JP2001317914A - 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 - Google Patents
動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置Info
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 さまざまな検出感度とダイナミックレンジの
組み合わせ条件を選択することが可能な動的変化検出装
置を提供する。 【手段】 入射する光の波長に応じて透過・反射特性の
異なる透過反射部３の先に、ある厚さの媒質１７と全反
射ミラー１９とからなる共振部５を接続して検出部１を
構成する。該検出部１に、全反射ミラー１９側から被検
体７の超音波９を伝搬させるとともに、透過反射部３側
から、ある波長の検出光ＬＥを入射させる。その間に該
検出光ＬＥの反射光ＬＲを検出し、前記超音波の伝搬に
伴う検出部１の寸法変化に対応した反射光ＬＲの特性変
化から、被検体７の超音波を検出する。
組み合わせ条件を選択することが可能な動的変化検出装
置を提供する。 【手段】 入射する光の波長に応じて透過・反射特性の
異なる透過反射部３の先に、ある厚さの媒質１７と全反
射ミラー１９とからなる共振部５を接続して検出部１を
構成する。該検出部１に、全反射ミラー１９側から被検
体７の超音波９を伝搬させるとともに、透過反射部３側
から、ある波長の検出光ＬＥを入射させる。その間に該
検出光ＬＥの反射光ＬＲを検出し、前記超音波の伝搬に
伴う検出部１の寸法変化に対応した反射光ＬＲの特性変
化から、被検体７の超音波を検出する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体中を伝搬す
る超音波等の動的変化を検出する方法及び装置に関す
る。また、そのような動的変化検出装置を備える超音波
診断装置に関する。なお、本明細書でいう動的変化に
は、音波、加速度、歪、温度、変位等を含む。
る超音波等の動的変化を検出する方法及び装置に関す
る。また、そのような動的変化検出装置を備える超音波
診断装置に関する。なお、本明細書でいう動的変化に
は、音波、加速度、歪、温度、変位等を含む。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】いわゆ
る超音波エコー観察等を行う超音波診断装置は、超音波
センサー部（探触子）に、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）に代表される圧電材料を用いるのが一般的である。
図９は、現在用いられている一般的な探触子の構造を模
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。この図の探触
子３０１は、全体として薄い箱型をしており、細長い長
方形状の探触面３０２を有する。この探触面３０２を人
体に当てて超音波を放射し人体の奥部から返ってくる超
音波エコーを受信する。探触子３０１の図の上側には、
超音波送受信信号を伝えるケーブル３０７が接続されて
いる。
る超音波エコー観察等を行う超音波診断装置は、超音波
センサー部（探触子）に、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）に代表される圧電材料を用いるのが一般的である。
図９は、現在用いられている一般的な探触子の構造を模
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。この図の探触
子３０１は、全体として薄い箱型をしており、細長い長
方形状の探触面３０２を有する。この探触面３０２を人
体に当てて超音波を放射し人体の奥部から返ってくる超
音波エコーを受信する。探触子３０１の図の上側には、
超音波送受信信号を伝えるケーブル３０７が接続されて
いる。
【０００３】探触面３０２内には、超音波の発振子と受
振子を兼ねる、櫛状の配列振動子３０３が収められてい
る。配列振動子３０３は、薄い（例えば厚さ０．２〜
０．３mm）ＰＺＴの帯状板に、多数のスリット３０６
（例えば幅０．１mm）を入れて櫛の歯状の個別振動子３
０５（例えば幅０．２mm、長さ２０mm）を多数（例えば
２５６個）配列したものである。図示はされていない
が、各個別振動子３０５には電極が形成されており、信
号線が接続されている。また、同様に図示はされていな
いが、配列振動子３０３の表面（図の下面）側には、樹
脂系材料（ゴム含む）からなる音響レンズ層や整合層が
貼られており、裏面側にはバッキング材が貼られてい
る。音響レンズ層は発振する超音波の集束性を良くす
る。整合層は超音波の発振効率を高める。バッキング材
は、振動子を保持する機能を有するとともに、振動子の
振動を早く終了させる。なお、このような超音波探触子
及び超音波診断装置については、東洋出版「超音波観察
法・診断法」や、医歯薬出版「基礎超音波医学」に詳し
く説明されている。
振子を兼ねる、櫛状の配列振動子３０３が収められてい
る。配列振動子３０３は、薄い（例えば厚さ０．２〜
０．３mm）ＰＺＴの帯状板に、多数のスリット３０６
（例えば幅０．１mm）を入れて櫛の歯状の個別振動子３
０５（例えば幅０．２mm、長さ２０mm）を多数（例えば
２５６個）配列したものである。図示はされていない
が、各個別振動子３０５には電極が形成されており、信
号線が接続されている。また、同様に図示はされていな
いが、配列振動子３０３の表面（図の下面）側には、樹
脂系材料（ゴム含む）からなる音響レンズ層や整合層が
貼られており、裏面側にはバッキング材が貼られてい
る。音響レンズ層は発振する超音波の集束性を良くす
る。整合層は超音波の発振効率を高める。バッキング材
は、振動子を保持する機能を有するとともに、振動子の
振動を早く終了させる。なお、このような超音波探触子
及び超音波診断装置については、東洋出版「超音波観察
法・診断法」や、医歯薬出版「基礎超音波医学」に詳し
く説明されている。
【０００４】ところで、超音波診断分野では、被検者の
より詳細な体内情報を取得するために、３次元データの
収集が望まれている。それを実現するために、超音波検
出部（センサー）を２次元アレー化することが求められ
ている。しかし、上述のＰＺＴにおいては、現状以上の
微細化と素子集積は、次のような理由により困難であ
る。すなわち、ＰＺＴ材料（セラミックス）の加工技術
が限界に近くなっており、これ以上の微細化は加工歩留
まりの極端な低下につながる。また、配線数が増大し、
配線の電気的インピーダンスが増大する。さらに、各素
子（個別振動子）間のクロストークが増大する。そのた
め、ＰＺＴを用いた２次元アレー探触子の実現は、現状
では困難と考えらている。
より詳細な体内情報を取得するために、３次元データの
収集が望まれている。それを実現するために、超音波検
出部（センサー）を２次元アレー化することが求められ
ている。しかし、上述のＰＺＴにおいては、現状以上の
微細化と素子集積は、次のような理由により困難であ
る。すなわち、ＰＺＴ材料（セラミックス）の加工技術
が限界に近くなっており、これ以上の微細化は加工歩留
まりの極端な低下につながる。また、配線数が増大し、
配線の電気的インピーダンスが増大する。さらに、各素
子（個別振動子）間のクロストークが増大する。そのた
め、ＰＺＴを用いた２次元アレー探触子の実現は、現状
では困難と考えらている。
【０００５】ULTRASONIC IMAGING 20, 1-15 (1998)に
