DE10308602A1

DE10308602A1 - Röntgenortungslichtsystem

Info

Publication number: DE10308602A1
Application number: DE10308602A
Authority: DE
Inventors: Ljubisa Dragoljub Stevanovic; Eugene George Olczak; Frank Jacob John Mueller; Dietmar Karl Sundermann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2003-09-11
Also published as: US6779920B2; JP2003265465A; JP4398165B2; US20030161441A1; FR2836563B1; US20040165701A1; US6893145B2; FR2836563A1

Abstract

Ein Röntgenortungslichtsystem weist Folgendes auf: eine Röntgenortungslichtquelle (10) mit langer Lebensdauer; einen optischen Bündler (11), wobei die Lichtquelle an einem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der optische Bündler so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle zu einem zweiten Brennpunkt konzentriert; und eine lichtundurchlässige Blende (14), in der eine Öffnung (16) vorgesehen ist, die nahe dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass sie den Lichtdurchsatz maximiert, während sie Anforderungen hinsichtlich des Hellfeldkantenkontrastes erfüllt. Bei einem anderen Lichtsystem hat der optische Bündler einen Reflektor (11) mit einem quasi ellipsoiden Abschnitt (26), in dem die Lichtquelle angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt (30), der zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt und der Blende zum Reflektieren von Streulicht angeordnet ist, einen Rückreflektorabschnitt (44), der nahe der Blende angeordnet ist, und einen zentral angebrachten Abschnitt (46), der zwischen der Öffnung und der Lichtquelle zum Leiten des rückreflektierten Lichtes in die Richtung der Öffnung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Röntgenortungslicht zum visuellen Markieren eines Zielbereiches, der durch Röntgenstrahlen zu belichten ist.
Ein Röntgensystem hat üblicherweise einen Kollimator zum Einrichten eines Belichtungsbereiches der Röntgenstrahlen. Der Kollimator hat üblicherweise zwei Lamellenpaare, die aus einem Röntgenabsorptionsmaterial wie zum Beispiel Blei bestehen, die geöffnet und geschlossen werden können, um den Röntgenbelichtungsbereich einzurichten. Da der Röntgenstrahl für das Auge nicht sichtbar ist, wird üblicherweise ein Röntgenortungslichtsystem vorgesehen, um sichtbares Licht von einer Lampe zuzuführen, damit der Belichtungsbereich sichtbar angegeben wird. Um den Bereich der Röntgenbelichtung über alle Distanzen von dem Kollimator genau darzustellen, werden das Licht und die Röntgenquellen im Wesentlichen bei demselben Abstand zu mindestens drei Punkten an einem ebenen optischen Spiegel angeordnet, die sich nicht auf einer Geraden befinden und die das Zusammenfallen des sichtbaren Lichtes mit den Röntgenstrahlen bewirken. Somit muss die Lichtquelle nicht in dem Pfad der Röntgenstrahlen sein.
Eine genaue Ausrichtung der Distanz zu der Lichtquelle und des Winkels des Spiegels sind wichtig, um das Zusammenfallen von sichtbaren Lichtkanten mit den Röntgenbelichtungsbereichen zu erreichen. Die vorrangige Herausforderung bei herkömmlichen Versuchen bestand in einer angemessenen Beleuchtung bei einem zufriedenstellenden Kantenkontrast, der mit den Kollimatorlamellen verknüpft ist.
Niederspannungs-Quarzhalogenprojektorlampen mit hohen Glühdrahttemperaturen wurden verwendet. Derartige Projektorlampen haben eine relativ kleine Glühdrahtgröße und eine hohe Lichtabgabe (zum Beispiel 5000 Lumen), sie bieten einen angemessenen Kantenkontrast und eine Beleuchtung in dem Zielbereich. Diese Projektorlampen sind üblicherweise auch beständig gegenüber einem wiederholten Ein/Ausschalten, und sie kosten wesentlich weniger als Lampen mit einer hohen Intensitätsabgabe (HID). Jedoch haben diese Projektorlampen üblicherweise aufgrund ihres Kompromisses zwischen der Lichtabgabe und der Glühdrahtlebensdauer in Halogenlampen eine sehr kurze Lebensdauer (ungefähr 300 Arbeitsstunden oder weniger).
