DE4438458C5

DE4438458C5 - Optisches System mit einem Röntgenbildverstärker

Info

Publication number: DE4438458C5
Application number: DE4438458A
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: 1994-10-29
Filing date: 1994-10-29
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2014-10-30
Also published as: ITRM950711A1; FR2726372A1; DE4438458A1; DE4438458B4; ITRM950711A0; FR2726372B1; IT1279225B1

Abstract

Optisches System mit einem Röntgenbild-Verstärker und einem Objektiv zur -endlichen Abbildung des Bildschirms des Röntgenbildverstärkers auf einen Empfänger, wobei das Objektiv folgende Merkmale aufweist:
– eine erste Linsengruppe mit negativer Brechkraft ist auf der Seite der langen Konjugation, das heisst auf der Seite des Röntgenbildverstärkers angeordnet;
– eine zweite Linsengruppe mit positiver Brechkraft ist auf der Seite der kurzen Konjugation angeordnet,
– zwischen den beiden Linsengruppen befindet sich eine Blende,
– zur Einstellung des Abbildungsmassstabes ist das Objektiv in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar,
– die zweite Linsengruppe besteht aus zwei Teilgruppen positiver Brechkraft, von denen die auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe zum Fokussieren gemeinsam mit dem Empfänger in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist,
– die erste Linsengruppe besteht aus wenigstens zwei Linsen,
– der Radienmittelpunkt der zur Blende liegenden Fläche (5) der ersten Linsengruppe und der Radienmittelpunkt der...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System mit einem Röntgenbildverstärker und einem Objektiv zur endlichen Abbildung des Bildschirms des Röntgenbildverstärkers auf einen Empfänger, wie nach Patentanspruch 1.
Derartige optische Systeme werden beispielsweise in der Medizintechnik zur Auswertung beziehungsweise Abbildung von Röntgenaufnahmen eingesetzt. Um die Bestrahlungsdosis gering zu halten, wird dem Röntgenfluoreszenzschirm ein Elektronenvervielfacher nachgeschaltet. Dieser erzeugt ein sehr helles, jedoch gegenüber dem Röntgenfluoreszenzschirm verkleinertes Bild. Das von dem Elektronenvervielfacher erzeugte Bild wird von einem übertragenden Objektiv auf den jeweiligen Empfänger übertragen, der je nach Anwendungsfall ein fotografischer Film, eine Elektronenröhre oder ein CCD-Chip sein kann.
Die vorstehenden Darlegungen zeigen, dass das zur Anwendung gelangende Übertragende Objektiv nicht nur eine grosse Öffnung aufweisen muss, so dass es möglichst viel Licht übertragen kann, sondern dass dieses Objektiv auch frei von künstlicher Vignettierung sein muss. Darüberhinaus muss das übertragende Objektiv eine hohe Auflösung, einen hohen Kontrast und eine geringe Verzeichnung haben.
Bislang sind als übertragende Objektive im wesentlichen sogenannte Tandemsysteme eingesetzt worden (z.B. in DE 27 29 832-AS ). Das erste Objektiv bildet das Objekt, also beispielsweise das von dem Elektronenvervielfacher erzeugte Bild "nach unendlich" ab, das zweite Objektiv bildet dann "von unendlich" auf den Empfänger ab. Aufgrund dieser Bauweise lassen sich durch die Kombination von Objektiven unterschiedlicher Brennweite verschiedene Abbildungsmassstäbe realisieren. Es sind weitere solcher Objektive mit Tandem-optik, also mit zwei Linsensystemen, die beide positive Brechkraft aufweisen, bekannt ( EP 0 396 795 B1 ; DE 35 26 687 A1 ; JP 01248770 A ;).
