DE2449050B2

DE2449050B2 - Verfahren und anordnung zum abbilden eines objekts mit hilfe von wellenenergie

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Publication number: DE2449050B2
Application number: DE19742449050
Authority: DE
Priority date: 1973-10-15
Filing date: 1974-10-15
Publication date: 1977-12-08
Also published as: GB1481090A; FR2247727A1; JPS50113241A; US3953822A; NL7413205A; DE2449050C3; CA1024385A; JPS5410500B2; CH594922A5; DE2449050A1

Description

"Τ]'"'Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenenergie elektroma- « gnetischc Energie im (F i g- 4 »der 5)

14 Anordnung nach Anspruch 13, dadurch ^kennzeichnet, daß die Wandler der ringförmigen Wandlergruppe Mikrowellenantenne.. ^ *™· und daß die Beslrahlungseinr.chtung fur das Objekt eine Antenne (402) enthält, die bei Beaufschlagung mit einem Mikrowellensignal einen Beleuchtungsstrahl kohärenter Mikrowellenenerg.e sendet (F ig. 4).

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler der ringförmigen Wandlergruppe quadratische Fotofühler (518 in F i g. 5) sind: daß die Bestrahlungseinrichtung für das Objekt (516) folgendes enthalt: eine Einrich'.ung (500) zur Erzeugung kohärenter Wellenenergie einer gegebenen optischen Frequenz, eine Einrichtung (504) zur Teilung dieser Wellenenergie in einen ersten und einen zweiten Strahl (506, 520) and eine Einrichtung (505, 510) zur Bestrahlung des Objekts mit dem ersten Strahl, um einen lnformationsstrahl (517) zu gewinnen, der auf die Fotofühlergruppe fällt; daß eine Einrichtung (524) vorgesehen ist. die ein kohärentes Modulationssignal mit einer zweiten Frequenz unterhalb des optischen Spektrums sowie ein Be/ugssignal mit dieser /.weiten Frequenz erzeugt; düß eine Modukttionseinrichuing (5-2) vorgesehen ist, die den zweiten Strahl (5201 und das Modulationssignal empfängt und daraus einen modulierten optischen Ausgangsslrah! (530) erzeugt, dessen optische Augenblicksfrequenz gegenüber der gegebenen optischen Frequenz um einen Betrag verschoben ist.der im wesentlichen proportional der Augenblicksamplitude des Modulaiionssignals ist; daß eine Einrichtung (532, 534, 536, 538, 514) vorgesehen ist. um die Fotofühler (518) mit dem modulierten optischen Ausgangsstrahl /u beleuchten, so daß der Informalionsstrahl (517) und der modulierte optische Ausgangsstrahl (530) an den Fotofühlern ein sich mit der besagten /weiten Frequenz änderndes lnterferen/.bild erzeugen und jeder Fotofühler ein gesondertes Informaiionssignai mit der ('weiten Frequenz gewinnt; daß das Bezugssignal und das InformaiionsMgnal jedes Fotofühlers einem gesonderten von i! Kohären/delektoren(542) zugeführt ist.

16. Anordnung nach Anspruch 1 ">. dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von m aufeinander folgenden Belichtungen des Objekts(516) durchführbar sind, und daß die Einrichtung zur Bestrahlung der Fotofühlergruppe mit dem modulierten optischen Ausgangsstrahl einen Phasenschieber (5 54) zur wahllosen Verschiebung der Phase des modulierten optischen Ausgangsstrahls zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungen enthält.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /um Abbilde:! eines Objekts mit Hilfe von Wellenenergie, die vom Objekt kommend in die Apertur einer auf einer Unifangslinie angeordneten Reihe von fi zueinander beabsiandeten Wandlern fällt, deren jeder entsprechend der auf ihn !reffenden, eine Objekiinfonnaiioii eiith.il tenden Wellenenergie ein gesondertes Inhumations signal liefert, wobei aus jedem dieser Infornuitionssign.i Ie unter Bezug auf ein gemeinsames Be/ugssignal fur jeden der /1 Wandler /vvei Ausgangsgrößen abgeleitet werden, deren eine dein Realteil und deren andere dem Imaginärteil einer komplexen Zahl entspricht, welche die realtive Amplitude und die relative Phase der aul den betreffi'iulen Wandler fallenden und Ohiekimfor 1 maiion enthaltenden Wellenenergie .!iigibt. woran! im jeden einer Vielzahl von Bildpunkten unter Verarbeitung jeweils aller der besagten Ausgangsgroßen ein Signal ermittelt wird, welches die relative Ampliuide

όπιο¹- Hildes des Objekts ,im betreffenden Bildpunki anzeigt. Die Erfindung betrilfl ferner eine Anordnung /in I )urehführung eines solchen Verfahrens.

Der hier verwendete Ausdruck »Wellenenergie'« umfasse jede Art elektromagnetischer oder akustischer Wellenenergie.

Zur bildlichen Darstellung eines mit Wellenenergie .•siuhlien Objekts bedient man sieh herkömmlicher >\ι·!Μ· einer physikalischen Linse oder einer Kombinai ■■ ■!■' JHS Linsen, die im Weg desjenigen Teils der r-e-.ii ahl'-nden Wellenenergie angeordnet wird, der vom ( 'hu ki reflektiert wird bzw. durch das Objekt hi'i.hirchtriti. Die abbildende Wirkung einer Linse ;vruhi darauf, daß die an irgendeinem Punkt der Linse ,!-!kommende Wellenenergie um einen Betrag phasen- -. -.'i si.-hoben wird, der eine gegebene Funktion der geometrischen Lage dieses Punktes in der Objcktivöffming ist. Die herkömmliche Konvexlinse bringi eine maximale Phasenverschiebung für die in der Linsenniiile au!treffende Wellenenergie (ti. h. wo die Linse am dicksten ist) und eine minimale Phasenverschiebung für d.ie an einem Punkt am Umfangsrand der Linse ausreifende Wellenenergie (d.h. wo die Linse am dünnsten ist). Line unangenehme Eigenschaft einer physikalischen Abbildungslinse besteht darin, daß sie 2s naturgemäß zu Aberrationen oder Abbildungsfehlern bei manchen Strahlenwinkeln führt.

