JPH11506839A

JPH11506839A - 混濁媒体中の対象を局部化する装置

Info

Publication number: JPH11506839A
Application number: JP9523473A
Authority: JP
Inventors: パパイオアノウ，ディミトリオス; ヴィムトホーフト，ゲルト
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1999-06-15
Also published as: EP0812149A2; US5807262A; WO1997023161A3; WO1997023161A2

Abstract

(57)【要約】混濁媒体（７１０）の中の対象（７２６）を局部化する装置（７００）である。装置（７００）は、１つの光源（７２２）と、混濁媒体（７１０）の周りに光源（７２２）に関して対称に配置された２つの検出器（７２３，７２４）とからなる。パルス変調された光源を適用することにより、システムの最適感度で測定を実行する最適周波数が決定されうる。例えば乳房造影法で使用されうるファストスキャンシステムを可能にするため、複数の光源（１２０９）及び複数の検出器（１２０１乃至１２０８）が使用されうる。処理システム（１０５）は１つの光源（１２０９）及び光源（１２０９）に関して対称に配置された異なる検出器の対を繰り返し選択する。乳房造影法で使用されうる他の実施例は、例えば人間の胸部である対象（１３０５）を含むよう適合された測定空間（１３０４）を走査するための回転鏡（１３０３，１３０９）を含む。この実施例における検出器はストリークカメラ（１３１３）からなる。レンズ（１３０８）及び回転鏡（１３０９）のうちの１つは、ストリークカメラ（１３１３）の入口スリット（１３１２）の上の測定空間の入口場所（１３０３）に向かって対象に配置された測定空間（１３０４）の２つの出口場所（１３０６，１３０７）を撮像する。ストリークカメラ（１３１３）の出力画像（１３１５）は撮像装置（１３１６）によって撮像され、測定空間（１３０４）の中の対象の画像を獲得するよう処理システム（１３１８）によって処理される。モニタ（１３１９）は獲得された画像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】混濁媒体中の対象を局部化する装置本発明は、変調周波数を有する変調された光によって混濁媒体を照射する光源と、混濁媒体から発せられる変調された光から検出器信号を発生する検出器と、検出器信号から混濁媒体の光学パラメータを決定する処理ユニットとからなる混濁媒体中の対象を局部化する装置に関する。この種類の装置は、Physical Review Letters 第６９巻第１９号（１９９２年１１月）の中で発表されたM.A.O'Leary 他による論説「Refraction of Diffuse Photon Density Waves」によって知られている。既知の装置は例えば生物組織である混濁媒体の検査に使用される。隠れた対象を含む検査されるべき混濁媒体は光源と検出器との間に配置される。続いて、光源によって強度変調された光が発生され、混濁媒体に与えられる。光源と検出器との間の混濁媒体中の強度変調された光の伝播は、混濁媒体中の光子密度波の伝播によって説明されうる。検出器は混濁媒体から発せられる光を検出器信号に変換する。例えば吸収係数及び散乱係数といった混濁媒体の光学パラメータは、検出器信号の振幅及び位相から決定される。混濁媒体中の対象の存在及び大きさは、光源及び検出器による走査によって見いだされた吸収及び散乱係数の差に基づいて確立されうる。既知の装置は、例えば特に胸部組織の中の腫瘍を局部化する乳房造影法といった医療診断に使用されうる。混濁媒体に対する測定の実行の間、測定が最適感度で実行されているかどうかがわからないことは、既知の装置の欠点である。本発明は、中でも装置の最適感度で獲得された結果を提供する装置を提供することを目的とする。このため、本発明による装置は光のパルス変調のための手段からなることを特徴とする。装置の最適感度は、光子密度波の波長と、検出器の感度と、光源及び検出器の間の距離とによって決定される。