Diese Ausbildung des übertragenden Objektivs hat jedoch den Nachteil, dass für jeden Abbildungsmassstab ein eigenes Objektiv benötigt wird. Darüberhinaus haben die übertragenden Objektive eine grosse Baulänge, die durch eine abgeknickte Bauweise nur zum Teil kompensiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System zu schaffen, dessen Abbildungsmassstab mindestens in dem Bereich variiert werden kann, wie er in der Röntgentechnik üblich beziehungsweise erforderlich ist. Darüberhinaus soll das Objektiv bei geringer Baulänge eine hohe Öffnung und eine sehr gute Abbildungsleistung haben. Insbesondere soll das übertragende Objektiv frei von künstlicher Vignettierung sein sowie eine nahezu konstante Bestrahlungsstärke im Bildfeld und eine geringe Verzeichnung aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäss wird ein optisches System geschaffen, bei dem das übertragende Objektiv eine erste Linsengruppe mit negativer Brechkraft, die auf der Seite der langen Konjugation angeordnet ist, einer zweiten Linsengruppe mit positiver Brechkraft, die auf der Seite der kurzen Konjugation angeordnet ist, und eine Blende zwischen beiden Linsengruppen aufweist. (Dabei wird der Begriff Konjugation äquivalent zu dem Begriff Schnittweite verwendet.) Solche Objektive sind an sich bekannt ( US 2,548,569 ); sie weisen aber keine Verstellmoeglichkeit auf.
Zur Einstellung des Abbildungsmassstabes ist das Objektiv in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar. Die zweite Linsengruppe besteht aus zwei Teilgruppen positiver Brechkraft, von denen die auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe zum Fokussieren gemeinsam mit dem Empfänger in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist. Dieses Fokussierungsprinzip unterscheidet sich von dem (aus der DE 39 36 533 A1 bei einem Objektiv anderer Gattung) bekanntem Prinzip, bei dem bei feststehendem Film alle Linsen gemeinsam bewegt werden, und sich damit die objektseitige Schnittweite beim Fokussieren ändert.
Es sind zwar auch andere Objektive bekannt ( US 5,029,010 ; US 5,054,897 ; US 5,101,278 ; US 5,231,443 ), bei denen Teile des Objektivs beweglich sind; allerdings sind dabei der Empfaenger und die dazu benachbarte letzte Teilgruppe der betreffenden Linsen in ihrem Abstand zueiander veraenderlich ( US 5,101,278 ). Die erste Linsengruppe besteht dabei aus wenigstens zwei Linsen. Weiterhin liegen der Radienmittelpunkt der zur Blende liegenden Fläche der ersten Linsengruppe und der Radienmittelpunkt der auf der Seite der kurzen Konjugation letzten Fläche des Objektivs auf der Seite der kurzen Konjugation.
Durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erhält man ein Objektiv, mit dem die meisten modernen Röntgenbildverstärker, aber auch die meisten der bereits vorhandenen älteren Röntgenbildverstärker bestückt werden können. Das erfindungsgemässe Objektiv kann aber auch für eine Vielzahl von weiteren Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise für die Inspektion von Prüflingen, das Abtasten von Monitoren, etc.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Abstand zwischen den beiden Teilgruppen der auf der Seite der kurzen Konjugation angeordneten Linsengruppe sich bei einer Verringerung des Abbildungsmassstabes verkürzt. Insbesondere kann sich der Abstand zwischen den beiden Teilgruppen der auf der Seite der kurzen Konjugation angeordneten Linsengruppe bei stärkerer Verkleinerung der langen zur kurzen Konjugation verkürzen (Anspruch 6).
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche: Gemäss Anspruch 2 ist die Dispersion der Linsen der ersten Linsengruppe abwechselnd "hoch, niedrig". Durch diese Anordnung ergibt sich eine hervorragende chromatische Korrektur, die durch die Merkmale des Anspruchs 3 weiter verbessert wird, gemäss dem die auf der Seite der langen Konjugation liegende Teilgruppe ein Kittglied und wenigstens eine Linse positiver Brechkraft aufweist.
Das erfindungsgemässe Objektiv kann dennoch vergleichsweise einfach aufgebaut sein. Insbesondere kann gemäss Anspruch 4 die auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe aus (wenigstens) einer Linse mit positiver Brechkraft bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemässen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Linsenschnitt durch ein erfindungsgemässes Objektiv.

