DE10038275B4

DE10038275B4 - X-ray lens

Info

Publication number: DE10038275B4
Application number: DE2000138275
Authority: DE
Inventors: Dieter BÜRCKNER-KOYDL
Original assignee: Linos Photonics GmbH and Co KG
Current assignee: LINOS PHOTONICS GMBH & CO. KG, 37081 GOETTINGEN, DE
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-08-05
Also published as: DE10038275A1

Abstract

Ein drei Linsengruppen (I, II, III) aufweisendes, ein mit einer Verzeichnung bis zu 5 verzeichnetes Bild eines Bildverstärkers als Objekt von der Objektebene eines Röntgensystems nach unendlich abbildendes, eine, auch XR-Lens genannte, objektseitige Linsengruppe (III) mit einem Kittglied aus zwei Linsen mit negativer Brechkraft aufweisendes Röntgenobjektiv mit einem diesem nachgeordneten, das Bild auf einen Bildaufnehmer abbildenden weiteren Objektiv, das mit einer, [auch TV-Lens genannten], bildseitigen Linsengruppe (I) aus zwei Linsen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das die kissenförmige Verzeichnung des Bildverstärkers in etwa kompensierende Röntgenobjektiv zu einer tonnenförmigen Verzeichnung im Unendlichen wenigstens eine asphärische Fläche in der objektseitigen Linsengruppe (III) zur Korrektur der Abbildungsfehler bei vorgegebener Verzeichnung sowie bei einem Bildwinkel von ca. 7 bis 11° und bei einer relativen Öffnung zwischen 1:2 und 1:3,3 aufweist.One three lens groups (I, II, III) exhibiting, one with a distortion Up to 5 recorded image of an image intensifier as an object from the object plane an x-ray system after infinitely imaging, one, also called XR-Lens, object-side Lens group (III) with a cemented element of two lenses with negative refractive power exhibiting X-ray lens with a subordinate to this, the picture on a picture sensor another lens, which is equipped with a, [also called TV-Lens], Image-side lens group (I) is provided by two lenses, characterized characterized in that the pincushion distortion of the image intensifier in about compensating x-ray lens to a barrel-shaped Distortion at infinity at least one aspheric surface in the lens-side lens group (III) to correct the aberrations at a given distortion and at an angle of view of about 7 to 11 ° and at a relative opening between 1: 2 and 1: 3.3.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gattungsgemässes Röntgenobjektiv nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, das das mit einer Verzeichnung bis zu 5% verzeichnete Bild des Bildverstärkers eines Röntgensystems vorzugsweise "ins Unendliche" abbildet, und dem ein weiteres Objektiv nachgeordnet ist, das dieses Bild auf einen Bildaufnehmer abbildet.The The invention relates to a generic X-ray objective according to the preamble of the main claim, which recorded that with a distortion of up to 5% Image of the image intensifier an x-ray system preferably "ins Infinite "pictures, and that another lens is subordinate to this picture imaged on an imager.

In der medizinischen Röntgendiagnostik werden XR-beziehungsweise Röntgen-Röhren verwendet, um das Bild des Schattens eines Lebewesens in den Röntgenstrahlen in ein sichtbares und insbesondere helleres Bild als ursprünglich umzuwandeln.In medical X-ray diagnostics be XR-respectively X-ray tubes used to the image of the shadow of a living being in x-rays in a visible and in particular brighter picture than originally convert.

Hierzu ist es bekannt, das Bild mit einem Kollimatorobjektiv (XR-Lens) aufzunehmen und nach Unendlich abzubilden. Dieses Bild wird von einem weiteren Objektiv, das als TV-Lens bezeichnet wird, auf einen Bildaufnehmer abgebildet. Derartige Systeme werden auch als Tandem-Systeme bezeichnet.For this it is known to use a collimator lens (XR-Lens) absorb and map to infinity. This picture is from another lens, which is referred to as a TV lens, on a Imager shown. Such systems are also called tandem systems designated.

Tandem-Systeme zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass die Zuordnung zwischen XR- und TV-Lens vergleichsweise unempfindlich ist. Weiterhin können zwischen den Objektiven andere optische Elemente, wie Teilerspiegel für den Angriff eines weiteren Abbildungskanals, Umlenkspiegel oder dergleichen angeordnet werden.Tandem systems distinguish themselves among other things by the fact that the assignment between XR and TV Lens is relatively insensitive. Furthermore, between the lenses other optical elements, such as splitter mirror for the attack another imaging channel, deflection mirror or the like to be ordered.

Ferner ist es bekannt, das Bild der XR-Röhre ohne Zwischenschritt der Abbildung ins Unendliche abzubilden. Problematisch insbesondere bei den sogenannten Tandem-Systemen ist, dass das Bild des XR-Bildverstärkers ein kissenförmig verzeichnetes Bild ist. Die Verzeichnung ist dabei relativ hoch, typisch sind Werte von ca. 4%. Herkömmliche XR-Objektive können jedoch ohne Verzicht auf Abbildungsqualität lediglich Verzeichnung bis ca. 2% kompensieren.Further It is known the image of the XR tube without intermediate step Imagine a picture in the infinite. Problematic in particular in the so-called tandem systems is that the image of the XR image intensifier a pincushion the picture is. The distortion is relatively high, Typical values are approx. 4%. However, conventional XR lenses can without waiving image quality only distortion up compensate about 2%.

