激光光源单元、激光光源单元的控制方法、光声图像生成装置及方法

激光光源单元、激光光源单元的控制方法、光声图像生成装置及方法
【专利摘要】在激光光源单元中，无需提高双折射滤光器的转速即可高速地切换多个波长。在包括隔着激光棒（51）而相向的一对反光镜（53、54）的光共振器内，插入Q开关（55）和双折射滤光器（56）。双折射滤光器（56）随着旋转位移而使光共振器的振荡波长变化。驱动单元（57）使双折射滤光器（56）在包括透射波长相对于旋转位移的变化特性的不连续点在内的规定范围内往返旋转运动。发光控制部（59）在从闪光灯（52）向激光棒（51）照射了激励光后，在双折射滤光器（56）的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长所对应的位置的时刻，接通Q开关（55）而使脉冲激光射出。
【专利说明】激光光源单元、激光光源单元的控制方法、光声图像生成装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光光源单元及其控制方法，更详细而言，涉及能够切换并射出多个波长的激光的激光光源单元及其控制方法。
[0002]并且，本发明涉及光声图像生成装置及方法，更详细而言，涉及向被检体照射多个波长的激光来检测光声信号并基于检测出的光声信号来生成光声图像的光声图像生成装置及方法。
【背景技术】
[0003]一直以来，例如如专利文献1、非专利文献I所示，公知有利用光声效应将活体的内部图像化的光声图像化装置。在该光声图像化装置中，例如将脉冲激光等脉冲光照射于活体。在受到该脉冲光照射的活体内部，吸收了脉冲光的能量的活体组织因热而体积膨胀，产生声波。能够用超声波探针等检测该声波，基于检测出的信号(光声信号)使活体内部可视图像化。在光声图像化方法中，在特定的吸光体中产生声波，因此能够使活体中的特定的组织例如血管等图像化。
[0004]然而，多数活体组织的光吸收特性根据光的波长而变化，并且一般而言，该光吸收特性对应各组织也是特有的。例如图11表示在人的动脉中较多含有的氧合血红蛋白(与氧结合的血红蛋白:oxy-Hb)和静脉中较多含有的脱氧血红蛋白(未与氧结合的血红蛋白deoxy-Hb)的各光波波长下的分子吸收系数。动脉的光吸收特性与氧合血红蛋白的特性对应，静脉的光吸收特性与脱氧血红蛋白的特性对应。公知有如下的光声图像化方法:利用与该波长对应的光吸收率的不同，将彼此不同的两种波长的光照射到血管部分，区分动脉和静脉并进行图像化(例如参照专利文献2)。
[0005]在此，关于可变波长激光，在专利文献3中记载了:将作为波长选择元件的标准具或双折射滤光器配置于光共振器内，通过调整其旋转角度来获得期望波长的激光。并且，专利文献4中记载了:将作为波长选择单元的标准具配置于光共振器内，并以一定的速度扫描标准具。专利文献4中存在以下记载:仅在标准具的透射波长与激光的纵模振荡一致时进行激光振荡，在增加了标准具的扫描速度的情况下，激光振荡变为脉冲性振荡。
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2005-21380号公报
[0008]专利文献2:日本特开2010-046215号公报
[0009]专利文献3:日本特开2009-231483号公报
[0010]专利文献4:日本特开2000-105464号公报
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1:A High-Speed Photoacoustic Tomography System based ona Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, JonathanCannataj Derek DeBusscherejChanghong HujJ.Brian Fowlkes, and Paul Carson,Proc.SPIE Vol.7564，756424(Feb.23，2010)

【发明内容】

[0013]发明要解决的问题
[0014]在使用双折射滤光器切换并射出多个波长的激光时，可考虑以规定的转速使双折射滤光器旋转，依次切换波长。例如，在切换并射出波长750nm的脉冲激光和波长800nm的脉冲激光时，在双折射滤光器变为与波长750nm对应的旋转位移位置的时刻和变为与波长800nm对应的旋转位移位置的时刻，控制插入到光共振器内的Q开关，从而能够照射2个波长(750nm、800nm)的脉冲激光。
[0015]图12表示相对于双折射滤光器的旋转位移的透射波长(光共振器的振荡波长)的变化特性。该双折射滤光器每旋转位移30°，使透射波长在740nm到810nm之间变化，在旋转一圈中重复12次自由光谱范围(FSR:Free Spectral Range)。当在1秒内使该双折射滤光器旋转一圈时，双折射滤光器以12Hz重复FSR。
[0016]在使具有图12所示的透射波长的变化特性的双折射滤光器在1秒内旋转一圈时，双折射滤光器以12Hz重复FSR，因此照射各波长的脉冲激光的周期是83ms (1/12秒)。例如，从射出波长750nm的脉冲激光开始到射出波长750nm的下一脉冲激光为止，空出83ms的时间。如此，射出相同波长的脉冲激光的时间间隔取决于FSR的重复周期，只要不提高双折射滤光器的转速，就无法缩短射出各波长的脉冲激光的周期。
[0017]本发明鉴于以上情况，其目的在于提供无需提高双折射滤光器的转速(角速度)即可高速地切换并射出多个波长的激光光源单元及其控制方法。并且，本发明的目的在于提供包括该激光光源单元的光声图像生成装置及使用了激光光源单元的控制方法的光声图像生成方法。
[0018]用于解决问题的方法
[0019]为了实现上述目的，本发明提供一种激光光源单元，射出多个波长的脉冲激光，上述激光光源单兀的特征在于具有:激光棒；激励光源，向上述激光棒照射激励光；光共振器，包括隔着上述激光棒而相向的一对反光镜；Q开关，插入到上述光共振器内；双折射滤光器，插入到上述光共振器的内部，随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化；驱动单元，在包括相对于上述双折射滤光器的旋转位移的上述振荡波长的变化特性为不连续点的位置在内的规定范围内使上述双折射滤光器往返旋转运动；及发光控制部，在从上述激励光源向上述激光棒照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长所对应的位置的时刻，接通上述Q开关而使脉冲激光射出。
[0020]在本发明中，也可以采用以下构成:上述驱动单元具有曲柄机构，该曲柄机构包括进行圆周运动的旋转运动体及连接该旋转运动体和上述双折射滤光器的杆，并将上述旋转运动体的圆周运动转换为上述双折射滤光器的往返旋转运动。
[0021]也可以是，上述旋转运动体以一定的速度旋转运动。
[0022]也可以是，上述多个波长包括第一波长及第二波长，上述双折射滤光器在从上述不连续点沿着第一旋转方向旋转了第一量的第一旋转位移位置将上述光共振器的振荡波长作为上述第一波长，在从上述不连续点沿着与第一旋转方向相反侧的第二方向旋转了第二量的第二旋转位移位置将上述光共振器的振荡波长作为上述第二波长。[0023]也可以是，在上述双折射滤光器沿着一定方向旋转一圈的期间内，多次重复包括上述第一波长及第二波长的自由光谱范围。
