DE2643918B2 - - Google Patents
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Description
schallwandlerelementen 2, die in mehreren übereinanderliegenden
Reihen an der Applikationsfläche eines zugehörigen Trägerteiles 3 angeordnet sind. Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt das Array vorzugsweise achtzig Spalten zu je drei übereinanderliegenden
Wandlerelementen 2. Die Betriebsfrequenz beträgt vorzugsweise 2 MHz. Bei einer Spaltenbreite
von ca. 2 mm (Wandlerelementbreite plus Isolierfuge) ergibt sich somit ein Ultraschallbild, das aus beispielsweise
sechzig Zeilen aufgebaut ist und eine Breite von ca. 12 cm bei einer Tiefe von ca. 18 cm hat. Mit dem
Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 sollen insgesamt ca. fünf feste Tiefen des Empfangsfokus einstellbar sein.
Die Empfangsfläche schwankt dabei zwischen minimal zwei benachbarten Plättchen der mittleren Wandlerelemen.te
am Array und maximal zwanzig Spalten (bei zusätzlicher elektronischer Fokussierung) aus sämtlichen
drei Wandlerelementreihen. Im Falle der zusätzlichen elektronischen Fokussierung sind im Höchstfall
acht Kanäle für unterschiedliche Verzögerungszeiten erforderlich. Die vorgenannten Daten sind (unter
Verwendung von Näherungsformeln) so gewählt, daß bei elektronisch mitlaufender Fokussierung die 6
dB-Werte der effektiven Schallstrahlbreite über die ganze Bildtiefe etwa konstant ungefähr 4 mm bleiben.
Damit wird die Klasse der Bildqualität herkömmlicher mechanisch bewegter Ultraschall-Abtastsysteme mit
hoher Bildfrequenz erreicht. Die Schichtdicke der Abtastung schwankt dabei zwischen 3 und 8 mm.
Andere Werte ergeben sich jedoch entsprechend für andere Betriebsfrequenzen, die auch andersartig dimensionierte
Arrays mit beispielsweise höherer Spaltenzahl und dementsprechend höherer Zeilenzahl beinhalten.
Die Bildabmessungen schwanken entsprechend, und es ergeben sich auch demgemäß abweichende feste Tiefen
des Empfangsfokus mit entsprechend variierenden Sende/Empfangsflächen.
Im vorliegenden Anwendungsfall besteht die Aufgabe der Signalverarbeitung darin, das Informationsangebot
von insgesamt 3 χ 80 Schwingerelementplättchen 2 als Signalquellen bei rein natürlicher Fokussierung zu
einem einzigen bzw. bei zusätzlicher elektronischer Fokussierung zunächst bis auf acht Signale und dann
nach Verzögerung ebenfalls bis auf ein Signal zu reduzieren. Hierbei sind im wesentlichen insgesamt vier
Funktionen zu erfüllen: Es muß einerseits die Lage des wirksamen Strahlers bzw. der aufzubauenden Ultraschallzeile
im Ultraschallbild definiert werden. Andererseits müssen auch Sende/Empfangsflächenbreite des
wirksamen Strahlers sowie auch dessen Sende/Empfangsflächenhöhe festgelegt werden. Schließlich muß
auch zeitkorrekte Umschaltung zwischen Senden und Empfang gewährleistet sein. Theoretisch ist es möglich,
eine Schaltungsreduktion bis auf einen Kanal mit einem Serionschalter pro Ultraschallschwingungsplättchen
vorzunehmen. Für eine direkte Reduktion auf insgesamt acht Kanäle (ohne Zwischenstufe) wären acht Serienschalter
für jedes Plättchen nötig, d. h. insgesamt also 8x240=1920 Einzelschalter. Hinsichtlich letzteren
Falles ergibt sich jedoch eine weniger aufwendige Lösung dann, wenn Redundanzen vermieden werden
und mindestens eine Zwischenstufe der Reduktion gebildet wird. Zur Erzielung einer gewissen Ausbaufähigkeit
werden daher insgesamt zwei aufeinanderfolgende Stufen für die Signalverarbeitung gewählt, die
wahlweise in Kombination oder auch einzeln anwendbar sind. Die erste Ausbaustufe ermöglicht Abtastung
nach dem PrinziD des mitlaufenden natürlichen Fokus (Prinzipschaltbild gemäß Fig. 1); die zweite Ausbaustufe
hingegen ermöglicht zusätzliche elektronische Fokussierung (Prinzipschaltbild gemäß Fig.3). Beide
Stufungen sind sinnvollerweise so gewählt, daß eine Neu- bzw. Umprogrammierung von Schalterstellungen
leicht und rasch noch während des Aufbaus einer Bildzeile vorgenommen werden kann. Durch Schaffung
sog. Austastlücken werden Störungen durch Einfluß von Steuersignalen auf Sende- bzw. Empfangskanäle weitgehend
eliminiert, wie im nachfolgenden noch näher erläutert wird. Hinsichtlich des Ausführungsbeispiels
nach der F i g. 1 ergibt sich die schaltungsmäßige Reduktion in der Weise, daß das aus 3 χ 8C
Einzelwandlerelementen bestehende Array über insgesamt 3 χ 80 Schaltglieder 4, im folgenden Flächenmusterschalter
genannt, auf eine Zwischenebene aus insgesamt zwanzig sog. Schienen 5 matrixartig durchverbunden
ist. Im Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 werden die Signale sämtlicher zwanzig Schienen 5 im
Empfangsfall in einem Summierverstärker 6 (Pufferverstärker) mit vorgeschaltetem Empfangsschalter 7 aul
ein Signal zurückgeführt. Wird nachfolgend zusätzliche elektronische Fokussierung, z. B. gemäß Prinzipschaltbild
nach F i g. 3, gewählt, so gehen jedoch sämtliche zwanzig Schienen 5 getrennt über je einen zugeordneten
