light emitting element.

図6における制御部108は、各フォトダイオードに使用するアレイ光源106の発光素子数、アレイ光源106から出射する測定光107の発光するタイミング、パルス幅、及び波長を各発光素子において制御する。本実施形態では使用するフォトダイオード609の数をnとし、各フォトダイオードに使用する発光素子の素子数をn個とする。つまり、使用する全発光素子数はn×n個となる。 The control unit 108 in FIG. 6 controls the number of light emitting elements of the array light source 106 used for each photodiode, the timing at which the measurement light 107 emitted from the array light source 106 emits light, the pulse width, and the wavelength in each light emitting element. The number of photodiodes 609 used in this embodiment and n p, the number of elements of the light emitting elements used in each photodiode and n l pieces. That is, the total number of light emitting elements used is n p × n l .

各フォトダイオード609に発光素子を割り当てる際、隣接する発光素子を同一フォトダイオードにグルーピングすることが好ましい。これは、ファブリーペロー型探触子105上で隣接するスポットの反射光を同一フォトダイオードで受ける方が、光学系配置が簡便なためである。
しかし、グルーピングはこれに限られるものではない。例えば、光学系の配置は複雑にはなるが、隣接するスポットの反射光を異なるフォトダイオードで受けることにより、隣接する位置に入射するPA信号を同時間に(遅延がないように)取得することも可能となる。
When assigning a light emitting element to each photodiode 609, it is preferable to group adjacent light emitting elements into the same photodiode. This is because the arrangement of the optical system is simpler when the reflected light of adjacent spots on the Fabry-Perot probe 105 is received by the same photodiode.
However, grouping is not limited to this. For example, although the arrangement of the optical system is complicated, the PA signal incident on the adjacent position is acquired at the same time (with no delay) by receiving the reflected light of the adjacent spot with a different photodiode. Is also possible.

各フォトダイオードPh(j=1,2,…,n)において使用されるn個の各発光素子Pji(i=1,2,…,n)から照射される測定光を測定光Lji(i=1,2,…,n)とする。各発光素子から出射したn×n個の測定光107Lji(i=1,2,…,n、j=1,2,…,n)は、ファブリーペロー型探触子105上のn×n個の異なる位置に照射される。ここで、発光素子Pji(i=1,2,…,n、j=1,2,…,n)に対して、それぞれファブリーペロー型探触子105上に照射される位置Dji(i=1,2,…,n、j=1,2,…,n)での光音響信号(PA信号)を、PAji(i=1,2,…,n、j=1,2,…,n)とする。 Measurement light irradiated from each of the n l light emitting elements P ji (i = 1, 2,..., N l ) used in each photodiode Ph j (j = 1, 2,..., N p ) is measured. It is assumed that light L ji (i = 1, 2,..., N l ). N p × n l measurement lights 107L ji (i = 1, 2,..., N l , j = 1, 2,..., N p ) emitted from the light emitting elements are on the Fabry-Perot probe 105. N p × n 1 different positions are irradiated. Here, the position D ji irradiated on the Fabry-Perot probe 105 to each of the light emitting elements P ji (i = 1, 2,..., N l , j = 1, 2,..., N p ). A photoacoustic signal (PA signal) at (i = 1, 2,..., N l , j = 1, 2,..., N p ) is expressed as PA ji (i = 1, 2,..., N l , j = 1, 2,..., N p ).

以下、必要に応じて図7のフローチャートを参照しつつ、本実施形態の処理を説明する。その際、図5と同様の処理については適宜省略する。   Hereinafter, the processing of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 as necessary. At that time, processing similar to that in FIG. 5 is omitted as appropriate.

(準備段階)
まず、制御部108は、PA信号波形計測時間、使用するフォトダイオードの数n、各フォトダイオードに使用する発光素子の素子数n、を設定する。さらに、アレイ光源106から出射する測定光107の発光するタイミング(発光素子Pjiからの出射と、発光素子Pji+1からの出射との時間間隔t)、パルス幅、及び波長を各発光素子において設定する(ステップS701)。このとき、パルス幅はtよりも短くし、t×nは測定に必要なサンプリング周期以下にする。例えば、サンプリング周波数10MHzで測定する場合は、t×nを100nsとする。
ステップS702の処理については、図5のステップS502と同様である。
(Preparation stage)
First, the control unit 108 sets the PA signal waveform measurement time, the number n p of photodiodes used, and the number n l of light emitting elements used for each photodiode. Moreover, setting the timing of emission of the measurement light 107 emitted from the array light source 106 (and emitted from the light emitting element P ji, the time interval t between the emitted from the light emitting element P ji + 1), pulse width, and the wavelength in each light emitting element (Step S701). At this time, the pulse width is shorter than t, and t × n 1 is set to be equal to or shorter than the sampling period necessary for measurement. For example, when measuring at a sampling frequency of 10 MHz, t × n 1 is set to 100 ns.
The processing in step S702 is the same as that in step S502 in FIG.

(信号測定段階)
制御部108は光音響波104のファブリーペロー型探触子105上への到達に合わせて、アレイ光源106から測定光107を出射し信号取得を開始する。信号取得の開始の合図として、例えば、複数のフォトダイオード609とは別のフォトダイオードが励起光103の一部を検出したことをトリガーにできる。ここで、内部的なカウンタにi=1と設定する。
(Signal measurement stage)
When the photoacoustic wave 104 arrives on the Fabry-Perot probe 105, the control unit 108 emits the measurement light 107 from the array light source 106 and starts signal acquisition. As a signal for the start of signal acquisition, for example, it can be triggered that a photodiode other than the plurality of photodiodes 609 has detected a part of the excitation light 103. Here, i = 1 is set in the internal counter.

