CN104337500A - 光声成像装置 - Google Patents

Abstract

在一种光声成像装置中，检测部包括：光源部，具有多个LED元件；超声检测器，布置在该光源部附近，被配置为对作为从光源部向测试对象发出的光的吸收而生成的超声波的声波进行检测；以及光源驱动电路，布置在所述光源部附近，驱动所述光源部。本发明提供了尺寸能够减小而且能够被简化的光声成像装置。

Description

光声成像装置

技术领域

本发明涉及一种光声成像装置，尤其涉及这样一种光声成像装置，其包括向测试对象发光的光源部以及对作为测试对象中的目标生成的超声波的声波进行检测的超声检测器。

背景技术

如日本特开专利号6-296612(1994)中公开的，大致已知一种光声成像装置等，其包括向测试对象发光的光源部以及对作为测试对象中的目标生成的超声波的声波进行检测的超声检测器。

日本特开专利号6-296612公开了一种光声计算机断层扫描装置(光声成像装置)，该装置包括：激光束源，生成探测光；光缆，将该探测光引导至待测对象(测试对象)；声音信号检测器(超声检测器)，布置在待测对象的表面上，仅检测探测光的声音信号(声波)的强度；以及计算机系统，通过处理检测到的声音信号信息来计算待测对象中的材料分布，指示向激光束源生成探测光的时机。在该光声计算机断层扫描装置中，从待测对象中吸收光能的目标生成声音信号，并且当光从激光束源发射到待测对象时，该声音信号在待测对象内传播。而且，由声音信号检测器检测该声音信号，计算机系统基于检测到的声音信号执行信号处理，从而将生成该声音信号的目标可视化(图像化)。

作为用于获取活体中信息的成像装置，该光声成像装置在医学领域得到了积极的研究。

然而，在日本特开专利号6-296612中描述的光声计算机断层扫描装置中，可理解的是，采用高功率固态激光器作为光源，以获得高的信噪比。采用这种固态激光器作为光源要求部件的高精度对准(布置)，而且用于抑制由于光学系统振动导致的特性波动的光学平面板以及强劲壳体是必要的。结果是，用于生成激光束的装置尺寸增大，而且结构复杂，因而难以将光声计算机断层扫描装置的尺寸减小并简化。

发明内容

已经提出了本发明以解决前述问题，本发明的目的是提供一种能够被减小尺寸并被简化的光声成像装置。

根据本发明一个方案的光声成像装置包括：检测部，被配置为能够向测试对象发射光，检测由测试对象中的目标发出的光的吸收而生成的声波；以及信号处理部，处理并图像化由所述检测部检测到的信号；所述检测部布置为靠近所述测试对象并包括：光源部，所述光源部具有多个LED元件，所述多个LED元件向所述测试对象发射光；超声检测器，布置在所述光源部附近，被配置为对作为通过从所述光源部向所述测试对象发出的光的吸收而生成的超声波的声波进行检测；以及光源驱动电路，布置在所述光源部附近，驱动所述光源部。

如本文以上所述，根据本发明该方案的光声成像装置设置有光源部，该光源部具有向测试对象发光的多个LED元件，从而不像采用固态激光器作为光源的情况，不需要用于抑制由于光学系统(固态激光束源周边的设备)的振动导致的特性波动的光学平面板或者强劲的壳体，因而能够减小光源部的尺寸。而且，光源部设置在布置为靠近测试对象的检测部中，从而光源部和检测部是集成的，从而能够实现简化的结构。因而，该光声成像装置的尺寸能够减小而且能够被简化(紧凑化)。此外，光源驱动电路布置在检测部中的光源部附近，从而光源驱动电路靠近光源部，从而能够抑制由于光源驱动电路的驱动信号导致的噪声生成。因而，能够抑制由驱动信号生成的噪声对于诸如超声检测器之类的设备的不利影响(信号干扰等)。

在根据该方案的前述超声成像装置中，超声监测器优选地具有超声振动元件，所述超声振动元件检测所述作为超声波的声波；在平面图中，所述超声振动元件优选地布置在所述检测部的中心部，并且所述光源部优选地布置为邻近所述超声振动元件。根据这一结构，能够容易地将光源部布置在具有超声振动元件的超声检测器附近的位置。

在根据该方案的前述超声成像装置中，所述超声检测器的所述超声振动元件优选地布置为沿着第一方向延伸，并且具有所述LED元件的所述光源部优选地布置在所述超声检测器附近以沿着所述第一方向延伸。根据这一结构，用于检测作为超声波的声波的超声振动元件以及具有LED元件的光源部均沿着第一方向布置，因而光能够沿着超声振动元件的布置方式从光源部发射至测试对象。结果是，能够生成沿着第一方向的声波，从而沿着第一方向的超声振动元件能够有效地检测到生成的声波。

在这种情况下，所述光源部优选地布置在所述超声检测器附近以从第二方向的第一侧和所述第二方向的第二侧夹设所述超声振动元件，所述第二方向正交于所述第一方向。根据这一结构，沿着超声振动元件的布置方式的光能够从用于检测声波的超声振动元件的多侧发射至测试对象，因而能够容易地增大发射至测试对象的光量。结果是，能够生成沿着第一方向的更多的声波，从而能够更有效地检测沿着第一方向的由超声振动元件生成的声波。

在超声振动元件和具有LED元件的光源部布置为沿着第一方向延伸的前述结构中，所述光源部优选地布置为使得安装有所述LED元件的安装表面朝向所述超声振动元件倾斜。根据这一结构，来自光源部的光能够在布置超声振动元件的方向上被发射，从而能够将光可靠地发射至超声振动元件附近的测试对象。结果是，能够更有效地生成可检测的声波。

在根据该方案的前述光声成像装置中，所述检测部优选地还包括导光部，所述导光部用于将光从包括在所述检测部中的所述光源部引导至所述测试对象。根据这一结构，能够减少光源部和测试对象之间的光损耗，从而减小光的损耗，因而能够提高从光源部发出的光的使用效率。

