JP2007024874A - マイクロ波イメージングのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドローブを抑圧してマイクロ波画像を取得することができるマイクロ波イメージングシステムを提供する。
【解決手段】 相補的なサブアレイパターンを形成し、疎な幾何学的配列に配列されたサブアレイと、送信機及び受信機と、第１のモードで、送信機から相補的なサブアレイパターンの両方にマイクロ波照射を送信し、反射マイクロ波照射を受信機に与え、第２のモードで、送信機から相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターンに送信し、第２のパターンからの反射マイクロ波照射を受信機に与える照射ネットワークと、を備え、目標物にマイクロ波を照射して、目標物のマイクロ波画像を取得するマイクロ波イメージングシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波イメージングのためのシステム及び方法に関する。

最近のマイクロ波イメージングの進歩によって、物体及び他の対象物（たとえば対象人物）の２次元、さらには３次元マイクロ波画像を生成することができるマイクロ波イメージングシステムを商品開発できるようになった。現在では、いくつかのマイクロ波イメージング技法を利用することができる。たとえば、１つの技法は、マイクロ波検出器（これ以降、「アンテナ素子」と呼ばれる）のアレイを用いて、目標物に能動的にマイクロ波を照明することに応答して目標物によって放射される受動的なマイクロ波エネルギー、又は目標物から反射される反射マイクロ波エネルギーのいずれかを取得する。目標物の位置に対してアンテナ素子のアレイを走査することによって、且つ／又は伝送又は検出されるマイクロ波エネルギーの周波数（又は波長）を調整することによって、人物又は他の対象物の２次元又は３次元画像が構成される。

マイクロ波エネルギーを送信及び／又は受信する際に用いるための送信及び／又は受信アンテナアレイは、特許文献１（「A Device for Reflecting Electromagnetic Radiation」と題する米国特許出願第１０／９９７，４２２号（代理人整理番号第１００４０１５１号））、及び特許文献２（「Broadband Binary Phased Antenna」と題する米国特許出願第１０／９９７，５８３号（代理人整理番号第１００４０５８０号））に記述されるような、従来のアナログフェイズドアレイ（analog phased array）又はバイナリリフレクタアレイ（binary reflector array）を用いて構成することができる。いずれのタイプのアレイの場合でも、最小波長λを選択し、両方向において隣接するアンテナ素子間の間隔がλ／２になるように、アンテナ素子をアレイ内に密に配列して、そのアレイの２次元面積を最大にすることにより、空間解像度が最も高い、最大のアドレス指定可能体積が求められる。たとえば、そのアレイが辺Ｌの二乗である場合には、アレイから距離Ｌに配置される物体を、概ねλの解像度でイメージングすることができる。

しかしながら、アンテナ素子の数、それゆえアレイのコストは（Ｌ／λ）^２に比例する。このようにコスト依存性が二次であることは、アレイのサイズを拡大してアドレス指定可能な視野を広げること、又は波長を短くして解像度を高めることへの障害である。本明細書において用いられるとき、用語「アドレス指定可能な視野（ＡＦＯＶ）」は、高い解像度でアドレス指定可能な体積（すなわち、最大解像度までの指定された解像度範囲内で解像することができる体積）を指している。

コスト−解像度−ＡＦＯＶ問題のために提案されている１つの解決策は、密な配列のアンテナアレイの代わりに、疎な配列のアンテナアレイを用いることである。解像度は開口数とともに増加し、開口数はアレイの直径に依存し、面積には依存しないので、Ｌだけ離隔して配置される２つ又は４つのアンテナ素子を有するアレイが所望の解像度を達成することができる。しかしながら、疎な配列のアレイは、複数のローブを有するアンテナパターンを生成する。そのアレイが従来の送信フェーズドアレイであり、１≧ｓ≧０が疎の度合いを表す係数である場合には、フーリエ解析のパーセバルの定理によって、送信電力のｓだけが、同じ広さの当初の密な配列（ｓ＝１）のアレイが解像する面積に入ることが示される。疎な配列のアレイがリフレクタアレイであり、送信ホーンが当初の密な配列（ｓ＝１）のアレイの全範囲を照射する場合には、疎な配列のアレイはホーンの電力のｓだけを処理する。それゆえ、効率因子（すなわち、送信電力が当初の面積を満たす割合）はｓ^２である。リフレクタアレイを用いて、マイクロ波照射を目標物に向かって誘導し、且つ目標物からの反射マイクロ波照射を受信する場合には、全効率因子η＝ｓ^４である。たとえば、５０％の疎な配列のリフレクタアレイでは、送信／受信効率が１／１６＝６．２５％になる。したがって、アレイの疎の度合いが大きくなる場合には、信号損失が４乗で増加する。

疎な配列のアレイの信号対雑音比（ＳＮＲ）も、同じｓ^２又はｓ^４の依存性によって影響を及ぼされる。さらに、迷放射線から生じる背景雑音（「クラッタ」とも呼ばれることがある）も、いくつかの理由のために、疎な配列のアレイのＳＮＲをさらに減少させる。第一に、当初の密な配列（ｓ＝１）のアレイの空きエリアは、１−ｓのフィルファクタ効率（fill factor efficiency）で放射を鏡面反射させる１つの集合的な平面鏡になる。第二に、残りの（占有）エリアの幾何学的配列は一般的に、アンテナ位相調整が変化するのに応じて、その方向が十分に制御されないままに変化するサイドローブを生成する。サイドローブの重みは、アレイの疎の度合いが増すのに応じて増加する。アレイが疎になるのに応じて、これらの２つの要因がシステム雑音を増加し続ける限り、ＳＮＲは経験的にＳ^ａ／（１−ｓ）^ｂで変化するであろう。ただし、ａ≒４及びｂ≒１である。したがって、アレイが疎になる結果として、信号損失が増加し、ＳＮＲが減少する。

米国特許出願第１０／９９７，４２２号 米国特許出願第１０／９９７，５８３号

それゆえ、サイドローブを抑圧してマイクロ波画像を取得することができる、疎な配列のアンテナアレイとともに用いるためのマイクロ波イメージングシステムが必要とされている。

本発明の実施の形態は、疎な配列のアンテナアレイに照射し、サイドローブを抑圧して目標物のマイクロ波画像を取得するためのマイクロ波イメージングシステム内の照射システムを提供する。疎な配列のアンテナアレイは、目標物との間でマイクロ波照射を誘導するためのアンテナ素子を備え、そのアンテナ素子は、疎な幾何学的配列のサブアレイとして配列され、相補的なサブアレイパターンを形成する。照射システムは、アンテナアレイに向かってマイクロ波照射を送信するように動作することができる送信機と、目標物から反射された反射マイクロ波照射をアンテナアレイから受信するように動作することができる受信機と、サイドローブを抑圧できるようにするために２つのモードにおいて動作することができる照射ネットワークとを備える。

照射ネットワークは、第１のモードにおいて、送信機からアンテナアレイの相補的な（complementary）サブアレイパターンの両方にマイクロ波照射を送信し、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの両方からの反射マイクロ波照射を受信機に与えるように動作することができる。照射ネットワークは、第２のモードにおいて、送信機からアンテナアレイの相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターンにマイクロ波照射を送信し、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンのうちの第２のパターンからの反射マイクロ波照射を受信機に与えるようにさらに動作することができる。

本発明の実施の形態は、アンテナアレイ、照射システム及びプロセッサを備える、マイクロ波イメージングシステムをさらに提供する。アンテナアレイは複数のアンテナ素子を備え、各アンテナ素子は、１つの物体に関連する目標物との間でマイクロ波照射を誘導するために個々の方向係数(direction coefficient)をプログラミングされることができる。アンテナアレイは、疎な幾何学的配列で配列され、相補的なサブアレイパターンを形成するアンテナ素子のサブアレイをさらに備える。照射システムは、第１のモードにおいて、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの両方に照射するようにマイクロ波照射を与え、目標物によって反射される反射マイクロ波照射をアンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの両方から受信し、第１の受信信号を生成するように動作することができる。照射システムは、第２のモードにおいて、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの第１のパターンに照射するようにマイクロ波照射を与え、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの第２のパターンから反射マイクロ波照射を受信し、第２の受信信号を生成するようにさらに動作することができる。プロセッサは、１つの物体のマイクロ波画像内の目標物に関連する値を、第１の受信信号及び第２の受信信号の線形結合として測定するように動作することができる。

一実施の形態では、第１の受信信号及び第２の受信信号は、メイン走査ローブ及び１つ又は複数のサイドローブを記述する複素信号である。プロセッサは、第１の受信信号と第１の複素乗数との積と、第２の受信信号と第２の複素乗数との積とを加算して、メイン走査ローブを建設的に高め、サイドローブを破壊的に相殺することによって、目標物のマイクロ波画像内のサイドローブを抑圧する。第１の複素乗数及び第２の複素乗数は、アンテナアレイの疎な幾何学的配列の関数として選択される。

