由超声全息图案生成光学图像的结构和方法

由超声全息图案生成光学图像的结构和方法
【专利摘要】一种声全息图成像系统，其由具有折叠的光学器件的加工后的壳体构成。壳体的各种表面被加工以提供与连接到它的光学元件诸如反光镜、透镜组件、发光激光二极管、相机等的精确的对准。所描述的三件式透镜具有不同的材料，这些材料具有不同的折射率，以提供期望的光焦点。此外，公开了光学空间滤波器，其中根据各种实施例，从中穿过的光的全部或一部分被衰减或均不被衰减，以用于记录全息图的光学图像。
【专利说明】由超声全息图案生成光学图像的结构和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学图像生成装置和方法领域，更特别地，属于由超声全息图案生成光学图像的领域。
【背景技术】
[0002]使用超声全息生成图像是由George Garlick数年之前开发的。在该领域中他所获得的专利之一，美国专利N0.5，212，571，提供了对于他的超声全息成像系统的说明。
[0003]从Garlick等人的美国专利N0.5，212，571中复制的图1显示了现有技术的超声全息成像系统10的基本构件。全息成像系统10由两个主要的子系统组成:生成声全息图的超声全息子系统14和将声全息图转化为可由医生观察、显示在视频显示器上或记录成图像格式(例如照片)的光学图像的光学子系统16。超声全息子系统14使声波穿过待检查的物体12。在一个实施例中，待检查的物体12为人体组织，例如乳房，以用于乳腺癌检查。在其他实施例中，待检查的物体12可以是水果、木制品、商品或其他物体，其中内部通过使用声波进行检查。
[0004]超声全息子系统14包括产生声平面波的换能器18。声波穿过被包含在可变形的薄膜22中的耦合介质20。薄膜22直接接触待检查的物体12，从而声波能够以低衰减的方式有效地穿入物体12。在声波已经穿过物体12之后，它们通过与物体12的另一侧接触的可变形薄膜24再次进入液体耦合介质30，以减少声信号的损失。声波穿过透镜系统32，透镜系统32在某些实施例中包括两个透镜38、40，但也可以包括透镜的不同组合。
[0005]透镜系统32聚焦于位于待检查的物体12内的焦平面34上。声波接下来传播至声反射镜41，声反射镜41以选定的角度(在该例子中为90° )反射超声能，以进入包含在检测盘44内的全息图检测介质36。超声基准换能器42以在与感测到的从声反射镜41反射的波相关的角度上生成相干的超声平面波，并且还将这些声波冲击在全息检测盘44和全息图检测介质36上。
[0006]声波随后进入光学子系统16，在那里它被转化为可视的图案。全息检测盘44包含由在现有技术中已使用的那种类型的介质组成的全息图检测介质36。在已经穿过待检查的物体12的声波41与来自换能器42的相干超声平面波之间产生的干涉图案在全息图检测介质36处产生可以被目视地观察的图案。
[0007]为了目视地观察该全息图检测介质36处的图像，来自激光器的相干光束穿过透镜45并被反射镜46反射以穿过透镜47。照明图像通过针孔滤波器48检测，以用于变差从反射镜46反射而来的图像。滤波器48被用于完全地阻挡，但来自观察的理想的衍射级除夕卜，以使胶片或数码相机能够实时记录位于焦平面处的物体12。滤波器48中的孔的定位将通常被定位成用于允许来自透镜47的第一衍射级的观察，尽管它也可以被定位成用于观察第二衍射级或第零衍射级。声全息图的结构和方法具有大量额外的细节，但这些都是现有技术已知的，例如在本专利或其他美国专利中记载的那样，并且这些细节将因此不再进一步详细地说明。[0008]在发明了超声全息成像系统之后，George Garlick及他公司里的其他人继续对光学子系统16的光学成像部分做出改进，其中一种改进如美国专利N0.5，179，455中所示。附到本申请中作为图2的是从发明人为George Garlick的'455号专利中拿来的附图。根据来自'455号专利的该光学子系统，大量的具体结构被提供，以改进光学图像的观察。
[0009]通过观察本申请的图2可以看出，光学子系统16包括大量构件。容器88具有位于容纳流体30的槽中的全息图检测介质36，如先前参照图1描述的那样。流体30与之前参照图1描述的流体相同，并且来自物体12的物体声波和来自发生器42的相干光束声波冲击被容纳在容器88中的全息图检测介质36。准直透镜86被保持成与容器88的底部表面89垂直以检测全息图像图案，该全息图像图案出现在全息图检测介质36的表面上。光学管道62包括上部64和下部66。下部66容纳与液体的表面92隔开选定距离被安装在安装托架87上的准直透镜。光源74被安装在连接到固定支撑件77的三维调整架(translationstage)96上。固定支撑件77足够地柔性，其可以通过未示出的各种旋钮控制以进行沿X、Y和Z方向的精准地运动。固定装置70被连接到支撑板68，支撑板68连接到光学管道62。整个光学管道62被枢转板56支撑，枢转板56连接到支撑框架54以绕水平轴线58枢转。
[0010]三维调整架96包含孔73，诸如透镜或孔，以过滤光以用于通过准直透镜86观察全息图检测介质90的表面上的全息图94。三维调整架96可以通过过滤板72调节以对准穿过孔73的适当的衍射光束级次，诸如O级，+1级，-1级，或衍射光束的其他级次。光学反射镜100反射光，从而它可以被适当的观察设备例如照相机80拾取。
[0011]照相机80被安装在支撑板68上。反射镜99接收来自光学反射镜100的反射光束并将其朝向照相机80引导，以记录光学图像，或在某些情况下将其发送到视频显示器，以由医生进行现场观察。
[0012]尽管如'455专利中描述的用于全息图像的光学重构的改进的系统相比'571专利中使用的那种提供了一些优点，但它仍然存在很多缺点。光学管道62相对地大，在高度方面大约为3' -4'。此外，准直透镜86的质量允许最小的观察区域被适当的聚焦。例如，准直透镜86可以位于大约3" -4"的直径范围内，并且如果使用极其精确的对准和光学特性，贝1J可以得到大约5"的最大直径。George Garlick以及与他合作的其他人已经对声全息图系统持续做出了各种改进，其中的一些被显示和描述在第5，084，776 ;5，329,817 ；6，702，747 ;6，757，215 ;6，831，874 ;以及 6，860，855 号美国专利中。

【发明内容】

[0013]根据本文描述的各种实施例，讨论了一种用于提供超声全息图的视觉图像的光学成像系统。
