DE3634504C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Bildvorrich­ tung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Abbildungsvorrichtung ist aus der DE 31 21 513 A1 bekannt. Solche Vorrichtungen finden beispielsweise für die medizinische Diagnose, bei Materialuntersuchungen und für Meeresuntersuchungen Anwendung.

Die Abbildungsleistung einer Abbildungsvorrichtung ist durch das Signal/Rausch-Verhältnis bzw. den Störabstand und die Azimutauflösung des Bildes bestimmt. Bei einer Ultraschall-Abbildungsvorrichtung mit einer Array-Sonde, bei der durch die Steuerung der Phase und der Amplitude der Sende/Empfangs-Signale der einzelnen, das Array aufbauenden Wandlerelemente ein Bild erzeugt wird, muß zur Steigerung der Abbildungsleistung der Sende/Empfangsapertur der Sonde eine unverhältnismäßig große Anzahl von Elementen zugeordnet werden, um die Anzahl der Signalkanäle zu erhöhen, die eine simultane Signalverarbeitung vornehmen.

Eine Maßnahme gegen dieses Problem ist beispielsweise in der DE 26 43 918 B2 beschrieben. Demnach enthält ein Gerät zur Ultraschallabtastung einen Ultraschallapplikator mit einer Vielzahl von in ebener Fläche räumlich nebeneinander angeordneten Ultraschallwandlern, einen Signalsender und einen Signalempfänger sowie eine Steuereinrichtung, die eine der gewünschten Brennweite entsprechende Anzahl von Wandlern gleichphasig sowohl an den Signalsender als auch an den Signalempfänger anschaltet. Die Steuereinrichtung für die Wandlerelemente ist dabei so ausgebildet, daß sie bei vorgegebener Sendefläche nach Aussenden eines Sendesignals die aktive Empfangsfläche in der Empfangs­ phase von einem niedrigen Wert auf einen Höchstwert verändert. Zu diesem Zweck werden mehrere der Wandlerelemente in der Nähe des Mittelpunktes der Apertur miteinander zu einer Gruppe verbunden, und die Signale dieser Gruppe von Elementen werden als ein Einzelkanal-Signal weiterverarbeitet. Im Randbereich der Empfangsapertur werden symmetrisch liegende Wandlerelemente gepaart und miteinander verbunden, so daß jedes dieser Paare ein Einzelkanal-Signal liefert. Die empfangenen Kanalsignale werden getrennt verzögert und bezüglich ihrer Phase beeinflußt und die sich ergebenden Signale anschließend addiert, um eine elektronische Fokussierung zu erhalten.

Beim Versuch, die Brauchbarkeit dieses bekannten Gerätes zu steigern, indem die Anzahl der jeweils miteinander zu einem Kanal verbundenen Wandlerelemente erhöht wird, nimmt jedoch die Größe eines unerwünschten Antwortsignals aufgrund einer Nebenkeule des Empfangsstrahls proportional zum Anstieg der Zahl der ge­ meinsam zu einem Kanal verbundenen Elemente zu, wodurch sich das Signal/Rausch-Verhältnis des Bildes verschlechtert.

Aus der eingangs genannten DE 31 21 513 A1 ist eine Ultraschall- Abbildungsvorrichtung mit einer linearen Wandleranordnung und elektronischer Fokussierung bekannt, bei der, um mit einer relativ geringen Anzahl von unveränderlichen Verzögerungselementen auszukommen, die Wandlerelemente links und rechts von einem zentralen Wandlerelement z. B. für den Empfang jeweils in Zweiergruppen zusammengefaßt werden. Darüber hinaus ist es aus dieser Druckschrift bekannt, daß die Nebenkeulen-Abfrageunterdrückung verbessert werden kann, indem zum Senden und Empfangen etwas unterschiedliche Fokussierungsmuster, das heißt verschiedene Brennweiten verwendet werden. Die Verbesserung der Abbildungsleistung, die damit erzielt werden kann, ist jedoch nicht sehr bedeutend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannte Ultraschall-Abbildungsvorrichtung so auszugestalten, daß bei relativ einfachem Aufbau über den gesamten Arbeitsbereich, der einen Nahbereich und einen Fernbereich abdeckt, eine hohe Abbildungsleistung erhalten wird, d. h. ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis bzw. ein großer Störabstand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, daß in Abhängigkeit von der Brennweite des Empfangsstrahls die Anzahl der zu einem Kanal zusammenge­ schlossenen Wandlerelemente vom Zentrum der Empfangsöffnung weg immer kleiner wird, wodurch sich der Störabstand für die Signale verbessert, aus denen die Abbildung aufgebaut wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.

