DE69225824T2

DE69225824T2 - Ultraschallbündelungs-Empfängeranordnung

Info

Publication number: DE69225824T2
Application number: DE69225824T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Iida; Tetsuya Matsushima; Keiichi Murakami
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: DE69225824D1; EP0504841B1; EP0504841A2; EP0504841A3; US5228007A; JPH04291185A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallempfangsstrahlformer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beschreibung der verwandtezi Technik

US-A-4 290 127 offenbart einen Strahiformer für eine Gruppierung von Sonartransducern oder elektromagnetischen Strahlungselementen, einschließlich Mischern zum Übertragen der durch die Transducer empfangenen Signale zu einer niedrigeren Frequenz. Dieser bekannte Strahiformer enthält Verzögerungsleitungen, die mit einer Taktrate arbeiten, die im Verhältnis zur Abnahme der Frequenz verringert wird. Jede Verzögerungsleitung liefert den Signalen von entsprechenden der Transducer Verzögerungen entsprechend der Ankunftszeit der Wellenfront der Strahlung auf die jeweiligen Transducer. Phasenschieber, die zwischen den Mischern und den Verzögerungsleitungen gekoppelt sind, erteilen den Transducersignalen Phasenverschiebungen, die proportional zu den jeweiligen Verzögerungen sind, um die Absenkung der Frequenz zu kompensieren.
Überdies ist es bekannt, eine Ultraschallwelle auf die folgende Art zu fokussieren. Mehrere Transducer, die auf der Oberfläche einer Ultraschallsonde angeordnet sind, werden betrieben, um ein empfangenes Ultraschallwellensignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das elektrische Signal aus jedem Transducer wird durch den Empfangsverstärker verstärkt, der jedem Transducer entspricht, und der Verzögerungsleitung zugeführt, die jedem Transducer zugeteilt ist. Die Verzögerungszeit jeder Verzögerungsleitung wird eingestellt, um das Fokussieren so zu regulieren, daß die Signale, die von einem bestimmten Punkt eines menschlichen Körpers reflektiert werden, von jedem Transducer empfangen werden und gleichzeitig an den Ausgangsanschlüssen von Verzögerungsleitungen abgegeben werden.
Fig. 1 zeigt eine Art eines festen Fokussiersystems beim herkömmlichen Ultraschallwellenempfang. Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet eine Ultraschallsonde, 2-i jeweilige Transducer, 3-i Verzögerungsleitungen, T-i Anschlüsse und A einen Ultraschallwellereflexionspunkt. In dieser Figur sind keine Empfangsverstärker dargestellt.
Das vom Punkt A reflektierte Ultraschallwellensignal wird durch die Transducer 2-i empfangen, und jeder der Transducer 2-i wandelt das Wellensignal in ein elektrisches Signal um.
In diesem Fall ist, da zum Beispiel die Entfernung vom Punkt A zwischen dem Transducer 2-1 und dem Transducer 2-4 unterschiedlich ist, die Verzögerungsleitung 3-i für den Transducer 2-i angeordnet, um diese Entfernungsdifferenz zu korrigieren. Mit anderen Worten wird die Differenz der Entfernung so korrigiert, daß vom Punkt A zur selben Zeit ausgestrahlte Ultraschallsignale durch die jeweiligen Transducer 2-i empfangen und umgewandelt werden, und gleichzeitig an jedem Anschluß T-i erscheinen.
Im Fall des in Fig. 1 gezeigten Systems muß die Verzögerungszeit in den obenerwähnten Verzögerungsleitungen 3-i jedesmal wieder eingestellt werden, wenn die Position des Ultraschallwellenreflexionspunktes A eine andere wird.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils eine andere Art der Struktur der in Fig. 1 gezeigten Verzögerungsleitung In den Zeichnungen bezeichnen Bezugsziffern 3 und 3-i die Verzögerungsleitung, und Bezugsziffer 4 einen Multiplexer. Das Symbol T-i bezeichnet einen Anschluß, der dem in Fig. 1 gezeigten Anschluß entspricht.
