DE69202748T2

DE69202748T2 - Verfahren und Vorrichtung zu gleichzeitiger Strahlbündelung und Bildgestaltung in "phased-array" Systemen.

Info

Publication number: DE69202748T2
Application number: DE69202748T
Authority: DE
Inventors: Steven C Leavitt
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2012-09-08
Also published as: EP0539700B1; US5197037A; DE69202748D1; EP0539700A1; JPH05249088A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Ultraschallabtastsysteme mit phasengesteuertem Array.
Bei einem System mit phasengesteuertem Array, wie z.B. dem, das zum ultraschallmäßigen Durchführen von diagnostischen Verfahren verwendet wird, besitzen die Wege von einen Punkt, der abgetastet wird, zu den verschiedenen Wandlern der Abtastöffnung unterschiedliche Längen, was zur Folge hat, daß Echos von dem Punkt zu unterschiedlichen Zeiten an den Wandlern empfangen werden. Bei herkömmlichen Systemen dieses Typs, wie z.B. dem Ultraschallsystem HP SONOS 1000 von Hewlett-Packard, sind analoge Techniken, wie z.B. Mischer und Verzögerungsleitungen, verwendet, um diese verschiedenen Weglängen zu kompensieren, so daß, wenn die Ausgaben von den verschiedenen Wandlern summiert werden, die summierten Werte für den gleichen Abtastpunkt sind. Dieses Verfahren wird als Strahlbildung bezeichnet.
Sobald der Strahl jedoch gebildet ist, stellen die Informationen analoge Daten entlang entweder gerader oder radialer Linien dar. Die Abtastwerte entlang dieser Linien tragen keine Beziehung zu den Pixelorten auf einem Kathodenstrahlröhren-Schirm, auf dem das abgetastete Bild normalerweise angezeigt werden soll. Folglich werden die zu einem analogen Strahl gebildeten Daten typischerweise abgetastet und einem digitalen Abtastwandler zugeführt, um diese Informationen zum Steuern der Bildanzeige in einen Bildspeicher abzubilden. Systeme zum Durchführen solcher Abtastwandlungs-Operationen sind z.B. in den U.S. Patenten Nummern 4,468,747 und 4,471,449 beschrieben (siehe Oberbegriff von Anspruch 1).
Obwohl solche Systeme gute Ergebnisse liefern, gibt es jedoch eine Anzahl von Gründen, warum ein vollständig digitales Eingangsteil gegenüber den teils analogen und teils digitalen Systemen, die gegenwärtig verwendet werden, bevorzugt ist. Erstens reduziert die Beseitigung der teueren analogen Verzögerungselemente die Gesamtkosten des Systems. Zweitens ist ein vollständig digitales System flexibler und somit angepaßt, um höhere Genauigkeitsgrade zu liefern. Z.B. ändert sich die Kompensation, die für die Strahlbildungen erforderlich ist, als eine Funktion der Abtasttiefe. Mit mit Abgriff versehenen Verzögerungsleitungen ist es schwierig, erforderliche Verzögerungsänderungen zu erhalten. Viele Systeme schalten Verzögerungen nur bei einer bestimmten Tiefe oder bestimmten Tiefen, was Diskontinuitäten in der Ausgabe zur Folge hat. Weiterentwickelte Systeme können durchgehende Verzögerungsänderungen ebenfalls nur approximieren. Ein digitales Eingangsteil würde die Flexibilität liefern, die erforderlich ist, um bei der Strahlbildung eine im wesentlichen durchgehende Tiefenkompensation zu schaffen. Drittens ist ein vollständig digitales System weniger fehleranfällig. Ein digitales System kann ferner mehrere empfangene Linien von einer einzelnen Sendung empfangen, was ohne die Verwendung von zwei oder mehr teueren analogen Verzögerungsleitungen nicht möglich ist.
Ferner gibt es gegenwärtig einige Redundanzen bei der Operation, die eine analoge Strahlbildung zur Folge hat, und bei der Operation zum Durchführen einer digitalen Abtastwandlung. Folglich können mit einem vollständig digitalen Eingangsteil sowohl die Komplexität als auch die Kosten weiter reduziert werden, indem diese Operationen zu einer einzelnen Operation kombiniert werden, die den Unterschied der Abtastlinienlängen für die Strahlbildung zu der gleichen Zeit kompensiert, zu der das abgetastete Bild gewandelt wird, um Bildwerte bei den Pixelorten zu liefern, um die Anzeige zu steuern.
Es ist demgemäß die Aufgabe dieser Erfindung, ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array zu liefern, das keine analogen Verzögerungselemente benötigt, das höhere Genauigkeitsgrade liefert und das als vollständig digitales System implementiert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere liefert diese Verbindung eine Vorrichtung zum Durchführen digitaler Eingabeoperationen in einem System mit phasengesteuertem Array. Echosignale von jedem der N Kanäle des Arrays, die verwendet werden, um eine Abtastung durchzuführen, werden an ausgewählten Punkten entlang des rücklaufenden Echosignals abgetastet. Eine solche Abtastung tritt für jede Abtastlinie eines Anzeigebildes auf. Die Abtastwerte an den ausgewählten Punkten werden verwendet, um Werte für die N Kanäle an den Punkten, die auf eine vorbestimmte Weise zu Pixelorten Bezug haben, zu speichern. Die Werte für die N Kanäle an jedem Punkt werden dann summiert, um einen Abtastwert für den Punkt zu erhalten. Die Abtastwerte für die Punkte werden verwendet, um Abtastwerte für jedes Pixel zu speichern.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Abtastwerte verwendet, um einen Wert für jeden Kanal für jedes Pixel, das in der Anzeige verwendet ist, zu bestimmen. Die Abtastwerte für jedes Pixel für die N Kanäle werden summiert, um den Wert für das Pixel zu erhalten. Insbesondere werden bei diesem Ausführungsbeispiel Pixelpunkte einer vorbestimmten Sequenz für Pixelpunkte, die auf ein vorbestimmte Weise zu einer gegebenen Abtastlinie Bezug haben, ausgewählt. Eine Laufzeit T für jeden Kanal wird dann für jeden Punkt pm bestimmt. Abtastwerte für einen Kanal zu Zeiten, die die Zeit T überspannen, werden dann verwendet, um den Abtastwert für den entsprechenden Punkt Pm für den Kanal zu bestimmen. Die Werte für jeden Punkt pm für die N Kanäle werden summiert. Die summierte Ausgabe für jeden Punkt pm wird als der Wert für das entsprechende Pixel verwendet. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Laufzeit bestimmt, indem die Sendeweglänge dt für die Abtastlinie bei einem Winkel θ zu einem Punkt Pin und die Rücklaufweglänge drn für eine Reflexion von dem Punkt pm zu dem Element für den Kanal N bestimmt wird. dt und drn werden dann verwendet, um die Gesamtlaufzeit T gemäß der Beziehung T = (dt + drn) (1/vel) zu bestimmen, wobei "vel" die Geschwindigkeit (velocity) ist, mit der sich der Schall in dem abgetasteten Medium ausbreitet. Die Pixelpunkte pm, die für jede Abtastlinie θ ausgewählt werden, sind die Pixelpunkte, die in einen keilförmigen Abschnitt zwischen Linien fallen, die sich in einem Winkel, der um Δθ/2 von jeder Seite der gesendeten Abtastlinie beabstandet ist, erstrecken, wobei Δθ der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Sendeabtastlinien ist.
Der Eingangsteil umfaßt vorzugsweise einen dualen Speicherpuffer DMB (DMB = Dual Memory Buffer) mit N Kanälen auf jedem seiner Tore. Abtastwerte für jeden Kanal für eine Abtastlinie in einem Winkel θ werden in entsprechenden Kanälen auf einem Tor des DMB gespeichert, wobei das Tor des DMB, auf dem Abtastwerte gespeichert werden, für aufeinanderfolgende Abtastlinie hin und her geschaltet wird. Abtastwerte für eine vorangegangene Abtastung auf einem Tor des DMB werden verwendet, um die Laufzeit zu bestimmen, während neue Abtastwerte von der gegenwärtigen Abtastung in dem Winkel θ auf dem gegenüberliegenden Tor des DMB gespeichert werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die ausgewählten Abtastpunkte verwendet, um Werte für die N Kanäle an einem ersten Satz von Grenzkreuzungen für die Matrixanzeige zu speichern. Der erste Satz von Grenzkreuzungen können z.B. die y-Grenzkreuzungen sein. Die Werte für die N Kanäle an jeder der ersten Grenzkreuzungen werden dann summiert, um einen Abtastwert an der Kreuzung zu erhalten. Die Abtastwerte an dem ersten Satz von Grenzkreuzungen für die Abtastlinien werden dann interpoliert oder anderweitig verwendet, um Abtastwerte für Anzeigepixel an den übergängen des ersten und der zweiten Grenze eines Anzeigematrixgitters zu erhalten, wobei die Pixel an solchen Übergängen liegen.
Bei einem dieser Ausführungsbeispiele der Erfindung werden die Signale für jeden Kanal an M im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten Punkten entlang jedes Signals abgetastet. Mindestens die zwei Abtastwerte, die auf jeder Seite jeder ersten Grenzkreuzung am nächsten liegen, werden für jeden Kanal interpoliert, um den Wert für die Grenzkreuzung für den Kanal zu erhalten. Diese sind die Y-Grenzkreuzungs-Werte, die gespeichert werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung findet das Abtasten bei den ersten Grenzkreuzungen für jeden Kanal statt.
Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden reale und imaginäre Abtastwerte erhalten, wenn notwendig zur Interpolation verwendet, gespeichert und getrennt summiert.
Das Vorangegangene und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden spezielleren Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wie es in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, offensichtlich.

