DE2738954A1

DE2738954A1 - Signalverarbeitendes system

Info

Publication number: DE2738954A1
Application number: DE19772738954
Authority: DE
Inventors: Simon Duinker
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1978-03-09
Also published as: CA1087759A; FR2364020A1; IT1084744B; IL52900A; NL7609963A; US4200931A; DE2738954C2; IL52900A0; GB1583054A; CH625953A5; SE7710047L; FR2364020B3; JPS5334488A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Mleeling 63 dessen 29.8.1977 Dipl.-Ing. Richard Schlee Bi»marek»tra··· 43 Dipl.-Ing. Arne Miesling ^TeWon! <^M41> ^710te

Mi/Sdt 13.243

N.V. Optische Industrie "De Oude DeIff
DELFT, Niederlande

Signalverarbeitendes System

Die Erfindung bezieht sich auf ein signalverarbeitendes System zur Verwendung für tomographische Systeme. In solchen tomographiscten Systemen der Art wie z.B. in der niederländischen Patentanmeldung 76.05254 beschrieben, wird unter Verwendung eines im wesentlichen flachen Bündels kurzwelliger Strahlen, wie Röntgenstrahlung, ein Bild von der Strahlungsabsorption eines durch dieses Bündel bestimmten Querschnitts eines Objekts dadurch erhalten, dass man eine relative Drehbewegung des Objekts in bezug auf ein die Strahlungsquelle und eine Detektorvorrichtung umfassendes System durchfuhren lässt, wobei diese Detektorvorrichtung mit Vorkehrungen gekuppelt ist, mit denen eine Sammlung von Signalprofilen entsprechend der Strahlungsabsorption des Objekts infolge aufeinanderfolgender Positionen, die dieses System in bezug auf das Objekt einnimmt, gebildet werden kann.

Um den störenden Effekt der sog. Punktstreuungsfunktion auf das endgültige Tomogramm zu eliminieren, werden die genannten Signalprofile "vorbearbeitet", was u.a. bedeutet, dass die Signalprofilinformation gemass einer korrigierenden Dekonvolutionefunktion konvertiert wird. -

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Die niederländische Patentanmeldung 76.00155 gibt Vorschläge, Bildinforroation, die Ober einen Helligkeitsverstärker in sich in einer Ebene bewegende Bildinformation umgewandelt wird, gemäss einer solchen Dekonvolutionsfunktion zu konvertieren. Die genannte bewegende Bildinformation wird dazu gleichsam längs einer stillstehenden Maske mit einer Lichtdurchlasscharakteristik gefegt, die entsprechend der gewünschten Dekonvolutionsfunktion gebildet ist.

Um bei der für tomographische Zwecke dienenden Signalverarbeitung eine gleiche, stellenunabhängige Dekonvolutionsfunktion für alle Elemente eines Objektquerschnitts, der zu dem endgültigen Toraogramm rekonstruiert werden soll, verwenden zu können, ist es grundsätzlich notwendig, dass der betreffende Objektquerschnitt aus mehreren Richtungen von einem im wesentlichen flachen Bündel paralleler Strahlen durchstrahlt wird.

Die niederländische Patentanmeldung 76.07976 gibt Vorschläge, Signalprofile, wie erhalten, wenn ein Objektguerschnitt aus mehreren Richtungen nacheinander von einem divergierenden Bündel kurzwelliger Strahlung durchstrahlt wird, in entsprechende Signalprofile zu konvertieren, die als durch ein imaginäres paralleles Strahlenbündel gebildet zu betrachten sind, das den betreffenden Objektquerschnitt aus mehreren Richtungen nacheinander durchstrahlt. Dazu wird gemäss diesen älteren Vorschlägen eine Sammlung in einer Speichervorrichtung Ober vorbestimmte Bahnen eingetragener primärer Signalprofile gemäss die Strahlungsdivergenz karikierenden Bahnen ausgelesen. Die durch eine solche Auslesung erhaltenen Signale sind dann massgebend für die gewünschten "parallelisierten" Signalprofile.

Die Erfindung bezweckt, ein für tomographische Zwecke dienendes signalverarbeitendes System zur Verfügung zu stellen, in dem die obengenannten zwei Arbeitsvorgange, und zwar Dekonvoluieren und Parallelisieren, gleichsam synthetisiert sind. Mehr insbesondere ist bezweckt, zu einer einfachen, zweckmässigen und kostensDarenden Ausführung eines solchen signalverarbeitenden Systems zu kommen.

