【手続補正書】
【提出日】平成31年1月28日(2019.1.28)
【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において用いられるビームフォーミング方法であって、
前記計測対象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、少なくともフーリエ変換及び波数マッチングを行うことによって、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及び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行うステップ（ｂ）と、
を具備し、
ステップ（ｂ）が、前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行い、直接的に所望の直交座標系においてイメージ信号を生成することを含む、ビームフォーミング方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）が、
（i）前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行うことと、
（ii）前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して、少なくとも１つの直交軸方向において直接的に補間近似処理を施す波数マッチングを行うことと、
（iii）前記受信信号に対して整相加算を行うことと、
の内の少なくとも１つに基づいて、直接的に所望の直交座標系において他のイメージ信号を生成することを含む、請求項１に記載のビームフォーミング方法。
【請求項３】
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に対して、少なくともフーリエ変換及び波数マッチングを行うことによって、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及び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行う信号処理部と、
を具備し、
前記信号処理部が、前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行い、直接的に所望の直交座標系においてイメージ信号を生成する、計測イメージング装置。
【請求項４】
前記信号処理部が、
（i）前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行うことと、
（ii）前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して、少なくとも１つの直交軸方向において直接的に補間近似処理を施す波数マッチングを行うことと、
（iii）前記受信信号に対して整相加算を行うことと、
の内の少なくとも１つに基づいて、直接的に所望の直交座標系において他のイメージ信号を生成する、請求項３に記載の計測イメージング装置。
【請求項５】
前記信号処理部が、フォーカスなしのビームフォーミング処理と、モノスタティック又はマルチスタティックの開口面合成処理に基づくダイナミックフォーカシングとの内の少なくとも１つによって、送信分又は受信分のビームフォーミング処理を行う、請求項３又は４に記載の計測イメージング装置。
【請求項６】
前記受信開口素子又は前記信号処理部が、アポダイゼーション処理の線形性を用いて、送信分又は受信分のアポダイゼーション処理を施す、請求項３〜５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整相加算を行う際に、送信分又は受信分のアポダイゼーションを、ミニマム・バリアンス・ビームフォーミングとＣａｐｏｎ法とを含むアダプティブビームフォーミング法に基づいて決定し、その中で用いる共分散行列を正則化する際に、正則化の程度を調整する正則化パラメータを、各位置の信号のＳＮ比に基づいて空間的に異形（variant）とするか、又は、正則化オペレーターとして単位行列ではなく勾配作用素又はラプラシアンを含む正定値オペレーターを使用する、請求項４〜６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、前記受信開口素子によって生成される同一の受信信号に対して、波動パラメータ又はビームフォーミングパラメータ又はビームフォーミングそのものが異なる送信分又は受信分のビームフォーミング処理を複数回行い、それらの結果を空間領域又は波長領域又は周波数領域において重ね合わせて、新しい波動パラメータ又はビームフォーミングパラメータ又はビームフォーミングそのものを生成する、請求項３〜７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、前記受信信号の多次元スペクトルを、フーリエ変換後の波数マッピングを行う前に波数領域又は周波数領域において分割するか、又は、波数マッピング後の逆フーリエ変換を行う前に波数領域又は周波数領域において分割し、新しい波動パラメータ又はビームフォーミングパラメータを有するか、又は、新しいビームフォーミングが施された複数の疑似波動を生成する、請求項３〜８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】
前記信号処理部が、波数領域又は周波数領域において選択された帯域のスペクトルのみを処理する、請求項３〜９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】
前記計測対象に向けて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つのビーム又は波動を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、請求項３〜１０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】
同一の時相の同一時刻若しくは異なる時刻、又は、略同一の時相において、前記計測対象に向けて、偏角又は仰角及び方位角が同一であるか、又は、それらの内の少なくとも１つが異なると共に、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の全てが同一であるか、又は、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波動を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、請求項３〜１１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】
前記少なくとも１つの送信開口素子から送信されるビーム又は波動が、フォーカスされた、又は、フォーカスされていない、平面波、円形波、円筒波、球面波、及び、任意の曲面波の内の１つである、請求項１１又は１２に記載の計測イメージング装置。
【請求項１４】
同一の時相の同一時刻若しくは異なる時刻、又は、略同一の時相において複数の波動が受信された場合に、それらが、フーリエ変換を行う前に、空間領域において重ね合わされているか、若しくは、重ね合わされるか、又は、フーリエ変換後の波数マッピングを行う前に、波数領域又は周波数領域において重ね合わされているか、若しくは、重ね合わされるか、又は、波数マッピング後の逆フーリエ変換を行う前に、各々の波動の多次元スペクトルが波数領域又は周波数領域において重ね合わされているか、若しくは、重ね合わされる、請求項３〜１３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】
前記複数の波動が、任意の電磁波、任意の力学的波、及び、任意の熱波の内の少なくとも１つ又は２つである、請求項１４に記載の計測イメージング装置。
【請求項１６】
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３〜１５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】
機械走査され又は電子走査を行う受信有効開口素子アレイによって定まる軸方向ｙ及びこれに直交する横方向ｘ又はｚの座標を用いる２次元又は３次元の直交座標系において、送信分又は受信分のダイナミックフォーカシングが施されたビームを生成するマルチスタティックな開口面合成を行う計測イメージング装置であって、生成される送信分又は受信分のビーム方向と軸方向とが成す零度又は非零度の偏向角度が偏角又は仰角及び方位角で表される場合において、
前記少なくとも１つの送信開口素子が、前記到来する波動が、前記計測対象における少なくとも透過、前方散乱、屈折、反射、後方散乱、又は、回折により生成されたものとなるように、任意のｘ座標又はｘ座標及びｚ座標を有し、さらに、零のｙ座標を有する、前記受信有効開口素子アレイ内のいずれかの受信開口素子を兼ねるか、又は、いずれの受信開口素子とも異なる複数の送信開口素子の内の少なくとも１つであるか、又は、任意のｘ座標又はｘ座標及びｚ座標を有し、さらに、非零の一定のｙ座標を有する、前記受信有効開口素子アレイと対向する位置にある送信有効開口素子アレイ内の複数の送信開口素子の内の少なくとも１つであり、
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つの送信開口素子から波動が送信される毎に前記計測対象から到来する波動を異なる位置において受信して受信信号を生成する複数の受信開口素子を含み、