[0024]优选的是，使上述双折射滤光器往返旋转运动的规定范围窄于与一次自由光谱范围对应的上述双折射滤光器的旋转位移的范围。
[0025]也可以是，上述光共振器的振荡波长相对于上述双折射滤光器的旋转位移呈锯齿波状地变化。
[0026]本发明提供一种光声图像生成装置，其特征在于，具有:激光光源单元，射出多个波长的脉冲激光；采样单元，对上述多个波长的脉冲激光照射到被检体时在被检体内产生的光声信号进行采样，并生成与各波长对应的光声数据；相位信息提取单元，生成表示与上述各波长对应的光声数据间的相对的信号强度的大小关系的相位信息；及光声图像构建单元，基于上述相位信息生成光声图像，上述激光光源单元具有:激光棒；激励光源，向上述激光棒照射激励光；光共振器，包括隔着上述激光棒而相向的一对反光镜；Q开关，插入到上述光共振器内；双折射滤光器，插入到上述光共振器的内部，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化；驱动单元，在包括相对于上述双折射滤光器的旋转位移的上述振荡波长的变化特性为不连续点的位置在内的规定范围内使上述双折射滤光器往返旋转运动；及发光控制部，在从上述激励光源向上述激光棒照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长所对应的位置的时刻，接通上述Q开关而使脉冲激光射出。
[0027]可以采用以下构成:本发明的光声图像生成装置进一步具备强度信息提取单元，该强度信息提取单元基于与上述各波长对应的光声数据，生成表示信号强度的强度信息，上述光声图像构建单元可以基于上述强度信息决定上述光声图像的各像素的灰度值，并且基于上述相位信息决定各像素的显示颜色。
[0028]也可以是，上述多个波长可包括第一波长及第二波长，上述光声图像生成装置可以采用以下构成，进一步具备:复数化单元，生成将第一光声数据和第二光声数据中的任一方作为实部、将另一方作为虚部的复数数据，上述第一光声数据与照射上述第一波长的脉冲激光时所检测出的光声信号对应，上述第二光声数据与照射上述第二波长的脉冲激光时所检测出的光声信号对应；及光声图像重构单元，根据上述复数数据通过傅里叶变换法生成重构图像，上述相位信息提取单元从上述重构图像提取上述相位信息，上述强度信息提取单元从上述重构图像提取上述强度信息。
[0029]可以采用以下构成:上述采样单元进一步对与发送到被检体的声波相对的反射声波进行采样，生成反射声波数据，上述光声图像生成装置进一步具备声波图像生成单元，该声波图像生成单元基于上述反射声波数据生成声波图像。
[0030]而且，本发明提供一种激光光源单元的控制方法，该激光光源单元射出多个波长的脉冲激光，上述激光光源单元的控制方法的特征在于具有以下步骤:使双折射滤光器在规定范围内往返旋转运动，上述双折射滤光器插入到包括隔着激光棒而相向的一对反光镜的光共振器内，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化；向上述激光棒照射激励光，在照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长所对应的位置的时刻，接通插入到上述光共振器内的Q开关而使脉冲激光射出。
[0031]本发明提供一种光声图像生成方法，其特征在于具有以下步骤:射出多个波长的脉冲激光，在该步骤中，使双折射滤光器在规定范围内往返旋转运动，上述双折射滤光器插入到包括隔着激光棒而相向的一对反光镜的光共振器内，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化，并向上述激光棒照射激励光，在照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长所对应的位置的时刻，接通插入到上述光共振器内的Q开关而使脉冲激光射出；对上述多个波长的脉冲激光照射到被检体时在被检体内产生的光声信号进行采样，并生成与各波长对应的光声数据；生成表示与上述各波长对应的光声数据间的相对的信号强度的大小关系的相位信息；基于上述相位信息生成光声图像。
[0032]发明效果
[0033]本发明的光声图像生成装置及声波单元中，使插入到光共振器内并随着旋转位移而使振荡波长变化的双折射滤光器在包括相对于旋转位移的振荡波长的变化特性为不连续的不连续点在内的规定范围内往返旋转运动，在双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通插入到光共振器内的Q开关。在相对于旋转位移的透射波长的变化特性的不连续点，透射波长相对于旋转位移的变化变大，利用这一点，无需提高双折射滤光器的转速(角速度)即可高速地切换并射出多个波长。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是表示本发明的第一实施方式的光声图像生成装置的框图。
[0035]图2是表示第一实施方式的激光光源单元的构成的框图。
[0036]图3是表示使双折射滤光器往返旋转运动的驱动单元的构成例的图。
[0037]图4是表示相对于双折射滤光器的旋转位移的透射波长的变化特性的图表。
[0038]图5是表不各种触发和发光时刻的时序图。
[0039]图6是表示第一实施方式的光声图像生成装置的动作步骤的流程图。
[0040]图7是表示比较例中的各种触发和发光时刻的时序图。
[0041]图8是表示本发明的第二实施方式的光声图像生成装置的框图。
[0042]图9是表示第二实施方式的光声图像生成装置的动作步骤的框图。
[0043]图10是表示驱动单元的变形例的图。
[0044]图11是表示氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的各光波波长的分子吸收系数的图表。
[0045]图12表示相对于双折射滤光器的旋转位移的透射波长的变化特性。
【具体实施方式】
[0046]以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，在本发明的实施例中，作为声波使用超声波，但通过根据被检对象、测定条件等选择适当的频率，也可以是可听频率的声波。图1表示本发明的第一实施方式的光声图像生成装置。光声图像生成装置10具备:超声波探头(探针)11、超声波单元12及激光光源单元13。激光光源单元13射出应照射到被检体的脉冲激光。激光光源单元13射出相互不同的多个脉冲激光。在以下说明中，主要说明激光光源单元13切换并射出第一波长的脉冲激光和第二波长的脉冲激光的情况。
[0047]例如，作为第一波长(中心波长)考虑约为750nm，作为第二波长考虑约为800nm。当参照之前说明的图11时，人的动脉中较多含有的氧合血红蛋白(与氧结合的血红蛋白:oxy-Hb)的波长750nm下的分子吸收系数小于波长800nm下的分子吸收系数。另一方面，静脉中较多含有的脱氧血红蛋白(未与氧结合的血红蛋白:deoxy-Hb)的波长750nm下的分子吸收系数大于波长SOOnm下的分子吸收系数。利用这一性质，通过调查波长750nm下获得的光声信号相对于波长SOOnm下获得的光声信号是相对较大还是较小，从而能够判别出来自动脉的光声信号和来自静脉的光声信号。
