CH625953A5

CH625953A5 -

Info

Publication number: CH625953A5
Application number: CH1053777A
Authority: CH
Inventors: Simon Duinker
Original assignee: Optische Ind De Oude Delft Nv
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1981-10-30
Also published as: FR2364020B3; SE7710047L; US4200931A; IL52900A; NL7609963A; IL52900A0; CA1087759A; FR2364020A1; IT1084744B; DE2738954C2; GB1583054A; DE2738954A1; JPS5334488A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung für tomographische Systeme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um eine mechanisch-elektrische signalverbreitende Vorrichtung zur Verwendung in analogen tomographischen Systemen.

Analoge Systeme, im Gegensatz zu computertomographi-schen Systemen, verwenden analoge Technik anstelle digitaler Technik, um ein Absorptionsstrahlungsbild eines Flächenquerschnitts eines zu prüfenden Gegenstandes abzubilden. Ein Beispiel eines analogen Systems ist in der US-PS 4 173 720 dargestellt, bei dem ein im wesentlichen ebenes Bündel einer kurzwelligen Strahlung, wie «X-Strahlen», verwendet wird, um ein Strahlungsabsorptionsbild einer Querschnittsfläche eines Objektes abzubilden, wie sie durch das genannte Bündel bestimmt wird, indem eine relative Drehung zwischen dem genannten Objekt und der Einheit erzeugt wird, die die Quelle für die Herstellung der kurzwelligen Strahlung und die Detektorvorrichtung aufnimmt und die eine im wesentlichen kontinuierliche Detektoroberfläche hat, mit einer Breite, um wenigstens auf der Hälfte der genannten Querschnittsfläche die Strahlungsabsorption beobachten zu können, wobei die Detektorvorrichtung mit Kontrollmitteln verbunden ist, wodurch eine Ansammlung von aufeinanderfolgenden analogen Primärsignalprofilen, von denen jedes der Strahlungsabsorption des genannten Objektes als Ergebnis aufeinanderfolgender Stellungen entspricht, die die Einheit relativ zu dem Objekt einnimmt, in einer ringförmigen Region einer Speichereinheit (wie ein stetiger Kathodenstrahlschirm) längs einer entsprechenden Anzahl von kreisbogenförmig gekrümmten primären Bahnspuren gespeichert wird, deren Mittelpunkt auf einem Kreis liegen, der konzentrisch auf der genannten ringförmigen Region liegt.

Es ist dem Fachmann bekannt, dass, um den Störeffekt der sogenannten «Point-spread»-Funktion auf dem endgültigen Tomogramm zu beseitigen, die durch die Überlagerung der Rückprojektion der Signalprofile erhalten wird, die in Frage stehenden ursprünglichen Signalprofile «vorverarbeitet» werden, was u. a. einschliesst, dass die Signalprofilinformation in Abstimmung mit einer geeigneten räumlichen Filterfunktion umgeformt wird. Im computer-tomographischen System wird dieses Filterverfahren als ein integraler Bestandteil des Datenverarbeitungsprogramms auf Subroutin-Basis durchgeführt. In analoger Tomographie hingegen werden analoge anstelle von digitalen Techniken verwendet.

Die US-PS 4 097 898 zeigt Vorschläge für Transformationen auf, und zwar in Verbindung mit derartigen räumlichen Filterfunktionen, die mathematisch als Dekonvolutionsfunk-tionen beschrieben werden können, Bildfunktionen, die über einen Bildverstärker in Bildinformationen umgeformt werden, die sich in einer Ebene bewegen. Hierzu wird diese Bildinformation sozusagen längs einer stationären Maske hinterhergeschleppt, die eine Lichtumwandlungseigenschaft hat, die in Übereinstimmung mit der gewünschten Dekonvolutionsfunktion ausgebildet ist.