Im Fall der Fig. 2 ist eine Verzögerungsleitung 3-i für jeden in Fig. 1 gezeigten Kanal vorgesehen (der Kanal, der jedem Transducer 2-i entspricht), und die oben beschriebene Verzögerungszeit wird im Prinzip durch einen Multiplexer 4 eingestellt.
Im Fall der Fig. 3 ist eine einzige mit Anzapfungen ausgestattete Verzögerungsleitung 3 für mehrere Kanäle vorgesehen, und die Anschlüsse 2-i und T-i, die in Fig. 1 gezeigt werden und den jeweiligen Kanälen entsprechen, sind mit dem Multiplexer 4 verbunden. Der Multiplexer 4 ist so aufgebaut, daß das an den Anschluß auf der Eingangsseite angeschlossene Signal veränderlich an jeden Anschluß auf der Ausgangsseite angeschlossen werden kann. Zum Beispiel wird der oben beschriebene Verbindungszustand geschaltet und eingestellt werden, abhängig davon, welcher Eingangsanschluß zu irgendeinem Transducerausgang geführt werden soll. Mit anderen Worten wird die oben beschriebene Verzögerungszeit im voraus korrekt bestimmt, und dem Signal aus jedem Kanal wird am Ausgangsanschluß der Verzögerungsleitung eine gewünschte Verzögerungszeit gegeben. Der Signale werden dann zusammen addiert.
Wenn ein Signal auf irgendeiner Ultraschallabtastzeile empfangen wird, muß in jedem Moment ein Brennpunkt von einer kurzen Entfernung zu einer langen Entfernung geändert werden. Deshalb muß eine Verzögerungszeit jeder Verzögerungsleitung in Fig. 1 dynamisch verändert werden. Es ist notwendig, einen Multiplexer dynamisch umzuschalten, um eine solche Änderung in Fig. 2 oder Fig. 3 auszuführen. Nichtsdestoweniger wird, wenn ein Multiplexer geschaltet wird, eine Schaltstörung in einem Ausmaß erzeugt, das im Vergleich mit einem Pegel eines Signals, das durch den Multiplexer geht, nicht vernachlässigt werden kann. Zwei typische Verfahren sind bekannt, die diese Probleme lösen können.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Zweistrecken- Wechselschaltungssystems. Die Bezugsziffern 2-i, 3-i und A in Fig. 4 stellen dieselben Glieder wie in Fig. 1 dar. Bezugsziffer 5-i bezeichnet Verstärker, 6A und 6B Verzögerungsleitungseinheiten für folgende Reflexionspunkte #1 und #2, 7A und 7B bezeichnen Addierer, 8 ist ein Auswahlschalter, und B und C bezeichnen andere Reflexionspunkte.
Um das oben beschriebene dynamische Fokussieren zu erreichen, werden die in Fig. 1 gezeigten Verzögerungsleitungen 3-i aufeinanderfolgend und insgesamt umgeschaltet, wenn die Position des Reflexionspunktes eine andere wird, in einer Weise, um jeweilig die entsprechende Verzögerungszeit zu erhalten.
Jedoch treten bei diesem Schaltungsvorgang allgemein Schaltstörungen auf. Daher sind in dem in Fig. 4 gezeigten System die Einheiten 6A und 6B getrennt angeordnet, so daß während die Einheit 6A so eingestellt ist, daß sie das Ultraschallwellensignal vom Reflexionspunkt A ermittelt, oder mit anderen Worten, während der Schalter 8 mit der Seite der Einheit 6A verbunden ist, die Verzögerungsleitungen 3-i2 zusammen in der Einheit 6B so eingestellt werden, daß das Ultraschallwellensignal vom Reflexionspunkt B dann in der Einheit 6B ermittelt werden kann. Während diese Einheit 6B das Ultraschallwellensignal vom Reflexionspunkt B ermittelt, werden die Verzögerungsleitungen 3-i1 in der Einheit 6A zusammen so eingestellt, daß das Ultraschallwellensignal vom Reflexionspunkt C dann in der Einheit 6A ermittelt werden kann.
Diese Prozedur reduziert den ernsten Einfluß der am Schalter 8 erzeugten Schaltstörungen, da das Signal, das durch den Schalter 8 geht, infolge der Addition am Addierer 7A oder 7B in Fig. 4 groß genug ist.
