CN1367922A - 读取挠性存储薄片的设备 - Google Patents

Abstract

一种存储薄片(12)的扫描设备,包括一个具有快速旋转偏转元件(54)的扫描和输送单元(14),该偏转元件产生在一个平面中旋转的读取光束(36)。在驱动带(70)的作用下,一个设置在部分圆筒形支承壁(28)上的存储薄片(12)沿轴向移动。从而存储薄片被沿着小螺距的螺旋线读取。

Description

读取挠性存储薄片的设备

本发明涉及一种与权利要求1前序部分相一致的读取挠性存储薄片的设备。

近来，正使用挠性存储薄片代替X光片。当电离放射线或X射线照射这种薄片时，会产生亚稳存储中心(metastable storage centre)，这些亚稳存储中心是晶格缺陷或彩色中心(colour centre)(或一般的捕获中心(trap centre))，这些中心已经捕获了一个由电离辐射产生的载荷子(电子或空穴)。这种存储中心在很长时间内都是稳定的。如果用相应波长的很窄的激光束来照射存储中心，那么存储中心就会进入更高的激发状态，这样，在发出被称为光激发荧光(photostimulated luminescence)(PSL)的光的情况下载荷子可以重新组合。即将提到的后面的过程也被简称为存储中心的重组。

在大量X光已经照射过的存储薄片的这些点上，使用读取光束读取该点得到的光量子数比只接收几束X光的那些点的光量子数多。如果在两个维度上对存储薄片进行扫描，那么接收PSL的光检波器的输出信号与传统的X光片的光密度相对应。

在公知的读取设备中，通过在一个鼓的外表面上设置存储薄片、旋转鼓并沿鼓的母线移动读取单元而实现对存储薄片进行两维扫描，所述读取单元包括一个激光源和一个光检波器。

这种也公知地用于扫描图像的鼓型扫描器是有缺点的，即它们具有较大的移动团(moving masses)，且能达到的扫描速度很小，由于这个事实而使扫描过程要用很长一段时间。

本发明的目的是提供一种与权利要求1的前序部分相一致的读取设备，其中移动团较小并能实现高扫描速度和短扫描时间。

根据本发明，使用具有权利要求1中所述特征的读取设备来实现这个目的。

在本发明的读取设备中，存储薄片支架具有一个部分圆筒或一个圆筒的形式，而光偏转元件被设置在该圆筒表面的轴线上。该偏转元件生成细的旋转读取光束，该光束扫描存储薄片的内表面。该光偏转元件只需要很小的体积，质量很小。由于这种结构，所以本发明的读取设备能以更高的速度或每分钟转数而很好地工作。

从属权利要求中描述了本发明的更有益的改进。

如果根据权利要求2，用一个五棱镜作为读取光束的偏转元件，就能得到特别精确的偏转。读取光束的反射光与辐射的轴向精确地成90，并射入径向观测方向，无需抵抗棱镜是否确实对准。支承着(journalling)棱镜承载轴的轴承的运转对读取光束的偏转没有影响。从而可以用使轴作某种运转的简单结构的电机来转动光偏转元件而不会降低光偏转的精度。

如权利要求3所述的本发明的改进，还能用光偏转元件使读取光束聚焦到存储薄片的内表面上。

在权利要求4所述的读取设备中，有一个读取光源，它本身已经提供很小横截面及小发散度的读取光束。这使得把光偏转元件构造成很小的元件成为可能。

如权利要求5所述的本发明的进一步改进的优点在于，由于读取设备的小型化结构，使得把读取光源设置得离开圆筒形表面的轴线一段距离成为可能。

在权利要求6所述的读取设备中，精确地把位于平行于支承面的轴线的轴线上的激光器发出的光偏转到支承面的轴线上的两个反射镜处于固定的相对位置上，因为这两个偏转反射镜是一个单个的刚性光学元件的部件。由于减少了调整步骤，因而这点是有益的。

如权利要求7所述的进一步改进是有益的，因为只需要一个单个偏转反射镜即可提供射到薄片支架的轴线上的入射激光束。

如权利要求8所述的改进具有这样的优点，即，半导体激光二极管的读取光束具有圆形的横截面，这种横截面导致在两个扫描方向上具有相同尺寸的扫描图像的像素。

如权利要求9所述的本发明的改进的益处在于利用尽可能多的荧光。还有一个优点在于，探测由存储薄片沿着圆形扫描轨迹发射的荧光的效率是恒定的这个事实。从而不需要对所探测的荧光信号进行随后的校正。

