DE1942975A1 - Holographisches Verfahren zur Herstellung und Auswertung von Roentgenaufnahmen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Hologrammen aus einer Serie von Röntgenbildern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Hologramms aus einer Serie von Röntgenbildern unterschiedlicher Perspektive.
• Holographische Verfahren zur Erzeugung quasi-dreidimensionaler Bilder aus einer Folge von Einzelbildern sind bekannt (Redman, J.D., Wolton, W.P. and Shuttleworth, E., Nature 2210 (1968) 58; Kasahara, T., Kimura, Y., Hioki, R. and Tanaka, S., Japan, J.Appl.Phys. 8 (1969) 124). Beiden Verfahren gemeinsam ist, daß eine Anzahl von Hologrammen hergestellt wird, in denen je eines der mit unterschiedlicher Perspektive aufgenommenen Röntgenbilder gespeichert wird. Bei richtiger Rekonstruktion sieht das Auge eines Beobachters das Röntgenbild aus der jeweiligen Aufnahmeperspektive, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht. Die Verfahren unterscheiden sich in der Art der Herstellung der Hologramme. Im ersten Pall wird mit einer Winkelkodierung gearbeitet, während beim zweiten Verfahren die einzelnen Hologramme streifenartig nebeneinander angeordnet sind. Entscheidend ist dabei, daß die Streifenhologramme durch Verschieben der photographischen Platte hinter einem feststehenden Spalt aufgenommen werden. Die verwendete Referenzwelle muß dazu eben sein.
• Keines der beiden Verfahren ermöglicht eine Rekonstruktion des reellen Bildes, bei dem sich die Einzelbilder "richtig" überlagern und so unter Ausnutzung des Integrationseffektes es gestatten, Schichtaufnahmen herzustellen.
• Außerdem wird das beim zweiten Verfahren erzeugte virtuelle Bild als pseudoskopisch bezeichnet. Die paralaktischen Verschiebungen bei einer Anderung der Beobachtungsrichtung sind falsch und erschweren die Interpretation des Bildes.
• Diese Nachteile bekannter Verfahren werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß die volle Information jedes Einzelbildes in einem Element einer Matrix von Teilhologrammen gespeichert wird, wobei die Position des jeweiligen Teilhologramms der Lage der Röntgenquelle bei der Aufnahme des Röntgenbildes genau entspricht, und die Gesamtinformation so auf die Einzelhologramme verteilt wird, wie es bei einem diffus streuenden Objekt in der üblichen Holographie der Fall ist, so daß bei der Rekonstruktion wahlweise das orthoskopische ruasidreidimensionale virtuelle Bild oder das ebenfalls dreidimensionale reelle Bild des Röntgenobjekts erzeugt wird.
• Um dieses zu erreichen, wird bei der Herstellung des Hologramms die gesamte Fläche mit einer beliebigen Referenzwelle, z.B. einer Kugelwelle, ausgeleuchtet. Das jeweilige Teilbild kann beispielsweise auf eine Mattscheibe projiziert werden, deren Streucharakteristik ebenfalls die volle Ausleuchtung der gesamten Hologrammfläche gewährleistet .
• Oie Teilhologramme werden bei feststehende-m photographischen Aufnahmematerial so auf;enommen, daß für die einzelnen Belichtungen durch eine Blende nur der Teil der photograplìischen Schicht freigegeben wird, der der definierten i'ingeun der ursprünlichen Lage der Röntgenlichtquelle entspricht, aus der das zugehörige Röntgenbild aufgenommen worden ist.
• Bei der Rekonstruktion kann ein quasi-dreidimensionales virtuelles Bild des Objektes erzeugt werden, das die räumlichte Lage interner Strukturen unmittelbar verdeutlicht, während aus der reellen Bild Schichtaufnahmen des Objektes hergestellt werden, wobei die Tiefenlage der Schichten nachträglich noch frei wählbar ist.
• Führteman speziell die Röntgenlichtquelle auf einem Kreisbohren, in dessen Mittelpunkt sich ein Fluoreszenzschirm befindet, so erhält man von einem Objekt, das zwischen aöntgenquelle und Schirm liegt, eine Folge von Schattenrissen, die mit einer Kamera photographiert werden können.
• Bei der Herstellung des Hologramns (siehe Fig. 1) werden die einzelnen Röntgenbilder des Aufnahmeträgers (a) mit kohärentem Licht (kL) nacheinander auf eine Mattscheibe (b-) projiziert. Die Positionen der herzustellenden Teilhologramme können durch Spiegelung der benutzten Positionen der Röntgenquelle an der Detektorebene (hier Fluoreszenzschirm) eindeutig festgelegt werden (siehe Fig. 2). Hier ist mit RL die Position der Köntgenquelle angedeutet, während F den Fluoreszenzschirm und TH das TeRhologramm bezeichnet, dessen Größe durch eine Blende bestimmt wird. Eventuelle Maßstabsänderungen der Röntgenbilder von F auf ?' (z.B. bei Bildwandlern) müssen, wie aus Fig. 3 hervorgeht, durch eine entsprechende Maßstabsänderung in der Aufnahmegeometrie berücksichtigt werden. Andernfalls wird das Objekt in einem verzerrten Raum dargestellt.