前記信号処理部が、前記複数の受信開口素子によって生成される受信信号に対して、少なくともフーリエ変換及び波数マッチング又は整相加算を行うことによって、送信分又は受信分の偏向角度を有するマルチスタティック型の開口面合成処理を行うべく、送信位置と受信位置との間の横方向座標における相対位置Δｘ又は相対位置Δｘ及びΔｚが等しい受信信号を並べて得られる受信信号群の各々に対して、送信開口素子のｙ座標が零のときに、送信開口の位置を含む関心点のｙ座標と相対位置Δｘ又は相対位置Δｘ及びΔｚとを用いて表される送信開口素子と前記関心点と受信開口素子との間を結ぶ直線距離の半分の距離、又は、送信開口素子のｙ座標が非零のときに、前記関心点のｙ座標と送信開口素子のｙ座標と相対位置Δｘ又は相対位置Δｘ及びΔｚとを用いて表される送信開口素子と前記関心点と受信開口素子との間の距離を用いて、前記送信分又は受信分のビームフォーミング処理に基づいて行われるモノスタティック開口面合成において偏向角度を設定して得られるイメージ信号の各々を横方向の位置に関して補正し、それらを重ね合わせてイメージ信号を生成する、請求項１１に記載の計測イメージング装置。
【請求項１８】
前記信号処理部が、未知の波動源又はそれが生成する波動の伝搬を表すイメージ信号を生成するべく、未知の波動源のｙ座標の推定値を有効送信開口素子のｙ座標と同じ値に設定してビームフォーミングを行う、請求項１１又は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】
受信開口素子アレイによって定まる軸方向ｙの座標及びこれに直交する横方向ｘ又はｚの座標を用いる２次元又は３次元の直交座標系において、少なくとも１つの任意の波動源によって生成される少なくとも１つの任意の波動、又は、送信される少なくとも１つの任意のビーム又は波動の伝搬方向と軸方向とが成す零度又は非零度の偏向角度が偏角又は仰角及び方位角で表される場合において、
前記少なくとも１つの受信開口素子が、物理開口の中に設定される異なる位置の複数の受信開口素子からなる複数の受信有効開口アレイを構成して、前記計測対象から到来する少なくとも１つのビーム又は波動を受信して受信信号を生成し、
前記信号処理部が、前記複数の受信有効開口素子アレイによって生成される受信信号に対して、少なくともフーリエ変換及び波数マッチング又は整相加算を行うことによって、送信及び受信のステアリング角度を有する送信分及び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において、送信波動をフォーカスなしの波動として処理して受信のダイナミックフォーカシング処理を行うか、あるいは、送信分又は受信分の開口面合成処理を行うと共に、前記受信信号に対して、
（ｉ）前記複数の受信有効開口素子アレイの同一位置における受信開口素子によって生成される受信信号を重ね合わせることにより、又は、ビーム又は波動が重なって受信されたものであることにより、それらの受信開口素子によって生成される受信信号の重ね合わせから成る１つの受信信号群を得て、前記ビームフォーミング処理によってイメージ信号生成処理を１回行うことと、
（ii）ビーム又は波動が１回送信される毎に、前記複数の受信有効開口素子アレイによって生成される受信信号の各々に対して、前記ビームフォーミング処理によって低分解能イメージ信号を生成して、それらを重ね合わせることと、
（iii）有効送信開口素子アレイ又は有効送信開口素子アレイ内の各送信開口素子と受信有効開口素子アレイ内の各受信開口素子との相対距離が等しいもののエコー群として、前記ビームフォーミング処理によってイメージ信号を生成して、それらを重ね合わせることと、
の内のいずれか１つに基づいてイメージ信号を生成する、請求項３〜１８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、波動パラメータ、ステアリング角度、それ以外のビームフォーミングパラメータ、又は、ビームフォーミングが異なる複数の波動信号をコヒーレント加算（コヒーレントコンパウンディング）することによって、新しい波動パラメータ、又は、軸方向若しくは横方向の広帯域化又はそれ以外の新しいビームフォーミングパラメータを有するか、又は、新しいビームフォーミングが施された波動を生成する場合に、周波数領域又は波数領域においてスペクトルが重ならないものを生成する、請求項３〜１９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】
前記信号処理部が、ステアリング角度が互いに異なる複数の波動信号を重ね合わせる際に、空間的な位置合わせを行う、請求項３〜２０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、送信又は受信される波動の伝搬速度の不均質性を補正するべく、受信信号に位相収差補正を施す、請求項３〜２１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】
前記信号処理部が、マイグレーション法に基づき、直接的に直交座標系においてイメージ信号を生成する、請求項３〜２２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】
前記信号処理部が、波動方程式の一般解であるグリーン関数を用いて任意のビームや波動を計算する、請求項３〜２２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項２５】
受信開口素子アレイによって定まる軸方向ｙ及びこれに直交する横方向ｘ又はｚの座標を用いる２次元デカルト直交座標系（ｘ，ｙ）又は３次元デカルト直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）、あるいは、円形形状を有する受信開口素子アレイによって定まる半径方向ｙ及び偏角ｘ又は半径方向ｙ及び仰角ｘ及び方位角ｚの座標を用いる２次元極座標系（ｘ，ｙ）又は球座標系（ｘ，ｙ，ｚ）、あるいは、その他の形状を有する受信開口素子アレイによって定まる軸方向ｙ及びこれに直交する横方向ｘ又はｚの座標を用いる２次元直交曲線座標系（ｘ，ｙ）又は３次元直交曲線座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、少なくとも１つの波動の受信が行われる場合に、前記信号処理部が、その座標系の座標軸を用いて、少なくとも１回ビームフォーミング処理を行う、請求項３〜２４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】
受信開口素子アレイによって定まる２次元デカルト直交座標系（ｘ，ｙ）又は３次元デカルト直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）、あるいは、円形形状を有する受信開口素子アレイによって定まる２次元極座標系（ｘ，ｙ）又は球座標系（ｘ，ｙ，ｚ）、あるいは、その他の形状を有する受信開口素子アレイによって定まる２次元直交曲座標系（ｘ，ｙ）又は３次元直交曲座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、少なくとも１つの波動の受信が行われる場合に、前記信号処理部が、前記少なくとも１つの波動を、前記送信分又は受信分のビームフォーミング処理において、フォーカスされた、又は、フォーカスされていない、平面波、円形波、円筒波、球面波、及び、任意の曲面波の内の１つとして処理する、請求項３〜２５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】
前記信号処理部が、ヤコビ（Jacobi）演算により、補間近似処理を行うことなく、波動の受信が行われたデカルト直交座標系又は直交曲線座標系である直交座標系とは異なる直交座標系において直接的にイメージ信号を生成する、請求項３〜２６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】
任意の波動源によって、波動が、受信ビームフォーミングの行われる直交座標系とは異なる送信ビームフォーミングの行われる直交座標系において生成される場合に、前記信号処理部が、（i）受信後のビームフォーミング処理に先立ち、信号処理、又は、送信又は受信のディレイデバイスを用いて、前記受信信号を受信ビームフォーミングの行われる直交座標系の信号に変換するか、又は、（ii）前記波動源が送信のディレイデバイスを用いる変換を兼ねるように送信ビームフォーミングを行う、請求項３〜２７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、又は、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波動源、仮想的な送信開口素子アレイ、又は、仮想的な受信開口素子若しくは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３〜２８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】
前記信号処理部が、前記受信開口素子によって生成される同一の受信信号に対して、仮想的な波動源、仮想的な送信開口素子アレイ、又は、仮想的な受信開口素子若しくは受信開口素子アレイを用いる際に、それらの位置、向き、大きさ、形状、又は、分布を含む仮想パラメータと、ビームフォーミングパラメータと、ビームフォーミングそのものとの内の少なくとも１つが異なる送信分又は受信分のビームフォーミング処理を複数回行って、新しい波動パラメータ又はビームフォーミングパラメータを有するか、又は、新しいビームフォーミングが施された複数の波動を生成するか、又は、さらにそれらの結果を空間領域又は波長領域又は周波数領域において重ね合わせて新しい波動パラメータ、ビームフォーミングパラメータ、又は、ビームフォーミングそのものを生成する、請求項３〜２９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】
前記信号処理部が、軸方向の任意の座標又は任意の間隔を持つ任意の範囲について、各々の波数に対して前記波数マッチングを行った後に、それらのスペクトルを全て加算したものを横方向に関して逆フーリエ変換することによって、直接的に直交座標系においてイメージ信号を生成する、請求項３〜３０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、軸方向の任意の座標又は任意の間隔を持つ任意の範囲について、横方向に関する逆フーリエ変換を、横方向の任意の座標又は任意の間隔を持つ任意の範囲に限定して計算する、請求項３〜３１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】
