JP3456721B2 - 光音響コンピュータトモグラフィ装置 - Google Patents
光音響コンピュータトモグラフィ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、計算機断層映像装置に
係わり、特に光音響効果を利用したコンピュータトモグ
ラフィ装置に関するものである。
係わり、特に光音響効果を利用したコンピュータトモグ
ラフィ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本来人間の眼では原理的に見ることので
きない、可視光領域の透過性を有しない構造の物体の内
部の物質分布を、物体を破壊せずに観測することを目的
として、様々な物理現象を被測定体内部の探針として利
用し、その物理現象に応じて発生する信号を被測定体外
部で収集して計算機処理することにより、被測定体の物
質分布の任意断面像を得る技術が注目されている。この
技術は、一般にコンピュータトモグラフィ（以後、ＣＴ
と呼ぶ）と称され、微弱信号の検出能力の向上、計算機
技術の進歩および処理アルゴリズムの改良と相俟って、
様々な装置が実用化されている。
きない、可視光領域の透過性を有しない構造の物体の内
部の物質分布を、物体を破壊せずに観測することを目的
として、様々な物理現象を被測定体内部の探針として利
用し、その物理現象に応じて発生する信号を被測定体外
部で収集して計算機処理することにより、被測定体の物
質分布の任意断面像を得る技術が注目されている。この
技術は、一般にコンピュータトモグラフィ（以後、ＣＴ
と呼ぶ）と称され、微弱信号の検出能力の向上、計算機
技術の進歩および処理アルゴリズムの改良と相俟って、
様々な装置が実用化されている。
【０００３】現在、実用化されているＣＴ装置として、
以下のようなものがある。 Ｘ線ＣＴ装置：被測定体にＸ線を照射し、透過したＸ
線の強度を測定する。被測定体内部の物質分布を反映し
たＸ線の投影データを計算機処理して断層像を得る。
以下のようなものがある。 Ｘ線ＣＴ装置：被測定体にＸ線を照射し、透過したＸ
線の強度を測定する。被測定体内部の物質分布を反映し
たＸ線の投影データを計算機処理して断層像を得る。
【０００４】ポジトロンＣＴ（またはＰＥＴ）装置：
被測定体内部にポジトロンを自然放出する放射性同位元
素で標識された試料を注入し、ポジトロンとエレクトロ
ンとの対消滅に伴って発生するγ線対の個数を測定す
る。被測定体内部の物質分布に対応する試料分布を反映
した発生γ線対数の空間分布を計算機処理して断層像を
得る。
被測定体内部にポジトロンを自然放出する放射性同位元
素で標識された試料を注入し、ポジトロンとエレクトロ
ンとの対消滅に伴って発生するγ線対の個数を測定す
る。被測定体内部の物質分布に対応する試料分布を反映
した発生γ線対数の空間分布を計算機処理して断層像を
得る。
【０００５】超音波ＣＴ装置：被測定体に超音波パル
スを照射し、散乱した超音波の強度と伝播時間とを測定
する。被測定体内部の物質分布による音響インピーダン
スの境界を反映した測定データを計算機処理して断層像
を得る。
スを照射し、散乱した超音波の強度と伝播時間とを測定
する。被測定体内部の物質分布による音響インピーダン
スの境界を反映した測定データを計算機処理して断層像
を得る。
【０００６】ＮＭＲ−ＣＴ装置：被測定体に大強度磁
界パルスを印加し、被測定体を構成する原子の核磁気共
鳴に伴うスペクトル強度を測定する。被測定体内部の水
素あるいはリンの分布状況を反映したスペクトル強度を
計算機処理して断層像を得る。
界パルスを印加し、被測定体を構成する原子の核磁気共
鳴に伴うスペクトル強度を測定する。被測定体内部の水
素あるいはリンの分布状況を反映したスペクトル強度を
計算機処理して断層像を得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＴ装置は、以
上のような物理現象を利用しているので、被測定体の構
造・構成に整合した手法の装置を選択する必要がある。
Ｘ線ＣＴ装置の場合には被測定体内部の構造ごとにＸ
線吸収率を有していなければならない。また、ポジト
ロンＣＴ装置の場合には注入した試料が、被測定体内部
の物質分布に対応して拡散しなければならならい。超
音波ＣＴ装置の場合には被測定体内部の構造に関して、
その構造体と周辺とでは音響インピーダンスが異なって
いなければならないし、また、ＮＭＲ−ＣＴ装置の場
合には核磁気共鳴する原子の分布が比較的大きく変化し
ていなければならない。また、およびでは被爆の可
能性があるという問題点があった。
上のような物理現象を利用しているので、被測定体の構
造・構成に整合した手法の装置を選択する必要がある。
Ｘ線ＣＴ装置の場合には被測定体内部の構造ごとにＸ
線吸収率を有していなければならない。また、ポジト
ロンＣＴ装置の場合には注入した試料が、被測定体内部
の物質分布に対応して拡散しなければならならい。超
音波ＣＴ装置の場合には被測定体内部の構造に関して、
その構造体と周辺とでは音響インピーダンスが異なって
いなければならないし、また、ＮＭＲ−ＣＴ装置の場
合には核磁気共鳴する原子の分布が比較的大きく変化し
ていなければならない。また、およびでは被爆の可
能性があるという問題点があった。
【０００８】本発明は、上記の状況を鑑みてなされたも
のであり、被爆の危険なしに非破壊測定で断層像を得る
ことのできる、光音響コンピュータトモグラフィ装置を
提供することを目的とする。
のであり、被爆の危険なしに非破壊測定で断層像を得る
ことのできる、光音響コンピュータトモグラフィ装置を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光音響トモグラ
フィ装置は、（ａ）プローブ光を被測定体の任意の局所
表面部分から照射する照射手段と、（ｂ）照射手段を介
して照射された光に起因する被測定体内部で発生した音
響信号の強度を測定する測定手段と、（ｃ）測定手段で
測定したデータを入力し、音響信号の強度分布に対する
データ処理を行って、音響信号の強度分布に反映されて
いる被測定体の物質分布を再現する処理手段と、から構
