Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Gewebe mit Licht, aufweisend eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Meß-Lichtsignals, das im Betrieb der Vorrichtung einem zu untersuchenden Objekt zuführbar ist, eine Detektoreinrichtung zur Detektion des im Betrieb der Vorrichtung aus dem Objekt austretenden Anteils des Meß-Lichtsignals und Auswertemittel.The invention relates to a device for examiningFabric with light, having a light source for generationa measuring light signal, which during operation of the devicecan be fed to the object to be examined, a detectordevice for the detection of the operation of the device from theObject emerging portion of the measurement light signal and Auswermeans.
Bei der Verwendung von Licht zur Untersuchung biologischer Objekte wird die Ortsauflösung durch die Streuung des Lichtes im Gewebe des Objektes begrenzt. Die Punktbildfunktion hängt stark von der Objektdicke und der Tiefe des nachzuweisenden bzw. abzubildenden Bereiches innerhalb des Objektes ab. In fünf Zentimeter dicken Gewebeschichten beobachtet man typischerweise Halbwertsbreiten von ein bis zwei Zentimetern. Kleinere Tumore sind daher nur schwer nachzuweisen bzw. abzubilden.When using light to study biologicalObjects become the spatial resolution through the scattering of the lightlimited in the tissue of the object. The point spread function hangsheavily on the object thickness and the depth of the detectedor area to be mapped within the object. Inone typically observes five centimeter thick layers of tissueusually half-widths of one to two centimeters.Smaller tumors are therefore difficult to detect ormap.
Es wurde daher zur Verbesserung der Abbildungsschärfe bereits vorgeschlagen, statt der Lichtintensität den Gradienten der transmittierten Lichtverteilung in der Ausgangsebene nachzuweisen. Ein Vorschlag in diese Richtung ist bereits von B. Chance (Proc. Math. Acad. Sci. USA, Vol. 90, pp. 3423-3427, April 1993) veröffentlicht worden, wobei eine Lichtquelle mit mehreren räumlich versetzt angeordneten Lichtstrahlern benutzt wird, die paarig gegenphasig angesteuert werden. Die auf diese Weise erreichbare Verbesserung der Abbildungsschärfe bzw. Ortsauflösung ist jedoch begrenzt.It has therefore already been used to improve image sharpnesssuggested instead of the light intensity the gradient of thetransmitted light distribution in the output planepoint. A suggestion in this direction has already been made by B.Chance (Proc. Math. Acad. Sci. USA, Vol. 90, pp. 3423-3427,April 1993) has been published using a light sourceseveral spatially staggered light emittersis used, which are controlled in pairs in opposite phases. Thein this way achievable improvement of the imagingHowever, sharpness or spatial resolution is limited.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine weitere Verbesserung der Abbildungsschärfe bzw. Ortsauflösung erreicht wird.The invention is therefore based on the object, a Vorrichtion of the type mentioned in such a way that a further improvement of the image sharpness or spatial resolutionis achieved.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Untersuchung von Gewebe mit Licht aufweisendAccording to the invention, this object is achieved byDevice for examining tissue with light
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich am einfachsten verstehen, wenn eine Vorrichtung betrachtet wird, die gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zwei dipolartig symmetrisch zur Hauptausbreitungsrichtung des Meß-Lichtsignales angeordnete Detektoreinheiten aufweist, und deren Lichtquelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein amplitudenmoduliertes Meß-Lichtsignal erzeugt.The operation of the device according to the invention canmost easily understood when looking at a devicetet, which according to preferred embodiments of the inventwo dipole-like symmetrical to the main direction of propagationdevice of the measuring light signal arranged detector unitshas, and the light source according to another beforepreferred embodiment of the invention an amplitgenerated the modulated measurement light signal.
Aus der Symmetrie der Anordnung folgt dann, daß bei Durchstrahlung einer homogenen Gewebeschicht beide Detektoreinheiten identische Lichtsignale empfangen, mit der Folge, daß auch die Ausgangssignale der Detektoreinheiten identisch sind. Inhomogenitäten verursachen Amplitudenabweichungen der Ausgangssignale der Detektoreinheiten untereinander sowie Phasenverschiebungen dieser Signale relativ zu dem Referenzsignal. Es wird also deutlich, daß durch Auswertung der Amplitude und/oder der Phasenlage der Ausgangssignale der Detektoreinheiten relativ zu dem Referenzsignal die Lage einer Inhomogenität mit hoher Ortsauflösung bestimmt bzw. die Inhomogenität mit hoher Abbildungsschärfe abgebildet werden kann.From the symmetry of the arrangement it follows that at throughradiation of a homogeneous tissue layer both detector unitsreceived identical light signals, with the result that the output signals of the detector units are also identicalare. Inhomogeneities cause amplitude deviations of theOutput signals of the detector units with each other andPhase shifts of these signals relative to the referencesignal. It is therefore clear that by evaluating theAmplitude and / or the phase position of the output signals of theDetector units relative to the reference signalan inhomogeneity with high spatial resolution or theInhomogeneity can be reproduced with high definition sharpnesscan.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Phasenschiebermittel vorgesehen, die den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten unterschiedliche Phasenverschiebungen erteilen, und die Ausgangssignale der Phasenschiebermittel einem Summierer zugeführt sind, so daß sich ein Summensignal ergibt, dessen Amplitude und Phasenlage von der Differenz der den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten erteilten Phasenverschiebungen abhängt und das die Auswertemittel hinsichtlich seiner Amplitude und/oder der Phasenlage relativ zu einem Referenzsignal auswerten.According to one embodiment of the invention, phase skewmeans provided to the output signals of the detectorissue different phase shifts, andthe output signals of the phase shifter means to a summerare supplied so that there is a sum signal, theAmplitude and phase relationship from the difference of the outputsignals of the detector units issued phase shiftsdepends and that the evaluation means with regard to its amplitude and / or the phase position relative to a reference signalevaluate.