Bei Röntgenkollimatoranwendungen erfordert der Austausch der Lampen eine präzise optische Ausrichtung, und dies ist eine Aufgabe, die durch einen qualifizierten Servicetechniker durchgeführt wird. Je häufiger die Lampe ausgetauscht werden muss, desto länger sind die Ruhezeiten und desto größer sind die Laborkosten.
Es ist daher wünschenswert, die Lebensdauer einer Ortungslampe bei Röntgenkollimatoranwendungen zu verbessern, während die herkömmlichen Funktionscharakteristika von Ortungslichtsystems aufrecht erhalten oder verbessert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Röntgenortungslichtsystem zusammenfassend Folgendes auf:
Eine Röntgenortungslichtquelle mit langer Lebensdauer; einen optischen Bündler, wobei die Lichtquelle an einem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der optische Bündler so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle zu einem zweiten Brennpunkt konzentriert; und eine lichtundurchlässige Blende, in der eine Öffnung vorgesehen ist, wobei die Öffnung nahe an dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass sie den Lichtdurchsatz maximiert, während sie Anforderungen hinsichtlich des Hellfeldkantenkontrastes des Röntgenortungssystems erfüllt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Lichtsystem folgendes auf: Eine Lichtquelle, einen Reflektor mit einem ersten und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Lichtquelle an dem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der Reflektor so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle zu dem zweiten Brennpunkt konzentriert; eine lichtundurchlässige Blende, in der eine Öffnung ausgebildet ist, wobei die Öffnung nahe dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist, wobei der Reflektor einen quasi ellipsoiden Abschnitt aufweist, wobei die Lichtquelle innerhalb des quasi ellipsoiden Abschnittes angeordnet ist, ein zylindrischer Abschnitt zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt und der Blende angeordnet ist, um Streulicht von dem quasi ellipsoiden Abschnitt in der Richtung der Blende zu reflektieren, ein Rückreflektorabschnitt nahe der Blende angeordnet ist und ein zentral angebrachter Abschnitt zwischen der Öffnung und der Lichtquelle angeordnet ist, um das zurückreflektierte Licht in die Richtung der Öffnung zu leiten.
Diese Aufgabe sowie weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen dieselben Bezugszeichen ähnliche Bauteile in allen Zeichnungen bezeichnen, wobei:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Röntgenortungslichtsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Seitenschnittansicht des Röntgenortungslichtsystems gemäß der Fig. 1 eines weiteren spezifischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Lichtsystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine Seitenschnittansicht eines weiteren spezifischen Ausführungsbeispiels eines Diffusors und einer Blendenanordnung zum Gebrauch bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 und 6 zeigen Öffnungsformen zum Gebrauch bei mehreren spezifischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Röntgenortungs-(Visualisierungs-) Lichtsystems 1. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Röntgenortungslichtsystem Folgendes auf: eine Röntgenortungslichtquelle 10 mit langer Lebensdauer; einen optischen Bündler 11, wobei die Lichtquelle 10 an einem ersten Brennpunkt F1 angeordnet ist und der optische Bündler 11 so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle 10 zu einem zweiten Brennpunkt F2 konzentriert; und eine lichtundurchlässige Blende 14, in der eine Öffnung 16 ausgebildet ist, wobei die Öffnung 16 nahe dem zweiten Brennpunkt F2 angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass sie den Lichtdurchsatz maximiert, während sie Anforderungen hinsichtlich des Hellfeldkantenkontrastes eines Röntgenortungslichtsystems 1 erfüllt. In einer üblichen Röntgenumgebung wie zum Beispiel in einer medizinischen Systemumgebung oder einer gewerblichen Röntgenumgebung leitet zum Beispiel eine Röntgenquelle 18 Röntgenstrahlen durch einen Kollimator 22 zu einem Zielbereich 24. Ein oder mehrere Spiegel 20 werden üblicherweise dazu verwendet, das Licht von dem Röntgenortungslichtsystem 1 zu dem Zielbereich 24 zu leiten.