成されることを特徴とする。ここで、照射手段は、光源
と、この光源が発生する光を前記被測定体の局所表面部
分へ導く光ファイバと、から構成されることを特徴とし
てもよい。また、測定手段は、前記被測定体の表面に配
置された１つ以上の微小振動検出器から構成される、こ
とを特徴としてもよい。なお、微小振動検出器は、特定
方向へ進行する音響信号の強度を検出する、ことを特徴
としてもよい。また、処理手段は、計算機と周辺装置と
を含んで構成され、測定手段によって検出した音響信号
の測定データを収集し、測定手段の配置及び測定データ
の時間波形の少なくとも一方を用いて推定される音響信
号の発生位置と音響信号の測定強度とを基にして、被測
定体内部の物質分布を演算して断層画像を生成する、こ
とを特徴とする。
フィ装置は、（ａ）プローブ光を被測定体の任意の局所
表面部分から照射する照射手段と、（ｂ）照射手段を介
して照射された光に起因する被測定体内部で発生した音
響信号の強度を測定する測定手段と、（ｃ）測定手段で
測定したデータを入力し、音響信号の強度分布に対する
データ処理を行って、音響信号の強度分布に反映されて
いる被測定体の物質分布を再現する処理手段と、から構
成されることを特徴とする。ここで、照射手段は、光源
と、この光源が発生する光を前記被測定体の局所表面部
分へ導く光ファイバと、から構成されることを特徴とし
てもよい。また、測定手段は、前記被測定体の表面に配
置された１つ以上の微小振動検出器から構成される、こ
とを特徴としてもよい。なお、微小振動検出器は、特定
方向へ進行する音響信号の強度を検出する、ことを特徴
としてもよい。また、処理手段は、計算機と周辺装置と
を含んで構成され、測定手段によって検出した音響信号
の測定データを収集し、測定手段の配置及び測定データ
の時間波形の少なくとも一方を用いて推定される音響信
号の発生位置と音響信号の測定強度とを基にして、被測
定体内部の物質分布を演算して断層画像を生成する、こ
とを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の構成によれば、被測定体にプローブ光
を照射し、このプローブ光に起因する被測定体内部での
光音響効果によって発生した音響信号を被測定体の表面
に配置された微小振動検出器群で測定する。被測定体へ
のプローブ光の照射位置を得たい断層像の断層面の周囲
で変更しながら、上記の測定を繰り返す。測定データを
集積した処理手段を構成する計算機システムは、上記の
１回の測定データの組ごとに、個別の音響信号の測定デ
ータから音響信号発生位置を推定し、その推定位置と音
響信号強度との関係を被測定体内の光路に対して演算処
理して、この光路上の照射光の吸収率分布を求め、１次
元的な物質分布を再構成する。この様な１次元物質分布
を測定データの組の全てについて求め、総合することに
より２次元的な物質分布、すなわち断層像を再構成して
計算機システムの表示装置に表示する。
を照射し、このプローブ光に起因する被測定体内部での
光音響効果によって発生した音響信号を被測定体の表面
に配置された微小振動検出器群で測定する。被測定体へ
のプローブ光の照射位置を得たい断層像の断層面の周囲
で変更しながら、上記の測定を繰り返す。測定データを
集積した処理手段を構成する計算機システムは、上記の
１回の測定データの組ごとに、個別の音響信号の測定デ
ータから音響信号発生位置を推定し、その推定位置と音
響信号強度との関係を被測定体内の光路に対して演算処
理して、この光路上の照射光の吸収率分布を求め、１次
元的な物質分布を再構成する。この様な１次元物質分布
を測定データの組の全てについて求め、総合することに
より２次元的な物質分布、すなわち断層像を再構成して
計算機システムの表示装置に表示する。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、本発明で
利用する光音響効果と簡単なモデルを使用した光音響ト
モグラフィとに関して説明する。
利用する光音響効果と簡単なモデルを使用した光音響ト
モグラフィとに関して説明する。
【００１２】光を照射された被測定体内部で物質が光を
吸収すると、吸収が発生した箇所が局所的に吸収したエ
ネルギ量に応じて温度が上昇する。この温度上昇が発生
した箇所では、微視的には物質を構成する原子あるいは
分子の運動が激しくなり、巨視的な効果として周囲の物
質に対して圧力を発生することになる。この圧力を受け
た温度上昇箇所の周囲は、更にその周囲に圧力を伝達す
る。こうして、物質内部を一種の音響信号とみなすこと
ができる粗密波が伝播する。以上の現象が、本発明で利
用する物質の光音響効果による音響信号の発生である。
吸収すると、吸収が発生した箇所が局所的に吸収したエ
ネルギ量に応じて温度が上昇する。この温度上昇が発生
した箇所では、微視的には物質を構成する原子あるいは
分子の運動が激しくなり、巨視的な効果として周囲の物
質に対して圧力を発生することになる。この圧力を受け
た温度上昇箇所の周囲は、更にその周囲に圧力を伝達す
る。こうして、物質内部を一種の音響信号とみなすこと
ができる粗密波が伝播する。以上の現象が、本発明で利
用する物質の光音響効果による音響信号の発生である。
【００１３】上述の被測定体への光の照射による被測定
体内部における音響信号の発生の様子を図１に示す。図
１（ａ）は被測定体の物質分布のモデルとプローブ光の
経路を示し、図１（ｂ）は被測定体の内部の光吸収係数
と光音響信号の発生係数との分布を示し、図１（ｃ）は
被測定体を透過するプローブ光の強度分布、すなわち被
測定体を構成する物質での光吸収による減衰の様子を示
し、図１（ｄ）はプローブ光の通過経路において発生す
る光音響信号強度の分布を示す。
体内部における音響信号の発生の様子を図１に示す。図
１（ａ）は被測定体の物質分布のモデルとプローブ光の
経路を示し、図１（ｂ）は被測定体の内部の光吸収係数
と光音響信号の発生係数との分布を示し、図１（ｃ）は
被測定体を透過するプローブ光の強度分布、すなわち被
測定体を構成する物質での光吸収による減衰の様子を示
し、図１（ｄ）はプローブ光の通過経路において発生す
る光音響信号強度の分布を示す。