在这种情况下，所述光源部优选地布置为沿着第一方向延伸，并且所述导光部优选地形成为沿着所述光源部延伸的所述第一方向延伸。根据这一结构，发射光的光源部和将光从导光部引导至测试对象的导光部均是沿着第一方向布置，从而能够将光可靠地从光源部发射至导光部。结果是，能够减小光源部和测试对象之间的光损耗，从而减小了光的损耗，从而能够提高从光源部发出的光的使用效率。

在根据该方案的前述光声成像装置中，所述检测部优选地还包括驱动电源部，所述驱动电源部布置在所述检测部的光源部附近，用于向所述光源部提供电力。根据这一结构，驱动电源部布置在光源部附近，从而驱动电源部靠近光源部，从而当驱动电源部向光源部供电时能够抑制噪声的生成。结果是，能够进一步抑制当供电时生成的噪声对诸如超声检测器之类的设备的不利影响(信号干扰等)。

在检测部包括用于将光从光源部引导至测试对象的导光部的前述结构中，所述检测部优选地还包括聚光部，所述聚光部布置在所述光源部和所述导光部之间，用于将来自所述光源部的光聚集到所述导光部。根据这一结构，能够可靠地将来自光源部的光聚集到导光部上，从而提高了光的使用效率，并且能够容易地确保发射到测试对象的光量。

在根据该方案的前述光声成像装置中，所述光源部的多个LED元件优选地包括第一LED元件和第二LED元件，所述第一LED元件布置在所述超声检测器附近，发射具有第一波长的光，所述第二LED元件布置在所述超声检测器附近，发射具有第二波长的光。根据这一结构，采用了两种波长类型，从而能够增大检测到的信息的量(能够获得两种类型的声波)，从而与采用一种波长的情况相比能够获得更多样的图像信息(检测信号)。

在这种情况下，所述光源驱动电路优选地被配置为驱动所述第一LED元件和所述第二LED元件，使得具有所述第一波长的光的输出和具有所述第二波长的光的输出彼此相等。根据这一结构，因而，即使当相对于第一LED元件的电力的光输出转换效率和相对于第二LED元件的电力的光输出转换效率彼此不同，具有两种类型波长的光的输出也能够彼此相等，从而发射到测试对象的具有两种类型波长的光的强度能够匹配。

在光源部包括第一LED元件和第二LED元件的前述结构中，所述光源部优选地具有多个第一LED元件和多个第二LED元件，所述第一LED元件和所述第二LED元件的数量是根据从所述第一LED元件发出的光的最大输出和从所述第二LED元件发出的光的最大输出的比率来调整的，使得来自多个第一LED元件的光的总输出和来自所述多个第二LED元件的光的总输出彼此相等。根据这一结构，即使当相对于第一LED元件的电力的光输出转换效率和相对于第二LED元件的电力的光输出转换效率彼此不同，多个第一LED元件的数量和多个第二LED元件的数量根据最大输出的比率来调整，从而具有两种类型的波长的光的输出能够彼此相等，从而发射到测试对象的具有两种类型波长的光的强度能够匹配。

在光源部包括第一LED元件和第二LED元件的前述结构中，所述第一LED元件和所述第二LED元件优选地布置在所述光源部中，使得从所述多个第一LED元件和所述多个第二LED元件发出的光的分布形状彼此相同。根据这一结构，来自多个第一LED元件和多个LED元件的光的分布形状能够彼此相同，因而能够抑制由于来自第一LED元件和第二LED元件的光的分布形状导致的具有第一和第二波长的光至测试对象的目标的发射变化。

在该情况下，光源部优选地被配置为，通过交替布置由单一群组或多个群组形成的多个第一LED元件和由单一群组或多个群组形成的多个第二LED元件，使得从多个LED元件发出的具有第一波长和第二波长的光的分布形状彼此相同。根据这一结构，第一LED元件和第二LED元件交替布置，不仅是来自第一LED元件和第二LED元件的光的分布形状彼此相同，具有第一波长和第二波长的光相对于光源部的分布位置也能够彼此相同，因而能够可靠地抑制由于来自第一LED元件和第二LED元件的光的分布形状以及分布位置导致的具有第一和第二波长的光至测试对象的目标的发射变化。

在第一LED元件和第二LED元件交替布置的前述结构中，所述光源部优选地布置为沿着第一方向延伸，并且由单一群组或多个群组形成的所述多个第一LED元件和由单一群组或多个群组形成的所述多个第二LED元件沿着所述第一方向交替布置。根据这一结构，从多个LED元件发出的具有第一波长和第二波长的光的分布形状能够沿着第一方向彼此相同。

在根据该方案的前述光声成像装置中，所述超声检测器优选地被配置为生成至所述测试对象的超声波并检测被所述测试对象反射的超声波，并且所述信号处理部优选地被配置为基于所述测试对象中的目标对光的吸收而生成的声波以及被所述测试对象反射的超声波的检测结果来处理并图像化所述信号。根据这一结构，信号处理部不仅能够将通过测试对象中目标对光的吸收生成的声波的检测信号图像化，而且能够将被测试对象反射的超声波的检测信号图像化，从而能够更精确地获得测试对象中的图像。

在根据该方案的前述光声成像装置中，布置为靠近所述测试对象的所述检测部优选地还包括用于检测所述光源部的温度的温度传感器，并且所述信号处理部优选地被配置为基于所述温度传感器获取的温度信息来校正并图像化所述超声检测器的检测结果。根据这一结构，即使当从多个LED元件发出的光的波长根据温度变化，也能够基于温度传感器获取的温度信息来校正检测结果，从而能够更精确地获得声波图像。

在根据该方案的前述光声成像装置中，布置为靠近所述测试对象的所述检测部优选地还包括光传感器，所述光传感器被配置为检测从所述光源部发出并被所述测试对象反射的光；所述光传感器直接连接至所述检测部中的所述光源驱动电路；所述光源驱动电路优选地被配置为，当基于所述光传感器的光检测结果光的反射量小于规定量时，抑制从所述光源部发射至所述测试对象的光量或者停止从所述光源部到所述测试对象的光发射。根据这一结构，因而，例如，当布置为靠近测试对象的检测部与测试对象分离而且光的反射量减小时，设置在检测部中的光源驱动电路能够迅速地关闭(停止)从光源部至测试对象的光发射。