在如权利要求10所述的设备中，光检波器可以具有一个较小的半径，从而检波器的成本也会较小。具有这样的优点的同时，仍然可以使用在较大半径处产生的光，因为环形反射镜把这种光反射到一个相对的反射镜上，该相对的反射镜接着会把光反射进光检波器中。

如权利要求11所述的本发明的改进也是有益的，益处在于使用尽可能多的荧光，这样的荧光是在激光的照射后由存储薄片发出的。

在如权利要求12所述的设备中，可以不用中间的方向改变齿轮而由设置在与光检波器相对的反射镜后面或里面的电机来直接驱动光偏转元件。

从这点来看，如权利要求13所述的本发明的改进是有益的，因为这种光也被导向光检波器，该光以大角度照射到反射镜上(掠射照射(grazing impingement))。从而增加了荧光的检测效率。由于所测量到的荧光光强与激光光强成比例，还与检测效率成比例，因此可以减小激光的光强而仍然得到同样的检测(demeasuring)系统的灵敏度。这样的益处是：可以使用低成本的激光源。

使用如权利要求14所述的本发明的改进，能使得与光检波器相对的反射镜也能起到一个读取光的吸收层的作用。因而可以避免不想要的激光反射，这些不想要的激光反射会导致还不应被扫描的位于薄区的区域内的存储中心被激发出荧光。这会导致较差的图像清晰度。同时存储薄片的对比度会显著降低。

在权利要求15中所述的反射镜的几何形状是有益的，因为该反射镜可以具有一个较大的径向延伸而没有较大的轴向延伸且在其径向的外部不需要薄壁部分。并且，所设置的输送存储薄片跨过由薄片支架限定的读取缝隙的输送部件，可以被设置在邻近反射镜的轴向末端，这样的益处在于，在读取缝隙的位置沿轴向精确地推进存储薄片。

如权利要求16所述的设备中，被反射的光将不会在圆周方向上传播很久，而会被漫反射到光检波器。

如果如权利要求17所述，反射镜是一个铸造的元件，那么在铸造工序中就可以把反射镜的光学表面加工出来。这些表面不需要或只要很少的最终处理。

如权利要求18所述的本发明的进一步改进的益处是：进一步减小到达光检波器的读取光的总量。

如权利要求19所述的本发明的进一步改进也是有用的，因为通过增加整个检测表面可以检测到尽可能多的荧光。从而可以有最大量的荧光用于产生电信号。

权利要求20和21从某种程度上说涉及驱动光偏转元件的方法，在这种方法中，光偏转元件和与之相联的驱动电机只需要很小的空间。

在如权利要求22所述的设备中，来自扫描圆周(读取光束的旋转面和弯曲成圆筒形或部分圆筒几何形状的存储薄片的感光内表面的相交处)的PSL用于在两个半空间中(即，在读取光束的旋转面的两侧上)产生电信号。

由于使读取光远离检波器，因而如权利要求23所述的本发明的改进是有益的。此外还避免了不希望得到的读取光的反射，不希望得到的读取光的反射会读取存储薄片上远离实际扫描点的其它点，并会因此而导致在存储薄片的错误读取。

如权利要求24所述的本发明的改进是特别有益的，益处在于要被读取的存储薄片被设置在薄片支架元件的外表面上。虽然有这样的事实，但读取光束在整个360°范围内都可以充分接触到存储薄片内表面。

如权利要求25所述的本发明的改进使得存储薄片在薄片支架上的设置很简单，可弹性弯曲的存储薄片中产生的力确保存储薄片紧贴在薄片支架的支承表面上。由于可以减小可能由读取光的聚焦环外面的存储薄片的不精确的径向定位而引起的图像不良分辨率或清晰度，因而这是有益的。

在如权利要求26所述的设备中，还有使光检波器避免环境光干扰的更好的保护措施。

如果阻光刷元件(light blocking brush element)被制成如权利要求27所述的那样，则存储薄片能在小摩擦力因而小磨损的条件下移动经过由刷元件形成的光障(light barrier)。

