CN102739303A - 一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置。所述数据传输装置包括设置在计算机断层扫描成像设备的旋转体上的光发射模块，该光发射模块沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号；所述光反射模块为旋转抛物镜面，该旋转抛物镜面位于所述光发射模块发射光信号的方向上，且该旋转抛物镜面的对称轴与所述旋转体旋转轴相平行，该旋转抛物镜面的反射镜宽度能完全反射全部光束；所述光接收模块位于所述旋转抛物镜面的焦点处，用于接收通过所述光反射模块反射来的光信号。通过该数据传输装置能够实现数据由旋转体向固定体的可靠传输，并使数据传输过程更加的稳定、数据传输速率更快。

Description

一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置

技术领域

本发明涉及计算机断层扫描成像技术领域，尤其涉及一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置。

背景技术

目前，在螺旋计算机断层扫描成像系统中，如何将作旋转运动的探测器(旋转体)采集到的数据快速可靠地传输到旋转体外部的图像处理单元(固定体)是很重要的问题，早期计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)中信号传输是利用电缆完成的，但是电缆的有限长度限制了扫描的连续性和速度。

滑环技术的出现解决了上述问题，使扫描系统可以连续旋转，极大地提升了扫描速度，传统的接触式滑环在高速旋转过程中，电刷与滑环侧壁紧密接触，这样会导致电刷的磨损，产生很多粉尘颗粒，从而影响数据传输的准确性以及电刷的寿命。此外，由于旋转体在旋转过程中电刷和导电环之间的接触电阻电阻值在不断变化，这种变化会产生较大信号噪声，从而降低数据传输的可靠性，数据传输速率也会大幅降低；最后，在高压环境下，旋转体与固定结构之间高压放电会给系统带来更大的噪声。

随着CT技术的发展，系统的数据传输量越来越大，对数据的传输速率及精度也有了更高的要求，采用碳刷滑环方法实现数据高速传输变得越来越困难，面对这个问题，国外的一些CT制造厂商提出了用无线电容耦合的方式来代替碳刷滑环方式，通过非接触式方式快速地传输探测器输出信号，降低滑环设计的复杂性和加工成本。但是由于无线电容耦合方式采用电磁场来传递信号，极易受到外界电压、电流、和电磁场的影响，因此在高速、大数据量传输方面受到很大限制和影响。

因此，如何方便、快速地将旋转体上探测器所采集到的大量数据稳定、可靠传输到旋转体外的固定体上是现有技术需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，能够实现数据由旋转体向固定体的可靠传输，并使数据传输过程更加的稳定、提高数据传输速率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，所述数据传输装置包括：

设置在计算机断层扫描成像设备的旋转体上的光发射模块，该光发射模块用于将所述旋转体在旋转过程中扫描采集到的数据信息转化为光信号，并沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号；

设置在所述计算机断层扫描成像设备的固定体上的光反射模块和光接收模块，其中：

所述光反射模块为旋转抛物镜面，该旋转抛物镜面位于所述光发射模块发射光信号的方向上，且该旋转抛物镜面的对称轴与所述旋转体旋转轴相平行，该旋转抛物镜面的反射镜宽度能完全反射全部光束；

所述光接收模块位于所述旋转抛物镜面的焦点处，用于接收通过所述光反射模块反射来的光信号。

所述光反射模块进一步包括多个旋转抛物镜面，且所述多个旋转抛物镜面的每一个反射面均对应有一个光接收模块。

所述多个旋转抛物镜面进一步为四个旋转抛物镜面，该四个旋转抛物镜面相邻连续连接，将圆周划分为90度角的四个区域，其中：

当所述光发射模块随旋转体旋转到相应角度的区域时，由该相应角度的区域所对应的光接收模块来接收光信号。

所述数据传输装置进一步采用多个光发射模块对应一个光接收模块，使所述光接收模块接收光信号的角度范围限定在预设的范围内。

根据所述光接收模块接收光信号的角度范围，使所述旋转抛物镜面限定在该角度范围内，组成多段非连续的旋转抛物镜面。

所述光反射模块进一步包含1-2个旋转抛物镜面，形成非连续反射面信号传输，具体包括：

当所述光发射模块随旋转体旋转到某一旋转抛物镜面的反射范围时，该光发射模块沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号，并由该旋转抛物镜面所对应的光接收模块来接收通过该旋转抛物镜面反射来的光信号；当所述光发射模块随所述旋转体旋转到所有旋转抛物镜面的反射范围之外时，该光发射模块停止发射光信号。