在根据该方案的前述光声成像装置中，所述超声检测器优选地具有超声振动元件，所述超声振动元件检测作为所述超声波的声波，并且所述超声振动元件可拆卸地设置在所述检测部中。根据这一结构，即使当超声振动元件损坏，也可以不替换整个检测部，因而能够容易地修复检测部。

根据该方案的前述光声成像装置优选地还包括辅助发光部，所述辅助发光部设置为经由所述测试对象与所述检测部相对，向所述测试对象发射光。根据这一结构，不仅能够将来自检测部的光发射到测试对象，而且能够将来自辅助发光部的光发射至测试对象，从而即使当在测试对象中光容易衰减时或即使当测试对象的厚度大时，仍然能够以预定强度获得声波。结果是，该光声成像装置能够应用于更多样的测试对象。

根据本发明，如本文以上所述，能够提供尺寸能够减小而且能够被简化的光声成像装置。

本发明的前述和其他目的、特征、方面以及优点将从连同附图一起考虑的本发明的以下详细描述中变得更清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的光声成像装置的整体结构的图；

图2是示出根据本发明第一实施例的光声成像装置的整体结构的框图；

图3是根据本发明第一实施例的光声成像装置的检测部的侧视图；

图4是根据本发明第一实施例的光声成像装置的检测部的平面图；

图5是示出根据本发明第一实施例的光声成像装置的光源部上的LED元件布置方式的图；

图6是示出根据本发明第一实施例的光声成像装置的光源部上的LED元件布置方式的改型例的图；

图7是示出根据本发明第二实施例的光声成像装置的整体结构的框图；

图8示出超声探头安装在根据本发明第二实施例的光声成像装置的光源单元上之前的状态；

图9示出超声探头安装在根据本发明第二实施例的光声成像装置的光源单元上的状态；

图10是示出根据本发明第二实施例的光声成像装置的光源部上的LED元件布置方式的图；

图11是用于示意根据本发明第三实施例的光声成像装置的结构的图；以及

图12是用于示意本发明第一实施例的改型例的图。

具体实施方式

之后参照附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

现在参照图1到图6描述根据本发明第一实施例的光声成像装置100的结构。

如图1所示，根据本发明第一实施例的光声成像装置100包括：检测部20，被配置为获取测试对象10的图像信息；信号处理部30，处理并图像化检测部20检测到的信号；以及图像显示部40，被配置为将信号处理部30处理过的图像进行显示。

如图2所示，根据第一实施例，检测部20包括：光源部21，向测试对象10发光；光源驱动电路22，将驱动信号传输至光源部21；以及驱动电源部23，经由光源驱动电路22向光源部21提供电力。该检测部20包括超声探头24，该超声探头24具有：对作为测试对象10中的光吸收体10a(参见图3)对光的吸收而生成的超声波的声波80(参见图3)进行检测的功能，以及生成至测试对象10的超声波90(参见图3)并检测被测试对象10反射的超声波90的功能。该检测部20还包括用于将来自光源部21的光聚集的聚光透镜25以及将聚光透镜25聚集的光引导至测试对象10附近的导光部26。该检测部20还包括：温度传感器27，布置在光源部21上，检测光源部21的温度；以及光传感器28，布置在导光部26上，用于检测被测试对象10反射的光。在图2中，为了便于图示，仅示出了一组光源部21、聚光透镜25、导光部26、温度传感器27以及光传感器28，然而，如图3所示，实际上在检测部20中布置了两组前述组件。超声探头24是本发明中“超声检测器”的示例。聚光透镜25是本发明中“聚光部”的示例。光吸收体10a是本发明中“目标”的示例。

在该说明书中，超声波是指频率高到拥有正常听力的人无法听到的声波(弹性波)以及具有至少大约16000Hz的声波(弹性波)。在该说明书中，为了便于描述，将测试对象10中光吸收体10a对光的吸收而生成的超声波作为“声波”，而与作为“超声波”的由超声探头24生成的、被测试对象10反射的超声波区别开来。

各光源部21分别具有多个发出具有第一波长的光的LED元件21a和多个发出具有第二波长的光的LED元件21b。这些LED元件21a和LED元件21b的最大输出彼此不同。第一波长和第二波长是根据待测对象任意选择的。在检测血液中的氧合血红蛋白和还原血红蛋白的情况下，例如，第一波长设定为大约760nm，第二波长设定为大约850nm。在该情况下，利用氧合血红蛋白的吸收谱和还原血红蛋白的吸收谱之间的幅度关系的大约800nm波长附近的反转，计算出了用具有第一波长的光检测到的声波信号的强度与用具有第二波长的光检测到的声波信号的强度之间的差，从而借此能够检测到血液中含有的哪种血红蛋白更多。因而，能够确定并图像化测试对象10中的动脉或静脉。LED元件21a是本发明中“第一LED元件”的示例。LED元件21b是本发明中“第二LED元件”的示例。

光源驱动电路22具有用于驱动LED元件21a的LED驱动电路22a和用于驱动LED元件21b的LED驱动电路22b。光源驱动电路22被配置为分别经由LED驱动电路22a和LED驱动电路22b向LED元件21a和LED元件21b提供用于发光的电力。LED驱动电路22a和LED驱动电路22b被配置为向LED元件21a和LED元件21b提供不同的驱动电力。光源驱动电路22被配置为驱动LED元件21a和LED元件21b，使得具有第一波长的光的输出和具有第二波长的光的输出实质上彼此相等。

