Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie ultradzwieko¬ we, diagnostyczne, zwlaszcza do zobrazowania tkanki miekkiej zywego czlowieka dla celów medycznej diagnos¬ tyki. Urzadzenie nadaje sie równiez do nieniszczacych badan obiektów nieorganicznych.W pracy Greena i in. pt. „Rozwazania na temat dia¬ gnostycznego zobrazowania ultradzwiekowego", Stanford Research Institute, opublikowanej na stronach 97—111 publikacji „Holografia akustyczna", tom 4, stanowiacej sprawozdania z Czwartego Miedzynarodowego Sympo¬ zjum, kwiecien 1972, wydanego przez Glena Wade i opu¬ blikowanego przez Plenum Press, New York w 1972 ro¬ ku, omówiono urzadzenie do ultradzwiekowego zobrazo¬ wania odbiciowego oraz ultradzwiekowego zobrazowania holograficznego, przeznaczone do stosowania jako nie toksyczny i nieszkodliwy przyrzad diagnostyczny dla tkanki miekkiej oraz zestawiono wymagane wlasnosci dla diagnostycznych urzadzen do zobrazowania ultradzwie¬ kowego, przy ówczesnym stanie techniki zobrazowania ultradzwiekowego. Jeden z wniosków tej pracy jest taki ze scisle ze soba powiazane parametry: czulosc, rozdziel¬ czosc i czestotliwosc robocza mozliwe do zrealizowania we wszystkich wówczas rozwazanych urzadzeniach do zobrazowania, calkowicie ograniczaly mozliwosc zastoso¬ wan diagnostycznych (zwlaszcza do badania glebokiej tkanki jak organy brzuszne i miednicowe), chociaz urza¬ dzenia te byly uzyteczne przy badaniach patologicznych usunietych organów.Inne rozwiazania techniczne dotyczace urzadzen do ultradzwiekowego zobrazowania tkanki miekkiej zywego 10 15 20 25 30 czlowieka w celach diagnostyki medycznej sa podane w ar¬ tykule CR. Hilla „Zobrazowanie ultradzwiekowe", opu¬ blikowanym w „Journal of Physics E. Scientific. Instru¬ ments", tom 9, nr 3, marzec 1976, str. 153—162, wyda¬ nym przez Instytut Fizyki. W tym artykule stwierdzono, ze wiekszosc stosowanych aktualnie, praktycznych urza¬ dzen do zobrazowania ultradzwiekowego jest oparta na rozwiazaniu odbiciowym oraz ze aktualna technika od¬ chodzi od wykorzystywania prostych zarysów powierz¬ chni granicznych, które wytwarzaja wiekszosc odbic, w kierunku bardziej szczególowego zobrazowania doklad¬ nej struktury organów i tkanek w postaci zobrazowania kontrastowego.Pomimo tego, ze artykul nie wykazuje, iz duza roz¬ dzielczosc, np. w zakresie 0,5 do 2,5 mm tkanki glebokiej, jest mozliwa do uzyskania przy odbiciowym zobrazowaniu ultradzwiekowym, autor przyznaje, ze jest wielce poza¬ dane dostarczenie praktycznego urzadzenia do zobrazo¬ wania z szybkim analizowaniem obrazu, aby obraz mógl byc ogladany w czasie przynajmniej zblizonym do rze¬ czywistego, a jeszcze lepiej, w czasie rzeczywistym. W tym wzgledzie artykul stwierdza, ze taki szybki sposób anali¬ zowania mozna uzyskac przez fizyczne przemieszczanie samego przetwornika ultradzwiekowego lub przez elek¬ troniczne wybieranie osi wiazki z wieloelementowej sieci przetworników (tzn. dzieki selektywnemu wykorzysty¬ waniu róznych pojedynczych elementów lub róznych zespolów elementów).Jak wiadomo ze stanu techniki diagnostycznego zo¬ brazowania ultradzwiekowego, zdolnosc rozdzielcza wzras- 122 292122 292 ta, gdy rosnie czestotliwosc ultradzwieków, ale tlumienie absorbcyjne powstajace przy propagacji fali ultradzwie¬ kowej przez osrodek, taki jak woda lub tkanka ludzka równiez rosnie wraz z czestotliwoscia. Wartosc wspól¬ czynnika absorpcji dla wiekszosci tkanek miekkich lezy w zakresie od 0,5 xf do 2,5 xf dB/cm, gdzie f jest war¬ toscia czestotliwosci ultradzwiekowej w MHz, a typowa wartoscia jest 1 x f dB/cm.W praktyce, zeby zapobiec nadmiernemu tlumieniu, czestotliwosc fali ultradzwiekowej wybiera sie zwykle z zakresu 1 do 10 MHz, w zaleznosci od osrodka propa¬ gacji oraz calkowitej drogi fali w osrodku propagacji.Rozsadnym kompromisem miedzy rozdzielczoscia i tlu- -^emeii^^Lftbsejrwacji tkanki miekkiej, jest czestotli- \ wósc ultradzw^w^ rzedu 2 do 3 MHz.I W stanie techniki diagnostycznego zobrazowania ultra- ¦ .dzwiekowego sugelowano równiez, zeby maksymalna, i bezpieczna*" S^ejjnfa intensywnosc ultradzwieków pa- cajacycbr^otr-ktci^ói obiekt odpowiadala wartosci ponizej 10-2 W/cm2, natomiast maksymalna bezpieczna intensyw¬ nosc szczytowa powinna byc nie wieksza niz 0,5 W/cm2.Tak wiec, dla maksymalnej mocy szczytowej, wspólczyn¬ nik wypelnienia impulsu moze byc nie wiekszy niz 2%, np. czestotliwosc powtarzania impulsów nie wieksza niz 20 kHz przy wysylanych impulsach o czasie trwania 1 us.Minimalna czulosc odbierania, wymagana dla detekcji odbieranych impulsów echa, jest okreslona przez te do¬ puszczalna, maksymalna intensywnosc padajacej fali ultra¬ dzwiekowej oraz przez calkowite tlumienie energii fali ultradzwiekowej podczas propagacji w tkance. Urza¬ dzenia kliniczne, obecnie handlowo dostepne, które zape¬ wniaja organiczne skupianie, nie moga zobrazowac glebokiej tkanki z lepsza rozdzielczoscia znacznie ponizej jednego centymetra.Jednak opis patentowy Stanów Zjednoczonych Am. nr 3 958 559 przedstawia zastosowanie soczewki o sto¬ sunkowo duzej aparaturze, szczególnie soczewki o ksztal¬ cie eliptycznym, do skupiania stosunkowo szerokiej pa¬ dajacej wiazki ultradzwiekowej w plamke o zogniskowaniu ograniczonym dyfrakcyjnie, której srednica przy obiekcie moze wynosic 0,5 mm. Fakt, ze w porównaniu z rozmia¬ rem zogniskowanej plamki zbiezna wiazka pokrywa sto¬ sunkowo duzy obszar, gdy wchodzi w cialo ludzkie oraz ze energia wiazki ulega absorbcji podczas skupiania w ma¬ la, zogniskowana plamke na obiekcie, pozwoliloby w za¬ sadzie wystarczajacej ilosci energii osiagnac plamke i otrzy¬ mac obraz ultradzwiekowy o stosunkowo duzej rozdziel¬ czosci, bez przekroczenia bezpiecznych, granicznych in¬ tensywnosci ultradzwieków padajacych na czlowieka.Jednak w przedstawionym urzadzeniu polozenie wy¬ branej plamki jest analizowane na stosunkowo duzym obszarze w porównaniu z wielkoscia plamki za pomoca ukladu analizujacego, który jest w stanie poruszac mecha¬ nicznie zespól przetwornika i soczewki w obu kierunkach, wzdluz osi akustycznej i w kierunku do niej prostopod- lym.Koniecznosc mechanicznego przesuwania soczewki o duzej aperturze wzgledem obszaru obiektu stwarza pro¬ blem w uzyskaniu duzej zdolnosci rozdzielczej soczewki o duzej aperturze przy szybkim analizowaniu ze wzgledu na bezwlasnosc wlasna kazdego mechanicznego ukladu analizujacego, przesuwajacego soczewke o duzej apertu¬ rze. Ponadto, zamocowanie takiego zespolu przetwor¬ nika i soczewki wystarczajaco sztywne dla osiagniecia duzej zdolnosci rozdzielczej soczewki o duzej aperturze- jest trudne i kosztowne.Inny, stosunkowo skomplikowany, mechaniczny uklad analizujacy ultradzwieki do celów diagnostyki medycz- 5 nej, w której nie jest zastosowana soczewka, znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Am. nr 3 752 255.W urzadzeniu wedlug wynalazku apertura soczewski jest nieruchoma wzgledem obszaru obiektu podczas ana- 10 lizowania i zespól przetwornika jest sprzezony z elementami odchylania, korzystnie silnikami wzglednie pryzmatami Risleya wzglednie elektrodami sterujacymi polaczonymi z elementami opózniajacymi wzglednie elektrodami czuj¬ nikowymi ewentualnie dolaczonymi do wyprowadzen 15 regulacyjnych wzglednie pryzmatami Risleya polaczonymi z elektrodami sterujacymi polaczonymi z elektrodami czujnikowymi dla dostarczania wiazki ultradzwiekowej do soczewki pod zmiennym katem.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera zbiornik, wy- 20 pelniony substancja stanowiaca osrodek propagacji fali ultradzwiekowej, przy czym co najmniej czesc soczewki jest wprowadzona w przednia sciane zbiornika, a zespól przetwornika jest umieszczony w zbiorniku w danej odleg¬ losci za soczewka dla oswietlania padajaca wiazka ultra- 25 dzwiekowa a silniki sa polaczone z obrotowym cylindrem wspólpracujacym z obrotowym walem z czopem czolo¬ wym dla regulacji katowej orientacji padajacej wiazki wzgledem soczewki.Korzystnie soczewka jest soczewka akustyczna o du- 30 zej apreturze liczbowej, zamocowana w przedniej scianie zbiornika.W czopie czolowym jest przegubowo zamocowany zes¬ pól przetwornika umieszczony na koncu walu oraz sil¬ niki sa sprzezone z walem dla analizowania spiralnego. 35 Uklad odchylania zawiera korzystnie co najmniej jed¬ na pare pryzmatów Risleya umieszczonych przed prze¬ twornikiem na drodze padajacej wiazki ultradzwiekowej.Para pryzmatów Risleya jest tek zorientowana, zeby li¬ niowo odchylac padajaca wiazke tam i z powrotem w da- 40 nym kierunku, na skutek przeciwnym wzgledem siebie kierunków obrotu obu pryzmatów Risleya tej pary, w wy¬ niku polaczenia pryzmatów Risleya z ukladem sterowania analizowaniem x—y.Uklad odchylania zawiera ponadto druga pare przyz- 45 matów Risleya umieszczonych przed przetwornikiem na drodze padajacej wiazki ultradzwiekowej przy czym ta druga para pryzmatów Risleya jest tak zorientowana, ze¬ by liniowo odchylac padajaca wiazke tam i z powrotem w drugim kierunku prostopadlym do danego kierunku na 50 skutek przeciwnych wzgledem siebie kierunków obrotu obu pryzmatów Risleya tej drugiej pary, w wyniku po¬ laczenia pryzmatów Risleya z ukladem sterowania ana¬ lizowaniem x—y.Soczewka jest korzystnie akustyczna soczewka o da- 55 nej apreturze A i danej ogniskowej f, przy czym wymiar A zogniskowanej plamki, wymiar A' najmniejszego roz¬ róznialnego szczególu w wyswietlanym obrazie oraz gle¬ bia ostrosci 5 sa zwiazane z dana dlugoscia fali X, dana apertura A i dana ogniskowa f przez nastepujace równar 60 nia: f-A, A = 2,44 A' = 1,46- f-V 65122 292 —k Korzystnie wedlug wynalazku element skupiajacy jest axiconem akustycznym.Uklad odchylania jest korzystnie ukladem odchyla¬ nia osnowy obrazu telewizyjnego x—y, a elektroniczny uklad obrazowania i uklad wyswietlajacy zawieraja moni¬ tor obrazowy i uklad sterowania analizowaniem moni¬ tora obrazowego zawiera generatory przebiegów schodko¬ wych wybierania linii i pola, element opózniajacy, ge¬ nerator impulsów sterujacych element sterujacy, uklad calkujacy i wzmacniacze operacyjne wlaczone miedzy uklad tworzenia wiazki i monitor obrazowy dla otrzy¬ mania izomerycznego obrazu.Uklad sterowania odchylaniem monitora obrazowego zawiera pierwszy uklad wytwarzajacy sygnal pilcksztaltny, drugi uklad do otrzymania pierwszego sygnalu równego sumie pierwszego przebiegu schodkowego i drugiego przebiegu oraz trzeci uklad, korzystnie wzmacniacz ope¬ racyjny do otrzymania drugiego sygnalu równego sumie trzeciego przebiegu schodkowego i czwartego przebiegu, a ponadto zawiera pierwszy przewód dolaczony do mo¬ nitora obrazowego dla sterowania odchylaniem w pierwszym kierunku, zgodnym z kierunkiem x, oraz drugi przewód dolaczony do monitora obrazowego dla sterowania odchy¬ laniem w kierunku zgodnym z kierunkiem y.Uklad odchylania wiazki jest przystosowany do za¬ pewniania co najmniej jednej serii M kolejnych ramek wybierania osnowy obrazu telewizyjnego x—y, gdzie M jest dosc duza liczba calkowita, natomiast elektroniczny uklad obrazowania i uklad wyswietlajacy zawieraja mo¬ nitor obrazowy, elektroniczny uklad sterujacy zawierajacy regulowane elementy opózniajace polaczone z monitorem obrazowym dla otrzymania w czasie trwania kazdej ko¬ lejnej ramki, przesunietego wybierania C czesci struktury badanej oraz drugi uklad sterowania okreslajacy wielkosc opóznienia.Przetwornik jest umieszczony w okreslonym