KR20170077037A

KR20170077037A - 정보 취득장치, 신호 처리방법, 및 프로그램

Info

Publication number: KR20170077037A
Application number: KR1020160171233A
Authority: KR
Inventors: 류이치 나나우미; 카즈히코 후쿠타니; 유키오 후루카와; 요시코 나카무라
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-07-05
Also published as: CN107049237A; EP3192435A3; EP3192435A2; US20170181638A1

Abstract

빛이 피검체에 조사됨으로써 피검체에서 발생하고 피검체와 수신 유닛 사이에 배치된 매질을 통해서 전파된 음향파를 수신하는 것에 의해 취득된 신호를 처리하도록 구성된 정보 취득장치가 제공된다. 이 정보 취득장치는 주목 위치를 설정하도록 구성된 위치 설정 유닛과, 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 주목 위치에서 발생하고 횡파로서 매질을 전파한 음향파에서 유래된 제1 주목 신호를 결정하고, 제1 주목 신호를 사용하여, 주목 위치의 피검체 정보를 취득하도록 구성된 취득 유닛을 구비한다.

Description

정보 취득장치, 신호 처리방법, 및 프로그램{INFORMATION ACQUISITION APPARATUS, SIGNAL PROCESSING METHOD, AND PROGRAM}

본 발명은, 음향파에서 유래하는 신호를 이용해서 피검체 정보를 취득하도록 구성된 정보 취득장치에 관한 것이다.

음향파를 수신해서 생체 등의 피검체 내부의 정보를 취득하는 기술로서, 광음향 이미징 장치와 초음파 에코 이미징 장치 등의 정보 취득장치가 제안되어 있다.

미국 특허 제6607489호 명세서에는, 유방을 압박하는 압박판을 사용하는 초음파 이미징 장치가 기재되어 있다. 미국 특허 제6607489호 명세서에는, 압박판에서 생기는 초음파의 굴절을 고려해서 초음파의 지연 시간을 계산하는 것이 기재되어 있다. 미국 특허 제6607489호 명세서에는, 스넬(Snell)의 법칙에 따라 압박판에서 생기는 초음파의 굴절을 계산하는 것이 기재되어 있다. 즉, 미국 특허 제6607489호 명세서에는, 종파(longitudinal wave)가 스넬의 법칙에 따라 굴절하고, 종파로서 압박판을 전파하는 것을 고려한 지연시간의 계산이 기재되어 있다.

그렇지만, 음향파의 전파 경로 내에 피검체와 매질이 존재하는 경우, 스넬의 법칙에 따른 종파의 굴절 이외의 영향에 의해, 피검체 정보의 취득 정밀도가 저하해 버릴 가능성이 있다.

본 발명은, 음향파의 전파 경로 내에 피검체와 다른 매질이 존재하는 경우에도, 피검체 정보를 고정밀로 취득할 수 있는 정보 취득장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 국면에 의하면, 빛이 피검체에 조사됨으로써 피검체에서 발생하고 피검체와 수신 유닛 사이에 배치된 매질을 통해서 전파된 음향파를 수신하는 것에 의해 얻어지는 신호를 처리하는 정보 취득장치는, 주목 위치를 설정하도록 구성된 위치 설정 유닛과, 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 주목 위치에서 발생하고, 횡파로서 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 제1 주목 신호를 결정하고, 제1 주목 신호를 사용하여, 주목 위치의 피검체 정보를 취득하도록 구성된 취득 유닛을 구비한다.

또한, 본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 신호 처리방법은, 빛이 피검체에 조사됨으로써 피검체에서 발생하고, 피검체와 수신 유닛 사이에 배치된 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 신호를 취득하는 단계와, 주목 위치를 설정하는 단계와, 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 주목 위치에서 발생하고, 횡파로서 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 제1 주목 신호를 결정하는 단계와, 제1 주목 신호를 사용하여, 주목 위치의 피검체 정보를 취득하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.

도 1은 제1 실시예의 정보 취득장치의 모식도이다.
도 2a, 2b, 2c, 및 2d는 제1 실시예의 탐촉자의 상세를 도시한 도면이다.
도 3은 제1 실시예의 컴퓨터 주변의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 제1 실시예의 피검체 정보의 취득방법의 흐름도이다.
도 5a, 5b, 5c, 5d, 및 5e는 음선의 굴절을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는 제1 실시예에 있어서의 음선 계산시의 홀딩 컵의 평면 근사를 도시한 도면이다.
도 7은 평행 평판형으로서 구성된 홀딩 유닛을 사용한 정보 취득장치의 모식도이다.
도 8은 제1 실시예에 있어서의 음선 계산시의 음선의 직선 근사를 도시한 도면이다.
도 9는 입사 각도와 종파 및 횡파의 압력 투과율과의 관계를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 제1 실시예에 있어서의 GUI를 도시한 도면이다.
도 11a 및 11b는 제2 실시예에 있어서의 음선 계산시의 음선의 직선 근사를 도시한 도면이다.
도 12는 압력 투과율과 가상의 임계각의 관계를 도시한 도면이다.
도 13a 및 13b는 가상의 임계각을 취득하는 흐름도이다.
도 14는 예에서 사용되는 계산 모델을 도시한 도면이다.
도 15는 예에 따른 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 16a, 16b, 및 16c는 전파 시간을 저장하는 테이블을 도시한 도면이다.
도 17은 제5 실시예의 정보 취득장치의 모식도이다.
도 18은 제5 실시예의 피검체 정보의 취득방법의 흐름도이다.
도 19는 제5 실시예에 있어서의 송수신의 음선을 도시한 도면이다.
도 20은 제6 실시예의 정보 취득장치의 모식도이다.
도 21은 제6 실시예의 피검체 정보의 취득방법의 흐름도이다.
도 22는 제6 실시예에 있어서의 송수신의 음선을 나타낸 도면이다.

음향파가 전파하는 경로에 고체의 매질이 존재하는 경우, 음향파인 종파의 일부가 그 매질의 표면에서 횡파로 변환되는 경우가 있다. 예를 들면, 생체를 홀드하는 홀딩 유닛이 고체인 경우, 생체에서 전파되는 종파 형태의 음향파가 홀딩 유닛의 표면에 대해 입사 각도를 갖고 도달하면, 그것의 일부가 횡파로 변환된다. 그리고, 횡파는, 홀딩 유닛 내에서 전파되어, 음향파의 수신 유닛이 위치되는 수신측의 매질에 도달하면, 횡파가 종파로 변환된다. 이때, 종파와 횡파 사이에서는 음속이 다르다. 그 때문에, 시종 종파로서 수신 유닛까지 전파되는 음향파와, 한번 횡파로 변환된 후에 수신 유닛까지 전파되는 음향파 사이에서는 수신 유닛에 도달할 때까지의 전파 시간이 다르다. 또한, 홀딩 유닛에 의해 굴절한 음향파의 음선은, 종파와 횡파 사이의 상이한 경로를 따라 이동한다. 이 경로의 차이도 전파 시간에 영향을 미친다.

그것에 대해, 미국 특허 제6607489호 명세서는, 종파로부터 횡파로의 변환에 의한 영향을 개시하지 않는다. 이 때문에, 종파로부터 횡파로의 변환을 고려하지 않은 미국 특허 제6607489호 명세서의 방법에 있어서는, 취득되는 피검체 정보의 정밀도의 저하(화질의 저하)를 초래한다. 구체적으로는, 화질의 저하는 화상의 해상도 및 콘트라스트의 화질 저하 등이다.

본 발명은, 이러한 문제 인식에 근거해서 이루어진 것이다. 본 발명은, 음향파의 전파 경로 내에 피검체와 다른 매질이 존재하는 경우에도, 피검체 정보를 고정밀로 취득할 수 있는 정보 취득장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이때, 동일한 구성요소에는 원칙적으로서 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

<정보 취득장치의 구성>

도 1은, 본 실시예에 따른 정보 취득장치의 모식도다. 이하, 장치의 각 구성요소에 대해 설명한다. 도 1에 나타낸 정보 취득장치는, 광 조사부(110), 탐촉자(130), 홀딩 컵(140), 신호 데이터 수집부(120), 컴퓨터(150), 표시부(160), 및 입력부(170)을 갖는다. 측정 대상은, 피검체(100)이다.

광 조사부(110)가 펄스 광(113)을 피검체(100)에 조사하고, 피검체(100) 내에서 음향파가 발생한다. 빛에 기인해서 광음향 효과에 의해 발생하는 음향파를 광음향파라고도 부른다. 탐촉자(130)는, 광음향파를 수신함으로써 아날로그 신호로서의 전기신호를 출력한다. 신호 데이터 수집부(120)는, 탐촉자(130)로부터 출력된 아날로그 신호로서의 전기신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 신호를 컴퓨터(150)에 출력한다. 컴퓨터(150)는, 신호 데이터 수집부(120)로부터 출력된 디지털 신호를, 광음향파에서 유래하는 신호 데이터로서 기억한다.

컴퓨터(150)는, 기억된 디지털 신호에 대해 신호 처리를 행함으로써, 피검체(100)에 관한 정보(피검체 정보)를 표시하는 화상 데이터를 생성한다. 또한, 컴퓨터(150)는, 취득한 화상 데이터에 대해 화상처리를 실행한 후에, 화상 데이터를 표시부(160)에 출력한다. 표시부(160)에는, 피검체(100)에 관한 정보의 화상이 표시된다. 유저로서의 의사는, 표시부(160)에 표시된 피검체에 관한 정보의 화상을 확인함으로써, 진단을 행할 수 있다.

본 실시예에 따른 광음향 장치에 의해 취득되는 피검체 정보는, 광음향파의 발생 음압(초기 음압), 광흡수 에너지 밀도, 광흡수 계수, 및 피검체(100)를 구성하는 물질의 농도에 관한 정보 중의 적어도 1개이다. 물질의 농도에 관한 정보는, 옥시헤모글로빈(oxyhemoglobin) 농도, 디옥시헤모글로빈(deoxyhemoglobin) 농도, 총 헤모글로빈 농도, 또는 산소 포화도 등이다. 총 헤모글로빈 농도는, 옥시헤모글로빈 농도와 디옥시헤모글로빈 농도의 합이다. 산소 포화도는, 전체 헤모글로빈에 대한 옥시헤모글로빈의 비율이다. 본 실시예에 따른 광음향 장치는, 피검체(100) 내의 각 위치(2차원 또는 3차원의 공간의 각 위치)에 있어서의 상기 정보의 값을 나타내는 화상 데이터를 취득한다.

이하, 본 실시예에 따른 정보 취득장치의 각 구성의 상세를 설명한다.

<광 조사부(110)>

광 조사부(110)는, 펄스 광(113)을 발생하는 광원(111)과, 광원(111)으로부터 출사된 펄스 광(113)을 피검체(100)로 이끄는 광학계(112)를 포함한다.

광원(111)이 발생하는 광(113)의 펄스폭으로서는, 1ns 이상, 100ns 이하의 펄스폭이어도 된다. 또한, 광(113)의 파장으로서 400nm 내지 1600nm 정도의 범위의 파장이어도 된다. 생체 표면 근방의 혈관을 고해상도로 이미징하는 경우에는, 바람직하게는 혈관에서의 흡수가 큰 파장(400nm 이상, 700nm 이하)을 사용한다. 한편, 생체의 심부(deep portion)를 이미징하는 경우에는, 정보 취득장치는 바람직하게는 생체의 배경 조직(물이나 지방 등)에 있어서 전형적으로 흡수가 적은 파장(700nm 이상, 1100nm 이하)의 빛을 사용해도 된다.

광원(111)으로서는, 레이저나 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 또한, 복수 파장의 광 빔을 이용해서 피검체를 측정할 때에는, 광원(111)이 파장의 변환이 가능한 광원이어도 된다. 이때, 복수 파장의 빛을 피검체(100)에 조사하는 경우, 서로 다른 파장의 광 빔을 발생하는 복수의 광원을 준비하고, 각각의 광원으로부터 교대로 피검체(100)를 조사하는 것도 가능하다. 복수의 광원을 사용한 경우에도, 그것들을 합쳐서 광원으로서 표현한다. 레이저로서는, 고체 레이저, 가스 레이저, 색소 레이저, 반도체 레이저 등, 다양한 레이저를 사용할 수 있는다. 예를 들면, Nd:YAG(neodymium-doped yttrium aluminum) 레이저와 알렉산드라이트(alexandrite) 레이저 등의 펄스 레이저를 광원(111)으로서 사용해도 된다. 또한, Nd:YAG 레이저광을 여기광으로서 사용하는 Ti:sa(titanium sapphire) 레이저나 OPO(Optical Parametric Oscillators) 레이저를 광원(111)으로서 사용해도 된다. 또한, 광원(111)으로서 마이크로웨이브 소스를 사용해도 된다.

광학계(112)로서는, 렌즈, 미러, 광파이버 등의 광학소자를 사용할 수 있다. 유방 등을 피검체(100)로 하는 경우에는, 펄스 광(113)의 빔 직경을 넓혀 피검체(100)를 조사하는 것이 바람직하기 때문에, 광학계(112)의 광 출사부는 광(113)을 확산시키는 확산판 등으로 구성되어 있어도 된다. 한편, 정보 취득장치가 광음향 현미경으로서 기능하는 경우에는, 해상도를 증가시키기 위해, 광학계(112)의 광 출사부는 렌즈 등으로 구성되어, 빔을 포커스해서 피검체(100)를 조사해도 된다.

이때, 광 조사부(110)가 광학계(112)를 구비하지 않고, 광원(111)으로부터 직접 피검체(100)에 펄스 광(113)을 조사해도 된다.

<탐촉자(130)>

수신 유닛으로서의 탐촉자(130)는, 음향파를 수신함으로써 전기신호를 출력하는 트랜스듀서(131)와, 트랜스듀서(131)를 지지하는 지지체(132)를 포함한다.

트랜스듀서(131)를 구성하는 부재로서는, PZT(lead zirconate titanate)으로 대표되는 압전 세라믹 재료나, PVDF(polyvinylidene fluoride)로 대표되는 고분자 압전 막 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 압전소자 이외의 소자를 사용해도 된다. 예를 들면, 정전용량형 트랜스듀서(CMUT: Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers), 패브리 페로(Fabry-Perot) 간섭계를 사용한 트랜스듀서 등을 사용할 수 있다. 이때, 트랜스듀서가 음향파를 수신함으로써 전기신호를 출력 가능한 한, 어떠한 트랜스듀서를 채용해도 된다. 또한, 트랜스듀서에 의해 취득되는 신호는 시간 분해 신호이다. 즉, 수신 소자에 의해 취득되는 신호의 진폭은, 각 시각에 트랜스듀서에 의해 수신되는 음압에 근거한 값(예를 들면, 음압에 비례한 값)을 나타낸다.

광음향파를 구성하는 주파수 성분은, 전형적으로는 100KHz 내지 100MHz이고, 트랜스듀서(131)로서, 이들 주파수를 검출할 수 있는 소자를 적절히 선택할 수 있다.

