DE3214887A1

DE3214887A1 - Anordnung fuer die untersuchung mit hilfe von ultraschallwellen

Info

Publication number: DE3214887A1
Application number: DE19823214887
Authority: DE
Inventors: Martinus Joannes Cornelis van 5621 Eindhoven Kemenade
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1982-11-18
Also published as: IT8220428A0; US4413521A; ES8304310A1; CA1186398A; FR2505047B1; SE8202573L; AU8302782A; AU547614B2; IT1150936B; FR2505047A1; JPH0358734B2; GB2097534A; GB2097534B; SE450860B; DE3214887C2; JPS57183841A; NL8102104A; ES511738A0

Description

N.V. Philips'Gloeilampenfabfieken PHN 10.032

Anordnung für die Untersuchung mit Hilfe von Ultraschallwellen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Untersuchen eines Objektes mit Hilfe von Ultraschallwellen mit

a) einen um seine Achse drehbaren zylinderförmigen Träger mit η regelmäßig auf seinen Umfang verteilten Wandlern zum Senden und Empfangen von Ultraschallenergie;

b) einen mit der Achse gekoppelten Antriebsmotor;

c) einen Winkeldetektor zum Feststellen der Winkelposition des Trägers;

d) einen Sender?

e) einen Empfänger;

f) Verbindungsmittel zum Verbinden des Senders und des Empfängers mit jeweils einem der Wandler;

g) eine erste Wiedergabeanordnung sum Wiedergeben eines Ultraschallbildes im B-Betrieb, die zum Abbilden eines kreissektorförmigen Teils des Objektes ausgelegt ist, wobei die Abbildung aus m Bildlinien besteht, die zusammen einen Kreissektor bestreichen^ wobei die Richtung einer jeden Bildlinie der Richtung entspricht, in der der mit dem Sender und dem Empfänger verbundene Wandler beim Erzeugen der Bildlinie gerichtet ist5 h) eine zweite Wiedergabeanordnung zum Darstellen eines Ultraschallbildes im M-Betrieb, die zum Darstellen der jeweils gleichen ausgewählten Bildlinie zu einer Anzahl aufeinanderfolgender Zeitpunkte ausgebt ist, wobei die aufeinanderfolgend© Darstellung der ausgewählten Bildlinie mit gegenseitig gleichen Zwischenräumen parallel zueinander verlaufen;

i) einen, Schalter zum selektiven Verbinden des Empfängers mit der ersten Wiedergabeanordnung und/oder der zweiten Wiedergabeanordnung;

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. 5.

j) einen Steuerkreis, der/zum jeweiligen Aktivieren des Senders ausgelegt ist, wenn der Träger eine aus einer Anzahl vorgegebener Winkelpositionen erreicht hat, und zum derartigen Steuern des Schaltorgans, daß es in jeder Winkelposition des Trägers, in der einer der Wandler in einer der ausgewählten Bildlinie entsprechenden Richtung ^richtet ist, den Empfänger mit der zweiten Wiedergabeanordnung verbindet.

In einer derartigen Anordnung liefert die erste Wiedergabeanordnung eine zweidimensionale Darstellung des zu untersuchenden Objektes, beispielsweise des Herzens eines Patienten. Dazu sendet sin Wandler in einer bestimmten Richtung eine Ultraschallwelle aus und empfängt anschließend die von akustischen Diskontinuitäten in verschiedenen Tiefen im Objekt ausgelösten Echosignale. Diese Echosignale werden als Punkte auf einer Bildlinie dargestellt, wobei die Richtung der Bildlinie der Richtung, in der der Wandler gerichtet ist, und der Position eines jeden Punktes auf der Bildlinie dem Abstand zwischen dem Wandler und der betreffenden akustischen Diskontinuität entspricht. Kurze Zeit danach ist der Träger über einen spitzen Winkel gedreht, so daß der Wandler nunmehr in einer etwas abweichenden Richtung sendet und die folgende Bildlinie dementsprechend eine etwas andere Richtung hat. Die aufeinanderfolgenden Bildlinien bilden zusammen eine Darstellung in Form eines Kreissektors (Wiedergabe im B-Betrieb). Die ausgewählte Bildlinie wird auf gleiche Weise hergestellt, aber sie wird jeweils an einer anderen Stelle wiedergegeben, beispielsweise als eine Reihe paralleler Linien auf einem Papierstreifen in einem Aufzeichnungsgerät. Wenn jetzt bestimmte akustische Diskontinuitäten im Objekt sich bewegen (wie beispielsweise Herzklappen), liegen die entsprechenden Punkte auf der ausgewählten Bildlinie an einer

jeweils anderen Stelle, so daß die aufeinanderfolgenden

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Abbildungen der ausgewählten Bildlinie einen Eindruck dieser Bewegungen geben (Wiedergabe im M-Betrieb).

