JP4472054B2

JP4472054B2 - Relay lens and X-ray display device

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Publication number: JP4472054B2
Application number: JP20460299A
Authority: JP
Inventors: 晃山岸; 政史吉田
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-07-19
Also published as: JP2001033691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体などを透写したＸ線画像を蛍光増幅管を介して可視画像として処理するためのリレーレンズおよびそれを用いたＸ線表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に、Ｘ線を用いて物体を透過した画像を取得するシステムの一例を示してある。Ｘ線を用いて物体の内部の構造を表示するシステムは適当なエネルギーのＸ線が透過できる全ての物体に対して有効であるが、特に医用画像診断装置として用いられることが多い。Ｘ線源１としては、たとえば、シンクロトロン放射Ｘ線から適当なエネルギーの単色Ｘ線に分光したものが用いられ、それが人体２に照射される。人体２を透過したＸ線は、Ｘ線表示装置３により可視画像に変換されてテレビに表示され、あるいはフィルムに出力される。
【０００３】
医用診断装置では、診断に十分な情報を取り出すために長時間にわたりＸ線を照射するケースがある。したがって、Ｘ線の照射量は通常、極端に絞られたものになる。このため、微量なＸ線を検出して可視化すると共に明るい画像が得られるようにするために、Ｘ線蛍光増幅管（ＸＩＩ：Ｘ−ｒａｙＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）５が用いられる。Ｘ線蛍光管５は、Ｘ線用蛍光体が入力蛍光面６として設置され、この蛍光面６から出力された電子が電子レンズを形成する集束電極７によって出力蛍光体８に収束される。Ｘ線蛍光管５における利得は、光子利得および蛍光板の面積比などを考慮すると１万倍あるいはそれ以上になり、微量なＸ線を照射するだけで鮮明で明るい画像を得ることができる。
【０００４】
Ｘ線蛍光管５の出力蛍光面８に形成された画像はコンタクトガラス（ＣＧ）９を介して外部に出力され、さらに、リレーレンズ１０を介してカメラ２０の受光部となるＣＣＤ２１に入力される。そして、ＣＣＤ２１によりデジタル化された画像データがＣＲＴなどの画像表示装置により表示される。さらに、リレーレンズ１０を介してＸ線画像を間接カメラに送り、写真に撮ることも可能である。また、ＣＣＤ２１によりデジタル化された画像データをコンピュータ処理したり、プリンタからプリントアウトすることも可能である。医用画像診断装置においては、患者がベッドに横たわった状態で診断が行われるケースがほとんどであり、ベッドの下側にはそれほど広いスペースは確保できない。このため、リレーレンズ（リレー光学系）１０により光路をほぼ９０度曲げてカメラにＸ線画像を導くようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、Ｘ線蛍光増幅管を用いた医療画像診断システムを採用することにより、鮮明で明るい画像が得られる。その画像をデジタル化してコンピュータ処理することが盛んに行われるようになっている。より高度な解析を行うためには、より鮮明で解像度の高い画像が高い画像が必要とされる。近年、ＣＣＤの画素数は大幅に増加しており、高解像度の画像は得やすくなっている。しかしながら、Ｘ線蛍光増幅管の出力画像は明るくてもバレル型の歪曲（負の歪曲）がある。したがって、画像の中心と周囲では画面上の臓器などの大きさに差が出てくる可能性がある。このため、より解像度を上げて診断に際し有効な情報が得られる医療画像診断システムを構築するには、歪曲のない、あるいは歪曲の少ない画像が得られるＸ線表示装置が要求されている。
【０００６】
そこで、本発明においては、このような課題に鑑み、Ｘ線を可視化した明るく、さらに、歪曲の少ない画像を提供することができるＸ線表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、リレーレンズに着目し、このリレー光学系で画像をそのままの状態で伝達するのではなく、正の歪曲を発生することによりＸ線蛍光増幅管から得られる画像の負の歪曲をキャンセルし、結果として歪曲の少ない画像をカメラ側に伝達できるようにしている。したがって、本発明のリレーレンズは全ての収差を補正するためのものではなく、このため、入力および出力側のバランスを重視したガウス型あるいはそれに近いレンズ配置となる通常のリレーレンズの構成を採用していない。本発明のリレーレンズは正の大きな歪曲（糸巻き）がある光学系であるが、リレーレンズとして要求される低画角で明るいという条件を同時に満足し、さらに、歪曲以外の他の収差性能は良好な光学系である。
【０００８】
すなわち、本発明のリレーレンズ（リレーレンズシステム）は、Ｘ線蛍光増幅管の出力画像をカメラの受光部に伝達するリレーレンズであって、受光部の側から正の屈折力を持つ第１のレンズ群と、正の屈折力を持つ第２のレンズ群とを有し、第２のレンズ群には、カメラの受光部の側から正の屈折力を持つ第１のサブレンズ群と、負の屈折力を持つ第２のサブレンズ群とを配置するようにしている。
【０００９】
リレーレンズ（リレー光学系）には、レンズ径（レンズサイズ）が大きくなることがないように画角は小さく設計され、また、明るい光学系が要求されるのでＦナンバーは小さくなるように設計される。したがって、画角は２０度以下程度（半画角で１０度以下程度）が要求される。画角が大きいレンズ系では、正の比較的大きな歪曲を発生するものが見られるが、半画角が１０度以下で、２から７％程度の大きな歪曲を発生させるレンズ系については開示されていない。さらに、本発明においては、この程度の歪曲を発生させながら、他の収差性能は良好な範囲に収める必要がある。本発明のリレーレンズにおいては、フィールドレンズとしての機能を果たす第１および第２のレンズ群の内、第２のレンズ群をさらに第１および第２のサブレンズ群で構成している。そして、第２のサブレンズ群を負のパワーにすることによって第１のサブレンズ群の画角を広げて歪曲などの収差を調整し易くすると共に、第２のレンズ群としてトリプレットタイプを採用可能とし、さらに収差性能の調整を行いやすくしている。
【００１０】
本発明のリレー光学系においては、第１のレンズ群の焦点距離をｆ１、第１のサブレンズ群の焦点距離をｆ２１、第２のサブレンズ群の焦点距離をｆ２２およびリレーレンズ全系の焦点距離をｆａとしたときに、次式（Ａ）の条件を満たす。この式（Ａ）の範囲を超えると、非点収差が増大するために収差補正が困難になる。
【００１１】
−０．７＜（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＜−０．２５・・・（Ａ）
本発明のリレーレンズにおいては、スペース効率の点から第１のレンズ群と第２のレンズ群の間に、第１のレンズ群から第２のレンズ群に至る光路の角度を変えられる反射型の光学素子、たとえば、ミラーあるいはプリズムを配置することが望ましい。そのためには、第１および第２のレンズ群の間隔（距離あるいはスペース）Ｄ、リレーレンズ全系のＦナンバーＦが次式（Ｂ）の条件を満たすことが望ましい。
【００１２】
１．５０＜Ｄ×Ｆ／ｆａ＜１．８５・・・（Ｂ）
式（Ｂ）を下回るとミラーを設置するスペースがなくなり、式（Ｂ）を上回るとレンズサイズが大きくなりすぎるので好ましくない。
【００１３】
本発明のリレーレンズの第１のレンズ群は受光部の側から、正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズを配置し、第２のレンズ群の内、第１のサブレンズ群は、１枚または２枚の正の屈折力のレンズを配置し、第２のサブレンズ群は、受光部の側から、受光部の側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズと、負の屈折力のレンズと、受光部の側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズを配置したものである。第１のレンズ群はフィールドレンズとして十分な収差補正ができるものである。また、第２のレンズ群は、第２のサブレンズ群に、少ない枚数で収差補正能力の高いトリプレットタイプを採用することができ、第１のサブレンズ群の正レンズとの組み合わせることにより正の歪曲が２から７％程度あり、その他の収差性能は良好となるようにレンズを設計できる。
【００１４】
このような本発明のリレーレンズは低画角で明るく、さらに大きな正の歪曲を発生できる物である。したがって、本発明のリレーレンズをＸ線蛍光増幅管と組み合わせることにより、Ｘ線蛍光増幅管の負の歪曲のある出力画像を、歪曲のない、あるいは非常に歪曲の小さな画像としてカメラに入力することができる。このため、Ｘ線蛍光増幅管の出力画像を本発明のリレーレンズを通してカメラに供給することにより、高感度で明るく、鮮明であり、高解像度の画像を表示することができ、また写真などとして記録しておくことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１に本発明の実施例１に係るリレーレンズ（リレーレンズシステム）１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。リレーレンズ１０はミラー１１が第１および第２のレンズ群の間に配置された例であるが、図示の都合上、また、ミラー１１の位置は第１および第２のレンズ群の間であればどの位置でも等価であるので、ミラー１１を破線で示し、リレーレンズ１０のレンズの配置は直線で示してある。また、Ｘ線蛍光増幅管５およびカメラ２０のさらに詳しい構成は、先に図１３に基づき説明したものと同様であるので以下では簡略な表示としてある。また、本例に限らず以下に説明する各例でも同様である。
【００１７】
本例のリレーレンズ１０は、Ｘ線蛍光増幅管５のコンタクトガラス（ＣＧ）９に出力された画像をカメラ２０のＣＣＤあるいはＣＣＤの結像レンズの受光側２１へ供給（伝達）する光学系である。本例のリレーレンズ１０は、カメラ２０の側から、フィールドレンズとしての機能を果たす正の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２を備えている。第２のレンズ群Ｇ２は、さらに、正の屈折力（パワー）の第１のサブレンズ群Ｇ２１と、負の屈折力の第２のサブレンズ群Ｇ２２により構成されている。第１および第２のレンズ群Ｇ１およびＧ２の間のスペースＤ（以下に示すレンズデータにおいては間隔ｄ５）にミラー１１が設けられ、画像の伝達方向を９０度曲げられるようになっている。
【００１８】
本例では、第１のレンズ群Ｇ１は両凸の正レンズＬ１１と、カメラ２０の側（以降ではカメラ側）に凹を向けた負のメニスカスレンズＬ１２とにより構成されている。また、第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１は、両凸の正レンズＬ２１と、カメラ側に凸の正レンズＬ２２により構成されている。さらに、第２のサブレンズ群Ｇ２２は、カメラ側に凸の正のメニスカスレンズＬ２３と、ＣＧ側に凹の負レンズＬ２４と、カメラ側に凸の正のメニスカスレンズＬ２５により構成されている。
【００１９】
個々のレンズデータは以下の通りである。以下に示すレンズデータにおいて、ｒｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの曲率半径、ｄｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズ面の間の距離、ｎｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。また、ｆａはリレーレンズ１０の合成焦点距離、ＦはＦナンバー、ｆ１は第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離、ｆ２１は第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１の合成焦点距離、ｆ２２は第２のサブレンズ群Ｇ２２の合成焦点距離、ωは半画角を示す。これらの符号は以下の各例においても同様である。

