DE3831537A1

DE3831537A1 - Verfahren und anordnung zum adaptiven reduzieren von phasenaberrationsauswirkungen

Info

Publication number: DE3831537A1
Application number: DE3831537A
Authority: DE
Inventors: Matthew O'donnell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1989-04-06
Also published as: NL8802340A; US4835689A; JPH01135333A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Abbild mit einem Strahl kohärenter Energie und betrifft insbesondere ein neues Verfahren zum adaptiven Bilden des kohärenten Strahls unter Verwendung von Phasenkonjugation, um den Auswirkungen inhomogener Wellenausbreitung entgegenzuwirken.

Es ist bekannt, daß Phasenauslöschungseffekte, die durch inhomogene Wellenausbreitung in einem Medium hervorgerufen werden, sowohl die räumliche Auflösung als auch die Kontrastauflösung von Bildern beschränken, welche mit einem Strahl kohärenter Energie gewonnen werden, beispielsweise einem Radar-, Sonar- oder Ultraschallenergiestrahl und dgl. Phasenauslöschungseffekte sind am ausgeprägtesten bei der Hochfrequenzabbildung unter Verwendung von großen Aperturen, wo kleine Ankunftszeitdifferenzen über beträchtlichen Entfernungen zu großen Fehlern in der Relativphase über dieser Apertur führen. Zum Beispiel tritt das bei medizinischem Ultraschall auf, weil die Phase einer abfragenden Ultraschallwelle auf Grund von inhomogener Verteilung der Schallgeschwindigkeit in dem Körper verzerrt wird, durch den sich die Ultraschallwelle von der Apertur aus bis zu dem interessierenden Gebiet und anschließend zurück zu der Apertur ausbreitet. Es ist bekannt, daß diese Auswirkung das Aussehen eines Ultraschallbildes dominieren kann, weil sowohl die Ultraschallfrequenz als auch die Größe der Apertur vergrößert werden. Es sind zwar bereits verschiedene Verfahren zum Reduzieren von Phasenauslöschungsauswirkungen vorgeschlagen worden, alle diese Verfahren arbeiten aber, wenn überhaupt, auf Kosten der räumlichen Auflösung. Zum Abbilden mit der theoretischen Auflösung der Apertur, insbesondere bei hohen Frequenzen, muß die Phasenverzerrung der einfallenden Ultraschallwelle reduziert werden. Bei der Ultraschallabbildung tritt die vorherrschende Verzerrung innerhalb der Wand des abgebildeten Körpers auf, die als das Modell einer einzelnen verzerrenden Oberfläche aufgefaßt werden kann. Für alle interessierenden Gebiete, die tiefer als diese Körperwand sind, ist es äußerst erwünscht, die Phasenaberration zu reduzieren, indem eine genaue Information gewonnen wird, aus der die Phasenkorrektur berechnet werden kann.

Gemäß der Erfindung beinhaltet ein Verfahren, das unter Verwendung von Phasenkonjugation Phasenaberrationsauswirkungen auf die Laufzeiten adaptiv reduziert, welche zur Bildung eines Strahls kohärenter Energie notwendig sind, der in einem inhomogenen Medium in einem ausgewählten Bereich R ab der und unter einem Winkel R gegen die Normale zu der Oberfläche einer Matrix aus N Wandlern fokussiert wird, die jeweils einen Teil der Energie des Strahls liefern, wenn sie erregt werden, und jeweils die daran reflektierte Energie in ein Signal daraus umwandeln, die Schritte: Rückprallen eines Abtaststrahls, der aus der gesamten Matrix von Wandlern gewonnen wird, an einer großen Sammlung von Streuern, die in einem Teil des zu untersuchenden Mediums enthalten sind; Kreuzkorrelieren, für jeden Abtaststrahl, der empfangenen Signale aus jedem der (N-1) Paare benachbarter Wandler, um eine gleiche Anzahl von Phasenkonjugationskorrektursignalen zu gewinnen; arithmetisches Verarbeiten der Phasenkonjugationskorrektursignale, um eine Zeitkorrektur für die Laufzeit zu gewinnen, die jedem Abtaststrahlwandler zugeordnet ist, für diesen Bereich R und den Winkel R ; Modifizieren der Laufzeit, die zur Bildung eines tatsächlichen Abbildungserregerstrahls benutzt wird, mit der Zeitkorrektur für diesen Wandler; und anschließend Modifizieren der Laufzeit von Echosignalen, die aus dem zu untersuchenden Mediumteil empfangen werden, mit der Zeitkorrektur für diesen Wandler, um die Phasenaberration in dem sich ergebenden Bild zu reduzieren.

In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform haben die ersten (N-1) Kanäle der Abbildungsvorrichtung jeweils: eine Phasenkonjugationsverarbeitungseinrichtung zum Kreuzkorrelieren der Signale aus diesem Kanal und dem nächsten Kanal durch komplexe Gleitkommamultiplikation; separate Einrichtungen zum Summieren der Real- und Imaginärteile des Multiplikationsergebnisses und CORDIC-Arctan-Betriebseinrichtungen zum Abgeben jedes Satzes von (N-1)ΔΦ Datensätzen an eine gemeinsame Systemeinrichtung zum Liefern des Korrektursignals

für diesen j-ten Kanal (wobei CORDIC die Abkürzung für coordinate rotating digital computer oder koordinatendrehender Digitalrechner ist).

Die Erfindung schafft demgemäß ein neues Verfahren und eine neue Anordnung zur adaptiven Strahlbildung unter Verwendung der Phasenkonjugation.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht eine Wandlermatrix und ein zweischichtiges Objekt, das mit einem durch die Matrix erzeugten Energiestrahl zu untersuchen ist, wobei anhand dieser Draufsicht das Problem erläutert wird, das durch die Erfindung beseitigt werden soll,

Fig. 1a ein Diagramm das das Wandlerelement Nr. k über der Laufzeit Δ t für verschiedene Beobachtungsbedingungen zeigt und das Verständnis von verschiedenen Faktoren bezüglich der Phasenaberrationen, die am Ausgang der Wandlermatrix auftreten, erleichtert, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Teils eines Ultraschallabbildungssystems, bei dem das erfindungsgemäße Phasenkonjugationsverfahren zur adaptiven Strahlbildung zum Reduzieren von Phasenverzerrung angewendet wird.

