JP2016101416A - 被検体情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定位置や測定範囲を正確に定めることを可能にする被検体情報取得装置を提供すること。【解決手段】光源から射出された光を集める光学素子１０９と、光が被検体１３３に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子１１３と、音響波受信面１１４に設けられた音響レンズ１１５と、電気信号から被検体１３３の情報を取得する信号処理手段１２６と、被検体１３３を撮像する撮像手段１１７と、音響波検出素子１１３と撮像手段１１７とを被検体に対して走査させる走査手段とを有し、走査手段は、音響波検出素子１１３と撮像手段１１７との位置関係を維持したまま、音響波検出素子１１３と撮像手段１１７とを被検体１３３に対して走査させることを特徴とする被検体情報取得装置。【選択図】図１

Description

本発明は、光音響効果を利用した被検体情報取得装置に関する。

レーザなどの光源から被検体に光を照射し、入射した光に基づいて得られる被検体内の情報を画像化する光イメージング装置の研究が医療分野で積極的に進められている。この光イメージング技術の一つとして、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ）がある。ＰＡＴでは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝搬、拡散したパルス光のエネルギーを吸収した組織から発生した音響波を検出する。この光音響波発生の現象を光音響効果と呼び、光音響効果により発生した音響波を光音響波と呼ぶ。腫瘍や血管などの被検部位は、その周辺組織に対して光エネルギーの吸収率が高いことが多いため、周辺組織よりも多くの光を吸収して瞬間的に膨張する。この膨張の際に発生する光音響波を探触子（以下、音響波検出素子と呼ぶ）で検出し、受信信号を得る。この受信信号を数学的に解析処理することにより、被検体内の、光音響効果により発生した光音響波の音圧分布を画像化（以下、光音響波画像と呼ぶ）することができる。このようにして得られる光音響波画像を基にして、被検体内の光学特性分布、特に、光吸収係数分布を得ることができる。これらの情報は、被検体内の特定物質、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどの定量的計測にも利用できる。

一方で、光音響効果を用いて、より微細な光吸収体をイメージングするために、分解能を向上させることが求められている。そのため、音を集束させたり、パルス光を集光させたりすることで光音響イメージングの分解能を向上した光音響顕微鏡の開発が進められている。

非特許文献１では、音響レンズを用いることによって、皮膚に近い領域に存在する血管画像を高解像度にイメージングすることが可能な超音波フォーカス型の光音響顕微鏡を提示している。

Ｉｎ ｖｉｖｏ ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．６，ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ

光音響顕微鏡において、生体表面のどの位置を測定しているかを知ることは重要である。しかしながら、非特許文献１では、生体の上部には超音波検出素子や光学系が配置されているためカメラを用いて生体表面を観察することが困難である。また、より広範囲に及んで被検体を測定する場合などは、測定範囲内のどこを測定しているのか正確に知ることは困難であった。

本発明はこのような課題に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、被検体表面の測定位置を広範囲に及んで正確に把握できる被検体情報取得装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
光源と、
前記光源から射出された光を集める光学素子と、
前記光学素子によって集められた光が被検体に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子と、
前記音響波検出素子の音響波受信面と前記被検体との間に位置する音響レンズと、
前記電気信号から前記被検体の情報を取得する信号処理手段と、
前記被検体を撮像する撮像手段と、
前記音響波検出素子と前記撮像手段とを前記被検体に対して走査させる走査手段と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記走査手段は、前記音響波検出素子と前記撮像手段との位置関係を維持したまま、該音響波検出素子と該撮像手段とを前記被検体に対して走査させることを特徴とする被検体情報取得装置である。

本発明によれば被検体の測定位置を広範囲に及んで正確に把握することが可能となる。

実施例１の模式図 実施例１の測定フローを説明する図 実施例２の模式図 実施例２の取得画像と表示画像の関係を示す図 実施例２の測定フローを説明する図 実施例３の模式図 実施例３の表示画像の位置表示マークの関係を示す図 実施例３の測定フローを説明する図