なお、絞りＳの位置は仮想的に設定したものであり、必ずしもこの位置に絞りＳを設ける必要はない。また、ＩＮＦＩＮＩＴＹは、絞りＳまたはガラスの垂直な面を示している。これらの条件は、以下の各例においても同様である。
【００２０】
本例のリレーレンズ１０の諸数値は以下の通りである。
【００２１】
ｆａ＝１３０．３Ｆ＝２．１２ω＝１７．２度
歪曲７％（２ω＝１７．２2）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．５６
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．５６
また、図２に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。球面収差は、６３２．８ｎｍ（破線）、５８７．６ｎｍ（実線）および４８０．０ｎｍ（一点鎖線）の各波長における収差を示している。また、非点収差および横収差図においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示してある。なお、以下の各例の収差図も同様に記載している。
【００２２】
図２から判るように、本例のリレーレンズ１０は単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値も画角１７．２度で７％程度と非常に大きなものになっている。その一方、歪曲収差が大きいにも関わらず、球面収差および非点収差は非常に良好に補正されている。したがって、本例のリレーレンズ１０により負の歪曲収差（バレル型）を持つＸ線蛍光増幅管５の出力画像をカメラ２０に伝達すると、Ｘ線蛍光増幅管５の歪曲収差はキャンセルされ、カメラ２０には歪曲のほとんどない画像を入力することができる。このため、本例のリレーレンズ１０を用いたＸ線表示装置３においては、Ｘ線を用いて得られた透過画像を、鮮明で明るい画像として可視化するとともに、歪曲もほとんどなく、中央と周辺の寸法差の少ない画像として再現することができる。したがって、この画像をテレビ画面に表示し、または写真などに撮ることが可能であり、医療用などの詳細な解析が必要な目的に適したＸ線表示装置を提供することができる。
【００２３】
また、本例のリレーレンズ１０は、画角が２０度以下と小さく、Ｆナンバーも２．１と明るい光学系であり、リレーレンズとしての条件を満たしている。さらに、本例のリレーレンズ１０の条件（Ａ）は、先に示した範囲の中間であり、収差補正の結果は歪曲が大きいにも関わらず上述した通り良好である。また、条件（Ｂ）も先に示した範囲を満たしており、第１および第２のレンズ群の間のスペースＤにミラー１１を設置してリレーレンズ１０さらにはＸ線表示装置３をコンパクトに纏めることができる。
【００２４】
また、本例のリレーレンズ１０は画角に対して約７％と非常に大きな歪曲収差を発生させている。このため、第２のレンズ群の第１のサブレンズ群Ｇ２１を正レンズ２枚の構成にし、収差補正の性能を向上している。また、第２のサブレンズ郡Ｇ２２は、高い正−負−正のトリプレット型を採用し、少ない枚数のレンズで収差性能を向上できるようにしている。また、正のパワーの第１のサブレンズ群Ｇ２１に対し、負のパワーの第２のサブレンズ群Ｇ２２を採用して光線を広げ、より歪曲収差の発生しやすいレンズ構成にしている。
【００２５】
（実施例２）
図３に本発明の実施例２に係るリレーレンズ１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。本例のリレーレンズ１０も実施例１と全体としては同じ構成、すなわち、ミラー１１が中間に入るように配置された第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２を備え、第２のレンズ群Ｇ２は、正の第１のサブレンズ群Ｇ２１と負の第２のサブレンズ群Ｇ２２を備えている。また、各々のレンズ群を構成するレンズの概要もほぼ同様であり、それぞれのレンズのデータは以下の通りである。

