DE2413465B2

DE2413465B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beobachten bzw. Abbilden von in undurchsichtigen Medien befindlichen Gegenständen, insbesondere von inneren Organen

Info

Publication number: DE2413465B2
Application number: DE2413465A
Authority: DE
Inventors: Hugh Finch Sunnyvale Calif. Frohbach; Philip Shepard Redwood City Calif. Green; Louis Frank Palo Alto Calif. Schaefer; Joe Ramon Fremont Calif. Suarez
Original assignee: Stanford Research Institute
Current assignee: SRI International Inc
Priority date: 1973-11-01
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1981-06-11
Also published as: SE394943B; DE2413465A1; GB1442717A; US3937066A; FR2250115A1; FR2250115B1; SE7402759L; JPS6127052B2; CA999962A; JPS5073474A; DE2413465C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, mit denen man durch Ultraschall optisch an und für sich nicht wahrnehmbare Gegenstände optisch wahrnehmbar machen kann, sind bereits beknnt (US-PS 35 48 642). Dabei wird ein Ultraschallwandler entlang dem zu beobachtenden Gegenstand körperlich hinwegbewegt oder werden eine Reihe von längs des zu beobachtenden Gegenstandes angeordnete Ultraschallwandler mittels einer Abtasteinrichtung abgetastet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das bekannte Verfahren noch eine Reihe von Nachteilen aufweist, die vor allem in der Ungenauigkeit der herzustellenden Abbildung besteht.

Obwohl Ultraschallsysteme für die optisch wahrnehmbare Darstellung oder Untersuchung bzw. Erforschung auf weiten Gebieten Anwendung finden können und das im folgenden beschriebene Verfahren bzw. System auf allen diesen Gebieten nützlich ist, ist dasjenige Anwendungsgebiet, auf dem die höchsten Anforderungen gestellt werden und für das das System besonders geeignet ist, das der Abbildung lebender Organismen, beispielsweise von Organen wie des Herzens in einem lebenden menschlichen körper. Im Hinblick auf die spezielle Anwendbarkeit zu medizinischen Zwecken ist die Beschreibung speziell auf diese heikelste Anwendung abgestellt, jedoch sind Anwendung und Gebrauch des Verfahrens bzw. der Vorrichtung keineswegs auf diese Anwendung beschränkt.

Der Hinweis auf dieses angestrebte wichtigste Anwendungsgebiet gibt Anlaß zu einer vergleichenden Betrachtung des Standes der Technik auf dem Gebiet der Abbildung innerer Organe in lebenden Organismen. Verfahrensweisen, die keine optisch wahrnehmbare Darstellung liefern, kommen als »Wettbewerber« nicht in Frage und gehören nicht zum einschlägigen Stand der Technik. Die Röntgentechnik liefert in manchen Fällen eine Abbildung und hat den Beweis geliefert, daß die Darbietung von Informationen in Form einer Abbildung mit eindeutiger Zuordnung zu der zu betrachtenden Anatomie für diagnostische Zwecke die Gewinnung von Erkenntnissen in erheblichem Maße unterstützt.

Obwohl die Röntgentechnik im Grunde genommen keinen Eingriff erfordert, ist doch für eine wirksame optische Darstellung das Einführen von Kathetern oder das Injizieren von Kontrastmedien in vielen Fällen unvermeidlich. Außerdem besteht immer die Gefahr der Einwirkung ionisierender Strahlungen sowohl auf den l';itienten als aucii auf den Röntgenologen. Außer lein i:ien häufig Bedingungen ;ιιιί. unter '.Ionen eine befriedigende wahriivNnhare Darstellung ν on (jev.ehen und Organen durch Röntgenstrahlen n.clii möglich im. In solchen Fällen muß der Diagnos;,!:·!" in höherem Mali auf andeie anerkannte Maßnahmen — die Untersuchung des menschlichen Körpers, chemische Untersuchungen, Messungen elektrischer Potentiale usw. — zurückgreifen. Beispielsweise ist die normale Schilddrüse im Röntgenbild nicht darstellbar; die anomale Drüse ist nur anhand darin enthaltener verkalkter Bereiche oder anhand ihrer Wirkung auf benachbarte Strukturen darstellbar. Die gegenwärtigen Verfahren der Diagnose vermögen nicht mit hinreichender Sicherheit zwischen gutartigem und bösartigem

ίο Schilddrüsenwachstum zu unterscheiden.

Die Röntgentechnik hat sich für die optisch wahrnehmbare Darstellung des Gehirns und mancher Knochenstrukturen sowie zur Entdeckung von Tumoren in Bereichen wie der Brust als mangelhaft erwiesen.

Speziell wird die Röntgendarstellung des Gehirns durchgeführt, indem seine Hohlräume und Basiszisternen (basal cisterns) durch Injektion undurchsichtiger Medien oder eines Gases sichtbar gemacht werden, wobei die Risiken, die ein solches Vorgehen begleiten, in Kauf genommen werden. Arterielle Farbstoffinjektionen sind erforderlich, um das Herz- und Kreislaufsystem sichtbar zu machen, die const nur darstellbar sind, wenn eine Verkalkung vorliegt. Zahlreiche Einzelheiten der inneren Strukturen der Unterleibsorgane treten bei der einfachen Röntgenuntersuchung nicht zutage; beispielsweise kann die Bauchspeicheldrüse von den sie umgebende.) weichen Geweben nicht unterschieden werden. Um ein Organ von seiner Umgebung abzuheben, sind wiederum Kontrastmedien erforderlieh, die entweder von dem Gewebe des Organs absorbiert oder durch sein Kreislaufsystem hindurchgeleitet werden sollen.

Die röntgenografische Sichtbarmachung von Knochen in den Extremitäten ist für die meisten Zwecke

υ zwar befriedigend; die bildliche Darstellung des weichen Gewebes, der Knorpel und der Gelenkhohlräume der Extremitäten ist jedoch mit keiner Röntgentechnik befriedigend zu erreichen.
Die Mammografie -- eine Röntgentechnik zur

4(i Feststellung von Brusttumoren — setzt sich in zunehmendem Maß durch. Zur Feststellung der in bösartigen Tumoren auftretenden, äußerst kleinen Verkalkungen wird jedoch ein Film mit sehr hohem Auflösungsvermögen ohne Verstärkungsschirme verwendet. Dieser Film ist verhältnismäßig unempfindlich und erfordert lange Belichtungszeit. Auf diese Weise wird eine erhebliche Dosis der leicht absorbierbaren weichen Röntgenstrahlen vom Patienten aufgenommen. Die ungenügende Wechselwirkung zwischen Röntgen-

■50 strahlen und weichem Gewebe und die mit der Verwendung von Kontrastmedien verbundenen Komplikationen führen zu einer bedeutsamen Einschränkung der Anwendung der Röntgentechnik. Ein weiterer Nachteil der Röntgenstrahlen besteht dann, daß sie nur

μ mit dem Volumen des Gewebes in Wechselwirkung treten, gegenüber Trennflächen zwischen Geweben jedoch unempfindlich sind. Es besteht also ein ausgesprochenes Bedürfnis für neue Maßnahmen, die es gestatten, innere Organe ohne Verwendung ionisierender Strahlungen und ohne Einführung von Fremdmaterial in den Körper sichtbar zu machen.

Die Fähigkeil von Ultraschallwellen, Gewebe aufgrund ihrer elastischen Figenschaften zu unterscheiden, das Fehlen toxischer Wirkungen bei den für diagnosti-

(i5 sehe Zwecke erforderlichen Knergiepegeln und der Umstand, daß keine Maßnahmen erforderlich sind, die Fingrille voraussetzen und bei denen die diese begleitenden Nachteile um! Gefahren in Kauf genom-

men werden müssen, machen die Ullraschallabbildung zu einem besonders attraktiven und wirksamen Werk/eng der Diagnose.

Es sind bereits mannigfaltige Ultraschallverfahren bekannt (»Method of Acoustic Visualization«. Philip S. Green in International journal of Nondestructive Testing, Bd. 1, 1969, Seiten 1 bis 27). Obwohl der genannte Artikel eine ziemlich vollständige Besprechung enthält, auf die hier zu Zwecken der Bezugna hme ausdrücklich hingewiesen wird, folgt nun eine Besprechung der Verfahrensweisen zur Festlegung des Standes der Technik, von dem die Erfindung ausgeht. Das als erstes eingeführte und derzeit in der diagnostischen Medizin meist benutzte Ultraschal !verfahren ist das Echoverfahren, bei dem ein Ultraschallwandler, der sich mit der Haut des Patienten in Berührung befindet, Ultraschallimpulse in das Gewebe schickt und anschließend ihre Reflexion von den Gewebetrennflächen feststellt; das Verfahren wird als »A-Abtastverfahren« bezeichnet. Da die für den Hin- und Rücklauf eines reflektierten Impulses erforderliche Zeit zum Abstand zwischen dem Impulssender und der reflektierenden Schicht proportional ist, gestattet die Darbietung dieser Wellenzüge auf einem Oszillografen dem Benutzer die direkte Messung dieses Abstaiides. Dieses Verfahren hat sich als ein Mittel zur Anzeige der von Gehirntumoren erzeugten Mittellinienverschiebung weitgehend durchgesetzt.

Abgesehen vom Doppler-Verfahren, bei denen Gewebe oder die Bewegung eines Mediums aufgrund der den reflektierten Ultraschallwellen mitgeteilten Frequenzverschiebung sichtbar gemacht werden, ist das einzige Verfahren der Ultraschalldiagnose, dessen Verwendung einen bedeutenden Umfang gewonnen hat, das sogenannte »B-Abtastverfahren«. Wie beim A-Abtastverfahren wird auch beim B-Abtastverfahren der Ultraschalldiagnose ein Wandler mit schmalem Strahl dazu verwendet, einen kurzen Ultraschallimpuls in das Gewebe zu schicken und die reflektierten Impulse festzustellen.

Beim B-Abtastverfahren wird jedoch ein zweidimensionales Bild erzeugt, indem der Wandler langsam an dem zu beobachtenden Bereich vorbeigeführt wird und die reflektierten Impulszüge in eng aufeinanderfolgenden Intervallen aufgezeichnet werden. Dabei wird zur Darstellung eine Kathodenstrahlröhre verwendet, wobei eine der orthogonalen Ablenkspannungen zur Stellung des Wandlers und die andere zu der seit dem Aussenden des letzten Impulses verstrichenen Zeitspanne proportional ist- Die Darstellung wird von den reflektierten Ultraschallimpulsen intensitätsmoduliert. Das erhaltene Bild ist das eines Schnittes durch den Körper oder das Organ, das in der Ebene der sich fortpflanzenden Strahlen liegt.

Der Erfolg der Bilderzeugung im B-Abtastverfahren bei der Schwangerschaftsbeobachtung und Geburtshilfe ist äußerst überraschend. Schnittdarstellungen des Kopfes, des Rumpfes und der Glieder des Fötus können mit hinreichender Deutlichkeit zur Darstellung gebracht werden, um eine Bestimmung der Größe und Lage des Fötus zu ermöglichen. Das B-Abtastverfahren ist ebenfalls nützlich bei der Unterscheidung zwischen der Neigung zu abnormaler und normaler Schwangerschaft sowie zur Lokalisierung der Placenta.

Bescheidener sind die Erfolge bei der Anwendung des B-Abtastverfahrens bei Unterleibsorganen. Es ist häufig möglich, das Vorhandensein eines anomalen Zustandes an der Leber festzustellen. Außer der Unterscheidung

/wischen zystösen und festen Massen ist es jedoch selten möglich, die Anomalität zu identifizieren. Bs ist allgemein anerkannt, daß die praktische Anwendung des Ultraschalls bei der Diagnostizierung von Lebererkrankungen durch Mängel sowohl der Ausrüstung als auch der Untersuchungsverfahren behindert wird. Das B-Abtastverfahrcn ist mit Erfolg zur Volumenmessung an Leber und Milz verwendet worden.

Das B-Abtastverfahrcn ist auch zur Messung der Querschnittsfläclu. bei zahlreichen Organen, einschließlich der Niere und der Blase, verwendet worden. Obwohl Echos aus dem Inneren erkrankter Nieren häufig zu beobachten sind, ist es wiederum selten möglich, diesen Echoformen spezielle pathologische Veränderungen eindeutig zuzuordnen.

Bei der Schilddrüsenuntersuchung im B-Abtastverfahren werden vier Grundtypen von Echoformen unterschieden und in gewissen Fällen speziellen pathologischen Zuständen zugeordnet. Es hat sich gezeigt, daß zystöse Knötchen selten ein Ultraschallecho erzeugen. Die Ergebnisse mit festen Adenomen sind weit weniger stichhaltig; im Falle colloider Adenome sind »Ultraschalltomogramme« im Schilddrüsenbereich häufig echofrei. Nahezu alle untersuchten Carcinome waren papillar, und ihre Tomogramme enthielten typischerweise zahlreiche Echos, obwohl diese auf zwei der bezeichneten Echoformen entfielen. Nicht-neoplastische krankhafte Veränderungen — meistenteils diffuse Thyroiditis und Graves'sche Krankheit — werden durch die Tomogramme nicht deutlich kenntlich gemacht.

