DE2433337A1 - Vorrichtung und verfahren zum abtasten einer wandleranordnung - Google Patents

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Abtasten einer Wandleranordnung

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U₀So Anmeldung Serial Ko₀ 37® 760 vom 16. Juli 1973 in Anspruch genommene

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sum Abtasten einer Wandleranordnung wie s»B_o eines ein- oder zweidiraensionalen föfandlerfeldss _β für weiche kein aufwendiges Schaltsystem erforderlich ist? zwecks Erzielung einer elektronisch f©kassiertem Abbildung»

Abtasten won Wandleranordsrangen_o Das Abtasten erfolgt da~ bei typischerweise vermittels komplizierter Schaltungen, mit denen die elektrischen Ausgang® der einzelnem Wandler nacheinander abgetastet werden. Zwar gibt es bereits Linearwandler„ welche sowohl die Phasen- als auch die Intensitätsinformation eines einfallenden Signals anzuzeigen vermögen^ wie z.Bc Schall- oder Mikrowellenwandler, jedoch erlauben die bekannten Abtastvorrichtungen nur die Ermittlung der Intensitätsinformation _g wobei es keine zweckmäßige Handhabe gibt, die Phaseninformation ebenfalls anzuzeigen«

Aufgabe der Erfindung ist nunmehr, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtasten einer Wandleranordnung zu schaffen, welche vermittels lediglich einer einzigen Ausgangsschaltung für eine Vielzahl von Wandlern die elektronische Ver-

§09816/0666

arbeitung der von Linearwandlern gelieferten Amplituden- und Phaseninformation gestatten.

Als Anwendungsmöglichkeiten für ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung seien hier vorab genannt: Die Abbildung von Schallquellen, Mikrowellenquellen und dgl. vermittels der elektronischen Elemente anstelle von (optischen) Linsen, wobei die Abbildungseigenschaften der Vorrichtung veränderlich sind, und als elektronische Linse zum Empfang oder zur übertragung fokussierter Schallbilder, Mikrowellenbilder und dgl..

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zum Abtasten einer Wandleranordnung_f insbesondere für das Abtasten eines Schallenergiebildes und Erzeugen von die räumliche Lage des Energiebildes darstellenden elektrischen Signalen oder für das Erzeugen eines fokussierten Schallenergiebildes aus elektrischen Signalen besteht aus einer Anordnung von Wand-„ lern, vermittels welcher entweder auf diese auftreffende Schallenergie in entsprechende elektrische Ausgangssignale oder elektrische Signale in entsprechende Schallsignale umsetzbar sind, mehreren Mischstufen oder Mischern, Verbindungsleitungen zwischen den Wandlern und den Mischstufen oder Mischern, einer Verzögerungsleitung mit mehreren in gegenseitigen Abständen voneinander angeordneten Abgriffen, Verbindungsleitungen zwischen den Verzögerungsleitungsabgriffen und den Mischstufen oder Mischern, einem Signalgenerator., der dazu dient, ein VerzögerungsIeitungssignal entlang der Verzögerungsleitung fortzupflanzen, und Verbindungsleitungen zwischen dem Signalgenerator und der Verzögerungsleitung und ist dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Abstände der Abgriffe an der Verzögerungsleitung in der Weise bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit einem Signalgenerator, welcher dazu dient, verschiedene vorbestimmte Verzögerungsleitungssignale entlang der Verzögerungsleitung fortzupflanzen, die Ausgangssignale der einzelnen Wandler zusammensetzbar sind, wobei diese zusammengesetzten Ausgangs-

509816/0666

signale bei Erzeugung eines fokussierten Bildes aus Schallwellen, und bei Abtastung eines Schallbildes aus elektrischen Signalen bestehen.

Entsprechend dem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung werden Wandler, welche eine auftreffende Energie in entsprechende elektrische Signale umsetzen, abgetastet, und die elektrischen Ausgangssignale der Wandler werden jeweils einem entsprechenden Mischer zugeführt, ein Verzögerungssignal wird über die eine Vielzahl von Abgriffen jeweils für jeden einzelnen Mischer aufweisende Verzögerungsleitung fortgepflanzt, und das Verzögerungsleitungssignal wird an jedem Abgriff der Verzögerungsleitung in einen entsprechenden Mischer eingekoppelt und an einer Ausgangsklemme ein Ausgangssignal erzeugt. Erfindungsgemäß werden zur Herleitung eines Ausgangssignals die von sämtlichen einzelnen Mischern an der Ausgangsklemme anliegenden Signale summiert, wobei Ausgangssignale bei den Summen- und Differenzfrequenzen zwischen den Wandlersignalen und dem Verzögerungsleitungssignal durch diejenigen Mischer erzeugt werden, an denen ein Wandlersignal und ein von einem Abgriff in der Verzögerungsleitung angelegtes Verzögerungsleitungssignal gemeinsam vorhanden sind.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Verzögerungsleitung aus einer Schallverzögerungsleitung mit mehreren Oberflächenabgriffen bestehen, wobei die Frequenz der entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzten Signalwelle zeitlich linear verändert wird, um unter den an den Oberflächenwellenabgriffen der Verzögerungsleitung vorhandenen Signalen eine quadratische Phasenänderung herbeizuführen. Gleichzeitig verändern sich die durch das Wandlerfeld an die Mischer angelegten Signale quadratisch in ihrer Phase. Wenn die quadratische Phasenänderung unter den von den Oberflächenwellenabgriffen angelegten Signalen genau gleich ist der·quadratischen Phasenänderung der

509816/066 r

von der Detektor-Wandleranordnung aufgefangenen Signale, führt die Signalsuinme an den Mischern zu einem großen Ausgangssignal für die Summen- oder Differenzfrequenzen. Dieses große Ausgangssignal entspricht einem Bild einer Punktquelle, welche beispielsweise die als Detektoren dienenden Wandler bestrahlt. Der Zeitpunkt, in welchem das große Ausgangssignal der räumlichen Lage der Punktquelle entspricht, wobei die Geschwindigkeit der Verzögerungsleitungssignalfrequenz geändert wird, entspricht einer bestimmten Brennweite.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abtasten einer aus einer Vielzahl von Wandlerslementen bestehenden Wandleranordnung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Abbildungseigenschaften einer optischen Linse.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer punktförmigen Schallquelle„ welche eine Detektoranordnung bestrahlt.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer eindimensionalen elektronischen Linse für das Abbilden von Schall- oder Mikrowellenenergie, die auf eine Detektoranordnung auftrifft.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer zweidimensionalen elektronischen Linse für die Abbildung von Schall- oder Mikrowellenenergie, die auf eine Detektoranordnung auftrifft.

509816/0 666

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer zweidimensionalen Äbbildungsvorrichtung ent= sprechend der Erfindung»

Fig„ 7 ist eine schematische Darstellung einer t-jeiteren Äusführungsform einer zweidi=·

Fig» 8 ist eine grafische Darstellung* aas t-jelcher ersichtlich ist, daß Hullrauiafr®= quenzsignale an einer Detektoranordniiang der Mi-ttelfrequens des Versögerungsieitungssignals entsprechen»

Fig_o 9 ist ein Schema zuz Veranschauliehurag der Art und Weise j,- in welcher Amplitude nnä Frequenz des Vergögerungsleitungsalbtastsignals zur Abbildung von Phaseisobjekten verändert werden können.

Figο 10 ist eine schematische Darstellung eiasr

sur Abbildung von Phasenobjekt^© dieaam=- " den Vorrichtung ₀ in welcher die Phasen=-, information nach Ermittlung des Bildes von dem &nplitud®n=ümtergrund getreust wird.

In Fig» 1 ist in schematischer Form eine Vorrichtung si Abtasten einer Wandleranordnung entsprechend einer Rumi rungsforM der Erfindung dargestellte Die Wandlerasorstasag besteht liier aus einer Wandlerreih© aus den asbensiraaadlsr angeordnetes Wandlern Ti ₀ ^S₇ T3j, usw» Ibis T13, beliebiger Ausführung sein können und jeweils da^u ein Snergiebild in ein elektrisches Signal umsusetgeac ¥©r- · mittels des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Ir- ' findung i-mzasn sehr gute Ergebnisse mit Schall- oder Kiikroweilenwandlem erhalten _o Schallwandler' eignes sieh beispielsweise für ünten-jasserafobildungssysteme mit festsfcefeeraden Sendern und Empfängern. Bei einer Schallwanöl@ranor«äsrang

besteht das Hauptproblem in der Ermittlung, ob eine Schallwelle auf jedes Element der Anordnung auftrifft oder nicht» Typischerweise wird eine akustische Linse oder Schallinse in ähnlicher Weise wie eine optische Linse dazu verwendet,, ein Schallbild eines Gegenstands an der Oberfläche der Anordnung su erhalten _B so daß dann lediglich Veränderungen der Schallintensität über die Elemente der Anordnung ermittelt zu werden brauchen» Das Problem bei der Abtastung einer Wandleranordnungr bestellt darin, -eine räumliche Informations-■ verteilung^ d.h. die Intensitätsänderungen zwischen den Wanälerelernenten in seitliche Änderungen umzusetzen. Bei mechanischen Schaltverfahren und in anderen elektronischen Äbtastsystemen wird dieses Problem dadurch gelöst, daß eine große Ansah! an logischen Elementen eingesetzt wird. Entsprechend der Erfindung erfolgt dagegen diese umsetzung durch Verwendung mehrerer Mischer 12_y welche aus den Dioden D1„ D2_? D3_ff uswe bis D13 bestehen, und-einer Verzögerungsleitung 13 mit einer entsprechenden Änsafal von Abgriffen SWT1, S?JT2, SWS¹Sc USWc bis StHΊ3 . Entsprechend der in Fig.l dargestellten Äusfülirüngsform der Erfindung besteht die Verzögerungsleitung 13 aus einer Oberflächenschallwellenverzögertas&gsleitung, an welcher die einzelnen Abgriffe SWT1 asw. aus Oberfllchenwellssnsibgriffen bestehen ^ die durch in gegenseitigen Abständen entlang der OberflHchenschallwellenverzögeronggleitung 13 ausgebildete interdigitale Elektroden gebildet s©in köaaen= Die Obsrlächenschallwellenverzögerungs· !©ituag 13 t^sist a^SardsiE eine Eingangs elektrode 14 auf_ff iäis ebenfalls ©hsü @ia@r iRterdigitalea Elektrode bestehen Izastäie &n ^elcfe® ein ¥@rsogerungsleitungssignal angelegt wird_o Die Mischer oder Dioden sind in der Weise geschaltet _g daß die an den Mischern abgegebenen Signale summiert werden« Zu •diesem Zweck sind die Mischer in Reihe oder parallel zueinander geschaltet= Bei der ausführungsform nach Fig* 1 sind die Mischer la Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung an der ElezssKS 1β mit Masse verbunden, und das andere Ende der in Reihe geschalteten Mischer oder Dioden an einer Klemme

509816/0666

17 über beispielsweise einen Vorwiderstand 18 mit einer Vorspannungsquelle 19 verbunden ist. Das Ende der Diodenreihenschaltung an der Klemme 17 ist außerdem über einen Kopplungskondensator 21 mit- einer Ausgangsklemme 22 verbunden, wobei das Ausgangssignal zwischen der Ausgangsklemme 22 und einer ggf. mit Masse verbundenen Klemme 23 abgegriffen wird.

