DE19927481C1 - Akustische Fokussiereinrichtung mit veränderbarem Fokusabstand - Google Patents

Abstract

Die akustische Fokussiervorrichtung dient der Fokussierung einer Schall- oder Stoßwelle. Sie enthält eine Linse (50) aus mindestens zwei diskreten Segmenten (51, 52), die in einer Ausgangsposition Teile einer fiktiven Ursprungslinse sind. Die Segmente (51, 52) sind in bezug auf eine Hauptachse (25) der fiktiven Ursprungslinse kippbar, so daß ein akustischer Pfad der Schall- oder Stoßwelle durch die Linse (50) von einem Kippwinkel (alpha1, alpha2) der Segmente (51, 52) abhängt. Damit ist der Fokusabstand durch die Kippung der Segmente (51, 52) veränderbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine akustische Fokussiereinrichtung zur Fokussierung einer Schall- oder Stoßwelle.

Eine akustische Fokussiervorrichtung für eine Welle, bei­ spielsweise eine Schallwelle, eine Ultraschallwelle oder auch eine Stoßwelle, kommt derzeit bei vielen Anwendungen zum Ein­ satz. Die Welle kann dabei als kontinuierliche Welle (Continous Wave = CW), als Wellenpaket (Burst) oder als Puls vorliegen. Die Fokussiereinrichtung dient zur punktgenauen Plazierung von akustischer Energie in einem Zielgebiet. Die höchste Energiedichte wird in einem Brennpunkt (= Fokus) der Fokussiervorrichtung erreicht.

In dem Aufsatz Ultrasonics, July - September 1965, Seiten 115 bis 127 sind verschiedene Ausführungsformen einer Fokussier­ vorrichtung beschrieben. Zur Schallfokussierung lassen sich demgemäß unter anderem ein parabolischer oder sphärischer Reflektor, eine Schallwellenleiteranordnung sowie eine aku­ stische Linse, verwenden. Die Wirkungsweise der letztgenann­ ten akustischen Linse beruht dabei auf der Brechung einer akustischen Welle beim Durchtritt durch eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlicher Schallgeschwindig­ keit. Bei allen in dem Aufsatz offenbarten Ausführungsbei­ spielen für die akustische Fokussiervorrichtung ist jedoch der Abstand des Fokus von der Fokussiervorrichtung durch die einmal gewählten Parameter fest bestimmt und insbesondere während eines Betriebs der akustischen Fokussiervorrichtung nicht mehr veränderbar.

Der Aufsatz IEEE Transactions on Sonics & Ultrasonics, Vol. SU-24, No. 4, July 1977, Seiten 235 bis 243 befaßt sich mit der Schallabbildung durch eine akustische Linse. Es wird ausgeführt, daß der Fokusabstand durch Geometrieparameter der akustischen Linse festgelegt ist. Ein in diesem Zusammenhang wichtiger Geometrieparameter ist z. B. die Oberflächenkontur, insbesondere der Krümmungsradius. Bei vorgegebener Geometrie ist damit jedoch auch der Fokus der akustischen Linse ein­ deutig bestimmt und insbesondere nicht mehr veränderbar.

Bei manchen Anwendungen besteht jedoch gerade die Forderung nach einem lokal variablen Plazieren einer akustischen hohen Energiemenge oder auch nach der Detektion einer Schallwelle, deren Ursprung an verschiedenen Stellen, insbesondere in unterschiedlicher Tiefe, in einem Untersuchungsgebiet liegen kann. Ein Beispiel für den erstgenannten Anwendungsfall ist ein sogenanntes Lithotripsie-System. Bei einem solchen System wird eine Stoßwelle in einem Brennpunkt fokussiert, so daß der Brennpunkt beispielsweise auf einem zu zertrümmernden Nierenstein im menschlichen Körper justiert ist. Durch eine gewisse Anzahl von Stoßwellen wird der Nierenstein dann zer­ stört. Je nach anatomischen Gegebenheiten kann ein solcher Stein in unterschiedlicher Tiefe, d. h. in unterschiedlichem Abstand von der zugänglichen Hautoberfläche des Patienten, liegen. Damit ergibt sich die Forderung nach einer variablen Fokussierung für die Stoßwelle. Ein Fokusabstand soll in Abhängigkeit von der aktuellen Tiefe eines Behandlungsgebiets eingestellt werden können.

