DE3542562A1 - Ultrasonic device with dynamic variation of the receiving focal position - Google Patents

Abstract

An ultrasonic device for dynamic variation of the receiving focal position of a prescribable number of ultrasonic transducer elements has connected downstream of each ultrasonic transducer element a receiving channel with a time-delay circuit (2) for the received ultrasonic echo signal. For the purpose of switching over between different prescribed time-delay values (T1, T2, ... Tn), the time-delay circuit (2) is connected to a control device (14). A section of the time-delay circuit (2) is provided in duplicate, so that a first and a second subcircuit (2A, 2B) are available for forming the time-delayed ultrasonic echo signal. A cross-fading circuit (13) is provided, which ensures that the second subcircuit (2B) is respectively faded in in the receiving channel when the first subcircuit (2A), which is in the faded-out state, is switched over by the control device (14) to another time-delay value (T1, T2, ... Tn), and vice versa. The advantage of the ultrasonic device is saving in time when switching over between the different focal positions of the ultrasonic device. Furthermore, when isolation amplifiers are used, it is possible to prevent transmission of switch clicks to the respectively activated subcircuit (2A, 2B). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallgerät zur dynami­ schen Veränderung der Empfangsfokuslage einer vorgebba­ ren Anzahl an Ultraschall-Wandlerelementen, wobei jedem Ultraschall-Wandlerelement ein Empfangskanal mit einer Zeitverzögerungsschaltung für das empfangene Ultraschall- Echosignal nachgeschaltet ist, und wobei die Zeitverzö­ gerungsschaltung zur Umschaltung zwischen verschiedenen vorgegebenen Zeitverzögerungswerten mit einer Steuer­ einrichtung verbunden ist. Ultraschallgeräte dieser Art sind auf dem Markt erhältlich.The invention relates to an ultrasound device for dynami a change in the reception focus position of a predefined ren number of ultrasonic transducer elements, each Ultrasound transducer element with a receiving channel Time delay circuit for the received ultrasound Echo signal is connected downstream, and wherein the time delay control circuit for switching between different predetermined time delay values with a tax facility is connected. Ultrasound machines of this type are available on the market.

In der Ultraschalluntersuchungstechnik ist es üblich, ei­ ne Veränderung der Empfangsfokuslage eines Ultraschall- Arrays (Ultraschallantenne) auf dem Wege der sogenannten elektronischen Fokussierung zu erreichen. Dazu werden die empfangenen Echosignale für jedes Wandlerelement oder für eine Gruppe von Wandlerelementen des Ultraschall- Arrays unterschiedlich verzögert. Auf diese Weise wird eine gekrümmte Empfangslinie simuliert, welche entspre­ chend der Stärke der Krümmung unterschiedliche Foki auf­ weist. Bei Phased-Array-Geräten wird nicht nur fokus­ siert, sondern auch eine Änderung der Abstrahlrichtung durchgeführt. Dieser sogenannte Schwenk wird ebenfalls über eine elektronische Zeitverzögerung bewirkt.It is common in ultrasound examination technology to egg ne change in the reception focus position of an ultrasound Arrays (ultrasound antenna) on the so-called to achieve electronic focusing. To do this the received echo signals for each transducer element or for a group of transducer elements of the ultrasound Arrays delayed differently. That way simulates a curved reception line which corresponds different foci depending on the strength of the curvature points. Phased array devices don't just focus based, but also a change in the direction of radiation carried out. This so-called pan is also used caused by an electronic time delay.

Beim dynamischen Fokussieren wird ein Ultraschallsignal ausgesendet, und anschließend werden die reflektierten Ultraschall-Echos bei nacheinander eingestellten Fokus­ lagen empfangen. Bei den Phased-Array-Geräten oder bei vielkanaligen, großen Antennen besteht der Wunsch, wäh­ rend des Empfangs einer Ultraschallzeile, also dynamisch die Empfangsfokuslage recht häufig umschalten zu können. Bei einer großen Antenne mit Aperturkorrektur sollen z. B. 10 Fokuslagen pro Ultraschallzeile erreicht werden. Bei Phased-Array-Geräten wird in der Regel mit der gesamten Antenne gearbeitet. Hier können noch mehr als 10 Fokus­ lagen pro Ultraschallzeile gewünscht sein.With dynamic focusing, an ultrasound signal is generated emitted, and then the reflected Ultrasound echoes with successively adjusted focus  were received. With the phased array devices or with multi-channel, large antennas there is a desire, wuh After receiving an ultrasound line, i.e. dynamically to be able to switch the reception focus position quite frequently. For a large antenna with aperture correction z. B. 10 focus positions can be reached per ultrasound line. At Phased array devices are usually used with the whole Antenna worked. Here you can focus more than 10 were desired per ultrasound line.

Werden die Fokuslagen während des Empfangs der Ultraschall- Echosignale mittels einer Umschalteinrichtung schnell um­ geschaltet, z. B. mit konventionellen Analogschaltern, so treten von diesen Schaltern her beim Umschalten Spikes oder Schaltknackse auf. Dieses führt, insbesondere wenn eine tiefenabhängige Verstärkungseinrichtung im Empfangs­ kanal hinter der Umschalteinrichtung liegt, zu Bildstö­ rungen.Are the focus positions during the reception of the ultrasound Echo signals quickly by means of a switching device switched, e.g. B. with conventional analog switches, so arise from these switches when switching spikes or gear stick. This leads, especially if a depth-dependent amplification device in the reception channel is behind the switching device, to image interference stanchions.

Ein weiterer Nachteil entsteht, wenn das Umschalten zwi­ schen den Fokuslagen zu abrupt erfolgt. Dann nämlich sieht man auf dem Bildschirm die Grenzflächen zwischen den Fokuslagen durch unterschiedliche Darstellung der Echofeinstruktur hervorgerufen durch Abbruchfehler.Another disadvantage arises when switching between focus positions are too abrupt. Then namely you can see on the screen the interfaces between the focus positions by different representation of the Echo fine structure caused by cancellation errors.

Um ein abruptes Umschalten zu vermeiden, ging man bereits bei Ultraschall-Geräten mit linearem Array dazu über, die Fokuslagen "weich", d. h. z. B. innerhalb von 10 µs, überzublenden. Diese Vorgehensweise ist bei wenigen Fo­ kuslagen sinnvoll, z. B. bei drei Fokuslagen während des Empfangs der Ultraschallzeile. Der Überblendbereich ist dann nämlich kurz gegenüber den Wirkungsbereichen der einzelnen Fokuslagen. Beim Umschalten entstehen daher wenig höherfrequente Anteile, die das Nutzsignal verfäl­ schen können. Außerdem ist der Umschaltaufwand bei weni­ gen Verarbeitungskanälen wirtschaftlich zu vertreten. Die Anzahl der für das "weiche" Umschalten erforderli­ chen Überblendelemente bestimmt sich aus der Empfangs­ kanalzahl multipliziert mit der Anzahl der Fokuslagen. Unter dem genannten Wirkungsbereich einer Fokuslage wird die Zeit verstanden, bei welcher das Array eine kon­ stante, elektronische Krümmung aufweist.In order to avoid an abrupt switchover, one already went in the case of ultrasound devices with a linear array, the focus positions "soft", d. H. e.g. B. within 10 µs, crossfade. This procedure is with a few fo kuslagen sensible, z. B. at three focus positions during the Receiving the ultrasound line. The transition area is then briefly compared to the areas of activity of individual focus positions. When switching therefore arise low-frequency components that spoil the useful signal can. In addition, the switching effort at weni  to economically represent processing channels. The number of times required for "soft" switching Chen transition elements are determined by the reception number of channels multiplied by the number of focus positions. Under the specified area of focus is a focus understand the time when the array has a con constant electronic curvature.

