DE2949404C2

DE2949404C2 - Abtast-Umsetzer für eine Ultraschall-Bilderzeugungsvorrichtung mit Sektorabtastung

Info

Publication number: DE2949404C2
Application number: DE2949404A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukukita; Akira Kawasaki Fukumoto; Yoshihiro Hayakawa; Kazuyoshi Irioka; Ryobun Tachita; Tsutomu Yano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1982-05-19
Also published as: JPS6111101B2; US4310907A; JPS5578947A; FR2443690B1; DE2949404A1; FR2443690A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Abtast-Umsetzer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Abtast-Umsetzer dieser Art ist in dor E-PA 2 061 vorgeschlagen. Bei dem dort beschriebenen Abtast-Umsetzer für eine Ultraschall-Bilderzeugungsvorrichtung mit Sektorabtastung werden bei der Abtastung der Ultraschall-Abtaststrahl um jeweils solche Winkelzuwächse abgelenkt und die Echosignale in derartigen Zeitintervallen abgetastet, daß die abgetasteten Bildpunkte auf parallel zueinander verlaufenden Linien liegen und auf jeder Abtastlinie jeweils gleichen Abstand voneinander besitzen. Die abgetasteten Echosignale werden in Digitaldaten umgesetzt und in einem Zwischenspeicher gespeichert, aus dem sie bei der Ausgabe in unterschiedlichen, von der jeweils gelesenen Zeile abhängigen Zeitintervallen derart ausgelesen werden, daß sich auf einer Kathodenstrahlröhre ein dem Abtastraster nahezu identisches Bild als Sektorausschnitt ergibt. Bei dieser Wiedergabeart liegen jedoch alle Bildpunkte auf radial von dem Sendermittelpunkt ausgehenden Linien, so daß die Gefahr der Entstehung eines Moire-Musters auf dem Bildschirm sehr groß ist. Darüber hinaus müssen die Daten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus dem Zwischenspeicher ausgelesen werden, wofür eine sehr präzise arbeitende, aufwendige und störanfällige Schaltung erforderlich ist.

Aus der DE-OS 26 55 274 ist eine Ultraschall-Sende-Empfangseinheit für Schichtabtastung bekannt, die eine Gruppe matrixförmig angeordneter Ultraschall-Wandler aufweist. Um das von der Gesamtheit der Ultraschallwandler ausgehende Signal auf einen Punkt der zu untersuchenden Fläche, die parallel zur IJItraschallwandlergruppe verläuft, zu fokussieren, werden speziell ausgewählte vorpolarisierbare Ultraschallwandler verwendet, die gezielt zeilei,- und spaltenweise vorpolarisieri werden. Die empfangenen Signale werden zeilenweise in Schieberegistern gespeichert, wobei die Ausgabe jeweils einer Zeile gleichzeitig mit der Abtastung der nächsten Zeile über einen Videoschirm erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abtast-Umsetzer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der relativ einfach aufgebaut ist und eine störungsfreie Ausgabe ermittelter Bildfeldpui.kte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teii

des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst.

Es werden also zusätzlich zu den tatsächlich

ίο abgetasteten Rasterpunkten weitere Bildfeldpunkte interpoliert, so daß in der Pufferspeichereinrichtung ein dichtes Rasternetz gespeichert ist, aus dem in konstantem zeitlichen Abstand einzelne Bildfeldpunkte ausgelesen werden. Somit kann das Auslesen auf äußerst einfache Weise zum Beispiel mittels eines Festwertspeichers mit relativ kleiner Speicherkapazität erfolgen. Darüber hinaus werden die Bildfeldpunkte in einem festen orthogonalen Muster mit gleicher Punktdichte in jeder Zeile dargestellt, so daß man eine klare und übersichtliche Moire-streifenfreie Anzeige erhält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Alisführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Abtastpunkte von in ein;m Sektorabtastfeld verteilten i» Ultraschallstrahlen, die um gleiche tangentiale Winkelinkremente abgelenkt sind,

Fig. 2 ein auf die Fig. 2A, 2B und 2C verteiltes Blockschaltbild einer ein Ausführungsbeispiel des Abtast-Umsetzers enthaltenden Ultraschall-Bilderzeugungsvorrichtung mit Sektorabtastung,

F i g. 3 Signalverläufe, die bei der in F i g. 2 gezeigten Abtastschaltung auftreten,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Mairixspeichereinrichtung sowie der Anordnung der gemäß F i g. 1 abgetasteten und gespeicherten Echodaten,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der den Zeilenspeicher bildenden Pufferspeichereinrichtung gemäß Fig. 2B mit aufeinanderfolgend in zwei Rasterabtastperioden abgespeicherten Daten, und

F i g. 6 eine Darstellung von auf dem Bildschirm eines Sichtgerätes in orthogonalen Richtungen ausgerichtet ausgegebenen Echodaten.