Für die genaue Darstellung der Bewegungen ist es wichtig, daß die Anzahl der ausgewählten Bildlinien je Zeiteinheit ziemlich groß, beispielsweise über 100 in der Sekunde,ist» Bei bekannten Anordnungen eingangs erwähnter Art ist es nicht möglich, soviel ausgewählte Bildlinien_v in der Sekunde zu bilden» Derartige Anordnungen enthalten beispielsweise vier Wandler auf dem Träger, der sich mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Umdrehungen in der Sekunde dreht» Jeder Wandler wird bei jeder Drehung m-mal vom Sender aktiviert, so daß viermal je Umdrehung ein Bild an der ersten Wiedergabeanordnung gebildet wird, also 30 Bilder/s. Jeder Wandler erzeugt auch einmal je Umdrehung die Daten für die ausgewählte Bildlinie, so daß ebenfalls 30 ausgewählte Bildlinien in der Sekunde gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eingangs erwähnter Art zu schaffen, mit der die Anzahl der ausgewählten Bildlinien, die in der Sekunde gebildet wird, η-mal größer als die Anzahl der Bilder in der. Sekunde ist. Im Vergleich zur beschriebenen bekannten Anordnung werden dabei bei einer gleichbleibenden Bildfrequenz von 30 Hertz 120 ausgewählte Bildlinien in der Sekunde gebildet.

Diese Aufgabe wird in einer Anordnung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steuerkreis zum Aktivieren des Senders gemäß eines Zyklus ausgelegt ist, in dem ein jeder der η Wandler die Daten fü r die Bildung von m/n Bildlinien schafft, in dem Sinne, daß bei einer Drehung des Trägers alle Wandler zusammen die Daten für die s Bildlinien erzeugen, welcher Zyklus jeweils für die Dauer einer Unter-

brechung gestoppt wird, für di© einer der Wandler eine Position einnimmt, in der er Daten für eine der n-1 Bild-

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linien erzeugen würde, die sofort nach der ausgewählten Bildlinie auftreten, wobei der Sender für den Unterbrechungsintervall zu dem Zeitpunkt aktiviert wird, zu dem der Wandler eine Position einnimmt, in der er Daten für die ausgewählte Bildlinie liefern kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Pig. 1 eine Blockschaltung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anordnung, Fig. 2 eine weiter ausgearbeitete Blockschaltung eines

Teils der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, Fig. 3 ein Zeitfolgediagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung, und

Fig. k eine schematische Darstellung eines Teils der Anordnung im Betrieb.

Die in Fig. 1 als Blockschaltung dargestellte Anordnung enthält einen um «eine Achse drehbaren zylindorförmigon Träger 1 mit vier regelmässig auf seinen Umfang verteilten Wandlern 3 zum Senden und Empfangen von Ultraschallenergie. In diesem Beispiel ist η also gleich vier. Diese Wandler enthalten beispielsweise piezoelektrische Plättchen, die mit Elektroden ausgerüstet sind. Die Achse 5 des Trägers 1 (mit gestrichelten Linien angegeben) ist mit einem Antriebsmotor 7 und mit einem Winkeldetektor 9 zum Feststellen der Winkelposition des Trägers verbunden. Der Winkeldetektor 9 und ein damit verbundener Steuerkreis 11 werden weiter unten anhand der Fig. 2 mit weiteren Einzelheiten beschrieben, soweit sie für ein gutes Verständnis der Erfindung interessant sind. Der Steuerkreis 11 hat weiter noch eine Anzahl an sich bekannter Funktionen, z.B. die Steigerung eines Geschwindigkeitsreglers 13 für· den Antriebsmotor 7 über eine Leitung 12.

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Die Anordnung enthält weiter einen Sender 15 und einen Empfänger 17« Der Sender 15 enthält vier an sich bekannte Hochfrequenzgeneratoren, von denen Jeder nach dem Empfangen eines vom Steuerkreis 11 erzeugten und über eine Leitung zugeführten Steuerimpulses für kurze Zeit einen Wandler 3 aktiviert. Da vier Generatoren vorgesehen sind, kann jedem Wandler 3 ein eigener Generator zugeordnet und können die Eigenschaften des Wandlers 12nd des zugeordneten Generators aneinander optimal angepaßt werden» Ein weiterer Vorteil der vier Generatoren besteht darin, daß„ während die Verbindung zwischen einem Generator und dem zugeordneten Wandler unterbrochen wird, die Verbindung zwischen dem folgenden Wandler und Generator bereits hergestellt sein kann, so daß kein Zeitverlust beim Umschalten auftritt. Der Sender 15 ist über ein Sendekabel 19 mit Schleifringen 21 verbunden, die als Verbindungsmittel zum Verbinden der Sender und Empfänger mit jeweils einem der Wandler 3 dienen. Auf diese Weise ist jeder Wandler 3 für etwa eine Vierteldrehung des Trägers 1 mit den Sendern

und Empfängern verbunden und somit aktiv. Für diese Zeit bestreicht die Sende- und Empfangsrichtung des aktiven Wandlers einen kreissektorförmigen Teil des zu untersuchenden Objektes. Anschließend ist der folgende Wandler aktiv und bestreicht in seiner Sexide- und Empfangs richtung den gleichen Teil des Objektes, usw. Über eine Leitung 22 empfangen der Sender und der Empfänger 15, 17 ein von der V/inkeldetektoranordnung 9 erzeugtes Signal, das angibt, welcher Wandler 3 aktiv ist.

Die Schleifringe 21 sind über ein Empfangskabel 23 mit vier Vorverstärkern 25 verbunden - die Zeichnung zeigt nur einen davon - die Teile des Empfängers 17 sind und die jeweils optimal an die Eigenschaften eines der vier Wandler 3 angepaßt sind. Die Wahl eines dieser vier Vor~

verstärker wird selbstverständlich wie die Wahl eines der

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vier Generatoren im Sender 15 durch das über die Leitung ankommende Signal bestimmt.

