JP2000514174A - 超音波ホログラフィ像形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ずらして配置し且つ傾動させた対物変換器５０がシステムの軸線５１を中心として回転され、対象物をシステムの軸線に関する各種の鋭角な入射角度θから順次識別し、異なる離間した時点でホログラム検出面１８上の離間した位置に焦点外構造体の像を提供する状態を示す図４に本発明の好適な実施例が示してある。この対物変換器のパルス速度が眼の溶像を上廻る場合、眼は二又はそれ以上の像を平均化して単一の像として感知することが出来る。同様に、30Ｈｚ以上の速度で像を受け取るビデオ装置は、二又はそれ以上の像を平均化し、その像を約30Ｈｚの速度で表示する。更に、外部のビデオ処理方法を利用して、オペレータが望む任意の一定の時点で二又はそれ以上の像を電子的に平均化し、平均化した像を得ることが出来る。かかるシステムは、構造体を面内で鮮明な一定の陰影状態に維持しつつ、選択された焦点面２７から離間した対象物の焦点外構造体を中立化し又は混合し、対象物１２の内部構造体の均一で高品質の像を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波ホログラフィ像形成方法及び装置技術分野 本発明は、超音波ホログラフィ像形成方法及び装置、特に、一つの物品の選択 された焦点面内に内部構造体の像を形成し、その選択された焦点面から離間され た物品の構造体、即ち「焦点外」構造体に起因する像の歪みを最小にする方法及 び装置に関する。背景技術 長年、科学及び工業分野において、多くの人によって超音波ホログラフィの商 業的応用が活発に研究されているが、超音波ホログラフィは、一時、非常に有望 であると考えられていたにも拘わらず、それ程の成果は、上がっていない。この 超音波ホログラフィは、材料の非破壊検査、及び超音波に対して相対的に透過性 又は半透過性である柔軟な組織の医療診断の分野に特に適用可能であると考えら れていた。直面しているが、有効に解決されていない一つの主な問題点は、均一 で極めて高品質の像を得る困難性である。検査中の対象物の選択された焦点構造 体の歪みのない、高品質の像を得るための解決策は、その対象物中のその他の焦 点外構造体の干渉又は遮蔽に起因して、特に開発されるに至っていない。ある対 象物の中の選択された面を検査する典型的な従来の超音波ホログラフィ像形成装 置は、図１に示してある。 かかる典型的な「リアルタイム」のホログラフィ像形成システムは、図１に符 号１０で示してある。このシステム１０は、ある対象物１２の内部を検査するこ とを目的とする。このシステム１０は、全体として、ホログラフィ発生副システ ム１３と、ホログラム観察副システム（光学式副システム）３２とを備えている 。主たる構成要素は、対象物１２を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する超音波平面波 １６を発生させる、対物変換器１４と、偏心ビームを発生させる基準変換器２２ とから成る超音波変換器である。 対象物１２を通じて伝達された超音波エネルギは、一般に、液体−気体の境界 、又は水面のような液体面の領域であるホログラム検出面１８に液体媒体を介し て 導入される。一般に、このホログラム検出面１８は、振動に起因する歪みを最小 にすべく検出器２０内で物理的に隔離されている。超音波基準変換器２２は、偏 心超音波ビームを発生させ、そのビームは、ホログラム検出面１８に導入されて 、立波ホログラムを形成する。検出面１８の動的歪みを最小にすべく、変換器１ ４、２２を所望の間隔で発振させることが望ましいことが非常に多い。 一般に、超音波レンズ組立体２６は、対象物１２内の所望の面２７に焦点決め したホログラムを提供するのに利用される。図示した実施例において、該レンズ 組立体２６は、ホログラム検出面１８の面と一致する焦点距離を有する固定レン ズ２８を備えている。対象物１２の選択された対象物面２７に焦点決めし、選択 された対象物面２７内の内部構造体Ｐ₀を検査すべく、動かし得るようにした可 動の相補的なレンズ３０が設けられる。 光学副システム３２は、コヒーレントな光ビームを発生させる、レーザ３４で あることが望ましいコヒーレント光の光源を備えている。このレーザ光は、レー ザレンズ３６を通じて方向決めされ、コリメートレンズ３８の焦点付近に配置さ れた点光源を形成し、次に、ホログラム検出面に向けられて、ホログラムを投影 する。ホログラフィ情報を含む、回折されたコヒーレントな光は、光学レンズ３ ８を通じて後方に向けられ、分離されて、コリメートレンズ３８の焦点面内で正 確に設定された回折順序となる。フィルタ４２を使用して、第一順序のパターン ４４を除く、全てのパターンを遮断して、人間の眼４６、又はビデオカメラのよ うな光学式記録装置により「リアルタイム」の観察が為し得るようにする。 図２及び図３には、焦点決めされた対象物面２７から離間された対象物構造体 Ｐ₁に起因する歪み又は像の劣化によって生ずる問題点がグラフで示してある。 かかる離間した対象物構造体は、「焦点外」構造体と称し、全体として符号Ｐ₁ で示してある。この焦点外構造体Ｐ₁は、識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）されたとき 、球状波及び光学系２６により伝達された影を再度、図２に示すような検出面の 方向に向けてホログラフィパターンＰ₁に送り直す。