-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nahfeld-Array-Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material und insbesondere ein Nahfeld-Array-Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material zum Detektieren einer Änderung der inneren strukturellen Zusammensetzung des optisch hochstreuenden Materials.
-
In der heutigen Zeit steigt das durchschnittliche Lebensalter der Menschen in der Welt weiter stetig an. Jedoch verringern sich hingegen die medizinischen Ressourcen aufgrund der Bevölkerungsalterung. Daher stellt derzeit die Entwicklung von medizinischen Geräten und Technologien weltweit eine dringende Notwendigkeit dar. Bei der Verwendung von medizinischen Geräten liegt bei vielen Methoden ein Detektionsmechanismus vor, wobei bei solchen Detektionsmechanismen als Prinzip der Vergleich der optischen Informationseingabe mit der optischen Informationsausgabe fungiert. Dieser Mechanismus wird sogar als Beweis für Sichtkontrollen genutzt und ist für die Krankheitsdiagnostik durchaus verwendbar.
-
Derzeitig verfügbare Bildgebungstechnologien zur Körperbildgebung, die als Diagnosewerkzeuge fungieren können, umfassen u. a. MRT/NMR, Röntgenaufnahmen, Ultraschallabbildungstechniken, Positron-Angiographie oder optische Bildtechniken. Durch die Techniken MRT/NMR, Röntgenaufnahme, Ultraschallabbildungstechnik, Positron-Angiographie oder optische Bildtechnik können tief in den Körper hineinreichende Bildanalysen der inneren Organe bereitgestellt werden. Optische Bilder werden von der Eindringtiefe des Lichts begrenzt und werden hingegen eher für Bildgebungstechnologien für die Haut und für die Endoskopie verwendet. Bei der Bildgebung werden zur Markierung der Position einer bestimmten Läsion spezielle optische Betriebsverfahren verwendet, die u. a. die Dunkelfeld - Lichtstreuungs - Bildgebung, Anwendungen unterschiedlicher Lichtwellenlängen, Anwendungen der Polarisationsauswahl, die konfokale Bildgebungstechnologie oder die hyperspektrale Bildgebungstechnologie umfassen. In Zusammenarbeit mit einigen bestimmten biochemischen Techniken werden beispielsweise fluoreszierende Moleküle, gefärbte Partikel, gefärbte metallische oder nichtmetallische Partikel, verwendet, um die Position einer bestimmten Zielläsion zu erkennen. Die optische Abbildungstechnik besitzt den Vorteil der sofortigen Erkennung und der Bereitstellung von Bildern mit Nachweiseffekt zur weiteren Diskussion. Daher ist sie sehr wichtig für die Erkennung und die Diagnose von Gewebeläsionen.
-
Da die optischen Bildgebungstechniken oft von der Tiefe der Betriebslichtbestrahlung begrenzt werden, werden sie oft für die Oberflächendetektion, wie beispielsweise für die Haut oder die inneren Organe bei der Endoskopie, verwendet. Das Hautgewebe besteht aus einer Kombination und Stapelung einer großen Anzahl von Zellen. Dessen Struktur kann grob in Epidermis und Dermis unterteilt werden, wobei jede unterschiedliche Funktionen hat. Die Epidermis nimmt einen Volumenanteil von mehr als 90% des Gesamtvolumens der Haut ein und enthält viel Kollagen, das der Haut Elastizität verleitet und eine Stützfunktion bietet. Das Blutgefäßnetz in der Dermis ist imstande, die Haut mit den erforderlichen Nährstoffen zu versorgen, sodass die Hauttemperatur aufrechterhalten werden kann. Die Haut besitzt unterschiedliche Strukturen, wie beispielsweise Haarfollikel und Schweißdrüsen. Die Kollagenkonzentration, die Hämoglobinkonzentration und die Sauerstoffsättigungskonzentration innerhalb der Gewebezellen der Dermis und der Feuchtigkeitsgehalt und der Gehalt verschiedener Substanzen können die Funktionen und das Aussehen der Haut beeinflussen. Beim Alterungsprozess der Haut oder bei der Narbenbildung ändert sich der Kollagengehalt in den Gewebezellen. Ferner ändern sich bei Hautkrebs oder Hautentzündungen oft die Gefäßdichte und Hämoglobinkonzentration der Haut, wobei sich der korrespondierende Feuchtigkeitsgehalt und die Sauerstoffkonzentration möglicherweise ebenfalls ändern. Bei klinischen Untersuchungen kann eine direkte oder indirekte Beobachtung entweder direkt mit dem bloßen Auge oder mit anderen Hilfseinrichtungen vorgenommen werden. Wenn aber die Stapelweise der Gewebezellen und die Beziehung zwischen den Gewebezellen und der damit im Zusammenhang stehenden Stoffkonzentration zur Gewährleistung einer genauen Einschätzung vollständig quantifiziert werden müssen, müssen von den Ärzten dafür trotzdem invasive Gewebeschnitte vorgenommen werden. In vielen bisherigen Patenten werden vertrauliche medizinische Informationen von quantifizierten Kollagenkonzentrationen und eine Reihe anderer quantisierter physiologischer Daten durch die nichtinvasive spektroskopische Methode sofort für Ärzte oder für andere interne Anwendungen bereitgestellt. Mit diesen Forschungsarbeiten stehen sowohl die taiwanesische Patentanmeldung Nr.
TW 201430331 A als auch die US-Patentanmeldung Nr.