信号处理部30包括：控制部31，被配置为控制信号处理部30和光源驱动电路22的组件；传输控制电路32，基于控制部31执行的控制将超声触发信号传输至超声探头24；接收电路33，被配置为接收超声探头24检测到的声波80和超声波90的信号；以及A/D转换器34，将温度传感器27获取的温度信号转换成数字信号。信号处理部30还包括：A/D转换器35，将检测到的声波80和超声波90的信号转换成数字信号；接收存储器36，存储检测到的声波80和超声波90的信号；以及数据分离部37，将检测到的声波80和超声波90的信号彼此分开。信号处理部30还包括：温度校正部51，采用温度校正表51a校正分离后的声波80的信号；声波图像重构部52，将温度校正后的声波80的信号重构成图像；检测/对数转换器53，对声波图像重构部52的输出执行波形处理；以及声波图像构建部54，基于检测到的声波80的信号来构建测试对象10中的层析图像。信号处理部30还包括：超声波图像重构部55，将从测试对象10反射的超声波90的信号重构为图像；检测/对数转换器56，对超声波图像重构部55的输出执行波形处理；以及超声波图像构建部57，基于检测到的超声波90的信号构建测试对象10中的层析图像。信号处理部30还包括图像合成部58，该图像合成部58将声波图像构建部54构建的图像和超声波图像构建部57构建的图像合成，并且信号处理部30还被配置为将图像合成部58合成后的图像输出至图像显示部40。

温度校正表51a是基于相对于LED元件21a和LED元件21b的温度变化的波长变化以及相对于波长变化的光吸收体10a(参见图3)的声波信号的变化而制备的用于温度校正的表，借此能够计算出相对于温度变化的光吸收体10a的声波信号变化。

如图3所示，根据第一实施例，超声探头24具有超声振动元件24a(通过剖面线示出)，该超声振动元件24a能够向测试对象10发出超声波90，检测声波80和被测试对象10反射的超声波90。在检测部20中，超声振动元件24a布置在测试对象10附近。换句话说，超声振动元件24a布置在检测部20中更靠近测试对象10的端面附近(在Z2侧上)。根据第一实施例，诸如光源部21之类的每个组件均布置在超声探头24中，从而形成了检测部20。

检测部20包括两个光源部21、两个聚光透镜25、两个导光部26、两个温度传感器27以及两个光传感器28(成对)，并且前述成对组件布置为将超声振动元件24a夹设其间。在检测部20中，光源驱动电路22和驱动电源部23布置在两个光源部21之间。在检测部20中，光源驱动电路22布置在光源部21附近。检测部20被配置为使得两个光源部21、光源驱动电路22以及驱动电源部23通过其中的电线70(如虚线所示)彼此电连接。而且，检测部20被配置为使得光源驱动电路22经由布线71(通过虚线示出)从信号处理部30接收信号。

检测部20被配置为在传输光的透明凝胶层60(通过剖面线示出)插入在其上布置有超声振动元件24a的更靠近测试对象10(在Z2侧)的检测部20的表面与测试对象10之间的状态下执行检测。该凝胶层60的折射率实质上等于测试对象10的表面的折射率，并且凝胶层60被配置为抑制由测试对象10的表面对从光源部21向测试对象10发出的光的反射。凝胶层60还用作用于将测试对象10的光吸收体10a生成的声波80和被测试对象10反射的超声波90有效传播至超声振动元件24a的传播物质。

如图4所示，根据第一实施例，超声振动元件24a整体布置为沿着Y方向延伸。超声振动元件24a被配置为使得未示出的多个超声振动元件沿着Y方向布置。而且，超声振动元件24a布置在检测部20的实质上是中心的部分。Y方向是本发明中“第一方向”的示例。

如图3所示，两个光源部21布置为从正交于Y方向的X方向的第一侧(X1侧)和X方向的第二侧(X2侧)夹设超声振动元件24a。两个光源部21布置为使得安装有LED元件21a和LED元件21b(参见图2)的安装表面21c朝向超声振动元件24a倾斜。光源部21被配置为将来自LED元件21a和LED元件21b的光发射至超声振动元件24a附近的测试对象10。如图4所示，光源部21布置在超声振动元件24a附近以沿着Y方向延伸。X方向是本发明中“第二方向”的示例。

如图3所示，聚光透镜25布置在光源部21和导光部26之间以覆盖光源部21的安装表面21c。聚光透镜25被配置为通过折射从光源部21入射的光而将光聚集到聚光透镜25的中心侧并将聚集后的光发射到导光部26。

如图3和图4所示，各导光部26分别具有沿着Y方向延伸的实质上是平板的形式。导光部26由诸如丙烯酸树脂或聚碳酸酯树脂之类的透明树脂制成。Z1侧上的光入射的导光部26的入射端布置在聚光透镜25附近，在Z2侧上的发出光的导光部26的发射端布置在更靠近测试对象10的检测部20的端面附近(在Z2侧)。

光传感器28被配置为检测从光源部21发出并被测试对象10反射的光。光传感器28被配置为直接连接至光源驱动电路22。光源驱动电路22被配置为当光传感器28检测到的光的反射量小于规定量时停止来自光源部21的光发射。换句话说，光源驱动电路22被配置为当检测部20与测试对象10分离并且可检测到的光的反射量减小时，停止来自光源部21的光发射。

如图5所示，根据第一实施例，光源部21被配置为使得多个LED元件21a(通过剖面线示出)和多个LED元件21b交替排成一排。具体而言，由3×6个LED元件21a形成的一排LED元件21a以及类似地由3×6个LED元件21b形成的一排LED元件21b交替布置在光源部21的安装表面21c上。

根据第一实施例的LED元件21a和LED元件21b的布置不限于此，只要多个LED元件21a和多个LED元件21b是交替布置在安装表面21c上即可。例如，可选地，可以采用如图6所示的布置方式。具体而言，由2×2个LED元件2a形成的群组和由2×2个LED元件2b形成的群组可以交替布置成晶格图案。而且，在前述N×N个LED元件21a的群组和N×N个LED元件21b的布置中，N可以是除了2以外的数字。为了便于阐述，在图5和图6中省略了光源部21的中间部。两个光源部21的LED元件21a和LED元件21b的布置优选的是实质上相同的。