[0014]光学成像系统包括透镜，来自光源的光穿过透镜以照亮图像并且相机穿过透镜记录该图像。所述透镜、光源和相机都被紧固到共同的壳体，所述光穿过该壳体。光源和相机被安装在共同的板上并在它们的位置被调节时一致地移动。透镜被安装成与相机和光源隔开并邻近省全息图像。连接了这些部件的壳体具有折叠的光学路径，其中两个反光镜以90度角反射所述光并因而与现有技术中的那些相比显著地降低了光学壳体的高度。
[0015]光学壳体通过使用低成本的金属铸造技术形成。金属铸造技术允许壳体大量地低成本地大批量生产，但不足够精密以提供全息照相的光学要求所需的对准和定位。因此铸造壳体的三个主表面被加工成相对于彼此在紧密公差范围内的非常高的精度。在主客体被加工之后，第一反光镜组件和第二反光镜组件连接到它的顶侧。光学板紧固到底部部分。透镜组件和空间滤波器组件被紧固到光学板，从而完成该光学组件。
[0016]折叠光学装置的使用，以及将图像从光源反射至相机的两个反光镜，也可提供额外的距离以供图像在该距离上聚焦。与现有技术相比，这允许使用更大的透镜，从而在检查时对物体的大的区域进行成像。
[0017]大透镜通常不像较小的透镜质量高，并且将大的单个透镜制作得与小透镜一样精密会更加昂贵。因此，新颖的多件式透镜的使用提供了能够利用折叠的光学系统的大透镜。使用更大的透镜的能力意味着需要新的透镜设计，其具有超越现有技术的能力。
[0018]根据一个实施例，透镜组件包括三个不同的透镜，三个透镜全都彼此邻近，每个透镜具有不同的折射率。例如，第一透镜可具有约1.5的折射率，
[0019]下一个相邻的透镜具有约1.0的折射率，以及再下一个透镜具有约1.8的的折射率。组合起来，它们形成能够提供比现有技术的单个透镜所能提供的表面区域更大的表面区域的单个透镜。
[0020]根据一个实施例，光学空间滤波器被设置在透镜和记录全息图的相机之间。光学空间滤波器可阻挡所有零级衍射并仅允许+1级衍射穿过至相机。可替换地，它可以允许+1和-1级衍射穿过至相机而阻挡所有其他级衍射。
[0021]可替换地，空间滤波器可由具有变化的不透光度的区域组成，以允许来自每一级的光线中的一部分穿过并衰减每一级中的光，以大致正态化相机从零级、一级、二级和三级衍射中的每一种接收到的光量。
[0022]这些优点提供了一种用于观察声全息图的超越现有技术的改进的光学组件。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1是从美国专利N0.5，212，571中得到的现有技术的系统的操作的示意图。
[0024]图2是从美国专利N0.5，179，455中得到的现有技术的光学系统的横截面。
[0025]图3A是结合有本发明的特征的光学段的等距视图。
[0026]图3B是图3A的分解视图。
[0027]图3C是图3A的横截面视图，其是在制造过程的较后的阶段中沿线3A-3A截取的。
[0028]图4是根据一个实施例用于图3C中的透镜的安装系统的一个实施例的横截面视图。
[0029]图5A是根据现有技术的光照明系统的示意图。
[0030]图5B和5C是根据结合由本发明的某些特征的各种实施例的光照明系统。
[0031]图6A-6D描绘了在本发明的各种特征中可用作可替换的实施方式的各种光学过滤技术。
[0032]图7描绘了根据本发明的一个实施例相机和光的安装系统的一个潜在的实施方式。
【具体实施方式】
[0033]图3是光学组件110的等距视图，其包括本发明的多个实施例和各种特征。光学组件110包括容纳精准加工的表面117的壳体115(见图3B)。通常用117表示的精准加工的表面包括用于准直透镜组件125的放置位置、第一光学反射镜118和第二光学反射镜116。
[0034]光学组件110是折叠的光学系统的形式。壳体115是密封的盖系统，其由单个金属铸造壳体制成。在一个优选的实施例中，壳体115是单件式、整体的铝铸造壳体。当然，壳体可以由其他类型的材料制成，包括高密度塑料、钢、或能够提供密封的壳体以精准地安装光学仪器的其他材料。折叠的光学壳体115具有比作为一个例子的如图2所示的现有技术的光学壳体显著地更低的轮廓。在现有技术中，光学壳体的总的高度大致在:V ~4!高的范围内，并且基本上作为一个整体添加到系统的大部分上。折叠的光学壳体115的使用，如图3A所示，提供了小于15"高并优选地在10"-13"高的范围内的整个光学组件110。光学组件110的宽度当然显著地大于现有技术的光学壳体。由于声学水池28非常宽，见图1，是宽的光学壳体更精准地配合其他构件的宽度并且不会增加系统的空间。因此，根据本发明的一个实施例的折叠的光学系统为大约13"高和20〃宽。
[0035]壳体15由低成本、两步骤工艺构造而成，从而它可以大批量制造，其中所有构件都具有高精准度，以减小公差。在第一步骤中，壳体115在模具中被形成为单个铸件。金属成型模铸可用于低成本地大批量生产系统。因此，在制造壳体115中的用于第一阶段的金属铸模的使用提供了能够以低成本实现壳体的大批量生产的优点。随着铸件壳体115的生产，供个别构件安装到壳体115上的精密加工的表面117通过使用计算机驱动的加工工具进行精密加工，以获得具有在紧公差内的非常精密的特征的最终产品。
[0036]一种用于具有单件铸造壳体的光学组件的制造的技术将被说明。 [0037]从图3A中可以看出，光学组件包括单件铸造壳体115。在铸造壳体115的底表面被加工之后，光学板101被固定到该底表面。在铸造壳体115的被加工之后，反射镜组件106和107被紧固到该壳体115。现在将从整体的视角来描述光学系统110的制造方法，强调提供特殊优点的突出特征。
[0038]不幸地，标准的铝铸造工艺不能向产品提供足够的精度，其中该足够的精度是安装透镜和反射镜以便在本发明中使用所必须的。因此，铝铸造壳体115随后用精密的计算机驱动的加工工具进一步加工。
[0039]计算机驱动的三轴CNC铣床被用于精准地铣削所述精密加工的表面117，该表面被用于保持相应的构件。标准的三轴CNC铣床可以是本领域中可通常商业购买的类型。在铝铸造壳体115完成之后，它在尺寸dl、d2和d3方面稍大，为此一些材料可以被削除，以形成精密的最终组件。壳体被放置在CNC铣床中，该铣床已经被编程为具有适当的尺寸，该尺寸需要从元件117a-117f开始被精密加工成独特的托架。CNC铣床因此铣削一表面以接收准直透镜组件125，该准直透镜组件125以精准的距离远离全息图检测介质以及远离反射镜118。它还铣削壳体115以形成支撑表面117a和117b以保持反射镜118，其中支撑表面117a和117b相对于彼此具有精密的关系，以将反射镜118保持成相对于壳体115的其余部分成一精确的角度，并且与准直透镜组件125相距距离dl。类似地，它加工表面117c和117d以将第二光学反射镜116保持成与反射镜118成精确的角度并相距精确的距离。类似地，表面117e和117f被加工成一精确的平面形状并位于精确的位置和具有精确的尺寸。