权利要求28和29涉及有益的解决方法，该方法用于使存储薄片的与薄片承载器的支承表面可靠无损地面接触，而不会机械地影响容易形成刮痕的存储薄片的正面。

权利要求30描述了一种方法，该方法使存储薄片相对于，读取光束在其中以简单方式旋转的横断面轴向运动。

权利要求31的改进是有用的，因为消除了在输送部件的影响下存储薄片在轴向上倾斜的危险。

如权利要求32所述的本发明的改进的益处在于：保证输送部件和存储薄片之间良好而可靠的摩擦接触。

权利要求33的改进导致输送部件和存储薄片之间的较大面积的接触，从而避免了输送部件和存储薄片之间不可控制的滑动。

如权利要求34所述的读取设备的益处在于：没有读取光束可以泄露。而且没有环境光能不被衰减就到达光检波器。

如权利要求35所述的本发明的改进确保了读取光—该读取光可能横贯存储薄片(在不具备背面吸收层的存储薄片的情况下)，或者会到达屏蔽元件或薄片导向元件—会被吸收并且不会被反射回存储薄片，被反射回薄片的读取光可能会再次导致如上文已经指出的那种误读取。所表示的屏蔽元件和/或薄片导向元件的结构也使得可以使用不包括吸收读取光的背层的这种存储薄片。

如权利要求36所述的设备使得可以把小存储薄片—如代替传统的牙科口内X光片的存储薄片—不需要特别费力而直接送给正在运转的轴向驱动部件。

在如权利要求37所述的设备中，小存储薄片被定位放置在靠近轴向驱动部件输入端的一点处。所以，在定位部件和第二驱动部件的输入端之间的通路上不会出现没有对准的情况。

如权利要求38所述的改进使小存储薄片的触觉定位成为可能。

在权利要求39所述的设备中，在定位元件和薄片支架的支承表面之间有一个平滑的过渡。

在如权利要求40所述的设备中，可以同时读取多个小存储薄片。

用一个机械的或光学机械的(optomechanical)位置编码器来测量读取光束的角位置将意味着要有一个昂贵的编码器来才能取得所需的图像分辨率。同时该编码器将不得不以高测量速率来测量角位置。如权利要求41所述，用简单机械和电子元件获得了表示读取光束的角位置的可靠而精确的信号。

在权利要求42所述的设备中，至少图像的区域被快速存入一个存储器中。这使得可以在把图像信号传给计算机而进一步处理之前就对在设备中已经读取的与希望得到的图像像素不一致的信号进行预处理和过滤。

在如权利要求43所述的设备中，光检波器的实际暗电流被连续测量。根据所测量到的暗电流，可以设定暗电流的阈值，暗电流的阈值被用于将与没有接收到光的图像点有关的图像信号设定为零。

在权利要求44所述的设备中，减小了通向外部处理器的数据的通量(flux of data)。这使得可以使用在市场上能买到的相对较慢的接口。对连续的图像信号进行平均的益处在于改善了信号噪声比。

在如权利要求45所述的设备中，被结合成一个平均信号的图像信号的数目可以有变化。通常在小尺寸的牙科口内图像中要求图像的高分辨率，而在牙科全景图像中稍微小一点的分辨率是可以接受的。所以由与设备相联的电子装置处理的信息的总量在全景图像和口内图像方面大约相同。

在权利要求46所述的设备中，根据要扫描的薄片的尺寸自动地对平均的范围进行调整。

在权利要求47中，对薄片的尺寸的辨别很简单。如果在薄片支架的薄片定位部件中辨别出小存储薄片，那么设备就被设置成为高分辨率模式。

如权利要求48所述的本发明的进一步改进的益处在于减小通向外部处理器的数据的通量。

在如权利要求49所述的设备中，与多个小尺寸口内存储薄片相关的图像信号可以被快速地存入设备本身的图像信号存储器中。使用经济的接口，图像数据可以以较低的速度传送给外部数据处理单元。

在如权利要求50所述的设备中，在由光检波器提供的输出信号中，只使用那些对应于存储薄片的图像点的信号，而对应于设置在薄片支架上的存储薄片的外部上的读取点位置的那些部分的输出信号被排除。通过检测由数据归约电路(data reduction circuit)给出的一系列给定数目的非零图像信号，可以容易地辨别存储薄片边缘。

理想的是根据不同尺寸或不同性能的存储薄片来改变光检波器的增益。使用如权利要求51所述的设备可以实现上述目的。

在如权利要求52所述的设备中，光检波器的增益可以相应于设置在薄片支架上的存储薄片的尺寸而自动调整，该尺寸是存储薄片之敏感度和曝光过程中的辐射剂量条件的指示值。

在如权利要求53所述的设备中，可以完全或部分地用手工来调整检波器增益。这使得可以根据当地扫描条件并根据某个牙医或医生喜欢使用的存储薄片的类型和光密度而对检波器增益进行一些基础调整。