Um bei der Signalverarbeitung für tomographische Zwecke in der Lage zu sein, ein und dieselbe lageunabhängige Dekonvolutionsfunktion für alle Elemente einer Querschnittsfläche eines Objektes zu verwenden, das in das endgültige Tomogramm rekonstruiert wird, ist es im Prinzip erforderlich, dass die in Frage stehende Fläche in einer Vielzahl von Richtungen von einem im wesentlichen flachen Bündel paralleler Strahlen durchstrahl wird. Dies trifft sowohl für den Computer als auch für die Analoge Tomographie zu. In der Computer-Tomographie können Signalprofilinformationen, die repräsentativ für parallele Bündel sind, durch Wiederanordnung und Auswahl von Profilelementen in geeigneter Weise erhalten werden. In der analogen Tomographie jedoch müssen grundsätzlich andere Techniken angewendet werden, um die sogenannten «parallelen» Profile zu erhalten.

In der US-PS 4 168 435 werden im Hinblick auf die analoge Tomographie Vorschläge für die Umwandlung von Signalprofilen, die durch aufeinanderfolgende Durchstrahlung einer Querschnittsfläche eines Objektes mit Hilfe eines divergierenden (out-fanning) Bündels kurzwelliger Strahlung aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen erhalten werden, in entsprechende kontinuierliche Signalprofile gemacht, welche so angesehen werden können, als ob diese von einem imaginären Bündel Parallelstrahlen gebildet worden wären, die die entsprechenden Querschnittsflächen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen durchstrahlen. In Übereinstimmung mit den bekannten Vorschlägen wird eine Ansammlung von primären kontinuierlichen Profilsignalen, die in analoger Form in einer Speichereinheit und längs vorbestimmter Bahnen gespeichert sind, auf unterschiedlichen Bahnen ausgelesen, so dass die Divergenz der Strahlen korrigiert wird. Die Signale, die von einer derartigen Ausleseoperation erhalten werden, sind repräsentativ für die gewünschten «parallelen Signalprofile».

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Signalverarbeitungssystem für analoge Tomographiezwecke vorzuschlagen, in dem die beiden zuvor genannten Verfahrensweisen, d.h. räumliche Filtrierung (Dekonvolution) und «Parallelisierung»

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simultan ausgeführt werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache, wirksame und kostengünstige Anordnung für ein derartiges Signalverarbeitungssystem vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können die primären Signalprofile als eine optische Abbildung einer Sammlung kreisbogenförmiger Bildzeilen aufgezeichnet werden, wobei die genannten, die Bahnstrecke bestimmenden Mittel eine demgegenüber angeordnete Maske aufweisen, mit einem entsprechend einer gewünschten Dekonvolutionsfunktion lichtdurchlässigen ringförmiger Fenster, dass alles derart, dass die durch dieses Fenster durchgelassene und der Detektorvorrichtung zugeführte Lichtinformation massgebend für parallelisierte und dekonvoluierte Signalprofilinformationen ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Sammlung von Signalprofilen auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 ein Phasen-Diagramm zur Darstellung der Dekonvolution verschiedener Signalprofile,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm der Modulation der Kontur des Fensters einer Maskenscheibe,

Fig. 4 zwei separate Sammlungen von primären «Halb»-Profilen und

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles für das Parallelisieren und Dekonvoluieren von primären «Halb»-Signalprofilen.

Gemäss der genannten US-PS 4 168 435 ist es möglich, eine Sammlung primärer Signalprofile pa in der in Fig. I angegebenen Weise in einer Speichervorrichtung, z.B. auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, aufzuzeichnen. Diese Signalprofile pa sind dabei als kreisbogenförmige Segmente mit je einem Radius Rl' und einem Krümmungsmittelpunkt a' dargestellt, wobei der Krümmungsmittelpunkt a' auf einem um den Mittelpunkt O verlaufenden Kreis mit Radius R2 liegt. Aufgezeichnet sind jeweils die «halben» primären Signalprofile, deren Anfangspunkte A' auf einem um den Mittelpunkt O verlaufenden Kreis mit Radius R3 liegen, während deren Endpunkte A' auf einem um den Mittelpunkt O verlaufenden Kreis mit Radius R4 liegen. Die Grösse dieses Radius R4 und damit die Bogenlänge der genannten halben Signalprofile ist durch den Öffnungswinkel cp des im wesentlichen flachen, fächerförmigen Bündels der kurzwelligen Strahlung bedingt, von dem das betreffende Objekt durchstrahlt wird. Wie ferner auch in der genannten US-PS 4 168 435 angegeben ist, kann die Öffnung des Strahlenbündels dadurch korrigiert werden, dass die Sammlung primärer Signalprofile pa tatsächlich gemäss ebenfalls kreisbogenförmigen sekundären Bahnen ausgelesen wird. In der Fig. 1 ist eine solche sekundäre Bahn A'-B angegeben, wobei diese Bahn einen Krümmungsmittelpunkt M hat, der auf einem um den Mittelpunkt O verlaufenden Kreis mit Radius Rl liegt, während der Krümmungsradius der genannten sekundären Bahn durch R2 gegeben ist. Der Krümmungsmittelpunkt M hängt dabei mit dem Winkel a zusammen, den die Strahlenquelle in bezug auf das Objekt zum Erlangen des zwischen den Punkten A'-A" liegenden primären Signalprofils pa einnimmt.

