DE60216030T2

DE60216030T2 - Optisches Ultraschall- Empfangsgerät und Ultraschall- Diagnostik- Anordnung ,dieses verwendend

Info

Publication number: DE60216030T2
Application number: DE60216030T
Authority: DE
Inventors: Eiji Ashigarakami-gun Ogawa
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: US6740035B2; KR20030027833A; US20030060707A1; EP1298450A2; EP1298450A3; JP2003093383A; JP4266548B2; EP1298450B1; DE60216030D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Ultraschall-Empfangsvorrichtung zum Empfangen von Ultraschallwellen. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung zur Verwendung bei medizinischen Diagnosen durch Empfangen von Ultraschallwellen aus biologischen Körpern unter Einsatz einer solchen Ultraschall-Empfangsvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
In einer herkömmlichen Ultraschall-Diagnosevorrichtung wird im allgemeinen dann, wenn sowohl die Ultraschall-Sendeeinrichtung als auch die Ultraschall-Empfangseinrichtung von gleichen Systemen Gebrauch machen, ein eindimensionales Sensorfeld oder -array verwendet, welches Elemente (Schwinger) zum Senden/Empfangen von Ultraschallwellen enthält. Die Schwinger oder Vibratoren werden realisiert mit Hilfe von piezoelektrischen Keramiken, typischerweise bekannt als PZT (Pb-(Blei-)Zirkonat-Titanat), oder durch Verwendung eines piezoelektrischen Polymer-Elements wie zum Beispiel PVDF (Polyvinyldifluorid). Außerdem wird ein solches eindimensionales Sensorarray mechanisch bewegt, um zweidimensionale Bilder aufzunehmen, und solche zweidimensionalen Bilder werden zusammengesetzt, so daß ein dreidimensionales Bild erhalten wird. Da sich allerdings eine zeitliche Verzögerung entlang der mechanischen Bewegungsrichtung des eindimensionalen Sensorarrays bei diesem Verfahren einstellt, werden Tomographiebilder, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfaßt wurden, zusammengesetzt, so daß das zusammengesetzte Bild verwischt wird. Im Ergebnis eignet sich dieses herkömmliche Verfahren nicht zur Abbildung von zu untersuchen den Objekten wie zum Beispiel lebenden Körpern, wenn in einem solchen Fall eine Ultraschall-Echobeobachtung unter Verwendung der oben beschriebenen herkömmlichen Ultraschall-Diagnosevorrichtung vorgenommen wird.
Um ein dreidimensionales Bild mit hoher Bildqualität unter Nutzung von Ultraschallwellen zu erfassen, wird ein zweidimensionales Sensorarray, welches ein zweidimensionales Bild ohne mechanische Bewegung erfassen kann, notwendigerweise eingesetzt. Aus diesem Grund läßt sich ein Verfahren in Betracht ziehen, bei dem ein zweidimensionales Sensorarray unter Einsatz der oben angegebenen Materialien PZT oder PVDF hergestellt wird. Wenn man von dem oben angegebenen PZT oder PVDF Gebrauch macht, um ein solches zweidimensionales Sensorarray herzustellen, so müssen Elemente in sehr feinen Größenordnungen verarbeitet werden, außerdem muß durch Verdrahtungsleitungen eine sehr große Anzahl sehr feiner Elemente verbunden werden. In der Praxis erweist es sich jedoch als schwierig, diese Elemente in der geforderten Weise zu verarbeiten, auch ist es schwierig, solche Elemente mit hoher Integrationsdichte zu fertigen, verglichen mit den derzeit verfügbaren Feinverarbeitungsmitteln und Elementen-Integrationsverfahren.
Wenn diese Probleme gelöst werden sollen, ergeben sich weitere Probleme. Speziell erhöht sich das Nebensprechen unter den Elementen, die elektrische Impedanz von durch sehr feine Verdrahtungsleitungen verbundenen Elementen erhöht sich, was den Rauschabstand verringert, und Elektrodenteile dieser sehr feinen Elemente sind anfällig für Zerstörung. Unter diesen Umständen ist es in der Praxis schwierig, ein solches zweidimensionales Sensorarray unter Einsatz von PZT- oder PVDF-Elementen zu realisieren.
Andererseits ist ein anderer Ultraschallsensor ohne Verwendung eines piezoelektrischen Materials wie PZT als optischer Detektor-Sensor auf diesem Gebiet bekannt. Bei diesem Sensor wird eine optische Faser verwendet, und es wird eine Ultraschallwelle in ein zu detektierendes optisches Signal umgewandelt. Als solcher optischer Detektortyp-Ultraschallsensor ist der unten erläuterte Ultraschallsensor bekannt, der von einem Faser-Bragg-Gitter Gebrauch macht (im folgenden abgekürzt als „FBG"), beschrieben in „Underwater Acoustic Sensor with Fiber Bragg Grating", von TAKAHASHI et al. in National Defense Academy (Japan), OPTICAL REVIEW Vol. 4, Nr. 6, 1997, Seiten 691-694; XP 1161296; außerdem ein optischer Detektortyp-Sensor mit einem Fabry-Perot-Resonator (im folgenden abgekürzt als „FPR"), beschrieben in „Fabrication and Performance of a Fiber Optic Micro-Probe for Megahertz Ultrasonic Field Measurements", von UNO et al. in Tokyo Institute of Technology, siehe T. IEE Japan, Vol. 118-E, Nr. 11 in 1998, Seiten 487-492 (XP 8020301).
Wenn ein solches zweidimensionales Sensorarray unter Verwendung solcher Ultraschallsensoren hergestellt wird, erreicht man zwar den Vorteil, daß elektrische Verdrahtungsarbeiten mit einer großen Anzahl sehr feiner Elemente nicht länger erforderlich sind und daß außerdem höhere Empfindlichkeiten erzielt werden können. Allerdings besitzt dieser zweidimensionale Sensor ein anderes Problem, welches darin besteht, daß der Ultraschallsensor selbst teuer ist, daß die Fertigungskosten eines zweidimensionalen Sensors erhöht sind, und daß außerdem die Fertigungskosten der Ultraschall-Empfangsvorrichtung mit einem solchen zweidimensionalen Sensorarray erhöht sind.