Ausführungsbeispiele für die Ultraschall-Abbildungsvorrichtung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Ultraschall-Bildvorrichtung;

Fig. 2 Eingangs/Ausgangs-Verknüpfungen von Signalleitungen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1;

Fig. 3, 5 und 6 graphische Darstellungen der Direktivität einer Umlaufantwort, einer Empfangsantwort und einer Sendeantwort;

Fig. 4 Eingangs/Ausgangs-Verknüpfungen von Signallei­ tungen, wie sie für den Erhalt der Kennlinien nach den Fig. 3, 5 und 6 verwendet werden;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Direktivität einer Umlaufantwort zum Vergleich mit der nach Fig. 3;

Fig. 8 Eingangs/Ausgangsverknüpfungen von Signalleitun­ gen, wie sie für den Erhalt der Kennlinie nach Fig. 7 verwendet werden;

Fig. 9 (a) eine Verzögerungsschaltung;

Fig. 9 (b) ein Zeitdiagramm eines Steuertaktes für die Ver­ zögerungsschaltung;

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Teils einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 11 und 13 Schaltbilder von Komponenten des Aus­ führungsbeispiels nach Fig. 10;

Fig. 12 (a) und 12 (b) Verknüpfungsdiagramme der Eingangs/ Ausgangs-Signalleitungsverknüpfungen im Ausführungs­ beispiel nach Fig. 10; und

Fig. 14 ein Zeitdiagramm für die Steuertakte des Ausführungs­ beispiels nach Fig. 10.

Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt, werden in einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Bildvorrichtung von Einzel­ elementen einer Array-Ultraschallsonde 1 ausgehende Signal­ leitungen für eine Auswahl zuerst zu einer Apertur-Auswahl­ schaltung 2 geführt und verzweigen sich auf zwei Wege, von denen einer mit einer Sendeschaltung 6 und der andere über eine Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 mit einem Empfangsstrahlformer 4 verbunden ist, der ein durch eine Anzeigeschaltung 5 darzustellendes Reflexionsbildsignal er­ zeugt. Die gesamte Anordnung arbeitet synchron auf der Grundlage von Signalen von einer Haupttaktgeberschaltung 7. Im einzelnen ist die Apertur-Auswahlschaltung 2 mit der Anzeigeschaltung 5 mittels einer Steuerschaltung 8 synchro­ nisiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Brennpunkt des Empfangsstrahls beispielsweise in vier Stufen: 15 mm, 30 mm, 45 mm und 60 mm oder mehr verändert. Der Betrieb der Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 für dieses Aus­ führungsbeispiel wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, die die gegenseitigen Verknüpfungen in der Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 zwischen Ein­ gangssignalleitungen A1 bis A40 und Ausgangssignalleitungen B1 bis B10 zeigt, die für die jeweiligen Brennweiten ange­ ordnet sind. In diesem Beispiel ist eine vom Brennpunkt aus­ gehende Leitung senkrecht zum Array der Wandlerelemente an einem Punkt zwischen Elementen, die mit den Eingangssignal­ leitungen A20 bzw. A21 verbunden sind. Wenn man beispiels­ weise die Verbindungen für die Brennweite FR = 45 mm nimmt, so ist die Anzahl der Eingangssignale oder der Elemente, die jeweils mit den Ausgangssignalleitungen B1 bis B10 ver­ bunden sind, 10, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2 und 2, was bedeutet, daß die Anzahl vom Fußpunkt der Normalen in Richtung des Randes der Sende/Empfangs-Öffnung bzw. -Apertur abnimmt oder sich nicht verändert. Die monotone Abnahme in der Anzahl der gemeinsam verbundenen Elemente gilt auch für die anderen Brennweiten; das Verknüpfungsmuster wird je­ doch entsprechend der Brennweite verändert, wie in Fig. 2 gezeigt.

