JPH03165257A - 光音響映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光音響映像装置、特に試料に光を照射するこ
とによって試料が発する光音響信号に基づいて画像処理
を行う光音響映像装置に超音波の送受波によって試料に
ついての画像を得る超音波映像装置を合体させた装置に
関する。

［従来の技術］ 従来、光音響映像装置は、固体材料（例えばセラミック
スなど）の欠陥の検出などの材料評価手段として利用さ
れている。すなわち、被検物に対して断続光を照射し、
この断続光の周波数に応じて被検物が発する光音響信号
に基づいて被検物の分析や評価を行うものである。さら
に、被検物をＸＹステージに載せて照射光が被検物面を
一様に走査するように動かし、光音響信号の強弱、すな
わち振幅の大きさに基づき一定範囲の画像表示を行って
被検物の分析が行われている。

一方、超音波映像装置は、生体の組織診断や金属、セラ
ミックスなどの表面性状や音響的性質の検査装置として
利用されている。特に、超高周波超音波映像装置は、通
常、超音波顕微鏡と呼ばれ、分解能の高い周波数の超音
波の送受波によって被検体の微細な画像診断を行うのに
使用されている。

上記光音響映像装置及び超音波映像装置の従来例を第２
図及び第３図に基づいて説明する。

第２図は、従来の一般的な光音響映像装置の概略構成を
示す図であり、光照射部１０の光源１２は、集光レンズ
１４を挟んで分光器１６と対向配置されている。光源１
２は、本例ではキセノンランプが用いられており、分光
器１６は連続スペクトル光源であるキセノンランプから
所定波長の光を選択して出射するものである。この分光
器１６には波長可変駆動装置１８が接続され、分光器１
６の出射波長が任意に調整可能なものとされている。

さらに、分光器１６からの出射光ライン上には光チョッ
パ２０及び集光レンズ２２が配置されている。光チョッ
パ２０は、分光器１６からの所定波長の光を所定の周波
数の断続光とするものである。この光チョッパ２０は、
例えば１０Ｈｚ〜ＩＫＨｚ程度の変調周波数を得ること
ができる。集光レンズ２２を通過した断続光が照射され
る位置に試料セル２４が配置され、この試料セル２４内
に試料２６が集光レンズ２２からの光に対してＸＹ力方
向移動可能なテーブル２８上に載置きれている。そして
、試料セル２４内には試料２６から発せられる音響信号
を検知するためのマイクロホン３０が配置されている。

マイクロホン３０にはプリアンプ３２を介してロックイ
ンアンプ３４が接続され、ロックインアンプ３４には、
さらにコンピュータ３６が接続されている。このコンピ
ュータ３６には上記波長可変駆動装置１８からの選択波
長信号も入力される。そして、コンピュータ３６には画
像表示装置３８が接続されている。

マイクロホン３０にて検出された信号は、プリアンプ３
２を介してロックインアンプ３４に送られ、ロックイン
アンプ３４では光チョッパ２０からの周波数信号に基づ
きフェイズロックを行い雑音の除去を行って出力信号を
コンピュータ３６に送っている。コンピュータ３６では
、この信号に基づいて画像処理を行い画像表示装置３８
に処理信号を供給し画像表示装置３８にて映像として表
示される。

この光音響映像装置によれば、分光器１６から出射され
た所定波長の光を光チョッパ２０によって所定周波数の
断続光として試料２６に照射するので、試料２６からは
光チョッパ２０によって設定された周波数と同様の周波
数の光音響信号が発せられる。従ってこの光音響信号を
音としてマイクロホン３０にて検知することができる。

そして、テーブル２８の動作によって試料２６を移動さ
せ照射光を走査することによって試料２６の走査した領
域の光音響信号に基づく映像を得ることができる。この
光音響信号による映像は、試料である物質の熱的性質に
影響を受けた画像となり、すなわち照射された光の熱と
して放出される部分が光音響信号として捉えられ、この
信号の強弱によって得られる画像を画像表示装置３８、
例えばＣＲＴ上に表示することができる。

更に、波長可変駆動装置１８によって、分光器１６によ
る波長の設定を任意に変更し、所定波長ごとの光照射に
よる光音響信号の強弱を検出することができる。従って
、予め種々の物質の光の波長に対する特性を検知してお
くことによって、波長を変化させた断続光の照射によっ
て試料中の種々の物質の分析を行うことも可能となる。

なお、試料２６から発せられる光音響信号の検出は、マ
イクロホンの他に試料２６に圧電素子（ＺｎＯ圧電素子
など）を取り付け、光音響信号を電気信号に変換するも
のも用いられている。

