專利名稱：動態變化的探測方法、動態變化的探測設備以及超聲波診斷設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于探測超聲波等傳播通過介質中的動態變化的方法和設備。另外，本發明還涉及一種具有這種動態變化探測設備的超聲波診斷設備。
圖11A和11B大致地說明了普通探頭的結構圖11A為該探頭的總體透視圖，圖11B為放大的透視圖，顯示出一組振蕩器。
探頭301整體上為一種薄箱子形狀并且具有細長的矩形探測表面302。該探測表面302與人體接觸，并且發射出一種超聲波以便接收從人體深處反射的超聲波回波。在圖11A中，傳送超聲波接收信號的電纜307與探頭301的上端相連。
組同時用作超聲波的發射機和接收機的梳形振蕩器303裝在探測表面302中。該組振蕩器303通過在薄的(例如厚度為0.2至0.3mm)帶狀PZT片中設置許多狹縫306(例如寬度為0.1mm)并且設置許多(例如256個)梳齒形單個振蕩器305(例如0.2mm寬20mm長)來形成。
在每個單獨的振蕩器305中形成有電極，并且電極上連接有信號線。由樹脂材料如橡膠制成的聲透鏡層或聲匹配層被粘貼在陣列振蕩器303的表面(圖11A中下面)上，并且包裝材料被粘貼到背面上。聲透鏡層有效地會聚了所透射的超聲波。聲匹配層改善了超聲波的透射效率。包裝材料的作用在于固定振蕩器并且促使振蕩器的振蕩提早完成。
在Toyo Publishing Co.的“超聲波觀察方法和診斷方法”和IshiyakuPublishing Co.的“基礎超聲波醫學”中詳細說明了這些超聲波探頭和超聲波診斷設備。
在超聲波診斷領域中，要求采集三維數據以便獲得有關目標內部的更詳細的信息。為了符合這樣要求，則要求將超聲波探測元件(超聲波傳感器)做成二維陣列。然而在上述的PZT中，由于下面的原因，在現有技術的狀態之上難以進行設備的改良和綜合。也就是說，PZT材料(陶瓷)的加工技術處在有限的水平上，并且進一步的改良會導致加工產量的極度降低。這還會導致導線數量的增加，從而導致線路的電阻抗增加。另外，在單獨元件(單個振蕩器)之間的干擾會增加。因此認為在現有技術的水平上難以采用PZT獲得二維陣列探頭。
在“超聲波成像”20,1-15(1998)中出現了一篇由Duke大學的E.D.Light等人撰寫的題目為“用于實時體積成像(volumetric imaging)的二維陣列方面的進展”的文章，該文章披露了一種具有二維陣列PZT超聲波傳感器的探頭。然而該文章認為“為了獲得類似質量的圖象，必須提供128×128=16384二維陣列的元件。然而這么多RF通道的制作是復雜而又昂貴的，因此，在將來該解決方案只有很小的可能性。還有將這么多元件緊密地連接起來是非常困難的。”(第2頁，第14-18行)。
另一方面，采用了光纖的傳感器被用做沒有采用壓電材料例如PZT的超聲波傳感器。這種光纖超聲波傳感器適用于在受到磁場巨大影響的場所或在一個狹窄的場所處進行測量。
現在能夠得到一種采用了光纖Bragg光柵(下文被縮寫為“FBG”)的光纖超聲波傳感器(參見TAKAHASHI，國防學院等的“具有光纖Bragg光柵的水下聲傳感器”，光學綜述，第4卷，第6期(1997)第691-694頁)。FBG是通過交替地將兩種具有不同折射指數的材料層(光傳播介質)層疊成幾千層來形成的，這樣折射指數以滿足Bragg’s反射條件的間距周期地改變。假設該周期性結構的間距為Δ，入射光的波長為λ并且N為任意的整數，則Bragg反射條件將以下式來表示2NΔ=λ在Bragg反射的作用下，FBG選擇地反射具有滿足上述公式的特定波長的光，并且讓具有其它波長的光穿過。
當超聲波傳播到FBG的時候，因為FBG的變形會導致上述周期性結構的間距Δ的改變，所以該選擇地反射的光的波長λ也會改變。在實際應用中，存在傾斜區域，在該區域中反射率在顯示出最高反射率(最低透射率)的中心波長的之前和之后變化，并且在使具有在這些傾斜區域中的波長的探測光入射到FBG上的同時將超聲波施加到FBG上。從而就有可能觀察到反射光(或透射光)的強度對應于超聲波強度的變化。該超聲波強度可以通過將該光強的變化轉換成電信號來確定出。
