JP2016047102A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面に表示される動画像の動きが不自然になるのを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供する。
【解決手段】この光音響画像化装置１００は、光放出半導体素子光源部１０と、光放出半導体素子光源部１０からの光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する音響波ＡＷを検出して、検出信号を出力する検出部２０と、所定のリフレッシュレートで画面４０ａの書換えを行うとともに、画面４０ａに画像を表示する表示部４０と、リフレッシュレートの周期ＲＣよりも短いサンプリング周期ＳＣで、光放出半導体素子光源部１０による光の照射と検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期ＳＣで検出された検出信号を移動平均して、表示部４０に表示される画像を生成する制御部３０と、を備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、表示部を備える光音響画像化装置に関する。

従来、表示部を備える光音響画像化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、所定の発光周波数（２０Ｈｚおよび４０Ｈｚ）でパルス光を発生する光源と、パルス光を吸収した被検体内の検出対象物による音響波を検出して、受信信号に変換する受信器と、受信信号を平均化処理して画像を生成する信号処理部と、画像を表示するモニタ（表示部）とを備える光音響画像化装置が開示されている。このようなモニタ（表示部）では、一般的に、所定のリフレッシュレート（たとえば、６０Ｈｚ）で、画面の書換えが行われている。

特開２０１２−２５００１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の光音響画像化装置では、一般的なリフレッシュレート（たとえば、６０Ｈｚ）よりも発光周波数（２０Ｈｚおよび４０Ｈｚ）が低いため、表示部の画面を書き換える周期（リフレッシュレートの周期）よりも、発光周期（サンプリング周期）が長くなる。このため、画面を書き換える周期の間に、発光と検出信号の取得とを行うことができない場合がある。この場合には、画面を書き換える周期の間に検出信号の取得が行われないため、画面を書き換える周期の間に信号処理部により新たな画像を生成することができず、画面の書換えを行うことができない（同じ画像が表示され続ける）という不都合がある。この場合、画面を書き換える周期が実質的に長くなるため、画面に表示される動画像の動きが不自然になる（滑らかさが損なわれる）という問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、画面に表示される動画像の動きが不自然になるのを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供することである。

この発明の一の局面による光音響画像化装置は、光放出半導体素子光源部と、光放出半導体素子光源部からの光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出して、検出信号を出力する検出部と、所定のリフレッシュレートで画面の書換えを行うとともに、画面に画像を表示する表示部と、所定のリフレッシュレートの周期よりも短いサンプリング周期で、光放出半導体素子光源部による光の照射と検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期で検出された検出信号を加算平均して、表示部に表示される画像を生成する制御部と、を備える。