Zunächst wird auf die Fig. 1 und 1a Bezug genommen, die ein Untersuchungssystem 10 zeigen, bei dem ein Energiestrahl zum Untersuchen eines Objekts benutzt wird und das eine Matrix 11 von Energiewandlern hat. Die Matrix 11 ist als eine lineare Matrix, d. h. also eine Zeile oder Kette aus N Wandlern 11 a, . . . 11 k, . . . 11 m, . . . 1 n dargestellt. Die Wandler haben einen Mittelabstand d, wobei jeder Wandler in einem Abstand x _k von der Matrixmittellinie 11 o ist, so daß sich die Matrix in beiden Richtungen über eine Aperturstrecke A/2 ab der Matrixmittellinie 11 o erstreckt. Die Matrix wird sowohl zum Senden eines Energiestrahls als auch zum Empfangen eines rückkehrenden Energieechos benutzt, das von einem Reflektor 12 kommt, der insgesamt längs einer Linie 12 a unter einem Winkel R gegen die Normale 11 o angeordnet ist, welche zu der Ebene der Matrix 11 rechtwinkelig ist. Es ist bekannt, daß, wenn die Matrix 11 gegen die Oberfläche 14 s eines homogenen Mediums 14 gepreßt wird, die Wellenform von einem reflektierenden Ort 12′ aus, der sich im wesentlichen auf der Matrixmittellinie 11 o und in einem Bereich R′ befindet, der in bezug auf die Matrixapertur A ausreichend groß ist, im wesentlichen gleichzeitig an jedem Matrixwandler 11 k (a k n) ankommen wird; diese Wellenform 11 p (Fig. 1a) erfordert daher keine zeitlichen Verschiebungen Δ t an jedem der N Wandler, d. h., die Wandlerausgangssignale können alle direkt kohärent summiert werden, um den Strahl unter dem Winkel R=0 zu bilden. Es ist außerdem bekannt, daß, wenn der Bereich R′ abnimmt, die Sensoren, die der Matrixmitte am nächsten sind, z. B. einem des Paares zentraler Sensoren 11 m, wenn die Matrix eine gerade Anzahl von Sensoren N=2m hat, eine größere Laufzeit Δ t als die Laufzeit benötigen, welche Wandler benötigen, die sich weiter an den Enden der Matrix befinden. Daher muß zum richtigen Fokussieren eines Energiestrahls an einem Ort 12′ in einem im wesentlichen willkürlichen Bereich R′ eine Fokussierungslaufzeit

t _fk = (A²/8R′V ) · (1-[2x _k/A]²) ,

dargestellt durch die Fokussierungskorrekturkurve 11 q in Fig. 1a, nach jedem k-ten Wandler 11 k physikalisch vorhanden sein. Es ist weiter bekannt, daß, wenn der Strahl zu einem allgemeinen Ort 12 unter einem gewissen Winkel R gegen die orthogonale Mittelachse 11 o der Matrix gelenkt wird, selbst bei einem sehr großen Bereich R die reflektierte Strahlwellenfront zuerst denjenigen Wandler an dem Ende der Matrix erreichen wird, der dem winkelversetzten Ort am nächsten ist, z. B. hier den Wandler 11 a, und dann fortschreitend jeden folgenden Wandler in der Matrix erreichen wird, bis der Wandler an dem davon am weitesten entfernten Ende erreicht wird, z. B. hier der Wandler 11 n. Eine im wesentlichen lineare Kurve 11 r der Wandlerlaufzeit

t _dk = t _cm + (k-1) (d/V) sin R

muß vorgesehen werden (wobei t _cm eine Matrixmittenelement-m-Laufzeit ist, die so gewählt wird, daß sie etwas größer ist als (md/V) sin R, so daß alle t _dk positiv sind und R nun als ein negativer Winkel definiert ist, wenn er "über" der Linie 11 o ist); t _dk ist vorgesehen, um das Ausgangssignal jedes Wandlers ab dem nächsten Ende bis zu dem entferntesten Ende der Matrix zunehmend zu verzögern. Wenn ein nicht auf der Achse liegender Punkt 12 unter dem Winkel R und in einem relativ engen Bereich R abgebildet werden soll, müssen die Fokussierungs- und die Winkellenkkorrekturen so gemacht werden, daß die einzelne Gesamtlaufzahl t _R _k für jeden Wandler k gegeben ist durch:

t _k _R = t _cm + (k-1) (d/V) sin R + (A²/8RV) (1-[2x _k/A]²) cos² R ,
-

die durch eine Kettenlinienkurve 11 s dargestellt ist. Das gilt jedoch nur, wenn das Medium 14 zwischen der Wandlermatrix 11 und dem Punkt 12, auf den der Energiestrahl gelenkt wird, im wesentlichen homogen ist.