Über die Feststellung von Neoplasmen mit Hilfe des B-Abtastverfahrens liegen Berichte vor. Wie bei den meisten anderen Organen kanu zwischen zystösen und festen Massen unterschieden weiden. Obwohl diese frühe Arbeit zu der Hoffnung Anlaß gab, daß bösartigen und gutartigen festen Massen unterscheidbare Echoformen zuzuordnen seien, geht die Meinung vieler Forscher dahin, daß eine solche Unterscheidung aufgrund von im B-Abtastverfahren hergestellten Abbildungen nicht möglich ist. Die optisch wahrnehmbare Darstellung der Brust in dieser Weise wird weiter durch das Ausmaß und die Veränderlichkeit der Schallstreuung durch die innere Struktur der normalen Brust kompliziert.

Die Anwendung des B-Abtastverfahrens zur Sichtbarmachung des Gehirns wird durch die am Schädel auftretende, erhebliche Schallreflexion und -brechung gestört. Auf diesem Gebiet wurde verhältnismäßig wenig Arbeit geleistet, bis vor kurzem in mehreren Untersuchungen nachgewiesen wurde, daß einige Strukturen innerhalb des Gehirns abgegrenzt werden können, wenn sekundäre Reflexionen vom Schädel mit Sorgfalt unterschieden bzw. ausgeschieden werden.

Die bildartige Darstellung des Herzens wird dadurch erreicht, daß der Wandler stillgehalten wird, während die Ausgangssignale in einem Diagrammschreiber mit angetriebenen Diagrammstreifen aufgezeichnet werden. Auf diese Weise wird die Bewegung der Herzwand und der zweizipfeligen Herzklappe (Mitralis) in dem Diagramm durch Wellenlinien wiedergegeben. Die Amplitude dieser Schwingungen ist ein direktes Maß der Herzklappen- und -wandverschiebungen, während von der Dicke der Linien auf die Dicke der Herzklappe und -wand geschlossen werden kann. Die Herzstrukturen werden bei dieser Verfahrensweise nicht tatsächlich aufgelöst

Obwohl zahlreiche andere Organe unter Verwendung

des B-Abtastverfahrens sichtbar gemacht worden sind, ist das einzige, das einer gründlichen Forschung unterzogen worden ist, das Auge. Augentumoren und Netzhautablösungen können, ebenso wie manche normale Strukturen des Auges, ohne weiteres zur ■> Darstellung gebracht werden.

Das B-Abtastverfahren hat die potentielle Wirksamkeil der Ultraschallabbildung in der medizinischen Diagnose erwiesen und ist insbesondere zur Bestimmung von Querschnitlsformen und Flächen innerer Organe wirkungsvoll. Dennoch hat dieses B-Abtastverfahren mehrere bedeutsame, typische Nachteile, von denen die folgenden erwähnenswert sind:

Schlechte seitliche Auflösung: Um ein gutes Kollimieren des UitraschaÜstrahis zu gewährleisten, muß ein Wandler verwendet werden, dessen Durchmesser ein Vielfaches der Weilenlänge beträgt. Die seitliche Auflösung ist auf den Wandlerdurchmesser — typischerweise von 0,5 bis 2 cm — beschränkt. Wenn ein hochfokussierter Wandler verwendet wird, wird ein scharfer Brennpunkt nur an der Brennweite vorhanden sein, während in anderen Tiefen das Bild sich bei weitem außer Schärfe befindet.

Schwierigkeiten durch spiegelnde Reflexion: Häufig weisen Gewebezwischenflächen verhältnismäßig geringe Unregelmäßigkeiten im Maßstab der Ultraschallwellenlänge (von gewöhnlich 0,3 bis 1,0 mm) auf und reflektieren daher die Wellen jo spiegelartig. Es ist allgemein üblich geworden, den Wandler schnell sektorenweise abzutasten, während er den interessierenden Bereich bestreicht, so daß Reflexionen von spiegelnden Flächen mit geringerer Wahrscheinlichkeit unentdeckt bleiben. » Diese Maßnahme bewirkt jedoch nur eine teilweise Lösung des Spiegelproblems und bringt eine erhebliche Steigerung der Kompliziertheit mit sich. Unempfindlichkeit gegenüber örtlichen Änderungen der Schallabsorption: Die Unterschiede zwisehen normalen und anomalen Geweben hinsichtlich der Schallabsorption können in manchen Fällen eine empfindlichere Anzeige liefern als Unterschiede in der Schallimpedanz. Die Impulsechoverfahren sind gegenüber örtlichen Unterschieden in der Absorptionsfähigkeit im wesentlichen unempfindlich.

Lange »Bildaufbauzeit«: Wegen der »endlichen« Zeit, die ein ausgesendeter Impuls benötigt, um von dem fernsten Teil des Organs zurückzukehren, und wegen der mechanischen Kompliziertheit kann die für den Aufbau einer einzigen Qnerschnittsabbildung erforderliche Zeit mehrere Minuten betragen. Es muß nicht nur der Patient während dieser Zeitspanne unbeweglich gehalten werden, um eine Bildunschärfe zu vermeiden, sondern der Diagnostiker muß außerdem auf den beträchtlichen Vorteil verzichten, ein Bild »zeitgerecht« betrachten zu können. Außerdem sind gewöhnlich fünf bis zehn Abtastungen erforderlich, um ein Organ t>o vollständig zu charakterisieren.
Niedriger Intensitätsbereich (dynamischer Bereich): Obwohl der Gewebenachhall sich über einen weiten Amplitudenbereich erstreckt, bietet die typischerweise bei der Bilderzeugung im B-Abtast- b5 verfahren verwendete Bildspeicherröhrendarstellung normalerweise nur eine Annäherung des Bildes in zwei Pegeln (schwarz-weiß).

Bei den Bemühungen, die bei der Bilddarstellung im A- und B-Abtastverfahren für diagnostische Zwecke auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden, sind zwei andere Verfahrensweisen der Ultraschallabbildung untersucht worden, nämlich das Linsen-Bildwandlerverfahren und die akustische Holografie. Eine wichtige Unterscheidung zwischen den mit dem B-Abtastverfahren einerseits und den mit dem Linsen-Bildwandlerverfahren und dem akustischen Holografieverfahren andererseits erzielten Ergebnissen tritt im Typ der erzeugten Bilder zutage.

Während bei der B-Abtastung das Bild das eines Schnittes durch das Objekt in der Ebene der sich fortpflanzenden Strahlen ist, ist das mit Linsen-Bildwandler- und akustischen Holografiesystemen erzeugte Bild die Darstellung einer Ebene (oder mehrerer Ebenen) unter rechtem Winkel zur Ausbreitungsrichtung. Da das letztere Bild unserem alltäglichen Seherfahren entspricht, ist es auch leichter zu deuten. Während ferner durch die B-Abtastung erhaltene Bilder ausschließlich mit reflektierter Energie gebildet sind, können unter Verwendung des Linsen-Bildwandlerverfahrens oder der akustischen Holografie, analog wie bei den zweiten gewöhnlichsten Arten der optischen Mikroskopie, Bilder wahlweise mit durchgelassener oder reflektierter Energie erzeugt werden. Theoretische Grundlagen für das Linsen-Bildwandlerverfahren der Schallbilderzeugung sind bereits bekannt (»Acoustic Imaging in a Turbid Underwater Environment« von P. S. Green, J. L S. Beilin und G. C. Knollman in J. Acoust. Soc. AM, Bd. 44 [1968], Seiten 1719 bis 1730).

Beim Linsen-Bildwandlerverfahren ist die Verwendung von Linsen oder Brennspiegeln zur Konzentrierung von Ultraschallencrgic bekannt. Es besteht eine enge Analogie zwischen der Reflexion und Brechung akustischer und optischer Wellenfronten an den Grenzflächen zwischen Bereichen unterschiedlicher Brechungskoeffizienten, und Schallinsen und -spiegel werden nach den gleichen Gesichtspunkten bzw. Verfahren konstruiert, wie sie auch in der Optik angewendet werden. In der Tat erstreckt sich die Analogie zwischen Akustik und Optik auf alle Erscheinungen der maßstäblichen Fortpflanzung. Wie zu erwarten, besteht auch bei Schallinsen und Schallspiegeln eine Beziehung zwischen Bildebene und Dingebene, wie sie in der Optik zu finden ist. Spezifischerweise wird von einer räumlichen Schalldruckanordnung oder einem Schalldruckmuster, das sich in einer Ebene vor der Schallinse befindet (und sich auf diese zu bewegt), in der konjugierten Ebene der Linse ein durch Diffraktion und Aberration begrenztes Abbild erzeugt. Wie in der Optik kann dieses Abbild bei gewissen Parameterwerten ein virtuelles Bild sein. Wenn das beschallte Objekt jenseits der Brennebene einer Sammellinse angeordnet ist ist das von dem Objekt erzeugte Bild reell. Ein in der entsprechenden Bildebene (gemäß dem Linsengesetz) angeordneter Schallbildwandler stellt ein fokussiertes Schallbild des Objektes fest. Das Verfahren und die Vorrichtung für die Ultraschallabbildung, die den Gegenstand der Erfindung bilden, beziehen sich auf ein Linsen-Bildwandlersystem.

Wie oben angedeutet, können nach dem akustischen Holografieverfahren der Abbildung Bilder von der gleichen Form wie mit dem Linsen-Bildwandlersystem erzeugt werden. Im Falle der Holografie kann die Akustiklinse entfallen, und das von dem Objekt gestreute Wellenfeld wird direkt mit dem Bildwandler

abgetastet. Dann wird nach einem von mehreren Umwandlungsverfahren ein optisches Diapositiv hergestellt, das dieses Wellenfeld darstellt. Eine Beleuchtung dieses Diapositivs mittels eines Lasers erzeugt sowohl ein reelles als auch ein virtuelles Bild des beschallten Gegenstandes.

In den letzten Jahren hat das Holografieverfahren der Schallabbildung erhebliche Beachtung gefunden. Mannigfaltige Zusatzverfahren sind beschrieben worden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die versuchte Lösung mit Hilfe der Holografie mit mannigfaltigen Mangeln behaftet ist Die Bildung einer holografischen Rekonstruktion erfordert zunächst die Aufzeichnung des Ultraschallwellenfeldes auf einem Film und das Entwickeln des Films; dies ist ein zeitraubender Arbeitsgang zur Bildung eines einzigen Bildes und ist mit der Forderung nach zeitgetreuer Betrachtungsmöglichkeit unvereinbar. Eine »Echtzeit«-Holografie ist jedoch mit Hilfe des Verfahrens der Flüssigkeitsspiegelreliefumwandlung möglich, jedoch gilt dieses Verfahren als für diagnostische Zwecke zu unempfindlich; diese Beurteilung beruht auf Laboratoriumserfahrung mit dem Verfahren der Flüssigkeitsspiegelreliefumwandlung und deren Verwendung bei der Herstellung nichtholografischer, zeitgetreuer ln-vitro-Abbildungen mannigfaltiger Organe. Obwohl zur Zeit an der Entwicklung zeitgetreuer, elektronisch adressierbarer Diapositive für die akustische Holografie gearbeitet wird, sind die Ergebnisse bisher entmutigend. Ein weiterer Nachteil der Ultraschallholografie besteht darin, daß zum Beschallen des Objektes kohärente Ultraschallwellen verwendet werden müssen. Die Erfinder haben die Erfahrung gemacht und durch theoretische Studien untermauert, daß Breitbandschall getreuere Abbilder liefert Obwohl bei der optischen Holografie das rekonstruierte Bild dreidimensional erscheint ist dieser Vorteil in der Akustik wegen der durch den erheblichen Unterschied zwischen den Wellenlängen von Ultraschall und Licht verursachten inhärenten Verzerrung nicht erzielbar.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß der zu beobachtende Gegenstand auf einfache Weise mit einem hohen Auflösungsvermögen, d. h. möglichst genau abgebildet werden kann.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen und Verbesserungen beansprucht

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht im wesentlichen darin, daß zwischen dem zu beobachtenden bzw. abzubildenden Gegenstand und die Wandlerreihe ein Ablenksystem angeordnet ist das die hindurchtretenden Ultraschallwellen fokussiert so daß sie beispielsweise auf die in F i g. 2 bezeichnete Reihe 17 der Wandler konzentriert ist Außerdem werden die Wandlersignale durch die Tastschaltung Speicherelementen zugeführt so daß eine Speicherung und eine optische Wiedergabe der entsprechenden Signale dann erfolgen kann, wenn dies für optische Darstellungszwecke am günstigsten ist Es versteht sich allerdings, daß die periodische Abtastung der Wandler nicht etwa voraussetzt daß die Wandler an dem Ultraschallwellenbild vorbeibewegt werden müssen; vielmehr können die Ultraschallwandler auch ortsfest angeordnet sein und kann beispielsweise das Ultraschallbild bewegt werden.