In den Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Systems, bei dem die Lehren dieser Erfindung verwendet werden könnten;
Fig. 2A und 2B zeigen die zwei unterschiedlichen Typen von Anzeigeformaten, wobei Fig. 2A ein lineares Anzeigeformat und Fig. 2B eine Sektor-formatierte Anzeige darstellt;
Fig. 3A ist ein Flußdiagramm der Sequenzen von Operationen zum Speichern von Abtastwerten für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3B ist ein Flußdiagramm der Sequenz von Operationen zur Verwendung der Abtastwerte, die in der Operation von Fig. 3A gespeichert werden, um eine Strahlbildung/Abtastwandlung für das bevorzugte Ausführungsbeispiel durchzuführen.
Fig. 3C ist ein Flußdiagramm der Sequenz von Operationen zum Durchführen des Schritts "Wähle neue Pixeladresse" von Fig. 3B für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Fig. 4A ist ein Diagramm, das die Abtastoperation für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Fig. 4B ist ein weiteres Diagramm, das die Abtastoperation und die Berechnung für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zum Durchführen der Strahl bildung/Abtastwandlung für ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Abtastoperation und die Berechnung für die alternativen Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zum Durchführen der Strahl bildung/Abtastwandlung für ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Die Fig. 2A und 2B stellen zwei unterschiedliche Abtast- und Anzeige-Formate dar, die allgemein verwendet werden. Bei einer linearen Abtastung, wie in Fig. 2A gezeigt ist, sind die Abtastlinien parallel und im allgemeinen orthogonal zu der Ebene des linearen Arrays. Der Abstand der Abtastlinien ist jedoch nicht notwendigerweise direkt auf den Abstand der Arrayelemente des Wandlers bezogen. Obwohl eine gegebene Linie im allgemeinen orthogonal zu einem bestimmten Wandlerelement sein kann, ist sie ferner nicht orthogonal zu den anderen Elementen, die die Abtastöffnung bilden. Daher gibt es noch einen unterschiedlichen Empfangszeitpunkt der Echos von einem gegebenen Punkt, der abgetastet wird, und eine Strahl bildung ist noch erforderlich. Sobald jedoch die Strahlbildung abgeschlossen ist, sind die Abtastwerte im allgemeinen in einem X-Y-Koordinatensystem und die Abtastwandlung ist ein relativ einfacher Interpolationsprozeß.
Im Gegensatz dazu werden Informationen bei einem Sektorformat, wie z.B. dem, das in Fig. 2B gezeigt ist, und bei Verwendung der herkömmlichen analogen Strahlbildung in einem polaren Format empfangen, das zur Anzeige danach in das X-Y-Format umgewandelt werden muß. Bei einem Sektorformat, wird jede Abtastlinie in einem Winkel θ auf die Ebene des Arrays projiziert. θ kann typischerweise ±45º in Schritten von 3/40 überdecken. Eine Winkelabtastung könnte mit einer Rate stattfinden, die den Nyquist-Grenzen genügt. Dies kann 121 Abtastlinien zur Folge haben, von denen jede nach einer analogen Strahlbildung und einer digitalen Abtastung 400 Abtastpunkte enthält, die dann in die Koordinaten des X-Y-Gitters umgewandelt werden müssen, wobei ein Pixel bei jedem X-Y-Übergang erscheint. Eine typische Anzeige könnte 512 x 512 Linien aufweisen.
Da das Verfahren und die Vorrichtung zum Kombinieren der Strahlbildung und der Abtastwandlung in eine einzige Operation in einem digitalen Eingangsteil im wesentlichen die gleichen sind, egal ob ein lineares Format oder ein Sektorformat verwendet ist, und da die Operation mit einem Sektorformat komplizierter ist, erfolgt die folgende Erörterung bezüglich eines Sektor-formatierten Systems. Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß das für das Sektor-formatierte System Gesagte gleichfalls bezüglich eines linearen Formats oder eines beliebigen willkürlichen Anzeigeformats gültig ist.
Wie oben angezeigt wurde, wird bei einem herkömmlichen System die Strahlbildung unter Verwendung von Mischern und analogen Verzögerungsleitungen durchgeführt. Aufgrund der mit Abgriffstellen versehenen Beschaffenheit derartiger Verzögerungsleitungen ist das Beibehalten einer durchgehenden Steuerung mit einer zunehmenden Tiefe nicht möglich. Komplexe Techniken wurden entwickelt, um eine solche Steuerung anzunähern. Sobald eine Strahlbildung erhalten wurde, kann eine Abtastwandlung bewirkt werden, indem entweder die in den Strahl gebildeten Signale mit einer gleichmäßigen Rate abgetastet und interpoliert werden, um Y-Grenzkreuzungen zu erhalten, oder indem die in den Strahl gebildeten analogen Signale bei bestimmten Y-Grenzkreuzungen abgetastet werden. Ausgefeiltere Techniken können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. die, die in dem vorher genannten U.S. Patent 4,471,449 entwickelt sind. Die Y-Grenzkreuzungs-Werte können dann interpoliert werden, um X-Grenzkreuzungen zu erhalten.
Fig. 1 stellt ein System dar, das die verbesserten Techniken dieser Erfindung verwendet, um die zwei getrennten Schritte, die oben angezeigt sind, Strahlbildung und Abtastwandlung, als eine einzige Operation durchzuführen. Gemäß dieser Figur werden Echosignale, die von den einzelnen Wandlerelementen eines Abtastkopfs 10 empfangen werden, durch standardmäßige Vorbearbeitungsschaltungen 12 den Abtast-A/D-Wandlern 14 zugeführt. Ein typischer Abtastkopf 10 könnte 128 Wandlerelemente besitzen. Die Abtastöffnung und folglich die Anzahl der Abtastkanäle N könnte alle Wandlerelemente einschließen oder eine bestimmte ausgewählte Teilmenge derselben. Es wird folglich mindestens N Ausgangslinien 16 von dem Abtastkopf 10, N Schaltungen 12 und N Abtast-A/D-Wandler-Schaltungen 14 geben; um die Wandlerkosten zu reduzieren, könnten Wandler jedoch von mehreren Kanälen gemeinsam verwendet werden.
Die Schaltungen 12 können standardmäßige Verstärkungs- und Filterungs-Schaltungen einschließen, um die Echosignale zu verarbeiten. Ein zeitabhängiges Verstärkungssteuersignal 18 kann an zumindest einen der Verstärker in jedem Kanal angelegt werden, um eine im wesentlichen konstante Verstärkung beizubehalten, ungeachtet der Abtasttiefe.
Die Abtast-A/D-Wandler 14 für jeden Kanal könnten sowohl reale als auch imaginäre Werte abtasten. Eine Vielzahl von A/D-Wandler-Schaltungen, die in der Technik bekannt sind, können zum Erhalten des erforderlichen Quadratursignals verwendet werden. Solche Techniken schließen Mischer, kontinuierliche Phasenschieber, Allpaßfilter oder Quadraturabtastungen ein, sind jedoch nicht auf diese begrenzt. Unabhängig von der verwendeten Technik gibt es eine reale und eine imaginäre Ausgabe von den Wandlern 14 für jeden Kanal. Alternativ könnten von den A/D-Wandlern 14 nur reale Abtastwerte genommen werden, wobei dieser Schaltung eine Schaltung zur komplexen schnellen Fourier-Transformation, eine Filterung und eine inverse schnelle Fourier-Transformation folgen könnte, um sowohl reale als imaginäre Werte zu erhalten. Diese Operation ist in der Technik als eine Hilbert-Transformation bekannt. Während der folgenden Erörterung wird angenommen, daß dies das Verfahren ist, das verwendet wird, um sowohl reale als auch imaginäre Abtastwerte von realen Abtastwerte abzuleiten.
Die Takte, die verwendet werden, um die A/D-Wandler 14 zu steuern, besäßen typischerweise eine gleichmäßige Frequenz, wobei eine gleichmäßige Abtastung die einfachste und die bevorzugte Abtasttechnik ist. Wie später gezeigt wird, könnte jedoch für bestimmte Ausführungsbeispiele ein nicht-gleichmäßiges Abtastschema verwendet werden. Eine Abtaststeuerschaltung 36 ist vorgesehen, um Takte und andere erforderliche Steuerungen auf Leitungen 38 zu den Wandlern 14 zu erzeugen. Die Steuerungen wären normalerweise für alle Kanäle die gleichen, jedoch stellt dies keine Begrenzung für die Erfindung dar.
Die Ausgaben der Abtast-A/D-Wandler 14 werden einem Eingangsteil-Prozessor 40 zugeführt. Der gesamte oder ein ausgewählter Teil des Prozessors 40 kann aus Spezialschaltungen bestehen, die entwickelt sind, um eine oder mehrere der verschiedenen Aufgaben durchzuführen, die notwendig sind, um die Lehren dieser Erfindung zu realisieren. Der Prozessor kann auch aus universellen Mikroprozessoren oder Minicomputern bestehen, oder wenn es geeignet ist, diese einschliessen, die programmiert sind, um diese Funktionen durchzuführen. Er kann ferner der Prozessor sein, der für oder mit dem Ultraschallsystem mit phasengesteuertem Array verwendet wird, wobei dieser Prozessor ebenfalls programmiert ist, um die Eingangsteil-Funktion durchzuführen. Die Funktionen, die vom Prozessor 40 durchgeführt werden, werden detaillierter später erörtert. Der Prozessor 40 kann ferner eine Synchronisation und weitere Steuerungen über Leitungen 42 zu der Abtaststeuerschaltung 36 liefern und kann Informationen und Steuerungen von der Steuerung 36 über die Leitungen 42 empfangen. Zusammen mit dem Prozessor 40 ist ein Speicher 44 vorgesehen, in dem Abtastwerte und vorbereitende Grenzkreuzungs-Werte gespeichert werden können, bis alle erforderlichen Berechnungen abgeschlossen wurden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ferner ein dualer N-Kanal-Speicherpuffer 45 vorgesehen.
