DE1572678A1 - Ultraschall-Holographie - Google Patents

Description

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28. Dezember 1967 The Holotron Corporation _w«^

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ULTRASCHALL - HOLOGRAPHIE

Der Hintergrund der Erfindung

Das Gebiet der Erfindung

Dia Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Ultraschall-Holographie und besteht insbesondere in Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von Ultraschall-Kolograinnen, die ■Vielfachbildar in verschiedenen Farben wiedorgoben können.

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Per Stand dar Toahnilc

Dia in der schwebenden Deutschen Patentanmeldung B 93 774 I2a/42h (Priorität aex US Patentanmeldung Nr, 569 vom 3. August 196S) offenbarte Erfindung stellte einen bedeutsamen Fortschritt auf dem Gebiet der Ultraschall-Untersuchung und -Prüfung dar_o Vor jener Erfindung hatte sich die zerstörungsfreie Prüfung und Inspektion unter Verwendung von Verdichtungswellen dar Puls-Echotechniken entwickelt; diese lieferten ein eindimensionales Bild an eine Ultraschall-Kamera, in der eine Schallwelle durch einen der Inspektion unterworfenen Gegenstand geschickt und dann in Gestalt einer zweidimensionalen Schal!wiedergabe des Gegenstandes aufgenommen wurde. Diese Type der Ultraschall-Kamera litt unter der Tatsache, dass, um genaue Schallbilder zu erhalten, der Gegenstand akurat und genau in Bezug auf die Verdichtungs;-J3lle angeordnet werden musste. Zusätalich waren Äufnahmeeinriciitungen erforderlich, die sich im allgemeinen als sehr kostspielig erwiesen.

Ultraschall-Holographie oder ΐ/ellenfront rekonstruktion unter Verwendung von Verdichtungswellen-Interferenzmustern ermöglicht die Herstellung von billigen und abmessungsgenauen zwei- und vielleicht sogar dreidimensionalen Bildern von der Inspektion .unterworfenen Gegenständen»·

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Kurz gesagt, die Erfindung von Ultraschall-Holographie beinhaltet die Verwendung von wenigstens zwei Strahlen von Verdichtungswellen, von denen der eine veranlasst wird, durch den der Inspektion unterworfenen Gegenstand hindurchzutreten, und die beide veranlasst werden, miteinander an der Grenzfläche - zwischen zwei Flüssigkeiten oder Gasen zu interferieren und dadurch ein Interferenzmuster stehender Wellen zu erzeugen. Dies Interferenzmuster umfasst ein Hologramm, das benutzt werden kann, um direkt ein sichtbares Bild des der Untersuchung unterworfenen Gegenstandes zu rekonstruieren, oder das fotografiert werden kann, um ein dauerndes Hologramm zu erzeugen.

Im weitesten Sinne der Erfindung der Ultraschall-Holographie sind die verwendeten Schallfrequenzen nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt sondern umfassen vielmehr das . gesamte Spektrum der Verdichtungswellen-Energie. Für praktischere Ausführungsformen jener Erfindung ergab sich, jedoch, dass die höheren Schallfrequenzen, d.h. die wesentlich oberhalb des hörbaren Bereiches liegenden, viel wünschenswerter sind als die niedrigeren Frequenzen. Aus diesem Grunde, wird der Ausdruck •Ultraschallwellen-Energie· in der folgenden Beschreibung benutzt werden anstelle des allgemeineren Ausdruckes "Verdichtungswellen-Energie". Dies soll jedoch in keiner Weise, den Umfang der Erfindung beschränken. ... ../:.:_

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Die Prinzipien der Ultraschall-Holographie, wie sie in der vorgenannten Patentanmeldung offenbart werden, sind für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wichtig und werden daher im folgenden zusammengefasst werden. Um jedoch die Prinzipien der Ultraschall-Holographie vollkommener zu verstehen, sollte direkt auf die vorgenannte schwebende Anmeldung Bezug genommen werden.

Allgemeine Übersicht und Ziele der Erfindung.

Die Erfindung stellt eine verbesserte Technik der Ultraschall-Holographie dar und besteht in der Wiedergabe von vielfach verschiedenfarbigen Bildern von Ultraschall-Hologrammen. Ein sehr gutes Beispiel einer Situation, in der Vielfachbilder in verschiedenen Farben vorteilhaft sind, ist der Fall der Inspektion von Gegenständen, die verschiedene Grade von Schalldurchsichtigkeit darbieten. Solch ein Gegenstand kann ein Teil eines menschlichen Körpers, wie ein Fuss oder eine Hand, sein, das sowohl leichtes, fleischartiges Gewebe und harte Knochen aufweist. Bei der Inspektion solcher Gegenstände können Schwierigkeiten auftreten infolge der Tatsache, dass die harten Teile des Gegenstandes verhältnismässig undurchsichtig für Ultraschall-Energie kurzer Wellenlänge sein können, während die weicheren, weniger dichten Teile des Gegenstandes

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leicht von den Ultraschall-Frequenzen verhältnismässig kurzer Wellenlänge durchdrungen werden können. Da jedoch die optische Auflösung des Gegenstandes von der Wellenlänge abhängt, kann offensichtlich die Auflösung geopfert werden, wenn besser durchdringende Ultraschall-Energie mit längeren Wellenlängen verwendet wird. Mittels der Erfindung können zwei oder mehr Bilder eines Gegenstandes erzeugt werden mit zwei oder mehr verschiedenen Ultraschall-Frequenzen, wobei jede Frequenz entweder für sein Übertragungs- oder Auflösevermögen gewählt wird. Die Bilder können nachträgxich zur Deckung miteinander gebracht werden, um ein resultierendes Bild zu erzeugen, das die gewünschten Eigenschaften jeder der verwendeten Ultraschall-Frequenzen aufzeigt. Durch Wiedergabe jedes Bildes in einer anderen Farbe können die verschiedenen Teile des Gegenstandes leicht unterschieden werden* So kann ein erfindungsgemäss hergestelltes UltraschaltBild eines menschlichen Fingers einen roten Knochen zeigen, der von einem Ultraschall-Hologramm mit Ultraschall-Energie von verhältnismässig langer Wellenlänge gemacht ist, und gelbes, umgebendes Gewebe, das von einem mit Ultraschall-Energie verhältnismässig kurzer Wellenlänge erzeugten Ultraschall-Hologramm wiedergegeben wird. In Anbetracht der Tatsache, dass Röntgenstrahlen, die bisher das beste diagnostische Mittel seiner Art darstellten, durch die Strahlungsgefahren behindert sind, so ist die Bedeutung der vorliegenden Erfindung in der Tat ganz ungeheuer.

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Ein Merkmal oder Ziel der Erfindung ist daher die Erzeugung von Ultraschall-Hologrammen, die in der Lage sind, Vielfachbilder zu liefern.

Ein anderes Merkmal oder Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von Ultraschall-Hologrammen, die Mehrfachbilder in verschiedenen Farben ergeben können.

Ein noch weiteres Merkmal oder Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Hologrammen, die Vielfachbilder in verschie· denen Farben erzeugen können, und dauernde Aufzeichnung solcher Hulogramme.

Ein weiteres Merkmal oder Ziel der Erfindung ist die Erzeugung eines mehrfarbigen zusammengesetzten Bildes eines Gegenstandes.

Em Merkmal oder Ziel der Erfindung ist weiterhin die Erzeugung eines Systems zum Oberwachen oder Betrachten von Ultraschall-Bildern von Gegenständen, die verschiedene Grade von Durchsichtigkeit für Ultraschall-Energie aufweisen.

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Zusammenfassung der Erfindung.

Kurz gesagt, die Erfindung besteht in der Verwendung von Strahlen von Ultraschall-Energie, von denen wenigstens einer einen der Inspektion unterworfenen Gegenstand umfasst, wobei die Strahlen wenigstens zwei verschiedene Frequenzen umfassen, sodass, wenn die Strahlen zur Interferenz gebracht werden, wenigstens zwei Ultraschall-Hologrammeerzeugt werden, von denen jedes ein genaues Bild des Gegenstandes liefern kann,

Ein besseres Verständnis der Erfindung und der verschiedenen dieselbe betreffenden Gesichtspunkte ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele und deren Veranschaulichung in den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Diagramm, das eine Ausführungsform von Ultraschall-Holographie gemäss der in der genannten schwebenden Patentanmeldung offenbarten Erfindung zeigt und von dem die vorliegende Erfindung eine Verbesserung darstellt;

Fig. IA eine kleine Abänderung des in Fig. 1 gezeigten Äusführungsbeispiels;

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Fig. 2 ein Diagramm, das eine Ausfülirungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht j

Fig. 2A ein Diagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2B eine vergrösserte Ansicht, die zur Veranschaulichung eines wichtigen Prinzips der Erfindung dient;

Fig. 3 ein Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das Bildrekonstruktion für erfindungsgemässe Ultraschall-Holographie veranschaulicht;

Fig. 5 eine weitere vergrösserte Ansicht, die zur Veranschaulichung anderer wichtiger Prinzipien der Erfindung dient;

Fig. 6 eine Ansicht eines erfindungsgemässen räumlichen Filters;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemässen Fernsehsystems zum Betrachten von Ultraschall-Holographie-Bildern;

Fig. 8 eine Vergrösserung eines Teiles der Fig. 7, die ein bevorzugtes optisches System zum zur Deckungbringen der Bilder zeigt; und

Fig. 9 ein alternatives System zum zur Deckungbringen

der Bilder.