Die Erfindung ermöglicht eine zeitgetreue Bilddarstellung mit hohem Auflösungsvermögen. So können zweidimensionale perspektivische Abbildungen weicher Gewebestrukturen erzeugt werden, die bisher beispielsweise durch Röntgenverfahren nicht befriedigend sichtbar gemacht werden konnten. Zum Erzeugen von für das Schallbild repräsentativen elektrischen Signalen werden also die Wandler unter Verwendung von Abtasteinrichtungen dem gesamten Schallbild ausgesetzt. Die für mindestens einen Teil des Schallbildes (beispielsweise für eine Linie desselben) repräsentativen elektrischen Signale werden verstärkt und in elektrischen Einzclspeicherelementen gespeichert, die anschließend, beispielsweise mittels Kominutatoreinrichtungen, mit einer Nutzungsschaltung, wie mit dem Steuergitter einer Kathodenstrahlröhre, zur Helligkeitssteuerung des Anzeigeflecks am Schirm der Röhre verbunden werden. Dann werden die Speicherelemente entladen und für einen anderen Teil des Schallbildes repräsentative Signale eingespeichert, und das Arbeitsspiel wird wiederholt. Die Schallbildabtastung und das wiederkehrende Erzeugen und Empfangen von Wellen kann mit periodisch zunehmender und abnehmender Frequenz erfolgen.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt

F i g. 1A, 1B und IC zeigen im Zusammenhang in der in F i g. 1D gezeigten Anordnung ein kombiniertes Blockschema des Ultraschallkamerasystems und Verfahrens gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1A zur Veranschaulichung der linearen Reihe von Empfangswandlerelementen:

F i g. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-? in F i g. 1A zur Veranschaulichung von Mitteln zur Erzeugung wiederkehrender Taktsignale und

F i g. 4 und 5 sind Wellenformendiagramme elektrischer Signale, die an verschiedenen Orten innerhalb des Systems entstehen, und deren zeitliche Abstimmung aufeinander, wobei der für die Wellenformen der F i g. 5 gewählte Zeitmaßstab erheblich kurzer als der gemäß Fig.4ist

Fig. IA zeigt eine Schallsendeeinheit 6 zur Verwendung zum Beschallen eines Gegenstandes 8 und eine Akustikkamera oder Empfangseinheit 10, die das von dem beschallten Gegenstand ankommende Druckwellenfeld empfängt und fokussiert und es in elektrische Signale übersetzt die in eine zeitgerecht sichtbare Darstellung des beschallten Gegenstandes am Schirm einer Kathodenstrahlröhre 78 (Fig. IB) umgewandelt werden.

so Sowohl die Sendeeinheit 6 als auch die Empfangseinheit 10 sind mit einem geeigneten schallwellenleitenden Medium 11 bzw 12 (beispielsweise Wasser) als Träger der von einem am einen Ende der Sendeeinheit 6 angeordneten. Ultraschallwellen erzeugenden Wandler 14 erzeugten Schallwellen gefüllt Das andere Ende der Sendeeinheit ist mittels eines flüssigkeitsdichten, schalldurchlässigen Fensters 15 geschlossen. Die von dem Wandler 14 erzeugten Ultraschalldruckwellen werden durch das Medium 11 hindurchgeleitet und über das schalldurchlässige Fenster IS zur Beschallung des Gegenstandes 8 gekoppelt

Das von dem Gegenstand 8 ankommende Uitraschalldruckwellenfeld wird durch ein flüssigkeitsdichtes, akustisch durchlässiges Fenster 18 am einen Ende der Empfangseinheit 10 zu dem flüssigen Medium 12 innerhalb des Kamerakörpers eingelassen; in dem flüssigen Medium 12 ist zwischen dem Fenster 18 und einem Schallaufnahmewandler 16 ein akustischer

Linsensatz 20 angeordnet. Der Wandler 16 (Fig. 2) kann aus einer linearen Reihe piezoelektrischer Elemente 17 bestehen, die einzeln auf den momentanen Ultraschalldruck ansprechen. Bei einem ausgeführten und geprüften Anordnungsbeispiel war die Reihe aus <j einhundertzweiundneunzig (192) solcher piezoelektrischer Elemente aufgebaut. Obwohl dies aus der Zeichnung nicht hervorgeht, kann die Reihe, von oben gesehen, bogenförmig ausgebildet sein, so daß sie einer einzigen Linie quer zum Schalldruckbildfeld besser ι» angepaßt isl. Es ist zu erwähnen, daß die Anlage auch im Reflexionsbetrieb betrieben werden kann, indem ein ultraschallwellenerzeugender Wandler 14' verwendet wird, der zum Beschallen des Gegenstandes 8 beispielsweise in der Flüssigkeit 12 der Aufnahmeinheit angeordnet sein kann. Bei Verwendung einer solchen Wandlereinrichtung 14' werden anstatt der von dem beschallten Gegenstand durchgelassenen die von diesem reflektierten Ultraschallwellen verarbeitet.

Der Akustiklinsensatz 20 dient der zweifachen Funktion, die von dem beschallten Gegenstand ankommenden Schallwellen zu fokussieren und diese Wellen periodisch nach oben und unten abzulenken, um das Schalldruckbildfeld an der Empfangsreihe oder dem Wandler 16 vorbeizuführen. Der Linsensatz weist also zwei in einem Axialabstand voneinander angeordnete Linsenelemente 23 und 24 auf, zwischen denen eine Füllung eines flüssigen Mediums 26 angeordnet ist. In diesem Füllmedium befinden sich, mit den Linsenelementen axial ausgerichtet, zwei umlaufende Akustikprismen oder -keile 28. Diese Prismen sind mittels eines mit diesen über einen geeigneten mechanischen Trieb 31 gekoppelten Motors 29 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit gegenläufig drehend angetrieben. Wenn die Prismen von dem Motor in der beschriebenen Weise j5 angetrieben werden, wird das Druckbildfeld in einer Sinusschwingung an der von der Reihe 16 von Schallempfangselementen 17 gebildeten Linie vorbeigeführt. Bei der dargestellten Anordnung bestreicht das Feld die Reihe 16 bei jeder vollen Umdrehung der Akustikprismen 28 einmal in beiden vertikalen Richtungen ohne seitliche Verschiebung des Feldes. Bei dem Verfahren und dem Akustikkamerasystem der Erfindung können zum Fokussieren ein Akustiklinsensatz gemäß DE-OS 23 37 863, ein Schallabbildungs- und Bildablenkungssystem gemäß DE-OS 23 53 071 und eine linienförmige Reihe von Wandlern gemäß DE-OS 23 45 088 verwendet werden. Die in diesen Anmeldungen gegebene Lehre dient entsprechenden Zwecken, und der Gegenstand der genannten Anmeldungen wird zu Zwecken der Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.

Der Wandler 16 und der Linsensatz 20 sind an einer innerhalb des Kamerakörpers in Längsrichtung beweglichen Grundplatte 22 in einem festen Abstand voneinander befestigt. Die Schärfeeinstellung auf eine beliebige Tiefe oder einen beliebigen Schnitt innerhalb des Objekts oder Körpers 8 erfolgt durch Bewegung des Linsensatzes und des Wandlers entlang der Akustikachse 13 derart, daß der zu beobachtende Teil des Objekts oder Körpers in der Dingebene des Linsensatzes zu liegen kommt Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinheit 6 außerdem entlang der Achse 13 beweglich, so daß Objektteile bzw. Teile eines Körpers von unterschiedlicher Dicke beobachtet werden können. Bei einer (nicht dargestellten) abgewandelten Ausführungsform kann die Empfangswandlereinrichtung 16 unabhängig vom Linsensatz 20 derart montiert sein, daß der Linserisatz zur Schärfeeinstellung auf eine beliebige Tiefe innerhalb des Körpers 8 ohne die Wandlereinrichtung 16 innerhalb der Kamera längsbeweglich ist. Bei einer solchen Anordnung ist die Größe des an den Wandlerelementen 17 vorbeigeführten Schallbildfeldes in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Wandlerelementen 17 und dem Linsensatz 20 veränderlich.

Die von den piezoelektrischen Elementen 17 der linienförmigen Reihe 16 erzeugten elektrischen Signale werden Vorverstärkern 30 zugeführt, die vorzugsweise in räumlicher Nähe der Reihe von Elementen angeordnet sind, damit die Länge der erforderlichen Verbindungsleitungen möglichst klein gehalten werden kann. Bei einer Reihe von 192 piezoelektrischen Elementen werden !92 Vorverstärker 30, je einer für jedes Signal eines Wandlerelements, benötigt. Der dargestellte Block 30 deutet diese 192 Vorverstärker an, und die zu diesem Block führenden und von ihm ausgehet.den, voll ausgezogenen Verbindungslinien veranschaulichen die Leitungen für alle 192 Vorverstärker.

Die von den 192 Vorverstärkern gelieferten Ausgangssignale werden ebenso vielen (192) Hochverstärkungsempfängern 32 von gleicher Ausbildung einzeln zugeführt. Jeder Empfänger enthält eine Verstärkerstufe 34 von veränderbarer Verstärkung, deren Ausgangssignal einem Fil'er 36 zugeführt wird, der auf die Frequenz der von dem Sendewandler 14 erzeugten Ultraschallwelle abgestimmt ist. Es können Signale einer einzigen Frequenz wie auch Breitbandsignale verwendet werden. Anstatt dessen können Impulse unterschiedlicher Frequenz verwendet werden. Ohne Rücksicht auf die verwendete Frequenz oder verwendeten Frequenzen sind Ultraschallwellen im Bereich von etwa 1 bis 10 MHz typisch. Das verstärkte und gefilterte Signal wird von einem Detektor 38, beispielsweise einem Gar.zwellendetektor, festgestellt, und die Hochfrequenzkomponente des festgestellten Signals wird dann von dem demodulierten Signal durch einen Tiefpaßfilter 40 entnommen. Die Empfänger 32 hoher Verstärkung können entweder linear oder nichtlinear betrieben werden. Beispielsweise kann der dargestellte Empfänger, der linear arbeitet, im wesentlichen logarithmisch betrieben werden, indem einfach zwischen den Ausgang des Filters 40 und den Verstärker 34 mit veränderlicher Verstärkung eine Rückkoppelungsschleife geschaltet wird. Der Obergang zwischen solchen Betriebsweisen kann unter der Steuerung durch ein Schaltelement in der Rückkoppelungsschleife erfolgen. Die logarithmische Betriebsweise führt zu einem größeren Aussteuerungsbereich der darzustellenden Eingangssignale im Interesse einer besseren optisch wahrnehmbaren Wiedergabe des Wellenfeldes. Ein nicht dargestellter Betriebsartwähler für die Umsteuerung zwischen logarithmischem und linearem Betrieb für die Steuerung der Betriebsweise der Verstärker und eine Verstärkungshauptsteuerung 44 zum Einstellen der Verstärkung aller Verstärker 34 können am Schaltpult oder an der Schalttafel des Kamerasystems vorgesehen sein. Beim impulsweisen Betrieb des Kamerasystems, das beispielsweise in den Zeichnungen zugrundegelegt wurde, werden die Empfänger 32 von einer über ein mit den Empfängern verbundenes Netzanschlußgerät 48 mit Torschaltung nur während eines Teils jedes Betriebszyklus über eine Leitung 49 mit Energie versorgt. Die Taktgabe für den Betrieb des torgesteuerten Netzanschlusses des Empfangsteils wird im folgen-

den im Zusammenhang mit der Beschreibung des neuen Verfahrens gemäß der Erfindung noch erläutert

Die Ausgangssignale von den Hochverstärkungsempfängern 32 werden dl rch Empfängertorschaltungen 50 und von dort über Leitungen 5OA zu Signalspeichereinheilen 52 (F i g. 1 B) geführt. In der Darstellung des Systems mit 192 Kanälen sind durch die Blöcke 50 und 52 192 Empfängertorschaltungen bzw. ebenso viele Speichereinheiten angedeutet. Jedes der Empfängergatter 50 kann eine Gleichstrom-Analog-Torschaltung sein oder enthalten, die unter der Steuerung eines über eine Leitung 51 zugeführten Empfängergattersignals öffnet bzw. schließt Die Empfängergatter dienen zum Anschalten des Empfängerausgangs an die Speichereinheiten, wenn die Gatter während des Empfangs eines Gattersteuerimpulses über die Leitung 51 durchlassen, und zum Umleiten der Empfängerausgangssignale zu einer gemeinsamen Erdung 53, wenn das Gatter sperrt Die Signalspeichereinheiten 52 können je aus einem Kondensator bestehen, der zwischen das Empfängergatter und die gemeinsame Erdleitung geschaltet ist und auf einen von dem Empfängerausgangssignal bestimmten Wert aufgeladen wird, wenn die Empfängergatter durchlassen. Die Kondensatoren behalten die Ladung ohne merklichen Leckverlust bei, bis das Abfragen oder Abtasten der gespeicherten Signale durch einen Kommutator 60 beendet ist.

