(57)【要約】【課題】２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送するために、１０Ｇｂｐｓ以上の範囲内のデータレートを有するデータ伝送を可能にする。【解決手段】ストリップ線路２０は、導電性材料から成る２つのストリップ間の電気光学特性を有する誘電体層から構成され、少なくとも１つの光源２２およびオプトエレクトロニクス検出器２３を含んでいる走査ユニット２１は、ストリップ線路２０の長手方向区間に沿う走査ユニット２１の運動中に光源２２の光ビームがストリップ線路２０の誘電体層に向けられ、反射または透過または回折されたビーム部分をオプトエレクトロニクス検出器２３により検出することによって誘電体層の光学特性の局部的な時間的変化が検出されるように構成されている。【選択図】図４
2006110353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの互いに相対的に運動させられる要素（１、２）の間で信号を伝送するために、両要素の第１の要素（１）に、信号を導く少なくとも１つの高周波ストリップ線路（２０）を有する送信装置（５）が取付けられ、両要素の第２の要素（２）に、少なくとも１つの走査ユニット（２１）を有する受信装置（６）が取付けられ、ストリップ線路（２０）および走査ユニット（２１）が、走査ユニット（２１）が少なくとも両要素（１、２）の相対的運動の運動区間の間はストリップ線路（２０）の長手方向区間に沿って運動するように、第１の要素（１）および第２の要素（２）上に配置されている、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間の信号伝送装置において、
ストリップ線路（２０）は、導電性材料から成る２つのストリップ（２５）間の電気光学特性を有する誘電体層（２６）から構成され、
少なくとも１つの光源（２２）およびオプトエレクトロニクス検出器（２３）を含んでいる走査ユニット（２１）は、ストリップ線路（２０）の長手方向区間に沿う走査ユニット（２１）の運動中に光源（２２）の光ビームがストリップ線路（２０）の誘電体層（２６）に向けられ、反射または透過または回折されたビーム部分をオプトエレクトロニクス検出器（２３）により検出することによって誘電体層（２６）の光学特性の局部的な時間的変化が検出されるように構成されている
ことを特徴とする２つの互いに相対的に運動させられる要素の間の信号伝送装置。
【請求項２】
導電性材料から成るストリップ（２５）の一方または両方は光ビームに対して光学的に透明であることを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
【請求項３】
走査ユニット（２１）は、光ビームがストリップ線路（２０）をその長手方向に対して直角方向に完全に透過し、続いてオプトエレクトロニクス検出器（２３）に当たるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の信号伝送装置。
【請求項４】
走査ユニット（２１）は、光ビームがストリップ線路（２０）の誘電体層（２６）をその長手方向に対して直角方向にこの誘電体層（２６）またはストリップ線路（２０）の背後の反射面（２８、３１）での逆反射により２回完全に透過し、続いてオプトエレクトロニクス検出器（２３）に当たるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の信号伝送装置。
【請求項５】
走査ユニット（２１）は、誘電体層（２６）が電気的に生ぜしめられたブラッグ格子を形成するように構成されている場合、０次よりも高い回折次数の光ビームの、ブラッグ格子で回折されたビーム部分のみがオプトエレクトロニクス検出器（２３）に当たるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の信号伝送装置。
【請求項６】
走査ユニット（２１）は、誘電体層（２６）を通る光ビームの偏光面の電気的に生ぜしめられた回転を検出するための偏光器（３０）を含んでいることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項７】
誘電体層（２６）はポリマーマトリクス内に分散された液晶（２７）により形成され、導電性材料から成るストリップ（２５）の少なくとも１つは光ビームに対して透明であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項８】
誘電体層（２６）は非線形光学特性を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項９】
誘電体層（２６）は、誘電体層（２６）へ電界を印加すると光源（２２）の光ビームに対して電気的に生ぜしめられたブラッグ格子を形成する複数の部分層から構成されていることを特徴とする請求項５記載の信号伝送装置。
【請求項１０】
ストリップ線路（２０）は、回転軸線の周りを回転する第１の要素（１）または第２の要素（２）において、少なくとも近似的に回転軸線の周りの１つの円または部分円上を回転軸線に対して垂直な平面内を延びていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項１１】