Ein halbes Strahlenbündel und demzufolge die Hälfte eines Profils ist durch die Anordnung einer Blende zwischen der Strahlenquelle und dem zu untersuchenden Objekt in solcher Weise erzielbar, dass sich ein Rand des ausgefächerten Strahlenbündels der Strahlenquelle durch die Rotationsachse O erstreckt.

Anhand der geometrischen Regeln ist leicht ersichtlich,

dass der Öffnungswinkel <f dem Winkel A'-a'-A" und dem Winkel A'-M-B entspricht. Demnach sind die Öffnungswinkel <f der halben Profile pa und der sekundären Bahnen einander gleich.

Von der Sammlung primärer halber Signalprofile pa wird eine optische Abbildung von kreisbogenförmigen Bildzeilen erzeugt. Über diese Bildzeilen wird nun eine kreisbogenförmige Bahnstrecke A'-B dadurch projiziert, dass gegenüber der genannten optischen Abbildung ein lichtdurchlässiges ringförmiges Fenster mit einem Krümmungsradius R2 und einem Krümmungsmittelpunkt M angeordnet ist, wenn wenigstens von der Annahme ausgegangen wird, dass die Abbildung in einem Verhältnis von 1:1 erfolgt. Das über dieses Fenster von der genannten optischen Abbildung ausgehend und über den Teil A'-B durchgelassene Licht entspricht dann einem «paral-lelisierten» Signalprofil p'a. Dadurch werden alle primären Signalprofilfragmente, die längs eines solchen Bogens A'-D liegen, nacheinander der Dekonvolutionsfunktion unterworfen, was dadurch erreicht werden kann, dass die entsprechend der Dekonvolutionsfunktion gebildete Durchlasscharakteristik des genannten Fensters ebenfalls längs der primären Signalprofilfragmente p'a gelegt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine den genannten Ringschlitz aufweisende Maskenscheibe um den Mittelpunkt M rotiert, wodurch ein das durch das Fenster fallende Licht auffangender Detektor als Funktion der Zeit ein Signal erhält, welches einem dekonvoluierten und parallelisierten Signalprofil p"a entspricht. Ferner ist dafür zu sorgen, dass der Mittelpunkt M der rotierenden Maskenscheibe S den um den Mittelpunkt O liegenden Kreis mit Radius R2 durchwandert, um eine vollständige Sammlung dekon-voluierter und parallelisierter Signalprofile Z p"a zu erhalten.

Wie bereits angedeutet, entsprechen die erhaltenen «halben» Signalprofile p'a dem durch die Rotationsachse O begrenzten halben Objektquerschnitt. Die Rotationsachse O ist auf die relative Drehbewegung zwischen dem Objekt und der Strahlenquelle bezogen. Die andere Hälfte des Objektquerschnittes für ein paralleles Bündel aus der selben Richtung a wird ferner ^r-Radianten als das «halbe» Profil p'„ +T erhalten, und zwar als einen Kreisbogen a'-b mit dem Krümmungsradius R2 und dem Krümmungsmittelpunkt M', welcher dem Krümmungsmittelpunkt M auf dem Kreis mit Radius Rl diametral gegenüberliegt. Um schliesslich das dekonvoluierte Profil des vollständigen Objektquerschnittes zu erhalten, muss dafür gesorgt werden, dass jeweils die Dekonvolutionsresultate zusammengehörender «halber» Signalprofile p'a und p'a +T zusammengefügt werden, wobei zu bedenken ist, dass die zwei zusammengehörenden Dekonvolutionsresultate p"a und p"a + ti nacheinander mit einer Zeitdifferenz entsprechend einem Drehwinkel 7t der Detektorvorrichtung entstehen. So ist das Dekonvolutionsresultat des ersten «halben» Profils in einem Speicher zu speichern, dem das Dekonvolutionsresultat des zugehörigen .T-Radianten des weiter entfernt liegenden zweiten «halben» Signalprofils zugefügt werden kann, sobald es verfügbar ist. Ein solcher Speicher kann eine speichernde Kathodenstrahlröhre aufweisen, in der durch sukzessive Rückprojektion, wie sie in der genannten US-PS 4 173 720 beschrieben ist, oder aber in einem Hilfsspeicher die Bildrekonstruktion erfolgt.