In der EP 0 486 815 A1 wird deshalb eine akustische Fokus­ siereinrichtung zum Einsatz in einem Lithotripsie-System vorgeschlagen, das eine variable Fokussierung während des Betriebs ermöglicht. Die offenbarte Fokussiervorrichtung umfaßt mehrere mit teilweise unterschiedlichen Flüssigkeiten befüllte Kammern, wobei einige der Grenzflächen zwischen diesen Kammern gegeneinander verschoben werden können. Ein Verschieben dieser Grenzflächen bewirkt dann auch einen Flüssigkeitsausgleich in den Kammern. Da eine der Grenz­ flächen außerdem auch formflexibel ausgebildet ist, ergibt sich bei einer Verschiebung der Grenzflächen und dem dann resultierenden Flüssigkeitsausgleich eine Veränderung des Krümmungsradius dieser formflexiblen Grenzfläche. Damit ändert sich jedoch auch der Fokusabstand dieser akustischen Fokussiervorrichtung. Die beschriebene Fokussiervorrichtung ist jedoch sehr aufwendig in der Herstellung. Da die aktuelle Krümmung der formflexiblen Grenzfläche die jeweilige Fokus­ lage bestimmt, ist ggf. ein separates Meßsystem zur Über­ wachung dieser aktuellen Krümmung erforderlich, insbesondere dann, wenn der Fokusabstand genau eingestellt werden soll.

In der EP 0 421 290 A1 wird ein Stoßwellenwandler zum Einsatz in einem Lithotripsie-System beschrieben, der eine Fokussie­ rung der Stoßwellen bereits durch die gegebene Geometrie des Stoßwellenwandlers selbst durchführt. Der Stoßwellenwandler ist dabei in mehrere Segmente unterteilt, die insbesondere translatorisch verfahren oder auch um einen Kippwinkel gegenüber einer Hauptachse des Schallwandlers gekippt werden können. Dadurch wird eine gezielte Vergrößerung eines Fokus­ bereichs des Stoßwellenwandlers erreicht. Der Stoßwellen­ wandler ist jedoch nicht in der Lage, den Fokusbereich längs der Hauptachse innerhalb eines bestimmten Variationsbereichs zu plazieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine akustische Fokussiervorrichtung zur Fokussierung einer Schall- oder Stoßwelle anzugeben, bei der ein Fokusabstand verändert werden kann und die außerdem einen einfachen und leicht herstellbaren Aufbau aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine akustische Fokussiervor­ richtung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben.

Die erfindungsgemäße akustische Fokussiervorrichtung zur Fokussierung einer Schall- oder Stoßwelle umfaßt mindestens

• - eine Linse mit mindestens zwei diskreten Segmenten,
• - die in einer Ausgangsposition Teile einer fiktiven Ur­ sprungslinse mit einem vorgegebenen Fokusabstand sind, wobei
• - die Segmente in bezug auf eine Hauptachse der fiktiven Ursprungslinse kippbar sind, so daß ein akustischer Pfad der Schall- oder Stoßwelle durch die Linse von einem Kipp­ winkel der Segmente abhängt und der Fokusabstand durch die Kippung der Segmente veränderbar ist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß sich die Brechkraft einer akustischen Linse auf einfache Weise ver­ ändern läßt, indem der akustische Pfad durch die Linse ver­ ändert wird. Durch Aufteilung der Linse in diskrete Segmente und jeweils kippbare Fixierung dieser Segmente ergibt sich eine von dem aktuellen Kippwinkel des Segments abhängige Weglänge eines eintreffenden akustischen Signals durch das betreffende Segment. Gleichzeitig wird durch das Verkippen der Einfallswinkel des auftreffenden akustischen Signals verändert. Sowohl die veränderte akustische Pfadlänge als auch der veränderte Einfallswinkel bewirken nun aber die gewünschte Änderung der Brechkraft der Linse. Damit erhält man auch eine Variationsmöglichkeit für den Fokusabstand. Dies wird mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau er­ reicht.