還有另外一種采用了法布里珀羅諧振器(以下被縮寫為“FPR”)的光纖超聲波傳感器(參見東京技術學院的UNO等人的“用于兆赫超聲波領域測量的光纖微探頭的構成和性能”，T.IEE Japan，第118-E卷，98年第11期)。
UNO等人的傳感器是通過以下步驟制成的通過金汽相沉積在單模光纖(λ=1.3μm，芯部10μm并且包覆層125μm)處形成半反射鏡，通過聚酯樹脂組分(n=1.55)在其前端處形成空腔(長度100μm)，并且通過金汽相沉積來進一步在其前端處形成全反射鏡。
使波長為λ的探測光從半反射鏡側入射進該傳感器中，并且從全反射鏡側發射超聲波。當半反射鏡的反射率為r，單程增益(gain)為G，空腔的長度為L并且折射指數為n的時候，該傳感器的反射率R由下式來確定R=(r-G)2+4rGsin2δ(1-rG)2+4rGsin2δ]]>其中，6是通過下式計算出的δ=2πLn/λ該表示了6的公式表明由超聲波聲壓的變化所引起的空腔的往復運動的光路長度2L的變化，即光路長度L的變化會導致來自傳感器的光的反射特性的改變。
在實際應用中，存在傾斜區域，在這些區域中反射率在顯示出最小反射率的中心波長之前或之后變化，并且可以在使任意傾斜區域中的探測光入射到FPR上的同時，通過將超聲波施加到FPR上來觀察反射光的強度對應于超聲波強度的變化。超聲波的強度可以通過將光強度的這種變化進行轉換來確定。
但是上述采用了光纖的超聲波傳感器存在缺陷。如果為了改善探測靈敏度而設計了陡峭的傾斜區域的話，那么動態范圍會不可避免地變窄。相反更平緩的特征曲線設計會導致更寬的動態范圍，但是探測靈敏度更差。
為了解決這些問題，根據本發明的動態變化探測方法包括以下步驟(a)使具有至少一個波長組成的光從具有隨著入射光的波長而改變的透射/反射特性的投射/反射部分的一個端部進入到具有通過將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接到透射/反射部分的另一端上而構成的探測部分的探測元件上；(b)通過所述探測部分來探測反射光以獲得探測信號；并且(c)在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分的尺寸變化的探測信號的振幅改變的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
根據本發明的動態變化探測設備包括光源，用來發射具有至少一種波長組成的光；探測元件，具有由將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接在具有隨著入射光波長而改變的透射/反射特性的透射/反射部分的一端上而構成的探測部分，由所述光源發射出的光從所述透射/反射部分的另一端進入到所述探測元件；多個光探測器，用來探測由所述探測部分所反射的光以探測出探測信號；信號處理裝置，用來在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分尺寸上的變化的探測信號振幅上的變化的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
根據本發明的超聲波診斷設備包括發射設備，該設備用來向目標發射超聲波；光源，用來發射出具有至少一種波長組成的光；探測元件，具有由將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接在具有對應于入射光波長的不同的透射/反射特性的透射/反射部分的一端上而構成的探測部分，由所述光源發射出的光從所述透射/反射部分的另一端進入到所述探測元件；多個光探測器，用來探測由所述探測部分所反射的光以探測出探測信號；信號處理裝置，用來在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分尺寸上的變化的探測信號振幅上的變化的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化；圖象顯示裝置，用于在來自所述信號處理裝置的信號輸出的基礎上顯示出圖象。