Zum Erzielen eines Resultates nach dem Zusammenfügen der dekonvoluierten «halben» Signalprofile, das dem von einem vollständigen Signalprofil herrührenden Dekonvolutionsresultat entspricht, ist vor dem Dekonvoluieren jedes «halbe» Profil zu einem ganzen Profil mit einem leeren Stück zu ergänzen, das sich über das Gebiet erstreckt, in welchem das zugehörige, ^--Radianten weiterliegende, andere «halbe» Profil seinen Beitrag zum vollständigen Profil leistet. «Halbe» Profile erstrecken sich über einen Bogen R2y, ergänzte «halbe» Pro-

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file über einen Bogen 2R2cp, dekonvoluierte (ergänzte) «halbe» Profile ebenfalls über einen Bogen 2R2çs, so dass zum Erhalten eines parallelisierten und dekonvoluierten (ergänzten) «halben» Profils die Detektorvorrichtung während einer Zeit entsprechend dem Durchwandern eines Fensterbogens von 2R2r/5-Radianten wirksam sein muss und die Dekonvolutionsfunktion auf der Maskenscheibe sich über einen Fensterbogen von 3R2r/5-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.

Wie aus dem Vorhergehenden klargeworden ist, ist zum vollständigen Dekonvoluieren mit einer gegebenen Funktion eines halben Profils p'a ein Fensterbogen des ringförmigen Fensters s in der Maskenscheibe S von 3R2<p-Radianten notwendig. Es ist daher möglich, längs des vollständigen Umfangs dieses Fensters s eine ganze Anzahl (n) Durchlasscharakteristiken über Fensterbogensegmente von 3R2<p je anzubringen bei einer geeigneten Wahl des Öffnungswinkels cp. Es gilt nämlich, dass 3nçs = 2jc, was ergibt n = 2tt/3ç? = 120%/). Bei einer vollständigen Umdrehung der Maskenscheibe S und damit des ringförmigen Fensters s können dann nacheinander n halbe Profile p'a verarbeitet werden. Dabei müssen selbstverständlich Vorkehrungen getroffen werden, wodurch erreicht wird, dass der genannte Krümmungsmittelpunkt M längs der Kreisbahn Rj über einen mit der Profilbreite und Schlitzbreite s zusammenhängenden Abstand verschoben wird.

Wie im Zusammenhang mit der Erläuterung von Fig. 2 schon erwähnt 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 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 pa sind dann zwei Maskenscheiben Sx und S2 notwendig, wobei die Scheibe Sx z.B. die positive Dekonvolutionsfunktion und die Scheibe S2 die negative Dekonvolutionsfunktion eine Rolle spielen lassen kann. Mit Hilfe eines Bündelspalters, wie z.B. in der genannten US-PS 4 173 720 beschrieben, kann dann jede der ringförmigen Bahnstrecken, wie durch die genannten Scheiben St und S2 definiert, über die genannte optische Abbildung projiziert werden, so dass tatsächlich die Sammlung halber Signalprofile pa mit dem Fenster s der Scheibe Si sowie auch mit dem Fenster s der Scheibe S2 zusammenarbeiten kann. Eine auf einer solchen Organisation basierte Ausführung ist verhältnismässig kompliziert, nicht nur wegen der benötigten zwei Maskenscheiben Sx und S2 mit zugeordneten optischen Mitteln, sondern auch wegen des Umstandes, dass die genannten Scheiben Sx und S2 isochron rotieren müssen, was auch für die Verschiebung längs kreisförmiger Bahnen der Rotationsmittelpunkt 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 fotografische Schicht ausgebildeten Fensters, oder aber auch 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 p'a • f+ als Synchronisiersignal bei der weiteren Verarbeitung der Signale verwendet werden, die von der Detektorvorrichtung, welche die durch das Fenster durchgelassene Lichtstrahlung auffängt, abgegeben werden.