本例のリレーレンズの諸数値は以下の通りである。
【００２６】
ｆａ＝１３４．０Ｆ＝２．１２ω＝１７．２度
歪曲４％（２ω＝１７．２2）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．３２
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．７５
本例のリレーレンズ１０も画角は小さく、Ｆナンバーも小さいのでリレー光学系に適したものである。また、図４に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。図４から判るように、本例のリレーレンズ１０も単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値も画角１７．２度で４％程度と大きなものになっている。また、本リレーレンズ１０の条件（Ａ）は上限に近い値であるが、球面収差および非点収差は非常に良好に補正されている。また、本例のリレーレンズ１０においても、第１のサブレンズ群Ｇ２１を２枚の正レンズＬ２１およびＬ２２により構成し、歪曲収差が大きくてもその他の収差補正が良好にできるようにしている。
【００２７】
さらに、本例のリレーレンズ１０は、条件（Ｂ）も上限に近い値であり、距離Ｄが広くレンズサイズも若干大きくなっている。しかしながら、全体は十分にコンパクトなレンズ系として提供できる程度のものに纏められている。
【００２８】
したがって、本例のリレーレンズ１０も実施例１に示すリレーレンズと同様にＸ線蛍光増幅管５の負の歪曲収差をキャンセルすることができるものであり、歪みのない鮮明で高解像度の画像をテレビなどに映し出すことができる。
【００２９】
（実施例３）
図５に本発明の実施例３に係るリレーレンズ１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。本例のリレーレンズ１０も実施例１と全体としては同じ構成、すなわち、ミラー１１が中間に入るように配置された第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２を備え、第２のレンズ群Ｇ２は、正の第１のサブレンズ群Ｇ２１と負の第２のサブレンズ群Ｇ２２を備えている。しかしながら、本例のリレーレンズ１０は、第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１は両凸の正レンズが１枚で構成されており、全体が１枚少ない６枚構成のリレーレンズとなっている。それぞれのレンズのデータは以下の通りである。

本例のリレーレンズの諸数値は以下の通りである。
【００３０】
ｆａ＝７８．５Ｆ＝２．０２ω＝１８．０度
歪曲３％（２ω＝１８．０度）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．５６
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．５９
本例のリレーレンズ１０も画角は小さく、Ｆナンバーも小さいのでリレー光学系に適したものである。また、図６に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。図６から判るように、本例のリレーレンズ１０も単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値も画角１８度で３％程度と上記の例に比較すると小さいが、十分に大きなものになっている。また、本リレーレンズ１０の条件（Ａ）の値は中間であり、歪曲収差が小さいこともあって球面収差および非点収差は非常に良く補正されている。また、本例のリレーレンズ１０は、上述したように歪曲収差が上記の例に比較すると小さいので、第１のサブレンズ群Ｇ２１を１枚の正レンズＬ２１により構成し収差補正を行っている。
【００３１】
さらに、本例のリレーレンズ１０は、条件（Ｂ）が下限に近い値であり、距離Ｄは小さい。しかしながら、ミラー１１を設置するには十分な距離が確保されている。このように、本例のリレーレンズ１０は、全体がコンパクトに纏められたリレー光学系であり、上記の各例と同様にＸ線蛍光増幅管５の負の歪曲収差をキャンセルすることができるものである。したがって、コンパクトで、歪みのない鮮明で高解像度の画像をテレビなどに映し出すことができるＸ線表示装置３を提供することができる。
【００３２】
（実施例４）
図７に本発明の実施例４に係るリレーレンズ１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。本例のリレーレンズ１０も上記の例と全体としては同じ構成である。すなわち、ミラー１１が中間に入るように配置された正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２を備え、第２のレンズ群Ｇ２は、正の第１のサブレンズ群Ｇ２１と負の第２のサブレンズ群Ｇ２２を備えている。また、本例の第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１は２枚の正レンズで構成されており、全体が７枚構成のリレーレンズとなっている。それぞれのレンズのデータは以下の通りである。

