DE2530811A1

DE2530811A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektronisch fokussierten abbildung eines gegenstands durch schallwellen

Info

Publication number: DE2530811A1
Application number: DE19752530811
Authority: DE
Inventors: James Fred Havlice; Gordon Stanley Kino; Calvin Forrest Quate
Original assignee: Leland Stanford Junior University
Current assignee: Leland Stanford Junior University
Priority date: 1974-07-12
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1976-01-29
Also published as: AU8301975A; US3953825A; NL7508328A; FR2278079A1; DK316075A; JPS5132225A

Description

Patentanwalt 9 7 75

-Ing. FIlAiZfJEHDERMANN

2 HAMBURG 36
Neuer Wall 10 Il

T. 75 074 Fl.

The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University, Stanford, Kalif. (V. St. v. A.)

Verfahren und Vorrichtung zur elektronisch fokussierten Abbildung eines Gegenstands durch Schallwellen

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Serial No. 487 979 vom 12. Juli 1974 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Schallsendern und -empfängern und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronisch fokussierten Abbildung eines Gegenstands durch Schallwellen.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber dem Gegenstand des am 1. April 1975 erteilten U.S. Patents 3 875 550 derselben Anmelderin mit dem Titel "Electronically Focused Imaging System and Method" ("Verfahren und Vorrichtung zur elektronisch fokussierten Abbildung") dar. (Dieses Patent wurde erteilt auf die U.S. Anmeldung Ser. No. 379 760 vom 16. Juli 1973.)

Bei bekannten Vorrichtungen zur Abbildung vermittels Schall-

wellen sind am Abbildungsgegenstand N Stellen oder Punkte erforderlich, wobei N eine beliebige positive, reelle, ganze

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Zahl ist. Mit den bekannten Vorrichtungen lassen sich zwar eine gute Fokussierung und Bildauflösung erzielen, jedoch ist die Höchstgröße des Wandlerfelds aus praktischen Gründen begrenzt. Wandlerfelder, die aus 100 χ 100 Wandlerelementen bestehen, weisen dementsprechend eine sehr große Anzahl an Wandlern, Anschlüssen, Verstärkern und anderen Schaltungselementen auf, aufgrund deren die Vorrichtung sehr verwickelt und damit störanfällig wird.

Bei der Vorrichtung nach der vorgenannten U.S. Patentschrift der Anmelderin wird das Wandlerfeld mit gleicher Geschwindigkeit in senkrechter und in waagerechter Richtung elektrisch abgetastet. Zwei Laufzeitleitungen sind für jedes Wandlerfeld vorgesehen, und ein unter 45° geneigtes Raster wird durch Veränderung der Laufzeitverzögerung zwischen waagerechter und senkrechter Abtastung entwickelt. Da das Raster unter 45° geneigt ist, läßt sich das Ausgangssignal der Vorrichtung vermittels eines Oszilloskops darstellen, ist jedoch nicht unmittelbar ohne Zwischenschaltung eines Abtastumsetzers zur Anzeige in einer Fernsehbildröhre geeignet. Außerdem werden bei einem Raster unter 45° die in den Ecken gegenüber der Hauptabtastdiagonalen befindlichen Wandlerelemente nicht wirksam genutzt.

Aufgabe der Erfindung ist nunmehr die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur elektronisch fokussierten Abbildung eines Gegenstands durch Schallwellen, welche unter Vermeidung der mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen verbundenen Beschränkungen und Nachteile bei verringerter Anzahl von Wandlerelementen auf der Sender- und auf der Empfängerseite eine mit Oszilloskop- und Fernsehröhrensichtanzeigen verträgliche, aberrationsfreie, ggf. dreidimensionale Abbildung mit höherer Auflösung gestatten.

Weiterhin soll bei dem Verfahren und der Vorrichtung die abgestrahlte Schalleistung mit einem höheren Wirkungsgrad

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ausnutzbar sein.

Entsprechend dem zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren werden von einem Sender vermittels eines Senderwandlerfeldes abgegebene Schallwellen in einer Brennlinie fokussiert, die Brennlinie wird in bezug auf den Abbildungsgegenstand verlagert, ein Empfängerwandlerfeld wird auf die Brennlinie fokussiert, und die Empfängerwandler in einer vorbestimmten Reihenfolge auf vom Abbildungsgegenstand aufgefangene Schallwellen abgetastet.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vermittels einer ersten Laufzeitleitung eine Folge fokussierter Impulse erzeugt und mit diesen das Senderwandlerfeld betrieben. Die Brennlinie, in welcher die von den Wandlern ausgehenden Schallwellen fokussiert sind, wird in bezug auf den Abbildungsgegenstand translatorisch mit vorbestimmter Geschwindigkeit verlagert. Die vom Abbildungsgegenstand kommenden Schallwellen werden vermittels des Empfängerwandlerfelds aufgefangen, und die Brennlinie wird vermittels der Empfängerwandler und einer zweiten Laufzeitleitung mit vorbestimmter Geschwindigkeit abgetastet. Dabei kann die Verlagerungsgeschwindigkeit der Brennlinie gleich gemacht werden der Abtastgeschwindigkeit, mit welcher die Empfängerwandler die Brennlinie abtasten, so daß ein Raster von praktisch 45° Neigungswinkel erzeugt wird.

Die zur Ausführung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein lineares Senderwandlerfeld, einen Sender mit einer mit dem Senderwandlerfeld verbundenen, zur Erzeugung von Fokussierimpulsen dienenden Folgesteuerung, wobei die Senderwandler zur Fokussierung der zugeführten Fokussierimpulse in einer Brennlinie dienen, ein in der Nähe des Senderwandlerfelds angeordnetes, zum Auffangen der von den Senderwandlern aus-

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gehenden Schallwellen dienendes lineares Empfängerwandlerfeld und eine mit dem Empfängerwandlerfeld verbundene, zur Abtastung der Brennlinie vermittels der Empfängerwandler dienende Abtastvorrichtung.