现在将参照图2和图3描述根据本发明第一实施例的光声成像装置100的检测操作。

首先，将波长控制信号从信号处理部30的控制部31传输至光源驱动电路22。接收波长控制信号的光源驱动电路22基于接收到的波长控制信号选择LED元件21a或LED元件21b。然后，控制部31传输光触发信号，接收光触发信号的光源驱动电路22将驱动信号传输至被选择的LED元件21a或LED元件21b。接收驱动信号的LED元件21a或LED元件21b经由聚光透镜25和导光部26将光发射到测试对象10。发射到测试对象10的光在测试对象10内传播并且被光吸收体10a吸收。光吸收体10a吸收光从而将声波80(参见图3)生成为超声波。之后，在测试对象10内传播的声波80(80a)到达超声振动元件24a并被检测为声波信号。在前述操作之后，未被选择的LED元件21a或LED元件21b以相同的次序发光，并且声波80(80b)被检测到。

如图2所示，在检测到声波80a和80b之后，控制部31经由传输控制电路32将超声触发信号传输至超声探头24。如图3所示，接收超声触发信号的超声探头24生成从超声振动元件24a至测试对象10的超声波90。之后，在测试对象10内被反射的超声波90到达超声振动元件24a并被检测为超声信号。

如图2所示，当第一光触发信号被传输而且该光从光源部21发射时，控制部31开始将采样触发信号传输至A/D转换器35。接收采样触发信号的A/D转换器35采样接收电路33接收到的超声探头24的检测信号。在采样声波80a和80b的信号之后也对测试对象内被反射的超声波90的信号连续执行采样操作。而且，例如，可以以与外部输入的A/D时钟信号同步的规定采样周期执行这一采样操作。

前述检测操作是在检测部20扫描测试对象10的表面的同时顺序执行的。结果是，信号处理部30基于采样到的声波80a和80b的信号以及超声波90的信号合成测试对象10中的图像，并显示由图像显示部40合成的测试对象10中的图像。

根据第一实施例，能够获得如下效果。

根据第一实施例，如本文以上所述，光声成像装置100设置有光源部21，光源部21具有向测试对象10发光的多个LED元件21a和多个LED元件21b，从而不像采用固态激光器作为光源的情况，不需要用于抑制由于光学系统(固态激光束源周边的设备)的振动导致的特性波动的光学平面板或者强劲的壳体，因而能够减小光源部21的尺寸。而且，光源部21设置在布置为靠近测试对象10的检测部20中，从而光源部21和检测部20是集成的，从而能够实现简化的结构。因而，该光声成像装置100的尺寸能够减小而且能够被简化(紧凑化)。此外，光源驱动电路22布置在检测部20中的光源部21附近，从而光源驱动电路22靠近光源部，从而能够抑制由于光源驱动电路22的驱动信号导致的噪声生成。因而，能够抑制由驱动信号生成的噪声对于诸如超声探头24之类的设备的不利影响(信号干扰等)。

根据第一实施例，如本文以上所述，超声探头24设置有用于检测作为超声波的声波的超声振动元件24a。而且，在平面图中，超声振动元件24a布置在检测部20的实质上中心的部分，而光源部21布置为邻近超声振动元件24a。因而，能够容易地将光源部21布置在具有超声振动元件24a的超声探头24附近的位置。

根据第一实施例，如本文以上所述，超声探头24的超声振动元件24a布置为沿着Y方向延伸，具有LED元件21a和LED元件21b的光源部21布置在超声探头24附近以沿着Y方向延伸。因而，用于检测作为超声波的声波80的超声振动元件24a以及具有LED元件21a和LED元件21b的光源部21均沿着Y方向布置，因而光能够沿着超声振动元件24a的布置方式从光源部21发射至测试对象10。结果是，能够生成沿着Y方向的声波80，从而沿着Y方向的超声振动元件24a能够有效地检测到生成的声波80。

根据第一实施例，如本文以上所述，光源部21布置在超声探头24附近以将超声振动元件24a从与Y方向正交的X方向的第一侧(X1侧)与X方向的第二侧(X2侧)夹住。因而，沿着超声振动元件24a的布置方式的光能够从用于检测声波80的超声振动元件24a的第一侧和第二侧发射至测试对象10，因而能够容易地增大发射至测试对象10的光量。结果是，能够生成沿着Y方向的更多的声波80，从而能够更有效地检测沿着Y方向的由超声振动元件24a生成的声波80。

根据第一实施例，如本文以上所述，光源部21布置为使得安装有LED元件21a和LED元件21b的安装表面21c朝向超声振动元件24a倾斜。因而，来自光源部21的光能够在布置超声振动元件24a的方向上被发射，从而能够将光可靠地发射至超声振动元件24a附近的测试对象10。结果是，能够更有效地生成可检测的声波80。

根据第一实施例，如本文以上所述，将来自包含在检测部20中的光源部21的光引导至测试对象10的导光部26进一步设置在检测部20中。因而，能够减少光源部21和测试对象10之间的光损耗，从而减小光的损耗，因而能够提高从光源部21发出的光的使用效率。

根据第一实施例，如本文以上所述，导光部26形成为沿着Y方向延伸，而光源部21在Y方向延伸。因而，发射光的光源部21和将光从导光部21引导至测试对象10的导光部26均是沿着Y方向布置，从而能够将光可靠地从光源部21发射至导光部26。结果是，能够减小光源部21和测试对象10之间的光损耗，从而减小了光的损耗，从而能够提高从光源部21发出的光的使用效率。

根据第一实施例，如本文以上所述，用于向光源部21提供电力的布置在检测部20的光源部21附近的驱动电源部23进一步设置在检测部20中。因而，驱动电源部23布置在光源部21附近，从而驱动电源部23靠近光源部21，从而当驱动电源部23向光源部21供电时能够抑制噪声的生成。结果是，能够进一步抑制当供电时生成的噪声对诸如超声探头24之类的设备的不利影响(信号干扰等)。

根据第一实施例，如本文以上所述，用于将来自光源部21的光聚集到导光部26上的布置在光源部21和导光部26之间的聚光透镜25设置在检测部20中。因而，能够可靠地将来自光源部21的光聚集到导光部26上，从而提高了光的使用效率，并且能够容易地确保发射到测试对象10的光量。

根据第一实施例，如本文以上所述，光声成像装置100设置有布置在超声探头24附近的LED元件21a以及布置在超声探头24附近的LED元件21b，LED元件21a发出具有第一波长的光，LED元件21b发出具有第二波长的光。而且，超声探头24被配置为检测测试对象10中的光吸收体10a对于具有第一波长的光和具有第二波长的光的吸收而生成的第一声波80a和第二声波80b。因而，采用了两种波长类型，从而能够增大检测到的信息的量(能够获得两种类型的声波80a和80b)，从而与采用一种波长的情况相比能够获得更多样的图像信息(检测信号)。

