DE4129438A1

DE4129438A1 - Messanordnung fuer die untersuchung eines objektes mit sichtbarem, nir- oder ir-licht

Info

Publication number: DE4129438A1
Application number: DE4129438A
Authority: DE
Inventors: Ming Dipl Phys Fang; Hans-Erich Dipl Phy Reinfelder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1993-03-18
Also published as: JPH05203563A; DE4129438C2; US5309907A

Description

Die Erfindung betrifft eine gewebeoptische Meßanordnung für die Untersuchung eines vorzugsweise lebenden Objektes mit sichtbarem, NIR- oder IR-Licht. Dabei liegt die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes zwischen 380 und 780 nm, die von NIR- Licht (nahinfrarotes Licht) zwischen 780 nm und 1,5 µm und die von IR-Licht (infrarotes Licht) zwischen 1,5 µm und 1 mm, wo bei im Falle der vorliegenden Erfindung bei Verwendung von IR-Licht insbesondere der Bereich von 1,5 µm bis 15 µm von Be deutung ist.

Viele optische Eigenschaften von Gewebe, wie z. B. die Absorp tion, die Streuung und die spektralen Eigenschaften, lassen sich durch Einstrahlung von Licht der genannten Wellenlängen bereiche bestimmen. Es ist daher beispielsweise möglich, in der Mamma-Diagnostik Gewebeveränderungen festzustellen oder in Pädiatrie und/oder Neurologie Informationen über die Durch blutung des Gehirns zu gewinnen, indem Licht der genannten Wellenlängenbereiche in das jeweilige Objekt, beispielsweise eine Mamma oder einen Schädel, eingestrahlt, das aus dem Ob jekt austretende Licht detektiert wird und die so gewonnenen Informationen in geeigneter Weise ausgewertet werden. Dabei ist vorteilhaft, daß es sich hierbei in der Regel um nicht invasive Verfahren handelt. Näheres kann beispielsweise den Veröffentlichungen "Cerebral Oxygenation Measuring System NIR-1000" (Tentative Data), Hamamatsu Photonics K.K., System Division, September 1987; "Optical Spectroscopy", Robert L. Egan et al., Acta Radiologica, Vol. 29, Fasc. 5, September- October 1988; "Cerebral Monitoring in Newborn Infants by Magnetic Resonance and Near Infrared Spectroscopy", D.T. Delpy et al., Departments of Medical Physics and Bioengineering, Paediatrics and Physiology, University College London, entnom men werden. Leider enthält das zu detektierende aus dem Objekt austretende Licht, es kann sich hierbei um zurückgestreutes (diffus reflektiertes) oder gestreut transmittiertes Licht handeln, Information bezüglich des gesamten von dem einge strahlten Licht beleuchteten Bereich des Objektes. Die Messung ist also nicht ortsselektiv. Im Falle der Detektion des zu rückgestreuten Lichtes heißt das, daß man insbesondere nicht weiß, in welcher Tiefe, d. h. in welchem parallel zur Ausbrei tungsrichtung des eingestrahlten Lichtes gemessenen Abstand von der Oberfläche des Objektes, das Licht reflektiert wurde. Dies ist besonders dann störend, wenn man die optischen Eigen schaften eines Objektes in einer bestimmten Tiefe untersuchen will. Man muß dann nämlich das meiste von der Oberfläche des Objektes und dessen oberflächennahen Bereichen zurückgestreute Licht mitmessen. Dies führt zu einem schlechten Störabstand der Messung bzw. ab einer bestimmten Dicke des zu untersuchen den Objektes sogar zu unbrauchbaren Meßergebnissen. Für Mes sungen, bei denen das durch das Objekt transmittierte Licht detektiert wird, bedeutet die mangelnde Ortsselektivität, daß nicht klar ist, welchen Weg das durch das Objekt transmittier te Licht eingeschlagen hat. Auch hier verschlechtert sich mit zunehmender Dicke des Objektes der Störabstand bis hin zur Unbrauchbarkeit der Meßergebnisse.

Bisher wurde im wesentlichen nur eine für die Anwendung in vivo grundsätzlich geeignete Methode bekannt, die die obenge nannten Probleme mit allerdings sehr großem Aufwand der Lösung näherbringt. Diese in dem Artikel "Estimation of Optical Pathlength through Tissue from Direct Time of Flight Measure ment", D.T. Delpy et al., Phys. Med. Biol., 1988, Vol. 33, No. 12, Seiten 1433 bis 1442, beschriebene Methode basiert auf dem Flugzeit-Meßprinzip unter Verwendung eines Pulslasers als Lichtquelle und einer ultraschnellen Strich-Kamera (streak camera) als Detektoreinrichtung. Die Pulsdauer des Lasers ist typischerweise geringer als eine Pikosekunde. Die Zeitauf lösung der Strich-Kamera liegt in der Größenordnung von etwa 2 Pikosekunden. Da das Licht in unterschiedlicher Tiefe aus dem Objekt zurückgestreut wird bzw. auf unterschiedlichen Wegen das Objekt durchdringt, weisen die einzelnen Anteile des zurückgestreuten bzw. transmittierten Lichtes unterschiedliche Ankunftszeiten bei der Strich-Kamera auf. Somit lassen sich die detektierten Lichtanteile nach der Ankunftszeit und damit nach der Tiefe im Objekt, aus der sie zurückgestreut wurden, bzw. dem Weg, den sie durch das Objekt genommen haben, selek tieren und detektieren. Ein Flugzeit-Meßsystem mit einer hin reichenden Zeitauflösung und damit einer hinreichenden Orts auflösung ist jedoch kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewebeoptische Meßanordnung anzugeben, die einfach und kostengünstig aufge baut ist und dennoch ortsselektiv arbeitet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine gewebeopti sche Meßanordnung für die Untersuchung eines vorzugsweise lebenden Objektes mit sichtbarem, NIR- oder IR-Licht gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Liegen zwischen dem Referenz-Chirp-Signal und den in dem Meß-Chirp- Signal enthaltenen Chirp-Signalen Phasenverschiebungen vor, so enthält das Überlagerungs-Signal Schwebungssignale, die sich durch Überlagerung der einzelnen in dem Meß-Chirp-Signal ent haltenen, zum Referenz-Chirp-Signal zeitlich versetzten Chirp- Signalen mit dem Referenz-Chirp-Signal ergeben. Wenn das dem Objekt als Meß-Chirp-Signal zugeführte kohärente Licht-Chirp- Signal beispielsweise eine sich während einer Signalperiode linear über der Zeit zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert ändernde Lichtfrequenz aufweist und das Referenz- Chirp-Signal einen entsprechenden, sich ebenfalls während einer Signalperiode linear über der Zeit zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert ändernden Signalparameter auf weist, sind die Frequenzen der einzelnen Schwebungssignale dem jeweiligen Zeitunterschied zwischen den in dem aus dem zu untersuchenden Objekt austretenden Anteilen des Meß-Chirp-Si gnales enthaltenen Chirp-Signalen und dem Referenz-Chirp-Si gnal direkt proportional. Sind die Laufzeit des Meß-Chirp-Si gnales außerhalb des zu untersuchenden Objektes, dies ist die gesamte Laufzeit des Meß-Chirp-Signales mit Ausnahme der Lauf zeit des Licht-Chirp- Signales innerhalb des zu untersuchenden Objektes, und die Laufzeit des Referenz-Chirp-Signales, dies ist dessen Laufzeit von den Mitteln zum Erzeugen eines Refe renz-Chirp-Signales zu den Mitteln zum Überlagern, bekannt, kann aus den jeweiligen Schwebungsfrequenzen bzw. Zeitunter schieden die innerhalb des Objektes zurückgelegte optische Weglänge des entsprechenden aus dem Objekt ausgetretenen An teiles des Meß-Chirp-Signales bestimmt werden. Da das Aus gangssignal der Filtermittel im wesentlichen nur diejenigen aus dem zu untersuchenden Objekt austretenden Anteile des Meß-Chirp-Signales repräsentiert, die die Mittel zum Über lagern mit dem Referenz-Chirp-Signal zu Schwebungssignalen überlagern, deren Schwebungsfrequenzen höchstens gleich der oberen Grenzfrequenz der Filtermittel sind, sind im Ausgangs signal der Filtermittel nur diejenigen aus dem zu untersuchen den Objekt austretenden Anteile des Meß-Chirp-Signales reprä sentiert, deren optische Weglänge in dem Objekt eine außer von den Laufzeiten des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu unter suchenden Objektes und des Referenz-Chirp-Signales auch von der oberen Grenzfrequenz der Filtermittel abhängige maximale optische Weglänge in dem zu untersuchenden Objekt nicht über schreitet. Für Messungen, bei denen der durch das zu unter suchende Objekt transmittierte Anteil des Meß-Chirp-Signales berücksichtigt wird, bedeutet dies, daß in dem Ausgangssignal der Filtermittel nur jene durch das Objekt transmittierte Anteile des Meß-Chirp-Signales repräsentiert sind, deren Weg in dem zu untersuchenden Objekt in einem die Lichteintritts- mit der Lichtaustrittszone verbindenden zigarrenförmigen Be reich verläuft, dessen Mantellinie eine Länge aufweist, die gleich der maximalen optischen Weglänge in dem Objekt ist. Für Messungen, bei denen die aus dem zu untersuchenden Objekt zu rückgestreuten Anteile des Meß-Chirp-Signales berücksichtigt werden, gilt dagegen, daß in dem Ausgangssignal der Filtermit tel nur diejenigen aus dem Objekt austretenden zurückgestreu ten Anteile des Meß-Chirp-Signales repräsentiert sind, die aus einer Tiefe des zu untersuchenden Objektes zurückgestreut wer den, die höchstens gleich der halben maximalen optischen Weg länge in dem Objekt ist. Es wird somit deutlich, daß mit einer relativ einfachen Meßanordnung ortsauflösende gewebeoptische Messungen möglich sind.

Obwohl es an sich ausreicht, wenn die Filtermittel nur eine obere Grenzfrequenz aufweisen, also Tiefpaßcharakteristik auf weisen, sieht eine im Patentanspruch 2 angegebene bevorzugte Variante der Erfindung, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn das zurückgestreute Licht detektiert wird, Filtermittel vor, die auch eine untere Grenzfrequenz aufweisen. Demnach repräsentiert das Ausgangssignal der Filtermittel dann, wenn deren obere und untere Grenzfrequenz dicht beisammenliegen oder sogar zusammenfallen (Bandpaß), nur denjenigen aus dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreuten Anteil des Meß-Chirp- Signales, der aus einer bestimmten Tiefe des Objektes stammt, die durch die Laufzeiten des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu untersuchenden Objektes und des Referenz-Chirp-Signales sowie die Grenzfrequenzen der Filtermittel bestimmt ist. Dabei kann diejenige Tiefe, über die in dem Ausgangssignal der Fil termittel Informationen bezüglich des zurückgestreuten Antei les des Meß-Chirp-Signales enthalten sind, variiert werden, indem wenigstens einer der Parameter der Gruppe Laufzeit des Meß- Chirp-Signales außerhalb des zu untersuchenden Objektes, Laufzeit des Referenz-Chirp-Signales, obere/untere Grenzfre quenz der Filtermittel variiert wird. Die Meßanordnung nach Anspruch 2 ist auch bei Messungen von Vorteil, bei denen der durch das zu untersuchende Objekt transmittierte Anteil des Meß-Chirp-Signales berücksichtigt wird, da einerseits infolge der unteren Grenzfrequenz der Filtermittel Störungen ausblend bar sind und andererseits durch Variation wenigstens eines Parameters der genannten Gruppe von Parametern (mit Ausnahme der unteren Grenzfrequenz) der Durchmesser des zigarrenförmi gen Bereiches verändert werden kann. Dabei soll jedoch die untere Grenzfrequenz der Filtermittel so tief gewählt sein, daß derjenige Anteil des Meß-Chirp-Signales, der den direkten Weg durch das zu untersuchende Objekt nimmt, noch in dem Aus gangssignal der Filtermittel repräsentiert ist. Besonders vor teilhaft ist im Zusammenhang mit den Merkmalen des Patentan spruches 3 auch die Meßanordnung nach Patentanspruch 4, da die Auswertemittel beim Auftreten eines Ausgangssignales der Fil termittel die in dem Objekt zurückgelegte optische Weglänge der in dem Ausgangssignal der Filtermittel repräsentierten, aus dem zu untersuchenden Objekt austretenden Anteile des Meß-Chirp-Signales ermitteln.