図３には、焦点外構造体Ｐ₁ が面２７内でＰ₁₀として識別された影を形成する現象がより詳細に示してある。 該影Ｐ₁₀は、実質的に、ホログラム１８の検出面上に像が形成される。 本発明の主たる目的の一つは、Ｐ₁のような対象物の焦点外構造体を最小にし 且つ中立化し、対象物の選択された焦点面２７内により均一で高品質の像構造体 を提供することである。別の目的は、相当に低廉な技術及び装置を利用して、か かる焦点外構造体に起因する歪みを最小にすることである。 本発明の上記及びその他の目的並びに利点は、本発明の好適な実施例及びその 他の実施例の以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。図面の簡単な説明 本発明の好適な実施例は、添付図面に関して以下に説明する。これらの添付図 面において、 図１は、検出面の上で選択された像形成面内で物品の構造体の像を形成すると 共に、その物品構造体の視覚像を発生させる従来技術の超音波ホログラフィ像形 成システムの概略図、 図２は、選択された像形成面から離間された、干渉する焦点外構造体が介在す る状態を示す、図１と同様の概略図、 図３は、焦点外の物品構造体が選択された像形成面内に介在する状態を更に詳 細に示す、図３に示した従来技術のシステムの一部の詳細な部分概略図、 図４は、対物変換器が傾斜しており且つシステムの軸線に関して偏心されたシ ステムの軸線の対する多数の鋭角な角度で物品を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する 状態を実線及び点線で示す、本発明の好適な実施例の一部の詳細な部分概略図、 図５は、対象物を多数の鋭角な角度で識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）するとき、検 出面上の離間した位置にて焦点外構造体の像を形成する状態を示す、図４と同様 の詳細な部分概略図、図６は、対物変換器が傾斜しているが、システムの軸線に 対して中心決めされた別の実施例の一部を実線及び点線の双方で示す、図４と同 様の部分概略図、 図７は、図４及び図５に示した対物変換器を回転させる駆動装置の分離した側 面図、 図８は、図６に示した対物変換器を回転させる駆動装置の分離した側面図、 図９は、対物ビームをシステムの軸線に対し鋭角な入射角度で再導入し得るよ うに取り付けられた複屈折または二重屈折（ｄｏｕｂｌｅ ｒｅｆｒａｃｔｏｒ ｙ）ディスクを有する、対物変換器を回転させる駆動装置の分離した側面図、 図１０は、複数の鋭角な入射角度で対物ビームを発生させ得るように対物変換 器を複数の位置に動かす、別の対物変換器の駆動機構の独立的な背面図、 図１１は、図１０に示した別の機構の分離した側面図、 図１２は、一方を実線で示し、その他方を点線で示した二つの位置にて対物変 換器をシステムを中心として傾動させる状態を示す、図１１と同様の独立的な側 面図、 図１３は、対物変換器が傾斜され且つ一方を実線で示しその他方を点線で示し た二つの位置にてシステムの軸線の半径方向外方に動かされる状態を示す、図１ ２と同様の独立的な側面図、 図１４は、複数の鋭角な入射角度にて対象物を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）し得 るように方向決めされた一列の対物変換器を使用する別の実施例の簡略化した概 略図、 図１５は、一連のホログラフィ像内で焦点外構造体を平均化し且つ中立化すべ く好適な実施例の光学式再構成システムの組み合わせた概略図的な電気ブロック 配線図である。発明を実施するための最良の形態 図４、図５、図７及び図１５には、本発明の超音波ホログラフィ像形成装置の 好適な実施例が示してある。具体的には、図４には、変換器５０からの対物ビー ムが鋭角な入射角度で対象物に向けられるように、変換器５２の中心軸線が角度 θで中心軸線５１に直交する（図５）、システムの軸線５１に傾斜角度で取り付 けられた対物変換器５０が示してある。この入射角度は、10°以下であることが 望ましい。この入射角度は５°乃至10°の範囲であることが最適である。対物変 換器５０は、システムの軸線５１を中心として互いに角度を成して離間された異 なる傾斜位置まで動かされ、対物ビームを対象物を通じて複数の鋭角な入射角度 で導入する。より具体的には、図４において、実線で示した対物変換器５０は、 その対象物を通じて平面波１６を向け、焦点外構造体Ｐ₁が、仮想又は影構造体 Ｐ_1aとして焦点面２７内に付与されるようにする。次に、対物変換器５０を軸線 ５１を中心として複数のその他の位置まで順次動かし、複数の鋭角な入射角度θ で対象物を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する。該対物変換器の異なる位置の一つは 、図４に点線で示してあり、その対象物を異なる鋭角な入射角度θで識別し、構 造体Ｐ₁の影を仮想構造体Ｐ_1bとして焦点面２７内に投影する。従って、対物変 換器５０は、軸線５１を中心として傾斜角度θにて回転され、対物変換器を複数 の角度を成して離間した位置に順次、位置決めし、対象物を通じて時間的に離間 された対物ビームを各種の鋭角な入射角度θにて導入し、焦点面２７内に影又は 仮想構造体Ｐ₁を発生させる。このシステムは、図５に更に詳細に示してある。 図５には、選択された焦点面２７をホログラム検出面１８上に像を形成する状 態が示してある。ここで、構造体Ｐ₀は、検出面内の投影像Ｉ_p0abを有し、構造 体Ｐ₀は、システムの中心線５１を中心とする対物変換器５０の角度位置と関係 なく、検出面で一定の位置に留まることを示す。