信号取得の開始に合わせて、n個の発光素子Pj1(j=1,2,…,n)からそれぞれ測定光Lj1(j=1,2,…,n)を発光する(ステップS703)。これにより、n個のフォトダイオード609では、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dj1(j=1,2,…,n)における、このタイミングでのn個のPA信号PAj1(j=1,2,…,n)が並行して受信される(ステップS704)。 In accordance with the start of the signal acquisition, n p pieces of light emitting elements P j1 (j = 1,2, ... , n p) each measuring light from the L j1 (j = 1,2, ... , n p) emits ( Step S703). Thereby, in the n p photodiodes 609, the n p PA signals PA j1 at this timing at the position D j1 (j = 1, 2,..., N p ) on the Fabry-Perot probe 105 are obtained. (J = 1, 2,..., N p ) are received in parallel (step S704).

つぎに時間tだけ待機する(ステップS707)。そして、n個の発光素子Pj2(j=1,2,…,n)からそれぞれ測定光Lj2(j=1,2,…,n)を照射する。これにより、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dj2(j=1,2,…,n)における、このタイミングでのn個のPA信号PAj2(j=1,2,…,n)が並行して受信される。 Next, it waits for time t (step S707). Then, n p pieces of light emitting elements P j2 (j = 1,2, ... , n p) from each of the measurement light L j2 (j = 1,2, ... , n p) irradiating. As a result, n p PA signals PA j2 (j = 1, 2,..., N) at this timing at the position D j2 (j = 1, 2,..., N p ) on the Fabry-Perot probe 105. n p ) are received in parallel.

このように、時間tをずらしながら、発光素子Pji(j=1,2,…,n)から測定光Ljiを発光する。また、n個のフォトダイオード609では、ファブリーペロー型探触子105上の位置Dji(j=1,2,…,n)における、このタイミングでのn個のPA信号PAji(j=1,2,…n)を並行して受信する。これをi=nになるまで繰り返す(ステップS705)。
そして、PA信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、PA信号の時分割データを取得する(ステップS706)。
In this manner, the measurement light L ji is emitted from the light emitting element P ji (j = 1, 2,..., N p ) while shifting the time t. Further, the n p-number of photodiodes 609, position D ji (j = 1,2, ... , n p) on the Fabry-Perot probe 105 in, n p number of PA signal PA ji at this timing ( j = 1, 2,... n p ) are received in parallel. This is repeated until i = n (step S705).
This is repeated until waveform measurement of the PA signal is completed, and time-division data of the PA signal is acquired (step S706).

(信号処理段階)
得られたPA信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していたPji(j=1,2,…,n)における反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Dji(j=1,2,…,n)に到達したPA信号PAji(j=1,2,…,n)の信号強度を表す。そして時間t×nごとに、測定した位置Dji(j=1,2,…,n)でのPA信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置Dji(j=1,2,…,n)でのPA信号を構築する(ステップS708)。この際のサンプリング周期はt×nとなる。
(Signal processing stage)
The obtained time-division data of the PA signal is the reflected light intensity at P ji (j = 1, 2,..., N p ) emitting light at each time. That data is located in the time D ji (j = 1,2, ... , n p) PA signal reaches the PA ji (j = 1,2, ... , n p) represents the signal strength of the. Then, at every time t × n, the PA signal at the measured position D ji (j = 1, 2,..., N p ) is picked up and connected, so that the position D ji (j = 1, 2 ,. A PA signal at n p ) is constructed (step S708). The sampling period at this time is t × n.

このように、(i=1,2,…,n)の各々において上述の信号の再構築を行うことで、位置Dji(i=1,2,…n、j=1,2,…,n)における各PA信号PAji(i=1,2,…n、j=1,2,…,n)が取得できる。言い換えると、各発光素子の光反射強度変化を構築できる(ステップS709)。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子105に入射するPA信号の分布が得られる(ステップS710)。これにより、表示部への被検体の画像表示が可能となる(ステップS711)。
Thus, by reconstructing the above-mentioned signal in each of (i = 1, 2,..., N), the position D ji (i = 1, 2,... N 1 , j = 1, 2,. , N p ), each PA signal PA ji (i = 1, 2,... N 1 , j = 1, 2,..., N p ) can be acquired. In other words, the light reflection intensity change of each light emitting element can be constructed (step S709).
By measuring in this way, the distribution of the PA signal incident on the Fabry-Perot probe 105 is obtained (step S710). Thereby, the image of the subject can be displayed on the display unit (step S711).

なお、本実施形態では、各フォトダイオードにおいて、使用する発光素子数や発光タイミング及びパルス幅は同じであるものとした。しかし、これらの数値は必ずしも同じである必要はなく、フォトダイオードごとに異なっていても構わない。また、処理部110の処理を別の構成要素に分担させても良い。
ファブリーペロー型探触子105で反射した測定光107を複数のフォトダイオード609の各々に導くために光学系116を用いる。光学系116としては凸レンズや対物レンズ、テレセントリックレンズ、フライアイレンズなどを用いることができる。
In the present embodiment, the number of light emitting elements to be used, the light emission timing, and the pulse width are the same in each photodiode. However, these numerical values are not necessarily the same and may be different for each photodiode. Further, the processing of the processing unit 110 may be shared by another component.
An optical system 116 is used to guide the measurement light 107 reflected by the Fabry-Perot probe 105 to each of the plurality of photodiodes 609. As the optical system 116, a convex lens, an objective lens, a telecentric lens, a fly-eye lens, or the like can be used.