Nachdem die Signalspeichereinheiten 52 mit den gattergesteuerten Signalen von den Empfängern 32 gleichzeitig aufgeladen wurden, wird die Energiezufuhr von dem Netzanschlußgerät 48 zu den Empfängern abgeschaltet, und die Speichereinheiten werden mittels des Kommutators 60 für die Zulieferung eines zusammengesetzten Bildsignals am Eingang eines Videoverstärkers 58 der Reihe nach abgefragt. Zur j? Verminderung der schädlichen Kapazitätserscheinungen, die sonst normalerweise im Anschluß von 192 Nachrichtenkanälen an eine einzige Leitung am Eingang des Videoverstärkers auftreten, wird ein Kommutator 60 von neuer Ausbildung verwendet. Der 4<> dargestellte Kommutator weist Torschaltungen in Kaskadenschaltung auf, die durch Blöcke 62 bzw. 64 angedeutet sind. Der Block 62 deutet 192 Analogtorschaltungen an, deren öffnen und Schließen reihenfolgemäßig durch Kommutator-Torschaltsignale gesteuert ist, die von dem »A«-Teil eines Decodierers 66 über UND- bzw. ODER-Gatter 59 und 61 sowie über Leitungen 65 zugeliefert werden. Jeder Block 59 bzw. 61 bezeichnet 192 UND- bzw. ODER-Gatter, und die Leitung 65 deutet 192 Leitungen von den einzelnei: ODER-Gattern zu den 192 einzelnen Torschaltungen 62 an. Die Torschaltungen 62 haben vier Ausgangsschienen 67, die mit BUS-\ bis BUS-A bezeichnet sind und die die Signalkanäle 1-48. 49-96, 97-144 bzw. 145-192 versorgen.

Die Signale der vier Kanäle aus den Torschaltungen 62 werden über Analog-EntladegaUer 68 und Verstärker 69 dem Eingang der zweiten Kommutator-Torschaltungen 64 zugeführt. Die Blöcke 68, 69 und 64 deuten vier Entladungstorschaltungen, Verstärker bzw. Ana- bo log-Torschaltungen an. Die Entladegatter 613 sind normalerweise für den Durchtritt von Signalen aus den ersten Analog-Torschaltungen 62 zu den Verstärkern 69 und von dort zu den zweiten Analog-Torschaltungen 64 geöffnet. Das öffnen und Schließen der Analog-Tor- t>5 schaltungen 64 wird mittels Kommutator-Gattersteuersignalen reihenfolgemäßig gesteuert, die über Leitungsdrähte 70 vom Teil »B« des Decodierers 66 zugeführt werden. Die vier Torschaltungen 64 werden in der gleichen Häufigkeit geschaltet, in der die Vierfachleitungen 67 der Reihe nach mit Signalen von den ersten Analog-Torschaltungen 62 beliefert werden. Die vier Signalkanäle werden am Ausgang der Analogtorschaltungen 64 zusammengefaßt und einem Filter 72 zugeführt, der durch das Kommut'.eren erzeugte Geräusche ausfiltert Das so erhaltene Signalgemisch aus dem Filter 72 wird dem Eingang des Videoverstärkers 58 und von dort einer Kathodenstrahlröhre 78 zugeführt

Wenn die an allen 192 Signalspeicherelementen 52 enthaltenen Informationen dem Videoverstärker 58 der Reihe nach über den Kommutator zugeführt worden sind, werden die Speicherelemente 52 für den nächsten Signalspeichervorgang bei eitgemacht, indem sie über die Erdleitung entladen werden. Das Entladen der Speicherelemente kann im wesentlichen auf einmal erfolgen, indem sämtliche 192 Analogtorschaltungen 62 geöffnet und die vier Entladegatter 68 geschlossen werden. Ein Entladegattersteuersignal von einem Entladegatterimpulsgenerator 74 wird über die Leitung 73 sowohl (über die 192 ODER-Gatter 61) den Analogtorschaltungen 62 zum öffnen derselben als auch den vier Entladegattern zum Schließen derselben zugeführt. Dk in den Signalspeichereinheiten 52 vorhandenen Ladungen werden auf diese Weise über die Kommutator-Torschaltungen 62 und von dort über die Entladegatter 68 zur Erdleitung 53 abgeleitet

Die Ausgangssignale aus dem Videoverstärker 58 werden einer Nutzungsschaltung, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre 78, zugeführt. Bei der dargestellten Anordnung werden die Ausgangssignale aus dem Verstärker zur Steuerung der Elektronendichte des auf die Bildfläche oder den Schirm der Elektronenstrahlröhre gerichteten Elektronenstrahls dem Steuergitter 80 der Röhre zugeführt. Für di<: wahlweise Erzeugung eines »positiven« oder »negativen« Bildes des Schallfeldes am Schirm der Röhre kann in der Zuleitung des Videosignals zur Kathodenstrahlröhre eine (nicht dargestellte) Negatorschaltung an- und abschaltbar eingebaut sein.

Ein Haupttaktsignal zum Synchronisieren der mannigfaltigen Funktionen des Kamerasystems kann mittels einer Taktgeberscheibe 82 erzeugt werden, die synchron mit den gegenläufig umlaufenden Prismen oder Keilen 28 antreibbar an der Welle des Motors 29 angebracht ist. Bei der dargestellten Anordnung (F i g. 3) ist die eine Hälfte der Scheibe anders gefärbt als die andere Hälfte. Eine in der Nähe der Scheibe angeordnete Fotozelle 83 erzeugt unter dem Einfluß der einen dieser Farben ein Ausgangssignal zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen, deren Dauer gleich der der impulslosen Intervalle ist. Wie oben erwähnt, wird bei jeder Umdrehung der gegenläufig umlaufenden Prismen 28 das Schallbildfeld einmal in jeder Richtung übei die Linie der Wandlerelemente 17 geführt, und währenc dieser Zeit wird am Ausgang der Fotozelle 83 eir Rechtecksignal erzeugt. Lediglich als Beispiel se erwähnt, daß die Scheibe 82 und die gegenläufig umlaufenden Prismen 28 vom Motor 29 mit 450 U/mir angetrieben sein können und das Schallbildfeld be dieser Drehzahl je Sekunde 7,5mal vollständig (d. h. au und ab) an den Wandlern vorbeigeführt wird und die Taktsignale mit einer Impulsfrequenz von 7,5 Impulser je Sekunde erzeugt werden.

Bei der Wellenform gemäß F i g. 4 ist die sinusförmigt Ablenkbewegung des Schallbildfeldes unter der Wir

kung der gegenläufig umlaufenden Prismen durch die Wellenform 200 angedeutet, und die Enden des Ausschlags dieser Ablenkbewegung erfolgen an den Scheiteln und Talsohlen der Sinuswe'le 200. Das Ausgangssignal der Fotozelle 83, das durch die Wellenform 202 angedeutet ist, besteht aus einem symmetrischen Rechteckwellensignal mit einer Vorder- und einer Hinterkante, je im Mittelpunkt der Ablenkbewegung des Schallbildes, entsprechend der Auslenkung Null. Die Erzeugung des Rechteckwellensignals 202 im richtigen Zeitpunkt wird dadurch erreicht, daß die Fotozelle in bestimmter räumlicher Beziehung zur umlaufenden Scheibe 82 angeordnet und die Scheibe entsprechend auf der Welle des Motors 29 angebracht wird.

Das von der Fotozelle gelieferte Rechtecksignal wird im Verstärker 84 (F i g. 1 A) verstärkt und u. a. zum Herstellen einer Ablenkspannung für die Kathodenstrahlröhre 78 verwendet. Dies wird dadurch erreicht, daß das Rechteckwellensignal in eine Sinuswelle _'o umgewandelt wird, indem sie über eine Leitung 86 durch einen Tiefpaßfilter 85 (Fig. IB) geführt wird. Das sinusförmige Signal aus dem Tiefpaßfilter wird zum Bestreichen der Bildfläche oder des Schirms der Kathodenstrahlröhre 78 in der einen von zwei ."> rechtwinkligen Richtungen über eine einstellbare Phasenstcuerschaltung 87 der einen der Ablenkschaltungen der Kathodenstrahlröhre 78 zugeführt. Bei der dargestellten Anordnung wird diese sinusförmig veränderliche Spannung den Vertikal-Ablenkplatten der jo Röhre zugeführt. Die Phasensteuerschaltung 87 wird für die einwandfreie Synchronisierung der Vertikalablenkung mit dem der Helligkeilsstcuerelektrode der Röhre während des Kommutationsvorganges zugeführten Videosignalgemisch eingestellt. Die sinuswellenförmige i^r> Vertikalablenkspannung ist in den Wellenformdiagrammci; der F i g. 4 mit 204 bezeichnet.

Das Sende- und Empfangssystem laut obiger Beschreibung kann periodisch mit einer konstanten Folgefrequenz betrieben werden, so daß aiso die Sägezahnspannungen für die horizontale Ablenkung den Horizontalablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 78 periodisch zugeführt werden. Die Verwendung einer sinusförmigen Vcrtikalablcnkspannung im Verein mit einer periodischen sägezahnförmigen Horizontalab- ίϊ lenkspannung würde zu einem Raster führen, dessen horizontale Abtastlinien über die Bildfläche der Röhre in unregelmäßigen Absländen liegen, und dies hätte eine ungleichmäßige Helligkeit an der Bildschirmfläche zur Folge. Derartige Helligkeitsändcrungen könnten da- w durch ausgeglichen werden, daß die Intensität des Elektronenstrahls zur Verminderung der Helligkeit an den Stellen äußerster Ausladung der Vertikalablenkung 204 periodisch verändert wird.

Bei dem dargestellten Anordnungsbeispiel werden zur Wahrung gleicher Abslände der horizontalen Abtastlinien an der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre die Sende- und Empfangseinheit mit synchron zur sinusförmigen Abtastung des Schallbildfeldes durch die gegenläufig rotierenden Prismen sinusförmig variieren- «1 der Frequenz betrieben. Außer zur Erzeugung des sinuswellenförmigen Vertika!ablenksignals in der beschriebenen Weise wird das verstärkte rechteckwellcniörmige Haupttaktsignal von der Foto/eile 83 auch zur Erzeugung von Haupttaktimpulsen für die Steuerung ''5 der Tätigkeilen des Sende- und Empfangsteils mit einer Frequenz verwendet, die im gleichen Maß sinusartig veränderlich ist wie die sinusartige Frequenz, mit der das .Schallbildfeld durch die gegenläufig umlaufenden Prismen 28 abgelenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß das verstärkte Rechteckwellensignal aus dem Verstärker 84 (Fig. IA) über die Leitung 88 einer spannungsgesteuerten Zeitverzögerungseinheit 94 (Fig. IC) zugeführt wird, die beispielsweise aus einem Univibrator besteht, dessen Impulsdauer von der Größe der von einem Phasendelektor 90 über eine Leitung 92 zugeführten Steuerspannung abhängig ist. Der Phasendetektor und die spannungsgesteuerte Zeitverzögerungseinheit sind in einer Analyseschaltung enthalten, die auch ein Schieberegister 93 enthält, das von einem Oszillator 142 veränderlicher Frequenz (Fig. IA) über eine Leitung 95 Taklimpulse erhält.

Das Schieberegister 93, das durch die Hinterkante der von der spannungsgesteuerten Zeitverzögerungseinheit 94 ausgehenden Impulse angesteuert wird, wirkt als veränderliche Zeitverzögerungseinheit und liefert Ausgangsimpulse, die in einem Maß zeitverzögert sind, das der Taktfrequenz umgekehrt proportional ist. Der Ausgang des Schieberegisters und die verstärkte Rechteckwelle am Eingang der spannungsgesteuerten Zeitverzögerungseinheit 94 werden dem Phasendeteklor 90 zugeführt. Infolgedessen ist die von der spannungsgcstcuerien Zeitverzögerungseinheit 94 erzeugte Impulsverzögerung gleich, jedoch entgegengesetzt jener, die vor dem Schieberegister 93 im ausgeglichenen Zustand der Schleife erzeugt wird. Wie aus dem folgenden noch hervorgeht, wird das Rechteckwellensignal aus der Fotozelle 83 durch die Zeilverzögerungseinheit 94 um ein solches Maß verzögert, daß die Vorderkante und Hinterkante des Rccklcckwellensignals der Schallfeldauslenkung in dem Augenblick, in dem diese ihr oberes und unteres Ende erreicht, um einen Betrag voreilt, der im wesentlichen gleich ist der Laufzeit der Ultraschallimpulse auf dem Weg von dem Sendewandler 14 (oder 14') über den Gegenstand 8 zu den gegenläufig rotierenden Prismen 28. Wie oben bei der Besprechung der F i g. 1A erwähnt, ist dieser Absland zur Ermöglichung des Fokussierens auf unterschiedliche Tiefen innerhalb des Körpers 8 und zur Anpassung an Objekte unterschiedlicher Dicke veränderbar. Die von der Zeitverzögerungseinheit 94 erzeugte Verzögerung wird durch Steuerung der Frequenz, mit der das Schieberegister 93 getaktet ist, entsprechend variiert. Die von der spannungsgesteuerten Zeitverzögerungseinheit 94 ausgehende Rechteckwelle 206 (Fig.4) eill dem Ausgangssignal 202 der Fotozelle und der Schallfeldablenkung um eine Zeitspanne x, gleich der Laufzeit der Schallwelle von dem Sendewandler 14 (oder 14') zu den Schallfeldablenkungsprismcn 28, vor. Bei den Wellenformen gemäß I" i g. 4 ist die Zeitspanne χ im Interesse der Anschaulichkeit stark übertrieben dargestellt. In der Praxis liegt diese Laufzeit χ üblicherweise in der Größenordnung von etwa 0,50 bis 1,50 ms.

