DE1942195A1

DE1942195A1 - Verfahren und Apparat zum Holographischen Abbilden

Info

Publication number: DE1942195A1
Application number: DE19691942195
Authority: DE
Inventors: Brenden Byron Byrne; Jones Henry S
Original assignee: Holotron Corp
Current assignee: Holotron Corp
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-03-05
Publication date: 1970-06-04
Also published as: SE383933B; SE373956B; DE1942149A1; GB1263093A; JPS519297B1; SE390768B; BE729462A; DE1911231A1; FR2003363A1; DE1942425A1; DE1942195B2; NL166393B; DE1911234A1; NL6903393A; NL166393C; GB1263371A; DE1942195C3

Description

Dr. O. Dittmarm K. L Schiff Dr. A, v.Tuner 1 Cl Λ 9 TQ R

PATENTANWÄLTE I V *+ £ I v? Q

PATENTANWÄLTE

8 München 9U, ßsreiteranger 15, Tel. 297369

Holotron Corporation 19. August 1969 Unsere Akte DA-K494 KLS/Sch

Verfahren und Apparat zum Holographischen Abbilden

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf holographische, insbesondere Ultraschall-Abbildungssysteme und insbesondere auf Verbesserungen im Verfahren und Inder Apparatur, die für holographische oder Ultraschallabbildungen verwendet werden.

Viele Untersuchungsverfahren unter Verwendung von Ultraschall· techniken sind in Gebrauch. Ultraschall-Abbildung unter Verwendung von Impulsecho-Techniken beim zweidimensionalen Abbilden eines der Inspektion unterworfenen Gegenstandes ist eine der wohlbekannten Techniken. Die Zeitverzögerung und die Intensität der Reflexion von einander folgenden Ultraschallenergie-Impulsen, die über einen Gegenstand abgetastet werden» werden zusammengesetzt, um die;interne Struktur des Gegenstandes aufzuzeichnen. Diese Technik ist ausführlicher anderweitig beschrieben, wie z.B. von Carlin "Physical Acoustics", Band I, Teil B, Seite 52, herausgegeben von Mason (1964).

Direktes Ultraschall-Abbilden in zwei Dimensionalen ist auch auf Materialprüfung angewendet worden. Bin Bündel von Ultraschall-Energie wird durch einen der Untersuchung unterworfenen Gegenstand hindurchgeschickt und dann zu einem Flächendetektor, der mit Licht beleuchtet wird, um ein Bild der Transparenz des Gegenstandes für Ultraschall zu liefern. Wenn irgendein innerer Fehler in dem Gegenstand vorhanden ist, wird sein Bild auf den Flächendetektor projiziert und somit in zwei Dimensionen sichtbar gemacht. Wenn eine Ultraschall-Linee zwischen den Gegenstand und den Flächendetektor angeordnet wird, um da· durch den Gegenstand

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hindurchtretende Ultraschallfeld auf dem Detektor abzubilden, wird ein besseres Bild des Fehlers erhalten. Ein Beispiel dieser Technik ist beschrieben von Hueter und SoIt in "Sonics¹·, Seite.353, veröffentlicht von Wiley, 1955.

Für gewisse Gegenstandsinspektionen ist es wünschenswert, die innere Struktur eines Gegenstandes inspizieren zu können, wie sie in drei Dimensionen von durch ihn hindurchtretendem Ultraschall gesehen wird. Dies Ergebnis wird durch neuere Verbesserungen in den Techniken von Ultraschall-Abbildungen erreicht, die von dem Phänomen der Wellenfrontrekonstruktion oder der Holographie Gebrauch machen· In einer bevorzugten Form von Ultraschallholographie wird ein ein Hologramm enthaltenes Stehendewellen-Muster

) an einem Flächendetektor in einem Fluidum-Medium durch, die Interferenz erzeugt, die zwischen zwei Ultraschallbündeln oder -strahlen auftritt, wobei jedes der Bündel im wesentlichen die gleiche Ultraschallfrequenz aufweist und auf den Flächendetektor unter einem begrenzten Winkel zwischen den beiden Bündeln gerichtet wird. Eins der Ultraschallbündel wird durch den der Untersuchung unterworfenen Gegenstand geleitet und seine Wellenfront enthält daher Informationen des Gegenstandes und irgendwelcher innerer Mängel oder Schäden in demselben* Diese Information wird auf das Stehendewellen-Muster dadurch übertragen« das das zweite Ultraschallbündel (Bezugsbündel) zum Interferieren mit dem Gegenstandsbündel gebracht wird, etwas analog zu der Interferenz in Lichtholographie.

. Das Sfeehendewellen-Muster (Ultraschallhologramm) kann dann Licht in verschiedene gebeugte Ordnungen reflektieren, und ein Bild, entweder ein tatsächliches oder konjugiertes, des ursprünglichen Gegenstandes kann durch Anordnung geeigneter Betrachtungsoptik, die auf das gewünschte Bild fokussiert wird, in einem der zwei

Erste-Ordnungs gebeugten Strahlen betrachtet werden·

Cf ■.""■■ "'"■-. . ■ " ' ■ ο ■"■".-■ -.■"■' - ' - ■■ .: " ■ ■ .- to Die Prinzipien von Ultraschallholographie sind in der gleich-

»o zeitig schwebenden Anmeldung P 15 72 579.8 (unsere Akte DA-K228 ^ (H-6)) beschrieben und beansprucht. Bin verbesserte« Verfahren -* der Ultraechal!holograph!·, in de« die Gegenstände in verschiede- «r> nen Farben gemäß den Unterschieden in der Dichte des Objekts ba~ "* trachtet werden können, ist in der weiteren gleichzeitig schwebenden Anmeldung P 15 72 678.02, (unsere Akte DA-K279 (H-31)) beschrieben und beansprucht»
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Das erfindungsgemäSe Verfahren holographischen Äbbildens ist gekennzeichnet durch: Richten eines Gegenstandsbündels von Ultraschallenergie auf einen Gegenstand und von dort auf einen Flächen» detektor; gleichzeitiges Eichten eines Bezugsbündels auf den Flächendetektor zwecks Interferenz mit dem Gegenstandsbündel zur Erzeugung eines Stehendewellen-üasters auf dem Flächendetektor; und Abbilden des Ultraschällfeldes am Gegenstand auf dem Flächendetektor.