Da jeder Kippwinkeleinstellung eindeutig ein Fokusabstand zugeordnet ist, kommt die akustische Fokussiervorrichtung außerdem im Gegensatz zum Stand der Technik auch ohne ein aufwendiges Meßsystem aus, selbst wenn der Fokusabstand sehr genau eingestellt werden soll.

Durch eine mechanische Aufteilung der Linse in mehrere Seg­ mente, die insbesondere auch kippbar fixiert sind, ergibt sich auch bei einer vollständig symmetrischen fiktiven Ur­ sprungslinse eine von den aktuellen Kippwinkeln abhängige Unsymmetrie des Fokusbereichs. Der Fokusbereich erfährt außerdem eine geringfügige Vergrößerung. Da beispiels­ weise zu zerstörende Nierensteine häufig eine relativ große lokale Abmessung aufweisen, bedeutet dies gegebenenfalls sogar einen zusätzlichen Vorteil. Die Unsymmetrie im Fokus­ bereich läßt sich außerdem durch eine Erhöhung der Anzahl an Segmenten reduzieren. Vorteilhaft liegt die Zahl der Segmente zwischen 2 und 10. Damit erhält man einen guten Kompromiß zwischen Handhabbarkeit einerseits und Symmetrie des Fokus­ bereichs andererseits.

Die beschriebenen Vorteile gelten dabei unabhängig von der Form der Schall- oder Stoßwelle. Sie kann insbesondere als kontinuierliche Welle, als Wellenpaket oder als Puls aus­ gebildet sein.

Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen akustischen Fokussiervorrichtung ergeben sich aus den abhängigen An­ sprüchen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß alle Segmente jeweils unabhängig voneinander gekippt werden können. Dadurch erhält man eine große Gestaltungs­ möglichkeit hinsichtlich der Form und Position des Fokus­ bereichs.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform lassen sich die Segmente jeweils nur um den gleichen absoluten Kippwinkel kippen. Dies hat den Vorteil, daß der Fokusbereich trotz der Kippung eine immer noch sehr hohe Symmetrie aufweist. Außer­ dem liegt der Fokusbereich dann auf der Hauptachse.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Seg­ mente so ausgebildet, daß sie sich um einen Kippwinkelbetrag zwischen 1° und 30° kippen lassen. Ein Kippwinkel in diesem Winkelbereich gewährleistet eine gute Handhabbarkeit. Gleich­ zeitig kann mit diesem Winkelbereich für die Kippwinkel der Fokusabstand in einem Lithotripsie-System zwischen etwa 12 und 16 cm variiert werden. Dies ist jedoch genau der Ab­ standsbereich, in dem sich das Behandlungsgebiet (Nieren- oder Gallenstein oder ähnliches) anatomiebedingt befinden kann.

Die Segmente weisen entsprechend ihrer ursprünglichen Posi­ tion in der fiktiven Ursprungslinse jeweils einen Randbereich und einen zentralen Bereich auf. Die fiktive Ursprungslinse kann z. B. eine runde Scheibengeometrie haben. Um die Segmente kippen zu können, gibt es bevorzugte Ausgestaltungen, bei denen die Segmente entweder im zentralen Bereich oder aber im Randbereich mechanisch fixiert sind. Bei der ersten Ausge­ staltung sind die Einzelsegmente dann um die jeweils zuge­ hörigen zentralen Fixierungspunkte kippbar, bei der zweiten Ausgestaltung um die jeweils zugehörigen Randfixierungs­ punkte.

