CN106794006A - 光声波检测器及光声成像装置 - Google Patents

光声波检测器及光声成像装置 Download PDF

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Abstract

该光声波检测器具有：内部光源(212)，具有插入被检测体(P)的内部的LED元件(212a)，将LED元件的出射光向被检测体内的检测对象物(Q)照射；内部声电变换部(22)，在被检测体(150)的内部检测由检测对象物产生的光声波，并生成基于光声波(AW)的检测结果的内部检测信号。

Description

光声波检测器及光声成像装置
技术领域
本发明涉及光声波检测器及光声成像装置，特别地，涉及具有用于检测由吸收了从光源照射的光的检测对象物产生的光声波的检测部的光声波检测器及光声成像装置。
背景技术
以往，已知具有如下光声波检测器，该光声波检测器具有用于检测由吸收了从光源照射的光的检测对象物产生的光声波的检测部。这样的光声波检测器在例如日本特开2012-249739号公报中被公开。
在上述日本特开2012-249739号公报中公开了如下光声波检测器，该光声波检测器具有能够将由处于被检测体的深处的检测对象物产生的光声波的检测强度变大的超声波内窥镜。在该光声波检测器中，光纤、具有光散射结构的气囊及振子阵列设置于超声波内窥镜的顶端。另外，光纤构成为，将在超声波内窥镜的外部产生的激光向插入被检测体内部的超声波内窥镜的顶端引导。在超声波内窥镜的顶端，从光纤出射而被气囊散射的激光向被检测体内部照射。并且，光声波检测器构成为，利用超声波内窥镜的顶端的振子阵列检测由吸收了激光的检测对象物产生的光声波，从而获取被检测体的深处的断层图像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-249739号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述日本特开2012-249739号公报所记载的光声内窥镜中，在使用光输出高的激光时，需要将激光的产生装置设置于光声成像装置，另外，在超声波内窥镜上需要具有光纤等导光构件及散射构件。因此，装置变得大型化且复杂，从而难以降低装置的成本。另一方面，在使用比激光输出低的发光元件等在超声波内窥镜的外部产生光时，由于发光元件的出射光的配光角度比激光大，因此，难以将在超声波内窥镜的外部产生的光向超声波内窥镜引导。另一方面，若将来自低输出的光源的光向超声波内窥镜引导，则能够使装置小型化，但难以检测出用于被检测体的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波。
本发明鉴于上述问题而提出，本发明的目的之一在于，提供使用比较低输出的光源也能够检测出用于被检测体的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波的光声波检测器及光声成像装置。
解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的第一技术方案的光声波检测器具有：内部光源，具有插入被检测体的内部的发光元件，将发光元件的出射光向被检测体内的检测对象物照射；内部检测部，在被检测体的内部检测由检测对象物产生的光声波，并生成基于光声波的检测结果的内部检测信号。
由此，光的照射由处于被检测体的内部的发光元件进行，光声波的检测也在被检测体的内部进行。因此，即使检测对象物处于被检测体的深处，也能够在与检测对象物比较近的位置进行光的照射和光声波的检测。因此，使用输出比较低的光源也能够检测出用于被检测体的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
内部光源及内部检测部都设置于插入被检测体的内部的插入部分的顶端部附近。若这样地构成，由于在插入部分的顶端部附近设置有内部光源及内部检测部，因此，能够获取被检测体的更深部分的光声图像。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
内部检测部设置于插入被检测体的内部的插入部分的在沿着插入方向的方向上延伸的侧面，
侧面由曲面或多个平面形成，包含安装有发光元件的安装面，
发光元件以朝向插入部分的安装面的法线方向的外侧的方式配置。
若这样地构成，能够生成沿着插入被检测体的内部的光声波检测器的插入部分的侧面的断层图像。
在该情况下，优选地，
安装面由圆状的曲面形成，
从插入部分的插入方向观察，内部检测部沿插入部分的侧面的外周设置，
从插入部分的插入方向观察，发光元件在安装面的整周向法线方向的外侧出射光。
若这样地构成，能够生成沿着光声波检测器的插入部分的侧面的整周的大范围的断层图像。
在上述发光元件朝向插入部分的安装面的法线方向的外侧的结构中，优选地，
还具有反射构件，该反射构件用于将从发光元件出射的光向法线方向的外侧反射。
若这样地构成，向朝向插入方向的方向出射的光通过反射面向朝向插入部分的侧面的法线方向的方向反射。因此，能够向被检测体高效地照射光。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
还具有反射构件，该反射构件用于将从发光元件出射的光向插入被检测体的内部的插入部分的在沿着插入方向的方向上延伸的侧面的法线方向的外侧反射，
内部检测部设置于侧面，
发光元件安装于朝向插入方向的安装面，
反射构件具有与安装面相对的反射面。
若这样地构成，能够利用反射面反射向朝向插入方向的方向出射的光，并向朝向内部检测部的外侧面的法线方向的方向反射。因此，能够向被检测体高效地照射光。而且，由于容易向内部检测部的附近区域照射光，因此，即使检测对象物位于接近内部检测部的位置，也能够检测出充分强度的光声波。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
插入被检测体的内部的插入部分能够以插入部分的插入方向为轴进行转动。若这样地构成，能够将光的照射方向变更为与插入方向垂直的方向中的任意方向。因此，能够任意地变更显现在断层图像上的区域。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
内部光源包含发光二极管元件、半导体激光元件及有机发光二极管元件中的至少一个来作为发光元件。
若这样地构成，由于发光元件的配光角度比较大，因此，能够向插入部分的侧面的法线方向均匀地照射光。另外，能够使内部光源小型化。进而，能够利用简单的结构向被检测体照射发光频率高的脉冲光。因此，每单位时间能够获得更多的断层图像信息，因此，能够获取更加鲜明更加清晰的光声图像。
在上述第一技术方案的光声波检测器中，优选地，
内部检测部设置于内部光源的附近，包含用于检测光声波的检测面，
该光声波检测器还具有反射部，该反射部包括用于将由发光元件产生的光向与检测面相对的检测对象物侧的方向反射的反射面。
若这样地构成，能够使由内窥镜主体的发光元件产生的光直接向被检测体出射，因此，不需要如以往那样的将从与内窥镜主体分离设置的光源向内窥镜主体引导光的结构，从而能够实现光的传递路径的结构的简单化。另外，由于使用发光二极管元件等发光元件，因此，与以往那样使用固体激光器的情况相比，能够实现光源结构的小型化。另外，通过在内窥镜主体设置包括反射面的反射部，能够利用反射面将未向检测对象物的方向出射的光向检测对象物反射，从而能够向检测对象物高效地照射光。
在还具有上述反射部的结构中，优选地，
反射部包含配置于内部检测部及内部光源的侧方的侧壁，在侧壁的内部检测部及内部光源侧的面设置有反射面。
若这样地构成，即使在使用易于扩散光的发光二极管等发光元件的情况下，只设置反射面这样的简单的结构，就能够将光均衡地向检测对象物照射。即，不使光的传递路径的结构变复杂，也能够实现向检测对象物更加均衡地照射光。
在还具有上述反射部的结构中，优选地，
还具有导光部，该导光部用于将来自内部光源的光向被检测体引导，
内部光源包含用于密封发光元件的密封部，
导光部相对于密封部配置在检测对象物侧。
若这样地构成，能够经由导光部将来自密封部的光向被检测体引导，因此，能够抑制从密封部至被检测体之间的光能的损失。
在还具有上述导光部的结构中，优选地，
密封部具有外表面，该外表面形成为将来自发光元件的光向导光部会聚的透镜形状。
若这样地构成，由于能够从发光元件向导光部会聚光，因此，能够抑制光从发光元件到达导光部期间的光能的损失。
在还具有上述导光部的结构中，优选地，
内部检测部包括能够透过光的压电元件，
压电元件配置在导光部内，在俯视下，所述压电元件与发光元件重叠。
若这样地构成，在俯视下，无需避开压电元件的位置来配置发光元件，因此，与在俯视下发光元件和压电元件不重叠的情况相比，能够大大地确保发光元件的配置区域。其结果，能够使光源的光量变大。
在还具有上述反射部的结构中，优选地，
内部光源包含多个发光元件，
反射面以包围多个发光元件的方式设置。
