JP6139234B2

JP6139234B2 - 光音響波測定器

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Description

本発明は、光音響センサを用いたターゲットの位置測定に関する。

従来より、２個以上の光音響センサを用いて光音響波を検出することにより、測定対象を測定することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。光音響センサは、光を測定対象に照射する。すると、測定対象内のターゲットに光が吸収される。これにより、ターゲット（光音響波発生部分）が光音響波を発生する。この光音響波を光音響センサが検出する。ターゲットの真上に光音響センサが位置すると、光音響波を検出できる。これにより、ターゲットの位置を測定することができる。

特開２００４−２０１７４９号公報特表２０１１−５１９２８１号公報特表２０１０−５１７６９５号公報特開平８−３２０３１０号公報特開２０１１−２５５１７１号公報

しかしながら、ターゲット（光音響波発生部分）が発生する光音響波は、ターゲットの真上にのみ伝搬するわけではなく、ターゲットの斜め上方にも伝搬する。よって、光音響センサがターゲットの斜め上方に伝搬する光音響波を検出してしまった場合、光音響センサの真下にはターゲットが無い。このような場合には、ターゲットの位置の測定に誤差が生じる。

そこで、本発明は、光音響波発生部分の位置の測定を正確に行うことができる光音響測定器を提供することを課題とする。

本発明にかかる光音響測定器は、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する３個以上の光音響波検知部と、を備え、前記光音響波検知部のうちの少なくとも２個の延伸方向が、平行または交差しており、これら２個以外の光音響波検知部の少なくとも１個の前記光音響波検知部の延伸方向が、前記２個の光音響波検知部の延伸方向と交差しているように構成される。

上記のように構成された光音響測定器によれば、光出力部が、光を出力する。３個以上の光音響波検知部が、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する。前記光音響波検知部のうちの少なくとも２個の延伸方向が、平行または交差している。これら２個以外の光音響波検知部の少なくとも１個の前記光音響波検知部の延伸方向が、前記２個の光音響波検知部の延伸方向と交差している。

なお、本発明にかかる光音響測定器は、前記光音響波検知部の延伸方向に延伸する直線により構成される多角形の内部を、前記光出力部が通過するようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光音響測定器は、前記光音響波検知部の個数が奇数であるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光音響測定器は、前記光出力部から等しい距離に前記光音響波検知部が配置されているようにしてもよい。

なお、本発明にかかる光音響測定器は、前記光出力部から既知の異なった距離に前記光音響波検知部が配置されているようにしてもよい。

本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図である。本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図である。本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図１（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ａ））、図１（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｂ））および図１（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｃ））を示す図である。本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図５（ａ））、本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図５（ｂ））である。本発明の第二の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合（図６（ａ））、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合（図６（ｂ））を示す図である。第二の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６が６個あるもの（図７（ａ））、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５が５個あるもの（図７（ｂ））を示す図である。本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図（図８（ａ））、平面図（図８（ｂ））である。本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１を測定対象２に沿って走査しているときの光音響波測定器１の断面図である。第三の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図９（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ａ））、図９（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ｂ））および図９（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ｃ））を示す図である。本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図１１（ａ））、本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図１１（ｂ））である。本発明の第四の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合（図１２（ａ））、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合（図１２（ｂ））を示す図である。第四の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６が６個あるもの（図１３（ａ））、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５が５個あるもの（図１３（ｂ））を示す図である。本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図である。図２は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図である。光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０を備える。光音響波測定器１は、測定対象２に接しており、測定対象２の上を例えば左から右に走査する。

図１（ａ）が、血液２ａから遠くに位置する光音響波測定器１を示す。図１（ａ）に図示の光音響波測定器１を右に走査すると、図１（ｂ）に示すように、血液２ａからやや遠くに位置するようになる。図１（ｂ）に図示の光音響波測定器１を右に走査すると、図１（ｃ）に示すように、血液２ａの真上に位置するようになる。

光ファイバ（光出力部）２０は、光（例えば、パルス光Ｐであるが連続光とすることも考えられる）を出力する。なお、光ファイバ２０は、光音響波測定器１の外部のパルス光源（図示省略）に接続されている。光ファイバ２０は、光音響波測定器１を貫通する。また、光ファイバ２０が出力するパルス光Ｐは、図示の便宜上、図１（ｃ）の場合のみ図示している。

測定対象２は、例えば人間の指の腹である。測定対象２には血管内の血液２ａがあり、血管内の血液２ａがパルス光Ｐを受けると、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２（図１（ａ）参照）、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２（図１（ｂ）参照）、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２（図１（ｃ）参照）を発生する。