開示される本発明が、添付の図面を参照しながら説明されることになり、添付の図面は本発明の重要な例示の実施形態を示し、参照することによって本明細書に援用される。

本明細書において用いられるときに、用語「マイクロ波放射」及び「マイクロ波照射」はそれぞれ、約１ＧＨｚ〜約１，０００ＧＨｚの周波数に相当する、０．３ｍｍ〜３０ｃｍの波長を有する電磁放射の帯域を指している。したがって、用語「マイクロ波放射」及び「マイクロ波照射」はそれぞれ、従来どおりのマイクロ波放射、及び一般にミリメートル波放射として知られている放射を含む。

図１は、本発明の実施形態による、マイクロ波イメージングシステム１０の簡略化された例示的な概略図である。マイクロ波イメージングシステム１０は、１つ又は複数の疎な配列のアンテナアレイ５０（便宜上、そのうちの１つだけが示される）と、マイクロ波照射システム１００と、プロセッサ１１０と、メモリ１６０と、ディスプレイ１２０とを備える。疎な配列のアンテナアレイ５０は、アンテナ素子８０を介してマイクロ波照射を送信し、且つ／又はマイクロ波照射を受信し、物体１５０（たとえば、スーツケース、対象人物又は任意の他の関心のある物）のマイクロ波画像を取得することができる。各アンテナ素子８０は、物体１５０上の目標物１５５との間でマイクロ波照射を誘導するために特定の方向係数（たとえば、反射係数又は透過係数）をプログラミングされる。アンテナ素子８０はそれぞれ、限定はしないが、パッチ、ダイポール、モノポール、ループ及び誘電体共振器タイプのアンテナを含む、任意のタイプのマイクロ波アンテナであり得る。

疎な配列のアンテナアレイ５０は、反射性のアンテナ素子８０又は透過性のアンテナ素子８０のいずれかから構成されるパッシブプログラマブルアレイである。反射モードでは、各反射性アンテナ素子８０は、イメージングされる物体１５０上の目標物１５５に向かってマイクロ波照射を反射するために個々の反射係数をプログラミングすることができる。反射係数は、二値又は連続の位相遅延又は振幅変動を表すことができる。たとえば、マイクロ波照射システム１００から疎な配列のアンテナアレイ５０によって受信されるマイクロ波照射は、物体１５０上の目標物１５５に向かって反射される。目標物１５５から反射され、疎な配列のアンテナアレイ５０によって受信される反射マイクロ波照射は、個々の反射性アンテナ素子８０にそれぞれの反射係数をプログラミングすることによって、マイクロ波照射システム１００に向かって反射される。

透過モードでは、各透過性アンテナ素子８０は、イメージングされる物体１５０上の目標物１５５に向かってマイクロ波照射を透過するために個々の透過係数をプログラミングすることができる。たとえば、マイクロ波照射システム１００から疎な配列のアンテナアレイ５０によって受信されるマイクロ波照射は、アレイ５０を通過して、物体１５０上の目標物１５５に向かって誘導される。目標物１５５から反射され、疎な配列のアンテナアレイ５０によって受信される反射マイクロ波照射は、個々の透過性アンテナ素子８０にそれぞれの透過係数をプログラミングすることによって、アレイ５０を通過して、マイクロ波照射システム１００に向かって誘導される。

疎な配列のアンテナアレイ５０内のアンテナ素子８０は、それぞれがアンテナ素子８０のうちの１つ又は複数を含むサブアレイ６０に分割されて示される。サブアレイ６０はさらに、疎な幾何学的配列でアレイ５０上に配列され、相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂが形成される。相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂはそれぞれ、目標物１５５において相補的なマイクロ波ビームパターンを生成する。目標物１５５のマイクロ波画像が、相補的なマイクロ波ビームパターンが交差する場所において形成される。

照射システム１００は、送信機１３０と、受信機１３５と、物体１５０のマイクロ波画像内のサイドローブを抑圧できるようにする、２つの異なる照射モード（これ以降、ジョイントモード及びディスジョイントモード）において動作することができる照射ネットワーク１４０とを備える。照射ネットワーク１４０は、マイクロ波ホーンを組み合わせた位相板又は汎用レンズを備えており、アレイ５０のジョイント照射及びディスジョイント照射を生成する。図５〜図１３に関連して、種々の照射ネットワーク１４０が後にさらに詳細に図示及び説明される。

ジョイントモードでは、相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの両方のサブアレイ６０が、送信機１３０の送信フィード（transmit feed）及び受信機１３５の受信フィード（receive feed）の両方によって照射される。こうして、ジョイントモードでは、マイクロ波照射２０が、送信機１３０から、照射ネットワーク１４０を介してアンテナ素子８０の相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの両方に送信され、アンテナ素子８０の両方の相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂからの反射マイクロ波照射４０が、照射ネットワーク１４０を介して、受信機１３５において受信される。ディスジョイントモードでは、第１の相補的なサブアレイパターン９０ａのサブアレイ６０が送信フィードによって照射され、第２の相補的なサブアレイパターン９０ｂのサブアレイ６０が受信フィードによって照射される。こうして、ディスジョイントモードでは、マイクロ波照射３０が、送信機１３０から、照射ネットワーク１４０を介して相補的なサブアレイパターン（たとえばパターン９０ａ）のうちの１つに送信され、他方の相補的なサブアレイパターン（たとえば９０ｂ）からの反射マイクロ波照射７０が、照射ネットワーク１４０を介して、受信機１３５において受信される。

より具体的には、ジョイントモードでは、照射ネットワーク１４０は、送信機１３０から、サブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの両方のアンテナ素子８０に向かってマイクロ波照射２０を誘導する。各アンテナ素子８０にプログラミングされる方向係数に基づいて、マイクロ波照射２５が、サブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの両方から目標物１５５に向かって誘導される。その方向係数は、目標物１５５において各アンテナ素子８０からのマイクロ波照射２５の正の干渉を生み出すように選択される。たとえば、アンテナ素子が反射性アンテナ素子である実施形態では、各アンテナ素子８０の位相シフトを調整して、発生源（アンテナ素子８０）から目標物１５５へのマイクロ波照射２５の経路毎に同じ位相遅延を与えることができる。相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂは、目標物１５５において、相補的な送信マイクロ波ビームパターンを生成する。

同様に、目標物１５５から反射され、疎な配列のアンテナアレイ５０において受信される反射マイクロ波照射４５は、各アンテナ素子８０にプログラミングされる方向係数に基づいて、両方のサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂのアンテナ素子８０から照射ネットワーク１４０に向かって戻るように誘導される。相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂは、照射ネットワーク１４０において、相補的な受信マイクロ波ビームパターンを生成する。照射ネットワーク１４０は、反射マイクロ波照射４０を受信し、両方のサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂから受信される反射マイクロ波照射４０を受信機１３５に与える。受信機１３５は、両方のサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの各アンテナ素子８０から反射される反射マイクロ波照射４０を合成して、目標物１５５における反射マイクロ波照射の実効的な強度の値を示す第１の受信信号（ジョイント信号）１７０を生成する。一実施形態では、受信機１３５は、相補的な受信マイクロ波ビームパターンが交差する場所から受信されるマイクロ波照射を用いて、ジョイント信号１７０を生成する。より具体的には、生成されるジョイント信号１７０は、相補的な受信マイクロ波ビームのクロス乗積を体積積分したものである。

ディスジョイントモードでは、照射ネットワーク１４０は、送信機１３０からのマイクロ波照射３０を、サブアレイパターンのうちの一方のみ（たとえばパターン９０ａ）のアンテナ素子８０に向かって誘導する。サブアレイパターン９０ａの各アンテナ素子８０にプログラミングされる方向係数に基づいて、マイクロ波照射３５が、そのサブアレイ９０ａのアンテナ素子８０から目標物１５５に向かって誘導される。しかしながら、目標物１５５から反射され、疎な配列のアンテナアレイ５０において受信される反射マイクロ波照射７５は、他方のサブアレイパターン９０ｂの各アンテナ素子８０にプログラミングされる方向係数に基づいて、そのサブアレイ９０ｂのアンテナ素子８０から照射ネットワーク１４０に向かって戻るように誘導される。こうして、相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂはそれぞれ、目標物１５５において、相補的な送信及び受信マイクロ波ビームパターンを生成する。

照射ネットワーク１４０は、反射マイクロ波照射７０を受信し、サブアレイパターン９０ｂのアンテナ素子８０から受信される反射マイクロ波照射７０を受信機１３５に与える。受信機１３５は、サブアレイパターン９０ｂの各アンテナ素子８０から反射される反射マイクロ波照射７０を合成して、目標物１５５における反射マイクロ波照射の実効的な強度の値を示す第２の受信信号（ディスジョイント信号）１７５を生成する。一実施形態では、受信機１３５は、相補的な送信マイクロ波ビームパターンと受信マイクロ波ビームパターンとが交差する場所においてディスジョイント信号１７５を形成する。より具体的には、生成されるジョイント信号１７０は、相補的な送信及び受信マイクロ波ビームのクロス乗積を体積積分したものである。

