CN105054971B - 声波获取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及声波获取装置。对于其中检测元件被布置为球面状的检测器，均匀分辨率区域窄。本发明的声波获取装置装配有包括接收来自被检体的声波的多个检测元件的检测器，多个检测元件中的至少一些检测元件的接收表面处于不同的角度。该装置包括被配置为移动被检体和检测器中的至少一个以改变被检体与根据检测元件的布置而确定的最高分辨率区域的相对位置的扫描单元。

Description

声波获取装置
本申请是申请号为201280008282.9、申请日为2012年2月6日、发明名称为“声波获取装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及声波获取装置。
背景技术
通常的超声诊断装置可通过发射超声波并接收在活体内反射的超声波来获取活体内的信息。这使得可检测诸如肿瘤的病症部位。此外，活体的生理信息(即，机能信息)的成像受到关注以提高检测效率。使用光和超声波的光声成像(PAT)已被提议作为用于对机能信息成像的手段。
光声成像是利用光声效应对作为声波源的内部组织成像的技术，在该光声效应中，通过向被检体施加从光源产生的脉冲光并吸收在被检体中已传播和扩散的光来产生声波(典型地是超声波)。在多个位置处检测接收的声波的随时间的变化，并对获取的信号进行数学分析(即，重构)，并且以三维的方式可视化关于被检体的内部部分的光学特性值的信息。
根据声学检测元件的布置，使用光声成像获得的三维图像的分辨率依赖于以下因素。如果多个声学检测元件被布置在平面上，那么在与布置平面平行的方向上的分辨率(横向分辨率)依赖于各个声学检测元件的接收部分的尺寸和声学检测元件可检测的频率两者，并且在与布置平面垂直的方向上的分辨率(深度分辨率)仅依赖于声学检测元件可检测的频率。由于与减小接收部分的尺寸相比增加可被声学检测元件检测的频率通常更容易，所以在与布置平面垂直的方向上的分辨率高于在平行的方向上的分辨率。在多个声学检测元件被布置在球面上的情况下，所有的声学检测元件的深度方向上的信息被叠加，由此，横向分辨率也等于深度分辨率。即，由于在所有的方向上的分辨率仅依赖于频率，所以该布置提供高的分辨率。对于介于平面布置与球面布置之间的中间布置(在该中间布置中，多个声学检测元件被布置在以不同的角度设置的多个平面上)，随着布置从平面布置接近于球面布置，分辨率较少地依赖于声学检测元件的接收部分的尺寸，由此使得可实现更高的分辨率。
在PTL 1中公开了多个声学检测元件被布置在球面上的装置的例子。在PTL 1中，声学检测元件按螺旋图案被布置在半球面上，并且在半球围绕连接半球的极点与球的中心的线旋转的同时，执行光照射和使用声学检测元件的声波的接收。图像重构被执行，以通过使用从已接收声波的声学检测元件输出的信号获得图像数据。
[引文列表]
[专利文献]
PTL 1：U.S.No.5,713,356
发明内容
[技术问题]
然而，对于PTL 1中公开的声学检测元件的球面布置，分辨率在球的中心最高，并且随着到周边的距离减小而降低，从而导致分辨率的变化。换句话说，由于声波在中心以直角入射到所有的声学检测元件上，以使得相同相位的信号同时进入，所以信号没有弱化。然而，在中心以外的部分，声波斜入射到一些声学检测元件上，使得相同相位的信号带有时滞(time lag)地入射。由此，在中心的信号以外的信号的弱化是分辨率变化的原因之一。
