DE3644363C2

DE3644363C2 -

Info

Publication number: DE3644363C2
Application number: DE3644363A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Ozaki; Hiroaki Sumitani; Toshimasa Tomoda; Fumihide Sato; Kenji Amagasaki Hyogo Jp Kusano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1992-09-10
Also published as: US4841489A; DE3644363A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes, bei dem ein Zielobjekt unter Verwendung von Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen mit einem Verfahren der künstlichen Apertur abgebildet wird, um ein Bild des Zielobjektes durch mechanisches oder elektronisches Abtasten eines Sendeempfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen zu erhalten, das Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen aussendet, die sich räumlich in Relation zu dem Objekt ausbreiten, und um von dem Objekt reflektierte Wellen zu empfangen, wobei ein Bild des Objektes erhalten wird, indem man eine Lauftzeit-Ortskurve längs der Richtung der Abtastung verwendet, die durch eine Phasenverzögerung in dem empfangenen Signal gegeben ist, die in einer Zeitspanne von der Aussendung bis zum Empfang erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen, bei dem ein Ultraschall- oder elektromagnetischer Wellenstrahl mit räumlicher Ausbreitung für das zu untersuchende Objekt ausgesendet wird, indem man ein Sende/Empfängersystem für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen mechanisch oder elektronisch abtastet (Scannen), wobei das Objekt mit den Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen mit einem Verfahren der künstlichen Apertur abgebildet wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren zum Abbilden eines Objektes.

Verfahren der eingangs genannten Art sind aus der EP 01 10 621 A2 bekannt. Dort geht es um die Problematik, aus einem Bildsignal, das mit der Technik der künstlichen Apertur erzeugt wird, ein Bild geeigneter Qualität zu rekonstruieren. Zu diesem Zweck wird dort das erhaltene Signal durch eine spezielle Prozedur in seiner Amplitude verändert und verarbeitet, wobei mit einer Kompression der Amplitude und einem Faltungsintegral gearbeitet wird. Die Problematik der Bilderzeugung mit einer möglichst wirtschaftlichen Speicherkapazität ist dort nicht angesprochen.

Aus der DE 34 04 396 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufnahme von Entfernungsbildern bekannt. Dort werden eine Vorrichtung zum Aussenden kurzer Lichtimpulse, eine Vorrichtung zum Empfangen der reflektierten Pulse, eine Steuerungseinheit, die die Empfangszeiten mit den ausgesandten Pulsen synchronisiert und so die Aufnahme von Einzelbildern eines bestimmten Laufzeitbereiches ermöglicht, und eine Verarbeitungseinheit zum selbsttätigen Erzeugen eines Entfernungsbildes aus den verschiedenen Einzelbildern verwendet. Dort handelt es sich im Prinzip um ein Meßverfahren mit Laufzeitmessung, bei dem zum Erhalt eines Entfernungsbildes jeweils Einzelbilder für verschiedene Entfernungen mit Hilfe einer Zeitsteuerung gemacht werden. Zur Erzeugung solcher Einzelbilder wird unter Berücksichtigung der Laufzeit jeweils ein Zeitfenster durch die Zeitsteuerung verändert. Die Zielsetzung der DE 34 04 396 A1 besteht darin, ohne komplizierte Mechanik Entfernungsbilder über einen großen Entfernungsbereich schnell und eindeutig herstellen zu können, jedoch ist die Thematik der Realisierung eines solchen Verfahrens mit einer möglichst wirtschaftlichen Speicherkapazität dort nicht angesprochen.

Das Verfahren, das bei der herkömmlichen nicht-zerstörenden Ultraschallwellen-Untersuchung verwendet wird, umfaßt die Messung der Ausbreitungszeit von der Aussendung bis zum Empfang des reflektierten Signals der Rauminformation an einem bestimmten Punkt des abzubildenden Objektes durch Fokussierung des Ultraschallwellenstrahles, das elektronische oder mechanische sequentielle Abtasten eines Ultraschall- Sendeempfängerelementes, und das Abbilden und Anzeigen des abzubildenden Objektes als Zusammenstellung der Punktinformation.

Eine herkömmliche Vorrichtung für diese Art von System ist an sich einfach, aber die Auflösung oder die Azimutauflösung in der Abtasteinrichtung hängt ab vom Fokussierungsgrad des Ultraschallwellenstrahles, d. h. die Azimutauflösung wird durch die Ausbreitung oder Streuung des Strahles selbst geliefert, und herkömmliche Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Azimutauflösung im Verhältnis zum Abstand zum Objekt schlechter wird, da die Aufweitung oder Spreizung des Strahles proportional zum Abstand vom Objekt ist. Somit haben derartige Vorrichtungen insbesondere in jüngster Zeit nicht immer in ausreichendem Maße den Forderungen entsprochen, die Gestalt der Defekte im Material zu quantisieren, um die Intaktheit oder die verbleibende Lebensdauer des Konstruktionsmaterials für geschweißte Rohre von modernen Atom- und Wärmekraftwerken zu ermitteln.

Die zerstörungsfreie Ultraschallwellen-Untersuchung unter Verwendung eines Verfahrens der künstlichen Apertur dient dazu, derartige Nachteile des oben erwähnten Echoimpulsverfahrens zu beseitigen, und hat die Eigenschaften, die Azimutauflösung zu verbessern und eine vorgegebene Azimutauflösung unabhängig vom Abstand zu dem abzubildenden Objekt zu erhalten. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 näher erläutert. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ultraschallwellen-Sendeempfängerelement, das eine Apertur d hat und in der Lage ist, die Ultraschallwelle auszusenden und zu empfangen.

Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Ultraschallwellenstrahl mit einem Strahlausbreitungswinkel Rω, der vom Sendeempfängerlement 1 ausgesendet wird. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein abzubildendes Objekt, welches hier als Punktobjekt angenommen wird. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Ausbreitungsmedium, das sich zwischen dem Sendeempfängerelement 1 und dem Objekt 3 befindet. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet die Abtastlinie (Ebene) des Sendeempfängerelements 1. Das Bezugszeichen f bezeichnet die Mittenfrequenz der ausgesendeten Ultraschallwelle vom Sendeempfängerelement 1; das Symbol c bezeichnet die Schallgeschwindigkeit im Ausbreitungsmedium 4; das Symbol L bezeichnet die Breite des Abtastbereiches des Sendeempfängers 1, der in der Lage ist, das Objekt 3 mit dem Strahl 2 zu beobachten. Falls die Abtastrichtung des Sendeempfängerelementes 1 in der x-Achse liegt und die Tiefenrichtung, welche die x-Achse kreuzt, in der z-Achse liegt, so befindet sich das Objekt 3 an der Stelle (Xo, Zo) in der x-z-Ebene, und das Sendeempfängerelement 1 tastet auf der Abtastlinie 5 ab, wobei es die Ultraschallwelle aussendet und empfängt, und befindet sich am Ort (x, o). Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Empfangssignal des Sendeempfängerelementes 1, das aus der Reflexion von dem abzubildenden Objekt 3 an jedem Abtastpunt (Sendepunkt) in Fig. 1 resultiert, und der Zeit von dem Sendepunkt. Hierbei ist die Zeit t (x) von der Aussendung bis zum Empfang des empfangenen Ultraschallwellensignals des Sendeempfängerelementes 1 am Abtastpunkt (x, o), d. h. die Phasenverzögerung gegeben durch die nachstehende Gleichung (1):

Die Laufzeitorte, nachstehend auch kurz als TOF-Orte bezeichnet, sind durch die Gleichung (1) gegeben und bilden die Hyperbelkurve, die in Fig. 2 mit der gestrichelten Linie dargestellt ist. Die Signalintensität, die aus der Objektreflexion resultiert, die sich im Zeitraum auf der Hyperbelkurve in Fig. 2 ausbreitet, wird auf dem entsprechenden Objektpunkt des abzubildenden Objektes 3 als komprimierbar bezeichnet, und zwar durch die kohärente Addition (gleiche Phase) des empfangenen Signals innerhalb des Bereiches der Breite L. Dies ist physikalisch äquivalent mit der sequentiellen Besetzung der Apertur des Ultraschall-Sendeempfängerelementes mit einer Apertur der Breite L, die durch den Ausbreitungswinkel Rω des Ultraschallwellenstrahles 2 durch die Abtastpunkte auf der Abtastlinie 5 in Fig. 1 bestimmt ist, d. h. die Emission des abzubildenden Objektes 3 durch ein Sendeempfängerelement mit der Apertur L. Diese Breite L wird als "künstliche Aperturbreite" bezeichnet, und das Verfahren der Erzeugung eines Bildes des abzubildenden Objektes 3 auf diese Weise wird als "Verfahren künstlicher Apertur" bezeichnet.

In diesem Falle ist die Azimutauflösung δx gegeben durch die nachstehende Gleichung (2):

δx = (λ/L) Zo (2)

wobei λ die Ultraschall-Wellenlänge angibt. Der Wert L ist gegeben durch die Spreizung λ/d des Ultraschallwellenstrahles, und der Abstand Zo zum abzubildenden Objekt 3 ist gegeben durch die nachstehende Gleichung (3):

L = (λ/d) Zo (3)

Der durch die Gleichung (3) gegebene Wert L wird in die Gleichung (2) eingesetzt, und die Azimutauflösung ist schließlich gegeben durch die nachstehende Gleichung (4):

δx = d (4)

Die Azimutauflösung mit dem Verfahren der künstlichen Apertur hängt nicht von dem Abstand Zo zum abzubildenden Objekt 3 ab, wie sich aus der Gleichung (4) ergibt, sondern sie wird konstant mit dem Wert der Apertur d des Sendeempfängerelementes 1.

Die Durchführung des Objektabbildungsverfahrens mit dem Verfahren der künstlichen Apertur, beispielsweise in bezug auf die x-z-Ebene in Fig. 1, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 3 enthält die Fläche, die durch die empfangene Signalgruppe an sämtlichen Abtastpunkten des Bereiches der künstlichen Aperturbreite L wiedergegeben ist, die jeweiligen Punkte auf dem abzubildenden Liniensegment l der Mittellinie der künstlichen Aperturbreite L, und das empfangene Signal, das zur Wiedergabe des abzubildenden Punktes l_k auf dem abzubildenden Liniensegment l erforderlich ist, enthält den Wert des empfangenen Signals auf der Hyperbelkurve, die mit der gestrichelten Kettenlinie in Fig. 3 angegeben ist. Die künstliche Aperturbreite L zu diesem Zeitpunkt ist definiert entsprechend der Position der längsten Entfernung in der z-Achsenrichtung, die in die x-z-Ebene abzubilden ist.

Der Bereich der Definition der Hyperbelkurve ist bestimmt durch die Spreizung des Ultraschall-Wellenstrahles des Sendeempfängers, wie es mit der gestrichelten Linie in Fig. 3 angegeben ist. Mit anderen Worten, um die Fläche der Breite der künstlichen Aperturbreite L in Abtastrichtung abzubilden, wird eine Empfangssignalgruppe erforderlich, die sämtliche Abtastpunkte in dem Abtastbereich von 2L enthält, was das Doppelte der künstlichen Aperturbreite ausmacht. In Fig. 3 erfordert die Empfangssignalgruppe, die zur Abbildung der abzubildenden Fläche AR1 der Breite L in x-Achsenrichtung erforderlich ist, die gesamte Empfangssignalgruppe in dem Abtastbereich SC1 der Breite 2L, und in gleicher Weise erfordert die Empfangssignalgruppe, die zur Abbildung der abzubildenden Fläche der Breite L erforderlich ist, die gesamte Empfangssignalgruppe in dem Abtastbereich SC2 der Breite 2L.

Im Falle der Abbildung der abzubildenden Fläche in dem breiten Bereich gemäß dieser Art von Methode ist es erforderlich, den empfangenen Signalzug an den jeweiligen Abtastpunkten einmal analog/digital umzuwandeln, sie in einem Speicher abzuspeichern, den empfangenen Signalzug an jedem Abtastpunkt in einen zweidimensionalen Speicher einzugeben, der so ausgebildet ist, daß er eine zweidimensionale Konfiguration entsprechend den Abtastpunkten in der einen Richtung und der Zeit, nämlich dem Abstand in der z-Achsenrichtung hat, sequentiell den Signalwert des empfangenen Signalzuges an den jeweiligen Abtastpunkten aufzunehmen, die durch die Laufzeit-Ortskurve bestimmt sind, welche den abzubildenden Punkten entspricht, und sie zu addieren, da die Laufzeit-Ortskurve, die durch die Hyperbelkurve zur Wiedergabe des Bildes gegeben ist, eine unterschiedliche Funktionsform von der der wiederzugebenden Punkte hat, welche einen anderen Wert in bezug auf die z-Achsenrichtung (die Richtung senkrecht zur Abtastrichtung) haben. Dieser Verarbeitungsvorgang wird wiederholt für sämtliche abzubildenden Punkte durchgeführt.

Wenn das herkömmliche Verfahren zur Abbildung eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen in der oben beschriebenen Weise konzipiert ist, wird die abzubildende Fläche sequentiell aktualisiert, und das Verfahren erfordert eine große Speicherkapazität zum Speichern der umfangreichen empfangenen Signalgruppe und eine extrem lange Bildwiedergabezeit, wenn nicht erhebliche Anstrengungen unternommen werden hinsichtlich der Ausgestaltung der Speicherung für den empfangenen Signalzug der Abtastpunkte und für die Verarbeitung der Bildwiedergabe; dies gilt insbesondere für den Fall der zerstörungsfreien Untersuchung eines Rohres oder dergleichen, wobei eine sequentielle Aktualisierung der abzubildenden Fläche und eine Abbildung eines großen Flächenbereiches durchgeführt werden müssen. Außerdem ergibt sich bei den wiedergegebenen Bildern der Nachteil der Dämpfung bzw. Abschwächung aufgrund der räumlichen Ausbreitungseigenschaften von Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen, d. h. durch die Strahlspreizung und die Ausbreitungsentfernung, und wenn keine Korrektur durchgeführt wird, kann eine physikalische Information, wie z. B. der Streuungkoeffizient des Objektes, nicht in geeigneter Weise erhalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen, die auf dem Verfahren der künstlichen Apertur basieren, es jedoch ermöglichen, mit einer wirtschaftlichen Speicherkapazität zu arbeiten, die Bildwiedergabe schneller zu erhalten und eine Realzeitbasis zu erzielen sowie eine hohe Bildqualität zu erreichen, sowie Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren anzugeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes der eingangs genannten Art angegeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine empfangene Signalgruppe von jedem Abtastpunkt der Vielzahl von Abtastpunkten in einem Bereich der künstlichen Aperturbreite verwendet wird, um sequentiell ein Linienbild einer Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches zu reproduzieren, um sequentiell ein Bild des Zielraumgebietes zu erzeugen, während eine Abtastung bzw. ein Scannen des Sendeempfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen erfolgt. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. Die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform sind in Anspruch 7 angegeben.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen der eingangs genannten Art angegeben, das gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
Sequentielles gleichmäßiges Verteilen der Intensität des empfangenen reflektierten Signals, das innerhalb der Ausbreitung des Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellenstrahls auf einen Kreisbogen, der die Position des Abtastpunktes als Zentrum hat und der durch den Abstand definiert ist, der gegeben ist durch die erforderliche Zeit von der Aussendung bis zum Empfang sowie die Schallgeschwindigkeit oder Lichtgeschwindigkeit, als Radius, während die reflektierte Welle von dem Objekt empfangen wird;
sequentielles Addieren der diskreten Werte an derselben Position in dem definierten Bereich zur Abbildung des Objektes; sequentielles Reproduzieren des Linienbildes an der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches, während ein sequentielles Verteilen des empfangenen Signalzuges von jedem Abtastpunkt einer Vielzahl von Abtastpunkten in dem künstlichen Aperturbereich erfolgt; und
sequentielles Abbilden des abzubildenden Raumbereiches durch Abtasten oder Scannen des Ultraschall- oder elektromagnetischen Sende/Empfängersystems.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 9 bis 12 angegeben. Die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dieser zweiten Ausführungsform sind im Anspruch 13 angegeben.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Dabei kann das Aufnehmen und Verarbeiten der anfallenden Daten in rationeller Weise durchgeführt werden.

Das Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beinhaltet folgendes: Eine Linienverschiebung um einen Abtastpunkt der empfangenen Signalgruppe, die laufend bis zu dem Abtastpunkt unmittelbar bevor dem letzten Abtastpunkt gespeichert wird, wenn der diskrete Digitalwert, der aus dem empfangenen Signalzug analog/digital umgewandelt wird, bei jedem Abtastpunkt im Wellenformspeicher gespeichert wird; es speichert die empfangene Signalgruppe, die aus einem künstlichen Aperturbereich erhalten wird, der den letzten Abtastpunkt als Endpunkt hat, in den Wellenformspeicher in Matrixform durch Speichern des empfangenen Signalzuges, der dem letzten Abtastpunkt entspricht, in dem Bereich, in welchem der empfangene Signalzug gespeichert war, der dem gerade vorherigen Abtastpunkt entspricht; es liest jede Datengruppe in dem Wellenformspeicher mittels der jeweiligen Adresseninformationsgruppe aus, die der jeweiligen Laufzeit-Ortskurve entspricht; es sammelt für jede Datengruppe Daten, um ein Linienbild zu erhalten, das der Mittellinie in dem künstlichen Aperturbereich entspricht; es multipliziert die Daten für das Linienbild mit dem Bildkorrekturwert, der durch den Abstand direkt unter der Abtastlinie (Ebene) des Sende/Empfangs- Systems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen bestimmt ist, um korrigierte Daten zu erhalten; und es bildet sequentiell die korrigierten Linienbilddaten für alle ausgesendeten und empfangenen Wellen der Ultraschall- oder elektromagnetischen Welle an jedem Abtastpunkt ab.