送信装置（５）は送信変調器を含み、受信装置（６）は受信復調器を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項１２】
受信装置（６）はコンピュータ断層撮影装置の静止部分（２）上に配置され、送信装置（５）はコンピュータ断層撮影装置の回転部分（１）上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項１３】
光源（２２）はレーザーであることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の信号伝送装置。
【請求項１４】
２つの互いに相対的に運動させられる要素（１、２）の間で信号を伝送する信号伝送方法において、両要素の第１の要素（１）上で、導電性材料から成る２つのストリップ（２５）間の電気光学特性を有する誘電体層（２６）から構成されかつ信号を供給される高周波ストリップ線路（２０）を有する送信装置（５）が使用され、ストリップ線路（２０）を走る信号により誘電体層（２６）内に電気的に生ぜしめられる誘電体層（２６）の光学特性の局部的な時間的変化が、第２の要素（２）上に配置されている走査ユニット（２１）の光ビームにより少なくとも両要素（１、２）の相対的運動の運動区間の間に走査されることを特徴とする２つの互いに相対的に運動させられる要素の間の信号伝送方法。
【請求項１５】
誘電体層（２６）は、信号が誘電体層（２６）を通る光ビームの光透過の瞬時変化を生ぜしめるように選ばれることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
誘電体層（２６）は、信号が誘電体層（２６）を通る光ビームの偏光の瞬時変化を生ぜしめるように選ばれることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
誘電体層（２６）は、信号が誘電体層（２６）内の光ビームの屈折率の変化を生ぜしめるように選ばれることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送するために、特にコンピュータ断層撮影装置の回転部分と静止部分との間で測定データおよび／または制御データを伝送するために、両要素の第１の要素に、信号を導く少なくとも１つの高周波ストリップ線路を有する送信装置が取付けられ、両要素の第２の要素に、少なくとも１つの走査ユニットを有する受信装置が取付けられ、ストリップ線路および走査ユニットが、走査ユニットが少なくとも両要素の相対的運動の運動区間の間はストリップ線路の長手方向区間に沿って運動するように、第１の要素および第２の要素上に配置されている、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間の信号伝送装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送する信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの技術分野で今日では多くのデータ量を僅かな間隔で互いに相対的に運動させられる要素の間で、例えば測定装置の個々の装置部分の間で伝送する必要がある。データは通常運動させられる装置部分により検出され、データ検出中も静止側の装置部分における評価装置に伝送されなければならない。このような用途の具体的な例は医用画像化、特にいわゆるガントリの回転部分から回転中に大量の測定データが実時間でガントリの静止部分へ伝送されなければならないコンピュータ断層撮影装置である。利用可能な伝送率は実時間で伝送可能なデータ量に対する重要な規範である。
【０００４】
これまで、僅かな間隔で互いに相対的に運動させられる２つの要素の間で信号を伝送するために、コンピュータ断層撮影装置の分野で使用され得るさまざまな技術が知られている。これまでコスト的に最も望ましくかつ信頼性の高い解決策では信号の伝送は回転部分に取付けられている送信器から静止部分に配置されているアンテナへの静電容量結合により行われる。送信器として導波管を使用する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。データ伝送のためにデータは搬送波信号に変調されて、導波管内に入力される。導波管に対して相対的に幾何学的に定められて配置されているアンテナが搬送波信号を無接触で受信する。搬送波信号の復調の後にデータが静止部分で利用可能になる。このような用途では導波管はＣアーム式Ｘ線装置のＣアームの周辺に沿って、アンテナはこのＣアームの支持体に取付けられている。
【０００５】
特にコンピュータ断層撮影装置において２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送するために、送信器として円形のストリップ線路がガントリの回転部分の周辺に配置され、受信器として静止部分にストリップ線路の短い部分が送信線路のすぐ付近に設けられている装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。データ伝送は特許文献１に記載されている装置と同じ方式行われる。このようなストリップ線路はこれらの用途の際にしばしばＰＣＢ技術（ＰＣＢ：印刷回路板）で製作される。