权利要求54所述的设备的益处在于：设备只占用微小空间。同时在区域范围内有一些利用重力来输送存储薄片，在这些区域中没有正轴向(positive axial)驱动部件。

权利要求55中的进一步改进的益处是能容易地把读取存储薄片取走。

在如权利要求56中所述的设备中，很容易抓取被读过的存储薄片。

下面将参照附图对本发明进行更为详尽的描述。

图1是从装薄片侧看过去的一个用于读取存储薄片的扫描器的透视图；

图2是从薄片的排出侧看去的图1所示扫描器的透视图，在该图中外壳的一个端壁被部分剖开；

图3是从装片侧看去的图1和图2所示扫描器的扫描和输送单元的透视图；

图4是图3的扫描和输送单元之主要部分的放大透视图；

图5是图3所示扫描和输送单元的横截面，该截面取自一个读取光束在其中旋转的平面中；

图6是薄片输送单元的一个进一步放大示意图；

图7是图1所示扫描器之检波器单元的一个透视图；

图8是扫描及输送单元之光学元件的一个横截面，该光学元件同时形成一个滤光器、一个反射镜和一个屏蔽元件；

图9是一个载有两个光偏转层的光波导的侧视图；

图10是在读出存储薄片的扫描器中使用的改进的扫描单元的示意性轴向横截面；

图11是用于读出存储薄片的更进一步改进的扫描器的轴向横截面；

图12是更进一步改进的扫描单元的扫描部分的轴向截面；

图13是用于对图1至12所述的扫描器的光检波器中发出的信号进行预处理和缓冲的电子线路的框图；和

图14是更进一步改进的扫描器的立面图。

图1表示一个基本以10表示的扫描器，用于读出光学存储薄片12。存储薄片12具有矩形片的形式，由一个挠性塑胶基质制成，大量磷颗粒均匀地分布并嵌入基质之中。另外，也可以用大量磷颗粒均匀地涂覆在基质上。磷颗粒之间的距离很小，以保证存储薄片的高分辨度。磷颗粒之间一般的平均距离是在几个μm的范围内。

磷颗粒由存储磷材料—如卤化碱或碱土卤化盐—制成，它们被适当地掺入(比如用重金属离子)从而在电离射线的辐射下在其中产生亚稳存储中心。选择盐的掺入从而存储中心具有能由X光，具体地说，是在医学诊断中使用的这种X光，增加粒子数的亚稳状态。这种亚稳状态从约10分钟到1个小时的区间范围内是稳定的。如果适当波长(如红光)的激光照射到存储中心的亚稳状态，那么亚稳存储中心就会转换成更高的激发状态，载荷子可以从这个状态重新组合发出荧光(PSL)。该PSL一般是蓝光。

如果使用横截面很小(10μm到50μm)的读取光束对被激发的颜色中心(colour centre)进行光学激发，对密度对应于X光的光强的被激发的颜色中心的读取也只是局部的。如果荧光被传导给一个光检波器，比如一个光电倍增器，那么可以得到相应于考虑的测量或读取点中的X光光强的电信号。通过移动读取光束使之沿两个相互垂直的坐标方向跨过存储薄片，可以得到一个已经转换成电信号的X光图像。

图1所示的扫描器具有一个基本由14表示的扫描和输送单元以及一个基本由16表示的检波器单元。该检波器单元16被正啮合(positivelyengage)并安放进扫描和输送单元14中。

下面将参照附图2-6对扫描和输送单元14进行详细描述。扫描和输送单元14具有一个主壳体18，其横截面基本与一个槽的横截面相对应。两个立壁22、24与底壁20整体形成，底壁20平行于底壁20的纵轴延伸。立壁22、24包括一个向壳体的中间平面延伸的成角度的台肩26。台肩26的自由端承载着一个半圆筒形的支承壁28。

在本申请的权利要求书和说明书中，支承壁28的轴线将被简称为读取设备的“轴线”。

图2中作为前端的主壳体18的末端由一个平齐端壁30封闭。

在更靠近主壳体18的出口端的区域中，主壳体18承载着一个圆盘形的中间壁32。该中间壁32在其下部承载着一个棒形激光器34，该激光器提供直径很小的聚焦读取光束36。该棒形激光器34平行于支承壁28的轴线而延伸，因而激光器的轴线与支承壁28的轴线之间有一定距离。一般地，读取光束36在焦点处的直径可以在相应于X光图像之分辨率的10μm到50μm之间，该图像由存储薄片12以相应分布的亚稳激发的颜色中心的形式记录下来，且线对密度为10-50线对/mm。