Stellt man sich vor, daß sich in dem ansonsten homogenen Gewebe eine Inhomogenität, z. B. ein das Meß-Lichtsignal stärker als das umgebende Gewebe absorbierender Tumor, befindet, so wird dessen Anwesenheit das Summensignal nicht beeinflussen, solange er sich so weit außerhalb des Strahlenganges des Meß-Lichtsignales befindet, daß eine Störung der Symmetrie der Anordnung nicht auftritt. Befindet sich die Inhomogenität dagegen im Strahlengang des Meß-Lichtsignales, so wird im allgemeinen eine unterschiedliche Abschattung der Detektoreinheiten auftreten, mit der Folge, daß die Symmetrie der Anordnung gestört wird. Dies drückt sich in dem Summensignal aus, und zwar durch eine Amplitudenänderung und eine Änderung der Phasenlage. Nur für den Fall, daß die Inhomogenität derart exakt symmetrisch im Strahlengang des Meß-Licht signales liegt, daß die Abschattung der Detektoreinheiten gleich stark ist, entspricht das Summensignal dem ungestörten Fall.Imagine that in the otherwise homogeneousTissue an inhomogeneity, e.g. B. the measurement light signalstronger tumor than the surrounding tissuedet, its presence will not affect the sum signalflow as long as it is so far outside the ray pathof the measuring light signal is that a disturbance of the symmetrie the arrangement does not occur. The Inhomo is locatedon the other hand, in the beam path of the measuring light signal, sois generally a different shade of theDetector units occur, with the consequence that the symmetrythe arrangement is disturbed. This is expressed in the Summensignal out, namely by an amplitude change and aChange of phase position. Just in case the inhomogeneityso exactly symmetrical in the beam path of the measuring light signal lies that the shading of the detector unitsis equal, the sum signal corresponds to the undisturbedCase.
Da im Falle des Summensignals die gleiche Inhomogenität größere Änderungen der Amplitude und der Phasenlage hervorruft als im Falle der Ausgangssignale der Detektoreinheiten, wird deutlich, daß durch Auswertung der Amplitude und/oder der Phasenlage des Summensignals relativ zu einem Referenzsignal die Lage einer Inhomogenität mit nochmals höherer Ortsauflösung bestimmt bzw. die Inhomogenität mit nochmals höherer Abbildungsschärfe abgebildet werden kann.Since the same inhomogeneity in the case of the sum signallarger changes in amplitude and phase positioncalls than in the case of the output signals of the detector units,it becomes clear that by evaluating the amplitude and / orthe phase position of the sum signal relative to a reference siThe position of an inhomogeneity with an even higher locationresolution is determined or the inhomogeneity is increased againrer sharpness can be mapped.
Eine zweidimensionale Lokalisierung von Inhomogenitäten wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch vier quadrupolartig angeordnete Detektoreinheiten erreicht, wobei jeweils zwei einander diagonal gegenüberliegende Detektoreinheiten für eine der beiden Dimensionen zuständig sind.A two-dimensional localization of inhomogeneities isaccording to a particularly advantageous embodiment of theInvention by four quadrupole-like detectorsunits achieved, two each diagonally against each otheroverlying detector units for one of the two dimensionsare responsible.
Eine besonders hohe Ortsauflösung bzw. Abbildungsschärfe läßt sich erreichen, wenn die Phasenschiebermittel den Ausgangssignalen zweier zueinander gehöriger Detektoreinheiten solche Phasenverschiebungen erteilen, daß zwischen den beiden Ausgangssignalen eine Phasenverschiebung von 180° vorliegt. Dies läßt sich außerdem technisch leicht realisieren, indem dem einen Ausgangssignal die Phasenverschiebung 0 erteilt wird und bezüglich des anderen Ausgangssignals eine Phasenumkehr vorgenommen wird. Ein gegenüber einer Phasenverschiebung von 180° verbesserter Signal-Rauschabstand läßt sich erreichen, wenn die Phasenschiebermittel den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten solche Phasenverschiebungen erteilen, daß zwischen den beiden Ausgangssignalen eine von 0° und ganzzahligen Vielfachen von 180° abweichende Phasenverschiebung vorliegt.A particularly high spatial resolution or image sharpness canreach when the phase shifter means the output signalen two such detector units belonging to each otherPhase shifts indicate that between the two offphase signals there is a phase shift of 180 °. Thiscan also be technically easily realized by thean output signal the phase shift 0 is givenand a phase inversion with respect to the other output signalis made. One versus a phase shift of180 ° improved signal-to-noise ratio can be achievedif the phase shifter means the output signals of the Detecgate units give such phase shifts that betweenbetween the two output signals one of 0 ° and integerphase multiples deviating from 180 °lies.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanyingDrawings shown. Show it:
Fig. 1 in grob schematischer, teilweise blockschaltbildartiger Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung,Fig. 1 in highly schematic, partially block diagram, of a device according to the invention,
Fig. 2 bis 8 Schaubilder zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Vorrichtung gemäßFig. 1Fig. 2 to 8 are diagrams for illustrating the function of the device as shown inFIG. 1
Fig. 9 bis 11 Schaltbilder von Varianten der Phasenschiebermittel der Vorrichtung gemäßFig. 1,Fig. 9 to 11 are circuit diagrams of variations of the phase shifting means of the apparatus according toFig. 1,
Fig. 12 ein Detail einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, undFig. 12 shows a detail of another apparatus according to the invention, and
Fig. 13 in zu derFig. 1 analoger Darstellung eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.Fig. 13 analogously to theFig. 1 representation of a further apparatus according to the invention.
InFig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die beispielsweise zur Mammadiagnostik verwendet werden kann. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle1 auf, die kohärentes Licht der Wellenlänge λ (z. B. 600 bis 1100 nm) abgibt. Die Lichtquelle1 enthält eine Halbleiter-Laserdiode und die zugehörige Stromversorgung. Der Lichtquelle1 ist ein elektrischer Signalgenerator2 zugeordnet, der der in der Lichtquelle1 enthaltenen Stromversorgung ein Wechselstromsignal einer festen Modulationsfrequenz f (z. B. 100 MHz) zuführt, mittels dessen der Versorgungsstrom der in der Lichtquelle1 enthaltenen Halbleiter-Laserdiode moduliert wird. Da die Amplitude bzw. die Intensität des von der Laserdiode abgegebenen Lichtes der Stromstärke ihres Versorgungsstromes im wesentlichen proportional ist, gibt die Lichtquelle1 also Licht der Wellenlänge λ ab, das mit der Modulationsfrequenz f amplitudenmoduliert ist.InFig. 1, an apparatus according to the invention is shown, which can for example be used for breast imaging. The device has a light source1 which emits coherent light of the wavelength λ (for example 600 to 1100 nm). The light source1 contains a semiconductor laser diode and the associated power supply. The light source1 is an elec trical signal generator2 assigned to the power source contained in the light source1 supplies an AC signal of a fixed modulation frequency f (z. B. 100 MHz), by means of which the supply current modulates the semiconductor laser diode contained in the light source1 becomes. Since the amplitude or the intensity of the light emitted by the laser diode is essentially proportional to the current strength of its supply current, the light source1 thus emits light of the wavelength λ which is amplitude-modulated with the modulation frequency f.