[0048]从激光光源单元13射出的脉冲激光例如使用光纤等导光单元被导光至探针11，从探针11向被检体照射。脉冲激光的照射位置无特别限定，也可以从探针以外的场所进行脉冲激光的照射。在被检体内，通过吸光体吸收所照射的脉冲激光的能量而产生超声波(声波)。探针11含有超声波检测器。探针11例如具有一维排列的多个超声波检测器元件(超声波振子)，通过该一维排列的超声波振子，检测出来自被检体内的声波(光声信号)。
[0049]超声波单元12具有:接收电路21、AD转换单元22、接收存储器23、复数化单元24、光声图像重构单元25、相位信息提取单元26、强度信息提取单元27、检波/对数变换单元28、光声图像构建单元29、触发控制电路30及控制单元31。接收电路21接收探针11检测出的光声信号。AD转换单元22是采样单元，对接收电路21接收到的光声信号进行采样，生成作为数字数据的光声数据。AD转换单元22例如与从外部输入的AD时钟信号同步地以规定的采样周期进行光声信号的采样。
[0050]AD转换单元22将光声数据存储于接收存储器23中。AD转换单元22将与从激光光源单元13射出的脉冲激光的各波长所对应的光声数据存储于接收存储器23中。S卩，AD转换单兀22将第一光声数据和第二光声数据存储于接收存储器23中，上述第一光声数据是对向被检体照射第一波长的脉冲激光时由探针11检测出的光声信号进行转换而得到的数据，上述第二光声数据是对照射第二波长的脉冲激光时由探针11检测出的光声信号进行转换而得到的数据。
[0051]复数化单元24从接收存储器23读出第一光声数据和第二光声数据，生成将任一方作为实部、将另一方作为虚部的复数数据。以下，说明复数化单元24生成将第一光声数据作为实部、将第二光声数据作为虚部的复数数据的情况。
[0052]光声图像重构单元25从复数化单元24输入复数数据。光声图像重构单元25根据输入的复数数据通过傅里叶变换法(FTA法)进行图像重构。在基于傅里叶变换法的图像重构中，例如能够适用文献“Photoacoustic Image Reconstruction-A QuantitativeAnalysis’’Jonathan 1.Sperl et al.SPIE-0SA Vol.6631 663 103 等中记载的现有公知的方法。光声图像重构单元25将表示重构图像的傅里叶变换的数据输入到相位信息提取单元26和强度信息提取单元27。
[0053]相位信息提取单兀26生成表不与各波长对应的光声数据间的相对的信号强度的大小关系的相位信息。在本实施方式中，相位信息提取单元26将由光声图像重构单元25重构的重构图像作为输入数据，根据作为复数数据的输入数据，生成表示比较了实部和虚部时相对地哪个大多少的相位信息。相位信息提取单元26例如在复数数据以X+iY表示时，生成Θ =tan —1 (Y/X)作为相位信息。此外，在X=O时，Θ =90°。当构成实部的第一光声数据(X)和构成虚部的第二光声数据(Y)相等时，相位信息是θ=45°。相位信息相对而言，第一光声数据越大则越靠近θ=0°，第二光声数据越大则越靠近θ=90°。[0054]强度信息提取单元27基于与各波长对应的光声数据生成表示信号强度的强度信息。在本实施方式中，强度信息提取单元27将由光声图像重构单元25重构的重构图像作为输入数据，根据作为复数数据的输入数据，生成强度信息。强度信息提取单元27例如在复数数据以X+iY表示时，提取(X2+Y2)1/2作为强度信息。检波/对数变换单元28生成表示由强度信息提取单元27提取出的强度信息的数据的包络线，接着对该包络线进行对数变换，扩大动态范围。
[0055]光声图像构建单元29从相位信息提取单元26输入相位信息，从检波/对数变换单元28输入检波/对数变换处理后的强度信息。光声图像构建单元29基于输入的相位信息和强度信息，生成作为吸光体的分布图像的光声图像。光声图像构建单元29例如基于输入的强度信息，决定吸光体的分布图像中的各像素的亮度(灰度值)。并且，光声图像构建单元29例如基于相位信息，决定吸光体的分布图像中的各像素的颜色(显示颜色)。光声图像构建单元29例如将相位0°到90°的范围用于与规定颜色对应的色图，基于输入的相位信息决定各像素的颜色。
[0056]在此，相位0°到45°的范围是第一光声数据比第二光声数据大的范围，因此可认为光声信号的发生源是主要含有对波长756nm的吸收比对波长798nm的吸收大的脱氧血红蛋白的血液在流动的静脉。另一方面，相位45°到90°的范围是第二光声数据比第一光声数据小的范围，因此可认为光声信号的发生源是主要含有对波长756nm的吸收比对波长798nm的吸收小的氧合血红蛋白的血液在流动的动脉。
[0057]因此，作为色图使用如下色图:例如以在相位是0°时为蓝色、随着相位接近45°而变为白色的方式使颜色逐渐变化，并且以在相位是90°时为红色、随着相位接近45°而变为白色的方式使颜色逐渐变化。在这种情况下，在光声图像上，可以用红色表示与动脉对应的部分，用蓝色表示与静脉对应的部分。也可以不使用强度信息，仅按照相位信息进行与动脉对应的部分及与静脉对应的部分的颜色区分。图像显示单元14将光声图像构建单元29生成的光声图像显示于显示画面上。
[0058]接着，详细说明激光光源单元13的构成。图2表示激光光源单元13的构成。激光光源单元13具有:激光棒51、闪光灯52、反光镜53、54、Q开关55、双折射滤光器(BRF:birefringent filter) 56、驱动单元57、旋转位移检测单元58及发光控制部59。激光棒51是激光介质。激光棒51例如可以使用变石结晶。闪光灯52是激励光源，向激光棒51照射激励光。也可以将闪光灯52以外的光源作为激励光源使用。
[0059]反光镜53、54隔着激光棒51而相向，由反光镜53、54构成光共振器。反光镜54在输出侧。在光共振器内插入Q开关55及双折射滤光器56。通过Q开关55,使光共振器内的插入损失从损失大(低Q)向损失小(高Q)急速变化，从而能够获得脉冲激光。双折射滤光器56随着旋转位移而使透射波长发生变化，使光共振器的振荡波长发生变化。在使双折射滤光器56沿着一定方向发生了旋转位移时，光共振器的振荡波长相对于双折射滤光器56的旋转位移呈锯齿波状地变化。
[0060]驱动单元57在包括相对于双折射滤光器56的旋转位移的透射波长的变化特性为不连续的位置在内的规定范围内，使双折射滤光器56往返旋转运动。例如，双折射滤光器56在740nm到810nm范围内使透射波长发生变化时，若使双折射滤光器56沿着某个方向旋转，则透射波长从740nm开始相对于旋转位移以一定比例(梯度)变长。当透射波长达到810nm，透射波长返回到740nm，之后，重复这种透射波长相对于旋转位移的变化特性。从波长SlOnm返回到740nm这样的旋转位移位置与透射波长相对于旋转位移的变化特性为不连续的位置相当。
[0061]旋转位移检测单元58检测双折射滤光器56的旋转位移。旋转位移检测单元58例如通过安装于双折射滤光器56的旋转轴的有狭缝的旋转板和透射型光电断路器，检测双折射滤光器56的旋转位移。
