DE60100526T2

DE60100526T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Veränderung sowie Ultraschall-Diagnosegerät

Info

Publication number: DE60100526T2
Application number: DE60100526T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Toida
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: DE60100526D1; CN1261759C; KR20010107583A; JP3903105B2; CN1325027A; KR100774939B1; EP1158283A1; US6594290B2; JP2001330509A; US20020009103A1; EP1158283B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung bei einer Ultraschallwelle oder dergleichen, die sich durch ein Medium ausbreitet. Außerdem betrifft die Erfindung eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung mit einer solchen Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung.
Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Bei einer Ultraschall-Diagnosevorrichtung für eine sogenannte Ultraschallecho-Beobachtung oder dergleichen ist es übliche Praxis, piezoelektrische Werkstoffe, typischerweise PZT (Pb-(Blei-)Zirkonat-Titanat) für einen Ultraschallsensorteil (Sonde) zu verwenden.
12A und 12B zeigen schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Sonde. 12A ist eine Gesamt-Perspektivansicht der Sonde, und 12B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines die Sonde enthaltenden Array-Vibrators.
Wie in 12A gezeigt ist, besitzt die Sonde 301 in ihrer Gesamtheit die Form eines dünnen Kästchens mit einer schmalen rechteckigen Sondenoberfläche 302. Die Sondenoberfläche 302 wird in Berührung mit einem menschlichen Körper gebracht, und es wird eine Ultraschallwelle ausgesendet, um aus den Tiefen des Körpers reflektiertes Ultraschallecho zu empfangen. Ein Kabel 307, welches ein Treibersignal zum Erzeugen einer Ultraschallwelle sowie ein Detektorsignal einer Ultraschallwelle überträgt, ist an der oberen Seite der Sonde 301 angeschlossen.
Ein kammförmiger Array-Vibrator 303, der sowohl als Sender als auch als Empfänger für Ultraschallwellen dient, ist in der Sondenoberfläche 302 untergebracht. Wie in 12B zu sehen ist, besitzt der Array-Vibrator 303 eine Anzahl von Schlitzen 306 (deren Breite zum Beispiel 0,1 mm beträgt) in einem dünnen, streifenförmigen PZT-Flachstück (dessen Dicke zum Beispiel 0,2 bis 0,3 mm beträgt), um eine Anzahl von kammzahn-förmigen einzelnen Vibratorelementen 305 zu bilden (die zum Beispiel eine Breite von 0,2 mm und eine Länge von 20 mm haben).
In jedem einzelnen Vibratorelement 305 ist eine Elektrode gebildet und mit einer Signalleitung verbunden. Eine akustische Linsenschicht oder eine akustische Anpaßschicht aus Harzmaterial wie zum Beispiel Gummi, ist an der Oberflächenseite (der unteren Seite in der Zeichnung) des Array-Vibrators 303 befestigt, und an der Rückseite ist ein Rückseitenmaterial angebracht. Die akustische Linsenschicht konvergiert die gesendeten Ultraschallwellen in wirksamer Weise. Die akustische Anpaßschicht verbessert die Übertragungseffizienz für die Ultraschallwellen. Das Haltematerial hat die Funktion, den Vibrator zu halten und bewirkt, daß die Vibration des Vibrators früher beendet wird.
Eine solche Ultraschallsonde und eine solche Ultraschall-Diagnosevorrichtung ist detailliert beschrieben in „Ultrasonic Observation Method and Diagnostic Method", Toyo Publishing Co., oder in „Fundamental Ultrasonic Medicine", Ishiyaku Publishing Co.
Auf dem Gebiet der Ultraschalldiagnose ist es erwünscht, dreidimensionale Daten aufzunehmen, um detailliertere Information über das Innere eines zu untersuchenden Körpers zu erlangen. Um diesem Bedürfnis gerecht zu werden, ist es notwendig, Ultraschall-Detektorelemente (Ultraschallsensoren) in Form eines zweidimensionalen Feldes oder Arrays auszubilden. Bei dem oben angesprochenen PZT ist es aber schwierig, die Bauelemente unter den gegebenen Umständen zu verkleinern und sie zu integrieren, was folgende Gründe hat: die Verarbeitungstechnologie von PZT-Werkstoffen (Keramiken) befindet sich nahezu an einem Grenzbereich, und eine weitere Verfeinerung führt zu einer extremen Abnahme der Fertigungsausbeute. Wenn außerdem die Anzahl von Drähten zunimmt, gibt es eine Steigerung der elektrischen Impedanz des Elements und ein Übersprechen zwischen den einzelnen Elementen (den einzelnen Vibratorelementen). Es wrid deshalb als schwierig angesehen, beim derzeitigen Stand der Technik mit Hilfe der PZT eine zweidimensionale Sonde herzustellen.
Andererseits offenbart die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP-A-10-501893 eine Ultraschalldetektorvorrichtung mit einem Array eines elektrisch (durch Pumpen) angeregten Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum (ein VCSEL-Element). Eine Hohlraumlänge jedes Lasers wird durch das von einem Objekt aus sich ausbreitende akustische Feld moduliert. Im Ergebnis wird der hierdurch gewonnene Laserstrahl durch das akustische Feld in seiner Frequenz moduliert. Der modulierte Laserstrahl wird von einem Detektorkopf in ein amplitudenmoduliertes Signal umgewandelt und anschließend von einem CCD-Array erfaßt. Anschließend wird Information des Signals elektrisch zu der Signalverarbeitungsanordnung übertragen und verarbeitet. Es ist angegeben, daß diese Ultraschallvorrichtung ein hohes Maß an Detektionsfrequenz-Bandbreite, ein hohes räumliches Auflösungsvermögen und eine vereinfachte elektrische Verdrahtung erreichen kann.
Außerdem gibt es eine Schrift mit dem Titel „High Frequency Ultrasound Imaging Using an Active Optical Detector" von James D. Hamilton et al., erschienen in IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL, VOL. 45, Nr. 3, Mai 1998. Diese Schrift offenbart eine Ultraschalldetektorvorrichtung mit einem Laser und einem optischen Modulator in Form eines Wellenleiters aus mit Neodym dotiertem Glas.
