EP0396795A1 - X-ray diagnostic apparatus - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an X-ray diagnostic device with a transmission chain with imaging errors, which has an X-ray image intensifier and an optical device for imaging the output image of the X-ray image amplifier on an image recording device coupled to the optical device.
- Devices of this type are used, for example, to display X-ray images on television.
- Such an X-ray diagnostic device is described in DE-A-31 27 648, in which the output image of the X-ray image intensifier is imaged by a basic lens coupled to the X-ray image intensifier and a camera lens on a coupled image recording device. In this case, the image is generated on the target of a television camera.
- the X-ray image intensifier in particular, but also the television chain, have pincushion distortions. These distortions and the distance between the camera lens and the base lens result in an uneven distribution of brightness ("vignetting") in the image, which decreases concentrically from the center of the image to the edge of the image.
- vignetting uneven distribution of brightness
- the video signal was previously amplified differently, with the signal at the edge of the image being amplified more than that in the center of the image.
- this type of generation of a more uniform brightness distribution is only effective in the television camera, but not in other image recording devices such as a cinema camera or a medium format camera.
- the invention is based on the object of creating an X-ray diagnostic device of the type mentioned at the outset by which a simple, effective and trouble-free correction of imaging errors (distortion, vignetting) is achieved.
- the optical device has such a distortion, opposite to the aberrations of the other links in the transmission chain, so that the aberrations of the transmission chain are eliminated. This ensures that the imaging errors of the x-ray image intensifier, in particular the distortion and different brightness distribution in the image, are corrected by the optics.
- Optical distortion corrections can be achieved by spherical or aspherical curvatures of individual elements of the optical devices, by changing the spacing of the elements of the optical devices or by selecting glass.
- both and only one of these lenses can be provided with a barrel-shaped distortion for correction.
- corrective measures can also be taken if the screen support and / or the end plate of the X-ray image intensifier and / or the stray light trap cause the distortion to be corrected.
- An adaptation to different input fields of a switchable X-ray image intensifier can be achieved if different distortion corrections can be set. This can be done by actuators for changing the optical property of the optical device if they are connected to individual elements of the optical device.
- a variable distortion correction can also be achieved if A plurality of optical elements are arranged on a turret arrangement, which elements can optionally be pivoted into the beam path of the optical device.
- a tandem optical system 5 is coupled to the x-ray image intensifier 4 and contains a basic objective 6 and a camera objective 7. Through these lenses 6 and 7, the output image of the X-ray image intensifier 4 is imaged on the target of a television camera 8.
- the output signal of the television camera 8 is amplified in a video amplifier 9 and reproduced as a visible image on a monitor 10.
- Such transmission devices 4 to 10 have many aberrations. This also includes pillow-shaped distortion errors, which, for example, produce an image exaggerated in FIG. At the same time, the image shows a decrease in brightness towards the edge. This is shown in FIG. 5 using curve a, for example. In this representation, the intensity I of the brightness is plotted against the distance r from the center of the image.
- the lenses 6 and 7 can have the construction shown in FIG. In this example, they consist of seven elements 11 to 17, some of which are arranged in groups.
- the distortion is corrected as a partial or full correction by designing the elements 11 to 17, which together have an optical, barrel-shaped distortion, so that the pillow-shaped distortion, in particular of the X-ray image intensifier 4, but also of the transmission chain 8 to 10, is corrected.
- the image When the distortion is fully corrected, the image has the desired straight line course shown in FIG. 4. As a result of the complete elimination or at least the reduction in the distortion-related brightness drop, the brightness distribution in the image shows the significantly more favorable curve shown in FIG. 5 using curve b.
- a partial correction can be carried out for the largest x-ray image intensifier format to be set, which has less pincushion distortion than before.
- the smallest RBV format can be over-corrected by a medium, barrel-shaped distortion.
- Such a correction would be of interest, for example, for medium to large format image intensifiers 4 for limb angiography.
- the barrel distortion correction can also look like this be set that a certain input field of a switchable X-ray image intensifier 4, which is preferably used for measurements (cardiac volume, vessel diameter), for example, is optimally corrected, while the larger and / or smaller input fields are under- or over-corrected.
- the corrective measures can take place within only one objective 6 or 7 of the tandem optics 5 or can be divided between both objectives 6 and 7 of the tandem optics 5.