Der erfindungsgemäBe Apparat zur Erzeugung eines Hologramms ist gekennzeichnet durch: Mittel zur Erzeugung von Ultraschallenergie, die auf einen Gegenstand zu und von dort als vom Gegenstand modifizierte Energie auf einen Flächendetektor gerichtet wird? Mittel zur Erzeugung von Bezugsuitraschallenergie zwecks Interferenz mit der vom Gegenstand modifizierten Ultraschallenergie am Flächendetektor; und Mittel zum Abbilden der letztgenannten Ultraschallenergie erzeugenden Mittel auf dem Flächendetektor·

Eine weitere Ausbildung der Erfindung umfaßt die Anordnung einer Ultraschall-Linse in dem Bezugsbündel in einer Stellung, um einen das Bezugsbündel erzeugenden Wandler auf dem Flächendetektor abzubilden, wodurch ein Hologramm mit weniger äußerem Geräusch ("noise") erzeugt wird· Um weiterhin Geräusch im Hologramm zu verringern, kann ein Nadellochfilfcer zwischen der Linse und dem Flächendetektor angeordnet werden, um eine verbesserte sphärische Wellenfront zu ergeben. Diese Verbesserung macht auch die Wahl eines Wandlers weniger kritisch.

Weitere Ziele, Aufgaben, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sowie ein besseres Verständnis derselben ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten AusfÜhrungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen

Fig. 1 und 2 ein Verfahren des zweidimensionalen Ultraschall-Äbbildens veranschaulichen;

Fig. 3 eine Apparatur zeigt« die verwendbar ist in der Ausführung von gewöhnlicher Ultrasäfaallholographie^Abbildungs-

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Rekonstruktion und auch für die Durchführung Von gewissen verbesserten Techniken der Erfindung;

Fig. 4 eine verbesserte, erfindungsgemäße holographische Abbildungsteehnik veranschaulicht?

Fig. 5 eine andere Ausfühxningsform einer verbesserten holographischen Abbildungsteehnik unter Verwendung einer Ultraschall-Linse im Gegenstandsbündel veranschaulicht;

Fig_e 6 und 6A ein verbessertes holographisches Abbildungssystem unter Verwendung eines räumlichen Filtersystems im optischen Bereich veranschaulichen;

Fig. 7 das Problem der Randeffekte von einem Quarzwandler im BezugsbÜndel veranschaulicht;

Fig. 8 die Verwendung zeigt einer Ultraschall-Linse zum Abbilden eines Bezugsbündelwandlers auf einem Flächendetektor zur Herstellung eines Hologramms;

Fig. 9 die Verwendung einer Ultraschall-Linse und eines Nadellochfilters zur Erzeugung eines verbesserten, in Ultraschallholographie zu verwendenden Bezugsbündels veranschaulicht; und

Fig. 10 die Verwendung einer Ultraschall-Linse und eines Nadellochfliters mit einem sphärisch gestalteten Wandler zur Erzeugung eines verbesserten Bezugsbündels für Verwendung in Ultraschallholographie zeigt·

Im umfassendsten Sinne sind die für "Ultraschall-Abbildung" verwendeten Schallfrequenzen nicht auf einen besonderen Bereich begrenzt, sondern umfassen das ganze Spektrum-.der Verdichtungswellen-Energie· Für praktischere Ausbildungen jener Technik ergab es sich jedoch, daß die höheren S_chalifrequenzen (doh. die erheblich oberhalb des hörbaren Bereiches) viel wünschenswerter sind die niedrigeren Schallfrequenzen. Aus diesem Grunde soll

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anstelle des allgemeinen Ausdrucks "Verdichtungs- oder Druckwellen-Energie¹¹ in der folgenden Beschreibung die Bezeichnung "Ultraschall-Energie¹¹ verwendet werden. Dies soll jedoch in keiner Weise den Bereich der Erfindung einschränken.

Weiterhin ist in dieser Beschreibung das Medium, in dem solche Ultraschallenergie sich ausbreitet, als Flüssigkeit bezeichnet worden, da Materialien in dieser Klasse bevorzugt werden. Auch dies sollte jedoch nicht den Umfang der Erfindung einschränken, da irgendwelche ultraschallübermittelnde Medien verwendet werden können, die die dem Zweck der besonderen Ausbxldungen am besten dienenden physikalischen Eigenschaften haben.

Betrachtung von Ultraschall-Wellenfronten oder -feldern, die durch Gegenstände hindurchtreten, ist früher angewendet werden, um die Eigenschaften solcher Gegenstände zu studieren und das Vorhandensein von Fehlern oder Schäden zu bestimmen. Bei Anwendungen, wo die Abbildung der inneren Struktur von Gegenständen durch Sichtbarmachen von Ultraschallfeldern erreicht wird, ist die Technik derjenigen der Röntgenstrahlentechnik ähnlich, obgleich die physikalischen Einwirkungen des Ultraschalles auf den Gegenstand von der Einwirkung der Röntgenstrahlen sehr verschieden sind.

In Fig. 1 ist in diagrammatischer Form eine Anordnung veranschaulicht, die zum Abbilden eines inneren Fehlers in einer Metallplatte verwendet wird. Ultraschall-Energie, die von einem in einem flüssigkeitsgefüllten Tank 13 angeordneten Wandler 12 erzeugt wird, wird durch eine Metallplatte 14 zur Oberfläche der Flüssigkeit übertragen. Ein Hohlraum oder ein Fehler 16 innerhalb der Metallplatte 14 ist für Ultraschall undurchsichtig oder undurchlässig und verändert daher das vom Ultraschallwandler übertragene Ultraschallbündel. An der Oberfläche 15 erzeugt die Ultraschallenergie ein Verzerrungsmuster, das proportional der Intensität des Ultraschalles ist, und dieses Verzerrungsmuster bildet ein Bild des Inneren der Metallplatte einschließlich des Fehlers 16. Dieses Ultraschallbild kann in sichtbarem Licht wiedergegeben werden durch Beleuchtung der Obafläche 15 von einer Licht-

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quelle 17 und die Bildung eines Bildes in der Ebene 18 des mittels einer Linse 19 beleuchteten Teiles der Oberfläche 15. Von vollkommen horizontalen Teilen der Oberfläche der Flüssig- . keit reflektiertes Licht enthält wenig von der gewünschten ^:tJ-Information über den Fehler 16; dies Licht wird durch die Linse 19 fokussiert und durc-h einen Filter 2O blockiert, wodurch die Klarheit des Bildes verbessert wird.

