[發明專利]一種影像掃描系統的光學掃描裝置

在審

• 申請號: 201710916641.5
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107608072A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 胡安元;吳征巍;周紅武;卜榮君
• 申請（專利權）人: 天逸瑞獅(蘇州)口腔醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;G03B42/08
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 孫仿衛,李萍

技術領域

本發明涉及計算機X射線攝影成像領域，特別是一種使用激光對影像板記錄的影像信息進行掃描的系統的光學掃描裝置。

背景技術

計算機X射線攝影術（Computed X-ray Radiography，CR）已經廣泛應用于醫療健康領域，相對于傳統的X射線攝影技術，其主要特點在于采用了柔性、可擦除的影像板（Imaging Plate, IP）代替鹵化銀膠片，并可用計算機存儲和顯示圖像信息。

X射線穿透物體照射到含有光激勵熒光粉的影像板上，會產生一幀潛影（Latent Image）并存儲在影像板中。當使用一定波長（600-700nm）的激光照射時，影像板會激發出特定波長（350-450nm）的熒光，其能量分布特性和潛影形態完全相關，這些熒光被收集、轉換成電信號并數字化，從而將潛影轉換成可以存儲和傳輸的二維數字圖像。

利用影像板的潛影特性，可以對牙齒進行拍片成像，與傳統的膠片成像方法相比，CR技術具有成像速度快，顯示動態范圍廣，片子能重復使用等優點。作為核心部件之一的光學掃描系統，關系到整個成像過程的速度以及圖像質量。

在CR掃描儀的光學系統中，一般可以采用點掃描、線掃描和面掃描等圖像讀取方式。點掃描就是利用一束匯聚光線掃描影像板，形成一條掃描軌跡，同時以一定的時間間隔（0.75μs）采集激光光斑激發出的熒光信號。線掃描可以采用線光源逐行采集影像板的潛影信息，而后對每行采集到的熒光信號進行解耦，得到每個點的潛影信息。面掃描可以理解為就是普通的攝像過程，激光光源是面光源，激發出的整個影像板面上的熒光被由大量傳感器組成的面陣收集到，通過復雜的解耦計算得到每個像素點的圖像信息。

無論是線掃描還是面掃描，都需要CCD（Charge-coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）作為圖像采集設備，每個光敏單元接收到的都是來自于影像板的線信號（線掃描）或面信號（面掃描），然后再以一定的空間間隔劃分出物理上的最小顯示單元，通過解耦計算，得到每個顯示單元的潛影信號。如要得到高分辨率，高灰階度的圖像信號，就需要圖像采集設備具有足夠多的光敏單元和寬廣的動態范圍以及精確快速的計算過程。

從成像機理上來說，點、線、面掃描沒有本質的不同，只是實現的方式略有差別，尤其是線掃描和面掃面實現原理和方式都基本相同。點掃描利用前文所述的圖像采集設備或者PMT（PhotoMultiplier Tube），直接讀取每個點的潛影信息，因此從理論上來說可以更加精準的得到每個像素點信號，進而更能真實的反應圖像信息。

目前采用的點掃描方式，又可有幾種不同的實現形式，典型的主要有：

轉鏡掃描系統

轉鏡掃面系統從結構上來說最為簡單，對伺服電機的轉速相對較低（棱鏡掃描系統的50%）；而且由于結構上的對稱性，速度穩定型也好；光路只經過一次反射，光損耗也小，在測量、3D成像等領域得到廣泛應用。但是對于加工和安裝要求極為嚴格，這也限制了其在精密掃描領域的應用。

振鏡掃描系統

振鏡掃描系統在激光打標機上得到了非常廣泛的應用，一般可直接采購此套系統，既可以進行1D掃描也可以進行2D掃描，影像板進給模塊設計比較靈活。就經濟性來說，主要受制于精度要求，掃描速度線性度僅能達到99.9%左右，這對于掃描光斑直徑20μm的精度和5s的掃描速度要求來說，還不能滿足要求。

棱鏡掃描系統

棱鏡掃描系統結構也相對簡單，主要零部件可以直接采購（部分工藝可能需定制），而且對五棱鏡的加工和安裝要求都較低。與振鏡相等的價位條件下，單個伺服電機的速度線性度要高一個數量級。

專利US 2009/0267006 A1和US 6,599,014 B2中公開了所述的五棱鏡掃描系統（以下簡稱AB型），AB型的五棱鏡掃描系統對于光路的設計有明顯的不足，主要但不限于體現在熒光回收損失大，光信號的采集需要集光器對光束進行收集，但是由于收集的熒光的主光線通過中間的五棱鏡及支架后再進入PMT，會有很大一部分能量被吸收，從而降低了信噪比，影響成像質量。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種影像掃描系統的光束掃描裝置，其中，收集的熒光不需經過光反射膜，避免能量被光反射模組吸收而造成的信噪比減低的問題，使得成像質量較好。

為達到上述目的，本發明采用的一種技術方案為：