CH594252A5 - Resolution of electronically controlled ultrasonic scanner - is improved by phase control focussing with outlying members of transducer group advanced or retarded (NL 3.6.77) - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Querschnittsbildern mit einem nach dem   Impulsechoverfahren    arbeitenden Ultraschall-Bildgerät, das eine Wandlereinrichtung enthält, die aus einer festen länglichen Reihe aus aneinander angrenzenden Wandlerelementen besteht, und die mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt, bei welchem Verfahren nacheinander zyklisch ausgewählte Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung dazu dienen, ein Ultraschall-Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige elektrische Sendesignale zu erzeugen, die an den Elektrodensegmenten angelegt werden, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden,

   und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen, sowie ein Ultraschall-Bildgerät zur Durchführung des Verfahrens.



   Für die Erzeugung von Ultraschall-Abbildungen (insbesondere für die Erzeugung von Querschnittsbildern) wird im allgemeinen ein Ultraschallwandler mechanisch bewegt. Dies hat verschiedene Nachteile. Wird der Wandler von Hand bewegt, so ist die Abtastung langsam und vom Geschick der Bedienungsperson abhängig. Wird der Wandler durch einen Motor bewegt, so ist im allgemeinen ein Wasserbad notwendig, das relativ schwer ist. Die zusätzliche Wegstrecke durch das Wasserbad führt zudem zu einer Reduktion der maximal möglichen Bildfrequenz.



   Um diese Nachteile zu beheben wurden daher Ultraschall-Bildgeräte mit elektronischer Abtastung entwickelt, bei denen der Ultraschallstrahl mit der Zeit linear verschoben wird.



   Es ist ein Ultraschall-Bildgerät der eingangs beschriebenen Art bekannt (amerikanische Patentschrift Nr. 3 881 466), bei dem die Wandlereinrichtung ein unfokussiertes Ultraschall-Strahlenbündel erzeugt und bei dem die Querauflösung durch die Breite der Wandlerelemente festgelegt wird.



  Eine Verbesserung der Querauflösung des bekannten Geräts durch Verkleinerung der Breite der Wandlerelemente kann nur bis zu einer bestimmten Grenze erzielt werden, die durch die minimale Breite des Ultraschallstrahls gegeben ist. Obwohl die mit dem bekannten Gerät erzeugten Querschnittbilder relativ deutlich sind, hat sich in der Praxis gezeigt, dass für manche-Anwendungen noch höhere Werte der Querauflösung wünschenswert sind.



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ein Ultraschall-Bildgerät anzugeben, mit denen eine höhere Querauflösung erzielt werden kann.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokussierung des mit jeder Wandlergruppe (21) erzeugten Ultraschall-Strahlenbündels (23) die den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen angelegten Sendesignale (41, 42) und/oder die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen abgegebenen Echosignale (142) gegeneinander zeitlich verschoben werden, wobei jedem Sende- bzw. Echosignal eine zeitliche Verschiebung zugeordnet wird, die durch eine Funktion des Abstandes des entsprechen.



  den Elektrodensegments oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe bestimmt wird.



   Die Erfindung betrifft ferner ein Ultraschall-Bildgerät zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welches Gerät einen Taktgeber zur Erzeugung eines impulsartigen elektrischen Taktsignals, eine Wandlereinrichtung, die aus einer festen länglichen Reihe aneinander   angrenzender Wandler-    elemente besteht, welche Wandlereinrichtung mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt und welche Wandlereinrichtung dazu dient, ein Ultraschall-Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige, vom elektrischen Taktsignal abgeleitete Sendesignale zu erzeugen, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden, und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen;

   und eine mit dem Taktgeber, mit der Wandlereinrichtung und mit einer Anzeigeeinrichtung verbundene Elementzähler-Auswahleinrichtung enthält, welche dazu dient, Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung nacheinander zyklisch auszuwählen, zur Erzeugung des Ultraschall-Strahlenbündels die Sendesignale an den Elektrodensegmenten der jeweils ausgewählten Gruppe anzulegen, und die mit dieser Gruppe erzeugten Echosignale an die Anzeigeeinrichtung zu übertragen, welche dazu dient, die Echosignale in ein sichtbares Bild umzuwandeln, das die Querschnittsstruktur des herterogenen Körpers wiedergibt.



   Das erfindungsgemässe Ultraschall-Bildgerät ist gekennzeichnet durch einen zwischen dem Taktgeber und der Elementzähler Auswahleinrichtung eingeschalteten Sendesignalgenerator, der dazu dient, aus dem vom Taktgeber abgegebenen Taktsignal gegeneinander zeitlich verschobene Sendesignale für die Elektrodensegmente oder Segmentuntergruppen der jeweils ausgewählten Wandlergruppe abzuleiten, und/oder einen zwischen der Elementzähler-Auswahleinrichtung und der Anzeigeeinrichtung eingeschalteten Echosignalempfänger, der dazu dient, die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen der Wandlergruppe abgegebenen Echosignale gegeneinander zeitlich zu verschieben.



   Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.



   Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Wandlereinrichtung des vorstehend erwähnten Ultraschall-Bildgerätes gemäss dem Stand der Technik;
Fig. 2 zeigt die im Querschnitt schematisch dargestellte Form der Strahlungscharakteristik 23 einer erfindungsgemässen Wandlergruppe im Vergleich zur Strahlungscharakteristik 22 einer Wandlergruppe der Wandlereinrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Wandleranordnung 38 der Wandlereinrichtung 11 in Fig. 1;
Fig. 4 zeigt eine Rückansicht einer erfindungsgemässen Wandlergruppe 21 mit 4 Wandlerelementen;
Fig. 5 zeigt Diagramme der Sendesignale 41, 42, die erfindungsgemäss den Elektrodensegmenten 31-34 der Wandlergruppe 21 in Fig. 3 angelegt werden;

  ;
Fig. 6 zeigt schematisch, anhand eines parallel zur QS Ebene in Fig. 1 liegenden Querschnitts, eine zur schwachen Fokussierung des Ultraschall-Strahlenbündels in Q-Richtung geeignete Form der Abstrahlfläche 37 der Wandleranordnung 38 gemäss   Fig. 3;   
Fig. 7 zeigt eine Rückansicht einer Ausführungsform der Wandleranordnung 38 gemäss Fig. 3, mit welcher Ausführungsform die mit der konkaven Abstrahlfläche gemäss Fig.