Die Intensität des Lichtes in der Bildebene 18 entspricht nicht der Intensität des. Ultraschalls an der Oberfläche 15« sondern ist vielmehr proportional dem Ausmaß des Wechsels der Ultraschall— intensität an der Oberfläche 15. Daher oeigt die Anordnung gemäß Fig· 1 dazu, nur die Kanten des Fehlers zu zeigen wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, was eine Repräsentation der um 9O . Grad gedrehten Bildebene 18 ist. Ein in Fig. 2 veranschaulichtes Bild 16* ist eine Umrißlinie des Fehlers' IS anstatt ein wahres Bild desselben. Daher enthält das gemäß dem Verfahren der Fig. 1 und 2 unter Verwendung eines einzigen Ultraschallbündels und eines Flüssigkeitsoberflächendetektors erhaltene Bild nicht eine Lichtintensitätsverteiiung, die proportional der Ultraschallintensitätsverteilung an der Flüssigkeitsoberfläche ist.

Verschiedene Ultraschall-Fläehendetektoren mit direkter Ultraschallabbildung sind bekannt, die unter gewissen Umständen ein optisches Bild erzeugen, das eine getreuere Wiedergabe der durch den Gegenstand hindurchtretendenUltraschallwellenfront ist als der in Fig. 1 gezeigte Flüssigkeits-Oberfläehendetektor. Zum Beispiel ist ein Flächendetektor als ßhlmanzelle bekannt, bei dem reflektierende Betrachtungsflocken in einer zwischen zwei Fenstern gehaltenen Flüssigkeit suspendiert sind. Die Zelle wird in den Pfad des Ultraschallbündeis angeordnet, nachdem letzteres durch den Gegenstand hindurchgetreten ist«, Die reflektierenden Flecken« die oft aus Aluminium hergestellt sind, haben die Freiheit, sich gemäß der Richtung der durch den Detektor Mnäurchtretenden Weilenfront zu orientieren und dadurch eine optische Wiedergabe der fortschreitenden Uitrasehailwsllenfront zu ergeben« Dieser Detektor ist gründlegend vosi R· Bohlman in der "Zeitschrift für Physik¹« Band 113, Seiten 679 bis 709 (1939) beschrieben in einem

Aufsatz "über Sie Möglichkeit einer akustischen Abbildung in Analogie zur optischen*.

Ein anderer direkt abbildender Flächendetektor ist die Ultraschallkamera, die einen Quarzwandler im Pfad des Ultraschallbündels verwendet, nachdem letzteres durch den Gegenstand hindurchgetreten ist. Der Wandler wird durch einen elektronischen Strahl in einer einer Fernsehbildröhre ähnlichen Weise abgetastet. Das elektronische Bündel wird in seiner Intensität entsprechend der Charge auf den Wandler moduliert,, der seinerseits den Charakteristiken der den Wandler treffenden Ultraschallwelle^ront entspricht« Ein Ferasehwiedergabemonitor kann dann verwendet werden, um die optische Wiedergabe der den Wandler treffenden Ultraschallwellenfront zu repräsentieren. Weitere Einzelheiten dieser Type von Detektor ergeben sich aus einem Aufsatz "Ultrasonic Image Camera", Engineer, 207, 348 (1959)»

Ein drittes Verfahren des Detektierens von Ultraschall in einem begrenzten Bereich besteht darin, den Bereich ait einem im wesentlichen punktförmigen ultraschallempfindlichen Wandler abzutasten. Das Ultraschallfeld kann dann im optischen Bereich entsprechend dem Abtastmuster rekonstruiert werden. Diese Technik ist ausführlicher von Preston und Kruezer offenbart worden in "Applied Physics Letters" 10,5,ISO bis 152 {1967).

Die Prinzipien von Ultraschallholographie sollen unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden. Ein flüssigkeitsgefüllter TanVenthält zwei Ultraschallwandler 24 und 26, die Ultraschallbündel 28 und 3O von im wesentlichen der gleichen Frequenz auf eine Flüssigkeitsoberflache 32 richten. Ein, z.B. einen Fehler 36 enthaltender Gegenstand 34 wird in einem der Bündel 30 (Gegenstandsbündel) angeordnet und das andere Bündel 28 wirkt als Bezugs· bündel, um mit dem Gegenstandsbündei 30 an der Oberfläche 32 zusammenzuarbeiten und dadurch ein Stehendewellen-Interferenzmuster 31 zu bilden.

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Eine Punktquelle von Lichtstrahlung 38 beleuchtet das auf der Flüssigkeitsflache 32 gebildete Interferenzmuster oder Ultraschallhologramm, und das Hologramm beugt das illuminierende Licht in verschiedene gebeugte Ordnungen einschließlich eine Null-Ordnung und zwei Erste-Ordnungen, die durch eine Linse 40 gesammelt und zu den räumlich verlagerten Focalpunkten an einem räumlichen Filter 32 fokussiert werden. Der räumliche Filter 32 blockiert alle unerwünschten gebeugten Ordnungen von Licht und gestattet nur einem gewünschten Erste-Ordnung Bündel zu passieren. Das nicht-blockierte Erste-Ordnung Bündel, das in Fig. 3 als das +1 Erste-Ordnung Bündel gezeigt ist, enthält entweder ein tatsächliches oder ein konjugiertes Bild des Gegenstandes 34 und des Fehlers 36; dieses Bild kann durch Fokussieren eines Auges 45 eines Beobachters auf dieses Bild mit Hilfe eines geeigneten Okulars 44 betrachtet werden. Das betrachtete Bild ist eine Wiedergabe der Gegenstandsbündel-Wellenfront, wie sie durch den Gegenstand 34 hindurchtritt und von einem Ultraschall zu einem optischen Gebiet transformiert wurde.