根据第一实施例，如本文以上所述，驱动LED元件21a的LED驱动电路22a以及驱动LED元件21b的LED驱动电路22b设置在光源驱动电路22中。而且，LED驱动电路22a和LED驱动电路22b被配置为驱动LED元件21a和LED元件21b，使得具有第一波长的光的输出和具有第二波长的光的输出实质上彼此相等。因而，即使当相对于LED元件21a的电力的光输出转换效率和相对于LED元件21b的电力的光输出转换效率彼此不同，LED驱动电路22a和LED驱动电路22b也能够分别地驱动LED元件21a和LED元件21b，从具有两种类型波长的光的输出能够实质上彼此相等，从而发射到测试对象10的具有两种类型波长的光的强度能够匹配。

根据第一实施例，如本文以上所述，LED元件21a和LED元件21b布置在光源部21中，使得从多个LED元件21a和多个LED元件21b发出的光的分布形状实质上彼此相同。因而，能够抑制由于来自LED元件21a和LED元件21b的光的分布形状导致的具有第一和第二波长的光至测试对象10的光吸收体10a的发射变化。

根据第一实施例，如本文以上所述，通过交替布置由多个群组形成的LED元件21a以及由多个群组形成的LED元件21b，从多个LED元件21a和多个LED元件21b发出的具有第一波长和第二波长的光的分布形状实质上彼此相同。因而，不仅是来自LED元件21a和LED元件21b的光的分布形状彼此相同，具有第一波长和第二波长的光相对于光源部21的分布位置也能够实质上彼此相同，因而能够可靠地抑制由于来自LED元件21a和LED元件21b的光的分布形状以及分布位置导致的具有第一和第二波长的光至测试对象10的光吸收体10a的发射变化。

根据第一实施例，如本文以上所述，光源部21沿着Y方向布置，由多个群组形成的LED元件21a以及由为多个群组形成的LED元件21b沿着Y方向交替布置。因而，从多个LED元件21a和多个LED元件21b发出的具有第一波长和第二波长的光的分布形状能够沿着Y方向实质上彼此相同。

根据第一实施例，如本文以上所述，超声探头24被配置为生成至测试对象10的超声波并检测被测试对象10反射的超声波。而且，信号处理部30被配置为基于测试对象10中光吸收体10对光的吸收生成的声波80以及被测试对象10反射的超声波90的检测结果来处理并图像化信号。因而，信号处理部30不仅能够将通过测试对象10中光吸收体10a对光的吸收生成的声波80的检测信号图像化，而且能够将被测试对象10反射的超声波90的检测信号图像化，从而能够更精确地获得测试对象10中的图像。

根据第一实施例，如本文以上所述，信号处理部30被配置为，基于温度传感器27获取的温度信息，通过温度校正部51校正超声探头24的检测结果并将检测结果图像化。因而，即使当从多个LED元件21a和多个LED元件21b发出的光的波长根据温度变化，温度校正部51也能够基于温度传感器27获取的温度信息来校正检测结果，从而能够更精确地获得声波图像。

根据第一实施例，如本文以上所述，光传感器28直接连接至检测部20中的光源驱动电路22，并且光源驱动电路22被配置为，基于光传感器28的光检测结果，当光的反射量小于规定量时停止从光源部21至测试对象10的光发射。因而，例如，当布置为靠近测试对象10的检测部20与测试对象10分离而且光的反射量减小时，设置在检测部20中的光源驱动电路22能够迅速地关闭(停止)从光源部21至测试对象10的光发射。

(第二实施例)

现在参照图7到图10描述第二实施例。在该第二实施例中，检测部120由超声探头124和光源单元129构成，而不像前述第一实施例那样是通过在超声探头24中布置诸如光源部21之类的每个组件而形成检测部20。超声探头124是本发明中“超声检测器”的示例。

如图7所示，根据本发明第二实施例的光声成像装置200的检测部120包括超声探头124和能够被耦接至超声探头124的光源单元129。光源单元129包括：光源部21，具有多个LED元件21a和多个LED元件21b；光源驱动电路22，向光源部21传输驱动信号；驱动电源部23，提供电力；聚光透镜25，用于聚集光；导光部26，将光引导至测试对象10附近；温度传感器27，检测光源部21的温度；以及光传感器28，检测被测试对象10反射的光。在图7中，为了便于阐述，检测部120仅包括一组光源部21、聚光透镜25、导光部26、温度传感器27以及光传感器28，当然实际上在检测部120中也可以包括两组前述组件，如图8所示。

根据第二实施例，光源驱动电路22被配置为向LED元件21a和LED元件21b这二者提供电力并驱动LED元件21a和LED元件21b。光源驱动电路22被配置为从信号处理部30的控制部31接收波长控制信号和光触发信号并基于接收到的信号驱动LED元件21a和LED元件21b。

如图8所示，根据第二实施例，检测部120是通过单独设置的超声探头124(可拆卸地设置的超声振动元件24a)和光源单元129构成的。图8示出了超声探头124和光源单元129彼此耦接之前的状态。超声探头124和光源单元129能够以任何方式彼此耦接。例如，超声探头124和光源单元129可以具有耦接部，并且可以通过将该耦接部彼此耦接来耦接到彼此，或者超声探头124和光源单元129可以通过诸如螺钉之类的部件彼此耦接(固定)。

超声探头124具有超声振动元件24a，超声振动元件24a被配置为检测Z2侧上端面附近的声波80和超声波90。超声探头124通过布线124b连接至信号处理部30。而且，超声探头124被配置为经由布线124b从信号处理部30接收超声触发信号，并且将检测到的声波信号和检测到的超声信号传输至信号处理部30。

