一种IP板影像扫描光路结构和影像板扫描仪的制作方法

一种ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪
技术领域
1.本发明属于计算机x射线摄影成像技术领域，涉及一种ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪。


背景技术：

2.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。当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。当使用一定波长的激光进行照射时，影像板会被激发出特定波长的荧光，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。
3.空间分辨率和对比度是衡量cr的重要参数。空间分辨率即对空间物体大小的鉴别能力，代表成像系统分辨相互靠近物体的能力，通常用1mm内能够识别线对数目来衡量(lp/mm)。通常将一条黑线以及一条白线的底线作为一个线对，单位距离内能够分辨的线对数目越多就表示该系统的空间分辨率越高。对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。
4.目前的影像板扫描仪存在如下几个问题：
5.1、激光的扫描结构通常使用电机驱动，电机及其驱动模块的体积较大、功耗较高、结构复杂。
6.2、受制于电机驱动方式，仪器整体不能小型化，也增加了后期生产开模和实际用料成本。
7.3、电机驱动扫描机构导致的空间分辨率较低，通常扫描分辨精度为毫米级。
8.4、电机驱动扫描机构导致的对比度较低，激光经过电机驱动的扫描机构投射到影像板上会形成光斑，光斑大小存在设备间差异，且相邻像素点也会被光斑激发出荧光，影响成像质量。