지지체(132)는, 기계적 강도가 높은 금속 재료 등으로 구성되어 있어도 된다. 지지체(132)를 스캔시켜 음향파를 취득하는 경우에는, 경량성에서 플라스틱과 같은 폴리머 재료 등을 사용하는 쪽이 기계 부담의 관점에서는 바람직하다. 조사 광을 피검체(100)에 많이 입사시키기 위해, 피검체 방향의 표면은 경면으로서 준비되어도 되고, 혹은 광(113)을 산란시키도록 가공되어도 된다. 본 실시예에 있어서, 지지체(132)는 반구 쉘(shell) 형상이며, 반구 쉘 위에 복수의 트랜스듀서(131)를 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 이 경우, 지지체(132)에 배치된 트랜스듀서(131)의 지향축은 반구의 곡률 중심 부근에서 모인다. 그리고, 복수의 트랜스듀서(131)로부터 출력된 전기신호군을 이용해서 피검체(100)를 화상화했을 때에 곡률 중심 부근의 화질이 높아진다. 이때, 지지체(132)가 트랜스듀서(131)를 지지가능한 한, 지지체(132)는 어떠한 구성이든 괜찮다. 지지체(132)는, 1D(dimensional)) 어레이, 1.5D 어레이, 1.75D 어레이, 2D 어레이로 불리는 어레이와 같은 평면 또는 곡면에, 복수의 트랜스듀서(131)를 나란하게 배치해도 된다.

또한, 지지체(132)는 음향 매칭재를 저장하는 용기로서 기능해도 된다. 즉, 지지체(132)를 트랜스듀서(131)와 홀딩 컵(140) 사이에 음향 매칭재를 배치하기 위한 용기로서 사용해도 된다.

또한, 탐촉자(130)가, 트랜스듀서(131)로부터 출력되는 시계열의 아날로그 신호를 증폭하는 증폭기를 구비해도 된다. 또한, 탐촉자(130)가, 트랜스듀서(131)로부터 출력되는 시계열의 아날로그 신호를 시계열의 디지털 신호로 변환하는 A/D(analog-to-digital) 변환기를 구비해도 된다. 즉, 탐촉자(130)가 후술하는 신호 데이터 수집부(120)를 구비해도 된다.

이때, 음향파를 다양한 각도에서 검출할 수 있도록 하기 위해, 이상적으로는 피검체(100) 전체 주위에서 피검체(100)를 둘러싸도록 트랜스듀서(131)를 배치하는 것이 바람직하다. 단, 피검체(100) 전체 주위에서 피검체(100)를 둘러싸도록 트랜스듀서(131)를 배치할 수 없는 경우에는, 도 2에 나타낸 것과 같이 반구형의 지지체(132) 위에 트랜스듀서(131)를 배치해서 그것의 배치가 피검체(100) 전체 주위에서 피검체(100)를 둘러싸는 상태에 더 가깝게 해도 된다.

이때, 트랜스듀서(131)의 배치와 수 및 지지체(132)의 형상은 피검체(100)에 따라 최적화하면 되고, 본 발명에 관해서는 어떤 탐촉자(130)을 채용해도 된다.

도 2a, 2b, 2c 및 2d는, 탐촉자(130)의 상세를 나타낸 도면이다. 도 2a 및 도 2b는, 트랜스듀서(131)를 나선형으로 배치한 탐촉자(130)를 나타낸다. 도 2c 및 도 2d는, 트랜스듀서(131)를 방사상으로 배치한 탐촉자(130)를 나타낸다. 도 2a 및 도 2c는, 도 1의 z축 방향에서 탐촉자(130)를 본 도면이고, 도 2b 및 도 2d는, 도 1의 y축 방향에서 탐촉자(130)를 본 도면이다. 어느 쪽의 경우든, 탐촉자(130)의 구면 위에 트랜스듀서(131)가 배치되어 있고, 피검체(100)에서 생긴 광음향파를 다양한 각도 방향에서 수신할 수 있다. 도 2a, 2b, 2c 및 2d에 있어서, 트랜스듀서(131)는 나선형으로 또는 방사상으로 배치되어 있지만, 트랜스듀서(131)의 배치의 방법은 이들 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 트랜스듀서(131)는 구면 위에 격자형으로 배치되어도 된다.

도 2a, 2b, 2c, 및 2d와 같은 탐촉자 배치이면, 지지체(132)의 곡면 중심의 방향으로 탐촉자(130)의 수신면이 향하도록 탐촉자(130)를 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 한 경우, 지지체(132)의 곡면 중심이 탐촉자의 음향파를 수신하는 초점(수신 초점)이 된다. 이 수신 초점 부근에서 발생하는 음향파를 다수의 방향에서 측정할 수 있기 때문에, 수신 초점 부근의 콘트라스트와 해상도가 향상된다. 탐촉자(130)의 수신면의 방향과 수신 초점 위치에 대해서는, 피검체(100)가 있는 방향 및 피검체(100)의 형상, 홀딩 유닛의 형상, 혹은 지지체(132)의 스캔 방법에 따라 적절히 선택할 수 있다.

탐촉자(130)와 홀딩 컵(140) 사이의 공간은, 광음향파가 전파할 수 있는 매질로 채워진다. 이 매질에는, 광음향파를 전파할 수 있고, 피검체(100)와 트랜스듀서(131)의 계면에 있어서 음향 특성이 정합하고, 가능한 한 광음향파의 투과율이 높은 재료를 채용한다. 예를 들면, 이 매질에는, 물, 초음파 젤 등을 채용할 수 있다.

<홀딩 컵(140)>

홀딩 유닛으로서의 홀딩 컵(140)은 피검체(100)의 형상을 측정중에 유지하기 위해서 사용된다. 홀딩 컵(140)에 의해 피검체(100)를 홀딩함으로써, 피검체(100)의 움직임의 억제 및 피검체(100)의 위치를 홀딩 컵(140) 내에 유지할 수 있다.

홀딩 컵(140)은, 홀딩 컵(140)이 피검체(100)를 홀드할 수 있는 경도를 갖는 재료로 이루어져도 된다. 홀딩 컵(140)은, 측정에 사용하는 광(113)을 투과하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 홀딩 컵(140)은, 임피던스가 피검체(100)와 같은 정도의 재료로 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 유선의 주요 조직인 지방의 임피던스가 1.38 정도이다. 이 경우, 홀딩 컵(140)은, 1.38 정도의 임피던스를 갖는 재료로 구성되어도 된다. 이때, 홀딩 컵(140)은, 피검체(100)의 0.5배 내지 2배 정도의 임피던스를 갖는 재료로 구성되어도 된다. 유방 등의 곡면을 갖는 물체를 피검체(100)로 하는 경우, 오목형으로 성형한 홀딩 컵(140)이어도 된다. 이 경우, 홀딩 컵(140)의 오목 부분에 피검체(100)를 삽입할 수 있다. 홀딩 컵(140)의 재료로서는, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(terephthalate) 등, 수지 재료를 사용할 수 있다.

탐촉자(130)의 수신면의 방향에 따라 음향파의 수신 초점이 있는 경우, 홀딩 컵(140)이 수신 초점에 피검체(100)를 유지할 수 있도록 홀딩 컵(140)의 형상을 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 도 2에 나타낸 탐촉자 배치를 갖는 지지체(132)인 경우에는, 홀딩 컵(140)의 형상을 오목형으로 하고, 수신 초점 위치에 피검체(100)를 가깝게 배치하도록 홀딩 컵(140)을 배치해도 된다.

홀딩 컵(140)은, 장착부(141)에 장착되어 있다. 장착부(141)는, 피검체(100)의 크기에 맞춰 복수 종류의 홀딩 컵 중에서 홀딩 컵(140)을 교환 가능하게 구성되어도 된다. 예를 들면, 장착부(141)는, 곡률 반경과 곡률 중심이 다른 홀딩 컵 주에서 홀딩 컵(140)을 교환할 수 있도록 구성되어도 된다.

또한, 홀딩 컵(140)에는 홀딩 컵(140)의 스펙(specification)이 등록된 태그(142)가 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 태그(142)에는, 홀딩 컵(140)의 곡률 반경, 곡률 중심, 종파 음속, 횡파 음속, 홀딩 컵(140)을 식별하는 식별 ID 등의 스펙을 등록할 수 있다. 태그(142)에 등록된 스펙은, 판독부(143)에 의해 판독되어, 컴퓨터(150)로 전송된다. 홀딩 컵(140)이 장착부(141)에 장착되었을 때에 용이하게 태그(142)를 판독하기 위해, 판독부(143)는 장착부(141)에 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 태그(142)는 바코드이고, 판독부(143)는 바코드 리더이다.

<신호 데이터 수집부(120)>

신호 데이터 수집부(120)는, 트랜스듀서(131)로부터 출력된 아날로그 신호인 전기신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함한다. 신호 데이터 수집부(120)는, FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등으로 구성되어도 된다. 신호 데이터 수집부(120)로부터 출력되는 디지털 신호는, 컴퓨터(150) 내부의 기억 유닛에 기억된다. 신호 데이터 수집부(120)는, DAS(Data Acquisition System)라고도 불린다. 본 명세서에 있어서 전기신호는, 아날로그 신호도 디지털 신호도 포함하는 개념이다. 이때, 신호 데이터 수집부(120)는, 광 조사부(110)의 광 출사부에 장착된 광검출 센서와 접속되어 있고, 펄스 광(113)이 광 조사부(110)로부터 출사된 것에 의해 트리거되는 것에 동기해서 처리를 개시해도 된다.

<컴퓨터(150)>

컴퓨터(150)는, 처리 유닛, 기억 유닛, 및 제어 유닛을 포함한다. 각 유닛의 기능에 대해서는 처리 플로우의 설명시에 설명한다.

기억 유닛은, ROM(Read only memory), 자기 디스크 및 플래시 메모리 등의 비일시 기억 매체로 구성될 수 있다. 또한, 기억 유닛은, RAM(Random Access Memory) 등의 휘발성의 매체여도 된다. 이때, 프로그램을 기억하는 기억매체는, 비일시 기억 매체이다.

처리 유닛으로서의 연산 기능을 담당하는 유닛은, CPU(central processing unit) 및 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서, 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 연산 회로로 구성될 수 있다. 이들 유닛은, 단일의 프로세서나 연산 회로로 구성될 뿐만 아니라, 복수의 프로세서 및/또는 연산 회로로 구성되어 있어도 된다. 처리 유닛은, 입력부(170)로부터, 피검체(100)의 음속이나 홀딩 컵(140)의 구성 등의 각종 파라미터를 받아, 수신 신호를 처리해도 된다.

제어 유닛은, CPU 등의 연산 소자로 구성된다. 제어 유닛은, 광음향 장치의 각 유닛의 동작을 제어한다. 제어 유닛은, 입력부(170)로부터의 측정 개시 등의 각종 조작에 따라 발행된 지시 신호를 받고, 광음향 장치의 각 유닛을 제어해도 된다. 또한, 제어 유닛은, 기억 유닛에 기억된 프로그램 코드를 판독하여, 광음향 장치의 각 유닛의 작동을 제어한다.

컴퓨터(150)는 전용으로 설계된 워크스테이션이어도 된다. 또한, 컴퓨터(150)의 각 유닛은 다른 하드웨어 디바이스로 구성되어도 된다. 또한, 컴퓨터(150)의 적어도 일부의 유닛은 단일의 하드웨어 디바이스로 구성되어도 된다.

도 3은, 본 실시예에 따른 컴퓨터(150)의 구체적인 구성을 나타낸다. 본 실시예에 따른 컴퓨터(150)는, CPU(151), GPU(152), RAM(153), ROM(154), 및 외부 기억장치(155)로 구성된다. 또한, 컴퓨터(150)에는, 표시부(160)로서의 액정 디스플레이(161), 입력부(170)로서의 마우스(171) 및 키보드(172)가 접속되어 있다.

또한, 컴퓨터(150) 및 복수의 트랜스듀서(131)는, 공통의 케이싱에 수납된 구성으로 제공되어도 된다. 단, 케이싱에 수납된 컴퓨터에서 일부의 신호 처리를 행하고, 나머지의 신호 처리를 케이싱의 외부에 설치된 컴퓨터에서 행하도록 정보 취득장치를 구성해도 된다. 이 경우, 케이싱의 내부 및 외부에 설치된 컴퓨터를 총칭하여, 본 실시예에 따른 컴퓨터(150)라고 할 수 있다.

<표시부(160)>

표시부(160)는, 액정 디스플레이 및 유기 EL(Electro Luminescence) 디스플레이 등의 디스플레이다. 표시부(160)는 컴퓨터(150)에 의해 취득된 피검체 정보 등에 근거한 화상과, 특정 위치의 수치 등을 표시하는 장치이다. 표시부(160)는, 화상 및 장치를 조작하기 위한 GUI(graphical user interface)를 표시해도 된다. 이때, 피검체 정보의 표시 시에는, 표시부(160) 또는 컴퓨터(150)에서 화상 처리(휘도값의 조정 등)를 행한 후에 피검체 정보를 표시할 수도 있다.

<입력부(170)>

입력부(170)는, 유저가 조작가능한, 마우스, 키보드 등으로 구성될 수 있다. 또한, 표시부(160)를 터치 패널로 구성하여, 표시부(160)를 입력부(170)로 해도 된다.

이때, 광음향 장치의 각 유닛은 각각 다른 장치로서 구성되어도 되고, 일체로 된 1개의 장치로서 구성되어도 된다. 또한, 광음향 장치의 적어도 일부의 유닛이 일체로 된 1개의 장치로서 구성되어도 된다.

<피검체(100)>

피검체(100)는 광음향 장치를 구성하는 구성요소는 아니지만, 이하에서는 피검체(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 광음향 장치는, 사람이나 동물의 악성 종양이나 혈관 질환 등의 진단이나 화학 치료의 경과 관찰 등을 목적으로서 사용될 수 있다. 따라서, 피검체(100)로서는 생체, 구체적으로는 인체나 동물의 유방, 경부, 복부, 손가락 및 발가락을 포함하는 사지 등의 진단의 대상 부위가 처리되는 것으로 상정된다. 예를 들면, 인체가 측정 대상이면, 옥시헤모글로빈, 디옥시헤모글로빈, 그것들을 많이 포함하는 혈관, 종양의 근방에 형성되는 신생 혈관 등을 광흡수체의 대상으로 해도 된다. 또한, 경동맥 벽의 플라크(plaque) 등을 광흡수체의 대상으로 해도 된다. 또한, (메틸렌 블루(methylene blue;MB), 인도시안 그린(indocyanine green;ICG) 등의) 색소, 금 미립자, 또는 그것들을 수집하거나 화학적으로 변경해서 취득한 물질 등, 외부에서 도입한 물질을 광흡수체로 해도 된다.

<피검체 정보 취득방법>

다음에, 본 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법의 각 공정을, 도 4를 참조해서 설명한다. 이때, 각 공정은, 컴퓨터(150)가 정보 취득장치의 각 유닛의 동작을 제어함으로써 실행된다.