Die Dekonvolutionsfunktion und insbesondere die Delta-Funktion sind im Zusammenhang mit dem vorliegenden Fachgebiet bekannte Begriffe. Die mathematische Ableitung, deren Erläuterung hier zu weit gehen würde, beweist, dass die positive Dekonvolutionsfunktion eine Delta-Funktion ist. Der Del-ta-Charakter der positiven Dekonvolutionsfunktion steht im Falle der «parallelen» Profile mit der Tatsache im Zusammenhang, dass die Information eines bestimmten zu rekonstruierenden Bildpunktes am Ort der Delta-Funktion innerhalb des Profils gegeben ist. Die Information des betrachteten Bildpunktes ist jedoch durch den Einfluss der anderen Punkte des zu untersuchenden Objektes entlang des jeweiligen Strahlenbündels verschwommen. Um diese unterwünschten Einflüsse, welche gemäss einer invertierten Cosinus-Funktion abnehmen, zu eliminieren, ist es erforderlich, eine negative Einflusszahl für die jeweiligen Einflüsse zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang wird auf den Artiekel «Transaxial analogue to-mography», insbesondere S. 63, hingewiesen, der in der Druckschrift «Oldelfth scientific engineering quarterly, vol. 1, no. 2» erschienen ist.

Dem im Vorhergehenden geschilderten Nachteil bezüglich der Anwendung von zwei Maskenscheiben wie Sx und S2 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 f+ eine Delta-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 ZR • p'a und 2G • p'a erhalten, wobei es sich einfach erkennen lässt, dass das positiv dekonvoluierte Signal Sp'a ■ f+ mit.I'R • p'a übereinstimmt, während das negativ dekonvoluierte SignalXp'af- mit2'(R+ G)p'a übereinstimmt.

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

Die schliesslich erhaltene Sammlung parallelisierter und und dekonvoluierter Profile kann entweder auf analogem Wege mit Hilfe der Rückprojektion, wie z.B. in der genannten US-PS 4 173 720 beschrieben, auf einer Kathodenstrahlröhre das endgültige Tomogramm ergeben, oder aber in digitaler Form in einem Rechenzeug verarbeitet werden.

Wenn, wie auch in der erwähnten US-PS 4 168 435 zwei getrennte Sammlungen I und II (Fig. 4) primärer «halber» Profile aufgezeichnet sind, wobei diese zwei Sammlungen z.B. sich auf verschiedene übereinander liegende Obejktquer-schnitte 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 Fenster eine zugehörige Detektorvorrichtung vorzusehen, und ist es weiter s

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notwendig, dass die Profilsammlungen I und II in konzentrischen, sich nicht überschneidenden ringförmigen Bändern aufgezeichnet werden können.