Die Fig. 2 zeigt eine Seitenschnittansicht eines weiteren spezifischen Ausführungsbeispiels des Röntgenortungslichtsystems gemäß Fig. 1. Übliche Lichtquellen 10 haben ein Lichtsendeelement 32, das durch eine Glühbirne 34 umgeben ist. Da das Lichtsendeelement 32 (zum Beispiel ein üblicher Glühdraht) hell ist und nahe der Glühbirne 34 angeordnet ist, kann das von dem Element 32 gesendete Licht nicht von der Glühbirne 34 getrennt werden, welches dieses umgibt. Das Lichtelement 32 strahlt in alle Richtungen, während der Reflektor 12 das Licht bündelt, um so der Streuwirkung entgegenzuwirken. Die Konzentrationswirkung des Reflektors hinsichtlich des zweiten Brennpunktes hängt sowohl von der Gestalt des Reflektors als auch von der Öffnung ab, und sie liegt in einem Bereich von 5 bis 80% des Gesamtlichtes.
Der zweite Brennpunkt F2 ist eine vergrößerte Darstellung der Lichtquelle 10. Die Distanz der Blende 14 und somit der Öffnung 16 von der Lichtquelle 10 kann innerhalb eines Bereiches sein, und sie muss die Öffnung 16 nicht genau an der Position des zweiten Brennpunktes F2 anordnen. Der hierbei verwendete Begriff "nahe dem zweiten Brennpunkt" bedeutet, dass er genau an dem zweiten Brennpunkt F2 oder innerhalb einer Distanz von ungefähr plus oder minus 20% zwischen dem ersten und dem zweiten Brennpunkt F1 und F2 des zweiten Brennpunktes F2 ist. Der spezifische Ort ändert sich gemäß dem beabsichtigten Zweck einer Systemgestalt. Falls die Öffnung 16 näher an der Lichtquelle 10 als der zweite Brennpunkt F2 ist, dann tritt ein breiterer Konuswinkel hinter der Öffnung 16 auf. Falls die Öffnung 16 weiter von der Lichtquelle 10 als der zweite Brennpunkt F2 entfernt ist, dann tritt ein kleinerer Konuswinkel hinter der Öffnung 16 auf. Der kleinere Konuswinkel hat weniger Gesamtlicht als der größere Konuswinkel, aber er führt zu einem intensiveren Licht in dem Zielbereich (und zwar eine höhere Luminosität). Ein Konuswinkel ist in der Fig. 2 zum Beispiel durch Linien 40 und 42 gezeigt, die Außenabschnitte eines Winkels sind, der ein Gesamthellfeld darstellt, und durch Linien 36 und 38, die Außenabschnitte eines Winkels innerhalb des Gesamthellfeldes sind, welches ein gewünschtes Hellfeld darstellt.
Beim Auswählen der Größe der Öffnung 16 tritt ein Gleichgewicht zwischen dem Kantenkontrast und dem Lichtdurchsatz auf. Durch das Verkleinern der Größe der Öffnung 16 erhöht sich der Kantenkontrast zu Ungunsten des Lichtdurchsatzes. Umgekehrt verringert sich der Kantenkontrast durch Erhöhen der Größe der Öffnung 16, und der Lichtdurchsatz wird verbessert. Üblicherweise sind die Anforderungen hinsichtlich des Kantenkontrastes bei medizinischen Anwendungen ungefähr 4,5 bis ungefähr 1 über eine Distanz (von ungefähr 6 mm) entlang der Kante mit einem Schlitz oder einer Auflösung von 1 mm. Der Kantenkontrast wird mit einem Lichtmesser an einem hellen Bereich gemessen, der dann in einen Dunkelbereich bewegt wird, um das Hell/Dunkel-Verhältnis der Luminosität zu erhalten.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Lichtquelle 10 eine Halogenlampe, die für eine lange Lebensdauer optimiert ist. Wegen ihres Kompromisses haben Halogenlampen mit einer langen Lebensdauer eine bedeutend niedrigere Lichtwirkung als Quarzhalogenprojektorlampen (von ungefähr 50%). Durch Verwenden der Halogenlampe mit langer Lebensdauer zusammen mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann eine ausreichende Luminosität für den Zielbereich 24 vorgesehen werden, um die Wirkung der geringen Luminosität zu überwinden.
Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel hat die Halogenlampe eine axial angeordnete Glühdrahtspule (in der Fig. 2 als ein Lichtsendeelement 32 gezeigt), und die jeweiligen Maße der Spule sind kleiner als ein entsprechendes Maß einer Öffnung 16. Zum Beispiel haben die Spulen üblicherweise eine Länge und einen Durchmesser. Falls die Öffnung 16 eine quadratische Form hat (wie dies zum Beispiel durch eine Öffnung 62 in der Fig. 5 gezeigt ist), dann werden sowohl die Länge als auch der Durchmesser der Glühdrahtspule so ausgewählt, dass sie kleiner als die Seitenlänge des Quadrates sind. Falls die Öffnung 16 eine Kreisform aufweist (wie dies zum Beispiel durch eine Öffnung 64 in der Fig. 6 gezeigt ist), dann werden sowohl die Länge als auch der Durchmesser der Glühdrahtspule so ausgewählt, dass sie kleiner als der Durchmesser des Kreises sind. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel, das zum Reduzieren von geometrischen Achsversatzfehlern gestaltet wurde (aufgrund von kleinen Glühdrahtgrößen), ist die Glühdrahtspule schraubenförmig gewickelt, und sie hat eine Länge und einen Durchmesser, wobei die Länge der Schraube gleich wie oder kleiner als ungefähr der doppelte Durchmesser der Schraube ist.
Die Lichtquelle 10 soll nicht auf Halogenlampen beschränkt sein. Halogenlampen sind nützlich, um Licht zu einem kleinen Punkt zu fokussieren. Andere Lichtquellenachten sind Lampen mit einer hohen Intensitätsabgabe (HID) wie zum Beispiel Kurzlichtbogen- HID-Lampen. Die Kurzlichtbogen-HID-Lampen haben eine sehr kleine Lichtbogengröße in der Größenordnung von ungefähr 1 mm, aber diese Lampen sind üblicherweise wesentlich kostspieliger und weniger robust als Halogenlampen.
Ein nützlicher Parameter beim Auswählen der Lichtquelle 10 ist die "Nenn-Lebensdauer", die der Hersteller beziffert, in der die Lichtquelle arbeiten kann, und die üblicherweise durch jene Dauer definiert wird, bei der 50% von allen Lichtquellen einen Fehler bekommen. Der hierbei verwendete Begriff "lange Lebensdauer" der Lichtquelle 10 beinhaltet eine Lichtquelle mit einer Nenn-Lebensdauer von zumindest ungefähr 700 Stunden. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel beträgt die Nenn-Lebensdauer zumindest ungefähr 1000 Stunden. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel beträgt die Nenn- Lebensdauer zumindest ungefähr 3000 Stunden, was üblicherweise der Fall ist, wenn Halogenlampen mit langer Lebensdauer verwendet werden.
Ein anderer nützlicher Parameter beim Auswählen der Lichtquelle 10 ist die Robustheit. Der hierbei verwendete Begriff "Robustheit" meint eine ausreichende Fähigkeit, um einem wiederholten Betrieb in der beabsichtigten Umgebung standzuhalten. In der Umgebung eines medizinischen Röntgengerätes wird eine Lichtquelle zum Beispiel häufig zyklisch für ungefähr 60 Sekunden bis ungefähr 90 Sekunden eingeschaltet und dann für ungefähr 60 Sekunden abgeschaltet.
Ein weiterer nützlicher Parameter beim Auswählen der Lichtquelle 10 ist die elektrische Neustartspannung. Halogenlampen haben im wesentlichen ähnliche (das heißt identische oder innerhalb eines Bereiches von plus oder minus ungefähr 10%) Neustart- und Betriebsspannungen. Diese Eigenschaft ist verglichen mit Lichtquellen von Vorteil, die eine höhere elektrische Neustartspannung als die Betriebsspannungen erfordern, wie zum Beispiel bei HID-Lampen. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Lichtquelle 10 eine Neustartspannung, die gleich wie oder kleiner als ungefähr 48 Volt beträgt. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel ist die elektrische Neustartspannung gleich wie oder kleiner als ungefähr 12 Volt. Wenn eine Halogenlampe verwendet wird, dann ist das Leistungsniveau üblicherweise in einem Bereich von ungefähr 35 Watt bis ungefähr 150 Watt, wobei der Optimalwert von der Glühdrahtgröße und der Lichtabgabe abhängt.