Entsprechend Fig. 1 sind die elektrischen Ausgänge sämtlicher Wandler T1 bis T13 der Wandleranordnung 11 jeweils mit einer der in Reihe geschalteten Dioden 12, d.h. D1 bis D13 verbunden. Der entsprechende elektrische Ausgang jedes Oberflächenwellenabgriffs SWT1 bis SWT13 ist ebenfalls über die entsprechende, in Reihe geschaltete Diode D1 bis D13 angeschlossen. Ein in die Eingangselektrode 14 für die Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 13 eingespeistes Verzögerungsleitungs- Eingangssignal pflanzt sich entlang der Länge der Verzögerungsleitung 13 fort und erregt nacheinander jeden einzelnen Verzögerungsleitungsabgriff. Entsprechend einem Vorschlag der Erfindung besteht das Oberflächenwellenverzögerungsleitungssignal aus einem Impuls bestimmter Frequenz und solcher Impulsbreite, daß in jedem Zeitpunkt nur ein Oberflächenwellenabgriff durch die sich entlang der Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung fortpflanzende Oberflächenschallwelle beaufschlagt wird. Bei seiner Fortpflanzung entlang der Verzögerungsleitung trifft das Verzögerungsleitungssignal nacheinander auf jeden einzelnen Wellenabgriff, wobei in diesem Zeitpunkt von dem Wellenabgriff ein elektrisches Signal an die mit diesem verbundene Diode angelegt wird. Wenn in dem entsprechenden Wandler der Wandleranordnung Schallenergie vorhanden ist, wirkt die Diode als Mischer, so daß die Summen- und Differenzsignalfrequenzen von Wandlersignalfrequenz und Verzögerungsleitungssignalfrequenz erzeugt werden. Die Summenoder Differenzfrequenz läßt sich beispielsweise dadurch ermitteln, daß eine Filterschaltung oder ein Abstimmkreis

509S16/0666

mit der Äusgangskleinine 22 verbunden wird, so daß am Ausgang der Filterschaltung oder des Äbstimmkreises 24 an der Ausgangsklemme 26 die Summen- oder Differenzfrequenz in Form eines Impulses erscheint. Wenn an dem Wandler, der einer Diode parallel geschaltet ist, an welche das Verzögerungsleitungssignal angelegt ist, keine Schallenergie vorhanden ist, erscheint kein Ausgangssignal. Der Oberflächenwellenverzögerungsleitungsimpuls pflanzt sich in der beschriebenen Weise entlang der Verzögerungsleitung jeweils zu den nachfolgenden Oberflächenwellenabgrxffen fort, an denen sich jeweils der gleiche Vorgang wiederholt.

Die an der Ausgangsklemme 26 erscheinende Bildinformation läßt sich durch entsprechende Synchronisierung der Ablenkung einer Kathodenstrahlröhre anzeigen, wozu beispielsweise die Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls durch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Oberflächenwellenimpulses entlang der Verzögerungsleitung 13 vorgegeben ist. Die Bildinformation läß.t sich entweder als Impulsfolge oder durch Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre mit der Information darstellen. Mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann somit eine Wandleranordnung Element um Element abgetastet werden, indem die an mehreren Oberflächenwellenabgrxffen anliegende Energie Element um Element örtlich mit den von den Wandlern abgegebenen Signalen in einfachen Mischern gemischt wird. Die dabei erzeugte Summen- oder Differenzfrequenz liefert den Informationsinhalt. Die in Fig. 1 dargestellte Abtastvorrichtung läßt sich gleichfalls als Phasendetektor verwenden. Dazu sei beispielsweise angenommen, daß eine gleichförmige Planwelle auf die Wandleranordnung fällt, so daß jeder Wandler ein elektrisches Signal linear veränderlicher Phase und Amplitude wie die anderen Wandler erzeugt. Somit ändert sich die Phase der Wandlersignale, welche an die Mischdioden angelegt sind, linear von Diode zu Diode. Ein Verzögerungsleitungssignal geeigneter Frequenz wird

509816/0666

dann in die Eingangselektrode 14 der Verzögerungsleitung 13 eingespeist, so daß entlang der ganzen Verzögerungsleitung 13 eine Oberflächenschallwelle fortgepflanzt x*irdo Entsprechend dieser Äusführungsform muß das Verzögerungsleitungssignal eine solche Länge aufweisen, daß es gleichseitig an sämtlicAie Oberflächenwellenabgriffe angelegt ist« Wenn die Oberflächenwellenabgriffe in gleichen gegenseitigen Abständen entlang der Oberflächenschallwellenversögerungs= leitung 13 angeordnet sind, besteht ein linearer Phasenunterschied sxfischen den an den einseinen Oberfl äeheni-jeilen= abgriffen ersaheinenden Verzögerungsleitungssignalea« Wenn dieser lineare Phasenunterschied des an den einzelnen Ober= flächenwellenafogriffen erscheinenden Versögerungsleitungs·=· signals nicht a& öen linearen Phasenunterschied des die Wandlerancxdmmg erregenden Signals angepaßt ist;, erscheint an der Ausgangsklemme 26 im wesentlichen kein Äusgangssig=· nal, da die Äusgangsklemme 26 die Sussae der an sämtlichen Mischdioden erscheinenden Signale führt und diese sSmtlich zueinander phasenversetzt sinöo tJenn nun die Frsquens des VerEögerungslditxangssignals verändert i^i'rd^ ergibt sich für eine bestimmte Frequeas des Verzögerungsleitiingssigaals Obereinstiiimung swischen den linearen Phassnunterschieden der-an den Qfoerfl&cnenwellenafogriffen erscheinenden Signale mit den linearen Fhasenonterschieden der durch die entsprechenden Wandler erzeugten Signale»

Wenn die gleichförmige Planwelle senkrecht auf die Wandleranordnung auffällt, besteht eine synchrone Beziehung der linearen Phasenverteilung entlang der Elemente der Wandleranordnung ο Das bedeutet _B daß die Signal© an sämtlichen Wandlern alle gleiche Phase aufx-jeisen „ Wenn dagegen die gleichförmige Planwelle unter einem anderen Winkel auf die Wandleranordnung auftrifft, ist die Phase der-Signale entlang den Elementen der Wandleranordnung nicht überall gleich, sondern unterschiedlich entsprechend einer vom Ein= fallsi'/inkel abhängigen linearen Beziehung» Im Falle einer

synchronen Piiasenbeziehung ergibt sich bei Jkiderung der Verzögerasgsleiibangssignalfreciueng ein Phasenabgleich zwischea den Öberfläcfeenwellenabgriffssignalen und den WandXersignalen_ff .wenn eine synchrone Besiehung zwischen den OberflachentjeXXenabgrif fssignalen besteht.» Das ist dann der FaIl₁, wenn die QfoerfleLchenwelXenalbgriffssignaXe samt= lieb, die gleiche Relativphase aufweisen,, d.h., wenn zwischen eiaaaäer benachbarten _g in gleichen gegenseitigen Abstanden angeordneten Wellsmabgriffen ©ins ganse WeXXenlängenaahl vorhanden ist= Da in diesem Falle die Signale an sämtlichen Mischern zueinander in Phase sind_ff erscheint ein großes Ausgangssigaal an der Äusgrsngskleiaia© 2Sj, und das Ausgangs= signal ist die SssBsea=* oder Differensfrequens von Verzöge=- niagsl@iti2!sgssignal und--de® die Wandleranordnung erregen-" den Signal der gleichförmigen Planwelle_β Bei nichtsynchroner Signalverteilang unter den Wandlersignalen tritt folglieh Phasenabgleich swisehsn dsa Wandlsrsignalen und den OberfleiCiSeaw®ll©nabgriffssignalen auf _f wenn eine entsprechende, nichtsynchrone '„ linear© Phasenbesiehung zwischen den Signalea sa aera Ober flächende Iisnabgriffen herrscht» Das ist der Fall für "-eine nichibsynchrone Frequenz des Versögerungsleitungssignals _g welche dem nichtsynchronen Einfallswinkel der gleichförmigen Planwelle auf die Wandleranordnung entsprießt.»

Die- Vorrichtung und das ¥erfahren zum Abtasten einer Wand- leranordnung _B welche in vorstehenden beschrieben worden sindj, gestatten die Abtastung der Intensitätsinformation „ die an ein,er Anordnung linearer Wandler wie z.B. von Schallwandlern voriiand'en ist. Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich gleichfalls wie beschrieben als Phasendetektor verwenden.

Im Falle eimer Selialldetektoranoränung erfüllt das Abtasten nur der Intensitätsinforniation auf den Schällwandlern die gleiche Funktion wie ein fotografischer FiIm₇ der zur Auf-=

509816/0666

zeichnung eines optischen Bildes benutzt wird» Fotografischer Film hält lediglich die Lichtintensität, d.h. die Beleuchtungsstärke fest, welche auf ein vorgegebenes Element des Films auftrifft. Ein optisches Bild eines Gegenstandes wird bekanntlich dadurch erhalten, daß fotografischer Film in Verbindung mit einer optischen Linse benutzt wirdο Die optische Linse sammelt die auf ihre gesamte Oberfläche auftreffende optische Energie und lenkt die von einer Punktquelle ausgehenden Lichtstrahlen in der Weise ab, daß die Energie zu einem vorgegebenen Punkt auf dem fotografischen Film hin gerichtet ist. Gleichzeitig ändert die optische Linse dabei die Phase in der Weise, daß sämtliche Lichtstrahlen mit gleicher Phase auf diesen Punkt treffen, unabhängig davon, welchen Punkt der Linsenfläche sie durchsetzt haben. In gleicher Weise bilden einzelne Gegenstandspunkte entsprechende Punkte auf dem Film, so daß das auf dem Film erhaltene Bild eine getreue Wiedergabe des Gegenstandes darstellt. In gleicher Weise wie in der Optik wird eine "akustische Linse" dazu benutzt, ein Bild auf eine Schalldetektoranordnung abzubilden» Bei bekannten Vorrichtungen besteht diese akustische Linse aus einer Kunststofflinse von ähnlicher Formgebung wie eine optische Glaslinse.

Die Wirkungsweise einer optischen Linse wird üblicherweise anhand der klassischen Strahlenoptik und dem Brechungsgesetz nach Snellius beschrieben, das seinerseits dadurch hergeleitet wird, daß die Phasenverzogerung einer sich ausbreitenden Wellenfront ermittelt wird. Da die Phasengeschwindigkeit einer optischen Welle iri dem Werkstoff, aus dem die Linse hergestellt ist, kleiner ist als in Luft, erfährt ein in die Linse eintretender Lichtstrahl eine Phasenverzogerung, welche proportional ist der Dicke der Linse an der betreffenden Stelle. In Fig. 2 ist ein optisches System dargestellt, in welchem eine punktförmige Lichtquelle 27 vermittels einer Linse 28 auf einen Punkt

509816/nfißF

abgebildet ist. Fig. 2 zeigt zwei optische Strahlen, nämlich (1) einen die Linsenachse durchsetzenden Strahl und (2) einen im Abstand χ von der Linsenachse die Linse durchsetzenden Strahl. Bei NichtVorhandensein der Linse 28 würden die Phasenverzögerungen beider Strahlen betragen

^do

ft ^{iiä +KM +} "V

⁼ ft ^iiä° ^+KM J⁺ "V ^+χ» j! (2)

in welchen X die Wellenlänge der Lichtstrahlen bedeutet. Der letztgenannte Ausdruck läßt sich für Werte von x, die wesentlich kleiner sind'd und d. (entsprechend der sogenannten paraxialen Näherung) wie folgt vereinfachen zu:

Φ -f~ f^do ^{+ d}i ⁺ T- ⁽ <r ⁺ ;r

2 A O Ol

Somit ist ersichtlich, daß der Strahl (2) eine x² proportio nale zusätzliche Phasenverzögerung erfährt.

Die Phasenverzögerung durch die Linse 28 gleicht diesen Phasenunterschied aus. Die Dicke einer Linse von der rich tigen Brennweite nimmt bei Zunahme von χ in der Weise ab, daß die durch die Linse bewirkte Phasenverschiebung ψ _τ folgenden Wert aufweist

Λ. 2 ο ι *■ ο

In dieser Gleichung (4) ist f die Brennweite der Linse, und A eine Konstante für die Linse 28.. Somit wird die Gesamtphasenverschiebung zwischen einem Gegenstandspunkt und dem entsprechenden Bildpunkt zu

φ = (2K/X_O) (d_o + cL) +A (5)

509816/0666

Diese Phasenverschiebung ist unabhängig von dem Parameter s, was bedeutet, daß sämtliche Punkte der Linsenoberfläche zu Lichtstrahlen führen, welche in gleicher Phase an dem Bildpunkt in der Bildebene des Films in einer Kamera eintreffen.

Entsprechende Überlegungen sind anzustellen, wenn eine punktförmige Schallquelle oder eine Mikrowellenschallquelle abgebildet werden soll» Dazu sei angenommen, daß eine punktförmige Schallquelle 31 eine piezoelektrische Wandleranordnung 32 in einem Abstand d von der Quelle bestrahlt. Wenn χ « d „ ist die Phase an der Stelle χ des Wandlers von Fig. 3 unmittelbar vorgegeben durch

in welcher 4) die Winkelfrequenz der Schallwelle ist.