Holographisches Abbilden verwendet vorzugsweise einen Flächendetektor, der eine von der Interferenz von zwei Ultraschall-Energiebündeln herrührende stehende Welle detektiert zwecks Beugung des darauf auftreffenden Lichtes in verschiedene gebeugte Ordnungen. Dies muß von dem Direkt abbildungssystem unterschieden werden, wo ein Flächendetektor hinzugesogen wird, um direkt eine sichtbare Anzeige des fortschreitenden, darauf auftreffenden Ultraschallfeldes zu ergeben. Für ein holographisches System Wird eine Flüssigkeitsgrenzflachef wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, zur Erzeugung eines Stehendewellen-Musters bevorzugt, und es wurde gefunden, daß die besten Ergebnisse erzielt werden durch Verwendung eines Isoliertankes, wie er im folgenden beschrieben Werden wird und wie er in der schwebenden Anmeldung P 15 72 579*8? unsere Akte DA-K228 (H-6), und der gleichzeitig zur Einreichung gelangten Anmeldung P, 19 11 233.5 "Verfahren Und Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallhologramraen; unsere Akte DA-K429(H-28) angegeben ist. Ein Flüssigkeitsgrenzflä-öhen-Isoliertank ist für eine große Dstektierflache billig und gestattet sowohl die Betrachtung eines Bildes in Real- oder Echtzeit und die Herstellung eines dauernden Hologramms auf einem photographischen Filsö.

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Bs sollte beachtet werden, daß der Ausdruck "Betraehtungsoptik", wie er durchweg in dieser Beschreibung verwendet ist, sich auf das gesamte optische System bezieht, das zur Kontrolle des Lichtes nach dessen Beugung durch das Hologramm benutzt wird. In Fig. 3 umfaßt dieses System die Linse 40, das Okular 44 und das Auge 45. Dies ist nur ein Beispiel der Betrachtungsop&ik, die für die Erfindung verwendet werden kann. Alternativ können das Okular 44 und das Auge 45 durch eine photographische Kamera, eine Fernsehkamera oder andere optische Einrichtungen ersetzt werden·

Als Teil der erfindungsgemäßen Verbesserung von Ultraschallholographie wurde entdeckt, daß die Qualität (Auflösung) eines gemäß den früheren Techniken von Ultraschallholographie rekonstruierten und direkt betrachteten Bildes durch die Größe der Punktlichtquelle 38 und irgendwelche Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Flächendetektors 31 der Fig. 3 beeinflußt wird. Wenn eine perfekte Punktquelle von Licht verwendet wird und wenn der Flächendetektor eine perfekte Ebene ist, wird das beste Bild erreicht durch Fokussieren der Betrachtungsoptik auf eine durch ein Bild hindurchgehende Ebene. Jedoch haben in tatsächlicher Praxis "Punkt"-Lichtquellen eine bestimmte oder endliche Größe und ein Flüssigkeitsflächendetektor hat bestimmte begrente oder endliche Fehler. Es wurde entdeckt, daß beim Fokussieren der Betrachtungsoptik auf eine Fläche im Raum, die dichter an die Hologrammoberfläche herankommt und weiter von.der Stellung des fokussierten Gegenstandsbildes entfernt ist, eine Bildwiedergabe betrachtet wird, deren Auflösung weniger nachteilig durch eine begrenzte Lichtquelle 38 und eine unregelmäßige Oberfläche des Flächendetektors 31 beeinflußt wird. Wenn man die Betrachtungsoptik auf die Oberfläche 31 fokussiert, wird ein helles Bild des Gegenstandes 34 erreicht« das unabhängig von diesen zwei das Bild verschlechternden Faktoren ist und somit eine verbesserte Auflösung hat· Somit kann eine größere Lichtquelle 38 verwendet werden, um ein helleres betrachtetes Bild zu ergeben, und weiterhin brauchen keine außergewöhnlichen Techniken angewendet zu werden, um für eine unregelmäßige Oberfläche 31 zu kompensieren, wobei all dies ohne Beeinflussung der Qualität des betrachteten Bildes des Gegenstände« geschieht» Auflösung des betrachteten

Bildes wird natürlich etwas verkleinert* wenn die Betrachtungsoptik irgendwo im Raum fokussiert wird anstell© auf eine Ebene, die sich durch das fo&uasiecte, zu betrachtende Bild erstreckt· Es wurde ermittelt, daß Äuflösungsverlust wiedergewonnen werden kann durch Verwendung einer fHtraschall-Linse im Gegesisfeandsbündel, wie dies im folgenden näher erklärt werden wird.

Um das Arbeiten dieser Technik besser zu verstehen, wird auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein Ultraschallholograism eines Gegenstandes 54, der einen Punkt F hat und in eine Flüssigkeit 55 eingetaucht ist, durch Gegenstands- und Bezugsultraschallbündel (nicht dargestellt) erzeugt wird. Pie interferierenden Gegenstands« und BesugsultraschallMindel bilden ein Stehendewellenmuster CUltraschallhologratsra) 56 an der Flüssigkeitsoberfläehe 57 des

ψ Fläehendetektors. Eine Punktilchtquelle 58 im Breranpuiskt einer Linse 59 erzeugt ein kolliadertes Lichtbündel 60 star Beleuchtung des ültraschallhoSpgranass 56· Dieses auf treffend® Licht wird ge-. beugt in eine 4-1 gebeugte Orämsng/ 61 und eine -1 gebeugte Ordnung 62. Sin Hull-Ordnung Bündel 63 ist eine Reflexion Äes auf treffenden LichtHündels 60 vom Ultr&achallholograism 56 ohne Beugung. Das Null-Ordnung Bündel 63 enthält O@genstandsinforüatioisafi ähnlich der, die in dem reflektierten Licht der Fig. 1 enthalten ist, das durch den Filter 20 blockiert: wird. Es ist gewöhnlich notwendig« diese gebeugten Ordnungen voneinander und von dem MIl-Qrdnung Bündel zu trennen durch die Verwendung einer linse 4O und eines räumlichen Filters 42, wie in Fig. 3 gezeigt? sweeks Klarheit der Erklärung ist aber anganoi&ra@n_e daß die Bildinfossafciora in jeder der gebeugten Ordnungen der Fig. 4 betracht werden kanu ohne Inter- £etmz seitens der anderen gebeugten Ordnung oder durch das Mull-Ordnung Bündel. Die Bilder F^s mtü P^M werden in den gebetigten JSrsten-Ordnungen des Lichtes des tai&tes P des Gegenstasides 54 gebildet und können betrachtet werden durch geeignete Betraehfeungsoptilc wie ein Okular 64 und ein Äuge SS₄. die suf das tatsächliche Bild p⁵ Coder ein OKular 65 und ein Äisg© 67, die auf ®in konjugiertes Bild P" fokussiert sind) gemäS dera vor dieser Erfindung bekarasaten Ultraschallhoiogr&phietechniken· Bei der @rfindungsg@^tS8f& TeeliKik wird die Betrsehtungsoptik auf das Bolograss» 56 f«okue®i@iet_t wodurch, wie im folgenden beschriebe» werden soll, ein mit verbesserter Auflösung esrseeugt wird.