obszarze, ^w którym obiekt jest obrazowany przez soczewke i za¬ wiera pierwszy zespól równoleglych i rozsunietych elek¬ trod sterujacych oraz drugi zespól równoleglych i rozsu¬ nietych elektrod czujnikowych i zespól elektrod czujni¬ kowych jest skrzyzowany z zespolem elektrod sterujacych i jest do niego prostopadly, natomiast uklad skupiajacy wiazke ultradzwiekowa zawiera element sterujacy do ko¬ lejnego pobudzania kazdej elektrody sterujacej, konwerter równoleglo-szeregowy kolejno dolaczany równolegle do odpowiedniej elektrody czujnikowej dla pamietania pró¬ bek obrazu z poszczególnych elektrod sterujacych oraz dolaczony do ukladu zegarowego dla szeregowego odczy¬ tu zapamietanych próbek obrazu.Korzystnie wedlug wynalazku uklad odchylania wiazki ultradzwiekowej zawiera pryzmaty Resleya analizowa¬ nia y, elektrody sterujace dolaczone do elementów opóz¬ niajacych dolaczonych poprzez uklad sterowania do elek¬ tronicznego ukladu sterujacego dla wybierania calej, po¬ jedynczej grupy próbek obrazu.Elektrody sterujace sa polaczone z przetwornikiem dla sterowania odchylaniem wiazki ultradzwiekowej i sa do¬ laczone do elektronicznego ukladu sterujacego dla ste¬ rowania pobudzaniem poszczególnych elektrod.Rozsuniete elektrody tworza uklad synchronizowany fazowo, a uklad odchylania wiazki zawiera regulowane ^elementy opózniajace fazowo, dolaczone do poszczegól- , 6 nych rozsunietych elektrod, przy czym polaczenie ukladu sterowania i elektonicznego ukladu sterujacego jest czyn¬ ne podczas jednego przedzialu czasowego a sam uklad sterowania jest czynny podczas drugiego przedzialu cza- 5 sowego.Uklad odchylania zawiera ponadto korzystnie pare pryzmatów Risley'a dla sterowania odchylaniem w dru¬ gim kierunku.Przetwonrk jest umieszczony w okreslonym obszarze io w którym obiekt jest obrazowany przez soczewke i za¬ wiera równolegle elektrody sterujace, rozciagajace sie liniowo w pierwszym kierunku i rozsuniete jedna wzgle¬ dem drugiej na pewna odleglosc oraz liniowy uklad elek¬ trod czujnikowych, rozciagajacy sie w pierwszym kie- 15 runku i umieszczony w polowie odleglosci miedzy pierw¬ sza elektroda sterujaca i druga elektroda sterujaca w taki spo:ób, ze wszystkie elektrody czujnikowe znajduja sie w tej samej, okreslonej odleglosci od pierwszej elektrody sterujacej i od drugiej elektrody sterujacej, natomiast 20 uklad skupiajacy wiazke ultradzwiekowa zawiera pare pryzmatów Risleya przeciwnie obracajacych sie dla li¬ niowego odchylania wiazki w drugim kierunku.Uklad tworzenia wiazki ultradzwiekowej zawiera elek¬ troniczny uklad sterujacy dolaczony do pryzmatów Ris- 25 leya dla dostarczania impulsów sterujacych, do pierwszej elektrody sterujacej podczas pierwszej polowy cyklu obro¬ tu pryzmatów Risleya, a do drugiej elektrody sterujacej podczas drugiej polowy cyklu obrotu pryzmatów Risleya.Uklad tworzenia wiazki ultradzwiekowej zawiera kon- 30 werter równoleglo-szeregowy do pamietania poszczegól¬ nych próbek, dolaczony selektywnie i równolegle do po¬ szczególnych eKktrod czujnikowych dla szeregowego od* chylu zapamietanych próbek.Przetwornik zawiera plaska plytke piezoelektryczna, 35 umieszczona wzgledem soczewki w plaszczyznie obra¬ zowej obiektu, a element skupiajacy stanowi co najmniej jedna soczewke akustyczna o duzej aperturze, wykazujaca aberracje, natomiast uklad tworzenia wiazki zawiera plyt¬ ke korekcyjna umieszczona miedzy plytka przetwornika 40 i soczewka w taki sposób, ze bezposrednio styka sie z plyt¬ ka przetwornika przy czym, plytka korekcyjna jest wyko¬ nana z materialu o okreslonym znormalizowanym wspól¬ czynniku zalamania wiazki ultradzwiekowej wzgledem otoczenia, mniejszym od jednosci i ma zmieniajaca sie 15 grubosc.Zaleta wynalazku jest skuteczne wyswietlanie obrazu pewnej struktury wewnetrznej nieprzezroczystego obiek¬ tu, analizowanego przy pomocy wiazki ultradzwiekowej.Akustyczny element skupiajacy i uklad tworzenia wiazki o wspólpracuja ze soba w celu „oswietlenia" pewnej struk¬ tury wewnetrznej zogniskowana wiazka analizujaca, skla¬ dajaca sie z impulsów sygnalu ultradzwiekowego oraz w celu odebrania i detekcji czesci sygnalu ultradzwieko¬ wego, odbitego od pewnej struktury wewnetrznej, z opóz- 5 nieniem czasowym proporcjonalnym do odleglosci miedzy przetwornikiem i pewna struktura wewnetrzna, dzieki czemu urzadzenie wydobywa z tej odbitej czesci sygnalu, sygnaly wyjsciowe, reprezentujace wzgledne intensywnos¬ ci poszczególnych punktów obrazu, k) Fakt, ze nieruchomy element skupiajacy i przetwornik sa umieszczone z dala od siebie, umozliwia otrzymanie odchylania wiazki „oswietlajacej" za pomoca oddzialy¬ wania na energie fali ultradzwiekowej, która nie ma bez¬ wladnosci, zamiast oddzialywania na element skupiajacy s o nieruchomej aperturze. To sprawia, ze urzadzenie we-122 292 7 dlug wynalazku jest zgodne z szybkim analizowaniem pewnej struktury wewnetrznej, to znaczy zblizonym do czasu rzeczywistego lub rózniacym sie od niego. Okres¬ lenie „czas rzeczywisty" oznacza, ze czestotliwosc ramki przy analizowaniu obszaru obiektu, jest wystarczajaca do oddania naturalnych ruchów obiektu, takich jak te, które sa spowodowane biciem serca pacjenta, ruchem plodu lub nawet biciem serca plodu. Czestotliwosc ramki rów¬ na dziesieciu wybraniom obszaru obiektu w ciagu sekundy zwykle wystarcza do oddania takich naturalnych ruchów.Ponadto* gdy element skupiajacy jest soczewka o nie¬ ruchomej aperturze, odchylania mozna osiagnac za po¬ moca katowego przemieszczania osi padajacej wiazki ultradzwiekowej wzgledem osi akustycznej soczewki o nieruchomej aperturze. Jezeli pominac aberracje soczewki, zapewnia to uzyskanie obrazu o praktycznie plaskim polu w którym liniowe przesuniecie kazdego punktu jest prak¬ tycznie proporcjonalne do katowego przesuniecia pada¬ jacej wiazki, „oswietlajacej* soczewke o nieruchomej aper¬ turze.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zna¬ ne urzadzenie do zobrazowania ultradzwiekowego, fig. 2 i fig. 2a — urzadzenie do zobrazowania ultradzwiekowego wedlug wynalazku, fig. 3 — pierwszy przyklad wykona¬ nia analizujacego zródla ultradzwieków oraz detektora z fig. 2, fig. 4 — drugi przyklad wykonania analizujacego zródla ultradzwieków oraz detektora z fig. 2, fig. 4a — mo¬ dyfikacje ukladu z fig. 4, w której zastosowano element z powierzchnia stozkowa jako element ogniskujacy, fig. 4b — przyklad wykonania elektronicznego urzadzenia do ¦obrazowania z fig* 2, które moze byc zastosowane z uklaT dem z fig. 4 celem zapewnienia izometrycznego zobra¬ zowania obszaru trójwymiarowego obserwowanej struk¬ tury wewnetrznej, fig. 5 i fig. 5a — trzeci przyklad wy¬ konania analizujacego zródla ultradzwieków oraz detek¬ tora z fig. 2, fig. 6 i fig. 6a — czwarty przyklad wykona¬ nia analizujacego zródla ultradzwieków oraz detektora z fig. 2, fig. 6b — przyklad wykonania elektronicznego urzadzenia do zobrazowania z fig. 2 oraz przyklad wyko¬ nania ukladu sterowania czasowego z fig. 6, które moga byc stosowane z ukladem z fig. 6 celem zapewnienia izo¬ metrycznego zobrazowaniatrójwymiarowego obszaru obser¬ wowanej struktury wewnetrznej fig. 7 i fig. 7a — piaty przyklad wykonania analizujacego zródla ultradzwieków oraz detektora, fig. 8a — modyfikacje ukladu z fig. 6 i fig. 8b — modyfikacje ukladu z fig. 7.Na fig. 1 jest przedstawione znane urzadzenie do zobra¬ zowania ultradzwiekowego, pracujace na zasadzie odbicia impulsów i zawierajace soczewke.Przetwornik ultradzwiekowy 10 jest sprzezony z plas- kowypukla soczewka 12 akustyczna za posrednictwem oddzielajacej je warstwy 14 odpowiedniego osrodka sprze¬ gajacego, takiego jak woda lub podobny. Ksztalt czolo¬ wej, wypuklej powierzchni soczewki 12 nie musi byc eliptyczny, jak to jest w przypadku soczewki znanego urzadzenia, lecz moze byc kulisty, lub inny, odpowiedni do skupienia wydzielanej energii ultradzwiekowej w zbiez¬ na wiazke ultradzwiekowa 15.Przetwornik ultradzwiekowy 10, sterowany przez od¬ powiedni elektroniczny uklad sterujacy 16 wytwarzajacy sygnal o czestotliwosci radiowej, przetwarza te energie elektryczna na fale ultradzwiekowe albo przetwarza fale ultradzwiekowe na energie fal elektrycznych. Zatem prze¬ twornik moze pracowac zarówno jako element wysyla- 8 jacy ultradzwieki jak równiez jako element detekcyjny i dla obu funkcji korzystne jest, zeby jego apertura byla tak duza jak tylko jest to mozliwe, w celu maksymalizacji mocy wyjsciowej ultradzwieków oraz kata odbioru echa 5 odbitego od obiektu.Zbiezna wiazka ultradzwiekowa 15 jest doprowadzana do glowicy za posrednictwem osrodka cieklego (nie po¬ kazanego), którym jest zwykle woda, ze wzgledu na jej latwa dostepnosc i latwe poslugiwanie sie nia, a ponadto jest skupiana w mala plamke w strefie ogniskowania 28.Przetwornik ultradzwiekowy 10 jest pobudzany przy czestotliwosci, na przyklad z zakresu 1—10 MHz, celem wytwarzania analizujacej, zbieznej wiazki ultradzwieko¬ wej 15, gdy uklad sterowania 18 w urzadzeniu przela¬ czony jest w stan „niski". Impulsy echa, odebrane przez przetwornik ultradzwiekowy 10, sa doprowadzane do elektronicznego ukladu obrazowania 20, dostrojonego do czestotliwosci nosnej zwiazanego z nim elektronicznego ukladu sterujacego 16 celem wytwarzania impulsów na¬ piecia wyjsciowego, których wartosc jest proporcjonalna do amplitudy impulsów echa. Impulsy te moga byc przed¬ stawione w ukladzie wyswietlajacym 22, w którym plamka rysuje polozenia wspólrzednych glebokosciowych wew¬ netrznej struktury biologicznej, takiej jak nowotwór na mózgu badanego pacjenta.Zespól przetwórni^—soczewka, skladajacy sie z prze¬ twornika ultradzwiekowego 10 i soczewki 12, sprzezo¬ nych przy pomocy warstwy 14, jest mechanicznie pola¬ czony lacznikiem mechanicznym 27 z ukladem analizu¬ jacym 26, co zapewnia analizowanie w ustalony sposób.Na fig. 1 ustalony sposób mechanicznego analizowa¬ nia przez zespól przetwornik-soczewka nie ogranicza sie do ruchu soczewki 12 wzdluz osi akustycznej oraz w góre i w dól poprzecznie do tej osi. Na przyklad, uklad anali¬ zujacy 26 moze mechanicznie poruszac zespól przetwor¬ nik-soczewka w sposób ciagly zgodnie z wybieraniem stozkowym, spiralnym lub podobnie, jak wybierana jest osnowa obrazu telewizyjnego. Odmiennie zespól prze¬ twornika i soczewki moze byc mechanicznie przesuwany skokowo do kazdego z wielu badanych punktów, przy czym zobrazowanie kazdego punktu ma miejsce wówczas, gdy zespól jest nieruchomy, natomiast przemieszczanie zes¬ polu z jednego badanego punktu do nastepnego odby¬ wa sie miedzy zobrazowaniami kolejnych nieruchomychy badanych punktów.Na fig. 2 i fig. 2a pokazano pacjenta lezacego na sto¬ le 200 wypelnionym woda. W wodzie j§*t zanurzona nie¬ ruchoma soczewka 202, na która pada wiazka ultradzwie¬ kowa 204 praktycznie plaskim czole fali, pochodzaca z analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków usta¬ wionego w odpowiedniej odleglosci od nieruchomej so- czewkki 202. Uzyte tu okreslenie „nieruchoma" soczewka oznacza, ze rzeczywiste polozenie aperatury soczewki 202 podczas analizowania obrazu pozostaje praktycznie nie¬ ruchome wzgledem pacjenta lezacego na stole 200 wy¬ pelnionym woda. Jednak w celu wybrania konkretnej tkanki miekkiej w ciele pacjenta, która ma byc zobrazo¬ wana, odleglosc robocza miedzy soczewka 202 a cialem pacjenta moze byc regulowana wstepnie, jesli jest to wy¬ magane, przed wlasciwym analizowaniem