被檢體信息獲取裝置制造方法
【專利摘要】本公開內(nèi)容涉及被檢體信息獲取裝置。包括如下的被檢體信息獲取裝置被使用：光源；光纖束，包含多個光纖；以及處理器，使用當光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖，所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及第一子束的單位面積的光纖的數(shù)量比第二子束的單位面積的光纖的數(shù)量少。
【專利說明】被檢體信息獲取裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及被檢體信息獲取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]獲得活體中的光學特性值的一種方法是利用超聲波在活體中的散射比光少的性能的光聲斷層成像術(shù)(PAT)(非專利文獻1:M.Xu, L.Wang〃Photoacoustic imaging inbiomedicine", Review of scientific instruments, 77, 041101 (2006))。當由光源產(chǎn)生的脈沖光照射于活體上時，光在活體中傳播同時被擴散(diffuse)。當包含于活體中的吸收體吸收傳播的光時，由于光聲效應(yīng)，產(chǎn)生諸如超聲波的聲波。通過用探測器接收超聲波并分析接收的信號，可以獲得活體中的光學特性值分布，特別是光吸收密度分布。
[0003]根據(jù) M.Xu, L.Wang〃Photoacoustic imaging in biomedicine", Review ofscientific instruments, 77, 041101 (2006),根據(jù)PAT通過光吸收從活體中的吸收體獲得的超聲波的聲壓P可由下式(I)表達。
[0004]P= gamma.μ a.Φ...(I)
[0005]在式(I)中，gamma表示通過將體積膨脹系數(shù)β和音速c的平方的積除以比熱Cp獲得的作為彈性特性值的Gruneisen系數(shù)。μ a表示吸收體的吸收系數(shù)，Φ表示由吸收體吸收的光通量。
[0006]從式(I)可以清楚地看出，根據(jù)PAT的超聲波的聲壓與到達被檢體的光量成比例。因此，為了獲得強的信號，必須增加照射在被檢體上的光量。
[0007]另一方面，作為施加到活體的照射密度的最大值的最大容許曝光量(MPE)被規(guī)定為關(guān)于激光器的安全相關(guān)標準(JISC6802)。在考慮MPE的同時，為了增加照射在活體上的光量，需要均勻的照射。
[0008]另外，對于PAT，為了在寬范圍的活體上進行測量，希望通過照射單元和接收器掃描活體。在諸如固態(tài)激光器的大的光源的情況下，難以使用光源本身執(zhí)行掃描。因此，優(yōu)選地，通過光纖傳送從光源發(fā)射的光，并且使用光纖的輸出單元執(zhí)行掃描。當光量大并且不能通過單個光纖傳送光時，優(yōu)選使用作為一束光纖的光纖束(bundle fiber)。
[0009]由于光纖束的性能是光在被輸出之后展開，因此周邊部分具有比中心部分少的光量。雖然可設(shè)想可通過在光纖束與活體之間使用透鏡等產(chǎn)生均勻的射束，但是這不利地增加裝置尺寸。特別地，對于使用手持式照明單元的PAT，為了減輕重量，希望由最少數(shù)量的部分構(gòu)成操作單元。
[0010]在圖像顯示裝置的領(lǐng)域中，公開了光纖束的輸出單元分支成多個等同的子束的例子(專利文獻1:日本專利申請公開N0.2002-214707)。因此，通過其輸出單元分支成多個子束的光纖來傳送從光源發(fā)射的光，并且通過將這些子束布置在與相應(yīng)顯示元件對應(yīng)的位置處并照射顯示元件，顯示元件之間的光量的變化減少，并獲得高質(zhì)量的圖像。
[0011]專利文獻1:日本專利申請公開N0.2002-214707