技术实现要素：

9.针对上述问题，本发明的发明目的是提供一种具有较高的对比度和空间分辨率，并且结构紧凑的ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪。
10.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
11.一种ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪，包括用于承载影像板的托盘机构、激光器模组、用于对激光器发出的激光进行准直处理的准直机构、用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构、用于吸收不需要的光的光吸收机构、用于将需要的光平行照射到影像板的光平行机构、用于对影像板被扫描光点激发出的荧光进行收集的收集机构、用于进行光电转换的光电转换传感器机构，所述承载影像板的托盘机构带有影像板限
位装置，所述影像板限位装置包括一个支持多种尺寸影像板的凹槽以及光耦定位导板，所述激光器模组发射的激光光束经准直机构照射在所述扫描机构上，所述扫描机构包括多个可单独控制的反射镜，所述反射镜可将光束反射到光吸收机构或光平行机构上，用于对所述影像板中记录的潜影信息进行激发，所述激光的扫描结构上的每一个单独控制的反射镜可以分别对应影像板上的一个像素点，物理空间分辨率可直接由所述反射镜数量决定，所述收集机构将莹光信息收集到光电传感器机构上，所述光电传感器机构将荧光信号转换为电信号。
12.优选地，所述用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构的反射镜使用半导体制作。
13.更优选地，所述用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构包含多个反射镜。
14.更优选地，所述扫描机构包含的反射镜的个数范围为50000～50000000个。
15.更优选地，所述的多个反射镜可以单独控制。
16.更优选地，所述反射镜有三种状态。
17.更优选地，所述反射镜可以反射波长范围为200～900nm。
18.更优选地，所述反射镜间距范围为10nm～100μm。
19.更优选地，所述反射镜对角线长度范围为10nm～100μm。
20.优选地，所述用于对影像板被扫描光点激发出的荧光进行收集的收集机构表面工艺为电镀银。
21.优选地，所述激光器模组发射的激光束波长范围为615～645nm。
22.本发明采用上述技术方案，相比现有技术具有如下优点：
23.激光的扫描机构由半导体技术制成，体积较小，成本较低，功耗较低，外部结构简单，减小了影像板扫描仪的整体尺寸，降低了后期生产开模和实际用料成本；激光的扫描结构由多个可单独控制的反射镜组成，通常包含的反射镜数量超过十万个，通过电荷控制镜片的偏转，入射光线在经过单独控制的反射镜的反射后经光平行机构投影到影像板，激发出潜影荧光后被光电传感器转化为电信号；激光的扫描结构上的每一个单独控制的反射镜可以分别对应影像板上的一个像素点，且不受相邻像素点的干扰，精度通常能达到微米甚至纳米级，极大的提高了最终图像的对比度和空间分辨率，且物理空间分辨率可由单位空间内的反射镜数量来决定。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
25.图1为根据本发明的一种实施例的影像扫描光路结构的示意图。
26.图2为ip影像板单像素激发时的一种光路示意图
27.图3为ip影像板单像素激发时的一种光路示意图
28.图4为激光的扫描机构由多个反射镜组成的示意图
29.图5为单个反射镜的三种状态的示意图
30.图6为单个反射镜的off状态的示意图
31.图7为单个反射镜的on状态的示意图
32.图8为激光的扫描机构的反射镜形态和ip影像板像素关系的示意图
33.图9为激光的扫描机构的状态和ip影像板像素关系的示意图
34.上述附图中，
35.1、承载影像板的托盘机构；11、支持多种尺寸影像板的凹槽；12、光耦定位导板；
36.2、光电转换传感器机构；
37.3、荧光收集机构；
38.4、激光射出机构；41、光平行机构；42、激光器模组；43、光吸收机构；
39.44、光扫描机构；441、反射镜的初始状态；442、反射镜的off状态；443、反射镜的on状态；444、图9状态下光扫描机构的状态示意；445、光扫描机构中的单个反射镜；45、光准直机构；
40.5、ip影像板；51、图2光路下的ip影像板像素状态示意；52、图3光路下的ip影像板像素状态示意；53、ip影像板单像素示意；54、图8状态下ip
41.影像板像素状态示意；55、图9状态下的ip影像板像素状态示意。。
具体实施方式
42.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.请参照图1至图9，本实施例提供一种ip板影像扫描光路结构，包括承载影像板的托盘机构1，支持多种尺寸影像板的凹槽11和光耦定位导板12安装于托盘机构1上，光电转换传感器机构2通过螺丝与荧光收集机构3紧密连接，光平行机构41、激光器模组42、光吸收机构43、光扫描机构44和光准直机构45安装并固定于激光射出机构4中，激光射出机构4安装于荧光收集机构3的上方开槽之上，激光器模组42射出的激光经过光准直机构45后变为平行光照射在光扫描机构44上，光扫描机构44控制单个反射镜445的状态，控制使单束激光
依次顺序经过光平行机构41照射到ip影像板5的每一个对应的像素点上，这样使得每一个像素点上的荧光信息不会被相邻像素所干扰，单次激发出的像素荧光信息逐个被荧光收集机构3收集到光电转换传感器机构2中转换为电信号，最终经由计算机整理所有像素的荧光信息处理后生成具有较高对比度和空间分辨率的ip板影像的数字图片。
47.本实施例中，光扫描机构44采用数字微镜元件——dmd(digital micromirror device)做为主体,dmd是在半导体芯片上布置一个由微镜片(精密、微型的反射镜)所组成的矩阵，每一个微镜片可以独立控制投影中的一个像素，微镜片的数量与投影的分辨率相符，提高微镜片的数量即可直接提升投影的分辨率。
