DE2623714A1 - Film zur korrektur der raeumlichen ungleichmaessigkeit der lichtausbeute von optischen bildern - Google Patents

Description

Film zur Korrektur der räumlichen Ungleichmäßigkeit der Lichtausbeute von optischen Bildern

Die Erfindung betrifft einen Film zur Korrektur der räumlichen Lichtausbeuteungleichmäßigkeit, die an optischen Bildern beobachtet wird, welche von gewissen Systemen geliefert werden.

Die bewußte räumliche Ausbeuteungleichmäßigkeit besteht aus der Ungleichmäßigkeit zwischen den Lichströmen, die von den verschiedenen Punkten des Bildes eines Objekts emittiert werden, welches seinerseits gleichmäßig emittiert, wobei die Ausbeute in jedem Punkt als das Verhältnis der Lichtenergie in diesem Punkt zu der durch

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den ihm entsprechenden Objektpunkt ausgesandten Energie definiert ist. Diese Ungleichmäßigkeit ist für eine gute Interpretation der erhaltenen Bilder offensichtlich nachteilig.

Eine solche Ungleichmäßigkeit trifft man häufig in allen Arten von Systemen. Sie hat jedoch eine besondere Bedeutung in dem Fall von optoelektronischen Szintigraphiesystemen, die in der Medizin für die Beobachtung von Organen des menschlichen Körpers, welche durch Injektion geeigneter Substanzen gammastrahlend gemacht worden sind, benutzt werden. Ein Lichtbild des bewußten Organs wird auf dem Ausgangsschirm einer Vakuumröhre erzeugt, auf den die durch die Photokatode der Röhre unter dem Einfluß der von dem Objekt kommenden Gammastrahlen emittierten Elektronen auftreffen. In diesem Fall möchte man nämlich die durch jeden Punkt des Objekts, der durch die Substanz erreicht wird, emittierte · Strahlung kennenlernen, indem man sie von der Strahlung mit geringerer Energie unterscheidet, die von demselben Punkt kommt und aus der Wiederaussendung einer von einem benachbarten Punkt kommenden Strahlung durch diesen Punkt resultiert. Es ist somit wesentlich, die Proportionalität der Leuchtdichte eines Punktes des Bildes zu der Energie der Gammastrahlung, die durch den entsprechenden Punkt des zu beobachtenden Organs ausgesandt wird, fehlerfrei sicherzustellen. Eine räumliche Ungleichmäßigkeit der Ausbeute widerspräche dieser Bedingung und würde infolgedessen die Beobachtungen verfälschen. Das ist der Grund, warum die szintigraphischen Beobachtungssysteme als eines der Hauptanwendungsgebiete der Korrektureinriehtung nach der Erfindung erscheinen.

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Das ist außerdem der Grund, warum zur Beschreibung der Erfindung auf den Fall der Bildverstärkerröhre dieser Systeme Bezug genommen wird, deren Fehler den Fehler des gesamten Systems verursacht, wobei selbstverständlich die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt ist und in sehr allgemeiner Form auf jedes optische Bild anwendbar ist, das auf jeder Höhe irgendeines Systems erscheint, welches durch diesen Fehler beeinflußbar ist. Dieser Fehler kann mehrere Ursachen haben, beispielsweise die Ungleichmäßigkeit der Emission der Photokatode, die geometrischen Verzerrungen der Röhre, die eventuelle Benutzung von optischen Filtern an dem Eingang oder an dem Ausgang der Röhre, usw. Seltener ist eine Inhomogenität des Szintillators die Ursache.

Zuvor sei daran erinnert, daß eine bekannte Lösung zur Beseitigung des bewußten Fehlers darin besteht, auf das mit diesem Fehler behaftete Bild einen photographischen Film aufzubringen, dessen Lichtdurchlässigkeit in jedem Punkt um so größer ist, je geringer die Ausbeute in dem entsprechenden Punkt des Bildes ist. Diese Lösung stößt auf zwei Schwierigkeiten. Bei der Anfertigung solcher Filme ist die erhaltene Lichtdurchlässigkeit in jedem Punkt nicht zu der Beleuchtung proportional, die dieser Punkt erhält, d.h. zu dem Produkt aus der Beleuchtung und der Belichtungszeit, sondern ändert sich mit dieser Beleuchtung nach einem nichtlinearen Gesetz, das einer Kurve entspricht, welche eine in dem Lichtundurchlässigkeits-Beleuchtungsdiagramm von dem Ursprung ausgehende S-Form hat. Außerdem

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nimmt diese Kurve in diesem Diagramm eine Lage ein, die sich bei zwei Filmen ein und derselben Partie von einem Exemplar zum anderen ändert. Unter diesen Umständen erscheint die vorgenannte Lösung in großem Maße illusorisch, und zwar infolge der Unmöglichkeit, mit einer akzeptablen Genauigkeit die Anfertigungsbedingungen des zum Korrigieren eines gegebenen Bildes bestimmten Films zu definieren.