【００１４】光の照射による音響信号の発生は物質の光
吸収に伴って発生する現象であり、発生する音響信号の
強度は、光音響信号の発生位置における光強度と光音響
信号の発生位置の物質組成によって決まる光音響信号の
発生係数との関数として次の式で表される。 ＩA ＝νA ・ＩP ・・・（１） ここで、ＩA ：発生する光音響信号強度 νA ：光音響信号の発生係数 ＩP ：光音響信号発生位置での光強度 （１）式におけるＩP は、被測定体に照射された光強度
と光の被測定体内経路に存在する物質の具備する光吸収
係数によって決まる。すなわち、物質の光吸収係数に従
って指数関数的に減衰していく（図１（ｃ）参照）。
吸収に伴って発生する現象であり、発生する音響信号の
強度は、光音響信号の発生位置における光強度と光音響
信号の発生位置の物質組成によって決まる光音響信号の
発生係数との関数として次の式で表される。 ＩA ＝νA ・ＩP ・・・（１） ここで、ＩA ：発生する光音響信号強度 νA ：光音響信号の発生係数 ＩP ：光音響信号発生位置での光強度 （１）式におけるＩP は、被測定体に照射された光強度
と光の被測定体内経路に存在する物質の具備する光吸収
係数によって決まる。すなわち、物質の光吸収係数に従
って指数関数的に減衰していく（図１（ｃ）参照）。
【００１５】この結果、図１（ｄ）に示すように、物質
分布を反映した強度分布で音響信号が発生する。したが
って、この光音響信号の強度を被測定体の外部に配置し
た測定器で検出することによって、通常では見ることの
できない物体内部の構造を知ることができる。
分布を反映した強度分布で音響信号が発生する。したが
って、この光音響信号の強度を被測定体の外部に配置し
た測定器で検出することによって、通常では見ることの
できない物体内部の構造を知ることができる。
【００１６】なお、被測定体の外部に配置された測定器
に音響信号が到達するまでに、音響信号は被測定体の内
部を伝播する。この伝播の途中の被測定体の構成物質の
境界における屈折あるいは反射は好ましくない。したが
って、被測定体の構成物質の音響インピーダンスが略同
一となっていることが、本発明の光音響トモグラフィ法
が有効となる条件の１つである。
に音響信号が到達するまでに、音響信号は被測定体の内
部を伝播する。この伝播の途中の被測定体の構成物質の
境界における屈折あるいは反射は好ましくない。したが
って、被測定体の構成物質の音響インピーダンスが略同
一となっていることが、本発明の光音響トモグラフィ法
が有効となる条件の１つである。
【００１７】以下、図面を参照して本発明の実施例に関
して説明する。なお、図面の説明において同一の要素に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
して説明する。なお、図面の説明において同一の要素に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る光音響コンピュータトモグラ
フィ装置の構成図である。この装置は、プローブ光を発
生するレーザ光源１１０と、プローブ光を被測定体９０
０の表面に導く光ファイバ１１１と、被測定体９００の
表面に配置されプローブ光の進行方向と垂直な方向に進
行する音響信号のみの強度を検出する音響信号検出器群
２００1〜２００nと、検出した音響信号情報を処理して
被測定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１１
０へプローブ光の発生タイミングを指示する計算機シス
テムから構成される。
フィ装置の構成図である。この装置は、プローブ光を発
生するレーザ光源１１０と、プローブ光を被測定体９０
０の表面に導く光ファイバ１１１と、被測定体９００の
表面に配置されプローブ光の進行方向と垂直な方向に進
行する音響信号のみの強度を検出する音響信号検出器群
２００1〜２００nと、検出した音響信号情報を処理して
被測定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１１
０へプローブ光の発生タイミングを指示する計算機シス
テムから構成される。
【００１９】ここで、個々の音響信号検出器２００
i （ｉ＝１〜ｎ）は、音響信号を検出して電気信号に変
換する圧電素子と、電気信号を計算機システムへ伝達す
る電気ケーブルとから成る。
i （ｉ＝１〜ｎ）は、音響信号を検出して電気信号に変
換する圧電素子と、電気信号を計算機システムへ伝達す
る電気ケーブルとから成る。
【００２０】計算機システムは、計算機本体３００と、
物質分布像を表示するイメージディスプレイ３０５と、
物質分布像を印刷するイメージプリンタ３０６と、音響
信号検出器群２００1 〜２００n が出力する電気信号を
デジタル化して計算機本体３００へ通知する音響検出器
インタフェース３１１と、計算機本体３００が指示する
光源１１０の発光タイミングを光源１１０へ通知する光
源インタフェース３１２と、から構成される。
物質分布像を表示するイメージディスプレイ３０５と、
物質分布像を印刷するイメージプリンタ３０６と、音響
信号検出器群２００1 〜２００n が出力する電気信号を
デジタル化して計算機本体３００へ通知する音響検出器
インタフェース３１１と、計算機本体３００が指示する
光源１１０の発光タイミングを光源１１０へ通知する光
源インタフェース３１２と、から構成される。
【００２１】この装置を以下のように動作させて断面像
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、光源インタフェース３１２を介して、光源１１０へ
プローブ光発生指示を通知する。光源１１０は、この指
示を受けてパルス状のプローブ光を発生する。プローブ
光は、光ファイバ１１１を経由して被測定体９００の表
面に導かれ、被測定体９００に照射される。照射された
プローブ光は、被測定体９００の内部で吸収されつつ進
行する。この吸収の結果、被測定体９００の内部では光
音響効果により音響信号が発生する。
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、光源インタフェース３１２を介して、光源１１０へ