以下に、本発明に係る被検体情報取得装置について図１を用いて概要を説明したのち、各実施の形態について説明する。

本発明の被検体情報取得装置は、図１に示す通り、光源１００と、光源１００から射出された光を集める光学素子である円錐台ミラー１０９とを有する。また、光学素子である円錐台ミラー１０９によって集められた光が被検体１３３に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子１１３をさらに有する。また、音響波検出素子１１３の受信面１１４と被検体１３３との間に位置する音響レンズ１１５を有する。また、音響波検出素子１１３が出力する電気信号から被検体１３３の情報を取得する信号処理手段１２６を有する。また、被検体１３３の表面を撮像する撮像手段である観察用カメラ１１７を備えている。さらに、音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７とを被検体１３３に対して走査させる走査手段であるＸ軸ステージ１２１とＹ軸ステージ１２３とを有する。そして走査手段は、音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７との位置関係を維持したまま、音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７とを被検体１３３に対して走査させる。これによって、被検体の測定位置を広範囲に亘って正確に把握することが可能となる。これについて、以下に説明する。

光音響顕微鏡などの光音響効果を利用した被検体情報取得装置において、光音響波受信の際、被検体表面のどの位置を測定しているかを知ることは重要である。そのため、被検体情報取得装置に被検体の測定個所を把握するためにカメラ等の撮像手段を、設けることが考案されている。しかし、被検体情報取得装置で被検体を広範囲に亘って測定するため、例えば被検体に対して音響波検出素子を走査させる場合、被検体と音響波検出素子との位置関係は、時々刻々変化していくため、被検体のどの部分を測定しているのか正確に把握するのは困難である。

そこで、本発明においては、音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７とを互いの位置関係を維持したまま走査させることで、予め判っている音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔に基づいて、より正確に測定位置の把握が可能となる。

さらに本発明の実施形態の構成によれば、被検体１３３の表面形状に凹凸を有していたとしても、容易にその奥行き方向の情報を得ることができるため、被検体表面の情報を立体的に正確に把握することが可能となる。

以下、各構成、及び、更なる構成（好ましい付加構成）について説明する。

（光源）
本発明において使用する光源の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長であることが望ましく、被検体が生体の場合、光源からは生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長の光を照射する。具体的には被検体が生体の場合、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。効率的に光音響波を発生させるため、光はパルス光が好ましく、パルス幅は数ｎｓｅｃ〜１００ｎｓｅｃ程度が好適である。光源としてはレーザや、発光ダイオード、フラッシュランプ等を用いることもできる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用できる。

（光伝送手段）
光源から発せられた光は光伝送手段によって伝送され、被検体に照射されるのが好ましい。光伝送手段は、例えば、マルチモード光ファイバを用いるのが好適である。

（照射光学系）
上述の円錐台ミラーを含め、光伝送手段によって伝えられた光を生体などの被検体に照射するものである。照射光学系は、コリメートレンズと、円錐レンズと、上述の光学素子である円錐台ミラーとからなり、光路が音響波検出素子や観察カメラと干渉しないように配置されている。尚、本実施形態において円錐台ミラーは、音響波検出素子が配置できるように中央部が円柱状にくり抜かれた中空構造を有している。

（音響波検出素子）
照射されたパルス光により被検体表面及び被検体内部で発生する光音響波を受信し、アナログ信号である電気信号（受信信号）に変換するものである。圧電現象を用いたもの、光の共振を用いたもの、静電容量の変化を用いたもの等、音響波信号を受信できるものであれば、どのような音響波検出素子を用いてもよい。さらに、所望の焦点からの音響波を選択的に受信できるように音響レンズが設けられている。尚、図１の形態では音響波受信面１２２が平面故、法線方向は一義的に決まったが、音響波受信面が平面ではない場合、たとえば曲面の場合には、曲面の各点（離散する代表的な数点）から法線を引き、この法線をベクトルとして互いに加算することで得られる合成ベクトルを法線とすればよい。この場合、たとえば半球状の受信面であれば、合成ベクトルは半球面の中央から伸ばした法線と等しくなる。