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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt in Übereinstimmung mit der Erfindung von Ultraschall-Holographie ein erstes fliessbares Medium 11, das Wasser enthalten kann, und in dessen innerem ein Gegenstand 12, von dem ein Ui tr aschall-Ho logrcimm hergestellt werden angeordnet ist.
sollj/Die Oberfläche 13 des Mediums 11, die durch eine Linie in Fig. 1 veranschaulicht ist, stellt die Grenzfläche zwischen dem Medium 11 und einem zweiten fMessbaren Medium 14, das in der einfachsten Äusführungsform der Erfindung Luft umfansen kann, dar. Ein Ultraschall-Wandler 15, der sich in dem ersten Medium 11 befindet, erzeugt einen Ultraschall-Strahl 16, der auf die Grenzfläche 13 gerichtet ist und diese an einer im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 17 bezeichneten Stelle schneidet. Ein zweiter Ultraschallstrahl 18 wird durch einen Wandler 19 erzeugt, der im Winkel in Bezug auf den Wandler 15 im Medium 11 angeordnet ist. Der Strahl 18 ist kohärent in Bezug auf den Strahl 16 und schneidet den Strahl 16 an einer Stelle, die den Oberflächenbereich 17 der Grenzfläche 13 einschliesst. Dieser zweite Strahl 18 ist so gerichtet, dass er auf den der Inspektion unterworfenen Gegenstand 12 auf trifft, derart, dass die Wellenfront des Strahles 18 gemüss den Ultraschall-Verzerrungsänderungen, die für den Gegenstand 12 charakteristisch sind, moduliert wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird der Strahl 18 durch den Gegenstand hindurch übertragen; hiermit soll jedoch nicht

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gesagt »ein, dass durch KefLektion des Strahles 18 vom Gecjenstand 12 und die daratif folgende Erzeugung des Interferenziiiu.jhers mitteln der refLektierten Welle, wie dies in Fig. LA gezeigt ist, nicht änliche Ergebnisse erreicht werden könnten. Im Hinblick auf praktische Schwierigkeiten ist es zur Zeit jodoch wünschenjwerter, übertragene anstatt reflektierte UltraschaLLstrahLung zu verwenden, obgleich die Erfindung in ihrem, weitesten Sinne die Verwendung beider ins Auge fasst. Dank der Tatsache, dass die Strahlen L6 und 18 gegenseitig kohärent sind, uriü geniäss den Prinzipien von Ultraschall-Holographie, bildet sich ein Interferenzmuster im Bereich 17 der Grenzfläche 13, wobei dieses Muster die Information enthält, di.e notwendig ist, um die Wellenfront des vom Gegenstand 12 kommenden Strahles 18 zu rekonstruieren. Das Interferenzmuster nimmt die Form eines stehenden Wellenmusters an und umfasst ein Ultraschall-Hologramm, das, durch Beleuchtung mit kohärentem Licht, ein Bild des Gegenstandes 12, das in einem 1. Ordnung gebeugten Strahl getragen wird, rekonstruiert.

Bei der Durchführung der Rekonstruktion wird in einem Ausführungsbeispiel eine Punktquelle kohärenter elektromagnetischer Strahlung 20, die sichtbares Licht sein kann, durch eine Kollimatoriinse 21 und dann zum Oberflächenbereich 17 an der Grenzfläche 13 dxirch einen reflektierenden Spiegel 22 ge-

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richtet. Das Inteifeienzmustei im Granzflächenbereich 17 bildet eine stehende Welle, die die Strahlung von üer Punktquelle 20 reflektiert und beugt in verschiedene Ordnungen gebeugter Strahlen, deren Wellenfronten den vom Gegenstand 12 ausgehenden und vom Ultraschall strahl 18 getragenen Wellenfronten entsprechen. Jede gebeute Ordnung des elektromagnetischen Strahlungc> Strahles wird von einem Spiegel 23 durch eine Linse 24 reflektiert, die sie auf Punkte fokussiert. Diese gebeugten Ordnungen werden dann durch ein räumliches Filter 25 blockiert, und zwar alle ausser einem 1. Ordnung gebeugten Strahl, dem Durchgang gestattet wird. Bei dem in Fig.1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der O-Ordnungsstrahl auf einen mit 26 bezeichneten Punkt durch die Linse 24 fokussiert. Dieser O-Ordnung Strahl 26 ist als durch den räumlichen Filter ("spatial filter") 25 blockiert dargestellt. Einem positiven oder negativen 1. Ordnung Seitenband Strahl, represent!ert durch den Brennpunkt 27, wird, wie dargestellt, gestattet, durch den räumlichen Filter 25 hindurchzutreten. Man muss verstehen, dass der räumliche Filter 25 so konstruiert ist, dass er alle Strahlen ausser einem 1. Ordnung Seitenband der verschiedenen Ordnungen von gebeugten Strahlen und nicht nur den O-Ordnung Strahl, wie in Fig. 1 gezeigt, blokkiert. Der zugelassene 1. Ordnung Strahl 27 trägt ein Bild des ursprünglichen Gegenstandes 12, der durch irgend ein geeignetes optisches System betrachtet werden kann. In dem in Fig. 1 ver- -

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anschaulichten Äusführungsbeispiel stellt das an der Grenzfläche 13 tsrzeugte stehende Wellenmuster 17 das für die Rekonstruktion des Bildes verwendete Hologramm dar. Es versieht sich jedoch, dans anstatt dieses stehende Wellenmuster zur Rekonstruktion des Bildes direkt zu benutzen, eine Fotografie des stehenden Wellenmusters aufgenommen werden und zur Erzeugung einer Transparenz (Diapositiv) benutzt werden könnte, wobei Letztere dann das zur Rekonstruktion des Bildes benutzte Hologramm darstellt. In letzterer Situation erhalt man em Dauer ho logramm, während in der zuerst behandelten Situation, die in Bezug auf Fig. 1 beschrieben ist, das stehende Wellenmuster ,-Hologramm nur vorübergehend ist und nur solange besteht, wie die Wandler 15 und 16 angetrieben sind. Weiterhin gestattet die Verwendung eines fotografischen Filmes zur Erzeugung eines Daueraufzeichnungs-Hologrammes die Verkleinerung oder Vergrüsserung des Hologrammes durcn gewöhnliche fotogi-afische Techniken, wodurch vergrösserte oder verkleinerte Biluer des Gegenstandes erzeugt werden können. Durch die Verwendung des stehenden Wellenmusters an der Grenzfläche 17 als Hologramm kann das Bild des Gegenstandes jedoch in Realzeit betrachtet werden.

In Fig. 2 ist nun die Erfindung in einer Ausftihrungsform wiedergegeben, die offensichtlich eine weitere Ausbildung und eine Verbesserung der Ausfuhrungsform der Fig. 1 darstellt. Aus diesem Grunde sind der Apparat und andere den beiden in

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Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispielen gemeinsame Merkmale mit den gleichen Bezucjszeichen versehen. In Fig. 2 werden die Uxtraschallstrahlen 16 und 18 veranlasst, von einer Frequenz zu einer anderen zu wechseln durch Betätigung der Wandler 15 und 19 nut verschiedenen Ultraschall-Frequenzen. Insbesondere werden die Wandler 15 und 19 während einer Zeitspanne mit einer Freqvienz und dann während einer anderen Zeitspanne mit einer zweiten Frequenz betrieben» Eine Pause kann zwischen der Betätigung mit einer Frequenz und mit der zweiten Frequenz vorgesehen sein, und es können auch einander folgende dritte und vierte usw. E'requenzen verwendet werden. Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig. werden im Interesse der Klarheit jedoch nur zwei verschiedene Betätigungsfrequenzen beschrieben werden.

Durch derartige P3etätigung der Wandler erscheinen auf der Grenzfläche 17 zwei verschiedene stehende Wellenmuster, vun denen jedes mit einer Ultraschall-Frequenz verbunden ist und zwar je für die Zeitspanne, während der die Wandler auf ihren betreffenden Frequenzen arbeiten. Nacndem die Wandler von der ersten Frequenz auf die zweite Arbeitdfrequenz umge-„-.äalLtst aind, wird das zweite, für die zweite Frequenz charakteristische .stehende Wellenmuster auf der Gitanzfläche 17 jeb.Udet, Wenn die Schaltung schnell genug durchgeführt wird, ■:>') ii:t die dem menschlichen Auge innoviohiunde Yer Hugo rung der-

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art, dass die resultierenden Bilder im wesentlichen zeitlich gleichzei ticj erscheinen.