生成されるイメージ信号が補間近似処理によって劣化したりアーチファクトが生じることを低減すべく、前記信号処理部が、前記受信信号をオーバーサンプリング又はアップサンプリングする、請求項３〜３２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】
前記少なくとも１つの送信開口素子又は前記少なくとも１つの受信開口素子が、波動を送信又は受信する複数の開口素子を含む、請求項３〜３３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、計算時間を短縮するために並列処理を行う、請求項３〜３４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】
前記信号処理部が、前記受信信号の時間に関するフーリエ変換に複素指数関数を掛けて得られる波数マッチングの結果を直接的に生成する高速フーリエ変換を実施する、請求項３〜３５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、フーリエ変換と逆フーリエ変換との可逆性に基づき、生成されたイメージ信号を送信分又は受信分のビームフォーミングの前の受信信号に戻し、他のビームフォーミングを行う、請求項３〜３６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】
前記信号処理部が、圧縮センシングを行う、請求項３〜３７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、前記受信信号に対してビームフォーミング処理を行う替りに、前記イメージ信号を生成した後に前記イメージ信号に対してビームフォーミング処理を行う、請求項３〜３８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】
物理的に送信ビームフォーミングの行われる座標系がデカルト直交座標系又は直交曲線座標系である直交座標系の場合において、前記信号処理部が、受信開口素子アレイによって定まるデカルト直交座標系又は直交曲線座標系である直交座標系の替りに物理的に送信ビームフォーミングの行われる直交座標系においてイメージ信号を生成する、請求項３〜３９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、波動源位置又は送信開口素子に関する情報として、前記受信開口素子に対する位置、存在する位置の方向若しくは距離、開口の方向、又は、生成される波動の時刻若しくは伝搬方向に関する情報が与えられる場合に、前記情報に従ってビームフォーミングを行う、請求項３〜４０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４２】
前記信号処理部が、前記受信信号又はビームフォーミングされて生成されたイメージ信号に対して、多次元スペクトルの重心周波数若しくは瞬時周波数を求め、これより、波動源の存在する方向又は波動の伝搬方向を求め、送信又は受信の偏向角度を調整してビームフォーミングを行う、請求項３〜４１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】
前記信号処理部が、波動源の存在する方向又は波動の伝搬方向を求める処理を複数の受信開口又は受信有効開口について実施し、幾何学的に波動源の存在する位置又は方向を求める、請求項３〜４２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】
前記受信信号が、複数の異なる波動源から生成される波動の複数の受信信号を含む場合に、前記信号処理部が、観測すべき波動の伝搬方向の偏向角度を有するビームフォーミングを行う、請求項３〜４３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】
前記受信信号が、複数の異なる波動源から生成される波動の複数の受信信号を含む場合に、前記信号処理部が、多次元スペクトルの重心周波数若しくは瞬時周波数、帯域、ＭＩＭＯ（Multiple-input and Multiple-output）、ＳＩＭＯ（Single-input and Multiple-output）、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）、独立成分分析、主成分分析、符号、又は、各種パラメトリックな方法に基づいて、前記複数の受信信号を分離してビームフォーミング処理を行うか、又は、前記複数の受信信号に対するビームフォーミング処理によって得られる複数のイメージ信号を分離する、請求項３〜４４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】
前記信号処理部が、それらの信号処理において逆を施す行列を正則化し、その正則化の程度を調整する正則化パラメータを、各位置の信号のＳＮ比に基づいて空間的に異形（variant）とするか、又は、正則化オペレーターとして、単位行列ではなく勾配作用素又はラプラシアンを含む正定値オペレーターを使用する、請求項４５に記載の計測イメージング装置。
【請求項４７】
前記複数の異なる波動源が、鏡面反射信号を生成する反射体と、散乱信号を生成する散乱体とを含み、
前記信号処理部が、鏡面反射信号と散乱信号とを分離するべく、共通信号として前記鏡面反射信号を含む２つ以上の入力データに混入信号として独立な前記散乱信号又はノイズが混入したものを処理する、請求項４５又は４６に記載の計測イメージング装置。
【請求項４８】
前記信号処理部が、前記ビームフォーミング処理によってイメージ信号が生成されるデカルト直交座標系又は直交曲線座標系である直交座標系において直接にイメージ信号に演算を施すか、又は、補間処理又はヤコビ演算を通じて、前記イメージ信号が生成されるデカルト直交座標系又は直交曲線座標系である直交座標系とは異なる直交座標系を用いて表されるイメージ信号に演算を施し、観測対象の別波動の伝搬、変位、速度、加速度、歪、歪速度、温度、及び、特性の内の少なくとも１つを計算する、請求項３〜４７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項４９】
前記信号処理部が、力学波動である超音波又は光超音波、及び、電磁波であるＭＲＩ波、ＯＣＴ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つを用いたドプラ観測を行う、請求項３〜４８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５０】
前記信号処理部が、各関心位置の変位ベクトル成分又は波動の伝搬方向の変位成分に関する方程式を、物理的に生成された複数の異なる波動又は複数の異なる波動を重ね合わせて生成された波動又はスペクトルの周波数分割によって生成された波動から未知変位成分の数よりも多く得た場合において、観測される変位のばらつきの逆数又はＺＺＬＢ（Ｚｉｖ−Ｚａｋａｉ Ｌｏｗｅｒ Ｂｏｕｎｄ）の逆数を、（i）方程式の重みとして最小二乗法又は正則化によって解くか、又は、（ii）複数の観測結果の重み付き平均を求めるときの重み値として用いる、請求項３〜４９のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５１】
変位ベクトルを観測する際に、前記信号処理部が、交差する複数波動の受信信号にデジタルデモジュレーション処理を施してエイリアシングが生じる方向において、前記受信信号を広帯域化して処理することなく、デジタルデモジュレーション前の各受信信号の前記方向におけるキャリア周波数に基づいてドプラ処理する、請求項３〜５０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５２】
障害物又は遮蔽物の前方から前記障害物又は遮蔽物の後方の波動源を観測するべく、少なくとも２つのミラーを用いて回折波を反射させて交差する波動を前記障害物又は遮蔽物の前方にて受動的に受信するか、又は、前記障害物又は遮蔽物の前方又は前記計測対象の後方から前記障害物又は遮蔽物の後方の前記計測対象を観測するべく、少なくとも２つのミラーを用いて交差する波動を前記計測対象に前方から能動的に送信し、前記計測対象における透過、前方散乱、屈折、反射、又は、後方散乱の波動を受信し、前記信号処理部が、デモジュレーション処理により、軸方向又は横方向のキャリア周波数を有する少なくとも２つの波動を生成し、前記障害物又は遮蔽物を透かしたイメージングを行うか、又は、前記波動源又は前記計測対象の任意方向における変位を計測イメージングする、請求項３〜５１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５３】
観測対象の波動の伝搬速度を決める物性の等方性又は非等方性を観測する場合において、同一時刻又は異なる時刻において観測対象の波動を複数の異なる方向に伝搬させて、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に当たり、前記信号処理部が、別の方向に伝搬する波動を前記観測対象の波動の内の少なくとも２つをドプラ観測した結果を重ね合わせて人工的に生成することによって、波動の観測回数を低減するか、又は、前記観測対象の波動の内の少なくとも２つの重ね合わせを送信又は受信して得られる前記センシングのための波動を重ね合わせた上でドプラ観測することによって同効果を得る、請求項３〜５２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５４】
前記受信開口素子又は前記信号処理部が、放射線又は光又はマイクロ波を含む電磁波を用いて可聴音波又は超音波を観測したり、あるいは、超音波を用いて可聴音波を観測する、請求項３〜５３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５５】
