DE2623714B2 - Korrekturfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Korrekturfilter für ein System, das von einem Objekt auf einem Bildschirm, wie z. B. dem eines Szintigraphie-Bildverstärkers, ein Bild erzeugt, zur Korrektur der durch Systemfehler über die Bildfläche nicht konstanten, als Verhältnis der von einem Bildpunkt ausgesandten Lichtenergie zu der des entsprechenden Objektpunktes definierten Lichtausbeute, bei dem an den Stellen des Bildschirms, deren Lichtausbeute um eine durch den gewünschten Korrektionsgrad vorgebbaren Betrag über der anderen Stellen liegt, eine absorbierende Filterschicht aufgebracht ist.

Die nicht konstante Lichtausbeute besteht aus der Ungleichmäßigkeit zwischen den Lichtströmen, die von den verschiedenen Punkten des Bildes eines Objekts emittiert werden, welches seinerseits gleichmäßig emittiert. Sie ist für eine gute Interpretation der erhaltenen Bilder 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 Wieduraussendung 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

räumlich ungleichmäßige Lichtausbeute widerspräche dieser Bedingung und würde infolgedessen die Beob achtungen verfälschen. Das ist der Grund, warum die szintigraphischen Beobachtungssysteme als eines der

Hauptanwendungsgebiete des Korrekturfilters nach der Erfindung erscheinen. Das ist außerdem der Grund, warum zur Beschrei-

bung 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, beispielweise die Ungleichmäßigkeit der Emission der Photokathode, 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. Eine denkbare Lösungsmöglichkeit zur Beseitigung

des bewußten Fehlers könnte darin bestehen, 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 Kurze entspricht, welche eine in dem Lichtundurchlässigkeits-Beleuchtungsdiagramm von dem Ursprung ausgehende S-Form hat (vergleiche z.B. PHOTO-LAB-INDEX, Mor gan& Morgan, Inc. Hastings-on Hudson, N.Y. 10706, 1971, S. 3-76.05, und 1972, S. 5-08.08). Außerdem 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 Anferitigungsbedingungen des zum Korrigieren eines gegebenen Bildes bestimmten Films zu definieren.

Ziel der Erfindung ist es, ein Korrekturfilter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die beiden vorgenannten Schwierigkeiten überwunden werden.

Dieses Filter ist im Sinne der Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht aus gerasterten Zonen besteht, deren optische Dichte durch das Verhältnis von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Rasterelementen festgelegt ist. Die Lichtdurchlässigkeit wird in jedem Punkt des Filters nach der Erfindung durch das Abwechseln von lichtdurchlässigen Zonen, die praktisch hundertprozentig lichtdurchlässig sind, und von vollständig lichtdurchlässigen Zonen erzielt. Die Größe der erstgenannten Zonen in bezug auf die der zweitgenannten Zonen wird

b5 bei dem Filter nach der Erfindung in jedem Punkt in Abhängigkeit von der Lichtausbeute des Bildes in diesem Punkt gewählt, wie weiter unten an einem Beispiel erläutert. Wenn von »Punkten« gesprochen

wird, handelt es sich selbstverständich nicht um Punkte im geometrischen Sinn des Wortes, sondern um Zonen mit einem gewissen Flächeninhalt.

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

F i g. 1 ein Beispiel für das Verzeichnis, das für die Anfertigung eines Filters nach der Erfindung aufgestellt worden ist,

Fig.2 Ausführungsbeispiele der Oberflächenzonen des Filters von F i g. 1,

Fig.3 die mit dem Filter des vorhergehenden Beispiels erzielte Korrektur und

Fig.4 eine Positiv-Photographic eines weiteren Ausführungsbeispiels des Korrekturfilters nach der Erfindung.

In dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel war das Korrekturfilter zur Kompensation der nichc konstanten Lichtausbeute 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 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 Spekturms, für welches die Photokatode empfindlich ist.

Das Filter ist auf den Ausgangsschirm der Röhre geklebt. Es ist so hergestellt, daß es in jedem Punkt eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die zu der Lichtausbeute in diesem Punkt umgekehrt proportional ist. Diese Herstellung ging beispielsweise folgendermaßen vor sich.