プローブ光発生指示を通知する。光源１１０は、この指
示を受けてパルス状のプローブ光を発生する。プローブ
光は、光ファイバ１１１を経由して被測定体９００の表
面に導かれ、被測定体９００に照射される。照射された
プローブ光は、被測定体９００の内部で吸収されつつ進
行する。この吸収の結果、被測定体９００の内部では光
音響効果により音響信号が発生する。
【００２２】発生した音響信号は被測定体９００の内部
を伝播し、音響信号検出器群２００1 〜２００n に到達
する。個々の音響信号検出器２００i は、プローブ光の
進行方向と垂直な方向に進行する音響信号のみの強度を
検出するので、各音響信号検出器２００i は、配置され
た位置に応じたプローブ光の経路上の位置において発生
した音響信号のみを検出する。したがって、各音響信号
検出器２００i の出力電気信号は、対応するプローブ光
の経路上の位置において発生した音響信号の強度を反映
している。
を伝播し、音響信号検出器群２００1 〜２００n に到達
する。個々の音響信号検出器２００i は、プローブ光の
進行方向と垂直な方向に進行する音響信号のみの強度を
検出するので、各音響信号検出器２００i は、配置され
た位置に応じたプローブ光の経路上の位置において発生
した音響信号のみを検出する。したがって、各音響信号
検出器２００i の出力電気信号は、対応するプローブ光
の経路上の位置において発生した音響信号の強度を反映
している。
【００２３】各音響信号検出器２００i の出力電気信号
は、音響検出器インタフェース３１１入力し、デジタル
化されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３
００では、この収集データを格納する。
は、音響検出器インタフェース３１１入力し、デジタル
化されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３
００では、この収集データを格納する。
【００２４】次に、プローブ光の被測定体９００への照
射位置を変更して、プローブ光の進行方向を前回の測定
時の方向と平行で、かつ、異なる経路を通るように光フ
ァイバ１１１を設定する。引き続き、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。この互いに平行なプローブ光で被測定体の断面全体
を順次走査して、断面全体に関する収集データを計算機
本体３００に蓄積する。
射位置を変更して、プローブ光の進行方向を前回の測定
時の方向と平行で、かつ、異なる経路を通るように光フ
ァイバ１１１を設定する。引き続き、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。この互いに平行なプローブ光で被測定体の断面全体
を順次走査して、断面全体に関する収集データを計算機
本体３００に蓄積する。
【００２５】次いで、蓄積した収集データに基づいて、
計算機３００が演算処理を実行して被測定体の断面像を
構成し、断面像をイメージディスプレイ３０５に表示し
たり、イメージプリンタ３０６に印刷したりする。
計算機３００が演算処理を実行して被測定体の断面像を
構成し、断面像をイメージディスプレイ３０５に表示し
たり、イメージプリンタ３０６に印刷したりする。
【００２６】以上のように、この装置ではプローブ光の
走査を特定方向に平行なプローブ光を使用する走査を行
ったが、プローブ光の走査方向を放射状としてもよい。
ただし、この場合には、音響信号検出器群の配置を位置
走査ごとに設置し直すか、あらじめ全方位の音響信号に
対応できるように音響信号検出器群を配設する必要があ
る。
走査を特定方向に平行なプローブ光を使用する走査を行
ったが、プローブ光の走査方向を放射状としてもよい。
ただし、この場合には、音響信号検出器群の配置を位置
走査ごとに設置し直すか、あらじめ全方位の音響信号に
対応できるように音響信号検出器群を配設する必要があ
る。
【００２７】また、被測定体９００への入射光強度をモ
ニタして、計算機本体３００による収集データの処理時
に補正を行うようにしてもよい。
ニタして、計算機本体３００による収集データの処理時
に補正を行うようにしてもよい。
【００２８】（第２実施例）図３は、第２実施例に係る
光音響コンピュータトモグラフィ装置の構成図である。
この装置の測定原理は第１実施例と同様であるが、音響
信号検出器をプローブ光を導波する光ファイバと一体化
した点が異なる。図４は、この一体化ファイバの構成例
を示す。図４（ａ）に示す一体化ファイバは、光ファイ
バ１１１のプローブ光の出射端に光透過性の音響インシ
ュレータ１１２を設置し、更に音響インシュレータ１１
２のプローブ光の出射端に光透過性の圧電素子２１１を
設置して構成される。図４（ｂ）に示す一体化ファイバ
は、光ファイバ１１１のプローブ光の出射端に光透過性
の音響インシュレータ１１２を設置し、更に音響インシ
ュレータ１１２のプローブ光の出射端に中空構造として
光透過性を確保した圧電素子２１２を設置して構成され
る。なお、圧電素子２１１または２１２には検出結果の
電気信号を計算機システムへ伝達する電線ケーブルが付
加されている。
光音響コンピュータトモグラフィ装置の構成図である。
この装置の測定原理は第１実施例と同様であるが、音響
信号検出器をプローブ光を導波する光ファイバと一体化
した点が異なる。図４は、この一体化ファイバの構成例
を示す。図４（ａ）に示す一体化ファイバは、光ファイ
バ１１１のプローブ光の出射端に光透過性の音響インシ
ュレータ１１２を設置し、更に音響インシュレータ１１
２のプローブ光の出射端に光透過性の圧電素子２１１を
設置して構成される。図４（ｂ）に示す一体化ファイバ
は、光ファイバ１１１のプローブ光の出射端に光透過性
の音響インシュレータ１１２を設置し、更に音響インシ
ュレータ１１２のプローブ光の出射端に中空構造として
光透過性を確保した圧電素子２１２を設置して構成され
る。なお、圧電素子２１１または２１２には検出結果の
電気信号を計算機システムへ伝達する電線ケーブルが付
加されている。
【００２９】この装置は、プローブ光を発生するレーザ