Dazu ist ein erfindungsgemässes System gekennzeichnet durch Mittel der Art, trie schon in der obengenannten niederländischen Patentanmeldung 76.07976 vorgeschlagen, welche Mittel dazu dienen, die. genannte Sammlung primärer

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Signalprofile in einer Speichervorrichtung aufzuzeichnen; Bahnstrecke bestimmende Mittel, die dazu dienen, über eine solche Sammlung aufgezeichneter primärer Signalprofile nacheinander, jeweils eine die Strahlungsdivergenz korrigierende sekundäre Bahn zu projizieren; Mittel, die dazu dienen, die längs einer solchen sekundären Bahn gelegenen primären Signalprofilfragmente während der Projektion der betreffenden sekundären Bahn nacheinander und gemäss einer korrigierenden Dekonvolutionsfunktion auszulesen und eine Detektorvorrichtung, die dazu dient, die entsprechend ausgelesenen Signalprofilfragmente für jede der genannten sekundären Bahnen in eine entsprechende Reihe elektrischer Signale umzuwandeln.

In einer erfindungsgemässen Vorzugsausführungsform werden die genannten primären Signalprofile als eine optische Abbildung einer Sammlung kreisbogenförmiger Bildzeilen aufgezeichnet, wobei die genannten Bahnstrecke bestimmenden Mittel eine demgegenüber angeordnete Maske umfassen, mit einem entsprechend einer gewünschten Dekonvolutionsfunktion lichtdurchlässigen ringförmigen Fenster, das alles derart, dass die durch dieses Fenster durchgelassene und der genannten Detektorvorrichtung zugeführte Lichtinformation massgebend für parallelisierte und dekonvoluierte Signalprofilinformation ist.

Im Nachstehenden wird die Erfindung näher erläutert durch die Beschreibung einer Vorzugsausführungsform, auf welche die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt ist. Zahlreiche andere Ausführungsformen, die sich auf das Prinzip der vorliegenden Erfindung stützen, können verwirklicht werden.

Wie schon in der obengenannten älteren niederländischen Anmeldung 76.07976 angegeben, ist es möglich, eine Sammlung primärer Signalprofile ρ in der in Fig. 1 angegebenen Weise in einer Speichervorrichtung aufzuzeichnen. Die genannten Signalprofile sind dabei in Form kreisbogenförmiger Segmente aufgezeichnet, je mit einem Radius R. und einem Krümmungsmittelpunkt «·', gelegen auf einem um den Mittelpunkt 0 verlaufenden Kreis mit Radius R-. Die Anfangspunkte der entsprechend aufgezeichneten "halben" primären Signalprofile liegen auf einem um den Punkt 0 verlaufenden Kreis mit Radius R.. Für das Signalprofil p_a ist ein solcher Anfangspunkt durch A' angegeben, während der Endpunkt des betreffenden halben Signalprofils durch A" angegeben

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ist. Diese Endpunkte liegen auf einem um den Punkt O verlaufenden Kreis mit Radius R. Die Grosse dieses Radius R. und damit die Bogenlänge der genannten halben Signalprofile ist durch den Winkel φ des im wesentlichen flachen fächerförmigen Bündels kurzwelliger Strahlung bedingt, mit dem das betreffende Objekt durchstrahlt wird. Hie ferner auch in der obengenannten älteren niederländischen Patentanmeldung angegeben, kann die Divergenz des Strahlenbündels dadurch korrigiert werden, dass die Sammlung primärer Signalprofile tatsächlich gemäss ebenfalls kreisbogenförmigen sekundären Bahnen ausgelesen wird. Zn Fig. 1 ist eine solche sekundäre Bahn A¹B angegeben, wobei diese Bahn einen Krümmungsmittelpunkt M hat, der auf einem um den Mittelpunkt 0 verlaufenden Kreis mit Radius R. liegt, während der Krümmungsradius der genannten sekundären Bahn durch R gegeben ist. Der Krümmungsmittelpunkt H hängt dabei mit dem Winkel c< zusammen, den die Strahlungsquelle in bezug auf das Objekt zum Erlangen des primären Signalprofils A¹A" einnimmt.

Auf geometrischem Wege lässt sich in einfacher Weise erkennen, dass für den obengenannten Fächerwinkel ψ gilt, dass der Winkel A'f( ¹A" = Winkel A¹MB. M.a.W.: die Bogenwinkel If der genannten halben Profile ρ und der genannten sekundären Bahnen sind einander gleich.