第３図は、超音波映像装置としての超音波顕微鏡の一般
的な全体構成を示す図であり、高周波パルス発生器４０
にはパルス制御回路４２が接続され、このパルス制御回
路４２によって高周波パルス発生器４０から超高周波の
バースト波電気信号を発生させるように制御している。

この信号はサーキュレータ４４を介してサファイヤなど
で形成された音響レンズ４６の上端に取り付けられた圧
電トランスデユーサ４８に供給される。圧電トランスデ
ユーサ４８は、この供給された信号を超音波に変換し、
この超音波を音響レンズ４６を介して試料台５０上に載
置された試料５２上に図において破線５４で示すように
集音しスポット状にして投射する。音響レンズ４６の先
端と試料５２との間には超音波の伝搬損失が大きくなる
ことを防ぐために接触媒質としての水５３を満たしてい
る。

そして、試料５２からの反射波は、音響レンズ４６で集
音され、圧電トランスデユーサ４８にて電気信号に変換
されサーキュレータ４４を介してゲート回路５６に供給
される。このゲート回路５６では、パルス制御回路４２
の出力に基づいて試料５２からの反射信号のみを取り出
す。ゲート回路５６の出力は増幅・検波回路５８に送ら
れ増幅検波されスキャンコンバータ６０に供給される。

また、試料台５０は制御回路６２からの制御信号に基づ
いて走査制御装置６４によってＸ軸及びＹ軸方向に移動
され、これによって試料５２と音響レンズ４６とがＸ　
Ｉｄｌ　Ｙ軸方向に相対的に移動される。そして、走査
制御装置６４は、試料５２と音響レンズ４６との相対位
置を表す位置信号をスキャンコンバータ６０に供給する
。スキャンコンバータ６０は、この位置信号に基づいて
増幅・検波回路５８からの検波信号を輝度信号として画
像表示部であるモニタ６６に供給して超音波の反射波の
強弱に基づく映像を表示する。

このような超音波顕微鏡によれば、極めて分解能の高い
超高周波の超音波の送受波によって微細な超音波画像診
断が行われ、生体の組織診断などにも用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の光音響映像装置及び超音波映像装置は、それ
ぞれ単独で利用され、特に生体の診断のための映像によ
る分析は、超音波顕微鏡によってのみ行われている。

しかしながら、超音波顕微鏡による生体の組織診断は、
充分な成果が得られておらず、生体の微細な画像診断に
おける診断精度の向上を図るという要請があり、１つの
装置によって信頼性の高い高精度の生体の組織診断を１
つの装置によって達成するという課題があった。

発明の目的 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、その目的は光音響映像装置と超音波映像装置とを合体
させ、生物組織や植物組織などの組織分析を光音響信号
及び超音波による２種類の映像技術によって高精度な診
断を行うことのできる光音響映像装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明に係る光音響映像装置
は、映像診断対象である試料を載置する透明のプレート
を有する試料台と、前記試料に超音波の送波を行い、そ
の反射波の受信を行う超音波トランスデユーサを有する
超音波送受信部と、所定波長を有する所定周波数の断続
光を出射する発光手段を有する光照射部と、前記超音波
送受信部の受信した反射波及び光照射部の光照射によっ
て前記試料が発した光音響信号に基づいて映像表示をす
るための処理を行う信号処理部と、該信号処理部からの
信号により映像表示を行う画像表示部と、を含み、前記
光照射部の発光手段と前記超音波送受信部の超音波トラ
ンスデユーサとは、前記試料台の透明プレートを挟んで
対向配置され、試料からの前記光音響信号を前記超音波
トランスデユーサにて受信可能としたことを特徴とする
。

［作用］ 上記構成の光音響映像装置によれば、試料を載置する透
明のプレートを挟んで超音波送受信部の超音波トランス
デユーサと光照射部の発光手段とを対向配置しているの
で、共通の試料に対して超音波の送受波と光の照射をそ
の試料の表裏面から行うことができる。

そして、光照射によって試料から発せられる光音響信号
は超音波送信部のトランスデユーサによって受信するこ
とができ、かつ超音波トランスデユーサによって受信し
た超音波の反射波または光音響信号に基づ（映像表示を
行うための信号処理を共通の信号処理部によって行うこ
ととしたことにより、装置全体が大型化することを回避
することができる。

そして、１つの試料に対して光照射に基づく熱的性質に
影響を受ける光音響信号に基づく映像と超音波の送受波
に基づく映像によって試料の分析検査を行うことができ
る。

従って、生体の組織診断に用いることによって、２種類
の異なった性質の組織分析映像を得ることができ、この
映像の比較や分析によってより精度の高い診断が可能と
なる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説
明する。図において、第２図及び第３図に示した要素と
同様の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。

本発明の特徴的構成事項は、試料載置用の透明プレート
を有する試料台とこの試料台を挟んで超音波トランスデ
ユーサと発光手段とを対向配置し、さらに画像表示のた
めの信号処理部の共通化を図ったことにある。