光源１２０と、プローブ光を被測定体９００の表面に導
く光ケ−ブル機能と音響信号検出器機能とを備えた一体
化ファイバ４００と、検出した音響信号情報を処理して
被測定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１２
０へプローブ光の発生タイミングを指示する計算機シス
テムから構成される。
光源１２０と、プローブ光を被測定体９００の表面に導
く光ケ−ブル機能と音響信号検出器機能とを備えた一体
化ファイバ４００と、検出した音響信号情報を処理して
被測定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１２
０へプローブ光の発生タイミングを指示する計算機シス
テムから構成される。
【００３０】計算機システムは第１実施例と同様に構成
され、音響検出器インタフェース３２１が１つの信号に
対するデジタル化を行う資源を備えていることのみが異
なる。
され、音響検出器インタフェース３２１が１つの信号に
対するデジタル化を行う資源を備えていることのみが異
なる。
【００３１】この装置を以下のように動作させて断面像
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、第１実施例と同様に、光源インタフェース３２２を
介して、光源１２０へプローブ光発生指示を通知する。
光源１２０は、この指示を受けてパルス状のプローブ光
を発生する。プローブ光は、一体化ファイバ４００を経
由して被測定体９００の表面に導かれ、被測定体９００
に照射される。照射されたプローブ光は、被測定体９０
０の内部で吸収されつつ進行する。この吸収の結果、被
測定体９００の内部では光音響効果により音響信号が発
生する。
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、第１実施例と同様に、光源インタフェース３２２を
介して、光源１２０へプローブ光発生指示を通知する。
光源１２０は、この指示を受けてパルス状のプローブ光
を発生する。プローブ光は、一体化ファイバ４００を経
由して被測定体９００の表面に導かれ、被測定体９００
に照射される。照射されたプローブ光は、被測定体９０
０の内部で吸収されつつ進行する。この吸収の結果、被
測定体９００の内部では光音響効果により音響信号が発
生する。
【００３２】発生した音響信号は被測定体９００の内部
を伝播し、一体化ファイバ４００に到達する。一体化フ
ァイバ４００で検出される音響信号強度は、時間の関数
として見ると、プローブ光の経路上において発生した音
響信号の発生位置を反映した値を示す。したがって、一
体化ファイバ４００の出力電気信号は、その時間波形が
プローブ光の経路上の位置において発生した音響信号の
強度を反映している。
を伝播し、一体化ファイバ４００に到達する。一体化フ
ァイバ４００で検出される音響信号強度は、時間の関数
として見ると、プローブ光の経路上において発生した音
響信号の発生位置を反映した値を示す。したがって、一
体化ファイバ４００の出力電気信号は、その時間波形が
プローブ光の経路上の位置において発生した音響信号の
強度を反映している。
【００３３】一体化ファイバ４００の出力電気信号は、
音響検出器インタフェース３２１に入力し、デジタル化
されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３０
０では、この収集データを格納する。
音響検出器インタフェース３２１に入力し、デジタル化
されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３０
０では、この収集データを格納する。
【００３４】次に、一体化ファイバ４００によるプロー
ブ光の被測定体９００への照射位置を変更して、第１実
施例と同様に、プローブ光の進行方向を前回の測定時の
方向と平行で、かつ、異なる経路を通るように一体化フ
ァイバ４００を設定する。引き続き、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。この互いに平行なプローブ光で被測定体の断面全体
を順次走査して、断面全体に関する収集データを計算機
本体３００に蓄積する。
ブ光の被測定体９００への照射位置を変更して、第１実
施例と同様に、プローブ光の進行方向を前回の測定時の
方向と平行で、かつ、異なる経路を通るように一体化フ
ァイバ４００を設定する。引き続き、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。この互いに平行なプローブ光で被測定体の断面全体
を順次走査して、断面全体に関する収集データを計算機
本体３００に蓄積する。
【００３５】次いで、第１実施例と同様に、蓄積した収
集データに基づいて、計算機３００が演算処理を実行し
て被測定体の断面像を構成し、断面像をイメージディス
プレイ３０５に表示したり、イメージプリンタ３０６に
印刷したりする。
集データに基づいて、計算機３００が演算処理を実行し
て被測定体の断面像を構成し、断面像をイメージディス
プレイ３０５に表示したり、イメージプリンタ３０６に
印刷したりする。
【００３６】以上のように、この装置ではプローブ光の
走査を特定方向に平行なプローブ光を使用する走査を行
ったが、第１実施例と同様に、プローブ光の走査方向を
放射状としてもよい。また、第１実施例と同様に、被測
定体９００への入射光強度をモニタして、計算機本体３
００による収集データの処理時に補正を行うようにして
もよい。
走査を特定方向に平行なプローブ光を使用する走査を行
ったが、第１実施例と同様に、プローブ光の走査方向を
放射状としてもよい。また、第１実施例と同様に、被測
定体９００への入射光強度をモニタして、計算機本体３
００による収集データの処理時に補正を行うようにして
もよい。
【００３７】（第３実施例）図５は、第３実施例に係る
光音響コンピュータトモグラフィ装置の構成図である。
この装置の測定原理は第１実施例と同様であり、第２実
施例と同様に、音響信号検出器をプローブ光を導波する
光ファイバと一体化した一体化ファイバを使用する。
光音響コンピュータトモグラフィ装置の構成図である。