以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子105を用いて、音圧分布(光反射強度分布)を高サンプリングレートで取得し、良好な光音響画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。   By using the imaging apparatus as described above, it is possible to obtain a sound pressure distribution (light reflection intensity distribution) at a high sampling rate by using the Fabry-Perot probe 105 and obtain a good photoacoustic image. Become. Moreover, the cost of the apparatus can be reduced.

<実施形態3>
図8に、本実施形態におけるイメージング装置の構成例を示す。
本実施形態のイメージング装置は、超音波エコー技術を用いて生体内の音響インピーダンス分布を画像化する。上記各実施形態と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
本実施形態のイメージング装置は、被検体801に弾性波802を送信するトランスデューサー803と、トランスデューサー803を駆動するためのパルサー813を備える。
<Embodiment 3>
FIG. 8 shows a configuration example of the imaging apparatus in the present embodiment.
The imaging apparatus according to the present embodiment images an acoustic impedance distribution in a living body using an ultrasonic echo technique. Detailed description of the same configurations as those in the above embodiments will be omitted.
The imaging apparatus of this embodiment includes a transducer 803 that transmits an elastic wave 802 to a subject 801 and a pulsar 813 for driving the transducer 803.

本実施形態の音響信号取得装置は、ファブリーペロー型探触子804を備える。ファブリーペロー型探触子804は、被検体内801における腫瘍等の、音響インピーダンスの異なる組織の界面において反射した弾性波805を検出する目的で設置される。ただし、探触子としての機能自体は、図1のファブリーペロー型探触子105と同じで良い。   The acoustic signal acquisition apparatus of this embodiment includes a Fabry-Perot probe 804. The Fabry-Perot probe 804 is installed for the purpose of detecting an elastic wave 805 reflected at the interface between tissues having different acoustic impedances, such as a tumor in the subject 801. However, the function of the probe itself may be the same as that of the Fabry-Perot probe 105 in FIG.

図1と同様に、ファブリーペロー型探触子804は、測定光源であるアレイ光源806から測定光807を照射されることによって、弾性波805の音圧を検出できる。また、制御部808や、反射光量を測定するフォトダイオード809、信号に基づき情報(この場合は音響インピーダンスに関する情報)を処理する処理部810の機能と動作についても、図1と同様である。
以上が音響信号取得装置の基本的な構成要素である。この音響信号取得装置に、音響インピーダンス分布情報を表示する表示部811を追加することによって、イメージング装置が構成される。
As in FIG. 1, the Fabry-Perot probe 804 can detect the sound pressure of the elastic wave 805 by being irradiated with the measurement light 807 from the array light source 806 that is a measurement light source. The functions and operations of the control unit 808, the photodiode 809 that measures the amount of reflected light, and the processing unit 810 that processes information (in this case, information on acoustic impedance) are also the same as in FIG.
The above are the basic components of the acoustic signal acquisition apparatus. An imaging apparatus is configured by adding a display unit 811 that displays acoustic impedance distribution information to the acoustic signal acquisition apparatus.

以下の説明において、実施形態1と同様に、使用する発光素子の素子数をn個とする。各発光素子P(i=1,2,…,n)から照射される測定光を測定光L(i=1,2,…,n)とする。各発光素子から出射した測定光807はファブリーペロー型探触子804上の異なる位置に照射される。また、発光素子P〜Pからの光が入射するファブリーペロー型探触子804上の位置を、それぞれ、D(i=1,2,…,n)とする。さらに、位置D〜Dのそれぞれにおける音響信号(US信号)をUS信号US(i=1,2,…,n)とする。 In the following description, similarly to Embodiment 1, the number of light emitting elements to be used is n. The measurement light emitted from each light emitting element P i (i = 1, 2,..., N) is defined as measurement light L i (i = 1, 2,..., N). Measurement light 807 emitted from each light emitting element is irradiated to different positions on the Fabry-Perot probe 804. In addition, positions on the Fabry-Perot probe 804 on which light from the light emitting elements P 1 to P n is incident are denoted by D i (i = 1, 2,..., N), respectively. Further, an acoustic signal (US signal) at each of the positions D 1 to D n is set as a US signal US i (i = 1, 2,..., N).

(準備段階)
まず、制御部808は、US信号波形計測時間、アレイ光源806の使用する発光素子の素子数nを設定する。また、各発光素子において、アレイ光源806から出射する測定光807の発光するタイミング(発光素子Pからの出射と発光素子Pi+1からの出射との間隔t)、パルス幅、及び波長を設定する。
この際、パルス幅はtよりも短くなるように設定する。さらに、t×nが測定に必要なサンプリング周期以下になるように設定する。例えば、サンプリング周波数10MHzで測定する場合はt×nが100nsとなるように設定する。
パルサー813がトランスデューサー803を駆動し弾性波802が水槽中の被検体801に入射すると、音響インピーダンスの異なる部分で反射して弾性波805となる。
(Preparation stage)
First, the control unit 808 sets the US signal waveform measurement time and the number n of light emitting elements used by the array light source 806. Further, in each light emitting element, emission timing of the measurement light 807 emitted from the array light source 806 (distance t between the emission of the light emitting element P i and emitted from the light emitting element P i + 1), set the pulse width, and wavelength .
At this time, the pulse width is set to be shorter than t. Furthermore, t × n is set to be equal to or less than the sampling period necessary for measurement. For example, when measuring at a sampling frequency of 10 MHz, t × n is set to be 100 ns.
When the pulsar 813 drives the transducer 803 and the elastic wave 802 is incident on the subject 801 in the water tank, it is reflected at a portion having a different acoustic impedance to become an elastic wave 805.