光音響波検知部１１、１２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２を受けて、電気信号（例えば、電圧）に変換する。光音響波検知部１１、１２は、複数あるものとする。例えば、図１および図２に図示したように、光音響波検知部１１、１２は、２個あるものとする。

光音響波検知部１１、１２は、それぞれが、図示省略した周知のバッキング材、圧電素子、電極およびスペーサを有する。スペーサは測定対象２に接し、電極はスペーサに載せられ、圧電素子は電極に載せられ、バッキング材は圧電素子に載せられている。光音響波Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２が、圧電素子により電気信号（例えば、電圧）に変換され、電極を介して、外部に取り出される。

なお、図２を参照して、光音響波検知部１１、１２は、光ファイバ２０から、走査方向に、共に距離Ｘ０だけ離れている。

図３は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、大きさ判定部４４、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光音響波検知部１１、１２から電気信号を受ける。

電気信号測定部４１は、光音響波検知部１１から電気信号を受け、その測定結果（例えば、時間と電圧との関係）を出力する（図４のＷａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１参照）。電気信号測定部４２は、光音響波検知部１２から電気信号を受け、その測定結果（例えば、時間と電圧との関係）を出力する（図４のＷａ２、Ｗｂ２、Ｗｃ２参照）。

大きさ判定部４４は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の測定結果を、電気信号測定部４１、４２から受ける。そして、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさと、所定の大きさ閾値ΔＶとの大小関係を判定する。

例えば、大きさ判定部４４は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが、いずれも所定の大きさ閾値ΔＶを超えているか否か（またはΔＶ以上か否か）を判定する。

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが、いずれも所定の大きさ閾値ΔＶを超えていると判定された場合は、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさのいずれか一つ以上が、所定の大きさ閾値ΔＶ以下であると判定された場合（図４（ａ）参照）は、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。この場合、大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図１（ａ）参照）を出力するようにしてもよい。

時間ずれ判定部４６は、大きさ判定部４４を介して、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受ける。そして、時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（例えば、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下）にあるかを判定する。

例えば、時間ずれ判定部４６は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下か否か（または０以上かつΔｔ未満か否か）を判定する。

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃが、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下であると判定された場合（図４（ｃ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、所定の時間閾値Δｔを超えると判定された場合（図４（ｂ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図１（ｂ）参照）を出力するようにしてもよい。

なお、時間ずれ判定部４６が、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に与えるということは、大きさ判定部４４により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが大きさ閾値ΔＶを超えていると判定され、かつ、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下）にあると判定されたということを意味する。

位置測定部４８は、時間ずれ判定部４６から光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を受けた場合に、測定対象２において光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２が発生した血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。

この場合、位置測定部４８は、光ファイバ（光出力部）２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。例えば、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さｄを測定することができる。電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とが共にＴであったことが分かったとする。すると、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（Ｔ×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ０^２となる。Ｘ０およびＶｓは既知であるため、血液２ａの深さｄを求めることができる。

次に、本発明の第一の実施形態の動作を説明する。

まず、動作説明の前に、図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）における光音響波測定器１の血液２ａに対する位置関係と、電気信号を大きさ閾値ΔＶおよび時間閾値Δｔと比較した結果との関係を表１に示す。

光音響波測定器１を走査し始めたときは、図１（ａ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａから遠くに位置する。

ここで、外部のパルス光源（図示省略）がパルス光Ｐを発し、パルス光Ｐが光ファイバ２０から出力される。パルス光Ｐは、測定対象２に与えられる。

パルス光Ｐは測定対象２の血管内の血液２ａに到達する。すると、血管内の血液２ａがパルス光Ｐを吸収し、血管内の血液２ａから疎密波（光音響波Ｗａ１、Ｗａ２）が出力される。

光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は、測定対象２を透過し、光音響波検知部１１、１２に到達する。光音響波検知部１１、１２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２による圧力を、電気信号（例えば、電圧）に変換する。この電圧が、光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２に与えられる。

図４は、第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図１（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ａ））、図１（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｂ））および図１（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｃ））を示す図である。

（ａ）光音響波測定器１が血液２ａから遠い場合
図１（ａ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａから遠い。よって、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱であり、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２から得られた電気信号（電圧）の大きさも小さく、いずれも大きさ閾値ΔＶ以下である（図４（ａ）参照）。

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図１（ａ）参照）を出力する。

（ｂ）光音響波測定器１が血液２ａからやや遠い場合
図１（ａ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａからやや遠くに位置するようになる。

図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いものの、図１（ａ）に示す状態よりは血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図４（ｂ）参照）。