前記信号処理部が、フーリエ変換を用いる処理の替りに、１次元信号又は多次元信号に微分処理を施して位相が９０°異なる信号を生成することを通じ、近似的且つ高速にヒルベルト変換を行う、請求項３〜５４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５６】
前記信号処理部が、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、又は、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する超解像を行う、請求項３〜５５のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５７】
前記信号処理部が、非線形処理として、同一信号に対し、次数が１より大きい冪乗の場合には高周波化又は検波又は広帯域化され、次数が１未満の冪乗の場合には低周波化又は狭帯域化される倍音を生成するか、あるいは、異なる信号間の乗算の場合には高周波化又は低周波化又は広帯域化される和音を生成し、広帯域化された場合においては超解像の効果を得る、請求項３〜５６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５８】
前記受信開口素子又は前記信号処理部が、複数の波動の受信信号又は重なっている波動に非線形処理を施して広帯域化又は狭帯域化し、信号を分離する、請求項３〜５７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項５９】
前記信号処理部が、前記受信信号より得られる、波数マッチング前の角スペクトル又は波数マッチング後のスペクトルに対して、所定の点拡がり関数の角スペクトル若しくはスペクトル、又は、前記受信信号の角スペクトル若しくはスペクトルを用いて、除算に基づく線形の又は共役積に基づく非線形の超解像を施す、請求項３〜５８のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６０】
前記信号処理部が、冪乗関数型のアポダイゼーションを用いて固定フォーカシング又は開口面合成を行って高分解能な点拡がり関数を得て用いることにより、高速フレームレートを実現する焦点なしの送信をガウス型アポダイゼーションを用いて行って得られる低分解能の受信信号を高分解能化する線形又は非線形の超解像を行う、請求項５９に記載の計測イメージング装置。
【請求項６１】
前記信号処理部が、前記受信信号に対して、ビームフォーミング後に線形処理又は非線形処理の超解像を施すか、又は、線形処理又は非線形処理の超解像の後にビームフォーミングを施す、請求項３〜６０のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６２】
前記信号処理部が、複数の異なる波動の受信信号が重ね合わされた状態のもの、スペクトル周波数分割されたもの、分離されたもの、又は、それらの組み合わせに対し、線形処理又は非線形処理に基づく超解像を施して、イメージング又は計測に用いる、請求項３〜６１のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６３】
前記信号処理部が、信号強度の異なる複数の受信信号に非線形処理を施してそれぞれの高調波を生成することにより信号強度の違いを強調してイメージングしたり、又は、信号強度の違いを低減してイメージングするべく、線形処理又は非線形処理に基づく超解像処理の前又は後において複数の受信信号のエネルギー又は特定のスペクトルを重み付けし、又は、それらを重ね合わせたりする、請求項３〜６２のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６４】
前記信号処理部が、超解像処理された複数の受信信号をコヒーレント加算してさらに高分解能化したり、超解像処理された複数の受信信号をインコヒーレント加算してイメージングすることにより、空間分解能の低下を抑えながらスペックルを低減したりして、イメージング又は計測に用いる、請求項３〜６３のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６５】
ヒト病変に親和性のある磁性体を造影剤として用い、診断部位に超音波又はそれ以外の力学的波動を照射し、磁場センサーを用いた磁場観測に基づき、病変の検出又は診断又は治療を行う、請求項３〜６４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６６】
光超音波を用いて、造影剤の光吸収周波数特性に加えて、照射光に対して生成される光超音波の周波数特性を観測する、請求項３〜６４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６７】
超音波画像診断装置とＯＣＴ装置とを同時に使用するか、又は、さらに光超音波に基づく観測も同時に行うＦｕｓｉｏｎを含む、請求項３〜６６のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６８】
超音波診断装置又は光超音波装置を使用して、ＰＥＴ観測も同時に行うＦｕｓｉｏｎ機能を有する、請求項３〜６７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項６９】
マイクロ波又はテラヘルツ波又は赤外線を用いて計測を行い、輻射に基づいて、観測対象内部の温度分布のイメージングを行う、請求項３〜６４のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項７０】
ＯＣＴにおいて吸収スペクトルの計測を行い、分光法に基づいて、診断イメージングを行う、請求項３〜６４及び６７のいずれか１項に記載の計測イメージング装置。
【請求項７１】
観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波、又は、ＯＣＴ波を用いて有機物を観測し、それらの観測結果をＦｕｓｉｏｎ表示する、請求項３〜７０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】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【非特許文献１】J. W. Goodman, "Introduction to Fourier Optics" 2nd ed., McGraw-Hill Co, Inc., 1996
【非特許文献２】L. J. Busse, IEEE Trans. UFFC, vol. 39, no. 2, pp. 174-179, 1992
【非特許文献３】J. Cheng, J.-y. Lu, IEEE Trans UFFC, vol. 53, no. 5, pp. 880-899, 2006
【非特許文献４】H. Peng, J.-y. Lu, X. Han, Ultrasonics, 44, e97-e99, 2006
【非特許文献５】P. Kruizinga et al, IEEE Trans. UFFC, vol. 59, no. 12, pp. 2684-2691, 2012
【非特許文献６】M. A. Haun, D. L. Jones, W. D. O'Brien, Jr., IEEE Trans. UFFC, vol. 49, pp. 861-870, 2002
【非特許文献７】C. Sumi, IEEE Trans. UFFC, vol. 55, pp. 2607-2625, 2008
【非特許文献８】C. Sumi, S. Uga, "Effective ultrasonic virtual sources which can be positioned independently of physical aperture focus positions," Rep. Med. Imag., vol. 3, pp. 45-59, 2010
【非特許文献９】M. Soumekh, "Fourier array imaging," PTR Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 1994
【非特許文献１０】S. Haykin, A. Steinhardt ed. "Adaptive rader detection and estimation," John Wiley & Sons, inc. New York. 1992
【非特許文献１１】K.W. Hollman, K.W. Rigby, M. O'Donnell, "Coherence Factor of Speckle from a Multi-Row Probe," Proc. of IEEE Ultrasonics Symp, pp. 1257-1260, 1999
【非特許文献１２】D. Garcia, L. L. Tarnec, S. Muth, E. Montagnon, J. Poree, G. Cloutier, IEEE Trans. UFFC , vol. 60, no. 9, pp. 1853-1867, 2013
【非特許文献１３】C. Sumi, IEEE Trans. UFFC, vol. 55, pp. 24-43, 2008
【非特許文献１４】C. Sumi, Y. Ishii, Rep. Med. Imag., vol. 5, pp. 57-101, 2012
【非特許文献１５】C. Sumi, IEEE Trans. UFFC, vol. 46, pp. 158-166, 1999
【非特許文献１６】S. Srinivasan, F. Kallel, and J. Ophir, Ultrasound Med. Biol., vol. 28, pp. 359-368, 2002
【非特許文献１７】C. Sumi, IEEE Trans. UFFC, vol. 55, pp. 297-307, 2008
【非特許文献１８】C. Sumi and K. Sato, IEEE Trans. UFFC, vol. 55, pp. 787-799, 2008
【非特許文献１９】C. Sumi, Y. Takanashi, K. Ichimaru, Rep. Med. Imag., vol. 5, pp. 23-50, 2012