Das Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen gemäß einem zweiten Aspekt umfaßt folgendes: Es erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des empfangenen Signals auf der äquidistanten Linie, die durch die Zeit von der Aussendung bis zum Empfang des Signals und die Schall- oder Lichtgeschwindigkeit bestimmt ist; es repoduziert das Linienbild des Objektes zu dem Zeitpunkt, wo das System die Abtastung in dem künstlichen Aperturbereich beendet hat; es bildet sequentiell das Linienbild der Mittellinie im künstlichen Aperturbereich ab, und zwar durch sequentielles Verschieben des künstlichen Aperturbereiches um einen Abtastbereich; es berechnet vorläufig die Äquidistanzliniengruppe, die einer Abtastzahl des empfangenen Signalzuges entspricht, der einem Abtastpunkt entspricht, um eine Tabelle von Äquidistanzlinien aufzustellen, wenn das empfangene Signal auf der Äquidistanzlinie gleichmäßig verteilt wird, so daß das empfangene Signal unter Bezugnahme auf die Äquidistanzlinientabelle gleichmäßig verteilt wird. Diese Äquidistanzlinientabelle wird gemeinsam genutzt, wenn der empfangene Signalzug an sämtlichen Abtastpunkten gleichmäßig verteilt wird, und nachdem die Korrektur der wiedergegebenen Bildintensität, die von der Ausbreitungsentfernung der Ultraschall- oder elektromagnetischen Welle der Strahlaufweitung oder -spreizung der Ultraschall- oder elektromagnetischen Welle und dergleichen abhängt, durch Korrigieren der Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellenausbreitungseigenschaften durchgeführt worden ist, kann ein reproduziertes oder wiedergegebenes Bild hoher Qualität erhalten werden, das nicht von dem Abstand zu dem abzubildenden Objekt abhängt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Bildwiedergabe eines Objektes mit einem Verfahren künstlicher Apertur;

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung einer Laufzeit-Ortskurve von der Aussendung bis zum Empfang eines Signals, wenn ein Ultraschall-Sendeempfängerelement das Ultraschallsignal empfängt, das von einem abzubildenden Objekt längs einer Abtastlinie (Ebene) reflektiert wird;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des erforderlichen Abtastbereiches einer abzubildenden Fläche (einer abzubildenden Objektlinie), einer erforderlichen empfangenen Ultraschallwellen-Signalgruppe, um ein Bild zu erzeugen, und eines erforderlichen Abtastbereiches eines Ultraschall-Sendeempfängerelementes, der erforderlich ist, um eine Empfangssignalgruppe im Falle der Abbildung eines Objektes gemäß dem Verfahren mit künstlicher Apertur zu erhalten;

Fig. 4 eine Darstellung zur grundsätzlichen Erläuterung eines Verfahrens zur Abbildung eines Objektes gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein Funktionsblockschaltbild, um eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abbildung eines Objektes im einzelnen zu erläutern;

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung eines Wellenformspeichers und einer Laufzeit- Ortskurventafel gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung einer Korrekturwerttafel gemäß Fig. 5;

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen einer Laufzeit- Ortskurventafel und einem Wellenformspeicher gemäß Fig. 5 für ein Verfahren zum Abbilden eines Objektes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung des allgemeinen Aufbaus einer Objektabbildungsvorrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 10 ein detailliertes Blockschaltbild eines Bildwiedergabeprozessors gemäß Fig. 9;

Fig. 11 ein Berechnungs-Flußdiagramm, um konkret eine Laufzeit-Ortskurventafel zu erhalten;

Fig. 12 und 13 Darstellungen zur Erläuterung von Datenfeldformaten zum Speichern von Adresseninformation, die gemäß Fig. 11 aus der Laufzeit-Ortskurventafel erhalten wird;

Fig. 14 ein allgemeines Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Abfolge der Operationen in der Vorrichtung;

Fig. 15 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer anderen Bildwiedergabevorrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 16 ein Funktionsblockschaltbild zur näheren Erläuterung einer Vorrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 17 eine Darstellung zur Erläuterung einer kreisförmigen Leitung als zu untersuchendes Objekt, um den Zusammenhang zwischen einem Bildspeicher und einer Äquidistanzlinientafel unter Bezugnahme auf die Vorrichtung gemäß Fig. 16 näher zu erläutern;

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen einer Äquidistanzlinientafel und einem Bildspeicher;

Fig. 19 eine Darstellung zur Erläuterung der Korrekturwerttafel gemäß Fig. 16;

Fig. 20 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips, das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegt;

Fig. 21 eine theoretische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen dem Abbildungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Äquidistanzlinientafel, die zur Wiedergabe eines Bildes verwendet wird;

Fig. 22 ein Funktionsblockschaltbild einer Vorrichtung, welche das erfindungsgemäße Verfahren verwendet;

Fig. 23 ein detailliertes Blockschaltbild eines Bildwiedergabeprozessors in der Vorrichtung gemäß Fig. 22;

Fig. 24 ein Berechnungs-Flußdiagramm, um die Äquidistanzlinientafel zu erhalten; und in

Fig. 25 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Funktionsablaufes in der vorstehend genannten Vorrichtung.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird zunächst im Prinzip beschrieben, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Laufzeit-Ortskurven, die den jeweiligen Bildelementen entsprechen, um Daten der jeweiligen Bildelemente abzugeben, welche ein Linienbild des abzubildenden Liniensegments zu bilden, um die abzubildenden Liniensegmente l einer Mittellinie in einem künstlichen Aperturbereich abzubilden, unterscheiden sich voneinander. Das Funktionsformat der Laufzeit-Ortskurven in einem künstlichen Aperturbereich ist jedoch das gleiche wie das, welches dem Funktionsformat der Laufzeit-Ortskurven in einem anderen künstlichen Aperturbereich entspricht. Mit anderen Worten, durch die Erkenntnis, daß jede Laufzeit-Ortskurve, die der jeweiligen empfangenen Signalgruppe in jedem künstlichen Aperturbereich entspricht, um das Bild des jeweiligen abzubildenden Liniensegmentes in der Richtung direkt unter der Abtastlinie, z. B. der Richtung z in Fig. 1 wiederzugeben, gemeinsam für jede empfangene Signalgruppe in dem jeweiligen künstlichen Aperturbereich verwendet werden kann, der dem abzubildenden und wiederzugebenden Liniensegment entspricht, auch wenn der künstliche Aperturbereich sich in einer anderen Position befindet, wird die gemeinsame Laufzeit-Ortskurve verwendet, um die Bilddaten zu verarbeiten, der künstliche Aperturbereich wird in diesem Zusammenhang für die nachstehenden Darlegungen definiert als derjenige künstliche Aperturbereich, der der Position entspricht, welche am weitesten von dem abzubildenden und wiederzugebenden Abtastpunkt entfernt ist. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert.

Wenn gemäß Fig. 4 ein abzubildendes Liniensegment l1 der Mittellinie eines künstlichen Aperturbereiches SA1 abgebildet und wiedergegeben wird, kann ein abzubildender Punkt auf dem Liniensegment l1 sequentiell wiedergegeben werden mittels der Adresseninformation der Laufzeit-Ortskurve PL einer Laufzeit-Ortskurventafel PT gemäß Fig. 4 für die empfangene Signalgruppe des künstlichen Aperturbereiches SA1. Beispielsweise wird die Adresseninformationsgruppe bezüglich der hyperbelförmigen Laufzeit-Ortskurve PL, deren Scheitel der abzubildende Punkt des Liniensegmentes l ist, in der Laufzeit-Ortskurventafel PT gespeichert. Es wird angenommen, daß ein abzubildendes Liniensegment für den Aperturbereich SA1 gegeben ist durch l1, und ein abzubildendes Liniensegment auf dem Liniensegment l1 ist gegeben durch l1 _k.

Wenn der abzubildende Punkt auf dem Liniensegment, der l1 _k entspricht, gegeben ist durch l_k, und die Laufzeit-Ortskurve entsprechend dem Punkt l_k gegeben ist durch PL_k, so wird die Adresseninformation bezüglich der Laufzeit-Ortskurve PL_k aus der Tafel PT erzeugt. Die Adresseninformation, nämlich das Empfangssignal auf der Laufzeit-Ortskurve PL_k in der empfangenen Signalgruppe in dem Bereich SA1 wird aus einem nachstehend näher beschriebenen Wellenformspeicher erzeugt, und sie wird addiert, um Daten zu erzeugen, bevor die Korrektur eines Bildelementes erfolgt, das dem abzubildenden Punkt l1 _k entspricht. Wenn diese Abfolge für sämtliche abzubildenden Punkte des Liniensegmentes l1 durchgeführt wird, werden Daten vor der Korrektur einer Linie für das Linienbild zur Abbildung des Liniensegmentes l1 erhalten. Wenn dann ein Liniensegment l2 abgebildet wird, das einem künstlichen Aperturbereich SA2 entspricht, der um einen Abtastbereich P′ gegenüber dem künstlichen Aperturbereich SA1 versetzt ist, so wird die empfangene Signalgruppe eines gemeinsamen Bereiches CA im Falle der Aperturbereiche SA1 und SA2 gemeinsam verwendet, wenn die Daten für das Linienbild des Liniensegmentes l2 berechnet werden. Daher wird dafür gesorgt, daß die empfangene Signalgruppe für den Bereich CA auch nach dem Berechnen der Daten für das Linienbild bleibt, bevor das Liniensegment l1 korrigiert wird. Der empfangene Signalzug, der durch das Abtasten eines Abtastpunktes SCP2 erhalten wird, wird zu einer solchen empfangenen Signalgruppe addiert, und die empfangene Signalgruppe für den Bereich SA2 wird in gleicher Weise berechnet wie im Falle des Bereiches SA1, um Daten für ein Linienbild zu erhalten, bevor die Korrektur für das Liniensegment l2 erfolgt.

Wenn der abzubildende Punkt l2 _k auf dem Liniensegment l2 dem Punkt l_k auf dem Liniensegment l entspricht, kann die Adresseninformation bezüglich der gleichen Laufzeit-Ortskurve PL_k am Punkt l1 _k gemeinsam verwendet werden. Somit kann die Adresseninformation bezüglich der in der Tafel PT gespeicherten Laufzeit-Ortskurve PL gemeinsam verwendet werden, um Daten für jedes Linienbild für die empfangene Signalgruppe des jeweiligen künstlichen Aperturbereiches zu erhalten. Wenn der oben beschriebene Verarbeitungsvorgang sequentiell wiederholt wird, um die Daten für das Linienbild in jedem Einzelfall zu korrigieren, wie es nachstehend beschrieben ist, wird sequentiell ein zweidimensionales Bild als Zusammenstellung von Linienbildern erzeugt. Dabei ist beispielsweise im Falle der künstlichen Aperturbereiche SA1 und SA2 festzustellen, daß die empfangenen Signalzüge im gemeinsamen Bereich CA vollständig die gleichen sind, ausgenommen daß der Abtastpunkt SCP1 am linken Ende des künstlichen Aperturbereiches SA1 sich von dem Abtastpunkt SCP2 am rechten Ende im künstlichen Aperturbereich SA2 unterscheidet.

Mit anderen Worten, wenn ein zweidimensionaler Speicher, nachstehend kurz als Wellenformspeicher bezeichnet, um nur die empfangene Signalgruppe in nur einem künstlichen Aperturbereich zu speichern, vorgesehen ist und ein Ultraschall- Sendeempfängerelement sequentiell abgetastet wird, so wird eine Ultraschallwelle ausgesendet und empfangen, ein empfangenes Signal wird analog/digital umgewandelt und dann im Wellenformspeicher gespeichert, sämtliche empfangenen Signalgruppen in dem Wellenformspeicher werden einer Linienverschiebung um eine Abtastung bzw. einen Scan unterzogen, und der empfangene Signalzug wird, nach der Linienverschiebung, in der Spalte zum Speichern gespeichert, wo der empfangene Signalzug, der dem Abtastpunkt unmittelbar vor dem letzten derzeit zu speichernden Abtastpunkt vor der Linienverschiebung entspricht, gespeichert war. Dann ist einsichtig, daß der Verarbeitungsvorgang für die Wiedergabe der Daten des Linienbildes mit der Tafel PT, die Ausgabe und Anzeige der Daten und die anschließende Verschiebung zum nächsten Abtastpunkt sequentiell wiederholt werden können.

Weiterhin wird der abzubildende Punkt des Linienbildes des Liniensegmentes l mit den Ultraschallwellen-Ausbreitungseigenschaften korrigiert, bevor das Linienbild ausgegeben und angezeigt wird, um ein reproduziertes Bild auszugeben und anzuzeigen, bei dem die Einflüsse der Ultraschallwellen-Ausbreitungsentfernung und der Ultraschallwellen- Strahlaufweitung entfernt sind. Zu dieser Zeit kann das reproduzierte Bild korrigiert werden, indem man die Daten des Linienbildes des abzubildenden Punktes auf dem Linienbild mit dem Korrekturwert für den Punkt multipliziert, und wenn der Korrekturwert für den abzubildenden Punkt auf dem Linienbild tabelliert ist, kann der Korrekturwert für sämtliche Linienbilder gemeinsam verwendet werden. Falls die empfangenen Signalgruppen verarbeitet werden, so wurde angegeben, daß die empfangene Signalgruppe, die einem künstlichen Aperturbereich entspricht, in dem Wellenformspeicher gespeichert wird. Der Wellenformspeicher kann aber auch eine wesentlich größere Kapazität haben.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ultraschallwellen-Sendeempfängerelement, das eine Apertur d hat und in der Lage ist, einen Ultraschallwellenstrahl mit einem Streuwinkel Rω auszusenden und ein Echo des Strahls zu empfangen. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Objekt oder eine Substanz, und das Innere des Objektes wird mit dem Sendeempfängerelement 1 untersucht, um ein Bild eines internen Defektes herzustellen. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Impulsgenerator zum Anlegen einer nadelförmigen Impulsspannung an das Sendeempfängerelement 1, um ein Ulraschallwellensignal zum Objekt 6 auszusenden. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Empfangsverstärker zum Verstärken des empfangenen Ultraschallwellensignals, das von dem Sendeempfängerelement 1 erhalten wird. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen A/D-Wandler zur Analog/ Digital-Umwandlung des empfangenen Signals, das von dem Empfangsverstärker 8 auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt ist, um einen digitalen Wert zu erzeugen, um kontinuierliche Signale in diskrete Signale mit einer vorgegebenen Abtastzeit umzuwandeln.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Sende/Empfangszeitsteuerung zur Erzeugung von Zeitsteuerungssignalen, um eine Impulsspannung an das Sendeempfängerelement 1 über den Impulsgenerator 7 anzulegen, und zur Erzeugung von Zeitsteuerungssignalen zur Steuerung der Startzeit für den A/D-Wandler 9, um das empfangene Signal analog/digital umzuwandeln. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Meßsystemsteuerung zur Lieferung von Steuersignalen zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals für die Sende/Empfangszeitsteuerung 10, zur Erzeugung eines Steuersignals zum Abtasten des Sendeempfängerlementes 1 auf der Oberfläche des Objektes 6, und zur Steuerung der Zeit für die Eingabe von Positionsinformation zu dem Zeitpunkt, wenn das Sendeempfängerelement 1 die Ultraschallwelle durch den Abtasttreiberkodierer aussendet und empfängt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Abtasttreibereinheit zum Abtasten des Sendeempfängerelementes 1 mit dem Abtaststeuersignal von der Meßsystemsteuerung 11.

Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Wellenformspeicher zum Speichern des empfangenen Signalzuges an dem Abtastpunkt der mit dem A/D-Wandler 9 in einen diskreten Digitalwert umgewandelt ist, während eine sequentielle Linienverschiebung der gesamten Bereichsdaten erfolgt. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Laufzeit-Ortskurventafel zum Abbilden und Wiedergeben von Punkten auf der abzubildenden Linie aus der empfangenen Signalgruppe in dem oben erwähnten künstlichen Aperturbereich; und es bezeichnet auch eine Adressentabelle, in welche eine Adresseninformationsgruppe eingeschrieben wird, um den entsprechenden Wert im empfangenen Signalzug auszulesen, der dem Abtastpunkt von dem Wellenformspeicher 13 entspricht, und zwar gemäß der Laufzeit-Ortskurve, die zum Abbilden und Wiedergeben des abzubildenden Punktes auf der abzubildenden Linie l erforderlich ist, wie es nachstehend beschrieben ist. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Korrekturwerttafel zum Korrigieren des reproduzierten Bildes entsprechend dem Punkt auf der abzubildenden Linie, und der Korrekturwert wird erhalten, um gespeichert zu werden, indem man vorher nur den z-Achsenwert gemäß Fig. 7 des abzubildenden Punktes berechnet, wie es nachstehend beschrieben ist.

Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Bildwiedergabesteuerung, um die Erzeugung der T-Adresse zu steuern, um den von dem A/D-Wandler 9 erhaltenen diskreten Digitalwert in den Speicher 13 einzuschreiben, zur Steuerung der Erzeugung der (i,J)-Adresse zum Auslesen des Wertes aus dem Wellenformspeicher 13 gemäß der Adresseninformation in der Laufzeit-Ortskurventafel 14, zur Steuerung der Erzeugung der k-Adresse, welche die Information im Hinblick darauf ist, welche Nummer des abzubildenden Punktes auf einer abzubildenden Linie l dem addierten oder akkumulierten Resultat eines Wertes entspricht, der ausgelesen wird durch sequentielles oder paralleles Auslesen des Wertes im Wellenformspeicher 13 längs der Laufzeit-Ortskurve, und zur Steuerung der Erzeugung des Signals zum Auslesen des Korrekturwertes aus der Korrekturwerttafel 15 synchron mit der oben erwähnten k-Adresse zum Korrigieren des Bildes für das addierte Resultat als reproduzierter oder wiedergegebener Bildwert.

Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Addierer oder Akkumulator zum Addieren oder Sammeln des Wertes, der aus dem Wellenformspeicher 13 gemäß dem (i,J)-Adressensignal von der Bildwiedergabesteuerung 16 ausgelesen wird. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Multiplizierer, um den Korrekturwert zum Korrigieren des reproduzierten Bildes, der aus der Korrekturwerttafel 15 gemäß dem k-Adressensignal als abzubildende Information von der Bildwiedergabesteuerung 16 ausgelesen wird, mit dem akkumulierten Ergebnis als Ausgangssignal des Akkumulators 17 zu multiplizieren. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Bildpeicher zum sequentiellen Einschreiben des wiederzugebenden, korrigierten Bildes als Ausgangssignal des Multiplizierers 18 entsprechend dem k-Adressensignal von der Bildwiedergabesteuerung 16 und zum Speichern des reproduzierten Bildes der abzubildenden Linie. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Bildanzeige zur Darstellung oder Anzeige des reproduzierten Bildwertes im Bildspeicher 19, während eine sequentielle Linienverschiebung oder ein Bilddurchlauf erfolgt, um kontinuierlich den Bereich der Bildebene in aktualisierter Weise darzustellen.

Die Fig. 6 bis 8 erläutern die Konzeption des Wellenformspeichers 13, der Laufzeit-Ortskurventafel 14 und der Korrekturwerttafel 15 gemäß Fig. 5, wenn das Objekt 6 eine rohrförmige Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt hat.