根據本發明，采用了具有通過將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接到具有隨著入射光波長而改變的透射/反射性能的透射/反射部分3的一端上而構成的探測部分的探測元件。因此就有可能通過改變入射光的波長來同時獲得高探測靈敏度和寬動態范圍。
簡要的
圖1A為根據本發明的第一實施例包含在動態變化探測設備中的探測元件(傳感器)的剖視圖；圖1B為透視圖，顯示出根據本發明的第一實施例包含在動態變化探測設備中的以二維陣列布置的多個探測元件的布置；圖2所示為根據本發明第一實施例的動態變化探測設備的結構；圖3所示為在本發明的第一實施例中的透射/反射部分的反射特性曲線；圖4A至4C所示為在本發明第一實施例中當半反射鏡的反射率為90％的時候的各個部分的反射特性曲線；圖5A至5C所示為在本發明第一實施例中當半反射鏡的反射率為50％的時候的各個部分的反射特性曲線；圖6A至6C所示為在本發明第一實施例中當半反射鏡的反射率為20％的時候的各個部分的反射特性曲線；圖7所示為在本發明第一實施例中的探測部分的反射特性；圖8所示為根據本發明第二實施例的動態探測設備的結構，該第二實施例具有超級發光二極管(SLD)作為光源；圖9所示為SLD的光輻射特性；圖10為方框圖，顯示出根據本發明的實施例的超聲波診斷設備的總體結構；圖11A為透視圖，顯示出普通探頭的總體結構；并且圖11B為放大的透視圖，顯示出在普通探頭中所包含的一組振蕩器。
優選實施例的說明現在將參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明。相同的附圖標記指的是相同的部分，并且其說明被省略了。
圖1A和1B大致地表示了根據本發明第一實施例的動態變化探測設備中所包含的探測元件(超聲波傳感器)圖1A為一個探測元件的剖視圖；圖1B為透視圖，顯示出以二維陣列布置的多個探測元件的布置。
探測元件包括光纖2和形成在光纖2的前端處的探測部分1。探測部分1具有連接在光纖2的前端上的透射/反射部分3和連接在發射/發射部分3上的共振部分5。該透射/反射部分3形成一種光纖Bragg光柵(FGB)，并且共振部分5形成法布里珀羅諧振器(FPR)。因此，光纖Bragg光柵類型的法布里珀羅干涉系統由透射/反射部分3和共振部分5構成。
探測光LE從光纖2進入探測部分1，并且正相反，反射光LR從探測部分1進入光纖2。設置在探測部分1的前端處的共振部分5的全反射鏡19與目標7接觸，并且提供一種傳播穿過該目標7的超聲波9。在該探測元件中，光路的長度是通過使動態改變從全反射鏡19側傳播到共振部分5上而引起共振部分5偏斜來改變的。所傳播的動態改變可以從由在光路長度中的這個改變所導致的反射特性的改變中探測到。因為透射/反射部分3的透射率/反射率可以通過改變入射光的波長來改變，所以就有可能引起探測部分1的探測靈敏度的改變。
透射/反射部分(FBG)3是通過交替地將兩種具有不同折射率的材料層疊幾千層來形成的，這樣折射率以一個滿足Bragg反射條件的間距(例如0.5μm)周期性變化(參見應用物理，第67卷，第9期(1998)，第1029頁)。當每層的周期性結構的間距為Δ，入射光的波長為λ并且N為任意的整數的時候，Bragg反射條件將以下式表示2NΔ=λ該FBG選擇地反射具有滿足根據Bragg反射條件的上述公式的條件的特定波長的光，并且讓具有其它波長的光穿過。
共振部分5包括連接在透射/反射部分3上的光透射介質17以及形成在其前端處的全反射鏡19。該透射/反射部分3被當作一種半反射鏡并且被假設位于介質17的一個端部處。
波長為λ的探測光從透射/反射部分3進入共振部分5，并且超聲波從全反射鏡側施加。當半反射鏡的反射率為r，單程增益(gain)為G，介質17長度為L并且介質17的折射指數為n的時候，共振部分5的反射率R由下式給出R=(r-G)2+4rGsin2δ(1-rG)2+4rGsin2δ]]>其中，δ是從下式計算出的δ=2πLn/λ該公式表明由超聲波聲壓的變化所引起的介質17來回的光路長度2L的變化會導致來自共振部分5的光的反射特性的變化。