【非特許文献２０】J. A. Jensen, "Field: A program for simulating ultrasound systems," Med, Biol, Eng, Comp, 10th Nordic-Baltic Conference on Biomedical Imaging, Vol. 34, Supplement 1, Part 1: pp. 351-353, 1996
【非特許文献２１】B. Schrope, V. L. Newhouse, V. Uhlendorf, "Simulated capillary blood flow measurement using a nonlinear ultrasonic contrast agent," Ultrason. Imag., vol. 14, pp. 134-158, 1992
【非特許文献２２】P. N. Burns, S. R. Wilson, D. H. Simpson, "Pulse Inversion Imaging of Liver Blood Flow: Improved Method for Characterizing Focal Masses with microbubble Contrast," Investigative Radiology, vol. 35, no. 1, pp. 58-71, 2000
【非特許文献２３】M. A. Averkiou, D. N. Roundhill, J. E. Powers, "A new imaging technique based on the nonlinear properties of tissues," 1997 IEEE Ultrasonics symp, pp. 1561-1566, 1997
【非特許文献２４】B. Haider, R. Y. Chiao, "Higher order nonlinear ultrasonic imaging," 1999 IEEE Ultrasonics symp., pp. 1527-1531, 1999
【非特許文献２５】A. Needles, M. Arditi, N. G. Rognin, J. Mehi, T. Coulthard, C. Bilan-Tracey, E. Gaud, P. Frinking, D. Hirson, F. S. Foster, "Nonlinear contrast imaging with an array-based micro-ultrasound system," Ultrasound Med. Biol., vol. 36, no. 12, pp. 2097-2106, 2010
【非特許文献２６】J. R. Doherty, G. E. Trahey, K. R. Nightingale, M. L. Palmeri, "Acoustic Radiation Force Elasticity Imaging in Diagnostic Ultrasound," IEEE Trans. on UFFC, vol. 60, no. 4, pp. 685-701, April 2013
【非特許文献２７】K. Hynynen, "Demonstration of enhanced temperature elevation due to nonlinear propagation of focused ultrasound in dog's thigh in vivo," Ultrasound Med. Biol. vol. 13, no. 2, pp. 85-91, 1987
【非特許文献２８】Y. Huang, N. I. Vykhodtseva, K. Hynynen, "Creating brain lesions with low-intensity focused ultrasound with mcrobubbles: A rat study at half a megahertz," Ultrasound Med. Biol., vol. 39, no. 8, pp. 1420-1428, 2013
【非特許文献２９】C. Sumi, "Utilization of an ultrasound beam steering angle for measurements of tissue displacement vector and lateral displacement," Reports in Medical Imaging, vol. 3, pp. 61-81, 2010
【手続補正３】
【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。本発明の第１の観点に係るビームフォーミング方法は、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において用いられるビームフォーミング方法であって、前記計測対象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、少なくともフーリエ変換及び波数マッチングを行うことによって、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及び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行うステップ（ｂ）とを具備し、ステップ（ｂ）が、前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行い、直接的に所望の直交座標系においてイメージ信号を生成することを含む。
本発明の第２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に対して、少なくともフーリエ変換及び波数マッチングを行うことによって、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及び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行う信号処理部とを具備し、前記信号処理部が、前記受信信号に対してフーリエ変換を施して得られる波数領域又は周波数領域における角スペクトルに対して直接的に補間近似処理を施すことなく、各直交軸方向において複素指数関数の乗算を用いた波数マッチングを行い、直接的に所望の直交座標系においてイメージ信号を生成する。
本発明の第３の観点に係るビームフォーミング方法は、平坦な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ｙ及びこれに直交する横方向ｘの座標を用いるデカルト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物に向けて任意の波動が送信され、計測対象物から到来する波動が、軸方向と成す偏向角度（偏角）θが零度又は非零度である方向に送信又は受信されたものとして処理され、さらに、計測対象物から到来する同波動が、軸方向と成す偏向角度（偏角）φが零度又は非零度である方向に受信ダイナミックフォーカシングされる場合において、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、少なくともフーリエ変換及び波数マッチングを行うことによって、ビームフォーミング処理を行うステップ（ｂ）とを具備し、ステップ（ｂ）が、受信信号に対して波数領域又は周波数領域における補間近似処理を含む波数マッチングを行わずに、受信信号を軸方向ｙに関してフーリエ変換したものに波動の波数ｋと波動の搬送周波数ω０を用いて表される波数ｋ０（＝ω０／ｃ）及び虚数単位ｉを用いて表される複素指数関数（１０１）を掛けることにより横方向ｘに関する波数マッチングを行い、
【数１】
2017104476.tif 000001
さらに、その積を、軸方向ｙに関して分解能を持たせるべく横方向ｘに関してフーリエ変換し、得られた演算結果に、横方向ｘに行われた波数マッチングの効果を除いて実施できる複素指数関数（１０２）を掛けると同時に、複素指数関数（１０３）を掛けることにより軸方向に関する波数マッチングを行い、ここで、横方向の波数がｋｘと表され、
【数２】
2017104476.tif 000002
【数３】
2017104476.tif 000003
補間近似処理を行うことなく波数マッチングを行うことによって、直接的にデカルト座標系においてイメージ信号を生成することを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０４】
また、２次元開口素子アレイを用いて、任意方向に位置する波動源から計測対象物に向けて任意の波動が送信されて、計測対象物から到来する波動を平面波として受信して３次元の波動デジタル信号処理を行う場合には、例えば、平坦な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ｙ及びこれに直交する横方向ｘ及びｚの座標を用いるデカルト直交座標系(x,y,z)において、平面波として受信する方向と軸方向とが成す零度又は非零度の偏向角度が仰角θ及び方位角φを用いて表される場合において、フーリエ変換は深さy方向と横方向ｘとｚに関する３次元フーリエ変換が行われるが、上記の２次元の波動デジタル信号処理を行う場合と同様に、受信信号の３次元フーリエ変換Ｒ'(ｋｘ,ｋ,ｋz)に対して、
【数２４】
2017104476.tif 000004
と表される波数マッチングが以下の如くに補間近似せずに行われる。尚、２次元の場合と同様に、段落０１９０〜０１９４に記載の如くに様々なビームフォーミングに応用するに当たり、波数マッチングを式（７'）と式（８'）に従って補間近似処理を行って高速に行うことはあり、その場合、Ｆ(ｋｘ',ｋy',ｋz')が３次元逆フーリエ変換される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０５】
