DE1227504B - Electronic recording process for radiation images of low quantum intensity and device for carrying out the process - Google Patents

Electronic recording process for radiation images of low quantum intensity and device for carrying out the process

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DE1227504B
DE1227504B DEK50298A DEK0050298A DE1227504B DE 1227504 B DE1227504 B DE 1227504B DE K50298 A DEK50298 A DE K50298A DE K0050298 A DEK0050298 A DE K0050298A DE 1227504 B DE1227504 B DE 1227504B
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Dr Manfred Keller
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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    • H01J31/283Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output with electron ray scanning the image screen with a target comprising semiconductor junctions

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Inta.:Inta .:

H 04 ηH 04 η

Deutsche Kl.: 21 al -32/35 German class: 21 al -32/35

Nummer: 1227 504Number: 1227 504

Aktenzeichen: K 50298 VIII a/21 alFile number: K 50298 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 22. Juli 1963Filing date: July 22, 1963

Auslegetag: 27. Oktober 1966Opening day: October 27, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Aufnahmeverfahren für Fernsehen und für Bildwandlersysteme bei Strahlungsbildern geringer Intensität. The invention relates to an electronic recording method for television and for image converter systems for radiation images of low intensity.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darm, das Kontrastauflösungsvermögen zu verbessern und einen Weg aufzuzeigen, wie das Prinzip der Netzhaut des menschlichen Auges mit ihrer Vielzahl von Stäbchen und Zäpfchen nachgeahmt werden kann.The object of the invention is therefore the contrast resolution to improve and show a way how the principle of the retina of the human eye with its multitude of rods and suppositories can be mimicked.

Der Nachteil der bekannten Bildaufnahmeverfahren mittels einer Fernsehaufnahmeröhre mit Photokathode besteht darin, daß die an sich hochauflösenden strahlungsempfindlichen Schichten für die Aufnahme von Strahlungsbildern geringer Intensität wenig geeignet sind, da das nützliche bzw. förderliche Detailauflösungsvermögen nicht auf die für die Wahrnehmung erforderliche Kontrastauflösung abgestimmt ist, wie dieses z. B. beim menschlichen Auge beim Dämmerungssehen der Fall ist. Da das gute Auflösungsvermögen der bekannten Verfahren im Bereich kleiner Leuchtdichten und schwacher Kontraste nicht mehr ausgeschöpft wird, stehen pro Bildelement nicht mehr genügend Quanten zur Verfügung, um ein Bild erzeugen zu können.The disadvantage of the known image recording method by means of a television tube with photocathode is that the per se high resolution radiation-sensitive layers for recording radiation images of low intensity are not very suitable, since the useful or beneficial detail resolution does not affect the Perception required contrast resolution is matched, as this z. B. in the human eye is the case with twilight vision. Since the good resolution of the known methods in The range of low luminance levels and weak contrasts is no longer exhausted are available per picture element there are no longer enough quanta available to generate an image.

Es wird davon ausgegangen, daß zur Erhöhung des Kontrastauflösungsvermögens erforderlich ist, zunächst das Detailauflösungsvermögen auf dem Bildschirm eines Aufnahmesystems herabzusetzen bzw. zu verringern und erst dann die Bildinformation über größere Bildelemente zu integrieren.It is believed that in order to increase the contrast resolving power, it is necessary first reduce or reduce the resolution of details on the screen of a recording system to reduce and only then to integrate the image information over larger picture elements.

Es wird nun bei einem elektronischen Aufnahmeverfahren für Fernsehen und für Bildwandlersysteme bei Strahlungsbildern geringer Intensität zur Erhöhung des Kontrastauflösungsvermögens, wobei zunächst das Detailauflösungsvermögen auf dem Bildschirm eines Aufnahmesystems verringert und dann die Bildinformation über größere Bildelemente integriert wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dieses Detailauflösungsvermögen auf die Größe des jeweils aufzunehmenden Strahlungsbilddetails, d. h. auf das förderliche Auflösungsvermögen, eingestellt wird. Hierdurch wird eine Auswahl unter verschiedenen möglichen Größen des Auflösungsvermögens getroffen, nämlich das richtige bzw. das sogenannte förderliche Auflösungsvermögen nutzbar gemacht und die Größe des Detailauflösungsvermögens auch den im Strahlungsbild herrschenden Intensitätsverhältnissen richtig angepaßt. Im optischen Bereich kann nunmehr die Aufnahme sehr lichtschwacher Bilder, wie dieses z. B. bei Nachtaufnahmen der Fall ist, vorgenommen werden. Weiter kann bei Röntgendurchleuchtungsbildern mit diesem Aufnahmever-Elektronisches Aufnahmeverfahren für
Strahlungsbilder geringer Quantenintensität und
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
It is now proposed according to the invention in an electronic recording method for television and for image converter systems for radiation images of low intensity to increase the contrast resolution, first reducing the detail resolution on the screen of a recording system and then integrating the image information over larger picture elements, that this detail resolution is reduced to size of the radiation image details to be recorded in each case, that is to say to the necessary resolution. As a result, a selection is made among various possible sizes of the resolution, namely the correct or the so-called beneficial resolution is made usable and the size of the detail resolution is also correctly adapted to the intensity conditions prevailing in the radiation image. In the optical field, the inclusion of very faint images, such as this z. B. is the case for night shots. In the case of X-ray fluoroscopic images, this recording method can also be used for
Low quantum intensity radiation images and
Device for carrying out the method

