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Optisches System zur Betrachtung des Bildes einer Bildverstärkerröhre
Die Erfindung bezieht sich auf Röntgenapparate und betrifft insbesondere Apparate
mit einem elektronischen Bildverstärker, wie er beispielsweise ist der USA.-Patentschrift
2 523 132 beschrieben ist. Im besonderen richtet sich die Erfindung auf ein
optisches System zur Erzeugung einer Vergrößerung des auf dem Bildschirm eines Verstärkers
der obengenannten Art erscheinenden Bildes.
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Eine sehr große Helligkeitsverstärkung des Bildes läßt sich in einem
elektronischen Verstärker dadurch erzeugen, daß man auf dem Bildschirm einer Verstärkerröhre,
wie in der obergenannten Patentschrift vorgeschlagen, ein Bild erzeugt, dessen:
Abmessungen beträchtlich kleiner als die auf dem Eingangsfluoreszenzschirm sind,
und dann dieses Bild durch ein geeignetes lichtoptisches System vergrüßert. Das
auf dem Bildschirm der Röhre erzeugte Bild ist einte verkehrte Umkehrkopie des Bildes,
das der Betrachter normalerweise auf denn Flvoreszenzschirm des Röntgenapparates
sehen würde.
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Die Erfindung richtet sich auf ein verbessertes optisches System zur
Erzeugung einer vergrößerten verkehrten Umkehrkopie auf dem Bildschirm eines Röntgenelektronenbildverstärkers
der obenerwähnten Art.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine einstellbare Vorrichtung,
so daß der Beobachter den Bildschirm eines Röntgenverstärkers von verschiedenen
Stellungen außerhalb der 'Strahlrichtung des Röntgenstrahls betraohben kann.
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Die Erfindung besteht in erster Linie ixt einem Röntgenapparat mit
einer Bildverstärkerröhre, welche einen Fluoreszenzschirm und ein elektronaroptisches
System
aufweist, das durch das vom 'Schirm kommende Licht erregt wird und ein Elektronenbild
auf das Bildfeld des Schirmes wirft, so daß ein gesammeltes, optisches Bild auf
einem Ausgangsschirm entsteht. Außerdem weist diese Anordnung ein. optisches System
zur Betrachtung dieses Bildes auf, das aus einem Dachspiegel, einem Vergrößerungslinsensystem
und einer Vorrichtung zur Halterung dieses Spiegels und des Linsensystems in einer
derartigen Lage besteht, da- ein auf dem Ausgangsschirm erscheinendes Bild seitlich
zur Achse geworfen wird, längs der das Elektronenbild projiziert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine ,allgemeine Ansicht einer Röntgenapparatur
mit einem Bildverstärker und einem optischen System nach der Erfindung, Fig. 2 eine
perspektivische Teilansicht eines Bildverstärkers mit einem optischen System nach
der Erfindung, Fig. 3 eine schematische Ansicht, in der die Lage der Teile des optischen
Systems und der von ihm erzeugten Bilder dargestellt sind.
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Nach Fig. i weist ein Röntgentisch i, auf den sich der zu untersuchende
Patient legt, unter seiner Tischfläche eine Röntgenröhre 2 üblicher Bauart auf,
welche Röntgenstrahlen 3 erzeugt, die auf eine fluoreszierende Lage 4 auf der inneren
Abschlußfläche seiner Bildverstärkerrö,hre 5 nach der obengenannten USA.-Patentschrift
auftreffen. Die Bildverstärkerröhre 5 sitzt in einem Giehäuse 6, das von einem Paar
gekrümmter Trägerarme 7 getragen wird, die an einem Gestell 8 auf dem Röntgentisch
i befestigt sind. Der Tisch i kann in bekannter Weise so angeordnet werden, daß
:er im gewünschten Winkel zur Waagerechten kippbar ist, wobei sich das Gestell 8
und die erwähnten Elemente mit ihm bewegen.. Die Röntgenröhre und die anderen Elemente
sind ferner mit Halterungen versehen, so da:ß sie seitlich oder im: Längsrichtung
zum Tisch i verschoben werden können, um verschiedene Körperteile des Patienten
untersuchen zu können.
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Das von den Röntgenstrahlen auf den Fluoreszenzschirm 4 hervorgerufene
Bild erzeugteim.Elektnonenbild, das ihm in seiner Intensität Punkt für Punkt entspricht
und auf der photoelektrischen Oberfläche dicht hinter dem Flucreszenzschirm innerhalb
der Röhre 5 liegt. Dieses Elektronenbild wird beschleunigt und gesammelt, so daß
es auf einen Elektnonenphosphorschirm 9 am gegenüberliegenden Ende der Röhre 5 auftrifft.
Die Elektronen erzeugen auf dem Ausgangsschirm 9 ein Bild, das mit Ausnahme der
verkürzten Abmessungen und der stark erhöhten Helligkeit eine Wiedergabe des Bildes
auf dem Fluoreszenzschirm 4 ist.