另一原因是声学检测元件的方向性。声波的行进方向关于声学检测元件形成角度，并且声学检测元件具有方向性。由此，当行进方向形成角度时，灵敏度下降，并且当信号变得比噪声电平弱时，灵敏度消失。由此，随着信息量减少，分辨率降低。对于平面类型，当声学检测元件被布置于比测量范围足够宽的平面上时，可在测量范围内实现均匀的分辨率。对于介于平面布置与球面布置之间的中间布置(在该中间布置中，多个平面被布置)，随着布置从平面布置转换到球面布置，均匀分辨率范围逐渐减小。由此，高的分辨率和分辨率的均匀性具有折衷(trade-off)的关系。
基于这样的问题认识，做出了本发明。本发明减少依赖于位置的分辨率的变化。
[问题的解决方案]
根据本发明的一方面的声波获取装置装配有包括接收来自被检体的声波的多个检测元件的检测器，该多个检测元件中的至少一些检测元件的接收表面处于不同的角度。该装置包括被配置为移动被检体和检测器中的至少一个以改变被检体与根据检测元件的布置而确定的最高分辨率区域的相对位置的扫描单元。
[发明的有益效果]
与相关的技术相比，本发明可减少分辨率依赖于位置的变化。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的装置的配置的框图。
图2是示出根据本发明的第一实施例的装置的示意图。
图3A是示出根据本发明的第一实施例的扫描方法的示图。
图3B是示出根据本发明的第一实施例的扫描方法的示图。
图3C是示出根据本发明的第一实施例的扫描方法的示图。
图3D是示出根据本发明的第一实施例的扫描方法的示图。
图4是示出根据本发明的第一实施例的装置的操作的流程图。
图5A是示出分辨率的梯度和扫描的效果的概念图。
图5B是示出分辨率的梯度和扫描的效果的概念图。
图6A是示出根据本发明的第一实施例的装置的变型的示图。
图6B是示出根据本发明的第一实施例的装置的变型的示图。
图6C是示出根据本发明的第一实施例的装置的变型的示图。
图6D是示出根据本发明的第一实施例的装置的变型的示图。
图7是示出根据本发明的第二实施例的装置的配置的框图。
图8是示出根据本发明的第二实施例的装置的示意图。
图9是示出根据本发明的第二实施例的装置的处理方法的示图。
图10是示出根据本发明的第二实施例的装置的另一配置的框图。
图11是示出根据本发明的第三实施例的装置的操作的流程图。
具体实施方式
本发明的特征在于，通过移动被检体和多个声学检测元件被布置于其中的声学阵列检测器中的至少一个来减少分辨率的变化。下面，将参照附图描述本发明的实施例。
[第一实施例]
第一实施例是本发明的基本实施例。首先，将描述本实施例的组件，然后，将描述用于布置声学检测元件的方法和用于扫描的方法，这些方法为本发明的实施例的特征。之后，将描述本实施例的方法，最后，将描述可构想的变形。
图1是示出第一实施例的组件的框图。本实施例的声波获取装置包括光源1、光照射单元2、声学阵列检测器5、扫描单元6、电信号处理单元7、数据处理单元8、以及显示器9。下面，将描述组件和被检体。
[光源]
光源1是产生脉冲光的设备。为了获得高的输出，光源1可以是激光器或发光二极管。为了有效地产生光声波，应当根据被检体的热性能用光照射被检体足够短的时间。如果被检体是活体，那么将从光源1产生的脉冲光的脉冲宽度设置为数十纳秒或更短是优选的。优选地，脉冲光的波长处于被称为治疗窗(therapeutic window)的近红外区域(near-infrared region)中，即，大约700nm至1200nm。该区域中的光可到达活体内相对深的位置，由此允许深部位的信息被获取。如果测量限于活体的表面，那么可以使用具有大约500nm至700nm的波长的可见光和处于近红外区域中的光。脉冲光的波长对于观察目标具有高的吸收系数也是优选的。
[光照射单元]
光照射单元2是将从光源1产生的脉冲光引导到被检体3的单元。具体的例子包括诸如光纤、透镜、反射镜、以及扩散器的光学设备。使用这些光学设备，脉冲光的形状和密度有时被改变。光学设备不限于以上的例子，并且可以是满足以上功能的任何设备。
[被检体]