Ein weiterer nützlicher Parameter beim Auswählen der Lichtquelle 10 ist die Kompaktheit. Im Zusammenhang der Lichtaufwendung bedeutet der Begriff "kompakt", dass das Lichtsendeelement 32 hinreichend klein ist, so dass das Licht von dem Reflektor 12 zu der Öffnung 16 gerichtet werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Glühdrahtspule mit einer Länge von ungefähr 3,5 mm und einem Durchmesser von ungefähr 1,7 mm schraubenförmig gewickelt. Im Zusammenhang der Größe bedeutet der Begriff "kompakt", dass die Lichtquellengröße nicht zwingend zu einer größeren Größe der Lichtsystembaugruppe verglichen mit den gegenwärtigen Lichtsystembaugruppen führt. Bei einem Beispiel wird die Glühbirne 34 so ausgewählt, dass sie Maße aufweist, die jeweils ungefähr 10 mm oder weniger betragen. Bei einem weiteren spezifischen Beispiel hat die Glühbirne 34 eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von ungefähr 1 cm und einer Länge von ungefähr 1,3 cm.
Der optische Bündler 11 ist so aufgebaut, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle 10 zu einem zweiten Brennpunkt F2 konzentriert, wobei die Öffnung 16 nahe dem zweiten Brennpunkt F2 angeordnet ist und zu einer virtuellen Lichtquelle wird, die zu der Röntgenquelle ausgerichtet ist. Der optische Bündler 11 zum Beispiel kann eine oder mehrere Linsen (nicht gezeigt) oder einen oder mehrere Reflektoren beziehungsweise Kombinationen davon aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat der optische Bündler 11 einen Reflektor 12 (das heißt zumindest einen Reflektor 12). Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel sind die Lichtquelle 10, der Reflektor 12 und die Blende 14 so aufgebaut, dass sie ungefähr 10% des Gesamtlichtes konzentrieren, das durch die Lichtquelle 10 durch die Öffnung 16 hindurch ausgesendet wird. Der Bereich mit der größten Intensität des Lichtes um den Brennpunkt F2 ist im üblichen nicht größer als ungefähr 5 mm im Durchmesser, so dass die Größe der Öffnung von ungefähr 4-5 mm den besten Kompromiss zwischen dem Lichtdurchsatz und dem Kantenkontrast darstellt.
Der Reflektor 12 ist üblicher Weise ein glatter Flächenreflektor mit einem wärmeleitenden Material, das mit einem dichroisches Spiegelmaterial beschichtet ist. Beispiele von geeigneten wärmeleitenden Materialien sind Glas und Aluminium. Die dichroischen Spiegelbeschichtungen sind nützlich, um sichtbares Licht zu reflektieren und um Wärme zu übertragen.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Reflektor 12 einen quasi ellipsoiden Abschnitt 26, und die Lichtquelle 10 ist innerhalb des quasi ellipsoiden Abschnittes 26 angeordnet. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 10 an dem Reflektor 12 angebracht, wobei das Lichtsendeelement 32 um den ersten Brennpunkt F1 zentriert ist. Der quasi ellipsoide Abschnitt 26 kann eine elliptische Form oder jene Form aufweisen, die von einer reinen Ellipse abweicht, um die Lichtkonzentration durch die Öffnung 16 hindurch zu verbessern (anders gesagt eine Form, die zum Ermöglichen einer bestimmten Krümmung gestaltet wird). Eine übliche Optimierung (zum Unterbringen der Lichtquelle 10, welche keine Punktquelle ist) wird in einfacher Weise über handelsüblich erhältliche Softwaretools verwirklicht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Länge H (gemäß der Fig. 1) des quasi ellipsoiden Abschnittes 26 beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 40 mm bis ungefähr 60 mm, der Innendurchmesser des quasi ellipsoiden Abschnittes (CA gemäß der Fig. 1) ist in einem Bereich von ungefähr 45 mm bis ungefähr 55 mm, und die Distanz zwischen den Brennpunkten F1 und F2 ist in einem Bereich von ungefähr 54 mm bis ungefähr 58 mm.
