生体検査装置
【課題】複数の光源を有する生体検査装置において、光源間の発光タイミングのずれを低減し、診断画像中のアーチファクトを低減するための技術を提供する。
【解決手段】生体検査装置は、複数のレーザ光源と、レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、励起開始信号から所定の時間の経過後にレーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段とを備える。複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでいる。制御手段は、第１のレーザ光源と第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅延させる。
【解決手段】生体検査装置は、複数のレーザ光源と、レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、励起開始信号から所定の時間の経過後にレーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段とを備える。複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでいる。制御手段は、第１のレーザ光源と第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅延させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響効果を利用して生体組織内部の分光特性を計測するための生体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス光を生体に照射し、生体内部から発生する光音響波を探触子で受信して生体組織内部の形態や機能を画像化する生体検査装置が医療分野で多く提案されている。この技術は光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photoacoustic Tomography）とよばれる。このような装置において、生体組織内に照射した光の強度は生体組織内を伝播する過程で吸収や散乱によって減衰するため、組織の深部に到達する光は僅かになる。その結果、生体内部から発生する光音響波および探触子によって変換された電気信号（光音響信号）は微弱なものとなる。そこで光源内にＱスイッチを備えて急激な発振を行うことにより、パルス光の光量を高め深部に到達する光を増すようにしている。
【０００３】
また、複数の光源を設け、被検体の両側からパルス光を同時に照射することにより深部に到達する光を増すようにする装置が提案されている（特許文献１）。
図１２（ａ）を用いて従来の生体検査装置の例を説明する。図１２（ａ）は従来の生体検査装置の構成を示す。８１は被検体である生体組織、８２ａ、８２ｂはパルス光、８７は被検体内部に存在する光吸収部位である。光吸収部位とは、パルス光のエネルギーを吸収し効率よく光音響波を発生させる部位であり、例として血管があげられる。８８は光吸収部位８７より発生する光音響波、８５は光音響波８８を電気信号に変換する探触子、８６ａ、８６ｂは被検体８１を固定するための板状部材である。なお、探触子８５から被検体８１に向かう方向をＺ方向、上から下へ垂直に進む方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向と垂直な水平方向をＸ方向と呼ぶ。被検体８１にパルス光８２ａ、８２ｂを照射すると光吸収部位８７より光音響波８８が発生する。これを探触子８５にて電気信号（光音響信号）に変換し、不図示の電子回路により、診断画像に変換し出力する。パルス光８２ａ、８２ｂの照射タイミングや光音響信号の受信タイミングは不図示のコントローラにより制御されている。
【０００４】
また、複数のパルス光の発光タイミングを制御可能なレーザ加工装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２では、パルスレーザ発振の開始タイミングを変更することにより、二つのパルス光の発光タイミングを調整する方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１７４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３２５６号公報（特許第３４００９５７号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パルス光源には個体差や経年変化がある。それゆえ、複数の光源に対し同じタイミングでパルス光を照射させるように制御信号を送信しても、実際には照射タイミングのずれが発生する場合がある。被検体に照射される複数のパルス光のタイミングがずれた場合には被検体内の同一箇所から複数の光音響波が発生し、診断画像上にアーチファクトが発生するという問題があった。
【０００７】
なお、アーチファクトを低減させるために、特許文献２の方法のように２つのパルスレ
ーザの発振開始タイミングを変更することも考えられる。しかしその場合は、レーザ媒質に蓄積されるエネルギーが変動し、パルス発光ごとの光量に変動が生じてしまう。そのため、複数のパルス光を複数回照射して得られた光音響波から診断画像を生成する生体検査装置においては、診断画像のむらが発生するおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、複数の光源を有する生体検査装置において、光源間の発光タイミングのずれを低減し、診断画像中のアーチファクトを低減するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光音響効果を利用して被検体内部の情報を取得する生体検査装置であって、パルス光を発生する複数のレーザ光源と、前記レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、前記励起開始信号から所定の時間の経過後に前記レーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、前記レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段と、前記レーザ光源から発生したパルス光の照射により被検体内部で発生した音響波を受信する音響波受信手段と、前記音響波受信手段から出力される信号を用いて被検体内部の情報を生成する信号処理手段と、を備え、前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでおり、前記制御手段は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、前記第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを前記第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅延させる生体検査装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源間の発光タイミングのずれを低減し、診断画像中のアーチファクトを低減し画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施例を示すブロック構成図。
【図２】本発明の第一実施例におけるフローチャート。
【図３】本発明の第一実施例における制御信号の生成回路の構成図。
【図４】本発明の第一実施例におけるタイミングチャート。
【図５】本発明の第一実施例における発光タイミング調整処理のフローチャート。
【図６】本発明の第一実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す図。
【図７】本発明の第二実施例におけるフローチャート。
【図８】本発明の第三実施例を示すブロック構成図。
【図９】本発明の第三実施例における発光タイミング調整処理のフローチャート。
【図１０】本発明の第三実施例におけるタイミングチャート。
【図１１】本発明の第三実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す図。
【図１２】従来の生体検査装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施例１＞
（全体構成）
図１は本発明に係る生体検査装置の第一の実施例を示すブロック構成図である。図１において、１は被検体であり、被験者の体の一部である。例えば生体検査装置を乳がんの診断に利用する場合には、乳房が被検体となる。この生体検査装置は複数（本実施例では２つ）のパルスレーザ光源２ａ、２ｂを備える。以下、パルスレーザ光源２ａを第１のレーザ光源、パルスレーザ光源２ｂを第２のレーザ光源ともよぶ。パルスレーザ光源２ａ、２ｂは、パルス光を発生させるための光源であり、ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ
などで構成される。パルスレーザ光源２ａ、２ｂは内部のレーザ媒質を励起するための手段としてフラッシュランプをもつ。また、パルスレーザ光源２ａ、２ｂはＱスイッチをもつ。フラッシュランプ及びＱスイッチは、外部から電気的に制御可能である。フラッシュランプを点灯させてレーザ媒質に励起エネルギーを蓄積した後に、ＱスイッチをＯＮにすると、ジャイアントパルスと呼ばれる高いエネルギーをもつパルス光が出力される。励起の開始からパルス光の発生までにかかる時間（準備時間と呼ぶ）は、パルスレーザ光源の個体差、経年変化、機種差などにより異なる。本実施例では、パルスレーザ光源２ａよりもパルスレーザ光源２ｂのほうが準備時間が長いものとする。
【００１３】
３ａおよび３ｂはパルスレーザ光源２ａおよび２ｂで発生させたパルス光を被検体１に導くための照明光学系であり、ミラー、ビームスプリッタ、シャッターなどで構成される。４ａおよび４ｂはパルス光を検出するための光センサであり、フォトダイオードおよびアンプ回路で構成される。光センサ４ａおよび４ｂは照明光学系３ａおよび３ｂを通過する各パルス光の一部が入射する位置に置かれている。照明光学系３ａおよび３ｂは、内部のミラーでパルス光を反射させ大部分を被検体１へ導くが、一部透過光が存在する。この透過光を光センサ４ａおよび４ｂへ入射させる。
【００１４】
７は被検体内部に存在する光吸収の大きな部位（光吸収部位あるいは光吸収体と呼ばれる。）を表したものである。光吸収部位７にパルス光が照射されると、光音響効果により光音響波が生じる。光音響効果とは、光エネルギーの吸収によって膨張し収縮した光吸収部位７から音響波が発生する現象である。この音響波は弾性波であり、例えば超音波である。
【００１５】
６ａおよび６ｂは被検体１を圧迫保持するための板状部材である。板状部材６ａおよび６ｂにより被検体１は薄く伸ばされ、パルス光が内部に到達できるようになる。５は被検体内部から発生した光音響波を受信し電気信号（光音響信号）に変換する探触子であり、これは例えば２次元の超音波センサアレイで構成される。
【００１６】
１０は探触子５から出力された光音響信号を受信するとともに、パルスレーザ光源２ａ、２ｂおよび照明光学系３ａ、３ｂ、探触子５の動作を制御するコントローラである。コントローラ１０はＣＰＵ１１、時間差計数回路１２、制御回路１３、信号処理回路１４を内部に備えている。ＣＰＵ１１は組み込みマイコンおよびソフトウェアで構成され、生体検査装置全体の動きを制御する。また、ＣＰＵ１１は内部にメモリを有しており、生体検査装置の設定情報を保存しておくことができる。
【００１７】
時間差計数回路１２は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号を受信し、その時間差を計測する回路である。この回路は比較回路、カウンタ回路およびクロック生成回路からなり、電気パルス信号の電圧が所定の値を超えて立ち上がると、パルス光が検知されたと判断する。時間差計数回路１２は一方の電気パルス信号が立ち上がってから他方の電気パルス信号が立ち上がるまでの間、クロック周期ごとにカウンタ回路を動作させる。そして、時間差計数回路１２は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号の立ち上がりの順番および、電気パルス信号同士の立ち上がり時間差を記録する。
【００１８】
制御回路１３は、ＣＰＵ１１により設定されたレジスタ値に基づきパルスレーザ光源２ａ、２ｂのフラッシュランプ点灯およびＱスイッチ発振のタイミングを制御する。また、制御回路１３は、照明光学系３ａおよび３ｂ内部のシャッターの開閉を制御し、パルス光を被検体１に到達させるか否かの制御を行う。
【００１９】
照明光学系３ａ、３ｂの先端および探触子５は不図示のＸＹステージに取り付けられ、被検体１に対して相対移動させることができる。これにより被検体１表面上の多数の点で
パルス光の照射と光音響波の受信を行い広い範囲の光音響信号を取得する。
【００２０】
信号処理回路１４は探触子５から光音響信号を受信し、増幅、信号処理、画像再構成を行う回路である。信号処理回路１４は、オペアンプ、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡなどで構成される。１５は使用者が生体検査装置の動作を制御したり、設定を変更したりするとともに、使用者に対して診断画像を表示するユーザインタフェースである。ユーザインタフェース１５は、キーボードなどの入力装置とディスプレイなどの出力装置から構成されている。
パルスレーザ光源２ａ、２ｂの制御信号としては、励起の開始を指示する励起開始信号と、発振の開始を指示する発振開始信号とが用いられる。励起開始信号は、光源内部のフラッシュランプを点灯させるための制御信号であり、発振開始信号は、Ｑスイッチを閉じ急激な発振によりジャイアントパルスを発生させるための制御信号である。これらはいずれもＤＣ５Ｖのデジタルパルス信号である。図１において２０ａはパルスレーザ光源２ａの励起開始信号、２１ａはパルスレーザ光源２ａの発振開始信号である。また、２０ｂはパルスレーザ光源２ｂの励起開始信号、２１ｂはパルスレーザ光源２ｂの発振開始信号である。
【００２１】
２２ａは照明光学系３ａから光センサ４ａへ入射するパルス光、２２ｂは照明光学系３ｂから光センサ４ｂへ入射するパルス光である。２３ａは光センサ４ａから出力された電気パルス信号、２３ｂは光センサ４ｂから出力された電気パルス信号である。これらはアナログパルス信号である。また、２４は探触子５から出力された光音響信号である。
【００２２】
本実施例において、ＣＰＵ１１および制御回路１３が本発明の制御手段に対応し、探触子５が本発明の音響波受信手段に対応し、信号処理回路１０が本発明の信号処理手段に対応する。また、光センサ４ａ、４ｂおよび時間差計数回路１２が、本発明におけるパルス光の発生タイミングの差を検出する検出手段に対応する。
【００２３】
（動作フロー）
図２はコントローラ１０で実行される生体検査装置の動作フローを示す。ステップＳ１において、ＣＰＵ１１は測定準備ができているか否かを確認する。被検体１が板状部材６ａおよび６ｂの間に固定されている場合には、測定準備ができていると判断し、ステップＳ３へ進む。測定準備ができていない場合にはステップＳ２へ進み、一定時間待機した後にステップＳ１に戻る。
【００２４】
続いてステップＳ３において、ＣＰＵ１１は使用者がユーザインタフェース１５を介して指定した設定情報を読み込み、内部のメモリへと記録する。設定情報としては同じ測定位置での繰り返し照射回数や測定範囲、パルス光の波長などがある。
【００２５】
次にステップＳ４においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介して照明光学系３ａおよび３ｂ内部に置かれたシャッター（光遮断手段）を閉じる制御信号を出す。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂからのパルス光はそれぞれ光センサ４ａおよび４ｂへは入射されるが、被検体１へは到達しないようになる。続いてステップＳ５においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介してパルスレーザ光源２ａおよび２ｂの制御信号のタイミング調整を行う。タイミング調整の方法については後述する。