は、Duke大学のE.D. LIGHTらによる「Progress in Two-
Dimensional Arrays for Real-Time Volumetric Imagin
g 」と題する文が掲載されている。この文中では、ＰＺ
Ｔ超音波センサーの２次元アレーを有する探触子が開示
されている。しかし、同時に次のようにも述べている
（P.２、１４〜１８行）。「同様の質の画像を得るため
には、２次元アレーのエレメント数は１２８×１２８＝
１６，３８４が必要である。しかし、そのような多数の
ｒｆチャンネルを作ることは、複雑かつコストがかかる
ので、近い将来には望み薄であろう。また、かくも多数
のエレメントを密に結線することは非常に困難であ
る。」
は、Duke大学のE.D. LIGHTらによる「Progress in Two-
Dimensional Arrays for Real-Time Volumetric Imagin
g 」と題する文が掲載されている。この文中では、ＰＺ
Ｔ超音波センサーの２次元アレーを有する探触子が開示
されている。しかし、同時に次のようにも述べている
（P.２、１４〜１８行）。「同様の質の画像を得るため
には、２次元アレーのエレメント数は１２８×１２８＝
１６，３８４が必要である。しかし、そのような多数の
ｒｆチャンネルを作ることは、複雑かつコストがかかる
ので、近い将来には望み薄であろう。また、かくも多数
のエレメントを密に結線することは非常に困難であ
る。」
【０００６】一方、ＰＺＴのような圧電材料を用いない
超音波センサーとして、光ファイバーを利用したセンサ
ーも用いられている。このような光ファイバー超音波セ
ンサーは、電磁界の影響が大きい場所や、狭小な部位で
の計測に適している。
超音波センサーとして、光ファイバーを利用したセンサ
ーも用いられている。このような光ファイバー超音波セ
ンサーは、電磁界の影響が大きい場所や、狭小な部位で
の計測に適している。
【０００７】光ファイバー超音波センサーの１種とし
て、光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと略
称）を用いるものがある（防衛大のTAKAHASHI らによる
「Underwater Acoustic Sensor with Fiber Bragg Grat
ing 」OPTICAL REVIEW Vol.4,No.6 (1997) 691-694 参
照）。ＦＢＧとは、屈折率の異なる２種類の材料層（光
伝搬媒質）を、Bragg の反射条件を満たすピッチで屈折
率が周期的に変化するように、数千層交互に重ねたもの
である。各層の周期構造のピッチをΔ、入射光の波長を
λ、Ｎを任意の整数とすると、Bragg 反射条件とは以下
である。 ２ＮΔ＝λ ＦＢＧは、Bragg 反射の作用により、上記式の条件を満
たすある特定の波長の光を選択的に反射する（その他は
透過する）。
て、光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと略
称）を用いるものがある（防衛大のTAKAHASHI らによる
「Underwater Acoustic Sensor with Fiber Bragg Grat
ing 」OPTICAL REVIEW Vol.4,No.6 (1997) 691-694 参
照）。ＦＢＧとは、屈折率の異なる２種類の材料層（光
伝搬媒質）を、Bragg の反射条件を満たすピッチで屈折
率が周期的に変化するように、数千層交互に重ねたもの
である。各層の周期構造のピッチをΔ、入射光の波長を
λ、Ｎを任意の整数とすると、Bragg 反射条件とは以下
である。 ２ＮΔ＝λ ＦＢＧは、Bragg 反射の作用により、上記式の条件を満
たすある特定の波長の光を選択的に反射する（その他は
透過する）。
【０００８】ＦＢＧに超音波を伝搬させると、ＦＢＧが
歪んで上記周期構造のピッチΔが変化するので、選択的
に反射する光の波長λが変化する。実際には、最も反射
率の高い（透過率の低い）中心波長の前後に、反射率の
変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域の検出光をＦＢ
Ｇに入射させながら、ＦＢＧに超音波を加える。する
と、超音波の強さに応じた反射光（又は透過光）の強度
変化を観測できる。この光の強度変化を換算することに
より超音波の強度を計測できる。
歪んで上記周期構造のピッチΔが変化するので、選択的
に反射する光の波長λが変化する。実際には、最も反射
率の高い（透過率の低い）中心波長の前後に、反射率の
変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域の検出光をＦＢ
Ｇに入射させながら、ＦＢＧに超音波を加える。する
と、超音波の強さに応じた反射光（又は透過光）の強度
変化を観測できる。この光の強度変化を換算することに
より超音波の強度を計測できる。
【０００９】光ファイバー超音波センサーの他の１種と
して、ファブリーペロー共振器（ＦＰＲと略称）構造を
用いるものがある（東工大のUNO らによる「Fabricatio
n and Performance of a Fiber Optic Micro-Probe for
Megahertz Ultrasonic Field Measurements 」T.IEE J
apan, Vol.118-E, No.11, '98参照）。UNO らのセンサ
ーは、シングルモード光ファイバー（λ＝１．３μm 、
コア１０μm 、クラッド１２５μm ）の先に金蒸着によ
りハーフミラーを形成し、その先にポリエステル樹脂
（ｎ＝１．５５）からなるcavity（長さ１００μm）を
付け、さらにその先に金蒸着により全反射ミラーを形成
したものである。
して、ファブリーペロー共振器（ＦＰＲと略称）構造を
用いるものがある（東工大のUNO らによる「Fabricatio
n and Performance of a Fiber Optic Micro-Probe for
Megahertz Ultrasonic Field Measurements 」T.IEE J
apan, Vol.118-E, No.11, '98参照）。UNO らのセンサ
ーは、シングルモード光ファイバー（λ＝１．３μm 、
コア１０μm 、クラッド１２５μm ）の先に金蒸着によ
りハーフミラーを形成し、その先にポリエステル樹脂
（ｎ＝１．５５）からなるcavity（長さ１００μm）を
付け、さらにその先に金蒸着により全反射ミラーを形成
したものである。
【００１０】このセンサーに、ハーフミラー側から波長
λの検出光を入射させ、全反射ミラー側から超音波を印
加する。ハーフミラーの反射率をｒ、シングルパス・ゲ
インをＧ、cavityの長さをＬ、屈折率をｎとすると、こ
のセンサーの反射率Ｒは以下の式で与えられる。
λの検出光を入射させ、全反射ミラー側から超音波を印
加する。ハーフミラーの反射率をｒ、シングルパス・ゲ
インをＧ、cavityの長さをＬ、屈折率をｎとすると、こ
のセンサーの反射率Ｒは以下の式で与えられる。
【数１】 ここでδは、以下の式で与えられる。 δ＝２πＬｎ／λ δを表す式から、超音波の音圧変化によりcavityの１往
復の光路長２Ｌｎ、即ち、光路長Ｌｎが変化すると、セ
ンサーからの光反射特性が変化することが分かる。
復の光路長２Ｌｎ、即ち、光路長Ｌｎが変化すると、セ
ンサーからの光反射特性が変化することが分かる。
【００１１】実際には、最も反射率の低い中心波長の前