obrazu, przy pomocy zmiany polozenia górnej powierzchni stolu 200 wypelnionego woda wzgledem soczewki 202 albo przy pomocy zmiany polozenia soczewki 202 wzgledem gór¬ nej powierzchni stolu 200 wypelnionego woda. Ta wstep- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60122 292 9 na regulacja nie przeszkadza powyzszej definicji „nieru¬ chomej"soczewki.Ponadto, ze wzgledu na to, ze zwykly obrót kolowo symetrycznej soczewki wokól jej wlasnej osi nie wplywa wcale na polozenie apertury soczewki oraz na sposób od¬ dzialywania soczewki na przenoszona przez nia energie ultradzwiekowa, taki obrót soczewki wokól wlasnej osi nalezy interpretowac jako pokrywajacy sie z powyzsza definicja okreslania „nieruchoma" soczewka. Nierucho¬ ma soczewka 202 przekazuje energie ultradzwiekowa zawarta w wiazce ultradzwiekowej 204 o plaksim czole fali, która na nia pada, do zbieznej wiazki ultradzwieko¬ wej 208 i ogniskuje ja w mala plamke 214 lezaca w plasz¬ czyznie ogniskowania 210 soczewki 202 (znajdujacej sie wewnatrz ciala pacjenta).Na fig. 2 pokazano padajaca na soczewke 202 wiazke ultradzwiekowa 204 o plaskim czole fali, która znajduje sie w takim momencie analizowania, ze kierunek jej rozcho¬ dzenia sie jest równolegly do osi akustycznej 212 nieru¬ chomej soczewki 202. W tym przypadku zbiezna wiazka ultradzwiekowa 208 wychodzaca z nieruchomej soczewki 202 jest skupiona w plamke 214 lezaca w plaszczyznie ogniskowania 210 soczewki 202. Jednak, gdy padajaca wiazka ultradzwiekowa 204 znajduje sie w takim momen¬ cie analizowania, ze kierunekjej rozchodzenia sie jest kato¬ wo odchylony o kat B od osi akustycznej 212 soczewki 202,jak pokazano na fig. 2a, to zbiezna wiazka ultradzwie¬ kowa 208 wychodzaca z soczewki 202 jest ogniskowana w plamke 216 (fig. 2a) lezaca w plaszczyznie ogniskowa¬ nia 210 soczewki 202. Mozna zauwazyc na fig. 2a, ze plam¬ ka 216 jest liniowo przesunieta wzgledem plamki 214 o odleglosc d. Wiadomo z optyki, ze zaleznosc odleglos¬ ciowa d oraz katowym odchyleniem B podaje nastepu¬ jace równanie: d=fB (1) gdzie f jest ogniskowa soczewki* 202 przedstawiona na fig. 2a, a maksymalna wartosc B jest tak mala (jak w tym przypadku), ze pnJctycznie w radianach jest równa \%B Nalezy zauwazyc, z równania (1), ze wartosc odleg¬ losci d jest liniowa funkcyjna katowego odchylenia B.Ponadto gdy wartosc katowego odchylania B zmienia sie podczas analizowan a, wówczas polozenie punktu zbiez¬ nosci wiazki ultradzwiekowej 208, takiego jak plamka 216, pozostaje w pliszczyznie ogniskowania 210. Zapew¬ nia to otrzymanie prrktycznie plaskiego pola obrazowe¬ go (pomijajac aberracje soczewki).Ponizej opisano szczególowo rózne szczególne przy¬ klady wykonana analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków. Jednak przedtem nalezy wspomniec, ze analizujace zródlo i detektor 206 ultradzwieków zawiera przynajmniej przetwornik i elektroniczny uklad steru¬ jacy, które dostarczaja impulsy badajace o czestotliwosci ultradzwiekowej i odpowiedniej szybkosci powtarzania oraz impulsy badajace sa dostarczane z analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków. W pestaci „oswie¬ tlajacej" wiazki ultradzwiekowej 204, uklad sterowania, wybierania i/lub zmieniania katowej orientacji, z jaka wiazka ultradzwiekowa 204 jest wypromieniowywana, a tym samym do kontroli, wybierania i/lub zmiany kata B, pod jakim wiazka ultradzwiekowa 204 pada na nieru¬ choma soczewke 202 oraz detektor, polaczony z przetwor¬ nikiem lub stanowiacy jego czesc, sluzacy do otrzymy¬ wania echa impulsów badajacych zbieranych przez nie¬ ruchoma soczewke 202 i odbieranych przez przetwornik .analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków. 10 Oprócz tych podstawowych elementów, analizujace zródlo i detektor 206 ultradzwieków, gdy jest to wymagane lub pozadane, moze zawierac takie elementy jak kolima- tor, ekspander wiazki, przetwornik wielosegmentowy 5 z regulacja wybierania pojedynczego segmentu lub pod¬ grupy segmentów, przyslone, która moze byc umieszczo¬ na w sasiedztwie nieruchomej soczewki 202, sluzaca do ustawiania skutecznej apertury nieruchomej soczewki 202, lub inne elementy, które moga zwiekszac funkcjo- io nalne mozliwosci analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków.W kazdym konwencjonalnym przypadku analizujace zródlo i detektor 206 ultradzwieków dostarcza sygnal wyjsciowy w postaci wykrytego echa w funkcji czasu oraz 15 odpowiednich sygnalów synchronizacji analizowania, któ¬ re sa doprowadzanejako sygnal wejsciowy do elektronicz¬ nego ukladu obrazowania 218. Uklad obrazowania 218 moze byc ukladem konwencjonalnym i moze zawierac takie elementy jak elementy sterujace zakresem, przetwor- 20 niki analizowania, uklady odchylania ukladu wyswietla¬ jacego, zsynchronizowane z analizowaniem wiazki ultra¬ dzwiekowej 204 itd, sluzace do wytworzenia sygnalów wyjsciowych, odzwierciedlajacych wzgledne natezenie kaz¬ dego punktu obrazu oraz jedna lub wiecej wspólrzednych 25 przestrzennych tego punktu. W sposób konwencjonalny informacja ta jest dostarczana do wejscia ukladu wyswie¬ tlajacego 220, który moze byc monitorem ekranowym.W odpowiedzi na nia, uklad wyswietlajacy 220 dostar¬ cza obraz optyczny „sceny" z obszaru pacjenta analizo- s| wanego przez zbiezna wiazke ultradzwiekowa 208.Najmniejszy szczegól obrazu optycznego „sceny", który moze byc rozrózniany, jest nawet mniejszy od wy¬ miarów plamki skupionej w plaszczyznie ogniskowania 210, poniewaz nieruchoma soczewka 202 bierze udzial 35 nie tylko w formowaniu oryginalnej wiazki „oswietlaja¬ cej" lecz równiez w formowaniu odbitego echa wracaja¬ cego do analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwie¬ ków. Ilosciowe wyrazenia na srednice A skupionej plamki oraz wymiar najmniejszego, rozróznialnego szczególu 40 A' w plamce sa podane w nastepujacych równaniach: f-X A..= 2,44— A f-X' A' = 1,46 45 A gdzie: X jest dlugoscia rozchodzacej sie fali ultradzwie¬ kowej, a f i A sa odpowiednio ogniskowa oraz apertura nieruchomej soczewki 202 przedstawionej na fig. 2a.Przykladowo, praktyczne wartosci apertury A oraz 50 ogniskowej f nieruchomej soczewki 202 wynosza odpo¬ wiednio 0,127 m i 0,254 m. Jezeli czestotliwosc energii ultradzwiekowej jest równa np. 3 MHz, to wartosc dlu¬ gosci fali propagacji jest praktycznie równa 0,5 mm. Pod¬ stawienie tych przykladowych wartosci do równania (3) 55 wykazuje, ze jest mozliwe otrzymanie srednicy rozróznia¬ jacej plamki na obrazie A' o wartosci 1,46 mm. Przez zastosowanie nieruchomej soczewki 202 o wiekszej war¬ tosci apertury liczbowej, tzn. o wiekszym wspólczynniku A i/lub zastosowanie energii ultradzwiekowej o czestotli- 60 wosci wiekszej niz 3 MHz, zdolnosc rozdzielcza obrazu moze byc nawet bardziej zwiekszona. Ogólnie, w zalez¬ nosci od specyficznego typu badanej tkanki oraz glebo¬ kosci tkanki, optymalna rozdzielnosc w zakresie 0,5 mm do 2,5 mm mozna uzyskac przez odpowiedni dobór war- 65 tosci parametrów X, f i A z równan (2) i (3).122 292 11 Jak wiadomo z optyki, glebia ostrosci d jest okreslona nastepujacym równaniem: 5 =4X(x)2 (4) Z równania (4) widac, ze glebia ostrosci S zmienia sie odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu apertury liczbo¬ wej. W optyce ta zaleznosc nie moze byc praktycznie wy¬ korzystana, poniewaz bardzo mala dlugosc fali swietlnej, wynoszaca 0,4 do 0,7 //m powoduje, ze glebia ostrosci staje sie bardzo mala dla duzej apertury liczbowej. Jednak w dziedzinie ultradzwieków, gdzie dlugosc fali propa¬ gacji A lezy w zakresie 0,15— do 1,5 mm (dla czestotli¬ wosci 1—10 MHz), stosunkowo duza glebia ostrosci jest utrzymywana nawet dla soczewek o stosunkowo duzej aperturze liczbowej. Na przyklad dla podanego wyzej przykladu praktycznego, w którym soczewka 202 ma ogniskowa f równa 0,254 m i aperture A równa 0,127 m, dlugosc fali propagacji X wynosi 0,5 mm, glebia ostros¬ ci 5 okreslona z równania (4) ma nadal stosunkowo duza wartosc równa 8 mm, pieciokrotnie wieksza od wymiaru plamki równej 1,46 mm. Ponadto z porównania równa¬ nia (4) z równaniami (2) i (3) widac, ze glebia ostrosci zmienia sie odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu aper¬ tury liczbowej, podczas gdy wymiar plamki zmienia sie odwrotnie proporcjonalnie do pierwszej potegi apertury liczbowej. Zatem, jesli jest to pozadane, glebia ostrosci moze byc znacznie zwiekszona kosztem tylko nieznaczne¬ go zmniejszenia zdolnosci rozdzielczej, za pomoca sto* sunkowo niewielkiego zmniejszenia wartosci apertury licz¬ bowej soczewki202 i W rzeczywistosci, zastosowanie takiego elementu, jak przyslona zmniejszajaca skuteczna aperture soczewki o duzej aperturze, umozliwia otrzymanie obrazu wstep¬ nego o duzej glebi ostrosci oraz stosunkowo mahj rozdziel¬ czosci, w celu ustalenia dokladnego polozenia wymaga¬ nego obszaru obiektu, dzieki czemu pózniej mozna do¬ kladnie ustawic polozenie soczewki wzgledem pacjenta dla zapewnienia pokrycia sie wymaganego obszaru obiek¬ tu 1 plaszczyzna ogniskowania soczewki 202. Po przepro¬ wadzeniu tego dokladnego ustaw;ania, przyslone mozna calkowicie otworzyc w celu otrzymania obrazu obszaru obiektu o wysokiej rozdzielczosci.Pewna czesc wiazki ultradzwiekowej 208 przechodzac przez pacjenta jest rozpraszana i odbijana w punktach bocznie przemieszczonych w stosunku do jednego punktu, takiego jak plamka 216, w którym jest skupiana analizu¬ jaca wiazka ultradzwiekowa 208. Odbiór i detekcja odbic takiej rozproszonej energii ultradzwiekowej spowodowalby powstanie falszywych sygnalów. Jednak uklad przedsta¬ wiony na fig. 2 i fig. 2a jest praktycznie odporny na sy¬ gnaly falszywe, poniewaz energia ultradzwiekowa odbita od punktów nie pokrywajacych sie z plamka 216 i wra¬ cajaca do soczewki 202, po przejsciu przez nia daje wiazke odpowiadajaca wiazce ultradzwiekowej 204 z orientacja katowa inna niz kat 0 przedstawiony na fig. 2a. Dlatego ta energia ultradzwiekowa wracajaca do analizujacego przetwornika, która podlega detekcji, jest ograniczona do energii ultradzwiekowej glównego odbicia z zakresu glebi ostrosci kazdego kolejnego punktu ogniskowania, takiego jak plamka 216, lezacego w plaszczyznie ognisko¬ wania 210 podczas analizowania obszaru obiektu.Na fig. 3 przedstawiono pierwszy przyklad wykonania analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków, któiy zawiera zbiornik 300 wypelniony woda. Zbiornik 300 j 12 est podobny do stolu 200 z fig. 2, a w jego czolowej scia¬ nie równiez jest umieszczona nieruchoma soczewka 22^ Jak wskazuje strzalka 301, silnik 302 o stalych obrotach napedza wal 304 obracajacy sie wokól osi akustyczne} 5 212 nieruchomej soczewki 202 (które odpowiadaja osi akustycznej 212 i soczewce 202, omawianym w powiaza¬ niu z fig. 2) ze stosunkowo duza, z góry okreslona pred- koscia.Do obrotowego walu 304 jest przymocowany obrotowy 10 cylinder 306, który obraca sie razem z walem. Obrotowy i przechylny zespól przetwornika 308 jest zamocowany przechylnie do jednego konca walu 304 za pomoca czopa czolowego 310. Silnik przechylowy z ukladem dzwigni i laczników 312, przymocowany do obrotowego cylindra 15 306 i obracajacy sie wraz z nim, jest mechanicznie sprze¬ zony z zespolem przetwornika 308 (jak wskazuje prze¬ rywana strzalka 314) w celu powodowania przechylu do przodu i do tylu (jak wskazuje podwójnie zakonczona strzalka 316) o maly kat, ze stosunkowo niewielka, okres- 20 