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いため、光音響波Ｗｂ１の進行する距離と、光音響波Ｗｂ２の進行する距離との差異は無視できない。よって、光音響波Ｗｂ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｂ２が光音響波検知部１２に到達する時間との差異も無視できない。これにより、図４（ｂ）を参照して、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂは無視できない（例えば、所定の時間閾値Δｔを超える）。

この場合、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図１（ｂ）参照）を出力する。

（ｃ）光音響波測定器１が血液２ａの真上にある場合
図１（ｂ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａの真上に位置するようになる。

図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、図１（ａ）に示す状態よりも血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図４（ｃ）参照）。

図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａの真上にある。しかも、図２を参照して、光音響波検知部１１と光ファイバ２０との距離と、光音響波検知部１２と光ファイバ２０との距離とは共にＸ０であり等しい。このため、光音響波Ｗｃ１の進行する距離と、光音響波Ｗｃ２の進行する距離とは等しい。よって、光音響波Ｗｃ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｃ２が光音響波検知部１２に到達する時間とは等しい。これにより、図４（ｃ）を参照して、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃは無視できるほど小さい（例えば、所定の時間閾値Δｔ以下である）。

この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。位置測定部４８は、光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する（例えば、血液２ａの深さｄを測定する）。

第一の実施形態によれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するか（図１（ｃ）参照）、しないか（図１（ａ）、（ｂ）参照）を判定することができる。

しかも、光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在するものとして、位置測定部４８が血液２ａの位置を測定する。ここで、光音響波測定装置４０は、実際に光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在する場合（図１（ｃ）参照）に、かかる測定を行う。よって、光音響測定器１による血液２ａの位置の測定を正確に行うことができる。

なお、第一の実施形態において、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えるものとして説明してきた。しかし、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えない変形例も考えられる。

図１４は、本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。

電気信号測定部４１、４２、位置測定部４８は、第一の実施形態（図３参照）と同様であり説明を省略する。

時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から直接（大きさ判定部４４を介さないで）、測定結果を受ける。時間ずれ判定部４６による判定法は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

ただし、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、所定の時間閾値Δｔを超えると判定された場合は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する（図１（ａ）参照）か、またはやや遠くに位置する（図１（ｂ）参照）のどちらかである旨の判定結果を出力する。光音響波測定器１が血液２ａから、やや遠くに位置する場合（図１（ｂ）参照）であってもΔｔｂがΔｔを超えるのであるから、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合（図１（ａ）参照）であれば、Δｔｂはさらに大きくなり、なおさらΔｔｂがΔｔを超えることとなる。

なお、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合（図１（ａ）参照）、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱である。しかし、電気信号測定部４１、４２によってＳ／Ｎ比の高い精度のよい測定が可能であれば、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合であっても、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれを測定することができ、時間ずれ判定部４６による判定が行える。

第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０によっても、第一の実施形態と同様な効果を奏する。なお、他の実施形態においても、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えないような変形例による測定が可能である。

第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部が３個以上ある点が、第一の実施形態にかかる光音響波測定器１と異なる。

図５は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図５（ａ））、本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図５（ｂ））である。

本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、光ファイバ（光出力部）２０を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

図５（ｂ）を参照して、第二の実施形態にかかる光音響波測定器１は、測定対象２に接しており、測定対象２の上を例えば左から右に（Ｘ方向に）走査し、または後から前へ（Ｙ方向に）走査する。すなわち、直交する二方向に走査可能である。なお、直交する二方向に同時に走査（例えば、左斜め後ろから右斜め前へ）することも可能である。

光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

ただし、図５（ｂ）を参照して、第二の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部を４個備える。

光音響波検知部１３および光音響波検知部１４の構成は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２の構成と同じである。ただし、光音響波検知部１３、１４は、光ファイバ２０から、Ｙ方向に、共に距離Ｙ０だけ離れている。なお、Ｙ０＝Ｘ０であってもよく、この場合、光ファイバ２０から等しい距離Ｘ０（＝Ｙ０）に光音響波検知部１１、１２、１３、１４が配置されていることとなる。

なお、光音響波検知部１１、１２は、走査の方向（Ｘ方向）と垂直な方向（Ｙ方向）に延伸している。また、光音響波検知部１３、１４は、走査の方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に延伸している。よって、光音響波検知部１１の延伸方向（Ｙ方向）と光音響波検知部１２の延伸方向（Ｙ方向）とが平行であり、光音響波検知部１３の延伸方向（Ｘ方向）および光音響波検知部１４の延伸方向（Ｘ方向）が、光音響波検知部１１の延伸方向（Ｙ方向）と光音響波検知部１２の延伸方向（Ｙ方向）と交差している。