Es wurde ermittelt, daß der Verlust an Auflösung durch Fokussieren der Betrachtungsoptik auf das Hologramm 56 anstatt direkt auf den Punkt P¹ nicht so gro.8 ist, daß dies Verlust allen Wertes der Hologrammoberflächen-Pokussiertechnik bedeutet. Der in einem Abstand vom Hologramm 56 angeordnete Punkt P* des fokussierten Bildes, der direkt auf den Abstand vom Punkt P auf dem Gegenstand 54 bezogen ist, wird vom Hologramm 56 fort angeordnet und ist auch diMStt auf das Verhältnis der Ultraschall-Wellenlänge zu der rekonstruierenden Lichtwellenlänge bezogen. Daher wird, wenn der Punkt P dichter an die Holograaanf lache 56 heranbewegt wird, die Stellung des fokussierten Bildes P¹ dichter an das Hologramm 56 herankommen, was zu einem optischen Bild erhöhter Auflösung führt, wenn die Betrachtungsoptik auf diese Fläche fokussiert ist. Die Stellung des Gegenstandes 54 ist jedoch beschränkt insofern, als er nicht so dicht an die Hologrammfläche 56 gebracht werden kann, daß er in den Weg des Ultraschallbezugsbündels (in Fig.4nicht dargestellt) gerät. Eine Technik der Neuanordnung der Gegenstands- und Bezugsultraschallwandler, die die Anordnung des Gegenstandes dichter an der Hologrammfläche gestattet, ist in der vorangehend erwähnten Anmeldung P 19 11 233.5 "Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallhologrammen", unsere Akte DA-K429{H-28) offenbart.

Eine Alternative der Anordnungen des Gegenstandes in der Nähe der Holograram-Detektoroberflache besteht darin, eine Ultraschall-Linse zwischen den Gegenstand und dieser Oberfläche einzuschalten zum Abbilden des Ultraschallfeldes, das durch den Gegenstand auf die Holograraa-Detektoroberflache gelangt. Apparatur für diesen Weg ist in Fig. 5 gezeigt. Das Ergebnis der Verwendung solch einer Linse, Bezug wird wieder auf Fig. 4 genommen, ist die Anordnung des fokussierten Bildes P* an der Hologrammoberfläche 56, der Fläche, auf die die Betrachtungsoptik fokussiert ist.

Wie nun in Fig. 5 gezeigt, wird eine Ultraschall-Linse 50 im Pfad des Gegenstandsbündels 30 angeordnet und bewirkt die Anordnung eines Ultraschallbildes des Gegenstandes 34 mit seinem Fehler 36 direkt in der Ebene der Flüssigkeitsfläche 32. Abbilden des Fehlers 36 durch die Ultraschall-Linse 50 in dem Ultraschallholo-

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gramm auf der Oberfläche 32 ist durch die punktierten Linien 52 angedeutet. In Abhängigkeit von der Güte der Ultraschall-Linse 50 wird die am Gegenstand vorhandene Ultraschallwellenfront auf der Hologrammfläche reproduziert, so daß ein Teil der durch auftreffendes Licht erfolgenden dreidimensionalen Bildrekonstruktion den Anschein hat, als ob sie sich in der Hologrammebene befände. Obgleich das Fehlerbild als in der Ebene 32 befindlich dargestellt ist, so kann es sein, daß dieses Bild in einer anderen Ebene unter einem Winkel zur Oberfläche liegen wird. Eine Ultraschall-Linse wird aus einem Material in einer Gestalt hergestellt, um auftreffende Schallbündel zu beugen, sehr in der gleichen Weise wie eine optische Linse auftreffendes Licht beugt. Mehr Auskunft bezüglich Ultraschall-Linsen ergibt sich aus dem Textbuch "Sonics" von Hueter und Bolt, das von John Wiley & Sons 1955 veröffentlich wurde, und zwar besonders aus der Erörterung auf den Seiten 265 und 353 desselben. Eine Linsenstruktur, die verbesserte Abbildungseigenschaften gegenüber den dort beschriebenen Linsen hat, wird im folgenden beschrieben werden.

Der Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wonach die Betrachtungsoptik auf die Hologrammoberfläche fokussiert wird, hat einen weiteren Vorteil im Bereich der Farbwiedergabe-Ultraschallholographie, wie sie in der vorerwähnten Patentanmeldung P 15 72 678.0 beschrieben und beansprucht ist. Kurz gesagt, werden bei der Technik der Farbwiedergabe von Ultraschallhologrammen die zur Erzeugung der Hologramme verwendeten Ultraschallwandler nacheinander mit sich gegenseitig ausschaltenden Ultraschallfrequenzen angetrieben, wodurch einander folgende Ultraschallhologramme an der Hologrammdetektoroberfläche erzeugt werden. Jedes folgende Holo» graram kann ein Bild in einem verschiedenen gefärbten Licht wiedergeben, so daß eine Mehrzahl von verschieden gefärbten Bildern im Raum erzeugt wird. Dadurch, daß diese verschieden gefärbten Bilder zur Deckung miteinander gebracht werden, unter geeigneter Vergrößerung, damit sie alle dieselbe Größe haben, kann ein zusammengesetztes, mehrfarbiges Bild betrachtet werden. Ein üblicher Weg zur Erreichung von Bildüberlagerung erfolgt mittels Linsensegmenten, die in den Betrachtungsoptiken angeordnet sind, um in geeigneter Weise die Lichtstrahlen jedes Bildes auf gemeinsame Punkte im

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Räume zu vergrößern und zu beugen. Diese Technik der Bilddeckung führt oft zu gewissen technischen Problemen. Durch das erfindungsgemäße Fokussieren der Betrachtungsoptik auf die Hologrammoberfläche wird dieses schwierige optische Zur-Deckung-Bringen des Bildes vermieden, da die verschiedenen Bilder in Deckung erscheinen, um ein vielfarbiges Bild zu ergeben.