  6 erreichte schwache Fokussierung in Q-Richtung mit einer flachen Abstrahlfläche erzielt wird;    Fig. 8a,    8b, 8c zeigen eine vorteilhafte Gestaltung von
Wandlergruppen 71, 72, 73, die zyklisch nacheinander ausgewählt werden;  
Fig. 9a zeigt eine Rückansicht einer erfindungsgemässen Wandlergruppe 91, die 7 Elektrodensegmente enthält und in einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ultraschall-Bildgerätes verwendet wird.



   Fig. 9b zeigt im Querschnitt die Form. der Abstrahlfläche der Wandlergruppe 91 gemäss Fig. 9a;
Fig. 10 zeigt Diagramme der Sendesignale, die erfindungsgemäss den Elektrodensegmenten 92-98 der Wandlergruppe 91 gemäss Fig. 9a angelegt werden;
Fig. 11a zeigt eine Rückansicht einer Wandlergruppe mit 7 Elektrodensegmenten, die in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ultraschall-Bildgerätes verwendet wird;
Fig.   11b    zeigt im Querschnitt eine bevorzugte Form der Abstrahlfläche der Wandlergruppe gemäss Fig. 11a;
Fig. 12 zeigt Diagramme der Sendesignale, die erfindungsgemäss den Elektrodensegmenten 112-118 der Wandlergruppe 111 gemäss Fig. 11a angelegt werden;
Fig. 13 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ultraschall-Bildgerätes;

  ;
Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Sendesignalgenerators 133 im Gerät nach Fig. 13;
Fig. 15 zeigt Diagramme des vom Taktgeber 131 (Fig.



  13) erzeugten Taktimpuls 132 und der gepulsten Sinuswelle
162, die vom Taktimpuls abgeleitet wird;
Fig. 16 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Echosignal-Empfängers 143 im Gerät nach   Fig. 131;   
Fig. 17 zeigt das Prinzip einer bevorzugten Ausführungsform der Elementauswahlantriebsschalter 138 im Gerät nach Fig. 13. Der Übersicht halber wird hiermit dieses Prinzip für eine Wandlergruppe mit nur 4 Elementen erläutert, obwohl das Gerät nach Fig. 13 Wandlergruppen mit je 7 Elementen verwendet;
Fig. 18 und 19 dienen zur Erläuterung der Bemessung einer erfindungsgemässen Wandlergruppe und ihrer Elemente.



   Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht die Wandlereinrichtung 11 des bekannten Ultraschall-Bildgeräts (amerikanische Patentschrift Nr. 3 881 466) aus einer festen länglichen Reihe aus aneinander angrenzenden Wandlerelementen 12. Die Wandlerelemente dieser bekannten Wandlereinrichtung werden in aufeinanderfolgende Gruppen von A zueinander benachbarten Wandlerelementen aufeinanderfolgend zu Impulsen angeregt. Jede der aufeinanderfolgenden Gruppen von A-Elementen ist in Längsrichtung um B-Elemente von dem Ort der unmittelbar vorhergehenden Gruppe verschoben. Die Verschiebung des Ultraschall-Strahlenbündels 13 erfolgt in Richtung des Pfeils L, wie dies von der Reihe der strichlierten Rechtecke 14 wiedergegeben wird, welche die momentane zeitliche Lage des Strahlenbündels 13 nach gleichen Zeitintervallen geben.

  Es sei darauf hingewiesen, dass jede Wandlergruppe der bekannten Wandlereinrichtung 11 ein unfokussiertes Ultraschall-Strahlenbündel 13 erzeugt, da sämtliche A-Elemente der Wandlergruppe gleichzeitig zur Impulsabgabe angeregt werden. Die unfokussierte Strahlungscharakteristik 22 des Ultraschall-Strahlenbündels 13 in Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt.



   In Fig. 1 wird ein orthogonales Koordinatensystem durch
3 Pfeile Q, L und S definiert. Der Pfeil L liegt entlang der Längsachse der Abstrahlfläche der Wandlereinrichtung 11.



  Der Pfeil S liegt parallel zur Hauptachse des Ultraschall Strahlenbündels 13. Der Pfeil Q liegt senkrecht zu der durch die Pfeile L und S definierten Ebene. Die Lage der in den beiliegenden Figuren dargestellten Querschnitte und Ansichten wird anhand dieses Koordinatensystems definiert.



   Fig. 3 zeigt in einem Teilquerschnitt den Aufbau einer bevorzugten Wandleranordnung 38 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Wandleranordnung besteht aus einer ganzen Elektrode 36, die geerdet ist und deren eine Fläche 37 als Abstrahlfläche verwendet wird, einer piezoelektrischen Schicht 35 und aus Elektrodensegmenten 31-34, deren Rückansicht in Fig. 4 gezeigt wird.



   Es geht aus der vorangehenden Erläuterung der Wandleranordnung 38 hervor, dass die erfindungsgemässen Wandlerelemente gemeinsame Teile, wie die piezoelektrische Schicht 38 oder die ganze Elektrode 36, besitzen können. Zum erfindungsgemässen Betrieb der Wandleranordnung 38 genügt es, dass sie einseitig Elektrodensegmente besitzt, an denen die zeitlich verschobenen Sendesignale angelegt und aus denen Echosignale entnommen werden können. Jedes Elektrodensegment definiert also ein erfindungsgemässes Wandlerelement.



   Die mit der vorliegenden Erfindung erzielte Wirkung, das heisst die Erzielung einer höheren Querauflösung, wird hauptsächlich durch eine neue Funktionsweise der Wandlereinrichtung erzielt. Diese wird zunächst anhand der Fig. 2, 4 und 5 näher erläutert.



   Fig. 4 zeigt Elektrodensegmente 31-34 einer erfindungsgemässen Wandlergruppe 21. Zur Erzeugung eines erfindungsgemässen Ultraschall-Strahlenbündels werden an den Elektrodensegmenten 31-34 die in Fig. 5 gezeigten, gegeneinander zeitlich verschobenen Sendesignale 41, 42 angelegt, wobei die Sendesignale für die äusseren Elektrodensegmente 31, 34 der Wandlergruppe in der Phase voreilen. Dadurch wird ein schwach fokussiertes Ultraschall-Strahlenbündel 23 (Fig. 2) erzeugt.