lona predkoscia. Dla przykladu, zespól przetwornika 308 moze zawierac plytke, piezoelektryczna o stosunkowo duzej aperturze równej 0,127 m. Chociaz ich nie pokazano, w urzadzeniu znajduja sie odpowiednie elementy, ta¬ kie jak pierscienie slizgowe sluzace do elektrycznego pc- 25 laczenia plytki piezoelektrycznej zespolu przetwornika 308 z elektronicznym ukladem sterujacym 316 oraz elek¬ tronicznym ukladem obrazowania 218.Konwencjonalny elektroniczny uklad sterujacy dostar¬ cza krótkich, np. 1 ft& badajacych sygnalów impulsowych 30 o czestotliwosci powtarzania umozliwiajacej otrzymanie podczas analizowania obszaru obiektu stosunkowo duzej liczby, np. 104 oddzielnych punktów próbkowania. Te próbki sa przekazywane do elektronicznego ukladu obra¬ zowania 218 jako sygnal wejsciowy. Nie pokazano równiez 35 takich elementów, jak przyrostowe kodery walu, dostar¬ czajace sygnaly synchronizacji analizowania z silników 302 i 312 do elektronicznego ukladu obrazowania 218.Podobnie przyrostowy koder walu obrotowego silnika 302 moze byc wykorzystany do dostarczenia do elektrc- 40 nicznego ukladu sterujacego 316 sygnalu synchronizacji w celu okreslenia czestotliwosci powtarzania badajacych impulsów. Wspóldzialanie duzej predkosci obrotowej zespolu przetwornika 308 z jego mala predkoscia prze¬ chylu w sposób wyzej opisany powoduje, ze wiazka ultra- 45 dzwiekowa 204 opisuje spiralna sciezke przez plamke skupiona przez soczewke 202. Predkosc rozchodzenia sie energii ultradzwiekowej w wodzie lub tkance ludzkiej jest rzedu 1,5-103 mm/s. Przy tej predkosci, okres czasu miedzy wyslaniem badajacego impulsu i powrotem echa 50 z plaszczyzny ogniskowania soczewki o ogniskowej wy¬ noszacej 0,254 m przekracza 330 |is. Jezeli analizowany obszar obiektu sklada sie z 104 punktów próbkowania,, wówczas czas analizowania przekracza 3,3 s. Chociaz ta¬ ki okres analizowania obiektu jest stosunkowo krótki, 55 to jednak jest dluzszy niz czas rzeczywisty. Dlatego, przy zastosowaniu urzadzenia z fig. 3 jest wskazane, aby elek¬ troniczny uklad obrazowania 218 zawieral przetwornik analizowania w celu zapamietania informacji o obszarze obiektu, uzyskanej przez analizowanie spiialne, a nastep¬ co nie przetworzenia jej na analizowanie csnowy obrazu te¬ lewizyjnego w celu wyswietlania na monitorze obrazo¬ wym.Elektroniczny uklad obrazowania 218 moze równiez zawierac element sterujacy zakresem w celu ograniczenia $5 informacji, docierajacej do przetwornika analizowania,.122 292 13 wania lub innej plaszczyzny obrazu w zakresie glebi os¬ trosci.Poniewaz okres analizowania odpowiada okresowi prze¬ chylania zespolu przetwornika 308 dla danego przykladu, silnik przechylowy z ukladem dzwigni i laczników 312 zapewnia okres przechylania przekraczajacy 3,3 s. Okres przechylania powinien korzystnie obejmowac okolo 50 obrotów zespolu przetwornika 308. Zatem, dla danego przykladu, predkosc wirowania obrotowego walu 304, obrotowego cylindra 306 oraz obrotowego zespolu prze¬ twornika 308 powinna miec wartosc nieznacznie przewyz¬ szajaca 10* obrotów/minute, przy okolo 200 badajacych impulsach, wysylanych podczas kazdego obrotu zespolu przetwornika 308. W tym przypadku czestotliwosc pow¬ tarzania badajacych impulsów doprowadzanych z elek¬ tronicznego ukladu sterujacego 316 do elementu przetwa¬ rzajacego zespolu przetwornika 308 nieco przekracza 3,3 kHz.Jezeli soczewka 202 jest soczewka kolowo symetryczna, jak na przyklad soczewka kulista, wówczas moze byc za¬ mocowana bezposrednio do obrotowego cylindra 306, co umozliwi obrót soczewki 202 wokól jej wlasnej osi akus¬ tycznej 212, bez jakiejkolwiek zmiany jej oddzialywania na wiazke ultradzwiekowa 204. W tym przypadku, obro¬ towy cylinder i obrotowa soczewka 202 tworzylyby zbior¬ nik wypelniony woda, natomiast zbiornik 300 bylby nie¬ potrzebny. Pomimo, tego, ze obrót soczewki 202 wokól jej wlasnej osi akustycznej nie jest zalecany, tym nie mniej wynalazek przewiduje takie rozwiazanie.Jak wiadomo, wiazka ultradzwiekowa o stosunkowo duzej aperturze moze byc uzyskana z przetwornika ultra¬ dzwiekowego o stosunkowo malej aperturze (a nawet z punktowego zródla energii ultradzwiekowej) za po¬ moca akustycznej soczewki kolimujacej i/lub reflektora ewentualnie lacznie z soczewka rozpraszajaca wiazke i/lub elementem odbijajacym. Dlatego tez wynalazek obejmuje zastosowanie takiego bardziej zlozonego ukladu dla zespolu przetwornika 308 o duzej aperturze.Wiadomo ponadto, ze przetwornik z zespolu przetwor¬ nika 308 moze miec z góry okreslona, zakrzywiona po¬ wierzchnie zamiast powierzchni plaskiej. Oprócz tego, chociaz jest zalecane plaskie czolo fali wiazki ultradzwie¬ kowej 204, to istotne jest tylko to, zeby soczewka 202 skupiala padajaca wiazke ultradzwiekowa 204 w plamke lezaca w plaszczyznie ogniskowania okreslona przez opty¬ ke geometryczna z zagiecia padajacej wiazki ultradzwie¬ kowej i z dlugosci ogniskowej soczewki.Na fig. 4 jest przedstawiony drugi przyklad wykona¬ nia analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków, w którym jest zastosowany nieruchomy przetwornik.W szczególnosci analizujace zródlo i detektor 206 z fig. -4 zawieraja wypelniony woda zbiornik 400, w którego przedniej scianie, podobnie jak w przykladzie wykonania z fig. 3, jest umieszczona soczewka 202. Umieszczony wr zbiorniku 400 nieruchomy przetwornik 402 o stosunko¬ wo duzej aperturze moze zawierac plytke piezoelektrycz¬ na. Nieruchomy przetwornik 402 wytwarza nieanalizu- jaca wiazke ultradzwiekowa 404 w odpowiedzi na impulsy badajace, doprowadzone do niego z elektronicznego ukladu sterujacego 316. Analizujaca osnowe obrazu telewizyjnego wiazka ultradzwiekowa 204 dochodzaca do soczewki 202, jest otrzymywana z nieanalizujacej wiazki ultra- ^dzwiekowej 404 przez przepuszczenie jej przez pare pryz- 14 matów Risleya 406 analizowania x oraz pare pryzmatów Risleya 408 analizowania y.Jak wiadomo z optyki, para pryzmatów Risleya moze byc wykorzystana do praktycznie liniowego odchylania 5 wiazki przez nie przechodzacej. W szczególnosci jeden z pryzmatów kazdej pary obraca sie w sposób ciagly, z predkoscia z góry okreslona, w kierunku zgodnym z ru¬ chem wskazówek zegara, podczas gdy równoczesnie drugi pryzmat kazdej pary obraca sie z ta sama z góry okres- io lona predkoscia w kierunku przeciwnym do ruchu wska¬ zówek zegara. W przykladzie wykonania z fig. 4 pryzmat Risleya 406a analiiowania x obraca sie ze stosunkowo duza, pierwsza okreslona predkoscia, a pryzmat Risleya 408a analizowania y obraca sie ze stosunkowo mala, druga 15 okreslona predkoscia w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, jak wskazano przy pomocy* strzalek 410a i 412a. Równoczesnie pryzmat Risleya 406b anali¬ zowania x obraca sie z pierwsza okreslona predkoscia, a pryzmat Risleya 408 b analizowania y obraca sie z druga, 20 okreslona predkoscia, w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, jak wskazano przy pomocy strzalek 410 b i 412 b. Obrót pryzmatu Risleya 406 analizowania x oraz pryzmatu Risleya 408 analizowania y otrzymano za pomoca polaczen mechanicznych 414a, 414 b, 416a, i 25 416b z ukladem sterujacym 418. Uklad sterujacy 418 dostarcza równiez sygnaly synchronizacji wybierania do elektronicznego ukladu obrazowania 218 oraz sygnaly synchronizacji czestotliwosci powtarzania impulsów ba* dajacych do elektronicznego ukladu sterujacego 316. 10 Na fig. 4 jest przedstawione zalozone wzgledne polo¬ zenie pryzmatów Risleya 408a i 408 b analizowania y jednego wzgledem drugiego, które jest takie samo jak zalozone wzgledne polozenie pokazanych pryzmatów Risleya 406a i 406 b analizowania x wzgledem siebie. Jed- 35 nakze zalozone bezwzgledne polozenie pryzmatów Ris¬ leya 406 analizowania x znajduje sie w plaszczyznie ry¬ sunku, podczas gdy zalozone bezwzgledne polozenie pryzmatu Risleya 408 analizowania y znajduje sie w plasz¬ czyznie prostopadlej do rysunku. Przy takim polozeniu 40 pryzmatów 406 i 408, jak przedstawione na fig. 4, nie wystepuje wypadkowe odchylanie wiazki ultradzwiekowej 204, poniewaz odchylanie wiazki ultradzwiekowej 404 wywolane pryzmatami Rysleya 406a i 408a jest kompen¬ sowane przez odchylanie wiazki ultradzwiekowej 404 45 pryzmatami Risleya 406b i 408 b. Jednakze obrót pryz¬ matów Risleya 406a i 406 b w przeciwnych kierunkach o cwierc cyklu od zalozonego polozenia w kierunku wska¬ zanym przez strzalki 410a i 410b doprowadza do wyrówna¬ nia podstaw pryzmatów Risleya 406a i 406b w plaszczyznie 50 równoleglej do rysunku, lecz wyzej od niego, zapewniajac maksymalne odchylanie wiazki 204 w kierunku x, czyli prostopadlym do rysunku, Przy koncu polowy cyklu prze¬ ciwnego obrotu pryzmatów Risleya 406a i 406b w kie¬ runku wskazanym strzalkami 410a i 410b, pryzmat Risleya 55 406a i 406b ponownie sa zwrócone w przeciwnych kie¬ runkach, ale teraz podstawa pryzmatu Risleya 406a znaj¬ duje sie na dole rysunku, a podstawa pryzmatu Risleya 406b znajduje sie w górnej czesci rysunku. Ponownie ma miejsce kompensacja odchylen i nie wystepuje wypadkowe 60 odchylenie wiazki ultradzwiekowej 204. Przy koncu trzech czwartych cyklu obrotu pryzmatów Risleya 406a i 406 b w przeciwnych kierunkach wskazanych strzalkami 410a i 410b podstawy pryzmatów Risleya 406a i 406b zostaja wyrównane w plaszczyznie równoleglej do rysunku, lecz 65 lezacej ponizej plaszczyzny rysunku. To powoduje mak-122 292 15 symalne odchylanie wiazki ultradzwiekowej 204 w kie¬ runku x. Pryzmaty 408 analizowania y pracuja w podobny sposób, ale 2e wzgledu na poczatkowe przesuniecie o 90° pryzmatów Rsleya 408 analizowania y wzgledem pryzma¬ tów Risleya 406 analizowania x, pryzmaty Risleya 408 analizowania y odchylaja wiazke ultradzwiekowa 204 w kierunkach y i — y, równolegle do rysunku, podczas kazdego cyklu ich obrotu. Tak wiec, kazdy calkowity obrót pary pryzmatów Risleya powoduje dwa liniowe odchylenia najpierw w danym kierunku, a nastepnie w kierunku do niego przeciwnym.Jezeli kazde analizowanie obszaru obiektu obejmuje zgodnie z zalozeniem 104 punktów próbkowania, wówczas Stosunkowo duza pierwsza okreslona predkosc analizo¬ wania x, wynoszaca okolo 900 obrotów na minute dla pryz¬ matów Risleya 406 i stosunkowo mala predkosc analizo¬ wania y równa okolo 9 obrotów na minute dla pryzmatów Risleya 408 powoduja, ze okres analizowania osnowy obrazu telewizyjnego obszaru obiektu przez skupiona wiazke ultradzwiekowa wynosi 3,3 s.Fig. 4a przedstawia modyfikacje urzadzenia pokaza¬ nego na fig. 4, polegajaca na tym, ze soczewke 202 sta¬ nowiaca element skupiajacy analizujaca zródla i detektora 206 zastapiono akustycznym elementem skupiajacym o powierzchni stozkowej, tzn. axiconem. W przypadku optycznego axiconu, który moze miec ksztalt stozka, oswietlenie fala plaska zorientowana prostopadle do osi •axicomi powoduje skupianie padajacego swiatla wzdluz pewnego odcinka osi axiconu zamiast skupiania w ognis¬ ku, jak w przypadku soczewki. Zaleta tego elementu jest zapewnienie znacznie wiekszej glebi ostrosci niz ta, która zapewnia soczewka. Jedynym skutkiem katowo zmienia¬ jacej sie orientacji padajacych fal plaskich w stesunku do linii prostopadlej do osi axiconu jest spowodowanie prze¬ suniecia katowego odcinka ogniskowania. Ponadto, dla przesuniecia katowego padajacej fali, zawartego w za¬ kresie co najmniej ±10° przesuniecie katowe jest prak¬ tycznie równe przesunieciu katowemu padajacej fali.Przy