Das Rechteckwellensignal aus der Zeitverzögerungseinheit 94 wird in eine Sinuswelle umgewandelt, indem es durch einen Tiefpaßfilter % geführt wird. Dieses sinuswellenförmige Ausgangssignal 208 (Fig. 4) wird als Eingangssignal einem Gleichlauf-Analog-Digital-Umsetzer 98 zugeliefert. Gleichlauf-A-D-Umsetzer weisen ein auf- und abzählendes Zählwerk auf, das dem Analog-Eingangssignal im Gleichlauf folgt und als Ausgangssignal des Umsetzers entnommen wird. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, werden bei der vorliegenden Anordnung die Impulse, die das auf- und abzählende Zählwerk antreiben, als Haupttaktim-

pulse verwendet. Bei einem sinuswellenförmigen Eingangssignal weist also das Ausgangssignal des Umsetzers, wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, impulse auf, die mit einer Frequenz auftreten, die im Maß des sinusförmigen Eingangssignal!) sinusförmig veränderlich ist. Die Anzahl der je Periode der Sinuswelle erzeugten Impulse hängt von der Amplitude des eingehenden Sinuswellensignals ab. Lediglich zu Zwecken der Beschreibung sei erwähnt, daß bei der dargestellten Anordnung die Amplitude der .Sinuswelle und die Betriebseigenschaften des Gleichlauf-A-D-Umsetzers derart sind, daß während einer vollen Periode der eingehenden Sinuswelle am Ausgang düs Umsetzers 400 Impulse erzeugt werden.

Gleichiauf-A-D-Umsetzer sind in der Technik bekannt und erfordern keine eingehende Beschreibung. Ein befriedigender Umsetzer 98 kann aus einem Differentialfunktionsverstärker 99 bestehen, dessen eines Eingangssignal das Sinuswellensignal aus dem Tiefpaßfilter 96 und dessen zweites Eingangssignal das Ausgangssignal aus dem Digital-Analog-Umsetzer 100 ist, der durch ein auf- und abzählendes Binärzälilwerk 102 betätigt ist. Im Betrieb zählt das Zählwerk unter der Steuerung eines über die Leitung 104 zugelieferten Auf- und Abzählsignals die über eine Leitung 106 zugeführten Zählimpulse abwechselnd auf und ab. Das eingehende Analogsignal wird in dem Differentialverstärker mit dem Ausgangssignal aus dem D-A-Umsetzcr 100 verglichen, und das Ausgangssignal des Differentialverstärkers wird zwei Differentialvergleichern 108 und 110 zugeliefert, an deren jeden außerdem zwei Schwellenpotentiale + V und - Vgleicher Größe und entgegengesetzter Polarität angelegt werden. Die Vcrgleichssci.altungen liefern kein Ausgangssignal, solange das dort eingehende Signal (der einen Polarität) das Schwellenpoiential entgegengesetzter Polarität nicht überschreitet. Wenn beispielsweise das Sinuswellensignal am Eingang des Umsetzers steigt, wird die »Aufwärts«-Vergleichsschaltung 108 ausgelöst, wenn die Ausgangsgröße des Differentialverstärkers die Größe der Schwellenspannung überschreitet. Die Ausgangsgrößen der Vergleichsschaltung werden Flip-Flop-Schaltungen 112 und 114 vom D-Typ zugeführt, an deren »!«-Klemme ein Ausgangssignal auftritt, wenn an den Eingangsklemmen gleichzeitig Signale eingehen. Ein Taktgeber 116 liefert den C-Klemmen der Flip-Flop-Schaltungen Taktimpulse zu.

Die »!«-Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 112 und 114 sind über UND-Gatter 118 und 120 mit einem ODER-Gatter 122 verbunden. Ausgangsimpulse aus den Gleichlauf-A-D-Umsetzern 98 werden von dem ODER-Gatter 122 erhalten. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 122 wird ferner zum Antrieb des Zählers 102 zu diesem über eine Leitung 106 zurückgeführt. Die Auf- und Abzählsteuerung des Zählwerks besorgt das Ausgangssignal aus der Flip-Flop-Schaltung 124 über die Leitung 104. Die Flip-Flop-Schaltung 124 wird durch Signale aus den »!«-Klemmen der Flip-Flop-Schaltungen 112 bzw. 114 leitend gemacht bzw. gesperrt.

Lediglich zu Zwecken der Beschreibung der Wirkungsweise des Gleichlauf-A-D-Umsetzers sei angenommen, daß das diesem zugeführte sinuswellenförmige Signal zunimmt. Die »Aufwärts«-Verg1eichsschnl tung 108 erzeugt dann ein Ausgangssigna!, vein da? Ausgangssignal aus dem DiffcrcntialverMärker die Schwellenspannung überschreitet. Dadurch wird die Flip-Flop-Schaltung 112 beim nächsten Auftreten eine? Taktimpulses getriggert. so daß sie ein Ausgangssignal an der »1«-Klemme erzeugt, die dem UND-Gatter 118 zugeführt wird. Das gleichzeitige Eintreffen eines Taktimpulses und des Ausgangssignals aus der Flip-Flop-Schaltung 112 am Eingang des UND-Gatters hat zur Folge, daß das Ausgangssigna! aus diesem einen hohen Wert annimmt. Normalerweise sind beide Eingangssignale des ODER-Gatters 122 niedrig, so daß auch dessen Ausgangssignal niedrig ist Wenn aber nun das eine Eingangssignal hoch wird, wird auch das Ausgangssignal hoch, und es wird ein Ausgangsimpuls geliefert. Dieser Ausgangsimpuls veranlaßt das Zählwerk 102 zu einem Zählschritt, wodurch das Ausgangssignal aus dem D-A-Umsetzer 100 erhöht wird. Das Eingangssignal zur Differentialvergleichsschaltung 108

υ aus dem Differentialverstärker 99 wird dadurch auf einen Gleichgewichtspegel vermindert.

Der Zähler 102 zählt nun weiter auf, bis die von dem Tiefpaßfilter 96 eingehende Sinuswelle eine Richtungsumkehr erfährt. Wenn das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 99 die Schwellenspannung — V überschreitet, wird die »Abwärtsw-Vergleichsschaitung 110 ausgelöst und betätigt die Flip-Flop-Schaltung 114, die ihrerseits die Flip-Flop-Schaltung 124 umsteuert und das UND-Gatter 120 und das ODER-Gatter 122 betätigt. Die Gleichlauf-A-D-Umseizerschaltung zählt daher nun und auch weiterhin ab, bis die eingehende Sinuswelle die nächste Richtungsumkehr erfährt. Da das Eingangssignal des Gleichlauf-A-D-Umsetzers sich sinusförmig ändert, werden die ausgehenden Haupttakt-

jo impulse mit in gleicher Weise sinusförmig variierender Impulsfrequenz erzeugt, und diese Impulse werden unter anderem dazu verwendet, die Tä'igkeit des Sendewandlers zu triggern, die Empfangsgatter und den Empfangskommutator nach einer geeigneten Zeitvei-

M zögerung zu betätigen und die Erzeugung von Horizontalablenkspannungen für die Kathodenstrahlröhre 78 einzuleiten.

Es ist an dieser Stelle zu bemerken, daß das Auf- und Abzählsignal, das dem Zählwerk 102 über die Leitung

4n 104 zugeführt wird, auch als kleinstes bedeutsames Bit dem D-A-Umsetzer 100 zugeführt wird. Wie aus dem Folgenden hervorgeht, hat dies eine Verflechtung der der Kathodenstrahlröhre 78 zugelieferten Horizontalablcnkspannungen zur Folge; d. h., diejenigen Horizon-

•r> talablenkspannungen, die erzeugt werden, während das Zählwerk 102 aufzählt, werden mit den Horizontalablenkspannungen, die beim Abzählen des Zähiwerks auftreten, verflochten oder zwischen diese eingelegt.
Die Haupttaktimpulse aus dem A-D-Umsetzer 98

to (Fig. IC) werden über eine Leitung 125 dem einen Eingang eines UND-Gatters 126 (Fig. IA) zugeführt. Das UND-Gatter 126 ist mit zwei weiteren Eingängen versehen, deren einer mit einer Flip-Flop-Schaltung 133 und deren anderer über eine Leitung 128 mit einem

■55 Negator-Verstärker 152 verbunden ist. Zu Zwecken der Beschreibung sei angenommen, daß das eine Eingangssignal des Gatters 126 aus der Flip-Flop-Schaltung 133 hoch ist, so daß auch dessen Ausgangssignal hoch wird, wenn die beiden anderen Eingangssignale hoch sind.

bo Das UND-Gatter erhält über eine Leitung 128 Senderverzögerungsimpulse, deren Dauer erheblich kürzer ist als die der über eine Leitung 125 herangeführten Haupttakt'mpulse. Wenn auf der Leitung 128 kein Senderverzögerungsimpuls vorhanden

hs ist, gehen die Haupttaktirnpulse aus dem A-D-Ucsct/er 98 direkt durch das UND-Gatter 126 hindurch. Wenn andererseits auf der Leitung 128 /um einen Eingang des UND-Gatters ein Senderverzoperungsimpuls vornan-

den ist. während über die Leitung 125 an einem anderen Eingang des Gatters ein Hauptlaktimpuls ankommt, wird die Vorderkante des Ausgangssignals aus dem UND-Gatter bis /um Ende des Senderverzögerungsimpulses verzögert. Das UND-Gatter 126 dient auf diese Weise als schaltbare Verzögerungsschaltung, die bei Bedarf eine Verzögerung der Vorderkante der Haupttaktimpulse bewirkt, so daß eine Tätigkeit des Sendewandlers 14 verhindert wird, während die Empfänger 32 arbeiten. Während des größten Teils des ι ο Betriebszyklus sind die Empfänger 32 durch die Gatterschaltung abgeschaltet, wenn ein Haupttaktimpuls an dem UND-Gatter 126 ankommt, und dann ist keine Verzögerung der Vorderkante des Impulses erforderlich oder vorgesehen. 1*>

Die kurze Verzögerung der Vorderkante ausgewählter Haupttaktimpulse ist wegen der veränderlichen Frequenz erforderlich, mit der von dem Sendewandler Ultraschallimpulse erzeugt werden. Bei der dargestellten Anordnung, bei der während jedes vollständigen Schaflfeldabtaslzyiclus beispielsweise 400 Ultraschallimpulse mit sinusförmig wechselnder Impulsfrequenz erzeugt werden, kann die Zeit zwischen den Impulsen sich von einem Minimum von etwa 220 μβ b^:s zu einem Maximum von 3000 μ* verändern. Wenn der Abstand zwischen Sende- und Empfangswandlern derart ist, daß die Impulse zum Durchlaufen der Strecke ca. 1000 μ$ benötigen, so ist ersichtlich, daß sich in jedem l· cliebigen Zeitpunkt zwischen 0 und 4 Ultraschallimpulse auf dem Weg zwischen den Wandlern befinden können. Zu bestimmten Zeiten während eines vollständigen Betriebszyklus kann ein Haupttaktimpuls aus dem Gleichlauf-A-D-Umselzer 98 während der Empfangsgattertätigkeit erzeugt werden. Die angestrebten Signale, die an dem Empfangswandler ankommen, sind ιί im Vergleich zu den von dem Sendewandler erzeugten Signalen äußerst schwach, und wenn zügelassen wird, daß der Sendewandler während der Empfar.gstätigkeit arbeitet, würde das schwache Schallbildfeld am Empfangswandler von dem gesendeten Signal vollstän- 4η dig überdeckt werden. Um eine Sendetätigkeit zu solchen Zeiten zu verhindern, wird auf die Leitung 128 zum UND-Gatter 126 ein Impuls aufgegeben, während die Empfängergatter leitend sind, um den Durchgang der Vorderkante der Haupttuktimpulse so lange zu -is verzögern, bis die F.mpfängcrgatter 50 wieder sperren.