Die Blende 14 kann irgendeine Struktur aufweisen, die aus einem geeigneten lichtundurchlässigen Material besteht. Mechanisch starre Materialien sind besonders nützlich, die den Betriebstemperaturen stand halten. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Blende 14 zum Beispiel Aluminium auf. Auch wenn eine größere Dicke verwendet werden kann, so ist ein üblicher Bereich der Blendendicke zum Beispiel ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 2 mm. Die Öffnung 16 kann irgendeine polygonale Form aufweisen. Der hierbei verwendete Begriff "polygonale" Öffnung beinhaltet eine Öffnung mit Ecken (irgendeines Grades) oder eine Öffnung mit einer kontinuierlichen Form (unendliche Seiten), wie zum Beispiel eine runde oder längliche Form.
Bei den Ausführungsbeispielen des Röntgensystems hat der Kollimator 22 (in der Fig. 1 gezeigt) eine quadratische Öffnung, und eine quadratische Öffnung ist zum Erhöhen der Lichtintensität in dem Zielbereich ohne Reduzierung des Kantenkontrastes nützlich. Üblicherweise ist es nützlich, dass die Öffnung 16 eine kleinere Öffnungsfläche aufweist, die dem optischen Bündler 11 zugewandt ist, und dass sie eine größere Öffnungsfläche aufweist, die von dem optischen Bündler 11 abgewandt ist, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist.
Aufgrund der Tatsache, dass mehr Licht die Öffnung 16 von dem Reflektor 12 als direkt von der Lichtquelle 10 erreicht, ist das von der Öffnung 16 ausgestrahlte Hellfeld in dem mittleren Bereich üblicher Weise am dunkelsten. Eine Maßnahme, die Mitte heller zu machen, ist das Diffundieren eines Teils des Umgebungslichtes zu der Mitte durch einen geeigneten Stufendiffusor 60 (in der Fig. 4 gezeigt), der zwischen der Lichtquelle 10 und der Öffnung 16 angeordnet ist.
Die Anordnung des Diffusors 60 nahe der Öffnung 16 ist insbesondere zum Verbessern der Einheitlichkeit des Hellfeldes in dem Zielbereich 24 nützlich (in der Fig. 1 gezeigt). Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Diffusor 60 zum Beispiel direkt an der Blende 14 angebracht. Bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel wird ein Klebemittel 58 wie zum Beispiel ein Hochtemperatur-RTV-(Raumtemperaturvulkanisation)- Silikongummimaterial verwendet, um die Befestigung des Diffusors 16 an der Blende 14 aufrecht zu erhalten.
Mehrere Beispiele von nützlichen Materialien für den Diffusor 60 beinhalten Milchglas und Konturglas. Bei einem dieser Ausführungsbeispiele ist der Diffusor so gestaltet, dass er Licht quer über einen vorbestimmten Winkelbereich streut. Bei medizinischen Systemen sind zum Beispiel enge Streuwinkel in dem Bereich von ungefähr 20° oder weniger nützlich, um den nutzbaren Lichtdurchsatz zu maximieren. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Diffusor quadratisch mit einer Seitenlänge von ungefähr 1 cm, und er hat eine Dicke von ungefähr 0,2 cm.
Bei den hierbei diskutierten spezifischen Ausführungsbeispielen können verschiedene Kombinationen verwendet werden, um die Erfordernisse für ein bestimmtes Lichtsystem zu optimieren. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist ein Röntgenortungslichtsystem Folgendes auf: eine Halogenlampe 10 mit langer Lebensdauer, einen Reflektor 12 mit einem ersten und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Lampe an dem ersten Brennpunkt F1 angeordnet ist, und der Reflektor 12 ist so aufgebaut, dass er Licht von der Lampe zu dem zweiten Brennpunkt F2 konzentriert; eine lichtundurchlässige Blende 14, in der eine Öffnung 16 vorgesehen ist, wobei die Öffnung 16 nahe dem zweiten Brennpunkt F2 angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass der Lichtdurchsatz maximiert wird, während Anforderungen hinsichtlich eines Hellfeldkantenkontrastes des Röntgenortungssystems erfüllt werden; und einen Diffusor 60, der zwischen der Lampe 10 und der Öffnung 16 angeordnet ist, wobei die Halogenlampe eine axial angeordnete Glühdrahtspule aufweist und wobei die jeweiligen Maße der Spule kleiner sind als ein entsprechendes Maß der Öffnung 16.