Der Empfangsstrahlformer 4 weist eine Verzögerungs­ schaltung für die unterschiedliche Verzögerung von Signalen auf den Signalleitungen B1 bis B10, die für eine gemeinsame Verbindung ausgelegt sind, ein Addierglied für die Addition der verzögerten Signale sowie einen Detektor für die Diodenerfassung eines resultierenden Signals auf. Der Be­ trag der Verzögerung wird für die jeweiligen Kanäle des Empfangsstrahlformers 4 verändert, wenn die Brennweite auf 15 mm, 30 mm, 45 mm oder 60 mm oder mehr verändert wird.

Im Betriebszustand der Strahlaussendung wird anderer­ seits die gemeinsame Verknüpfung von Elementen wie oben nicht aufgebaut, sondern die Sendeschaltung liefert zu den jeweiligen Elementen, die für die Strahlaussendung in Verwendung sind, Hochfrequenz-Impulsströme, die jeweils Ver­ zögerungen mit unterschiedlichen Beträgen unterzogen werden.

Vorzugsweise werden die zehn Elemente A16 bis A25 so be­ trieben, daß sie einen Ultraschallstrahl senden, der bei einer Brennweite von 20 mm konvergiert, und anschließend werden aufeinanderfolgend ein Strahlempfang mit der 15 mm- Brennweite und ein weiterer Strahlempfang mit der 30 mm- Brennweite durchgeführt. Daraufhin werden die 30 Elemente A6 bis A35 so betrieben, daß sie einen Ultraschallstrahl senden, der bei einer Brennweite von 50 mm konvergiert, und anschließend werden aufeinanderfolgend ein Strahlempfang mit der 45 mm-Brennweite sowie ein weiterer Strahlempfang mit der 60 mm (oder mehr)-Brennweite durchgeführt.

Wie oben beschrieben, wird bei Bildung der Sende/ Empfangs-Strahlen die gemeinsame Verbindung von Signallei­ tungen von entsprechenden Elementen nur auf die Empfangs­ strahl-Fokussierung angewandt, während für die Sendestrahl- Fokussierung die jeweiligen Elemente unabhängig mit unter­ schiedlichen Verzögerungszeiten beaufschlagt werden. Dieser Aufbau ist vorteilhaft, wie unten unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 beschrieben wird. Für dieses Ausführungs­ beispiel wurden folgende Kenngrößen gewählt: Die Ultra­ schallfrequenz betrug 3,5 MHz, die Brennweite 80 mm, die Elementbreite 0,8 mm, die Anzahl der Elemente in einer Sendeöffnung bzw. Sendeapertur 30, die Anzahl der Elemente in einer Empfangsöffnung 48 und die Anzahl m(n) der ge­ meinsam verbundenen Signalleitungen im n-ten Satz, aus­ gehend vom Zentrum der Öffnung, war so verteilt, daß ent­ lang einer Hälfte der Öffnung gilt: m (1) = 7, m (2) = 3, m (3) = m (4) = m (5) = 2 und m(n) = 1 für n ≧ 6. Damit er­ hält man eine Umlaufantwort, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wobei auf der Abszisse der Azimutabstand vom Strahl­ zentrum und auf der Ordinate die relative Empfindlichkeit aufgetragen ist. Damit zeigt Fig. 3 die Direktivität einer Umlaufantwort. Für dieses Strahl-Senden/Empfangen ist die Eingangs/Ausgangs-Beziehung in der Signalleitungs- Verknüpfungsschaltung 3 nach Fig. 1 entsprechend Fig. 4 aufgebaut. Wird ein Strahlempfang mit 48 Elementen durchge­ führt, werden 24 verschiedene Verzögerungszeiten auf die Empfangssignale der jeweiligen Elemente aufgebracht. Ohne die Verbindung der benachbarten Elemente, wie sie durch die Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 aufgebaut wird, würde daher eine Empfangsschaltung mit 24 Kanälen benötigt. Mittels der Schaltung 3 kann jedoch im Beispiel nach den Fig. 3 und 4 die Anzahl der Kanäle auf 13 verringert werden. Die Anzahl der zu dem Empfangs­ strahlformer 4 führenden Kanäle kann um 45% verringert werden, und die Empfindlichkeit einer Nebenkeule in einem Azimutabstand von 10 mm oder mehr beträgt etwa -60 dB, wo­ raus sich ein hohes akustisches Signal/Rausch-Verhältnis ergibt. Die oben genannte, bedeutende Empfindlichkeit kann erzielt werden, indem das Konzept der Verknüpfung nur auf die Empfangssignalleitungen Anwendung findet, wobei die Tatsache vorteilhaft ausgenutzt wird, daß eine durch die gemeinsame Verbindung hervorgerufene unerwünschte Antwort G2 in einer Direktivitätskennlinie der Empfangsantwort, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, an einer Position auftritt, die in einer Direktivitätskennlinie der Übertragungsantwort, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, einem Tal entspricht. In diesen Figuren ist mit G1 ein sogenannter Nebenzipfel (grating lobe) bezeichnet.