Pufferverstärker zur nachfolgenden Schaltung. Im Sendefall übernehmen Sendeschalter 8 die Verteilung
des Sendesignals auf die einzelnen Schienen 5. Zur Ansteuerung der Flächenmusterschalter 4 dient eir
erstes Schieberegister 9 mit Logikblöcken 10 bis 13. Die Ansteuerung der Sendeschalter 8 erfolgt hingeger
durch ein zweites Schieberegister 14 mit der Ansteuerlogik 15. Das Bauelement 16 stellt den Sendeoszillatoi
zur Speisung zu aktvierender Wandlerelemente 2 im Sendefall dar. Der Block 17 ist eine Steuer- unc
Synchronisiereinheit für die Schieberegister 9 bzw. U und die Logikblöcke 10 bis 13 bzw. 15. Die zi
erfüllenden Funktionen obiger Art erfordern eine weitere Zergliederung: Hierzu wird das Array 1 mit der
Wandlerelementen 2 ansteuermäßig in insgesamt vier gleichartige Blöcke zu jeweils zwanzig Wandlerelementspalten
aufgeteilt. Insgesamt zwanzig Spalter definieren hierbei die Gesamtfläche der im Anwendungsfall
(natürliche und elektronische Fokussierung' größten einzustellenden Empfangsfläche. Jede Wand·
lerelementspalte eines solchen Blockes stellt danr wieder die bereits oben angeführte Untereinheit au;
drei getrennt anzusteuernden Schaltern der Flächenmusterschalter 4 dar. Die Zahl Drei ergibt sich dabei aus
so der maximal vorgesehenen Zahl von Wandlerelement reihen pro Array. Im Ausführungsbeispiel nach dei
Fig. 1 definiert das 80-bit-Schieberegister 9 neben dei
fest vorgewählten maximalen Flächenbreite des groß ten Empfangsblockes auch noch die Position dei
aufzubauenden Bildzeile. Von links nach rechts werder dabei in das Schieberegister 9 in Blockform 20 bii
eingeschrieben und zur Fortschaltung der Bildzeile dei 20-bit-Block im Zeilentakt um je ein bit weitergescho
ben. Zur Festlegung der Sende/Empfangsflächenhöht
bo dienen die dem Schieberegister 9 vorgeschalteter
Logikblöcke 10 bis 13. Je nach vorgewähltem Pro grammablauf reichen diese Logikblöcke die vorr
Schieberegister 9 gelieferten Positionsinformation ent weder an sämtliche Reihen der Wandlerblöcke oder nui
b5 an einen Teil davon durch. Zur Festlegung dei
jeweiligen Flächenbreite dient hingegen das 20-bit Schieberegister 14 in Verbindung mit den Sendeschal
tern 8. Die Sendeschaltcr 8 bedienen in Abhängigkci
von den Informationen des Schieberegisters 14 nur so viele Schienen 5, wie es der gewünschten Sendefeldbreite
entspricht. Im Empfangsfall werden durch die Sendeschalter 8 sämtliche Schienen 5 kurzgeschlossen,
die ein? zu große Empfangsfeldbreite ergeben würden. Der bzw. die Pufferverstärker 6 werden dabei im
Sendemoment durch den bzw. die Eingangsschalter 7 vorübergehend von der Sendeenergie abgetrennt. Das
geschilderte Ansteuerkonzept ermöglicht eine einfache und schnelle Programmierung. Höhe und Breite der
Sende/Empfangsflächen, welche am häufigsten zu verändern sind, werden durch eine schnell schaltbare
Logik 10 bis 13 bzw. durch ein nur kurzes Schieberegister 14 gesteuert. Die Logik 15 zwischen dem kurzen
Schieberegister 14 und den Sendeschaltern 8 erlaubt dabei eine Um- bzw. Neuprogrammierung des Schieberegisters
14 ohne Störprobleme durch Betätigung der Sendeschalter 8. Die Bildung einer Zwischenebene aus
zwanzig Verbindungsschienen hat darüber hinaus auch noch den Vorteil, daß das Problem der Belastung eines
einzelnen Kanals durch die unvermeidliche Kapazität anhängender Schalter im geöffneten Zustand verringert
wird.
Das Grundelement zur Ansteuerung der Wandlerelemente einer einzigen Wandlerspalte zeigt nach Art
eines Schaltungsschnittes die F i g. 2. Man erkennt sofort in Einzeldarstellung eine Flip-Flop-Registerstelle
18 des Schieberegisters 9 mit der zugehörigen Ansteuerleitung 19. Die Ansteuerung der drei in Spalte
übereinander angeordneten, in den Flächen unterschiedlichen Einzelstrahler 20 bis 22 (das mittlere
Element ist flächenmäßig größer ausgebildet als die darüber bzw. darunter angeordneten Elemente) erfolgt
über Schaltstufen mit jeweils zwei im Gegentakt zueinander arbeitenden Flächenmusterschaltern 23, 24
bzw. 25, 26 bzw. 27, 28. Die Schaltlogik für die Flächenmusterschalter umfaßt dabei Invertierglieder
29, 30, 31 sowie UND-Glieder 32 und 33, die untereinander sowie mit der Ausgangssteuerleitung 34
der Flip-Flop-Registerstufe 18 des Schieberegisters 9 einerseits und zwei externen Steuerleitungen 35 bzw, 36
der Steuer- bzw. Synchronisiereinheit 17 (Fig. 1) andererseits in der dargestellten Weise verknüpft sind.
Steht am Ausgang der Flip-Flop-Registerstufe 18 des Schieberegisters 9 eine Eins, so wird der Schalter 26
geschlossen und somit bei geöffnetem Schalter 25 über die Sendeleitung 37 dem mittleren Wandlerelement 20
Sendeenergie zugeleitet. Die Ansteuerung der äußeren Wandlerelemente 21 bzw. 22 erfolgt hingegen über die
Steuerleitung 35, 36. Liegt an beiden Steuerleitungen eine Null, so sind die beiden äußeren Wandlerelemente
21 bzw, 22 abgeschaltet. Eine Hinzuschaltung eines oder beider Wandlerelemente 21,22 zum mittleren Wandlerelement
20 ergibt sich hingegen bei Anlegen einer Eins an eine bzw. beide Steuerleitungen.