Das von der Lichtquelle1 abgegebene Licht wird über einen faseroptischen Lichtwellenleiter3 dem zu untersuchenden Gewebe, d. h. dem Objekt6, beispielsweise einer Mamma, als Meß-Lichtsignal MLS zugeführt. Das Objekt6 ist zwischen zwei planen, parallel zueinander angeordneten, für das Licht der Lichtquelle1 im wesentlichen transparenten Kompressionsplatten15 und16 angeordnet.The light emitted by the light source1 is fed via a fiber optic optical waveguide3 to the tissue to be examined, ie the object6 , for example a breast, as a measurement light signal MLS. The object6 is arranged between two flat, parallel to each other, for the light of the light source1 essentially transparent compression plates15 and16 .
Das Ende des Lichtwellenleiters3, das die Lichtaustrittszone LA der Vorrichtung bildet, ist derart angeordnet, daß, wenn man von der optischen Streuung in dem Gewebe des Objektes6 absieht, die Ausbreitung des Meß-Lichtsignals MLS längs der inFig. 1 strichpunktiert dargestellten optischen Achse OA erfolgt.The end of the optical waveguide3 , which forms the light exit zone LA of the device, is arranged in such a way that, apart from the optical scattering in the tissue of the object6 , the propagation of the measurement light signal MLS along the optical dashed line shown inFig. 1 Axis OA takes place.
Zur Detektion der durch das Objekt6 transmittierten Anteile des eingestrahlten Lichtes ist eine Detektoreinheit vorgesehen, die zwei Photomultiplier7₁ und7₂ enthält, denen die aus dem Objekt6 austretenden Anteile des transmittierten Meß-Lichtsignales MLS über faseroptische Lichtwellenleiter5₁ bzw.5₂ zugeführt ist. Die freien Enden der Lichtwellenleiter5₁ und5₂, die die Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ der Vorrichtung bilden, sind ebenso wie das die Lichtaustrittszone LA der Vorrichtung bildende freie Ende des Lichtleiters3 möglichst dicht bei dem zu untersuchenden Objekt6, d. h. bei der entsprechenden Kompressionsplatte15 bzw.16, angeordnet, und zwar symmetrisch zu der optischen Achse OA. Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäßFig. 1 ist die Anordnung derart getroffen, daß die Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ in einer die optische Achse OA enthaltenden Ebene liegen und sowohl von der Lichtaustrittszone LA als auch von der optischen Achse OA, und zwar rechtwinklig zu dieser gemessen, jeweils gleiche Abstände aufweisen.For the detection of the portions of the incident light transmitted through the object6 , a detector unit is provided which contains two photomultipliers7 ₁ and7 ₂, to which the portions of the transmitted measuring light signal MLS emerging from the object6 via fiber-optic optical fibers5 ₁ and5 respectively ₂ is supplied. The free ends of the optical waveguides5 1 and5 2 , which form the light entry zones LE 1 and LE 2 of the device, are, like the light exit zone LA of the device, forming the free end of the light guide3 as close as possible to the object6 to be examined, ie the corresponding one Compression plate15 and16 , respectively, arranged symmetrically to the optical axis OA. In the case of the exemplary embodiment according toFIG. 1, the arrangement is such that the light entry zones LE 1 and LE 2 lie in a plane containing the optical axis OA and both from the light exit zone LA and from the optical axis OA, measured at right angles to this, each have the same distances.
Die Ausgangssignale S₁ und S₂ der Photomultiplier7₁ und7₂ sind Bandpaßfiltern8₁ bzw.8₂ zugeführt. Die Mittenfrequenzen der Bandpaßfilter8₁ und8₂ sind derart gewählt, daß sie möglichst exakt mit der Modulationsfrequenz f übereinstimmen, mit der das Meß-Lichtsignal MLS amplitudenmoduliert ist. Am Ausgang der Bandpaßfilter8₁ und8₂ stehen also Signale zur Verfügung, die ausschließlich die durch das Objekt6 transmittierten Anteile des Meß-Lichtsignales MLS repräsentieren. Diejenigen Anteile der Ausgangssignale S₁ und S₂ der Photomultiplier7₁ und7₂ die das Umgebungslicht repräsentieren, können die Bandpaßfilter8₁ bzw.8₂ nicht passieren.The output signals S₁ and S₂ of the photomultipliers7 ₁ and7 ₂ are bandpass filters8 ₁ and8 ₂ supplied. The Mittenfrequen zen of the bandpass filter8 ₁ and8 ₂ are chosen such that they correspond as exactly as possible with the modulation frequency f with which the measuring light signal MLS is amplitude modulated. At the output of the bandpass filter8 ₁ and8 ₂ there are signals available that only represent the parts of the measurement light signal MLS transmitted by the object6 . Those portions of the output signals S₁ and S₂ of the photo multipliers7 ₁ and7 ₂ which represent the ambient light, the bandpass filters8 ₁ and8 ₂ cannot pass.
Einem der Bandpaßfilter, im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiel dem Bandpaßfilter8₂ sind schematisch angedeutete Phasenschiebermittel9 nachgeschaltet, die dem Ausgangssignal des Photomultipliers7₂ eine Phasenverschiebung ψ erteilen. Die Ausgangssignale des Photomultipliers7₁ und der Phasenschiebermittel9 sind einem Summierer4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Summierers4, das im folgenden als Summensignal S bezeichnet wird, ist dem einen Eingang eines 2:1-Analog-Multiplexer10 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers11 verbunden ist. Dem anderen Eingang des Multiplexers10 ist das Wechselstromsignal des Signalgenerators2 als Referenzsignal, das im folgenden mit RS bezeichnet wird, zugeführt. Die digitalen Ausgangsdaten des Analog/Digital-Wandlers11 gelangen zu einer elektronischen Recheneinrichtung12, die u. a. der Steuerung der Vorrichtung dient und an die eine der Bedienung der Vorrichtung dienende Tastatur13 und ein Monitor14 angeschlossen sind.One of the bandpass filters, in the case of the exemplary embodiment described, the bandpass filter8 ₂ are schematically indicated phase shifter means9 which give the output signal of the photomultiplier7 ₂ a phase shift ψ. The output signals of the photomultiplier7 ₁ and the phase shifter9 are fed to a summer4 . The output signal of the summer4 , which is referred to below as the sum signal S, is fed to the one input of a 2: 1 analog multiplexer10 , the output of which is connected to the input of an analog / digital converter11 . The other input of the multiplexer10 is the AC signal of the signal generator2 as a reference signal, which is referred to below as RS. The digital output data of the analog / digital converter11 arrive at an electronic computing device12 which, among other things, serves to control the device and to which a keyboard13 and a monitor14 serving to operate the device are connected.