[0012]非專利文獻1:M.Xu, L.Wang〃Photoacoustic imaging in biomedicine"，Reviewof scientific instruments, 77, 041101 (2006)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在日本專利申請公開N0.2002-214707中公開的方法具有如下問題:當光纖的輸出單元與照射區(qū)域相互接近時，在被子束照射的區(qū)域之間產(chǎn)生不被照射的暗部，并且不能實現(xiàn)均勻照射。另外，當光纖的輸出單元與照射區(qū)域相互遠離時，存在光的重疊在照射區(qū)域的中心部分中比在照射區(qū)域的周邊部分中強并且不能實現(xiàn)均勻照射的問題。
[0014]考慮到這些問題提出了本發(fā)明，并且其目的是提高從光纖束照射于被檢體上的光的均勻性。
[0015]本發(fā)明提供一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:
[0016]光源； [0017]光纖束，包含多個光纖；以及
[0018]處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中
[0019]多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖，
[0020]所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及
[0021]第一子束的單位面積的光纖的數(shù)量比第二子束的單位面積的光纖的數(shù)量少。
[0022]本發(fā)明還提供一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:
[0023]光源；
[0024]光纖束，包含多個光纖；以及
[0025]處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中
[0026]多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖，
[0027]所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及
[0028]第一子束的輸出邊緣的面積比第二子束的輸出邊緣的面積小。
[0029]本發(fā)明還提供一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:
[0030]光源；
[0031]光纖束，包含多個光纖；以及
[0032]處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中
[0033]多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖，
[0034]所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及
[0035]在輸出單元中，第一子束的輸出邊緣比第二子束的輸出邊緣更稀疏地布置。
[0036]本發(fā)明還提供一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:
[0037]光源；
[0038]光纖束，包含多個光纖；以及[0039]處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中
[0040]所述多個光纖被布置為使得當光被照射時在照射表面上單位面積的光量是大致均勻的。
[0041 ] 根據(jù)本發(fā)明，可提高從光纖束照射到被檢體上的光的均勻性。
[0042]參照附圖從示例性實施例的以下描述中，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是示出本發(fā)明的典型的實施例的示圖；
[0044]圖2A~2E是不出從子束輸出的光的不圖；
[0045]圖3A~3E是示出根據(jù)第一例子的照射密度分布的示圖；
[0046]圖4A~4D是示出常規(guī)方法的示圖；
[0047]圖5A~5E是示出第二例子的示圖；
[0048]圖6A~6D是不出第二例子的不圖；
[0049]圖7A~7D是示出第四例子的示圖；
[0050]圖8A~8D是示出根據(jù)常規(guī)方法的照射密度分布的示圖；
[0051]圖9是示出第五例子的示圖；以及