しかし、対物変換器５０が実線 で示した位置にあるとき、焦点外構造体Ｐ₁は、符号Ｉ_P1aとして示した検出面に 像を形成する。点線で示した位置にて変換器５０により観察したとき、焦点外構 造体Ｐ₁の像は、符号Ｉ_P1bとして識別した離間した位置にある。従って、変換器 の各角度位置の場合、焦点面２７内の構造体要素は、検出面１８内の同一の位置 に留まるが、焦点外構造体Ｐ₁は、対物変換器５０の各々の異なる位置にて別の 位置に変化する。このため、対物変換器の各々の異なる位置は、検出面１８の上 の離間した異なる位置にて焦点外構造体の像Ｐ₁を形成する。 図６には、中心軸線５１上に中心決めされ、図４及び図５の対物変換器５０の ように横方向にずれていない対物変換器５４が示してある。図６において、変換 器５４は、軸線５１を中心とする複数の異なる角度位置まで回転されており、対 象物を順次識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）し、選択された焦点面２７内に仮想像Ｐ_1a 、Ｐ_1bを形成する時間的に順序化された複数の対物ビームを提供する。面２７内 の構造体Ｐ₀の各々は、検出面１８上で静止しているように見える一方、構造体 Ｐ₁は、動き且つ回転された変換器５４の各複数の位置にて位置を変えると考え られる。対物変換器５０は、中心軸線、即ちシステムの軸線５１の通常の面に関 して 角度θて傾斜させてある。 対物変換器５０、５４は、約25Ｈｚ乃至180Ｈｚの範囲の振動数で発振させる ことが望ましい。検出面上の焦点外構造体Ｉ_P1a、Ｉ_P1bの像の各々の間の距離が 対物ビームの波長の1／4以上の距離であるが、波長の10倍の長さ以下の距離だけ 離間されるように、各パルスの間で変換器を動かすことが更に望ましい。検出面 内で焦点外構造体の順次得られた像の間の間隔が波長の約３乃至４倍の長さであ るようにすることが望ましい。 図７には、全体として、符号６０で示した超音波変換器手段の一部が示してあ る。該超音波変換器手段６０は、対物変換器５０を傾斜角度θにて支持すると共 に、システムの軸線５１から横方向にずらして配置された変換器支持手段６２を 備えている。該超音波変換器手段６０は、全体として、符号６４で示した回転手 段を備え、該回転手段は、その上に変換器５０が取り付けられた支持板６６を備 えている。該支持板は、モータ６８により回転されるシャフト７０に取り付けら れる。作動又はパルス信号付与手段７２が該シャフトを介して変換器に接続され 、該変換器５４が複数の角度を成して離間した位置を通じてシステムの軸線を中 心として回転されるとき、該変換器を所望のパルス数で発振させ、その対象物を 傾斜した複数の入射角度で識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）し、検出面の上の対応する 異なる位置に焦点外構造体の像を形成する。 図８は、図７と同様であるが、支持板６６及び対物変換器５４は、角度を成し て離間した複数の位置を通じて軸線５１を中心として順次、回転し得るように、 傾斜角度θにてシステムの軸線５１の中心に取り付けられ、対象物を異なる入射 角度で識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する点が異なる。 図９は、支持板６６及び対物変換器７６がシステムの軸線５１に対し直角な面 内に取り付けられた別の実施例を示す。かかるシステムは、互いに固着され且つ 変換器７６の正面に配置されて、シャフト７０が回転するとき、対象物に対し異 なる鋭角な傾斜角度で対物ビームを発生させる、二つの楔状ディスクを有する複 楔状（二重楔状）ディスク７８を備えている。 図１０乃至図１３には、対物変換器８４が支持板８６に取り付けられ、該支持 板８６がアクチュエータ８８により可動に支持された別の実施例が示してある。 これらアクチュエータ８８は、好適な形態において、システムの軸線５１に関す る所望の位置まで変換器を動かし得るように個々に作動される液圧又は空気ピス トンである。これらのアクチュエータは、全体として、符号９０で示した位置制 御回路により個々に制御され、対物変換器８４を各種の位置まで漸進的に順次動 かし、対物ビームを多数の異なる角度位置にて対象物を通じて照射する。例えば 、図１２において、アクチュエータ８８は、順次作動されて、対物変換器８４を システムの軸線５１を中心として順次傾動させ、変換器８７は、中心軸線５１に 関して中心決めされる。従って、対物変換器８４を回転させず、システムは、ア クチュエータ８８により多数の位置まで傾動される。図１３には、アクチュエー タの異なる作用が示してあり、この場合、変換器８４は、中心軸線５１から横方 向に動かし、又はずれるように配置され、更に傾動されて、望ましい離間した対 物ビームを発生させ、システムの軸線５１を中心として角度を成して離間した多 数の位置にて対象物を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する。 図１４には、システムの軸線５１を中心として角度を成して離間した位置にて 静止状態に取り付けられた一列１００の変換器を利用する更に別の実施例が示し てある。図１４にて、三つの変換器１００ａ、１００ｂ、１００ｃが示してある 。列１００は、24Ｈｚ乃至180Ｈｚの範囲の所定の振動数のパルスを発生させる パルス回路１０４を備える電子回路により制御される。このパルス回路は、発生 パルスを増幅する増幅回路１０４に接続される。