この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、所定のリフレッシュレートの周期よりも短いサンプリング周期で、光放出半導体素子光源部による光の照射と検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期で検出された検出信号を加算平均して、表示部に表示される画像を生成する制御部を設ける。これにより、所定のリフレッシュレートの周期よりも、サンプリング周期が短いので、所定のリフレッシュレートの周期の間に、検出信号の取得を行うことができる。その結果、所定のリフレッシュレートの周期の間に取得された検出信号を用いて加算平均を行うことができるので、表示部の画面を書き換える周期（所定のリフレッシュレートの周期）の間に検出信号の取得を行えないことに起因して、画面の書換えが行われない（同じ画像が表示され続ける）ことを容易に抑制することができる。したがって、画面を書き換える周期が実質的に長くなるのを容易に抑制することができるので、画面に表示される動画像の動きが不自然になる（滑らかさが損なわれる）のを抑制することができる。また、光放出半導体素子光源部を設けることにより、発光周期（サンプリング周期）を短くするのが困難な固体レーザ光源部を用いる場合と比べて、サンプリング周期を容易に短くすることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、サンプリング周期は、所定のリフレッシュレートの周期の間に、光放出半導体素子光源部による光の照射と検出信号の取得とを複数回行うことが可能な長さを有している。このように構成すれば、所定のリフレッシュレートの周期の間に、複数の検出信号の取得を行うことができる。その結果、表示部の画面を書き換える周期（所定のリフレッシュレートの周期）の間に検出信号の取得を行えないことに起因して、画面の書換えが行われないことをより容易に抑制することができる。したがって、画面に表示される動画像の動きが不自然になるのをより容易に抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、サンプリング周期と加算平均の加算回数とを乗算した値が、所定のリフレッシュレートの周期よりも長くなる加算回数で、検出信号を加算平均して、表示部に表示される画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、サンプリング周期と加算平均の加算回数とを乗算した値が、所定のリフレッシュレートの周期以下である場合と異なり、取得された検出信号のうち画像の生成に反映されない検出信号が生じてしまうのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、加算平均として移動平均を行って、表示部に表示される画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、移動平均により検出信号の平均化処理が検出信号毎に逐一行われるので、所定のリフレッシュレート毎に確実に画像の生成のための平均化処理をしておくことができる。その結果、画面の書換えの際に確実に画像を生成することができるので、画面の書換えが行われないことを確実に抑制することができる。したがって、画面に表示される動画像の動きが不自然になるのを確実に抑制することができる。また、加算平均として単純平均を行う場合と異なり、生成された個々の画像間の動き（差異）を平滑化するように画像を生成することができるので、個々の画像により構成される動画像を滑らかに表示することができる。この構成は、時々刻々と変化する人体などの被検体の内部の動画像を表示する場合には、特に有効である。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部は、サンプリング周期と加算平均の加算回数とを乗算した値が、１２５ミリ秒以下になる加算回数で、検出信号を加算平均して、表示部に表示される画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、平均化する時間が冗長になるのを抑制することができる。その結果、平均化する時間が冗長になることに起因して、個々の画像により構成される動画像の動きが不自然になるのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、比較的消費電力の小さい発光ダイオード素子を用いることにより消費電力を低減することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として半導体レーザ素子を含む。このように構成すれば、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性の高いレーザ光を被検体に照射することができるので、半導体レーザ素子からの光の大部分を確実に被検体に照射することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として有機発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、薄型化容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、光放出半導体素子光源部を容易に小型化することができる。

本発明によれば、上記のように、画面に表示される動画像の動きが不自然になるのを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供することができる。

本発明の第１および第２実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の音響波の測定状態を示す模式図である。 移動平均による平均化処理において加算回数が少ない場合を説明するための図である。 移動平均による平均化処理において加算回数が多い場合を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の単純平均による平均化処理を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１および第２変形例による光放出半導体素子光源部を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１、図２および図４を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１および図２に示すように、装置本体部１と、プローブ部２とを備えている。装置本体部１とプローブ部２とは、配線５１と配線５２とを介して接続されている。装置本体部１には、制御部３０と、表示部４０とが設けられている。また、プローブ部２には、光源部１０と、検出部２０とが設けられている。

図１および図２に示すように、光源部１０は、２つの光源１１を含み、２つの光源１１のそれぞれから被検体Ｐに向けて測定のためのパルス光を照射するように構成されている。また、２つの光源１１は、それぞれ、配線５１を介して制御部３０に接続されており、配線５１を介して制御部３０から電力や制御信号の供給を受けるように構成されている。

また、２つの光源１１は、検出部２０近傍において、検出部２０を挟むように検出部２０の両側に配置されている。したがって、２つの光源１１は、互いに異なる位置で被検体Ｐに向けてパルス光を照射するように構成されている。

また、図１に示すように、２つの光源１１は、共に、光源基板１１ａと、ＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）により構成される光放出半導体素子１１ｂとを有している。光源基板１１ａの下面側には、複数の光放出半導体素子１１ｂがアレイ状に実装されている。また、光源基板１１ａには、光源駆動回路が形成されており、制御部３０から出力される制御信号に基づいて、光放出半導体素子１１ｂをパルス発光させるように構成されている。