<스텝 S110: 빛을 피검체에 조사하는 공정>

광원(111)에서 발생시킨 빛은, 광학계(112)를 통해서 펄스 광(113)으로서 피검체(100)에 조사된다. 그리고, 피검체(100) 내부에서 펄스 광(113)이 흡수되어, 광음향 효과에 의해 광음향파가 생성된다.

<스텝 S120: 광음향파를 수신하는 공정>

본 공정에서는, 탐촉자(130)가 광음향파를 수신하고, 트랜스듀서(131)로부터 전기신호를 출력한다. 출력된 수신 신호는, 컴퓨터(150)로 전달된다.

<스텝 S130: 음속 정보를 취득하는 공정>

컴퓨터(150)는, 피검체(100) 내부에서의 종파의 음속 c₁, 홀딩 컵(140) 내부에서의 종파의 음속 c₂ ¹, 홀딩 컵(140) 내부에서의 횡파의 음속 c₂ ^t을 나타내는 정보를 취득한다.

홀딩 컵(140) 내부에서의 종파의 음속 c₂ ¹을 나타내는 정보 및 횡파의 음속 c₂ ^t을 나타내는 정보는, 미리 측정한 데이터를 기억 유닛에 기억해 두고, 본 공정에 있어서 컴퓨터(150)가 기억 유닛으로부터 기억해 둔 측정한 데이터를 판독하는 것에 의해 취득되어도 된다. 또한, 홀딩 컵(140)의 온도에 대한 홀딩 컵(140) 내부에서의 종파의 음속 c₂ ¹및 횡파의 음속 c₂ ^t의 관계를 나타내는 식 또는 테이블이 기억 유닛에 미리 기억되어 있어도 된다. 그리고, 본 공정에 있어서, 온도 측정부는 홀딩 컵(140)의 온도를 측정하고, 컴퓨터(150)는 측정된 온도에 대응하는 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 관계를 나타내는 식 또는 테이블에 따라 취득해도 된다.

또한, 유저가 입력부(170)를 통해서 홀딩 컵(140) 내부에서의 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 입력하고, 컴퓨터(150)가 그 정보를 수신하는 것에 의해 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 취득해도 된다.

또한, 컴퓨터(150)는, 장착부(141)에 장착된 홀딩 컵(140)에 대응하는 홀딩 컵(140) 내부에서의 음속 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 취득해도 된다. 예를 들면, 판독부(143)는 홀딩 컵(140)에 장착된 태그(142)에 등록된 홀딩 컵(140) 내부에서의 음속 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t의 정보를 판독하고, 판독한 정보를 컴퓨터(150)에 전송해도 된다. 컴퓨터(150)는, 판독부(143)에 의해 판독된 홀딩 컵(140) 내부에서의 음속 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t의 정보를 취득해도 된다. 또한, 유저가 입력부(170)를 통해서 홀딩 컵(140)에 할당된 홀딩 컵(140)을 식별하는 ID를 입력하고, 컴퓨터(150)가 홀딩 컵(140)을 식별하는 입력된 ID에 대응하는 홀딩 컵(140) 내부의 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 기억 유닛으로부터 판독하는 것에 의해 홀딩 컵(140) 내부의 음속 c₂ ¹및 c₂ ^t을 취득해도 된다.

피검체(100) 내부에서의 종파의 음속 c₁도 홀딩 컵(140) 내부에서의 종파의 음속 c₂ ¹및 횡파의 음속 c₂ ^t을 취득하는 방법과 같은 방법으로 취득되어도 된다. 단, 피검체(100) 내부에서의 종파의 음속 c₁은 피검체(100)마다 다르다. 이 때문에, 피검체(100)마다 새로운 데이터를 취득하는 것이 바람직하다. 컴퓨터(150)는, 피검체(100)로부터 발생한 음향파에서 유래하는 신호를 이용해서 피검체(100) 내부에서의 음속 c₁을 취득해도 된다. 이 방법에 따르면, 장치 규모를 크게 하지 않고, 피검체(100)마다의 고유의 음속을 취득할 수 있다. 컴퓨터(150)는, 기타 공지의 방법에 의해 피검체(100) 내부에서의 음속 c₁을 취득해도 된다.

상기에서는, 컴퓨터(150)가 음속 그 자체를 취득하는 예에 근거해서 음속을 취득하는 공정을 설명했지만, 본 공정에서는, 취득한 파라미터가 음속을 추정할 수 있는 파라미터이면 어떠한 파라미터든 취득해도 된다. 예를 들면, 밀도 ρ과 체적탄성률 K로부터 음속이 산출될 수 있기 때문에, 본 공정에 있어서 밀도 ρ과 체적탄성률 K를 취득하고, 그들 파라미터로부터 음속을 추정해도 된다. 본 명세서에서는, 종파 또는 횡파의 전파 속도(음속) 이외에, 이들 음속을 추정할 수 있는 파라미터도 음속 정보에 포함된다.

<스텝 S140: 음향파의 전파 시간을 산출하는 공정>

광음향 이미징에서는, 초기 음압의 산출 방법으로서 예를 들면 식(1)으로 나타낸 UBP(Universal back-projection)법을 사용할 수 있다.

이 식(1)에서, r₀은 재구성하는 위치(재구성 위치 또는 주목 위치라고도 부른다)를 나타낸 위치 벡터, p₀(r₀, t)은 재구성하는 위치의 초기 음압, c은 전파 경로의 음속을 나타낸다. 또한, ΔΩ_i는 재구성하는 위치에서 봤을 때 i번째의 트랜스듀서(131)의 입체각, N은 재구성에 사용하는 트랜스듀서(131)의 개수를 나타낸다. 식(1)은, 수신 신호 p(r_i,t)에 미분 등의 처리를 행하고, 그것들에 입체각의 가중을 곱해서 정상(phasing) 및 가산하는 것(역투영)을 나타낸다. 식(1)에서, t는, 주목 위치와 트랜스듀서(131)를 연결하는 음선을 따라 광음향파가 전파되는 시간(전파 시간)이다. 이때, b(r_i, t)의 계산에 있어서는, 다른 연산 처리를 행해도 된다. 다른 연산 처리의 예로서는, 주파수 필터링(로우패스 필터링, 하이패스 필터링, 밴드패스 필터링 등), 디콘볼루션(deconvolution), 포락선 검파, 웨이블렛(wavelet) 필터링 등이 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 이 알고리즘이 트랜스듀서(131)와 주목 위치를 연결하는 음선을 따라 전파 시간 t을 구해서 화상을 재구성하는 방법이면, 어떤 재구성 알고리즘을 사용해도 된다. 예를 들면, 타임 도메인에서의 역투영법으로서 필터링된 역투영(Filtered back-projection)을 채용해도 된다.

본 공정에서는, 컴퓨터(150)가, 타임 도메인에서의 역투영법에 사용하는 2개의 전파 시간 t¹ 및 t^t를 산출한다. t¹은 재구성 위치에서 발생하는 음향파가 홀딩 컵(140) 내부를 종파로서 전파되는 경우의 음선에 따른 전파 시간(제2 전파 시간)이다. 또한, t^t는 재구성 위치에서 발생하는 음향파가 홀딩 컵(140) 내부의 횡파로서 전파되는 경우의 음선에 따른 전파 시간(제1 전파 시간)이다. 이들의 산출 방법을, 도 5a, 5b, 5c, 5d, 및 도 5e를 참조하여 설명한다.

도 5a에 있어서, 복셀(101)은 재구성하는 복셀(재구성 위치, 주목 위치라고도 부른다)이고, 벡터 601은 홀딩 컵(140)의 곡률 중심과 복셀(101)을 연결하는 벡터이며, 벡터 602는 이 곡률 중심과 트랜스듀서(131)를 연결하는 벡터다. 평면 606은, xy 평면과 평행하고, 또한, 트랜스듀서(131)와 같은 z 좌표를 갖는 평면이다. 평면 605는, 복셀(101), 트랜스듀서(131), 홀딩 컵(140)의 곡률 중심을 모두 통과하는 평면이다. 벡터 603은, 평면 605 위에 존재하고, 복셀(101)을 시점으로 하고 평면 606 위의 점을 종점으로 하는 벡터다. 위치 설정 유닛으로서의 컴퓨터(150)는, 계산 영역 위에서의 복셀(101)의 위치(재구성 위치), 홀딩 컵(140)의 위치, 및 트랜스듀서(131)의 위치를 설정한다. 그리고, 컴퓨터(150)는, 벡터 603의 종점, 또는, 벡터 603을 굴절시켜서 형성된 선분의 종점이 트랜스듀서(131)의 좌표에 도달하도록 음선을 계산한다. 컴퓨터(150)는 그 음선을 따른 전파 시간 t¹, t^t를 산출함으로써 취득한다. 이렇게 음선을 따라 전파 경로를 추적하고, 음향파의 위상의 지연 및 전파 시간을 계산하는 방법을 음선 추적법이라고 한다.

1. 굴절을 고려한 전파 시간의 산출 방법

우선, 홀딩 부재에 의한 굴절을 고려한 경우의 전파 시간 t¹, t^t의 산출 방법을 설명한다. 도 5b 및 도 5c는, 평면 605 위를 도시한 도면이다. 도 5b는, 종파로서 홀딩 컵(140) 내부에서 음향파를 전파할 때의 음향파의 음선(제2 음선)을 나타낸다. 도 5c는, 횡파로서 홀딩 컵(140) 내부에서 음향파를 전파할 때의 음향파의 음선(제1 음선)을 나타낸다.

우선, 복셀(101)로부터 임의 각도 θ_r로 홀딩 컵(140)의 피검체(100)측의 면을 향해서 직선을 긋고, 직선이 홀딩 컵(140)과 교차하는 점 P₁₂의 좌표를 취득한다. 교점 P₁₂의 좌표는, 예를 들면, 벡터 601과 벡터 602의 외적(outer product) 연산에 의해 벡터 604를 취득하고, 이 벡터 604를 회전축으로 하여 벡터 601을 θ_r만큼 회전시켜서 취득한 단위 벡터를 계산하는 것에 의해, 취득된다. 회전 연산에는, 4원수(four-dimensional number)(quaternion), 아핀(affine) 변환, 오일러(Euler) 각 등을 사용할 수 있다. 이렇게 해서 얻은 단위 벡터 성분과 복셀(101)의 좌표와 홀딩 컵(140)의 스펙(형상 데이터)을 사용하여, 교점 P₁₂의 좌표를 구할 수 있다.

다음에, 교점 P₂₃의 좌표를 구한다. 교점 P₁₂에 있어서 홀딩 컵(140)의 접평면(도 5b 및 도 5c에서는 접선)에 관해 스넬의 법칙(Snell's law)을 적용하여, θ₁₂을 구한다. 도 5b에 있어서 종파의 전파 시간 t¹을 구하는 경우에는 식(2)을 사용하고, 도 5c에 있어서 횡파의 전파 시간 t^t를 구하는 경우에는 식(3)을 사용한다. 식(2) 및 식(3)에 있어서, c₁은 피검체(100)의 음속, c₂ ¹은 홀딩 컵(140)의 종파 음속, c₂ ^t는 홀딩 컵(140)의 횡파 음속을 나타낸다. 또한, θ₁은 교점 P₁₂에서의 홀딩 컵(140)의 법선 벡터와 벡터 601을 θ_r만큼 회전시켜서 얻은 단위 벡터와의 내적(inner product)으로부터 취득될 수 있다.

벡터 604를 회전축으로 하여 벡터 601을 θ₁₂만큼 회전시켜서 얻은 단위 벡터, 교점 P₁₂의 좌표, 및 홀딩 컵(140)의 스펙(형상 데이터)을 이용해서 교점 P₂₃의 좌표를 계산할 수 있다.

다음에, 교점 P_t의 좌표를 구한다. 교점 P₂₃에 있어서 홀딩 컵(140)의 접선에 관해 스넬의 법칙을 적용하여, θ₃을 구한다. 도 5b에 있어서 종파의 전파 시간 t¹을 구하는 경우에는 식 (4)을 사용하고, 도 5c에 있어서 횡파의 전파 시간 t^t를 구하는 경우에는 식(5)을 사용한다. 식(4) 및 (5)에 있어서, c₃은 탐촉자(130)와 홀딩 컵(140) 사이의 공간을 채우는 매질의 음속을 나타낸다. 또한, 각 θ₂₃은 교점 P₂₃에서의 홀딩 컵(140)의 법선 벡터와 벡터 601을 θ₁₂만큼 회전시켜서 얻은 단위 벡터와의 내적으로부터 취득될 수 있다.

벡터 604를 회전축으로 하여 벡터 601을 θ₃만큼 회전시켜서 얻은 단위 벡터, 교점 P₂₃의 좌표, 및 트랜스듀서(131)의 z 좌표를 이용해서 교점 P_t의 좌표를 계산할 수 있다.

이상의 계산을, θ_r를 변화시키면서 교점 P_t가 트랜스듀서(131)의 위치와 일치할 때까지, 즉, 트랜스듀서(131)와 교점 P_t간의 거리 x가 충분히 작아질 때까지 반복한다. 반복 계산에는, 이분법, 황금분할법 등을 사용할 수 있다. x가 충분히 작아졌을 때의, 종파의 음선을 도 5d에, 횡파의 음선을 도 5e에 파선으로 나타낸다. 전파 시간 t¹, t^t는 각각 식(6) 및 식(7)에 의해 취득될 수 있다. 각 층을 통해서 음향파를 전파하는 거리 d₁ ¹, d₂ ¹, d₃ ¹(종파의 경우) 및 거리 d₁ ^t, d₂ ^t, d₃ ^t(횡파의 경우)은, 각 음선(각 교점의 좌표)으로부터 취득될 수 있다.

2. 경계의 평면 근사에 의한 전파 시간의 산출 방법

컴퓨터(150)는, 도 6b에 나타낸 것과 같이 홀딩 컵(140)의 경계를 평면 근사함으로써 전파 시간 t¹, t^t을 산출해도 된다. 이 경우의 계산 방법을 설명한다.

도 6a과 같이, 복셀(101)과 트랜스듀서(131)를 직선으로 연결하고, 직선과 홀딩 컵(140)의 각 경계와의 교점을 구한다. 피검체(100)와 홀딩 컵(140) 사이의 경계의 교점에서 접평면(도 6a에서는 접선)을 구하고, 또, 이 접평면에 평행한 평면을 다른 경계의 교점에서도 구한다. 이렇게 하여 작성한 평면 근사를 이용하는 계산 모델(도 6b)에 근거하여, 식(3) 내지 식(7)을 계산해서 전파 시간 t¹, t^t를 구한다. 도 5a, 5b, 5c, 및 5d에 나타낸 방법과 비교하여, 홀딩 컵(140)의 3차원 형상을 2차원으로 근사하기 때문에, 각 교점 좌표를 구할 때에 외적 연산 등의 벡터 연산을 평면 위의 기하학 연산으로 간략화할 수 있다. 또한, 각을 θ_r=θ₁, θ₁₂=θ₂₃로 할 수 있다. 이들에 의해, 계산이 단순화되어, 계산 시간을 단축할 수 있다. 평면 근사의 계산 모델은, 예를 들면, 홀딩 컵(140)의 곡률 반경이 충분히 큰 경우 등에 유효하다.