正如可以从图4中看到的那样，应用两个由主壳体18以未在附图中详示的方式承载的45°偏转反射镜38、40，读取光束36被偏转到支承壁28的轴线上。

中间壁32具有一个中轴开口42，该开口容纳由中间壁32的后侧承载的电驱动电机46的电机轴44。电机轴44承载圆筒形棱镜承载元件48，该元件的1/4已经被铣掉，如50所示。

形成于棱镜承载元件48中的容座(receptalce)52容纳着一个五棱镜54。后者把读取光束36偏转向径向。为了把读取光束36聚焦到存储薄片12的内表面，在五棱镜54的出射面(exit surface)上设置一个会聚透镜56，比如，通过把透镜粘到上面或通过把透镜与互棱镜形成整体。

上述的元件36-54联合在一起形成了一个偏转单元56，这使得读取光束36在横截面中旋转，这里该横截面也被称为光束面或光束的旋转面。

狭窄的半圆筒形固定元件58承载着有三个基本由60表示的输送单元。这些输送单元每个都具有两个彼此隔开相对的轴颈壁(journallingwall)62、64，每个轴颈壁分别支承两个辊66、68的一端。输送带70在辊66、68上运行。输送带70由一种以高摩擦力与存储薄片12的材料联动的材料制成。各输送单元60每个都包括一个承载位置编码器74的驱动电机72。在一个未在图1-7中示出的控制单元的作用下，各输送单元60保持电同步。

压力辊76分别与输送带70的径向向内的工作运行相关联。压力辊76被安装在支承壁28的内表面，在轴颈吊耳78、80的作用下自由转动。

在读取光束38的旋转平面上，在支承壁28上形成一个在圆周方向上延伸的狭口82(参见图2)。因而读取光束36可到达包含磷颗粒的存储薄片12的感光面。存储薄片12设置在支承壁28上，从而其感光面正对着支承壁28的轴线。

保护壁83围绕着与固定元件58同轴的输送单元60。保护壁83的内表面上设有一个吸收读取光的层85。因而，如果需要的话，也可以使用没有吸收读取光功能的背层的存储薄片。

如下所述可以实现上述的使用扫描和输送单元14对存储薄片12进行扫描：

存储薄片12设置在支承壁28上，从而其存储层正对着向下的方向。存储薄片12以相应的弯曲状态移进固定元件58和支承壁28之间限定的缝隙84中。在该缝隙中，通过输送带70的运行而使存储薄片12被啮合，而压力辊76确保存储薄片12凸起的背面侧与输送带70之间预定的摩擦接触。输送带70被连续驱动且驱动电机46被起动。结果存储薄片12沿着螺旋线被连续扫描。该螺旋线具有与读取光束36的直径相应的宽度，与支承壁28的半径相应的半径，以及与输送带的速度和偏转单元的每分钟转数相应的螺距。可以根据与电机46相联的位置编码器47和位置编码器74的输出信号识别出读取光36轰击存储薄片12的有效点(读取点)。

检波器单元16用于测量在各有效读取点处获得的荧光。如同可以从图7中更详细地看到的那样，检波器单元16具有一个包含底壁88的检波器壳体86。立壁90、92与底壁88的侧面边缘整体形成。如图中所示，立壁90、92的上端承载着向内延伸的台肩94和圆筒形支承壁96以及封闭检波器壳体86的左端的端壁98。

选择检波器壳体86的外侧轮廓，从而容许检波器壳体86在主壳体18的左侧部分中正啮合(positive engagement)。

较大直径的光电倍增器100设置在支承壁96中，从而其入口窗102邻近狭口82。滤光器104横跨入口102而设置，该滤光器透射荧光但阻挡读取光。

如果与位置编码器47和74的输出信号一起记录光电倍增器100的输出信号，那么可以得到先前在存储薄片12中形成的磷颗粒的激活的亚稳彩色中心形式的X光图像的电图像。然后，在改变再现比例、强调细节、提高信号/噪音比等方面，可以对该图像进行进一步的电处理。也可以以原始形式和/或只占微小空间的数字处理形式把X光图像存入档案。