Entsprechend dem Verfahren und der Vorrichtung werden die ausgesandten Schallwellen in einer Brennlinie fokussiert, und die Brennlinie wird dann auf vom Abbildungsgegenstand reflektierte oder von diesem durchgelassene Wellen abgetastet. Die Vorrichtung weist auf der Senderseite N Wandlerelemente, und auf der Empfängerseite N Wandlerelemente auf. Diese 2N Wandlerelemente gestatt«
des Abbildungsgegenstands.

2 2N Wandlerelemente gestatten die Auflösung von N Stellen

Entsprechend einer Ausgestaltung wird der Sender durch zwei voneinander unabhängige, in ihrer Frequenz veränderliche Zwitschersignale getriggert, welche sich in entgegengesetzter Richtung entlang einer Laufzeitleitung fortpflanzen. Der Sender steuert durch Impulse mehrere Wandlerelemente an, und die abgestrahlte Schallwelle wird in einer Brennlinie fokussiert. Aufgrund der beiden gegenläufigen Zwitschersignale kann der Abbildungsgegenstand durch verhältnismäßig langsame Verlagerung der Brennlinie abgetastet werden. Die Empfängerwandler sind elektronisch auf die Brennlinie fokussiert und tasten die sich langsam fortbewegende Brennlinie rasch ab. Durch die Kombination aus der schnellen und der langsamen Abtastung wird ein rechteckförmiges Raster erzeugt, dessen Ausgangssignal für die Darstellung in Oszilloskopen und Fernsehbildröhren geeignet ist.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung wird das Senderwandlerfeld mit Impulsen gespeist von einer Laufzeitleitung, welche durch ein einziges Zwitschersignal angesteuert wird, wobei ein unter 45° geneigtes Raster erzeugt wird. Dieses Raster läßt sich unter Zwischenschaltung eines Abtastum-

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setzers vermittels eines Oszilloskops oder einer Fernsehbildröhre darstellen.

Bei der Vorrichtung ist die Anzahl der Wandlerelemente auf

Sender- und Empfängerseite verringert. Zur Auflösung von

N Stellen des Abbildungsgegenstands werden nur 2N Wandlerelemente benötigt. Aufgrund der geringeren Anzahl an
Wandlerelementen ist die Gesamtvorrichtung vereinfacht. Sowohl das sender- als auch das empfängerseitige Wandlerfeld
sind beide elektronisch fokussiert. "Aus diesem Grunde wird die abgestrahlte Leistung wirksamer ausgenutzt.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich unmittelbar zum Einsatz auf medizinischem Gebiet. Vermittels der Vorrichtung können ausgewählte Teile des menschlichen Körpers abgetastet werden, indem Ultraschallwellen
entweder von dem interessierenden Gegenstand reflektiert
oder die durch diesen hindurchdringenden Schallwellen benutzt werden. Wenn bei diesen Anwendungen die Leistungsdichte auf einen Höchstwert begrenzt sein muß, ermöglicht die doppelt
fokussierte Vorrichtung eine größere Eindringtiefe in den
Körper als bekannte Vorrichtungen.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich weiterhin auch zur Abbildung von Gegenständen mit
niedrigeren Frequenzen bei marinen Anwendungen oder für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung verwenden.

In jedem Falle kann der Abbildungsgegenstand mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgetastet werden. Wenn zur Impulsansteuerung der Wandler zwei Zwitschersignale verwendet werden, läßt sich der Äbbildungsgegenstand vermittels des Senderfeldes mit einer Geschwindigkeit abtasten, die niedriger liegt als die Geschwindigkeit der Schallwelle in der Laufzeitleitung. Aufgrund dieser niedrigeren Abtastgeschwindigkeit werden Fokussxeraberrationen in der abgestrahlten

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Schallwelle vermieden. Wenn zur Impulsansteuerung der Wandler im Empfängerfeld ein Zwitschersignal verwendet wird, können die Empfängerwandler die Brennlinie rasch abtasten, während diese ihrerseits den Abbildungsgegenstand langsam abtastet. Eine niedrigere Abtastgeschwindigkeit in Empfängern oder Sendern ist ebenfalls empfehlenswert für auf See verwendete großformatige Wandlerfelder, die mit niedriger Frequenz arbeiten.

Vermittels des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich weiterhin ein rechteckförmiges Raster erzeugen, das mit Oszilloskop- und Fernsehsichtanzeige verträglich ist. Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die abgestrahlte Schallwelle in einer waagerechten Brennlinie fokussiert, welche den Abbildungsgegenstand in senkrechter Richtung langsam abtastet, d.h. sich in senkrechter Richtung über diesen hinweg verlagert. Während dieser senkrechten Verlagerung der Brennlinie tasten die Empfängerwandler die Brennlinie in ihrer ganzen waagerechten Ausdehnung rasch ab. Der Unterschied zwischen den beiden Abtastgeschwindigkeiten läßt sich so hoch machen, daß ein Raster erhalten wird, das vergleichbar ist herkömmlichen Fernsehrastern.

Die Abtastgeschwindigkeit auf Sender- und Empfängerseite ist steuerbar und läßt sich auch auf niedrige Werte einstellen.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtastung eines Abbildungsgegenstands in allen drei Dimensionen möglich, indem beispielsweise die Dimensionen X und Y abgetastet werden, während die Dimension Z konstant gehalten wird. Anschließend wird die Dimension Z um einen vorbestimmten Betrag verändert, wonach die Dimensionen X und Υ erneut abgetastet werden. Dieser Vorgang wird so lange

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wiederholt, bis die Dimension Z völlig abgetastet worden
ist. Stattdessen kann zur Ausbildung einer dreidimensionalen Abtastung auch die Dimension X oder Y konstant gehalten werden, wobei die jeweils beiden anderen Dimensionen
entsprechend verändert werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind
im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele weiter veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt schematisch eine mit Reflexion arbeitende verbesserte elektronisch fokussierte
Abbildungsvorrichtung mit einem Sender, der durch zwei Zwitschersignale auf einer Laufzeitleitung mit Impulsen gespeist wird, sowie zwei langgestreckten Wandlerfeldern mit 2N Elementen, einem rechteckförmigen Raster und einem Empfänger.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer
weiteren Ausführungsform einer in Transmission arbeitenden elektronisch fokussierten Abbildungsvorrichtung mit einem Sender, der durch ein Zwitschersignal auf einer Laufzeitleitung mit Impulsen gespeist wird, zwei langgestreckten Wandlerfeldern mit 2N Elementen, einem unter 45° geneigten Raster und einem Empfänger.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer

weiteren Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung, bei welcher die beiden Wandlerfelder aus 2N Elementen senkrechtstehend
zueinander gebildet sind.