Zu Vergleichszwecken wurde versucht, ein dem nach Fig. 3 vergleichbares akustisches Signal/Rausch-Verhältnis zu erzielen, indem die gemeinsame Verknüpfung sowohl auf die Übertragung als auch auf den Empfang unter der Bedin­ gung Anwendung findet, daß die Anzahl m(n) der miteinander verbundenen Signalleitungen so verteilt ist, daß ent­ sprechend Fig. 8 gilt: m (1) = 5, m (2) = m (3) = 2 und m(n) = 1 für n ≧ 4. Die sich ergebende Kennlinie ist in Fig. 7 gezeigt. Wie dieser Figur zu entnehmen, sind sowohl die Sende- als auch die Empfangsstrahlen mit einer Nebenkeule oder einem Nebenzipfel im selben Azimutabstand versehen, wenn Signalleitungen für die Strahlübertragung im selben Muster wie Signalleitungen für den Strahlempfang miteinander verbunden werden. Wenn durch die gemeinsame Verbindung von Signalleitungen die Anzahl von Kanälen im großen Maß verringert wird, tritt demnach in der Umlaufantwort ein hoher Pegel einer unerwünschten Ant­ wort auf. Um daher das akustische Signal/Rausch-Verhält­ nis vergleichbar zu dem des Beispiels nach den Fig. 3 und 4 zu halten, muß die Verringerung der Anzahl der Kanäle durch die gemeinsame Verknüpfung von Signalleitungen auf 25% beschränkt werden, das bedeutet, daß 24 Kanäle auf 18 Kanäle verringert werden dürfen.