Die Fig. 3 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Lichtsystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 ist im Zusammenhang mit Röntgenortungslichtsystemen nützlich, um die Helligkeit in dem mittleren Bereich des aus der Öffnung 16 ausgestrahlten Hellfeldes zu erhöhen (entweder in Kombination oder getrennt von dem Ausführungsbeispiel mit dem Diffusor), aber es soll nicht auf die Röntgenortungslichtsysteme beschränkt sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 hat der Reflektor 12 zusätzlich einen zylindrischen Abschnitt 30, der zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt 26 und der Blende 14 angeordnet ist, um Streulicht von dem quasi ellipsoiden Abschnitt in der Richtung der Blende 14 zu reflektieren, einen Rückreflektorabschnitt 44, der nahe der Blende 14 angeordnet ist, und einen zentral angebrachten Abschnitt 46, der zwischen der Öffnung und der Lichtquelle angeordnet ist, um das rückreflektierte Licht in die Richtung der Öffnung 16 zu leiten. Nahe der Blende 14 bedeutet, dass der Rückreflektorabschnitt an der Blende 14 oder innerhalb eines Bereiches von 2,5 mm von der Blende 14 angeordnet ist. Durch das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 wird ein Teil des Lichtes jenseits des quasi ellipsoiden Abschnittes zurück zu dem Ende der Lichtquelle und dann in die Richtung der Öffnung reflektiert, um mehr Licht an dem mittleren Abschnitt zu gewinnen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine transparente Abdeckung 48 (die ein Material wie zum Beispiel Glas aufweist) zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt 26 und dem zylindrischen Abschnitt 30 vorgesehen, und der zentral angebrachte Abschnitt 46 ist direkt an der transparenten Abdeckung 48 angebracht. Der Rückreflektorabschnitt 44 und der zentral angebrachte Abschnitt 46 sind so geformt, dass sie die Reflektionen von Streulicht in die Richtung der Öffnung 16 maximieren. Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Rückreflektorabschnitt 44 eine elliptisch gekrümmte Fläche. Mehrere Beispiele des rückreflektierten Lichtes sind durch Lichtpfade 52 und 54 in der Fig. 3 gezeigt. Durch das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 wird das Hellfeld von der Öffnung 16 noch einheitlicher.
Die vorstehende Beschreibung hinsichtlich der Lichtquelle, des Reflektors, der Blende, der Öffnung und des Diffusors in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 2 und 4 bis 6 ist gleichsam auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 anwendbar.
Während nur bestimmte Merkmale der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, so sind hierbei viele Abwandlungen und Änderungen dem Fachmann ersichtlich. Es sollte daher klar sein, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Abwandlungen und Änderungen abdecken, die innerhalb des Umfanges der Erfindung fallen.
Ein Röntgenortungslichtsystem weist Folgendes auf: eine Röntgenortungslichtquelle (10) mit langer Lebensdauer; einen optischen Bündler (11), wobei die Lichtquelle an einem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der optische Bündler so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle zu einem zweiten Brennpunkt konzentriert; und eine lichtundurchlässige Blende (14), in der eine Öffnung (16) vorgesehen ist, die nahe dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass sie den Lichtdurchsatz maximiert, während sie Anforderungen hinsichtlich des Hellfeldkantenkontrastes erfüllt. Bei einem anderen Lichtsystem hat ein optischer Bündler einen Reflektor (11) mit einem quasi ellipsoiden Abschnitt (26) in dem die Lichtquelle angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt (30), der zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt und der Blende zum Reflektieren von Streulicht angeordnet ist, einen Rückreflektorabschnitt (44), der nahe der Blende angeordnet ist, und einen zentral angebrachten Abschnitt (46), der zwischen der Öffnung und der Lichtquelle angeordnet ist, um das rückreflektierte Licht in die Richtung der Öffnung zu leiten.