Anmelder:Applicant:

Kernforschungsanlage JülichJülich nuclear research facility

des Landes Nordrhein-Westfalen e. V., Jülichof the State of North Rhine-Westphalia e. V., Jülich

Als Erfinder benannt:
Dr. Manfred Keller, Jülich
Named as inventor:
Dr. Manfred Keller, Jülich

fahren einmal die Kontrastverstärkung wesentlich gesteigert und somit die Deutbarkeit der Bilder verbessert, zum anderen aber auch die Dosisbelastung der Patienten pro Bild herabgesetzt werden.drive once the contrast enhancement is significantly increased and thus the clarity of the images is improved, on the other hand, the dose exposure of the patient per image can also be reduced.

Um dies näher zu erläutern, soll zunächst der in einem Strahlungsbild bestehende Zusammenhang zwischen Kontrast- und Detailauflösungsvermögen angegeben werden.In order to explain this in more detail, the relationship between Contrast and detail resolution can be specified.

Da für ein Bildelement eines intensitätsschwachen Strahlungsbildes nur eine begrenzte Anzahl N von Quanten zur Verfügung steht, wird das Kontrastdetailauflösungsvermögen und somit der Informationsinhalt durch die statistische Schwankung der Strahlung begrenzt. Since only a limited number N of quanta is available for a picture element of a low-intensity radiation image, the contrast detail resolution and thus the information content is limited by the statistical fluctuation of the radiation.

Für das Kontrastauflösungsvermögen ist die Anzahl Z der statistisch auflösbaren Kontraststufen ein geeignetes Maß. Setzt man für den Abstand der Kontraststufen ein Fehlerintervall 3 · ]/;v von dem dreifachen mittleren statistischen Fehler ][n ein, so folgt mit The number Z of statistically resolvable contrast levels is a suitable measure for the contrast resolution. If an error interval 3 ·] /; v of three times the mean statistical error ] [n is used for the distance between the contrast levels, it follows with

ΔΝΔΝ

I)[NKmANI) [NKmAN

für die Anzahl der statistisch auflösbaren Kontraststufen for the number of statistically resolvable contrast levels

Die Anzahl der Quanten N für ein Bildelement erhält man aus der Quantendichte η (Quanten proThe number of quanta N for a picture element is obtained from the quantum density η (quanta per

609 708/261609 708/261

1227 5Öt 1227 5Öt

Flächeneinheit) und. der Fläche Δ f des Bildelementes zuN = η · Af. Area unit) and. the area Δ f of the picture element to N = η · Af.

Definiert man a — ]/2i/ als Detailunschärfe bzw.If you define a - ] / 2i / as blurring of detail or

— =<5als Detailauflösungsvermögen, so folgt für die Anzahl der statistisch auflösbaren Kontraststufen- = <5 as detail resolution, it follows for the Number of statistically resolvable contrast levels

Definiert man weiter das Produkt aus Kontrastund Detailauflösungsvermögen P = Z-O = — alsIf one further defines the product of contrast and detail resolution P = ZO = - as

physikalisches Kontrastdetailauflösungsvermögen, so folgt hierfürphysical contrast detail resolution, it follows

Z-O= — c= —Z-O = - c = -

a 3 a 3

aüflösungsvermögen des Röntgen-Szintillations-Orthlkons, welches als Ausführungsbeispiel nach beschrieben wird, mit dem einer Röntgenfilmaufnahme verglichen. , . , ... - -^ ...-.; -- f Die Anzahl der Quanten N läßt sich durch "die Dosis ausdrucken. Für den' Zusammenhang zwischen Quantenzahl N, bezogen auf die Dosis und Fläche bei einer effektiven Energie von 60 keV erhält man eine Quantenzahl von N = 3,03 · 105 y/mr · mm2.The resolution of the X-ray scintillation orthosis, which is described as an embodiment according to, compared with that of an X-ray film recording. ,. , ... - - ^ ...- .; - f The number of quanta N can be expressed by "the dose. For the relationship between the quantum number N, based on the dose and area at an effective energy of 60 keV, a quantum number of N = 3.03 · 10 5 is obtained y / mr mm 2 .