この段階は、混濁媒体への異なる波長を有する光子密度波を、パルスの反復周波数から検出器の限界周波数までの範囲の関連する周波数での重ね合わせを導入する。測定の実行のあと、最適感度に関連する結果は測定されたデータから選択されうる。本発明による装置の実施例は、装置が変調された光によって混濁媒体を照射する第２の光源からなり、第２の光源の変調された光の変調は、第１の光源の変調された光の変調と同じであるが、時間に関してシフトされていることを特徴とする。この段階は、混濁媒体中の対象の検出の感度を高める。第２の光源は混濁媒体の中に第２の光子密度波を発生する。均質の混濁媒体については、２つの光源の間の対称軸に沿った検出器位置の中の検出器信号で、際だった相転移が生ずることが適用される。混濁媒体中の対象の存在によって対称が乱されれば、相転移が観察される位置はシフトされる。混濁媒体中の対象の位置は、光源及び検出器により混濁媒体を、対称軸に関して直交する２つの方向で走査することによって決定されうる。強度パルス変調された光源の使用は、光源から混濁媒体への異なる波長を有する光子密度波の重ね合わせを導入する。第１の光源に関する第２の光源の時間シフトΔＴの大きさの調整により、互いに１８０°シフトされた２つの光子密度波が重ね合わせから選択される。中でも最適感度での結果を決定するため、一連の測定は異なる時間シフトΔＴで実行され、混濁媒体はこのように走査され、一連の測定の検出器信号の時間応答が決定される。続いて時間応答から周波数スペクトルが決定される。時間シフトΔＴのため、周波数スペクトルは周波数１／（２ΔＴ）で相対最小値及びその奇数調波を含む。時間シフトΔＴが選択されうる範囲は、例えば１ｎｓ乃至５０ｎｓの範囲である。測定の完了後、そこから最適周波数での測定結果が決定される１組の周波数スペクトルが得られる。２つの光源及び検出器からなる装置は特許出願第ＷＯ９３／２５１４５号によって知られている。既知の装置はまた、２つの光源によって発生した２つの光子密度波を使用し、第１の光源の強度の振幅変調は第２の光源の振幅変調に関して逆の位相である。しかしながら、既知の装置は、光源の強度の変調のためにただ１つのシヌソイドの変調周波数を使用し、それにより混濁媒体の中に単一の周波数のみの光子密度波が生ずる。本発明による装置の更なる実施例は、装置は、該第１の検出器に加えて混濁媒体から発せられる変調された光から第２の検出器信号を発生する第２の検出器からなり、処理ユニットは第１及び第２の検出器信号の差信号の振幅及び／又は位相を決定するよう配置されていることを特徴とする。この段階は、この実施例の感度は２つの光源及び単一の検出器を使用した測定の場合よりも高いという利点を提供する。これは、単一の光源及び２つの検出器による測定の場合、２つの検出器の間の差信号の交流電圧成分は、２つの光源及び単一の検出器を使用した測定の場合の検出器信号の中の交流電圧成分よりもはるかに大きいためである。２つの光源及び単一の検出器によって実行された測定の場合の検出器信号の交流電圧成分に対する直流電圧成分の比率は、約１：１０００であり、一方、単一の光源及び２つの検出器による測定の場合の交流電圧成分に対する直流電圧成分の比率は、約１：２である。また光源の強度の他の種類の振幅変調に対しては、単一の光源及び２つの検出器を適用する組合せは、例えばシヌソイド振幅変調である２つの光源及び単一の検出器の組合せよりもはるかに感度が高い。２つの光源及び単一の検出器を使用する測定と同様に、混濁媒体に対して測定が実行される。このため、光子密度波は光源によって発生する。光源が２つの検出器に関して対称に配置されていれば、均質な混濁媒体の場合、差信号の直流電圧成分及び交流電圧成分は対称軸の上の位置では略ゼロとなる。光源及び２つの検出器の対称軸に直交する方向での光源及び検出器による混濁媒体の走査の間、２つの検出器のうちの１つと光源との間に隠れた対象が配置されていれば、２つの検出器の間の差信号の直流電圧成分及び交流電圧成分の中に局部最大が生ずる。高められた検出感度はまた、光子密度波のより高い周波数を使用することによって、より高い分解能が達成されることを可能にする。１つの光源及び２つの検出器を有する装置は、それ自体として特許出願第ＷＯ９３／２５１４５号から知られているが、その特許出願の中では詳細は開示されていない。