Wilkens V et al.: „Optical multilayer detection array for fast ultrasonic field mapping", Optics Letters, Vol. 24, Nr. 15, 1999, Optical Society of America, Washington, US, XP 973108, zeigt eine Ultraschall-Empfangsvorrichtung, bei der ein Ultraschall-Detektorelement Ultraschallwellen empfängt, um auf der Grundlage solcher Wellen Licht zu modulieren. Ein Photodetektor mit einer Mehrzahl von Pixeln dient zum Nachweisen der Lichtabgabe von verschiedenen Stellen des Ultraschall-Detektorelements.
Beard PC et al.: „An optical detection system for biomedical photoacoustic imaging", Proceedings of the Spie-3916(2000) – The International Society for Optical Engineering Spie-Int. Soc. Opt. Eng. USA, XP 2296331, zeigt eine biomedizinische Abbildungsvorrichtung mit einem Aufbau ähnlich dem oben erläuterten, bekannten Aufbau.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde gemacht, um die oben angesprochenen Probleme zu lösen. Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Ultraschall-Empfangsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Ultraschallwelle in zweidimensionaler Weise zu erfassen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, elektrische Verdrahtungen bei einer großen Anzahl sehr feiner Elemente vorzunehmen, und ohne daß eine Zunahme von Nebensprechen und der Impedanz erfolgt, außerdem soll die Herstellung der Ultraschall-Empfangsvorrichtung bei geringem Kostenaufwand möglich sein. Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Ultraschall-Diagnosevorrichtung, die in der Lage ist, entweder ein zweidimensionales Ultraschallbild oder ein dreidimensionales Ultraschallbild unter Verwendung der oben beschriebenen Ultraschall-Empfangsvorrichtung zu erfassen.
Um die obigen Probleme zu lösen, enthält eine Ultraschall-Empfangsvorrichtung gemäß der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1.
Außerdem enthält eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 10.
Erfindungsgemäß läßt sich eine Ultraschall-Empfangsvorrichtung billig herstellen, weil das Ultraschall-Detektorelement mit der Ultraschall-Empfangsebene verwendet wird, die Stellen entsprechend einer Mehrzahl von Pixeln des Photodetektors enthält. Das heißt: diese Ultraschall-Empfangsvorrichtung kann die Ultraschallwellen in zweidimensionaler Weise erfassen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, elektrische Verdrahtungsarbeiten bei einer großen Anzahl sehr feiner Elemente vorzunehmen, und ohne daß Nebensprechen und Impedanz zunehmen. Folglich läßt sich ein Ultraschall-Diagnosegerät realisieren, welches ein zweidimensionales oder ein dreidimensionales Ultraschallbild mit besseren Qualitäten erzeugen kann, indem eine solche Ultraschall-Empfangsvorrichtung verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis der Erfindung ermöglicht die Lektüre der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 ein Diagramm, welches schematisch eine Ausgestaltung einer Ultraschall-Empfangsvorrichtung gemäß einem Beispiel zeigt, welches zum Verständnis der vorliegenden Erfindung dient;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Ultraschall-Detektorelements aus 1 in vergrößerter Darstellung;
3 ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer modifizierten Version der in 1 gezeigten Ultraschall-Empfangsvorrichtung;
4 ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ultraschall-Empfangsvorrichtung;
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Grundidee einer ASE-Lichtquelle aus 4;
6 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Ausgestaltung einer Ultraschall-Diagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Ausgestaltung einer Modifikation der Ultraschall-Diagnosevorrichtung nach 6;
8 ein Diagramm zum Erläutern eines Empfangsverfahrens, welches ausgeführt wird, wenn Ultraschallstrahlen auf ein stiftförmiges Strahlbündel begrenzt werden und dieses Strahlbündel gesendet wird;
9 ein Diagramm zum Erläutern eines Empfangsverfahrens für den Fall, daß Ultraschallstrahlen auf ein flaches Strahlbündel begrenzt werden und dieses ebene Strahlbündel gesendet wird; und
10 ein Diagramm zum Erläutern eines Empfangsverfahrens für den Fall, daß Ultraschallstrahlen als Wellenebenen gesendet werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nunmehr auf die Zeichnungen bezugnehmend, werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert. Es versteht sich, daß gleiche Bezugszeichen für gleiche und ähnliche Strukturelemente verwendet werden, wobei auf eine wiederholte Erläuterung verzichtet wird.
1 ist ein Diagramm zum schematischen Darstellen einer Grundstruktur einer Ultraschall-Empfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Diese Ultraschall-Empfangsvorrichtung enthält eine Lichtquelle 11, einen Strahlseparator 12, ein Ultraschall-Detektorelement 20, ein Fokussiersystem 15 und einen Photodetektor 16. Die Lichtquelle 11 erzeugt Einzelmoden-Laserlicht mit einer einzigen Wellenlänge von beispielsweise 500 nm bis 1.600 nm. Der Strahlseparator 12 ist als Halbspiegel, als optischer Zirkulator, als Polarisationstrenner oder dergleichen ausgebildet. Dieser Strahlseparator 12 kann aus einer ersten Richtung einfallendes Licht in einer zweiten Richtung durchlassen, und außerdem kann er aus der zweiten Richtung zurückkehrendes Reflexionslicht in eine dritte Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, weiterleiten. Bei dieser Ausführungsform wird ein Halbspiegel als Strahlseparator 12 verwendet. Dieser Halbspiegel 12 läßt einfallendes Licht durch und reflektiert auftreffendes Reflexionslicht, welches aus einer Richtung entgegengesetzt der Einfallrichtung zurückkommt, so daß das reflektierte Licht in einer Richtung unter etwa 90 Grad gegenüber der Einfallrichtung weiterläuft. Alternativ kann in diesem Fall, bevor das einfallende Licht in den Strahl separator 12 entlang der Lichtausbreitungsrichtung fällt, das einfallende Licht von einem Strahlaufweiter 13 expandiert werden.