[0052]圖1OA和圖1OB是示出第六例子的示圖。
【具體實施方式】
[0053]以下，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，以下描述的部件的尺寸、材料、形狀、相對布置等要根據(jù)本發(fā)明被應(yīng)用到的裝置的各種條件和配置被適當?shù)匦薷?，并且不旨在將本發(fā)明的范圍限于以下的描述。
[0054]本發(fā)明可有利地被應(yīng)用于使用光纖束照射光的照明裝置。特別地，通過將本發(fā)明應(yīng)用于包括這種照明裝置的被檢體信息獲取裝置，可提高照射于被檢體上的光的均勻性。這種被檢體信息獲取裝置包括如下裝置，所述裝置在被檢體上照射光(電磁波)并接收在被檢體內(nèi)產(chǎn)生的聲波，并且獲取圖像數(shù)據(jù)的形式的被檢體信息。
[0055]通過利用光聲效應(yīng)的裝置獲取的被檢體信息代表通過光照射產(chǎn)生的聲波的產(chǎn)生源分布、被檢體內(nèi)的初始聲壓分布、或者從初始聲壓分布導出的光能量吸收密度分布、吸收系數(shù)分布或組織形成物質(zhì)的濃度分布。物質(zhì)的濃度分布的例子包括氧飽和分布和氧化/還原血紅蛋白濃度分布。
[0056] 在本發(fā)明中描述的聲波一般是超聲波，并且包含被稱為音波、超聲波或聲波的彈性波。通過光聲效應(yīng)產(chǎn)生的聲波被稱為光聲波或光超聲波。聲學檢測器(例如，探測器)接收在被檢體內(nèi)產(chǎn)生或反射的聲波。
[0057]以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的被檢體信息獲取裝置，特別是作為本發(fā)明的特征的照明裝置的配置。
[0058]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實施例的照明裝置的總體配置的示圖。照明裝置包括光源101、光纖束102和子束103。子束103包含由大量的光纖組成的子束103a和由少量的光纖組成的子束103b。出射光104從子束照射于光照射表面105上。另外,被檢體信息獲取裝置包括照明裝置以外的各種部件。以下，將描述各部件。
[0059](光源)
[0060]當被檢體是活體時，光源照射具有如下波長的光，該波長被構(gòu)成活體的成分之中的特定成分吸收。光源可一體化地具有根據(jù)本實施例的活體圖像獲取裝置，或者光源可被分開并作為單體被設(shè)置。為了以有效的方式產(chǎn)生光聲波，脈沖寬度優(yōu)選為約10~50納秒。
[0061]雖然可有利地使用能夠產(chǎn)生大的輸出的激光器作為光源，但是替代于激光器，可使用發(fā)光二極管、閃光燈等?？梢允褂酶鞣N激光器，包括固態(tài)激光器、氣體激光器、染料激光器和半導體激光器。照射的定時、波形、強度等由光源控制器控制。
[0062]并且，光源控制器可與光源一體化。希望在本發(fā)明中使用的光源的波長是允許光傳播到被檢體內(nèi)部的波長。具體地，當被檢體是活體時，波長大于或等于500nm且小于或等于 1200nm。
[0063](光纖束)
[0064]通過將多個光纖捆在一起構(gòu)成光纖束。光纖具有由娃玻璃等制成的芯部。具體地，例如，芯部具有190 μ m的直徑。來自光源的光從光纖束的入射部分進入，并且通過各光纖被傳送。
[0065]光纖束 的輸出側(cè)分支成多個子束。各子束具有用于輸出傳送的光的輸出邊緣(edge)。各子束的輸出邊緣被固定，使得在輸出單元中對準輸出邊緣的端面。輸出單元的在其上對準子束端面的面形成輸出面。從輸出面上的多個子束端面輸出的光相互重疊以照射被檢體。中心部分中的子束與第一子束對應(yīng)，周邊部分中的子束與第二子束對應(yīng)。
[0066]當以相同的間隔對準同一子束時，由于周邊部分中的光的重疊比中心部分中的光的重疊弱，因此均勻性低。考慮到這一點，為了增加周邊部分中的光量以提高均勻性，根據(jù)本發(fā)明的光纖束被配置為使得在輸出單元中周邊部分(子束103a)中的光纖的密度比中心部分(子束103b)中的光纖的密度大。但是，如果子束的輸出邊緣和光照射面相互太接近，那么光不重疊并且不能產(chǎn)生本發(fā)明的效果。