なお、本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成は、第一の実施形態と同様であり（図３参照）、図示および説明を省略する。ただし、電気信号測定部は、光音響波検知部の個数分（４個）だけ用意するものとする。

次に、本発明の第二の実施形態の動作を、第一の実施形態と対比しながら説明する。

図５（ａ）に示す本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、先に説明したとおり、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合、測定対象２の測定を行うことができる。しかし、血液２ａの真上を通過するようにＹ方向への走査を行った場合、測定対象２の測定を行うことができない。光音響波測定器１の血液２ａからの距離にかかわらず、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とが等しく、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが０になるからである。

しかし、図５（ｂ）に示す本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、血液２ａの真上を通過するようにＹ方向への走査を行った場合であっても、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１３が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１４が受ける光音響波の進行する距離とが異なり、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

もちろん、図５（ｂ）に示す本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とが異なり（第一の実施形態を参照）、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０によれば、光音響波検知部１１、１２、１３、１４から得られた光音響波を、光音響波検知部の個数だけ用意された４個の電気信号測定部により電気信号に変換する。そして、電気信号（電圧）の各々の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超えるか否かを、大きさ判定部４４により判定する。そして、時間ずれ判定部４６により、各電気信号どうしの立ち上がり時点の時間のずれのいずれもが所定の時間閾値Δｔ以下か否かを判定する。これにより、測定対象２の測定を行うことができる。

第二の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、測定対象２の上を、直交する二方向に、例えば左から右に（Ｘ方向に）走査し、または後から前へ（Ｙ方向に）走査することが可能である。なお、直交する二方向に同時に走査（例えば、左斜め後ろから右斜め前へ）することも可能である。

なお、第二の実施形態にかかる光音響波測定器１には、変形例が考えられる。

図６は、本発明の第二の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合（図６（ａ））、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合（図６（ｂ））を示す図である。

図６に示す第二の実施形態の変形例において、光音響波測定器１は３個の光音響波検知部１１、１２、１３を有する。

図６（ａ）は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図である。図６（ａ）に示す変形例は、第二の実施形態にかかる光音響波測定器１（図５（ｂ）参照）において、光音響波検知部１４が無いような形状である。

光音響波検知部１１、１２、１３のうちの少なくとも２個の光音響波検知部１１、１２の延伸方向Ｌ１、Ｌ２が、平行である。これら２個以外の少なくとも１個の光音響波検知部１３の延伸方向Ｌ３が、２個の光音響波検知部１１、１２の延伸方向Ｌ１、Ｌ２と交差している。

図６（ａ）に示す変形例によれば、血液２ａの真上を通過するようにＹ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１、１２が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１３が受ける光音響波の進行する距離とが異なり、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

もちろん、図６（ａ）に示す変形例によれば、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とが異なり（第一の実施形態を参照）、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

図６（ｂ）は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図である。

光音響波検知部１１、１２、１３のうちの少なくとも２個の光音響波検知部１１、１２の延伸方向Ｌ１、Ｌ２が交差する。これら２個以外の少なくとも１個の光音響波検知部１３の延伸方向Ｌ３が、２個の光音響波検知部１１、１２の延伸方向Ｌ１、Ｌ２と交差している。

なお、図６（ｂ）に示す変形例においては、延伸方向Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に延伸する直線により構成される多角形（図６（ｂ）においては正三角形）の内部を、光出力部２０が通過している。また、光出力部２０と、光音響波検知部１１、１２、１３との距離は、いずれも等しくＤ１である。

図６（ｂ）に示す変形例によれば、血液２ａの真上を通過するようにＹ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離にかかわらず、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とは等しい。しかし、光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１、１２が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１３が受ける光音響波の進行する距離とが異なり、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動する。よって、図６（ｂ）に示す変形例によれば、血液２ａの真上を通過するようにＹ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。

もちろん、図６（ａ）に示す変形例によれば、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とが異なり、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

なお、第二の実施形態の変形例において、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２は、平行（図６（ａ）参照）または交差（図６（ｂ）参照）するのであり、光音響波検知部１１の延長線上に光音響波検知部１２が配置されるようなことはない。

図６に示すように、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行であっても、交差していても、光音響波検知部１１、１２の延伸方向に交差するように延伸する光音響波検知部１３が１個あれば、２個もなくても（図５（ｂ）参照）、Ｘ方向への走査によっても、Ｙ方向への走査によっても測定が可能である。