【００２６】
ステップＳ６ではＣＰＵ１１は制御回路１３を介してＸＹステージを駆動し、被検体１の測定位置まで照明光学系３ａ、３ｂの先端および探触子５を移動させる。続いてステップＳ７においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介して照明光学系３ａおよび３ｂ内部に置かれたシャッターを開く制御信号を出す。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂからのパルス光はそれぞれ光センサ４ａおよび４ｂおよび、被検体１へ到達するようになる
。
【００２７】
続いてステップＳ８においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介してパルスレーザ光源２ａおよび２ｂへ制御信号を送り、パルス光を発生させる。制御回路１３は、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの励起開始信号および発振開始信号をステップＳ５で調整したタイミングで立ち上げる。これにより複数のパルスレーザ光源の個体差によらず、ほぼ同時に複数のパルス光を被検体１に照射することができる。
【００２８】
被検体１内部で発生した光音響波は探触子５にて電気信号に変換され信号処理回路１４に伝達される。ステップＳ９において、信号処理回路１４は光センサ４ａまたは４ｂからの電気パルス信号が立ち上がった後に一定時間光音響信号を入力し内部メモリに保存する。その際に被検体上の同じ位置で発生した信号同士で加算平均を行い、ノイズの影響を低減させる処理を行う。
【００２９】
次にステップＳ１０において、ＣＰＵ１１は、光音響信号を内部メモリへ保存した回数がステップＳ３で読み込まれた繰り返し照射回数に達しているか否かを判定する。読み込まれた値に達していればステップＳ１１へ進み、達していなければステップＳ８へ戻る。例えばステップＳ３で繰り返し照射回数として３という値が読み込まれていた場合には、ステップＳ８およびステップＳ９の処理を３回繰り返した後にステップＳ１１へ進む。
【００３０】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１１は、被検体１の測定範囲全体の測定が終わっているか否かを判定する。測定範囲についてはステップＳ３で読み込まれている。全測定範囲での測定が完了している場合にはステップＳ１２へ進む。まだ測定が完了していない位置がある場合にはステップＳ６に戻り、処理を継続する。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１１は信号処理回路１４の内部メモリに保存されている各測定位置での光音響信号データをもとに画像再構成を行い、生体内部の分光特性を示す診断画像をユーザインタフェース１５に出力する。
【００３１】
（制御信号の生成回路）
図３は制御回路１３の内部回路の中で、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂを生成する部分のブロック図である。
【００３２】
図３において３０はパルスレーザ光源２ａおよび２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂを生成する生成回路である。この生成回路３０は、ＦＰＧＡなどのデバイス上に展開された論理回路である。３１はＣＰＵ１１によって読み書きされるレジスタである。レジスタ３１は５つのレジスタ（Ｒ２からＲ６）を持つ。Ｒ２は生成回路３０の動作を開始させるコントロールレジスタである。Ｒ３は遅延回路３３での遅延時間を設定するための励起遅延設定レジスタである。Ｒ４は選択回路３４の動作を設定する選択設定レジスタである。Ｒ５は遅延回路３５での遅延時間を設定するためのパルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタである。Ｒ６は遅延回路３６での遅延時間を設定するためのパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタである。３２はコントロールレジスタＲ２の値が１の時に一定の周波数で基準パルス信号３７を出力し、遅延回路３３および選択回路３４へ出力する基準パルス生成回路である。本実施例では基準パルス信号３７の周波数は１０Ｈｚであり、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂは周波数１０Ｈｚでパルス光を出力できるものとする。
【００３３】
遅延回路３３は励起遅延設定レジスタＲ３で指定された時間だけ基準パルス信号３７を遅延させて選択回路３４へ出力する回路である。時間の単位はナノ秒とする。例えば、励起遅延設定レジスタＲ３の設定値が２０００の場合には、遅延回路３３は２マイクロ秒だけ基準パルス信号３７を遅延させて出力する。
【００３４】
選択回路３４は、基準パルス信号３７と遅延回路３３からの遅延したパルス信号を入力し、選択設定レジスタＲ４の値に応じて励起開始信号２０ａおよび２０ｂを出力する回路である。選択設定レジスタＲ４は０から３の４つの値をとりうる。選択設定レジスタＲ４の値が０の場合には励起開始信号２０ａには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ｂには遅延回路３３からの出力信号を出力する。選択設定レジスタＲ４の値が１の場合には励起開始信号２０ｂには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ａには遅延回路３３からの出力信号を出力する。選択設定レジスタＲ４の値が２の場合には励起開始信号２０ａには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ｂにはパルス信号を出力しない。選択設定レジスタＲ４の値が３の場合には励起開始信号２０ｂには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ａにはパルス信号を出力しない。
【００３５】
遅延回路３５はパルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５で指定された時間だけ励起開始信号２０ａを遅延させて発振開始信号２１ａを出力する回路である。時間の単位はナノ秒とする。遅延回路３６はパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６で指定されたナノ秒時間だけ励起開始信号２０ｂを遅延させて発振開始信号２１ｂを出力する回路である。
【００３６】
このように、制御回路１３の内部に遅延回路３３、３５、３６をハードウェアで備え、ユーザインタフェース１５から設定変更可能にすることにより、励起開始信号２０ａ、２０ｂおよび発振開始信号２１ａ、２１ｂのタイミングを高精度かつ柔軟に変更することが可能である。また、選択設定レジスタＲ４の値を０または１に変更することにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの両方を発光させる場合に、どちらが時間的に先に励起を開始するかを変更することができる。また、選択設定レジスタＲ４の値を２または３に変更することにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂのどちらか一方のみを発光させる動作も実現可能である。以下ではパルスレーザ光源２ａおよび２ｂの両方を発光させる場合の動作について説明する。
【００３７】
（発光タイミング調整）
次に図２のステップＳ５の発光タイミング調整処理の際にＣＰＵ１１で行われる処理を図４および図５を用いて説明する。
【００３８】
図４はパルスレーザ光源２ａ、２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂ、パルス光２２ａ、２２ｂ、電気パルス信号２３ａ、２３ｂ、および光音響信号２４の関係を表したタイムチャートである。図５はＣＰＵ１１でステップＳ５において実行される発光タイミング調整処理の詳細を示したフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ２０においてＣＰＵ１１は図３で説明したレジスタＲ２〜Ｒ６の値の初期化を行う。ここでは、コントロールレジスタＲ２、励起遅延設定レジスタＲ３および選択設定レジスタＲ４の値を０に設定する。また、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５およびパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６を予め調整された初期値に設定する。パルスレーザ光源２ａおよび２ｂのセットアップ時に消費電力とパルス光量をもとに最適な値が求められているものとする。例えば、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を１５００００、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ６の値を１５２０００に設定したとして説明する。パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はパルスレーザ光源２ａのレーザ媒質にエネルギーが蓄積される時間（励起時間）を決定し、パルス光２２ａの光量と密接に関係する。パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６についても同様でパルス光２２ｂの光量と密接に関係する。これらの値はターゲットとなる光吸収部位７の大きさや被検体１に照射可能な光量により予め決定し、ＣＰＵ１１内のメモリに保持されているものとする。
【００４０】
次にステップＳ２１においてＣＰＵ１１はコントロールレジスタＲ２の値を１にする。これにより基準パルス生成回路３２から周波数１０Ｈｚで基準パルス信号３７の出力が開始される（時刻Ｔ０１）。
【００４１】
最初は励起遅延設定レジスタＲ３の値は０に初期化されているので、遅延回路３３からの出力信号も基準パルス信号３７と同じ時刻に出力される。選択設定レジスタＲ４の値も０に初期化されているので励起開始信号２０ａおよび２０ｂが同じタイミングで出力される。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの内部のフラッシュランプが点灯し、レーザ媒質のエネルギーが蓄積され励起状態に至る。一方、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を１５００００に設定したので、発振開始信号２１ａは励起開始信号２０ａよりも１５０マイクロ秒経過後に出力される（時刻Ｔ０２）。これによりパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こり、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ０３）。この時間はパルスレーザ光源や波長設定値ごとに異なる。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（時刻Ｔ０４）。
【００４２】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値を１５２０００に設定したので、発振開始信号２１ｂは励起開始信号２０ｂよりも１５２マイクロ秒経過後に出力される（時刻Ｔ０５）。これによりパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ０６）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（時刻Ｔ０７）。
【００４３】
電気パルス信号２３ａと２３ｂの立ち上がり時間の差、すなわち「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が時間差計数回路１２によってナノ秒単位で計測され記録される。この時間差は、２つのパルスレーザ光源２ａと２ｂの間のパルス光の発生タイミングの差に相当する。ここでは、電気パルス信号２３ａが電気パルス信号２３ｂよりも先に立ち上がった場合を正の値とする。例えば、電気パルス信号２３ａが立ち上がり、その後２．２マイクロ秒後に電気パルス信号２３ｂが立ち上がった場合には、時間差として２２００［ｎｓ］を記録しておく。一方、電気パルス信号２３ｂが立ち上がり、その後２．２マイクロ秒後に電気パルス信号２３ａが立ち上がった場合には、時間差として−２２００［ｎｓ］を記録しておく。
【００４４】
ＣＰＵ１１は時刻Ｔ０１から時刻Ｔ０７の間は待っている状態になる。ステップＳ２２において時間差計数回路１２へアクセスし、ステップＳ２１で発生させたパルス光２２ａおよび２２ｂに対応する電気パルス信号２３ａおよび２３ｂの時間差計測が完了しているか否かを判定する。完了している場合にはステップＳ２４へ進む。完了していない場合にはステップＳ２３に進み、一定時間待機した後にステップＳ２２へ戻る。
【００４５】
次にステップＳ２４においてＣＰＵ１１は時間差計数回路１２へアクセスし、時間差として「Ｔ０７−Ｔ０４」の値を読み出す。
ステップＳ２５においてＣＰＵ１１は時間差（Ｔ０７−Ｔ０４）をパルス光のタイミングずれの許容範囲と比較し、範囲内であるか否かを判定する。この許容範囲は、パルス光２２ａおよびパルス光２２ｂのパルス幅および探触子５の周波数特性などによって予め決められＣＰＵ１１内に保存されているものとする。２つのパルス光２２ａ、２２ｂの発生タイミングは厳密に一致させる必要はない。一つの光吸収部位から光音響波が２回発生しなければよいので、少なくとも、発生タイミングのずれがパルス光の幅より小さく、２つのパルス光が時間的な重なりを有していればよい。本実施例では時間差として２２００［ｎｓ］の場合を例にして説明する。また、本実施例ではパルス光の幅は約１０［ｎｓ］であり、２つのパルス光が重なるように許容範囲を−１０［ｎｓ］以上１０［ｎｓ］以下と
定める。
【００４６】
時間差が許容範囲内の場合には２つのパルス光の発生タイミングは合っていると判断し、処理を終了する。この際にＣＰＵ１１がコントロールレジスタに０を書き込み、基準パルス信号３７をいったん停止してもよい。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ２６に進む。
【００４７】
ステップＳ２６においてＣＰＵ１１は時間差計数回路１２で計測された時間差を打ち消すように制御回路１３の設定変更を行う。励起遅延設定レジスタＲ３にステップＳ２４で読み出された時間差（Ｔ０７−Ｔ０４）の絶対値を書き込む。また、「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が０以上の場合には選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。また、「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が負の場合には選択設定レジスタＲ４に０を書き込む。例えば、時間差が２２００の場合には、励起遅延設定レジスタＲ３に２２００を設定し、選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。
【００４８】
そしてステップＳ２１へ戻り、処理を継続する。この場合には時刻Ｔ０１から１００ミリ秒後の時刻Ｔ０８に基準パルス信号３７が出力される。励起遅延設定レジスタＲ３の値が２２００の場合、時刻Ｔ０８の２．２マイクロ秒後に遅延回路３３からのパルス信号が出力される（時刻Ｔ０９）。選択設定レジスタＲ４の値が１なので、励起開始信号２０ａには時刻Ｔ０９でパルス信号が出力され、励起開始信号２０ｂには時刻Ｔ０８でパルス信号が出力される。即ち、パルスレーザ光源２ａのフラッシュランプの点灯をパルスレーザ光源２ｂのフラッシュランプの点灯よりも２．２マイクロ秒遅れて開始させることになる。