Um Daten bezüglich größerer Bereiche des Objektes6 sammeln zu können, sind der Lichtwellenleiter3 einerseits und die Lichtwellenleiter5₁ und5₂ andererseits an einem Träger17 angebracht, der mittels einer Verstelleinheit18, die von der elektronischen Recheneinrichtung12 gesteuert wird, derart verstellt werden kann, daß die Lichtaustrittszone LA und die Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ der Meßvorrichtung nach Art einer Abtastbewegung gemeinsam relativ zu dem Objekt6 verstellt werden können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß im Zuge der vorzugsweise mäanderartigen Abtastbewegung Daten für 100 Stellungen des Trägers17 gesammelt werden, welche Stellungen matrixartig in jeweils zehn Zeilen und Spalten angeordnet sind und sowohl in Zeilen- als auch in Spaltenrichtung jeweils den gleichen Abstand voneinander aufweisen.In order to be able to collect data relating to larger areas of the object6 , the optical waveguide3, on the one hand, and the optical waveguides5 1 and5 2, on the other hand, are attached to a carrier17 , which are adjusted in this way by means of an adjusting unit18 which is controlled by the electronic computing device12 can that the light exit zone LA and the light entry zones LE₁ and LE₂ of the measuring device in the manner of a scanning movement together can be set ver relative to the object6 . For example, it can be provided that data for 100 positions of the carrier17 are collected in the course of the preferably meandering scanning movement, which positions are arranged in a matrix in ten rows and columns and have the same distance from one another both in the row and in the column direction.
Die Lokalisierung von Inhomogenitäten beispielsweise eines Tumors T in dem Objekt6 erfolgt auf der Basis der Ermittlung der Amplitude des Summensignals S und/oder des Vergleichs des Summensignals S hinsichtlich seiner Phasenlage mit dem Referenzsignal RS. Die erforderlichen Operationen führt die elektronische Recheneinrichtung12, die insofern die Funktion von Auswertemitteln erfüllt, anhand der dem Summensignal S bzw. dem Referenzsignal RS entsprechenden digitalen Daten durch.The inhomogeneities of, for example, a tumor T in the object6 are localized on the basis of the determination of the amplitude of the sum signal S and / or the comparison of the sum signal S with regard to its phase position with the reference signal RS. The necessary operations are carried out by the electronic computing device12 , which in this respect fulfills the function of evaluation means, on the basis of the digital data corresponding to the sum signal S or the reference signal RS.
Wie auf der Basis solcher Vergleiche die Lage von Inhomogenitäten ermittelt werden kann, wird im folgenden näher erläutert:
InFig. 2 ist die Durchstrahlung einer Schicht eines homogenen Mediums, wie einer homogenen Gewebeschicht, beispielsweise Fettgewebe, mit der Vorrichtung gemäßFig. 1 schematisch veranschaulicht. Infolge der symmetrischen Anordnung der Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ relativ zu der auf der optischen Achse OA liegenden Lichtaustrittszone LA haben, gleiche Empfindlichkeit der Photomultiplier7₁ und7₂ vorausgesetzt, deren Ausgangssignale S1h und S2h (h steht für homogen) die gleiche Amplitude.How the position of inhomogeneities can be determined on the basis of such comparisons is explained in more detail below:
InFig. 2, the transmission of a layer of a homogeneous medium, such as a homogeneous tissue layer, for example fat tissue, is schematically illustrated with the device according toFIG. 1. As a result of the symmetrical arrangement of the light entry zones LE 1 and LE 2 relative to the light exit zone LA lying on the optical axis OA, the same sensitivity of the photomultipliers7 1 and7 2 is assumed, the output signals S1h and S2h (h stands for homogeneous) have the same amplitude .
Für ein sinusförmig amplitudenmoduliertes Meß-Lichtsignal MLS der FormFor a sinusoidal amplitude-modulated measuring light signal MLSthe form
MLS = AL · sin ωt (1)MLS = ALsin ωt (1)
gilt also für die Ausgangssignale S1h und S2h der Photomultiplierapplies to the output signals S1h and S2h of the photomultiplier
S1h = S2h = Ah sin(ωt + ϕ) (2),S1h = S2h = Ah sin (ωt + ϕ) (2),
wobei AL die Amplitude des Licht-Meßsignales MLS, ω die zu der Modulationsfrequenz f gehörige Kreisfrequenz, t die Zeit, Ah die Amplitude der Ausgangssignale S1h und S2h der Photomultiplier und ϕ die durch die Aufstreuung des Meß-Lichtsignales MLS in dem Gewebe im Mittel hervorgerufene Phasenverschiebung zwischen ein- und austretendem Licht ist. ϕ ist proportional zur mittleren Laufzeit des Lichtes und für beide Ausgangssignale S1h und S2h gleich, da die Anordnung symmetrisch, das Gewebe homogen und die Lichtwellenleiter5₁ und5₂ gleich lang sind.where AL is the amplitude of the light measurement signal MLS, ω the angular frequency belonging to the modulation frequency f, t the time, Ah the amplitude of the output signals S1h and S2h of the photomultiplier and ϕ the signal MLS in by the scattering of the measurement light the tissue-induced phase shift between incoming and outgoing light. ϕ is proportional to the mean transit time of the light and the same for both output signals S1h and S2h , since the arrangement is symmetrical, the tissue is homogeneous and the optical fibers5 ₁ and5 ₂ are of equal length.
Die Phasenschiebermittel9 ändern die Phase des Signals S2h um einen Winkel ψ. Demnach gilt:The phase shift means9 change the phase of the signal S2h by an angle ψ. Therefore:
S2hψ = Ah · sin(ωt + ϕ + ψ) (3).S2hψ = Ah * sin (.omega.t + φ + ψ) (3).
Im homogenen Fall gilt also für das Summensignal ShIn the homogeneous case, the sum signal Sh applies
Sh = S1h + S2hψ (4).Sh = S1h + S2hψ (4).
Wie aus derFig. 3 ersichtlich ist, besitzt das Summensignal Sh eine von ψ abhängige Amplitude Ash und eine Phase Φ für die gilt:As can be seen fromFIG. 3, the sum signal Sh has an amplitude Ash dependent on ψ and a phase Φ for which the following applies:
Φ = ϕ + ψ/2.Φ = ϕ + ψ / 2.