Eines der Probleme im Fall des in Fig. 4 gezeigten Zweisystern- Wechselschaltungssystems ist es, daß zwei Systeme von Verzögerungsleitungsgruppen notwendig sind.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Falls eines Phasensteuerungssystems (siehe US-Patent Nr. 4140022). Die Bezugsziffern 2-i, 3, 5-i und A in der Zeichnung entsprechen jenen, die jeweils in den Figuren 1, 3 und 4 verwendet werden. Bezugsziffer 9-i bezeichnet eine Signalwellenform.
Im Fall des in Fig. 1 gezeigten Systems wird die Differenz der Entfernung vom Reflexionspunkt A durch die Verzögerungsleitungen 3- i korrigiert. Jedoch ist es möglich, zu betrachten, daß der Brennpunkt auf den Reflexionspunkt A eingestellt ist, wenn der positive Spitzenpunkt des Wechselsignals, das zum Beispiel amanschluß T-1 in Fig. 1 auftritt, so synthetisiert werden kann, daß es sich mit den positiven Spitzenpunkten der Wechselsignale überlagert, die an den Anschlüssen T-2, T-3, ..., auftreten, obwohl die Korrektur zum Beseitigen der oben beschriebenen Differenz der Entfernung nicht gemacht wird.
Das in Fig. 5 gezeigte Phasensteuerungssystem nutzt dieses Prinzip. Mit anderen Worten besteht die Differenz der Zeit t zwischen dem Signal 9-1 vom Transducer 2-1 und dem Signal 9-p vom Transducer 2-p am Beginn wie in der Zeichnung gezeigt. Aus diesem Grund fällt der positive Spitzenpunkt des Signals 9-1 nicht immer mit dem positiven Spitzenpunkt des Signals 9-p zusammen und es kann je nachdem dazu kommen, daß er eine entgegengesetzte Phase aufweist.
Das in Fig. 5 gezeigte Phasensteuerungssystem ist mit einer Einrichtung zum Beispiel zum Einstellen der Phase des Signals 9-p versehen und um es in Übereinstimmung mit der Phase des Signals 9-1 zu bringen, obwohl diese Einrichtung aus Fig. 5 weggelassen wird.
Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise der Phaseneinstellungseinrichtung. Bezugsziffer 10 bezeichnet einen Multiplizierer. Es wird hiermit angenommen werden, daß
cos (ω t + φ)
als das Eingangssignal zugeführt wird, und
cos (α t + Θ)
als das Referenzsignal zugeführt wird. In diesem Fall ist das Ausgangssignal des Multiplizierers 10 wie folgt gegeben:
1/2 [cos {(ω + α)t + 4) + φ + Θ} + cos((ω - α)t + φ - Θ}]
Wenn ein Filter in einer Weise angewendet wird, dafl eine Komponente, die zum Beispiel eine Frequenz (ω - a)/2π aufweist, aus dem Ausgangssignal des Multiplizierers 10 extrahiert wird, ist dieses Nach-Multiplikationskanalsignal durch
cos{(ω - α)t + φ - Θ}
gegeben. Es kann folglich erkannt werden, daß die Phase des Nach- Multiplikationskanalsignals einzig durch Einstellen der Phase im Referenzsignal eingestellt werden kann.
Im Fall des in Fig. 5 gezeigten Phasensteuerungssystems wird die Phaseneinstellung auf der Grundlage des in Fig. 6 gezeigten Systems zum Beispiel auf das Signal 9-p angewendet, so daß seine positive Spitze in Übereinstimmung mit jenem des Signals 9-1 sein kann.
Wie oben beschrieben, sind diese beiden System als dynamische Fokussierung bekannt.
Andererseits werden bei der Ultraschalldiagnose die betreffenden Teile abgetastet, während die Ultraschallwelle erzeugt wird, und die reflektierte Welle wird empfangen. In diesem Fall wird die Diagnose durch Aussenden der Ultraschallwelle in eine bestimmte Richtung, Empfangen der reflektierten Welle, Ausstrahlen der Ultraschallwelle in die nächste Richtung, um eine reflektierte Welle zu empfangen, und Wiederholen dieser Prozeduren ausgeführt. Daher wird die Abtastzeit verlängert.
Ein System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsernpfang, um dieses Problem zu verbessern, ist in der Vergangenheit bekannt gewesen.
Fig. 12 zeigt ein typisches System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang. Danach werden die Ausgangsgrößen der Transducer verstärkt, und die Ausgangsgrößen einer Richtung "1" werden durch einen Addierer 104-1 aufsummiert, um eine Endausgangsgröße für eine Richtung "1" zu erzeugen, wohingegen Ausgangsgrößen einer Richtung "2" durch einen Addierer 104-2 aufsummiert werden, um eine Endausgangsgröße fur eine Richtung "2" zu erzeugen.