ジョイント信号１７０及びディスジョイント信号１７５はいずれも、受信機１３５からプロセッサ１１０に渡され、プロセッサ１１０は信号１７０及び１７５を用いて、物体１５０上にある目標物１５５に対応するピクセル又はボクセルの値を判定する。信号１７０及び１７５はいずれも、メイン走査ローブ及び１つ又は複数の望ましくないサイドローブを記述する実部及び虚部（又は同じく、振幅及び位相）を含む複素信号である。２つの照射モードの送信／受信経路が異なるため、各信号１７０及び１７５のサイドローブは互いに符号が反対である。したがって、プロセッサ１１０は、ジョイント信号１７０及びディスジョイント信号１７５の最適な線形結合を計算することにより、メイン走査ローブを建設的に高め、一方、望ましくないサイドローブを破壊的に相殺（destructively canceling）することができる。

たとえば、ここで図１４を参照すると、ディスジョイント信号の１つの例示的な振幅積分布(amplitude product distribution)が１４１０で示されるグラフにおいて表され、ジョイント信号の１つの例示的な振幅積分布が１４２０で示されるグラフにおいて表される。図１４に示されるグラフは、図２Ａに示される幾何学的配列に類似の疎な幾何学的配列を有するアンテナアレイを用いて作成された。図から明らかなように、ジョイント及びディスジョイントのいずれのモードにおいても、所望の中央メインローブに加えて、対称な４組のサイドローブが存在する。しかしながら、ディスジョイントモード（グラフ１４１０）では、サイドローブの振幅が負であり（すなわちメインローブと符号が反対であり）、一方、ジョイントモード（グラフ１４２０）では、サイドローブの振幅が負ではない（すなわち、中央ローブと同じ符号である）。こうして、２つの分布１４１０と１４２０との間を適当に重み付けして、２つの分布１４１０及び１４２０の重ね合わせを形成すると、結果として、グラフ１４３０に示されるように、メインローブが強められ、サイドローブが弱められた分布が生成される。

再び図１を参照すると、プロセッサ１１０は、アレイの幾何学的配列（すなわち、相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂ）の疎の度合いに基づいて、ジョイント信号１７０及びディスジョイント信号１７５の最適な線形結合（重み付け）を求める。たとえば、ジョイント信号がＪで表され、ディスジョイント信号がＤで表される場合には、プロセッサ１１０は、アレイ５０の幾何学的配列に基づいて、複素乗数(complex multipliers)（重み関数）ｍ_Ｊ及びｍ_Ｄがｍ_Ｊ＋ｍ_Ｄ＝１(unity)になるように選択し、結果として生成される信号をｍ_Ｊ ^＊Ｊ＋ｍ_Ｄ ^＊Ｄとして計算する。

一般的に、複素乗数ｍ_Ｊ及びｍ_Ｄに割り当てられる重みパーセンテージは、アレイ５０の疎の度合いに線形に比例する。たとえば、完全に密な配列のアレイの場合、ジョイント信号に与えられる重みは１００％であり、それゆえ、複素乗数ｍ_Ｊの値は１であり、複素乗数ｍ_Ｄの値は０である。同様に、完全に疎な配列のアレイ（たとえば、図２Ａに示されるような、サブアレイ当たり１つのアンテナ素子だけを有するピクチャフレーム幾何学的配列(picture frame geometry)）の場合、ディスジョイント信号に与えられる重みは１００％であり、それゆえ、複素乗数ｍ_Ｊの値は０であり、複素乗数ｍ_Ｄの値は１である。通常、複素乗数ｍ_Ｊ及びｍ_Ｄの値は、物体１５０の１回の走査における全てのピクセル又はボクセルについて同じであり、それゆえ、プロセッサ１１０は、複素乗数の値を一度だけ最適化し、その走査中に用いるために、メモリ１６０内又はプロセッサ１１０内に最適化された値を格納することができる。

さらに、プロセッサ１１０は、ジョイント及びディスジョイント照射モードのために照射システム１００を制御するように動作する。一実施形態では、プロセッサ１１０は、ジョイント照射モードとディスジョイント照射モードを切り替える。たとえば、プロセッサ１１０は、照射ネットワーク１４０をジョイントモードに設定して、ジョイント信号１７０を受信し、その後、照射ネットワーク１４０をディスジョイントモードに設定して、ディスジョイント信号１７５を受信する。別の実施形態では、プロセッサ１１０は、送信機１３０及び受信機１３５を制御して、ジョイント照射モード及びディスジョイント照射モードの両方において概ね同時に動作する。

プロセッサ１１０はさらに、疎な配列のアンテナアレイ５０内の個々の各アンテナ素子８０の方向係数をプログラミングして、マイクロ波放射で物体１５０上にある複数の目標物１１５を照射し、且つ／又は物体１５０上にある複数の目標物１５５からの反射マイクロ波照射を受信するように動作する。こうして、プロセッサ１１０は、疎な配列のアンテナアレイ５０とともに、物体１５０を走査するように動作する。動作時に、マイクロ波イメージングシステム１０は、毎秒、無数の目標物１５５を走査可能にする周波数で動作する。

プロセッサ１１０は、疎な配列のアンテナアレイ５０を制御して、目標物１５５から反射される受信マイクロ波照射を処理して、目標物１５５及び／又は物体１５０のマイクロ波画像を構成するために、任意のハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア又はそれらの組み合わせを備える。一実施形態では、メモリ１６０は、プロセッサ１１０によって実行可能であるソフトウエアを格納し、それによってアンテナアレイ５０を制御し、且つ／又は物体１５０のマイクロ波画像を構成する。別の実施形態では、ソフトウエアはプロセッサ１１０に格納され、メモリ１６０はオプションとして、ソフトウエアの実行中にプロセッサ１１０によって用いられるデータを記憶する。

たとえば、プロセッサ１１０は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス、デジタルシグナルプロセッサ、又はコンピュータプログラムの命令を実行するように構成される他のタイプの処理デバイス、及びプロセッサ１１０によって用いられる命令及び他のデータを記憶する１つ又は複数のメモリ（たとえば、キャッシュメモリ）を備えることができる。しかしながら、プロセッサ１１０の他の実施形態を用いてもよいことを理解されたい。メモリ１６０は、限定はしないが、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク、フロッピィディスク、ＺＩＰ（商標）ドライブ、テープドライブ、データベース又は他のタイプの記憶デバイス若しくは記憶媒体を含む、任意のタイプのデータ記憶デバイスである。

結果として生成される目標物１５５及び／又は物体１５０のマイクロ波画像は、プロセッサ１１０からディスプレイ１２に渡され、マイクロ波画像を表示することができる。一実施形態では、ディスプレイ１２０は、物体１５０の３次元マイクロ波画像、或いは目標物１５５及び／又は物体１５０の１つ又は複数の１次元又は２次元マイクロ波画像を表示するための２次元ディスプレイである。別の実施形態では、ディスプレイ１２０は、物体１５０の３次元マイクロ波画像を表示することができる３次元ディスプレイである。

複数の疎な配列のアンテナアレイ５０を用いて、物体１５０の種々の部分を走査できることを理解されたい。たとえば、マイクロ波イメージングシステム１０は、それぞれがアンテナ素子８０の１ｍ×１ｍの疎な配列のアレイを備え、物体１５０の半分を走査する、２つの疎な配列のアンテナアレイを備えることができる。別の例として、マイクロ波イメージングシステム１０は、それぞれがアンテナ素子８０の０．５ｍ×０．５ｍの疎な配列のアレイを備え、物体１５０の４分の１を走査することができる、４つの疎な配列のアンテナアレイ５０を備えることができる。

疎な配列のアンテナアレイ５０を形成する相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂの例が図２Ａ及び図２Ｂに示される。図２Ａは、１つの例示的な「ピクチャフレーム」パターンを示しており、相補的なサブアレイパターンのうちの一方９０ａがハッチングされたサブアレイ６０を含み、他方の相補的なサブアレイパターン９０ｂが白抜きのサブアレイ６０を含む。ジョイント照射モードでは、全てのサブアレイ６０が、マイクロ波照射システムの送信フィード及び受信フィードの両方によって照射され、一方、ディスジョイント照射モードでは、第１の相補的なサブアレイパターン９０ａのサブアレイ６０が送信フィードによって照射され、第２の相補的なサブアレイパターン９０ｂのサブアレイ６０が受信フィードによって照射される。角にあるサブアレイ６０は、対角線に沿って（両方の照射モードによって）分割照射されるか、全く照射されないかのいずれかである。

図２Ｂは、１つの例示的な「交差」パターンを示しており、相補的なサブアレイパターンのうちの一方９０ａがハッチングされたサブアレイ６０を含み、他方の相補的なサブアレイパターン９０ｂが白抜きのサブアレイ６０を含む。ジョイント照射モードでは、全てのサブアレイ６０が、マイクロ波照射システムの送信フィード及び受信フィードの両方によって照射され、一方、ディスジョイント照射モードでは、第１の相補的なサブアレイパターン９０ａのサブアレイ６０が送信フィードによって照射され、第２の相補的なサブアレイパターン９０ｂのサブアレイ６０が受信フィードによって照射される。中央のサブアレイ６０（すなわち、両方のパターン９０ａ及び９０ｂが交差する場所にあるサブアレイ６０）は、概ね等しい数のアンテナ素子８０をジョイントモード又はディスジョイントモードのいずれかにランダムに割り当てることにより、両方のモードにおいて照射されることができる。