【００４９】
パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ２６で変更していない。そのため発振開始信号２１ａと励起開始信号２０ａの時間間隔（Ｔ１０−Ｔ０９）は１５０マイクロ秒のままである。時刻Ｔ１０において発振開始信号２１ａにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ１１）。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（Ｔ１２）。
【００５０】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値もステップＳ２６で変更していない。そのため発振開始信号２１ｂと励起開始信号２０ｂの時間間隔（Ｔ１３−Ｔ０８）は１５２マイクロ秒のままである。時刻Ｔ１３において発振開始信号２１ｂにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こり、数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ１４）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（Ｔ１５）。
【００５１】
一回目の発光時に光源の個体差や経年劣化による時間差を計測し、二回目の励起の開始をずらすことにより、電気パルス信号２３ａと電気パルス信号２３ｂの差（Ｔ１５−Ｔ１２）、すなわち発光タイミングのずれを最小化することができる。また、励起開始と発振開始の時間差（「Ｔ１０−Ｔ０９」および「Ｔ１３−Ｔ０８」）は一定にしておくことにより、発光ごとのパルス光量の変動を少なくしている。
【００５２】
これまでのタイミング制御により電気パルス信号２３ａと電気パルス信号２３ｂの時間差が許容範囲内になると、発光タイミング調整処理は終了する。その後、図２のステップＳ６以降の処理により、被検体へのパルス光照射と光音響波受信が開始される（Ｔ１６）。ここではＣＰＵ１１は制御回路１３内のレジスタ値を変更していないため、時刻Ｔ０８
から時刻Ｔ１６までと同じタイミングでパルスレーザ光源の制御が行われる。電気パルス信号２３ａまたは電気パルス信号２３ｂに同期して、光音響信号の受信が開始される（Ｔ１７）。
【００５３】
（従来例との比較）
図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して従来の生体検査装置の問題について説明した後、本実施例の利点について説明する。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す従来の生体検査装置の探触子８５から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図１２（ｃ）は従来の生体検査装置により光音響信号を変換して作成された診断画像の一例である。
【００５４】
パルスレーザ光源の発光タイミングおよび光量は、光源の個体差や経年変化、あるいはパルス光の波長などにより変動する。このような発光タイミングのずれや光量ずれが生じると、診断画像上にアーチファクトが発生し、画質の低下を招いてしまう。
【００５５】
まず、パルス光８２ａおよび８２ｂのタイミングずれによるアーチファクトについて説明する。２つのパルス光８２ａと８２ｂのタイミングがずれていると１つの光吸収部位８７から光音響波８８が２回発生する。これらの光音響波は異なる時刻に探触子８５に到達するため、探触子８５から光音響信号が９２、９３のように２回に分かれて出力される。このような光音響信号が得られると、信号処理回路では異なる位置に２つの光吸収部位があると誤った判断をしてしまう。そのため、１箇所だった光吸収部位が診断画像中では９７、９８の２つの像に分かれてしまう。
【００５６】
続いて、光量のずれによるアーチファクトについて説明する。パルス光８２ｂが被検体８１に照射される際に、一部が板状部材８６ｂおよび被検体８１の表面にて吸収され光音響波が発生する。この光音響波による信号９０および９１が最初に出力される。パルス光８２ｂの量が大きすぎると強い光音響波が発生し、板状部材８６ｂおよび被検体８１の間で多重反射するため、長い時間にわたりノイズ信号９０および９１が発生する。その結果、診断画像中にアーチファクト９６が発生する。一方、パルス光８２ａおよび８２ｂの光量が小さすぎると、光吸収部位８７からの光音響波８８も弱くなり、診断画像中の像９７、９８がぼやけてしまう。
【００５７】
なお、パルス光８２ａが被検体８１に照射される際に、一部が板状部材８６ａおよび被検体８１の表面にて吸収され光音響波が発生する。しかし、この光音響波による信号９４、９５は最後に出力されるので、時刻９９以降の信号を診断画像の生成に使用しないようにすることにより、診断画像への影響を防ぐことができる。
【００５８】
次に、図６（ａ）および（ｂ）に本実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す。図６（ａ）は探触子から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図６（ｂ）は光音響信号を変換して作成された診断画像である。
【００５９】
本実施例ではパルス光２２ａおよび２２ｂが時刻Ｔ１７にほぼ同時に被検体１へ照射される。これにより光吸収部位７からの光音響波は１回だけ発生する。そのため、対応する光音響信号４１および診断画像中の像４２は一つに集約される。また光吸収部位７には２つのパルス光のエネルギーが同時に吸収されるため、パルス光のタイミングがずれていた場合に比べて、強い光音響波が発生する。これにより光音響信号４１は従来装置で計測される光音響信号９２および９３よりも電圧が高くなる。本実施例によりパルス光のタイミングがずれていた場合の像９７および９８よりも、診断画像中の像４２のコントラストを高めることも可能である。
【００６０】
（変形例）
なお、本実施例では簡単のため２つのパルスレーザ光源２ａ、２ｂからのパルス光を被検体１に対向する位置から照射する例を用いて説明したが、パルスレーザ光源の個数は３つ以上であってもよい。また、照射する方向は被検体１に対して対向する方向に限らない。例えば多数の照明光学系を被検体周囲に配置し、多方向から同時にパルス光を照射する場合においても、本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また、本実施例では、２つのパルスレーザ光源２ａおよび２ｂが同じ光源である例を用いて説明したが、本発明は複数のパルスレーザ光源の種類が異なる場合においても適用可能である。この場合には、パルスレーザ光源の個体差だけでなく、複数のパルスレーザ光源の種類の違いによるパルス光のタイミングずれを防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施例の図２では被検体１の測定準備が整った後にパルスレーザ光源のタイミングを調整する例を用いて説明したが、タイミング調整と他の処理との前後関係はこれに限るものではない。例えば、最初にタイミング調整を行った後に被検体１を測定位置に固定するようにしてもよい。これによれば、被検体１を拘束する時間を削減することができ被験者の負担を軽減することができる。
【００６３】
また、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂが波長や周波数、投入エネルギーなどを設定できる場合に、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの設定を変更するごとにタイミング調整を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、パルスレーザ光源の経年劣化に対しては、装置の立ち上げ時や毎朝など決められた時間ごとにタイミングの調整を行うようにしてもよい。また、時間差計数回路１２で測定された時間差をＣＰＵ１１で常時監視しておき、許容範囲外になったところでタイミング調整を行うようにしてもよい。ＣＰＵ１１でパルスレーザ光源２ａ、２ｂからのパルス光の累積発光回数を保存しておき、一定回数に達したところでタイミング調整を行うようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施例では光センサ４ａおよび４ｂによる、パルス光が発光してから電気パルス信号が立ち上がるまでの遅延の個体差については無視しているが、本発明はこれに限るものではない。事前に光センサ４ａおよび４ｂの遅延の個体差を測定しておき、励起遅延設定レジスタの値に反映させることで、被検体１に照射されるパルス光のタイミングずれをより少なくすることができる。
【００６６】
なお、本実施例では基準パルス生成回路にて一定周期で基準パルス信号３７を生成する例を示したが、基準パルス信号の生成方法はこれに限定されるものではなく、基準パルス信号を他の制御信号と同期させて発生させてもよい。例えば、発光タイミング調整の際に基準パルス信号生成と電気パルス信号発生の時間差（Ｔ１２−Ｔ０８）を保存しておく。そして、ステップＳ６で移動中の探触子５の速度をＶとする。探触子５が測定位置よりも「Ｖ×(Ｔ１２−Ｔ０８)」だけ手前を通過するタイミングで基準パルス信号３７を生成する。基準パルス信号３７を生成した後、「Ｔ１２−Ｔ０８」だけ時間が経過した後にパルス光２２ａおよび２２ｂが発光される。それまでに探触子５は「Ｖ×(Ｔ１２−Ｔ０８)」だけ進み、測定位置近傍を通過している。
このように、探触子５を移動しながら測定を行う場合に、基準パルス信号３７を探触子５の位置情報と同期させることにより、測定位置到達と同じタイミングでパルス光を発光させ、測定の位置精度を高めることができる。
【００６７】
以上説明してきたように本発明の第一の実施例によれば、複数のパルス光のタイミングずれに基づきフラッシュランプの点灯開始をずらし、かつＱスイッチ発振開始とフラッシ
ュランプの点灯開始の間隔を一定に保っている。これにより光量の変動を抑えつつ複数のパルス発光のタイミングを揃えることができる。その結果、生体内部の同じ部位から複数の光音響波が発生し、診断画像にアーチファクトが発生する、という現象を防ぐことができる。
【００６８】
＜実施例２＞
続いて本発明の第二実施例を説明する。本発明の第二実施例の第一実施例との違いは、被検体の測定中にもタイミングの調整を行う点である。本実施例は、被検体へのパルス光の照射中にパルスレーザ光源内部の温度上昇などにより、発光タイミングが次第に変動していくような場合に対応するためのものである。
【００６９】
図１のブロック構成図、図３の制御信号の生成回路３０については第一実施例と同じであるため説明を省略する。
【００７０】
図７を用いて本実施例の生体検査装置の動作フローを説明する。ステップＳ３０からステップＳ３３については、それぞれ第一実施例におけるステップＳ１からステップＳ４と同じであるため説明を省略する。ステップＳ３３が終了した段階で、制御回路１３内のレジスタ３１には、前回の測定時の値が保持されているものとする。また、ステップＳ３４からステップＳ３６についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ６からステップＳ８と同じであるため説明を省略する。また、ステップＳ３７からステップＳ４０についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ２２からステップＳ２５と同じであるため説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ４０において、時間差が許容範囲内の場合にはパルス光のタイミングは合っていると判断し、ステップＳ４１に進む。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ４２に進む。ステップＳ４１、ステップＳ４２についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ９、ステップＳ２６と同じであるため説明を省略する。ステップＳ４３からステップＳ４５についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ１０からステップＳ１２と同じであるため説明を省略する。
【００７２】
以上説明してきたように、本発明の第二実施例においては、被検体の測定中にパルス光を発光させるたびに励起遅延設定レジスタＲ３の値を更新していく。これにより、測定中のパルス光２２ａおよび２２ｂのタイミングのずれを低減することができる。これにより、パルスレーザ光源が測定中に温度上昇し、特性が変化した場合にもアーチファクトの発生を防ぐことができる。また、ステップＳ４０でパルス光のずれが許容範囲外であった場合には、ステップＳ４１の光音響信号データの取得を行わないことにより、測定中に突発的にパルス光のタイミングのずれが発生した場合にも、診断画像でのアーチファクトの発生を防ぐことが可能になる。
【００７３】
＜実施例３＞
続いて本発明の第三実施例を説明する。本発明の第三実施例の第一実施例との違いは、パルスレーザ光源のフラッシュランプ点灯のタイミングだけでなく、フラッシュランプ点灯からＱスイッチ発振までの間隔をも変更する点である。フラッシュランプ点灯からＱスイッチ発振までの間隔の変更により、パルスレーザ光源内部のレーザ媒質に蓄積されるエネルギー量を変更する。本実施例により被検体１へ照射されるパルス光量を調整することができる。例えば、図１において、照明光学系３ｂからのパルス光量が強すぎる場合に板状部材６ｂ表面から強い光音響波が発生する場合がある。この場合、探触子５へ被検体１以外からの光音響波が回り込み、アーチファクトの発生につながる場合がある。このアーチファクトを低減させるために照明光学系３ｂからのパルス光量を弱め、その減少分だけ照明光学系３ａからのパルス光量を強める場合の例を用いて以下に説明する。
【００７４】
図８のブロック図において、光量計測回路１６以外は第一実施例と同じであるため説明を省略する。光量計測回路１６は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号２３ａおよび２３ｂより、パルス光量を測定する回路である。光量計測回路１６はパルス発光ごとに、電気パルス信号２３ａおよび２３ｂをそれぞれ積分し、パルス光２２ａおよび２２ｂの強度値を求め、内部のレジスタに保存しておく。
【００７５】
図２の動作フローおよび図３の制御信号の生成回路３０については第一実施例と同じであるため説明を省略する。本実施例が第一実施例と異なる点はステップＳ５の発光タイミング調整処理の内容である。図９のフローチャートと図１０のタイムチャートを用いて発光タイミング調整処理の詳細を説明する。ステップＳ５０からステップＳ５４までの処理はそれぞれ第一実施例におけるステップＳ２０からステップＳ２４までの処理と同じであるため説明を省略する。また、図１０のタイムチャートにおいてＴ０１からＴ０８およびＴ１６はそれぞれ、図４の同じ符号の時刻と同じである。
【００７６】
次にステップＳ５５において、ＣＰＵ１１は光量計測回路１６へアクセスし、パルス光２２ａの光量Ｐ２２ａおよびパルス光２２ｂの光量Ｐ２２ｂの値を読み出し、内部メモリに保存しておく。
【００７７】
ステップＳ５６は第一実施例におけるステップＳ２５と同じであるため説明を省略する。ステップＳ５６で時間差が許容範囲内の場合にはパルス光のタイミングは合っていると判断し、ステップＳ５７へ進む。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ５８に進む。
ステップＳ５７において、ＣＰＵ１１は光量Ｐ２２ａとＰ２２ｂを予めＣＰＵ１１内部に設定された許容範囲と比較し、範囲内であるか否かを判定する。範囲内である場合には、光量、時間差ともに許容範囲内なので発光タイミングの調整を終了する。少なくとも一方が許容範囲外である場合には、ステップＳ５８へ進み、処理を継続する。