一旦存储薄片12已经被读出，它就会被清除光完全照射以清除最后残存的存储中心。之后，可以用该存储薄片获取其它X光图像。

为了能利用为了测量的目的从读取点射入右侧空间中的荧光，可以把中间壁32制成一个反射镜。下面将参照图8对这样作的一个方法进行描述。

一个滤光器106由透射荧光但吸收读取光的材料制成。滤光器的截头圆锥形周壁107承载反射层108。另外一个反射层110设置在滤光器106的背面。

或者，圆周反射层108’可以设置在滤光器106的如108’所示处的外圆周表面上。从而该层可容易地与层110镀在一起且反射光被过滤。

由于设置了滤光器106，因而反射后的读取光不能再次轰击到存储薄片12的感光表面上，正如上面已经指出的，这种再次轰击可能导致错误地读取存储薄片。另一方面，从有效读取点发出而射入如图中所示的右半侧的空间的荧光将会被反射进光电倍增器100的入口窗102中。

图9表示一棒状几何形状的单片光波导112。其两端具有45°倾斜端面且在这两个倾斜端面每一个上都设有偏转层114、116。因而该单片光波导112可以代替两个偏转反射镜38、40，这有助于安装并调整扫描和输送单元。

在根据图10的改进实施方案中，功能相应于已经在图1-10中描述过的那些元件的功能被给予相同的附图标记。这些元件不需要在下面详细描述。

在图10的扫描器中，用另一个光电倍增器100’的入口窗102’代替端壁30，该光电倍增器100’正对着光电倍增器100，从而整个的布置关于狭口82对称。两个光电倍增器100和100’的输出信号被电增加，然后进行如同上文所述的有关光电倍增器100那样的进一步处理。

图10所示的扫描器的进一步改进在于这样的事实，即，棱镜承载元件48具有一个与之整体形成的涡轮转子118。涡轮转子118暴露于从压力空气通道120的端部中喷出的喷气中，该压力空气通道120形成于覆盖着光电倍增器100之滤光器104的透明盘122中。排气空气通道124也形成于盘122中。排气通道124把从涡轮转子118中排出的压强降低的(detended)空气排出到大气中。

为了测量五棱镜54(图10所示简化为一个反射镜)的位置，在没有被存储薄片12覆盖的角区域中设置一个光电二极管126。读取光束36每经过一次，二极管126为扫描器之控制单元提供一个触发信号。在两个连续的触发信号之间的读取光束36的实际瞬时位置根据以时间为基础的接连的触发脉冲被内插。

在图11所示的实施方案中，与已经在上文中描述过的元件类似的元件仍采用相同的附图标记。这些元件也没有详细描述。存储薄片12设置在圆筒形支承鼓128的内表面上。圆筒形支承鼓128通过由驱动电机132驱动的丝杠130在轴向上移动。位置编码器134连接至驱动电机132。

通过在薄片支架128的外周壁上由136表示的地方穿孔，可以改善存储薄片12与薄片支架128之内表面的良好接触。在该穿孔的各开口136的后面，有一个与真空源140连通的环形吸气室138。

以与参照图1-7所描述的方式相类似的方式对读取光束36进行偏转。当驱动电机46与132被同时起动时，存储薄片的感光面也会沿着螺距很小的螺旋线被扫描，且光电倍增器100的输出信号会与位置编码器47和134的输出信号一起被记录下来。

在图11所示的扫描器中，可以沿着薄片支架128的整个圆周读取存储薄片，而在前面的附图所示的实施方案中，以180°的角度对存储薄片进行读取。

而且，在图11所示的实施方案中，环形反射镜142设置在支承壁96上容纳光电倍增器的那一端，其邻近狭口82。环形反射镜142被制成具有一个截头圆锥形的反射层144。这样的优点在于也可以捕获在基本垂直于设备的轴线方向中传播的荧光。

在上述对各种扫描器的描述中，已经假定这些扫描器被用于扫描较大尺寸的存储薄片，即，用于获取颚的全景图像的存储薄片或尺寸为20×30cm的医学检查薄片。

上述扫描器也可以用于尺寸与获取口内图像时所用的传统X光片的尺寸相应，即，3×4cm的小存储薄片。

为了有助于这种小存储薄片的对正定位，支承壁28被制成具有三个定位凹槽146，这些凹口与输送带70中相关的一个沿轴向上对准。定位凹口146紧邻着读取光束在其中旋转的平面而设置。每个定位凹口都具有一个倾斜底壁148，该底壁朝着读取光束36的旋转平面上升。各定位凹口146的外周轮廓与一个矩形相应。

微型开关150的启动元件分别穿过底壁148的小开口而伸出。微型开关150输出表示小存储薄片已经被放置在相应的定位凹口中的信号。该输出信号用于在不同的操作模式之间对扫描器的电子线路(electronics)进行切换，就象下面将参照图13进行详细描述的。