In der Tabelle sind die numerischen Daten, d.h. die Radien Ri der i-ten Fläche, die Linsendicken beziehungsweise Luftabstände, die zwischen der i-ten und der (i+1)-ten Fläche sowie die Brechungsindizes ni und Abbe'schen Zahlen vi für die verwendeten Glasmaterialien für die e-Linie – jeweils gerundet – auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe zum Fokussieren gemeinsam mit dem Empfänger geändert werden, sind jeweils die Luftabstands-Werte für den grössten und den kleinsten Abbildungsmassstab angegeben. Tabelle

Bspl.	1	2	3	4	5
R1	∞	∞	∞	∞	∞
d1	14,0	3,6	10,0	0,1	0,1
n1	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51
v1	61	61	61	61	61
R2	∞	∞	∞	∞	∞
d2	1,2/58,9	0,2/50,9	5,4/20,6	8,1/21,9	2,4/52,1
R3	12,03	21,89	11,94	15,19	99,51
d3	3,5	10,0	3,5	3,78	1,4
n3	1,86	1,81	1,81	1,81	1,52
v3	24	25	25	25	64
R4	-77,47	-10,06	-29,46	-18,07	37,29
d4	1,5	1,0	1,24	2,0	4,2
n4	1,63	1,69	1,57	1,57
v4	47	54	43	43
R5	3,78	4,66	3,99	4,04	13,74
d5	6,4	10,85	5,4	5,4	5,9
n5					1,81
v5					25
R6	Blende	Blende	Blende	Blende	-29,96
d6	1,5	1,5	2,5	2,5	2,6
n6					1,57
v6					43
R7	-17,36	-23,66	-16,11	-20,60	3,99
d7	1,5	1,2	3,5	6,1	5,4
n7	1,86	1,86	1,86	1,86
v7	24	24	24	24
R8	10,93	16,24	17,97	21,53	Blende
d8	4,5	3,6	4,5	4,5	2,5
n8	1,61	1,62	1,60	1,60
v8	65	60	65	65
R9	-8,59	-10,83	-10,02	-10,67	-17,38
d9	0,5	0,1	0,5	0,5	3,7
n9					1,86
v9					24
R10	25,14	26,58	35,31	28,80	20,52
d10	4,5	4,8	4,5	4,5	4,5
n10	1,69	1,69	1,53	1,53	1,60
v10	54	54	77	77	65
R11	-18,03	-21,64	-15,60	-21,12	-10,43
d11	6,9/2,0	15,8/8,8	0,5	1,5	0,5
R12	15,70	10,01	27,15	19,86	46,51
d12	4,0	3,5	3,5	3,5	4,5
n12	1,52	1,79	1,54	1,53	1,53
v12	64	47	47	77	77
R13	84,30	23,74	157,0	61,42	-15,94
d13	7,5	5,0	6,6/4,2	6,1/4,0	1,0
R14	∞	∞	10,58	10,47	32,28
d14	0,8	0,8	4,8	3,3	3,5
n14	1,52	1,52	1,52	1,52	1,53
v14	64	64	57	57	77
R15	∞	∞	14,46	18,62	-875,55
d15	1,0	1,0	5,2	5,5	6,9/1,6
R16	∞	∞	∞	∞	11,91
d16			0,8	0,8	4,9
n16			1,52	1,52	1,52
v16			64	64	57
R17			∞	∞	35,53
d17			1,0	1,0	6,3
R18			∞	∞	∞
die					0,8
n18					1,52
v18					64
R19					∞
d19					1,0
R20					∞

Claims

Optisches System mit einem Röntgenbild-Verstärker und einem Objektiv zur -endlichen Abbildung des Bildschirms des Röntgenbildverstärkers auf einen Empfänger, wobei das Objektiv folgende Merkmale aufweist: – eine erste Linsengruppe mit negativer Brechkraft ist auf der Seite der langen Konjugation, das heisst auf der Seite des Röntgenbildverstärkers angeordnet; – eine zweite Linsengruppe mit positiver Brechkraft ist auf der Seite der kurzen Konjugation angeordnet, – zwischen den beiden Linsengruppen befindet sich eine Blende, – zur Einstellung des Abbildungsmassstabes ist das Objektiv in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar, – die zweite Linsengruppe besteht aus zwei Teilgruppen positiver Brechkraft, von denen die auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe zum Fokussieren gemeinsam mit dem Empfänger in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist, – die erste Linsengruppe besteht aus wenigstens zwei Linsen, – der Radienmittelpunkt der zur Blende liegenden Fläche (5) der ersten Linsengruppe und der Radienmittelpunkt der auf der Seite der kurzen Konjugation liegenden letzten Fläche des Objektivs liegen auf der Seite der kurzen Konjugation.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion der Linsen der ersten Linsengruppe abwechselnd "hoch, niedrig" ist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Seite der langen Konjugation liegende Teilgruppe ein Kittglied und wenigstens eine Linse positiver Brechkraft aufweist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Seite der kurzen Konjugation liegende Teilgruppe aus wenigstens einer Linse mit positiver Brechkraft besteht.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, der Abstand zwischen den beiden Teilgruppen der auf der Seite der kurzen Konjugation angeordneten Linsengruppe sich bei einer Verringerung des Abbildungsmassstabes verkürzt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Seite der kurzen Konjugation angeordnete Empfänger (16) ein Video-Bildaufnehmer ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Seite der kurzen Konjugation angeordnete Empfänger (16) ein Film ist.