切り換え回路１０６は、変換器 の列１００を順次作動させ、所望の角度で離間した鋭角な入射角度で時間的に離 間させた対物ビームを発生させる。 要するに、図４乃至図７は、回転技術を示す一方、図１０乃至図１２は、単一 の変換器を多数の所望の角度位置に動かす傾動技術を示す。図１４には、時間的 に離間させた対物ビームを発生させ得るように順次作動される各種の位置におけ る一列の静止変換器が示してある。図９には、対物ビームの鋭角な入射角度を形 成し得るよう、複（二重）楔状ディスクを利用する回転技術の一つの変形例が示 してある。 図１５には、ホログラム検出面１１２、望ましくは、超音波ホログラム１１４ を形成する液体面と共に利用される、光学式ホログラム再構成システム１１０が 示してある。このホログラム検出面１１２は、図１及び図２に示したミニタンク ２０と同様のミニタンク１１６内に隔離することが望ましい。 レーザのようなコヒーレントな光源１１８は、コヒーレントな光ビーム１１９ を発生させ、この光ビームは、集束レンズ１２０を通じてミラー１２２に向けら れ且つコリメートレンズ１２４を通じて可視コヒーレント光によりホログラム検 出面１１２を照射する。このホログラム１１４を照射するコヒーレントな光は、 多数の回折順序ビーム１２６内で回折される。これらのビームは、空間フィルタ １２８に向けられ、該フィルタ１２８は、第一の順序（正又は負、或はその両方 ）の回折ビームを除く全てのビームをろ光し、この第一の順序の回折ビームは、 再度、ミラー１２２からビデオカメラ１３０に回折される。 光学式ホログラム再構成システム１１０は、カメラ１３０からの画素信号をデ ジタル化し得るようにビデオカメラ１３０に接続されたデジタル回路１３４を備 えることが望ましい。各像のデジタル信号は、フレーム像記憶装置１３６に記憶 される。該像記憶装置１３６は、多数の像フレームを構成する十分なデジタル信 号を含むことが望ましい。電子像平均化回路手段１３８は、記憶装置１３６から 像情報を受け取り、その信号を多数のフレームに亙って平均化する。像に現れる 焦点外構造体の要素の値を中立化し、又は最小にし得るよう、三以上のフレーム を平均化することが望ましい。 焦点外構造体の機能部分は、異なる像内で異なる位置に配置されているため、 この平均化により、焦点外構造体が有効に中立化され、像の背景となる。次に、 この平均化により得られた像は、ＣＲＴ管、又はテレビジョン装置のような視覚 的ディスプレイ装置１４９に表示される。デジタル化像信号を電子的に平均化す る結果、再構成システム１１０は、対物変換器のパルス量の影響を受けない。ビ デオカメラからの像フレームの平均化は、オペレータの希望に従い、任意の一定 の時間に亙り平均化することが出来る。 眼の溶像速度は、約24Ｈｚであるため、この平均化システムとして人間の眼を 利用することも可能である。従って、24Ｈｚ以上の速度で像が眼に呈示される場 合、眼は、自然にその像を平均化し、その像に呈示された焦点外対象物を中立化 する。例えば、40Ｈｚで呈示された二つの像は、眼には、単一の像に一体化され た像として認識される。従って、その像の焦点外部分は、背景の一部として現れ 、又はファージィ像として現れる一方、その選択された対象物の面２７内の構造 体要素は、明確に且つ鮮明に現れる。 順次発生されるホログラムの像を平均化する第三の技術は、その像を表示する のに使用されるビデオ装置のフレーム速度に関する。この速度は、一般に、30Ｈ ｚであるため、30Ｈｚ以上のパルス速度の場合、ビデオ装置は、二又はそれ以上 の像を自動的に平均化する。対物変換器のパルス速度、又は像発生速度は、24Ｈ ｚ乃至180Ｈｚの範囲であることが望ましい。システムが180Ｈｚ以上の速度で作 動される場合、これは、パルス間の検出機の面１１２の液体面の回復速度のため 、均一で高品質のホログラムを発生させる上で有害でなる。 従って、対象物を複数の鋭角な入射角度から順次識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）す る、より簡単な技術を利用することにより、選択された焦点面２７から離間され た焦点外構造体Ｐ₁を除去して、表示される最終的像の歪みを無くし、又はその 歪みを最小にすることが出来る。 本発明は、方法の特徴に関して、多少、具体的に説明した。しかし、本明細書 に開示された手段は、本発明を実施する好適な形態を成すものであるから、本発 明の範囲は、記載した特定の特徴にのみ限定されるものではないことを理解すべ きである。故に、本発明の請求の範囲は、均等物の範囲内で適正に解釈され、請 求の範囲の適正な範囲に含まれる全ての形態又は変形例を対象とするものである 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】平成５年１２月１４日（１９９３．１２．１４） 【補正内容】 （１）英文明細書第３頁第４行目ないし第３４行目（翻訳文の第３頁第５行目な いし第２７行目）の記載を下記のものに差し替える。 『本発明の上記及びその他の目的並びに利点は、本発明の好適な実施例及びその 他の実施例の以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。図面の簡単な説明 本発明の好適な実施例は、添付図面に関して以下に説明する。