Fig. 7 zeigt die Arbeitsweise des Systems zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang, und Fig. 8 ist eine Ansicht, die den Schalldruck gegen die Richtungseigenschaften in Fig. 7 zeigt. Die Bezugsziffern 2-i, 5-i, Ai und Bi entsprechen jenen, die in Fig. 1 usw. verwendet werden. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet eine Ausstrahlungsrichtung der Ultraschallwelle, 12-1 bzw. 12-2 sind Empfangsrichtungen und 13-1 bzw. 13-2 sind Fokussiereinheiten.
Im Fall des in Fig. 7 gezeigten Systems zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang wird die Ultraschallwelle in die durch die Bezugsziffer 11 dargestellte Richtung ausgestrahlt, eine Fokussiereinheit 13-1 einer ersten Richtung ist so eingestellt, daß sie eine Reflexion von einem Punkt A1 in der Richtung 12-1 empfängt, und eine Fokussiereinheit 13-2 einer zweiten Richtung ist so eingestellt, daß sie eine Reflexion von einem Punkt A2 in der in der Zeichnung gezeigten Richtung 12-2 empfängt. Selbstverständlich kann verstanden werden, daß die dynamische Fokussierung in den jeweiligen Fokussiereinheiten 13-i in einer Weise ausgeführt wird, daß die Reflexion vom Punkt B1 oder B2 in derselben Richtung empfangen wird.
Fig. 8 ist eine Zeichnung, die das Prinzip des gleichzeitigen Mehrrichtungsernpfangs erläutert. Bezugsziffer 14 in Fig. 8 bezeichnet Ausstrahlungsrichtwirkungseigenschaften gegenüber der Richtung 11, Bezugsziffer 15-1 Empfangsrichtwirkungseigenschaften gegenüber der Richtung 12-1 und Bezugsziffer 15-2 Empfangsrichtwirkungseigenschaften gegenüber der Richtung 12-2.
Wenn die oben beschriebenen Richtwirkungseigenschaften jeweils wie gezeigt Eigenschaften 14 und 15-1 sind, werden die Richtwirkungseigenschaften des durch den Transducer 2-i empfangenen Sig nals die Gesamtsempfangseigenschaf ten, wie sie durch Bezugsziffer 16-i in Fig. 8 dargestellt werden. Es ist möglich, sich zu überlegen, daß die Fokussiereinheit 13-1 der ersten Richtung und die Fokussiereinheit 13-2 der zweiten Richtung in einer Weise angeordnet sind, so daß sie jeweils zu den in der Zeichnung gezeigten Eigenschaften 16-1 und 16-2 passen.
Das Folgende kann angemerkt werden, wenn die Hardwarequantitäten (insbesondere die Anzahl der Verzögerungsleitungen) zwischen dem in Fig. 1 gezeigten System mit festen Brennpunkt, dem in Fig. 4 gezeigten Zweistrecken-Wechselschaltungssystem und dem in Fig. 5 gezeigten Phasensteuerungssystem miteinander verglichen werden. Wenn mit anderen Worten angenommen wird, daß die Quantität des in Fig. 1 gezeigten Systems "1" ist, beträgt die Quantität des in Fig. 4 gezeigten Systems "2" und die Quantität des in Fig. 5 gezeigten Systems beträgt "1".
Überdies kann das Folgende in dem in Fig. 7 gezeigten System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang angemerkt werden.
(1) Die oben beschriebene Hardwarequantität beträgt "2", wenn die feste Fokussierung eingesetzt wird.
(2) Die obige Quantität beträgt "4", wenn das Zweistrecken- Wechselschaltungssystem eingesetzt wird.
(3) Die obige Quantität beträgt "2", wenn das Phasensteuerungssystem eingesetzt wird.
Aus dem obigen ergibt sich die obige Quantität zu "2", selbst wenn das Phasensteuerungssystem eingesetzt wird, wenn das System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang nach dem Erreichen einer dynamische Fokussierung benutzt wird.
Erfindungsgemäß kann sogar nur ein Einstrecken-Strahlformer eine - dynamische Fokussierung nutzen und ferner kann ein gleichzeitiger Mehrrichtungsernpfang durchgeführt werden.