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Nach der Erfindung wird ein optisches System, wie es im einzelnen.
in den Fig. 2 rund 3 dargestellt ist, über dem Ausgangsschirm 9 in einem Gehäuse
i i angeordnet. Der Beobachter, der das Röntgenbild zu betrachten wünscht, blickt
in die Linse am Fenster 12 im Gehäuse i i, wo er ein virtuelles Bild hoher Intensität
und einer Vergrößerung sieht, die von dem auf dem Phosphoreingangsschirm 4 erscheinenden
Bild gewünscht wird.
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Nach Fig. 2 hat das Gehäuse 6 eine flache Oberfläche mit einer öffnung,
in der der Elektronenphosphorschixm 9 untergebracht ist. Auf diesem flachen Ende
des Gehäuses 6 sitzt eine runde Grundplatte 13 mit einer öffnung, die mit dem Schirm
9 und einer aplanatischen Linse 14 in Flucht liegt, die zur Vergrößerung
des ,auf dem Schirm 9 erscheinenden Bildes dient. Die Grundplatte 13 weist
in ihrer Oberfläche eine runde Aussparung auf, in der eine runde Platte 15
mit einer Mittelöffnung 16 gelagert ist, durch die die Linse 14 vorsteht.
Auf der Platte 15 sind zwei aufrecht stehende Seitenplatten 17 mit Lagern.
für eine waagerechte Welle 18 angebracht. Auf der Welle 18 sitzt im
wesentlichen in der Mitte zwischen dien Setenplatten 17 eine Vorrichtung, die man
als Dachspiegel i 9 mit einem Paar flacher rechtwinklig zueinander stehender Spiegelplatten
und dem Spitzdach eines Hauses gleichend bezeichnen kann. Die Innenflächen dieser
beiden Platten sind in bekannter Art hochreflektierend gemacht, so daß sich gute
Spiegel ergeben. Die Seitenplatten des Dachspiegels 19 sind so an der Welle 18 befestigt,
-daß die dein Winkel. zwischen :dien Spiegeln teilende Ebene senkrecht zur Achse
der Welle 18 steht. Die Welle 18 sitzt normalerweise so, daß die Schnittalinie der
beiden Dachspiegel annähernd 45° gegen die Horizontale geneigt ist, obwohl dieser
Winkel, wie weiter unten noch erklärt wird, ver. ändert werden kann.
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Die Welle 18 ist mit !einem Paar Zahnräder 21 und 22 versehen, wobei
das Rad 21 fest mit der Welle 18 und somit mit dem Dachspiegel 19 verbunden ist.
Das Zahnrad 22 sitzt locker auf der Welle 18, ist aber durch ein Paar Arme 23, die
in Fig. z abgebrochen gezeichnet sind, um die Zahnräder 21 und 22 zu zeigen, .mit
einer Linsenplatte 24 verbunden, die im allgemeinen im wesentlichen senkrecht steht
und das bereits erwähnte Fenster 12 aufweist. Die Linsenplatte 24 ist so weit vor
dein Kanten der Seitenplatte 17 angeordnet, daß. sie auf ihren Lagerarmen 23 über
einen angemessenen Winkel um die Welle 18 geschwenkt werden kann, wobei sie natürlich
das Zahnrad 22 mitnimmt. Das Fenster 12 trägt eine Linse 25, welche das vom Beobachter
gesiehene Bild weiter vergrößert.
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1VIit den Zahnrädern 21 und 22 stehen zwei andere Zahnräder 26 und
27 im Eingriff, die zusammen mit einer weiteren. Welle verbunden sind, die meiner
der Eiudplatten 17 verzapft ist. Es zeigt sich, daß beim Drehen der Linsenplatte
24 um die Welle 18 der aus den vier Teilen 21, 22, 26, 27 bestehende Zahnradsatz
eine Drehbewegung auf den Dachspiegel 19, und zwar in der gleichen Richtung tun
die Welle 18, überträgt. Die Übersetzungsverhältnisse sind derart gewählt, daß die
Winkelbewegung des Dachspiegels 19 um die Welle 18 halb so groß wie die der Linsenplatte
24 um die gleiche Drehachse ist. Da der vom Spiegel reflektierte, von einer festen
Lichtquelle kommende Strahl mit dem doppelten Winkel -des Spiegels abgeJenkt wird,
ergibt sich, daß durch diese Anordnung der durch die Linse 2 5
reflektierte
Strahl beim Drehen des Dachspiegels i9 und der Linsenplatte 2¢ um die Welle 18 immer
in einer Linie mit der optischen Achse der Linse 25 liegt.
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Es läßt sich erkennen, daß bei der oben beschriebenen Anordnung die
Linse 2 5 um die Welle 18 in eine Stellung oberhalb der Waagerechten, für einen
großen Beobachter und in eine Stellung unterhalb der Waagerechten für einen kleinen
Beobachter bewegt werden kann, wenn der Tisch i in seiner waagerechten Stellung
ist. Wenn auf der anderen Seite der Tisch i senkrecht steht, steht die Welle 18
in gleicher Weise senkrecht, und die Linse 25 dreht sich in. waagerechter Richtung.