これらの添付図 面において、 図１は、検出面の上で選択された像形成面内で物品の構造体の像を形成すると 共に、その物品構造体の視覚像を発生させる従来技術の超音波ホログラフィ像形 成システムの概略図、 図２は、選択された像形成面から離間された、干渉する焦点外構造体が介在す る状態を示す、図１と同様の概略図、 図３は、焦点外の物品構造体が選択された像形成面内に介在する状態を更に詳 細に示す、図２に示した従来技術のシステムの一部の詳細な部分概略図、 図４は、対物変換器が傾斜しており且つシステムの軸線に関して偏心されたシ ステムの軸線の対する多数の鋭角な角度で物品を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する 状態を実線及び点線で示す、本発明の好適な実施例の一部の詳細な部分概略図、 図５は、対象物を多数の鋭角な角度で識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）するとき、検 出面上の離間した位置にて焦点外構造体の像を形成する状態を示す、図４と同様 の詳細な部分概略図、図６は、対物変換器が傾斜しているが、システムの軸線に 対して中心決めされた別の実施例の一部を実線及び点線の双方で示す、図４と同 様の部分概略図、 図７は、図４及び図５に示した対物変換器を回転させる駆動装置の分離した側 面図、 図８は、図６に示した対物変換器を回転させる駆動装置の分離した側面図、』 （２）英文明細書の第７頁第３行目ないし第８頁第１行目（翻訳文の第６頁第２ ８行目ないし第７頁第２８行目）の記載を下記のものに差し替える。 『図１０乃至図１３には、対物変換器８４が支持板８６に取り付けられ、該支持 板８６がアクチュエータ８８により可動に支持された別の実施例が示してある。 これらアクチュエータ８８は、好適な形態において、システムの軸線５１に関す る所望の位置まで変換器を動かし得るように個々に作動される液圧又は空気ピス トンである。これらのアクチュエータは、全体として、符号９０で示した位置制 御回路により個々に制御され、対物変換器８４を各種の位置まで漸進的に順次動 かし、対物ビームを多数の異なる角度位置にて対象物を通じて照射する。例えば 、図１２において、アクチュエータ８８は、順次作動されて、対物変換器８４を システムの軸線５１を中心として順次傾動させ、変換器８７は、中心軸線５１に 関して中心決めされる。従って、対物変換器８４を回転させず、システムは、ア クチュエータ８８により多数の位置まで傾動される。図１３には、アクチュエー タの異なる作用が示してあり、この場合、変換器８４は、中心軸線５１から横方 向に動かし、又はずれるように配置され、更に傾動されて、望ましい離間した対 物ビームを発生させ、システムの軸線５１を中心として角度を成して離間した多 数の位置にて対象物を識別（ｉｎｓｏｎｉｆｙ）する。 図１４には、システムの軸線５１を中心として角度を成して離間した位置にて 静止状態に取り付けられた一列１００の変換器を利用する更に別の実施例が示し てある。図１４にて、三つの変換器１００ａ、１００ｂ、１００ｃが示してある 。列１００は、24Hz乃至180Hｚの範囲の所定の振動数のパルスを発生させるパル ス回路１０４を備える電子回路により制御される。このパルス回路は、発生パル スを増幅する増幅回路１０４に接続される。切り換え回路１０６は、変換器の列 １００を順次作動させ、所望の角度で離間した鋭角な入射角度で時間的に離間さ せた対物ビームを発生させる。 要するに、図４乃至図７は、回転技術を示す一方、図１０乃至図１２は、単一 の変換器を多数の所望の角度位置に動かす傾動技術を示す。図１４には、時間的 に離間させた対物ビームを発生させ得るように順次作動される各種の位置におけ る一列の静止変換器が示してある。図９には、対物ビームの鋭角な入射角度を形 成し得るよう、複（二重）楔状ディスクを利用する回転技術の一つの変形例が示 してある。』 （３）請求の範囲第１項ないし第３項を下記のものに差し替える。 『１．焦点外構造体を形成する選択された対象物面から離間された対象物構造体 に干渉することに起因するホログラフィ像の歪みを最小にしつつ、超音波経路内 に位置する対象物の選択された面内に対象物構造体のホログラフィ像を発生させ る、超音波ホログラフィ像形成装置にして、 ａ．光軸線と整合された超音波ホログラフィ検出面と、 ｂ．（１）光軸線に沿い且つ前記対象物を通って対象物のコヒーレントな超音 波ビームを超音波ホログラフィ検出面に向けると共に、（２）コヒーレントな超 音波基準ビームをホログラフィ検出面に向け、対物ビームと干渉させて、検出面 に超音波ホログラムを形成する超音波変換器手段と、 ｃ．対象物とホログラフィ検出面との間で光軸線に沿って整合され且つ該光軸 線に沿って伸長し、超音波を選択された対象物面からホログラフィ検出面に焦点 決めする超音波像形成レンズ系とを備え、 ｄ．前記超音波変換器手段が、超音波対物ビームを光軸線に関して複数の鋭角 な入射角度で対象物を通じて向け、前記鋭角な入射角度に対応する選択した位置 にて焦点外構造体の像を前記検出面に投影するようにしたことを特徴とする超音 波ホログラフィ像形成装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記複 数の鋭角な入射角度が前記光軸線を中心として角度を成して離間され、該光軸線 を中心とする角度を成して離間した対応する位置にて、焦点外構造体の像を前記 検出面の上に位置決めすることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 ３．