Rekonstruktion der Bilder von den an der Grenzfläche 17 gebildeten stehenden Wellenmustern kann mit der gleichen Ausrüstung, wie sie bei der Ausbildung nach Fig. 1 benutzt ist, durchgeführt werden. Eine Punktquelle elektromagnetischer Strahlung 20, die weisses Licht sein kann, wird durch eine Linse 21 kollimiert und dann durch einen Spiegel 22 auf die ürenafläone L7 reflektiert,Das beleuchtende Licht wird dann durch die Hologrammflache 17 in verschiedene Ordnungen gebeugt. Da verschiedene Frequenzen zur Erzeugung verschiedener stehender Wellenmuster an der Fläche 17 benutzt wurden, v/erden eine Mehrzahl von Paaren von positiven und negativen 1. Ordnung bildtragenden Seit mbandstrahlen erzeugt, wobei jedes Paar den verschiedenen verwendeten Ultraschall-Frequenzen entspricht. Die verschiedenen 1. Ordnung Seitenbandstrahlen werden dann voneinander im Raum verlagert in Abständen, die den verwendeten Ultraschall-Frequenzen und den Wellenlängen eier zur Beleuchtung des stehenden Wellenmusters 17 verwendeten elektromagnetischen Strahlung 20 entsprechen. Somit werden die verschiedenen gebeugten Ordnungen mittels des Spiegels 23 durch eine Fokus; ierlmr;e 24 ieflektiert zu einem räumlichen Filter .:ί5, aer alle ürcuvmgen, uie .lon /eransmiaulichten O-Ordiiung iJtraai 26 mit: Ausnih.l·! ge» uiojer a ugel diener 1» Ordnung Seitonbanastrahlen blockieit.

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Zwei BiIder, 28 und ?.9, aind als von zwei augelassenen 0*· Ordnung Seitenbandsiiahlen, VJa Iokw. 27h, gel ragen dargestellt. Ein geeignetes (nicht ge^oiqipj;) optinche.'-j Betrachtungssystem, wie ein Teleskop, kann γ-πη- ΓΛ ι ah.1 vei lagerungsvoi ι i chtung, wie ein Prisma, enthalten, um die HvIder 28 und 29 in Heckling zu bringen, um ein znfiammeiujesoi zte& Bild zu erzeugen. Obgleich geeignete optische Bet raohtungGsyst eine mehr im Einzelnen später in Verbindung mit Fig. 7,8 und 9 beschrieben werden sollen, genügt es zu sagen, dasi» dan Betrachtungssystem ein solches sein muss, bei dem die vei sclu^denen Bilder in geeigneter Weise vergrössart werden, aodass rie alle die gleiche Grosse haben und im Rahmen zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes zusammenkommen. Durch Ausrüstung des räumlichen Filters 25 mit verschieden gefärbten Filtern erscheinen die Balder 28 und 29 in verschiedenen Farben, sodass man im zusammengesetzten Bild unterscheiden kann zwischen dem vom zugelassenen 1. Ordnung Strahl einer TJltraschall-Freguenz erzeugten Bild und dem von einer anderen Ultraschall-Frequenz erzeugten Bild. Alternativ können gefärbte Bilder erhalten werden durch Synchronisierung eines Farbfilterrades 30 vor der Quelle 20 mit dem Schalten der Wandler 15 und 19.

Em Vorteil der obigen Technik ist aus einem Beispiel erkennbar, wo die Wandler 15 und 19 erst betätigt werden mit

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3- MHz und dann mit 9 MHz, für Zeitspannen von 30 Mi kross el unden nut tuner Pause von 500 MikroSekunden zwischen den 30 Makro» sekundon Impulsen. Der Gegenstand 12, der ein biologisches 8p e« ^iiaon nein kann, von dessen Innerem, dar; verschiedene Dicht υ haben kann, ein Bild erzeugt werden soll, wird bender von dem iiirahl längerer Wellenlänge von 3 MHk IJ] tr<u;chal] *-Fi eqnonz uuichdrungenj aber ein Bild höherer Auflösung ergibt rn oh, wenn der Gegenstand vom Strahl höherer Frequenz von 9 MHk Ultraschall-Frequenz getroffen wird. Die Verwendung von Ultraschall] strahlungs-Strählen beider Frequenzen gestattet die Abbildung dos dichteren Tulles des Gegenstandes, während eine gute_Auflösung der weniger dichten Teile erhalten wird. Durch geeignete Filterung monochromatischen Lichtes von der Quelle 20, wie mittels des Farbfilterrades 30, kann jedem der zugelassenen gebeugt'en 1.Ordnung-Seitenbandstrahlen eine besondere Farbe gegeben werden. Diese Farbauswählbarkeit kann auch durch geeignete Ausrüstung des räumlichen Filters 25 mit Farbfiltern erreicht werden, sodass er nur eine Lichtfarbe bei Verwendung von Ultraschall strahlung-einer Frequenz und eine andere Lichtfarbe bei Verwendung von Ultraschallstrahlung einer anderen Frequenz durchlässt. Hierdurch erscheint der dichtere Teil des Gegenstandes in einer Farbe und der weniger dichte Teil in einer anderen Farbe.

Ein anderer Weg zur Erzielung verschiedener stehender Weljenmuster an der Grenzfläche 13 besteht in der Vorsehung

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einer Mehrzahl von üätzeit run Wandlern, wobei jeder Sata die Erzeugung eines einzigen :.; teilenden WelLonmustors bei einer bestimmten ULtrasahalL-Frequenz bewirkt und die Erregung der Wandler nacheinander von lein einem zum anderen umgeschaltet wird. Solch ein Verfahren ujt in Fig. 2Ä voraiuujhaulicht, in der ein Paar WandLer H)a und LOiJ in ν !riichiudenen Winkelstein langen zueinander angeordnet .-si nd, fioda;;.-* jlü ein Paar Ultraschallstrahlen LBa und 1.Bb erzeugen, die dun Gegenstand 12 auf ihrem Wege zur ßrunzf lüc;L 2 L3 schneiden, KbenfuLls ist ein zweite.si Paar von im V/inkol. v^iset/j-ten Wand Lern 1.5a und 1.5b angeordnet, um Bezugsstrahlen lba und LB]) zu erzeugen, die an der Grenzfläche L3 mit den StrahLtm L8a und LBb interferieren, ohna durch den Gegenstand 12 hinclurohsutrotüii, Mit die;or Anordnung können, anstelle des Piüsierens der Wandler eret mit. einer Frequenz und dann mit einer anderen, j in data von Wandlern, z.B. die Wandler I Ji und 15a, mit einer Ul. trayohaLl -Frequenz für eiiia Zeitspanne und dann kann der zwo ι to ijat-js der V/tiniler l9b und L üb mit eiiior zweiten IJLtra:;ch:il ί «Frequ-anri für iine ravreito 1-joi.t.spanne pulsiert werden. Wi.- uai di-ir Anordnung :ier Fi j» 2 erzeugt die oO'iten beschriebene, in Fig. 2Ä verün^juauLicdit-i An »rdnung öin-indjr folgende .-jt-.-fh-iLcie W-jLi..iM!iu.3tor au dor 'atel. Le V] der Οιοΐιζί i. Iahe 13, dia ,'Μι Kr/iO'igarl·:," e.iitör M^iu-o,.iii.L το η Bildern .i.ri dir jleLan^n Weiii-j bejiatr.t ϊ/-ϊί->.·η lüinioit, :/■ β diiS in Bezug aui: Fj.g. 2 berühr lob·!!! Wird^it j^t,

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EJfJi. b-ii.ii·:> 1-->.;<:ηΐ ι "ib-iii'-m Verrahron (Fig, 2 und Fu/, 2A) erwiea e;; a ic:η a K; ,;üij J₁ ni.iu ;r t, don Wi iu'el zwi.schon dem '.Jocjenijtiancüjatranl Lu ua I Ik Jfinhr.^ ;1η:ήι ?λισ fJrenaf 1 Ich'} 1.3 cjUn ;ΰι dem WxniceL iv.vi... jir.ui i ;:.i b-itrorforiden ϋβκιι /ss; trahl LB und der
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}Ji)'/Ju9/U?SS OAD ORiGiNAL