（観察用カメラ）
撮像手段であり、被検体表面を光学的に観察するものである。撮像されたカメラ画像（可視光像）を表示手段であるモニター１６３に表示することで測定部位を選択することが容易になる。撮像手段である観察用カメラの物体面と音響波検出素子の焦点位置とは、Ｚ方向において一致させるか所定の距離だけ離しておくことが望ましい。例えば、被検体の表面近傍の情報を取得したい場合は、音響波検出素子の焦点位置と観察用カメラの物体面とが一致するように調節しておけばよい。また、被検体の表面より深い部位の情報を取得したい場合は、観察用カメラの物体面より音響波検出素子の焦点位置が奥側（図１中ではＺの負の側）にくるように調節しておけばよい。尚、撮像手段である観察カメラ１１７の光軸１５７は、図１に示す通り、撮影方向を意味する。

（観察カメラ用照明系）
被検体のをより鮮明に撮像するために、照明光を照射してカメラ撮影することが好ましい。撮像位置を同定するために自然な画像として撮像するには白色照明を用いればよいが、用途に応じて単色の照明光を用いてもよい。また、観察用カメラの感度が得られれば、用途に応じて紫外光や赤外光などの可視光以外の照明光を用いることも可能である。

照明光として被検体に均一に照明することが好ましいが、後述の画像解析のためにメッシュパターンなど既知の明暗の幾何学模様を照射してもよい。

（筐体）
音響波検出素子と、撮像手段である観察用カメラとを支持する支持手段でもある。音響波検出素子と観察カメラとは、Ｘ方向に所望の間隔をもって固定されている。具体的には、図１に示すように、音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７とは、筐体によって一体的に支持されている。更に、本実施形態においては、図１に示すように支持手段である筐体は、音響波検出素子１１３の受信面１１４の法線方向１５０と、撮像手段である観察用カメラ１１７の光軸１５７とが略平行になるように、音響波検出素子と撮像手段とを支持している。これによって、観察カメラで取得した被検体画像と、音響波検出素子と後述の信号処理手段によって取得した被検体情報画像との撮影時の軸が揃うため、両画像間での歪みを生じにくくなる。尚、本実施形態においては、照明光学系も支持手段によって支持されている。尚、支持手段である筐体１０１によって音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７とを一体的に支持することによって、走査の際に音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７との位置関係を維持しやすくなる。

（走査手段）
上述の通り、Ｘ軸ステージ１２１とＹ軸ステージ１２３とからなり、音響波検出素子１１３と撮像手段１１７との位置関係を維持したまま、両者を被検体１３３に対して走査させる。本実施形態においては、上述の通り、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７とは支持手段である筐体１０１に支持されているので、支持手段である筺体１０１を被検体１３３に沿って１次元あるいは２次元、あるいは３次元に走査させる。尚、後述する通り、音響波検出素子１１３と撮像手段である観測用カメラ１１７との被検体１３３に対する走査の方向は、音響波検出素子１１３から撮像手段に向かう方向（図１においてはＸ軸の正の方向）に走査可能である。これによって、後述するように、観察カメラ１１７で取得した被検体画像と音響波検出素子との位置合わせが容易になる。

（信号収集手段）
音響波検出素子で得られた電気信号を収集するものである。効率よく処理するためにはアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有することが望ましい。

（信号処理手段）
信号収集手段により収集された電気信号から２次元あるいは３次元の被検体内の光音響波画像、あるいは、光学特性分布を生成するものである。

光音響波画像の生成に関しては、電気信号を包絡線検波して、時間ごとの信号値を被検体の深さ方向の信号値に置き換えることで得ることができる。

（画像記録手段）
観察用カメラによって取得された被検体画像情報を記録するものである。記録手段に記録される被検体画像情報は、静止画情報、走査中の静止画の連続画像情報、走査中の動画情報など様々な形態であってよい。