Nach dem Grundsatz der vorliegenden Erfindung wird vcn der genannten Sammlung primärer halber Signalprofile eine optische Abbildung von bei dem zu behandelnden Vorzugsausführungsbeispiel kreisbogenförmigen Bildzeilen erzeugt. Ueber diese Bildzeilen wird nun eine kreisbogenförmige Bahnstrecke wie A¹B projiziert, und zwar dadurch, dass gegenüber der genannten optischen Abbildung ein lichtdurchlässiges ringförmiges Fenster mit Krümmungsradius R_ und einen Krümmungsmittelpunkt M angebracht ist, wenigstens wenn von der Annahme ausgegangen wird, dass die Abbildung in einem Verhältnis von 1:1 erfolgt. Das über dieses Fenster von der genannten optischen Abbildung aus und über den Teil A¹B durchgelassene Licht entspricht dann einem "parallelisierten" Profil p^ . Erfindungsgemäss werden nun alle primären Signalprofilfragmente, die längs eines solchen Bogens A¹B liegen, nacheinander der gewünschten Dekonvolutionsfunktion unterworfen, was dadurch erreicht werden kann, dass die entsprechend der gewünschten Dekonvolutionsfunktion gebildete Durchlasscharakteristik des genannten Fensters gleichsam längs

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_Λο

der genannten primären Signalprofilfragmente gefegt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man eine Maskenscheibe, in der der genannte Ringschlitz vorgesehen ist, um den genannten Mittelpunkt M rotieren lässt, wodurch ein Detektor, der das durch das Fenster durchfallende Licht auffängt, als Funktion der Zeit ein Signal erhält, das einem dekonvoluierten und parallelisierten Profil p" entspricht. Weiter ist dafür zu sorgen, dass der genannte Mittelpunkt M der rotierenden Maskenscheibe S den Kreis mit Radius R_ um 0 durchwandert, um eine vollständige Sammlung dekonvoluierter und parallelisierter Profile ΣΙρ" zu erhalten.

Wie schon bemerkt, werden "halbe" Profile p¹ erhalten, entsprechend einem durch die Rotationsachse 0 (relative Drehbewegung von Objekt und Strahlungsquelle) begrenzten halben Objektquerschnitt. Die andere Hälfte des Objektquerschnitts für ein paralleles Bündel aus derselben Richtung 0( wird TT Radianten weiter erhalten als das "halbe" Profil PL₊₇₇-* und zwar als ein Kreisbogen a'b ebenfalls wieder mit Krümmungsradius R„ und Krümmungsmittelpunkt M¹, der diametral gegenüber dem Krümmungsraittelpunkt M auf dem genannten Kreis mit Radius R liegt. Um schliesslich das dekonvoluierte Profil des vollständigen Objektquerschnitts zu erhalten, muss dafür gesorgt werden, dass jeweils die Dekonvolutionsresultate zusammengehörender "halber" Profile p' und P¹-. __< zusammengefügt werden, wobei zu bedenken ist, dass die zwei zusammengehörenden Dekonvolutionsresulate p"_, und p" _ nacheinander zur Verfügung kommen, mit einer Zeitdifferenz entsprechend einem Drehwinkel TT der Detektorvorrichtung. Dazu ist das Dekonvolutionsresultat des ersten "halben" Profils in einem Speicher anzusammeln, dem das Dekonvolutionsresultat des zugehörigen 7/-Radianten weiterliegenden zweiten "halben" Profils, nachdem es zur Verfügung gekommen ist, zugefügt werden kann. Bin solcher Speicher kann eine Speicherröhr umfassen, in der durch sukzessive Rückprojektion, wie u.a. in der niederländischen Patentanmeldung 76.05254 beschrieben, die Bildrekonstruktion erfolgt oder aber einen HilfsSpeicher.

Zum Erzielen eines Resultats nach Zusammenfügen der dekonvoluierten "halben" Profile, das dem von einem vollständigen Profil herrührenden Dekonvolutionsresultat entspricht, ist vor dem Dekonvoluieren jedes "halbe" Profil zu ergänzen zu einem ganzen Profil mit einem leeren Stück,das sich Ober das Gebiet erstreckt, wo das zugehörige, «77*-Radianten weiterliegende, andere

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"halbe" Profil seinen Beitrag zum vollständigen Profil leistet. "Halbe" Profile erstrecken sich über einen Bogen R ψ , ergänzte "halbe" Profile über einen Bogen 2R Cf , dekonvoluierte (ergänzte) "halbe" Profile ebenfalls über einen Bogen 2R w , so dass zum Erhalten eines parallelisierten und dekonvoluierten (ergänzten) "halben" Profils die Detektorvorrichtung während einer Zeit entsprechend dem Durchwandern eines Fensterbogens von 2R^? Radianten wirksam sein muss und/ßekonvolutionsfunktion auf der Maskenscheibe sich über einen Fensterbogen von 3RM-Radianten erstrecken muss, wie anhand von Fig. 2 verdeutlicht wird.