２つの光放出半導体素子１１ｂは、共に、人体などの被検体Ｐの測定に適した赤外領域の測定波長の光（たとえば、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍに中心波長を有する光）を発生するように構成されている。なお、２つの光放出半導体素子１１ｂは、互いに異なる測定波長の光を発生するように構成されてもよいし、略同一の測定波長の光を発生するように構成されてもよい。また、測定波長は、検出を所望する検出対象物に応じて適宜決定されればよい。

図１および図２に示すように、検出部２０は、超音波プローブであり、配線５２を介して制御部３０と接続されている。また、検出部２０は、超音波振動子２０ａを有している。検出部２０では、超音波振動子２０ａは、複数設けられるとともに、複数の超音波振動子２０ａがアレイ状に配列されている。また、検出部２０は、光源部１０から照射されたパルス光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する音響波によって超音波振動子２０ａが振動されることにより、音響波（超音波）ＡＷを検出するように構成されている。また、検出部２０は、制御部３０から出力される制御信号に基づいて、超音波振動子２０ａを振動させて、超音波ＵＷを発生することが可能なように構成されている。その際、検出部２０は、被検体Ｐ内で反射された超音波ＵＷによって超音波振動子２０ａが振動されることにより、超音波ＵＷも検出するように構成されている。また、検出部２０は、検出された音響波ＡＷまたは超音波ＵＷに対応する検出信号を、配線５２を介して制御部３０に出力するように構成されている。

なお、本明細書では、説明の都合上、被検体Ｐ内の検出対象物Ｑがパルス光を吸収することにより発生する超音波を「音響波」として、超音波振動子２０ａにより発生されるとともに、被検体Ｐ内で反射される超音波を「超音波」として区別して記載する。

制御部３０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶部３０ａとを含み、図１に示すように、検出部２０から出力された検出信号に基づいて、被検体Ｐ内の画像化を行うように構成されている。具体的には、制御部３０は、音響波ＡＷに起因する検出信号に基づいて、光音響画像を生成するとともに、超音波ＵＷに起因する検出信号に基づいて超音波画像を生成するように構成されている。また、制御部３０は、光音響画像と超音波画像とを統合することにより、被検体Ｐ内の多様な情報を画像化することが可能なように構成されている。なお、音響波ＡＷに起因する光音響画像の生成の詳細については、後述する。

図１に示すように、表示部４０は、一般的な液晶方式のモニタや、走査方式のモニタにより構成されている。また、表示部４０は、画面４０ａを有しており、制御部３０により画像化された被検体Ｐ内の情報などを画面４０ａに表示するように構成されている。また、表示部４０は、図４に示すように、所定のリフレッシュレート（周波数）で画面４０ａの書換えを行うように構成されている。所定のリフレッシュレートとしては、一般的には、約５０Ｈｚ以上（たとえば、約５０Ｈｚや、約６０Ｈｚ、約１２０Ｈｚ）が用いられており、これらの値を用いることが可能である。

ここで、リフレッシュレートとは、単位時間（たとえば、１秒）あたりに画面４０ａのリフレッシュ（書換え）を行う回数を示す値である。すなわち、リフレッシュレートが約６０Ｈｚであれば、１秒間に約６０回の画面４０ａのリフレッシュ（書換え）が行われることを意味している。言い換えると、約１６．７ミリ秒のリフレッシュレートの周期（以下、リフレッシュ周期という）ＲＣ毎に、画面４０ａのリフレッシュ（書換え）が行われることを意味している。なお、図４では、画面４０ａのリフレッシュ（書換え）のタイミングを、模式的に略矩形状のパルス波により示している。たとえば、液晶方式のモニタであれば、略矩形状のパルス波の立上り時点で画面４０ａのリフレッシュが行われるし、走査方式のモニタであれば、リフレッシュ周期ＲＣの間に走査が行われることにより、画面４０ａのリフレッシュが行われる。