US 2014 / 0 206 957 A1 in direktem Zusammenhang. In beiden Patentschriften werden jeweils Lichtleitfasern mit einem eindimensionalen äquidistanten Array als Eingangslichtquelle verwendet, wobei die Übertragungsverluste des an die Empfangsfasern ausgelieferten Einfallslichts mit unterschiedlichen Übertragungsentfernungen gemessen werden. Da sich die Übertragungsverluste auf die Absorption der Hautsubstanz und die Streuung des Lichts beziehen, kann somit die Konzentration einer einzelnen Substanz in der Haut bereitgestellt werden, wodurch Ärzte und Patienten die betroffenen Hautveränderungen objektiver und schneller bewerten können.
-
Um die bestmögliche Behandlung zu erhalten, wünschen die meisten Patienten, dass bei ihnen, wenn krankhafte Hautveränderungen und neoplastische Läsionen auftreten, diese frühzeitig erkannt werden können, weshalb eine allgemeine Bildgebungsuntersuchung mittels eines Hautscannens oder eine dreidimensionale Bildgebungsuntersuchung mittels einer Multikamera zur Messung des Hautbilds angeboten wird. Um die Erkennbarkeit der Bildgebung zu erhöhen, werden unterschiedliche Lichtstrahlen oder Polarisationsauswahlmodi verwendet. Eine detaillierte Bildgebung aus einer kleinen Fläche des Bilds kann durch eine hochauflösende spektrale Auflösung mittels Bildgebung durch Konfokalmikroskopie, mittels einer Bildgebung durch Fluoreszenzscanning, einer polarisationsselektiven Bildgebung oder einer hyperspektralen Bildgebung, die alle dafür geeignet sind, erhalten werden. Die Auflösung der Bildgebung des tiefen Gewebes wird bezüglich der Bildtiefe aufgrund der häufigen Verwendung von sichtbarem oder infrarotem Licht als Eingangslichtquelle von der komplizierten Struktur des Gewebes beeinträchtigt.
-
Bei der optischen Kohärenztomographie (optical coherence tomography, OCT) wird eine Softwarelösung verwendet, mit der die Vaskularität des tiefen Hautgewebes und sofortige Gewebeschnittbilder bereitgestellt werden können und die bei der Messung der Hautläsionen eine große Hilfe darstellt. Jedoch weist diese eine geringere Auflösung auf und erfordert eine teure Ausrüstung und eignet sich deshalb nicht als Handgerät im Behandlungsraum allgemeiner Hautkliniken. Darüber hinaus ist diese nicht in der Lage, Bilder von den tieferliegenden oder verborgenen Körperteilen bereitzustellen, weil hierfür ein präzises optisches System erforderlich ist.
-
Bei den derzeitig in Behandlungsräumen der Krankenhäuser für die Hautuntersuchung verwendeten Produkten gibt es noch viele Verbesserungsmöglichkeiten: 1. Große medizinische Geräte besetzen den größten Teil der Nutzräume, sodass die Krankenhäuser hohe Implementierungskosten tragen müssen; 2. Die sofortige Bilderkennung und das Anzeigen der Änderungen und Unterschiede der oberen und der tieferen Hautschichten beanspruchen unter bestimmten physiologischen Bedingungen eine bestimmte Erkennungszeit; 3. Für die spektrale Messmethode werden Spektralinformationen über die Haut, die aus einer großen Sammlung von Messdaten von Patienten verschiedenen Alters, Geschlechts und von verschiedenen Körperteilen stammen, und eine spektrale Bibliothek für Hautmessdaten mit klinischen Referenzwerten, benötigt, wobei eine weitere Analyse für die statistische Datenbank der in der Haut erhaltenen Kollagenkonzentrationen notwendig ist, sodass diese als Grundlage für die Messung der unterschiedlichen Werte fungieren kann; 4. In der modernen Medizin werden u. U. Silikon, Keramik, Kunststoff und andere künstliche Fremdkörper in den menschlichen Körper eingebracht, wobei diese Füllmaterialien u. U. Läsionen im tiefen Gewebe, wie z. B. in der tiefen Haut oder im Muskelgewebe, verursachen können. Ferner liegen bei diesen Füllmaterialien möglicherweise Defekte und Deformationen vor, weshalb für diese somit die Notwendigkeit für eine mit Geräten durchgeführte weitere Untersuchung besteht.
-
Die inneren Organe von Lebewesen stellen eine Form der Stapelung von Zellen dar und weisen u. a. einen gestapelten Aufbau von Basiszellen, ein Blutgefäßnetz und ein neuronales Netz auf. Die die Hautschicht bedeckenden Anomalien des entzündeten und erkrankten Teilgewebes dieser inneren Organe ähneln dem Erscheinungsbild freigelegter Haut von Lebewesen. Daher kann eine ähnliche Messung zur Diagnose und Behandlung bei der Dermatologie auch zur Diagnose und Behandlung bei der Epidermis der inneren Organe verwendet werden.
-
Zur Zeit sind bereits viele „nichtinvasive“ biomedizinische optische Detektionstechniken für die Haut entwickelt, wie z. B. das Chromameter (chroma meter), die diffuse Reflexionsspektroskopie (diffuse reflectance spectroscopy, DRS), die konfokale Lasermikroskopie (laser confocal microscopy), die optische Kohärenztomographie (optical coherence tomography, OCT) und die Multiphotonenmikroskopie (multi-photon microscopy, MPM). Beim Chromameter werden die reflektierten Lichtsignale der Detektionsstellen in drei Farben, RGB, aufgeteilt, wobei die Anteile von Rot und Schwarz weiter analysiert werden, um die Änderung der Melaninkonzentration und Hämoglobinkonzentration zu ermitteln. Allerdings weist das Chromameter einen vereinfachten Algorithmus und eine vereinfachte Messtechnik auf und aus diesem Grunde ist es nicht möglich, mit diesem ein genaues und stabiles Ergebnis zu erhalten. Durch konfokale Lasermikroskopie und optische Kohärenztomographie können zwar Hautbilder und Hautstrukturen erhalten werden, aber nur sehr Aufweändig direkte Informationen die Hautfunktion betreffend.