• Im hier gewählten Beispiel (siehe Fig. 1) wird demnach das Hologramm (d) auf dem Kreisbogen aufgespannt, auf dem die Röntgenquelle bewegt worden war. Das Hologramm (d) kann z.B. als Film vorliegen, der auf einen Glaszylinder (c) aufgespannt worden ist. Davor wird ein verschiebbarer Schirm (e) mit einer Blende (f) angeordnet. Von einer z.B. über der Zeichenebene befindlichen Punktliehtquelle fällt eine kugelförmige, mit der Beleuchtungswelle (kL) kohärente Referenzwelle R gleichzeitig auf das Jfolograinm.
• Zur Belichtung der Teilhologramme wird die Blende (f) in die dem jeweiligen Teilbild entsprechende Position der Röntgenlichtquelle geschoben.
• Das so zusallrnengesetzte Gesamthologramm besitzt nahezu die gleichen Eigenschaften wie ein direkt von dem Gegenstand aufgenommenes Hologramm, wobei jedoch das Objekt durch seine Transmissionseigenschaften für Röntgenstrahlen gekennzeichnet ist. Bei Beleuchtung des Hologramms mit einer monochromatischen Kugelwelle sieht der Betrachter, der durch das Hologramm (d) in Richtung der Mattscheibe (b) blickt, vor dieser ein quasi-dreidimensionales orthoskonisches Bild (g) des Objektes. Man hat den gleichen Eindruck, als wenn sich das Objekt (g) vor einer ausgedehnten Röntgenquelle von der Größe der Mattscheibe (b) befindet und der Betrachter aus der Richtung der tatsächlich benutzten punktförmigen Röntgenquelle blickt.
• Außer diesem Vorzug, ein orthoskopisches, virtuelles Bild zu liefern, besitzt das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Hologramm einen weiteren wesentlichen Vorteil. Im Gegensatz zu den nach bisher bekannten Verfahren zusammengesetzten Hologrammen kann man mit dem erfindunemäßen Hologramm auch das reelle Bild erzeugen, indem man wie auch sonst in der Holographie das Hologramm mit der konjugiert komplexen Referenzwelle beleuchtet. In diesem Falle entsteht an der Stelle (g) ein dreidimensionales reelles Bild des Objektes, das durch die richtige Überlagerung aller Röntgenbilder erzeugt wird.
• Bringt man eine Mattscheibe oder einen geeigneten Detektor, z.B. eine photographische Schicht, in dieses Blickfeld, so ist nur der in dieser Ebene liegende Teil des Objektes scharf zu erkennen. Die in anderer Tiefe sich befindenden Objektteile werden nur verwaschen wiedergegeben. Man erhält wie sonst in der Tomographie Schichtaufnahmen des Objektes. Von besonderem Vorteil ist bei diesem Verfahren, daß durch Verschieben des Detektors die Schichten beliebig gewählt werden können, Um eine optimale Schärfe der Schichtaufnahmen zu bekommen, sollte die Apertur des Teilhologramms 90 gewählt werden, daß die beugungsbedingte Unschärfe gleich der geometrischen Unschärfe wird.
• Patentansprüche:

Claims (7)

1. Patentansprüche: Ct) Verfahren zur Herstellung eines Hologramms aus einer Serie von Röntgenbildern unterschiedlicher Perspektive, dadurch gekennzeichnet, daß die volle Information jedes Einzelbildes in einem Element einer Matrix von Teilhologrammen gespeichert wird, wobei die Position des jeweiligen Teilhologramms der Lage der Röntgenquelle bei der Aufnahme des Röntgenbildes genau entspricht und die Gesamtinformation so auf die Einzelhologramme verteilt wird, wie es bei einem diffus streuenden Objekt in der üblichen Holographie der Fall ist, so daß bei der Rekonstruktion wahlweise das orthoskopische quasi-dreidimensionale virtuelle Bild oder das ebenfalls dreidimensionale reelle Bild des Röntgenobjektes erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufnahme des Hologramms die einzelnen Röntgenbilder nacheinander auf einen Streuschirm projiziert werden oder von einem Streuschirm beleuchtet werden, dessen Streucharakteristik so beschaffen ist, daß jeder Punkt in der Apertur des gesamten Hologramms Licht von jedem Punkt des einzelnen Röntgenbildes empfängt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm mit an sich beliebiger, aber zeitlich konstanter und die gesamte Hologrammapertur ausleuchtender Referenzwelle auf einem feststehenden photographischen Material aufgezeichnet wird, indem für die einzelnen Belichtungen durch eine Blende nur der Teil der photographischen Schicht freigegeben wird, der der definierten Umgebung der ursprünghchen Lage der Röntgenlichtquelle entspricht, aus der das zugehörige Röntgenbild auf-enommen worden ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein der kreisförmigen Bewegung der itöntgenquelle entsprechend grekriimmtes Hologramm verwendet wird, vor dem die Blende längs einem Kreisbogen geführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Maßstabsänderungen der Röntgenbilder die Geometrie der lLufnahmeanordnung im selben Maßstab enaert wird.
6. 6. Verfahren zur Bestimmung der Tiefenlage von Details des Höntgenobjektes oder zur Herstellung tomographischer Aufnahmen, dadurch.gekei'l zeichnet, daß mit lfilfe des nach Anspruch 1 bis 5 hergestellten Hologramms das reelle Bild erzeugt und auf eine Mattscheibe oder einen geeigneten Detektor projiziert wird, die oder der in Beobachtungsrichtung verschiebbar ist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die apertur des Teilhologra ms so gewählt wird, daß die beugunsbedingte Unschärfe gleich der geometrischein Unschärfe wird.