Die mit dem Abtast-Umsetzer zur Sektorabtastung jo ausgestattete Ultraschall-Bilderzeugungsvorrichtung enthält eine lineare Anordnung piezoelektrischer Wandler und einen Sender, der die Wandler mit aufeinanderfolgend verzögerten Impulsstößen im Megahertz-Frequenzbereich derart ansteuert, daß die abgegebene Ultraschallenergie einen Haupt-Ultraschallstrahl bildet. Dieser Haupt-Ullraschallstrahl wird mit Hilfe von variablen Vcrzögerungsgliedern in Abhängigkeit von einer programmierten Steuerfolge sukzessiv unter verschiedenen Winkeln derart abgelenkt, daß seine Ablenkung in der in Fig. 1 dargestellten Weise mit einem im wesentlichen gleichen tangcntialcn Winkelinkrement Δ Vin bezug auf eine senkrecht zu der Wandleranordnung 10 verlaufende Bezugslinie R erfaßt.

t'5 Die abgegebene Ultraschallenergie wird von Übergangsbereichen und Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien oder Geweben eines menschlichen bzw. tierischen Körpers mit unterschiedlicher Amplitude

reflektiert und trifft vor der Abgabe des jeweils nächsten Ullraschallstrahls in aufeinanderfolgend verzögerten Zeitintervallen auf die Wandler auf. Die empfangenen Echosignale werden in Zeitintervallen AT abgetastet, die dem Cosinus des Strahlablenkwinkels zu der Bezugslinie R umgekehrt proportional sind, so daß die abgetasteten Punkte in dem Sektorabtastfeld auf parallel zu der Wandleranordnung verlaufenden Abtastlinien angeordnet sind. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, sind die mit schwarzen Kreisen bezeichneten Abtastpunkte z. B. für einen radialen Abtaststrahl 1 in Abständen von gleichen Zeitintervallen AT\ und für einen radialen Abtaststrahl 4 in Abständen von gleichen Zeitintervallen ATi abgetastet, so daß die einzelnen Abtasilinien voneinander den gleichen Abstand /IA^-aufweisen.

Ein Ausführungsbeispie! der Ultraschaü-Büder.'.eugungsvorrichtung ist in den Fig. 2A bis 2C dargestellt und weist einen Sender 12 auf, der die Wandleranordnung 10 in der vorstehend beschriebenen Weise mit sukzessiv verzögerten Impulsslößen im Megahertz-Bereich erregt, se daß die Wandleranordnung 10 zurückkehrende Echoinipulse während des Intervalls zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Winkelablenkungen des Ultraschallstrahls empfangen kann. Die Wandleranordnung 10 setzt die Ultraschall-Echosignale in elektrische Analogsignale um, die digital gesteuerten variablen Verzögerungsgliedern 14 zugeführt werden. Die Verzögerungszeiten dieser Verzögerungsglieder werden von einer Anzahl von Verzögerungszeitdaten bestimmt, die von einem Festwertspeicher 16 in Abhängigkeit von Adressendaten zugeführt werden, die wiederum von einem Zähler 18 mit einer von einem ersten Taktgeber 20 bestimmten Taktfrequenz von 3 kHz erhalten werden. Durch diese Verzögerungsglieder wird eine Scharfeinstellung der Wandleranordnung auf einen gewünschten Punkt erreicht.

Die von den Verzögerungsgliedern 14 abgegebenen Echosignale werden einem Analog-Addierer 22 und sodann einem Detektor 24 zugeführt, wo die Hochfrequenzanteile des Echo-Mischsignals zur Ermittlung der Signal-Hüllkurve unterdrückt werden. Das Ausgangssignal des Detektors 24 wird einem Analog-Digital-Umsetzer 26 zur Umsetzung der empfangenen Echosignale in die Amplitude der Echosignale repräsentierende Digitaldaten zugeführt, die in einen eine Matrixspeichereinrichtung bildenden Direktzugriffsspeicher 28 eingegeben werden.