光音響波測定器１の血液２ａからの距離にかかわらず、２個の光音響波検知部１１、１２から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間のずれに変動がない場合がある。かかる場合であっても、光音響波検知部が３個あれば、残りの１個の光音響波検知部１３から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間と、２個の光音響波検知部１１、１２から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間とのずれは、光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて変動するので、血液２ａの位置測定が可能となる。

これは、光音響波検知部が奇数個ある場合も同様である。すなわち、光音響波測定器１の血液２ａからの距離にかかわらず、偶数個の光音響波検知部から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間のずれに変動がない場合がある。かかる場合であっても、光音響波検知部が奇数個あれば、残りの１個の光音響波検知部から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間と、偶数個の光音響波検知部から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間とのずれは、光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて変動するので、血液２ａの位置測定が可能となる。

なお、第二の実施形態として、光音響波検知部１１、１２、１３、１４が４個ある例を、第二の実施形態の変形例として、光音響波検知部１１、１２、１３が３個ある例を説明したが、光音響波検知部の個数は、５個以上あってもかまわない。

図７は、第二の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６が６個あるもの（図７（ａ））、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５が５個あるもの（図７（ｂ））を示す図である。

図７（ａ）に示す変形例にかかる光音響波測定器１においては、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６のうちの少なくとも２個の光音響波検知部（例えば、光音響波検知部１１、１５）の延伸方向（例えば、Ｌ１、Ｌ５）が交差する。これら２個以外の少なくとも１個の光音響波検知部１６の延伸方向Ｌ６が、２個の光音響波検知部１１、１５の延伸方向Ｌ１、Ｌ５と交差している。

なお、図７（ａ）に示す変形例においては、延伸方向Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６に延伸する直線により構成される多角形（図７（ａ）においては正六角形）の内部を、光出力部２０が通過している。また、光出力部２０と、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６との距離は、いずれも等しくＤ１である。

図７（ｂ）に示す変形例にかかる光音響波測定器１においては、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５のうちの少なくとも２個の光音響波検知部（例えば、光音響波検知部１２、１４）の延伸方向（例えば、Ｌ２、Ｌ４）が交差する。これら２個以外の少なくとも１個の光音響波検知部１３の延伸方向Ｌ３が、２個の光音響波検知部１２、１４の延伸方向Ｌ２、Ｌ４と交差している。

なお、図７（ｂ）に示す変形例においては、延伸方向Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５に延伸する直線により構成される多角形（図７（ｂ）においては正五角形）の内部を、光出力部２０が通過している。また、光出力部２０と、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５との距離は、いずれも等しくＤ１である。

第三の実施形態
第三の実施形態は、光音響波検知部１１、１２と、光ファイバ２０との距離が、それぞれ異なる点（図８（ｂ）参照）が、第一の実施形態と異なる。

図８は、本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図（図８（ａ））、平面図（図８（ｂ））である。光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０を備える。以下、第一の実施形態にかかる光音響波測定器１と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

光ファイバ（光出力部）２０は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。光音響波検知部１１、１２も、第一の実施形態と同様である。ただし、光音響波検知部１１、１２の位置が、第一の実施形態と異なる。

すなわち、光音響波検知部１１は、光ファイバ２０から、走査方向に、距離Ｘ２だけ離れている。光音響波検知部１２は、光ファイバ２０から、走査方向に、距離Ｘ１だけ離れている。なお、Ｘ１とＸ２とは異なる。

図８（ａ）は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する状態を図示している。ｄは、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さである。

血液２ａから光音響波検知部１１までの距離は、ｄ^２＋Ｘ２^２の平方根である。血液２ａから光音響波検知部１２までの距離は、ｄ^２＋Ｘ１^２の平方根である。すると、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とのずれΔｔ０は、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（（ｄ^２＋Ｘ２^２の平方根）−（ｄ^２＋Ｘ１^２の平方根））／Ｖｓとなる。ただし、上記の式によりΔｔ０を求める場合、血液２ａの深さｄは、ある程度のばらつきがあるため、おおよその代表的な値を用いることが考えられる。または、Ｘ１およびＸ２がｄよりもかなり大きい場合は、ｄを無視し、（Ｘ２−Ｘ１）／ＶｓをΔｔ０とすることも考えられる。

なお、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とのずれは、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれとして現れる。

すなわち、Δｔ０は、光ファイバ２０の延長線上に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在したと仮定した場合の光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれである。

本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、大きさ判定部４４、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成は、第一の実施形態と同様であり（図３参照）、図示を省略する。以下、第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

