【手続補正書】
【提出日】令和3年9月27日(2021.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信開口素子アレイによって定まる直交座標系において、任意方向に位置する波動源から計測対象に向けて任意の波動が送信される場合に、前記計測対象のイメージ信号を生成する計測イメージング装置であって、
前記計測対象から到来する波動を受信して、受信信号を生成する少なくとも１つの受信開口素子と、
前記受信開口素子によって生成される受信信号又はその直交検波信号若しくはＩＱ信号（同相信号及び直交位相信号）若しくは解析信号に、サンプリング時間方向の瞬時角周波数と遅延時間との積である位相収差を指数部分に有する複素指数関数の乗算に基づく位相回転を少なくとも施して前記受信信号を補間近似することを通じて整相加算処理を行い、前記受信開口素子の正面方向との間で零度又は非零度の偏角又は仰角及び方位角で表されるステアリング角度を成す送信分又は受信分のステアリングを行うことを含む送信分又は受信分のビームフォーミング処理を施すことにより、少なくとも２つの方向を座標軸とする所望の座標系において前記イメージ信号を生成する信号処理部と、
を具備する計測イメージング装置。
【請求項２】
前記位相収差が、位相収差補正を含む、請求項１に記載の計測イメージング装置。
【請求項３】
前記信号処理部が、
（i） 前記受信信号に対して整相加算処理を行うべく、前記受信信号のサンプリング信号そのものを、又は、前記サンプリング信号に時空間の補間近似処理若しくは前記サンプリング信号のスペクトルの周囲に零スペクトルを加えて広帯域化することによる補間近似処理を施してアップサンプリングしたものを、少なくとも整相加算処理することと、
(ii)前記受信信号に対して整相加算処理を行うべく、前記受信信号のサンプリング時間方向に対応する周波数で表される局所信号のスペクトルに、各周波数と遅延時間との積であって補正を含むことがある位相収差を指数部分に有する複素指数関数の乗算に基づく位相回転を施して局所信号をサンプリング時間方向に整相したものを、少なくとも加算することと、
（iii） 前記受信信号に対してフーリエビームフォーミングを行うべく、フーリエ変換を施し、いずれの座標軸方向においても補間近似処理を含まない波数マッチングを行うか、又は、少なくとも１つの座標軸方向において補間近似処理を含む波数マッチングを行うことと、
の内の少なくとも１つに基づいて、前記所望の座標系において前記イメージ信号とは異なる別のイメージ信号を生成する、請求項１又は２に記載の計測イメージング装置。
【請求項４】
零度又は非零度の偏角又は仰角及び方位角で表されるステアリング角度を成す少なくとも１つのビーム又は少なくとも１つの波動を前記計測対象に向けて送信する少なくとも１つの送信開口素子をさらに具備するか、又は、前記少なくとも１つの受信開口素子が前記少なくとも１つの送信開口素子を兼ねるか、
あるいは、同一時刻、同一の時相の異なる時刻、又は、略同一の時相において、偏角又は仰角及び方位角が同一であるか、又は、偏角と仰角と方位角との内の少なくとも１つが異なると共に、フォーカス又は位相収差に関連するパラメータを含むその他の波動パラメータ及びビームフォーミングパラメータが同一であるか、若しくは、それらの内の少なくとも１つが異なる複数のビーム又は複数の波動を前記計測対象に向けて送信する少なくとも１つの送信開口素子をさらに具備するか、又は、前記少なくとも１つの受信開口素子が前記少なくとも１つの送信開口素子を兼ね、
且つ、前記少なくとも１つの送信開口素子を駆動する送信信号を生成する信号生成部をさらに具備する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５】
１回の送信又は受信において、同一方向又は異なる方向の複数の異なる位置に送信フォーカシングを行うか、又は、複数の異なる方向に送信ビームをステアリングするか、又は、複数の異なる位置又は方向に受信ビームをステアリングする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６】
複数の送信開口素子を含む送信開口素子アレイを用いて送信又は受信の開口面合成処理に基づいて有効開口で走査を行う際に、前記信号生成部が、送信強度を強くすべく複数の送信開口素子を１つの送信開口素子として同時に駆動して波動を送信するか、又は、前記信号処理部が、受信強度を強くすべく複数の受信開口素子を１つの受信開口素子として受信信号を合成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項７】
前記信号処理部が、前記受信信号に対して、１次元フーリエ変換処理、多次元フーリエ変換処理、又は、微分処理を施すことを通じてヒルベルト変換を行うか、又は、非線形処理を施して直交検波を行うことにより、前記解析信号を求める、請求項１〜６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項８】
前記信号処理部が、前記イメージ信号を生成する前、生成する間、又は、生成した後に、少なくとも１つの付加的な処理を施して加工された別のイメージ信号、又は、散乱、減衰、透過、反射、屈折、インピーダンス、伝搬速度、伝搬方向、ステアリング角度、干渉、位相収差、周波数分散、若しくは、非線形特性を含み波動に関する計測データを生成し、また、前記位相収差の計測においては、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理に基づき、反復的に行うことがある位相マッチングを行い、さらに、前記受信信号、前記イメージ信号、前記加工された別のイメージ信号、又は、前記波動に関する計測データを用いて、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、又は、化学の現象における組成、構造、変位、温度、又は、物理量又は化学量又は物性を含む再構成を含む計測データを生成することがある、請求項１〜７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項９】