如图9所示，在超声探头124和光源单元129彼此耦接的状态下，超声探头124布置在X方向上光源单元129的中心附近。超声探头124的超声振动元件24a布置在检测部120中靠近测试对象10的端面附近(在Z2侧上)。在检测部120中，超声探头124布置为被夹设在两个光源部21、两个聚光透镜25以及两个导光部26之间。检测部120被配置为在超声探头124和光源单元129彼此耦接的状态下从光源部21向测试对象10发射光。

如图10所示，在光源部21中，具有第一波长的LED元件21a和具有第二波长的LED元件21b以规定的布置图案121d布置在安装表面21c上。在规定的布置图案121d中，布置的LED元件21a的数量以及布置的LED元件21b的数量是根据从LED元件21a和LED元件21b发出的光的最大输出比率来确定的，使得来自多个LED元件21a的光的总输出和来自多个LED元件21b的光的总输出实质上彼此相等。作为一个示例，描述了LED元件21a具有最大输出2W而LED元件21b具有最大输出3W的情况。在这一情况下，布置的LED元件21a的数量和布置的LED元件21b的数量的比率等于LED元件21a的最大输出和LED元件21b的最大输出的比率。换句话说，在布置图案121d中，布置的LED元件21a的数量和布置的LED元件21b的数量被调整为使得布置的LED元件21a的数量与布置的LED元件21b的比率为3:2。为了便于图示，在图10中仅示出了一种布置图案121d，当然实际上也可以顺序在安装表面21c上布置规定数量的布置图案121d。

根据第二实施例的光声成像装置200的其余结构与根据前述第一实施例的光声成像装置100的类似。

根据第二实施例，能够获得以下效果。

根据第二实施例，如本文以上所述，各光源部21分别设置有多个LED元件21a和多个LED元件21b，其数量是根据从LED元件21a发出的光的最大输出和从LED元件21b发出的光的最大输出的比率来调整的，使得来自多个LED元件21a的光的总输出和来自多个LED元件21b的光的总输出实质上彼此相等。因而，即使当相对于LED元件21a的电力的光输出转换效率和相对于LED元件21b的电力的光输出转换效率彼此不同时，根据最大输出比率来调节多个LED元件21a的数量和多个LED元件21b的数量，从而具有两种类型的波长的光的输出能够实质上彼此相等，从而发射至测试对象10的具有两种类型的波长的光的强度能够匹配。

根据第二实施例，如本文以上所述，超声振动元件24a可拆卸地设置在检测部120中。因而，即使当超声振动元件24a损坏，也可以不替换整个检测部120，因而能够容易地修复检测部120。

第二实施例的其余效果与前述第一实施例的类似。

(第三实施例)

现在参照图11描述第三实施例。在该第三实施例中，各自包括光源部21的辅助发光部220a与检测部20分开设置，而不像前述第一和第二实施例中那样将光源部21设置在检测部20(120)中。

如图11所示，根据本发明第三实施例的光声成像装置300(参见图1)包括检测部20和与检测部20分开设置的两个辅助发光部220a。

根据第三实施例，辅助发光部220a各自包括：光源部21，具有LED元件21a和LED元件21b；光源驱动电路22，向光源部21传输驱动信号；驱动电源部23，用于提供电力；温度传感器27，检测光源部21的温度；以及光传感器28，检测被测试对象10反射的光。

根据第三实施例，辅助发光部220a与检测部20相对以将测试对象10夹在辅助发光部220a和检测部20之间。辅助发光部220a被配置为在传输光的透明凝胶层60插入在辅助发光部220a和测试对象10之间的状态下向测试对象10发光。而且，辅助发光部220a被配置为经由凝胶层60从光源部21向测试对象10发光。辅助发光部220a被配置为与来自检测部20的光发射时机相同步地发射光。

根据第三实施例的光声成像装置300的其余结构与根据前述第一实施例的光声成像装置100的类似。

根据第三实施例，能够获得以下效果。

根据第三实施例，如本文以上所述，光声成像装置300设置有光源部21，光源21具有向测试对象10发光的多个LED元件21a和多个LED元件21b，从而不像采用固态激光器作为光源的情况那样，不需要用于抑制由于光学系统(固态激光器束源周边的设备)的振动导致的特性波动的光学平面板或强劲壳体，从而能够减小光源部21的尺寸。而且，光源部21设置在布置为靠近测试对象10的检测部20中，从而光源部21和检测部20是集成的，因而能够获得简化的结构。因而，光声成像装置300的尺寸能够减小而且能够被简化。此外，光声成像装置300设置有辅助发光部220a，从而不仅能够将来自检测部20的光发射到测试对象10，而且能够将来自辅助发光部220a的光发射至测试对象10，从而即使当在测试对象10中光容易衰减时或即使当测试对象10的厚度大时，仍然能够以规定强度获得声波80。结果是，该光声成像装置300能够应用于更多样的测试对象。

第三实施例的其余效果与前述第一实施例的类似。

从所有方面来看，此次公开的实施例都应当被认为是示意性的而不是限制性的。本发明的范围不是由以上实施例的描述来示出，而是由专利权利要求的范围来示出，而且在等同于专利权利要求范围的含义和范围内的所有改型均进一步被包括进来。

例如，在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然光是经由导光部26从光源21发射到测试对象10，然而本发明不限于此。根据本发明，可替代地，光可以从光源部21发射到测试对象10，而无需提供导光部26。如在图12所示的改型例中，例如，检测部320的光源部21和聚光透镜25可以布置在测试对象10附近，被聚光透镜25聚集的光可以被发射到测试对象10。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然光源驱动电路22和驱动电源部23布置在检测部20(120)中以抑制噪声的生成，然而根据本发明，光源驱动电路22和驱动电源部23可以优选地被屏蔽(shielded)并且被布置在检测部20(120)中。而且，光源驱动电路22和驱动电源部23的布线可以更优选地被屏蔽。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然驱动电源部23布置在检测部20(120)中，然而本发明不限于此。根据本发明，驱动电源部23可以可替代地布置在除了检测部20(120)之外的地方。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然相对于一个光源部21设置有一个聚光透镜，然而本发明不限于此。根据本发明，相对于一个光源部21可以可替代地设置多个聚光透镜。根据该结构，能够减小一个透镜的厚度。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然光传感器28布置在导光部26上，然而本发明不限于此。根据本发明，光传感器28可以可替代地布置在任何地方，只要光传感器28能够检测被测试对象10反射的光即可。例如，光传感器28可以设置在形成检测部20(120)的外形的壳体上。