次に、図４を参照して、この光音響画像化装置１００における音響波ＡＷに起因する検出信号の取得と、取得された検出信号に基づく光音響画像の生成とについて詳細に説明する。なお、以降は、音響波ＡＷに起因する検出信号の取得と、光音響画像の生成とについて説明するため、単に検出信号という場合には、音響波ＡＷに起因する検出信号のことを指している。

図４に示すように、光音響画像化装置１００では、制御部３０は、サンプリング周期ＳＣを１周期とするサンプリング周波数により検出信号の取得を行うように構成されている。

ここで、第１実施形態では、制御部３０は、リフレッシュ周期ＲＣよりも短いサンプリング周期ＳＣで、光源部１０によるパルス光の照射と音響波ＡＷに起因する検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期ＳＣで検出された検出信号を用いて移動平均による平均化処理を行って、光音響画像（光音響画像データ）を生成するように構成されている。

詳細には、制御部３０は、サンプリング周期ＳＣのうち模式的に略矩形状のパルス波により示す検出区間において、光源部１０によるパルス光の照射と検出信号の取得とを行うように構成されている。

また、制御部３０は、サンプリング周期ＳＣのうち検出区間の後の信号処理区間において、そのサンプリング周期ＳＣ内で取得された検出信号の記憶部３０ａへの記憶や、記憶されている複数の検出信号を用いた移動平均による平均化処理などを行うように構成されている。また、制御部３０は、移動平均による平均化処理により光音響画像データを生成するとともに、生成された光音響画像データを表示部４０に出力して、表示部４０に光音響画像を表示させるように構成されている。

また、第１実施形態では、サンプリング周期ＳＣは、リフレッシュ周期ＲＣよりも短く、かつ、リフレッシュ周期ＲＣの間に光源部１０によるパルス光の照射と検出信号の取得とを複数回行うことが可能な長さを有している。すなわち、第１実施形態では、図４に示すように、１つのリフレッシュ周期ＲＣの間に、複数の検出区間が存在する。

なお、サンプリング周期ＳＣの長さは、皮膚に対する最大露光許容量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を考慮して、決定されるのが好ましい。なぜならば、サンプリング周期ＳＣの長さが短くなるほど、ＭＰＥ値が小さくなるからである。たとえば、測定波長が７５０ｎｍで、パルス光のパルス幅が１マイクロ秒で、サンプリング周期ＳＣが０．１ミリ秒である場合には、皮膚に対するＭＰＥ値は、約１４Ｊ／ｍ²になる。一方、光源部１０から照射されるパルス光のピークパワーが３ｋＷで、光源部１０の照射面積が２５０ｍｍ²である場合には、光源部１０から人体などの被検体Ｐに照射される光エネルギーは、約１２Ｊ／ｍ²になる。したがって、上記の例では、光源部１０から照射される光エネルギーがＭＰＥ値以下になるため、サンプリング周期ＳＣとして０．１ミリ秒以上を用いることが可能である。すなわち、サンプリング周期ＳＣは、ＭＰＥ値を超えない範囲で決定されるのが好ましい。

また、第１実施形態では、図４に示すように、制御部３０は、移動平均による平均化処理の際、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、リフレッシュ周期ＲＣの時間よりも長くなる加算回数（図４では、５回）で、検出信号を移動平均して、表示部４０に表示される光音響画像（光音響画像データ）を生成するように構成されている。たとえば、リフレッシュ周期ＲＣが１６．７ミリ秒で、サンプリング周期ＳＣが０．１ミリ秒である場合には、上記要件を満たす加算回数は１６８回以上になる。

この際、制御部３０は、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、約１２５ミリ秒以下になる加算回数で、検出信号を移動平均して、表示部４０に表示される光音響画像（光音響画像データ）を生成するように構成されている。たとえば、サンプリング周期ＳＣが０．１ミリ秒である場合には、上記要件を満たす加算回数は１２５０回以下になる。したがって、たとえば、リフレッシュ周期ＲＣが１６．７ミリ秒で、サンプリング周期ＳＣが０．１ミリ秒である場合には、上記要件を満たす加算回数は、１６８回以上１２５０回以下の範囲内の回数になる。