이때, 도 7에 나타낸 것과 같이, 홀딩 유닛으로서 (평행 평판형의) 홀딩판(144)을 이용해서 피검체(100)를 유지하는 경우, 홀딩 유닛의 형상과 평면 근사를 이용한 계산 모델 간의 차가 작아진다. 그 때문에, 이 경우, 컴퓨터(150)는, 평면 근사를 이용한 계산 모델을 이용해서 정확하게 전파 시간 t¹및t^t을 산출할 수 있다. 도 7에 있어서, 탐촉자(130)의 트랜스듀서(131)는, 홀딩판(144)에 평행한 2차원 면에 배치되어 있다. 평행 평판형의 홀딩판(144)을 채용하는 한, 트랜스듀서(131)의 배열 방법에 관계없이 평면 근사를 이용하는 계산 모델을 효율적으로 채용할 수 있다. 또한, 도 7에 나타낸 2매의 홀딩판(144)은, 피검체(100)를 사이에 끼워, 압박할 수 있다. 홀딩판(144)은 압박에 의해 피검체(100)를 얇게 해서 심부까지 광(113)을 도달시킴으로써, 피검체(100)의 심부에서의 화질을 개선할 수 있다.

3. 음선의 직선 근사에 의한 전파 시간의 산출 방법

컴퓨터(150)는, 도 8에 나타낸 것과 같이 음선이 직선이라고 가정해서 전파 시간 t¹및t^t을 산출해도 된다. 이 방법은, 도 8과 같이, 복셀(101)과 트랜스듀서(131)를 직선으로 연결하고, 이 직선을 음선으로 처리하는 방법이다. 직선과 각 경계와의 교점의 좌표를 구하고, 각 층을 통해서 음향파를 전파할 때의 거리 d₁, d₂, d₃을 산출한다. 그리고나서, 식(6) 및 식(7)을 변형해서 얻은 식(8) 및 식(9)에 의해 전파 시간 t¹, t^t를 취득한다.

이 방법은, 도 6a 및 6b에 나타낸 방법과 비교하여, 음선의 굴절을 계산하지 않는 것으로 계산 시간을 단축할 수 있다. 이 방법은, 예를 들면, 종파의 음속 c₁, c₂ ¹, c₃이 서로 가까운 값을 갖기 때문에 굴절 각도가 작은 경우 등에 유효하다. 전형적으로는, 홀딩 컵(140) 내부에서의 음속 c₂ ¹과, 매질 내에서의 음속 c₃은 알려져 있기 때문에, 피검체(100) 내부에서의 음속 c₁의 값에 의거해 음선을 직선으로 근사해도 되는지 판정할 수 있다. 따라서, 컴퓨터(150)는, 스텝 S130에서 취득된 피검체(100) 내부에서의 음속이 소정의 수치 범위 내에 있을 때에 음선을 직선으로 근사해서 전파 시간 t¹ 및 t^t을 취득한다. 한편, 컴퓨터(150)는 스텝 S130에서 취득된 피검체(100) 내부에서의 음속 c₁이 소정의 수치 범위 밖에 있을 때에는 음선의 굴절까지 고려해서 전파 시간 t¹ 및 t^t을 취득한다. 이렇게 하여, 컴퓨터(150)는, 피검체(100)마다의 음속 c₁에 따라 음선을 근사할 것인지 아닌지를 판정해도 된다.

상술한 방법에서는, 컴퓨터(150)는, 거리 x에 관한 수치 계산에 의해 전파 시간 t¹, t^t를 구한다. 그 밖에도, 컴퓨터(150)는, x를 θ_r의 함수로서 나타내고, x(θ_r)이 극소값이 되는 θ_r를 해석적으로 취득하거나, 뉴턴법 등으로 수치적으로 θ_r를 취득해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 복셀(101)과 트랜스듀서(131)를 연결하는 음선의 산출에 있어서는, 전파 시간 t가 최소가 되는 것(기하 광학에 있어서의 페르마의 원리)을 이용해도 된다. 즉, 컴퓨터(150)는, 거리 x 대신에, 전파 시간 t를 거리나 각도 등의 어떠한 기하학적 파라미터 및 음속에 관한 함수로서 나타내고, t의 극소값을 t¹ 또는 t^t로 설정해도 된다.

이때, 주목 위치가 복수인 경우, 컴퓨터(150)는, 주목 위치마다 전술한 방법으로 전파 시간 t¹, t^t을 취득해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 전술한 방법으로 일부의 주목 위치에 대한 전파 시간 t¹, t^t을 산출하고, 산출된 전파 시간 t¹, t^t에 근거하여 나머지의 주목 위치에 대한 전파 시간 t¹, t^t을 보간에 의해 취득해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는 전술한 방법에 의해 주목 위치에 대응하는 전파 시간 t¹, t^t을 산출하고, 그 주변의 주목 위치에 대해서도 산출된 전파 시간 t¹, t^t을 할당해도 된다. 즉, 컴퓨터(150)는 어떤 최소 단위에 대응하는 전파 시간 t¹, t^t을 그 밖의 최소 단위에 할당해도 된다.

<스텝 S150: 피검체 정보를 취득하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)가, 스텝 S140에서 산출한 2개의 전파 시간 t¹, t^t를 이용해서 피검체(100) 내부의 초기 음압 분포를 피검체 정보로서 산출한다. 화상화 영역이 복수의 재구성 최소 단위(픽셀 또는 복셀)를 포함하는 경우, 컴퓨터(150)는 최소 단위마다의 초기 음압, 즉 화상화 영역 내의 초기 음압 분포를 산출한다. 본 명세서에서는, 재구성 단위를 주목 위치로 해서 설명한다.

본 실시예에서는, 식(1)을 변형해서 얻은 식(10)을 사용한다. 식(10)에 있어서는, 전파 시간 t¹, t^t에 트랜스듀서(131)의 번호를 나타내는 인덱스 i를 첨자로서 부가하고 있다(t_i ¹, t_i ^t).

즉, 컴퓨터(150)는, 홀딩 컵(140) 내부에서 종파로서 전파한 음향파의 수신 신호(이후, 종파 신호라고 부른다)와, 홀딩 컵(140) 내부에서 횡파로서 전파한 음향파의 수신 신호(이후, 횡파 신호라고 부른다)의 양쪽을 이용해서 초기 음압 분포를 산출한다. 구체적으로는, 컴퓨터(150)는 식(6)과 식(7)(또는 식(8)과 식(9))을 식(10)에 대입하여, 종파 신호와 횡파 신호의 양쪽을 이용해서 피검체(100) 내부의 초기 음압 분포를 산출한다. 종파 신호와 횡파 신호의 각각의 전파 시간 t¹, t^t을 고려함으로써, 이들 신호가 복셀(101)에 정확하게 역투영된다. 이에 따라, 디포커스가 억제되거나 감소될 수 있다.

식(10)에 있어서, 상이한 입체각 보정항 ΔΩ_i를 종파 신호와 횡파 신호에 사용한다. 이것은, 음선에 따른 경로가 종파 신호와 횡파 신호 사이에서 변화되어서, 입체각이 다르기 때문이다. 단, 정확한 입체각을 산출하는 계산 부하의 저감을 목적으로 하여, 종파 신호와 횡파 신호의 양쪽에 동일한 입체각 보정항을 적용해도 된다. 예를 들면, 주목 위치부터 트랜스듀서(131)까지의 음선이 직선이라고 가정해서 구한 입체각 보정항을 종파 신호와 횡파 신호의 양쪽에 사용해도 된다.

또한, 식(10) 대신에 식(11)을 사용해도 된다. 즉, 종파에 의거한 초기 음압과 횡파에 의거한 초기 음압을 독립적으로 산출하여, 그것의 평균을 산출한다.

전술한 방법에서는, 종파 신호와 횡파 신호에 같은 가중을 적용해서 주목 위치의 초기 음압을 산출했지만, 종파 신호와 횡파 신호에 다른 가중을 적용해서 주목 위치의 초기 음압을 산출해도 된다. 예를 들면, 컴퓨터(150)는, 홀딩 컵(140)에 대한 종파와 횡파의 압력 투과율에 따라 가중을 결정해도 된다. 도 9는 평면에 근사한 홀딩 컵(140)을 통과하는 음향파(평면파)의 압력 투과율의 일례를 나타낸다. 횡축은 홀딩 컵(140)에 입사하는 음향파의 입사각 θ₁, 종축은 음향파의 압력 투과율이다. 실선은 종파, 파선은 횡파를 나타낸다. 도 9에 있어서, θ₀은 홀딩 컵(140)에 입사하는 음향파(종파)의 임계각을 나타낸다. 임계각 θ₀은 스넬의 법칙에 따라 취득되는 총 반사각이다. 컴퓨터(150)는, 도 9에 나타낸 예와 같은 종파의 압력 투과율을 종파 신호의 가중으로서 사용하고, 도 9에 나타낸 예와 같은 횡파의 압력 투과율을 횡파 신호의 가중으로서 사용해도 된다. 이때, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀ 이상인 영역에서는 종파는 완전히 반사되고, 횡파 신호만 전파되므로, 이 영역에서는 압력 투과율이 소정의 값 이상이 될 때의 횡파 신호의 가중을 1로 설정해도 된다.

또한, 유저가 입력부(170)를 이용해서 종파 신호와 횡파 신호의 가중에 관한 정보를 입력해도 된다. 예를 들면, 입력부(170)는 유저가 종파 신호와 횡파 신호의 비율을 입력할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 도 10a는, 표시부(160)에 표시된 GUI(graphical user interface)를 나타낸다. 유저는 입력부(170)를 이용해서 아이콘(163)을 조작하여 비율을 지시하는 슬라이드 바(162)를 조정함으로써, 신호 비율을 조정한다. 그리고, 지시된 비율에 따른 피검체 정보의 화상(164)이 표시된다. 단, 음향파의 주파수에 따라 입사각 θ₁에 대한 종파와 횡파의 압력 투과율은 다르다. 따라서, 입력부(170)가 입력한 비율에 따라, 주파수마다 종파 신호와 횡파 신호에 대한 가중(비율)을 변화시켜도 된다. 도 10b는 비율의 입력값에 대하여 실제로 가중하는 비율을 나타낸다. 실선, 파선, 일점쇄선은, 각각 다른 주파수 성분에 있어서의 입력값과 처리에 사용하는 비율의 그래프를 나타낸다. 이렇게 같은 입력값에 대해 주파수마다 다른 가중(비율)을 제공하는 것에 의해 주파수마다의 압력 투과율의 차를 반영한 피검체 정보를 취득할 수 있다. 본 실시예에서는, GUI 상에서 가중에 관한 정보를 입력하는 예를 설명했지만, 입력부(170)는 어떠한 종류의 방법에 의해서든 정보를 입력해도 된다.

컴퓨터(150)는, 피검체(100)에 조사된 광(113)에 대한 피검체(100) 내부의 광 플루언스(fluence) 분포를 취득하고, 초기 음압 분포와 광 플루언스 분포를 이용해서 광흡수 계수 분포를 취득해도 된다.

또한, 컴퓨터(150)는, 광흡수 계수 분포를 이용해서 산소 포화도 분포 등의 농도 분포를 취득해도 된다. 예를 들면, 복수의 파장의 광 빔에 대응하는 광흡수 계수 분포를 이용해서 농도 분포를 취득할 수 있다.

컴퓨터(150)는, 본 공정에서 취득한 초기 음압 분포, 광흡수 계수 분포, 또는 농도 분포 등의 피검체 정보를 표시부(160)에 출력한다.

<스텝 S160: 피검체 정보를 표시하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)가 스텝 S150에서 취득한 피검체 정보를 사용하여, 화상화 영역의 피검체 정보를 표시부(160)에 표시시킨다. 피검체 정보로서, 초기 음압 분포, 흡수계수 분포, 농도 분포(산소 포화도 분포) 등을 표시할 수 있다. 표시부(160)에 표시된 피검체 정보는, 디포커스 등이 억제되거나 감소된 정보이기 때문에, 의사 등의 작업자가 진단 등에 사용하는 데 있어서 적합한 정보로서 제시되어 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법에 의하면, 디포커스 등이 억제되거나 감소된 높은 정밀도(화질)의 피검체 정보를 취득할 수 있다.

제2 실시예에서는, 제1 실시예와 비교해서 짧은 계산 시간으로 종파로부터 횡파로의 변환에 의해 피검체 정보를 취득하는 정밀도의 저하를 억제하거나 감소시킬 수 있는 정보 취득장치에 대해 설명한다. 이때, 제1 실시예와 같은 구성요소에는, 원칙적으로 동일한 참조부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, 스텝 S140에 있어서, 제1 실시예와 달리 최종적으로 취득한 전파 시간 t는 종파의 전파 시간 t¹, 및 횡파의 전파 시간 t^t 중의 어느 한쪽이다. 즉, 주목 위치에 대응하는 전파 시간 t로서, 종파의 전파 시간 t¹을 사용할지 횡파의 전파 시간 t^t을 사용할지를 결정할 필요가 있다. 도 9를 참조하면, 임계각 θ₀보다 작은 θ₁에서는 종파의 압력 투과율이 크고, θ₀보다 큰 θ₁에서는 횡파의 압력 투과율이 크다. 따라서, 본 실시예에서는, θ₁과 θ₀의 대소 관계에 따라 보다 압력 투과율이 높은 음향파의 전파 시간 t을 선택적으로 산출한다.

즉, 임계각 θ₀ 이상인 입사각에서 음향파가 홀딩 컵(140)에 입사하는 경우, 홀딩 컵(140)의 표면에서 음향파가 완전히 반사되기 때문에, 홀딩 컵(140) 내부에서 종파로서 음향파가 투과되지 않는다. 한편, 횡파는 종파의 임계각 θ₀ 이상의 입사각에서 큰 투과율을 갖는다. 따라서, 임계각 θ₀을 경계로 하여, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀ 이하이면, 식(2), (4) 및 (6)를 이용하고, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀이상이면, 식(3), (5) 및 (7)을 이용해서 전파 시간 t을 계산할 수 있다.

우선, 컴퓨터(150)는, 도 11a 및 도 11b에 나타낸 것과 같이, 복셀(101)로부터 홀딩 컵(140)에 입사하는 종파의 음향파의 임계각 θ₀을 식 (12)에 의해 산출한다.

다음에, 컴퓨터(150)는, 복셀(101)과 트랜스듀서(131)를 통과하는 직선 음선과 홀딩 컵(140)이 이루는 입사각 θ₁을 산출한다.

다음에, 컴퓨터(150)는, 임계각 θ₀과 입사각 θ₁를 비교한다. 그리고, θ₁이 θ₀보다 작은 경우, 컴퓨터(150)는, 식(2)과 식(4)과 식(6)을 이용해서 제1 실시예에서 설명한 계산에 의해 종파의 전파 시간 t¹을 취득한다. 한편, θ₁이 θ₀ 이상인 경우, 컴퓨터(150)는, 식(3)과 식(5)과 식(7)을 이용해서 제1 실시예에서 설명한 계산에 의해 횡파의 전파 시간 t^t를 취득한다. 따라서, 복수의 트랜스듀서(131)가 있는 경우, 복셀(101)과 트랜스듀서(131) 간의 위치 관계에 의존하여, 같은 복셀(101)에 대해 트랜스듀서(131)마다 어느 쪽의 전파 시간을 취득할지가 변한다.