實際上，存在傾斜區域，在這些區域中反射率在顯示出最小反射率的中心波長之前或之后變化，并且可以通過將超聲波施加到FPR上同時使任意傾斜區域的探測光入射進FPR來觀察反射光的強度對應于超聲波強度的變化。
如圖1B所示，二維陣列超聲波傳感器21是通過將多個探測元件縱向地和橫向地布置成一個矩陣形狀來形成的。
圖2所示為該實施例的動態變化探測設備(超聲波探測設備)的結構。
在圖2中的右邊顯示了類似于如圖1所示的探測部分1，并且在其中形成的具有所述探測部分1的光纖51延伸到圖2中的左邊。
在圖2中，光源設備30被顯示在光纖51的左邊。光源設備30具有三個激光器31、32和33。激光器31發射波長為λ1’的激光束LE1；激光器32發射波長為λ2’的激光束LE2；而激光器33發射波長為λ3’的激光束LE3。
在激光器33的發射側上對角地向上設置有反射鏡41，從而激光束LE3被向上反射。在激光器32的發射面上對角地向上設置有分色鏡43，從而激光束LE2被向上反射。激光束LE3在另一方面通過分色鏡43。在激光器31的發射面上還對角地設置有另一塊分色鏡45。激光束LE1透射過該分色鏡45。另一方面，激光束LE2和激光束LE3由分色鏡45反射。總之，這三條激光束LE1、LE2和LE3在分色鏡45處組合在一起并轉到右邊。
在分色鏡45的右邊設置有透鏡47。所組合的光輸送穿過該透鏡47并且進入光纖51。光纖51通過光耦合器53延伸到右邊。如上參照附圖1所述具有透射/反射部分3和共振部分3的探測部分1連接在光纖51的前端上。
反射光LR從探測部分1進入光纖51。反射光LR在光耦合器53處進入光纖81。光纖81向下延伸，并且分光裝置83設在它前面。分光裝置83具有透鏡85和衍射光柵87。透鏡85設置在光纖81的出口側上，并且使得從光纖81中發射出的光LR傳輸并導向衍射光柵87。光LR被分成具有不同衍射角的用于單獨波長組成的光LR1、光LR2和光LR3并且射向左邊。
在分光設備83的左邊上設置了三個光探測器91、92和93。光探測器91至93接收由分光設備83分出的光LR1(波長λ1’)、光LR2(波長λ2’)和光LR3(波長λ3’)，并且探測它們相應的強度。每個光探測器91至93將所探測到的光強度作為電信號發送到信號處理裝置97。信號處理裝置97處理所接收到的信號以獲取一個圖象信號并且將該圖象信號發送到顯示裝置99。對于在該技術領域中針對一般的信號處理方法的具體細節，請參照Toyo Publishing Co.的“超聲波觀察方法和診斷方法”，或Ishiyaku Publishing Co.的“基礎超聲波醫學”。
圖3所示為透射/反射部分(FBG)3的反射特性曲線垂直軸代表反射率，水平軸代表波長。在圖3中顯示出反射率的峰值。該峰值的中心波長由λc表示；稍微在該峰值之外的反射率為95％的波長為λ1；基本上在該峰值的右邊上的斜面(傾斜區域)的中心(反射率50％)處的波長為λ2；并且在斜面下面部分(反射率20％)處的波長為λ3。
圖4A至6C為共振部分(FPR)的反射特性曲線的示意圖。其中圖4A至4C的視圖用來說明當半反射鏡的反射率為90％的時候的反射特性。圖5A至5C的視圖用來說明半反射鏡的反射率為50％的時候的反射特性。圖6A至6C的視圖用來說明半反射鏡的反射率為20％的時候的反射特性。垂直軸代表反射率，水平軸代表波長。
如圖4B、5B和6B所示，全反射鏡對于所有上述波長λ1、λ2和λ3來說的發射率基本上為100％(全反射)。如圖4C、5C和6C所示，最小的反射率周期性地出現，并且部分反射鏡的反射特性的反射率越高，則反射類型的法布里珀羅諧振器的反射特性的反射率的凹入部分的半帶寬度W就越窄。
如圖1中所示的探測部分1的反射特性是由透射/反射部分3的反射特性、共振部分5的反射特性以及透射/反射部分3和共振部分5之間的共振特性所產生的。該特性可以由下式來表示GR=(R-Gs)2+4RGssin2(2πnL/λ)(1-RGs)2+4RGssin2(2πnL/λ)]]>其中，GR總體上代表探測部分的反射率；R為部分反射鏡的反射率；Gs為共振部分5的增益(gain)。