Eine Ausgabe des Prozessors 40 wird einem dualen Bildpuffer 46 zugeführt, der den Pixelwert für jedes Pixel, das auf der Anzeige 48 angezeigt werden soll, speichert. Der Pufferspeicher 46 ist vorzugsweise ein dualer Bildpuffer, der es ermöglicht, daß ein Ausgabebild angezeigt wird, während ein neues Bild gebildet wird, und folglich Alt/Neu-Grenz-Artefakte, die andernfalls vorliegen würden, beseitigt. Der Pufferspeicher 46 wird auf eine bekannte Art in Verbindung mit der Rasterabtastung der Anzeige 48 abgetastet, um die Bildintensität und/oder die Farbe an jedem Abtastpixelort auf der Anzeige zu steuern.
Die Fig. 3A bis 3C sind Flußdiagramme der Eingangsteil-Verarbeitungsfunktion für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird nun Bezug auf die Fig. 4A und 4B genommen, die die Operationen zeigen, die während einer Abtastung durchgeführt werden und beim Verstehen des Flußdiagramms nützlich sind.
Gemäß Fig. 4A sind drei veranschaulichende Abtastlinien R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; gezeigt, die alle in einem Winkel θk bezüglich einer Mittellinie 67, die sich von einem Ursprungspunkt 0,0 erstreckt, verlaufen. Zu Zwecken der folgenden Erörterung wird der Ursprungspunkt als der Mittelpunkt des Wandlerarrays betrachtet, was bei dem darstellenden 128-Wandlerarray der Punkt am Übergang der Wandler 64 und 65 ist. Die X 64 in dieser Figur stellen den Standort der Pixelpunkte auf der Anzeige 48 für die Anzeige eines abgetasteten Bildes dar. In Fig. 4A ist zu sehen, daß einige der Abtastlinien Rk durch einen Pixelpunkt 64 gehen können, während andere Pixelpunkte nicht von einer Abtastlinie geschnitten werden. Für jede Abtastlinie Rk gibt es eine Mehrzahl von Punkten 63, an denen Abtastwerte genommen werden können. Wiederum gibt es für das bevorzugte Ausführungsbeispiel keine Beziehung zwischen den Abtastpunkten 63 und den Pixelpunkten 64.
Gemäß den Lehren dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird ein Keil Wk für jede Abtastlinie Rk erzeugt, der die Fläche zwischen Linien in einem Abstand von Δθ/2 auf jeder Seite der Abtastlinie einschließt, wobei Δθ der Winkel zwischen aufeinanderfolgenden Abtastlinien Rk ist. Folglich ist die Breite jedes Keils gleich Δθ. Die Fläche innerhalb der gestrichelten Linien 66 in Fig. 4A ist die keilförmige Fläche W&sub2; für die Abtastlinie R&sub2;. Wie detaillierter nachfolgend erörtert wird, wird während einer gegebenen Abtastung eine Abtastwandlung für die Pixel 64 durchgeführt, die in dem gegebenen keilförmigen Abschnitt liegen.
Gemäß Fig. 3A sind die Operationen, die das Schreiben von Informationen in ein Tor des dualen N-Kanal-Speicherpuffers (DMB) 45 für einen Kanal des Puffers enthält, dargestellt. Der erste Schritt bei dieser Operation, Schritt 110, besteht darin, das System für einen Schreibzyklus zu initialisieren. Der erste Schritt bei dieser Operation besteht darin, θ auf einen Winkel eoriginal einzustellen, den Abtastzählstand auf Null einzustellen und den Speicher, in den in dem DMB 45 geschrieben werden soll, auf Speicher0 einzustellen. θoriginal wäre typischerweise eine der Endlinien der Abtastung, z.B. die -45º-Linie.
Wenn der Schritt 110 abgeschlossen wurde, springt die Operation zu Schritt 112, um zu bestimmen, ob eine Abtastlinie erzeugt wurde. Dies ist primär ein Synchronisationsschritt, um sicherzustellen, daß die Schreiboperationen für alle N Kanäle synchron mit dem Sendezeitpunkt beginnt. Wenn keine Abtastline erzeugt wurde, wird der Schritt 112 wiederholt, bis eine Ausgabe "JA" erhalten wird.
Wenn während des Schritts 112 eine Ausgabe "JA" erhalten wird, springt die Operation zu Schritt 114, um den Kanal abzutasten. Dies schließt das Erhalten eines Abtastwertes für einen Abtastpunkt n von dem Wandler für den Kanal N ein. Während des Schritts 116 wird der Abtastwert, der während des Schritts 114 genommen wird, in der Position Abtastwert n für den Kanal N des DMB gespeichert. Zur gleichen Zeit wird der Abtastwert für den Punkt n für jeden anderen Kanal ebenfalls in der n-Position des entsprechenden Kanals in dem N-Kanal-DMB gespeichert.
Sobald der Schritt 116 abgeschlossen wurde, springt die Operation zu Schritt 118, um den Abtastzählstand zu erhöhen. Während des Schritts 120 wird eine Bestimmung darüber getroffen, ob der gegenwärtige Abtastzählstand größer als der maximale Abtastzählstand (mmax) ist. Wenn der Abtastzählstand nicht größer als mmax ist, springt die Operation zu Schritt 114 zurück, um an dem neuen Abtastpunkt einen komplexen Abtastwert zu nehmen, den Abtastwert zu speichern und den Abtastzählstand erneut zu erhöhen. Diese Operationssequenz wird mit sukzessiven Abtastwerten wiederholt, die genommen und gespeichert werden, bis während des Schritts 120 bestimmt wird, daß der maximale Abtastzählstand überschritten wurde.
Wenn während des Schritts 120 eine Ausgabe "JA" erhalten wird, springt die Operation zu Schritt 122, während dessen der Wert θ auf θ + Δθ erhöht wird und der Abtastzählstand auf Null zurückgesetzt wird. Dies initialisiert die Bedingungen, die notwendig sind, um eine Abtastung für die nächste Abtastlinie zu beginnen. Vom Schritt 122 springt die Operation zum Schritt 124, um zu bestimmen, ob der neue Winkel θ größer als der Winkel eend (z.B. + 45º) ist. Wenn bestimmt wird, daß der Winkel eend überschritten wurde, springt die Operation zum Schritt 126, um θ auf den ursprünglichen Winkel θ zurückzusetzen, wodurch die anfängliche Bedingung des Systems wiederhergestellt wird, um einen neuen Abtastzyklus zu beginnen.
Entweder vom Schritt 124, wenn eine Ausgabe "NEIN" erhalten wird, oder vom Schritt 126, wenn dieser Schritt durchgeführt wird, springt die Operation zu Schritt 128, um den DMB umzuschalten, so daß für die nächste Abtastung bei dem gegenwärtigen Winkel θ das Speichern der Abtastwerte während des Schritts 116 auf dem gegenüberliegenden Tor des dualen Speicherpuffers 45 bezüglich des Tors, auf dem die Abtastwerte für den vorhergehenden Winkel θ gespeichert wurden, gespeichert werden. Vorzugsweise gibt es eine gerade Anzahl von Winkeln θ, so daß das Speichern von eoriginal stets in einem festen Tor des DMB stattfindet. Vom Schritt 128 springt die Operation zu Schritt 112, um die Erzeugung der nächsten Abtastlinie bei dem angezeigten Winkel θ zu erwarten, so daß Abtastwerte bei diesem Winkel θ gespeichert werden können.
Bevor die Daten, die in den DMB geschrieben sind, verwendet werden können, führt der Eingangsteil-Prozessor 40 eine Operation auf den Daten jedes Kanals durch, um die realen Abtastwerte in komplexe Abtastwerte umzuwandeln. Die Art und Weise, auf die diese Umwandlung stattfindet, wurde vorher erörtert. Der DMB ist ausgewählt, um Platz für die komplexen Abtastwerte aufzuweisen, um die Daten nach der Verarbeitung zu speichern.
Fig. 3B ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die durchgeführt werden, wenn komplexe Abtastwerte aus dem DMB gelesen werden und verwendet werden, um eine Strahlbildung und eine Abtastwandlung durchzuführen. Der größte Teil von Fig. 3B gilt nur für einen einzelnen Kanal, wobei nur die Schritte 142 und 144 für alle Kanäle gelten.
Der erste Schritt in der Leseoperation, Schritt 130, besteht darin, für den Lesezyklus zu initialisieren Dies schließt das Einstellen des Speichers oder der Pufferzahl für den DMB 45 auf Eins und das Einstellen von X und Y auf ihre ursprünglichen Werte ein. Bei dem veranschaulichenden Beispiel sind die ursprünglichen Werte für sowohl X als auch Y Null, wobei folglich diese Werte auf die 0,0-Position, die in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, eingestellt werden. Wenn jedoch die Anzeige an einem anderen Punkt starten soll, z.B. gerade oberhalb eines interessierenden Organs (z.B. des Herzens), könnten Xorig und Yorig andere Werte besitzen.
Sobald das System initialisiert wurde, springt die Operation zu Schritt 132, um zu bestimmen, ob eine Abtastlinie erzeugt wurde. Dieser Schritt wird aus den gleichen Gründen durchgeführt, aus denen der Schritt 112 durchgeführt wurde (Fig. 3A), nämlich um die Operation zu synchronisieren.