(信号測定段階)
制御部808は被検体801で反射した弾性波805のファブリーペロー型探触子804上への到達に合わせて、アレイ光源806から測定光807を出射し信号取得を開始す
る。信号取得の開始の合図として、例えばパルサー813からの出力トリガーを利用できる。
信号取得の開始に合わせて、発光素子Pから測定光Lを発光する。これにより、フォトダイオード809では、ファブリーペロー型探触子804上の位置Dにおける、このタイミングでのUS信号USが受信される。つぎに時間tだけずらして(時間tだけ待機して)、発光素子Pから測定光Lを照射し、ファブリーペロー型探触子804上の位置Dにおける、このタイミングでのUS信号USが受信される。
(Signal measurement stage)
The control unit 808 emits measurement light 807 from the array light source 806 and starts signal acquisition in accordance with arrival of the elastic wave 805 reflected by the subject 801 on the Fabry-Perot probe 804. For example, an output trigger from the pulser 813 can be used as a signal for starting signal acquisition.
In synchronization with the start of signal acquisition, the measurement light L 1 is emitted from the light emitting element P 1 . As a result, the photodiode 809 receives the US signal US 1 at this timing at the position D 1 on the Fabry-Perot probe 804. Next, it is shifted by time t (waiting for time t), the measurement light L 2 is irradiated from the light emitting element P 2 , and the US signal US at this timing at the position D 2 on the Fabry-Perot probe 804. 2 is received.

このように、時間tをずらしながら、発光素子Pから測定光Lを発光し、フォトダイオード809では、ファブリーペロー型探触子804上の位置における、このタイミングでのUS信号USを受信する。これをi=nになるまで繰り返す。
そしてUS信号の波形計測が終了するまでこれを繰り返し、US信号の時分割データを取得する。
In this way, the measurement light L i is emitted from the light emitting element P i while shifting the time t, and the photodiode 809 receives the US signal US i at this timing at the position on the Fabry-Perot probe 804. To do. This is repeated until i = n.
This is repeated until the measurement of the waveform of the US signal is completed, and time-division data of the US signal is acquired.

(信号処理段階)
得られたUS信号の時分割データは、それぞれの時間において発光していた素子Pにおける反射光強度である。つまりこのデータは、その時間に位置Dに到達したUS信号の信号強度を表す。そして時間t×nごとに、測定した位置DでのUS信号をピックアップしてつなぎ合わせることにより、位置DでのUS信号を構築する。この際のサンプリング周期はt×nとなる。
このように、(i=1,2,…,n)の各々において同様の信号の再構築を行うことで、位置D(i=1,2,…,n)における各US信号US(i=1,2,…,n)を取得できる。
(Signal processing stage)
The obtained time-division data of the US signal is the reflected light intensity at the element P i that emits light at each time. That data represents the signal strength of the US signal reaches the position D i at that time. And each time t × n, by piecing together to pick up US signal at the measurement positions D i, constructing a US signal at position D i. The sampling period at this time is t × n.
Thus, by reconstructing the same signal in each of (i = 1, 2,..., N), each US signal US i (in the position D i (i = 1, 2,..., N)). i = 1, 2,..., n) can be acquired.

このように測定することで、ファブリーペロー型探触子804に入射するUS信号の分布を得ることができる。その結果、画像構築や画像表示が可能となる。
得られたUS信号の分布から音響インピーダンス分布を得るための信号処理としては、整相加算などが考えられる。
By measuring in this way, the distribution of the US signal incident on the Fabry-Perot probe 804 can be obtained. As a result, image construction and image display are possible.
As signal processing for obtaining the acoustic impedance distribution from the obtained US signal distribution, phasing addition and the like can be considered.

得られたUS信号の分布US(i=1,2,…,n)はそれぞれ発光タイミングが異なるため、例えば、USとUSi+1のデータ取得タイミングは、t(発光素子Pからの出射と発光素子Pi+1からの出射との間隔)だけずれている。そのため、画像再構成を行う際はこの遅延時間を考慮する必要がある。
たとえば得られたUS(i=1,2,…,n)それぞれのデータにおいて線形補間することで同一時刻でのデータを作成してから再構成を行うことができる。
また、US(i=1,2,…,n)それぞれのデータを時間t×nの間の平均値として扱い再構成を行うことも可能である。
また、処理部110の処理を別の構成要素に分担させても良い。
Since the obtained US signal distributions US i (i = 1, 2,..., N) have different light emission timings, for example, the data acquisition timing of US i and US i + 1 is t (emission from the light emitting element P i). And the distance from the light emitting element Pi + 1 ). Therefore, it is necessary to consider this delay time when performing image reconstruction.
For example, the data at the same time can be reconstructed by performing linear interpolation on the obtained data of US i (i = 1, 2,..., N).
It is also possible to perform reconstruction by treating each data of US i (i = 1, 2,..., N) as an average value during time t × n.
Further, the processing of the processing unit 110 may be shared by another component.

本実施形態では1個のフォトダイオードを用いたが、実施形態2のようにサンプリング周波数、分解能および撮像範囲に応じて複数のフォトダイオードを用いることも可能である。
ハーフミラー812、水槽814またはそれに変わる音響整合材料、光学系815や816などの機能と好適な材料については、上記実施形態と同様である。
Although one photodiode is used in this embodiment, a plurality of photodiodes may be used according to the sampling frequency, resolution, and imaging range as in the second embodiment.
Functions and suitable materials such as the half mirror 812, the water tank 814, or the acoustic matching material, the optical systems 815 and 816, and the like are the same as those in the above embodiment.