前記信号処理部が、前記計測対象として、（i）縦波、横波、表面波、入射波、反射波、散乱波、屈折波、回折波、干渉波、ガイド波（Guided波）、衝撃波、又は、偏波を含むことがある波動と、（ii）波動源と、（iii）媒体と、（iv）前記計測対象のセンシングのために送信又は受信される波動との内の少なくとも１つをさらに詳細に計測又は分析して新しい情報を得るために、前記送信又は受信される波動の受信信号、前記イメージ信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データが、さらに、時空間領域、波数領域、又は、周波数領域において処理又は加工され、その結果を計測又はイメージングに用いる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１０】
前記波動源から前記計測対象に向けて送信される波動そのものが時空間領域又は周波数領域において少なくとも１つの方向に周波数変調されたものであるか、前記波動源から前記計測対象に向けて送信された波動が前記計測対象において少なくとも１つの方向に周波数変調されるか、又は、前記信号処理部が、前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データに対して、時空間領域又は周波数領域において少なくとも１つの方向に周波数変調処理を施す、請求項１〜９のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１１】
前記信号処理部が、周波数領域において、前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データの角スペクトルの帯域からステアリング角度の上限を決め、又は、その際にエイリアシングを生じる場合には、エイリアシングが生じたスペクトル部分をフィルタリングで除去するか、エイリアシングが生じた方向にスペクトルの零詰めを通じた広帯域化を行うか、又は、空間領域においてエイリアシングが生じた方向にオーバーサンプリング若しくはアップサンプリングを行う、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１２】
前記受信信号、前記イメージ信号、前記加工された別のイメージ信号、波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データが、デカルト直交座標系又は極座標系を含む直交座標系において表される場合に、前記信号処理部が、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間又は位相そのものにおける位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがあり、位相収差補正、移動処理、位相マッチング、位置合わせ、位置補正、変位計測、又は、動き補償を含む処理を行うべく、時空間における並進と回転に関し、前記並進若しくは前記回転のみを施すか、前記並進の次に前記回転を施すか、前記回転の後に前記並進を施すか、各々を反復的若しくは交互に施すか、又は、伸縮の処理を交える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１３】
前記信号処理部が、前記波動源又は前記計測イメージング装置内のデバイスにおいて位相変化により生じる周波数依存性を有することがある波形歪を含む受信信号に対して波形を補正するか、又は、前記波動源が、予め求めておいた前記波動源又は前記デバイスにおいて生じる周波数依存性を有することがある波形歪を補償する波動を生成するか、又は、前記信号処理部が、それらの波形歪に加えて、前記計測対象において生じる波形歪又は信号強度も補正する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１４】
前記信号処理部が、前記受信信号、ビームフォーミング処理中の受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データに対して、
機械学習を含むことがある重ね合わせ又はスペクトルの分割を含む線形処理と、
機械学習を含むことがある乗算又は冪乗の効果を含む非線形処理と、
機械学習を含むことがある増幅又は減衰と、
機械学習を含むことがあるアポダイゼーションと、
機械学習を含むことがあるフィルタリングと、
機械学習を含むことがある符号化又はチャープ波送信に対する復号化又はマッチドフィルタリング又は相関処理と、
機械学習を含むことがある検波と、
前記符号化又はチャープ波送信に対する復号化又はマッチドフィルタリング又は相関処理、ウィーナーフィルタリング、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification：受信信号の相関行列の固有値又は固有ベクトルを用いる無線通信技術）、又は、機械学習を含む検出処理と、
前記重ね合わせ、前記符号化又はチャープ波送信に対する復号化又はマッチドフィルタリング又は相関処理、ＭＩＭＯ（Multiple-input and Multiple-output：送信側及び受信側において複数のアンテナを組み合わせて送受信信号の帯域を広げる無線通信技術）、ＳＩＭＯ（Single-input and Multiple-output：送信側において１つのアンテナを用い、受信側において複数のアンテナを用いて受信信号の帯域を広げる無線通信技術）、ＭＵＳＩＣ、正則化又は特異値分解を行うことがある独立成分分析（Independent Component Analysis：ＩＣＡ）、主成分分析（Principal Component Analysis：ＰＣＡ）、特異値分解、機械学習、又は、パラメトリックな方法を含み、共通情報の多重化又は独立な情報若しくは信号源の分離を含む分離処理と、