Wird zusätzliche mitlaufende elektronische Fokussierung erwünscht, so muß das Schaltbild gemäß Fig. 1
entsprechend durch jenes der F i g. 3 erweitert werden. Hierbei besteht die Aufgabe, die Signale nunmehr
sämtlicher zwanzig Schienen der Schienenmatrix 5 gemäß Fig. 1 auf insgesamt acht Kanäle mit unterschiedlichen
Verzögerungszeiten zu verteilen. Die Gesamtzahl von acht Kanälen ergibt sich aus der
Forderung nach möglichst geringer Eigenrichtwirkung der Empfangsspalten bei gegebener Empfangsflächenbreite
und gegebener Fokusbrennweite. Die Aufteilung der Empfängerbreite in eine endliche statt unendliche
Zahl von Snalten bzw. Kanälen unterschiedlicher elektronischer Verzögerungszeit ergibt nämlich einen
Quantisierungsfehler, der ein gewisses Maß nicht überschreiten darf. Dieses Maß beträgt eine Achtel der
Ultraschallwellenlänge, woraus sich auch die Mindestzahl der Kanäle ableitet. Bei Vorwahl von lediglich acht
Kanälen muß die Zuordnung einzelner Spalten zu den Kanälen noch während des Aufbaus einer Bildzeile
geändert werden. Bei verringertem Schaltungsaufwand erfordert dies jedoch eine Umprogrammierung während
des Zeilenaufbaus. Werden hingegen insgesant zehn Kanäle zur Signalverzögerung angewendet, so
kann die Zuordnung der Spalten zu den Kanälen mit gleichbleibendem Programm konstant gehalten werden;
der Schaltungsaufwand ist jedoch entsprechend hoch.
Demgemäß ergibt sich bei zusätzlicher elektronischer Fokussierung die Zuschaltung des Prinzipschaltbildes
gemäß F i g. 3 zu jenem der F i g. 1 über jetzt insgesamt zwanzig Pufferverstärker 38 mit vorgesetzten Kanalschaltern
39. Hinter den zwanzig Pufferverstärkern 38 befinden sich wie vorher zwanzig Schienen einer
Schienenmatrix 40. Jede dieser Schienen ist nun zu insgesamt acht Einzelkanälen 41 bis 47' mit insgesamt
acht Kanalverstärkern 48 bis 55 mit nachgeschalteten Verzögerungsgliedern 56 bis 63 durchverbindbar. Zur
Verbindung dienen dabei in Paketen 64 bis 71 zusammengefaßte Analogschalter. Die Stellung sämtlicher
20x8=160 Einzelschalter wird von einem
160-bit-Schieberegister 72 definiert. Mit dem Prinzipschaltbild nach der Fig.3 soll die elektronische
Fokussierung so ausgelegt sein, daß sie in der Symmetrieachse vor der jeweiligen Empfangsfläche
liegt. Symmetrisch zu dieser Achse liegende Spalten können daher gleichen Verzögerungskanälen zugeordnet
werden. Diese Symmetriebedingung ermöglicht zusätzliche Einsparung an Einzelkanälen. Ein Steuerprogramm
für das Schieberegister 72, das eine derartige Symmetrierung (bei Verwendung der Mindestzahl von
acht Kanälen) ermöglicht, wird im nachfolgenden im Rahmen der Bildaufbau-Funktionsbeschreibung der
Prinzipschaltbilder gemäß den F i g. 1 und 3 noch näher erläutert.
Gemäß der Erfindung müssen die Flächenmuster für Senden und Empfang bei mitlaufender natürlicher
und/oder elektronischer Fokussierung während des Aufbaus einer Bildzeile am Verstärkereingang geschaltet
werden. Wird dabei in relativ großem zeitlichen Abstand vom Sendepuls, d. h. zu Zeitpunkten, die großer
Bildtiefe entsprechen, geschaltet, so hat die laufzeitabhängige Verstärkung des Verstärkertiefenausgleichs
so hohe Werte erreicht. In einem solchen Falle ist besonders störspannungsfreie Umschaltung erforderlich.
Am gravierendsten sind Übersprechimpulse, die von der Steuerleitung der jeweiligen Steuerschalter auf
die Empfangsleitung gelangen. Diese als Fehler elektronischer Schalter nur sehr schwierig zu beseitigenden
Übersprechimpulse führen zu insgesamt zwei Arten von Bildfehlern, im einen Falle entstehen
Störsignale, die zu unerwünschten Querlinien bei der Bilddarstellung führen. Im anderen Fall wirken die
Übersprechimpulse wie kleine Sendeimpulse, die Echosignale insbesondere der hautnahem Strukturen
auslösen, welche unmittelbar nach Umschaltung im Sichtbild als Geisterbildner dargestellt werden. Die
genannten Schwierigkeiten ließen sich im Prinzip
ti5 dadurch umgehen, daß nach einem Schaltungskonzept
gesucht wird, bei dem nur nach vorhergehender Verstärkung, d. h. also bei hohen Signalpegeln, geschaltet
wird. Dies würde jedoch zu einem unerwünscht
hohen Bauelementaufwand führen, weil dann im Falle elektronischer Fokussierung insgesamt dreißig voneinander unabhängige Kanäle gebildet werden müßten.
Vorteilhafter ist es, bei beibehaltenem Schaltungskonzept Störungen durch Übersprechimpulse der
Schalter dadurch zu vermeiden, daß das gesamte Ultraschallbild aus ineinandergeschachtelten Teilbildern so aufgebaut wird, daß in jedem Teilbild
wechselseitig Austastlücken entstehen, in denen ohne Störungseinfluß geschaltet werden kann. Das vorliegend vorgeschlagene Schaltungs- bzw. Bildaufbaukonzept wird in der Fi g. 4 anhand zweier Teilbilder näher
erläutert. Die F i g. 4 zeigt dabei die Teilbildverschachtelung bei gleichzeitiger elektronischer Fokussierung mit
entsprechend denkbarer Zuordnung von Schwingerspalten zu einzelnen Verzögerungskanälen K. Die
Verschachtelung der F i g. 4 läßt sich jedoch im Prinzip auch auf reine natürliche Fokussierung anwenden,
wobei im Unterschied lediglich Sende- bzw. Empfangsflächen mit gegenüber elektronischer Fokussierung
geringerer Flächenbreite einzusetzen sind.