Die in Γ: g« 2Λ voranachauli chi t» Anordnung s ·>:Λ in einei HiIUU(Ju voi 11.u 1 hai tei aJ & die in Fig* '/ gezeigt, da dei Winkel ι·.νπ sehen einem besonderen Paar von Wandlern ima den Semireohic.n aiii der Gienzf J acylic 13 gewähH woruen i ",mm uni er Ih*- aohiting der beaondoren 11.11 rasaliaJ !•••■Frc.qrH-nii, d.i( (im ch diese Wandler erzeugt wird. Warum die;- v-.-rtoi .lluii 1 i r1 , wnd bossei ei siciii ..lieh aus Fig. 2h_e die eiiui vorg] r.Hr.ferve ficnniii ansiohl der Grenzi laohe 3 3 ist, Fig. 2B zeigt ein ^f33ei aiirtiuinplateau ("D.C.plateau*} der Flüssigkeit 13a, daa <i.nch die auf die-Grenzfläche 13 aui treffende Ulli aschaH-line] gie eizougi ist« Längs dor Oberseite des Glöi chstrcniplatüauF· 13a befindet Hi cn ein stehendes Wellenmuster 3 7a_f das das im Vorairiehenüon beschriebene.Ultraschall-Hologramm darstellt. Unter der Annahme einer symmetrischen Beziehung zwischen den Bezugs- und Gegen» stanas-Ultraschall-Strahlen, zeigt Fjg. 2B die Winkel / unter dem die betreffenden Bezugs- una Gegenstandstrahlen auf die Grenzrläche lvi auf treffen, um sowohl das Gleichst romplateau 13a und das stehende Wellenmuster 17a zu erzeugen. Uiiv ein besseres Verständnis der auf die Grenzfläche einwirkenden physikalischen Kräfte zu vermitteln und um den Vorteil eu verstehen, der sich aus der Moglicnkeit der Wan.1 des Winkels in Abhängigkeit von der Ultraschall-Frequenz ergibt, sind im Folgenden die mathematischen, die Prinzipien der Ultraschall-Holographie beschreibenden Beziehungen angegeben. Man sollte verstehen, dass die Ableitung der unten angegebenen Gleichung (1) weit genug ge-

O O 9 8 O 9 / O 7 1 B bad original

führt ist, um ihre Gültigkeit au beweinenj da jedoch dir-no jib«· .1 οι tTing nicht zum Verständnis der Erfindung boiträgi , j f-t νΛν. nicht eingeschlossene Gleichung (1) definiert die (k amid höhe 7, des Plateaus 13a und eines besondeien Punktes auf dein .'.iahenden Wollenmuster 19a in einer Rjchtang oenkrechi ^r/,m }]h<m(j dor o 13.

7, - h cos² k'y + h_o . (1)

worin h und h , wie in Fig. 2Q₁definiert sind alia h « Ilühe des stehenden Wellenmusters _f

h, ■ Höhe des Plateaus auf dem das stehende Wo]lon» muster gebildet wird,

k* « eine Konstante, die von der Ultraschall-Frequenz«^, der Ultraschall-Geschwindigkeit σ und dem Winkel tf abhängt«

Dje Konstante k' eiwiea sich als:

_{k 8in} φ

Die Komponenten h und h erwiesen sich als:

¹¹ 7>

I « Intensität jedes Uitraschall-Strahies,

P « Dichte des fliessbaren Mediums,

g « SchwerKiaftbeschleunigung, und

009809/071 δ

*" ti J.

b ■* eine weitern Konstante, die ausgedrückt

werd-m kann,
b , —^Γ" γ(_{ν ain} j/)2 _(ö)

worin T -- Oberflächenspannung der !''Libitfigkeit, Da rli.o Or·.)=; icnordnung von b h ',ja· mti ich qr'iij.jr i it: al;> I₇ wird <l,jf Ausdruck (Ihb) in Gi.vjjahung (3) ann-ihirnd 1), Ersatz, dor (JL)I^hIUKJ (5) in ÜLoLOiiuncj (3) erg

h _a i

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Um die Helligkeit des liiLdos, -Li;; ν·., α d^iii (Ji. traychai L-Hol. η jr. mim rokonstruiort wird, maxiia-iL :ίί -J)-JhIIbHi₇ int 33 liviti/endiq, diö £ jp i. tonhöhe, h, dos üt-üluüil hi VJ-'iLLoniuusters L'/a iin.vi.iiuiL ^n goutalten„ iUu öloiohung {0) l.rjt eraiuhtLich, dass Iss ι · :ii hi LnI nml i öt2jt=il"t'.ui j den 1/inkeLj ·β Ue H)I I. igkiüt mazinia 1.

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009809/0715 BADORiGlNAL

Fig. 3 zeigt ein Verfahren des AufZeichnens der Hologramm-Transparenz auf den Kamerafilm unter Verwendung des O-Ordnung Lichtes als Bezugsstrahl. In dieser Figur ist angenommen, dass das Ultraschall-Hologramm 17 aus zwei stehenden Wellenmustern zusammengesetzt ist, die durch zwei unterschiedliche UItraschall-Frequenzen erzeugt sind. Ein Lichtstrahl 105 von einer kohärenten Purifctquelle (nicht dargestellt) wird auf die Hologrammflache 17 gerichtet. Das von dieser Fläche reflektierte Lichte wird in zwei 1.. Ordnung Strahlen für jede der zwei UItraschall-Frequenzen gebeugt und durch den Spiegel 23 auf eine Linse 24 gerichtet, die die verschiedenen Strahlen zu einem Punktfokus auf dem räumlichen Filter 25 bringt. Der räumliche Filter ist so konstruiert, dass die gebeugten Ordnungen 102 und 103 auf eine fotografische Emulsion in der Kamera 31 durchgelassen werden. Diese durchgelassenen Ordnungen umfassen einen 1. Ordnung gebeugten Strahl für jede der beiden stehenden Wellenmuster, die das Ultraschall-Hologramm bilden. Der räumliche Filter 25 gestattet auch dem 0-Ordnung Starahl 104, auf die fotografische Emulsion zu fallen, und dieser dient als ein Bezugsstrahl. In dieser Weise nimmt die fotografische Emulsion in der Kamera 31 das Interferenzmuster auf, das durch die zwei Paare von Interferenzstrahlen gebildet wird, um eine Hologramm-Transparenz zu ergeben, die zur Wiedergabe von Vielfachbildern beleucltet werden kann.

009809/4715

In Fig. 4 ist ein Rekonstruktionsverfahren veranschaulicht zur Herstellung von Bildern unter Anwendung der Hologramm-Transparenz, die mittels des unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Verfahrens erzeugt wurde. In Fig. 4 wird eine Beleuchtungsguelle 20 durch eine Kollimierlinse 32 kollimiert, sodass ein Lichtstrahl eine mittels des in Bezug auf Fxg. ό beschriebenen Verfahrens erzeugte Hologramm-Transparenz 33 beleuchtet. Die Transparenz 33 beugt das Licht in verschiedene Ordnungen, die durch eine Linse 24 fokussiert werden und die dann alle mit der Ausnahme der gewünschten Ordnungen 28 und 29 durch den räumlichen Filter 25 blockiert werden. D-Le Bilder können mittels irgendwelcher geeigneten optischen Einrichtungen (ment dargestellt) ueLrachtet werden.

Der räumliche Filter 25 ist so ausgebildet, dass er alle ausser die gewünschten 1. Ordnung Bilder biuociert. Da alle die gebeugLen Ordnungen im Rauui gegeneinander verlagert sind, kann der Filter eine undurchsichtige Ooerflache mit Löcnern rür den Durchtritt der gewünschten Ordnungen umfassen,

und

wuDei diese Löcher an Derechneten Suellen/in berechneten Abständen voneinander angeordnet sind. Fig. 5 und 6 veransctiau-1ionen die notwendige Ausbildung des räumlichen FLiters 2o.

Fi.g. Ό zeigt; 'eine vergrösserte Ansicht des stehenden Wellenmuscerü 17 an der Grenzfläche 13. Ultraschallwellen 16

009809/0715 ^ORIGINAL

und 18 sind dargestellt als unter gleichen aner entgegengesetzt gerichteten WinJceln / aur Senkrechten auf der Grenzfläcne 13 einfallend. Beieuch oingslichtstrahlen 41 sind gezeigt als einfallend auf das und reflektiert vom stenenden Weilenmuster 17 unter Wnuceln Θ. bzw. θ . Das stehende Welleninuster 17 umfasst ej.ne Beugungsfläche nut maximalen und minimalen Spitzen, die eine Strecke d voneinander getrennt sind, wobei diese Strecke ausgedrückt weraen kann in Ausdrücken des Einfallswinkels der Ultraschallwellen 16 und 18, der Frequenz der Ultraschallwellen 16 und 18 und der Geschwindigkeit der Ultraschallwellen durch das Medium, in dem sie sich bewegen. Es wurde ermittelt, dass der mathematische Ausdruck für den Abstand d zwischen den Spitzen der Brechungsoberfläche 17 wie folgt ausgedrückt werden kann:

d - c/ _Ä J tn\

'ZT^sin ψ [J)

worm c gleich der Geschwindigkeit der Ultraschallwellen in dem fliessbaren Medium und )? gleich der Ultrascnall-Freguenz der Ultraschallwellen ist.

Von dieser Gleichung des Brechungsabstandes können die Wxnkel θ der verschiedenen gebrochenen Ordnungen bestimmt werden. Die auf die Brechungsoberfläche 17 unter einem Windel Q einfallenden Lichtstrahlen werden gemäss der folgenden Gleichung gebrochen:

Bad 009809/0715

_sin Q₁ - S£ - ^{Sin θ}ι - (a)

worm iu eine dae Ordnung des gebrochenen Licntes wiedergebende ganze Zahl und ^ die Wellenlänge des einfallenden Lichtes sind.