Das Ultraschall-Detektorelement (ein mehrlagiger Filmsensor) 20 enthält eine Basisplatte 21 und einem mehrlagigen Film 22, der auf der Basisplatte 21 gestapelt ist. Das Ultraschall-Detektorelement 20 besitzt eine Empfangsebene, in der durch Empfangen von sich ausbreitenden Ultraschallwellen eine Verzerrung stattfindet. Das Ultraschall-Detektorelement 20 reflektiert das von der Lichtquelle 11 emittierte und in den mehrlagigen Film 22 über den Strahlseparator 12 eintretende Licht, während das Licht auf der Grundlage der an die Basisplatte 21 angelegten Ultraschallwellen moduliert wird. Das von dem Ultraschall-Detektorelement 20 reflektierte Licht wird von dem Strahlseparator 12 reflektiert und tritt in den eine Mehrzahl von Pixeln aufweisenden Photodetektor 16 ein.
Der Photodetektor 16 entspricht einem zweidimensionalen Array-Detektor, gebildet durch einen CCD- oder MOS-Sensor, eine Mehrzahl von PDs (Photodioden) oder dergleichen. Der Photodetektor 16 detektiert für eine Mehrzahl von Pixeln das Licht, welches aus den entsprechenden Stellen des Ultraschall-Detektorelements 20 über den Strahlseparator 12 eintritt. Dieser Photodetektor 16 gibt Detektorsignale nach Maßgabe der Lichtintensität an den einzelnen Pixeln aus. In diesem Fall kann das Reflexionslicht direkt in den Photodetektor 16 eingegeben werden, es kann aber auch durch eine optische Faser oder dergleichen zu dem Photodetektor 16 gelangen. Außerdem ist das Fokussiersystem 15, beispielsweise in Form einer Linse oder dergleichen, im hinteren Bereich des Strahlseparators 12 vorgesehen, und das Reflexionslicht kann über dieses Fokussiersystem 15 auf den Photodetektor 16 fokussiert werden.
Im folgenden soll anhand der 2 sowohl eine Struktur des oben beschriebenen Ultraschall-Detektorelements 20 als auch ein grundsätzliches Prinzip des Detektierens von Ultraschallwellen detailliert erläutert werden.
Die Basisplatte 21 ist eine filmförmige Basisplatte, in der es zu einer Verzerrung bei Empfang von Ultraschallwellen kommt. Diese Basisplatte 21 hat beispielsweise die Form eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa 2 cm oder mehr. Zwei Arten von Werkstoffen mit unterschiedlichen Brechungsindizes sind bei dieser Basisplatte 21 abwechselnd so gestapelt, daß der mehrlagige Film 22 mit einer Bragg-Gitterstruktur gebildet ist. in 2 sind eine Materialschicht „A" mit dem Brechungsindex „n₁" und eine weitere Materialschicht „B" mit einem Brechungsindex „n₂" dargestellt.
Es sei nun angenommen, daß ein Mittenabstand (ein Intervall) einer periodischen Struktur des mehrlagigen Films 22 den Wert „d" habe, und daß die Wellenlänge des einfallenden Lichts „λ" betrage, so daß die Bragg'sche Reflexionsbedingung durch folgende Gleichung ausgedrückt wird: 2d·sin θ = mλ (1)wobei das Symbol „m" eine beliebige natürliche Zahl ist und das Symbol „θ" für den Einfallwinkel des einfallenden Lichts steht, gemessen in bezug auf die Einfallebene.
Erneut unter der Annahme, daß dieser Einfallwinkel „θ" den Wert π/2 hat, so ist die Bragg'sche Reflexionsbedingung durch folgenden Ausdruck gegeben: 2d = mλ (2)
Das Bragg-Gitter reflektiert selektiv Licht mit einer spezifischen Wellenlänge, welche die Bragg'sche Reflexionsbedingung erfüllt, und es läßt Licht mit anderen Wellen als der spezifischen Wellenlänge durch.
Wenn die Ultraschallwellen durch das Ultraschall-Detektorelement 20 laufen, so wird das Element 20 abhängig von der Ausbreitung der Ultraschallwellen verzerrt, demzufolge der Mittenabstand „d" der periodischen Struktur sich an den einzelnen Stellen des mehrlagigen Films 22 ändert. Demzufolge ändert sich die Wellenlänge „λ" des selektiv reflektierten Lichts. In einer Reflexionskennlinie eines Bragg-Gitters gibt es vor und hinter einer Mittenwellenlänge, bei der das Reflexionsvermögen am größten ist (das heißt die Durch lässigkeit am geringsten ist) ein geneigtes Band, wo das Reflexionsvermögen schwankt. Wenn Detektorlicht mit einer Wellenlänge in dem Bereich dieses geneigten oder schrägen Bands in den mehrlagigen Film 22 gelangt, so werden die Ultraschallwellen auf den mehrlagigen Film 22 aufgebracht. Im Ergebnis lassen sich Intensitätsschwankungen des Reflexionslichts (oder des durchgelassenen Lichts) nach Maßgabe der Intensität der Ultraschallwellen an den einzelnen Stellen der Ultraschallwellen-Empfangsebene überwachen. Da die Intensitätsänderungen des Reflexionslichts (oder des Durchlaßlichts) umgewandelt werden in Ultraschallwellen-Intensität, kann zweidimensionale Intensitätsverteilungsinformation solcher Ultraschallwellen erfaßt werden.