Der Aufbau des Wellenformspeichers 13 und der Laufzeit- Ortskurventafel 14 gemäß Fig. 5 werden nachstehend im Hinblick auf einen Fall beschrieben, wo das zu untersuchende Objekt 6 eine rohrförmige Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt hat, wie es in Fig. 6 angedeutet ist. In Fig. 6 ist der äußere Radius einer Leitung von dem Zentrum O der Leitung zur Außenwand TO der Leitung gegeben durch Ro; der innere Radius der Leitung von dem Zentrum O der Leitung zur Innenwand TI ist gegeben durch Ri, und es wird angenommen, daß das Ultraschall- Sendeempfängerelement 1 gemäß Fig. 5 die Außenwand TO der Leitung in Umfangsrichtung abtastet. Wenn die Apertur des Sendeempfängerelements 1 den Wert d hat, die Schallgeschwindigkeit in dem Material der Leitung c ist, die Mittenfrequenz der ausgesendeten Ultraschallwelle durch f gegeben ist, die künstliche Aperturbreite an der Außenwand TO der Leitung zur Beobachtung eines Punktes auf der Innenwand TI der Leitung mit Ultraschallwellenstrahl gegeben ist durch L, der Winkel im Zentrum O der Leitung zur Beobachtung der Breite L mit α bezeichnet ist, und der Streuwinkel des Strahles des Sendeempfängerelementes 1 gegeben ist durch Rω, so gelten die nachstehenden Gleichungen. Die Wellenlänge λ der Ultraschallwelle ist gegeben durch

g = c/f (5)

Der Streuwinkel Rω des Ultraschallwellenstrahles läßt sich durch die Gleichung (6) beschreiben:

Rω = λ/d (6)

Die künstliche Aperturbreite L läßt sich mit dem Winkel durch die nachstehende Gleichung (7) darstellen:

L = Ro · α (7)

Zu diesem Zeitpunkt ist der Winkel α durch die nachstehende Gleichung (8) gegeben:

Nun wird der Abtastpunkt Q, z. B. der Abtastpunkt Qi auf der Außenwand der Leitung, der dem Zentriwinkel R, z. B. dem Winkel Ri von dem abzubildenden Liniensegment entspricht, betrachtet. Wenn in der Zeichnung die Position der Dicke Zo auf dem abzubildenden Liniensegment l ist (wenn die Variable k als ein Wert angegeben wird, so ist Zo_k ein Wert von Zo bis zu dem abzubildenden Punkt l_k), so ist der Abstand zur Beobachtung der Position von dem Abtastpunkt Q, z. B. von dem Abtastpunkt Qi gegeben durch Z (in dem Falle, wo die Variable k als ein Wert angegeben ist, ist Z_k ein Wert von Z, wenn der Abtastpunkt Qi ist und der abzubildende Punkt l_k ist). Dabei ist Z gegeben durch die nachstehende Gleichung (9):

Der Winkel R des Abtastpunktes, der sich an der entferntesten Position befindet, zu beobachten an dem Punkt des Abstandes Zo mit dem Ultraschallwellenstrahl in bezug auf das abzubildende Liniensegment l als Referenzlinie am Mittelpunkt O der Leitung, ist begrenzt durch den Streuwinkel Rω der Ultraschallwelle und ist durch die nachstehende Gleichung (10) gegeben:

Somit ist der Bereich des Winkels R_Zo des Abtastpunktes des Ultraschallwellenstrahles zur Beobachtung des Punktes der Dicke Zo im Zentrum O der Leitung gegeben durch die nachstehende Gleichung (11), indem man das abzubildende Liniensegment l als Referenzlinie nimmt:

| R_Zo | R (11)

Wenn das Ultraschallwellensignal sich in einem Abstand Z zwischen dem Abtastpunkt zur Beobachtung des Punktes auf der Innenwand Ti der Leitung mit dem Ultraschallwellenstrahl auf dem abzubildenden Liniensegment l ausbreitet, d. h. der Abtastpunkt von beiden auf der Außenwand TO der Leitung der künstlichen Aperturlänge L endet, die in der Zeichnung mit L angegeben ist, und der Punkt auf der Innenwand Ti der Leitung nicht enthalten ist, um für den empfangenen Signalzug verwendet zu werden, so werden sämtliche abzubildenden Punkte des Liniensegmentes l gemäß der Zeichnung weder abgebildet noch wiedergegeben. Der Wert von Z ist durch die nachstehende Gleichung (12) gegeben:

Hinsichtlich der Kapazität des Wellenformspeichers 13 gemäß Fig. 5 (M × N Rahmenspeicherkonfiguration) ist die Anzahl M von Zeilen gegeben durch ΔR entsprechend dem Winkelabstand im Zentrum O der Leitung bei der Abtastschrittweite des Sendeempfängerelementes 1, und zwar durch die nachstehende Gleichung (13):

M = [L/(Ro · ΔR)]_{Gauss symbol} + 1 (13)

Ferner ist die Anzahl N von Spalten gegeben durch die nachstehende Gleichung (14) in Abhängigkeit von der Abtastzeit Δt_R für den Fall, daß die empfangene Ultraschallwelle analog/digital umgewandelt wird:

N = [2 · Z / (C · Δt_R) + 0.5]_{Gauss symbol} (14)

Dabei repräsentiert das Zeichen [ ]_{Gauss symbol} einen Operator, um den numerischen Wert in [ ] in eine ganze Zahl umzuwandlen. Wenn nun der abzubildende k-te Punkt l_k der Dicke Zok auf dem abzubildenden Liniensegment l abgebildet und wiedergegeben wird, so wird der Wert der (i,J)-Adresse aus der empfangenen Ultraschallwellen-Signalgruppe in dem Wellenformspeicher 13 gemäß Fig. 5 ausgelesen und wie nachstehend erläutert addiert, um den k-ten reproduzierten Bildwert vor der Korrektur zu erhalten. Hier ist ausreichend, anzugeben, daß die J-Adresse, die dem empfangenen Signalzug der i-ten Zeile im Wellenformspeicher 13 gemäß Fig. 5 entspricht, mit diesem Verfahren erhalten werden kann. Die Breite Zok des abzubildenden k-ten Punktes l_k auf dem Liniensegment l ist gegeben durch die nachstehende Gleichung (15):

Der Winkel Ri gemäß Fig. 6, der mit dem abzubildenden Liniensegment l des Abtastpunktes Qi gebildet wird, der dem empfangenen Signalzug der i-ten Zeile entspricht, läßt sich durch die nachstehende Gleichung (16) mit der Anzahl M von Zeilen darstellen, die durch die Gleichung (13) für den Wellenformspeicher (13) gemäß Fig. 5 bestimmt ist:

Der Abstand zwischen dem Abtastpunkt Qi und dem abzubildenden Punkt l_k ist gegeben durch die nachstehende Gleichung (17), wobei Zok und Ri durch die obigen Gleichungen (15) und (16) definiert sind:

Der Wert der Spaltenadresse J, die aus der i-ten Zeile des empfangenen Signalzuges in dem Wellenformspeicher 13 für den Abstand Zk auszulesen ist, ist durch die nachstehende Gleichung (18) gegeben:

J = [ 2 · Zk/(C · Δt_R) + 0.5] _{Gauss symbol} + 1 (18)

Dabei ist der Bereich des Abtastpunktes Qi, der in dem Wellenformspeicher 13 für den abzubildenden Punkt l_k zu definieren ist, d. h. der Bereich der Zeilenadresse i so bestimmt, daß er Werte von i bis I gemäß den nachstehenden Gleichungen (19) und (20) annimmt, die sich unter Verwendung der Gleichungen (10), (11), (15) und (16) berechnen lassen.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Maximalwert k^max der k-Adresse, welche die Sequenz des abzubildenden Punktes l_k angibt, durch die nachstehende Gleichung (21) gegeben:

k^max = [ 2 · (Ro - Ri) /C · Δt_R)]_{Gauss symbol} + 1 (21)

Die Kombination von (k,i,J), die durch das obige Verfahren bestimmt ist, wird vorher berechnet, und das Resultat kann als Adressentabelle in die Laufzeit-Ortskurventafel 14 gemäß Fig. 5 eingeschrieben und dort abgespeichert werden. Fig. 11 zeigt konkret die Art und Weise, wie man die Kombination von k, i und J Adressen erhält, und zwar als Ablaufdiagramm gemäß dem oben beschriebenen Verfahren. Die Kombination von (k,i,J) kann gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 11 berechnet werden, und das Resultat kann als Adressentabelle in die Laufzeit-Ortskurventafel 14 gemäß Fig. 5 oder 14A gemäß Fig. 9 bzw. Fig. 15 eingeschrieben werden.

Wenn in Fig. 6 das Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 gemäß Fig. 5 die Außenwand TO der Leitung in Umfangsrichtung abtastet und die empfangene Signalgruppe, die durch Abtastung von einer künstlichen Aperturlänge L gemäß Fig. 6 erhalten wird, als Bildsignal in der nachstehend beschriebenen Weise verarbeitet wird, so werden die Daten für das Linienbild des Liniensegmentes l vor der Korrektur in der Zeichnung erhalten, der Abtastpunkt des Sendeempfängerelementes 1 und der künstliche Aperturbereich werden in Umfangsrichtung um eine Abtastschrittweite verschoben, das abzubildende Liniensegment l wird ebenfalls in Umfangsrichtung um eine Abtastschrittweite aus der dargestellten Position verschoben, und zwar bei jeder Aussendung und dem Empfang der Ultraschallwelle durch jede Abtastpunktbewegung, und die Daten für das Linienbild vor der Korrektur werden in gleicher Weise für das abzubildende Liniensegment erhalten.

Als nächstes werden die Daten für das Linienbild vor der Korrektur, entsprechend dem abzubildenden Liniensegment l, die mit dem obigen Verfahren als Ausgangssignal des Akkumulators 17 gemäß Fig. 5 erhalten werden, unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert, und zwar im Hinblick auf die Ultraschallwellen-Ausbreitungseigenschaften, im wesentlichen die Korrekturwerttafel 15 zum Korrigieren mit der Ultraschall- Strahlaufweitung und -entfernung. Fig. 7 zeigt den Zustand, wo der Ultraschallwellenstrahl 2 mit räumlicher Ausbreitung von dem Sendeempfängerelement 1 ausgesendet und die reflektierte Welle von dem Punkt am zu untersuchenden Objekt 6 von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen wird. In Fig. 7 wird angenommen, daß die Entfernung oder Abstände zur Abtastlinie (Ebene) 5 der Punkte 21 und 22 jeweils r1 und r2 sind, daß ihre Reflexionseigenschaften gleich sind, daß keine Ultraschallwellen- Einfallswinkelabhängigkeit vorliegt, und daß die Ultraschallwellenreflexion isotrop durchgeführt wird. Wenn der von dem Ultraschall-Sendeempfängerelement ausgesendete Ultraschallwellenstrahl sich auf einer sphärischen Oberfläche ausbreitet, so ist der Schalldruck Pr in der nicht dargestellten Entfernung r von der Abtastlinie (Ebene) 5 gegeben durch die nachstehende Gleichung (22), wenn der Referenzschalldruck, d. h. der Schalldruck in der nicht dargestellten Entfernung r_s gegeben ist durch Ps:

Pr = (r_s/r) Ps (22)

Wenn der Ultraschallwellenstrahl in einer Richtung senkrecht zur Papierebene in der Zeichnung fokussiert ist, d. h. senkrecht zu der Abtastrichtung längs der Abtastlinie 5, ist der Schalldruck Pr in der Entfernung r in gleicher Weise gegeben durch die nachstehende Gleichung (23):

Pr = (r_s/r)^1/2 Ps (23)

Da der erwähnte Schalldruck an einem Punkt in der Entfernung r auftrifft, isotrop reflektiert und von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen wird und sich längs einer sphärischen Oberfläche oder Kugelfläche von dem Punkt zu dem Sendeempfängerelement 1 ausbreitet, so ist der empfangene Schalldruck Pr-r beim Sendeempfängerelement 1 schließlich gegeben durch die nachstehende Gleichung (24) in bezug auf den einfallenden Schalldruck an dem Punkt, der durch die Gleichung (22) gegeben ist:

Pr-r = (1/r) (r_s/r) Ps (24)

Weiterhin ist der empfangene Schalldruck Pr-r durch die nachstehende Gleichung (25) definiert, die sich unter Bezugnahme auf die Gleichung (23) angeben läßt:

Pr-r = (1/r) (r_s/r)^1/2 Ps (25)

Der einfallende Schalldruck Pr auf den Punkt ist im wesentlichen gegeben durch die nachstehende Gleichung (26), wobei der Exponente ª dieser Gleichung (26) einheitlich bestimmt ist durch die Raumausbreitungsgestalt des Ultraschallwellenstrahles 2 von dem Sendeempfängerelement 1:

Somit ist der Schalldruck Pr-r der Ultraschallwelle, die von dem Sendeempfängerlement 1 empfangen und von dem Punkt am Objekt 6 reflektiert wird, gegeben durch die nachstehende Gleichung (27):

Da das Reflexionssignal von dem Punkt im Objekt 6 am Abtastpunkt innerhalb des Ausbreitungsbereiches des Ultraschallwellenstrahles zu der Bildreproduktion addiert wird, die auf dem Verfahren mit künstlicher Apertur gemäß der Erfindung basiert, steigt die Anzahl von Additionsdaten proportional zu der Entfernung r an. Infolgedessen läßt sich als Resultat der Bildwiedergabe aus dem empfangenen Schalldruck gemäß Gleichung (27) das reproduzierte Resultat Fr im Abstand r des Ausgangs des Akkumulators 17 gemäß Fig. 5 darstellen durch die nachstehende Gleichung (28):

Es ist einsichtig, daß der abhängige Term von r immer noch existiert. Das bedeutet, daß die Daten für das Linienbild als Ausgangssignal des Akkumulators 17 gemäß Fig. 5 eine Wiedergabeintensität haben, die von dem Abstand r des Punktes auch dann abhängen, wenn der Punkt die gleiche Reflexionsintensität in dem Objekt hat. Wenn gemäß Fig. 7 die Punkte 21 und 22 wiedergegeben werden, so wird der Punkt 21 verstärkt um (r₂/r₁)a im Vergleich zu dem Punkt 22. Mit anderen Worten, das wiedergegebene Bild wird korrigiert, indem man den von r abhängigen Term in der Gleichung (28) beseitigt, und daraus ergibt sich, daß der Korrekturwert Cr, der durch die nachstehende Gleichung (29) bestimmt ist, mit den Daten für das Linienbild in dem Abstand r multipliziert wird:

Cr = ra (29)

Da somit r in Gleichung (29) dem Wert Zok in Fig. 6 entspricht - siehe die Gleichung (15) - wird (k, Z_Zok) vorher gemäß Gleichung (29) berechnet und eingeschrieben, um in der Korrekturwerttabelle 15 gemäß Fig. 5 gespeichert zu werden, indem man die Werte r und Zok gegeneinander austauscht. Das Ausgangssignal des Akkumulators 17 wird von dem Multiplizierer 18 mit dem Korrekturwert C_Zok multipliziert, der aus der Korrekturwerttafel 15 synchron mit der k-Adresse ausgelesen wird, und die jeweiligen multiplizierten Resultate können als Bilddaten in die Position der k-Adresse des Bildspeichers 19 eingespeichert werden. Bei der obigen Beschreibung werden der Schalldruck-Richtfaktor des Ultraschallwellenstrahles 2 und die Einfallswinkelabhängigkeit der Reflexionsintensität an dem jeweiligen Punkt für den Korrekturwert C_Zok nicht berücksichtigt, wobei C_Zok der Korrekturwert ist, der sich in Abhängigkeit von dem Wert k der k-Adresse ändert. Wenn jedoch ihre physikalischen Werte bekannt sind, ist selbstverständlich, daß C_Zok unter Berücksichtigung dieser Größen berechnet werden kann.

Als nächstes wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform näher erläutert. Ein Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 wird zum nächsten Abtastpunkt auf dem zu untersuchenden Objekt 6 bewegt. Eine Ultraschallwelle wird von dem Sendeempfängerelement 1 in das Objekt 6 ausgesendet, und ihr Echo wird von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen. Dieses empfangene Signal wird sequentiell von dem A/D-Wandler 9 analog/digital in einen diskreten Digitalwert umgewandelt. Die Daten in dem Wellenformspeicher 13 werden einer Linienverschiebung um eine Zeile unterworfen, und der vom A/D- Wandler 9 umgewandelte Digitalwert zu diesem Linienverschiebungs- Zeitwert wird sequentiell in die Position entsprechend der T-Adresse der Zeile (1. Zeile) gespeichert, um die letzten Daten im Wellenformspeicher 13 durch die sequentielle Zuordnung der T-Adresse von der Bildwiedergabesteuerung 16 zu speichern.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Daten in der Zeile, die der T-Adresse des Wellenformspeichers 13 entsprechen, sequentiell um eine Zeile einer Linienverschiebung unterzogen. Somit werden die ältesten Daten (die in der M-ten Zeile gespeicherten Daten) in dem Wellenformspeicher 13 vor dem Speicher des letzten Digitalwertes von einer Linie im Speicher 13 durch diese Linienverschiebung im Speicher 13 ausrangiert. Nachdem somit der Digitalwert bei dem laufenden Abtastpunkt in dem Speicher 13 mit einer Linie gespeichert ist, liefert die Bildwiedergabesteuerung 16 die oben erwähnte (i,J)- Adresse, die entsprechend der k-Adresse von der Laufzeit- Ortskurventafel 14 in den Speicher 13 eingegeben wird. Das Verfahren der Ausgabe der (i,J)-Adresse zu diesem Zeitpunkt enthält die Schritte der Ausgabe der Adresseninformation entsprechend einer Laufzeit-Ortskurve zur Berechnung von einem Bildelementdatum für eine k-Adresse, und die sequentielle Ausgabe der Information in Abhängigkeit von der Laufzeit-Ortskurve.

Wenn die Adresseninformation (i,J) entsprechend einer Laufzeit-Ortskurve sequentiell zum Speicher 13 ausgegeben wird, werden die Daten des in der Adresse gespeicherten Digitalwertes ausgegeben, um von dem Speicher 13 zum Akkumulator 17 als Daten von einem Bildelement vor der Korrektur gesammelt zu werden. Somit werden die Daten jedes Bildelementes vor der Korrektur sequentiell um eine Linie vom Akkumulator 17 gesammelt, und das akkumulierte Resultat wird sequentiell zum Multiplizierer 18 ausgegeben. Der Korrekturwert C_Zok von der Korrekturwerttafel 15 wird entsprechend der k-Adresse, entsprechend den Daten des Bildelementes als akkumuliertes Resultat von der Steuerung 16 synchron mit dem Ausgangssignal des Akkumulators 17 erzeugt und an den Multiplizierer 18 angelegt.