Der Abtast-Umsetzer weist eine Abtastschaltung auf, die von einem Festwertspeicher 30, einem Digital-Addierer 32, einer Zwischenspeicherschaltung 34, einem Digital-Vergleicher 36 und einem Binärzähler 38 gebildet wird. Der Festwertspeicher 30 enthält eine Anzahl voreingegebener Abtastdaten, die jeweils das inkrementelle Abtastintervall AT für die jeweiligen Abtaststrahlen repräsentieren. Dieses Abtastintervall ist dem Cosinus des Winkels θ der jeweiligen Ablenkung in bezug auf die Bezugslinie R umgekehrt proportional. Jeder Abtastdatenwert wird in Abhängigkeit von einem über den Zähler 18 erhaltenen Adressendaten wert ausgelesen und einem ersten Binärdateneingang des Addierers 32 zugeführt. Der Dateninhalt des Addierers 32 wird der Zwischenspeicherschaltung 34 als Bezugsdatenwert für den Vergleicher 36 für einen Vergleich mit einem von dem Zähler 38 abgegebenen weiteren Datenwert zugeführt. Dieser weitere Datenwert ist eine Binärdarstellung der Anzahl von Taktimpulsen, die der Zähler 38 mit einer Frequenz von 14 MHz von dem Taktgeber 20 erhält, wobei er sich in Abhängigkeit von den Eingangstaktimpulsen mit einem Zuwachs von einem Bit ändert, wie dies in F i g. 3 in etwa durch eine Lir.ie 40 dargestellt ist. Wenn dieser zeitveränderliche Datenwert den Inkrement-Bezugsabtastdatenwert AT₁

'■> erreicht, gibt der Vergleicher 36 ein Koinzidenz-Ausgangssignal an den Analog-Digital-Umsetzer 26 und die Zwischenspeicherschaltung 34 ab, woraufhin die Zwischenspeicherschaltung 34 ihren Dateninhalt über einen Rückkopplungskreis 33 einem zweiten Binärdateneingang des Addierers 32 zuführt, was zur Folge hat, daß der vorgegebene lnkrement-Datenwert in dem Addierer 32 zweifach aufsummiert und der Zwischenspeicherschaltung 34 zur Bildung des Datenwertes 2 · AT₁ für den Vergleicher 36 zugeführt wird. Die Abtastdaten werden daher aufeinanderfolgend akkumuliert bzw. aufeinanderfolgend mit ganzzahligen Werten multipliziert, womit der Vergleicher 36 in gleichen Intervallen A 71 Koinzidenz-Ausgangssignale erzeugt.

Damit werden die entlang der Bahn des Abtaststrahls 1 zurückkehrenden Echosignale in Intervallen AT₁ abgelastet. Bei der Abtastung der Echosignale entlang der Bahn des Abtaststrahls 4 wird jeweils ein Inkrement-Abtastdatenwert ATt aus dem Festwertspeicher 30 ausgelesen und in den Addierer 32 eingegeben, wobei dieser Vorgang zur aufeinanderfolgenden Summierung der Daten mit dem Inkrement-Abtastdatenwert ZlT₄ wiederholt wird, wie dies in Fig. 3 durch gestrichelte Linien 41 dargestellt ist, so daß der Vergleicher 36 in Intervallen Δ T₄ Koinzidenz-Ausgangssignale erzeugt.

Der Direktzugriffsspeicher 28 ist in üblicher Weise aufgebaut und enthält eine Matrixanordnung aus in Form von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, die den Abtastpunkten entsprechen. Die über den Analog-Digital-Umsetzer 26 erhaltenen digitalen Echodaten werden in den Direktzugriffsspeicher 28 in Richtung der Matrixspalten eingeschrieben, und zwar in Abhängigkeit von einem über den Zähler 18 erhaltenen Zeilen-Adressenwert und einem Spalten-Adressenwert,

<<o der über einen Zähler 42 in Abhängigkeit von den jeweiligen Koinzidenz-Ausgangssignalen des Vergleichcrs 36 zugeführt wird. Die Abtastdaten werden somit in der in F i g. 4 dargestellten Weise in den Speicherzellen des Direktzugriffsspeichers 28 an den Schnittstellen

«5 der z. B. mit 1 bis Nbezeichneten Spalten und der mit a. b, c bis t bezeichneten Zeilen abgespeichert.

Der Direktzugriffsspeicher 28 kann mit so vielen Adressen-Speicherdaten des Festwertspeichers 30 adressiert werden, wie Speicherzellen in einer jeden Spalte des Direktzugriffsspeichers 28 vorhanden sind. Aufgrund der mit einer der Anzahl von Speicherzellen in jeder Spalte entsprechenden Häufigkeit erfolgenden sukzessiven Summierung der lnkrement-Adressendaten ergibt sich jedoch eine erhebliche Verringerung der für den Festwertspeicher 30 erforderlichen Speicherkapazität.

Die in dem Direktzugriffsspeicher 28 abgespeicherten Daten werden in Abhängigkeit von Steuerimpulsen ausgelesen, die von einem zweiten Taktgeber 44 zugeführt werden. Hierbei tritt ein Taktimpuls V in der Vertikal-Synchronisation eines Kathodenstrahlröhren-Sichtgerätes entsprechenden Intervallen auf, während ein Taktimpuls H der Horizontal-Synchronisation entspricht Der Taktgeber 44 erzeugt außerdem Taktimpulse L und M, wobei der Taktimpuls L in 1/N-Intervallen der Horizontal-Abtastperiode auftritt (N bezeichnet hierbei die Gesamtzahl an Ultraschallstrahlen in dem Sektorfeld), während der Taktimpuls M

mit einer viel höhreren Frequenz als die Taktimpulse L abgegeben wird, deren typischer Wert bei 14 MHz liegt.