次に、図３および図４を参照して、移動平均による平均化処理と、生成された光音響画像の表示とについて具体的な例を用いて説明する。まず、図３を参照して、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、リフレッシュ周期ＲＣの時間以下である場合（サンプリング周期ＳＣ×加算回数≦リフレッシュ周期ＲＣの場合）について説明する。なお、以下の説明に用いられる数値などの条件は一例であり、これらの条件に限定されるわけではない。

図３では、移動平均による平均化処理を模式的に矢印Ｂ１〜Ｂ５により示している。すなわち、矢印Ｂ１〜Ｂ５は、加算回数３回で、移動平均による平均化処理が逐一（検出信号を取得する毎に）行われていることを示している。たとえば、矢印Ｂ４では、検出区間（２）、（３）および（４）において取得された検出信号の移動平均による平均化処理が行われていることを示し、矢印Ｂ５では、矢印Ｂ４から１つ後にずれた検出区間（３）、（４）および（５）において取得された検出信号の移動平均による平均化処理が行われていることを示している。なお、矢印Ｂ１の前や矢印Ｂ５の後にも移動平均による平均化処理が行われているものの、簡単のため、図示を省略している。

そして、光音響画像化装置１００では、リフレッシュ周期ＲＣにおける画面４０ａのリフレッシュ（書換え）のタイミングで平均化処理により生成されている（生成済みの）光音響画像が表示部４０の画面４０ａ（図１参照）に表示される。すなわち、たとえば、図３では、黒矢印で示す矢印Ｂ１およびＢ５に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示部４０の画面４０ａに表示される。つまり、矢印Ｂ１に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示された後、次の光音響画像の表示では、矢印Ｂ５に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示される。

サンプリング周期ＳＣ×加算回数≦リフレッシュ周期ＲＣの場合には、矢印Ｂ１から矢印Ｂ５の間において、検出区間（２）〜（５）の検出信号が取得されたにも関わらず、検出区間（２）〜（５）の検出信号のうち矢印Ｂ５が含む検出区間（３）、（４）および（５）の検出信号だけが光音響画像に寄与することになる。したがって、検出区間（２）のように光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じてしまう。

一方、図４に示す第１実施形態の光音響画像化装置１００の場合には、図３に示す場合と異なり、光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じない。以下、図４を参照して、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、リフレッシュ周期ＲＣの時間よりも長い第１実施形態の光音響画像化装置１００の場合（サンプリング周期ＳＣ×加算回数＞リフレッシュ周期ＲＣの場合）について説明する。

図４では、移動平均による平均化処理を模式的に矢印Ｂ１１〜Ｂ１６により示している。すなわち、矢印Ｂ１１〜Ｂ１６は、加算回数５回で、移動平均による平均化処理が逐一（検出信号を取得する毎に）行われていることを示している。なお、矢印Ｂ１１の前や矢印Ｂ１６の後にも移動平均による平均化処理が行われているものの、簡単のため、図示を省略している。

また、図４では、リフレッシュ周期ＲＣにおける画面４０ａのリフレッシュ（書換え）のタイミングで黒矢印で示す矢印Ｂ１１および矢印Ｂ１６に対応する平均化処理が行われているので、黒矢印で示す矢印Ｂ１１および矢印Ｂ１６に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示部４０の画面４０ａに表示される。つまり、矢印Ｂ１１に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示された後、次の光音響画像の表示では、矢印Ｂ１６に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示される。