ίο Dieser Wert soll der folgenden Betrachtung zugrunde gelegt werden, da bei Hartstrahlaufnahmen der Informationsinhalt, bezogen auf die Objektbelastung, je nach Objektdicke zwischen 60 und 80 keV optimal ist.ίο This value should be used as a basis for the following consideration because the information content, based on the object exposure, between 60 and 80 keV is optimal depending on the object thickness.

Die Anzahl der Röntgenquanten N in einem Röntgenstrahl mit dem Flächenelement Δ f = a2 (mm2) und einer Dosis D (mr) ergibt sich somit zuThe number of X-ray quanta N in an X-ray beam with the surface element Δ f = a 2 (mm 2 ) and a dose D (mr) is thus given by

N = 3,03-10s-a2-D,
. .......
N = 3.03-10 s -a 2 -D,
. .......

so daß man für die auflösbare KönträStstüfenzahlso that one for the dissolvable KinträStstüfenzahl

Aus dieser Beziehung geht hervor, daß für ein durch η vorgegebenes Strahlungsbilddetail das Produkt aus Kontrast- und Detailauflösungsvermögen konstant ist. Um in kontrastarmen Bildern das Kontrastauflösungsvermögen zu vergrößern, ist demzufolge das Detailauflösungsvermögen entsprechend zu verkleinern.This relationship shows that for a radiation image detail given by η, the product of contrast and detail resolution is constant. In order to increase the contrast resolution in low-contrast images, the detail resolution must accordingly be reduced.

Die Beziehung, nach Z aufgelöst, besagt: Je größer das Bildelement Af = α2 gewählt wird, um so mehr Kontraststufen Z können aufgelöst werden. Insbesondere wird erkennbar, daß auch für das Auge unterschwellige Kontraste auflösbar sind, wenn das Auflösungsvermögen δ——verringert und so über entsprechend größere Bildelemeüte Af integriert wird. Wird das Detailauflösungsvermögen δ hingegen zunehmend vergrößert, die Auflösungsunschärfe a also verkleinert, so nimmt das Kontrastauflösungsvermögen Z entsprechend ab und geht gegen Null. Da dann keine Kontraste mehr aufgelöst werden können, erhält man ein »leeres« Detailauflösungsvermögen.The relationship, resolved according to Z, says: the larger the image element Af = α 2 is selected, the more contrast levels Z can be resolved. In particular, it can be seen that subliminal contrasts can also be resolved for the eye if the resolving power δ - is reduced and thus integrated over a correspondingly larger image element Af . If, on the other hand, the detail resolution δ is increased increasingly, ie the resolution blurring a is reduced, then the contrast resolution Z decreases accordingly and approaches zero. Since then no more contrasts can be resolved, one obtains an »empty« ability to resolve details.

Wenn, also die statistische Natur der Strahlungsbilder ins Gewicht fällt, ist das Detailauflösungsvermögen allein kein Kriterium für die Güte des Verfahrens. Die optimale Bildinformation ergibt sich vielmehr gerade dann, wenn die Detailauflösung mit der Größe des zu erfassenden Strahlungsbilddetails übereinstimmt: Dieses Auflösungsvermögen soll als förderliches Auflösungsvermögen definiert werden.If, in other words, the statistical nature of the radiation images is important, then the detail resolution is important alone not a criterion for the quality of the process. The optimal image information results rather, precisely when the detail resolution corresponds to the size of the radiation image detail to be recorded agrees: This resolving power should be defined as the beneficial resolving power.

In der Röntgenologie liegen bei Weichteilaufnahmen die interessierenden Details in der Größe von einigen Millimetern, so daß die förderliche Auflösung des Aufnahmeverfahrens etwa 1 mm betragen sollte. Bei Nachtaufnahmen kann es erforderlich sein, ein noch geringeres Auflösungsvermögen des Aufnahmeschirmes von z. B. nur vier Bildelementen vorzusehen.In radiology, the details of interest in soft tissue images are in the size of a few millimeters, so that the useful resolution of the recording process should be about 1 mm. When taking pictures at night, it may be necessary to have an even lower resolution of the recording screen from Z. B. to provide only four picture elements.

