CN104856728A

CN104856728A - 光声装置

Info

Publication number: CN104856728A
Application number: CN201510135986.8A
Authority: CN
Inventors: 染田恭宏
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: CN104856728B

Abstract

公开了能够减少由光源输出的光的量随时间的变化而引起的图像变化的光声装置。所述光声装置包括：用脉冲光束照射检查对象的光源(2a)；检测由于脉冲光束在检查对象(3)中产生的声波的检测器(5)；测量光源(2a)的输出光的量的光量测量模块(8a)；和从由检测器(5)获取的检测信号获取与检查对象内部有关的信息的信号处理单元(15)。信号处理单元校正检测信号的强度以使得由输出光的量随时间的变化导致的检测信号的幅度的变化最小化。

Description

光声装置

本申请是申请日为2009年10月29日、申请号为200980162213.1、发明名称为“光声装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光声装置，所述光声装置用光照射检查对象使得产生光声波，并且接收所述光声波。

背景技术

用光照射活体并且使根据入射光获得的活体内部的信息成像的光学成像装置在医疗领域中得到积极研究。这种光学成像技术的例子包括光声断层法(PAT)。在光声断层法中，用从光源产生的脉冲光照射活体，使得检测从吸收在活体内传播并扩散的脉冲光的能量的体组织产生的声波(专利文献1)。特别地，通过利用诸如肿瘤的检测对象的光学能量吸收率与其它组织的光学能量吸收率之间的差值，通过换能器接收当检测对象吸收照射光能量并因此瞬间膨胀时产生的弹性波，即光声波。通过对于检测信号执行分析处理，获得光学特性分布，特别是光学能量吸收密度分布。可对于例如包含于检查对象中的特定物质(诸如包含于血液中的葡萄糖和血红蛋白)的定量测量，使用该信息。因此，可以利用光声断层以指定包含恶性肿瘤和正在生长的新血管的部分。

并且，非专利文献1公开了采用光声显微镜的情况的例子。根据非专利文献1，通过执行成像的换能器接收通过用脉冲光照射检查对象获得的超声波。并且，通过改变脉冲光的波长，将检查对象的分光特性成像。

引文列表

专利文献

专利文献1：美国专利No.5840023

非专利文献

非专利文献1：IEEE Journal of Selected Topics in QuantumElectronics,Vol.14,No.1,171～179(2008)

发明内容

技术问题

当使用PAT时，可通过测量由于局部检查对象部分处的光的吸收而产生的声波，获得关于局部光吸收的信息。通过使用光照射点到检查对象部分之间的距离r由下式(1)表达初始声压P。

P(d)＝Γμ_a(r)Φ(r) 式(1)

这里，Γ表示Gruneisen系数(热声转换系数)，μ_a(r)表示与距离r对应的位置中的吸收系数，Φ(r)表示与距离r对应的位置中的光强度。通过将热膨胀系数β的平方与声速c的平方的积除以定压比热Cp，获得用作弹性特性值的Gruneisen系数Γ。由于值Γ对于相同的活组织基本上是恒定的值，因此，当以时分的方式测量用作声波量的声压P的变化时，获得值μ_a与Φ的积，即，光学能量吸收密度分布H。并且，通过将光学能量吸收密度分布H除以光强度Φ(r)，获得μ_a(r)。

这里，用于产生光声波的脉冲激光可能由于其基本功能无法产生恒定光量的脉冲光，并且，在一定程度上出现随时间的输出波动。特别地，光量波动可达10％或更大。当脉冲光的量改变时，包含于检查对象中的局部区域中的光量Φ(r)也改变。如上所述，由于光声波的光量Φ(r)和强度P具有比例关系，因此，光声波对于各激光脉冲类似地改变。因此，当光学能量吸收密度H分布和吸收系数μ_a分布被成像时，在重构之后获得的画面中出现强度的不均匀性，并且，测量的定量性能会劣化。