本例のリレーレンズの諸数値は以下の通りである。
【００３３】
ｆａ＝７７．２Ｆ＝２．０２ω＝１８．０度
歪曲５％（２ω＝１８．０度）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．４６
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．６７
本例のリレーレンズ１０も画角は小さく、Ｆナンバーも小さいのでリレー光学系に適したものである。図８に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。図８から判るように、本例のリレーレンズ１０も単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値も画角１８度で５％程度と大きなものになっている。また、本リレーレンズ１０の条件（Ａ）の値はの中間であり、球面収差および非点収差は良く補正されている。また、本例のリレーレンズ１０は、歪曲収差が比較すると大きいので、第１のサブレンズ群Ｇ２１を２枚の正レンズＬ２１およびＬ２２により構成し収差補正を行っている。
【００３４】
さらに、本例のリレーレンズ１０は、条件（Ｂ）もほぼ中間的な値であり、全体がコンパクトに纏められたリレー光学系である。したがって、上記の各例と同様にＸ線蛍光増幅管５の負の歪曲収差をキャンセルするのに十分な正の歪曲収差を持ったリレーレンズであり、このリレーレンズ１０によりＸ線照射による画像から歪みを除去し、高解像度の画像を得ることができる。
【００３５】
（実施例５）
図９に本発明の実施例５に係るリレーレンズ１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。本例のリレーレンズ１０も上記の例と全体としては同じ構成である。すなわち、ミラー１１が中間に入るように配置された正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２を備え、第２のレンズ群Ｇ２は、正の第１のサブレンズ群Ｇ２１と負の第２のサブレンズ群Ｇ２２を備えている。また、本例の第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１は１枚の正レンズで構成されている。それぞれのレンズのデータは以下の通りである。

本例のリレーレンズの諸数値は以下の通りである。
【００３６】
ｆａ＝１４４．０Ｆ＝２．２２ω＝１３．３度
歪曲５％（２ω＝１３．３度）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．６６
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．８０
本例のリレーレンズ１０は上記の例よりも画角の小さいレンズであり、Ｆナンバーも十分に小さいのでリレー光学系に適したものである。図１０に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。図１０から判るように、本例のリレーレンズ１０も単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値も画角１３度程度で５％程度と大きなものになっている。一方、画角が小さいので、本例のリレーレンズ１０では第１のサブレンズ群Ｇ２１を正レンズＬ２１が１枚の構成にしている。また、条件（Ａ）は下限に近い数値であり、このため、球面収差は若干大きくなっている。しかしながら、十分に良好な範囲内である。
【００３７】
さらに、本例のリレーレンズ１０は、条件（Ｂ）の値は上限に近く、また、合成焦点距離ｆａも大きい。したがって、距離Ｄが長く、その割にレンズサイズは小さなリレー光学系となっている。このため、Ｘ線蛍光増幅管３とカメラ２０との間隔を十分に開けることできるコンパクトなリレーレンズとなっている。そして、正の歪曲収差が大きいので、上記と同様にリレー光学系で負の歪曲収差を補正することができる。このため、上記のリレーレンズと同様に、歪みのない画像をテレビなどで映したり、デジタル化してコンピュータなどで処理するのに適したＸ線表示装置を提供できる。
【００３８】
（実施例６）
図１１に本発明の実施例６に係るリレーレンズ１０およびそれを用いたＸ線表示装置３を示してある。本例のリレーレンズ１０も上記の例と全体としては同じ構成である。すなわち、ミラー１１が中間に入るように配置された正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２を備え、第２のレンズ群Ｇ２は、正の第１のサブレンズ群Ｇ２１と負の第２のサブレンズ群Ｇ２２を備えている。また、本例の第２のレンズ群Ｇ２の第１のサブレンズ群Ｇ２１は１枚の正レンズで構成されている。それぞれのレンズのデータは以下の通りである。