-
Bei der Multiphotonenmikroskopie werden die durch die Anregung der Multiphotonen erzeugte Fluoreszenz (multi-photon excited fluorescence, TPEF) im Kollagen und die Frequenzverdopplung (second harmonic generation, SHG) verwendet, um eine strukturelle Bildgebung primär von den dreidimensionalen lebenden Geweben des Kollagens und des Elastins zu erhalten. Jedoch sind mit ihrer technischen Ausrüstung hohe Herstellungskosten, eine längere Scanzeit und ein größerer Platzbedarf verbunden, sodass hierdurch eine hohe Hürde für die Verwendung zur klinischen Hauterkennung besteht.
-
Es existieren bereits Techniken zur Messung eines bestimmten Hauptsubstanzgehalts, bei denen diffuse Lichtstreuung im Gewebe übertragen und die Absorptionsverluste verwendet werden. Durch die Lichtbestrahlung an unterschiedlichen Positionen können die Absorptions- und Streukoeffizienten verschiedener Stellen der menschlichen Haut bestimmt werden, um eine weitere Konzentration der jeweiligen physiologischen Parameter zu gewinnen. Mit der Technik aus dem taiwanesischen Patent Nr.
TW 201430331 A können die Kollagenverteilung und die Hämoglobinkonzentration von Keloiden berechnet werden. Die vorläufigen Ergebnisse wurden in der Zeitschrift „Journal of Biomedical Optics, JBO“ im Jahr 2012 veröffentlicht und im Jahr 2013 als US-Patent Nr.
US 2014 / 0 206 957 A1 angemeldet. Beim in der Technik dieses Patents angewandten speziellen Lichtwellenleiterdetektor muss ein Material mit hoher Streuungseigenschaft am vorderen Ende einer faseroptischen Lichtquelle zum Divergieren des Lichts angeordnet sein, wodurch die optischen Eigenschaften des zu analysierenden Objekts in übereinstimmender Weise mit der Lichtdiffusionstheorie berechnet werden, wobei die erhaltene Reflexionsspektroskopie mittels der Lichtdiffusionstheorie (photon diffusion theory) als optische Parameter (Absorptionskoeffizient (µa), Streukoeffizient (µa')) des Gewebes umgerechnet wird, wobei weitere verschiedene physiologische Parameter durch diese Absorptions- und Streuungsspektroskopie heraus berechnet werden, um den Zweck der Quantifizierung der Gewebekomponenten zu erzielen. Derzeit wird diese Technik bereits erfolgreich in einer Reihe von klinischen Untersuchungen, wie beispielsweise in der Erkennung der optischen Eigenschaften des Tiefengewebes von Brust, Gehirn, Muskeln etc., eingesetzt, wodurch diese Technik ebenfalls für weitere Krankheitsdiagnosen angewendet werden kann.
-
Das Dokument
US 2011/ 0 013 006 A1 beschreibt ein Verfahren zur optischen Hautanalyse, bei dem ein Hautsegment eines Patienten mit einer Lichtquelle bestrahlt wird und mit mehreren Kameras im Nah- und Weitfeld von dem Hautsegment gestreutes Licht gemessen wird. Die erhaltenen Messwerte werden mittels Datenanalyse in ein Profilbild umgesetzt, welches mit Referenzbildern verglichen werden kann.
-
Aus der Publikation
US 2009/ 0 318 815 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Hautbereich mit einer Lichtquelle bestrahlt und mit einem hyperspektralen Sensor aufgenommen wird. Aus der Aufnahme resultieren mehrere Datensätze in unterschiedlichen Spektralbereichen, die von einer Bildverarbeitungseinheit zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. Ferner können die Datensätze durch eine Analyseeinheit weiter in kleinere Spektralbereiche zerlegt und innerhalb dieser mit Referenzdatensätzen verglichen werden, um so spezielle gesuchte Erkrankungen zu diagnostizieren
-
Im Hinblick auf die zu verbessernden Stellen der herkömmlichen Techniken besteht in der Industrie die Notwendigkeit für eine bessere Körpererkennungsmethode.
-
Angesichts der zu verbessernden Stellen der herkömmlichen Techniken liegt das Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Nahfeld - Array - Detektionsverfahren und eine Nahfeld-Array-Vorrichtung zur Detektion von optisch hochstreuendem Material bereitzustellen, sodass Ärzte mit diesem Hilfsmittel eine vorläufige Diagnose durchführen können. Diese Vorrichtung kann die Probleme der zeitaufwendigen Behandlung und Unannehmlichkeiten in Bezug auf den Transport von Großgeräten vermeiden. Ferner kann mit dieser Vorrichtung durch adaptive Gestaltung für die Haut der vertieften Körperteile oder inneren Organe eine vorläufige Videoüberwachung und pathologische Analyse bereitgestellt werden.
-
Das erfindungsgemäße Nahfeld-Array-Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material umfasst folgende Schritte: Bestrahlen eines hochstreuenden Materials mit einem Einfallslicht, wodurch das einfallende Licht vom hochstreuenden Material diffus reflektiert wird, sich ausbreitet und übertragen wird; Auslesen der optischen Energie an verschiedenen Positionen des hochstreuenden Materials; Erzeugen einer zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung gemäß der jeweiligen optischen Energie; Analysieren der strukturellen Zusammensetzung des hochstreuenden Materials gemäß der zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung, wodurch die strukturelle Zusammensetzung des hochstreuenden Materials erhalten wird.