Als Werkstoff für die oben beschriebene Basisplatte 21 kommen Quarzglas (SiO₂) oder optisches Glas wie zum Beispiel BK7 (hergestellt von Schott-Glas) oder dergleichen in Betracht. Als Substanz für die Materialschichten „A" und „B" ist vorzugsweise eine Kombination von Substanzen bevorzugt, deren Brechungsindizes sich voneinander um 10 % oder darüber unterscheiden. In anderen Worten: im Fall einer Brechungsindex-Relation von n₁ < n₂ werden derartige Substanzen ausgewählt, die die Bedingung n₁ × 1,1 ≤ n₂ erfüllen. Diese Auswahlbedingung dient dazu, ein hohes Reflexionsvermögen an der Grenzebene zwischen der Materialschicht „A" und der Materialschicht „B" zu erreichen. Außerdem bestehen die Materialschichten „A" und „B" vorzugsweise aus einem Werkstoff, welcher sich leicht ausdehnen zusammendrücken läßt. Diese Auswahlbedingung hat den Zweck, Empfindlichkeiten zu steigern, wenn Ultraschallwellen auf die Materialschichten „A" und „B" auftreffen. Als Kombination solcher Substanzen, die solche Bedingungen erfüllen, gibt es eine Kombination aus SiO₂ und Titanoxid (Ti₂O₃), eine andere Kombination von SiO₂ und Tantaloxid (Ta₂O₅) und dergleichen. In ersterem Fall beispielsweise beträgt der Brechungsindex von SiO₂ etwa 1,45, und der Brechungsindex von Ti₂O₃ beträgt etwa 2,0 für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1.520 nm. Dieser Umstand reicht möglicherweise aus, damit die obige Bedingung erfüllt ist. Das heißt: die Brechungsindizes dieser Werkstoffe unterscheiden sich voneinander um 10 % oder mehr.
Die Schichtdicke (Filmdicke) der Materialschicht „A" und die Schichtdicke (Filmdicke) der Materialschicht „B" sind vorzugsweise so gewählt, daß sie etwa 1/4 der Wellenlänge „λ" des auf den mehrlagigen Film 22 auftreffenden Lichts ausmachen. In diesem Fall bedeutet der Ausdruck „Filmdicke" eine optische Distanz, die sich ausdrückt durch ein Produkt eines Brechungsindex „n" einer Materialschicht und deren Dicke „t". In anderen Worten, es gilt „n·t = λ/4" als Bedingung. Als folge davon wird der Mittenabstand der periodischen Struktur des mehrlagigen Films 22 etwa 1/2 der Wellenlänge des einfallenden Lichts, und der mehrlagige Film 22 kann selektiv das Licht mit einer solchen Wellenlänge reflektieren, welches den obigen Ausdruck (2) der Bragg'schen Reflexionsbedingung erfüllt, während das Licht mit anderen Wellenlängen als der genannten Wellenlänge durchgelassen wird.
Während einige Materialschichten „A" und „B" mit jeweils einer Schichtdicke von etwa λ/4 abwechselnd übereinander gestapelt sind, können andere Materialschichten „A" und „B" mit einer Schichtdicke von etwa λ/2 intermittierend gestapelt werden.
Die oben angesprochenen Materialschichten „A" und „B" sind auf dem Substrat 21 derart gestapelt, daß mehrere Schichten oder Lagen (beispielsweise 100 Schichten) jedes dieser Werkstoffe durch Aufdampfen, Aufsputtern oder dergleichen gebildet sind.
In Verbindung mit der oben beschriebenen Grundidee wurde unter folgenden Bedingungen eine Simulation vorgenommen. Bei dieser Simulation wurde als Basisplatte SiO₂ verwendet, als Materialschichten dienten sowohl SiO₂ als auch Ti₂O₃. Als Laserlicht in einen mehrlagigen Filmsensor mit einer Gesamtanzahl von 200 Materialschichten (100 Schichten für jeden Werkstoff) eingegeben wurde, wurden die unten angegebenen Resultate erzielt. Das heißt, eine Neigung des Reflexionsvermögens in bezug auf einer Änderung der Wellenlängen des einfallenden Lichts betrug 2,8 dB/0,01 nm bei einem Reflexionsvermögen von 25 %.
Als die Gesamtanzahl von Schichten des mehrlagigen Films erhöht wurde, wurde das Reflexionsvermögen stärker, außerdem änderte sich das Reflexionsvermögen steil in bezug auf eine Änderung der Wellenlängen des einfallenden Lichts, so daß die Empfindlichkeit des Ultraschalldetektorelements 2 gesteigert werden konnte.
Im folgenden wird anhand der 3 eine modifizierte Version der oben beschriebenen Ultraschall-Empfangsvorrichtung beschrieben.
Diese modifizierte Ultraschall-Empfangsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß durch Hinzufügen mindestens eines optischen Verstärkers 1 und/oder eines weiteren optischen Verstärkers 2 die in 1 gezeigte Ultraschall-Empfangsvorrichtung abgewandelt ist. Der optische Verstärker 1 befindet sich entweder zwischen der Lichtquelle 11 und dem Strahlseparator 12 oder zwischen dem Strahlaufweiter 13 und dem Strahlseparator 12. Dieser optische Verstärker 1 verstärkt optisch das von der Lichtquelle 11 eintretende Licht und emittiert anschließend das verstärkte Licht zu dem Strahlseparator 12. Andererseits befindet sich der optische Verstärker 2 zwischen dem Strahlseparator 12 und dem Fokussiersystem 15, beispielsweise der Linse. Dieser optische Verstärker 2 verstärkt das von dem Strahlseparator 12 eintretende Licht und emittiert anschließend das verstärkte Licht zu dem Fokussiersystem 15. Wenn dieses Fokussiersystem 15 nicht vorhanden ist, befindet sich der optische Verstärker 2 zwischen dem Strahlseparator 12 und dem Photodetektor 16 und verstärkt das von dem Strahlseparator 12 eingetretene Licht, um das verstärkte Licht an den Photodetektor 16 zu geben.
Als optischer Verstärker wird beispielsweise ein optischer Faserverstärker EDFA (Erdotierter optischer Faserverstärker) verwendet, der mit Erbium (Er) dotiert wurde. Dieser EDFA kann die Stärke des Lichts um etwa das 10¹- bis 10²-Fache steigern.
Wenn ein solcher optischer Verstärker sich zwischen der Lichtquelle 11 und dem Ultraschall-Detektorelement 20 befindet, wird die Intensität des in das Ultraschall-Detektorelement 20 eingetretenen Lichts verstärkt. Auch dann, wenn ein solcher optischer Verstärker sich zwischen dem Ultraschall-Detektorelement 20 und dem Photodetektor 16 befindet, ändert sich die Intensität des in das Ultraschall-Detektorelement 20 eingetretenen Lichts nicht, aber die Intensität des in den Photodetektor 16 eingetretenen Reflexionslichts wird verstärkt. In diesem Fall wird auch eine Änderung der Intensität des von den empfangenen Ultraschallwellen modulierten Reflexionslichts verstärkt.