Somit wird das Bildelement für das Linienbild vor der Korrektur als akkumuliertes Resultat des Akkumulators 17 von dem Multiplizierer 18 mit dem Korrekturwert C_Zok multipliziert, um die Korrektur durchzuführen. Die Daten werden somit sequentiell korrigiert, und die korrigierten Daten für das Linienbild, die von dem Multiplizierer 18 abgegeben werden, werden sequentiell in dem Speicher 19 gespeichert, und zwar entsprechend der k-Adresse von der Steuerung 16. Somit werden die Daten für das Linienbild des Liniensegmentes l der Mittellinie in dem künstlichen Aperturbereich, wo der gegenwärtige Abtastpunkt als Endpunkt verwendet wird, in dem Bildspeicher 19 gespeichert. Die Daten für das Linienbild werden von dem Bildspeicher 19 zur Bildanzeige 20 übertragen, um in ein Linienbild einzugehen. Dann wird das Sendeempfängerelement 1 sequentiell in der Abtastrichtung auf dem zu untersuchenden Objekt 6 bewegt, und der obige Vorgang wird wiederholt, um das zweidimensionale Bild als Schnitt des Objektes auf der Bildanzeige 20 zur Anzeige zu bringen. Während bei dem oben beschriebenen Verfahrensablauf mit Akkumulation gearbeitet wird, kann eine derartige Akkumulation auch den Fall der Addition enthalten.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, wo die Laufzeit-Ortskurventafel 14 gemäß Fig. 5 als Adressentabelle aufgebaut ist. Nachstehend ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei dem eine Laufzeit- Ortskurventafel 14 als Tabelle von Verzögerungswerten aufgebaut ist. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 näher erläutert. Fig. 8 zeigt schematisch die Abhängigkeit der Laufzeit-Ortskurventafel 14 im Wellenformspeicher 13 in den Fällen wo der abzubildende Punkt l_k gemäß Fig. 6 zu Wiedergabezwecken abgebildet wird, wobei k als bestimmter Wert angegeben ist.

In Fig. 8 bezeichnet das Symbol PL_k die Laufzeit-Ortskurve für den abzubildenden Punkt l_k, das Symbol PL_k-1 bezeichnet die Laufzeit-Ortskurve für den abzubildenden Punkt l_k-1, und die Laufzeit-Ortskurven sind tatsächlich für die abzubildenden Punkte auf dem Liniensegment l vorgesehen, aber nur zwei von ihnen sind der Einfachheit halber dargestellt. Sämtliche Adressen in dem Wellenformspeicher 13 gemäß Fig. 5, die der Laufzeit-Ortskurve PL_k entsprechen, sind durch (i_k, J_k) dargestellt. Die Maximumzeile i und die Minimumzeile i auf der Kurve PL_k werden durch die Gleichungen (19) und (20) erhalten. Wenn der abzubildende Punkt l_k zu Wiedergabezwecken abgebildet wird, ist die J-Adresse entsprechend i_k = i (oder i) gegeben durch J(i) (oder J(i)).

Wenn i in den Bereich von iY i fällt, so ist die Adresse auf der Laufzeit-Ortskurven PL_k in der i-ten Zeile (Zeilenadresse i) gegeben durch (i_k, J(i_k)). Somit wird die Adressendifferenz ΔJ(i_k) zwischen der oben erwähnten Spaltenadresse J(i) und der Spaltenadresse j(i_k) der oben erwähnten Adresse erhalten, und diese Adressendifferenz wird als Verzögerungswert verwendet. Da hierbei i_k = i ist, wird die Adressendifferenz ΔJ(i_k) für sämtliche i_k in dem Bereich von iY i erhalten. Natürlich geht die Adressendifferenz ΔJ(i_k) auf den Minimumwert Null bei den Adressen (i, J(i)) und (i, J(i)), d. h. der Verzögerungswert wird Null, und geht auf den Maximalwert bei der Adresse des Punktes lk, wo der Verzögerungswert maximal wird.

Wenn der Wellenformspeicher 13 aus einer Schieberegistergruppe besteht und die in jeder Adresse (i_k, J(i_k)) gespeicherten Daten um die Adressendifferenz ΔJ(i_k) in der verzögerten Form verschoben werden, falls eine Verschiebung von sämtlichen Daten in der Pfeilrichtung (Spaltenrichtung) gemäß der Zeichnung erfolgt, so werden die Daten auf der Laufzeit-Ortskurve PL_k nicht auf der hyperbelförmigen Kurve ausgerichtet, sondern auf einer Spalte in der Zeichnung nach der Verschiebung der Daten. Wenn dementsprechend die ausgerichteten Daten in einer Spalte akkumuliert werden, basiert dies auf dem Erhalten von Daten für ein Bildelement für den abzubildenden Punkt l_k. Tatsächlich wird dies ebenfalls im Hinblick auf das Bildelement durchgeführt, welches dem abzubildenden Punkt auf dem Liniensegment l entspricht. Hierbei wird die Differenz der Spaltenadresse in den Zeilen zwischen der Laufzeit-Ortskurve PL_k und der Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} erhalten und festgehalten.

Mit anderen Worten, der Maximumwert und der Minimumwert der Zeilenadresse i für die Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} werden durch die Gleichungen (19) und (20) als i und i erhalten. Die Spaltenadresse, entsprechend i, i wird repräsentiert durch J(i). Der Bereich der Zeilenadresse i auf der Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} ist gegeben durch iY i, und auch durch i = i_{k - 1}. Wenn dann die Adresse in der i-ten Zeile der Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} gegeben ist durch (i_{k - 1}, J(i_{k - 1})) und die Adresse in derselben Zeile der Laufzeit-Ortskurve PL_k gegeben ist durch i_k, J(i_m)), so ist die Spaltenadressendifferenz ΔJ(i_k, i_{k - 1}) der beiden Laufzeit-Ortskurven PL_k und PL_{k - 1} gegeben durch die nachstehende Gleichung (30):

ΔJ(i_{k, k - 1}) = J(i_k) - J(i_{k - 1}) (30)

Wenn daher die Daten auf der Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} verschoben und in einer Spalte in dem Wellenformspeicher 13 ausgefluchtet werden, so werden die Daten auf jeder Laufzeit- Ortskurve PL_k durch jede Spaltenadressendifferenz ΔJ(i_{k - 1}, i_{k - 2}) in bezug auf jede Zeile verschoben. Somit werden die Daten der Laufzeit-Ortskurve PL_{k - 1} in einer Zeile ausgefluchtet, mit dem Akkumulator 17 akkumuliert, und dann werden die Daten um ΔJ(i_k, i_{k - 1}) verschoben. Dann sind die Daten auf der ursprünglichen Laufzeit-Ortskurve PL_k in einer Spalte ausgefluchtet und können vom Akkumulator 17 akkumuliert werden.

Dementsprechend werden sämtliche Werte von 1 bis k^max genommen, ohne das k zu spezifizieren, gemäß der Gleichung (30) berechnet, und die Kombination von (k, i, ΔJ(i_{k,k - 1})) einschließlich ΔJ(i_{k,k - 1}) wird tabelliert und in der Laufzeit-Ortskurventafel 14 gemäß Fig. 5 gespeichert, wobei k eine Variable ist, die der Beziehung 1 k k^max genügt. Somit werden die Daten sequentiell verschoben und addiert für sämtliche abzubildende Punkte auf dem Liniensegment l von (k, i, ΔJ(i_{k,k - 1})), um sämtliche Bildelementdaten zu erhalten. Zusätzlich gibt es ein Verfahren zum Verschieben in der dem Pfeil entgegengesetzten Richtung in der Zeichnung, d. h. nach rechts.

Der tiefste Endpunkt des Liniensegmentes l ist gegeben durch l, und die Daten im Wellenformspeicher 13 auf der Laufzeit-Ortskurve PL entsprechend dem abzubildenden Punkt l werden um den Verschiebungswert ΔJ(i_k) entsprechend dem oben angegebenen Ausdruck (i_k, J(i_k)) nach rechts verschoben. Dann sind die Daten bezüglich der Laufzeit-Ortskurve PL in einer Spalte ausgefluchtet. Die Daten bezüglich der nächsten Laufzeit-Ortskurve PL befinden sich in der Position, die um den Adressenwert der Adressendifferenz ΔJ(i_{k,k - 1}) der Gleichung (30) verschoben sind, und wenn die Daten um die Adressendifferenz ΔJ(i_{k,k - 1}) nach rechts verschoben sind, sind die Daten in einer Spalte ausgefluchtet. In bezug auf die übrigen Laufzeit-Ortskurven PL, . . ., PL₁, werden die Daten in gleicher Weise wie bei der Laufzeit-Ortskurve PL mit der Gleichung (30) nach rechts verschoben und infolgedessen in einer Spalte ausgefluchtet.

Wenn somit die Verschiebungswerte ΔJ(i) und ΔJ(i_{k,k - 1}) vorher berechnet sind, damit sie in der Laufzeit-Ortskurventafel 14 tabelliert und gespeichert werden, können die Bildelementdaten für sämtliche abzubildende Punkte auf dem Liniensegment l in der oben beschriebenen Weise erhalten werden. Selbstverständlich werden die verschobenen und in einer Spalte ausgefluchteten Daten von dem Akkumulator 17 akkumuliert, von dem Multiplizierer 18 mit dem Korrekturwert C_Zok nach der Akkumulierung multipliziert, und dann als korrigierte Bildelementdaten zur Anzeige gebracht.

Die obige Ausführungsform wurde für den Fall beschrieben, daß die ausgesendeten und empfangenen Ultraschallwellen Ultraschall-Impulswellen sind. Auch wenn jedoch das Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen durch lineare Frequenzmodulation erfolgt, sogenanntes Chirp- Signal, so können die gleichen Vorteile wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten werden, indem man lediglich einen Chirp-Signal-Generator anstelle des Impulsgenerators 7 verwendet und zusätzlich einen Korrelator zwischen dem Empfangsverstärker 8 und dem A/D-Wandler 9 vorsieht, um die gegenseitige Korrelation des Ausgangssignals vom Empfangsverstärker 8 gemäß Fig. 5 mit dem Chirp-Signal von dem Chirp-Signal-Generator 7 als Referenzwelle zu berechnen.

Die Beschreibung der obigen Ausführungsform bezieht sich auf Fälle, wo das Ultraschall-Sendeempfängerelement mechanisch abgetastet oder durchgefahren wird. Auch wenn jedoch das Ultraschall-Sendeempfängerelement aus einer Feldkonfiguration besteht und elektronisch abgetastet wird, wird ein elektronisches Relais rückseitig zu dem Sendeempfängerelement 1 gemäß Fig. 5 hinzugefügt, und eine Relaisschaltsteuerfunktion des elektronischen Relais kann die Meßsystemsteuerung 11 ergänzen Der Wellenformspeicher 13 gemäß Fig. 5 hat gemäß obiger Beschreibung eine Rahmenspeicherkonfiguration von M × N. Eine derartige Rahmenspeicherkonfiguration mit der Kapazität von M × N als Wellenformspeicher 13 ist jedoch nicht immer erforderlich, und der Speicher kann mit der erforderlichen maximalen Kapazität und Konfiguration ausgelegt werden im Hinblick auf den Anwendungsbereich der Vorrichtung, und es ist klar, daß der abzubildende Bereich des Speichers 13, der im Falle der Wiedergabe eines Bildes eine M × N Fläche haben kann, nach links oben verschoben wird.

Auch wenn der Multiplizierer 18 gemäß Fig. 5 zwischen dem Bildspeicher 19 und der Bildanzeige 20 vorgesehen ist, können die gleichen Vorteile wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.

Die obige Ausführungsform ist im Hinblick auf ein Verfahren zur Abbildung eines Objektes mit Ultraschallwellen erläutert worden, aber im Falle von elektromagnetischen Wellen, d. h. bei einem Verfahren zur Abbildung eines Objektes oder der Oberfläche eines Objektes mit Impulsradar können die gleichen Vorteile wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abbildung eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ultraschall-Sendeempfängerelement, das eine Apertur d hat und in der Lage ist, einen Ultraschallwellenstrahl mit einem Streuwinkel Rω auszusenden und das Echo des Strahls zu empfangen. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Objekt oder eine Substanz, die zu untersuchen sind. Ein interner Defekt des Objektes 6 wird abgebildet durch die Abbildung des Inneren des Objektes 6 mit dem Sendeempfängerelement 1. Das Bezugszeichen 7A bezeichnet einen Impulsgenerator zum Anlegen einer nadelförmigen Impulsspannung an das Sendeempfängerelement 1, damit es ein Ultraschallwellensignal von dem Sendeempfängerelement 1 in das Objekt 6 ausstrahlt. Das Bezugszeichen 8A bezeichnet einen Empfangsverstärker zum Verstärken des empfangenen Signals, das von dem Sendeempfängerelement 1 erhalten wird. Das Bezugszeichen 9A bezeichnet einen A/D-Wandler zur Analog/Digital-Umwandlung des empfangenen Signals, das von dem Empfangsverstärker 8A auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt ist, um einen digitalen Wert zu erzeugen, um das diskrete Signal mit einem vorgegebenen Abtastsignal aus dem kontinuierlichen Signal bzw. dem analogen Signal zu bilden.

Das Bezugszeichen 10A bezeichnet eine Sende/Empfangszeitsteuerung, um ein Zeitsteuerungssignal zum Anlegen einer Impulsspannung von dem Impulsgenerator 7A an das Sendeempfängerelement 1 zu erzeugen und um ein Zeitsteuerungssignal zur Steuerung der Startzeit für den A/D-Wandler 9A zu erzeugen, um das empfangene Signal analog/digital umzuwandeln. Das Bezugszeichen 11A bezeichnet eine Meßsystemsteuerung, die beispielsweise einen Mikrocomputer enthält, um das Meßsystem vollständig zu steuern, um ein Steuersignal zur Erzeugung des Zeitsteuerungsignals für die Sende/Empfangszeitsteuerung 10A zu liefern, ein Steuersignal zum Abtasten des Sendeempfängerelementes 1 auf der Oberfläche des Objektes 6 zu erzeugen und die Zeit für die Eingabe von Positionsinformationen zu steuern, wenn das Sendeempfängerelement 1 die Ultraschallwelle über eine Abtasttreibereinheit 12A eines nicht dargestellten Kodierers für das Sendeempfängerelement 1 aussendet und wieder empfängt.

Das Bezugszeichen 12A bezeichnet eine Abtasttreibereinheit zum Abtasten des Sendeempfängerelementes 1 mit dem Abtaststeuersignal von der Meßsystemsteuerung 11A. Das Bezugszeichen 13A bezeichnet einen Bildwiedergabeprozessor, der einen Wellenformspeicher enthält, um sequentiell die diskreten Digitalwerte abzuspeichern, die von dem A/D-Wandler 9A bei jeder Messung an dem Abtastpunkt erhalten werden, und zur sequentiellen Abbildung und Wiedergabe, wobei auf eine nachstehend näher beschriebene Laufzeit- Ortskurventafel 14A Bezug genommen wird. Das Bezugszeichen 14A bezeichnet eine Laufzeit-Ortskurventafel zur Abbildung und Wiedergabe von Punkten auf der abzubildenden Linie aus der empfangenen Signalgruppe in dem oben beschriebenen künstlichen Aperturbereich; es bezeichnet ferner eine Adressentafel, in der Adresseninformation eingeschrieben ist, um den entsprechenden Wert in dem empfangenen Signalzug entsprechend dem Abtastpunkt in Abhängigkeit von der Laufzeit-Ortskurve auszulesen, die zur Abbildung und Wiedergabe jedes abzubildenden Punktes auf der abzubildenden Linie erforderlich ist, wie es nachstehend näher erläutert ist, und um die Adresseninformation dem Bildwiedergabeprozessor 13A zu liefern. Das Bezugszeichen 15A bezeichnet eine Bildanzeige zur Digital/Analog-Umwandlung des reproduzierten Bildwertes für eine Linie, die von dem Bildwiedergabeprozessor 13A erhalten wird, und zur sequentiellen Linienverschiebung, um die Bildebene in einer aktualisierten Weise kontinuierlich zur Anzeige zu bringen.

Fig. 10 zeigt ein detailiertes Blockschaltbild des Bildwiedergabeprozessors 13A. In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 21A einen A/D-Speicher zum sequentiellen Speichern von diskreten Digitalwertzügen, die von dem A/D-Wandler 9A erhalten werden, um vorübergehend Einliniendatenzüge, d. h. diskrete Digitalwerte bei einer bestimmten Abtastperiode, in einem Abtastpunkt in Zusammenwirkung mit dem A/D-Wandler 9A zu speichern. Das Bezugszeichen 22A bezeichnet einen Wellenformspeicher zum sequentiellen Speichern von Einliniendatenzügen, die von dem A/D-Speicher 21A übertragen werden. In Fig. 1 bezeichnet eine Zeile in der Linie einen Linienspeicher zur Bildung des Linienspeichers aus mehreren Zeilen (M Teile). Adressen- und Chipwählsignale jedes Linienspeichers werden unabhängig von einem Adressenschalter 26A geliefert, der nachstehend näher beschrieben ist. Lese/Schreib-Signale nachstehend auch als R/W-Signale bezeichnet, werden gemeinsam für jeden Linienspeicher von einer Bildwiedergabesteuerung 27A geliefert, die nachstehend beschrieben ist. Mit anderen Worten, in dem Wellenformspeicher 22A erfolgt ein Zugriff zu sämtlichen Linienspeichern gleichzeitig durch die unabhängigen Adressen.

Das Bezugszeichen 23A bezeichnet ein Zwischenspeichergatter, das dann arbeitet, wenn der Datenzug von dem A/D-Speicher 21A in den Linienspeicher in der obersten Zeile des Wellenformspeichers 22A eingespeichert wird und zugleich eine Linienverschiebung des Wellenformspeichers 22A erfolgt, um die i-te Datenzeile des anzuschließenden Wellenformspeichers 22A zwischenzuspeichern, um die Daten durch das Gatter in den (i + 1)-ten Speicher des Wellenformspeichers 22A einzugeben.

Genauer gesagt, das Zwischenspeichergatter 23A macht eine Zwischenspeicherung der Daten der j-ten Spalte jeder Zeile des Wellenformspeichers 22A, und verschiebt um eine Zeile nach unten, um in jeder Zeile derselben j-ten Spalte des Wellenformspeichers 22A zu speichern, und macht eine Zwischenspeicherung der Daten der j-ten Spalte, die von dem A/D-Speicher 21A erhalten werden, um sie in der j-ten Spalte in der obersten Zeile des Speichers 22A zu speichern.

Das Bezugszeichen 24A bezeichnet einen Addierer, um parallel Datengruppen zu addieren, die von dem Wellenformspeicher 22A gleichzeitig erhalten werden. Das Bezugszeichen 25A bezeichnet einen Bildspeicher zum Speichern der addierten Daten von einem Bildelement, um sequentiell die Bilddaten um eine Linie in der Adresse zu speichern, die durch die k-Adresse angegeben wird. Das Bezugszeichen 26A bezeichnet einen Adressenschalter, um das Chip-Wähl-Signal und die Adresseninformation J des Linienspeichers, die unabhängig von der Laufzeit-Ortskurventafel 14A geliefert werden, und das Speicheradressensignal SS zu wählen, das über einen Speicherverschiebungs-Adressenbus geliefert wird, der das Chip-Wähl-Signal des Linienspeichers enthält, welches von der nachstehend beschriebenen Bildwiedergabesteuerung 27A über ein Schaltsignal SA geliefert wird, um die Adresse und das Chip-Wähl-Signal unabhängig dem Linienspeicher des Speichers 22A zu liefern.