Wie zuvor läßt sich auch hier ersehen, daß die Phase eine quadratische Funktion des Parameters ii ist» Dieser Ausdruck muß'daher kompensiert werden, damit jedes Detektorelement der Wandleranordnung 32ⁿin Phase ^C3mit einem Ausgangs signal liegende Signalkomponenten liefert»

Erforderlich ist daher eine Wandler- oder Lineardetektoranordnung zum umwandeln auf diese auftreffender Schall- oder Mikrowellensignale in elektrische Signale, in welchen die Phaseninformation bewahrt ist» Für ein Schallsignal wird eine Anordnung aus piezoelektrischen Elementen oder Detektoren vorgesehen, um die auftreffenden Schallsignale in elektrische Signale umzuwandeln. Zur Abbildung der Punktquelle ist dann, erforderlich, dem durch jeden· Wandler oder jedes Detektorelement erzeugten Signal eine elektrische Phasenverschiebung zu verleihen, i-zelche gerade den Ausdruck

- x^a

(d Λ—=-=■ ) kompensiert, der sich aus den unterschiedlichen Weglängen ergibt= Im Prinzip läßt sich das

509816/0666

auch durch einen Digitalrechner bewerkstelligen, nachdem zunächst die von den Wandlern gelieferte Ausgangsinformation in eine Digitalinformation umgesetzt wird. Die Verwendung eines Digitalrechners zu diesem Zweck würde natürlich bedeuten, daß die Abbildungsvorrichtung sehr kostspielig ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Abtastvorrichtung läßt sich als elektronische Linse zur Abbildung einer punktförmigen Schalloder Mikrowellenquelle verwenden. So sei beispielsweise angenommen, daß sich eine punktförmige Schallquelle in einem Abstand d vor der Wandleranordnung mit den Wandlern T1 bis T13 befindet«, Bei paraxialer Näherung" (d » χ) ist die Amplitude über die ganze Breite der Wandleranordnung nahezu gleichförmig, jedoch die Phase ändert sich quadratisch mit dem Parameter ic_ff d.h. der seitlichen Ausdehnung der Anordnung. Da die Schallwandleranordnung die Phase der auftreffenden Schallinformation bewahrt,» weisen die von den Schallwandlem abgegebenen elektrischen Ausgangssignale eine qua-_o dratische Phasenänderung auf. Wie oben anhand der Abtastvorrichtung nach Fig» T erläutert, lassen, sich die Wandlersignale in einer Reihe von Mischern oder Mischstufen mit den Signalen an den Oberflächenwellenabgriffen der Oberflächenwellenverzögerungsleitung 13 mischen. Die Mischersignale werden summiert und liefern ein Ausgangssignal an der Klemme 26. Wenn die Phasen des Verzögerungslextungssignals an den Oberflächenabgriffen die quadratischen Phasenänderungen der von der Wandleranordnung aufgefangenen, entsprechenden Signale genau aufheben, wird das summierte Ausgangssignal der Mischer an der Klemme 26 der Abtastvorrichtung sehr groß. Die durch die Mischer erzeugte Summen- oder Differenzfrequenz läßt sich innerhalb des großen Ausgangssignals vermittels einer entsprechenden Filterschaltung 24 oder dgl. ermitteln. Wenn die Phasen der Signale an den Oberflächenwellenabgriffen der Verzögerungsleitung die quadratische Phasenänderung der Signale der Wandler nicht aufheben, ist das Ausgangssignal der Abtastvorrichtung aufgrund dieser Phasenfehlanpassung sehr schwach. Es ergibt sich damit die Frage, wie eine

5098 16/0S66

quadratische Phasenänderung unter den an den vielen Oberflächenwellenabgriffen SWT1, SWT2 usw. vorhandenen Signalen erzeugt werden kann. Eine Möglichkeit zur Erzeugung derartiger Phasenänderungen an den Signalen der Oberflächenwellenabgriffe besteht darin, den Abstand zwischen den Oberflächenwellenabgriffen zu verändern. Bei Anlegen eines Signals konstanter Frequenz durch die Eingangselektrode 14 an die Verzögerungsleitung 13 und gleichen gegenseitigen Abständen der Oberflächenwellenabgriffe entlang der ganzen Verzögerungsleitung 13 ergibt sich eine lineare Phasenänderung des Verzögerungsleitungssignals (das lang genug ist, um gleichzeitig an sämtliche Oberflächenwellenabgriffe angelegt zu werden) von Oberflächenwellenabgriff zu Oberflächenwellenabgrif f. Wenn jedoch die Oberflächenwellenabgriffe entsprechend einer linearen Funktion in ungleichen gegenseitigen Abständen voneinander angeordnet sind, ergibt sich eine quadratische Phasenänderung zwischen den verschiedenen Oberflächenwellenabgriffen. So kann beispielsweise der Abstand zwischen den Oberflächenwellenabgriffen SWT1 und SWT2 zwei Einheiten, der Abstand zwischen SWT2 und SWT3 drei Einheiten, der Abstand zwischen SWT3 und SWT4 vier Einheiten usw., und der Abstand zwischen SWT12 und SWT13 dreizehn Einheiten einer Meßgröße betragen. Diese lineare Abstandsänderung zwischen den Oberflächenwellenabgriffen führt zu einer quadratischen Phasenänderung unter den Verzögerungsleitungssignalen an den Oberflächenwellenabgriffen. Der Zeitpunkt, in welchem das große Ausgangssignal auftritt, das anzeigt, daß die quadratische Phasenänderung an den Oberflächenwellenabgriffen genau gleich ist den quadratischen Phasenänderungen der von den Wandlern empfangenen Signale, zeigt die Raumlage der die Wandler erregenden Quelle an. Die Oberflächenwellenfrequenz zusammen mit der linearen Abstandsänderung der Oberflächenwellenabgriffe entspricht einer bestimmten Brennebene oder Lage im Raum vor der Schallwandleranordnung. Bei Änderung der Oberflächenwellenfrequenz wird eine andere Brennebene abgebildet.

509816/0666

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die in Fig. 1 dargestellte Abtastvorrichtung als eine elektronische Linse verwendet werden, deren Brennweite elektronisch veränderlich einstellbar ist. Um beispielsweise eine Schallenergiequelle vermittels der in Fig. 1 dargestellten Abtastvorrichtung abzubilden, ist erforderlich, daß eine quadratische Phasenänderung unter den Signalen an den Verzögerungsleitungsabgriffen herrscht, welche dem quadratischen Phasenausdruck der Signale entspricht, die von den Schallwandlern an die Mischer angelegt werden. Wie oben beschrieben, kann diese quadratische Phasenänderung dadurch bewirkt werden, daß die Oberflächenwellenabgriffe in ungleichen gegenseitigen Abständen entlang der Oberfläche der Verzögerungsleitung angeordnet sind.

Wenn es sich bei dem in die Eingangselektrode 14 der Verzögerungsleitung 13 eingespeisten Verzögerungsleitungssignal um ein Signal konstanter Frequenz handelt, ist die Phasenverschiebung in der Vielzahl in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneter Oberflächenwellenabgriffe eine lineare Funktion von x. Die Schallverzögerungsleitung kann jedoch zur Umwandlung einer Funktion dienen, welche am Eingang zeitlich linear veränderlich ist von Wt zu einer Funktion, die sowohl zeitlich als auch abstandsabhängig veränderlich ist wie CO (t - rr) / in welcher χ der Abstand entlang der Verzögerungsleitung, und ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Verzögerungsleitungssignals ist. Wenn daher das in den Eingang eingespeiste Verzögerungsleitungssignal eine sich zeitlich linear verändernde Frequenz wie ^ω = W + μt aufweist, verändert sich die Phase quadratisch. Für ein derartiges Eingangssignal wird die Phase des sich entlang der Verzögerungsleitung fortpflanzenden Signals

welche sich auch wie folgt ausdrücken läßt:

Y m ^{= W}1 <^fc - |> ⁺ 2 ^(t2 - Ψ ⁺ ^T 509816/0666

Die Phase eines Wandlersignals an einem Punkt in einem Abstand χ entlang der Detektor- oder Wandleranordnung ändert sich somit in der durch Gleichung (6) vorgegebenen Weise. Die Phasenänderung entlang der Schallverzögerungsleitung für ein Eingangssignal der Form ω = ω + μt führt zu einer Phasenänderung entsprechend Gleichung (8). Der Wert μ (Frequenzablenkgeschwindigkeit) läßt sich so einstellen, daß der Ausdruck x² in Gleichung (8) den Ausdruck x² in Gleichung (6) gerade aufhebt. Diese Maßnahme ist äquivalent einer Veränderung der Linsenbrennweite. Auf diese Weise wird ein elektronisches Äquivalent einer optischen Linse erhalten, und die Vorrichtung gestattet, sämtliche Signalanteile aller Elemente der Wandleranordnung phasengleich zu summieren.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung, die vorstehend beschrieben wurden, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein, damit die Signale an den Mischern eine Phasenkorrespondenz aufweisen, so daß die Summe der Signale an den Mischern zu einem hohen Ausgangssignal führt. Zunächst muß die Zwitschergeschwindigkeit (chirp rate) μ, mit welcher die Veränderung der Verzögerungsleitungsfrequenz erfolgt, einen solchen Wert aufweisen, daß die Phasenänderung der Signale an den Oberflächenwellenabgriffen an die Phasenänderungen der Signale der Wandleranordnung angepaßt sind. Zweitens muß sich die räumliche Lage des Zwitscherfrequenzsignals entlang der Verzögerungsleitung, welche durch die Oberflächenwellenfortpflanzung vorgegeben ist, an der richtigen Stelle befinden.

Das Verzögerungsleitungs-Zwitscherfrequenzsignal muß natürlich eine Impulsbreite aufweisen, die wenigstens der Länge der Verzögerungsleitung entspricht, so daß dieses Signal gleichzeitig an sämtlichen Oberflächenwellenabgriffen entlang der Verzögerungsleitung anliegt. Zur Abtastung der räumlichen Lagen (in einer Dimension) in einer bestimmten Brennebene muß außerdem.das Verzögerungsleitungssignal doppelt so lang sein wie die Verzögerungsleitung. Wenn daher

509816/0666

das VerzögerungsleitungsZwitscherfrequenzsignal über die ganze Länge der Verzögerungsleitung vorhanden ist und außerdem eine weitere Breite aufweist, so daß es sich von dem einen zum anderen Ende der Verzögerungsleitung fortpflanzen kann, werden die in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten Oberflächenwellenabgriffe nacheinander den verschiedenen quadratischen Phasenverteilungen ausgesetzt, welche verschiedenen Raumlagen' vor der Wandleranordnung entsprechen. Da das Verzögerungsleitungszwitscherfrequenzsignal entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzt wird, ergibt sich Phasenkorrespondenz zwischen den Verzögerungsleitungssignalen und den Wandlersignalen nur während der kurzen Zeitspanne, in der das Verzögerungsleitungszwitscherfrequenzsignal sich an einer bestimmten Stelle befindet, welche der räumlichen Lage einer die Wandler erregenden Energiequelle entspricht. Folglich entspricht der Zeitpunkt, an dem große Ausgangssignale auftreten (und Phasenkorrespondenz zwischen den Ober- flächenwellenabgriffssignalen und den Wandleranordnungssignalen anzeigen) der räumlichen Lage der abzubildenden Punktquelle. Durch Veränderung der Zwitschergeschwindigkeit μ lassen sich Gegenstände in unterschiedlichen Schnittweiten ("Brennweitenlagen") vor der Wandleranordnung abbilden.

Durch eine allgemeinere mathematische Herleitung läßt sich zeigen, daß eine Linienquelle bei χ = χ an der Abtastvorrichtung nach Fig. 1 zu einem Ausgangssignal führt, das eine Dirac-S -Funktion im Zeitpunkt t = — ist. Erfindungsgemäß werden somit Gegenstandspunkte durch Abtasten mit einer Geschwindigkeit ν abgefragt, wobei die Geschwindigkeit ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwelle entlang der Verzögerungsleitung ist. Das Ausgangssignal der Vorrichtung wird in der Nähe einer Frequenz W₁ +_ 0) beobachtet, und die sich entlang der Verzögerungsleitung fortpflanzende Oberflächenschallwelle wirkt wie der Abtaststrahl in einer Kathodenstrahlröhre .