Durch Einsetzen der Gleichung {"/) an die Gleichung (ö) können die reflektierten Winkel bestimmt werden aus derfolgenden Beziehungί

_{sin ör} „ 2m^sin j - am 0,

;⁵, 4 ^unc* ^c ^^ur Jedes gegebene stehende Wellenmuster Konstanten sind, kann die Gleichung (9) wie folgt geschrieben werden:

sin 0 = Km Λ· - sin Θ. fin)

0_r » sin"¹ |κω K - sin O^ (11)

Durch Einsetzen der ganzen Zahlen 0,1,2 usw. können die Winkelabstände der verschiedenen gebeugten Ordnungen aus dieser Bedienung Gestimmt werden.

Aus Ausdruck (11) ist es offensichtlich, dass der 0-Ordnung gebeugte Si.rahl unter einem Winkel von Q^ gebeugt wird. Die 1. Ordnung gebeugten Strahlen werden von dem O-Ordnung Strahl durch Winkelabweichungen nach beiden Seiten des O-Ordnung gebeugten Strahles getrennt. Wenn der Beugungswinkel des O-Ord-

009809/07 1 5 bad original

nung Strahles mit Qq und die Beugungswinkel der 1. Ordnung gebeugten Strahlen mit Θ+-, bzw. θ_-, bezeichnet werden, so können die Winke!abweichungen der 1. Ordnung Strahlen vom O-Ordnung Strahl in Ausdrücken dieser Winkel festgestellt werden. Spezifisch, die Winkelabweichung ^ eines der 1. Ordnung Strahlen, z.B. des unter 0-, gebeugten, ist:

^₊I-⁹O-S₊₁ (12)

Die Winkelabweichung des anderen 1.Ordnung gebeugten Strahles

<tf-i - ^θ-ι - ^öo . ⁽¹³⁾

In Fig. 5 sind die gebeugten Ordnungen von Licht dargestellt als durch eine Linse 24 auf Punkte im Raum fokussiert, die den O-Ordnung Strahl und die beiden 1. Ordnung gebeugten Strahlen repräsentieren. Die Winkelabweichungen CL ·, und U^ , der 1. Ordnung Strahlen vom O-Ordnung Strahl sind in dieser Figur veranschaulicht. Diese Winke!abweichungen bestimmen die lineare Trennung der gebeugten Ordnungen von der O-Ordnung am Brennpunkt der Linse 24, wo der räuralione Filter 25 angeordnet sein mag. Diese lineare Trennung Kann wie folgt ausgerechnet werden: Angenommen der Abstand zwischen der Linse 24 und der Fokusebene ist gleich L. Ler lineare Abstand des positiven 1. Ordnung Strahles, X,i_r wird ei ,Lund der lineare Abstand der negativen 1. Ordnung, x.i/

009809/071S

wird et ^₁ L. betragen fcf ₊₁ ist in Radianten). Durch Berechnung dieser linearen Abstände für verschiedene gebeugte Ordnungen kann der räumliche Filter 25 entworfen werden.

In Fig. 6 ist ein räumlicher Filter 25 gezeigt, der eine Mehrzahl von Bezugsstellen 43 aufweist, die in mittels der soeben beschriebenen Weise bestimmbaren Abständen voneinander angeordnet sind. Der Raumfilter 25 kann eine undurchsichtige Oberfläche aufweisen, ede mit Nadellöchern an einigen der Bezugsstellen 43 versehen sind, um die gewünschten Ordnungen von Licht durch dieselben hindurchtreten au lassen. Aus den oben angegebenen Gleichungen ergibt sich, dass die linearen Stellungen der fokussierten 1. Ordnung gebeugten Strahlen zum Teil von der zur Bildung des stehenden Wellenmusters verwendeten Ultraschall-Frequenz abhängen. Da entsprechend den Grundsätzen dieser Erfinaung mehr als ein stehendes Wellenntuster hintereinander mit mehr als einer Ultraschall-Frequenz erzeugt wird, so ist es offensichtlich,, dass linear im Abstand voneinander angeordnete Sätze von 1. Ordnung Bildern erzeugt werden. Die folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 uni 6 gegebenen Beispiele sollen dies Prinzip erläutern.

Angenommen zwei Ultrd^ühali-Freqiumzen'L?^ undI^ werden /örv/en.let, um zwei stellende WelleiuiiUoter in eier örenzfläche 17 in schneLlor Folge zu erzeugen. Angenommen ferner, dass

BAD ORIGINAL

009809 / 071S

eine Beleuchtungsquelle 20 veranlasst wird, Licht auf die Grenzfläche 17 mit wenigstens zwei verschiedenen Frequenzen,?^-, und

2»^zu strahlen. Für diesen Satz von Umständen werden vier Paare 1. Ordnung gebeugte Strahlen an Punkten mit Hilfe der Linse erzeugt. Der räumliche Filter 25 kann in der Fokusebene der Linse 24 angeordnet sein und die Stellungen 43 richten sich mit den fokussierten qjebeugten Strahlen aus. In Fig. 6 stellt der Mittelpunkt des räumlichen Filters 25, am Stellungspunkt 43a, den Brennpunkt der ungebeugten Strahlung oder den O-Ordnurig Strahl dar. Diese Strahlung wird gewöhnlich blockiert, da sie oft die Betrachtung des Bildes behindert. Auf jeder Seite der 0-Ordnung Stellung 43a sind vier 1.Ordnung gebeugte Strahlen im Abstand angeordnet, wobei die Strahlen auf dar einen Seite die virtuellen EJilder und die Strahlen auf der anderen Seite die reellen Bilder darstellen. In Abhängigkeit von den Eigenschaften und den Anwendungen des Systems werden entweder die reellen oder die virtuellen Bilder betrachtet, während die anderen blockiert werden. Angenommen, z.B., die linke Seite des Raumfilters 25 sei die Seite der reellen Bilder und diese sollen betrachtet werden. Folglich wird die gesamte rechte Seite des Filters undurchsichtig gelassen, um alle die virtuelle Bilder tragenden Strahlen zu blockieren. Vier 1. Ordnung gebrochene reelle Bilder tragonde Strahlen werden auf die 7ier linken StolLungspunkta 43b, 43c, 43d und 43e fokussiert. Dar

009809/071S ^BAD ofuqi_Nal'

auf 43b fokussierte Strahl trägt ein Bild der Ultraschall-Fre« quenzt!? ^ Wellenfront mit Licht von der Wellenlänge^ Der auf 43c fokussierte Strahl trägt ein Bild der Ultraschall-Frequenz l/, betrachtet mit aom Licht der Wellenlänge ^*,. Ahnlich trägt der Strahl bei 43d ein Bild der Ultraschall-FrequenzT^₂ 1 jetrachtet mit Licht der Wellenlänge A^, und der bei 43e trägt ein Bild der Ultraschallfrequenz L^- betrachtet mit Licht der Wellenlänge Λ. „. Gleichung (7) gibt aie Abstände dieser vier Stellungspunkte an. Durch Blockierung dei Stellungspunkte 43c und 43d kann das Ultraschall-Frequenz-Bildt?·, betrachtet werden im Licht einer Quellenlänge /v,, während aie Ultraschall-Frequenz Vo betrachtet werden kann mit Licht einer anderen Wellenlänge "Äj,,. Die zwei durchgelassenen Bilder befinden sich im Abstand voneinander, können jedoch zur Deckung gebracht werden durch irgendwelche geeigneten Mittel z.B. ein Prisma. Der räumliche Filter 25 kann so gestaltet werden, dass er irgend eine Kombination der gebeugten Strahlen hindurchlässt und so die Farbe auswählt,'in der jedes Bixd wiedergegeben wird. Ofrensxcntiich löst, der räumliche Filter, da er mit Ausnahme an den gewünschten Hadellöchern undurcnsichtig ist, auch das Problem von Scheinneoensprechen ("spurious cross-talk*) zwischen den verschiedenen Ultraschall-Hologrammen.

009609/0715

In Fig. 7 ist als Blockdiagranun ein für die Entdeckung vun inneren Geschwüren (wie Krebs) verwendetes System veranschaulicht. Das veranschaulichte System umfasst einen Reihenfolge-Pulserzeuger ("sequential pulse generator") 46, der mit einem Paar SxgnalerBeugern 47 und 4ö, jeder mit verschiedenen UlLraschall-Frequenzen (z.B. 9 MHz jdzw. 3 MHz) verbunden ist, die dann miteinander in eine parallele Kombination der Wandler Ib und 19 verbunden sind. Wandler 15 und 19 sind symmetrisch angeordnet innerhalb eines in einem Benälter 55 gehaltenen fliessbaren Mediums 11 (wie Wasser). Die Wandler Können dünne Quarzplatten sein, die ausgebildet sind, um mit einer Grundfrequenz von 3 MHz und mit einer dritten harmonischen Frequenz von 9 MHz zu vibrieren. Die Signalerzeuger 47 und 48 liererxi die Signale zum Antrieb der Wandler 15 und 19, die ihrerseits die verschiedenen stehenden Wellenmuster oder Ultraschall-Hologramme an der Grenzfläche 17 bildenden Ultraschallwellen erzeugen. Iii diesem Beispiel ist ein Gegenstand mit einer menschlichen Hand in dem Ultraschallstrahl des Wandlers 19 angeordnet. Die Ultraschall-Hologramme werden mit einer vielfarbigen Lichtquelle 20, die einen Quecksilberbogen enthalten kann, beleuchtet. Die Lichtquelle wird durch die Linse 21 kollimiert und auf das stehende Wellenmuster 17 durch einen Spiegel 22 reflektiert. Der Spiegel 23 reflektiert die gebeugten Ordnungen von Liehe durch eine Fokussierlinse 24 zu einem räumlichen

009809/0715 ^&AD

Filter 25, der alle ausser den zwei gewünschten 1. Ordnung Strahlen blockiert, sodass die verschiedenen Ultraschall-Bilder 28 und 29 in verschiedenen Farben betrachtet werden können. Die Bilder werden durch ein Paar Linsensegmente 44 und 45 und ein Prisma 49 zur Deckung gebracht, und das resultierende zusammengesetzte Bild 50 kann durch eine Vieri.con-Röhre 51 in einem geschlossenen Fernsehsystem abgetastet werden. Mit diesem System kann ein Arzt auf der Stelle ein Geschwür'62 durch Betrachtung eines Fernsehempfängers 53 entdecken.