Bei Phased-Array-Geräten oder bei großen Empfangs-An­ tennen mit vielen Fokuslagen ist diese Vorgehensweise jedoch nicht mehr sinnvoll. Der Wirkungsbereich der ein­ zelnen Fokuslagen liegt dann in der Nähe der Umschalt­ zeit, so daß im Extremfall nur noch umgeschaltet wird und die Ultraschall-Echosignale nicht mehr innerhalb eines konstanten Wirkungsbereiches empfangen werden.With phased array devices or with large receive connections This is the procedure with many focal positions however no longer makes sense. The scope of the one individual focus positions are then close to the shift time, so that in extreme cases only a switch is made and the ultrasonic echo signals are no longer within a constant effective range can be received.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß es zweck­ mäßig ist, den Wirkungsbereich der Fokuslagen auch bei Ultraschall-Geräten mit vielen Fokuslagen zu erhalten.The invention is based on the consideration that it is useful is moderate, the effective range of the focus positions also Get ultrasonic devices with many focus positions.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Ultraschall- Gerät der eingangs genannten Art bei dynamischer Fokus­ sierung mit vertretbarem Aufwand kurze Umschaltzeiten zu erzielen, ohne daß das Frequenzspektrum, das durch den jeweiligen Umschaltvorgang hervorgerufen wird, nennens­ wert im Frequenzband der empfangenen Ultraschall-Echo­ signale liegt und daher zu Bildstörungen führt.The object of the invention is therefore in an ultrasound Device of the type mentioned at the beginning with dynamic focus short switchover times with reasonable effort achieve without the frequency spectrum caused by the the respective switching process is called value in the frequency band of the received ultrasound echo signals and therefore leads to image interference.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Zeitverzögerungsschaltung doppelt vorgesehen ist, so daß eine erste und eine zweite Teil­ schaltung zur Bildung des zeitverzögerten Ultraschall- Echosignals vorliegen, und daß eine Überblendschaltung vorgesehen ist, die dafür sorgt, daßThis object is achieved in that at least part of the time delay circuit doubled is provided so that a first and a second part circuit for the formation of the time-delayed ultrasound Echo signal are present, and that a cross-fade circuit is provided, which ensures that

• a) die zweite Teilschaltung jeweils dann im Empfangska­ nal eingeblendet ist, wenn die erste, sich im ausge­ blendeten Zustand befindliche Teilschaltung von der Steuereinrichtung auf einen anderen Zeitverzögerungs­ wert umgeschaltet wird, unda) the second subcircuit then each in the receiving Ka nal is shown when the first is in the out partial circuit from the Control device on another time delay value is switched, and
• b) die erste Teilschaltung jeweils dann im Empfangskanal eingeblendet ist, wenn die zweite, sich im ausgeblen­ deten Zustand befindliche Teilschaltung von der Steuer­ einrichtung auf einen anderen Zeitverzögerungswert um­ geschaltet wird.b) the first subcircuit then in the receiving channel is shown when the second is hidden The current subcircuit from the control to a different time delay value is switched.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Steuerein­ richtung die Umschaltung auf einen anderen vorgegebenen Zeitverzögerungswert, also zu einer anderen Fokuslage, vornehmen kann, ohne daß der Empfang der Echosignale be­ einflußt wird. Als wesentlicher Vorteil ergibt sich so­ mit, daß die Übertragung von Schaltknacksen auf die Nutz­ echosignale vermieden wird. Dadurch, daß die Umschaltung auf eine andere Fokuslage jeweils in der gerade nichtak­ tivierten oder "ausgeblendeten" Teilschaltung vorgenom­ men wird, also während diese nicht in den Empfangskanal eingeblendet ist, können durch die Umschaltung hervorge­ rufene Schaltknackse den Empfangskanal nicht beeinflus­ sen. Dieses Eleminieren der Schaltknackse war bislang nur unter Inkaufnahme doppelter Aufnahmezeit zu erzie­ len. Die doppelte Aufnahmezeit kam dadurch zustande, daß zwei gleiche Ultraschallzeilen mit unterschiedlicher Lage der Schaltzeitpunkte für die Fokusumschaltung auf­ genommen wurden und anschließend nur diejenigen Bildda­ ten aus beiden Ultraschallzeilen zur Zusammensetzung einer resultierenden ungestörten Ultraschallzeile he­ rangezogen wurden, bei denen Schaltknackse keinen Ein­ fluß auf das Echosignal hatten. This measure ensures that the tax direction the switch to another predetermined Time delay value, i.e. to a different focus position, can make without receiving the echo signals be is influenced. This results in a major advantage with that the transmission of switching clicks on the Nutz echo signals is avoided. Because the switchover to a different focus position in the currently not in motion vorivom tiviert or "hidden" subcircuit is, so while this is not in the receiving channel is shown, can cause by switching called switching clicks do not affect the reception channel sen. This elimination of the gearshift cracks was previously can only be brought up with the acceptance of double admission time len. The double recording time came about because two identical ultrasound lines with different ones Position of the switching times for the focus switch were taken and then only those images from both ultrasound lines for composition a resulting undisturbed ultrasound line hey were pulled, in which shift clicks no on flow on the echo signal.  

Durch geeignete Wahl der Überblendschaltung kann die Überblendzeit so gekürzt werden, daß der eigentliche Wirkungsbereich der einzelnen Fokuslagen nicht verloren geht. Es sind Umschaltzeiten zwischen 1 bis 5 µs möglich.By a suitable choice of the crossfade circuit, the Fade time can be shortened so that the actual Area of effect of the individual focus positions is not lost goes. Switching times between 1 and 5 µs are possible.

Des weiteren ermöglicht der Einsatz einer "weichen" Um­ schaltfunktion in der Überblendschaltung eine Reduzie­ rung von Abbruchfehlern im Ultraschall-Echosignal, die bei schnellem Schalten durch die Umblendschaltung in den Empfangskanal gelangen.Furthermore, the use of a "soft" order switching function in the crossfade circuit a reduction cancellation errors in the ultrasonic echo signal, the with fast switching by the fade-in switch in the Receive channel.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus der Beschreibung der Figuren in Verbin­ dung mit den Unteransprüchen. Es zeigen:Further advantages and refinements of the invention he result from the description of the figures in verbin with the subclaims. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zeitverzö­ gerungsschaltung mit zwei Teilschaltungen für ein Ultraschall-Gerät; Figure 1 shows a first embodiment of a time delay circuit with two sub-circuits for an ultrasound device.

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer solchen Zeitverzögerungsschaltung; Fig. 2 shows a second embodiment of such a time delay circuit;

Fig. 3 die Anwendung der dynamischen Fokussierung bei einem Phased-Array-Gerät unter Verwendung von Zeitverzögerungsschaltungen mit jeweils zwei Teilschaltungen; FIG. 3 shows the application of the dynamic focus in a phased-array device using time delay circuits, each with two sub-circuits;

Fig. 4 ein weiteres Anwendungsbeispiel mit jeweils zwei Teilschaltungen für ein Phased-Array-Gerät; Fig. 4 shows a further application example, each with two sub-circuits for a phased array device;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Überblendschal­ tung; und Fig. 5 shows an embodiment of a cross-fade device; and