[0067]考慮到這一點，將參照圖2描述可產(chǎn)生本發(fā)明的效果的范圍。圖2A示出從兩個子束201a和201b輸出的光202a和光202b如何在光照射表面203上相互重疊。點A代表光照射表面203上的點，該點處于子束201a和201b之間的正前方。在這種情況下，L表示從子束的輸出端面到照射表面的距離，P表示兩個相鄰的子束之間的最小節(jié)距，W表示子束的覽度。
[0068]圖2B示出作為角度與強度之間的對比的從單個光纖輸出的光的分布(光強度的角度分布)。在這種情況下，從光纖輸出的光的展開角度被定義為角度Θ，在該角度Θ上，強度從最大強度下降到Ι/e2。從子束201a和201b輸出的光的重疊程度被表達為照射表面上的最大光強度與點A處的光強度之間的比a。圖2C是示出從兩個子束輸出的光的重疊的示圖。圖2D是示出W/p從0.2變?yōu)?.8時的a與L.tan Θ /p之間的關(guān)系的示圖。
[0069]另外，圖2E是示出a=0.5處的L *tan Θ /p與W/p之間的關(guān)系的示圖。從圖2E可以看出，L.tan Θ /p與W/p之間的關(guān)系幾乎可被線性近似，并且當本發(fā)明變得有意義的范圍被假定為a≥0.5時，則該關(guān)系可由下式(2)表達。
[0070]L.tan θ ≥ 0.76p-0.63W...(2)
[0071]考慮到這一點，以下的例子被配置以滿足該條件。[0072](被檢體信息獲取裝置)
[0073]當活體是被檢體時，根據(jù)本實施例的被檢體信息獲取裝置是計算來自活體的信息作為圖像數(shù)據(jù)的活體圖像獲取裝置。但是，可在活體以外的被檢體上使用被檢體信息獲取裝置。作為基本的硬件部件，被檢體信息獲取裝置包括光源、光纖束、接收聲波的探測器和執(zhí)行圖像重構(gòu)的處理器。
[0074]從光源發(fā)射的脈沖光通過光纖束被傳送并照射于活體上。當在活體內(nèi)傳播的光的能量的一部分被諸如血液的光吸收體(最終變?yōu)槁曉?吸收時，通過光吸收體的熱膨脹產(chǎn)生聲波。聲波被探測器接收并且變?yōu)殡娦盘?，該電信號然后被傳送到處理器?；陔娦盘?，處理器產(chǎn)生來自活體的光學特性值分布信息(圖像重構(gòu))。光學特性值分布信息不限于特定的格式?？苫跍y量目標、裝置配置等任意地確定光學特性值分布信息的格式，包含二維格式和三維格式。
[0075](探測器)
[0076]探測器接收由于脈沖光在活體的表面上或活體內(nèi)產(chǎn)生的聲波。因此，探測器能夠?qū)⒙暡ㄞD(zhuǎn)換成作為模擬信號的電信號(接收信號)?？梢允褂萌我忸愋偷奶綔y器(包括利用壓電現(xiàn)象的探測器、利用光的共振的探測器和利用電容變化的探測器)，只要探測器能夠接收聲波信號即可。有利地，根據(jù)本實施例的探測器通常具有一維或二維布置的多個接收元件。使用這種多維布置的元件使得能夠同時在多個位置處接收聲波以減少測量時間。當僅存在一個接收元件時，可使用探測器執(zhí)行掃描以接收多個位置處的聲波。
[0077]希望被檢體信息獲取裝置包括將通過探測器獲得的電信號從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換器和放大電信號的電路。當從探測器獲得多個接收信號時，希望同時處理多個信號。因此，可減少形成圖像所需要的時間。轉(zhuǎn)換的信號存儲于存儲器中。
[0078](處理器)
[0079]處理器使用存儲于存儲器中的信號來形成與諸如聲波的初始聲壓分布之類的光學特性值分布信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，可以使用時域背投影來形成光學特性值分布。例如，通過程序操作的電路或信息處理設(shè)備可被用作處理器。
[0080]<第一例子>
[0081]在本例子中，將描述包含于中心部分中的子束中的光纖的密度比包含于周邊部分中的子束中的光纖的密度小的例子。
[0082]圖3A是根據(jù)本例子的包含光源和光纖束的照明裝置的整體示圖。圖3B是示出根據(jù)本例子的光纖輸出單元的形狀的示圖。照明裝置使用光纖束302傳送來自光源301的光，該光源301是具有800nm的發(fā)光波長的固態(tài)激光器。鈦-藍寶石激光器被用作光源301。