analizie jakosciowej, jezeli promien axiconu wy¬ nosi Rojak przedstawiono na fig. 4a, katstozkowo uksztal¬ towanej odcietej czesci axoconu 202a wzgledem linii prostopadlej do jej osi jest równy 0. natomiast znormali¬ zowany wspólczynnik zalamania materialu axiconu wzgle¬ dem otoczenia (woda) wynosi n, a dlugosc fali energii ultradzwiekowej jest równa A, wówczas zakres (dlugosc odcinka ogniskowania), oraz wymiar plamki odcinka ognis¬ kowania sa okreslone równaniami: wymiar plamki= -— (6) (1—n)tg0 Dla przykladu, jezeli axicon jest wykonany z polisty¬ renu, czyli n = 0,64, dlugosc fali X wynosi 1 mm, pro¬ mien Ro jest równy okolo 60 mm, a kat 0 wynosi 26,5°, wówczas wymiar plamki jest praktycznie staly w zakre¬ sie odleglosci od plaszczyzny axiconu od 2 mm do okolo 400 mm.Chociaz zaleca sie stosowanie urzadzenia przedsta¬ wionego na fig. 4a z axiconem 202a umieszczonym w przed¬ niej scianie zbiornika 400 wypelnionego woda, tym nie mniej mozliwe jest umieszczenie axiconu 202a miedzy nieruchomym przetwornikiem 402 i pryzmatami Risleya 406 na drodze wiazki ultradzwiekowej 404. W tym przy¬ padku przednia sciana zbiornika 400 wypelnionego woda 16 bedzie miala jedynie okno do przepuszczenia skupionej na pewnym odcinku ogniskowania energii ultradzwiekom wej.Przy zastosowaniu akustycznego axiconu jako elemen- 5 tu skupiajacego, pozadane jest, zeby uklad wyswietlajacy 220 z fig. 2 zawieral monitor ekranowy zarówno z wybie¬ raniem B jak i wybieraniem C. Wybieranie B, przy któ¬ rym nie trzeba stosowac elementu sterujacego zakresem lub mozna stosowac element sterujacy stosunkowo sze- io rokiego zakresu, zapewnia obraz w plaszczyznie okreslo¬ nej przez stosunkowo szybkie wybieranie (zalozono, ze w kierunku x) oraz kierunek osi akustycznej 212 (kieru¬ nek z prostopadly do plaszczyzny x—y). Takie wybiera¬ nie B moze byc zrealizowane w czasie rzeczywistym 15 W zalozonym przykladzie, polowa obrotu pryzmatów Risleya 406 analizowania x trwa w przyblizeniu 33 msV Jednakze, nie mozna osiagnac czasu rzeczywistego przy wybieraniu C. W zalozonym przykladzie wybieranie C trwa okolo 3,3 s. Zastosowano tu element sterujacy was- 20 kiego zakresu do wybrania konkretnej plaszczyzny obrazu x—y. Oprócz tego wybrana plaszczyzna x—y wyswietla¬ na przy wybieraniu C moze byc zmieniana za pomoca zmiany przydzialu czasu zakresu, tzn. opóznienia czaso¬ wego wystepujacego miedzy wystapieniem impulsu ba- 25 dajacego i wytworzeniem ejementu sterujacego waskiego zakresu.Nawet wówczas, gdy element skupiajacy jest soczewka,, jak w urzadzeniach z fig. 3 i fig. 4, stosunkowo duza gle¬ bia ostrosci soczewki aikustycznej, podana wyzej w rów- so naniu (4), sprawia, ze pozadane jest wyposazenie ukladu wyswietlajacego 220 w monitor obrazowy z wybieraniem B jak równiez monitor obrazowy z wybieraniem C. Odmien¬ nie, zastosowanie elektronicznego ukladu obrazowania* przedstawionego na fig. 4b, umozliwia otrzymanie na 35 pojedynczym monitorze obrazowym izometrycznego obra¬ zu trójwymiarowego wybranego obszaru obiektu, anali¬ zowanego ultradzwiekowo przy pomocy urzadzenia z fig. 4 lub z fig. 4a.Przedstawiony na fig. 4b elektroniczny uklad obrazo- 40 wania 218 moze zawierac generator 420 przebiegu schod¬ kowego wybierania linii i generator 422 przebiegu schod¬ kowego wybierania pola. Koder z ukladów sterowania 418 analizowaniem x i y dostarcza ciagi impulsów polo¬ zenia X na wejscie generatora 400 przebiegu schodke- 45 wego wybierania linii, przy czym kazdy taki impuls po¬ lozenia odpowiada okreslonemu przyrostowi przesuniecia katowego pryzmatów Risleya 406 analizowania x z fig. 4.W podobny sposób kazdy ciag impulsów polozenia Y, odpowiadajacy okreslonemu przyrostowi przesuniecia kato- 50 wego pryzmatów Risleya 408 analizowania y jest dopro¬ wadzony na wejscie generatora 422 przebiegu schodko¬ wego wybierania pola.Generator 420 przebiegu schodkowego wybierania linii moze zawierac licznik rewersyjny i przetwornik cyfrowo- 55 -analogowy w celu wytwarzania na wyjsciu przebiegu schodkowego 424 podczas kazdego obrotu pryzmatów Risleya 406 analizowania x. Podobnie generator 422 prze¬ biegu schodkowego wybierania pola wytwarza na wyjsciu przebieg schodkowy 428 podczas kazdego obrotu pryzma- 60 tów Risleya 408 nalizowania y.Kodery przyrostowe polozenia x sa równiez stosowane w urzadzeniu z fig. 4 dla synchronizacji okresu powta¬ rzania impulsów badajacych, dostarczanych przez elek¬ troniczny uklad sterujacy 316 do przetwornika 402. Dla- 65 tego czas trwania kazdego stopnia przebiegu schodkowe-122 292 17 go 424 jest równy okresowi powtarzania impulsów bada¬ jacych. Ponadto dzieki wytwarzaniu kazdego impulsu polozenia Y przy koncu kazdej polowy cyklu obrotu pryz¬ matów Risleya 406 analizowania x, czas trwania kazdego stopnia przebiegu schodkowego 428 odpowiada okresowi jednej linii w przebiegu schodkowym 429. Podobnie, po¬ lowa cyklu obrotu pryzmatów Risleya 408 analizowania y odpowiada czasowi trwania jednej ramki obrazu.Kazdy impuls polozenia X jest równiez przepuszczany przez element opózniajacy 430, który zapewnia opóznie¬ nie równe okresowi czasu miedzy wyslaniem impulsu badajacego z przetwornika 402 i odebraniem przez prze¬ twornik 402 echa wracajacego z najblizszej czesci badanego obszaru struktury wewnetrznej. Opózniony impuls polo¬ zenia wyzwala generator 432 impulsów sterujacych sze¬ rokiego zakresu w celu wytworzenia przebiegu impulsów prostokatnych 434, których czas trwania t odpowiada gle¬ bokosci badanego obszaru struktuwy wewnetrznej.Impuls prostokatny 434 jest wykorzystywany bezpo¬ srednio do otwierania elementu sterujacego 436 zakresem, co umozliwia dostarczanie do ukladu regulacji jaskrawos¬ ci (os z) ukladu wyswietlajacego 220 jedynie wykrywa¬ nego echa powracajacego z glebi badanego obszaru. Do¬ datkowo impuls prostokatny 434 jest doprowadzany do ukladu calkujacego 438 w celu wytworzenia na wyjsciu przebiegu piloksztaltnego 440 o czasie trwania t kazdego okresu zakresu. Dlatego czas trwania przebiegu pilo¬ ksztaltnego 440 moze stanowic tylko mala czesc kazdego stosunkowo krótkiego stopnia przebiegu schodkowego 424 i kazdego stosunkowo dlugiego stopnia przebiegu schodkowego 428. Sumujac wzmacniacz operacyjny 442 jest zastosowany do dodania przebiegu piloksztaltnego 440 do przebiegu schodkowego 424 oraz doprowadzenia sygnalu wyjsciowego do wejscia wybierania linii w ukla¬ dzie wyswietlajacym 220.W podobny sposób wykorzystano wzmacniacz opera¬ cyjny 444 do dodania przebiegu piloksztaltnego 440 do przebiegu schodkowego 428 i dostarczenia przebiegu wyjsciowego do wejscia wybierania pola w ukladzie wy¬ swietlajacym 220. Jak wskazano przy pomocy szescianu 446, wynik dodania przebiegu piloksztaltnego 440 do prze¬ biegów wybierania linii i pola daje trójwymiarowa, izo- metryczna postac zobrazowania informacji o zakresie o zmodulowanej intensywnosci z obszaru wewnetrznej struktury analizowanej ultradzwiekowo. Ta trójwymia¬ rowa, izometryczna postac zobrazowania jest pomocna przy uwidacznianiu struktury wewnetrznej o skompliko¬ wanych ksztaltach, takich jak rózne ksztalty tkanki ludz¬ kiej.Zaden z przykladów wykonania analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków, przedstawionego na fig. 3, fig. 4, fig. 4a, i fig. 4b, czyli faktycznie wszystkie systemy wybierania punktu po punkcie nie sa w stanie zapewnic wybierania C na biezaco z powodu stosunkowo dlugiej przerwy, np. miedzy wyslaniem impulsu badajacego a po¬ wrotem echa z plaszczyzny ogniskowania soczewki. Jed¬ nak dzieki zastosowaniu techniki multipleksowej z po¬ dzialem czasowym lub podzialem przestrzennym, caly odcinek linii obszaru obiektu moze byc skutecznie ana¬ lizowany punkt po punkcie w przedziale czasu, którego dlugosc jest zawarta miedzy jednym pelnym przebiegiem fali ultradzwiekowej a dwoma pelnymi przebiegami. Tak wiec, jezeli obszar obiektu sklada sie ze 100 odcinków linii, a kazdy odcinek linii sklada sie ze 100 punktów prób¬ kowania, natomiast czas pelnego przebiegu wynosi 330 us, 18 wówczas calkowite analizowanie obszaru obiektu moze byc zrealizowane w ciagu 33 do 66 ms. Dlatego sposób obrazowania o duzej rozdzielczosci wedlug wynalazku jest zgodny z analizowaniem obszaru obiektu na biezaco. 5 Na fig. 5 i fig. 5a jest przedstawiony przyklad wykona¬ nia analizujacego zródla i detektor 206 ultradzwieków, w którym jest zastosowana technika multipleksowa z po¬ dzialem czasowym w celu otrzymania analizowani na biezaco obszaru obiektu. Analizujace zródlo i detektor 10 206 ultradzwieków, przedstawione na fig. 5 i fig. 5a za¬ wieraja synchronizowany fazowo przetwornik 500 anali¬ zowania x, pryzmaty Risleya 502 analizowania y oraz uklad sterowania 504 analizowania y, umieszczone w zbior¬ niku 506 wypelnionym woda, w którego przedniej scianie 15 jest zamocowana soczewka 202. Synchronizowany fa¬ zowo przetwornik 500 analizowania x, przedstawiony bardziej szczególowo na fig. 5a, korzystnie zawiera plytke piezoelektryczna 508, której jedna strona pokryta jest uziemiona elektroda 510, natomiast druga strona pokry- 20 ta jest ukladem elektrod sterujacych 512-1 do 512-n sta¬ nowiacych odcinki linii. Elektroniczny uklad sterujacy 514 z obwodem opóznienia fazowego regulowanego cza¬ sowo doprowadza impulsy badajace do synchronizowa¬ nego fazowo przetwornika 500 oraz przesyla wykrywane 25 echa i sygnaly synchronizacji analizowania do elektronicz¬ nego ukladu obrazowania 218. Uklad sterowania 504 ana¬ lizowania y dostarcza sygnaly synchronizacji analizowa¬ nia y do elektronicznego ukladu obrazowania 218.W szczególnosci kierunek wiazki energii falowej, wy- 30 chodzacej z synchronizowanego fazowo ukladu, jest okres- - lona funkcja znanej odleglosci sasiednich segmentów ukla¬ du, znanej predkosci rozchodzenia sie energii falowej w osrodku propagacji oraz selektywnie regulowanej róz¬ nicy miedzy fazami energii falowej doprowadzanej do 35 kazdej z sasiednich par segmentów ukladu. Dlatego tez techniki wybierania w synchronizacji fazowa mozna sto¬ sowac nie tylko w przypadku mikrofalowych fal elektro¬ magnetycznych ale równiez w przypadku fal ultradzwie¬ kowych. 