Der Empfänger 17 enthält außerdem einen regelbaren Verstärker 27.= dessen Verstärkung durch eine Steuerspannung geregelt wird, die über einen Steuereingang 29 zugeführt wird und aus einem Steuerspannungsgenerator 31 herrührt, der selbst wieder über eine Leitung 32 vom Steuerkreis in Betrieb gesetzt wird. Diese Maßnahme ist an sich bekannt und bezweckt, nach dem Aussenden einer Ultraschallwelle vom aktiven Wandler 3 die Verstärkung des Verstärkers 27 zum Ausgleichen der allmählich absinkenden Stärke der empfangenen Echosignale allmählich zu steigern; dieser Schwund wird dadurch verursacht, daß die später angekommenen Echosignale einen größeren Weg durch das zu untersuchende Objekt zurückgelegt haben. Dem regelbaren Verstärker 27 folgt eine ebenfalls an sich bekannte Ausgleichsschaltung 33 zum Anpassen der Dynamik der Signale an das Verhältnis zwischen den maximalen und minimaler; Helligkeiten, die eine mit dem Empfänger 17 verbundene Wiedergabeanordnung darstellen kann.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält zwei derartige Wiedergäbeanordnungen, und zwar eine erste Wiedergabean-Ordnung 35 zum Wiedergeben eines Ultraschallbildes im B-Betrieb und eine zweite Wiedergabeanordnung 37 zum Wiedergeben eines Ultraschallbildes im M-Betrieb. Weiter enthält die Anordnung einen Schalter 39 zum selektiven Verbinden des Empfängers 17 mit der ersten Wiedergabean-Ordnung 36 und/oder der zweiten Wiedergabeanordnung 37.

Dieser Schalter wird über eine Leitung 40 vom Steuerkreis gesteuert.

Die erste Wiedergabeanordnung 35 enthält einen Bildschirm, an dem eine Abbildung in Form eines Kreissektors dargestellt

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wird, der aus 128 Bildlinien besteht, die Radien des Kreissektors bilden. In diesem Beispiel ist m also gleich 128. Die Richtung einer jeden dieser Bildlinien entspricht der Richtung, in der der mit dem Sender und dem Empfänger 15, 17 verbundene Wandler 3 (der aktive Wandler) beim Erzeugen dieser Bildlinie gerichtet ist» Ein jedes vom Wandler erhaltene Echosignal wird als ein aufleuchtender Punkt auf der Bildlinie dargestellt, wobei diese Punkte weiter entfernt von der Mitte des Kreissektors liegen, je später sie vom Wandler empfangen sind und also aus tieferen Teilen des zu untersuchenden Objektes herrühren» Auf diese Weise stellt die Abbildung am Bildschirm eine Wiedergabe der Struktur des von den Sendern und Empfängern der Wandler 3 bestrichenen kreissektorförmigen Teils des zu untersuchenden Objektes dar.

Die Information über die Helligkeit des Bildes zu jedem Zeitpunkt rührt also vom Empfänger 17 her. Wenn die Stellung des Schalters 39 derart ist, daß keine Helligkeitsinformation vom Empfänger 17 der ersten Wiedergabeanordnung 35 zugeleitet wird, regelt der Steuerkras 11 über eine Leitung 42 die Helligkeit. Die Information über die Bildabtastung, d.h. dia Koordinaten am Bildschirm der aufleuchtenden Punkte, wird vom Steuerkras 11 erzeugt und über eine Leitung 41 der ersten Wiedergabeanordnung 35 zugeführt.

Die zweite Wiedergabeanordnung 37 enthält beispielsweise ein Aufzeichnungsgerät zum Schreiben mit einem aus einem Schreibkopf herrührenden Ultraviolettlichtstrahl auf Papier, das für Ultraviolettlicht empfindlich ist (Ultraviolettschreiber) . Erreicht einer der Wandler 3 eine Position, in der seine Sende- und Empfangsrichtung einer vorgewählten Bildlinie entspricht, gibt der Steuerkreis 11 dem Schalter 39 jeweils einen Befehl zum Verbinden des Empfängers 17 mit der zweiten Wiedergabeanordnung Auf dem Papier dieser Wiedergabeanordnung wird dabei eine

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Gerade abgetastet, wobei jeweils ein Punkt geschrieben wird, wenn ein Echosignal im Empfänger 17 ankommt. Die Lage bzw. Position des Punktes auf der Linie ist wieder vom Zeitpunkt abhängig, zu dem das Echo ankommt und diese Positionsinformation rührt wieder vom Hauptsteuerkreis11 über eine Leitung 43 her. Aus obiger Beschreibung geht hervor, daß die von der zväten Wiedergabeanordnung dargestellte Linie die gleiche Information wie eine Bildlinie enthält und faktisch die ausgewählte Bildlinie ist. Der Schalter 39 kann derart ausgelegt sein, daß die ausgewählte Bildlinie ausschließlich an der zweiten Wiedergabeanordnung 37 wiedergegeben wird, während die Helligkeit der ersten Wiedergabeanordnung 35 über die Leitung 42 auf einem Konstantvrert gehalten wird. Jedoch ist es auch möglich, den Schaiter 39 so auszulegen, daß die ausgewählte Bildlinie sowohl an der ersten Wiedergabeanordnung 35 als auch an der zweiten Wiedergabeanordnung 37 wiedergegeben wird.