Betrachtet man nun F i g. 4, so sieht man das Bildfeld mit beispielsweise einer Bildbreite von 12 cm und einer
Bildtiefe von 18 cm bei ca. 16 cm langem Array 1 in insgesamt fünf Feldbereiche I bis V unterteilt. Gemäß
der Fig.4 soll das erste Teilbild nun aus den Bildfeldbereichen II, IV und V bestehen. Die Größe der
wirksamen Empfangsfläche für Echosignale, die den einzelnen Empfangsflächen zuzuordnen sind, ist durch
die Anzahl der eingezeichneten aktiven Wandlerelemente mit der Kennzeichnung E für Empfang im
Sichtbild mit angegeben. Entsprechendes gilt auch für die jeweilige mit S gekennzeichnete Sendefläche am
oberen Bildrand. Beispielsweise beträgt also für das erste Teilbild bei einer Sendefläche von 3 χ 10
Wandlern die maximale Empfangsfläche (bei zusätzlicher elektronischer Fokussierung) insgesamt 3 χ 20
Einzelwandler im Bereich V. Im Bereich IV ist die Empfangsfläche hingegen auf insgesamt 3 χ 14 Einzelwandler reduziert. Die kleinste Empfangsfläche im
ersten Teilbild, nämlich jene des Bereiches II, weist hingegen nur noch insgesamt vier Wandlerelemente der
mittleren Wandlerelementreihe des Arrays 1 auf. Im Teilbild 1 stellen ferner die Bereiche I und III
Austastlücken dar, welche zur Umschaltung der Flächenmuster (Senden, Empfangsbereich II, Empfangsbereich IV) ausgenutzt werden. Am Übergang zwischen
Bereich IV und V ist keine Austastlücke notwendig, weil hier bei zusätzlicher elektronischer Fokussierung
bereits nach Verstärkung in insgesamt acht Kanälen geschaltet werden kann. In der Fig.4 besteht das
zweite Teilbild aus lediglich zwei Bereichen I und III, die zur Schreibung des Bildes in den Austastlücken von
Teilbild 1 dienen. Hinsichtlich des zweiten Teilbildes stellt jetzt der Bereich II die AustastlUcke für das
Teilbild 1 dar. Das zweite Teilbild hat ein wesentlich geringere Eindringtiefe als Teilbild 1, so daß die hierzu
erforderliche Bildaufbauzeit klein bleibt. Die maximal erzielbare Bildfrequenz sinkt jedoch aufgrund des
Mehrfachbedarfs an Zeit für das zweite Teilbild geringfügig von z. B. ca. 70 auf 50 Hz. Die zeitliche
Zusammensetzung des Gesamtbildes aus den beiden Teilbildern gemäß Fig.4 kann je nach Wahl der
Zeilenstruktur auf verschiedene Arten erfolgen. Eine erste Variante ermöglicht eine einfache und damit
schnelle Programmierung der drei Schieberegister 9,14 bzw. 72. Eine Umprogrammierung der langen Register 9
bzw. 72 ist lediglich im Takt der langsameren
Bildfrequenz erforderlich, während der Schiebetakt der
hohen Zeilenfrequenz entspricht. Lediglich das Schieberegister 14 wird schnell umprogrammiert. Die genannte
erste Variante ergibt sich bei Bildschreibung im reinen Zeilensprungverfahren, d. h. z. B. wird Teilbild 1 zuerst
komplett geschrieben und anschließend das geschriebene Teilbild 1 durch das Teilbild 2 ergänzt. Bei diesem
einfachen Zeilensprungverfahren wirft jedoch die Erzeugung des zweiten Teilbildes wegen der geringen
ίο Bildtiefe das Problem auf, daß Echos beispielsweise aus
größerer Tiefe wegen der relativ zum Zeilenabstand größeren Schallstrahlbreite unter Umständen auf
Nachbarzeilen dargestellt werden. Bei normalem Körpergewebe sind nämlich dieses Echos bei der
is vorausgesetzten Betriebsfrequenz von 2 Hz lediglich
um ca. 28 dB amplitudenschwächer als Echos der darzustellenden hautnahen Struktur. Um sicher zu
gehen, daß auf diese Weise nicht Bilder von tiefliegendem Gewebe in Oberflächennähe verlagert
dargestellt werden, sollte ein Amplitudenabstand von mindestens 50 dB gegeben sein. Diese Bedingung läßt
sich beispielsweise bei Erhöhung der Betriebsfrequenz z. B. von 2 MHz auf 4 MHz einhalten. Abhilfe kann
jedoch bei beibehaltener 2-M Hz-Betriebsfrequenz auch
durch ein Zeilensprungverfahren gefunden werden, das
in Modifikation Sprünge innerhalb der einzelnen Zeilen mit solchen räumlichen Abständen ermöglicht, daß
Echos aus großer Tiefe von vornherein nicht der falschen Zeile zugeordnet werden können. Letztere
Lösungsmöglichkeit erfordert jedoch erhebliche Erhöhung an technischem Aufwand bei entsprechend
vergrößerter Komplexität der Programmierung. Im Rahmen vorliegender Erfindung wird jedoch nun einer
zweiten Variante, die den Zeilensprung vermeidet, der
Vorzug gegeben. Diese Variante besteht darin, daß
jeweils zugeordnete Zeilen des Teilbildes 1 und des Teilbildes 2 in unmittelbarer zeitlicher Aufeinanderfolge
erzeugt werden. Die Verschachtelung der jeweiligen Zeilen der beiden Teilbilder kann dabei in dem Sinne
w erfolgen, daß beide Zeilen unmittelbar übereinander
oder in direkter Nachbarschaft nebeneinander dargestellt werden. Diese Art der Teilbildverschachtelung
bereitet praktisch keine Übergangsschwierigkeiten, da Echos aus größter Bildtiefe bei der Betriebsfrequenz
«s von 2 MHz um bereits ca. 74 dB bedämpft sind und beim
Übergang jeweils vom Teilbild 2 der einen Zeile auf Teilbild 1 der benachbarten Zeile unter Berücksichtigung des Austastbereiches I möglicherweise störende
Echos bereits um ca. 34 dB stärker bedämpft sind als die
erwünschten Echos. Eine weitere zusätzliche Verfeinerung erreicht man jedoch noch dadurch, daß bei Teilbild
2 mit schwächeren Sendeimpulsen gearbeitet wird, was wegen der geringen Eindringtiefe von Teilbild 2 möglich
ist. Wird der Sendeimpuls von Teilbild 2 also z. B. um ca.