電気信号測定部４１、４２および大きさ判定部４４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（例えば、所定の時間閾値をΔｔとした場合、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下）にあるかを判定する。Δｔ０は、この所定範囲の内にある。すなわち、この所定範囲は、Δｔ０を含んでいる。なお、Δｔ０−Δｔ＞０であってもよい。すなわち、この所定範囲が０を含まないようにしてもよい。

例えば、時間ずれ判定部４６は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下か否か（または（Δｔ０−Δｔ）を超えかつ（Δｔ０＋Δｔ）未満か否か）を判定する。

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃが、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下であると判定された場合（図１０（ｃ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図９（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する場合、理想的には、Δｔｃ＝Δｔ０であるが、測定誤差および血液２ａの深さｄのばらつきなどを考慮して、Δｔ０−Δｔ≦Δｔｃ≦Δｔ０＋Δｔであれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する状態であると判断するものとする。

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、（Δｔ０−Δｔ）未満または（Δｔ０＋Δｔ）を超えると判定された場合（図１０（ｂ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図９（ｂ）参照）を出力するようにしてもよい。

なお、時間ずれ判定部４６が、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図９（ｃ）参照）を位置測定部４８に与えるということは、大きさ判定部４４により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが大きさ閾値ΔＶを超えていると判定され、かつ、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下）にあると判定されたということを意味する。

位置測定部４８は、時間ずれ判定部４６から光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図９（ｃ）参照）を受けた場合に、測定対象２において光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２が発生した血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。

この場合、位置測定部４８は、光ファイバ（光出力部）２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。例えば、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さｄを測定することができる。電気信号測定部４１（４２）から受けた測定結果から、血液２ａから光音響波検知部１１（１２）に光音響波Ｗｃ１（Ｗｃ２）が到達するのにかかった時間が、Ｔ１（Ｔ２）であったことが分かったとする。すると、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（Ｔ１×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ２^２（（Ｔ２×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ１^２）となる。Ｘ２（Ｘ１）およびＶｓは既知であるため、血液２ａの深さｄを求めることができる。

次に、本発明の第三の実施形態の動作を説明する。

図９は、本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１を測定対象２に沿って走査しているときの光音響波測定器１の断面図である。

光音響波測定器１を走査し始めたときは、図９（ａ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａから遠くに位置する。

図１０は、第三の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図９（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ａ））、図９（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ｂ））および図９（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図１０（ｃ））を示す図である。

（ａ）光音響波測定器１が血液２ａから遠い場合
図９（ａ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａから遠い。よって、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱であり、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２から得られた電気信号（電圧）の大きさも小さく、いずれも大きさ閾値ΔＶ以下である（図１０（ａ）参照）。

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図９（ａ）参照）を出力する。

（ｂ）光音響波測定器１が血液２ａからやや遠い場合
図９（ａ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図９（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａからやや遠くに位置するようになる。

図９（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いものの、図９（ａ）に示す状態よりは血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図１０（ｂ）参照）。

図１０（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いため、光音響波Ｗｂ１の進行する距離と、光音響波Ｗｂ２の進行する距離との差異は無視できない。よって、光音響波Ｗｂ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｂ２が光音響波検知部１２に到達する時間との差異も無視できない。これにより、図４（ｂ）を参照して、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂは無視できない（例えば、（Δｔ０＋Δｔ）を超える）。

この場合、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図９（ｂ）参照）を出力する。

（ｃ）光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上にある場合
図９（ｂ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図９（ｃ）に示すように、光音響波測定器１の光ファイバ２０は血液２ａの真上に位置するようになる。

図９（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、図９（ａ）に示す状態よりも血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図１０（ｃ）参照）。

図９（ｃ）に示すように、光音響波測定器１の光ファイバ２０は、血液２ａの真上にある。ここで、図８を参照して、光音響波検知部１１と光ファイバ２０との距離はＸ２であり、光音響波検知部１２と光ファイバ２０との距離はＸ１であり、Ｘ１とＸ２とは異なる。このため、光音響波Ｗｃ１の進行する距離と、光音響波Ｗｃ２の進行する距離とは異なる。よって、光音響波Ｗｃ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｃ２が光音響波検知部１２に到達する時間とは異なる。両者の時間のずれは、先に説明したとおり、Δｔ０である。

これにより、図１０（ｃ）を参照して、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃは、ほぼΔｔ０に等しい（例えば、Δｔ０−Δｔ≦Δｔｃ≦Δｔ０＋Δｔである）。

この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１０（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。位置測定部４８は、光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する（例えば、血液２ａの深さｄを測定する）。

第三の実施形態によれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するか（図１０（ｃ）参照）、しないか（図１０（ａ）、（ｂ）参照）を判定することができる。