   In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden nicht nur die Sendesignale, sondern auch die mit den einzelnen Wandlerelementen der Wandlergruppe empfangenen Echosignale gegeneinander zeitlich verschoben. Die in Fig. 4 gezeigte Wandlergruppe 21 sendet und empfängt mit 4 Elementen, wobei die Sendesignale bzw. die zeitlich verschobenen Echosignale der äusseren Elemente um 900 in der Phase voreilen. Diese Phasenvoreilung ist erfindungsgemäss in bezug auf eine Periode (3600) des hochfrequenten Trägersignals (z. B. 2 MHz) definiert, die in Impulsen mit einer Folgefrequenz von z. B. 2 KHz und mit einem geeigneten Phasenwinkel den Elektrodensegmenten der aufeinanderfolgenden Wandlergruppen zugeführt wird.



   Die mit diesem erfindungsgemässen Betrieb der Wandlergruppe 21 erzielte Wirkung kann durch folgende zusätzliche Massnahmen verbessert werden:
1. Es hat sich als günstig erwiesen, für die äusseren Elemente der Wandlergruppe folgende Kombinationen der Phasenvoreilung zu wählen:
Sendesignale Echosignale entweder ca. 900 ca. 450 oder   ca. 450      ca. 900   
Durch diese verschiedenen Werte der Phasenvoreilung für die Sende- und Echosignale wird die erfindungsgemässe Strahlungscharakteristik 23 (Fig. 2) über eine gewisse Tiefe noch schmäler.  



   2. Es ist vorteilhaft, eine Gewichtung der Sende- bzw. der Echosignale vorzunehmen. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden dabei die inneren Elektrodensegmente 32, 33 mit dem Sendesignal der grösseren Amplitude ao angeregt. Ähnlicherweise werden beim Empfang die von den inneren Elektrodensegmente abgegebenen Echosignale mit einem grösseren Gewich tungsfaktor multipliziert als die von den äusseren Elementen abgegebenen Echosignale. Bei dieser Gewichtung hat sich ein Verhältnis von 2:1 sowohl für die Sendesignale wie für die Echosignale als günstig erwiesen.



   3. Es ist ebenfalls vorteilhaft auch in der Q-Richtung in Fig. 1 schwach zu fokussieren, z. B. indem eine Wandleranordnung mit einer schwach gekrümmten Abstrahlfläche 37 (s. Fig. 6) verwendet wird.



   Die schwache Fokussierung in der Q-Richtung kann auch elektronisch erreicht werden. Dazu wird eine Wandleranordnung wie in Fig. 7 verwendet, bei der jedes der Elektrodensegmente in Q-Richtung in 3 Segmententeile a, b und unterteilt ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, werden nur die schraffierten Teile der Elektrodensegmente zum Senden bzw.



  zum Empfang verwendet. Dabei werden die inneren Segment teile 32b, 33b mit dem Sendesignal 41 und die übrigen aktiven Segmentteile mit dem Sendesignal 42 angeregt. Diese Lösung ist elektronisch aufwendiger als eine   Wandlereinrichtun    mit gekrümmter Abstrahlfläche, erfordert jedoch nur eine Wandleranordnung mit einer flachen Abstrahlfläche, die billiger ist.



   Bei der bekannten Wandlereinrichtung 11 gemäss Fig. 1 kann das Ultraschall-Strahlenbündel 13 nach jeder Sende   Empfang-Periode    um die Breite eines Wandlerelementes 12 verschoben werden. Die Linienzahl im Bild und die Auflösung könnten jedoch erhöht werden, wenn das Ultraschall Strahlenbündel jeweils um weniger verschoben würde, z. B.



  eine halbe Elementbreite. Dies kann natürlich durch Halbierung der Elementbreite erreicht werden. Diese Lösung führt aber zur doppelten Zahl von Elementen und entsprechend grösserer Komplexität.



   In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Fig. 8a, 8b und   8c)' >     wird die Verschiebung des Ultraschall-Strahlenbündels um eine halbe Elementbreite dadurch erreicht, dass nacheinander ausgewählte Wandlergruppen 71, 72, 73 abwechselnd eine gerade und eine ungerade Anzahl Wandlerelemente enthalten, wobei die aufeinanderfolgenden Wandlergruppen abwechselnd durch Verringerung der Anzahl Elektrodensegmente in einer Richtung und durch Erhöhung der Anzahl Elektrodensegmente in der entgegenge setzten Richtung gebildet werden. Die Amplituden und Phasen der Sendesignale bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale werden so gewählt, dass unabhängig von der Anzahl Elemente der Wandlergruppe die Form des Ultraschall Strahlenbündels möglichst gleich bleibt. Die folgenden Kombinationen von Amplituden und Phasen ergeben z.

  B. bei der abwechselnden Verwendung von 4 und 3 Elementen eine sehr ähnliche Strahlform: Mit 4 Elementen:
EMI3.1     


<tb>  <SEP> Element <SEP> 31 <SEP> 32 <SEP> 33 <SEP> 34
<tb>  <SEP> Amplitude <SEP> 0,5 <SEP> 1 <SEP>    1 <SEP>     <SEP> 0,5
<tb> Senden <SEP>    Phase <SEP>     <SEP> 900 <SEP> 00 <SEP> 00 <SEP> 900
<tb>  <SEP> Amplitude <SEP> 0,5 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0,5
<tb> Empfang <SEP> Phase <SEP> 450 <SEP>    t  <SEP>     <SEP> 00 <SEP> 450
<tb>  Mit 3 Elementen:

  :
EMI3.2     


<tb>  <SEP> Element <SEP> 32 <SEP> 33 <SEP> 34
<tb>  <SEP> f <SEP> Amplitude <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Senden <SEP> Amplitude <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb>   Phase <SEP>     <SEP>    Phase <SEP>     <SEP> 450 <SEP>    #0 <SEP>     <SEP> 450
<tb> (Amplitude <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Empfang <SEP> \Phase <SEP> 22,50 <SEP> 00 <SEP> 22,50
<tb> 
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird zunächst anhand der Fig. 9a, 9b und 10 beschrieben. Es ist bekannt (schweizerische Patentschrift Nr. 543 313), dass eine gute Bündelung des Ultraschall-Strahls über eine grosse Tiefe erreicht wird, indem eine Ultraschallwelle mit einer kegelförmigen Wellenfront ausgestrahlt wird. Eine solche Wellenfront wird z. B. von einem kegelförmigen Ultraschallwandler abgestrahlt.