20 dB niedriger gewählt als jener des Teilbildes 1, dann sind die Echos ebenfalls um etwa 20 dB schwächer. In
der Summe ergibt sich dann ein ausreichender Störabstand von ca. 54 dB bei der vorgeschlagenen
Betriebsfrequenz von 2 MHz. Die Verhältnisse werden
noch günstiger, wenn die Betriebsfrequenz entsprechend erhöht wird, weil Gewebebedämpfungen größer
sind. Der oben angeführte Störabstand von ca. 74 dB bei Übergang von Teilbild 1 auf Teilbild 2 stellt lediglich
einen Maximalwert dar. Selbstverständlich muß die
Absenkung des Leistungsniveaus bei Teilbild 2 durch
entsprechend höhere Verstärkung ausgeglichen werden. Hierdurch sinkt jedoch der Störabstand für den
Übergang von Teilbild 1 auf Teilbild 2 von 74 dB auf
10
15
20
30
wiederum ca. 54 dB. Hinsichtlich der Störabstände ergeben sich bei beiden Bildübergängen also vergleichbare
Verhältnisse.
Mit den F i g. 1 bis 4 ergibt sich nun der Bildaufbau bei zusätzlich mitlaufendem elektronischem Fokus in
Teilschritten wie folgt:
1. In das Schieberegister 9 werden zwanzig bit randbündig eingeschoben, womit die Position der
Bildzeile I definiert wird. Beim Schieberegister 14 werden zehn bit in Registermitte gebracht. Das
Schieberegister 72 wird einmalig gemäß den Anforderungen der Achsymmetrie des Schallfeldes
programmiert.
2. Es folgt der Sendeimpuls.
3. Irgendwann während des Aufbaus des Teilbildes 1, z. B. im Bildbereich I, erhält das Schieberegister 14
zwei bit in Registermitte. Über die Logik 15 werden die Sendeschalter 8 so eingestellt, daß alle Schienen
der Schienenmatrix 5 offen, d. h. nicht kurzgeschlossen sind.
4. Nunmehr erfolgt Empfang im Bereich II. Die Definition der Empfangsbreite erfolgt durch
Auswahl der Kanäle (Schalten nach Verstärkung).
5. Hinsichtlich des Schieberegisters 9 erfolgt Zuschaltung der beiden äußeren Wandlerreihen im
Bildbereich IH über die Logik 10 bis 13.
6. Es erfolgt Empfang des Bereiches IV bei entsprechender Auswahl der Kanäle.
7. Empfang des Bereiches V.
8. Es erfolgt Freigabe der Registerinformation des Schieberegisters 14 über die Logik 15 zur
Einstellung der Sendeschalter 8 auf die verringerte Sendefläche der ersten Zeile ues folgenden
Teilbildes.
9. Anschließend erfolgt Senden mit ca. '/io der
vorherigen Sendeimpulsamplitude.
10. Nunmehr erfolgt Empfang im Bereich I, wobei die Signalverstärkung um den Faktor 10 gegenüber
vorher erhöht ist
11. Bei Empfangseinstellung im Bereich II erhält das
Schieberegister 14 zehn bit für die nächstfolgende Zeilenposition. Die Logik 15 verhindert dabei die
Weitergabe der neuen Information an die Sendeschalter 8.
12. Es erfolgt Empfang des Bildbereiches III bei entsprechender Auswahl der Kanäle.
13. Der Registerinhalt des Schieberegisters 9 wird im
Gesamtblock um einen Takt (ein bit) weitergeschoben. Entsprechendes geschieht mit dem Registerinhalt
des Schieberegisters 72. Hinsichtlich des Schieberegisters 14 erfolgt Einstellung der Sendeschalter
8 gemäß dem mit Schritt 11 eingestellten neuen Registerinhalt.
14. Es erfolgt sinngemäße Fortsetzung bis zur letzten Bildzeile.
Die erzielte Vereinfachung im Bildaufbau ergibt einen Mehraufwand an notwendigen Programmwechseln der
Schieberegister. Insbesondere muß auch das lange Schieberegister 72 mit Zeilenfrequenz umprogrammiert
werden. Dies läßt sich jedoch auf leichte Weise mit verschiedenen Mitteln lösen. Eine Lösungsmöglichkeit
besteht beispielsweise darin, daß zur rascheren Umprogrammierung des Schieberegisters 72 die Speisung des
Schieberegisters im Parallelbetrieb über eine Vielzahl von Zuleitungen erfolgt. Eine zweite Möglichkeit
besteht in einer besonderen Anordnung der Registerplätze im Zusammenspiel mit einer Änderung der
55 Zuordnung der Kanäle und Verzögerungsstrecken. Dann reicht ein Weiterschieben des eingeschriebenen
Registerinhalts um zehn Taktschritte zur Umprogrammierung aus. Die dritte Möglichkeit, bei der überhaupt
auf Umprogrammierüng verzichtet werden kann, besteht — wie vorhergehend bereits angedeutet — in
einer Erhöhung der Anzahl der Kanäle von insgesamt acht auf zehn unter Inkaufnahme entsprechender
Erhöhung des technischen Aufwandes. Von sämtlichen angedeuteten Möglichkeiten ist insbesondere die
Möglichkeit zwei hinsichtlich Minimisierung des Aufwandes für Schaltstruktur und Programmierung besonders
interessant. Werden aus Gründen geringeren technischen Aufwandes lediglich acht anstelle beispielsweise