Die Patentansprüche 5 und 8 betreffen bevorzugte Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Meßanordnung. Im Falle des Patentanspruches 5 handelt es sich sowohl bei dem Meß-Chirp- Signal als auch bei dem Referenz-Chirp-Signal um ein Licht- Chirp-Signal, wobei die aus dem Objekt austretenden Anteile des Meß- Chirp-Signales mit dem Referenz-Chirp-Signal optisch überlagert werden und das dabei entstehende Überlagerungs- Lichtsignal einer Detektoreinrichtung zur Wandlung in ein den Filtermitteln zugeführtes elektrisches Signal zugeführt wird. Im Falle des Patentanspruches 8 handelt es sich nur bei dem Meß-Chirp-Signal um ein Licht-Chirp-Signal, während als Refe renz-Chirp-Signal ein elektrisches Chirp-Signal erzeugt wird. Die aus dem zu untersuchenden Objekt austretenden Anteile des Meß-Chirp-Signales werden in ein elektrisches Signal gewan delt, das in einer Mischstufe mit dem elektrischen Referenz- Chirp-Signal überlagert wird. Das elektrische Ausgangssignal der Mischstufe ist den Filtermitteln zugeführt. Während im Falle des Patentanspruches 5 das Meß-Chirp-Signal wahlweise hinsichtlich der Lichtintensität amplitudenmoduliert oder hinsichtlich der Lichtfrequenz frequenzmoduliert sein kann, ist im Falle des Patentanspruches 8 ein hinsichtlich der Lichtintensität amplitudenmoduliertes Meß-Chirp-Signal er forderlich, da die zur Detektion der aus dem Objekt austre tenden Anteile des Meß-Chirp-Signales brauchbaren Detektor einrichtungen nur auf Änderungen der Lichtintensität, nicht aber der Lichtfrequenz ansprechen. Die Änderung der Licht frequenz über der Zeit und/oder die Änderung der Frequenz der Lichtintensitätsänderung über der Zeit erfolgen sowohl im Falle des Patentanspruches 5 als auch des Patentanspruches 8 vorzugsweise linear. Wesentlich ist jeweils jedoch nur eine über der Zeit definierte Änderung.

Die Meßanordnungen gemäß den Patentansprüchen 10 bis 13 ge statten eine Abtastung des zu untersuchenden Objektes mit dem Meß-Chirp-Signal, wobei die Anordnung gemäß Patentanspruch 12 den Vorteil aufweist, daß die Detektoreinheiten der Detektor einrichtung während des Abtastvorganges relativ zu dem Objekt stationär bleiben können. Im Falle der Anordnung gemäß Patent anspruch 13 sind mechanische Bewegungen der Lichtaustritts zonen und der Detektoreinheiten relativ zu dem Objekt gänzlich vermieden. Die Meßanordnungen gemäß den Patentansprüchen 10 bis 13 gestatten es, im Zusammenhang mit den Merkmalen des Patentanspruches 20 bzw. 21 in vorteilhafter Weise ein wenig stens zweidimensionales Absorptions-Array von Absorptionskoef fizienten des zu untersuchenden Objektes zu ermitteln. Bei Verwendung von Licht-Chirp-Signalen von Licht unterschied licher Wellenlängen können auch Absorptions-Arrays für unter schiedliche Wellenlängen ermittelt werden, was für spektro skopische Untersuchungen wesentlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beige fügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine nach dem Reflexionsprinzip arbeitende erfindungs gemäße Meßanordnung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 ein den zeitlichen Verlauf des Meß-Chirp-Signales und des Referenz-Chirp-Signales in Abhängigkeit vom Be triebsstrom der Lichtquelle verdeutlichendes Diagramm,

Fig. 3 ein der Erläuterung der Funktion der Meßanordnung gemäß Fig. 1 dienendes Diagramm, das die zeitliche Zuordnung verschiedener aus dem zu untersuchenden Objekt wieder austretender Anteile des Meß-Chirp-Signales relativ zu dem Referenz-Chirp-Signal zeigt,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer vorzugsweise nach dem Trans missionsprinzip betreibbaren erfindungsgemäßen Meßan ordnung,

Fig. 5 das Blockschaltbild einer nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden erfindungsgemäßen Meßanordnung,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer weiteren vorzugsweise nach dem Transmissionsprinzip betreibbaren erfindungsgemäßen Meßanordnung,

Fig. 7 ein den zeitlichen Verlauf des Licht-Chirp-Signales in Abhängigkeit von der Stromstärke eines der Lichtquelle zugeführten elektrischen Chirp-Signales darstellendes Diagramm, und

Fig. 8 bis 10 Blockschaltbilder vorzugsweise nach dem Trans missionsprinzip betreibbarer erfindungsgemäßer Meßanordnungen.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 1 weist eine im wesentlichen mono chromatische Lichtquelle auf, bei der es sich beispielsweise um eine Laserdiode 1 handelt, die kohärentes Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 840 nm abstrahlt. Die Laser diode 1 steht mit einem Signalgenerator 2 in Verbindung, der der Laserdiode 1 ihren Betriebsstrom in Form eines elektri schen Sägezahnsignales zuführt, dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 2 in der Mitte dargestellt ist, wobei Fig. 2 den Verlauf der Stromstärke I des Sägezahnsignales über der Zeit t zeigt. Die Änderung der Stromstärke des Sägezahnsignales pro Zeitein heit ist konstant, d. h., daß das Sägezahnsignal eine linear abfallende Flanke aufweist. Infolge des Umstandes, daß die Frequenz des von der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtes in ge wissen Grenzen von der Höhe des Betriebsstromes der Laserdiode 1 abhängt - es wurde gefunden, daß eine Veränderung des Be triebsstromes um -1 mA zu einer Veränderung der Frequenz des von einer Laserdiode ausgehenden Lichtes um ca. +2,5 GHz führt (siehe hierzu: "Distance measurement by the wavelength shift of laser diode light", H. Kikuta et al., Appl. Opt., Vol. 25, No. 17, Sept. 1986) -, ist die Laserdiode 1 hinsichtlich der Frequenz des von ihr abgestrahlten Lichtes frequenzmodulier bar. Demnach sendet die Laserdiode 1 ein Licht-Chirp-Signal aus, das gemäß der unteren Darstellung in Fig. 2 eine pro Zeiteinheit konstante Änderung der Frequenz F des von der Laserdiode 1 ausgesandten Lichtes aufweist, d. h. während einer Periodendauer des Licht-Chirp-Signales, die der Periodendauer des elektrischen Sägezahnsignales entspricht, ändert sich die Lichtfrequenz F linear über der Zeit t zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert. In Fig. 2 oben ist qualitativ der zeitliche Verlauf der Amplitude, d. h. der Intenstiät i des Licht-Chirp-Signales dargestellt. Es versteht sich, daß dabei die Intensitätsänderung mit der Lichtfrequenz erfolgt. In die sem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die sich ändernde Stromstärke I des Sägezahnsignales auch zu einer geringfügigen Intensitätsmodulation des von der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtes führt, die hier jedoch vernachlässigbar ist.

Das von der Laserdiode 1 ausgehende Licht gelangt zu einem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler 3, der als Strahlteiler wirkt, und einen Teil des Licht-Chirp-Signales in eine flexible Licht leitfaser 4 der Länge a als Meß-Chirp-Signal - im folgenden als Meß-Lichtsignal bezeichnet - und einen anderen Teil des Licht-Chirp-Signales in eine Lichtleitfaser 5 der Länge b als Referenz-Chirp-Signal - im folgenden als Referenz-Lichtsignal bezeichnet - einkoppelt. Über die Lichtleitfaser 4 wird das abgesehen von seiner geringeren Amplitude dem von der Laser diode 1 erzeugten Licht-Chirp-Signal entsprechende Meß-Licht signal einem zu untersuchenden Objekt 6, z. B. einer weiblichen Brust, zugeführt. Das Meß-Lichtsignal dringt zum Teil in das zu untersuchende Objekt 6 ein. Der aus dem zu untersuchenden Objekt 6 zurückgestreute Teil des Meß-Lichtsignales gelangt über eine flexible Lichtleitfaser 7 der Länge c zu einem Lichtfaser-Fan-In-Koppler 8, an den auch die Lichtleitfaser 5 angeschlossen ist. Der Lichtfaser-Fan-In-Koppler 8 überlagert also das Referenz-Lichtsignal mit den aus dem zu untersuchen den Objekt austretenden Anteilen des Meß-Lichtsignales zu einem Überlagerungs-Signal - im folgenden Überlagerungs-Licht signal bezeichnet -, das über eine Lichtleitfaser 9 zu einer Optik 10 und von dort zu einer Detektoreinrichtung, beispiels weise einem Fotomultiplier 11, gelangt. Das am Ausgang des Fotomultipliers 11 zur Verfügung stehende elektrische Signal repräsentiert also das Überlagerungs-Lichtsignal oder genauer gesagt den zeitlichen Verlauf von dessen Intensität. Dieses elektrische Signal gelangt zu einem Bandpaßfilter 12, dem er forderlichenfalls, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ein Verstärker 13 nachgeschaltet ist. Das verstärkte Ausgangs signal des Bandpaßfilter 12 gelangt zu einem Analog/Digital- Wandler 14, dessen digitale Ausgangsdaten einer elektronischen Recheneinrichtung 15 zugeführt sind, an die ein Monitor 16 und eine Tastatur 17 angeschlossen sind.

Die Lichtleitfasern 4 und 7 sind in einem Halter 18 derart aufgenommen, daß sich ihre Enden dicht beieinander und vor zugsweise dicht bei der Oberfläche des Objektes 6 befinden, wobei das Ende der Lichtleitfaser 4 die Lichtaustrittszone und das Ende der Lichtleitfaser 7 die Lichteintrittszone der Meß anordnung darstellt. Die Mittelachsen der in dem Halter 18 aufgenommenen Enden der Lichtleitfasern 4 und 7 verlaufen wenigstens im wesentlichen parallel. Der Halter 18 ist mit einer Verstelleinheit 19 verbunden, die mittels der elektro nischen Recheneinrichtung 15 über eine Steuerleitung 20 zur Verlagerung des Halters 18 relativ zu dem Objekt 6 betätigbar ist. Außerdem ist die elektronische Recheneinrichtung 15 in der Lage, über eine Steuerleitung 46 die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 12 zu verstellen. Um die Laufzeiten des Refe renz-Lichtsignales von dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler 3 zu dem Lichtfaser-Fan-In-Koppler 8 und die Laufzeit des Meß-Licht signales außerhalb des Objektes 6, hierunter soll die Laufzeit des Meß-Lichtsignales von dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler 3 durch die Lichtleitfaser 4 zu der Oberfläche des zu unter suchenden Objektes 6 und der aus dem Objekt 6 zurückgestreuten Anteile des Meß-Lichtsignales von der Oberfläche des Objektes 6 durch die Lichtleitfaser 7 zu dem Lichtfaser-Fan-In-Koppler 8 verstanden werden, verändern zu können, sind Lichtleitfasern 4′, 5′, 7′, vorgesehen, die einzeln oder in Gruppen gegen die Lichtleitfasern 4, 5 und 7 austauschbar sind. Da die genannten Laufzeiten von den Längen der durchlaufenen Lichtleitfasern und den Brechungsindices ihrer Materialien abhängen, unter scheiden sich die Lichtleitfasern 4′, 5′, 7′ hinsichtlich ihrer Längen a′, b′, c′ und/oder der Brechungsindices ihrer Materialien von den entsprechenden Lichtleitfasern 4, 5, 7 derart, daß sich jeweils unterschiedliche Laufzeiten ergeben.

Wird das Meß-Lichtsignal in das Objekt 6 eingeleitet, wird es infolge des Umstandes, daß es sich bei dem Brustgewebe, wie bei Gewebe überhaupt, um ein trübes Medium handelt, gestreut, mit der Folge, daß ein Teil des Meß-Lichtsignales zurückge streut wird und durch die Lichtleitfaser 7 zu dem Lichtfaser- Fan-In-Koppler 8 gelangt. Dieses zurückgestreute Licht stellt infolge des Umstandes, daß das als Meß-Lichtsignal in das Ob jekt 6 eingeleitete Licht-Chirp-Signal von verschieden weit von Lichtaustritt- und Lichteintrittszone entfernten Punkten des Objektes 6 zurückgestreut wird, ein Gemisch von zeitlich zueinander versetzten Licht-Chirp-Signalen unterschiedlicher Amplituden dar, wobei jedes Licht-Chirp-Signal einen zurückge streuten Anteil des in das Objekt 6 eingeleiteten Meß-Licht signales repräsentiert. Die Größe der Amplituden der in dem Gemisch enthaltenen Licht-Chirp-Signale hängt zum einen von den optischen Weglängen, die die einzelnen Licht-Chirp-Signale des Gemisches in dem Objekt 6 zurückgelegt haben, und zum anderen von den Absorptionseigenschaften der von den einzelnen Licht-Chirp-Siqnalen durchlaufenen Bereiche des Objektes 6 ab. Dieses Gemisch von zurückgestreuten Licht-Chirp-Signalen und das Referenz-Lichtsignal werden mittels des Lichtfaser-Fan-In- Kopplers 8 zu dem Überlagerungs-Lichtsignal überlagert. Da sowohl das Referenz-Lichtsignal als auch die in dem aus dem Objekt 4 zurückgestreuten Teile des Licht-Meßsignales enthal tenen Licht-Chirp-Signale eine pro Zeiteinheit konstante Änderung der Lichtfrequenz aufweisen, handelt es sich bei dem Überlagerungs-Lichtsignal um ein Gemisch von Schwebungs-Licht signalen, deren Schwebungsfrequenzen in einem direkten Zusam menhang zu der jeweiligen in dem Objekt 6 zurückgelegten opti schen Weglänge der in den einzelnen Schwebungs-Lichtsignalen repräsentierten aus dem Objekt 6 zurückgestreuten Licht-Chirp- Signale stehen. Die Modulationstiefen der einzelnen Schwe bungs-Lichtsignale stehen in einem direkten Zusammenhang zu den Amplituden der in den Schwebungs-Lichtsignalen jeweils repräsentierten zurückgestreuten Licht-Chirp-Signale. Die in dem Überlagerungs-Lichtsignal enthaltenen Schwebungs-Licht signale repräsentieren also die zurückgestreuten Anteile des in das Objekt 6 eingeleiteten Meß-Lichtsignales nach ihrer im Objekt 6 zurückgelegten optischen Weglänge und nach ihrer Lichtintensität.