Phase I von Fig. 2 gibt die Situation wieder in dem Moment, da das erste Element des dekonvoluierten (ergänzten) "halben" Profils bestimmt wird. Von Phase I bis Phase II werden nur Beiträge zum Dekonvolutionsresultat infolge der Wirkung der negativen Dekonvolutionsfunktion f- erhalten. In dem Moment der Phase II wird zum erstenmal die positive Dekonvolutionsfunktion f+ wirksam und in dem Moment der Phase III wird das letzte Element des dekonvoluierten (ergänzten) "halben" Profils bestimmt.

Hie aus dem Vorhergehenden klargeworden ist, ist zum vollständigen Dekonvoluieren mit einer gegebenen Funktion eines halben Profils ρ ¹^ ein Fensterbogen des ringförmigen Fensters s in der Maskenscheibe S von 3R_ψ -Radianten notwendig. Es ist daher möglich, längs des vollständigen Umfangs dieses Fensters s eine ganze Anzahl (n) Durchlasscharakteristiken über Fensterbogensegmente von 3R„ ψ je anzubringen bei einer geeigneten Wahl des Fächerwinkels JP . Es gilt nämlich, dass 3n φ - 2ΤΓ , was ergibt η ■ 2ΤΓ/3 φ~ 120 /<p . Bei einer vollständigen Umdrehung der Maskenscheibe S und damit des ringförmigen Fensters s können dann nacheinander η halbe Profile ρ ¹^ verarbeitet werden. Dabei müssen selbstverständlich Vorkehrungen getroffen werden, wodurch erreicht wird, dass der genannte Krümmungsmittelpunkt M längs der Kreisbahn R über einen mit der Profilbreite und Schlitzbreite s zusammenhängenden Abstand verschoben wird.

Wie im Zusammenhang mit der Behandlung von Fig. 2 schon bemerkt wurde, ist es für eine vollständige Dekonvolution eines bestimmten Profils notwendig, dass jedes Element davon multipliziert wird, sowohl mit einer positiven f+ als auch mit einer negativen f- Dekonvolutionsfunktion. Im Prinzip ist daher

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jedes der zu dekonvoluierenden Profile, mehr insbesondere jedes Element davon mit diesen beiden Funktionen zu multiplizieren. Ausgehend von einer optischen Abbildung der im Vorhergehenden genannten halben primären Signalprofile p^ sind dann zwei Maskenscheiben S. und S_ notwendig, wobei die Scheibe S. z.B. die positive Dekonvolutionsfunktion und die Scheibe S die negative Dekonvolutionsfunktion eine Rolle spielen lassen kann. Mit Hilfe eines Bündelspalters, wie z.B. in der obengenannten älteren niederländischen Patentanmeldung 76.05254 beschrieben, kann dann jede der ringförmigen Bahnstrecken, wie durch die genannten Scheiben S. und S_ definiert, über die genannte optische Abbildung projiziert werden, so dass tatsächlich die Sammlung halber Signalprofile ρ mit dem Fenster s der Scheibe S. sowie auch mit

Cn 1

dem Fenster s der Scheibe S zusammenarbeiten kann. Eine auf einer solchen Organisation basierte Ausführung ist verhältnismässig kompliziert, nicht nur wegen der benötigten zwei Maskenscheiben S und S„ mit zugeordneten optischen Mitteln, sondern auch wegen des Umstandes, dass die genannten Scheiben S und S isochron rotieren müssen, was auch für die Verschiebung längs kreisförmiger Bahnen der Rotationsmittelpunkte dieser Scheiben gilt.

Die gewünschte Durchlasscharakteristik entsprechend der negativen Dekonvolutionsfunktion kann in verschiedenen Weisen verwirklicht werden, wie z.B. durch Modulieren der Dichte der Schwärzung des betreffenden als photographische Schicht ausgebildeten Fensters, oder aber durch Modulieren der Kontur dieses Materials. Die Durchlasscharakteristik entsprechend der positiven Dekonvolutionsfunktion lässt sich selbstverständlich als ein schmaler lichtdurchlässiger Schlitz verwirklichen. Da mit einer solchen,positiven Dekonvolutionsfunktion der Anfang jeweils eines neuen Profils zu markieren ist, kann der Anfang des Ansprechens von ρ ¹^ .f+ als Synchronisiersignal bei der weiteren Verarbeitung der Signale verwendet werden, die von der Detektor vorrichtung, welche die durch das Fenster durchgelassene Lichtstrahlung auf fängt, abgegeben werden.