Im Prinzip kann man zumindest eine physikalische Abbildungsiinse durch eine »synthetische« Linse ersetzen, um die oben erwähnte, zur Abbildung notwendige Phasenverschiebung zu erreichen, ohne daß die Abbildungsfehler einer physikalischen Linse eingeführt werden. Wenn man beispielsweise eine ausreichende Anzahl von Kohärentwellendetektorcn vorsieht, um Signale von jeweils verschiedenen vorbestimmten y> Punkten einer ßlendcnöffnungsfläche zu empfangen, die mit einem Informationen über das Objekt enthaltenden Strahlenbündel von Wellenenergie beleuchtet wird, dann fühlt jeder der Kohärcnzdclcktoren die relative Amplitude und Phasenlage derjenigen Wellenenergie. die an dem seinem Standort entsprechenden vorbestimmten Punkt der Blendenöffnung auftritt. Wenn nun das Alisgangssignal jedes einzelnen Kohärenzdetektors um ein ihm eigenes Maß (welches von seinem jeweiligen Standort in der Blendenöffnung abhängt) phascnvcr- 4i schoben wird, dann erhält man eine Signalverteilung. welche dieselbe Bildwellenfront definiert, wie sie aus einer entsprechenden physikalischen Abbildungslinsc kommen wurde. Hine solche synthetische Abbildungslinse kann die Form einer analogen und/oder digitalen ^r>o signalverarheitenden Hinrichtung haben. Der Ausgang einer solchen signalverarbeitenden Einrichtung, der das HiId der (lbjektinformation definiert, kann auf zweierlei Weise verwendet weiden: Entweder man erzeugt mit ihm eine physikalische Abhildungswellenfronl. die ein "·"> HiId in einer Bildebene aufbaut, oder man verarbeitet ilen besagten Ausgang weiter, um das HiId der

Schirm einer Kathodenstrahlröhre darzustellen.

Leidei' st.ißi die Realisierung einer syniheiiselien i-< > Abbild.liii'slmse dei \orsiehend besv hriebenen ArI aul I ■: .ikliM he Schwierigkeiten, weil hierzu lur icdeii euiei si'i>i !Muli. 11 An/.ihl \1111 Bildpunkleii ein gesonderler \ b!i ,.!V!>'.'''.' i'i!' !''Ui'il-, einem eigenen Koharenzde '· |.,; ■·:■■! , i'i..'!': i'i!'.¹· ! :: i " 1 ,·; M ': 1 Sl 'h ! ehe 1' /111'l'l Ί ll 11 C t '■■

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YVi annehmbare Bildauflösung zu erhalten, muß die Blendenöffnung einen Durchmesser in der Größenordnung von !()() Wellenlängen der Wellenenergie haben. Gemäß der Formel für die Kreisfläche besteht eine Blendenöffnung dieser Größe aus mehr als 7800 Elementarfläehen von jeweils einer Wellenlänge im Quadrat. Jede dieser Elementarfläehen benötigt ihren eigenen Kohärenz.detcktor und ihren eigenen effektiven Phasenschieber. Eine derart große Zahl von Abfragepunkten ist in der Praxis sehr schwer zu realisieren und bringt einen unvertretbar hohen Kostenaufwand nut sich.

Bei einem für die Radioastronomie entwickelten Konzept haben |. P. W i I d und seine Mitarbeiter sowohl theoretisch als auch experimentell nachgewiesen, daß die Signale von einer Gruppe mehrerer auf der Umfangslinie einer Fläche verteilter Antennen dazu verwendet werden können, ein Bild »selbstlcuchtender« Radioquellen zu erhalten, deren Wellenenergie auf die von der Antennengruppe umschlossene Fläche fällt. wobei dieses Bild die gleiche Auflösung hat, wie sie mit einer Antennenanordnung erzielbar ist, in welcher die Antennen über die gesamte Fläche verteilt sind und benachbarte Antennen denselben Abstand wie in der Umfangsanordnung haben (vgl. »Proceedings of the Royal Socielcy«, Band 262, Seite 84; Band 263, Seite 54ΐ; Band 286, Seite 499. und »Nature«, Band 218. Seite 536). Wild hat somit gefunden, daß mit seiner umfangsmäßi gen Antennenanordnung (bekannt als »Culgoora-Ra dioheliograph«) die gleiche Auflösung erzielbar ist wie mit einer flächenmäßigen Anordnung der Antennen. obwohl die Gesamtzahl der Antennen in der Flächenanordnung viel größer ist als in der Umfangsanordnurig. Da jede einzelne Antenne einer Antennengruppe im wesentlichen den gleichen Beitrag zur Gesamtleistung der Gruppe liefert, ist die Empfindlichkeit cmc; flächenmäßig verteilten Gruppe, die mehr Einzelanten neu enthält, höher als die Empfindlichkeit eines Culgoora-Radioheliographen des gleichen Auflösungs Vermögens.

Genauer gesagt weist Wild in seinen Veröffentlichungen nach, daß man die Auflösung der vollen Apertur von den Signalen am Umfangsrand der Apertur erhalten kann, wenn man den Signalen fortschreitende Phasenverschiebungen hinzufügt, wobei die Phasenverschiebungen eine Funktion des Orts der Apertur sind. Das heißt, wenn ein bestimmter Signaldctcktor bei β = I Radiant liegt, dann wird das Signal zunächst ohne zusätzliche Phasenverschiebung genommen, dann mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung von einem Radiant, von zwei Radianten, usw. bis beispielsweise zwanzig Radianten (je mehr Tenne genommen werden. desto höher wird die Bildgenauigkcit). Wie Wild in seinen Veröffentlichungen ausführliche! erläutert, besieht sein Verfahren in der Addition der fortschreitenden Phasenverschiebungen zur Gewinnung von Hessel funktionen unterschiedlicher Ordnung und anschließen de:i'i l'n'WiTiiii des Quadrats dei Hessellunkiioueii /in C iewinnung des Bildes. Aul diese Wrr.e ist das durch die verschiedenen korngierten summierten Signale erhaltene Bild dasselbe Bild, welche¹, man erhallen wurde, wenn die .Anleiinengruppe libii die gesamte flache und nicht Hill iibci den I 'infam' der Apertur verleih ware

Fm da s I unk t ionic ι en des YVi !ahrens nach W ι I 11 ist es wesentlich, daß der eiücklive Objektabstand /ui Quelle der auf die Uinl.inrsaiiordnung lallenden Wellenlroiit unendlich ist (d h.. \\,\\\ die einlallende YA ι'Π'ΊΐΙιιιηΐ mi u !"-.enlllcheii eben isll und daß dir

Quelle der Wellcnfront praktisch inkohärent ist. Diese beiden Bedingungen werden bei der von Wild betrachteten Radioastronomie erfüllt, denn dort sind die abzubildenden Objekte Gestirne mit Eigenstrahlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Abbilden von Gegenstanden mit endlichem Abstand mittels Wellenenergie zu schaffen, wobei man mit einer Anzahl diskreter Wellenempfänger auskommt, die nur dem Umfang der Apertur proportional ist.

Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in endlichem Abstand von der Wandleranordnung befindliche Objekt mit einem Belcuchtungsstrahl kohärenter Wellenenergie beleuchtet wird, um vom Objekt kommende Wellenenergie zu erhalten, und daß die Verarbeitung der besagten abgeleiteten Ausgangsgrößen eine Transformation der Objektebene ins Unendliche einschließt und daß ferner die Einflüsse der Kohärenz zerstört werden, indem das Objekt verschiedenen Beleuchiungsarten ausgesetzt wird, deren jede zu anderen gegenseitigen Phasenbeziehungen zwischen den von den einzelnen Punkten des Objekts ausgehenden Wellen führt, und indem die Ausgangsgrößen jeweils für jede Beleuchtungsart abgeleitet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt einer Transformation der Objektebene ins Unendliche gelingt es, aus den von den Wandlersignalen abgeleiteten komplexen Ausgangsgrößen die gewünschten BiIdpunktsignalc richtig zu ermitteln, obwohl die erste Voraussetzung des Wildschen Verfahrens, nämlich die ebene Wellenfront der einfallenden Energie, im vorliegenden Fall nicht erfüllt ist. Auch die zweite Voraussetzung des Wildschen Verfahrens, nämlich die Inkohärenz der einfallenden Wellenenergie, ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erfüllt. Im Falle kohärenter Bestrahlung ist die Anzahl der Frciheitsgradc des Bildes (d. h. die Zahl der erzielbaren, voneinander unabhängigen Bildpunktc) gegeben durch die Anzahl der Wandler oder Detektoren, während bei inkohärenter Bestrahlung die Anzahl der Freiheitsgrade bestimmt wird durch das Quadrat der Anzahl der Detektoren (vgl. Journal of the Optical Society of Amerika, Band 59, Seite 799). Die Verwendung kohärenter Wellenenergie würde ohne weitere Maßnahmen dazu führen, daß das aus den Bildpunkten rekonstruierte Bild gewisse Störungen in Form von Sprenkelungen enthält. Dieser KinfUiß der Kohärenz wird jedoch mit der erfindungsgemäßen Maßnahme der Beleuchtung des Objekts mit verschiedenen Bcleuehtungsarten beseitigt.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden die verschiedenen Beleuchiungsarien mit Hilfe eines Beleuchtungsstrahls diffuser Wellenenergie einer ein/igen Frequenz realisiert, indem mehrere aufeinanderfolgende Belichtungen mit jeweils unterschiedlicher Diffusion vorgenommen werden und indem die Summe der bei den verschiedenen Belichtungen ermittelten Bildpunktsignale gespeichert wird.

Eine andere mit Vorteil anwendbare Alternative zur Realisierung der verschiedenen Belcuchtiingsarien besteht darin, die Belichtung mit einem mehrere verschiedene Frequenzen enthaltenden Bcleuchtungsstrahl vorzunehmen und alle die aus den verschiedenen Frequenzen resultierenden Ausgangsgrößen gleichzeitig in paralleler Weise zur Ermittlung der Bildpunktsignale zu verarbeiten.

Die Verarbeitung der von den liiiormationssignalen der Wandler abgeleiteten komplexen Ausgangsgrößen kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf eine Weise erfolgen, wie sie im Patentanspruch 4 gekennzeichnet ist. Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des erfindiingsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 6 beschrieben und kann in vorteilhaften Ausgestaltungen, die in den Unteransprüchen 7 bis 16 offenbart sind, auf den verschiedensten Anwendungsgebieten wie z. B. der κι Ultraschalldiagnose, der Seismographic, der Mikrowcllenabbildungen und der optischen Abbildungen eingesetzt werden.

Die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend von Zeichnungen näher erläutert. F i g. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines nach den erfindungsgemäßen Prinzipien arbeitenden Systems zur Abbildung eines Objekts mittels Wellenenergie;

F i g. 2 zeigt ein akustisches Koppelgerät zur Abbildung innerer Organe des menschlichen Körpers für den Einsatz in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 3 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung zur seismographischen Objektabbildung:

F i g. 4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung zur Objektabbildung mittels Mikrowellen:

Fig. 5 veranschaulicht eine vierte Ausführungsform der Erfindung zur optischen Objektabbildung.

Das in F i g. 1 gezeigte System, welches zur Abbildung von Objekten mittels Wellen jedes beliebigen Typs jo verwendet werden kann und sich der erfindungsgemäßen Prinzipien bedient, enthält einen Generator 100 für kohärente Wellenenergie zur Bestrahlung eines mit dem System abzubildenden Objekts 102 mit einem sogenannten »Beleuchtungsstrahl 104«. Der Bcleuch-Jb tungsstrahl 104 kann entweder aus im wesentlichen einer einzigen vorgewählten Frequenz, einer diffusen Welle bestehen oder die Summe einer vorbestimmten größeren Zahl von unterschiedlichen vorgewählten Frequenzen einer kohärenten Welle sein. Der Kohärcnzwellcngenerator 100 erzeugt ferner ein Bezugssignai 106, welches die gleiche Frequenz, enthält oder aus den gleichen Frequenzen zusammengesetzt ist, wie der Bcleuchtungsstrahl 104.

Die Beleuchtung des Objekts 102 mit dem Strahl 104 führt dazu, daß das Objekt Wellenenergie reflektiert oder durchläßt, die Informationen über das Objekt enthält. Diese Wellenenergie wird im folgenden mit »Informationsstrahl« 108 bezeichnet.

In einer vorbestimmten F.ntfernung zum Objekt 1 Oi befindet sich im Weg des Informationsstrahls 108 eint Anordnung 110 aus einer Vielzahl einzelner Wandlei 112, die in gleichmäßigem Abstand auf dem Umfanj. eines Kreises gegebenen Durchmessers liegen. Dei Durchmesser dieses Kreises ist typischerweise minde stens hundertmal so groß wie die Wellenlänge der da: Objekt 102 bestrahlenden Wellenenergie. In Fällen, wc eine relativ schwache Bildauflösung ausreicht, kann de Durchmesser der ringförmigen Wandleranordnung IK noch kleiner sein.

i.o leder einzele Wandler 112 setzt die auf ihn irelfendi Wellenenergie in ein entsprechendes Informations signal um. dessen Phase und Amplitude durch die Pliasi und Amplitude der auftretenden Wellenenergie be stimmt ist. |edem einzelnen Wandler 112 der ringförmi ι·') gen Wandleranordnung 110 ist ein gesonderte Koliärenzdetektor 114 zugeordnet. Das von jeden Wandle;· 112 kommende Informationssignal wird einen eisten Eingang des ihm zugeordneten Kohären/iletek

tors 114 zugeführt. Wenn also die ringförmige Wandleranordnung 110 einen Durchmesser von 100 Wellenlängen hat und der Abstand zwischen benachbarten Wandlern 112 jeweils eine Wellenlänge beträgt, dann enthält die Anordnung 110 insgesamt 314 Wandler 112, denen eine Gruppe von 314 Kohärenzdetektoren 114 zugeordnet ist. Das Bezugssignal 106 wird gleichzeitig allen Kohärenzdetektoren 114"an jeweils einem zweiten Eingang zugeführt.