Das Papier des Ultraviolettschreibers der zweiten Wiedergabeanordnung 37 wird in bezug auf den Schreibkopf mit einer konstanteniiedrigen Geschwindigkeit (z.B. 25 mm/s) in einer Richtung senkrecht zur Richtung der ausgewählten Bildlinien bewegt. Dadurch werden nacheinander ausgewählte Bildlinien parallel zueinander mit gleichen Zwischenräumen dargestellt. Wenn das zu untersuchende Objekt bewegliche Strukturen enthält, liegen die Echosignale dieser Strukturen an nacheinander ausgewählten Bildlinien an verschiedenen Stellen, so daß die gebildete Darstellung, wenn sie senkrecht zur Richtung der ausgewählten Bildlinien gelesen wird, eine Wiedergabe der Bewegung gibt (M-Betrieb).

In Fig. 2 ist eine Blockschaltung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung dargestellt, die den Winkeldetektor 9 und den Steuerkreis 11 umfaßt. Der Winkeldetektor

wird durch eine auf der Achse 5 des Trägers 1 tefosti.j"te

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Codescheibe 45 und einen 512-Zähler 47 gebildet. Die Codescheibe 45 enthält m«n=512 regelmäßig auf ihrem Umfang verteilte Markierungen 49, beispielsweise Schlitze im ansonsten undurchsichtigen Rand der Scheibe. Das Passieren einer dieser Markierungen wird durch einen ersten Aufnehmer 51 detektiert, der z.B. aus einer Lichtquelle an einer Seite der Scheibe 45 und einem lichtempfindlichen Element an der anderen Seite besteht. Die Impulse, die vom ersten Aufnehmer 51 erzeugt werden, wenn die Markierungen 49 vorbeikommen, gelangen an den Zähleingang 53 des 512-Zählers Die Codescheibe 45 enthält weiter noch eine einzige Markierung 55, die innerhalb des von den Markierungen 49 gebildeten Rings liegt und von der gleichen Art wie diese Markierungen sein kann. Das Passieren der Markierung 55 wird mit Hilfe eines zweiten Aufnehmers 57 detektiert, der von der gleichen Art wie der erste Aufnehmer 51 sein, kann. Die dabei erzeugten Impulse gelangen an dem Rücksteileingang 59 des 512-Zählexs 47- Dieser 512-Zähler wird also jeweils beim Passieren der Markierung 55 am zweiten Aufnehmer 57 auf Null zurückgestellt und zählt dann die den ersten Aufnehmer 51 passierenden Markierungen 49. Der in diesem Zähler vorhandene Wert gibt also die Winkelposition des Trägers 1 an.

Die weiteren in Fig. 2 angegebenen Teile gehören zum Steuerkreis 11. Ein voreinstellbarer 4-Zähler 61 ist mit seinem Zähleingang 63 mit dem ersten Aufnehmer 51 verbunden. Der Ladeeingang 65 dieses Zählers ist mit einem ersten Ausgang 67 des 512-Zählers 47 verbunden, an dem jeweils nach dem Zählen von 128 Impulsen ein Signal erscheint. Der Dateneingang 69 des voreinstellbaren 4-Zählers 61 ist mit einem zweiten Ausgang 71 des 512-Zählers 47 verbunden, an dem die zwei signifikantesten Bits des in diesem Zähler vorhandenen Werts erscheinen, die auch über die Leitung 22 dem Sender 15 und dem Empfänger 17 zugeführt werden. Der

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Ausgang 73 des voreinstellbaren 4-Zählers 61 ist mit dem Zähleingang 75 eines 32-Zählers 77 verbunden, dessen Rückstelleingang 79 mit dem zweiten Aufnehmer 57 verbunden ist. Der Ausgang 81 des 32-Zählers 77 ist mit einem ersten Eingang 83 eines Koordinaten-Generators 85 verbunden, dessen Ausgang 87 über die Leitung 41 mit der ersten Wiedergabeanordnung 35 verbunden ist (Fig. 1). Ein zweiter Eingang 89 des Koordinaten-Generators 85 ist mit dem zweiten Ausgang 71 des 512-Zählers 47 verbunden.

Ein Digital-Analog-Wandler 91 hat einen Eingang 93» der über ein Kabel 94 mit dem Ausgang 81 des 32-Zählers 77 und dem zweiten Ausgang 71 des 512-Zählers 47 verbunden ist. Zur übersichtlichen Darstellung ist in der Figur das Kabel 94 nicht vollständig dargestellt. Der Digital-Analog-Wandler hat weiter einen Ausgang 95» der mit einem ersten Eingang eines Komparators 99 verbunden ist, dessen zweiter Ausgang 101 an den Abgriff eines einstellbaren Spannungsteilers 103 angeschlossen ist, der zwischen einer Spannungsquelle 105 und Masse geschaltet ist. Der Ausgang des Komparators ist mit einem Ladeeingang 109 eines voreinstellbaren 128-Zählers 111 verbunden, dessen Dateneingang 113 ein fesxer Wert P zugeführt wird. Der Wert ist beispielsweise gleich der Zahl 4 in Binärform. Der Zähleingang 115 des voreinstellbaren 128-Zählers 111 ist mit dem ersten Aufnehmer 51 und sein Ausgang 117 mit dem Eingang 119 eines Decoders verbunden, der vier Ausgänge besitzt. Der erste Ausgang ist mit der Leitung 40 verbunden, die zum Schalter 39 führt, der zweite Ausgang 125 ist mit der Leitung 42 verbunden, die zur ersten Wiedergabeanordnung 35 führt, der dritte Ausgang 127 ist mit der Leitung 18 verbunden, die zum Sender 15 führt, und der vierte Eingang 129 ist mit der Leitung 43 verbunden, die zur zweiten Wiedergabeanordnung 37 führt.