Wenn eine Abtastlinie erzeugt ist, würden alle der N Kanäle gleichzeitig zu Schritt 134 springen, um bestimmte Werte für die Xi und Yj-Positionen zu berechnen, auf die dann geblickt wird. Speziell bezugnehmend auf Fig. 4B in Verbindung mit Fig. 3B sind die berechneten Werte der Wert dt, was der Abstand von dem Ursprungspunkt zu der Pixelposition Xi, Yj ist, der Winkel θ', mit dem sich die Linie dt von dem Ursprung erstreckt und der Abstand drn von dem Kanalwandler zu der Pixelposition Xi, Yj.
Ein Wert, der erforderlich ist, um die drei angezeigten Werte während des Schritts 134 zu bestimmen, ist der Wert dn, der der Abstand von dem Ursprungspunkt zu dem Mittelpunkt des n-ten Wandlers ist. Dies ist ein fester Wert, der aus der Geometrie des Wandlerarrays bekannt ist. Die Abstände zu dem Punkt Xi, Yj können aus dem numerischen Wert von Xi und Yj mal den Abständen KX bzw. KY zwischen den Gitterlinien in der X- und Y-Dimension für die Pixelanzeige bestimmt werden. Zu Zwecken der Erörterung wird angenommen, daß diese Werte auf Eins normiert sind, so daß dt wie folgt berechnet werden kann:
dt = Xi² + Yj² (1)
θ' kann dann aus der folgenden Beziehung berechnet werden:
θ' = tan&supmin;¹ (Yj/Xi) (2)
drn kann aus folgender Beziehung berechnet werden:
a Vorzugsweise ist eine getrennte bestimmte Schaltung für jeden Kanal vorgesehen, um die Berechnungen des Schritts 134 durchzuführen.
Sobald der Schritt 134 abgeschlossen wurde, springt die Operation zu Schritt 136, um die Laufzeit T für ein Ultraschallsignal zu berechnen, das von dem Pixelpunkt Xi, Yj am Wandler n empfangen wird. Diese Zeit ist eine Hin- und Rück-Laufzeit und wird folglich gemäß folgender Gleichung bestimmt:
T = (dt + drn) (1/vel) (4)
wobei "vel" die Geschwindigkeit ist, mit der sich der Schall in dem Medium ausbreitet.
Es ist Fachleuten gut bekannt, daß bei einem medizinischen Ultraschallabtaster "vel" als eine Konstante von 1540 m/sek betrachtet werden kann. Wenn es erwünscht ist, kann dieser Wert alternativ für einen bestimmten Patienten oder für einen bestimmten Teil des Körpers des Patienten, der abgetastet wird, bestimmt werden. Wiederum würde Schritt 136 für jeden der N Kanäle durchgeführt werden. Da drn für jeden der Kanäle unterschiedlich sein würde, wäre die Laufzeit T ebenfalls für jeden Kanal unterschiedlich.
Während des Schritts 138, dem nächsten Schritt bei dem Betrieb, werden die komplexen Abtastwerte, die für den Kanal für Zeiten, die die Zeit T überspannen, die während des Schritts 136 bestimmt wurde, gelesen und gespeichert wurden, aus der entsprechenden Seite des Speichers 45 ausgelesen. Während des Schritts 140 werden diese komplexen Abtastwerte interpoliert, um einen komplexen Abtastwert zur Zeit T zu bestimmen. Die Abtastwerte, die ausgewählt werden, sind komplexe Abtastwerte und die Interpolation wird getrennt für reale und imaginäre Werte durchgeführt. Der interpolierte komplexe Wert, der während des Schritts 140 bestimmt wird, ist der Wert für den Kanal n für den Pixelpunkt Xi, Yj. Dieser Wert wird während des Schritts 142 einer Summierschaltung zugeführt, in der reale und imaginäre Werte mit den komplexen Werten summiert werden, die während des Schritts 140 für das Pixel Xi, Yj für die anderen N Kanäle bestimmt wurden. Der Schritt 142 ist im Grunde der Strahlbildungsschritt, wobei die Strahlbildung für den Pixelpunkt derart durchgeführt wird, daß die Abtastwandlung gleichzeitig durchgeführt wird. Die Summe, die während des Schritts 144 bestimmt wird, wird während des Schritts 144 in der Pixelposition für das Pixel Xi, Yj in der unbenutzten Hälfte des Bildpuffers 46 gespeichert.
Vom Schritt 140 springt die Operation ferner zum Schritt 146, um zu bestimmen, ob das Ende der erforderlichen Verarbeitung für die spezielle Abtastlinie erreicht wurde. Wie später detaillierter beschrieben wird, tritt dies auf, wenn alle Pixelpunkte für den Keil Wk, der die Abtastlinie Rk mit einem Winkel θk umgibt, betrachtet wurden, und die Strahlbildungs/Abtastwandlungs-Operation für alle Pixelpunkte in dem Keil Wk abgeschlossen wurde. Eine einfache Weise, um dies zu bestimmen, besteht darin, einen maximalen Radius Rmax für die Operation auszuwählen und die Operation für die gegebene Abtastlinie zu beenden, wenn dt > Rmax, wie im Schritt 146 gezeigt ist. Wenn während des Schritts 146 eine Ausgabe "JA" erhalten wird, ist der Betrieb folglich bereit, in dem keilförmigen Abschnitt Wm, der um die nächste Abtastlinie gebildet ist, nach Pixelpunkten 64 zu suchen. Die Operation springt somit zu Schritt 148, um den DMB auf seine andere Seite umzuschalten, um X und Y auf ihre ursprünglichen Werte (d.h. Xi = 0, Yj = 0) rückzusetzen und θ gleich dem θ-Wert für den letzten Schreibzyklus einzustellen. Der Grund für den letzten Schritt besteht darin, daß ein Lesen während des nächsten Lesezyklusses für Werte auftreten wird, die während des vorhergehenden Schreibzyklusses gespeichert wurden. Sobald der Schritt 148 abgeschlossen wurde, kehrt die Operation zu Schritt 132 zurück, um darauf zu warten, daß die nächste Abtastlinie erzeugt wird, so daß eine synchrone Leseoperation für die neue θ-Linie begonnen werden kann.
Wenn der Endradius während des Schrittes 146 nicht erreicht wird, springt die Operation zu Schritt 150, um eine neue Pixeladresse auszuwählen. Das Verfahren zum Auswählen einer neuen Pixeladresse ist in Fig. 3C gezeigt und ist ähnlich dem Verfahren zum Auswählen von Pixeladressen für den keilförmigen Abschnitt zwischen zwei Abtastlinien in dem vorher genannten Patent 4,471,449. Ein alternatives Verfahren zum Auffinden von Pixeln in einem keilförmigen Sektor ist im U.S. Patent 4,896,283, erteilt an Barry F. Hunt, betrachtet. Fig. 3C zeigt ein allgemeines Verfahren zum Durchführen dieser Operation, wenn es einen negativen Winkel θ gibt. Ein völlig äquivalentes Verfahren würde für positive Winkel θ die Folge sein.
Vor dem Durchführen des Schrittes 150 wird die Routine "Wähle neues Pixel" während eines initialisierten Schrittes, wie z.B. des Schritts 130 oder des Schritts 148, initialisiert, so daß sowohl Xi und Yj Null sind, und die Richtung, in die X-Werte erhöht werden, in die Richtung von θ eingestellt ist. In Fig. 3C ist angenommen, daß dies die -1-Richtung ist. Folglich wäre gemäß Fig. 4A X anfänglich eingestellt, um für θk-Werte, wie z.B. θk, nach links erhöht zu werden. Für θk-Werte auf der anderen Seite der Mittellinie 67, wäre die X-Richtung eingestellt, um anfänglich nach rechts erhöht zu werden.
Das Ziel der Routine, die in Fig. 3C gezeigt ist, besteht darin, alle Punkte in dem keilförmigen Abschnitt W&sub2; der Breite Δθ mit der Abtastlinie im Winkel θ&sub2; in seiner Mitte zu lokalisieren. Dies wird erreicht, indem beim Punkt 0,0 begonnen wird. Dann werden Pixelpunkte in einem Zickzack-- Muster abgetastet, um die Pixelpunkte in dem Keil zu finden. Folglich würde ausgehend von 0,0 X erhöht werden und ein Test würde durchgeführt, um zu bestimmen, ob der resultierende Punkt in dem Keil war. Wenn der Punkt außerhalb des Keils war, würde Y erhöht werden und die Richtung von X würde umgekehrt werden. X wird dann in die entgegengesetzte Richtung entlang der neuen Y-Linie erhöht und jeder sukzessive Punkt wird überprüft, um zu bestimmen, ob er in den Keil fällt. Wenn der X-Wert in den Keil fällt, wird er verwendet, wenn er nicht in den Keil fällt, wird X wiederum erhöht und ein neuer Test wird durchgeführt. Da es möglich ist, daß kein Pixel auf einer gegebenen Y-Linie in den Keil fallen kann, zumindest für frühe Werte von Yj, kann es ferner notwendig sein, nach dem Erhöhen von x zu testen, um zu sehen, ob der neue Wert auf der gegenüberliegenden Seite des Keils bezüglich des vorangegangenen Wertes liegt. Jedesmal, wenn ein Pixelwert, der betrachtet wird, entweder auf der gegenüberliegenden Seite des Keils bezüglich des vorangegangenen Wertes oder außerhalb des Keils, wenn der vorangegangene Wert innerhalb des Keils lag, liegt, wird der Wert von X ein weiteres mal erhöht, der Wert von Y wird erhöht und die X-Richtung wird umgekehrt, um eine weitere Abtastung über eine neue Y-Linie zu beginnen. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis das Ende des Zustandszählstands erreicht ist, oder in anderen Worten, bis das Ende der höchsten interessierenden Y-Linie erreicht ist.
Gemäß Fig. 3C werden diese Operationen erreicht, indem anfänglich Xi von seinem vorherigen Wert, Schritt 152, erhöht wird. Vom Schritt 152 springt die Operation zu Schritt 154, um den Winkel θ' für den neuen Punkt Xi, Yj, der im Schritt 154 betrachtet wird, zu bestimmen. Der Winkel θ' ist gleich tan&supmin;¹ (Yj/Xi).