Da eine im Zentrum der Linse auftreffende Welle praktisch parallel zur Hauptachse verläuft, erfährt sie beim Passieren der Linse keine wesentliche Beeinflussung. Ein zentrumsnaher durch die Linse hindurchtretender Anteil der Welle hat somit keinen wesentlichen Einfluß auf die Fokussierung der gesamten Welle. Die Wirkungsweise der Linse verändert sich deshalb wenig oder gegebenenfalls sogar auch überhaupt nicht, wenn wie in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsgform das Linsenmaterial in diesem zentrumsnahen Bereich ausgespart wird und eine Durchlaßöffnung vorgesehen wird. Diese Mate­ rialaussparung hat auch deshalb keinen wesentlichen Einfluß, da im zentrumsnahen Bereich gegenüberliegende Begrenzungs­ flächen der Linse praktisch parallel verlaufen würden. Mit parallelen Begrenzungsflächen läßt sich aber wenn überhaupt, nur ein sehr geringer Fokussierungseffekt erzielen.

Die verfügbare Durchlaßöffnung im Zentrum der Linse kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. So ist es beispiels­ weise möglich, Justage- oder Überwachungsmittel für die Schall- oder Stoßwelle in dieser Durchlaßöffnung anzuordnen. Als Justage- oder Überwachungsmittel kommen z. B. ein B-Bild- Applikator oder auch eine Röntgen-Antennenanordnung in Frage. Außerdem kann auch die mechanische Fixierung in besonders günstiger Art und Weise erfolgen, indem die zentralen Fixie­ rungspunkte gerade im Bereich der Durchlaßöffnung angeordnet werden. Dadurch beeinflussen die zentralen Fixierungspunkte das Fokussierungsverhalten der Linse praktisch nicht. Gleich­ zeitig ergibt sich dadurch eine sehr kompakte Bauform.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Segmente mindestens einen Kunststoff, wie z. B. Plexiglas (PMMA), Poly­ styrol (PS) oder Silikongummi, oder mindestens einen metalli­ schen Werkstoff, wie z. B. Aluminium, enthalten. Die Segmente können jedoch auch nur aus einem der genannten Stoffe beste­ hen. Diese Materialien eignen sich aufgrund ihres akustischen Verhaltens besonders gut für den Einsatz in einer akustischen Linse.

Da sich zu beiden Seiten der Linse insbesondere bei dem Ein­ satz in einem Lithotripsie-System zwei unabhängig voneinander steuerbare Wasserräume befinden können, ist bei einer weite­ ren vorteilhaften Ausgestaltung ein alle Segmente überdecken­ der Bezug zumindest auf einer Seite der Linse vorgesehen. Der Überzug ist dabei insbesondere wasserundurchlässig, so daß die beiden Wasserräume auch trotz der zwischen den diskreten Segmenten vorhandenen kleinen Zwischenräume sicher vonein­ ander getrennt sind. Der Überzug kann dabei beispielsweise aus einer etwa 100 µm dicken elastischen Gummi-Folie beste­ hen, die durchlässig für die zu fokussierende Schall- oder Stoßwelle ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen betreffen die Gestalt der fiktiven Ursprungslinse. Diese kann je nach gefordertem Fokussierungsgrad und je nach verwendetem Material einen plankonkaven oder bikonkaven Querschnitt aufweisen. Bei der Verwendung von z. B. Silikongummi als Material für die Seg­ mente der Linse ist auch ein plankonvexer oder bikonvexer Querschnitt möglich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeich­ nung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind schematisiert dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Lithotripsie-System mit einer akustischen Fokus­ sierungvorrichtung in Form einer mehrsegmentigen Linse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die der mehrsegmentigen Linse von Fig. 1 zugrunde liegende Ursprungslinse,

Fig. 3 verkippte Segmente der Linse,

Fig. 4 eine mehrsegmentige Linse mit einer zentralen mecha­ nischen Fixierung der Segmente,

Fig. 5 eine mehrsegmentige Linse mit einer mechanischen Randfixierung der Segmente und

Fig. 6 einen akustischen Strahlengang bei nicht-gekipptem und gekipptem Segment.

Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 6 mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Lithotripsie-System 100 dargestellt, das einen Wandler 10, einen ersten Wasserraum 11, eine akustische Fokussiervorrichtung in Form einer mehrsegmentigen Linse 50 sowie einen zweiten Wasserraum 12 umfaßt. Der Wandler 10, der im vorliegenden Fall beispielsweise als nicht näher darge­ stellte elektromagnetische Stoßwellenquelle mit einer Flach­ spule und einer Membran ausgebildet ist, erzeugt eine Stoß­ welle, die über den ersten Wasserraum 11, die mehrsegmentige Linse 50 und den zweiten Wasserraum 12 in ein Behandlungs­ gebiet 200 eingekoppelt wird. Die Linse 50 ist dabei so ausgebildet, daß die vom Wandler 10 erzeugte Stoßwelle im Behandlungsgebiet 200 auf ein Konkrement 210 fokussiert ist. Dieses Konkrement 210 kann ein Nierenstein oder ein Gallen­ stein in einem menschlichen Körper sein. Durch die hohe Energiedichte im Fokus der Stoßwelle wird das Konkrement 210 zerstört.

Aufgrund der speziellen mehrsegmentigen Ausbildung der Linse 50 kann der Fokusabstand zur Linse 50 verändert werden. Damit lassen sich Konkremente 210, die in unterschiedlicher Tiefe in dem Behandlungsgebiet 200 liegen, mit ein und demselben Lithotripsie-System 100 behandeln, ohne daß dabei ein Umbau an dem Lithotripsie-System 100 notwendig ist.

Der Wandler 10, die beiden Wasserräume 11 und 12 sowie die Linse 50 sind innerhalb eines Ankoppelbalgs 20 angeordnet, der an einer von der Linse 50 abgewandten Begrenzungsfläche des zweiten Wasserraums 12 auf das Behandlungsgebiet 200 aufgesetzt wird. Zur sicheren Trennung der beiden Wasserräume 11 und 12 befindet sich ein wasserundurchlässiger Überzug 56 auf einer Seite 26 der Linse 50. Der Überzug 56 besteht dabei insbesondere aus einer 100 µm dicken elastischen Gummi-Folie. Er erstreckt sich über alle Segmente der Linse 50 sowie auch über die zwischen den Segmenten vorhandenen Zwischenräume.

Von den mehreren Segmenten der Linse 50 sind in dem Längs­ schnitt von Fig. 1 nur zwei zu sehen. Diese tragen die Bezugszeichen 51 und 52. Die Segmente 51 und 52 sowie alle weiteren Segmente der Linse 50 bestehen aus Aluminium. In einem zentralen Bereich der Linse 50 ist eine materialfreie Zone in Form einer Durchlaßöffnung 55 vorgesehen. Die Durchlaßöffnung 55 dient beispielsweise der Aufnahme eines Überwachungsgeräts für die Zerstörung des Konkrements 210 durch die Stoßwelle.

Das Lithotripsie-System 100 hat in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine Rotationssymmetrie bezüglich einer Haupt­ achse 25. Die Linse 50 weist insbesondere eine bikonkave Gestalt auf.

Obwohl die mehrsegmentige Linse 50 mit dem veränderbaren Fokusabstand im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 in ein Lithotripsie-System 100 integriert ist, stellt dies keine Einschränkung hinsichtlich der möglichen Anwendung dar. Die akustische Fokussiereinrichtung läßt sich vielmehr ohne weiteres auch an anderer Stelle, wie z. B. in einem nach dem Puls-Echo-Prinzip arbeitenden Ultraschall-Diagnosegerät oder auch in einem Gerät zur Thermotherapie mittels CW-Ultra­ schall, einsetzen.