Solange das durchstrahlte Gewebe homogen ist, bleibt das Summensignal Sh nach Betrag und Phase unverändert.As long as the irradiated tissue is homogeneous, the sum signal Sh remains unchanged in terms of magnitude and phase.
Abweichungen von der Homogenität würden als Amplituden- und Phasenänderungen des Summensignals Sh auftreten. Es sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Wahl von ψ = π (180°) das Summensignal Sh gerade verschwindet und Abweichungen von der Homogenität als endliche Amplitude des Summensignals und als Phasenabweichungen von ψ = π/2 auftreten.Deviations from the homogeneity would occur as changes in the amplitude and phase of the sum signal Sh . It should also be pointed out that by choosing ψ = π (180 °) the sum signal Sh just disappears and deviations from the homogeneity occur as finite amplitude of the sum signal and as phase deviations from ψ = π / 2.
Für den Fall, daß, wie inFig. 4 grob schematisch angedeutet, eine lichtabsorbierende Inhomogenität, z. B. ein Tumor T, im Strahlengang des Meß-Lichtsignals MLS von der Lichtaustrittszone LA zu den Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ liegt, sind bei der Durchführung der oben beschriebenen Abtastbewegung die Ausgangssignale S1₁ und S2₂ der beiden Photomultiplier7₁ und 7₂ im allgemeinen unterschiedlich. Es gilt dann:In the event that, as roughly schematically indicated inFig. 4, a light-absorbing inhomogeneity, e.g. B. a tumor T, lies in the beam path of the measuring light signal MLS from the light exit zone LA to the light entry zones LE 1 and LE 2, the output signals S1 1 and S2 2 of the two photomultipliers7 1 and7 2 are generally different when the scanning movement described above is carried out. The following then applies:
S₁ = A₁ · sin(ωt + ϕ₁) (5)S₁ = A₁sin (ωt + ϕ₁) (5)
S₂ = A₂ sin(ωt + ϕ₂) (6),S₂ = A₂ sin (ωt + ϕ₂) (6),
wobei ϕ₁ und ϕ₂ die durch die unterschiedlichen Laufzeiten des Meß-Lichtsignals MLS bedingten Phasenverschiebungen sind.where ϕ₁ and ϕ₂ by the different termsof the measurement light signal MLS are phase shifts.
Für das Ausgangssignal der Phasenschiebermittel9 gilt:The following applies to the output signal of the phase shift means9 :
S₂ψ = A₂ · sin(ωt + ϕ₂ + ψ) (7).S₂ψ = A₂ · sin (ωt + ϕ₂ + ψ) (7).
Befindet sich die Inhomogenität weit entfernt von der optischen Achse OA, so liegt wenigstens im wesentlichen der bereits diskutierte Fall des homogenen Mediums vor. Das SummensignalThe inhomogeneity is far from the optirule axis OA, so is at least essentiallypreviously discussed case of the homogeneous medium. TheSum signal
S = S₁ + S₂ψ (8)S = S₁ + S₂ψ (8)
hat also eine konstante Amplitude und eine durch ψ/2 gegebene Phasenlage.has a constant amplitude and one given by ψ / 2ne phase position.
Befindet sich der Tumor T dagegen in der Nähe der optischen Achse OA, werden die beiden Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ unterschiedlich abgeschattet. Diese Störung der Symmetrie führt - quantitativ abhängig von ψ - zu Änderungen der Amplitude und der Phase des Summensignals S.On the other hand, the tumor T is close to the optical oneAxis OA, the two light entry zones LE₁ and LE₂shaded differently. This disorder of symmetryleads - quantitatively depending on ψ - to changes inAmplitude and phase of the sum signal S.
Nur für den Fall, daß der Tumor T derart exakt symmetrisch liegt, daß beide Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ gleich abgeschattet werden und keine durch den Tumor T bedingte Laufzeitdifferenzen des Meß-Lichtsignals MLS auf seinem Weg von der Lichtaustrittszone LA zu den Lichteintrittszonen LE₁ bzw. LE₂ auftreten, liegt wiederum der homogene Fall gemäßFig. 3 vor, der zur ungestörten Phasenlage S₁ = A₁ · sin(ωt + ϕ₁) führt.Only in the event that the tumor T is so exactly symmetrical that both light entry zones LE₁ and LE₂ are shaded equally and no transit time differences caused by the tumor T of the measurement light signal MLS on its way from the light exit zone LA to the light entry zones LE₁ and LE₂ occur, there is again the homogeneous case according toFIG. 3, which leads to the undisturbed phase position S₁ = A₁ · sin (ωt + ϕ₁).
Besonders einfach gestalten sich die Verhältnisse bei einem Phasenwinkel ψ = 180°. In diesem Fall gilt, daß die Amplitude A₅ des Summensignals S gleich null ist, wenn der Tumor T weitab von der optischen Achse OA liegt bzw. der Tumor T in der zuvor beschriebenen Weise symmetrisch liegt.The situation is particularly easy with onePhase angle ψ = 180 °. In this case, the Amplitude A₅ of the sum signal S is zero when the tumor Tor the tumor T in lies far from the optical axis OAthe way described above is symmetrical.
Für eine Abtastbewegung in der Richtung x gemäßFig. 4 ergibt sich dann der inFig. 5 skizzierte Amplitudenverlauf des Summensignals S. Die bei x = 0 liegende Nullstelle entspricht der Lage des Tumor T in x-Richtung. Die Phase des Summensignals S ist, von einer Konstanten P abgesehen, gleich ψ/2 = π/2 (entspricht 90°) für Lagen des Tumors T weitab von der optischen Achse OA und für die symmetrische Lage des Tumors T. Da die Anwesenheit des Tumors T auch die mittleren Laufzeiten des Meß-Lichtsignals MLS zu den Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ beeinflußt, was sich durch Änderungen von ϕ₁ und ϕ₂ auswirkt, ergeben sich für den Verlauf der Phase des Summensignals S, die inFig. 6 dargestellt ist, die aus dieser Figur ersichtlichen Über- bzw. Unterschwinger im Verlauf der Phase. Der 90°-Durchgang der Phase zwischen Über- und Unterschwinger ist identisch mit der Lage des Tumors S in x-Richtung. Dieser im allgemeinen steilen Durchgang der Phase durch 90° erlaubt eine scharfe Lokalisierung des Tumors T.For a scanning movement in the x direction according toFIG. 4, the amplitude profile of the sum signal S outlined inFIG. 5 is then obtained. The zero position at x = 0 corresponds to the position of the tumor T in the x direction. The phase of the summing signal S is, apart from a constant P, equal to ψ / 2 = π / 2 (corresponds to 90 °) for positions of the tumor T far from the optical axis OA and for the symmetrical position of the tumor T. Since the presence of the tumor T also affects the mean running times of the measuring light signal MLS to the light entry zones LE 1 and LE 2, which has an effect through changes in ϕ 1 and ϕ 2, result for the course of the phase of the sum signal S, which is shown inFIG. 6, the overshoot or undershoot seen in this figure during the phase. The 90 ° passage of the phase between the overshoot and undershoot is identical to the position of the tumor S in the x direction. This generally steep passage of the phase through 90 ° permits a sharp localization of the tumor T.