但是，以上的专利文献1没有包括与光源的随时间的输出波动有关的描述。并且，虽然非专利文献1公开了通过使用用于测量脉冲光量的传感器来校正光量的技术、测量方法、用途，但是，没有明确地提到校正对象。特别地，由于描述是在假定使用光声显微镜的条件下进行的，因此，没有清楚描述对于厚的检查对象的测量重要的深度方向的光衰减。

鉴于背景技术和问题的认识，提出本发明。本发明的目的是提供能够减少当从光源输出的光量随时间改变时导致的对于图像的不利影响的光声装置。

问题的解决方案

针对以上的问题，本发明提供一种光声装置，该光声装置包括：

光源，所述光源用脉冲光照射检查对象；

检测器，所述检测器检测由于用脉冲光的照射而在检查对象中产生的声波；

光量测量单元，所述光量测量单元测量从光源输出的光的量；和

信号处理器，所述信号处理器处理通过检测器获得的检测信号以获得检查对象内部的信息，

其中，信号处理器包含信号校正单元，所述信号校正单元根据通过光量测量单元测量的输出光的量随时间的变化校正检测信号的强度，使得检测信号的强度的变化被抑制。

本发明的有利效果

根据本发明，可以提供光声装置，该光声装置包括光量测量单元并且考虑由光量测量单元测量的输出光量随时间的变化来校正光声信号的强度，以使得即使当出现从光源输出的光随时间的输出波动时，输出波动对于图像的影响也变得可以忽略不计。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例的光声装置的配置的示图。

图2是示出激光脉冲的输出波动的示图。

图3是示出根据本发明的第一实施例的确定检测信号的强度的校正量的处理的例子的流程图。

图4是示出根据本发明的光电传感器的布置的示图。

图5是示意性地示出根据本发明的第二实施例的光声装置的配置的示图。

图6是示出根据本发明的第二实施例的确定检测信号的强度的校正量的处理的例子的流程图。

图7是示意性地示出根据本发明的第三实施例的光声装置的配置的示图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本发明。注意，相同的部件基本上由相同的附图标记表示，并且，省略它们的描述。

第一实施例：光声装置

首先，将参照图1描述根据本实施例的光声装置的配置。

本实施例的光声装置与将检查对象内部的信息成像的光声成像装置对应。当检查对象为活体时，光声装置使得能够为了执行恶性肿瘤或血管疾病的诊断和化学治疗的随访将活体的信息成像。本发明中的“检查对象内部的信息”与响应于光照射产生声波的源的分布的信息对应，并且包含活体中的初始声压的分布的信息、从初始声压的分布的信息获得的光学能量吸收密度分布的信息、和从活体中的初始声压的分布的信息和从初始声压的分布的信息获得的光学能量吸收密度分布的信息获得的包含于活组织中的物质的密度分布的信息。例如，物质的密度分布与氧饱和度对应。

本实施例的光声装置包括脉冲激光器2a、检测器5和光电传感器8a作为基本的硬件配置。脉冲激光器2a是用于用脉冲光照射检查对象的光源。

诸如活体的检查对象3在适当情况下被固定于板4a和4b，板4a和4b从检查对象3的两侧压迫和固定检查对象3。从光源发射的光通过包含透镜、反射镜和光纤的光学系统(未示出)被引向板4b的表面，使得检查对象被光照射。当通过检查对象3传播的光能量的一部分被诸如血管的光学吸收体吸收时，光学吸收体由于热膨胀产生声波(一般为超声波)。这些声波可被称为“光声波”。即，光学吸收体的温度由于脉冲光的吸收而上升，上升的温度导致体积膨胀，并因此产生光声波。这里，光脉冲的持续期优选地与满足热/应力密封条件的程度对应，以使得有效地在光学吸收体中密封吸收能量。一般地，光脉冲的持续期与约1纳秒～约0.2秒对应