  Eine kegelförmige Abstrahlfläche kann erfindungsgemäss approximiert werden, indem man für die Sendesignale 101-104 in Fig. 9a für die zeitlich verschobenen Echosignale 202-208 (Fig. 16) eine lineare Zunahme des Phasenwinkels    < p    mit der Entfernung der Wandlerelemente 92-98 von der Mitte der Wandlergruppe vorsieht. Fig. 10 zeigt diese lineare Zunahme des Phasenwinkels   n    Mit der in Fig. 9b anhand eines Querschnitts gezeigten Formgebung der Abstrahlfläche 37 wird eine lineare Zunahme des Phasenwinkels der abgestrahlten Ultraschallwellen ebenfalls in der Q-Richtung erreicht.

  Die gestrichelte Linie 107 in Fig. 9a stellt den Ort konstanter Phase auf der Abstrahlfläche der Wandlereinrichtung dar, wobei zur Vereinfachung eine Phase angenommen wurde, die sich kontinuierlich in der L-Richtung ändert und nicht schrittweise wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Während bei einer kegelförmigen Wellenfront der Ort konstanter Phase ein Kreis ist, handelt es sich hier um gerade Abschnitte 107.



   Eine bessere Approximation einer kegelförmigen Wellenfront kann mit der anhand der Fig. 11a, 11b und 12 zunächst erläuterten Ausführungsform der Erfindung erzielt werden.



  Bei dieser Ausführungsform ist die Phasenabhängigkeit der Sendesignale bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale von der Position der entsprechenden Wandlerelemente in der Mitte der Wandlergruppe quadratisch und am Rand linear.



  Eine entsprechende Phasenabhängigkeit in der Q-Richtung wird mit der in Fig. 11b anhand eines Querschnitts der Wandleranordnung gezeigten Formgebung der Abstrahlfläche 34 erzielt. Die Hyperbel ist eine bevorzugte Kurve für die Linie 37 in Fig. 11b. Eine solche Kurve verläuft in mittlerem Bereich 127 kreisförmig, am Rand aber linear. Die mit die#ser Ausführungsform erzielte Verbesserung ist daraus ersichtlich, dass der in Fig. 11a gezeigte Ort konstanter Phase 106 abgerundete Ecken aufweist.



   Es sei darauf hingewiesen, dass die ausstrahlenden Wandlergruppen der Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 9a und 11a ein#e grössere Fläche als beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 haben. Durch diese grössere Fläche wird eine entsprechend grössere Öffnung erzielt, die nötig ist, um eine bessere Auflösung zu erreichen.



   Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist es auch bei den letztgenannten Ausführungsformen von Vorteil, dass der innere Teil der ausstrahlenden Wandlergruppe mit einer grösseren Amplitude sendet, bzw. dass beim Empfang die fort empfangenen Echosignale mit einem grösseren Gewichtskoeffizienten multipliziert werden. Dadurch wird das Nahfeld verbessert.



   Die Bemessung der Wandlergruppen 21 und der Wandlerelemente 31-34 gemäss Fig. 4 zur Erzeugung eines schwach fokussierten Ultraschall-Strahlenbündels 23 gemäss   Fig. 2 wird zunächst anhand der Fig. 18 und 19 erläutert.



  Kennzeichnend für eine gute schwach fokussierende Wandlergruppe ist, dass ihre Breite w und Länge 1 15 bis 30 Wellenlängen betragen. Der Krümmungsradius R (Fig. 19) der Wellenfront wird ungefähr gleich der halben Tiefe des zu untersuchenden Körpers gewählt, vorzugsweise etwas kleiner.



  Für eine Wandlergruppe mit 4 Wandlerelementen wird die Breite der individuellen Wandlerelemente so gewählt, dass der Phasenunterschied zwischen den von benachbarten Elementen ausgestrahlten Wellen nicht wesentlich mehr als 900 beträgt. Je mehr man diese Werte des Krümmungsradius und des Phasenunterschieds überschreitet, desto schlechter wird die Strahlform und damit auch die Querauflösung. Eine schwache Fokussierung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedoch, mindestens im Prinzip, mit einem zwischen 300 und 1800 liegenden Wert des Phasenunterschieds erreicht werden.



   Die Bemessung der Wandlerelemente wird nun anhand eines konkreten Beispiels erläutert (s. Fig. 18 und 19). Wie in Fig. 18 dargestellt, senden die zwei inneren Elemente der Wandlergruppe mit der Phase   0     und die beiden äusseren Elemente mit der Phase 900. Aus Fig. 19 und dem Sehnensatz erhält man d12   = 2R- A ...    (1) worin dz = die laterale Verschiebung, die zu der gewünschten
Phasenverschiebung von   900    führt, R = -der Krümmungsradius der Wellenfront, und   A    =die Distanz, die eine Phasenverschiebung von 900 entspricht.
EMI4.1     




   mit   A    = die Wellenlänge.



   Wählt man nun R = 80 mm (annähernd die halbe Tiefe des untersuchten Körpers)   und A    = 0,75 mm (diese Wellenlänge entspricht einer Frequenz von 2 MHz) so erhält man   dl    = 5,48 mm. Wählt man die Elementbreite zu 4 mm, so hat die Mitte des äusseren Elementes den Abstand d2 = 6 mm von der Mitte der Wandlergruppe. Dieser Wert von d2 entspricht ungefähr der oben berechneten Distanz   dl.   