Der Pulserzeuger 46 kann so ausgebildet sein, dass er die Signalerzeuger 4/ una 4ö jede 1000 Mikrosekunden auslöst und die Signal er zeuger können Pulse von ~άθ Mikrosekunden Breite mit einer 500 Mikrosekunden Pause zwischen ihnen liefern. Somit können die Wandler 15 und 19 Ultraschallstrahien von verschiedenen Frequenzen in 500 Mikrosekunden Anständen erzeugen. Es wurde ermittelt, dass diese Suhaltgeschwindigkeiten Vielfachbilder wiedergeben, die dem Betrachter gleichzeitig zu sein scheinen. Mil geeigneter Farbfilteranordnung, wie vorher Deschriebeu, können die Vielfachbilder 28 und 29 ii^rerschiedenen Fdroen betrachtet werden. Da die Ultraschall-Hoiogramme nur während 30 MikroSekunden für jode 500 Mikrosekunden existieren, so ergab ecj aien al.; wiimschunswürt, einen Verschluss 54 in den Lichcpfad tiinziiüoiialten, um die Beleuchtung zu den Zeiten zu blockieren, während dorar koine abehende Welle an der

_{A H ä} - BAD ORIGINAL

009809/0715

Grenzfläche 17 erscheint. Der Verschluss 54 ist mit dem Pulserzeuger 46 verbunden zur Syncnronisierung mit demselben dargestellt. Der Verschluss 54 kann auch eine Far&filtereinrichtung umfassen, um den verschiedenen Bxlaern verschiedene Farben zu erteilen.

Em bevorzugtes optisches System, um die Bilder 28 und 29 zwecks Erzeugung eines mehrfarbigen zusammengesetzten Bildes 50 zur Deckung zu bringen, ist in grösserem Maßstab in Fig. 8 dargestellt. Das optische System der Fig. 8 ist etwas gegenüber dem der Fig. 7 verändert, um zu veranschaulichen, wie,in einer bevorzugten Anordnung, das Prisma 49 fortgelassen werden kann. Fig. 8 zeigt zwei von Wellenfronten rekonstruierte Bilder mit zentralen und extremen Bildpunkten, die mit 1,2 und 3 JDZW. 4,5 und 6 bezeichnet sind. Bezüglich des die Punkte 1,2 und 3 enthaltenden Bildes wird angenommen, dass es das Bild ist, das durch die niedrigere der zwei zur Erzeugung des Hologramms verwendeten Frequenzen gebildet ist, una bezüglich des die Punkte 4,5 und 6 enthaltenden Bildes wird angenommen, dass es mit der höheren der zwei Uxtraschallfrequenzen erzeugt ist. Das Bild 1,2 und 3 ist somit kleiner als das Bild 4,0 und 6, wobei die Unterschiede in Grosse mit dem Verhältnis der beiden Ultia- ;hall-Frequenzen zusammenhängen, Jedes Ultraschall-Bild vdr-.l verkleinert im Verhältnis der Wellen-

009009/0715

l&nge des zur Wiedergabe des Bildes verwendeten Lichtes zur Wellenlänge des Ultraschalls. Es ist somit offensichtlich, dass die Bilder, um ein zusammengesetzies Bild zu ergeben, entsprechend vergrössert werden müssen j das Verhältnis der Vergrösserungsfaktoren für jedes Bild ist daher ungefähr umgekehrt proportional dem Verhältnis der zur Erzeugung der Bilder verwendeten Ultraschall-Frequenzen.

In Fig. 8 wird· angenommen, dass ein zusammengesetztes Bild erzeugt werden soll, das extreme und zentrale Punkte 7, 8 und 9 enthält. Die Punkte 1 und 4 werden im Punkt 7, die Punkte 2 und 5 im Punkt 8 und die Punkte 3 und 6 im Punkt 9 abgebildet. Die folgende Analyse veranschaulicht, wie, durch geeignete Wahl und Anordnung der zwei Linsensegmente 44 und 45, das zusammengesetzte Bild eiiuschliesslich der Punkte 7,

8 und 9 erzeugt werden kann, ohne die Verwendung eines strahlenverlagernden Prismas.

Der wirksame optische Hittelpunkt "a" des Linsensegraentes 44 muss auf einer die Punkte 2 und 8 verbindenden Linie liegen. Der Mittelpunkt *a" muss aucn auf der die Punkte 3 und

9 verbindenden Linie und der die Punkte 1 und 7 verbindenden Linie liegen. Feinerhin, wenn der Punkt "b" in der selben Ebene wie die Punkte 1,2 und 3 und wenn Punkt "c" in der Einheits-

009809/0715 BAD ORiGJiMAL

ebene der Lause 44 liegen, ergibt sich die Fokallänge "f" uer Linse 44 durch:

I = L ₊ I

f U U*

worin u der Anstand zwischen den Punkten *b* und "c", und u* der Abstand zwischen den Punkten "c" und 8 ist. Das Linsensegraent 45 muss einen effektiven optischen Mittelpunkt "d" auf der die Punkte 5 und 8 verbindenden Linie und auch auf den die Punkte 4 und 7 bzw. die Punkte 6 und 9 verbindenden Linien haben. Die Brennweite der Linse 45 ergibt sich aus der selben Gleichung wie für Linse 44 mit Ausnahme, dass u als der Abstand zwischen.den Punkten "e" und "i^m angenommen wird, zwei Punkten, die in der Ebene des Bildes 4,5 und 6 bzw. in der Einheitsebene der Linse 45 liegen; und u* wird als der Abstand zwischen den Punkten "f" und 8 angenommen.

Jeder Bildpunkt wird durch einen Strahlenkegel gebildet, von denen drei für die Punkte 2,4 und 5 gezeigt sind. Wie

von Fachleuten der Optik erkannt werden wird, ist der wirksame optische Mittelpunkt der Linse in Wirklichkeit nicht ein Einr.elpunkt, sondern stellt vielmehr zwei Punkte dar, die sich iechts und links von den als die optischen Mittelpunkte der Linsensegmente 44 bzw« 45 gezeigten Punkte "a" und "d" befinden. Diese Verfeinerung der Theorie der Linsen ist jedoch klein und die angegebenen Gleichungen können als richtig in Bezug auf einen ersten Genauigkeitsgrad angesehen werden. _. __

Fig. 9 veranschaulicht eine alternative Anordnung, um die zwei Bilder zur Deckung zu bringen. Die verschiedenen Ultraschall-Bilder können auf getrennte Kameraröhren 51a und 51b fokussiert werden. Genaue Deckung der Bilder 28 und 29 kann auf einem Fernsehschirm durch Einstellinsen 44 und 45 und Kameraröhren 51a und 51b erreicht werden, sodass die sekundären, auf den Flächen der Kameraröhren erzeugten Bilder 28a und 29a dieselbe Grosse haben. In dem in Fig. 9. gezeigter; Beispiel ist das Bild 29 dreimal so gross wie das Bild 28. Die Linse 44 ist in Bezug auf das Bild 28 so angeordnet, dass sie ein Bild 28a mit dreifacher Vergrösserung erzeugt, während die Linse 45 mit einmaliger Vergrösserung zur Erzeugung des Bildes 29a arbeitet. Unendliche Variationen von Kombinationen von Linsen und Vergrösserungen sind möglich. Linse 44 könnte eingestellt werden, um ein Bild 28a von zweimal der Grosse des Bildes 28 zu erzeugen. Linse 45 würde dann eingestellt werden, um eine 2/3-fache Vergrösserung zu ergeben. In jedem Fall wifcrde die Fläche der Kameraröhren 51a und 51b längs der Z-Achse angeordnet werden für beste Fokussierung und längs der X-· und Y-Achsen für beste Deckung der auf dem Fernsehschirm erscheinenden Bilder. Drehung der Kameraröhren 51a und 51b um die Z-Achse würde auch zur Erreichung von perfekter Deckung notwendig sein.