若这样地构成，通过包围多个发光元件的反射面，能够使从发光元件向周围扩散的光向检测对象物反射，因此，能够向检测对象物高效地照射光。
在上述反射面包围多个发光元件的结构中，优选地，
反射面以包围多个发光元件的整周的方式设置为环状。
若这样地构成，能够通过反射面从多个发光元件的整周反射光，因此，能够向检测对象物更加高效地照射光。
本发明的第二技术方案的光声成像装置具有：
光声波检测器，包括内部光源和内部检测部，该内部光源具有插入被检测体的内部的发光元件，将发光元件的出射光向被检测体内的检测对象物照射，该内部检测部在被检测体的内部检测由检测对象物产生的光声波，并生成基于光声波的检测结果的内部检测信号，
内部检测图像生成部，生成基于内部检测信号的被检测体的内部检测断层图像，
图像形成部，使用内部检测断层图像形成光声图像。
由此，能够在被检测体的内部进行从发光元件出射的光的照射和光声波的检测。另外，生成基于在被检测体的内部被检测的光声波的内部检测信号的内部检测断层图像，从而使用内部检测断层图像形成光声图像。因此，即使检测对象物处于被检测体的深处，也能够在与检测对象物比较近的位置进行光的照射和光声波的检测，从而形成检测对象物的光声图像。因此，使用输出比较低的光源也能够检测出用于被检测体的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波，并生成光声图像。
在上述第二技术方案的光声成像装置中，优选地，
还具有外部光源，该外部光源从被检测体的外部向检测对象物照射光，
外部光源照射光的时机与内部光源照射光的时机同步。
若这样地构成，能够将被检测体表面的外部光源作为辅助光源使用。因此，能够进一步提高光声波的检测强度。
在上述第二技术方案的光声成像装置中，优选地，
还具有：
外部检测部，在被检测体的外部检测由被检测体内的检测对象物产生的光声波，并生成基于光声波的检测结果的外部检测信号，
外部检测图像生成部，生成基于外部检测信号的被检测体的外部检测断层图像，
图像形成部还使用外部检测断层图像形成光声图像。
若这样地构成，能够使用在被检测体的内部被检测出的光声波的内部检测断层图像和在被检测体的表面被检测出的光声波的外部检测断层图像来形成光声图像。在内部检测断层图像中，在被检测体的深处产生的光声波的检测强度高，在外部检测断层图像中，在接近被检测体的表面的区域产生的光声波的检测强度高。因此，相对于光声波的检测深度方向能够获得S/N比更高更鲜明的光声图像。
在该情况下，优选地，
内部检测部设置于内部光源的附近，具有用于检测光声波的检测面，
光声波检测器还包括反射部，该反射部包括用于将由发光元件产生的光向与检测面相对的检测对象物侧的方向反射的反射面。
若这样地构成，能够使由内窥镜主体的发光元件产生的光直接向被检测体出射，因此，不需要如以往那样的将从与内窥镜主体分离设置的光源向内窥镜主体引导光的结构，从而能够实现光的传递路径的结构的简单化。另外，由于使用发光二极管元件等发光元件，因此，与以往那样使用固体激光器的情况相比，能够实现光源结构的小型化。另外，能够将外部光源作为内部光源的辅助光源来使用，因此，与只从内部光源照射光的情况相比，能够向检测对象物照射强光。因此，与只从内部光源照射光的情况相比，能够产生更大的光声波，因此，能够获得更加鲜明的光声图像。另外，从被检测体的内部检测部和外部检测部分别获得光声图像，因此，能够获得被检测体的更大范围的光声图像。另外，通过在内窥镜主体设置反射部，能够利用反射部将未向检测对象物的方向出射的光向检测对象物反射，因此，能够向检测对象物高效地照射光。
在上述光声波检测器还包括反射部的结构中，优选地，
还具有信号处理部，
信号处理部构成为，将基于由内部检测部及外部检测部分别检测出的光声波的光声图像相互重叠。
若这样地构成，通过将由不同的两个检测部检测出的光声波所得的光声图像重叠，在检测信号中相对于构成光声图像的信号成分，能够使噪音成分相对地变小，因此，能够获得更加鲜明的光声图像。
发明效果
根据本发明，如上所述，使用输出比较低的光源也能够检测出用于被检测体的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波。
附图说明
图1是表示光声成像装置的一个例子的外观立体图。
图2是表示在被检测体的内部检测光声波的一个例子的示意图。
图3是表示光声成像装置的结构例的框图。
图4是表示本发明的第一实施方式的超声波内窥镜的插入部分的一个例子和沿着610-610线的截面及沿着615-615线的截面的图。
图5是表示本发明的第二实施方式的超声波内窥镜的插入部分的一个例子和沿着620-620线的截面的结构图。
图6是表示本发明的第三实施方式的超声波内窥镜的插入部分的一个例子和沿着625-625线的截面的结构图。
图7是表示本发明的第四实施方式的超声波内窥镜的插入部分的一个例子和沿着630-630线的截面的结构图。
图8是表示本发明的第四实施方式的超声波内窥镜的插入部分的另一个例子和沿着635-635线的截面的结构图。
图9是表示本发明的第五实施方式的超声波内窥镜的插入部分的一个例子和沿着640-640线的截面的结构图。
图10是表示本发明的第六实施方式的光声成像装置的另一个例子的外观立体图。
图11A是表示在被检测体的内部及表面检测光声波的另一个例子的示意图。
图11B是表示在被检测体的内部及表面检测光声波的另一个例子的示意图。
图12是表示光声成像装置的其他结构例的框图。
图13是设置于第一光照射部的外部光源的配置例。
图14是表示本发明的第七实施方式的光声内窥镜的整体结构的框图。
图15是表示将本发明的第七实施方式的光声内窥镜的内窥镜主体插入被检测体的内部的状态的示意图。
图16是表示本发明的第七实施方式的光声内窥镜的内窥镜主体的俯视图。
图17是沿着图16中的650-650线的剖视图。
图18是沿着图16中的660-660线的剖视图。
图19是表示本发明的第八实施方式的光声内窥镜的内窥镜主体的俯视图。
图20是沿着图19中的670-670线的剖视图。
图21是沿着图19中的680-680线的剖视图。
图22是表示本发明的第九实施方式的光声内窥镜系统的整体结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
[第一实施方式]
图1是表示光声成像装置100的一个例子的外观立体图。图2是表示在被检测体P的内部检测光声波AW的一个例子的示意图。图3是表示光声成像装置100的结构例的框图。
如图1所示，光声成像装置100具有径向型的超声波内窥镜20、图像生成部30、图像显示部40。
超声波内窥镜20是能够插入生体等的被检测体P的体腔P1内的光声波检测器。超声波内窥镜20具有在图2那样的体腔P1内向被检测体P照射光并检测由被检测体P内的检测对象物Q产生的光声波AW的功能。通过该功能，超声波内窥镜20在体腔P1内向Y方向插入，获取与其顶端的插入部分20a的侧周面交叉的平面(包括X方向及Z方向的平面)中的被检测体P的断层图像信息。此外，超声波内窥镜20也具有在体腔P1内向被检测体P发送超声波并检测其反射波的超声波的功能。
如图3所示，该超声波内窥镜20具有内部光照射部21和内部声电变换部22。内部光照射部21具有光源，该光源包括LED(Light Emitting Diode)元件212a(发光二极管元件，例如，参照后述的图4)。内部声电变换部22是检测由检测对象物Q产生的光声波AW和在被检测体P内被反射的超声波等弹性波的内部检测部，该内部声电变换部22生成基于该检测结果的检测信号并向图像生成部30输出。下面，将该检测信号称为内部检测信号。
在该超声波内窥镜20中，光的照射由处于被检测体P的内部的体腔P1内的LED元件212a进行，光声波AW的检测也在体腔P1内进行。因此，即使检测对象物Q处于被检测体P的深处，超声波内窥镜20也能够在与检测对象物Q比较近的位置进行光的照射和光声波AW的检测，也能够形成检测对象物Q的光声图像。因此，能够使用输出比较低的光源检测出用于被检测体P的深处的断层图像的生成的充分强度的光声波AW，从而形成其光声图像。
此外，在后面将进一步详细地叙述超声波内窥镜20的结构。
接着，图像生成部30处理从超声波内窥镜20输出的内部检测信号来进行成像。图像生成部30例如使用基于内部检测信号的断层图像信息来生成光声图像，其中，该内部检测信号基于光声波AW的检测结果而成，该图像生成部30使用基于内部检测信号的断层图像信息来生成超声波图像，其中该内部检测信号基于超声波检测结果而成。
如图3所示，图像生成部30具有接收电路301、A/D转换器302、接收存储器303、数据处理部304、光声图像再构成部305、检波对数转换器306、光声图像构筑部307、超声波图像再构成部308、检波对数转换器309、超声波图像构筑部310、图像合成部311、控制部312、发送控制电路313、操作部314、电源部315及内窥镜光源驱动部316。
接收电路301从内部声电变换部22具有的多个超声波振动元件22A(后述)选择至少一部分，进行放大被选择的超声波振动元件22A的电压信号(内部检测信号)的处理。