後に、反射率の変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域
の検出光をＦＰＲに入射させながら、ＦＰＲに超音波を
加えると、超音波の強さに応じた反射光の強度変化を観
測できる。この光の強度変化を換算することにより超音
波の強度を計測できる。
後に、反射率の変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域
の検出光をＦＰＲに入射させながら、ＦＰＲに超音波を
加えると、超音波の強さに応じた反射光の強度変化を観
測できる。この光の強度変化を換算することにより超音
波の強度を計測できる。
【００１２】しかしながら、上述の光ファイバーを用い
る超音波センサーにも欠点がある。すなわち、検出感度
を高くしようとして上記傾斜帯域の特性を急峻に設計す
ると、必然的にダイナミックレンジが狭くなる。その逆
に上記特性をなだらかに設計すると、ダイナミックレン
ジは広くなるが検出感度は落ちる。
る超音波センサーにも欠点がある。すなわち、検出感度
を高くしようとして上記傾斜帯域の特性を急峻に設計す
ると、必然的にダイナミックレンジが狭くなる。その逆
に上記特性をなだらかに設計すると、ダイナミックレン
ジは広くなるが検出感度は落ちる。
【００１３】本発明は、さまざまな検出感度とダイナミ
ックレンジの組み合わせ条件を選択することが可能であ
るか、あるいは複数の該条件下で並列的に計測可能な動
的変化検出方法及び動的変化検出装置を提供するもので
ある。またそのような動的変化検出装置を有し、３次元
データの収集にも適した超音波診断装置を提供するもの
である。
ックレンジの組み合わせ条件を選択することが可能であ
るか、あるいは複数の該条件下で並列的に計測可能な動
的変化検出方法及び動的変化検出装置を提供するもので
ある。またそのような動的変化検出装置を有し、３次元
データの収集にも適した超音波診断装置を提供するもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明の第１の動的変化検出方法は、 入射する光の波長
に応じて透過・反射特性の異なる透過反射部の先に、あ
る厚さの媒質と全反射ミラーとからなる共振部を接続し
て検出部を構成し、 該検出部に、前記全反射ミラー側
（先端側）から被検体の動的変化を伝搬させるととも
に、反全反射ミラー側（基端側）から前記透過反射部を
通して前記共振部に、ある波長の検出光を入射させ、
その間に該検出光の反射光を検出し、 前記動的変化の
伝搬に伴う前記検出部の寸法変化に対応した前記反射光
の特性変化から、前記被検体の動的変化を検出すること
を特徴とする。
発明の第１の動的変化検出方法は、 入射する光の波長
に応じて透過・反射特性の異なる透過反射部の先に、あ
る厚さの媒質と全反射ミラーとからなる共振部を接続し
て検出部を構成し、 該検出部に、前記全反射ミラー側
（先端側）から被検体の動的変化を伝搬させるととも
に、反全反射ミラー側（基端側）から前記透過反射部を
通して前記共振部に、ある波長の検出光を入射させ、
その間に該検出光の反射光を検出し、 前記動的変化の
伝搬に伴う前記検出部の寸法変化に対応した前記反射光
の特性変化から、前記被検体の動的変化を検出すること
を特徴とする。
【００１５】本発明の第１の動的変化検出装置は、 検
出光を発する光源と、該検出光の入射する、入射する光
の波長に応じて透過・反射特性の異なる透過反射部と、
該透過反射部を透過した検出光の入射する共振部であ
って、検出光入射側から、ある厚さの媒質、及び、該媒
質をはさんで前記透過反射部と対向するとともに被検体
からの動的変化の伝搬する全反射ミラー、を有する共振
部と、 前記透過反射部及び共振部（両者を合わせて検
出部という）からの前記検出光の反射光を検出する光検
出器と、 を具備することを特徴とする。
出光を発する光源と、該検出光の入射する、入射する光
の波長に応じて透過・反射特性の異なる透過反射部と、
該透過反射部を透過した検出光の入射する共振部であ
って、検出光入射側から、ある厚さの媒質、及び、該媒
質をはさんで前記透過反射部と対向するとともに被検体
からの動的変化の伝搬する全反射ミラー、を有する共振
部と、 前記透過反射部及び共振部（両者を合わせて検
出部という）からの前記検出光の反射光を検出する光検
出器と、 を具備することを特徴とする。
【００１６】透過反射部の透過率が高いほど、検出部全
体としての最小反射率が低くなると同時に反射率特性の
半値幅は狭くなる（数式を用いて後ほど詳述する）。そ
うなると、動的変化検出のダイナミックレンジは狭くな
るが検出感度は高くなる。その逆の場合は、検出部全体
としての最小反射率が高くなると同時に反射率特性の半
値幅は広くなって、検出感度は低くなるがダイナミック
レンジは広くなる。したがって、透過反射部に入射させ
る検出光の波長を調整することによって多様な検出感度
とダイナミックレンジの選択が可能となる。この動的変
化検出装置は、全反射ミラー側から被検体の動的変化を
透過反射部及び共振部に伝搬させて該部に歪みを起こさ
せて光路長を変化させる。この光路長の変化に伴う反射
光の特性変化から、前記被検体の動的変化を検出する。
体としての最小反射率が低くなると同時に反射率特性の
半値幅は狭くなる（数式を用いて後ほど詳述する）。そ
うなると、動的変化検出のダイナミックレンジは狭くな
るが検出感度は高くなる。その逆の場合は、検出部全体
としての最小反射率が高くなると同時に反射率特性の半
値幅は広くなって、検出感度は低くなるがダイナミック
レンジは広くなる。したがって、透過反射部に入射させ
る検出光の波長を調整することによって多様な検出感度
とダイナミックレンジの選択が可能となる。この動的変
化検出装置は、全反射ミラー側から被検体の動的変化を
透過反射部及び共振部に伝搬させて該部に歪みを起こさ
せて光路長を変化させる。この光路長の変化に伴う反射
光の特性変化から、前記被検体の動的変化を検出する。
【００１７】本発明の第２の動的変化検出方法は、 前
記検出光として複数の異なる波長成分を含む光を用いる
とともに、該検出光の反射光を分割して該波長成分別に
検出し、 前記反射光の反射率特性曲線の傾斜帯域の半
値幅を異ならせた複数の傾斜帯域を設定し、 該複数の
帯域に対応した複数の検出光を前記検出部に入射させ、
複数の異なる検出感度又はダイナミックレンジにおいて
並列的に測定することを特徴とする。
記検出光として複数の異なる波長成分を含む光を用いる
とともに、該検出光の反射光を分割して該波長成分別に
検出し、 前記反射光の反射率特性曲線の傾斜帯域の半
値幅を異ならせた複数の傾斜帯域を設定し、 該複数の
帯域に対応した複数の検出光を前記検出部に入射させ、
複数の異なる検出感度又はダイナミックレンジにおいて
並列的に測定することを特徴とする。
【００１８】本発明の第２の動的変化検出装置は、 異
なる波長成分を含む検出光を発する光源と、 該検出光
の入射する、入射する光の波長に応じて透過・反射特性
の異なる透過反射部と、 該透過反射部を透過した検出
光の入射する共振部であって、検出光入射側から、ある
厚さの媒質、及び、該媒質をはさんで前記透過反射部と
対向するとともに被検体からの動的変化の伝搬する全反
射ミラー、を有する共振部と、 前記透過反射部及び共
振部からの前記検出光の反射光を前記検出光の波長成分
毎に分割する光分割部と、 分割された反射光を検出す
る光検出器と、を具備することを特徴とする。
なる波長成分を含む検出光を発する光源と、 該検出光
の入射する、入射する光の波長に応じて透過・反射特性
の異なる透過反射部と、 該透過反射部を透過した検出