Wenn das Medium nicht homogen ist, was der Fall sein könnte, wenn eine erste angetroffene Schicht 14 a eine erste Energieausbreitungsgeschwindigkeit V₁ und eine zweite angetroffene Schicht 14 b eine zweite Energieausbreitungsgeschwindigkeit V₂ hat (die von der Ausbreitungsgeschwindigkeit V₁ in der ersten Schicht verschieden ist), dann hängt die Laufzeit, die zum richtigen Fokussieren und Lenken des Strahls auf irgendeinen Punkt 12 notwendig ist, von der Ausdehnung der nichthomogenen Mediumschicht 14 a ab, die zwischen einem besonderen Wandler 11 k und irgendeinem Punkt 12 in der untersuchten Probe liegt. Das heißt, die Laufzeitkurve 11 t ist, wenn sie überhaupt ermittelbar ist, extrem nichtlinear und erfordert für jeden Wandler eine Gesamtwandlerlaufzeit t′ _k _R, die nicht nur die Fokussierungs- und Laufzeiten t _fk und t _dk umfaßt, sondern auch eine zusätzliche Laufzeit Δ t _k _R erfordert, um der Phasenverzerrung ΔΦ _k entgegenzuwirken, die die zu jedem Wandler k zurückkehrende Energie dadurch erfahren hat, daß sie unterschiedliche Dicken wenigstens der Schicht 14 a durchquert hat. Wenn der besondere Punkt 12 dazu gebracht werden könnte, sich wie eine Punktquelle zu verhalten, dann könnte das Ausmaß der Phasenverzerrung ΔΦ _k, der jeder Wandler k ausgesetzt gewesen ist, bestimmt werden. Daher könnte der erste Wandler 11 a eine Phasenverzerrung ΔΦ _a haben, so daß die Gesamtlaufzeit, die diesem Wandler zugeordnet ist, ab dem Wert t _a _R geändert werden müßte, der durch die ideale Kurve 11 s gegeben ist, wogegen andere Wandler eine Laufzeit ΔΦ _k erfordern können, die die ideale Laufzeit modifiziert, welche durch die Kurve 11 s gegeben ist. Darüber hinaus braucht wegen der inhomogenen Ausbreitungsgeschwindigkeitsverteilung in der Schicht 14 die Größe der Phasenverzerrung ΔΦ _m an irgendeinem Wandler keine Beziehung zu der Phasenverzerrung ΔΦ _m+1 an dem nächsten benachbarten Wandler zu haben. Es ist äußerst erwünscht, die Phasenverzerrung zu messen und Korrekturfaktoren zur Verwendung beim Ermitteln der Laufzeit, die jedem Wandler 11 k der Matrix zugeordnet ist, zu berechnen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden ein Abtaststrahl gesendeter Energie aus der Wandlermatrix 11 und die Reflexion an irgendeiner streuenden Einrichtung 12 s (und insbesondere einer großen Verteilung von Streuern) in der Schicht 14 benutzt, so daß die Phasenaberrationen oder das Verzerrungsprofil, das durch die Fortpflanzung durch ein räumlich inhomogenes Medium hervorgerufen wird, ermittelt und dann benutzt werden kann, um die erforderlichen Laufzeiten in einem kohärenten Abbildungssystem mit abgetasteter Apertur wenigstens teilweise zu korrigieren.

Gemäß Fig. 2 kann bei einem exemplarischen Ultraschallenergieabbildungssystem 10 der Strahl 12 a gelenkt, fokussiert und adaptiv gebildet werden, um Phasenverzerrungsauswirkungen im wesentlichen zu beseitigen, indem das Phasenkonjugationsverfahren nach der Erfindung angewandt wird. Jedem Wandler 11 k ist ein Frontendteil 16 k zugeordnet, der (a) Einrichtungen zum Erregen des Wandlers zum Aussenden eines Abtaststrahls und (b) Einrichtungen zum Verarbeiten von aus dem Wandler empfangener Energie zum Bilden eines Empfangsstrahls enthält. Allen Frontendeinrichtungen 16 k, mit Ausnahme einer derselben, ist eine Phasenkonjugationsverarbeitungseinrichtung 18 k zum Bestimmen der Phasenverzerrung ΔΦ _k zwischen dem Echosignal in diesem Kanal und dem Echosignal in einem unmittelbar benachbarten Kanal zugeordnet. Da es N Kanäle in aufeinanderfolgenden Paaren zu vergleichen gibt, werden (N-1) Phasenaberrationssignale ΔΦ erzeugt. Eine Einrichtung 20 ist vorgesehen zum Berechnen der Phasenkonjugationskorrektursignale Φ _j der einzelnen Kanäle j auf Grund des Empfangs der einzelnen Wandlerphasenverzerrungsgrößen ΔΦ _k. Daher führt jede Phasendifferenz zu einem Laufzeitfehler auf Grund der inhomogenen Ausbreitung innerhalb des Mediums, wobei der Laufzeitfehler Δ t _j für den j-ten Kanal und den Strahlwinkel R lautet Δ t _j _R=R _j _R/ω₀, wobei ω₀ die Frequenz der Strahlenergie ist, welche zum Untersuchen des Mediums benutzt wird, und

für den j-ten sendenden Wandler gilt. Die Einrichtung 20 zum Berechnen des Wertes R _j kann irgendein geeigneter Mikrocomputer sein, dem eine Direktzugriffsspeichereinrichtung (RAM) 20 a und eine Festwertspeichereinrichtung (ROM) 20 b mit gespeichertem Programm zugeordnet ist; der Mikrocomputer 20 summiert sämtliche Größen ΔΦ _k, die an einem multiplexierbaren Mikrocomputereinrichtungseingang 20 c geliefert werden können, auf den Empfang eines Freigabesignals und einer Kanal-j-Nummer an einer Steuerschnittstelle 20 d hin. Jede Freigabe der Einrichtung 20 kann auf das Aussenden eines Abtaststrahls unter einem Winkel R hin erfolgen, und zwar üblicherweise vor dem tatsächlichen Senden des Strahls zum Datensammeln unter demselben Winkel R oder unter einem Winkel R′, der dem Winkel R nahekommt. Eine typische phasengesteuerte Wandleranordnung zur Sektorabtastung (phased-array sector scanning oder PASS) könnte einen 90°-Sektor mit 2⁷=128 verschiedenen Strahlen abtasten (bei einer Winkelauflösung von etwa 0,7° pro Strahlablenkwinkel). Wenn zur Zeitersparnis nicht bei allen Strahlwinkeln Prüfstrahlen ausgesandt und Phasenkorrekturdaten ΔΦ _k dafür berechnet werden, könnten Prüfstrahlen für eine von mehreren wenigen aufeinanderfolgenden Strahlnummern benutzt werden. Vor dem Akzeptieren von Daten für einen Strahl unter einem gewissen Winkel R wird daher ein Prüfstrahl ausgesandt; jeder Wandler ist noch mit der Sendeverzögerung versehen, die benötigt würde zum Verwandeln (Lenken und Fokussieren) sämtlicher Wandlerausgangssignale in einen Strahl unter dem gewählten Winkel R und in dem Bereich R. Alle N Wandler wandeln außerdem die Energie des zurückgekehrten Prüfstrahls, welche sie empfangen, in ein elektrisches Signal um, das in den Einrichtungen 16, 18 und 20 zu einem Phasenverzerrungskorrekturdatenwert ΔΦ _k und daher zu einer Phasenkonjugationskorrekturlaufzeit Δ t _k _R=R _k _R/ω₀ für diesen einen Kanal k in der Prüfstrahlrichtung R verarbeitet wird.