この装置の測定原理は第１実施例と同様であり、第２実
施例と同様に、音響信号検出器をプローブ光を導波する
光ファイバと一体化した一体化ファイバを使用する。
【００３８】この装置は、各一体化ファイバに対して択
一的にプローブ光を発生するレーザ光源１３０と、プロ
ーブ光を被測定体９００の表面に導く光ケ−ブル機能と
音響信号検出器機能とを備え、放射状に被測定体の断面
を走査するように配設された複数の一体化ファイバ４０
０1〜４００nと、検出した音響信号情報を処理して被測
定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１３０へ
プローブ光の択一的な発生タイミングを指示する計算機
システムから構成される。
一的にプローブ光を発生するレーザ光源１３０と、プロ
ーブ光を被測定体９００の表面に導く光ケ−ブル機能と
音響信号検出器機能とを備え、放射状に被測定体の断面
を走査するように配設された複数の一体化ファイバ４０
０1〜４００nと、検出した音響信号情報を処理して被測
定体の内部の物質分布を演算するとともに光源１３０へ
プローブ光の択一的な発生タイミングを指示する計算機
システムから構成される。
【００３９】計算機システムは、計算機本体３００と、
物質分布像を表示するイメージディスプレイ３０５と、
物質分布像を印刷するイメージプリンタ３０６と、一体
化ファイバ４００1 〜４００n が出力する電気信号をデ
ジタル化して計算機本体３００へ通知する音響検出器イ
ンタフェース３３１と、計算機本体３００が指示する光
源１３０の発光タイミングを光源１３０へ通知する光源
インタフェース３３２と、から構成される。
物質分布像を表示するイメージディスプレイ３０５と、
物質分布像を印刷するイメージプリンタ３０６と、一体
化ファイバ４００1 〜４００n が出力する電気信号をデ
ジタル化して計算機本体３００へ通知する音響検出器イ
ンタフェース３３１と、計算機本体３００が指示する光
源１３０の発光タイミングを光源１３０へ通知する光源
インタフェース３３２と、から構成される。
【００４０】この装置を以下のように動作させて断面像
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、第１実施例と同様に、光源インタフェース３３２を
介して、光源１３０へどの一体化ファイバからプローブ
光を出射させるかを通知する。光源１３０は、この指示
を受けてパルス状のプローブ光を指定の一体化ファイバ
４００i に対して発生する。プローブ光は、一体化ファ
イバ４００i を経由して被測定体９００の表面に導か
れ、被測定体９００に照射される。照射されたプローブ
光は、被測定体９００の内部で吸収されつつ進行する。
この吸収の結果、被測定体９００の内部では光音響効果
により音響信号が発生する。
を得る。まず、計算機本体３００が測定の開始にあたっ
て、第１実施例と同様に、光源インタフェース３３２を
介して、光源１３０へどの一体化ファイバからプローブ
光を出射させるかを通知する。光源１３０は、この指示
を受けてパルス状のプローブ光を指定の一体化ファイバ
４００i に対して発生する。プローブ光は、一体化ファ
イバ４００i を経由して被測定体９００の表面に導か
れ、被測定体９００に照射される。照射されたプローブ
光は、被測定体９００の内部で吸収されつつ進行する。
この吸収の結果、被測定体９００の内部では光音響効果
により音響信号が発生する。
【００４１】発生した音響信号は被測定体９００の内部
を伝播し、一体化ファイバ４００iに到達する。この一
体化ファイバ４００i で検出される音響信号強度は、時
間の関数として見ると、プローブ光の経路上において発
生した音響信号の発生位置を反映した値を示す。したが
って、一体化ファイバ４００i の出力電気信号は、その
時間波形がプローブ光の経路上の位置において発生した
音響信号の強度を反映している。
を伝播し、一体化ファイバ４００iに到達する。この一
体化ファイバ４００i で検出される音響信号強度は、時
間の関数として見ると、プローブ光の経路上において発
生した音響信号の発生位置を反映した値を示す。したが
って、一体化ファイバ４００i の出力電気信号は、その
時間波形がプローブ光の経路上の位置において発生した
音響信号の強度を反映している。
【００４２】一体化ファイバ４００i の出力電気信号
は、音響検出器インタフェース３２１入力し、デジタル
化されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３
００では、この収集データを格納する。
は、音響検出器インタフェース３２１入力し、デジタル
化されて計算機本体３００へ伝達される。計算機本体３
００では、この収集データを格納する。
【００４３】次に、他の一体化ファイバ４００j を経由
してプローブ光を被測定体９００への照射し、一体化フ
ァイバ４００j で音響信号を検出し、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。引き続き、使用する一体化ファイバを順次変更して
被測定体の断面全体を走査して、断面全体に関する収集
データを計算機本体３００に蓄積する。
してプローブ光を被測定体９００への照射し、一体化フ
ァイバ４００j で音響信号を検出し、上記と同様にデー
タを収集して、計算機本体３００に収集データを格納す
る。引き続き、使用する一体化ファイバを順次変更して
被測定体の断面全体を走査して、断面全体に関する収集
データを計算機本体３００に蓄積する。
【００４４】次いで、第１実施例と同様に、蓄積した収
集データに基づいて、計算機３００が演算処理を実行し
て被測定体の断面像を構成し、断面像をイメージディス
プレイ３０５に表示したり、イメージプリンタ３０６に
印刷したりする。
集データに基づいて、計算機３００が演算処理を実行し
て被測定体の断面像を構成し、断面像をイメージディス
プレイ３０５に表示したり、イメージプリンタ３０６に
印刷したりする。
【００４５】以上のように、この装置ではプローブ光の
走査を放射状で行ったが、第１実施例と同様に、プロー
ブ光の走査方向を略平行としてもよい。