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記鋭 角な入射角度が各々10°以下であることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成 装置。』 （４）請求の範囲第２５項ないし第３０項を下記のものに差し替える。 『２５．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、鋭 角な入射角度をシステムの軸線を中心として角度を成して離間させ、焦点外構造 体の点の像をシステムの軸線を中心とする対応する角度を成して離間した位置に て検出面上に位置決めする段階を更に備えることを特徴とする超音波ホログラフ ィ像形成方法。 ２６．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 鋭角な入射角度が５乃至10°の範囲であることを特徴とする超音波ホログラフィ 像形成方法。 ２７．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 対物ビームが対象物を通じて複数の鋭角な入射角度で順次向けられ、焦点外構造 体を離間した位置にて前記検出面に順次投影することを特徴とする超音波ホログ ラフィ像形成方法。 ２８．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 対物ビームが超音波対物変換器により発生され、対物変換器をシステムの軸線に 関して順次動かして、焦点外構造体を含む対象物を複数の鋭角な入射角度で順次 識別する段階を更に備えることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成方法。 ２９．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、（１ ）焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された、選択された対象物の一連の光 学像を発生させる段階と、（２）該光学像を一連のデジタル化した電子像に変換 する段階と、（３）該一連のデジタル化した電子像の電子信号を平均化し、前記 焦点外構造体に対応する信号を中立化する段階とを更に備えることを特徴とする 超音波ホログラフィ像形成方法。 ３０．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、（１ ）焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された選択した対象物の一連の光学像 を発生させる段階と、（２）該一連の像を平均化し、前記焦点外構造体を選択し た面内の構造体に関して中立化する段階とを更に備えることを特徴とする超音波 ホログラフィ像形成方法。』 【手続補正書】 【提出日】平成１１年１１月１８日（１９９９．１１．１８） 【補正内容】 （１）平成６年５月２３日付提出の「補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条 の８）」の第２頁の下から７行目における記載「ルス回路１０４」を『ルス回路 １０２』に訂正する。 （２）図面の第１図、第２図、第１４図および第１５図をそれぞれ添付のごとく 訂正する。 【図１】【図２】【図１４】【図１５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＳ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．焦点外構造体を形成する選択された対象物面から離間された対象物構造体 に干渉することに起因するホログラフィ像の歪みを最小にしつつ、超音波経路内 に位置する対象物の選択された面内に対象物構造体のホログラフィ像を発生させ る、超音波ホログラフィ像形成装置にして、 ａ．光軸線と整合された超音波ホログラフィ検出面と、 ｂ．（１）光軸線に沿い且つ前記対象物を通って対象物のコヒーレントな超音 波ビームを超音波ホログラフィ検出面に向けると共に、（２）コヒーレントな超 音波基準ビームをホログラフィ検出面に向け、対物ビームと干渉させて、検出面 に超音波ホログラムを形成する超音波変換器手段と、 ｃ．対象物とホログラフィ検出面との間で光軸線に沿って整合され且つ該光軸 線に沿って伸長し、超音波を選択された対象物面からホログラフィ検出面に焦点 決めする超音波像形成レンズ系とを備え、 ｄ．前記超音波変換器手段が、超音波対物ビームを光軸線に関して複数の鋭角 な入射角度で対象物を通じて向け、前記鋭角な入射角度に対応する選択した位置 にて焦点外構造体の像を前記検出面に投影するようにしたことを特徴とする超音 波ホログラフィ像形成装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記複 数の鋭角な入射角度が前記光軸線を中心として角度を成して離間され、該光軸線 を中心とする角度を成して離間した対応する位置にて、焦点外構造体の点の像を 前記検出面の上に位置決めすることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置 。 ３．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記鋭 角な入射角度が各々10°以下であることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成 装置。 ４．