-
Der Schritt des Analysierens der strukturellen Zusammensetzung des hochstreuenden Materials gemäß der zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung umfasst dabei die folgenden Schritte:
Einsetzen einer Bilddatenverarbeitung gemäß der zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung, um die zweidimensionale Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung zu analysieren, wobei die Bilddatenverarbeitung eine Spektralanalyse ist, die dazu ausgebildet ist eine Spektralantwort-Bilddatei zu gewinnen, das Signal des Einfallslichts zu filtern und zu beseitigen, die Intensität des Antwortsignals bei einer Wellenlänge außerhalb des Einfallslichts zu verstärken und die Fluoreszenzreaktion oder die Raman-Spektralantwort des hochstreuenden Materials oder eines tiefen Bereichs des hochstreuenden Materials zu analysieren, und wobei ein Übertragungsweg und ein Diffusionsweg des Einfallslichts innerhalb des hochstreuenden Materials oder innerhalb von Bereichen außerhalb von Oberflächenbereichen des hochstreuenden Materials vorliegen, sodass die Zustandsanalyse des optisch hochstreuenden Materials auch die Bereiche außerhalb der Oberflächenbereiche des hochstreuenden Materials beinhaltet.
-
Durch die oben genannte Technik kann mit der vorliegenden Erfindung die technische Funktion der Erkennung der inneren strukturellen Zusammensetzung der Materialien mittels des Detektierens des optisch hochstreuenden Materials erzielt werden. Dieses Verfahren kann erfolgreich auf die Detektionstechnologie grüner Technologie, wie z. B. Biomedizintechnik, Chemieverfahrenstechnik, Umwelttechnik und Aquakultur angewandt werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine Schnittansicht des Zustands im Innern des Materials und eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung des erfindungsgemäßen Nahfeld-Array-Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material;
- 2 eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem weiteren sich unterscheidenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem weiteren sich stark unterscheidenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem fluoreszierenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Einfallslicht aus einem anderen Winkel;
- 6 eine Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass ein Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion in das hochstreuende Material eingesetzt ist, um die Materialeigenschaften zu erhalten;
- 7 eine Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass ein Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion in das hochstreuende Material eingesetzt ist, um die Materialeigenschaften zu erhalten;
- 8 eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass das separate Sondenspitzenmodul der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und das separate Sondenspitzenmodul der Eingangslichtquelle auf der Oberfläche des optisch hochstreuenden Materials getrennt betätigt werden, um die erkennbare Materialstruktur und die erkennbaren optischen Eigenschaften des propagierenden Lichts im Innern des optisch hochstreuenden Materials aus einer größeren Entfernung zu erhalten;
- 9 eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass das separate Sondenspitzenmodul der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und das separate Sondenspitzenmodul der Eingangslichtquelle jeweils auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind;
- 10 eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie mit einer adaptiven Form und die Eingangslichtquelle jeweils separat auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind;
- 11 eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass mehrere Leseeinrichtungen für arrayartige optische Energie und die Eingangslichtquelle jeweils separat auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind;
- 12 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Nahfeld-Array-Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Nachstehend wird zunächst das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, nämlich die Mess- und Analysemethode, erläutert, bei der der Einfluss des einfallenden Lichts beim Fortschreiten innerhalb des hochstreuenden Materials durch die innere Zusammensetzung des hochstreuenden Materials mittels des Nahfeld-Array-Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material gemessen und analysiert wird.
-
Wenn Licht auf normales biologisches Gewebe, Kunststoff, Keramik, angehäufte Metallpartikel, Glas, angehäuften Kies, Mikroorganismen und zuvor gefärbte oder mit Metallpartikel behaftete Materialien etc. strahlt, wird das Licht von der gestapelten Materialzusammensetzung mehrfach gestreut und in ein darin übertragenes diffuses propagierendes Licht umgewandelt, wobei das biologische Gewebe die Epidermis, die Dermis, das tiefere Muskelgewebe etc. umfasst.
-
Unterschiedliche angehäufte Materialien weisen unterschiedliche Anhäufungsformen und Arten der Lichtreflexion auf. Das propagierende Licht wird von der Struktur oder Sekundärstruktur des optisch hochstreuenden Materials mehrfach gestreut, absorbiert oder über eine lange Strecke diffus übertragen, daraufhin ähnelt der optische Modus des propagierenden Lichts stark der Sekundärstruktur des optisch hochstreuenden Materials. Durch die Analyse des optischen Modus des propagierenden Lichts kann die Materialzusammensetzung des optisch hochstreuenden Materials abgeleitet werden.
-
Die Errichtung oder der Betrieb des aktuellen durchdringenden Prüfverfahrens für Gewebe, wie beispielsweise MRT/NMR, sind sehr teuer. Teilweise kommt bei den Prüfgeräten sogar Radioaktivität zum Einsatz, sodass diese in besonderen, geschützten Räumen betrieben werden müssen und die jährliche Anzahl der Einsätze dieser beschränkt werden muss. Mit den durchdringenden oder invasiven Prüfverfahren können jedoch in größerem Umfang direkte sofortige Beobachtungen bereitgestellt werden, weshalb diese eine wichtige Rolle für allgemeine ambulante Prüfungen spielen. Daher ist es notwendig, eine modernere Methode für diese zu entwickeln.