Da die Intensität von Licht verstärkt wird, wird in jedem Fall die Lichtmenge des Reflexionslichts gesteigert, welches in den Photodetektor 16 eintritt. Im Ergebnis lassen sich abträgliche Einflüsse elektrischen Rauschens in dem Photodetektor 16 verringern, und der Rauschabstand (Signal-Rausch-Verhältnis) der Ultraschall-Empfangsvorrichtung läßt sich steigern. Darüber hinaus läßt sich bei Verwendung beider optischer Verstärker 1 und 2 der Rauschabstand dieser Ultraschall-Empfangsvorrichtung zusätzlich steigern.
Im folgenden wird die Ausführungsform der Ultraschall-Empfangsvorrichtung anhand der 4 und 5 erläutert. Eine in 4 gezeigte Ultraschall-Empfangsvorrichtung wird realisiert, indem die Lichtquelle 11 der in 1 gezeigten Ultraschall-Empfangsvorrichtung durch eine andere Lichtquelle, nämlich eine breitbandige Lichtquelle, ersetzt wird. Bei dieser in 4 gezeigten modifizierten Ausführungsform wird von der breitbandigen Lichtquelle ein Lichtspektrum erzeugt, welches von einem schmalbandigen Filter verschmälert wird, und dann wird das schmalbandige Licht verwendet.
Als breitbandige Lichtquelle kann zum Beispiel eine ASE-Lichtquelle (eine Lichtquelle mit verstärkter Spontan-Emission) sowie eine breitbandige optische Faserlichtquelle verwendet werden. In 4 wird eine ASE-Lichtquelle 17 als breitbandige Lichtquelle verwendet. Diese ASE-Lichtquelle 17 wird hergestellt durch Ändern einer Struktur eines breitbandigen optischen Faserverstärkers in der Weise, daß er verstärktes Spontan-Emissionslicht abgibt. Die detaillierte Struktur oder Betriebsweise des breitbandigen optischen Faserverstärkers ist zum Beispiel beschrieben in „BROADBAND OPTICAL FIBER AMPLIFIER" von H. OKOSHI et al. (Japanese Electronic Information Communication Institute Publication Vol. 82, Nr. 7, 1999, Seiten 718-724).
Bezugnehmend auf 5, ist dort eine grundlegende Idee der ASE-Lichtquelle 17 nach 4 skizziert. Diese ASE-Lichtquelle 17 enthält eine optische Faser 4 zum Verstärken von Licht. Eine an einem Randbereich dieser optischen Faser 4 angebrachte Linse 5 und ein Bragg-Gitterteil 6 zum Reflektieren von Anregungslicht ist an dem anderen Randbereich ausgebildet. Ein Laseroszillator 7 befindet sich als Anregungslichtquelle auf der linken Seite der Linse 5 in dieser Darstellung. Von dem Laseroszillator 7 erzeugtes Laser licht tritt durch die Linse 5 in die optische Faser 4 ein, und dieses eingetretene Laserlicht wird von der optischen Faser 4 verstärkt. Ein Teil dieses verstärkten Laserlichts kann durch den Bragg-Gitterteil 6 als Spontanemissionslicht hindurchtreten.
Zurückkehrend zu der 4 wird das von der ASE-Lichtquelle 17 erzeugte Licht in den Strahlseparator 14 eingegeben. Der Strahlseparator 14 läßt das aus einer ersten Richtung eingetretene Licht in eine zweite Richtung durch und läßt außerdem das von der zweiten Richtung zurückkehrende Reflexionslicht in eine dritte, von der ersten Richtung verschiedene Richtung durch. In 4 wird ein Halbspiegel als Strahlseparator 14 verwendet. Alternativ kann ein optischer Zirkulator oder ein Polarisationsstrahlspalter verwendet werden.
In einer Richtung (nämlich der unteren Seiten in 4), entlang der das von der ASE-Lichtquelle 17 abgegebene Licht durch den Strahlaufspalter 14 läuft, befindet sich ein schmalbandiges Filter 23 aus dem gleichen Werkstoff wie das Ultraschall-Detektorelement 20. Das in dieses schmalbandige Filter 23 eintretende Licht wird von einem mehrlagigen Film mit einer Bragg-Gitterstruktur in dem schmalbandigen Filter 23 reflektiert, anschließend wird dieses reflektierte Licht in den Strahlseparator 14 erneut eingegeben. Das von der ASE-Lichtquelle 17 erzeugte Spontan-Emissionslicht läuft durch das schmalbandige Filter 23, so daß ein Spektrum dieses Spontan-Emissionslichts verkleinert werden kann.
Das von dem schmalbandigen Filter 23 reflektierte Licht gelangt erneut in den Strahlseparator 14, wobei sich der Ausbreitungsweg für dieses Licht ändert, anschließend gelangt das resultierende Licht in den Strahlseparator 12. Das durch den Strahlseparator 12 gelaufene Licht gelangt in das Ultraschall-Detektorelement 20, um moduliert zu werden.
Im vorliegenden Fall wird aufgrund eines Bragg-Gitterteils eine Mittenwellenlänge des reflektierten Lichts aufgrund einer Temperaturschwankung im Verhältnis von 0,01 nm/°C geändert. Wenn folglich eine Lichtquelle zum Erzeugen von Laserlicht mit einer einzelnen Wellenlänge verwendet wird, ergibt sich das Problem, daß die Empfindlichkeit des Ultraschall-Detektorelements 20, welches durch den Bragg-Gitterteil gebildet wird, sich bei Temperaturschwankungen stark ändert.
Wenn allerdings das Spektrum des von der ASE-Lichtquelle 17 erzeugten Spontan-Emissionslichts von dem schmalbandigen Filter 23 nach 4 verengt wird, läßt sich eine Bandbreite erreichen, die annähernd derjenigen des Laserlichts mit einer einzelnen Wellenlänge entspricht, und außerdem läßt sich die Änderung der Empfindlichkeiten der Ultraschall-Empfangsvorrichtung durch Temperaturschwankungen verringern.