40 Na fig. 5a jest przedstawiony schematycznie przyklad wykonania elektronicznego ukladu sterujacego 514 z ob1 wodem opózniania fazowego regulowanego czasowo. Kaz¬ dy segment ukladu utworzony przez elektrody sterujace 512-1 do 512-n fazowo synchronizowanego przetwornika 45 500 jest polaczony z odpowiadajacym mu jednym z ele¬ mentów opózniajacych 516-1 do 516-n o dwustronnie regulowanym opóznieniu. Kazdy z tych elementów opóz¬ niajacych wprowadza do przechodzacego przez niego sygnalu opóznienia o wartosci zaleznej od sygnalu regu- 50 lujacego na odpowiednim, jednym z wyprowadzen regu¬ lacyjnych 518-1 do 518- n, które sa polaczone z ukladem sterowania 520. Elementy opózniajace 516-J do 515-n moga byc elementami analogowymi, takimi jak linie opóz¬ niajace z odczepami. W praktyce jednak sa one zwykle 55 elementami cyfrowymi.Dzalanie ukladu polega na tym, ze elektroniczny uklad sterujacy 522 pod kontrola ukladu sterowania 520 dostar¬ cza okreslona liczbe, np. 100 impulsów badajacych, ko¬ lejno do synchronizowanego fazowo przetwornika 500 60 za posrednictwem wspólnego doprowadzenia 524 oraz elementów opózniajacych 516-1 do 516-n.Ponadto uklad sterowania 520 destarcza oddzielny zespól sygnalów na wyprowadzeniach regulacyjnych 518-1 do 518-n dla kazdego kolejnego impulsu badajacego w ce- 65 lu odpowiedniego przesuniecia w kierunku x wiazki ultra-122 292 19 dzwiekowej wysylanej przez przetwornik 500. Korzystnie jest, zeby calkowity czas takiego przesuniecia byl jak naj¬ krótszy, tzn. cykl roboczy impulsów badajacych powinien byc jak najdluzszy, a w zadnym wypadku nie moze byc dluzszy od okresu pelnego obiegu fali do obszaru obiektu i z powrotem. Zatem jezeli na przesuniecie sklada sie 100 impulsów badajacych o czasie trwania 1 us, a okres pelnego obiegu fali od momentu wysylania impulsu ba¬ dajacego do momentu odbiorujego echajest równy 330 us, to minimalny czr.s trwania przesuniecia przy dlugim cy¬ klu rogoczym impulsów badajacych musi przekraczac 100 us, podczas, gdy maksymalny czis trwania przesu¬ niecia musi byc mniejszy od 300 us. Przy koncu okresu pelnego obiegu, tzn. 330 us, elementy opózniajace 516-1 do 615-n pod kontrola sygnalów na wyprowadzeniach regulacyjnych 518-1 do 518-n z ukladu sterowania 520, w identyczny sposób dzialaja na przetwornik 500 w celu odebrania powracajacych ech i doprowadzenia ich wspól¬ nym wyprowadzeniem 524 do elektronicznego ukladu obrazowania 218. Zatem wybranie jednej calej linii w kie¬ runku x z obszaru obiektu trwa dluzej niz okres pelnego obiegu fali, tzn. od wysylania impulsu badajacego do po¬ wrotu jego echa, a krócej niz dwa okresy pelnego obiegu.Podane sa nastepujace równania.: Tx = Tr =T8 (7) nxt gdzie: Tx jest czasem analizowania linii obszaru obiek¬ tu w kierunku x, Trjest czasem pelnego obiegu, T8 jest okresem odchylania, n^ jest liczba punktów próbkowa¬ nia analizowanej linii w kierunku x, a t jest szerokoscia impulsubadajacego.W zalozonym przykladzie, w którym Tr jest równe 330 us, Ox wynosi 100 a t jest równe 1 us, wartosc Tx jest wieksza od 430 us lecz mniejsza od 660 us. Ponadto, je¬ zeli calkowite analizowanie obszaru obiektu sklada sie ze 100 linii, to okres analizowania jest dluzszy od 43 ms lecz krótszy od 66 s, tj. pryzmaty Risleya 502 analizowania y sa obracane z szybkoscia w przyblizeniu 900 do 14000 obrotów/minute. To zapewnia wystepowanie od 14 do 24 ramek na sekunde na biezaco.Na fig. 6 i 6a jest przedstawiony przyklad wykonania analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków z po¬ dzialem przestrzennym, zapewniajacego analizowanie na biezaco obszaru obiektu. Soczewka 202 jest umieszczona w przedniej sciance zbiornika 600 wypelnionego woda.W zbiorniku 600 wypelnionym woda jest zanurzony przetwornik 602 z podzialem przestrzennym x-y. Prze¬ twornik 602 jest umieszczony korzystnie w pewnej odleg¬ losci od soczewki 202 równej jej dwukrotnej odleglosci ogniskowej, jak to wskazano na fig. 6, dzieki czemu punkty przetwornika 602 sa zobrazowane w plaszczyznie obszaru obiektu z powiekszeniem równym jednosci, przy czym plaszczyzna obszaru obiektu jest usytuowana poza so¬ czewka 202 równiez w odleglosci równej 2f. Podobnie punkty obszaru obiektu beda zobrazowane w przetwor¬ niku 602 z powiekszeniem równym jednosci.Przetwornik 602 przedstawiony na fig. 6a zawiera plyt¬ ke piezoelektryczna 604, na której lewej stronie znajduje sie pierwszy zespól sterujacych elektrod 608-1 do 608-y w postaci odcinków linii, a na prawej stronie jest umiesz¬ czony drugi zespól czujnikowych elektrod 610-1 do 610-x w postaci odcinków linii.Jak pokazano, drugi zespól elektrod jest umieszczony prostopadle wzgledem pierwszego zespolu elektrod w celu okreslenia wspólrzednych ich punktów przeciecia x i y. 20 Kazdy z tych punktów przeciecia odpowiada punktowi próbkowania z obszaru obiektu. Jezeli, jak zalozono, x i y maja po 100 punktów próbkowania, ogólna liczba punktów próbkowania analizowanego obszaru obiektu 5 wynosi 104.Elektroniczny uklad sterujacy 612 pobudzajacy prze¬ twornik 602 zawiera zródlo 614 impulsów oraz element sterujacy 616. Element sterujacy 616 pracuje jak komuta¬ tor przy kontroli sygnalów Y z ukladu sterowania 618 10 i selektywnie dostarcza kolejne impulsy badajace do kaz¬ dej z elektrod sterujacych 608-1 do 608-y, a jednoczesnie uziemia wszystkie pozostale, nie wybrane elektrody z pierwszego zespolu elektrod. W czasie, gdy impuls ba¬ dajacy jest doprowadzony do jednej z elektrod steruja- 15 cych 608-1 do 608-y, elektrody czujnikowe 610-1 do 610-x sa równiez uziemione, To powoduje wytworzenie waskiej, np. 1 mm, liniowej wiazki ultradzwiekowej za¬ wierajacej energie wysylana z kazdego punktu przeciecia wybranie wówcz s jednej z elektrod sterujacych 608-1 20 do608-y.Poniewaz kazdy punkt próbkowania obszaru obiektu jest zobrazowany na odpowiadajacym mu punkcie prze¬ ciecia przetwornika w urzadzeniu przedstawionym na fig. 6 i fig. 6a, zatem czas pelnego obiegu czyli okres czasu 25 trwajacy od wyslania impulsu badajacego do odbioru jego echa z obszaru obiektu jest dwukrotnie wiekszy niz we wczesniej omówionym przykladzie wykonania urza¬ dzenia. Jezeli obszar obiektu jest unreszczony poza so¬ czewka 202 w odleglosci 0,254 m, zgodnie z zalozeniem, 30 tzn. 2f = 0,254 m, wówczas calkowita odleglosc miedzy przetwornikiem 602 i obszarem obiektujest równa 0,508 m.Dlatego czas pelnego obiegu fali jest rzedu 660 us, przy zalozeniu, ze predkosc rozchodzenia sie fali ultradzwieko¬ wej w osrodku równa jest 1500 m/s. 35 Sygnaly Y sa dostarczane do zródla 614 impulsów w ele¬ mentach sterujacych na poczatku okresu powtarzania, który jest równy lub nieznacznie wiekszy od okresu pel¬ nego obiegu 660 us, powodujac ze poszczególne elektrody sterujace wysylaja impuls badajacy energii ultradzwieko- 40 wej kolejno w przedzialach czasu praktycznie równych 660 us.Konwerter równoleglo-szeregowy 620, który zawiera zespól elementów pamieci, zespól elementów sterujacych wejsciowych, kontrolowanych ssygnalami Y' z ukladu sterowania 618 i dostarczajacych sygnaly z elektrod czuj¬ nikowych 610-1 do 610-x do odpowiednich elementów pamieci, przy koncu kazdego okresu lecz uziemiajacych elektrody 610-1 do 610-x w innych momentach oraz uklad sterowania odczytem, kontrolowany sygnalami X z ukla¬ du sterowania 618 do kolejnego odczytywania wszystkich sygnalów zmagazynowanych przez zespól elementów pa¬ mieci podczas nastepnego okresu, a tym samym do dos¬ tarczania kolejnego strumienia sygnalów z punktów prób¬ kowania, np. 100, do elektronicznego ukladu obrazowa¬ nia 218 podczas tego okresu.Uklad sterowania 618 dostarcza równiez sygnaly syn¬ chronizacji wybierania do elektronicznego ukladu obra¬ zowania 218. W ten sposób okres analizowania calego ^ obszaru obiektujest równy (y4-1)Y okresów czyli 66,66 ms dla zalozonego przykladu. Odpowiada to szybkosci wy¬ bierania ramki na biezaco równej 15 wybran obszaru obiek¬ tu w ciagu sekundy.Na koncu kazdego okresu, gdy konwerter równoleglo- 65 -szeregowy 620 z fig. 6 próbkuje echa powodujace z ob-122 292 21 szaru obiektu w odpowiedzi na impuls badajacy przesy¬ lany z jednej z elektrod sterujacych na poczatku tego okre¬ su, moze byc wymagane, zeby element sterujacy 616 na¬ tychmiast odlaczyl elektrody 608-1 do 608-y, tzn. pozos¬ tawil je nie podlaczone, w celu zmniejszenia pasozytni¬ czej, bocznikujacej impedancji skutecznej obciazenia.Ta bocznikujaca impedancja obciazenia ma tendencje do zmniejszania skutecznej czulosci i zwiekszania skutecz¬ nego wspólczynnika sygnalu do szumu w odbieranych sygnalach przesylanych przez elektrody czujnikowe 610-1 do 610-x do elementów pamieci konwertera równoleglo- -szeregowego 620. Niezaleznie od wszystkich innych czyn¬ ników, wplyw bocznikujacej impedancji obciazenia jest tym wiekszy, im wieksza jest liczba punktów przeciecia x—y.Na fig. 6b przedstawiono szczególny przyklad wyko¬ nania ukladu sterowania 618 oraz elektronicznego ukladu obrazowania 218, które zapewniaja otrzymanie na poje¬ dynczym monitorze ekranowym izometrycznego, trójwy¬ miarowego obrazu wybranego obszaru obiektu, analizo¬ wanego ultradzwiekowo przez urzadzenie z fig. 6 i fig. 6a.Jak przedstawiono na fig. 6b, uklad sterowania 618 moze zawierac uklad zegarowy 622 do wytwarzania sy¬ gnalów X o czestotliwosci powtarzania równej czestotli¬ wosci powtarzania sygnalów z punktów próbkowania w sekwencyjnym strumieniu sygnalów z konwertera rów- noleglo-szeregowego 620. Jezeli, jak zalozono, w kazdym okresie wynoszacym 660 \is znajduje sie 100 punktów próbkowania, uklad zegarowy 622 pracuje z czestotliwos¬ cia powtarzania równa okolo 150 kHz. Sygnal wyjsciowy ukladu zegarowego 622 jest doprowadzany do wejscia okresowego licznika 624 regulacji y, który powraca do obiegu na koncu kazdego okresu co oznacza 100 zliczen w zalozonym przykladzie w celu zapewnienia sygnalu wyjsciowego zliczania czestotliwosci 1,5 kHz. Ten syg¬ nal odpowiadajacy wyjsciowemu sygnalowi Y z ukladu sterowania 618 jest oprócz tego doprowadzany do wejscia okresowego licznika 626 ramki elementów opózniajacych 628. Poza tym, stan zliczania zmagazynowany w czasie cyklu licznika 624 jest doprowadzany do wejscia przetwor¬ nika cyfrowo-analogowego 630 wybierania linii w elektro¬ nicznym ukladzie obrazowania 218.Okresowy licznik 626 ramki powtarza cykl po kazdej ramce, która obejmuje w zalozonym przykladzie 100 linii doprowadzajac stan zliczania ramki do wejscia genera¬ tora 632 przebiegu schodkowego m-stopniowego w elek¬ tronicznym ukladzie obrazowania 218. Ponadto, okresowy licznik 626 ramki dostarcza sygnal reprezentujacy zma¬ gazynowany podczas cyklu stan 2liczania linii do wejscia przetwornika cyfrowoanalogowego 634 wybierania pola w elektronicznym ukladzie obrazowania 218.Sygnalem wyjsciowym z przetwornika cyfrowo-analo¬ gowego jest przebieg schodkowy 636, w którym czas trwania kazdego stcpnia jest równy jednemu okresowi zegarowemu, a czas trwania calej fali przebiegu jest rów¬ ny linii. Przetwornik cyfrowo-analogowy wybierania pola wytwarza na wyjsciu przebieg schodkowy 638, w którym czas trwania kazdego stopnia jest równy czasowi trwania linii, a czas trwania calej fali przebiegu jest równy czaso¬ wi trwania iamki.Generator 632 przebiegu schodkowego m-stopniowego zawiera licznik okresowy, który powtarza cykl po kazdych m zliczeniach ramki, uklad analogowy lub cyfrowy, który 22 w odpowiedzi na zmagazynowany podczas cyklu stan zliczania tego licznika doprowadza sygnal regulacji opóz¬ nienia do elementów opózniajacych 628 oraz przetwornik cyfrowo-analogowy, dzieki któremu otrzymuje sie prze- 5 bieg schodkowy 640 zgodny ze zmagazynowaniem sta¬ nem zliczania licznika. Przebieg schodkowy 640 sklada sie z m stopni, których czas trwania jest równy zliczaniu ramki.Przebieg schodkowy 640 jest dodawany do przebiegu io schodkowego 636 w sumujacym wzmacniaczu operacyj¬ nym 642 i jest doprowadzany do wejscia wybierania linii w ukladzie wyswietlajacym 220. Ponadto przebieg schod¬ kowy 640 jest dodawany do przebiegu schodkowego 638 wybierania pola w sumujacym wzmacniaczu operacyjnym 15 644 jest doprowadzany do wejscia wybierania pola w ukla¬ dzie wyswietlajacym 220. Sekwencyjny strumien sygna¬ lów próbkowania, tworzacy sygnaly wyjsciowe konwer¬ tera równoleglo-szeregowego 620 jest dostarczany do wejscia ukladu regulacji natezenia w ukladzie wyswletla- 20 Jacym220.Podczas ramki odpowiadajacej najnizszemu stopniowi przebiegu schodkowego 640, sygnal regulacji opóznienia jest taki, zeby element opózniajacy 628 zapewnil mini¬ mum opóznienia miedzy wystapieniem kazdego sygnalu 25 Y, odpowiadajacego wyslaniu impulsu badajacego i wys¬ tapieniem