-
Ferner ist derzeit die Verwendung künstlicher Materialien bei allgemeinen medizinischen Behandlungen in medizinischen Techniken, wie z. B. Zahnimplantation, Brustvergrößerung, plastische Chirurgie oder künstliche Gelenke, weit verbreitet. Darüber hinaus werden professionelle Athleten und die Gesundheit normaler Menschen von der tiefen Laktatakkumulation im Muskel und von Entzündungen des Muskelgewebes oder von Gelenkergüssen beeinträchtigt. Zwar können die anspruchsvolleren und teureren Vorrichtungen genauere Untersuchungsergebnisse liefern, wenn aber die Möglichkeit besteht einfachere Vorrichtungen zu benutzen, können für viele Menschen billigere und sofortige ambulante Untersuchungen oder sogar Vorortuntersuchungen direkt auf dem Sportplatz zur Verfügung gestellt werden.
-
Durch das Nahfeld-Array-Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material kann der Betrieb auch in den folgenden Situationen, bei welchen der Abstand zwischen der Probe und dem Detektor kleiner als der Bereich der Nahfeldoptik der verwendeten Lichtwellenlänge ist, direkt durchgeführt werden, wodurch die Lichtenergie des propagierenden Lichts an verschiedenen Positionen mittels der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie erfasst wird.
-
Erstens: Selbst wenn das optische Durchdringungsbild und Reflexionsbild des Zielmaterials nicht scharf ist, können die Bilddaten für die Analyse immer noch erhalten werden, um eine quantitative Analyse und Untersuchung der Oberfläche oder der inneren Zusammensetzung der Probe durchzuführen.
-
Zweitens: Wenn ein Betriebsvorgang im Bereich der Nahfeldoptik durchgeführt wird, kann mehr propagierendes Licht, das ursprünglich innerhalb des hochstreuenden Materials beschränkt war, erhalten werden, um die quantitative Analyse und Untersuchung der Oberfläche oder der inneren Zusammensetzung der Probe zu verstärken.
-
Drittens: Die erhaltenen Bilddaten können ferner für Fourier-Transformationen des optischen Signals oder andere Bildverarbeitungen verwendet werden, wodurch diese zur Analyse und Untersuchung genutzt werden können und somit ein zurückführender Modus etabliert werden kann, um eine Darstellung der Quantisierungsparameter der Sekundärstruktur im hochstreuenden Material zu erhalten, sodass eine Darstellung der Quantisierungsparameter der physikalischen, chemischen oder biochemischen Umwandlungen des hochstreuenden Materials durchgeführt werden kann und eine weitere Analyse und Untersuchung der physikalischen, chemischen oder biochemischen Umwandlungen des hochstreuenden Materials in unterschiedlichen Anwendungsfällen durchgeführt werden können.
-
Viertens: Das Nahfeld-Array-Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material ist an das nicht planar hochstreuende Material anpassbar. Durch Anwendung einer verkleinerten oder gekrümmten Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie kann die Signalintensitätsverteilung des im hochstreuenden Material propagierenden Lichts erfasst werden, um an das hochstreuende Material mit spezieller Struktur angepasst zu werden.
-
Fünftens: Im erfindungsgemäßen Nahfeld - Array - Detektionsverfahren zur Detektion von optisch hochstreuendem Material können die Eingangslichtquelle und die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie separat verwendet werden.
-
Sechstens: In einigen Fällen wird eine invasive Detektionsmethode verwendet, sodass sich die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie näher an der zu prüfenden Struktur befindet, um die Signal- und Bildauflösung der zu prüfenden Stellen der Probe zu erhöhen.
-
Siebtens: Gemäß unterschiedlicher Anforderungen und vor allem aufgrund der durch die Anwendung der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie gewonnenen Bilddaten ist die Form der Lichtquelle nicht beschränkt. In der vorliegenden Erfindung kann das kohärente oder inkohärente Bestrahlungslicht vom Wellenbereich der Röntgenstrahlung bis zum Wellenbereich der Ferninfrarotstrahlung reichen. Hierbei muss die Bedingung erfüllt sein, dass sich diese dafür eignen, dass der Empfang und die Verwendung der Lichtsignale des propagierenden Lichts in der Probe mittels der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie im Bereich der Nahfeldoptik durchgeführt werden können. Der Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie muss nicht beschränkt sein, solange der Abstand zwischen der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und der Probe beim Messen innerhalb des Bereichs der Nahfeldoptik liegt.
-
Achtens: Das Ergebnis der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie kann eine Form von Raumsignalen sein, die durch Scannen unterschiedlicher Positionen sequentiell gewonnenen werden, um das Erhalten der Signale der Nahfeldoptik zum Hauptziel zu machen. Beim Scannen muss der Abstand zwischen der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und der Probe innerhalb des Bereichs der Nahfeldoptik liegen, um sicherzustellen, dass das erfasste Ergebnis als präsentierbare und analysierbare Daten für die gesamte Gewebestruktur der Haut verwendet werden kann.
-
Neuntens: Obwohl die erhaltenen Bilder im Bereich der Nahfeldoptik und die erhaltenen Bilder im Bereich der Fernfeldoptik unterschiedlich sind, können die Rohdaten oder verarbeiteten Bilddaten trotzdem zur Analyse und Untersuchung von strukturellen Anomalien des Probenmaterials verwendet werden.
-
Zehntens: Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie wird nicht von der periodischen Entnahmeeinheit der arrayartigen optischen Energie beschränkt, solange sichergestellt ist, dass sich die Entnahmeposition der optischen Energie, die erhaltene Signalstärke, die Sonde und die Probe im Bereich der Nahfeldoptik befinden. Ähnliche Formen, wie beispielsweise Lichtleitfaserbündel oder einreihige Lichtfasern mit bekannten Abständen, die durch mobiles Scannen aufgezeichnet werden können, sind im Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
-
Um die vorliegende Erfindung völlig zu verstehen, werden nachfolgend die bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben, sodass die vorliegende Erfindung gemäß der Beschreibung von einem Fachmann auf diesem Gebiet leicht realisiert werden kann.