   Fig. 13 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Ultraschall-Bildgerätes, welches zum Senden und Empfangen Wandlergruppen mit je 7 Wandlerelementen verwendet, wie in Fig. 11a dargestellt. Im Blockschaltbild gemäss Fig. 13 bedeuten 38 die Wandleranordnung gemäss Fig. 3, 131 einen Taktgeber, 132 ein vom Taktgeber 131 abgegebenes Taktsignal, 133 ein Sendesignalgenerator, 134 Sendesignale, die vom Sendesignalgenerator 133 über Leitungen 135 Elementauswahl-Antriebsschaltern 138 zugeführt werden, 136 einen mit dem Taktgeber 131 verbundenen Elementzähler und Decoder zur Steuerung der Elementauswahl-Antriebschalter 138, 142 Echosignale, die von einer Wandlergruppe aufgegeben werden, 143 einen Echosignalempfänger, 144 das kombinierte Echosignal am Ausgang des Echosignalempfängers, 145 einen zeitempfindlichen Verstärker, 146 einen Detektor, 147 einen Signalaufbereiter,

   148 das Ausgangssignal des Signalaufbereiters 147, 151 einen X-Ablenkungsgenerator, 154 ein von diesem Generator abgegebenes Ablenk signal, 152 einen Y-Stufenfunktionsgenerator, 155 ein von diesem Generator abgegebenes Stufenfunktionssignal und 156 einen Wiedergabeoszillographen mit drei Eingängen X,   YundZ.   



   Der Taktgeber 131 erzeugt periodische Taktimpulse 132, die das Senden eines Ultraschallsignales und die Erzeugung der nötigen Synchronisationssignale auslösen. Im Sendesignal-Generator 133 werden vier elektrische Sendeimpulse 121-124 (s. Fig. 14) erzeugt. Drei dieser Sendesignale 122, 123, 124 eilen vor, entsprechend einer Phase des Trägersignales von + 300 + 1000 und   +    1800 gegenüber einem Signal 121, dessen Phase mit   0     bezeichnet wird. Diese Sende signale werden auf die Leitungen 134 gegeben. Im Block 138  (Elementauswahl-Antriebschalter) werden diese Sendesignale auf sieben Versorgungsleitungen gegeben, auf denen die
Sendesignale die Phasen +   1800,      +    1000, + 300, 00, + 300,  + 1000, + 1800 haben.

  Der Elementzähler und Decoder
136 schaltet über die Elementauswahlantriebschalter 138 die gewünschten sieben Elemente ein, sowohl für Senden wie für Empfang. Nach jedem Puls wird die Konfiguration gemäss Fig. 11a um ein Element in L-Richtung verschoben. Gleichzeitig werden auf den Versorgungsleitungen die Sendesignale mit den verschiedenen Phasen zyklisch so vertauscht, dass jedes Element das entsprechende Sendesignal mit der korrekten Phase erhält. Die Echosignale 142 gelangen von den sieben eingeschalteten Elementen zum Echosignalempfänger 143.



  Dort werden die Signale verschieden verzögert und mit verschiedenen Gewichtsfaktoren multipliziert und dann addiert.



  Das Ausgangssignal 144 des Echosignalempfängers geht durch den zeitempfindlichen Verstärker 145, der die Dämpfung des Körpergewebes kompensiert. Darauf wird es im Detektor 146 gleichgerichtet und gelangt über den Signalaufbereiter 147 zum Z-Eingang des Wiedergabeoszillographen 156. Der Signalaufbereiter 147 komprimiert den dynamischen Bereich des vom Detektor 146 abgegebenen Signals.



   Der X-Ablenkungsgenerator 151 erzeugt eine Spannung, die proportional zur Zeit ist, die seit dem Senden des letzten Pulses verstrichen ist. Der Y-Stufenfunktionsgenerator 152 erzeugt eine Spannung, die proportional zur Lage der Mittelachse der eingeschalteten Wandlergruppe ist.



   Der Aufbau und die Wirkungsweise des Sendesignalgeneratoren 133 wird zunächst anhand der Fig. 14 und 15 erläutert. Der Taktimpuls 132 löst einen gepulsten Hochfrequenzgenerator 161 aus, dessen Ausgangssignal 162 (gepulstes Trägersignal) in der angezapften Verzögerungsleitung 163 so verzögert wird, dass man vier Signale mit den Phasen   00,    300,   100P    und 1800 erhält. In Gewichtungseinheiten   164¯167    werden diese Signale mit den entsprechenden Gewichtungsfaktoren multipliziert.



   Fig. 16 zeigt den Echosignalempfänger 143 im Detail. Die Echosignale 142 werden in Gewichtungseinheiten 171-177 mit den entsprechenden Gewichtsfaktoren multipliziert. Darauf werden sie mit Phasendrehgliedern 181-185 wie gezeigt, verzögert und nachher in einem Addierer 186 addiert.



   Das Prinzip einer bevorzugten Ausführungsform der Ele   mentauswahlantriebschafter    138 im Gerät nach Fig. 13 wird zunächst anhand der Fig. 17 erläutert. Der Übersicht halher wird hiermit dieses Prinzip für eine Wandlergruppe mit nur 4 Elementen erläutert, obwohl das. Gerät nach Fig. 13 Wandlergruppen mit je 7 Elementen verwendet. Das in dieser Figur gezeigte Schaltschema erlaubt es, eine Vierergruppe von Wandlerelementen anzusteuern und zu verschieben. Dabei werden jeweils die zwei inneren Elemente der Gruppe (z. B.



   32 und 33 der Gruppe I) mit dem Sendesignal 41 gemäss Fig.



  5 und die zwei äusseren Elemente (z. B. 31 und 34 der Gruppe I) mit dem Sendesignal 42 gemäss Fig. 5 angesteuert. In Fig. 17 sind die Wandlerelemente durch ihre entsprechenden Elektrodensegmente 31, 32, 33 usw. dargestellt. Die Wandlerelemente sind über eine Schalteranordnung 191 zyklisch an 4 Versorgungslinien 192-195 angeschlossen. Diese vier Versorgungslinien sind über eine Schalteranordnung 196 an zwei Versorgungslinien 197, 198 angeschlossen, an denen die Sendesignale 41, 42 mit den in Fig. 5 gezeigten Amplituden und Phasen liegen. In Fig. 17 sind Schalterstellungen für zwei aufeinanderfolgende Wandlergruppen I (durchgezogen) und II (gestrichelt) gezeigt. Die Steuerung der Schalteranordnung 191 bedarf keiner Erklärung. Zur Steuerung einer neuen   Gruppe II nimmt bei der Schalteranordnung 196 jeder Schalter (z. B. 213) die Stellung ein, die der obere Schalter (z. B.