本発明による装置の更なる実施例は、１つの平面に配置された複数の検出器からなり、該第１の検出器及び第２の検出器は、処理ユニットによって検出器から選択されていることを特徴とする。この段階の利点は、混濁媒体から発せられる光が、検出器の転移が必要とされることなく、連続した、異なる検出器位置で検出されうることにある。本発明による装置の他の実施例は、装置は４角形に配置された４つの検出器からなり、光源は検出器から略等しい距離に配置され、混濁媒体を含むことが可能な測定空間は光源と検出器との間に配置されることを特徴とする。この段階は、検出器の夫々の転移に対して、結果は光源及び４つの検出器の対称軸に関して直交する２つの方向で測定され得るため、このいわゆる象限検出器による混濁媒体の走査はより高速であることを利点とする。本発明による装置の他の実施例は、検出器は、その中に混濁媒体が配置されうる測定空間を囲む正多角形に従って配置され、光源は２つの隣接する検出器の略中点に配置され、処理ユニットは光源に関して対称に配置された２つの検出器を選択するよう配置されていることを特徴とする。検出器及び光源が測定空間を囲む支持体上に配置されているこの段階の結果、混濁媒体から発せられる光は１つの平面上で測定されえ、混濁媒体に関する光源の機械的調節によって光源に関して対称に配置されている全ての検出器の対に関連する差信号を測定することが可能である。本発明による装置の更なる実施例は、装置は、多角形の上の２つの隣接する検出器の間の略中点に配置された複数の等距離光源からなり、処理ユニットは、光源のうちの１つを選択する段階と、夫々の選択された光源に対して、数回、選択された光源に関して対称に配置された異なる検出器の対を選択する段階と、選択された検出器の対からの検出器信号の組合せから振幅及び／又は位相を測定する段階とを繰り返し実行するよう配置されていることを特徴とする。複数の検出器を、複数の光源が取り付けられている支持体と同じである、測定空間を囲む支持体に取り付けるとき、混濁媒体は異なる方向から照射されえ、同時に混濁媒体から発せられる光は異なる方向で検出されうる。従って、支持体は混濁媒体の周りの一定の位置に維持されえ、それにより測定はより高速に実行されうる。本発明による装置の他の実施例は、検出器が単一の直線上に配置されていることを特徴とする。検出器はこのように混濁媒体の片側及び光源の反対側に配置される。本発明による装置の他の実施例は、検出器が、直接的に、又は光学系を通じてストリークカメラの入口スリットに結合されていることを特徴とする。測定空間の出口ポートとストリークカメラの入口スリットとの間の光学カップリングは、異なる場所にある夫々の出口ポートの時間応答の同時測定を可能にする。本発明による装置の更なる実施例は、装置は測定空間を走査する機械及び／又は光学手段からなることを特徴とする。この段階は、測定空間の走査を可能にし、一方で光源及び検出器が支持体上に取り付けられている第１の可能性によれば、支持体は機械装置によって測定空間に沿って動かされる。第２の可能性によれば、光源及び検出器は一定の位置に配置され、測定空間は中でも回転鏡によって走査される。本発明の上記及び他の面は、以下に示される実施例を参照して説明され、明らかとなろう。図面において、図１は１つの光源及び１つの検出器からなる装置を示す図であり、図２は２つの光源及び１つの検出器からなる装置を示す図であり、図３は２つの光源のシヌソイド変調された光による検出器信号の振幅の既知の測定特性を示す図であり、図４は、２つの光源のシヌソイド変調された光による検出器信号の位相の既知の測定特性を示す図であり、図５は、強度パルス変調された光を測定する第２の装置を示す図であり、図６は、パルス変調された光の測定による検出器信号の周波数応答を示す図であり、図７は、１つの光源及び２つの検出器からなる装置を示す図であり、図８は、２つの検出器の間の差信号の直流電圧成分及び交流電圧成分を示す図であり、図９は、強度パルス変調された光を使用した連続測定のパルス応答を示す図であり、図１０は、本発明による象限検出器からなる測定装置を示す図であり、図１１は、象限検出器を示す図であり、図１２は、１つの光源及び９つの検出器からなる測定装置を示す図であり、図１３は、機械−光学走査装置及びストリークカメラからなる測定装置を示す図である。