Dem im Vorhergehenden geschilderten Nachteil bezüglich der Anwendung von zwei Maskenscheiben wie S. und S zum Erlangen einer vollständigen Dekonvolution lässt sich dadurch entgehen, dass eine einzige Maskenscheibe angewendet wird, in der die zwei benötigten Dekonvolutionsfunktionen f- und f+ gleichsam integriert sind. Dies ist möglich, da die positive Dekonvolutionsfunktion

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-Ψ'

f+ eine A>- Funktion ist. Dazu kann z.B. die Kontur des Fensters der einen Maskenscheibe S moduliert werden, wie schematisch in Fig. 3 angegeben, und zwar dadurch, dass der f+ entsprechende Schlitz rotes Licht (R) durchlässt, während das übrige, f- entsprechende Maskenprofil eine komplementäre Farbe, im vorliegenden Fall grün (G), aufweist. Dadurch, dass man zwei gegenüber einem solchen Fenster aufgestellte Detektorvorrichtungen je mit einem Rot-Filter bzw. einem Grün-Filter versieht, werden dann Signale 2^R*P'n( "¹^ 5£β.ρ'_Λ erhalten, wobei es sich einfach erkennen lässt, dass das positiv dekonvoluierte Signal Σ P'g* -^{f+ 10}^t Σ^κ·Ρ'ο( übereinstimmt, während das negativ dekonvoluierte Signal ^p** f- mit 5! (R⁺G) P ¹^* übereinstimmt.

Statt solcher Farbfilter kann auch das "!{"-Signal über eine Glasfaseroptik einem getrennten Detektor zugeführt werden, während das "G"-Signal unmittelbar dem Hauptdetektor zugeführt wird.

Die schliesslich erhaltene Sammlung parallelisierter und dekonvoluierter Profile kann entweder auf analogem Hege mit Hilfe der Rückprojektion, wie z.B. in der obengenannten älteren Anmeldung 76.05254 beschrieben, auf einer Kathodenstrahlröhre das endgültige Tomogramm ergeben, oder aber in digitaler Form in einem Rechenzeug verarbeitet werden.

Wenn, wie auch in der obenerwähnten älteren niederländischen Patentanmeldung 76.07976 erwähnt, zwei getrennte Sammlungen I und II (Fig. 4) primärer "halber" Profile aufgezeichnet sind, wobei diese zwei Sammlungen z.B. sich auf verschiedene übereinander liegende Objektquerschnitte beziehen, die gleichzeitig mit demselben Fächerwinkel aufgenommen werden, kann mit einer einzigen Maskenscheibe S, versehen mit zwei konzentrisch liegenden ringförmigen Fenstern s* und s" unter Berücksichtigung der im Vorhergehenden gegebenen Erläuterungen, ein entsprechendes Paar parallelisierter und dekonvoluierter Sammlungen von Signalprofilen erhalten werden. Selbstverständlich ist zu jedem Fauster eine zugehörige Detektorvorrichtung vorzusehen, und ist es weiter notwendig, dass die Profilsammlungen I und II in konzentrischen, sich nicht Oberschneidenden ringförmigen Bändern aufgezeichnet werden können.

Fig. 5 gibt schematisch ein Ausführungsbeispiel für das Parallelisieren und Dekonvoluieren von in erster Instanz gemäss kreisbogenförmigen Bildzeilen

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-r

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aufgezeichneten primären "halben" Signalprofilen. Die dazu dienende Speicherröhre G ist mit dem Bildschirm nach oben gekehrt fest in einem zylindrischen Gehäuse H montiert, in dem eine Buchse B koaxial drehbar getragen wird. In der Buchse B sind eine Bodenplatte D und ein in dieser exzentrisch liegendes rundes Diaphragma, dessen Begrenzung durch den punktiert gezeichneten Kreis C wiedergegeben ist, fest montiert. Ueber dieses Diaphragma C wird ausschliesslich jener Teil der in der Speicherröhre aufgezeichneten Sammlung primärer Profile ρ zum ersten optischen System durchgelassen, der einfachheitshalber mit einer einfachen Linse L mit einer Bildübertragung von 1:1 wiedergegeben ist, welche Linse exzentrisch in einer Tragplatte P. gefasst ist. Weiter ist in der BuchseB eine Deckelplatte P f.est montiert, die als Träger für einen Antreibsmotor M dient. Von den Platten P und P wird eine Welle A mit einem Ritzel RS. mit einem Durchmesser 2r drehbar