Der aus dem UND-Gatter 126 ausgehende Haupttaktimpuls wird über eine Leitung 130 einem Sendegattergenerator 132 zugeliefert. Der Generator 132, der ein von den Haupttaktimpulsen ansteuerbarer Univi- »0 brator sein kann, liefert ein Ausgangssignal, das einem Lcistungsos/.illator 134 als Ein-Aus-Steuersignal zugeliefert wird. Wenn der Oszillator durch das Ausgangssignal aus dem Univibrator 132 eingeschulte« wird, wird ein Energieimpuls hoher Frequenz erzeugt, der je nach Steüung eines Schalters 1344 dem einen oder anderen von zwei Sendewandlern 14, 14' für die pulsweise Erzeugung von Ultraschallwellen innerhalb des Mediums 11 bzw. des Mediums 12 /ugeliefert wird. Da die Haupttaktimpulsc mit sinusartig wechselnder Frequenz bo auftreten, werden natürlich auch die Ultraschallwellen mit der gleichen sinusartigen Frequenz wiederkehrend erzeugt. Tynischei weist werden Sendeimpulse von < a. S bis 15 μs Dauer verwende!. In dem Wellenformendia gramm der F 1 g. 4 ist der von dem Λ-Π Umsetzer 98 b"> ausgehende llaupttaktimpuls mit 210 he/uchne".. und (Jas Ausgangssignal des UND-Gatters 12b, d;is die Sendertätiiikeit steuert, ist als Wellenform 212 damstellt. In der Praxis können, wie oben beschrieben, von dem A-D-Umsetzer 98 ca. 400 Haupttaktimpulse für jede Periode der eingehenden Sinuswelle erzeugt werden, jedoch ist im Interesse der Übersichtlichkeit der Darstellung nur der zwanzigste Teil der gesamten Hi'upttaktimpulse gezeigt-

Mit Ausnahme derjenigen Ausgangsimpulse des UND-Gatters 126, die verzögert werden, um eine gleichzeitige Sende- und Empfangstätigkeit zu vermeiden, treten die Impulse 212 zugleich mit den Impulsen 210 und mit der gleichen sinusartig wechselnden Frequenz auf. Außerdem ist hier zu bemerken, daß, obwohl die verschiedenen Impulse 210,212,214 und 216 (Fig.4) von unterschiedlicher Breite sein können, sie gleichgroß dargestellt sind, da der in F i g. 4 verwendete Zeitmaßstab eine Differenzierung auf dieser Basis nicht zuläßt. Aus ähnlichen Gründen ist die Verschiebung der Impulse 210 aus dem Gleichlauf-A-D-Umsetzer während jeder zweiten Halbperiode der eingehenden Sinusweüe 208 infolge der Aufgabe des Auf-Ab-Zählsignals als kleinstes bedeutsames Bit auf die Leitung 104 zum D-A-Umsetzer aus den Wellenformen 210,212,214 und 216 der F i g. 4 nicht ersichtlich. In der vorliegenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen soll natürlich der Ausdruck »sinusartig wechselnde Frequenz« dieser Impulse den vorliegenden Fall einschließen, in dem zur Vermeidung der gleichzeitigen Sende-und Empfangstätigkeit gewisse Impulse verzögert werden und jeder zweite Halbperiodenimpuls für die Verflechtung der Abtastung vorgezogen (oder verzögert) wird.

Das Sendegatterausgangssignal aus dem Sendegattergenerator 132 wird auch als Rückstellsignal einer Flip-Flop-Schaltung 133 vom Ein- und Rückstelltyp zugeführt. Die F.instellklemme der Flip-Flop-Schaltung erhält von dem A-D-Umsetzer 98 über den Negatorverslärker 135 Haupttaktimpulse, und das Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung wird als drittes Eingangssignal dem UND-Gatter 126 zugeführt. Wenn die Flip-Flop-Schaltung durch Beendigung eines über den Negatorverstärker 135 zugeführten Haupttaktimpulses eingestellt wird, ist das Ausgangssignal hoch und ermöglicht den Durchgang des nächsten Haupttaktimpulses durch das UND-Gatter 126. Der Sendegattergenerator 132 wird durch das Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 126 getriggcrt, und das Ausgangssignal von diesem ctellt die Flip-Flop-Schaltung 133 zurück, so daß das Gatter 126 außer Tätigkeit gesetzt wird. Bei dieser Anordnung wird verhindert, daß ein Senderverzögerungsimpuls über die Leitung 128 zum Gatter 126, der bei Vorhandensein eines Haupttaktimpulses aus dem A-D-Umsetzer 98, jedoch erst nach Eintreffen der Vorderkante desselben am UND-Gatter 126 auftritt, das Ausgangssignal des UND-Gatters verändert, denn das eiiie Eingangssignal des UND-Gt.tters aus der Flip-Flop-Schaltung 133 ist niedrig und bleibt niedrig, bis der nächste Haupttaktimpuls die Flip-Flop-Schaltung 133 wieder einstellt.

Die Haupttaktimpulse aus dem UKD-Gttter 126, die die Tätigkeit des Sendergattergenerators 132 auslösen, werden außerdem über eine Leitung 138 einer Impulsverzögerur.gseinheit 136 zugeliefert, so daß sie um eine gesteuerte Zeitspanne verzögert werden. Im Interesse der Übersichtlichkeit ist die Verzögerungsein hcit mit einem Schieberegister 140 dargestellt, das von einem Oszillator 142 von variabler Frequenz getaktet ist. Die Frequenz des Oszillators kann mittels einer Bereichssteuerung 144 beispielsweise zwischen 9b und 32OkIIz veränderbar sein. Wie aus dem Folgenden

hervorgeht, wird durch Einstellung der Bereiehsstcuerung 144 das »Empfängerfcnstcr« verstellt, und während dieser Zeit werden die Empfangswandlcrclcmenle durch Öffnen der EmpfängiTgatler 50 abgefragt. Hei der dargestellten Anordnung, bei der der Abstand /wischen dem Sendcwandler (14 oder 14') und der Empfangswandlerreihc 16 veränderbar ist, ist eine Einstellung der Vcrzögcrungscinheit 136 erforderlich, um die Unterschiede in der Durchlauf/eil der Impulse /wischen den beiden auszugleichen. Die Zeit, die ein Eingangsimpuls benötigt, um das Schieberegister zu durchwandern und an dessen Ausgang aufzutreten, hängt von der Anzahl der Registerstufen und der Taktfrequenz ab. Bei 128 Stufen gestattet eine Änderung der Frequenz von 96 bis 320 kHz Änderungen der gesamten Zeitverzögerung zwischen einem Maximum von 1333 μβ bis zu einem Minimum von 400 ns.

Wie oben erwähnt, taktet der Oszillator 142 veränderlicher Frequenz auch das Schieberegister 93, das mit der spannungsgestcucrten Verzögerungseinheit 94 in der Phasenvcrriegelungsschleife (phase lock loop) eingeschaltet ist, für die Einstellung der Zeitspanne x, um die die Rechteckwelle 206 der Schallfeldablenkung 200 (Fig.4) voreilt. Die von der Rechteckwelk 206 abgeleitete Sinuswelle 208 eilt der Schallfeldauslenkung um die gleiche Zeitspanne χ vor, und das gleiche gilt für die sinusartig veränderlichen Haupttaktimpulse 210 aus dem A-D-Umsetzer 98. Es ist an dieser Stelle zu erwähnen, daß das Schieberegister 93 in der Phasenverricgelungsschleife und das Schieberegister 140 irt der Verzögerungseinheit 136 von gleicher Ausbildung sind und die gleiche Verzögerung erzeugen, wenn sie von der gleichen Ausgangsgröße aus dem Oszillator 142 variabler Frequenz getaktet sind. Folglich werden die zeitverzögerten Haupttaktsignalimpulsc 214 (Fig.4) aus dem Schieberegister 136 um die gleiche Zeitspanne χ verzögert, um die das Eingangssignal 208 des Gleichlauf-Α-D-Umsetzers der Ablenkung 200 des Schallfeldes voreill, und diese Zeitspanne χ ist, wie oben bereits bemerkt, gleich der Durchlaufzeit der Schaltfeldweile aus dem Sendewandier 14 zu den Schallfeldablenkungsprismen 28.

Die verzögerten Haupttaktimpulse 214 aus der Zeitverzögerungseinheit 136 werden über eine Leitung 148 verschiedenen Einheiten, darunter einem Senderverzögerungsgenerator 146, zugeliefert. Der Generator 146 kann einfach aus einem Univibrator bestehen, der durch einen verzögerten Haupttaktimpuls angesteuert wird und durch die Hinterkante des über die Leitung 150 lierangcluhrten Generatorimpulses für das Gatter der Energiezufuhr zum Empfänger abgeschaltet wird. Das Ausgangssignal des Generators 146 wird durch den Negatorverstärker 152 umgekehrt und über die Leitung 128 dem Eingang des UND-Gatters 126 zugeführt, so daß diejenigen Haupttaktimpulse, die in der beschriebenen Weise während des Vorhandenseins eines Senderverzögerungsgeneratorimpulses auftreten, verzögert werden.

Die verzögerten Haupttaktimpulse aus der Zeitverzögerungseinheit 136 werden außerdem einem Torimpulsgenerator 154 für das Netzanschlußgerät des Empfängers zur Erzeugung eines Torimpulses zugeliefert, der dem gattergesteuerten Netzanschlußgerät 48 des Empfängers zum Ein- und Ausschalten desselben zugeliefert wird. Der Generator 154, der einfach ein Univibrator sein kann, ist mit einer einstellbaren Steuerung 155 zum Steuern der Breite der ausgehenden

Impulse ausgestattet. Im Betrieb worden die gatiergcsteuerten Empfänger eingeschaltet, bevor die Empfiingergatler leitend werden, und ausgeschaltet, nachdem die Empfängergaltcr geschlossen sind.

Durch Abschalten der Energiezufuhr zu den 192 Empfängern 32 hoher Verstärkung zu einer Zeit, in der die Empfänger keine Signale von den Wandlerclemenlcn 17 zu verarbeiten haben, wird die Entwicklung überschüssiger Warme vermieden, ohne daß es dazu der Verwendung umfangreicher äußerer Kühlcinrichiungen bedarf.

Die zeitverzögerten Haupttaktimpulsc aus der Vcrzögerungscinhcit 136 werden schließlich auch einer weiteren Zeitverzögerungsschaltung 158 zugcliefert, in der sie weiter verzögert werden. Diese Zeilverzögerungseinheit 158, die in die Empfängergaiiersteuerschaltung einbezogen ist, kann aus einem Univibrator mit einer Gatterverzögerungssteucrung 160 zur Steuerung des Vcrzögerungsintervalls bestehen. Das zeitverzögerte Signal aus der Einheit 158 trigger! einen Empfängertorimpulsgenerator 162, der ein Univibrator mit Breitensteuerung 164 für die Steuerung der Breite des Empfängertorimpulses am Ausgang sein kann. Der Empfängertorimpuls wird mittels eines Verstärkers 166 verstärkt und verschiedenen Schaltungen, unter anderem über Leitungen 51 den Empfängergattern 50, zugeführt. Wie oben bereits bemerkt, werden bei Fehlen eines Empfängergattersignals die Ausgangssignalc des Empfängers 32 (bei eingeschalteten Empfängern) über die Gatter 50 zur Erde abgeleitet. Bei Empfang eines Empfängcrgattersignals werden alle 192 Empfängergatter 50 gleichzeitig leitend, wodurch die Empfängerausgänge mit den .Speichereinheiten 52 in Verbindung gesetzt werden. Derjenige Teil des Schallbüdes, der von den Empfangswandlerelementen bei geöffneten Empfängergattern 50 aufgenommen wird, wird auf diese Weise gespeichert. Die von der Verzögerungseinheit 158 geschaffene Zeitverzögerung ist gleich der Durchlaufzeit der Schallfeldwellc über die Strecke von den Schallfeldablenkprismen 28 zu der Empfängerreihe 16. Bei der dargestellten Anordnung ist diese Zeil unveränderlich, so daß die Steuerung 160 auf die erforderliche feststehende Zeitverzögerung eingestellt ist. Die zeitverzögerten Empfängergattcrstcuerimpulsc 216 (vgl. das Wellenformendiagramm in Fig.4) sind gegenüber den Impulsen 214 um ein Zeitintervall y zeitverzögert. Wie ersichtlich, ist die Summe der Zeitintervalle λ und y im wesentlichen gleich der Durchlaufzeit der Impulse auf der Strecke von dem Sendewandier 14 bis zu der Empfängerreihe 16. In dem Wellenformendiagramm ist das Vcrzögcrungsintervall y im Interesse der Anschaulichkeit stark übertrieben dargestellt. Bei einem praktischen Akustiksystem könnte eine Zeitverzögerung y ca. 200 μ% botragen.