そして、本実施例においては、試料台５０は、中央部に
ガラス板などにて形成した透明プレート５０ａを設け、
その外周を枠５０ｂで囲むことによって構成している。

そして、この透明プレート５０ａを挾んで両側に圧電ト
ランスデユーサ４８を設けた音響レンズ４６と光照射部
の発光手段である光ファイバ６８が対向配置されている
。この光ファイバ６′８と音響レンズ４６との配置位置
は光ファイバからの光照射によって試料である生体組織
７０から発せられる光音響信号が音響レンズ４６によっ
て受信され、圧電トランスデユーサ４８に効率良く送ら
れるように透明プレート５０ａを挾んで垂直方向に対向
する位置に設定されるのが好適である。

本実施例において光照射部１０は、レーザ光源７２とこ
のレーザ光源７２からのレーザ光を所定周波数で断続光
にチョッピングする光チョッパ２０及び集光レンズ２２
、さらに集光レンズ２２からの光を透明プレート５０ａ
上に載置された生体組織７０に下面側から照射する光フ
ァイバ６８によって構成されている。このように、本実
施例においては、光源をレーザ光源７２にて構成したこ
とによって、第２図の従来例に示した光を単一波長に設
定するための分光器１６及び波長可変駆動装置１８が不
要となっている。しかしながら、複数種類の波長の光照
射によって映像診断を行う場合には、従来例と同様にキ
セノンのランプ等の光源によって光照射を行うことも可
能であることは勿論である。

次に、モニタ６６によって超音波の送受波による画像表
示及び光照射によって発せられる生体組織７０からの光
音響信号に基づく画像表示を行うだめの信号処理部７４
は、第３図に示した超音波顕微鏡の信号処理回路と同様
の回路を用いている。

その信号処理動作も同様のものである。

従って、超音波の反射波を受信した圧電トランスデユー
サ４８からの変換された電気信号は、第３図の処理と同
様の信号処理の後にモニタ６６によって画像表示される
。そして、光音響映像装置としての動作は、光ファイバ
６８から光チョッパ２０によって設定された所定の周波
数の断続光が、試料である生体組織７０に照射されると
、この照射された断続光の周波数と同様の光音響信号が
発せられる。この光音響信号は、超音波の反射波が受信
される動作と同様に音響レンズ４６を介して圧電トラン
スデユーサ４８にて受信される。そして、超音波の反射
波の信号処理と同様の処理によってモニタ６６に光音響
信号に基づく映像を表示することができる。

これにより、超音波の反射波の強弱に基づいて得られる
濃淡画像と、この画像とは全く性質の異なる照射された
光によって放出される熱の性格に影響される光音響信号
に基づく映像の双方の映像によって生体の組織診断が可
能となる。

さらに、透明プレート５Ｏａ上に載置した同一の生体組
織７０を設置状態を変えることなく同じ設置条件の下に
診断検査を行うことができ、共通の生体組織に対する２
種類の映像を対比することによって相補的な画像診断を
行うことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明に係る光音響映像装置によれ
ば、試料の発する光音響信号に基づく映像及び試料に対
する超音波の送受波に基づく映像の２８類の映像によっ
て試料の分析並びに検査を行うことができる。

さらに、両映像装置の信号処理部を共用したことによっ
て装置を大型化することなく２種類の映像表示が可能で
ある。

この２種類の映像によって、それらの個々の映像による
診断、並びに両映像の対比による相補的診断が可能とな
り、試料の微細な映像診断の精度の向上を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成を示す概略構成図、 第２図は従来の光音響映像装置の概略全体構成図、 第３図は従来の超音波顕微鏡の概略全体構成図である。 １０　・・・　光照射部 ８ ０ ０ａ ０ ４ ・・・　圧電トランスデユーサ ・・・　試料台 ・・・　透明プレート ・・・　生体組織 ・・・　信号処理部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 映像診断対象である試料を載置する透明のプレートを有
   する試料台と、 前記試料に超音波の送波を行いその反射波の受信を行う
   超音波トランスデューサを有する超音波送受信部と、 所定波長を有する所定周波数の断続光を出射する発光手
   段を有する光照射部と、 前記超音波送受信部の受信した反射波及び光照射部の光
   照射によって前記試料が発した光音響信号に基づいて映
   像表示をするための処理を行う信号処理部と、 該信号処理部からの信号により映像表示を行う画像表示
   部と、を含み、 前記光照射部の発光手段と前記超音波送受信部の超音波
   トランスデューサとは、前記試料台の透明プレートを挟
   んで対向配置され、試料からの前記光音響信号を前記超
   音波トランスデューサにて受信可能としたことを特徴と
   する光音響映像装置。