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記超 音波変換器手段が、対物ビームを複数の鋭角な入射角度で対象物を通じて順次、 導入し、焦点外構造体を離間された位置で検出面に順次投影することを特徴とす る超音波ホログラフィ像形成装置。 ５．請求の範囲第４項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記超 音波変換器手段が、（１）平面波対物変換器と、（２）前記対物変換器を光軸線 に対して順次動かし、焦点外構造体を含む対象物を複数の鋭角な入射角度で順次 識別する対物変換器の駆動手段と、を備えることを特徴とする超音波ホログラフ ィ像形成装置。 ６．請求の範囲第５項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器が、前記光軸線に関して傾斜した角度で取り付けられ、前記対物変換器 駆動手段が傾斜した対物変換器を複数の鋭角な入射角度で前記光軸線を中心とし て順次回転させることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 ７．請求の範囲第６項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器が前記光軸線上に中心決めされることを特徴とする超音波ホログラフィ 像形成装置。 ８．請求の範囲第６項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器が前記光軸線から離間して中心決めされることを特徴とする超音波ホロ グラフィ像形成装置。 ９．請求の範囲第５項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器が光軸線に関して選択的に傾動可能に取り付けられ、前記対物変換器駆 動手段が前記対物変換器を複数の鋭角な角度に順次傾動させることを特徴とする 超音波ホログラフィ像形成装置。 １０．請求の範囲第９項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器が前記光軸線上に中心決めされることを特徴とする超音波ホログラフィ 像形成装置。 １１．請求の範囲第９項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記対 物変換器駆動手段が、前記対物変換器を前記光軸線から半径方向外方に順次動か し且つ該対物変換器を複数の鋭角な角度に傾動させることを特徴とする超音波ホ ログラフィ像形成装置。 １２．請求の範囲第４項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記超 音波変換器手段が、（１）対物ビームを発生させ得るよう、前記光軸線に中心決 めされた平面波対物変換器と、（２）前記対物変換器と前記対象物との中間に設 けられ、対物ビームを受け取ると共に、該対象物を一つの鋭角な角度で前記光軸 線に向け直す複屈折要素と、（３）該屈折要素を前記光軸線を中心として複数の 鋭角な角度に回転させる回転手段と、備えることを特徴とする超音波ホログラフ ィ像形成装置。 １３．請求の範囲第１２項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、楔状 の前記複屈折要素が前記対物変換器に取り付けられ、前記回転手段が前記対物変 換器及び屈折要素を共に回転させることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成 装置。 １４．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記超 音波変換器手段が、対象物を複数の鋭角な入射角度にて識別する一列の対物変換 器を備えることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 １５．請求の範囲第１４項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記 超音波変換器手段が前記対物変換器を順次作動させ、対物ビームを該対象物を通 じて複数の鋭角な入射角度で順次導入し、焦点外構造体を離間した位置にて検出 面に順次投影する作動手段を備えることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成 装置。 １６．請求の範囲第４項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記超 音波変換器手段が180Ｈｚ以下のパルス速度で対物ビームを発振させることを特 徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 １７．請求の範囲第１６項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記 超音波変換器手段が約30Ｈｚのパルス速度で対物ビームを発振させることを特徴 とする超音波ホログラフィ像形成装置。 １８．請求の範囲第１６項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記 超音波変換器手段が約120Ｈｚのパルス速度で対物ビームを発振させることを特 徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 １９．