为了密封扫描单元的读取缝隙而隔绝环境光，分别在保护壁83的上游和下游端设置半圆形的刷元件152、154。正如可以从图1的放大图中看到的那样，刷元件152、154包括刷毛156，刷毛沿向前输送的方向倾斜，以便使存储薄片可以在小摩擦力的情况下被移动通过刷元件。

作为可替换的方式或者对此的补充，可以设置这样的刷毛，它由支承壁28承载并也沿向前输送的方向上倾斜地在径向向外的方向上延伸。

虽然附图中示出了的三个输送带70和三个定位凹口146，但在实际应用的实施方案中，这些元件的个数可以多于或少于三个。在优选的实际应用的实施方案中，设置四个输送带70和四个对正的定位凹口146。

通过机械正耦合和/或电耦合，可以实现各输送带70的同步性。电耦合的意思是，比如，使用由从共用的控制电路接收到的脉冲进行驱动的步进电机来驱动输送带。在一个特别优选实施方案中，可以设置这样一个步进电机来通过合适的齿轮单元驱动两个输送带。

图12所示的扫描单元的元件中，与已经参照图1-12描述过的功能相同的元件具有相同附图标记。因而不再详细描述这些元件。

在图12所示的实施方案中使用的光电倍增器100的直径小于图7所示的光电倍增器，即，小于由支承壁28限定的圆筒的直径。环形反射镜158容纳光电倍增器100的窗口末端部分。反射镜158的镜面具有一个径向向外弯曲部分160和一个径向向内弯曲反射镜部分162。两个反射镜部分都是回转体，反射镜部分160具有较大的曲率半径，而反射镜部分162具有较小的曲率半径。两个反射镜部件都是部分回转抛物面。

中间壁32已被反射镜164替换，反射镜164有两个曲率半径分别较大和较小的反射镜部分166、168。反射镜164有中央开口165以安放驱动光偏转元件56的微型电动机或电机轴。反射镜部分166、168也是部分回转抛物面。

反射镜部分160的曲率半径小于反射镜部分166的曲率半径。

与电机46相连的旋转编码器47包括一个裂缝盘(slit disk)47a和一个光障(light barrier)47b。在图12所示实施方案中的该传感器，只用于控制电机46的速度，而不用于检测读取光束36的旋转位置。

反射镜158具有一个容纳光电倍增器100之窗口末端部分的法兰部分170。

在环形反射镜158的下部，设置了一个径向通道172，用于容纳短“圆”(圆波束)(circular beam)半导体激光器174。由后者提供的径向中的读取光束被反射镜176偏转至扫描器的轴线中。它会在位于如上所述的两个反射镜158和164之间的光束平面中旋转。

激光器174设置在壳体184中，螺钉190把壳体184与反射镜164的轴向螺柱186、188连接在一起。

在两个反射镜158和164之间的空隙的下部，设置着一个触发光电二极管178，光偏转元件56每旋转一次，该触发光电二极管就会被读取光束36照射一下。该光电二极管用于测量五棱镜54和光束36的实际旋转位置，就象下面将参照图13对此进行更详细解释的。

反射镜158和164的主体上设有容纳压力辊182的凹槽180，当输送带70移动存储薄片时，压力辊182在径向向内的方向上支承存储薄片。从而确保了输送带70与存储薄片外表面之间的良好的摩擦接触。

如同可以从图12的放大图中看到的那样，反射镜158的表面192粗糙不平，以便使光漫反射。表面192承载一个覆层194，该覆层透射荧光但吸收读取光。可以这样选择覆层194，以使其具有对PSL光漫反射的特性。

反射镜164的表面承载一个类似的覆层。反射镜164的表面可以有很好的反射性能或可以像表面192那样粗糙不平以对PSL漫反射。

图13是与扫描设备相连的电子电路的示意性框图。

在图13中，已经用箭头标出了供给用于控制另一个电路之操作的信号的线路。

一个可控制的高压源196为光电倍增器100(以及后来的另一个相对的光电倍增器100’)提供电力。从光电倍增器100输出的光电流被供给信号形成电路198，该电路会以模拟技术对从光电倍增器输出的信号进行整形、放大及过滤。

在一个模拟数字转换器(analog to digital convertor)200中，信号形成电路198产生的信号被数字化。阈电路202对模拟数字转换器200的输出信号进行处理。阈电路(threshhold circuit)202把从A/D转换器200接收到的信号与从处理器204接收到的阈信号(threshholdsignal)进行比较。如果接收到的信号小于阈值，则阈电路会输出“0”值信号。如果接收到的信号超过阈值信号，则信号会被通过到达输出端。