Fig. 5 gibt schematisch ein Ausführungsbeispiel für das Pa-rallelisieren und Dekonvoluieren von in erster Instanz gemäss kreisbogenförmigen Bildzeilen 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 als Blende dienendes Fenster, dessen Begrenzung durch den Kreis C wiedergegeben ist, fest montiert. Uber dieses Fenster C wird ausschliesslich jener Teil der in der Speicherröhre G aufgezeichneten Sammlung primärer Profile pa zum ersten optischen System durchgelassen, der einfachheitshalber mit einer einfachen Linse L mit einer Bildübertragung von 1:1 wiedergegeben ist, welche Linse L exzentrisch in einer Tragplatte Px gefasst ist. Weiter ist in der Buchse B eine Deckelplatte P2 fest montiert, die als Träger für einen Antriebsmotor M dient. Von den Platten Px und P2 wird eine Welle A mit einem Ritzel RSi mit einem Durchmesser 2ra drehbar getragen, wobei auf dieser Welle A eine Maskenscheibe S mit einem ringförmigen Fenster s mit einer Durchlasscharakteristik, wie durch die gewünschte Dekonvolution vorgeschrieben, fest montiert ist. Gegen die Platte P2 ist eine flächenförmige, fotoempfindliche Detektorvorrichtung FD angebracht, die mittels einer lichtleitenden Bahn 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 über einen passend gewählten Übertragungsmechanismus in antreibendem Zusammenhang mit der genannten Welle A gekuppelt, dies alles derart, dass bei Drehung der Ausgangswelle m dieses Motors M mit Ritzel RS2 mit Durchmesser 2rm nicht nur die Maskenscheibe S, sondern auch die Buchse B in Rotation versetzt wird, wobei die Welle A dann eine Kreisbahn mit Radius Ri um den Punkt O durchläuft. Die Drehzahl Ns der Maskenscheibe S ist dabei durch das Verhältnis rjx-i gegeben, in dem rx den Radius eines mit der Motorwelle m festgekuppelten Zahnrads TW darstellt, das mit dem auf der Welle A angeordneten Ritzel RSX zusammenwirken kann. Auch ist die Motorwelle m an dem Ritzel RS2 mit Radius rm fest angeordnet, das mit einem Rad mit Innenverzahnung mit einem Radius r2 zusammenwirken kann. Dadurch ist die Drehzahl NM, mit der die Welle A die genannte Kreisbahn mit Radius Rx durchläuft, durch das Verhältnis r2/rm bedingt. Auf diese Weise können die beiden Rotationen, und zwar die verhältnismässig schnelle Rotation der Maskenscheibe S um den Mittelpunkt und der verhältnismässig langsame Umlauf der Welle A um den Mittelpunkt O, gleich-5 zeitig durch den Motor M bewirkt werden. Der innere Zahnkranz mit Radius r2 ist in einer am Gehäuse H befestigten Deckplatte DP gebildet.

Wenn angenommen wird, dass über einen Winkel von 2,t in der genannten Speichervorrichtung G insgesamt eine An-io zahl p primärer «halber» Signalprofile pa augezeichnet ist und dass die Zeit, die zum Auslesen dieser p Profile über den Winkel 2vT erforderlich ist, t ist, gilt, dass die Zeit tp, die zum Auslesen eines Profils notwendig ist, durch tp = t/p gegeben ist. Bei einem Öffnungswinkel cp sind am Umfang des ringförmi-15 gen Fensters s eine Anzahl n Dekonvolutionsfenster vorhanden, gegeben durch n = 7t/3(p. In der obengenannten tp Sekunde dreht die Maskenscheibe S über einen Winkel von 3a, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Maskenscheibe S in bezug auf den Krümmungsmittelpunkt M gegeben ist durch w S =

2° _3ç>_ _ 3<pp [-Rgdj^gjj/sgk. j jn dieser Zeit tp muss die Welle tp t

A über den um den Mittelpunkt O verlaufenden Kreis mit Radius Rl über einen Winkel von 2rr/p drehen. Die Rotationsgeschwindigkeit, mit der die Welle A um den Mittelpunkt O her-

25 umläuft, ist daher gegeben durch cuM = — 2^/t [Radian-

t/p ten/Sek.]. Wenn diese beiden Rotationen von derselben Motorwelle abgeleitet werden, die mit einer Winkelgeschwindigkeit tym = 2jrT dreht, worin T die Anzahl Umdrehungen der 30 Motorwelle m je Sekunde darstellt, gilt, dass Nmcom = cum = Ns ojs. Daraus folgt, dass 2arNM/t = 2rrT = 3Nsçcp/t, so dass gewählt werden muss NM = T • t; Ns = Wenn

3cpp icp-p z.B. angenommen wird, dass t = 1 Sek.; p = 720; <p = 20° = 35 2rr/18 undT = 10 Umdrehungen/Sek., gilt, dass NM = 10 =

r,/r„ und Ns - - i/12 - r,/r„

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die für eine vollständige Konvolution erforderlichen zwei De-40 konvolutionsfunktionen f+ und f- in der vorhergehend beschriebenen Weise im Fenster s einer einzigen Maskenscheibe S integriert sind.