【０００６】
しかし、なかんずくコンピュータ断層撮影装置の分野において常に増大するデータ量はこの伝送技術では見通し可能な将来に問題を生じる。最近のコンピュータ断層撮影装置は既に秒当たりギガビット（Ｇｂｐｓ）のオーダーのデータレートを発生する。データレート上昇により物理的なビット長さは低下する。ストリップ線路内の電磁波の速度は空気中の速度よりも低く、従ってストリップ線路内のビット長さはさらに短い。既存のシステムの受信アンテナは６〜２２ｃｍの長さの範囲内にあるが、それは１０Ｇｂｐｓのデータ伝送率の際には既に２ｃｍよりも短く構成されていなければならない。このことは結合容量、従ってＳＮ比を減ずるので、伝送システムがより敏感に外部干渉に反応する。
【０００７】
この静電容量結合による伝送技術の他に、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を光学的に伝送するための個々の解決策も知られている。すなわち、コンピュータ断層撮影装置の回転部分に光導波路から成るリングが送信装置の部分として取付けられ、該リングが入射した光をその長手方向軸線に対して垂直にも放射する信号伝送装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。伝達すべきデータはこのリング内に光源の変調により入力され、静止部分でオプトエレクトロニクス検出器により受信される。送信装置をリング状に構成することにより、ここでもほぼ各々の回転相の間に受信器によるデータの受信が可能である。しかし、信号が光ファイバ内を導かれる光学的なデータ伝送技術はファイバ内の自己位相変調および群速度分散に基づいて同じく到達可能な伝送率を制限されている。
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０００７６０１号明細書
【特許文献２】米国特許第５１４０６９６号明細書
【特許文献３】米国特許第５５３５０３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送する信号伝送装置および方法において、１０Ｇｂｐｓ以上の範囲内のデータレートを有するデータ伝送を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
信号伝送装置に関する課題は、本発明によれば、冒頭で述べた信号伝送装置において、ストリップ線路が、導電性材料から成る２つのストリップ間の電気光学特性を有する誘電体層から構成され、少なくとも１つの光源およびオプトエレクトロニクス検出器を含んでいる走査ユニットが、ストリップ線路の長手方向区間に沿う走査ユニットの運動中に光源の光ビームがストリップ線路の誘電体層に向けられ、反射または透過または回折されたビーム部分をオプトエレクトロニクス検出器により検出することによって誘電体層の光学特性の局部的な時間的変化が検出されるように構成されていることによって解決される。
【００１１】
信号伝送装置の有利な実施態様は次の通りである。
・導電性材料から成るストリップの一方または両方は光ビームに対して光学的に透明である（請求項２）。
・走査ユニットは、光ビームがストリップ線路をその長手方向に対して直角方向に完全に透過し、続いてオプトエレクトロニクス検出器に当たるように構成されている（請求項３）。
・走査ユニットは、光ビームがストリップ線路の誘電体層をその長手方向に対して直角方向にこの誘電体層またはストリップ線路の背後の反射面での逆反射により２回完全に透過し、続いてオプトエレクトロニクス検出器に当たるように構成されている（請求項４）。
・走査ユニットは、誘電体層が電気的に生ぜしめられたブラッグ格子を形成するように構成されている場合、０次よりも高い回折次数の光ビームの、ブラッグ格子で回折されたビーム部分のみがオプトエレクトロニクス検出器に当たるように構成されている（請求項５）。
・走査ユニットは、誘電体層を通る光ビームの偏光面の電気的に生ぜしめられた回転を検出するための偏光器を含んでいる（請求項６）。
・誘電体層はポリマーマトリクス内に分散された液晶により形成され、導電性材料から成るストリップの少なくとも１つは光ビームに対して透明である（請求項７）。
・誘電体層は非線形光学特性を有する材料により形成されている（請求項８）。
・誘電体層は、誘電体層へ電界を印加すると光源の光ビームに対して電気的に生ぜしめられたブラッグ格子を形成する複数の部分層から構成されている（請求項９）。
・ストリップ線路は、回転軸線の周りを回転する第１の要素または第２の要素において、少なくとも近似的に回転軸線の周りの１つの円または部分円上を回転軸線に対して垂直な平面内を延びている（請求項１０）。
・送信装置は送信変調器を含み、受信装置は受信復調器を含んでいる（請求項１１）。
・受信装置はコンピュータ断層撮影装置の静止部分上に配置され、送信装置はコンピュータ断層撮影装置の回転部分上に配置されている（請求項１２）。
・光源はレーザーである（請求項１３）
【００１２】