Da die Amplituden der aus dem Objekt 6 zurückgestreuten Licht- Chirp-Signale wesentlich geringer als die des Referenz-Licht signales sind, kann es im Interesse einer besseren Signal qualität zweckmäßig sein, das Referenz-Lichtsignal abzuschwä chen, bevor es mit den zurückgestreuten Anteilen des Meß- Lichtsignales überlagert wird, weil sich dann eine erhöhte Modulationstiefe der Schwebungs-Lichtsignale erzielen läßt. Die sich durch die beschriebene Überlagerung ergebende sub jektive Speckelgröße (siehe hierzu "Speckle Interferometry", A.E. Ennos in Laser Speckle and Related Phenomena, Edited by I.C. Dainty, Springer-Verlag, 1984) wird durch die Optik 10 so weit vergrößert, daß sie für die Detektion mittels des Fotomultipliers 11 ausreicht. Beim Ausgangssignal des Foto multipliers 11 handelt es sich um ein Gemisch von in dem Überlagerungs-Lichtsignal enthaltenen Schwebungs-Lichtsignal entsprechenden elektrischen Schwebungssignalen, das zu dem Bandpaßfilter 12 gelangt. Ist dessen Mittenfrequenz unter Berücksichtigung der Laufzeit des Referenz-Lichtsignales einerseits und der Laufzeit des Meß-Lichtsignales außerhalb des zu untersuchenden Objektes 6 andererseits geeignet ge wählt, so sind, wenn man von der endlichen Flankensteilheit des Bandpaßfilters 11 absieht, in dem Ausgangssignal des Band paßfilters 11 nur Schwebungssignale einer Schwebungsfrequenz enthalten, die einer bestimmten optischen Weglänge des in dem Schwebungssignal repräsentierten zurückgestreuten Anteil des Meß-Lichtsignales von beispielsweise dem doppelten Maß X (Fig. 1) in dem Objekt 6 entspricht. Es kann somit davon ausgegangen werden, daß der in dem mittels des Bandpaßfilters 12 ausge filterten Schwebungs-Signal repräsentierte Anteil des Meß- Lichtsignales annähernd in der Tiefe x aus dem Objekt 6 zu rückgestreut wurde.

Es versteht sich, daß sich auch die in dem aus dem Objekt zu rückgestreuten Teil des Meß-Lichtsignales enthaltenen Licht- Chirp-Signale untereinander zu Schwebungs-Lichtsignalen über lagern. Um diese Schwebungs-Signale von denjenigen Schwebungs- Lichtsignalen trennen zu können, die durch Überlagerung des Referenz-Lichtsignales mit den in dem aus dem Objekt 6 zurück gestreuten Teil des Meß-Lichtsignales enthaltenen Licht-Chirp- Signalen zustande kommen, muß die Laufzeit des Meß-Lichtsigna les außerhalb des zu untersuchenden Objektes 6 um ein Maß größer als die Laufzeit des Referenz-Lichtsignales von dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler 3 zu dem Lichtfaser-Fan-In-Koppler 8 sein, das größer als die Laufzeit desjenigen aus dem Objekt 6 zurückgestreuten, noch detektierbaren Anteiles des Meß- Lichtsignales ist, der die längstmögliche optische Weglänge in dem Objekt 6 zurücklegt. Entsprechende Verhältnisse lassen sich leicht einstellen, indem aus den Lichtleitfasern 4, 4′, 5, 5′, 7, 7′ diejenigen ausgewählt werden, die die erforder liche Laufzeitdifferenz ergeben. Im allgemeinen reicht es aus, wenn als längstmögliche optische Weglänge z. B. die 3fache maximale Dicke des jeweiligen Objektes angenommen wird.

Der vorstehende Sachverhalt ist in Fig. 3 schematisch verdeut licht, in der R₀ das Referenz-Lichtsignal darstellt, während die Signale R₁ bis R_n in dem aus dem Objekt 6 zurückgestreuten Teil des Licht-Meßsignales enthaltene Licht-Chirp-Signale darstellen, die unterschiedlich lange optische Weglängen in dem Objekt 6 zurückgelegt haben. Dabei stellt das Signal R₁ einen unmittelbar an der Oberfläche des Objektes 4 reflektier ten Anteil des Meß-Lichtsignales dar, während das Signal R_n denjenigen Anteil des Meß-Lichtsignales darstellt, der in dem Objekt 4 die längstmögliche optische Weglänge zurückgelegt hat. Die Schwebungs-Lichtsignale, die durch Überlagerung der Signale R₁ bis R_n mit dem Referenz-Lichtsignal R₀ entstehen, können dann von den durch Überlagerung der Signale R₁ bis R_n miteinander entstehenden Schwebungs-Lichtsignalen unterschie den werden, wenn der Laufzeitunterschied zwischen dem Refe renz-Lichtsiqnal R₀ und dem Siqnal R₁, der in Fig. 3 mit T₀₁ bezeichnet ist, größer als der mit T_1n bezeichnete Laufzeit unterschied zwischen den Signalen R₁ und R_n ist. Die Ampli tuden der in Fig. 3 dargestellten Signale sind übrigens nur der Einfachheit halber gleich groß dargestellt. In der Praxis werden sich die Amplituden der Siqnale R₁ bis R_n voneinander unterscheiden und deutlich geringer als die Amplitude des Referenz-Lichtsignales R₀ sein.

Fehlmessungen, die dadurch zustande kommen könnten, daß zwi schen dem Referenz-Lichtsignal und einem einen zurückgestreu ten Anteil des Meß-Lichtsignales repräsentierenden Licht- Chirp-Signal Laufzeitunterschiede auftreten, die eine Peri odendauer des Licht-Chirp-Signales übersteigen, sind vermie den, wenn die Modulationsfrequenz des Licht-Chirp-Signales 100 MHz nicht wesentlich übersteigt. Legt man für Gewebe einen Brechungsindex von n = 1,4 zugrunde, müßte dann ein zurückge streuter Anteil des Meß-Lichtsignales detektiert werden, der eine optische Weglänge von mehr als 2 m zurückgelegt hat, was äußerst unwahrscheinlich ist.

Als Modulationsfrequenz, also als Wiederholfrequenz des Meß- Chirp-Signales und damit des Licht-Chirp-Signales empfehlen sich Frequenzen zwischen 0,1 und 100 MHz. Die Mittelfrequenz des Frequenzhubes des Licht-Chirp-Signales entspricht der Lichtfrequenz des von der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtes. Wenn das Produkt aus Modulations- und Mittelfrequenz größer als 10¹² Hz² und der Frequenzhub kleiner als 0,5% der Mittel frequenz ist, sind Ortsauflösungen in der Größenordnung von 1 mm zu erzielen. Demnach muß für eine geforderte Ortsauf lösung von 1 mm und eine Modulationsfrequenz von 1 MHz die Mittelfrequenz 1 MHz übersteigen, was ohne weiteres gewähr leistet ist, wenn man davon ausgeht, daß der Wellenlängenbe reich von infrarotem Licht nach unten durch 1 mm, entsprechend einer Lichtfrequenz von 300 GHz, begrenzt ist. Wird wie ein gangs angegeben, eine Laserdiode 1 mit einer Lichtwellenlänge von 840 nm verwendet, darf der Frequenzhub, also die Änderung der Lichtfrequenz des mittels der Laserdiode 1 erzeugten Lich tes, höchstens 1,8 THz betragen. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ändert sich die Lichtfrequenz des von der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtes um z. B. 1,0 THz, und zwar erfolgt die Frequenzänderung linear über der Zeit.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt das Objekt 6 an ei ner ebenen Platte 21 an, die mit einem schmalen geradlinigen Schlitz 22 versehen ist, in dem sich die Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 4 und die Lichteintrittszone der Lichtleit faser 7 befinden. Die Oberfläche des Objektes 6 ist infolge des Umstandes, daß es an die ortsfeste Platte 21 angepreßt wird, im wesentlichen eben. Der Halter 18 kann mittels der Verstelleinheit 19 in Längsrichtung des Schlitzes 22 und parallel zu der Platte 21 derart geradlinig verstellt werden, daß die Lichtaustritts- und Lichteintrittszone der Lichtfasern 4 bzw. 7 von dem einen zu dem anderen Ende des Schlitzes 22 schrittweise im Sinne einer linearen Abtastbewegung verschoben werden können.

Da mittels der elektronischen Recheneinrichtung 15 die Mitten frequenz des Bandpaßfilters 12 verstellbar ist, ist es mög lich, mit der Einrichtung gemäß Fig. 1 unter Steuerung durch die entsprechend programmierte elektronische Recheneinrichtung 15 für die Wellenlänge des von der Laserdiode 1 abgegebenen Lichtes ein zweidimensionales Absorptions-Array zu ermitteln, wobei unter einem solchen Array verstanden werden soll, daß für die einzelnen Volumenelemente einer durch das Objekt 6 verlaufenden ebenen Schicht die Absorptionskoeffizienten in der geometrischen Anordnung der Volumenelemente entsprechender Form wiedergegeben werden.

Zur Erzeugung eines derartigen Arrays stellt die elektronische Recheneinrichtung 15 unter Berücksichtigung der Längen der je weils eingesetzten Lichtleitfasern 4 bzw. 4′, 5 bzw. 5′, 7 bzw. 7′ die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 12 derart ein, daß nur diejenigen Schwebungs-Lichtsignale das Bandpaßfilter 12 passieren können, die zurückgestreute Anteile des Meß- Lichtsignales repräsentieren, die eine optische Weglänge von beispielsweise 2 mm in dem Objekt 6 zurückgelegt haben. Die elektronische Recheneinrichtung 15 verstellt nun den Halter 18 schrittweise mit einer Schrittweite von z. B. 1 mm entlang einer sich zwischen einem definierten Anfangs- und Endpunkt geradlinigen erstreckenden Bahn, deren Länge höchstens gleich der des Schlitzes 22 sein kann. Für jeden Schritt des Halters 18 ermittelt die elektronische Recheneinrichtung 15 aus den digitalen Ausgangsdaten des Analog/Digital-Wandlers 13 die Lichtintensität des jeweils in dem Ausgangssignal des Band paßfilters 12 repräsentierten zurückgestreuten Anteiles des Meß-Lichtsignales und speichert diesen Wert. Ist der Halter 18 am Endpunkt seiner Bahn angelangt, verstellt die elektronische Recheneinrichtung 15 die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 12 derart, daß in dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters 12 nur diejenigen zurückgestreuten Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentiert sind, die in dem Objekt 6 eine optische Weglänge von 4 mm zurückgelegt haben. Die elektronische Recheneinrich tung 15 veranlaßt nun den Halter 18, erneut seine beschriebene Abtastbewegung auszuführen, und speichert die dabei anfallen den Daten. Die beschriebenen Vorgänge, Veränderung der Mitten frequenz des Bandpaßfilters 12 im Sinne einer schrittweisen Vergrößerung der optischen Weglänge der im Ausgangssignal des Bandpaßfilters 12 repräsentierten zurückgestreuten Anteile des Meß-Lichtsignales um jeweils 2 mm sowie Durchführung der Abtastbewegung und Speicherung der dabei anfallenden Daten, wiederholen sich so lange, bis eine Schicht der gewünschten Größe abgetastet ist.

Aus den bei der Abtastung der Schicht aufgenommenen Daten er rechnet die entsprechend programmierte elektronische Rechen einrichtung 15 nach Verfahren, die aus der Röntgen- und Ultra schall-Computertomographie an sich bekannt sind, die Absorp tionskoeffizienten der zu der abgetasteten Schicht gehörigen Volumenelemente. Dabei handelt es sich um relative Absorp tionskoeffizienten, die jedoch nach Eichung der Meßanordnung mit einem Phantom bekannter Absorptionseigenschaften in abso lute Absorptionskoeffizienten umgerechnet werden können. Die so erhaltenen absoluten oder relativen Absorptionskoeffizien ten werden mittels der elektronischen Recheneinrichtung 15 auf dem Monitor 16 in Form eines Absorptions-Arrays numerisch dar gestellt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den unter schiedlichen Absorptionskoeffizienten unterschiedliche Grau- oder Farbwerte zuzuordnen und diese in bildhafter Darstellung auf dem Monitor 16 darzustellen.

Die in Fig. 4 dargestellte Meßanordnung stimmt mit der zuvor beschriebenen weitgehend überein, weshalb jeweils gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen. Der wesentliche Unterschied zu der zuvor beschriebenen Meßanordnung besteht darin, daß nicht das aus dem Objekt 6 zurückgestreute, sondern das durch dieses transmittierte Licht detektiert wird. Dazu wird mittels der Lichtleitfaser 7, deren Lichteintrittszone der Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 4 gegenüberliegend angeordnet ist, der im Bereich der Lichteintrittszone der Lichtleitfaser 7 aus dem Objekt 6 austretende Teil des durch das Objekt 6 transmittierten Lichtes empfangen und dem Licht faser-Fan-In-Koppler zugeführt. Das Objekt 6, bei dem es sich wieder um eine weibliche Brust handelt, ist zwischen zwei halbkreisförmigen Schalen 48, 49 aufgenommen, die aus einem Material gebildet sind, das für das mittels der Laserdiode 1 erzeugte Licht hochtransparent ist. Die Schalen 48, 49, die den gleichen Krümmungsradius aufweisen und das Objekt 6 rohr artig umschließen, sind während der Untersuchung stationär. Die Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 4 und die Lichtein trittszone der Lichtleitfaser 7 sind dicht bei den Schalen 48 bzw. 49 angeordnet. Die Lichtleitfasern 4 und 7 sind in an einer insgesamt mit 50 bezeichneten Halterung angebrachten Haltern 51 und 52 derart miteinander fluchtend aufgenommen, daß die Mittelachsen der in den Haltern 51 und 52 aufgenomme nen Abschnitte der Lichtleitfasern 4 und 7 zusammenfallen. Die Halterung 50 kann mittels der Verstelleinheit 19, die mit der elektronischen Recheneinrichtung 15 über die Steuerleitung 20 in Verbindung steht, im Bedarfsfalle um eine rechtwinklig zur Zeichenebene stehende Achse A, die mit den Mittelachsen der Schalen 48, 49 zusammenfällt und die Mittelachsen der in den Haltern 51 und 52 aufgenommenen Abschnitte der Lichtleitfasern 4 und 7 schneidet, im Sinne einer Abtastbewegung relativ zu dem zwischen den Schalen 48, 49 eingepreßten Objekt 6 schritt weise um wenigstens 180° verdreht werden.