【００７８】
ステップＳ５８において、ＣＰＵ１１はステップＳ５４で読み出した時間差を減らし、かつパルス光量を目標値に近づけるようにレジスタ３１の値を変更する。パルス光量の目標値は、板状部材６ａ、６ｂからの光音響波の強度および探触子５の周波数特性などにより予め決められ、ＣＰＵ１１内に保存されているものとする。
【００７９】
ＣＰＵ１１は光量Ｐ２２ａが目標値よりも大きいと判断した場合には、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を小さくし、励起時間を減らすことによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーを少なくする。一方、光量Ｐ２２ａが目標値よりも小さいと判断した場合には、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を大きくし、励起時間を延ばすことによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーを多くする。
【００８０】
ここで、光量Ｐ２２ａおよびＰ２２ｂの目標値との差分をそれぞれ光量誤差とよび、Ｐ２２ａ＿Ｅ、Ｐ２２ｂ＿Ｅで表す。ＣＰＵ１１は、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値から「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」を減算する。また、ＣＰＵ１１は、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値から「Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」を減算する。Ｋ１はパルスレーザ光源２ａの光量を高めるための制御量を表す正の定数であり事前に調整され、ＣＰＵ１１に保存されているものとする。Ｋ２はパルスレーザ光源２ｂの光量を高めるための制御量を表す正の定数であり、事前に調整されＣＰＵ１１に保存されているものとする。
【００８１】
例えば、レジスタＲ５の値が１５００００［ｎｓ］であり、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］の場合、レジスタＲ５の値は１５５０００に変更される。また、レジスタＲ６の値が１５２０００［ｎｓ］であり、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］の場
合、レジスタＲ６の値は１４２０００に変更される。
【００８２】
Ｐ２２ａ＿Ｅの値が正の場合には「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」の値も正となり、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５１のときに設定されていた値よりも小さくなる。即ち、励起時間が短くなることによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーが減少し、パルス光２２ａの光量が小さくなり、目標値に近づくことが期待される。
一方、Ｐ２２ａ＿Ｅの値が負の場合には「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」の値も負となり、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５１のときに設定されていた値よりも大きくなる。即ち、励起時間が長くなることによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーが増加し、パルス光２２ａの光量が大きくなり、目標値に近づくことが期待される。
Ｐ２２ｂ＿Ｅとパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６についても同様である。
【００８３】
またＣＰＵ１１はステップＳ５４で読み出された時間差「Ｔ０７−Ｔ０４」の値に「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ−Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」の値を加えた値の絶対値を励起遅延設定レジスタＲ３に書き込む。
【００８４】
例えば、時間差が２２００［ｎｓ］、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］とすると、励起遅延設定レジスタＲ３には１２８００が書き込まれる。また、時間差「Ｔ０７−Ｔ０４」の値に「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ−Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」の値を加えた値が０以上の場合には選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。逆にその値が負の場合には選択設定レジスタＲ４に０を書き込む。例えば、時間差が２２００［ｎｓ］、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］の場合は、選択設定レジスタＲ４には０が書き込まれる。
そしてステップＳ５１へ戻り、処理を継続する。
【００８５】
続いて、時刻Ｔ０１から１００ミリ秒後の時刻Ｔ０８に基準パルス信号３７が出力される。励起遅延設定レジスタＲ３の値が１２８００なので、Ｔ０８の１２．８マイクロ秒後に遅延回路３３からのパルス信号が出力される（Ｔ２４）。選択設定レジスタＲ４の値が０なので、励起開始信号２０ａには時刻Ｔ０８でパルス信号が出力され、励起開始信号２０ｂには時刻Ｔ２４でパルス信号が出力される。即ち、パルスレーザ光源２ｂのフラッシュランプの点灯開始をパルスレーザ光源２ａのフラッシュランプの点灯開始よりも１２．８マイクロ秒遅らせることになる。
【００８６】
パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５８で１５００００から１５５０００に変更されている。そのため発振開始信号２１ａと励起開始信号２０ａの間隔（Ｔ２１−Ｔ０８）は１５５マイクロ秒となり、５マイクロ秒増加する。これにより、パルスレーザ光源２ａのレーザ媒質のエネルギー蓄積時間が一回目よりも長くなり、パルス光２２ａの光量を大きくすることができる。
【００８７】
時刻Ｔ２１において発振開始信号２１ａにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ２２）。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（Ｔ２３）。
【００８８】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値はステップＳ５８で１５２０００から１４２０００に変更されている。そのため発振開始信号２１ｂと励起開始信号２０ｂの時間間隔（Ｔ２５−Ｔ２４）は１４２マイクロ秒となり、一回目よりも１０マイクロ秒減少する。これにより、パルスレーザ光源２ｂのレーザ媒質のエネルギー蓄積時
間が短くなり、パルス光２２ｂの光量を小さくすることができる。
【００８９】
時刻Ｔ２５において発振開始信号２１ｂにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ２６）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（Ｔ２７）。
【００９０】
本実施例では、励起開始と発振開始の時間差（「Ｔ２１−Ｔ０８」および「Ｔ２５−Ｔ２４」）を変更することにより、パルスレーザ光源に蓄えられるエネルギーを増加又は減少し、パルス光量の目標値とのずれを最小化することができる。そして、この変更をもとに複数のパルスレーザ光源の励起開始タイミングをずらすことにより、パルス光のタイミングずれを防ぐことができる。
【００９１】
これらのタイミング制御により電気パルス信号２３ａ、２３ｂの発光タイミングのずれおよび、パルス光２２ａ、２２ｂの光量のずれが許容範囲以内になると、発光タイミング調整処理は終了する。そしてステップＳ６以降の処理により、被検体へのパルス光照射が開始される（Ｔ１６）。ここではＣＰＵ１１は制御回路１３内のレジスタ値を変更しないため、時刻Ｔ０８から時刻Ｔ１６までと同じタイミングでパルスレーザ光源の制御が行われる。電気パルス信号２３ａまたは電気パルス信号２３ｂに同期して、光音響信号の受信が開始される（Ｔ２８）。
【００９２】
図１１（ａ）および（ｂ）に本実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す。図１１（ａ）は探触子から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図１１（ｂ）は光音響信号を変換して作成された診断画像である。
【００９３】
本実施例ではパルス光２２ａおよび２２ｂが時刻Ｔ２８にほぼ同時に被検体１へ照射される。また、ステップＳ５８により、パルス光２２ｂの光量を弱めるように励起開始信号と発振開始信号の間隔を調整している。これにより板状部材６ｂおよび被検体１の表面から発生する光音響波が弱まり、光音響信号５１および５２の電圧は小さくなるとともに、短時間に収束するようになる。これにより、対応する診断画像中のアーチファクト５５を低減することができる。
【００９４】
また、ステップＳ５８により、パルス光２２ａの光量を強めるよう、励起開始信号と発振開始信号の間隔を調整している。これにより光吸収部位７へ照射されるパルス光２２ａ、２２ｂの光量の合計は変わらず、光音響信号５３の電圧は、実施例１の場合とほぼ同等になる。その結果、診断画像中の像５６のコントラストを保つことができる。
【００９５】
一方、パルス光２２ａの光量を強めたことにより、板状部材６ａおよび被検体１表面から発生する光音響信号５４の電圧は実施例１の場合よりも強くなる。しかし、被検体１および板状部材６ａの表面から発生した光音響波が伝わる時刻５８以降の信号を診断画像の生成に使用しないようにすることにより、光音響信号５４の診断画像への影響を防ぐことができる。
【００９６】
なお、本実施例において被検体の測定前に発光タイミング調整を行う例を用いて説明したが、実施例２と同様に測定中に発光タイミングの調整を行ってもよい。これにより、測定中のパルスレーザ光源の温度上昇などによるパルス光量やタイミングのずれを低減し、よりアーチファクトの少ない画像を得ることができる。
【００９７】
なお、本実施例において励起時間を変化させるための指標として、光センサ４ａ、４ｂからの電気パルス信号を積分したものを用いたが、本発明はこの方法に限られるものでは
ない。例えば、板状部材６ｂからの光音響信号５１を信号処理回路１４で検出し、その電圧の大きさをＣＰＵ１１内に保存されている許容値と比較する。そして、光音響信号５１の電圧のほうが大きければ、励起時間を減らすように制御してもよい。この方法は、診断画像に直接影響を与える光音響信号を指標とすることにより、確実にアーチファクトの低減を行うことが可能になる。
【００９８】
以上のように本発明の第三実施例では一回目の発光時に光量誤差があった場合に、その光誤差を打ち消すように励起開始信号と発振開始信号の間隔を制御している。またこのときに制御した間隔と一回目に計測されたタイミングずれをあわせて打ち消すように励起開始遅延レジスタの値を設定している。
これによりパルスレーザ光源２ａおよび２ｂのフラッシュランプの点灯とＱスイッチ開始の間に蓄積されるエネルギーを制御し、各パルス光量を目標値に合わせこむことができる。またフラッシュランプとＱスイッチの間隔を考慮して、励起開始のタイミングを変更することにより、複数のパルス光のタイミングを高精度に合わせることができる。これにより、光量ずれによって生じるアーチファクトとタイミングのずれによって生じるアーチファクトの両方を低減し、より品質の高い診断画像を得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００９９】
１：被検体、２ａ：パルスレーザ光源、２ｂ：パルスレーザ光源、５：探触子、１０：コントローラ、１１：ＣＰＵ、１２：時間差計数回路、１３：制御回路、１４：信号処理回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響効果を利用して生体組織内部の分光特性を計測するための生体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス光を生体に照射し、生体内部から発生する光音響波を探触子で受信して生体組織内部の形態や機能を画像化する生体検査装置が医療分野で多く提案されている。この技術は光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photoacoustic Tomography）とよばれる。このような装置において、生体組織内に照射した光の強度は生体組織内を伝播する過程で吸収や散乱によって減衰するため、組織の深部に到達する光は僅かになる。その結果、生体内部から発生する光音響波および探触子によって変換された電気信号（光音響信号）は微弱なものとなる。そこで光源内にＱスイッチを備えて急激な発振を行うことにより、パルス光の光量を高め深部に到達する光を増すようにしている。
【０００３】
また、複数の光源を設け、被検体の両側からパルス光を同時に照射することにより深部に到達する光を増すようにする装置が提案されている（特許文献１）。
図１２（ａ）を用いて従来の生体検査装置の例を説明する。図１２（ａ）は従来の生体検査装置の構成を示す。８１は被検体である生体組織、８２ａ、８２ｂはパルス光、８７は被検体内部に存在する光吸収部位である。光吸収部位とは、パルス光のエネルギーを吸収し効率よく光音響波を発生させる部位であり、例として血管があげられる。８８は光吸収部位８７より発生する光音響波、８５は光音響波８８を電気信号に変換する探触子、８６ａ、８６ｂは被検体８１を固定するための板状部材である。なお、探触子８５から被検体８１に向かう方向をＺ方向、上から下へ垂直に進む方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向と垂直な水平方向をＸ方向と呼ぶ。被検体８１にパルス光８２ａ、８２ｂを照射すると光吸収部位８７より光音響波８８が発生する。これを探触子８５にて電気信号（光音響信号）に変換し、不図示の電子回路により、診断画像に変換し出力する。パルス光８２ａ、８２ｂの照射タイミングや光音響信号の受信タイミングは不図示のコントローラにより制御されている。
【０００４】
また、複数のパルス光の発光タイミングを制御可能なレーザ加工装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２では、パルスレーザ発振の開始タイミングを変更することにより、二つのパルス光の発光タイミングを調整する方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１７４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３２５６号公報（特許第３４００９５７号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パルス光源には個体差や経年変化がある。それゆえ、複数の光源に対し同じタイミングでパルス光を照射させるように制御信号を送信しても、実際には照射タイミングのずれが発生する場合がある。被検体に照射される複数のパルス光のタイミングがずれた場合には被検体内の同一箇所から複数の光音響波が発生し、診断画像上にアーチファクトが発生するという問題があった。
【０００７】