用于检测声波的检测器5检测在检查对象中产生的声波，并且将声波转换成模拟电信号。在适当情况下，从检测器获得的检测信号被称为“光声信号”。

在本实施例中，处理光声信号以获得检查对象内部的信息的信号处理器15包括接收放大器6、A/D转换器7、信号校正单元11、图像重构处理单元12和光学衰减校正单元16。从检测器5获得的光声信号通过接收放大器6被放大并通过A/D转换器7被转换成数字光声信号。作为本实施例的特征部件中的一个的信号校正单元11执行数字信号的强度的校正。然后，在图像重构处理单元12对于三维信息执行计算处理之后，光学衰减校正单元16考虑检查对象中的光衰减，对于获得的体元(voxel)数据执行校正。然后，在适当的情况下在图像显示单元13中显示检查对象的光声图像。并且，所有的部件被系统控制器1控制。这里，通过三维空间中的坐标代表获得的检查对象内部的信息并将信息转换成亮度信息，获得“光声图像”。

这里，将简要描述本实施例的特征部分。通过用作光量测量装置的光电传感器8a测量从激光器2a输出的光的量。当从激光器2a输出的光量随时间改变时，也通过光电传感器8a测量该变化。然后，信号校正单元11校正光声信号的强度以抑制光声信号的强度的变化。即，可减少由输出光的量随时间的变化(时间变动)导致的光声信号的强度的变化。

光源和从光源输出的光量的变化

通过激光器2a产生的激光关于各脉冲改变。在图2中表示光量变化的例子。在图2中，测量当约5W(500mJ)的YAG激光器产生10Hz的脉冲光60秒时获得的测量输出随时间的变化。根据图2，识别具有约10％的光量变化的输出光量。

当检查对象为活体时，光源发射具有被包含于活体中的成分之中的特定成分吸收的特定波长的光。优选使用能够产生1纳秒量级～0.2纳秒量级的脉冲光的脉冲光源作为光源。虽然优选地使用激光器作为光源，但是，作为激光器的替代，可以使用发光二极管。激光器的例子包括固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器。

注意，假定图2所示的激光器的输出光量的变化主要是由用作激光激励光源的闪光灯的光量的变化导致的。因此，当使用闪光灯或从用作激励光源的闪光灯产生的激光作为本发明的光源时，有效地获得本发明的效果。但是，本发明的光源不明确地限于这些，并且，只要光源产生光量变化，不包含闪光灯的半导体激光器或发光二极管就可采用本发明。

注意，虽然在本实施例中描述了采用单个光源的情况的例子，但是，可以使用多个光源。当使用多个光源时，为了增加向活体发射的光的强度，可以使用以相同的波长振荡的光源。作为替代方案，为了测量依赖于波长的光学特性值分布之间的差值，可以使用具有不同的振荡波长的光源。注意，如果使用可以改变振荡波长的颜料或OPO(光学参数振荡器)作为光源，那么可以测量依赖于波长的光学特性值分布之间的差值。要使用的波长选自仅在活体中吸收的700nm～1100nm的范围中的波长带。注意，当要获得比较处于活体表面附近的活组织的光学特性值分布时，从比以上的波长带大的400nm～1600nm的范围中的波长带选择波长。

在适当的情况下，可通过使用光学波导传播从光源发射的光。虽然图1没有示出，但是，优选使用光纤作为光学波导。当使用光纤时，可对于各光源使用多个光纤，以将光引向活体的表面。作为替代方案，从多个光源发射的光束可被引向单个光纤，使得所有的光束仅通过使用单个光纤被引向活体。并且，可通过诸如主要反射光的反射镜或收集并放大光并改变光的形状的透镜的光学部件引导光。只要从光源发射的光以希望的形状遇到包含于检查对象的表面中的光照射区域，就可使用任何光学部件。

检测信号的第一校正

以下将详细描述根据本实施例的检测信号的校正。

作为例子，将描述在图1所示的板上固定检查对象、以二维的方式在检查对象的表面上设定其中激光器2a用光照射的区域、并且光照射区域充分地比成像范围大的情况。发射到检查对象的表面上的脉冲光的量由Φ₀代表。在检查对象中，比表面远的部分中的光由于吸收和散射而以指数的方式衰减。即，获得以下的表达式：

Φ(r)＝Φ₀·exp(-μ_eff·r) 式(2)