Das bedeutet: sowohl das schmalbandige Filter 23 als auch das Ultraschall-Detektorelement 20 werden aus gleichem Werkstoff gebildet, und die thermische Kopplung zwischen diesen Elementen wird beispielsweise durch Koppeln des schmalbandigen Filters 23 mit dem Ultraschall-Detektorelement 20 unter Einsatz eines Werkstoffs erreicht, der ein starkes Wärmeleitvermögen besitzt, oder dadurch, daß man das schmalbandige Filter 23 baulich in der Nähe des Ultraschall-Detektorelements 20 anordnet. Alternativ kann man um das schmalbandige Filter 23 und das Ultraschall-Detektorelement 20 herum ein Wärmerohr anordnen.
Da die Temperatur im Bragg-Gitterteil des schmalbandigen Filters 23 im wesentlichen gleich gemacht werden kann mit der Temperatur des Bragg-Gitterteils des Ultraschall-Detektorelements 20, läßt sich also selbst dann, wenn die Reflexionskennwerte des Ultraschall-Detektorelements 20 durch die Temperatur verschoben werden, die Wellenlänge des in das Ultraschall-Detektorelement 20 eintretenden Lichts in ähnlicher Weise verschieben, so daß sich die Änderung der Empfindlichkeiten der Ultraschall-Empfangsvorrichtung verringern läßt.
Als nächstes wird eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung anhand der 6 beschrieben. 6 ist ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung einer Anordnung einer Ultraschall-Diagnosevorrichtung dieser Ausführungsform.
Diese Ultraschall-Diagnosevorrichtung wird dadurch gebildet, daß sie mit der oben beschriebenen Ultraschall-Empfangsvorrichtung ausgestattet wird. Das heißt: das in 2 dargestellte Ultraschall-Detektorelement 20 wird in einer Ultraschall-Detektoreinheit 50 der Ultraschall-Diagnosevorrichtung verwendet. Wie in 6 gezeigt ist, enthält diese Ultraschall-Diagnosevorrichtung eine Ultraschall-Sendeeinheit 40 und eine Treibersignal-Erzeugungsschaltung 30. Die Ultraschall-Sendeeinheit 40 sendet Ultraschallwellen abhängig von durch die Treibersignal-Erzeugungsschaltung 30 erzeugten Treibersignalen. Die Ultraschall-Sendeeinheit 40 enthält einen piezoelektrische Kennwerte aufweisenden Werkstoff (ein piezoelektrisches Element). Dieses piezoelektrische Element wird von piezoelektrischen Keramikmaterialien gebildet, typischerweise bekannt unter dem Kürzel PZT (Pb-(Blei-)Zirkonat-Titanat), oder ein piezoelektrisches Polymerelement wie zum Beispiel PVDF (Polyvinyldifluorid). Wenn ein impulsförmiges elektrisches Signal oder eine kontinuierliche elektrische Welle (CW-Signal) von der Treibersignal-Erzeugungsschaltung 30 geliefert wird, um eine Spannung an ein solches piezoelektrisches Element zu legen, erzeugt dieses sehr kleine mechanische Schwingungen. Da solche mechanische Schwingungen erzeugt werden, werden von diesem piezoelektrischen Element Ultraschallimpulse oder kontinuierliche Ultraschallwellen (CW-Wellen) erzeugt, die sich dann in Form von Ultraschallstrahlen durch ein Ausbreitungsmedium ausbreiten.
Die von der Ultraschall-Sendeeinheit 40 gesendeten Ultraschallwellen werden von einem diagnostischen Objekt reflektiert, anschließend werden die reflektierten Ultraschallwellen (das heißt Ultraschallechos) von der Ultraschall-Detektoreinheit 50 empfangen. Während das von der Lichtquelle erzeugte Licht nach dem Durchgang durch den Strahlseparator 15 in die Ultraschall-Detektoreinheit 50 gelangt ist, wird dieses Licht aufgrund der Ultraschallstrahlen moduliert, die an die Ultraschall-Detektoreinheit 50 gelangen, und anschließend wird dieses modulierte Licht von dieser Ultraschall-Detektoreinheit 50 reflektiert. Das reflektierte Licht wird über den Strahlseparator 12 und das Fokussiersystem 15 in den Photodetektor 16 eingeleitet, um zweidimensional detektiert zu werden.
Die Ultraschall-Diagnosevorrichtung enthält weiterhin eine Signalverarbeitungseinheit 60 mit sowohl einer Signalverarbeitungseinheit 61 als auch einem A/D-Wandler 62, eine Zeitsteuereinheit 70, eine Primärspeichereinheit 80, eine Bildverarbeitungseinheit 90, eine Bildanzeigeeinheit 100 und eine Sekundärspeichereinheit 110.
In der Signalverarbeitungseinrichtung 60 wird ein von dem Photodetektor 16 ausgegebenes Detektorsignal in eine Signalverarbeitungsschaltung 61 eingegeben, und das von dieser erzeugte Detektorsignal wird von dem A/D-Wandler 62 in ein digitales Signal umgewandelt.
Die Primärspeichereinheit 80 speichert mehrere Bögen von Ebenen-Daten, die von der Signalverarbeitungseinheit 60 erhalten wurden. Die Bildverarbeitungseinheit 90 rekonstruiert entweder zweidimensionale Bilddaten oder dreidimensionale Bilddaten auf der Grundlage dieser Ebenen-Daten, außerdem führt sie solche Operationen wie eine Interpolation, eine Antwort-Modulation und eine Gradation aus. Die Bildanzeigeeinheit 100 entspricht einer Anzeigevorrichtung wie zum Beispiel einer Kathodenstrahlröhre oder einer Flüssigkristallanzeige, und sie zeigt ein Bild auf der Grundlage der Bilddaten an, die zuvor diesen Verarbeitungen unterzogen wurden. Außerdem speichert die Sekundärspeichereinheit 110 Daten, die von der Bildverarbeitungseinheit 90 verarbeitet wurden.