一実施形態では、サブアレイ６０のうちの１つ又は複数がアンテナ素子８０の密な配列のサブアレイである。他の実施形態では、サブアレイ６０のうちの１つ又は複数が、アンテナ素子８０の疎な配列のサブアレイである。たとえば、サブアレイ６０のうちの１つ又は複数が、密に配列されるか、又は疎に配列されるアンテナ素子８０の単一の行又は列を含むことができる。いずれの場合でも、相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂはともに、大幅に削減された数のアンテナ素子から構成され、疎な配列のアンテナアレイ５０内のアンテナ素子８０の総数が、密な配列のアレイに比べて大幅に削減されるようにする。このように素子の数を削減することは、コストの削減に直に繋がる。こうして、アレイのコストが密な配列のアレイの占有面積（Ａ）に比例する、密な配列のアレイとは対照的に、図２Ａ及び図２Ｂに示されるような、相補的な、素子数を削減したアレイのコストは、Ａの平方根にのみ比例するので、大幅なコスト削減が達成される。さらに、相補的なアレイ全体の広さ及び最小ピッチは当初の密な配列のアレイの場合と同じであるので、ＡＦＯＶは、密な配列のアレイと、相補的な、素子数を削減したアレイとの間で変更されない。

図３は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる１つの例示的な照射システム１００の概略図である。照射システム１００は、照射ネットワーク１４０と、送信機１３０と、受信機１３５とを備える。図３Ａに示されるように、照射ネットワーク１４０は、マイクロ波ホーン３１０、３２０及び３３０と、位相板３４０、３４２及び３４４と、サーキュレータ(circulator)３５０と、２つの照射モード間のＲＦスイッチングを実行するためのスイッチ３６０及び３７０とを備える。スイッチ３６０は受信機１３５に接続され、ホーン３１０とサーキュレータ３５０とを選択的に切り替える。スイッチ３７０は送信機１３０に接続され、ホーン３３０とサーキュレータ３５０とを選択的に切り替える。図３Ａでは、スイッチ３６０及び３７０は単極双投（ＳＰＤＴ）マイクロ波スイッチである。しかしながら、他の実施形態では、他のタイプのスイッチを用いることができる。

中央の位相板３４２は、ジョイント照射モードにおいて、両方の相補的なサブアレイパターンの疎な幾何学的配列全体を照射するように設計される。左側の位相板３４０は、ディスジョイントモードにおいて相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、一方、右側の位相板３４４は、ディスジョイントモードにおいて他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。位相板３４０、３４２及び３４４は、それぞれホーン３１０、３２０及び３３０との間でマイクロ波照射を反射又は透過することにより動作することができる。他の実施形態では、ホーン３１０、３２０及び３３０はカスタム設計の遠視野像ホーンであり、それにより位相板３４０、３４２及び３４４は不要となる。たとえば、本発明の実施形態とともに、漏洩導波管、円柱レンズ、円筒鏡及び他のタイプのカスタム(custom:特注の)ホーンを用いることができる。

ジョイント照射モードでは、スイッチ３６０及び３７０の両方がサーキュレータ３５０に接続され、中央ホーン３２０を通してマイクロ波放射を送受信し、ジョイント信号を生成する。ディスジョイント照射モードでは、スイッチ３６０がホーン３１０に接続され、スイッチ３７０がホーン３３０に接続されて、右側ホーン３３０を通してマイクロ波放射を全て送信し、左側ホーン３１０を通してマイクロ波放射を全て受信して、ディスジョイント信号を生成する。一実施形態では、マイクロ波イメージングシステムはコヒーレントシステムであり、それゆえ狭帯域である。したがって、スイッチ３６０及び３７０は狭帯域スイッチとして設計され、汎用の広帯域マイクロ波スイッチで達成できる性能よりも、低い挿入損失性能を得ることができる。結果として、本明細書に図示される照射システム１００の構成のうち任意のものを、比較的低い送信電力で用いることができる。

図３Ｂは、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。照射システム１００は、照射ネットワーク１４０と、送信機１３０と、受信機１３５とを備える。図３Ｂでは、照射ネットワーク１４０は、ただ１つのマイクロ波ホーン３２０と、対応する位相板３４２と、サーキュレータ３５０とを備える。位相板３４２は、ジョイント照射モード及びディスジョイント照射モードの両方において、両方の相補的なサブアレイパターンの疎な幾何学的配列全体を照射するように設計される。２つの照射モード（ジョイント及びディスジョイント）は、一方の相補的なサブアレイパターン内の個々のアンテナ素子の位相シフトを保持しながら、他方の相補的なサブアレイパターン内の個々のアンテナ素子の位相シフトを反転することによって、アンテナアレイにおいてデジタル形式で実現される。

たとえば、二値アレイでは、各アンテナ素子は、２つの異なる二値状態（たとえば、０°位相シフト又は１８０°位相シフト）のうちの一方だけをプログラミングされることができる。ジョイント照射モードでは、両方の相補的なサブアレイパターンのアンテナ素子が最初に、受信機１３５において反射マイクロ波照射の建設的な干渉を引き起こすように設計される個々の位相シフト（０又は１８０°）をプログラミングされる。ディスジョイント照射モードでは、相補的なサブアレイパターンのうちの一方だけの各アンテナ素子の位相シフトが入れ替えられ（反転され）、特定のアンテナ素子がジョイント照射中に０°位相シフトをプログラミングされる場合には、ディスジョイント照射では、その特定のアンテナ素子の位相シフトが１８０°に変更されるようにする。一例として、図２Ａを参照すると、ディスジョイント照射モードでは、サブアレイパターン９０ａ内のアンテナ素子の位相シフトを反転することができ、一方、サブアレイパターン９０ｂ内のアンテナ素子では同じ位相シフトが保持される。

結果として、物体から反射され、アンテナアレイによって照射システム１００に向かって誘導される受信マイクロ波放射は、２つの個別のチャネルを含み、本明細書では「プラス」チャネル及び「マイナス」チャネルと呼ばれる。プラスチャネルは、ジョイントモード中に受信される反射マイクロ波放射から測定されるジョイント照射チャネルと同じである。マイナスチャネルは、ディスジョイント照射モード中にサブアレイパターンのうちの一方の位相シフトを反転することにより獲得される。しかしながら、マイナスチャネルは、ディスジョイント照射チャネルと同じではない。ディスジョイント照射チャネルは、マイナスチャネルではなく、プラスチャネルとマイナスチャネルとの間の差に等しい。ディスジョイントチャネルは、「混合」信号と呼ぶこともでき、一方、プラスチャネルとマイナスチャネルとの和は「純粋」信号と呼ぶことができる。プラスチャネルとマイナスチャネル、又は純粋チャネル信号と混合チャネル信号との任意の適当な線形結合によって、最適なサイドローブ相殺が生み出される。

図４Ａ〜図４Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂに示される例示的な照射システムにおいて用いる、例示的な位相板３４０、３４２及び３４４の絵画図(pictorial representations)である。図４Ａ〜図４Ｃでは、位相板３４０、３４２及び３４４は二値位相帯板であり、白色エリアが０°位相シフトゾーンを表し、黒色エリアが１８０°位相シフトゾーンを表す。他の実施形態では、位相板３４０、３４２及び３４４は４相位相板（０°、９０°、１８０°及び２７０°）又は連続位相板であり、たとえば従来のフレネルレンズ又は通常のレンズである。位相板３４０、３４２及び３４４上の特定の位相シフトゾーンパターンは、アレイの相補的なサブアレイパターンに依存する。たとえば、図２Ａに示される「ピクチャフレーム」パターンは、図２Ｂに示される「交差」パターンとは異なる位相板を必要とするであろう。

一般的に、個々の相補的なサブアレイパターンを照射する位相板３４０及び３４４は、ディスジョイントモードにおける送信ビームパターンと受信ビームパターンとの間で適当な位相シフトを与えるために、互いに対して概ね相補的である（直交する）。ジョイント照射のための位相板３４２はセルフデュアルであり、すなわち、板３４０を板３４４に変換するように幾何学的に操作（たとえば９０°回転）しても、板３４２は変化しない。

図５は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図５では、照射ネットワーク１４０は、２つのマイクロ波ホーン５１０及び５２０と、可変位相板５３０と、固定位相板５４０と、サーキュレータ５５０と、２つの照射モード間のＲＦスイッチングを実行するためのスイッチ５６０とを備える。スイッチ５６０は、送信機１３０に接続され、ホーン５２０とサーキュレータ５５０とを選択的に切り替える。受信機１３５はサーキュレータ５５０に接続され、サーキュレータ５５０はホーン５１０に接続され、スイッチ５６０に選択的に接続される。

可変位相板５３０は、ジョイント照射モードにおいて両方の相補的なサブアレイパターンの、そしてディスジョイントモードにおいて相補的なサブアレイパターンのうちの一方の疎な幾何学的配列全体を照射するように設計され、一方、固定位相板５４０は、ディスジョイントモードにおいて、他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ジョイント照射モードでは、可変位相板５３０は、アンテナアレイの両方の相補的なサブアレイパターンの疎な幾何学的配列全体を照射するようにプログラミングされ、スイッチ５６０はサーキュレータ３５０に接続され、左側ホーン５１０及び可変位相板５３０を通してマイクロ波放射を送受信し、ジョイント信号を生成する。