Obwohl im vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der zum Empfangsstrahlformer führenden Kanäle stark verringert werden kann und sich ein hoher akustischer Rausch­ abstand ergibt, indem nur in der Betriebsart des Empfangs von Wellen benachbart angeordnete Sondenelemente miteinan­ der verbunden werden, läßt sich auch ein hoher akustischer Rauschabstand erzielen, indem benachbarte Sondenelemente nur in der Betriebsart des Sendens von Wellen miteinander verbunden werden und in der Betriebsart des Empfangs von Wellen die Signale der entsprechenden Elemente mit unter­ schiedlichen Verzögerungen beaufschlagt werden. Wenn die Vorrichtung teuerer wird, wenn die Sendesignale mit Ver­ zögerungen beaufschlagt werden als wenn das in Verbindung mit den Empfangssignalen erfolgt, dann wird vorzugsweise diese Abwandlung gewählt, um die Kosten der Gesamtvorrich­ tung zu verringern.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 wird während des einem Sendevorgang folgenden Empfangs die Brennweite des Empfangsstrahls von 15 mm auf 30 mm oder von 45 mm auf 60 mm oder mehr umgeschaltet. Im allgemeinen beruht diese Brennweitenumschaltung auf der dynamischen Fokussierungskorrektur, bei der die Signalleitungs-Ver­ knüpfungsschaltung 3 im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 so betrieben wird, daß sie synchron zur Veränderung der Brennweite einen Verknüpfungszustand von Elementen auf einen anderen Verknüpfungszustand von Elementen umschaltet. Als Folge davon tritt eine Überlagerung des Empfangssignals durch ein durch das Umschalten der Ver­ bindungen hervorgerufenes Rauschen auf, das letztendlich dargestellt wird. Um dieses Problem auszuschalten, weist der Empfangsstrahlformer 4 eine Verzögerungsschaltung auf, deren Einkanalkomponente schematisch in Fig. 9 (a) darge­ stellt ist. Diese Verzögerungsschaltung 4 hat ein Haupt­ verzögerungselement 42, beispielsweise in Form von geschal­ teten kapazitiven Speichern in Tandem- bzw. Kaskadenschal­ tung, sowie eine Sample-and-Hold-Schaltung bzw. Abtast- und Halteschaltung 41, die dem Element 42 vorgeschaltet ist. Das Empfangssignal wird sequentiell durch die Sample-and- Hold-Schaltung 41 abgetastet, und durch das Hauptverzögerungs­ element 42 für die Lieferung verzögert. Ein von der Haupt­ taktgeberschaltung 7 zugeführtes Steuersignal α steuert den Abtasttakt der Sample-and-Hold-Schaltung 41 und die Akti­ vierung des Hauptverzögerungselements 42. Die Signallei­ tungs-Verknüpfungsschaltung 3 verändert andererseits den Verknüpfungszustand im Takt eines Steuersignals 8, das von der Haupttaktgeberschaltung 7 zugeführt wird. Wie in Fig. 9 (b) gezeigt, ist die zeitliche Beziehung zwischen den Steuersignalen α und β so festgelegt, daß das Steuer­ signal β dem Steuersignal α ein Zeitintervall τ vorausgeht. Das Zeitintervall τ ist so festgesetzt, daß es lang genug ist, um zumindest die Dauer eines Rauschvorgangs aufgrund des Schaltens durch die Signalleitungs-Verknüpfungsschal­ tung 3 zu überschreiten. Daher wird die Ausgabe des Empfangsstrahlformers 4 durch das Rauschen aufgrund des Schaltens durch die Schaltung 3 selbst dann nicht beein­ flußt, wenn die Brennweite des Empfangsstrahls verändert wird, und die Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 ihre Verbindungen synchron zum Umschalten der Brennweite während eines einem Strahlsendevorgang folgenden Strahlempfangs umschaltet.

Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden die Empfangssignale von mittels der Signalleitungs-Verknüpfungs­ schaltung 3 miteinander verbundenen Elementen alle demsel­ ben Betrag der Verzögerung unterzogen. Mit einer zusätz­ lichen Inkremental-Verzögerungsschaltung, die der Signal­ leitungs-Verknüpfungsschaltung 3 vorgeschaltet ist, können jedoch die Empfangssignale der jeweiligen Elemente unter­ schiedlich verzögert werden. Fig. 10 zeigt ein weiteres, dafür ausgelegtes Ausführungsbeispiel.

Signalleitungen von Elementen 1 werden durch die Apertur-Auswahlschaltung 2 ausgewählt und über eine Inkre­ mental-Verzögerungsschaltung 10 mit der Signalleitungs- Verknüpfungsschaltung 3 verbunden. Die Inkremental-Verzö­ gerungsschaltung 10 weist Verzögerungselemente 100 auf, die für einzelne Kanäle vorgesehen sind. Wie in Fig. 11 gezeigt, umfaßt jedes Verzögerungselement 100 eine LC-Ver­ zögerungsleitung 101 mit einer Anzahl von Abgriffen sowie einen Multiplexer 102, der aus der Vielzahl von Abgriffen einen auswählt und ein ausgewähltes Signal liefert. Von der Inkremental-Verzögerungsschaltung 10 ausgehende Aus­ gangssignalleitungen A1 bis AM werden mittels der Signal­ leitungs-Verknüpfungsschaltung 3 wahlweise untereinander verbunden, so daß eine Gruppierung in N Signalleitungen B1 bis BN erfolgt, die wiederum zu den jeweiligen Hauptver­ zögerungsschaltungen des Empfangsstrahlformers 4 führen. Die übrigen Komponenten entsprechen denen nach Fig. 1 und sind in Fig. 10 nicht dargestellt.