[0040]铝铸造壳体以及少数几个关键表面的铣削的组合的使用，提供了低成本、大量的生产技术，以用于实现光学低精密的壳体115。只有少数几个不同的壳体表面需要被加工，例如117a-117f。通过仅精密地加工非常少的几个表面，CNC铣床可以非常快速地工作，并在短时间内制造出单个精密成形的壳体。壳体中的其他构件被紧固，如这里说明的那样。这些尺寸足以实现光学组件110的高质量的光学功能。因此，发明人意识到，相对于其他构件，壳体115的仅有少数几个关键部件需要被精密地加工，并且因此通过仅加工那些必需的构件而不是整个壳体115可节约相对可观的时间和金钱。
[0041]在通过CNC铣床精确加工表面117之后，光学构件125、118、116通过使用标准的连接技术(诸如托架和紧固件)安装到其中。由于精确的加工，反射镜118、116和光学板101可以被放置成邻接所形成的精确加工的表面117，以接收它们并不需要进一步调整。与CNC铣床的对准足够精确以确保该对准在可接受的公差内是精确的，而不需要每个构件的任何单独的调整或操作。
[0042]具有组装技能的标准工人可因此组装壳体而不需要在光学、精确对准技术方面的专业技能和训练，并且不需要精密对准工具，而这种工具是非常昂贵的。在现有技术中，用于专职透镜86的安装托架必须针对每个单独的系统被特殊地调整，从而消耗大量的工作时间和劳动以精确地对准被构造而成的每个单独的光学成像系统，而通过使用本发明，通过将准直透镜组件125防止在精密加工的表面117中，就可以自动地确保正确的对准。因此，光学壳体现在可在大批量生产模式中通过非常快速又低成本的两步工艺制造。
[0043]根据一个实施例，壳体115铸造成单件式金属壳体，优选地由铝组成，尽管其他金属也是可以接受的。壳体115包含许多精密加工的表面作为一组被称为117，其被构造成相对于彼此具有独特的距离和角关系。
[0044]从图3B和3C中可以看出，壳体115包括必须相对于彼此精密地形成的许多表面。精密表面117a被设置成相对于117b成一精确的角度,并且还被设置成与第一表面117e相距精确的距离。从图3C中可以看出，表面117a处的开口还被设置成距离壳体115的底表面117e相距精确的距离dl。
[0045]不幸地是，铸造工艺不能够形成具有足够精度的单个铸造元件以提供全息光学系统110所需的光学特性。为了以低成本解决该问题，壳体115被铸造成具有尽可能地接近期望的最终形状的单件，并认识到将需要一些额外的加工。壳体115因此被形成为稍高于最终尺寸，以允许进行加工以形成精密的表面。它因此稍大于最终形状所需，因此在加工和移除材料之后，距离将与期望的一样精确。在铸造之后，壳体115被精密加工以形成表面117a以及形成距离底表面117e的精确的距离dl。此外，表面117a的精确角度被加工成邻接反射镜118所需的精确的角度。类似地，表面117被加工成精确的平面并相对于117a具有精确的角度以精确地匹配支撑反射镜118所需的角度，以提供照明和记录全息图检测介质126中的全息图所需的光学性能和反射角。类似地，第二反射镜组件107所固定到的表面117c和117d被精密地加工以具有距离壳体115的其他部分的精确的距离d2和d3，并且还处于精确的角度，从而第二光学反射镜116根据所需的光学特性精确地安装以检测全息图。底表面117e和117f还被精密的加工以获得精确的距离dl和d3，如图3C中所示，并且还需要是精确的名片以与光学板101适当地邻接。
[0046]光学组件110的其他部分以与结合壳体115描述的方式类似的方式制造。即，光学组件110的其他重要部分包括第一反射镜组件106、第二反射镜组件107、光学反射镜110、透镜组件104、以及照明和记录组件115。这些部分中的每一个都位于壳体内，其中壳体被首先铸造并随后被精密地加工以精确地配合与匹配其他加工的部分，从而当最终组装被实现时，元件中的每一个都将精确地彼此对准并且每个单独的机器的每个单独的光学组件110的对准是不需要的。
[0047]如图3B和3C所示，将进一步说明组件。在壳体115已经被适当地加工至所需的确切的尺寸和公差时，第一反射镜组件106被固定到壳体115的第一表面以与加工的表面117a和117b邻接。孔111被形成为各种形状，以保持支撑反射镜118的托架，与随后参照图3C进行的解释一样。第二反射镜组件107还通过与结合第一反射镜组件106所做的描述类似的方式附到壳体115，以与表面117c和117d邻接。光学板101包含孔102和103，以接收透镜组件104以及照明和记录组件105，如本文随后所做的说明。
[0048]图3C是从图3A的线3C-3C看去的横截面视图，其处于组装过程的较后的阶段，其中透镜组件104和光生成和记录组件105已经被固定到光学组件110。图3C描绘了在光学板已经被附接到壳体115之后，透镜组件104被螺栓连接到光学板101上。为简单起见，用于固定到壳体115的精密的紧固件和附接机构未在图3C中示出，但可以使用本领域中一支的以及在图3B中描绘的标准的紧固技术。类似地，光生成和记录组件105通过使用适当的紧固件紧固到光学板101。反射镜组件106和107中的每一个都由各种部件组成，以将各自的反射镜设置在被组装的每个壳体的精确的位置上。从图3B中可以看出，各自的反射镜组件106和107包含凹入的腔，以接收反射镜组件的一部分。在凹入腔内，在第一反射镜组件106中提供支撑泡沫体108，在第二反射镜组件107中提供泡沫体109。泡沫衬里具有轻微的弹性并且比固定它的孔稍厚，并且因此，当不被压缩时，泡沫衬里稍微从孔中伸出。在组装工艺过程中，反射镜118被压靠着泡沫体108并且泡沫体108被压缩直到反射镜118被按压至于反射镜组件106的边缘的最外侧表面平齐。保持托架(两个位于顶部，两个位于底部)被随后紧固就位，以将反射镜118牢固地保持在与反射镜组件106的边缘齐平的位置。
[0049]作为一个例子，保持反射镜118就位的托架可以是本领域中公知的用于将照片固定到框架中的那种类型。这种托架的一个例子是通过紧固件(例如螺钉)固定就位的托架，其中紧固件可以被松开，从而托架可以被旋转离开其位置，使托架的保持部分远离反射镜。反射镜随后被防止就位并被按压以压缩泡沫体108。托架随后被旋转回到其位置并通过螺纹连接紧紧地抵靠反射镜以保持泡沫体被完全压缩并且反射镜处于与反射镜组件106齐平的位置。由于托架将稍微延伸到反射镜组件106之外，因此孔111被加工到壳体115中以接收将反射镜保持就位的托架，并且它们因此不会干扰反射镜与壳体115之间的精密的配合。反射镜118的背侧因此被保持成与凸缘边缘106a和106b平齐。通过类似的方式，第二光学反射镜116被保持成与反射镜组件117的凸缘边缘平齐。