Alle Segmente der Linse 50 können in ihrer ungekippten Aus­ gangsposition als Bestandteile einer fiktiven Ursprungslinse 500, die in Fig. 2 in Draufsicht gezeigt ist, interpretiert werden. Die fiktive Ursprungslinse 500 enthält vier Segmente 51, 52, 53 und 54, die jeweils einen Randbereich 511, 521, 531 bzw. 541 sowie einen zentralen Bereich 512, 522, 532 bzw. 542 haben. Die Durchlaßöffnung 55 ist auch in der fiktiven Ursprungslinse 500 vorhanden. Die mehrsegmentige Linse 50 läßt sich durch mechanische Trennung der Segmente 51 bis 54 der fiktiven Ursprungslinse 500 herstellen.

Die Möglichkeit zur Einstellung eines variablen Fokusabstands erhält man, indem die Segmente 51 bis 54 jeweils kippbar in bezug auf die Hauptachse 25 angeordnet werden. Eine mögliche Verkippung der Segmente 51 und 52 der mehrsegmentigen Linse 50 ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei ist das Segment 51 um einen Kippwinkel α1 und das Segment 52 um einen Kippwinkel α2 in bezug auf ihre ursprünglichen Positionen innerhalb der fiktiven Ursprungslinse 500 gegen die Hauptachse 25 gekippt. Die Beträge der Kippwinkel α1 und α2 können dabei sowohl identisch als auch voneinander verschieden sein. Bei identi­ schen Beträgen der Kippwinkel α1 und α2 ergibt sich ein symmetrischer Fokusbereich, der insbesondere auf der Haupt­ achse 25 liegt. Werden dagegen verschiedene Beträge für die Kippwinkel α1 und α2 gewählt, so resultiert ein unsymmetri­ scher Fokusbereich, der auch neben der Hauptachse 25 liegen kann.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele von mehrsegmentigen Linsen 50a bzw. 50b, bei denen die für die Verkippung der Segmente 51 bis 54 notwendige mechanische Fixierung in unterschiedlicher Art und Weise realisiert ist. Bei der mehrsegmentigen Linse 50a von Fig. 4 erfolgt diese mechanische Fassung an zentralen Fixierungspunkten 514 und 524. Die Segmente 51 und 52 sind dann um diese zentralen Fixierungspunkte 514 bzw. 524 kippbar. In Fig. 4 sind ve­ rschiedene Kippositionen der Segmente 51 und 52 mit gestri­ chelter Linie dargestellt.

Bei der mehrsegmentigen Linse 50b von Fig. 5 erfolgt die mechanische Fixierung dagegen über eine kippbare mechanische Verbindung der Randbereiche 511 und 521 mit Randfixierungs­ punkten 513 bzw. 523. Auch in Fig. 5 sind mögliche Kipp­ positionen der Segmente 51 und 52 mit gestrichelter Linie eingetragen.

Zur Verdeutlichung des Einflusses auf die Fokussierung ist in Fig. 6 ein akustischer Strahlengang bei nicht-gekipptem und gekipptem Segment 51 bzw. 51' dargestellt. Das nicht-gekippte Segment 51 sowie der zugehörige Strahlengang sind jeweils mit durchgezogener Linie dargestellt, wohingegen das gekippte Segment 51' und der dazugehörige Strahlengang mit jeweils gestrichelter Linie dargestellt sind. In beiden Fällen trifft jeweils ein akustischer Strahl 30 auf das nicht-gekippte und das gekippte Segment 51 bzw. 51' auf. Nach Durchlaufen des Segments 51 in der jeweiligen Position ergibt sich ein ab­ gelenkter Strahl 31 bei einem nicht-gekippten Segment 51 und ein abgelenkter Strahl 32 bei einem gekippten Segment 51'. Der deutliche Unterschied in der Richtung der beiden ab­ gelenkten Strahlen 31 und 32 läßt sich mit den verschiedenen Einfallswinkeln des auftreffenden akustischen Strahls 30 auf das Segment 51 sowie die unterschiedliche Lauflänge innerhalb des Segments 51 je nach aktuellem Kippwinkel α1 erklären. Mit einem Kippwinkel α1 von bis zu 30° läßt sich eine Brenn­ weite (= Fokusabstand) der mehrsegmentigen Linse 50 in einem Bereich zwischen typischerweise 12 und 16 cm verändern.