von zehn Kanälen gewählt, so muß die Zuordnung der Arrayspalten zu den einzelnen Kanälen während
des Aufbaus einer Bildzeile geändert werden. Die günstigste Auswahlmöglichkeit einer entsprechenden
Zuordnung von Schwingerspalten zu Kanälen ergibt sich aus F i g. 5. Es sind demnach lediglich zwei
Zuordnungen erforderlich, von denen die eine in den Bildbereichen IV und V, die andere hingegen in den
Bereichen I, II, III eingestellt werden muß. Die entsprechende Zuordnung wird durch den Programminhalt
des Schieberegisters 72 bestimmt. In Fig.5 bezeichnen die Ziffern innerhalb der Blöcke 72' bzw. 73
jeweils Nummern von Schwingerspalten Die Ziffern rechts der Blöcke stellen die jeweils zugehörigen
Kanalzuordnungen in den Bereichen IV bzw. V hinsichtlich der Schwingerspalten des Blockes 72' und
der Bereiche I, II bzw. III hinsichtlich der Schwingerspalten des Blockes 73 dar. Beim Schieberegister 72
bestünde die einfachste Möglichkeit zur Umprogrammierung darin, das ganze Schieberegister mit 160
Plätzen jeweils neu mit Informationen zu belegen. Bei einer für MOS-Schaltkreise maximal sinnvollen Taktfrequenz
von 2,5 MHz würde dies immerhin 0,4 χ 160=64 psec (entsprechend knapp 5 cm Eindringtiefe)
in Anspruch nehmen, so daß entsprechend die Bildfrequenz gesenkt werden müßte. Mit nur zehn
Schritten (entsprechend 4 μ$εο) kommt man aus, wenn
das Schieberegister 72 in Abständen von jeweils zwanzig Registerplätzen in sich selbst rückgekoppelt ist
und zusätzlich vier weitere Analogschalter vorgesehen werden. Die Fig.6 zeigt letztere Möglichkeit in einem
Feld von insgesamt zwanzig Array-Spalten. Die zusätzlichen Analogschalter sind mit 74 bis 77, die
zugehörige Ansteuerlogik mit 78 bezeichnet. In der linken Blockdarstellung 79 bis 81 ist die Zuordnung der
Array-Spalten zu den Kanälen veranschaulicht, wie sie für die Bildbereiche IV und V erforderlich sind. Die
Ziffern der Blöcke 79 bzw. 80 bezeichnen wiederum die Nummern der Registerplätze bzw. die Nummern
zugeordneter Schwingerspalten. Die Ziffern des Blokkes 81 bezeichnen hingegen die Nummern entsprechend
zugeordneter Kanäle der Bereiche IV bzw. V. Mit 82 ist die bereits erwähnte Rückkoppelleitung des Schieberegisters
72 bezeichnet. Im Schieberegister wird die Reihenfolge der Informationsbits grundsätzlich beibehalten,
so daß eine feste Zuordnung zwischen den Schieberegisterplätzen und den Kanälen bestehen
bleibt. Ist das Schieberegister nach jeweils zwanzig bits jedoch endlich zurückgekoppelt und der Registerinhalt
entsprechend um zehn Takte weitergeschoben, so ergibt sich die in den rechten Block 83 bis 85 dargestellten
Zuordnung von Array-Spalten und Kanälen. Man erkennt sofort die Ähnlichkeit mit der Zielkonfiguration
(für Bildbereich I, II, Hi). Allerdings liegt noch eine
Vertauschung von Kanälen gegenüber der gewünschten Zuordnung vor. Bei geeigneter Programmierung der
Verzögerungszeiten könnte das Problem als gelöst angesehen werden. Allerdings erfordert dies einen
relativ großen Einstellbereich der Verzögerungsleitungen. Die zusätzlichen Kanalumschalter 74 bis 77 der
Kanäle 5, 6, 7 bzw. 8 ermöglichen die korrekte Zuordnung in den Bereichen 1, Il und III bei relativ
engem Einstellbereich der Verzögerungsleitung. Die korrekten Kanalzuordnungen in den unterschiedlichen
Bereichen I bis V sind am Ausgang des Programmierungsschaltbildes gemäß der F i g. 6 durch Angabe der
entsprechenden Kanalziffern speziell angedeutet. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde auf die nähere
Erläuterung der Parallelverschiebung der Zeilenabtastung nicht eingegangen. Sie ist vorliegenden Ansteuervorgängen
im ganzen additiv überlagert. Zur Vermeidung von Schalter-Störproblemen wäre es auch
vorteilhaft, die Analogschalter 74 bis 77 hinter nicht dargestellten Kanalverstärkern anzuordnen. Dies ermöglicht
Schalten bei hohem Pegel. Erst dann folgen die umschaltbaren (programmierbaren) Verzögerungszeiten.
Mit der vereinfachten Umprogrammierung des Schieberegisters 3 entsprechend dem Plan der F i g. 6
ergibt sich eine Abänderung des Zeitplanes des Bildaufbaus lediglich in den folgenden Zwischenschritten.
Zwischen den oben aufgeführten Schaltschritten 5 und 6 wird ein Schaltschritt 5' eingeschoben, innerhalb
dessen das Schieberegister 72 im rückgekoppelten Zustand um jeweils zehn bit weitergeschoben wird.