Das Takten oder Synchronisieren det der Kathodenstrahlröhre 78 zugelieferten Horizontalablcnkspannung erfolgt unter der Steuerung des Ausgangssignals aus dem Torimpulsgenerator 154 des Netzanschlußgerätes. Der Schaltungsteil der Kathodenstrahlröhre für die Horizontalablenkung enthält einen Sägezahngenerator 168 (F i g. 1 B). der in Abhängigkeit von der Hinterkante der Impulse des Generators 154 ausgelöst wird, die ihm über die Leitung 167 (von F i g. 1A bis F i g. 1 B) zugeliefert werden. Die erzeugte Sägezahnspannung wird der Horizontalablenkschaltung der Kathodenstrahlröhre zum Lenken des Strahls in horizontaler Richtung über den Schirm 79 der Röhre über eine Leitung 170 zugeführt. Wie ersichtlich, werden die

Sagczahnsignale für die Horizontalablenkung in gleicher Anzahl und in der gleichen sinusarlig wechselnden Frequenz wie die zeitverzögerten Torimpulssignale des Netzanschlußgerätes erzeugt. Die Sägezahnsignalc variabler Frequenz für die Horizontalablenkung erzeu- ι gen im Verein mit den allgemein sinusförmigen Vcrtikalablenksignalen einen Raster von Abtastlinien in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen. Eine eingehende Beschreibung eines elektromechanischen Kippgeneratorsystems, das bei dem vorliegenden System anstelle der dargestellten Anordnung verwendbar ist, ist der US-PS 38 49 698 zu entnehmen, deren Inhalt zur Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung einbezogen wird.

Die Impulse des Torimpulsgenerators 154 des Netzanschlußgerätes des Emplangsteils, die das Netzanschlußgerät an- und abschalten (Fig. IA), werden außerdem über eine Leitung 167 einem Kommutator-Zeitverzögerungsgenerator 172 (Fig. IB) in der Kornmutationsschaltung zugeführt. Die Hinterkante der Torimpulse des Netzanschlußgerätes triggert den Generator 172. Der Generator 172, der ein Univibrator sein kann, schafft eine Zeitverzögerung zwischen dem Ende der Anschaltung der Energieversorgung der Empfänger und dem Beginn des Kommutationsvorgangs.

Die Hinterkante des Ausgangssignals des Generators 172 wird als Startsignal einer als Kommutator wirksamen Flip-Flop-Schaltung 171 zugeführt, um diese für die Einleitung des Kommutationsintervalls einzustel- so len. Das Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 171 wird allen 192 UND-Gattern 59 zum Ansteuern derselben sowie einem Kommutator-Taktgeber 174 zugeführt, um diesen in Betrieb zu setzen. Der Taktgeber 174 treibt ein Zählwerk 176 an, dessen Aufnahmefähigkeit entsprechend den 192 Empfangskanälen 192 beträgt. Das Ausgangssi^nal des Zählers wird dem Decodierer 66 zugeführt, der im Interesse der Einfachheit der Beschreibung mi: zwei Decodiererteilen A und B dargestellt ist. Der /4-Teil kann beispielsweise eine Anordnung von 12 χ 16 Gatterelementen sein, die von dem Ausgangssignal des Bitiärzählers in solcher Weise erregt werden, daß auf die 192 Ausgangsleitungen 177 aufeinanderfolgende Kommutator-Torimpulse aufgegeben werden. Wie bereits erwähnt, stellt der « Block 59 192 UND-Gatter dar, mit denen 192 Leitungen 177 einzeln verbunden sind. Die Ausgangssignale der 192 UND-Gatter werden über die 192 ODER-Gatter 61 einzeln zu den 192 Analoggattern 62 geführt. Wenn die Gatter 62 durch die Signale aus dem Decodierer 66 der w Reihe nach geöffnet werden, wird die in den Signalspeichereinheiten 52 gespeicherte Video-Information der Reihe nach über vier Nachrichtenkanäle 67 durch die Entladegatter 68 und Verstärker 69 zu den vier Gleichstrom-Analoggattern 64 geführt. Die vier Gatter 64 im B-Teil der Kommutatorgatter werden der Reihe nach von den Kommutatorgattersignalen geschaltet, die vom ß-Teil des Decodierers 66 über Leitungen 70 herangeführt werden

Bei Beendigung des Kommut^tionsvorgangs, wenn bo der Kommutator die in den 192 Signalspeichereinheiten 52 enthaltenen Nachrichten an den Videoverstärker 58 weitergegeben hat, liefert das Zählwerk 176 ein Signal über die Leitung 178, das den Entladegattergenerator 74 ansteuert. Der Generator 7< kann einfach ein Univibrator mit einer Impulsbreitensteuerung 180 zum Einstellen der Breite des Entladeimpulses sein. Das Entladegattersignal aus dem Generator 74 wird im wesentlichen gleichzeitig durch ODER-Gatter61 zu den 192 Gleichstrom-Analoggattern 62 zum öffnen derselben und zu den vier Entladungsgattern 68 zum Schließen derselben geführt. Bei diesem Zustand sind die 192 Signalspeichereinheiten 52 über die Analoggatter 62 und über die Entladungsgatter 68 mit der gemeinsamen Erdleitung 53 verbunden. Die Speicherelemente (beispielsweise Kondensatoren), die die Speichereinheiten enthalten, sind auf diese Weise zum Entladen derselben geerdet. Wie eine Betrachtung des Wellenformcndiagramms in Fig. 5 (siehe unten) lehrt, sind die Empfängergatter 50 während des Entladevorgangs geschlossen, so daß das Einführen von Empfängersignalen zu den Speichereinheiten 52 während dieser Zeit verhindert wird.

Die Vorderkante des Entladegattersignais aus dem Generator 74 wird auch über ein ODER-Gatter 182 der Stop-Klemme des Kommutators zugeführt, um das Rückstellen derselben durch die Flip-Flop-Schaltung

171 zu ermöglichen. Das Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung zum Kommutator-Taktgeber 174 setzt den Taktgeber am Ende des Kommutationszyklus außer Betrieb. Außerdem verhindert das Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung, das dem Gatter 59 zugeführt wird, den Durchtritt von Kommutator-Schaltsignalen aus dem Decodierer 66 zu den Analoggatterschaltungen 62 bei stillstehendem Taktgeber; der Taktgeber verbleibt im Stillstand, bis er bei Eingang des nächsten Startsignals an der den Kommutator schaltenden Flip-Flop-Schaltung 171 von der Verzögerungseinheit

172 wieder in Tätigkeit gesetzt wird. Wenn der Taktgeber stillgesetzt ist, steht auch der Zähler 176 in seinem Ruhezustand beim Zählwert 192 still. Wenn der Taktgeber wieder in Tätigkeit gesetzt wird, wird das Zählwerk zum Durchlaufen der Zustände 1 bis 192 angetrieben, bevor der Taktgeber wieder stillgesetzt wird. Bei diesem Betrieb des Taktgebers und des Zählers besteht keine Notwendigkeit, das Zählwerk während des normalen Betriebes zurückzustellen. Wenn jedoch die Anlage erstmalig eingeschaltet ist oder bei Auftreten von Netzstromstößen kann ein Rückstellen des Zählwerks erforderlich sein, um das Zählwerk in den richtigen Anfangszustand für den Zählzyklus zu bringen. Das Rückstellen des Zählers erfolgt mittels eines Rückstellgenerators 184, der mittels des über eine Leitung 186 zugeführten Empfängergattersignals erregt wird. Das Ausgangssignal des Rückstellgenerators wird sowohl dem Zählwerk zum Rückstellen desselben als auch über das ODER-Gatter 182 der Stop-Klemme der den Kommutator schaltenden Flip-Flop-Schaltung zugeführt, um das Rückstellen desselben durch die Flip-Flop-Schaltung 171 zu ermöglichen, wenn dieser nicht bereits durch einen zugelieferten Entladegatterimpuls zurückgestellt ist. Es ist also ersichtlich, daß der Rückstellgenerator dazu dient, den Taktgeber stillzusetzen und das Zählwerk in den Rückstellzustand von 192 zurückzustellen, wenn der Taktgeber und der Zähler sich vor Beginn eines Kommutationszyklus nicht bereits in diesem Zustand befinden.

Obwohl sich die Wirkungsweise des Ultraschallkamerasystems und des Verfahrens gemäß der Erfindung aus der obigen Beschreibung bereits ergeben dürfte, folgt nun eine kurze Beschreibung derselben anhand der Wellenformen der F i g. 5 und 4. Wenn der Motor 29 die Prismen 28 antreibt, wird das Schallbildfeld, das von den durch das Objekt 8 (beispielsweise einen Patienten) hindurchwandernden Ultraschallwellen erzeugt wird, mittels der Linsen 23 und 24 fokussiert und von den

gegenläufig umlaufenden Prismen 28 in vertikaler Richtung abgelenkt, so daß das Feld die Reihe der Empfangswandlerelemente 17 bestreicht (Fig. 4. Wellenform 200). Während dieses Bestreichens wird am Ausgang der Fotozelle 83 ein symmetrisches rechteck- -, wellenförmiges Haupttaktsignal (Fig.4, Wellenform 202) als Ausgangssignal erzeugt, dieses wird verzögert, gefiltert und dann mittels des Gleichlauf-A-D-Umsetzers 98 in Haupttaktimpulse (F i g. 4 und 5, Wellenform 210) umgewandelt, die mit der sinusförmig veränderli- _l(i chen Frequenz der Wellenform 208 aus dem Filter 96 auftreten. Die Haupttaktimpulse aus dem UND-Gatter 126(Fi g. 4,5, Wellenform 212) lösen Sendegatterimpulse 218 (Fig. 5) aus, die den Oszillator 134 in Tätigkeit setzen, wodurch die Sendewandler 14 (oder 14') für die π Dauer von jeweils etwa 6 bis 15 μβ erregt werden.

Es ist hier zu erwähnen, daß, wenn ein Haupttaktimpuls, beispeilsweise ein Impuls 210/4 (Fig. 5), aus dem A-D-Umsetzer 98 während des Vorhandenseins eines Sendeverzögerungsimpulses, wie eines Impulses 220 _>o (Fig.5), eingeleitet wird, die Vorderkante des Haupttaktimpulses 212/4 aus dem UND-Gatter 126 zeitverzögert wird, bis der Sendeverzögerungsimpuls 220 beendet ist. Der Sendeimpuls 218/4 wird, wie übrigens alle entsprechenden anschließenden Empfangsfunktio- >^r> nen, für das Empfangen und Verarbeiten des verzögerten Ultraschallimpulses in ähnlicher Weise verzögert. Die Sendeverzögerungsimpulse 220 werden von dem Sendeverzögerungsgenerator 146 erzeugt, der durch verzögertt Haupttaktimpulse 214 aus der Verzöge- j<> rungseinheit 136 getriggert wird. Wie aus dem Wellenfoirmenschema der Fig. 5 ersichtlich, bewirkt der verstärkte und negierte Sendeverzögerungsimpuls 220, daß eine Sendetätigkeit im Zeitintervall von T2 bis TT, in dem die Empfänger 32 erregt sind, verhindert i, wird.

Das Ultraschallwellenfeld, das während der Dauer des im Zeitpunkt 7"1 beginnenden Impulses 218 (F i g. 5) von dem Sendewandler 14 erzeugt wird, wandert durch das Objekt 8, und der Linsensatz wird auf die Fläche der 4i> Empfangswandlerreihe 16 fokussiert, und die Reihe von Wandlerelementen 17 liefert elektrische Signale in Abhängigkeit von der Amplitude des einfallenden Schallwellenbildes. Der verzögerte Haupttaktimpuls 214 aus der Zeitverzögerungseinheit 136 steuert nicht 4i nur in der beschriebenen Weise den Sendeverzögerungsgenerator 146 für die Erzeugung eines Sendeverzögerungsimpulses 220 an, sondern leitet auch die Tätigkeit des gattergesteuerten Empfängernetzanschlußgerätes ein, die den Empfängern 32 die Energie ■*> für deren Erregung liefert, wie durch die Wellenform 222 angedeutet. Der verzögerte Haupttaktimpuls 214 wird durch die Empfängergatterverzögerungsschaltung 158 weiter verzögert und triggert den Empfängergattergenerator 162, wodurch ein Empfängergattersteuersig- v> nal 224 in dem Zeitpunkt Γ4 erzeugt wird. Die Zeitverzögerung vom Zeitpunkt TI an, in dem die Empfänger 32 angeschaltet werden, bis zum Zeitpunkt Γ4, in dem die Empfängergatter 50 geöffnet werden, reicht aus, um eine Stabilisierung des Empfängerbetrie- bo bes zu gestatten (bei der dargestellten Anordnung stellt dies auch die Durchlaufzeit des Ultraschallwellenfeldes auf der Strecke von den gegenläufig umlaufenden Prismen 28 zu der Empfangswandlerreihe 16 dar). Wenn die Empfängergatter 50 geöffnet werden, werden die b5 Speichereinheiten 52 aufgeladen, wodurch in wirkungsvoller Weise die zu dieser Zeit an der Reihe von Wandlerelementen 17 vorhandene Amplitude des .Schallbildfeldes festgehalten wird. Diese Informationsreihe wird anschließend während des Kommutationszcitraumes auf die Kathodenstrahlröhre übertragen. Die Steuerung 155 an dem Torimpulsgenerator des Empfanger-Netzanschlußgerätes ist so eingestellt, daß die Energiezufuhr 222 zu den Empfängern im Zeitpunkt TT, eine kurze Zeilspanne nach Beendigung des Empfängergattersignals 224 im Zeitpunkt Γ6, beendet wird.