[0050]在将相应的反射镜组件106和107已经完成安装(即，反射镜118和116被适当地安装在反射镜组件106和107上并与反射镜组件的表面平齐)之后，他们随后已做好被紧固到壳体115的准备。反射镜组件106随后通过将反射镜118放置成与被加工的表面117a和117b邻接接触而被紧固到第一暴露位置。由于反射镜自身直接地邻接抵靠表面117a和117b，因此反射镜的暴露位置，包括其角度、定向和距离将基于壳体的加工而精确地已知。适当的紧固件被随后附接以将第一反射镜组件106保持到壳体115上，如图3B所示。通过类似的方式，第二反射镜117被附接到壳体115，从而第二光学反射镜116邻接抵靠壳体115并依据已经发生的加工过程而被保持成与壳体115成精确的关系。
[0051]从图3C中可以看出，全息图检测介质126被设置在壳体的底面中并且对应于图1和2中所示的全息图检测介质36和90。声全息图由与图1或与在【背景技术】中公开的公开了用于形成声学图像的各种技术的在先专利中任一篇所示的类似的任意可接受的技术生成，并且这些专利被合并于此作为参考。一旦被成像的物体112的声学全息图案出现在全息图检测介质126上，来自激光二极管123的相干光119穿过孔127并被反射至第二光学反射镜116、至反射镜118并穿过准直透镜组件125。全息图检测介质126因此被相干光束照明，从而图案可以作为全息图的形式被观察。随着图像通过准直透镜组件125、被反射镜118和第二光学反射镜116反射并穿过孔128，图像被安装在三维调整架122上的通过光学空间滤波器121观察图像的相机拾取并记录为光学图像。三维调整架122可通过使用现有技术已知的用于这种三维调整架的精确移动的技术在三个维度上移动。
[0052]在光学组件110中，同一三维调整架122保持光源123和相机124 二者。因此，光离开调整架122的角度和位置上的任何变化将伴随有相机124中的改变，从而这两个光学装置，激光二极管123和光收集器124将总是相对于彼此具有精确的关系。随着调整架122通过精确的测微计(micrometer)调节在不同的方向上的移动,提供了在被记录的图像的质量方面的显著的改进。
[0053]光和记录组件105包含两个光仪器，激光二极管123和相机124。这二者都以精确的并且相对于彼此已知的关系安装到同一调整架122，从而相对于现有技术公开的结构提供了显著的优点。如图2的现有技术所述，相机80被安装在保持光学管道62的支撑板68上并且光源74被安装在可沿三个维度运动的三维调整架96上，以使孔73与来自准直透镜86的期望的光束图案对准。根据本发明的一个实施例，三维调整架122确保由激光二极管123发出的光被反射远离相同的反射镜并以始终相对于相机成固定关系的方式传播。即，如果三维调整架122被移动以调整相机接收光的角度，则激光二极管123也将稍微地移动以更改光的接收。相对于现有技术中可能的情形，这在组装方面提供的显著的简便性并确保在全息图检测介质126处的全息图的一致的照明。
[0054]三维调整架122可通过使用与现有技术中用于移动三维调整架96的技术和组件相同的技术和组件来移动。通常，该移动非常小，处于毫米或更小的范围。调整架122可经由精确的测微计调整而沿不同的方向移动。商业可购买的测微计是公知的并且可固定到调整架以用于毫米范围内或毫米的分数级的精确定位。对于调整架122来说，约10-12毫米的移动是可接受的，以使相机124适当地对准在各种期望的位置。
[0055]在一个实施例中，准直透镜组件125中的准直透镜是单个透镜，它是现有技术中使用的那种类型并被安装成距离全息图检测介质126 —端精确的距离，例如，见美国专利N0.5，179，455中的准直透镜86和安装托架87。
[0056]图4描绘了根据本发明的进一步原理的透镜的替换实施例。在本发明的透镜的优选实施例中，准直透镜125包括负责聚焦相干光119和光束120的两个、三个或多个透镜层。
[0057]在图4所示的实施例中，准直透镜组件125包括三个不同的透镜层。第一层130是透镜介质，优选地为燧石玻璃(flint glass)的类型，并具有约1.8的折射率。该第一透镜130的曲率和形状被选择，以提供相机观察图像所需的最终形状和焦点。层131是折射率显著地低于燧石玻璃的透镜介质，例如，空气、纯真空、惰性气体(诸如氩气)、或其他具有约等于1.0的低折射率的介质。层131的曲率顺应透镜130的背表面的曲率，因为它邻接透镜130的该表面，并且幽静132进一步增加入射光束的弯曲。
[0058]第三透镜132也被提供为透镜介质，优选地为冠状玻璃(crown glass)的类型，具有约1.5的折射率。该第三透明介质132的形状和位置被选择，以提供全息图检测介质126上的图像的第一形成。
[0059]准直透镜组件125中的透镜的精确的折射率和具体形状将基于多种因素，包括:到全息图检测介质126的距离、从透镜至相机124的总光程、以及其他因素。因此，虽然第一透镜130将具有约1.8的折射率，单根据各种实施例，该折射率将处于从1.62至1.9的范围内，并且优选地处于1.7至1.85的范围内。第二透镜将具有在1.000至1.05的范围内分布的折射率，尽管在大多数情况下它将大致倾向于在1.001或更小的范围内。第三透镜132将大致具有在1.42至1.59范围内分布的折射率，其中优选的折射率范围介于1.48和1.52之间。
[0060]这三个单独形成的层被安装在精密透镜安装组件129中，组件129提供了已对准的(registered)表面133，该表面133具有远离精密壳体组件104的全息图检测介质126的精密地加工的距离。这三个单独的层被安装在精密透镜安装组件129中，组件129提供了已对准的表面133和精密的垫圈134以及最终环境密封件135，密封件135通过螺纹连接到密封件135上用于将其保持就位的精密的紧固环而保持在适当的位置。
[0061]准直透镜组件125可由三种类型的玻璃构造而成，而非其中一个透镜具有空气或真空。可替换地，它可以是四个透镜层，三层玻璃和一层空气，
[0062]或者由玻璃和空气的各种组合构成的五个层。