Die notwendige Korrektur ist eine Laufzeit, wobei der Laufzeitfehler Δ t _m _R=T _m-T _m-1 für Signale an einem Paar benachbarter Kanäle m und (m-1) ist und wobei T _m das Zeitintervall ab dem Aussenden des Prüfstrahls durch den bezeichneten Wandler m bis zum Echosignalempfang durch den besonderen m-ten Wandler ist. Daher ist das Signal des k-ten Kanals S _k(t)=S(t-T _k), und das Signal an dem (k-1)-ten Kanal ist S _k-1 (t)=S(t-T _k-1). Wenn das Paar benachbarter Kanalsignale auf das Basisband umgewandelt und dann kreuzkorreliert wird, gilt

S _k(t) = C (t-T _k) exp (-i ω₀ (t-T _k)) ,

und

S _k-1 (t) = C (t-T _k-1) exp (-i ω₀ (t-T _k-1)) ,

wobei C(t) eine Prüfstrahlhüllenformfunktion ist und wobei die Kreuzkorrelationsfunktion R(t) gegeben ist durch

Das ist gleichwertig mit

Es ist jedoch zu erkennen, daß das Integral gerade die Autokorrelationsfunktion A der Hülle, berechnet zur Zeit (t-(T _k-T_k-1)), ist. Deshalb ergibt sich für die Basisbandkreuzkorrelationsfunktion

R(t) = exp (-i ω₀ (t-(T _k-T_k-1))) A (t-(T _k-T_k-1)) ,

so daß die Phase der Kreuzkorrelationsfunktion zu irgendeiner Zeit t in Beziehung steht zu dem Zeitfehler wie Φ (t)=-ω₀(t-Δ t). Wenn Φ (t) zu irgendeiner Zeit gemessen werden kann, wo A(t-Δ t) groß ist, wird deshalb eine sehr gute Abschätzung des Zeitfehlers erzielt. Da die Zeitverschiebung Δ t im Vergleich zu der Hüllendauer T relativ kurz ist, d. h. Δ t«T, dann ist A(t-Δ t) sehr nahe bei dem Maximum zur Zeit t=0. Deshalb ist ein Meßwert der Phase bei t=0 gegeben durch ΔΦ _k (0)=ω₀Δ t _k, so daß Δ t _k=ΔΦ _k (0)/ω₀ der optimale Schätzwert der erforderlichen Zeitverschiebung Δ t _k sein wird. Das Basisbandsignal wird typisch erzielt als ein Paar von Signalen, d. h. als ein gleichphasiges I-Basisband-Signal und ein um 90° phasenverschobenes Q-Basisband-Signal, die bei t=0 folgende Kreuzkorrelationsfunktion haben

so daß für ein abgetastetes System gilt

und

ΔΦ _k (0) = arctan (Im (R (0))/Re (Re (R (0))) ,

wobei M die Zahl der Abtastpunkte ist, die benutzt werden, um das unendliche Zeitintegral zu approximieren. Deshalb können die ΔΦ _k-Berechnungen ausgeführt werden, indem der CORDIC-Arkustangens von R (0) berechnet wird, d. h. durch Akkumulieren der Real- und der Imaginärteile des Ergebnisses einer komplexen Multiplikation zwischen den Basisbandsignalen auf zwei benachbarten Kanälen k und (k-1), um R _k (0) in jeder der (N-1) Einrichtungen 18 zu bilden, und anschließendes Akkumulieren der Imaginär- und der Realteile von sämtlichen R _k (0) Gliedern, um R (0) zu bilden, woraus das Verhältnis von Im(R (0)) zu Re(R (0)) in der Einrichtung 20 berechnet wird, um jeweils die Korrekturdaten ΔΦ _k zu ermitteln.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält jede Einrichtung 18: einen Satz Puffereinrichtungen 22 zum vorübergehenden Speichern der I- und Q-Daten aus jedem der beteiligten beiden benachbarten Kanäle; eine Vorzeichenumkehreinrichtung 24 zum Umkehren des Vorzeichens der Q-Daten aus dem ersten Kanal vor dem Speichern dieser Daten in der Puffereinrichtung 22 d; eine komplexe Gleitkomma-Multipliziereinrichtung 26; zwei Addierer 28-1 und 28-2; und eine Recheneinrichtung 30 zum Berechnen des CORDIC-Arkustangens. Daher ist die Einrichtung 18 (k-2) dem (k-2)-ten Kanal oder Wandler zugeordnet und empfängt aus der nächsten, z. B. der (k-1)-ten Frontendeinrichtung die gleichphasigen I _(k-1)-Daten an einem ersten Eingang 18 (k-2)-a zum Speichern in der ersten Puffereinrichtung 22 a und die um 90° phasenverschobenen Q _(k-1)-Daten an einem zweiten Eingang 18 (k-2)-b zum Speichern in der zweiten Puffereinrichtung 22 b. Die Einrichtung 18 (k-2) empfängt außerdem die I- und Q-Daten aus dem zugeordneten (k-2)-ten Kanal, z. B. werden die gleichphasigen I _(k-2)-Daten des letzten Kanals an dem Eingang 18 (k-2)-c zum Speichern in der dritten Puffereinrichtung 22 c empfangen, und die um 90° phasenverschobenen Q _(k-2)-Daten des letzten Kanals werden an den Eingang 18 (k-2)-d empfangen, in der Einrichtung 24 im Vorzeichen umgekehrt, und die -Q _(k-2)-Daten werden in der vierten Puffereinrichtung 22 d gespeichert. Ebenso werden in der Einrichtung 18 (k-1) die gleichphasigen Frontenddaten I _k des nächsten Kanals an dem Eingang 18 (k-1)-a empfangen und in dem ersten Puffer 22 a gespeichert, wogegen die um 90° phasenverschobenen Q _k-Daten des nächsten Kanals an dem Eingang 18 (k-1)-b empfangen und in dem zweiten Puffer 22 b gespeichert werden. Der Eingang 18 (k-1)-c empfängt die gleichphasigen I _(k-1)-Daten aus dem zugeordneten Kanalfrontende zur Speicherung in dem Puffer 22 c, während die um 90° phasenverschobenen Daten Q _(k-1) an dem vierten Eingang 18 (k-1)-d empfangen werden, in der Einrichtung 24 im Vorzeichen umgekehrt werden, und die -Q _(k-1)-Daten in dem Puffer 22 d gespeichert werden. Die komplexe Gleitkomma-Multipliziereinrichtung 26 in der k-ten Einrichtung 18 k benutzt die vier Datengrößen in den Puffereinrichtungen 22, um den Realteil Re und den Imaginärteil Im der Größe

([I _k(j) + iQ _k(j)] [I_k-1 (j)-iQ _k-1 (j)])

an den Ausgängen 26 a bzw. 26 b abzugeben und jeden Bestandteil der R (0)-Summierung zu finden. Die Real- oder Imaginärteile werden jeweils in einer Realteilsummiereinrichtung 28-1 bzw. einer Imaginärteilsummiereinrichtung 28-2 summiert. Die summierten Signale werden an die CORDIC-Arkustangenseinrichtung 30 abgegeben, die die ΔΦ _k-Daten an dem Ausgang 18 k-e liefert.