ブロックマッチング、位相処理、又は、機械学習を含み、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがある、位相収差補正、移動処理、位相マッチング、位置合わせ、位置補正、変位計測、又は、動き補償と、
強調、機械学習、又は、画像計測を含む画像処理と、
単独の観測だけでなく複数の観測の下での過剰システムを用いること、機械学習、正則化、ベイズ推定、ＭＡＰ（Maximum a posteriori:最大事後確率）推定、最尤推定、ウィーナーフィルタリング、最小二乗法、ＥＭ（Expectation-Maximization：期待値最大化）法、特異値分解法、線形又は非線形計画法、又は、凸射影を含む最適化処理と、
コヒーレント信号若しくはインコヒーレント信号における機械学習、逆フィルタリング、逆合成開口レーダー（Inverse Synthetic Aperture Radar:ＩＳＡＲ）、前記最適化処理、マッチドフィルタリング、相関処理、又は、ＭＵＳＩＣを含む超解像と、
機械学習、非線形処理、又は、コヒーレンスファクターを用いることを含む高分解能化若しくは高コントラスト化と、
機械学習を含むことがあるスペックル低減又はノイズ低減と、
機械学習を含むことがあるか、又は、正則化若しくは特異値分解を行うことがある、アダプティブビームフォーミング、ミニマムバリアンスビームフォーミング、又は、カポン（Capon）法と、
機械学習を含むことがある分析又は解析と、
機械学習又は前記最適化処理を含むことがある、電磁気学、力学、熱学、化学、又は、生物学の現象における物理量、化学量、又は、物性の計測又は再構成（逆解析又は逆問題）と、
機械学習を含むことがある可視化と、
確率統計処理又は機械学習を含むことがある数理又は情報処理と、
機械学習を含むことがある、特徴抽出、計測対象の等価器の生成、スパースモデリング、データ圧縮、又は、データマイニングと、
機械学習を含むことがある並列処理と、
機械学習を含むことがある同種又は異種の情報の混合と、
機械学習を含むことがある、複数の同種又は異種の情報の統合又は融合、数値化、又は、認識又は判断又は診断と、
の内の少なくとも１つの付加的な処理を行うか、周囲のデバイスの制御装置と等価であるか、別装置と通信するか、別装置を制御するか、別装置に制御されるか、又は、ロボット若しくは移動体を含む機能装置に搭載される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１５】
前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データが、低いＳＮ比を有するか、多重反射又は多重散乱の信号を含むか、又は、スッペクル信号を含むときに、前記信号処理部が、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがあり、位相収差補正、移動処理、位相マッチング、位置合わせ、位置補正、変位計測、又は、動き補償、あるいは、異なる複数の波動に関するインコヒーレント信号の前記重ね合わせ、機械学習を含むことがある、前記フィルタリング、前記マッチドフィルタリング、前記相関処理、前記符号化又はチャープ波送信に対する復号化又はマッチドフィルタリング又は相関処理又は機械学習、前記分離の処理、前記ウィーナーフィルタリング、前記ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification：受信信号の相関行列の固有値又は固有ベクトルを用いる無線通信技術）、前記機械学習、又は、前記検出の処理を施して信号検出を行う、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１６】
前記信号処理部が、前記受信信号、ビームフォーミング処理中の信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データに対して、１次元信号又は多次元信号の空間位置に関する位相回転を除いた瞬時位相を求め、その位相そのものを表示するか、余弦関数若しくは正弦関数を掛けて表示するか、又は、さらに前記１次元信号又は多次元信号の包絡線で重み付けして表示し、
あるいは、関心領域全体又は局所の波動の１次元又は多次元の周波数応答の共役を、関心領域全体又は局所毎の１次元又は多次元の前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データの周波数応答に乗じて逆フーリエ変換して表示して、前記計測対象の波動、波動源、媒体、又は、前記計測対象のセンシングのために送信又は受信される波動の超解像を行うか、又は、瞬時周波数を求めて表示し、
あるいは、関心領域全体又は局所毎の１次元又は多次元の前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データの周波数応答を、各周波数において、関心領域全体又は局所毎の波動の１次元又は多次元の周波数応答で除して媒体の周波数特性を求め、その逆フーリエ変換を表示し、
あるいは、関心領域全体又は局所毎の１次元又は多次元の前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データを、関心領域全体又は局所毎の波動の１次元又は多次元のインパルスレスポンスでデコンボリューションして、前記計測対象の波動又は波動源又は媒体又は前記計測対象のセンシングのために送信又は受信される波動の特性の空間分布又は時空間分布を求めて表示し、
あるいは、前記波動の周波数特性又はインパルスレスポンスが、別の参照物又は前記受信信号又は前記イメージング信号又は前記加工された別のイメージ信号から疑似的に得られたものである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１７】