しかも、光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在するものとして、位置測定部４８が血液２ａの位置を測定する。ここで、光音響波測定装置４０は、実際に光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在する場合（図９（ｃ）参照）に、かかる測定を行う。よって、光音響測定器１による血液２ａの位置の測定を正確に行うことができる。

第四の実施形態
第四の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部が３個以上ある点が、第三の実施形態にかかる光音響波測定器１と異なる。

図１１は、本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図１１（ａ））、本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図（図１１（ｂ））である。

本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、光ファイバ（光出力部）２０を備える。以下、第三の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

図１１（ｂ）を参照して、第四の実施形態にかかる光音響波測定器１は、測定対象２に接しており、測定対象２の上を例えば左から右に（Ｘ方向に）走査し、または後から前へ（Ｙ方向に）走査する。すなわち、直交する二方向に走査可能である。なお、直交する二方向に同時に走査（例えば、左斜め後ろから右斜め前へ）することも可能である。

光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０は、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。

ただし、図１１（ｂ）を参照して、第四の実施形態にかかる光音響波測定器１は、光音響波検知部を４個備える。

光音響波検知部１３および光音響波検知部１４の構成は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２の構成と同じである。ただし、光音響波検知部１３、１４は、光ファイバ２０から、Ｙ方向に、それぞれ距離Ｙ１、Ｙ２だけ離れている。なお、Ｙ１とＹ２とは異なる。Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１およびＹ２のいずれも異なる既知の値であってもよい。この場合、光ファイバ２０から既知の異なった距離Ｘ２、Ｘ１、Ｙ１およびＹ２に光音響波検知部１１、１２、１３、１４が配置されていることとなる。

なお、本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成は、第三の実施形態と同様であり、図示および説明を省略する。ただし、電気信号測定部は、光音響波検知部の個数分（４個）だけ用意するものとする。

次に、本発明の第四の実施形態の動作を、第三の実施形態と対比しながら説明する。

図１１（ａ）に示す本発明の第三の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、先に説明したとおり、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合、測定対象２の測定を行うことができる。

しかし、Ｙ方向への走査を行った場合、測定対象２の測定を行うことができない場合がある。光音響波測定器１の光ファイバ２０が、光音響波測定器１の血液２ａの真上に無くても、光音響波検知部１１が受ける光音響波から得られる電気信号の立ち上がり時点と、光音響波検知部１２が受ける光音響波から得られる電気信号の立ち上がり時点の時間のずれがΔｔ０になる場合がありうるからである。

しかし、図１１（ｂ）に示す本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、Ｙ方向への走査を行った場合であっても、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波検知部１３が受ける光音響波から得られる電気信号の立ち上がり時点と、光音響波検知部１４が受ける光音響波から得られる電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃ’が所定の値Δｔ０’（＝（ｄ^２＋Ｙ２^２の平方根）−（ｄ^２＋Ｙ１^２の平方根））／Ｖｓ）にほぼ等しいか否かを判定すればよいからである。例えば、Δｔ０’−Δｔ≦Δｔｃ’≦Δｔ０’＋Δｔであるか否かを判定すればよい。

もちろん、図１１（ｂ）に示す本発明の第四の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、血液２ａの真上を通過するようにＸ方向への走査を行った場合でも、測定対象２の測定を行うことができる。光音響波測定器１の血液２ａからの距離に応じて、光音響波検知部１１が受ける光音響波の進行する距離と、光音響波検知部１２が受ける光音響波の進行する距離とが異なり（第三の実施形態を参照）、各光音響波から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが変動するからである。

第四の実施形態にかかる光音響波測定装置４０によれば、光音響波検知部１１、１２、１３、１４から得られた光音響波を、光音響波検知部の個数だけ用意された４個の電気信号測定部により電気信号に変換する。そして、電気信号（電圧）の各々の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超えるか否かを、大きさ判定部４４により判定する。そして、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２から得られた光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃがΔｔ０にほぼ等しいか否か、および、光音響波検知部１３および光音響波検知部１４から得られた光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃ’がΔｔ０’にほぼ等しいか否かを判定する。これにより、測定対象２の測定を行うことができる。

第四の実施形態にかかる光音響波測定器１によれば、測定対象２の上を、直交する二方向に、例えば左から右に（Ｘ方向に）走査し、または後から前へ（Ｙ方向に）走査することが可能である。なお、直交する二方向に同時に走査（例えば、左斜め後ろから右斜め前へ）することも可能である。

なお、第四の実施形態にかかる光音響波測定器１には、変形例が考えられる。

図１２は、本発明の第四の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合（図１２（ａ））、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合（図１２（ｂ））を示す図である。