被检体3是要被测量的对象。具体的例子包括诸如乳房的活体，以及用于装置的调整的模拟活体的声学特性和光学特性的假体(phantom)。具体地，声学特性是声波的传播速度和衰减率，并且光学特性是光吸收系数和光散射系数。被检体3在其中需要有具有高的光吸收系数的光吸收体。活体中的光吸收体的例子包括血红蛋白、水、黑色素、胶原蛋白、以及脂质。对于假体，模仿光学特性的物质被封入其中作为光吸收体。在本发明中，被检体3内的通过接收声波而产生的信息的分布的例子包括由于光照射而产生的声波的初始声压分布、从初始声压分布导出的光能量吸收密度分布、吸收系数分布、以及构成组织的物质的浓度分布。物质浓度分布的例子包括氧饱和度分布和氧化-还原血红蛋白浓度分布。
[匹配层]
匹配层4是填充被检体3与声学阵列检测器5之间的空间以将被检体3和声学阵列检测器5在声学上结合(acoustically bond)的阻抗匹配材料。其材料可以是具有接近于被检体3和声学检测元件的声学阻抗的声学阻抗并允许脉冲光穿过其中的液体。具体的例子包括水、蓖麻油、以及凝胶。由于被检体3和声学阵列检测器5的相对位置如后面将描述的那样改变，因此被检体3和声学阵列检测器5二者均可被布置在形成匹配层4的溶液中。
[声学阵列检测器]
声学阵列检测器5是包括多个将声波转换成电信号的声学检测元件的检测器。声学阵列检测器5被布置在与形成匹配层4的溶液相接触的表面上，以围绕被检体3。从被检体3接收声波的声学检测元件可具有高的灵敏度和宽的频带。具体的例子包括使用PZT、PVDF、cMUT、以及法布里-珀罗(Fabry-perot)干涉计的声学检测元件。然而，声学检测元件不限于以上的例子，并且可以是满足以上功能的任何声学检测元件。
[扫描单元]
扫描单元6是三维扫描(移动)声学阵列检测器5的单元。在本实施例中，被检体3被固定，并且使用作为扫描单元6的XYZ台架(stage)来移动(扫描)声学阵列检测器5，以改变被检体3与声学阵列检测器5的相对位置。然而，在本发明中，仅需要改变被检体3与声学阵列检测器5的相对位置；可固定声学阵列检测器5，并可扫描被检体3。当被检体3要被移动时，可构想通过移动支撑被检体3的支撑单元(未示出)来移动被检体3的配置。作为替代方案，被检体3和声学阵列检测器5二者可被移动。扫描可连续地执行，但也可以固定的步长重复。扫描单元6可以是装配有步进马达(stepping motor)等的电驱动台架，但也可以是手动台架。扫描单元6不限于以上的例子，而可以是被配置为移动被检体3和声学阵列检测器5中的至少一个的任何扫描单元。
[扫描控制单元]
扫描控制单元601控制扫描单元6，以使被检体3和声学阵列检测器5相对彼此地移动。具体地，扫描控制单元601确定扫描单元6的移动速度和方向，并且将它们指示给扫描单元6。扫描控制单元601将关于扫描单元6的移动速度和方向的信息输出到数据处理单元8。
[电信号处理单元]
电信号处理单元7具有放大从声学阵列检测器5输出的模拟电信号(接收器信号)并将模拟信号转换成数字信号(数字接收器信号)的功能。为了高效地获得数据，电信号处理单元7可具有数量与声学阵列检测器5的声学检测元件的数量相同的模数转换器(ADC)；然而，也可轮流地连接一个ADC。
[数据处理单元]
数据处理单元8通过处理由电信号处理单元7获得的数字信号来产生图像数据(图像重构)。数据处理单元8的具体的例子包括计算机和电路。图像重构的例子包括傅立叶变换、通用背投影(universal back projection)、滤波背投影(filtered backprojection)、以及迭代重构。本发明可使用任何图像重构。
[显示器]
显示器9将由数据处理单元8创建的图像数据显示为图像。具体的例子包括液晶显示器和有机EL显示器。显示器9可与本发明的声波获取装置分离。