Anstelle des Bandpaßfilters 12 der zuvor beschriebenen Meßan ordnung ist eine Filtereinheit 53 vorgesehen. Deren Amplitu den-Frequenzgang weist unterhalb einer unteren Grenzfrequenz und oberhalb einer oberen Grenzfrequenz die jeweils eine ab fallende Flanke auf. Die Filtereinheit 53 enthält also ein Tiefpaß- und ein Hochpaßfilter, die hintereinander geschaltet sind. Sowohl die obere als auch die untere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 können bei Bedarf mittels der elektronischen Recheneinrichtung 15 über Steuerleitungen 34 und 35 verstellt werden.

Bezüglich der Arbeitsweise der Meßanordnung gemäß Fig. 4 gel ten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Meßanordnung nach Fig. 1 sinngemäß, mit dem Unterschied, daß mittels der Licht leitfaser 7 dem Lichtfaser-Fan-In-Koppler ein Gemisch von zeitlich zueinander versetzten Licht-Chirp-Signalen zugeführt wird, das die durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des diesem über die Lichtleitfaser 4 zugeführten Meß-Lichtsignales repräsentiert. Demzufolge gelangt von dem Lichtfaser-Fan-In- Koppler 8 über die Lichtleitfaser 9 ein Überlagerungs-Licht signal zu der Optik 10 und von dort zu dem Fotomultiplier 11, das durch ein Gemisch von Schwebungs-Lichtsignalen gebildet ist, wobei ähnlich wie zuvor die Schwebungsfrequenzen den optischen Weglängen und die Modulationstiefen den Amplituden der entsprechenden durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des Meß-Lichtsignales direkt entsprechen.

Die untere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 ist unter Be rücksichtigung der Laufzeit des Referenz-Lichtsignales durch die Lichtleitfaser 5, die durch deren Länge b und den Bre chungsindex des Lichtleitfaser-Materials gegeben ist, und der Laufzeit des Meß-Lichtsignales außerhalb des Objektes 6, diese Laufzeit entspricht der Summe der Laufzeiten des Meß-Licht signales durch die Lichtleitfasern 4 und 7, die wieder von den Längen a, c der Lichtleitfasern 4, 7 und den Brechungsindizes von deren Materialien abhängen, derart gewählt, daß Schwe bungs-Lichtsignale, die diejenigen Anteile des Meß-Lichtsigna les repräsentieren, die den in Fig. 4 strichliert eingetrage nen direkten Weg durch das Objekt 6 genommen haben, eine Schwebungsfrequenz aufweisen, die wenigstens gleich der unte ren Grenzfrequenz ist. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß elektrische Schwebungssignale, die direkt durch das Objekt 6 transmittierte Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentieren, die Filtereinheit 53 noch passieren können. Durch die obere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 ist die maximale optische Weglänge definiert, die in den Schwebungs-Lichtsignalen reprä sentierte, durch das Objekt 6 transmittierte Anteile des Meß- Lichtsignales in dem Objekt 6 zurückgelegt haben dürfen, damit die diese Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentierenden elektrischen Schwebungssignale noch die Filtereinheit 53 pas sieren können. Anders ausgedrückt können also nur solche elek trische Schwebungssignale die Filtereinheit 53 passieren, die durch das Objekt 6 transmittierte Anteile des Meß-Lichtsigna les repräsentieren, deren Laufweg innerhalb eines in Fig. 4 strichpunktiert eingetragenen zigarrenförmigen Bereiches 56 verläuft, wobei die Länge der Mantellinie des zigarrenförmigen Bereiches 56 der durch die obere Grenzfrequenz der Filterein heit 53 bestimmten maximalen optischen Weglänge in dem Objekt 6 entspricht. Im allgemeinen reicht es auch, wenn als längst mögliche optische Weglänge des Lichtes innerhalb des Objektes 6 die z. B. 1,5fache maximale Dicke des jeweiligen Objektes angenommen wird. Durch Verändern der oberen Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 kann also der Durchmesser g des zigarrenför migen Bereiches 56 verändert werden, wobei der Durchmesser g um so geringer wird, je näher die obere Grenzfrequenz an die untere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 heranrückt. Für den Fall der Übereinstimmung der oberen und unteren Grenzfrequenz (Bandpaßcharakteristik) können nur solche elektrische Schwe bungssignale die Filtereinheit 53 durchlaufen, die durch das Objekt 6 transmittierte Anteile des Meß-Lichtsignales reprä sentieren, die einen Weg durch das Objekt 6 genommen haben, dessen Länge durch den gemeinsamen Wert der oberen und unteren Grenzfrequenz definiert ist.

Auch mit der Meßanordnung gemäß Fig. 4 kann in zur Fig. 1 ana loger Weise eine Schicht des Objektes 6 abgetastet werden, wo bei die Halterung 50 mittels der Verstelleinheit 54 schritt weise um die Achse A verdreht wird und die gewonnenen Daten zu der elektronischen Recheneinrichtung 15 gelangen, die geeignet programmiert ist, um aus den während des Abtastvorganges ge wonnenen Daten ein zweidimensionales Absorptions-Array zu er mitteln und numerisch oder graphisch anzuzeigen. Um die Lauf zeiten des Referenz-Lichtsignales zu dem Lichtfaser-Fan-In- Koppler 8 und/oder die Laufzeit des Meß-Lichtsignales außer halb des Objektes 6 beeinflussen zu können, sind in der zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise zusätzliche Lichtleitfasern 4′, 5′, 7′ mit von denen der Lichtleitfasern 4, 5, 7 abweichenden Längen a′, b′, c′ und/oder Brechungs indices vorgesehen. An sich ist es nicht unbedingt erforder lich, daß die Filtereinheit 53 auch eine untere Grenzfrequenz aufweist, jedoch ist es vorteilhaft, wenn eine solche vorhan den ist, da dann Störsignale, die beispielsweise durch Stör licht verursacht sein können, wirksam unterdrückt werden können.

Die Meßanordnung nach Fig. 4 kann auch im Reflexionsbetrieb betrieben werden, wenn die Lichtleitfaser 7, so wie dies in Fig. 4 strichliert angedeutet ist, in eine parallel zu der die Lichtleitfaser 4 aufnehmenden Bohrung des Halters 51 verlau fende, strichliert angedeutete Bohrung 77 eingesetzt ist. Die elektronische Recheneinrichtung steuert dann über die Steuer leitungen 34 und 35 die Filtereinheit 53 derart an, daß die obere und die untere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 zu sammenfallen, sich also eine Bandpaßcharakteristik ergibt. Durch allmähliches Verändern der Mittenfrequenz der einge stellten Bandpaßcharakteristik im Sinne einer Erhöhung der Mittenfrequenz können kreisringförmige Schnittflächen des Ob jektes 6 abgetastet werden, deren Durchmesser mit steigender Mittenfrequenz geringer wird. Anhand der so ermittelten Daten ist die Recheneinrichtung 15 in der Lage, ein im Reflexions betrieb gewonnenes zweidimensionales Absorptions-Array zu ermitteln und numerisch oder graphisch anzuzeigen.

Auch die Meßanordnung gemäß Fig. 5 stimmt mit den zuvor be schriebenen Meßanordnungen, insbesondere der Meßanordnung nach Fig. 1, in bestimmten Punkten überein, weshalb gleiche Elemen te die gleichen Bezugszeichen tragen. Ein wesentlicher Unter schied der Meßanordnung gemäß Fig. 5 zu der Meßanordnung nach Fig. 1 besteht zunächst darin, daß die Funktionen des Licht faser-Fan-Out-Kopplers 3 und des Lichtfaser-Fan-In-Kopplers 8 von einem einzigen teildurchlässigen Spiegel 60 übernommen sind. Der vorzugsweise halbdurchlässige Spiegel 60 ist relativ zu der Laserdiode 1 derart angeordnet, daß das von dieser aus gehende Licht unter einem von 90° abweichenden Winkel, vor zugsweise unter einem Winkel von 45°, auf ihn auftrifft. Das dem teildurchlässigen Spiegel 60 zugeführte Licht-Chirp-Signal wird somit in ein Meß-Lichtsignal und ein Referenz-Lichtsignal aufgespalten, wobei es sich bei dem dem zu untersuchenden Ob jekt 6, bei dem es sich beispielsweise wieder um eine weib liche Brust handelt, zugeführte Meß-Lichtsignal um den durch den teildurchlässigen Spiegel 60 hindurchtretenden Anteil und bei dem Referenz-Lichtsignal um den von dem teildurchlässigen Spiegel 60 reflektierten Anteil des Licht-Chirp-Signales han delt. Das auf das zu untersuchende Objekt 6 auftreffende Meß- Lichtsignal dringt zum Teil in dieses ein. Der aus dem zu untersuchenden Objekt 6 zurückgestreute Teil des Meß-Licht signales gelangt zu dem teildurchlässigen Spiegel 60, von wo ein Anteil des zurückgestreuten Teiles des Licht-Meßsignales derart reflektiert wird, daß er durch eine Optik 10 zu dem Fotomultiplier 11 gelangt. Das Referenz-Lichtsignal gelangt von dem teildurchlässigen Spiegel 60 zu einem gewöhnlichen Spiegel 61, der derart angeordnet ist, daß das Referenz-Licht signal in sich selbst zu dem teildurchlässigen Spiegel 60 zu rückreflektiert wird. Der durch den teildurchlässigen Spiegel 60 hindurchtretende Anteil des Referenz-Lichtsignales gelangt ebenfalls durch die Optik 10 zu dem Fotomultiplier 11 und überlagert sich dabei mit dem an dem teildurchlässigen Spiegel 60 reflektierten Anteil des aus dem Objekt 6 zurückgestreuten Teiles des Meß-Lichtsignales zu dem Überlagerungs-Lichtsignal. Diejenige Zone des teildurchlässigen Spiegels 60, durch den der dem Objekt 6 als Meß-Lichtsignal zugeführte Anteil des Licht-Chirp-Signales hindurchtritt bzw. auf die der aus dem Objekt 6 zurückgestreute Teil des Meß- Lichtsignales auf trifft, stellt die Lichtaustritts- und zugleich die Lichtein trittszone der Meßanordnung dar.

Die Laserdiode 1, die Optik 10, der Fotomultiplier 11, der teildurchlässige Spiegel 60 und der Spiegel 61 sind an einem gemeinsamen Rahmen 62 angebracht. Dabei sind Verstellmittel 63 für den Spiegel 61 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 64 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 15 zur Verstel lung des Abstandes l des Spiegels 61 von dem teildurchlässigen Spiegel 60 betätigbar sind. Außerdem ist eine Verstelleinrich tung 65 vorgesehen, mittels derer die elektronische Rechenein richtung 15 über eine Steuerleitung 66 den Abstand m der Optik 10 von dem teildurchlässigen Spiegel 60 verstellen kann, wobei der Abstand der Optik 10 von dem Fotomultiplier 11 erhalten bleibt. Schließlich ist eine Verstelleinheit 67 vorgesehen, mittels deren die elektronische Recheneinrichtung 15 über eine Steuerleitung 68 durch Verstellen des gesamten Rahmens 62 parallel zur Ausbreitungsrichtung des Meß-Lichtsignales den Abstand n des teildurchlässigen Spiegels 60 von der Oberfläche des Objektes 6 verändern kann. Durch die Veränderung der Ab stände l, m, n besteht die Möglichkeit, ähnlich wie durch das Austauschen der Lichtleitfasern im Falle der Meßanordnungen nach den Fig. 1 und 4, die Meßanordnung den jeweiligen spe ziellen Bedürfnissen eines Untersuchungsfalles anzupassen. Durch Verändern der Abstände l und m läßt sich nämlich die Laufzeit des Referenz-Lichtsignales von dem teildurchlässigen Spiegel 60 zu dem Spiegel 61 und von dort zurück zu dem teil durchlässigen Spiegel 60 und durch Verändern der Abstände m und n die Laufzeit des Meß-Lichtsignales außerhalb des zu untersuchenden Objektes 6 verändern. Unter letzterer ist die Summe der Laufzeiten des Meß-Lichtsignales von dem teil durchlässigen Spiegel 60 zu der Oberfläche des Objektes 6 und des zurückgestreuten Teiles des Meß-Lichtsignales von der Oberfläche des Objektes 6 zurück zu dem teildurchlässigen Spiegel 60 zu verstehen.

Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, liegt das Objekt 6 wieder an einer ebenen Platte 21 an, die mit einem schmalen gerad linigen Schlitz 22 versehen ist, durch den das Meß-Lichtsignal in das Objekt 6 eintritt und durch den der aus dem Objekt 6 zurückgestreute Teil des Meß-Lichtsignales zu dem teildurch lässigen Spiegel 60 und von dort durch die Optik 10 zu dem Fotomultiplier 11 gelangt. Abgesehen davon, daß mittels der Verstelleinheit 67 der Abstand n variiert werden kann, ist die Verstelleinheit 67 so ausgebildet, daß der Rahmen 62 mit den daran angebrachten Elementen unter Beibehaltung der Abstände m, l und n parallel zur Längsrichtung des Schlitzes 22 ver stellbar ist. Die elektronische Recheneinrichtung 15 betätigt bei Bedarf die Verstelleinheit 67 über die Steuerleitung 68 derart, daß sich die Lichtaustritts- und Lichteintrittszone der Meßanordnung und damit diejenige Zone, in der das Meß- Lichtsignal in das Objekt 6 eintritt und der zu dem teildurch lässigen Spiegel 60 gelangende zurückgestreute Teil des Meß- Lichtsignales aus dem Objekt 6 austritt, schrittweise im Sinne einer linearen Abtastbewegung in Längsrichtung des Schlitzes 22 innerhalb desselben verlagert. Außerdem ist die elektroni sche Recheneinrichtung 11 bei Bedarf in der Lage über die Steuerleitung 46 die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 12 und/oder wenigstens einen der Abstände l, m, n zu verstellen. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, mittels der Einrichtung gemäß Fig. 5 unter Steuerung durch die entsprechend program mierte elektronische Recheneinrichtung 15 für die Wellenlänge des von der Laserdiode 1 abgegebenen Lichtes ähnlich wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben ein zweidimensionales Absorptions-Array zu ermitteln, wobei sich durch Verstellen der genannten Parameter die Tiefe x variieren läßt, aus der die durch das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 12 repräsen tierten Anteile des Meß-Lichtsignales zurückgestreut wurden.

Die in Fig. 6 dargestellte Meßanordnung stimmt mit der nach Fig. 4 in bestimmten Punkten überein, weshalb jeweils gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.

Das dem Objekt 6 als Meß-Lichtsignal zugeführte Meß-Chirp-Si gnal wird wieder mittels einer Laserdiode 1 als Lichtquelle erzeugt. Allerdings wird diese im Gegensatz zu den zuvor be schriebenen Ausführungsbeispielen mittels eines Signalgenera tors 70 mit einem elektrischen Chirp-Signal angesteuert. Der Verlauf der Stromstärke I des elektrischen Chirp-Signales über der Zeit t ist in Fig. 7 unten dargestellt. Während einer Periode des elektrischen Chirp-Signales ändert sich die Fre quenz des Stromes linear über der Zeit t zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert. Infolge des Umstandes, daß die Intensität des von der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtes dem der Laserdiode 1 zugeführten Betriebsstrom proportional ist, ist die Laserdiode 1 hinsichtlich der Intensität i des von ihr abgestrahlten Lichtes amplitudenmodulierbar. Demnach sendet die Laserdiode 1 bei Ansteuerung mit dem beschriebenen elek trischen Chirp-Signal ein Licht-Chirp-Signal aus, das eine Intensitätsänderung Δi des Lichtes aufweist, die gemäß der oberen Darstellung in Fig. 7 in ihrem Verlauf dem elektrischen Chirp- Signal entspricht. Wesentlich ist, daß sich die Fre quenz der Intensitätsänderung Δi des Licht-Chirp-Signales während einer Periodendauer des Licht-Chirp-Signales linear über der Zeit t zwischen einem oberen und einem unteren Grenz wert ändert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die sich ändernde Betriebsstromstärke I auch zu einer ge ringfügigen Frequenzmodulation des von der Laserdiode 1 aus gehenden Lichtes führt, die jedoch hier unerheblich ist. Es versteht sich, daß im vorliegenden Falle die Intensitätsände rung Δi nicht mit Lichtfrequenz, sondern mit der Frequenz des elektrischen Chirp-Signales erfolgt.

Das von der Laserdiode 1 ausgehende Licht-Chirp-Signal gelangt zu einem Lichtfaserkoppler 29, der im Abstand e von der Laser diode 1 angeordnet ist und das von dieser ausgehende Licht- Chirp-Signal als Meß-Chirp-Signal bzw. Meß-Lichtsignal in eine flexible Lichtleitfaser 23 der Länge d einkoppelt. Der Abstand e der Laserdiode 1 von dem Lichtfaserkoppler 29 kann mittels einer insgesamt mit 30 bezeichneten Verstelleinrichtung, die über eine Steuerleitung 31 mit der elektronischen Rechenein richtung 15 in Verbindung steht, bei Bedarf verstellt werden. Das Meß-Lichtsignal gelangt von der entsprechend der Licht leitfaser 4 in dem Halter 51 aufgenommenen Lichtleitfaser 23 in das Objekt 6. Eine flexible Lichtleitfaser 71 der Länge k, die entsprechend der Lichtleitfaser 7 in dem Halter 52 aufge nommen ist, leitet den im Bereich ihrer Lichteintrittszone aus dem Objekt 6 austretenden, durch dieses transmittierten Teil des Meß-Lichtsignales der Optik 10 zu, von der es zu dem Foto multiplier 11 gelangt. Übrigens können in zu den Meßanordnun gen nach den Fig. 1 und 4 analoger, nicht dargestellter Weise zu den dort angegebenen Zwecken anstelle der Lichtleitfasern 23 und 71 Lichtleitfasern anderer Länge und/oder anderen Mate rials verwendet werden. Weiter besteht die Möglichkeit, die Länge der elektrischen Leitung 72 und/oder der elektrischen Leitung 73 zu verändern, wobei erstere der Zufuhr des elektri schen Chirp-Signales zu der Laserdiode 1 und letztere der Zu fuhr des die durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentierenden elektrischen Ausgangs signales des Fotomultipliers 11 zu dem einen Eingang einer elektrischen Mischstufe 74 dient. Im einzelnen können mit Hilfe von Schaltern 75 bzw. 76 die Längen der Leitungen 72 bzw. 73 in drei Stufen zwischen den Werten o, o′, o′′ bzw. p, p′, p′′ umgeschaltet werden.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied der Meßanordnung nach Fig. 6 zu den zuvor beschriebenen besteht darin, daß als Refe renz-Chirp-Signal kein Referenz-Lichtsignal, sondern das mit tels des Signalgenerators 70 erzeugte elektrische Chirp-Signal Verwendung findet. Dieses ist dem anderen Eingang der Misch stufe 74 über eine Leitung 32 zugeführt. Deren Länge - und da mit die Laufzeit des Referenz-Chirp-Signales - kann in Abhän gigkeit von der Schaltstellung eines Schalters 33 in drei Stu fen zwischen den Werten f, f′, f′′ umgeschaltet werden. Das Ausgangssignal der Mischstufe 74 gelangt zu der im Zusammen hang mit der Meßanordnung gemäß Fig. 4 beschriebenen Filter einheit 53 und von dort über den Verstärker 13 und den Analog/ Digital-Wandler 14 zur Recheneinrichtung 15.

Bei dem mittels der Lichtleitfaser 71 empfangenen Lichtes han delt es sich infolge von Streuungserscheinungen in dem Objekt 6 um ein Gemisch von zeitlich zueinander versetzten Licht- Chirp-Signalen. Dieses Signal wird wie bereits erläutert mit Hilfe der Optik 10 und des Fotomultipliers 11 in ein entspre chendes elektrisches Signal gewandelt. Bei diesem handelt es sich um ein Gemisch von zeitlich zueinander versetzten, den Licht- Chirp-Signalen entsprechenden elektrischen Chirp-Signa len, das dem einen Eingang der Mischstufe 74 zugeführt wird. Diese überlagert es mit dem elektrischen Referenz-Chirp-Signal zu einem elektrischen Überlagerungs-Signal, bei dem es sich um ein Gemisch von elektrischen Schwebungssignalen handelt, die durch Überlagerung der einzelnen im Ausgangssignal des Foto multipliers 11 enthaltenen elektrischen Chirp-Signale mit dem elektrischen Referenz-Chirp-Signal entstehen. Da sich sowohl die Frequenz des Stromes des elektrischen Referenz-Chirp-Si gnales als auch die Frequenz der Intensitätsänderung des dem Objekt 6 zugeführten Meß-Lichtsignales und damit auch die Fre quenz der Intensität der durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des Meß-Lichtsignales wie beschrieben linear über der Zeit ändern, sind die Schwebungsfrequenzen der einzelnen elek trischen Schwebungssignale der optischen Weglänge direkt pro portional, die der in dem jeweiligen elektrischen Schwebungs signal repräsentierte durch das Objekt 6 transmittierte Anteil des Meß-Lichtsignales in dem Objekt 6 zurückgelegt hat. Die Modulationstiefen der einzelnen elektrischen Schwebungssignale stehen in einem direkten Zusammenhang zu den Amplituden bzw. den Intensitäten der in den elektrischen Schwebungssignalen jeweils repräsentierten durch das Objekt 6 transmittierten An teile des Meß-Lichtsignales. Die in dem von der Mischstufe 74 gelieferten elektrischen Überlagerungs-Signal enthaltenen elektrischen Schwebungssignale repräsentieren also die mittels des Fotomultipliers 11 detektierten, durch das Objekt 6 trans mittierten Anteile des in das Objekt 6 eingeleiteten Meß- Lichtsignales nach ihrer im Objekt 6 zurückgelegten optischen Weglänge und ihrer Intensität.

Da die Amplituden der in dem Ausgangssignal des Fotomulti pliers 11 enthaltenen elektrischen Chirp-Signale wesentlich geringer als die des elektrischen Referenz-Chirp-Signales sind, kann es im Interesse einer besseren Signalqualität übri gens zweckmäßig sein, in nicht dargestellter Weise das Aus gangssignal des Fotomultipliers 11 zu verstärken und/oder das elektrische Referenz-Chirp-Signal abzuschwächen, bevor die Überlagerung in der Mischstufe 74 erfolgt, da sich hierdurch eine erhöhte Modulationstiefe der elektrischen Schwebungs signale und somit eine bessere Signalqualität erzielen läßt.

Die untere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53, der das Aus gangssignal der Mischstufe 74 zugeführt ist, ist unter Berück sichtigung der Laufzeit des elektrischen Referenz-Chirp-Signa les und der Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des Ob jektes 6 derart gewählt, daß elektrische Schwebungssignale, die Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentieren, die den in Fig. 4 strichliert eingetragenen direkten Weg durch das Objekt 6 genommen haben, eine Schwebungsfrequenz aufweisen, die wenigstens gleich der unteren Grenzfrequenz ist. Die Laufzeit des elektrischen Referenz-Chirp-Signales entspricht der Lauf zeit dieses Signales von dem Ausgang des Signalgenerators 70 zu dem entsprechenden Eingang der Mischstufe 74 und hängt so mit von der mittels des Schalters 33 eingestellten Länge der Leitung 32 ab. Die Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des Objektes 6 ergibt sich aus der Summe der Laufzeiten des elektrischen Chirp-Signales vom Ausgang des Signalgenerators 70 zu der Laserdiode 1, die von der mittels des Schalters 75 eingestellten Länge der Leitung 72 abhängt, der Laufzeit des Meß-Lichtsignales von der Laserdiode 1 zu dem Lichtfaserkopp ler 29, die von der Länge des eingestellten Abstandes e ab hängt, der Laufzeit des Meß-Lichtsignales durch die Lichtleit faser 23, die von deren Länge d und dem optischen Brechungs index ihres Materials abhängt, der Laufzeit der aus dem Objekt 6 ausgetretenen Anteile des Meß-Lichtsignales durch die Licht leitfaser 71 und die Optik 10 zu dem Fotomultiplier 11, die von der Länge k der Lichtleitfaser 71 und deren Brechungsindex sowie der Konstruktion der Optik 10 und deren Abstand von dem Fotomultiplier 11 abhängt, und der Laufzeit des Ausgangssigna les des Fotomultipliers 11 durch die Leitung 73 zu dem ent sprechenden Eingang der Mischstufe 74, die von der mittels des Schalters 76 eingestellten Länge der Leitung 73 abhängt. Die obere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 entspricht wie im Falle der Fig. 4 der maximalen optischen Weglänge, die durch in dem elektrischen Überlagerungs-Signal enthaltene elektri sche Schwebungssignale repräsentierte, durch das Objekt 6 transmittierte Anteile des Licht-Meßsignales in dem Objekt 6 zurückgelegt haben dürfen, damit die diese Anteile des Meß- Lichtsignales repräsentierenden elektrischen Schwebungssignale noch die Filtereinheit 53 passieren können. Es können also wieder nur solche elektrische Schwebungssignale die Filterein heit 53 passieren, die durch das Objekt 6 transmittierte An teile des Licht-Meßsignales repräsentieren, deren Laufweg innerhalb eines in Fig. 6 strichliert eingetragenen zigarren förmigen Bereiches 56 verläuft, wobei die der maximalen opti schen Weglänge in den Objekt 6 entsprechende Länge der Mantel linie des zigarrenförmigen Bereiches 56 bzw. dessen Durchmes ser g durch die obere Grenzfrequenz der Filtereinheit 53 be stimmt ist.