在前述第一实施例中，虽然光源驱动电路22具有驱动电力不同的两个LED驱动电路22a和22b，然而本发明不限于此。根据本发明，一个LED驱动电路可以可替代地将驱动电力提供至LED元件21a和LED元件21b，并且可以可替代地通过波长控制信号使得供应至LED元件21a和LED元件21b的驱动电力不同。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然超声探头24(124)检测声波80和在测试对象10内被反射的超声波90，并生成至测试对象10的超声波90，然而，本发明不限于此。根据本发明，可替代地，除了超声探头之外的设备也可以生成超声波。

在前述第一到第三实施例的每一个中，虽然超声探头24(124)生成了超声波90，然而本发明不限于此。根据本发明，超声探头24(124)可以可替代地检测声波80而无需生成超声波90。

Claims (20)

1.一种光声成像装置，包括：

检测部，被配置为能够向测试对象发射光，检测由所述测试对象中的目标发出的光的吸收而生成的声波；以及

信号处理部，处理并图像化由所述检测部检测到的信号；

布置为靠近所述测试对象的所述检测部包括：光源部，所述光源部具有多个LED元件，所述多个LED元件向所述测试对象发射光；超声检测器，布置在所述光源部附近，被配置为对作为通过从所述光源部向所述测试对象发出的光的吸收而生成的超声波的声波进行检测；以及光源驱动电路，布置在所述光源部附近，驱动所述光源部。

2.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述超声检测器具有超声振动元件，所述超声振动元件检测所述作为超声波的声波；

在平面图中，所述超声振动元件布置在所述检测部的中心部，并且所述光源部布置为邻近所述超声振动元件。

3.根据权利要求2所述的光声成像装置，其中，所述超声检测器的超声振动元件布置为沿着第一方向延伸，以及

具有所述LED元件的所述光源部布置在所述超声检测器附近以沿着所述第一方向延伸。

4.根据权利要求3所述的光声成像装置，其中，所述光源部布置在所述超声检测器附近以从第二方向的第一侧和所述第二方向的第二侧夹设所述超声振动元件，所述第二方向正交于所述第一方向。

5.根据权利要求2所述的光声成像装置，其中，所述光源部布置为使得安装有所述LED元件的安装表面朝向所述超声振动元件倾斜。

6.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述检测部还包括导光部，所述导光部用于将光从包括在所述检测部中的光源部引导至所述测试对象。

7.根据权利要求6所述的光声成像装置，其中，所述光源部布置为沿着第一方向延伸，以及

所述导光部形成为沿着所述光源部延伸的所述第一方向延伸。

8.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述检测部还包括驱动电源部，所述驱动电源部布置在所述检测部的光源部附近，用于向所述光源部提供电力。

9.根据权利要求6所述的光声成像装置，其中，所述检测部还包括聚光部，所述聚光部布置在所述光源部和所述导光部之间，用于将来自所述光源部的光聚集到所述导光部。

10.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述光源部的多个LED元件包括第一LED元件和第二LED元件，所述第一LED元件布置在所述超声检测器附近，发射具有第一波长的光，所述第二LED元件布置在所述超声检测器附近，发射具有第二波长的光。

11.根据权利要求10所述的光声成像装置，其中，所述光源驱动电路被配置为驱动所述第一LED元件和所述第二LED元件，使得具有所述第一波长的光的输出和具有所述第二波长的光的输出彼此相等。

12.根据权利要求10所述的光声成像装置，其中，所述光源部具有多个第一LED元件和多个第二LED元件，所述第一LED元件和所述第二LED元件的数量是根据从所述第一LED元件发出的光的最大输出与从所述第二LED元件发出的光的最大输出的比率来调整的，使得来自所述多个第一LED元件的光的总输出和来自所述多个第二LED元件的光的总输出彼此相等。

13.根据权利要求10所述的光声成像装置，其中，所述第一LED元件和所述第二LED元件布置在所述光源部中，使得从多个第一LED元件和多个第二LED元件发出的光的分布形状彼此相同。

14.根据权利要求13所述的光声成像装置，其中，通过交替布置由单一群组或多个群组形成的所述多个第一LED元件和由单一群组或多个群组形成的所述多个第二LED元件，所述光源部被配置为使得从所述多个LED元件发出的具有所述第一波长和第二波长的光的分布形状彼此相同。

15.根据权利要求14所述的光声成像装置，其中，所述光源部布置为沿着第一方向延伸，以及

由单一群组或多个群组形成的所述多个第一LED元件和由单一群组或多个群组形成的所述多个第二LED元件沿着所述第一方向交替布置。

16.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述超声检测器被配置为生成至所述测试对象的超声波并检测被所述测试对象反射的超声波，以及

所述信号处理部被配置为，基于所述测试对象中的目标对光的吸收而生成的声波以及被所述测试对象反射的超声波二者的检测结果，来处理并图像化所述信号。

17.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，布置为靠近所述测试对象的所述检测部还包括用于检测所述光源部的温度的温度传感器，以及

所述信号处理部被配置为基于所述温度传感器获取的温度信息来校正并图像化所述超声检测器的检测结果。

18.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，布置为靠近所述测试对象的所述检测部还包括光传感器，所述光传感器被配置为检测从所述光源部发出并被所述测试对象反射的光；

所述光传感器直接连接至所述检测部中的光源驱动电路；以及

所述光源驱动电路被配置为，基于所述光传感器的光检测结果当光的反射量小于规定量时，抑制从所述光源部发射至所述测试对象的光量或者停止从所述光源部到所述测试对象的光发射。

19.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中，所述超声检测器具有超声振动元件，所述超声振动元件检测所述作为超声波的声波，以及

所述超声振动元件可拆卸地设置在所述检测部中。

20.根据权利要求1所述的光声成像装置，还包括辅助发光部，所述辅助发光部设置为经由所述测试对象与所述检测部相对，向所述测试对象发射光。