本例のリレーレンズの諸数値は以下の通りである。
【００３９】
ｆａ＝１４６．６Ｆ＝２．３２ω＝１３．３度
歪曲３％（２ω＝１３．３度）
条件（Ａ）（ｆａ×ｆ２２）／（ｆ１×ｆ２１）＝−０．６７
条件（Ｂ）（Ｄ×Ｆ）／ｆａ＝１．８０
本例のリレーレンズ１０も画角の小さなレンズであり、Ｆナンバーも十分に小さいのでリレー光学系に適したものである。図１２に、このリレーレンズ１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。図１２から判るように、本例のリレーレンズ１０も単調な正の歪曲収差（糸巻き型）を持つ光学系であり、その値は画角１３度程度で３％程度とになっている。上記の各例に比較すると小さいが、Ｘ線蛍光増幅管５のバレル型に歪んだ画像を補正し、歪みの小さな画像を形成するには十分な量である。画角が小さいので、本例のリレーレンズ１０では第１のサブレンズ群Ｇ２１を正レンズＬ２１が１枚の構成であり、また、条件（Ａ）は下限に近い数値である。このため、上記の実施例と同様に球面収差は若干大きくなっている。しかしながら、十分に良好な範囲内である。
【００４０】
本例のリレーレンズ１０も条件（Ｂ）の値は上限に近く、また、合成焦点距離ｆａも大きい。したがって、本例のリレーレンズも距離Ｄが長くミラーを設置するのに十分な空間を確保することが可能であり、その割にレンズサイズは小さなリレー光学系となっている。そして、正の歪曲収差を備えているのでＸ線蛍光増幅管（イメージインテンシファイア）５の負の歪曲収差をキャンセルしてカメラ２０に入力することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のリレーレンズは、Ｘ線画像を明るく鮮明な可視画像に変換可能なＸ線蛍光増幅管と、カメラとを接続するための光学系であり、カメラには可視画像をテレビに映したり、コンピュータ処理するためにデジタル化したり、さらには、写真に撮るなどの多種多様な目的のカメラが含まれる。したがって、本発明のリレーレンズは、画角は２０度以下と小さく、Ｆナンバーの小さな明るい光学系が必要とされ、その条件に加え、さらに、正の歪曲収差を発生させることにより、Ｘ線蛍光増幅管から出力される負の歪曲収差をもった画像から歪みを取ってカメラに入力できるようにしている。さらに、球面収差、批点収差などの他の収差は良好に補正できるようにしている。
【００４２】
このため、本発明のリレーレンズを採用したＸ線表示装置により、鮮明で、さらに、周辺の歪みのない、あるいは歪みが非常に小さく、中央と周囲のサイズ差のないＸ線画像を得ることができる。近年、カメラの受光部となるＣＣＤの解像度が大幅に向上しており、本発明のリレーレンズを採用することにより、高解像度で歪みのないＸ線画像を得ることが可能となる。したがって、本発明により、医用にコンピュータ処理した画像あるいは情報を得るために最適のＸ線表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図２】図１のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図４】図３のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図６】図５のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図８】図７のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図９】本発明の実施例５に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図１０】図９のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図１１】本発明の実施例６に係るリレーレンズおよびＸ線表示装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１のリレーレンズの球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図１３】医用に用いられるＸ線画像表示システムの概要を示す図である。
【符号の説明】
１Ｘ線源
２人体
３Ｘ線表示装置
５Ｘ線蛍光増幅管（Ｘ線イメージインテンシファイア）
９出力部（コンタクトガラス）
１０リレーレンズ
１１ミラー
２０カメラ
２１受光部（ＣＣＤ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a relay lens for processing an X-ray image of a human body or the like as a visible image through a fluorescent amplification tube, and an X-ray display device using the relay lens.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 shows an example of a system that acquires an image transmitted through an object using X-rays. A system that displays the internal structure of an object using X-rays is effective for all objects that can transmit X-rays of appropriate energy, but is often used as a medical image diagnostic apparatus. As the X-ray source 1, for example, a device obtained by splitting synchrotron radiation X-rays into monochromatic X-rays of appropriate energy is used to irradiate the human body 2. The X-ray transmitted through the human body 2 is converted into a visible image by the X-ray display device 3 and displayed on a television or output to a film.
[0003]
In a medical diagnostic apparatus, there are cases where X-rays are irradiated for a long time in order to extract sufficient information for diagnosis. Therefore, the amount of X-ray irradiation is usually extremely narrowed. For this reason, in order to detect and visualize a very small amount of X-rays and to obtain a bright image, an X-ray fluorescence amplifier (XII: X-ray Image Intensifier) 5 is used. In the X-ray fluorescent tube 5, an X-ray phosphor is installed as an input phosphor screen 6, and electrons output from the phosphor screen 6 are converged on the output phosphor 8 by a focusing electrode 7 that forms an electron lens. The gain in the X-ray fluorescent tube 5 is 10,000 times or more considering the photon gain, the area ratio of the fluorescent plate, and the like, and a clear and bright image can be obtained only by irradiating a small amount of X-rays.
[0004]
An image formed on the output fluorescent screen 8 of the X-ray fluorescent tube 5 is output to the outside through a contact glass (CG) 9 and further input to a CCD 21 serving as a light receiving unit of the camera 20 through a relay lens 10. . Then, the image data digitized by the CCD 21 is displayed by an image display device such as a CRT. Furthermore, it is possible to send an X-ray image to the indirect camera via the relay lens 10 and take a picture. Further, the image data digitized by the CCD 21 can be processed by a computer or printed out from a printer. In most medical image diagnostic apparatuses, diagnosis is performed with a patient lying on a bed, and a large space cannot be secured under the bed. For this reason, the optical path is bent by approximately 90 degrees by the relay lens (relay optical system) 10 so as to guide the X-ray image to the camera.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, by adopting a medical image diagnostic system using an X-ray fluorescence amplifier tube, a clear and bright image can be obtained. Digitization of the image and computer processing are becoming popular. In order to perform more advanced analysis, a clearer and higher resolution image is required. In recent years, the number of CCD pixels has increased significantly, making it easy to obtain high-resolution images. However, even if the output image of the X-ray fluorescence amplifier tube is bright, there is a barrel-type distortion (negative distortion). Therefore, there may be a difference in the size of the organ on the screen between the center and the periphery of the image. For this reason, in order to construct a medical image diagnostic system capable of obtaining effective information at the time of diagnosis with higher resolution, an X-ray display device capable of obtaining an image without distortion or with little distortion is required.
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an X-ray display device that can provide a bright and visualized X-ray image with less distortion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the present invention, attention is paid to the relay lens, and the image obtained from the X-ray fluorescence amplifier tube is not negatively transmitted by this relay optical system, but is generated by generating positive distortion. In this case, an image with less distortion can be transmitted to the camera side. Therefore, the relay lens of the present invention is not intended to correct all aberrations. For this reason, a normal relay lens configuration that adopts a Gaussian type or a lens arrangement close to the input and output side balance is adopted. Not. The relay lens of the present invention is an optical system having a large positive distortion (pincushion), but simultaneously satisfies the condition of being bright with a low angle of view required as a relay lens, and also has excellent aberration performance other than distortion. It is a simple optical system.
[0008]
That is, the relay lens (relay lens system) of the present invention is a relay lens that transmits the output image of the X-ray fluorescence amplifier tube to the light receiving portion of the camera, and has a first refractive power from the light receiving portion side. A lens group and a second lens group having a positive refractive power. The second lens group includes a first sub-lens group having a positive refractive power from the light receiving unit side of the camera, and a negative lens group. And a second sub-lens group having a refractive power of 2 are arranged.
[0009]
The relay lens (relay optical system) is designed to have a small angle of view so that the lens diameter (lens size) does not increase, and a bright optical system is required, so the F number is designed to be small. The Therefore, the angle of view is required to be about 20 degrees or less (half angle of view is about 10 degrees or less). Some lens systems with a large angle of view generate a relatively large positive distortion. However, a lens system that generates a large distortion of about 2 to 7% with a half angle of view of 10 degrees or less is disclosed. Absent. Furthermore, in the present invention, it is necessary to keep other aberration performances within a good range while generating such a distortion. In the relay lens of the present invention, of the first and second lens groups that function as field lenses, the second lens group is further composed of first and second sub-lens groups. And by making the second sub-lens group negative power, the angle of view of the first sub-lens group is widened to facilitate adjustment of aberrations such as distortion, and a triplet type can be adopted as the second lens group. In addition, it is easier to adjust the aberration performance.
[0010]
In the relay optical system of the present invention, the focal length of the first lens group is f1, the focal length of the first sub lens group is f21, the focal length of the second sub lens group is f22, and the focal length of the entire relay lens system. When the distance is fa, the condition of the following formula (A) is satisfied . If the range of the equation (A) is exceeded, astigmatism increases and aberration correction becomes difficult.
[0011]
−0.7 <(fa × f22) / (f1 × f21) <− 0.25 (A)
In the relay lens of the present invention, a reflection type that can change the angle of the optical path from the first lens group to the second lens group between the first lens group and the second lens group in terms of space efficiency. It is desirable to arrange an optical element such as a mirror or a prism. For this purpose, it is desirable that the distance (distance or space) D between the first and second lens groups and the F number F of the entire relay lens system satisfy the condition of the following formula (B).
[0012]
1.50 <D × F / fa <1.85 (B)
Below formula (B), there is no space for installing the mirror, and above formula (B), the lens size becomes too large.
[0013]
The relay lens of the present invention The first lens group A lens having a positive refractive power and a lens having a negative refractive power are arranged from the light receiving unit side, and the first sub-lens group of the second lens group has one or two positive refractive powers. The lens is arranged, and the second sub lens group is from the light receiving unit side. Convex on the light receiving side Positive refractive power Meniscus A lens, a lens with negative refractive power, Convex on the light receiving side Positive refractive power Meniscus Place lens Is . The first lens group can sufficiently correct aberrations as a field lens. In addition, the second lens group can adopt a triplet type with a small number of lenses and a high aberration correction capability for the second sub lens group, and can be positive by combining with the positive lens of the first sub lens group. The lens can be designed so that the distortion is about 2 to 7% and the other aberration performance is good.
[0014]
Such a relay lens of the present invention is bright at a low angle of view and can generate a larger positive distortion. Therefore, by combining the relay lens of the present invention with an X-ray fluorescence amplifier tube, an output image with negative distortion of the X-ray fluorescence amplifier tube is input to the camera as an image with no distortion or very little distortion. Can do. For this reason, by supplying the output image of the X-ray fluorescence amplifier tube to the camera through the relay lens of the present invention, it is possible to display a high-sensitivity, bright, clear, high-resolution image, and record it as a photograph. Can be kept.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
Example 1
FIG. 1 shows a relay lens (relay lens system) 10 and an X-ray display device 3 using the same according to Embodiment 1 of the present invention. Although the relay lens 10 is an example in which the mirror 11 is disposed between the first and second lens groups, the position of the mirror 11 may be between the first and second lens groups for the convenience of illustration. Since any position is equivalent, the mirror 11 is indicated by a broken line, and the lens arrangement of the relay lens 10 is indicated by a straight line. Further, since the more detailed configurations of the X-ray fluorescence amplification tube 5 and the camera 20 are the same as those described above with reference to FIG. 13, the following is a simplified display. The same applies to each example described below as well as this example.
[0017]
The relay lens 10 of this example is an optical system that supplies (transmits) the image output to the contact glass (CG) 9 of the X-ray fluorescence amplification tube 5 to the CCD of the camera 20 or the light receiving side 21 of the CCD imaging lens. is there. The relay lens 10 of this example includes, from the camera 20 side, a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power that function as a field lens. The second lens group G2 further includes a first sub lens group G21 having a positive refractive power (power) and a second sub lens group G22 having a negative refractive power. A mirror 11 is provided in a space D (interval d5 in the lens data shown below) between the first and second lens groups G1 and G2, and the image transmission direction is bent by 90 degrees.
[0018]
In this example, the first lens group G1 includes a biconvex positive lens L11 and a negative meniscus lens L12 having a concave facing the camera 20 side (hereinafter referred to as the camera side). The first sub lens group G21 of the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L21 and a positive lens L22 convex on the camera side. Further, the second sub lens group G22 includes a positive meniscus lens L23 convex on the camera side, a negative lens L24 concave on the CG side, and a positive meniscus lens L25 convex on the camera side.
[0019]
The individual lens data is as follows. In the lens data shown below, ri is the radius of curvature of each lens arranged in order from the screen side, di is the distance between the lens surfaces arranged in order from the screen side, and ni is each lens arranged in order from the screen side. The refractive index (d-line) and νi denote the Abbe numbers (d-line) of the lenses arranged in order from the screen side. Further, fa is a composite focal length of the relay lens 10, F is an F number, f1 is a composite focal length of the first lens group G1, and f21 is a composite focal length of the first sub lens group G21 of the second lens group G2. , F22 represents the combined focal length of the second sub lens group G22, and ω represents the half angle of view. These symbols are the same in the following examples.