A/D转换器302将从接收电路301输出的放大后的检测信号变换为数字信号。接收存储器303保存来自A/D转换器302的数字信号。数据处理部304具有将保存于接收存储器303的信号向光声图像再构成部305或超声波图像再构成部308分配的功能。
光声图像再构成部305基于光声波AW的检测信号进行相位匹配相加处理，再构成光声波AW的数据。检波对数转换器306对再构成的光声波AW的数据进行对数压缩处理及包络线检波处理。并且，光声图像构筑部307将由检波对数转换器306处理后的数据变换为每个像素的亮度值数据。即，生成光声图像数据(例如，灰色标度)来作为图像上的垂直方向和水平方向的每个像素的亮度值数据。
该光声图像数据是表示通过对基于光声波AW的检测信号的断层图像进行算术平均处理而形成的光声图像的数据。光声图像的各像素利用例如256灰度的灰色标度来表示算术平均处理后的光声波AW的检测等级。
光声图像再构成部305、检波对数转换器306、光声图像构筑部307及图像合成部311是本发明的内部检测图像生成部和图像形成部的一个例子，进行光声波AW的成像处理。
另一方面，超声波图像再构成部308基于超声波的检测信号进行相位匹配相加处理，再构成超声波的数据。检波对数转换器309对再构成的超声波的数据进行对数压缩处理和包络线检波处理。并且，超声波图像构筑部310将由检波对数转换器309处理后的数据变换为每个像素的亮度值数据。即，生成超声波图像数据(例如，灰色标度)来作为图像上的垂直方向和水平方向的每个像素的亮度值数据。
图像合成部311合成上述光声图像数据和上述超声波图像数据而生成合成图像数据。其中，就图像合成而言，可以使光声图像与超声波图像重叠，也可以使光声图像和超声波图像并行排列。图像显示部40基于由图像合成部311合成的合成图像数据显示图像。此外，图像合成部311也可以将光声图像数据或超声波图像数据中的任一个直接向图像显示部40输出。
控制部312使用存储于未图示的非临时性的存储介质(存储器)中的程序和控制信息等来控制光声成像装置100的各结构构件。例如，控制部312向内窥镜光源驱动部316发送光触发信号等。
发送控制电路313根据从控制部312输出的控制信号，向内部声电变换部22发送驱动信号而产生超声波。
操作部314接受用户的操作输入，将与操作输入相对应的输入信号向控制部312输出。
电源部315向光声成像装置100的各结构构件供给电力。
内窥镜光源驱动部316是用于驱动超声波内窥镜20的内部光照射部21的光源的驱动电路部。例如，内窥镜光源驱动部316在从控制部312接收光触发信号时向内部光照射部21发送驱动信号。此外，如后面所述，在内部光照射部21包括出射不同的波长的脉冲光的多种光源的情况下，从控制部312输出波长控制信号。在该情况下，内窥镜光源驱动部316在从控制部312接收波长控制信号时，根据波长控制信号选择光源来进行驱动。
接着，说明图像显示部40。图像显示部40是具有触摸面板的显示装置。如图3所示，图像显示部40具有液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)401和输入检测部402。液晶显示器401显示基于由图像生成部30生成的图像信号的图像(例如，光声图像等)。输入检测部402接受用户的操作输入。在通过用户的手指或触摸笔等在液晶显示器401的显示画面触摸输入时，输入检测部402将与触摸输入相对应的输入信号向控制部312输出。
接着，说明超声波内窥镜20的详细结构。图4是表示第一实施方式的超声波内窥镜20的插入部分20a的一个例子的结构图。此外，图4中的610-610剖视图是沿着线610-610的插入部分20a的截面，图4中的615-615剖视图是沿着线615-615的插入部分20a的截面。
如图4所示，在插入被检测体P的体腔P1内的插入部分20a，设置有内部光照射部21和内部声电变换部22。
内部光照射部21包括基板211、内部光源212、密封层213。基板211是例如柔性基板，形成为具有与插入部分20a的插入方向(Y方向)平行的轴的圆筒形，设置于插入部分20a的顶端。而且，在从插入方向俯视观察，基板211与插入部分20a的侧周面例如设置为同心圆状。此外，基板211并不限定于图4的例示，也可以是圆筒形或圆柱形的基板(例如，印刷基板、金属基板)。
内部光源212包括插入被检测体P的内部的多个LED元件212a，将LED元件212a的出射光向被检测体P的内部(特别是检测对象物Q)照射。LED元件212a配置为，在基板211的主面上能够沿着插入方向和侧周面向插入部分20a的整个侧周面的法线方向均匀地出射光。因此，从Y方向观察，LED元件212a的安装面与插入部分20a的侧周面形成为同心圆状的曲面。例如，在图4中，轴向上具有5列且圆周方向上具有10列(即，50个)的LED元件212a配置在基板211上。总之，LED元件212a配置为，朝向插入部分20a的安装面的法线方向的外侧。因此，从插入部分20a的插入方向观察，从安装面的整周朝向安装面的法线方向的外侧出射光。另外，内部光源212设置在插入被检测体P的内部的插入部分20a的顶端部附近。
LED元件212a是以出射脉冲光的方式被驱动的LED光源。脉冲光的PRF(PulseRepetition Frequency)特别地不进行限定，例如，能够设定为1000[次/秒]。通过使用LED光源，能够使内部光源212小型化，能够利用简单的结构向被检测体P照射发光频率高的脉冲光。因此，每单位时间(例如，后述的液晶显示器401的显示更新所需要的期间)能够获得更多的断层图像信息，因此，能够使光声图像更加鲜明更加清晰。
此外，LED元件212a可以由发光波长相同的LED光源构成，也可以由发光波长不同的多种LED光源构成。另外，就LED元件212a的发光波长的设定而言，选择针对测定对象(检测对象物Q)的吸收率高的波长即可。例如，若测定对象为血液中的氧合血红蛋白，则发光波长能够选择针对氧合血红蛋白的吸收率高的760nm。另外，若测定对象为血液中的还原血红蛋白，则能够选择针对还原血红蛋白的吸收率高的850nm。例如，在向被检测体P照射760nm的波长的脉冲光时，因光被包含于被检测体P内的动脉血管、肿瘤等的血液中的氧合血红蛋白吸收而产生光声波AW(参照图3)，在后述的光声图像构筑部307生成包括动脉血管、肿瘤等的光声图像。
密封层213密封基板211和多个LED元件212a。密封层213的材料为至少透过多个LED元件212a的出射光的透光性的材料即可，并不特别地限定。密封层213可以使用例如玻璃形成，也可以是透光性的树脂材料或包括填充材料的透光性的复合树脂材料。
内部声电变换部22在插入被检测体P的内部的插入部分20a的侧周面，在插入方向上配置在内部光照射部21的后部且配置在该内部光照射部21的附近。另外，从插入部分20a的插入方向观察，内部声电变换部22沿插入部分20a的侧面的外周设置。另外，内部声电变换部22设置于插入被检测体P的内部的插入部分20a的顶端部的附近。内部声电变换部22包括超声波振动元件22A、声透镜(未图示)、声匹配层(未图示)、背衬构件(未图示)。
超声波振动元件22A是压电元件，该压电元件通过在施加电压时振动而产生超声波，在振动(超声波)增加时产生电压。如图4所示，超声波振动元件22A沿着插入部分20a的侧周面的整周配置多个。因此，超声波内窥镜20能够获取沿着插入部分20a的侧周面的整周的大范围的断层图像信息。
此外，在超声波振动元件22A的全部的外表面，沿着侧周面的整周设置有声匹配层，在声匹配层的整个表面上设置有声透镜。另外，在超声波振动元件22A的全部的内表面设置有用于抑制超声波的传播的背衬构件。声匹配层使被检测体P与超声波振动元件22A的声阻抗的差减少。例如，声匹配层具有将由超声波振动元件22A产生的超声波高效地向被检测体P内传播的功能。而且，声匹配层也具有将来自被检测体P内的超声波(也包括光声波AW)高效地向超声波振动元件22A传播的功能。另外，声透镜具有将从超声波振动元件22A输出的超声波会聚的功能。
[第二实施方式]
接着，说明第二实施方式。此外，下面说明与第一实施方式不同的结构。另外，对与第一实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
图5是表示第二实施方式的超声波内窥镜20的插入部分20a的一个例子的结构图。此外，图5中的620-620剖视图是沿着线620-620的插入部分20a的截面。
如图5所示，基板211具有与插入部分20a的插入方向平行的轴，截面呈正方形的筒状。此外，并不限定于图5的例示，基板211的形状也可以是柱形，其截面也可以是正方形以外的多边形(例如，三边形、六边形等)。
在与插入部分20a的侧周面相对的基板211的各侧面，LED元件212a能够向其侧面(安装面)的法线方向出射光。例如，在图5中，5行3列(即，15个)的LED元件212a配置在基板211的各侧面。此外，也可以在基板211的整个侧面配置发光波长相同的LED元件212a，也可以在每个侧面配置发光波长不同的LED元件212a。基板211的各侧面沿着插入部分20a的插入方向延伸。