Das Bezugszeichen 27A bezeichnet eine Bildwiedergabesteuerung, um generell das obige Verarbeitungssystem für die Bildwiedergabe zu steuern, wobei folgende Signale gesteuert werden: Die T-Adresse, um die Speichergruppe in gleicher Weise wie den Speicher 22A auszulesen und zu steuern, um die in der Laufzeit-Ortskurventafel 14A durch vorherige Berechnung gespeicherte Adresseninformation zu speichern, d. h. das Chip-Wähl-Signal und die Spaltenadressendaten J der Spalte des Linienspeichers in dem Speicher 22A, die Speicherverschiebungsadresse zur Vorgabe der Linienverschiebung des Speichers 22A und des Datenzuges zum Speicher 22A zur Eingabezeit, das Adressenschaltsignal SA des Adressenschalters 26A, das Lese/Schreib- Signal oder R/W-Signal zur Steuerung des Schreib/Lese- Betriebes des Speichers 22A, das Zwischenspeichersignal SR und das Gattersignal SG des Zwischenspeichergatters 23A, das zum Zeitpunkt der Linienverschiebung betätigt wird, und das k-Adressensignal sowie das R/W-Signal für die Zuordnung der Position im Falle des Einschreibens von Daten für Einbildelement in den Bildspeicher 25A. Die T-Adresse für die Laufzeit-Ortskurventafel 14A und die k-Adresse für den Bildspeicher 25A gleichen einander und beide werden von der Adresse des Bildspeichers 25A von dem Sendeempfängerelement 1 sequentiell und stationär adressiert.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Beispiel eines Zustandsformats, das in der Laufzeit-Ortskurventafel 14A gebildet wird für die Zeilenadresse i, die Spaltenadresse J und den Adressenwert k, der in der beschriebenen Weise durch vorherige Berechnung erhalten worden ist. Fig. 12 zeigt ein Feld- oder Anordnungsformat in der Laufzeit-Ortskurventafel 14A, um unabhängig und gleichzeitig für eine Linienspeicherzelle (eine Zeilenzelle) auf den Wellenformspeicher 22A der Vorrichtung zuzugreifen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, und um somit eine Laufzeit-Ortskurventabelle für jede Zeile zusammenzustellen, um unabhängig und gleichzeitig Zugriff zu jeder Zeile des Speichers 22A in der Tafel 14A zu nehmen. Beispielsweise entspricht eine der T-Adressen (k-Adressen) einem abzubildenden Punkt auf dem abzubildenden Liniensegment, und die Adresseninformation zum Anwählen sämtlicher Daten in dem Speicher 22A auf der Laufzeit-Ortskurve des abzubildenden Punktes wird gleichzeitig von der Tafel 14A für jede Zeile im Speicher 22A ausgegeben.

In Fig. 12 bezeichnen die Ziffern 1, 2 . . . n im untersten Bereich T-Adressen (k-Adressen). Wenn beispielsweise die Adresse von T = 1 vorgegeben ist, so wird die Bit-Information der gesamten Adresseninformation bezüglich einer Laufzeit- Ortskurve jeder Zeile, die jeder Zeile des Speichers 22A entspricht, unabhängig und gleichzeitig ausgegeben. Die Logikwerte "1", "0", die in der MSB-Biteinheit angegeben sind, sind jedoch Chip-Wähl-Signale, um den Datenausgang des Linienspeichers des Speichers 22A einzuschalten oder auszuschalten. Somit wird die Bit-Information (Spaltenadresse J) als Adresseninformation durch die nächsten Bits von dem MSB zu dem Bit des LSB dargestellt (MSB = signifikantestes Bit; LSB = geringwertigstes Bit).

In Fig. 13 ist eine Spaltenadresse J, d. h. eine T-Adresse repräsentativ angegeben, um ein Bildelement für ein MSB (Chip-Wähl-Signal) und eine Spaltenadresse für einen Wert zu berechnen, aber die Anzahl der MSB und der Spaltenadressen, die der Anzahl von Zeilen des Speichers 22A entsprechen, sind tatsächlich erforderlich, um ein Bildelement zu berechnen, damit es aus der Tafel oder Tabelle 14A ausgegeben werden kann. Jede T-Adresse dient zum Ausgeben der Adresseninformation zur Berechnung jedes Bildelementes aus der Tafel 14A, und es werden n Stücke der T-Adresse gemacht, damit man in der Lage ist, n Stücke von Bildelementen zu berechnen, und ein Liniensegment l wird aus den n Stücken der Bildelemente gebildet.

In der obigen Beschreibung ist angegeben, daß die k-Adressen gleich den T-Adressen sind, da ein einziger Zähler gemeinsam verwendet wird, um die k-Adressen und T-Adressen zu erzeugen.

Fig. 14 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung. In Fig. 14 zeigen:
(a) die Aussendung der Ultraschallwellen,
(b) das Löschen des Wellenformspeichers 22A,
(c) die Analog/Digital-Umwandlung,
(d) das Eingeben und Verschieben von Daten zum Wellenformspeicher 22A,
(e) die Bildwiedergabe, und
(f) die Bilddatenübertragung,
wobei die schraffierten Bereiche die Betriebszustände angeben.

Als nächstes wird der Betrieb der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 9, 10, 12, 13 und 14 näher erläutert. Um den gesamten Bereich des Speichers 22A zu löschen, bevor die Messung beginnt, wird das Zwischenspeichergatter 23A mit dem Gattersignal SG von der Bildwiedergabesteuerung 27A geschlossen, damit es durch das Lese/Schreib-Signal oder R/W-Signal von der Steue 59179 00070 552 001000280000000200012000285915906800040 0002003644363 00004 59060rung 27A für die Anzahl von Zeilen (N) gelöscht wird, während sequentiell die Spaltenadresse aktualisiert wird, d. h. die Speicheradresse des Speichers 22A vom Sendeempfängerelement 1.

Dann beginnt das Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 die Ultraschallwelle am Abtastpunkt auszusenden bzw. zu empfangen, das empfangene Signal wird von dem A/D- Wandler 9A aus einem Analogwert in einen Digitalwert umgewandelt und dann in dem A/D-Speicher 21A gespeichert. Die gespeicherten Daten werden als Bilddaten für die letzte eine Linie von der Bildwiedergabesteuerung 27A durch das vom Speicherverschiebungs-Adressenbus gelieferte Signal SS in die oberste Zeile des Wellenformspeichers 22A eingegeben, und die vorhandenen Liniendaten, die in jeder Zeile des Speichers 22A gespeichert sind, werden um eine Linie (eine Abtastlinie) in Fig. 10 für jeweils eine Zeile nach unten verschoben.

Mit anderen Worten, die Daten der J-ten Spalte jeder Zeile des Speichers 22A, die von dem Speicherverschiebungsadressensignal SS angewählt werden, das über den Speicherverschiebungs- Adressenbus und den Adressenschalter 26A von der Steuerung 27A erhalten wird, werden von dem Zwischenspeichergatter 23A über das Zwischenspeichersignal SR von der Steuerung 27A zwischengespeichert, und wenn die Daten wieder von dem Zwischenspeichergatter 23A in dem Speicher 22A gespeichert werden, so werden die Daten in Form der Verschiebung um eine Zeile zur nächsten Zeile über ein nicht dargestelltes Gatter eingegeben und gespeichert, und zwar als J-te Spaltendaten der nächsten Zeile.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Daten in dem A/D-Speicher 21A in gleicher Weise von dem oben erwähnten Speicherverschiebungs- Adressensignal SS angewählt und als neue Eingabedaten über das Zwischenspeichergatter 23A von der obersten Eingabeeinheit des Speichers 22A eingegeben, und die neuen J-ten Spaltendaten werden in die oberste Zeile durch das R/W-Signal von der Steuerung 27A eingeschrieben, und dann vollständig und gleichzeitig in die J-te Spalte der Daten eingeschrieben, die im Gatter 23A zwischengespeichert sind. Die obige Abfolge von Operationen wird sequentiell wiederholt für die Anzahl von Spalten, um dadurch neue Daten für eine Linie in dem Speicher 21A einzugeben und um die gesamte Verschiebung von einer Zeile von Daten in dem Speicher 22A fertigzustellen.

Wenn dann das signifikanteste Bit MSB und die Spaltenadresseninformation J als in der Tafel 14A gespeichertes Chip-Wähl-Signal von dem T-Adressensignal, gesteuert durch die Steuerung 27A angewählt werden, so werden das J-Adressensignal und das MSB Chip-Wähl-Signal gleichzeitig jeder Zeile des Speichers 22A geliefert, und zwar über den Adressenschalter 26A, der von dem Schaltsignal SA von der Steuerung 27A umgeschaltet wird, und eine Reihe oder Serie von Datengruppen wird gleichzeitig von jeder Zeile des Speichers 22A zum Addierer 24A ausgegeben. Diese Datengruppe sind die Daten längs einer Laufzeit-Ortskurve, und die Gesamtsumme der Datengruppe ist der berechnete Wert von einem Bildelementwert, d. h. einem Bildelement, das zur Wiedergabe des Bildes für eine in dem Speicher 25A zu speichernde Linie erforderlich ist, und die Datengruppe wird außerdem gleichzeitig parallel für alle Zeilen ausgegeben, die simultan von dem Addierer 24A zu addieren sind. Somit wird die Berechnungszeit für ein Bildelement stark verkürzt.

Genauer gesagt, wenn die Steuerung 27A einmal die Tafel 14A anwählt, ist die Berechnung von einem Bildelement beendet, und die Daten für den Bildspeicher 25A zum Speichern der Daten des Bildelementes für eine Linie werden vollständig gespeichert, und zwar durch sequentielles Aktualisieren in Abhängigkeit von der Anzahl n von Bildelementen, um das Bild für eine Linie durch die T-Adresse zum Anwählen der Tafel 14A zu bilden.

Die Daten werden in den Speicher 25A mit derselben k-Adresse wie die T-Adresse, die von der Steuerung 27A geliefert wird, und dem R/W-Signal eingeschrieben.

Die Daten für das Linienbild für eine Linie, die in der oben beschriebenen Weise erhalten werden, werden zur Bildanzeige 15A der nächsten Stufe übertragen, und der Wiedergabeprozeß der Daten für das Linienbild für eine Linie, die von der zeitlich ersten Ultraschallwelle ausgesendet und empfangen wird, ist beendet. Dann werden das Aussenden und Empfangen der Ultraschallwellen nach der zweiten Zeitspanne von dem Sendeempfängerelement 1 durchgeführt, das sich zu dem Abtastpunkt für das entsprechende, zu untersuchende Objekt 6 bewegt hat, um die Ultraschallwelle auszusenden und zu empfangen, und der gleiche Prozeßablauf wie oben beschrieben wird durchgeführt, ohne den Speicher 22A zu löschen, um sequentiell das Aussenden und Empfangen der Ultraschallwelle fortzusetzen, um dadurch das Bild in dem unbegrenzten Bereich wiederzugeben.

Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung werden elektromagnetische Wellen anstelle von Ultraschallwellen gemäß Fig. 9 verwendet. In Fig. 15 bezeichnen die gleichen Symbole wie in Fig. 9 gleiche oder entsprechende Komponenten. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Bodenfläche. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet eine von einem Flugzeug oder einem Satelliten getragene Antenne zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Wellenstrahlen. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet einen Positionsdetektor zur Eingabe des Winkels der Antenne 31 gegenüber der Bodenfläche 30 sowie der Positionssteuerungsinformation für das Nicken, Schlingern oder Gieren der Antenne 31. Eine Meßsteuerung 33, ein Impulsgenerator 34, ein Empfangsverstärker 35 und eine Sende-Empfangszeitsteuerung 36 führen die gleichen Funktionen durch wie die Meßsystemsteuerung 11A, der Impulsgenerator 7A, der Empfangsverstärker 8A und die Sende/Empfangszeitsteuerung 10A, die im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben worden sind. Die Beschreibung dieser Baugruppen erscheint daher an dieser Stelle entbehrlich.

Als nächstes wird eine Ausführungsform eines zweiten Verfahrens zum Abbilden eines Objektes mit ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen gemäß der Erfindung beschrieben.

Diese Ausführungsform der Erfindung wird zunächst im Prinzip beschrieben, um das Verständnis zu erleichtern. In Fig. 20 wird der Abtastwert der Zeit t von der Aussendung bis zum Empfang des empfangenen Signals am Abtastpunkt mit der Position (x, 0) betrachtet als Wert, der von dem abzubildenden Objekt 3 im Abstand von 1/2(ct) im Ausbreitungsmedium 4 reflektiert und empfangen wird; und die Raumposition, wo sich das abzubildende Objekt 3 befindet, liegt auf einem Kreisbogen mit dem Radius 1/2(ct), wobei die Position (x, 0) als Zentrum betrachtet wird. Wenn dieser Kreisbogen als Äquidistanzlinie definiert wird, so ist die Äquidistanzlinie nur innerhalb des Bereiches der Ausbreitung bzw. Streuung des Ultraschallwellenstrahles 2 definiert, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 20 angegeben ist.

Wenn in gleicher Weise die Äquidistanzlinien an den Abtastpunkten des Abtastbereiches betrachtet werden, der durch die künstliche Aperturbreite L bestimmt ist, so bilden die Äquidistanzlinien einen Schnittpunkt an der Position des Warenraumpunktes, wie sich aus Fig. 20 ergibt. Genauer gesagt, wenn sämtliche empfangenen Signalzüge an den Abtastpunkten im künstlichen Aperturbereich gleichmäßig auf die entsprechende Äquidistanzlinie zur Empfangszeit verteilt werden, werden die empfangenen Signalwerte in der Form akkumuliert, die der Akkumulation längs der Äquidistanzlinie an der Position des Warenpunktes äquivalent ist, und das abzubildende Objekt wird schließlich für die Wiedergabe abgebildet. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Äquidistanzlinien, die den Empfangszeiten der empfangenen Signalzüge entsprechen, alle als Tabelle oder Tafel für sämtliche Abtastpunkte gespeichert werden, dann wird die (erforderliche) Kapazität des Tabellenspeichers extrem vergrößert, was zu praktischen Schwierigkeiten führt. Somit wird das Verfahren der gleichmäßigen Verteilung der empfangenen Signalgruppe von sämtlichen Abtastpunkten nun durchgeführt, indem auf die Tabelle Bezug genommen wird für nur die Äquidistanzliniengruppe für einen Abtastpunkt (gemeinsames Zentrum), nämlich nur für die Äquidistanzliniengruppe, die in einem konzentrischen Kreisbogen an einem Punkt als gemeinsames Zentrum liegt.

Dies wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 21 näher erläutert. Wenn gemäß Fig. 21 das Liniensegment l1 als Mittellinie eines künstlichen Aperturbereiches SA1 abgebildet und wiedergegeben wird, wird das empfangene Signal gleichmäßig in einem zweidimensionalen Speicher verteilt, der nachstehend als Bildspeicher bezeichnet und so ausgebildet ist, daß er den Abtastpunkten nur in einem künstlichen Aperturbereich entspricht, und zwar mittels der Äquidistanzlinie EDL in der Äquidistanzlinientafel EDT gemäß der Zeichnung an jedem Abtastpunkt für die empfangene Signalgruppe, die durch Abtastung des künstlichen Aperturbereiches SA1 erhalten wird, und die Daten an den Adressen im Bildspeicher, die der Verteilung entsprechen, werden zu dem Signalwert des empfangenen, gleichmäßig verteilten Signalzuges addiert, und unter der ursprünglichen Adresse abgespeichert.

Wenn der Inhalt des Bildspeichers sequentiell um ein Abtastliniensegment verschoben wird, d. h. eine Linienverschiebung bei jeder gleichmäßigen Verteilung an jedem Abtastpunkt, so werden die Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur des abzubildenden Liniensegmentes l1 am extremen Ende der Verschiebungsrichtung des Bildspeichers zu dem Zeitpunkt gebildet, wenn der künstliche Aperturbereich SA1 ganz abgetastet und vollständig gleichmäßig verteilt ist. Hierbei ist der künstliche Aperturbereich definiert als derjenige, der der Position entspricht, welche von dem abzubildenden und wiederzugebenden Abtastpunkt am weitesten entfernt ist. In dem Fall, wo das abzubildende Liniensegment l₂, das in einer Position anzuordnen ist, die um einen Abtastpunkt P′ von dem abzubildenden Liniensegment l₁ entfernt ist, zu Wiedergabezwecken abgebildet wird, wird die empfangene Signalgruppe des künstlichen Aperturbereiches SA2 zu Wiedergabezwecken abgebildet, indem man genau die gleiche Äquidistanzlinientafel verwendet, die zur Abbildung und Wiedergabe des abzubildenden Liniensegmentes l₁ verwendet wird.

Mit anderen Worte, der künstliche Aperturbereich SA1 wird abgetastet und in dem Bildspeicher gleichmäßig verteilt, und die Daten der benachbarten Zeile zu den Daten, die am extremen Ende als Daten für das Linienbild des abzubildenden Liniensegmentes gebildet werden, werden zu den Daten für das abzubildende Liniensegment l₂ gemacht. Wenn somit im Bildspeicher eine Linienverschiebung um eine Abtastlinie erfolgt, d. h. eine Zeile in der Zeilenrichtung, um die Daten für das Linienbild des abzubildenden Liniensegmentes l₁ hinauszuschieben und um den empfangenen Signalzug, der an dem Abtastpunkt SCP2 erhalten wird, gleichmäßig in dem Bildspeicher zu verteilen gemäß der Adresseninformation, die der Äquidistanzlinie MDL in der Äquidistanzlinientafel EDT entspricht, werden die Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur des abzubildenden Liniensegmentes l₂ an der äußersten Endzeile des Bildspeichers gebildet. Wenn ein derartiger Prozeßablauf wiederholt wird, kann das zweidimensionale Bild als Zusammenstellung von Linienbildelementen wiedergegeben oder reproduziert werden.

Genauer gesagt, beim sequentiellen Abtasten des Ultraschall- Sendeempfängerelementes, Aussenden und Empfangen der Ultraschallwelle, und gleichmäßigen Verteilen mit der Äquidistanzlinientafel EDT, so daß eine Akkumulierung erfolgt, die in dem Bildspeicher abgespeichert wird, ist klar, daß die Liniendaten, die durch die Linienverschiebung aus dem Bildspeicher extrahiert werden, zu den Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur für die Abbildung und Wiedergabe gemacht werden. Wenn die gesamte empfangene Signalgruppe in dem Bildspeicher einer Linienverschiebung genau um eine Abtastung (Scan) unterzogen wird, so wird der empfangene Signalzug, der laufend in dem Bildspeicher erhalten wird, nach der Linienverschiebung entsprechend der Äquidistanzlinie EDL in der Äquidistanzlinientafel EDT gleichmäßig verschoben, die entsprechenden Daten in dem Bildspeicher werden akkumuliert, um im Falle der gleichmäßigen Verteilung gespeichert zu werden, und diese Prozesse werden sequentiell wiederholt.