这里，μ_eff表示检查对象的平均有效衰减系数。根据式(2)和(1)，获得以下的表达式。

P(r)＝Γμ_a(d)Φ₀·exp(-μ_eff·r) 式(3)

在本发明中，出现值Φ₀关于脉冲改变的问题。例如，当第一脉冲具有输出光量Φ₀₁并且第二脉冲具有等于0.9Φ₀₁的输出光量Φ₀₂时，通过第二脉冲产生的光声波的声压P₂(r)等于0.9P₁(r)。

因此，由于从第一脉冲产生的检查对象内部的图像(μ_a分布)和从第二脉冲产生的图像关于声压具有不同的亮度信号，因此，不能获得图像再现性。因此，当几次测量相同的部分时，由于图像再现性的劣化，检查对象内部的信息被错误识别。并且，当在通过使用激光器和检测器扫描检查对象的表面的同时执行测量时，通过使用响应多个脉冲获得的声压产生单个图像。在这种情况下，由于上述的光量变化，在图像中出现亮度的不均匀性，并且，这也导致检查对象内部的信息的错误识别。

因此，在本实施例中，通过使用光电传感器8a测量脉冲的输出光量Φ_0n。然后，校正光声波的检测信号的强度，使得假定一般根据诸如恒定初始光量Φ₀的基准光量获得声压P_n(r)。在以上的例子中，假定使用声压P₁(r)作为基准并且获得与1/0.9倍的声压P₂(r)对应的强度，校正检测信号。这样，即使当光源的输出随时间变化时，也可减少由变化导致的影响，并且，可以获得声源的位置和声压的信息。

注意，在本说明书中，第二脉冲的输出光量Φ₀₂与第一脉冲的输出光量Φ₀的比率的倒数，即Φ₀₁/Φ₀₂，被称为“校正系数”。并且，可对模拟信号和数字信号执行上述的检测信号的校正。但是，在本实施例中，对通过A/D转换器7转换成数字信号的量执行校正。当要校正数字信号时，由于A/D转换器7对于各单个采样频率输出声压P(r)的值，因此，通过将代表与一定的脉冲对应的声压P(r)的数字信号乘以脉冲的校正系数，执行校正。

以下，描述进一步的细节。在本实施例中，在光电传感器8a对于各脉冲检测激光器2a的脉冲光量之后，脉冲光量被存储于光量存储器9a中。关于信号处理的可靠性，优选地设置这种用于存储输出光量的存储器。校正量确定单元10读取关于存储于光量存储器9a中的输出光量随时间的变化的数据，并且，确定对于检测信号的校正量(校正系数)。根据确定的校正量，信号校正单元11校正检测信号的强度。

图3是校正量计算的处理流程。校正量确定单元10从光量存储器9a读取数据(在步骤S301中)。根据从光量存储器9a获得的脉冲的光量，计算用于脉冲的校正系数(在步骤S302中)。使用事先测量的光量作为校正系数的基准值。在本说明书中，多个脉冲的一组校正系数被称为“校正量表”。然后，校正量表被传送到信号校正单元11(在步骤S304中)，在该信号校正单元11中，通过使用校正量表计算获得的光声信号。即，将对于各单个采样频率获得的声压P(d)的数字信号乘以校正系数。

图像重构和光学衰减校正

图像重构处理单元12对于如上面描述的那样校正的数字信号执行图像重构。执行PAT的图像重构，以从通过检测器接收的声压P_d(r_d,t)获得在检查对象中产生的初始声压的分布P₀(r)，并且在数学领域上将其称为“逆问题”。在Physical Review E 71,016706(2005)和Reviewof Scientific Instruments,77,042201(2006)中描述了代表性地用作PAT的图像重构方法的通用背投影(UBP)方法。