図１は、光源１０１及び検出器１０２からなる既知の装置を示す図である。この装置は、引用されたM.A.O'Leary 他による論説「Refraction of Diffuse Phot on Density Waves」によって知られている。既知の装置はまた、第１の発振器１０３と、第２の発振器１０４と、振幅及び位相検出器１０５とからなる。第１の発振器１０３は、光源１０１の強度変調のために、例えば２１６ＭＨｚの制御信号１１７を発生する。光源は、例えば８００ｎｍの光学波長を有する例えばレーザダイオードである。第１の光学導体１０６は、光源１０１によって発生した光を混濁媒体１１０へ伝導する。混濁媒体１１０は、例えば脂質内溶液を含む容器１１１である。その第１の端１０８が混濁媒体１１０の中の検出器位置の中に配置され、その第２の端１０９が光学検出器１０２に結合されている第２の光学導体１０７は、混濁媒体１１０からの光の一部分を検出器へ導く。入射光の影響を受けて、検出器１０２は検出器信号１１２を発生する。振幅及び位相検出器１０５は、当該検出器信号１１２の振幅１１３及び位相１１４を決定する。これにより、振幅及び位相検出器１０５はヘテロダイン回路１１６によって発止される基準信号１１５を必要とする。ヘテロダイン回路１１６は、制御信号１１７と、第２の発振器１０４から生ずる第２の信号１１８との間の、基準信号１１５である、差信号を決定する。第１の発振器０１３の周波数ｆ₁は、例えば２１６ＭＨｚである。第２の発振器ｆ₂の周波数は、制御信号の周波数ｆ₁と、例えば１ｋＨｚである小さな差信号の合計に等しい。光子密度波と称されるスカラーの減衰進行波は、混濁媒体中の変調された光の強度の性質を説明するために使用される。光源と検出器との間の混濁媒体の中に存在する対象は、光子密度波の波面の乱れを、そしてそれにより検出された位相及び振幅の中のずれを起こす。更に、検出器信号の振幅は、光源と検出器との間の距離と、混濁媒体の吸収係数及び散乱係数に依存する。混濁媒体中の隠れた対象の検出の感度を高めるため、その強度変調が第１の光源に関して逆の位相である第２の光源が使用される。これは混濁媒体の中に第２の光子密度波を発生させ、混濁媒体の中に明白な相転移が生ずる。この装置は、引用された特許出願第ＷＯ９３／２６１４５号によって知られている。この既知の装置は、以下において図２を参照して詳述されよう。図２は、第１の光源２２０と、第２の光源２２１と、検出器開口２０８とからなる既知の装置２００を示す図である。第１の光源２２０は発振器２０３から生ずる周波数ｆ₁の第１の変調信号２３１によって強度−変調光を発生する。第１の端が光源２２０に結合され、第２の端が機械操作装置２２６に接続されている光学導体２２２は、光を混濁媒体２１０へ導く。光源２２１に結合された縁と、やはり機械操作装置２２６に接続された第２の端２２５とを有する第２の光学導体２２３は、第２の光源２２１の光を混濁媒体２１０へ導く。第２の光源２２１は、遅延回路２１７によってその位相が第１の変調信号２３１に関して逆転されている変調信号２３１によって強度変調されている。結果として、第１の光源２２０の変調もまた、第２の光源２２１の変調に関して位相が逆にされている。混濁媒体からの光の一部分は、検出器開口２０８を通じて検出される。検出器開口２０８は、光学導体２２２，２２３の端２２４，２２５に関して対称となるよう機械操作装置２２６の上に配置されている。検出器開口２０８は、その他の端２０９が光学検出器２０２に結合されている第３の光学導体２０７の第１の端によって形成されている。光学検出器２０２は、例えば光学導体２０７を通じて混濁媒体から発せられる光に比例する検出器信号２１２を発生する。処理ユニット２０５は、検出器信号２１２から振幅２１３及び位相２１４を決定する。本装置において、２つの光学導体２２２，２２３の端（２２４，２２５）の間の距離は、例えば１０ｍｍであり、２つの光学導体２２２，２２３の端（２２４，２２５）と検出器開口２０８との間の中点の間の距離は、例えば５０ｍｍである。混濁媒体１１０は、例えば容器２１１の中の脂質内溶液である。混濁媒体の散乱係数μ_sは１．