Sobald θ' bestimmt wurde, fährt die Operation mit den Schritten 156 bis 170 fort, um die Beziehung des Winkels θ' zu dem Keil, der betrachtet wird, zu bestimmen, und um bestimmte Aktionen, basierend auf dieser Entscheidung, durchzuführen. Wie vorher angezeigt wurde, ist der interessierende Keil für den Winkel θk auf einer Seite von einer Linie mit dem Winkel (θk - Δθ/2) begrenzt und auf der anderen Seite von einer Linie mit dem Winkel (θk + Δθ/2) begrenzt. Folglich wird im Schritt 156 eine Entscheidung getroffen (a), ob die Richtung die Minus-Richtung ist, und (b), ob θ' größer ist als die linke Keilbegrenzungslinie (θk - Δθ/2). Wenn diese Bedingung wahr ist, bedeutet dies gemäß Fig. 4A, daß das Pixel, das betrachtet wird, links von der linken Seite der Linien 66 ist, wobei eine Erhöhung der X-Werte nach links erfolgt. Folglich liegt der betrachtete Punkt außerhalb des interessierenden Keils Wk und eine weitere Erhöhung von X in die Minus-Richtung wird ebenfalls Punkte außerhalb des Keils ergeben. Folglich springt die Operation unter diesen Umständen zu Schritt 158, um die Richtung der Abtastung zu ändern, wobei in diesem Fall die Richtung in die +1-Richtung geändert wird, und um den Wert von auf Yj+1 zu erhöhen.
Wenn der Schritt 158 abgeschlossen ist, springt die Operation zu Schritt 154 zurück, um den Wert θ' für den neuen Pixelpunkt zu berechnen. Vom Schritt 154 springt die Operation dann erneut zu dem Schritt 156. Unter der Annahme, daß dieses mal während des Schritts 156 eine negative Ausgabe erhalten wird, wie dies der Fall wäre, wenn der Schritt 158 durchgeführt wurde, wodurch bewirkt wird, daß die Richtung nun die +1-Richtung ist, würde die Operation zu Schritt 160 springen. Während des Schritts 160 wird eine Bestimmung getroffen, ob die Richtung die positive Richtung ist, und ob θ' noch kleiner als die linke Grenze des Keils Wk ist oder auf der linken Seite desselben liegt. Angenommen, daß der neue Punkt noch außerhalb des Keils liegt, springt die Operation zu Schritt 162, um X in die entsprechende Richtung zu erhöhen, in diesem Fall die Plus-Richtung, so daß Xi Xi+1 wird.
Vom Schritt 162 springt die Operation zu Schritt 154 zurück, um den Winkel θ' für den neu ausgewählten Pixelpunkt zu bestimmen, und springt dann zu Schritt 156. Unter der vorherigen Annahme, bei der die Operation in die Plus-Richtung stattfindet, wurde während des Schritts 156 eine negative Ausgabe erhalten werden, was bewirkt, daß die Operation zu Schritt 160 springt. Es sei nun angenommen, daß θ' nicht kleiner als der Winkel für die linke Grenze des Keils ist, so daß während des Schritts 160 ebenfalls eine Ausgabe "Nein" erhalten wird. Dies bewirkt, daß die Operation zu Schritt 164 springt, während dessen eine Bestimmung getroffen wird, ob die Richtung die -1-Richtung ist, und ob der Winkel θ' gleich oder größer als der Winkel (θk +Δθ/2) ist, wobei dieser Winkel die rechte Grenze des Keils Wk ist. Da unter den getroffenen Annahmen die Richtung dieses Mal die +1-Richtung ist, würde während des Schritts 164 eine Ausgabe "Nein" erhalten werden. Wenn jedoch während des Schritts 164 eine Ausgabe "Ja" erhalten worden wäre, würde das bedeuten, daß die Suche nach links entlang der gegebenen Y-Linie fortgesetzt wurde und gegenwärtig außerhalb des Keils und auf der rechten Seite desselben war. Daher wäre es, um in den Keil zu gelangen, das richtige Verfahren, X um Eins in die negative Richtung zu erhöhen, wie durch Schritt 166 angezeigt ist.
Da während des Schritts 164 eine negative Ausgabe erhalten wurde, springt die Operation zu Schritt 168, um zu bestimmen, ob die Abtastung in die positive Richtung fortfuhr (d.h. von links nach rechts, wie in Fig. 4A gezeigt ist), und ob der Winkel θ' größer oder gleich θk + Δθ/2 ist. Wenn dies der Fall ist, bedeutet das, daß die Abtastung nach rechts fortfuhr und daß der betrachtete Punkt außerhalb der rechten Grenze des Keils Wk liegt. Wenn während dieses Schrittes eine Ausgabe "Ja" erhalten wird, unter den Bedingungen, die vorher erörtert wurden, bedeutet dies, daß es keinen Punkt oder Pixel 64 in dem Keil Wk für die gegebene Y-Linie Yj gibt. Dies könnte für eine Yj-Linie in der Nähe des Ursprungs der Fall sein, z.B. die Linie Y&sub1;, sollte sonst jedoch nicht auftreten. Wenn während des Schritts 168 eine Ausgabe "Ja" erhalten wird, bedeutet dies in jedem Fall, daß die Abtastung zu der nächsten Y-Linie weiterbewegt werden muß und die Richtung der Abtastung geändert werden muß. Dies wird während des Schritts 170 erreicht, der bewirkt, daß die Richtung der Abtastung geändert wird, daß Xi um Eins in die richtige Richtung erhöht wird (um Eins in die neue Richtung erhöht wird) und Yj ebenfalls um Eins erhöht wird.
Wenn während des Schritts 168 eine Ausgabe "Nein" erhalten wird, bedeutet das, daß während der Schritte 156, 160, 164 und 168 Ausgaben "Nein" erhalten wurden. Unter diesem Umstand wird bestimmt, daß der betrachtete Punkt in dem Keil Wk liegt. Die Operation springt folglich zu Schritt 172, um eine Anzeige zu erzeugen, daß der Wert Xi, Yj ein gültiger Pixelwert ist, der während des Schritts 134 (Fig. 3B) verwendet werden kann, um die Strahlbildung und die Abtastwandlung auf die Art und Weise, die vorher beschrieben wurde, durchzuführen. Vom Schritt 172 springt die Operation zu Schritt 174, um den X-Wert in die Richtung, in die gegenwärtig abgetastet wird, zu erhöhen. Die Operation springt dann zu Schritt 154 in Vorbereitung für den nächsten Schritt 150, der durchgeführt werden soll.
Da die Pixelpunkte 64 von den Abtastlinien um einen bestimmten Winkel θ verschoben sind, und da das empfangene Signal für den Winkel θ optimal ist und für Punkte außerhalb dieses Winkels leicht abfällt, ist eine bestimmte Verstärkungskorrektur erforderlich, um zu kompensieren, daß die erfaßten Punkte außerhalb des Winkels liegen, basierend auf θ' und dt.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des Betriebs eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bezug wird ferner auf Fig. 6 genommen, die die Operationen zeigt, die während einer Abtastung durchgeführt werden, und die beim Verstehen des Flußdiagramms von Fig. 5 nützlich sind. Gemäß Fig. 6 besitzt der Wandlerkopf 10 128 Elemente, wobei alle 128 Elemente in der Abtastöffnung verwendet werden. Folglich gibt es in dem System 128 Kanäle N. Die Abtastrichtung ist durch die Linie 60, die in einem Winkel θ von der Mitte des Arrays 10 verläuft, angezeigt. Die interessierenden Punkte sind die Punkte 61, an denen die Linie 60 eine Y-Grenze des X-Y-Matrixgitters kreuzt, auf dem die Abtastlinie 60 angezeigt werden soll. Ein Pixel 64 der Anzeige erscheint an dem Übergang jeder Y-Linie des Gitters mit jeder X-Linie. Während jedoch die interessierenden Punkte für die Linie 60 die Punkte 61 sind, an denen Y-Kreuzungen auftreten, findet eine Abtastung für die Linie 60 normalerweise mit einer viel höheren Rate statt und normalerweise an anderen Punkten als den Y-Grenzkreuzungspunkten 61.
Es sei anfänglich angenommen, daß für eine gegebene Abtastung alle Wandlerelemente auf den Punkt P entlang der Linie 60 fokussiert sind. Aufgrund des Standorts des Punkts P ist zu sehen, daß der Weg zu diesem Punkt von dem Element Nummer 1 der kürzeste ist, und daß die Weglänge für sukzessive Wandlerelemente zunimmt, wobei der für Element 128 der längste ist. Angenommen, daß die Echos von dem Punkt P sich mit einer Gleichmäßigen Rate zu allen Wandlerelemente bewegen, eine Annahme, die im allgemeinen gültig ist, solange alle Strahlen sich durch im wesentlichen das gleiche Medium bewegen, wird folglich das Echosignal vom Punkt P am frühesten an dem Wandler Nummer 1 ankommen und wird zu sukzessive späteren Intervallen an den nachfolgenden Wandlerelementen ankommen, wobei es zuletzt am Wandlerelement 128 ankommt. Wenn der Punkt P entlang der Linie 60 jedoch weiter innen ist, würde der Strahl zuerst bei einem mittleren Wandlerelement ankommen, wobei die Dauer für Wandlerelemente auf jeder Seite eines solchen Elements zunimmt. Das Ankunftszeitmuster entlang einer Abtastlinie mit einem Winkel θ, der sich von dem Winkel θ, der für die Linie 60 gezeigt ist, unterscheidet, wäre ebenfalls von den Ankunftszeitmustern derer für die Linie 60 verschieden. Da es notwendig ist, die Echosignale zu summieren, die an allen 128 Wandlerelementen für den Punkt P ankommen, um den Wert für diesen Punkt zu bestimmen, ist eine Strahlbildung erforderlich, um die unterschiedlichen Ankunftszeiten der Echos von dem Punkt zu kompensieren.