Die Wirkung der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ist wie folgt. Die Codescheibe 45 dreht sich mit gleicher Umdrshungs-

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geschwindigkeit wie der Träger 1„ so daß bei jeder Umdrehung des Trägers ein Impuls vom zweiten Aufnehmer 57 und 512 Impulse vom ersten Aufnehmer 51 erzeugt werden. Die vom zweiten Aufnehmer 57 erzeugten Impulse gelangen an die Rückstelleingänge 59 und 79 des 512-Zählers 47 bzw. des 32-Zählers 77. Die Stellung dieser beiden Zähler wird daher einmal je Umdrehung gleich Null gemacht.

Die vom ersten Aufnehmer 51 erzeugten Impulse gelangen zum Zähleingang 53 des 512-Zählers 47, zum Zähleingang des voreinstellbaren 4-Zählers 61 und zxm Zähleingang des voreinstellbaren 128-Zählers 111. Die Stellung des 512-Zählers 47 steigt also während einer Umdrehung gleichmäßig von Null auf 512 und startet dann wieder bei Null.

Die zwei signifikantesten Bits dieser Stellung,die angeben₉ welcher der vier Wandler aktiv ist, werden wie bemerkt u.m. der Leitung 22 und dem Dateneingang 69 des voreinstellbaren 4-Zählers 61 zugeführt. Weiter führt der 512-Zähler 47 jeweils beim Umschalten auf die Nullstellung und jeweils nach dem Zählen von 128 Impulsen, also jeweils nach einer Vierteldrehung, ein Signal dem Ladeeingang 65 des voreinstellbaren 4-Zählers 61 zu„ so daß er nach jeder Vierteldrehung mit einem Anfangswert geladen wird, der die laufende Nummer des dabei aktiven Wandlers 3 angibt.

Ab diesem Anfangswert zählt der Zähler 61 die Impulse des ersten Aufnehmers, bis er die Stellung 4 erreicht hat„ wonach er bei der Nullstellung erneut zu zählen anfängt. Jeweils beim Zurückspringen des Zählers 61 in die Nullstellung, gibt er über seinen Ausgang 73 einen Impuls zum Eingang 75 des 32-Zählers 77, dessen Stellung, wie bemerkt, einmal je Umdrehung über den Rückstelleingang auf Null gesetzt wird. Die Stellung des 32-Zählers 77 wird wie die zwei signifikantesten Bits der Stellung des 512-Zählers , die die laufende Nummer des aktiven Wandlers

°⁵ angeben, dem Koordinatengenerator 85 und über das übel

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dem Digital-Analog-Wandler 91 zugeführt.

Die dem Koordinaten-Generator 85 zugeführte Binärzahl besteht somit insgesamt aus sieben Bits, und zwar den zwei Bits, die die laufende Nummer des Wandlers angeben (von Null bis drei variierend) und fünf Bits aus dem 32-Zähler, die eine Zahl angeben, die von Null bis 31 variiert. Der Wert der dem Koordinatengenerator 85 zugeführten Binärzahl schwankt also zwischen 0 und 127, wobei jeder Wert der laufenden Nuaner einer der 128 Bildzeilen entspricht, die zusammen die kreissektorförmige Abbildung an der ersten Wiedergabeanordnung 35 bilden. Da der voreinstellbare 4-Zähler 61 jeweils beim Aktivwerden eines neuen Wandlers bei der laufenden Nummer dieses Wandlars zu zählen anfängt, werden die laufende Nummer der 128 Bildzeilen dem Koordinaten-Generator 85 in nachstehender Reihenfolge zugeführt:

0, 4, 8, ..., 124, 1, 5, 9, .·♦, 125, 2, 6, 10, ...,126, 3»(t 11» ···» 12/.

Auf diese Weise wird im aktiven Zustand eines der vier Wandler ein Viertel der Gesamtzahl der Bildzeilen gebildet, in dem Sinne, daß jedem Wandler ein anderes Viertel der Bildzeilenanzahl zugeordnet ist. Wenn alle Wandler einmal aktiv gewesen sind, also nach einer Umdrehung des Trägers, sind also alle 128 Bildzeilen gebildet. Der Koordinatengenerator 85 erzeugt bei jeder Laufnummer einer Bildzeile ein Signal, das die erste Wiedergabeanordnung 35 dazu führt, ihren Bildschirm gemäß der betreffenden Bildzeile abzutasten. Der Koordinaten-Generator 85 kann dazu einen Speicher mit 128 Adressen enthalten. Das erzeugte Signal wird über die Leitung 41 der ersten Wiedergabeanordnung zugeführt.