Note that the position of the diaphragm S is virtually set, and it is not always necessary to provide the diaphragm S at this position. INFINITY indicates a vertical surface of the aperture S or glass. These conditions are the same in the following examples.
[0020]
Various numerical values of the relay lens 10 of this example are as follows.
[0021]
fa = 130.3 F = 2.1 2ω = 17.2 degrees
Distortion 7% (2ω = 17.22)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.56
Condition (B) (D × F) /fa=1.56
FIG. 2 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens 10. The spherical aberration indicates aberration at each wavelength of 632.8 nm (broken line), 587.6 nm (solid line), and 480.0 nm (one-dot chain line). In the astigmatism and lateral aberration diagrams, the aberrations of the tangential ray (T) and the sagittal ray (S) are shown, respectively. The aberration diagrams of the following examples are also shown in the same manner.
[0022]
As can be seen from FIG. 2, the relay lens 10 of this example is an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is very large as about 7% at an angle of view of 17.2 degrees. It has become. On the other hand, despite the large distortion, spherical aberration and astigmatism are corrected very well. Therefore, when the output image of the X-ray fluorescence amplification tube 5 having negative distortion aberration (barrel type) is transmitted to the camera 20 by the relay lens 10 of this example, the distortion aberration of the X-ray fluorescence amplification tube 5 is canceled, and the camera 20 Can input an image with almost no distortion. For this reason, in the X-ray display device 3 using the relay lens 10 of the present example, the transmission image obtained using the X-ray is visualized as a clear and bright image, and there is almost no distortion, and there is no distortion at the center and the periphery. It can be reproduced as an image with little dimensional difference. Therefore, this image can be displayed on a television screen or taken as a photograph, and an X-ray display device suitable for purposes requiring detailed analysis such as medical use can be provided.
[0023]
The relay lens 10 of this example is a bright optical system with a small angle of view of 20 degrees or less and an F-number of 2.1, which satisfies the conditions for a relay lens. Furthermore, the condition (A) of the relay lens 10 of this example is in the middle of the above-described range, and the result of aberration correction is good as described above despite large distortion. Further, the condition (B) also satisfies the above-described range, and the mirror 11 is installed in the space D between the first and second lens groups to make the relay lens 10 and the X-ray display device 3 compact. Can be summarized.
[0024]
Further, the relay lens 10 of this example generates a very large distortion aberration of about 7% with respect to the angle of view. For this reason, the first sub-lens group G21 of the second lens group is composed of two positive lenses to improve the aberration correction performance. The second sub lens group G22 employs a high positive-negative-positive triplet type so that aberration performance can be improved with a small number of lenses. In addition, the second sub-lens group G22 having a negative power is adopted for the first sub-lens group G21 having a positive power to widen the light beam, so that the lens structure is more likely to cause distortion.
[0025]
(Example 2)
FIG. 3 shows a relay lens 10 according to Embodiment 2 of the present invention and an X-ray display device 3 using the same. The relay lens 10 of the present example also includes the first lens group G1 and the second lens group G2 arranged so that the mirror 11 enters the middle as in the first embodiment, that is, the second lens. The group G2 includes a positive first sub-lens group G21 and a negative second sub-lens group G22. The outline of the lenses constituting each lens group is substantially the same, and the data of each lens is as follows.