０ｍｍ^-1である。更に、均質な混濁媒体の中には、５ｍｍの半径を有する隠れた対象２０６が、容器２１１の中央の位置に存在する。対象２０６の散乱係数は１．０ｍｍ^-1であり、対象２０６の吸収係数波０．０１ｍｍ^-1である。光源及び検出器が、光源及び検出器の対象軸に関して直角に伸びる線２２７に沿った複数の位置に配置された測定の実行のとき、振幅及び位相は容器の１つの側２３０の中央に関する検出器の位置に依存して測定される。検出器信号の振幅の特徴及び位相の特徴は、図３及び図４に夫々示される。図３は、そのような測定の実行の後の検出器信号の振幅の特徴を示す図である。振幅の特徴は対称軸の上で最小を示す。図４は、検出器信号の位相の特徴を示す。位相の特徴は、容器の側面２３０の中央に対応する位置０における最大位相変化を示す。中でも測定装置の最適周波数において測定された結果を決定するため、本発明によれば、強度変調の調節可能な周波数は、光源の強度のパルス変調によって混濁媒体の中に導かれる。これらの測定は、図５に示される測定装置を参照して詳述される。図５は、パルス変調によって測定を実行する測定装置を示す図である。測定装置は実質的に、図２を参照して説明された装置と全く同じである。しかしながら、ここでは発振器５０３がパルス変調信号５３０を発生する。パルス変調信号５３０は例えば１５０フェムト秒である長さのパルスを含む。反復周波数は、例えば２１６ＭＨｚである。パルス変調信号５３０は第１の光源５２０に与えられる。第１の光源５２０はパルス化された強度変調光を発生する。第２の変調信号は、遅延回路５１９によってパルス変調信号５３０から使用される。第２のパルス変調信号５３１は第２の光源５２１の強度変調のために作用する。第２の光源５２１の強度変調は第１の光源５２０の強度変調と同じであるが、第１の光源５２０の強度変調に関して遅延時間ΔＴだけシフトされている。２つの光源の変調が位相が逆であるような周波数は遅延時間ΔＴを変化させることによって選択されうる。この周波数は１／（２ΔＴ）であるように決定される。１つの光源の強度変調を他の光源に関して遅延させる他の可能性は、光が混濁媒体の中に伝導されたときに、２つの光源及び光学路を作るための光学ビーム分割器を適用することである。本発明によれば、測定は検出器信号の分析によって最適周波数で決定される。このため、処理ユニット２０５は検出器５０２の検出器信号５１２の時間応答の周波数スペクトルを決定する。図６は、５０ｍｍの距離の２つの光源及び単一の検出器からなる説明された装置によって獲得された検出器信号５１２の周波数スペクトル６００を示す図である。２つの光源の間の距離は典型的には１０ｍｍである。この周波数スペクトルは反復周波数ｆの局部最小及びこの反復周波数の奇数調波を示す。異なる遅延時間ΔＴに対する周波数スペクトルは、０．５乃至５ｎｓの範囲の異なる遅延時間ΔＴに対して多数の測定を実行することによって獲得される。最適感度を有する測定された結果は、周波スペクトルから決定される。対称の検出のための感度は、本発明によって１つの光源及び２つの検出器からなる測定装置を使用することによって改善されうる。この装置は、図７を参照して説明される。図７は、光源７２２と、第１の検出器７０１と、第２の検出器７０２とからなる装置を示す図である。混濁媒体中の光伝搬は線形現象であり、光子密度波によって説明されえ、関連する拡散関係式は線形であるため、この装置の作動は、図６の実施例と同等である。従って、異なる光源からの強度の貢献が加算されうるだけでなく、光路は逆向きにすることが可能であり、従って光源及び検出器は交換されうる。光学導体７０７，７０８の端７２３，７２４は機械操作装置７２６の上に混濁媒体７１０の中に配置される。第１の光学導体７２１の第１の端７２２は、光学導体７０７，７０８の端７２３，７２４に関して対称であるよう機械操作装置７２６の上に混濁媒体７１０の中に配置される。発振器７０３はシヌソイド信号を発生する。光源７２０はこのシヌソイド信号によって強度変調される。第１の光学導体７２１は当該の強度変調された光を混濁媒体７１０の中に伝導する。その第１の端７２３は混濁媒体７１０の中の第１の位置に配置され、一方他の端は第１の検出器に結合されている第２の光学導体７０７は、混濁媒体７１０からの光の一部分を上記の第１の検出器７０１に伝導する。