Dem Eingang 93 des Dlgital-Analog-Wandlers 91 werden die fünf Bits der Stellung des 32-Zählers 77 zugeführt und die zwei signifikantesten Biti; den 512-ZMhlera 47, die zucainnien

I'liW IO.O'K'2

eine Zalil darstellen, die gleich der dem Koordinaten-Generator 85 zugeführten 'LsaiX ist und der Laufnumraer einer der 128 Bildzeilen entspricht. Diese Zahl gibt also an, welche Bildzeile zu einem bestimmten Zeitpunkt gebildet wird.

Die dem Digital-Analog-Wandler zugeführte Laufnummer wird in eine Analogspannung umgewandelt, die den ersten Eingang 97 des !Comparators 99 erreicht. Dem zweiten Eingang 101 dieses !Comparators wird eine mittels des Spannungsteilers 10'3 einstellbare Spannung zugeführt, deren Wert einer ausgewählten Bildzeile entspricht und zum Zeitpunkt, zu dem die der Laufnummer entsprechende Spannung gleich der eingestellten Spannung ist, gibt der Komparator ein Signal zum Ladeeingang I09 des voreinstellbaren 128-Zählers 111, wodurch die Anfangsstellung dieses Zählers gleich dem seinem Dateneingang 113 zugeführten Wert P wird (beispielsweise vier). Von diesem Wert an zählt der Zähler 111 die Impulse des ersten Aufnehmers 51 » bis er den Wert 127 erreicht hat

²^ und springt darauf wieder auf Null zurück. Die Stellung des voreinstellbaren 128—Zählers 111 gibt also ebenfalls an, welche Bildzeilo gebildet werden würde, und wenn diese Stellung gleich dem ursprünglich am Dateneingang 113 vorhandenen Wert ist, ist die Bildzeile, die an der Reihe ist,

²^ diejenige, die mittels des Spannungsteilers IO3 ausgewählt wurde. Der Inhalt des voreinstellbaren 128—Zählers 111 gelangt zum Eingang 119 des Decoders 121, in dem auch der Wert P gespeichert ist. Der Decoder 121 erzeugt bei bestimmten Bildzeilen eine Anzahl verschiedener Signale. Am ersten Ausgang 123 erscheint ein Signal, das das Umschaltorgan 39 derart steuert, dass es den Empfänger 17 mit der zweiten Wiedergabeanordnung 37 verbindet, wenn die ausgewählte Bildzeile an der Reihe ist, und ausschliesslich mit der ersten Wiedergabeanordnung 35 in allen anderen

Fällen. Wie bereits bemerkt wurde, kann die Verbindung zwischen dem Empfänger 17 und der ersten Wiedergabeanordnung 35 nach Bedarf auch bei der Bildung der ausgewähten Bild—

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zeile bestehen bleiben. Am zweiten Ausgang 125 erscheint ein Signal, das bei der Bildung der ausgewählten Bildzeile die Helligkeit des an der ersten Wiedergabeanordnung 35 dargestellten Bildes auf einem vorgegebenen Konstantwert hält, wenn die ausgewählte Bildzeile nicht selbst an der ersten Widergabeanordnung dargestellt wird. Am dritten Ausgang 127 erscheint ein Signal, das den Sender 15 jeweils beim Beginn einer Bildzeile startet, die dem zu diesem Zeitpunkt aktiven Wandler zugeordnet ist. Dieses Signal erscheint auch am Anfa'ng der ausgewählten Bildzeile unabhängig davon, welcher Wandler zu diesem Zeitpunkt aktiv ist. Die ausgewählte Bildzeile wird also viermal je Umdrehung des Trägers 1 gebildet. Zum anderen kann dieses Signal beim Beginn der Bildzeilen in nächster Umgebung der ausgewählten Bildzeile manchmal unterbleiben, auch wenn der einer derartigen Bildzeile zugeordnete Wandler aktiv ist. Dies wird weiter unten anhand der Fig. 3 näher erläutert.

Schließlich erscheint am vierten Ausgang 129 beim Beginn einer jeden ausgewählten Bildzeile ein Signal, das als Startsignal für die zweite Wiedergabeanordnung 37 dient. Beim Empfang diese« Signals wird der Schreibkopf diesor Wiedergabeanordnung in Bewegung versetzt. Gegebenenfalls kann diese Wiedergabeanordnung einen Speicher enthalten, in den beim Empfang des Startsignals die aus dem Empfänger herrührenden Helligkeitsinformationen der ausgewählten Bildzeile eingeschrieben werden. Dieser Speicher kann dabei in Erwartung der folgenden ausgewählten Bildzeile einige Male gelesen werden, wobei jeweils die ausgewählte Bildzeile an der zweiten Wiedergabeanordnung dargestellt wird. Hierdurch kann eine bessere Schwärzung des für Ultraviolettlicht empfindlichen Papiers dieser Wiedergabeanordnung erhalten werden.

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In I¹M β. 5 1;.! t ein ZoI LfoLg«diagramm zur Voranuehaulichung des vorbeschriebenen Sachverhaltes im Betrieb der Anordnung dargestellt. Auf der oberen Zeile 131 sind eine Anzahl von Impulsen des ersten Aufnehmers 51 mit laufender Nummer der zugeordneten Bildzeilen darüber dargestellt. Die laufenr de Nummer der ausgebildeten Bildzeile ist mit k bezeichnet. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen beträgt 64 /US, was einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Trägers 1 von etwa 30 Umdrehungen in der Sekunde entspricht.

