DK141649B - Fremgangsmåde og apparat til afbildning af tredimensionale strukturer. - Google Patents

Description

(la/ (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^1-1649

DANMARK ,nt c' 3 S *] % IS/SS

8 01 S 15/46 É(21) Antegning nr. 4Ο79/75 (22) Indleveret den 12. sep. 1975 (23) Lebedag 12. sep. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlaggelteeekriftet offentliggjort den 1 9 * ΠΙΘ. j 1 98Ο

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Prioritet begemt fra den r (71) PALLE RASMUS JENSEN, Forhåbningsholms Alle 50, 1904 København V., DK.

(72) Opfinder: Samme.

(74) Fuldmægtig under tegens behandling:

Larsen & Birkeholm Patentkontor.

(64) Fremgangsmåde og apparat til afbildning af tredimensionale struk= turer.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde, ved hvilken man ved hjælp af impuls-ekko-teknikken indikerer forekomsten af reflektioner langs en given første linie i form af lysende punkter langs en given anden linie.

Der kendes en sådan fremgangsmåde, hvorved man foretager scanning i et bestemt plan og derefter registrerer de ekkoer, der reflekteres i dette plan. fiegistreringen kan f.eks. ind- 5 U1649 2 føres i et oscilloskop, Javis slæm da kan bringes til at vise ekkoerne i det afsøgte plan samtidigt. Yed at foretage en scanning i en række ved siden af hverandre liggende planer er det muligt at foretage en slags kortlægning af et 5 fast legeme, f.eks. organer i et levende -væsen. En sådan kortlægning er selv sagt meget omstændelig, og den er i realiteten ikke egnet til mange praktiske formål.

Era beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 4256/72 10 kendes der også et apparat, hvorved man ved hjælp af ultralyd kan kontrollere homogeniteten i en plade med en i hovedsagen plan overflade. Dette sker ved, at man sender lydimpulser skråt ind i pladen. Der foretages derefter en registrering af de reflekterede ekkoer. Herved er det muligt umiddel-15 bart at skaffe sig et visuelt indtryk af projektionen af positionen af en ekkogivende struktur. Dette kan f.eks. anvendes til kontrol af en svejsesøm i en plade. Derimod er det ikke muligt med dette apparat at skaffe sig et tredimen-tionalt billede af de ekkogivende strukturer i det legeme, 20 som undersøges. Det er heller ikke muligt at anvende apparatet til undersøgelse af legemer med kompliceret form.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at.,anvise en -fremgangsmåde inden for impuls-ekko-teknikken, hvorved man 25 bliver i stand til at skaffe sig et korrekt tredimensionalt billede af det indre af et rum eller et legeme.

Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at indikationerne ved hjælp af et spejlarrangement vises som indbildte lysende 30 punkter placeret fortrinsvis netop på det sted i et objekt, hvor en reflekterende struktur faktisk er beliggende. Herved opnås en direkte fornemmelse af, hvilket sted i det undersøgte legeme, billedet stammer fra. Fremgangsmåden kræver ikke, at en scanning foregår langs bestemte baner, men blot at scanningen 35 er nogenlunde jævnt fordelt inden for det afsøgte område.

3 14164-9 1 Fremgangsmåden er anvendelig indenfor alle områder, hvor man anvender impuls-ekkoteknik, således indenfor radar-, sonar-, ekkolod- og'ultralydsteknik. Endvidere er det afsøgte rum eller legemes ydre form uden betydning for 5 fremgangsmådens anvendelse.

Opfindelsen beror altså på erkendelsen af, at ekkoer langs en giv.en linie kan afbildes af en række små lamper, og at derved fremkomne lys kan opsumeres ved overlejring til lo et tredimensionalt billede - enten ved hjælp af forsinkelsen i lysopfattelse i det menneskelige øje eller ved hjælp af fotograferingsteknik.

Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af frem-15 gangsmåden og med en sender for f.eks. ultralyd eller radar, som er indrettet til at sende impulser ud langs den første linie og til at modtage de reflekterede ekkoer langs denne linie, og som indikerer refleksionerne som lysende punkter langs den anden linie. Dette apparat er ejendommeligt ved 2o spejlende midler, som er anbragt således, at indikationerne vises som indbildte lysende punkter, placeret fortrinsvis netop på det sted i et objekt, hvor en reflekterende struktur faktisk er beliggende. Ved at anvende sådanne midler opnår man på enkel måde at kunne danne det ønskede 25 billede, selv om man også kunne forestille sig billedet dannet ved f.eks. optiske og elektroniske midler.