Ziel der Erfindung ist es, einen Film zur Korrektur der räumlichen Ungleichmäßigkeit der Ausbeute von optischen Bildern zu schaffen, der die Nachteile der vorstehend dargelegten Lösung nicht aufweist. _x

Die Lichtdurchlässigkeit wird in jedem Punkt des Films nach der Erfindung durch das Abwechseln von lichtdurchlässigen Zonen, die praktisch hundertpronzentig lichtdurchlässig sind, und von vollständig lichtundurchlässigen Zonen erzielt. Die Größe der erstgenannten Zonen in bezug auf die der zweitgenannten Zonen wird bei dem Film nach der Erfindung in jedem Punkt in Abhängigkeit von der Ausbeute des Bildes in diesem Punkt, gewählt, wie weiter unten an einem Beispiel erläutert. Wenn von "Punkten" gesprochen wird, handelt es sich selbstverständlich nicht um Punkte im geometrischen Sinn des Wortes, sondern um Zonen mit einem gewissen Flächeninhalt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Beispiel für das Verzeichnis, das

für die Anfertigung eines Films nach der Erfindung zur Korrektur der räumlichen Ausbeuteungleichmäßigkeit aufgestellt worden ist,

Fig. 2 Ausführungsbeispiele der Oberflächenzonen

des Films von Fig. 1 ,

Fig. 3 die mit dem Film des vorhergehenden

Beispiels erzielte Korrektur, und

Fig. 4 eine Positiv-Photographie eines weiteren

Ausführungsbeispiels des Korrekturfilms nach der Erfindung.

In dem im folgenden beschriebenen Beispiel, das nicht als Einschränkung zu verstehen ist, war der Korrekturfilm zur Kompensation der Ausbeuteungleichmäßigkeit des optischen Bildes bestimmt, welches von dem Ausgangsschirm einer Bildverstärkerröhre eines Szintigraphiesystems abgegeben wird.

Es sei kurz daran erinnert, woraus diese Röhren bestehen. Sie enthalten in einem Eingangsschirm, der der von dem Objekt kommenden Strahlung ausgesetzt ist, eine Photokatode. Ein Strom von Elektronen, der unter der Einwirkung der einfallenden Strahlung aus der Photokatode austritt, konzentriert auf einem lumineszenten

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Ausgangsschirm mit kleinen Abmessungen ein optisches Bild des Objekts durch Aufprallen der Elektronen auf diesen Schirm. Ein Szintillator, der vor der Photokatode in dem Eingangsschirm angeordnet ist, bewirkt die Umwandlung der einfallenden Strahlung in eine Strahlung des Spektrums, für welches die Photokatode empfindlich ist.

Der Film ist auf den Ausgangsschirm der Röhre geklebt. Er ist so hergestellt, daß er in jedem Punkt eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die zu der Ausbeute in diesem Punkt umgekehrt proportional ist. Diese Herstellung ging beispielsweise folgendermaßen vor sich.

Die Röhre wies einen gewölbten kreisförmigen Eingangsschirm mit einem Durchmesser von 347 mm auf. Der ebene und ebenfalls kreisförmige Ausgangsschirm hatte einen Durchmesser von 20 mm. Es wurden die Beleuchtungen in einer gewissen Anzahl von Punkten des Ausgangsschirms notiert, 67 Punkte in dem Beispiel, nämlich 64 auf acht Durchmessern verteilte Punkte, im Verhältnis von abwechselnd 6 und 10 Punkten pro Durchmesser, sowie einem Punkt im Zentrum und zwei Punkten a und b, die in bezug auf die vorhergehenden asymmetrisch angeordnet sind, so daß sie als Markierungen dienen, wie in Fig. 1 dargestellt. Diese Punkte waren die Bilder, die von der Röhre unter ihren gewöhnlichen Betriebsbedingungen von 67 Punkten des Eingangsschirms, die alle der gleichen Beleuchtung ausgesetzt waren, abgegeben wurden. In dem beschriebenen Beispiel wurden die 67 Punkte des Eingangsschirms manuell erregt. Außerdem wurde in dem Beispiel ohne