[0062]发光控制部59将闪光灯触发信号输出到闪光灯52,从闪光灯52向激光棒51照射激励光。照射激励光后，发光控制部59在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，向Q开关55输出Q开关触发信号。并且，发光控制部59与Q开关触发信号的输出时刻对应地将Q开关同步信号输出到超声波单元12。Q开关55响应Q开关触发信号,使光共振器内的插入损失从损失大向损失小急剧地变化(将Q开关接通)，从而从输出侧的反光镜54射出脉冲激光。
[0063]返回到图1，控制单元31进行超声波单元12内的各部件的控制。触发控制电路30向激光光源单兀13输出用于控制闪光灯52的发光的闪光灯待机信号。触发控制电路30例如从激光光源单元13接收由旋转位移检测单元58检测出的双折射滤光器56的当前的旋转位移位置，在基于接收到的旋转位移位置的时刻，输出闪光灯待机信号。
[0064]触发控制电路30从激光光源单元13输入表示将Q开关接通的时刻即激光发光时刻的Q开关同步信号。触发控制电路30在接收到Q开关同步信号时，向AD转换单元22输出采样触发信号(AD触发信号)。AD转换单元22基于采样触发信号开始光声信号的采样。
[0065]图3表示使双折射滤光器56往返旋转运动的驱动单元57的构成例。驱动单元57包括:进行圆周运动的圆周运动体(圆盘)61 ;及连接圆盘61和双折射滤光器56的连杆62。通过这些圆盘61和连杆62，构成将圆盘61的圆周运动转换为双折射滤光器56的往返旋转运动的曲柄机构60。圆盘61例如通过马达等绕旋转轴以一定的速度旋转。圆盘61和连杆62的连接点(支点)随着圆盘61的旋转而位移，通过该位移，双折射滤光器56在越过透射波长变化特性的不连续点(不连续线)的规定范围内绕旋转轴往返旋转运动。通过利用曲柄机构，能够在规定范围内使双折射滤光器56顺畅地旋转往返运动。在此，一定的速度是指预先确定的速度，与规定的速度同义。
[0066]图4表不相对于双折射滤光器56的旋转位移的透射波长(光共振器的振荡波长)的变化特性。双折射滤光器56例如可以使用与具有图8所示的透射波长的变化特性的双折射滤光器相同的装置。双折射滤光器56在沿着一定方向旋转一圈的期间内，重复多次包括第一波长(例如750nm)及第二波长(例如800nm)的FSR。使该双折射滤光器56在图4中的虚线所示的、包括透射波长变化特性的不连续点在内的规定范围内往返旋转运动。
[0067]例如，随着旋转位移位置的增加，透射波长从790nm变化为810nm、通过从810nm变化为740nm的不连续点而在从740nm变化为760nm的范围内，使双折射滤光器56往返旋转运动。在这种情况下，包括振荡波长的变化特性为不连续点的位置在内的规定范围是指以下范围:随着旋转位移位置的增加，透射波长从790nm变化为810nm，通过从810nm变化为740nm的不连续点而从740nm变化为760nm。在使双折射滤光器56往返旋转运动的规定范围内，从透射波长变化特性变为不连续点的旋转位移位置(例如30° )开始，沿着第一旋转方向(旋转位移位置增加的方向)旋转了一定量的位置(第一旋转位移位置)是与第一波长(750nm)对应的旋转位移位置，沿着第二方向(旋转位移位置减少的方向)旋转了一定量的位置(第二旋转位移位置)是与第二波长(800nm)对应的旋转位移位置。使双折射滤光器56往返旋转运动的规定范围优选窄于与一次自由光谱范围对应的双折射滤光器的旋转位移的范围。
[0068]图5是表不各种触发和发光时刻的时序图。(a)表不光共振器相对于时间变化的振荡波长特性(双折射滤光器56的透射波长特性)。(b)表示闪光灯触发，(c)表示Q开关触发。(d)表示闪光灯的发光时刻及脉冲激光的射出时刻。此外在图5中，为了简化说明，闪光灯52及Q开关55对触发进行瞬间响应，但实际上存在延迟时间。但该延迟是数μ秒至100 μ秒左右，因此能够忽略该延迟。
[0069]双折射滤光器56例如沿着一定方向以与1秒内旋转一圈时相同的角速度而往返旋转运动。双折射滤光器56首先从与波长760nm对应的旋转位移位置沿着第二旋转方向(负侧方向)旋转位移(a)。将双折射滤光器56从与波长760nm对应的旋转位移位置开始旋转位移时的时刻作为基准时刻t=0。
[0070]超声波单元12的触发控制电路30为了从激光光源单元13射出波长750nm的脉冲激光，输出闪光灯待机信号。激光光源单元13的发光控制部59在接收到闪光灯待机信号时，在时刻tl，向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，发光控制部59在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长750nm对应的位置的时刻t2=12ms输出Q开关触发信号(c),通过接通Q开关55,从光共振器射出波长750nm的脉冲激光。
[0071]双折射滤光器56越过透射波长的变化特性的不连续点地旋转位移(a)。超声波单元12的触发控制电路30为了从激光光源单元13射出波长800nm的脉冲激光，输出闪光灯待机信号。发光控制部59在接收到闪光灯待机信号时，在时刻t3，向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，发光控制部59在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长800nm对应的位置的时刻t4=36ms输出Q开关触发信号(c)，通过接通Q开关55,从光共振器射出波长800nm的脉冲激光。
[0072]驱动单元57在使双折射滤光器56旋转位移到与波长790nm对应的位置时，使旋转方向反转，使双折射滤光器56从与波长790nm对应的位置沿着第一方向(正侧方向)旋转位移(a)。触发控制电路30为了从激光光源单兀13射出波长800nm的脉冲激光，输出闪光灯待机信号。发光控制部59在接收到闪光灯待机信号时,在时刻t5,向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，发光控制部59在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长800nm对应的位置的时刻t6=60ms输出Q开关触发信号(c)，通过接通Q开关55,从光共振器射出800nm的脉冲激光。
[0073]双折射滤光器56沿着与之前相反的方向越过透射波长的变化特性的不连续点地旋转位移(a)。超声波单元12的触发控制电路30为了从激光光源单元13射出波长750nm的脉冲激光，输出闪光灯待机信号。发光控制部59在接收到闪光灯待机信号时，在时刻t7，向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，发光控制部59在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长750nm对应的位置的时刻t8=84ms输出Q开关触发信号(c),通过接通Q开关55,从光共振器射出750nm的脉冲激光。