Die US 5 636 181 offenbart einen Ultraschall/Vibrations-Sensor, der aus einem Mikrochip-Laser oder einem Array aus Mikrochip-Lasern besteht, die so aufgebaut sind, daß sie mit zwei unterschiedlichen Laserfrequenzen schwingen, die zwei orthogonalen Po1arisationen entsprechen. Wenn der Mikrochip-Laser oder das Mikrochip-Laser-Array in einem akustischen Feld plaziert wird, wird seine Hohlraumlänge moduliert, was eine Frequenzmodulation der Frequenzdifferenz zwischen den beiden Moden hervorruft, was man demodulieren kann, um ein Abbild der Energie des akustischen Felds zu erhalten.
Weiterhin lehrt die EP 0 342 337 A2 das Messen der Modulation eines frequenzmodulierten Laserstrahls durch Auftrennen des Laserstrahls so, daß er entlang einem Referenzweg und entlang einem Verzögerungsweg eines Interferrometers verläuft, dessen Ausgangslicht auf einen Photodetektor gerichtet ist. Der Verzögerungsweg beinhaltet eine Bragg-Einrichtung, die eine Frequenzverschiebung oder Wellenlängenverschiebung des Lichts im Referenzweg in der Weise veranlaßt, wie sie bei Interferrometern vom Heterodyn-Typ üblich ist.
Allerdings hat das Detektorsystem unter Verwendung der Änderung einer Länge des Laserresonators durch die Ultraschallwelle keine praktische Bedeutung ohne Kompensation für Umgebungsänderungen, beispielsweise eine Temperaturänderung, da ein derartiges Erfassungssystem eine hohe Empfindlichkeit für die Verlagerung besitzt. Im Fall einer Array-Bildung der Sensoren wäre es durch die unvermeidliche Schwankung der Schwingungsfrequenzen in dem jeweiligen Laserelement schwierig, die Sensoren praxistauglich als Array anzuordnen, wenn es nicht ein Meßverfahren gibt, welches unbeeinflußt ist durch das Variieren der Schwingungsfrequenzen der verwendeten Laserelemente.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme gemacht. Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Erfassen einer dynamischen Änderung und einer Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung in stabiler Weise, indem der Einfluß einer Umgebungsänderung oder eines individuellen Unterschieds zwischen mehreren Laserelementen beseitigt wird. Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Ultraschalldiagnosevorrichtung mit einer solchen Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung und geeignet zur Aufnahme dreidimensionaler Daten.
Um die obigen Probleme zu lösen, umfaßt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen einer dynamischen Änderung folgende Schritte:

(a) Emittieren eines Laserstrahls unter gleichzeitiger Veranlassung einer Frequenzmodulation des Laserstrahls nach Maßgabe einer Größenänderung eines Laserresonators durch Ausbreitung einer dynamischen Änderung auf einen totalreflektierenden Spiegel, der in dem Laserresonator enthalten ist, um eine dynamische Störung des totalreflektierenden Spiegels zu veranlassen;
(b) Detektieren von Interferenzlicht, um ein Intensitätssignal zu gewinnen, welches der Intensität des Interferenzlichts entspricht; und
(c) Demodulieren des Intensitätssignals, um ein Signal zu erzeugen, welches der dynamischen Änderung entspricht, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
(d) Auftrennen des Laserstrahls in einer ersten Richtung zu einem ersten Teilstrahl und einem zweiten Teilstrahl, und Lenken des ersten Teilstrahls in eine erste Richtung sowie Lenken des zweiten Teilstrahls in eine zweite, zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung;
(e) Veranlassen einer Frequenzverschiebung in dem ersten Teilstrahl;
(f) Reflektieren des in der Frequenz verschobenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und
(g) Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls, um das im Schritt (b) nachzuweisende Interferenzlicht zu erhalten.

Darüber hinaus umfallt eine Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung gemäß der Erfindung: einen Laser mit einem Laserresonator, der einen totalreflektierenden Spiegel aufweist, an dem durch Ausbreiten einer dynamischen Änderung eine dynamische Störung hervorgerufen wird, wobei der Laser einen Laserstrahl emittiert, während dieser einer Frequenzmodulation nach Maßgabe der Änderung der Größe des Laserresonators unterzogen wird;
einen Photodetektor zum Detektieren von Interferenzlicht, um ein der Stärke des Interferenzlichts entsprechendes Intensitätssignal zu gewinnen; und
eine Demoduliereinrichtung zum Demodulieren des Intensitätssignals, um so ein der dynamischen Änderung entsprechendes Signal zu erzeugen, gekennzeichnet durch:
eine erste Einrichtung zum Separieren des von dem Laser emittierten Laserstrahls in einem ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl in einer ersten Richtung, und zum Leiten des ersten Teilstrahls in die erste Richtung und zum Leiten des zweiten Teilstrahls in eine zweite, der ersten Richtung im wesentlichen entgegengesetzte Richtung;
eine zweite Einrichtung zum Veranlassen von Frequenzverschiebung in dem von der ersten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahl;
eine dritte Einrichtung; zum Reflektieren des von der zweiten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und
eine vierte Einrichtung zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls miteinander, um das von dem Photodetektor zu erfassende Interferenzlicht zu erhalten.