以上のようなイメージング装置を用いることで、ファブリーペロー型探触子105を用いて、音圧分布(光反射強度分布)を高サンプリングレートで取得し、良好な音響インピーダンス分布画像を得ることが可能となる。また、装置のコストを低減できる。   By using the imaging apparatus as described above, it is possible to obtain a sound pressure distribution (light reflection intensity distribution) at a high sampling rate by using the Fabry-Perot probe 105 and obtain a good acoustic impedance distribution image. It becomes. Moreover, the cost of the apparatus can be reduced.

<実施例1>
次に、本発明を実際の音響波取得に適用した実施例について説明する。本実施例のイメージング装置は、実施形態1に記した構成からなる。
本実施例では、被検体として、イントラリピッド1%水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径300μmのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
<Example 1>
Next, an embodiment in which the present invention is applied to actual acoustic wave acquisition will be described. The imaging apparatus of the present example has the configuration described in the first embodiment.
In this example, a sample in which an intralipid 1% aqueous solution is hardened with agar and a rubber wire having a diameter of 300 μm that absorbs light is disposed therein is used as the subject. Samples are placed in water.

ファブリーペロー型探触子の第1のミラーと第2のミラーには誘電多層膜を用いている。この誘電多層膜は830−870nmの光において反射率が95%以上となるように設計されている。また、ファブリーペロー型探触子の基板はBK7を用い、基板の誘電多層膜が成膜されている面と逆側の面には、830−870nmにおいて反射率が1%以下になるようにARコート処理を施されている。ミラー間のスペーサー膜はパリレンCを用い、膜厚は30μmである。さらに、探触子の保護膜としてもパリレンCを用いている。   Dielectric multilayer films are used for the first mirror and the second mirror of the Fabry-Perot probe. This dielectric multilayer film is designed to have a reflectance of 95% or more in the light of 830 to 870 nm. The substrate of the Fabry-Perot probe is BK7, and the surface of the substrate opposite to the surface on which the dielectric multilayer film is formed is AR so that the reflectance is 1% or less at 830-870 nm. It has been coated. Parylene C is used for the spacer film between the mirrors, and the film thickness is 30 μm. Further, Parylene C is used as a protective film for the probe.

測定光を出射する測定光源は、波長可変光源である。この測定光源として、850nm近傍の範囲において波長を制御可能な、VCSELアレイを用いる。アレイ数は5×5=25チャンネル、アレイピッチは1mmである。
VCSELの駆動はVCSELに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子が、ファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長の光を出射するように、入力電流値を設定する。そして、25個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は2nsとし、発光間隔は4nsとして各発光素子から順次パルス光を発光する。PA信号の測定時間は10μsとする。
The measurement light source that emits the measurement light is a wavelength tunable light source. As this measurement light source, a VCSEL array capable of controlling the wavelength in the range near 850 nm is used. The number of arrays is 5 × 5 = 25 channels, and the array pitch is 1 mm.
The driving of the VCSEL is controlled by applying an input current to the VCSEL. The input current value is set so that each light emitting element emits light having a wavelength that maximizes the sensitivity of the Fabry-Perot probe. Then, pulse light is sequentially emitted from the light emitting elements by sequentially applying a pulse type input current to the 25 light emitting elements. At this time, the pulse width is set to 2 ns, the light emission interval is set to 4 ns, and pulse light is emitted sequentially from each light emitting element. The PA signal measurement time is 10 μs.

VCSELアレイの各々の素子からの出射光はテレセントリックレンズを通してファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射される。25個の発光素子から出射した測定光は、ファブリーペロー型探触子上に1mm間隔で縦横方向に照射される。つまり測定範囲は5mm角の領域となる。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光(反射光)は、ハーフミラーにより反射したのちに、凸レンズを通してシリコンフォトダイオードに入射する。
そして、PA信号の波形計測が終了するまで25個の発光素子からのパルス光の照射を順次繰り返し、PA信号の時分割データを取得する。
Light emitted from each element of the VCSEL array is irradiated to each position of the Fabry-Perot probe through a telecentric lens. Measurement light emitted from the 25 light emitting elements is irradiated on the Fabry-Perot probe in the vertical and horizontal directions at 1 mm intervals. That is, the measurement range is a 5 mm square area. The measurement light (reflected light) reflected by the Fabry-Perot probe is reflected by the half mirror and then enters the silicon photodiode through the convex lens.
Then, irradiation of pulsed light from the 25 light emitting elements is sequentially repeated until the waveform measurement of the PA signal is completed, and time division data of the PA signal is acquired.

得られたPA信号の時分割データを各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるPA信号を構築できる。その結果、100nsのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置(25点)に到達するPA信号を得られる。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子105に入射するPA信号の分布を取得できる。
The obtained time division data of the PA signal is picked up and connected for each light emitting element emitting light at each time. Thereby, it is possible to construct a PA signal at each position where the measurement light emitted from each light emitting element is incident on the Fabry-Perot probe. As a result, a PA signal that reaches each position (25 points) on the Fabry-Perot probe with a sampling period of 100 ns can be obtained.
By measuring in this way, the distribution of the PA signal incident on the Fabry-Perot probe 105 can be acquired.

かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を開始する。なお、励起光源はチタンサファイヤレーザであり、出射するパルス光の繰り返し周波数は10Hz、パルス幅は10ns、波長は797nmである。励起光の一部を別のフォトダイオードで検出し、これを信号取得開始のトリガーとして用いる。
その後、構築された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。その結果、光拡散媒体であるイントラリピッド1%寒天中のゴムワイヤーをイメージングすることが可能となる。
In such an apparatus, the subject is irradiated with excitation light, and photoacoustic wave measurement is started. The excitation light source is a titanium sapphire laser, the repetition frequency of the emitted pulsed light is 10 Hz, the pulse width is 10 ns, and the wavelength is 797 nm. A part of the excitation light is detected by another photodiode, and this is used as a trigger for starting signal acquisition.
Thereafter, image reconstruction is performed by a universal back projection algorithm using the electrical signal distribution based on the constructed photoacoustic wave. As a result, it is possible to image a rubber wire in Intralipid 1% agar which is a light diffusion medium.

<実施例2>
本実施例のイメージング装置は、実施形態2に記した構成からなる。本実施例のファブ
リーペロー型探触子の構成は実施例1と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施例では、被検体として、イントラリピッド1%水溶液を寒天により固め、その中に光を吸収する直径100μmのゴムワイヤーを配置したサンプルを用いる。サンプルは水中に配置される。
<Example 2>
The imaging apparatus of the present example has the configuration described in the second embodiment. Since the configuration of the Fabry-Perot probe of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
In this example, a sample in which an intralipid 1% aqueous solution is hardened with agar and a rubber wire having a diameter of 100 μm that absorbs light is disposed therein is used as a subject. Samples are placed in water.

本実施例では10個のフォトダイオードを用いる。測定光源として、850nm近傍の範囲において波長可変である、VCSELアレイを用いる。アレイ数は10×10の100チャンネル、アレイピッチは1mmである。各フォトダイオードに10個の測定光が入射するように光学系を設計する。
VCSELの駆動はVCSELに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子がファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長になるように入力電流値を設定する。そして、各フォトダイオードに割り当てられた10個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は2nsとし、発光間隔は4nsとして各発光素子から順次パルス光を発光する。PA信号の測定時間は10μsとする。
In this embodiment, ten photodiodes are used. As a measurement light source, a VCSEL array that is variable in wavelength in the vicinity of 850 nm is used. The number of arrays is 10 × 10 100 channels, and the array pitch is 1 mm. The optical system is designed so that ten measurement beams are incident on each photodiode.
The driving of the VCSEL is controlled by applying an input current to the VCSEL. The input current value is set so that each light emitting element has a wavelength at which the sensitivity of the Fabry-Perot probe is maximized. Then, pulse light is sequentially emitted from the light emitting elements by sequentially applying a pulsed input current to the ten light emitting elements allocated to each photodiode. At this time, the pulse width is set to 2 ns, the light emission interval is set to 4 ns, and pulse light is emitted sequentially from each light emitting element. The PA signal measurement time is 10 μs.

VCSELアレイの各々の素子からの出射光はテレセントリックレンズを通してファブリーペロー型探触子の各々の位置に照射する。100個の発光素子から出射した測定光は、ファブリーペロー型探触子上に1mm間隔で縦横方向に照射される。つまり測定範囲は10mm角の領域となる。ファブリーペロー型探触子において反射した測定光(反射光)は、ハーフミラーにより反射したのちに、凸レンズを通して各シリコンフォトダイオードに入射する。
そして、PA信号の波形計測が終了するまで各10個の発光素子(合計100個)からのパルス光の照射を順次繰り返し、PA信号の時分割データを取得する。
Light emitted from each element of the VCSEL array is irradiated to each position of the Fabry-Perot probe through a telecentric lens. Measurement light emitted from 100 light emitting elements is irradiated on the Fabry-Perot probe in the vertical and horizontal directions at 1 mm intervals. That is, the measurement range is a 10 mm square region. The measurement light (reflected light) reflected by the Fabry-Perot probe is reflected by a half mirror and then enters each silicon photodiode through a convex lens.
Then, irradiation of pulse light from each of the 10 light emitting elements (total of 100) is sequentially repeated until waveform measurement of the PA signal is completed, and time-division data of the PA signal is acquired.

各フォトダイオードにおいて得られたPA信号の時分割データを各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるPA信号を構築できる。その結果、40nsのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置(100点)に到達するPA信号を得られる。
このように測定することで、ファブリーペロー型探触子105に入射するPA信号の分布を得ることができる。
The time division data of the PA signal obtained in each photodiode is picked up and connected for each light emitting element emitting light at each time. Thereby, it is possible to construct a PA signal at each position where the measurement light emitted from each light emitting element is incident on the Fabry-Perot probe. As a result, a PA signal that reaches each position (100 points) on the Fabry-Perot probe with a sampling period of 40 ns can be obtained.
By measuring in this way, the distribution of the PA signal incident on the Fabry-Perot probe 105 can be obtained.

かかる装置において、励起光を被検体に照射し、光音響波の測定を開始する。なお、励起光源はYAGレーザであり、出射するパルス光の繰り返し周波数は10Hz、パルス幅は10ns、波長は532nmである。励起光の一部を別のフォトダイオードで検出し、これを信号取得開始のトリガーとして用いる。
その後、構築された光音響波に基づく電気信号の分布を用いて、ユニバーサルバックプロジェクションアルゴリズムにより、画像再構成を行う。その結果、光拡散媒体であるイントラリピッド1%寒天中のゴムワイヤーをイメージングすることが可能となる。
In such an apparatus, the subject is irradiated with excitation light, and photoacoustic wave measurement is started. The excitation light source is a YAG laser, and the repetition frequency of the emitted pulsed light is 10 Hz, the pulse width is 10 ns, and the wavelength is 532 nm. A part of the excitation light is detected by another photodiode, and this is used as a trigger for starting signal acquisition.
Thereafter, image reconstruction is performed by a universal back projection algorithm using the electrical signal distribution based on the constructed photoacoustic wave. As a result, it is possible to image a rubber wire in Intralipid 1% agar which is a light diffusion medium.