ディスジョイント照射モードでは、スイッチ５６０はホーン５２０及び固定位相板５４０に接続され、ホーン５２０及び固定位相板５４０を通してマイクロ波放射を送信して、相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射し、可変位相板５３０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射し、可変位相板５３０及びホーン５１０を通してマイクロ波放射を受信するようにプログラミングされ、ディスジョイント信号を生成する。送信機１３０及び受信機１３５は、サーキュレータ５５０が左右鏡面対称である場合には、入れ替え可能であることを理解されたい。図３及び図６〜図９に示される複数のスイッチとは対照的に、単一のスイッチ５６０を用いることは、スイッチ５６０による分離性能が良くないように思われるかもしれないが、サーキュレータ５５０が分離を実現し、スイッチ５６０の低い分離性能を補償するので、任意のタイプのマイクロ波スイッチを用いることができる。逆に、スイッチ５６０の挿入損失性能は、図３及び図６〜図９と比べて緩和される。

別の実施形態では、可変位相板５３０が、相補的なサブアレイパターンの疎な幾何学的配列全体を照射する固定位相板に置き換えられる。スイッチ５６０がサーキュレータ５５０に接続されるとき、ジョイント照射モードは、先の説明と同様に動作する。しかしながら、スイッチ５６０がホーン５２０に接続されるとき、ディスジョイント照射モードを実施する場合には、効率が半分に低下する。

図６は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図６では、照射ネットワーク１４０は、２つのマイクロ波ホーン６１０及び６２０と、位相板６３０及び６４０と、５０／５０パワースプリッタ／コンバイナ６５０と、サーキュレータ６６０と、オプションの移相器６７０と、２つの照射モード間のＲＦスイッチングを実行するスイッチ６８０、６８５、６９０及び６９５とを備える。スイッチ６８０は受信機１３５に接続され、サーキュレータ６６０と、ホーン６１０に向かう外部伝送線路とを選択的に切り替える。スイッチ６８５は送信機１３０に接続され、ホーン６２０に向かう外部伝送線路とサーキュレータ６６０とを選択的に切り替える。スイッチ６９０はホーン６１０に接続され、受信機１３５に向かう外部伝送線路とパワースプリッタ６５０とを選択的に切り替える。スイッチ６９５はホーン６２０に接続され、送信機１３０に向かう外部伝送線路とパワースプリッタ６５０を（オプションの移相器６７０を経由して）選択的に切り替える。

一方の位相板６３０は、相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、他方の位相板６４０は、他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ジョイント照射モードでは、スイッチ６８０及び６８５はサーキュレータ６６０に接続され、スイッチ６９０及び６９５はパワースプリッタ６５０に接続されて、マイクロ波放射が、２つのホーン６１０及び６２０と、対応する位相板６３０及び６４０との間で５０／５０で送信され、５０／５０で受信され、ジョイント信号を生成する。ホーン６１０及び６２０からのサブアレイパターン部分照射が厳密に相補的である場合には、アレイ上で干渉は生じず、移相器６７０は不要である。しかしながら、部分照射の残留成分が重なり合う場合には、移相器５７０を調整して、重なり合う領域において照射を最適化することができる。

ディスジョイント照射モードでは、スイッチ６８０、６８５、６９０及び６９５は外部伝送線路に接続され、ホーン６１０を受信機１３５に接続し、ホーン６２０を送信機１３０に接続して、ホーン６２０及び位相板６４０を通してマイクロ波放射を全て送信し、ホーン６１０及び位相板６３０を通してマイクロ波放射を全て受信して、ディスジョイント信号を生成する。送信機１３０及び受信機１３５は、サーキュレータ６６０が左右鏡面対称である場合には入れ替え可能であることを理解されたい。

図７は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図７では、照射システム１４０は、２つのマイクロ波ホーン７１０及び７２０と、位相板７３０及び７４０と、９０°ハイブリッド結合器７５０と、２つの照射モード間でのＲＦスイッチングを実行するスイッチ７６０、７６５、７７０及び７７５とを備える。スイッチ７６０は受信機１３５に接続され、ホーン７１０に向かう外部伝送線路と、９０°ハイブリッド結合器７５０の左下アーム７５２とを選択的に切り替える。スイッチ７６５は送信機１３０に接続され、ホーン７２０に向かう外部伝送線路と、９０°ハイブリッド結合器７５０の右下アーム７５４とを選択的に切り替える。スイッチ７７０はホーン７１０に接続され、受信機１３５に向かう外部伝送線路と、９０°ハイブリッド結合器７５０の左上アーム７５６とを選択的に切り替える。スイッチ７７５はホーン７２０に接続され、送信機１３０に向かう外部伝送線路と、９０°ハイブリッド結合器７５０の右上アーム７５８とを選択的に切り替える。

一方の位相板７３０は、相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、他方の位相板７４０は、他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ディスジョイント照射モードでは、スイッチ７６０、７６５、７７０及び７７５は外部伝送線路に接続され、ホーン７１０を受信機１３５に接続し、ホーン７２０を送信機１３０に接続して、ホーン７２０及び位相板７４０を通してマイクロ波放射を全て送信し、ホーン７１０及び位相板７３０を通してマイクロ波放射を全て受信して、ディスジョイント信号を生成する。

ジョイント照射モードでは、スイッチ７６０及び７６５は９０°ハイブリッド結合器７５０の下側アーム７５２及び７５４にそれぞれ接続され、スイッチ７７０及び７７５は、９０°ハイブリッド結合器７５０の上側アーム７５６及び７５８にそれぞれ接続される。送信機１３０からのマイクロ波放射は、９０°ハイブリッド結合器７５０の右下アーム７５４に入り、２つの上側アーム７５６及び７５８からホーン７１０及び７２０に向かって５０／５０で送信される。左上アーム７５６から出力されるマイクロ波放射は、右上アーム７５８から出力されるマイクロ波放射に対して９０°だけ回転する。

物体から反射され、アンテナアレイによって照射システム１００に向かって誘導される受信マイクロ波放射は、４つの異なるチャネル：Ｌ−Ｏ−Ｌ、Ｒ−Ｏ−Ｒ、Ｌ−Ｏ−Ｒ及びＲ−Ｏ−Ｌを含む。ただし、Ｌは左側ホーン７１０であり、Ｒは右側ホーン７２０であり、Ｏはイメージングされる物体である。Ｌ−Ｏ−Ｌ及びＲ−Ｏ−Ｒチャネルは「純粋」チャネルであり、Ｌ−Ｏ−Ｒ及びＲ−Ｏ−Ｌチャネルは「混合」チャネルである。オプションの移相器（図示せず）が正確に設定されるものとすると、４つ全てのチャネルが互いに同相で照射ネットワーク１４０において受信される。しかしながら、９０°ハイブリッド結合器７５０は、アーム間の９０°位相シフトに起因して、受信機１３５に「純粋」チャネルだけを供給する。「混合」チャネルは、送信機１３０に戻るようにルーティングされ、受信されない。しかしながら、「混合」チャネルはディスジョイントモード信号と概ね同じであるので、ジョイント信号（「純粋」＋「混合」）は、「純粋」チャネル信号と、ディスジョイント照射モード中に得られるディスジョイント信号との単純な線形結合から計算することができる。

図８は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図８では、照射ネットワーク１４０は、２つのマイクロ波ホーン８１０及び８２０と、位相板８３０及び８４０と、５０／５０パワースプリッタ／コンバイナ８５０と、サーキュレータ８６０、８６５及び８７０と、２つの照射モード間でのＲＦスイッチングを実行するためのスイッチ８８０及び８９０とを備える。スイッチ８８０は受信機１３５に接続され、サーキュレータ８６０とサーキュレータ８６５とを選択的に切り替える。スイッチ８９０は送信機１３０に接続され、サーキュレータ８７０とサーキュレータ８６５とを選択的に切り替える。サーキュレータ８６０はホーン８１０に接続され、サーキュレータ８７０はホーン８２０に接続される。パワースプリッタ８５０はサーキュレータ８６０、８６５及び８７０に接続される。

一方の位相板８３０は相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、他方の位相板８４０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ジョイント照射モードでは、スイッチ８８０及び８９０はサーキュレータ８６５に接続され、マイクロ波放射が、サーキュレータ８６０を通って直に、且つサーキュレータ８７０における反射性の開いたスイッチ端子から跳ね返ることによって、サーキュレータ８６５及びパワースプリッタ８５０を経由して、２つのホーン８１０と８２０との間で５０／５０で送信されるようにする。またマイクロ波放射は、サーキュレータ８７０を通して直に、且つサーキュレータ８６０における反射性の開いたスイッチ端子から跳ね返ることによって、２つのホーン８１０と８２０との間で５０／５０で受信され、ジョイント信号を生成する。