[0063]精密透镜安装组件129由单件铸铝构成，该铸铝通过使用之前结合壳体115的形成做出描述的那种类型的精密三轴CNC铣床进行加工。特别地，精密透镜安装组件129首先通过使用金属铸造成形作为铝或其他金属壳体被铸造。它将大致被铸造成环形组件，该环形组件具有使用铝模型铸造能够获得的合理的公差。精密透镜安装组件129随后被放置在CNC铣床中，从而各种表面可以相对于彼此而被精密地铣削。保持托架133被铣削成精确的形状并具有远离精密透镜安装组件129的底面137的特有的距离。在相对于托架133的精确的位置处加工孔136。
[0064]在铣削工作完成之后，透镜132被放置到孔128中并紧固至沿已对准的表面紧紧地靠着托架133。随后插入精密垫圈134。优选地，精密垫圈134是环形形状，以匹配光学透镜132的精确的环形尺寸和形状。它螺纹连接到螺纹137或可通过任意可接受的技术放置。它包含精确形状和数目的螺纹以将透镜132锁定的已知位置并还提供用于透镜131和130的精确的间隔。在放置精密垫圈134之后，光学透镜130被随后放置成沿已对准的表面与精密垫圈134邻接接触并固定的精确的位置中。精密垫圈134确保光学透镜132、130将被准确地安装成彼此相距精确的距离并相对于彼此具有精确的关系，以形成具有期望尺寸、位置和形状的空气透镜131。
[0065]在透镜130、132被安装之后，它们之间的内部空间可以填充适当的气体，例如空气、氩气或其他可接受的气体。在一个实施例中，准直透镜组件125的组装在足够清洁并且没有灰尘的环境空气中执行，从而存在于组件处的局部环境空气处于透镜腔131中。在某些实施例中，透镜之间的内部区域被抽成具有非常低的托(torr)的真空，例如约I至5托的范围内。透镜之间的真空的抽吸提供了如下优点，即:移除可能存在与透镜之间的所有潜在的灰尘和杂质，并且确保两个透镜相对于彼此被保持成由垫圈134确定的特定的关系，因为真空将使透镜紧紧地朝向彼此牵引，以实现相对于垫圈134的精密的对准。在适当的空气或真空已经处于透镜空间130中之后，应用气密密封环135，以保持整个光学系统周围的气密密封。如果需要，类似的气密密封托架135也可以应用在下对准表面133处，尽管这在大多数实施例中是不需要的，因为精密形成的表面133将足以确保与透镜132之间的气密密封。在应用密封环135之后，保持环(未示出)被螺纹连接到设置于精密透镜安装组件129上的机器螺纹137，以将透镜保持在预设的定向。
[0066]在准直透镜组件125被完全组装时，它被放置在预先加工的壳体104中，用孔136与已经被精确地放置在壳体104中的杆对准。杆可以是通过与上文描述类似的方式从底部托架向上延伸的类型并已经被形成为104的构成的一部分。
[0067]如图4所示的用于安装透镜的这种可替换的透镜和技术提供了如下优点:透镜组件能够精确地构造成与壳体组件分离并随后这二者通过非常简单的步骤通过将壳体104紧固到精密表面光学板101的表面117f下方而以精密布置的方式组装。
[0068]三件式光学透镜组件提供了与之前在现有技术中使用的单个准直透镜86相比的显著的优点。其中一个关键点在于改进医学成像的结果，以增加视场。例如，当人体组织被检查以进行医学诊断时，较大的视场允许一次检查更大量的组织。当在检查是观察物体12时，整个区域的单个大图像因而显著地增强了医生的理解。此外，更大的视场显著地减少了检查时间，以及减少了医生读取结果的所需的时间，这是因为只需要观察单个图像，而现有技术则需要同时观察多个图像。在现有技术中，3"直径的透镜是非常常见的，因为具有足够的光学特性的更大的单个透镜难以形成并且非常昂贵。通过相当的暴露、时间和距离，现有技术能够利用4"范围内的单个透镜，其具有用于观察超声全息图像的足够的质量。然而，5"是最大极限，在该极限内透镜可以被制作得具有充分的精度以观察正在被形成的物体的特征。任何更大的透镜将具有过度的畸变并不能在光学特性方面提供足够的精度，因为光线必须被一个透镜从其最外侧边缘向中心的弯曲。然而，根据本发明的原理制造的透镜可在8"直径的范围内制造，并且提供整个全息图的清楚的光学图像，并且因此显著地提高待检查的组织的视场。
[0069]根据图4的实施例，每个透镜表面执行弯曲功能的一小部分，其中第一透镜130执行光的第一弯曲，第二透镜131执行第二弯曲，以及第三透镜132执行第三弯曲，从而与现有技术的情形相比，每个透镜向光线的弯曲贡献较少的量，但透镜组件作为整体能够在更大距离上以比现有技术的单个准直透镜的情形相比更加精准地弯曲光线。
[0070]6" -8"直径的范围内的更大的图像场提供了对于物体12的更有效的观察，尤其是如果是对人体组织的较大部分进行成像时，例如整个腹部区域、肺、心或其他区域。
[0071]图5A-5C描绘了根据本发明的原理的另一实施例。优选地，用在本发明中的光源具有新颖和独特的光束调节系统，与现有技术相比，该调节系统可显著地改进图像质量。图5A描绘了通常使用的那种类型的现有技术光源。现有技术已知的是，激光二极管是由但道题材料的两个或多个层构成的。为了获得明亮的光束，多个层对被照亮并且光从许多层叠的层的边缘发出。这导致获得形状为矩形的光源，并且在某些情况下光源具有光束内的稍微不同的光强度。因此，标准的激光二极管由于形成激光二极管123的光形成表面的矩形形状而发射矩形光束轮廓140。此外，矩形形状还可具有各种不同的衍射图案，其可进一步被光源的相干性强化。这些衍射图案还可导致穿过整个光束的宽度的光的稍微不同的强度。当被使用在成像应用中时，这些衍射图案被显示为跨过图像的稍微更暗和更亮的带。这导致过度曝光某些区域并且其他区域曝光不足。这通常导致在解释图案时的不一致性。因此，发明人已经认识到可以对光源做出一些改进以使光源更加均匀并且更紧密地匹配由正在声波形成的全息图案的形状。
[0072]图5B示出了根据本发明的原理的改进的光源141的第一实施例。在第一实施例中，激光二极管光源23被调节成通过使用具有圆形形状的微孔149的板143从该二极管在一个点处被发射。孔149可包括光学透镜，或它是成形板143中具有精确形状的圆形孔。在光被发射穿过板143之后，两个相对的微棱镜144进一步使光变圆，以将矩形光束转化为与准直透镜组件125的圆形形状相匹配的圆形的光学形状。两个相对的微棱镜144可以沿不同的轴线145a和145b相对于彼此调节，以将光从大致矩形光束转化，从而它作为圆形光束从棱镜144中出来。随着光从微棱镜144中射出，进一步的成形板146具有形成在其中的圆形形式的微孔149，以进一步过滤光并辅助形成圆形光束。微孔149可具有或不具有安装在其中的微透镜，这取决于用于特定实施例的期望的设计和光的焦点。两个成形板143和146以及在所述两个成形板之间的将激光二极管光束式样从矩形转变为圆形的光束形成结构144的使用，提供了显著的优点，以通过准直透镜组件125提供覆盖待被成像的声全息图的整个表面的光源的圆形视界(coverage)，并且还提供了覆盖整个圆形图案的均匀的光强度。