Zusazmnenfasswig der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ultraschallwellenempfangsstrahlsystem bereitzustellen, das es möglich macht, eine dynamische Fokussierung einzusetzen und zur selben Zeit ein System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang anzuwenden, während die Anzahl der notwendigen Verzögerungsleitungen als "1" aufrechterhalten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Verbesserte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ultraschallempfangsstrahlformer ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Art eines System mit fester Fokussierung bei einem herkömmlichen Ultraschallwellenempfang;
Fig. 2 und 3 sind Ansichten, die verschiedene Typen von Strukturen der in Fig. 1 gezeigten Verzögerungsleitung zeigen;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die ein Zweistrecken- Wechselschaltungssystem zeigt;
Fig. 5 ist eine Ansicht, die ein Phasensteuerungssystem zeigt;
Fig. 6 ist eine Ansicht, die die Arbeitsweise der Phaseneinstellung zeigt;
Fig. 7 ist eine Ansicht, die die Arbeitsweise eines Systems zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang zeigt;
Fig. 8 ist eine Ansicht, die den Schalldruck gegen die Richtungseigenschaften in Fig. 7 zeigt;
Fig. 9(A) ist eine skizzierte Ansicht, die den Aufbau der vorliegenden Erfindung zeigt und Fig. 9(B) zeigt Bandeigenschaften jedes Filters und eine Ausgangsgröße eines Transducers;
Fig. 10(A) bis 10(E) sind Ansichten, die Spektraleigenschaften nach dem Mischen mit einer Referenzwelle von 3 MHz und 5 MHz und die Beziehung zwischen den Richtungen "1" und "2" zeigen;
Fig. 11 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
und Fig. 12 ist eine Ansicht, die eine Art eines Systems zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang zeigt.