Nach diesem Ausführungsbeispiel kann jedes Verzögerungs­ element 100 der Inkremental-Verzögerungsschaltung 10 auf die Empfangssignale von einzelnen Elementen geringfügig unterschiedliche Verzögerungszeiten aufbringen. Daher kann die gemeinsame Verknüpfung auf Signalleitungen aller Elemente innerhalb einer Empfangsapertur angewandt werden, ohne die Umlaufantwort negativ zu beeinflussen. Das erlaubt im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 eine größere Verringerung der Zahl N der Ausgangssignal­ leitungen von der Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 oder der Zahl der Kanäle für den Empfangsstrahlformer 4. Die N Ausgangssignalleitungen können in verschiedenen Mustern vorgesehen sein, die, wie im Beispiel nach den Fig. 1 und 2, bei jeder Veränderung der Brenn­ weite veränderlich sind. Die Fig. 12(a) und 12(b) zeigen Beispiele des veränderlichen Verknüpfungsmusters. Um die gemeinsamen Verknüpfungen umzuschalten, weist die Signalleitungs-Verknüpfungsschaltung 3 eine Vielzahl von Verknüpfungsschaltungseinheiten auf, von denen jede für jedes Verknüpfungsmuster betrieben wird. In Fig. 10 sind beispielhaft zwei Verknüpfungsschaltungseinheiten 31-1 und 31-2 dargestellt. Fig. 13 zeigt die Verknüpfungsschal­ tungseinheit 31-1 im einzelnen. Eine Vielzahl von Opera­ tionsverstärkern 32 ist jeweils mit einem Rückkopplungs­ widerstand 3R, 4R verbunden und auf Eingangswiderstände R geschaltet, deren Anzahl entsprechend einem Verknüpfungs­ muster von Signalleitungen festgelegt ist. Die Eingangs­ widerstände R sind jeweils über einen Schalter 33 mit den Eingangssignalleitungen A1 bis AN verbunden. Befindet sich ein Steuersignal β1′ auf dem hohen Pegel, werden die Schalter 33 gleichzeitig eingeschaltet, und jeder Opera­ tionsverstärker 32 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Summe von Empfangssignalen von gemeinsam verbundenen Ele­ menten entspricht. Wie im Beispiel nach den Fig. 1 und 2 werden die Anzahl M von für den Strahlempfang verwende­ ten Elementen sowie die Anzahl N von Ausgangssignalleitungen mit einer für den Strahlempfang festgesetzten Brennweite verändert, und die Anzahl von Operationsverstärkern 32 unterscheidet sich entsprechend von einer Einheit zur anderen. Die Vielzahl von Verknüpfungs­ schaltungseinheiten ist parallel geschaltet, und, wenn ihre Steuersignale (β1′ und β2′ im Beispiel nach Fig. 10) ab­ wechselnd eingeschaltet werden, werden die Verknüpfungs­ muster von Signalleitungen umgeschaltet. Beim Schalten der Empfangsstrahl-Brennweite müssen Kontakte des in der in Fig. 11 gezeigten Inkremental-Verzögerungsschaltung enthaltenen Multiplexers 102 geschaltet werden. Die Brenn­ weite und das Steuersignal β1′ oder β2′ werden simultan unter der Weisung des Steuersignals β geschaltet. Das Schalten erfolgt im einzelnen synchron mit dem Steuer­ signal β, das, wie in Fig. 9 (b) gezeigt, dem Steuersignal α um das Zeitintervall τ vorausgeht. Das Steuersignal α schreibt den Abtasttakt der als Eingangsstufe dienenden Sample-and-Hold-Schaltung 41 in der Verzögerungsschaltung vor, die im Empfangsstrahlformer 4 vorgesehen ist. Somit werden diese Steuersignale α, β, β1′ und β2′ entsprechend der in Fig. 14 angegebenen zeitlichen Beziehung eingeschal­ tet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Zeitintervall τ so festgesetzt, daß es lang genug ist, sowohl die Dauer eines Rauschens aufgrund des Umschaltens des Multiplexers 102 in der Inkremental-Verzögerungsschaltung 10 als auch die Dauer des Rauschens aufgrund des Schaltens von Ver­ knüpfungen (das durch das Ein- oder Ausschalten der Schal­ ter 33 bewirkt wird) in der Signalleitungs-Verknüpfungs­ schaltung 3 zu überschreiten. Auf diese Weise kann verhin­ dert werden, daß die durch das Schalten hervorgerufenen Rauschvorgänge die Ausgabe des Empfangsstrahlformers 4 störend überlagern, wodurch sich ein Bild mit einem hohen Störabstand erzielen läßt.