Die Taktimpulse Hund L werden Adressenzählern 46 und 48 zur Erzeugung von Zeilen-Adressendaten bzw. Spalten-Adressendaten für das zeilenweise erfolgende Auslesen der Daten aus dem Direktzugriffsspeicher 28 zugeführt. Hierbei werden die in einer Zeile abgespeicherten Daten jeweils während einer Horizontal-Abtastperiode entsprechend den von dem Zähler 48 abgegebenen Spalten-Adressendaten mit konstanter Geschwindigkeit seriell ausgelesen, woraufhin entsprechend den von dem Zähler 46 abgegebenen Zeilen-Adressendaten auf die nächste benachbarte Zeile übergegangen wird. Zum Löschen des Binärinhalts der Zähler 46 und 48 werden dem Zähler 46 der Taktimpuls Kund dem Zähler 48 der Taktimpuls Hzugeführt.

Die auf diese Weise in Zeilenrichtung aus dem Direktzugriffsspeicher 28 ausgelesenen Daten werden einem Interpolator 50 zur Bildung zusätzlicher Echodaten zugeführt, die Interpolationswerte zwischen den aufeinanderfolgend aus dem Direktzugriffsspeicher 28 ausgelesenen Daten darstellen. Bei dem-in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Interpolator 50 aus einem Digital-Zwischenspeicher 52 und einer Anzahl Digital-Addierer 54, 56 und 58. Jeder dieser Addierer ist derart aufgebaut, daß er die Summe von zwei zugeführten binären Eingangsdaten bildet und einen Ausgangsdatenwert abgibt, der aus der Summe der beiden Eingangsdaten, dividiert durch die Dezimalzahl »2«, besteht. Im einzelnen kann jeder Addierer eine Anzahl von Binärstellen für die jeweiligen Eingangsdaten zur Summenbildung und eine Anzahl von Ausgangsbinärstellen aufweisen, die mit Ausnahme des Bits geringster Wertigkeit aus den Bits höherer Wertigkeit herausgegriffen sind.

Wenn angenommen wird, daß die digitalen Echodaten a\ und 32 aufeinanderfolgend aus dem Direktzugriffsspeicher 28 ausgelesen werden (siehe F i g. 4). so erscheint der Datenwert a, am Ausgang des Zwischenspeichers 52, wenn der nachfolgende Datenwert a? am Datenausgang des Direktzugriffsspeichers 28 auftritt. Das Ausgangssigna! des Zwischenspeichers 52 wird außerdem direkt einem Anschluß A zugeführt. Der Addierer 54 führt dem Addierer 56 sowie einem Anschluß Ceinen Ausgangsdatenwert (a, + a₂)/2 zu. Der Addierer 56 erhält seine weiteren Daten über den Zwischenspeicher 52 zur Bildung eines Ausgangsdatenwertes (3ai + a2)/4, der als erster Interpolationsdatenwert einem Anschluß B zugeführt wird, während die dem Anschluß C zugeführten Daten als zweiter Interpolationsdatenwert dienen. Der Addierer 58 erhält seine Eingangssignale von dem Datenausgang des Direktzugriffsspeichers 28 und dem Ausgang des Addierers 54 und bildet einen Ausgangsdatenwert (a\ + 3a2)/4, der als dritter Imerpolationsdatenwert einem Anschluß D zugeführt wird. Der Zwischenspeicher 52 spricht hierbei zur Auffrischung seines Speicherinhalts auf den Taktimpuls L an, so daß die den Anschlüssen A bis D zugeführten Ausgangsdaten in Abhängigkeit von der Zuführung der jeweiligen Echodaten aus dem Direktzugriffsspeicher 28 aktualisiert werden.

Die aus dem Interpolator 50 ausgelesenen Daten werden in eine Pufferspeichereinrichtung 60 für die Zeilenspeicherung eingeschrieben, und zwar in Abhängigkeit von Schreibadressendaten, die über einen Anschluß E von dem Zähler 48 gleichzeitig mit einem Schreibfreigabeimpuls von einm Flip-Flop 62 erhalten

werden, das den Schreibfreigabeimpuls in Abhängigkeit von dem Taktimpuls // über Anschlüsse Fi und F-i abwechselnd der Pufferspeichereinrichtung 60 zuführt.