下面，将描述用于布置多个声学检测元件501的方法和用于扫描声学阵列检测器5的方法，这些方法为本发明的特征。将使用图2来描述根据本发明的实施例的布置方法。声学检测元件501被固定于其内壁(被检体2侧)是半球面的容器，并且，其接收表面面向半球的中心。在图2的布置的情况下，使用通用背投影获取的图像的分辨率在半球的中心最高，并且随着离中心的距离增加而降低。即使声学检测元件501不被布置于球面上，最高分辨率区域也唯一地依赖于声学检测元件501的布置。
这里，在本发明中，在作为最高分辨率区域的中心附近的高分辨率区域被定义为高分辨率区域301。高分辨率区域301的范围依赖于允许与最高分辨率有多大的差异。例如，如果声学检测元件501被以球面状布置，那么高分辨率区域301的直径r由式(1)表示。
[数学式1]
其中，R是允许的分辨率，RH是最高分辨率，r0是声学检测元件501被布置于其上的球的直径，rd是声学检测元件501中的每一个的直径。通过改变高分辨率区域301与被检体3的相对位置并执行重构，分辨率被均匀化。在本发明中，通过改变最高分辨率区域与被检体3的相对位置，高分辨率区域和被检体3的相对位置最终被改变。
在本发明中，球不仅包括完美的球，而且还包括由式(2)表示的椭球(通过三维扩展椭圆而形成的形状，其表面由二次曲面形成)。
[数学式2]
其中，a、b、以及c分别是x轴、y轴、以及z轴方向上的直径的一半的长度。满足a＝b＝c的椭球是完美的球。a、b、以及c中的两个相等的椭球是通过使椭圆围绕椭圆的轴旋转而获得的回转椭球。本发明中的球还包括回转椭球。与球一样，椭球关于x-y平面、y-z平面、以及z-x平面对称。
在测量中，声学阵列检测器5的半球面的内侧被用作匹配层4的溶液填充，并且被检体3被布置于溶液中。发射激光201，以便从半球容器的下部(极点)照射被检体3。声学阵列检测器5被作为扫描单元6的XYZ台架扫描，以使得相对于被检体3的位置被改变。由此，高分辨率区域301跨(across)被检体3进行扫描。这里，为了获得均匀的分辨率，可在不均匀的分辨率的方向(即，分辨率的梯度方向)上扫描高分辨率区域301。其效果将在后面描述。
图3A至3D示出具体的扫描方法。图3A示出初始位置。在使用XYZ台架在箭头的方向上(在图平面中向左)扫描整个声学阵列检测器5的同时，接收器信号被获得。当声学阵列检测器5已到达图3B中的位置时，在图平面中向下扫描整个声学阵列检测器5，以到达图3C所示的状态。随后，执行扫描和信号获取，直到到达图3D中的位置关系。在一整个平面上(在X-Z平面中)执行该操作之后，在图平面的深度方向(Y方向)上移动声学阵列检测器5，并且以相同的方式执行扫描和信号获取。
下面，将参照图4描述本实施例的测量方法。首先，光照射单元2用脉冲光照射被检体3(S1)。由辐射的脉冲光在被检体3中的光吸收体中激发的声波被声学检测元件501接收，并被转换成接收器信号。接收器信号由电信号处理单元7转换成数字信号(S2)。同时，数据处理单元8从扫描控制单元601获取与获取的数字信号对应的扫描位置信息(S3)。
然后，扫描控制单元601确定高分辨率区域301是否已完成扫描整个测量区域(S4)。整个测量区域不是整个被检体3，而可以是任何指定的区域。如果扫描没有完成，那么在固定声学检测元件501之间的位置关系的同时扫描声学阵列检测器5(S5)，并且重复脉冲光的施加和声波的信号的获取。“固定声学检测元件之间的位置关系”意味着不移动声学阵列检测器5上的声学检测元件501的布置位置。
在S5中，可按规则的间隔执行扫描和接收器信号的获取。特别地，可移动声学阵列检测器5，以使得在高分辨率区域301与被检体3的相对位置改变等于高分辨率区域301的尺寸(直径)的距离时施加至少一次脉冲光。这意味着在高分辨率区域301移动等于高分辨率区域301的尺寸的距离时获取至少一次接收器信号。