-
Bezugnehmend auf 1 bis 11 werden die schematischen Darstellungen der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Nahfeld - Array - Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material gezeigt.
-
1 zeigt eine Schnittansicht des Zustands im Innern des Materials und eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung des erfindungsgemäßen Nahfeld - Array - Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material, aus der ersichtlich ist, dass die Vorrichtung eine Eingangslichtquelle 10 und eine Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 umfasst, wobei die Eingangslichtquelle 10 ein Einfallslicht 1 erzeugt. Das Einfallslicht 1 wird auf eine Probe des optisch hochstreuenden Materials 3 gestrahlt. Die Probe des optisch hochstreuenden Materials 3 wird auf diese Weise geprüft, wobei das Einfallslicht 1 im optisch hochstreuenden Material 3 automatisch eine diffuse Reflexion erzeugt, sich ausbreitet und übertragen wird und somit im optisch hochstreuenden Material 3 in ein propagierendes Licht 11 umgewandelt wird.
-
Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 weist ein Eingangsende 5 auf. Der Abstand zwischen dem Eingangsende 5 und dem optisch hochstreuenden Material 3 muss kleiner als die Wellenlänge des Einfallslichts 1 sein. Das Eingangsende 5 der optischen Energie der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 kann die optische Energie des propagierenden Lichts 11 an verschiedenen Positionen des optisch hochstreuenden Materials 3 erfassen und dann eine zweidimensionale Datenabbildung der Lichtstärkeverteilung erzeugen, wodurch eine Zustandsanalyse der Strukturzusammensetzung des optisch hochstreuenden Materials 3 durchgeführt werden kann, wobei das Einfallslicht 1 in Form einer Gaslampe oder einer Halbleiterlichtquelle sein kann. Ferner kann das Einfallslicht 1 vor dem Einfallen in das optisch hochstreuende Material 3 auch eine einzelne oder zusammengesetzte Lichtquelle sein, bei der die oben genannte Lichtquelle durch durchdringende, reflektierende oder über eine Wellenleiterschnittstelle optisch übertragende optische Elemente moduliert und dann ausgegeben wird. Das Ziel bei der Formauswahl und in Bezug auf den optischen Modulator des Einfallslichts 1 besteht darin, dass dieses an die Bedürfnisse der unterschiedlichen optisch hochstreuenden Materialien 3 angepasst werden kann. Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 kann gemäß des Betriebsmodus eine Vielzahl von Lichtenergieintensitäten des optisch hochstreuenden Materials 3 an verschiedenen Positionen erfassen, wobei die Anzahl der verschiedenen Positionen in der vorliegenden Erfindung mindestens zwanzig beträgt. Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 kann ein arrayartiges lichtempfindliches optisch gekoppeltes photoelektrisches Umwandlungselement, das die Lichtenergie in Ladungssignale umwandeln kann, sein und zusammen mit einem Werkzeug zur Bildgebungserkennung ausgestattet sein. Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 kann ferner ein mehrkanaliges optisches Kopplungselement (nicht gezeigt) oder eine optisch gekoppelte Extraktionseinrichtung für Lichtenergie, durch die die Lichtenergie von der Oberfläche der Probe des hochstreuenden Materials vom Bereich der Nahfeldoptik zum Bereich der Fernfeldoptik übertragen wird, sein und zusammen mit einem Bilderzeugungsgerät ausgestattet sein.
-
Zur weitergehenden Analyse der erhaltenen Bilddaten für die durch die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 erhaltene zweidimensionale Datenabbildung der Lichtstärkeverteilung kann eine weitere Bilddatenverarbeitung, wie beispielsweise eine Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division oder eine Fouriertransformation beziehungsweise eine Filterung und Beseitigung eines bestimmten räumlichen Frequenzsignals oder Verstärkung eines bestimmten räumlichen Frequenzsignals oder eine Filterung und Beseitigung eines bestimmten geometrischen Merkmals bei den Bilddaten, durchgeführt werden. Um eine spezifische Struktur im optisch hochstreuenden Material 3 zu visualisieren, kann das optisch hochstreuende Material 3 beispielsweise zuvor gefärbt oder mit Metallpartikeln behaftet werden, wodurch die Intensität der zusätzlichen Lichtwechselwirkung in unterschiedlichen Tiefenbereichen verstärkt wird, um weitere Informationen der Datenabbildung zu erhalten.
-
2 zeigt eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem weiteren sich unterscheidenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung, aus der ersichtlich ist, dass das propagierende Licht 11 im optisch hochstreuenden Material 3 beim Kontakt mit dem eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Material 31 aufgrund der optischen physikalischen oder chemischen Wechselwirkungen ein weiteres Streulicht 12 erzeugt. Daher erfasst das Eingangsende der optischen Energie 5 der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 gleichzeitig beide optischen Energien, nämlich die des durch das optisch hochstreuende Material 3 gebildeten propagierenden Lichts 11 an verschiedenen Positionen des optisch hochstreuenden Materials 3 und die des weiteren Streulichts 12 des eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Materials 31 und dadurch wird eine zweidimensionale Datenabbildung der Lichtstärkeverteilung erzeugt.