前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データの所望の点拡がり関数やスペクトル強度を、計測対象又は参照物に対して理想的なパラメータの下でビームフォーミングを１回行うか、又は、複数回行ってアンサンブル平均を行うか、又は、局所の定常過程の下で加算平均を行って観測することにより、又は、解析的に、又は、シミュレーションにより、又は、最適化により設定し、観測された波動のデコンボリューションにコンボリューション処理を行うか、又は、観測された波動のスペクトル強度を重み付け処理する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１８】
前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データに対して、波動の１次元の点拡がり関数を１次元自己相関関数を求めて推定するか、又は、多次元の点拡がり関数を多次元自己相関関数を求めて推定し、波動の波長、波動の伝搬速度、力学波の力源となる放射圧又は衝撃波、熱波の熱源となる強力集束超音波（High Intensity Focus Ultrasound：ＨＩＦＵ）治療圧、自己発散的（self-emanating）な波動源を含む波動源の形状、前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データの空間分解能を推定し、さらに逆解析に応用して前記波動源の強さを推定することがある、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項１９】
変位ベクトルをドプラ観測すべく、前記信号処理部が、交差する複数のビーム又は波動の前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データにデジタルデモジュレーション処理又は非線形処理を施してエイリアシングが生じた場合に、エイリアシングが生じた方向に前記受信信号を広帯域化して処理することなく、エイリアシングが生じた方向の周波数座標の周波数領域を読み替えて直接的に正しく求まるキャリア周波数に基づいてドプラ処理を行う、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２０】
前記信号処理部が、前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データのサイドローブ又はグレーティングローブを除く処理を行うか、又は、前記サイドローブ又は前記グレーティングローブを積極的に用いる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２１】
前記計測対象のイメージングの精度を向上させるために、前記信号処理部が、前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、又は、前記波動に関する計測データそのものから直接的に推定される分散又は共分散又はスペクトルを用いるか、
あるいは、前記計測対象の計測又は再構成の精度を向上させるために、前記信号処理部が、実際に計測された前記計測又は再構成の結果そのものから直接的に推定される分散又は共分散又はスペクトルを用いるか、又は、前記受信信号、前記イメージ信号、又は、前記加工された別のイメージ信号から間接的に推定されるＺＺＬＢ（Ziv-Zakai Lower Bound：ジブ・ザカイ下方限界）又はパワードプラを含む分散又は共分散又はスペクトルを用いて、時間座標又は空間座標において、最適化処理又は確率統計処理を行う、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２２】
前記信号処理部が、計測又は再構成のためにアンバイアスな正則化を行うか、又は、計測又は再構成の対象が一定値を持つ場合に正則化パラメータを極めて大きく設定することにより安定化させて高精度化する、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２３】
受信される波動が、任意の電磁波、任意の力学的波動、及び、任意の熱波の内の少なくとも１つを含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２４】
受信される波動が、前記計測対象に向けて送信される波動とは物理的に異なる種類の波動である、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２５】
前記信号処理部が、物理的な波動源、物理的な送信開口素子アレイ、物理的な波動源とは別に設定される仮想的な波動源、物理的な送信開口素子アレイとは別に設定される仮想的な送信開口素子アレイ、又は、物理的な受信開口素子アレイ、若しくは、物理的な受信開口素子アレイとは別に設定される仮想的な受信開口素子アレイに関して前記受信信号を処理する、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２６】
前記信号処理部が、複数の波動又は計測データを用いてイメージング又は計測の精度を向上させるべく、変位観測を行うか又はモデルに基づいて変位を予測して、ブロックマッチング又は時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがあり、位相収差補正、移動処理、位相マッチング、位置合わせ、位置補正、変位計測、又は、動き補償を施して、前記複数の波動又は計測データの位置合わせを行い、前記計測対象から到来する複数の同一又は異なる種類の波動の前記受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データにおいて、前記位置合わせを行った上で、複数の同種又は異種の情報の統合又は融合、共通情報の多重化と独立情報又は独立な信号源の分離、超解像、又は、画像処理を行い、超解像又は画像処理の後に位置合わせを行うことがある、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２７】
確率過程の異なる複数の事象の統合又は融合の処理として、混在させるか、多重化により高精度化するか、独立した情報に分離するか、又は、機械学習により異なる確率過程への遷移（確率モデル又は確率変数を含む変化）を解析又は分析する、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２８】