이와 같이, 초기값인 직선 음선의 입사각 θ₁에 근거하여, 그 후의 계산에 종파의 전파 시간 t¹과 횡파의 전파 시간 t^t 중의 어느 것을 사용할 것인지를 결정한다. 이 경우, 탐색 계산 중의 조건 판단 처리를 삭제할 수 있으므로, 계산 효율이 향상된다. 특히, 처리 유닛으로서 GPU를 사용했을 때에 계산 효율이 더 향상된다.

그 이외에도, 제1 실시예에서 설명한 반복 계산에 의해 입사각 θ₁과 임계각 θ₀간의 대소 관계가 변하는 경우에, 컴퓨터(150)는, 계산을 반복할 때마다 종파의 전파 시간 t¹과 횡파의 전파 시간 t^t 중의 어느 쪽의 계산을 행할 것인지를 결정하는 방법을 채용할 수 있다.

이때, 상술한 방법으로 최종적으로 취득한 굴절 음선의 입사각은 직선 음선에 있어서의 입사각에 가까운 값을 갖는다. 이 때문에, 굴절의 계산은 행하지 않고 음선의 직선 근사를 행해서 계산 시간의 단축을 도모해도 된다. θ₁이 θ₀보다 작은 경우, 도 11a과 같이 홀딩 컵(140)의 음속을 종파의 음속 c₂ ¹으로 설정하고 식(8)을 이용해서 전파 시간 t¹을 취득한다. θ₁이 θ₀ 이상인 경우, 도 11b과 같이 홀딩 컵(140)의 음속을 횡파의 음속 c₂ ^t로 설정하고 식(9)을 이용해서 전파 시간 t^t를 취득한다. 즉, 이 방법은 반복 계산에 의한 탐색을 행하지 않아도 된다.

본 실시예에서는, 스텝 S150에 있어서, 컴퓨터(150)는, 식(1)을 변형한 식(13)을 이용해서 초기 음압 분포를 산출한다. 스텝 S140에서 종파의 전파 시간 t¹이 산출된 트랜스듀서(131)에 관해서는, a(i)에 "l"을 할당한다. 한편, 횡파의 전파 시간 t^t이 산출된 트랜스듀서(131)에 관해서는, a(i)에 "t"을 할당한다.

즉, 컴퓨터(150)는, 각각의 트랜스듀서(131)에 대해, 종파 신호 및 횡파 신호 중 어느 한 개를 이용해서 초기 음압을 산출한다. 컴퓨터(150)는 트랜스듀서(131)마다, 식(6)과 식(7) 중의 어느 한쪽(또는, 식(8)과 식(9)의 어느 한쪽)을 식(13)에 대입하여, 피검체(100) 내부의 초기 음압 분포를 산출한다. 이때, 제1 실시예와 마찬가지로, 정확한 입체각 보정항을 산출하는 계산 부하의 저감을 목적으로 하여, 종파 신호와 횡파 신호에 동일한 입체각 보정항을 적용해도 된다.

제1 실시예에서는 전파 시간 t¹과 t^t의 양쪽을 산출하는 것에 대해, 본 실시예에서는 그들 중 어느 한쪽을 산출함으로써, 계산 시간을 단축할 수 있다. 또한, 전파 시간 t¹과 t^t 중에서, 그 시각의 수신 신호가 보다 높은 SN(signal-to-noise)으로 되는 쪽을 선택함으로써, 피검체 정보의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.

상술한 것처럼, 본 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법에 의하면, 제1 실시예와 비해서 초기 음압의 취득에 필요로 하는 계산 시간을 단축할 수 있다.

제2 실시예는, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다도 작을 때에 종파에 대응하는 신호를 사용하고, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀ 보다 클 때에 횡파에 대응하는 신호를 사용하는 실시예로서 설명되었다.

반면, 완전히 반사된 음향파의 종파와는 별도로, 홀딩 컵 내에 음향파의 1파장 정도의 깊이까지 침투하는 종파가 존재한다. 즉, 홀딩 컵(140)이 1파장 이하로 얇은 경우, 탐촉자(130)와 홀딩 컵(140) 사이의 공간을 채우는 매질쪽으로 이 종파가 투과한다. 이렇게 홀딩 컵(140)에 침투하는 파를 에바네센트 파(evanescent wave)라고 한다.

전형적으로는, 에바네센트 파는 홀딩 컵(140)의 표면에 대해 법선 방향으로 전파된다. 이때, 이 파가 홀딩 컵(140)을 투과했을 때의 에바네센트 파의 진폭 A₁은 식(14)로 나타낸다.

이 식(14)에서, 홀딩 컵(140)에 입사한 음향파의 홀딩 컵(140)의 표면에서의 진폭, 피검체(100)에서의 x 방향의 파수, 피검체(100)에서의 y 방향의 파수, 및 음향파의 각 주파수를 각각 A₀, k_x, k_y, ω로 나타낸다. 또한, 이 식(14)에서, 홀딩 컵(140)의 종파 음속, 및 홀딩 컵(140)의 두께를 각각 c₂ ¹, L로 나타낸다. 식(14)에 의하면, 홀딩 컵(140)의 두께 L이 두꺼울수록 투과하는 에바네센트 파의 진폭 A₁이 감소하는 것이 이해된다. 이때, 입사각 θ₁으로부터 파수 k_x, k_y를 구할 수 있다.

이때, 횡파의 에바네센트 파가 발생하는 경우, 식(14)의 종파 음속 c₂ ¹을 횡파 음속 c₂ ^t으로 치환하는 것에 의해 에바네센트 파를 구해도 된다. 또한, 음향파가 약화되고 있는 방향과 다른 방향으로 에바네센트 파가 전파되는 경우, 그 전파 경로에 대응하는 감쇠량을 추정함으로써 투과율을 추정해도 된다.

제3 실시예의 실시에 적합한 홀딩 컵(140)의 두께 L에 대해 설명한다. 본 실시예의 실시에 적합한 홀딩 컵(140)의 두께 L는, 피검체 정보의 취득에 이용하고 싶은 음향파의 주파수 대역과 홀딩 컵(140)의 종파 음속 c₂ ¹에 의해 결정된다. 여기에서는, 사용된 홀딩 컵(140)이 전형적인 생체와 같은 정도의 종파 음속(1500 m/s)을 갖는 홀딩 컵인 예를 생각한다. 이때, 1.5 MHz 정도까지의 주파수 대역의 음향파를 이용해서 피검체 정보를 취득하는 경우, 홀딩 컵(140)의 두께 L가 1mm 이하일 때에 본 실시예를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 10 MHz 정도까지의 주파수 대역의 음향파를 이용해서 피검체 정보를 취득하는 경우, 홀딩 컵(140)의 두께 L가 0.15mm 이하일 때에 본 실시예를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 50MHz 정도까지의 주파수 대역의 음향파를 이용해서 피검체 정보를 취득하는 경우, 홀딩 컵(140)의 두께 L가 0.03mm 이하일 때에 본 실시예를 실시하는 것이 바람직하다. 전형적으로는, 음향파의 고주파 성분을 이용하면, 고분해가능한 정보를 취득할 수 있다.

도 12는, 홀딩 컵(140)에 음향파가 입사되는 입사각 θ₁에 대한 종파 및 횡파의 압력 투과율의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 12는, 식(14)에 나타낸 홀딩 컵(140)을 투과한 에바네센트 파의 진폭 A₁도 포함하는 압력 투과율을 나타낸다. 이 시뮬레이션은, 각 음속을 c₁=1480m/s, c₂ ¹=2340m/s, c₂ ^t=912m/s, c₃=1500m/s로 해서 행해진다. 또한, 이 시뮬레이션은 홀딩 컵(140)의 두께 L을 L=500μm로 해서 행해진다. 이때, 음향파에 포함되는 주파수를 0 내지 10MHz로 해서 계산을 행한다. 이들 파라미터로부터 스넬의 법칙에 따른 식(12)으로부터 취득된 임계각 θ₀은 39.2도이다. 그렇지만, 도 12에 의하면, 종파는 에바네센트 파로서 그 임계각 θ₀ 이상의 입사각에서도 투과하고 있다고 이해된다. 도 12에 의하면, 입사각 θ₁이39.2도의 임계각 θ₀ 보다 큰 43.3도의 입사각에 도달할 때까지 종파가 횡파보다도 더 높은 압력 투과율을 유지하는 것을 알 수 있다.

홀딩 컵(140)이 두꺼운 경우(음향파의 1파장보다도 두꺼운 경우)에는, 종파가 완전히 반사하여, 종파의 투과율이 없어지는 입사각에서 횡파의 투과율이 커지게 된다. 이 때문에, 임계각 θ₀에서 종파와 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 것으로 해서 계산을 행해도 화질의 저하는 생기기 어렵다. 그러나, 홀딩 컵(140)의 두께 L가 얇은 경우(음향파의 1파장 이하인 경우)에는, 도 12에 나타낸 것과 같이, 종파의 투과율과 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 입사각이 임계각 이상 θ₀이 된다. 따라서, 임계각 θ₀보다도 크고, 또 종파의 투과율의 영향도가 횡파의 투과율의 영향도에 비해 충분히 작아지는 각도를 "가상의 임계각(hypothetical critical angle)"이라고 부른다. 예를 들면, 에바네센트 파를 고려했을 때에 종파의 투과율과 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 입사각을 "가상의 임계각"으로 설정해도 된다.

<가상의 임계각의 설정 방법>

가상의 임계각을 설정하는 방법의 예를 설명한다. 각도 설정 유닛으로서의 컴퓨터(150)는, 홀딩 컵(140)에 있어서의 종파의 투과율 및 횡파의 투과율을 산출하고, 그들의 투과율에 근거하여 가상의 임계각을 설정할 수 있다.

우선, 컴퓨터(150)는, 투과율의 산출에 필요한 파라미터를 취득한다. 예를 들면, 컴퓨터(150)는, 피검체(100)의 종파 음속 c₁의 정보, 홀딩 컵(140)의 종파 음속 c₂ ¹및 횡파 음속 c₂ ^t의 정보, 및 홀딩 컵(140)의 두께에 관한 정보를 취득한다.

음속 정보는, 스텝 S130에서 설명한 방법에 의해 취득되어도 된다. 또한, 유저가 입력부(170)를 이용해서 이들 파라미터를 입력하고, 컴퓨터(150)는 입력부(170)로부터 출력된 정보를 수신하는 것에 의해 이들 파라미터를 취득해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 기록 유닛에 미리 보존된 파라미터를 판독하는 것에 의해 파라미터를 취득해도 된다. 또한, 판독부(143)가, 홀딩 컵(140)에 관한 파라미터가 기록된 태그(142)를 판독하고, 컴퓨터(150)가 판독부(143)로부터 출력된 정보를 수신하는 것에 의해 홀딩 컵(140)에 관한 파라미터를 취득해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 전술한 파라미터 이외에도, 투과율을 산출하기 위해 필요한 파라미터를 취득해도 된다.

다음에, 컴퓨터(150)는, 상기 파라미터에 관한 정보를 사용하여, 음향파가 홀딩 컵(140)에 입사하는 각도마다 종파와 횡파의 투과율을 계산한다. 예를 들면, 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이 0도에서 70도까지 10도 간격으로 변화할 때의 종파와 횡파의 투과율을 계산한다. 직접 계산하지 않은 입사각의 투과율을, 그것의 전후의 입사각의 투과율로부터 보간해도 된다. 이때, 컴퓨터(150)는, 이산적으로 산출한 투과율 중, 종파와 횡파의 투과율의 크기가 역전한 2개의 입사각 사이의 입사각을 선택적으로 보간함으로써, 적은 계산량으로 가상의 임계각을 찾을 수 있다. 이들 계산에 의해 도 12에 나타낸 예와 같은 투과율의 결과가 얻어진다. 여기에서, 가상의 임계각을 산출할 때에 사용하는 투과율로서는 압력 투과율이 바람직하다. 이것은 수신 유닛인 탐촉자(130)가 음향파의 압력에 비례한 출력을 산출하기 때문이다.

다음에, 컴퓨터(150)는, 도 12에 나타낸 투과율 계산의 결과로부터, 종파와 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 입사각을 산출하고, 그 입사각을 가상의 임계각으로서 설정한다. 도 12에서는, 가상의 임계각으로서 43.3도가 취득된다.

이때, 가상의 임계각은, 종파와 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 입사각뿐만 아니라, 그 입사각 부근의 각도여도 된다. 예를 들면, 컴퓨터(150)는, 종파와 횡파의 투과율의 크기가 역전하는 입사각으로부터의 ±1도의 범위에서 가상의 임계각을 설정해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 종파의 투과율이 임계값 이하(예를 들면, 10% 이하)로 감소되는 입사각을 가상의 임계각으로서 설정해도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 횡파의 투과율이 임계값 이상(예를 들면, 10% 이상)으로 증가되는 입사각을 가상의 임계각으로서 설정해도 된다.

또한, 이하의 방식으로 가상의 임계각을 설정해도 된다. 컴퓨터(150)는 입사각 θ₁이 임계각 θ₀ 이상일 때에 종파에 대응하는 신호를 이용해서 취득한 화상을 취득하고, 그 화상의 화질 정보를 취득한다. 그리고, 컴퓨터(150)는, 화질 정보를 평가하여, 화질 정보가 소정의 수치 범위 내(예를 들면, 장치 스펙의 90%)가 될 때의 입사각을 가상의 임계각으로서 설정해도 된다. 화질이 임계값보다도 큰 경우에는, 컴퓨터(150)는 보다 큰 각도의 가상의 임계각을 재설정하고, 재설정된 가상의 임계각에 의해 취득된 화상의 화질 정보를 평가한다. 컴퓨터(150)는 이 절차를 반복한다. 본 예에서는, 가상의 임계각을 큰 각도로 갱신해 가는 처리에 근거해서 가상의 임계각의 설정을 설명했지만, 가상의 임계각을 작은 각도로 갱신해 가는 처리에 의해 가상의 임계값을 설정해도 된다. 예를 들면, 화질 정보는, 콘트라스트 및 해상도 중의 적어도 한 개의 정보이다.

또한, 유저가 입력부(170)를 이용해서 종파 혹은 횡파의 사용을 전환하는 것에 근거해 가상의 임계각을 입력해도 된다. 또한, 입력부(170)는, 표시부(160)에 피검체 정보가 표시되는 동안에 유저가 가상의 임계각을 입력할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 그리고, 컴퓨터(150)는, 입력된 가상의 임계각에 근거한 화상을 생성하고, 표시부(160)에 이 화상을 표시시켜도 된다. 이 표시에 따라, 유저는 입력된 가상의 임계각에 따른 피검체 정보의 화상의 변화를 확인하면서 적당한 가상의 임계각을 탐색할 수 있다.