Erneut gemäß Fig. 5 besteht der erste Schritt in dieser Operation, Schritt 70, darin, eine Abtast-Linie und -Tiefe zu initialisieren. Folglich wird θ auf einen ursprünglichen Winkel θ eingestellt, z.B. den Winkel θ für die am weitesten links liegende Abtastlinie, der typischerweise - 45º sein könnte, und die Tiefe wird auf einen bestimmten Y-origin- Wert eingestellt. Y-origin ist durch die Einschluß-Auflösung des Wandlers begrenzt, ist jedoch normalerweise durch die Tiefe des Organs oder des anderen interessierenden Gegenstandes für die Abtastung bestimmt. Wenn z.B. eine Abtastung des Herzens erwünscht ist, könnte Y-origin derart eingestellt sein, daß die Abtastung bei einer Tiefe gerade über dem Punkt beginnt, an dem das Herz liegt.
Sobald Schritt 70 abgeschlossen wurde, springt die Operation zu Schritt 72, um zu bestimmen, ob eine Abtastlinie, z.B. die Abtastlinie 60, erzeugt wurde. Unter der Annahme, daß die Abtastöffnung alle Wandlerelemente einschließt, würden alle 128 Elemente angeregt werden, um die Abtastlinie zu erzeugen. Wenn keine Abtastlinie erzeugt wurde, geschieht nichts weiter, bis eine Abtastlinie erzeugt ist.
Wenn eine Abtastlinie erzeugt ist, springt die Operation zu Schritt 74, um Werte für Echosignale abzutasten, die an jedem Wandlerelement empfangen werden, wobei entlang jeder Linie Abtastwerte genommen werden, die um M gleichmäßig beabstandet sind.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Wandlerelemente im Winkel θ gesteuert und auf eine bestimmte gewünschte Zieltiefe entlang θ fokussiert, z.B. den Punkt P entlang der Linie 60 in dem gewünschten Winkel θ. Die Strahlen zu Übertragungszwecken können auf einen beliebigen Punkt entlang der Linie 60 fokussiert werden, und würden normalerweise auf einen Punkt in der Mitte des interessierenden Gebiets fokussiert sein. Dies hat zur Folge, daß für Punkte entlang der gewünschten Abtastlinie in dem interessierenden Gebiet eine maximale Energie von den Wandlerelementen empfangen wird. Die Sende-Fokussier- und Empfangsstrahlbildungs-Operationen stellen sicher, daß die Echos, die verwendet werden, tatsächlich primär entlang der gewünschten Abtastlinie liegen.
Die M Abtastwerte mal die N Elemente (für eine Gesamtzahl von M mal N Abtastwerten), die für die θ-Abtastrichtung genommen werden, werden dann in dem dualen N-Kanal-Speicherpuffer 45 während des Schritts 76 gespeichert.
Bevor die Daten verwendet werden können, führt der Eingangsteil-Prozessor auf allen Daten der N-Kanäle eine Operation durch, um die realen Abtastwerte in komplexe Abtastwerte umzuwandeln. Die Art und Weise, auf die diese Umwandlung stattfindet, wurde oben erörtert. Der Speicher 45 muß Platz für die komplexen Abtastwerte aufweisen, um die Daten nach der Verarbeitung zu speichern.
Während des Schritts 78, dem nächsten Schritt bei dem Betrieb, interpoliert der Prozessor 40 die gespeicherten Werte, um Werte für jeden Kanal (Wandler) an jeder Y-Grenzkreuzung einer Abtastlinie (d.h. den Wert für eine Linie an dem Punkt, an dem die Linie eine Y-Grenzlinie schneidet) zu erhalten. Während dieses Interpolationsschrittes wird die Strahlbildungsoperation begonnen.
Für die Abtastlinie, die am Wandler Nummer 3 empfangen wird, könnte die Kreuzung mit der Y3-Gitterlinie z.B. zwischen den Abtastungen 10 und 11 auftreten. Ferner könnte die Kreuzung mit der Y3-Gitterlinie für Signale, die am Wandler 128 empfangen werden, z.B. zwischen den Abtastungen 23 und 24 auftreten.
Die entsprechenden Abtastwerte für jeden Kanal für jede Y-Kreuzung, die zum Durchführen der Interpolation verwendet werden sollen, können unter Verwendung bekannter Abmessungen und standardmäßiger Geometriegleichungen auf eine Anzahl von Möglichkeiten bestimmt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Linie 80 von dem Punkt P senkrecht zu dem phasengesteuerten Array 10 zu ziehen und die Länge dieser Linie zu dem Array zu bestimmen. Der Abstand von der Mitte jedes Wandlerelements zu dieser Linie entlang der Arrayrichtung kann ebenfalls einfach bestimmt werden. Diese Werte liefern dann zwei Beine eines rechtwinkeligen Dreiecks, aus denen die Hypothenuse bestimmt werden kann. Einfache Verhältnisse können dann die Entfernung entlang dieser Hypothenuse zu jeder Y-Grenzkreuzung liefern. Diese Entfernung, geteilt durch die Abtastdichte (Abtastungen/Entfernung) liefert die Abtastanzahlen oder die Anzahl, die für Interpolationszwecke verwendet werden soll. Wenn folglich für eine gegebene Y-Grenzkreuzung auf einer gegebenen Linie bestimmt ist, daß die Y-Grenzkreuzung bei der Abtastung 10, vier war, wäre der Abtastwert an der M-Grenzkreuzung gleich dem Wert der Abtastung 10 plus 0,4 des Abstandes zwischen den Abtastungen 10 und 11.
Der Schritt 78 wird anfänglich für den ersten interessierenden Punkt 61 entlang der Linie 60 durchgeführt und dann für sukzessive Punkte 61 entlang der Linie 60 wiederholt, bis eine Interpolation für alle interessierenden Punkte 61 entlang dieser Linie für alle Kanäle auf einer speziellen Abtastrichtung durchgeführt wurden, wobei die Ergebnisse im Arbeitsspeicher 44 gespeichert werden.
Während folglich zu Zwecken des Erzeugens des Ultraschallsignals der Strahl auf einen vorbestimmten Punkt entlang des Winkels θ (d.h. des Punktes P entlang der Linie 60) gesteuert und fokussiert wird, wird das empfangene Signal auf eine Art und Weise verarbeitet, um auf jeden sukzessiven Punkt 61 entlang der Linie 60, die von Interesse ist, fokussiert zu sein. Z.B. sind die Linien-Längen und -Winkel für den Punkt P' von denen für den Punkt P verschieden, was bedeutet, daß Abtastwerte zur Interpolation der Y-Kreuzungen für die empfangenen Echosignale für den Punkt P' verwendet werden würden, die von denen, die zum Bestimmen der Y-Kreuzungen für den Punkt P verwendet würden, verschieden sind. Dies ist äquivalent zum Modifizieren der Verzögerungen für eine analoge Verzögerungsleitung, wenn die Tiefe der Abtastung zunimmt. Im Unterschied zu einer mit Abgriffen versehenen Verzögerungsleitung kann eine digitale Kompensation jedoch bis zu einem bestimmten gewünschten Genauigkeitsgrad kontinuierlich sein.
An diesem Punkt sollte bemerkt werden, daß, wie vorher erwähnt wurde, mindestens zwei Abtastwerte für jeden Punkt existieren, einen realen Abtastwert und einen imaginären Abtastwert. Während der Interpolationsoperation werden die realen Werte und die imaginären Werte getrennt interpoliert, so daß reale und imaginäre Werte für jede Y-Kreuzung erhalten werden.
Während des Schritts 82, dem nächsten Schritt bei der Strahlbildung, werden für jede Y-Grenzkreuzung (d.h. für jede Y-Grenzlinie Y0 bis YP, wobei P die Gesamtzahl von Linien Y ist) die N realen Abtastwerte, die während des Schritts 78 für diese Y-Grenzkreuzung bestimmt und gespeichert wurden, und die N imaginären Abtastwerte, die während des Schritts 78 für die Grenzkreuzung bestimmt wurden, getrennt miteinander addiert. Dies summiert die Beiträge jedes der N Elemente des Arrays auf eine phasen-kohärente Art und Weise. Die berechneten realen und imaginären Werte werden dann während des Schritts 84 als der Betrag des komplexen Abtastwerts an der Kreuzung in dem dualen Bildpuffer 46 gespeichert.
Während des Schritts 86 wird eine Bestimmung getroffen, ob es weitere v-Grenzkreuzungen gibt. Wenn weitere vorliegen, springt die Operation zu Schritt 88, um den Y-Grenz-Zähler auf einen Wert Y = Y+1 zu erhöhen. Die Operation springt zu Schritt 82, um die realen und imaginären Y-Grenzkreuzungs- Abtastwerte für die neue Y-Grenzkreuzung zu addieren und die Größe des komplexen Abtastwerts an einer solchen Kreuzung zu bestimmen.
Wenn während des Schritts 86 bestimmt wird, daß alle interessierenden Y-Grenzkreuzungen für die gegebene Abtastlinie berechnet wurden, springt die Operation zu Schritt 90, um zu bestimmen, ob es weitere interessierende Abtastlinien gibt. Wenn es weitere interessierende Abtastlinien gibt, springt die Operation zu Schritt 92, um den Y-Grenz-Zähler auf Y = Y-origin zu initialisieren, und zum Schritt 94, um die Abtastlinie um einen gewünschten Winkel Δθ zu erhöhen, θ = θ +Δθ. Da das in Fig. 4 gezeigte θ ein negativer Winkel ist, z.B. - 45º, wäre bei einem angenommenen Δθ von 3/4º das neue θ - 44,25º. Vom Schritt 94 springt die Operation zu Schritt 72, um die Erzeugung der Abtastlinie in dem neuen Winkel zu erwarten. Wenn die Abtastlinie in dem neuen Winkel erzeugt ist, wird während des Schritts 74 eine Abtastung durchgeführt. Die Abtastwerte werden während des Schritts 76 gespeichert. Die gespeicherten Werte werden während des Schritts 78 interpoliert, um Y-Grenzkreuzungen zu erhalten. Die Y-Grenzkreuzungen werden addiert und während der Schritte 82 und 84 als eine Größe eines komplexen Abtastwertes an der Kreuzung gespeichert, alles auf die vorher beschriebene Art und Weise. Diese Operationen werden als eine Folge der Schritte 86 und 88 wiederholt, bis die Operationen auf der neuen Abtastlinie abgeschlossen sind. Die gesamte Operation wird dann wiederholt, für sukzessive Abtastlinien, bis während des Schritts 90 eine Bestimmung getroffen wird, daß alle Abtastlinien für eine gegebene Abtastung verarbeitet wurden.