Das menschliche Auge besitzt, wie bereits erwähnt, beim Dämmerungssehen die Fähigkeit, über größere Netzhautbereiche zu integrieren. Es besteht daher die Aufgabe, ein Aufnahmesystem anzugeben, welches diese Sehleistung des Auges nachbildet. Dem Auge selbst kann dann ein Bild mit einer Helligkeit im Bereich des deutlichen Sehens größtmöglichen Kontrastauflösungsvermögens angeboten werden.As already mentioned, the human eye has in twilight vision the ability to integrate over larger areas of the retina. It exists hence the task of specifying a recording system that simulates this visual performance of the eye. To the The eye itself can then create an image with a brightness in the range of clear vision as large as possible Contrast resolution are offered.

Um die Leistungsfähigkeit des Grundgedankens der Erfindung zu verdeutlichen, sei das Kontrast- = 367 · 1 · j/JDIn order to clarify the efficiency of the basic idea of the invention, the contrast = 367 x 1 x j / JD

erhält.receives.

In der Praxis ist durch die Dosis hinter dem Patienten die meßbare mittlere BilddosisIn practice, the dose behind the patient is the measurable mean image dose

Dm = I (Dmin + Dmax) D m = I (D min + D max )

und über die Absorption im Objekt das Kontrastverhältnis V = Dmax : Dmin vorgegeben. Mit and the contrast ratio V = D max : D min is specified via the absorption in the object. With

undand

-L/max -L / max -

1 + V 2DmV 1 + V 2D m V

folgt somit für das Kontrastauflösungsvermögenthus follows for the contrast resolving power

Z =Z =

}fv} fv

Für die Berechnung der Anzahl der statistisch auflösbaren Kontraststufen soll ein dem Auge für geringe Kontraste entsprechendes förderliches Auflösungsvermögen von a = 1 mm zugrunde gelegt werden. Obwohl der Röntgenologe in Weichteil-Röntgenaufnahmen nur größere Bereiche (3 bis 5 mm) ausmachen kann, soll sicherheitshalber mit einer Auflösung von 1 mm gerechnet werden. Das Kontrastverhältnis der Dosis, welches in etwa auf einer Röntgenaufnahme bei visueller Beobachtung erfaßbar ist, liegt bei V — 5:1 und die mittlere Bilddosis bei etwa D = 2mr. Unter diesen Voraussetzungen läßt sich theoretisch ein Kontrastdefailauflösungsvermögen vonThe calculation of the number of statistically resolvable contrast levels should be based on a resolving power of a = 1 mm which corresponds to the eye for low contrasts. Although the radiologist can only make out larger areas (3 to 5 mm) in soft tissue x-rays, a resolution of 1 mm should be expected to be on the safe side. The contrast ratio of the dose, which can approximately be detected on an X-ray with visual observation, is V - 5: 1 and the mean image dose is approximately D = 2mr. Under these prerequisites, a contrast deficiency resolution of

Z = 520 -1/2 = 374
1/5 + 1
Z = 520 - 1/2 = 374
1/5 + 1

erreichen.reach.

Aus der Schwärzungskennlinie eines Röntgenfilms (Adox, Verstärkerfolie Siemens-Saphir-Universal, 60keV, 4 mm Al-Filter) entnimmt .man eineFrom the blackening characteristic of an X-ray film (Adox, intensifying screen Siemens-Saphir-Universal, 60keV, 4 mm Al filter) you take a

έ 6 έ 6

Grundschwärzung von s„ = 0,2 bei etwa 0,1 mr. Bei abgetastet wird, ist die Oberfläche gernäß "der Bilder visuell noch gut ' auswertbaren Schwärzung findung mit Mosaik-Speicherelektroderi 5-belegt. Auf S1 = 1,5 beträgt die Dosis 4mr. Für im Kontrast den einzelnen Mosaikflächen 5 baut sich in bekanngeometrisch unscharfe Details ; ist das Kontrast- ter. Weise über den Photoeffekt in der Halbleiterauflösungsvermögen des Auges, besonders in den "5 schicht ein Ladungsbild auf. Der Vorteil der Erfindunkleren Bereichen, relativ gering. Durch Aus- dung besteht nun darin, daß über .'die getrennten wertung einer Thoraxaüfnahme wurde als Richtwert Flächenelemente Δ f eine direkte Integration der Wirein Kontrastauflösungsvermögen von AsAuge = 0,09 kung der statistisch verteilt einfallenden Strahlungsgefunden. Damit erhält man für die mit dem bloßen quanten erfolgt.Basic blackening of s "= 0.2 at about 0.1 mr. When it is scanned, the surface is covered with mosaic storage electrodes 5 according to "the images are still visually good" evaluable blackening detection. On S 1 = 1.5 the dose is 4 mm Details ; is the contrast ter. Way about the photoelectric effect in the semiconductor resolution of the eye, especially in the "5 layer a charge image. The advantage of the less inventive areas, relatively small. As a result of the interpretation, the separate evaluation of a thorax image was found to be a direct integration of the contrast resolution capacity of As eye = 0.09 of the statistically distributed incident radiation as a guide value for surface elements Δ f. This gives one for which is done with the bare quantum.