另外，内部光照射部21除了基板211、内部光源212及密封层213以外，还包括反射部214和四个反射板215。
反射部214是在朝向LED元件212a的面具有反射LED元件212a的出射光的反射面214a的反射构件，在插入部分20a中设置在基板211的前部(相对于插入方向设置在前方)。
反射板215是在两主面具有反射LED元件212a的出射光的反射面215a的反射构件。各反射板215在基板211的各侧面沿着从与插入方向平行的端边朝向插入部分20a的侧周面的方向延伸。
反射部214的反射面214a和反射板215的反射面215a能够反射向从LED元件212a朝向插入方向的方向出射的光，使其向朝向内部声电变换部22的外侧面的法线方向的方向反射。总之，反射部214构成为，将从LED元件212a出射的光向安装面的法线方向的外侧反射。因此，能够向被检测体P高效地照射光。而且，由于也容易向内部声电变换部22的外侧面的附近区域照射光，因此，即使检测对象物Q位于内部声电变换部22附近的位置，也能够从检测对象物Q检测出充分强度的光声波AW。
此外，具有反射面214a、215a的上述结构不仅适用于本实施方式的结构，也能够适用于其他实施方式(例如，后述的图9等)的结构。
[第三实施方式]
接着，说明第三实施方式。此外，下面说明与第一实施方式和第二实施方式不同的结构。另外，对与第一实施方式和第二实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
图6是表示第三实施方式的超声波内窥镜20的插入部分20a的一个例子的结构图。此外，图6中的625-625剖视图是沿着线625-625的插入部分20a的截面。
如图6所示，内部光照射部21包括基板211、内部光源212及密封层213。在内部光照射部21中，基板211与插入部分20a的插入方向平行地设置，在基板211的两主面配置有LED元件212a。例如，在图6中，5行4列(即，20个)的LED元件212a配置在基板211的各主面。此外，如第二实施方式的图5所示，在内部光照射部21中，在与LED元件212a相对的面具有反射LED元件212a的出射光的反射面214a的反射构件(例如，反射部214)在插入部分20a中也可以比基板211更靠插入方向的前方设置。
另外，如图6所示，在超声波内窥镜20内设置有促动器23。促动器23是旋转驱动部，该旋转驱动部能够基于从控制部312输出的控制信号，以插入方向为轴旋转驱动插入部分20a。
在图6中，插入部分20a能够以其插入方向为轴进行转动。因此，能够将从LED元件212a出射的脉冲光的照射方向变更为与插入部分20a的插入方向垂直的方向中的任意方向。因此，能够任意地变更显现在断层图像上的测定区域。
此外，在基板211的两主面也可以配置发光波长相同的LED元件212a，但优选在每个主面配置发光波长不同的LED元件212a。这样一来，通过插入部分20a的转动，能够变更向所希望的测定区域照射的脉冲光的波长。因此，能够根据检测对象物Q的种类变更脉冲光的波长，从而形成光声图像。
[第四实施方式]
接着，说明第四实施方式。此外，下面说明与第一～第三实施方式不同的结构。另外，对与第一～第三实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
图7是表示第四实施方式的超声波内窥镜20的插入部分20a的一个例子的结构图。此外，图7中的630-630剖视图是沿着线630-630的插入部分20a的截面。
在内部光照射部21中，基板211在内部声电变换部22的前部与插入部分20a的插入方向交叉地设置。另外，LED元件212a配置在朝向插入方向的主面上，向朝向插入方向的方向出射脉冲光。
另外，如图7所示，内部光照射部21除了基板211、内部光源212及密封层213以外，还包括反射部214。反射部214是在与LED元件212a相对的面具有反射LED元件212a的出射光的反射面214a的反射构件，该反射部214在插入部分20a比基板211更靠插入方向的前方设置。该反射面214a能够反射向从LED元件212a朝向插入方向的方向出射的光，使其向朝向内部声电变换部22的外侧面的法线方向的方向反射。即，反射部214构成为，将从LED元件212a出射的光朝向安装面的法线方向的外侧反射。因此，能够向被检测体P高效地照射光。而且，由于也容易向内部声电变换部22的外侧面的附近区域照射光，因此，即使检测对象物Q位于内部声电变换部22的附近位置，也能够从检测对象物Q检测出充分强度的光声波AW。
[第四实施方式的另一个例子]
此外，LED元件212a和反射部214的配置也可以与插入方向相反。图8是表示第四实施方式的超声波内窥镜的插入部分的另一个例子的结构图。此外，图8中的635-635剖视图是沿着线635-635的插入部分20a的截面。
在图8中，基板211设置在超声波内窥镜20的插入部分20a的顶端，反射部214在插入方向上设置在基板211的后方。另外，LED元件212a配置在与反射部214的反射面214a相对的基板211的主面。并且，反射面214a能够反射向从LED元件212a朝向插入方向的方向出射的光，使其向朝向内部声电变换部22的外侧周面的法线方向的方向反射。即使是这样的结构，也能够获得与图7的结构相同的效果。
[第五实施方式]
接着，说明第五实施方式。此外，下面说明与第一～第四实施方式不同的结构。另外，对与第一～第四实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
图9是表示第五实施方式的超声波内窥镜20的插入部分20a的一个例子的结构图。此外，图9中的640-640剖视图是沿着线640-640的插入部分20a的截面。
如图9所示，基板211具有与插入部分20a的插入方向平行的轴，其截面呈正方形的截锥体形状。该截锥体形状的各侧面向内部声电变换部22侧倾斜。此外，并不限定于图9的例示，基板211的形状也可以是圆锥或角锥等锥体形状，与插入方向垂直的截面也可以为圆形或正方形以外的多边形(例如，三边形、六边形等)。
在与插入部分20a的侧周面相对的基板211的各侧面，LED元件212a能够向其侧面(安装面)的法线方向出射光。例如，在图9中，9个LED元件212a配置在基板211的各侧面。此外，也可以在基板211的整个侧面配置发光波长相同的LED元件212a，也可以在每个侧面配置发光波长不同的LED元件212a。
在图9中，由于在向内部声电变换部22侧倾斜的基板211的侧面配置有LED元件212a，因此，能够使从LED元件212a出射的光朝向位于内部声电变换部22的外侧面的法线方向的检测对象物Q照射。而且，由于也容易向内部声电变换部22的外侧面的附近区域照射光，因此，即使检测对象物Q位于内部声电变换部22的附近位置，也能够从检测对象物Q检测出充分强度的光声波AW。
[第六实施方式]
接着，说明第六实施方式。在第六实施方式中，光声成像装置100还具有用于在被检测体P的表面获取断层图像信息的超声波探测器50。另外，一起使用超声波内窥镜20及超声波探测器50能够进行光声成像和超声波成像。除此以外与第一～第五实施方式相同。下面说明与第一～第五实施方式不同的结构。另外，对与第一～第五实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
图10是表示光声成像装置100的另一个例子的外观立体图。图11A和图11B是表示在被检测体P的内部及表面检测光声波AW的另一个例子的示意图。此外，图11A是从Z方向观察的示意图，图11B是从Y方向观察的示意图。图12是表示光声成像装置100的其他结构例的框图。
如图10所示，光声成像装置100除了径向型的超声波内窥镜20、图像生成部30及图像显示部40以外，还具有超声波探测器50。如图11A和图11B所示，该超声波探测器50具有从被检测体P的表面照射光，并且检测由被检测体P内的检测对象物Q产生的光声波AW的功能。另外，超声波探测器50也具有向被检测体P发送超声波，并且检测作为反射波的超声波的功能。
如图12所示，超声波探测器50具有驱动电源部501、光源驱动部502、分别具有外部光源504A、504B的第一光照射部503A和第二光照射部503B、外部声电变换部505。此外，超声波探测器50也可以具有透镜构件和导光部(例如，丙烯酸树脂制的导光板、光纤)等，该透镜构件用于会聚从外部光源504A、504B出射的光，该导光部用于将由透镜构件会聚的光向被检测体P引导。
驱动电源部501向光源驱动部502供给电力。此外，在图12中，驱动电源部501为超声波探测器50的电力供给源，但并不限定于该例示，超声波探测器50的各结构构件也可以从电源部315接受电力的供给。