이때, 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이 가상의 임계각보다도 커졌을 때에 횡파에 대응하는 신호만을 이용해서 피검체 정보를 취득하는 모드로 전환한다. 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁과, 임계각 θ₀및 가상의 임계각과의 대소 관계를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 피검체 정보의 취득에 사용하는 신호를 결정할 수 있다.

<전파 시간 정보의 취득방법>

본 실시예에서는, 컴퓨터(150)는, 가상의 임계각보다 작은 입사각에서 음향파가 입사하는 경우, 홀딩 컵(140) 내의 음향파를 종파로 하여 전파 시간 t을 계산한다. 반편, 컴퓨터(150)는, 가상의 임계각보다 큰 입사각에서 음향파가 입사하는 경우, 홀딩 컵(140) 내의 음향파를 횡파로 하여 전파 시간 t을 계산한다. 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이임계각 θ₀보다 클 때에, 도 13a에 나타낸 것과 같이 홀딩 컵(140) 내부의 에바네센트 파로서 전파된 음선을 추적함으로써, 전파 시간 t을 계산해도 된다.

컴퓨터(150)는, 홀딩 컵(140)에 음향파가 입사되는 입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다도 큰지 작은지, 입사각 θ₁이 가상의 임계각보다도 큰지 작은지를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 전파 시간 t의 취득방법을 변경한다.

입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다 작은 경우, 컴퓨터(150)는, 제1 실시예에서 설명한 것과 같이 홀딩 컵(140)의 종파 음속 c₂ ¹을 사용한 식(6) 또는 식(8)에 따라 전파 시간 t을 취득한다.

입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다 크고, 가상의 임계각보다도 작은 경우, 컴퓨터(150)는, 홀딩 컵(140) 내부의 음속을 종파 음속 c₂ ¹으로 하여 전파 시간 t을 취득한다. 예를 들면, 제1 결정 유닛으로서의 컴퓨터(150)는, 도 13a에 나타낸 것과 같이 에바네센트 파의 특유한 전파 경로를 음선을 따라 추적하여, 전파 시간 t을 취득한다. 이 경우, 컴퓨터(150)는, 식(15)에 따라 전파 시간 t을 취득할 수 있다.

컴퓨터(150)는, 스텝 S120에서 취득한 수신 신호 중에서, 식(15)으로 나타낸 전파 시간 t에 대응하는 제1 주목 신호를 결정하고, 이 신호를 이용해서 복셀(101)의 피검체 정보를 취득할 수 있다.

또한, 에바네센트 파가 투과하는 정도로 홀딩 컵(140)이 얇은 경우(홀딩 컵(140)이 음향파의 파장의 1파장 이하인 경우), 에바네센트 파의 전파 경로가 전파 시간 t에 미치는 영향은 작다. 그 때문에, 컴퓨터(150)는, 도 13b에 나타낸 것과 같이 직선 근사에 근거해서 전파 시간 t을 취득해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(150)는, 식(8)에 따라 전파 시간 t을 취득해도 된다.

입사각 θ₁이 가상의 임계각보다도 큰 경우, 제2 결정 유닛으로서의 컴퓨터(150)는, 제1 실시예에서 설명한 것과 같이 홀딩 컵(140)의 횡파 음속 c₂ ^t을 사용한 식 (7) 또는 식 (9)에 따라 전파 시간 t을 취득한다. 컴퓨터(150)는, 스텝 S120에서 취득한 수신 신호 중에서, 식(7) 또는 (9)로 나타낸 전파 시간 t에 대응하는 제2 주목 신호를 결정하고, 이 신호를 이용해서 복셀(101)의 피검체 정보를 취득할 수 있다.

컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다도 작은 재구성 위치(제1 재구성 위치)에 대해서는, 종파 신호를 이용해서 피검체 정보를 취득할 수 있다. 이때, 컴퓨터(150)는 제1 재구성 위치의 피검체 정보를 취득할 때에 횡파 신호를 사용해도 되고, 횡파 신호를 사용하지 않아도 된다. 또한, 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이 가상의 임계각보다도 큰 재구성 위치(제2 재구성 위치)에 대해서는, 종파 신호를 사용하지 않고 횡파 신호를 이용해서 피검체 정보를 취득할 수 있다. 또한, 컴퓨터(150)는, 입사각 θ₁이 임계각 θ₀보다는 크고, 또 가상의 임계각보다는 작은 재구성 위치(제3 재구성 위치)에 대해서는, 종파 신호 및 횡파 신호의 양쪽을 이용해서 피검체 정보를 취득할 수 있다.

이 방법에 의해, 임계각 θ₀에 근거해 음향파를 종파와 횡파 사이에서 전환하면서 전파 시간 t을 계산하는 경우보다도 더 고정밀로 피검체 정보를 취득할 수 있다.

[예]

이하에서는, 제3 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법을 시뮬레이션에 의해 행한 결과를 설명한다. 시뮬레이션의 계산 모델을 도 14에 나타낸다. 음원은, 구면의 탐촉자(130)의 곡률 중심에 위치하고, 직경이 φ 5 mm이며, 1Pa의 초기 음압을 발생한다. 음원이 존재하는 피검체(100)의 음속 c₁은 c₁=1510 m/s이다. 홀딩 컵(140)은, 두께가 0.5 mm이고, 종파 음속 c₂ ¹이 c₂ ¹=2340 m/s이며, 횡파 음속 c₂ ^t이 c₂ ^t=912 m/s이다. 탐촉자(130)와 홀딩 컵(140) 사이의 공간은, 음속 c₃이 c₃=1480 m/s인 매질로 채워져 있다. 탐촉자(130)는 탐촉자(130)의 구면 위에 균등하게 나선으로 배치되어 있는, 512개의 트랜스듀서(131)를 포함한다.

이러한 계산 모델에 있어서, 홀딩 컵(140)에서 종파의 일부가 횡파로 변환되는 해석 해에 근거하여 각 트랜스듀서(131)의 수신 신호를 생성한다.

다음에, 생성한 수신 신호를 사용하여, 본 실시예에 따른 계산 방법에 의해 음원(의 초기 음압)의 화상을 재구성한다. 재구성한 영역은, 음원을 배치한 위치를 중심으로 하는 3×3×3 mm의 입방체 볼륨이다. 재구성의 복셀 사이즈는, 0.1 mm이다.

도 15는, 도 14에 나타낸 계산 모델에 대해 서로 다른 화상 재구성을 실행해서 취득한 3차원 볼륨 데이터의 화상 강도 프로파일을 나타낸다. 도 15는, 3차원 볼륨 데이터를 z 방향으로 MIP(Maximum Intensity Projection)을 수행하고, 흡수체의 중심이 있는 위치에서의 x축 방향의 화상 강도 프로파일을 나타낸다. 도 15에 있어서의 실선 B는, 스넬의 법칙에 따른 임계각 θ₀에 근거해 종파 신호의 사용과 횡파 신호의 사용을 전환하여 작성한 화상의 강도 프로파일을 나타낸다. 도 15에 있어서의 파선 A는, 제3 실시예와 마찬가지로, 스넬의 법칙에 따른 임계각 θ₀보다도 큰 가상의 임계각에 근거해서 종파 신호의 사용과 횡파 신호의 사용을 전환하여 작성한 화상의 강도 프로파일을 나타낸다.

도 15에 의하면, 실선 B으로 나타낸 강도 프로파일에 비해, 파선 A으로 나타낸 강도 프로파일이, 피크 강도가 더 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 15에 의하면, 실선 B으로 나타낸 강도 프로파일에 비해, 파선 A으로 나타낸 강도 프로파일이, 디포커스가 더 억제되고, 주변의 아티팩트(artifacts)가 더 적어진다는 것을 알 수 있다. 이상에 의해, 임계각 θ₀에 근거해 종파 신호의 사용과 횡파 신호의 사용을 전환하는 경우에 비해, 임계각 θ₀보다도 큰 가상의 임계각에 근거해 종파 신호의 사용과 횡파 신호의 사용을 전환하는 것에 의해, 피검체 정보를 고정밀로 취득할 수 있다는 것을 알 수 있다.

제4 실시예에서는, 미리 전파 시간 t의 테이블을 준비해 놓음으로써 계산 시간을 단축하면서 높은 정밀도(높은 화질)로 피검체 정보를 취득할 수 있는 정보 취득장치에 대해 설명한다. 이때, 제1 내지 제3 실시예와 같은 구성요소에는, 동일한 참조부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시예에서는 스텝 S140에 있어서, 컴퓨터(150)는, 컴퓨터(150) 내부의 기억 유닛에 기억된 전파 시간 테이블을 참조함으로써 전파 시간 t을 취득한다.

도 16a는 전파 시간 테이블의 예를 나타낸다. 이하에서는, 복셀(101)이 복수, 트랜스듀서(131)가 복수 있는 것으로 가정해서 설명한다. 전파 시간 테이블은 2개의 테이블, 즉 종파의 전파 시간 t¹을 기억하는 테이블과 횡파의 전파 시간 t^t을 기억하는 테이블로 이루어진다. 행은 각 복셀(101)의 번호를 나타내고, 열은 각 트랜스듀서(131)의 번호를 나타내고, 대응하는 란에는 전파 시간 t가 기억되어 있다. 예를 들면, 도 16a에 나타낸 t^l(i, j)와 t^l(i+1, j)은, 도 16b에 나타낸 배치에 있어서의 종파의 전파 시간 t¹에 대응한다. 전파 시간 테이블은, 제1 실시예에서 설명한 방법에 의해 미리 산출되고, 전파 시간 기억부(190)에 기억되어 있다. 기억된 값은, 굴절 음선의 전파 시간일 수도 있고, 직선에 근사한 음선의 전파 시간일 수도 있다.

컴퓨터(150)가 피검체 정보를 취득하려고 하는 복셀(101)의 번호에 따라, 컴퓨터(150)는 각 트랜스듀서(131)에 대응하는 종파와 횡파의 각각의 전파 시간 t^l와 t^t을, 전파 시간 테이블로부터 취득한다. 이렇게, 미리 계산한 전파 시간 t을 이용함으로써 제1 실시예에 비해서 전파 시간 t의 취득에 필요한 계산 시간을 단축할 수 있다.

전파 시간 테이블은 복수 복셀(101)의 일부 및/또는 복수 트랜스듀서(131)의 일부에 관해서만 전파 시간 t을 기억해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(150)가, 기억되어 있는 전파 시간 t을 사용하여 기억되어 있지 않은 전파 시간 t을 보간에 의해 취득해도 된다. 이 경우, 모든 전파 시간 t을 기억하는 경우와 비교하여, 전파 시간 테이블의 메모리 용량을 저감할 수 있다.

전파 시간 테이블은, 전형적으로는 피검체(100)의 대표적인 음속(예를 들면, 생체의 평균 음속 등)에 관해 미리 계산되어, 전파 시간 기억부(190)에 기억되어 있다. 그러나, 전파 시간 t은 음속(c₁, c₂ ¹, c₂ ^t, c₃)에 의해 변화하기 때문에, 음속마다 전파 시간 테이블을 준비해서 전파 시간 기억부(190)에 기억해도 된다. c₁, c₂ ¹, c₂ ^t, c₃ 모두에 대해 음속마다의 테이블을 준비해도 되고, 또는 전파 시간 t가 피검체(100)의 개체차(individual variability)에 따라 다음 음속보다도 더 크게 변화하는, 음속 c₁에 대해서만 음속마다의 테이블을 준비하여 메모리 용량의 저감을 도모해도 된다. 컴퓨터(150)는, 스텝 S130에서 취득된 c₁에 대응하는 테이블을 참조함으로써 전파 시간 t을 취득해도 된다. 이때, 컴퓨터(150)가 피검체(100)에서 발생한 음향파를 이용해서 피검체(100)의 음속 c₁을 취득하는 방법을 채용함으로써, 장치 규모를 크게 하지 않고, 간단하게 전파 시간 t을 취득할 수 있다.

또한, 홀딩 컵(140)의 온도에 대한 전파 시간 t의 관계를 나타내는 테이블이 기억 유닛에 미리 기억되어 있어도 된다. 그리고, 본 공정에 있어서, 온도 측정부가 홀딩 컵(140)의 온도를 측정하고, 컴퓨터(150)가 측정된 온도에 대응하는 전파 시간 t을 관계식 또는 관계 테이블에 따라 취득해도 된다.

또한, 컴퓨터(150)는, 장착부(141)에 장착된 홀딩 컵(140)에 대응하는 전파 시간 t을 취득해도 된다. 예를 들면, 판독부(143)가 홀딩 컵(140)의 태그(142)에 등록된 홀딩 컵(140) 내부에서의 전파 시간 테이블을 판독하고, 판독한 전파 시간 테이블을 컴퓨터(150)에 전송해도 된다. 컴퓨터(150)는, 판독부(143)에 의해 판독된 전파 시간 테이블을 취득해도 된다. 또한, 유저는 입력부(170)에 의해 홀딩 컵(140)에 할당된, 홀딩컵(140)을 식별하는 ID를 입력하고, 컴퓨터(150)는 홀딩 컵(140)을 식별하는 입력된 ID에 대응하는 전파 시간 테이블을 기억 유닛으로부터 판독하는 것에 의해 전파 시간 t을 취득해도 된다.

컴퓨터(150)는, 스텝 S130에서 취득된 피검체(100) 내에서의 음속 c₁과, 장착부(141)에 장착된 홀딩 컵(140)에 대응하는 전파 시간 테이블을 기억 유닛으로부터 판독하고 그 판독한 테이블을 참조함으로써 전파 시간 t을 취득해도 된다.

또한, 몇 개의 음속에 대응하는 테이블 또는 테이블들을 준비하고, 그들 간의 음속에 관해서는 컴퓨터(150)에서 전파 시간 t을 보간해서 전파 시간 t을 취득함으로써 메모리 용량의 저감을 도모해도 된다.

또한, 제2 실시예 또는 제3 실시예에서 설명한 방법에 의해 전파 시간 테이블을 준비할 수도 있다. 도 16c에 나타낸 것과 같이, 각 란에는 종파의 전파 시간 t¹과 횡파의 전파 시간 t^t 중 어느 한 개가 기억됨으로써, 한 개의 테이블만이 준비된다. 이 방법에 의하면, 종파의 전파 시간 t¹과 횡파의 전파 시간 t^t의 양쪽을 기억하는 경우와 비교하여, 전파 시간 테이블의 메모리 용량을 저감할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법에 의하면, 전파 시간 t의 취득에 필요한 계산 시간을 단축하면서 높은 정밀도(높은 화질)의 피검체 정보를 취득할 수 있다.

제5 실시예에서는, 구면 음향파를 피검체(100)에 조사하고, 피검체(100) 내부에서 반사 및 전파된 음향파를 수신하는 것에 의해 취득된 신호를 이용해서 피검체 정보를 취득하는 장치에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 장치에서는, 음향파의 반사체를 화상화할 수 있다. 즉, 이 장치는 음향 임피던스의 차에 관한 음향 반사 분포의 정보를 피검체 정보로서 취득할 수 있다. 본 실시예에 따른 장치에 의하면, 음향 반사 분포 이외에, 피검체(100) 내의 음속, 도플러(Doppler) 정보, 탄성(elasticity) 정보 등을 피검체 정보로서 취득할 수 있다.