Claims

1. Röntgenortungslichtsystem mit:
einer Röntgenortungslichtquelle (10) mit langer Lebensdauer;
einem optischen Bündler (11), wobei die Lichtquelle an einem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der optische Bündler so aufgebaut ist, dass er Röntgenortungslicht von der Lichtquelle zu einem zweiten Brennpunkt konzentriert;
einer lichtundurchlässigen Blende (14), in der eine Öffnung (16) vorgesehen ist, wobei die Öffnung nahe dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist und eine derartige geometrische Form aufweist, dass der Lichtdurchsatz maximiert wird, während Anforderungen hinsichtlich eines Hellfeldkantenkontrastes des Röntgenortungssystems erfüllt werden.

2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtquelle eine Halogenlampe aufweist.

3. System gemäß Anspruch 1, wobei der optische Bündler einen Reflektor (12) aufweist.

4. System gemäß Anspruch 3, wobei der Reflektor einen quasi ellipsoiden Abschnitt (26) aufweist, und wobei die Lichtquelle innerhalb des quasi ellipsoiden Abschnittes angeordnet ist.

5. System gemäß Anspruch 4, wobei der Reflektor des weiteren einen zylindrischen Abschnitt (30), der zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt und der Blende zum Reflektieren von Streulicht von dem quasi ellipsoiden Abschnitt in der Richtung der Blende angeordnet ist, einen Rückreflektorabschnitt (44), der nahe der Blende angeordnet ist, und einen zentral angebrachten Abschnitt (46) aufweist, der zwischen der Öffnung und der Lichtquelle zum Leiten des rückreflektierten Lichtes in die Richtung der Öffnung angeordnet ist.

6. System gemäß Anspruch 3, wobei der quasi ellipsoide Abschnitt einen elliptischen Abschnitt aufweist.

7. System gemäß Anspruch 1, des weiteren mit einem Diffusor (60), der zwischen der Lichtquelle und der Öffnung angeordnet ist.

8. Lichtsystem mit:
einer Lichtquelle (10);
einem Reflektor (12) mit einem ersten und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Lichtquelle an dem ersten Brennpunkt angeordnet ist und der Reflektor so aufgebaut ist, dass er Licht von der Lichtquelle zu dem zweiten Brennpunkt konzentriert;
einer lichtundurchlässigen Blende (14) mit einer Öffnung (16) darin, wobei die Öffnung nahe dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist,
wobei der Reflektor einen quasi ellipsoiden Abschnitt (26), bei dem die Lichtquelle innerhalb des quasi ellipsoiden Abschnittes angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt (30), der zwischen dem quasi ellipsoiden Abschnitt und der Blende zum Reflektieren von Streulicht von dem quasi ellipsoiden Abschnitt in der Richtung der Blende angeordnet ist, einen Rückreflektorabschnitt (44), der nahe der Blende angeordnet ist, und einen zentral angebrachten Abschnitt (46) aufweist, der zwischen der Öffnung und der Lichtquelle zum Leiten von rückreflektiertem Licht in die Richtung der Öffnung angeordnet ist.

9. System gemäß Anspruch 8, wobei die Lichtquelle eine Halogenlampe aufweist.

10. System gemäß Anspruch 8, des weiteren mit einem Diffusor (60), der zwischen der Lichtquelle und der Öffnung angeordnet ist.