CS196219B2 - Light separator - Google Patents

Description

Vynález se týká děliče světla pro rentgenové přístroje se zesilovačem rentgenového obrazu, který je opatřen polopropustným dělicím zrcadlem umístěným za optikou kolimátoru a skloněným pod úhlem přibližně 45° k jého optické ose.

Při použití rentgenového záření pro prosvěcování a pro hotovení snímků je třeba provádět dělení světla zesilovače rentgenového obrazu do dvou směrů. Jeden svazek paprsků se usměrňuje k prosvěcovacímu stínítku a druhý do zařízení pro zhotovování snímků.

U rentgenových přístrojů, opatřených zesilovačem obrazu, se prosvícený obraz sleduje na televizní obrazovce napojené na první světelný kanál děliče světla. Snímky se mohou hotovit fotografickým přístrojem připojeným na II nebo III kanál děliče světla, na svitkovém nebo plochém filmu.

Dělič světla musí mít takovou funkční charakteristiku, aby dávka rentgenového záření, působící na pacienta při prosvěcování, při' hotovaní jednotlivých snímků a při hotovení sledu snímků, byla co nejmenší. Na druhé straně musí být zajištěn přívod světla dcctat.ečné Intenzity do všech snímacích ústrojí, zejména do televizní kamery a na film. Současně musí být zajištěna možnost sledování obrazu přenášením obrazu na televizní obrazovku. Pro hotovení snímků je při současném stupni vývoje používaných zařízení nejvýhodnější, jestliže se 90 % množství světla, které je k dispozici, přivádí na film a 10 o/o na televizní kameru. Tento poměr še však v průběhu dalšího vývoje snímkovací techniky může změnit. Při pouhém prosvěcování se naopak má co největší množství světla přivádět na televizní kameru.

U nejvíce používaných dvou a tříkanálových děličů světla se tento problém řeší dvojím způsobem. Podle prvního řešení se mezi optické soustavy umístí polopropustné dělicí zrcadlo·, skloněné v úhlu 45° ke směru přenosu obrazu, které část svazku světelných paprsků propustí v přímém směru a zbývající část odráží v pravém úhlu. Dělicí zrcadlo je vyjímatelné. U druhého řešsní, které se uplatňuje zejména u trojkanálových děličů světla, se v dráze svazku světelných paprsků umístí propustné zrcadlo skloněné v úhlu 45° k ose paprsku, kterým paprsek projde na světlo nepropouštějící zrcadlo, uložené kolmo na osu svazku paprsků.

Od tohoto zrcadla se světlo odrazí zpět na zadní stranu propustného zrcadla, opatřenou odrazovou vrstvou. Od odrazové vrstvy se svazek paprsků odráží kolmo.

Uvedená známá zařízení vykazují řadu nedostatků:

Optika kolimátoru, umístěná za zesilovačem rentgenového obrazu, nedovoluje u těchto řešení provést lineární dělení světla, protože rovnoběžný svazek paprsků má v blízkosti svých okrajů větší intenzitu/ ' než v optické ose.

Základní součástí známých děličů světla je polopropustné dělicí zrcadlo, opatřené tenkou -vrstvou kovu nanesenou napařováním ve vakuu; Použití polopropustných zrcadel je dosud, ještě . spojeno· s řadou obtíží, vyplývajících z jejich nedostatečné účinnosti, nevyhovující konstrukce· a složitých výrobních postupů. Protože tenká kovová vrstva pohlcuje určitou část · světlo, je třeba pro· dosažení dělení světla v poměru 90 % a 10 % počítat s tím . že n druhého řešení bud? možno využívat pouze asi 70 % původní intenzity světla. Za předpokladu 18%ní absorpce prochází 12 % dělicím zrcadlem, přičemž z toho. . .odráží 11 % pomocné. , zrcadlo· za .předpokladu jeho vysoké kvality. 70 '% z toho, to znamená 7,7 % původního množství, je vedeno dělicím zrcadlem do televizní kamery. · U prvního řešení přichází do televizní kamery, za předpokladu stejné absorpce, 12 % původní intenzity světla.

Vzhledem k 7O'°/o:nímu odrazu musí být pacient ozářen dávkou záření asi o 20 % vět-š,í--než 'by byla ideální dávka.