Wenn die Daten für das so erhaltene Linienbild korrigiert werden, wie es nachstehend beschrieben ist, und für die Anzeige durchlaufen, so wird das Bild der zweidimensionalen Ebene als Zusammenstellung des Linienbildes angezeigt, und das Linienbild wird sequentiell bei jeder Abtastung des Ultraschall-Sendeempfängerelementes addiert, um das Bild zu aktualisieren. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeilenlinie im Bildspeicher, die den Abtastpunkten im Bildspeicher entspricht, zur Mittellinie in Zeilenrichtung gemacht.

Genauer gesagt, es kann in Betracht gezogen werden, wie nachstehend beschrieben, die Äquidistanzlinientafel EDT in Fig. 21 zu ersetzen durch einen Bildspeicher, der eine Kapazität hat, die den Abtastpunkten nur in einem künstlichen Aperturbereich entspricht. Der empfangene Signalzug, der von dem Abtastpunkt (I-1) unmittelbar vor dem willkürlichen Abtastpunkt I erhalten wird, wird gleichmäßig verteilt, um den Kreisbogen in dem Bildspeicher zu bilden, und zwar gemäß einer Vielzahl von Äquidistanzlinien EDL, nachdem der Bildspeicher um eine Abtastlinie zur linken Seite vollständig verschoben worden ist. Der gleichmäßig verteilte Signalwert wird zu den Daten an den entsprechenden Adressen im Bildspeicher addiert, und dieser addierte Wert wird an derselben Adresse gespeichert, und dann werden die Daten im Bildspeicher aktualisiert. Dann werden die Daten von einer vertikalen Zeile am linken Ende im Bildspeicher sequentiell herausgenommen, und die Daten im Bildspeicher werden vollständig einer Linienverschiebung um eine Zeile unterworfen, d. h. um eine Abtastlinie nach links.

Die Daten von einer vertikalen Zeile am linken Ende im Bildspeicher, die in der oben beschriebenen Weise herausgenommen werden, sind die Daten für die Linienabbildung von einem abzubildenden Liniensegment. Dann wird der empfangene Signalzug, der von der Abtastlinie I erhalten wird, gleichmäßig verteilt, und zwar mit derselben Äquidistanzlinie EDL ebenso wie der Signalzug, der bei der Abtastlinie (I-1) erhalten wird, gleichmäßig im Bildspeicher verteilt wird, und zwar entsprechend einer Vielzahl von bogenförmigen Äquidistanzlinien EDL.

Wenn bei dieser gleichmäßigen Verteilung das empfangene Signal "1" in dem empfangenen Signalzug ist, entsprechend dem Abtastpunkt I, wenn die Empfangszeit entsprechend dem Abstand Za verstrichen ist, wird die Adresseninformation, die der Äquidistanzlinie EDLa entspricht, entsprechend dem Abstand Za aus der Äquidistanzlinientafel EDT herausgenommen, der Wert an der entsprechenden Adresse im Bildspeicher gespeichert und das obige Signal "1" gemäß der Adresseninformation addiert, und das addierte Resultat wird an derselben Adresse im Bildspeicher gespeichert. Wenn die Daten in dem Bildspeicher so aktualisiert sind, werden die Daten von einer vertikalen Zeile am linken Ende im Bildspeicher herausgenommen als die Daten für eine Linienabbildung vor der Korrektur des abzubildenden Liniensegmentes, und der Inhalt des Bildspeichers wird einer Linienverschiebung zur linken Seite um eine Zeile unterzogen, damit er für die nächste gleichmäßige Verteilung bereit ist. Der obige Vorgang wird wiederholt, um die sequentiellen Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur zu erhalten, und die Daten für die Linienabbildung werden korrigiert, um sequentiell zur Anzeige gebracht zu werden, um das zweidimensionale Bild zu erhalten.

Fig. 16 zeigt ein Funktionsblockschaltbild zur näheren Beschreibung einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung. In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ultraschall-Sendeempfängerelement. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein zu untersuchendes Objekt, und ein innerer Defekt des Objektes 6 wird durch die Abbildung des Inneren des Objektes 6 mit dem Sendeempfängerelement 1 abgebildet. Das Bezugszeichen 7B bezeichnet einen Impulsgenerator, um das Sendeempfängerelement 1 mit einer nabelförmigen Impulsspannung zu beaufschlagen, um ein Ultraschallwellensignal von dem Sendeempfängerelement 1 in das Objekt 6 auszusenden. Das Bezugszeichen 8B bezeichnet einen Empfangsverstärker zur Verstärkung des empfangenen Ultraschallwellensignals, das von dem Sendeempfängerelement 1 erhalten wird. Das Bezugszeichen 9B bezeichnet einen A/D-Wandler zur Analog/Digital-Umwandlung des empfangenen Signals, das von dem Empfangsverstärker 8B auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt worden ist, um den entsprechenden Digitalwert zu erhalten, um das kontinuierliche Signal mit einer vorgegebenen Abtastzeit in ein diskretes Signal umzuwandeln.

Das Bezugszeichen 10B bezeichnet eine Sende/Empfangszeitsteuerung zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals zum Anlegen einer Impulsspannung von dem Impulsgenerator 7B an das Sendeempfängerelement 1, und zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals zur Steuerung der Startzeit für den A/D-Wandler 9B, um das empfangene Signal analog/digital umzuwandeln. Das Bezugszeichen 11B bezeichnet eine Meßsystemsteuerung, um Steuersignale zu erzeugen zur Erzeugung der verschiedenen Zeitsteuerungssignale für die Sende/Empfangszeitsteuerung 10B, zur Erzeugung eines Steuersignals zum Abtasten des Sendeempfängerelementes 1 auf der Oberfläche des Objektes 6, und zur Steuerung der Zeit für die Eingabe von Positionsinformation, wenn das Sendeempfängerelement 1 über den Kodierer der Abtasttreibereinheit des Sendeempfängerelementes 1 Ultraschallwellen aussendet und empfängt.

Das Bezugszeichen 12B bezeichnet eine Abtasttreibereinheit zum Abtasten des Sendeempfängerelementes 1 mit dem Abtaststeuersignal von der Meßsystemsteuerung 11B. Das Bezugszeichen 13B bezeichnet einen A/D-Linienspeicher zum zeitweiligen oder vorübergehenden Speichern des empfangenen Signalzuges an einem Abtastpunkt, der von dem A/D-Wandler 9B in den diskreten Digitalwert umgewandelt wird. das Bezugszeichen 14B bezeichnet einen Bildspeicher zum kumulativen Speichern durch gleichmäßiges Verteilen des empfangenen Signalzuges, der in dem Speicher 13B gespeichert ist, gemäß der oben erwähnten Äquidistanzliniengruppe und durch Linienverschiebung der gesamten Bereichsdaten um eine Abtastlinie bei jeder Analog/Digital-Umwandlung.

Das Bezugszeichen 15B bezeichnet eine Äquidistanzlinientafel als Referenztafel zum kumulativen Speichern des empfangenen Signalzuges, indem man ihn gleichmäßig in dem Bildspeicher 14B gemäß der Äquidistanzliniengruppe verteilt, und diese ist als Adressentafel ausgebildet, um kumulativ den empfangenen Signalzug gemäß der Äquidistanzlinie zu speichern, die durch den Kreisbogen repräsentiert ist, der durch die Zeit von der Aussendung bis zum Empfang bestimmt ist, und in Abhängigkeit von der Schallgeschwindigkeit, wie es nachstehend näher beschrieben ist. Das Bezugszeichen 16B bezeichnet eine Korrekturwerttafel zum Tabellieren des Bildkorrekturwertes für das reproduzierte Bildelement entsprechend der Spaltenrichtungsadresse k des Linienbildes, das von dem Bildspeicher 14B geschickt wird, und diese Korrekturwerttafel 16B besteht beispielsweise aus einem Linienspeicher mit einer eindimensionalen Konfiguration, wie es nachstehend beschrieben ist.

Das Bezugszeichen 17B bezeichnet eine Bildwiedergabesteuerung zum Auslesen und Steuern, um den (i,J) Adressenwert zu erzeugen, um kumulativ aus der Tafel 15B zur gleichmäßigen Verteilung sämtlicher Werte des empfangenen Signalzuges in dem A/D-Linienspeicher 13B für eine vorgegebene Adresse des Bildspeichers 14B zu speichern, und zwar gemäß der Adresseninformation in der Äquidistanzlinientafel 15B, und zum Auslesen und Steuern, um den Korrekturwert zum Korrigieren der Daten für das Linienbild zu erzeugen, das aus dem Speicher 14B zu jedem Abtastzeitpunkt synchron mit der Spaltenrichtungsadresse k der Daten für das Linienbild extrahiert wird.

Das Bezugszeichen 18B bezeichnet einen Multiplizierer, um den Korrekturwert aus der Bildwiedergabesteuerung 17B mit dem k-Adressenbildwert der Linienbilddaten zu multiplizieren, um die korrigierten und reproduzierten Bilddaten zu erhalten. Das Bezugszeichen 19B bezeichnet eine Bildanzeige zur Darstellung und Anzeige der korrigierten Daten für das Linienbild, das sequentiell als Ausgangssignal des Multiplizierers 18B erhalten wird, und zwar durch sequentielle Linienverschiebung (Durchlauf), um kontinuierlich die Fläche oder den Bereich des Bildes in aktualisierter Weise als zweidimensionales Bild darzustellen, indem man die Linienbilder zusammenstellt bzw. kombiniert.

Der Bildspeicher 14B, die Äquidistanzlinientafel 15B und die Korrekturwerttafel 16B gemäß Fig. 16 werden nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 17, 18 und 19 für einen Fall erläutert, wo das Objekt 6 eine rohrförmige Gestalt hat.

Gemäß Fig. 17 ist die Innenwand einer Leitung mit TI bezeichnet. Die Außenwand der Leitung ist mit TO bezeichnet. Das Zentrum der Leitung ist O, der äußere Radius der Leitung ist Ro, der innere Radius der Leitung ist Ri und es wird angenommen, daß das in Fig. 17 nicht dargestellte Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 eine Abtastung in Umfangsrichtung, z. B. im Uhrzeigersinn, auf der Oberfläche der Außenwand TO der Leitung durchführt. Wenn die Apertur des Sendeempfängerelementes 1, das abgetastet oder durchgefahren wird, den Wert d hat, die Schallgeschwindigkeit in dem Material der Leitung c ist, die Mittenfrequenz der ausgesendeten Ultraschallwelle von dem Sendeempfängerelement 1 den Wert f hat, die künstliche Aperturbreite auf der Außenwand TO der Leitung für einen Punkt auf der Oberfläche der Innenwand TI der Leitung L ist, der Winkel im Zentrum O der Leitung zur Beobachtung der Aperturbreite L mit α bezeichnet ist, und der Streuwinkel des Ultraschallwellenstrahles 2 vom Sendeempfängerelement 1 mit Rω bezeichnet ist, so läßt sich die Wellenlänge λ der Ultraschallwelle durch die nachstehende Gleichung (1a) angeben:

λ = c/f (1a)

Somit ist der Ausbreitungswinkel oder Streuwinkel des Ultraschallwellenstrahles 2 durch die nachstehende Gleichung (2a) gegeben:

Rω = λ/d (2a)

Die künstliche Aperturbreite L ist mit dem Winkel α gegeben durch die nachstehende Gleichung (3a):

L = Ro · α (3a)

Dabei ist der Winkel α durch die nachstehende Gleichung (4a) gegeben:

Wenn die Zeit von der Aussendung bis zum Empfang des n-ten digitalen Abtastwertes von Daten in dem A/D-Linienspeicher 13B gemäß Fig. 16 mit t_n angegeben wird und die Abtastzeit in dem empfangenen Signalzug an einem Abtastpunkt gegeben ist durch Δt_R, so kann die Zeit t_n durch die nachstehende Gleichung (5a) ausgedrückt werden:

t_n = (n - 1) Δt_R (5a)

Der Abstand Zn, also der Radius des Bogens mit dem Abtastpunkt Q als Zentrum der Äquidistanzlinie für die Zeit t_n, ist gegeben durch die nachstehende Gleichung (6a):

Zn = (1/2) C · t_n (6a)

Wenn der definierte Bereich der Äquidistanzlinie mit dem Abstand Zn als der Winkel R im Zentrum O der Leitung gemäß der Zeichnung angesehen wird, so ist dieser Winkel gegeben durch die nachstehende Gleichung (7a):

Wenn somit der n-te digitale Abtastwert des empfangenen Signalzuges auf der Äquidistanzlinie im Abstand Zn gleichmäßig verteilt ist, so ist der variable Winkel RZn, der den Bereich der Äquidistanzlinie definiert, die auf der mittleren Zeile in der Zeilenrichtung in dem Bildspeicher 14B gemäß Fig. 16 basiert, d. h. auf dem laufenden Abtastpunkt entsprechend der Linie basiert, gegeben durch die nachstehende Gleichung (8a):

|RZn| RZn^max (8a)

Wenn sich das Ultraschallwellensignal über die Entfernung zum Endpunkt der Äquidistanzlinie ausbreitet, nämlich die Entfernung oder den Abstand Z zwischen dem Ende der künstlichen Aperturbreite L mit dem abzubildenden Liniensegment l als Zentrum (dem mit L bezeichneten Ende in der Zeichnung) und dem Punkt auf der Innenwand Ti der Leitung des abzubildenden Liniensegmentes l (dem Endpunkt der Äquidistanzlinie), so können gemäß der Zeichnung die Punkte auf der Innenwand Ti der Leitung auf dem abzubildenden Liniensegment l beobachtet werden; es kann aber gemäß der Zeichnung nicht das gesamte abzubildende Liniensegment l abgebildet und wiedergegeben werden, wenn nicht das Ultraschallwellensignal, das sich über die Entfernung Z ausbreitet, als empfangener Signalzug enthalten ist und die Äquidistanzlinie bis Z als enthalten angesehen wird. Hierbei ist Z gegeben durch die nachstehende Gleichung (9a):

Somit ist hinsichtlich der Kapazität des Bildspeichers 14B mit einer M × N Rahmenspeicherkonfiguration gemäß Fig. 16 die erforderliche Anzahl M und N von Zeilen bzw. Spalten durch die nachstehenden Gleichungen (10a) und (11a) gegeben:

Dabei ist ΔR der Winkelabstand im Zentrum O der Leitung für die Abtastschrittweite des Sendeempfängerelementes 1. Außerdem repräsentiert [ ]_{Gauss symbol} einen Operator zur Umwandlung des Wertes in [ ] in eine ganze Zahl.

Nachstehend wird das Verfahren zum Erhalten der Adressengruppe (i,J) für die gleichmäßige Verteilung des empfangenen Signalzuges in dem Bildspeicher 14B gemäß Fig. 16 in Abhängigkeit von der Äquidistanzlinie mit dem Abstand Zn gemäß Gleichung (6a) für einen Abtastpunkt unter Bezugnahme auf Fig. 18 näher erläutert.

Fig. 18 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Bildspeicher 14B mit M Zeilen und N Spalten und der Äquidistanzlinientafel 15B gemäß Fig. 16. Betrachtet man die i-te Zeile des Speichers 14B, so ist der in Fig. 17 nicht dargestellte Winkel Ri im Zentrum O der Leitung von dem Ende zu der i-ten Zeile für die Mittellinienzeile (M + 1)/2 der künstlichen Aperturbreite L zu diesem Zeitpunkt gegeben durch die nachstehende Gleichung (12a), wobei M aus Gleichung (10a) eingesetzt wird:

Da der Winkel Ri durch die Gleichung (8a) begrenzt ist, ist der Definitionsbereich der Zeilenadresse i auf der Äquidistanzlinie in bezug auf den Abstand Zn gegeben durch die nachstehenden Gleichungen (13a) und (14a) unter Verwendung der Gleichungen (7a), (8a), (10a) und (12a):

I = [(M + 1)/2 - (R)/ΔR]_{Gauss symbol} (13a)

I = (M + 1) - i (14a)

Dabei ist die Spaltenadresse J auf der Äquidistanzlinie mit dem Abstand Zn gegeben durch die nachstehende Gleichung (15a):

Die Kombination der (i,J) Adresse auf der Äquidistanzlinie, die mit dem Bogen mit dem Abstand Zn in Fig. 18 dargestellt ist, die mit dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt wird, kann vorher berechnet werden, wobei Zn eine variable Größe ist, die einen Wert bis zu Z annehmen kann, und das Resultat kann eingeschrieben werden, um in der Äquidistanzlinientafel 15B gemäß Fig. 16 als Adressentafel für die Äquidistanzadressen mit dem Abstand Zn gespeichert zu werden.

Die Art und Weise, wie man die Kombination der (i,J) Adresse erhält, die durch das oben beschriebene Verfahren bestimmt ist, ist anhand eines konkreten Flußdiagrammes in Fig. 24 dargestellt. Die Kombination der (i,J) Adresse kann vorher gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 24 berechnet werden, und das Resultat kann zu Speicherzwecken als erforderliche Tabelle in die Tafel 15B gemäß Fig. 16 eingeschrieben werden. Der Abstand Zn ist durch den Wert bestimmt, der der Abtastzahl bis zu dem Abstand Z entspricht, und kann zu Speicherzwecken in die Tafel 15B als Adressentabelle eingeschrieben werden, wie es oben erläutert ist.

Mit anderen Worten, die bogenförmige Äquidistanzlinie wird mit einem Punkt als gemeinsames Zentrum gemäß Fig. 18 gezogen, und die Adresse (i,J) auf jeder Äquidistanzlinie wird vorher in der oben beschriebenen Weise als Adressentabelle berechnet, die in der Tafel 15B gespeichert wird. Die Richtung zur sequentiellen Linienverschiebung des Inhaltes des Speichers 14B ist die Zeilenrichtung, d. h. in Fig. 18 die Richtung von oben nach unten, und die Daten in dem Speicher 14B werden Zeile für Zeile einer Linienverschiebung unterzogen.

Wenn gemäß Fig. 17 das Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 gemäß Fig. 16 abgetastet bzw. durchgefahren wird, beispielsweise im Uhrzeigersinn auf der Außenwand TO der Leitung mit einer künstlichen Aperturbreite L gemäß der Zeichnung, und eine gleichmäßige Verteilung des empfangenen Signalzuges erfolgt, der an einem Abtastpunkt des Endpunktes der künstlichen Aperturbreite L erhalten wird, so werden die Daten für ein Zeilenbild des Liniensegmentes l vor der Korrektur in der M-ten Zeile erhalten, der Abtastpunkt des Sendeempfängerelementes 1 wird verschoben, beispielsweise im Uhrzeigersinn für jeden einzelnen Abtastschritt von dem Endpunkt, das abzubildende Liniensegment l wird ebenfalls für jeden einzelnen Abtastschritt verschoben, und zwar aus der dargestellten Position bei jedem Aussenden und Empfangen der Ultraschallwelle für jede Bewegung des Abtastpunktes, und die Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur werden in gleicher Weise für das abzubildende Liniensegment l erhalten.