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、複数の 鋭角な入射角度が光軸線から十分に離間され、検出面上における像を形成した焦 点外構造体の位置を対物ビームの波長の1／4乃至10倍の範囲の距離に離間させる ことを特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 ２０．請求の範囲第１９項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記 離間した位置が対物ビームの波長の約３乃至４倍の距離に分離されることを特徴 とする超音波ホログラフィ像形成装置。 ２１．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、前記鋭 角な入射角度が５乃至10°の範囲であることを特徴とする超音波ホログラフィ像 形成装置。 ２２．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、（１） 焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された、選択された対象物の一連の光学 像を発生させるべく、検出面に焦点決めされた光学ホログラム再構成手段と、（ ２）前記光学像を一連のデジタル化した電子像に変換する光学／電子変換器手段 と、（３）該一連のデジタル化した電子像の電気信号を平均化して、焦点外構造 体に対応するこれらの信号を中立化する電子信号平均化手段と、を更に備えるこ と特徴とする超音波ホログラフィ像形成装置。 ２３．請求の範囲第１項に記載の超音波ホログラフィ像形成装置にして、（１） 焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された、選択された対象物の一連の光学 像を発生させるべく、検出面に焦点決めされた光学ホログラム再構成手段と、（ ２）該一連の像を平均化して、焦点外構造体を選択された面内の構造体に関して 中立化する平均化手段と、を更に備えることを特徴とする超音波ホログラフィ像 形成装置。 ２４．焦点外構造体を形成する選択された対象物面から離間した対象物の構造体 に干渉することに起因するホログラフィ像の歪みを最小にしつつ、超音波経路内 に位置する選択された対象物面内の対象物構造体のホログラフィ像を発生させる 、超音波ホログラフィ像形成方法にして、 ａ．超音波ホログラフィ検出面をシステムの軸線に整合させる段階と、 ｂ．システムの軸線に沿い且つ対象物を通じて対象物のコヒーレントな超音波 ビームを超音波ホログラフィ検出面に向ける段階と、 ｃ．コヒーレントな超音波基準ビームをホログラフィ検出面に向けて対物ビー ムに干渉し、検出面に超音波ホログラムを形成する段階と、 ｄ．対象物とホログラフィ検出面との間でシステムの軸線に沿って超音波像形 成レンズ系を整合させ、超音波を選択された対象物面からホログラフィ検出面上 に焦点決めする段階と、 ｅ．超音波対物ビームをシステムの軸線に関して複数の鋭角な入射角度で対象 物を通じて向け、焦点外構造体の像を鋭角な入射角度に対応する離間した位置に て検出面に投影する段階と、を備えることを特徴とする方法。 ２５．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、鋭角 な入射角度をシステムの軸線を中心として角度を成して離間させ、焦点外構造体 の点の像をシステムの軸線を中心とする対応する角度を成して離間した位置にて 検出面上に位置決めする段階を更に備えることを特徴とする超音波ホログラフィ 像形成方法。 ２６．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 鋭角な入射角度が５乃至10°の範囲であることを特徴とする超音波ホログラフィ 像形成方法。 ２７．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 対物ビームが対象物を通じて複数の鋭角な入射角度で順次向けられ、焦点外構造 体を離間した位置にて前記検出面に順次投影することを特徴とする超音波ホログ ラフィ像形成方法。 ２８．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、前記 対物ビームが超音波対物変換器により発生され、対物変換器をシステムの軸線に 関して順次動かして、焦点外構造体を含む対象物を複数の鋭角な入射角度で順次 識別する段階を更に備えることを特徴とする超音波ホログラフィ像形成方法。 ２９．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、（１ ）焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された、選択された対象物の一連の光 学像を発生させる段階と、（２）該光学像を一連のデジタル化した電子像に変換 する段階と、（３）該一連のデジタル化した電子像の電子信号を平均化し、前記 焦 点外構造体に対応する信号を中立化する段階とを更に備えることを特徴とする超 音波ホログラフィ像形成方法。 ３０．請求の範囲第２４項に記載の超音波ホログラフィ像形成方法にして、（１ ）焦点外構造体が像内の異なる位置に配置された選択した対象物の一連の光学像 を発生させる段階と、（２）該一連の像を平均化し、前記焦点外構造体を選択し た面内の構造体に関して中立化する段階とを更に備えることを特徴とする超音波 ホログラフィ像形成方法。