- the optically effective components of the X-ray image intensifier 4 such as the faceplate, the end plate and the stray light trap, can also be included in the consideration of the distortion correction, so that the overall length of the X-ray image intensifier can be shortened and / or additional degrees of freedom for the calculation of the Receives electron optics.
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer mit Abbildungsfehlern behafteten Übertragungskette, die einen Röntgenbildverstärker und eine optische Vorrichtung zur Abbildung des Ausgangsbildes des Röntgenbildverstärkers auf einer an der optischen Vorrichtung angekoppelten Bildaufnahmevorrichtung aufweist. Derartige Einrichtungen dienen beispielsweise zur Fernsehwiedergabe von Röntgenbildern.The invention relates to an X-ray diagnostic device with a transmission chain with imaging errors, which has an X-ray image intensifier and an optical device for imaging the output image of the X-ray image amplifier on an image recording device coupled to the optical device. Devices of this type are used, for example, to display X-ray images on television.
In der DE-A-31 27 648 ist eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers durch ein an den Röntgenbildverstärker gekoppeltes Basisobjektiv und ein Kameraobjektiv auf eine angekoppelte Bildaufnahmevorrichtung abgebildet wird. In diesem Falle wird das Bild auf dem Target einer Fernsehkamera erzeugt.Such an X-ray diagnostic device is described in DE-A-31 27 648, in which the output image of the X-ray image intensifier is imaged by a basic lens coupled to the X-ray image intensifier and a camera lens on a coupled image recording device. In this case, the image is generated on the target of a television camera.
Insbesondere der Röntgenbildverstärker, aber auch die Fernsehkette weisen kissenförmige Verzeichnungen auf. Aus diesen Verzeichnungen sowie aus dem Abstand des Kameraobjektives zum Basisobjektiv resultiert eine ungleichmäßige, konzentrisch von der Bildmitte zum Bildrand hin abfallende Helligkeitsverteilungen ("Vignettierung") im Bild.The X-ray image intensifier in particular, but also the television chain, have pincushion distortions. These distortions and the distance between the camera lens and the base lens result in an uneven distribution of brightness ("vignetting") in the image, which decreases concentrically from the center of the image to the edge of the image.
Um eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung zu erreichen, wurde bisher das Videosignal unterschiedlich verstärkt, wobei das Signal am Bildrand mehr verstärkt wurde als das in der Bildmitte. Dadurch ergibt sich aber ein geringerer Signal-Stör-Abstand am Bildrand, so daß sich das Rauschen störend erhöht. Außerdem ist diese Art der Erzeugung einer gleichmäßigeren Helligkeitsverteilung nur in der Fernsehkamera wirksam, nicht aber in weiteren Bildaufnahmevorrichtungen wie beispielsweise einer Kinokamera oder einer Mittelformatkamera.In order to achieve a more uniform distribution of brightness, the video signal was previously amplified differently, with the signal at the edge of the image being amplified more than that in the center of the image. However, this results in a lower signal-to-noise ratio at the edge of the image, so that the noise increases. In addition, this type of generation of a more uniform brightness distribution is only effective in the television camera, but not in other image recording devices such as a cinema camera or a medium format camera.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die eine einfache, wirksame und störungsfreie Korrektur von Abbildungsfehlern (Verzeichnung, Vignettierung) erreicht wird.The invention is based on the object of creating an X-ray diagnostic device of the type mentioned at the outset by which a simple, effective and trouble-free correction of imaging errors (distortion, vignetting) is achieved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optische Vorrichtung eine derartige, den Abbildungsfehlern der anderen Glieder der Übertragungskette entgegengesetzte Verzeichnung aufweist, so daß die Abbildungsfehler der Übertragungskette eliminiert werden. Dadurch wird erreicht, daß die Abbildungsfehler des Röntgenbildverstärkers, insbesondere die Verzeichnung und unterschiedliche Helligkeitsverteilung im Bild, durch die Optik korrigiert werden. Optische Verzeichnungskorrekturen können durch sphärische oder asphärische Krümmungen von einzelnen Elementen der optischen Vorrichtungen, durch Veränderung des Abstandes der Elemente der optischen Vorrichtungen oder durch Glasauswahl erreicht werden.The object is achieved in that the optical device has such a distortion, opposite to the aberrations of the other links in the transmission chain, so that the aberrations of the transmission chain are eliminated. This ensures that the imaging errors of the x-ray image intensifier, in particular the distortion and different brightness distribution in the image, are corrected by the optics. Optical distortion corrections can be achieved by spherical or aspherical curvatures of individual elements of the optical devices, by changing the spacing of the elements of the optical devices or by selecting glass.