En fordelagtig udførelsesfdrm for dette apparat er ejendommelig ved, at der er midler til svingning frem og 3o tilbage i et plan af den første linie, d.v.s. den linie, langs hvilken impulserne udsendes og refleksionerne modtages, og at der er midler til at svinge den anden linie synkront hermed. Herved opnår man på enkel måde at kunne danne sig en forestilling om de ekkogivende struk-35 turer, som er beliggende i et bestemt snit, og man opnår vel at mærke at have det pågældende snit placeret som indbildt billede på korrekt måde i forhold til det objekt, som undersøges. Ved at bevæge apparatet sidelæns U1649 i forhold, til det plan, i hvilket svingningen udføres, kan man på enkel måde foretage en afsøgning efter en bestemt ekkogivende struktur i det objekt, der undersøges.

5 Apparatet kan ifølge krav 4 være ejendommeligt ved, at midlerne til frembringelse af svingningerne er indrettet til at svinge med en frekvens, der er tilstrækkelig høj til at fastholde lys indtrykkene på nethinden i det menneskelige øje, og idet apparatet er indrettet til at arbejde med 10 impulsrepetitionsfrekvenser, der er væsentligt højere end svingningsfrekvensen. Herved kan man på mere sikker måde danne sig en forestilling om beliggenheden af de ekkogivende strukturer i et bestemt snit, idet hele snittet til stadighed kan betragtes i form af tilsyneladende konstant lysende punk-15 ter på de steder, hvor ekkogivende strukturer befinder sig.

Endelig kan apparatet ifølge krav 5 være ejendommeligt ved, at understøtningen er monteret på en styrestang, der er lejret langsgående forskydeligt i en fast, kardansk ophængning.

20 Herved kan man på enkel måde overføre en del af vægten af disse dele til en fast understøtning, og derved bliver det lettere at håndtere apparatet i forbindelse med undersøgelsen af f.eks. en person. Han kan desuden opnå, at spejlet altid befinder sig i en hensigtsmæssig position i forhold 25 til billedhukommelsen (kamera eller øje).

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 30 fig. 1 viser en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, set skematisk fra siden, og hvor apparatet anvendes ved undersøgelse af en liggende person, 35 fig. 2 en anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, set skematisk fra enden, og hvor apparatet anvendes ved scanning i blødt legeme, og 141649 5 fig. 3 et lignende billede for en tredje udførelses-form.

I fig. 1 er der vist en liggende person 1, set fra siden, som har et indre organ 2, der skal undersøges ved hjælp af 5 ultralyd. Et fast stativ 3, tjener til understøtning for dels et stereokamera 4, der kan være et filmkamera eller et fjernsynskamera, og dels for en styrestang 5, der er forskydeligt lejret i sin længderetning i en kardansk ophængning 6 i stativet 3· På styrestangen 5 er der monteret 10 et spejl 7, hvis spejlende flade vender opad. Por enden af styrestangen 5 er der monteret en svingelig holder 8 for en række lamper eller såkaldte lysdioder 9. Holderen 8 er indrettet til at svinge i et plan, der er vinkelret på spejlet 7's plan og som eventuelt går gennem styrestangen 15 5- På den modsatte side af spejlet 7rs plan er der på til svarende måde hængt en svingelig sender og modtager 10 for ultralyd, og som er indrettet til at sende og modtage ultralyd langs en linie 11, der er symmetrisk med rækken af lamper 9 omkring spejlet 7’s plan. Senderen 10 og holderen 20 8 er hver især monteret på tandhjul eller tandkranse 12 og 13, der er i indgreb med hinanden. Senderen 10 og rækken af lamper 9 er i øvrigt forbundet med hinanden ved hjælp af kendte, elektroniske, ikke viste midler på en sådan måde, at rækken af ekkoer langs linien 11 afbildes langs 25 rækken af lamper 9 ved at der til enhver tid tændes lamper, som ligger symmetrisk for det pågældende ekko omkring spejlets plan. Derved vil der set fra kameraet 4 i spejlet 7 dannes et retvendt spejlbillede af ekkoerne på de positioner, som de kommer fra. I styrestangen 5 er der 30 mellem spejlet 7 og holderen 8 eller senderen 10 indbygget et charnier 14 med en akse, der er vinkelret på spejlet 7’s plan.

Apparatet virker nu på følgende måde. Når styrestangen 5 35 med de påmonterede dele bevæges frem eller tilbage eller UT849 6 til siderne vil der i spejlet 7, set fra kameraet 4Ts faste position dannes lysglimt fra det indre organ 2 nøjagtigt fra de steder, som er ekko-givende. Dette vil også være tilfældet, hvis scanningen foregår ved en 5 svingning af holderen 8 og senderen 10 mod hinanden og bort fra hinanden samt eventuelt omkring charnieret 14.