[0083]光纖股線的芯部的直徑為190 μ m。在入射部分中,光纖股線大致為密排六方。光纖束302的輸出單元分支成9個lmm[平方]的子束303。9個子束在兩個相鄰子束之間的節(jié)距P為6mm的狀態(tài)下以等節(jié)距布置于3X3陣列中。
[0084]本例子的特征在于，包含于各子束中的光纖的數(shù)量在中心部分和周邊部分之間不同。具體地，如果包含于周邊部分中的子束303a的單位面積中的光纖的數(shù)量為1，那么包含于中心部分中的子束303b的單位面積中的光纖的數(shù)量為0.3。從各光纖輸出的光可近似為高斯分布。在本例子中，來自單個光纖的光的展開角度Θ的測量導致tan Θ =0.1。在這種情況下，強度從最大強度下降到 Ι/e2的角度被定義為Θ。[0085]圖3C示出從中心子束到光照射表面的距離L為IOOmm時在光照射表面處的照射密度分布。另外，圖3D示出通過在橫向方向上切割圖3C所示的照射密度分布的中心取得的斷面的照射密度分布。
[0086]另一方面，在圖4中示出了作為用于比較的對象的常規(guī)照明裝置的例子。圖4A示出包含于9個子束401中的單位面積的光纖的數(shù)量均等的情況。另外，圖4B示出圖4A的情況下的光照射表面處的照射密度分布。并且，圖4C示出通過在橫向方向上切割圖4B的中心取得的斷面的照射密度分布。
[0087]示出根據(jù)本例子的斷面的圖3D與示出常規(guī)斷面的圖4C的比較揭示，通過本例子，光的均勻性得到提高并且可獲得更均勻的照射分布。這是由于光纖的數(shù)量根據(jù)各子束的位置被改變了。換句話說，將來自具有高照射密度的周邊部分的光布置為甚至斜入射到與中心部分相對的照射表面可補償中心部分中的低照射密度，并且整體上可實現(xiàn)大致均勻的光照射。
[0088]雖然在以上的描述中給出了以相等的間隔在3X3陣列中布置正方形子束的例子，但是本發(fā)明不限于此。作為例子，在圖3E中示出了正方形子束的4X4布置。包含于中心部分中的4個子束304b中的光纖的數(shù)量比包含于外側(cè)(周邊部分)的12個子束304a中的光纖的數(shù)量少。即使在這種情況下，來自周邊部分的斜入射光也補償中心部分中的低照射密度，并且照射表面上的光的均勻性得到提高。
[0089]除了如圖3所示那樣的垂直子束和水平子束的數(shù)量相同的子束布置以外，本發(fā)明也可被應(yīng)用于諸如4X5和5X7之類的其它子束布置。即使在這種情況下，通過將輸出單元的中心附近的光纖的密度設(shè)置為比輸出單元的周邊部分中的芯部光纖的密度低，也可均勻地照射光。另外，雖然光纖的形狀均相同，但是可通過在中心部分中的子束和周邊部分中的子束之間使用具有不同的芯部直徑的光纖來改變單位面積的芯部面積。并且，即使當子束被圓形布置時，也可在假定中心部分和周邊部分的情況下通過相對抑制中心部分中的光量來應(yīng)用本發(fā)明。
[0090]<第二例子>
[0091]在本例子中，將描述即使在周邊部分中也可通過根據(jù)位置改變包含于子束中的光纖的密度來產(chǎn)生更均勻的照射分布的例子。具體地，當子束陣列是正方形時，包含于與正方形的邊對應(yīng)的子束中的光纖的密度被設(shè)置為比包含于正方形的角(頂點)處的子束中的光纖的密度低。
[0092]圖5A是根據(jù)本例子的包含光源和光纖束的照明裝置的整體示圖。圖5B是示出根據(jù)本例子的光纖輸出單元的形狀的示圖。照明裝置包括光源501和光纖束502。
[0093]光纖束502的輸出單元以與第一例子類似的方式分支成9個lmm[平方]的子束。9個子束在兩個相鄰子束之間的節(jié)距P為6mm的狀態(tài)下以等節(jié)距布置于3X3陣列中。
[0094]本例子的特征在于，包含于各子束中的光纖的數(shù)量根據(jù)子束的位置改變。換句話說，如果周邊部分中且正方形的頂點處的子束503a的單位面積的光纖的數(shù)量為5，那么周邊部分的邊部上的子束503b和中心部分503c的單位面積的光纖的數(shù)量分別為3和I。從各光纖輸出的光可近似為高斯分布。在本例子中，來自單個光纖的光的展開角度Θ Stane= 0.1。在這種情況下，強度從最大強度下降到Ι/e2的角度被定義為Θ。