Bei einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Tandemoptik als optische Vorrichtung, die ein Basisobjektiv und ein Kameraobjektiv aufweist, können in vorteilhafter Weise sowohl beide als auch nur eines dieser Objetive zur Korrektur mit einer tonnenförmigen Verzeichnungen versehen sein. Hinsichtlich Glasauswahl und Form können auch Korrekturmaßnahmen durchgeführt werden, wenn Schirmträger und/oder die Endscheibe des Röntgenbildverstärkers und/oder die Streulichtfalle eine Korrektur der Verzeichnung bewirken.In an x-ray diagnostic device with tandem optics as an optical device, which has a base lens and a camera lens, both both and only one of these lenses can be provided with a barrel-shaped distortion for correction. With regard to the choice of glass and shape, corrective measures can also be taken if the screen support and / or the end plate of the X-ray image intensifier and / or the stray light trap cause the distortion to be corrected.
Eine Anpassung an unterschiedliche Eingangsfelder eines umschaltbaren Röntgenbildverstärkers kann erreicht werden, wenn unterschiedliche Verzeichnungskorrekturen einstellbar sind. Dies kann durch Stellglieder zur Veränderung der optischen Eigenschaft der optischen Vorrichtung erfolgen, wenn sie mit einzelnen Elementen der optischen Vorrichtung verbunden sind. Eine variable Verzeichnungskorrektur kann auch erreicht werden, wenn auf einer Revolveranordnung mehrere optische Elemente angeordnet sind, die wahlweise in den Strahlengang der optischen Vorrichtung schwenkbar sind.An adaptation to different input fields of a switchable X-ray image intensifier can be achieved if different distortion corrections can be set. This can be done by actuators for changing the optical property of the optical device if they are connected to individual elements of the optical device. A variable distortion correction can also be achieved if A plurality of optical elements are arranged on a turret arrangement, which elements can optionally be pivoted into the beam path of the optical device.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
- FIG 2 die Elemente eines Objektives der Röntgendiagnostikeinrichtung,
- FIG 3 ein stark überzeichnetes Beispiel eines Abbildungsfehlers am Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers,
- FIG 4 das durch Verzeichnungskorrektur korrigierte, auf den Bildaufnahmewandler fallende Röntgenbild und
- FIG 5 Helligkeitsverläufe im Abstand vom Bildmittelpunkt ohne und mit Korrektur.
- 1 shows an X-ray diagnostic device according to the prior art,
- 2 shows the elements of an objective of the X-ray diagnostic device,
- 3 shows a highly exaggerated example of an imaging error on the exit fluorescent screen of the X-ray image intensifier,
- 4 shows the x-ray image corrected by distortion correction and falling on the image recording transducer and
- 5 shows brightness curves at a distance from the center of the image without and with correction.
In der FIG 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungsgenerator 2 betrieben wird und ein Strahlenbündel aussendet, das einen Patienten 3 durchtritt und auf den Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers 4 ein Strahlenbild wirft. Der Röntgenbildverstärker 4 setzt das Strahlenbild in ein sichtbares Bild auf dem Ausgangsleuchtschirm um. An den Röntgenbildverstärker 4 ist eine Tandemoptik 5 gekoppelt, die ein Basisobjektiv 6 und ein Kameraobjektiv 7 enthält. Durch diese Objektive 6 und 7 wird das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers 4 auf dem Target einer Fernsehkamera 8 abgebildet. Das Ausgangssignal der Fernsehkamera 8 wird in einem Videoverstärker 9 verstärkt und als sichtbares Bild auf einem Monitor 10 wiedergegeben.1 shows an X-ray tube 1, which is operated by a high-
Derartige Übertragungsvorrichtungen 4 bis 10 weisen viele Abbildungsfehler auf. Dazu gehören auch kissenförmige Verzeichnungsfehler, die beispielsweise aus einem rechteckigen Gitter eine in FIG 3 übertrieben dargestellte, kissenförmig verzeichnete Abbildung erzeugen. Gleichzeitig weist das Bild zum Rande hin einen Helligkeitsabfall auf. Dieser ist in FIG 5 anhand der Kurve a beispielsweise dargestellt. In dieser Darstellung ist die Intensität I der Helligkeit über dem Abstand r von dem Bildmittelpunkt aufgetragen.