Die in Fig. 1 dargestellte elektronisch fokussierte Abbildung svorrichtung weist allgemein einen Sender 8 auf, der

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eine geordnete Impulsfolge zum Antrieb mehrerer akustischer Senderwandler 9 liefert. Durch die Impulsfolge werden sowohl die Senderwandler angetrieben als auch die von diesen abgegebenen Schallwellen fokussiert. Entsprechend der hier dargestellten bevorzugten Äusführungsform werden die von den Senderwandlern abgestrahlten Schallwellen an einem (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand reflektiert und treffen dann auf mehrere Empfängerwandler 10. Die Senderwandler 9 und die Empfängerwandler 10 sind wie nachstehend beschrieben in einem ebenen Feld angeordnet. Die von den Empfängerwandlern 10 aufgefangenen reflektierten Schallwellen werden durch einen Empfänger 12 abgetastet und in eine vermittels eines (nicht dargestellten) Oszilloskops darstellbare Form umgesetzt.

Der Sender 8 weist zwei Signalgeneratoren 14, 16 bekannter Ausführung auf. Jeder Signalgenerator liefert ein Ausgangssignal U) , W, , dessen Frequenz sich zeitlich linear vera Jd

ändert. Derartige, in ihrer Frequenz sich zeitlich verändernde Signale sind auch unter der Bezeichnung Zwitschersignale bekannt. Das Ausgangssignal CO des Signalgenerators 14 wird in das mit A bezeichnete Ende einer Laufzeit- oder Verzögerungsleitung 18 eingespeist. Das Ausgangssignal ^v, des Signalgenerators 16 wird in das Ende B der Laufzeitleitung 18 eingespeist. Die Laufzeitleitung 18 besteht aus einer akustischen Oberflächenwellen-Laufzeitleitung bekannter Ausführung mit mehreren über ihre Länge in gegenseitigen Abständen angeordneten Oberflächenwellenabgriffen 20. Diese Abgriffe 20 bestehen aus Interdigitalelektroden, welche in der Weise geschaltet sind, daß bei Fortpflanzung der von den Signalgeneratoren 14, 16 abgegebenen Ausgangssignale entlang der Laufzeitleitung 18 an jedem Abgriff 20 in einem bestimmten Zeitpunkt ein elektrisches Signal erscheint. Das an jedem Abgriff abgegriffene Ausgangssignal weist die Frequenz U) auf. Jeder Abgriff ist jeweils mit einer nachstehend beschriebenen Mischstufe 22 verbunden. Entsprechend

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einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung könen die Mischstufen 22 aus einfachen Mischstufen mit Feldeffekttransistoren bestehen, welche einen hohen Umsetzwirkungsgrad liefern und eine Überlastung der Laufzeitleitung verhindern.

Die Signalgeneratoren 14, 16 sind außerdem mit einer Mischstufe 24 verbunden, welche das Ausgangssignal W + (O üe-

a — D

fert. Bei der Mischstufe 24 handelt es sich um eine mittige, doppelt abgeglichene Dioc"en-Mischstufe. Das Ausgangssignal Oi + (O wird einem Modulator 27 zugeführt, welcher

ei ~~ Ω

das Ausgangssignal der Mischstufe 24 mit dem Ausgangssignal eines dritten Signalgenerators 29 komb" iert, der das Ausgangssignal U) liefert. Das Ausgangssignal des Modulators 27 ist ti) . Die entsprechenden Ausgangssignale sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 eingezeichnet.

In den Mischstufen 22 wird das Ausgangssignal U) des Modulators 27 mit dem jeweiligen Ausgangssignal Oi eines Abgriffs 20 kombiniert. Die Mischstufen 22 setzen dabei das Signal U) mit der Frequenz der Laufzeitleitung in die Resonanzfrequenz der Senderwandler 9 um. Die Mischstufen 22 können aus einfachen Feldeffekttransistor-Mischstufen bestehen. Der Ausgang j eder Mischstufe liegt an einem Verstärker 31 , in welchem der Signalpegel der Mischstufenausgänge auf einen zum Betrieb der Senderwandler 9 geeigneten Wert verstärkt wird. Jede Mischstufe 22 ist jeweils üoer einen Verstärker 31 mit einem einzigen, zugeordneten Senderwandler 9 verbunden.

Die Senderwandler 9 bestehen aus länglichen, senkrecht ausgerichteten piezoelektrischen Kristallen, welche bei Impulsansteuerung durch die Verstärker 31 jeweils eine Schallwelle erzeugen. Die Wandler sind nebeneinander in einer waagerechten linearen Reihe ausgerichtet. Die einzelnen Wandlerelemente können beispielsweise jeweils 9 cm lang und 1 mm breit ausgebildet sein. Bei einer derartigen praktischen

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Ausführungsform betrug die Leistungseinspeisung in die einzelnen Senderwandler 15,0 mW, womit angenähert eine abgestrahlte Schalleistung von 2,8 mW erhalten wurde. Die Mischstufen 22 bestehen dabei beispielsweise aus Feldeffekttransistoren mit zwei Toren, die bei einem Umsetzgrad von nahezu 1 mit einer ohmschen Last betrieben werden. Die Verstärker 31 können aus Darlington-Verstärkern bestehen, welche mit gemeinsamen Emitter-Leistungsverstärkern gekoppelt sind.