[0095]圖5C示出從中心子束到光照射表面的距離L為IOOmm時在光照射表面處的照射密度分布。另外，圖5D和圖5E分別示出通過在橫向方向上切割圖5C所示的照射密度分布的中心取得的斷面的照射密度分布、以及通過在橫向方向上切割從圖5C所示的照射密度分布的中心向上分開I個節(jié)距(6mm)的點取得的斷面的照射密度分布。
[0096]作為用于比較的對象，圖4D示出通過在橫向方向上切割從圖4B所示的照射密度分布的中心向上分開I個節(jié)距(6mm)的點取得的斷面的照射密度分布。當比較圖與圖4C時，照射密度分布的中心處的斷面的照射密度分布類似。此外，當比較圖5E與圖4D時，在本例子中，從照射密度分布的中心向上分開I個節(jié)距(6mm)的點處的斷面的照射密度分布具有提高的均勻性。這是由于，通過相對降低周邊部分之中接收來自兩側(cè)的斜入射光的邊部處的照射密度并增加周邊部分之中僅接收來自一側(cè)的邊部的斜入射光的頂點處的照射密度，照射表面上的光量的均勻性提高。
[0097]從以上可以看出，通過如本例子中那樣，即使在周邊部分中也根據(jù)子束的位置改變包含于子束中的光纖的密度，可以獲得更均勻的照射分布。并且，雖然在本例子中描述了以四方形布置正方形子束的陣列的例子，但是本例子不是限制性的。另外，可以以密排六方結(jié)構(gòu)布置子束。 [0098]子束的非正方形布置的例子包括諸如三角形或六角形之類的多邊形子束布置。在這些情況下，多邊形的中心部分、邊部和頂點部分中的子束的單位面積的光纖的數(shù)量僅需要滿足(中心部分)〈(邊部)〈(頂點部分)。
[0099]<第二例子>
[0100]在本例子中，將描述各子束的單位面積的光纖的數(shù)量相同并且通過根據(jù)位置改變各子束的面積來獲得均勻的照射分布的例子。
[0101]圖6A是根據(jù)本例子的包含光源和光纖束的照明裝置的整體示圖。圖6B是示出根據(jù)本例子的光纖輸出單元的形狀的示圖。照明裝置包括光源601和光纖束602。
[0102]光纖束602的輸出單元分支成9個子束。雖然各子束的單位面積的光纖的數(shù)量相同，但是子束的尺寸根據(jù)子束的布置改變，并且越接近中心，子束越小。周邊部分中的頂點附近的子束603a的尺寸為1.2mm[平方]，周邊部分中的邊部的子束603b的尺寸為1mm[平方]，以及中心部分中的子束603c的尺寸為0.7mm[平方]。
[0103]圖6C示出從中心子束到光照射表面的距離為IOOmm時在光照射表面處的照射密度分布。另外，圖6D示出通過在橫向方向上切割圖6C所示的照射密度分布的中心取得的斷面的照射密度分布。從圖6D和圖4C的比較可以清楚地看出，即使各子束中的單位面積的光纖的數(shù)量被設(shè)置為相同，通過采用改變子束的尺寸的布置，也可獲得更均勻的照射分布。
[0104]根據(jù)本例子的照明裝置的優(yōu)點在于，與如第一例子和第二例子中那樣改變單位面積的光纖的數(shù)量的系統(tǒng)相比，該照明裝置是更容易制造的。
[0105]〈第四例子〉
[0106]對于第一到第三例子描述了輸出邊緣的照射密度或面積在子束之間改變的例子。在本例子中，將描述具有相同的照射密度或面積的子束被布置為使得中心部分中的密度比周邊部分中的密度低的例子。
[0107]圖7A是根據(jù)本例子的包含光源和光纖束的照明裝置的整體示圖。圖7B是示出根據(jù)本例子的光纖輸出單元的形狀的示圖。照明裝置包括光源701和光纖束702。
[0108]光纖束702的輸出單元分支成21個子束703( Imm[平方])。如圖7B所示的那樣布置21個子束703。點線網(wǎng)格的節(jié)距被設(shè)置為4_。包含于各子束中的光纖的數(shù)量相同。如圖所示，輸出邊緣在中心部分中稀疏并且在周邊部分中致密。并且，在周邊部分之中，頂點部分比邊部致密。
[0109]圖7C示出從中心子束到光照射表面的距離為IOOmm時在光照射表面處的照射密度分布。另外，圖7D示出通過在橫向方向上切割圖7C所示的照射密度分布的中心取得的斷面的照射密度分布。
[0110]作為用于比較的對象，圖8不出等間隔地布置各子束的例子。如圖8B所不，圖8A所示的照明裝置中的輸出邊緣被布置為使得子束的密度在中心處和在周邊部分中相同。另外，圖8C示出光照射表面上的照射密度分布，圖8D示出通過在橫向方向上切割圖8C的中心取得的斷面的照射密度分布。圖8B所示的點線網(wǎng)格的節(jié)距被設(shè)置為4mm。