<実施例3>
本実施例のイメージング装置は、実施形態3に記した構成からなる。本実施例のファブリーペロー型探触子、光学系、光センサの構成は実施例1と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施例は、被検体としてイントラリピッド1%水溶液を寒天により固めたものの中に配置した、直径500μmのポリエチレンワイヤーをイメージングする。ファントムは水中に配置される。
<Example 3>
The imaging apparatus of the present example has the configuration described in the third embodiment. Since the configurations of the Fabry-Perot probe, the optical system, and the optical sensor of this embodiment are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
In this example, a polyethylene wire having a diameter of 500 μm is imaged in which a 1% aqueous solution of Intralipid is solidified with agar as a subject. The phantom is placed in the water.

測定光を出射する測定光源は、波長可変光源である。この測定光源として、850nm
近傍の範囲において波長可変である、VCSELアレイを用いる。アレイ数は5×5の25チャンネル、アレイピッチは1mmである。
VCSELの駆動はVCSELに入力電流を加えることにより制御する。各々の発光素子がファブリーペロー型探触子の感度が最大となる波長になるように入力電流値を設定する。そして、25個の発光素子に順次パルス型の入力電流を加えることで、発光素子から順次パルス光を出射する。この際、パルス幅は2nsとし、発光間隔は4nsとして各発光素子から順次パルス光を発光する。US信号の測定時間は10μsとする。
そして、PA信号の波形計測が終了するまで25個の発光素子からのパルス光の照射を順次繰り返し、US信号の時分割データを取得する。
The measurement light source that emits the measurement light is a wavelength tunable light source. As this measurement light source, 850 nm
A VCSEL array is used that is tunable in the vicinity. The number of arrays is 25 channels of 5 × 5, and the array pitch is 1 mm.
The driving of the VCSEL is controlled by applying an input current to the VCSEL. The input current value is set so that each light emitting element has a wavelength at which the sensitivity of the Fabry-Perot probe is maximized. Then, pulse light is sequentially emitted from the light emitting elements by sequentially applying a pulse type input current to the 25 light emitting elements. At this time, the pulse width is set to 2 ns, the light emission interval is set to 4 ns, and pulse light is emitted sequentially from each light emitting element. The measurement time of the US signal is 10 μs.
Then, irradiation of pulsed light from the 25 light emitting elements is sequentially repeated until the waveform measurement of the PA signal is completed, and time division data of the US signal is acquired.

得られたUS信号の時分割データは各時間において発光していた発光素子ごとにピックアップしてつなぎ合わせる。これにより、各発光素子から出射した測定光がファブリーペロー型探触子に入射する各位置におけるUS信号を構築できる。その結果、100nsのサンプリング周期で、ファブリーペロー型探触子上の各位置(25点)に到達するUS信号を得られる。   The obtained time division data of the US signal is picked up and connected for each light emitting element emitting light at each time. Thereby, it is possible to construct a US signal at each position where the measurement light emitted from each light emitting element is incident on the Fabry-Perot probe. As a result, a US signal that reaches each position (25 points) on the Fabry-Perot probe with a sampling period of 100 ns can be obtained.

かかる装置において、中心周波数3MHzのトランスデューサーを用いて被検体に弾性波を照射する。トランスデューサーは圧電型のものでPZTを材料としたものである。弾性波はパルサーを用いてパルス波として出射され、弾性波の繰り返し周波数は1KHzである。
その後、ファブリーペロー型探触子により、弾性波が被検体内で反射したエコー波の測定を行う。そして得られた信号を用いて、整相加算を用いた再構成アルゴリズムにより、被検体内の音響インピーダンス分布を画像化した。これにより、寒天中のポリエチレンワイヤーがイメージングされる。
In such an apparatus, an object is irradiated with elastic waves using a transducer having a center frequency of 3 MHz. The transducer is of a piezoelectric type and is made of PZT. The elastic wave is emitted as a pulse wave using a pulsar, and the repetition frequency of the elastic wave is 1 KHz.
Thereafter, the echo wave reflected by the elastic wave in the subject is measured by the Fabry-Perot probe. Then, using the obtained signal, the acoustic impedance distribution in the subject was imaged by a reconstruction algorithm using phasing addition. Thereby, the polyethylene wire in agar is imaged.

以上より、超音波エコー技術を用いたイメージング装置においても、本発明を適用して音響波を取得することが可能となる。   As described above, it is possible to acquire an acoustic wave by applying the present invention even in an imaging apparatus using the ultrasonic echo technique.

以上、本明細書中では生体を被検体とした生体情報イメージング装置に関する構成例を中心に述べた。これによると、腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などのため、生体内の光学特性値分布及び、それらの情報から得られる生体組織を構成する物質の濃度分布の画像化が可能となり、医療用画像診断機器として利用可能である。
さらに被検体として非生体物質を対象とした非破壊検査などに応用することは当業者にとって容易である。以上より、本発明は広く検査装置として用いることが可能である。
In the present specification, the configuration example related to the biological information imaging apparatus using the living body as the subject has been mainly described. According to this, for the diagnosis of tumors and vascular diseases and the follow-up of chemical treatment, it is possible to image the distribution of optical characteristic values in the living body and the concentration distribution of the substances constituting the living tissue obtained from the information. Thus, it can be used as a medical diagnostic imaging device.
Furthermore, it is easy for those skilled in the art to apply to a non-destructive inspection for a non-biological substance as a subject. As described above, the present invention can be widely used as an inspection apparatus.