[0074]之后同样地，发光控制部59在驱动单元57使双折射滤光器56往返旋转运动的期间，使闪光灯52点亮，进行激光激励，之后通过在与各波长对应的旋转位移位置接通Q开关，依次射出第一波长、第二波长、第二波长、第一波长的脉冲激光。各波长的脉冲激光的射出间隔是与双折射滤光器56的往返旋转运动的一个周期相当的约48ms。并且，波长的切换时间是与双折射滤光器56的往返旋转运动的半个周期相当的约24ms。激光光源单元13将波长750nm、800nm的脉冲激光作为1组，在1秒内射出21组(共42个)脉冲激光(42Hz动作)。
[0075]图6表示光声图像生成装置10的动作步骤。在此，说明将被检体被激光照射的区域分割为多个局部区域的情况。驱动单元57在对被检体进行脉冲激光照射之前，使双折射滤光器56例如在包括不连续点(740nm到810nm的变化点)在内的、与透射波长740nm到760nm及透射波长790nm到810nm对应的范围内，使双折射滤光器56往返旋转运动(步骤A1)。驱动单元57例如使双折射滤光器56从与透射波长760nm对应的位置开始沿着负方向旋转。此时，驱动单元57例如以与使双折射滤光器56在1秒内旋转一圈时一样的角速度，使双折射滤光器旋转。
[0076]触发控制电路30在作好了光声信号的接收准备时，为了射出第一个波长(750nm)的脉冲激光，在规定的时刻向激光光源单兀13输出闪光灯待机信号(步骤A2)。激光光源单兀13的发光控制部59在输入了闪光灯待机信号时,使闪光灯52点亮,开始激光棒51的激励(步骤A3)。发光控制部59例如在从双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长750nm对应的位置的时刻反向算出的时刻，使闪光灯52点亮。
[0077]发光控制部59在闪光灯52点亮后，在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与透射波长750nm对应的位置的时刻，接通Q开关55 (步骤A4)。通过将Q开关55接通，激光光源单元13射出波长750nm的脉冲激光。发光控制部59与接通Q开关55的时刻同步地将Q开关同步信号输出到超声波单元12 (步骤A5)。
[0078]从激光光源单元13射出的波长750nm的脉冲激光例如被导光至探针11，从探针11照射到被检体的第一个局部区域。在被检体内，吸光体吸收所照射的脉冲激光的能量，从而产生光声信号。探针11检测出在被检体内产生的光声信号。由探针11检测出的光声信号由接收电路21接收。
[0079]触发控制电路30在输出闪光灯触发信号后直至接收到Q开关同步信号为止待机。触发控制电路30在接收到Q开关同步信号时，向AD转换单元22输出采样触发信号。AD转换单元22以规定的采样周期对接收电路21所接收的光声信号进行采样(步骤A6)。将由AD转换单元22采样所得的光声信号作为第一光声数据存储于接收存储器23中。
[0080]控制单元31判断是否存在剩余波长，即判断是否射出了应射出的所有波长的脉冲激光(步骤A7)。当存在剩余波长时，为了射出下一波长的脉冲激光，返回到步骤A2，从触发控制电路30向激光光源单元13输出闪光灯待机信号。发光控制部59在步骤A3中使闪光灯52点亮，在步骤A4中，在双折射滤光器56处于与第二个波长(800nm)对应的旋转位移位置的时刻，接通Q开关55，射出脉冲激光。
[0081]从激光光源单元13射出的波长800nm的脉冲激光例如被导光至探针11，从探针11照射到被检体的第一个局部区域。探针11检测出被检体内的吸光体通过吸收波长800nm的脉冲激光而产生的光声信号。触发控制电路30在接收到Q开关同步信号时，向AD转换单元22输出采样触发信号，AD转换单元22在步骤A6中进行光声信号的采样。将由AD转换单元22采样所得的光声信号作为第二光声数据存储于接收存储器23中。光声图像生成装置10对各波长执行步骤Al至A6，将各波长的脉冲激光照射到被检体，从被检体检测出光
声信号。
[0082]控制单元31在步骤A7中若判断为不存在剩余波长，则判断是否选择了所有局部区域(步骤AS)。当应选择的局部区域有剩余时，返回到步骤A2。光声图像生成装置10对各局部区域执行步骤A2至A7，对各局部区域依次照射各波长(750nm、800nm)的脉冲激光，将与各局部区域对应的第一光声数据和第二光声数据存储于接收存储器23中。照射到被检体的脉冲激光的波长的顺序根据双折射滤光器56的旋转方向而不同。激光光源单元13例如按照750nm、800nm、800nm、750nm的顺序重复射出脉冲激光。若对所有局部区域进行脉冲激光的照射及光声信号的检测，则备齐了用于生成I帧光声图像所需的光声数据。
[0083]控制单元31在步骤AS中若判断为选择了所有局部区域，则使处理转移到光声图像的生成。复数化单元24从接收存储器23读出第一光声数据和第二光声数据，生成以第一光声图像数据为实部、以第二光声图像数据为虚部的复数数据(步骤A9)。光声图像重构单元25根据由步骤A9进行复数化所得的复数数据，通过傅里叶变换法(FTA法)进行图像重构(步骤A10)。
[0084]相位信息提取单元26从重构的复数数据(重构图像)提取相位信息(步骤Al I)。相位信息提取单元26例如在重构的复数数据以X+iY表示时,提取Θ = tan —1 (Y/X)作为相位信息(其中，在X=O时，θ=90° )。强度信息提取单元27从重构的复数数据中提取出强度信息(步骤A12)。强度信息提取单元27例如在重构的复数数据以X+iY表示时，提取(X2+Y2)1/2作为强度信息。
[0085]检波/对数变换单元28对在步骤Α12提取出的强度信息实施检波/对数变换处理。光声图像构建单元29基于在步骤All提取出的相位信息及对在步骤Α12提取出的强度信息实施了检波/对数变换处理所得的信息，生成光声图像(步骤Α13)。光声图像构建单元29例如基于强度信息决定吸光体的分布图像中的各像素的亮度(灰度值)，基于相位信息决定各像素的颜色，从而生成光声图像。生成的光声图像显示于图像显示单元14。
[0086]在此,作为比较例,考虑使双折射滤光器沿着规定方向以一定速度旋转的情况。图7是表示比较例中的各种触发和发光时刻的时序图。(a)表示相对于时间变化的光共振器的振荡波长特性(双折射滤光器56的透射波长特性)。(b)表示闪光灯触发，(c)表示Q开关触发。(d)表示闪光灯的发光时刻及脉冲激光的射出时刻。此外在图7中，为了简化说明，闪光灯52及Q开关55对触发进行瞬间响应，但实际上存在延迟时间。但该延迟是数μ秒至100 μ秒左右，因此能够忽略该延迟。
[0087]若使图4所示的旋转一圈重复12次FSR的双折射滤光器56在I秒旋转一圈，则双折射滤光器56在一秒内重复12次FSR(a)。双折射滤光器56首先从与波长740nm对应的旋转位移位置沿着第一旋转方向(正侧方向)旋转位移。在时刻t21，向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长750nm对应的位置的时刻t22=12ms，输出Q开关触发信号(C)，通过接通Q开关55，能够从光共振器射出波长750nm的脉冲激光。