Fig. 6 die Darstellung von Funktionsverläufen zur Erläu­ terung der Arbeitsweise der Überblendschaltung von Fig. 5. Fig. 6 shows the display of function curves for Erläu esterification of the operation of the fader circuit of Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein einziges, an Masse gelegtes Ultraschall- Wandlerelement 1 eines Ultraschall-Arrays als Signalquel­ le für ein Ultraschall-Echosignal dargestellt. Die Signal­ quelle hat einen Innenwiderstand Zo. Das Ultraschall-Echo­ signal wird über einen Trennverstärker einer Zeitverzöge­ rungsschaltung 2 mit einer Verzögerungsleitung 3 zuge­ führt, welche eine Anzahl von Abgriffen 5 aufweist. An aufeinanderfolgenden Abgriffen 5 ist jeweils das Ultra­ schall-Echosignal um eine Zeitverzögerung T = T _j -T _i ver­ zögert abzunehmen. Die Zeitverzögerungen sind dabei mit T ₁, T ₂, ... T _i , T _j , ... T _n bezeichnet. Die Feinheit der Zeitverzögerung T wird durch die Anzahl n der Abgriffe 5 bestimmt. Bei großen Arrays oder Antennen beträgt diese Anzahl n z. B. n = 10, bei Phased-Array-Geräten kann ei­ ne Zahl bis zu n = 64 sinnvoll sein. Das Ende der Verzö­ gerungsleitung 3 (maximale Zeitverzögerung T _n ) ist über einen Abschlußwiderstand Za an HF-Masse gelegt. Der Ab­ schlußwiderstand Za besitzt den gleichen Widerstandswert wie der Ausgangswiderstand des vorgeschalteten Trennver­ stärkers.In Fig. 1 is a single, Laid to ground ultrasonic transducer element 1 of an ultrasonic array as shown Signalquel le for an ultrasonic echo signal. The signal source has an internal resistance Zo . The ultrasound echo signal is supplied via a signal conditioner, a time delay circuit 2 with a delay line 3 , which has a number of taps 5 . At successive taps 5 , the ultrasonic echo signal is delayed to decrease by a time delay T = T _j - T _i . The time delays are designated T ₁ , T ₂ , ... T _i , T _j , ... T _n . The fineness of the time delay T is determined by the number n of taps 5 . For large arrays or antennas, this number is n z. B. n = 10, with phased array devices, a number up to n = 64 can be useful. The end of the delay line 3 (maximum time delay T _n ) is connected to the HF ground via a terminating resistor Za . From the terminating resistor Za has the same resistance value as the output resistance of the upstream isolating amplifier.

Von jedem Abgriff 5 führt eine erste Verbindungsleitung 7 a zu einem der n Eingänge eines ersten Multiplexers 9 a. In jeder Verbindungsleitung 7 a ist ein erster Trennver­ stärker 11 a zwischengeschaltet, welcher verhindert, daß beim Umschalten des Multiplexers 9 a Schaltknackse in Richtung der Verzögerungsleitung 3 laufen. Dieser Trenn­ verstärker hat außerdem noch die Aufgabe, das Signal hochohmig von der Verzögerungsleitung abzunehmen. Der erste Multiplexer 9 a hat also an seiner Eingangsseite entsprechend der Zahl n der Abgriffe 5 insgesamt n Ein­ gänge. Die Ausgangsseite des Multiplexers 9 a ist an den ersten Eingang einer Überblendschaltung 13 gelegt.From each tap 5 , a first connecting line 7 a leads to one of the n inputs of a first multiplexer 9 a . In each connecting line 7 a , a first isolator 11 a is interposed, which prevents 9 a switching clicks in the direction of the delay line 3 when the multiplexer is switched. This isolating amplifier also has the task of taking the signal from the delay line with high impedance. The first multiplexer 9 a thus has a total of n inputs on its input side corresponding to the number n of taps 5 . The output side of the multiplexer 9 a is connected to the first input of a cross-fade circuit 13 .

An jeden Abgriff 5 ist eine zweite Verbindungsleitung 7 b gelegt, die zu einem der n Eingänge an der Eingangsseite eines zweiten Multiplexers 9 b führt. In jeder Verbindungs­ leitung 7 b ist entsprechend ein zweiter Trennverstärker 11 b angeordnet, welcher verhindert, daß Schaltknackse, die beim Umschalten des zweiten Multiplexers 9 b entste­ hen, zur Verzögerungsleitung 3 gelangen. Die Ausgangssei­ te des zweiten Multiplexers 9 b ist mit dem zweiten Ein­ gang der Überblendschaltung 13 verbunden. Die Überblend­ schaltung 13 weist einen Ausgang 15 auf, an welchem das zeitverzögerte Ultraschall-Echosignal zur weiteren Ver­ arbeitung zur Verfügung steht.At each tap 5 , a second connecting line 7 b is connected , which leads to one of the n inputs on the input side of a second multiplexer 9 b . In each connecting line 7 b , a second isolating amplifier 11 b is arranged accordingly, which prevents switching clicks that arise when switching the second multiplexer 9 b from the delay line 3 . The output side of the second multiplexer 9 b is connected to the second input of the fader circuit 13 . The crossfade circuit 13 has an output 15 at which the time-delayed ultrasound echo signal is available for further processing.

Die Multiplexer 9 a, 9 b sind mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden, die mittels zweier Steuersignale C 1, C 2 jeweils einen Eingang der Eingangsseite an den Ausgang des betreffenden Multiplexers 9 a, 9 b durchschaltet. Die­ se Vorgehensweise ist beispielsweise aus der US-PS 42 08 916 bekannt. Die Multiplexer 9 a, 9 b werden, das muß besonders betont werden, hier wechselweise von der Steuereinrichtung 14 auf Durchschaltung nach vorgegebe­ nem Muster angesteuert, d. h. aktiviert.The multiplexers 9 a , 9 b are connected to a control device 14 which, by means of two control signals C 1 , C 2 , switches through an input on the input side to the output of the relevant multiplexer 9 a , 9 b . This procedure is known for example from US-PS 42 08 916. The multiplexers 9 a , 9 b are, which must be emphasized, in this case alternately controlled by the control device 14 for switching through according to the given pattern, ie activated.

In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Verzögerungs­ leitung 3, die ersten Verbindungsleitungen 7 a, die er­ sten Trennverstärker 11 a und der erste Multiplexer 9 a eine erste Teilschaltung 2 A, die an die Überblendschal­ tung 13 angeschlossen ist. Die Verzögerungsleitung 3, die zweiten Verbindungsleitungen 7 b, die Trennverstärker 11 b und der zweite Multiplexer 9 b bilden eine zweite Teilschaltung 2 B, die ausgangsseitig ebenfalls an die Überblendschaltung 13 angeschlossen ist. Die Überblend­ schaltung 13 schaltet abwechselnd den Ausgang des ersten und zweiten Multiplexers 9 a bzw. 9 b an ihren Ausgang 15 weiter. Dieses Umschalten geschieht vorzugsweise "weich", wie noch näher erläutert wird.In this embodiment, the delay line 3 to form the first connecting lines 7a which it is connected 13 sten isolation amplifier 11a and the first multiplexer 9 a a first circuit part 2 A, the processing on the fade scarf. The delay line 3 , the second connecting lines 7 b , the isolating amplifiers 11 b and the second multiplexer 9 b form a second subcircuit 2 B , which is likewise connected to the crossfader circuit 13 on the output side. The cross-fading circuit 13 switches alternately the output of the first and second multiplexers 9 a and 9 b at its output 15 on. This switching is preferably "soft", as will be explained in more detail.

Das von dem Ultraschall-Wandlerelement 1 empfangene Ultraschall-Echosignal liegt mit n unterschiedlichen Zeitverzögerungswerten T ₁, T ₂, ... T _i , T _j , ... T _n an den einzelnen Abgriffen 5 an. Beim Empfang einer Ul­ traschallzeile wird das Ultraschall-Echosignal über den ersten Multiplexer 9 a an die Überblendschaltung 13 weitergegeben. Diese befindet sich z. B. zu Beginn des Empfangs in einem ersten Zeitabschnitt bezüglich des ersten Multiplexers 9 a in einem durchgeschalteten Zu­ stand, so daß das Ultraschall-Echosignal an den Ausgang 15 zur weiteren Verarbeitung gelangt. Während dieses ersten Zeitabschnitts, in dem mit einer Fokuslage I z. B. entsprechend der Verzögerungszeit T ₁ aufgenommen wird, wird der zweite Multiplexer 9 b umgeschaltet und bereits auf die nächste, d. h. die zweite Fokuslage II vorbereitet. Dabei wird z. B. der zweite Abgriff mit der Verzögerungszeit T ₂ entsprechend der zweiten Fokusla­ ge II vom zweiten Multiplexer 9 b an den zweiten Eingang der Überblendschaltung 13 gelegt. Entsprechend einem später noch näher erläuterten Funktionsverlauf wird wäh­ rend des ersten, dritten, fünften Zeitabschnitts von der Überblendschaltung 13 vom Eingang des ersten Multi­ plexers 9 a kontinuierlich auf den Eingang des zweiten Multiplexers 9 b übergeblendet. Ist dieser Überblendvor­ gang abgeschlossen, so liegt am Ausgang 15 das Ultra­ schall-Echosignal an, welches am ebenso durchgeschalte­ ten zweiten Eingang des zweiten Multiplexers 9 b anliegt. In diesem Zustand der Zeitverzögerungsschaltung 2 wird also über die zweite Teilschaltung 2 B die Verzögerung der Ultraschall-Echosignale mit T ₂ vorgenommen.The ultrasound echo signal received by the ultrasound transducer element 1 is present at the individual taps 5 with n different time delay values T ₁ , T ₂ , ... T _i , T _j , ... T _n . Upon receipt of an ultrasound line, the ultrasound echo signal is passed on to the fader circuit 13 via the first multiplexer 9 a . This is located e.g. B. at the beginning of reception in a first period with respect to the first multiplexer 9 a in a switched to, so that the ultrasonic echo signal reaches the output 15 for further processing. During this first period in which with a focus position I z. B. is recorded according to the delay time T ₁ , the second multiplexer 9 b is switched and already prepared for the next, ie the second focus position II. Here, for. B. the second tap with the delay time T ₂ corresponding to the second Fokusla ge II from the second multiplexer 9 b to the second input of the crossfader 13 . According to a still further explained later function curve is currency rend plexer crossfading of the first, third, fifth period of the cross-fading circuit 13 from the input of the first multi 9 a continuously to the input of the second multiplexer 9 b. If this transition process is completed, the ultrasound echo signal is present at the output 15 , which is present at the second input of the second multiplexer 9 b , which is also switched through. In this state, the time delay circuit 2, therefore, via the second sub-circuit B 2 is carried out, the delay of the ultrasonic echo signals with T _2.

