WO2014156749A1

WO2014156749A1 - 光音響計測装置及びレーザ光源

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Publication number: WO2014156749A1
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Inventors: 和弘広田; 笠松　直史
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Abstract

本発明は、光共振器の構成を簡素化でき、かつ、光出射を行わない待機時間が長い場合でもＱスイッチの劣化を抑制可能な光音響計測装置及びレーザ光源を提供する。フラッシュランプ３２は、レーザロッド３１を励起する。光共振器を構成する一対のミラー３３、３４の光路上に、印加電圧に応じて光共振器の損失を変化させるＱスイッチ３５が挿入される。光路遮断器３９は、レーザ出射光の光路上に配置される。レーザ出射を行う第１の動作モード時は、光路遮断器３９が開かれた状態であって、かつフラッシュランプ３２によるレーザロッド３１の励起後に、Ｑスイッチ３５への印加電圧を高電圧から例えば０Ｖに変化させることによりパルスレーザ光の出射を行う。レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、光路遮断器３９が閉じられた状態で、Ｑスイッチ３５への印加電圧を例えば０Ｖにする。

Description

光音響計測装置及びレーザ光源

　本発明は、光音響計測装置に関し、更に詳しくは、被検体に対する光出射後に被検体内で発生した光音響波を検出する光音響計測装置に関する。また、本発明は、そのような光音響計測装置に用いられるレーザ光源に関する。

　生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能なプローブ（探触子）を用いる。プローブから被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。プローブでその反射音波を受信し、反射超音波がプローブに戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。

　また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響信号）が発生する。この光音響信号をプローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。

　光音響イメージングでは、パルスレーザ光を出射する光源として、Ｑスイッチレーザが用いられることが多い。Ｑスイッチレーザでは、光共振器の中に光損失を制御するためのＱスイッチが配置される。Ｑスイッチには、例えばポッケルスセルが用いられる。レーザ媒質が十分に励起されるまでは、Ｑスイッチをオフにして光共振器内の損失を大きくし、発振を抑える。レーザ媒質が十分に励起された後にＱスイッチをオフからオンに切り替えると、十分に蓄えられていたエネルギーが一度に発振し、非常に強い、短いパルス幅のジャイアントパルスが得られる。Ｑスイッチは、パルスレーザの出射後、オフに戻される。

　Ｑスイッチレーザを用いた光音響画像生成装置は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１では、遮光のための外装カバーの中に、被検体を圧迫するためのプレートと、光音響波を検出する検出器と、光源であるＱスイッチレーザとが配置されている。外装カバーには手技用ドアが設けられており、医師などの術者は、手技用ドアから手を入れて被検体をプレートに挟む。被検体をプレートに挟んだ後に被検体に対する光照射を行い、被検体内で発生した光音響波を検出する。

　特許文献１には、手技用ドアが開かれたときに、Ｑスイッチレーザの発光を停止するか、レーザ光を遮光することも記載されている。制御部は、ドア開閉検知センサにより手技用ドアが開かれていることが検知されると、ＱスイッチレーザのＱスイッチをオフにする。また、レーザ光の光路上に設けられたシャッタを閉じ、Ｑスイッチレーザから出射したレーザ光が被検体に照射されないようにする。特許文献１には、安全性をより一層向上させるという観点から、Ｑスイッチをオフにし、かつシャッタを閉じることが好ましいという記載もある。

特開２０１１－２２４２０５号公報

　ここで、光音響画像生成装置の使用状況を考えると、長時間にわたって光音響画像を観察し続けることは少なく、手術の前後での使用など、光音響画像を短い時間観察した後にしばらく待機し、その後また短い時間光音響画像を観察するといった使われ方が多いと考えられる。光音響画像の生成を行わずに待機している間は、レーザ光源からレーザ光を出射する必要はない。しかし、励起を停止するとレーザロッドの温度が変化して発光条件が変化することがあるため、待機している間もフラッシュランプなどの点灯を継続して行い、レーザ媒質を周期的に励起しておくことが好ましい。励起を停止しないことで、レーザ媒質の温度を一定に保つことができる。このときＱスイッチをオフに保てば、外部へのレーザ光出力を防ぐことができる。