機械学習、最適化、又は、インシリコ（in silico）処理において、データを符号化して処理するか、計測対象又は認識対象に関する入力データを別の同種データ、異種データ、関連するデータ、関連する画像、関連する認識対象、数値データ、認識又は判断又は診断の結果、又は、所望の目的、目標、物性、若しくは、機能にマッピングを行うか、それらにおける双方向のマッピングを行うか、材料や構造や機能の生成過程を得るか、又は、周囲のデバイスとの間のインターフェースを行う、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２９】
前記統合又は融合の結果に関して解析又は分析するか、又は、異種の複数の教師データ、又は、同種又は異種の複数のモデルを用いる機械学習において、それぞれを単独で学習させた複数のモデル、又は、複数のモデルを結合して同時に学習させたモデル、又は、それぞれを単独である程度に学習させた複数のモデルを結合してさらに学習させた結合モデルの重みデータを解析又は分析する、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３０】
病変組織と正常組織との鑑別下で侵襲性を最小限にした外科手術、病変組織の精密な強力集束超音波（High Intensity Focus Ultrasound：ＨＩＦＵ）治療、電磁波加熱凝固治療、放射線治療、重粒子線治療、物理療法、化学療法、ドラッグデリバリー治療、又は、薬学療法を実施すべく、超音波エコー装置、光超音波装置、脳波計、超電導量子干渉装置（Superconducting Quantum Interference Device：ＳＱＵＩＤ）、ＭＲＩ（核磁気共鳴撮影）装置、Ｘ線装置、テラヘルツ装置、ＰＥＴ（陽電子放射型断層撮影法）装置、核医学イメージング装置、及び、ＯＣＴ（光干渉断層撮影）装置の内の少なくとも１つの装置、又は、それらの装置の内の複数の装置を統合又は融合して構成された１つの装置を使用して、単一又は複数の臓器の疾患を同時に多面的に又は同一指標の下で診断可能であり、又は、治療の前中後においても同じく使用可能であることにより、統合診断イメージングを行うことが可能な、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３１】
前記計測対象が無機物と有機物とを含む場合に、テラヘルツ波又はＸ線を用いて無機物を観測し、超音波、光超音波、ＭＲＩ（核磁気共鳴撮影）波、又は、ＯＣＴ（光干渉断層撮影）波を用いて有機物を観測し、それらの観測結果を統合又は融合して表示する、請求項１〜３０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３２】
前記信号処理部が、力学的波動である超音波又は光超音波、及び、電磁波であるＭＲＩ（核磁気共鳴撮影）波、ＯＣＴ（光干渉断層撮影）波、レーザー光、マイクロ波、テラヘルツ波、又は、Ｘ線の内の少なくとも１つを用いたドプラ計測を行う、請求項１〜３１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３３】
前記信号処理部におけるアナログ又はデジタルの線形処理又は非線形処理を受けた波動、又は、前記計測対象内又は外における単一又は異なる波動又はビームフォーミングのパラメータを有する複数の波動又は異なる種類の波動の線形現象又は非線形現象の影響を受けた波動を受信することにより、新しい波動又はビームフォーミングのパラメータを有する波動を表す信号を生成する、請求項１〜３２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３４】
前記波動源又は前記少なくとも１つの送信開口素子から、フォーカシングされることがある少なくとも１つの波動が送信された場合に、前記信号処理部が、前記受信信号、ビームフォーミング中の受信信号、前記イメージング信号、前記加工された別のイメージ信号、前記波動に関する計測データ、又は、前記計測対象に関する電磁気学、力学、熱学、生物学、若しくは、化学の現象における計測データを生成し、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがあり、さらに、超解像処理の後に重ね合わせ（コンパウンディング）処理を行うか、又は、重ね合わせ処理の後に超解像処理を行い、
前記超解像処理が、線形又は非線形の処理、又は、線形と非線形の処理の組み合わせであり、
前記重ね合わせ処理が、コヒーレント信号で行われて高分解能化されるか、又は、前記検波後のインコヒーレント信号において行われてスペックルが低減されるか、又は、前記非線形処理が冪乗の効果を有し、パルスインバージョン送信の下で受信した結果の加算と減算の処理を行うことにより基本波の偶数次と奇数次の高調波を生成する、請求項１〜３３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３５】
前記信号処理部が、計測された波動を対象として、ドプラ処理又は画像処理に基づいて、前記計測された波動又は媒体の動態又は状態を観測し、
前記計測対象の波動の伝搬速度を決める物性又はその等方性若しくは非等方性を観測する場合においては、
（i） 前記計測対象の波動を所望の少なくとも１つの方向に伝搬させて、センシングのための波動を送信又は受信してドプラ観測することと、
（ii）異なる時刻において前記計測対象の波動を複数の異なる方向に伝搬させて、それぞれの波動のセンシングのための波動を送信又は受信してドプラ観測した結果を重ね合わせ、新しい方向に伝搬する前記計測対象の波動を人工的に生成し、又は、それぞれの波動のセンシングのための波動を送信又は受信して重ね合わせた上でドプラ観測することと、