在从一次光照射到下一次光照射的时间期间扫描的距离越小，分辨率可被更加均匀化。然而，小的扫描距离(即，低的扫描速度)导致测量时间的增加。由此，可在考虑了期望的分辨率和测量时间的情况下合适地设定扫描速度和接收器信号获取时间间隔。
扫描以三维方式并在分辨率的梯度(gradient)方向上被执行。在完成跨整个测量区域的扫描之后，数据处理单元8基于获得的数字信号和扫描位置信息执行图像重构(S6)。在图像重构中使用的通用背投影中，获取的数字信号经受诸如微分和噪声滤波的预处理，然后经受从声学检测元件501的位置在反方向上传播信号的逆投影(inverseprojection)。这在所有的扫描位置处针对声学阵列检测器5被执行，并且传播的经处理的信号被叠加。该处理允许诸如吸收系数分布的被检体信息分布被获取作为图像数据。最后，数据处理单元8将获取的图像数据输出到显示器9，并且显示器9显示图像(S7)。
图5A和图5B是示出在扫描方向上分辨率的均匀化的效果的示意图。色调表示各个位置处的分辨率，其中，深的色调表示高的分辨率，浅的色调表示低的分辨率。图5A示出具有横向梯度的分辨率。如果在分辨率的梯度方向上执行扫描，那么除了作为扫描结束部的右端处的区域以外，在横向方向上的分辨率以高的分辨率被均匀化。
另一方面，图5B示出具有垂直梯度的分辨率。如果在分辨率梯度不存在的方向上执行扫描，那么垂直的分辨率未被均匀化。在本实施例中，由于声学检测元件501被布置在球面上，所以在出自球中心的所有方向上存在分辨率梯度，由此，扫描可在任何的方向上执行。
下面，将描述本发明的可构想的变形(第一实施例的变型)。扫描单元6仅需要执行三维扫描，该三维扫描不仅包括线性扫描，而且还包括旋转扫描。具体地，线性扫描和围绕图2所示的激光201的光轴旋转声学阵列检测器5的运动可被组合。扫描可被执行以便具有短的路径长度。
为了使整个被检体3的分辨率均匀化，优选地，作为声学阵列检测器5的半球容器为被检体3的两倍或更大，以使得高分辨率区域301可扫描整个被检体3。换句话说，在用于保持被检体3的保持部件(后面描述的图8所示的被检体保持器10)被使用的情况下，声学阵列检测器5的内径(声学检测元件501被设置于其上的半球面的直径)为保持部件的外径的两倍或更大是优选的。
此外，当执行三维扫描时，作为匹配层4的溶液中的被检体3的体积被改变。因此，可设置溶液经其注入的入口和溶液经其排出的出口，以使溶液的水平面保持恒定，由此调整溶液的量。
声学检测元件501可被布置为球面状；作为替代方案，它们不必被布置为球面状，而仅需要被布置于曲面或平面上以获得预定的最高分辨率区域。即，在本发明中，声学检测元件501仅需要被布置为使得接收表面面向被检体3，并且至少一些声学检测元件501的接收表面处于不同的角度。换句话说，一些声学检测元件501可关于被检体3被布置为凹面状，以使得接收表面处于不同的角度。当然，随着声学检测元件的布置接近球面状，分辨率较少地依赖于声学检测元件501的接收部分的尺寸。
图6A至6D示出可应用于本发明的声学检测元件501的布置的例子。在图6A和6B中，声学检测元件501沿着球面的一部分的曲面被布置。这里，本发明中的曲面不仅包括完全平滑的曲面，而且还包括具有部分凹凸(irregularities)的曲面。图6A和6B所示的配置允许光照射单元2等灵活布置。在图6C中，声学检测元件501沿着非球面的曲面被布置。在这种情况下，可调整分辨率和分辨率的均匀性之间的折衷。在图6D中，声学检测元件501以两个直线图案(平面状)被布置。在这种情况下，由于声学检测元件501以具有两个不同角度的直线图案被布置以便围绕被检体3，因此宽的均匀分辨率区域可被提供，并且可增加扫描步幅宽度。尽管图6B和6D示出声学检测元件501被布置于其上的曲面或平面的数量是两个的例子，但是本发明中的声学检测元件501可被布置于多于两个的表面上，或者，当然，可被布置于一个连续的表面上。任何希望数量的声学检测元件501可被设置。