Dann bilden die Daten für die Linienabbildung vor der Korrektur entsprechend dem abzubildenden Liniensegment l, die sequentiell durch die Linienverschiebung erhalten werden, den Bildspeicher 14B gemäß Fig. 16, und insbesondere die Korrekturwerttafel 16B für die Korrektur mit den Ultraschallwellen-Ausbreitungseigenschaften, nämlich mit der Entfernung, wie es nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 19 erläutert ist. Fig. 19 zeigt die Art und Weise, wie der Ultraschallwellenstrahl 2 mit der räumlichen Ausbreitung von dem Sendeempfängerelement 1 ausgesendet und die von dem Punkt am zu untersuchenden Objekt 6 reflektierte Welle von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen wird.

In Fig. 19 ist jeder Abstand zur Abtastlinie (Ebene) der Punkte 61 und 62 gegeben durch Zn1 und Zn2, ihre jeweiligen Reflexionseigenschaften sind die gleichen, eine Ultraschallwellen- Einfallswinkelabhängigkeit liegt nicht vor, und die Ultraschallwellenreflexion wird isotrop durchgeführt. Wenn der Ultraschallwellenstrahl, der von dem Ultraschall- Sendeempfängerelement ausgesendet wird, sich auf einer sphärischen Fläche oder Kugelfläche ausbreitet, so ist der Schalldruck Pz in dem Abstand Z von der Abtastlinie (Ebene) durch die nachstehende Gleichung (16a) für die Fälle gegeben, wo der Referenzschalldruck durch Ps gegeben ist, also den Schalldruck in dem Abstand Zs:

Pz = (Zs/Z) Ps (16a)

Wenn der Ultraschallwellenstrahl 2 in einer Richtung senkrecht zur Papierebene in der Zeichnung fokussiert ist, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung längs der Abtastlinie 5, so ist der Schalldruck Pz in dem Abstand Z in ähnlicher Weise gegeben durch die nachstehende Gleichung (17a):

Da der oben erwähnte Schalldruck an dem nicht dargestellten Punkt im Abstand Z auftrifft und isotrop reflektiert und von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen wird, breitet er sich längs der sphärischen Fläche oder Kugelfläche von dem Punkt im Abstand Z zum Sendeempfängerelement 1 aus, so daß sich der empfangene Schalldruck Pz - z beim Sendeempfänger 1 schließlich durch die nachstehende Gleichung (18a) darstellen läßt, und zwar in bezug auf den Einfalls- Schalldruck an dem Punkt im Abstand Z, der durch die Gleichung (16a) gegeben ist:

Pz - z = (1/Z) (Zs/Z) Ps (18a)

Außerdem läßt sich der empfangene Schalldruck durch die nachstehende Gleichung (19a) darstellen, und zwar unter Verwendung der Gleichung (17a):

Pz - z = (1/Z) (Zs/Z)^1/2 Ps (19a)

Der einfallende Schalldruck Pz auf den Punkt ist grundsätzlich gegeben durch die nachstehende Gleichung (20a), wobei der Exponent ª der nachstehenden Gleichung einheitlich bestimmt ist durch die Raumausbreitungsgestalt des Ultraschallwellenstrahles 2 von dem Sendeempfängerelement 1:

Pz = (Zs/Z)a Ps (20a)

Somit ist der von dem Punkt in dem Objekt 6 reflektierte Schalldruck Pz - z der Ultraschallwelle, der von dem Sendeempfängerelement 1 im Abstand Z empfangen wird, gegeben durch die nachstehende Gleichung (21a):

Da das reflektierte Signal von dem Punkt im Objekt 6 am Abtastpunkt innerhalb des Ausbreitungs- oder Streubereiches des Ultraschallwellenstrahles im Falle der Bildwiedergabe akkumuliert wird auf der Basis des Verfahrens künstlicher Apertur gemäß der Erfindung, so steigt der Wert der akkumulierten Daten proportional zum Abstand Z an. Infolgedessen ist als Resultat der Bildwiedergabe mit dem empfangenen Schalldruck gemäß der Gleichung (21a) Fz das Ausgangssignal des Bildspeichers 14B für die Daten für die Linienabbildung im Abstand Z gemäß Fig. 16 als reproduziertes Resultat, wobei Fz durch die nachstehende Gleichung (22a) gegeben ist:

Fz = (Zs/Z)a Ps (22a)

Es ist klar, daß der von z abhängige Term immer noch existiert. Das bedeutet, daß die Daten für das Linienbild als Ausgangssignal des Speichers 14B gemäß Fig. 16 eine Wiedergabeintensität haben, die von dem Abstand Z des Punktes abhängen, auch wenn der Punkt die gleiche Reflexionsintensität in dem Objekt hat. Wenn gemäß Fig. 19 die Punkte 61 und 62 reproduziert werden, so wird der Punkt 61 um (Zn₂/Zn₁)a im Vergleich zum Punkt 62 verstärkt. Mit anderen Worten, das wiedergegebene Bild wird korrigiert, indem man den von Z abhängigen Term in der Gleichung (22a) beseitigt, und daraus ergibt sich, daß der Korrekturwert Cz, der durch die nachstehende Gleichung (23a) bestimmt ist, mit den Daten für das Linienbild im Abstand Z multipliziert wird:

Cz = Za (23a)

Hinsichtlich der Daten für das Linienbild, das aus dem Speicher 14B gemäß Fig. 16 erhalten wird, gilt folgendes: Wenn die Adresse der Spaltenrichtung mit k bezeichnet ist, so wird der Abstand Z_k des Bildelementes der k-Adresse gegeben durch die nachstehende Gleichung (24a):

Z_k = (1/2) (k - 1) · C · ΔtR (24a)

Somit ist es wünschenswert, vorher den Wert von Cz oder die Kombination von (k,Cz_k) für den Wert von k mit den Gleichungen (23a) und (24a) zu berechnen und das abzuspeichernde Resultat in die Tafel 16B gemäß Fig. 16 einzuschreiben. Bei der obigen Beschreibung werden der Schalldruck-Richtfaktor des Ultraschallwellenstrahles und die Einfallswinkelabhängigkeit der Reflexionsintensität an dem entsprechenden Punkt für den Korrekturwert Cz_k nicht berücksichtigt. Wenn jedoch diese physikalischen Werte bekannt sind, ist selbstverständlich, daß Cz_k auch unter Berücksichtigung dieser Größen berechnet werden kann.

Als nächstes wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform näher erläutert. Das Ultraschall-Sendeempfängerelement 1 wird zum nächsten neuesten Abtastpunkt auf dem zu untersuchenden Objekt 6 bewegt. Die Ultraschallwelle von dem Sendeempfängerelement 1 wird in das Objekt 1 am neuesten Abtastpunkt ausgesendet, und ihr Echo wird von dem Sendeempfängerelement 1 empfangen. Dieses empfangene Signal wird sequentiell analog/digital von dem A/D-Wandler 9B in einen diskreten Digitalwert umgewandelt. Die empfangenen Daten, die in den diskreten Digitalwert umgewandelt worden sind, werden sequentiell in dem Speicher 13B gespeichert, wo sie eine Linie des empfangenen Signalzuges werden. Die Bildwiedergabesteuerung 17B liest den (i,J) Adressenwert aus der Tafel 15B aus, um kumulativ den empfangenen Signalzug zu speichern, so daß alle Werte des empfangenen Signalzuges gleichmäßig in den vorgegebenen Adressen des Speichers 14B gemäß der Adresseninformation der Tafel 15B gespeichert werden, und verteilt gleichmäßig den empfangenen Signalzug aus dem Speicher 13B gemäß den Distanzlinien gemäß Fig. 18.

Hierbei wird versuchsweise angenommen, daß der Abstand Zn ein fester Wert ist, die Adresse der Äquidistanzlinie Zn des Speichers 14B entsprechend dem Abstand Zn gegeben ist durch (in, Jn), und der Signalwert in dem empfangenen Signalzug in dem Speicher 13B entsprechend dem Abstand Zn gegeben ist durch Sn. Dann wird der Signalwert Sn in dem Speicher 13B durch die T-Adresse n von der Bildwiedergabesteuerung 17B zugeordnet, der Wert Sn wird zu sämtlichen Werten addiert, die in der Adresse (in, Jn) des Speichers 14B gespeichert sind, und das addierte Resultat wird an der ursprünglichen Adresse (in, Jn) des Speichers 14B abgespeichert.

Somit wird der empfangene Signalzug im Speicher 13B gleichmäßig in dem Speicher 14B verteilt, und die Daten in dem Speicher 14B werden aktualisiert. Die aktualisierten Daten, die in den Adressen (M,1), (M,2) . . . der Zeilenadressen M im Speicher 14B werden sequentiell zum Multiplizierer 18B herausgenommen, und zwar durch die Linienverschiebung des Speichers 14B mit der Bildwiedergabesteuerung 17B. Die herausgenommenen Daten sind von der Adresse (M,1) für die Zeilenadresse M an der Kreuzung der Äquidistanzlinie im Abstand Zz = Ro - Ri und der Zeile M in Fig. 18.

Wenn die Daten für ein Linienbild vollständig herausgenommen sind, wird der Inhalt des Speichers 14B um eine Zeile einer Linienverschiebung unterworfen. Mit anderen Worten, die Daten in der Zeilenadresse M(M = 1,2. . .,M - 1) vor der Linienverschiebung werden zu der Zeilenadresse (M + 1) nach der Linienverschiebung verschoben, und die beispielsweise in der Zeilenadresse (M - 1) gespeicherten Daten werden zu der Speicherposition oder der Zeilenadresse M verschoben, ohne die Spaltenadresse (1 - N) zu ändern.

Andererseits werden die Daten für das Linienbild in dem oben erwähnten einen Linienbild, die sequentiell von dem Speicher 14B zum Multiplizierer 18B geschickt werden, jeweils mit dem Korrekturwert Cz_k multipliziert, der sequentiell aus der Tafel 16B ausgelesen wird, und zwar synchron mit der Erzeugung der k-Adresse durch die Bildwiedergabesteuerung 17B. Die von dem Multiplizierer 18B multiplizierten Daten werden zur Anzeige 19B geschickt, um ein Linienbild des abzubildenden Liniensegmentes l als Mittellinie der künstlichen Aperturbreite mit dem letzten Abtastpunkt als Endpunkt zur Anzeige zu bringen. Andererseits wird das Sendeempfängerelement 1 sequentiell für jeden Abtastschritt auf dem zu untersuchenden Objekt 6 bewegt. Der oben beschriebene Vorgang wird für jede Bewegung wiederholt, um das zweidimensionale Bild des Schnittes oder Bereiches des Objektes 6 auf der Anzeige 19B zur Anzeige zu bringen.

Fig. 22 zeigt ein Funktionsblockschaltbild zur Beschreibung der Wirkungsweise der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 22 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ultraschallwellen-Sendeempfängerelement. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Objekt oder eine Substanz, die zu untersuchen sind, und ein innerer Fehler oder Defekt von diesen wird mit dem Sendeempfängerelement 1 abgebildet. Das Bezugszeichen 7C bezeichnet einen Impulsgenerator zum Anlegen einer nadelförmigen Impulsspannung an das Sendeempfängerelement 1, um ein vorgegebenes Ultraschallwellensignal von dem Sendeempfängerelement 1 in das Objekt 6 auszusenden. Das Bezugszeichen 8C bezeichnet einen Empfangsverstärker zur Verstärkung des empfangenen Signals, das von dem Sendeempfängerelement 1 erhalten wird. Das Bezugszeichen 9C bezeichnet einen A/D-Wandler zur Analaog/Digital- Umwandlung des empfangenen Signals, das von dem Empfangsverstärker 8C auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt worden ist, um ein vorgegebenes kontinuierliches Signal zu digitalisieren und ein diskretes Signal bei einer vorgegebenen Abtastzeit zu erzeugen.

Das Bezugszeichen 10C bezeichnet eine Sende/Empfangszeitsteuerung, um Zeitsteuerungssignal zum Anlegen der Impulsspannung von dem Impulsgenerator 7C an das Sendeempfängerelement 1 sowie ein Zeitsteuerungssignal zur Steuerung der Startzeit für den A/D-Wandler 9C zu erzeugen, um das empfangene und vom Empfangsverstärker 8C verstärkte Signal analog/digital umzuwandlen. Das Bezugszeichen 11C bezeichnet eine Meßsystemsteuerung zur Lieferung eines Steuersignals zur Erzeugung des Zeitsteuersignals für die Sende/Empfangszeitsteuerung 10C, zur Erzeugung des Steuersignals zum Abtasten oder Durchfahren des Sendeempfängerelementes 1 auf der Oberfläche des Objektes 6, und zur Steuerung der Zeit zum Aufnehmen von Positionsinformation zu dem Zeitpunkt, wenn das Sendeempfängerelement 1 das Ultraschallwellensignal über einen Kodierer einer Abtasttreibereinheit für das Sendeempfängerelement 1 aussendet und empfängt.

Das Bezugszeichen 12C bezeichnet eine Abtasttreibereinheit zum Abtasten oder Scannen des Sendeempfängerelementes 1 mit dem Abtaststeuersignal von der Meßsystemsteuerung 11C. Das Bezugszeichen 13C bezeichnet einen Bildwiedergabeprozessor, der einen Wellenformspeicher enthält, um sequentiell den diskreten Digitalwert zu speichern, der von dem A/D-Wandler 9C für jede Messung in dem Abtastpunkt erhalten wird, und zum sequentiellen Abbilden und Wiedergeben des Bildes, und zwar unter Bezugnahme auf eine Äquidistanzlinientafel 14C. Das Bezugszeichen 14C bezeichnet eine Äquidistanzlinientafel mit einer Adressentabellenkonfiguration zum kumulativen Speichern in vorgegebenen Adressen gemäß der Äquidistanzlinie, die durch den Kreisbogen gegeben ist, der bestimmt ist durch die erforderliche Zeit von der Aussendung bis zum Empfang des empfangenen diskreten Signalzuges von dem A/D-Wandler 9C für den nachstehend beschriebenen Bildspeicher. Das Bezugszeichen 15C bezeichnet eine Bildanzeige zur Darstellung des erforderlichen ebenen Bildes in der Weise, daß der Bildbereich oder die Bildfläche kontinuierlich aktualisiert wird, und zwar durch sequentielle Linienverschiebung zur Anzeige des reproduzierten Linienbildes.

Fig. 23 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des Bildwiedergabeprozessors 13C. In Fig. 23 bezeichnet das Bezugszeichen 16C einen A/D-Linienspeicher zum sequentiellen Speichern des diskreten Digitalwertes, der von dem A/D-Wandler 9C erhalten wird, um vorübergehend die an jedem Abtastpunkt in Zusammenwirkung mit dem A/D-Wandler 9C erhaltenen Daten zu speichern. Das Bezugszeichen 17C bezeichnet ein zwischengeschaltetes Gatter, um sequentiell die in dem Speicher 16C gespeicherten Daten in einen Akkumulator 18C einzugeben, um die Daten festzuhalten, während die erforderliche Akkumulierung durchgeführt wird. Das Bezugszeichen 18C bezeichnet einen Akkumulator zum Akkumulieren der empfangenen Daten, die durch das Gatter 17C eingegeben werden, und der Bilddaten in der Adresse des Speichers 21C, die mit der Äquidistanztafel 14Ce vorgegeben ist, und dieser Akkumulierungsvorgang wird gemäß einem Triggersignal durchgeführt, das nach dem Zeitpunkt eingegeben wird, wenn das Gatter 20C geöffnet ist.

Das Bezugszeichen 19C bezeichnet ein Gatter zum Festhalten der Daten, wenn das Ausgangssignal des Akkumulators 18C in den Speicher 21C eingeschrieben wird. Das Bezugszeichen 20C bezeichnet ein Gatter zum Festhalten der Daten auf der Adresse des Speichers 21C, die mit der Tafel 14C vorgegeben wird. Das Bezugszeichen 21C bezeichnet einen Bildspeicher zum Speichern des akkumulierten Resultates, mit dem die Bilddaten an der von der Tafel 14C bestimmten Adresse ausgelesen werden. Diese Bilddaten und die empfangenen Daten werden von dem Akkumulator 18C akkumuliert, und das Ergebnis wird wieder an der ursprünglichen Adresse durch das Gatter 19C eingeschrieben.

Nachdem diese Operation für sämtliche empfangenen Daten durchgeführt worden ist, wird eine Linie durch ein Zwischenspeichergatter 22C verschoben, und die Daten der Linie (in der Zeichnung die oberste Linie mit i = M), die zur Wiedergabe des Bildes fertig zur Berechnung sind, werden in einen Linienbildspeicher 23C eingegeben, und die Daten "0" werden in die unterste Linie (i = 1) gesetzt. Das Bezugszeichen 22 C bezeichnet ein Zwischenspeichergatter zur Eingabe der Daten der Linie (i = M), die fertig sind für die gleichmäßige Verteilung der Daten der künstlichen Aperturbreite in dem Speicher 23C gleichzeitig mit der Linienverschiebung des Speichers 21C, um die (i - 1)-ten Zeilendaten in der Zeichnung zwischenzuspeichern, die Daten zur i-ten Zeile durch Öffnung des Gatters zu übertragen, den Vorgang für die Anzahl von Spalten zu wiederholen, um dadurch gleichzeitig die Daten um eine Linie zu verschieben, die Daten zum Speichern 23C zu übertragen und um die Daten "0" in der untersten Zeile in der Zeichnung zu setzen.

Das Bezugszeichen 23C bezeichnet einen Linienbildspeicher zum Speichern des reproduzierten Bildes der Linie (i = M), bei der die gleichmäßige Verteilung der künstlichen Aperturbreite in dem Speicher 21C beendet ist, wenn das Linienbild sequentiell durch das Zwischenspeichergatter 22C ausgegeben wird. Das Bezugszeichen 24C bezeichnet eine Bildwiedergabesteuerung zum Steuern der Wiedergabe des Bildes, mit der die Daten in dem Speicher 21C ausgelesen werden, und zwar gemäß der vorher in der Äquidistanzlinientafel 14C gespeicherten Adresseninformation, die Zeitsteuerung des Gatters 20C gesteuert wird, die aus dem Speicher 16C ausgelesenen, empfangenen Daten von dem Akkumulator 18C akkumuliert werden, und das Ergebnis über das Gatter 19C an derselben Adresse im Speicher 21C gespeichert wird. Nachdem diese Verarbeitung für die empfangenen Daten durchgeführt worden ist, wird das Zwischenspeichergatter 22C gesteuert, um die Daten um eine Linie in dem Bildspeicher 21C zu verschieben und die Zeit zur Eingabe des reproduzierten Bildes zum Speicher 23C zu steuern.