Darüber hinaus enthält eine erfindungsgemäße Ultraschall-Diagnosevorrichtung:
eine Sendereinrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle;
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Ultraschallechos und zum Umwandeln des Ultraschallechos in ein elektrisches Signal, wobei die Empfangseinrichtung aufweist:
einen Laser mit einem einen totalreflektierenden Spiegel aufweisenden Laserresonator, wobei an dem Spiegel durch Ausbreitung einer dynamischen Änderung eine dynamische Störung erzeugt wird, der Laser einen Laserstrahl emittiert, während eine Frequenzmodulation des Laserstrahls nach Maßgabe der Änderung der Größe des Laserresonators erfolgt; einen Photodetektor zum Erfassen von Interferenzlicht, um so ein der Stärke des Interferenzlichts entsprechende Intensitätssignal zu gewinnen; und eine Demodulations einrichtung zum Demodulieren des Intensitätssignals, um so ein der dynamischen Änderung entsprechendes Signal zu erzeugen; und
eine Bildverarbeitungs- und -anzeigeeinrichtung zur Bildverarbeitung des der dynamischen Änderung entsprechenden Signals und zum Anzeigen eines Bilds auf der Grundlage des Signals, dadurch gekennzeichnet, daß
die Empfangseinrichtung außerdem aufweist: eine erste Einrichtung zum Separieren des von dem Laser emittierten Laserstrahls in einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl in einer ersten Richtung und zum Leiten des ersten Teilstrahls in die erste Richtung und des zweiten Teilstrahls in eine zu der ersten Richtung im wesentlichen entgegengesetzte zweite Richtung; eine zweite Einrichtung zum Veranlassen einer Frequenzverschiebung in dem von der ersten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahl; eine dritte Einrichtung zum Reflektieren des von der zweiten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und eine vierte Einrichtung zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls, um dadurch das von dem Photodetektor zu erfassende Interferenzlicht zu gewinnen.
Erfindungsgemäß laufen die separierten Laserstrahlen durch die optischen Wege mit im wesentlichen entgegengesetzter Richtung, wobei in einem der separierten Laserstrahlen die Frequenzverschiebung hervorgerufen wird. Anschließend werden die separierten Laserstrahlen miteinander kombiniert, so daß es zur Licht-Interferenz (einer sogenannten Heterodyn-Interferenz) auch dann kommt, wenn die Erfassungsumgebung, beispielsweise die Temperatur, sich innerhalb des Laserresonators ändert. Die Intensität des Interferenzlichts wird also kaum beeinflußt durch die Temperaturänderung, und man kann die dynamische Änderung eines Objekts stabil erfassen. Darüber hinaus kann dann, wenn der Laserresonator in Form eines Arrays aufgebaut ist, der dynamische Bereich eines Objekts selbst dann stabil erfaßt werden, wenn die Schwingungsfrequenzen der jeweiligen Resonatoreinheiten eine Dispersion aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung (eine Ultraschalldetektorvorrichtung) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die die Verlagerung eines Teils eines Laserresonators in der in 1 gezeigten Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung veranschaulicht;
3 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Verlagerung eines reflektierenden Spiegels, der in dem Laserresonator enthalten ist, welcher durch die Ausbreitung einer Ultraschallwelle schwingt;
4 ist eine graphische Darstellung der Schwingungsfrequenz i(t) eines Laserstrahls, der von dem Laserresonator zum Schwingen gebracht wird, wenn ein reflektierender Spiegel im Laserresonator sich um einen Betrag d(t) gemäß 3 verschiebt;
5 ist eine graphische Darstellung einer Wellenform eines Schwebungssignals in einem Photodetektor, wenn der reflektierende Spiegel im Laserresonator sich um einen Versatz d(t) gemäß 3 verschiebt;
6 ist eine graphische Darstellung eines demodulierten Signals, welches man durch Demodulieren des in 5 gezeigten Schwebungssignals erhält;
7 ist eine graphische Darstellung, die den Versatz d(t) des reflektierenden Spiegels in dem Laserresonator zeigt, reproduziert auf der Grundlage des in 6 gezeigten, demodulierten Signals;
8 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung (eine Ultraschalldetektorvorrichtung) gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ist eine Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zum Erfassen eines dynamischen Bereichs (eine Ultraschalldetektorvorrichtung) gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung (eine Ultraschalldetektorvorrichtung) mit einem Oberflächenemissions-Laserarray nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ist ein Blockdiagramm einer Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
12A und 12B zeigen schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Sonde.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile, eine Erläuterung schon mal erläuterter Bauteile erfolgt nicht.
1 ist ein Diagramm einer Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung (einer Ultraschalldiagnosevorrichtung) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Diese Vorrichtung 1 zum Erfassen dynamischer Änderungen enthält einen Laser 7 mit einem Laserresonator, und er empfängt eine Ultraschallwelle 5, die sich in einem Objekt 3 ausbreitet, an einem totalreflektierenden Spiegel 21 des Laserresonators. Von dem Laser 7 emittiertes Laserlicht L1 trifft auf ein Heterodyn-Interferenz-Optiksystem 9, und das durch das Optiksystem 9 hindurchgegangene Licht wird von einem Photodetektor 11 erfaßt. Ein von dem Photodetektor 11 ausgegebenes elektrisches Signal wird unterschiedlichen Verarbeitungen in einer elektrischen Signalverarbeitungseinheit 13 unterzogen.
Der Laser 7 besitzt den totalreflektierenden Spiegel 21, eine Kammer 23 zur Aufnahme eines Lasermediums und dergleichen, und einen teilweise reflektierenden Spiegel 25, wobei diese Elemente in der Zeichnung von links nach rechts angeordnet sind. Dieser Laser 7 wird durch Elektrizität, eine Lampe, durch Laserlicht oder dergleichen angeregt.
Eine Ultraschallwelle 5, die sich in einem zu prüfenden Objekt 3 ausbreitet (beispielsweise in einem menschlichen Körper), kommt von der linken Seite der Zeichnung und wird von dem totalreflektierenden Spiegel 21 aufgenommen. Eine akustische Anpaßschicht oder eine Abdichtungsschicht befindet sich auf der Oberfläche des totalreflektierenden Spiegels 21. In dem Laser 7 bewirkt die Ausbreitung der Ultraschallwelle 5 eine dynamische Verlagerung des totalreflektierenden Spiegels 21, was wiederum eine Störung in dem optischen Resonator hervorruft, der durch den totalreflektierenden Spiegel 21 und einen teilweise reflektierenden Spiegel 25 gebildet wird, so daß das von dem Laser 7 emittierte Laserlicht L1 einer Frequenzmodulation unterzogen wird. Die Einzelheiten des Modulationsverfahrens von Schall gegenüber Licht in dem Laser 7 werden anhand der 2 erläutert.