Es sind diese ΔΦ _k-Daten-Glieder, die der Reihe nach durch den multiplexierenden Mikrocomputereinrichtungseingangsanschluß 20 c zur Berechnung des Wertes Φ _j _R für jeden der 1j n-Kanäle akzeptiert werden.

Diese Φ _j _R-Information wird zu der Phasenkorrekturdateneingangsklemme 16 j-f der gewählten j-ten Frontendeinrichtung rückgekoppelt. Wenn ein Prüfstrahl unter einem Winkel R von der Wandlermatrix 11 ausgesendet wird, werden daher die (n-1) Paare von Phasenverzerrungsdaten ΔΦ _k durch die Einrichtungen 20 verarbeitet, und eine Korrekturzeit Δ t _j _R=Φ _j _R/ω₀ kann aus den Φ _j _R-Daten berechnet werden, die an der Klemme 16 (k-1)-f geliefert werden. Die Δ t _j _R-Daten werden deshalb in die Kanalphasenkorrekturspeichereinrichtung 32 über einen ersten Eingangsanschluß 32 a derselben eingegeben. Ebenso empfängt die Phasenkorrekturspeichereinrichtung 32 des k-ten Kanals die Δ t _k _R-Daten, die dieser Kanalphasenkorrekturdateneingangs-(16 k-f)-Klemme geliefert werden.

Jede Kanalfrontendeinrichtung 16 k, mit 1k N, hat einen Wandlerknotenpunkt 16 k-a, der mit dem zugeordneten k-ten Wandler 11 k verbunden ist. Ein Sendeimpuls-T _xP-Steuersignal wird an den Sendesteuereingang 16 k-b der Kanaleinrichtung angelegt, um die Verbindung der Wandlerklemme 16 k-a über eine Sende-/Empfangsschalteinrichtung 34 von einem Empfangsteil auf einen Sendeteil der Kanalfrontendeinrichtung umzuschalten. Mit Ausnahme des Phasenkorrekturspeichers 32, der Fehlerspeichereinrichtung 56 und der zugeordneten Addiereinrichtung 58, die im folgenden beschrieben sind, sind sämtliche anderen Kanalfrontendeinrichtungen bereits vorgeschlagen worden oder bereits bekannt und werden hier nur kurz beschrieben. Jede k-te Kanalfrontendeinrichtung 16 k hat einen Datenbus-16 k-c-Eingang, der eine Information über den Winkel R und den Bereich R von einer Systemdatenbuseinrichtung 36 empfängt, so daß ein Frontendinnendatenbus 38 diese Information parallel zu einem zweiten Eingangsanschluß 32 b des Phasenkorrekturspeichers 32 und zu einer Senden-Tx- Verzögerungsspeichereinrichtung 40, einer Empfangsphasenvoreinstellspeichereinrichtung 42, einer Empfangsphasenschlupfspeichereinrichtung 44 und einer Empfangsverzögerungssteuereinrichtung 46 in jedem Kanal weiterleiten kann. Die normalen Sendeverzögerungsdaten zum Umwandeln von Energie aus diesem k-ten der N Wandler in einen Strahl, der auf ein kleines Gebiet 12 unter einem Winkel R in einem Bereich R fokussiert ist, kommen aus der Einrichtung 40, werden zu dem Inhalt des Fehlerspeichers 56 in dem Addierer 50 addiert, und die Summe wird zu einer Sendesteuerungs-(TX XL)- Einrichtung 52 zum Festlegen der Taktsteuerung des Sendeimpulses aus einer Sendetreiber-(TX DR)-Einrichtung 54 geleitet, die einen Sendeimpuls von HF-Ultraschallenergie über die Sende-/ Empfangsschalteinrichtung (T/R SW) 34 an den zugeordneten Wandler 11k anlegt. Wenn der Tx-Impuls an dem Knotenpunkt 16 k-b endet, schaltet der Kanal auf die Empfangsbetriebsart (Rx) um. Der Phasenkorrekturspeicher liefert Δ t _k _R-Daten an einen Ausgangsanschluß 32 c; die Daten dort werden zur vorübergehenden Speicherung in einer Fehlerspeichereinrichtung 56 festgehalten. Die empfangene Signalphasenkorrekturzeit Δ t _k _R wird in der Einrichtung 58 zu den Phasenvoreinstelldaten addiert, die früher in die Speichereinrichtung 42 für den besonderen Winkel R und den besonderen Bereich R eingegeben worden sind. Diese Daten plus die Phasenschlupfdaten aus der Speichereinrichtung 44 werden in eine Taktzählereinrichtung 60 geladen, die ein Empfangsabtasttasttaktsignal S _k abgibt. Jeder Empfangsteil jeder Kanalfrontendeinrichtung enthält eine zeitverstärkungsgesteuerte Verstärkereinrichtung 62 und mehrere schnelle Analog/Digital-Wandler (ADC)-Einrichtungen 64 sowie eine Verzögerungseinrichtung 65, die das verschachtelte Abtasten der verstärkungsgesteuerten, empfangenen Strahlenergie bewirkt. Die digitalen Daten aus jeder A/D-Wandlereinrichtung werden durch eine Demodulationseinrichtung 66 auf das Basisband demoduliert, und die gleichphasigen i- oder die um 90° phasenverschobenen Q-Basisband-Daten werden dann in einer Tiefpaßfiltereinrichtung 68 a oder 68 b tiefpaßgefiltert, bevor sie in einer Digitaldatendezimalisiereinrichtung 70 a oder 70 b in das Dezimalformat gebracht werden. Die in Dezimalform gebrachten und gleichphasigen oder um 90° phasenverschobenen Daten werden dann in einer Kanalverzögerungsregistereinrichtung 72 a bzw. 72 b verzögert, die eine Verzögerungszeit t _d hat, welche durch die Verzögerungssteuereinrichtung 46 für den besonderen Kanal festgelegt wird, und die gleichphasigen Kanalausgangsdaten I _k an dem Kanalausgang 16 k-d bzw. die um 90° phasenverschobenen Kanalausgangsdaten Q _k an dem Kanalausgang 16 k-e liefert. Es sind diese Daten, die abgegeben werden an (a) die nicht dargestellte RCS-Einrichtung, die die gleichphasigen und 90° phasenverschobenen Daten der resultierenden kohärenten Summe (resulting-coherent-sum oder RCS) liefert, aus denen anzeigbare Bilder gewonnen werden, und (b) das zugeordnete Paar Verarbeitungseinrichtungen 18 (k-1) und 18 k.