Auf der zweiten Zeile 133 sind die Zeitpunkte dargestellt, zu denen dem ersten Wandler 3 (Laufnummer 0) Sendeimpulse aus dem Sender 15 zugeführt werden. Auf der dritten Zeile 135 sind die Zeitpunkte dargestellt, zu denen dem zweiten

^t: Wandler 3 (Laufnummer 1) Sendeimpulse zugeführt werden. Auf der vierten Zeile 137 und auf der fünften Zeile 139 ist das gleiche für den dritten bzw- den vierten Wandler angegeben (Laufnummern 1, 2 und 3). Dabei soll man bedenken, daß die Zeilen 133, 135, 137 und 139 in Wirklichkeit direkt aufeinanderfolgen, denn zunächst ist der erste Wandler aktiv und sendet beim Beginn der Bildzeilen 0, 4_S 8, ..., 124. Darauf ist der zweite Wandler aktiv und sendet beim Beginn der Bildzeilen 1, 5, 9» ·■♦» 125» anschließend der dritte Wandler (Bildzeilen 2, 6, 10, ..., 126) und schließlich der vierte Wandler (Bildzeilen 3, 7, 1» ».., 127). Obgleich die Strecke zwischen den Positionen aufeinanderfolgender Bildzeilen vom Träger 1 also in 64 /us zurückgelegt wird., steht für die Bildung einer jeden Bildzeile 4 χ 64 = 256 /US zur Verfügung. Die vier Zeilen 133, 135, 137 und 139 sind in der Fig. 3 zum Erhalt eines übersichtlicheren Bildes untereinander dargestellt. So ist beispielsweise gerade ersichtlich, daß beim Beginn der ausgewählten Bildzeile k alle Wandler aussenden. Bei der Bildung dieser Bildzeile k wird,wie bereits bemerkt wurde, der ersten Wiedergabean-

Ordnung 35 nach Bedarf ein vom zweiten Ausgang des Decoders 121 herrührendes Signal zugeführt, das die Hellig-

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keit des Bildes auf einem konstanten Wert hält. Dieses Signal ist auf der letzten Zeile 141 als ein Impuls mit einer Dauer von 256 /us dargestellt. Aus obiger Beschreibung ist klar, daß dieses Signal jedesmal erscheint, wenn einer der Wandler die Position erreicht, die der ausgewählten Bildzeile k entspricht, also viermal je Umdrehung des Trägers 1.

In Fig. 3 ist weiter angegeben, daß der Zyklus, nach dem die Wandler zur jeweiligen Lieferung der Daten für ein Viertel der Bildzeilen erregt werden, jeweils für eine Dauer unterbrochen wird, in der einer der Wandler eine Position einnimmt, in der er Daten für eine der Bildzeilen k - 3 bis k + 3 liefern würde. Stattdessen wird jeder Wandler wie gesagt zu dem Zeitpunkt erregt, zu dem er in einer Position steht, um Daten über die ausgewählte Bildzeile k zu liefern. Das bedeutet, daß die Bildzeilen k - 3 bis k + 3 nicht an der ersten Wiedergabeanordnung dargestellt werden. Gegenüber dem hierdurch entstandenen geringen Verlust an Informationen steht jedoch der große Gewinn an Informationen, die durch die Wiedergabe der ausgewählten Bildzeile k nach dem M-Eetrieb erhalxen werden. Der Verlust an Informationen kann übrigens nach Bedarf noch herabgesetzt werden, indem die Wandler erregt werden, wenn sie sich in einer Position zur Lieferung von .Daten über die Bildzeilen k - 3, k - 2 und k - 1 befinden. Zur Bildung dieser Bildzeilen steht dabei nicht die normale Zeit von 256 /us, sondern nur 192, 128 bzw. 64 /us zur Verfügung. Diese Bildzeilen sind dadurch unvollständig und sie liefern nur Informationen über weniger tief liegende Teile des zu untersuchenden Objektes.

In Fig. 4 ist nochmals der Träger 1 zusammen mit den Richtungen dargestellt, in denen die verschiedenen Wandler, die selbst nicht dargestellt sind, zum Erhalten der Daten

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für die verschiedenen Bildzeilen aussenden. Der Träger 1 dreht sich mit 30 Umdrehungen in der Sekunde in der Richtung des Pfeiles 145. Die Richtungen, in denen die Wandler senden, sind mit den laufenden Nummern der zugeordneten Bildzeilen bezeichnet. Dabei sind die Senderichtungen des ersten Wandlers mit ausgezogenen Linien angegeben, die des zweiten Wandlers mit gestrichelten Linien, die des dritten Wandlers mit strichpunktierten Linien und die des vierten Wandlers mit Strichkreuzlinien. Die Richtung der ausgewählten Bildzeile k, für die alle Wandler aussenden, ist mit einer ausgezogenen Linie angegeben.

