DE2930914A1 - Bildwiedergabegeraet - Google Patents

Description

• Bildwiedergabegerät
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildwiedergabegerät, insbesondere Ultraschall-Bildgerät, mit logarithmischem Verstärker im Empfangsteil, dem ein Schwellenglied mit einstellbarer Schwellspannung zum Unterdrücken von Störsignalen nachgeschaltet ist.
• Bildwiedergabegeräte dieser Art werden insbesondere als Schnittbildgeräte in der elektromedizinischen Ultraschall-Diagnostik eingesetzt. Der logarithmische Verstärker ist dann beispielsweise ein Tiefenausgleichverstärker mit einer über die Zeit steuerbaren Verstärkung, der gleichzeitig zur Dynamikkompression dient. Logarithmische Verstärker sind als integrierte Bausteine im Handel erhältlich, wie z.B. aus "Logarithmic Amplifier TL 441 C, Datenblatt Texas Instruments Inc." bekannt ist.
• Ein besonderer Vorteil der logarithmischen Signaldarstellung ist, daß sich mit ihr eine besonders große Signaldynamik ins Bild umsetzen läßt. Dahei ist jedoch @@@ @ Bd 20@ @@@7@ der Einsatz einer Amplitudenschwelle zur Unterdrückung von Störsignalen (wie akustisches und elektrisches libersprechen, Rauschen oder im Falle der Anwendung mit Ultraschall auch Schallfeldnebenkeulen, Mehrfachechos od. dgl.) notwendig. Zur Einstellung der Amplitudenschwelle dient das Schwellenglied. Eigenschaft dieses Schwellengliedes ist jedoch, daß eine Änderung der Schwellspannung gleichzeitig auch immer eine Veränderung der Bildhelligkeit bewirkt, was bei herkömmlichen Geräten durch eine Nachregulierung der Verstärkung von Hand ausgeglichen werden muß. Ein solches Verfahren ist jedoch recht umständlich und ungenau.
• Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein solches Bildwiedergabegerät der eingangs genannten Art aufzubauen, bei dem eine Änderung der Schwellspannung sowohl den Weiß- als auch den Schwarzpegel des Bildsignals, der sich für Lineardarstellung ergibt oder ergeben würde, nicht beeinflußt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Schwellenglied ein Pegelausgleichverstärker nachgeschaltet ist, dessen Eingang zur Einstellung des Verstärkungsgrades mit dem Schwelleneinstellglied für die Schwelispannung am Schwellenglied gekoppelt ist in der gleise, daß mit einer Änderung der Schwellspannung gleichzeitig der Verstärkungsgrad des Pegelausgleichvers tärkers im Sinne der Konstanthaltung des maximalen Weißpegel geändert wird.
• Hit der erfindungsgemäßen Anordnung und Steuerung eines Pegelausgleichverstärkers ist also erreicht, daß der maximale Weißpegel bzw. auch der Schwarzpegel des Bildsignals bei Lineardarstellung von der Schuieilspannung bei logarithmischer Darstellung unbeeinflußt bleibt. Die Bildhelligkeit bleibt also bei Übergang auf logarithmische Darstellung unverändert und eine umständliche Nachregulierung der Verstärkung von Hand ist aus diesem Grunde von vornherein nicht mehr nötig.
• In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sollte der aus logarithmischem Verstärker, Schwellenglied und Pegelausgleichverstärker bestehende Logarithmierbausatz als Zusatz zu einem Bausatz für reine lineare Signalverarbeitung vorhanden sein, wobei an den Schnittstellen zwischen logarithmischer und linearer Signalverarbeitung Schalter zur Umschaltung zwischen den beiden Arten der Signalverarbeitung angeordnet sind.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.
• Es zeigen: Fig. 1 die Erfindung in einem Prinzipschaltbild, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für das Schwellenglied mit nachgeschaltetem Pegelausgleichverstärker.
• In der Fig. 1 wird das am Eingang E einkommende Eingangssignal UE, z.B. Ultraschall-Videosignal, auf einen Direktleitungsast 1 und auch auf einen dazu parallelen Ast mit dort eingeschaltetem logarithmischen Verstärker 2 gegeben. Das im Leitungsast. 1 arlstehende Signal unterliegt normaler linearer Serarbeitung, das über den Logarithmierer 2 geleitete Signal unterliegt hingegen logarithmischer Verarbeitung. Die Wahl zwischen linearer und logarithmischer Signalverarbeitung geschieht mittels Umschalter 3 am Eingang eines Gleichrichters 4 mit nachgeschaltetem Tiefpaß 5. Am Ausgang des Tiefpasses 5 ga- belt sich die Schaltungsanordnung wieder in dem Sinne, daß zur Linearverarbeitung ein Leitungsast 6 und zur logarithmischen Verarbeitung ein Schwellenglied 7 mit Pegelausgleichverstärker 8 und gemeinsamen Schwellwerteinstellglied 9 zur Verfügung steht. Umschaltung zwischen beiden Signal verarbeitungsarten erfolgt wieder mittels eines im Gleichtakt zum Schalter 3 geschalteten Ausgangsschalters 10. Das am Ausgang A anfallende Ausgangssignal UA wird dann an den (nicht dargestellten) bildverarbeitenden Geräteteil, insbesondere Sichtbildröhre, weitergegeben.
• Wesentliches Element der beschriebenen Schaltungsanordnung ist gemäß der Erfindung also der Pegelausgleichverstärker 8, der dem Schwellenglied 7 nachgeschaltet ist und dessen Verstärkungsfaktor über das Schwelleneinstellglied 9 zusammen mit der Schwellspannung S so steuerbar ist, daß der maximale Weißpegel des Signals U3 = U3 nicht von der Schwellspannung S beeinflußt wird.