信号伝送方法に関する課題は、本発明によれば、冒頭で述べた信号伝送方法において、両要素の第１の要素上で、導電性材料から成る２つのストリップ間の電気光学特性を有する誘電体層から構成されかつ信号を供給される高周波ストリップ線路を有する送信装置が使用され、ストリップ線路を走る信号により誘電体層内に電気的に生ぜしめられる誘電体層の光学特性の局部的な時間的変化が、第２の要素上に配置されている走査ユニットの光ビームにより少なくとも両要素の相対的運動の運動区間の間に走査されることによって解決される。
【００１３】
信号伝送方法の有利な実施態様は次の通りである。
・誘電体層は、信号が誘電体層を通る光ビームの光透過の瞬時変化を生ぜしめるように選ばれる（請求項１５）。
・誘電体層は、信号が誘電体層を通る光ビームの偏光の瞬時変化を生ぜしめるように選ばれる（請求項１６）。
・誘電体層は、信号が誘電体層内の光ビームの屈折率の変化を生ぜしめるように選ばれる（請求項１７）。
【００１４】
２つの互いに相対的に運動させられる要素の間で信号を伝送するための、特にコンピュータ断層撮影装置の回転部分と静止部分との間で測定データおよび／または制御データを伝送するための本発明による信号伝送装置では、公知のように、両要素の第１の要素に、信号を導く少なくとも１つの高周波ストリップ線路を有する送信装置が取付けられ、両要素の第２の要素に、少なくとも１つの走査ユニットを有する受信装置が取付けられ、ストリップ線路および走査ユニットが、走査ユニットが少なくとも両要素の相対的運動の運動区間の間はストリップ線路の長手方向区間に沿って運動するように、第１および第２の要素上に配置されている。本発明により提案された信号伝送装置は、一方では、ストリップ線路が、導電性材料から成る２つのストリップつまり層の間に電気光学特性を有する誘電体層から構成され、また他方では、少なくとも１つの光源（好ましくはレーザー）およびオプトエレクトロニック検出器を含んでいる走査ユニットが、ストリップ線路の長手方向区間に沿う走査ユニットの運動中に光源の光ビームがストリップ線路の誘電体層に向けられ、反射または透過または回折されたビーム部分をオプトエレクトロニクス検出器により検出することによって誘電体層の光学特性の局部的な時間的変化が検出されるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
信号伝送方法では、信号が第１の要素上のストリップ線路内に供給される。これは冒頭にあげた静電容量結合の従来技術から知られているように高周波搬送波信号の適切な変調により行われる。ストリップ線路の誘電体層は電気光学特性を有するので、この誘電体層の光学特性はストリップ線路を走る信号によりつまりその電界により場所的および時間的に変調される。信号により誘電体層内に生ぜしめられた光学特性の局部的な時間的変化が、走査ユニットの光ビーム、好ましくはレーザービームにより少なくとも両要素の相対的運動の運動区間の間、好ましくはすべての運動中に走査される。生ぜしめられた光学的変化に応じて、誘電体層を透過した光ビーム、誘電体層内で反射される光ビームまたは誘電体層により回折された光ビームが光学特性の変化を検出するために利用される。検出された変化をオプトエレクトロニクス検出器を用いて変換することにより、伝送された信号またはデータが電気的な信号列またはデータ列として再び得られる。
【００１６】
本発明による信号伝送装置ならびに方法では、冒頭にあげた静電容量結合の技術の場合と同様に、先ず伝送すべき信号がストリップ線路内に入力される。しかしながら、誘電体層には電気光学特性を有する特別な材料を有するストリップ線路が使用される。さらに、静電容量結合の技術と異なり、ストリップ線路を走る信号はアンテナにより受信されるのではなく、ストリップ線路の誘電体層に向けられている光ビームにより走査または読出しされる。光ビームにより誘電体層内の光学特性の変化が可視化される。光学特性のこの変化は、誘電体層の電気光学特性に基づいてストリップ線路を走る信号の振幅変調された電界により誘電体層内に生ぜしめられる。光学特性の変化の読出しは、光ビームの透過、反射または回折されたビーム部分が当たる少なくとも１つのオプトエレクトロニクス検出器と結び付いて行われる。ストリップ線路を走るビットパターンがこのようにして無接触で読出される。
【００１７】
以下において光源としてレーザーを有する本発明の個々の実施例を説明する。しかし、もちろんビーム特性および伝送率への要求に応じて他の光源、例えば発光ダイオードも使用され得る。
【００１８】
本方法ではさまざまな電気光学効果が利用され得るので、実施例において一層詳細に説明されている光源および検出器のさまざまな配置が生じる。このことはストリップ線路の長手方向に対して直角な光ビームのビーム経路にも当てはまる。このビーム経路は誘電体層の材料および構成から生ずる利用された電気光学効果に応じて、導電性材料から成る１つまたは両方のストリップを通って、またはこれらのストリップの間を通って延びる。前者の場合、導電性材料から成るストリップの少なくとも１つは光ビームに対して透明な材料、例えば透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）から形成される。このような透明な導電性材料は例えば、液晶、太陽電池および窓用の熱絶縁性ガラスの分野で既に知られているような錫、インジウム、カドミウム、ガリウム、銅または亜鉛の酸化物である。ストリップ線路の両導電性ストリップがこのような材料から成っていると好ましい。