[0073]图5C示出了用于形成从激光二极管123发出的光的圆形图案的可替换的实施例。根据图5C的可替换实施例，从激光二极管123发出的矩形光图案被直接地输入圆形的高质量光缆147。高质量光缆147调节光，以将其转变为比它被形成时的矩形轮廓更圆的轮廓。在从光缆147出口处，光穿过具有圆形孔149的成形板148。孔149可以具有或不具有设置在其中的微透镜。圆形孔149将进一步调节光束以消除衍射效应并提供在圆形图案内的光强度的均匀的分布。
[0074]在一些实施例中，图5C的设计是优选的，因为制造简单和成本低。在其他实施例中，图5B的设计被优选以提供与通常通过光缆147获得的光源相比具有更高最终强度、更均匀并且更圆的更高质量的光源。
[0075]图6A-6D描绘了通过相机124观察光学图案和记录它的各种实施例。光学空间滤波器121定位在光学壳体三维调整架122上并且邻近激光二极管123。光学空间滤波器121包括各种可互换的盘，所述盘包括100%透光的、
[0076]部分透光的、以及完全阻挡光的各种区域。现在将描述可能的光学滤波器的各种实施例。
[0077]从图6A中可以看出，三维调整架122具有设置在照亮全息图检测介质126的光与记录相机124之间的光学空间滤波器121。图6A描绘了用于记录图像的光学空间滤波器121的第一实施例。根据该第一实施例，滤波器包括暗区域150以阻挡图像的选定部分的光，和孔51，光在选定的部分处可穿过该孔151。[0078]光学空间滤波器121定位在光学壳体三维调整架122上并且邻近激光二极管123。光学空间滤波器121包括各种可互换的盘，所述盘包括100%透光的、部分透光的、以及完全阻挡光的各种区域。现在将描述可能的光学滤波器的各种实施例。
[0079]根据第一实施例，区域151是完全可透光的，以使在区域151处的光100%穿过，而暗区域150是完全不透光的。用户可通过使用适当的机构移动三维调整架122，以使孔151与待接收的图像的期望的衍射级对准。出现在全息图检测介质126处的超声全息图的光学图像将包括各种级的组分。这包括O级组分，+1和-1级组分，+2和-2级组分，+3和-3级组分等。O级衍射是到目前为止最强的并且包含最多量的光。在大多数情况下，O级将是如此明亮以至于压倒其他级并且使得观察+1和-1级变困难。
[0080]在图6A中，提供了例子，其中只有一个级(例如+1级)被允许穿过，
[0081]并且所有其他成分(包括O级组分和-1级组分)都被阻挡。根据该实施例，
[0082]孔151被设置与语光束120的+1级组分的位置精确地对准并且阻挡所有其他级。
[0083]用户可移动三维调整架122以在不同的时间接收和记录图像的其他级，例如，孔可以被分别设置成在第一时间周期期间接收和记录O级组分，在第二时间周期期间接收和记录-1级组分，在第三时间周期期间接收和记录+2级组分，等等。图6A所示类型的滤波器提供了如下优点，即:当通过相机124记录图像时，特别期望的组分可以被专门地研究并且所有其他组分被阻挡。
[0084]图6B描绘了用于光学空间滤波器121的本发明的另一实施例。根据该实施例，提供了两个孔151a和151b，并且暗区域150的其余部分具有不透光的阻挡元件存在。通过两个孔151a和151b的使用，两个级可以同时穿过以通过相机124记录，其具有原理优势，SP该实施例可用穿过滤波器的更多量的光有效地加倍更高的动态量程。例如，孔151a和151b的间距被选择以允许+1和-1级同时穿过滤波器。两个衍射级被记录，从而获得更多信息并且需要更少的超声能量去创建全息图检测介质的最初声学图像。在一个实施例中，微透镜被用在两个孔的一个中，以使来自两个不同衍射级的光对准，以在来自两个级的信息被相机124记录时提供一阶共轭(conjugate of one order)。
[0085]图6C描绘了用于光学空间滤波器121的另一实施例。根据该替换性实施例，O级衍射组分被完全阻挡并且所有其他级被允许通过。根据该实施例的滤波器在光学空间滤波器121的中间位置处放置了不透光的元件，并且滤波器152的所有其他部分对于光而言都是透明的。具有不透光元件的中间部分被选择以完全阻挡包含在O级衍射中的所有光。在该实施例中，三维调整架122被设置成使不透光元件153与接收光束的O级衍射对准，以阻挡包含在O级中的全部光。来自其他级(包括+1和-1 ；+2和-2 ;和+3和-3 ;等)的全部光被相机124接收和记录。
[0086]图6C的构造的原理优势在于捕获实际全息图图案信息的能力。这种滤波器提供了对于高光强度的O级衍射的足够的阻挡，从而所有其他衍射级可被记录，即使它们具有明显更低的强度。在不具有阻挡O级衍射光束的滤波器的情况下，相机124可能会过度曝光或高光溢出，这将导致图像记录困难并且还导致其他更弱的衍射图像的记录便得困难或不可能。一旦全息图图案通过使用图6C所示的那种类型的滤波器捕获，图像可以被计算机重构并且选择的软件滤波器被应用以移除图像假像并创建更准确地反应所形成的声全息图的图像。[0087]图6D描绘了根据创造性特征之一的另一替换实施例。图6D利用光学空间滤波器121，其中，没有一个阻挡图案是完全不透光的。而是每个阻挡图案允许一定量的光穿过。透镜将削弱光的一部分，以更接近地均衡来自每个衍射级(O级；+1，-1级；+2，-2级；等)的光的量。包含在光束的O级衍射中的光在宽的范围内变化并且可能在穿过准直透镜组件125待被第二光学反射镜116朝向相机124反射的全部光的50% -99%的范围内变化。O级衍射中的光的量取决于多种因素，例如激光二极管的亮度、正在被成像的目标的类型和其他因素。在大多数一般情况下，O级衍射中的光的百分比在在全部光的90%和98%之间，尽管在85%-95%范围内也是非常常见的。第一级衍射(+1和-1)中的光，合在一起将通常等于约穿过准直透镜组件125的全部光的7% -12%，其中在8% -10%范围内时最常见的。下一级衍射(+2和-2)中的光的量将通常等于第一级衍射中的量的约一半，因此如果第一级处于10%的范围内，那么第二级将处于5%的范围内；如果第一级处于6% -8%的范围内，那么第二级将处于3%-4%的范围内。第三级衍射(+3和-3)中的光的量将通常等于第二级衍射中的量的约一半，因此如果第二级处于4% -5 %的范围内，那么第三级将具有处于2%-2.5%的范围内的光量。当大量的光(例如95%)被包含在O级衍射中的情况下，第一级衍射中的光的量在3%的范围内，因此第三季通常处于小于穿过准直透镜组件125的全部光的I %的范围内。