The numerical values of the relay lens of this example are as follows.
[0026]
fa = 134.0 F = 2.1 2ω = 17.2 degrees
Distortion 4% (2ω = 17.22)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.32
Condition (B) (D × F) /fa=1.75
The relay lens 10 of this example is also suitable for a relay optical system because it has a small angle of view and a small F-number. FIG. 4 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens 10. As can be seen from FIG. 4, the relay lens 10 of this example is also an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is as large as 4% at an angle of view of 17.2 degrees. Yes. Further, the condition (A) of the relay lens 10 is a value close to the upper limit, but the spherical aberration and astigmatism are corrected very well. Also in the relay lens 10 of the present example, the first sub-lens group G21 is constituted by two positive lenses L21 and L22 so that other aberrations can be corrected satisfactorily even if the distortion is large.
[0027]
Further, in the relay lens 10 of this example, the condition (B) is also a value close to the upper limit, the distance D is wide, and the lens size is slightly large. However, the whole is grouped into one that can be provided as a sufficiently compact lens system.
[0028]
Therefore, the relay lens 10 of this example can cancel the negative distortion of the X-ray fluorescence amplifier tube 5 similarly to the relay lens shown in Example 1, and a clear and high-resolution image without distortion can be obtained. It can be projected on TV.
[0029]
(Example 3)
FIG. 5 shows a relay lens 10 according to a third embodiment of the present invention and an X-ray display device 3 using the same. The relay lens 10 of the present example also includes the first lens group G1 and the second lens group G2 arranged so that the mirror 11 enters the middle as in the first embodiment, that is, the second lens. The group G2 includes a positive first sub-lens group G21 and a negative second sub-lens group G22. However, in the relay lens 10 of the present example, the first sub-lens group G21 of the second lens group G2 is composed of a single biconvex positive lens, and the total number of relay lenses is six less. It has become. The data for each lens is as follows.

The numerical values of the relay lens of this example are as follows.
[0030]
fa = 78.5 F = 2.0 2ω = 18.0 degrees
Distortion 3% (2ω = 18.0 degrees)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.56
Condition (B) (D × F) /fa=1.59
The relay lens 10 of this example is also suitable for a relay optical system because it has a small angle of view and a small F-number. FIG. 6 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens 10. As can be seen from FIG. 6, the relay lens 10 of this example is also an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is about 3% at an angle of view of 18 degrees, which is small compared to the above example. But it is big enough. Further, the value of the condition (A) of the relay lens 10 is intermediate, and the spherical aberration and astigmatism are corrected very well because distortion is small. Further, since the relay lens 10 of this example has a smaller distortion than the above example as described above, the first sub lens group G21 is constituted by one positive lens L21 to correct the aberration.
[0031]
Furthermore, in the relay lens 10 of this example, the condition (B) is a value close to the lower limit, and the distance D is small. However, a sufficient distance for securing the mirror 11 is secured. As described above, the relay lens 10 of this example is a relay optical system that is compactly integrated as a whole, and can cancel the negative distortion of the X-ray fluorescence amplifier tube 5 as in the above examples. It is. Therefore, it is possible to provide the X-ray display device 3 that is compact and can display a clear and high-resolution image without distortion on a television or the like.
[0032]
Example 4
FIG. 7 shows a relay lens 10 according to a fourth embodiment of the present invention and an X-ray display device 3 using the same. The relay lens 10 of this example has the same configuration as the above example as a whole. That is, the first lens group G1 and the second lens group G2 having a positive power disposed so that the mirror 11 enters the middle are provided, and the second lens group G2 is a positive first sub-lens group G21. And a negative second sub lens group G22. In addition, the first sub lens group G21 of the second lens group G2 of the present example is composed of two positive lenses, and the whole is a relay lens composed of seven lenses. The data for each lens is as follows.

The numerical values of the relay lens of this example are as follows.
[0033]
fa = 77.2 F = 2.0 2ω = 18.0 degrees
Distortion 5% (2ω = 18.0 degrees)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.46
Condition (B) (D × F) /fa=1.67
The relay lens 10 of this example is also suitable for a relay optical system because it has a small angle of view and a small F-number. FIG. 8 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens 10. As can be seen from FIG. 8, the relay lens 10 of this example is also an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is as large as about 5% at an angle of view of 18 degrees. Further, the value of the condition (A) of the relay lens 10 is intermediate, and spherical aberration and astigmatism are well corrected. Further, since the relay lens 10 of this example has a large distortion aberration, the first sub-lens group G21 is composed of two positive lenses L21 and L22 to correct the aberration.
[0034]
Furthermore, the relay lens 10 of the present example is a relay optical system in which the condition (B) is also an approximately intermediate value and the whole is compactly collected. Therefore, similarly to the above examples, the relay lens has a positive distortion sufficient to cancel the negative distortion of the X-ray fluorescence amplifier tube 5. Distortion is removed and a high-resolution image can be obtained.
[0035]
(Example 5)
FIG. 9 shows a relay lens 10 according to a fifth embodiment of the present invention and an X-ray display device 3 using the same. The relay lens 10 of this example has the same configuration as the above example as a whole. That is, the first lens group G1 and the second lens group G2 having a positive power disposed so that the mirror 11 enters the middle are provided, and the second lens group G2 is a positive first sub-lens group G21. And a negative second sub lens group G22. In addition, the first sub-lens group G21 of the second lens group G2 of this example is composed of one positive lens. The data for each lens is as follows.