-
3 zeigt eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem weiteren sich stark unterscheidenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung, aus der ersichtlich ist, dass das propagierende Licht 11 im optisch hochstreuenden Material 3 beim Kontakt mit dem eingesetzten sich stark unterscheidenden streuenden Material 32 aufgrund der optischen physikalischen oder chemischen Wechselwirkungen ein propagierendes Licht 11 des eingesetzten sich stark unterscheidenden streuenden Materials 32 oder ein Streulicht 12 des eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Materials 31 erzeugt, wobei das sich unterscheidende streuende Material 31 in der vorliegenden Figur nicht mehr angezeigt wird und sich hinter dem sich stark unterscheidenden streuenden Material 32 verbirgt. Die optische Energie des propagierenden Lichts 11 an verschiedenen Positionen des optisch hochstreuenden Materials 3, des Streulichts 12 des eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Materials 31 und des propagierenden Lichts 13 des eingesetzten sich stark unterscheidenden streuenden Materials 32 werden vom Eingangsende der optischen Energie 5 der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 erfasst und dadurch eine zweidimensionale Datenabbildung der Lichtstärkeverteilung erzeugt. Beim Einfallslicht 1 sind der Übertragungsweg und der Diffusionsweg des propagierenden Lichts 11 des optisch hochstreuenden Materials 3, des propagierenden Lichts 13 des eingesetzten sich stark unterscheidenden streuenden Materials 32 und des Streulichts 12 des eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Materials 31 nicht auf das hochstreuende Material oder dessen Oberflächenbereiche beschränkt, weshalb die Zustandsanalyse des optisch hochstreuenden Materials 3 auch nicht auf die Oberflächenbereiche des hochstreuenden Materials beschränkt ist.
-
4 zeigt eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials mit einem fluoreszierenden streuenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung. Das propagierende Licht 11 im optisch hochstreuenden Material 3 erzeugt beim Kontakt mit dem eingesetzten fluoreszierenden streuenden Material 33 aufgrund der optischen physikalischen oder chemischen Wechselwirkungen ein durch das eingesetzte sich unterscheidende streuende Material erzeugtes Streulicht 12, eine Streuung 14 des eingesetzten fluoreszierenden streuenden Materials und ein Fluoreszenzlicht 15 des eingesetzten fluoreszierenden streuenden Materials. Die optische Energie des propagierenden Lichts 11 an verschiedenen Positionen des optisch hochstreuenden Materials 3, des Streulichts 12 des eingesetzten sich unterscheidenden streuenden Materials und der Streuung 14 des eingesetzten fluoreszierenden streuenden Materials und des Fluoreszenzlichts 15 des eingesetzten fluoreszierenden streuenden Materials werden vom Eingangsende der optischen Energie 5 der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 erfasst und dadurch wird eine zweidimensionale Datenabbildung der Lichtstärkeverteilung erzeugt. Die Energieeinheit eines einzelnen Pixels bei der für die Messung verwendeten Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 kann eine aus mehreren Subpixeleinheiten zusammengesetzte Einheit beinhalten, sodass es bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen zu einem unterschiedlichen Ansprechen der photoelektrischen Umwandlung oder zu einem Aufweisen eines Funktionselements der Spektralanalyse des extrahierten, analysierten Lichts kommt. Dabei kann das Einfallslicht 1 die zu empfangenden Signale blockieren und die Intensität des Antwortsignals der Wellenlänge des nicht einfallenden Lichts stärken, um die Fluoreszenzmessung oder die Antwortmessung der Raman-Spektroskopie zu verstärken.
-
5 zeigt eine Schnittansicht des Zustands im Innern des optisch hochstreuenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Einfallslicht aus einem anderen Winkel, aus der ersichtlich ist, dass das Einfallslicht 1 einen geeigneten Neigungswinkel aufweisen kann und als ein schräg einfallendes Licht 16 fungiert. Durch die Einstellung des Einfallswinkels 161 des schräg einfallenden Lichts 16 kann das schräg einfallende Licht 16 eine erkennbare optische Energieverteilung an verschiedenen Positionen erzeugen, sodass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
6 zeigt eine Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass ein Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion in das hochstreuende Material eingesetzt wird, um die Materialeigenschaften zu erhalten, wobei aus dieser Figur ersichtlich ist, dass im Betrieb das Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion 6 in das optisch hochstreuende Material 3 eingesetzt wird, um die Materialstruktur und die optischen Eigenschaften des optisch hochstreuenden Materials 3 zu erhalten. Die optischen oder elektronischen Signale werden vom Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion 6 über ein Anschlusskabel 41 außerhalb des optisch hochstreuenden Materials 3 übertragen, wobei die Betätigung mittels eines externen Reglers gesteuert wird.