走査を放射状で行ったが、第１実施例と同様に、プロー
ブ光の走査方向を略平行としてもよい。
【００４６】また、第１実施例と同様に、被測定体９０
０への入射光強度をモニタして、計算機本体３００によ
る収集データの処理時に補正を行うようにしてもよい。
０への入射光強度をモニタして、計算機本体３００によ
る収集データの処理時に補正を行うようにしてもよい。
【００４７】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施例
ではプローブ光としてパルス光を用いたが、光を適当に
変調してプローブ光としても良い。また、上記実施例
は、光吸収率が異なり音響インピーダンスが略一定であ
る内部構造を有する被測定体を非破壊測定によって断層
像を得る装置例であるが、光吸収率が略一定で音響イン
ピーダンスが異なる内部構造を有する被測定体に適用し
てもよい。但し、音響測定器の指向性範囲の選択および
データ処理の方式は上記実施例とは異なる。
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施例
ではプローブ光としてパルス光を用いたが、光を適当に
変調してプローブ光としても良い。また、上記実施例
は、光吸収率が異なり音響インピーダンスが略一定であ
る内部構造を有する被測定体を非破壊測定によって断層
像を得る装置例であるが、光吸収率が略一定で音響イン
ピーダンスが異なる内部構造を有する被測定体に適用し
てもよい。但し、音響測定器の指向性範囲の選択および
データ処理の方式は上記実施例とは異なる。
【００４８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
音響コンピュータトモグラフィ装置によれば、光を被測
定体に照射し、被測定体内部で光音響効果によって発生
する音響信号を被測定体外部の検出器で測定し、この測
定データを計算機で処理するので、被爆の危険なしに、
被測定体を非破壊測定によって断層像を得ることができ
る。
音響コンピュータトモグラフィ装置によれば、光を被測
定体に照射し、被測定体内部で光音響効果によって発生
する音響信号を被測定体外部の検出器で測定し、この測
定データを計算機で処理するので、被爆の危険なしに、
被測定体を非破壊測定によって断層像を得ることができ
る。
【図１】光音響コンピュータトモグラフィの説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１実施例に係る光音響コンピュータ
トモグラフィ装置の構成図である。
トモグラフィ装置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る光音響コンピュータ
トモグラフィ装置の構成図である。
トモグラフィ装置の構成図である。
【図４】一体化ファイバの構成図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る光音響コンピュータ
トモグラフィ装置の構成図である。
トモグラフィ装置の構成図である。
１１０，１２０，１３０…光源、１１１…光ファイバ、
１１２…音響インシュレータ、２００，２１１，２１２
…音響検出器、３００…計算機本体、３０５…イメージ
ディスプレイ、３０６…イメージプリンタ、３１１，３
２１，３３１…音響検出器インタフェース、３１２，３
２２，３３２…光源インタフェース。
１１２…音響インシュレータ、２００，２１１，２１２
…音響検出器、３００…計算機本体、３０５…イメージ
ディスプレイ、３０６…イメージプリンタ、３１１，３
２１，３３１…音響検出器インタフェース、３１２，３
２２，３３２…光源インタフェース。
Claims (5)
- 【請求項１】 プローブ光を被測定体の任意の局所表面
部分から照射する照射手段と、 前記照射手段を介して照射された光に起因する前記被測
定体内部で発生した音響信号の強度を測定する測定手段
と、 前記測定手段で測定したデータを入力し、音響信号の強
度分布に対するデータ処理を行って、前記音響信号の強
度分布に反映されている被測定体の物質分布を再現する
処理手段と、 から構成されることを特徴とする光音響コンピュータト
モグラフィ装置。 - 【請求項２】 前記照射手段は、光源と、前記光源が発
生する光を前記被測定体の局所表面部分へ導く光ファイ
バと、から構成されることを特徴とする請求項１記載の
光音響コンピュータトモグラフィ装置。 - 【請求項３】 前記測定手段は、前記被測定体の表面に
配置された１つ以上の微小振動検出器から構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の光音響コンピュータト
モグラフィ装置。 - 【請求項４】 前記微小振動検出器は、特定方向へ進行
する音響信号の強度を検出する、ことを特徴とする請求
項３記載の光音響コンピュータトモグラフィ装置。 - 【請求項５】 前記処理手段は、計算機と周辺装置とを
含んで構成され、前記測定手段によって検出した音響信
号の測定データを収集し、前記測定手段の配置及び前記
測定データの時間波形の少なくとも一方を用いて推定さ
れる音響信号の発生位置と音響信号の測定強度とを基に
して、前記被測定体内部の物質分布を演算により求め、
断層画像を生成する、ことを特徴とする請求項１記載の