在本实施例中，以上描述的配置和处理方法允许在整个测量区域中获取的图像的分辨率高于或等于高的分辨率并且低于或等于最高的分辨率，并且允许分辨率的变化减小，即，均匀分辨率区域增大。
[第二实施例]
[信号衰减校正]
在第二实施例中，将描述用于校正接收器信号的配置。当声波在被检体3和匹配层4中传播时，声波的强度被衰减。产生的声波在从声波产生位置到声学检测元件501的路径中在被检体3中的传播距离和在匹配层4中的传播距离依赖于声学阵列检测器5的扫描位置。在分别由活体和水等形成的被检体3和匹配层4的衰减率不同的情况下，有时不能计算出正确的对比度(contrast)。由此，在本实施例中，将描述用于校正不同的强度衰减的方法。
图7示出第二实施例的声波获取装置的配置。该配置与第一实施例的配置的不同之处在于，增加了被检体保持器10作为用于保持被检体3的保持部件。第二实施例还在数据处理单元8中的处理方法方面不同。由于其它的配置与第一实施例的配置相同，因此将省略其描述。如图8所示，被检体保持器10保持被检体3并且限定被检体3的形状。被检体保持器10可以是薄的、硬的保持部件，其声学阻抗接近于被检体3或匹配层4的声学阻抗。更优选地，声学阻抗介于被检体3和匹配层4的声学阻抗之间。具体的例子是聚甲基戊烯。优选地，被检体保持器10具有大于或等于0.1mm、且小于或等于5mm的厚度。
第二实施例的测量方法与第一实施例的测量方法的不同之处在于数据处理单元8的图像重构的过程(图4中的S6)。在本实施例中，被检体3与匹配层4之间的边界可从被检体保持器10的形状确定，并且被检体3的区域和匹配层4的区域可通过将距离转换成时间来从获取的信号确定。这里，由于被检体保持器10足够薄，所以声波在被检体保持器10中的传播是可忽略不计的。
对于一个声学检测元件501，通常可通过将与各个区域对应的信号除以各个区域的声学衰减率来适当地校正衰减。然而，如图9所示，由一个声学检测元件501所获得的信号是来自多个体素(voxels)的信号的叠加信号。边界处的时间依赖于目标体素，使得边界的位置不能唯一地被确定。因此，当要重构目标体素1时，从体素1与声学检测元件501之间的位置关系导出的边界1被设定，并且基于边界1，信号除以与区域对应的衰减率，由此被校正。其它声学检测元件501的信号也以相同的方式被校正，经受诸如微分的预处理，并且被叠加以产生目标体素1的体素数据。关于目标体素2，边界2被设定，并且基于边界2执行校正。
使用本实施例，即使对于相同的接收器信号设定不同的边界，也可通过叠加声学检测元件501的接收器信号来适当地校正衰减。由此，即使被检体3和匹配层4的声学衰减率不同，也可计算出正确的对比度。
此外，在本实施例中，从被检体保持器10的形状确定被检体3与匹配层4之间的边界；可替代的是，如图10所示，可构想使用形状测量单元11测量被检体3的外形以获得边界的位置并校正对比度的方法。使用该方法，由于被检体3不与被检体保持器10接触，因此被检体3上的负荷(load)被减轻。
[第三实施例]
[折射校正]
第三实施例的特征在于，在考虑了声波在界面处的折射的情况下校正信号。尽管匹配层4可具有接近于被检体3的声学阻抗的声学阻抗，但是实际上难以完全匹配阻抗。因此，由于声学阻抗是声波的传播速度和密度的乘积，所以匹配层4和被检体3中的声波的传播速度有时不同。在这种情况下，声波被折射，由此降低了分辨率。这里，将描述用于校正折射以提高分辨率的方法。
第三实施例的配置与图7所示的第二实施例的配置相同，其中，设置被检体保持器10作为用于保持被检体3的保持部件。第三实施例还在数据处理单元8中的处理方法方面与第一实施例和第二实施例不同。由于其它的配置与第一实施例和第二实施例的配置相同，因此将省略其描述。