  212) zur   Steuerung    der vorhergehenden Gruppe I hatte. Der oberste Schalter 211 übernimmt dabei die vorhergehende Stellung des untersten Schalters 214. Man kann dieselben Schalter für Senden und Empfang benutzen, falls die elektronische Ausführung der Schalteranordnungen dafür geeignet ist.



  Falls man verschiedene elektronische Schalter für Senden und Empfang brauchen will, so kann die Schaltung gemäss Fig. 17 doppelt ausgeführt werden mit separaten Versorgungslinien für Senden und Empfang.



   Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt erläutert werden:
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich geworden, eine höhere Querauflösung zu erzielen, was die Erzeugung von deutlicheren Ultraschall-Abbildungen ermöglicht.



   Das erfindungsgemässe Gerät stellt ausserdem eine wirtschaftliche Lösung dar, da es einen relativ geringen Aufwand erfordert.



   Durch die erfindungsgemässe Gewichtung der Sendebzw. Echosignale werden die Nebenmaxima der Strahlungscharakteristik des mit einer erfindungsgemässen Wandlergruppe erzeugten Ultraschall-Strahlenbündel wesentlich verkleinert.



   Mit der anhand der Fig. 9a-12 oben beschriebenen Aus   führnngsformen    der Erfindung werden ausserdem Ultraschall-Strahlenbündel erzeugt, die annähernd eine kegelförmige Wellenfront aufweisen. Dadurch wird eine starke Bündelung des Ultraschall-Strahlenbündels über eine grosse Tiefe erreicht.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Erzeugung von Querschnittsbildern mit einem nach dem   Inapulsechoverfahren    arbeitenden Ultraschall Bildgerät, das eine Wandlereinrichtung enthält, die aus einer festen länglichen Reihe aus aneinander angrenzenden Wandlerelementen besteht, und die mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt, bei welchem Verfahren nacheinander zyklisch ausgewählte Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung dazu dienen, ein Ultraschall Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige elektrische Sendesignale zu erzeugen, die an den Elektrodensegmenten angelegt werden, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden,

   und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokussierung des mit jeder Wandlergruppe (21) erzeugten Ultraschall-Strahlenbündels (23) die den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen angelegten Sendesignale (41, 42) und/oder die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen abgegebenen Echosignale (142) gegeneinander zeitlich verschoben werden, wobei jedem Sende- bzw. Echosignal eine zeitliche Verschiebung zugeordnet wird, die durch eine Funktion des Abstandes des entsprechenden Elektrodensegments oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe bestimmt wird.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach   Patentanspruch I,    dadurch gekennzeichnet, dass bei benachbarten Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen (33, 34) das Sendesignal (42) für das Segment oder die Segmentuntergruppe bzw. das zeitlich verschobene Echosignal von dem Segment (34) oder der Segmentuntergruppe, das/die von der Mitte der Wandlergruppe den grösseren Abstand hat, in der Phase voreilt.



   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtung der Amplitude der Sendebzw. der Echosignale vorgenommen wird, wobei jedem Sendebzw. Echosignal eines Elektrodensegments oder einer Segmentuntergruppe ein Gewichtungsfaktor zugeordnet wird, der vom Abstand des Elektrodensegments oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe abhängt.



   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sende- und/oder Echosignalen zugeordnete zeitliche Verschiebung   (nut)    in bezug auf die Mitte der jeweils ausstrahlenden Wandlergruppe symmetrisch ist.



     PATENTANSPRUCH II   
Ultraschall-Bildgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, welches Gerät einen Taktgeber zur Erzeugung eines impulsartigen elektrischen Taktsignals, eine Wandlereinrichtung, die aus einer festen länglichen Reihe aneinander angrenzender Wandlerelemente besteht, welche Wandlereinrichtung mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt und welche Wandlereinrichtung dazu dient, ein Ultraschall-Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige, vom elektrischen Taktsignal abgeleitete Sendesignale zu erzeugen, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden, und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen;

   und eine mit dem Taktgeber, mit der Wandlereinrichtung und mit einer Anzeigeeinrichtung verbundene Elementzähler-Aus   wahleinrichtung    enthält, welche dazu dient, Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung nacheinander zyklisch auszuwählen, zur Erzeugung des Ultraschall-Strahlenbündels die Sendesignale an den Elektrodensegmenten der jeweils ausgewählten Gruppen anzulegen, und die mit dieser Gruppe erzeugten Echosignale an die Anzeigeeinrichtung zu übertragen, welche dazu dient, die Echosignale in ein sichtbares Bild umzuwandeln, das die Querschnittsstruktur des heterogenen Körpers wiedergibt;

   gekennzeichnet durch einen zwischen dem Taktgeber (131) und der Elementzähler-Auswahleinrichtung (136, 138) eingeschalteten Sendesignalgenerator (133), der dazu dient aus dem vom Taktgeber abgegebenen Taktsignal (132) gegeneinander zeitlich verschobene Sendesignale (121-124) für die Elektrodensegmente (112-118) oder Segmentuntergruppen der jeweils ausgewählten Wandlergruppe (111) abzuleiten, und/oder einen zwischen der Elementzähler-Auswahleinrichtung und der Anzeigeeinrichtung (156) eingeschalteten Echosignalempfänger (143), der dazu dient, die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen der Wandlergruppe abgegebenen Echosignale (142) gegeneinander zeitlich zu verschieben.



   UNTERANSPRÜCHE
4. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel   ( < p)    der Sende- bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale durch eine Funktion des Abstandes des entsprechenden Elektrodensegments von der Mitte der Wandlergruppe so bestimmt ist, dass bei benachbarten Elek 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Gruppe II nimmt bei der Schalteranordnung 196 jeder Schalter (z. B. 213) die Stellung ein, die der obere Schalter (z. B.