圖7所示為探測部分的反射特性；垂直軸代表反射率，水平軸代表波長。在圖7中顯示出三個低反射特性的凹入部分。左邊的凹入部分被稱為傾斜區域R1，中間的凹入部分為傾斜區域R2，而右邊的凹入部分為R3。由于透射/反射部分的反射特性，這些凹入部分的中心波長被分別設為λ1、λ2和λ3。
用來探測動態變化的光的激光波長λ1’、λ2’和λ3’被設定在圖7中所示的單獨反射特性的傾斜區域中。例如λ1’被設定在傾斜區域R1中。當超聲波進入共振器的全反射薄膜表面中的時候，在該全反射薄膜表面中引起微小的位移，并且在法布里珀羅諧振器的諧振器長度中出現了細微的變化。因此，如圖7中所示的反射特性的傾斜區域R1沿著波長軸線(水平軸線)方向移動。因此，對于波長λ1’的反射率會改變并且從法布里珀羅諧振器中返回來的波長λ1’的光強度也會改變，這樣就能夠探測到超聲波。
為了改善超聲波探測的靈敏度，要減小最小反射率并且要降低反射特性的凹入部分的半帶寬度以便增加光強度的變化并且獲得具有更陡峭的變化率(傾斜度)傾斜區域。這就導致更高的靈敏度。然而，由于半帶寬度變得更窄，所以探測范圍如動態范圍變得更小。
另一方面，因為透射/反射部分3的反射率在不同的波長段中改變，所以探測部分1的反射特性總體上與傾斜區域R2和傾斜區域R3成正比如圖7所示。因此，通過采用在單個法布里珀羅諧振器中具有多個不同波長λ1’、λ2’和λ3’的光，從而在具有不同探測靈敏度和不同動態范圍的多個測量范圍內的探測就可以同時進行。因此就有可能同時以高探測靈敏度和寬動態范圍來完成探測。
根據該實施例，超聲波傳感器21是以一組使用的。因此，在目標體中超聲波掃描、反射和會聚對于超聲波傳感器而言可以動態地同時進行，并且容易采集到有關目標體的三維數據。由于在探測部分和來自探測部分的信號(反射光)的導出線中使用了纖細的光纖，所以就有可能使用以高度集中的陣列形式的探測元件而不會導致信號傳送的阻抗的增加。
另外根據該實施例，包含多個不同波長組成的探測光可以從多個具有不同波長的單一波長激光器中發射出。在這種情況中，光輸出就集中在一個窄的波長范圍內。因此就有可能改進光學探測的SN率并且獲得更高的探測靈敏度。
圖8所示為根據本發明第二實施例的動態變化探測設備的結構。在該動態變化探測設備中，采用了具有寬帶波長范圍的光源例如含有超級發光二極管(SLD)101的光源裝置100。其它結構與圖2中所示的相同。根據該實施例，該結構能夠發射出含有來自具有寬帶中的波長的光源例如超級發光二極管(SLD)的多個不同波長組成的探測光。在這種情況下，其優點在于可以用簡單結構的光源。
圖9所示為SLD的發射特性曲線垂直軸代表發射強度，水平軸代表波長。
如圖9所示，從SLD中發射出的光具有寬的發射波長范圍(半波段寬度20nm到30nm)。由于該光是由具有如圖7中所示的特性的法布里珀羅諧振器反射的，所以具有由如圖7中所示的傾斜區域R1、R2和R3所組合的光譜特性的光通過光耦合器進入波長分離裝置83。只有具有在傾斜區域R1、R2和R3的特征變化區域中的波長λ1’、λ2’和λ3’的組成才被分別選擇地分離。因此具有相應波長組成的光的強度變化以由超聲波的入射所引起的法布里珀羅反射率變化為基礎出現。因此就可以得到類似于第一實施例的優點。
圖10為方框圖，顯示出根據本發明的實施例的超聲波診斷設備的總體結構。
該超聲波診斷設備包括發射裝置201、探頭209、接收裝置211、TV掃描轉換裝置213以及顯示裝置215(TV監視器)。
發射裝置201采用PZT或PVDF將脈沖形超聲波振蕩信號發送到超聲波發射轉換器203上。該轉換器203發射出超聲波，并且使該超聲波進入到目標206中。