[0088]因此，创造性的滤波器155基于每个级的最初强度对每个衍射级进行衰减，以均衡所有级，使之大致等于选定的级，例如根据需要，可以是+2、-2级或+3、-3级。
[0089]在图6D中所示的实施例中，所示的空间滤波器将正态化(normalize)接收到的零级和第一级光与第二级的光。在该例子中，90%的光在零级中，约5.5%的光在第一级中，以及约2.7%的光在第二级中。中间区域156将于O级光束对准并具有不透明性，该不透明性被选定为吸收O级衍射中的光的约97%，并且因此衰减光，使得O级中的光量的约 2.6% -2.7%穿过以被相机124接收。滤波器157的下一个范围与+1和-1级对准，并且被设计为具有约50%的不透明性，即，约50%透光以及50%不透光，以吸收+1和-1级中的约50%的光并且允许50%的光穿过。下一滤波器部分158将大致对准衍射光束的+2和-2级，并且将不衰减该区域中的光图像。因此，来自+1和-1级的总光量的约2.6% -2.7%将被传播穿过。对于该衍射级而已，它将允许+2和-2级中的所有光都穿过而不被衰减。滤波器155的其余部分将是完全透明的，以允许来自其余级(+3、-3 ;+4、-4)的所有光穿过而不被衰减。因此，来自所有衍射级的光都能够被相机124记录，以实现可视区域中的完整的全息图。图像信息将因此从每个衍射级获得，从零级到至少第四级，因此，可以记录整个全息图。因此，全息图本身的照片的图像被记录在相机124中，其包括第二级以上的所有衍射级都被均衡化至第二级，以便被相机124记录。
[0090]滤波器155可具有一个、两个、三个、四个或更多个衰减滤波器，这取决于光将被均衡化至哪个级。因此，滤波器可衰减所有光，以等于+3和-3级强度、+4和-4级强度等。分级的衰减滤波器提供了如下优点:相比于先前可以获得的现有技术的任何尝试，多个全息图信息可以被相机124记录。
[0091]图7描绘了三维调整架122的结构的一个替换实施例。在图3C所示的第一实施例中，调整架122是平的。在图7的第二实施例中，三维调整架122、光源123和相机124被安装在具有倾斜角的三维调整架上。这提供了如下优点:光源和相机二者作为一个整体移动，并且对它们中的任一者做出的任何移动将同样移动另一者，因此这二者相对于彼此以精确的关系保持精确的距离。在现有技术中，如美国专利N0.5，179，455中的最佳描绘，光源74被直接安装在三维调整架96上；然而，相机被安装在不同的位置，并且调整架的移动不会导致相机的运动，因此，被记录图像的轻微的畸变需要多种校准和调节才能克服。因此，通过将相机和光源二者都安装在相同的三维调整架122上获得了上述优点。
[0092]将相机和光源二者都安装在相同的三维调整架122将产生问题，即，它们中的每一个都将相对于中心轴线稍微地离轴，并且任一个都将不完全垂直于它们所面对的准直透镜组件125。
[0093]图7描绘了实施例，其中三维调整架包含倾斜的孔配合与准直透镜组件125有关的视角，从而它们中的每一个都在它们各自的位置精确地垂直于来自于准直透镜组件125的光。特别地，三维调整架122在该实施例中包括第一孔162和另一个孔163，其中第一孔162以小角度Θ “顷斜以接收光源123，所述另一个孔163以小角度θ2倾斜以接收光学空间滤波器121 (其用作相机孔)。两个凹入的孔都与法线成角度，其中，对于激光二极管123来说角度为Q1，对于光学空间滤波器来说角度为θ2。
[0094]首先关注光源123，角Θ ^皮特别地选择以发射激光光束164，激光光束164将基于光源与板122的中线的距离而精确地垂直于准直透镜组件125的面。为绘图方便之目的，激光二极管生成结构123未在图7中示出，然而，激光光束164在穿过图5Β和5C所示类型的调节滤波器之后优选地为圆形，尽管这不是必须的并且图5Α所示类型的光束也是可以使用的。
[0095]在优选实施例中，板122为约I / 2"厚并且具有7" _8"范围内的直径。因此，激光二极管123远离板122的中心的距离可以在.5" -2.5"的范围内。角Θ i将因此基于与板的尺寸相比的实际距离以及基于至准直透镜组件125的尺寸和相对距离来选择。角Q1可以在.5° -3°的范围内，但该值将根据壳体115以及其内部的各种构件的尺寸而变化。
[0096]类似地，孔163稍微地倾斜，以将光学空间滤波器121放置成相对于三维调整架122的前平面处的精确的水平方向成轻微的角度。角Θ 2基于从三维调整架122的中轴线到光学空间滤波器121的距离选择，以对准进入光学空间滤波器121的光，使其精确地垂直于滤波器本身。这种对准提供了以下优点:以所有角度穿过光学空间滤波器121的均匀的光强度，和有助于使穿过滤波器的光的量正态化，以使各种级中的每一级被相机124记录。取决于相机的尺寸和板的尺寸，距离可以精确地等于光源的距离/尺寸，从而两个孔彼此对称，如图7中所示。可替换地，距离不需要彼此相等并且角度不需要彼此相同，因为它们将给予各自远离中心平面161的距离。因此，在一些实施例中，角θ2可在.5° -3°的范围内。相应的孔162、163被倾斜以紧密地配合将穿过准直透镜组件125的入射光束的垂线，以提供全息图的光学图像的更精确的记录。
[0097]制造倾斜的孔的一种实施方式为以期望的角度在板122中钻孔，敲击该钻孔至刚好超过穿过板122的半程的距离以形成螺纹，保持各自的激光二极管123和光学空间滤波器121的托架组件螺纹连接到上述螺纹，并且激光二极管123和光学空间滤波器121可插入抵靠所述孔162和163。保持激光二极管123和光学空间滤波器121的孔162和163包括位于外边缘处的凸缘，凸缘邻接板122中的孔的螺纹。光学工具123和121可安装在托架上并螺纹连接到板122内并停止在各自的孔162和163上。
[0098]一旦相机124被安装到板122，该板被移动以使空间滤波器121对准适当的级。如图7所示，空间滤波器121与光束167的-1级对准。包含在零级光束166中的光将被阻挡，与所有其他光束一样。调整架122可被移动以使空间滤波器121与零级光束166或+1级光束165对准。光束165、166和167相对于彼此的间距未在图7中按比例示出，以便于绘图；实际上，光束将更加靠近彼此，从而所有光束都将同时冲击在空间滤波器121上；图7示出了具有扩大的间距的这些光束，以更好地描绘当前存在三个单独的光束。当然，来自透镜组件125的光讲包括很多其他级，例如+2，-2，；+3，-3，etc.等，并且这些级处于简化而未示出。三维调整架122对于移动的需求将因此非常小，以使空间滤波器121与光的期望的光学级对准。