Die für die Motorregung dienende Energie sowie auch die von dem fotoempfindlichen Detektor hergeleiteten Signale 45 können z.B. mit Schleifringen über die durch O verlaufende Achse zu- und abgeführt werden.

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2Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Signalverarbeitende Vorrichtung zur Verwendung für tomographische Systeme, bei denen ein im wesentlichen flaches, divergentes Bündel kurzwelliger Strahlung verwendet wird, um ein Bild der Strahlungsabsorption eines durch das genannte Bündel bestimmten Querschnittes eines Objektes zu erhalten, indem eine relative Drehbewegung zwischen dem genannten Objekt und der Einheit durchgeführt wird, die eine Strahlungsquelle und eine Detektorvorrichtung aufweist, wobei die Detektorvorrichtung mit Signalumwandlungsmitteln für die Erzeugung elektrischer Signale gekoppelt ist, die eine Folge oder Sammlung von primären Signalprofilen darstellen, die der Strahlungsabsorption des genannten Objektes als Ergebnis der aufeinanderfolgenden Stellungen entsprechen, die die Einheit relativ zum Objekt eingenommen hat, wobei das genannte System eine Aufzeichnungseinheit mit einem Speicher für die Aufzeichnung analoger Signale enthält und Aufzeichnungskontrollmittel für die Kontrolle des Aufzeichnungsprozesses der genannten primären Signalprofile derart, dass diese Profile längs getrennter, gleichgeformter und benachbarter Informationsspuren aufgezeichnet werden, wobei jede dieser Informationsspuren relativ zu den entsprechenden relativen Winkelstellungen zwischen dem Objekt und der Einheit ausgerichtet ist, mit Lesemitteln, mit hiermit verbundenen Lesekontrollmitteln, die so ausgebildet sind, dass gleichgeformte und benachbarte Informationsspuren längs gleichgeformter und benachbarter Auslesebahnen ausgelesen werden, wobei jede der Auslesebahnen sich über bestimmte Auslesespuren erstreckt und so geformt ist, um Signalprofilinformationen zu erhalten, das von einem Bündel paralleler Strahlen der genannten kurzwelligen Strahlung erzeugt worden wäre, gekennzeichnet durch Lesekontrollmittel mit einem optischen Filter (S, s; Fig. 1), mit einer für eine Dekonvolutionsfunktion massgebenden Durchlässigkeitscharakteristik, wobei die Durchlässigkeitscharakteristik sich über einen räumlichen Weg erstreckt, der einen der genannten Auslesewege (A', B; Fig. 1) entspricht, durch Antriebsmittel (M, RS2, TW, RSX; Fig. 5), die so gewählt sind, um eine relative Bewegung zwischen dem optischen Filter und dem Speicher (G) derart zu erhalten, daß die genannte Durchlässigkeitscharakteristik sequentiell längs der Auslesebahnen wirksam ist und durch weitere Detektormittel (FD; Fig. 5), die so ausgebildet sind, dass diese die Strahlung aufnehmen, die die genannten optischen Filter passiert hat, und um die aufgenommene Strahlung in entsprechende analoge elektrische Signale umzuwandeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, die dazu dienen, die primären Signalprofile (pa) als eine optische Abbildung einer Sammlung kreisbogenförmiger Bildzeilen aufzuzeichnen; und die die Bahnstrecke bestimmenden Mittel eine gegenüberliegende Maskenscheibe (S) mit einem entsprechend der Dekonvolutionsfunktion lichtdurchlässigen ringförmigen Fenster (s) umfassen, wobei gegenüber diesem Fenster (s) eine optoelektrische Detektorvorrichtung (FD) vorgesehen ist, die dazu dient, ein durch das Fenster (s) durchgelassenes Lichtbild, das dadurch entstanden ist, dass über ein erstes optisches System (L) ein Teil der optischen Abbildung auf die Maskenscheibe (S) übertragen wird, aufzufangen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenscheibe (S) mit dem darin gebildeten Fenster (s) mit Mitteln (A, RSi, TW, m, M) gekuppelt ist, um das Fenster (s) ununterbrochen rotierend anzutreiben, dies alles derart, dass die Dekonvolutionsfunktion nacheinander längs aller Profilelemente, die durch die sekundäre Bahn bestimmt sind, weitergeschoben wird, und weitere Vorkehrungen getroffen sind, durch welche dieser Arbeitsvorgang für eine aufeinanderfolgende Reihe solcher Profile (pa), die sich je auf eine parallele Strahlung aus einer anderen Richtung beziehen, wiederholt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten weiteren Vorkehrungen Mittel umfassen, durch welche das System, umfassend eine Drehachse (A) der Maskenscheibe (S) mit darin gebildetem Fenster (s), sowie auch ein zweites optisches System (LG) zum Abbilden von durch das Fenster (s) durchgelassener Lichtinformation auf die Detektorvorrichtung (FD), und diese Detektor Vorrichtung (FD) einerseits, und die Ebene der Speichervorrichtung (G) in der die Sammlung primär Signalprofile (pa) aufgezeichnet ist, anderseits eine Relativverschiebung parallel zur genannten Ebene und über eine kreisförmige Bahn, ausführen können.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische System einen Bildteiler umfasst, mit dem die Sammlung primärer Signalprofile (p„) gleichzeitg 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 Bildteile mittels eines zugehörigen zweiten optischen Systems auf einem gesonderten optoelektri-schen Detektor abgebildet wird, und Mittel, die dazu dienen, Ausgangssignale dieser zwei optoelektrischen Detektoren zum Erzielen einer vollständigen Dekonvolution zusammenzufügen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Maskenscheibe (S) gebildete Fenster (s) mit einem in zwei einander zugefügten Farben ausgeführten Filter versehen ist, dessen räumliche Durchlasscharakteristik in solcher Weise entsprechend den positiven und negativen Dekonvolutionsfunktionen gewählt ist, dass aus dem durch dieses Fenster durchgelassenen Bildteil, nach Abbildung mittels des 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.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem in der Maskenscheibe (S) gebildeten Fenster (s) der Eingang einer Faseroptik (LG) 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. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verwendung von Mitteln eine Anzahl Sammlungen der genannten primären Signalprofile, wobei jede Sammlung massgebend für einen gesonderten Querschnitt des Objektes ist, in einer gleich grossen Anzahl konzentrisch liegender, ringförmiger Gebiete der Speichervorrichtung (G) in Form kreisbogenförmiger Bildzeilen angesammelt wird; und in der genannten Maskenscheibe (S) eine gleich grosse Anzahl den genannten Gebieten entsprechender Fenster (s', s") je mit einer entsprechend der 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. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System, das die Maskenscheibe (S) das genannte zweite optische System und die zugehörige Detektorvorrichtung (FD) umfasst, in bezug auf das fest