Bei dieser Ausführungsform ist der Laser 7 ein Laser mit externem Resonator, bei dem ein optischer Resonator außerhalb einer das Lasermedium aufnehmenden Kammer 23 angeordnet ist. In diesem Fall breitet sich die durch die Ultraschallwelle hervorgerufene Störung nur zu dem totalreflektierenden Spiegel 21 aus. Alternativ kann ein Resonator LD vom Vertikal-Typ (ein Oberflächenemissionslaser) zum Emittieren von Licht in einer Richtung senkrecht zur Aufbaurichtung der Kammer 23 verwendet werden. In diesem Fall läßt sich der Ausbau des optischen Resonators mit der Kammer 23 verkürzen. Wenn die Länge des optischen Resonators gleich oder kleiner 1/2 der Ultraschallwellenlänge beträgt, empfängt der gesamte optische Resonator die Störung durch die Ultraschallwellen in der Weise, daß die Länge des optischen Resonators vergrößert oder verkleinert wird.
Von dem Laser 7 emittiertes Laserlicht L1 trifft auf die Heterodyn-Interferenzoptik 9 auf. Ein Strahlaufspalter 31 des Heterodyn-Interferenzsystems 9 befindet sich an der dem Laser 10 als nächstes benachbarten Stelle. Das Laserlicht L 1 wird von dem Strahlaufspalter 31 teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen. Ein teilweise reflektierender Spiegel 33 befindet sich hinter dem Strahlaufspalter 31, und er reflektiert Licht L2, das ein Teil des Laserlichts L1 ist. Ein Teil des reflektierten Lichts L2 wird von dem Strahlaufspalter 31 in der Zeichnung nach unten abgelenkt.
Ein Frequenzschieber 35 mit einem akustooptischen Modulator (AOM) oder dergleichen befindet sich auf der Austrittsseite des teilweise reflektierenden Spiegels 33. Der Frequenzschieber 35 verschiebt die Frequenz des einfallenden Lichts L1 geringfügig. Das Laserlicht L1, welches durch den teilreflektierenden Spiegel 33 gelangt ist, wird von dem Frequenzschieber 35 in der Frequenz verschoben und wird zu Licht L3.
Ein Reflexionsprisma 37 befindet sich auf der Austrittsseite des Frequenzschiebers 35, es reflektiert das in der Frequenz verschobene Licht L3 auf die linke Seite.
Ein Teil des Lichts L3 läuft durch den teilreflektierenden Spiegel 33 und wird von dem Strahlaufspalter 31 in der Zeichnung nach unten abgelenkt.
Das Licht L2 und das Licht L3, beide von dem Strahlaufspalter 31 nach unten abgelenkt, werden von einer Linse 39 auf den Photodetektor zusammengeführt und miteinander kombiniert, so daß sie; auf dem Photodetektor 11 miteinander interferieren. Der Photodetektor 11 wandelt die Stärke (die Amplitude) des Interferenzlichts um in ein elektrisches Signal.
Das von dem Photodetektor 11 ausgegebene elektrische Signal wird zu der elektrischen Signalverarbeitungseinheit 13 übertragen und verarbeitet.
Die elektrische Signalverarbeitungseinheit 13 enthält einen Verstärker 41, der das von dem Photodetektor 11 ausgegebene elektrische Signal verstärkt, eine Demodulationseinheit 43 zum Demodulieren des verstärkten Signals, eine Integrationsverarbeitungseinheit 45 zum Integrieren des demodulierten Signals, eine Wellenformanzeigeeinheit 47 zum Darstellen des integrierten Signals als Wellenform, und eine Wellenformspeichereinheit 49 zum Speichern der Wellenform.
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die die Verlagerung eines Teils eines Laserresonators zeigt, der in der in 1 gezeigten Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen enthalten ist. In 2 sind der Reflexionsspiegel 21, das Lasermedium 23 und der teilreflektierende Spiegel 33 des Lasers 7 dargestellt. Die Ultraschallwelle 5 wird von dem totalreflektierenden Spiegel 21 aufgenommen, wobei der Spiegel 21 in der Zeichnung nach rechts und nach links vibriert. Im Ergebnis ändert sich die Länge L des Resonators. Eine Änderung der Resonatorlänge L, das heißt eine Verlagerung des totalreflektierenden Spiegels des Resonators sei hier mit d(t) bezeichnet.
Wenn der totalreflektierende Spiegel des Laserresonators sich durch die Ultraschallwelle um d(t) verschiebt, gibt es eine Abweichung der Frequenz v(t) der Laserschwingung, wobei diese Abweichung Δv(t) folgendermaßen ausgedrückt wird:
Von dem auf die Heterodyn-Interferenzoptik 7 nach 1 auftreffenden Laserlicht L1 wird das von dem Strahlaufspalter 31 durchgelassene und von dem teilreflektierenden Spiegel 33 reflektierte Licht L2 von dem Strahlaufspalter 31 so reflektiert, daß es über eine Linse 39 auf den Photodetektor 11 auftrifft. Folglich läßt sich das Laserlicht L2 in einem Zustand, in weichem eine Ultraschallwelle aufgenommen wird, so daß eine dynamische Änderung in dem totalreflektierenden Spiegel 21 stattfindet, folgendermaßen beschreiben: f1(t) = cos{2πν(t)·ϕ1} ... (2)wobei ϕ₁ die Anfangsphase ist.
Andererseits wird das Licht L3, welches durch den teilreflektierenden Spiegel 33 und den Frequenzschieber 35 gelaufen ist, von einem Reflexionsprisma 37 reflektiert und gelangt dann durch den teilreflektierenden Spiegel 33 wieder zurück. Dann wird das Licht L3 von dem Strahlaufspalter 31 reflektiert und trifft über die Linse 39 auf den Photodetektor 11 auf. Angenommen, ΔX stehe für eine Differenz der optischen Weglängen zwischen dem Licht L2 und dem Licht L3, so wird eine Zeitverzögerung Δt = Δx/c zwischen dem Licht L2 und dem Licht L3 liervorgerufen, die beide auf den Photodetektor 11 auftreffen. Dabei ist „c" die Lichtgeschwindigkeit. Deshalb drückt sich das Licht L3 folgendermaßen aus: f2(t) = cos{(ω0 + 2nν(t – Δt))·t + ϕ2} ... (3)wobei ω₀ das Ausmaß der Änderung der verschobenen Winkelfrequenz aufgrund des Frequenzschiebers 35 bedeutet und ϕ₂ die Anfangsphase ist.
