DE4342526A1 - Durchstrahlung diffuser Streuer mit hoher Ortsauflösung - Google Patents

Description

Wird ein diffuser Streuer, z. B. menschliches Gewebe der Hand, mit Licht hoher Intensität durchstrahlt, dann erscheint es durchscheinend mit sehr schlechter Ortsauflösung. Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, das auch bei diffuser Streuung eine hohe Ortsauflösung ge­ stattet, wobei die Güte und mögliche Schichtdicke sowie Wellenlänge des verwendeten Lichts und Geometrie noch zu bestimmen sind.

Bild 1 zeigt die Anordnung.

Erklärung des Verfahrens anhand von Bild 1

Eine starke Lichtquelle sendet parallelisiertes Licht durch eine codierte Apertur (die Öffnungen einer Fläche besitzen ein bestimmtes Muster).

Danach wird das "gemusterte" Licht so fokussiert, daß der Fokus in der zu durchstrahlenden diffusen Schicht liegt. Hinter der Schicht wird das Licht kolliniert und dann auf einen elektronischen Empfänger geworfen (z. B. CCD oder Diodenarray). Das entstehende Bild wird dann elektronisch verarbeitet. Die diffus streuende Probe muß dann verschoben werden, um den nächsten Punkt zu messen. Dieser Verschiebungsvorgang (Abtastung) muß den im diffusen Streuer interessierenden Bereich überstrei­ chen.

Erklärung der Messung an einem Punkt

Wäre im Strahlenweg kein diffuser Streuer gewesen, wür­ den wir das Muster der Apertur erhalten. Dieses Muster ist so gewählt, daß ein Gegenmuster in der elektroni­ schen Auswertung existiert, dessen Kreuzkorrelation mit dem Muster einen (und nur einen) ausgeprägten Peak (Maximum) besitzt. Kommt nun diffuser Streuanteil hinzu, so wird das Muster mit einem Schleier überla­ gert. Das gestreute Licht ist aber nicht gemustert (die Streuung erfolgt unkorreliert zum Muster).

Wird daher die Kreuzkorrelation durchgeführt, wenn sich Muster und gestreutes (nicht gemustertes) Licht überla­ gern, so wird der nicht gemusterte Anteil zum Großteil durch die Kreuzkorrelation unterdrückt. Unkorreliertes, nicht gemustertes Licht ergibt bei der Kreuzkorrelation annähernd Null (kein Maximum).

Die Höhe des Maximums ist bei gegebener Dicke des Streuers ein Maß für die Lichtabsorption im Streuer.

Es wird vorausgesetzt, daß im Streuer kleine Bereiche mit erhöhter Lichtabsorption existieren, die gefunden werden sollen. (Z.B. ein Holzsplitter in der Hand). Durch Abtastung des interessierenden Bereiches läßt sich dann diese Stelle mit hoher Auflösung finden, da dort das Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion kleiner ist als an den Nachbarstellen.

Bild 2 zeigt drei verschiedene Meßresultate.

Voraussetzungen für den praktischen Einsatz eines nach diesem Verfahren arbeitenden Gerätes sind:

• 1) Die Meßzeit pro Punkt sollte unter 1 msec betragen. Dann braucht eine 100 × 100 Abtastung 10 sec und eine 200 × 200 40 sec.
• 2) Statt den Streuer zu verschieben, sollte dieser wahrscheinlich fest bleiben und die Apparatur bei der Abtastung verschoben werden. Dieses Verschieben könnte aber auch optisch erfolgen (Lichtquelle, Apertur und Detektor unbewegt).
• 3) Das verwendete Licht sollte möglichst langwellig sein (kleinere Streuung). Vielleicht Infrarot.

Anwendungen

Das Verfahren würde Röntgenstrahlen zu einem gewissen Grad ersetzen; insbesondere bei der Durchleuchtung wei­ chen Gewebes (Mammographie).

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Durchleuchten eines Objektes mit

• a) einer codierten Apertur, durch die paralleles Licht hindurchtreten soll,
• b) Mitteln zum Fokussieren dieses codierten Lichtes,
• c) einem in der Brennebene des fokussierten Lichts zu durchleuchtenden Objekt,
• d) Mitteln zum Kollimieren des durch das Objekt hindurchgetretenen Lichtes und
• e) einem dieses Licht auffangenden, lichtempfindli­ chen Detektor.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

• f) mit Mitteln zum Verschieben zwecks selektiven Durchleuchtens einzelner Bereiche des Objektes in der Brennebene.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

• g) mit einem auf die zur Auswertung eines gemessenen Detektorsignals zum Einsatz kommenden Kreuzkorre­ lation abgestimmten Codierungsmuster.