Vor Beginn des Kommutationszeitraumes wird der Kommutatortaktgeber 174 stillgesetzt jnd das Zählwerk 176 (wenn erforderlich) durch das Signal 226 aus dem Rückstellgenerator 184 zurückgestellt, der seinerseits von der Vorderkante des Empfängergatterimpulses 224 im Zeitpunkt Γ4 getriggert wird. Die Hinterkante des Gatterimpulses 222 des Empfängerneizanschiußgerätes triggert den Sägezahngenerator 168 für die Einleitung eines Sägezahnsignals 228 im Zeitpunkt TT für die Horizontalablenkung des Kathodenstrahlröhrenstrahls. Die Sinuswelle 204 von verhältnismäßig niedriger Frequenz von etwa 7,5 Perioden je Sekunde (F i g. 4) für die Vertikalablenkung ändert sich während dieser Horizontalablenkung nur minimal.

Die Hinterkante des Impulses 222 des Torimpulsgenerators der Energiezufuhr zu den Empfängern triggert auch den Kommutatorverzögerungsgenerator 172 für die Erzeugung des Kommutatorverzögerungsimpulses 230. Die Hinterkante des Impulses 230 wird als Startsignal der den Kommutator steuernden Flip-Flop-Schaltung 171 zugeführt, wodurch der Kommutationsvorgang im Zeitpunkt 78 eingeleitet wird. Während dieses Kommutationszeitraumes treibt der Taktgeber 174 das Zählwerk 176, dessen Ausgangssignal von dem Decodierer 66 decodiert wird. Das Ausgangssignal des Decodieren treibt seinerseits den Kommutator 60 an, worauf die in den Speichereinheiten 52 gespeicherte Information an den Videoverstärker 58 ausgegeben wird. Das Kommutationssignal 232 (F i g. 5) soll lediglich zur Veranschaulichung der Zeitspanne von TS bis Γ9 dienen, während welcher der Kommutationsvorgang andauert, veranschaulicht aber nicht die während dieser Zeitspanne erzeugten einzelnen Kommutatortakt-, Zähl- oder Gattersignale.

Am Ende des Kommutationszeitraumes, wenn das Zählwerk 176 einen Zählwert von 192 erreicht, wird der Entladetorimpulsgenerator 74 getriggert und erzeugt einen Entladeimpuls 234. Die Vorderflanke dieses Impulses wird an die Stopklemme der den Kommutator steuernden Flip-Flop-Schaltung 171 über das ODER-Gatter 182 angelegt, um diese zurückzustellen, wodurch der Taktgeber stillgesetzt wird, während das Zählwerk 176 sich im Ruhezustand auf dem Zählwert 192 befindet una UND-Gatter 59 abschaltet Der Entladeimpuls 234 wird auch (über die ODER-Gatter 61) allen 192 Torschaltungen 62 und allen vier Torschaltungen 68 für die Entladung der Speichereinheiten 52 zugeführt. Der Sägezahnimpuls 214 endet einige Zeit später als die Kommutationszeitspanne, etwa im Zeitpunkt Γ10, der Entladegatterimpuls 234 endet im Zeitpunkt Γ11, und das System befindet sich in Bereitschaft für die Erzeugung der nächsten horizontalen Informationszeile am Schirm der Kathodenstrahlröhre.

Mannigfaltige Änderungen und Abwandlungen bieten sich dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre an. Beispielsweise kann der Patient oder das Objekt in ein flüssiges Medium gelegt werden, mit dem die Sende- und Empfangswandler gekoppelt sind, anstatt daß die Koppelung, wie dargestellt, durch

NL'halldiirchlässige Membranen erfolgt. Obwohl ferner die Erfindung anhand eines Systems und Verfahrens vom Transmissionstyp (eines Durchschallungss) stems b/w. -Verfahrens) der .Schallabbildung beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß die Erfindung auch in einem Reflexionssystem verwendet werden kann, wenn der hmpfangswandler auf vorwärts oder rückwärts gestreute .Schallwellen aus einem Generator 14' anstatt auf die durchgelassenen Wellen aus einem Generator 14 anspricht. Bei einer solchen Anordnung würde die Entfernungssteuerung so eingestellt werden, daß ein Empfängerfenster in Abhängigkeit von der Gesamtstrecke geschaffen wird, die von der reflektierten Schallwelle vom Sendewandler zum Empfangswandler zurückzulegen ist. Wie oben angedeutet, wäre es einfach, Hauptlaktimpulse mit konstanter Häufigkeit anstatt, wie dargesteiit, mit sinusartig wechselnder Häufigkeit zu erzeugen. Anstatt des dargestellten Gleichlauf-A-D-Umsetzers 98 und der zugehörigen Schaltungseinrichtung könnte zur Erzeugung der Haupttaktimpulse ein Impulsgenerator verwendet werden, der mit einer konstanten Impulsfrequenz arbeitet. Bei konstanter Frequenz der Haupttaktimpulse würden in der Gegend der Oberkante und Unte-kante des Bildschirms, wo also die Ablenkung in vertikaler Richtung sich am langsamsten ändert, mehr horizontale Abtastlinien erzeugt werden.

Es leuchtet ein, daß die Bilddarbietung an der Fläche 79 der Kathodenstrahlröhre 78 mittels eines Bildabtastumsetzers 240 (Fig. IB) in Signale umgewandelt werden kann, die zur Darbietung auf einem herkömmlichen Fernsehschirm oder Monitor verwendet werden können. Bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform könnten die gaitergesteuerten Empfängeraus gangssignale einer optischen Darbietungseinrichtung, beispielsweise einer Anordnung von 192x400 Lichtquellen mit geeigneter Kommutatorschalteinrichtung, zugeführt werden, durch die die jeweils an der

; Anordnung eintreffenden 192 Eingangssignale jeweils eine der aufeinanderfolgenden Reihen derselben erregen. Bei einer solchen Anordnung wurden alle 192 Eingangssignale nicht nacheinander, sondern gleichzeitig an die Darbietungseinrichlung angelegt werden.

ίο Obwohl nach der gegebenen Darstellung alle Empfängergatter 50 gleichzeitig betätigt werden, ist eine Betätigung derselben nacheinander natürlich ebenfalls möglich, wenn geringfügige Unterschiede in den Eintreffzeiten des akustischen Feldes an den Wandler-

Ii elementen 17 der Reihe ausgeglichen werden sollen, vorausgesetzt, daß die Wellen tatsächlich zu geringfügig verschiedenen Zeiten eintreffen. Auf jeden Fail werden die Empfangsgatter, wenn nicht genau gleichzeitig, so dafür doch im wesentlichen gleichzeitig betätigt werden.

Außerdem sind mannigfaltige Merkmale der Erfindung bei kontinuierlichen Wellensystemen, bei denen das Objekt anstatt, wie dargestellt, wiederholt intermittierend, kontinuierlich beschallt wird, sowie auch bei kontinuierlichen sowie bei Puls-Doppler-Sysiemen anwendbar. Beispielsweise kann das im wesentlichen gleichzeitige Speichern der verstärkten Signale, die für mindestens einen Teil eines Schallbildfeldes ι epräsentativ sind, und das ungleichzeitige, reihenfolgemäßige Abrufen solcher gespeicherter Signale auch bei anderen

3d solchen Ultraschallbild-Kamerasystemen angewendet werden. Diese und andere Abwandlungen im Rahmen des Erfindungsgedankens sollen durch die Ansprüche gedeckt sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beobachten bzw. Abbilden von in undurchsichtigen Medien befindlichen Gegenständen, insbesondere von inneren Organen, bei dem der Gegenstand mit in einer Folgefrequenz wiederkehrenden Ultraschallwellen beschallt, die vom Gegenstand wieder abgestrahlten Ultraschallwellen von einer Reihe von Ultraschallwandlern in elektrische Wandlersignale umgewandelt, die Wand- ίο ler periodisch abgetastet und die abgetasteten Wandlersignale abbildungsgerecht zusammengefaßt als optisches Bild abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gegenstand abgestrahlten Ultraschallwellen auf die Reihe der i"> Wandler fokussiert werden und daß jedes einzelne Wandlersignal in jeweils einem Speicherelement gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils in den Speicherelementen gespeicherten Signale zu einem Videosignal zusammengefaßt zur Abbildung gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Signale mit einer Frequenz abgetastet und zu dem Videosignal 2^ri zusammengefaßt werden, die mit der Folgefrequenz synchronisiert ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine sinusförmige Folgefrequenz verwendet wird. 1«

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Signale periodisch nacheinander aus den Speichel elementen abgerufen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden ϊ> Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente jeweils nach den periodischen Abrufen der gespeicherten Signale entladen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlersignale von den Speichern verstärkt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlersignale logarithmisch verstärkt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß impulsförmige Ultraschallwellen mit einer Impulslänge zwischen 6 und 15 μ$ verwendet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gegenstand abgestrahlte Ultraschallwellenfeld während einer Abtastphase jeweils einmal über die Reihe der Wandler abgelenkt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung sinusförmig ¹S vorgenommen wird.

12. Vorrichtung zum Beobachten bzw. Abbilden von in undurchsichtigen Medien befindlichen Gegenständen, insbesondere von inneren Organen, mit einem Ultraschall-Erzeuger zum Beschallen des ω abzubildenden Gegenstandes, mit in einer Reihe neben- bzw. übereinander angeordneten Ultraschallwandlern zum Umwandeln der dort vom Gegenstand eintreffenden Ultraschallwellen in elektrische Wandlersignale und mit einer Abtastschilltung zum periodischen Abtasten der Wandler urvl zum Zuführen der elektrischen Wandlersignaie /u einem Beobachtung*- b/w. Abbildungsgerät. /in Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gegenstand (8) und der Reihe (16) von Wandlern (17) ein Ablenksystem (20) angeordnet ist, das die hindurchtretenden Ultraschallwellen fokussiert und über die Wandlerreihe (16) ablenkt, und daß die Tastschaltung jedem Wandler (17) zugeordnete Speicherelemente (52) aufweist, die die Wandlersignale speichern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem (20) und die Wandlerreihe (16) an einer anderen Seite des Gegenstandes (8), wie der Ultraschallerzeuger (14), angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem (20) und die Wandlerreihe (16) und/oder der Ultraschallerzeuger (14) in einem flüssigen Medium (12) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung eine erste Steuereinrichtung zum Anschalten der Speicherelemente (52) an die betreffenden Wandler (17) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung Verstärker (30,32) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß logarithmische Verstärker (32) verwendet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung eine zweite Steuereinrichtung (60) zum Herstellen eines Signalgemisches aus den in dun Speicherelementen (52) gespeicherten Signalen aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (60) eine erste Gruppe (62) von Analoggattern mit einer den Speicherelementen (52) entsprechenden Anzahl und eine zweite Gruppe (64) von Analoggattern geringerer Anzahl aufweist, die mit den Ausgängen von Analoggattern der ersten Gruppe (62) verbunden sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis

19, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuereinrichtungen (60) zyklisch mit einer im wesentlichen sinusförmigen Frequenz betrieben sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung eine Verzögerungseinheit (24) aufweist, die das gleichzeitige Tätigwerden der Ultraschallerzeuger (14) und der ersten Steuereinrichtung verhindert.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis

21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber (82) synchron mit dem Ablenksystem (20) Taktimpulse (202) erzeugt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse (202) zum Herstellen einer Ablenkspannung für eine Kathodenstrahlröhre (78) dienen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis ?'i. dadurch gekennzeichnet, daß die Ver/ögerungseinheit (94) die Taktimpulse (202) um eine Zeit (X) verzögert, die der Laufzeit der Ultraschallwellen mm Ultraschallgeber (14) über den Gegenstand (8) /π der Ablenkeinheit (20) im wesentlichen ent spricht.

25. Vorrichtrng nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine weitere Verzögerungseinheit (158) aufweist, die die elektrischen Wandlersigiiale um eine Zeit (Y) verzögert, die der Laufzeit von Ultraschallwellen von der Ablenkeinheit (20) zur Wandlerreihe (16) im wesentlichen entspricht.