Die Zeitsteuereinheit 70 steuert die Treibersignal-Erzeugungseinheit 30, damit diese das Treibersignal mit vorbestimmter Zeitlage erzeugt, sie steuert außerdem die Signalverarbeitungseinheit 61 zum Erfassen von Detektorsignalen vom Photodetektor 16, nachdem nach dem Übertragungszeitpunkt eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Damit steuert die Zeitsteuereinheit 70 sowohl die zeitliche Lage des Treibersignals als auch die zeitliche Lage des Detektorsignals derart, daß ein Auslesezeitraum derart begrenzt wird, daß Reflexionen von Ultraschallwellen aus einer spezifischen Tiefe eines zu prüfenden Objekts optisch detektiert werden können.
Im folgenden wird eine modifizierte Ausführungsform der Ultraschall-Diagnosevorrichtung dieser Ausführungsform anhand der 7 erläutert. Wie in 7 gezeigt ist, sind bei dieser modifizierten Ultraschall-Diagnosevorrichtung die Ultraschall- Detektoreinheit 50 und die Ultraschall-Sendeeinheit 40 integriert ausgebildet, so daß eine Ultraschallsonde 120 gebildet ist.
Da ein optischer Ultraschalldetektor keine eigene Funktion des Sendens von Ultraschallwellen besitzt, muß separat eine Ultraschall-Sendeeinheit unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements vorhanden sein. Wie bei der modifizierten Variante nach 7 dargestellt ist, sind die Ultraschall-Sendeeinheit und die Ultraschall-Detektoreinheit, die von unterschiedlichen Systemen Gebrauch machen, miteinander unter Bildung einer einzelnen Sonde kombiniert. Diese modifizierte Ultraschall-Diagnosevorrichtung kann eine Ultraschalldiagnose ausführen, wobei sie ein ähnliches Gefühl der Handhabung aufweist wie die herkömmliche Sonde, die von ein und demselben Sende-/Empfangssystem Gebrauch macht.
In der in den 6 und 7 gezeigten Ultraschall-Diagnosevorrichtung kommen die drei unten angesprochenen Arten der Sendeverfahren für Ultraschallwellen in der Treibersignal-Erzeugungsschaltung und der Ultraschall-Sendeeinheit 40 in Betracht. Ansprechend auf diese Ultraschallwellen-Sendeverfahren werden die Datenerfassungs-Zeitpunkte und die Inhalte von Daten in der Signalverarbeitungseinheit 61 geändert.

(1) Falls Ultraschallwellen beschränkt sind auf die Bildung eines griffelförmigen Ultraschallstrahlbündels, so wird ein solcher griffelförmiger oder stiftförmiger Ultraschallstrahl gesendet: Wie in 8 gezeigt ist, wird, wenn gesendete Wellen räumlich so begrenzt sind, daß sie einen griffelförmigen Ultraschallstrahl mit der Ultraschall-Sendeeinheit 40 bilden, ein zu prüfendes Objekt innerhalb einer gewissen Ebene zweidimensional abgetastet, und dann werden die Nachweissignale von Ultraschallechos, die nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne im Anschluß an den Sendevorgang empfangen werden, von der Ultraschall-Detektoreinheit 50 aufgenommen, und damit läßt sich Ultraschallinformation an den einzelnen Punkten in dieser Ebene erfassen. Wenn dieser Vorgang innerhalb einer Schnittansicht ausgeführt wird, der sich in einer konstanten Tiefe gegenüber der Ultra schall-Detektoreinheit 50 befindet, läßt sich Schnittebeneninformation konstanter Tiefe erfassen. Wenn wiederholt eine Folge der oben angesprochenen Verarbeitungsschritte durchgeführt wird, indem die Erfassungszeit für jede der stiftförmigen Strahlpositionen geändert wird, lassen sich mehrere Tomographiebilder in unterschiedlichen Tiefen erfassen. Die Abtastdaten, die in der oben beschriebenen Weise erfaßt werden, werden sowohl bei den Sende- als auch bei den Empfangsvorgängen fokussiert, so daß eine direkte Anzeige dreidimensionaler Daten möglich ist.
(2) Wenn Ultraschallwellen begrenzt werden auf eine ebene Ultraschallwelle, so erfolgt das Senden von flächigen Ultraschallwellen folgendermaßen: Wie in 9 gezeigt ist, können, wenn die von der Ultraschall-Sendeeinheit 40 erzeugten Sende-Ultraschallwellen auf eine flächige Ultraschallwelle mit Hilfe einer akustischen Linse begrenzt sind, und außerdem Detektorsignale für Ultraschallechos, die nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne nach Aussenden der Ultraschall-Sendewellen verstrichen ist, empfangen werden von der Ultraschall-Detektoreinheit 50, eindimensionale Linieninformationen gewisser Tiefe chargenweise aufgenommen werden. Da in diesem Fall Information über andere Punkte in der Zone, zu der die Ultraschallwellen gelangen, mit der Information für die einzelnen Punkte vermischt ist, ist es erforderlich, eine Wellenfront-Syntheseoperation (eine sogenannte „Apertursynthese") auf der Grundlage der Detektorsignale auszuführen, bei der die Erfassungszeitpunkte verschoben sind, um anschließend die Daten zu rekonstruieren, wenn Brennpunkte miteinander übereinstimmen, um auf diese Weise ein Anzeigebild zu gewinnen.
(3) Wenn Ultraschallwellen als flächige Wellen gesendet werden: Wenn gemäß 10 die Sende-Ultraschallwellen von der Ultraschall-Sendeeinheit 40 in Form einer flachstückähnlichen Welle gesendet werden und außerdem die Detektorsignale von Ultraschallechos, die nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne im Anschluß an das Senden der Ultraschallwellen von der Ultraschall-Detektoreinheit 50 erfaßt wurden, läßt sich chargenweise zweidimensionale flächige Information einer gewissen Tiefe erfassen. Wenn dieser Verarbeitungsschritt wiederholt durchgeführt wird, während die Erfassungszeit geändert wird, können mehrere tomographische Bilder unterschiedlicher Tiefen aufgenommen werden. Da in diesem Fall Information von anderen Punkten in der Zone, in die die Ultraschallwellen gelangen, mit der Information für die einzelnen Punkte vermischt ist, ist es erforderlich, die Wellenfront-Synthese (die sogenannte „Apertursynthese") auf der Grundlage der Detektorsignale durchzuführen, deren Erfassungszeitpunkte verschoben sind, um anschließend die Daten zu rekonstruieren, bei denen die Brennpunkte miteinander übereinstimmen, um ein Anzeigebild zu gewinnen.