（画像処理手段）
表示手段に表示する画像を生成するものであり、信号処理手段が取得した被検体の情報と撮像手段である観察用カメラ１１７が撮像した被検体画像の情報とを表示手段に表示させる。音響波検出素子と観察用カメラとの位置関係は予め判っている。そのため、記録された連続画像を時間的に遅らせて表示することで音響波検出素子の位置に応じた画像を表示することが出来る。つまり、走査方向が音響波検出素子から撮像手段に向かう方向であれば、音響波検出素子と観察用カメラとの位置関係は予め判っているので、音響波検出素子と撮像手段とを被検体に対して走査させている最中に、記録手段に記録された被検体画像情報のうち、音響波検出素子の正面に位置する被検体の部分に関する被検体画像の情報を表示手段に表示させることが出来る。また、記録手段に記録された、被検体の静止画情報と、走査中の音響波検出素子の位置を示す位置表示マークとを重畳させて表示しても良い。

また、観察用カメラは複数の異なる位置で被検体の画像情報を取得することが可能である。これを利用し、２つの異なる位置で得られた画像から三角計測の原理による公知のステレオ視の計算法を用いて、奥行き方向の情報を得ることが可能である。つまり、被検体の立体形状を計算し取得することが可能となり、具体的には、記録手段に記録された被検体の異なる部分に関する複数の被検体画像の情報に基づいて、被検体の立体形状を計算することが可能となる。尚、このステレオ視は、計算に用いる視点の数が多いほど精度が高いことが知られているが、上述のように観察カメラは任意の場所で画像を取得することができるため精度のよい三次元形状データ（立体形状データ）を得ることができる。

三次元形状データを生成する際に、上述のように照明光としてメッシュパターンなどの幾何学模様を用いて本画像処理手段で計算することによって、前記の三角計測が容易となるため三次元形状データの精度を向上させることができる。尚、本実施形態においては、画像処理手段によって被検体の立体形状を取得する場合を説明したが、これに限らず、画像処理手段とは別に、被検体の立体形状を計算する立体形状取得手段を設けても構わない。またこの場合は、走査手段は、立体形状取得手段が取得した被検体の立体形状の情報に基づいて、音響波検出素子１１３の位置を焦点距離方向に変化させながら、音響波検出素子１１３と撮像手段１１７とを被検体に対して走査させるとよい。これによって、例えば被検体表面をより正確に測定することが可能となる。

（表示手段）
上述の通り、信号処理手段が取得した被検体の情報と撮像手段である観察用カメラ１１７が撮像した被検体画像の情報とを表示するものである。

尚、本表示手段は一般的な平面型表示素子を用いることができる。また、上記の立体像を表示するための公知の三次元表示素子を用いてもよい。

（走査範囲入力手段）
走査手段による音響波検出素子１１３と撮像手段である観察用カメラ１１７との被検体１３３に対する走査の範囲を入力するためのものであり、具体的には、表示手段に表示された観察カメラの画像を基に走査範囲を入力するものである。実際の走査は、音響波検出素子と観察カメラとの間隔を考慮して行われる。

（走査制御手段）
前記走査範囲入力手段にしたがって被検体に対して水平面内での機械的走査範囲を制御する。さらに上記の三次元形状（立体形状）の情報にしたがって、筺体と被検体との距離を適切な間隔に調整する機構を設けてもよい。

以上が本発明における被検体情報取得装置の好ましい構成である。

より詳細の構成については、以下の各実施例の中で述べる。

図１は本発明の被検体情報取得装置の第一の実施例を説明する概念図である。図中、１００は波長８００ｎｍ、パルス幅５ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１００Ｈｚのパルス光を発生するＯＰＯレーザからなるパルス光源である。１０３は光ファイバである。光ファイバ１０３は光伝送手段として機能する。１０５は集光レンズ、１０７は円錐レンズ、１０９は円錐台ミラーであり、これらで照射光学系が構成される。１１１は光ファイバ１０３から射出された光であり、照射光学系を通って所望の位置で集光するように照射光学系の各部品が配置されている。１１３はＰＺＴを圧電材料として用いた中心周波数５０Ｈｚの音響波検出素子であり、１１５は音響波検出素子１１３の先端に設けられた音響レンズである。