　ところで、Ｑスイッチの使用形態には、Ｑスイッチが１／４波長板として機能するときがオンで、偏光状態を変化させずに光を透過させるときをオフとする形態（第１の形態）と、１／４波長板として機能するときがオフで、偏光状態を変化させずに光を透過させるときをオンとする形態（第２の形態）とがある。第１の形態では、励起が完了するまではＱスイッチへは電圧印加を行わず、パルスレーザ光の出射のタイミングで、Ｑスイッチに例えば３ｋＶ程度の高電圧パルスを印加する。印加電圧の大きさは、使用するポッケルスセルの材質と波長とによって決まる。一方、第２の形態では、励起が完了するまでＱスイッチに３ｋＶ程度の高電圧を印加し続け、パルスレーザ光の出射のタイミングで、Ｑスイッチへの印加電圧を無電圧まで落とす（ネガティブパルス）。

　上記第１の形態では、Ｑスイッチへの印加電圧が無電圧の場合にＱスイッチがオフであるため、励起を継続しつつ待機する場合に、Ｑスイッチへ高電圧を印加し続ける必要はない。しかし、Ｑスイッチが偏光状態を変化させずに光を透過するときに光共振器の光損失を大きくするために、光共振器内に別途１／４波長板を配置する必要がある。これに対し、第２の形態では、光共振器内に１／４波長板を配置する必要はなく、光共振器の構成を簡素化することができ、装置の小型化やコスト低減が可能である。しかし、第２の形態では、Ｑスイッチをオフにしたままで励起だけ行う場合に、Ｑスイッチに高電圧を印加し続ける必要がある。Ｑスイッチに高電圧を印加し続けると、Ｑスイッチの劣化につながるという問題がある。

　特許文献１は、手技用ドアが開かれたときにレーザの発光を停止するためにＱスイッチをオフにするものであり、上記第２の形態でＱスイッチを使用するときは、Ｑスイッチに高電圧を印加し続ける必要がある。特許文献１には、シャッタを閉じてレーザ光を遮光することも記載されているが、このときＱスイッチは通常のレーザ発光時と同様に制御される。従って、Ｑスイッチをオンにする短い時間を除けば、Ｑスイッチに高電圧を印加し続けなければならない。従って、特許文献１は、上記問題点を解消するための手段を持ち合わせていない。

　本発明は、上記に鑑み、光共振器の構成を簡素化でき、かつ、光出射を行わない待機時間が長い場合でもＱスイッチの劣化を抑制可能な光音響計測装置及びレーザ光源を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光源と、レーザ光源からの光が被検体に出された後に、光出射に起因して発生した光音響波を検出する音響波検出手段と、光音響波を信号処理する光音響信号処理手段とを備え、レーザ光源が、レーザ媒質と、レーザ媒質を励起する励起手段と、レーザ媒質を挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、光共振器の光路上に配置され、印加電圧に応じて光共振器の光損失を変化させるＱスイッチであって、印加電圧が第１の電圧のときの光共振器の光損失を、Ｑスイッチへの印加電圧が第１の電圧よりも低い第２の電圧のときの光共振器の光損失よりも大きくするＱスイッチと、レーザ出射光の光路上に配置され、レーザ出射光の通過及び遮断を切り替える光路遮断器とを有し、レーザ出射を行う第１の動作モード時は、光路遮断器がレーザ光源からの光を通過する状態であって、かつ励起手段によるレーザ媒質の励起後に、Ｑスイッチへの印加電圧を第１の電圧から第２の電圧に変化させることによりパルスレーザ光の出射を行い、レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、光路遮断器がレーザ光源からの光を遮断する状態において、Ｑスイッチへの印加電圧を第２の電圧とすることを特徴とする光音響計測装置を提供することを目的とする。

