CN101559000A - X射线成像设备 - Google Patents
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Abstract
一种X射线成像设备包括：一个X射线光源，用于向待检测对象发射X射线；一个光均化元件，该光均化元件上设有多个透镜，远离光均化元件中心的透镜折射率大于靠近光均化元件中心的透镜折射率；一个荧光屏，设置在该X射线光源及该光均化元件之间，用于将X射线转换成可见光；一个影像感测器，用于感测通过该光均化元件的光线，并将光信号转化为电信号；一个图像信号处理模块，与该影像感测器电连接，用于对该电信号处理得到待检测对象的图像信号；一个显示装置，与该图像信号处理模块电连接，用于获取该图像信号并显示待检测对象的图像；及一个无线传送模块，与该图像信号处理模块电连接，用于将该图像信号以无线电波的形式传输出去。
Description
技术领域
本发明涉及X射线成像技术，尤其涉及一种X射线成像设备。
背景技术
X射线成像在人体成像及医学中得到了广泛应用。利用人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征以来，发展出X射线透视、X射线照相术，为人体骨骼、内脏器官以及血管的疾病或损伤进行诊断、定位，同时也把胶片带进了医学成像的领域，使之成为100多年来图像显示和信息存贮的工具。
然而，由于胶片显像使用的微粒的尺寸大小已经受到限制，进一步克服微粒不均匀性等因素已经非常困难，胶片限制了图像质量的进一步提高(请参阅张仕刚、谢耀钦及包尚联先生在中国《物理》第33卷第10期发表的名为《医学影像物理学科的现状和未来》的论文)。而且，胶片显像比较费时，从而影响诊断的速度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以提高成像质量的X射线成像设备。
一种X射线成像设备包括：一个X射线光源，用于向待检测对象发射X射线；一个光均化元件，该光均化元件上设有多个透镜，远离光均化元件中心的透镜折射率大于靠近光均化元件中心的透镜折射率；一个荧光屏，设置在该X射线光源及该光均化元件之间，用于将X射线转换成可见光；一个影像感测器，用于感测通过该光均化元件的光线，并将光信号转化为电信号；一个图像信号处理模块，与该影像感测器电连接，用于对该电信号处理得到待检测对象的图像信号；一个显示装置，与该图像信号处理模块电连接，用于获取该图像信号并显示待检测对象的图像；及一个无线传送模块，与该图像信号处理模块电连接，用于将该图像信号以无线电波的形式传输出去。
相对于现有技术，本发明的X射线成像设备通过影像感测器在显示装置上直接成像，方便快捷，不需要采用胶片，从而免除胶片带来的种种不便。而且，本发明采用了光均化元件，可以修正渐晕现象和余弦四次方定律导致的像面照度分布不均，从而形成清晰的成像画面，进而提高成像质量。此外，本发明的X射线成像设备包含一个无线传送模块，故不需要电缆即可以将图像信号传输至远端显示装置，从而在远端显示装置观察X射线图像。
附图说明
图1是本发明实施例X射线成像设备的示意图；
图2是图1的X射线成像设备中的校正透镜，光均化元件及影像感测器的立体分解图；
图3是本发明实施例光均化元件靠近其中心区域的透镜和影像感测器组合时的光路图；
图4是本发明实施例光均化元件远离其中心区域的透镜和影像感测器组合时的光路图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，所示为本发明实施例的X射线成像设备10依次包括一个X射线光源11，一个承载台12，一个荧光屏13，一个镜头模组14，一个校正透镜15，一个光均化元件(OpticalLeveling Layer)16，一个影像感测器17，一个图像信号处理模块18，及一个显示装置19。该影像感测器17与该图像信号处理模块18电连接，该图像信号处理模块18与该显示装置19电连接。
该X射线光源11可以采用铜靶。该X射线光源11的工作电压在10千伏到100千伏之间，优选地，其工作电压在20千伏到60千伏之间。该X射线光源11的工作电流在0.01毫安到1毫安之间，优选地，其工作电流在0.05毫安到0.5毫安之间。
该承载台12用于承载待测物体20。待测物体20可以是人体等。根据需要，该承载台12可以具有多个自由度。例如，需要获得待测物体20的立体成像时，该承载台具有6个自由度，即3个平动自由度和3个转动自由度。即该承载台既可以沿着空间坐标轴的X轴、Y轴及Z轴平动，也可以绕X轴、Y轴及Z轴旋转。该荧光屏13用于将X射线转换成可见光。
该镜头模组14包括一个镜筒140及设置在该镜筒140内的第一透镜141，第二透镜143，红外截止滤光片(Infrared-cut Filter)145，第一间隔体142及第二间隔体144。优选地，该第一透镜141及第二透镜143均为非球面透镜，从而减少像差。红外截止滤光片145用于滤除红外光，从而减少红外光在影像感测器17引起的热噪音，进而提高成像质量。在本实施例中，该镜头模组14包括两个透镜，当然，根据需要也可以包括三个或三个以上的透镜。
影像感测器17可以为电荷耦合传感器(Charge Coupled Device，CCD)或者互补金属氧化物半导体传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)。该影像感测器17上具多个感光区和非感光区。该影像感测器17用于将光信号转化为模拟信号。由于CCD的成像品质要优于CMOS，故在本实施例中，影像感测器17优选为CCD。
图像信号处理模块18包括一个模数转换器(Analog-to-Digital Converter)181，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)182，及计算机(Computer)183。模数转换器181用于将来自影像感测器17的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送至数字信号处理器182。数字信号处理器182对数字信号处理后将信号传输给计算机183，计算机183进一步处理后得到图像信号，图像信号通过显示装置19显示图像，从而达到即时显示的目的。显示装置19可以是薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示器。