Es versteht sich, daß sich auch im Falle der Meßanordnung ge mäß Fig. 6 die Laufzeiten des elektrischen Referenz-Chirp- Signales und des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu unter suchenden Objektes 6 um ein ausreichend großes Maß unterschei den müssen, um zu verhindern, daß elektrische Schwebungssigna le, die durch Überlagerung der in dem Ausgangssignal des Foto multipliers 11 enthaltenen Licht-Chirp-Signale untereinander entstehen, die Filtereinheit 53 passieren können.

Als Modulationsfrequenz des elektrischen Chirp-Signales emp fehlen sich Frequenzen zwischen 0,1 und 100 MHz. Für die Mit telfrequenz des Frequenzhubes des elektrischen Chirp-Signales sind Frequenzen zwischen 1 MHz und 1 GHz zweckmäßig. Wenn das Produkt aus Modulationsfrequenz und Mittelfrequenz größer als 10¹² Hz² und der Frequenzhub kleiner als 0,5% der Mittelfre quenz sind, sind Ortsauflösungen in der Größenordnung von 1 mm zu erzielen. Demnach muß für eine geforderte Ortsauflösung von 1 mm und eine Modulationsfrequenz von 1 MHz die Mittelfrequenz 1 MHz übersteigen. Wählt man eine Mittelfrequenz von 10 MHz, darf der Frequenzhub des elektrischen Chirp-Signales höchstens 0,05 MHz betragen. Die Frequenz des Stromes des elektrischen Chirp-Signales ändert sich also während einer Periode des elektrischen Chirp-Signales ausgehend von 9,975 MHz auf 10,025 MHz, und zwar erfolgt die Frequenzänderung linear über der Zeit. Entsprechendes gilt für die Intensitätsänderung Δi des Lichtes.

Selbstverständlich kann auch mit der Meßanordnung gemäß Fig. 6 in der im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschriebenen Weise eine Schicht des Objektes 6 abgetastet werden und eine numerische oder graphische Anzeige eines so im Transmissionsbetrieb er mittelten zweidimensionalen Absorptions-Arrays erfolgen.

Die Meßanordnung nach Fig. 6 kann analog zu der nach Fig. 4 auch im Reflexionsbetrieb betrieben werden, wenn die Licht leitfaser 71, so wie dies in Fig. 6 strichliert angedeutet ist, in eine parallel zu der die Lichtleitfaser 23 aufneh menden Bohrung des Halters 51 verlaufende Bohrung 77 einge setzt ist.

Auch im Falle der Meßanordnung nach Fig. 8 wird das durch das Objekt 6 transmittierte Licht detektiert. Dazu wird dem Objekt 6 das Licht-Meßsignal wieder über einen Lichtleiter, nämlich die flexible Lichtleitfaser 23 der Länge d, zugeführt. Diese ist allerdings diesmal mittels eines Halters 24 an einem um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse A drehbaren Ring 25 angebracht. Diesem ist eine Verstelleinheit 26 zuge ordnet, die über eine Steuerleitung 27 mit der elektronischen Recheneinrichtung 15 in Verbindung steht. Die elektronische Recheneinrichtung 15 betätigt bei Bedarf die Verstelleinheit 26 derart, daß diese den Ring 25 und mit diesem die Lichtleit faser 23 über einen Winkel von vollen 360° schrittweise um die Achse A verdreht. Um die durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des Meß-Lichtsignales detektieren zu können, ist eine Detektoreinrichtung vorgesehen, die durch ein ringförmiges Array von n Detektoreinheiten gebildet ist, bei denen es sich um identische Fotodioden D₁, D₂, D₃, . . . D_n handelt, die an einem stationären Ring 28 angebracht sind. Im Falle der in Fig. 8 dargestellten Meßanordnung ist n gleich 36.

Der zu dem Ring 25 koaxiale Ring 28 umgibt das Objekt 6, z. B. eine weibliche Brust vorzugsweise derart, daß sich die Foto dioden D₁ bis D_n dicht bei der Oberfläche des Objektes 6 be finden und vorzugsweise wie dargestellt an dieser anliegen.

Die lichtempfindlichen Sensorflächen der Fotodioden D₁ bis D_n, die die Lichteintrittszonen der Meßanordnung bilden, sind der Oberfläche des Objektes 6 zugewandt. Die Lichtleitfaser 23 ist mittels des Halters 24 derart an dem Ring 25 angebracht, daß ihr die Lichtaustrittszone bildendes Ende, das bis dicht an die Oberfläche des Objektes 6 heranreicht, sich in Richtung der Achse A versetzt neben dem ringförmigen Array von Foto dioden D₁ bis D_n befindet. Das in dem Halter 24 aufgenommene Ende der Lichtleitfaser 23 ist derart ausgerichtet, daß seine Mittelachse die Achse A unter einem Winkel schneidet, der so bemessen ist, daß die genannte Mittelachse nach Vollendung jeweils eines Verstellschrittes des Ringes 25 mittig durch die Sensorfläche der dem Ende der Lichtleitfaser 23 jeweils diametral gegenüberliegenden Fotodiode, im Falle der Fig. 4 der Fotodiode D₂, verläuft. Die schrittweise Verdrehung des Ringes 25 erfolgt in Winkelschritten von 360/n°.

Das dem Objekt 6 als Meß-Lichtsignal zugeführte Meß-Chirp-Si gnal wird in der im Zusammenhang mit der Meßanordnung nach Fig. 6 beschriebenen Weise erzeugt. Die Laserdiode 1 wird also mittels des Signalgenerators 70 wieder mit einem elektrischen Chirp-Signal angesteuert.

Das von der Laserdiode 1 ausgehende Licht-Chirp-Signal gelangt in der im Zusammenhang mit der Fig. 6 beschriebenen Weise über einen Lichtfaserkoppler 29, der in dem verstellbaren im Ab stand e von der Laserdiode 1 angeordnet ist, und die Licht leitfaser 23 zu dem Objekt 6.

Die durch das Objekt 6 transmittierten Anteile des diesem mit tels der Lichtleitfaser 23 als Meß-Lichtsignal zugeführten Meß-Chirp-Signales treffen auf die lichtempfindlichen Flächen der Fotodioden D₁ bis D_n und werden von diesen in entsprechen de elektrische Signale gewandelt. Diese gelangen über Leitun gen L₁ bis L_n, die alle die gleiche Länge aufweisen, zu den einen Eingängen einer Anzahl von identischen elektrischen Mischstufen M₁ bis M_n, wobei die Anzahl der Mischstufen der der Fotodioden entspricht und jeder Fotodiode eine Mischstufe zugeordnet ist.

Den anderen Eingängen der Mischstufen M₁ bis M_n ist jeweils das mittels des Signalgenerators 70 erzeugte elektrische Chirp-Signal als elektrisches Referenz-Chirp-Signal über die Leitung 32 zugeführt. Deren Länge und damit die Laufzeit des elektrischen Referenz-Chirp-Signales kann in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Schalters 33 in drei Stufen f, f′, f′′ verstellt werden. Die elektrischen Ausgangssignale der Mischstufen M₁ bis M_n gelangen jeweils zu einer Filtereinheit F₁ bis F_n. Die identischen Filtereinheiten F₁ bis F_n besitzen jeweils einen dem der zuvor beschriebenen Filtereinheit 53 entsprechenden Amplituden-Frequenzgang, der sowohl unterhalb einer unteren als auch oberhalb einer oberen Grenzfrequenz eine abfallende Flanke aufweist. Die Filtereinheiten F₁ bis F_n enthalten also jeweils ein Tiefpaß- und ein Hochpaßfilter, die hintereinander geschaltet sind. Über Steuerleitungen 34 und 35 können mittels der elektronischen Recheneinrichtung 15 die Grenzfrequenzen der Filtereinheiten F₁ bis F_n verstellt wer den, wobei jeweils sämtliche Filtereinheiten die gleiche obere und die gleiche untere Grenzfrequenz aufweisen. Die untere und die obere Grenzfrequenz können zusammenfallen, mit der Folge, daß die Filtereinheiten F₁ bis F_n dann Bandpaßcharakteristik besitzen.

Jeder Filtereinheit F₁ bis F_n ist ein Verstärker A₁ bis A_n nachgeschaltet. Die Ausgangssignale der identischen Verstärker A₁ bis A_n gelangen zu den Eingängen eines n zu 1-Analog-Multi plexers 36, dessen Ausgang über den Analog/Digital-Wandler 14 mit der elektronischen Recheneinrichtung 15 verbunden ist. Diese steuert den Multiplexer 36 über eine Steuerleitung 37 unter Berücksichtigung der jeweiligen Winkelposition des Rin ges 25 derart, daß dasjenige elektrische Überlagerungs-Signal über die entsprechende Filtereinheit, den entsprechenden Ver stärker und den entsprechenden Kanal des Multiplexers 36 zu dem Analog/Digital-Wandler 14 gelangt, das durch Mischen des Ausgangssignales der der Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 diametral gegenüberliegenden Fotodiode mit dem Referenz- Chirp-Signal zustande kommt. Im Falle der Fig. 8 nimmt der Ring 25 eine derartige Position ein, daß die Fotodiode D₂ der Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 diametral gegenüber liegt. Demzufolge steuert die elektronische Recheneinrichtung 15 für die dargestellte Position des Ringes 25 den Multiplexer derart an, daß das Ausgangssignal des Verstärkers A₂, dem das durch Mischen des elektrischen Ausgangssignales der Fotodiode D₂ mit dem elektrischen Referenz-Chirp-Signal in der Mischstu fe M₂ erhaltene und mittels der Filtereinheit F₂ gefilterte elektrische Überlagerungs-Signal zugeführt ist, zum Eingang des Analog/Digital-Wandlers 14 gelangt. In Fig. 8 sind übri gens der Übersichtlichkeit halber nur die Leitungen L₁, L₂, L₃, L_n, die Mischstufen M₁, M₂, M₃, M_n, die Filtereinheiten F₁, F₂, F₃, F_n und die Verstärker A₁, A₂, A₃, A_n dargestellt.

Das mittels der Lichtleitfaser 23 in das Objekt eingeleitete Meß-Lichtsignal wird gestreut, mit der Folge, daß das Licht teilweise durch das Objekt 6 transmittiert wird, wobei ein Teil des transmittierten Lichtes im Bereich der lichtempfind lichen Fläche der der Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Ringes 25 diametral gegenüberliegend angeordneten Fotodiode, im Falle der Fig. 8 der Fotodiode D₂, aus dem Objekt 6 austritt. Das aus dem elektrischen Ausgangssignal der jeweiligen Fotodiode nach Überlagerung mit dem elektrischen Referenz-Chirp-Signal in der jeweiligen Mischstufe zu dem entsprechenden elektri schen Überlagerungs-Signal und durch dessen Filterung in der entsprechenden Filtereinheit gewonnene elektrische Signal repräsentiert in der in Zusammenhang mit der Fig. 6 näher er läuterten Weise diejenigen Anteile des Meß-Lichtsignales, die einen innerhalb eines in Fig. 8 eingetragenen zigarrenförmigen Bereiches 56 mit Durchmesser g verlaufenden Weg durch das Ob jekt 6 genommen haben. Die untere Grenzfrequenz der Filterein heiten F₁ bis F_n ist unter Berücksichtigung der von der Stel lung des Schalters 33 abhängigen Laufzeit des elektrischen Referenz-Chirp-Signales und der von dem jeweils eingestellten Abstand e abhängigen Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des Objektes 6 derart gewählt, daß elektrische Schwebungs signale, die Anteile des Meß-Lichtsignales repräsentieren, die den in Fig. 8 strichliert eingetragenen direkten Weg durch das Objekt 6 genommen haben, eine Schwebungsfrequenz aufweisen, die wenigstens gleich der unteren Grenzfrequenz ist. Die obere Grenzfrequenz der Filtereinheiten F₁ bis F_n ist derart ge wählt, daß sich der gewünschte Durchmesser g des zigarrenför migen Bereiches 56 ergibt. Die Laufzeit des elektrischen Refe renz-Chirp-Signales entspricht der Laufzeit dieses Signales vom Ausgang des Signalgenerators 70 zu dem Eingang der je weiligen Mischstufe. Dabei muß, anders als dies in Fig. 8 der Einfachheit halber dargestellt ist, gewährleistet sein, daß die Leitungslängen zu den Mischstufen M₁ bis M_n gleich lang sind, um jeweils gleiche Laufzeiten des elektrischen Referenz- Chirp-Signales zu erzielen. Die Laufzeit des Meß-Chirp-Signa les außerhalb des Objektes 6 ergibt sich aus der Summe der Laufzeit des elektrischen Chirp-Signales vom Ausgang des Si gnalgenerators 70 zu der Laserdiode 1, die von der entspre chenden Leitungslänge abhängt, der Laufzeit des Licht-Chirp- Signales von der Laserdiode 1 zu dem Lichtfaserkoppler 29, die von der Länge des eingestellten Abstandes e abhängt, der Lauf zeit des Meß-Lichtsignales durch die Lichtleitfaser 23, die von deren Länge d und dem optischen Brechungsindex ihres Materials abhängt, und der Laufzeit des Ausgangssignales der jeweiligen Fotodiode durch die entsprechende Leitung zu der jeweiligen Mischstufe.