Es wird klar sein, daß im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen zum beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich

^1Γ; sind. So kann beispielsweise für eine andere Anzahl von Wandlern oder für eine andere Anzahl von Bildzeilen gewählt werden. Auch können der in Fig. 2 dargestellte Winkeldetektor und der Steuerkreis anders aufgebaut sein. Ein Teil ihrer Punktionen könnte beispielsv/eise von einem Mikroprozessor übernommen werden. Gleichfalls si bemerkt, daß eine Anzahl an sich bekannter Teile, die für das Verständnis der Erfindung unwichtig sind, der Deutlichkeit halber fortgelassen sind. Es gehören dazu z.B. ein Generator zum Erzeugen des über die Leitung 12 dem Geschwindigkeitsregler 13 zugeführten Steuersignals und ein Generator für das über die Leitung 32 dem Steuerspannungsgenerator 31 zugeführte Signal.

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Claims

PHN 10.032 PATENTANSPRÜCHE:

1y Anordnung zum Untersuchen eines Objektes mit Hilfe von Ultraschallwellen mit

a) einem um seine Achse (5) drehbaren zylinderförmigen Träger (1) mit η regelmäßig auf seinen Umfang verteilten Wandlern (3) zum Senden und Empfangen von Ultraschallenergie;

b) einem mit der Achse (5) gekoppelten Antriebsmotor (7);

c) einem Winkeldetektor (9) zum Feststellen der Winkelposition des Trägers;

d) einem Sender (15);

e) einem Empfänger (17)J

f) Verbindungsmitteln (21) zum Verbinden des Senders und des Empfängers mit jeweils einem der Wandler;

g) einer ersten Wiedergabeanordnung (35) zum Wiedergeben

eines Ultraschallbildes im B-Betrieb, die zum Darstellen eines kreissektorförmigen Teils des Objektes eingerichtet ist, wobei die Darstellung aus m Bildzeilen besteht, die zusammen einen Kreissektor bestreichen, wobei die Richtung einer jeden Bildzeile der Richtung entspricht, in der der mit dem Sender und dem Empfänger verbundene Wandler beim Entstehen der Bildzeile gerichtet ist; h) einer zweiten Wiedergabeanordnung (37) zum Wiedergeben eines Ultraschallbildes im M-Betrieb, die zum Darstellen der jeweils gleichen ausgewählten Bildzeile zu einer

2B Anzahl aufeinanderfolgender Zeitpunkte eingerichtet ist, wobei die aufeinanderfolgenden Darstellungen der ausgewählten Bildzeile mit gegenseitig gleichen Zwischenräumen parallel zueinander verlaufen; i) einem Schaltorgan (39) zum selektiven Verbinden des Empfängers mit der ersten Wiedergabeanordnung und/oder der zweiten Wiedergabeanordnung;

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j) einem Steuerkreis (ii), der zum Aktivieren des Senders eingerichtet ist, wenn jeweils der Träger eine aus einer Anzahl vorgegebener Winkelstellungen erreicht hat, und zur Steuerung des Schaltorgans derart, das es in jeder Winkelstellung des Trägers, in der einer der Wandler in einer der ausgewählten Bildzeile entsprechenden Richtung gerichtet ist, den Empfänger mit der zweiten Wiedergabeanordnung verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis (ii) zum Aktivieren des Senders (15) nach einem Zyklus eingerichtet isl., in dem <> Lt) jeder der π Wandler ('}) dio Daten zur Bildung von m/n Bildzcilen lLefort, in dem Sinne, dass bei einer Umdrehung des Trägers (i) alle Wandler zusammen die Daten für die m Bildzeilen liefern, welcher Zyklus '5 jeweils für eine Unterbrechungsdauer unterbrochen wird, die anhält, solange einer der Wandler eine Position einnimmt, in der er Daten für eine der η - 1 Bildzeilen liefern würde, die der ausgewählten Bildzeile (k) unmittelbar nachfolgen, wobei der Sender während der Unterbrechung

zu dem Zeitpunkt aktiviert wird, zu dem der Wandler eine Position einnimmt, in der er Daten für die ausgewählte Bildzeile liefern kann.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Unterbrechungszeit auch einen Zeitabschnitt ent-

hält, in dem einer der Wandler eine Position einnimmt, in der er Informationen über eine der η - 1 Bildzeilen liefern würde, die der ausgewählten Bildzeile (k) unmittelbar vorangehen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Winkeldetektor (9) dazu eingerichtet ist, je Umdrehung des Trägers m.n Impulse zu erzeugen und einen ersten Zähler (47) zum Zählen dieser Impulse enthält, und dass der Steuerkreis (ii) dazu eingerichtet ist, den Sender (15) beim Erscheinen der Impulse mit Laufnummer 0, n, 2n, 3n, ..., m-n, m+ 1, m+ 1 -fn, m + 1 + 2n, . . . , 2m + 1 - η, 2m + 2, 2rn + 2 + η, 2m + 2 + 2n, . . . , und beim Erscheinen der Impulse mit der Laufnummer k + i, wobei k ein ausgewählter Wert ist und wobei i = 0, n, 2r.j, , ..,

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aber nicht beim Erscheinen der Impulse mit der Laufnummer k+i+1,k+i+2, ..., k + i + η - 1 zu aktivieren.
4. Anordnung nach Anspruch 1. 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (n) am Träger (1) vorhande-5 ner Wandler (3) gleich vier und die Anzahl (m) der BiJcI-zeilen gleich 128 ist.