所述光发射模块进一步在旋转体上设置有多个，所述光接收模块在固定体上对应设置有多个，且所述光发射模块和光接收模块均具有多传输通道。

所述光发射模块由电光转换单元和聚焦透镜组成，该电光转换单元为半导体激光二极管；

所述光接收模块由聚集透镜和光电转换单元组成，该光电转换单元为光电二极管。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述数据传输装置包括设置在计算机断层扫描成像设备的旋转体上的光发射模块，该光发射模块用于将所述旋转体在旋转过程中扫描采集到的数据信息转化为光信号，并沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号；设置在所述计算机断层扫描成像设备的固定体上的光反射模块和光接收模块，其中：所述光反射模块为旋转抛物镜面，该旋转抛物镜面位于所述光发射模块发射光信号的方向上，且该旋转抛物镜面的对称轴与所述旋转体旋转轴相平行，该旋转抛物镜面的反射镜宽度能完全反射全部光束；所述光接收模块位于所述旋转抛物镜面的焦点处，用于接收通过所述光反射模块反射来的光信号。通过该数据传输装置能够实现数据由旋转体向固定体的可靠传输，并使数据传输过程更加的稳定、数据传输速率更快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所举出的实例中光反射模块为四个旋转抛物镜面的传输结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的数据传输接收角度过大解决方案结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的非连续旋转抛物镜面解决方案结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例利用旋转抛物面将平行于对称轴的光信号汇聚至旋转体外的固定体上某一点，从而实现数据由旋转体向固定体的可靠传输。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置的结构示意图，图1的数据传输装置包括：光发射模块1，光反射模块2和光接收模块3，其中：

光发射模块1设置在计算机断层扫描成像设备的旋转体上，4为位于旋转体上光发射模块的运行轨迹，该光发射模块1用于将所述旋转体在旋转过程中扫描采集到的数据信息转化为光信号，并沿平行于所述旋转体旋转轴Z轴的方向发射该光信号；

光反射模块2和光接收模块3设置在计算机断层扫描成像设备的固定体上，其中：

光反射模块2为旋转抛物镜面，该旋转抛物镜面位于所述光发射模块1发射光信号的方向上，且该旋转抛物镜面的对称轴与所述旋转体旋转轴Z轴相平行，该旋转抛物镜面的反射镜宽度能完全反射全部光束；

光接收模块3位于所述旋转抛物镜面的焦点处，用于接收通过所述光反射模块2反射来的光信号。

通过上述数据传输装置的结构，就可以利用旋转抛物面的反射原理将平行于旋转轴的光信号转移至固定体上的接收模块，实现数据由旋转体向固定体的可靠传输，并使数据传输过程更加的稳定、数据传输速率更快。

在具体实现过程中，上述的光反射模块进一步包括多个旋转抛物镜面，所述多个旋转抛物镜面在圆周上均匀的相邻连接安装，且所述多个旋转抛物镜面的每一个反射面均对应有一个光接收模块。举例来说，若多个旋转抛物镜面进一步为四个旋转抛物镜面，该四个旋转抛物镜面在圆周上均匀的相邻连接，将圆周划分为90度角的四个区域，如图2所示为本发明实施例所举出的实例中光反射模块为四个旋转抛物镜面的传输结构示意图，图2中：

当所述光发射模块随旋转体旋转到相应角度的区域时，由该相应角度的区域所对应的光接收模块来接收光信号，具体来说：

当光发射模块位于0°-90°时，由对应的光接收模块D1来接收数据；

当光发射模块位于90°-180°时，由对应的光接收模块D2来接收数据；

当光发射模块位于180°-270°时，由对应的光接收模块D3来接收数据；

当光发射模块位于270°-360°(0°)时，由对应的光接收模块D4来接收数据。

另外，在具体实现中，还存在光接收模块接收光信号角度变化太大的问题，影响光信号接收的质量，例如在上述图2中当光发射模块位于0°或90°角附近时，光接收模块接收光信号角度就会过大，信号质量就会变差。在本发明实施例中，进一步可以采用多个光发射模块对应一个光接收模块，使所述光接收模块接收光信号的角度范围限定在预设的范围内。如图3所示为本发明实施例所提供的数据传输接收角度过大解决方案结构示意图，图3中：

采用光发射模块数目是光接收模块的2倍，在具体实现中光发射模块的数目也可以是光接收模块的多倍，并不限于2倍，该实施例中光接收模块为4个(如图3中的4个D)，则光发射模块为8个(如图3中的8个S)，且均匀分布于旋转体上，从而保证光接收模块接收光信号的角度范围限定在预设范围内，也就是360°/8＝45°范围内，即光接收模块接收±22.5°范围内光发射模块发出的数据信号，具体来说如图3所示：

光接收模块D1仅接收位于337.5°～22.5°间光发射模块发出的数据信号；光接收模块D2仅接收位于67.5°～112.5°间光发射模块发出的数据信号；光接收模块D3仅接收位于157.5°～202.5°间光发射模块发出的数据信号；光接收模块D4仅接收位于247.5°～292.5°间光发射模块发出的数据信号。这样光接收模块就不会接收在上述角度之外的光发射模块所发射的光信号，从而解决了接收光信号角度变化太大的问题。