ディスジョイント照射モードでは、スイッチ８８０及び８９０はそれぞれサーキュレータ８６０及び８７０に接続され、ホーン８１０を受信機１３５に接続し、ホーン８２０を送信機１３０に接続して、ホーン８２０及び位相板８４０を通してマイクロ波放射を全て送信し、ホーン８１０及び位相板８３０を通してマイクロ波放射を全て受信して、ディスジョイント信号を生成する。重なり合う領域内の照射を最適化するために、オプションの移相器も備えることができる。

図９は、本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。図９では、照射ネットワーク１４０は、２つのマイクロ波ホーン９１０及び９２０と、位相板９３０及び９４０と、９０°ハイブリッド結合器９５０と、サーキュレータ９６０及び９７０と、２つの照射モード間でのＲＦスイッチングを実行するためのスイッチ９８０及び９９０とを備える。スイッチ９８０は受信機１３５に接続され、サーキュレータ９６０と、９０°ハイブリッド結合器９５０の左下アーム９５２とを選択的に切り替える。スイッチ９９０は送信機１３０に接続され、サーキュレータ９７０と、９０°ハイブリッド結合器９５０の右下アーム９５４とを選択的に切り替える。サーキュレータ９６０はホーン９１０及び９０°ハイブリッド結合器９５０の左上アーム９５６に接続される。サーキュレータ９７０はホーン９２０及び９０°ハイブリッド結合器９５０の右上アーム９５８に接続される。

一方の位相板９３０は相補的なサブアレイパターンの一方を照射するように設計され、一方、他方の位相板９４０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ディスジョイント照射モードでは、スイッチ９８０及び９９０はそれぞれサーキュレータ９６０及び９７０に接続され、ホーン９１０を受信機１３５に接続し、ホーン９２０を送信機１３０に接続して、ホーン９２０及び位相板９４０を通してマイクロ波放射を全て送信し、ホーン９１０及び位相板９３０を通してマイクロ波放射を全て受信して、ディスジョイント信号を生成する。ジョイント照射モードでは、スイッチ９８０及び９９０はそれぞれ、９０°ハイブリッド結合器９５０の下側アーム９５２及び９５４に接続され、図７に関連して先に説明されたように、ホーン９１０と９２０との間で５０／５０でマイクロ波放射を送信し、ジョイント信号を生成する。

図１０は、本発明の実施形態による、疎な配列のアンテナアレイ５０を用いてサイドローブを抑圧する、１つの物体１５０のマイクロ波画像を取得するための別の簡略化された例示的なマイクロ波イメージングシステム１０の概略図である。図１０に示されるマイクロ波イメージングシステム１０は、図１に示されるマイクロ波イメージングシステムに類似であるが、照射システム１００が、それぞれ送信機及び受信機を備える２つのトランシーバ１０１０及び１０２０を備え、照射ネットワーク１４０がジョイント照射光学素子１０３０及びディスジョイント照射光学素子１０４０を備えることが異なる。

一方のトランシーバ（たとえばトランシーバ１０１０）はジョイント照射光学素子１０３０（たとえばホーン及び位相板）を通して疎な配列のアレイ５０を照射し、一方、他方のトランシーバ１０２０は、ディスジョイント照射光学素子１０４０を通して疎な配列のアレイ５０を照射する。こうして、ジョイントモードでは、両方の相補的なサブアレイパターン９０ａ及び９０ｂ内のサブアレイ６０は、トランシーバ１０３０の送信フィード及び受信フィードの両方によって照射される。ディスジョイントモードでは、第１の相補的なサブアレイパターン９０ａ内のサブアレイ６０はトランシーバ１０２０の送信フィードによって照射され、第２の相補的なサブアレイパターン９０ｂ内のサブアレイ６０は、トランシーバ１０２０の受信フィードによって照射される。プロセッサ１１０はコントローラとしての役割を果たし、トランシーバ１０１０と１０２０との間を切り替える。

別の実施形態では、ジョイント照射光学素子１０３０及びディスジョイント照射光学素子１０４０は、図６及び図７の場合のように一体にすることができ、トランシーバ１０１０及び１０２０内の両方の受信機が常に受信できるようにする。プロセッサ１１０は、１つの送信機（たとえば、図６及び図７に示されるような単一の送信機）で、又は図１０に示されるトランシーバ１０１０及び１０２０の２つの送信機間で、送信（ジョイント対ディスジョイント）モードを切り替える。２つのモードにわたって、２つの受信機が４つの異なる複素値（２受信機×２モード）を受信し、それらがプロセッサ１１０において線形結合されて、最終的な信号を形成することができる。

図１１は、図１０のマイクロ波イメージングシステム１０において用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる１つの例示的な照射システム１００の概略図である。図１１では、照射システム１００は、２つの受信機１３５ａ及び１３５ｂと、１つの送信機１３０と、マイクロ波ホーン１１１０及び１１２０と、位相板１１３０及び１１４０と、サーキュレータ１１５０及び１１６０と、５０／５０パワースプリッタ／コンバイナ１１７０と、オプションの移相器１１８０と、２つの照射モード間でのＲＦスイッチングを実行するためのスイッチ１１９０及び１１９５とを備える。サーキュレータ１１５０はホーン１１１０、受信機１３５ａ及びパワースプリッタ１１７０に接続される。サーキュレータ１１６０はホーン１１２０及び受信機１３５ｂに接続される。スイッチ１１９０は送信機１３０に接続され、パワースプリッタ１１７０と、ホーン１１２０に向かう外部伝送線路とを選択的に切り替える。スイッチ１１９５はサーキュレータ１１６０に接続され、ホーン１１２０と送信機１３０との間の外部伝送線路と、パワースプリッタ１１７０とを選択的に切り替える。

一方の位相板１１３０は相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、一方、他方の位相板１１４０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。ディスジョイント照射モードでは、スイッチ１１９０及び１１９５は、送信機１３０及びホーン１１２０を接続する伝送線路に接続され、受信機１３５ａからの信号だけが選択され、ディスジョイント信号が生成される。受信機１３５ｂからの信号は無視される。ジョイント照射モードでは、スイッチ１１９０及び１１９５はパワースプリッタ１１７０に接続され、マイクロ波放射が、２つのホーン１１１０及び１１２０と対応する位相板１１３０及び１１４０との間で５０／５０で送信され、且つ５０／５０で受信され、さらに受信機１３５ａ及び１３５ｂの両方において受信され、２つのジョイント信号（ジョイントＲ１及びジョイントＲ２）が生成されるようにする。プロセッサは、３つの信号（ディスジョイント、ジョイントＲ１及びジョイントＲ２）の適当な複素線形結合を形成することにより、目標物に対応するピクセル又はボクセルの値を判定する。送信経路においてのみスイッチ１１９０及び１１９５を用いる（そして受信経路においては用いない）場合、報知電力規制の制限に違反することなく、送信電力を高めることにより、スイッチ挿入損失を克服することができる。

図１２は、図１０のマイクロ波イメージングシステム１０において用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図１２では、照射システム１００は、それぞれ個々の受信機１３５ａ及び１３５ｂと、個々の送信機１３０ａ及び１３０ｂとを有する２つのトランシーバ１０１０及び１０２０と、送信機１３０ａ及び１３０ｂの位相を同期させるための位相同期(phase lock)１２７０と、ジョイント光学素子１０３０と、ディスジョイント光学素子１０４０とを備える。ジョイント光学素子１０３０は、マイクロ波ホーン１２１０と、位相板１２３０と、サーキュレータ１２５０とを備える。ディスジョイント光学素子１０４０は、マイクロ波ホーン１２２０と、位相板１２４０と、サーキュレータ１２６０とを備える。サーキュレータ１２５０は、ホーン１２１０、受信機１３５ａ（Ｒ１）及び送信機１３０ａ（Ｔ１）に接続される。サーキュレータ１２６０は、ホーン１２２０、受信機１３５ｂ（Ｒ２）及び送信機１３０ｂ（Ｔ２）に接続される。

一方の位相板１２３０は相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、一方、他方の位相板１２４０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。１つのディスジョイント照射モードの実施形態では、Ｔ２ １３０ｂ及びＲ１ １３５ａを選択して、ディスジョイント信号が生成され、Ｔ１ １３０ａはオフされ、Ｒ２ １３５ｂからの信号は無視される。別のディスジョイント照射モードの実施形態では、Ｔ１ １３０ａ及びＲ２ １３５ｂが選択され、ディスジョイント信号が生成され、Ｔ２ １３０ｂはオフされ、Ｒ１ １３５ａからの信号は無視される。ジョイント照射モードでは、両方の送信機１３０ａ及び１３０ｂ並びに両方の受信機１３５ａ及び１３５ｂを用いて、２つのジョイント信号（ジョイントＲ１及びジョイントＲ２）が生成される。再び、プロセッサは、３つの信号（ディスジョイント、ジョイントＲ１及びジョイントＲ２）の適当な複素線形結合を形成することにより、目標物に対応するピクセル又はボクセルの値を判定する。