Falls die beleuchtende Wellenenergie nur eine einzige vorbestinume Frequenz enthält, besteht jeder Kohärenzdetektor 114 aus zwei Phasendetektoren und einem 90"-Phasenschieber. Der erste der Phasendetektoren bekommt als Eingangssignale das für den betreffenden Kohärenzdetektor bestimmte Informationssignal und das Bezugssignal direkt zugeführt, und der andere Phasendetektor bekommt diese Signale erst zugeführt, nachdem sie in dem zum betreffenden Kohärenzdetektor gehörenden Phasenschieber um 90" phasenverschoben worden sind. Ein solcher Kohärenzdetektor liefert bekanntlich zwei Ausgangssignale (jeweils eines von den beiden Phasendetektoren), die dem Realteil und dem Imaginärteil einer komplexen Zahl entsprechen, deren jeweilige Werte durch die Amplitude und Phase der Wellenenergie bestimmt werden, die auf den zum betreffenden Kohärenzdetektor gehörenden Wandler fällt.

Wie in F i g. I angedeutet, ist die Gruppe der Kohärenzdetektoren 114 in einer systematischen Weise bezüglich der ihnen zugeordneten Wandler 112 der Anordnung 110 angeordnet. Wenn man in der Reihenfolge der Wandler beim obersten Wandler 112 beginnt und im Uhrzeigersinn um den Umfang der Anordnung 110 fortfährt, dann ist der von oben gezählte erste Kohärenzdetektor 114 dem obersten Wandler 112 zugeordnet, und dann der Reihe nach weiter, so daß der letzte Kohärenzdetcktor demjenigen Wandler 112 zugeordnet ist, der im Gegenuhrzeigersinn neben dem obersten Wandler liegt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Es sei angenommen, daß insgesamt η Wandler und ebenso viele zugeordnete Kohärenzdetektoren vorgesehen sind. Der »Realausgang« und der >.!magninärausgang« des ersten Kohärenzdetektors 114 seien mit I16-! bzw. 118-1 bezeichnet, und der Realausgang und der lmagninärausgang des letzten Kohärenzdetektors 114 seien mit 116-/7 bzw. 118-/7 bezeichnet.

Falls die beleuchtende Wellenenergie nur aus einer einzigen Frequenz besieht, ist jeder der Anschlüsse 116-1 ... 116-«und jeder der Anschlüsse 118-1 ... 118-;i ein einziger Ausgang auf einer einzigen Leitung. Wenn jedoch die beleuchtete Wellenenergie eine vorgegebene Vielzahl m von Frequenzen enthält, dann enthält jeder Kohärenzdeleklor Frcqucn/.filter sowohl für das Informationssigniil als auch für das Bezugssignal. um m Kanäle bereitzustellen, d. h. für jede der n\ Frequenzen jeweils einen Kanal. Jeder dieser /?? Kanäle hat einen eigenen ersten und zweiten Phasendetektor und einen 40"-Phasenschieber. In diesem Fall liefert jeder Kohärenziletektor in Paare von Real- und Imaginäraiisgängen, so da !J jeder Anschluß I Ih-I ... I lh-mind jeder Anschluß 118-1 ... 118-/; ein Kabel mit m !.eilungen ist. Ieile dieser Leitungen koppelt ein gesondertes und jeweils anderes Ausgangssign-.il des Kohüren/iletekiors 114 als ein gesondertes Eingangssignal auf eine signalverarbeitenik· Einrichtung 120.

Im letzteren L,ill, il. h. wenn der Beleuditungssirahl ,ms einer vorbestimmten Vielzahl von m kohärenter Frequenzen besteht, isl nur eine einzigi· Belichtung dos Objekts 102 durch den Beleuchtungsstrahl 104erforder lieh. Im ersteren Fall jedoch, d. h. wenn das Objekt 10; mil einem Belcuchtungsstrahl 104 beleuchtet wird, de aus einer einzigen gestreuten Frequenz besteht, muß da 5 Objekt 102 nacheinander einer vorbestimmten Vielzah /77 von Belichtungen ausgesetzt werden, wobei jeweil zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belichtungen dii Streuung des Beleuchtungsstrahls 104 geändert wird Die jeweiligen Werte für den Realausgang und der

ίο Imaginärausgang auf jeder der Verbindunget 116-1 ... 116-n und 118-1 ... 118-/7 sind für jeweils zwe gesonderte Belichtungen verschieden. Für die gesamte Reihe von /;; Belichtungen empfängt also die signalver arbeitende Einrichtung 120 von der Gruppe dei

Kohärenzdetektoren 114 genau so viele gesondert« Informationsteile wie bei einer einzigen Belichtung irr Falle, daß der Kohärenzwellengenerator 100 gleichzei tig einen Belcuchtungsstrahl 104 liefert, dessen Wellen energie eine vorbestimmte Vielzahl verschiedene!

2ü kohärenter Frequenzen enthält. Jeder Kchärenzdetek tor 114 beliefert also in beiden Fällen die signalverarbei tende Einrichtung 120 mit m Teilinformationen übei seine Verbindung 116 und mit /77 Teilinformationen übei seine Verbindung 118, unabhängig davon, ob diest Information in Parallelform oder in Serienforrr zugeführt wird. Die signalverarbeitende Einrichtung 12( empfängt daher insgesamt 2 mn gesonderte Teilinfor mationen von der Gruppe der Kohärenzdetektoren 114 Diese Gesamtinformation ist ausreichend, um ein Bile

3i- des Objekts 102 mit der gleichen Auflösung zt definieren, die man erhält, wenn man die gesamte Apertur des von der Anordnung 110 umgrenzter Kreises mit Detektoren bestückt. Um dieses Bile tatsächlich zu erhalten, muß die signalverarbeitende Einrichtung 120 die Information jedoch in der richtigen Weise verarbeiten.

Vorzugsweise enthält die signalvcrarbcitende Einrichtung 120 Analog-Digital-Umsetzer für die in Analogform vorliegenden Werte der jeweiligen Real- und Imaginärsignale, die den Eingängen der signalverarbeitenden Einrichtung 120 über die Verbindungen 116-1 ... 116-n und 118-1 ... II8-/7 zugeführt werden sowie einen Digitalrechner, der zur Verarbeitung der Signale in einer weiter unten beschriebenen Weise programmiert ist. Die signalverarbeitende Einrichtung kann jedoch statt eines Digitalrechners ausschließlich analoge Geräte oder irgendeine Kombination aus analogen und digitalen Geräten enthalten, um den gleichen Zweck zu erfüllen.

Auf dem Gebiet der optischen Abbildungen ist es bekannt, daß jeder Punkt in der Objektebene innerhalb der Apertur des Abbildungssystem* einen entsprechenden Punkt in der Bildebene hat. Im Prinzip können zwar alle Bildpunkte gleichzeitig in paralleler Weise verarbeitei werden, man benötigt hierzu jedoch einen viel größeren Rechner, als wenn man alle Punkte des Bildes gesondert nacheinander verarbeitet.