Im anschließenden zweiten Zeitabschnitt wird die erste Teilschaltung 2 A durch Umschalten des ersten Multiplexers 9 a, z. B. auf die Verzögerungszeit T ₃ auf die Einstellung zur Verarbeitung der dritten Fokuslage III vorbereitet.In the subsequent second period, the first subcircuit 2 A is switched by switching the first multiplexer 9 a , z. B. prepared for the delay time T ₃ on the setting for processing the third focus position III.

Ist der Wirkungsbereich der zweiten Fokuslage II mit der Zeitverzögerung T ₂ abgelaufen, so wird von der Über­ blendschaltung 13 wiederum weich auf ihren ersten Ein­ gang, an welchem der erste Multiplexer 9 a mit Einstel­ lung der Zeitverzögerung T ₃ liegt, umgeschaltet, und es wird von dort der weitere Empfang des Ultraschall-Echo­ signals übernommen. Dieser Vorgang des wechselseitigen Umschaltens wiederholt sich, bis alle gewünschten Fo­ kuslagen I, II, III, ... durchlaufen sind. Dieses ist in Fig. 1a anhand des Übertragungsverhaltens der Über­ blendschaltung 13 bezüglich ihres ersten und zweiten Eingangs verdeutlicht.If the area of effect of the second focus position II has expired with the time delay T ₂ , the cross-fade circuit 13 in turn switches to its first input, at which the first multiplexer 9 a lies with the setting of the time delay T ₃ , and it switches from there the further reception of the ultrasound echo signal is taken over. This process of mutual switching is repeated until all the desired focal positions I, II, III, ... have been completed. This is illustrated in Fig. 1a based on the transmission behavior of the cross-fade circuit 13 with respect to its first and second input.

Vorteil dieser Vorgehensweise ist, daß keine Zeit durch die Umschaltung der Multiplexer 9 a, 9 b verloren geht. Die Umschaltung erfolgt jeweils dann, wenn die betreffen­ de Teilschaltung 2 A, 2 B nicht aktiviert ist. Diese Zeit­ ersparnis ist bei der Bereitstellung vieler Fokuslagen, z. B. bei zehn oder mehr Fokuslagen I, III, ... X, von erheblicher Bedeutung. Als weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich, daß durch die Anordnung der Trennverstärker 11 a, 11 b in den Verbindungsleitungen 7 a bzw. 7 b keine Schaltimpulse oder -knackse rückwärts zur Verzögerungs­ leitung 3 gelangen. Diese Schaltknackse entstehen vor­ liegend nur dann, wenn der betroffene Multiplexer 9 a, 9 b im nichtaktivierten Zustand umgeschaltet wird. Es ist also möglich, für jede einzelne Ultraschallzeile ein schaltknacksfreies, verzögertes Ultraschall-Echo­ signal zu erhalten und aus den Echosignalen dieser Zei­ len in konventioneller Weise ein Bild zusammenzusetzen.The advantage of this procedure is that no time is lost by switching the multiplexers 9 a , 9 b . The switchover takes place when the relevant partial circuit 2 A , 2 B is not activated. This time is saved when providing many focus positions, e.g. B. with ten or more focus positions I, III, ... X, of considerable importance. Another significant advantage is that no switching impulses or clicks reach the delay line 3 through the arrangement of the isolating amplifiers 11 a , 11 b in the connecting lines 7 a or 7 b . These switching clicks occur only when the multiplexer 9 a , 9 b concerned is switched over in the non-activated state. It is therefore possible to obtain a delayed ultrasound echo signal for each individual ultrasound line and to compose an image from the echo signals of these lines in a conventional manner.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Zeitver­ zögerungsschaltung 2, mit welcher dieselben funktions­ technischen Vorteile erzielt werden können. Gleiche Bau­ teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Ul­ traschall-Wandlerelement 1 mit Innenwiderstand Zo speist über einen ersten Impedanzwandler oder Trennverstärker 11 a das Ultraschall-Echosignal in eine erste Verzögerungs­ leitung 3 a mit Abschlußwiderstand Za ein. Die Ver­ zögerungsleitung 3 a weist eine Anzahl n Abgriffe 5 a auf, denen jeweils ein Zeitverzögerungswert T ₁, T ₂, ... T _n zugeordnet ist. Es gilt auch hier wieder für beliebige benachbarte Abgriffe T = T _j -T _i . Die Abgriffe 5 a sind einzeln mit den Eingängen auf der Eingangsseite eines ersten Multiplexers 11 a verbunden. Entsprechend der Zahl n der Abgriffe 5 a weist der Multiplexer 11 a n Eingänge auf. Der Multiplexer 11 a schaltet nach Maßgabe eines Steuersignals C 1 jeweils einen der Eingänge auf seinen Ausgang. Dieser ist mit dem ersten Eingang einer Über­ blendschaltung 13 verbunden. Der erste Trennverstärker 11 a, die erste Verzögerungsleitung 3 a und der erste Mul­ tiplexer 11 a bilden eine erste Teilschaltung 2 A für die Zeitverzögerung des Ultraschall-Echosignals. Analog hierzu ist eine zweite Teilschaltung 2 B aufgebaut, die aus den Elementen zweiter Trennverstärker 11 b, zweite Verzögerungsleitung 3 b und zweiter Multiplexer 11 b be­ steht. Die zweite Teilschaltung 2 B ist zwischen den zweiten Eingang der Überblendschaltung 13 und das Ul­ traschall-Wandlerelement 1 geschaltet. Die Funktionswei­ se des wechselweisen Überblendens der ersten auf die zwei­ te Teilschaltung 2 A bzw. 2 B und umgekehrt, ist bei die­ ser Ausführungsform mit der bei Fig. 1 beschriebenen Funktionsweise identisch. Vorteil ist es, daß hier nicht 2n Trennverstärker vorgesehen sind, was bei einer hohen Anzahl n sehr aufwendig wäre. Es sind hier insgesamt nur zwei Trennverstärker 11 a, 11 b jeweils vor der Verzöge­ rungsschaltung 3 a, 3 b eingesetzt, um zu verhindern, daß Schaltknackse auf die jeweils aktivierte Teilschaltung 2 A, 2 B gelangen. Der zusätzliche Aufwand einer zweiten Verzögerungsleitung 3 b wird dabei als Kompromiß in Kauf genommen. Fig. 2 shows a second embodiment of a time delay circuit 2 , with which the same functional advantages can be achieved. The same construction parts are provided with the same reference numerals. A Ul traschall transducer element 1 with internal resistance Zo fed via a first impedance transformer or isolation amplifier 11a, the ultrasound echo signal into a first delay line 3, a terminating resistor with a Za. The delay line 3 a has a number n taps 5 a , each of which is assigned a time delay value T ₁ , T ₂ ,... T _n . It also applies here to any adjacent taps T = T _j - T _i . The taps 5 a are individually connected to the inputs on the input side of a first multiplexer 11 a . According to the number n of taps 5 a , the multiplexer 11 a has n inputs. The multiplexer 11 a switches one of the inputs to its output in accordance with a control signal C 1 . This is connected to the first input of a blend circuit 13 . The first isolation amplifier 11 a , the first delay line 3 a and the first Mul tiplexer 11 a form a first subcircuit 2 A for the time delay of the ultrasound echo signal. Analogously to this, a second subcircuit 2 B is constructed, which consists of the elements of second isolating amplifier 11 b , second delay line 3 b and second multiplexer 11 b . The second sub-circuit 2 B is connected between the second input of the cross-fade circuit 13 and the ultrasonic transducer element 1 . The function of the alternating cross-fading of the first to the two sub-circuits 2 A or 2 B and vice versa is identical in this embodiment with the mode of operation described in FIG. 1. It is an advantage that 2 n isolating amplifiers are not provided here, which would be very complex with a large number n . There are here only two isolation amplifier 11 a, 11 b respectively in front of the tarry approximate circuit 3 a, 3 b used to prevent switching a cracking reach the respectively activated partial circuit 2 A, 2 B. The additional effort of a second delay line 3 b is accepted as a compromise.