１１７は観察用カメラであり、１１９は観察用カメラ１１７の先端に設けられた結像レンズである。

１０１は筐体であり、筐体１０１は照射光学系、音響波検出素子１１３、観察用カメラ１１７を一体支持している。筐体１０１は支持アーム１２５を介してＸ軸ステージ１２１、Ｙ軸ステージ１２３に接続されている。また、Ｘ軸ステージ１２１、Ｙ軸ステージ１２３は走査制御部１２７に電気的に接続されており、筐体１０１を走査することが可能となっている。このように、支持手段である筐体によって、音響波検出素子１１３、観察用カメラ１１７を一体支持した状態で、被検体１３３に対して筐体ごと走査させることで、音響波検出素子１１３、観察用カメラ１１７の位置関係を維持しながら走査を行う。

１３３は被検体であり、被検体１３３は支持台１３１上に設置されている。図中には示していないが被検体１３３および支持台１３１はＺ方向に移動可能である。

１５３は側壁、１５１は薄膜であり、側壁１５３および薄膜１５１で囲まれた水槽に水１５５が充填されている。薄膜１５１は光および超音波を透過する材料で構成されている。

光１１１の照射により被検体１３３から発生した光音響波（図中不指示）は薄膜１５１および水１５５中を伝搬し、音響レンズ１１５を介して音響波検出素子１１３に到達する。音響波検出素子１１３では、光音響波を受信し、アナログ信号である電気信号に変換する。音響レンズ１１５の作用により、焦点位置から発生した光音響波を選択的に受信することができる。したがって、被検体１３３の観察対象部位が焦点近傍に位置するように被検体１３３のＺ方向の位置が調整されている。尚、この調整は、例えば、音響波検出素子の焦点が、撮像手段である観察用カメラ１１７の物体面を延長した面上に位置するようにしても良いし、観察用カメラ１１７の物体面を延長した面から所定の距離だけ離れた場所に位置するようにしてもよい。一般に、観察用カメラの物体面（観察用カメラの焦点面）は被検体表面に合わせられるので、上記は換言すると、音響波検出素子の焦点が被検体表面に位置してもよいし、被検体表面から所定の距離離れた箇所（被検体内の内部）に位置してもよい。

受信された電気信号は、信号収集手段（図中不指示）によって収集される。

音響波検出素子１１３は１次元あるいは２次元に走査され、音響波検出素子１１３の走査に同期して、光の照射と信号収集が行われる。そして、信号処理手段１２６により、収集された電気信号から２次元あるいは３次元の被検体内の光音響波画像が生成される。

観察用カメラ１１７の先端に設けられた結像レンズ１１９は内側に空気の領域を含み、結像レンズ１１９の外側は水１５５の中に浸かるような配置となっている。水１５５を介して被検体１３３の表面の像がカメラの撮像素子上に結像するように、観察用カメラ１１７および結像レンズ１１９の位置が調整されている。

１６１は画像記憶手段であり、観察用カメラ１１７で取得された画像を記憶し、さらにその画像をモニター１６３上に表示する。１６５は走査範囲入力手段であり、モニター１６３に表示された観察カメラ１１７の画像を基に決定された音響波検出素子の走査範囲を入力するものである。走査制御部１２７は入力された走査範囲を基に筐体１０１を制御する。

実際に測定を行うときのフローを、図２を用いて説明する。
（１）観察用カメラ１１７により取得した被検体の画像をモニター１６３に表示する。
（２）測定位置、測定範囲を決定する。
（３）測定位置、測定範囲を入力手段１６５により入力する。
（４）入力された測定位置、測定範囲に基づき、音響波検出素子１１３を所望の位置に動かす。このとき、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔を維持しながら、両者の間隔を考慮して、取得画像上の位置と音響波検出素子１１３の位置を合わせる。
（５）光音響波を受信し、電気信号に変換する。
（６）電気信号を収集する。
（７）走査が終了したかを判断し、終了していなければ所望の位置に音響波検出素子１１３を動かして（５）、（６）を繰り返す。
（８）被検体内の光音響波画像を生成する。