【００１９】
もちろん、本発明による信号伝送装置および方法におけるストリップ線路の誘電体層の材料は、その電気光学特性に関して、入力された信号により誘電体層内に生ぜしめられた光学特性の変化が走査装置（すなわち光源および光検出器）により検出可能であるように選ばれる。電気光学材料としては例えば非線形光学効果を有するポリマー内に分散された液晶またはポリマーまたは強誘電体材料が使用され得る。最後に挙げた材料の例はＡＤＰ（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、ＫＤＰ（ＫＨ2ＰＯ4）、ＬｉＮＢＯ3、ＬｉＴａＯ3またはＣｄＴｅである。電気光学材料のさまざまな部分層から成る誘電体層の構成も、ブラッグ格子を電気的に生ぜしめるために、本発明による装置ならびに方法の実施例により設けられる。
【００２０】
基本的に本発明による信号伝送装置は互いに相対的に運動させられる要素のさまざまな運動形態に対して使用され得る。例えば直線的な運動の場合、ストリップ線路は、運動の可能なかぎり大きい区間にわたって十分に走査装置の近くを導かれるように、直線的に静止部分または運動部分に延びていてよい。運動させられる要素の回転運動の場合、ストリップ線路は少なくとも区間ごとに回転中心の周りの円軌道上を延びていると好ましい。もちろん相対的運動の場合に両要素も運動し得る。信号伝送は、走査装置の光ビームまたはレーザービームがストリップ線路の誘電体層上に当たる相対的運動の区間内でのみ可能である。運動の残りの区間内ではデータ伝送は中断されている。中断なしのデータ伝送は例えばストリップ線路が相対的運動のすべての区間にわたって延びていること、または、運動の各々の時点で相応の走査可能性がレーザービームにより得られように複数のストリップ線路が互いにずらされて配置されることにより実現され得る。その際に複数の走査ユニットが設けられていてもよい。本発明による送信装置における１つまたは複数のストリップ線路はその信号の入力点とは反対側の端で、この端における信号の反射を避けるために、インピーダンスにより閉じられている。
【００２１】
本発明による信号伝送装置ならびに方法は、公知の解決策を凌駕する伝送率を有する少なくともほぼ連続的な信号伝送または測定データ伝送を可能にする。ストリップ線路は、コンピュータ断層撮影装置内で使用される際、ガントリの静止部分への測定データの伝送を可能にするために、ガントリの回転部分に取付けられていると好ましい。もちろん、少なくとも１つのストリップ線路を有する送信装置を、相応の走査装置を有する回転部分への制御データの伝送を可能にするために、静止部分に配置することもできる。半導体レーザーの使用によりすべての走査装置が非常に軽量かつ小形に構成される。
【００２２】
さらに本発明による信号伝送装置は信号の並列伝送のために複数の並んで位置しているストリップ線路の使用を可能にする。これらの並んで延びているストリップ線路は走査装置により相い異なるレーザービームにより同時に走査される。本発明による信号伝送装置ならびに方法におけるストリップ線路の幅は１ｃｍ以下、例えば僅か１ｍｍの範囲内であってよい。なぜならば、このように狭いストリップ線路も集束されたレーザービームにより容易に走査されるからである。それにより、伝送可能なデータレートを相応に高めるために、複数のストリップ線路が（クロストークを避けるために）十分な間隔をとって並んで配置される。ストリップ線路上を伝搬するデータビットが高いデータレートに基づいて１ｃｍよりも短い長さを有するとしても、これらのビット信号は集束されたレーザービームにより同じく容易に走査される。ストリップ線路と走査装置との間の間隔を十分に僅かに保つという要求も公知の静電容量結合の場合よりも明らかに僅かである。従って、本発明による信号伝送装置は明らかに機械的な許容差により影響されにくい。送信装置および受信装置の構成要素はガルバニックに絶縁され、また完全に無電位にある。従って、本発明による信号伝送装置ならびに方法はコンピュータ断層撮影装置の回転部分と静止部分との間の同相擾乱に対して、同様に外部からの電気的干渉に対して敏感でない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下には本発明による信号伝送装置ならびに方法を、特許請求の範囲にあげられている保護範囲に限らずに、図面と結び付けて実施例により一層詳細に説明する。
【００２４】
図１はガントリの回転部分からガントリの静止部分へ測定データを伝送する信号伝送装置を有するコンピュータ断層撮影装置を概略図で示す。コンピュータ断層撮影装置はなかんずくＸ線管３、行状に配置されているＸ線検出器４および患者寝台９を含んでいる。Ｘ線管３およびＸ線検出器４は、患者寝台９またはこれと平行に延びている検査軸線Ｚの周りを回転するガントリの回転部分に配置されている。患者寝台９は通常ガントリに対して相対的に検査軸線Ｚに沿って移動可能である。Ｘ線管３は、１つの層平面内を検査軸線Ｚに対して垂直に扇状に広げられるＸ線束を発生する。このＸ線束は層平面内の検査の際に対象物の層、例えば患者寝台９上に寝かされている患者の身体層を透過し、Ｘ線管３と向かい合っているＸ線検出器４に当たる。