Dem Rechner stehen gewisse gegebene Parameter und gewisse gemessene Parameter zur Verfügung, um

i>o das Bild zu berechnen. Die gegebenen Parameter enthalten den Nennabstaiul zwischen der Objeklcbene, in welcher sich das Objekt 102 befindet, und der Objektebene der Wandleranordnung 110, sowie die Koordinaten jedes Abfraj;epunkt.s in der Objektebene.

t.^ri Die gemessenen Parameter enthalten die Real- und Imaginiirwcrti· der von ilen Koharenzdetektoren 114 zur signalverarbeik'iuk'ii Einrichtung 120 gelieferten Eingangssigriale. Der Arcus Taimens des Phasenwinkels

der von irgendeinem Wandler 112 erfaßten Wellenenergie ist proportional dem Verhältnis des Imaginärausgangs zum Realausgang des diesem Wandler zugeordneten Kohärenzdetektors 114. Die Amplitude der von irgendeinem Wandler 112 erfaßten Wellenenergie ist proportional der Quadratwurzel der Summe der Quadrate des Imaginärausgangs und des Realausgangs des diesem Wandler zugeordneten Kohärenzdetektors.

Für einen einzelnen Abfragepunkt der Objektebene, dessen Energie in die Apertur der Wandleranordnung fällt, gibt es eine Menge von Phasenverschiebungen entsprechend jedem einzelnen der Wandler 112, die bei Subtraktion von der gemessenen Phasenverschiebung dieses Wandlers den besagten Abfragepunkt in einen entsprechenden Ahragepunkt in einer virtuellen Objektebene transformiert, welche sich in »unendlicher« Entfernung von der Ebene der Wandleranordnung 110 befindet. (Der Ausdruck »unendlich« bedeutet im hier geltenden Sinne, daß die Größe des Durehmessers der Wandleranordnung gegenüber der effektiven Entfernung zwischen dieser Anordnung und der virtuellen [unendlich weiten] Objektebene vernachlässigbar ist.) Die signalverarbeitende Einrichtung 120 verarbeitet die dem gerade ausgewählten Abfragepunkt entsprechenden Signale gemäß der weiter oben beschriebenen Technik der Besselfunktionsummierung nach Wild, um ein Signal zu erhalten, welches denjenigen Bild-Abfragepunkt offenbart, dessen Koordinaten dem gerade ausgewählten Objekt-Abfragepunkt entsprechen. Dieses Bildpunktsignal wird dann an einer seinen Koordinaten entsprechenden Speicherstelle gespeichert. Durch Wiederholen dieses Vorgangs für ieden gesonderten Abfragepunkt in der Objektebene innerhalb der Apertur der Anordnung 110, wird das gesamte Bild gespeichert. Eine Bildwiedergabeeinrichlung 122 wie z. B. eine Kathodenstrahlröhre, die für jeden gespeicherten Bildpunkt einen einzigen, von diesem adressierbaren und ihm in umkehrbarer Eindeutigkeit zugeordneten Darstellungspunkt aufweist, macht das Bild des Objekts 102 für einen Betrachter sichtbar.

Wenn man zur Darstellung des Bildes eine einzige Belichtung mit einer gestreuten kohärenten Welle einer einzigen Frequenz durchführt, enthält das wiedergegebene Bild Störungen, die sich in einer starken Sprenkelung äußern. Der Grund hierfür ist die Kohärenz der verwendeten Wellenenergie. Wenn man jedoch mehrere Belichtungen nacheinander durchführt und im Bildspeicher der signalverarbeit-jnden Einrichtung 120 die verschiedenen Bildsignale für jeweils ein- und denselben Abfragepunkt summiert oder milielt. dann verschwindet die Sprenkelung im wiedergegebenen Bild, falls die Streuung des kohärenten Wellenbildes /wischen aufeinanderfolgenden Belichtungen geändert wird. Wenn man einen Kohärenzwellengcnerator 100 verwendet, der i-inen mehrere Frequenzen enthaltenden Beleuchtungssirahl liefert, dann führt in ähnlicher Weise die Stimulierung oder Mittelwertbildung entsprechender Bildpunkte für jeden der Vielzahl tier chum vorhandenen Kanäle zur Auslöschung der störenden Einflüsse, die die Koharen/ auf die Bildauflösung hat.

Das in F i g. 1 verallgemeinert dargestellte System /in" Objektahhildiing mittels Wellenenergie' ist besonders nützlich in seinen Ausfülirungsfnniien nach ilen Fig.2 bis 5.

Eine der wichtigsten Anwendungen der vorliegenden Erfindung ist ein medizinisches Diagnosegerät, durch welches die relativ weichen inneren Organe des menschlichen Körpers mit guter Auflösung abgebildet werden können. In diesem Fall wird der Körper mit akustischen Ultraschallwellen bestrahlt, deren Frequenz üblicherweise zwischen 1.0 und 1,5MHz liegt, die

j bestrahlende akustische Wellenenergie wird reflektiert von den Grenzen unterschiedlicher Gewebearten, die verschiedene akustische Durchlaßeigenschaften haben. Eine Gruppe von auf einer Umfangslinie angeordneten Wandlern, welche die reflektierte Wellenenergie unter

ίο Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips empfangen, kann ein Bild des bestrahlten Gewebes mit guter Auflösung liefern. Ein solches Bild kann sehr hilfreich sein, um /.. B. die Größe und Gestalt einer Krebsgeschwulst zu erkennen.

Die F i g. 2 zeigt ein akustisches Koppelgerät für ein solches System, welches mit einer Quelle für Wellenenergie gekoppelt ist. Im einzelnen erzeugt ein Oszillator 200 ein sinusförmiges Signal, welches gleichzeitig als Bezugssignal und zur Erregung eines zur akustischen Bestrahlung dienenden Wandlers 202 verwendet wird. Der akustische Bestrahlungwandler 202 befindet sich in einem Gehäuse 204, welches an einem Ende mit einer Membran 206 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 204 ist mit einem Arbeitsmedium wie z. B.

Wasser gefüllt, in welches der akustische Bestrjhlungswandler 202 eingetaucht ist. Ebenfalls in dieses Medium innerhalb des Gehäuses 204 eingetaucht ist ein akustischer Diffusor 208, der sich zwischen dem Bestrahlungswandlei 202 und der Membran 206

in befindet. Der Diffusor 208 ist mit einem Stellglied 210 verbunden, welches sich außerhalb des Gehäuses 204 befindet. Die Lage des akustischen Diffusors 208 läßt sich durch Verdrehung oder andersartige Betätigung des Stellgliedes 210 verändern. In das Medium innerhalb

i·"· des Gehäuses 204 ebenfalls eingetaucht ist eine Gruppe 214 von akustischen Empfangswandlern 212. die auf der Umfangslinie eines Kreises symmetrisch um den akustischen Bestrahlungswandler herum angeordnet sind. Die Empfangswandlergruppe 214 entspricht in

π» ihrer Funktion der Wandleranordnung 110 in Fig. I. Die von der Empfangswandlergruppe 214 kommenden Signale und das Bezugssignal vom Oszillator 200 werden Kohürentdetektoren. einer signalverarbeitenden Einrichtung und einer Bildwiedergabeeinrichtung

4ϊ zugeführt, die ähnlich aufgebaut sind, wie es weiter oben in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde.