Da eine Fokussierungslinse im allgemeinen verwendet wird, um räumlich die verschiedenen gebeugten Ordnungen des Lichtes von einem Ultraschallhologramm zu trennen, wie dies durch die Linse 40 der Fig. 3 erreicht ist, erscheint es nützlich, ein spezielles Bei-? spiel zu betrachten, bei dem dieser Aspekt der Erfindung in Bezug auf die Fig. 6 und 6A angewendet werden kann. Eine Linse 160 mit einer Brennweite F wird in einem Abstand "b" von der Hologrammfläche 166 und in den Pfad der gebeugten und Null-Ordnung Bündel angeordnet, um jedes derselben auf einen Punktfokus an einem räumlichen Filter 162 zu bringen. Ein Gegenstand 164 mit einem

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Punkt P wird in einem Abstand "a" unter der Hologrammoberfläche 166 angeordnet. Wenn man nun annimmt, es sei "u" der Abstand von Linse 160 zu einem gewünschten Bild "A" die UltraschallenergieWellenlänge und ¹¹A" die Lichtwellenlänge, so ergibt sich auf Grund der wohlbekannten Linsengleichung der folgende Ausdruck:

worin die Plus- und Minuszeichen der Lage des tatsächlichen Bildes (Fig. 6) beziehungsweise des konjugierten Bildes (Fig. 6A) entsprechen. Die Stellung eines Bildes in der Hologrammoberfläche 166 ist durch die Gleichung (1), worin a=o ist, gegeben.

Als ein spezielles Beispiel liefert die Gleichung (1) die Stellungen der gewünschten Bilder, wenn die Linse 160, 0,1 m von der Hologrammflache 166 und ein Punkt P eines Gegenstandes 164 0,1m von der Hologrammflache 166 angeordnet ist, die Linse 160 eine Brennweite von 5 m hat und das Verhältnis von Ultraschallwellenlänge zu der des rekonstruierenden Lichtstrahles 168 200 ist. Es wird ausgerechnet, daß ein durch die Linse 160 erzeugtes Bild

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170 der Hologrammoberflache 166 0,102 m von der Linse 16O liegt _t wie dies in Fig. 6 und 6A gezeigt ist. Das tatsächliche Bild P' des Punktes P des Gegenstandes 164 wird durch die Linse 160 in dem +1 Erste-Ordnung Beugungsbündel in einem Abstand von 6,67 m hinter der Linse 160 gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt. Bezüglich eines konjugierten Bildes P" des Punktes P des Gegenstandes 164 läßt sich ausrechnen, daß es 4,0 m hinter der Linse 160 in einen -1 Erste-Ordnung Beugungsbündel gebildet wird, wie in Fig. 6ä gezeigt ist. Gemäß der Erfindung sollten ein Okular 172 und ein Auge 174 oder ein Okular 176 und Auge 178 auf das von der Linse 160 gebildete Hologrammflächenbild 170 fokussiert werden anstatt auf ein fokussiertes Bild P¹oder P". Ein Punkt P wird auf die t Hologrammoberfläche 166 als Grenze zu bewegt, wobei die Bilder P* und P" sich auf die Hologrammoberflächenbildebene 170 als Grenze bewegen; hierdurch ergibt sich kein Verlust an Bildauflösung in diesem begrenzenden Falle, wenn die Betrachtungsoptik auf ein Bild der Hologrammoberfläche fokussiert wird. Punkt P des Gegenstandes 164 kann so auf die Hologrammoberfläche 166 zu bewegt werden, entweder körperlich wenn möglich, oder durch Verwendung einer Ultraschall-Linse, wie vorangehend beschrieben worden ist.

Bei der Beschreibung bezüglich der Fig. 6 und 6A ist das optische System in seine Elemente aufgebrochen worden. Bei Betrachtung des optischen Systems als Ganzes wird, wie dies früher in dieser Beschreibung geschehen ist, die "Betrachtungsoptik¹¹ \ (einschließlich der Linse 160, eines Okulars und eines Auges) auf die Hologrammoberfläche 166 bei der Ausführung der Erfindung fokussiert*

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wurde eine weitere Verbesserung in den Techniken der dreidimensionalen holographischen Abbildung entdeckt. Wie wohlbekannt, muß die rekonstruierende, beleuchtende Wellenfront ein wahrheitsgetreues Verhältnis zu der Wellenfront des Ultraschallbezugsbündels haben. Dies ist notwendig, um ein Bild zu erhalten, das eine getreue Wiedergabe des Gegenstandes ist, wie er vom Ultraschall gesehen wird. Bs ist leichter, dieses Einanderentsprechen mit einem regulären sphärischen oder ebenen Wellenfrontbezugsbündel zu erreichen.

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Bei Verwendung eines flachen Quarzwandlers zur Erzeugung eines Bezugsbündels wird, wie dies vorangehend veranschaulicht wurde, angenommen, daß eine unregelmäßige Wellenfront durch unerwünschte, von den Kanten des Wandlers ausgesandte Wellenelemente verursacht wird. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein gewünschtes ebenes Wellenfront-Bezugsbündel 80 von einem flachen Quarzwandler 82 ausgesandt, der eine runde Fläche vom Durchmesser D aufweist und durch ein Ultraschallübertragungsmittel 84 zu einer Oberfläche 86 desselben gerichtet wird, was, wie in dieser Erörterung gezeigt werden wird, ein Teil des Flächendetektors ist, auf dem ein Stehendewellen-Interferenzmuster gebildet wird. Die Kante des Wandlers 82 sendet eine nicht-ebene Wellenfront 88 aus, die sich im Abstand vom Wandler mit einem wirksamen Ausbreitungswinkel von 29 ausbreitet, wobei der genaue Charakter dieser unerwünschten Wellenfront nicht kritisch ist, um Korrektur dafür vorzusehen.