[0088]接着，在时刻t23，向闪光灯52输出闪光灯触发信号(b)，使闪光灯52点亮(d)。之后，在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与波长800nm对应的位置的时刻t24=71ms输出Q开关触发信号(c),通过接通Q开关55,能够从光共振器射出波长800nm的脉冲激光。之后同样地，在时刻t25、t27向闪光灯52输出闪光灯触发信号，在时刻t26、t28向Q开关55输出Q开关触发信号，从而能够交替地射出波长750nm和800nm的脉冲激光。
[0089]在图7的例子中，各波长的脉冲激光的射出间隔与FSR的重复周期相等，约为83ms。并且，波长的切换时间若从波长750nm向800nm切换约为59ms，若从波长800nm向750nm切换约为24ms。
[0090]比较图5和图7可知，在本实施方式中，使双折射滤光器56在包括不连续点的规定范围内往返旋转运动，从而能够使从波长750nm向800nm的切换高速化。具体而言，在图7中，在83ms内射出波长750nm和800nm两个脉冲激光，与之相对，在图5中，能够在48ms内射出波长750nm和800nm两个脉冲激光，实现了约1.7倍的高速化。并且，在图7中，从波长750nm向800nm的切换及从波长800nm向750nm的切换并非等间隔。与之相对，在图5中，通过适当设定往返旋转运动的规定范围，能够使脉冲激光的波长的切换时间为一定时间。通过使对闪光灯52、Q开关55的触发间隔一定，能够避免浪费时间、对灯造成负荷。
[0091]在本实施方式中，使双折射滤光器56在包括透射波长相对于旋转位移的变化特性的不连续点在内的规定范围内往返旋转运动，在变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通Q开关55，射出脉冲激光。在透射波长相对于旋转位移的变化特性的不连续点，透射波长相对于旋转位移的变化较大。通过利用这一点，即使不增加每单位时间的双折射滤光器56的驱动量，与沿着一定方向进行旋转驱动的情况相比，也能够使双折射滤光器56的透射波长大幅变化。因此，无需提高双折射滤光器的转速(角速度)即可高速地切换并射出多个波长。
[0092]尤其优选将使双折射滤光器56往返旋转运动的规定范围设定得比与一次量的FSR对应的双折射滤光器56的旋转位移的范围窄。在这种情况下，若角速度一定，例如将750nm和800nm作为1组，则与使双折射滤光器56旋转位移与一次FSR对应的量所需的时间相比能够缩短各组间的时间间隔。并且，若根据双折射滤光器56中的不连续点的位置及与各波长对应的旋转位移位置来适当设定使双折射滤光器56往返旋转运动的规定范围，则能够以一定的间隔射出脉冲激光。
[0093]在本实施方式中，生成将由两个波长获得的第一光声数据和第二光声数据中的任一方作为实部、将另一方作为虚部的复数数据，根据该复数数据通过傅里叶变换法生成重构图像。在这种情况下，与分别重构第一光声数据和第二光声数据的情况相比，能够高效地进行重构。通过照射多个波长的脉冲激光，并使用照射各波长的脉冲激光时的光声信号(光声数据)，能够进行利用了各吸光体的光吸收特性根据波长而不同的功能成像。
[0094]并且，在本实施方式中，例如在光照射区域分为3个局部区域时，对第一局部区域依次照射第一波长的脉冲激光、第二波长的脉冲激光，接着对第二局部区域依次照射第一波长的脉冲激光、第二波长的脉冲激光，之后，对第三局部区域依次照射第一波长的脉冲激光、第二波长的脉冲激光。在本实施方式中，在对某个局部区域连续照射了第一波长的脉冲激光、第二波长的脉冲激光后，转移到下一个局部区域。在这种情况下，与将第一波长的脉冲激光照射到3个局部区域后将第二波长的脉冲激光照射到3个局部区域的情况相比，能够缩短在同一位置上从照射第一波长的脉冲激光到照射第二波长的脉冲激光之间的时间。通过缩短从照射第一波长的脉冲激光到照射第二波长的脉冲激光之间的时间，能够抑制第一光声数据和第二光声数据的不匹配。[0095]接着，说明本发明的第二实施方式。图8表示本发明的第二实施方式的光声图像生成装置。本实施方式的光声图像生成装置IOa中的超声波单元12a在图1所示的第一实施方式的光声图像生成装置10中的超声波单元12的构成的基础上还具有:数据分离单元32、超声波图像重构单元33、检波/对数变换单元34、超声波图像构建单元35、图像合成单兀36及发送控制电路37。本实施方式的光声图像生成装置10与第一实施方式的不同点在于，在生成光声图像的基础上还生成超声波图像。其他部分与第一实施方式相同。
[0096]在本实施方式中，探针11在检测光声信号的基础上，还对被检体进行超声波的输出(发送)及对发送出的超声波进行来自被检体的反射超声波的检测(接收)。触发控制电路30在生成超声波图像时，向发送控制电路37发送表示指示超声波发送这一内容的超声波发送触发信号。发送控制电路37在接收到触发信号时，从探针11发送超声波。探针11在超声波发送后检测来自被检体的反射超声波。
[0097]探针11检测出的反射超声波经由接收电路21输入到AD转换单元22。触发控制电路30与超声波发送的时刻对应地向AD转换单元22发送采样触发信号，开始反射超声波的采样。AD转换单元22将反射超声波的采样数据(反射超声波数据)存储于接收存储器23中。
[0098]数据分离单元32分离接收存储器23中存储的反射超声波数据和第一及第二光声数据。数据分离单元32将反射超声波数据传送到超声波图像重构单元33，将第一及第二光声数据传送到复数化单元24。基于第一及第二光声数据的光声图像的生成与第一实施方式相同。数据分离单元32将分离的反射超声波的采样数据输入到超声波图像重构单元33。
[0099]超声波图像重构单元33基于由探针11的多个超声波振子检测出的反射超声波(其采样数据)，生成超声波图像的各行数据。超声波图像重构单元33例如对来自探针11的64个超声波振子的数据加上与超声波振子的位置对应的延迟时间，生成I行数据(延迟相加法)。也可以替代延迟相加法，超声波图像重构单元33通过CBP法(Circular BackProjection:圆形反向投影)进行重构。或者，超声波图像重构单元33也可以使用霍夫(Hough)变换法或傅里叶变换法进行重构。
[0100]检波/对数变换单元34求出超声波图像重构单元33输出的各行数据的包络线，并对求出的包络线进行对数变换。超声波图像构建单元35基于实施了对数变换的各行数据，生成超声波图像。超声波图像重构单元33、检波/对数变换单元34及超声波图像构建单元35构成基于反射超声波生成超声波图像的超声波图像生成单元。
[0101]图像合成单元36合成光声图像和超声波图像。图像合成单元36例如通过重叠光声图像和超声波图像而进行图像合成。此时，图像合成单元36优选在光声图像和超声波图像中以使对应点变为同一位置的方式进行对位。合成的图像显示于图像显示单元14。也可以不进行图像合成，而在图像显示单元14上并列显示光声图像和超声波图像，或者在光声图像和超声波图像之间进行切换。
[0102]图9表示光声图像生成装置IOa的动作步骤。以下，说明将被检体的照射激光的区域分割为多个局部区域的情况。驱动单元57使双折射滤光器56在规定范围内往返旋转运动(步骤BI)。