波数マッチングにおいて補間近似処理をしない場合、まず、受信信号を軸方向ｙに関してフーリエ変換したものに波動の波数ｋ及び虚数単位ｉを用いて表される複素指数関数（Ｃ２１）を掛けることにより横方向ｘ及びｚに関する波数マッチングを行い、
【数２５】
2017104476.tif 000005
さらに、その積を、軸方向ｙに関して分解能を持たせるべく横方向ｘ及びｚに関してフーリエ変換して得られた角スペクトルに、横方向ｘ及びｚに行われた波数マッチングの効果を除いて実施できる複素指数関数（Ｃ２２）を掛けると同時に、複素指数関数（Ｃ２３）を掛けることにより軸方向に関する波数マッチングを行い、ここで、横方向の波数がｋｘ及びｋzで表され、
【数２６】
2017104476.tif 000006
【数２７】
2017104476.tif 000007
補間近似処理を行うことなく波数マッチングを行うことによって、直接的にデカルト座標系においてイメージ信号を生成することができる。即ち、各平面波成分が深さｙに作る音圧場は、これを横方向ｘとｚに関する２次元逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、複数の波数ｋ成分（又は、周波数成分）を足し合わせることにより、イメージ信号を得る。無論、偏向角度が零度（即ち、仰角θ及び方位角φが零度）やいずれかの少なくとも１つの角度が零度のときにも使用できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２８】
また、２次元開口素子アレイを用いて３次元の波動デジタル信号処理を行う場合には、例えば、平坦な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ｙ（受信有効開口素子アレイの位置のｙ座標を零とする）及びこれに直交する横方向ｘ及びｚの座標を用いるデカルト直交座標系(x,y,z)において、生成されるビームの方向と軸とが成す零度又は非零度の偏向角度が仰角θ及び方位角φを用いて表される場合において、フーリエ変換は深さｙ方向と横方向ｘとｚに関する３次元フーリエ変換を行い（軸方向ｙ及び横方向ｘ及びｚの波数をそれぞれｋｙ、ｋｘ、及び、ｋzとする波数領域（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）を考える）、上記の２次元の波動デジタル信号処理を行う場合と同様に、以下の如く処理される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２９】
まず、波動の搬送周波数ω０を用いて表される波数ｋ０（＝ω０／ｃ）を有する波数ベクトル（０,ｋ０,０）に対し、波数ベクトル(ｓｋ０sinθcosφ,ｓｋ０cosθ,ｓｋ０sinθsinφ)を多次元スペクトルの重心（中心）又は瞬時周波数とするイメージ信号を生成するべくスペクトルのシフティングを伴う送信及び受信のダイナミックフォーカシングを行うべく、受信信号を軸方向ｙに関してフーリエ変換したものに、送信開口素子のｙ座標が零のときに値が２であり送信開口素子のｙ座標が非零のときに値が１であるパラメータｓ、波動の重心（中心）周波数ｋ０、及び、虚数単位ｉを用いて表される複素指数関数（Ｃ４１）を掛けることにより、横方向ｘ及びｚに関する波数マッチングを行い、
【数３７】
2017104476.tif 000008
さらに、その積を、軸方向ｙに関して分解能を持たせるべく横方向ｘ及びｚに関してフーリエ変換して得られる角スペクトルに、横方向ｘ及びｚに行われた波数マッチングの効果を除いて実施できる複素指数関数（Ｃ４２）を掛けると同時に、複素指数関数（Ｃ４３）を掛けることにより軸方向に関する波数マッチングを行い、
【数３８】
2017104476.tif 000009
【数３９】
2017104476.tif 000010
補間近似処理を行うことなく波数マッチングを行うことによって、直接的にデカルト座標系においてイメージ信号を生成することができる。即ち、各平面波成分が深さｙに作る音圧場は、これを横方向ｘとzに関する２次元逆フーリエ変換を行い、複数の周波数ｋ成分を足し合わせることにより、イメージ信号を得る。無論、偏向角度が零度（即ち、仰角θ及び方位角φが零度）やいずれかの少なくとも１つの角度が零度のときも計算できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３１】
また、例えば、エコー法（反射法）においては、送信ビームと受信ビームの偏向角度が異なる場合があり、その場合において、各々の偏向角度が、（仰角,方位角）＝（θt,φt）と（θr,φr）を用いて表されるとすると、信号処理は、ｓ＝２の下で、上記の送信ビームと受信ビームの偏向角度が等しい場合と同様に行われ、特に、波数マッチングは、受信信号を空間（横方向）に関してフーリエ変換する前段階において、複素指数関数（式（Ｃ４１））の代わりに超音波信号の搬送周波数ω0を用いて表される複素指数関数（式（Ｄ４１））を掛けて、まず横方向に実施し、深さｙ方向に関しては、深さｙ方向に分解能を持たせるべく、複素指数関数（式（Ｃ４２））の代わりに横方向のマッチング処理（式（Ｄ４１））を除いた複素指数関数（式（Ｄ４２））を掛けると同時に、複素指数関数（式（Ｃ４３））の代わりに複素指数関数（式（Ｄ４３））を掛けて行われる。無論、送信ビームと受信ビームの偏向角度が零度（即ち、θt、φt、θr、及び、φrが零度）のときにも使用できる。この処理も、先行技術文献には開示されていない。
【数４１】
2017104476.tif 000011
【数４２】
2017104476.tif 000012
【数４３】
2017104476.tif 000013
尚、送信と受信の両ビームフォーミングがソフト的に行われる開口面合成において、それらの送信と受信を入れ替えてビームフォーミングしても同処理である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３５】
また、３次元の場合、すなわち、物理的に平面波を仰角αと方位角βの偏向角度(α,β)でステアリング送波したとき、又は、いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合において、ソフト的に、平面波を偏向角度(θ1,φ1)にてステアリングして偏向角度(θ2,φ2)にてステアリングダイナミックフォーカシングを行う場合（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、（Ｃ２１）と（Ｃ４１）、（Ｃ２２）と（Ｃ４２）、（Ｃ２３）と（Ｃ４３）を各々にて組み合わせた（Ｇ４１）、（Ｇ４２）、（Ｇ４３）を使用して同様に処理すれば良く、最終的に送信偏向角度と受信偏向角度の平均の偏向角度を生成できる。
【数４８】
2017104476.tif 000014
【数４９】
2017104476.tif 000015
【数５０】
2017104476.tif 000016
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４６】
また、２次元開口素子アレイを用いて３次元の波動デジタル信号処理を行う場合には、例えば、平坦な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ｙ及びこれに直交する横方向ｘ及びｚの座標を用いるデカルト直交座標系において、同様に処理することができ、生成されるビーム方向と軸方向とが成す零度又は非零度の偏向角度が仰角θ及び方位角φを用いて表される場合において、送信有効開口素子アレイ内の複数の送信開口素子の１つずつから波動を送信し、計測対象物から到来する波動を、異なる位置における複数の受信開口素子の少なくとも１つによって受信して受信信号を生成し、その送信開口素子は、波動が、計測対象物における少なくとも反射若しくは後方散乱によって生成されたもの（ｓ＝２）、又は、計測対象物における少なくとも透過、前方散乱、若しくは、屈折により生成されたもの（ｓ＝１）となる様に、受信信号を生成する受信開口素子のｘ座標及びｚ座標に寄らずに任意のｘ座標及びｚ座標を有し、さらに、零のｙ座標を有する、受信有効開口素子アレイ内のいずれかの受信開口素子を兼ねるか、又は、いずれの受信開口素子とも異なる複数の送信開口素子の１つずつ、又は、非零の一定のｙ座標を有する、受信有効開口素子アレイと対向する位置にある送信有効開口素子アレイ内の複数の送信開口素子の１つずつのことである（ｓ＝１のとき、送信位置と受信位置のｙ座標は逆に考えても良い）。偏向角度が零度（ステアリング無し）の時も、非零度（ステアリング有り）の時も、上記の１次元開口素子アレイを用いた２次元の波動デジタル信号処理と同様に、送信素子と受信素子との位置が同一の組み合わせより生成されるモノスタティック型開口面合成用データ群の各々に、方法（２）に記載のステアリング有り又は無しの処理を施し、同様に処理すれば良い。送信と受信のステアリング角度が異なる場合も同様である。但し、重要なことは、偏向角度が零度（ステアリング無し）の時も非零度（ステアリング有り）の時も、モノスタティック型開口面合成処理のプログラムを応用するに当たり、ｓ＝２の時は、ｙ＝０の受信位置とｙ＝０の送信位置のｘ方向（横方向）の距離をΔｘ、z方向（エレベーション方向）の距離をΔzとすると、２方向にΔｘとΔｚだけ離れた位置で受信するまでの伝播経路の換算距離y'を計算して使用することであり、式（２０ｅ）によって表される換算距離を計算することである。また、ｓ＝１の時は、ｙ座標ｙ＝０の受信位置と非零ｙ座標ｙ＝Ｙの送信位置のｘ方向の距離をΔｘ、z方向の距離をΔzとすると、式（２０ｆ）によって表される換算距離を計算することである（送信位置と受信位置のｙ座標は逆に考えても良い）。
【数５７】
2017104476.tif 000017
【数５８】
2017104476.tif 000018
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４８】