その第１の端７２４は混濁媒体７１０の中の第２の位置に配置され、一方他の端は第２の検出器に結合されている第３の光学導体７０８は、混濁媒体７１０からの光の他の部分を上記の第２の検出器７０２に伝導する。第１の検出器７０１は第１の検出器信号７３１を生成し、第２の検出器７０２は第２の検出器信号７３２を生成する。続いて、差回路７３３は２つの検出器信号７３１，７３２の間の差信号７１２を決定する。処理ユニット７０５は上記差信号から直流成分及び交流成分を決定する。ここで説明される装置では、光源及び２つの検出器の間の距離は５０ｍｍであり、検出器と検出器の間の距離は１０ｍｍである。更に、対象は、混濁媒体を含む容器７１１の中央に、光源及び検出器によって形成された組合せの対称軸に直交する軸に沿った位置０に配置される。混濁媒体及び対象の吸収係数及び散乱係数は、図２の説明で使用されたものと等しい。図８は、２つの検出器の間の差信号の直流及び交流成分のグラフを本実施例で測定される光源検出器位置の関数として示す図である。図８の第１の曲線８００は、直流成分の変化を走査線の位置の関数として示す。第２の曲線８０１は、交流成分の変化を走査線に沿って位置の関数として示す。２つの検出器の間の差信号の中の直流成分に対する交流成分の比率は約２：１であり、一方、２つの光源及び１つの検出器を使用して測定された場合の、検出信号の中の直流成分に対する交流成分の比率は約１０００：１である。２つの検出器及び１つの光源からなる装置の利点は、第１の検出器と第２の検出器との間の差信号の直流成分及び交流成分は、測定の間にわずか数パーセントのオーダの変化を示すことである。更に直流成分の相対最大はより大きく、特徴の０の周りの傾斜はより大きい。本発明による１つの光源及び２つの検出器からなる装置で中でも最適周波数で測定を実行するため、パルス化された強度変調された光は光源７２０によって発生される。光学導体７２１は、発生された光を、光学導体７０７，７０８の２つの端７２３，７２４の間の対称軸の上の混濁媒体７１０の中へ伝導する。続いて、混濁媒体７１０は、機械走査装置７２６によって、対称軸に直交し、両方の検出器を通る線に平行な方向で走査される。２つの検出器信号の間の差信号の時間応答は、夫々の測定位置に対して決定される。ここで時間応答は、変調信号のパルスの各立ち上り縁の後に経過した時間の関数としての差信号の振幅である。測定された時間応答は、図９に示されるように、３次元特性によって表わされる。図９は、時間応答特性を示す図である。第１の軸上には、光源／検出器の組合せの対称軸に直角に伸びる線に沿って光源／検出器の組合せの配置が描かれ；第２の軸上には、パルスの印加の後の時間の経過が描かれ、第３の軸上には、差信号の交流成分の振幅が描かれている。測定の実行の間の光源７２０のパルスの長さは約１５０フェムト秒であるが、例えば１ピコ秒のより高い値もまた可能である。図９の特性は、パルス応答の中の最も高い振幅、即ち最適感度は約４ナノ秒の時間の間見いだされることを示す。この時間は光源／検出器の距離及び混濁媒体の散乱係数に依存する。例えば乳房造影法の間に胸部組織に対して測定を実行するため、中でも２つの測定装置が使用されうる。第１の装置は象限検出器を使用し、一方、他の装置は多数の検出器を使用する。図１０は、象限検出器が使用される装置の測定空間を示す図である。象限検出器は、機械走査装置１００３の上に４角形に配置された４つの検出器１００１からなる。光源１００２は、４角形の中央を通る対称軸上の位置の機械走査装置１００３の上に配置されている。光源及び検出器の間には、例えば患者の胸部である混濁媒体１００５が配置されうる測定空間１００４が形成される。象限検出器を有する測定空間は、図７を参照して説明された装置と共に使用されうる。象限検出器を通じ、測定位置当たりの第１の測定は第１の方向で実行されえ、第２の測定は、第１の方向に対して略垂直に伸びる第２の方向で実行されうる。象限検出器及び光源によって２つの直交する方向で測定空間を走査することによって、夫々が同じ直交方向で選択された２つの検出器の間の差信号は、どの位置においても決定されうる。差信号及び基準信号の間のずれは、光源及び検出器の間の乱れを示す。