Wenn der Wandler 82 im Abstand y von dem Flächendetektor 86 angeordnet wird, was kurz genug ist, so daß die konisch gestaltete Wellenfront 88 eine Wirkung über einen sehr kleinen Bereich hat, verbleibt ein großer Bereich, der nur durch die gewünschte ebene Welle 80 beeinflußt ist. Dies ist jedoch nicht praktisch für beinahe alle Ultraschallholographie-Anwendungen, wo der Abstand y so groß sein muß, daß die konische Bündelwellenfront 88 den ganzen Bereich, den man als Flächendetektor verwenden möchte, bedeckt. Es ist in zwischenliegenden Bereichen, wo diese unerwünschte Wirkung am schlimmsten ist und als Ergebnis der Interferenz des Flächendetektors zwischen der ebenen Welle 80 und der konischen Bündelwellenfront 88 angesehen wird. Es wurde jedoch ermittelt, daß, wenn der Abstand y durch die folgende Gleichung gegeben ist

_v > D² - λ² (2)

Y - 4 A

die unerwünschte Interferenzwirkung nicht beanstandbar ist, da der Winkel zwischen den interferierenden Bündeln 80 und 88 an der Fläche 86 klein wird und der Wandler wie eine Punktquelle aussieht. Auch die Intensität des konischen Bündels 88 fällt

schneller ab mit vergrößertem Abstand als dies die ebene Welle tut. Als ein Beispiel: Wenn der Wandler 82 einen Durchmesser 0 = 50,8 mm hat und die ausgesandte Ultraschallfrequenz ungefähr 3 Megahertz ist, so daß sich eine Wellenlänge A in Wasser von ungefähr 0,508 mm ergibt, so wird die Größe vom y aus Gleichung (2) errechnet mit 127 cm. Für solch eine Anordnung muß der Wandler wenigstens 127 cm von der Flüssigkeitsfläche 86 angeordnet werden, um die nachteilige Wirkung der konischen Wellenfront 88 zu verringern, was für die meisten Anwendungen zu weit für Bequemlichkeit ist.

Wenn die den Wandler verlassende Ultraschallwellenfront auf oder in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche 86 abgebildet werden kann, wird das Ergebnis im wesentlichen das gleiche als wenn der Wandler selbst an der Oberfläche angeordnet wäre. Ein Bild 82* des Wandlers 82 ist in Fig. 7 gezeigt, die veranschaulicht, daß eine unerwünschte konische Bündelwellenfront 88' sich nicht so viel Über die Oberfläche 86 ausbreitet, um den ganzen Flächendetektor zu beeinflussen. Der Abstand zwischen A und B auf die Flüssigkeitsoberfläche 96 wird von diesem Rand- oder Kanteneffekt frei sein und kann dann ein gegenstandsmodifiziertes Bündel empfangen zwecks Interferenz mit dem ebenwelligen Bezugsbündel 90, um ein Stehendewellen-Hologramm mit niedrigem Rauschen zu bilden.

In Fig. 8 ist die Technik der Abbildung eines Wandlers 26 auf eine Flüssigkeitsoberfläche 90 gezeigt. Alle Elemente der Fig. 8, die die gleichen wie die in Fig. 5 veranschaulichten sind, weisen dieselben Bezugesiffern auf. Der primäre Unterschied zwischen diesen zwei Figuren besteht in dem Vorhandensein einer Linse 92, die zwischen dem Wandler 26 und der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist. Die Brennweite der Linse 92 sowie ihre Anordnung in Bezug auf den Wandler 26 und die Fläche 90 sind so gewählt, um den Wandler auf der Oberfläche abzubilden. Außerdem kann das Bild des Wandlers 26 größer als der Wandler selbst gemacht werden durch geeignete Wahl der Brennweite und der Abstände· Die Möglichkeit, die Größe des Wandlerbildes zu wählen, gestattet dann die Fläche des Bündels 94, die die Oberfläche 90 trifft,

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frei von den ungewünschten Wandlerrandwirkungen zu halten, sowie die Energiedichte, die auf die Fläche für einen gegebenen Wandler auftrifft, zu kontrollieren· Die Fähigkeit, das Bild größer zu machen als den Wandler selbst, gestattet die Verwendung eines kleineren Wandlers, als es ohne die Verwendung der Linse 92 möglich sein würde, wodurch sich wesentliche Kostenersparungen beim Ausführen der Erfindung ergeben.

Eine andere Technik der Beseitigung der unerwünschten Randwirkungen des Wandlers besteht darin, einen Nadellochstop 96 an der Brennebene einer Linse 9Θ, wie in Fig· 9 veranschaulicht, anzuordnen. Ein Wandler 1OO sendet eine ebene Welle 102 einschließlieh der unerwünschten sphärischen durch die Kanten des Wandlers erzeugten Wellenfront. Die Linse 98 bringt an einem Nadelloch 104 nur für die ebene Wellekomponente des Bündels 102 in Fokus. Der Nadellochstop 96 blockiert dann irgendwo.ehe unregelmäßige Komponente der Wellenfront, wie sie durch einen Strahl 106 wiedergegeben ist. Das Ergebnis ist ein Energiebündel 108 mit einer sehr regelmäßigen sphärischen Wellenfront. Der Nadellochstop 96 sollte vorzugsweise aus einem Blatt von schallabsorbierendem Material, wie einem geeigneten synthetischen Gummi, hergestellt sein. Der bevorzugte Durchmesser ρ das Nadelloches 104 ist ungefähr die Auflösungsfähigkeit der Linse, wie sie durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist.:

ρ -.2.44JLf (3)

worin J^ die Wellenlänge von durch den Wandler 100 erzeugtem Ultraschall in Wasser, f die Brennweite der Ultraschall-Linse 98 und d den wirksamen Durchmesser der Linse 98 repräsentiert.

in/ Es sollte beachtet werden, daß die/Fig. 9 veranschaulichte

Gestaltung große Anpassungsfähigkeit hat, da der Abstand zwischen dem Wandler 100 und der Linse 98 nur durch Bequemlichkeit bestimmt wird. Fernerhin kann die ganze Anordnung in Bezug auf einen Flächen detektor in einem Abstand angeordnet werden, um den Detektor durch, das Bündel 108 zu bedecken und die Dichte des Bündels zu bestimmen, wo es auf den Detektor auftrifft. Abgesehen von der Erzeugung eines sphärischen Bündele 108, das die Randeffekte des Wandlers 100

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beseitigt, beseitigt diese Ausbildung der Verwendung eines Nadelr lochstops 96 irgendwelche andere Verzerrung in der Wellenfront 102, die durch andere Fehler des Wandlers 100, wie eine nicht flache Oberfläche, hervorgerufen sein mögen.