Die Wahl von ψ = 180° ist vorteilhaft, weil dann die Phasenschiebermittel einfach aufgebaut sein können. Beispielsweise können die Phasenschiebermittel9 gemäßFig. 9 einen Übertrager27 enthalten. Zu beachten ist jedoch, daß der 90°-Durchgang der Phase mit der Null stelle der Amplitude SA des Summensignals S zusammenfällt, so daß sich ein ungünstiger Signal/Stör-Abstand ergibt.The choice of ψ = 180 ° is advantageous because the phase shifting means can then be constructed simply. For example, the phase shifter9 according toFIG. 9 may contain a transmitter27 . It should be noted, however, that the 90 ° passage of the phase coincides with the zero point of the amplitude SA of the sum signal S, so that an unfavorable signal / interference ratio results.
Es kann daher günstiger sein, für die Phasenverschiebung einen von 0° und ganzzahligen Vielfachen von 180° abweichenden Wert zu wählen. Dann erreicht die Amplitude SA des Summensignals S in ihrem die Lage des Tumors T in x-Richtung kennzeichnenden Minimum nicht mehr den Wert 0 (sieheFig. 7). Dennoch definiert der Phasendurchgang durch ψ/2 die Lage des Tumors T in x-Richtung ähnlich scharf wie im Falle einer Phasenverschiebung von 180°.It may therefore be more advantageous to choose a value that deviates from 0 ° and integral multiples of 180 ° for the phase shift. Then the amplitude SA of the sum signal S in its minimum characterizing the position of the tumor T in the x direction no longer reaches the value 0 (seeFIG. 7). Nevertheless, the phase transition through ψ / 2 defines the position of the tumor T in the x direction as sharply as in the case of a phase shift of 180 °.
Von 180° abweichende Phasenverschiebungen können durch Phasenschiebermittel9 bewirkt werden, wie sie in denFig. 10 und 11 dargestellt sind.Phase shifts deviating from 180 ° can be effected by phase shifting means9 , as shown in FIGS. 10 and 11.
Im Falle derFig. 10 enthalten die Phasenschiebermittel9 eine mit einem Abschlußwiderstand R versehene induktive Verzögerungsleitung28, die mit einer Anzahl von Anzapfungen versehen ist, die mit n=0, 1, 2 . . . m bezeichnet und mittels eines Schalters29 anwählbar sind. Die zwischen zwei einander direkt benachbarten Anzapfungen liegenden Abschnitte der Verzögerungsstrecke28 bewirken jeweils die gleiche Phasenverschiebung ψn, so daß sich die gesamte dem Ausgangssignal S₂ des Photomultipliers7₂ erteilte Phasenverschiebung gilt:In the case ofFIG. 10, the phase shifter means9 contain an inductive delay line28 provided with a terminating resistor R, which is provided with a number of taps with n = 0, 1, 2. . . denotes m and can be selected by means of a switch29 . The sections of the delay line28 lying between two directly adjacent taps each cause the same phase shift ψn , so that the total phase shift given to the output signal S₂ of the photomultiplier7 ₂ applies:
ψ = n · ψn (10).ψ = n · ψn (10).
Die Phasenschiebermittel9 gemäßFig. 11 enthalten ein aus zwei variablen Kondensatoren C und einer variablen Induktivität L aufgebautes Tiefpaßfilter30, das dem Signal S₂ eine Phasenverschiebung erteilt, für die gilt:. The phase shifting means9 according toFig 11 contain a variable of two capacitors C and a variable ty L Induktivi constructed low pass filter30 which imparts a phase shift to the signal S₂, in which:
Es versteht sich, daß das Tiefpaßfilter30 in seinem Durchlaßbereich betrieben werden muß.It is understood that the low-pass filter30 must be operated in its passband.
Alternativ zu der im Zusammenhang mitFig. 1 beschriebenen Vergleich des Summensignals S mit dem Referenzsignal RS mittels der elektronischen Recheneinrichtung12 sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Phasenlage kann auch in nicht dargestellter Weise vorgesehen sein, daß die Phasenlage des Summensignals S relativ zu dem Referenzsignal RS durch ein Phasen-Meßgerät vorgenommen wird. Wenn die elektronische Recheneinrichtung12 nur die Phasenlage des Summensignals S relativ zu dem Referenzsignal RS berücksichtigt, kann das entsprechende Ausgangssignal des Phasen-Meßgerätes direkt dem Analog/Digital-Wandler11 zugeführt werden. Der Multiplexer10 ist dann überflüssig. Soll die elektronische Recheneinrichtung12 zusätzlich zu der Phasenlage auch die Amplitude des Summensignals berücksichtigen, muß anstelle des 2 : 1-Analog-Multiplexers10 gemäßFig. 1 ein 3 : 1-Analog-Multiplexer vorgesehen sein, dessen zusätzlichem Eingang das Ausgangssignal des Phasen-Meßgerätes zugeführt ist.As an alternative to the comparison of the sum signal S with the reference signal RS described in connection withFIG. 1 by means of the electronic computing device12 both with regard to the amplitude and the phase position, it can also be provided in a manner not shown that the phase position of the sum signal S relative to the Reference signal RS is made by a phase measuring device. If the electronic computing device12 only takes into account the phase position of the sum signal S relative to the reference signal RS, the corresponding output signal of the phase measuring device can be fed directly to the analog / digital converter11 . The multiplexer10 is then superfluous. If the electronic arithmetic device12 also takes into account the amplitude of the sum signal in addition to the phase position, a 3: 1 analog multiplexer must be provided instead of the 2: 1 analog multiplexer10 according toFIG. 1, the additional input of which outputs the output signal of the phase meter is supplied.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäßFig. 1 besteht auch die Möglichkeit, die Signale S₁ und S₂ψ einer inFig. 12 schematisch dargestellten Signalaufbereitungsschaltung19 zuzuführen, die durch phasenempfindliche Demodulation bezüglich der Signale S₁ und S₂ψ jeweils deren Amplitude und deren Phasenlage relativ zu dem Referenzsignal RS bestimmt.Deviating from the embodiment shown inFIG. 1, there is also the possibility of the signals S₁ and S₂ψ of a signal conditioning scarf shown schematically inFig. 12 tung supply19, with respect to by phase-sensitive demodulation of the signals S₁ and S₂ψ respectively whose amplitude and whose phase position relative to the reference signal RS determined.