48.本实施例中，如图2所示，激光器模组42射出的激光经过光准直机构45后变为平行光照射在光扫描机构44上，光扫描机构44控制单个反射镜445的状态，控制使需要的单束激光经过光平行机构41照射到ip影像板5的对应的像素点上,不需要的激光光束照射到光吸收机构43上，ip影像板5的像素状态示意51表示右上角白色像素为被照射像素；如图3所示，激光器模组42射出的激光经过光准直机构45后变为平行光照射在光扫描机构44上，光扫描机构44控制单个反射镜445的状态，控制使需要的单束激光经过光平行机构41照射到ip影像板5的对应的像素点上,不需要的激光光束照射到光吸收机构43上，ip影像板5的像素状态示意52表示上方中间白色像素为被照射像素；从而控制光扫描机构44可依次照射ip影像板5的每一个像素。
49.本实施例中，如图4所示，光扫描机构44由许多个反射镜445组成，反射镜445表面为反光材质或反光镀膜。
50.本实施例中，如图5所示，反射镜的初始状态441为机器上电后的初始状态，上电后在极短的时间内会根据芯片命令切换到on状态或off状态；反射镜的off状态442和反射镜的on状态443是机器正常工作时的两种状态。
51.本实施例中，如图6所示，单束激光经过单个反射镜的off状态442反射到光吸收机构43上。
52.本实施例中，如图7所示，单束激光经过单个反射镜的on状态443反射到ip影像板单像素示意53上。
53.本实施例中，如图8所示，简单示意扫描机构44的反射镜的off状态442和反射镜的on状态443和对应的ip影像板像素状态示意54的对应关系，其中黑色为没有被照射到的像素，白色为照射到的像素。
54.本实施例中，如图9所示，简单示意光扫描机构44的状态示意444对应情况下的ip影像板像素状态示意55的对应关系。
55.本实施例的ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪具有如下特点：
56.1、激光的扫描机构由半导体技术制成，体积较小，成本较低，功耗较低，外部结构简单；
57.2、减小了影像板扫描仪的整体尺寸，结构紧凑，降低了后期生产开模和实际用料成本；
58.3、具有较高的对比度和空间分辨率，且物理空间分辨率可由单位空间内的反射镜数量来决定。
59.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在
于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种ip板影像扫描光路结构和影像板扫描仪，包括用于承载影像板的托盘机构、激光器模组、用于对激光器发出的激光进行准直处理的准直机构、用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构、用于吸收不需要的光的光吸收机构、用于将需要的光平行照射到影像板的光平行机构、用于对影像板被扫描光点激发出的荧光进行收集的收集机构、用于进行光电转换的光电转换传感器机构，所述承载影像板的托盘机构带有影像板限位装置，所述影像板限位装置包括一个支持多种尺寸影像板的凹槽以及光耦定位导板，所述激光器模组发射的激光光束经准直机构照射在所述扫描机构上，所述扫描机构包括多个可单独控制的反射镜，所述反射镜可将光束反射到光吸收机构或光平行机构上，用于对所述影像板中记录的潜影信息进行激发，所述激光的扫描结构上的每一个单独控制的反射镜可以分别对应影像板上的一个像素点，物理空间分辨率可直接由所述反射镜数量决定，所述收集机构将莹光信息收集到光电传感器机构上，所述光电传感器机构将荧光信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构中的反射镜使用半导体制作。3.根据权利要求2所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构包含多个反射镜。4.根据权利要求3所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述扫描机构包含的反射镜的个数范围为50000～50000000个。5.根据权利要求3所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述的多个反射镜可以单独控制。6.根据权利要求5所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述反射镜有三种状态。7.根据权利要求5所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述反射镜可以反射波长范围为200～900nm。8.根据权利要求5所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述反射镜间距范围为10nm～100μm。9.根据权利要求5所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述反射镜对角线长度范围为10nm～100μm。10.根据权利要求1所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述用于对影像板被扫描光点激发出的荧光进行收集的收集机构表面工艺为电镀银。11.根据权利要求1所述的影像板扫描仪，其特征在于：所述激光器模组发射的激光束波长范围为615～645nm。

技术总结
本发明公开了一种IP板影像扫描光路结构和影像板扫描仪，其具有较高的对比度和空间分辨率，并且结构紧凑。一种IP板影像扫描光路结构和影像板扫描仪，包括用于承载影像板的托盘机构、激光器模组、用于对激光器发出的激光进行准直处理的准直机构、用于使激光形成照射在影像板上的扫描光点的扫描机构、用于吸收不需要的光的光吸收机构、用于将需要的光平行照射到影像板的光平行机构、用于对影像板被扫描光点激发出的荧光进行收集的收集机构、用于进行光电转换的光电转换传感器机构。光电转换的光电转换传感器机构。


技术研发人员：廖呈玮 刘叶静
受保护的技术使用者：桂林汉璟智能仪器有限公司
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2023/8/1