Auge auflösbare Kontraststufenzahl ro Um die Detailauflösung an die im StrahlungsbildEye resolvable number of contrast levels ro To match the detail resolution to that in the radiation image

herrschenden Intensitätsverhältnisse anzupassen,adapt to the prevailing intensity conditions,

Δ sFüm kann die Größe des auf den Ladungsbild-Speicher- Δ s Füm can be the size of the charge image memory

Z = ~ = 15. schirm projizierten Bildes entsprechend eingestellt Z = ~ = 15th screen projected image adjusted accordingly

s 'Auge werden. Im optischen Bereich kann dieses z. B. durch s ' eye will be. In the optical field, this z. B. by

15 eine Optik mit veränderlicher Brennweite ge-15 optics with variable focal length

Bei einem Detailauflösungsvermögen von 1 mm2 schehen. Bei Röntgendurchleuchtungen kann dieLook at a detail resolution of 1 mm 2. With fluoroscopic fluoroscopy, the

könnte also durch das vorgeschlagene Verfahren das Einstellung der gewünschten förderlichen AuflösungThe proposed method could therefore result in the setting of the desired beneficial resolution

374:15 = 25fache an Kontrastsrufen sichtbar ge- ζ. B. durch Änderung des Abstandes zwischen Ob-374: 15 = 25 times the number of contrast calls visible ζ. B. by changing the distance between ob-

macht werden. In einer mit dem Auge auf dem jekt und Ladungsbild-Speicherschirm erfolgen.power will be. Done in one with the eye on the project and charge image storage screen.

Film gerade noch auflösbaren Kontraststufe eines so 2. Bei Anwendung des äußeren Photoeffektes, istFilm just resolvable contrast level of so 2. When using the external photo effect, is

l-mm2-Details sind also noch weiter 25 Stufen dar- es möglich, die Photoemission der Photokathode1 mm 2 details are therefore still another 25 steps possible, the photoemission of the photocathode

stellbar. durch ein elektronisches Linsensystem auf einemadjustable. through an electronic lens system on one

Diese Betrachtung zeigt deutlich, daß ein grob Speicherschirm abzubilden. Der Aufbau eines der-This observation clearly shows that a rough storage screen can be mapped. The construction of one of the

auflösendes, dafür kontrastempfindliches Aufnahme- artigen Systems mit Zwischenabbildung zeigt F i g. 2.A resolving, contrast-sensitive recording-like system with intermediate image is shown in FIG. 2.

system bei geringer Quantendichte und schwachen 25 Um gemäß der Erfindung eine direkte Flächeninte-system at low quantum density and weak 25 .mu.m according to the invention a direct area integration

Kontrasten eine wesentliche Verbesserung der Auf- gration zu erhalten, ist der Speicherschirm 6, derThe storage screen 6, the

nahmetechnik mit sich bringt. normalerweise aus einer Glashaut besteht und alstechnology brings with it. usually consists of a glass skin and as

Ladungsbild-Speicherschirm dient, auf der Abtast-The charge image storage screen serves on the scanning

Ausführungsbeispiele serte m^- Mosaik-Speicherelektroden zu versehen. Embodiments serte m ^ - to provide mosaic storage electrodes.

30 Das auf dem Speicherschirm durch die von der30 That on the storage screen by the

Um gemäß der Erfindung eine Integration der Photokathode 7 emittierten Photoelektronen 8 ent-In order to integrate the photocathode 7 emitted photoelectrons 8 according to the invention

Bildinformation über größere Bildelemente zu er- stehende Ladungsbild wird auf den einzelnenImage information about larger picture elements to be created charge image is on the individual

halten, ist prinzipiell zwischen direkter und indirek- Flächenelementen der Mosaik-Speicherelektrodenhold, is in principle between direct and indirect surface elements of the mosaic storage electrodes

ter Integration zu unterscheiden: integriert. Durch diese Flächenintegration wird daster integration: integrated. This integration of the area becomes

a) Bei der direkten Integration der Strahlungs- 35 Kontrastauflösungsvermögen erhöht. Durch Verwirkung ist die Abtastseite des Ladungsbild-Speicher- änderung der Größe der Abbildung durch das elekschirms des elektronischen Aufnahmesystems mit tronische Linsensystem 9 kann das Detailauflösungseinem Mosaik von untereinander getrennten Elek- vermögen auf das gewünschte Maß eingestellt troden — im folgenden als Mosaik-Speicherelektro- werden.a) With the direct integration of the radiation, the contrast resolution is increased. By forfeiture is the scanning side of the charge image memory - change the size of the image through the elekschirms of the electronic recording system with tronic lens system 9, the detail resolution can be Mosaic of mutually separated electrical capacities adjusted to the required size troden - in the following as a mosaic storage electrical.