　本発明の光音響計測装置において、第２の動作モードで動作するときに、励起手段が周期的にレーザ媒質の励起を行ってもよい。

　第２の電圧は０Ｖであってもよい。

　Ｑスイッチは、印加電圧が第１の電圧のとき透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に所定の位相差を与え、かつ印加電圧が第２の電圧のときは透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に位相差を与えないものであってよい。

　Ｑスイッチは、印加電圧が第１の電圧のときレーザ光の波長の光に対して１／４波長板として機能するものとしてもよい。

　光音響信号処理手段は、光音響信号に基づいて光音響画像を生成してもよい。

　レーザ光源が、光路遮断器が閉じられていることを検出する遮断器閉検出器を更に有する構成を採用でき、その場合、遮断器閉検出器によって光路遮断器が閉じられていることが検出されるとＱスイッチへの印加電圧が第２の電圧に制御されてもよい。

　光音響信号の計測が指示されると第１の動作モードで動作し、光音響信号の計測停止が指示されると、第２の動作モードで動作することとしてもよい。

　本発明は、また、レーザ媒質と、レーザ媒質を励起する励起手段と、レーザ媒質を挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、光共振器の光路上に配置され、印加電圧に応じて光共振器の光損失を変化させるＱスイッチであって、印加電圧が第１の電圧のときの光共振器の光損失を、Ｑスイッチへの印加電圧が第１の電圧よりも低い第２の電圧のときの光共振器の光損失よりも大きくするＱスイッチと、レーザ出射光の光路上に配置され、レーザ出射光の通過及び遮断を切り替える光路遮断器とを有し、レーザ出射を行う第１の動作モード時は、光路遮断器がレーザ光源からの光が通過する状態であって、かつ励起手段によるレーザ媒質の励起後に、Ｑスイッチへの印加電圧を第１の電圧から第２の電圧に変化させることによりパルスレーザ光の出射を行い、レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、光路遮断器がレーザ光源からの光を遮断する状態において、Ｑスイッチへの印加電圧を第２の電圧とすることを特徴とするレーザ光源を提供する。

　本発明の光音響計測装置では、共振器に挿入されたＱスイッチは、高電圧である第１の電圧の電圧が印加されているときは光共振器の光損失を損失大とし、低電圧である第２の電圧の電圧が印加されているときに光共振器の光損失を損失小とする。レーザ出射光の光路上には光路遮断器が設けられている。レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、光路遮断器が閉じられた状態において、Ｑスイッチへの印加電圧を低電圧の第２の電圧とする。第２の動作モード時は、Ｑスイッチへの印加電圧が低電圧の第２の電圧であるために、励起手段がレーザ媒質を励起すると光共振器ではＱスイッチ発振に比べて弱いレーザ発振が起こる。しかし、光路遮断器を閉じておくことにより、その発振光が光路遮断器よりも先に出射されることが防止される。このようにすることにより、光出射を行わない待機時間が長い場合でも光出射を抑えるためにＱスイッチに高電圧を印加し続ける必要がなく、Ｑスイッチの劣化を抑制できる。また、光共振器内に別途１／４波長板を配置する必要がないことから光共振器の構成を簡素化できる。

本発明の第１実施形態の光音響計測装置を示すブロック図。レーザ光源ユニットの構成を示すブロック図。各部の動作波形を示すタイミングチャート。本発明の第２実施形態の光音響計測装置におけるレーザ光源ユニットを示すブロック図。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の光音響計測装置を示す。光音響計測装置１０は、超音波探触子（プローブ）１１と、超音波ユニット１２と、レーザ光源ユニット１３とを備える。なお、本発明の実施形態では、光音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。

　レーザ光源ユニット１３は、被検体に照射すべきパルスレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１３から出射したレーザ光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて照射される。レーザ光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所からレーザ光の照射を行ってもよい。被検体内では、光吸収体が照射されたレーザ光のエネルギーを吸収することで超音波（光音響波）が生じる。