Der Fokusabstand läßt sich über die Variation der Kippwinkel α1, α2, ... der Segmente 51, 52, 53 und 54 außerdem sehr genau einstellen, ohne daß dazu ein gesondertes aufwendiges Meß- oder Überwachungssystem notwendig ist. Da jeder Kipp­ winkeleinstellung ein bestimmter Fokusabstand zugeordnet ist, reicht eine ggf. vorhandene einfache Steuerungseinheit zur Einstellung der Kippwinkel völlig aus, um die gewünschte Brennweite hochgenau einzustellen.

Claims (11)

1. Akustische Fokussiervorrichtung zur Fokussierung einer Schall- oder Stoßwelle umfassend mindestens

• - eine Linse (50, 50a, 50b) mit mindestens zwei diskreten Segmenten (51, 52, 53, 54),
• - die in einer Ausgangsposition Teile einer fiktiven Ur­ sprungslinse (500) mit einem vorgegebenen Fokusabstand sind, wobei
• - die Segmente (51, 52, 53, 54) in bezug auf eine Hauptachse (25) der fiktiven Ursprungslinse (500) kippbar sind, so daß ein akustischer Pfad der Schall- oder Stoßwelle durch die Linse (50, 50a, 50b) von einem Kippwinkel (α1, α2) der Segmente (51, 52, 53, 54) abhängt und der Fokusabstand durch die Kippung der Segmente (51, 52, 53, 54) veränderbar ist.

2. Akustische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) unabhängig voneinander kippbar sind.

3. Akustische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Segmente (51, 52, 53, 54) nur jeweils gleiche absolute Kipp­ winkel (α1, α2) einstellbar sind.

4. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) um einen Kipp­ winkelbetrag (α1, α2) zwischen 1° und 30° kippbar sind.

5. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) entsprechend ihrer ursprünglichen Position in der fiktiven Ursprungslinse (500) jeweils einen Randbereich (511, 521, 531, 541) und einen zentralen Bereich (512, 522, 532, 542) aufweisen und in dem Randbereich (511, 521, 531, 541) mechanisch fixiert sind, so daß sie um einen jeweils zugehörigen zentralen Fixierungs­ punkt (514, 524) kippbar sind.

6. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) entsprechend ihrer ursprüng­ lichen Position in der fiktiven Ursprungslinse (500) jeweils einen Randbereich (511, 521, 531, 541) und einen zentralen Bereich (512, 522, 532, 542) aufweisen und in dem zentralen Bereich (512, 522, 532, 542) mechanisch fixiert sind, so daß sie um einen jeweils zugehörigen Randfixierungspunkt (513, 523) kippbar sind.

7. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) mindestens einen Kunststoff oder einen metallischen Werkstoff umfassen.

8. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß sich im Zentrum der Linse (50, 50a, 50b) ein materialfreier Bereich in Form einer Durchlaßöffnung (55) befindet.

9. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente (51, 52, 53, 54) zumindest auf einer Seite (26) der Linse (50, 50a, 50b) mit einem alle Segmente (51, 52, 53, 54) überdeckenden Überzug (56) versehen sind.

10. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die fiktive Ursprungslinse (500) einen plan­ konkaven oder bikonkaven Querschnitt aufweist.

11. Akustische Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fiktive Ursprungslinse (500) einen plankonvexen oder bikonvexen Querschnitt aufweist.