   212) zur Steuerung der vorhergehenden Gruppe I hatte. Der oberste Schalter 211 übernimmt dabei die vorhergehende Stellung des untersten Schalters 214. Man kann dieselben Schalter für Senden und Empfang benutzen, falls die elektronische Ausführung der Schalteranordnungen dafür geeignet ist.

   Falls man verschiedene elektronische Schalter für Senden und Empfang brauchen will, so kann die Schaltung gemäss Fig. 17 doppelt ausgeführt werden mit separaten Versorgungslinien für Senden und Empfang.

   Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt erläutert werden: Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich geworden, eine höhere Querauflösung zu erzielen, was die Erzeugung von deutlicheren Ultraschall-Abbildungen ermöglicht.

   Das erfindungsgemässe Gerät stellt ausserdem eine wirtschaftliche Lösung dar, da es einen relativ geringen Aufwand erfordert.

   Durch die erfindungsgemässe Gewichtung der Sendebzw. Echosignale werden die Nebenmaxima der Strahlungscharakteristik des mit einer erfindungsgemässen Wandlergruppe erzeugten Ultraschall-Strahlenbündel wesentlich verkleinert.

   Mit der anhand der Fig. 9a-12 oben beschriebenen Aus führnngsformen der Erfindung werden ausserdem Ultraschall-Strahlenbündel erzeugt, die annähernd eine kegelförmige Wellenfront aufweisen. Dadurch wird eine starke Bündelung des Ultraschall-Strahlenbündels über eine grosse Tiefe erreicht.

   PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Erzeugung von Querschnittsbildern mit einem nach dem Inapulsechoverfahren arbeitenden Ultraschall Bildgerät, das eine Wandlereinrichtung enthält, die aus einer festen länglichen Reihe aus aneinander angrenzenden Wandlerelementen besteht, und die mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt, bei welchem Verfahren nacheinander zyklisch ausgewählte Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung dazu dienen, ein Ultraschall Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige elektrische Sendesignale zu erzeugen, die an den Elektrodensegmenten angelegt werden, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden,

   und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokussierung des mit jeder Wandlergruppe (21) erzeugten Ultraschall-Strahlenbündels (23) die den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen angelegten Sendesignale (41, 42) und/oder die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen abgegebenen Echosignale (142) gegeneinander zeitlich verschoben werden, wobei jedem Sende- bzw. Echosignal eine zeitliche Verschiebung zugeordnet wird, die durch eine Funktion des Abstandes des entsprechenden Elektrodensegments oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe bestimmt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass bei benachbarten Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen (33, 34) das Sendesignal (42) für das Segment oder die Segmentuntergruppe bzw. das zeitlich verschobene Echosignal von dem Segment (34) oder der Segmentuntergruppe, das/die von der Mitte der Wandlergruppe den grösseren Abstand hat, in der Phase voreilt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtung der Amplitude der Sendebzw. der Echosignale vorgenommen wird, wobei jedem Sendebzw. Echosignal eines Elektrodensegments oder einer Segmentuntergruppe ein Gewichtungsfaktor zugeordnet wird, der vom Abstand des Elektrodensegments oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe abhängt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sende- und/oder Echosignalen zugeordnete zeitliche Verschiebung (nut) in bezug auf die Mitte der jeweils ausstrahlenden Wandlergruppe symmetrisch ist.

   PATENTANSPRUCH II Ultraschall-Bildgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, welches Gerät einen Taktgeber zur Erzeugung eines impulsartigen elektrischen Taktsignals, eine Wandlereinrichtung, die aus einer festen länglichen Reihe aneinander angrenzender Wandlerelemente besteht, welche Wandlereinrichtung mindestens auf einer Seite aneinander angrenzende querverlaufende Elektrodensegmente besitzt und welche Wandlereinrichtung dazu dient, ein Ultraschall-Strahlenbündel im Ansprechen auf impulsartige, vom elektrischen Taktsignal abgeleitete Sendesignale zu erzeugen, das Ultraschall-Strahlenbündel in einen heterogenen Körper zu übertragen, Echos aufzunehmen, die von einer Diskontinuität im Körper reflektiert werden, und ein elektrisches Echosignal im Ansprechen auf die empfangenen Echos zu erzeugen;

   und eine mit dem Taktgeber, mit der Wandlereinrichtung und mit einer Anzeigeeinrichtung verbundene Elementzähler-Aus wahleinrichtung enthält, welche dazu dient, Gruppen von aneinander angrenzenden Wandlerelementen der Wandlereinrichtung nacheinander zyklisch auszuwählen, zur Erzeugung des Ultraschall-Strahlenbündels die Sendesignale an den Elektrodensegmenten der jeweils ausgewählten Gruppen anzulegen, und die mit dieser Gruppe erzeugten Echosignale an die Anzeigeeinrichtung zu übertragen, welche dazu dient, die Echosignale in ein sichtbares Bild umzuwandeln, das die Querschnittsstruktur des heterogenen Körpers wiedergibt;

   gekennzeichnet durch einen zwischen dem Taktgeber (131) und der Elementzähler-Auswahleinrichtung (136, 138) eingeschalteten Sendesignalgenerator (133), der dazu dient aus dem vom Taktgeber abgegebenen Taktsignal (132) gegeneinander zeitlich verschobene Sendesignale (121-124) für die Elektrodensegmente (112-118) oder Segmentuntergruppen der jeweils ausgewählten Wandlergruppe (111) abzuleiten, und/oder einen zwischen der Elementzähler-Auswahleinrichtung und der Anzeigeeinrichtung (156) eingeschalteten Echosignalempfänger (143), der dazu dient, die von den Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen der Wandlergruppe abgegebenen Echosignale (142) gegeneinander zeitlich zu verschieben.

   UNTERANSPRÜCHE 4. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel ( < p) der Sende- bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale durch eine Funktion des Abstandes des entsprechenden Elektrodensegments von der Mitte der Wandlergruppe so bestimmt ist, dass bei benachbarten Elek trodensegmenten (116, 117) oder Segmentuntergruppen, das Sendesignal (123) bzw. das zeitlich verschobene Echosignal (207) von dem Elektrodensegment (117) oder von der Segmentuntergruppe, das/die von der Mitte der Wandlergruppe den grösseren Abstand hat, in der Phase voreilt.