Die Techniken dieses Gesichtspunktes der Erfindung können auch angewendet werden, um die Wellenfront von anderen als flachen Quarzwandlern, wie sie bisher veranschaulicht sind, zu verbessern« Fig. 10 zeigt einen sphärisch gestalteten piezoelektrischen Wandler 110 mit einer virtuellen Ultraschallenergie-Punktquelle 112. Solche Wandler senden oft nicht eine perfekte regelmäßige sphärische Wellenfront 114 aus, wegen einer Unregelmäßigkeit der Gestalt der t Oberfläche des Wandlers. Durch Verwendung einer Linse 116, die angeordnet ist, um die virtuelle Punktquelle 112 auf einem Punkt an einem Nadelloch 118 in einem Nadellochstop 120 abzubilden, wird eine reguläre sphärische Wellenfront 122 gebildet. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Nadellochstops ist, daß dies die Auswahl eines weniger kostspielig herstellbaren Wandlers viel weniger kritisch macht.

Ein sphärisch gestalteter Wandler 110, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, könnte durch einen flachen Wandler mit einem an ihm angebrachten Linsenelement ersetzt werden. Das Linsenelement würde ein solches sein, um die von dem flachen Wandler ausgesandte ebene Welle in eine sphärische Wellenfront umzuwandeln. Diese Technik, Ϊ in Verbindung mit der in Fig. 10 veranschaulichten, gestattet die Verwendung eines flachen Wandlers mit sehr kleiner Fläche, der trotzdem eine wünschenswerte reguläre sphärische Wellenfront zwecks Verwendung als ein Bezugsbündel ergibt.

Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf die speziellen dargestellten und beschriebenen Einrichtungen und Verfahren beschränkt, sondern umfaßt Änderungen und Anpassungen im Rahmen der in den folgenden Ansprüchen umrissenen erfinderischen Gedanken·

- Ansprüche - *

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Claims

Patentansprüche

Verfahren holographischen Äbbildens, gekenn ζ eichnet durch: Richten eines Gegenstandsbündels von Ultraschallenergie auf einen Gegenstand und von dort auf einen Fläohendetektorj

gleichzeitiges Richten eines Bezugsbündels auf den Flächendetektor zwecks Interferenz mit dem Gegenstandbündel zur Erzeugung eines Stehendewellen-Husters auf dem Flächendetektor; und

Abbilden des Ultraschallfeldes am Gegenstand auf dem Flächendetektor·
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbilden eine Linse zwischen dem Gegenstand und dem Flächendetektor angeordnet wird«.
3· Verfahren holographischen Äbbildens, bei dem ein Gegenstandsbündel von Ultraschallenergie auf einen Gegenstand zu und von dort auf einen Flächendetektor gerichtet wird und bei dem gleichzeitig ein Ultraschallerzeuger ein Bezugsbündel von Ultraschallenergie auf den Flächendetektor richtet awecks Interferenz mit dem Gegenstandsbündel zur Erzeugung eines Stehendewellen-Musters auf dem Flächendetektor, gekennzeichnet durch:

Abbilden des Ultraschallfeldes des Bezugsbündelgenerators auf dem Flächendtektor.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbilden eine Linse zwischen dem Ultraschallerzeuger und dem Flächendetektor angeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch, g e k e η η ζ e i c hn et , daß das Ultraschallfeld am Gegenstand auf dem Flächendetektor abgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch:

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Anordnen eines Nadellochfilters so in Bezug auf die Linse, daß ein Punktbild des Erzeugers durch den Filter hindurchgeschickt wird, mit dem Ergebnis einer regulären sphärischen, auf den Flächendetektor auftreffenden Bezugsbtindelwellenfronti
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ eic h η et , daß eine Ultraschall-Linse zwischen dem Gegenstand und dem Flächendetektor angeordnet wird zum Abbilden des an irgendeiner Oberfläche innerhalb des Gegenstandes bestehenden Ultraschällfeldes auf dem Flächendetektor.
8. Apparat zur Erzeugung eines Ultraschallhologramms, g e k en η ζ e ich η et durch:

Mittel (24) zur Erzeugung von Ultraschallenergie, die auf einen Gegenstand (34) zu und von dort als vom Gegenstand (34) modifizierte Energie auf einen Flächendetektor (32) gerichtet wird;

Mittel (26) zur Erzeugung von Bezugsultraschallenergie zwecks Interferenz mit der vom Gegenstand (34) modifizierten Ultraschallenergie am Flächendetektor (32); und Mittel (92) zum Abbilden der letztgenannten Ultraschallenergie erzeugenden Mittel (26) auf dem Flächendetektor (32).
9. Apparat nach Anspruch 8, dadurch ge k e η η ζ ei ohne t, daß die Erzeugungsmittel für die Bezugsultraschallenergie einen

y im wesentlichen flachen Wandler (26 bzw. 100) umfassen und daß die Mittel zum Abbilden eine Ultraschall-Linse (92 bzw. 98) umfassen, die zwischen den Erzeugungsmitteln (26 bzw. lOO) und dem Flächendetektor (90) angeordnet ist.
10. Apparat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge k e η η ζ e i c h-

n e t,

daß die zur Erzeugung der Bezugsultraschallenergie dienenden Mittel aus einem Wandler (100) bestehen; und daß ein Nadellochfilter (96) zwischen der Linse (98) und dem Flächendetektor (90) angeordnet ist.

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11. Apparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bezugsultraschallenergie erzeugende Ultraschallwandler einen im wesentlichen flachen Quarzwandler (10O) aufweist und

daß der Nadellochfilter (96) in der Brennebene der Linse (98) angeordnet ist.
12. Apparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadellochfilter (123) so angeordnet ist, daß eine anscheinende Punktquelle (112) von dem Wandler (120) an seinem Nadelloch (118) abgebildet wird.

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