　プローブ１１は、超音波検出器を含む。プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の超音波検出器素子（超音波振動子）を有し、その一次元配列された超音波振動子により、被検体内からの光音響波を検出する。プローブ１１が、更に、被検体に対する超音波の送信を行い、送信された超音波に対する反射超音波を検出することとしてもよい。

　超音波ユニット１２は、受信回路２１、光音響画像生成手段２２、及び制御回路２３を有する。受信回路２１は、プローブ１１が検出した光音響波の検出信号（光音響信号）を受信する。光音響画像生成手段２２は、信号処理手段であり、受信された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、光音響信号の再構成、検波・対数変換などの処理を含む。超音波ユニット１２が、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号（反射超音波信号）に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段を更に備えていてもよい。

　なお、超音波ユニット１２において画像の生成は必須ではなく、光音響画像生成手段２２が、光音響信号に対して何らかの信号処理を施すだけでもよい。また、超音波画像生成手段が、反射超音波信号に対して何らかの信号処理を施すだけでもよい。

　制御回路２３は、制御手段であり、超音波ユニット１２内の各部を制御する。また、レーザ光源ユニット１３に制御信号を送り、レーザ出射などを制御する。より詳細には、制御回路２３は、レーザ光源ユニット１３に対してフラッシュランプトリガ信号、Ｑスイッチトリガ信号、及び光路遮断信号を出力する。　

　図２は、レーザ光源ユニット１３の構成を示す。レーザ光源ユニット１３は、レーザロッド３１、フラッシュランプ３２、ミラー３３、３４、Ｑスイッチ３５、フラッシュランプ電源部３７、Ｑスイッチドライバ３８、及び光路遮断器３９を有する。レーザロッド３１は、レーザ媒質である。レーザロッド３１には、例えばアレキサンドライト結晶を用いることができる。フラッシュランプ３２は、励起手段であり、レーザロッド３１に励起光を照射する。レーザロッド３１及びフラッシュランプ３２は励起チャンバ３６に収容される。励起チャンバ３６には冷却設備等が備えられており、励起チャンバ３６の温度は一定に保たれる。

　ミラー３３、３４は、レーザロッド３１を挟んで対向しており、ミラー３３、３４により光共振器が構成される。ミラー３４が出力側であるものとする。光共振器内には、Ｑスイッチ３５が挿入される。Ｑスイッチ３５は、例えばポッケルスセルを含む。Ｑスイッチ３５には、例えばGooch & Housego社製のImpact10や、Fast Pulse Technology社製のQ1059を用いることができる。Ｑスイッチ３５は、印加電圧に応じて光共振器の光損失を変化させる。Ｑスイッチ３５により、光共振器内の挿入損失を損失大（低Ｑ）から損失小（高Ｑ）へと急速に変化させることで、パルスレーザ光を得ることができる

　Ｑスイッチ３５は、高電圧が印加されているときは光共振器内の挿入損失を損失大とし、無電圧状態のときは光共振器内の挿入損失を損失小とする。換言すれば、印加電圧が第１の電圧のときの光共振器の光損失は、Ｑスイッチへの印加電圧が第１の電圧よりも低い第２の電圧のときの光共振器の光損失よりも大きい。第１の電圧は例えば３ｋＶ程度の電圧であり、第２の電圧は例えば０Ｖ（無電圧）である。

　Ｑスイッチ（ポッケルスセル）３５は、印加電圧が第１の電圧のとき、透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に所定の位相差を与える。所定の位相差は例えばπ／２であり、このときＱスイッチ３５は、レーザ光の波長の光に対して１／４波長板として機能する。Ｑスイッチ３５は、印加電圧が第２の電圧のときは、透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に位相差を与えない。つまり、偏光状態を変化させずに透過する。印加電圧が第１の電圧のときがＱスイッチのオフに対応し、印加電圧が第２の電圧のときがＱスイッチのオンに対応する。