Vermittels der Laufzeitleitung 18 beschickt der Sender 8 nacheinander die einzelnen Senderwandler 9 mit Impulsen und fokussiert dabei die abgestrahlten: Schallwellen in eine Linie, welche in einem Abstand Z von dem Feld parallel zur Y-Achse verläuft. Das Wandlerfeld verhält sich dabei wie eine elektronische Zylinderlinse, welche die abgestrahlte Schalleistung in eine mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnete Brennlinie fokussiert. Der Brennpunkt des Systems läßt sich dabei so einstellen, daß die Brennlinie in die Ebene des (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstands fällt. Außerdem läßt sich die Brennlinie 34 in der nachstehend beschriebenen Weise entlang der X-Achse parallel zur Y-Achse und unter Beibehaltung eines konstanten Abstands Z von der Feldebene verlagern, sowie entlang der Z-Achse parallel zur Y-Achse unter Beibehaltung eines konstanten Abstands X verlagern.

Bei Betrachtung der Fokussierung der Senderwandler 9 sei angenommen, daß die Ausgäng
14 und 16 jeweils betragen:

angenommen, daß die Ausgänge ω , U) der Signalgeneratoren

a D

Cü_h = Cu₂ + μ^ (2)

in welchen Ui , U)^ die Anfangsfrequenzen sind und μ die Wobbelgeschwxndigkeit der Zwitschersignale ist. In sämtlichen nachstehenden Gleichungen ist mit den tiefgestellten

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Buchstaben die physikalische Lage der Veränderlichen innerhalb des Systems angegeben. Die Zwitschersignale O) , U)

a D

werden in der vorstehend beschriebenen Weise in die Enden A und B der Laufzeitleitung 18 eingespeist. An einer Stelle X_n entlang der Laufzeitleitung beträgt die Phase der an jedem Abgriff 20 erscheinenden Signale:

0_S

(χ

,t) =

^ωι

(t -

X
—-) +

^μ1
2

χ
(t - -2

)

2

+

const.

(3)

K

(χ

/t) =

ω₂

(t -

—-) +

T"

( t - -

2

+

const.

(4)

in welchen ν die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwelle in der Laufzeitleitung ist, wobei sich der Bezugspunkt null in der Mitte der Laufzeitleitung befindet. Da die Eingänge zum Modulator 27 aus Ou vom Signalgenerator 29

und dem Aus gangs signal U) + U) von der Mischstufe 24 bestehen, liefert der Modulator 27 das Ausgangssignal U) wie folgt:

ω = (ο + to. + ω (5)

c abs ^w/

Durch Einsetzen von Gleichungen (1) und (2) in Gleichung (5) ergibt sich:

Nebenbei bemerkt könnte 0) auch so gewählt werden, daß es gleich ist U) - U) -ι- L) + (μ - μ ) t und μ₂ ein gegenüber μ₁ entgegengesetztes Vorzeichen aufweist. In diesem Falle lassen sich die Oberwellen wie z.B. 2 L) , 2 U) ₂(^2ω 1 ⁵^ U\) + O)) leicht ausfiltern.

Die Phase des vom Modulator 27 abgegebenen Ausgangssignals

(^ ⁺ »2 \ 2 φ = ( U) + & +CJ )t + ■ —] t^z + const. (7)

C I AS \ ο /

Der Ausgang b). der Mischstufen 22 ergibt sich durch Mischen

der Ausgänge U) von den Abgriffen 20 mit dem Ausgang U) des P ^c

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Modulators. Die Phase des von den Mischstufen 22 abgegebenen resultierenden Signals ist somit wie folgt:

Durch Einsetzen der Gleichungen (1), (2) und (7) in die Gleichung (8) erhält man:

und nach Umordnen:

μ₁ +

(μ., - μ₂)² t² 2 (μ₁ + μ₂)

μ. - μ.

μ₁ + μ.

Xt

"ν"

(9)

+ (10)

Wenn das Signal (6ϋ. , 0 ) zum Betrieb des Feldes aus Senderwandlern 9 verwendet wird, fokussieren diese Wandler die Schallwellen in einer Brennlinie 34, die sich in einem solchen Abstand befindet, bei welchem die Phasenänderung entlang den Schallwegen keine Funktion von χ ist. Anders ausgedrückt, der Brennpunkt des Schallsignals ergibt sich für:

χ
2v

= 2 vt

(11) (12)

Das Senderfeld fokussiert die Schallwellen in einer Brennlinie 34, welche in einer Zylinderebene liegt. Die Symmetrieachse der Zylinderebene ist die Y-Achse, und die Brennlinie befindet sich in einem Abstand Z von dem Feld, wobei

ζ =

(13)

(μ₁

μ₂)

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Die Brennlinie wird über den Abbildungsgegenstand mit einer Translationsgeschwindigkeit ν hinwegbewegt. Aus Gleichung (12) ergibt sich für die Translationsgeschwindigkeit ν der Brennlinie in bezug auf das Wandlerfeld:

ν = 2v -! i-} (14)

V _μ + μ

Wenn die Trans lationsgeschwindigkei⁴^ ν wesentlich kleiner gemacht wird als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit ν der Schallwelle entlang der Laufzeitleitung, kann das Senderfeld die Schallwelle ohne nennenswerte Aberrationen fokussieren, was auf unterschiedliche Verzögerungszeiten entlang" den unterschiedlichen Schallwegen zu den Brennlinien zurückzuführen ist.

Wie somit aus dem vorstehenden ersichtlich, fokussieren die Senderwandler 9 die Schallwellen in einer Brennlinie 34, und diese Brennlinie läßt sich verhältnismäßig langsam über den Abbildungsgegenstand hinweg verlagern. Bei Verwendung zweier, sich in gegenläufiger Richtung entlang der Laufzeitleitung 18 fortpflanzender Zwitsehersignale verlagert sich die Brennlinie mit einer Translationsgeschwindigkeit v_ über den Abbildungsgegenstand, welche wesentlich kleiner ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit ν der Schallwellen in der Laufzeitleitung. Entsprechend Fig. 1 verläuft die Brennlinie im wesentlichen parallel zur Y-Achse und wird in einer zur X- und Y-Achse parallelen Ebene in konstantem Abstand Z vom Wandlerfeld verlagert. Die Brennlinie läßt sich gleichfalls entlang der Z-Achse parallel zur Y-Achse in einem konstanten Abstand X verlagern.

