CN101206797A - 用于光学数据传输的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在旋转系统的部件之间进行光学数据传输的装置，其具有多个发射单元和若干接收单元，其特征在于，所述发射单元及接收单元设计和布设成，使得在至少一个发射单元的主发射方向的范围内总存在一个接收单元。

Description

用于光学数据传输的装置
技术领域
本发明涉及一种用于在例如应用于计算机断层造影设备中的旋转系统的部件之间进行光学数据传输的装置。
背景技术
在现有类型的医学诊断系统中、特别是在计算机断层造影设备中在短的时间单位内产生大量的数据，为了输出结果必须对这些数据进行进一步处理。由于在未来图像分辨率还要继续改善，所以预期所产生的要继续处理的数据量还会增大。对于诊断设备而言数据处理的速度是衡量诊断的当前可实施性的重要标准。此外，在诊断过程中对发生情况的直接可监测性是非常期望的，为此需要实时的结果输出。
为了实现尽可能快的数据处理尤其在可相互运动的部件之间的数据传输率必须要相应地高。
通常在CT-机架的转子与定子之间的数据传输通过滑动触点或电容性的无接触发射-接收结构建立。与之不同地也可以采用光学数据传输，通常利用单一发射-接收系统、亦即具有发射单元和接收单元的系统。例如由WO96/24202已知，特别对于计算机断层造影设备采用了具有设计为纵长形状的接收单元的光学数据传输系统，该接收单元通过由发射单元发出的光束与该发射单元保持持久连接，在此光束在接收单元中被转变为荧光。另外也存在具有多个发射单元和一个接收单元的传输系统，象例如在DE10302435B3中所记载的那样，但是在此在任意时刻也分别只有一个发射单元与接收单元联系。
利用目前的现有技术可达到的传输率的上限目前大约为5Gbit/秒。
因此在目前高的以及在未来还要进一步提高的图像分辨率下尤其是在计算机断层造影中仅能有限地实现现代的数据传输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种光学数据传输系统，其在数据量大的情况下尤其对于计算机断层造影中的图像数据可以达到按希望实时传输。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种计算机断层造影装置，利用其可以实时地观察诊断。
上述有关数据传输系统的技术问题按照本发明是这样解决的，即，提供一种用于在旋转系统的部件之间光学数据传输的装置，该装置具有多个发射单元和至少一个接收单元，其特征在于，将所述发射单元及接收单元设计和布设成，使得在每个发射单元的主发射方向的范围内总存在一个接收单元。
通过按照本发明的装置达到50Gbit/秒以上的数据传输率。因此，与目前采用的传输方法相比这相当于传输率提高了10倍。因此尤其应用在计算机断层造影设备上时可实时地传输高分辨率的图像。
本发明技术问题的解决方案基于将要传输的数据并行的思想。为此将要传输的数据流分成一定数量的子数据流，将它们分别赋予一个发射单元。子数据流及发射单元的数量可以由总数据流的大小以及由每个子数据流的发送容量限度预先确定。
每个在接收侧接收到的信号都通过各特定的发射单元的发送而被赋予一个空间时间的签名，通过该签名可唯一地识别信号。由此通过将空间坐标用作数据传输的附加参数可以使用大量的传输信道并进而以低比特误差率实现高传输率。而在仅由一个发射单元和一个接收单元组成的系统中只存在一个空间传输信道。
在本发明方案的一个实施方式中，通过一个分配器划分要传输的数据流并通过多个分组成阵列的、将数据转变为光信号的发射单元同时发送。为了确保高的数据传输率，连续传输同时发出的数据流的信号是本发明技术问题解决方案的根本特征。按照本发明通过下述方式建立该连续传输，即，在每个发射单元的主发射方向的范围内总存在一个接收单元。始终意味着，该条件适用于旋转系统的所有在运行中可能采用的几何构型。由发射单元发出的光信号可通过接收单元同时探测。
利用连续的数据传输尤其可以避免出现传输停滞时间，在该停滞时间内必须在发送前将数据进行中间存储并因此而阻碍了传输速度的提高。
在按照本发明的装置的优选实施方式中，将一个或多个接收单元构造成连续轨道的形式，或者将多个接收单元组合成阵列，尤其组合成基本连续的轨道的形式。
这类接收轨道例如包括铂金膜。接收单元被分组为阵列、尤其是以连续轨道的形式的分组适合于在旋转系统的位置连续变化时探测一个或多个发射单元的信号。为此目的，将接收阵列或接收轨道构造成，使得由发射单元发出的射线在系统位置连续变化期间都投射到接收阵列上或接收轨道上并记录该接收矩阵或接收轨道的变化。
在本发明装置的一项优选实施方式中，所述发射单元包括激光发射器，因为连贯的激光射线特别适合于传输数据。而接收单元则包括用于接收所发射的激光射线的、尤其是由半导体材料构成的光电探测器。
相宜地诸如计算机断层造影设备的所述旋转系统包括定子和转子。
在这样的系统中数据传输在转子与定子之间进行。
在所述装置的一种实施方式中，所述发射单元基本均匀分布地设置在所述定子和/或转子的圆周上。另外，在一项适合的扩展设计中，至少一个接收单元环绕所述定子或转子圆周地构成，和/或一定数量的接收单元基本均匀分布地设置在所述定子和/或转子的圆周上。
在许多应用中，数据传输的主流在一个方向上进行。因此在计算机断层造影设备中在转子中获取诊断数据并由转子将数据传输到定子。由定子传输到转子上的信息流明显要小并主要包括用于转子的控制数据。所要传输的数据流的大小和方向决定了发射单元和对应的接收单元的数量和各自在转子和定子上的布局。因为转子可相对于定子旋转任意角度，所以为了确保数据的连续可传输性，在转子和/或定子上的发射单元和对应的定子和/或转子上的接收单元分别基本上均匀分布地布设。
在所述装置的一种具体的实施方式中，尤其是在计算机断层造影设备的应用中，所述转子具有基本上为圆柱形的基体并且定子预先确定了转子的旋转轴线。
在所述装置的这样一种实施方案的扩展设计中，将所述转子的基体装入到定子中，从而使该基体的外表面与转子的内表面相对。因此数据传输分别在转子/定子的相对置的外表面/内表面之间进行。
在最后所述类型的另一种实施方案中，至少部分数量的发射单元沿着至少一个圆形线布设在所述基体的外表面上或者布设在定子的内表面上，至少部分数量的接收单元布设在该定子或基体的对应的相对置的表面上的分别与该圆周线对应的圆形轨道上。
在转子-定子的几何结构中，处于与转子的旋转轴线正交的平面内的圆形线对于一个外部观察者而言是旋转对称的，同样对于定子也一样。因此这样的圆形线表示对应的发射单元和接收单元的优选布设方式。
有关计算机断层造影设备的技术问题按照本发明是这样解决的，即，为计算机断层造影设备装备前面所描述的用于光学数据传输的装置。
附图说明
下面借助附图论述按照本发明用于计算机断层造影设备的装置的一种实施方式。
图1以简略示意图示出了定子及可插入的转子。
具体实施方式
在图中简略地示出了定子1和可插入的转子2。定子1和转子2是计算机断层造影设备的组成部分，该计算机断层造影设备具有带有内表面4的圆柱形内孔3。在该内表面上具有接收器轨道5，该接收器轨道5由在铂金膜上具有给定带宽的光敏半导体构成并将光脉冲转变为电脉冲。接收器轨道5沿圆形线构成，该圆形线作为内表面4的截线由与内孔3的纵轴线正交的假想平面给出。接收器轨道5接收由若干布设在转子2的外表面7上的激光发射器6发出的光脉冲。按照箭头11将转子2装入到定子1内，使得转子2在定子1内可以围绕自身的纵轴线旋转地支撑。这样在装配状态下激光发射器6与在所述假想的正交平面内的接收器轨道5相对置，从而对于转子2关于定子固定的坐标系的每个旋转角都可以由接收器轨道5检测到激光发射器6所发射的光束。转子2的内表面8设有X射线发射器9和相对地布设的X射线探测器10，该X射线探测器10将接收到的通过透射体积的空间衰减转变为数据流。该数据流被分解成若干被同时传输到各激光发射器6并在那里转变为光脉冲的并行数据流，这些光脉冲被同时发射并被接收器轨道5内的光电探测器接收。由光电探测器检测到的光脉冲又首先再被组合成一些单个的数据流，然后再组合成总的数据流，现在可以将该总的数据流在定子1内传递给一个分析单元。