　なお、Ｑスイッチ３５は、第１の電圧の電圧が印加されたときにレーザ発振を起こさせない程度に光共振器内の光損失を大きくすればよく、第１の電圧の印加時にＱスイッチ３５が１／４波長板として機能することには限定されない。また、第２の電圧の電圧が印加されたときにレーザ発振が起こる程度の光共振器内の光損失を小さくすればよく、第２の電圧の印加時にＱスイッチ３５が偏光状態を変化させずに光を透過させることには限定されない。高出力及びパルス時間幅が短いパルスレーザ光を得るという観点からは、第１の電圧の印加時にＱスイッチ３５が１／４波長板として機能し、かつ第２の電圧の印加時にＱスイッチ３５が偏光状態を変化させずに光を透過させることが好ましい。

　フラッシュランプ電源部３７は、フラッシュランプ３２を駆動する。フラッシュランプ電源部３７は、フラッシュランプの電極間に電圧を印加する。フラッシュランプ電源部３７は、制御回路２３からフラッシュランプトリガ信号を受け取ると、フラッシュランプ３２のトリガ電極に数ｋＶの電圧を印加する。トリガ電極に高電圧が印加されることで、フラッシュランプ３２が発光する。

　Ｑスイッチドライバ３８は、Ｑスイッチ３５に高電圧パルスを印加し、Ｑスイッチのオン・オフを制御する。Ｑスイッチのオン・オフは、制御回路２３からのＱスイッチトリガ信号により制御される。

　光路遮断器３９は、出力側のミラー３４から出射したパルスレーザ光の光路に配置される。光路遮断器３９は、パルスレーザ光を遮断して被検体に向けて光が出射されないようにする閉状態と、パルスレーザ光を通過させて被検体に向けて光を出射させる開状態との間で制御される。光路遮断器３９の開閉は、制御回路２３からの光路遮断信号により制御される。光路遮断器３９は、メカニカルなシャッタでもよいし、偏光子と電気光学素子を組み合わせたものでもよい。

　ここで、レーザ光源ユニット１３（光音響計測装置１０）の動作モードは、レーザ出射を行う第１の動作モードと、レーザ出射を中断して待機する第２の動作モードとを含む。制御回路２３は、第１の動作モード時は光路遮断器３９を開く。制御回路２３は、フラッシュランプトリガ信号をフラッシュランプ電源部３７に送り、フラッシュランプ３２を点灯させる。Ｑスイッチドライバ３８は、フラッシュランプ３２の点灯前はＱスイッチに３ｋＶ程度の電圧を印加してＱスイッチ３５をオフにしている。制御回路２３は、フラッシュランプ３２の点灯後、レーザロッド３１が十分に励起された後にＱスイッチドライバ３８にＱスイッチトリガ信号を送る。Ｑスイッチドライバ３８は、Ｑスイッチトリガ信号に応答してＱスイッチ３５の印加電圧を一時的に０Ｖまで下げ、Ｑスイッチ３５をオフからオンに切り替える。光共振器内の挿入損失が損失大から損失小に切り替わることでレーザ発振が起き、出力側のミラー３４からパルスレーザ光が出射する。

　制御回路２３は、第２の動作モード時は、光路遮断信号を通じて光路遮断器３９を閉じる。また、制御回路２３は、Ｑスイッチトリガ信号を通じてＱスイッチドライバ３８からＱスイッチ３５へ印加する電圧を０Ｖに制御する。Ｑスイッチ３５は、印加電圧が０Ｖに保たれることでオンの状態を維持する。このとき、制御回路２３は、フラッシュランプ電源部３７にフラッシュランプトリガ信号を周期的に送り、フラッシュランプ３２の点灯は継続する。フラッシュランプ３２が点灯すると、Ｑスイッチ３５はフラッシュランプ３２の点灯時にオンであるため、光共振器ではレーザ発振が起こり、Ｑスイッチ発振を行ったときに比べてパルス時間幅が長いロングパルスのレーザ光が出射する。このロングパルスのレーザ光は光路遮断器３９で遮断され、被検体には照射されない。