Angenommen, Δν sei die Differenz zwischen der Schwingungsfrequenz ν(t) zur Zeit „t" und der Schwingungsfrequenz ν(t–Δt) zur Zeit (t–Δt), so erhält man folgende Beziehung: Δν(t) = ν(t) – ν(t – Δt) ... (4)
Folglich erhält man: ν(t – Δt) = ν(t) – Δν(t) ... (5)
Damit läßt sich die Gleichung (3) folgendermaßen umschreiben: f2(t) = cos{(ω0 + 2π(ν(t) – Δν(t)))·t + ϕ2} ... (6)
Da das Licht L2 und L3 durch die Linse 39 auf dem Photodetektor 11 miteinander kombiniert (einander überlagert) werden, kommt es zwischen dem Licht L2 und dem Licht L3 auf dem Photodetektor 11 zur Interferenz. Aus den Formeln (2) und (6) läßt sich diese Überlagerung folgendermaßen beschreiben:
Folglich läßt sich die Amplitudenänderung A(t), die durch die Überlagerung des Lichts L2 mit dem Licht L3 gebildet wird, folgendermaßen ausdrücken:
Nun soll aus Gründen der Vereinfachung angenommen werden, daß die Ultraschallwelle eine Dreieckwelle sei, so daß die Verlagerung d(t) des totalreflektierenden Spiegels des Laserresonators 21 durch die Ultraschallwelle den in 3 gezeigten Verlauf hat. Die Abweichung der Laserschwingungsfrequenz v(t) hat eine der Verlagerung d(t) entgegengesetzte Form, wie in 4 gezeigt ist. Wenn ein Lichtstrahl, dessen Schwingungsfrequenz eine zeitliche Abweichung aufweist, wie sie in 4 dargestellt ist, und auf die in 1 gezeigte Heterodyn-Interferenzoptik auftrifft, entsteht eine Amplitudenmodulation mit einer Frequenz F(t). Die Frequenz F(t) wird um einen Betrag einer Änderung der Schwingungsfrequenz entsprechend einer Zeitverzögerung aufgrund einer optischen Wegdifferenz gegenüber der ursprünglichen Frequenz ω_0/4π des Heterodyn-Interferenzsignals als Mittenfrequenz verschoben, wenn die Schwingungsfrequenz gemäß 5 konstant ist. F(t) drückt sich hier folgendermaßen aus:
Durch Erfassen des Lichtstrahls erhält man ein Intensitätssignal entsprechend der Intensität des Lichts, das heißt ein Schwebungssignal, welches einer Frequenzmodulation unterzogen ist. Durch Demodulieren des Schwebungssignals in der Demoduliereinheit kann man das in 6 gezeigte demodulierte Signal gewinnen. Das demodulierte Signal repräsentiert ursprünglich die Änderung der Schwingungsfrequenz entsprechend der Zeitverzögerung, und deshalb kann die Verlagerung d(t) des totalreflektierenden Spiegels 21 als Verschiebung d(t) nach 7, das heißt als Ultraschallwellenform dadurch reproduziert werden, daß man bezüglich des demodulierten Signals eine Integrationsverarbeitung durchführt.
Die dynamische Änderung, die durch die unterschiedliche physikalische Energie einer Ultraschallwelle hervorgerufen wird, läßt sich dadurch erfassen, daß man die durch die Integration erhaltene Wellenform auf der Anzeigevorrichtung 47 darstellt. Außerdem kann man die durch diese Verarbeitung erhaltene Wellenform in einer Speichereinheit 49 abspeichern.
Für Einzelheiten bezüglich der allgemeinen Signalverarbeitung in der elektrischen Signalverarbeitungseinheit 13 sei Bezug genommen auf „Ultrasonic observation method and diagnostic method", Toyo Publishing Co. oder „Fundamental ultrasonic medicine", Ishiyaku Publishing Co.
Als nächstes soll eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen (einer Ultraschalldetektorvorrichtung) anhand der 8 erläutert werden. 8 ist eine Darstellung, die schematisch die Vorrichtung veranschaulicht.
Ein Laser 7 ähnlich demjenigen aus 1 ist auf der linken Seite in 8 dargestellt. Von dem Laser 7 emittiertes Licht trifft über eine Linse 26 auf eine optische Faser 51 auf.
Die optische Faser 51 erstreckt sich in 8 zur rechten Seite hin und verläuft durch einen Optokoppler 53. Ein optisches Faser-Bragg-Gitter 55 ist an das Ende der optischen Faser 51 angekoppelt. Dieses Gitter 55 trennt das einfallende Licht L1 auf in Licht L2 und Licht L3, in der Funktion ähnlich dem teilreflektierenden Spiegel 33 der Vorrichtung nach 1. Ein Frequenzschieber 59 befindet sich vor dem Gitter 55. Der Frequenzschieber 59, bestehend aus einer Wicklung einer optischen Faser 57 um ein piezoelektrisches Element 60, verschiebt die Frequenz des durch die optische Faser 57 gehenden Lichts gemäß der Änderung des Durchmessers des piezoelektrischen Elements. Vor dem Frequenzschieber 59 befindet sich ein totalreflektierender Spiegel 61.
Von dem Gitter 55 reflektiertes Licht L2 und von dem totalreflektierenden Spiegel reflektiertes Licht L3 werden von dem Optokoppler 53 einander überlagert, um auf eine optische Faser 63 aufzutreffen. Das überlagerte Licht L2 und L3 trifft auf den Photodetektor 11 auf und wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die nachfolgende elektrische Signalverarbeitung geschieht in ähnlicher Weise wie bei der Vorrichtung nach 1.