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Szintillator gearbeitet, da das Beispiel dem Zweck dient, die Erfindung verständlich zu machen und nicht die genaue Kompensation zu beschreiben, die auf dieser oder jener fertigen Röhre vorgenommen wird. Der Szintillator ist übrigens, wie erwähnt, dasjenige Element, das an dem Ungleichmäßigkeitsfehler am wenigsten Schuld trägt. Der Eingangsschirm wies somit lediglich die Photokatode auf, die auf ihrer gesamten Fläche mit einem eine lichtundurchlässige Maske bildenden dicken Kautschukbelag überzogen war, in den 67 Locher von 18 mm gebohrt waren. Die Röhre war im Dunkeln angeordnet und nacheinander wurde in jedes dieser Löcher eine Quelle mit einem Außendurchmesser von 18 mm eingeführt, die aus einem Gammastrahler und aus einem kleinen Szintillator bestand, welcher diese Gammastrahlen in Strahlen des Strahlungsspektrums umwandelte, für das die Photokatode empfindlich war. Der Nutzdurchmesser des Szintillators betrug 10 mm. Die Beleuchtung der entsprechenden Punkte des Bildes wurde durch den Lichtstrom gemessen, der durch einen Photovervielfacher empfangen wurde, welcher einen großen Eingangsdurchmesser in der Größenordnung von 45 mm hatte und in einem Abstand von ungefähr 150 mm von dem Ausgangsschirm angeordnet war. Durch Beziehen dieser Beleuchtungen auf die Beleuchtung einer von ihnen, die als Bezugsbeleuchtung genommen'wird, in dem Beispiel die Beleuchtung des zentralen Punktes, wurde eine Karte der relativen Beleuchtungen erstellt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, in welcher für jeden Punkt die Beleuchtung angegeben ist.

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Auf eine Mylarfolie wurde in großem Maßstab der Ausgangsschirm aufgezeichnet. In dem Beispiel wies der Ausgangsschirm in diesem Maßstab einen Durchmesser auf, der gleich dem Zweifachen des Durchmessers des Eingangsschirms war, also beinahe

das 35-fache seines wirklichen Wertes hatte. Dann wurden die

notierten Punkte auf diese Folie übertragen. Mit dieser manuellen Methode wurde dann, angesichts der kleinen Anzahl von notierten Punkten, eine Interpolation zwischen benachbarten Punkten derart vorgenommen, daß quadratische Zonen mit einer Seitenlänge von 20 mm mit im wesentlichen konstanter Beleuchtung und somit mit im wesentlichen konstanter Ausbeute entsprechend der Verteilung festgelegt wurden, die zwischen den notierten Punkten als die wahrscheinlichste erschien. Jedes dieser Quadrate wurde abgedunkelt, in dem Beispiel durch rechteckige schwarze Klebbänder mit einer Breite von 1 mm, die parallel zu einer seiner Seiten in regelmäßigen Abständen angeordnet wurden, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Klebbänder wurden auf die Mylarfolie geklebt. Mit den angegebenen Abmessungen bedeckte jedes Klebband ein Zwanzigstel des Flächeninhalts des Quadrats, dessen Lichtdurchlässigkeit man so bis auf 5 % regulieren konnte. Diese Abdunkelung beträgt 50 % für das Quadrat 1 von Fig. 2, 25 % für das Quadrat 2 und 10 % für das Quadrat 3. Die Zonen mit großer Ausbeute wurden stark abgedunkelt, die Zonen mit geringerer Ausbeute weniger, so daß die Lichtundurchlässigkeit für jeden Punkt proportional zu der gemessenen Ausbeute war, wie bereits erwähnt.

Man erzielte so durch das Aufkleben der Klebbänder auf die

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MylarfoHe eine einfache Regulierung der Lichtdurchlässigkeit des Korrekturfilms in jedem Punkt. Der Film wurde hergestellt, indem die Mylarfolie photographiert wurde und indem ein Positivabzug auf Gelatine, verkleinert auf die Abmessungen des Ausgangsschirms, hergestellt wurde.Dieser Film wurde dann unter Zuhilfenahme der Markierungen auf den Ausgangschirm geklebt.