   5. Gerät nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel (#) der Sendesignale (101-104) bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale stufenweise, mit der Entfernung des entsprechenden Elektrodensegments (92 bis 98) oder der Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe linear zunimmt.

   6. Gerät nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel (q7), der Sendesignale (121 bis 124) bzw. der zeitlich verschobenen Echosignale (202 bis 208) stufenweise und annähernd nach einer Hyperbelfunktion mit der Entfernung des entsprechenden Elektrodensegments (112-118) oder der Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe zunimmt.

   7. Gerät nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel der Sendesignale (121-124) bzw.

   der zeitlich verschobenen Echosignale (202-208) stufenweise mit der Entfernung des entsprechenden Elektrodensegments (112-118) oder Segmentuntergruppe von der Mitte der Wandlergruppe zunimmt, wobei die Zunahme gegen die Mitte der Wandlergruppe quadratisch und an den Randzonen linear ist.

   8. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendesignalgenerator (133) Sendesignale (121 bis 124) verschiedener Amplitude abgibt, und dass die Sendesignale mit der grösseren Amplitude den inneren Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen der jeweils ausgewählten Gruppe (111) angelegt werden.

   9. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Echosignalempfänger (143) eine Gewichtungsschaltung (171-177) enthält, die dazu dient, die Amplituden der von den Elektrodensegmenten (112-118) oder Segmentuntergruppen abgegebenen Echosignale (142) mit verschiedenen Gewichtungsfaktoren zu versehen, wobei die Echosignale von den inneren Elektrodensegmenten mit den grösseren Gewichtungsfaktoren versehen werden.

   10. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Elementzähler-Auswahleinrichtung (136-138) nacheinander ausgewählten Wandlergruppen (71, 72, 73) abwechselnd eine gerade und eine ungerade Anzahl Elektrodensegmente enthalten, wobei die aufeinanderfol genden Gruppen abwechselnd durch Verringerung der Anzahl Elektrodensegmente in einer Richtung und durch Erhö hung der Anzahl Elektrodensegmente in der entgegengesetzten Richtung gebildet werden.

   11. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeich net, dass die Länge und die Breite der jeweils ausgewählten Wandlergruppe (21 > im Bereich zwischen 15 und 30 Wellen längen liegen.

   12. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeich net, dass die Abstrahlfläche (37) der Wandlereinrichtung (11) in der zur abgebildeten Ebene senkrechten Richtung konkav ist.

   13. Gerät nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass in einem Querschnitt, der in einer zur Längsachse (L) der Abstrahlfläche der Wandlereinrichtung senkrechten Ebene (Q, S) liegt, die Abstrahlfläche (37) als annähernd V förmige Linie erscheint.

   14. Gerät nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die V-förmige Linie aus zwei geradlinigen Seg menten (108, 109) besteht.

   15. Gerät nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die V-förmige Linie (127, 128) annähernd die Form einer Hyperbel hat.

   16. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodensegmente (31-34) entlang ihrer Längsachse in einen oberen, einen mittleren und einen unteren Teil (a, b, c) segmentiert sind, dass mit den oberen und unteren Teilen (a, c) der äusseren Elektrodensegmente (31, 34) der ausstrahlenden Wandlergruppe (31-34) weder gesendet noch empfangen wird, und dass die Sendesignale (42) für die oberen und unteren Teile (a, c) der inneren Elektrodensegmente (32, 33) verglichen mit den Sendesignalen (41) für die mittleren Teile derselben Elektrodensegmente phasenverschoben sind und/oder eine kleinere Amplitude haben.

   17. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung zwischen Sendesignalen für benachbarte Elektrodensegmente oder Segmentuntergruppen und/oder die zeitliche Verschiebung zwischen den zeitlich gegeneinander verschobenen Echosignalen von benachbarten Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen, die verschiedene Abstände von der Mitte der Wandlergruppe haben, einer Phasenverschiebung einer in jedem Sende- bzw.

   Echosignal enthaltenen hochfrequenten Trägerwelle entspricht, wobei der absolute Betrag dieser Phasenverschiebung im Bereich zwischen 300 und 1800 liegt.

   18. Gerät nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung in beiden Fällen annähernd einer Phasenverschiebung mit einem absoluten Betrag von 900 entspricht.

   19. Gerät nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung zwischen den Sendesignalen und die zeitliche Verschiebung zwischen den Echosignalen verschiedenen Phasenverschiebungen entsprechen.

   20. Gerät nach Unteranspruch 19, gekennzeichnet durch folgende Kombinationen der absoluten Beträge der Phasenverschiebung zwischen Sendesignalen für und zwischen den zeitlich gegeneinander verschobenen Echosignalen von benachbarten Elektrodensegmenten oder Segmentuntergruppen: Sendesignale Echosignale ca. 900 ca. 450 ca. 450 ca. 900 21.

   Gerät nach Patentanspruch II, bei dem die mit der Elementzähler-Auswahleinrichtung nacheinander ausgewählten Wandlergruppe A Elektrodensegmente enthalten und bei dem die Lage der jeweils ausgewählten Gruppe durch Verschiebung der Lage der unmittelbar vorhergehenden Gruppe um B Elektrodensegmente in Längsrichtung der Wandlereinrichtung bestimmt wird, wobei A und B positive ganze Zahlen sind, für welche die Beziehungen gelten N > A, N > B, worin N die gesamte Anzahl, Elektrodensegmente der Wandlereinrichtung darstellt, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Sendesignalgenerator und den Elektrodensegmenten der Wandlergruppe eingeschaltete Schalterreihe (196), bei der jeder Schalter wahlweise ein Elektrodensegment mit einem Ausgangssignal des Sendesignalgenerators verbindet,

   wobei beim Übergang von einer Wandlergruppe zu der darauf folgen den Wandlergruppe einer der am Ende der Schalterreihe liegenden Schalter (211) die vorangehende Position von dem am anderen Ende der Reihe liegenden Schalter (214) übernimmt, während jeder der übrigen Schalter (213) die voran gehende Position eines benachbarten Schalters (212) übernimmt.

   Anmerkung des Eidg. Amtes für geistiges Eigentum: Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.