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009809/0715

Für die Fachleute auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass mehr als zwei Ultraschall-Frequenzen verwendet werden können und dass verschiedene Gestaltungen der die Ultraschall-Bilder erzeugenden Vorrichtung für die beschriebenen
Ausführungsbeispiele ersetzt werden können. Auch das Verfahren der Erzeugung der Bilder verschiedener Frequenzen in verschiedenen Farben kann in geeigneter Weise variiert werden. Der
Schutz der Erfindung soll somit nicht auf die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern soll alles umfassen, was unter die in den Ansprüchen umrissenen Grundgedanken der Erfindung fällt.

Ansprüche

009809/0715

Claims (33)

DA-K279(Case H-31-Ger) - 39 - Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Ultiasahall-Hologrammen, dadurch gekennzeichnet , dass es zur Erzeugung von Vielfach-Biluern eines Gegenstanden die Sahritte umfasst:

a) Richten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand und dann zu einer begrenzten Detektor!lache xn einem fIiessbaren Medium, wobei die Ultraschall-Energie wenigstens zwei unterschiedliche Ultraschall-Frequenzen enthält, und

b) Richten von Bezxigs-Ultiaschall-Energie, sodass sie mit der auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie an der Detektoroberflache interferiert, wobei die Bezugs-Ultraschall-Energie wenigstens zwei unterschiedliche Ultraschall-Frequenzen enthält, die beziehungsweise mit den zwei in den auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energien enthaltenden unterschiedlichen Ultraschall^Frequenzen kohärent sind«

2. Verfahren nach Anspruch 1, uadurch gekennzei c h· net, dass aie auf den Gegenstand gerichtete Ultrascaall-Energie durch den Gegenstand hindurch und dann ?,u der begrenzten Detektororerflache übertragen wird.

009809/0715 BAD OroGHMÄL

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Gegenstand gerichtete Ultraschall-Energie vom Gegenstand reflektiert und dann zur begrenzten Detektoroberfläche übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurah g e k e η η · zeichnet, dass die auf den Gegenstand gerichtete Ultraschall-Energie und die Bezugs-Ultraschall-Energie während irgend eines Augenblickes mit nicht mehr als einer beiderseitig kohärenten Ultraschall-Frequenz schwingen. _Λ

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die auf den Gegenstand gerichtete Ultraschall-Energie von wenigstens zwei im Winkel zueinander angeordneten Ultraschall-Energie-Quellen ausgeht, von denen jede Ultraschall-Energie ait eine, unterschiedliche Ultraschall-Frequenz erzeugt, und dass die Bezugs-Ultraschall-Energie von wenigstens zwei im Vinkel zueinander angeordneten Ultraschall-Energie-Quellen ausgeht, von denen jede Ultraschall-Energie erzeugt, die kohärent ist mit einer Quelle von auf den Gegenstand gerichteter Ultraschall-Energie, wobei jeder Satz von gegenseitig kohärente Ultraschall-Energie erzeugenden Quellen an der Detektoroberfläche unter Erzeugung eines Ultraschall-Hologramms interferiert.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzei chn e t , dass jeder Satz miteinander kohärente Ultraschall-Energie erzeugender Quellen während einer Zeitspanne eingeschaltet wird, während dessen alle anderen Sätze von Ultraschall-Energie-Quellen abgeschaltet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, aaaurch gekennzeichnet , dass jede Quelle unter einem Winkel zu einer Senkrechten auf der Detektoroberfläche angeordnet ist, sodass sie symmetrisch zu der anderen, mit ihr geganseitig kohärenten Ultraschall-Energie-Quelle ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ultraschall-Energie-Quelle in Bezug auf eine andere, mit ihr gegenseitig kohärente Ultraschall-Energie-Quelle so angeordnet ist, dass an der Detektoroberfläche und parallel zu derselben auftretende Ultraschall-Energie-Kom* ponenten ausgelöscht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Θ, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hologramm-Transparenz vom Ultraschall-Hologramm erzeugt wird durch die Schritte:

a) Beleuchten des Ultraschall-Hologrammes mit kohärenhoui Licht um verschiedene Ordnungen gebeugten Li olit es au erzeugenj

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bad

b) Blockieren aller ausser einem 1. Ordnung Strahl, der von jedem durch Ultraschall-Energie mit einer gegebenen Ultraschall-Frequenz erzeugten Interferenzmuster gebeugt wird;

c) Richten der 1. Ordnung gebeugten Strahlen auf eine fotografische Schicht, wie einen fotografischen Film;

d) Richten eines ßezugslichtstrahles,.der mit dem das UItraschall-Hologramm beleuchtende Licht kohärent ist, sodass es mit dem 1, Ordnung gebeugten Strahl an der fotografischen Schicht interferiert; und

e) Entwickeln der Schicht, um eine Hologramm Transparent zu erzeugen.

10. Verfahren zum Erzeugen eines Bildes eines Gegenstandes von einem Ultraschall-Hologramm, gekennzeichnet durch die Vielfach-Bilder ergebenden Schritte:

«) Sichten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand und dann zu einer begrenzten Detektorfläche in einem fliessbaren Medium, wobei die Ultraschall-Energie wenigstens zwei unterschiedliche Ultraschall-Frequenzen enthäLt;

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b) Eiciiten von Bezugs-Ultraschall-Energie, sodass sie mit dar auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie an der Detektoroberfläche interferiert, wobei die Bezugs-Ultraschall-Energie wenigstens zwei unter* schiedliche Ultraschall-Frequenzen enthält, die beziehungsweise mit den zwei in den auf den Gegenstand gerichteten UItraschall-Energien enthaltenden unterschiedlichen Uliraschall-Frequenzen kohärent sind; und

c) Beleuchten der Detektoroberfläche mit elektromagnetischer Strahlung, um die Bilder wiederzugeben.

11· Verfaliren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich η · t , dass die an aer Detektoroberfläche erzeugte Interferenz ein unterschiedliches Interferenzrauster für jede der in der auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie enthaltenen unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen aufweist, und dass weiterhin die Beleuchtung der Detektoroberfläche mit Lichtstrahlung die Erzeugung von wenigstens einem BiIa für jedes unterschiedliche Interferenzmuster bewirkt, wobei die Bilder räumlich gegeneinander versetzt sind und alle ausser einem von jedem Interferenzmuster erzeugten Bilder blockiert werden.

12. Verfaai er. nach Anspruch 11, dadurch gekennzei ch net, dass aie beleuchtende Lichtstrahlung eine Mehrzahl von

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unterschiedlichen Licht-Frequenzen umfasst, und dass ferner jedes nicht-blockierte, von den Interferenzmustern wiedergegebene Bild zur Wiedergabe im Licht einer unterschiedlichen Frequenz ausgewählt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle nicht-blockierten Bilder zur Deckung gebracht werden unter Erzeugung eines zusammengesetzen verschiedenfarbigen Bildes.

14. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , dass die an der Detektoroberfläche erzeugte Interferenz ein unterschiedliches Interferenzmuster für jede unterschiedliche, in der auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie enthaltenen UItraschall-Frequenz umfasst, dass ferner die Beleuchtung der. Detektoroberfläche mit Lichtstrahlung die Wiedergabe von wenigstens einem 1. Ordnung gebeugten Strahl von jedem unterschiedlichen Interferenzmuster bewirkt, dass die gebeufcen Ordnungen lichttragender, von den Interferenzmustern erzeugter Bilder auf eine ebene Stellung im Raum fokussiert werden, und dass fernerhin von dieser ebenen Stellung im Raum alle Ordnungen ausser einer gewünschten gebrochenen, ein gewünschtes Bild für jedes Interferenzauster tragenden Ordnung, ausgefiltert werden.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass jede gewünschte gebeugte Ordnung von Licht in einer Farbe gefiltert wird, sodass jedes nicht blockierte Bild in einer gegenseitig unterschiedlichen Farbe wiedergegeben wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich· net, dass die beleuchtende Lichtstrahlung reihenmässig gefiltert wird, ehe die Detektoroberfläche mit einer Mehrzahl von im wesentlichen monochromatischen Lichtfiltern beleuchtet wird.

17. Apparat zur Erzeugung eines Ultraschall-Hologrammes, dadurch gekennzeichnet , dass der zur Wiedergabe von Vielfachbildern eines Gegenstandes geeignete Apparat die Merkmale aufweist:

a) Vorrichtungen zum Richten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand und dann zu einer begrenzten Detektoroberfläche in einem fliessbaren Medium, wobei diese Vorrichtungen Ultraschall-Energie mit wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen .erzeugen; und

b) Vorrichtungen zum Richten von Bezugs-Ultraschall-Energie zum Interferieren an der Detektoroberfläche mit der auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie, wobei diese Vorrichtungen zum Richten von Be-

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zugs-Ultraschall-Energie UItraschall-Energie von wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen erzeugen und jede Frequenz beziehungsweise mit den zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen kohärent ist, die durch die Vorrichtungen zum Richten von UItraschall-Energie auf den Gegenstand entwickelt werden.