Bevorzugte Ausfühgsform der Erfindung

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden.
Fig. 9(A) ist eine skizzierte Ansicht, die den Aufbau der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 9(B) zeigt Bandeigenschaften jedes Filters und eine Ausgangsgröße eines Transducers. Bezugsziffer 17-i stellt einen Bandpaßfilter dar, 18 ist ein Addierer und 19-i ist ein Bandpaßfilter Bezugsziffer 20 stellt Frequenzbandeigenschaften eines Signals aus dem Transducer 2-i dar, 21-1 stellt Frequenzbandeigenschaften eines Signals aus dem Filter 17-1 und 21- 2 Frequenzbandeigenschaften eines Signal aus dem Filter 17-2 dar.
Fig. 9(A) kann als ein typisches Beispiel für die Struktur eines Transducers 2-i betrachtet werden (oder mit anderen Worten, einer Struktur, die einem Kanal entspricht). In Fig. 9(A) werden ein erstes Referenzsignal
cos (αt + Θ&sub1;)
und ein zweites Referenzsignal
cos (βt + Θ&sub2;)
so ausgewählt, daß eine Kreisfrequenz a und eine Kreisfrequenz β wechselseitig verschiedene Werte aufweisen, zum Zweck Empfangssig nale zu diskrirninieren, die jeweils den beiden wechselseitig verschiedenen Richtungen entsprechen, wenn ein System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang eingesetzt wird.
Der Phasenwinkel eines ersten Referenzsignals und der Phasenwinkel Θ des zweiten Referenzsignals werden durch dasselbe Zeichen dargestellt, sie weisen aber insbesondere die Kombination von (i) Phasenwinkeln δ, δ' zum Bereitstellen von Richtungseigenschaften, die den wechselseitig verschiedenen Richtungen entsprechen, wenn das System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang eingesetzt wird, und (ii) die Änderung des Phasenwinkels ξ(t) zum Bewirken eines dynamischen Brennpunkts durch ein Phasensteuerungssystem auf.
Mit anderen Worten ist der Phasenwinkel e des ersten Referenzsignals durch
Θ&sub1; = δ + ξ(t)
gegeben, und der Phasenwinkel Θ des zweiten Referenzsignal ist durch
Θ&sub2; = δ' + ξ'(t)
gegeben.
Der Filter 17-1 und der Filter 19-1 sind jeweils Bandpaßfilter zum Extrahieren einer Komponente, die eine Frequenz (ω - a)/2π aufweisen, und der Filter 17-2 und der Filter 19-2 sind jeweils Bandpaßfilter zum Extrahieren einer Komponente einer Frequenz (ω - β)/2π.
Die Funktion der Fig. 9(A) wird im folgenden beschrieben werden.
Die Ausgangsgröße aus einem Multiplizierer 10-i1 weist eine Komponente, die die Frequenz (ω + α)/2π aufweist, und eine Komponente, die die Frequenz (ω - α)/2π aufweist, auf. Die Ausgangsgröße aus einem Multiplizierer 10-i2 weist eine Komponente, die die Frequenz (ω + β)/2π aufweist, und eine Komponente, die die Frequenz (ω - β)/2π aufweist, auf.
Die Ausgangsgröße des Filters 17-1 weist nur eine Komponente auf, die die Frequenz (ω - α)/2π aufweist, und die Ausgangsgröße des Filters 17-2 weist nur eine Komponente auf, die die Frequenz (ω - β)/2π aufweist. Wie oben beschrieben überträgt die erstgenannte Empfangsdaten aus der ersten Richtung in das System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsernpfang, und die letztgenannte überträgt gleichfalls die Empfangsdaten aus der zweiten Richtung.
Alle beide werden durch den Addierer 18 überlagert und werden dann zu einer Verzögerungsleitung 3 als ein Nach- Multiplikationskanalsignal geführt, das einem Kanal entspricht. Nachdem sie einem Zeitabgleich mit ähnlichen Nach- Multiplikationskanalsignalen aus anderen Kanäle unterworfen werden, werden die Signale zusammen addiert und ausgegeben.
Die Ausgangsgröße aus der Verzögerungsleitung 3 wird in Komponenten zerlegt, die die jeweiligen Frequenzkomponenten durch die Bandpaßfilter 19-i aufweisen. Mit anderen Worten ist die Ausgangsgröße des Filters 19-1 die Summe der "Nach- Multiplikationskanalsignale der ersten Richtung", die die Empfangsinformation aus der ersten Richtung in jeden der Kanäle für alle Kanäle übetragen. Die Ausgangsgröße aus dem Filter 19-2 ist entsprechend die Summe der "Nach-Multiplikationskanalsignale der zweiten Richtung", die die Empfangsinformation aus der zweiten Richtung in jeden der Kanäle für alle Kanäle übetragen.