また、別の方法として、送信位置と受信位置との間の横方向のｘ座標及びｚ座標における距離Δｘ及びΔｚが等しい受信信号を並べて得られる受信信号群の各々に対して、送信と受信の開口素子のｙ座標が零（ｓ＝２）のときに、仰角θ及び方位角φと送信と受信の開口位置を含む関心点のｙ座標と距離Δｘ及びΔｚとを用いて表される送信開口素子と関心点と受信開口素子との間を結ぶ直線距離の半分の距離、又は、送信開口素子のｙ座標が非零（ｓ＝１、送信位置と受信位置のｙ座標は逆に考えても良い）のときに、仰角θ及び方位角φと関心点のｙ座標と送信開口素子のｙ座標と距離Δｘ及びΔｚとを用いて表される送信開口素子と関心点と受信開口素子との間の距離を用いて、上記のモノスタティック型開口面合成において偏向角度を設定して得られるイメージ信号の各々を周波数領域において横方向の位置に関して補正し、それらを重ね合わせて補間近似処理を行うことなくイメージ信号を生成できる。深さ方向の空間分解能は低下するが、大きなステアリング角度を生成できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２９１】
方法（５−３）：球座標系における受信時のイメージ信号生成
球核状の波動開口素子アレイを使用する場合には、３次元のデジタル波動信号処理を行うこととなるが、例えば、受信開口素子アレイがそうである場合、波動の受信は、球座標系（ｒ,θ,φ）において行われるため、受信された波動の受信信号はｆ（ｒ,θ,φ）と表される。この場合も、ヤコビ（Jacobi）演算を通じて、２次元の極座標系（ｒ,θ）の場合と同様に、様々なビームフォーミングを実施できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２９２】
具体的には、受信された波動をデカルト座標系（ｘ,ｙ,ｚ）において平面波に分解するべく受信信号ｆ（ｒ,θ,φ）に対して行う３次元フーリエ変換により、デカルト座標系（ｘ,ｙ,ｚ）の波数領域又は周波数領域（ｋx,ｋy,ｋz）において表される式（２７）を、ｘ＝ｒsinθcosφ、ｙ＝ｒcosθ、及び、ｚ＝ｒsinθsinφを用いたヤコビ（Jacobi）演算により、式（２８）のように計算し、補間近似処理を行うことなく直接的にデカルト座標系においてイメージ信号を生成することができる。無論、方法（１）〜（４）、（６）のビームフォーミングを実施できるが、それらに限られず、任意のビームフォーミングに適応して使用し、同効果が得られる。特に、方法（４）を用いる場合には、２次元の場合と同様に、送信固定フォーカスビームの他に、全ての送信ビーム又は波動を対象として受信ビームフォーミングを実施できる。無論、複数の異なるビーム又は波動の同時送信時における一括受信信号や各々の送信に対する受信信号の重ね合わせのビームフォーミングも同様に実施できる。また、仮想源や仮想受信器を用いる場合やステアリングを行う場合等も、全て、２次元の場合と同様に実施することができ、デカルト座標系又は球座標系、又は、物理開口形状に合わせて設定される直交曲座標系において、イメージ信号を生成できる。
【数６６】
2017104476.tif 000019
【数６７】
2017104476.tif 000020
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２９３】
方法（５"）：  デカルト座標系にて送信又は受信した場合の任意直交曲線座標系におけるイメージ信号生成
上記の一連の方法とは逆に、デカルト座標系において、送信又は受信を行って得られる受信信号から、補間近似を行うことなく２次元極座標系又は球座標系によって表されるイメージ信号を直接的に得ることも可能であり、同様な計算により実現できる。例えば、受信信号がf（ｘ,ｙ,ｚ）と表されるときに、r、θ、及び、φ方向にフーリエ変換して、デカルト座標系における平面波に該当する円形波や球面波に受信信号を分解する計算を、ヤコビ演算を通じて行えばよい。これらの方法は、ＦＯＶを変える場合にも使用されることがある（例えば、広くできる場合もある）。Jacobi演算を用いて、同様に、任意の直交座標系においてイメージ信号を生成できるし、任意の座標系にて送信又は受信した場合においても同様に任意の直交座標系においてイメージ信号を生成することができる。方法（５）に記載の他の方法と同様に、如何なる送信ビームや波動も処理でき、ステアリングも同様に実施でき、さらに、仮想源や仮想受信器も用いることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３１９】
平面波を偏向送波しない場合には、上記の計算で良いが、平面波として送信する方向と軸方向とが成す零度又は非零度の偏向角度が仰角θ及び方位角φを用いて表される場合には、トリミングをせねばならず、そのために、上記の時間ｔに関する高速フーリエ変換後のR'(x,0,z,k)に複素指数関数（Ｍ'３）を掛ける（時間tに関する高速フーリエ変換と複素指数関数の掛け算の演算は一度に直接に計算することもできるし、そのような計算が可能な専用の高速フーリエ変換も有用である）。
【数８９】
2017104476.tif 000021
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３２４】
式（Ｍ'５）又は（Ｍ'５'）に対して、式（Ｍ'６）又は式（Ｍ'６'）によって表されるように、波数ｋｘ及びｋz、３次元の場合の波数（Ｅ'３）に関する３次元逆フーリエ変換を施すことにより、イメージ信号f(x,y,z)が生成される。
【数９７】
2017104476.tif 000022
【数９８】
2017104476.tif 000023
【数９９】
2017104476.tif 000024
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３２６】
本発明の装置においては、波数マッチングを３次元逆フーリエ変換と共に、又は、深さ方向の逆フーリエ変換と共に、補間近似することなく実施する。つまり、通常のマイグレーション法（方法（２）のステアリング無しのとき）以外の方法（方法（１）を含む）の場合において計算された３次元フーリエ変換R''(kx,0, kz,k)に対して、又は、通常のマイグレーション法において計算された上記のR(kx,0, kz,k)に対して、式（Ｍ'７）又は式（Ｍ'７'）によって表されるように、まず、帯域内のそれぞれの（ｋｘ,ｋz）対してｋに関する積分を行って、深さ方向の波数（Ｅ'３）の波数マッチングと逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）とを同時に行い、その後に、横（ｘ）方向とエレベーション（ｚ）方向の高速逆フーリエ変換を行う。
【数１００】
2017104476.tif 000025
【数１０１】
2017104476.tif 000026
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３２９】
尚、２次元の場合の式（Ｍ９）に該当する複素指数関数を乗じずに近似処理無しに同結果を得る場合には、式（Ｍ'４）の代わりに、次式（Ｎ'４）を用いて、式（Ｍ６）又は式（Ｍ７）を計算すれば良い。
【数１０３】
2017104476.tif 000027
すなわち、波数マッチングにおいて、補間近似しない場合には、式中の但し書きに表される深さ方向の波数が使用されるが、補間近似を行う場合における深さ方向の波数は、角周波数ωを伝搬速度（Ｅ'１）にて除したものである。
この式中に表される深さ方向の波数の式は、方法（１）における式（Ｃ２２）に類似しているが、方法（１）において、式（Ｃ２２）と式（Ｃ２３）中のkx-ksinθcosφとkz-ksinθsinφの-ksinθcosφと-ksinθsinφを用いずに（零として）計算した場合に同じ結果を得る場合には、方法（６）において２次元の場合の式（Ｍ９）に該当する複素指数関数を乗じて逆フーリエ変換を行う場合と同様に、段落０２０５に記載の処理を行う中で乗じれば良い。但し、方法（６）で実現される平面波の偏向は、あくまで、近似計算の下で実現されるものであり、従って、２次元の場合と同様に、方法（６）において式（Ｎ'４）と式（Ｍ７）を用いた場合には全くに近似処理無しにて高精度化されるが、方法（１）において２次元の場合の式（Ｍ９）に該当する複素指数関数を用いると精度は低下する。また、最後の逆フーリエ変換を３次元高速逆フーリエ変換で実施する場合には、それらの処理を行うと、２次元の場合と同様に、計算速度は、方法（６）では高速化されるが、方法（１）では遅くなる（段落０２０３に記載の処理は高速である）。
また、これらの改変された方法（１）や方法（６）の各々において、波数マッチングにおいて補間近似処理を行う場合において、２次元の場合の式（Ｍ９）に該当する複素指数関数と式（Ｎ'４）とを用いて同じ結果を得る場合には、２次元の場合と同様に、補間近似の式は対応して変化する（段落０３５２の（Ａ）と（Ｂ）の各々に記載）。
また、これらの改変された方法（１）や方法（６）の各々において、波数マッチングにおいて補間近似処理を行う場合において、上記の式（Ｃ２１）と（Ｍ'３）とを用いる場合（偏向角度データθとφを用いる）と、式（Ｃ２１）と（Ｍ'３）とを用いない場合(全ての偏向角度θとφを零とする）とにおいて同結果を得る場合も、２次元の場合と同様に、補間近似の式は対応して変化する（用いない場合を段落０３５２の（Ａ'）と（Ｂ'）の各々に記載）。
平面波送波を用いる場合のビームフォーミングは、本願明細書に記載の通り、様々なビームフォーミングに応用されるが、それらの応用において本段落に記載の処理が代わりに使用されることもある。２次元の場合と同様にして注意すべきこととして、方法（６）を応用して送信フォーカシングされたもの等の任意の送信ビームフォーミングが行われたものに対して受信ダイナミックフォーカシングを行う場合には、後述の通り、角周波数ωと換算伝搬速度（Ｅ'１）とを用いて表される波数[式（Ｍ'１３）]を用いて表される（Ｍ'３''）を式（Ｍ'３）の代わりに用いるため、補間近似式中の-ksinθ1(cosφ1x+sinφ1z)の波数kには、代わりに式（Ｍ'１３）を使用する必要がある。