（iii） 同一時刻において前記計測対象の波動を複数の異なる方向に伝搬させて、それらの波動の重ね合わせの波動のセンシングのための波動を送信又は受信してドプラ観測し、又は、ドプラ観測された少なくとも１つの前記計測対象の波動に関して、波数空間又は周波数空間において表されるスペクトルをフィルタリング、分離、又は、分割することと、
の内の少なくとも１つに基づいて観測結果を得る、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３６】
前記受信開口素子又は前記信号処理部が、放射線、光、又は、マイクロ波を含む電磁波を用いて可聴音波、超音波、圧縮波、ずり波、振動波、地震波、又は、熱波を観測し、あるいは、超音波を用いて可聴音波、圧縮波、又は、ずり波を観測する、請求項１〜３５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３７】
前記信号処理部が、マイクロ波又はテラヘルツ波又は赤外線の輻射、ずり弾性率、粘ずり弾性率、核磁気共鳴、超音波、光超音波、及び、光の物性の温度依存性の内の少なくとも１つに基づいて、前記計測対象内部の温度分布のイメージングを行う、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３８】
治療対象者であるか、又は、造影剤若しくはマーカーによりマーキングされたか又は機械的に診断された治療対象に対し、複数の送信開口素子を含む送信開口素子アレイから少なくとも１つの有限長の高強度焦点超音波（High Intensity Focus Ultrasound：ＨＩＦＵ）を送信した際に対象からの透過又は反射の超音波を受信するか、又は、前記送信開口素子アレイから観測用の少なくとも１つの有限長の超音波を送信して前記透過又は反射の超音波を受信することにより受信信号を生成し、
前記信号処理部において、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがある変位計測の下で前記治療対象をトラッキングしながら、
イメージング又は計測を行うか、又は、音速の空間的な不均質性若しくは温度依存性又は送信波動の指向性を原因として特に送信開口の正面方向と大きく異なる方向にステアリングした際に生じる位相収差を算出し、ＨＩＦＵの送信の位相収差補正を行って治療位置の精度を向上させるか、又は、イメージング又は計測に、相互相関ベース処理、自己相関処理、ブロックマッチング、又は、時空間又は周波数空間における位相の回転処理を行う際に反復的に行うことがある位相収差補正を施して精度を向上させ、ＨＩＦＵ治療装置と融合した、請求項１〜３７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項３９】
前記信号処理部が、造影剤若しくはマーカーによりマーキングされたか又は機械的に診断された治療対象を変位計測の下でトラッキングしながら、
前記治療対象とその周囲における軟組織と血流の温度計測のモニタリング下で求められる熱伝導率又は熱容量又は灌流を含む熱物性と熱源との計測データ、又は、高強度焦点超音波（High Intensity Focus Ultrasound：ＨＩＦＵ）のビームフォーミングパラメータに対応付けられた熱源のデータベースを、温度分布計算シミュレータにかけて温度分布の予測を行うか、
あるいは、前記温度計測のモニタリングと共に、前記治療対象とその周囲における動態計測のモニタリング下で求められるずり弾性率又粘ずり弾性率を含む力学物性、造影剤、マーカー、治療薬、又は、造影剤若しくはマーカー兼治療薬を用いた計測イメージングに基づいて、前記治療対象における治療効果（凝固を含む変性）とその周囲の組織における非侵襲性のモニタリング診断を行うことにより、
逐次更新型の加熱治療計画を行って、前記位相収差補正の下、又は前記位相収差補正無しの下で、ＨＩＦＵの焦点（照射）位置、アポダイゼーション（照射形状）、照射強度、連続照射時間、照射間隔、及び、実施間隔の内の少なくとも１つを切換可能な自動モード又はマニュアルモードで電子的又は機械的に制御し、ＨＩＦＵ治療装置と融合した、請求項１〜３８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４０】
ヒト組織に親和性のある磁性体を造影剤として用いるべく、診断部位に超音波若しくはそれ以外の力学的波動、又は、電磁波を照射し、病変の検出又は診断又は治療を行う、請求項１〜３９のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４１】
前記信号処理部が、前記逐次更新型の加熱治療計画として、予測結果と予測結果の下で実施された治療の結果とを比較し、高強度焦点超音波（High Intensity Focus Ultrasound：ＨＩＦＵ）又は別治療のパラメータを線形又は非線形の最適化又は計画法により決定し、その際の比較指標が、組織圧、温度、被爆量、ずり弾性率、又は、粘ずり弾性率を含む組織物性であり、前記治療対象の受熱特性又は変性特性の典型データ、実測値、又は、モデルを参照する治療装置と融合した、請求項４０に記載の計測イメージング装置。
【請求項４２】
前記計測対象内に存在する、異なる組成又は構造又は組織、振る舞いの異なるもの、少なくとも１つの造影剤、マーカー、又は、治療薬を分離して観測すべく、光超音波イメージングにおいては、光吸収周波数特性又は照射光に対して生成される光超音波の信号強度又は周波数特性の違いを、その他の波動イメージングにおいては、信号強度又は周波数特性の違いを、決定論的又は確率統計学的に観測して分離する処理又は深層学習を含む画像処理又は分離処理に基づいて、
前記受信信号、前記イメージ信号、又は、前記加工された別のイメージ信号そのものを分離することにより、前記異なる組成又は構造又は組織、前記振る舞いの異なるもの、前記少なくとも１つの造影剤、前記マーカー、又は、前記治療薬の領域、位置、又は、境界を特定するか、又は、
前記受信信号、前記イメージ信号、又は、前記加工された別のイメージ信号から計測される変位、温度、又は、その他の計測データを分離するか、又は、