• Für die Ausgangsspannung des Schwellengliedes 7 gilt nämlich die folgende Beziehung: U4 = U3- S.
• und für den Verstärkungsfaktor VP des Pegelausgleichverstärkers 8 läßt sich die folgende Bestimmungsgleichung aufstellen: UA= (U3 - S) . VP = U3, woraus man für VP die Beziehung erhält: U3 VP = .
• U3 - S Damit ist erreicht, daß der maximale Weißpegel Û3, der sich im Falle linearer Signaldarstellung ergibt oder ergeben würde, bei Umschaltung auf logarithmische Darstellung immer erhalten bleibt, gleichgültig wie der Wert der Schwellspannung S gewählt wird. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für den Schwarzpegel der linearen Signaldarstellung, der bei Umschaltung auf logarithmische Darstellung ebenfalls von der Schwelle unbeeinflußt bleibt.
• Ein Ausführungsbeispiel für Schwellenglied, Pegelausgleichverstärker und Einstellvorrichtung für die Schwelle S zeigt die Fig. 2. Das Schwellenglied 7 ergibt sich hier durch die Kombination OP1, R1, D eines Summierverstärkers mit einem idealen Einweggleichrichter. Für die Spannung U4 gilt folgende Beziehung: U - (U3 ) 5) für U3 > S O für U < 5 Für den Pegelausgleich, der durch einen Umkehrverstärker OP2, R4, R5, R6 realisiert ist, gilt: UA = - U4 .
• R6 - #R Die Forderung obenstehender Bestimmungsgleichung für den Verstärkungsfaktor des Pegelausgleichverstärkers ist erfüllt mit der folgenden Beziehung: # R S = R6 U3 Damit ist der besondere Vorteil gegeben, daß # R und S proportional zueinander änderbar sind. Die Proportionalität zwischen # R und 5 kann entweder mechanisch durch ein Tandem-Potentiometer oder auch elektrisch mit Hilfe eines spannungsabhängigen Widerstandes (z.B. Feldeffekttransistor)erreicht werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Bildwiedergabegerät, insbesondere Ultraschall-Bildgerät, mit logarithmischem Verstärker im Empfangsteil, dem ein Schwellenglied mit einstellbarer Schwellspannung zur Unterdrückung von Störsignalen nachgeschaltet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Schwellenglied (7) ein Pegelausgleichverstärker (8) nachgeschaltet ist, dessen Eingang zur Einstellung des Verstärkungsgrades mit dem Schwelleneinstellglied (9) für die Schwellspannung (S) am Schwellenglied (7) gekoppelt (K) ist in der Weise, daß mit einer Änderung der Schwellspannung gleichzeitig der Verstärkungsgrad des Pegelausgleichwerstärkers im Sinne der Konstanthaltung des maximalen Weißpegels geändert wird.
2. 2. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Eingang zur Einstellung des Verstärkungsgrades des Pegelausgleichverstärkers (8) mit dem Schurelleneinstellglied (9) für die Schwellspannung (S) so gekoppelt ist, daß sich folgende funktionelle Beziehung ergibt: U3 VP = , U3 -S wobei Vp der Verstärkungsgrad des Pegelausgleichuerstärkers, S die Schwellspannung und U3 der maximale Weißpegel des Einyangssignals, insbesondere bei Lineardarstellung, snd.
3. 3. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Schwellenglied (7) und Schwelleneinstellglied (9) in Kombination (OP1, R1, D) einen Summierverstärker und einen idealen Einweggleichrichter umfassen, für die die Beziehung gilt: U4 = - (U3 - S) für U3 > S O für U3 C 5 mit U4 als Ausgangsspannung des Schwellengliedes und U3 als Eingangsspannung und S wieder als Schwellspannung.
4. 4. Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Pegelausgleichverstärker (8) einen Umkehrverstärker (OP2, R4, R5, R6) umfaßt, für den die Beziehung gilt: UA = - U4 wobei UA die Ausgangsspannung des Ausgleichverstärkers und U4 dessen Eingangsspannung sowie R6 einen Rückkoppelwiderstand und d R die Widerstandsänderung eines Potentiometers (R5) am Eingang des Umkehrverstärkers bedeuten.
5. 5. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 4, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine solche Kopplung (K) zwischen Schwelleneinstellglied (9) und Eingangspotentiometer (R5) des Umkehrverstärkers (OP2, R4, R5, R6), daß sich die bezüglich # R und S proportionale Beziehung # R S = R6 U3 ergibt.
6. 6. Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Proportionalkopplung (K) zwischen Einstellglied für den Verstärkungsgrad des Pegelausgleichwerstärkers und Einstellglied (9 bzw. R2, R3, UB ) für die Schwelle des Schwellengliedes mechanisch yekoppelte Potentiometer, wie bei- spielsweise Tandem-Potentiometer, oder elektrisch gekoppelte spannungsgesteuerte Widerstände, wie beispielsweise Feldeffekttransistor od. dgl., dienen.
7. 7. Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der aus Logarithmierverstärker (2), Schwellenglied (7) mit Schwelleneinstellglied (9) und Pegelausgleichverstärker (8) bestehende Logarithmierbausatz als Zusatz zu einem Bausatz (-1, 4, 5) für lineare Signalverarbeitung eingesetzt ist und daß an den Schnittstellen zwischen linearer und logarithmischer Signalverarbeitung Umschalter (3, 10) zur Umschaltung zwischen beiden Signalverarbeitungsarten angeordnet snd.