第二实施例的测量方法在数据处理单元8的图像重构的处理(图4中的S6)方面不同。在经预处理的信号从声学检测元件501在反方向上传播并且被叠加的图像重构处理中的背投影中，在考虑了在背投影期间在被检体3与匹配层4之间的界面处引起的折射的情况下执行校正。被检体3和匹配层4的声速可事先被测量，原因在于需要这些声速以校正折射。
如第二实施例中一样，被检体3与匹配层4之间的边界(界面)可从被检体保持器10的形状确定，从其可确定入射角。此外，由于通过被检体3和匹配层4的声速是已知的，所以可从声速比导出折射率。由于折射率和入射的角度是已知的，所以可根据斯涅尔(Snell)定律确定折射角。因此，在经处理的信号的背投影中，信号不是直线传播的，而是以在边界处计算的折射角传播的，并且这些信号被叠加以产生图像数据。同样在本实施例中，由于被检体保持器10足够薄，所以声波在被检体保持器10中的传播是可忽略不计的。
使用本实施例，可校正由于由声速之间的差异引起的折射而造成的分辨率的降低。此外，如第二实施例中一样，被检体3与匹配层4之间的边界可使用形状测量单元11而不是被检体保持器10来测量。
[第四实施例]
[实时显示]
尽管第一实施例中描述的重构在所有的信号已被获得之后执行，但是如果测量时间长，那么测量结果不能在结束之前被获得。此外，如果测量已失败，那么不必要地消耗了时间。由此，在第四实施例中，将描述用于实时显示结果的方法。
尽管第四实施例的配置与图1所示的第一实施例的配置相同，但是数据处理单元8中的处理却不同。
将参照图11描述本实施例的测量方法。首先，向被检体3施加脉冲光(S1)。由脉冲光激发的声波被声学检测元件501接收，被转换成模拟接收器信号，并然后被电信号处理单元7转换成数字信号(S2)。数据处理单元8从扫描控制单元601获取与获取的数字信号对应的扫描位置信息(S3)。数据处理单元8使用获取的信号重构高分辨率区域301(S8)。数据处理单元8将此时在与高分辨率区域301对应的位置处重构的图像数据输出到显示器9，并且显示器9显示图像(S9)。
然后，扫描控制单元601确定高分辨率区域301是否已完成扫描整个测量区域(S4)。如果扫描还未完成，那么声学阵列检测器5被扫描(S5)。此后，重复步骤S1、S2、S3、S8、以及S9。由于扫描步长宽度比高分辨率区域301小，所以第一次测量和第二次测量时的图像显示区域相互重叠。由此，可通过为重叠区域确定均值来创建图像数据。重复该处理允许图像被实时显示。然而，由于重构中使用的信号的数量少，使得信息量少，所以图像质量比第一实施例的图像质量低。因此，在扫描完成之后，数据处理单元8使用所有的信号来执行重构(S6)以重写图像数据并显示它(S7)。
第四实施例允许在实时检查结果的同时执行测量。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。随附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释以包含所有这样的变型以及等同的结构和功能。
本申请要求2011年2月10日提交的日本专利申请No.2011-027542和2011年12月20日提交的日本专利申请No.2011-278895的权益，通过引入将其全部内容并入此。
[附图标记列表]
1 光源
2 光照射单元
3 被检体
4 匹配层
5 声学阵列检测器
6 扫描单元
7 电信号处理单元
8 数据处理单元
9 显示器
10 被检体保持器
11 形状测量单元

Claims (21)

1.一种装配有包括接收来自被检体的声波的多个检测元件的检测器的声波获取装置，至少一些检测元件的接收表面被定向于会聚方向上，该装置包括：