Ｘ線束が患者の身体層を透過する角度、および場合によってはガントリに対して相対的な患者寝台９の位置はコンピュータ断層撮影装置による撮像中に連続式に変化する。従って、撮像中にＸ線検出器４は大量の測定データを発生し、この測定データが患者の身体の二次元の断層画像または三次元の断層画像を再構成するために評価される。この評価は通常コンピュータ断層撮影装置に接続されている静止側のコンピュータシステム８内で行われる。測定データの検出中にガントリの回転部分１は静止部分２内を回転する。Ｘ線検出器４により検出された測定データはガントリの回転部分１に取付けられている回転側の送信装置５によりコンピュータ断層撮影装置の静止部分２における静止側の受信装置６に伝送される。静止側の受信装置６からデータは通常ケーブル接続を経て画像コンピュータ８の受信器７に評価のために供給される。
【００２５】
図２は従来の技術による公知の伝送装置の例が多数のコンピュータ断層撮影装置にどのように使用されるかを例として概略図で示す。このデータ伝送装置では測定データは静電容量結合によりガントリの回転部分１から静止部分２へ伝送される。そのために回転部分１に円形の高周波ストリップ線路１１が送信アンテナとして取付けられ、送信アンテナ内に測定データがデータ源１０から入力される。ストリップ線路１１は入力点とは反対側で適当なインピーダンス（終端１２）により終端されている。データ源１０からストリップ線路１１内に供給されたデータビットはストリップ線路の両枝路内を終端１２まで伝搬する。２つの逆方向に延びている枝路へのこの際に選ばれた分割はガントリの回転中に連続的なデータ伝送を可能にする。図中の矢印はストリップ線路１１の両枝路内のデータ信号の伝搬方向を示す。ガントリの静止部分２には高周波ストリップ線路１３の短い区間が静止部分２の受信装置６の部分である受信アンテナとして配置されている。ガントリの回転部分１の回転の際に受信アンテナ（ストリップ線路１３）は回転部分１の送信アンテナとして使用されたストリップ線路１１のすぐ近くに位置しているので、ストリップ線路１１内に入力されたデータ信号は静電容量結合により受信アンテナにより受信される。しかしこの形式のデータ伝送は、より大きいデータレートおよびそれにより必要な受信アンテナの短縮の際に、本明細書の冒頭部分に既に説明したような問題に当面する。
【００２６】
本発明により提案される信号伝送装置では同じく高周波ストリップ線路、特にマイクロストリップ線路が送信装置の部分として使用される。コンピュータ断層撮影装置内での使用の際、このストリップ線路は図２に示されているのと同じようにガントリの回転部分１内に配置される。同じようにデータ信号が公知の静電容量結合を有するシステムの場合のように入力されるストリップ線路は同じく入力点とは反対側の端において、これらの端における信号の反射を避けるために適当に終端されている。
【００２７】
図３は本発明に使用される高周波ストリップ線路の構成の例を示す。個々のデータビット４４の形で存在する信号はデータ源１０からストリップ線路２０内に入力され、ストリップ線路２０内をデータ源１０とは反対側の端およびそこに設けられている終端２４まで伝搬する。データビット４４またはこれらを形成する変調された電界の伝搬方向４０は図の長く延びている矢印により示されている。ストリップ線路２０は導電性材料、例えば銅の２つの薄いストリップ２５から成り、それらの間に電気光学特性を有する材料から成る誘電体層２６が配置されている。図にはストリップ線路２０上を伝搬するデータビット４４の作用が誘電体層２６上のその電界４１により示されている。この際に例えば、論理値“１”を有するデータビットの電界４１が論理値“０”を有するデータビットの電界４２とは反対方向に向けられているデータビットのコード化が仮定される。参照符号４３を付して、ストリップ線路内を伝搬するデータビット４４の長さが示されている。図から、データビット４４により変調されストリップ線路内を伝搬する電磁界が、電気光学特性を有する材料から成る誘電体層２６において誘電体層の光学特性に影響し、それらの光学特性がデータパターンにほぼ追随することは明らかである。
【００２８】
この物理的効果は、本発明による信号伝送装置ならびに方法において、ストリップ線路上を伝搬する信号つまりデータビット４４を光学的に読出すために利用される。この際に静止部分２に、図４に示されているように少なくとも１つのレーザー２２ならびに光検出器２３を含んでいる走査ユニット２１を有する受信装置が使用される。ストリップ線路２０の誘電体層２６の光学特性の局部的な時間的変化に関するデータビットの読出しは、図４の左側に示されているような配置により行われる。レーザー２２のレーザービームは回転するストリップ線路２０の誘電体層を透過してストリップ線路２０のレーザー２２とは反対側に配置されている光検出器２３に入射する。図４の右側に示されているような他の実施例では、レーザー２２も光検出器２３もストリップ線路２０の同じ側に配置され、誘電体層内に入射したレーザービームはビーム方向に誘電体層の背後で反射され、誘電体層を新たに透過し、その後光検出器２３に当たる。この反射はストリップ線路の背後に鏡面を設けることにより、またはストリップ線路の裏側のストリップとして反射する導電性材料を使用することにより実現される。レーザーとしてはこの実施例において、またすべての他の実施例においても、半導体レーザー、好ましくはＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ；面発光レーザー）が使用され得る。