光源驱动部502包括光源驱动电路502A和光源驱动电路502B。光源驱动电路502A驱动控制外部光源504A，光源驱动电路502B驱动控制外部光源504B。此外，在超声波探测器50与超声波内窥镜20一起进行光声成像而获取同一测定区域的断层图像的情况下，光源驱动电路502A、502B在与超声波内窥镜20的脉冲光的照射时机一致的时刻，从外部光源504A、504B出射脉冲光。即，光源驱动电路502A、502B驱动控制外部光源504A、504B，以使外部光源504A、504B的脉冲光的出射时机和超声波内窥镜20的脉冲光的照射时机同步。
第一光照射部504A及第二光照射部504B以隔着外部声电变换部505相互在Y方向上相对的方式配置(参照图11A)。另外，第一光照射部504A和第二光照射部504B设置为，在使超声波探测器50与被检测体P接触时，位于被检测体P附近。
分别设置于第一光照射部503A及第二光照射部503B的外部光源504A及504B分别包括例如LED元件(未图示)等发光元件，从被检测体P的表面向被检测体P内照射脉冲光。图13是设置于第一光照射部503A的外部光源504A、504B的配置例。另外，下面参照图13说明第一光照射部503A的配置例，设置于第二光照射部503B的外部光源504A、504B也与第一光照射部503A同样地配置。
如图13所示，外部光源504A、504B在Y方向上交替地配置。另外，外部光源504A、504B分别包括Y方向具有3列且Z方向上具有6列(即，3×6＝18个)的LED元件。该LED元件是以出射脉冲光的方式被驱动的LED光源。脉冲光的PRF(Pulse Repetition Frequency)不特别地限定，但能够设定为例如1000[次/秒]。
这样，若外部光源504A、504B分别为LED光源，则能够使外部光源504A、504B小型化，从而能够利用简单的结构向被检测体P照射发光频率高的脉冲光。因此，每单位时间(例如，后述的液晶显示器401的显示更新所需要的期间)能够获得更多的断层图像信息，因此，能够使后述的光声图像更加鲜明更加清晰。
另外，在外部光源504A、504B中，LED元件的发光波长不同。即，外部光源504A、504B能够发出相互不同的波长的光。就波长的设定而言，选择针对测定对象(检测对象物Q)的吸收率高的波长即可。
接着，外部声电变换部505是用于检测由检测对象物Q产生的光声波AW(参照图12)和在被检测体P内被反射的超声波等弹性波的外部检测部，其生成基于该检测结果的检测信号并向图像生成部30输出。下面，将该检测信号称为外部检测信号。
该外部声电变换部505包括超声波振动元件505A、声透镜(未图示)、声匹配层(未图示)、背衬构件(未图示)。
超声波振动元件505A是压电元件，该压电元件通过在施加电压时振动而产生超声波，在振动(超声波)增加时产生电压。超声波振动元件505A产生超声波并使超声波向被检测体P内传播，并且检测在被检测体P内被反射的超声波而生成电压信号。即，使用超声波探测器50除了能够进行光声成像以外，还能够进行超声波成像。
该超声波振动元件505A配置在第一光照射部503A与第二光照射部503B之间(参照图11A)，并且在Z方向上配置多个(参照图11B)。此外，在超声波振动元件505A的被检测体P侧的表面(例如，图11A及图11B中的超声波振动元件505A的下表面)依次设置有声匹配层和声透镜。另外，在该表面的相反一侧的表面(例如，图11A及图11B中的超声波振动元件505A的上表面)设置有用于抑制超声波的传播的背衬构件。
接着，说明相对于超声波探测器50的图像生成部30的处理。接收电路301从超声波振动元件505A至少选择一部分，进行放大被选择的超声波振动元件505A的电压信号(外部检测信号)的处理。
在A/D转换器302中，从接收电路301输出的放大后的检测信号(内部检测信号、外部检测信号)被变换为数字信号。
在光声图像再构成部305、检波对数转换器306及光声图像构筑部307中，进行光声波AW的成像处理，从而制作光声图像数据。该光声图像数据是表示通过对基于光声波AW的检测信号的断层图像进行算术平均处理而形成的光声图像的数据。此外，光声图像再构成部305、检波对数转换器306、光声图像构筑部307及图像合成部311是本发明的内部检测图像生成部、外部检测图像生成部、图像形成部的一个例子，用于进行光声波AW的成像处理。
例如，考虑一起使用超声波内窥镜20和超声波探测器50来进行光声成像的情况。在该情况下，能够形成对基于从超声波内窥镜20输出的内部检测信号的内部检测断层图像和基于从超声波探测器50输出的外部检测信号的外部检测断层图像进行算术平均处理而得到的光声图像。此外，在外部检测断层图像中，光声波AW的检测深度方向与内部检测断层图像相反。例如，在内部检测断层图像中，检测深度方向为-X方向，在外部检测断层图像中，检测深度方向为X方向。因此，形成光声图像时的算术平均处理在使两者的测定深度方向一致的处理后进行就不言而喻了。
若这样形成光声图像，则能够获得例如将内部检测断层图像和外部检测断层图像重叠的光声图像。即，能够使用在被检测体P的内部被检测出的光声波AW的内部检测断层图像和在被检测体P的表面所检测出的光声波AW的外部检测断层图像形成光声图像。在内部检测断层图像中，在被检测体P的深处产生的光声波AW的检测强度高，在外部检测断层图像中，在接近被检测体P的表面的区域产生的光声波AW的检测强度高。因此，相对于光声波AW的检测深度方向能够获得S/N比更高更鲜明的光声图像。
此外，在上述的光声成像中，通过对内部检测断层图像和外部检测断层图像进行算术平均处理而形成光声图像，但在本实施方式的光声成像装置100中，也能够分别对内部检测断层图像和外部检测断层图像进行算术平均处理。在该情况下，能够分别单独地形成基于内部检测断层图像的光声图像和基于外部检测断层图像的光声图像。
另外，在本实施方式的光声成像装置100中，也能够基于内部检测断层图像和外部检测断层图像中的一方形成光声图像。在该情况下，也可以从超声波内窥镜20和超声波探测器50的双方照射同一发光时机的脉冲光，利用超声波内窥镜20和超声波探测器50中的一方检测光声波AW。这样一来，在基于内部检测断层图像形成光声图像的情况下，能够将处于被检测体P的表面的超声波探测器50的外部光源504A、504B作为辅助光源使用。另外，在基于外部检测断层图像形成光声图像的情况下，能够将处于体腔P1内的超声波内窥镜20的内部光源212作为辅助光源使用。因此，能够进一步提高光声波AW的检测强度。由此，能够获得更加鲜明的光声图像。
是形成基于内部检测断层图像和外部检测断层图像的光声图像还是在各断层图像上分别单独地形成光声图像，能够根据例如用户的操作输入进行选择。
另一方面，在超声波图像再构成部308、检波对数转换器309、超声波图像构筑部310中，进行在被检测体P内被反射的超声波的成像处理，从而制作超声波图像数据。此外，超声波图像数据是表示通过对基于超声波的检测信号的断层图像进行算术平均处理而形成的超声波图像的数据。在一起使用超声波内窥镜20和超声波探测器50进行超声波成像的情况下，能够形成对基于从超声波内窥镜20输出的内部检测信号的内部检测断层图像和基于从超声波探测器50输出的外部检测信号的外部检测断层图像进行算术平均处理而得到的超声波图像。
控制部312能够使用存储于未图示的非临时性的存储介质(存储器)的程序和控制信息等来控制超声波探测器50的各结构构件。例如，控制部312向光源驱动部502发送波长控制信号和光触发信号等。发送控制电路313根据从控制部312输出的控制信号向外部声电变换部505发送驱动信号，从而产生超声波。
如上所述，在本实施方式的光声成像装置100中，一起使用超声波内窥镜20和超声波探测器50来进行光声成像，从而能够形成将共同的测定区域的断层图像信息重叠的光声图像(参照图11A和图11B)。此外，利用超声波成像的超声波图像的形成也相同。下面，说明本实施方式的光声成像装置100中的光声成像处理的一个例子。
首先，进行超声波内窥镜20及超声波探测器50的Y方向及Z方向的测定位置的调整。在该处理中，将超声波内窥镜20插入体腔P1内，使超声波从内部声电变换部22输出。并且，在使超声波探测器50与被检测体P的表面接触的状态下，一边使超声波探测器50向Y方向、Z方向移动，一边利用超声波探测器50检测从超声波内窥镜20输出的超声波。超声波探测器50的Y方向及Z方向的位置与超声波内窥镜20相同，若相对于-X方向超声波探测器50位于超声波内窥镜20的正上方的位置，则超声波探测器50的检测强度最大。因此，将超声波的检测强度最大的Y方向及Z方向的为止作为超声波探测器50的测定位置。
接着，进行超声波内窥镜20的内部检测断层图像和超声波探测器50的外部检测断层图像的位置调整。在该处理中，使内部声电变换部22具有的多个超声波振动元件22A配置的平面(例如，参照图4中的B-B截面)和包括外部声电变换部505具有的多个超声波振动元件505A的配置方向(Z方向)及X方向的平面一致。首先，以X方向为轴，一边使超声波探测器50旋转，一边利用超声波探测器50检测从超声波内窥镜20输出的超声波。在上述的两平面一致时，超声波探测器50的检测强度最大。因此，将超声波的检测强度最大的旋转位置作为超声波探测器50的测定位置。