Als nächstes soll anhand der 9 eine Vorrichtung zum Erfassen von dynamischen Änderungen (eine Ultraschalldetektorvorrichtung) in einer dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert werden. 9 zeigt die Vorrichtung schematisch.
Bei dieser Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen befindet sich ein totalreflektierender Spiegel 64 am Ende der optischen Faser 63 anstelle des optischen Faser-Bragg-Gitters 55 bei der Vorrichtung nach B. Licht L2, das Teil des vom Laser 7 emittierten Lichts L2 ist und durch die optische Faser 51 gelaufen ist, trifft am Optokoppler 53 auf die optische Faser 63, und Licht L3, welches ein weiterer Bestandteil des Lichts L2 ist, geht unverändert durch die optische Faser 51. Das Licht L2 wird von dem totalreflektierenden Spiegel 64 reflektiert. Andererseits wird das Licht L3 von dem totalreflektierenden Spiegel 61 reflektiert und wird beim Durchlauf durch den Frequenzschieber 59 in seiner Frequenz moduliert. Das Licht L2 und das Licht L3 werden in dem Optokoppler 52 einander überlagert, um in der optischen Faser 63 weiter zu laufen und auf den Photodetektor 11 aufzutreffen. Die übrigen Komponenten dieser Apparatur sind ähnlich wie bei der Apparatur nach 1.
Als nächstes soll anhand der 10 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen erläutert werden. 10 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen gemäß dieser Ausführungsform.
Bei dieser Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen sind die in 8 gezeigten Systeme zum Erfassen dynamischer Änderungen zur Bildung eines Feldes oder eines Arrays zusammengefaßt. Diese Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen besitzt ein Oberflächenemissionslaser-Array 73, in welchem eine Anzahl von Laserreflexionsspiegeln 71 in Form einer Matrix angeordnet ist. Eine Heterodyn-Interferenzoptik 70 ähnlich derjenigen in der in 8 gezeigten Apparatur ist an jeden Laserreflexionsspiegel 71 gekoppelt. Das Interferenzlicht jedes Interferenzsystems 70 wird über die optische Faser 63 zu einem Photodetektor-Array 75 übertragen und individuell erfaßt. Die von dem Photodetektor-Array 75 erzeugten elektrischen Signale werden zu dem Signalverarbeitungs-Array 77 übertragen und verarbeitet.
Durch Anordnen der Systeme zum Erfassen dynamischer Änderungen können das Abtasten, das Versetzen oder die Umwandlung von Ultraschallwellen dynamisch und gleichzeitig parallel durchgeführt werden. Daher wird das Aufnehmen dreidimensionaler Daten einfach. In der Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen läßt sich ein Array mit hoher Integrationsdichte realisieren, da die Signale mit Hilfe feiner optischer Fasern gewonnen werden. Da außerdem Licht als Signalträger verwendet wird, wird die Signalübertragungsimpedanz nicht erhöht. Außerdem läßt sich eine derartige Apparatur dadurch herstellen, daß man das in 9 gezeigte Erfassungssystem für dynamische Änderungen als Feld oder Array anordnet.
Im folgenden soll anhand der 11 eine Ausführungsform einer Ultraschalldiagnosevorrichtung beschrieben werden. 11 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch die Ultraschalldiagnosevorrichtung zeigt.
Diese Ultraschalldiagnosevorrichtung enthält eine Sendeeinheit 201, eine Sonde 209, eine Empfangseinheit 211, eine TV-Raster-Wandlereinheit 213 und eine Anzeigeeinheit (einen Fernsehmonitor) 215.
Die Sendeeinheit 201 sendet ein Ultraschalltreibersignal in Form von Impulsen zu einem Ultraschall-Übertragungswandler 203, der ein PZT-, ein PVDF- oder ähnliches Element ist. Der Wandler 203 sendet eine Ultraschallwelle aus und bewirkt, daß diese Ultraschallwelle sich in einem Objektkörper 206 ausbreitet. Ein Ultraschall-Teilreflexionsspiegel 205 (eine aus Harzmaterial gefertigte Platte oder dergleichen) befindet sich in der Zeichnung unterhalb des Wandlers 203. Innerhalb des Objektkörpers 206 wird ein Ultraschallecho 207 in der Zeichnung aus der Tiefe 216 des Objektkörpers 206 nach oben reflektiert und wird von einem Teilreflexionsspiegel 205 innerhalb der Sonde 209 auf die rechte Seite hin abgelenkt und trifft auf eine Ultraschalldetektoreinheit 208, die als zweidimensionales Array ausgebildet ist. Die Ultraschalldetektoreinheit 208 wandelt die Ultraschallwelle in ein optisches Signal um und überträgt dieses zu einer Empfangseinheit 211. Die Empfangseinheit 211 wandelt das optische Signal von der Ultraschalldetektoreinheit 208 in ein elektrisches Signal um. Die TV-Raster-Wandlereinheit 213 verstärkt das elektrische Signal von der Empfangseinheit 211 oder verarbeitet das Signal anderweitig, anschließend führt sie eine Bildverarbeitung durch. Das Signal nach der Bildverarbeitung wird zu der Anzeigevorrichtung (zu dem Fernsehmonitor) 215 übertragen und angezeigt.
Bei dieser Ausführungsform läßt sich der Effekt der Umgebungsänderung oder individueller Unterschiede zwischen den mehreren Laserelementen aufheben, oder eliminieren, so daß eine Vorrichtung zum Erfassen dynamischer Änderungen erhalten wird, die eine stabile Erfassung durchführt. Deshalb läßt sich eine Ultraschalldiagnosevorrichtung für dreidimensionale Daten herstellen. Mit Hilfe einer solchen Ultraschalldiagnosevorrichtung kann man ein hochauflösendes Bild des Inneren eines Objektkörpers erhalten.
Obschon Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Es sind verschiedene Hinzufügungen oder Modifikationen möglich. Bei den obigen Ausführungsformen wird die dynamische Änderung gemäß Beschreibung erfaßt als Ultraschallwelle, die sich zum Beispiel in einem Objekt ausbreitet. Allerdings ist es erfindungsgemäß auch möglich, eine Schallwelle, eine Beschleunigung, eine Verzerrung, eine Temperatur, eine Verlagerung oder andere Phänomene zu erfassen.