図１２に示す第四の実施形態の変形例において、光音響波測定器１は３個の光音響波検知部１１、１２、１３を有する。

図１２（ａ）は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行な場合の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図である。図１２（ａ）に示す変形例は、第四の実施形態にかかる光音響波測定器１（図１１（ｂ）参照）において、光音響波検知部１４が無いような形状である。また、図１２（ａ）に示す変形例は、図６（ａ）に示す第二の実施形態の変形例において、光出力部２０と光音響波検知部１１、１２、１３との距離を、いずれも異なる既知の値としたものに相当する。

図１２（ｂ）は、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が交差する場合の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図である。図１２（ｂ）に示す変形例は、図６（ｂ）に示す第二の実施形態の変形例において、光出力部２０と光音響波検知部１１、１２、１３との距離を、いずれも異なる既知の値としたものに相当する。

図１２においては、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２から得られた光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時点の時間のずれと、光音響波検知部１１（または１２）および光音響波検知部１３から得られた光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時点の時間のずれを用いて、測定対象２の測定を行うことができる。

なお、第四の実施形態の変形例において、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２は、平行（図１２（ａ）参照）または交差（図１２（ｂ）参照）するのであり、光音響波検知部１１の延長線上に光音響波検知部１２が配置されるようなことはない。

図１２に示すように、光音響波検知部１１および光音響波検知部１２が平行であっても、交差していても、光音響波検知部１１、１２の延伸方向に交差するように延伸する光音響波検知部１３が１個あれば、２個もなくても（図１２（ｂ）参照）、Ｘ方向への走査によっても、Ｙ方向への走査によっても測定が可能である。

２個の光音響波検知部１１、１２から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間のずれだけでは血液２ａの位置測定ができない場合がある。かかる場合であっても、光音響波検知部が３個あれば、残りの１個の光音響波検知部１３から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間と、光音響波検知部１１（または１２）から得られる光音響波に基づく電気信号の立ち上がり時間とのずれをさらに利用して、血液２ａの位置測定が可能となる。これは、光音響波検知部が奇数個ある場合も同様である。

なお、第四の実施形態として、光音響波検知部１１、１２、１３、１４が４個ある例を、第四の実施形態の変形例として、光音響波検知部１１、１２、１３が３個ある例を説明したが、光音響波検知部の個数は、５個以上あってもかまわない。

図１３は、第四の実施形態の変形例にかかる光音響波測定器１の平面図であり、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６が６個あるもの（図１３（ａ））、光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５が５個あるもの（図１３（ｂ））を示す図である。

図１３（ａ）に示す変形例は、図７（ａ）に示す第二の実施形態の変形例において、光出力部２０と光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５、１６との距離を、いずれも異なる既知の値としたものに相当する。

図１３（ｂ）に示す変形例は、図７（ｂ）に示す第二の実施形態の変形例において、光出力部２０と光音響波検知部１１、１２、１３、１４、１５との距離を、いずれも異なる既知の値としたものに相当する。

また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば、光音響波測定装置４０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。

Ｐパルス光
Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２光音響波
ΔＶ大きさ閾値
Δｔ時間閾値
１光音響波測定器
２測定対象
２ａ血液
１１、１２、１３、１４、１５、１６光音響波検知部
２０光ファイバ（光出力部）
４０光音響波測定装置
４１、４２電気信号測定部
４４大きさ判定部
４６時間ずれ判定部
４８位置測定部

Claims

光を出力する光出力部と、
前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する３個以上の光音響波検知部と、
を備え、
前記光音響波検知部のうちの少なくとも２個の延伸方向が、平行または交差しており、
これら２個以外の光音響波検知部の少なくとも１個の前記光音響波検知部の延伸方向が、前記２個の光音響波検知部の延伸方向と交差しており、
前記光音響波検知部の平面形状が長方形であり、該長方形の長辺が前記延伸方向と平行である、
光音響波測定器。
請求項１に記載の光音響波測定器であって、
前記光音響波検知部の延伸方向に延伸する直線により構成される多角形の内部を、前記光出力部が通過する、
光音響波測定器。
請求項１または２に記載の光音響波測定器であって、
前記光音響波検知部の個数が奇数である、
光音響波測定器。
請求項１または２に記載の光音響波測定器であって、
複数の前記光音響波検知部が、互いに前記光出力部から等しい距離に配置される、
光音響波測定器。
請求項１または２に記載の光音響波測定器であって、
複数の前記光音響波検知部が、互いに前記光出力部から既知の異なった距離に配置される、
光音響波測定器。