接着，进行光声成像和光声图像的形成。从超声波内窥镜20及超声波探测器50向被检测体P照射同一发光时机发出的脉冲光，并获取基于由超声波内窥镜20检测出的光声波AW的内部检测信号和基于由超声波探测器50检测出的光声波AW的外部检测信号。并且，基于由内部检测信号生成的内部检测断层图像和由外部检测信号生成的外部检测断层图像形成光声图像。
此外，在上述的光声成像处理中，从超声波内窥镜20和超声波探测器50照射的各脉冲光的PRF可以相同，也可以不同。即，两者的发光时机同步即可，例如，超声波内窥镜20的脉冲光的PRF可以设为1000[次/秒]，超声波探测器50的脉冲光的PRF可以设为500[次/秒]。
[第七实施方式]
接着，参照图14～图18说明本发明的第七实施方式的光声成像装置700的结构。在该在第七实施方式中，说明利用反射部的反射面向与检测部的检测面相对的检测对象物侧的方向反射来自光源的光的例子。
如图14所示，本发明的第七实施方式的光声成像装置700具有内窥镜主体701、信号处理部702、显示部703。
如图15所示，内窥镜主体701由管部701a和设置于管部701a的顶端的顶端部701b构成。另外，内窥镜主体701构成为，顶端部701b被插入被检测体(人体)P的内部。此外，内窥镜主体701是权利要求书中的“光声波检测器”的一个例子。
在此，在第七实施方式中，如图16所示，在内窥镜主体701的顶端部701b设置有包括多个LED元件710c的内部光源710a、710b、用于检测光声波AW(参照图15)的内部检测部711、包括光的反射面712b的反射部712。内部检测部711包括具有检测面711b的压电元件711a。反射部712构成为，利用反射面712b将来自LED元件710c的光向与检测面711b相对的检测对象物Q(参照图15)的方向(Z1方向)反射。在后面进行详细的叙述。此外，LED元件710c是权利要求书中的“发光元件”的一个例子。
光声成像装置700从内部光源710a、710b向人体等被检测体P(参照图15)照射光，并且利用内部检测部711检测由吸收了照射的光的被检测体P内的检测对象物Q产生的光声波AW。另外，光声成像装置700能够基于由内部检测部711检测出的光声波AW使检测对象物Q成像。另外，光声成像装置700从压电元件711a向被检测体P发射超声波，并且利用内部检测部711(压电元件711a)检测被被检测体P内的检测对象物Q反射的超声波。另外，光声成像装置700能够基于由内部检测部711检测出的被反射的超声波，使检测对象物Q成像。
此外，在本说明书中，超声波是频率越高越不会对具有正常听力的人产生听觉的声波(弹性波)，是大约16000Hz以上的声波(弹性波)。另外，在本说明书中，将由被检测体P内的检测对象物Q吸收光所产生的超声波称为“光声波AW”，将由内部检测部711(压电元件711a)产生并且向被检测体P内的检测对象物Q反射的超声波称为“超声波”，为了便于说明加以区分。
接着，说明光声成像装置700的各部分的详细结构。
如图14所示，信号处理部702通过传递电力及信号的信号线721与内部光源710a、710b连接。另外，信号处理部702通过传递电力及信号的信号线722与内部检测部711连接。另外，信号处理部702包括CPU(未图示)、ROM及RAM等存储部(未图示)，对与由内部检测部711检测出的光声波AW或超声波相对应的信号进行处理。另外，信号处理部702基于与由被检测体P内的检测对象物Q产生且由内部检测部711检测出的光声波AW或超声波相对应的信号，确定检测对象物Q来进行成像。
显示部703能够基于信号处理部702的控制，显示被检测体P内的检测对象物Q的光声图像、各种画面(操作画面、通知画面等)。
内窥镜主体701的管部701a为了能够插入人体等被检测体P的内部，形成为细长的管状。另外，管部701a具有挠性。另外，在管部701a上，在设置有顶端部701b的顶端的相反一侧的基端的附近，设置有在内窥镜主体701插入时操作管部701a及顶端部701b的操作部(未图示)。此外，管部701a的基端不插入被检测体P的内部。
如图16所示，如上所述，在内窥镜主体701的顶端部701b设置有内部光源710a、710b、内部检测部711及反射部712。
内部光源710a、710b在内部检测部711的Y方向的两侧成对设置。另外，内部光源710a、710b与内部检测部711接近配置。此外，内部光源710a、710b构成为隔着内部检测部711大致对称。因此，下面只说明Y2方向侧的内部光源710a。另外，向与内部光源710a、710b分别相对应的被检测体P(参照图15)侧反射光及引导光的结构也构成为隔着内部检测部711大致对称。因此，下面只说明对与内部光源710a相对应的Y2方向侧的光进行反射及导光的结构。此外，将顶端部701b及管部701a排列的方向作为顶端部701b的长边方向(X方向)。另外，将与内部检测部711的检测面711b正交的方向作为顶端部701b的厚度方向(Z方向)。另外，将分别与顶端部701b的长边方向(X方向)及厚度方向(Z方向)正交的方向作为顶端部701b的宽度方向(Y方向)。
如图14所示，内部光源710a构成为，通过向被检测体P照射光而由被检测体P内的检测对象物Q吸收光，使得由检测对象物Q产生光声波AW。另外，如图17所示，内部光源710a形成为沿X方向延伸。
另外，内部光源710a包括多个LED元件710c和一体地密封多个LED元件710c的密封部710d。另外，在内窥镜主体701的顶端部701b设置有将来自内部光源710a的光向被检测体P(参照图15)引导的导光部713。
如图18所示，导光部713形成为YZ面中的截面为大致矩形，并且，如图17所示，该导光部713形成为沿X方向延伸的棒状。另外，导光部713相对于密封部710d配置在检测对象物(参照图15)侧(Z1方向侧)。另外，由图17及图18可知，在俯视下(从Z1方向观察)，导光部713与密封部710d重叠配置。
多个LED元件710c通过在X方向上配置成一列，构成单一的LED元件列。另外，多个LED元件710c构成为，在以Z1方向为中心的规定的定向角的范围内，向被检测体P出射光。
密封部710d一体地密封多个LED元件710c(单一的LED元件列)。另外，如图18所示，密封部710d具有外表面710e，该外表面710e形成为将来自LED元件710c的光向导光部713会聚的透镜形状。详细地说，密封部710d具有外表面710e，从X方向观察，该外表面710e形成为向Z1方向变凸的半圆弧形状。另外，半圆弧形状的外表面710e在X方向上延伸。此外，导光部713的下表面(Z2方向侧的面)形成为在XY方向上延伸的平坦状。
另外，密封部710d由透光性大的材料形成。例如，密封部710d由硅酮形成。另外，在密封部710d与导光部713之间设置有空气层。另外，密封部710d构成为，由于其折射率与空气层的折射率不同(折射率比空气层的折射率大)，因此，通过在外表面710e使来自LED元件710c的光折射，使光的行进方向靠近与导光部713的下表面正交的方向(Z1方向)。即，密封部710d构成为，利用外表面710e使光折射，使得光的行进方向靠近与压电元件711a的检测面711b相对的检测对象物Q(参照图15)的方向(Z1方向)。另外，密封部710d在Z1方向侧的顶部与导光部713的下表面(Z2方向侧的面)线接触。
内部检测部711形成为，在被配置于Y方向的两侧的一对内部光源710a、710b夹持的状态下，沿X方向延伸。另外，内部检测部711具有：压电元件711a，具有朝向Z1方向侧的检测面711b；树脂部711c，覆盖压电元件711a。
压电元件711a构成为，多个压电元件711a配置成阵列状，在检测面711b上，作为整体形成为沿X方向延伸的矩形。此外，在各图中，只概略地示出了压电元件711a的阵列整体的外形。另外，如图14所示，压电元件711a构成为，能够检测光声波AW及超声波，并且能够向被检测体P照射超声波。另外，压电元件711a构成为，检测由被检测体P内的检测对象物Q产生的光声波AW和在被检测体P内被反射的超声波，并经由信号线722将检测信号向信号处理部702输出。另外，压电元件711a构成为，基于经由信号线722被发送的信号处理部702的控制信号，向被检测体P照射超声波。
如图18所示，树脂部711c形成为YZ面中的截面为大致矩形，并且形成为沿X方向延伸。另外，树脂部711c在内部光源710a侧的整个面具有光的反射面711d。反射面711d与内部光源710a及导光部713的Y1方向侧的面抵接。
如图16所示，反射部712包括：侧壁712a，配置在内部检测部711及内部光源710a的侧方；反射面712b，设置于侧壁712a的内部检测部711及内部光源710a侧的面。详细地说，反射部712通过配置于内部光源710a的多个LED元件710c(LED元件列)的X1方向侧、X2方向侧及Y2方向侧，在俯视下(从Z1方向观察)，具有沿X方向延伸的形成为U字状的侧壁712a。另外，反射部712具有与内部光源710a及导光部713的X1方向侧、X2方向侧、Y2方向侧的面抵接的反射面712b。