[0103]触发控制电路30在作好了光声信号的接收准备时，为了射出第一个波长(750nm)的脉冲激光，输出闪光灯待机信号(步骤B2)。激光光源单兀13的发光控制部59在输入了闪光灯待机信号时，使闪光灯52点亮，开始激光棒51的激励(步骤B3)。
[0104]发光控制部59在闪光灯52点亮后，在双折射滤光器56的旋转位移位置变为与透射波长750nm对应的位置的时刻，接通Q开关55 (步骤B4)。通过将Q开关55接通，激光光源单元13射出波长750nm的脉冲激光。发光控制部59与接通Q开关55的时刻同步地将Q开关同步信号输出到超声波单元12 (步骤B5)。
[0105]从激光光源单元13射出的波长750nm的脉冲激光例如被导光至探针11，从探针11照射到被检体的第一个区域。在被检体内，吸光体吸收所照射的脉冲激光的能量，从而产生光声信号。探针11检测出在被检体内产生的光声信号。触发控制电路30在接收到Q开关同步信号时，向AD转换单元22输出采样触发信号。AD转换单元22经由接收电路21接收由探针11检测出的光声信号，以规定的采样周期对光声信号进行采样(步骤B6)。将由AD转换单元22采样所得的光声信号作为第一光声数据存储于接收存储器23中。
[0106]控制单元31判断是否存在剩余波长，即判断是否射出了应射出的所有波长的脉冲激光(步骤B7)。当存在剩余波长时，为了射出下一波长的脉冲激光，返回到步骤B2，从触发控制电路30向激光光源单元13输出闪光灯待机信号。发光控制部59在步骤B3中使闪光灯52点亮，在步骤B4中，在双折射滤光器56变为与第二个波长800nm对应的旋转位移位置的时刻，接通Q开关55，射出脉冲激光。
[0107]从激光光源单元13射出的波长800nm的脉冲激光例如被导光至探针11，从探针11照射到被检体的第一个局部区域。探针11检测被检体内的吸光体吸收波长800nm的脉冲激光而产生的光声信号。触发控制电路30在接收到Q开关同步信号时，向AD转换单元22输出采样触发信号，AD转换单元22在步骤B6中进行光声信号的采样。将由AD转换单元22采样所得的光声信号作为第二光声数据存储于接收存储器23中。光声图像生成装置10对各波长执行步骤B1至B6，将各波长的脉冲激光照射到被检体，从被检体检测出光声信号。步骤B1至B6可以与图6的步骤A1至A6相同。
[0108]控制单元31在步骤B7中若判断为不存在剩余波长，则将处理转移到超声波的收发。触发控制电路30经由发送控制电路37从探针11向被检体发送超声波(步骤B8)。在步骤B8中，对与被检体的照射了脉冲激光的局部区域相同的区域发送超声波。探针11检测出与发送的超声波相对的反射超声波(步骤B9)。检测出的反射超声波经过接收电路21由AD转换单元22进行采样，作为反射超声波数据存储于接收存储器23中。
[0109]控制单元31判断是否选择了所有局部区域(步骤B10)。当应选择的局部区域有剩余时，返回到步骤B2。光声图像生成装置10对各局部区域执行步骤B2至B7，对各局部区域依次照射各波长(750nm、800nm)的脉冲激光，将第一光声数据和第二光声数据存储于接收存储器23中。并且，执行步骤B8及B9，将反射超声波数据存储于接收存储器23中。若对所有局部区域进行脉冲激光的照射和光声信号的检测及超声波的收发，则备齐了用于生成1帧光声图像及超声波图像所需的数据。
[0110]控制单元31在步骤B10中若判断为选择了所有局部区域，则使处理转移到光声图像及超声波图像的生成。数据分离单元32分离第一及第二光声数据和反射超声波数据。数据分离单元32将分离的第一及第二光声数据传送到复数化单元24，将反射超声波数据传送到超声波图像重构单元33。复数化单元24生成以第一光声图像数据为实部、以第二光声图像数据为虚部的复数数据(步骤B11)。光声图像重构单元25根据由步骤B11进行复数化所得的复数数据，通过傅里叶变换法(FTA法)进行图像重构(步骤B12)。
[0111]相位信息提取单元26从重构的复数数据中提取相位信息(步骤B13)。强度信息提取单元27从重构的复数数据中提取出强度信息(步骤B14)。检波/对数变换单元28对在步骤B14提取出的强度信息实施检波/对数变换处理。光声图像构建单元29基于在步骤B13中提取出的相位信息及对在步骤B14提取出的强度信息实施了检波/对数变换处理所得的信息，生成光声图像(步骤B15)。步骤Bll至B15可以与图6的步骤A9至A13相同。
[0112]超声波图像重构单元33例如通过延迟相加法生成超声波图像的各行数据。检波/对数变换单元34求出超声波图像重构单元33输出的各行数据的包络线，对求出的包络线进行对数变换。超声波图像构建单元35基于实施了对数变换的各行数据，生成超声波图像(步骤B16)。图像合成单元36合成光声图像和超声波图像，将合成后的图像显示于图像显示单元14 (步骤B17)。
[0113]在本实施方式中，光声图像生成装置在生成光声图像的基础上还生成超声波图像。通过参照超声波图像，能够观察在光声图像中无法图像化的部分。其他效果与第一实施方式相同。
[0114]此外，在上述各实施方式中，说明了使第一光声数据和第二光声数据进行复数化的例子，但也可以不进行复数化，而分别重构第一光声数据和第二光声数据。相位信息能够通过比较分别重构的第一光声数据(第一重构图像)和第二光声数据(第二重构图像)来生成。并且，强度信息能够基于第一重构图像中的信号强度和第二重构图像中的信号强度来生成。
[0115]在生成光声图像时，照射到被检体的脉冲激光的波长数不限于两个，也可以将3个以上的脉冲激光照射到被检体，基于与各波长对应的光声数据生成光声图像。在这种情况下，例如相位信息提取单元26只要生成与各波长对应的光声数据之间的相对的信号强度的大小关系作为相位信息即可。并且，强度信息提取单元27例如只要生成将与各波长对应的光声数据中的信号强度统一为一个而得到的信号强度作为强度信息即可。
[0116]在图3中，说明了驱动单元57具有曲柄机构的情况，但不限于此。驱动单元57只要使双折射滤光器56在规定范围内往返旋转运动即可，其具体的构成没有特别限制。也可以使用曲柄机构以外的装置使双折射滤光器56往返旋转运动。图10表示驱动单元的变形例。该变形例的驱动单元包括将直线往返运动转换为规定范围的往返旋转运动的机构。连杆64的一端连接于线性马达63，另一端固定于双折射滤光器56的旋转轴。可以通过线性马达63使连杆64的一端直线往返运动，并与该直线往返运动联动地使双折射滤光器56在规定范围内往返旋转运动。并且，也可以使用凸轮机构使双折射滤光器56往返旋转运动。
[0117]以上，基于优选实施方式说明了本发明，但本发明的激光光源单元及其控制方法以及光声图像生成装置及方法不限于上述实施方式，根据上述实施方式的构成实施了各种修正及变更的方式也包含于本发明的范围内。
[0118]附图标记的说明
[0119]10:光声图像生成装置
[0120]11:探针
[0121]12:超声波单元
[0122]13:激光光源单元[0123]14:图像显示单元
[0124]21:接收电路
[0125]22:AD转换单元
[0126]23:接收存储器
[0127]24:复数化单元
[0128]25:光声图像重构单元
[0129]26:相位信息提取单元
[0130]27:强度信息提取单元
[0131]28:检波/对数变换单元
[0132]29:光声图像构建单元