如上所述，获得用作检查对象内部的信息的初始声压分布以及值μ_a和值Φ的积，即光学能量吸收密度分布H。假定值Φ是恒定的值，当将值H除以值Φ时，获得检查对象内的吸收系数μ_a(r)的分布。但是，由于向检查对象的局部区域发射的光量如上面描述的那样以指数的方式衰减，因此，当两种组织具有相同的吸收系数时，从组织中的位置更远离检查对象的表面的一个组织产生的声波的声学压力比位置更接近检查对象的表面的另一组织小。因此，为了获得可靠的吸收系数分布，优选地校正光衰减的这种影响。在本说明书中，该校正被称为“光衰减校正”。

特别地，光学衰减校正单元16执行将代表从图像重构处理单元12输出的光学能量的吸收密度分布H的体元数据项除以体元的位置中的相应的光量的处理。通过上式(2)计算相应的体元的位置中的光量。

通过该配置，可通过考虑光学衰减的影响将检查对象中的可靠的吸收系数分布成像。

第一信号校正的例子

注意，虽然在本实施例中描述了对于与通过A/D转换器7获得的数字信号对应并已经受图像重构处理的数据执行关于脉冲的光量变化的校正的情况，但是，本发明不限于此。可对经受了图像重构处理的体元数据执行校正。即，可类似地通过将由校正量确定单元10计算的校正系数输入到光学衰减校正单元16使得执行校正计算，类似地执行光声信号的校正。并且，可对于经受了A/D转换的模拟数据执行校正。在这种情况下，可以采用用于通过使用来自校正量确定单元10的输出控制接收放大器6的增益的方法。即，本说明书中的“检测信号”包含模拟信号、通过A/D转换获得的数字信号和通过对于数字数据执行图像重构获得的亮度数据。

并且，如果可以设定当发光时获得的检查对象中的光量分布，那么，当从板4的相对侧发光或者从各种方向发光时，可类似地执行光声信号的校正。

并且，虽然在以上的实施例中在固定检测器5和激光器2a的状态下获得光声信号，但是，即使当在通过使用检测器5和激光器2a执行扫描的同时获得光声信号时，也可类似地通过获得各种扫描位置中的光量测量数据来执行光声信号的校正。

另外，要使用的激光器2a是具有一定的宽度的激光束。当出现激光束的截面的强度的空间不均匀性时，可类似地通过考虑光量分布计算三维空间中的校正光量来执行光声信号的校正。

配置的详细描述

检测器(探针)5检测诸如音波和超声波的声波并且将声波转换成电信号。只要声波检测器可检测声波信号，就可以使用任何声波检测器，诸如利用压电现象的换能器、利用光学共振的换能器或利用电容的变化的换能器。本实施例中的检测器5优选是具有多个换能器元件的阵列型检测器。当使用以二维方式布置的换能器元件时，在多个部分中同时检测声波。因此，可以减少检测所需要的时间段，并且可以减少检查对象的振动的影响。并且，优选地在检测器5与板4b之间以及在板4b与检查对象3之间使用诸如凝胶或水的声学阻抗匹配剂，以抑制声波的反射。

典型的光量测量装置的例子包括以光电二极管为典型的光电传感器和热电传感器。当需要一维或二维光电传感器阵列时，可以使用CCD图像传感器、CMOS图像传感器或光依赖电阻器(LDR)等以获得类似的效果。

将参照图4描述用作光量测量装置的光电传感器8a的优选配置。附图标记18表示反射镜，附图标记19表示激光器。

图4(a)表示在光到达板4b之前检测从设置在光学系统中的反射镜泄漏的光的情况。如图4(a)所示，由于在反射镜后面设置光电传感器8a，因此，从光源发射的光的一部分可被检测。如果事先知道泄漏光的比率，那么可以计算从光源发射的光的量的变化。

图4(b)表示检测由板4b反射的光的一部分的情况。如图4(b)所示，可以在板4b附近设置光电传感器8a。

图4(c)表示检测在板4b内传播的光的一部分的情况。如图4(c)所示，光电传感器8a可被设置在板4b的端部处。特别地，当光相对于板4b斜着入射时，在板4b内传播的光增加，这是优选的。

作为存储器，可以采用包含于PC或控制板内的存储器。但是，当使用附接于光电传感器单元的存储器时，或者，只要确保比激光脉冲周期高的速度就使用硬盘，可以获得类似的效果。