Auch mit der Meßanordnung gemäß Fig. 8 kann eine Schicht des Objektes 6 abgetastet werden und eine numerische oder graphi sche Anzeige eines so im Transmissionsbetrieb ermittelten zweidimensionalen Absorptions-Arrays erfolgen. Dabei stellt die elektronische Recheneinrichtung 15 unter Berücksichtigung der mittels des Schalters 33 eingestellten Länge der Leitung 32 und des eingestellten Abstandes e die obere Grenzfrequenz der Filtereinheiten F₁ bis F_n derart ein, daß sich der ge wünschte Durchmesser g des zigarrenförmigen Bereiches ergibt. Die untere Grenzfrequenz, die die Filtereinheiten F₁ bis F_n für den Transmissionsbetrieb an sich nicht unbedingt aufweisen müßten, die jedoch zur Unterdrückung von Störsignalen, die z. B. durch Störlicht verursacht sein können, von Vorteil ist, stellt die elektronische Recheneinrichtung 15 derart ein, daß Schwebungssignale, die Anteile des Meß-Lichtsignales repräsen tieren, die den direkten Weg durch das Objekt genommen haben, gerade noch passieren können. Dann verstellt die elektronische Recheneinrichtung 15 den Ring 25 im Sinne einer Abtastbewegung relativ zu dem Ring 28 mit den Fotodioden D₁ bis D_n und dem Objekt 6 schrittweise derart, daß die Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 zunächst auf die Fotodiode D₁, dann die Fotodiode D₂ usw. bis zur Fotodiode D_n ausgerichtet ist. Gleichzeitig steuert die elektronische Recheneinrichtung 15 den Multiplexer 36 derart, daß der Ausgang desjenigen Verstär kers A₁ bis A_n mit dem Analog/Digital-Wandler 14 verbunden ist, dem über die entsprechende Filtereinheit F₁ bis F_n das elektrische Überlagerungs-Signal derjenigen Mischstufe M₁ bis M_n zugeführt ist, die mit derjenigen Fotodiode D₁ bis D_n ver bunden ist, auf die die Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 jeweils gerade ausgerichtet ist. Die bei diesem Abtastvor gang zustande kommenden Ausgangsdaten des Analog/Digital-Wand lers speichert die elektronische Recheneinrichtung 15 und er mittelt daraus das auf dem Monitor 16 darzustellende Absorp tions-Array.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 9 unterscheidet sich von der nach Fig. 8 im wesentlichen dadurch, daß der Ring 25 und die diesem zugeordnete Verstelleinheit 26 fehlen. Statt dessen ist die Lichtleitfaser 23 in einem Halter 38 aufgenommen, der mittels einer Verstelleinheit 39 linear derart schrittweise verstell bar ist, daß die Lichtaustrittszone der Lichtleitfaser 23 an einem beispielsweise linearen Lichtfaserkoppler-Array 40 in der Weise schrittweise vorbeibewegt werden kann, daß nachein ander das von der Laserdiode 1 stammende Meß-Lichtsignal als Meß-Chirp-Signal in eine andere von n Lichtleitfasern LF₁ bis LF_n der gleichen Länge eingekoppelt wird, die mit ihren einen Enden an das Lichtfaserkoppler-Array 40 angeschlossen sind. Die anderen Enden der Lichtleitfasern LF₁ bis LF_n, die deren Lichtaustrittszonen und damit die Lichtaustrittszonen der Meß anordnung bilden, sind in Haltern H₁ bis H_n aufgenommen und an dem, das Objekt 6, z. B. eine weibliche Brust, umgebenden sta tionären Ring 78 befestigt, vorzugsweise derart, daß sich die Lichtaustrittszonen der Lichtleitfasern LF₁ bis LF_n wie darge stellt dicht bei der Oberfläche des Objektes 6 befinden. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß abwechselnd einer der Halter H₁ bis H_n und eine der Fotodioden D₁ bis D_n an dem Ring 78 angebracht sind. Die übereinstimmende Anzahl der Lichtleit fasern LF₁ bis LF_n und Fotodioden D₁ bis D_n ist derart ge wählt, daß der Lichtaustrittszone eine Lichtleitfa 10835 00070 552 001000280000000200012000285911072400040 0002004129438 00004 10716ser LF₁ bis LF_n jeweils die lichtempfindliche Sensorfläche einer Fotodiode D₁ bis D_n diametral gegenüberliegt, wobei die Enden der Licht leitfasern LF₁ bis LF_n in den Haltern H₁ bis H_n derart aufge nommen sind, daß jeweils ihre Mittelachse durch die Mitte der jeweils diametral gegenüberliegenden Fotodiode D₁ bis D_n ver läuft. Im Falle der Fig. 9 ist n übrigens gleich 19.

Die elektronische Recheneinrichtung 15 steuert die Verstell einheit 39 und den Multiplexer 36 über die Steuerleitungen 41 bzw. 37 derart, deß jeweils der Ausgang desjenigen Verstärkers A₁ bis A_n mit dem Analog/Digital-Wandler 14 verbunden ist, dem über das entsprechende Filter F₁ bis F_n dasjenige elektrische Überlagerungs-Signal zugeführt ist, das diejenige Mischstufe M₁ bis M_n erzeugt, an die diejenige Fotodiode D₁ bis D_n ange schlossen ist, die der Lichtaustrittszone derjenigen Licht leitfaser LF₁ bis LF_n diametral gegenüberliegt, in die momen tan das Meß-Lichtsignal mittels der Lichtleitfaser 23 und des Lichtfaserkoppler-Arrays 40 eingekoppelt wird. Wird das Meß- Lichtsignal beispielsweise, so wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, in die Lichtleitfaser LF₂ eingekoppelt, gelangt das Aus gangssignal des zu der der Lichtleitfaser LF₂ diametral gegen überliegenden Fotodiode D₂ gehörigen Verstärkers A₂ über den Multiplexer 36 zu dem Analog/Digital-Wandler 14.

Soll mit der Meßanordnung gemäß Fig. 9 ein zweidimensionales Absorptions-Array des Objektes 6 ermittelt werden, verstellt die elektronische Recheneinrichtung 15 den Halter 38 derart, daß das Meß-Lichtsignal nacheinander in die Lichtleitfasern LF₁ bis LF_n eingekoppelt wird. Synchron dazu steuert die elek tronische Recheneinrichtung 15 den Multiplexer 36 derart, daß jeweils das Ausgangssignal des entsprechenden Verstärkers A₁ bis A_n zu dem Analog/Digital-Wandler 14 gelangt. Dessen wäh rend dieses Abtastvorganges anfallende digitale Ausgangsdaten speichert die elektronische Recheneinrichtung 15 und errechnet aus diesen das Absorptions-Array, das dann in geeigneter Form auf dem Monitor 16 dargestellt werden kann.

Die Laufzeit des Meß-Chirp-Signales entspricht übrigens der Summe der Laufzeiten des elektrischen Chirp-Signales von dem Signalgenerator 70 zu der Lichtquelle 1, des Licht-Meßsignales über den Abstand e zu dem Lichtfaserkoppler, durch die Licht leitfaser 23 und die jeweilige Lichtleitfaser LF₁ bis LF_n sowie des Ausgangssignales der jeweiligen Fotodiode D₁ bis D_n durch die entsprechende Leitung L₁ bis L_n zu der zugehörigen Mischstufe M₁ bis M_n. Die Laufzeit des Meß-Lichtsignales in der jeweiligen Lichtleitfaser LF₁ bis LF_n hängt von deren Län ge und vom Brechungsindex ihres Materials, der für alle Licht leitfasern LF₁ bis LF_n gleich ist, ab. Die Laufzeit des Aus gangssignales der jeweiligen Fotodiode hängt von der Länge der Leitungen L₁ bis L_n ab.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 9 nochmals dadurch, daß anstelle der Lichtaus trittszonen der Lichtleitfasern LF₁ bis LF_n zwischen den Foto dioden D₁ bis D_n Laserdioden Q₁ bis Q_n an dem Ring 78 ange bracht sind. Die Laserdioden Q₁ bis Q_n, deren Lichtaustritts zonen, die zugleich die der Meßanordnung bilden, sich vorzugs weise wie dargestellt dicht bei der Oberfläche des Objektes 6, z. B. einer weiblichen Brust, befinden, sind über Leitungen C₁ bis C_n gleicher Länge mit den Ausgängen eines 1 zu n-Analog- Demultiplexers 42 verbunden, der über eine Leitung 43 mittels der elektronischen Recheneinrichtung gesteuert wird. Dem Ein gang des Demultiplexers 42 ist über die Leitung 44 das mittels des Signalgenerators 70 erzeugte elektrische Chirp-Signal als Meß-Chirp-Signal zugeführt, das in Abhängigkeit von den über die Steuerleitung 43 von der elektronischen Recheneinrichtung 15 zu dem Demultiplexer 42 gelangenden Steuerinformationen einer der Laserdioden Q₁ bis Q_n zugeführt ist. In zu den Fig. 8 und 9 analoger Weise steuert die elektronische Rechenein richtung 15 den Multiplexer 36 derart, daß jeweils der Ausgang desjenigen Verstärkers A₁ bis A_n mit dem Analog/Digital-Wand ler 14 verbunden ist, der derjenigen Fotodiode D₁ bis D_n zuge ordnet ist, die der jeweils mittels des elektrischen Chirp- Signales angesteuerten und somit das Meß-Lichtsignal abgeben den Laserdiode Q₁ bis Q_n gegenüberliegt. Erfolgt die Steuerung des Multiplexers 36 und des Demultiplexers 42 in der Weise, daß aufeinanderfolgend die Laserdioden Q₁ bis Q_n das Licht- Meßsignal in das Objekt 6 senden und die Ausgangssignale des jeweils entsprechenden Verstärkers A₁ bis A_n zu dem Analog/ Digital-Wandler 14 gelangen, kann die elektronische Rechen einrichtung 15 aus den bei diesem Abtastvorgang gesammelten Daten ein Absorptions-Array errechnen. Auch im Falle der Fig. 10 ist n gleich 19.

Um eine Anpassung der Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außer halb des zu untersuchenden Objektes an die jeweiligen Gegeben heiten zu ermöglichen, besteht übrigens die Möglichkeit, durch Betätigen des Umschalters 45 die Länge der Leitung 44 in drei Stufen h, h′, h′′ zu verstellen. Die Laufzeit des Meß-Chirp- Signales hängt übrigens außer von der jeweils eingestellten Länge der Leitung 44 von der Länge der Leitungen C₁ bis C_n und der der Leitungen L₁ bis L_n ab.

Die Meßanordnungen nach den Fig. 8, 9 und 10 können auch im Reflexionsbetrieb betrieben werden, wenn die elektronische Recheneinrichtung 15 den Multiplexer 36 derart steuert, daß jeweils das Ausgangssignal einer der Fotodioden, die sich un mittelbar neben der Lichtleitfaser 23 bzw. der jeweils das Meß-Lichtsignal ausstrahlenden Lichtleitfaser LF₁ bis LF_n oder Laserdiode Q₁ bis Q_n zur Bildung des Überlagerungs-Signales befinden, herangezogen wird und das so gebildete Überlagerungs-Signal über die entsprechende Filtereinheit und den entsprechenden Verstärker dem Analog/Digital-Wandler 14 zugeführt wird. Dabei empfiehlt es sich, die Grenzfrequenzen der Filtereinheiten F₁ bis F_n so einzustellen, daß diese zusammenfallen, sich also eine Bandpaßcharakteristik ergibt. Durch allmähliches Verän dern der Mittenfrequenz der eingestellten Bandpaßcharakte ristik im Sinne einer Erhöhung der Mittenfrequenz können kreisringförmige Schnittflächen des Objektes 6 abgetastet werden, deren Durchmesser mit steigender Mittenfrequenz ge ringer wird.

Mit den beschriebenen Meßanordnungen kann auch eine dreimimen sionale Abtastung des Objektes 6 erfolgen. Hierzu muß im Falle der Meßanordnung nach den Fig. 1 und 5 zusätzlich eine Abtast bewegung in Richtung einer die Längsachse des Schlitzes 22 vorzugsweise rechtwinklig schneidenden Achse erfolgen. Im Fal le der Meßanordnungen nach den Fig. 4, 6 und 8 bis 10 muß zu sätzlich eine Abtastbewegung in Richtung der Achse A erfolgen.

In den Ausführungen bezüglich der Meßanordnungen nach den Fig. 6 und 8 bis 10 wurde auf die Signallaufzeiten in der Laser diode 1 bzw. den Laserdioden Q₁ bis Q_n, gegebenenfalls in dem Lichtfaserkoppler 29, dem Lichtfaserkoppler-Arrray 40, dem Analog-Demultiplexer 42 und der Optik 10 sowie in dem Foto multiplier 11 bzw. den Fotodioden D₁ bis D_n nicht eingegangen. Falls hier nennenswerte Laufzeiten auftreten, müssen diese bei der Einstellung des Abstandes e und/oder der Einstellung der Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 12 oder der Grenzfrequenzen der Filtereinheiten 53 bzw. F₁ bis F_n selbstverständlich be rücksichtigt werden.

Um spektroskopische Messungen durchführen zu können, d. h. Ab sorptionskoeffizienten für unterschiedliche Wellenlängen des in das Objekt 6 eingeleiteten Lichtes ermitteln zu können, kann im Falle der Meßanordnungen gemäß den Fig. 1 und 4 bis 6 vorgesehen sein, daß mehrere monochromatische Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge vorhanden sind, von denen je weils eine an den Signalgenerator 2 bzw. 70 anschaltbar und so zu dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler 3 bzw. dem Lichtfaser koppler 29 oder dem teildurchlässigen Spiegel 60 ausrichtbar ist, daß ihr Licht über die Lichtleitfaser 4 bzw. 23, durch den teildurchlässigen Spiegel 60 oder über die die Lichtleit fasern LF₁ bis LF_n dem Objekt 6 zugeführt wird. Im Falle der Fig. 1 und 4 bis 6 besteht weiter die Möglichkeit, eine Licht quelle zu verwenden, die zur Abgabe von monochromatischem Licht unterschiedlicher Wellenlänge betreibbar ist. Schließ lich besteht bei allen beschriebenen Maßanordnungen auch noch die Möglichkeit, eine polychromatisches Licht abgebende Licht quelle(n) vorzusehen, und zwischen Lichtquelle(n) und Objekt und/oder Objekt und Detektoreinrichtung(en) austauschbare optische Filtermittel vorzusehen, die gewährleisten, daß je weils nur monochromatisches Licht einer für die jeweils ein gesetzten Filtermittel typischen Wellenlänge zu dem Objekt bzw. von dem Objekt zu der/den Detektoreinrichtung(en) ge langt.