In Fig. 3 ist ein Beispiel gezeigt, wie die mit Hilfe der Fig. 1 oder 2 beschriebene Zeitverzögerungsschal­ tung 2 zur Einstellung der Krümmung in einem Phased- Array-Gerät eingesetzt werden kann. Gleiche Bauelemente sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 3 ist eine Zahl p von z. B. p = 32 Empfangs­ kanälen eines Phased-Array-Gerätes dargestellt. Von dem Ultraschall-Wandlerelement 1 des ersten Empfangskanals gelangt das Ultraschall-Echosignal zu einer dynamischen Fokussiereinrichtung 17, die entsprechend der Kombina­ tion aus Verzögerungsschaltung 2 und Überblendschal­ tung 13 nach der vorher beschriebenen Fig. 1 oder 2 aufgebaut ist. Die dynamische Fokussiereinrichtung 17 würde demnach gemäß Fig. 1 aus den Bauelementen Verzö­ gerungsleitung 3, Verbindungsleitungen 7 a, 7 b, Trenn­ verstärker 11 a, 11 b, Multiplexer 9 a, 9 b und Überblend­ schaltung 13 bestehen. Gemäß der Fig. 2 würde die dy­ namische Fokussiereinrichtung 17 aus den Bauelementen Trennverstärker 11 a, 11 b, Verzögerungsleitung 3 a, 3 b, Verbindungsleitung 5 a, 5 b, Multiplexer 9 a, 9 b und Über­ blendschaltung 13 bestehen. Der mit 15 bezeichnete Aus­ gang der Überblendschaltung 13 in den Fig. 1 und 2 ist in Fig. 3 ebenfalls dargestellt. Die Verzögerungsleitung 3 innerhalb der dynamischen Fokussiereinrichtung 17 hat dabei einen maximalen Wert von z. B. T _n = 500 nsec. Für jedes der p Ultraschall-Elemente 1₁, 1₂, ... 1 _p des Ul­ traschall-Arrays ist ein gleichartiger Empfangskanal mit gleichartig aufgebauter Fokussiereinrichtung 17 vorgese­ hen. Alle p = 32 Einrichtungen 17 bilden zusammen den jeweiligen Empfangsfokus des Arrays. FIG. 3 shows an example of how the time delay circuit 2 described with the aid of FIG. 1 or 2 can be used to adjust the curvature in a phased array device. The same components are again provided with the same reference numerals. In Fig. 3, a number p of z. B. p = 32 receive channels of a phased array device. From the ultrasonic transducer element 1 of the first receiving channel, the ultrasonic echo signal arrives at a dynamic focusing device 17 , which is constructed in accordance with the combination of delay circuit 2 and cross-fade circuit 13 according to the previously described FIG. 1 or 2. The dynamic focusing device 17 would thus according to Fig. 1 of the components deferrers delay line 3, connecting lines 7 a, 7 b, isolation amplifier 11 a, 11 b, multiplexers 9 a, 9 b and fade circuit 13 are made. According to FIG. 2, the dynamic focusing device 17 would consist of the components isolating amplifier 11 a , 11 b , delay line 3 a , 3 b , connecting line 5 a , 5 b , multiplexer 9 a , 9 b and cross-circuit 13 . The designated by 15 output of the crossfade circuit 13 in FIGS. 1 and 2 is also shown in Fig. 3. The delay line 3 within the dynamic focusing device 17 has a maximum value of z. B. T _n = 500 nsec. For each of the p ultrasonic elements 1 ₁, 1 ₂, ... 1 _{p of} the ultrasound array, a similar reception channel with a similarly constructed focusing device 17 is provided. All p = 32 devices 17 together form the respective reception focus of the array.

In jedem Empfangskanal ist der Ausgang 15 der Überblend­ schaltung 13 an den zugeordneten Eingang eines Mul­ tiplexers 19 gelegt. Der Multiplexer 19 weist also ent­ sprechend der Anzahl der Empfangskanäle p Eingänge auf. In each receiving channel, the output 15 of the crossfade circuit 13 is connected to the assigned input of a Mul tiplexer 19 . The multiplexer 19 thus has p inputs corresponding to the number of reception channels.

Der Multiplexer 19, gesteuert über ein Ansteuersignal C, übersetzt die Anzahl der Eingänge p auf eine vorgebbare Anzahl m von Ausgängen. Dies geschieht nach einer vor­ gegebenen, dem Anwendungsfall angepaßten Funktion, was auf dem Gebiet der Phased-Arrays bekannt ist.The multiplexer 19 , controlled by a control signal C , translates the number of inputs p to a predeterminable number m of outputs. This happens after a given function adapted to the application, which is known in the field of phased arrays.