第一例子

以下，作为第一例子，将详细描述在胸部检查中采用根据本发明的光声装置的情况。在本例子的胸部检查中，执行与一般在X射线乳房检查中执行的乳房压迫类似的乳房压迫。即，在乳房中，应获得作为乳房压迫的平均厚度的4cm的深度内的光声信号。

在本实施例中，作为光源，使用具有1064nm的波长、在10Hz下被驱动、具有5纳秒的脉冲宽度并具有1.6J的每个脉冲的输出的Q开关YAG激光器。在这种条件下，由于根据JIS允许用具有100mJ/cm2或更小的强度的激光照射人体，因此，设计将发射的激光放大为边长为4cm的正方形的照明光学系统。

然后，假定在压迫乳房的同时响应从乳房的两边发射的光产生光声信号的范围具有4cm的深度和4cm的宽度。并且，为了获得该范围内的光声信号，超声换能器具有4cm的边。并且，在将元件间距设为2mm的同时配置具有400个元件的二维探针。另外，使用1MHz的频率。使用由Hamamatsu Photonics K.K.制造的PIN光电二极管S5973作为光电传感器。

当要在上述的条件下获得光声信号时，在激光照射时获得的照射光的量一般被存储于光量存储器中。通过使用测量的光量变化的最大值1计算脉冲的校正系数。根据参照图1所示的配置描述的校正方法执行检测信号的校正。通过图像重构产生的光声图像被存储为体数据，并且在画面上被显示。

虽然可通过使用该方法改善光声图像的强度的不均匀性，但是，由于基于电气噪声的光声信号的再现性为约2％～约3％并且照射光的分布的不均匀性为约2％，因此，以类似的程度保持图像的不均匀性。但是，当采用本方法时，约8％～约10％的图像的不均匀性可减小到约3％～4％。

注意，可通过在光路中附加地设置CCD传感器等测量照射光的分布。可通过在不执行激光照射的状态下操作该系统来测量光声信号的再现性。图像不均匀性被定义为当多次执行图像捕获时获得的同一像素处的亮度值变化的三倍标准偏差。

注意，虽然在本实施例中详细描述了对于乳房检查使用光声装置的情况，但是，当通过类似的处理测量人体的其它部位和人体以外的检查体时，获得类似的效果。

第二实施例

在第一实施例中，仅从一侧发射激光。在第二实施例中，将描述当从板4的相对侧发射激光时采用的校正方法。图5表示根据本实施例的光声装置的例子。与第一实施例类似，获得激光脉冲的照射、光量数据和光声信号。本实施例与第一实施例的不同在于，从相对侧即从激光器2a和2b发射激光，并且，分别通过光电传感器8a和8b检测激光器2a和2b的输出。检测的光量被存储于光量存储器9a和9b中并被传送到校正量确定单元10a和10b。然后，通过使用与第一实施例类似的方法计算两个校正系数，并且，校正系数被传送到信号校正单元11。

将参照图6详细描述通过校正量确定单元10a和10b执行的处理和通过信号校正单元16执行的处理。通过将事先测量的光量变化的最大值设为1计算从光量存储器9a和9b获得(在步骤S601中)的激光的光量的校正系数(在步骤S602)。然后，通过使用标准化的光量和系数计算深度方向的相对衰减量，使得通过使用两个光量数据项产生两个校正量表(在步骤S603中)。深度方向的校正量表相对于同一深度彼此相加，使得产生合成的校正量表(在步骤S604中)。

即，与上述的式(3)类似，表示根据从板4的一侧发射的光获得的声压。

P(r)＝Γμ_a(r)Φ_0A·exp(-μ_eff·r) 式(3)

但是，根据从另一侧发射的光获得的声压由下式表达。

P(r)＝Γμ_a(r)Φ_0B·exp(-μ_eff·(D-r)) 式(4)