なお、アーチファクトを低減させるために、特許文献２の方法のように２つのパルスレ
ーザの発振開始タイミングを変更することも考えられる。しかしその場合は、レーザ媒質に蓄積されるエネルギーが変動し、パルス発光ごとの光量に変動が生じてしまう。そのため、複数のパルス光を複数回照射して得られた光音響波から診断画像を生成する生体検査装置においては、診断画像のむらが発生するおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、複数の光源を有する生体検査装置において、光源間の発光タイミングのずれを低減し、診断画像中のアーチファクトを低減するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光音響効果を利用して被検体内部の情報を取得する生体検査装置であって、パルス光を発生する複数のレーザ光源と、前記レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、前記励起開始信号から所定の時間の経過後に前記レーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、前記レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段と、前記レーザ光源から発生したパルス光の照射により被検体内部で発生した音響波を受信する音響波受信手段と、前記音響波受信手段から出力される信号を用いて被検体内部の情報を生成する信号処理手段と、を備え、前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでおり、前記制御手段は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、前記第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを前記第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅延させる生体検査装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源間の発光タイミングのずれを低減し、診断画像中のアーチファクトを低減し画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施例を示すブロック構成図。
【図２】本発明の第一実施例におけるフローチャート。
【図３】本発明の第一実施例における制御信号の生成回路の構成図。
【図４】本発明の第一実施例におけるタイミングチャート。
【図５】本発明の第一実施例における発光タイミング調整処理のフローチャート。
【図６】本発明の第一実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す図。
【図７】本発明の第二実施例におけるフローチャート。
【図８】本発明の第三実施例を示すブロック構成図。
【図９】本発明の第三実施例における発光タイミング調整処理のフローチャート。
【図１０】本発明の第三実施例におけるタイミングチャート。
【図１１】本発明の第三実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す図。
【図１２】従来の生体検査装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施例１＞
（全体構成）
図１は本発明に係る生体検査装置の第一の実施例を示すブロック構成図である。図１において、１は被検体であり、被験者の体の一部である。例えば生体検査装置を乳がんの診断に利用する場合には、乳房が被検体となる。この生体検査装置は複数（本実施例では２つ）のパルスレーザ光源２ａ、２ｂを備える。以下、パルスレーザ光源２ａを第１のレーザ光源、パルスレーザ光源２ｂを第２のレーザ光源ともよぶ。パルスレーザ光源２ａ、２ｂは、パルス光を発生させるための光源であり、ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ
などで構成される。パルスレーザ光源２ａ、２ｂは内部のレーザ媒質を励起するための手段としてフラッシュランプをもつ。また、パルスレーザ光源２ａ、２ｂはＱスイッチをもつ。フラッシュランプ及びＱスイッチは、外部から電気的に制御可能である。フラッシュランプを点灯させてレーザ媒質に励起エネルギーを蓄積した後に、ＱスイッチをＯＮにすると、ジャイアントパルスと呼ばれる高いエネルギーをもつパルス光が出力される。励起の開始からパルス光の発生までにかかる時間（準備時間と呼ぶ）は、パルスレーザ光源の個体差、経年変化、機種差などにより異なる。本実施例では、パルスレーザ光源２ａよりもパルスレーザ光源２ｂのほうが準備時間が長いものとする。
【００１３】
３ａおよび３ｂはパルスレーザ光源２ａおよび２ｂで発生させたパルス光を被検体１に導くための照明光学系であり、ミラー、ビームスプリッタ、シャッターなどで構成される。４ａおよび４ｂはパルス光を検出するための光センサであり、フォトダイオードおよびアンプ回路で構成される。光センサ４ａおよび４ｂは照明光学系３ａおよび３ｂを通過する各パルス光の一部が入射する位置に置かれている。照明光学系３ａおよび３ｂは、内部のミラーでパルス光を反射させ大部分を被検体１へ導くが、一部透過光が存在する。この透過光を光センサ４ａおよび４ｂへ入射させる。
【００１４】
７は被検体内部に存在する光吸収の大きな部位（光吸収部位あるいは光吸収体と呼ばれる。）を表したものである。光吸収部位７にパルス光が照射されると、光音響効果により光音響波が生じる。光音響効果とは、光エネルギーの吸収によって膨張し収縮した光吸収部位７から音響波が発生する現象である。この音響波は弾性波であり、例えば超音波である。
【００１５】
６ａおよび６ｂは被検体１を圧迫保持するための板状部材である。板状部材６ａおよび６ｂにより被検体１は薄く伸ばされ、パルス光が内部に到達できるようになる。５は被検体内部から発生した光音響波を受信し電気信号（光音響信号）に変換する探触子であり、これは例えば２次元の超音波センサアレイで構成される。
【００１６】
１０は探触子５から出力された光音響信号を受信するとともに、パルスレーザ光源２ａ、２ｂおよび照明光学系３ａ、３ｂ、探触子５の動作を制御するコントローラである。コントローラ１０はＣＰＵ１１、時間差計数回路１２、制御回路１３、信号処理回路１４を内部に備えている。ＣＰＵ１１は組み込みマイコンおよびソフトウェアで構成され、生体検査装置全体の動きを制御する。また、ＣＰＵ１１は内部にメモリを有しており、生体検査装置の設定情報を保存しておくことができる。
【００１７】
時間差計数回路１２は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号を受信し、その時間差を計測する回路である。この回路は比較回路、カウンタ回路およびクロック生成回路からなり、電気パルス信号の電圧が所定の値を超えて立ち上がると、パルス光が検知されたと判断する。時間差計数回路１２は一方の電気パルス信号が立ち上がってから他方の電気パルス信号が立ち上がるまでの間、クロック周期ごとにカウンタ回路を動作させる。そして、時間差計数回路１２は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号の立ち上がりの順番および、電気パルス信号同士の立ち上がり時間差を記録する。
【００１８】
制御回路１３は、ＣＰＵ１１により設定されたレジスタ値に基づきパルスレーザ光源２ａ、２ｂのフラッシュランプ点灯およびＱスイッチ発振のタイミングを制御する。また、制御回路１３は、照明光学系３ａおよび３ｂ内部のシャッターの開閉を制御し、パルス光を被検体１に到達させるか否かの制御を行う。
【００１９】
照明光学系３ａ、３ｂの先端および探触子５は不図示のＸＹステージに取り付けられ、被検体１に対して相対移動させることができる。これにより被検体１表面上の多数の点で
パルス光の照射と光音響波の受信を行い広い範囲の光音響信号を取得する。
【００２０】
信号処理回路１４は探触子５から光音響信号を受信し、増幅、信号処理、画像再構成を行う回路である。信号処理回路１４は、オペアンプ、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡなどで構成される。１５は使用者が生体検査装置の動作を制御したり、設定を変更したりするとともに、使用者に対して診断画像を表示するユーザインタフェースである。ユーザインタフェース１５は、キーボードなどの入力装置とディスプレイなどの出力装置から構成されている。
パルスレーザ光源２ａ、２ｂの制御信号としては、励起の開始を指示する励起開始信号と、発振の開始を指示する発振開始信号とが用いられる。励起開始信号は、光源内部のフラッシュランプを点灯させるための制御信号であり、発振開始信号は、Ｑスイッチを閉じ急激な発振によりジャイアントパルスを発生させるための制御信号である。これらはいずれもＤＣ５Ｖのデジタルパルス信号である。図１において２０ａはパルスレーザ光源２ａの励起開始信号、２１ａはパルスレーザ光源２ａの発振開始信号である。また、２０ｂはパルスレーザ光源２ｂの励起開始信号、２１ｂはパルスレーザ光源２ｂの発振開始信号である。
【００２１】
２２ａは照明光学系３ａから光センサ４ａへ入射するパルス光、２２ｂは照明光学系３ｂから光センサ４ｂへ入射するパルス光である。２３ａは光センサ４ａから出力された電気パルス信号、２３ｂは光センサ４ｂから出力された電気パルス信号である。これらはアナログパルス信号である。また、２４は探触子５から出力された光音響信号である。
【００２２】
本実施例において、ＣＰＵ１１および制御回路１３が本発明の制御手段に対応し、探触子５が本発明の音響波受信手段に対応し、信号処理回路１０が本発明の信号処理手段に対応する。また、光センサ４ａ、４ｂおよび時間差計数回路１２が、本発明におけるパルス光の発生タイミングの差を検出する検出手段に対応する。
【００２３】
（動作フロー）
図２はコントローラ１０で実行される生体検査装置の動作フローを示す。ステップＳ１において、ＣＰＵ１１は測定準備ができているか否かを確認する。被検体１が板状部材６ａおよび６ｂの間に固定されている場合には、測定準備ができていると判断し、ステップＳ３へ進む。測定準備ができていない場合にはステップＳ２へ進み、一定時間待機した後にステップＳ１に戻る。
【００２４】
続いてステップＳ３において、ＣＰＵ１１は使用者がユーザインタフェース１５を介して指定した設定情報を読み込み、内部のメモリへと記録する。設定情報としては同じ測定位置での繰り返し照射回数や測定範囲、パルス光の波長などがある。
【００２５】
次にステップＳ４においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介して照明光学系３ａおよび３ｂ内部に置かれたシャッター（光遮断手段）を閉じる制御信号を出す。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂからのパルス光はそれぞれ光センサ４ａおよび４ｂへは入射されるが、被検体１へは到達しないようになる。続いてステップＳ５においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介してパルスレーザ光源２ａおよび２ｂの制御信号のタイミング調整を行う。タイミング調整の方法については後述する。
【００２６】
ステップＳ６ではＣＰＵ１１は制御回路１３を介してＸＹステージを駆動し、被検体１の測定位置まで照明光学系３ａ、３ｂの先端および探触子５を移動させる。続いてステップＳ７においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介して照明光学系３ａおよび３ｂ内部に置かれたシャッターを開く制御信号を出す。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂからのパルス光はそれぞれ光センサ４ａおよび４ｂおよび、被検体１へ到達するようになる
。
【００２７】
続いてステップＳ８においてＣＰＵ１１は制御回路１３を介してパルスレーザ光源２ａおよび２ｂへ制御信号を送り、パルス光を発生させる。制御回路１３は、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの励起開始信号および発振開始信号をステップＳ５で調整したタイミングで立ち上げる。これにより複数のパルスレーザ光源の個体差によらず、ほぼ同時に複数のパルス光を被検体１に照射することができる。
【００２８】
被検体１内部で発生した光音響波は探触子５にて電気信号に変換され信号処理回路１４に伝達される。ステップＳ９において、信号処理回路１４は光センサ４ａまたは４ｂからの電気パルス信号が立ち上がった後に一定時間光音響信号を入力し内部メモリに保存する。その際に被検体上の同じ位置で発生した信号同士で加算平均を行い、ノイズの影響を低減させる処理を行う。
【００２９】
次にステップＳ１０において、ＣＰＵ１１は、光音響信号を内部メモリへ保存した回数がステップＳ３で読み込まれた繰り返し照射回数に達しているか否かを判定する。読み込まれた値に達していればステップＳ１１へ進み、達していなければステップＳ８へ戻る。例えばステップＳ３で繰り返し照射回数として３という値が読み込まれていた場合には、ステップＳ８およびステップＳ９の処理を３回繰り返した後にステップＳ１１へ進む。
【００３０】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１１は、被検体１の測定範囲全体の測定が終わっているか否かを判定する。測定範囲についてはステップＳ３で読み込まれている。全測定範囲での測定が完了している場合にはステップＳ１２へ進む。まだ測定が完了していない位置がある場合にはステップＳ６に戻り、処理を継続する。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１１は信号処理回路１４の内部メモリに保存されている各測定位置での光音響信号データをもとに画像再構成を行い、生体内部の分光特性を示す診断画像をユーザインタフェース１５に出力する。
【００３１】
（制御信号の生成回路）
図３は制御回路１３の内部回路の中で、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂを生成する部分のブロック図である。
【００３２】
図３において３０はパルスレーザ光源２ａおよび２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂを生成する生成回路である。この生成回路３０は、ＦＰＧＡなどのデバイス上に展開された論理回路である。３１はＣＰＵ１１によって読み書きされるレジスタである。レジスタ３１は５つのレジスタ（Ｒ２からＲ６）を持つ。Ｒ２は生成回路３０の動作を開始させるコントロールレジスタである。Ｒ３は遅延回路３３での遅延時間を設定するための励起遅延設定レジスタである。Ｒ４は選択回路３４の動作を設定する選択設定レジスタである。Ｒ５は遅延回路３５での遅延時間を設定するためのパルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタである。Ｒ６は遅延回路３６での遅延時間を設定するためのパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタである。３２はコントロールレジスタＲ２の値が１の時に一定の周波数で基準パルス信号３７を出力し、遅延回路３３および選択回路３４へ出力する基準パルス生成回路である。本実施例では基準パルス信号３７の周波数は１０Ｈｚであり、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂは周波数１０Ｈｚでパルス光を出力できるものとする。
【００３３】
遅延回路３３は励起遅延設定レジスタＲ３で指定された時間だけ基準パルス信号３７を遅延させて選択回路３４へ出力する回路である。時間の単位はナノ秒とする。例えば、励起遅延設定レジスタＲ３の設定値が２０００の場合には、遅延回路３３は２マイクロ秒だけ基準パルス信号３７を遅延させて出力する。