Im Betrieb wird ein Prüfstrahl gebildet, indem sämtliche Wandlerelemente mit einer Zeitverzögerungssequenz erregt werden, die einem Strahl entspricht, der bis zu einem Winkel R gelenkt und auf einen Bereich R fokussiert wird (was über den Verzögerungsspeicher 40, den Sendecontroller 52 und den Sendetreiber 54 erfolgt), wie wenn es sich um ein vollständig gleichmäßiges Medium handeln würde. Während des Empfangs, bei dem die komplexen Korrelatorsummen durch die Einrichtung 20 berechnet werden, wird die Empfangsstrahlformungselektronik jeder Einrichtung 16 zur dynamischen Fokussierung ständig nachkonfiguriert (was über die A/D-Wandlereinrichtung 64, die digitale Basisbanddemoduliereinrichtung 66, die Tiefpaßfiltereinrichtung 68, die Dezimatoreinrichtung 70, die Kanalverzögerungseinrichtung 72, die Kanalsteuereinrichtung 46, die Phasenschlupfspeichereinrichtung 44 und die Taktsteuereinrichtung 60 erfolgt), so daß die Phasenkorrekturmodifizierungszeit Δ t _k _R für jeden Kanal sich im wesentlichen allein aus Fortpflanzungsfehlern ergibt. Daher wird der Prüfstrahlimpuls von den Streuern 12 s innerhalb des tatsächlichen, ungleichförmigen Mediums zurückgeleitet, und die einzelnen Signale an jedem der N Kanäle werden zu einer gleichphasigen Komponente I _m und einer 90° phasenverschobenen Komponente Q _m für jeden m-ten Kanal verarbeitet. Diese Signale I _m und Q _m werden dann in Paaren von der Einrichtung 16 an die Anzahl (N-1) von komplexen Korrelatoreinrichtungen 18 abgegeben, um die Fehler ΔΦ _k für jedes der (N-1) Paare benachbarter Kanäle zu berechnen. Die Einrichtung 20 empfängt und akkumuliert sequentiell die Fehler ΔΦ _k, um die Phasenkorrekturfaktoren Φ _k _R zu gewinnen, die in jedem der N Kanäle für den Winkel R zu benutzen sind, der der Prüfstrahlrichtung entspricht. Dieses Verfahren wird für sämtliche Prüfrichtungswinkel R ausgeführt. Es können zwar Prüfstrahlen in jeder Strahlrichtung in dem korrigierten Bild geliefert werden, es ist jedoch klar, daß ein Prüfstrahl nicht in jeder Strahlrichtung geliefert zu werden braucht. Ein einzelner Prüfstrahl kann benutzt werden, um Korrekturphasen für alle N Elemente über einen Satz P (wobei üblicherweise gilt P=2 bis P=16) von benachbarten Bildstrahlen zu gewinnen. Jeder der im wesentlichen identischen integrierten Frontendschaltungschips wird wenigstens einen Frontendteil 16 liefern; außerdem wird jeder der im wesentlichen identischen Schaltungsverarbeitungschips wenigstens einen Kreuzkorrelationsverarbeitungsteil 18 liefern. Wenn dieselbe Anzahl von integrierten Frontendschaltungen und integrierten Kreuzkorrelationsprozessorschaltungen benutzt wird, dann kann jeder Prozessorchip an dem Frontendchip für den zugeordneten Kanal oder die zugeordneten Kanäle angeordnet werden. Die einzelne Mikrocomputereinrichtung 20 kann mit den integrierten Schaltungen der Einrichtung 18 über eine geeignete Buseinrichtung verbunden werden. Diese Anordnung gestattet, daß sich sämtliche Frontendchips im wesentlichen an den N Wandlern der Matrix 11 befinden.

Nachdem das System die Wandlermatrix veranlaßt hat, einen Prüfstrahl unter dem Winkel R zu liefern, und sämtliche Phasenkorrekturdaten Φ _k _R berechnet worden sind, bewirkt der Systemcontroller, daß alle N Kanäle im wesentlichen gleichzeitig die Erregung für diesen Winkel R und den Bereich R senden und die Echosignale verarbeiten, und zwar unter Verwendung der richtigen Phasenverzerrungsdaten in jedem Kanal, um wenigstens teilweise die Phasenverzerrung darin zu korrigieren; die resultierenden Signale I und Q werden durch bekannte Einrichtungen verarbeitet, um die Signale der resultierenden kohärenten Summe (RCS) zu finden, aus denen anzeigbare Bilder gebildet werden. Bei Bedarf können mehrere Beschallungen unter demselben Winkel und in demselben Bereich benutzt werden, wobei die RCS-Signale reduzierter Aberration gemittelt werden. Im Interesse des Reduzierens der für das Prüfen unter jedem der verschiedenen Winkel R (von denen es zum Beispiel 2⁷=128 geben könnte) erforderlichen Zeit braucht nicht für jeden Abbildungserregungsstrahl ein Prüferregungsstrahl gesendet zu werden. Beispielsweise könnte jeder zweite Strahlwinkel zur Prüfstrahlerregung benutzt werden; die Phasenkorrekturdaten für die Zwischenabbildungswinkel würden sich aus einer Interpolation der benachbarten Prüfstrahlwinkel ergeben. Je größer die Anzahl von unabhängigen Prüfstrahlen ist, um so besser ist im allgemeinen die sich ergebende Phasenaberrationskorrektur. Wenn die Konfiguration der Schichten 14 zeitveränderlich ist, was bei der medizinischen Ultraschallabbildung üblicherweise der Fall sein wird, bei der die Wandlermatrix 11 auf einer Außenoberfläche eines Teils des menschlichen Körpers ruht und ihren Ort mit der Zeit ändern wird (wegen des Atmens, des pulsierenden Blutstroms und ähnlicher Erscheinungen), dann ist das Speichern des Korrekturfaktors für alle Abbildungswinkel ungeeignet (da diese Faktoren sich zwischen einer ersten Beschallung unter einem besonderen Winkel R und einer späteren Beschallung unter demselben Winkel R wahrscheinlich geändert haben werden), und zwar wegen der natürlichen Körperbewegung, so daß der Phasenkorrekturspeicher 32 nicht vorhanden zu sein braucht, und die Phasenkorrekturdaten aus jeder Prüfung werden direkt in den Fehlerspeicher 56 eingegeben, sie werden aber nach der nächsten Abbildungsbeschallung sofort außer Betracht gelassen (oder nach den nächsten V-sequentiellen Beschallungen, wenn eine V-Mittelungstechnik benutzt wird). Anschließende Abbildungsbeschallungen unter demselben Winkel erfordern, daß ein neues Prüfverfahren vor der tatsächlichen Datenaufnahmeprozedur stattfindet, damit zu dieser besonderen Zeit die Phasenkorrekturdaten für jeden der N Kanäle gefunden werden.