Claims (4)

1. Ultraschall-Abbildungsvorrichtung mit

• - einer Array-Ultraschallsonde (1) mit einer Anzahl von regelmäßig nebeneinander angeordneten Wandlerelementen,
• - einer Apertur-Auswahlschaltung (2) für das Anwählen eines Teiles der Wandlerelemente zum Senden und Empfangen, wodurch jeweils eine Sende- und eine Empfangsöffnung definiert werden,
• - einem Sender (6), der den zum Senden angewählten Wandlerelementen Sendesignale zuführt,
• - einer Empfangseinrichtung (4), die auf die Empfangssignale von den Wandlerelementen unterschiedliche Verzögerungen aufbringt und die verzögerten Empfangssignale addiert, um ein für einen Empfangsstrahl mit einer jeweils vorgegebenen variablen Brennweite repräsentatives Empfangssignal zu bilden, und mit
• - einer Signalleitungs-Verknüpfungseinrichtung (3), die Wandler­ element-Signalleitungen wahlweise elektrisch miteinander verbindet, wobei
• - auf die den Wandlerelementen zugeführten Sendesignale vorgegebene unterschiedliche Verzögerungen aufgebracht werden, um einen Ultraschallstrahl zu erzeugen, der in einem vorgegebenen Brennpunkt konvergiert, und
• - die Signalleitungs-Verknüpfungseinrichtung (3) der Empfangseinrichtung (4) vorgeschaltet ist und eine Verknüpfung von M Eingangssignalleitungen (A₁ bis A_M) von jeweils M für den Empfang angewählten Wandlerelementen derart vornimmt, daß die für den Empfang angewählten Wandlerelemente in N verschiedene Gruppen mit dem Index j=1, 2, 3 . . ., N zusammengefaßt werden, von denen jede eine bestimmte Anzahl m_j von Wandlerelementen enthält, wobei die M Eingangssignalleitungen (A₁ bis A_M) jeweils mit einer variablen Anzahl N von Ausgangssignalleitungen (B₁ bis B_N) verbunden werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Anzahl m_j von Wandlerelementen jeweils von der Brennweite des Empfangsstrahls abhängt und mit zunehmendem Abstand der jeweiligen Gruppe (j) vom Zentrum der Empfangsöffnung monoton abnimmt.

2. Ultraschall-Bildvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine Inkremental-Verzögerungseinrichtung (10), die zwischen die Wandlerelemente und die Signal­ leitungs-Verknüpfungseinrichtung (3) geschaltet ist und die auf die Empfangssignale der Wandlerelemente geringfügig unterschiedliche Verzögerungszeiten aufbringt.

3. Ultraschall-Bildvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkremental-Verzögerungseinrichtung (10) den Betrag der Verzögerung synchron zu einer Veränderung der Brennweite des Empfangsstrahls durch die Empfangseinrichtung (4) verändert.