光の入射する共振部であって、検出光入射側から、ある
厚さの媒質、及び、該媒質をはさんで前記透過反射部と
対向するとともに被検体からの動的変化の伝搬する全反
射ミラー、を有する共振部と、 前記透過反射部及び共
振部からの前記検出光の反射光を前記検出光の波長成分
毎に分割する光分割部と、 分割された反射光を検出す
る光検出器と、を具備することを特徴とする。
【００１９】この動的変化検出装置においては、 前記
反射光の反射率特性曲線の傾斜帯域の半値幅を異ならせ
た複数の傾斜帯域を設定し、 該複数の帯域に対応した
複数の検出光を前記検出部に入射させ、 複数の異なる
検出感度又はダイナミックレンジにおいて並列的に測定
しうることが好ましい。
反射光の反射率特性曲線の傾斜帯域の半値幅を異ならせ
た複数の傾斜帯域を設定し、 該複数の帯域に対応した
複数の検出光を前記検出部に入射させ、 複数の異なる
検出感度又はダイナミックレンジにおいて並列的に測定
しうることが好ましい。
【００２０】複数の異なる検出感度・ダイナミックレン
ジで同時に計測可能である。
ジで同時に計測可能である。
【００２１】本発明においては、前記透過反射部を光フ
ァイバーブラッググレーティングからなるものとするこ
とができる。
ァイバーブラッググレーティングからなるものとするこ
とができる。
【００２２】本発明において検出対象となる動的変化
は、代表的には音である。その他に、加速度、歪、温
度、変位等を検出できる。
は、代表的には音である。その他に、加速度、歪、温
度、変位等を検出できる。
【００２３】本発明においては、前記検出部を、複数、
列状あるいは行列状にアレー化配置して被検体の動的変
化を検出することができる。アレー化することにより、
被検体内の超音波スキャンや偏向、集束をダイナミック
かつ同時並行的に行うことができ、３次元データの収集
も容易となる。なお、検出部や同部からの信号（反射
光）の導出線は細い光ファイバーであるので、検出部を
高集積アレー化できる。さらに、信号は光であるので、
信号伝達のインピーダンスは増大しない。
列状あるいは行列状にアレー化配置して被検体の動的変
化を検出することができる。アレー化することにより、
被検体内の超音波スキャンや偏向、集束をダイナミック
かつ同時並行的に行うことができ、３次元データの収集
も容易となる。なお、検出部や同部からの信号（反射
光）の導出線は細い光ファイバーであるので、検出部を
高集積アレー化できる。さらに、信号は光であるので、
信号伝達のインピーダンスは増大しない。
【００２４】本発明においては、前記複数の異なる波長
成分を含む検出光を、複数の波長の異なる単一波長レー
ザーから発することができる。この場合、狭い波長幅内
に光出力が集中されるため、光検出におけるＳ／Ｎの向
上が図れ、検出感度を高くできる。
成分を含む検出光を、複数の波長の異なる単一波長レー
ザーから発することができる。この場合、狭い波長幅内
に光出力が集中されるため、光検出におけるＳ／Ｎの向
上が図れ、検出感度を高くできる。
【００２５】本発明においては、前記複数の異なる波長
成分を含む検出光を、スーパールミネッセントダイオー
ド（ＳＬＤ）等の広帯域な発光波長を有する光源から発
することができる。この場合、光源の構成をシンプルに
できるという利点がある。
成分を含む検出光を、スーパールミネッセントダイオー
ド（ＳＬＤ）等の広帯域な発光波長を有する光源から発
することができる。この場合、光源の構成をシンプルに
できるという利点がある。
【００２６】本発明の超音波診断装置は、被検体に超音
波を送信する送信部と、該被検体からの超音波反射エコ
ーを受信し電気信号に変換する受信部と、該受信部の信
号を受け画像化処理して表示する画像処理表示部と、を
備える超音波診断装置であって上記受信器中に、上記の
動的変化検出装置を具備することを特徴とする。この超
音波診断装置は三次元データの収集にも適し、高検出感
度・広ダイナミックレンジで高解像の体内画像の取得を
期待できる。
波を送信する送信部と、該被検体からの超音波反射エコ
ーを受信し電気信号に変換する受信部と、該受信部の信
号を受け画像化処理して表示する画像処理表示部と、を
備える超音波診断装置であって上記受信器中に、上記の
動的変化検出装置を具備することを特徴とする。この超
音波診断装置は三次元データの収集にも適し、高検出感
度・広ダイナミックレンジで高解像の体内画像の取得を
期待できる。
【００２７】以下、図を参照しつつ説明する。図１は、
本発明の第１の実施形態に係る動的変化検出装置の検出
部（センサー部）を模式的に示す図である。（Ａ）は１
個の検出部の横断面図であり、（Ｂ）は多数の検出部が
２次元アレーをなして配列されている様子を示す斜視図
である。
本発明の第１の実施形態に係る動的変化検出装置の検出
部（センサー部）を模式的に示す図である。（Ａ）は１
個の検出部の横断面図であり、（Ｂ）は多数の検出部が
２次元アレーをなして配列されている様子を示す斜視図
である。
【００２８】この例の超音波センサーの検出部１は、光
ファイバー２の先端に接続された、光ファイバーブラッ
ググレーティングからなる透過反射部３と、その先の共
振部５とからなる。この検出部１には光ファイバー２か
ら検出光ＬＥが入射し、その反対に、検出部１から光フ
ァイバー２には反射光ＬＲが入射する。検出部１の先端
にある共振部５の全反射ミラー１９は、被検体７と接し
ており、被検体７中を伝搬する超音波９が印加される。
この透過反射部３（ファイバーブラッググレーティング
（ＦＢＧ））と共振部５（ファブリーペロー共振器（Ｆ
ＰＲ））とで光ファイバーブラッググレーティング型フ
ァブリーペロー干渉系が構成されている。
ファイバー２の先端に接続された、光ファイバーブラッ
ググレーティングからなる透過反射部３と、その先の共
振部５とからなる。この検出部１には光ファイバー２か
ら検出光ＬＥが入射し、その反対に、検出部１から光フ
ァイバー２には反射光ＬＲが入射する。検出部１の先端
にある共振部５の全反射ミラー１９は、被検体７と接し
ており、被検体７中を伝搬する超音波９が印加される。
この透過反射部３（ファイバーブラッググレーティング
（ＦＢＧ））と共振部５（ファブリーペロー共振器（Ｆ
ＰＲ））とで光ファイバーブラッググレーティング型フ
ァブリーペロー干渉系が構成されている。
【００２９】透過反射部３（ＦＢＧ）は、屈折率の異な
る２つの材料層を、Bragg の反射条件を満たすピッチ
（例えば０．５μｍ）で屈折率が周期的に変化するよう
に、数千層交互に重ならせたものである（応用物理第６
７巻第９号（１９９８）Ｐ．１０２９参照）。各層の周
期構造のピッチをΔ、入射光の波長をλ、Ｎを任意の整
数とすると、Bragg 反射条件とは以下である。 ２ＮΔ＝λ このＦＢＧは、Bragg 反射に起因して、上記式の条件を
満たすある特定の波長の光を選択的に反射する（その他
は透過する）。
る２つの材料層を、Bragg の反射条件を満たすピッチ
（例えば０．５μｍ）で屈折率が周期的に変化するよう
に、数千層交互に重ならせたものである（応用物理第６
７巻第９号（１９９８）Ｐ．１０２９参照）。各層の周
期構造のピッチをΔ、入射光の波長をλ、Ｎを任意の整
数とすると、Bragg 反射条件とは以下である。 ２ＮΔ＝λ このＦＢＧは、Bragg 反射に起因して、上記式の条件を
満たすある特定の波長の光を選択的に反射する（その他
は透過する）。
【００３０】共振部５は、透過反射部３に接続された光
透過性媒質１７と、その先に形成された全反射ミラー１
９からなる。ここで、透過反射部３をハーフミラーと考