以上説明したように、本実施例によれば、被検体表面を広範囲に亘って観察することが可能であるとともに、被検体表面の画像から光音響波検出素子の位置を容易に割り出すことが可能であるため、測定位置をより正確に把握することが可能となる。つまり、音響波検出素子と観察用カメラとの位置関係を維持したまま、両者は被検体に対して走査されているので、被検体表面の画像中心から、常に所定の距離離れた箇所を音響波検出素子で測定していることが把握できる。尚、被検体表面の画像上に、スケールを表示すれば、より正確に測定位置を把握できるため、好ましい。

図３を用いて、本発明における第２の実施例を説明する。図中、図１と同一の部分には同じ番号を付加し、説明は省略する。第１の実施例との違いは、走査中において、音響波検出素子による測定位置と同じ位置で取得した観察用カメラによる画像をモニター上に表示することである。

図３中、２０１は画像記録手段であり、観察用カメラ１１７で取得された画像を連続して記録（動画）する機能を有している。２０３は画像処理手段であり、走査制御部２２７から音響波検出素子１１３の位置情報を取得して、その位置に観察用カメラ１１７があった場合の画像を画像記録手段２０１から選択してモニター１６３上に表示する機能を有している。

音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔は予め判っている。音響波検出素子１１３から観察用カメラ１１７に向かう方向（図３中ではＸの正の方向）に筐体１０１を等速で走査する場合、まず、被検体１３３のある点上を観察用カメラ１１７が通過し、一定時間遅れて同じ点上を音響波検出素子１１３が通過する。したがって、観察用カメラ１１７による画像を連続で記録しておき、一定時間遅らせてモニター１６３上に表示することで、モニター上の画像と取得された被検体情報が見かけ上一致することになる。

この様子について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、Ｘの正の方向に走査した場合の観察用カメラ１１７によって取得された画像列を示しており、図４（ｂ）はモニター１６３上に表示する画像列を示している。

音響波検出素子１１３による測定を開始する前に、観察用カメラ１１７による画像取得を開始する。この時間は、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔および走査速度によって決まる。図中では測定開始前に３枚の画像を取得している。そして、音響波検出素子１１３が測定範囲に入った時からモニター１６３上に画像を表示する。このとき、３枚前の画像を表示すれば、測定位置とモニター上の表示画像が一致することになる。図３では１次元（Ｘ方向）に走査する場合を示しているが、２次元に走査する場合は、まずＸの正の方向に走査し、その後、Ｙ方向に所定の距離だけ動かすとともにＸの位置を開始位置に戻してからふたたびＸの正の方向に走査すればよい。

実際に測定を行うときのフローを、図５を用いて説明する。
（１）観察用カメラ１１７による取得画像をモニター１６３に表示する。
（２）測定位置、測定範囲を決定する。
（３）測定位置、測定範囲を入力手段１６５により入力する。
（４）入力された測定位置、測定範囲に基づき、音響波検出素子１１３を所望の位置に動かす。このとき、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔を考慮して、観察用カメラ１１７によって実際の被検体の測定範囲の画像を取得できるような位置とする。
（５）音響波検出素子１１３を等速で走査する。
（６）観察用カメラ１１７が測定範囲に入ったら画像取得を開始する。
（７）音響波検出素子１１３が測定範囲に入ったら光音響波受信／電気信号変換を開始する。
（８）音響波検出素子１１３の位置に相当する画像をモニター１６３に表示する。
（９）電気信号を収集する。
（１０）走査が終了したかを判断し、終了していなければ所望の位置に音響波検出素子１１３を動かして（５）から（９）を繰り返す。
（１１）被検体内の光音響波画像を生成する。

以上説明したように、本実施例によれば、モニター上に表示された被検体表面の画像と光響波検出素子により取得された被検体情報の位置が一致しているので、測定位置をより正確に把握することが可能となる。例えば、音響波検出素子１１３によって取得された被検体情報をオシロスコープに表示させながらモニター１６３を観察した場合に、吸収体に近づくと信号強度が増加する、といったことが目視で確認できるので測定位置をより正確に把握することが可能となる。