Die in Fig. 1 dargestellte Abbildungsvorrichtung arbeitet mit Reflexion, d.h. die von den Senderwandlern 9 ausgehende Schallwelle wird an dem (nicht dargestellten) Abbildungs—

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gegenstand reflektiert und fällt dann auf die Empfängerwandler 1O. Die Empfängerwandler 1O bestehen aus piezoelektrischen Kristallen, die in einer aufrechten, senkrecht ausgerichteten linearen Reihe zentrisch zum Senderwandlerfeld angeordnet sind. Diese Empfängerwandler sprechen auf Amplitude und Phase des vom Abbildungsgegenstand zurückgeworfenen Schallbildes an. Bei einer praktischen Ausführungsform des Empfängerwandlerfeldes 10 bestand das Feld aus 30 Wandlerelementen in Form eines Streifens aus einem piezoelektrischen Werkstoff von angenähert 1 cm Breite. Die Wandlerelemente wiesen einen gegenseitigen Abstand von jeweils 2 mm auf und wurden vermittels eines Signals von 50 MHz in der Laufzeitleitung mit 4 MHz betrieben.

Die einzelnen Empfängerwandler 10 im Empfängerfeld werden nacheinander durch den Empfänger 12 abgetastet. Die Abtastvorrichtung besteht grundsätzlich aus einer akustischen Oberflächenwellen-Laufzeitleitung 38 mit mehreren in gegenseitigen Abständen angeordneten Abgriffen 40. Jeder Abgriff 40 an der Laufζextleitung besteht wie vorstehend beschrieben aus einer Interdigitalelektrode, wobei für jeden Empfängerwandler 10 jeweils ein entsprechender Abgriff vorhanden ist. Die Ausgänge der einzelnen Abgriffe an der Laufzeitleitung werden in einer Dioden-Mischstufe 42 mit einem Ausgangssignal eines Empfängerwandlers 10 gemischt.

Die Arbeitsweise des Empfängers 12 läßt sich am besten anhand des Vorgangs erläutern, daß ein kurzer Impuls mit der Frequenz 0) entlang der akustischen Laufzeitleitung 38 eingespeist wird. Wenn das von dem Empfängerwandler 10 aufgefangene Signal eine Frequenz 4), aufweist, erscheinen die Ausgangssignale an den einzelnen Mischstufen 42 mit Frequenzen, die äquivalent sind &>_r + ^_d bzw. k>_r - U)^. Bei der hier dargestellten Aus führung s form wird ein Ausgangs signal mit der Summenfrequenz ( tu + O)) nur dann erhalten, wenn das Impulssignal U) über die Laufzeitleitung iäuft. Der

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Impuls tastet nacheinander jeden einzelnen Wandler 10 ab, wobei der Ausgang zur Intensitätsmodulation einer Kathodenstrahlröhre und damit zur Sichtanzeige einer Linie des Schallbildes verwendet werden kann. Der Schallimpuls verhält sich somit wie der Abtastelektronenstrahl in einer Vidikonröhre.

Bei einer praktischen Ausführungsform hatte das in die Laufzeitleitung 38 eingespeiste Signal GJ eine Frequenz von 50 MHz, und das von den Wandlern aufgefangene, reflektierte Signal U) hatte eine zwischen 2 bis 5 MHz betragende Frequenz. Die Ausgänge der Mischstufen wurden addiert, und die Summenfrequenz wurde über einen Filter einem (nicht dargestellten) Ausgangskreis zugeführt.

Zur Erläuterung des Fokussiervorgangs im Empfängerwandlerfeld 10 und im Empfänger 12 sei ein Bild einer linienförmigen Schallquelle betrachtet, welche sich in einem Abstand Z von der Empfängerwandlerebene befindet. Diese linienförmige Schallquelle ist analog der Reflexion von Schallwellen an dem (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand in der Brennlinie 34. Wenn das von der linienförmigen Schallquelle y , ζ abgegebene Signal sich als exp j (D t verändert, beträgt die Phase des an einem Punkt y des Empfängerfeldes ankommenden Signals in paraxialer Näherung:

- y_o)² ^

e)

in welcher ν die Schallgeschwindigkeit im Medium zwischen den Wandlern und der linienförmigen Schallquelle ist. Entsprechend Gleichung (15) verändert sich die Phase des Schallsignals in der Ebene der Empfängerwandler quadratisch Zur Beseitigung dieser quadratischen Änderung wird ein elektrisches Signal &> , das sich komplementär dazu quadratisch verändert, entlang der Oberflächenwellen-Laufzeitleitung 38 eingespeist. Dieses elektrische Signal (ü in der

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₁₆ . 353Q811

Laufzeitleitung ist entgegengesetzt dem von den Wandlern aufgefangenen Signal. Da der Empfänger 12 die von den Wandlern aufgefangenen Signale mit den Signalen aus der Laufzeitleitung kombiniert, verändert sich das Ausgangssignal & + ^₂ i-ⁿ ^^er Summenfrequenz in seiner Phase nicht.

Das in die Laufzeitleitung eingespeiste elektrische Signal ist ein lineares, frequenzmodulxertes Zwitschersignal mit der Frequenz D = (^. + [i.t. An einer Stelle y der Laufzeitleitung beträgt die Phase dieses elektrischen Signals:

in welcher ν die Geschwindigkeit der Welle entlang dem Feld der Empfängerwandler 10 ist.