Der erste der m Ausgänge des Multiplexers 19 ist an eine erste Verzögerungsleitung 21 angeschlossen, welche über einen Trennverstärker 22 an einen Addierer 23 führt. Mit Hilfe des Addierers 23 wird das verzögerte Ultraschall- Echosignal, welches am zweiten Ausgang des Multiplexers 19 anliegt, zum ersten verzögerten Ausgangssignal hinzu­ addiert und zusammen mit diesem einer zweiten Verzöge­ rungsleitung 21 zugeführt, die dem zweiten Ausgang zuge­ ordnet ist. Diese Vorgehensweise wiederholt sich, bis am (m-1)-ten Ausgang des Multiplexers 19 die letzte Ver­ zögerungsleitung 21 durchlaufen wird. Deren Ausgang wird zusammen mit dem unverzögerten Ausgangssignal des m-ten Ausgangs dem (m-1-ten Trennverstärker 22 zugeführt. Die­ se nacheinander durchlaufene Reihe von Verzögerungslei­ tungen 21 weist am letzten Trennverstärker 22 einen Aus­ gang A auf, an welchem für einen bestimmten Krümmungs­ zustand des Arrays (durch die Fokussiereinrichtungen 17 vorgegeben) und für einen bestimmten Schwenkwinkel des Arrays (durch die Verzögerungsleitungen 21 vorgegeben) die Ultraschall-Echosignale abgegriffen werden. Die Ver­ zögerungsleitung 21 dient also der Einstellung des Schwenkwinkels für das Phased-Array. Größenordnungsmäßig liegt die Summe der Verzögerungszeiten aller Verzöge­ rungsleitungen 21 im Bereich zwischen 5 und 20 µs, z. B. bei 7 µs.The first of the m outputs of the multiplexer 19 is connected to a first delay line 21 , which leads to an adder 23 via an isolating amplifier 22 . With the help of the adder 23 , the delayed ultrasound echo signal, which is present at the second output of the multiplexer 19, is added to the first delayed output signal and together with this a second delay line 21 , which is assigned to the second output. This procedure is repeated until the last delay line 21 is passed through at the ( m -1) th output of the multiplexer 19 . The output of which is supplied together with the undelayed output signal of the m th output of the (m-1-th isolation amplifier 22nd The se successively traversed series of Verzögerungslei obligations 21 has on the final isolation amplifier 22 one output into A, at which for a certain curve state of the array (specified by the focusing devices 17 ) and the ultrasound echo signals are tapped for a specific pivoting angle of the array (specified by the delay lines 21. The delay line 21 thus serves to set the pivoting angle for the phased array Sum of the delay times of all delay lines 21 in the range between 5 and 20 microseconds, for example at 7 microseconds.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem - abweichend von Fig. 3 - die Zeitverzögerungs­ schaltung der Gesamtverzögerung doppelt vorgesehen ist. Mit Gesamtverzögerung wird hierbei sowohl die Zeitverzö­ gerung verstanden, die zur dynamischen Fokussierung über die Krümmung des Arrays dient, als auch diejenige, die zur elektronischen Festlegung der Schwenkrichtung dient. Gemäß der Fig. 4 sind von jedem Ultraschall-Element 1₁, 1₂, ... 1 _p sämtliche Komponenten der Zeitverzögerungs­ schaltung doppelt aufgebaut. Dies ist durch Bezugszei chen verdeutlicht. Eine jede Teilschaltung 2 A, 2 B be­ steht demnach jeweils aus einer Verzögerungsleitung 3₁a, 3₂a, ... 3 _p a für die Feinverzögerung, einem ersten Multiplexer 19 a mit Übersetzungsverhältnis p:m und einer ersten Grobverzögerungsleitung 21 a. Der Gesamt­ ausgang Aa der Zeitverzögerungsschaltung 2 A ist jetzt an den ersten Eingang der Überblendschaltung 13 geführt. Entsprechendes gilt für die Elemente der Teilschaltung 2 B. Mit dieser Ausführungsform kann gezeigt werden, daß die genannten Vorteile auch bei der Grobverzögerung zur Erzielung des Schwenks bei einem Phased-Array erzielt werden können.In Fig. 4 an embodiment is described in which - in deviation from Fig. 3 - the time delay circuit of the total delay is provided twice. Total delay is understood here to mean both the time delay which is used for dynamic focusing via the curvature of the array, and that which is used for the electronic determination of the pivoting direction. According to the Fig. 4, by each ultrasonic element 1 ₁, ₂ 1, ... _p 1, all components of the time delay circuit constructed in duplicate. This is illustrated by reference characters. Each subcircuit 2 A , 2 B is therefore each of a delay line 3 ₁ a , 3 ₂ a , ... 3 _p a for the fine delay, a first multiplexer 19 a with transmission ratio p: m and a first coarse delay line 21 a . The total output Aa of the time delay circuit 2 A is now led to the first input of the cross-fade circuit 13 . The same applies for the elements of the B 2 sub-circuit. With this embodiment it can be shown that the advantages mentioned can also be achieved in the case of the coarse deceleration to achieve the pivoting in a phased array.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Überblend­ schaltung 13 dargestellt. Dieses kann in Fig. 1, 2 oder 4 eingesetzt werden, wird aber nur für Fig. 1 und 2 be­ schrieben. Der Ausgang des Multiplexers 9 a ist an den Eingang eines ersten kontinuierlich steuerbaren Tores 24 gelegt, welches aus einem ersten Analog-Steuerglied 25, z. B. einem Transistor, steuerbarem Verstärker oder Mul­ tiplizierer mit Ansteuerschaltung aus einem ersten Tief­ paßfilter 27, einem ersten Digital-Analog-Wandler 29 und einem ersten PROM 31 besteht.In Fig. 5 an embodiment of the cross-fade circuit 13 is shown. This can be used in Fig. 1, 2 or 4, but will only be described for Figs. 1 and 2. The output of the multiplexer 9 a is connected to the input of a first continuously controllable gate 24 , which consists of a first analog control element 25 , for. B. a transistor, controllable amplifier or Mul tiplizier with drive circuit from a first low pass filter 27 , a first digital-to-analog converter 29 and a first PROM 31 .

Der Ausgang des zweiten Multiplexers 9 b ist an den Ein­ gang eines zweiten kontinuierlich steuerbaren Tores 33 gelegt, welches aus einem zweiten Analog-Steuerglied 35, z. B. wieder einem Transistor, mit Ansteuerschaltung aus einem zweiten Tiefpaßfilter 37, einem zweiten Digital- Analog-Wandler 39 und einem zweiten PROM 41 besteht. Das erste und das zweite Tor 24, 33 weisen jeweils einen Torausgang 43 bzw. 45 auf, welche an die beiden Eingänge eines Summationsgliedes 47 gelegt sind. Der Ausgang des Summationsgliedes 47 ist mit dem Ausgang 15 der Über­ blendschaltung 13 aus den Fig. 1 und 2 identisch.The output of the second multiplexer 9 b is connected to the input of a second continuously controllable gate 33 , which consists of a second analog control element 35 , for. B. again a transistor with control circuit from a second low-pass filter 37 , a second digital-to-analog converter 39 and a second PROM 41 . The first and the second gate 24 , 33 each have a gate output 43 or 45 , which are connected to the two inputs of a summation element 47 . The output of the summation element 47 is identical to the output 15 of the cross-circuit 13 from FIGS . 1 and 2.

Das erste und zweite Tor 24, 33 sind mit ihrer Ansteu­ erschaltung an einen Taktgeber 49 angeschlossen. Über diesen kann ein Start- oder Stoppsignal von der Steu­ ereinrichtung 14 des Ultraschallgeräts an die Tore 24, 33 gegeben werden.The first and second gates 24 , 33 are connected to a clock generator 49 with their control circuit. This can be used to give a start or stop signal from the control device 14 of the ultrasound device to the gates 24 , 33 .

In dem ersten und dem zweiten PROM 31, 41 ist eine er­ ste bzw. zweite Überblendfunktion 51, 53 eingespeichert, vgl. Fig. 6. Die Überblendfunktionen 51, 53 sind so ge­ wählt, daß sie jeweils komplementär zueinander sind. Un­ ter komplementär wird dabei verstanden, daß sich die bei­ den Überblendfunktionen 51, 53 zu einem vorgebbaren Wert, z. B. zu 1, ergänzen. Weist die erste Überblendfunktion 51 beispielsweise einen sinusquadratförmigen Verlauf auf, so ist die zweite Überblendfunktion 53 mit einem kosinusquadratförmigen Verlauf zu wählen. Es kommen auch andere geeignete Überblendfunktionen, wie z. B. die Ham­ ming- oder Hanningfunktion oder aber andere Fensterfunk­ tionen in Frage. Wichtig bei der Wahl der Überblendfunk­ tionen 51, 53 ist, daß die eine jeweils auf Null ent­ sprechend dem Ausblendzustand der Überblendschaltung 13 gesunken ist, wenn die andere Funktion ihren maximalen Wert für den Durchlaßzustand des Tores 24, 33 erreicht hat. Es soll also abwechselnd von dem ersten Tor 24 auf das zweite Tor 33 übergeblendet werden, und umgekehrt. Es sei darauf hingewiesen, daß die erste Überblendfunk­ tion 51 und die zweite Überblendfunktion 53 jeweils nur beim Umschalten auf eine andere Fokuslage ihren bestim­ mungsmäßigen Überblendverlauf aufweisen. Wird bei kon­ stanter Fokuslage im Wirkungsbereich einer zugeordneten Fokuslage I, II, III, ... das Ultraschall-Echosignal empfangen, so bleiben die Tore 24, 33 jeweils in ihrer durchgeschalteten bzw. gesperrten Stellung. Dieser Sachverhalt ist deutlich in Fig. 6 dargestellt.In the first and the second PROM 31 , 41 a first and second fade function 51 , 53 is stored, cf. Fig. 6. The fade functions 51 , 53 are selected so that they are complementary to each other. Un complementary is understood here that the fade functions 51 , 53 to a predeterminable value, for. B. to 1 , add. If the first crossfade function 51 has, for example, a sinusoidal square shape, then the second crossfade function 53 is to be selected with a cosine square shape. There are other suitable fade functions, such as. B. the Ham ming or Hanning function or other window functions in question. It is important in the selection of the cross-fading functions 51 , 53 that the one in each case has dropped accordingly to the fade-out state of the cross-fade circuit 13 when the other function has reached its maximum value for the passage state of the gate 24 , 33 . It should therefore alternate from the first gate 24 to the second gate 33 , and vice versa. It should be noted that the first fade function 51 and the second fade function 53 each have their intended fade pattern only when switching to a different focus position. If the ultrasound echo signal is received at a constant focus position in the effective range of an assigned focus position I, II, III, ..., the gates 24 , 33 each remain in their switched-through or blocked position. This fact is clearly shown in Fig. 6.