Claims (12)

1.一种用于在旋转系统的部件之间进行光学数据传输的装置，具有多个发射单元和至少一个接收单元，其特征在于，这样设计和设置所述发射单元及接收单元，使得在每个发射单元的主发射方向的范围内总存在一个接收单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将一个或多个接收单元构造成连续轨道(5)的形式，或者将多个接收单元组合成阵列，尤其是组合成基本连续的轨道(5)的形式。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括激光发射器(6)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收单元包括光电探测器，尤其是由半导体材料构成的光电探测器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收单元包括光波导体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述旋转系统包括定子(1)和转子(2)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发射单元基本均匀分布地设置在所述定子(1)和/或转子(2)的圆周上。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，至少一个接收单元环绕所述定子(1)的圆周地构成，和/或若干接收单元基本均匀分布地设置在所述定子(1)和/或转子(2)的圆周上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述转子(2)具有基本上为圆柱形的基体以及所述定子(1)为转子(2)预先给定旋转轴。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述转子(2)的基体装入到定子(1)中，从而使该基体的外表面与转子(2)的内表面相对。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，至少部分数量的发射单元沿着至少一个圆形线布设在所述基体的外表面上或者布设在定子(1)的内表面上，以及所述接收单元布设在该定子(1)或基体的对应的相对置的表面上的与该圆形线对应的圆形轨道上。
12.一种具有根据权利要求1至11中任一项所述的用于光学数据传输的装置的计算机断层造影设备。
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