因此，树脂部711c的反射面711d及反射部712的反射面712b以包围内部光源710a的LED元件710c的方式设置。即，内部光源710a的LED元件710c(LED元件列)通过反射部712的反射面712b及内部检测部711的反射面711d包围侧方(X方向的两侧及Y方向的两侧)。
在第七实施方式中，能够获得下面那样的效果。
在第七实施方式中，如上所述，在能够插入被检测体的内部的内窥镜主体701上设置有包括反射面712b的反射部712，该反射面712b用于将由内窥镜主体701的LED元件710c产生的光向与检测面711b相对的检测对象物侧的方向反射。由此，能够使由内窥镜主体701的LED元件710c产生的光直接向被检测体出射，因此，不需要如以往那样的将从与内窥镜主体701分离设置的内部光源710a(710b)向内窥镜主体701引导光的结构，从而能够实现光的传递路径的结构的简单化。另外，由于使用LED元件710c，因此，与以往那样使用固体激光器的情况相比，能够实现光源结构的小型化。另外，通过在内窥镜主体701设置包括反射面712b的反射部712，能够利用反射面712b将未向检测对象物的方向出射的光向检测对象物反射，因此，能够向检测对象物高效地照射光。
另外，在第七实施方式中，如上所述，在反射部712设置配置于内部检测部711及内部光源710a(710b)的侧方的侧壁712a，在侧壁712a的内部检测部711及内部光源710a(710b)侧的面设置反射面712b。由此，即使在使用易于扩散光的发光二极管等发光元件的情况下，只设置反射面712b这样的简单的结构，就能够均衡地向检测对象物照射光。即，不使光的传递路径的结构变复杂，也能够实现向检测对象物更加均衡地照射光。
另外，在第七实施方式中，如上所述，设置将来自内部光源710a(710b)的光向被检测体引导的导光部713，并且在内部光源710a(710b)设置用于密封LED元件710c的密封部710d，将导光部713相对于密封部710d配置在检测对象物侧。由此，能够经由导光部713将来自密封部710d的光向被检测体引导，因此，能够抑制从密封部710d至被检测体之间的光能的损失。
另外，在第七实施方式中，如上所述，在密封部710d设置将来自LED元件710c的光向导光部713会聚的形成为透镜形状的外表面710e。由此，能够从LED元件710c向导光部713会聚光，因此，能够抑制光从LED元件710c未到达导光部713等光能的损失。
另外，在第七实施方式中，如上所述，在内部光源710a(710b)上设置多个LED元件710c，将反射面711d、712b以包围多个LED元件710c的方式设置。由此，通过包围多个LED元件710c的反射面711d、712b，能够使从LED元件710c向周围扩散的光向检测对象物反射，因此，能够向检测对象物高效地照射光。
[第八实施方式]
接着，参照图19～图21说明第八实施方式。在该在第八实施方式中，与在内部检测部711的侧方(Y1方向及Y2方向)配置内部光源710a、710b的上述第七实施方式不同，说明在内部检测部811的检测对象物的相反方向(Z2方向)配置内部光源810的例子。此外，在第七实施方式中，对与上述第七实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
如图19～图21所示，在第八实施方式的光声成像装置800中，内部检测部811包括能够透过光的压电元件811a和导光树脂部811c。另外，压电元件811a配置于导光树脂部811c内，在俯视下(从Z1方向观察)，配置为与LED元件710c重叠。导光树脂部811c具有传递光声波AW和超声波的功能，并且具有将来自LED元件710c的光向被检测体P(参照图14)引导的功能。此外，压电元件811a由具有渗透性及压电性的材料构成，作为一个例子，由PVDF(聚偏氟乙烯)形成。另外，导光树脂部811c是权利要求书中的“导光部”的一个例子。
光声成像装置800具有内部光源810，该内部光源810包括多个LED元件710c和用于密封多个LED元件710c的密封部810d。内部光源810配置于压电元件811a的下侧(Z2方向侧)。多个LED元件710c配置成X方向7列及Y方向4列的阵列状，这些LED元件710c作为整体构成面光源。
在内部检测部811及内部光源810中，通过包括侧壁812a和反射面812b的反射部812包围侧方侧(X方向的两侧及Y方向的两侧)。详细地说，反射部812包围上下重叠的内部检测部811及内部光源810的周围的整周。因此，反射面812b以包围内部检测部811及内部光源810的整周的方式形成。
在第八实施方式中，能够获得下面那样的效果。
在第八实施方式中，与上述第七实施方式相同，在能够插入被检测体的内部的内窥镜主体701上设置有包括反射面812b的反射部812，该反射面812b将由内窥镜主体701的LED元件710c产生的光向与检测面711b相对的检测对象物侧的方向反射。由此，能够实现光的传递路径的结构的简单化。另外，能够实现光源结构的小型化。
另外，在第八实施方式中，如上所述，在内部检测部811设置能够透过光的压电元件811a，将压电元件811a配置于导光树脂部811c内，并且，在俯视下以与LED元件710c重叠的方式配置。由此，在俯视下，不需要避开压电元件811a的位置来配置LED元件710c，因此，与在俯视下LED元件710c与压电元件811a不重叠的情况相比，能够大大地确保LED元件710c的配置区域。其结果，能够使内部光源810的光量变大。
另外，在第八实施方式中，如上所述，将反射面812b以包围多个LED元件710c的整周的方式设置为环状。由此，通过反射面812b能够使多个LED元件710c的整周反射光，因此，能够更加高效地向检测对象物Q照射光。
[第九实施方式]
接着，参照图22说明第九实施方式。在该第九实施方式中，除了通过光声成像装置700从被检测体P的内部照射光，并且在被检测体P的内部检测光声波AW的上述第七实施方式以外，对通过光声成像部900a从被检测体P的外部照射光，并且在被检测体P的外部检测光声波AW的结构例进行说明。此外，在第九实施方式中，对与上述第七实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略说明。
如图22所示，第九实施方式的光声成像装置900包括配置于被检测体P的外部的光声成像部900a，构成能够从被检测体P的内外照射光和检测光声波AW的光声内窥镜系统。
光声成像部900a包括：外部光源910，从被检测体P的外部照射光；外部检测部911，用于检测由吸收了从外部光源910照射的光的被检测体P内的检测对象物Q产生的光声波AW。另外，光声成像部900a构成为由外部检测部911产生超声波。
外部光源910通过信号线921与信号处理部702连接。另外，外部检测部911通过信号线922与信号处理部702连接。
信号处理部702构成为，使内部光源810a(810b)与外部光源910向被检测体P照射光的照射时机同步。即，内部光源710a(710b)和外部光源910构成为，为了分别利用内部检测部711及外部检测部911检测光声波AW，同时向被检测体P照射光。
另外，信号处理部702构成为，将基于内部检测部711及外部检测部911分别检测出的光声波AW的光声图像重叠。此外，内部检测部711及外部检测部911构成为，在进行光声图像的重叠处理前，通过由内部光源710a(710b)及外部光源910中的任一方产生超声波，调整相互相对的位置。
在第九实施方式中，能够获得下面那样的效果。
在第九实施方式中，与上述第七实施方式相同，在能够插入被检测体的内部的内窥镜主体701设置包括反射面712b的反射部712，该反射面712b用于将由内窥镜主体701的LED元件710c产生的光向与检测面711b相对的检测对象物侧的方向反射。由此，能够实现光的传递路径的结构的简单化。另外，能够实现光源结构的小型化。
另外，在第九实施方式中，如上所述，设置光声内窥镜900，并且设置光声成像部300a，其中，光声内窥镜900包括：内部光源710a(710b)，设置于能够插入被检测体的内部的内窥镜主体701内，具有从被检测体的内部照射光的LED元件710c；内部检测部711，设置于内窥镜主体701内，具有用于检测由吸收了从内部光源710a(710b)照射的光的被检测体内的检测对象物产生的光声波AW的检测面711b；反射部712，设置于内窥镜主体701内，用于将来自LED元件710c的光向与检测面711b相对的检测对象物侧的方向反射；该光声成像部300a包括：外部光源910，从被检测体的外部照射光；外部检测部911，用于检测由吸收了从外部光源910照射的光的被检测体内的检测对象物产生的光声波AW。由此，能够将外部光源910作为内部光源710a(710b)的辅助光源来使用，因此，与只从内部光源710a(710b)照射光的情况相比，能够向检测对象物照射强光。因此，与只从内部光源710a(710b)照射光的情况相比，能够产生更大的光声波AW，因此，能够获得更加鲜明的光声图像。另外，从被检测体的内部检测部711和外部检测部911分别获得光声图像，因此，能够获得被检测体的更大范围的光声图像。