サンプリング周期ＳＣ×加算回数＞リフレッシュ周期ＲＣである第１実施形態の光音響画像化装置１００の場合には、矢印Ｂ１１から矢印Ｂ１６の間において取得された検出区間（６）〜（１０）の検出信号の全てを矢印Ｂ１６が含むので、光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じない。なお、図示の都合上、矢印Ｂ１１および矢印Ｂ１６を例として説明したが、この前後の検出信号についても、同様に、光音響画像の生成に反映されない検出信号は生じない。以上のように、第１実施形態の光音響画像化装置１００では、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）を、リフレッシュ周期ＲＣの時間よりも長くすることにより、光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じることが抑制されている。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、リフレッシュ周期ＲＣよりも短いサンプリング周期ＳＣで、光放出半導体素子光源部１０による光の照射と検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期ＳＣで検出された検出信号を移動平均して、表示部４０に表示される光音響画像を生成する制御部３０を設ける。これにより、リフレッシュ周期ＲＣよりも、サンプリング周期ＳＣが短いので、リフレッシュ周期ＲＣの間に、検出信号の取得を行うことができる。その結果、リフレッシュ周期ＲＣの間に取得された検出信号を用いて移動平均を行うことができるので、表示部４０の画面４０ａを書き換える周期（リフレッシュ周期ＲＣ）の間に検出信号の取得を行えないことに起因して、画面４０ａの書換えが行われない（同じ光音響画像が表示され続ける）ことを容易に抑制することができる。したがって、画面４０ａを書き換える周期が実質的に長くなるのを容易に抑制することができるので、画面４０ａに表示される動画像の動きが不自然になる（滑らかさが損なわれる）のを抑制することができる。また、光放出半導体素子光源部１０を設けることにより、発光周期（サンプリング周期ＳＣ）を短くするのが困難な固体レーザ光源部を用いる場合と比べて、サンプリング周期ＳＣを容易に短くすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、リフレッシュ周期ＲＣの間に、光放出半導体素子光源部１０による光の照射と検出信号の取得とを複数回行うことが可能な長さをサンプリング周期ＳＣが有している。これにより、リフレッシュ周期ＲＣの間に、複数の検出信号の取得を行うことができる。その結果、表示部４０の画面４０ａを書き換える周期（リフレッシュ周期ＲＣ）の間に検出信号の取得を行えないことに起因して、画面４０ａの書換えが行われないことをより容易に抑制することができる。したがって、画面４０ａに表示される動画像の動きが不自然になるのをより容易に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、サンプリング周期ＳＣと移動平均の加算回数とを乗算した値が、リフレッシュ周期ＲＣよりも長くなる加算回数で、検出信号を移動平均して、表示部４０に表示される光音響画像を生成するように制御部３０を構成する。これにより、図３に示すようなサンプリング周期ＳＣと移動平均の加算回数とを乗算した値がリフレッシュ周期ＲＣ以下である場合と異なり、図４に示すように、取得された検出信号のうち光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じてしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、加算平均として移動平均を行って、表示部４０に表示される光音響画像を生成するように制御部３０を構成する。これにより、移動平均により検出信号の平均化処理が検出信号毎に逐一行われるので、所定のリフレッシュレート毎に確実に光音響画像の生成のための平均化処理をしておくことができる。その結果、画面４０ａの書換えの際に確実に光音響画像を生成することができるので、画面４０ａの書換えが行われないことを確実に抑制することができる。したがって、画面４０ａに表示される動画像の動きが不自然になるのを確実に抑制することができる。また、加算平均として単純平均を行う場合と異なり、生成された個々の光音響画像間の動き（差異）を平滑化するように光音響画像を生成することができるので、個々の光音響画像により構成される動画像を滑らかに表示することができる。この構成は、時々刻々と変化する人体などの被検体Ｐの内部の動画像を表示する場合には、特に有効である。

また、第１実施形態では、上記のように、サンプリング周期ＳＣと加算平均の加算回数とを乗算した値が、約１２５ミリ秒以下になる加算回数で、検出信号を加算平均して、表示部４０に表示される光音響画像を生成するように制御部３０を構成する。これにより、平均化する時間が冗長になるのを抑制することができる。その結果、平均化する時間が冗長になることに起因して、個々の光音響画像により構成される動画像の動きが不自然になるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光放出半導体素子光源部１０に、発光ダイオード素子により構成される光放出半導体素子１１ｂを設ける。これにより、比較的消費電力の小さい発光ダイオード素子を用いることにより消費電力を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、図１および図５を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、移動平均により平均化処理を行った上記第１実施形態の構成とは異なり、単純平均により平均化処理を行う例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００は、図１に示すように、制御部１３０を備えている。