え、かつそれが媒質１７の端に存在するものと仮定す
る。この共振部５に、透過反射部３側から波長λの検出
光を入射させ、全反射ミラー側から超音波を印加する。
ハーフミラーの反射率をｒ、シングルパス・ゲインを
Ｇ、媒質１７の長さをＬ、屈折率をｎとすると、この共
振部５の反射率Ｒは以下の式で与えられる。
透過性媒質１７と、その先に形成された全反射ミラー１
９からなる。ここで、透過反射部３をハーフミラーと考
え、かつそれが媒質１７の端に存在するものと仮定す
る。この共振部５に、透過反射部３側から波長λの検出
光を入射させ、全反射ミラー側から超音波を印加する。
ハーフミラーの反射率をｒ、シングルパス・ゲインを
Ｇ、媒質１７の長さをＬ、屈折率をｎとすると、この共
振部５の反射率Ｒは以下の式で与えられる。
【数２】 ここでδは、以下の式で与えられる。 δ＝２πＬｎ／λ この式から、超音波の音圧変化により媒質１７の１往復
の光路長２Ｌｎが変化すると、共振部５からの光反射特
性が変化することが分かる。
の光路長２Ｌｎが変化すると、共振部５からの光反射特
性が変化することが分かる。
【００３１】実際には、最も反射率の低い中心波長の前
後に、反射率の変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域
の検出光をＦＰＲに入射させながら、ＦＰＲに超音波を
加えると、超音波の強さに応じた反射光の強度変化を観
測できる。この光の強度変化を換算することにより超音
波の強度を計測できる。図１の動的変化検出装置の検出
部の詳しい作用については、図３、４、５を参照しつつ
後述する。
後に、反射率の変化する傾斜帯域があり、この傾斜帯域
の検出光をＦＰＲに入射させながら、ＦＰＲに超音波を
加えると、超音波の強さに応じた反射光の強度変化を観
測できる。この光の強度変化を換算することにより超音
波の強度を計測できる。図１の動的変化検出装置の検出
部の詳しい作用については、図３、４、５を参照しつつ
後述する。
【００３２】図１（Ｂ）に示すように、２次元アレー超
音波センサー２１は、多数の光ファイバー２と検出部１
が縦・横に行列状に配置されたものである。
音波センサー２１は、多数の光ファイバー２と検出部１
が縦・横に行列状に配置されたものである。
【００３３】図２は、本発明の第１の実施形態に係る動
的変化検出装置（超音波検出装置）の装置構成を示す系
統図である。図の右端部に図１と同様の検出部１が示さ
れており、この検出部１とつながる光ファイバー５１が
図の左へ延びるように示されている。光ファイバー５１
の図の左側には、光源部３１が示されている。この光源
部３１は、３台のレーザー３３、３５、３７を有する。
レーザー（１）３３は波長λ 1′のレーザー光ＬＥ１を
発し、レーザー（２）３５は波長λ2′のレーザー光Ｌ
Ｅ２を発し、レーザー（３）３７は波長λ3′のレーザ
ー光ＬＥ３を発する。
的変化検出装置（超音波検出装置）の装置構成を示す系
統図である。図の右端部に図１と同様の検出部１が示さ
れており、この検出部１とつながる光ファイバー５１が
図の左へ延びるように示されている。光ファイバー５１
の図の左側には、光源部３１が示されている。この光源
部３１は、３台のレーザー３３、３５、３７を有する。
レーザー（１）３３は波長λ 1′のレーザー光ＬＥ１を
発し、レーザー（２）３５は波長λ2′のレーザー光Ｌ
Ｅ２を発し、レーザー（３）３７は波長λ3′のレーザ
ー光ＬＥ３を発する。
【００３４】レーザー（３）３７の出側にはミラー４１
が斜め上に向けて配置されており、レーザー光ＬＥ３は
図の上方に反射される。レーザー（２）３５の出側には
ダイクロイックミラー４３が斜め上に向けて配置されて
おり、レーザー光ＬＥ２は図の上方に反射される。この
ダイクロイックミラー４３を、レーザー光ＬＥ３は透過
する。レーザー（１）３３の出側にもダイクロイックミ
ラー４３が斜め上に向けて配置されている。レーザー光
ＬＥ１はこのダイクロイックミラー４５を透過するが、
レーザー光ＬＥ２及びレーザー光ＬＥ３はこのダイクロ
イックミラー４５で反射される。結局、ダイクロイック
ミラー４５において、３本のレーザー光ＬＥ１、２、３
が合波されて、図の右側へ進む。ダイクロイックミラー
４５の図の右側にはレンズ４７が配置されている。合波
された光はこのレンズ４７によって収束されて光ファイ
バー５１に入射する。
が斜め上に向けて配置されており、レーザー光ＬＥ３は
図の上方に反射される。レーザー（２）３５の出側には
ダイクロイックミラー４３が斜め上に向けて配置されて
おり、レーザー光ＬＥ２は図の上方に反射される。この
ダイクロイックミラー４３を、レーザー光ＬＥ３は透過
する。レーザー（１）３３の出側にもダイクロイックミ
ラー４３が斜め上に向けて配置されている。レーザー光
ＬＥ１はこのダイクロイックミラー４５を透過するが、
レーザー光ＬＥ２及びレーザー光ＬＥ３はこのダイクロ
イックミラー４５で反射される。結局、ダイクロイック
ミラー４５において、３本のレーザー光ＬＥ１、２、３
が合波されて、図の右側へ進む。ダイクロイックミラー
４５の図の右側にはレンズ４７が配置されている。合波
された光はこのレンズ４７によって収束されて光ファイ
バー５１に入射する。
【００３５】光ファイバー５１は、光カプラー５３を通
って図の右方向に延びている。光ファイバー５１の先に
は、図１で説明した光ファイバーブラッググレーティン
グ３と共振部５からなる検出部１が接続されている。
って図の右方向に延びている。光ファイバー５１の先に
は、図１で説明した光ファイバーブラッググレーティン
グ３と共振部５からなる検出部１が接続されている。
【００３６】光ファイバー５１には、検出部１から反射
光ＬＲが入射する。この反射光ＬＲは、光カプラー５３
において光ファイバー８１に入射する。光ファイバー８
１は図の下方に延びており、その先に光分割部８３が設
けられている。光分割部８３はレンズ８５と回折格子８
７を有する。レンズ８５は光ファイバー８１の出口側に
設けられており、光ファイバー８１から放射された光Ｌ
Ｒを収束して回折格子８７に当てる。回折格子８７に当
った光ＬＲは、波長成分毎に回折角の異なる光ＬＲ１、
２、３に分割されて図の左方向に向かう。
光ＬＲが入射する。この反射光ＬＲは、光カプラー５３
において光ファイバー８１に入射する。光ファイバー８
１は図の下方に延びており、その先に光分割部８３が設
けられている。光分割部８３はレンズ８５と回折格子８
７を有する。レンズ８５は光ファイバー８１の出口側に
設けられており、光ファイバー８１から放射された光Ｌ
Ｒを収束して回折格子８７に当てる。回折格子８７に当
った光ＬＲは、波長成分毎に回折角の異なる光ＬＲ１、
２、３に分割されて図の左方向に向かう。
【００３７】光分割部８３の図の左側には、３台の光検
出器９１、９３、９５が配置されている。それぞれの光
検出器９１、９３、９５は、光分割部８３で分割された
光ＬＲ１（波長λ1′）、ＬＲ２（波長λ2′）、ＬＲ３
（波長λ3′）を受け、それぞれの強度を検出する。光
検出器９１、９３、９５は、検出した光の強度を電気信
号として、信号処理部９７に送る。信号処理部９７は、
受けた信号を画像化処理して表示部９９に送る。なお、
信号処理部９７における信号処理については、図３〜６
を用いて説明する。なお、当分野における一般的信号処
理についての事項は、東洋出版「超音波観察法・診断
法」や医歯薬出版「基礎超音波医学」を参照されたい。
出器９１、９３、９５が配置されている。それぞれの光
検出器９１、９３、９５は、光分割部８３で分割された