509816/0666

Auf diese Weise wird eine'elektronisch veränderliche elektronische Linse zur Abbildung von Energiequellen wie z.B. Schallquellen oder Mikrowellenquellen erhalten, für welche Lineardetektoren zur Verfügung stehen.

Im vorstehenden wurde die Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung für das Abbilden vermittels eines Empfängers beschrieben, mit dem ein elektronisches oder elektrisches Signal erhalten wird, welches die punktförmige Schall- oder Mikrowellenquelle völlig beschreibt. Die Vorrichtung und das Verfahren lassen sich in gleicher Weise zur Übermittlung, von z.B. fokussierter Schall- oder Mikrowellenenergie verwenden. Zur Übertragung fokussierter Schallenergie zu einem vor der in Fig. 1 dargestellten Wandleranordnung 11 liegenden Punkt wird beispielsweise im wesentlichen die gleiche Schaltung benutzt. Ein Zwitscherfrequenzsignal wird in die Eingangselektrode 14 der Verzögerungsleitung 13 eingespeist, so daß sich entlang der Verzögerungsleitung 13 ein Signal fortpflanzt, das eine quadratische Phasenänderung zwischen den an den Oberflächenwellenabgriffen vorhandenen Signalen aufweist. In einem geeigneten Zeitpunkt, in welchem die Oberflächenwelle an sämtlichen Oberflächenwellenabgriffen anliegt, wird über die Klemme" 22 ein Signal mit geeigneter Frequenz eingespeist und an sämtliche Diodenmischer angelegt. Die Mischer bilden Summen- und Differenzfrequenzen des durch die Klemme 22 eingespeisten Signals mit den Signalen an den Oberflächenwellenabgriffen, welche parallel jeweils zu den Dioden geschaltet sind. Die entsprechenden Summen- oder Differenzfrequenzen werden an die einzelnen Elemente der Wandleranordnung 11 angelegt, so daß jedes einzelne Element durch das angelegte Signal erregt ist und Schallenergie abstrahlt. Die Phasenänderung der durch die einzelnen Wandlerelemente abgestrahlten Schallenergie ändert sich quadratisch, so daß die Schallenergie an einem Punkt im Raum vor der Wandleranordnung 11 fokussiert wird. Die jeweilige Raumlage, an welcher die Schallenergie fokussiert wird, hängt von dem Zeitpunkt ab, in welchem das

509816/0666

elektrische Signal in die Klemme 22 eingespeist wird und wie sich dieses Signal zur Lage des entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzten Zwitscherfreguenzsignals (und folglich der quadratischen Phasenverteilung des Verzögerungsleitungssignals unter den Oberflächenwellenabgriffen) verhält. Der Brennpunkt oder die Brennebene vor der Wandleranordnung 11, in dem bzw. in der die Schallenergie fokussiert wird, ist wie oben beschrieben abhängig von der Zwitscherfrequenzgeschwindigkeit des sich entlang der Verzögerungsleitung 13 fortpflanzenden Signals.

Das Verfahren und die Vorrichtung, welche im vorstehenden beschrieben sind, lassen sich somit als elektronische Linse zum übertragen fokussierter Schall- oder Mikrowellenenergie und dgl. oder zum Empfangen von Schall- oder Mikrowellenenergie von einer im Raum liegenden Energiequelle und Umwandeln derselben in ein abgetastetes elektronisches Bild verwenden, in welchem zur vollständigen Festlegung der Raumlage der Quelle Phaseninformation abgetastet wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere, in Reihe geschaltete Mischer in Verbindung mit einer Anordnung aus voneinander getrennten Wandlern vorgesehen. Die Erfindung läßt sich gleichermaßen auch auf andere Anordnungen anwenden, in denen anstelle einer aus einzelnen Wandlern bestehenden Anordnung großflächige Wandler verwendet werden und die Mischer zum Summieren der an diesen vorhandenen Signale nicht in Reihe, sondern parallel zueinander geschaltet sind. Wohlgemerkt, die Erfindung ist nicht auf Schallquellen und Schallwandler beschränkt, sondern läßt sich für alle Arten von Energieabbildung verwenden, sofern für diese Lineardetektoren zur Verfügung stehen. So können beispielsweise auch Mikrowellensignale für Radarzwecke abgebildet werden.

509816/0666

Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht die Verzögerungsleitung aus einer Schallwellenverzögerungsleitung mit einer Vielzahl von Oberflächenwellenabgriffen. Zur Ausführung der Erfindung muß selbstverständlich nicht unbedingt eine Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung benutzt werden, sondern diese läßt sich auch mit Abgriffen aufweisenden magnetischen oder elektrischen Verzögerungsleitungen ausführen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde die sogenannte paraxiale Näherung angewandt. Bei dieser Näherung wird vorausgesetzt, daß die zweidimensionale Ausdehnung der Detektor- oder Wandleranordnung sehr klein im Vergleich zum Abstand zwischen der abzubildenden Punktquelle und der Wandleranordnung ist, so daß die seitliche Ausdehnung der Wandleranordnung vernachlässigt werden kann. Bei Verwendung der paraxialen Näherung werden quadratische Phasenänderungen an der Wandleranordnung erhalten, wobei zur Abbildung der Punktquelle eine quadratische Phasenänderung entlang der Verzögerungsleitung eingeführt wird. Wie dargestellt wurde, kann die quadratische Phasenänderung entlang der Verzögerungsleitung durch Verwendung eines Linearfrequenzzwitscherns eingeführt werden.

Die paraxiale Näherung stellt, wie der Name besagt, lediglich eine Näherung dar, wobei die tatsächliche Phasenverteilung über eine Detektor- oder Wandleranordnung nicht genau quadratisch ist. In den üblichen optischen oder schalltechnischen Anwendungen bei Verwendung von sphärischen Linsen führt diese Näherung zu verschiedenen Aberrationen. Diese Aberrationen setzen das Auflösungsvermögen des' Systems herab. Wenn zur Ausführung der Erfindung eine genau lineare Zwitscherfrequenz verwendet wird, so daß sich entlang der Verzögerungsleitung eine genau quadratische Phasenverteilung ergibt, treten die üblichen Aberrationsfehler gleichfalls auf. Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird daher in der Verzögerungsleitung ein nicht genau lineares Zwitscherfrequenzsignal verwendet. Es ist verhältnis-

509816/0666

mäßig einfach, für das Verzögerungsleitungssignal die jeweils benötigte Wellenform elektronisch zu erzeugen, um einen perfekten Phasenabgleich ohne Zuhilfenahme der üblichen paraxialen Näherung zu .erzielen. Dadurch werden die nachteiligen Einflüsse von Aberrationsfehlern auf Bildkontrast und Auflösungsvermögen ausgeschaltet. Die perfekte Phasenanpassung*läßt sich in schrittweiser Näherung mit einem Verzögerungsleitungssignal erhalten, dessen Frequenz durch die folgende Erweiterung gegeben ist

üi- t⁷ + ... (9)

ο 2 kd 8 _{2 2} 16 _k3_d3

ο ο

in welcher μ der zur paraxialen Näherung oder der Näherung erster Ordnung erforderliche lineare Parameter ist, welcher sich ausdrücken läßt durch

μ = JSgSL. (10)

Jeder nachfolgende Ausdruck in Gleichung (9) führt zu einer«. jeweils besseren Phasenanpassung zwischen den Verzögerungsleitungssignalen und den WandlerSignalen, so daß dementsprechend Aberrationen mehr und mehr verringert werden.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche einige-dieser weiteren Möglichkeiten zeigt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 handelt es sich um eine Vorrichtung in Form einer akustischen Linse zur Abbildung von Schallquellen oder zum Übertragen eines fokussierten Sehallbildes, wenn die Vorrichtung als Sender verwendet wird. Der Schallwandler 33 in Fig. 4 besteht beispielsweise aus . einem piezoelektrischen Werkstoff. Ein Schallbildsignal der Frequenz CJ wird von dieser großformatigen piezoelektri-

sehen Schallwandlerplatte 33 aufgefangen. Eine Seite des piezoelektrischen Wandlers 33 ist mit einer Metallschicht 34 belegt, während auf der anderen Seite eine Vielzahl Metallstreifen ausgebildet ist, welche durch die Bezugszeichen S1, S2, S3 usw. angedeutet sind. Jeder Metallstreifen S1, S2 usw.

509816/0666

ist über eine entsprechende Diode D1, D2 usw. mit einem entsprechenden Abgriff T1, T2 usw. an einer Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 36 verbunden. Eine Eingangselektrode 37 an der Schallverzögerungsleitung 36 dient zum Einspeisen eines Verzögerungsleitungssignals in die Verzögerungsleitung. Dieses Signal wird an die mit 38 bezeichnete Klemme angelegt und besteht dann, wenn der Abstand zwischen den Oberflächenwellenabgriffen T1, T2 usw. an der Verzögerungsleitung gleichförmig ist, aus einem Ablenk- oder Zwitschersignal der Form ω = ω + μ^ so daß eine quadratische Phasenverteilung unter den Signalen an den Oberflächenwellenabgriffen erhalten wird. Der Ausgang von beispielsweise der Summenfrequenz ( ω + μ^ + ω wird zwischen einer

O 5

Klemme 39, welche mit der leitenden Metallschicht 34 auf der einen Seite des piezoelektrischen Schallwandlers 33 verbunden ist, und einer Klemme 41 erhalten, welche mit der entgegengesetzten Seite der interdigitalen Wandler oder Oberflächenwellenabgriffe T1, T2 usw. an der Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 36 verbunden ist. Somit werden bei dieser Ausführungsform die an den Mischern (Dioden) vorhandenen Signale summiert, wobei die Mischer nicht wie in Fig. 1 in Reihe, sondern parallel zueinander geschaltet sind. Da,sich das Verzögerungsleitungssignal entlang der Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 36 fortpflanzt, werden unterschiedliche Raumstellen bei der bestimmten Brennweite μ (welche der Zwitscherfrequenzgeschwindigkeit des Verzögerungsleitungssignals entspricht) entlang der einen Dimension vor dem eindimensionalen Schallwandler 33 abgetastet.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist das eindimensionale Abtastverfahren nach Fig. 4 zu einem zweidimensionalen Abtastverfahren und einer entsprechenden Vorrichtung erweitert. Fig. 5 zeigt einen zweidimensionalen Linearwandler 42, der beispielsweise aus einem piezoelektrischen Wandler besteht, wenn Schallbilder erzeugt, empfangen oder übertragen, d,h. ausgesendet werden sollen.

509816/0666

Der großformatige piezoelektrische Wandler 42 weist mehrere einander parallele Metallstreifen 43 auf einer Seite, und eine zweite Gruppe zueinander paralleler, unter einem rechten Winkel zu den Metallstreifen 43 verlaufender Metallstreifen 44 auf seiner anderen Seite auf. Sämtliche, einander parallele Streifen 43 sind unmittelbar mit einem entsprechenden Oberflächenwellenabgriff 47 an der entsprechenden Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 46 verbunden, welche ihrerseits über eine Eingangselektrode 48 mit einer Klemme 49 verbunden ist.