　図３は、各部の動作波形を示す。医師などがコンソールを操作するなどにより光音響画像の生成（光音響信号の計測）を指示するとき、レーザ光源ユニット１３は第１の動作モードで動作する。フラッシュランプ３２の発光前、フラッシュランプ電源部３７に含まれるトリガ回路のコンデンサは３ｋＶ程度の電圧が蓄えられている（ａ）。また、Ｑスイッチ３５には３ｋＶ程度の高電圧が印加されており、Ｑスイッチはオフしている（ｃ）。光路遮断器３９は開状態に維持される（ｄ）。

　制御回路２３は、フラッシュランプ電源部３７にフラッシュランプトリガ信号を出力する。フラッシュランプ電源部３７は、制御回路２３からフラッシュランプトリガ信号を受け取ると、コンデンサに充電された電圧をフラッシュランプ３２のトリガ電極に供給する。トリガ電極に高電圧が印加されると、フラッシュランプ３２の中で放電が発生し、フラッシュランプ３２が瞬間的に発光する（ｂ）。フラッシュランプ３２の発光後、トリガ回路のコンデンサへの充電が開始され、コンデンサは、再び３ｋＶ程度の電圧まで充電される。

　制御回路２３は、フラッシュランプトリガ信号の出力後、例えばフラッシュランプトリガ信号を出力してから数１００μ秒後に、Ｑスイッチドライバ３８にＱスイッチトリガ信号を出力する（ｃ）。Ｑスイッチドライバ３８は、Ｑスイッチトリガ信号に応答して、所定の期間だけＱスイッチ３５への印加電圧を０Ｖまで下げ、Ｑスイッチ３５をオンにする。Ｑスイッチ３５がオフからオンに切り替わると、光共振器内に蓄えられていたエネルギーが一度に発振し、パルス時間幅が数ｎ秒から１００ｎ秒程度の急峻なパルスレーザ光が出射される（ｅ）。パルスレーザ光の出射後、Ｑスイッチドライバ３８は、Ｑスイッチ３５への印加電圧を３ｋＶに戻し（ｃ）、Ｑスイッチ３５をオフに戻す。

　医師などがコンソールを操作するなどにより、光音響画像の生成（光音響信号の計測）を停止する旨を指示すると、レーザ光源ユニット１３の動作モードは第１の動作モードから第２の動作モードに切り替えられる。動作モードが第１の動作モードから第２の動作モードに切り替えられると、制御回路２３は、光路遮断信号を通じて光路遮断器３９を閉にする（ｄ）。また、Ｑスイッチトリガ信号を通じて、Ｑスイッチドライバ３８からＱスイッチに印加する電圧を０Ｖに切り替える（ｃ）。第１の動作モードでは、Ｑスイッチ３５への印加電圧は０Ｖに維持される。

　制御回路２３は、フラッシュランプ電源部３７にフラッシュランプトリガ信号を出力する。フラッシュランプ電源部３７は、制御回路２３からフラッシュランプトリガ信号を受け取ると、コンデンサに充電された電圧をフラッシュランプ３２のトリガ電極に供給する。トリガ電極に高電圧が印加されると、フラッシュランプ３２の中で放電が発生し、フラッシュランプ３２が瞬間的に発光する（ｂ）。この動作は、第１の動作モードにおける動作と同様である。

　フラッシュランプ３２が発光するとき、Ｑスイッチ３５はオンであるため、レーザ発振が起こる。ただし、このときのレーザ発振は、レーザ媒質の励起後すぐに起こるため、第１の動作モードにおけるＱスイッチレーザ発振と比べて弱い発振となる。出力側のミラー３４からは、Ｑスイッチレーザ発振の場合に比べてパルス時間幅が長いロングパルスのレーザ光が出射する。このロングパルスのレーザ光は、閉状態の光路遮断器３９で遮断され、外部には出力されない（ｅ）。

　本実施形態では、Ｑスイッチへの印加電圧が高電圧の第１の電圧のときがＱスイッチのオフに対応し、Ｑスイッチへの印加電圧が低電圧の第２の電圧のときがＱスイッチのオンに対応している。この構成によれば、Ｑスイッチへの印加電圧が高電圧のときがＱスイッチのオンに対応し、Ｑスイッチへの印加電圧が低電圧（０Ｖ）のときがＱスイッチのオフに対応している構成の場合に光共振器内に配置する必要がある１／４波長板の配置が不要であり、光共振器内の構成を簡素化できる。