在圖10中，用于超聲波的半反射鏡205(例如樹脂片)設在轉換器203的下面。在目標體206中，超聲波回波207向上反射，并且該超聲波回波通過用于超聲波的半反射鏡205被反射到右邊，并且進入二維陣列超聲波探測元件208中。該探測元件208將超聲波轉換成光并且將該光發送到接收裝置211上。接收裝置211將來自探測元件208的光信號轉換成電信號。TV掃描轉換裝置213對來自接收裝置211的信號進行放大等操作，然后進行成像處理。經成像的信號被送到顯示裝置(監視器)215，然后在該顯示裝置215上就顯示出一個圖象。
已經參照附圖對本發明的實施例進行了說明。然而本發明并不限于這些實施例，可以對本發明做各種改變和補充。在上述說明書中，傳播穿過目標體的超聲波作為動態變化被采集以進行探測。除了這之外，還可能探測動態變化例如聲波的變化、加速度、變形、溫度和位移。
根據本發明，如上所述，可以在探測動態范圍的時候，或者在多個條件下同時探測多個動態變化的時候，選擇各種探測靈敏度和動態范圍的組合。
權利要求
1．一種動態變化探測方法，其特征在于包括以下步驟(a)使具有至少一個波長組成的光從具有隨著入射光的波長而改變的透射/反射特性的投射/反射部分的一個端部進入到具有通過將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接到透射/反射部分的另一端上而構成的探測部分的探測元件上；(b)通過所述探測部分來探測反射光以獲得探測信號；并且(c)在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分的尺寸變化的探測信號的振幅改變的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
2．一種如權利要求1所述的動態變化探測方法，其特征在于步驟(a)包括使具有多個不同波長組成的光進入所述探測元件；步驟(b)包括通過將所述多個不同的波長組成分離來探測由所述探測部分所反射出的光，從而獲得多個探測信號；并且步驟(c)包括在所述多個探測信號的基礎上，以多種不同的靈敏度同時探測傳播到所述全反射鏡的動態變化。
3．一種如權利要求2所述的動態變化探測方法，其特征在于步驟(c)包括通過采用所述探測部分的反射率曲線的多個具有不同半帶寬度的傾斜區域來以多個不同的探測靈敏度探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
4．一種如權利要求1所述的動態變化探測方法，其特征在于所述透射/反射部分包括光纖Bragg光柵。
5．一種如權利要求1所述的動態變化探測方法，其特征在于所述動態變化包括傳播穿過目標的超聲波。
6．一種如權利要求1所述的動態變化探測方法，其特征在于步驟(a)包括使具有至少一個波長組成的光進入到構成一維陣列和二維陣列中任意一種的多個探測元件中；步驟(b)包括通過探測出包括所述多個探測元件的所述探測部分所反射的光來獲得多個探測信號；并且步驟(c)包括在所述多個探測信號的振幅變化基礎上，探測出傳播到所述多個探測元件的所述全反射鏡的動態變化。
7．一種如權利要求2所述的動態變化探測方法，其特征在于步驟(a)包括通過采用多個單波長激光器使具有多個不同波長組成的光進入到所述探測元件中。
8．一種如權利要求2所述的動態變化探測方法，其特征在于步驟(a)包括通過采用寬帶光發射波長使具有多個不同波長組成的光進入到所述探測部分中。
9．一種如權利要求8所述的動態變化探測方法，其特征在于所述光源為超級發光二極管(SLD)。
10．一種動態變化探測設備，其特征在于包括光源，用來發射具有至少一種波長組成的光；探測元件，具有由將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接在具有隨著入射光波長而改變的透射/反射特性的透射/反射部分的一端上而構成的探測部分，由所述光源發射出的光從所述透射/反射部分的另一端進入到所述探測元件；多個光探測器，用來探測由所述探測部分所反射的光以探測出探測信號；信號處理裝置，用來在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分尺寸上的變化的探測信號振幅上的變化的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