这里，D表示压迫板4a和4b之间的距离，Φ_0A表示在将从激光器2a发射的脉冲光乘以光量变化的校正系数中的相应一个之后获得的初始光量。此外，Φ_0B表示在将从激光器2b发射的脉冲光乘以光量变化的校正系数中的相应一个之后获得的初始光量。通过根据采样频率量化上式中的光量和光衰减并将它们彼此相加，获得校正量表中的每一个，并因此由下式表达它。

C(r)＝1/(Φ_0A·(exp(-μ_eff·r)+Φ_0Bexp(-μ_eff·(D-r)))) 式(5)

这里，C(r)表示校正量表的值，并且，可以获得Φ_0A、Φ_0B、r、D和μ_eff，原因是它们是事先已知的。然后，将合成的校正量表C(d)乘以获得的图像重构数据(在步骤S605中)。此时，校正量表是深度方向(从检查对象的表面的直线距离)的函数。另一方面，图像重构数据是三维数据，但是，仅沿深度方向执行乘算，并且，沿高度方向和宽度方向(沿检查对象的表面的面内方向)执行一定的处理。然后，光声图像被存储为体数据，并且，在画面中被显示。通过该方法，一并执行考虑从光源供给的光量的变化而校正经受了图像重构的数字数据的处理和考虑深度方向的光衰减而校正经受了图像重构的数字数据的处理。在这种情况下，检测信号可以是被转换成亮度信号的声压信号。

根据本实施例，与第一实施例同样，即使当从板4的相对侧发光时，也可改善图像不均匀性。

第三实施例

在第一和第二实施例中，在假定不管部位如何都以恒定的光量Φ₀照射检查对象的表面的条件下校正光声信号的强度。在第三实施例中，将描述当在激光遇到的表面(检查对象的表面)上产生初始光量的强度分布时采用的校正方法。

图7表示本实施例的光声装置的例子。与第二实施例类似地执行激光脉冲的发射以及光量数据和光声信号的获得。向检查对象3发射的激光被放大为与检测器5相同的边为4cm的正方形并且被发射。在面内包含强度分布。特别是当使用多模式激光器时观察这一点。面内强度分布被事先测量，并被存储于光量分布存储器14a和14b中。

注意，通过反映光强度分布获得用于校正的校正量。即，校正量与通过乘以光强度分布、Gruneisen系数、吸收系数和校正系数而获得的初始光量和衰减系数的函数对应，并且，由于光强度分布没有被解析获得，因此，通过使用光传播模拟来计算校正量。通过计算获得三维方向的光量分布，并且，通过下式替代式(3)：

P(r)＝Γμ_a(d)Φ₀(x,y,r,t)·exp(-μ_eff·r) 式(6)

这里，光量Φ₀(x,y,r,t)与空间(x,y,r)分布和每个时间段t振荡的各脉冲的函数对应。通过模拟计算该光量Φ₀，并且，在乘以系数之后，获得倒数，由此获得三维空间中的部分中的校正系数。

由于在执行信号校正时除了随时间的光量变化以外还考虑检查对象的表面中的空间照射光量分布，因此，本实施例的校正量计算是优异的。光声信号的再现性与第一实施例相同。当考虑这些因素获得并校正光声图像时，在不执行光量分布校正的状态下为8％～10％的光声图像的强度的不均匀性可减少到约3％，即，减少到基本上与光声信号的再现性相同的程度。

第四实施例

在第一到第三实施例中，在固定检测器5和激光器2a的同时获得光声信号。在第四实施例中，将描述在为了扫描沿板4移动检测器5和激光器2a的同时获得光声信号的情况。

在图4中表示系统配置。但是，在本实施例中，设置相对于检查对象移动激光器2a、激光器2b和检测器5的移动机构。注意，只要从光源入射光的检查对象的光入射部分被扫描，就不需要对于扫描移动激光器自身。在这种情况下，应校正在第一到第三实施例中没有考虑的在扫描期间产生的光量变化。