sygnalu Y', który otwiera elementy sterujace magazynowaniem odbieranych sygnalów echa przez kon¬ werter równoleglo-szeregowy 620. Zatem strumien sy¬ gnalów próbkowania doprowadzony do wejscia regulacji 30 natezenia w ukladzie wyswietlajacym 220 odpowiada naj¬ blizszej plaszczyznie obrazu badanego obszaru wewnet¬ rznej struktury obiektu. Ponadto ta najblizsza plaszczyzna obrazu jest wyswietlana w postaci wybierania C, okres¬ lonej przez szereg przebiegów schodkowych 636 wybie- 35 rania linii i przez pojedynczy przebieg schodkowy 638 wybierania pola, które wystepuja w czasie trwania najniz¬ szego stopnia przebiegu schodkowego 640. Nastepna ramka, która wystepuje w czasie trwania drugiego stopnia jest wyswietlana w postaci drugiego wybierania C, które 40 jest nieco przesuniete w prawo i w góre w stosunku do pierwszego wybierania C. W tym samym czasie wartosc sygnalu regulacji opóznienia podczas drugiego stopnia przebiegu schodkowego 640 sprawia, ze do wejscia ukladu regulacji natezenia w ukladzie wyswietlajacym 220 sa 45 dostarczane za posrednictwem konwertera równoleglo- -szeregowego 620, sygnaly echa pochodzace z nieco bar¬ dziej odleglej plaszczyzny badanego obszaru wewnetrznej struktury. Ten proces, który jest powtarzany dla kazdego z m stopni przebiegu schodkowego 640 umozliwia uzys- 50 kanie w ukladzie wyswietlajacym 220 izometrycznego obrazu trójwymiarowego wewnetrznego obszaru obiektu.Przykladowo, jezeli wprowadzona przez elementy opóz¬ niajace 628 róznica opóznien w kazdej parce sasiednich stopni odpowiada odleglosci okolo 2 mm, co jest zblizone 55 do granicznej rozdzielczosci glebokosci przy zastosowa¬ nej dlugosci fali ultradzwiekowej, a wartosc m jest równa 25, to wówczas osiaga sie izometryczny obraz trójwymia¬ rowy obszaru wewnetrznej struktury o glebokosci równej okolo 0,05 m. 60 Na fig. 7 i fig. 7a jest przedstawiony przyklad wykona¬ nia analizujacego zródla i detektora 206 ultradzwieków, którego dzialanie jest równowazne z dzialaniem urzadze¬ nia przedstawionego w przykladzie wykonania na fig. 6 i fig. 6a, lecz który ma znacznie mniejsza bocznikujaca 65 impedancje obciazenia.122 292 23 W zbiorniku 700 wypelnionym woda na fig. 7 sa za¬ nurzone przetwornik 702 z podzialem przestrzennym analizowania x oraz pryzmaty Risleya 504 analizowania y polaczone z ukladem sterujacym 706 analizowania y.Punkty próbkowania obszaru obbktu sa zobrazowane 5 w odpowiednich punktach przetwornika 702 przy pomocy ukladu soczewek skladajacego sie z dwóch odsunietych od siebie soczewek 202a i 202 b umieszczonych po obu stronach pryzmatów Risleya 504 analizowania y. To zobra¬ zowanie wynika z faktu, ze plaszczyzna ogniskowania le soczewki 202 b, która jest umieszczona w przedniej scia¬ nie zbiornika 700, lezy w obszarze obiektu, a przetwor¬ nik 702 jest umieszczony w plaszczyznie ogniskowania soczewki 202a.Zastosowanie w urzadzeniu z fig. 7 ukladu dwusoczew- 15 kowego w celu zobrazowania w przetworniku 702 punktów próbkowania powierzchni obiektu jest korzystniejsze od rozwiazania, jednosoczewkowego, stosowanego w urza¬ dzeniu z fig. 6, poniewaz rozwiazanie dwusoczewkowe zapewnia mniej znieksztalcen, gdyz pryzmaty Risleya 2e analizowania y sa „oswietlane" równolegla wiazka akus¬ tyczna o plaskiej fali zamiast energii fali kulistej z liniowo wybieranego zródla punktowego.Przetwornik 702 przedstawiony na fig. 7a zawiera plyte piezoelektryczna 708, na której prawej stronie sa zamoco¬ wane dwie elektrody sterujace; 710-1 i 710-2 w postaci odcinków linii. W polowie odleglosci miedzy elektrodami sterujacymi 710-1 i 710-2 w odleglosci „s" od kazdej z nich jest umieszczony liniowy uklad elektrod czujni¬ kowych 710-1 do 712-L Po lewej stronie plyty piezoelek¬ trycznej 708 sa zamocowane uziemione elektrody 714 w postaci odcinków linii, których rozmieszczenie jest od¬ powiednie wzgledem elektrod sterujacych 710-1 i 710-2 oraz liniowego ukladu elektrod czujnikowych 712-1 do 712-x. Zródla impulsów 716 z elektronicznego ukladu sterujacego 718, w odpowiedzi na sygnaly Y z ukladu sterowania 720 dostarcza poprzez przelacznik 722 do wybrania jednej z elektrod sterujacych 710-1 i 710-2, ciag impulsów o czestotliwosci powtarzania praktycznie rów¬ nej okresowi pelnego obiegu, który trwa od wyslania im¬ pulsu badajacego do odbioru jego echa z obszaru obiektu (na przyklad 660 us). Przelacznik 722 wybiera jedna z elektrod sterujacych 710-1 i 710-2, do której jest prze¬ sylany impuls badajacy w odpowiedzi na sygnal sterujacy z ukladu sterowania 706, doprowadzony do przelacznika 722.Pryzmat Risleya 704 obraca sie w sposób ciagly w cza¬ sie, gdy impuls badajacy podaza do obiektu oraz gdy jego echo wraca z powrotem do przetwornika 702. Wo- 50 bec tego echo impulsu badajacego, wyslanego z wybra¬ nej, jednej z elektrod sterujacych 710-1 i 710-2 nie po¬ wraca do tej wybranej elektrody sterujacej, lecz jest przy¬ rostowo odchylane w kierunku y o dana odleglosc, która jest okreslona przez szybkosc obrotu pryzmatu Risleya 55 704 analizowania y oraz czas pelnego obiegu fali do ob¬ szaru obiektu i z powrotem. Odleglosc liniowego ukladu elektrod czujnikowych 712-1 do 712-x od obu elektrod sterujacych 710-1 i 710-2 wybrano równa tej samej odleg¬ losci. Ponadto, podczas pierwszej polowy kazdego cyklu eo obrotu pryzmatu Risleya 704 analizowana y, przechodzaca przez niego wiazka akustyczna jest odchylana w kierunku y od góry do dolu. Natomiast podczas drugiej polowy kazdego cyklu obrotu pryzmatu Risleya 704 analizowania y przechodzaca przez niego wiazka akustyczna jet odchy- 65 24 j ana w kierunku y od dolu do góry. Sygnal sterujacy des- arczony do przelacznika 722 do ukladu sterowania 706 powoduje przeslanie impulsów badajacych do elektrody sterujacej 710-1 oraz uziemienie elektrody sterujacej 710-2 podczas tej polowy cyklu obrotu pryzmatu Risleya 704 analizowania y, w której wiazka akustyczna jest od¬ chylana od góry do dolu. Podobnie przelacznik 722 do¬ prowadza impulsy badajace do elektrody sterujacej 710-2 oraz uziemia elektrode sterujaca 710-1 podczas tej polowy cyklu obrotu pryzmatu Risleya 704 analizowania y, w której wiazka akustyczna jest odchylana od dolu do góry.W obu przypadkach echo powracajace z obszaru obiektu pada na liniowy uklad elektrod czujnikowych 712-1 do 712-x.Jezeli zalozyc, ze czas trwania cyklu obrotu pryzmatu Risleya 704 analizowania y nie jest dokladnie równy pa¬ rzystej, calkowitej wielokrotnosci okresu powtarzania impulsów badajacych, wówczas inny zespól linii obszaru obiektu bedzie próbkowany podezss kolejnych pólcykli obrotu pryzmatu Risleya 704. W ten sposób mozna osiag¬ nac wybieranie osnowy obrazu telewizyjnego obszaru obiektu.Konwerter równoleglo-szeregowy 724, którego budowa i dzialanie jest identyczne, jak wyzej opisanego konwer¬ tera równoleglo-szeregowego 620, na koncu kazdego okre¬ su, tzn. okresu powtarzania impulsu badajacego, próbkuje równolegle i magazynuje cala linie sygnalów echa z obsza¬ ru obiektu, odebranych przez elektrody czujnikowe 712-1 do 712-x, a nastepnie przetwarza zmagazynowane syg¬ naly w odpowiedni, kolejny strumien sygnalów, podczas nastepnych okresów.W przypadku idealnym soczewka 202 z fig. 6 daje obraz plaskiego przetwornika 602 na plaskiej plaszczyznie obrazowej i soczewki 202a i 202b z fig. 7 dajaobraz plaskie¬ go przetwornika 702 na plaskiej plaszczyznie obrazowej.Jednak, wiadomo z optyki, konwencjonalne soczewki sferyczne wykazuja rózne postaci aberracji. Co wiecej, wielkosc tych aberracji wykazuje tendencje resnace w przy¬ padku soczewek o duzej aperturze, zwlaszcza gdy przed¬ miot lub przetwornik zajmuje stosunkowo duza powierz¬ chnie, jak w przypaelku przedstawionym na fig. 6 i fig. 7.Szczególnie klopotliwa aberracje, której oddzialywaniu podlegaja urzadzenia z fig. 6 i fig. 7, jest zobrazowanie plaskich przetworników 602 i 702 na wkleslej powierz¬ chni obrazowej. Jednym sposobem ominiecia tego pro¬ blemu jest zapewnienie soczewce 202 z fig. 6 oraz soczew¬ kom 202a i 202b z fig. 7 odpowiednich, skomplikowanych krzywizn otrzymanych przy pomocy znanej techniki ste¬ rowanego komputerem kopiowania promienia. Jednak obróbka soczewek akustycznych o duzej aperturze i tak skomplikowanych krzywiznach jest trudna i kosztowna.Prostsze i tansze rozwiazanie tego problemu przedsta¬ wiono na fig. 8a i fig. 8b.Przedstawiona na fig. 8a plytka korekcyjna 800a jest wprowadzona miedzy przetwornik 602 i soczewke 202 w taki sposób, ze praktycznie styka sie z czolowa powierz¬ chnia przetwornika 602. Impedancja akustyczna prze¬ twornika jest wysoka w stosunku do impedancji osrodka propagacji, czyli wody. Dlatego plytka korekcyjna 800a powinna byc wykonana z materialu wykazujacego posred¬ nia impedancje akustyczna w stosunku do przetwornika 602 i wody. Korzystne jest, zeby impedancja akustyczna plytki korekcyjnej 800a byla zblizona do sredniej geome¬ trycznej impedancji przetwornika 602 i wody, dla zapew-122 292 nienia optymalnego dopasowania impedancji dla fali ultradzwiekowej.W praktyce plytka korekcyjna 800a moze byc wyko¬ nana z tego samego materialu, z którego jest wykonana soczewka akustyczna 202, na przyklad z tworzywa sztucz¬ nego jak polistyren lub metakrylan metylu. Jednak ko¬ rzystne jest, zeby plytka korekcyjna 800a byla wykonana z metalu, takiego jak aluminium, który wykazuje dla roz¬ chodzacych sie fal ultradzwiekowych impedancje akustycz¬ na zblizona bardziej do tej, która jest wymagana dla opty¬ malnego dopasowania impedancji, niz impedancja two¬ rzyw sztucznych.Plytka korekcyjna 800a ma wklesla powierzchnie czo¬ lowa 802a, a zatem dziala jak akustyczna soczewka sku¬ piajaca, umozliwiiajac utrzymanie zwiekszonej czesci energii ultradzwiekowej, emitowanej przez przetwornik 602, w aperturze soczewki 202, a tym samym zwieksza sprawnosc energetyczna systemu oraz co wazniejsze, umozliwia skupienie bardzo duzej czesci calkowitej ener¬ gii ultradzwiekowej „oswietlajacej" soczewka 202 o duzej aperturze w srodku apertury, w malym obszarze 804 sasiadujacym z osia 212. Zatem soczewka 202 o duzej aperturze zapewnia wymagana duza zdolnosc rozdziel¬ cza, z jaka energia fali akustycznej jest skupiana na plasz¬ czyznie obrazowej, podczas gdy jednoczesnie skupienie energii ultradzwiekowej w malej czesci apertury 804 so¬ czewki 202, zapewnione przez plytke korekcyjna 8C0a, minimalizuje niepozadane zakrzywienie plaszczyzny obra¬ zowej.Gdy koszt nie ma znaczenia, wówczas krzywizna po¬ wierzchni 802a i/lub powierzchni soczewki 202 moze byc uzyskana przy pomocy techniki kopiowania promienia, w celu faktycznego wyeliminowania jednej lub wiecej aberracji zwykle wytwarzanych przez soczewke o duzej aperturze. Jednak gdy soczewka 202 i plytka korekcyjna 800a, maja powierzchnie sferyczne wykonane w tani spo¬ sób, wówczas niepozadane wygiecie plaszczyzny obrazo¬ wej moze byc wyeliminowane przez zapewnienie odleg¬ losci ognskowej soczewki skupiajacej, utworzonej przez plytke korekcyjna 800a, praktycznie równej odleglosci La miedzy glówna plaszczyzna plytki korekcyjnej 800a i plaszczyzna soczewki akustycznej 202.W urzadzeniu z fig. 6 jest zastosowana jedna soczewka 202, podczas gdy w urzadzeniu z fig. 7 sa zastosowane dwie rozsuniete soczewki 202a i 202b. Jak pokazano na fig. 8b, soczewka skupiajaca tworzona przez plytke ko¬ rekcyjna 800 b zwiazana z przetwornikiem 702 z fig. 7 ma ogniskowa równa odleglosci Lb miedzy glówna plaszczyz¬ na plytki korekcyjnej 800 b i plaszczyzna blizszej soczewki akustycznej 202a z fig. 7, dzieki czemu skupia energie fali akustycznej „oswietlajacej" soczewke 202a w jej srod¬ kowym obszarze, otaczajacym os 212. Pod innymi wzgleda¬ mi, uklad z fig. 8b jest praktycznie identyczny z ukladem wyzej opisanym, przedstawionym na fig. 8a.