Sämtliche Metallstreifen 44 auf der anderen Seite des piezoelektrischen Wandlers 42 sind durch eine entsprechende Mischdiode 51 mit einem entsprechenden Oberfläche nwellenabgriff 52 an einer zweiten Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 53 verbunden, die ihrerseits über eine Eingangselektrode 54 mit einer Klemme 56 verbunden ist. Die Oberflachen-Schallwellenverzögerungsleitung 53 weist eine Klemme 57 auf, welche über die Oberflachenwellenabgriffe 52 hinausgeführt und mit einer Klemme 58 verbunden ist, die entsprechend der Darstellung mit Masse verbunden ist. In entsprechender Weise ist die Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 46 mit einer Elektrode 59 versehen, welche über die Oberflächenwellenabgrif fe 47 hinausgeführt und mit einer Klemme 61 verbunden ist.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung wird ein Signal mit der Frequenz <ύ im Zeitpunkt t = 0 über die Klemme 49 an die Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 46 angelegt. Entsprechend der Erfindung nimnt die Signalfrequenz CO^ des Signals zeitlich linear zu {Zwitscherfrequenz) und erzeugt eine quadratische Phasenänderung unter den in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten Oberflächenwellenabgriffen 47 , während sich das Verzögerungsleitungssignal entlang der Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 46 fortpflanzt. Dieses Signal iO ₁ liefert die Abtastung des

509816/0666

piezoelektrischen Wandlers 42 entlang einer Dimension des= selben ο Ein entsprechendes Signal der Frequenz us~ Ia Zeitpunkt T wird über die KleiEne 56 In die andere Oberflächen= Schallwellenverzögerungsleitung 53 eingespeist und bildet die Abtastung des piezoelektrisches Wandlers 42 in der entgegengesetzten Dimension ο Entsprechend dem Erflndungsprin·= zip nimmt die Frequenz. 4J„ des Signals seitlich linear au (Zwitscherfrequenz) und erzeugt eine quadratisch® Phasen=- änderung unter den in gleichen gegenseitigen Abständen ange= ordneten Abgriffen entlang der Oberflächsnsehallwellenverzögerungsleltung 53 ο Die ^Mischwirl-sung der Dioden 51 @raeugt Summen= und Differenzfrequensen_y wobei ein großes Ausgangs= signal auftritt, wenn die Phase ö©r Signale an den Verzögerungsleitungsabgriffen an die Phase der Wandlersignale angepaßt Ist ο Das Ausgangs signal wird zwischen ä<an Kleraaen SI und 58 abgegriffen« Ein Filter oder dgl» kann zur Abtrennung des Sumsaensignals beispielsweise voa den übrigen _v durch dl© Mischer erzeugten Signalen verwendet w®zäen_o Dieses aus= gangssignal zwischen den Klemmen 58 uad 61 wird an einem Punkt des ρIes©elektrischen fJandlsrs erzeugt _B der dia ICoor= dinaten s = vt_ff γ -v(t -T) " aufweist _o Somit wird ©la©

O O

unter 45° sur X-Achse verlaufend® Liais abgetastet_ff durch die schräg über die Oberfllch© des ΐ-Jaadlers 42 in FIg₀ 5 verlaufenden Äbtastlinien angedeutet ist=, Diese Linl© wird durch Veränderung der ¥ersögerungsseit zwischen den beiden ¥ersögerungsleitungssignal@n 4S^ und (&* versetzt» Wenn daher dies© Verzögerungszelt zwischen den beiden Oberfläehent-jellisnslgnalen x-jie SoB„ vermittels eines Rasterabtastgenerators 62 fortlaufend verändert wird, erfolgt eine vollständige Rasterabtastung über die ganze Oberfläche des piezoelektrischen Wandlers 42„

Bei der in Fig» 5 dargestellten Anordnung Ist erforderlich, daß die quadratischen Phasenänderungen unter den. Signalen an den Oberflächenwellenabgriffen 47 an der ¥erzögerungs= leitung .46 -sich in gleicher Weise verändern wie die Phasenänderungen an den Oberflächenwellenafogriffen 52 an der Ober=

flächensehallwellenverzögerungsleitung 53, damit eine^ bestimmte Brennebene abgebildet wircL Wenn'daher die gleiche Siwitscherfrequenzgeschwindigkeit sur Erzeugung der Signale &L und 41 febjenast trirdp Müssen die Oberflächenwellenab-= griffe 47 eines gegenseitiges Abstand aufweisen„ der gleich ist dem Abstand swiselien den QberflMehem-jelleFiabgriffen 57 «, Wenn dagegen die Oberfltleaenwelienabgriffe 47 an der Verzögerungsleitung 4β einen ersten vorbestimmten Abstand von= einander aufweisen_ff und die obsrflSclisnt-jellenabgriffe 57 an der Verzögerungsleitung 53 einen davon unterschiedlichen gegenseitigen Abstand aufweisen ^ saüssea die beiden Ewitscher=· £r@qü2eaggeacte-7isnäigk®X'c@n ^J₁ nnü 4L· entsprechend eingestellt werden.

Bsi der in Fig_o 5 dargestellten Änsffihrungsform wird ein großflächiger Wandler mit zwei Gruppen senkrecht zueinander verlaufender Leitfahigkeitsstreifen auf - entgegengesetzten Waadlerseitea siir st-jsiäiaensioaalea Abtastung oder Abbildung verwendetο Ia Fig„ β ist sehematisdh eias sweidimensionale Äbtast- odar i&bbildungrsanordnung dargestellt„ in welcher eine sweidimensioaale Änoröaung einseinsr Dstsktoreieissnte wie z.B. eiaselsier piezoelektrischer Wandler v©Ewsndet wird«, Ent= sprechend Fig_o β siad Έ liasars Äsiordaöag©H (Reihen) von Sfsssdlera vorgesehen und· jeweils mit äMOSD i_g äHORD 2 usw. bis ÄMOEB Έ bezeichnet«, Im tatsächlichen körperlichen Aufbau sind die einseinen Wandler unmittelbar nebeneinander sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung angeordnet ο Die in Fig_o β dargestellte Trennung in senkrechter Richtung dient lediglich dasu, die Darstellung der elektrischen Anschlüsse übersichtlicher zu gestalten. Jede Anordnung besteht aus einer Vielzahl linearer Detektorelemente wie z.B. piezoelektrischer Wandler zur Ermittlung von Schallsignalen. Jeder Detektor- oder Wandleranordnung ist eine Verzögerungsleitung mit einer Vielzahl von Abgriffen zuge-'ordnet. Entsprechend einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird eine Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung mit einer Vielzahl von Abgriffen verwendet« Entsprechend Fig.

509816/0666

ist eine Oberflächenwellenverzögerungsleitung 66 der Anordnung 1, eine weitere Oberflächenwellenverzögerungsleitung 67 der Anordnung^usw. und schließlich eine Oberflächenwellenverzögerungsleitung 68 der Anordnung N zugeordnet. Obwohl Fig. 6 nur drei Detektoranordnungen und die diesen zugeordneten Verzögerungsleitungen zeigt, sind in der Praxis in der Regel mehr als drei waagerecht verlaufende Anordnungen mit zugeordneten Verzögerungsleitungen vorgesehen.

Jede Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung weist einen Eingang und eine Vielzahl entlang ihrer Länge in gegenseitigen Abständen angeordneter Abgriffe auf. In jeder Verzögerungsleitung ist ein Oberflächenwellenabgriff für jedes einzelne Wandlerelement der der Verzögerungsleitung zugeordneten Wandleranordnung vorgesehen. Die Verzögerungsleitung 66 weist die Eingangsklemmen 69 und 71, welche mit einer Eingangselektrode 72 verbunden sind, und eine Vielzahl entlang ihrer Länge in gegenseitigen Abständen angeordneter Oberflächenwellenabgriffe 73 auf. Eine Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden 74 sind jeweils für jedenOberflächenwellenabgriff 73 vorgesehen, und ein entsprechendes Wandlerelement in der Anordnung 1 ist parallel zu der zugeordneten Diode geschaltet. In entsprechender Weise weist die Verzögerungsleitung 67 die mit einer Eingangselektrode 78 verbundenen Eingangsklemmen 76 und 77 und eine Vielzahl entlang ihrer Länge in gegenseitigen Abständen angeordneter Oberflächenwellenabgriffe 79 auf. Eine Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden 81 sind jeweils den Oberflächenwellenabgriff en 79 zugeordnet, und ein entsprechender Wandler in der Anordnung 2 ist parallel zu der zugeordneten Diode geschaltet. Sämtliche Detektoranordnungen und die diesen zugeordneten Verzögerungsleitungen sind in gleicher Weise geschaltet und angeschlossen. Dementsprechend ist auch die der Anordnung N zugeordnete Verzögerungsleitung 68 an ihren Eingangsklemmen 82 und 83 mit der Eingangselektrode 84 verbunden und weist über ihre Länge eine Vielzahl in gegen-

509816/0666

seitigen Abständen angeordneter Oberflächenwellenabgriffe 86 auf. Eine Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden 87 sind jeweils einem Oberflächenwellenabgriff 86 zugeordnet, und ein entsprechendes Wandlerelement in der Anordnung N ist parallel zu der zugeordneten Diode 87 geschaltet. Ein Signalgenerator 88 dient zum Anlegen ein und desselben Eingangs-Signals an sämtliche Verzögerungsleitungen.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist außerdem eine zusätzliche Verzögerungsleitung 98 mit Abgriffen vorgesehen, die entsprechend der hier dargestellten Ausführungsform aus einer Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung mit einer Vielzahl von Oberflächenwellenabgriffen besteht. Diese Verzögerungsleitung 89 weist zwei Eingangsklemmen 91 und 92, eine Eingangselektrode 93 und eine Vielzahl von Oberflächenwelleriabgriffen auf. In Fig. 6 sind drei Oberflächenwellenabgriffe dargestellt und jeweils mit 94, 96 bzw. 97 bezeichnet. Zwischen den Klemmen 98 und sind eine Vielzahl von Dioden in Reihe geschaltet, wobei jeweils ein Oberflächenwellenabgriff entlang der Verzögerungsleitung 89 einer entsprechenden Diode parallelgeschaltet ist. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Oberflächenwellenabgriff 94 parallel zur Diode 101, der Oberflächenwellenabgriff parallel zur Diode 102, und der Oberflächenwellenabgriff parallel zur Diode 103 geschaltet.

Entsprechend der Erfindung sind die in Reihe geschalteten und der Detektoranordnung N zugeordneten Dioden 87 über einen Kopplungskondensator 104 mit der Diode 101 verbunden. Für die Dioden 87 können außerdem eine Vorspannungsquelle 106 und ein Vorwiderstand 107 vorgesehen sein. In entsprechender Weise sind die der Detektoranordnung 2 zugeordneten, in Reihe geschalteten Dioden 81 über einen Kopplungskondensator

108 mit der Diode 102 verbunden. Eine Vorspannungsquelle

109 und ein Vorwiderstand 110 könnenebenfalls für die Dioden 81 vorgesehen sein. In entsprechender Weise sind die in

509816/0666

Reihe geschalteten Dioden 74, welche der Detektoranordnung 1 zugeordnet sind, über einen Kopplungskondensator 111 mit der Diode 103 verbunden. Eine Vorspannungsquelle 112 und ein Vorwiderstand 113 können für die Dioden 74 vorgesehen sein.

Für die Dioden 101, 102 und 103 sind zwei Ausgangsklemmen und 116 vorgesehen, wobei außerdem ein Kopplungskondensator 117, eine Vorspannungsquelle 118 und ein Vorwiderstand' 119 für diese Dioden vorgesehen sind. Ein Signalgenerator 121 dient zum gleichzeitigen Anlegen eines Signals an die Eingänge der Oberflächenwellenverzögerungsleitungen 66, 67 usw. bis zur Verzögerungsleitung 68. Ein Signalgenerator 122 dient zum Anlegen eines Signals an die Oberflächenwellenverzögerungsleitung 89, wobei ein Taktgeber 123 zur Steuerung der zeitlichen Beziehung zwischen den durch den Signalgenerator 121 und den durch den Signalgenerator 122 erzeugten Signalen dient.

Im Betrieb speist der Signalgenerator 121 gleichzeitig ein Signal ω in sämtliche Eingänge der waagerecht verlaufenden Verzögerungsleitungen ein. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist das Signal ω. so bemessen, daß die zwischen den Abgriffen der Verzögerungsleitung erzeugte Phasenänderung an die Phasenänderung zwischen den Detektor- oder Wandlerelementen in der zugeordneten Detektoranordnung angepaßt ist. Bei paraxialer Näherung wird ein Signal der Form ω. = U) + μt (ein Zwitschersignal) an die Verzögerungsleitungen angelegt, um in der beschriebenen Weise eine quadratische Phasenänderung zwischen den Verzögerungsleitungsabgriffen zu erhalten. Die Mischung erfolgt in den in Reihe geschalteten Dioden 74, 8.1 und 87 in der vorstehend beschriebenen Weise. Die Ausgangs-Mischsignale an den einzelnen Gruppen der in Reihe geschalteten Dioden 74, 81 und 87 werden jeweils an eine der Dioden 101, 102, 103 usw. angelegt. Der Signalgenerator 122 legt ein

50.98 16/0668

243333?