1 a

getragen, wobei auf dieser Welle eine Maskenscheibe S mit einem ringförmigen Fenster s mit einer Durchlasscharakteristik, wie durch die gewünschte Dekonvolution vorgeschrieben, fest montiert ist. Gegen die Platte P„ ist eine flächenförmige, photoempfindliche Detektorvorrichtung FD angebracht, die mittels einer lichtleitenden Bai.n LG, die z.B. aus einem Faserbündel mit ausreichendem Querschnitt bestehen kann, den gesamten Fluss des über das ringförmige Fenster s durchgelassenen Lichts empfangen kann. Der Motor M ist Ober einen passend gewählten Uebertragungsmechanismus in antreibendem Zusammenhang mit der genannten Welle Ά gekuppelt, dies alles derart, dass bei Drehung der Ausgangswelle m dieses Motors mit Ritzel RS. mit Durchmesser 2r

Z m

nicht nur die Maskenscheibe S, sondern auch die Buchse B in Rotation ver setzt wird, wobei die Welle A dann eine Kreisbahn mit Radius R um den Punkt 0 durchläuft. Die Drehzahl N der Maskenscheibe S ist dabei durch das Ver-

S ,-

hältnis r /r. gegeben, in dem r den Radius eines mit der Motorwelle fest gekuppelten ZahnradsTW darstellt, das mit dem auf der Welle A angeordneten Ritzel RS zusammenwirken kann. Auch ist die Motorwelle an dem Ritzel RS

mit Radius r fest angeordnet, das mit einem Rad mit Innenverzahnung mit m

einem Radius r. zusammenwirken kann. Dadurch ist die Drehzahl N , mit der die Welle A die genannte Kreisbahn mit Radius R. durchläuft, durch das

Verhältnis r_/r bedingt. Auf diese Weise können die beiden Rotationen, und £ m

zwar die verhältnismässig schnelle Rotation der Maskenscheibe S um den Mittelpunkt und der verhältnismässig langsame Umlauf der Welle A um den Mittelpunkt 0, gleichzeitig durch den Motor M bewirkt werden. Der innere

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-ψ-

Zahnkranz mit Radius r ist in einer am Gehäuse H befestigten Deckplatte DP gebildet.

Wenn anqenommen wird, dass über einen Winkel von 27Γ -Radianten in der genannten Speichervorrichtung G insgesamt eine Anzahl ρ primärer "halber"

die Zeit Signalprofile P₀, aufgezeichnet ist und dass/cue zum Auslesen dieser ρ Profile

über 277-Radianten erforderlich ist, t ist, qilt, dass die Zeit t , die zum

P Auslesen eines Profils notwendiq ist, durch t = t/p gegeben ist. Bei einem Fächerwinkel ψ Radianten sind am Umfang des ringförmigen Fensters s eine Anzahl η Dekonvolutionsfenster vorhanden, gegeben durch η = IT/2 ψ. In der obengenannten t Sekunde dreht die Maskenscheibe S über einen Winkel von 3 0( Radianten, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Maskenscheibe S in bezug auf den Krümmungsmittelpunkt M gegeben ist durch v*»S = ·7~- —h— Radianten/Sek. In dieser t Sekunde muss die Welle A über den um den Mittel-

P
punkt 0 verlaufenden Kreis mit Radius R. über einen Winkel von 2 fr/p-Radianten

drehen. Die Rotationsgeschwindigkeit, mit der die Welle A um den Mittelpunkt

0 herumläuft, ist daher gegeben durch IVM = ■-■ - = 2Tf/t Radianten/Sek.

t/P Wenn diese beiden Rotationen von derselben Motorwelle abgeleitet werden, die mit einer Winkelgeschwindigkeit uj = 2ΤΓΤ dreht, worin T eine Anzahl Umdrehungen der Motorwelle je Sekunde darstellt, gilt, dass NW ^eU* ⁼ No⁴^O*

Mn m ο ο

Daraus folgt, dass N 277/t = 2ffT = N 3^p/t, so dass gewählt werden muss

N„ = T.t; N„ = = . Wenn z.B. angenommen wird, dass t = 1 Sek.; M S 3 Pp 3 ^p

ρ = 720; Ip= 20 =2 77/18 Radianten und T = 10 Umdrehungen/Sek., gilt, dass

N₁₁ - 10 = r_/r und N =2ZÜi£lii = 1/12 = r /r,. ^M 2mS _2ir7203 a I

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die für eine vollständige Konvolution erforderlichen zwei Dekonvolutionsfunktionen f+ und f- in der vorgehend beschriebenen Weise im Fenster s einer einzigen Maskenscheibe S integriert sind.