前記受信信号、前記イメージ信号、又は、前記加工された別のイメージ信号を分離した上で変位、温度、又は、その他の計測を行う、請求項１〜４１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４３】
光超音波イメージングにおいて、同一の広帯域の特性、又は、異なる帯域若しくは周波数の特性を有する複数の光源又は超音波センサーが、１次元、２次元、又は、３次元のアレイ状に並び、その際に、
前記複数の光源又は超音波センサーが、局所的に連続して、又は、交互に、又は、周期的に並ぶか、又は、
前記信号処理部が、前記受信信号、前記イメージ信号、又は、前記加工された別のイメージ信号に対し、広帯域な観測においては、フィルタリングを施して周波数帯域又は周波数を選択し、特定の帯域又は周波数の観測においては、重ね合わせ処理を施して広帯域化して、イメージング又は計測する対象を選択する、請求項１〜４２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４４】
少なくとも１つの計測対象を非接触にイン・サイチュ（in situ）の状態で、多角的に観測するか、又は、同時に多角的に観測する、請求項１〜４３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４５】
同一の事象又は同一時刻における複数の異なるデータ、独立した複数のデータ、複数の異なる周波数成分又は複数の異なる帯域成分、複数の異なる周波数又は帯域における観測データ、又は、複数の異なる計測対象又はマーカーに関するデータを選択し、同時にそれぞれの画像又は数値又は加工された結果を表示するか、グレイ又はカラーを含む異なる色で重畳して画像表示するか、データの大きさ又は方向によって異なる色又は濃さで重畳して画像表示するか、又は、透かして画像表示する、請求項１〜４４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４６】
機能又は物性又は構造又は組成に関するデータを生成し、安全保障又は環境観測又は地球観測又は気象観測又は資源探査又は地震観測又は天体・宇宙観測又は海中観測又は構造物の観測のためを含むリモートセンシング、非破壊検査、診断又は検査又は治療又は修復又は創生又は製造、監視又はモニタリング、又は、指紋鑑定又は指紋認証又は虹彩認証を含む生体認証に使用される、請求項１〜４５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものである。本発明の１つの観点に係る計測イメージング装置は、受信開口素子アレイによって定まる直交座標系において、任意方向に位置する波動源から計測対象に向けて任意の波動が送信される場合に、前記計測対象のイメージ信号を生成する計測イメージング装置であって、前記計測対象から到来する波動を受信して、受信信号を生成する少なくとも１つの受信開口素子と、前記受信開口素子によって生成される受信信号又はその直交検波信号若しくはＩＱ信号（同相信号及び直交位相信号）若しくは解析信号に、サンプリング時間方向の瞬時角周波数と遅延時間との積である位相収差を指数部分に有する複素指数関数の乗算に基づく位相回転を少なくとも施して前記受信信号を補間近似することを通じて整相加算処理を行い、前記受信開口素子の正面方向との間で零度又は非零度の偏角又は仰角及び方位角で表されるステアリング角度を成す送信分又は受信分のステアリングを行うことを含む送信分又は受信分のビームフォーミング処理を施すことにより、少なくとも２つの方向を座標軸とする所望の座標系において前記イメージ信号を生成する信号処理部とを具備する。
また、本発明の１つの観点に係るビームフォーミング方法は、任意の受信開口素子アレイの開口の向きによって定まる軸方向及びこれに直交する少なくとも１つの横方向の座標を用いる直交座標系において、任意方向に位置する少なくとも１つの波動源から計測対象物に向けて波動が送信され、計測対象物から到来する波動が、ビームフォーミングにより軸方向又は軸方向に対して対称である方向に送信又は受信されたものとして処理され、２次元の場合に２つの波動、３次元の場合に３つ又は４つの波動が重ね合わされた横方向変調が実施される場合において、前記計測対象物から到来する波動を少なくとも１つの受信開口素子によって受信して、受信信号を生成するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において生成される受信信号に対してビームフォーミング処理を行って横方向変調を実施することにより、多次元受信信号を生成するステップ（ｂ）と、ステップ（ｂ）において生成された多次元受信信号に対してヒルベルト変換処理を行うステップ（ｃ）とを具備し、ステップ（ｃ）が、軸方向又は横方向に偏微分処理又は１次元フーリエ変換を施して、２次元の場合には前記２つの波動の各々の多次元受信信号の解析信号を生成し、３次元の場合には前記３つ又は４つの波動の各々の多次元受信信号の解析信号を生成することを含む。
さらに、本発明の１つの観点に係る通信装置は、任意の受信開口素子アレイの開口の向きによって定まる軸方向及びこれに直交する少なくとも１つの横方向の座標を用いる直交座標系において、任意方向に位置する少なくとも１つの波動源から計測対象物に向けて波動が送信され、計測対象物から到来する波動が、ビームフォーミングにより軸方向又は軸方向に対して対称である方向に送信又は受信されたものとして処理され、２次元の場合に２つの波動、３次元の場合に３つ又は４つの波動が重ね合わされた横方向変調が実施される場合において、前記計測対象物から到来する波動を少なくとも１つの受信開口素子によって受信して、受信信号を生成する受信手段と、前記受信手段によって生成される受信信号に対してビームフォーミング処理を行って横方向変調を実施することにより、多次元受信信号を生成すると共に、生成された多次元受信信号に対してヒルベルト変換処理を行う装置本体とを具備し、前記装置本体が、軸方向又は横方向に偏微分処理又は１次元フーリエ変換を施して、２次元の場合には前記２つの波動の各々の多次元受信信号の解析信号を生成し、３次元の場合には前記３つ又は４つの波動の各々の多次元受信信号の解析信号を生成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