図６を用いて、本発明における第３の実施例を説明する。図中、図１と同一の部分には同じ番号を付加し、説明は省略する。第１の実施例との違いは、走査中において、観察用カメラによる画像の上に、音響波検出素子による測定位置を示す位置表示マークを重畳してモニター上に表示することである。実施例２は、モニター上の画像の範囲に比べ測定範囲が大きい場合に有効である。逆に言うと、モニター上の画像の範囲が測定範囲より大きい場合、音響波検出素子の位置に合わせで画像を動かしながら表示してもあまり意味がない。本実施例はそのような場合に有効である。

図６中、３０１は画像処理手段である。画像処理手段３０１は、走査制御部２２７から音響波検出素子１１３の位置情報を取得して、音響波検出素子による測定位置を示す位置表示マークを画像記憶手段１６１によって記録された画像上に重畳してモニター１６３上に表示する機能を有している。

この様子について図７を用いて説明する。図中３０３は、画像記憶手段１６１によって記録された画像である。また、３０５は走査制御部２２７からの音響波検出素子１１３の位置情報を基に生成された位置表示マークであり、音響波検出素子による測定位置を示している。３０７は位置表示マーク３０５の移動の様子を示す矢印であり、実際にモニター上に表示されるものではない。モニター１６３上には画像３０３と位置表示マーク３０５とが重畳されて表示されている。

実際に測定を行うときのフローを、図８を用いて説明する。
（１）観察用カメラ１１７による取得画像をモニター１６３に表示する。
（２）測定位置、測定範囲を決定する。
（３）測定位置、測定範囲を入力手段１６５により入力する。
（４）入力された測定位置、測定範囲に基づき、音響波検出素子１１３を所望の位置に動かす。このとき、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔を考慮して、取得画像上の位置と音響波検出素子１１３の位置を合わせる。
（５）音響波検出素子１１３を等速で走査する。
（６）光音響波受信／電気信号変換を開始する。
（７）音響波検出素子１１３の位置を示す位置表示マークを、（１）で表示した画像に重畳してモニター１６３に表示する。
（８）電気信号を収集する。
（９）走査が終了したかを判断し、終了していなければ所望の位置に音響波検出素子１１３を動かして（５）から（８）を繰り返す。
（１０）被検体内の光音響波画像を生成する。

以上説明したように、本実施例によれば、モニター上に表示された被検体表面の画像上に光響波検出素子の位置情報が表示されるので、測定位置をより正確に把握することが可能となる。

図６を用いて、本発明における第４の実施例を説明する。第１から３の実施例との違いは、複数位置での観察用カメラの画像情報を用いて、カメラに対して奥行き方向の情報を得ることである。

上述のとおり、複数の位置において画像を取得すれば奥行き方向の情報を計算によって求めることができる。本実施例において、実際に測定を行うときのフローは以下のとおりである。
（１）観察用カメラ１１７を走査し、少なくとも２点以上の異なる位置で画像を取得する。
（２）計算によって被検体表面の三次元形状（立体形状）を得る。
（３）正面からの投影像をモニター１６３に表示する。
（４）測定位置、測定範囲を決定する。
（５）測定位置、測定範囲を入力手段１６５により入力する。
（６）入力された測定位置、測定範囲に基づき、音響波検出素子１１３を所望の位置に動かす。このとき、音響波検出素子１１３と観察用カメラ１１７との間隔を考慮して、取得画像上の位置と音響波検出素子１１３の位置を合わせる。
（７）音響波検出素子１１３を走査する。この際、計算によって得た奥行き方向の情報に基づき、音響波検出素子と被検体との距離を一定に保ちながら走査する。換言すると、音響波検出素子の位置を、焦点方向に変化させることで、音響波検出素子と被検体との距離を一定に保ちながら走査する。
（８）光音響波受信／電気信号変換を開始する。
（９）電気信号を収集する。
（１０）走査が終了したかを判断し、終了していなければ所望の位置に音響波検出素子１１３を動かして（７）から（９）を繰り返す。
（１１）被検体内の光音響波画像を生成する。