[0133]30:触发控制电路
[0134]31:控制单元
[0135]32:数据分离单元
[0136]33:超声波图像重构单元
[0137]34:检波/对数变换单元
[0138]35:超声波图像构建单元
[0139]36:图像合成单元
[0140]37:发送控制电路
[0141]51:激光棒
[0142]52:闪光灯
[0143]53、54:反光镜
[0144]55:Q 开关
[0145]56:双折射滤光器
[0146]57:驱动单元
[0147]58:旋转位移检测单元
[0148]59:发光控制部
[0149]60:曲柄机构
[0150]61:圆盘
[0151]62、64:连杆
[0152]63:线性马达
【权利要求】
1.一种激光光源单元，射出多个波长的脉冲激光，上述激光光源单元的特征在于具备:激光棒；激励光源，向上述激光棒照射激励光；光共振器，包括隔着上述激光棒而相向的一对反光镜；Q开关，插入到上述光共振器内；双折射滤光器，插入到上述光共振器的内部，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化；驱动单元，使上述双折射滤光器在包括相对于上述双折射滤光器的旋转位移的上述振荡波长的变化特性为不连续点的位置在内的规定范围内往返旋转运动；及发光控制部，在从上述激励光源向上述激光棒照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通上述Q开关而使脉冲激光射出。
2.根据权利要求1所述的激光光源单元，其中，上述驱动单元具有曲柄机构，该曲柄机构包括进行圆周运动的旋转运动体及连接该旋转运动体和上述双折射滤光器的杆，并将上述旋转运动体的圆周运动转换为上述双折射滤光器的往返旋转运动。
3.根据权利要求2·所述的激光光源单元，其中，上述旋转运动体以一定的速度旋转运动。
4.根据权利要求1所述的激光光源单元，其中，上述驱动单元具有将直线往返运动转换为规定范围的往返旋转运动的机构。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的激光光源单元，其中，上述多个波长包括第一波长及第二波长，上述双折射滤光器在从上述不连续点沿第一旋转方向旋转了第一量的第一旋转位移位置将上述光共振器的振荡波长作为上述第一波长，在从上述不连续点沿与第一旋转方向相反侧的第二方向旋转了第二量的第二旋转位移位置将上述光共振器的振荡波长作为上述第二波长。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的激光光源单元，其中，在上述双折射滤光器沿一定方向旋转一圈的期间内，多次重复包括上述第一波长及第二波长的自由光谱范围。
7.根据权利要求6所述的激光光源单元，其中，使上述双折射滤光器往返旋转运动的规定范围窄于与一次量的自由光谱范围对应的上述双折射滤光器的旋转位移的范围。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的激光光源单元，其中，上述光共振器的振荡波长相对于上述双折射滤光器的旋转位移呈锯齿波状地变化。
9.一种光声图像生成装置，其特征在于，具备:激光光源单元，射出多个波长的脉冲激光；采样单元，对上述多个波长的脉冲激光照射到被检体时在被检体内产生的光声信号进行米样，并生成与各波长对应的光声数据；相位信息提取单兀，生成表不与上述各波长对应的光声数据间的相对的信号强度的大小关系的相位信息；及 光声图像构建单元，基于上述相位信息而生成光声图像， 上述激光光源单元具有: 激光棒； 激励光源，向上述激光棒照射激励光； 光共振器，包括隔着上述激光棒而相向的一对反光镜； Q开关，插入到上述光共振器内； 双折射滤光器，插入到上述光共振器的内部，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化； 驱动单元，使上述双折射滤光器在包括相对于上述双折射滤光器的旋转位移的上述振荡波长的变化特性为不连续点的位置在内的规定范围内往返旋转运动；及 发光控制部，在从上述激励光源向上述激光棒照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通上述Q开关而使脉冲激光射出。
10.根据权利要求9所 述的光声图像生成装置，其中， 进一步具备强度信息提取单元，该强度信息提取单元基于与上述各波长对应的光声数据，生成表不信号强度的强度信息， 上述光声图像构建单元基于上述强度信息来决定上述光声图像的各像素的灰度值，并且基于上述相位信息来决定各像素的显示颜色。
11.根据权利要求10所述的光声图像生成装置，其中， 上述多个波长包括第一波长及第二波长， 上述光声图像生成装置进一步具备:复数化单元，生成将第一光声数据和第二光声数据中的任一方作为实部、将另一方作为虚部的复数数据，上述第一光声数据与照射上述第一波长的脉冲激光时所检测出的光声信号对应，上述第二光声数据与照射上述第二波长的脉冲激光时所检测出的光声信号对应；及 光声图像重构单元，根据上述复数数据通过傅里叶变换法生成重构图像， 上述相位信息提取单元从上述重构图像提取上述相位信息，上述强度信息提取单元从上述重构图像提取上述强度信息。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的光声图像生成装置，其中， 上述采样单元进一步对与发送到被检体的声波相对的反射声波进行采样，并生成反射声波数据， 上述光声图像生成装置进一步具备声波图像生成单元，该声波图像生成单元基于上述反射声波数据而生成声波图像。
13.—种激光光源单元的控制方法，该激光光源单元射出多个波长的脉冲激光， 上述激光光源单元的控制方法的特征在于具有以下步骤:使双折射滤光器在规定范围内往返旋转运动，该双折射滤光器插入到包括隔着激光棒而相向的一对反光镜的光共振器内，并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化；向上述激光棒照射激励光，在照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通插入到上述光共振器内的Q开关而使脉冲激光射出。
14.一种光声图像生成方法，其特征在于具有以下步骤:射出多个波长的脉冲激光，在该步骤中，使双折射滤光器在规定范围内往返旋转运动，该双折射滤光器插入到包括隔着激光棒而相向的一对反光镜的光共振器内并随着旋转位移而使上述光共振器的振荡波长变化，并且向上述激光棒照射激励光，在照射了激励光后，在上述双折射滤光器的旋转位移位置变为与应射出的脉冲激光的波长对应的位置的时刻，接通插入到上述光共振器内的Q开关而使脉冲激光射出；对上述多个波长的脉冲激光照射到被检体时在被检体内产生的光声信号进行采样，并生成与各波长对应的光声数据；生成表不与上述各波长对应的光声数据间的相对的信号强度的大小关系的相位信息；基于上述相位信息而 生成光声图像。
【文档编号】H01S3/106GK103718396SQ201280037922
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】入泽觉, 笠松直史 申请人:富士胶片株式会社