이때, 제1 내지 제4 실시예와 같은 구성요소에는, 동일한 참조부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

<정보 취득장치의 구성>

도 17은, 본 실시예에 따른 정보 취득장치의 모식도다. 이하, 본 장치의 각 구성요소에 대해 설명한다. 본 장치는, 트랜스듀서 134 및 135을 구비한 탐촉자(130), 홀딩 컵(140), 신호 데이터 수집부(120), 컴퓨터(150), 표시부(160), 및 입력부(170)을 포함한다. 측정 대상은, 피검체(100)이다.

트랜스듀서 134 및 135을 구성하는 부재로서는, PZT로 대표되는 압전 세라믹 재료나, PVDF로 대표되는 고분자 압전 막 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 압전소자 이외의 소자를 사용해도 된다. 예를 들면, 정전용량형 트랜스듀서(CMUT) 또는 패브리 페로(Fabry-Perot) 간섭계를 사용한 트랜스듀서 등을 사용할 수 있다. 이때, 이 트랜스듀서가 전기신호를 수신해서 음향파를 송신하거나 음향파를 수신해서 전기신호를 출력할 수 있는 한, 어떠한 트랜스듀서든 채용해도 된다. 또한, 트랜스듀서 134 혹은 135에 의해 취득된 신호는 시간 분해 신호이다. 즉, 수신 소자에 의해 취득된 신호의 진폭은, 각 시각에 트랜스듀서 134 또는 135에서 수신되는 음압에 근거하는 값(예를 들면, 음압에 비례한 값)을 나타낸 것이다. 트랜스듀서 134 또는 135는 초음파 에코 장치에서 일반적으로 이용되고 있는 수 kHz 내지 수백 MHz의 주파수를 갖는 음향파를 송수신해도 된다. 본 실시예에서는, 트랜스듀서 134가 음향파를 송신하고, 트랜스듀서 135가 음향파(에코)를 수신하는 예에 의거해서 정보 취득장치를 설명한다. 즉, 본 실시예에 있어서, 탐촉자(130)는, 수신 유닛으로서도 초음파 조사유닛(송신 유닛)으로서도 기능한다. 탐촉자(130)는, 트랜스듀서 134 및 135 이외에 또 다른 트랜스듀서를 구비해도 된다. 이 구성에 따라, 정보 취득장치가 한 번 음향파를 피검체(100)에 조사해서 반사 및 전파된 음향파를 복수의 위치에서 취득할 수 있으므로, 화상화에 사용하는 정보량이 증가하여 화질을 개선할 수 있다. 또한, 탐촉자(130)는 음향파를 피검체(100)에 조사하는 트랜스듀서를 변경해서 복수회 음향파를 피검체(100)에 조사해도 된다.

컴퓨터(150)의 제어 유닛은, 트랜스듀서 134 또는 트랜스듀서 135을 전기신호에 의해 구동시켜 음향파를 발생시킨다. 컴퓨터(150)는 이 전기신호를 증폭하기 위한 증폭회로를 포함해도 된다. 컴퓨터(150)는 펄스형의 전기신호를 트랜스듀서 134에 송신하고, 트랜스듀서 134에 펄스형의 음향파를 송신시켜도 된다.

<피검체 정보 취득방법>

다음에, 본 실시예에 따른 피검체 정보 취득방법의 각 공정을, 도 18을 참조해서 설명한다. 이때, 각 공정은, 컴퓨터(150)가 정보 취득장치의 각 구성의 동작을 제어함으로써 실행된다.

<스텝 S210: 음향파를 피검체(100)에 조사하는 공정>

본 공정에서는, 트랜스듀서 134가 펄스 음향파를 송신하여, 홀딩 컵(140)에 홀드된 피검체(100)에 조사한다. 이때, 트랜스듀서 134는, 구면 음향파를 송신한다. 송신된 음향파는, 피검체(100) 내부에서 반사체(103) 등에 의해 반사되거나 산란되면서, 피검체(100) 내부에 전파된다. 그리고, 송신된 음향파는, 피검체(100) 내부의 반사체(103)에 의해 반사되고, 에코의 형태로 탐촉자(130)에 전파된다. 이때, 피검체 내부에 있는 반사체(103)는, 피검체 내부에서 주위 영역과 음향 임피던스가 상대적으로 많이 다른 물질이다. 예를 들면, 인체가 측정 대상이면 악성 종양에 기인하는 석회화 등이 반사체(103)가 된다.

<스텝 S220: 에코를 수신하는 공정>

본 공정에서는, 탐촉자(130)는, 음향파(에코)를 수신해서 시계열의 전기신호를 출력한다. 탐촉자(130)는, 스텝 S210에서 피검체(100)에 음향파가 조사된 후에 피검체(100) 내부에 전파된 음향파를 수신하고, 트랜스듀서 135로부터 수신 신호를 출력한다. 탐촉자(130)로부터 출력된 신호는, 컴퓨터(150)로 전해진다. 이때, 스텝 S210 및 스텝 S220은, 음향파를 피검체(100)에 조사하는 트랜스듀서를 변경하면서 복수회 실행되어도 된다.

<스텝 S230: 음속 정보를 취득하는 공정>

컴퓨터(150)는, 스텝 S130과 같은 방법으로 피검체(100), 홀딩 컵(140), 매질 등의 음속 정보를 취득한다.

<스텝 S240: 음향파의 전파 시간을 취득하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 탐촉자(130)가 음향파를 송신하고나서, 음향파가 반사체(103)에서 반사함으로써 발생한 에코를 수신할 때까지 음향파의 전파 시간을 취득한다.

일반적으로, 음향 반사 분포의 산출 방법으로서, 식(16)을 사용할 수 있다.

이 식(16)에서, r₀은 재구성할 위치를 나타낸 위치 벡터, I(r₀,t)은 재구성할 위치의 음향 반사와 관련된 값, r_i는 트랜스듀서 135의 위치 벡터, r_k은 음향파를 송신한 트랜스듀서 134의 위치 벡터, c은 피검체(100)의 음속을 나타낸다. 또한, N은 재구성에 사용하는 트랜스듀서 135의 개수를 나타낸다. 식(16)은, 수신 신호 p(r_i,t)에 구면파 감쇠 보정 등의 처리를 행하고, 송신의 전파 시간과 수신의 전파 시간을 고려해서 정상(phasing) 및 가산하는 것(역투영)을 나타낸다. 식(16)에서, t는, 트랜스듀서 134로부터 주목 위치까지 음향파가 전파되는데 걸리는 시간과, 주목 위치로부터 트랜스듀서 135까지 음향파가 전파되는데 걸리는 시간의 합계 시간이다. 이때, p(r_i, t)에 대해 연산 처리를 행해도 된다. 연산 처리의 예로서 주파수 필터링(로우패스 필터링, 하이패스 필터링, 밴드패스 필터링 등), 디콘볼루션(deconvolution), 포락선 검파, 웨이블렛(wavelet) 필터링, 타임 게인 콘트롤(TGC) 등이 있다. 또, I(r₀)의 계산에서는 아포다이제이션(apodization)을 행해도 된다.

본 공정에서는, 컴퓨터(150)가, 전파 시간 t^l1, t^1t, t^t1, t^tt를 산출한다. 전파 시간 t에 붙여진 첫 번째 첨자는, 트랜스듀서 134로부터 피검체(100)로 음향파가 향할 때에 음향파가 홀딩 컵(140) 내부에 종파로서 전파될지 횡파로서 전파될지를 나타내고 있다. 전파 시간 t에 붙여진 두 번째 첨자는, 음향파가 피검체(100)로부터 트랜스듀서 135로 향할 때에 음향파가 홀딩 컵(140) 내부에 종파로서 전파될지 횡파로서 전파될지를 나타내고 있다. 첨자 l은 종파를 나타내고, 첨자 t는 횡파를 나타낸다. 예를 들면, t^1t는 트랜스듀서 134로부터 피검체(100)로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 종파로서 전파되고, 피검체(100)로부터 트랜스듀서 135로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 횡파로서 전파되는 음선에 따른 전파 시간을 나타낸다. 이들의 산출 방법을, 도 19를 참조하여 설명한다.

도 19에 있어서, 음선 1901은 트랜스듀서 134로부터 피검체(100)로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 종파로서 전파되는 음선이다. 음선 1902는 트랜스듀서 134로부터 피검체(100)로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 횡파로서 전파되는 음선이다. 음선 1903은 피검체(100)로부터 트랜스듀서 135로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 종파로서 전파되는 음선이다. 음선 1904는 피검체(100)로부터 트랜스듀서 135로 음향파가 향할 때에 홀딩 컵(140) 내부에 횡파로서 전파되는 음선이다. 즉, 본 실시예에서는, 컴퓨터(150)는, 4개의 패턴의 음선을 고려해서 각각의 음선의 전파 시간을 산출한다.

각 전파 시간 t^l1, t^1t, t^t1, t^tt은, 음선 1901과 음선 1902 중의 어느 한 개의 전파 시간과, 음선 1903과 음선 1904 중의 어느 한 개의 전파 시간의 합계이다.

음선 1901 및 음선 1903의 전파 시간은, 홀딩 컵(140)의 음속을 종파의 음속 c₂ ^l로 하여, 제1 실시예에서 설명한 산출 방법을 실행함으로써 취득될 수 있다. 음선 1902 및 음선 1904의 전파 시간은, 홀딩 컵(140)의 음속을 횡파의 음속 c₂ ^t로 하여, 제1 실시예에서 설명한 산출 방법을 실행함으로써 취득될 수 있다. 제1 실시예에 따른 산출 방법에 의해 굴절 음선을 구하는 경우, 음선 1901과 음선 1902는 실제로 전파되는 방향과 반대의 방향으로 전파되는 것처럼 산출되지만, 최종적으로 취득한 음선은 전파 방향에 영향을 받지 않기 때문에, 어떤 문제도 발행하지 않는다.

또한, 제4 실시예에서 설명한 것과 같이 전파 시간 테이블을 참조함으로써 각각의 전파 시간을 취득해도 된다.

<스텝 S250: 피검체 정보를 취득하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 스텝 S240에서 산출한 4개의 전파 시간 t^l1, t^1t, t^t1, t^tt를 이용해서 피검체(100) 내부의 음향 반사 분포의 정보를 피검체 정보로서 취득한다. 화상화 영역이 복수의 재구성 최소 단위(픽셀 또는 복셀)를 포함하는 경우, 컴퓨터(150)는 최소 단위마다의 음향 반사에 관한 값, 즉 화상화 영역 내의 음향 반사 분포를 산출한다.

본 실시예에서는, 식(16)을 변형해서 취득한 식(17)을 이용한다.

즉, 송신과 수신 각각의 종파 신호와 횡파 신호의 조합에 의해 생기는 모든 전파 시간 t^l1, t^1t, t^t1, t^tt을 고려함으로써 이들 신호가 복셀(101)에 정확하게 역투영된다. 이에 따라, 디포커스가 억제되거나 감소된다. 이때, 제1 실시예에서 설명한 것과 같이 각 신호에 할당된 가중을 변경해도 된다. 또한, 식(17)의 4항 모두를 사용하지 않아도 된다. 예를 들면, 제2 실시예와 같이, 송신과 수신의 각각에 있어서, 종파 신호와 횡파 신호 중의 한쪽을 선택적으로 역투영해도 된다. 이 경우, 스텝 S240에 있어서의 전파 시간 t의 계산 시간 및 스텝 S250에 있어서의 역투영의 계산 시간을 단축하면서, 디포커스를 억제 또는 감소할 수 있다.

<스텝 S260: 피검체 정보를 표시하는 공정>

본 공정에서는, 스텝 S250에서 취득한 음향 반사 분포 정보를, 화상화 영역의 피검체 정보로서 표시부(160)에 표시한다. 표시부(160)에 표시된 피검체 정보는, 디포커스 등이 억제 또는 감소된 정보이기 때문에, 의사 등의 작업자가 진단 등에 사용하는데 있어서 적합한 정보로서 제시되어 있다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 구면 음향파를 피검체(100)에 조사하고, 피검체(100) 내부에서 반사 및 전파된 음향파에 근거해 피검체 정보를 취득하는 장치는, 디포커스 등이 억제 또는 감소된 높은 정밀도(높은 화질)의 피검체 정보를 취득할 수 있다.

제6 실시예에서는, 집속 음향파를 피검체(100)에 조사하고, 피검체(100) 내부에서 반사 및 전파된 음향파를 검출해서 얻은 수신 신호를 이용해서 피검체 정보를 취득하는 장치에 대해 설명한다. 이때, 제1 내지 제5 실시예와 동일한 구성요소에는, 원칙적으로 동일한 참조부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

<정보 취득장치의 구성>

도 20은, 본 실시예에 따른 정보 취득장치의 모식도다. 이하, 장치의 각 구성요소에 대해 설명한다. 장치는, 트랜스듀서(136)를 구비한 탐촉자(130), 홀딩 유닛으로서의 홀딩판(144), 컴퓨터(150), 표시부(160), 및 입력부(170)를 포함한다. 측정 대상은, 피검체(100)이다.

본 실시예에 있어서의 탐촉자(130)는, 복수의 트랜스듀서(136)를 직선(1D)을 따라 배열하거나, 평면(2D) 위에 배열하도록 구성된다. 이때, 트랜스듀서(136)의 배열은 이와 같을 필요는 없고, 송신시에 빔 포커스를 행할 수 있는 형상이라면 어떤 배열이든 괜찮다.

평행 평판형의 2매의 홀딩판(144)은, 피검체(100)를 끼우는 것에 의해 피검체(100)의 형상을 유지한다.

<피검체 정보 취득방법>

다음에, 본 실시예에 따른 피검체 정보의 취득방법의 각 공정을, 도 21을 참조해서 설명한다. 이때, 각 공정은, 컴퓨터(150)가 정보 취득장치의 각 유닛의 동작을 제어함으로써 실행된다.

<스텝 S310: 음속 정보를 취득하는 공정>

컴퓨터(150)는, 스텝 S130과 같은 방법으로 피검체(100), 홀딩판(144), 매질 등의 음속 정보를 취득한다.

<스텝 S320: 송신 빔 포커스를 위한 지연시간을 산출하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 피검체(100)에 집속 음향파를 송신(송신 빔 포커스)하기 위한, 각 트랜스듀서(136)에 제공하는 지연시간을 산출한다. 도 22는, 트랜스듀서(136)와 피검체 정보를 취득하는 복셀(101)을 연결하는 음선을 나타낸 것이다. 음선 2201은, 음향파가 홀딩판(144) 내부에 종파로서 전파될 때의, i번째의 트랜스듀서(136)의 굴절 음선을 나타낸다.