【００３４】
選択回路３４は、基準パルス信号３７と遅延回路３３からの遅延したパルス信号を入力し、選択設定レジスタＲ４の値に応じて励起開始信号２０ａおよび２０ｂを出力する回路である。選択設定レジスタＲ４は０から３の４つの値をとりうる。選択設定レジスタＲ４の値が０の場合には励起開始信号２０ａには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ｂには遅延回路３３からの出力信号を出力する。選択設定レジスタＲ４の値が１の場合には励起開始信号２０ｂには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ａには遅延回路３３からの出力信号を出力する。選択設定レジスタＲ４の値が２の場合には励起開始信号２０ａには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ｂにはパルス信号を出力しない。選択設定レジスタＲ４の値が３の場合には励起開始信号２０ｂには基準パルス信号３７を出力し、励起開始信号２０ａにはパルス信号を出力しない。
【００３５】
遅延回路３５はパルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５で指定された時間だけ励起開始信号２０ａを遅延させて発振開始信号２１ａを出力する回路である。時間の単位はナノ秒とする。遅延回路３６はパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６で指定されたナノ秒時間だけ励起開始信号２０ｂを遅延させて発振開始信号２１ｂを出力する回路である。
【００３６】
このように、制御回路１３の内部に遅延回路３３、３５、３６をハードウェアで備え、ユーザインタフェース１５から設定変更可能にすることにより、励起開始信号２０ａ、２０ｂおよび発振開始信号２１ａ、２１ｂのタイミングを高精度かつ柔軟に変更することが可能である。また、選択設定レジスタＲ４の値を０または１に変更することにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの両方を発光させる場合に、どちらが時間的に先に励起を開始するかを変更することができる。また、選択設定レジスタＲ４の値を２または３に変更することにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂのどちらか一方のみを発光させる動作も実現可能である。以下ではパルスレーザ光源２ａおよび２ｂの両方を発光させる場合の動作について説明する。
【００３７】
（発光タイミング調整）
次に図２のステップＳ５の発光タイミング調整処理の際にＣＰＵ１１で行われる処理を図４および図５を用いて説明する。
【００３８】
図４はパルスレーザ光源２ａ、２ｂへの制御信号２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂ、パルス光２２ａ、２２ｂ、電気パルス信号２３ａ、２３ｂ、および光音響信号２４の関係を表したタイムチャートである。図５はＣＰＵ１１でステップＳ５において実行される発光タイミング調整処理の詳細を示したフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ２０においてＣＰＵ１１は図３で説明したレジスタＲ２〜Ｒ６の値の初期化を行う。ここでは、コントロールレジスタＲ２、励起遅延設定レジスタＲ３および選択設定レジスタＲ４の値を０に設定する。また、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５およびパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６を予め調整された初期値に設定する。パルスレーザ光源２ａおよび２ｂのセットアップ時に消費電力とパルス光量をもとに最適な値が求められているものとする。例えば、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を１５００００、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ６の値を１５２０００に設定したとして説明する。パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はパルスレーザ光源２ａのレーザ媒質にエネルギーが蓄積される時間（励起時間）を決定し、パルス光２２ａの光量と密接に関係する。パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６についても同様でパルス光２２ｂの光量と密接に関係する。これらの値はターゲットとなる光吸収部位７の大きさや被検体１に照射可能な光量により予め決定し、ＣＰＵ１１内のメモリに保持されているものとする。
【００４０】
次にステップＳ２１においてＣＰＵ１１はコントロールレジスタＲ２の値を１にする。これにより基準パルス生成回路３２から周波数１０Ｈｚで基準パルス信号３７の出力が開始される（時刻Ｔ０１）。
【００４１】
最初は励起遅延設定レジスタＲ３の値は０に初期化されているので、遅延回路３３からの出力信号も基準パルス信号３７と同じ時刻に出力される。選択設定レジスタＲ４の値も０に初期化されているので励起開始信号２０ａおよび２０ｂが同じタイミングで出力される。これにより、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの内部のフラッシュランプが点灯し、レーザ媒質のエネルギーが蓄積され励起状態に至る。一方、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を１５００００に設定したので、発振開始信号２１ａは励起開始信号２０ａよりも１５０マイクロ秒経過後に出力される（時刻Ｔ０２）。これによりパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こり、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ０３）。この時間はパルスレーザ光源や波長設定値ごとに異なる。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（時刻Ｔ０４）。
【００４２】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値を１５２０００に設定したので、発振開始信号２１ｂは励起開始信号２０ｂよりも１５２マイクロ秒経過後に出力される（時刻Ｔ０５）。これによりパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ０６）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（時刻Ｔ０７）。
【００４３】
電気パルス信号２３ａと２３ｂの立ち上がり時間の差、すなわち「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が時間差計数回路１２によってナノ秒単位で計測され記録される。この時間差は、２つのパルスレーザ光源２ａと２ｂの間のパルス光の発生タイミングの差に相当する。ここでは、電気パルス信号２３ａが電気パルス信号２３ｂよりも先に立ち上がった場合を正の値とする。例えば、電気パルス信号２３ａが立ち上がり、その後２．２マイクロ秒後に電気パルス信号２３ｂが立ち上がった場合には、時間差として２２００［ｎｓ］を記録しておく。一方、電気パルス信号２３ｂが立ち上がり、その後２．２マイクロ秒後に電気パルス信号２３ａが立ち上がった場合には、時間差として−２２００［ｎｓ］を記録しておく。
【００４４】
ＣＰＵ１１は時刻Ｔ０１から時刻Ｔ０７の間は待っている状態になる。ステップＳ２２において時間差計数回路１２へアクセスし、ステップＳ２１で発生させたパルス光２２ａおよび２２ｂに対応する電気パルス信号２３ａおよび２３ｂの時間差計測が完了しているか否かを判定する。完了している場合にはステップＳ２４へ進む。完了していない場合にはステップＳ２３に進み、一定時間待機した後にステップＳ２２へ戻る。
【００４５】
次にステップＳ２４においてＣＰＵ１１は時間差計数回路１２へアクセスし、時間差として「Ｔ０７−Ｔ０４」の値を読み出す。
ステップＳ２５においてＣＰＵ１１は時間差（Ｔ０７−Ｔ０４）をパルス光のタイミングずれの許容範囲と比較し、範囲内であるか否かを判定する。この許容範囲は、パルス光２２ａおよびパルス光２２ｂのパルス幅および探触子５の周波数特性などによって予め決められＣＰＵ１１内に保存されているものとする。２つのパルス光２２ａ、２２ｂの発生タイミングは厳密に一致させる必要はない。一つの光吸収部位から光音響波が２回発生しなければよいので、少なくとも、発生タイミングのずれがパルス光の幅より小さく、２つのパルス光が時間的な重なりを有していればよい。本実施例では時間差として２２００［ｎｓ］の場合を例にして説明する。また、本実施例ではパルス光の幅は約１０［ｎｓ］であり、２つのパルス光が重なるように許容範囲を−１０［ｎｓ］以上１０［ｎｓ］以下と
定める。
【００４６】
時間差が許容範囲内の場合には２つのパルス光の発生タイミングは合っていると判断し、処理を終了する。この際にＣＰＵ１１がコントロールレジスタに０を書き込み、基準パルス信号３７をいったん停止してもよい。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ２６に進む。
【００４７】
ステップＳ２６においてＣＰＵ１１は時間差計数回路１２で計測された時間差を打ち消すように制御回路１３の設定変更を行う。励起遅延設定レジスタＲ３にステップＳ２４で読み出された時間差（Ｔ０７−Ｔ０４）の絶対値を書き込む。また、「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が０以上の場合には選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。また、「Ｔ０７−Ｔ０４」の値が負の場合には選択設定レジスタＲ４に０を書き込む。例えば、時間差が２２００の場合には、励起遅延設定レジスタＲ３に２２００を設定し、選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。
【００４８】
そしてステップＳ２１へ戻り、処理を継続する。この場合には時刻Ｔ０１から１００ミリ秒後の時刻Ｔ０８に基準パルス信号３７が出力される。励起遅延設定レジスタＲ３の値が２２００の場合、時刻Ｔ０８の２．２マイクロ秒後に遅延回路３３からのパルス信号が出力される（時刻Ｔ０９）。選択設定レジスタＲ４の値が１なので、励起開始信号２０ａには時刻Ｔ０９でパルス信号が出力され、励起開始信号２０ｂには時刻Ｔ０８でパルス信号が出力される。即ち、パルスレーザ光源２ａのフラッシュランプの点灯をパルスレーザ光源２ｂのフラッシュランプの点灯よりも２．２マイクロ秒遅れて開始させることになる。
【００４９】
パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ２６で変更していない。そのため発振開始信号２１ａと励起開始信号２０ａの時間間隔（Ｔ１０−Ｔ０９）は１５０マイクロ秒のままである。時刻Ｔ１０において発振開始信号２１ａにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ１１）。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（Ｔ１２）。
【００５０】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値もステップＳ２６で変更していない。そのため発振開始信号２１ｂと励起開始信号２０ｂの時間間隔（Ｔ１３−Ｔ０８）は１５２マイクロ秒のままである。時刻Ｔ１３において発振開始信号２１ｂにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こり、数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ１４）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（Ｔ１５）。
【００５１】
一回目の発光時に光源の個体差や経年劣化による時間差を計測し、二回目の励起の開始をずらすことにより、電気パルス信号２３ａと電気パルス信号２３ｂの差（Ｔ１５−Ｔ１２）、すなわち発光タイミングのずれを最小化することができる。また、励起開始と発振開始の時間差（「Ｔ１０−Ｔ０９」および「Ｔ１３−Ｔ０８」）は一定にしておくことにより、発光ごとのパルス光量の変動を少なくしている。
【００５２】
これまでのタイミング制御により電気パルス信号２３ａと電気パルス信号２３ｂの時間差が許容範囲内になると、発光タイミング調整処理は終了する。その後、図２のステップＳ６以降の処理により、被検体へのパルス光照射と光音響波受信が開始される（Ｔ１６）。ここではＣＰＵ１１は制御回路１３内のレジスタ値を変更していないため、時刻Ｔ０８
から時刻Ｔ１６までと同じタイミングでパルスレーザ光源の制御が行われる。電気パルス信号２３ａまたは電気パルス信号２３ｂに同期して、光音響信号の受信が開始される（Ｔ１７）。
【００５３】
（従来例との比較）
図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して従来の生体検査装置の問題について説明した後、本実施例の利点について説明する。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す従来の生体検査装置の探触子８５から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図１２（ｃ）は従来の生体検査装置により光音響信号を変換して作成された診断画像の一例である。
【００５４】
パルスレーザ光源の発光タイミングおよび光量は、光源の個体差や経年変化、あるいはパルス光の波長などにより変動する。このような発光タイミングのずれや光量ずれが生じると、診断画像上にアーチファクトが発生し、画質の低下を招いてしまう。
【００５５】
まず、パルス光８２ａおよび８２ｂのタイミングずれによるアーチファクトについて説明する。２つのパルス光８２ａと８２ｂのタイミングがずれていると１つの光吸収部位８７から光音響波８８が２回発生する。これらの光音響波は異なる時刻に探触子８５に到達するため、探触子８５から光音響信号が９２、９３のように２回に分かれて出力される。このような光音響信号が得られると、信号処理回路では異なる位置に２つの光吸収部位があると誤った判断をしてしまう。そのため、１箇所だった光吸収部位が診断画像中では９７、９８の２つの像に分かれてしまう。
【００５６】
続いて、光量のずれによるアーチファクトについて説明する。パルス光８２ｂが被検体８１に照射される際に、一部が板状部材８６ｂおよび被検体８１の表面にて吸収され光音響波が発生する。この光音響波による信号９０および９１が最初に出力される。パルス光８２ｂの量が大きすぎると強い光音響波が発生し、板状部材８６ｂおよび被検体８１の間で多重反射するため、長い時間にわたりノイズ信号９０および９１が発生する。その結果、診断画像中にアーチファクト９６が発生する。一方、パルス光８２ａおよび８２ｂの光量が小さすぎると、光吸収部位８７からの光音響波８８も弱くなり、診断画像中の像９７、９８がぼやけてしまう。
【００５７】
なお、パルス光８２ａが被検体８１に照射される際に、一部が板状部材８６ａおよび被検体８１の表面にて吸収され光音響波が発生する。しかし、この光音響波による信号９４、９５は最後に出力されるので、時刻９９以降の信号を診断画像の生成に使用しないようにすることにより、診断画像への影響を防ぐことができる。
【００５８】