方法（１）と方法（６）との各々において、本段落に記載の方法が組み合わされて実施されることもある。例えば、方法（１）にて補間近似を行うJ.-y. Luらの方法（段落０１９５参照、式は段落０３５２の（Ｃ'）に記載）と同様に、方法（６）において、波数マッチングを全て補間近似を通じて行い、最初の３次元フーリエ変換と最後の３次元逆フーリエ変換を高速フーリエ変換で実施することが可能である（段落０３５２の（Ｄ'）に記載)。これらの各々において、式（Ｃ２１）を用いる場合（偏向角度データθを用いる）と式（Ｍ'３）を用いる場合もある（段落０３５２の（Ｃ'）と（Ｄ'）の各々に記載）。無論、偏向しない場合にも使用できる。
上記の通り、方法（１）と方法（６）とを基礎とする平面波送波は、様々なビームフォーミングに応用される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３３２】
また、３次元の場合において、送信ビームと受信ビームの偏向角度の各々が、（仰角,方位角）＝（θt,φt）と（θr,φr）を用いて表されるとすると、波数マッチングは、方法（２）と同様に、超音波信号の搬送周波数ω0を用いて表される複素指数関数（式（Ｄ４１））を掛けて、まず横方向に実施し、深さｙ方向に関しては、深さｙ方向に分解能を持たせるべく、横方向のマッチング処理（式（Ｄ４１））を除いた複素指数関数（式（Ｄ４２））を掛けると同時に、複素指数関数（式（Ｄ４３））を掛けて行われる。すなわち、２次元の場合の式（Ｍ３'）の代わりに式（Ｄ４１）を用い、式（Ｍ１１）の代わりに式（Ｄ４２）と式（Ｄ４３）の積を用いる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３４１】
また、３次元の場合も同様に処理できる。フォーカスビームの物理的な送信偏向角度が仰角Ａと方位角Ｂで表されるとき（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）に、ソフト的な送信偏向角度(仰角θ1と方位角φ1)にてステアリングして偏向角度(仰角θ2,方位角φ2)にてステアリングダイナミックフォーカシングを行う場合（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、式（Ｍ'３）の代わりに、角周波数ωと換算伝搬速度(Ｅ'１)を用いて表される波数
【数１１７】
2017104476.tif 000028
を用いて表される
【数１１８】
2017104476.tif 000029
を同様に用い、また、平面波の物理的な送信偏向角度が仰角Ａと方位角Ｂで表されるとき（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、ソフト的な送信偏向角度(仰角θ1と方位角φ1)にてステアリングして偏向角度(仰角θ2,方位角φ2)にてステアリングダイナミックフォーカシングを行う場合（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、式（Ｍ'３）の代わりに、
【数１１９】
2017104476.tif 000030
を同様に用い、式（Ｍ'７）において、
【数１２０】
2017104476.tif 000031
とすれば良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３４７】
また、３次元の場合（段落０３２９に記載の式（Ｎ'４）に基づくマイグレーション方法を用いる場合）も同様に処理できる。フォーカスビームの物理的な送信偏向角度が仰角Ａと方位角Ｂで表されるとき（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）に、ソフト的な送信偏向角度(仰角θ1と方位角φ1)にてステアリングして偏向角度(仰角θ2,方位角φ2)にてステアリングダイナミックフォーカシングを行う場合（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、式（Ｍ'３）の代わりに、角周波数ωと換算伝搬速度(Ｅ'１)を用いて表される波数（Ｍ'１３）を用いて表される式（Ｍ'３''）を同様に用い、また、平面波の物理的な送信偏向角度が仰角Ａと方位角Ｂで表されるとき（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、ソフト的な送信偏向角度(仰角θ1と方位角φ1)にてステアリングして偏向角度(仰角θ2,方位角φ2)にてステアリングダイナミックフォーカシングを行う場合（いずれかの少なくとも１つの角度が零度である場合を含む）、式（Ｍ'３）の代わりに、式（Ｍ'３'''）を同様に用い、式（Ｍ'６）又は（Ｍ'７）において、式（Ｎ'４）の代わりに、次式（Ｎ'４'）を同様に用いれば良い。
【数１３０】
2017104476.tif 000032
但し、波数マッチングにおいて補間近似しない場合には、式中の但し書きに表される深さ方向の波数が使用され、補間近似を行う場合の深さ方向の波数は、角周波数ωを換算伝搬速度（Ｅ'１）にて除したものである。以下、同様である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３９８】
尚、観測された波動を基に対象の動きを検出、又は、イメージする様々な技法もあり、例えば、医用超音波の分野では、血流や組織の変位や変形に関して、平均速度や分散等を基に、速度情報、動きの有無、複雑さ等を表示できるものがある。積極的に造影剤（マイクロバブル）が使用され、血管内や心腔内の血液からの波動の強度を増強した状態で計測イメージングが行われることもある。形態学的な観測だけでなく、機能計測にも有効となることがある。自己発散（self-emanating）型の造影剤には、ＰＥＴ（陽電子放射型断層撮影法）で使用される放射性同位体が典型的な例であり、発生数のカウントに基づく観測が行われる。これは第２の実施形態のパッシブな装置で対象となるタイプのものであるが、例えば、磁性体（癌病変等のターゲットに親和性があることがある）を静脈注射し、そこに力学的振動を加えて磁場を発生させることもある。従って、送信トランスデューサにより力学的に刺激し、その応答として電磁波を受信トランスデューサで観測することになる。また、上記の光音響（photoacoustic）等も可能である。例えば、代表的なＰＥＴ造影剤である18ＦＤＧ（18Ｆ−フルオロデオキシグルコース、グルコースにポジトロン放出核種を標識）は、癌細胞が正常な細胞よりも多く（３から２０倍）のブドウ糖を摂取する性質を応用し、全身を対象として癌の早期発見に使用されているが、これにPhotoacoustics（光音響）を応用し、超音波を受信して癌を早期発見できる（メタボリックトラッピングによる集積機序が有り、グルコースと同様に細胞膜のグルコーストランスポータを介して細胞膜に取り込まれ、酵素ヘキソキナーゼにより代謝されるが、グルコースと異なり、解糖系に進まずに細胞内に留まる。）。ＰＥＴと併用されることもあるが、超音波検査がＰＥＴとは別に行われることもある。処理そのものは、レーザー照射のタイミングに基づくトリガーを用いた到来超音波（透過波）に対する受信ビームフォーミングを基本とする。陽電子がβ＋崩壊により陽電子放出核種（ポジトロン核種）から放出され、電子と引き寄せ合い、数ｍｍ移動後に電子と結合して消滅し、その際に、ほぼ正反対方向に放出される２本の光子（γ線、即ち、消滅放射線）を観測すること等により、空間分解能は低いが、生成される超音波を観測できる部位においては、比較して、高分解能に観測できるという利点がある。早期発見にも適しているし、集積の有無によって疾患の有無を観測したり、その他、その程度をphotocoustic信号の強度から観測して、悪性度や進行度等を判断することも可能である（悪性腫瘍細胞では糖代謝が亢進しており、高集積）。その他、例えば、脳は人体で最も糖代謝が盛んであり、アルツハイマー型認知症は早期から代謝異常を伴う。また、心筋は、虚血が進行すると糖代謝が亢進する（陽性）が、壊死すると糖代謝は行われない。それらの観測にもPhotoacousticを使用できる。脳の場合には開頭することがあり、腹部の深部臓器の疾患を対象とする場合には、開腹したり、腹腔鏡（腹穴鏡）やカテーテル等を用いる等、疾患の近傍でレーザー照射や超音波の検出が行われることもある。これらの応用において、造影剤の光吸収周波数特性が明らかにされて公知となっているものが多い中、照射レーザー及び生成���れる超音波信号の周波数分散が積極的に用いられることもあり、また、必ずしもイメージングが行われるとは限らず、数値に基づく定量的な観測のみが行われることもある。前記の通り、グルコース濃度を観測対象とし、血糖値の観測やイメージングにも応用できる。また、ＰＥＴ造影剤には、糖分の他に、酸素、水、アミノ酸、核酸、神経伝達物質等にポジトロン放出核種を標識したもの（11Ｃ−メチオニン、11Ｃ−酢酸、11Ｃ−コリン、11Ｃ−メチルスピペロン、13Ｎ−アンモニア、15Ｏ−水、15Ｏ−酸素ガス、18Ｆ−フルオロドーパ等）が実用化されており、それらやPhotoacoustics用に開発されたもの等、別に開発される各種造影剤にも使用できる。これらのPhotoacousticsにおいては、造影剤を使用する場合と使用しない場合において、血液や尿、体液を対象にしてドプラ計測（ベクトル計測を含む）が行われることもあるし、また、軟組織や硬組織を含めて臓器の変位や変形、粘弾性や熱力学的特性が観測されることもある。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６１４】
＜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２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６１５】
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２９を参照）。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０６２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０６２１】
＜２＞横方向変調エコー信号の冪乗計算
例えば、式（０）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。