Das Produkt aus dem frequenzmodulierten Zwitschersignal mit dem Schallbildsignal weist an dem nten Abgriff der Laufzeit leitung 38 folgende Phase auf:

(X)₃ (Y_n - Y)²

Das Ausgangssignal des Empfängers 12 hat daher an der Summenfrequenz die Form:

τ ⁿ⁼¹ A_n „ΰ ²

V ΣΖ ^eXP ^T ^(t " v^}

n=0

In^-Y₀)² -jOJ^ni χ exp

in welcher £ der Abstand zwischen den Empfängerwandlerelementen, η die Anzahl der Abgriffe, a eine Konstante und

χ = nt ist.
η

Wenn die Frequenz ^₁ so gewählt wird, daß

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= 2 m7C (19)

wird der letzte Ausdruck in Gleichung (18) gleich 1. Wenn die Wobbelgeschwindigkeit μ so gewählt wird, daß

μ = — (20)

ζ ν
im Zeitpunkt t, so daß

sind die Phasen der elektrischen Signale an sämtlichen Empfängerelementen gleich, so daß sich sämtliche Anteile der N Abgriffe summieren lassen.

Wenn die Wobbelgeschwindigkeit μ so gewählt wird, daß sie der in Gleichung (20) entspricht, erfolgt theoretisch eine perfekte Fokussierung an einem Punkt y in einem Abstand ζ von den Wandlern. Dabei sei angemerkt, daß eine Änderung der Wobbelgeschwindigkeit μ analog ist einer Änderung der Brennebene einer elektronischen Linse.

Wenn die Serie in Gleichung (18) summiert und die Wobbelgeschwindigkeit so gewählt wird, daß sie Gleichung (20)'genügt , dann

F(t)

^{A sin}lr <y_o - ^vt)/^sin iXN ^o - ^vt)

(22)

in welcher L = η xt , die Breite des Wandlerfeldes, und X= 2%ν /CO , die Schallwellenlänge ist.

Wie aus dem vorstehenden ersichtlich, läßt sich das Empfängerwandlerfeld 10 in einem Punkt fokussieren, und dieser Punkt läßt sich entlang der Brennlinie 34 der ausgesandten Schallwelle verlagern. Die Geschwindigkeit dieses Punkts oder die Abtastgeschwindigkeit ν der Empfängerwandler entlang der Brennlinie ist gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Welle entlang der Laufzeitleitung 38. Dabei sei darauf hin-

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gewiesen, daß die Abtastgeschwindigkeit der Empfängerwandler wesentlich höher ist als die Translationsgeschwindigkeit ν der Brennlinie. Die Translationsgeschwindigkeit der Brennlinie ist niedriger, weil in die Laufzeitleitung 18 zwei Zwitschersignale eingespeist werden. Somit können die Empfängerwandler die Brennlinie in mehrfachem Hin- und Herlauf abtasten im Vergleich zur verhältnismäßig langsamen Verlagerung der Brennlinie.

Dabei wird ein rechteckförmiges Raster erzeugt, das beschrieben wird von einem Punkt, der sich sowohl in einer zur Y-Achse parallelen Richtung mit hoher Geschwindigkeit als auch in einer zur X-Achse parallelen Richtung mit niedriger Geschwindigkeit fortbewegt. Das Raster ist fokussiert und tastet den abzubildenden Gegenstand ab. Aufgrund der Erzeugung eines rechteckförmigen Rasters ist das System verträglich mit einer Fernsehröhren- oder Oszilloskopdarstellung.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform zur Folgesteuerung des Senders und zur Impulsansteuerung der Senderwandler mit einem einzigen Zwitschersignal dargestellt. Diese Ausführungsform ist für Transmission, d.h. durch den Aufnahmegegenstand durchgelassene Schallwellen ausgelegt. Mit dem Bezugszeichen 54 ist ein Sender bezeichnet, der einen Signalgenerator 55 mit dem Ausgang (ü aufweist.

aa

in welcher M .. die Anfangsfrequenz und μ... die Wobbeigeschwindigkeit des Zwitschersignals ist. Die Laufzeitleitung 57 besteht aus einer akustischen Oberflächenwellen-Lauf zeit leitung mit der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise. Die Signale in der Laufzeitleitung werden durch mehrere Abgriffe 59 abgegriffen, welche aus in gleichen gegenseitigen Abständen über die ganze Länge der Laufzeitleitung angeordneten Interdigitalelektroden bestehen. Jeder einzelne Abgriff ist mit einer Mischstufe 61 verbunden, in

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welcher die Signale von der Laufzeitleitung mit einem Zwitschersignalausgang to eines zweiten Signalgenerators 63 kombiniert werden.

= ^ωιι ^{+ w}ss ⁽²⁴⁾

Hierbei sei angemerkt, daß tO, . auch am Ausgang des Signalgenerators 55 eingespeist werden kann. In diesem Falle werden Reflexionsprobleme in der Laufzeitleitung vermieden,

da sowohl &) und <ü bei Reflexion mit jeweils der Ampliaa DD

tude Γ bzw. P, ein kleineres Reflexionsprodukt V Π ergeben, a D a D

Jede Mischstufe 61 ist jeweils mit einem Senderwandler 65 verbunden, so daß das ganze Feld nacheinander durch die Mischstufenausgänge durch Impulse angesteuert wird. Diese Wandler bestehen aus langgestreckten piezoelektrischen Kristallen in senkrecht übereinanderliegender Anordnung in Form einer senkrechten, linearen Reihe. Das Feld wird nacheinander von dem Sender mit Impulsen gespeist, wobei die abgestrahlten Schallwellen in einer Brennlinie 67 fokussiert werden, welche parallel zur X-Achse in einer Höhe Y und in einem Abstand Z₁ von dem Feld verläuft. Die Brennlinie befindet sich an dieser Stelle wenn:

i ^V

²1 ^Vw

in welcher μ-.. die Wobbeigeschwindigkeit des Z witschersig-

nals CO ,Z₁ der Abstand von dem Senderwandlerfeld 65 zur aa ι

Brennlinie, U) eine Komponentenfrequenz des Ausgangssignals £ü,_ des Signalgenerators 63, ν die Schallgeschwindigkeit im Medium zwischen den Wandlern und der Brennlinie und

^V11 = ^Va-T*T ⁽²⁶⁾

ist, in welcher L der Abstand zwischen den Senderwandlern, L, der Abstand zwischen den Abgriffen an der Laufzeitleitung und ν die Schallgeschwindigkeit entlang der Laufzeitleitung

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57 ist.