また、変位（ベクトル）計測においては、変位成分を高精度化させるためには、その変位成分方向の周波数を高くすればよい。高分解能化も要する場合には広帯域化する必要がある。例えば、低周波スペクトルを捨てて高周波化し、変位計測を高精度化させることができる。計算量も低減できる。複数の波動又はビームを物理的に生成する場合や、信号処理によりスペクトルを分割して複数の波動又はビームを生成することもあり、over-determinedシステムを構成して、高精度な変位計測等が行われることもある（ビームフォーミング前の角スペクトルを分割すると各々にビームフォーミングを行うこととなり、ビームフォーミング後に分割した方が良いことが多い）。イメージングには、包絡線検波や二乗検波、絶対値検波が施されるが、検波後の複数の波動又はビームを重ね合わせることにより、スペックルを低減でき、鏡面反射を強調させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３８２】
ハードウェア（装置、プラットフォーム）や計算機を使用して実施される計測／逆解析（イメージング）の（１）〜（４）やそれらを用いる（５）融合・統合（情報科学や統計数理等）は、電磁気と力学、熱に関する基礎物理、その他の物理や化学、生化学における物理量と化学量、物性の分布の非破壊検査を融合的・統合的にin situにて実時間で実現する革新的技術（計測・解析手法）となり、様々な分野において革新的な計測（検査や診断）、修復（修理や治療、再生）、製造（材料の成長や組織の３次元培養）、応用（合成等による新しい機能や物性の創出等）を拓く。これまでは捉えられなかった物理量・物質状態、その変化、潜在要因等を検出、その他、測定対象が実際に動作・機能している状況を多角的に観測すること等を可能にする本発明は、医療やライフサイエンスによる人類の健康促進、マテリアル（合成を含む）の開発による新しい工学の開拓、食品工学（鮮度や品質の管理等など）、高効率なエネルギー開発や資源探査、省エネ、環境アセスメントや環境保全（地球や天体も）、気象予測（天候予測、雨量、気体対流、海流等）、安全保障、衛星やレーダー、ソナー、国際標準（in silicoによる初の標準となる可能性有り）等、様々な分野に波及し、産業界や社会インフラを含め、経済的にも社会的にもその波及効果は絶大である。開発される技法は必ずや科学技術イノベーションの創出、新産業創出、社会貢献に寄与する基礎技術となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６４０】
＜０＞横方向変調：角度θ1及びθ２方向の２つのビーム又は波（平面波等）の重ね合わせ（同時送受信又は各々の送受信の重ね合わせ）
２つのＲＦエコー信号の重ね合わせ（加算、即ち、和）は、次式によって表される。
A(x、y)cos[2π(2/λ)(xcosθ1＋ysinθ1)]
＋A’(x、y)cos[2π(2/λ)(xcosθ2＋ysinθ2)]  ・・・（５０’）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６４１】
ここで、反射又は散乱が等しく、A(x、y)=A’(x、y)と仮定すると、２波の伝搬方向の中央の方向のＸ軸、及び、それと直交するＹ軸から成る座標(X、Y)において、２つのＲＦエコー信号の重ね合わせは、次式によって表される。
A(x、y)cos{2π(2/λ)cos[(1/2)(θ2−θ1)X]}
×cos{2π(2/λ)sin[(1/2)(θ2−θ1)Y]}  ・・・（５０）
このように、(X、Y)座標系において、横方向変調が実現される。２波は異なる周波数でもよい。例えば、以下の＜２＞や＜３＞において、これに非線形処理が施される。なお、３次元空間において、横方向変調する場合には、変調する方向が２方向あり、従って、少なくとも３本の交差ビームを生成する必要がある（非特許文献１３及び３０を参照）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６４７】
＜２＞横方向変調エコー信号の冪乗計算
例えば、式（５０）の二乗は、次式（５２）によって表される。
A(x、y)2×cos2{2π(2/λ)cos[(1/2)(θ2−θ1)X]}
×cos2{2π(2/λ)sin[(1/2)(θ2−θ1)Y]}
＝A(x、y)2×[1＋cos{2π(2・2/λ)cos[(1/2)(θ2−θ1)X]}
＋cos{2π(2・2/λ)sin[(1/2)(θ2−θ1)Y]}
＋cos{2π(2・2/λ)cos[(1/2)(θ2−θ1)X]}
×cos{2π(2・2/λ)sin[(1/2)(θ2−θ1)Y]}]  ・・・（５２）
このように、直流（上記のベースバンデッド信号）と、異なる一方向には検波された第２次高調波の２つの信号と、第２次高調波の横方向変調信号とが得られる。＜１＞と同様に、高分解能化も行われる。ベースバンデッド信号や他の高次高調波信号も、＜１＞と同様に計算できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６５１】
＜３＞横方向変調エコー信号の２波の乗算
例えば、式（５０’）内の２波は分離して扱えるので、その積を考えるに当たり、分かり易い式を示すために、伝搬方向が、ｘ軸に対して対称な２方向とすると、θ1＝−θ2であり、２つのＲＦエコー信号の乗算（積）は、次式（５３）によって表される。
A(x、y)cos[2π(2/λ)(xcosθ1＋ysinθ1)]
×A’(x、y)cos[2π(2/λ)(xcosθ1−ysinθ1)]
＝A(x、y) A’(x、y)×{cos[2π(2・2/λ)cosθ1x]
＋cos[2π(2・2/λ)sinθ1y]}  ・・・・（５３）
これにより、異なる一方向には検波された第２次高調波の２つの信号が得られる。これらは、式（５２）においても得られた信号成分である。