In Fig. 2B ist die aus zwei Pufferspeichern 60-1 und 60-2 bestehende Pufferspeichereinrichtung 60 detaillierter dargestellt. Die Eingangsanschlüsse A bis E der Pufferspeicher sind gemeinsam mit den jeweiligen Interpolatorausgängen verbunden, während die Eingangsanschlüsse Fi und F2 getrennt mit den Ausgängen des Flip-Flops 62 verbunden sind, so daß die Pufferspeicher 60-1 und 60-2 abwechselnd für die Aufnahme der von dem Interpolator zugeführten Eingangsdaten freigegeben werden. Das Auslesen der Pufferspeichereinrichtung 60 wird von einer Schaltungsanordnung durchgeführt, die einen Festwertspeicher 64, einen Digital-Addierer 68 und einen Zwischenspeicher 70 umfaßt. In dem Festwertspeicher 64 ist eine Anzahl vorher aufgezeichneter Inkrement-Adressendaten abgespeichert, von denen jeder Datenwert den Datenabstand zwischen aufeinanderfolgenden vorgewählten Speicherstellen der Pufferspeichereinrichtung 60 in bezug auf jede Rasterabtastung repräsentiert. Jeder z. B. aus 20 Bits bestehende Inkrement-Adressendatenwert wird in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Adressenzählers 66 synchron mit dem Horizontal-Taktimpuls H ausgelesen. Der Addierer 68 erhält die ausgelesenen Inkrement-Adressendaten über einen ersten Binärdateneingang und gibt seine Ausgangssignale an den Zwischenspeicher 70 ab, der in Abhängigkeit von dem die höchste Frequenz aufweisenden Taktimpuls M freigegeben wird. Die Ausgangsdaten des Zwischenspeichers 70 werden den Pufferspeichern 60-1 und 60-2 sowie einem zweiten Binärdateneingang des Addierers 68 zugeführt, wodurch eine Summenbildung der dem ersten und zweiten Dateneingang des Addierers 68 zugeführten Daten erfolgt. Der Inhalt des Addierers 68 und damit der Speicherinhalt des Zwischenspeichers 70 werden somit in Abhängigkeit von den Taktimpulsen M zur Bildung sukzessiv summierter Adressendaten aktualisiert, wobei die Daten der Pufferspeichereinrichtung aus vorgewählten Speicherstellen mit konstanter Geschwindigkeit seriell ausgelesen werden.

In Fig. 5 ist die Anordnung der Daten in der Pufferspeichereinrichtung schematisch gezeigt. Hierbei sind die aus dem Direktzugriffsspeicher 28 ausgelesenen Daten mit schraffierten Kreisen gekennzeichnet, während die Interpolationsdaten durch helle und dunkle Kreise dargestellt sind, wobei die dunklen Kreise die vorgewählten Speicherzellen bezeichnen. Es sei nun davon ausgegangen, daß in bezug auf die der Zeile a des Direktzugriffsspeichers 28 zugeordneten Daten a\ bis a/v die zweiten Interpolationsdaten (a\ + ai)l2, (a2 + a₃)/2 ... (aN-i + a\)l2 seriell aus der Pufferspeichereinrichtung 60 ausgelesen worden sind, während in bezug auf die der Zeile b zugeordneten Daten b\ bis bs die dritten Interpolationsdaten (0,+Sb₂)ZA, (bz + 3i>j)/4
^Ζ>Λ/-ί + 36/ν)/4 seriell ausgelesen sein sollen. Die Anzahl der einer jeden Rasterabtastzeile zugeordneten vorgewählten Speicherstellen ist derart festgelegt, daß die Datendichte bei jeder Rasterabtastung annähernd gleich ist. Das heißt, der Datenabstand auf der Rasterabtastlinie bzw. -zeile wird in Abhängigkeit von der Länge der Rasterabtastung über das auf dem Bildschirm dargestellte Sektorfeld verändert Hierdurch wird erreicht daß die in dem Anzeigefeld wiedergegebenen Echosignale anstelle einer Ausrichtung entlang radial verlaufender Linien nunmehr entlang orthogona-

ler Linien ausgerichtet erscheinen, wie dies in Fig.6 gezeigt ist.

Der Abtast-Umsetzer weist ferner Festwertspeicher 72 und 74 sowie einen Voreinstellzähler 76 für Datenfreigabe und einen Voreinstellzähler 78 für Datensperrung auf. Die Adressendaten zur Voreinstellung der Zählwerte der Voreinstellzähler 76 und 78 werden den Festwertspeichern 72 und 74 jeweils über den Zähler 66 zugeführt. Der Festwertspeicher 72 enthält eine Anzahl von Daten, die jeweils den Abstand von einem Bezugspunkt einer Vertikallinie des Bildschirms zum Anfangspunkt einer jeden der das Sektorfeld bildenden horizontalen Rasterabtastungen repräsentieren, während der Festwertspeicher 74 eine Anzahl von Daten enthält, die jeweils die Länge einer jeweiligen Rasterabtastünie bzw. -zeile über das Sektorfeld repräsentieren. Die Voreinstellzähler 76 und 78, die in Abhängigkeit von den Taktimpulsen H auf Null zurückgestellt werden, erhalten die Taktimpulse M zur Freigabe des Addierers 68 und des Zwischenspeichers 70 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Voreinstellzählers 76 und Sperrung des Addierers 68 und des Zwischenspeichers 70 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Voreinstellzählers 78.