以上のように被検体と音響波検出機との距離を一定に保つことにより、サンプルが常に被写界深度内に保つことが可能となり、鮮明な画像を得ることが可能となる。具体的には、被検体の表面形状に倣うように位置するサンプル、例えば皮膚表面に平行に延びる血管等を測定する場合において、凹凸のある被検体表面上（又はその近傍）に対して、常に被検体表面に音響波検出素子の焦点を合わせることが可能となり、より正確な測定を実現出来る。

１００ 光源
１０９ 円錐台ミラー
１１３ 音響波検出素子
１１５ 音響レンズ
１１７ 観察用カメラ
１２１ Ｘ軸ステージ
１２３ Ｙ軸ステージ
１２７ 走査制御部
１３３ 被検体

Claims (15)

1. 光源と、
   前記光源から射出された光を集める光学素子と、
   前記光学素子によって集められた光が被検体に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子と、
   前記音響波検出素子の音響波受信面と前記被検体との間に位置する音響レンズと、
   前記電気信号から前記被検体の情報を取得する信号処理手段と、
   前記被検体を撮像する撮像手段と、
   前記音響波検出素子と前記撮像手段とを前記被検体に対して走査させる走査手段と、
   を有する被検体情報取得装置であって、
   前記走査手段は、前記音響波検出素子と前記撮像手段との位置関係を維持したまま、該音響波検出素子と該撮像手段とを前記被検体に対して走査させることを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記信号処理手段が取得した被検体の情報と前記撮像手段が撮像した被検体画像の情報とを表示手段に表示させる画像処理手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
3. 前記音響波検出素子と前記撮像手段とを支持する支持手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記支持手段は、前記音響波検出素子の受信面の法線方向と前記撮像手段の光軸とが略平行になるように、前記音響波検出素子と前記撮像手段とを支持することを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記支持手段は、前記音響波検出素子と前記撮像手段とを一体的に支持することを特徴とする請求項３または４に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記走査手段は、前記支持手段を被検体に対して走査させることで、音響波検出素子と前記撮像手段とを前記被検体に対して走査させることを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
7. 前記音響波検出素子の焦点が、前記撮像手段の物体面を延長した面上に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に被検体情報取得装置。
8. 前記音響波検出素子の焦点は、前記撮像手段の物体面を延長した面から所定の距離だけ離れた場所に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に被検体情報取得装置。
9. 前記走査手段による前記音響波検出素子と撮像手段との前記被検体に対する走査の範囲を入力する走査範囲入力手段を更に有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
10. 前記撮像手段で取得された被検体画像情報を記録する記録手段を更に有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
11. 前記走査手段による前記音響波検出素子と撮像手段との前記被検体に対する走査の方向が、前記音響波検出素子から前記撮像手段に向かう方向であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
12. 前記走査手段による前記音響波検出素子と撮像手段との前記被検体に対する走査の方向が、前記音響波検出素子から前記撮像手段に向かう方向であり、前記画像処理手段は、前記走査手段が前記音響波検出素子と前記撮像手段とを前記被検体に対して走査させている最中に、前記記録手段に記録された被検体画像情報のうち、前記音響波検出素子の正面に位置する前記被検体の部分に関する被検体画像の情報を表示手段に表示させることを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
13. 前記記録手段に記録された前記被検体画像の情報が静止画情報であり、前記画像処理手段は、前記静止画情報と走査中の前記音響波検出素子の位置を示す位置表示マークとを重畳させて表示手段に表示させることを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
14. 前記被検体の立体形状を計算する立体形状取得手段を更に有し、該立体形状取得手段は、前記記録手段に記録された前記被検体の異なる部分に関する複数の被検体画像の情報に基づいて、前記被検体の立体形状を計算することを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
15. 前記走査手段は、前記立体形状取得手段が取得した前記被検体の立体形状の情報に基づいて、前記音響波検出素子の位置を焦点距離方向に変化させながら該音響波検出素子と前記撮像手段とを前記被検体に対して走査させることを特徴とする請求項１４に記載の被検体情報取得装置。