In Fig. 23 sind der Akkumulator 18C, die Gatter 19C und 20C sowie das Zwischenspeichergatter 22C parallel ausgerichtet, und ihre Anzahl ist gleich der Anzahl von Zeilen i des Speichers 21C; es ist einsichtig, daß diese Anzahl gleich der Anzahl M der Abtastpunkte in dem Bereich der künstlichen Aperturbreite ist.

Fig. 24 zeigt konkret den Prozeßablauf zum Erhalten der Kombination von i und J Adressen. Die Kombination der (i,J) kann vorher gemäß dem Prozeßablaufdiagramm gemäß Fig. 24 berechnet werden, und das Resultat läßt sich als Adresse in die Aquidistanzlinientafel 14C gemäß Fig. 23 einschreiben.

Die Operation der Durchführung des Bildwiedergabeprozesses unter Bezugnahme auf die Äquidistanzlinientafel 14C wird unter Bezugnahme auf Fig. 23 und 25 näher erläutert. Die (i,J) Adresse, die durch die vorherige Berechnung erhalten wird, wird in der Äquidistanzlinientafel 14C gemäß Fig. 23 gespeichert. Fig. 25 zeigt ein Zeitablaufdiagramm der Vorrichtung gemäß Fig. 23. Es wird angenommen, daß die Abtastzahl oder Scan-Zahl des Ultraschall-Sendeempfängerelementes 1 im Bereich der künstlichen Aperturbreite L ist. Dann ist das erhaltene Linienbild bedeutungslos, bis M überschritten wird.

Fig. 25 zeigt den Fall, wo die Abtastzahl L überschreitet, um n-Male von Senden und Empfangen durchzuführen. Das n-te Aussenden und Empfangen der Ultraschallwelle wird durchgeführt, das empfangene Signal wird von dem A/D-Wandler 9C in einen Digitalwert umgewandelt und im Speicher 16C gespeichert. Die in dem Speicher 16C gespeicherten Daten sind die Daten, die mit konstanter Abtastzeit für eine vorgegebene Zeitverzögerung von dem Beginn der Aussendung abgetastet werden, und diese Daten werden sequentiell durch das Gatter 17C in den Akkumulator 18C eingegeben.

Es wird angenommen, daß die k-ten analog/digital umgewandelten Daten in den Akkumulator 18C eingegeben werden. Die Adresse (i,J) der Tafel 14C, die den k-ten Daten entspricht, wird dem Speicher 21C zugeführt, die von dieser Adresse angewählten Bilddaten werden durch das Gatter 20C dem Akkumulator 18C eingegeben, und die erforderliche Akkumulierung wird durchgeführt. Das akkumulierte Ergebnis wird an derselben Adresse des Speichers 21C über das Gatter 19C eingeschrieben. Diese Operation wird durchgeführt für alle empfangenen Daten, die in dem Speicher 16C gespeichert sind, um die Bildwiedergabe zu vervollständigen. Dann werden die Daten in jeder Zeile i des Speichers 21C um eine Linie durch das Gatter 22C verschoben, und die Daten in der obersten Linie in Fig. 23 werden in den Speicher 23C eingegeben, und die Daten in der untersten Linie werden zu "0". Wenn diese Operation beendet ist, ist der Vorgang für das n-te Aussenden und Empfangen vollständig beendet; dann wird das (n + 1)-te Aussenden und Empfangen durchgeführt, und die Bildwiedergabe in einem unbegrenzten Gebiet kann durch Wiederholung dieser Operation durchgeführt werden.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird bei dem Verfahren zum Abbilden eines Objektes auf der Basis eines Verfahrens mit künstlicher Apertur eine ausgezeichnete Azimutauflösung erreicht. Bei diesem Verfahren wird ein Ultraschall- oder elektromagnetischer Wellenstrahl zu dem abzubildenden Objekt ausgesendet, die reflektierte Welle von dem Objekt wird empfangen, die empfangene Signalgruppe in einem künstlichen Aperturbereich wird in dem Wellenformspeicher gespeichert, die Daten für jede Datengruppe werden akkumuliert für die Datengruppe in dem Wellenformspeicher, und zwar entsprechend der Laufzeit-Ortskurve, um die Daten für das Linienbild bei der Mittellinie in dem künstlichen Aperturbereich zu erzeugen. Die Daten für das Linienbild werden mit dem Bildkorrekturwert korrigiert, der durch den Abstand direkt unter der Abtastlinie (Ebene) bestimmt ist. Die korrigierten Daten des Linienbildes werden sequentiell zur Anzeige gebracht, und es erfolgt eine Abbildung, während eine Abtastung bzw. ein Scannen des Sende- und Empfangssystems mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen in dem abzubildenden Raum durchgeführt wird. Dabei kann die erforderliche Speicherkapazität reduziert werden, der begrenzte Speicherbereich kann in effektiver Weise genutzt werden, hinsichtlich der Abbildungszeit kann eine schnellere Verarbeitung, nämlich in Realzeit erfolgen, und die Abbildung kann mit hoher Qualität durchgeführt werden, ohne daß diese von dem Abstand abhängt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Abbildung eines Objektes mit einem Bildwiedergabesystem, das auf dem Verfahren der künstlichen Apertur basiert, eine ausgezeichnete Azimutauflösung erzielt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des empfangenen Signalzuges, der an einem Abtastpunkt durch das Aussenden und Empfangen der Ultraschall- oder elektromagnetischen Welle zu dem bzw. von dem zu untersuchenden Objekt in nur einem künstlichen Aperturbereich erhalten wird, mittels der Äquidistanzlinieninformation in der Äquidistanzlinientabelle. Es erfolgt eine Akkumulierung der Daten in dem Bildspeicher, es erfolgt eine Linienverschiebung des Bildspeichers um eine Zeile nach der gleichmäßigen Verteilung, um die Daten von einem Linienbild durch die Daten der einen Zeile aus dem Bildspeicher durch die Linienverschiebung zu liefern. Das Linienbild wird zur Anzeige gebracht mit den Daten von einem Linienbild, das mit dem Bildkorrekturwert korrigiert worden ist, der durch den Abstand direkt unterhalb der Abtastlinie (Ebene) des Sende- und Empfangssystems bestimmt ist. Auf diese Weise wird das zweidimensionale Bild durch Wiederholung der Operation für jeden Abtastpunkt erhalten. Auch bei diesem Verfahren kann die Speicherkapazität reduziert werden, der begrenzte Speicherbereich kann in effektiver Weise genutzt werden, hinsichtlich der Abbildungszeit kann eine schnellere Verarbeitung erfolgen, da diese in Realzeit geschieht, und es wird somit ein Verfahren angegeben, das sich mit einer Ultraschallabbildungsvorrichtung realisieren läßt, so daß eine Abbildung hoher Qualität durchführbar ist, ohne daß diese von dem Abstand abhängt.

Claims

1. Verfahren zum Abbilden eines Objektes, bei dem ein Zielobjekt unter Verwendung von Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen mit einem Verfahren der künstlichen Apertur abgebildet wird, um ein Bild des Zielobjektes durch mechanisches oder elektronisches Abtasten eines Sendeempfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen zu erhalten, das Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen aussendet, die sich räumlich in Relation zu dem Objekt ausbreiten, und um von dem Objekt reflektierte Wellen zu empfangen, wobei ein Bild des Objekts erhalten wird, indem man eine Laufzeit-Ortskurve längs der Richtung der Abtastung verwendet, die durch eine Phasenverzögerung in dem empfangenen Signal gegeben ist, das in einer Zeitspanne von der Aussendung bis zum Empfang erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine empfangene Signalgruppe von jedem Abtastpunkt der Vielzahl von Abtastpunkten in einem Bereich der künstlichen Aperturbreite verwendet wird, um sequentiell ein Linienbild einer Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches zu reproduzieren, um sequentiell ein Bild des Zielraumgebietes zu erzeugen, während eine Abtastung bzw. ein Scannen des Sendeempfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn ein diskreter Digitalwert, der durch Analog/Digital-Umwandlung eines empfangenen Signalzuges an jedem Abtastpunkt einer Vielzahl von Abtastpunkten in Abhängigkeit vom letzten Abtastpunkt in einem bestimmten künstlichen Aperturbereich erhalten wird, in einem Wellenformspeicher gespeichert wird, der aus einem zweidimensionalen Rahmenspeicher besteht, die laufend gespeicherten Gruppen von empfangenen Signalzügen bis zu dem Abtastpunkt unmittelbar vor dem letzten Abtastpunkt alle einer Linienverschiebung nur um einen Abtastpunktbereich unterzogen werden, der empfangene Signalzug, der dem letzten Abtastpunkt entspricht, in dem Bereich gespeichert wird, in welchem der empfangene Signalzug, der dem direkt vorhergehenden Abtastpunkt entspricht, gespeichert war, und eine sequentielle Wiederholung einer Operation zur Wiedergabe eines Linienbildes einer Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches jedesmal dann erfolgt, wenn eine Ultraschall- oder elektromagnetische Welle ausgesendet bzw. empfangen wird, um einen abzubildenden Raumbereich abzubilden, während ein Abtasten oder Scannen des Sendeempfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Schritte der Tabellierung der Zeilen- und Spaltenadressengruppen in dem Wellenformspeicher, die bestimmt sind durch den Laufzeitort jedes empfangenen Signals an jedem Abtastpunkt der Vielzahl von Abtastpunkten in dem künstlichen Aperturbereich, entsprechend dem jeweiligen Punkt auf der Mittellinie, wenn das Linienbild an der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches abgebildet wird, und gemeinsame Bezugnahme auf die tabellierte Adresse in bezug auf sämtliche Abtastpunkte, um das Linienbild sequentiell wiederzugeben.

4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Tabellieren der Zeilen- und Spaltenadressengruppe in dem Wellenformspeicher, die bestimmt sind durch den jeweiligen Laufzeitort des empfangenen Signals an jedem Abtastpunkt einer Vielzahl von Abtastpunkten in dem künstlichen Aperturbereich, entsprechend dem jeweiligen Punkt auf der Mittellinie, wobei die Spaltenadressendifferenz in der Zeile dem jeweiligen Abtastpunkt als Verzögerungswert entspricht, wenn das Linienbild an der Mittellinie im künstlichen Aperturbereich abgebildet wird, Tabellieren der Verzögerungswertgruppe, sequentielles Verzögern und Addieren des empfangenen Signalzuges bei sämtlichen Zeilen durch Bezugnahme auf die Verzögerungswerttabelle, und sequentielles Wiedergeben des Linienbildes.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Multiplizieren des Bildkorrekturwertes, der durch den Abstand direkt unter der Abtastlinie oder -ebene des Sende- und Empfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen bestimmt ist, mit den Daten für das Linienbild, um die Daten zu korrigieren, sequentielles Anzeigen der Daten für das Linienbild, die an der Mittellinie im künstlichen Aperturbereich korrigiert sind, und Abbilden des abzubildenden Raumbereiches des Objektes, während ein Abtasten oder Scannen des Sende/Empfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Welle erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorheriges Berechnen und Tabellieren der Bildkorrekturwerte, die durch den Abstand direkt unter dem abzubildenden Punkt auf der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches von der Abtastlinie oder -ebene bestimmt sind,
Speichern dieser Werte in einem Linienspeicher mit eindimensionaler Konfiguration,
Auslesen jedes Bildkorrekturwertes aus dem Linienspeicher in Abhängigkeit vom jeweiligen abzubildenden Punkt, und Multiplizieren der Werte miteinander.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch
einen A/D-Wandler (9A) zur Erzeugung eines Digitalwertes durch Digitalisieren des empfangenen Signals in ein diskretes Signal mit einer vorgegebenen Abtastzeit,
einen A/D-Speicher (21A) zum Speichern des diskreten Digitalwertes von dem A/D-Wandler (9A) für eine Linie für jeden Abtastpunkt,
einen Wellenformspeicher (22A) zum sequentiellen Speichern des Digitalwertes für den Linienzug, der in dem A/D-Speicher (21A) gespeichert ist,
ein Zwischenspeichergatter (23A), das vorgesehen ist, um eine sequentielle Linienverschiebung um eine Abtastlinie der Digitalwertgruppe vorzunehmen, die in dem Wellenformspeicher (22A) gespeichert ist,
eine Laufzeit-Ortskurventafel (14A) zum Speichern der entsprechenden Adresseninformation in dem Wellenformspeicher (22A) mit der vorher berechneten Laufzeit-Ortskurve,
einen Addierer (24A) zum gleichzeitigen Addieren des Digitalwertes durch Auslesen des Digitalwertes in dem Wellenformspeicher (22A) entsprechend der einen Laufzeit- Ortskurve der Laufzeit-Ortskurventafel (14A) gemäß der von der Laufzeit-Ortskurventafel (14A) erhaltenen Adresseninformation,
einen Bildspeicher (25A) zum Speichern der Daten des Linienbildes, das der Mittellinie in dem künstlichen Aperturbereich entspricht, durch sequentielles Speichern der Daten von einem Bildelement, die von dem Addierer (24A) erhalten werden,
und eine Bildanzeige (15A) zur Anzeige des Linienbildes, das von dem Bildspeicher (25A) übertragen wird, während eine Digital/Analog-Umwandlung der Daten erfolgt, während die Daten sequentiell durchlaufen.

8. Verfahren zum Abbilden eines Objektes mit Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen, bei dem ein Ultraschall- oder elektromagnetischer Wellenstrahl mit räumlicher Ausbreitung für das zu untersuchende Objekt ausgesendet wird, indem man ein Sende/Empfängersystem für Ultraschall oder elektromagnetische Wellen mechanisch oder elektronisch abtastet (Scannen), wobei das Objekt mit den Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellen mit einem Verfahren der künstlichen Apertur abgebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Sequentielles gleichmäßiges Verteilen der Intensität des empfangenen reflektierten Signals, das innerhalb der Ausbreitung des Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellenstrahles auf einem Kreisbogen, der die Position des Abtastpunktes als Zentrum hat, und den Abstand definiert ist, der gegeben ist durch die erforderliche Zeit von der Aussendung bis zum Empfang sowie die Schallgeschwindigkeit oder Lichtgeschwindigkeit, als Radius, während die reflektierte Welle von dem Objekt empfangen wird,
sequentielles Addieren der diskreten Werte an derselben Position in dem definierten Bereich zur Abbildung des Objektes,
sequentielles Reproduzieren des Linienbildes an der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches, während ein sequentielles Verteilen des empfangenen Signalzuges von jedem Abtastpunkt einer Vielzahl von Abtastpunkten in dem künstlichen Aperturbereich erfolgt,
und sequentielles Abbilden des abzubildenden Raumbereiches durch Abtasten oder Scannen des Ultraschall- oder elektromagnetischen Sende/Empfängersystems.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Verteilen der diskreten Digitalwerte, die durch Analog/ Digital-Umwandlung aus dem empfangenen Signalzug an jedem Abtastpunkt einer Vielzahl von Abtastpunkten erhalten werden,
Durchführen einer Linienverschiebung von sämtichen laufend gespeicherten Daten in dem Bildspeicher zu dem Abtastpunkt unmittelbar vor dem letzten Abtastpunkt um einen Abtastpunkt im Falle der Abspeicherung des akkumulierten Digitalwertes in den Bildspeicher, der als zweidimensionaler Rahmenspeicher ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom letzten Abtastpunkt in einem willkürlichen künstlichen Aperturbereich zu dem Zeitpunkt, wenn der gewünschte reproduzierte Bildwert durch die Akkumulierung erhalten wird,
und sequentielles Wiederholen der Wiedergabeoperation des Linienbildes an der Mittellinie des willkürlichen künstlichen Aperturbereiches zu jedem Sende- und Empfangszeitpunkt des Ultraschall- oder elektromagnetischen Wellenstrahles, während ein Abtasten oder Scannen des Sende/ Empfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen erfolgt, durch Verteilen, Akkumulieren und Speichern des empfangenen Signalzuges, der dem letzten Abtastpunkt entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Tabellieren der Zeilen- und Spaltenadressengruppe in dem Bildspeicher auf dem Kreisbogen, der dem empfangenen Signalzug bei einem vorgegebenen Abtastpunkt entspricht, und gemeinsame Bezugnahme auf die Tabellenadresse für sämtliche Abtastpunkte.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Multiplizieren des Bildkorrekturwertes, der durch den Abstand direkt unter der Abtastlinie oder -ebene des Sende- und Empfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen bestimmt ist, mit den Daten für das Linienbild, um die Daten zu korrigieren,
sequentielles Anzeigen der korrigierten Daten für das Linienbild als Linienbild an der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches,
sequentielles Anzeigen der korrigierten Daten für das Linienbild, das sequentiell bei jedem Abtastpunkt erhalten wird, um den abzubildenden Raumbereich des Objektes abzubilden, während ein Abtasten oder Scannen des Sende/Empfängersystems für Ultraschall- oder elektromagnetische Wellen erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorheriges Tabellieren der Bildkorrekturwerte, die durch den Abstand direkt unter dem abzubildenden Punkt auf der Mittellinie des künstlichen Aperturbereiches bestimmt sind, um die jeweiligen Werte in einem eindimensionalen Linienspeicher zu speichern,
und Multiplizieren jedes Korrekturwertes durch Auslesen des jeweiligen Korrekturwertes, der aus dem Linienspeicher in Abhängigkeit von dem abzubildenden Punkt abzubilden ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch
einen A/D-Wandler (9C) zur Erzeugung von Digitalwerten durch Digitalisieren des empfangenen Signals in ein diskretes Signal mit einer vorgegebenen Abtastzeit,
einen A/D-Linienspeicher (16C) zum Speichern der erhaltenen diskreten Digitalwerte mit einer Einheit,
einen Bildspeicher (21C) zum Auslesen der Bilddaten für den Fall der Berechnung zur Wiedergabe des Bildes,
eine Äquidistanzlinientafel (14C) zum Tabellieren der Äquidistanzlinienverteilung von der Position des Abtastpunktes,
einen Akkumulator (18C) zum Addieren der Bilddaten an der Adresse, die durch die Äquidistanzlinientafel (14C) bezeichnet ist, und der empfangenen Daten, ein Gatter (19C) zum Einschreiben des akkumulierten Resultates in den Bildspeicher (21C),
ein Zwischenspeichergatter (22C) zum Verschieben der Bilddaten um eine Linie in dem Bildspeicher (21C) nach Beendigung der Akkumulierung,
einen Linienbildspeicher (23C) zum Ausgeben der vervollständigten Linie bei der Bildwiedergabe,
und eine Bildanzeige (15C), die sequentiell das Linienbild erhält, um das Bild im Durchlauf zur Anzeige zu bringen.