假定通过使用上述的光源和超声换能器扫描乳房，扫描区域与20cm×20cm的范围对应，并且，条带宽度为4cm，因此，五次形成4cm×20cm的条带图案。此外，在通过换能器执行的扫描中采用逐步并重复方法，即用于重复换能器的移动和停止并且在停止换能器的同时执行激光照射的方法，并且，以这种方式获得光声信号。另一方面，在激光照射时，一般在光量存储器中存储照射光量。

与第二实施例类似地执行光量的标准化、计算处理和光声信号的校正。但是，校正的光声信号被暂时存储于存储器中，直到终止扫描。然后，在完全终止扫描之后，通过使用校正的光声信号执行图像重构，并且，产生的光声图像被存储为体数据，并且在画面上被显示。

可通过该方法改善光声图像的强度不均匀性。光声信号的再现性与约2％～约3％对应，而作为通过扫描平均化光声信号的效果，S/N比增加4～5倍。考虑这种影响，在常规的扫描中不执行光量校正的状态下的与约8％～约10％对应的图像不均匀性减小到1％或更小。

第五实施例

并且，可通过执行以下的处理实现本发明。特别地，实现以上的实施例的功能的软件(程序)通过网络或各种存储介质被供给到系统或装置，并且，包含于装置的系统中的计算机(CPU或MPU等)读取并执行程序。

附图标记列表

1 系统控制器

2a,2b 激光器

3 检查对象

4a,4b 板

5 检测器

6 接收放大器

7 模拟数字转换器

8a,8b 光电传感器

9a,9b 光量存储器

10 校正量计算单元

11 信号校正单元

12 图像重构处理器

15 信号处理器

16 光衰减校正单元

Claims

1.一种光声装置，包括：

光源，所述光源用脉冲光照射检查对象；

光量测量单元，所述光量测量单元测量从光源输出的脉冲光的量；和

信号处理器，所述信号处理器基于所述检测器获得的检测信号获得检查对象内部的信息，

其中，信号处理器包含：

存储器，所述存储器预先存储基准光量；

校正量确定单元，所述校正量确定单元根据所述存储器中存储的基准光量和通过光量测量单元测量的脉冲光的量确定检测信号的校正量；

信号校正单元，所述信号校正单元根据所述校正量确定单元确定的校正量校正检测信号的强度，使得由于脉冲光随时间的变化导致的检测信号的强度的变化被抑制。

2.根据权利要求1所述的光声装置，

其中，信号处理器包含将作为通过检测器获得的模拟信号的检测信号转换成数字信号的A/D转换器，并且，

信号校正单元对于数字信号执行校正。

3.根据权利要求1所述的光声装置，

其中，信号处理器包含通过基于检测信号执行图像重构来获得检查对象内部的信息的图像重构处理器，并且，

信号校正单元对于经受了图像重构的数字数据执行校正。

4.根据权利要求1所述的光声装置，

其中，信号处理器根据检查对象内的光的衰减系数确定检测信号的校正量。

5.根据权利要求4所述的光声装置，

其中，校正量确定单元考虑检查对象的表面上的照射光量分布来确定检测信号的校正量。

6.根据权利要求4所述的光声装置，还包括：

多个光源；和

多个光量测量单元，所述多个光量测量单元测量从多个光源输出的脉冲光的量，

其中，所述存储器存储提前输入的对应于所述脉冲光的基准光量和通过所述多个光量测量单元测量的脉冲光的量，

其中，校正量确定单元根据所述存储器中存储的基准光量和脉冲光的量确定检测信号的校正量。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的光声装置，还包括：

板，所述板从检查对象的相对侧压迫和固定检查对象；和

移动机构，所述移动机构为了扫描沿板移动从光源输出的光入射到的部分、检测器和光量测量单元。

8.一种用于获得检查对象内部的信息的方法，包括以下的步骤：

获得通过用脉冲光照射检查对象在检查对象中产生的声波的检测信号；

根据提前存储的基准光量和通过光量测量单元测量的从光源输出的光的量确定检测信号的校正量；

根据所述校正量校正检测信号的强度，使得对于各脉冲光的检测信号的强度的变化被抑制；和

通过使用校正的检测信号获得检查对象内部的信息。