Ferner werden in diesem Schaltschritt auch die Kanal-Umschalter 74 bis 77 umgeschaltet. Ein weiterer
Zwischenschaltschritt ergibt sich am Ende des vorhergehenden Schaltschrittes 7. In diesem weiteren Schaltschritt
T wird das Schieberegister 72 erneut um weitere zehn bit weitergeschoben. Der Aufbau des Teilbildes 2
wird dabei um 4 \istc verzögert. Ferner erfolgt erneute
Umschaltung der Kanal-Umschalter 74 bis 77. Hinsichtlich des bisherigen Schrittes 12, d.h. Empfang im
Bildbereich IH, ist hingegen kein weiterer Zwischenschritt (oder eine entsprechende Bildverzögerung)
notwendig, weil die mittels Schieberegister 72 eingestellte Kanalzuordnung auch für Bereich Il des nächsten
Teilbildes benötigt wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Gerät zur Ultraschallabtastung mit einem Ultraschallapplikator, bestehend aus einer Mehrzahl
von in ebener Fläche räumlich nebeneinander angeordneten Ultraschallwandlern und einer
Steuereinrichtung, die eine dem gewünschten Fokusabstand entsprechende Anzahl von Ultraschallwandlern
gleichphasig an einen Signalsender bzw. Signalempfänger anschaltet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (4 bis 17) für die Wandlerelemente (2) in dem Sinne ausgebildet ist, daß sie bei vorgegebener Sendefläche
(S) der Wandlerelemente nach Aussenden eines Sendesignals die aktive Empfangsfläche (E) in der
Empfangsphase im Sinne einer Änderung der Fläche von einem Niedrigwert auf einen Höchstwert
verändert.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (4 bis 17) die
nacheinander einzustellenden Empfangsflächen jeweils so groß gewählt sind, daß die sich daraus
ergebenden Tiefenlagen des natürlichen Fokus den Tiefen entsprechen, aus denen Echos von Körperstrukturen
erwartet werden.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Empfangsfläche sowohl durch Änderung von Flächenbreite als
auch Flächenhöhe erfolgt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der nacheinander einzustellenden
Empfangsflächen die die Querabmessung des Schallstrahles festlegende Flächenbreite höchstens etwa
um den Faktor Zwei größer gewählt ist als die Flächenhöhe, die die vom Schallstrahl erfaßte
Schichtdicke festlegt.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung
(4 bis 17) die Senddfläche jeweils so groß gewählt ist, daß sich der natürliche Fokus in größter
darzustellender Bildtiefe befindet.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung'
(4 bis 17) zusätzlich Mittel (38 bis 72) zur elektronischen Simulierung einer eindimensional
gekrümmten Gesamtoberfläche sämtlicher Wandlerelemente zugeordnet sind.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß natürliche und elektronische Fokussierung
in schaltungsmäßig aufeinanderfolgenden Stufen geschieht.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilendurchtaktung
entlang dem Applikator (1) in Blöcken mit fest vorgebbarer Anzahl von Wandlerelementen erfolgt,
welche Blöcke lediglich während der Sende/Empfangszeiten durch die Steuereinrichtung auf die
erwünschten Sende/Empfangsflächen aufgrund Weg- bzw. Wiederzuschalten von Wandlerelementen
schaltbar sind.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche eines Durchtaktblockes
der größten einzustellenden Empfangsfläche entsprechend gewählt ist.
10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe der Blocktaktfrequenz
ein erstes Schieberegister (9) dient, das im Übergangstakt aufeinanderfolgender Sende/Empfangszyklen
Flächenmusterschalter (4) für die Wandlerelemente im Sinne der fortschreitenden blockweisen Freigabe von Wandlerelementen zur
Beaufschlagung mit Hochfrequenzsende- oder Ultraschallempfangsenergie aktiviert.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß den Flächenmusterschaltern (4) zusätzlich Blockbegrenzungsschaltglieder (10 bis 13; 8,14)
zugeordnet sind zur Begrenzung der Blockflächen auf die erwünschten Sende- bzw. Empfangsflächen
durch Teilblockierung einzelner Flächenmusterschalter für Signale des ersten Schieberegisters (9)
einerseits und Teilblockierung weiterer Flächenmusterschalter für die Weiterleitung von Sende/Empfangssignalen
andererseits.
12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockbegrenzungsschaltglieder
dein ersten Schieberegister (9) zugeordnete Logikglieder (10 bis 13) zur Vorgabe der Sende/Empfangsflächenhöhe
einerseits sowie ein zweites Schieberegister (14) mit zugeordneten Sende/Empfangsenergieschaltern
(8) für die Vorgabe der Sende/Empfangsflächenbreite andererseits umfassen.
13. Gerät nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenmusterschalter mit
dem ersten Schieberegister (9) nebst Logikgliedern (10 bis 13) einerseits und dem zweiten Schieberegister
(14) mit Sende/Empfangsenergieschaltern (8) andererseits über eine Schienenmatrix (5) blockweise
verbunden sind.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle nachfolgender zusätzlicher
elektronischer Fokussierung sämtliche Signalausgänge der Schienenmatrix (5, 40) über je ein
Analogschaltglied (64 bis 71) mit einer vorgebbaren Anzahl, vorzugsweise acht, Kanalverstärkern (48 bis
55) mit nachgeschalteten Verzögerungsgliedern (56 bis 63) zur Aufteilung der Empfangsbreite in eine
bestimmte Anzahl unterschiedlicher elektronischer Verzögerungszeiten verbunden sind.
15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(4 bis 17 bzw. 38 bis 72) zum Aufbau von Ultraschall-Teilbildern (z. B. gemäß F i g. 4) ausgelegt
ist, die so ineinanderschachtelbar sind, daß sich in jedem Teilbild wechselweise Austastlücken für
Flächenmusterumschaltimpulse ergeben.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbilder wahlweise zeitlich
nacheinander oder zeitlich ineinander verschachtelt mit Zeilenwechseltakt erzeugt werden.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Teilbilderzeugung im Zeilenwechseltakt
zugeordnete Teilbildzeilen wahlweise nebeneinander oder übereinander darstellbar sind.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlichen
Teilbildern unterschiedliche Sendeenergien, z. B. durch Einstellung unterschiedlicher Sendeflächen,
zugeordnet sind.
19. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schichtdicke
die Sende- bzw. Empfangsflächen gegebenenfalls mechanische Krümmungen senkrecht zur Abtastebene
aufweisen.
20. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei zusätzlicher
elektronischer Fokussierung diese wahlweise in Abtastrichtung oder in Schichtdickenrichtung erfolgt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Ultraschallabtastung mit einem Ultraschallapplikator,
bestehend aus einer Mehrzahl von in ebener Fläche to
räumlich nebeneinander angeordneten Ultraschallwandlern und einer Steuereinrichtung, die eine dem
gewünschten Fokusabstand entsprechende Anzahl von Ultraschallwandlern gleichphasig an einen Signalsender
bzw. Signalempfänger anschaltet.
Bekannte Geräte dieser Art ermöglichen Zeilenabtastungen mit gleitender Anpassung des. Fokus ohne allzu
großen technischen Aufwand nur bei Mehrfachbeschallung ein und derselben Zeile mit sich schrittweise
ändernder Sendefläche. Hierdurch erhöht sich jedoch in unnötiger Weise der Zeitaufwand für den Bildaufbau.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Gerät zur Ultraschallabtastung der eingangs genannten Art
aufzubauen, das diesen Nachteil bekannter Geräte ohne technischen Mehraufwand und mit erwünscht optimaler
Bildfrequenz und Bildqualität vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung für die Wandlerelemente in
dem Sinne ausgebildet ist, daß sie bei vorgegebener Sendefläche der Wandlerelemente nach Aussenden
eines Sendesignals die aktive Empfangsfläche in der
Empfangsphase im Sinne einer Änderung der Fläche von einem Niedrigwert auf einen Höchstwert verändert.