无线传送模块30与计算机183电连接，用于将图像信号以无线电波的形式传输至远端显示装置(图未示)。因此，本发明实施例的X射线成像设备10不需要电缆即可以将图像信号传输至远端显示装置，从而在远端显示装置观察X射线图像。无线传送模块30可以采用WiMAX技术(Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入)或者RF技术(Radio Frequency，即射频/无线电频率)等进行传输。远端显示装置可以设置在医院或者病人的家中。
请一起参阅图1及图2。该光均化元件16上形成有多个透镜(如162，164)，各个透镜分别与影像感测器17上的感光区位置相对应，且越靠近光均化元件16中心的透镜折射率越小，越远离光均化元件16中心的透镜折射率越大。工作时，通过各个透镜的光线分别入射至影像感测器17上与之相对应的感光区(详后述)。
校正透镜15用于校正入射光线，使出射光线沿着竖直方向射出。在这里，竖直方向是指与光均化元件16的底面166垂直的方向。
请再次参阅图1，本发明X射线成像设备10的工作原理如下：X射线光源11发出X射线，X射线穿过待测物体20，X射线轰击荧光屏13，形成可见光；可见光穿过镜头模组14进入校正透镜15，经过校正透镜15校正后形成沿着竖直方向射出的出射光线，出射光线经光均化元件16的透镜折射后入射至影像感测器17的感光区上；影像感测器17的信号经过图像信号处理模块18处理后，传送到显示装置19，在显示装置19上显示图像。同时，影像感测器17的信号经过图像信号处理模块18处理后，传送到无线传送模块30，无线传送模块30以无线电波的形式传输至远端显示装置，从而显示图像。
请一起参阅图2至图4，在光均化元件16的透镜和影像感测器17的感光区距离一定的情况下，位于光均化元件16中心处的透镜162(仅举出靠近中心的一个透镜为例，请参照图3)的折射率较小，其聚焦点也较远，经过透镜162聚焦后入射到感光区172(仅举出与透镜162相对应的一个感光区为例)上的光量也较少，而入射到非感光区的光量相对较多，从而减弱了此处的成像光强度。而远离光均化元件16的透镜164(仅举出远离中心的一个透镜为例，请参照图4)的折射率较大，其聚焦点也较近，经过透镜164聚焦后入射到感光区174(仅举出与透镜164相对应的一个感光区为例)上的光量也较多，而入射到非感光区的光量相对较少，从而增强了此处的成像光强度。
该光均化元件16的各透镜的折射率是以该光均化元件16中心位置向边缘逐渐提高，以减少影像感测器17中心处感光区的感光量，同时增加影像感测器17边缘处感光区的感光量，由此修正渐晕现象和余弦四次方定律导致的像面照度分布不均。经过该光均化元件16的修正，在影像感测器17上所形成的影像中心的强度和边缘的强度基本上一致，从而在显示装置19上形成清晰的图像。
相对于现有技术，首先，本发明的X射线成像设备10是通过影像感测器17在显示装置19上直接成像，方便快捷，不需要采用胶片，从而免除胶片带来的种种不便。其次，本发明采用了光均化元件16，可以修正渐晕现象和余弦四次方定律导致的像面照度分布不均，从而形成清晰的成像画面，进而提高成像质量。而且，本发明实施例的X射线成像设备10包含一个无线传送模块30，故不需要电缆即可以将图像信号传输至远端显示装置，从而在远端显示装置观察X射线图像。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种X射线成像设备，其包括：
一个X射线光源，该X射线光源用于向待检测对象发射X射线；
一个光均化元件，该光均化元件上形成有多个透镜，远离光均化元件中心的透镜折射率大于靠近光均化元件中心的透镜折射率；
一个荧光屏，该荧光屏设置在该X射线光源及该光均化元件之间，用于将X射线转换成可见光；
一个影像感测器，用于感测通过该光均化元件的光线，并将光信号转化为电信号；
一个图像信号处理模块，该图像信号处理模块与该影像感测器电连接，用于对该电信号处理得到待检测对象的图像信号；
一个显示装置，该显示装置与该图像信号处理模块电连接，用于获取该图像信号并显示待检测对象的图像；及
一个无线传送模块，该无线传送模块与该图像信号处理模块电连接，用于将该图像信号以无线电波的形式传输出去。
2.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该影像感测器具有多个感光区，且每个感光区分别与该光均化元件的一个透镜相对应。
3.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该影像感测器为电荷耦合传感器或者互补金属氧化物半导体传感器。
4.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该X射线成像设备进一步包括一个校正透镜，该校正透镜设置在该荧光屏和该光均化元件之间。
5.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该X射线成像设备进一步包括一个镜头模组，该镜头模组设置在该荧光屏和该光均化元件之间。
6.如权利要求5所述的X射线成像设备，其特征在于，该镜头模组包括至少一个非球面透镜。
7.如权利要求5所述的X射线成像设备，其特征在于，该镜头模组包括一个红外截止滤光片。
8.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该X射线成像设备进一步包括一个承载台，该承载台用于承载待测物体，该承载台设置在该X射线光源及该荧光屏之间。
9.如权利要求8所述的X射线成像设备，其特征在于，该承载台具有6个自由度。
10.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，该显示装置是薄膜晶体管液晶显示器。
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