次に、図６（ａ）および（ｂ）に本実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す。図６（ａ）は探触子から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図６（ｂ）は光音響信号を変換して作成された診断画像である。
【００５９】
本実施例ではパルス光２２ａおよび２２ｂが時刻Ｔ１７にほぼ同時に被検体１へ照射される。これにより光吸収部位７からの光音響波は１回だけ発生する。そのため、対応する光音響信号４１および診断画像中の像４２は一つに集約される。また光吸収部位７には２つのパルス光のエネルギーが同時に吸収されるため、パルス光のタイミングがずれていた場合に比べて、強い光音響波が発生する。これにより光音響信号４１は従来装置で計測される光音響信号９２および９３よりも電圧が高くなる。本実施例によりパルス光のタイミングがずれていた場合の像９７および９８よりも、診断画像中の像４２のコントラストを高めることも可能である。
【００６０】
（変形例）
なお、本実施例では簡単のため２つのパルスレーザ光源２ａ、２ｂからのパルス光を被検体１に対向する位置から照射する例を用いて説明したが、パルスレーザ光源の個数は３つ以上であってもよい。また、照射する方向は被検体１に対して対向する方向に限らない。例えば多数の照明光学系を被検体周囲に配置し、多方向から同時にパルス光を照射する場合においても、本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また、本実施例では、２つのパルスレーザ光源２ａおよび２ｂが同じ光源である例を用いて説明したが、本発明は複数のパルスレーザ光源の種類が異なる場合においても適用可能である。この場合には、パルスレーザ光源の個体差だけでなく、複数のパルスレーザ光源の種類の違いによるパルス光のタイミングずれを防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施例の図２では被検体１の測定準備が整った後にパルスレーザ光源のタイミングを調整する例を用いて説明したが、タイミング調整と他の処理との前後関係はこれに限るものではない。例えば、最初にタイミング調整を行った後に被検体１を測定位置に固定するようにしてもよい。これによれば、被検体１を拘束する時間を削減することができ被験者の負担を軽減することができる。
【００６３】
また、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂが波長や周波数、投入エネルギーなどを設定できる場合に、パルスレーザ光源２ａおよび２ｂの設定を変更するごとにタイミング調整を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、パルスレーザ光源の経年劣化に対しては、装置の立ち上げ時や毎朝など決められた時間ごとにタイミングの調整を行うようにしてもよい。また、時間差計数回路１２で測定された時間差をＣＰＵ１１で常時監視しておき、許容範囲外になったところでタイミング調整を行うようにしてもよい。ＣＰＵ１１でパルスレーザ光源２ａ、２ｂからのパルス光の累積発光回数を保存しておき、一定回数に達したところでタイミング調整を行うようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施例では光センサ４ａおよび４ｂによる、パルス光が発光してから電気パルス信号が立ち上がるまでの遅延の個体差については無視しているが、本発明はこれに限るものではない。事前に光センサ４ａおよび４ｂの遅延の個体差を測定しておき、励起遅延設定レジスタの値に反映させることで、被検体１に照射されるパルス光のタイミングずれをより少なくすることができる。
【００６６】
なお、本実施例では基準パルス生成回路にて一定周期で基準パルス信号３７を生成する例を示したが、基準パルス信号の生成方法はこれに限定されるものではなく、基準パルス信号を他の制御信号と同期させて発生させてもよい。例えば、発光タイミング調整の際に基準パルス信号生成と電気パルス信号発生の時間差（Ｔ１２−Ｔ０８）を保存しておく。そして、ステップＳ６で移動中の探触子５の速度をＶとする。探触子５が測定位置よりも「Ｖ×(Ｔ１２−Ｔ０８)」だけ手前を通過するタイミングで基準パルス信号３７を生成する。基準パルス信号３７を生成した後、「Ｔ１２−Ｔ０８」だけ時間が経過した後にパルス光２２ａおよび２２ｂが発光される。それまでに探触子５は「Ｖ×(Ｔ１２−Ｔ０８)」だけ進み、測定位置近傍を通過している。
このように、探触子５を移動しながら測定を行う場合に、基準パルス信号３７を探触子５の位置情報と同期させることにより、測定位置到達と同じタイミングでパルス光を発光させ、測定の位置精度を高めることができる。
【００６７】
以上説明してきたように本発明の第一の実施例によれば、複数のパルス光のタイミングずれに基づきフラッシュランプの点灯開始をずらし、かつＱスイッチ発振開始とフラッシ
ュランプの点灯開始の間隔を一定に保っている。これにより光量の変動を抑えつつ複数のパルス発光のタイミングを揃えることができる。その結果、生体内部の同じ部位から複数の光音響波が発生し、診断画像にアーチファクトが発生する、という現象を防ぐことができる。
【００６８】
＜実施例２＞
続いて本発明の第二実施例を説明する。本発明の第二実施例の第一実施例との違いは、被検体の測定中にもタイミングの調整を行う点である。本実施例は、被検体へのパルス光の照射中にパルスレーザ光源内部の温度上昇などにより、発光タイミングが次第に変動していくような場合に対応するためのものである。
【００６９】
図１のブロック構成図、図３の制御信号の生成回路３０については第一実施例と同じであるため説明を省略する。
【００７０】
図７を用いて本実施例の生体検査装置の動作フローを説明する。ステップＳ３０からステップＳ３３については、それぞれ第一実施例におけるステップＳ１からステップＳ４と同じであるため説明を省略する。ステップＳ３３が終了した段階で、制御回路１３内のレジスタ３１には、前回の測定時の値が保持されているものとする。また、ステップＳ３４からステップＳ３６についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ６からステップＳ８と同じであるため説明を省略する。また、ステップＳ３７からステップＳ４０についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ２２からステップＳ２５と同じであるため説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ４０において、時間差が許容範囲内の場合にはパルス光のタイミングは合っていると判断し、ステップＳ４１に進む。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ４２に進む。ステップＳ４１、ステップＳ４２についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ９、ステップＳ２６と同じであるため説明を省略する。ステップＳ４３からステップＳ４５についてはそれぞれ第一実施例におけるステップＳ１０からステップＳ１２と同じであるため説明を省略する。
【００７２】
以上説明してきたように、本発明の第二実施例においては、被検体の測定中にパルス光を発光させるたびに励起遅延設定レジスタＲ３の値を更新していく。これにより、測定中のパルス光２２ａおよび２２ｂのタイミングのずれを低減することができる。これにより、パルスレーザ光源が測定中に温度上昇し、特性が変化した場合にもアーチファクトの発生を防ぐことができる。また、ステップＳ４０でパルス光のずれが許容範囲外であった場合には、ステップＳ４１の光音響信号データの取得を行わないことにより、測定中に突発的にパルス光のタイミングのずれが発生した場合にも、診断画像でのアーチファクトの発生を防ぐことが可能になる。
【００７３】
＜実施例３＞
続いて本発明の第三実施例を説明する。本発明の第三実施例の第一実施例との違いは、パルスレーザ光源のフラッシュランプ点灯のタイミングだけでなく、フラッシュランプ点灯からＱスイッチ発振までの間隔をも変更する点である。フラッシュランプ点灯からＱスイッチ発振までの間隔の変更により、パルスレーザ光源内部のレーザ媒質に蓄積されるエネルギー量を変更する。本実施例により被検体１へ照射されるパルス光量を調整することができる。例えば、図１において、照明光学系３ｂからのパルス光量が強すぎる場合に板状部材６ｂ表面から強い光音響波が発生する場合がある。この場合、探触子５へ被検体１以外からの光音響波が回り込み、アーチファクトの発生につながる場合がある。このアーチファクトを低減させるために照明光学系３ｂからのパルス光量を弱め、その減少分だけ照明光学系３ａからのパルス光量を強める場合の例を用いて以下に説明する。
【００７４】
図８のブロック図において、光量計測回路１６以外は第一実施例と同じであるため説明を省略する。光量計測回路１６は光センサ４ａおよび４ｂからの電気パルス信号２３ａおよび２３ｂより、パルス光量を測定する回路である。光量計測回路１６はパルス発光ごとに、電気パルス信号２３ａおよび２３ｂをそれぞれ積分し、パルス光２２ａおよび２２ｂの強度値を求め、内部のレジスタに保存しておく。
【００７５】
図２の動作フローおよび図３の制御信号の生成回路３０については第一実施例と同じであるため説明を省略する。本実施例が第一実施例と異なる点はステップＳ５の発光タイミング調整処理の内容である。図９のフローチャートと図１０のタイムチャートを用いて発光タイミング調整処理の詳細を説明する。ステップＳ５０からステップＳ５４までの処理はそれぞれ第一実施例におけるステップＳ２０からステップＳ２４までの処理と同じであるため説明を省略する。また、図１０のタイムチャートにおいてＴ０１からＴ０８およびＴ１６はそれぞれ、図４の同じ符号の時刻と同じである。
【００７６】
次にステップＳ５５において、ＣＰＵ１１は光量計測回路１６へアクセスし、パルス光２２ａの光量Ｐ２２ａおよびパルス光２２ｂの光量Ｐ２２ｂの値を読み出し、内部メモリに保存しておく。
【００７７】
ステップＳ５６は第一実施例におけるステップＳ２５と同じであるため説明を省略する。ステップＳ５６で時間差が許容範囲内の場合にはパルス光のタイミングは合っていると判断し、ステップＳ５７へ進む。時間差が許容範囲外の場合にはステップＳ５８に進む。
ステップＳ５７において、ＣＰＵ１１は光量Ｐ２２ａとＰ２２ｂを予めＣＰＵ１１内部に設定された許容範囲と比較し、範囲内であるか否かを判定する。範囲内である場合には、光量、時間差ともに許容範囲内なので発光タイミングの調整を終了する。少なくとも一方が許容範囲外である場合には、ステップＳ５８へ進み、処理を継続する。
【００７８】
ステップＳ５８において、ＣＰＵ１１はステップＳ５４で読み出した時間差を減らし、かつパルス光量を目標値に近づけるようにレジスタ３１の値を変更する。パルス光量の目標値は、板状部材６ａ、６ｂからの光音響波の強度および探触子５の周波数特性などにより予め決められ、ＣＰＵ１１内に保存されているものとする。
【００７９】
ＣＰＵ１１は光量Ｐ２２ａが目標値よりも大きいと判断した場合には、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を小さくし、励起時間を減らすことによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーを少なくする。一方、光量Ｐ２２ａが目標値よりも小さいと判断した場合には、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値を大きくし、励起時間を延ばすことによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーを多くする。
【００８０】
ここで、光量Ｐ２２ａおよびＰ２２ｂの目標値との差分をそれぞれ光量誤差とよび、Ｐ２２ａ＿Ｅ、Ｐ２２ｂ＿Ｅで表す。ＣＰＵ１１は、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値から「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」を減算する。また、ＣＰＵ１１は、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値から「Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」を減算する。Ｋ１はパルスレーザ光源２ａの光量を高めるための制御量を表す正の定数であり事前に調整され、ＣＰＵ１１に保存されているものとする。Ｋ２はパルスレーザ光源２ｂの光量を高めるための制御量を表す正の定数であり、事前に調整されＣＰＵ１１に保存されているものとする。
【００８１】
例えば、レジスタＲ５の値が１５００００［ｎｓ］であり、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］の場合、レジスタＲ５の値は１５５０００に変更される。また、レジスタＲ６の値が１５２０００［ｎｓ］であり、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］の場
合、レジスタＲ６の値は１４２０００に変更される。
【００８２】
Ｐ２２ａ＿Ｅの値が正の場合には「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」の値も正となり、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５１のときに設定されていた値よりも小さくなる。即ち、励起時間が短くなることによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーが減少し、パルス光２２ａの光量が小さくなり、目標値に近づくことが期待される。
一方、Ｐ２２ａ＿Ｅの値が負の場合には「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ」の値も負となり、パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５１のときに設定されていた値よりも大きくなる。即ち、励起時間が長くなることによりレーザ媒質に蓄積されるエネルギーが増加し、パルス光２２ａの光量が大きくなり、目標値に近づくことが期待される。
Ｐ２２ｂ＿Ｅとパルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６についても同様である。
【００８３】
またＣＰＵ１１はステップＳ５４で読み出された時間差「Ｔ０７−Ｔ０４」の値に「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ−Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」の値を加えた値の絶対値を励起遅延設定レジスタＲ３に書き込む。
【００８４】
例えば、時間差が２２００［ｎｓ］、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］とすると、励起遅延設定レジスタＲ３には１２８００が書き込まれる。また、時間差「Ｔ０７−Ｔ０４」の値に「Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ−Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ」の値を加えた値が０以上の場合には選択設定レジスタＲ４に１を書き込む。逆にその値が負の場合には選択設定レジスタＲ４に０を書き込む。例えば、時間差が２２００［ｎｓ］、Ｋ１×Ｐ２２ａ＿Ｅ＝−５０００［ｎｓ］、Ｋ２×Ｐ２２ｂ＿Ｅ＝１００００［ｎｓ］の場合は、選択設定レジスタＲ４には０が書き込まれる。
そしてステップＳ５１へ戻り、処理を継続する。
【００８５】