Z konstrukčních důvodů je velmi obtížné měnit a ovládat poměr intenzity prošlého· a odraženého· záření u polopropustného zrcadla, protože komplexní index lomu, na němž je závislá odraznost, absorpce a propustnost kovové vrstvy, se mění v závislosti na tloušťce této· vrstvy, přičemž tato závislost není .doposud dostatečně známa a objasněna. Chování kovové vrstvy a její vlastnosti závisí ·· kromě · toho na čistotě napařovaného kovu a na rychlosti s jakou probíhá nanášení. · Z technologického a ekonomického hlediska je dodržování přesných podmínek napařování, stanovených experimentálně, · obtížné a navíc musí být obě strany dělicíloo· zrcadla na' celé své ploše přesně opracovány do· roviny.

Zrcadlová soustava děliče světla odpovídá stále poloze připojené kamery,.což platí i pro dosud známé děliče.

U prvního¹ řešení známých · rentgenových přístrojů je televizní kamera na prvním kanálu nastavena ' do optické osy · soustavy, což zvětšuje rozměry celého zařízení, přičemž současně je nastavena kolmo na II. světelný kanál snímkovací a filmové kamery. Rozmě_ry takto _usporári_anéh_o z.ařízení _jsou tak _velké, že vzhledem k nezbytné volnosti pohybů rentgenového přístroje, které jsou nutné pro provádění diagnózy, by bylo možno zařízení umístit jen do velkých nemocničních sálů. Protože v současné době je přípustná výška sálů v nemocnicích podle mezinárodní unifikace · 3,2 m, přesahuje výška rentgenového· přístroje·- 3,4 - tento unifikovaný rozměr o 0,2 m. Tento· rozdíl znamená velké omezení možností umístění rentgenového · přístroje, popřípadě musí být již při projektování nemocniční budovy pamatováno na zvětšení výšky příslušné · · místnosti a také přístupových chodeb, což přináší vážné ekonomické a architektonické problémy. U druhého řešení známých přístrojů jsou jak · televizní kamera, tak také snímkovací a filmová kamera umístěny kolmo na optickou osu.

Světelná projekce známých děličů světla do světelných kanálů, upravená pro rentgenologické požadavky, může probíhat podle následující tabulky.

První řešeni:

Světelný kanál	Celkové množství světla	Kamera
Prosvěcování	Snímkování
. I.	100 %	_	TV .
II.	12 %	70 %	snímkovací nebo filmová
Druhé řešení: .
Světelný kanál	Celkové množství světla	Kamera
	Prosvěcování	Snímkování
I.	70 · ' o/o	_	. TV
II.	' 7,7 %	70 o/o	snímkovací nebo filmová
I.	70 · . %	—	TV
II. .	— -	70. o/o	snímkovací
III.	7,7 o/o	70 o/o	filmová

Jak plyne z této tabulky á z · dříve · uvedených skutečností, může se provádět snímkování se současnou · kontrolou prosvěcování pouze vě II. světelném kanálu. . Z tohoto důvodu je třeba ' v . ' závislosti na diagnostickém postupu vyměnit při hotovení série rentgenových snímků kamery u II. a III. světelného kanálu.

U prvního řešení je možno dosáhnout · u

I. světelného 'kanálu stoprocentní propustnosti světla odstraněním zrcadla, přičemž optická osa I. kanálu se· při odstranění zrcadla ' posune · rovnoběžně asi o· 3 mm. Protože rozložení intenzity světla není u kdimátcrové optiky lineární, je výsledné rozložení intenzity světla rovněž nevýhodné, a navíc dochází ke snížení ostrosti.. Toto zhořčení jakosti se.udržuje v - přijatelných mezích, - jestliže se pro· zařízení se zrcadlem i - bez zrcadla nastaví střední posunutí osové linie, takže například pro· posuv optické osy o 3 mm se provede přestavení osy o + 1,5 mm. Tím však není možno dosáhnout při prosvěcování a snímkování optimálního· rozdělení světla v obrazovém poli a potřebné - ostrosti obrazu. .