Es ist zweckmäßig, gemäß Fig. 1 das Summationsglied 47 als Verstärker auszulegen. Außerdem kann es sinnvoll sein, wie in Fig. 2 gezeigt, jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Tor 24, 33 einerseits und dem Summations­ glied 47 andererseits einen weiteren Trennverstärker 61 bzw. 63 vorzusehen.It is expedient to design the summation element 47 as an amplifier according to FIG. 1. In addition, it can be useful, as shown in FIG. 2, to provide a further isolating amplifier 61 or 63 between the first and the second gate 24 , 33 on the one hand and the summation element 47 on the other hand.

In Fig. 6 sind untereinander drei Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit t eingezeichnet. Bei dem ersten Signalverlauf handelt es sich um eine erste Tor­ funktion 55, wie sie am Steuereingang des ersten Tores 24 anliegt. Der zweite Verlauf entspricht einer zweiten Torfunktion 57, wie er am Steuereingang des zweiten Tores 33 anliegt. Der dritte Verlauf zeigt an, in wel­ chen Zeitperioden Δ t Taktsignale R vom Taktgeber 49 an das erste und zweite PROM 31 und 41 gegeben wird.In Fig. 6 three signal curves are drawn in dependence on the time t . The first signal curve is a first gate function 55 as it is present at the control input of the first gate 24 . The second course corresponds to a second gate function 57 as it is present at the control input of the second gate 33 . The third course shows in which time periods Δ t clock signals R are given by the clock generator 49 to the first and second PROM 31 and 41 .

Die erste Torfunktion 55 setzt sich zusammen aus Über­ blendfunktionen 51 und geraden Kurvenverläufen 59. Letz­ tere kommen zustande, wenn das Taktsignal R nicht mehr an das PROM 31 geliefert wird. Diese geraden Kurvenver­ läufe 59 liegen immer dann vor, wenn innerhalb einer vorgegebenen Fokuslage I, II, III, ... der über den zu­ geschalteten Eingang des zugeordneten Multiplexers 11 a festgelegt ist, Echosignale empfangen werden. Je nach­ dem, ob die erste Teilschaltung 2 A dann aktiviert ist oder nicht, wird der gerade Kurvenverlauf 59 bei dem Wert 1 oder aber bei dem Wert Null liegen. Die Längen des geraden Kurvenverlaufes 59 können unterschiedlich gewählt sein, da auch der Wirkungsbereich der verschie­ denen Fokuslagen ungleich lang sein kann. The first gate function 55 is composed of over-blend functions 51 and straight curves 59 . The latter occur when the clock signal R is no longer supplied to the PROM 31 . These straight runs are Kurvenver 59 is always present when, ... which is set via the connected to the input of the associated multiplexer 11a within a predetermined focal position I, II, III, echo signals are received. Depending on whether the first subcircuit 2 A is then activated or not, the straight curve 59 will be at the value 1 or at the value zero. The lengths of the straight curve 59 can be selected differently, since the range of action of the different focus positions can also be unequally long.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der zweite Verlauf, der die zweite Torfunktion 57 darstellt, zusammengesetzt aus der Überblendfunktion 53 und wiederum geraden Kur­ venverläufen 59. Wichtig ist, daß während der geraden Kurvenverläufe 59 die beiden Torfunktionen 55, 57 ent­ gegengesetztes Durchschaltverhalten zeigen. Ist die eine auf dem maximalen Wert, z. B. 1, muß die andere den Wert Null annehmen und umgekehrt. In den Überblendphasen mit Δ t, in welchen die Torfunktion 55, 57 durch die in den PROMS 31, 41 eingespeicherten Überblendfunktionen 51 bzw. 53 bestimmt sind, weisen die Überblendfunktionen 51, 53 einen gegenläufigen Verlauf auf. Steigt die erste Über­ blendfunktion 51 weich (z. B. entsprechend einer Sinus­ quadratfunktion) an, so fällt die zweite Überblendfunk­ tion 53 nach einem kosinusquadratförmigen Verlauf ab. Das Komplement der beiden Übergangsfunktionen 51, 53 bleibt dabei erhalten. Es findet so ein weiches Über­ blenden von dem ersten Tor 24 mit vorgeschalteter erster Teilschaltung 2 A zum zweiten Tor 33 mit vorgeschalteter zweiter Teilschaltung 2 B statt, und umgekehrt. Wie be­ reits erwähnt, sollte das Überblenden möglichst weich verlaufen, um einen günstigen Frequenzgang des Umschalt­ vorganges bezüglich des Frequenzbandes des verzögerten Echosignals zu erhalten. Das beim Umschaltvorgang ent­ stehende Frequenzspektrum des Umschaltimpulses sollte nach Möglichkeit vollständig außerhalb des Frequenzban­ des der Echosignale liegen.As can be seen from FIG. 6, the second curve, which represents the second gate function 57 , is composed of the crossfade function 53 and again straight curve curves 59 . It is important that during the straight curves 59 the two gate functions 55 , 57 show opposite switching behavior. Is the one at the maximum value, e.g. B. 1, the other must assume the value zero and vice versa. In the cross-fade phases with Δ t , in which the gate functions 55 , 57 are determined by the cross-fade functions 51 and 53 stored in the PROMS 31 , 41 , the cross-fade functions 51 , 53 have an opposite course. If the first cross-fade function 51 rises smoothly (e.g. corresponding to a sine square function), the second cross-fade function 53 falls after a cosine-square curve. The complement of the two transition functions 51 , 53 is retained. There is thus a fading of the first gate 24 with an upstream first part circuit 2 A to the second gate 33 with an upstream second part circuit 2 B instead, and vice versa. As already mentioned, the cross-fading should be as soft as possible in order to obtain a favorable frequency response of the switching process with respect to the frequency band of the delayed echo signal. The frequency spectrum of the switching pulse that arises during the switching process should, if possible, be completely outside the frequency band of the echo signals.

Claims (14)

1. Ultraschallgerät zur dynamischen Veränderung der Em­ pfangsfokuslage einer vorgebbaren Anzahl an Ultraschall- Wandlerelementen (1), wobei jedem Ultraschall-Wandler­ element (1; 1₁, 1₂, ... 1 _p ein Empfangskanal mit einer Zeitverzögerungsschaltung (2) für das empfangene Ultra­ schall-Echosignal nachgeschaltet ist, und wobei die Zeit­ verzögerungsschaltung (2) zur Umschaltung zwischen ver­ schiedenen vorgegebenen Zeitverzögerungswerten (T ₁, T ₂, ... T _u ) mit einer Steuereinrichtung (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zeitverzögerungsschaltung (2) doppelt vorgesehen ist, so daß eine erste und eine zweite Teilschaltung (2 A, 2 B) zur Bildung des zeitver­ zögerten Ultraschall-Echosignals vorliegen, und daß eine Überblendschaltung (13) vorgesehen ist, die dafür sorgt, daß

• a) die zweite Teilschaltung (2 B) jeweils dann im Empfangs­ kanal eingeblendet ist, wenn die erste, sich im aus­ geblendeten Zustand befindliche Teilschaltung (2 A) von der Steuereinrichtung (14) auf einen anderen Zeitverzögerungswert (T _i ) umgeschaltet wird, und
• b) die erste Teilschaltung (2 A) jeweils dann im Empfangs­ kanal eingeblendet ist, wenn die zweite, sich im aus­ geblendeten Zustand befindliche Teilschaltung (2 B) von der Steuereinrichtung (14) auf einen anderen Zeitverzögerungswert (T _j ) umgeschaltet wird.