図５に示すように、サンプリング周期ＳＣは、上記第１実施形態と同様に、リフレッシュ周期ＲＣよりも短く、かつ、リフレッシュ周期ＲＣの間に光放出半導体素子光源部１０（以下、光源部１０という）による光の照射と検出信号の取得とを複数回行うことが可能な長さを有している。また、第２実施形態では、制御部１３０は、リフレッシュ周期ＲＣよりも短いサンプリング周期ＳＣで、光源部１０によるパルス光の照射と音響波ＡＷに起因する検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期ＳＣで検出された検出信号を用いて単純平均による平均化処理を行って、光音響画像（光音響画像データ）を生成するように構成されている。

また、制御部１３０は、単純平均による平均化処理の際、サンプリング周期ＳＣの時間と単純平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、リフレッシュ周期ＲＣの時間よりも長くなる加算回数（図５では、５回）で、検出信号を単純平均して、表示部４０に表示される光音響画像（光音響画像データ）を生成するように構成されている。

図５を参照して、単純平均による平均化処理と、生成された光音響画像の表示とについて具体的な例を用いて説明する。なお、以下の説明に用いられる数値などの条件は一例であり、これらの条件に限定されるわけではない。

図５では、単純平均による平均化処理を模式的に矢印Ｂ２１および矢印Ｂ２２により示している。すなわち、矢印Ｂ２１および矢印Ｂ２２は、加算回数５回で、単純平均による平均化処理が、加算回数分の検出信号毎に行われていることを示している。たとえば、矢印Ｂ２１では、検出区間（１）〜（５）において取得された検出信号が単純平均により平均化処理が行われていることを示し、矢印Ｂ２２では、矢印Ｂ２１の後の検出区間（６）〜（１０）において取得された検出信号の単純平均による平均化処理が行われていることを示している。なお、矢印Ｂ２１の前や矢印Ｂ２２の後にも単純平均による平均化処理が行われている。

そして、光音響画像化装置２００では、リフレッシュ周期ＲＣにおける画面４０ａのリフレッシュ（書換え）のタイミングで平均化処理により生成されている（生成済みの）光音響画像が表示部４０の画面４０ａに表示される。すなわち、図５では、黒矢印で示す矢印Ｂ２１および矢印Ｂ２１に対応する平均化処理により生成された光音響画像が表示部４０に表示される。

したがって、この第２実施形態の光音響画像化装置２００の場合にも、矢印Ｂ２１から矢印Ｂ２２の間において取得された検出区間（６）〜（１０）の検出信号の全てを矢印Ｂ２２が含むので、光音響画像の生成に反映されない検出信号が生じない。なお、図示の都合上矢印Ｂ２１および矢印Ｂ２２を例として説明したが、この前後の検出信号についても、同様に、光音響画像の生成に反映されない検出信号は生じない。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、リフレッシュ周期ＲＣよりも短いサンプリング周期ＳＣで、光放出半導体素子光源部１０による光の照射と検出信号の取得とを行うとともに、サンプリング周期ＳＣで検出された検出信号を単純平均して、表示部４０に表示される光音響画像を生成する制御部１３０を設ける。これにより、この第２実施形態においても上記第１実施形態と同様に、画面４０ａに表示される動画像の動きが不自然になる（滑らかさが損なわれる）のを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、加算平均として単純平均を行って、表示部４０に表示される光音響画像を生成するように制御部１３０を構成する。これにより、加算平均として移動平均を行う場合と比べて、記憶部３０ａ（メモリ）に保存（記憶）する検出信号の数を少なくすることができるので、その分、記憶部３０ａ（メモリ）の容量を節約することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、移動平均（単純平均）による平均化処理の際、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均（単純平均）の加算回数とを乗算した値（時間）が、リフレッシュ周期ＲＣの時間よりも長くなる加算回数で、検出信号を制御部３０（１３０）により移動平均（単純平均）した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図３のように、移動平均（単純平均）による平均化処理の際、サンプリング周期の時間と移動平均（単純平均）の加算回数とを乗算した値（時間）がリフレッシュ周期の時間以下になる加算回数で、検出信号を制御部により移動平均（単純平均）してもよい。この場合、加算回数が少ない分、図４の場合と比べて、記憶部（メモリ）の容量を節約することができる。