光源，被配置为生成脉冲光，所述脉冲光使得被检体生成声波；
扫描单元，被配置为移动被检体和检测器中的至少一个，以改变被检体与检测器的相对位置；
边界信息获取单元，被配置为获取关于被检体的边界的信息；以及
信号处理单元，被配置为使用关于边界的信息并且使用在通过扫描单元改变该相对位置的同时获取的多个接收器信号来执行信号处理，以便获取关于被检体的信息。
2.根据权利要求1所述的声波获取装置，进一步包括：
处理单元，被配置为使用从检测元件输出的被接收信号创建被检体内的信息分布，其中，
处理单元使用通过移动被检体和检测器中的至少一个在各个位置处获得的多个被接收信号来创建所述信息分布。
3.根据权利要求2的所述的声波获取装置，其中，
所述处理单元将由于被检体和检测器中的至少一个移动而在不同位置获得的被接收信号进行叠加，并且基于从被接收信号获得的叠加信号生成信息分布。
4.根据权利要求3所述的声波获取装置，其中，叠加信号是被接收信号的均值信号。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，其中，检测器是其的被检体侧表面是球面的容器，并且，
检测元件被布置于所述球面上。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，其中，扫描单元以三维方式移动被检体和检测器中的至少一个。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，还包括被配置为控制扫描单元的移动的控制单元。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，还包括被配置为保持被检体的保持部件。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，还包括被配置为测量被检体的外形的形状测量单元。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，其中，检测元件被布置为半球面形状。
11.根据权利要求1～4中任一项所述的声波获取装置，其中，控制单元控制扫描单元，以便在分辨率的梯度方向上移动被检体和检测器中的至少一个。
12.根据权利要求8所述的声波获取装置，
其中，检测元件被布置为半球面形状，并且
其中，由检测元件形成的半球面的直径为所述保持部件的外径的至少两倍。
13.根据权利要求8所述的声波获取装置，
其中，所述保持部件具有凹部，被检体的至少一部分插入所述凹部。
14.根据权利要求8所述的声波获取装置，
其中，所述保持部件的厚度大于或等于0.1mm且小于或等于5mm。
15.根据权利要求1所述的声波获取装置，进一步包括：
模数(A/D)转换单元，其将由多个检测元件输出的接收器信号转换成数字信号。
16.根据权利要求15所述的声波获取装置，其中所述A/D转换单元包括多个A/D转换器，A/D转换器的数量等于所述多个检测元件的数量。
17.根据权利要求15所述的声波获取装置，其中所述A/D转换单元包括一个A/D转换器。
18.根据权利要求17所述的声波获取装置，其中所述多个检测元件轮流地连接所述一个A/D转换器。
19.根据权利要求1所述的声波获取装置，其中信号处理单元基于关于边界的信息执行校正处理。
20.根据权利要求19所述的声波获取装置，其中信号处理单元校正声波的声学衰减率作为所述校正处理。
21.根据权利要求19所述的声波获取装置，其中信号处理单元使用关于被检体以及匹配层的声速的信息来执行所述校正处理，所述匹配层为填充被检体与检测器之间的空间以将被检体和检测器在声学上结合的阻抗匹配材料。
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