Es sind zwar gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Anordnung nach der Erfindung zu Erläuterungszwecken beschrieben worden, viele Variationen und Modifikationen sind für den Fachmann jedoch möglich. Beispielsweise ist die Erfindung zwar mit Bezug auf eine Ultraschallabbildung mit phasengesteuerter Anordnung beschrieben worden, die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Formen der kohärenten Abbildung wie Radar, Sonar und dgl. anwendbar.

Claims

1. Verfahren zum adaptiven Reduzieren von Phasenaberrationsauswirkungen auf die Laufzeiten, die benötigt werden zum Fokussieren eines Strahls kohärenter Energie in einem nichthomogenen Medium in einem gewählten Bereich R von der und unter einem Winkel R in bezug auf die Normale zu der Oberfläche einer Matrix aus einer Anzahl N von Wandlern, die jeweils einen Teil der Energie des Strahls liefern, wenn sie erregt werden, und anschließend die auf sie auftreffende Energie in ein Ausgangssignal umwandeln, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Abprallenlassen eines Prüfstrahls, der aus den N Wandlern stammt, an Streuern, die naturgemäß in wenigstens einem Teil des zu untersuchenden Mediums enthalten sind;
b) für jeden Prüfstrahl Kreuzkorrelieren der empfangenen Signale aus einem k-ten Wandler, wobei gilt 1k N, und einem benachbarten (k-1)-ten Wandler der (N-1) aufeinanderfolgenden Paare benachbarter Wandler von allen N Wandlern, um eine gleiche Zahl (N-1) von Phasenkonjugationskorrektursignalen ΔΦ _k zu erzeugen;
c) arithmetisches Einwirken auf die Phasenkonjugationskorrektursignale ΔΦ _K, um eine Zeitkorrektur Δ t _j _R für die Laufzeit zu erzeugen, die diesem einen Prüfstrahl bei einem Winkel R und dem Wandler j für diesen Bereich R zugeordnet ist;
d) anschließend Modifizieren der Zeitkorrektur Δ t _j _R für den j-ten Wandler, der Verzögerung zum Erregen eines Abbildungsstrahls reduzierter Aberration, in dem inhomogenen Medium und gelenkt im wesentlichen unter dem Winkel R und fokussiert im wesentlichen auf den Bereich R; und
e) anschließend mit der Zeitkorrektur für diesen Wandler Modifizieren der Laufzeit der Echosignale, die aus dem zu untersuchenden Medium empfangen werden, um die Phasenaberration in den Daten zu reduzieren, die gesammelt werden, um ein anzeigbares Bild des Mediums zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) den Schritt beinhalten, R so einzustellen, daß sämtliche Strahlen in einem gewählten Abbildungssatz umfaßt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt des Wiederholens der Schritte (a)-(e) für jede Wiederholung irgendeiner Abbildungssequenz.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) den Schritt beinhaltet, jedem m-ten der N Strahlen in dem gewählten Abbildungssatz zu umfassen, wobei m größer als 1 ist, und daß weiter der Schritt vorgesehen ist, zwischen den Zeitkorrekturen für die nächsten benachbarten Strahlen in dem Prüfstrahlsatz zu interpolieren, um Laufzeitkorrekturen für die Abbildungsstrahlen zu gewinnen, die nicht in dem Satz von Prüfstrahlen enthalten sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Wiederholens der Schritte (a)-(e) für jede Wiederholung irgendeiner Abbildungssequenz.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte beinhaltet: Umwandeln des empfangenen Signals aus jedem k-ten Wandler in ein digitales Basisbanddatensignal und Kreuzkorrelieren für die ersten (N-1) Kanäle des Paares des k-ten und (k+1)-ten Datensignals, um das Phasenkonjugationsfehlersignal ΔR _k aus dem k-ten Kanal zu liefern.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Basisbanddatensignal ein 90° phasenverschobenes Datensignal ist, das eine gleichphasige Komponente I _k und eine 90° phasenverschobene Komponente Q _k in einem die gleiche Nummer aufweisenden k-ten Kanal hat, und daß der Schritt des Kreuzkorrelierens den Schritt beinhaltet, das Paar 90° phasenverschobener Datensignale komplex zu multiplizieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) folgende weitere Schritte beinhaltet: aus jedem der ersten (N-1) Kanäle der Matrix das ΔR _k-Datensignal aus einem trigonometrischen Verhältnis eines Realteils und eines Imaginärteils jedes komplex multiplizierten Paares von benachbarten Kanalsignalen zu gewinnen und das erste und das j-te der ΔR _k-Glieder zu summieren, um das Phasenkonjugationskorrektursignal Φ _j _R für den j-ten Wandler des Prüfstrahls zu liefern.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Wandler 1 bis (N-1) der Schritt (b) folgende weitere Schritte beinhaltet: Empfangen einer gleichphasigen Komponente I _k+1 und einer 90° phasenverschobenen Komponente Q _k+1 aus dem (k+1)-ten nächsten Kanal, Umkehren des Vorzeichens der Komponente Q _k+1, komplexes Multiplizieren des Paares von I _k- und Q _k-Daten und des Paares von I _k+1- und Q _k+1-Daten für jeden k-ten Kanal, separates Akkumulieren des Realteils und des Imaginärteils des komplexen Produkts, und Liefern des Glieds ΔΦ _k für den k-ten Kanal als den Arkustangens des Verhältnisses der Imaginär- und Realteilsummen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (c) folgende Schritte beinhaltet: Summieren des ersten bis j-ten Phasenkonjugationssignals ΔΦ _k, um ein Phasenkorrekturdatensignal Φ _j _R zu erzeugen, und Dividieren des Phasenkorrekturdatensignals durch die mittlere Frequenz ω₀ der Strahlenergie, um die Zeitverzögerung Δ t _j _R zu liefern.