另外，在第九实施方式中，如上所述，设置信号处理部702，信号处理部702构成为，将基于分别由内部检测部711及外部检测部911检测出的光声波AW的光声图像重叠。由此，通过将由不同的两个检测部检测出的光声波AW所得的光声图像重叠，在检测信号中相对于构成光声图像的信号成分，能够使噪音成分相对地变小，因此，能够获得更加鲜明的光声图像。
[变形例]
此外，本次公开的实施方式的全部方面均为例示，并不应该认为是用于限制。本发明的范围并非上述的实施方式，而由权利要求书示出，还包含与权利要求的范围均等的含义和范围内的全部变更(变形例)。
例如，在上述第七～第九实施方式中，示出了以包围LED元件的方式设置反射面的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以不包围LED元件，而以LED元件的规定方向的一部分被开放的状态设置反射面。
另外，上述第七及在第九实施方式中，示出了构成为包含将内部光源配置成一列的LED元件的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以构成为包含将内部光源配置成多列的LED元件。
另外，上述第七及在第九实施方式中，示出了将导光部或导光树脂部和密封部以相互接触的状态配置的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以使导光部或导光树脂部和密封部以分离的状态配置。
附图标记的说明：
20 光声内窥镜(光声波检测器)
20a 插入部分
22 内部声电变换部(内部检测部)
212、710a、710b、810 内部光源
212a、710c LED元件(发光元件)
214 反射部(反射构件)
214a、215a、712b、812b 反射面
215 反射板(反射构件)
504A、504B、910 外部光源
505 外部声电变换部(外部检测部)
701 内窥镜主体(光声波检测器)
702 信号处理部
710d、810d 密封部
710e 外表面
711、811 内部检测部
711b 检测面
712、812 反射部
712a、812a 侧壁
713 导光部
700、800、900 光声成像装置
811a 压电元件
811c 导光树脂部(导光部)
900a 光声成像部
911 外部检测部
P 被检测体
Q 检测对象物
AW 光声波

Claims (20)

1.一种光声波检测器，其特征在于，
具有：
内部光源(212、710a、710b、810)，具有插入被检测体(150、P)的内部的发光元件(212a、710c)，将所述发光元件的出射光向所述被检测体内的检测对象物(Q)照射，
内部检测部(22、711、811)，在所述被检测体的内部检测由所述检测对象物产生的光声波，生成基于所述光声波的检测结果的内部检测信号。
2.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部光源及所述内部检测部都设置于插入所述被检测体的内部的插入部分(20a)的顶端部附近。
3.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部检测部设置于插入所述被检测体的内部的插入部分(20a)的在沿着插入方向的方向上延伸的侧面，
所述侧面由曲面或多个平面形成，包含安装有所述发光元件的安装面，
所述发光元件以朝向所述插入部分的所述安装面的法线方向的外侧的方式配置。
4.如权利要求3所述的光声波检测器，其特征在于，
所述安装面由圆状的曲面形成，
从所述插入部分的插入方向观察，所述内部检测部沿所述插入部分的所述侧面的外周设置，
从所述插入部分的插入方向观察，所述发光元件在所述安装面的整周向所述法线方向的外侧出射光。
5.如权利要求3所述的光声波检测器，其特征在于，
还具有反射构件(214、215)，该反射构件(214、215)用于将从所述发光元件出射的光向所述法线方向的外侧反射。
6.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
还具有反射构件(214)，该反射构件(214)用于将从所述发光元件出射的光向插入所述被检测体的内部的插入部分(20a)的在沿着插入方向的方向上延伸的侧面的法线方向的外侧反射，
所述内部检测部设置于所述侧面，
所述发光元件安装于朝向所述插入方向的安装面，
所述反射构件具有与所述安装面相对的反射面(214a)。
7.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
插入所述被检测体的内部的插入部分(20a)能够以所述插入部分的插入方向为轴进行转动。
8.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部光源包含发光二极管元件、半导体激光元件及有机发光二极管元件中的至少一个来作为所述发光元件。
9.如权利要求1所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部检测部设置于所述内部光源的附近，包含用于检测光声波的检测面(711b)，
该光声波检测器还具有反射部(712、812)，该反射部(712、812)包括用于将由所述发光元件产生的光向与所述检测面相对的所述检测对象物侧的方向反射的反射面(712b、812b)。
10.如权利要求9所述的光声波检测器，其特征在于，
所述反射部包含配置于所述内部检测部及所述内部光源的侧方的侧壁(712a、812a)，在所述侧壁的所述内部检测部及所述内部光源侧的面设置有所述反射面。
11.如权利要求9所述的光声波检测器，其特征在于，
还具有导光部(713、811c)，该导光部(713、811c)用于将来自所述内部光源的光向所述被检测体引导，
所述内部光源包含用于密封所述发光元件的密封部(710d、810d)，
所述导光部相对于所述密封部配置在所述检测对象物侧。
12.如权利要求11所述的光声波检测器，其特征在于，
所述密封部具有外表面(710e)，该外表面(710e)形成为将来自所述发光元件的光向所述导光部会聚的透镜形状。
13.如权利要求11所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部检测部包括能够透过光的压电元件(811a)，
所述压电元件配置在所述导光部内，在俯视下，所述压电元件与所述发光元件重叠。
14.如权利要求9所述的光声波检测器，其特征在于，
所述内部光源包含多个所述发光元件，
所述反射面以包围多个所述发光元件的方式设置。
15.如权利要求14所述的光声波检测器，其特征在于，
所述反射面以包围多个所述发光元件的整周的方式设置为环状。
16.一种光声成像装置，其特征在于，
具有：
光声波检测器，包括内部光源(212、710a、710b、810)和内部检测部(22、711、811)，该内部光源(212、710a、710b、810)具有插入被检测体的内部的发光元件(212a、710c)，将所述发光元件的出射光向所述被检测体内的检测对象物照射，该内部检测部(22、711、811)在所述被检测体的内部检测由所述检测对象物产生的光声波，并生成基于所述光声波的检测结果的内部检测信号，
内部检测图像生成部，生成基于所述内部检测信号的所述被检测体的内部检测断层图像，
图像形成部，使用所述内部检测断层图像形成光声图像。
17.如权利要求16所述的光声成像装置，其特征在于，
还具有外部光源(504A、504B、910)，该外部光源(504A、504B、910)从所述被检测体的外部向所述检测对象物照射光，
所述外部光源照射光的时机与所述内部光源照射光的时机同步。
18.如权利要求16所述的光声成像装置，其特征在于，
还具有：
外部检测部(505、911)，在所述被检测体的外部检测由所述被检测体内的检测对象物产生的光声波，并生成基于所述光声波的检测结果的外部检测信号，
外部检测图像生成部，生成基于所述外部检测信号的所述被检测体的外部检测断层图像，
所述图像形成部还使用所述外部检测断层图像形成所述光声图像。
19.如权利要求18所述的光声成像装置，其特征在于，
所述内部检测部设置于所述内部光源的附近，具有用于检测光声波的检测面(711b)，
所述光声波检测器还包括反射部(712、812)，该反射部(712、812)包括用于将由所述发光元件产生的光向与所述检测面相对的所述检测对象物侧的方向反射的反射面(712b、812b)。
20.如权利要求19所述的光声成像装置，其特征在于，
还具有信号处理部(702)，
所述信号处理部构成为，将基于由所述内部检测部及所述外部检测部分别检测出的光声波的光声图像相互重叠。
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