Der Durchmesser der Membran 206 des in F i g. 2 dargestellten akustischen Koppelgeräts kann in der Größenordnung von etwa 12 cm liegen. Im praktischen

"i(> Einsatz wird die Membran 206 gegen eine Fläche auf der limit des menschlichen Körpers gelegt, wobei das Stellglied 210 für den Diffusor in irgendeiner zufälliger Anfangsstellung ist. Der akustische Bestrahliingswandler 202 wird für eine geeignete kurze Zeitspanne. /. B

V₁ für einen Bruchteil einer Sekunde, erregt. Dann wird da» Diffusorstellglied 210 in e nc andere zufällige Stelluni, gebracht, und es erfolgt eine /weite ähnliche Bestrah lung (»Belichtung«), Es laut sich sich erkennen, daß em-, Serie von 10 oder I ·"> Bestrahlungen ohne Schwierigkei

Mi innerhalb einer oder 2 Minuten durchgeführt werilei kann, so daß man praktisch in Realzeil ':in Bild de inneren Organe des menschlichen Korpers erhält um betrachten kann. Wenn man nach leder Reihe voi mehreren Bestrahlungen das akustische Koppelgerät at

fi cmc andere Stelle des Korpers bewegt, hissen sich ii reliiliv kurzer /en und ohne große Belästigung dr l'alienlen die inneren Org.ine des inensehlichci Körpers \mi verschiedenen Blickvwnkelii aus betr.ich

Die I" ig. 3 veranschaulicht eine Anwendung der vorliegenden Erfindung auf dem Gebiet der Scismograjhie. Das abzubildende Objekt 300 sei beispielsweise ;ine ölführende Formation oder irgendeine andere interessierende geologische Formation, die Teil eines Untergrundabschnitts 302 der Erde ist. Auf der Erdoberfläche befindet sich eine ringförmige angeordnete Gruppe von Gcophonen 302, ein seismographisches Registriergerät 304, eine Zündsteueranlage 306 und mehrere Mehrfach-Sprengsätze 308, die willkürlich innerhalb der von der Gcophonanordnung definierten »Apertur« verleih sind, leder der Mehrfach-Sprengsätzc 308 liefert nach Zündung durch die Zündstcueranlage 306 eine Kette aufeinanderfolgender Explosionen, die mil einer vorbestimmten Folgefrequenz auftreten. Diese vorbcsiimmte Folgefrequenz definiert die kohärente Frequenz, der seismischen Wellenenergie, mit welcher das Objekt 300 »bestrahlt« wird. Ein Teil dieser bestrahlenden Wellenenergie wird an den Grenzen des Objekts 300 zurück zur Erdoberfläche reflektiert und von den einzelnen Geophonen der Geophongruppe 302 aufgefangen. Die dadurch erzeugten Signale werden einzeln über ein Kabel 310 als Informationssignale dem seismographischen Registriergerät 304 zugeführt. Die Zündsteueranlage 306 liefert ein Bezugssignal mit der kohärenten Frequenz der dann explodierenden Mehrfach-Sprengsäize 308 und legt dieses Signal über eine Leitung 312 an das seismographische Registriergerät 304. Das Registriergerät 304 enthält zur Wiedergabe eines Bildes des Objekts 300 Kohärenzdetcktoren, eine signalverarbcitende Einrichtung und eine Bildwiedergabeeinrichtung, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit F" i g. 1 beschrieben worden sind.

Im Falle der seismographischen Objektabbildung ist es nicht möglich, die bestrahlende Wellenenergie im Boden zu streuen und die Streuung der bestrahlenden Wellenenergie zwischen aufeinanderfolgenden »Belichtungen« des Objekts 3G0 zu ändern, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Bei der seismographischen Objektabbildung nach Fig. 3 kann jedoch ein vergleichbarer Effekt dadurch erzielt werden, daß man die Mchrfach-Sprengsätzc 308 in einer zufälligen Weise anordnet und das Objekt 300 einer Serie von aufeinanderfolgenden Bestrahlungen aussetzt, indem man nacheinander verschiedene der wahllos oder zufällig angeordneten Mehrfach-Sprengsätze 308 zündet. In diesem Fall hat die zufällige Lage der nacheinander explodierenden Mehrfach-Sprengsätze die gleiche Wirkung wie die weiter oben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Änderung der Streuung der beleuchtenden Welle zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungen.

In Fig.4 ist eine Anordnung gezeigt, die zur Objektabbildung mittels Mikrowellen verwendet werden kann. Da Mikrowellen bis in einige Tiefe in verschiedene Medien eindringen, die wie beispielsweise der Erdboden für sichtbares Licht undurchlässig sind, und da Objcktformationen innerhalb eines solchen Mediums eine andere Dielektrizitätskonstante als ihre Umgebung haben können, läßt sich die Erfindung dazu verwenden, ein solches Objekt mittels Mikrowellen abzubilden. In diesem Faii crzcugi ein Mikrowcllcncs zillator 400 ein Bestrahlungssignal, welches von einer Mikrowellen-Bestrahlungsantenne mit einem beweglichen Diffusor 402 ausgesendet wird, und ein Bezugssignal. Die Bestrahkingsantenne 402 liegt in der Mitte einer ringförmig angeordneten Gruppe 404 von Mikrowellen-Empfangsrmtennen. Sowohl das Bezugssignal als auch die von jeder der Empfangsantennen 404 gelieferten Informationssignale werden Kohärenzdetektoren des weiter oben anhand der F i g. 1 beschriebenen Typs zugeführt. Wie im Falle der F i g. 1 werden die Ausgänge dieser Kohärenzdetektoren in einer signalverarbeitenden Einrichtung dazu verarbeitet, ein Bild des gefühlten Objekts auf einer Bildwiedergabeeinrichtung darzustellen. Es wird eine Reihe von Bestrahlungen

ίο durchgeführt, wobei der Diffusor der Antenne 402 zwischen aufeinanderfolgenden Bestrahlungen mit dem größten Fehler bewegt wird.