Wenn während des Schritts 90 eine Ausgabe "NEIN" erhalten wird, springt die Operation zu Schritt 96, um eine X-Interpolation auf den gespeicherten Abtastwerten durchzuführen, während die Ausgabeanzeige rastermäßig abgetastet wird. Dies ist eine ziemlich einfache Operation, die z.B. auf die Art und Weise durchgeführt werden kann, die in den zwei vorher genannten Patenten der Anmelderin beschrieben ist. Insbesondere werden die Y-Grenzwerte entlang einer gegebenen Y-Linie, die auf jeder Seite jeder X-Grenzlinie liegen, bestimmt. Diese Werte werden dann interpoliert, um den Abtastwert an dem Übergang oder Pixelpunkt 64 zu bestimmen. Diese X-Interpolation kompensiert eine Überabtastung in der X- Richtung, die bei flachen Tiefen auftritt, und eine Unterabtastung in der X-Richtung, die bei größeren Tiefen auftritt, wobei diese Unter- und Über-Abtastung aus Fig. 2B offensichtlich wird. Spezieller gesagt können zwei oder mehr Y-Kreuzungs-Abtastwerte zwischen benachbarten X-Gitterlinien für die Y-Gitterlinien geringerer Nummer liegen, während es zwei oder mehr X-Gitterlinien zwischen sukzessiven Y-Kreuzungswerten für die Y-Gitterlinien mit höherer Nummer geben kann. In jedem Fall werden die Y-Kreuzungswerte, die auf jeder Seite der X-Gitterlinie liegen, verwendet, um den Abtastwert an dem gewünschten Punkt 64 zu bestimmen.
Während aufeinanderfolgende Abtastlinien mit Ergebnissen der Y-Grenz-Strahlbildung in eine Seite des dualen Bildpuffers geschrieben werden, gibt die andere Seite des dualen Bildpuffers die vorherigen Bilddaten auf eine Y-Grenzbasis aus, um die X-Richtungs-Interpolation bei der Ausführung der Ausgabeanzeige-Rasterabtastung 48 durchzuführen. Beim Abschluß des Schritts 96 springt die Operation zu Schritt 70, um das System für einen neuen Abtastzyklus zu initialisieren.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Abtastwerte anfänglich bei Y-Grenzkreuzungen genommen werden, wobei der Bedarf nach dem Interpolationsschritt 78 beseitigt ist. In Fig. 7 wurden für die gleichen Schritte die gleichen Nummern verwendet wie in Fig. 5. Folglich ist der Initialisierungsschritt für das alternative Ausführungsbeispiel der gleiche wie der Schritt 72, der das Warten darauf einschließt, daß eine Abtastlinie erzeugt wird. Jedoch springt in Fig. 7 die Operation zu Schritt 100, sobald eine Abtastlinie erzeugt ist. Während dieses Schrittes erzeugt die Abtaststeuerschaltung 36 eine zeitliche Steuerung für die A/D-Wandler 14, so daß für jeden Kanal Abtastwerte an den Punkten erzeugt werden, an denen ein solcher Kanal eine Y-Grenze kreuzt. Wiederum würden an jedem Punkt unter Verwendung einer der oben erwähnten Techniken reale und imaginäre Abtastwerte erhalten werden.
Um dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung zu implementieren, ist es notwendig, daß ein bestimmter Zeitgeberchip oder äquivalentes für jedes der N Elemente des Arrays 10 vorgesehen ist, der einen Teil der Öffnung bildet. Die Zeitgebersignale für jedes Element oder jeden Kanal würden auf der Elementanzahl, dem Abtastwinkel und der Tiefe der Y-Grenzkreuzung, für die das Zeitgebersignal erzeugt wird, basieren. Insbesondere ist für einen gegebenen Kanal der Abstand rNi von dem Wandlerelement für den gegebenen Kanal zu dem Punkt 61, an dem die Abtastlinie in dem Winkel θ eine gegebene Y-Grenzlinie schneidet, durch folgende Gleichung gegeben:
wobei dN die Entfernung der Mitte des Wandlers gemessen von der Mitte des Arrays ist (siehe Fig. 6),
Ri die Entfernung entlang der Linie 60 zu dem Punkt 61 ist, an dem die Berechnung durchgeführt wird,
θ der Winkel ist, wie er in der Figur gezeigt ist.
Die Zeit, zu der die Abtastung für einen gegebenen Kanal und eine Y-Kreuzung genommen werden sollte, kann aus folgender Gleichung bestimmt werden:
wobei K = 1/Schallgeschwindigkeit in dem Medium, durch das der Strahl läuft.
Unter der Annahme, daß die Vorrichtung verwendet wird, um den menschlichen Körper abzutasten, wäre K näherungsweise gleich 1/Schallgeschwindigkeit in Wasser.
Die Werte tNi, die für jeden Kanal für jeden Y-Kreuzungspunkt berechnet werden, werden verwendet, um die entsprechenden A/D-Wandler 14 zu takten. Die resultierenden Abtastwerte werden dann während des Schritts 102 in dem dualen N-Kanal-Pufferspeicher 46 gespeichert.
Von dem Schritt 102 springt die Operation zu Schritt 82, um die realen und imaginären Abtastwerte an den Y-Grenzkreuzungs-Punkten zu addieren, zu Schritt 84, um die Größe des komplexen Abtastwerts an jeder Kreuzung, die die Folge von Schritt 82 ist, zu speichern, und zu Schritt 86, um zu bestimmen, ob es weitere Y-Grenzkreuzungen gibt. Diese Schritte werden auf die exakt gleiche Art und Weise wie in Fig. 5 durchgeführt. Die verbleibenden Schritte des Betriebs werden ebenfalls auf die gleiche Art und Weise, die vorher in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben wurde, durchgeführt, um Werte für die Schnittpunkte oder Pixelpunkte 64 zu bestimmen.
Der Vorteil des Lösungsansatzes, der in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben ist, besteht darin, daß derselbe den Bedarf nach Interpolationsdaten für Y-Kreuzungen beseitigt. Er ist ferner vorteilhaft, da bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 5 gezeigt ist, die A/D-Wandler mit hoher Geschwindigkeit laufen, z.B. 20 MHz; jedoch werden nur etwa 1/10 der Abtastwerte zu Zwecken der Anzeige verwendet. Z.B. werden typischerweise 400 Abtastwerte entlang einer 200 Mikrosekunden-Abtastlinie angezeigt, was eine Anzeigerate von 2 MHz ergibt. Folglich hat die Technik von Fig. 7 viel geringere Geschwindigkeitsanforderungen an die A/D-Wandler zur Folge, was es ermöglicht, Wandler mit geringeren Kosten zu verwenden. Alternativ können analoge Signale von verschiedenen Kanälen auf einen einzelnen A/D-Wandler multiplext werden, wodurch die Anzahl der erforderlichen Wandler um einen Faktor von 10 reduziert wird. Dies kann wesentliche Kosteneinsparungen zur Folge haben.
Dieser Lösungsansatz ist jedoch insofern nachteilig, daß parallele empfangene Linien nicht ohne eine völlig neue Bank von A/D-Wandlern und dazugehörigen Zeitgebersteuerungen verarbeitet werden könnten. Zusätzlich wird jeder A/D-Wandler im allgemeinen mit einer unterschiedlichen Rate getaktet, wodurch ein zusätzlicher Zeitgebungs- und Steuer-Schaltungsaufbau hinzukommt. Die Komplexität des Taktens bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung würde normalerweise den Nutzen mildern.
Daher ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 3A und 3B das bevorzugte Ausführungsbeispiel, da es eine gleichzeitige Strahlbildung und Abtastwandlung bietet, wobei der Strahl an Pixelstandorten gebildet wird, um Abtastartefakte zu minimieren. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung ist also relativ einfach zu implementieren, insbesondere verglichen mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 7 gezeigt ist, und ermöglicht es, parallele Strahlen zu bilden, die einen Hauptwinkel θ überspannen, indem nur weitere Berechnungswege, die von dem gleichen dualen Speicherpuffer wegführen, hinzugefügt werden.
Obwohl die Erfindung speziell bezugnehmend auf drei Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, sollte es offensichtlich sein, daß diese nur veranschaulichend für Techniken sind, die verwendet werden könnten, um eine Strahlbildung und eine Abtastwandlung in einer einzelnen (oder nahezu einzelnen) Operation unter Verwendung eines digitalen Eingangsteils durchzuführen, und daß andere Techniken ebenso nützlich sein könnten, um die gleiche Funktion zu erreichen. Während für die Ausführungsbeispiele der Fig. 5 und 7 X-Kreuzungen während des Schritts 96 durch Interpolation bestimmt wurden, ist es z.B. möglich, bei einer nur geringen Genauigkeitsabnahme, den nahesten Y-Grenzkreuzungswert als das Pixel oder den Übergangswert zu verwenden, und nicht eine Interpolation, um diesen Wert zu bestimmen. Ferner ist es möglich, die Bestimmung der X-Kreuzungswerte zu beginnen, nachdem Y-Grenzkreuzungen für zwei oder mehr Abtastlinien bestimmt wurden, und fortzufahren, X-Grenzkreuzungen zu bestimmen, während zusätzliche Abtastlinien-Y- Grenzkreuzungen bestimmt werden, und nicht die X-Grenzbestimmungen durchzuführen, nachdem alle Abtastlinien-Y-Grenzen bestimmt wurden, wie bei diesen Ausführungsbeispielen. Genauso wurden die gezeigte spezifische Hardware und die Schrittsequenzen primär zu Zwecken der Veranschaulichung geboten, wobei andere geeignete Hardware oder Schrittsequenzen ebenfalls verwendet werden könnten, um das gewünschte Ziel zu erreichen.