Das digitale Ausgangssignal der Pufferspeichereinrichtung 60 wird einem Digital-Analog-Umsetzer 80 zugeführt, durch den es während des von den Ausgangssignalen der Voreinstellzähler 76 und 78 festgelegten Intervalls in analoge Echosignale umgesetzt und einer Mischschaltung 82 zugeführt wird, wo eine Mischung mit Vertikal- und Horizontal-Synchronsignalen zur Bildung eines Video-Mischsignals für ein Video-Sichtgerät 84 erfolgt.

Die Lese-Adressendaten für die Pufferspeichereinrichtung werden durch aufeinanderfolgende Akkumulation eines für die jeweilige Rasterabtastung von einem Festwertspeicher zugeführten lnkrement-Adressendatenwertes erzeugt. Diese Lese-Adressendaten geben die Adresse der Speicherstelle an, die jeweils bei Beginn der Rasterabtastung zuerst aus der Pufferspeichereinrichtung ausgelesen werden soll. Die Akkumulation der Inkrement-Adressendaten erfoigt in Abhängigkeit von Taktimpulsen, deren Frequenz viel höher als die Frequenz ist, mit der die Rasterabtastung durchgeführt wird

Wie vorstehend beschrieben, wird die Pufferspeichereinrichtung 60 in Abhängigkeit von Adressendaten ausgelesen, die durch aufeinanderfolgende Summierung der Adressen-Inkrementdaten gewonnen werden. Vorzugsweise wird der aus der Pufferspeichereinrichtung 60 ausgelesene erste Datenwert durch einen vorgegebenen Anfangsadressendatenwert adressiert, dem sodann die Adressen-Ifikrementdaten aufeinanderfolgend hinzuaddiert werden. Dies läßt sich durch eine Schaltungsanordnung erzielen, von der ein Ausführungsbeispiel in Fig.2C dargestellt ist Die Anfangsadressendaten werden in einem Festwertspeicher 90 abgespeichert wobei das Auslesen und Einspeichern eines jeden Anfangsadressend.itenwertes in einem Pufferspeicher 92 in Abhängigkeit von den Adressendaten des Zählers 66 erfolgt. Der Pufferspeicher 92 wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal einer z. B. in Form eines Flip-Flops ausgeführten bistabilen Schaltung 94 freigegeben, deren Triggereingang die Taktimpulse M zugeführt werden.

Zu Beginn einer jeden Rasterabtastung wird ein Freigabeimpuls des Freigabe-Voreinstellzählers 76 dem

K) Rückstelleingang des Flip-Flops 94 zugeführt, so daß der erste Taktimpuls Mbewirkt, daß das Flip-Flop 94 an seinem (^-Ausgang ein Ausgangssignal zur Überführung des Inhalts des Pufferspeichers 92 in den Zwischenspeicher 70 abgibt. In den Zwischenspeicher 70 wird

is daher zu Beginn einer jeden Rasterabtastung ein Anfangsadressendatenwert eingespeichert, wodurch bewirkt wird, daß die Pufferspeichereinrichtung 60 die zugehörigen Echodaten dem Digital-Analog-Umsetzer 80 zuführt. Das (^-Ausgangssignal des Flip-Flops 94 wird außerdem dem Addierer 68 zugeführt, wodurch dieser bis zum Auftreten eines zweiten Taktimpulses M gesperrt wird. Der der Pufferspeichereinrichtung 60 zugeführte Anfangsadressendatenwert wird außerdem dem Addierer 68 zugeführt, der in Abhängigkeit von

:5 dem zweiten Taktimpuls Meine Addition mit einem von dem Festwertspeicher 64 zugeführten lnkrement-Adressendatenwert vornimmt. Das Summen-Ausgangssignal des Addierers 68 wird dem Zwischenspeicher 70 zur Durchführung der vorstehend beschriebenen

«ι sukzessiven Summenbildung der Inkrement-Adressendaten mit den vorherigen Daten zugeführt.