Die Erfindung ermöglicht Fokusanpassung bei einmaliger Aussendung eines Sendeimpulses je Zeile noch
während des Aufbaus der Bildzeile in unterschiedlichen Empfangsflächen. Damit ist ein Abtastgerät geschaffen,
das nach dem Prinzip des mitlaufenden natürlichen Fokus bei wesentlich erhöhter Bildfrequenz und
gleichzeitig geringstem technischen Aufwand optimale Bildschärfe im erwünschten Tiefenbereich ermöglicht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sollten durch die Steuereinrichtung die nacheinander einzustellenden
Empfangsflächen jeweils so groß gewählt werden, daß die sich daraus ergebende Tiefenlagen des
natürlichen Fokus den Tiefen entsprechen, aus denen Echos von Körperstrukturen erwartet werden. Hierzu
sollte auch eine Änderung der Empfangsfläche sowohl durch Änderung von Flächenbreite als auch Flächenhöhe
erfolgen. Damit ergibt sich tiefenabhängig Anpassung der Sende/Empfangsfläche sowohl in Querlage als
auch in Schichtdickenrichtung des Ultraschallabtaststrahles. Mit erheblich verbesserter Querauflösung wird
somit auch gleichzeitig der Schichtdickenkontrast verbessert. Auch bei relativ großer Schichtdicke werden
somit selbst nicht senkrecht zur Abtastebene stehende Kontrastlinien scharf abgebildet. Die Schichtdicke sollte
allerdings auch in einem angemessenen Verhältnis zur Querabmessung stehen. Zweckmäßigerweise sollte sie
bei natürlicher Fokussierung nicht mehr als um den Faktor Zwei stärker sein als die zugehörige Querabmessung
des Schallstrahles. In Weiterbildung der Erfindung läßt sich dies in einfacher Weise dadurch realisieren, daß
für jede der nacheinander einzustellenden Empfangsflächen die die Querabmessungen des Schallstrahles
festlegende Flächenbreite höchstens etwa um den Faktor Zwei größer gewählt ist als die Flächenhöhe, die
die vom Schallstrahl erfaßte Schichtdicke festlegt. Eine zusätzliche Verbesserung der Querauflösung erhält man
in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, sofern der Steuereinrichtung zusätzliche Mittel zur
elektronischen Simulierung einer eindimensional gekrümmten Gesamtoberfläche sämtlicher Wandlerelemente
zugeordnet sind. Im Gegensatz zu mechanisch fokussierten Ultraschallwandleranordnungen erreichen
die vom Brennpunkt ausgehenden Ultraschallschwingungen (Zylinderwellen) die ebene, d. h. mechanisch
nicht gekrümmte, Wandlerfläche in den unterschiedlichen Wandlerspalten zu unterschiedlichen Zeilen;
wegen der unterschiedlichen Phasenlagen kann es bei Addition aller Teilschwingungen zu gegenseitiger
Auslöschung kommen. Bildet man nun jedoch getrennte Empfangskanäle und schaltet man dem elektrischen
Empfangssignal der einzelnen Wandlerelemente jeder Spalte der Wandlerelementanordnungen solche Verzögerungszeiten
elektrisch zu, die die akustischen Signale beim Durchlaufen der Strecke von der ebenen
Wandlerelementanordnung bis zur gekrümmten Oberfläche erlitten haben, und addiert man dann die
elektrischen Signale, so erzielt man eine elektronische Fokussierung. Die so erzeugte scheinbare Krümmung
der an sich ebenen Wandlerelementanordnung kann durch Wahl der Verzögerungszeiten verändert werden,
wodurch z. B. entsprechend dem mechanisch vorfokussierten Wandler der DE-OS 22 02 989, der Fokuspunkt
verschoben bzw. Brennweite der Wandleranordnung geändert wird. Zweckmäßigerweise sollten jedoch beim
Gerät nach der Erfindung natürliche und elektronische Fokussierung in schaltungsmäßig aufeinanderfolgenden
Stufen geschehen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
von denen insbesondere die Unteransprüche 8 und 14 technisch besonders einfache und somit auch
besonders wirtschaftliche Schaltungsdetails zur Ansteuerung eines Ultraschallapplikators des Gerätes
nach der Erfindung beschreiben. Die dort angeführten Verknüpfunges- bzw. Steuerglieder ermöglichen eine
einfache und schnelle Um- bzw. Neuprogrammierung des Abtastverlaufes. Der Übergang auf Teilbildschreibung
ermöglicht ferner gemäß den Unteransprüchen 15 bis 18 die Einfügung von sog. Austastlücken, mittels
derer Schaltknacks, die sich bei Betätigung von Steuerschaltern störend ergeben, unterdrückt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der F i g. 1 bis 6.
Es zeigt
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel im Prinzipschaltbild zur Erzeugung eines mitlaufenden natürlichen Fokus bei
ebenen Ultraschallwandleranordnungen, im nachfolgenden Ultraschall-Array genannt,
F i g. 2 eine Ausführungsmöglichkeit für Flächenmusterschaltung mit Logik und Schieberegister zur
Ansteuerung einer Spalte von drei übereinanderliegenden Wandlerelementen eines Ultraschall-Arrays,
Fig.3 ein Prinzipschaltbild zur Realisierung einer zusätzlichen elektronischen Fokussierung,
F i g. 4 den möglichen Bildaufbau durch Ultraschall-Arrays gemäß den F i g. 1 bis 3 mit Austastlücken bei
mitlaufendem natürlichen Fokus und zusätzlicher elektronischer Fokussierung,
Fig.5 und 6 Steuerprogramme zur Steuerung insbesondere der elektronischen Fokussierung mit
geringstem Zeit- und Schahungsaufwand.
In der F i g. 1 ist das Ultraschall-Array mit 1 bezeichnet. Es besteht aus einer Vielzahl von Ultra-
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