Wie oben im einzelnen beschrieben wurde, können Ultraschallwellen zweidimensional detektiert werden, weil erfindungsgemäß ein Ultraschall-Detektorelement mit einer Ultraschall-Empfangsebene entsprechend mehreren Pixeln eines Photodetektors verwendet wird. Ein solches Ultraschall-Detektorelement läßt sich billig herstellen im Vergleich zu einem Fall, in welchem eine Mehrzahl von Faser-Bragg-Gitter in einem Array auszubilden ist. Im Ergebnis lassen sich die Fertigungskosten der Ultraschall-Empfangsvorrichtung senken. Außerdem sind Schichten eines mehrlagigen Films als das Ultraschall-Detektorelement einzeln durch Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen gebildet, und man kann eine Mehrzahl von Werkstoffen mit stark verschiedenen Brechungsindizes auswählen. Als Folge davon läßt sich die Steigung des Reflexionsvermögens erhöhen, und man kann die Empfindlichkeit der Ultraschall-Empfangsvorrichtung steigern. Durch Benutzen der Ultraschall-Diagnosevorrichtung, die von einer derartigen Ultraschall-Empfangsvorrichtung Gebrauch macht, können entweder zweidimensionale oder dreidimensionale Ultraschallbilder höherer Qualität erfaßt werden.

Claims

Ultraschallempfangsvorrichtung, umfassend: eine Breitband-Lichtquelle (17); ein schmalbandiges Filter (23) zum Schmälern eines Lichtspektrums, welches von der Breitband-Lichtquelle erzeugt wird; ein Ultraschall-Detektorelement (20) mit einer Empfangsebene, die in der Lage ist, Ultraschallwellen zu empfangen, und einer Bragg-Gitterstruktur (22) zum Modulieren des von dem schmalbandigen Filter (23) ausgegebenen Lichts auf der Grundlage von Ultraschallwellen, die an einzelnen Stellen der Empfangsebene aufgebracht werden; und einen Photodetektor (16) mit einer Mehrzahl von Pixeln zum Nachweisen des von entsprechenden Stellen des Ultraschall-Detektorelements ausgegebenen Lichts, wobei das schmalbandige Filter (23) eine Bragg-Gitterstruktur besitzt, gebildet durch Verwenden des gleichen Materials wie bei der Bragg-Gitterstruktur des Ultraschall-Detektorelements (20); und wobei die Bragg-Gitterstruktur des schmalbandigen Filters (23) thermisch mit der Bragg-Gitterstruktur des Ultraschall-Detektorelements (20) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Ultraschall-Detektorelement (20) einen mehrlagigen Film (22) enthält, gebildet durch abwechselndes Stapeln zwei er Materialsorten mit Brechungsindizes, die sich voneinander um mindestens 10 % unterscheiden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der Schichten der beiden Materialsorten des mehrlagigen Films (22) eine Lage mit einer Filmdicke von etwa 1/4 der Wellenlänge desjenigen Lichts enthalten, welches in den mehrlagigen Film eintritt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der Schichten der beiden Sorten von Materialien des mehrlagigen Films (22) weiterhin eine Lage mit einer Filmdicke von etwa 1/2 der Wellenlänge desjenigen Lichts enthalten, welches in den mehrlagigen Film eintritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Photodetektor (16) ein CCD-Bauelement (ladungsgekoppeltes Bauelement), einen MOS-Sensor (Metalloxid-Halbleiter-Sensor) oder eine Mehrzahl von Photodioden enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Strahlaufweiter (13) zum Aufweiten von Licht, welches von dem schmalbandigen Filter (23) ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen optischen Verstärker (1) zum Verstärken von Licht aus dem schmalbandigen Filter (23), um das verstärkte Licht in das Ultraschall-Detektorelement (20) einzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen optischen Verstärker (2) zum Verstärken des von dem Ultraschall-Detektorelement (20) ausgegebenen Lichts, um das verstärkte Licht in den Photodetektor (16) einzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Breitband-Lichtquelle eine ASE-Lichtquelle (für verstärkte spontane Emission) (17) zum Emittieren von verstärktem spontanem Emissionslicht enthält.
Ultraschalldiagnosevorrichtung, umfassend: eine Treibersignalerzeugungsschaltung (30) zum Erzeugen von Treibersignalen; eine Übertragungseinrichtung (40) zum Übertragen von Ultraschallwellen ansprechend auf die Treibersignale; eine Empfangseinrichtung mit einer Ultraschallempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, um Detektorsignale auszugeben; eine Signalverarbeitungseinrichtung (60) zum Empfangen der von der Empfangseinrichtung ausgegebenen Detektorsignale, um die empfangenen Detektorsignale zu verarbeiten; eine Steuereinrichtung (70) zum Steuern sowohl der Erzeugungszeit der Treibersignale als auch der Aufnahmezeit der Detektorsignale; eine Bildverarbeitungseinrichtung (90) zum Aufbauen von Bilddaten auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinrichtung (60); und eine Bildanzeigeeinheit (100) zum Anzeigen eines Bilds auf der Grundlage der Bilddaten.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Übertragungseinrichtung (40) zu einer piezoelektrischen Ultraschallübertragungseinrichtung gehört, die Ultraschallwellen ansprechend auf eine angelegte Spannung erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der sowohl die Übertragungseinrichtung (40) als auch das Ultraschall-Detektorelement (20) in der Detektoreinrichtung durch eine integrale Form ausgebildet sind, um eine Ultraschallwellensonde (120) zu bilden.