光ＬＲ１（波長λ1′）、ＬＲ２（波長λ2′）、ＬＲ３
（波長λ3′）を受け、それぞれの強度を検出する。光
検出器９１、９３、９５は、検出した光の強度を電気信
号として、信号処理部９７に送る。信号処理部９７は、
受けた信号を画像化処理して表示部９９に送る。なお、
信号処理部９７における信号処理については、図３〜６
を用いて説明する。なお、当分野における一般的信号処
理についての事項は、東洋出版「超音波観察法・診断
法」や医歯薬出版「基礎超音波医学」を参照されたい。
【００３８】図３は、透過反射部３（ＦＢＧ）の反射特
性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率であり、
横軸は波長である。図には、反射率の１つのピークが示
されている。このピークの中心の波長はλｃで、ピーク
から僅かに外れた反射率９５％の波長はλ1であり、ピ
ークの右側のスロープ部（傾斜帯域）のほぼ中央部（反
射率５０％）の波長はλ2であり、スロープ部の下の方
の部分（反射率２０％）の波長はλ3である。
性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率であり、
横軸は波長である。図には、反射率の１つのピークが示
されている。このピークの中心の波長はλｃで、ピーク
から僅かに外れた反射率９５％の波長はλ1であり、ピ
ークの右側のスロープ部（傾斜帯域）のほぼ中央部（反
射率５０％）の波長はλ2であり、スロープ部の下の方
の部分（反射率２０％）の波長はλ3である。
【００３９】図４は、共振部５（ＦＰＲ）の反射特性を
説明するための図である。特に、（Ａ）はハーフミラー
の反射率が９０％ときの反射特性を説明するための図で
あり、（Ｂ）はハーフミラーの反射率が５０％ときの反
射特性を説明するための図であり、（Ｃ）はハーフミラ
ーの反射率が２０％ときの反射特性を説明するための図
である。縦軸は反射率であり、横軸は波長である。
（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、全反射ミラーは、前
記波長λ1、λ2、λ3の全てについて反射率がほぼ１０
０％（全反射）である。各図から分かるように、最小反
射率は、周期的に現れると共に、透過反射部３（ＦＢ
Ｇ）の反射率が高いほど、反射率特性の半値幅は狭くな
る。
説明するための図である。特に、（Ａ）はハーフミラー
の反射率が９０％ときの反射特性を説明するための図で
あり、（Ｂ）はハーフミラーの反射率が５０％ときの反
射特性を説明するための図であり、（Ｃ）はハーフミラ
ーの反射率が２０％ときの反射特性を説明するための図
である。縦軸は反射率であり、横軸は波長である。
（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、全反射ミラーは、前
記波長λ1、λ2、λ3の全てについて反射率がほぼ１０
０％（全反射）である。各図から分かるように、最小反
射率は、周期的に現れると共に、透過反射部３（ＦＢ
Ｇ）の反射率が高いほど、反射率特性の半値幅は狭くな
る。
【００４０】検出部１の反射特性は、透過反射部３の反
射特性、共振部５の反射特性、及び、透過反射部３と共
振部５の間の共振特性から生じるものである。同特性は
以下の式で記述できる。
射特性、共振部５の反射特性、及び、透過反射部３と共
振部５の間の共振特性から生じるものである。同特性は
以下の式で記述できる。
【数３】 ここで、ＧRは検出部全体の反射率、Ｒは部分反射ミラ
ーの反射率、ＧSは共振部５の利得である。
ーの反射率、ＧSは共振部５の利得である。
【００４１】この様子を図５に示す。縦軸は反射率であ
り、横軸は波長である。図には、反射特性の低い３つの
凹部が示されている。一番左の凹部を反射特性ａ、真ん
中の凹部を反射特性ｂ、右側の凹部を反射特性ｃと呼
ぶ。これらの凹部の中心の波長は、透過反射部の反射特
性によって、それぞれ、λ1、λ2、λ3に設計されてい
る。
り、横軸は波長である。図には、反射特性の低い３つの
凹部が示されている。一番左の凹部を反射特性ａ、真ん
中の凹部を反射特性ｂ、右側の凹部を反射特性ｃと呼
ぶ。これらの凹部の中心の波長は、透過反射部の反射特
性によって、それぞれ、λ1、λ2、λ3に設計されてい
る。
【００４２】図５に示す各反射特性の傾斜帯域内に、検
出光のレーザー波長λ1′、λ2′、λ3′を設定する。
例えば図の一番左の傾斜帯域ａの中にλ1′を設定す
る。このとき、共振器の全反射膜面に超音波が入射する
と、全反射膜面に微小な変位が生じ、ファブリーペロー
共振器の共振器長は微小変化するため、図５の反射特性
の傾斜帯域ａは波長軸（横軸）方向にシフトする。この
状態では、波長λ1′に対する反射率が変化することに
なり、ファブリーペロー共振器から戻ってくる波長
λ1′の光強度が変化し、超音波の検出ができることと
なる。
出光のレーザー波長λ1′、λ2′、λ3′を設定する。
例えば図の一番左の傾斜帯域ａの中にλ1′を設定す
る。このとき、共振器の全反射膜面に超音波が入射する
と、全反射膜面に微小な変位が生じ、ファブリーペロー
共振器の共振器長は微小変化するため、図５の反射特性
の傾斜帯域ａは波長軸（横軸）方向にシフトする。この
状態では、波長λ1′に対する反射率が変化することに
なり、ファブリーペロー共振器から戻ってくる波長
λ1′の光強度が変化し、超音波の検出ができることと
なる。
【００４３】超音波検出の感度を高くするためには、光
強度変化が大きくなるように、傾斜帯域ａの変化率（傾
き）が急峻になるように、最小反射率を低くかつ反射率
特性の半値幅を狭くする。こうすることで、感度は高く
なるが、一方半値幅が狭くなるため、検出範囲すなわち
ダイナミックレンジは狭くなる。
強度変化が大きくなるように、傾斜帯域ａの変化率（傾
き）が急峻になるように、最小反射率を低くかつ反射率
特性の半値幅を狭くする。こうすることで、感度は高く
なるが、一方半値幅が狭くなるため、検出範囲すなわち
ダイナミックレンジは狭くなる。
【００４４】ところが、同じ透過反射部３は異なる波長
域では反射率が変わるため、検出部１全体の反射特性
も、図５の反射特性ｂ、反射特性ｃに示すように異なっ
たものとなる。したがって一台のファブリーペロー共振
器にそれぞれ異なる波長λ1′、λ2′、λ3′の光を用
いることで、それぞれ検出感度とダイナミックレンジの
異なる各測定範囲の検出を同時に行うことができる。こ
れによって、高い検出感度と広いダイナミックレンジを
伴せ持った検出が可能となる。
域では反射率が変わるため、検出部１全体の反射特性
も、図５の反射特性ｂ、反射特性ｃに示すように異なっ
たものとなる。したがって一台のファブリーペロー共振
器にそれぞれ異なる波長λ1′、λ2′、λ3′の光を用
いることで、それぞれ検出感度とダイナミックレンジの
異なる各測定範囲の検出を同時に行うことができる。こ
れによって、高い検出感度と広いダイナミックレンジを
伴せ持った検出が可能となる。
【００４５】図６は、他の実施の形態に係る動的変化検
出装置の構成を示す図である。この動的変化検出装置
は、光源部１０１を広帯域な波長域を有する光源、例え
ばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）にした
ものである。その他の構成は図２の場合と同じである。
図７は、ＳＬＤの発光特性を示す模式的なグラフであ
る。縦軸は発光強度であり、横軸は波長である。
出装置の構成を示す図である。この動的変化検出装置
は、光源部１０１を広帯域な波長域を有する光源、例え
ばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）にした
ものである。その他の構成は図２の場合と同じである。
図７は、ＳＬＤの発光特性を示す模式的なグラフであ
る。縦軸は発光強度であり、横軸は波長である。
【００４６】ＳＬＤは図７に示す広い発光波長域（半値
幅２０〜３０nm）をもつ。この光が図５の特性を有する
ファブリーペロー共振器で反射されるため、図５の反射
特性ａ、ｂ、ｃの重ね合わせのスペクトル特性をもった
光が、光カプラーを介して波長分割部８３へ入る。波長
分割部８３では、図５の反射特性ａ、ｂ、ｃの特性変化
域のλ１ 、λ2 、λ3の波長成分のみをそれぞれ選別分
割するため、それぞれの波長成分の光強度は、超音波入
射に伴い生じるファブリーペロー反射特性変化に基づく
変化が生じることとなる。これにより、図２〜５の実施
例と同様の効果が実現される。
幅２０〜３０nm）をもつ。この光が図５の特性を有する
ファブリーペロー共振器で反射されるため、図５の反射
特性ａ、ｂ、ｃの重ね合わせのスペクトル特性をもった
光が、光カプラーを介して波長分割部８３へ入る。波長
分割部８３では、図５の反射特性ａ、ｂ、ｃの特性変化
域のλ１ 、λ2 、λ3の波長成分のみをそれぞれ選別分
割するため、それぞれの波長成分の光強度は、超音波入
射に伴い生じるファブリーペロー反射特性変化に基づく
変化が生じることとなる。これにより、図２〜５の実施
例と同様の効果が実現される。
【００４７】図８は、本発明の１つの実施形態に係る超
音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。この
例の超音波診断装置は、送信部２０１、探触子２０９、
受信部２１１、テレビ走査変換部２１３、表示部（テレ
ビモニター）２１５等からなる。送信部２０１は、パル
ス状の超音波発振信号を、ＰＺＴやＰＶＤＦからなる超
音波送信用トランスジューサ２０３に送る。トランスジ
ューサ２０３は送信超音波を発し、被検体２０６内に超
音波を入射する。なお、トランスジューサ２０３の下方
には超音波用ハーフミラー２０５（樹脂性の板等）が配
置されている。被検体２０６では、超音波エコー２０７
が図の上方に反射され、該エコーは探触子２０９内のハ
ーフミラー２０５で右方に反射され、２次元アレー超音
波検出部２０８に入射する。同検出部２０８は、超音波
を光に変換して受診部２１１に送る。受信部２１１は、
検出部２０８からの光信号を電気信号に変換する。テレ
ビ走査変換部２１３は、受信部２１１からの信号を増幅
などしたのちに画像化処理を行う。そして画像化処理さ
れた信号は、表示部（モニター）２１５に送られ画像表
示される。
音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。この
例の超音波診断装置は、送信部２０１、探触子２０９、
受信部２１１、テレビ走査変換部２１３、表示部（テレ
ビモニター）２１５等からなる。送信部２０１は、パル
ス状の超音波発振信号を、ＰＺＴやＰＶＤＦからなる超
音波送信用トランスジューサ２０３に送る。トランスジ
ューサ２０３は送信超音波を発し、被検体２０６内に超
音波を入射する。なお、トランスジューサ２０３の下方
には超音波用ハーフミラー２０５（樹脂性の板等）が配
置されている。被検体２０６では、超音波エコー２０７
が図の上方に反射され、該エコーは探触子２０９内のハ
ーフミラー２０５で右方に反射され、２次元アレー超音
波検出部２０８に入射する。同検出部２０８は、超音波
を光に変換して受診部２１１に送る。受信部２１１は、
検出部２０８からの光信号を電気信号に変換する。テレ
ビ走査変換部２１３は、受信部２１１からの信号を増幅
などしたのちに画像化処理を行う。そして画像化処理さ
れた信号は、表示部（モニター）２１５に送られ画像表
示される。
【００４８】以上、図を参照しつつ本発明の具体例を説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く様々の改変・追加を行うことができる。
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く様々の改変・追加を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、動
的変化検出を検出する際に、さまざまな検出感度とダイ
ナミックレンジの組み合わせ条件を選択できるか、ある
いは複数の該条件下で並列的に計測できる。
的変化検出を検出する際に、さまざまな検出感度とダイ
ナミックレンジの組み合わせ条件を選択できるか、ある
いは複数の該条件下で並列的に計測できる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る動的変化検出装
置の検出部（センサー部）を模式的に示す図である。
（Ａ）は１本の検出部の横断面図であり、（Ｂ）は多数
の検出部が２次元アレーをなして配列されている様子を
示す斜視図である。
置の検出部（センサー部）を模式的に示す図である。
（Ａ）は１本の検出部の横断面図であり、（Ｂ）は多数
の検出部が２次元アレーをなして配列されている様子を
示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る動的変化検出装
置（超音波検出装置）の装置構成を示す系統図である。
置（超音波検出装置）の装置構成を示す系統図である。
【図３】本発明のファイバーブラッググレーティング部
の反射特性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率
であり、横軸は波長である。
の反射特性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率
であり、横軸は波長である。
【図４】本発明の検出部の先端の全反射ミラーの反射特
性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率であり、
横軸は波長である。
性を示す模式的なグラフである。縦軸は反射率であり、
横軸は波長である。
【図５】検出部の反射特性を示す図である。縦軸は反射
率であり、横軸は波長である。
率であり、横軸は波長である。
【図６】光源としてスーパールミネッセントダイオード
（ＳＬＤ）を有する他の実施の形態に係る動的変化検出
装置の構成を示す図である。
（ＳＬＤ）を有する他の実施の形態に係る動的変化検出
装置の構成を示す図である。
【図７】ＳＬＤの発行特性を示す模式的なグラフであ
る。
る。
【図８】本発明の１つの実施形態に係る超音波診断装置
の全体構成を示すブロック図である。
の全体構成を示すブロック図である。
【図９】現在用いられている一般的な探触子の構造を模
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。
１ 検出部 ２ 光ファイバー ３ 透過反射部（光ファイバーブラックグレーティング
（ＦＢＧ）） ５ 共振部（ファブリーペロー共振器（ＦＰＲ）） ７ 被検体 ９ 超音波 １１ 第一媒質 １３ 第二媒質 １５ ハーフミラー １７ 第三媒質 １９ 全反射ミラー
