[发明专利]影像扫描系统的光学扫描装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机X射线摄影成像领域，特别是一种使用激光对影像板记录的影像信息进行扫描的系统的光学扫描装置。

背景技术

计算机X射线摄影术（Computed X-ray Radiography，CR）已经广泛应用于医疗健康领域，相对于传统的X射线摄影技术，其主要特点在于采用了柔性、可擦除的影像板（Imaging Plate, IP）代替卤化银胶片，并可用计算机存储和显示图像信息。

X射线穿透物体照射到含有光激励荧光粉的影像板上，会产生一帧潜影（Latent Image）并存储在影像板中。当使用一定波长（600-700nm）的激光照射时，影像板会激发出特定波长（350-450nm）的荧光，其能量分布特性和潜影形态完全相关，这些荧光被收集、转换成电信号并数字化，从而将潜影转换成可以存储和传输的二维数字图像。

利用影像板的潜影特性，可以对牙齿进行拍片成像，与传统的胶片成像方法相比，CR技术具有成像速度快，显示动态范围广，片子能重复使用等优点。作为核心部件之一的光学扫描系统，关系到整个成像过程的速度以及图像质量。

在CR扫描仪的光学系统中，一般可以采用点扫描、线扫描和面扫描等图像读取方式。点扫描就是利用一束汇聚光线扫描影像板，形成一条扫描轨迹，同时以一定的时间间隔（0.75μs）采集激光光斑激发出的荧光信号。线扫描可以采用线光源逐行采集影像板的潜影信息，而后对每行采集到的荧光信号进行解耦，得到每个点的潜影信息。面扫描可以理解为就是普通的摄像过程，激光光源是面光源，激发出的整个影像板面上的荧光被由大量传感器组成的面阵收集到，通过复杂的解耦计算得到每个像素点的图像信息。

无论是线扫描还是面扫描，都需要CCD（Charge-coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）作为图像采集设备，每个光敏单元接收到的都是来自于影像板的线信号（线扫描）或面信号（面扫描），然后再以一定的空间间隔划分出物理上的最小显示单元，通过解耦计算，得到每个显示单元的潜影信号。如要得到高分辨率，高灰阶度的图像信号，就需要图像采集设备具有足够多的光敏单元和宽广的动态范围以及精确快速的计算过程。

从成像机理上来说，点、线、面扫描没有本质的不同，只是实现的方式略有差别，尤其是线扫描和面扫面实现原理和方式都基本相同。点扫描利用前文所述的图像采集设备或者PMT（PhotoMultiplier Tube），直接读取每个点的潜影信息，因此从理论上来说可以更加精准的得到每个像素点信号，进而更能真实的反应图像信息。

目前采用的点扫描方式，又可有几种不同的实现形式，典型的主要有：

转镜扫描系统

转镜扫面系统从结构上来说最为简单，对伺服电机的转速相对较低（棱镜扫描系统的50%）；而且由于结构上的对称性，速度稳定型也好；光路只经过一次反射，光损耗也小，在测量、3D成像等领域得到广泛应用。但是对于加工和安装要求极为严格，这也限制了其在精密扫描领域的应用。

振镜扫描系统

振镜扫描系统在激光打标机上得到了非常广泛的应用，一般可直接采购此套系统，既可以进行1D扫描也可以进行2D扫描，影像板进给模块设计比较灵活。就经济性来说，主要受制于精度要求，扫描速度线性度仅能达到99.9%左右，这对于扫描光斑直径20μm的精度和5s的扫描速度要求来说，还不能满足要求。

棱镜扫描系统

棱镜扫描系统结构也相对简单，主要零部件可以直接采购（部分工艺可能需定制），而且对五棱镜的加工和安装要求都较低。与振镜相等的价位条件下，单个伺服电机的速度线性度要高一个数量级。

专利US 2009/0267006 A1和US 6,599,014 B2中公开了所述的五棱镜扫描系统（以下简称AB型），AB型的五棱镜扫描系统对于光路的设计有明显的不足，主要但不限于体现在：其采用曲场扫描方式，也就是说将影像板弯曲成一定的圆弧状，再通过进给机构带动影像板移动，由于影像板的形状是弯曲的，为了保持这一形状就需要在影像板正面和反面施加一定的挤压力，这样就会造成对影像板本身的伤害。此外，难以实现水平进片方式，对进给机构的设计多了一些限制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种影像扫描系统的光束扫描装置，其可采用平常扫描的方式，影像板可以平直状态移动，并且扫描光束能够更易地保持垂直投射。