1. Ultrasonic device for dynamically changing the receiving focus position of a predeterminable number of ultrasonic transducer elements ( 1 ), each ultrasonic transducer element ( 1 ; 1 ₁, 1 ₂, ... 1 _p a receiving channel with a time delay circuit ( 2 ) for the Received ultrasonic echo signal is connected downstream, and wherein the time delay circuit ( 2 ) for switching between different predetermined time delay values ( T ₁ , T ₂ , ... T _u ) is connected to a control device ( 14 ), characterized in that at least a part of the time delay circuit ( 2 ) is provided twice, so that a first and a second subcircuit ( 2 A , 2 B) are provided for forming the time-delayed ultrasound echo signal, and that a cross-fade circuit ( 13 ) is provided, which ensures that that

• a) the second subcircuit ( 2 B) is shown in the receiving channel when the first subcircuit ( 2 A) , which is in the hidden state, is switched by the control device ( 14 ) to another time delay value ( T _i ), and
• b) the first subcircuit ( 2 A) is shown in the receiving channel when the second subcircuit ( 2 B) , which is in the hidden state, is switched by the control device ( 14 ) to another time delay value ( T _j ).

2. Ultraschallgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Zeitver­ zögerungsschaltung (2 A, 2 B) doppelt vorgesehen ist (Fig. 4). 2. Ultrasonic device according to claim 1, characterized in that the entire time delay circuit ( 2 A , 2 B) is provided twice ( Fig. 4). 3. Ultraschallgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Teilschaltung (2 A, 2 B) jeweils eine Verzöge­ rungsleitung (3 a, 3 b) mit mehreren Abgriffen (5 a, 5 b) und jeweils einen Multiplexer (9 a, 9 b) enthalten, dessen Eingangsseite mit den Abgriffen (5 a, 5 b) der zugeordne­ ten Verzögerungsleitung (3 a, 3 b) und dessen Ausgangs­ seite mit der Überblendschaltung (13) verbunden ist (Fig. 2).3. Ultrasonic device according to claim 1, characterized in that the first and the second subcircuit ( 2 A , 2 B) each have a delay line ( 3 a , 3 b) with a plurality of taps ( 5 a , 5 b) and each have a multiplexer ( 9 a , 9 b) contain, the input side with the taps ( 5 a , 5 b) of the assigned delay line ( 3 a , 3 b) and the output side with the cross-fade circuit ( 13 ) is connected ( Fig. 2). 4. Ultraschallgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Teilschaltung (2 A, 2 B) jeweils einen Multiplexer (9 a, 9 b) enthalten, dessen Eingangsseite mit den Abgrif­ fen (5) einer beiden Multiplexern (9 a, 9 b) gemeinsamen Verzögerungsleitung (3) und dessen Ausgangsseite mit der Überblendschaltung (13) verbunden ist. (Fig. 1).4. Ultrasonic device according to claim 1, characterized in that the first and the second subcircuit ( 2 A , 2 B) each contain a multiplexer ( 9 a , 9 b) , the input side of which with the taps ( 5 ) of a two multiplexers ( 9 a , 9 b) common delay line ( 3 ) and its output side is connected to the cross-fade circuit ( 13 ). ( Fig. 1). 5. Ultraschallgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Eingang an der Eingangsseite der Multiplexer (9 a, 9 b) ein Trenn­ verstärker (11 a, 11 b) vorgesehen ist (Fig. 1).5. Ultrasonic device according to claim 4, characterized in that a separation amplifier ( 11 a , 11 b ) is provided in front of each input on the input side of the multiplexer ( 9 a , 9 b) ( Fig. 1). 6. Ultraschallgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verzögerungs­ leitung (3 a, 3 b) ein Trennverstärker (11 a, 11 b) vorge­ schaltet ist (Fig. 2).6. Ultrasonic device according to claim 3, characterized in that each delay line ( 3 a , 3 b) an isolation amplifier ( 11 a , 11 b ) is pre-switched ( Fig. 2). 7. Ultraschallgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überblendschaltung (13) ein erstes und ein zweites steu­ erbares Tor (24, 33) beinhaltet, wobei das erste Tor (24) an den Ausgang der ersten Teilschaltung (2 A) und das zwei­ te Tor (33) an den Ausgang der zweiten Teilschaltung (2 B) angeschlossen ist, und daß der Ausgang des ersten und des zweiten Tors (24, 33) an die Eingänge eines Summations­ gliedes (47) gelegt sind. 7. Ultrasonic device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cross-fade circuit ( 13 ) contains a first and a second controllable gate ( 24 , 33 ), the first gate ( 24 ) at the output of the first sub-circuit ( 2nd A) and the two-th gate ( 33 ) is connected to the output of the second sub-circuit ( 2 B) , and that the output of the first and second gates ( 24 , 33 ) are connected to the inputs of a summation element ( 47 ). 8. Ultraschallgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Tor (24, 33) einerseits und dem Summantionsglied (47) andererseits ein Trennverstärker (61, 63) vorgesehen ist (Fig. 2).8. Ultrasonic device according to claim 7, characterized in that between the first and the second gate ( 24 , 33 ) on the one hand and the summation element ( 47 ) on the other hand, an isolation amplifier ( 61 , 63 ) is provided ( Fig. 2). 9. Ultraschallgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tore (24, 33) an den Eingang eines Verstärkers angeschlossen sind, der als Summationsglied (47) vorgesehen ist.9. Ultrasonic device according to claim 7, characterized in that the two gates ( 24 , 33 ) are connected to the input of an amplifier which is provided as a summation element ( 47 ). 10. Ultraschallgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste steuerbare Tor (24) ein erstes PROM (31) mit einer ersten abgespeicherten Torfunktion (55) und das zweite Tor (33) ein zweites PROM (41) mit einer zweiten abge­ speicherten Torfunktion (57) umfaßt, und daß jedem PROM (31, 41) über einen Digital-Analog-Wandler (29 bzw. 39) der Steuereingang eines Analog-Steuergliedes (25 bzw. 35) nachgeschaltet ist.10. Ultrasonic device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the first controllable gate ( 24 ) has a first PROM ( 31 ) with a first stored gate function ( 55 ) and the second gate ( 33 ) has a second PROM ( 41 ) a second stored gate function ( 57 ), and that each PROM ( 31 , 41 ) is connected via a digital-to-analog converter ( 29 or 39 ), the control input of an analog control element ( 25 or 35 ). 11. Ultraschallgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Torfunk­ tion (55) das Einserkomplement zur zweiten Funktion (57) ist.11. Ultrasonic device according to claim 10, characterized in that the first gate function ( 55 ) is the one's complement to the second function ( 57 ). 12. Ultraschallgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überblend­ funktion (51) einen sinusförmigen Verlauf aufweist.12. Ultrasonic device according to claim 10, characterized in that the first fade function ( 51 ) has a sinusoidal shape. 13. Ultraschallgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß je­ des steuerbare Tor (24, 33) ein Tiefpaßfilter (27 bzw. 37) umfaßt. 13. Ultrasonic device according to one of claims 7 to 12, characterized in that each of the controllable gate ( 24 , 33 ) comprises a low-pass filter ( 27 or 37 ). 14. Ultraschallgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es als Phased-Array-Gerät ausgeführt ist, worin die Zeit­ verzögerungsschaltung (2) zur Festlegung der elektroni­ schen Krümmung und/oder des Schwenks des Arrays vorgese­ hen ist.14. Ultrasound device according to one of claims 1 to 13, characterized in that it is designed as a phased array device, in which the time delay circuit ( 2 ) is provided for determining the electronic curvature and / or the pivoting of the array.