Die für die Motorerregung dienende Energie, sowie auch die von dem photoempfindlichen Detektor hergeleiteten Signale können z.B. mit Schleifringen über die durch 0 verlaufende Achse zu- und abgeführt werden.

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Leerseite

Claims

Y-

ANSPRUECHE

Signalverarbeitendes System zur Verwendung für tomographische Systeme, wobei unter Verwendung eines im wesentlichen flachen Bündels kurzwelliger Strahlung, wie Röntgenstrahlung, ein Bild von der Strahlungsabsorption eines durch dieses Bündel bestimmten Querschnitts eines Objekts dadurch erhalten wird, dass man eine relative Drehbewegung des Objekts in bezug auf ein die Strahlungsquelle und eine Detektorvorrichtung umfassendes System ausführen lässt,welche Detektorvorrichtung mit Vorkehrungen gekuppelt ist, mit denen eine Sammlung von Signalprofilen entsprechend der Strahlungsabsorption des Objekts infolge der Einnahme aufeinanderfolgender Positionen dieses Systems in bezug auf das Objekt gebildet werden kann, gekennzeichnet durch Mittel, die dazu dienen, die genannte Sammlung primärer Signalprofile in einer Speichervorrichtung aufzuzeichnen; Bahnstrecke bestimmende Mittel, die dazu dienen, über eine solche Sammlung aufgezeichneter profile nacheinander jeweils eine die Strahlungsdivergenz des fächerförmigen Bündels korrigierende sekundäre Bahn zu projizieren; Mittel, die dazu dienen, längs einer solchen sekundären Bahn gelegene primäre Signalprofilfragmente während der Projektion der betreffenden sekundären·Bahn nacheinander und entsprechend einer korrigierenden Dekonvolutionsfunktion auszulesen; und eine Detektorvorrichtung, die dazu dient, die entsprechend ausgelesenen primären Signalfragmente für jede der genannten sekundären Bahnen in eine entsprechende Reihe elektrischer Signale umzuwandeln.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, die dazu dienen, die genannten primären Signalprofile als eine optische Abbildung einer Sammlung kreisbogenförmiger Bildzeilen aufzuzeichnen; und die genannten, Bahnstrecke bestimmenden Mittel eine gegenüberliegende Maskenscheibe mit einem entsprechend der gewünschten Dekonvolutionsfunktion lichtdurchlässigen ringförmigen Fenster umfassen, wobei gegenüber diesem Fenster eine optoelektrische Detektorvorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, ein durch das Fenster durchgelassenes Lichtbild, das dadurch entstanden ist, dass über ein erstes optisches System ein Teil der genannten optischen Abbildung auf die genannte Maskenscheibe übertragen wird, aufzufangen.

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ORIGINAL INSPECTED
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Maskenscheibe mit dem darin gebildeten Fenster mit Mitteln gekuppelt ist, das genannte Fenster ununterbrochen zu rotieren, dies alles derart, dass die gewünschte Dekonvolutionsfunktion nacheinander längs aller Profilelemente, die durch die genannte sekundäre Bahn bestimmt sind, weiterqeschoben wird, und weitere Vorkehrunqen qetroffen sind, durch welche dieser Arbeitsvorgang für eine aufeinanderfolgende Reihe solcher Profile, die sich je auf eine parallele Strahlung aus einer anderen Richtung beziehen, wiederholt wird.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten weiteren Vorkehrungen Mittel umfassen, durch welche das System, umfassend eine Drehachse der genannten Maskenscheibe mit darin gebildetem Fenster, sowie auch ein zweites optisches System zum Abbilden von durch das Fenster durchgelassener Lichtinformation auf die Detektorvorrichtung, und diese Detektorvorrichtung einerseits, und die Ebene der genannten Speichervorrichtung, in der die genannte Sammlung primärer Signalprofile aufgezeichnet ist, andererseits, eine Relativverschiebung parallel zur genannten Ebene und vorzugsweise über eine kreisförmige Bahn, ausführen können.
5. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste optische System einen Bildteiler umfasst, mit dem die genannte Sammlung primärer Signalprofile gleichzeitig auf zwei entsprechenden, mit ringförmigen Fenstern versehenen, und durchsichtigen Maskenscheiben abgebildet werden, wobei das eine Fenster eine räumliche Durchlasscharakteristik aufweist, entsprechend einer negativen Dekonvolutionsfunktion, während das andere Fenster eine räumliche Durchlasscharakteristik aufweist, entsprechend einer positiven Dekonvolutionsfunktion, wobei jedes der durch diese Fenster durchgelassenen Lichtbilder mittels eines zugehörigen zweiten optischen Systems auf einem gesonderten optoelektrischen Detektor abgebildet wird, und Mittel, die dazu dienen, Ausgangssignale dieser zwei optoelektrischen Detektoren zum Erzielen einer vollständigen Dekonvolution zusammenzufügen.
6..System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der genannten Maskenscheibe gebildete Fenster