混濁媒体及びその中に隠れた対象の２次元の投射画像は、乱れから得ることができる。最適周波数で測定された結果を決定するため、本発明によればパルス化された、強度変調光源が使用されうる。図１１は、単体１１０２の上に４角形に取り付けられた４つの検出器１１０１からなる象限検出器を示す図である。機械走査装置の代わりに、例えばＮ個の検出器及び光源からなる測定装置といった光学走査装置が使用されうる。そのような装置を、以下図１２を参照して説明する。図１２は、Ｎは偶数の整数であるとすると、Ｎ個の検出器及び光源からなる装置を示す図である。図示のため、数Ｎは、偶数の整数である８であると仮定される。実際には、Ｎは例えば６４であり得る。正多角形の頂点には、混濁媒体を含む測定空間１２１１の周りの担体１２１０の上に検出器１２０１乃至１２０８が取り付けられる。光源１２０９は、測定空間１２１１の逆側に、第１の検出器１２０１及び第８の検出器１２０８の間に略中央に取り付けられる。選択ユニット１２１３を通じ、差信号１２１３は、光源１２０９に関して対称に配置された４つ、即ちＮ／２の検出器の対、即ち対［１２０１，１２０８］，［１２０２，１２０７］，［１２０３，１２０６］，［１２０４，１２０５］から選択される。吸収係数又は散乱係数に関するずれは、再び差信号１２１３に基づいて決定される。光源及びＮ個の検出器を含む平面を異なる角度から走査するため、光源１２０９及び検出器１２０１乃至１２０８を有する担体１２１０は、測定空間１２１１に関して変移又は回転される。測定空間１２１１を異なる角度から走査する他の方法は、夫々が２つの隣接する検出器の略中点に配置されているＮ個の光源を使用することである。夫々の連続する測定に対して第２の選択ユニットはＮ個の光源１２０９のうちの１つを選択し、連続の中の続く測定に対しては、第１の選択ユニット１２１２によって、光源１２０９に関して対称に配置されたＮ／２個の検出器の対が選択される。説明された測定装置では、一定の変調周波数の光を発生する振幅変調されたレーザダイオードは、良い結果を提供する。レーザダイオードは例えば６００乃至１０００ｎｍの範囲の一定の波長を有する。時間応答測定が実行される場合、例えばモードロックド又はゲインスイッチド半導体レーザ又はモードロックドＴｉサファイアレーザといった短パルスのレーザが光源として使用されうる。ファストフォトダイオード（アバランチフォトダイード）又は光電子増倍管は、検出器として使用されうる。様々な位置からの時間応答は、例えば光学導体からなる光学系によって入口スリットの上の検出器位置を撮像することによって、ストリークカメラを使用して同時に測定されうる。ストリークカメラを使用した装置を、以下図１３を参照して説明する。図１３は、測定空間に配置された混濁媒体を測定する装置を示す図である。装置１３００は、パルス化された強度変調された光を発生する光源１３０１からなる。第１の回転鏡１３０２は光源１３０１から発せられる光を、測定空間１３０４の中の異なる、連続する入口場所１３０３へ与える。混濁媒体１３０５は測定空間１３０４の中に導入されうる。入口場所１３０３に関して対称に配置された２つの出口場所１３０６，１３０７から発せられた光は、レンズ１３０８及び第１の回転鏡１３０２ど同期して動く第２の回転鏡１３０９によって、ストリークカメラ１３１３の入口スリット１３１２の上の２つの場所１３１０，１３１１へ結像される。ストリークカメラ１３１３は、光源１３０１から発せられるトリガ信号１３１４によって時間同期制御され、時間同期は、入口スリット上の２つの場所１３１０，１３１１に入射する光の時間応答を決定する。時間応答は、出口スクリーン１３１５の上に結像される。ストリークカメラ１３１３の出口スクリーン１３１５は、例えばＣＣＤカメラである撮像装置１３１６に結合される。撮像装置１３１６は、ストリークカメラ１３１３の出口画像をビデオ信号１３１７に変換する。処理ユニット１３１８は、ビデオ信号１３１７から測定された位置１３０３の強度の時間応答を決定する。測定の実行の間、測定空間１３０４は、回転鏡１３０２，１３０９及び走査制御ユニット１３２０によってＮｘＭポイントの直交格子で２次元に走査される。