den bezeichnet — zu versehen. 4° 3. Als Ausführungsbeispiel sei im folgenden eindenoted - to be provided. 4 ° 3. The following is an exemplary embodiment

b) Eine Möglichkeit der indirekten Integration Röntgen-Szintillations-Orthikon vorgeschlagen, desbesteht darin, daß das durch Abtastung des unprä- sen Leistungsfähigkeit bereits im vorhandenen beparierten Ladungsbild-Speicherschirms erhaltene schrieben wurde. Den Aufbau des Röntgen-Orthi-Videosignal elektronisch integriert wird, indem die kons, bestehend aus einem Bildwandler- und jeweils zu einem Bildelement variabler Größe ge- 45 Fernsehabtastsystem zeigt Fig. 3.b) A possibility of indirect integration of the X-ray scintillation orthicon has been proposed, which exists in the fact that the unpredictable efficiency already recovered in the existing one by scanning Charge image storage screen. The structure of the Röntgen-Orthi video signal is electronically integrated by the cons, consisting of an image converter and each to a picture element of variable size shown in FIG. 3.

hörigen Signalanteile in einem Speichersystem auf- Um die Absorptionsverluste der Strahlung inlistening signal components in a storage system in order to reduce the absorption losses of the radiation in

summiert werden und daraus ein entsprechend einem Glaskolben auszuschalten, wird außerhalb desare summed up and from it to switch off a corresponding glass bulb, is outside of the

größerer Nutzsignalanteil gewonnen wird. Eine wei- Bildwandlersystems 10 des Röntgen-Orthikons einlarger useful signal component is obtained. Another image converter system 10 of the X-ray orthicon

tere Möglichkeit zur indirekten Integration der Bild- gerasterter Szintillationsschirm 11 aufgesetzt. DieserAnother possibility for indirect integration of the image-rasterized scintillation screen 11 is attached. This

information über größere Bildelemente erhält man, 5° Schirm ist aus einer Vielzahl von stabförmigeninformation about larger picture elements is obtained, 5 ° screen is made up of a large number of rod-shaped

indem der Querschnitt des Abtaststrahls durch An- Szintillationsstäbchen, die lichtmäßig voneinanderby cutting the cross-section of the scanning beam through scintillation rods, which are light-wise from each other

derung der Fokussierung des Strahlerzeugersystems durch einen reflektierenden Belag 12 getrennt sind,change of the focusing of the beam generator system are separated by a reflective coating 12,

auf das gewünschte Auflösungsvermögen eingestellt wabenförmig aufgebaut. Die Stäbchen sind in ihrerhoneycomb-like structure adjusted to the desired resolution. The chopsticks are in hers

wird. Länge so zu dimensionieren, daß die Lichtausbeute,will. Length to be dimensioned so that the luminous efficacy,

Die folgenden Ausführungsbeispiele betreffen 55 bezogen auf die Röntgen-Quantenabsorption, opti-The following exemplary embodiments relate to the X-ray quantum absorption, opti-

Systeme mit direkter Integration. mal ist. Bei 60 keV liegt die Länge der Stäbchen beiSystems with direct integration. times is. At 60 keV, the length of the rods is included

1. Besitzt das Aufnahmesystem im einfachsten etwa 5 mm.1. In the simplest way, the recording system has about 5 mm.

Fall keine elektronenoptische Zwischenabbildung, so Der Querschnitt der Stäbchen und somit dieIf there is no electron-optical intermediate image, then the cross-section of the rods and thus the

kann der strahlungsempfindliche Aufnahmeschirm Bildfeldrastung des Schirmes richtet sich nach demthe radiation-sensitive recording screen can lock the screen depends on the

selbst aus einzelnen, untereinander getrennten Bild- 60 jeweiligen Auflösungsbedarf. Wie bereits erwähnt,even from individual, mutually separate image 60 respective resolution requirements. As already mentioned,

elementen aufgebaut werden. liegt dieser bei Weichteilaufnahmen in der Größeelements are built. is this size in soft tissue exposures