【００２９】
次の実施例はさまざまな電気光学材料およびストリップ線路２０の誘電体層２６のさまざまな構成に関係して、走査ユニット内のレーザーおよび光検出器のさまざまな配置可能性を示す。これらの実施例では例えば、論理値“１”を有するデータビットが特定の大きさ（Ｕｍ＝１）の電界を有する時間区間により、また論理値“０”を有するデータビットが電界なしの時間区間によりデータストリーム内で表されるというデータビットのコード化が仮定される。
【００３０】
図５では誘電体層２６として、ポリマーマトリクスから成り液晶内に分散されている材料が使用される。両導電性ストリップ２５はこの例では光学的に透明な材料から成り、中間に誘電体層２６が構成されている。図５は、レーザー２２および光検出器２３がストリップ線路２０の両側に配置され、レーザービームがストリップ線路２０の長手方向に垂直に導電性ストリップ２５を透過する走査ユニットを示す。いまレーザービームが誘電体層２６を透過する個所で両ストリップ２５間に電界が印加されているならば、液晶はこの個所で整列し、従って誘電体層２６はレーザービームに対して透明である（Ｕｍ＝１、左図）。電界がこの個所に印加されていないならば（Ｕｍ＝０、右図）、材料はレーザービームに対して透明でない。データビットの上述したコード化の際にストリップ線路内を伝搬するデータビットによりレーザービームに対する誘電体層の透過が時間的に変更される。この誘電体材料の電気光学特性はこうしてストリップ線路を通って伝送されたデータビットを模写する。それゆえ、レーザービームの透過の変調はストリップ線路を伝送されたデータパターンに相当し、光検出器２３により検出される。
【００３１】
印加されている電界により透過が変化する誘電体層２６としてこのような電気光学材料を使用する場合、図６に示されているように、走査ユニット内でのレーザー２２および光検出器２３の他の配置も選ばれ得る。ここではレーザービームは、ビーム方向に見て裏側の、レーザービームに対して鏡２８として構成されている導電性ストリップで逆反射され、従ってレーザービームは誘電体層２６を２回通過する。レーザービームのビーム経路内の半透明鏡３２により、逆向きに走るビーム部分が光検出器２３に向けられる。この配置によっても、伝搬するデータビットにより変調された誘電体層２６の光透過が検出される。
【００３２】
図７は本発明による信号伝送装置のストリップ線路２０の構成の別の可能性として、誘電体層２６内に電気光学的に生ぜしめられたブラッグ格子によるレーザービームの回折が利用される実施例を示す。誘電体層２６は横方向に、すなわちストリップ２５に対して垂直に延びている非線形電気光学材料の複数の部分層から構成され、相続く部分層はそれぞれ逆の結晶方向を有し、部分層の厚みはレーザービームのコヒーレンス長さに整合している（位相整合）。部分層の材料としては例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）またはこの用途に適した他の強誘電体材料が使用され得る。誘電体層上に電界が印加されていなければブラッグ格子は構成されないが、論理値“１”を有するデータビットの電界は、図７に示されているように、この個所にブラッグ格子を発生する。この個所で層に当たるレーザービームはその後種々の回折次数で回折される。光検出器２３が、一次の回折次数またはより高次の回折次数を生ずる個所に配置されていると、電界がまさにこの個所に印加されるときにのみ、レーザー強度が測定される。電界が印加されていないならば（Ｕｍ＝０、図の右側部分を参照）、レーザービームは回折されず、従ってビーム部分は光検出器２３に当たらない。
【００３３】
図７の例では、ストリップ線路の光伝導性ストリップ２５間に位置し、ストリップ線路に沿って伝搬する電界が、横方向の部分層の局部的な屈折率を、伝送されたビットパターンに相応して変更することが利用される。この例でも導電性ストリップ２５は透明酸化物から形成されている。論理値“１”を有するデータビットは、ラウエの式：ｓｉｎθm ＝ｍ×λ／ｄ（但し、θは回折角度、λはレーザーのコヒーレント波長、ｄは格子定数に相当し、ｍ＝０，１，…≦ｄ／λ）による複数の回折次数を発生する瞬間的な格子構造を誘電体層２６内に形成する電界を発生する。使用された光検出器２３の方向選択性を改善するために、例えば絞りの形で追加的なコリメータ２９が使用され得る。コリメータ２９により光検出器内でランダムな光反射を有する干渉が避けられる。論理値"０"を有するデータビットは誘電体層２６上に電界を発生せず、従って層材料の特性を変化させない。レーザービームは均等な光学的材料の際にはこの場合に回折なしに誘電体層２６を通過する。
【００３４】
変調するデータビットストリームによる屈折率の変化は非常に小さくてよい。有効なブラッグ格子を発生するために、０．０００１の屈折率変化で十分である。なぜならば、データビットまたはそれにより生ぜしめられる格子の長さ内に十分に多数の周期が位置しているからである。すなわち例えば２０Ｇｂｐｓの伝送率の際に、１ｃｍの長さの格子が誘電体層の読出しに利用されるような６６０ｎｍの波長を有するレーザー放射に対して、１００００以上の波長周期を有する。