-
7 zeigt eine Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass ein Detektionsspitzenmodul mit diffuser Reflexion in das hochstreuende Material eingesetzt wird, um die Materialeigenschaften zu erhalten, wobei aus dieser Figur ersichtlich ist, dass im Betrieb ein Sondenspitzenmodul 43 der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 und ein Sondenspitzenmodul 44 der Eingangslichtquelle 10 separat in das optisch hochstreuende Material 3 eingesetzt sind, um die Materialstruktur und die optischen Eigenschaften des optisch hochstreuenden Materials 3 zu erhalten, wobei das Hauptziel darin liegt, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
8 zeigt eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass das separate Sondenspitzenmodul der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und das separate Sondenspitzenmodul der Eingangslichtquelle auf der Oberfläche des optisch hochstreuenden Materials getrennt betätigt werden, um die erkennbare Materialstruktur und die erkennbaren optischen Eigenschaften des propagierenden Lichts im Innern des optisch hochstreuenden Materials aus einer größeren Entfernung zu erhalten. Bei der Prüfung kann das Einfallslicht 1 in das optisch hochstreuende Material 3 oder nicht in das optisch hochstreuende Material 3 eingesetzt werden, wobei das Hauptziel darin liegt, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
9 zeigt eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass das separate Sondenspitzenmodul der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie und das separate Sondenspitzenmodul der Eingangslichtquelle jeweils auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind, wobei aus dieser Figur ersichtlich ist, dass das Einfallslicht 1 oder das separate Sondenspitzenmodul 44 der Eingabeeinrichtung des Einfallslichts und die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 oder das separate Sondenspitzenmodul 43 der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie auf verschiedenen Ebenen angeordnet sein können, sodass die vorliegende Erfindung auch im Fall eines unebenen optisch hochstreuenden Materials 3 verwendet werden kann, um die erkennbare Materialstruktur und die erkennbaren optischen Eigenschaften des propagierenden Lichts 11 zu erhalten, wobei das Hauptziel darin liegt, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
10 zeigt eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optisehe Energie mit einer adaptiven Form und die Eingangslichtquelle jeweils separat auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 21 weist eine gesteigerte adaptive Form auf, wobei das Hauptziel darin liegt, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
11 zeigt eine schematische Schnittansicht des Zustands gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der gezeigt ist, dass mehrere Leseeinrichtungen für arrayartige optische Energie und die Eingangslichtquelle jeweils separat auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 22 weist mehrere separate Sondenspitzen auf, wobei das Hauptziel darin liegt, dass die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 die für eine Analyse besser geeigneten zweidimensionalen Datenabbildungen der Lichtstärkeverteilung erhält.
-
Darüber hinaus können die in der Vorrichtung verwendeten optischen Elemente falls notwendig dem Zweck entsprechend verformt oder mit anderen erforderlichen optischen Komponenten zur Modulation der Lichtbahn zum vollständigen Sammeln der Lichtenergie ergänzt werden. Alle optischen Elemente können mit einer mechanischen Montage und Stützstruktur dem Zweck entsprechend ergänzt werden. Die anderen nicht beschriebenen erforderlichen Hilfseinrichtungen sollen nicht den Umfang der Schutzansprüche der vorliegenden Erfindung beschränken.
-
In der vorliegenden Erfindung kann das hochstreuende Material ein biologisches Gewebe, Kunststoffmaterial, Keramikmaterial, angehäuftes Material etc. sein. Angehäuftes Material ist ein durch Anhäufung oder Suspension in einer Flüssigkeit gebildetes Material und kann Glas, Kies, Kunststoff, Metallpartikel, Keramikpartikel und Mikroorganismen oder eine Anhaftung anderer chemischer oder biologischer Substanzen auf allen oben genannten Materialien, nämlich Glas, Kies, Kunststoff, Metallpartikel, Keramikpartikel und Mikroorganismen, sein. Das angehäufte Material weist eine nicht planare gekrümmte Oberfläche oder eine unregelmäßige Form auf, wobei ein solches, bei dem biologisches Gewebe als Hauptbestandteil und Basismaterial fungiert, mehrere synthetische Materialien, nämlich Glas, Kies, Kunststoff, Metallpartikel, Keramikpartikel und angehäufte Mikroorganismen, beinhaltet. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Einsatz bei biomedizinischen Prüfungen, Wasserprüfungen und Bodenprüfungen geeignet.
-
Das optisch hochstreuende Material 3 und das nicht planar hochstreuende Material 34 stellen in der vorliegenden Erfindung nur Messobjekte dar. Die Messprobe kann im tatsächlichen Betrieb andere Formen aufweisen. Das Messobjekt des Messverfahrens in der vorliegenden Erfindung soll nicht den Umfang der Schutzansprüche der vorliegenden Erfindung beschränken.
-
Das nicht planar hochstreuende Material 34 stellt in der vorliegenden Erfindung nur ein Messobjekt dar. Beim tatsächlichen Betrieb kann seine Form und Struktur auch sehr komplex sein. Auch wenn eine Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 22 mit einer adaptiven Form oder eine Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 21 mit mehreren separaten Sondenspitzen für die Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie 2 verwendet werden, kann der Abstand zwischen jeder gelesenen Pixeleinheit der Lichtenergie und dem nicht planar hochstreuenden Material 34 bei der Leseeinrichtung für arrayartige optische Energie immer noch nicht ganz innerhalb des Bereichs der Nahfeldoptik gehalten werden. Aber das Konzept steht weiterhin in Übereinstimmung mit dem technischen Inhalt des erfindungsgemäßen Nahfeld-Array-Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material. Leichte Änderungen des Betriebs des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung sollen nicht den Umfang der Schutzansprüche der vorliegenden Erfindung beschränken.
-
Im Folgenden werden die Schritte des erfindungsgemäßen Nahfeld-Array-Detektionsverfahrens zur Detektion von optisch hochstreuendem Material beschrieben. Das hierzu entsprechende Flussdiagramm ist in 12 gezeigt. Erstens: Bestrahlen des hochstreuenden Materials mit einem Einfallslicht, wodurch das einfallende Licht im hochstreuenden Material eine diffuse Reflexion erzeugt, sich ausbreitet und übertragen wird (Schritt 101). Zweitens: Auslesen der optischen Energie an verschiedenen Positionen des hochstreuenden Materials (Schritt 102). Drittens: Erzeugen einer zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung gemäß der jeweiligen optischen Energie (Schritt 103). Viertens: Analysieren der strukturellen Zusammensetzung des hochstreuenden Materials gemäß der zweidimensionalen Datenabbildung der Lichtintensitätsverteilung (Schritt 104).
-
Mit der oben beschriebenen technischen Methode kann durch die vorliegende Erfindung mittels der Verwendung von optischen Prinzipien die Messung der Materialstruktur des hochstreuenden Materials erzielt werden, um so die technischen Probleme des Standes der Technik zu beheben.