Claims

1. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array, das folgende Merkmale aufweist:

eine Einrichtung zum Verwenden von N Kanälen des Arrays, um aufeinanderfolgende Abtastlinien (R1, R2, ...., RN) in vorbestimmten Winkeln (θ) bezüglich einer senkrechten Achse zu erzeugen,

eine Einrichtung, die angepaßt ist, um eine Pixelmatrixanzeige (48) derart zu steuern, daß Echosignale, die von innerhalb des Mediums zu dem Array zurückreflektiert werden, auf der Anzeige angezeigt werden, wobei die Signale von dem Array gesendet werden und von Kanalelementen des Arrays (10) empfangen werden,

wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß es wirksam ist, um gleichzeitig eine digitale Strahlbildung und eine Abtastwandlung durchzuführen und dasselbe ferner ein digitales Eingangsteil (14, 36, 40, 44, 45) aufweist, welches wiederum folgende Merkmale aufweist:

eine Abtasteinrichtung (14, 36), um Abtastwerte durch Abtasten der Echosignale von jedem der N Kanäle an ausgewählten Punkten (xn, ym) entlang der Echosignale für jede Abtastlinie zu erhalten, wobei die ausgewählten Punkte den Punkten in dem Medium entsprechen, die die Ultraschallsignale reflektiert, die von Elementen des Arrays gesendet werden;

eine erste Verwendungseinrichtung (78, 140), um die Abtastwerte der ausgewählten Punkte zu verwenden, um Abtastwerte für die N Kanäle an den Punkten, die in einer vorbestimmten Weise auf die Pixelorte in der Pixelmatrix bezogen sind, zu bestimmen;

eine Summiereinrichtung (84, 142), um die Werte für die N Kanäle an jedem der Punkte zu summieren, um einen summierten Abtastwert für den Punkt zu erhalten;

eine zweite Verwendungseinrichtung (96, 144), um die Abtastwerte für die Punkte zu verwenden, um die summierten Abtastwerte zu speichern, wobei die summierten Werte umgewandelte Informationen enthalten, die die Abtastlinien auf die Pixelmatrixanzeige beziehen.

2. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Pixel (64) an den Übergängen der ersten (Yo, Yn) und der zweiten (Xo, Xn) Gittergrenzen liegen;

daß die erste Verwendungseinrichtung (78) Werte an den Kreuzungen mit den ersten der Gittergrenzen speichert;

daß die Summiereinrichtung (82) die Werte für die N Kanäle an jeder ersten Grenzkreuzung summiert, um einen Abtastwert an der Kreuzung zu erhalten; und

daß die zweite Verwendungseinrichtung (96), die Abtastwerte für die Abtastlinien an dem ersten Satz von Grenzkreuzungen verwendet, um Werte für die Pixel (64) an den Übergängen der ersten und der zweiten Grenzen zu erhalten.

3. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abtasteinrichtung (14, 36) das Signal für jeden Kanal an M im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten Punkten entlang jedes Signals abtastet;

daß die erste Verwendungseinrichtung (78, 140) eine Interpolationseinrichtung (78) einschließt, um zumindest die zwei Abtastwerte zu interpolieren, die am nächsten auf jeder Seite jeder ersten Grenzkreuzung für jeden Kanal liegen, um den Wert für die Grenzkreuzung für den Kanal zu erhalten, und eine Speichereinrichtung (78, 44), um die interpolierten Abtastwerte zu speichern; und

daß die zweite Verwendungseinrichtung (96) eine Interpolationseinrichtung (96) einschließt, um die Abtastwerte an dem ersten Satz von Grenzkreuzungen zu interpolieren, um die Pixelübergangswerte zu erhalten.

4. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abtasteinrichtung (14, 36) reale und imaginäre Werte abtastet, und

daß die Summiereinrichtung (82, 142) die realen und imaginären Werte getrennt summiert.

5. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

eine Auswahleinrichtung (150), um Pixelpunkte (Pm) in einer vorbestimmten Sequenz für zumindest eine gegebene Abtastlinie auszuwählen; und

eine Bestimmungseinrichtung (136), um eine Laufzeit (T) für jeden Kanal für jeden ausgewählten Punkt (pm) zu bestimmen;

wobei die erste Verwendungseinrichtung eine Einrichtung (140) einschließt, um die Abtastwerte für einen Kanal zu Zeiten zu verwenden, die die Zeit (T) überspannen, um den Abtastwert für den entsprechenden Punkt (pm) für den Kanal zu bestimmen;

wobei die Summiereinrichtung (142) die Werte für jeden Punkt (Pm) für die N Kanäle summiert; und

wobei die zweite Verwendungseinrichtung (144) die summierte Ausgabe für jeden Punkt (pm) als den Wert für das entsprechende Pixel speichert.

6. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch:

einen dualen Speicherpuffer (45) mit N Kanälen auf jedem seiner Tore;

wobei die Abtastwerte für jeden Kanal von der Abtasteinrichtung (14) für eine Abtastlinie in einem Winkel (θ) in entsprechenden Kanälen auf einem Tor des dualen Speicherpuffers (45) gespeichert werden, wobei das Tor des dualen Speicherpuffers (45), auf dem die Abtastwerte gespeichert werden, für aufeinanderfolgende Abtastlinien hin und her geschaltet wird; und

wobei die erste Verwendungseinrichtung (140) Abtastwerte von einer vorhergehenden Abtastung auf einem Tor des dualen Speicherpuffers (45) verwendet, während neue Abtastwerte von der gegenwärtigen Abtastung in dem Winkel (θ) auf dem anderen Tor des dualen Speicherpuffers (45) gespeichert werden.

7. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit-Bestimmungseinrichtung (136) eine Einrichtung (134) einschließt, um für jeden Kanal N die Zeit (dt) zu bestimmen, die die Abtastlinie in dem Winkel (θ) benötigt, um den Punkt (pm) zu erreichen, eine Einrichtung (134), um für jeden Kanal die Zeit (drn) zu bestimmen, die eine Reflexion von dem Punkt (pm) benötigt, um das Element für den Kanal zu erreichen, und eine Einrichtung (136), um die Zeiten (dt, drn) zu verwenden, um die Laufzeit (T) gemäß der Beziehung T = (dt + drn) (1/vel) zu bestimmen, wobei vel die Geschwindigkeit ist, mit der sich der Schall für die Abtastung ausbreitet.

8. Ein Ultraschallabtastsystem mit phasengesteuertem Array gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung (150) eine Festsetzungseinrichtung (156, 160, 164, 168) einschließt, um einen keilförmigen Abschnitt für jede Abtastlinie festzusetzen, wobei sich der Abschnitt zwischen Linien in den Winkeln θ ± (Δθ/2) erstreckt, wobei θ der Winkel zwischen der Abtastlinie und der senkrechten Achse und Δθ der Abstand zwischen benachbarten Abtastlinien ist, und eine Auswahleinrichtung (158, 162, 166, 170, 174), um Pixelpunkte in dem keilförmigen Abschnitt in einem vorbestimmten Muster auszuwählen, wenn Abtastwerte für die Abtastlinie verwendet werden.