Die Brennlinie 67 befindet sich am (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand , so daß die Schallwellen auf diesen fallen. Bei Transmissionsabbildung laufen die Schallwellen reflexionsfrei an dem (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand vorbei und treffen anschließend auf ein Feld aus Empfängerwandlern 70. Das Empfängerwandlerfeld ist dem Senderwandlerfeld gegenüberliegend angeordnet, wobei sich der Abbildungsgegenstand normalerweise unmittelbar zwischen den beiden Feldern befindet. Das Empfängerwandlerfeld besteht aus mehreren in gegenseitigen Abständen in einer waagerechten Linie angeordneten piezoelektrischen Kristallen. Jeder Wandler weist eine quadratische Formgebung auf und kann somit Raumwellen aus einem großen Raumwinkel auffangen.

Die Empfängerwandler 70 werden nacheinander vom Empfänger abgetastet. Der Empfänger weist einen Signalgenerator 76 auf, der ein Zwitschersignal ü) abgibt.

"cc - ^W22 ⁺ ^ ⁽²⁷⁾

Der Signalgenerator 76 speist das Ausgangssignal ^ in eine Laufzeitleitung 74 ein, welche wie vorstehend beschrieben in bekannter Weise ausgebildet ist. Die Signale in der Laufzeitleitung werden durch mehrere Abgriffe 75 abgegriffen, welche aus in gleichen gegenseitigen Abständen über die Länge der Laufzeitleitung angeordneten Interdigitalelektroden bestehen. Jeder Abgriff ist jeweils mit einer Mischstufe 72 verbunden, welche wiederum mit einem Empfängerwandler 70 verbunden ist. Die Laufzeitleitung 74 tastet nacheinander die Empfängerwandler 70 in der vorstehend beschriebenen Weise ab und erzeugt ein Ausgangssignal ^jj·

^dd - S₂ ⁺ »ⁱ22^{t +} %s (28)

Wenn W_bb wie oben vermerkt in den Ausgang des Signalgenerators 55 eingespeist wird, ergibt sich

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= 6ü₂2 ⁺ iⁱ22^t ~ ^ss* ^Dieses Ergebnis ist vorteilindem es nicht zu ei]
den Fokussiersignal führt.

haft, indem es nicht zu einem t U) entsprechenden stören-

Der Abstand Z₂ zwischen dem Empfängerwandlerfeld 70 und dem (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand steht nach folgender Gleichung in Beziehung zur Wobbeigeschwindigkeit μ₂₂ des Zwitschersignals -,.,:

(ü_ss V₂₂ 2
IL = °^s ^ΔΔ (29)

^22 Z₂ ν_ω

in welcher iü__ eine Komponentenfrequenz des Ausgangssignals ss

U) ,-, des Signalgenerators 63, Va. die Schallgeschwindigkeit o.a.

im Medium und

v' i«
V₀₀ = *■ E__ (30)

mit der vorstehend angegebenen Bedeutung in bezug auf das Empfängerwandlerfeld 70 ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Empfänger 71 auf einen Punkt fokussiert, welcher den (nicht dargestellten) Abbildungsgegenstand in einer zur X-Achse parallelen Richtung abtastet. Die Empfängerwandler tasten somit entlang einer Linie ab, die vorgegeben ist durch

χ = v₂₂t (31)

Die Senderwandler 65 fokussieren die Schallwellen in eine zur X-Achse parallele Brennlinie 67, welche sich darstellen läßt durch

y = v_n ( t -X)

in welcher T die zeitliche Verzögerung zwischen den Zwitschersignalen £ü_aa und it)_bb ist. Wie oben ausgeführt, verlagert sich die Brennlinie parallel zur X-Achse in einem konstanten Abstand Z₁ von den Senderwandlern 65 in einer zur Y-Achse parallelen Richtung.

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Die Brennlinie 67 schneidet die Abtastung der Empfängerwandler an folgendem Punkt:

V₁₁

Y = -^r¹ Χ" V₁₁T (33)

^V22 ^M

Bei einer praktischen Ausführungsform wurde V₁₁ gleich gemacht V22· In diesem Falle erfolgte die Abtastung in einem Raster 78 unter 45° in einem Abstand Z₁ von den Senderwandlern und einem Abstand z„ von den Empfängerwandlern. Das unter 45° geneigte Raster war eben und verlief parallel zur Ebene von X- und Y-Achse. Die schrittweise Verlagerung der Abtastlinien des Rasters wurde durch Veränderung der zeitlichen Verzögerung T bewirkt.

Eine weitere Anordnung für die Sender- und Empfängerwandler ist in Fig. 3 dargestellt. Entsprechend dieser Anordnung sind die Senderwandler 45 senkrechtstehend zu den Empfängerwandlern 47 ausgerichtet, wobei jeder einzelne Wandler in beiden linearen Feldern einen Abstand von den benachbarten Wandlern aufweist. Diese Anordnung ist in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben mit Sender 8 und Empfänger 12 verbunden. Im Betrieb werden die ausgesandten Schallwellen in einer Brennlinie fokussiert, welche sich langsam wie anhand der Ausführungsform von Fig. 1 beschrieben über den Abbildungsgegenstand hinweg verlagert. In entsprechender Weise sind die Empfängerwandler auf einen Punkt in der Brennlinie fokussiert und tasten diese im Vergleich zu ihrer Translationsgeschwindigkeit mit hoher Geschwindigkeit ab.

Sämtliche vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhalten sich wie elektronische Zylinderlinsen. Jedes Senderwandlerfeld fokussiert die ausgesandten Schallwellen in eine Brennlinie, wobei sich der Brennpunkt des Systems derart einstellen läßt, daß sich die Brennlinie in der Ebene des Abbildungsgegen-

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stands befindet.