The numerical values of the relay lens of this example are as follows.
[0036]
fa = 144.0 F = 2.2 2ω = 13.3 degrees
Distortion 5% (2ω = 13.3 degrees)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.66
Condition (B) (D × F) /fa=1.80
The relay lens 10 of this example is a lens having a smaller angle of view than the above example, and the F number is sufficiently small, so that it is suitable for a relay optical system. FIG. 10 shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of the relay lens 10. As can be seen from FIG. 10, the relay lens 10 of this example is also an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is as large as 5% at an angle of view of about 13 degrees. . On the other hand, since the angle of view is small, in the relay lens 10 of this example, the first sub-lens group G21 has a single positive lens L21. Further, the condition (A) is a numerical value close to the lower limit, and therefore the spherical aberration is slightly increased. However, it is within a sufficiently good range.
[0037]
Furthermore, in the relay lens 10 of this example, the value of the condition (B) is close to the upper limit, and the combined focal length fa is also large. Therefore, the relay optical system has a long distance D and a small lens size. Therefore, the relay lens is a compact relay lens that can sufficiently open the space between the X-ray fluorescence amplification tube 3 and the camera 20. Since the positive distortion is large, the negative distortion can be corrected by the relay optical system as described above. Therefore, similarly to the relay lens described above, it is possible to provide an X-ray display device suitable for projecting an image without distortion on a television or the like, or digitizing it and processing it on a computer or the like.
[0038]
(Example 6)
FIG. 11 shows a relay lens 10 according to a sixth embodiment of the present invention and an X-ray display device 3 using the same. The relay lens 10 of this example has the same configuration as the above example as a whole. That is, the first lens group G1 and the second lens group G2 having a positive power disposed so that the mirror 11 enters the middle are provided, and the second lens group G2 is a positive first sub-lens group G21. And a negative second sub lens group G22. In addition, the first sub-lens group G21 of the second lens group G2 of this example is composed of one positive lens. The data for each lens is as follows.

The numerical values of the relay lens of this example are as follows.
[0039]
fa = 146.6 F = 2.3 2ω = 13.3 degrees
Distortion 3% (2ω = 13.3 degrees)
Condition (A) (fa × f22) / (f1 × f21) = − 0.67
Condition (B) (D × F) /fa=1.80
The relay lens 10 of this example is also a lens with a small angle of view, and the F number is sufficiently small, so that it is suitable for a relay optical system. FIG. 12 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens 10. As can be seen from FIG. 12, the relay lens 10 of this example is also an optical system having a monotonous positive distortion (pincushion type), and its value is about 3% at an angle of view of about 13 degrees. Although smaller than the above examples, the amount is sufficient to correct a barrel-shaped image of the X-ray fluorescence amplification tube 5 and form an image with small distortion. Since the angle of view is small, the relay lens 10 of this example has a configuration in which the first sub lens group G21 has one positive lens L21, and the condition (A) is a numerical value close to the lower limit. For this reason, the spherical aberration is slightly increased as in the above-described embodiment. However, it is within a sufficiently good range.
[0040]
In the relay lens 10 of this example, the value of the condition (B) is close to the upper limit, and the combined focal length fa is also large. Therefore, the relay lens of this example also has a long distance D and can secure a sufficient space for installing the mirror, and the relay optical system has a small lens size. Further, since positive distortion is provided, the negative distortion of the X-ray fluorescence amplifier tube (image intensifier) 5 can be canceled and input to the camera 20.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the relay lens of the present invention is an optical system for connecting an X-ray fluorescence amplifier tube capable of converting an X-ray image into a bright and clear visible image and a camera. It includes cameras for a wide variety of purposes such as projecting images on television, digitizing them for computer processing, and taking pictures. Therefore, the relay lens of the present invention requires a bright optical system having a small angle of view of 20 degrees or less and a small F number. In addition to the above conditions, by generating positive distortion, X-ray fluorescence Distortion is taken from an image having a negative distortion output from the amplifying tube and can be input to the camera. Furthermore, other aberrations such as spherical aberration and critical aberration can be corrected satisfactorily.
[0042]
For this reason, the X-ray display device employing the relay lens of the present invention can obtain an X-ray image that is clear and has no peripheral distortion or very small distortion and no size difference between the center and the periphery. it can. In recent years, the resolution of a CCD serving as a light receiving unit of a camera has been greatly improved. By employing the relay lens of the present invention, it is possible to obtain a high-resolution and distortion-free X-ray image. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optimal X-ray display device for obtaining medically computer-processed images or information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Embodiment 2 of the present invention.
4 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Example 3 of the invention.
6 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Embodiment 4 of the present invention.
8 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Embodiment 5 of the present invention.
10 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens in FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a relay lens and an X-ray display device according to Embodiment 6 of the present invention.
12 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the relay lens in FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing an outline of an X-ray image display system used for medical purposes.
[Explanation of symbols]
1 X-ray source
2 human body
3 X-ray display device
5 X-ray fluorescence amplification tube (X-ray image intensifier)
9 Output section (contact glass)
10 Relay lens
11 Mirror
20 cameras
21 Light receiver (CCD)

Claims

A relay lens for transmitting an output image of an X-ray fluorescence amplifier tube to a light receiving unit of a camera, wherein a first lens group having a positive refractive power from a side of the light receiving unit and a second lens having a positive refractive power is composed of a lens group,
The second lens group includes a first sub-lens group having a positive refractive power from the light receiving unit side of the camera and a second sub-lens group having a negative refractive power ,
The first lens group includes a lens having a positive refractive power and a lens having a negative refractive power from the light receiving unit side,
The first sub lens group includes one or two lenses having a positive refractive power,
The second sub-lens group has a negative meniscus lens having a positive refractive power convex toward the light receiving unit from the light receiving unit side, and a negative radius of curvature on the opposite surface of the light receiving unit. The lens is composed of a refractive power lens and a meniscus lens having a positive refractive power convex toward the light receiving portion.
The focal length f1 of the first lens group, the focal length f21 of the first sub lens group, the focal length f22 of the second sub lens group, and the focal length fa of the entire relay lens system satisfy the following relationship. Relay lens.
−0.7 <(fa × f22) / (f1 × f21) <− 0.25

In Claim 1 , it has a reflective optical element which changes an optical path between the 1st lens group and the 2nd lens group,
The distance D between the first and second lens groups and the F number F of the entire relay lens system satisfy the following relationship.
1.50 <D × F / fa <1.85

The relay lens according to claim 1 or 2 ,
An X-ray display device that acquires an output image of the X-ray fluorescence amplification tube obtained by the relay lens as data that can be displayed by the camera or data recorded on paper.