Die Fig.5 zeigt eine Anordnung zur optischen Objektabbildung. Diese Anordnung ist besonders geeignet für Abbildungen mittels unsichtbarer Ultraviolett- oder Infrarotstrahlung, für die physikalische Äbbiidungsünsen hoher Qualität schwer oder überhaupt nicht zu realisieren sind.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung erzeugt ein Laser 500 einen kohärenten Strahl 502 optischer Wellenenergie, der auf einen Strahlteiler 504 trifft. Der Strahlteiler 504 reflektiert einen ersten Teilstrahl 506. der nach Reflexion am Spiegel 505 und Aufweitung an der Linse 510 zu einem divergierenden Beleuchtungsstrahl 512 wird. Der Bcleuchtungsstrahl 512 dringt durch den Strahlteiler 514 und beleuchtet das Objekt 516. Das Objekt 516 reflektiert diffuse kohärente Wellenenergie 517, die durch den Strahlteiler 514 dringt und auf die einzelnen Fühler einer Anordnung 518 quadratischer

ίο Fotofühler fällt.

Gleichzeitig gelangt ein zweiter Teilstrahl 520 durch den Strahlteiler 504 hindurch zu einem akustischen Ablenker 522. Dieser Ablenker enthält einen akustischen Wandler, der von einem lokalen Oszillator 524 mit

3ϊ einem sinusförmigen Signal einer vorbestimmten Frequenz angesteuert wird. Der akustische Ablenker 522 ändert in an sich bekannter Weise die optischen Durchlaßeigenschaften eines vom Strahl 520 getroffenen Mediums abhängig von dem aus dem lokalen Oszillator 524 kommendem akustischen Signal. Hierdurch wird die optische Wellenenergie des Strahls 520 mit der Frequenz des lokalen Oszillators 524 moduliert, und aus dem akustischen Ablenker 522 treten drei verschiedene Komponenten aus: eine abgelenkte obere Seitenbandkomponente. die eine Doppelverschiebung erfahren hat und in eine erste Richtung läuft (nach rechts oben in Fig. 5); eine unverschobene, nicht abgelenkte Komponente 528, sowie eine abgelenkte untere Seitenbandkomponente 530, die eine Dopplerverschiebung erfahren hat und in einer zweiten Richtung läuft (nach rechts unten in Fig. 5). Bei der vorliegenden Erfindung wird nur die untere dopplerverschobene Seitenbandkomponente 530 verwendet. Sie gelangt nach Reflexion am Spiegel 532 durch einen veränderbaren Phasenschieber 534 und wird an einem Spiegel 536 reflektiert, worauf sie mit der Linse 538 aufgeweitet wird, um einen divergierenden Strahl 540 zi bilden. Der divergierende Strahl 540 wird am Strahltei ler 514 reflektiert und beleuchtet dann die einzelner

bo quadratischen Fotofühler der Anordnung 518.

Die Einrichtung nach Fig. 5 bedient sich zwa physikalischer Linsen 510 und 538 zur Aufweilung de auf sie fallenden Strahlenbündel, jedoch enthalten dii auf diese Linsen fallenden Strahlen in keinem FaI irgendwelche Informationen über das Objekt, und di< physikalischen Linsen werden auch nicht für Abbil dungszwecke eingesetzt. Die für Abbildungslinse geforderte hohe Qualität ist bei Linsen, die auf Strahle

AO

ahne Gehalt an Information über das Objekt wirken, bekanntlich nicht notwendig.

Die gleichzeitige Bestrahlung der Fotofühler der Anordnung 518 sowohl mit dem Objektinformationsstrahl 517 als auch mit dem Bezugsstrahl 542 führt zur Entstehung eines Interferenzbiides. Infolge der durch den lokalen Oszillator 524 bewirkten Doppelverschiebung erfährt das Interferenzbild zeitlich periodische Änderungen, die die Frequenz des Oszillators 524 haben. Daher hat das von jedem einzelnen Fotofühler

der Anordnung 518 abgeleitete Signal die Frequer lokalen Oszillators 524, seine relative Phasenlagi Amplitude wird jedoch von derjenigen Objektinfi tion bestimmt, die der jeweilige Fotofühler Anordnung erfaßt. Diese Information.ssignale un Bezugssignal der Frequenz des lokalen Oszillatoi werden Kohärenzdetektoren 542 zugeführt un schließend in einer Weise verarbeitet und b dargestellt, wie es im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verführen zum Abbilden eines Objekt .,ι Hilfe von Wellenenergie, die vom Objekt kommend in die Apertur einer auf einer Umfangslinic angeordneten Reihe von ;; zueinander beabstandeten Wandlern füllt, deren jeder entsprechend dvr auf ihn treffenden, eine Objektinformation enthaltenden Wellenenergie ein gesondertes Informationssignal m liefer;, wobei aus jedem dieser Informationssignale unter Bezug auf ein gemeinsames Bezugssignal für jeden der η Wandler zwei Ausgangsgrößen abgeleitet werden, deren eine dem Realteil und deren andere dem Imaginärteil einer komplexen Zahl '5 ertfspricht, welche die relative Amplitude und die relative Phase der auf den betreffenden Wandler fallenden und Objeklinformation enthaltenden Wellenenergie angibt, worauf für jeden einer Vielzahl von Bildpunkten unter Verarbeitung jeweils aller der besagten Ausgangsgrößen ein Signal ermittelt wird, welches die relative Amplitude des Bildes des Objekts am betreffenden Bildpunkt anzeigt, da· d u r c h g e k e η n ζ e i c h η e t, daß das in endlichem Abstand von der Wandleranordnung befindliehe Objekt mit einem Beleuchtungssirah! kohärenter Wellenenergie beleuchte! wird, um vom Objekt kommende Wellenenergie zu erhalten, und daß die Verarbeitung der besagten abgeleiteten Ausgangsgrößen eine Transformation der Objektebene ins ω Unendliche einschließt und daß ferner die Einflüsse der Kohärenz zerstört werden, indem das Objekt verschiedenen Beleuchtungsarten ausgesetzt wird, deren jede zu anderen gegenseitigen Phasenbeziehungen zwischen den von den einzelnen Punkten des )5 Objekts ausgehenden Wellen führt, und indem die Ausgangsgrößen jeweils für jede Beleuchtungsart abgeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsstrahl diffuse Wellenenergie einer einzigen Frequenz ist und daß die verschiedenen Beleuchtungsarten durch mehrere aufeinanderfolgende Belichtungen mit jeweils unterschiedlicher DiIfusion realisiert werden und daß die Summe der bei den verschiedenen Belichtungen ermittelten Bildpunktsignale gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Beleuchiungsarten gleichzeitig durch Belichtung mit einem mehrere verschiedene Frequenzen enthaltenden Beleuchtungsstrahl realisiert werden und daß alle die aus den verschiedenen Frequenzen resultierenden Ausgangsgrößen gleichzeitig in paralleler Weise zu Ermittlung der Bildpunktsignale verarbeitet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden ■>■> Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung der abgeleiteten Ausgangsgrößen aus folgenden Schritten besteht:

a) die einzelnen Bildpunkte werden nacheinander ausgewählt;

h) von der abgeleiteten Ausgangsgröße jedes der η Wandler wird eine dem gerade ausgewählten Bildpunkt zugeordnete Phasenverschiebung aus einer für den betreffenden Wandler vorbestimmten Menge von Phasenverschiebungen h5 abgezogen, um die Entfernung der Objektebene für den gerade gewählten Bildpunkt ins Unendliche zu transformieren;

c) für jeden der η Wandler wird eine gesonderte Menge einer vorgegebenen Mehrzahl von Ordnungen einer gegebenen Besselfunktion von der phasenverschobenen abgeleiteten Ausgangsgröße dieses Wandlers gewonnen, und die quadrierten Elemente dieser Menge werden summiert, wobei die gegebene Besselfunktion erhalten wird durch Hinzufügung einer von der Winkellage des betrefffenden Wandlers in der Uinfangsanordnung abhangigen Phasenverschiebung zu jeder abgeleiteten Ausgangsgröße und durch Summieren der resultierenden η komplexen Zahlen, so daß ein verarbeitetes Signal entsteht, welches der relativen Amplitude des Bildes am gerade ausgewählten Bildpunkt entspricht;

d) das verarbeiten Signal wird an einer Stelle gespeichert, die dem gerade gewählten Bildpunkt eindeutig zugeordnet ist;

e) die Schritte b) bis d) werden für den als nächstes ausgewählten Bildpunkt wiederholt.

). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den an den einzelnen Speichcrstellen gespeicherten verarbeiteten Signalen ein Bild des Objekts dargestellt wird.

6. Anordnung /ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Bestrahlungseinriehtung zum Bestrahlen des abzubildenden Objekts mit der Wellenenergie, einer Gruppe von η Wellenenergiewandlern, die im Abstand zueinander an vorbestimmten Punkten der Umfangslinie eines Kreises angeordnet sind, der eine Apertur von vielen Wellenlängen Durchmesser definiert, wobei die Apertur im Weg der vom Objekt reflektierten oder durchgelassenen Wellenenergie liegt, ferner mit η Detektoren, deren jeder mit einem gesonderten der /; Wandler gekoppelt ist, und mit einer signalverarbeitenden Einrichtung, die aus den Ausgangssignalen der Detektoren mit einer gegebenen Auflösung die relative Intensität an Bildpunkten ableitet, deren Wellenfronten auf die gesamte Apertur treffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungseinriehtung (100) das Objekt (102) mit m verschiedenartigen kohärenten Komponenten von Wellenenergie bestrahlt und gleichzeitig für jede dieser m Komponenten der kohärenten Wellenenergie eine gesonderte Be/ugssignalkomponente (106) erzeugt, wobei /;; eine ganze Zahl größer als I ist, so daß vom bestrahlten Objekt für jede der m Komponenten der kohärenten Wellenenergie eine individuelle kohärente Informationskomponente der Wellenenergie geliefert wird, die Informationen über das Objekt enthält; daß die Apertur im Weg (!08) aller kohärenter Informationskomponenten der Wellenenergie liegt; daß jeder der Wandler (112) für jede der /H einzelnen kohärenten Informalionskomponenten jeweils ein gesondertes lnformaiionssignal mit einer Teilinfornuiiion über das Objekt ableitet; dall jed-r der Detektoren (114) vom Kohüren/iyp ist und allen η Kohärenzdetektoren jede der in Bezugssignalkomponeiiten zugeführt isl und daß jeder der η Kohärenzdetektoren Ausgangssignale abieiiei, die für jedes u'c·: dem jeweiligen Kohärenzdetektor vom ihm zugeordneten Wandler zugeführten /;i Informationssignale den Realteil und ilen Iniagninarteil einer komplexen Zahl darstellen; daß die derart gebildeten Real- und Imaginärtcile die relative Phase und Amplitude für jede der ;/)

nformationskomponenten der kohärenten Wellen-■nergie für jeden der /) Wandler definieren.

7 Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennreichnet, daß die Bestrahlungsein>ichtung folgendes Mithält: eine Einrichtung (200, 202) zur Erzeugung 5 "ohärenter Wellenenergie einer einzigen Frequenz; -inen beweglichen Diffuser (208) zur Streuung Jieser Wellenenergie; eine Stellvorrichtung (210) πι Bewegen des Diffusor;, zwischen aufeinanderfolgenden Bestrahlungsvorgängen einer Serie von m io Bestrahlungen des Objekts mi, bestrahlender Wellenenergie, wobei jede der aufeinanderfolgenden Bestrahlungen einer gesonderten der m verschiedenartigen Komponenten entspricht.

8 Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Bestrahlungseinrichtung (100) für dus Objekt (102) in paralleler Weise Wellenenergie _m'j_t ,„' verschiedenen, gleichzeitig auftretenden kohärenten Frequenzen erzeugt, wobei jede der m Frequenzen einer gesonderten der m verschiedenartiaen Komponenten entspricht.
'9 ,\nordnunt; nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser der Apertur in der Größenordnung von 100 Wellenlängen liegt.

10 Anordnung nach Anspruch 6, dadurch :5 rekennzeichnet, daß die Wellenenergie akustische Wellenenergie ist (F ig. 2 oder 5).

11 Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppeleinheit (Fig. 2) wrsesehen ist. die ein mit einer Membran (206) ,bgeschlossenes fluidgefüllles Gehäuse (204) enthält, 'und daß sich die ringförmig gruppierten Empfangswandler (212) innerhalb des Fluids befinden, und daß die Bestrahlungseinrichtung für das Objekt aus einem Bestrahlungswandler (212) besteht, der sich κ im Fluid an einem Ort befindet, der zu allen η Fmpfangswandlern gleichen Abstand hat, und daß der Bestrahlungwandler bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Signal gegebener Frequenz kohärente akustische Wellenenergie dieser Fre- « mienz im Fluid erzeugt, und daß sich im Fluid zwischen dem Bestrahlungswandler und der Membran ein beweglicher akustischer Diffusor (208) befindet, und daß ein Stellglied (210) zur Bewegung des akustischen Diffusors vorgesehen ist. ⁴^

12 Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Wandlergrupnc aus Gcophonen (302) besteht, die auf der Erdoberfläche angeordnet sind, < >nd daß die Bestrahlungseinrichtung für das Objekt aus einer Vielzahl von Mehrfach-Sprengsätzen (308) besteht, die innerhalb der Apertur der Wandlergruppe w-hllos über die Erdoberfläche verteilt sind, und daß eine Steueranlage (306) vorgesehen ist, um die einzelnen Mehrfach-Sprengsätze nacheinander /u zünden so daß beim Zünden jedes Sprengsatzes „nierirdische kohärente seismische Wellen erzeugt