18. Apparat nach Anspruch-17_# dadurch gekennzei c h n e t , dass die Vorriantungen zum Richten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand einen ersten Ultraschall-Wandler und Vorrichtungen zum Schalten des UItraschall-Wandlers zu Ausgängen von verschiedenen UItraschall-Frequenzen aufweisen, und dass die Vorrichtungen zum Richten von Bezugs-Ultrasch al 1-Energie zur Detektoroberfläche einen zweiten Ultraschall-Wandler aufweisen und Mittel zum Schalten des zweiten Ultraschall-Wandlers zu Ausgängen von verschiedenen Ultraschall-Frequenzen, wobei der erste und der zweite Ultraschall-Wandler synchronisiert sind, sodass ihre betreffenden Ausgänge gegenseitig kohärent sind.

19. Apparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzei σ h n e t , dass die Vorrichtungen zum Richten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand erste und zweite Ultraschall-Wandler umfassen, von denen jeder einen Ausgang mit eine^verschie-

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denen Ultraschall-Frequenz erzeugt, dass die Vorrichtungen zum Richten von Bezugs-UItraschall-Energie auf die Detektoroberfläche dritte und vierte Ultraschall-Wandler umfassen, und dass die Ausgänge des ersten und dritten Ultraschall-Wandlers bzw. des zweiten und vierten Ultraschall-Wandlers je gegenseitig kohärent sind.

20. Apparat nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Schaltbarrichtungen zum Einschalten der Erregung des · ersten und dritten Ultraschall-Wandlers während einer ersten Zeitspanne und zum folgenden Abschalten dieser Wandler und zum Erregen der zweiten und vierten Ultraschall-Wandler während einer zweiten Zeitspanne.

21. Apparat nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet , dass er zur Erzeugung einer Hologramm-Transparent vom Ultraschall-Hologramm, die weiteren Merkmale aufweist!

a) Vorrichtungen zum Beleuchten des Ultraschall-Hologramms mit kohärentem Licht zwecks Erzeugung mehrerer Ordnungen gebeugten Lichtes;

b) Vorrichtungen zum Blockieren aller Ordnungen gebeugter Lichtstrahlen, die vom Interferenzmuster mit einer gegebenen Ultraschall-Frequenz erzeugt werden mit Ausnahme eines 1. Ordnung Strahles; und

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σ) Vorrichtungen zum Aufzeichnen auf eine photographische Schicht, wie einen photographischen Film, der Interferenz des 1. Ordnung Strahles mit einem Bezugs-Lichtstrahl der kohärent mit den Vorrichtungen zur Beleuchtung des Ultraschall-Hologrammes ist.

22. Apparat zum Erzeugen von holographischen Bildern von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass er zur holographischen Erzeugung von Vielfachbildern von Gegenständen in Kombination die Merkmale umfasst:

a) Vorrichtungen zum Richten von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand und dann zu einer begrenzten Detektoroberfläche in einem fliessbaren Medium, wobei diese Vorrichtungen Ultraschall-Energie mit wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen erzeugen;

b) Vorrichtungen zum Richten von Bezugs-UItrascha]1-Energie zum Interferieren an der Detektoroberfläche mit der auf den Gegenstand gerichteten Ultraschall-Energie, wobei diese Vorrichtungen zum Riclten von Bezugs-U.ltraschall-Energie Ultraschall-Energie von wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen erzeugen und jede Frequenz beziehungsweise mit den zwei unterschiedlichen Ultraschall-Frequenzen kohärent ist, die durch die Vorrichtungen zum Richten

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von Ultraschall-Energie auf den Gegenstand entwickelt werden, wodurch unterschiedliche stehende Wellenmuster für jede verwendete Ultraschall-Frequenz erzeugt wer den j und

c) Vorrichtungen zum Beleuchten der stehenden Wellenmuster zur Erzeugung unterschiedlicher Sätze von gebeugten Ordnungen von Licht, die jeder verwendeten Ultraschall-Frequenz entsprechen, wodurch eine Mehrzahl von räumlich verlagerten Bildern des Gegenstandes wiedergegeben werden.

23. Apparat nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Vorrichtungen für den Durchtritt nur eines 1. Ordnung gebeugten Lichtstrahles von jedem der unterschiedlichen Sätze von gebeugten Ordnungen von Licht.

24. Apparat nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen zum Fokussieren aller gebrochenen Ordnungen von Licht auf eine fokale ebene Stellung im Räume vorgesehen sind und dass diese Vorrichtungen zum Durchlassen nur eines 1. Ordnung gebeugten Lichtstrahles von jedem der unterschiedlichen Sätze von gebeugten Ordnungen von Licht einen undurchsichtigen räumlichen Filter aufweisen, der in der fokalen ebenen Stellung im Raum angeordnet ist und mit Lichtdurchlassen an den Brennpunkten eines 1. Ordnung gebeug-

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ten Strahles für jede der unterschiedlichen Sätze von gebeugten Ordnungen von Licht versehen ist, wodurch ein Bild des Gegenstandes erzeugt wird, das jeder verwendeten Ultraschall-Frequenz entspricht und wobei die Bilder räumlich gegeneinander versetzt sind.

25. Apparat nach Anspruch 24, dadurch gekenn ze i chn e t , dass er mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, um die räumlich gegeneinander versetzten Bilder zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes zur Deckung zu bringen.

26. Apparat nach Anspruch 25, dadurch gekennzei ohne t , dass optische Vorrichtungen zur Betrachtung des zusammengesetzten, durch das zur Deckung bringen der im Raum gegeneinander versetzten Bilder erzeugten Bildes vorgesehen sind,

27. Apparat nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Abtasten des durch das zur Deckung bringen des ersten und zweiten Bildes erzeugten zusammengesetzten Bildes, die das zusammengesetzte Bild in äquivalente elektronische Signale umwandeln.

28. Apparat nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Rückverwandeln der elektronischen Signale in ein sichtbares, durch Kathodenstrahlenröhren wiedergegebenes Bild.

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29. Apparat nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen um die räumlich versetzten Bilder zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes zur Deckung zu bringen. Vorrichtungen aufweisen zur Änderung des Maßstabes, insbesondere Vergrösserung der Bilder, sodass sie die selbe Grosse erhalten, und Vorrichtungen um die so auf die gleiche Grosse gebrachten Bilder zur Erzeugung des zusammengesetzten Bildes zur Deckung zu bringen.

30· Apparat nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen, um die räumlich gegeneinander versetzten Bilder zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes zur Deckung zu bringen, eine Fernsehkamerarühre für jedes Bild und eine Linse für jedes Bild aufweisen, um die Bilder geeignet zu vergrössern oder ihren Maßstab zu Ändern, sodass die von jeder Fernsehkameraröhre aufgenommenen Bilder dieselbe Grosse haben, wobei die von den Fernsehkameraröhren aufgenommenen- Bilder einer Fernsehbetrachtungsvorrichtung zur Erzeugung des zusammengesetzten Bildes zugeleitet werden.

31. Apparat zur Erzeugung eines Bildes eines Gegenstandes von einem Ultraschall-Hologramm, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Vielfachbildern des Gegenstandes der Apparat folgende Merkmale aufweist:

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a) Vorrichtungen zur Erzeugung von Ultraschall-Energie in einem fliessbaren Medium, wobei diese Vorrichtungen Strahlen von Ultraschall-Energie erzeugen, die an einer Ultraschall-Hologramm-Detektoroberfläche interferieren zur Erzeugung von Mustern stehender Wellen an der Oberfläche, und wobei die Strahlen alternativ von einer gegenseitig kohärenten UItraschall-Frequenz zu einer anderen gegenseitig kohärenten Ultraschall-Frequenz umgeschaltet werden und dadurch einander folgende Muster stehender Wellen auf der Oberfläche erzeugen}

b) Vorrichtungen zur Anordnung eines Gegenstandes in einem der Strahlen von Ultraschall-Energie;

c) Vorrichtungen zum Richten einer kollimierten Lichtquelle zur Beleuchtung der Muster, stehender Wellenj

d) Vorrichtungen zum Fokussieren gebeugter Ordnungen von Licht von den beleuchteten Mustern stehender Wellen;

e) Vorrichtungen zum Blockieren aller Ordnungen »usfer einem bildtragenden 1. Ordnung Strahl von jedem der einander folgenden stehenden Wellenmusterj und

f) Vorrichtungen zur Betrachtung eines Bildes des Gegenstandes in jedem nicht-blockierten 1. Ordnung Strahl.

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32. Apparat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die kollimierte Lichtquelle veranlasst wird, von einer im wesentlichen monochromatischen Lichtfreguenz auf eine andere im wesentlichen monochromatische Lichtfreguenz im Synchronismus mit dem Wechsel der Strahlen von Ultraschall-Energie umzuschalten.

33. Apparat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen monochromatische Lichtfilter in die Pfade der bildtragenden 1. Ordnung Strahlen, die durch die Blockiervorrichtungen hindurchtreten, eingefügt sind, sodass jedes Gegenstandsbild in einer verschiedenen Farbe erscheint.

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