図１３は、図１０のマイクロ波イメージングシステム１０において用いる、複数の照射モードにおいてスイッチなしで動作することができる別の例示的な照射システム１００の概略図である。図１３では、照射システム１００は、加算受信機（受信機１３５及び加算ノード１３８０として示される）と、送信機１３０と、マイクロ波ホーン１３１０及び１３２０と、位相板１３３０及び１３４０と、９０°ハイブリッド結合器１３５０と、サーキュレータ１３６０と、可変（利得及び位相）増幅器１３７０とを備える。サーキュレータ１３６０は、送信機１３０、可変増幅器１３７０及び９０°ハイブリッド結合器１３５０の右下アーム１３５４に接続される。加算受信機１３５及び１３８０は、可変利得増幅器１３７０及び９０°ハイブリッド結合器１３５０の左下アーム１３５２に接続される。ホーン１３１０は９０°ハイブリッド結合器１３５０の左上アーム１３５６に接続され、ホーン１３２０は９０°ハイブリッド結合器１３５０の右上アーム１３５８に接続される。

一方の位相板１３３０は相補的なサブアレイパターンのうちの一方を照射するように設計され、一方、他方の位相板１３４０は他方の相補的なサブアレイパターンを照射するように設計される。図１３では、ジョイント及びディスジョイント照射モードは、加算ノード１３８０を用いて概ね同時に実行される。可変増幅器１３７０は、ジョイント及びディスジョイントモードの線形結合と同じである、「純粋」及び「混合」信号の適当な線形結合を、加算受信機１３５及び１３８０に与える。たとえば、図１４に示されるような５０／５０ジョイント＋ディスジョイント分布を生成するためには、電圧利得は３に設定されることになる。一実施形態では、加算受信機１３５及び１３８０は、アナログ増幅及び合成（図１３に示されるような）で実装される。別の実施形態では、加算受信機１３５及び１３８０は、２つの受信機と、それに続くデジタル乗算及び加算を用いて実装される。さらに別の実施形態では、単一の受信機を用いることができ、単一のスイッチが９０°ハイブリッド結合器１３５０の左下アーム１３５２、又はサーキュレータ１３６０の左下ポートのいずれか選択することができ、その後にデジタル乗算及び加算が実行される。

図１５は、本発明の実施形態による、１つの物体の目標物のマイクロ波画像を取得するための１つの例示的な過程１５００を示す流れ図である。最初に、ブロック１５１０では、疎な幾何学的配列の相補的なサブアレイパターンとして配列される複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイが配設される。ブロック１５２０では、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの両方が照射され、目標物に向かってマイクロ波照射の第１の送信ビームが誘導される。その後、ブロック１５３０では、目標物によって反射される反射マイクロ波照射の第１の反射ビームが、アンテナアレイの両方の相補的なサブアレイパターンから受信され、第１のモードの第１の受信信号が生成される。ブロック１５４０では、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターンが照射され、目標物に向かって、マイクロ波照射の第２の送信ビームが誘導される。その後、ブロック１５５０では、反射マイクロ波照射の第２の反射ビームが、アンテナアレイの相補的なサブアレイパターンの第２のパターンから受信され、第２のモードの第２の受信信号が生成される。最後に、ブロック１５６０では、目標物から反射される反射マイクロ波照射の強度を表す、目標物に関連するピクセル又はボクセルの値が、第１の受信信号及び第２の受信信号の線形結合として判定される。その過程は、画像内のピクセル又はボクセル毎に繰り返すことができるか、又は別法では、図１６及び図１７に関連して以下に記述されるように、スイッチングの回数を減らすために、他の照射モードに切り替わる前に、１つの照射モードにおいて１つの画像内の全てのピクセル又はボクセルを走査することができる。

図１６は、本発明の実施形態による、アンテナ素子の相補的なサブアレイパターンを含む疎な配列のアンテナアレイを用いて、１つの物体のマイクロ波画像を取得するための１つの例示的な過程１６００を示す流れ図である。最初に、ブロック１６１０では、マイクロ波イメージングシステムは第１の照射モード（すなわち、ジョイント又はディスジョイントのいずれか）に設定される。たとえば、スイッチを用いて照射モードを切り替える実施形態では、ブロック１６１０において、スイッチが第１の照射モードを実施するように設定される。その後、ブロック１６２０において、物体のマイクロ波画像内の各ピクセル又はボクセルが第１の照射モードにおいて走査され（すなわち、各目標物がイメージングされ）、ピクセル又はボクセル毎に個々の第１のモードの信号が生成される。ブロック１６３０では、第１のモードの各信号が、第１のモードの信号に適当な重みを与える第１の乗数と乗算され、ブロック１６４０において、結果として生成される重み付けされた第１のモードの信号がメモリに記憶される。

ブロック１６５０では、マイクロ波イメージングシステムは第２の照射モード（ジョイント又はディスジョイントのいずれか）に設定される。たとえば、スイッチを用いて照射モードを切り替える実施形態では、ブロック１６５０において、スイッチが第２の照射モードを実施するように設定される。その後、ブロック１６６０において、物体のマイクロ波画像内の各ピクセル又はボクセルが第２の照射モードにおいて走査され（すなわち、各目標物がイメージングされ）、ピクセル又はボクセル毎に個々の第２のモードの信号が生成される。ブロック１６７０では、第２のモードの各信号が、第２のモードの信号に適当な重みを与える第２の乗数と乗算され、ブロック１６８０において、結果として生成される重み付けされた第２のモードの信号が、ピクセル又はボクセル毎に個々の重み付けされた第１のモードの信号に加算され、マイクロ波画像内のピクセル又はボクセル毎に１つの値が生成される。ブロック１６９０では、そのピクセル又はボクセル値を用いて、物体のマイクロ波画像を表示することができる。この過程は、走査される物体毎に１９６５において繰り返されて、物体毎の個々のマイクロ波画像が生成される。

図１７は、本発明の実施形態による、アンテナ素子の相補的なサブアレイパターンを含む疎な配列のアンテナアレイを用いて取得される物体のマイクロ波画像間のスイッチングイベントを削減した、別の例示的な過程１７００を示す流れ図である。最初に、ブロック１７１０では、現在の照射モードとして、初期照射モード（すなわちジョイント又はディスジョイントのいずれか）が選択され、現在のモードのための適当な乗数が決定される。その後、ブロック１７２０では、物体のマイクロ波画像内の各ピクセル又はボクセルが現在の照射モードにおいて走査され（すなわち、各目標物がイメージングされ）、ピクセル又はボクセル毎に個々の第１の信号が生成される。ブロック１７３０では、第１の信号がそれぞれ、現在のモードのための乗数と乗算され、ブロック１７４０において、結果として生成される重み付けされた第１の信号がメモリに記憶される。

ブロック１７５０では、他方の照射モード（すなわち、ジョイント又はディスジョイントのいずれか）が現在の照射モードとして選択され、ブロック１７６０において、物体のマイクロ波画像内の各ピクセル又はボクセルが現在の照射モードにおいて走査され（すなわち、各目標物がイメージングされ）、ピクセル又はボクセル毎に個々の第２の信号が生成される。ブロック１７７０では、第２の信号がそれぞれ、現在のモードのための乗数と乗算され、ブロック１７８０において、結果として生成される重み付けされた第２の信号が、ピクセル又はボクセル毎に個々の重み付けされた第１の信号と加算されて、マイクロ波画像内のピクセル又はボクセル毎に１つの値が生成される。ブロック１７９０では、そのピクセル／ボクセル値を用いて、物体のマイクロ波画像を表示することができる。ブロック１７９５では、この過程がブロック１７２０に戻って繰り返されて、ブロック１７６０において第２の信号を生成した照射モードが、ブロック１７２０において、次に走査される物体のための現在の照射モードとして用いられる。

本特許出願に記述される発明の概念は、広範な応用形態にわたって変更又は改変することができることは、当業者には理解されよう。したがって、特許の発明内容の範囲は、説明された特定の例示的な教示に限定されるべきではなく、代わりに、添付の特許請求の範囲によって規定される。

本発明の実施形態による、疎な配列のアンテナアレイを用いてサイドローブを抑圧する、物体のマイクロ波画像を取得するための簡略化された例示的なマイクロ波イメージングシステムの概略図である。 本発明の実施形態による、１つの例示的な疎な配列のアンテナアレイ設計の絵画図である。 本発明の実施形態による、別の例示的な疎な配列のアンテナアレイ設計の絵画図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる１つの例示的な照射システムの概略図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示される例示的な照射システムにおいて用いる例示的な位相板の絵画図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示される例示的な照射システムにおいて用いる例示的な位相板の絵画図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示される例示的な照射システムにおいて用いる例示的な位相板の絵画図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 本発明のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 本発明の実施形態による、疎な配列のアンテナアレイを用いてサイドローブを抑圧する、１つの物体のマイクロ波画像を取得するための別の簡略化された例示的なマイクロ波イメージングシステムの概略図である。 図１０のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる１つの例示的な照射システムの概略図である。 図１０のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 図１０のマイクロ波イメージングシステムにおいて用いる、複数の照射モードにおいて動作することができる別の例示的な照射システムの概略図である。 種々の照射モードの場合の例示的な振幅積分布のグラフである。 種々の照射モードの場合の例示的な振幅積分布のグラフである。 種々の照射モードの場合の例示的な振幅積分布のグラフである。 本発明の実施形態による、１つの物体の目標物のマイクロ波画像を取得するための１つの例示的な過程を示す流れ図である。 本発明の実施形態による、１つの物体のマイクロ波画像を取得するための１つの例示的な過程を示す流れ図である。 本発明の実施形態による、１つの物体のマイクロ波画像を取得するための別の例示的な過程を示す流れ図である。