In dem zitierten Beispiel hatte der Klebstoff die Form von Bändern, Diese Form war in dem Fall einer Interpolation durch Quadrate zwischen Punkten, wie angegeben, besonders bequem. Selbstverständlich hätte aber in diesem Fall der Klebstoff auch in Form von runden Plättchen, Kreuzen, usw. verwendet werden können und, verallgemeinert gesagt, im Rahmen der Erfindung liegen alle Mittel zur Anfertigung von Oberflächenelementen des Korrekturfilms durch bewertete Abdunkelung dieser Oberflächen mit Hilfe von lichtundurchlässigen Elementen, die durch lichtdurchlässige Zonen voneinander getrennt sind.

In dem Fall dieser Bänder kann man außerdem die Lichtundurchlassigkeit der bewußten Oberflächenelemente regulieren, indem man Bänder mit konstanter Breite benutzt, die mehr oder weniger weit voneinander entfernt sind, wie in dem Beispiel, oder in dem man statt dessen Bänder mit veränderlicher Breite benutzt, die durch Abstände mit konstanter Breite voneinander getrennt sind, wobei die Lichtundurchlassigkeit jeder Oberfläche durch das Verhältnis der lichtundurchlässig gemachten Oberflächen zu den lichtdurchlässig gelassenen Oberflächen festgelegt ist.

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Schließlich können die Elementarzonen im Rahmen der Erfindung statt der vorgenannten quadratischen Form jede andere Form haben, beispielsweise eine rechteckige, runde, ovale, usw.

In dem beschriebenen Beispiel ging man manuell vor, d.h. die Quelle wurde von einem Punkt zum nächsten in den 67 Ausnehmungen der die Photokatode bedeckenden Maske verschoben. Eine viel größere Anzahl von Punkten, in der Größenordnung von mehreren Tausend, könnte durch eine automatische Vorrichtung erzielt werden, die eine punktweise Abtastung beispielsweise des Ausgangsschirms ermöglicht, wobei der Eingangsschirm ständig in seiner Gesamtheit gleichmäßig beleuchtet wird. Diese Abtastung ermöglicht durch die große Anzahl von Ablesepunkten das Verringern der Ungewißheit der Interpolation zwischen Punkten. Eine solche Vorrichtung wird hier nicht beschrieben, da sie nicht Teil der Erfindung ist.

Man stellt jedoch fest, daß selbst mit einer Ablesung wie

der in dem Beispiel von Fig. 1 , im Anschluß an die Interpolation zwischen Punkten auf in bezug auf die Abmessung dieser Punkte großen Strecken _t aufgrund der kleinen Anzahl dieser Punkte, das erhaltene Resultat zufriedenstellend ist. Man hat die Beleuchtungen der Bilder von kreisförmigen Zonen mit einem Durchmesser von 25,4 mm auf dem Ausgangsschirm der Röhre des Beispiels nach dem Aufbringen des Korrekturfilms auf denselben gemessen. Die gefundenen Ergebnisse sind in Fig. 3 angegeben, welche eine Korrektur mit einem Restfehler von weniger als für alle Punkte des Schirms zeigt, außer einem.

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Fig. 4 ist eine Photographie des Korrekturfilms eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. In dieser Figur sind die Zonen zu erkennen, die durch die oben genannten Elementarquadrate für die Korrektur der Ausbeute, deren Ungleichmäßigkeiten man deutlich sieht, gebildet sind. Diese Figur entspricht dem Fall eines Schirms, welcher eine besonders geringe Ausbeute auf einem großen Teil seines oberen Randes hat; der Pfeil dient als Markierung.

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Claims (4)

26237Ί4 Patentansprüche :

1. Film zur Korrektur der räumlichen Ungleichmäßigkeit der Lichtausbeute von optischen Bildern, der auf die Bilder aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche aus Elementarzonen mit konstanter Lichtdurchlässigkeit besteht,, welche lichtundurchlässige Teile aufweisen, die durch lichtdurchlässige Teile voneinander getrennt sind.

2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarzonen Quadrate sind und daß die lichtundurchlässigen Teile Bänder mit konstanter Breite sind, die parallel zu zwei der Seiten der Quadrate und in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

3. Film nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Bänder gleich einem Zwanzigstel der Seitenlänge der Quadrate ist.

4. Verwendung des Korrekturfilms nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei den Ausgangsschirmen von Szintigraphie- Bildverstärkerröhren .

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