Jede Ausführungsform weist zwei Felder aus N Wandlern auf, wobei N eine beliebige reelle Zahl ist. Beide Felder können eine unterschiedliche Anzahl von Elementen aufweisen. Die N Wandler können zur Abtastung entweder eines Rasters oder eines Abbildungsgegenstands mit wenigstens N aufzulösenden Punkten oder Stellen verwendet werden. Somit ist im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen die Anzahl der Wandlerelemente und der Umfang der diesen zugeordneten Schaltun
ringert.

2 Schaltung für die Auflösung von N Punkten wesentlich ver-

Die Sender- und Empfängerwandler können gegenseitig austauschbar sich gegenüberliegend angeordnet werden, wobei die Vorrichtung in Transmission abbildet, oder beide Felder können in ein und derselben Ebene angeordnet werden, wobei die Vorrichtung in Reflexion abbildet. Sowohl bei Reflexions- als auch bei Transmissionsabbildung tastet die Abbildungsvorrichtung das den jeweiligen Sender- und Empfängeranordnungen entsprechende Raster ab.

Statt der hier beschriebenen akustischen Oberflächenwellen-Laufzeitleitung lassen sich auch andere Verzögerungsleitungen wie z.B. die für optische Abbildungen verwendeten ladungsgekuppelten Verzögerungsleitungen oder elektromagetische Verzögerungsleitungen verwenden. Bei Betrieb mit niedrigen Frequenzen kann anstelle einer Laufzeitleitung auch ein Schieberegister in Verbindung mit einem Digital-Analog-Wandler eingesetzt werden.

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche :

\ .) Verfahren zur elektronisch fokussierten Abbildung eines Gegenstands durch Schallwellen, dadurch gekennzeichnet , daß von einem Sender (8, 54) vermittels eines Senderwandlerfeldes (9, 65) abgegebene Schallwellen in einer Brennlinie (34, 67) fokussiert werden, die Brennlinie in bezug auf den Abbildungsgegenstand verlagert wird, ein Empfängerwandlerfeld (10, 70) auf die Brennlinie fokussiert wird, und die Empfängerwandler in einer vorbestimmten Reihenfolge auf vom Abbildungsgegenstand aufgefangene Schallsignale abgetastet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vermittels einer ersten Laufzeitleitung (18, 57) eine Folge fokussierter Impulse erzeugt und mit diesen das Senderwandlerfeld betrieben wird, die Brennlinie, in welcher die von den Wandlern ausgehenden Schallwellen fokussiert sind, in bezug auf den Abbildungsgegenstand translatorisch mit vorbestimmter Geschwindigkeit verlagert wird, die vom Abbildungsgegenstand kommenden Schallwellen vermittels des Empfängerwandlerfelds aufgefangen werden und die Brennlinie vermittels der Empfängerwandler und einer zweiten Laufzeitleitung (38, 74) mit vorbestimmter Geschwindigkeit abgetastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlägerungsgeschwxndxgkeit der Brennlinie gleich gemacht wird der Abtastgeschwindigkeit, mit welcher die Empfängerwandler die Brennlinie abtasten, und ein Raster von praktisch 45° Neigungswinkel erzeugt wird.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch ein lineares

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Senderwandlerfeld (9, 45, 65), einen Sender (8, 54) mit einer mit dem Senderwandlerfeld verbundenen, zur Erzeugung von Fokussierimpulsen dienenden Folgesteuerung (14 - 31), wobei die Senderwandler zur Fokussierung der zugeführten Fokussierimpulse in einer Brennlinie (34, 67) ausgelegt sind, ein in der Nähe des Senderwandlerfelds angeordnetes, zum Auffangen der von den Senderwandlern ausgehenden Schallwellen dienendes lineares Empfängerwandlerfeld (10, 47, 70) und eine mit dem Empfängerwandlerfeld verbundene, zur Abtastung der Brennlinie vermittels der Empfängerwandler dienende Abtastvorrichtung (12, 38 - 42; 71 - 76).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgesteuerung mit den Senderwandlern verbundene, zur translatorischen Verlagerung der Brennlinie in bezug auf das Senderwandlerfeld dienende Vorrichtungen aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Senderwandlerfeld aus einer linearen Reihe von N Senderelementen, und das lineare Empfängerwandlerfeld aus einer linearen Reihe von M Empfängerelementen besteht, N und M beliebige, reelle, positive Zahlen sind, und die Vorrichtung für die Auflösung des Abbildungsgegenstands an wenigstens NxM Stellen oder Punkten ausgelegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung zur Fokussierung der Empfängerwandler in einem Punkt der Brennlinie und zur Verlagerung dieses Punkts entlang der Brennlinie dienende Mittel umfaßt.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgesteuerung ein mit mehreren Digital-Analog-Wandlern verbundenes Schieberegister aufweist, und die Digital-Analog-Wandler mit den Senderwandlern verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgesteuerung aus einer lastgekoppelten Laufzeitleitung besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderwandlerfeld um das Empfängerwandlerfeld herum angeordnet und die Abbildung durch Reflexion erzeugbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderwandlerfeld dem Empfängerwandlerfeld gegenüberliegend angeordnet und die Abbildung durch Transmission erzeugbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderwandlerfeld senkrechtstehend zum Empfängerwandlerfeld angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7 oder 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Erzeugen eines ersten Zwitschersignals dienender erster Signalgenerator (14, 55), eine mit diesem gekoppelte und durch das Zwitschersignal ansteuerbare Laufzeitleitung (18, 57), mehrere in gegenseitigen Abständen an der Laufzeitleitung angeordnete, zum Abgreifen von Teilen des Zwitschersignals dienende Abgriffe (20, 59), ein zum Erzeugen eines zweiten Zwitschersignals dienender zweiter Signalgenerator (16, 63) und mehrere mit dem zweiten Signalgenerator und jeweils einem Abgriff an der Laufzeitleitung ver-

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verbundene, zur Erzeugung einer geordneten Folge von Fokussxerimpulsen dienende Mischstufen (22) vorgesehen sind.

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