11. Anordnung zum adaptiven Reduzieren von Phasenaberrationsauswirkungen auf die Laufzeiten, die benötigt werden, um einen Strahl kohärenter Energie in einem nichthomogenen Medium in einem gewählten Bereich R von der und unter einem Winkel R in bezug auf die Normale zu der Oberfläche einer Matrix aus einer Anzahl N von Wandlern (11 k) zu fokussieren, von denen jeder einen Teil der Energie des Strahls liefert, wenn er erregt wird, und die auf ihn reflektierte Energie in ein Ausgangssignal umwandelt, gekennzeichnet durch:
eine erste Einrichtung, die bewirkt, daß ein Prüfstrahl (11 a) aus jedem verschiedenen und sequentiellen Prüfstrahl eines gewählten Satzes von Prüfstrahlen an Streuern (12 s) zurückprallt, welche in wenigstens einem Teil des zu untersuchenden Mediums (14) naturgemäß enthalten sind, und durch im wesentlichen sämtliche Wandler (11 k) der Matrix empfangen wird;
eine Phasenkonjugationsverarbeitungseinrichtung (18 k), die für jeden Prüfstrahl die empfangenen Signale aus jedem k-ten Paar der (N-1) aufeinanderfolgenden Paare von benachbarten Wandlern (11 k) kreuzkorreliert, wobei gilt 1k N, um eine gleiche Anzahl von Phasenkonjugationskorrektursignalen ΔΦ_k zu erzeugen;
eine Einrichtung (20) zum arithmetischen Verarbeiten der Phasenkonjugationssignale ΔΦ _k, um eine Zeitkorrektur Δ t _j _R für die Laufzeit zu erzeugen, die diesem einen Wandler für diesen Bereich R und diesen Winkel R zugeordnet ist;
eine jedem Wandler (11 k) zugeordnete Einrichtung zum anschließenden Modifizieren der Laufzeit für diesen Wandler mit der Zeitkorrektur zum Erregen eines Abbildungsstrahls reduzierter Aberration in dem inhomogenen Medium (14) und im wesentlichen ausgelenkt bis zu einem Winkel R und im wesentlichen fokussiert auf den Bereich R; und
eine jedem Wandler (11 k) zugeordnete Einrichtung zum anschließenden Modifizieren der Laufzeit von Echosignalen, die aus dem zu untersuchenden Medium auf die Erregung durch den Abbildungsstrahl reduzierter Aberration hin empfangen werden, mit der Zeitkorrektur für diesen Wandler, um die Phasenaberration in den Daten zu reduzieren, die zum Erzeugen eines anzeigbaren Bildes des Mediums (14) gesammelt werden.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Einrichtung (64, 66) umfaßt, zum Umwandeln des aus jedem k-ten Wandler (11 k) empfangenen Signals in ein digitales Basisbanddatensignal, und daß jede Verarbeitungseinrichtung (18 k) für die ersten (N-1) Kanäle das Paar aus dem k-ten und dem (k+1)-ten Datensignal kreuzkorreliert, um das Phasenkonjugationsfehlersignal ΔΦ _k aus dem k-ten Kanal zu erzeugen.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Basisbanddatensignal ein um 90° phasenverschobenes Datensignal ist und daß die Verarbeitungseinrichtung (18 k) des k-ten Kanals eine Einrichtung (26) enthält zum komplexen Multiplizieren der beiden um 90° phasenverschobenen Datensignale aus dem k-ten Kanal und dem k+1)-ten Kanal.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das um 90° phasenverschobene Basisbanddatensignal des k-ten Kanals eine gleichphasige Komponente I _k und eine um 90° phasenverschobene Komponente Q _k hat und daß die Verarbeitungseinrichtung (18 k) des k-ten Kanals die Komponenten I _k und Q _k aus dem k-ten Kanal und die Komponenten I _k+1 und Q _k+1 aus dem (k+1)-ten Kanal empfängt.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede komplex multiplizierende Einrichtung (26) ein separates Ausgangsmaterial des Realteils und des Imaginärteils des Produkts aus (I _k+iQ _k) und (I _k+1-iQ _k+1) abgibt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verarbeitungseinrichtung (20) weiter enthält: eine Einrichtung (28) zum separaten Akkumulieren des Realteilausgangssignals und des Imaginärteilausgangssignals der komplex multiplizierenden Einrichtung (26) und eine Einrichtung (30) zum Bilden eines trigonometrischen Verhältnisses der akkumulierten Real- und Imaginärteilsignale, um das Phasenkonjugationsfehlerdatensignal ΔΦ _k für den k-ten Kanal zu erzeugen.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Verarbeitungseinrichtung (20) eine Einrichtung enthält zum Summieren des ersten bis j-ten ΔΦ _k- Datensignals, um das Phasenkonjugationskorrektursignal Φ _j _R für den j-ten Wandler zu erzeugen, der als letzter einen Prüfstrahl unter dem Winkel R liefert.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verarbeitungseinrichtung (18 k) weiter eine Einrichtung (24) enthält zum Umkehren des Vorzeichens der Komponente Q _k+1.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verarbeitungseinrichtung (18 k) weiter eine Einrichtung (22) aufweist zum Speichern der Komponenten I _k, Q _k, I _k+1 und der Komponente Q _k+1 mit umgekehrten Vorzeichen.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Verarbeitungseinrichtung eine Mikrocomputereinrichtung (20) enthält zum Summieren des ersten bis j-ten Phasenkonjugationssignals ΔΦ _k, um ein Phasenkorrekturdatensignal Φ _j _R zu erzeugen, und zum Dividieren des Phasenkorrekturdatensignals durch die mittlere Frequenz ω₀ der Strahlenergie, um die Zeitverzögerung Δ t _j _R zu liefern.