在上述实例中，由于旋转抛物镜面的部分镜面并没有用于反射光信号，因此旋转抛物镜面可以不采用相邻连接的安装方式，而可以根据所述光接收模块接收光信号的角度范围，使所述旋转抛物镜面限定在该角度范围内，组成多段非连续的旋转抛物镜面，如图4所示为本发明实施例所提供的非连续旋转抛物镜面解决方案结构示意图，图4中：

根据所述光接收模块接收光信号的角度范围，在本实施例中设定为45度角，则只保留位于该45度角范围内的旋转抛物镜面(如图4中的4段旋转抛物镜面40)，其他的部分可去除，从而组成多段非连续的旋转抛物面反射面。

另外，在具体实现过程中，所述光反射模块还可进一步只包含1-2个旋转抛物镜面，从而形成非连续反射面信号传输，具体来说：当所述光发射模块随旋转体旋转到某一旋转抛物镜面的反射范围时，该光发射模块沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号，并由该旋转抛物镜面所对应的光接收模块来接收通过该旋转抛物镜面反射来的光信号；当所述光发射模块随所述旋转体旋转到所有旋转抛物镜面的反射范围之外时，该光发射模块停止发射光信号，该实施例中光发射模块发射光信号的时机可以通过门逻辑电路来进行控制，从而优化了光反射模块的结构，使其更加简单。

进一步的，所述光发射模块在旋转体上可以设置多个，所述光接收模块在固定体上对应设置有多个，同时光发射模块和光接收模块均具有多传输通道。具体来说，为了提高数据传输的稳定性，可以通过增加通道数目，降低单个通道传输速率的方法来实现大数据量稳定传输，即多点发射和多点接收的方式，在具体实现中也可以将两种结构结合在一起使用，即多点多通道的传输结构，从而大大提高数据传输速度。

另外，上述的光发射模块可以由电光转换单元和聚焦透镜组成，该电光转换单元为半导体激光二极管；上述的光接收模块可以由聚集透镜和光电转换单元组成，该光电转换单元为光电二极管，在光接收模块上安装聚焦透镜是为了汇聚光反射模块的反射面所反射的光束，使其聚焦后的光束面积小于光电转换单元的有效面积，有效保证光信号的接收。

综上所述，该数据传输装置由于采用旋转抛物镜面反射，结构简单实用；且光路等长，数据传输稳定可靠，从而实现了数据由旋转体向固定体的可靠传输，使数据传输过程更加的稳定、数据传输速率更快。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，所述数据传输装置包括：

设置在计算机断层扫描成像设备的旋转体上的光发射模块，该光发射模块用于将所述旋转体在旋转过程中扫描采集到的数据信息转化为光信号，并沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号；

设置在所述计算机断层扫描成像设备的固定体上的光反射模块和光接收模块，其中：

所述光反射模块为旋转抛物镜面，该旋转抛物镜面位于所述光发射模块发射光信号的方向上，且该旋转抛物镜面的对称轴与所述旋转体旋转轴相平行，该旋转抛物镜面的反射镜宽度能完全反射全部光束；

所述光接收模块位于所述旋转抛物镜面的焦点处，用于接收通过所述光反射模块反射来的光信号。

2.根据权利要求1所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述光反射模块进一步包括多个旋转抛物镜面，且所述多个旋转抛物镜面的每一个反射面均对应有一个光接收模块。

3.根据权利要求2所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述多个旋转抛物镜面进一步为四个旋转抛物镜面，该四个旋转抛物镜面相邻连续连接，将圆周划分为90度角的四个区域，其中：

当所述光发射模块随旋转体旋转到相应角度的区域时，由该相应角度的区域所对应的光接收模块来接收光信号。

4.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述数据传输装置进一步采用多个光发射模块对应一个光接收模块，使所述光接收模块接收光信号的角度范围限定在预设的范围内。

5.根据权利要求4所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

根据所述光接收模块接收光信号的角度范围，使所述旋转抛物镜面限定在该角度范围内，组成多段非连续的旋转抛物镜面。

6.根据权利要求1所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述光反射模块进一步包含1-2个旋转抛物镜面，形成非连续反射面信号传输，具体包括：

当所述光发射模块随旋转体旋转到某一旋转抛物镜面的反射范围时，该光发射模块沿平行于所述旋转体旋转轴的方向发射该光信号，并由该旋转抛物镜面所对应的光接收模块来接收通过该旋转抛物镜面反射来的光信号；当所述光发射模块随所述旋转体旋转到所有旋转抛物镜面的反射范围之外时，该光发射模块停止发射光信号。

7.根据权利要求1所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述光发射模块进一步在旋转体上设置有多个，所述光接收模块在固定体上对应设置有多个，且所述光发射模块和光接收模块均具有多传输通道。

8.根据权利要求1-3其中之一所述的计算机断层扫描成像设备中基于旋转抛物面的数据传输装置，其特征在于，

所述光发射模块由电光转换单元和聚焦透镜组成，该电光转换单元为半导体激光二极管；

所述光接收模块由聚集透镜和光电转换单元组成，该光电转换单元为光电二极管。

Images