Claims

Verfahren zum Nachweisen einer dynamischen Änderung, umfassend folgende Schritte: (a) Emittieren eines Laserstrahls unter gleichzeitiger Veranlassung einer Frequenzmodulation des Laserstrahls nach Maßgabe einer Größenänderung eines Laserresonators (21–25) durch Ausbreitung einer dynamischen Änderung auf einen totalreflektierenden Spiegel (21), der in dem Laserresonator enthalten ist, um eine dynamische Störung des totalreflektierenden Spiegels (21) zu veranlassen; (b) Detektieren von Interferenzlicht, um ein Intensitätssignal zu gewinnen, welches der Intensität des Interferenzlichts entspricht; und (c) Demodulieren des Intensitätssignals, um ein Signal zu erzeugen, welches der dynamischen Änderung entspricht, gekennzeichnet durch folgende Schritte: (d) Auftrennen des Laserstrahls in einer ersten Richtung zu einem ersten Teilstrahl und einem zweiten Teilstrahl, und Lenken des ersten Teilstrahls in eine erste Richtung sowie Lenken des zweiten Teilstrahls in eine zweite, zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung; (e) Veranlassen einer Frequenzverschiebung in dem ersten Teilstrahl; (f) Reflektieren des in der Frequenz verschobenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und (g) Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls, um das im Schritt (b) nachzuweisende interferenzlicht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (d) das Trennen des Laserstrahls in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl unter Verwendung eines teilreflektierenden Spiegels (33) beinhaltet; der Schritt (e) das Veranlassen der Frequenzverschiebung des durch den teilreflektierenden Spiegel gelaufenen ersten Teilstrahls unter Verwendung eines Frequenzschiebers (35) beinhaltet; der Schritt (f) das Reflektieren des von dem Frequenzschieber ausgegebenen ersten Teilstrahls Hilfe Hilfe eines Reflexionsprismas (37) beinhaltet; und der Schritt (g) das Reflektieren des von dem Reflexionsprisma reflektierten ersten Teilstrahls und des von dem teilreflektierenden Spiegel reflektierten zweiten Teilstrahls durch Verwendung eines Strahlaufspalters (31) und das Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls unter Verwendung einer Linse (39) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (d) beinhaltet: Separieren des Laserstrahls zu dem ersten und dem zweiten Teilstrahl, indem der Laserstrahl in ein Ende einer ersten optischen Faser (51) eingeleitet wird, um einen Teil des einfallenden Lichts durch ein an dem anderen Ende der ersten optischen Faser ausgebildetes optisches Faser- Bragg-Gitter (55) zu leiten und den anderen Teil des einfallenden Lichts von dem optischen Faser-Bragg-Gitter zu reflektieren; der Schritt (e) beinhaltet: Einleiten des ersten Teilstrahls in eine zweite optische Faser (57), die bei dazwischenliegendem Bragg-Gitter an die erste optische Faser angeschlossen ist, und Ändern einer Frequenz des ersten, durch die zweite optische Faser laufenden Teilstrahls nach Maßgabe einer Durchmesseränderung eines piezoelektrischen Elements (60), um welches die zweite optische Faser gewickelt ist; und der Schritt (g) beinhaltet: Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls miteinander unter Verwendung eines optischen Kopplers (53).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (d) beinhaltet: Separieren des Laserstrahls in den ersten und den zweiten Teilstrahl dadurch, daß der Laserstrahl in eine erste optische Faser (51) eingeleitet wird, an dessen einem Ende ein totalreflektierenden Spiegel (61) gebildet ist, und Einleiten eines Teils des durch die erste optische Faser laufenden Laserstrahls in eine zweite optische Faser (63), an deren einem Ende ein totalreflektierender Spiegel ausgebildet ist, unter Verwendung eines optischen Kopplers (53); der Schritt (e) beinhaltet: Ändern einer Frequenz des ersten durch die erste optische Faser laufenden Teilstrahls nach Maßgabe einer Durchmesseränderung eines piezoelektrischen Elements (60), um das die erste optische Faser gewickelt ist; und der Schritt (g) beinhaltet: Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls miteinander, welche von den totalreflektierenden Spiegeln an den Enden der ersten bzw. der zweiten optischen Faser reflektiert wurden, unter Verwendung des optischen Kopplers.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (c) das Durchführen einer Integrationsverarbeitung für das demodulierte Intensitätssignal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Laser (7) einen Laser vom Typ mit externem Resonator aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Laser (7) eine Vertikalresonator-LD (-Laserdiode) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (a) das Propagieren der dynamischen Änderung eines zu prüfenden Objekts zu mehreren totalreflektierenden Spiegeln (71) beinhaltet, von denen jeder dem totalreflektierenden Spiegel (21) entspricht, und die ein eindimensionales Array oder ein zweidimensionales Array bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dynamische Änderung eine Ultraschallwellen-Ausbreitung in einem zu prüfenden Objekt beinhaltet.
Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Änderung, umfassend: einen Laser (1) mit einem Laserresonator (21–25), der einen totalreflektierenden Spiegel (21) aufweist, an dem durch Ausbreiten einer dynamischen Änderung eine dynamische Störung hervorgerufen wird, wobei der Laser einen Laserstrahl emittiert, während dieser einer Frequenzmodulation nach Maßgabe der Änderung der Größe des Laserresonators unterzogen wird; einen Photodetektor (11) zum Detektieren von Interferenzlicht, um ein der Stärke des Interferenzlichts entsprechendes Intensitätssignal zu gewinnen; und eine Demoduliereinrichtung (43, 45) zum Demodulieren des Intensitätssignals, um so ein der dynamischen Änderung entsprechendes Signal zu erzeugen, gekennzeichnet durch: eine erste Einrichtung zum Separieren des von dem Laser emittierten Laserstrahls in einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl in einer ersten Richtung, und zum Leiten des ersten Teilstrahls in die erste Richtung und zum Leiten des zweitern Teilstrahls in eine zweite, der ersten Richtung im wesentlichen entgegengesetzte Richtung; eine zweite Einrichtung zum Veranlassen von Frequenzverschiebung in dem von der ersten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahl; eine dritte Einrichtung zum Reflektieren des von der zweiten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und eine vierte Einrichtung zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls miteinander, um das von dem Photodetektor zu erfassende Interferenzlicht zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der: die erste Einrichtung einen reflektierenden Spiegel (33) zum Separieren des Laserstrahls in den ersten und den zweiten Teilstrahl aufweist; die zweite Einrichtung einen Frequenzschieber (35) enthält, um die Frequenzverschiebung in dem ersten Teilstrahl zu bewirken, der durch den teilweise reflektierenden Spiegel gelaufen ist; wobei die dritte Einrichtung ein Reflexionsprisma (37) enthält, um den von dem Frequenzschieber ausgegebenen ersten Teilstrahl zu reflektieren; und die vierte Einrichtung einen Strahlaufspalter (31) zum Reflektieren des ersten, von dem Reflexionsprisma reflektierten Teilstrahls und des zweiten, von dem teilweise reflektierenden Spiegel reflektierten Teilstrahls und eine Linse zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste Einrichtung eine erste optische Faser (51) mit einem ersten Ende, auf welches der von dem Laser emittierte Laserstrahl auftrifft, ein optisches Faser-Bragg-Gitter (55) an dem anderen Ende der ersten optischen Faser und eine zweite optische Faser (57), die mit dem dazwischen befindlichen optischen Faser-Bragg-Gitter an die erste optische Faser angeschlossen ist, aufweist; die zweite Einrichtung ein piezoelektrisches Element (60) aufweist, um das die zweite optische Faser gewickelt ist, um eine Frequenz des ersten, durch die zweite optische Faser laufenden Teilstrahls nach Maßgabe einer Änderung des Durchmessers des piezoelektrischen Elements zu ändern; und die vierte Einrichtung einen optischen Koppler (53) zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls aufweist, um Interferenzlicht zu gewinnen, und eine dritte optische Faser (63) zum Übertragen des Interferenzlichts aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste, die dritte und die vierte Einrichtung eine erste optische Faser (51) mit einem Ende, auf das der von dem Laser emittierte Laserstrahl auftrifft, und dem anderen Ende, an der ein totalreflektierender Spiegel (61) gebildet ist, eine zweite optische Faser (63) mit einem Ende, an dem ein totalreflektierender Spiegel (64) gebildet ist, und einen optischen Koppler (53) zum Separieren des Laserstrahls in den ersten und den zweiten Teilstrahl durch Einleiten eines Teils des durch die erste optische Faser laufenden Laserstrahls in die zweite optische Faser und zum Kombinieren des ersten und des zweiten, von den an den Enden der ersten bzw. der zweiten optischen Faser gebildeten totalreflektierenden Spiegel reflektierten Teilstrahlen aufweist; und die zweite Einrichtung ein piezoelektrisches Element (60) enthält, um welches die erste optische Faser geschlungen ist, um eine Frequenz des durch die erste optische Faser laufenden ersten Teilstrahls nach Maßgabe der Änderung des Durchmessers des piezoelektrischen Elements zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Demoduliereinrichtung eine Integrationsverarbeitung für das demodulierte Intensitätssignal durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Laser einen Laser mit externem Resonator enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Laser (7) eine Vertikalresonator-LD (-Laserdiode) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Laser (7) mehrere totalreflektierende Spiegel (71) aufweist, von denen jeder dem totalreflektierenden Spiegel (21) entspricht, wobei die mehreren totalreflektierenden Spiegel ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Array bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die dynamische Änderung eine Ultraschallwelle enthält, die sich in einem zu prüfenden Objekt ausbreitet.
Ultraschall-Diagnosevorrichtung, umfassend: eine Sendereinrichtung (201) zum Senden einer Ultraschallwelle; eine Empfangseinrichtung (208, 211) zum Empfangen eines Ultraschallechos und zum Umwandeln des Ultraschallechos in ein elektrisches Signal, wobei die Empfangseinrichtung aufweist: einen Laser (7) mit einem einen totalreflektierenden Spiegel (21) aufweisenden Laserresonator (21–25), wobei an dem Spiegel durch Ausbreitung einer dynamischen Änderung eine dynamische Störung erzeugt wird, der Laser einen Laserstrahl emittiert, während eine Frequenzmodulation des Laserstrahls nach Maßgabe der Änderung der Größe des Laserresonators erfolgt; einen Photodetektor (11) zum Erfassen von Interferenzlicht, um so ein der Stärke des Interferenzlichts entsprechendes Intensitätssignal zu gewinnen; und eine Demoduliereinrichtung (43) zum Demodulieren des Intensitätssignals, um so ein der dynamischen Änderung entsprechendes Signal zu erzeugen und eine Bildverarbeitungs- und -anzeigeeinrichtung (213, 215) zur Bildverarbeitung des der dynamischen Änderung entsprechenden Signals und zum Anzeigen eines Bilds auf der Grundlage des Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung außerdem aufweist: eine erste Einrichtung zum Separieren des von dem Laser emittierten Laserstrahls in einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl in einer ersten Richtung und zum Leiten des ersten Teilstrahls in die erste Richtung und des zweiten Teilstrahls in eine zu der ersten Richtung im wesentlichen entgegengesetzte zweite Richtung; eine zweite Einrichtung zum Veranlassen einer Frequenzverschiebung in dem von der ersten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahl; eine dritte Einrichtung zum Reflektieren des von der zweiten Einrichtung ausgegebenen ersten Teilstrahls in die zweite Richtung; und eine vierte Einrichtung zum Kombinieren des ersten und des zweiten Teilstrahls, um dadurch das von dem Photodetektor zu erfassende Interferenzlicht zu gewinnen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der der Laser (7) mehrere totalreflektierende Spiegel (71) jeweils entsprechen dem totalreflektierenden Spiegel (21) aufweist, wobei die mehreren totalreflektierenden Spiegel ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Array bilden.