Der Abtast-Umsetzer umfaßt also eine Abtastschaltung, die die Echosignale mit einer dem Cosinus des Ablenkwinkels der radialen Abtastlinien in bezug auf die Bezugslinie umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit abtastet, so daß eine Selbstausrichtung der abgetasteten Punkte in senkrecht zu der Bezugslinie verlaufenden seitlichen Linien erfolgt. Die abgetasteten Echosignale werden in digitale Echodaten umgesetzt und in einem Direktzugriffsspeicher in Spaltenrichtung abgespeichert. Die abgespeicherten Daten werden seriell in Zeilenrichtung ausgelesen und einem Interpolator zugeführt der Interpolationen zwischen den aufeinanderfolgend ausgelesenen Echodaten vornimmt.

Die Interpolationsdaten werden sukzessiv mit den aus dem Direktzugriffsspeicher während des jeweiligen Rasterabtastintervalles gewonnenen Daten in eine Pufferspeichereinrichtung eingelesen und sodann in zeitlich konstanten, jedoch räumlich variablen Intervallen aus vorgewählten Speicherstellen ausgelesen, so daß die Daten auf den Rasterabtastlinien eine annähernd •^leiche Dichte aufweisen. Die aus dem 7pilpnsr»pi.chcr ausgelesenen Daten werden sodann in Analogsignale umgesetzt und auf einem Bildschirm bzw. Sichtgerät dargestellt wobei die Analogsignale ζ. Β. zur Intensitätsmodulation eines Kathodenstrahls für die Bildung von Bildpunkten auf dem Bildschirm eines Kathodenstrahlröhren-Sichtgerätes dienen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abtast-Umsetzer für eine Ultraschall-Bilderzeugungsvorrichtung mit Sektorabtastung, bei der eine Abtasteinrichtung Echosignale mit einer dem Cosinus des jeweiligen Ablenkwinkels des um jeweils gleiche tangentiale Winkelinkremente verschobenen Abtaststrahls umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit derart abtastet, daß die Abtastpunkte auf parallel zueinander verlaufenden Abtastlinien liegen und auf jeder Abtastlinie jeweils gleiche Abstände voneinander besitzen, und bei der die Abtastsignale in die Echoamplitude repräsentierende Digitaldaten umwandelbar sind und in Spaltenrichtung in eine Matrixspeichereinrichtung einschreibbar sind, gekennzeichnet durch einen Interpolator (50), der zusätzliche digitale Echosignale aufgrund von Interpolationen zwischen den zeilenweise aus der Matrixspeichereinrichtung (28) ausgelesenen Digitaldaten erzeugt und die Interpolationsdaten zwischen den ausgelesenen digitalen Echosignalen in eine Pufferspeichereinrichtung (60) einschreibt, und durch eine Einrichtung (64 bis 78), die die in der Pufferspeichereinrichtung (60) abgespeicherten Daten aus vorgegebenen Speicherstellen in zeitlich konstanten, räumlich variablen Intervallen ausliest.

2. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (64 bis 78) zum w Auslesen der Daten aus der Pufferspeichereinrichtung (60) eine digitale Speichereinrichtung (64) mit einer Vielzahl vorprogrammierter Inkrement-Adresscndaten, die jeweils den Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden der vorgewählten « Speicherstellen der Pufferspeichereinrichtung (60) repräsentieren eine Einrichtung (66), die für jede Rasterabtastlinie aufeinanderfolgend Inkrement-Adressendaten aus der digitalen Speichereinrichtung (64) ausliest, und eine Summiereinrichtung (68, ■»" 70) aufweist, die die ausgelcsenen Inkrement-Adressendaten während einer jeden Rasterabtastperiode aufeinanderfolgend summiert und sukzessiv akkumulierte Adressendaten zum Auslesen der Daten aus der Pufferspeichereinrichtung (60) bildet.

3. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (90, 92. 94), die der Summiereinrichtung (68, 70) und der Pufferspeichereinrichtung (60) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Beginn einer der das Sektorfeld bildenden Rasterab- w tastzeilen einen Anfangsadressen-Datenwert zuführt, der eine dem Anfangspunkt der jeweiligen Rasterabtastzeile entsprechende Speicherstelle der Pufferspeichereinrichtung (60) repräsentiert und der Summiereinrichtung (68, 70) zuführbar ist, bevor die « jeweiligen Inkrement-Adressendaten der Summiereinrichtung von der digitalen Speichereinrichtung (64) zugeführt werden.