また、上記第１実施形態では、サンプリング周期ＳＣの時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、約１２５ミリ秒以下になる加算回数で、検出信号を制御部３０により移動平均した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、サンプリング周期の時間と移動平均の加算回数とを乗算した値（時間）が、約１２５ミリ秒よりも大きくなる加算回数で、検出信号を制御部により移動平均してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、１つのリフレッシュ周期ＲＣの間に、複数の検出区間が存在した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの検出区間しかないリフレッシュ周期が生じてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、光放出半導体素子１１ｂを、ＬＥＤ素子により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光放出半導体素子として、ＬＥＤ素子以外の光放出半導体素子を用いてもよい。たとえば、図６に示す第１変形例のように、光放出半導体素子光源部１１０に設けられる光放出半導体素子１１１ｂを半導体レーザ素子により構成してもよい。これにより、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性の高いレーザ光を被検体に照射することができるので、半導体レーザ素子により構成される光放出半導体素子１１１ｂからの光の大部分を確実に被検体に照射することができる。また、図６に示す第２変形例のように、光放出半導体素子光源部２１０に設けられる光放出半導体素子２１１ｂを有機発光ダイオード素子により構成してもよい。これにより、薄型化容易な有機発光ダイオード素子により構成される光放出半導体素子２１１ｂを用いることにより、光放出半導体素子２１１ｂが設けられる光放出半導体素子光源部２１０を容易に小型化することができる。

１０、１１０、２１０ 光放出半導体素子光源部
１１ｂ、１１１ｂ、２１１ｂ 光放出半導体素子
３０、１３０ 制御部
４０ 表示部
１００、２００ 光音響画像化装置
ＲＣ リフレッシュ周期（所定のリフレッシュレートの周期）
ＳＣ サンプリング周期

Claims (8)

1. 光放出半導体素子光源部と、
   前記光放出半導体素子光源部からの光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出して、検出信号を出力する検出部と、
   所定のリフレッシュレートで画面の書換えを行うとともに、前記画面に画像を表示する表示部と、
   前記所定のリフレッシュレートの周期よりも短いサンプリング周期で、前記光放出半導体素子光源部による光の照射と前記検出信号の取得とを行うとともに、前記サンプリング周期で検出された前記検出信号を加算平均して、前記表示部に表示される画像を生成する制御部と、を備える、光音響画像化装置。
2. 前記サンプリング周期は、前記所定のリフレッシュレートの周期の間に、前記光放出半導体素子光源部による光の照射と前記検出信号の取得とを複数回行うことが可能な長さを有している、請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記制御部は、前記サンプリング周期と加算平均の加算回数とを乗算した値が、前記所定のリフレッシュレートの周期よりも長くなる前記加算回数で、前記検出信号を加算平均して、前記表示部に表示される画像を生成するように構成されている、請求項１または２に記載の光音響画像化装置。
4. 前記制御部は、加算平均として移動平均を行って、前記表示部に表示される画像を生成するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
5. 前記制御部は、前記サンプリング周期と加算平均の加算回数とを乗算した値が、１２５ミリ秒以下になる前記加算回数で、前記検出信号を加算平均して、前記表示部に表示される画像を生成するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
6. 前記光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として発光ダイオード素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
7. 前記光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として半導体レーザ素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
8. 前記光放出半導体素子光源部は、光放出半導体素子として有機発光ダイオード素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。

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