Claims (10)

1. 目標物（１５５）との間でマイクロ波照射を誘導して、該目標物（１５５）のマイクロ波画像を取得するために、アンテナ素子（８０）を含むアンテナアレイ（５０）を照射するためのマイクロ波イメージングシステム（１０）内の照射システム（１００）であって、前記アンテナアレイ（５０）は、疎な幾何学的配列に配列され、該アンテナアレイ（５０）の相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を形成する、前記アンテナ素子（８０）のサブアレイ（６０）を含み、該照射システム（１００）は、
   前記アンテナアレイ（５０）に向かってマイクロ波照射を送信するように動作することができる送信機（１３０）と、
   前記アンテナアレイ（５０）から、前記目標物（１５５）から反射される反射マイクロ波照射を受信するように動作することができる受信機（１３５）と、
   第１のモードにおいて、前記送信機（１３０）から前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方に前記マイクロ波照射（２０）を送信し、該アンテナアレイ（５０）の該相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方からの前記反射マイクロ波照射（４０）を前記受信機（１３５）に与えるように動作することができる照射ネットワーク（１４０）であって、第２のモードにおいて、前記送信機（１３０）から前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターン（９０ａ）に前記マイクロ波照射（３０）を送信し、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンのうちの第２のパターン（９０ｂ）からの前記反射マイクロ波照射（７０）を前記受信機（１３５）に与えるようにさらに動作することができる、照射ネットワークと、
   を備える、目標物との間でマイクロ波照射を誘導して、該目標物のマイクロ波画像を取得するために、アンテナ素子を含むアンテナアレイを照射するためのマイクロ波イメージングシステム内の照射システム。
2. 前記照射ネットワーク（１４０）は、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を照射するための少なくとも２つのマイクロ波ホーンと、該少なくとも２つのマイクロ波ホーン毎の個々の位相板とを備え、該個々の位相板は、相補的な照射パターンを生成して、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を照射するように動作することができる、請求項１に記載のマイクロ波イメージングシステム内の照射システム。
3. 前記照射ネットワーク（１４０）は、第１の照射光学素子（１０３０）と、第２の照射光学素子（１０４０）とを備え、前記送信機（１３０）及び前記受信機（１３５）は、前記第１の照射光学素子（１０３０）に動作可能に接続される第１のトランシーバ（１０１０）を構成し、
   前記第２の照射光学素子（１０４０）に動作可能に接続される第２のトランシーバ（１０２０）をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ波イメージングシステム内の照射システム。
4. マイクロ波イメージングシステム（１０）であって、
   複数のアンテナ素子（８０）を含むアンテナアレイ（５０）であって、該アンテナ素子（８０）はそれぞれ、物体（１５０）に関連する目標物（１５５）との間でマイクロ波照射を誘導するための個々の方向係数をプログラミングされることができ、該アンテナアレイ（５０）は、疎な幾何学的配列に配列され、該アンテナアレイ（５０）の相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を形成する、前記アンテナ素子（８０）のサブアレイ（６０）を含む、アンテナアレイと、
   マイクロ波照射を与え、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を照射し、該アンテナアレイ（５０）の該相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）から前記目標物（１５５）によって反射される反射マイクロ波照射を受信し、第１のモードにおいて第１の受信信号（１７０）を生成し、第２のモードにおいて第２の受信信号（１７５）を生成するように動作することができる照射システム（１００）と、
   前記物体（１５０）のマイクロ波画像内の前記目標物（１５５）に関連する値を、前記第１の受信信号（１７０）及び前記第２の受信信号（１７５）の線形結合として判定するように動作することができるプロセッサ（１１０）と、
   を備える、マイクロ波イメージングシステム。
5. 前記照射システム（１００）は、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方に照射し、該アンテナアレイ（５０）の該相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方から前記目標物（１５５）によって反射される反射マイクロ波照射を受信し、前記第１の受信信号（１７０）を生成するように動作することができ、
   前記照射システム（１００）は、さらに、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターン（９０ａ）を照射するように前記マイクロ波照射を与え、前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンのうちの第２のパターン（９０ｂ）から前記反射マイクロ波照射を受信して、前記第２の受信信号（１７５）を生成するように動作することができる、請求項４に記載のマイクロ波イメージングシステム。
6. 前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）内の前記アンテナ素子（８０）の各々は、前記第１のモードにおいて前記目標物（１５５）から前記照射システム（１００）に向かってマイクロ波照射を誘導するための個々の第１の方向係数をプログラミングされ、前記相補的なサブアレイパターンのうちの一方（９０ａ若しくは９０ｂ）の前記アンテナ素子（８０）の各々は、前記第２のモードにおいて前記個々の第１の方向係数に対して反転された個々の第２の方向係数をプログラミングされる、請求項４に記載のマイクロ波イメージングシステム。
7. 前記プロセッサ（１１０）は、前記第１の受信信号（１７０）及び前記第２の受信信号（１７５）を概ね同時に受信するようにさらに動作することができ、前記照射システム（１００）は、前記反射マイクロ波照射を受信し、前記第２のモードにおいて前記第２の受信信号（１７５）を生成し、且つ前記第１のモードにおいて前記第１の受信信号（１７０）のうちの第１の部分を生成するように接続される第１の受信機（１３５ａ）を備え、前記照射システム（１００）は、前記反射マイクロ波照射を受信し、前記第１のモードにおいて前記第１の受信信号（１７０）の第２の部分を生成するように接続される第２の受信機（１３５ｂ）をさらに備え、前記プロセッサ（１１０）は、前記第１の受信信号（１７０）の前記第１の部分、該第１の受信信号（１７０）の前記第２の部分及び前記第２の受信信号（１７５）のデジタル乗算及び加算を実行して、前記値を判定するようにさらに動作することができる、請求項４に記載のマイクロ波イメージングシステム。
8. 前記第１の受信信号（１７０）及び前記第２の受信信号（１７５）は、メイン走査ローブ及び１つ又は複数のサイドローブを記述する複素信号であり、前記プロセッサ（１１０）は、前記第１の受信信号（１７０）と第１の複素乗数との積と、前記第２の受信信号（１７５）と第２の複素乗数の積とを加算して、前記メイン走査ローブを建設的に高め、前記１つ又は複数のサイドローブを破壊的に相殺するようにさらに動作することができ、前記第１の複素乗数及び前記第２の複素乗数は前記疎な幾何学的配列の関数として選択される、請求項４に記載のマイクロ波イメージングシステム。
9. 物体（１５０）のマイクロ波画像を取得するための方法であって、
   前記物体（１５０）に関連する目標物（１５５）との間でマイクロ波照射を誘導するための複数のアンテナ素子（８０）を含むアンテナアレイ（５０）を配設するステップ（１５１０）であって、該アンテナアレイ（５０）は、疎な幾何学的配列に配列され、該アンテナアレイ（５０）の相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）を形成する、前記アンテナ素子（８０）のサブアレイ（６０）を含む、ステップと、
   前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方を照射するステップ（１５２０）であって、該照射によって、前記マイクロ波照射の第１の送信ビーム（２０）を前記目標物（１５５）に向かって誘導する、ステップと、
   前記目標物（１５５）によって反射される反射マイクロ波照射の第１の反射ビーム（４０）を前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターン（９０ａ及び９０ｂ）の両方から受信するステップ（１５３０）であって、それによって、第１のモードにおいて第１の受信信号（１７０）を生成する、ステップと、
   前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンのうちの第１のパターン（９０ａ）に照射するステップ（１５４０）であって、該照射によって、前記マイクロ波照射の第２の送信ビーム（３０）を前記目標物（１５５）に向かって誘導する、ステップと、
   前記反射マイクロ波照射の第２の反射ビーム（７０）を前記アンテナアレイ（５０）の前記相補的なサブアレイパターンの第２のパターン（９０ｂ）から受信するステップ（１５５０）であって、該受信によって、第２のモードにおいて第２の受信信号（１７５）を生成する、ステップと、及び
   前記目標物（１５５）から反射される前記反射マイクロ波照射の強度を、前記第１の受信信号（１７０）及び前記第２の受信信号（１７５）の線形結合として判定するステップと（１５６０）、
   を含む、物体のマイクロ波画像を取得するための方法。
10. 前記第１の受信信号（１７０）及び前記第２の受信信号（１７５）は、メイン走査ローブ及び１つ又は複数のサイドローブを記述する複素信号であり、前記判定すること（１５６０）は、
    前記第１の受信信号（１７０）と第１の複素乗数との積と、前記第２の受信信号（１７５）と第２の複素乗数の積とを加算することであって、それによって、前記メイン走査ローブを建設的に高め、前記１つ又は複数のサイドローブを破壊的に相殺する、加算すること
    をさらに含む、請求項９に記載の物体のマイクロ波画像を取得するための方法。
    
    

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