光音響コンピュータトモグラフィ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08635493A JP3456721B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光音響コンピュータトモグラフィ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08635493A JP3456721B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光音響コンピュータトモグラフィ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296612A JPH06296612A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3456721B2 true JP3456721B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=13884557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08635493A Expired - Lifetime JP3456721B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光音響コンピュータトモグラフィ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456721B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4656809B2 (ja) * | 2002-12-24 | 2011-03-23 | オリンパス株式会社 | 光音響信号検出ヘッドとこれを備えた検出装置 |
| JP5595534B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2014-09-24 | キヤノン株式会社 | 生体情報イメージング装置、生体情報の解析方法、及び生体情報のイメージング方法 |
| JP4739363B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2011-08-03 | キヤノン株式会社 | 生体情報イメージング装置、生体情報の解析方法、及び生体情報のイメージング方法 |
| EP2002784B1 (en) | 2007-06-11 | 2018-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Intravital-information imaging apparatus |
| JP4829934B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2011-12-07 | キヤノン株式会社 | 検査装置 |
| EP2319415A4 (en) * | 2008-08-27 | 2013-01-02 | Canon Kk | PHOTO-ACOUSTIC INFORMATION PROCESSING DEVICE ASSOCIATED WITH LIVING BODY AND METHOD FOR PROCESSING PHOTOACOUSTIC INFORMATION ASSOCIATED WITH LIVING BODY |
| JP5235586B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | 生体情報処理装置及び生体情報処理方法 |
| JP2010088627A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Canon Inc | 生体情報処理装置および生体情報処理方法 |
| JP5525787B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2014-06-18 | 株式会社東芝 | 生体情報映像装置 |
| US8652441B2 (en) | 2009-10-05 | 2014-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Contrast agent for photoacoustic imaging and photoacoustic imaging method |
| JP5208255B2 (ja) * | 2011-09-15 | 2013-06-12 | キヤノン株式会社 | 測定装置 |
| JP5575293B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-08-20 | キヤノン株式会社 | 被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法 |
| JP2013188489A (ja) * | 2013-04-30 | 2013-09-26 | Canon Inc | 被検体情報処理装置およびその作動方法 |
| JP2015029550A (ja) | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 船井電機株式会社 | 光音響画像化装置 |
| JP6049780B2 (ja) * | 2015-02-25 | 2016-12-21 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
| JP2018079125A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 日本電信電話株式会社 | 成分濃度測定装置 |
| JP6336013B2 (ja) * | 2016-11-21 | 2018-06-06 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
| KR102450680B1 (ko) * | 2016-12-06 | 2022-10-06 | 한국전자통신연구원 | 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법 |
| JP6686066B2 (ja) * | 2018-04-26 | 2020-04-22 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP08635493A patent/JP3456721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06296612A (ja) | 1994-10-25 |
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