Als Beispiel zeigt Fig. 1 einen, mit Mosaik- von einigen Millimetern, was in etwa auch dem Speicherelektroden versehenen Photohalbleiter-La- Auflösungsvermögen des Auges bei geringen Kondungsbild-Speicherschirm. Die Photohalbleiter- trasten im Bereich des deutlichen Sehens entspricht, schicht 1 befindet sich auf einer für die einfallende 65 An Stelle eines Orthikonsystems kann auch ein Strahlung 2 durchlässigen Trägerelektrode 3. Auf der Ikonoskopsystem treten.As an example, Fig. 1 shows a, with a mosaic of a few millimeters, which is also about Storage electrodes provided photo semiconductor La resolving power of the eye with a low condensation image storage screen. The photo semiconductor grid in the area of clear vision corresponds to Layer 1 is on a for the incident 65 Instead of an orthicon system, a Radiation 2 transparent carrier electrode 3. Step on the iconoscope system.

anderen Seite der Photohalbleiterschicht, welche Der gerasterte Szintillationsschirm wird nun vorother side of the photo semiconductor layer, which the screened scintillation screen is now in front of

durch einen Elektrodenstrahl 4 in bekannter Weise dem Glaskolben des Bildwandlersystems des Rönt-by an electrode beam 4 in a known manner the glass bulb of the image converter system of the X-ray

gen- Orthikons in optischen Kontakt gebracht. Um eine Zerstreuung des Lichtes durch den Glaskolben und somit eine Verschlechterung des Auflösungsvermögens zu verhindern, kann in den Glaskolben zusätzlich ein Lichtblendraster zur Lichtleitung ein- S geschmolzen werden. Auf ein derartiges Raster kann verzichtet werden, wenn die gegenseitige Lichtabschirmung der Szintillationsstäbchen als Stützkonstruktion für den Glaskolben ausgebildet wird, da dann dessen Dicke gering gewählt werden kann.gene orthicons brought into optical contact. About a diffusion of the light through the glass bulb and thus to prevent deterioration of the resolving power, can in the glass envelope In addition, a light screen grid for light guidance can be melted. Such a grid can can be omitted if the mutual light shielding of the scintillation sticks is used as a support structure is designed for the glass bulb, since its thickness can then be selected to be small.

Von der Photokathode 7 des Bildwandlerteils 10 findet in bekannter Weise eine photoelektronische Emission statt. Die emittierten Photoelektronen werden als Zwischenbild auf dem Speicherschirm 6 abgebildet. Durch ein geeignetes elektronisches Linsensystem 9 kann die Größe der Abbildung verändert werden. Auf dem Speicherschirm 6 befinden sich gemäß der Erfindung die Mosaik-Speicherelektroden 5. Das auf dem Speicherschirm gespeicherte Ladungsbild wird in bekannter Weise mit langsamen Elektronen 14, z. B. nach dem Orthikon-Prinzip, abgetastet. Die weiteren Vorgänge der Signalentstehung sollen als bekannt vorausgesetzt werden.From the photocathode 7 of the image converter part 10 there is a photoelectronic one in a known manner Emission instead. The emitted photoelectrons are imaged as an intermediate image on the storage screen 6. A suitable electronic lens system 9 can change the size of the image will. According to the invention, the mosaic storage electrodes 5 are located on the storage screen 6. The charge image stored on the storage screen is generated in a known manner with slow electrons 14, e.g. B. according to the orthicon principle, scanned. The further processes of signal generation should be assumed to be known.

Der Vorteil des Röntgen-Orthikons mit gerastertem Szintillatiönsschirm besteht einmal darin, daß die Quantenausbeute des Strahlungsbildes nahezu 100% beträgt. Eine derartige Quantenausbeute ist mit dem bekannten Aufnahmeverfahren nicht zu erreichen, da weder Fluoreszenzschirme noch photographische Schichten so dick gemacht werden kön- nen, um eine lOO°/oige Quantenabsorption zu erreichen. Bei z. B. 50% Absorption im Glaskolben und 20 % Nutzabsorption im Fluoreszenzschirm eines Röntgenbildwandlers ergibt sich ein Gesamtnutzeffekt von nur 10%. Zum anderen erfolgt auf den Mosaik-Speicherelektroden durch Herabsetzung des Auflösungsvermögens eine Verbesserung des Kontrastauflösungsvermögens. Da, wie gezeigt, der relativ mittlere statistische Fehlers proportional -==-rThe advantage of the X-ray orthicon with a screened scintillation screen is that the quantum yield of the radiation image is almost 100%. Such a quantum yield is cannot be achieved with the known recording process, since neither fluorescent screens nor photographic layers can be made so thick. to achieve 100% quantum absorption. At z. B. 50% absorption in the glass flask and 20% useful absorption in the fluorescent screen of a X-ray image converter results in an overall efficiency of only 10%. On the other hand, it takes place on the Mosaic storage electrodes improve the contrast resolution by reducing the resolution. Since, as shown, the relatively mean statistical error is proportional - == - r