【００３５】
もちろん誘電体層のこの実施例の場合にも走査ユニットは逆反射配置で作動させられ得る。その際、レーザーおよび光検出器は同じ側に配置されている。光検出器は逆回折された光に対してそれぞれ検出すべき回折次数の個所に置かれているだけでよい。
【００３６】
図８は、同じくブラッグ格子が誘電体層内に生ぜしめられるストリップ線路２０の誘電体材料の構成の別の例を示す。この例では誘電体層２６は、個々の部分層が長手方向に、すなわちストリップ２５に対して平行に延びるように構成されている。層厚みは入射するレーザー光のコヒーレンス長さに整合されている（位相整合）。その他の点では図７と結び付けて説明したことが当てはまる。図８は逆反射の測定が行われるレーザーならびに光検出器の配置を示す。しかしもちろん図７に示されているようなレーザーならびに光検出器の配置も選ばれ得る。
【００３７】
図９はストリップ線路および走査ユニットの構成に対する２つの異なる例を示す。これらの例では誘電体層２６の材料は、電界が印加されている際にポッケル効果が生ずるように選ばれている。それゆえ、伝送されたデータビットの電界によって、層を通って走る偏光されたレーザービームの偏光方向が変更される。このデータビットにより変調された偏光の時間的変化が、光検出器２３を有する相応に設定された直線偏光器３０により検出される。
【００３８】
図９の左側の図による実施例の場合、直線偏光器３０により最初にレーザービームの定められた直線偏光が設定される。直線偏光されたレーザービームは導電性ストリップ２５間の誘電体層２６を通過し、偏光は導電性ストリップ２５間に電界が印加されているか又は印加されていないかに関係して変化する。論理的なビット値“１”に対して偏光面は９０°回転し、従って光検出器２３の前に第２の直線偏光器３０を配置するとレーザー光は検出器２３に到達しない。それゆえ、検出器は論理値“０”を発する。論理値“０”を有するデータビットは入射するレーザー光の偏光面を変更しないので、光は検出器２３に到達し、それにより論理値“１”を発生する。
【００３９】
レーザービームが誘電体層２６を２回通過するために鏡３１での逆反射が利用される図９の右側の図による実施例の場合、ポッケル効果の発生に必要な電界強度はより低い。両方の示されている実施例では、電極つまり導電性ストリップ２５がレーザービームと干渉しない横方向のポッケル変調器の配置が利用される。位相シフトは電界と誘電体層を通る光路の長さとの積に比例している。従って、光路の長さが延長されることによって、変調電圧が数ボルトに減ぜられ得る。
【００４０】
別の実施例ではこの関連が、ストリップ線路の長さにわたるデータビットの電界の減弱を、発生された位相シフトに関して補償するために、利用される。このために、ストリップ線路の各個所においてポッケル効果による一定の位相シフトを得るために、ストリップ線路内へのデータビットの入力点からの間隔と共に増大する誘電体層の幅が選ばれる。
【００４１】
この横方向の配列の他にストリップ線路は縦方向のポッケル変調器としても構成され得る。縦方向の変調器は、誘電体層の厚みまたは誘電体層を通る光路の長さに無関係である大きさの位相シフト（ポッケル効果）を有する。位相シフトは単に変調電圧に比例し、この変調電圧は横方向の配列の場合よりも大きくなければならない。さらにこのような構成の場合には導電性ストリップはレーザービームに対して光学的に透明でなければならない。ストリップ線路はこの場合には例えば、その表面の両側を亜鉛酸化物から成る層により被覆され、誘電体層を形成する結晶から成っていてよい。長手方向の配置は横方向の変調器に比べて高い消去比が得られるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】信号伝送システムを有するコンピュータ断層撮影装置を示す概略図
【図２】従来技術によるコンピュータ断層撮影装置の信号伝送装置の一例を示す概略図
【図３】本発明による送信装置の高周波ストリップ線路の構成の一例を示す概略図
【図４】本発明による走査ユニットのレーザーおよびオプトエレクトロニクス検出器の配置の一例を示す概略図
【図５】本発明によるストリップ線路の走査の一例を示す概略図
【図６】本発明によるストリップ線路の走査の別の例を示す概略図
【図７】本発明によるストリップ線路の走査の別の例を示す概略図
【図８】本発明によるストリップ線路の走査の別の例を示す概略図
【図９】本発明によるストリップ線路の走査の２つの別の例を示す概略図
【符号の説明】
【００４３】
１        ガントリの回転部分
２        ガントリの静止部分
３        Ｘ線管
４        Ｘ線検出器
５        送信装置
６        受信装置
１０        データ源
２０        ストリップ線路
２１        走査ユニット
２２        レーザー
２３        光検出器
２４        終端
２６        誘電体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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