[0099]所使用的特殊的空间滤波器121可以是从图6A-6D所示的那些以及本文中书其他滤波器中选出的任一种滤波器。在一个实施例中，图6A-6D中所示的每种滤波器都被提供并且图像被每一种都记录。四个滤波器被放置在可替换的机构中，例如转盘，每个滤波器位于转盘的每个四分之一圆周中。根据一个实施例，第一组图像用就位的图6A所示的滤波器记录，然后它被图6B的滤波器替换，然后被图6C的滤波器替换，然后被图6D的滤波器替换。因此，四组图像被记录并且医生可访问所有图像组，以执行医学诊断。该可替换的光学空间滤波器的实施例因此提供了重要的优点，即能够在短时间周期内获得大的图像阵列，并为医学专家提供大量的数据去研究以有助于患者的治疗。
[0100]上述各种实施例可以合并以提供进一步的实施例。涉及本说明书中提及的和/或在本申请数据单上列出的所有美国专利、美国专利申请公开文件、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利公开出版物都以它们的全文合并于此作为参考。如果需要，实施例的各方面可以被修改，以采用各种专利、申请和公开出版物的概念以提供更进一步的实施例。
[0101]根据上文详细的描述可对实施例做出这些和其他改变。通常，在下文的权利要求中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求限定为本说明书和权利要求书中公开的具体的实施方式，而应当被解释成包括所有可能的实施方式以及与该权利要求所涉及的技术方案等同的技术方案的全部范围。因此，权利要求书并不受公开内容的限制。
【权利要求】
1.一种设备，包括: 第一声换能器，其被设置成用于发射采样声波穿过待检查的物体； 声接收槽，其被设置成用于在采样声波已经穿过待检查的物体之后接收采样声波；第二声换能器，其被设置成用于发射基准声波，该基准声波将在采样声波已经穿过待检查的物体之后与采样声波合并以形成声全息图； 声全息图检测表面，其被设置成用于接收合并的采样声波和基准声波； 单件式铸造壳体，其被设置成邻近全息图检测表面，该单件式铸造壳体具有第一连接表面和第二连接表面，其中，第一连接表面被设置成用于接收光学透镜壳体，第二连接表面被设置成用于接收光学成像组件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述壳体进一步包括: 第三连接表面，其被设置在所述壳体上以接收第一反光镜；和 第四连接表面，其被设置在所述壳体上以接收第二反光镜。
3.根据权利要求1所述的设备，其中光学成像组件包括光源和光接收组件。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括: 位于光接收组件和透镜之间的空间滤波器，该空间滤波器具有被设置成在第一选定位置基本上阻挡全部的 光的区域和被设置成在第二选定位置让基本上全部的光穿过的区域。
5.根据权利要求1所述的设备，还包括: 连接到第一连接表面的透镜组件，该透镜组件具有壳体和透镜，其中该壳体具有与单件式铸造壳体的第一连接表面相配合的第一连接表面，该透镜被设置在该壳体内侧以精确的预定距离远离该壳体的第一连接表面。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述透镜组件包括三个单独的透镜，该三个单独的透镜被设置成彼此对准相邻，其中所述对准要求光顺序地穿过所述三个透镜中的每个透镜，并且每个透镜由不同的材料组成，并且每个透镜具有与其他两个透镜不同的折射率。
7.一种适于接收激光的透镜组件，该透镜组件包括: 具有第一端和第二端的壳体； 第一透镜，其被设置在所述壳体中并被固定成以选定的距离远离所述第一端，该第一透镜由具有在1.42至1.59范围内的折射率的材料制成； 第二透镜，其被设置在所述壳体中并邻接第一透镜，该第二透镜具有在1.00至1.01范围内的折射率； 第三透镜，其被设置在所述壳体中并邻接第二透镜，该第三透镜具有在1.62至1.9范围内的折射率。
8.根据权利要求7所述的透镜组件，其中第一透镜由一种燧石玻璃组成，第二透镜由气体组成，并且第三透镜由一种冠状玻璃组成。
9.根据权利要求8所述的透镜组件，其中第二透镜的气体为环境空气。
10.一种光学空间滤波器，包括: 中间区域，其具有在95% -99%范围内的光学不透明性； 围绕中间区域的环形区域，该环形区域具有在40% -60%范围内的光学不透明性； 围绕环形区域的透光区域，该透光区域具有在0%-10%范围内的光学不透明性。
11.根据权利要求10所述的光学空间滤波器，还包括:设置在环形区域与透光区域之间的部分透光区域，该部分透光区域具有在10% -30%范围内的光学不透明性。
12.—种激光输出组件，包括: 激光二极管，其由多个半导体材料层组成； 光输入透镜，其被设置成邻近所述激光二极管，该光输入透镜在形状上为圆形； 传输路径，其被设置成邻近所述圆形的光学透镜； 光输出透镜，其被设置成邻近光传输路径，该光输出透镜在形状上为圆形。
13.根据权利要求12所述的激光输出组件，还包括: 设置在光输入透镜与光输出透镜之间的光传输路径中的多个棱镜，所述多个棱镜被布置成将激光光束形状改变为圆形图案。
14.一种将声全息图记录为光学图像的方法，包括: 使声波穿过待检查的物体； 在检测表面上形成声全息图图案，该图案具有已经穿过待检查的物体并与基准声波合并的声波； 使激光二极管生成 的光穿过传输路径、至第一反光镜上、至第二反光镜上并穿过光学透镜以冲击在全息图检测表面上； 感测被全息图检测表面反射的光；和 记录感测到的光的图像。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括: 使反射的光穿过空间滤波器，该空间滤波器阻挡超过90%但低于99%的来自于零级衍射的光，阻挡超过40%但低于60 %的来自于第一级衍射的光，并且使来自第二、第三和第四级衍射中的每一个的光的至少80%穿过。
【文档编号】G03H1/08GK104024960SQ201280049157
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年7月20日 优先权日:2011年8月4日
【发明者】托德·F·加里克, 乔治·F·加里克 申请人:先进成像技术公司