Signal Gi₀ an die Verzögerungsleitung 89 an. Das Signal ω ~ ist (im Falle der paraxialen Näherung) ebenfalls von der Form CJ₂ = iO_Q + μt. Die gleiche Zwitschergeschwindigkeit μ muß für beide Signale 6J und W verwendet werden und entspricht einer bestimmten Brennweite auf der Vorderseite der Wandleranordnung. Die Fokussier- oder Abtastwirkung der Verzögerungsleitungen 66, 67 und 68 und der diesen zugeordneten Gruppen in Reihe geschalteter Dioden läßt sich als waagerechte Abtastung, und die Fokussier- oder Abtastwirkung der Verzögerungsleitung 89 und der dieser zugeordneten Dioden als senkrechte Abtastung bezeichnen. Die Relatiwerzögerung der senkrechten Abtastung in bezug auf die waagerechte Abtastung gibt vor, welche Stelle in der Gegenstandsebene abgebildet wird, d.h. die Relativverzögerung zwischen CJ _? und ^₁. Diese Relatiwerzögerung wird durch den Taktgeber 123 vorgegeben. Wenn diese Relativverzögerung vermittels des Taktgebers 123 fortlaufend geändert wird, lassen sich aufeinanderfolgende Stellen in der Gegenstandsebene abbilden. Das Ausgangssignal der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung wird an den Ausgangsklemmen 114 und 116 abgegriffen und bei etwa einer Frequenz (*) + LJ + t*) betrachtet, wobei 60 die Frequenz der die Wandleranordnung erregenden Energie ist. Entsprechende Differenzfrequenzen werden gleichfalls erzeugt. Ein Filter oder ein Verstärker enger Bandbreite oder dgl. lassen sich gleichfalls zur Abtrennung des gesuchten Signals verwenden.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung läßt sich eine zweidimensionale Abtastung einer Detektoroder Wandleranordnung unter Verwendung von nur zwei Verzögerungsleitungen ausführen. Fig. 7 zeigt schematisch eine zweidimensionale Abtast- oder Abbildungsanordnung mit einer zweidimensionalen Anordnung diskreter Detektorelemente wie z.B. getrennter piezoelektrischer Wandler. Bei dieser Vorrichtung sind N lineare Wandleranordnungen vorgesehen und fortlaufend mit ANORD 1, ANORD 2, usw. bis ANORD N bezeichnet.

509816/06 66

2A33337

Im tatsächlichen körperlichen Aufbau befinden sich die Wandler in senkrechter als auch in waagerechter Richtung unmittelbar nebeneinander und sind nicht wie in Fig. 7 dargestellt in senkrechter Richtung voneinander getrennt. Diese senkrechte Trennung erfolgt in der Darstellung lediglich der besseren Übersichtlichkeit halber zur Darstellung der elektrischen Anschlüsse. .

Nur eine einzige waagerechte Verzögerungsleitung 124 ist vorgesehen. Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Verzögerungsleitung 124 aus einer Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung mit einer Eingangselektrode 126, welche durch Eingangsklemmen 127 und 128 mit einem Signalgenerator verbunden ist und entlang ihrer Länge eine Vielzahl von Oberflächenwellenabgriffen aufweist. Die Anzahl der Oberflächenwellenabgriffe an der Verzögerungsleitung 124 entspricht der Anzahl der einzelnen Elemente in einer Detektoranordnung. Fig. 7 zeigt nur drei Oberflächenwellenabgriffe, welche jeweils mit den Bezugszeichen 131, 132 und 133 bezeichnet sind. Jeder waagerechten Detektoranordnung ist eine Gruppe in Reihe geschalteter Dioden zugeordnet, wobei jeweils eine Diode für jedes einzelne Element in der Anordnung vorgesehen ist. Die in Reihe geschalteten Dioden 134 sind der Anordnung 1 zugeordnet, wobei die Dioden zusammen mit einer Vorspannungsquelle 136 und einem Vorwiderstand 137 zwischen den Klemmen 138 und 139 liegen. In entsprechender Weise sind der Anordnung 2 die in Reihe geschalteten Dioden 141 zugeordnet und zusammen mit einer Vorspannungsquelle 142 und einem Vorwiderstand 143 zwischen den Klemmen 144 und 146 geschaltet. In entsprechender Weise sind der Anordnung N die in Reihe geschalteten Dioden 147 zugeordnet und zusammen mit einer Vorspannungsquelle 148 und einem Vorwiderstand 149 zwischen den Klemmen 151 und geschaltet.

Jeder Oberflächenwellenabgriff entlang der Verzögerungsleitung 124 ist parallel zu einer Diode der in Reihe geschalte-

5098 1 5/0666

ten Dioden geschaltet. So ist der Oberflächenwellenabgriff 131 parallel zur ersten Diode in Anordnung 1, Anordnung 2 usw. bis Anordnung N geschaltet. In entsprechender Weise ist der Oberflächenwellenabgriff 132 parallel zur zweiten Diode in sämtlichen Anordnungen usw, und der Oberflächenwellenabgriff 133 parallel zur letzten Diode in sämtlichen Anordnungen geschaltet. Zwischen den einzelnen Oberflächenwellenabgriffen und den diesen zugeordneten Dioden ist jeweils ein Kopplungskondensator C entsprechend der Darstellung in Fig. 7 zur Trennung zwischengeschaltet.

Eine einzige senkrechte Verzögerungsleitung 153 ist vorgesehen, und entsprechend der hier dargestellten Ausführungsform besteht diese Verzögerungsleitung 153 aus einer Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung mit den Eingangsklemmen 154 und 156, welche mit einem Signalgenerator 157 verbunden sind. Die Eingangsklemmen 154 und 156 sind mit einer Eingangselektrode 158 an der Verzögerungsleitung 153 verbunden. Eine Gruppe in Reihe geschalteter Dioden ist zwischen zwei Klemmen 159 und 160 geschaltet. Eine getrennte Diode ist für jede waagerechte Wandleranordnung vorgesehen. Die der Anordnung 1 zugeordneten Dioden 134 sind über einen Kondensator 161 mit einer Diode 162 verbunden, die Dioden 141 sind über einen Kondensator 163 mit einer Diode 164 verbunden, und die der Anordnung N zugeordneten Dioden 147 sind über einen Kondensator 166 mit einer Diode 167 verbunden, Eine Vorspannungsquelle 168 und ein Vorwiderstand 169 sind für die Dioden 162, 164 und 167 vorgesehen, während Ausgangsklemmen 171 und 172 zusammen mit einem Kopplungskondensator 173 zum Auskoppeln eines Ausgangssignals aus den in Reihe geschalteten Dioden 162, 164 und 167 vorgesehen sind.

Die Verzögerungsleitung 153 weist eine Vielzahl von Oberflächenwellenabgriffen auf, wobei entsprechend der Erfindung eine der Anzahl von waagerechten Wandleranordnungen entsprechende Anzahl von Oberflächenwellenabgriffen vorgesehen

509816/0666

ist. Die Verzögerungsleitung 153 weist somit N Abgriffe auf, von denen in Fig. 7 lediglich drei Abgriffe dargestellt sind. Der Oberflächenwellenabgriff 174 ist parallel zur Diode 162, der Oberflächenwellenabgriff 176 parallel zur Diode 164, und der Oberflächenwellenabgriff 177 parallel zur Diode 167 geschaltet.

Die Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung entspricht im wesentlichen der von Fig. 6, mit der Ausnahme, daß für sämtliche, den waagerechten Anordnungen zugeordnete, in Reihe geschaltete Diodengruppen ein und dieselbe Oberflächenschallwellenverzögerungsleitung 124 benutzt wird. Wie zuvor bestimmt auch hier die Relatiwerzögerung der senkrechten Abtastung (das an die Verzögerungsleitung 153 angelegte Signal) in bezug auf die waagerechte Abtastung (das an die Verzögerungsleitung 124 angelegte Signal), welche Stelle in der Gegenstandsebene abgebildet wird. Ein Taktgeber 178 dient zur fortlaufenden Veränderung dieser Relativverzögerung, so daß eine im Raum liegende zweidimensional^ Ebene abgebildet wird.

Die vorstehenden Ausführungen betreffen durchweg die Abbildung von Gegenständen, wobei Information wie z.B. eine Schallinformation in Form von Amplitudenänderungen kodiert ist. In einigen sehr wichtigen Anwendungen wie z.B. die Abbildung des Inneren von Körpern vermittels Schallwellen sind die Amplitudenunterschiede sehr klein und liefern keinen ausreichend hohen Kontrast zur Erzielung eines guten Bildes. Derartige Objekte sind als Phasenobjekte bekannt. So sei beispielsweise angenommen, daß ein Schallphasenobjekt von einer ebenen Schallwelle getroffen wird. Das durchgelassene Feld weist gleichförmige Amplitude auf, ist"jedoch in seiner Phase unterschiedlich nach

A (x) = exp j φ (x) (11)

509816/0666

In den üblichen Abbildungsfällen sind die Amplitudenunterschiede des Ausgangssignals aufgrund eines derartigen Gegenstands äußerst klein und normalerweise nicht sichtbar. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Phasenfunktion

Φ(χ) verhältnismäßig klein ist, d.h.

φ (χ) « 21C (12)

Gleichung (11) läßt sich dann näherungsweise wie folgt schreiben:

A (χ) 0£ 1 + j φ (χ) (13)

Die Leistungsabgabe bei der Abbildung entsprechend der Erfindung ist proportional zu |a (x)j , so daß

Ja (χ) I ² ^ 1 + φ² (χ) (14)

Da φ (χ) klein ist, ist φ (χ) noch kleiner und der erhaltene Kontrast nahezu gleich null. Das Problem dabei besteht darin, daß das Bild gegen einen sehr hellen Hintergrund erscheint, welcher in Gleichung (14) durch den Ausdruck "1" ausgedrückt" ist. Wenn dieser Ausdruck "1" unterdrückt wird, dann ergibt sich

/Α (χ) ( ²^ § ² (χ) (15)

Das Ausgangssignal ist zwar nach wie vor klein, jedoch erscheint es wenigstens nicht gegen den sehr hellen Hintergrund. Dadurch wird der Phasengegenstand nunmehr sehr leicht sichtbar.

Bei optischen Abbildungen kann der helle Hintergrund dadurch beseitigt werden, daß in den Beugungspunkt mittlerer Ordnung ein dunkler Punkt gebracht wird. Dieses Verfahren ist allgemeinhin als Dunkelfeldbeleuchtung oder -abbildung bekannt. Entsprechend der Erfindung läßt sich diese Dunkelfeldabbildung auch auf das elektronische Abbildungsverfahren und die hier offenbarten Vorrichtungen anwenden. Zum Verständnis der Voraussetzungen erfolgt die Fourierumwandlung der Gleichung (13) wie folgt

A (f_x) = f [A (x)J (16)

509816/0666

In dieser Gleichung (16) ist A (f„) der Raumfrequenzinhalt

Ji

des Schallfeldes und f[ ]eine Fourierumformung. Dann wird

A (f_x) = 2% 6 (o) + f [j$ (x)] (17)

Aus dem ersten Ausdruck in Gleichung (17) ist ersichtlich, daß die Frequenzkomponenten des hellen Hintergrundausdrucks in der Nullraumfrequenz konzentriert sind. Die Bedeutung dieses Umstands für das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich anhand von Fig. 8 ersehen. In Fig. 8 bestrahlt beispielsweise eine punktförmige Schallquelle 179 mit einem Strahlungskontinuum, aus dem einige "Strahlen" herausgegriffen und dargestellt sind, eine Wandleranordnung 181. Die Phasenverteilung der "Strahlen" ist durch die gestrichelte Linie 182 angedeutet. Die Phasenverteilung eines Zwitscherfrequenzsignals 183 entlang einer Oberflächenwellenverzögerungsleitung 184 ist ebenfalls durch eine gestrichelte, kreisförmige Linie 186 grafisch dargestellt. Jeder von der Punktquelle 179 (unter unterschiedlichen Winkeln) ausgehende "Strahl" entspricht einem Bestandteil des Raumfrequenzspektrums, wobei die Nullraumfrequenzkomponente als einzige senkrecht zur Wandleranordnung 181 steht. Das entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzte Oberflächenwellenfrequenzsignal, welches diese Nullfrequenzkomponente ermittelt, besteht entsprechend Fig. 8 aus der Mittelfrequenz des Oberflächenwellenabtastsignals. Folglich läßt sich der helle Hintergrund dadurch unterdrücken, daß das Abtastsignal im Bereich der Mittelfrequenz f abgeschaltet wird. In Fig. 9 sind Kurven von Amplituden- und Frequenzverlauf des im Falle von Dunkelfeldabbildung verwendeten Verzögerungsleitungsabtastsignals dargestellt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist die Frequenz kontinuierlich, jedoch die Amplitude des Abtastsignals ist im Bereich der Mittelfrequenz f abgeschaltet.