　本実施形態では、レーザ出射を行わずに待機する第２の動作モード時は、光路遮断器３９が閉じられた状態で、Ｑスイッチ３５への印加電圧が低電圧の第２の電圧に制御される。印加電圧が第２の電圧のときＱスイッチ３５はオンであり、フラッシュランプ３２を発光すると、光共振器ではレーザ発振が起こる。しかし、このレーザ光は光路遮断器３９で遮断されるため、外部には出射されない。従って、フラッシュランプ３２による励起を停止する必要はない。本実施形態では、第２の動作モード時はＱスイッチへの印加電圧を低電圧の第２の電圧にしているため、待機時にＱスイッチに高電圧が印加され続けることを防止でき、Ｑスイッチの劣化を防止できる。

　続いて、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本発明の第２実施形態の光音響計測装置におけるレーザ光源ユニットを示す。本実施形態におけるレーザ光源ユニット１３ａは、図２に示す第１実施形態におけるレーザ光源ユニット１３の構成に加えて、遮断器閉検出器４０を備える。遮断器閉検出器４０は、光路遮断器３９が閉じられていることを検出する。

　遮断器閉検出器４０が、光路遮断器３９が閉じていることを検出するとき、レーザ光源ユニット１３ａは、第２の動作モードで動作する。より詳細には、例えば制御回路２３は、光路遮断信号によって光路遮断器３９を閉じ、遮断器閉検出器４０が、光路遮断器３９が閉じたことを検出した後にＱスイッチトリガ信号を通じてＱスイッチ３５への印加電圧を０Ｖに変更させる。このようにすることで、光路遮断器３９を閉じる前に、Ｑスイッチ３５への印加電圧を０Ｖにし、フラッシュランプ３２を点灯してロングパルスのレーザ光が外部に出射することを防止でき、安全性をより高めることができる。

　制御回路２３は、例えば医師などがコンソールを操作することにより光音響画像の生成の停止する指示すると、動作モードを第２の動作モードに移行させるために光路遮断器３９を閉じる。光路遮断器３９が閉じたことが検出された後に、制御回路２３は、Ｑスイッチ３５への印加電圧を０Ｖに制御する。あるいは、医師などがコンソールを操作することにより光路遮断器３９を閉じることを指示し、光路遮断器３９が閉じられたことが検出された後に、制御回路２３は、Ｑスイッチ３５への印加電圧を０Ｖに制御することで、動作モードを第２の動作モードに移行させてもよい。

　なお、図２では、励起手段としてフラッシュランプ３２を用いているが、励起手段はこれには限定されない。フラッシュランプ３２以外の光源を、励起光源として用いてもよい。また、図２において、光共振器の中に発振波長を制御するための波長選択手段を挿入し、レーザ光源ユニット１３を、複数波長の光を切り替えて出射する可変波長レーザとして構成してもよい。

　上記実施形態では、医師などが光音響画像の生成を停止するとレーザ光源ユニット１３２を第２の動作モードで動作させるものとして説明したが、本発明は、これには限定されない。例えば超音波ユニット１２が、画像生成に関して、超音波画像のみの生成、光音響画像のみの生成、光音響画像と超音波画像の双方の生成との３つの動作モードを持つとき、超音波ユニット１２が生成する画像に光音響画像が含まれない動作モードで動作するときに、レーザ光源ユニット１３を第２の動作モードで動作させることとしてもよい。あるいは、プローブ１１や超音波ユニット１２のコンソールなどの操作が一定時間以上ない場合に、レーザ光源ユニット１３を第２の動作モードで動作させてもよい。

　以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響計測装置及びレーザ光源は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