우선, 컴퓨터(150)는, 음선 2201에 관한 전파 시간 t_i ^l을 산출한다. 이 산출에는, 제5 실시예에서 설명한 방법을 사용해도 된다. 컴퓨터(150)는 모든 트랜스듀서(136)에 대해 전파 시간 t_i ^l을 계산하고, 그 중에서 최대의 전파 시간을 t_b로서 설정한다. 다음에, 컴퓨터(150)는 식(18)에 의해 각 트랜스듀서(136)의 송신 지연시간 τ_i를 산출한다.

τ_i = t_b - t_i ^l (18)

<스텝 S330: 음향파를 송신하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 식(19)에 의해 각 트랜스듀서(136)를 구동하고, 집속 음향파를 송신하여, 피검체(100)에 조사한다. 식(19)에서, τ_i는 스텝 S320에서 산출한 송신 지연시간이다.

s(r_i, t) = δ(t - τ_i) (19)

최대의 전파 시간 t_b을 갖는 트랜스듀서(136)를 구동하는 시간을 0으로 설정하고, 각 트랜스듀서(136)의 구동신호에 송신 지연시간 τ_i를 제공하는 것에 의해, 복셀(101)의 위치에 집속하는 음향파를 발생시킬 수 있다. 식(19)에서는, 트랜스듀서(136)에 발행된 구동신호를 델타 함수로서 표현한다. 실제로는, 트랜스듀서(136)의 임펄스 특성 등에 의해 델타 함수에 따른 음향파를 발생시키는 것은 어렵지만, 구동신호는 본 발명의 본질을 손상하는 것이 아니기 때문에 설명의 간편화를 위해 델타 함수로서 표현된다.

<스텝 S340: 에코를 수신하는 공정>

본 공정에서는, 탐촉자(130)는, 스텝 S330에서 음향파가 피검체(100)에 조사된 후에 피검체(100) 내부에서 반사 및 전파된 음향파(에코)를 수신해서 전기신호를 출력한다. 출력된 전기신호는, 컴퓨터(150)에 전해진다.

<스텝 S350: 수신 빔 포커스를 위한 지연시간을 취득하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 수신 빔 포커스를 행하기 위한 수신 지연시간을 산출한다.

우선, 컴퓨터(150)는, 음선 2201의 전파 시간 t_i ^l을 취득한다. 이것은 스텝 S320에서 산출한 값을 사용할 수 있다. 다음에, 컴퓨터(150)는, 음선 2202에 관한 전파 시간 t_i ^t를 산출한다. 음선 2202는, 음향파가 홀딩판(144) 내부에 횡파로서 전파될 때의, i번째의 트랜스듀서(136)의 굴절 음선을 나타낸다.

컴퓨터(150)는, 종파와 횡파의 전파 시간 t_i ^l과 t_i ^t를 사용하여, 식(20)에 의해 2개의 수신 지연시간 ρ_i ^l과 ρ_i ^t를 산출한다.

ρ_i ^l = t_b + t_i ^l

ρ_i ^t = t_b + t_i ^t (20)

<스텝 S360: 음향 반사 분포 정보를 취득하는 공정>

본 공정에서는, 컴퓨터(150)는, 스텝 S350에서 산출한 2개의 수신 지연시간 ρ_i ^l과 ρ_i ^t에 근거하여, 복셀(101)의 음향 반사에 관한 값 I(r₀)을 산출한다. 산출에는, 식(21)을 사용한다.

식(21)에서, r₀은 복셀(101)의 위치 벡터, r_i는 트랜스듀서(136)의 위치 벡터, N은 재구성에 사용하는 트랜스듀서(136)의 개수를 나타낸다. 식(21)은, 수신 신호 p(r_i,t)에 포함되는 종파 신호와 횡파 신호를 지연 및 가산하는 것을 나타낸다. 이에 따라, 종파 신호 이외에, 횡파 신호도 복셀(101)에 관해 정확하게 지연 및 가산되기 때문에, 디포커스가 억제 또는 감소된다. 이때, 제1 실시예에서 설명한 것과 같이 종파 신호와 횡파 신호에 가해진 가중을 변경해도 된다. 또한, 사용된 신호는 제2 실시예에서 설명한 것과 같이 종파 신호와 횡파 신호 중의 어느 하나이어도 된다.

이때, 피검체(100)의 화상화 영역에 복셀(101)이 복수 존재하는 경우, 그 각각에 대해 스텝 S320 내지 스텝 S360을 반복해서 음향 반사 분포의 정보를 취득해도 된다. 또한, 1회의 음향파의 송신(스텝 S330)에 의해 취득된 신호를 사용하여, 송신 음향파의 집속 영역에 포함되는 복수의 복셀(101) 각각에 대해 스텝 S350 및 스텝 S360의 처리를 실행해서 음향 반사 분포의 정보를 취득해도 된다. 이 방법에 따라, 음향파 송신의 횟수를 삭감함으로써, 측정 시간을 단축할 수 있다. 이 경우, 최대 전파 시간 t_b, 종파 전파 시간 t_i ^l, 횡파 전파 시간 t_i ^t를 새로운 복셀 위치 r_o'에 관해 재계산하고, 식(20) 및 식(21)에 근거하여 I(r₀')을 산출한다.

<스텝 S370: 피검체 정보를 표시하는 공정>

본 공정에서는, 스텝 S360에서 취득한 음향 반사 분포 정보를, 화상화 영역의 피검체 정보로서 표시부(160)에 표시한다. 표시부(160)에 표시된 피검체 정보는, 디포커스 등이 억제 또는 감소된 정보이기 때문에, 의사 등의 작업자가 진단 등에 사용하는 데에 있어서 적합한 정보로서 제시되어 있다.

상술한 방법에서는, 수신 빔 포커스 시에만 횡파의 전파 시간 t_i ^t을 고려했지만, 송신시에도 횡파의 전파 시간을 고려할 수 있다. 예를 들면, 제2 실시예에 의해 전파 시간 t을 산출하는 방법을 이용해서 식(22)으로 나타낸 송신 지연시간 τ_i를 산출하고, 식(19)에 의해 집속 음향파를 발생시킨다.

종파의 전파 시간 t_i ¹이 산출된 트랜스듀서(136)에 관해서는, a(i)에 "l"을 할당한다. 반면, 횡파의 전파 시간 t_i ^t이 산출된 트랜스듀서(136)에 관해서는, a(i)에 "t"을 할당한다. 식(22)에서, t_b'은, t_i ^a(i)(i=1 내지 N)에 관한 최대의 전파 시간을 나타낸다.

수신 지연시간의 산출에서는, 식(23)을 사용한다.

음향 반사에 관한 값 I(r₀)의 산출에서는, 식(24)을 사용한다.

이 방법에 의해, 송신시 및 수신시에 있어서 SN가 더 높은 수신 신호를 선택해서 빔포밍(beamforming)을 행할 수 있어, 피검체 정보의 정밀도의 저하를 억제 또는 감소할 수 있다.

그 밖의 실시예

본 발명의 추가 실시예(들)는, 상술한 실시 예(들) 중의 하나 또는 그 이상의 기능을 행하도록 기억매체(예를 들면, '비일시 컴퓨터 판독가능한 기억매체') 상에 기록된 컴퓨터 실행가능한 명령들(예를 들면, 1개 이상의 프로그램)을 판독 및 실행하고, 상술한 실시 예(들) 중의 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로(예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해서 실현될 수 있고, 또 예를 들면, 상술한 실시예(들) 중의 하나 또는 그 이상의 기능을 행하도록 기억매체로부터 컴퓨터 실행가능한 명령들을 판독 및 실행함으로써 및/또는 상술한 실시 예(들) 중의 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로를 제어함으로써 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 행해진 방법에 의해서도 실현될 수 있다. 이 컴퓨터는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), 또는 다른 회로 중 하나 또는 그 이상을 구비할 수도 있고, 독립된 컴퓨터 또는 독립된 컴퓨터 프로세서의 네트워크를 포함할 수도 있다. 이 컴퓨터 실행가능한 명령들은 예를 들면, 네트워크 또는 기억매체로부터 컴퓨터에 제공될 수도 있다. 이 기억매체는 예를 들면, 하드 디스크, RAM(random-access memory), ROM(read only memory), 분산 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(컴팩트 디스크(CD), DVD(digital versatile disc), Blue-ray Disc(BD)^TM 등), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 중 어느 하나 또는 그 이상을 포함할 수도 있다.

본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims

빛이 피검체에 조사됨으로써 피검체에서 발생하고, 피검체와 수신 유닛 사이에 배치된 매질을 통해서 전파된 음향파를 수신하는 것에 의해 취득된 신호를 처리하도록 구성된 정보 취득장치로서,
주목 위치를 설정하도록 구성된 위치 설정 유닛과,
상기 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 상기 주목 위치에서 발생하고 횡파로서 상기 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 제1 주목 신호를 결정하고, 상기 제1 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하도록 구성된 취득 유닛을 구비하는, 정보 취득장치.
제 1 항에 있어서,
피검체를 홀드하도록 구성된 상기 매질로서의 홀딩 유닛을 장착하는 것을 가능하게 하도록 구성된 장착 유닛을 더 구비하는, 정보 취득장치.
제 2 항에 있어서,
상기 홀딩 유닛의 횡파 음속 정보를 복수 기억하도록 구성된 기억 유닛을 더 구비하고,
상기 장착부는, 상기 홀딩 유닛을 복수 장착하는 것을 가능하게 하도록 구성되며,
상기 취득 유닛은, 상기 장착부에 장착된 상기 홀딩 유닛에 대응하는 상기 홀딩 유닛의 횡파 음속 정보를, 상기 기억 유닛으로부터 판독하는 것에 의해 취득하는, 정보 취득장치.
제 1 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 상기 주목 위치에서 발생하고 횡파로서 상기 매질을 통해서 전파된 음향파의 제1 전파 시간 정보를 취득하고, 상기 제1 전파 시간 정보를 사용하여, 신호 중에서 상기 제1 주목 신호를 결정하는, 정보 취득장치.
제 1 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 매질의 종파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 상기 주목 위치에서 발생하고 종파로서 상기 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 제2 주목 신호를 결정하고, 상기 제1 주목 신호와 상기 제2 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 결정하는, 정보 취득장치.
제 5 항에 있어서,
상기 주목 위치에서 발생하고 상기 수신 유닛에 의해 수신되는 음향파가 상기 매질에 입사하는 입사각과, 임계각 및 이 임계각보다도 큰 가상의 임계각 간의 대소 관계를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 더 구비하고,
상기 취득 유닛은, 상기 입사각이 상기 임계각보다 크고, 상기 가상의 임계각보다는 작은 경우에, 상기 제1 주목 신호 및 상기 제2 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 입사각이 상기 가상의 임계각보다도 큰 경우에, 상기 제1 주목 신호를 사용하지 않고, 상기 제2 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하는, 정보 취득장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 입사각이 상기 임계각보다도 작은 경우에, 상기 제2 주목 신호를 사용하지 않고, 상기 제1 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하는, 정보 취득장치.
제 8 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 입사각이 상기 임계각보다 크고, 상기 가상의 임계각보다는 작은 경우에, 종파로서의 음향파가 상기 매질의 표면과 법선 방향으로 전파되는 것으로 해서 상기 제1 주목 신호를 결정하고, 상기 입사각이 상기 임계각보다 작은 경우에는, 종파로서의 음향파가 상기 매질에서 굴절하는 것으로 해서 상기 제1 주목 신호를 결정하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가상의 임계각을 설정하도록 구성된 각도 설정 유닛을 더 구비하고,
상기 각도 설정 유닛은, 메모리에 보존된 각도 정보를 판독하는 것에 의해 상기 가상의 임계각을 설정하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가상의 임계각을 설정하도록 구성된 각도 설정 유닛을 더 구비하고,
상기 각도 설정 유닛은, 상기 매질을 통한 종파의 투과율 및 횡파의 투과율의 정보를 취득하고, 해당 정보를 이용해서 상기 가상의 임계각을 설정하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가상의 임계각을 설정하도록 구성된 각도 설정 유닛을 더 구비하고,
상기 취득 유닛은, 상기 가상의 임계각에 근거하여 피검체 정보에 관한 화상을 취득하고,
상기 각도 설정 유닛은, 화상의 화질 정보를 취득하고, 해당 화질 정보가 미리 정한 수치 범위 내에 있을 때까지 상기 가상의 임계각을 갱신함으로써, 상기 가상의 임계각을 설정하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가상의 임계각을 설정하도록 구성된 각도 설정 유닛을 더 구비하고,
상기 각도 설정 유닛은, 상기 매질을 통한 종파의 투과율과 횡파의 투과율 사이에서 대소 관계가 반전되는 각도를, 상기 가상의 임계각으로서 설정하는, 정보 취득장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가상의 임계각을 설정하도록 구성된 각도 설정 유닛을 더 구비하고,
상기 각도 설정 유닛은, 유저의 지시를 나타내는 정보에 근거하여, 상기 가상의 임계각을 설정하고,
상기 취득 유닛은, 상기 가상의 임계각에 근거하여 취득된 피검체 정보를 표시 유닛에 표시시키고,
상기 각도 설정 유닛은, 피검체 정보가 상기 표시 유닛에 표시되어 있는 동안에 수신한 유저의 지시를 나타내는 정보에 근거하여, 상기 가상의 임계각을 갱신하는, 정보 취득장치.
제 5 항에 있어서,
상기 취득 유닛은, 상기 매질을 통한 횡파의 압력 투과율에 근거하여 상기 제1 주목 신호에 대해 가중을 행하고, 상기 매질을 통한 종파의 압력 투과율에 근거하여 상기 제2 주목 신호에 대해 가중을 행하며, 가중된 상기 제1 주목 신호 및 가중된 상기 제2 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하는, 정보 취득장치.
제 5 항에 있어서,
유저의 지시에 근거하여 결정된 가중에 근거하여, 상기 제1 주목 신호 및 상기 제2 주목 신호에 대해 가중을 행하고, 가중된 상기 제1 주목 신호 및 가중된 상기 제2 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하며, 피검체 정보가 상기 표시 유닛에 표시되어 있는 동안에 수신한 유저의 지시를 나타내는 정보에 근거하여 가중을 갱신하는, 정보 취득장치.
제 1 항에 있어서,
피검체에 빛을 조사하도록 구성된 광 조사유닛을 더 구비하고,
상기 수신 유닛은, 피검체에서 발생한 음향파를 수신함으로써 신호를 출력하도록 구성되는, 정보 취득장치.
빛이 피검체에 조사됨으로써 피검체에서 발생하고 피검체와 수신 유닛 사이에 배치된 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 신호를 취득하는 단계와,
주목 위치를 설정하는 단계와,
상기 매질의 횡파 음속 정보를 사용하여, 신호 중에서, 상기 주목 위치에서 발생하고 횡파로서 상기 매질을 통해서 전파된 음향파에서 유래된 제1 주목 신호를 결정하는 단계와,
상기 제1 주목 신호를 사용하여, 상기 주목 위치에서의 피검체 정보를 취득하는 단계를 포함하는, 신호 처리방법.
청구항 18에 기재된 신호 처리방법을 컴퓨터에 실행시키기 위해 매체에 기억된 프로그램.