[0111]從圖7D和圖8D的比較可以清楚地看出，通過將子束布置為使得子束的密度在輸出單元的中心和周邊部分之間不同，可以獲得更均勻的照射分布。這是由于，來自與相鄰區(qū)域?qū)?yīng)的光纖束的斜入射光量在中心部分中較大，并且即使在中心部分中稀疏地布置輸出邊緣，總光量也變得等于周邊部分的總光量。相反，在周邊部分中，即使致密地布置輸出邊緣，由于存在更少的入射光量，因此總光量也變得基本上等于中心部分的總光量。
[0112]雖然在本例子中也描述了以正方形形狀布置子束的例子，但該布置不是限制性的。具體地，可以以諸如三角形或六邊形之類的多邊形形狀布置子束。在這些情況下，多邊形的中心部分、邊部和頂點部分中的所布置的子束的輸出邊緣的數(shù)量僅需要滿足(中心部分)〈(邊部)〈(頂點部分)。
[0113]〈第五例子〉
[0114]雖然在第一到第四例子中描述了照明裝置，但是在本例子中，將描述在被檢體信息獲取裝置中在不在光纖束與活體之間插入透鏡系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)均勻的照射分布的例子。
[0115]圖9示出根據(jù)本例子的被檢體信息獲取裝置。來自光源901的光通過光纖束902被傳送并從子束903a和903b被輸出。在這種情況下，以與第一例子類似的方式布置子束。在子束之中，子束903a的單位面積的光纖的數(shù)量較多，子束903b的單位面積的光纖的數(shù)量較少。
[0116]從子束輸出的光904照射被光纖束902 —側(cè)的保持板905a和光纖束902相對側(cè)的保持板905b保持的活體906。希望的是，保持板905a容易透過光，同時保持板905b容易透過聲波并具有與活體的聲學阻抗接近的聲學阻抗。例如，保持板905a可由丙烯酸樹脂制成并且保持板905b可由聚甲基戊烯制成。在本例子中，丙烯酸樹脂和聚甲基戊烯均具有IOmm的厚度。丙烯酸樹脂具有1.49的折射率。為了以與第一例子類似的方式確保從光纖輸出邊緣到活體的IOOmm的光路長度，從光纖輸出邊緣到丙烯酸樹脂板的距離被設(shè)置為85.1mm0
[0117]照射光在活體906中擴散，并且當擴散光被吸收體907吸收時產(chǎn)生聲波908。聲波908在作為被檢體的活體906中傳播，并且聲波908的一部分被探測器909接收。接收信號910被發(fā)送到處理器911，并且活體中的光學特性值分布信息被形成。子束903a和903b以及探測器909可在與保持板905平行的二維方向上移動。
[0118]通過采用上述的配置，可以以與第一例子類似的方式減少不同的光照射位置之間的光強度分布的變化。作為結(jié)果，可以更有效地獲得光聲信號。
[0119]〈第六例子〉
[0120]雖然在第五例子中描述了通過子束和探測器掃描保持板的系統(tǒng)，但是在本例子中，將描述在活體上手動移動子束和探測器的手持式被檢體信息獲取裝置。
[0121]圖1OA示出根據(jù)本例子的被檢體信息獲取裝置。來自光源1001的光通過光纖束1002被傳送并且從子束1003a和1003b被輸出。在子束之中，子束1003a的單位面積的光纖的數(shù)量較多，子束1003b的單位面積的光纖的數(shù)量較少。子束1003a和1003b被一體化于輸出單元1004中。
[0122]當執(zhí)行測量時，使輸出單元1004與作為被檢體的活體1006接觸，并且光1005照射活體1006。照射光在活體1006中擴散，并且當擴散光被吸收體1007吸收時產(chǎn)生聲波1008。聲波1008在活體1006中傳播，并且聲波1008的一部分被探測器1009接收。在這種情況下，探測器1009與輸出單元1004 —體化，并且可被用于手動掃描活體1006。
[0123]圖1OB是從活體1006 —側(cè)觀察的一體化的輸出單元1004和探測器1009的示圖。被探測器1009接收的接收信號1010被發(fā)送到處理器1011，并且活體內(nèi)的光學特性值分布被形成。