１０：光音響計測装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザ光源ユニット
２１：受信回路
２２：光音響画像生成手段
２３：制御回路
３１：レーザロッド
３２：フラッシュランプ
３３、３４：ミラー
３５：Ｑスイッチ
３６：励起チャンバ
３７：フラッシュランプ電源部
３８：Ｑスイッチドライバ
３９：光路遮断器
４０：遮断器閉検出器

Claims

　レーザ媒質と、
　前記レーザ媒質を励起する励起手段と、
　前記レーザ媒質を挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、
　前記光共振器の光路上に配置され、印加電圧に応じて前記光共振器の光損失を変化させるＱスイッチであって、印加電圧が第１の電圧のときの前記光共振器の光損失を、前記Ｑスイッチへの印加電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときの前記光共振器の光損失よりも大きくするＱスイッチと、
　レーザ出射光の光路上に配置され、レーザ出射光の通過及び遮断を切り替える光路遮断器とを有するレーザ光源と、
　前記レーザ光源からの光が被検体に出射された後に、該光出射に起因して発生した光音響波を検出する音響波検出手段と、
　前記光音響波を信号処理する光音響信号処理手段と、
　レーザ出射を行う第１の動作モード時は、前記光路遮断器が前記レーザ光源からの光を通過する状態であって、かつ前記励起手段によるレーザ媒質の励起後に、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変化させることによりパルスレーザ光の出射を行い、レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、前記光路遮断器が前記レーザ光源からの光を遮断する状態において、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第２の電圧とする制御手段とを備える光音響計測装置。
　前記第２の動作モードでは、前記励起手段が周期的にレーザ媒質の励起を行う請求項１に記載の光音響計測装置。
　前記第２の電圧が０Ｖである請求項１又は２に記載の光音響計測装置。
　前記Ｑスイッチが、印加電圧が第１の電圧のとき透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に所定の位相差を与え、かつ印加電圧が前記第２の電圧のときは透過光の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に位相差を与えない請求項１から３何れか１項に記載の光音響計測装置。
　前記Ｑスイッチが、印加電圧が第１の電圧のときレーザ光の波長の光に対して１／４波長板として機能する請求項１から４何れか１項に記載の光音響計測装置。
　前記光音響信号処理手段が、前記光音響信号に基づいて光音響画像を生成する請求項１から５何れか１項に記載の光音響計測装置。
　前記レーザ光源が、前記光路遮断器が閉じられていることを検出する遮断器閉検出器を更に有し、前記制御手段が、前記遮断器閉検出器によって前記光路遮断器が閉じられていることが検出されているときに、前記Ｑスイッチへの印加電圧を第２の電圧に制御する請求項１から６何れか１項に記載の光音響計測装置。
　前記光音響信号の計測が指示されると前記第１の動作モードで動作し、前記光音響信号の計測停止が指示されると、前記第２の動作モードで動作する請求項１から７何れか１項に記載の光音響計測装置。
　前記制御手段が、前記第１の動作モード時は、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変化させた後に、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第１の電圧とする請求項１から８何れか１項に記載の光音響計測装置。
　レーザ媒質と、
　前記レーザ媒質を励起する励起手段と、
　前記レーザ媒質を挟んで対向する一対のミラーを含む光共振器と、
　前記光共振器の光路上に配置され、印加電圧に応じて前記光共振器の光損失を変化させるＱスイッチであって、印加電圧が第１の電圧のときの前記光共振器の光損失を、前記Ｑスイッチへの印加電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときの前記光共振器の光損失よりも大きくするＱスイッチと、
　レーザ出射光の光路上に配置され、レーザ出射光の通過及び遮断を切り替える光路遮断器とを有し、
　レーザ出射を行う第１の動作モード時は、前記光路遮断器が前記レーザ光源からの光を通過する状態であって、かつ前記励起手段によるレーザ媒質の励起後に、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変化させることによりパルスレーザ光の出射を行い、
　レーザ出射を中断して待機する第２の動作モード時は、前記光路遮断器が前記レーザ光源からの光を遮断する状態において、前記Ｑスイッチへの印加電圧を前記第２の電圧とするレーザ光源。