Die Signalaufbereitungsschaltung19 enthält sowohl für das Signal S₁ als auch das Signal S₂ψ einen Mischer20 bzw.21, in dem das entsprechende Signal mit dem Referenzsignal RS gemischt wird, wobei dem Mischer21 das Referenzsignal RS zugeführt wird, nachdem es einen Phasenschieber22 durchlaufen hat, der eine Phasenverschiebung von π/4 (entspricht 90°) bewirkt. Am Ausgang der Signalaufbereitungsschaltung19 stehen dann vier Signale zur Verfügung, wobei die jeweils von dem Mischer20 stammenden Signale dem Realteil des Signals S₁ bzw. S₂ψ entsprechen (inFig. 12 mit ReS₁ bzw. ReSψ bezeichnet, während die Mischer21 jeweils den Imaginärteil der Signale S₁ bzw. S₂ψ liefern (inFig. 12 mit ImS₁ bzw. ImS₂ψ bezeichnet). Zur Beseitigung hochfrequenter Störungen können, wie inFig. 12 dargestellt, den Mischern20 bzw.21 nachgeschaltete Tiefpaßfilter23 bzw.24 vorgesehen sein.The signal conditioning circuit19 contains both the signal S₁ and the signal S₂ψ a mixer20 or21 , in which the corresponding signal is mixed with the reference signal RS, the mixer21 being supplied with the reference signal RS after it has passed through a phase shifter22 fen, which causes a phase shift of π / 4 (corresponds to 90 °). At the output of the signal conditioning circuit19, then four signals are available, wherein each derived from the mixer20 signals the real part of the signal S₁ or S₂ψ correspond (inFig. 12ψ with ReS₁ or ReS be distinguished, while the mixer21 respectively provide the imaginary part of the signals S₁ and S₂ψ (labeled ImS₁ and ImS₂ψ inFig. 12.) To eliminate high-frequency interference, as shown inFig. 12, the mixers20 and21 can be followed by low-pass filters23 and24 be provided.
Die orthogonalen Komponenten der Signale S₁ und S₂ψ, um diese handelt es sich bei den Ausgangssignalen der Signalaufbereitungsschaltung19, werden über einen 4:1-Analog-Multiplexer25 zu dem Analog/Digital-Wandler10 geleitet, der entsprechende digitale Daten an die elektronische Recheneinrichtung12 gibt. Diese errechnet dann die Amplituden der Signale S₁ und S₂ψ sowie deren Phasenverschiebung relativ zu dem Referenzsignal RS. Hieraus errechnet die elektronische Recheneinrichtung12 bei Bedarf die Amplitude der Summe der Signale S₁ und S₂ψ sowie die Phasenlage dieser Summe relativ zu dem Referenzsignal RS.The orthogonal components of the signals S₁ and S₂ψ , these are the output signals of the signal preparation circuit19 , are passed via a 4: 1 analog multiplexer25 to the analog / digital converter10 , the corresponding digital data the electronic Rechenein direction12 there. This then calculates the amplitudes of the signals S₁ and S₂ψ and their phase shift relative to the reference signal RS. From this, the electronic computing device12 calculates, if necessary, the amplitude of the sum of the signals S₁ and S₂ψ and the phase relationship of this sum relative to the reference signal RS.
InFig. 13 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die sich von der gemäßFig. 1 zunächst dadurch unterscheidet, daß nicht zwei, sondern vier Lichteintrittszonen LE₁ bis LE₄ vorgesehen sind. Diese sind in einer rechtwinklig zur optischen Achse OA liegenden Ebene angeordnet und weisen, in dieser Ebene gemessen, von der optischen Achse OA jeweils den gleichen Abstand auf. Die Verbindungslinien einander diagonal gegenüberliegender Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ bzw. LE₃ und LE₄ schneiden sich rechtwinklig, wobei die Verbindungslinie der Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ parallel zur x-Richtung und die der Lichteintrittszonen LE₃ und LE₄ parallel zur y-Richtung verläuft. Wenn bezüglich jedes Paares von Lichteintrittszonen LE₁ und LE₂ sowie LE₃ und LE₄ eine Auswertung in der zuvor beschriebenen Weise erfolgt, ist also eine zweidimensionale Lokalisierung von Inhomogenitäten in x- und y-Richtung möglich.InFig. 13 a further embodiment of the invention is described, which differs from that ofFIG. 1 first in that not two, but four light entry zones NEN LE₁ to LE₄ are provided. These are arranged at a right angle to the optical axis OA and, measured in this plane, are each at the same distance from the optical axis OA. The connecting lines of diagonally opposite light entry zones LE₁ and LE₂ or LE₃ and LE₄ intersect at right angles, the connecting line of the light entry zones LE₁ and LE₂ parallel to the x direction and that of the light entry zones LE₃ and LE₄ parallel to the y direction. If with regard to each pair of light entry zones LE₁ and LE₂ and LE₃ and LE₄ an evaluation is carried out in the manner described above, a two-dimensional localization of inhomogeneities in the x and y directions is possible.
Im Falle der Ausführungsform gemäßFig. 13 sind die Lichteintrittszonen LE₁ bis LE₄ durch die Enden von vier Lichtwellenleitern5₁ bis5₄ gleicher Länge gebildet, die zu Photomultipliern7₁ bis7₄ führen. Die elektrischen Ausgangssignale der Photomultiplier gelangen nach Durchlaufen von Bandpaßfiltern8₁ bis8₄ zu den Eingängen eines 5:1-Analog-Multiplexers26, dessen fünftem Eingang das Referenzsignal RS zugeführt ist. Der Ausgang des Multiplexers26 ist mit der elektronischen Recheneinrichtung12 verbunden.In the case of the embodiment shown inFig. 13 are the zones occurs Lichtein LE₁ to LE₄ by the ends of four light waves conductors5 formed ₁ ₄ to5 equal length to Photo Multi pliern7 ₁ ₄ to7 lead. The electrical output signals of the photomultipliers arrive after passing through bandpass filters8 ₁ to8 ₄ to the inputs of a 5: 1 analog multiplexer26 , the fifth input of which is supplied with the reference signal RS. The output of the multiplexer26 is connected to the electronic computing device12 .