Die Objektive 6 und 7 können den in FIG 2 dargestellten Aufbau aufweisen. Sie bestehen in diesem Beispiel aus sieben Elementen 11 bis 17, die zum Teil in Gruppen angeordnet sind. Dabei erfolgt die Korrektur der Verzeichnung als Teil- oder Vollkorrektur durch Auslegung der Elemente 11 bis 17, die zusammen eine optische, tonnenförmige Verzeichnung aufweisen, so daß die kissenförmige Verzeichnung insbesondere des Röntgenbildverstärkers 4, aber auch der Übertragungskette 8 bis 10 korrigiert wird.The lenses 6 and 7 can have the construction shown in FIG. In this example, they consist of seven elements 11 to 17, some of which are arranged in groups. The distortion is corrected as a partial or full correction by designing the elements 11 to 17, which together have an optical, barrel-shaped distortion, so that the pillow-shaped distortion, in particular of the
Bei voller Verzeichnungskorrektur weist das Bild den in FIG 4 wiedergegebenen, gewünschten gradlinigen Verlauf der Linien auf. Die Helligkeitsverteilung im Bild zeigt infolge des völligen Wegfalls oder zumindest der Verminderung des verzeichnungsbedingten Helligkeitsabfalles den in FIG 5 anhand der Kurve b dargestellten, wesentlich günstigeren Verlauf.When the distortion is fully corrected, the image has the desired straight line course shown in FIG. 4. As a result of the complete elimination or at least the reduction in the distortion-related brightness drop, the brightness distribution in the image shows the significantly more favorable curve shown in FIG. 5 using curve b.
Dabei kann für das größte einzustellende Röntgenbildverstärker-Format eine Teilkorrektur erfolgen, die eine geringere kissenförmige Verzeichnung aufweist als bisher. Das kleinste RBV-Format kann durch eine mittlere, tonnenförmige Verzeichnung überkorrigiert sein. Eine solche Korrektur wäre beispielsweise für mittel- bis großformatige Bildverstärker 4 für die Extremitätenangiographie interessant.A partial correction can be carried out for the largest x-ray image intensifier format to be set, which has less pincushion distortion than before. The smallest RBV format can be over-corrected by a medium, barrel-shaped distortion. Such a correction would be of interest, for example, for medium to large
Die tonnenförmige Verzeichnungskorrektur kann auch derart aus gelegt sein, daß ein bestimmtes Eingangsfeld eines umschaltbaren Röntgenbildverstärkers 4, das beispielsweise bevorzugt für Messungen benutzt wird (Herzvolumen, Gefäßdurchmesser), optimal korrigiert ist, während die größeren und/oder kleineren Eingangsfelder unter- bzw. überkorrigiert sind.The barrel distortion correction can also look like this be set that a certain input field of a switchable
Die Korrekturmaßnahmen können sowohl innerhalb nur eines Objektives 6 oder 7 der Tandemoptik 5 erfolgen oder auch auf beide Objektive 6 und 7 der Tandemoptik 5 aufgeteilt werden. Es lassen sich auch die optisch wirksamen Bauelemente des Röntgenbildverstärkers 4, wie beispielsweise der Schirmträger, die Endscheibe und die Streulichtfalle, mit in die Betrachtung der Verzeichnungskorrektur einbeziehen, so daß sich die Baulänge des Röntgenbildverstärkers verkürzen läßt und/oder man zusätzliche Freiheitsgrade für die Berechnung der Elektronenoptik erhält.The corrective measures can take place within only one objective 6 or 7 of the tandem optics 5 or can be divided between both objectives 6 and 7 of the tandem optics 5. The optically effective components of the
Bei der Verwendung von umschaltbaren Röntgenbildverstärkern 4 wäre es zweckmäßig, wenn auch die Verzeichnungskorrektur veränderbar wäre. Dies kann, wie in FIG 2 dargestellt, beispielsweise durch Stellglieder 18 innerhalb des Objektives 6 und/oder 7 erfolgen, die die Abstände der einzelnen Elemente 11 bis 17 zueinander verändern. Anstelle der Stellglieder 18, die eine Verschiebung beispielsweise des optischen Elementes 13 bewirken, kann aber auch eine sogenannte Revolveranordnung Verwendung finden, auf der beispielsweise unterschiedliche Elemente 13 angebracht sind, die je nach Format des Röntgenbildverstärkers 4 in den Strahlengang eingeschwenkt werden können.When using switchable
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