ist, nimmt mit zunehmenden Δ f auch der statistische Fehler der gespeicherten Ladungsmenge ab, so daß der Anteil des Quantenrauschens im Bildsignal entsprechend reduziert wird. Beträgt die natürliche Auflösung des unpräparierten Bildspeicherschirms z. B. 10 μ und wird durch die Aufbringung von Mosaik-Speicherelektroden die Detailauflösung auf 1 mm festgelegt, so wird der relativ mittlere Fehler um den Faktor 100 herabgesetzt. Dadurch können lOOmal mehr Kontraststufen aufgelöst werden, und die Kontrastempfindlichkeit ist durch diese Maßnahme um den Faktor 100 erhöht worden.is, with increasing pick t Δ f from the statistical error and the stored charge amount such that the proportion of the quantum noise in the image signal is reduced accordingly. Is the natural resolution of the unprepared image storage screen z. B. 10 μ and if the detail resolution is set to 1 mm by the application of mosaic storage electrodes, the relatively mean error is reduced by a factor of 100. This means that 100 times more contrast levels can be resolved, and the contrast sensitivity has been increased by a factor of 100 as a result of this measure.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektronisches Aufnahmeverfahren für Fernsehen und für Bildwandlersysteme bei Strahlungsbildern geringer Intensität zur Erhöhung des Kontrastauflösungsvermögens, wobei zunächst das Detailauflösungsvermögen auf dem Bildschirm eines Aufnahmesystems verringert und dann die Bildinformation über größere Bildelemente integriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Detailauflösungsvermögen auf die Größe des jeweils aufzunehmenden Strahlungsbilddetails, d. h. auf das förderliche Auflösungsvermögen, eingestellt wird.1. Electronic recording process for television and for image converter systems for radiation images low intensity to increase the contrast resolution, with initially the detail resolution on the screen of a recording system is reduced and then the image information is integrated over larger picture elements, characterized in that, that this detail resolution is dependent on the size of the radiation image detail to be recorded, d. H. on the beneficial Resolving power, is adjusted. 2. Verfahren nach Anspruch 1 für die indirekte Integration der Bildinformation über größere Flächenelemente, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das durch die Abtastung erhaltene Videosignal elektronisch integriert wird, indem die zu einem Bildelement gehörigen Signalanteile in einem Speichersystem bildelementweise aufsummiert werden, oder daß der Querschnitt des Abtaststrahls durch Änderung der Fokussierung des Strahlerzeugersystems auf das gewünschte Auflösungsvermögen eingestellt wird.2. The method according to claim 1 for the indirect integration of the image information over larger ones Surface elements, characterized in that either the one obtained by the scanning Video signal is electronically integrated by the signal components belonging to a picture element are summed up in a memory system pixel by pixel, or that the cross-section of the Scanning beam by changing the focus of the beam generator system to the desired one Resolving power is adjusted. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Änderung der Integration der Bildinformation, insbesondere zur Verbesserung des Kontrastdetailauflösungsvermögens, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abbildungssystem mit veränderlicher Vergrößerung vorhanden ist, durch welches die Größe des auf dem Ladungsbild-Speicherschirm erzeugten La-3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or 2 for changing the integration the image information, in particular to improve the contrast detail resolution, characterized in that a variable magnification imaging system is present, by which the size of the charge generated on the charge image storage screen • dungsbildes veränderbar ist.• the training picture is changeable. '4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere für Röntgenstrahlungsbilder, dadurch gekennzeichnet, daß ein gerasteter, eine Vielzahl von untereinander lichtmäßig abgeschirmte Szintillationsstäbchen aufweisender Szintillatiönsschirm (12) von außen auf die Photokathode einer Bildwandler- bzw. Fernsehaufnahmeröhre (10) aufgesetzt ist.'4. Device according to one of Claims 1 to 3, in particular for X-ray images, characterized in that a latched, a plurality of mutually light-shielded Scintillation screen (12) having scintillation sticks onto the photocathode from the outside an image converter or television pickup tube (10) is attached. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. -4-θ92-63?τ
1035197, 1033 248, 1014154;
USA.-Patentschrift Nr. 2 900 445.
Considered publications:
German Auslegeschriften No. -4-θ92-63? Τ
1035197, 1033 248, 1014154;
U.S. Patent No. 2,900,445.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 708/261 10.66 © Bundesdruckerei Berlin609 708/261 10.66 © Bundesdruckerei Berlin
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3117893A1 (en) * 1981-05-06 1982-12-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Combined image intensifier/television camera tube

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2900445A (en) * 1952-01-26 1959-08-18 Westinghouse Electric Corp Increase of image contrast with television pickup tube

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