Die Röhre wies einen gewölbten kreisförmigen Eingangsschirm mit einem Durchmesse!· 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 F i g. 1 dargestellt. Diese Punkte waren die Bilder, die von der Röhre unier 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 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 wenigstens 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 Löcher 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 Beleuchtung 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 ersteilt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, in welcher für jeden Punkt die Beleuchtung angegeben ist

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 wirlichen 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 Lichtausbeute 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 Klebstreifen mit einer Breite von 1 mm, die parallel zu einer seiner Seiten in regelmäßigen Abständen angeordnet wurden, wie in F i g. 2 gezeigt. Die Klebstreifen wurden auf die Mylarfolie geklebt Mit den angegebenen Abmessungen bedeckte jeder Klebstreifen ein Zwanzigstel des Flächeninhalts des Quadrats, dessen Lichtdurchlässigkeit man bis auf 5% regulieren konnte. Diese Abdunklung beträgt 50% für das Quadrat 1 von F i g. 2, 25% für das Quadrat 2 und 10% für das Quadrat 3. Die Zonen mit großer Lichtausbeute wurden stark abgedunkelt, die Zonen mit geringerer Lichtausbeute weniger, so daß die Lichtundurchlässigkeit für jeden Punkt proportional zu der gemessenen Lichtausbeute war, wie bereits erwähnt.

Man erzielte so durch das Aufkleben der Klebstreifen auf die Mylarfolie eine einfache Regulierung der Lichtdurchlässigkeit des Korrekturfilters in jedem Punkt. Das Filter wurde hergestellt, indem die Mylarfolie photographiert. wurde und indem ein Positivabzug auf Gelatine, verkleinert auf die Abmessungen des Ausgangsschirms, hergestellt wurde. Dieses Filter wurde dann unter Zuhilfenahme der Markierungen auf den Ausgangsschirm geklebt.

In dem zitierten Beispiel hatte der Klebstoff die Form von Streifen. 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, alle Mittel zur Anfertigung von Zonen des Korrekturfilters durch bewertete Abdunkelung der Zonen mit Hilfe von lichtundurchlässigen Rasterelementen, die durch lichtdurchlässige Rasterelemente voneinander getrennt sind, sind verwendbar.

In dem Fall dieser Streifen kann man außerdem die Lichtundurchlässigkeit der gerasterten Zonen regulieren, indem man Streifen mit konstanter Breite benutzt, die mehr oder weniger weit voneinander entfernt sind, wie in dem Beispiel, oder in dem man statt dessen Streifen mit veränderlicher Breite benutzt, die durch Abstände mit konstanter Breite voneinander getrennt sind, wobei die optische Dichte jeder gerasterten Zone durch das Verhältnis der lichtundurchlässigen Rasterelemente zu den lichtdurchlässigen Rasterelementen festgelegt ist.

Schließlich können die Zonen 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 gleichmäßif beleuchtet wird. Diese Abtastung ermöglicht durch die große Anzahl von Ablesepunkten das Verringern dei 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, aufgrund der kleinen Anzahl dieser Punkte, das erhaltene Resultat zufriedenstellend ist. Man hat die Beleuchtungen der Bilder von kreisförmigen Zonen mit einem Durchmes ser von 25,4 mm auf dem Ausgangsschirm der Röhre des Beispiels nach dem Aufbringen des Korrekturfilters aul denselben gemessen. Die gefundenen Ergebnisse sind ir Fig.3 angegeben, welche eine Korrektur mit einerr Restfehler von weniger als ±5% für alle Punkte de; Schirms zeigt, außer einem.

Fig.4 ist eine Photographic des Korrekturfilters eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ir dieser Figur sind die Zonen zu erkennen, die durch die oben genannten Quadrate zur Korrektur der Lichtaus beute, deren Ungleichmäßigkeiten man deutlich sieht gebildet sind. Diese Figur entspricht dem Fall eines Schirms, welcher eine besonders geringe Lichtausbeute auf einem großen Teil seines oberen Randes hat; der Pfeil dient als Markierung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Korrekturfilter für ein System, das von einem Objekt auf einem Bildschirm, wie z. B. dem eines Szintigraphie-Bildverstärkers, ein Bild erzeugt, zur Korrektur der durch Systemfehler über die Bildfläche nicht konstanten, als Verhältnis der von einem Bildpunkt ausgesandten Lichtenergie zu der des entsprechenden Objektpunktes definierten Lichtausbeute, bei dem an den Stellen des Bildschirms, deren Lichtausbeute um eine durch den gewünschten Korrektionsgrad vorgebbaren Betrag über der der anderen Stellen liegt, eine absorbierende Filterschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht aus gerasterten Zonen (1,2,3,Fi g. 3) besteht, deren optische Dichte durch das Verhältnis von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Rasterelementen festgelegt ist

2. Korrekturfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (1, 2, 3, Fig.2) Quadrate sind und daß die lichtundurchlässigen Rasterelemente Abstand voneinander aufweisende und zu den Seiten der Quadrate parallele Streifen sind.

3. Korrekturfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quadrat 20 Streifen enthält.