Die Ausgangsgröße aus jedem Filter 19-i kommt dazu, Information des Ergebnisses des dynamischen Brennpunkts durch Änderung der oben erwähnten Werte ξ(t) und ξ'(t) am Phasenwinkel Θ im Referenzsignal zu besitzen.
Selbstverständlich werden die Bandeigenschaften des Signals aus dem Transducer 2-i durch die Bezugsziffer 20 in Fig. 9(B) dargestellt, die Bandeigenschaften der Ausgangsgröße aus dem Filter 17-1 werden durch die Bezugsziffer 21-1 in der Zeichnung dargestellt und die Bandeigenschaf ten der Ausgangsgröße aus dem Filter 17-2 werden durch die Bezugsziffer 21-2 in der Zeichnung dargestellt.
Daher können, selbst wenn die Ausgangsgrößen von allen beiden durch den Addierer 18 addiert werden und dann durch die Verzögerungsleitung 3 geschickt werden, sie voneinander durch den Filter 19-i getrennt werden.
Im Fall der vorliegenden Erfindung kann daher die Anzahl der Verzögerungsleitung nur "Eins" sein, obwohl das System zum gleichzeitigen Mehrrichtungsempfang eingesetzt wird und die dynamische Fokussierung durchgeführt wird.
Fig. 11 zeigt die Struktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung entsprechen die Bezugsziffern 32, 3, 4, 5, 10, 17, 18 und 19 jeweils den in Fig. 9(A) verwendeten Bezugsziffern.
Die Frequenz des ersten Referenzsignals im ersten Kanal, der dem Transducer 2-1, ..., entspricht, und die Frequenz des ersten Referenzsignals im nten Kanal, der dem Transducer 2-n entspricht, sind dieselben.
Entsprechend sind die Frequenz des zweiten Referenzsignals im ersten Kanal, ..., und die Frequenz des zweiten Referenzsignals im nten Kanal dieselben.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 9(A) erläutert, sind die Phasen der beiden Referenzsignale im ersten Kanal wie folgt:
erstes Referenzsignal ... Θ(1) = δ(1) + ξ(1,t)
zweites Referenzsignal .. Θ(i) = δ'(i) + Θ'(1,t)
Entsprechend sind die Phasen der beiden Referenzsignale im nten Kanal wie folgt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 9(A) erläutert.
erstes Referenzsignal ... Θ(n) = δ(n) + ξ(n,t)
zweites Referenzsignal .. Θ'(n) = δ'(n) + ξ'(n,t)
Selbstverständlich können die Frequenzkomponenten der beiden im Addierer 18-i addierten Signale vorzugsweise voneinander getrennt werden. Die Frequenzkomponenten der Ausgangsgröße am Filter 19-i werden gegenseitig getrennt.
Übrigens sind der Addierer 18 und der Addierer 18-i in den Figuren 9(A) und 11 nicht immer unentbehrlich, können jedoch weggelassen werden, wann auch immer notwendig, wenn geeignete Messungen vorgenommen werden.
Selbstverständlich werden ferner zum Beispiel die in Fig. 7 gezeigten Richtungen 11, 12-i im Fall des Systems zum gleichzeiti gen Mehrrichtungsempfang durch Abtasten mit der Zeit geändert, wie durch einen unausgefüllten Pfeil dargestellt wird. Daher wird im Fall der Figuren 9 und 11 das Abtasten wie oben beschrieben durch Ändern der Winkel δ(i) und δ'(i) mit der Zeit und/oder durch Ändern der Schalterstellung durch den Multiplexer 4 ausgeführt.
Die oben gegebene Erläuterung beschäftigt sich nur mit dem Empfangssignal, das die Frequenz Wo aufweist. Wenn die Bandbreite des Empfangssignals bis zu einem gewissen Grade eng ist (siehe US- Patent Nr. 4.140.022), kann das Obige natürlich für alle Empfangssignale bewiesen werden, die die oben beschriebene Bandbreite aufweisen.
Wenn die Frequenztrennung der Spektren von zwei Zwischenfrequenzsignalen, die eine Mehrrichtungsrichtwirkungaufweisen, nicht durch- einen einfachen Mischer durchgeführt werden kann, da die Bandbreite des Ernpfangssignals nicht Null ist, kann die Frequenztrennung natürlich durch ein Doppelüberlagerungssystem ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß die Anzahl der verzögerungsleitung nur "Eins", obwohl das System zum gleichzeiti gen Mehrrichtungsempfang eingesetzt wird und die dynamische Fokussierung ausgeführt wird.