Schliesslich ist ein Objektiv zur Projektion des Abbildes einer Bildröhre auf einem Schirm bekannt ( US 4,950,062 A ), und zwar mit einer Öffnung von ca. 1:1,3 und einen Bildwinkel von +– 22,5°, welches aber zur wirksamen chromatischen Aberration mindestens drei Asphären benötigt. Die Verzeichnung bei dem bekannten Objektiv ist auf möglichst kleine Werte optimiert und beträgt bei einem Bildwinkel von +– 11° ca. 2%.Finally, a lens for projecting the image of a picture tube on a screen is known (US Pat. US 4,950,062 A ), with an aperture of about 1: 1.3 and an angle of + - 22.5 °, which requires at least three aspheres for effective chromatic aberration. The distortion in the known lens is optimized to the lowest possible values and is about 2% at an angle of + - 11 °.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenobjektiv gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass es die Verzeichnung des Röntgenbild-Verstärkers praktisch vollständig kompensiert.Of the Invention is based on the object, an X-ray lens according to the preamble of claim 1 such that it is the distortion the X-ray image amplifier practical Completely compensated.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Röntgenobjektiv nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale, also dadurch gelöst, dass das die kissenförmige Verzeichnung des Bildverstärkers in etwa kompensierende Röntgenobjektiv zu einer tonnenförmigen Verzeichnung im Unendlichen wenigstens eine asphärische Fläche in der objektseitigen Linsengruppe zur Korrektur der Abbildungsfehler bei vorgegebener Verzeichnung sowie bei einem Bildwinkel von ca. 7 bis 11° und bei einer relativen Öffnung zwischen 1:2 und 1:3,3 aufweist und dass die objektseitige Linsengruppe ein Kittglied aus zwei Linsen mit negativer Brechkraft ist.These Task is in a generic X-ray lens according to the preamble of the main claim according to the invention by its characterizing features, thus solved by that that the pillow-shaped Distortion of the image intensifier roughly compensating x-ray lens to a barrel-shaped Distortion at infinity at least one aspheric surface in the lens-side lens group to correct aberrations for a given distortion and at an angle of view of about 7 to 11 ° and at a relative opening between 1: 2 and 1: 3,3 and that the object-side lens group a Kittglied of two lenses with negative refractive power is.

Erfindungsgemäss weist das Röntgenobjektiv eine tonnenförmige Verzeichnung des im Unendlichen liegenden Bildes auf, die die kissenförmige Verzeichnung des Bildverstärkers in etwa kompensiert; weiterhin weist es wenigstens eine asphärische Fläche zur Korrektur der Abbildungsfehler bei vorgegebener Verzeichnung auf. Durch den Einsatz des asphärischen Linsenelements sind Verzeichnungswerte bis zu 5% und insbesondere 4% bei hervorragender Abbildungsqualität zu realisieren. Das erfindungsgemässe Objektiv kann bevorzugt einen Bildwinkel von ca. 7 bis 11° und eine relative Öffnung zwischen 1:2 und 1:3,3 aufweisen.According to the invention the x-ray lens a barrel-shaped Distortion of the image at infinity, the pincushion distortion of the image intensifier roughly compensated; Furthermore, it has at least one aspherical surface Correction of the aberrations for a given distortion. By the use of the aspherical Lens element are distortion values up to 5% and in particular 4% with excellent image quality to realize. The inventive lens may preferably have an angle of view of about 7 to 11 ° and a relative opening between 1: 2 and 1: 3.3.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die physikalische Blende nach der in Strahlrichtung letzten Fläche des Objektivs. Hierdurch erhält man eine hohe Helligkeit, durch die die Bildverarbeitung des Sensorausgangssignals erleichtert wird. Weiterhin ändert sich die Helligkeit über das gesamte Bildfeld nur gering. Dies gilt insbesondere auch beim Abblenden des Systems.at a preferred embodiment the invention is the physical aperture after in the beam direction last area of the lens. This preserves one high brightness, through which the image processing of the sensor output signal is relieved. Continues to change the brightness is over the whole picture field only small. This is especially true in the case of Dimming the system.

In jedem Falle ist es möglich, dass das Röntgenobjektiv eine planparallele Platte aufweist, die in die Korrektur einbezogen und an der Objektebene angeordnet ist.In any case, it is possible that the X-ray objective has a plane-parallel plate, which in the Correction included and located at the object plane.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemässen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt:The Invention is hereinafter without limitation of the general inventive concept based on embodiments described with reference to the drawing by way of example the rest with regard to the disclosure of all unspecified in the text invention Details specifically is referenced. It shows:

1 einen Linsenschnitt durch ein erfindungsgemässes Objektiv und 1 a lens section through an inventive lens and

2 die Verzeichnung des in 1 dargestellten Objektivs als Funktion der Bildhöhe. 2 the distortion of in 1 shown lens as a function of the image height.