4. Abtast-Umsetzei nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (64 bis *>o 68) zum Auslesen der Daten aus der Pufferspeichereinrichtung (60) eine zweite digitale Speichereinrichtung (72) mit einer Vielzahl vorprogrammierter Daten, die jeweils den Abstand eines Bezugspunkis eines rechteckigen Anzeigefelds zu dem Anfangspunkt der jeweiligen Rasterabtastzeüen repräsentieren, eine dritte digitale Speichereinrichtung (74) mit einer Vielzahl vorprogrammierter Daten, die jeweils den Endpunkt der jeweiligen Rasterabtastzeüen repräsentieren, eine Einrichtung (66) zum Auslesen der in der zweiten und der dritten digitalen Speichereinrichtung abgespeicherten Daten, eine Freigabeeinrichtung (76) zur Freigabe der Summiereinrichtung (68, 70) in Abhängigkeit von den aus der zweiten digitalen Speichereinrichtung (72) ausgelesenen Daten und eine Sperreinrichtung (78) zum Sperren der Summiereinrichtung (68, 70) in Abhängigkeit von den aus der dritten digitalen Speichereinrichtung (74) ausgelesenen Daten aufweist.

5. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Umsetzereinrichtung (80). die die aus der Pufferspeichereinrichtung (60) ausgelesenen Digitaldaten in Abhängigkeit von der Freigabeeinrichtung (76) in Analogsignale umsetzt und die Signalumsetzung ir; Abhängigkeit von der Sperreinrichtung (78) beendet.

6. Abtast-Umsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summiereinrichtung (68, 70) einen digitalen Addierer (68) mit einem mit der ersten digitalen Speichereinrichtung (64) verbundenen ersten Binärdateneingang, einem zweiten Binärdateneingang und einem Binärdatenausgang, eine Zwischenspeicherschaltung (70) mit einem mit dem Binärdatenausgang des Addierers (68) verbundenen Binärdateneingang und einem mit dem zweiten Binärdateneingang des Addierers (68) sowie der Pufferspeichereinrichtung (60) verbundenen Binärdatenausgang und eine Einrichtung (44) zur Erzeugung von Taktimpulsen für die Aktualisierung des Speicherinhalts der Zwischenspeicherschaltung (70) aufweist.

7. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung (76) und die Sperreinrichtung (78) jeweils aus einem Voreinstellzähler (76 bzw. 78) bestehen, die jeweils die Taktimpulse zur Abgabe eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Erreichen eines Zählwerts zählen, wobei der Zählwert auf den aus der zugehörigen digitalen Speichereinrichtung (72 bzw. 74) ausgelcsenen Datenwert rückstellbar ist.

8. Abtast-Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (30 bis 38) eine weitere digitale Speichereinrichtung (30) mit einer Vielzahl vorprogrammierter Inkrement-Zeitintervalldaten, die jeweils das dem Kosinus des Ablenkwinkels des Abtaststrahls in bezug auf eine Referenzlinie (R) umgekehrt proportionale Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgend abgetasteten Punkten entlang der Abtastlinie repräsentieren, eine Einrichtung (18, 20) zürn aufeinanderfolgenden Auslesen der vorprogrammierten Inkrement-Zeitintervalldaten aus der weiteren digitalen Speichereinrichtung (30), eine Einrichtung (32, 34) zum aufeinanderfolgenden Summieren der ausgelesenen Inkrement-Zeitintervalldaten und eine Verglcichseinrichtung (36) aufweist, die die Daten der Einrichtung (32, 34) zum aufeinanderfolgenden Summieren der ausgelesenen Inkrement-Zeitintervalldaten mit einem bezüglich seines Binärwertes als Funktion der Zeit veränderlichen Datenwert zur Feststellung einer Koinzidenz vergleicht, wodurch die empfangenen Echosignale in Abhängigkeit von der Koinzidenzermittlung abgetastet werden und die Einrichtung (32, 24) zum aufeinanderfolgenden Summieren der ausgelesenen Inkreir.ent-Zeitintervalldaten zur Durchführung der

nächsten Datenakkumulation veranlaßbar ist.

9. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das in Spaltenrichtung erfolgende Einschreiben der digitalen Echodaten in die Matrixspeichereinrichtung (28) eine Einrichtung (42) vorgesehen ist die in Abhängigkeit von der Vergleichseinrichtung (36) Adressendaten für das spaltenweise Einschreiben erzeugt.

10. Abtast-Umsetzer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32,34) zum aufeinanderfolgenden Summieren der ausgelesenen Inkrement-Zeitimervalldaten einen digitalen Addierer (32) mit einem mit der weiteren digitalen Speichereinrichtung (30) verbundenen ersten Dateneingang, einem zweiten Dateneingang und einem Datenausgang, und eine Zwischenspeicherschaltung (34) aufweist, die über ihren Dateneingang mit dem Datenausgang des Addierers (32) und über ihren Datenausgang mit dem zweiten Datmeingang des Addierers (32) und der Vergleichseinrichtung (36) für den Vergleich mit den zeitveränderlichen Daten verbunden ist und auf ein Ausgangssignal der Vergleichseinrichtunp (36) zur Aktualisierung des Dateninhalts der Vergleichseinrichtung (36) anspricht.