Claims

1. Ultraschallempfangsstrahlforrner mit einer Ultraschallsonde (1), die mit mehreren Transducern (2-i) ausgestattet ist und jeweilig entsprechende mehrere Kanäle aufweist, wobei jeder Transducer ein Ultraschallsignal, das von einer Zielposition reflektiert wird und dadurch empfangen wird, in ein elektrisches Kanalsignal umwandelt, und das System eine dynamische Fokussierung ausführt und aufweist:

mindestens erste und zweite Referenzsignale, die. jeweilige und wechselseitig unterschiedliche Frequenzen und dynamisch eingestellte Phasen aufweisen, und mindestens erste und zweite jeweilige Multiplizierer (10-np) für jeden der Kanäle vorgesehen sind, wobei jeder Multiplizierer das jeweilige Referenzsignal als eine erste Eingangsgröße dafür empfängt, jeder Multiplizierer an seinem zweiten Eingang das entsprechende elektrische Kanalsignal empfängt und es mit dem jeweiligen Referenzsignal multipliziert und ein entsprechendes Nach-Multiplikationskanalsignal als dessen Ausgangsgröße erzeugt;

jedes der Referenzsignale so zusammengesetzt ist, daß es einem Ultraschallsignal entspricht und es diskriminiert, wie es durch den entsprechenden Transducer aus einer entsprechenden Richtung empfangen wird, das sich von anderen solchen Ultraschallsignalen unterscheidet, die durch den entsprechenden Transducer aus jeweiligen anderen entsprechenden Richtungen empfangen werden, und daß dessen Phasenwinkel Θ(i) so eingestellt ist, daß eine dynamische Fokussierung ausgeführt wird;

das Nach-Multiplikationskanalsignal aus jedem der Multiplizierer (10-np) für jeden Kanal nach dessen Verarbeitung durch einen jeweiligen Frequenztrennungsfilter (17-np) einer einzigen Verzögerungsleitung (3) zugeführt wird; und

die Nach-Multiplikationskanalsignale für die jeweiligen mehreren Kanäle, in der Verarbeitung durch die Verzögerungsleitung zum Erzeugen eines endgültigen überlagerten Ausgangssignals der Verzögerungsleitung zeitverschoben und zueinander addiert werden, das einer Frequenztrennung durch mindestens erste und zweite Filter (10) unterworfen wird, die jeweils angepaßt sind, den wechselseitig unterschiedlichen Frequenzen der mindestens ersten und zweiten Referenzsignale zu entsprechen.

2. Ultraschallempfangsstrahlformer nach Anspruch 11 wobei die jeweiligen Frequenzen der mindestens ersten und zweiten Referenzsignale so ausgewählt werden, daß die Frequenzbänder der Nach- Multiplikationskanalsignale, die aus den jeweiligen Multiplizierern (10) in jedem der mehreren Kanäle erhalten werden, sich nicht wesentlich gegenseitig überlappen.

3. Ultraschallempfangsstrahlformer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Nach-Multiplikationssignal aus jedem der Multiplizierer (10) in jedem der Kanäle durch die jeweiligen Frequenztrennungsfilter (17-np) so gefiltert wird, daß nur ausgewählte Frequenzko,ponenten extrahiert werden, und dann der Verzögerungsleitung (3) zugeführt wird.

4. Ultraschallempfangsstrahlforrner nach Anspruch 3, wobei innerhalb jedes Kanals, die ausgewählten Freguenzkomponenten, die durch jeden Frequenztrennungsfilter (17-np) extrahiert werden, so ausgewählt werden, daß das Frequenzband des Nach- Multiplikationskanalsignals nach dem Filtern sich nicht wesentlich mit dem Frequenzband irgendeines anderen der Nach-Multiplikationskanalsignale des Kanals überlappt.

5. Ultraschallempfangsstrahlformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungsleitung (3) mehrere Anzapfungen aufweist, und die Nach-Multiplikationskanalsignale der jeweiligegen Kanäle den Anzapfungen der Verzögerungsleitung (3) durch einen Multiplexer (4) zugeführt werden.

6. Ultraschallwellenempfangsstrahlformer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die jeweiligen mindestens zwei Nach-Multiplikationskanalsignale in jedem der Kanäle miteinander überlagert werden, bevor sie der Verzögerungsleitung (3) zugeführt werden und das überlagerte Nach-Multiplikationssignal jedes Kanals dann der Verzögerungsleitung (3) zugeführt wird.