Phasenschiebermittel und Summierer sind im Falle des Ausführungsbeispieles gemäßFig. 13 im Gegensatz zu dem gemäßFig. 1 nicht vorgesehen, da deren Funktion von der elektronischen Recheneinrichtung12 übernommen wird, die die den Signalen S₁ bis S₄ entsprechenden digitalen Daten in der erforderlichen Weise verarbeitet. Es stehen dann digitale Daten zur Verfügung, die einerseits dem Summensignal des Signals S₁ und des um den Winkel ψ phasenverschobenen Signals S₂ und andererseits dem Summensignal des Signals S₃ und des um den Winkel ψ phasenverschobenen Signals S₄ entsprechen. Die elektronische Recheneinrichtung12 bestimmt dann deren Amplituden- und/oder ermittelt deren Phasenlage zu dem Referenzsignal RS.13, in contrast to that ofFIG. 1, is not provided in the case of the exemplary embodiment according toFIG. 13, since their function is taken over by the electronic computing device12 , which corresponds to the signals S₁ to S₄ digital data in the required manner processed. There are then digital data available, which correspond on the one hand to the sum signal of the signal S₁ and the phase shifted by the angle Si Si gnals S₂ and on the other hand the sum signal of the signal S₃ and the phase shifted by the angle Signals signal S chen correspond. The electronic computing device12 then determines its amplitude and / or determines its phase position with respect to the reference signal RS.
Im Falle sämtlicher beschriebener Ausführungsbeispiele stellt die elektronische Recheneinrichtung die im Zuge der Abtastbewegung erhaltenen Daten bezüglich der Amplituden der Summensignale und/oder deren Phasenlage zu dem Referenzsignal RS auf dem Monitor14 vorzugsweise graphisch dar, wobei unterschiedliche Amplituden der Summensignale bzw. unterschiedliche Phasenlagen der Summensignale zu dem Referenzsignal RS durch unterschiedliche Grau- oder Farbwerte veranschaulicht werden. Vorzugsweise unterzieht die elektronische Recheneinrichtung12 die genannten Daten vor ihrer Darstellung auf dem Monitor14 einer Datenaufbereitung unter Anwendung aus der Bildverarbeitung an sich bekannter Methoden, z. B. Faltung, Logarithmierung, Integration, Differentation etc.In the case of all of the exemplary embodiments described, the electronic computing device preferably represents the data obtained in the course of the scanning movement with respect to the amplitudes of the sum signals and / or their phase relationship to the reference signal RS on the monitor14 , with different amplitudes of the sum signals or differing surfaces Phase positions of the sum signals to the reference signal RS are illustrated by different gray or color values. Preferably, the electronic arithmetic device12 subjects the data mentioned before they are displayed on the monitor14 to data processing using image processing methods known per se, eg. B. convolution, logarithmization, integration, differentiation etc.
Übrigens können auch im Falle der Ausführungsform gemäßFig. 12 die Phasenschiebermittel entfallen, wenn die elektronische Recheneinrichtung12 die erforderliche Phasenverschiebung der Signale ReS₂ und ImS₂ vornimmt. Auch können bei sämtlichen Ausführungsbeispielen die elektronischen Filter entfallen, wenn die elektronische Recheneinrichtung12 die entsprechenden Filteroperationen digitale Filterung bewerkstelligt.Incidentally, the phase shifter means can also be omitted in the case of the embodiment according toFIG. 12 if the electronic computing device12 carries out the required phase shift of the signals ReS₂ and ImS₂. In all of the exemplary embodiments, the electronic filters can also be omitted if the electronic computing device12 carries out the corresponding filtering operations in digital filtering.
Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen Lichtwellenleiter dazu, das Meß-Lichtsignal MLS dem zu untersuchenden Objekt zuzuführen bzw. die aus dem Objekt austretenden Anteile des Meß-Lichtsignals MLS den Photomultipliern zuzuführen. Es besteht aber grundsätzlich auch die Möglichkeit, die Lichtquelle und/oder die Photomultiplier direkt an die Austrittsseite des Objektes anzukoppeln.In the case of the exemplary embodiments described, light is usedwaveguide to investigate the measuring light signal MLSfeed the object or exit the objectthe proportions of the measuring light signal MLS the photomultipliersfeed. In principle, however, there is also the possibilityspeed, the light source and / or the photomultiplier directly onto couple the exit side of the object.
Als Detektoreinheiten kommen außer Photomultipliern auch andere schnelle Lichtdetektoren in Frage. Besonders vorteilhaft sind Arrays von Detektoren, wie sie beispielsweise bei Photodioden aber auch bei Avalanche-Photodioden verfügbar sind. Ebenfalls vorteilhaft sind Multianoden-Photomultiplier bzw. ortsempfindliche Photomultiplier, die mehrere Detektoren in einer Röhre vereinen.In addition to photomultipliers, the detector units also comeother fast light detectors in question. Particularly advantageousarrays of detectors such as those found inPhotodiodes are also available with avalanche photodiodesare. Multianode photomultipliers are also advantageous or location-sensitive photomultiplier that has multiple detectorsunite in a tube.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch spektroskopische Untersuchungen durchgeführt werden, wenn in an sich bekannter Weise mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge bzw. eine Lichtquelle durchstimmbarer Wellenlänge vorgesehen sind und die Auswertemittel derart ausgebildet bzw. die Vorrichtung derart betrieben wird, daß die Auswertung bezüglich unterschiedlicher Wellenlängen getrennt erfolgt.With the device according to the invention can also be spectroscopicpical investigations are carried out when in itselfknown several light sources of different Wellenlänge or a light source tunable wavelengthare provided and the evaluation means are configured in this wayor the device is operated such that the Auswerseparated with respect to different wavelengthsfollows.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944421797DE4421797A1 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Biological tissue examination device using light |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944421797DE4421797A1 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Biological tissue examination device using light |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4421797A1true DE4421797A1 (en) | 1996-01-11 |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4341063A1 (en)* | 1992-12-09 | 1994-06-16 | Zeiss Carl Fa | Optical position resolving and detection appts. for density distribution in biological tissue - emits locally-limited beam from point source, registers position and angle of emitted beam, and analyses scattered light distribution regarding phase and amplitude of HF modulated beam |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0280986A1 (en)* | 1987-02-23 | 1988-09-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Tissue metalbolism measuring apparatus |
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