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angeordnete System, das die Speichervorrichtung (G) und das erste optische System (L) umfasst, beweglich ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System, das die Speichervorrichtung (G) und das erste optische System (L) umfasst, in bezug auf das fest angeordnete System, das die genannte Maskenscheibe (S), das zweite optische System (LG) und die zugehörige Detektorvorrichtung (FD) umfasst, beweglich ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (G) sowie auch dasjenige System, das die Maskenscheibe (S), das zweite optische System (LG) und die zugehörige Detektorvorrichtung (FD) umfasst, fest angeordnet sind, wobei das ebenfalls fest angeordnete erste optische System (L) mit einem beweglichen System aus Prismen der als Dove-Prisma bezeichneten Art versehen ist, 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. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (G) eine elektronische Speicherröhre umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel <p des fächerförmigen Strahlenbündels derart gewählt ist, dass in dem ringförmigen Fenster (s), das in der Maskenscheibe (S) angeordnet ist, die der Dekonvolution eines Signalprofils entsprechende Durchlasscharakteristik eine ganze Anzahl Male längs des Umfangs dieses Fensters angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdurchlässigkeit des Fensters (s) längs des Ringumfangs gerechnet entsprechend der Dekonvolutionsfunktion variiert.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtübertragungsrichtung längs des Umfangs des genannten Fensters gerechnet, dessen Kontur entsprechend der Dekonvolutionsfunktion variiert.