1 zeigt einen Linsenschnitt durch ein erfindungsgemässes Objektiv, bei dem -im Gegensatz zu der gewohnten Darstellung- die Objektebene, also beispielsweise die Phosphorschicht eines Bildverstärkers, rechts angeordnet ist. Dennoch ist für die Nummerierung der Linsenflächen und der Linsengruppen die gewohnte Nummerierung von links beginnend mit 1 (Blendenebene) beibehalten worden. 1 shows a lens section through an inventive lens, in which-in contrast to the usual representation- the object plane, so for example, the phosphor layer of an image intensifier, is arranged on the right. Nevertheless, for the numbering of the lens surfaces and the lens groups the usual numbering from the left beginning with 1 (aperture plane) has been retained.

Das Objektiv weist drei Linsengruppen I, II und III auf, von denen die erste und die dritte Linsengruppe aus zwei Linsen bestehen. Die asphärische Fläche ist die Fläche 10 der dritten Linsengruppe III. Die dritte Linsengruppe III ist ein Kittglied aus zwei Linsen mit negativer Brechkraft. Die planparallele Platte mit den Flächen 13 und 14, die die Phosphorschicht 15 des Bildverstärkers trägt, ist in die Korrektur einbezogen.The lens has three lens groups I, II and III, of which the first and the third lens group consist of two lenses. The aspherical surface is the surface 10 the third lens group III. The third lens group III is a cemented element of two lenses with negative refractive power. The plane-parallel plate with the surfaces 13 and 14 containing the phosphor layer 15 of the image intensifier is included in the correction.

In der nachfolgenden Tabelle sind die numerischen Daten der Fläche 1 bis 15, der Scheitelabstände i zwischen den Flächen i und i + 1 sowie die zwischen den Flächen i und i + 1 befindlichen Materialien angegeben:

The following table shows the numerical data of the area 1 to 15 , the peak distances i between the areas i and i + 1 and the materials located between the areas i and i + 1 are given:

Das gezeigte numerische Beispiel hat eine Blendenzahl von 3,3 und eine Brennweite 106,2 mm.The shown numerical example has a f-number of 3.3 and a Focal length 106.2 mm.

Die asphärische Fläche ist die Fläche 10. Als Asphärengleichung wird eine übliche Reihenentwicklung nach der Strahlhöhe (Bildhöhe) h verwendet (die konische Konstante ist 0), wobei nur der Koeffizient der vierten Ordnung der Reihenentwicklung nach h ungleich Null ist. Bei dem in der vorstehenden Tabelle dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Wert des Koeffizienten –0,451 × 10^–5.The aspherical surface is the surface 10 , As the aspheric equation, a usual series expansion according to the beam height (image height) h is used (the conic constant is 0), whereby only the coefficient of the fourth order of the series expansion after h is not equal to zero. In the embodiment shown in the above table, the value of the coefficient is -0.451 × 10 ^-5 .

2 zeigt die Verzeichnung als Funktion der Bildhöhe h. Dabei wird für die Rechnung von einem unverzeichneten Objekt ausgegangen; tatsächlich ist jedoch das Bild auf der Phosphorschicht 15 kissenförmig verzeichnet. Die Verzeichnung des Bildverstärkers wird durch die Verzeichnung des erfindungsgemässen Röntgenobjektivs in etwa kompensiert. 2 shows the distortion as a function of the image height h. It is for the account of an un recorded object gone out; in fact, however, the picture is on the phosphor layer 15 Pillow-shaped listed. The distortion of the image intensifier is approximately compensated by the distortion of the X-ray objective according to the invention.

Vorstehend ist die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens exemplarisch beschrieben worden. Selbstverständlich ist es einem Fachmann möglich, ohne erfinderisches Zutun Röntgenobjektive mit anderen numerischen Daten zu berechnen.above the invention is without limitation of the general inventive idea has been described by way of example. Of course is it possible for a specialist without inventive intervention X-ray lenses to calculate with other numerical data.

Claims

An image of an image intensifier having three lens groups (I, II, III) with a distortion of up to 5 as an object from the object plane of an X-ray system to infinity, an object-side lens group (III) also called an XR lens, with a cemented member from two lenses with negative refractive power having X-ray lens with a subordinate to this, the image on an image sensor imaging further lens which is provided with a, [also TV-Lens], image-side lens group (I) of two lenses, characterized in that the the pincushion distortion of the image intensifier approximately compensating X-ray objective to a barrel-shaped distortion at infinity at least one aspherical surface in the object-side lens group (III) to correct the aberrations at a given distortion and at an angle of about 7 to 11 ° and at a relative opening between 1: 2 and 1: 3.3.

X-ray lens according to claim 1, characterized by a last in the beam direction Surface arranged physical aperture.

X-ray lens according to claim 1 or 2, characterized by a plane-parallel Plate included in the correction and arranged at the object plane is.