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie ultradzwiekowe diagnostyczne do odtwa¬ rzania obrazu struktur obiektu przy wykorzystaniu od¬ bicia impulsów ultradzwiekowych, zawierajace elementy odbierajace i analizujace wiazke ultradzwiekowa z zespo¬ lem przetwornika ultradzwiekowego, wspólpracujacym 2 soczewka ogniskujaca i elementami odchylania wiazki ultradzwiekowej do analizowania obszaru obiektu punkt po punkcie, znamienna tym, ze apertura (A) soczewki (202, 202a) jest nieruchoma wzgledem obszaru obiektu 26 podczas analizowania i zespól przetwornika (308), (408)* (500), (602), (702) jest sprzezony z elementami odchy¬ lania, korzystnie silnikami (302, 312) wzglednie pryzma¬ tami Risleya (406, 408), (502), wzglednie elektrodami 5 sterujacymi (512-1, ..., 512-n), (608-1, ..., 608y) pola¬ czonymi z elementami opózniajacymi (516-1, .?., 516-n) wzglednie elektrodami czujnikowymi (610-1, ..., 610-x) ewentualnie dolaczonymi do wyprowadzen regulacyjnych (508-1, ..., 518- n) wzglednie pryzmatami Risleya (504) io polaczonymi z elektrodami sterujacymi (710-1, 710-2) polaczonymi z elektrodami czujnikowymi (712-1, ..., 712-x) dla dostarczania wiazki ultradzwiekowej do so¬ czewki (202) pod zmiennym katem. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze 15 zawiera zbiornik (300) wypelniony substancja stanowiaca osrodek propagacji wiazki ultradzwiekowej, przy czym co najmniej czesc soczewki (202) jest wprowadzona w przednia sciane zbiornika (300), a zespól przetwornika (308) jest umieszczony w zbiorniku (300) w danej odleg- 20 losci za soczewka dla oswietlania padajaca wiazka ultra¬ dzwiekowa (204), a silniki (302, 312) sa polaczone z obro¬ towym cylindrem (306) wspólpracujacym z obrotowym walem (304) z czopem czolowym dla regulacji katowej orientacji padajacej wiazki wzgledem soczewki (202). 25 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze soczewka (202) jest soczewka akustyczna o duzej aper¬ turze liczbowej, zamocowana w przedniej scianie zbior¬ nika (300). 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze 30 w czopie czolowym (310) jest przegubowo zamocowany zespoól przetwornika (308) umieszczony na koncu walu (304) oraz silniki (302, 312) sa sprzezone z walem (304) dla analizowania spiralnego. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze 35 uklad odchylania zawiera co najmniej jedna pare pryz¬ matów Risleya (406) lub (408) umieszczonych przed przetwornikiem (402) na drodze padajacej wiazki ultra¬ dzwiekowej, przy czym para pryzmatów Risleya (406, 408) jest tak zorientowana, zeby liniowo odchylac pada- 40 jaca wiazke tam i z powrotem w kierunku x, lub y na sku¬ tek przeciwnych wzgledemsiebiekierunkówobrotu (410a — 410b, 412a—412b) pryzmatów Risleya (406, 408) tej pary, w wyniku polaczenia pryzmatów Risleya (406, 408) z ukladem sterowania (418) analizowaniem xi y. 45 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze uklad odchylania zawiera ponadto druga pare pryzma¬ tów Risleya (406 lub 408) umieszczonych przed prze¬ twornikiem (402) na drodze padajacej wiazki ultradzwie¬ kowej, przy czym ta druga para pryzmatów Risleya jest 50 tak zorientowana, zeby liniowo odchylac padajaca wiazke tam i z powrotem w drugim kierunku (x, y), prostopadlym do danego kierunku, na skutek przeciwnych wzgledem sie¬ bie kierunków obrotu obu pryzmatów Risleya tej drugiej pary w wyniku polaczenia pryzmatów Risleya z ukladem 55 sterowania (418) analizowaniem x, y. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze soczewka (202) jest akustyczna soczewka o danej aper¬ turze (A) i danej ogniskowej (f), przy czym wymiar A zogniskowanej plamki, wymiar A' najmniejszego rozróz- 60 nialnego szczególu w wyswietlanym obrazie oraz glebia ostrosci ó sa zwiazane z dana dlugoscia fali A, dana aper¬ tura (A) i dana ogniskowa (f) przez nastepujace rów¬ nania: 85 A = 2,44- f-X122 292 27 f-X' A' = 1,46— 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze element skupiajacy jest axiconem akustycznym. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 7 albo 8, znamienne tym, ze uklad odchylania jest ukladem odchylania osnowy obrazu telewizyjnego x, y a elektroniczny uklad obrazo¬ wania (218) i uklad wyswietlajacy (220) zawieraja moni¬ tor obrazowy i uklad sterowania analizowaniem moni¬ tora obrazowego zawiera generator (420) przebiegu schod¬ kowego wybierania linii, generator (422) przebiegu schod¬ kowego wybierania pola, element opózniajacy (430), ge¬ nerator (432) impulsów sterujacych, element sterujacy (436), uklad calkujacy (438) i wzmacniacze operacyjne (442) wlaczone miedzy uklad tworzenia wiazki i moni¬ tor obrazowy dla otrzymania izometrycznego obrazu (446). 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze uklad sterowania odchylaniem monitora obrazowego za¬ wiera pierwszy uklad (430, 432, 438) wytwarzajacy syg¬ nal piloksztaltny (440), drugi uklad do otrzymania pierw¬ szego sygnalu równego sumie pierwszego przebiegu schod¬ kowego (424) i drugiego przebiegu oraz trzeci uklad, korzystnie wzmacniacz operacyjny do otrzymyania dru¬ giego sygnalu równego sumie trzeciego przebiegu schod¬ kowego (428) i czwartego przebiegu, a ponadto zawiera pierwszy przewód dolaczony do monitora obrazowego dla sterowania odchylaniem w pierwszym kierunku, zgod¬ nym z kierunkiem x, oraz drugi przewód dolaczony do monitora obrazowego dla sterowania odchylaniem w kie¬ runku zgodnym z kierunkiem y. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze uklad odchylania jest przystosowany do zapewnienia co najmniej jednej serii M kolejnych ramek wybierania os¬ nowy obrazu telewizyjnego, gdzie M jest dosc duza licz¬ ba calkowita, natomiast elektroniczny uklad obrazowania (218) i uklad wyswietlajacy (220) zawieraja monitor obra¬ zowy, elektroniczny uklad sterujacy (514) zawierajacy regulowane elementy opózniajace (516-1, ..., 516-n), polaczone z monitorem obrazowym dla otrzymania w czasie trwania kazdej kolejnej ramki, przesunietego wy¬ bierania C czesci struktury badanej oraz drugi uklad ste¬ rowania (520) okreslajacy wielkosc opóznienia. 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 7, znamienne tym, ze przetwornik (602) jest umieszczony w okreslonym obszarze, w którym obiekt jest obrazowany przez soczew¬ ke (202) i zawiera pierwszy zespól równoleglych i roz¬ sunietych elektrod sterujacych (608-1, ..., 608-y) oraz drugi zespól równoleglych i rozsunietych elektrod czuj¬ nikowych (610-1, ..., 610-x) i zespól elektrod czujni¬ kowych jest skrzyzowany z zespolem elektrod steruja¬ cych i jest do niego prostopadly, natomiast uklad skupia¬ jacy wiazke ultradzwiekowa zawiera element sterujacy (616) do kolejnego pobudzania kazdej elektrody steru¬ jacej (608-1, ..., 608-y), konwerter równoleglo-szere- gowy (620) kolejno dolaczany równolegle do odpowied¬ niej elektrody czujnikowej (610-1, ..., 610-x) dla pamie¬ tania próbek obrazu z poszczególnych elektrod steruja¬ cych oraz dolaczony do ukladu zegarowego (622) dla sze¬ regowego odczytu zapamietanych próbek obrazu. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze uklad odchylania wiazki ultradzwiekowej zawiera pryzma- 28 ty Risleya (502) analizowania y, elektrody sterujace (512-1, ..., 512-n) dolaczone do elementów opózniajacych (516-1, ..., 615-n) dolaczonych poprzez uklad sterowania (520) do elektronicznego ukladu sterujacego dla wybierania 5 calej, pojedynczej grupy próbek obrazu. 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 13, znamienne tym, ze elektrody sterujace (512-1, ..., 512-n) sa polaczone z przetwornikiem (500) dla sterowania odchylaniem wiaz¬ ki ultradzwiekowej i sa dolaczone do elektronicznego io ukladu sterujacego dla sterowania'pobudzaniem poszcze¬ gólnych elektrod. 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 14, znamienne tym, ze rozsuniete elektrody tworza uklad synchronizowany fazowo a uklad odchylania wiazki zawiera regulowane 15 elementy opózniajace (516-1,..., 516-n) fazowo dolaczono do poszczególnych, rozsuninteych elektrod, przy czym po¬ laczenie ukladu sterowania (520) i elektronicznego ukla¬ du sterujacego (522) jest czynne podczas jednego prze¬ dzialu czasowego a sam uklad sterowania (520) jest czyn- 20 ny podczas drugiego przedzialu czasowego. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze uklad odchylania zawiera ponadto pare pryzmatów Ris¬ leya (502, 504) dla sterowania odchylaniem w drugim kierunku. 17. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przetwornik (702) jest umieszczony w danym obszarze, w którym obiekt jest obrazowany przez soczewke (202) i zawiera równolegle elektrody sterujace (710-1, 710-2) rozciagajace sie liniowo w pierwszym kierunku o rozsu¬ niete jedna wzgledem drugiej na pewna odleglosc (2s) oraz liniowy uklad elektrod czujnikowych (712-1,..., 712-x), rozciagajacy sie w pierwszym kierunku i umiesz¬ czony w polowie odleglosci miedzy pierwsza elektroda sterujaca i druga elektroda sterujaca w taki sposób, ze wszystkie elektrody czujnikowe (712-1, ..., 712-x) znaj¬ duja sie w tej samej okreslonej odleglosci (S) od pierw¬ szej elektrody sterujacej i od drugiej elektrody sterujacej natomiast uklad skupiajacy wiazke ultradzwiekowa za¬ wiera pare pryzmatów Risleya (504) przeciwnie obraca¬ jacych sie dla liniowego odchylania wiazki w drugim kie¬ runku. 18. Urzadzenie wedlug zastrz. 17, znamienne tym, ze uklad tworzenia wiazki ultradzwiekowej zawiera elektro- 45 niczny uklad sterujacy (718) dolaczony do pryzmatów Risleya (504) dla dostarczenia impulsów sterujacych do pierwszej elektrody sterujacej podczas pierwszej polowy cyklu obrotu pryzmatów Risleya, a do drugiej elektrody sterujacej podczas drugiej polowy cyklu obrotu pryzma- 50 tów Risleya. 19. Urzadzenie wedlug zastrz. 18, znamienne tym, ze uklad tworzenia wiazki ultradzwiekowej zawiera kon¬ werter równoleglo-szeregowy (724) do pamietania po¬ szczególnych próbek dolaczany selektywnie i równolegle 55 do poszczególnych elektrod czujnikowych dla szeregowego odchylu zapamietanych próbek. 20. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przetwornik (602) zawiera plaska plytke piezoelektryczna (604), umieszczona wzgledem soczewki (202) w plasz- 60 czyznie obrazowej obiektu, a element skupiajacy stanowi co najmniej jedna akustyczna soczewke o duzej aperturze wykazujaca aberracje, natomiast uklad tworzenia wiazki zawiera plytke korekcyjna (800a), umieszczona miedzy plytka przetwornika i soczewka (202) w taki sposób, 65 ze bezposrednio styka sie z plytka przetwornika, przy czym122 292 29 3° plytka korekcyjna jest wykonana z materialu o okreslo- ultradzwiekowej wzgledem otoczenia, mniejszym od jed¬ nym znormalizowanym wspólczynniku zalamania wiazki nosci i ma zmieniajaca sie grubosc. 602 n eooo 802o fBOOb 702^ (212 ,212 202- 804.R 804^ 202g- Fig 8a.Fig 8b.Fig. 4 400 TL W/. ]fl 202o^ Fig. 4a.Fig. 4b. 418 218 —^1 206 a/300 Fig. 3.122 292 Fig. 5. 500- 2ot 506nJ 502 514- v X2^_ 202v ^504 ^} 218 Fig. 7. -710-1 Fig. 7a.Fig. 6a.LDD Z-d 2, z. 1175/1400J1B3 n. 85+j20 egZ.Cena 100 zl PL