ＮｘＭポイントでは、時間応答の差は、測定空間１３０４の２つの連続する出口位置１３０６，１３０７で測定される。続いて、混濁媒体１３０５の２次元の投射画像は測定された時間応答から決定される。投射画像はモニタ１３１９の上に表示される。光源及び検出器の間の光路が逆にされうるため、単一の光源及び複数の検出器の代わりに、複数の光源及び単一の検出器を適用することにより、本発明の更に複雑な実施例も実現されうる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】空間の入口場所（１３０３）に向かって対象に配置された測定空間（１３０４）の２つの出口場所（１３０６，１３０７）を撮像する。ストリークカメラ（１３１３）の出力画像（１３１５）は撮像装置（１３１６）によって撮像され、測定空間（１３０４）の中の対象の画像を獲得するよう処理システム（１３１８）によって処理される。モニタ（１３１９）は獲得された画像を表示する。

Claims

【特許請求の範囲】１．変調周波数を有する変調された光によって混濁媒体を照射する光源（１０１）と、混濁媒体（１１０）から発せられる変調された光から検出器信号（１１２）を発生する検出器（１０２）と、検出器信号（１１２）から混濁媒体の光学パラメータを決定する処理ユニット（１０５）とからなる混濁媒体（１１０）中の対象を局部化する装置（１００）であって、光のパルス変調のための手段（１０３）からなることを特徴とする装置。２．変調された光によって混濁媒体を照射する第２の光源（２２１）からなり、第２の光源の変調された光の変調は、第１の光源（２２０）の変調された光の変調と同じであるが、時間に関してシフトされていることを特徴とする請求項１記載の装置。３．装置（７００）は、該第１の検出器（７０１）に加えて、混濁媒体（７１０）から発せられる変調された光から第２の検出器信号（７３２）を発生する第２の検出器（７０２）からなり、処理ユニット（７０５）は第１及び第２の検出器信号（７３１，７３２）の差信号（７１２）の振幅及び位相を決定するよう配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。４．装置（１２００）は１つの平面に配置された複数の検出器（１２０１乃至１２０８）からなり、該第１の検出器及び第２の検出器は、処理ユニット（１０５）によって検出器（１２０１乃至１２０８）から選択されていることを特徴とする請求項３記載の装置。５．４角形に配置された４つの検出器（１００１）からなり、光源（１００２）は検出器から略等しい距離に配置され、混濁媒体（１００５）を含むことが可能な測定空間（１００４）は光源（１００２）と検出器（１００１）との間に配置されていることを特徴とする請求項４記載の装置。６．検出器（１２０１乃至１２０８）は、その中に混濁媒体が配置されうる測定空間（１２１１）を囲む正多角形に従って配置され、光源（１２０９）は２つの隣接する検出器の略中点に配置され、処理ユニット（１０５）は光源に関して対称に配置された２つの検出器を選択するよう配置されていることを特徴とする請求項４記載の装置。７．多角形の上の２つの隣接する検出器（１２０１乃至１２０８）の間の略中点に配置された複数の等距離光源（１２０９）からなり、処理ユニットは、光源のうちの１つを選択する段階と、夫々の選択された光源に対して、数回、選択された光源に関して対称に配置された異なる検出器の対を選択する段階と、選択された検出器の対からの検出器信号の差信号から振幅及び／又は位相を測定する段階とを繰り返し実行するよう配置されていることを特徴とする請求項６記載の装置。８．検出器は単一の直線上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の装置。９．検出器（１３０６，１３０７）は、直接的に、又は光学系（１３０８，１３０９）を通じてストリークカメラ（１３１３）の入口スリット（１３１２）に結合されていることを特徴とする請求項３乃至８のうちいずれか１項記載の装置。１０．装置（１３００）は測定空間（１３０４）を走査する機械及び／又は光学手段（１３０２，１３０８，１３０９）からなることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の装置。