Ved nu at lade samtlige ekkoer aftegne sig under en tredimensional scanning på f.eks. den samme fotografiske plade i et stereokamera, d.v.s. man lader kameraets lukker stå 10 åben under hele scanningsprocessen, da vil det være muligt at skaffe sig et tredimensionalt billede af de ekkogivende strukturer i det indre organ. Den eneste forudsætning er blot, at det indre organ 2 og kameraet 4 indtager en fast position i forhold til hinanden under scanningen.

15 I stedet for et fotografisk kamera kan man med fordel anvende et fjernsynskamera med billedhukommelse samt en betragter (viewer). Man kan på denne måde under scanningsforløbet styre dette på en sådan måde, at man får de ønskede 20 billeder frem. Det er desuden muligt til enhver tid at slette de indløbne signaler og begynde forfra.

En anden metode til fastlæggelse af, hvor eller hvorledes optagelsen skal finde sted, består i at betragte billedet .25 med det menneskelige øje samtidig med, at man foretager hurtige scanningsbevægelser.

Fig. 2 viser skematisk en anden udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen. En holder 14 for en række lamper 15 30 er koblet svingeligt til dels et spejl 16 og dels en sender og modtager 17 for ultralyd, som er monteret på en plade 18 af form som et cirkeludsnit. En ikke vist motor er indrettet til at bringe denne plade 18 med senderen 17 i en oscillerende bevægelse som vist med pile A og B samtidig 35 med at spejlet 16 bibringes en lignende bevægelse som vist med pilene C og D, men altid med halvt så stort vinkeludslag. Herved kan man udføre en scanning i et legeme 19 indenfor den vinkel, som er bestemt senderen 17's svingende bevægelse.

141649 7

Denne udførelsesform udmærker sig ved sin enkle konstruktion, idet man kan holde apparatet manuelt i holderen 14, medens de øvrige dele bevæger sig. Lamperne 15 står således fast, medens man ved at se i det svingende spejl vil kunne 5 iagttage et korrekt placeret billede. Såfremt den oscillerende bevægelse har en frekvens, der ligger over ca. 20.

Pig. 3 viser ligeledes skematisk et apparat til ultralydsundersøgelse. Dette apparat er indrettet til at udføre en 10 synkront oscillerende bevægelse af en holder 20 for en række lamper 21 og af en sender 22, som vist ved pilene E og P, G og Η, I og J, medens et spejl 23 er fast i forhold til disse svingende dele. Den synkrone bevægelse er tilvejebragt ved, at holderen 20 og senderen 22 er monteret på 15 hver sin fortandede kvadrant, henholdsvis 24 og 25. Ved denne konstruktion ligger omdrejningspunktet 26 tæt ved det kontaktpunkt 27, som man må have, hvis man ved ultralyd vil foretage en undersøgelse i et fast, eventuelt deformerbart legeme 28, f.eks. et dyrs legeme. Derved onnås der en god 20 kontakt. Den svingende holder 20 med lamper 21, der tænder til forskellige tider, vil frembyde et spejlvendt billede, hvis man betragter dem direkte. Hvis man derimod betragter billedet i spejlet, vil der fremkomme et retvendt, korrekt placeret billede.

Claims (4)

8 U1S49

1. Fremgangsmåde ved hvilken man ved hjælp af impuls-ekko- teknikken indikerer forekomsten af reflektioner langs en given første linie i form af lysende punkter langs en given anden linie, kendetegnet ved, at indika-5 tionerne ved hjælp af et spejlarrangement vises som indbildte lysende punkter placeret fortrinsvis netop på det sted i et objekt, hvor en reflekterende struktur faktisk er beliggende.

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og med en sender (10, 17, 22) for f.eks. ultralyd eller radar, som er indrettet til at sende impulser ud langs den første linie (11) og til at modtage de reflekterede ekkoer langs denne linie, og som indikerer reflektionerne 15 som lysende punkter (9, 15, 21) langs den anden linie, kendetegnet ved spejlende midler (7, 16, 23), som er anbragt således, at indikationerne vises som ind-bilte lysende punkter placeret fortrinsvis netop på det sted i et objekt, hvor en reflekterende struktur faktisk 20 er beliggende.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der er midler til svingning frem og tilbage i eet plan af den første linie, dvs. den linie langs hvilken impul- 25 serne udsendes og reflektionerne modtages, og at der er midler til at svingen den anden linie synkront hermed.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at midlerne til frembringelse af svingningerne er indrettet 30 til at svinge med en frekvens, der er tilstrækkelig høj til at fastholde lysindtrykkene på nethinden i det menneskelige øje, og idet apparatet er indrettet til at arbejde med impulsrepetitionsfrekvenser, der er væsentligt h.øjere end svingningsfrekvensen.