Podstata děliče -světla podle vynálezu, kterým se odstraní shora uvedené nedostatky známých děličů světla, spočívá v tom, že dělicí zrcadlo má na přední straně neprůhlednou odrazovou plechu pro jeden světelný kanál a je opatřeno- nejméně jedním světlo propouštějícím -otvorem,, pro nejméně jeden další světelný kanál, přičemž za každým světlo· propouštějícím otvorem je jemu - příslušná odrazová plocha optického odrazného členu pro kolmou změnu -směru příslušného svazku světelných paprsků.

Ve výhodném provedení je za děTcím zrcadlem v- dráze svazku světelných paprsků, procházejících otvorem dělicího· zrcadla, umístěna clona.

Kromě toho se doporučuje, aby dělicí zrcadlo- bylo uloženo - otočně stavitelně kolem osy shodné s optickou osou kolimátoru.

Dělič světla podle vynálezu je méně nákladný než známé děliče světla, jeho- výroba je jednodušší - a -má vyšší účinnost. Pří změně pracovního režimu nedochází k přesunutí optické osy, protože dělicí zrcadlo se nemusí vyjmout. Rozdělení světla do jednotlivých kanálů může být lépe přizpůsobeno požadavkům. Další důležitá přednost děliče -světla podle vynálezu spočívá v tom, že se může uskutečňovat dělení světla do tří směrů, aniž by bylo nutné natáčet dělicí zrcadlo.

Předmět vynálezu je patrný z popisu a schématických výkresů, znázorňujících na obr. 1 svislý řez tříkanálovým děličem světla, na obr. 2 perspektivní pohled na detail děliče -světla podle obr. 1, s označením průběhu. svazků paprsků, na obr. 3 svislý řez dvoukanálovým děličem světla, a na obr. 4 perspektivní pohled na detail děliče světla podle obr. 3 s označením - průběhu svazků paprsků.

Tříkanálový dělič světla 4 (znázorněný v řezu na obr. 1), je nesen hlavou 1 zesilovače obrazu, který je - opatřen výstupním stínítkem 2. Na výstupní stínítko 2 je zaostřen první optický člen kolimátoru 3.

Dělič světla 4 je upraven v optické ose kolimátoru 3 a je opatřen třemi navzájem - kolmými světelnými kanály 5, 6, 7 pro prosvěcování, pro- hotovení filmu, tj. sledu snímků a pro snímkování, tj. pro: hotovení jednotlivých snímků. Na kanál 5 je napojena televizní kamera 8, na kanál 6 filmová kamera 9 a na kanál 7 snímkóvací kamera 10. -Pro rozdělení svazku světelných paprsků do jednotlivých kanálů 5, 6, 7 je dělič světla 4 opatřen polopropustným dělicím zrcadlem 12. skloněným pod úhlem přibližně 45° k optické ose kolimátoru 3. Dělicí zrcadlo 12 je upevněno otočně stavitelně kolem -osy 20, shodné s optickou osou kolimátoru 3.

Dělicí zrcadlo 12 ' má na své přední straně, na kterou dopadá svazek světelných paprsků od kolimátoru 3, neprůhlednou zrcadlovou plochu pro jeden světelný kanál, kterým v poloze zrcadla 12, znázorněné na obr 1, je kanál 7, do- něhož - se usměrňuje svazek paprsků 14. Pro další dva světelné kanály, tj. při nastavení zrcadla-12 podle obr. 1 pro kanály 5 a 6, je dělicí zrcadlo 12 opatřeno dvěma světlo propouštějícími otvory 15 a 22. Plocha každého z otvorů 15, 22 je volena taková, aby propouštěl 10 % celkového množství světla usměrněného na dělicí zrcadlo

Za každým z - otvorů 15, 22 je uzpůsobena jemu příslušná odrazová plocha optického odrazného členu 17 - pro kolmou změnu příslušného 10%ního svazku světelných paprsků. Odrazová plocha odrazného členu 17, uzpůsobená za otvorem 15, která je zřejmá jak z obr. 1, tak i z obr. 2, - je kolmá k ploše dělicího zrcadla 12. - Tato odrazová plocha odráží 10 % svazku paprsků 11, tj. při nastavení- podle obr. 1 usměrňuje svazek paprsků 16 do kanálu 5 do optiky 18 televizní kamery 8. Odrazová plocha odrazného členu 17, uzpůsobená za otvorem 22, usměrňuje přitom další 1Ο%ηί svazek paprsků 23 do kanálu 6, tj. do optiky 21 filmové kamery 9.