105:ファブリーペロー型探触子,106:アレイ光源,108:制御部,109:フォトダイオード,110:処理部   105: Fabry-Perot probe, 106: array light source, 108: control unit, 109: photodiode, 110: processing unit

Claims (14)

被検体からの弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築し、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave from the subject is incident, and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit that determines the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode, and generates object information indicating the characteristics of the object based on the intensity of the elastic wave;
Have
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at a time interval from the plurality of light emitting elements,
The processing unit obtains time division data of the reflected light intensity based on the time interval, constructs reflected light intensity change data for each light emitting element from the time division data, and uses the reflected light intensity change data. A subject information acquisition apparatus that generates the subject information.
前記アレイ光源の各発光素子と前記ファブリーペロー干渉計上での照射位置は、1対1に対応する
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein each of the light emitting elements of the array light source and the irradiation position on the Fabry-Perot interferometer have a one-to-one correspondence.
前記制御部は、前記発光素子から照射されるパルス光の波長を、前記発光素子が対応する前記ファブリーペロー干渉計上の照射位置における前記第1の反射面と前記第2の反射面の距離に基づいて制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。
The control unit determines a wavelength of the pulsed light emitted from the light emitting element based on a distance between the first reflecting surface and the second reflecting surface at an irradiation position of the Fabry-Perot interferometer corresponding to the light emitting element. The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the object information acquiring apparatus is controlled.
前記制御部は、前記パルス光のパルス幅が、前記時間間隔よりも短くなるような制御を行う
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The subject information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control such that a pulse width of the pulsed light is shorter than the time interval.
前記制御部は、前記時間間隔と前記発光素子の数との積が、前記反射光強度を取得するサンプリング周期以下になるような制御を行う
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
5. The control unit according to claim 1, wherein the control unit performs control such that a product of the time interval and the number of the light emitting elements is equal to or less than a sampling period for acquiring the reflected light intensity. 2. The subject information acquisition apparatus according to the item.
前記処理部は、前記被検体情報を生成する際に、前記時間間隔によるずれを線形補間する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the processing unit linearly interpolates a shift due to the time interval when generating the object information.
前記フォトダイオードは複数配置されており、前記複数の発光素子は、前記複数のフォトダイオードのいずれかに割り当てられる
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The subject information acquisition according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of the photodiodes are arranged, and the plurality of light emitting elements are assigned to any one of the plurality of photodiodes. apparatus.
隣接する発光素子は、同一の前記フォトダイオードに割り当てられる
ことを特徴とする
請求項7に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 7, wherein adjacent light emitting elements are assigned to the same photodiode.
前記アレイ光源は、VCSELアレイである
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the array light source is a VCSEL array.
前記被検体情報を表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 1, further comprising a display unit configured to display the object information.
前記被検体に励起光を照射する励起光源をさらに有し、
前記弾性波は、前記励起光を照射された前記被検体から発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
An excitation light source for irradiating the subject with excitation light;
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the elastic wave is a photoacoustic wave generated from the object irradiated with the excitation light.
前記被検体に弾性波を送信するトランスデューサーをさらに有し、
前記弾性波は、送信された前記弾性波が反射したものである
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
A transducer for transmitting an elastic wave to the subject;
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the elastic wave is a reflection of the transmitted elastic wave.
弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求める処理部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させ、
前記処理部は、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求め、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築する
ことを特徴とする音響信号取得装置。
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave is incident and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit for obtaining the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode;
Have
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at a time interval from the plurality of light emitting elements,
The processing unit obtains time division data of the reflected light intensity based on the time interval, and constructs reflected light intensity change data for each light emitting element from the time division data.
被検体からの弾性波が入射する第1の反射面と、第2の反射面を含むファブリーペロー型干渉計と、
照射されるパルス光の波長を制御可能な複数の発光素子を含むアレイ光源と、
前記アレイ光源を制御する制御部と、
前記アレイ光源から照射されたパルス光が前記ファブリーペロー型干渉計において反射した反射光を検出するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードが検出した反射光強度を用いて前記弾性波の強度を求め、前記弾性波の強度に基づいて前記被検体の特性を示す被検体情報を生成する処理部と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記複数の発光素子から時間間隔をおいて順次、前記ファブリーペロー型干渉計にパルス光を照射させるステップと、
前記処理部が、前記時間間隔に基づいて前記反射光強度の時分割データを求めるステップと、前記時分割データから前記発光素子ごとの反射光強度変化データを構築するステップと、前記反射光強度変化データを用いて前記被検体情報を生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
A Fabry-Perot interferometer including a first reflecting surface on which an elastic wave from the subject is incident, and a second reflecting surface;
An array light source including a plurality of light emitting elements capable of controlling the wavelength of irradiated pulsed light;
A control unit for controlling the array light source;
A photodiode for detecting reflected light reflected from the Fabry-Perot interferometer by the pulsed light emitted from the array light source;
A processing unit that determines the intensity of the elastic wave using the reflected light intensity detected by the photodiode, and generates object information indicating the characteristics of the object based on the intensity of the elastic wave;
A method for controlling a subject information acquisition apparatus comprising:
The control unit sequentially irradiates the Fabry-Perot interferometer with pulsed light at time intervals from the plurality of light emitting elements;
The processing unit obtains the time division data of the reflected light intensity based on the time interval, constructs reflected light intensity change data for each light emitting element from the time division data, and the reflected light intensity change Generating the subject information using data;
A method for controlling a subject information acquiring apparatus, comprising:
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