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-Vf-

mit einem in zwei einander zugefügten Farben ausgeführten Filter versehen ist, dessen räumliche Durchlasscharakteristik in solcher Weise entsprechend den gewünschten positiven und negativen Dekonvolutionsfunktionen gewählt ist, dass aus dem durch dieses Fenster durchgelassenen Lichtbild, nach Abbildunq mittels des genannten zweiten optischen Systems auf einem System aus zwei gesonderten optoelektrischen Detektoren, die mit der positiven und negativen Dekonvolutionsfunktion multiplizierten Signale räumlich getrennt gleichzeitig erhalten werden können.
7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem in der genannten Maskenscheibe gebildeten Fenster der Eingang einer Faseroptik vorgesehen ist, um das positiv dekonvoluierte Signal auf dem einen Detektor abzubilden, wobei das übrige, im wesentlichen der negativen Dekonvolutionsfunktion entsprechende, durch das Fenster durchgelassene Licht vom zweiten Detektor empfangen wird, und Mittel vorgesehen sind, die von diesen beiden Detektoren abgegebenen Ausgangssignale zum Erzielen einer vollständigen Konvolution zusammenzufügen.
8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verwendung von gemäss älteren Vorschlägen ausgeführten Mitteln eine Anzahl Sammlungen der genannten primären Signalprofile, wobei jede Sammlung massgebend für einen gesonderten Querschnitt des Objekts ist, in einer gleich grossen Anzahl konzentrisch liegender, ringförmiger Gebiete der Speichervorrichtung in Form kreisbogenförmiger Bildzeilen angesammelt wird; und in der qenannten Maskenscheibe eine gleich grosse Anzahl den genannten Gebieten entsprechender Fenster je mit einer entsprechend der geeigneten Dekonvolutionsfunktion gebildeten Durchlasscharakteristik angebracht ist; und gegenüber jedem der genannten Fenster, jedoch gegenseitig optisch abgeschirmt, ein zugehöriges der genannten zwei optischen Systeme angeordnet ist.
9. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System, das die genannte Maskenscheibe, das genannte zweite optische System und die zugehörige Detektorvorrichtung umfasst, in bezug auf das fest angeordnete System, das die genannte Speichervorrichtung und das genannte erste optische System umfasst, beweglich ausgebildet ist. 809810/0832
10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System, das die genannte Speichervorrichtung und das genannte erste optische System umfasst, in bezug auf das fest angeordnete genannte System, das die genannte Maskenscheibe, das genannte zweite optische System und die zugehörige Detektorvorrichtung umfasst, beweglich ausgebildet ist.
11. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Speichervorrichtung, sowie auch das genannte System, das die genannte Maskenscheibe, das genannte zweite optische System und die zugehörige Detektorvorrichtung umfasst, fest angeordnet sind, wobei das ebenfalls fest angeordnete, genannte erste optische System mit einem beweglichen, an sich bekannten System aus Prismen versehen ist, wie ein System der als Dove-Prisma bezeichneten Art, welches System nacheinander Stellungen einnehmen kann, wobei jedes primäre Signalprofil der erstgenannten Sammlung immer an derselben Stelle des hierbei um eine feste Achse drehbaren, genannten ringförmigen Fensters abgebildet wird.
12. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Speichervorrichtung eine elektronische Speicherröhre umfasst.
13. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Streuwinkel (P des fächerförmigen Strahlungsbündels derart gewählt ist, dass in dem genannten ringförmigen Fenster, das in der genannten Maskenscheibe angeordnet ist, die der Dekonvolution eines Signalprofils entsprechende Durchlasscharakteristik eine ganze Anzahl Male längs des Umfangs dieses Fensters angeordnet ist.
14. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdurchlässigkeit des genannten Fensters längs des Ringumfangs gerechnet entsprechend der gewünschten Dekonvolutionsfunktion variiert.
15. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-13, dadurch

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gekennzeichnet, dass in der Lichtübertragungsrichtung längs des Umfangs des genannten Fensters gerechnet, dessen Kontur entsprechend der gewünschten Dekonvolutionsfunktion variiert.

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