Podle znázornění na obr. 1 je dělicí zrcadlo 12 nastaveno pro hotovení jednotlivých rentgenových snímků, protože 80%ní svazek paprsků 14, odražený od dělicího zrcadla 12, se usměrňuje do optiky 13 snímkóvací kamery 10. Lékař pozoruje přitom obraz na televizní obrazovce, vznikající usměrněním 10%ního svazku paprsků 16 do kanálu 5. 10%ní svazek paprsků 23 zůstává přitom nevyužitý.

Za dělicím zrcadlem 12 j-sou v dráze svazků světelných paprsků 16, 23 umístěny clony 24, 25, které zabraňují vnikání rušivých světelných paprsků do světelných kanálů 5, 6, a tím zajišťují rovnoměrné rozložení světla po celé ploše obrazu.

Pro· pořizování filmového záznamu se dělicí zrcadlo .. 12 a odrazný člen 17, které jsou společně upevněny v objímce 19, pootočí kolem osy 20 o 90°, takže dělič světla 4 usměrňuje 80%.ní svazek paprsků kolmo na rovinu znázornění podle obr. 1 do- optiky 21 filmové kamery 9. Přitom se 10%ní svazek paprsků 23 usměrňuje do kanálu 5 do· optiky 18 televizní - kamery 8, takže lékař může i při tomto· nastavení pozorovat obraz na televizní obrazovce. Při tomto· nastavení je nevyužitý 10%.ní svazek paprsků 1δ.

Pro prosvěcování se dělicí - zrcadlo 12 spolu s odrazným členem 17 pootočí o dalších 90° do polohy, v - níž hlavní 80%ní svazek paprsků 14 usměrňuje do kanálu 5 a do· optiky 18 televizní kamery 8. Při tomto nastavení zůstávají 10%ní svazky paprsků 16 a 23 nevyužity.

Dělič světla 4, znázorněný v řezu na obr. 4, se liší od děliče světla 4 podle obr. 1 tím, že je dvoukanálový. Světelné kanály 5 a 6 jsou upraveny proti sobě, tj. svírají, spolu úhel 180°. Na kanál 5 navazuje televizní kamera 8 a na kanál 6 filmová kamera 9, popřípadě snímkovací kamera 10. Dělicí zrcadlo· 12 má u tohoto provedení pouze jeden světlo propouštějící otvor 15, který propouští 10 °/o z množství světla dopadajícího na dělicí zrcadlo 12, takže odrazová plocha dě licího zrcadla 12 odráží 90 % . celkového množství světla. Odlišně je zde proveden rovněž opticky odrazný člen 17, který má pouze jednu odrazovou plochu, kolmou к ploše dělicího zrcadla 12.

Podle obr. 3 je dělič světla 4 nastaven na •snímkování, popřípadě hotovení filmů, přičemž lékař může současně sledovat obraz na televizní obrazovce. Pro prosvěcování se dělicí zrcadlo 12 spolu s odrazným členem 17 pootočí oproti nastavení podle obr. 3 ó 180°.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   VYNALEZU

   1. Dělič světla pro rentgenové přístroje se zesilovačem rentgenového obrazu, opatřený polopropustným dělicím zrcadlem umístěným za optikou kolimátoru a skloněným pod úhlem přibližně 45° к jeho optické ose, vyznačený tím; že dělicí zrcadlo (12) má na přední straně neprůhlednou odrazovou plochu pro jeden světelný kanál (5, 6 nebo 7) a je opatřeno nejméně jedním světlo propouštěcím otvorem (15, 22) pro nejméně jeden další světelný kanál (6, 7 nebo· 5), přičemž za každým světlo propouštějícím otvorem (15, 22) je jemu příslušná obrazová plocha optického odrazného členu (17) pro kolmou změnu směru příslušného svazku světelných paprsků.
2. 2. Dělič světla podle bodu 1, vyznačený tím, že za dělicím zrcadlem (12) je v dráze svazku světelných paprsků, procházejících otvorem (15, 22) dělicího zrcadla (12), umístěna clona (24, 25).
3. 3. Dělič světla podle bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, že dělicí zrcadlo (12) je uloženo otočně stavitelně kolem osy (20), shodné š optickou osou kolimátoru (3).