（ＦＢＧ）） ５ 共振部（ファブリーペロー共振器（ＦＰＲ）） ７ 被検体 ９ 超音波 １１ 第一媒質 １３ 第二媒質 １５ ハーフミラー １７ 第三媒質 １９ 全反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３０ Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３０Ｇ ５Ｆ０８９ Ｆターム(参考） 2F065 AA00 FF51 GG01 GG04 GG23 JJ03 JJ05 JJ26 LL00 LL02 LL20 LL42 QQ31 SS02 SS13 2F068 AA39 CC07 FF12 JJ11 KK13 LL04 LL13 LL17 TT07 4C301 EE13 EE20 GB09 GB40 5C054 AA05 CA08 FD01 GB02 HA12 5D019 AA26 BB02 BB04 FF04 5F089 BA02 BA05 BB03 BB17 BC17 GA10
Claims (18)
- 【請求項１】 入射する光の波長に応じて透過・反射特
性の異なる透過反射部の先に、ある厚さの媒質と全反射
ミラーとからなる共振部を接続して検出部を構成し、 該検出部に、前記全反射ミラー側（先端側）から被検体
の動的変化を伝搬させるとともに、反全反射ミラー側
（基端側）から前記透過反射部を通して前記共振部に、
ある波長の検出光を入射させ、 その間に該検出光の反射光を検出し、 前記動的変化の伝搬に伴う前記検出部の寸法変化に対応
した前記反射光の特性変化から、前記被検体の動的変化
を検出することを特徴とする動的変化検出方法。 - 【請求項２】 前記検出光として複数の異なる波長成分
を含む光を用いるとともに、該検出光の反射光を分割し
て該波長成分別に検出し、 この際、前記反射光の反射率特性曲線の傾斜帯域の半値
幅を異ならせた複数の傾斜帯域を設定し、該複数の帯域
に対応した複数の検出光を前記検出部に入射させ、複数
の異なる検出感度又はダイナミックレンジにおいて並列
的に測定することを特徴とする請求項１記載の動的変化
検出方法。 - 【請求項３】 前記透過反射部が光ファイバーブラッグ
グレーティングからなることを特徴とする請求項１又は
２記載の動的変化検出方法。 - 【請求項４】 前記動的変化が前記被検体中を伝搬する
音であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記
載の動的変化検出方法。 - 【請求項５】 前記検出部を複数個、列状あるいは行列
状にアレー化配置して被検体の動的変化を検出すること
を特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の動的変化
検出方法。 - 【請求項６】 前記複数の異なる波長成分を含む検出光
を、複数の波長の異なる単一波長レーザーから発するこ
とを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の動的変
化検出方法。 - 【請求項７】 前記複数の異なる波長成分を含む検出光
を、広帯域な発光波長を有する光源により発することを
特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の動的変化検
出方法。 - 【請求項８】 前記光源がスーパールミネッセントダイ
オード（ＳＬＤ）であることを特徴とする請求項７記載
の動的変化検出方法。 - 【請求項９】 検出光を発する光源と、 該検出光の入射する、入射する光の波長に応じて透過・
反射特性の異なる透過反射部と、 該透過反射部を透過した検出光の入射する共振部であっ
て、検出光入射側から、ある厚さの媒質、及び、該媒質
をはさんで前記透過反射部と対向するとともに被検体か
らの動的変化の伝搬する全反射ミラー、を有する共振部
と、 前記透過反射部及び共振部からの前記検出光の反射光を
検出する光検出器と、 を具備することを特徴とする動的変化検出装置。 - 【請求項１０】 異なる波長成分の光を含む検出光を発
する光源と、 該検出光の入射する、入射する光の波長に応じて透過・
反射特性の異なる透過反射部と、 該透過反射部を透過した検出光の入射する共振部であっ
て、検出光入射側から、ある厚さの媒質、及び、該媒質
をはさんで前記透過反射部と対向するとともに被検体か
らの動的変化の伝搬する全反射ミラー、を有する共振部
と、 前記透過反射部及び共振部からの前記検出光の反射光を
前記検出光の波長成分毎に分割する光分割部と、 分割された反射光を検出する光検出器と、 を具備することを特徴とする動的変化検出装置。 - 【請求項１１】 前記反射光の反射率特性曲線の傾斜帯
域の半値幅を異ならせた複数の傾斜帯域を設定し、 該複数の帯域に対応した複数の検出光を前記検出部に入
射させ、 複数の異なる検出感度又はダイナミックレンジにおいて
並列的に測定しうることを特徴とする請求項１０記載の
動的変化検出装置。 - 【請求項１２】 前記透過反射部が光ファイバーフラッ
ググレーティングからなることを特徴とする請求項９、
１０又は１１記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１３】 前記動的変化が前記被検体中を伝搬す
る音であることを特徴とする請求項９〜１２いずれか１
項記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１４】 前記検出部が、複数、列状あるいは行
列状にアレー化配置されていることを特徴とする請求項
９〜１３いずれか１項記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１５】 前記光源が、複数の波長の異なる単一
波長レーザーを含むことを特徴とする請求項１０〜１４
いずれか１項記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１６】 前記光源が、広帯域な発光波長を有す
る光源であることを特徴とする請求項１０〜１４いずれ
か１項記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１７】 前記光源が、スーパールミネッセント
ダイオード（ＳＬＤ）であることを特徴とする請求項１
６記載の動的変化検出装置。 - 【請求項１８】 被検体に超音波を送信する送信部と、 該被検体からの超音波反射エコーを受信し電気信号に変
換する受信部と、 該受信部の信号を受け画像化処理して表示する画像処理
表示部と、 を備える超音波診断装置であって；上記受信部中に、請
求項９〜１７いずれか１項記載の動的変化検出装置を具
備することを特徴とする超音波診断装置。
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| CNB01110497XA CN1220864C (zh) | 2000-05-02 | 2001-04-25 | 动态变化的探测方法、动态变化的探测设备以及超声波诊断设备 |
| EP01110580A EP1152230A3 (en) | 2000-05-02 | 2001-04-30 | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
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| WO2017177213A1 (en) | 2016-04-08 | 2017-10-12 | The Penn State Research Foundation | Ultrasonic/acoustic control of light waves for left-right optical reflection asymmetry |
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