Zur Abbildung von Phasengegenständen sind auch noch andere optische Verfahren bekannt wie z.B. Phasenkontrast und Schlierentechnik. Diese Verfahren lassen sich gleichfalls

5098 1 6/0666

auf die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung anwenden, wie aus dem Schema der Fig. 9 ersichtlich ist. Das Schlierenverfahren benutzt eine Oberflächenwelle kontinuierlicher Frequenz, jedoch von Amplitude null im Bereich, der Mittelfrequenz f , und von Amplitude null auf einer Seite der Mittelfrequenz. Beim Phasenkontrastverfahren ist die Amplitude des Verzögerungsleitungssignals kontinuierlich, jedoch die Frequenz ist im Bereich der Mittelfrequenz f verschoben. Diese Frequenzverschiebung besteht aus einer stufenweisen Verschiebung innerhalb eines engen Bereichs um

IC ~&1C die Mittelfrequenz, wobei die Phasenverlagerung -j oder —=— beträgt. In diesem Falle läßt sich zeigen, daß die Abbildung eines Phasengegenstands möglich ist und das Bild vorgegeben ist durch

|a I ² Z- 1 + 2<$ (18)

Die verschiedenen optischen Techniken zur Abbildung von Phasenobjekten finden ihr entsprechendes Gegenstück in der Erfindung, z.B. bei der akustischen Abbildung von Phasenobjekten. Bei sämtlichen vorgenannten Techniken erfolgen Amplituden- und/oder Phasenänderungen an dem Oberflächenwellenabtastsignal.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung lassen sich Phasenobjekte auch erst dann abbilden, nachdem sie durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermittelt worden sind, d.h. daß die Abbildung erst nach der Ermittlung und/gleichzeitig mit dieser erfolgt. In Fig. 10 ist schematisch eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung dargestellt, welche aus einer zusätzlichen Mischstufe 187 besteht. Das von dem Abbildungssystem (W₁) abgegebene Phasensignal wird mit einem Bezugssignal der gleichen Frequenz (6J₁) gemischt. Summen- und Differenzfrequenzsignale werden am Ausgang der Mischstufe 187 erzeugt, und diese Summen- und Differenzfrequenzsignale bestehen aus einem Signal der Frequenz 0 und einem Signal der Frequenz 2 6J₁. Typischerweise wird das Signal der Frequenz 0 verwendet. Dieses Nullfrequenzsignal enthält nur

S09816/0666

die phasenverschobene Bildinformation, so daß folglich der Phasengegenstand abgebildet wird.

Bei der Abbildung unregelmäßiger Gegenstände vermittels des erfindungsgemäßen Abtastverfahrens verursachen einander benachbarte Gegenstandspunkte, welche beispielsweise eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind, bei der Reflexion von Schallwellen gegenseitige Interferenz. Diese Interferenzerscheinung tritt nicht auf, wenn der Gegenstand mit inkohärenter Strahlung bestrahlt wird, weil einander benachbarte Punktquellen auf dem Gegenstand kein gemeinsames Merkmal aufweisen. Das Interferenzproblem ergibt sich dagegen wiederum, wenn der Gegenstand beispielsweise mit kohärenter Schallenergie bestrahlt wird, und kann zu einer Sprenkelung im Gegenstandsbild führen. Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich dieser Interferenzeffekt ausschalten. In den vorstehend beschriebenen zweidimensionalen Abbildungsvorrichtungen werden im Raum gelegene Linien oder Raster nacheinander durch die nacheinander an die Abgriffe aufweisenden Verzögerungsleitungen angelegten Signale abgetastet. Aufeinanderfolgende Abtastungen können im Zeilensprungverfahren erfolgen,, wodurch die vorstehend genannten Interferenzprobleme umgangen werden. Bei diesem Zeilensprungverfahren wird gleichzeitig die Frequenz der Bestrahlungsenergie (wie z„B. Schallenergie) und entsprechend die Mittelfrequenz des Oberflächenwellenabtastsignals geändert. Diese Frequenzänderung kann beispielsweise in der Größenordnung von 1 % betragen. Die bestrahlende Schallenergie und die Ablenkgeschwindigkeit des Oberflächenwellenabtastsignals v/erden dazu zwischen aufeinanderfolgenden Ablenkvorgängen entsprechend verändert. Dadurch wird Interferenz der bestrahlenden Schallenergie zwischen einander" benachbarten Gegenstandspunkten ausgeschaltet. Da entsprechend der Erfindung das Bildausgangssignal aus der Summen- oder Differenzfrequenz von Bestrahlungsenergie und

509018/0666

Oberflächenwellenabtastsignal besteht, bewirken entsprechende Frequenzänderungen an beiden Signalen keine Änderungen dieser Summen- oder Differenzsignale.

Anstelle des vorstehend genannten Zeilensprungverfahrens zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen kann auch Hintergrundunterdrückung verwendet werden. Dieses Verfahren beruht im wesentlichen auf den gleichen Prinzipien, mit der Ausnahme, daß die Frequenz' der Bestrahlungsenergie und die Mittelfrequenz des Abtastsignals gleichzeitig sehr schnell, jedoch taktgleich zueinander verändert werden. Dadurch wird außerdem die Kohärenz zwischen der an einander benachbarten Gegenstandspunkten vorhandenen Bestrahlungsenergie und folglich der Interferenzeffekt ausgeschaltet.

- Patentansprüche: 509816/0666

Claims (27)

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Abtasten einer Wandleranordnung, insbesondere für das Abtasten eines Schallenergiebildes und Erzeugen von die räumliche Lage des Energiebildes darstellenden elektrischen Signalen oder für das Erzeugen eines fokussierten Schallenergiebildes aus elektrischen Signalen, bestehend aus einer Anordnung von Wandlern, vermittels welcher entweder auf diese auftreffende Schallenergie inentsprechende elektrische Ausgangssignale oder elektrische Signale in entsprechende Schallsignale umsetzbar sind, mehreren Mischern oder Mischstufen, Verbindungsleitungen zwischen den Wandlern und den Mischern oder Mischstufen, einer Verzögerungsleitung mit mehreren in gegenseitigen Abständen angeordneten Abgriffen, Verbindungsleitungen zwischen den Verzögerungsleitungsabgriffen und den Mischern oder Mischstufen, einem Signalgenerator, der dazu dient, ein Verzögerungsleitungssignal entlang der Verzögerungsleitung fortzupflanzen, und Verbindungsleitungen zwischen dem Signalgenerator und der Verzögerungsleitung, dadurch gekennzeichnet , daß die gegenseitigen Abstände der Abgriffe (SWT1, SWT2, ...) an der Verzögerungsleitung (13) in der Weise bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit einem Signalgenerator, welcher dazu dient, verschiedene vorbestimmte Verzögerungsleitungssignale entlang der Verzögerungsleitung fortzupflanzen, die Ausgangssignale der einzelnen Wandler (T1, T2,. . .; 32, 33, 42) zusammensetzbar sind, wobei diese zusammengesetzten Ausgangssignale bei Erzeugung eines fokussierten Bildes aus Schallwellen, und bei Abtastung eines Schallbildes aus elektrischen Signalen bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator zur Erzeugung eines Verzögerungs-

5098 1 6/0666

leitungssignals von räumlicher Ausdehnung entlang der Verzögerungsleitung, welches gleichzeitg an sämtliche Abgriffe in der Verzögerungsleitung angelegt ist, ausgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe in gleichen gegenseitigen Abständen entlang der Verzögerungsleitung angeordnet sind und dazu dienen, von Abgriff zu Abgriff eine lineare Phasenänderung des Verzögerungsleitungssignals zu bewirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe entsprechend einer linearen Änderung in ungleichen gegenseitigen Abständen entlang der Verzögerungsleitung angeordnet sind und dazu dienen, von Abgriff zu Abgriff eine quadratische Phasenänderung der Verzögerungsleitungssignals zu bewirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufen mit einer gemeinsamen Klemme verbunden sind und der Signalgenerator dazu dient, eine quadratische Phasenverteilung des Verzögerungsleitungssignals von Abgriff zu Abgriff zu erzeugen, wobei sich die quadratische Phasenverteilung bei der Fortpflanzung des Verzögerungsleitungssignals entlang der Verzögerungsleitung zeitlich verändert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator dazu dient, ein frequenzkonstantes Signal in die Verzögerungsleitung einzuspeisen, die Abgriffe entsprechend einer linearen Beziehung in ungleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind und im Verzögerungsleitungssignal von Abgriff zu Abgriff eine quadratische Phasenverteilung erzielbar ist.

609816/0666

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitungsabgriffe in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind und der Signalgenerator dazu dient, ein Signal mit der Frequenz OJ = CO + μt in die Verzögerungsleitung einzuspeisen und in dieser von Abgriff zu Abgriff eine quadratische Phasenverteilung einzustellen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator aus einer wahlweise in Tätigkeit setzbaren, -mit der gemeinsamen Quelle sämtlicher Mischstufen verbundenen Signalquelle besteht, wobei ein Übertragungssignal· in einem vorbestimmten Zeitpunkt in bezug auf die sich ändernde quadratische Phasenverteilung der Verzögerungsleitungssignale an den Abgriffen an sämtliche

' Mischstufen anlegbar ist, und durch die Mischstufen elektrische Signale mit einer-von Mischstufe zu Mischstufe vorbestimmten quadratischen Phasenverteilung erzeugbar, und die elektrischen Signale den Wandlern zuführbar und durch diese Ausgangssignale aussendbar sind, welche an einem vorbestimmten Punkt im Raum zusammengeführt und fokussiert sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator dazu dient, entlang der Verzögerungsleitung ein Signal mit der veränderlichen Frequenz W — to + μt und einer räumlichen Ausbreitung entlang der Verzögerungsleitung zu erzeugen, derart, daß dieses Signal gleichzeitig an sämtliche Abgriffe angelegt ist und von Abgriff zu Abgriff eine quadratische Phasenverteilung herrscht, welche sich bei Fortpflanzung des Verzögerungssignals entlang der Verzögerungsleitung zeitlich verändert, und daß die Mischstufen gemeinsam mit einer Ausgangsklemme verbunden sind, so daß die an den Mischstufen erscheinenden Signale .summiert werden und diese die Summen- und Differenzfrequenzen von Wandlersignalen und der von

509816/0666

den Verzögerungsleitungsabgriffen angelegten Signale bilden, wobei ein verhältnismäßig hohes Ausgangssignal an der Ausgangsklemme nur dann erzeugbar ist, wenn eine quadratische Phasenänderung der durch die Abgriffe an die Mischstufen angelegten Verzögerungsleitungssxgnale einer quadratischen Phasenverteilung der von den Wandlern an die Mischstufen angelegten elektrischen Wandlersignale entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator dazu dient, in die Verzögerungsleitung ein Verzögerungsleitungssignal in der Form 6J = U) + μt einzuspeisen, wobei durch Veränderung der Größe μ die Brennweite der Linse veränderlich ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (42) in einer zweidimensionalen Anordnung entlang einer X- und einer Y-Achse angeordnet sind, die Anordnung eine erste Gruppe über ihre Breite parallel zur X-Achse in gegenseitigen Abständen angeordneter, paralleler elektrischer Kontakte, und eine zweite Gruppe über ihre Breite parallel zur Y-Achse in gegenseitigen Abständen angeordneter, paralleler elektrischer Kontakte aufweist, die Ausgangssignale der einzelnen Wandler zusammenfaßbar sind, eine erste Schallverzögerungsleitung (46) eine Vielzahl in gegenseitigen Abständen angeordneter, jeweils mit einem der in einem gegenseitigen Abstand parallelen und parallel zur X-Achse angeordneten elektrischen Kontakte verbundener Abgriffe (47), und eine zweite Schallverzögerungsleitung (53) eine Vielzahl in gegenseitigen Abständen angeordneter, jeweils mit einem der in einem