11．一種如權利要求10所述的動態變化探測設備，其特征在于還包括分光裝置，用來將由所述探測部分所反射的光分成多個不同波長組成；其特征在于所述光源發射具有所述多個不同波長組成的光；所述多個光探測器分別探測由所述分光設備分出的光以獲得多個探測探測信號；并且所述信號處理設備在所述多個探測信號的振幅變化基礎上探測出傳播到所述多個探測元件的所述全反射鏡上的動態變化。
12．一種如權利要求11所述的動態變化探測設備，其特征在于所述信號處理設備通過采用所述探測部分的發射率特性曲線的多個具有不同半帶寬度的的傾斜區域來以多個不同的靈敏度同時探測出傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
13．一種如權利要求10所述的動態變化探測設備，其特征在于所述透射/反射部分包括光纖Bragg光柵。
14．一種如權利要求10所述的動態變化探測設備，其特征在于所述動態變化為傳播穿過目標的超聲波。
15．一種如權利要求11所述的動態變化探測設備，其特征在于還包括組成一維陣列和二維陣列中任意一種的多個探測元件；其特征在于所述多個光探測器通過探測出由所述多個探測信號的所述探測部分所反射的光以獲得多個探測信號；并且所述信號處理設備在所述多個探測信號的振幅變化的基礎上探測傳播到所述多個探測元件的所述全反射鏡上的動態變化。
16．一種如權利要求11所述的動態變化探測設備，其特征在于所述光源包括多個分別發射出具有多個不同波長組成的單波長激光器。
17．一種如權利要求11所述的動態變化探測設備，其特征在于所述光源包括具有寬帶光發射波長的光源。
18．一種如權利要求17所述的動態變化探測設備，其特征在于所述光源是一種超級發光二極管(SLD)。
19．一種超聲波診斷設備，其特征在于包括發射設備，該設備用來向目標發射超聲波；光源，用來發射出具有至少一種波長組成的光；探測元件，具有由將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接在具有對應于入射光波長的不同的透射/反射特性的透射/反射部分的一端上而構成的探測部分，由所述光源發射出的光從所述透射/反射部分的另一端進入到所述探測元件；多個光探測器，用來探測由所述探測部分所反射的光以探測出探測信號；信號處理裝置，用來在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分尺寸上的變化的探測信號振幅上的變化的基礎上，探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化；圖象顯示裝置，用于在來自所述信號處理裝置的信號輸出的基礎上顯示出圖象。
20．一種如權利要求19所述的超聲波診斷設備，其特征在于還包括分光裝置，用來將由所述探測部分所反射的光分成多個不同波長組成；其特征在于所述光源發射具有所述多個不同波長組成的光；所述多個光探測器分別探測由所述分光裝置分出的光以獲得多個探測信號；并且所述信號處理設備在所述多個探測信號的振幅變化基礎上探測出傳播到所述多個探測元件的所述全反射鏡上的動態變化。
全文摘要
一種動態變化探測設備允許選擇各種探測靈敏度和動態范圍的組合條件。該設備具有光源,用來發射具有至少一種波長組成的光;探測元件,具有由將包括具有預定厚度的介質和全反射鏡在內的共振部分連接在具有隨著入射光波長而改變的透射/反射特性的透射/反射部分的一端上而構成的探測部分,由所述光源發射出的光從所述透射/反射部分的另一端進入到所述探測元件;多個光探測器,用來探測由所述探測所反射的光以探測出探測信號;信號處理裝置,用來在對應于由動態變化的傳播所引起的所述探測部分尺寸上的變化的探測信號振幅上的變化的基礎上,探測傳播到所述全反射鏡上的動態變化。
文檔編號H04N7/18GK1321887SQ0111049
公開日2001年11月14日 申請日期2001年4月25日 優先權日2000年5月2日
發明者戶井田昌宏 申請人:富士膠片株式會社