続いて、時刻Ｔ０１から１００ミリ秒後の時刻Ｔ０８に基準パルス信号３７が出力される。励起遅延設定レジスタＲ３の値が１２８００なので、Ｔ０８の１２．８マイクロ秒後に遅延回路３３からのパルス信号が出力される（Ｔ２４）。選択設定レジスタＲ４の値が０なので、励起開始信号２０ａには時刻Ｔ０８でパルス信号が出力され、励起開始信号２０ｂには時刻Ｔ２４でパルス信号が出力される。即ち、パルスレーザ光源２ｂのフラッシュランプの点灯開始をパルスレーザ光源２ａのフラッシュランプの点灯開始よりも１２．８マイクロ秒遅らせることになる。
【００８６】
パルスレーザ光源２ａ用発振遅延設定レジスタＲ５の値はステップＳ５８で１５００００から１５５０００に変更されている。そのため発振開始信号２１ａと励起開始信号２０ａの間隔（Ｔ２１−Ｔ０８）は１５５マイクロ秒となり、５マイクロ秒増加する。これにより、パルスレーザ光源２ａのレーザ媒質のエネルギー蓄積時間が一回目よりも長くなり、パルス光２２ａの光量を大きくすることができる。
【００８７】
時刻Ｔ２１において発振開始信号２１ａにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ａでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ａが出力される（時刻Ｔ２２）。光センサ４ａでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ａが出力される（Ｔ２３）。
【００８８】
一方、パルスレーザ光源２ｂ用発振遅延設定レジスタＲ６の値はステップＳ５８で１５２０００から１４２０００に変更されている。そのため発振開始信号２１ｂと励起開始信号２０ｂの時間間隔（Ｔ２５−Ｔ２４）は１４２マイクロ秒となり、一回目よりも１０マイクロ秒減少する。これにより、パルスレーザ光源２ｂのレーザ媒質のエネルギー蓄積時
間が短くなり、パルス光２２ｂの光量を小さくすることができる。
【００８９】
時刻Ｔ２５において発振開始信号２１ｂにパルス信号が出力されるとパルスレーザ光源２ｂでＱスイッチがＯＮになり、励起エネルギーの急激な増幅と発振が起こる。そして、数１００ナノ秒後にパルス光２２ｂが出力される（時刻Ｔ２６）。光センサ４ｂでの数ナノ秒の遅延後に電気パルス信号２３ｂが出力される（Ｔ２７）。
【００９０】
本実施例では、励起開始と発振開始の時間差（「Ｔ２１−Ｔ０８」および「Ｔ２５−Ｔ２４」）を変更することにより、パルスレーザ光源に蓄えられるエネルギーを増加又は減少し、パルス光量の目標値とのずれを最小化することができる。そして、この変更をもとに複数のパルスレーザ光源の励起開始タイミングをずらすことにより、パルス光のタイミングずれを防ぐことができる。
【００９１】
これらのタイミング制御により電気パルス信号２３ａ、２３ｂの発光タイミングのずれおよび、パルス光２２ａ、２２ｂの光量のずれが許容範囲以内になると、発光タイミング調整処理は終了する。そしてステップＳ６以降の処理により、被検体へのパルス光照射が開始される（Ｔ１６）。ここではＣＰＵ１１は制御回路１３内のレジスタ値を変更しないため、時刻Ｔ０８から時刻Ｔ１６までと同じタイミングでパルスレーザ光源の制御が行われる。電気パルス信号２３ａまたは電気パルス信号２３ｂに同期して、光音響信号の受信が開始される（Ｔ２８）。
【００９２】
図１１（ａ）および（ｂ）に本実施例における光音響信号波形と診断画像の一例を示す。図１１（ａ）は探触子から出力される光音響信号の一例である。横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。また、図１１（ｂ）は光音響信号を変換して作成された診断画像である。
【００９３】
本実施例ではパルス光２２ａおよび２２ｂが時刻Ｔ２８にほぼ同時に被検体１へ照射される。また、ステップＳ５８により、パルス光２２ｂの光量を弱めるように励起開始信号と発振開始信号の間隔を調整している。これにより板状部材６ｂおよび被検体１の表面から発生する光音響波が弱まり、光音響信号５１および５２の電圧は小さくなるとともに、短時間に収束するようになる。これにより、対応する診断画像中のアーチファクト５５を低減することができる。
【００９４】
また、ステップＳ５８により、パルス光２２ａの光量を強めるよう、励起開始信号と発振開始信号の間隔を調整している。これにより光吸収部位７へ照射されるパルス光２２ａ、２２ｂの光量の合計は変わらず、光音響信号５３の電圧は、実施例１の場合とほぼ同等になる。その結果、診断画像中の像５６のコントラストを保つことができる。
【００９５】
一方、パルス光２２ａの光量を強めたことにより、板状部材６ａおよび被検体１表面から発生する光音響信号５４の電圧は実施例１の場合よりも強くなる。しかし、被検体１および板状部材６ａの表面から発生した光音響波が伝わる時刻５８以降の信号を診断画像の生成に使用しないようにすることにより、光音響信号５４の診断画像への影響を防ぐことができる。
【００９６】
なお、本実施例において被検体の測定前に発光タイミング調整を行う例を用いて説明したが、実施例２と同様に測定中に発光タイミングの調整を行ってもよい。これにより、測定中のパルスレーザ光源の温度上昇などによるパルス光量やタイミングのずれを低減し、よりアーチファクトの少ない画像を得ることができる。
【００９７】
なお、本実施例において励起時間を変化させるための指標として、光センサ４ａ、４ｂからの電気パルス信号を積分したものを用いたが、本発明はこの方法に限られるものでは
ない。例えば、板状部材６ｂからの光音響信号５１を信号処理回路１４で検出し、その電圧の大きさをＣＰＵ１１内に保存されている許容値と比較する。そして、光音響信号５１の電圧のほうが大きければ、励起時間を減らすように制御してもよい。この方法は、診断画像に直接影響を与える光音響信号を指標とすることにより、確実にアーチファクトの低減を行うことが可能になる。
【００９８】
以上のように本発明の第三実施例では一回目の発光時に光量誤差があった場合に、その光誤差を打ち消すように励起開始信号と発振開始信号の間隔を制御している。またこのときに制御した間隔と一回目に計測されたタイミングずれをあわせて打ち消すように励起開始遅延レジスタの値を設定している。
これによりパルスレーザ光源２ａおよび２ｂのフラッシュランプの点灯とＱスイッチ開始の間に蓄積されるエネルギーを制御し、各パルス光量を目標値に合わせこむことができる。またフラッシュランプとＱスイッチの間隔を考慮して、励起開始のタイミングを変更することにより、複数のパルス光のタイミングを高精度に合わせることができる。これにより、光量ずれによって生じるアーチファクトとタイミングのずれによって生じるアーチファクトの両方を低減し、より品質の高い診断画像を得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００９９】
１：被検体、２ａ：パルスレーザ光源、２ｂ：パルスレーザ光源、５：探触子、１０：コントローラ、１１：ＣＰＵ、１２：時間差計数回路、１３：制御回路、１４：信号処理回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光音響効果を利用して被検体内部の情報を取得する生体検査装置であって、
パルス光を発生する複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、前記励起開始信号から所定の時間の経過後に前記レーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、前記レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段と、
前記パルス光の照射により被検体内部で発生した音響波を受信する音響波受信手段と、
前記音響波受信手段から出力される信号を用いて被検体内部の情報を生成する信号処理手段と、を備え、
前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでおり、
前記制御手段は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、前記第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを前記第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅らせる
ことを特徴とする生体検査装置。
【請求項２】
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間での励起開始信号を出力するタイミングの差は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間のパルス光の発生タイミングの差が予め決められた許容範囲内になるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体検査装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間のパルス光の発生タイミングの差を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出されたパルス光の発生タイミングの差が前記許容範囲内になるように、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間での励起開始信号を出力するタイミングの差を調整する
ことを特徴とする請求項２に記載の生体検査装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記検出手段で検出されたパルス光の発生タイミングの差が前記許容範囲を外れたときに前記音響波受信手段から出力された信号を、被検体内部の情報の生成に利用しない
ことを特徴とする請求項３に記載の生体検査装置。
【請求項５】
前記制御手段が励起開始信号を出力するタイミングの差を調整する間、前記レーザ光源から前記被検体へ照射されるパルス光を遮断する光遮断手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項３または４に記載の生体検査装置。
【請求項６】
前記音響波受信手段は移動しながら測定を行うものであり、
前記制御手段は、前記音響波受信手段が測定位置に到達するタイミングとパルス光の発生タイミングとが同期するように、前記レーザ光源に励起開始信号を出力するタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【請求項７】
各レーザ光源から発生したパルス光の光量を計測する光量計測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記光量計測手段で計測された光量を予め決められた目標値に近づけるように、励起開始信号を出力するタイミングと発振開始信号を出力するタイミングの間の時間の長さを変更する
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記音響波受信手段から出力された信号の強度を予め決められた許容値よりも小さくするように、励起開始信号を出力するタイミングと発振開始信号を出力するタイミングの間の時間の長さを変更する
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【請求項１】
光音響効果を利用して被検体内部の情報を取得する生体検査装置であって、
パルス光を発生する複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源に対して励起の開始を指示する励起開始信号を出力するとともに、前記励起開始信号から所定の時間の経過後に前記レーザ光源に対して発振の開始を指示する発振開始信号を出力することで、前記レーザ光源からパルス光を発生させる制御手段と、
前記パルス光の照射により被検体内部で発生した音響波を受信する音響波受信手段と、
前記音響波受信手段から出力される信号を用いて被検体内部の情報を生成する信号処理手段と、を備え、
前記複数のレーザ光源は、第１のレーザ光源と、励起の開始からパルス光の発生までにかかる準備時間が前記第１のレーザ光源よりも長い第２のレーザ光源とを含んでおり、
前記制御手段は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間の準備時間の差に応じて、前記第１のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングを前記第２のレーザ光源に対して励起開始信号を出力するタイミングよりも遅らせる
ことを特徴とする生体検査装置。
【請求項２】
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間での励起開始信号を出力するタイミングの差は、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間のパルス光の発生タイミングの差が予め決められた許容範囲内になるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体検査装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間のパルス光の発生タイミングの差を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出されたパルス光の発生タイミングの差が前記許容範囲内になるように、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源の間での励起開始信号を出力するタイミングの差を調整する
ことを特徴とする請求項２に記載の生体検査装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記検出手段で検出されたパルス光の発生タイミングの差が前記許容範囲を外れたときに前記音響波受信手段から出力された信号を、被検体内部の情報の生成に利用しない
ことを特徴とする請求項３に記載の生体検査装置。
【請求項５】
前記制御手段が励起開始信号を出力するタイミングの差を調整する間、前記レーザ光源から前記被検体へ照射されるパルス光を遮断する光遮断手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項３または４に記載の生体検査装置。
【請求項６】
前記音響波受信手段は移動しながら測定を行うものであり、
前記制御手段は、前記音響波受信手段が測定位置に到達するタイミングとパルス光の発生タイミングとが同期するように、前記レーザ光源に励起開始信号を出力するタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【請求項７】
各レーザ光源から発生したパルス光の光量を計測する光量計測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記光量計測手段で計測された光量を予め決められた目標値に近づけるように、励起開始信号を出力するタイミングと発振開始信号を出力するタイミングの間の時間の長さを変更する
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記音響波受信手段から出力された信号の強度を予め決められた許容値よりも小さくするように、励起開始信号を出力するタイミングと発振開始信号を出力するタイミングの間の時間の長さを変更する
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の生体検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２２９６６０（Ｐ２０１１−２２９６６０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０２３１２（Ｐ２０１０−１０２３１２）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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