•-gegenseitigen Abstand parallelen und parallel zur Y-Achse angeordneten elektrischen Kontakte verbundener Abgriffe (42) aufweist, der Signalgenerator dazu dient, entlang der ersten Schallverzögerungsleitung ein erstes Verzögerungsleitungssignal, und entlang der zweiten Schallverzöge-

509815/0686

rungsleitung ein zweites Verzögerungsleitungssignal einzuspeisen, wobei beide Verzögerungssignale entlang einer Verzögerungsleitung eine solche Raumausdehnung aufweisen, daß sie gleichzeitig an sämtlichen Abgriffen der Verzögerungsleitungen anliegen, die Frequenz beider Signale die Form CJ = to + μt aufweist, eine quadratische Phasenverteilung entlang den Abgriffen der Verzögerungsleitungen herrscht und die Abgriffe beider Leitungen mit einer gemeinsamen Klemme verbunden sind, sowie mehrere Mischstufen über Leitungen mit den in einem Abstand zueinander parallelen elektrischen Kontakten und entweder mit sämtlichen Abgriffen in der ersten Verzögerungsleitung oder mit sämtlichen Abgriffen in der zweiten Verzögerungsleitung verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbreite der Signale von erster und zweiter Schallverzögerungsleitung größer ist als die Länge dieser Leitungen, dementsprechend an den Abgriffen dieser Leitungen zeitlich veränderliche Phasenverteilungen erzeugbar sind, welche nacheinander aufgrund von Energiebildquellen an einer Folge von Raumpunkten quadratischenPhasenverteilungen auf dem Wandler entsprechen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in der ersten und der zweiten Verzögerungsleitung gleichzeitig entlang diesen Leitungen fortpflanzbar sind und dazu dienen, eine Rasterabtastung des auf den Wandler auftreffenden Energiebildes zu entwickeln.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß eines der Signale in der ersten und der zweiten Schallverzögerungsleitung zunächst in einem Zeitpunkt t = t.., und das andere Signal in einem späteren Zeitpunkt t = t₁ + X fortpflanzbar ist.

5O981S/C666

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sighalgenerator dazu dient, nacheinander eine Vielzahl von ersten und zweiten Verzögerungsleitungssignalpaaren zu erzeugen und nacheinander die zweite Beziehung T zwischen den nacheinander erzeugten Signalpaaren in der Weise zu verändern, daß eine zweidimensionale Rasterabtastung des auf den Wandler auftreffenden Energiebildes erzeugbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler in einer zweidimensionalen Anordnung aus N aneinander anschließenden eindimensionalen Anordnungen aus jeweils der gleichen Anzahl diskreter Wandlerelemente, wobei N eine reale, positive ganze Zahl ist, angeordnet und die Ausgangssignale der Wandler zusammenfaßbar sind, für jede der N eindimensionalen Anordnungen jeweils eine aus mehreren Mischern bestehende Mischstufe vorgesehen, jedem Wandler in der Anordnung jeweils ein Mischer zugeordnet und der Ausgang jedes Wandlers an den diesem zugeordneten Mischer angelegt ist, für jede der N eindimensionalen Anordnungen jeweils eine Verzögerungsleitung mit mehreren Abgriffen vorgesehen, jedem Wandler in der Anordnung jeweils ein Abgriff zugeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei der Signalgenerator dazu dient, ein Signal gleichzeitig an sämtliche, den N eindimensionalen Anordnungen zugeordnete Verzögerungsleitungen anzulegen, die Vorrichtung dazu dient, Summensignale aus den in jeder Mischstufe von den einzelnen Mischern abgegebenen Signalen zu entwickeln, und eine zusätzliche Mischstufe aus mehreren Mischern vorgesehen ist, wobei jeweils ein Mischer für jede eindimensionale Wandleranordnung vorgesehen ist, das Summensignal aus den in jeder Mischstufe von den einzelnen Mischern abgegebenen Signalen an die entsprechenden zusätzlichen Mischer in der zusätzlichen Mischstufe angelegt ist, sowie eine zusätzliche Verzögerungsleitung mit einem Abgriff für jeden Mischer in der

509816/0666

zusätzlichen Mischstufe vorgesehen ist, wobei jeder Abgriff mit dem entsprechenden Mischer in der zusätzlichen Mischstufe verbunden ist, und ein zum Anlegen eines Signals an die zusätzliche Verzögerungsleitung dienender zusätzlicher Signalgenerator vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung dazu dient, zur Herleitung der Ausgangssignale die an den zusätzlichen Mischern in der zusätzlichen Mischstufe erscheinenden Signale zu summieren.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verzögerungsleitungsabgriff mit einem Mischer in jeder Mischstufe verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen mit dem Signalgenerator und dem zusätzlichen Signalgenerator gekoppelten und zum aufeinanderfolgenden Verändern der zeitlichen Beziehung zwischen den zwischen beiden Signalgeneratoren erzeugten Signalen dienenden Taktgeber aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der an die die Abgriffe aufweisenden Verzögerungsleitungen anlegbaren Signale in der Weise veränderlich ist, daß die Phasenverteilung der Signale zwischen den Abgriffen der Verzögerungsleitungen die gleiche Form aufweist wie die Phasenverteilung zwischen den einzelnen Wandlern.

20. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -19, durch Abtasten von Wandlern, welche eine auftreffende Energie in entsprechende elektrische Signale umsetzen, wobei die elektrischen Ausgangssignale der Wandler jeweils einem entsprechenden Mischer zugeführt werden, ein Verzögerungssignal über die eine Vielzahl von Abgriffen jeweils für jeden einzelnen Mischer aufweisende Verzögerungsleitung fortgepflanzt,

509816/0666

das Verzogerungsleitungssignal an jedem Abgriff der Verzögerungsleitung in einen entsprechenden Mischer eingekoppelt und an einer Ausgangsklemme ein Ausgangs-• signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet , daß zur Herleitung eines Ausgangssignals die von sämtlichen einzelnen Mischern an der Ausgangsklemme anliegenden Signale summiert werden, wobei Ausgangssignale bei den Summen- und Differenzfrequenzen zwischen den Wandlersignalen und dem Verzögerungsleitungssignal durch diejenigen Mischer erzeugt werden, an denen ein Wandlersignal und ein von einem Abgriff in der Verzögerungsleitung angelegtes Verzögerungsleitungssignal gemeinsam vorhanden sind.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herleitung eines Ausgangssignals entlang der Verzögerungsleitung ein Verzögerungssignal fortgepflanzt wird, das entlang der Verzögerungsleitung eine solche räumliche Ausdehnung aufweist, bei welcher es gleichzeitig an sämtliche Abgriffe der Verzögerungsleitung angelegt ist, und außerdem ein gleichförmiges Planwellen-Energiesignal an die Wandler angelegt wird, so daß unter diesen eine besondere lineare Phasenbeziehung erzeugt und an die Mischer angelegt wird, und daß die Frequenz des an die Abgriffe angelegten Schallverzögerungssignals so lange verändert wird bis an der Ausgangsklemme ein einziges, hohes Ausgangssignal erscheint, welches Phasenübereinstimmung zwischen der Wandlersignalphasenbeziehung und der an den Abgriffen für das Verzögerungssignal in der Verzögerungsleitung, herrschenden Phasenbeziehung anzeigen.

22: Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herleitung eines Ausgangssignals entlang der Verzögerungsleitung ein Verzögerungssignal fortgepflanzt wird, das entlang der Verzögerungsleitung eine solche räumliche Ausdehnung aufweist, bei welcher es gleichzeitig an sämtliche Abgriffe der Verzögerungsleitung angelegt ist, und

5098 16/0666

die Abgriffe entlang der Verzögerungsleitung entsprechend einer linearen Beziehung in ungleichen gegenseitigen Abständen voneinander angeordnet sind, so daß sich die Phasenbeziehung zwischen dem an die Abgriffe der Verzögerungsleitung angelegten Schallverzögerungssignal quadratisch ändert, wobei sich eine bestimmte quadratische Phasenbeziehung bei Fortpflanzung des Verzögerungssignals entlang der Verzögerungsleitung zeitlich verändert und an der Ausgangsklemme immer dann ein hohes Ausgangssignal entsteht, wenn die quadratische Phasenbeziehung zwischen den Verzögerungsleitungssignalen an den Verzögerungsleitungsabgriffen einer quadratischen Phasenbeziehung zwischen den Wandlersignalen entspricht.

23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herleitung eines Ausgangssignals entlang der Verzögerungsleitung ein Schallverzögerungsleitungssignal fortgepflanzt wird, das entlang der Verzögerungsleitung eine solche räumliche Ausdehnung aufweist, bei welcher es gleichzeitig an sämtliche Abgriffe der Verzögerungsleitung angelegt ist, und das außerdem eine veränderliche Frequenz ^= W + μt aufweist, so daß sich die Phasenbeziehung zwischen dem an die Abgriffe der Schallverzögerungsleitung angelegten Signal quadratisch ändert, wobei sich eine bestimmte quadratische Phasenbeziehung bei Fortpflanzung des Verzögerungssignals entlang der Verzögerungsleitung zeitlich verändert und an der Ausgangsklemme immer dann ein hohes Ausgangssignal entsteht, wenn die quadratische Phasenbeziehung zwischen den Verzögerungsleitungssignalen an den Verzögerungsleitungsabgriffen einer quadratischen Phasenbeziehung zwischen den Wandlersignalen entspricht.

24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herleitung eines Ausgangssignals entlang der Verzögerungsleitung ein Schallverzögerungsleitungssignal

509816/0 666

fortgepflanzt wird, das entlang der Verzögerungsleitung eine solche räumliche Ausdehnung aufweist, bei welcher es gleichzeitig an sämtliche Abgriffe der Verzögerungsleitung angelegt ist, und das eine veränderliche Frequenz aufweist, die durch zwei oder mehrere Ausdrücke in der nachfolgenden Erweiterung vorgegeben ist:

ω = ω + ^t - 1 jd t³ + I -^L· t⁵ - Ä -VS t⁷ + ...

° ^2kdo ⁸ k²d_o ^{2 16} k³d_o ³

25. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 19, insbesondere Abbilden eines mit Energiewellen bestrahlten Gegenstands, wobei die Bestrahlungsenergie durch den Gegenstand gestreut und reflektiert, die gestreute und reflektierte Energie durch eine Wandleranordnung angezeigt wird, welche der auf die Anordnung auftreffenden Energie entsprechende elektrische Wandlersignale erzeugen, die eine der von jedem Gegenstandspunkt gestreuten und reflektierten Energie entsprechende Phasenverteilung aufweisen, ein Signal entlang einer Abgriffe aufweisenden Verzögerungsleitung fortgepflanzt und ein Bildinformation des Gegenstands enthaltendes Ausgangssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzte Signal eine von Abgriff zu Abgriff an der Verzögerungsleitung zeitlich veränderliche Phasenverteilung von im wesentlichen gleicher Form wie die Phasenverteilung der elektrischen Wandlersignale aufweist, wobei die zeitliche Veränderung der Phasenverteilung von Abgriff zu Abgriff nacheinander den Phasenverteilungen in den elektrischen Wandlersignalen für verschiedene Gegenstandspunkte entspricht, und zur Herleitung eines Ausgangssignals das von jedem Wandler abgegebene Signal mit einem von einem Verzogerungsleitungsabgriff gelieferten Signal gemischt wird, auf diese Weise mehrere Mischsignale erhalten, und diese zu einem die Bildinformation enthaltenden Ausgangssignal summiert werden.

509816/0666

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fortpflanzen des Signals entlang der Verzögerungsleitung die Signalfrequenz angenähert linear ausgehend von einer Anfangsfrequenz über eine Mittelfrequenz f bis zu einer Endfrequenz verändert und dadurch der Gegenstand entlang einer Linie abgetastet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, insbesondere wenn nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil der auf den Gegenstand auftreffenden Energie durch diesen gestreut wird, dadurch gekennzeichnet _f daß die der am Gegenstand ungestreuten Energie entsprechende Bildinformation des Ausgangssignals durch Unterdrückung des entlang der Verzögerungsleitung fortgepflanzten Signalanteils verringert und nur ungestreute Energie abgebildet wird.

509816/0666

Leerseite