Claims

1. Gewebeoptische Meßanordnung für die Untersuchung eines vor zugsweise lebenden Objektes (6) mit sichtbarem, NIR- oder lR- Licht, aufweisend

a) Mittel (1, 2, 3; 1, 2, 60; 1, 70; 70, Q₁ bis Q_n) zum Erzeu gen eines Meß-Chirp-Signales, welches dem zu untersuchenden Objekt (6) als kohärentes Licht-Chirp-Signal zuführbar ist,
b) Mittel (1, 2, 3; 1, 2, 60; 70) zum Erzeugen eines in einer definierten Phasenbeziehung zu dem erzeugten Meß-Chirp-Si gnal stehenden Referenz-Chirp-Signales,
c) Mittel (8; 60; 74; M₁ bis M_n) zum Überlagern des aus dem zu untersuchenden Objekt (6) austretenden Teiles des Meß- Chirp-Signales mit dem Referenz-Chirp-Signal zu einem Überlagerungs-Signal, und
d) Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n), denen das Überlagerungs- Signal zugeführt ist und deren Amplituden-Frequenzgang eine oberhalb einer oberen Grenzfrequenz abfallende Flanke auf weist,

wobei die Parameter der Gruppe

- Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu unter suchenden Objektes (6),
- Laufzeit des Referenz-Chirp-Signales,
obere Grenzfrequenz der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n)

so bemessen sind, daß das Ausgangssignal der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n) im wesentlichen nur diejenigen aus dem zu un tersuchenden Objekt (6) austretenden Anteile des Meß-Chirp- Signales repräsentiert, die eine eine bestimmte maximale optische Weglänge nicht überschreitende optische Weglänge in dem Objekt (6) zurückgelegt haben.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Amplituden-Frequenzgang der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n) eine unterhalb einer unteren Grenzfrequenz abfallende Flanke aufweist.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Parameter der Gruppe

- Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu unter suchenden Objektes (6),
- Laufzeit des Referenz-Chirp-Signales,
- untere Grenzfrequenz der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n),
- obere Grenzfrequenz der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n)

variabel ist.

4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß Auswertemittel (14 bis 17) vorgesehen sind, denen das Ausgangssignal der Fil termittel (12; 53; F₁ bis F_n) zugeführt ist und daß die Aus wertemittel (14 bis 17) anhand der Grenzfrequenz(en) der Fil termittel (12; 53; F₁ bis F_n) und unter Berücksichtigung der Laufzeit des Meß-Chirp-Signales außerhalb des zu untersuchen den Objektes (6) einerseits und der Laufzeit des Referenz- Chirp-Signales andererseits die innerhalb des zu untersuchen den Objektes (6) zurückgelegte optische Weglänge derjenigen in dem Ausgangssignal der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n) reprä sentierten, aus dem zu untersuchenden Objekt (6) austretenden Anteile des Meß-Chirp-Signales ermitteln, deren Überlagerung mit dem Referenz-Chirp-Signal zu Schwebungssignalen führt, deren Schwebungsfrequenzen im Durchlaßbereich der Filtermittel (12; 53; F₁ bis F_n) liegen.

5. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Mittel (1, 2, 3; 1, 2, 60) zum Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signales und die Mittel (1, 2, 3; 1, 2, 60) zum Erzeugen eines Meß-Chirp- Signales wenigstens eine wahlweise hinsichtlich der Lichtfre quenz des abgegebenen Lichtes frequenzmodulierbare oder hin sichtlich der Lichtintensität des abgegebenen Lichtes ampli tudenmodulierbare Lichtquelle (1) für kohärentes Licht, Signalgeneratormittel (2) zur Erzeugung eines der Modulation der Lichtquelle (1) dienenden elektrischen Signales, das der Lichtquelle (1) zugeführt ist und diese zur Abgabe eines Licht- Chirp-Signales veranlaßt, das eine sich über der Zeit (t) definiert ändernde Lichtfrequenz (F) oder eine sich über der Zeit (t) mit einer sich ihrerseits über der Zeit (t) defi niert ändernden Frequenz ändernde Lichtintensität aufweist, und Strahlteilermittel (3; 60) aufweisen, die das Licht- Chirp-Signal in ein Referenz-Lichtsignal als Referenz-Chirp- Signal und ein dem zu untersuchenden Objekt (6) zuführbares Meß-Lichtsignal als Meß-Chirp-Signal aufspalten, und daß die Mittel (8; 60) zum Überlagern den aus dem zu untersuchenden Objekt (6) austretenden Teil des Meß-Lichtsignales mit dem Referenz-Lichtsignal zu einem Überlagerungs-Lichtsignal als Überlagerungs-Signal überlagern, und daß eine Detektorein richtung (11) zur Wandlung des Überlagerungs-Lichtsignales in ein entsprechendes den Filtermitteln (12; 53) zugeführtes elektrisches Signal vorgesehen ist.

6. Meßanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahlteilermittel und die Mittel zum Überlagern durch einen teildurchlässigen Spiegel (60) gebildet sind, auf den das von der Lichtquelle (1) aus gehende Licht-Chirp-Signal unter einem von 90° abweichenden Winkel auftrifft, und daß sich im Ausbreitungsweg des Referenz- Lichtsignales eine Reflektoreinrichtung (61) befindet, mittels derer das Referenz-Lichtsignal in sich zu dem teildurchlässi gen Spiegel (60) zurückreflektiert wird.

7. Meßanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahlteilermittel durch einen Lichtleitfaser-Fan-Out-Koppler (3) und die Mittel zum Überlagern durch einen Lichtleitfaser-Fan-In-Koppler (8) ge bildet sind, wobei eine erste Lichtleitfaser (5) das Referenz- Lichtsignal von dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler (3) zu dem Lichtfaser-Fan-In-Koppler (8), eine zweite Lichtleitfaser (4) das Meß-Lichtsignal von dem Lichtfaser-Fan-Out-Koppler (3) zu dem untersuchenden Objekt (6) und eine dritte Lichtleitfaser (7) den aus dem Objekt (6) austretenden Teil des Meß-Licht signales zu dem Lichtleitfaser-Fan-In-Koppler (8) leitet.

8. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signales einen Signalgenerator (70) aufweisen, der ein elektrisches Chirp-Signal als Refe renz-Chirp-Signal erzeugt, daß die Mittel (1, 70; 70, Q₁ bis Q_n) zum Erzeugen eines Meß-Chirp-Signales die Signalgenerator mittel (70) und wenigstens eine hinsichtlich ihrer Lichtinten sität amplitudenmodulierbare Lichtquelle (1; Q₁ bis Q_n) für kohärentes Licht aufweisen, wobei das elektrische Chirp-Signal der Lichtquelle (1; Q₁ bis Q_n) zugeführt ist und diese zur Ab gabe eines dem zu untersuchenden Objekt (6) als Meß-Chirp-Si gnal zuführbaren Meß-Lichtsignales veranlaßt, das eine sich über der Zeit (t) mit einer sich ihrerseits über der Zeit (t) definiert ändernden Frequenz ändernde Lichtintensität auf weist, daß eine Detektoreinrichtung (11; D₁ bis D_n) zur Wand lung des aus dem zu untersuchenden Objekt (6) austretenden Teiles des Meß-Lichtsignales in ein entsprechendes elektri sches Signal vorgesehen ist und daß die Mittel zum Überlagern durch eine Mischstufe (74; M₁ bis M_n) gebildet sind, der das Referenz-Chirp-Signal und das von der Detektoreinrichtung (11; D₁ bis D_n) stammende elektrische Signal zugeführt sind und deren Ausgangssignal den Filtermitteln (53; F₁ bis F_n) zugeführt ist.

9. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Licht- Chirp-Signal dem zu untersuchenden Objekt (6) mit ersten Lichtleitmitteln (4; 23; 23, L₁ bis LF_n) und/oder das aus dem Objekt (6) austretende Licht der Detektoreinrichtung (11) mit zweiten Lichtleitmitteln (7; 71) zugeführt ist.

10. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß eine Lichtaus trittszone, aus welcher das dem zu untersuchende Objekt (6) zugeführte Licht-Chirp-Signal austritt, und eine Lichtein trittszone, in welche das der Detektoreinrichtung (11; D₁ bis D_n) zugeführte, aus dem zu untersuchenden Objekt (6) aus tretende Licht eintritt, vorgesehen sind, daß die Lichtaus tritts- und Lichteintrittszone einander gegenüberliegend an geordnet sind und daß die Lichtaustritts- und Lichteintritts zone einerseits und das zu untersuchende Objekt (6) anderer seits im Sinne einer Abtastbewegung relativ zueinander ver stellbar sind.

11. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß eine Lichtaus trittszone, aus welcher das dem zu untersuchenden Objekt (6) zugeführte Licht-Chirp-Signal austritt, und eine Lichtein trittszone, in welche das der Detektoreinrichtung (11; D₁ bis D_n) zugeführte, aus dem zu untersuchenden Objekt (6) austre tende Licht eintritt, vorgesehen sind, daß die Lichtaustritts- und Lichteintrittszone dicht beieinander angeordnet sind und daß die Lichtaustritts- und Lichteintrittszone einerseits und das zu untersuchende Objekt (6) andererseits im Sinne einer Abtastbewegung relativ zueinander verstellbar sind.

12. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Meßanord nung eine Lichtaustrittszone für das Licht-Chirp-Signal auf weist, daß die Detektoreinrichtung eine Vielzahl von separaten Detektoreinheiten (D₁ bis D_n) mit jeweils einer Lichtein trittszone für den aus dem Objekt (6) austretenden Teil des Licht-Chirp-Signales enthält und daß die Lichtaustrittszone einerseits und das zu untersuchende Objekt (6) und die Detek toreinrichtung andererseits im Sinne einer Abtastbewegung relativ zueinander verstellbar sind, wobei vorgesehen ist, daß während der Abtastbewegung nacheinander unterschiedliche Detektoreinheiten (D₁ bis D_n) an die Mittel (M₁ bis M_n) zum Überlagern angeschaltet sind.

13. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Meßanord nung eine Vielzahl von Lichtaustrittszonen (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) für das Licht-Chirp-Signal aufweist und die Detektor einrichtung eine der Anzahl der Lichtaustrittszonen (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) entsprechende Anzahl von separaten Detektor einheiten (D₁ bis D_n) mit jeweils einer Lichteintrittszone für den aus dem Objekt (6) austretenden Teil des Licht-Chirp-Si gnales enthält, wobei jeweils einer Lichtaustrittszone (LF₁ bis LF_n, Q₁ bis Q_n) eine Detektoreinheit (D₁ bis D_n) zugeord net ist und die Anordnung der Lichtaustrittszonen (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) so getroffen ist, daß bei aufeinanderfolgender Aktivierung der Lichtaustrittszonen (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) das zu untersuchende Objekt (6) durch das Licht-Chirp-Signal abgetastet wird.

14. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Überlagern eine der Anzahl der Detektoreinheiten (D₁ bis D_n) entsprechende Anzahl von Mischstufen (74; M₁ bis M_n) und die Filtermittel eine gleiche Anzahl von Filtern (53; F₁ bis F_n) aufweisen und daß während der Abtastung des zu untersuchenden Objektes (6) das Ausgangssignal jeweils eines der Filter (53; F₁ bis F_n) den Auswertemitteln (14 bis 17) zugeführt ist.

15. Meßanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittszonen durch die einen Enden von Lichtleitfasern (LF₁ bis LF_n) gebil det sind, wobei das Licht-Chirp-Signal mittels eines Licht faserkoppler-Arrays (40) in das andere Ende jeweils einer der Lichtleitfasern (LF₁ bis LF_n) einkoppelbar ist.

16. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß die Detektor einheiten (D₁ bis D_n) ringförmig angeordnet sind.

17. Meßanordnung nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtaustrittszonen (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) ringförmig angeordnet sind, wobei abwech selnd eine Detektoreinheit (D₁ bis D_n) und eine Lichtaus trittszone (LF₁ bis LF_n; Q₁ bis Q_n) angeordnet ist.

18. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß als Licht quelle eine Laserdiode (1) vorgesehen ist.

19. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß die Detektor einrichtung jeweils wenigstens eine Photodiode (D₁ bis D_n) oder wenigstens einen Photomultiplier (11) enthält.

20. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß die Auswerte mittel (14 bis 17) ein wenigstens zweidimensionales Absorp tions-Array von Absorptionskoeffizienten eines Bereiches des zu untersuchenden Objektes (6) ermitteln.

21. Meßanordnung nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auswertemittel (14 bis 17) eine graphische Ausgabeeinrichtung (16) aufweisen, mittels derer ermittelte Absorptions-Arrays darstellbar sind, wobei unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten unterschiedliche Farb- oder Grauwerte zugeordnet sind.