Dadurch kann der Beobachter seine Stellung in seitlicher Richtung ändern und das
optische System einstellen, so daß er das Bild des Patienten leicht betrachten kann.
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Die optischen Eigenschaften der. Spiegel und Linsen sind derart gewählt,
daß der in die Linse 25 blickende Beobachter ein verkehrtes Umkehrbild des von den
auf den Ausgangsschirm 9 der Bildverstärkerröhre 5 auftreffenden Elektronen erzeugten
Bildes sieht. Da, wie bereits erwähnt, dieses Bild selbst ein verkehrtes Umkehrbild
des von den Röntgenstrahlen. auf den Eingangsschirm q. erzeugten Bildes ist, sieht
der durch die Linsen 25 blikkende Beobachter das durch die Röntgenstrahlen auf dem
Fluoreszenzeingangsschirnl erzeugte Bild in seiner wirklichen Lage. Jedoch wurde,
wie bereits erwähnt, dieses Bild durch die Linsen, rq., 25 im gewünschten Ausmaß
vergrößert und ist viele Male heller als das auf dem Eingangsschirm q. erscheinende
Bild.
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Es wurde bereits erwähnt, daß die Platte 15 in einer Aussparung in.
einer festen. Platte 13 derart sitzt, daß sie um die senkrechte Achse der Bildverstärkerröhre
5 gedreht werden kann. Liegt die Tischoberfläche waagerecht, so kann der Beobachter
jede beliebige Stellung zum Kopf oder zu den Füßen des Patienten einnehmen, wobei
er das gesamte, auf der Platte 15 sitzende optische System um die Mittelachse der
Röhre 5 dreht, so daß die Achse der Linse 2 5 in sein Blickfeld kommt.
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Ist anderseits der Tisch i senkrecht gestellt, so kann durch Drehung
der Platte 15 um ihre Achse die optische Achse der Linse 25 nach oben und unten
je nach Größe des Beobachters geschwenkt werden. Zum Festklemmen der Linsenplatte
24 in geeigneter Winkelstellung bezüglich der Welle 18 und der Grundplatte 15 in
der gewünschten Stellung bezüglich der Lagerplatte 13 sind Klemmvorrichtungen vorgesehen..
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Die schematische Darstellung mach Fig.3 zeigt die entsprechenden Lagen
des Ausgangsschirms der Linsen 1 ¢ und 25 und des Dachspiegels i 9 und ebenso das
virtuelle Bild, das der längs der optischen Achse der Linse 25 blickende Beobachter
sieht. Die große Ausgangspupille des optischen Systems läßt den Beobachter das Bild
im Spiegel i 9 mit beiden Augen erblicken. Alle Linsen sind mit einem reflexvermindernden
überzug bekannter Art versehen. Die Lichtausbeute des Systems ist sehr hoch, da
das Licht nur durch zwei Linsen, und über einen Reflektor geführt ist, der extrem
hoch reflektierend sein kann.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung kann man erkennen, daß nach der
Erfindung ek optisches System vorgesehen. wird, das das auf denn Ausgangsschirm
entstehende Bild umkehrt, so daß der Beobachter das Bild des Patientenoder Gegenstandes,
der durch Röntgenstrahlen beobachtet werden soll, in seiner wahren Lage sieht, während
es gleichzeitig zu eirauer gewünschten Größe vergrößert und in seiner Helligkeit
erheblich verstärkt wird.
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Das optische System nach der vorliegenden Erfindung hat außerdem die
wertvolle Eigenschaft, daß @es sein Bild erzeugt, daß seitlich vom Röntgenstrahl
beobachtet werden kann, so daß der die Vorrichtung für wiederholte und aitfeinanderfolgende
Beobachtung verschiedener Patienten verwendende Beobachter nicht dem wiederholten
Auftreffen von Röntgenstrahlen ausgesetzt ist, sondern sich in einer sicheren und
entfernten Stellung befindet. Die Stellung des Beobachters ist auch derart, daß
er in bequemer Reichweite des Patienten ist, so daß, er diesem behilflich sein und
seine Lagerung während der Beobachtung ändern kann, was sich als höchst wünschenswert
herausgestellt hat.
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Das neue optische System hat den weiteren Vorteil, daß die Lage des
Patienten weitgehendst geändert werden kann, während der Beobachter an Ort und Stelle
bleibt und das BM ohne Änderung seiner eigenen Stellung betrachten , kann. Darüber
hinaus hat das erfindungsgemäße System den Vorteil, daß es sich leicht der verschiedenen
Größe des Beobachters angleichen !und ebenfalls auf verschiedene Stellungen bezüglich
des Patienten und des Verstärkers verstellen läßt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der das Bild
betrachtende Beobachter dieses mit beiden Augen betrachten. kann.