[0124] 雖然如之前描述的那樣希望照射于活體上的光是均勻的，但是在手持式裝置的情況下，為了減輕操作單元的重量，希望使照明系統(tǒng)的部分的數(shù)量最少化。由于在本例子中描述的照明系統(tǒng)不在光纖束與活體之間使用用于均勻照明的光學系統(tǒng)，因此可使用最少數(shù)量的部分來構(gòu)造照明系統(tǒng)。并且，雖然在本例子中描述了不在輸出單元與活體之間使用透鏡的配置，但是可通過使用諸如擴散板的光學部分來獲得更均勻的光學系統(tǒng)。另外，也可在光纖束的輸出邊緣上設(shè)置蓋板玻璃等。
[0125]雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)遵循最寬泛的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光源； 光纖束，包含 多個光纖；以及 處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中 多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖， 所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及 第一子束的單位面積的光纖的數(shù)量比第二子束的單位面積的光纖的數(shù)量少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的被檢體信息獲取裝置，其中 所述多個子束的輸出邊緣具有相同的尺寸，并以相同的節(jié)距被布置在輸出單元中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的被檢體信息獲取裝置，其中 所述多個子束的輸出邊緣以多邊形形狀被布置， 第二子束包含布置在多邊形的邊上的邊子束和布置在多邊形的頂點上的頂點子束，以及 所述多個子束的單位面積的光纖的數(shù)量按順序被表達為: 頂點子束〉邊子束〉第一子束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的被檢體信息獲取裝置，其中 當L表示從子束的輸出邊緣到照射表面的距離、Θ表示從光纖照射的光的強度從最大強度下降到Ι/e2的角度、P表示兩個相鄰子束之間的最小節(jié)距、以及W表示子束的寬度時，滿足以下的關(guān)系:
L.tan Θ ≥ 0.76p-0.63W。
5.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光源； 光纖束，包含多個光纖；以及 處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中 多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖， 所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及 第一子束的輸出邊緣的面積比第二子束的輸出邊緣的面積小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的被檢體信息獲取裝置，其中 在所述多個子束之間單位面積的光纖的數(shù)量是相同的。
7.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光源； 光纖束，包含多個光纖；以及 處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中 多個子束的輸出邊緣被布置在光纖束的輸出單元中，每個子束包含多個光纖，所述多個子束包含布置在輸出單元的中心部分中的第一子束和布置在輸出單元的周邊部分中的第二子束，以及 在輸出單兀中，第一子束的輸出邊緣比第二子束的輸出邊緣更稀疏地布置。
8.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光源； 光纖束，包含多個光纖；以及 處理器，使用當來自光源的光從光纖束的輸出單元照射于被檢體的照射表面上時產(chǎn)生的聲波，并且獲取來自被檢體的信息，其中 所述多個光纖被布置為使得當光 被照射時在照射表面上單位面積的光量是大致均勻 的。
【文檔編號】A61B8/00GK103654849SQ201310386062
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】山本纮史, 古川幸生 申請人:佳能株式會社