阈电路202的输出端与平均电路(averaging circuit)206相连。后者计算经过预定数量的接连的图像信号而取出的信号平均值，该预定数量由从处理器204接收到的控制信号给定。根据该预定数量的数字信号，平均电路206会输出一个单一的平均信号。所以，由平均电路206的输出端提供的数据通量(flux of data)只是输入的数据通量的几分之一。

从平均电路206输出的信号被供给由处理器204控制的切换电路208。切换电路208会把那些与位于设置在支承壁28上的存储薄片之周边内的图像点相对应的那些信号供给存储单元210，而把那些与扫描区域中在存储薄片边缘外部的扫描区域相对应的信号传给暗电流监控电路212。后者会根据输入信号确定平均暗电流信号和暗电流的平均噪音信号，这些信号被供给处理器204。

触发光电二极管178与计数器214的重置端“R”相连。计数器214的计数端“C”与自由运行时钟(free running clock)216的输出相连。从而计数器214的瞬时内容就表示出读取光束36的角位置。

第二计数器218具有一个接收从自由运行时钟219输出的脉冲，自由运行时钟219的操作状态(ON/OFF)和工作频率由处理器204控制。由时钟219提供的脉冲用于控制与三个输送带70相连的三个步进电机72，从而与被扫描的存储薄片的相应部分同步联动。

第二计数器218还具有一个重置端“R”，当与存储薄片的轴向驱动单元联动的末端开关220被启动时，其接收一个信号。末端开关220可以是一个微型开关或一个光障等。因而计数器218的实际内容就表示出被扫描的存储薄片相对于光束平面(即，读取光束36在其中旋转的平面)的轴向位置。

计数器214和218的输出信号被写地址电路222以并列(juxtaposition)或级联(concatenation)的方式结合成一个单独的寻址信号。写地址电路222与快速固态读/写存储器224(RAM)的写地址端“WA”相连。读/写存储器224的数据输入端“DI”接收来自写控制电路226的数据，写控制电路的输入与切换电路(switching circuit)208的第一输出相连。

处理器204控制读地址电路228。读地址电路的输出与存储器224的读地址端“RA”相连。

存储器224的数据输出端“DO”与读控制电路230相连，读控制电路的输出与可以接到一个外部电脑上的数据线232相连，该电脑用于对图像数据进行类似提高图像对比度、改变图像比例、图像旋转等进一步的处理。

元件222-230一起形成了存储单元210。

根据由时钟216提供的适当频率的时钟信号，对电路198-226进行计时，时钟216除了有与计数器214相连的输出外，还具有没有详细示出的更高频率的输出。由时钟216计时的电路都已经在各方框的左上角处标出了小叉。获取图像信号并存储图像信号在实时中是以高速进行的，而从存储器224中读出图像信号则根据数据线232的传输容量可能会以较低速度进行。

处理器204与用于控制扫描设备之工作并为用户提供信息的显示器234和键盘236相连。处理器204与类似硬盘238这样的大存储器联合，如果需要的话还可以连接至打印机240以输出图像。

处理器204根据存储在硬盘238或ROM中的程序进行操作。通过由键盘236输入命令和数据可以改变处理器的操作。其它修改处理器204之工作的部件是微型开关150，其输出信号把要扫描的存储薄片的种类通知给处理器204。通常，记录牙科口内图像的小存储薄片无论在尺寸上还是感光度(sensitivity)上都与用于全景图像的大存储薄片不同。所以根据从微型开关150输出的信号，处理器204不仅识别存储薄片的边缘并使切换电路208相应地按程序工作，还可以根据所用的存储薄片的感光度使高压源196中的高压输出按程序工作，从而从光电倍增器100接收到的输出信号的全部范围基本对应于A/D转换器200的整个工作范围。

处理器204的另一个输入端与由可调电阻器242提供的可手工调整的信号源相连。该电阻器可用于限定由处理器204提供给高压源196的部分控制信号。这样做，扫描器就被调整为适应局部扫描条件，这些条件包括：杂散光、所用存储薄片的类型、所用光电倍增器的类型、各用户偏爱的光密度等等。

处理器204的另一个输出端控制自由运行时钟219，该自由运行时钟的输出信号用于启动与三个输送带70相连的步进电机72-1、72-2和72-3。从而实现三个输送带的电同步，并且决定了螺旋扫描线的螺距或连续扫描线之间的距离。如上所述，来自时钟219的信号输出也提供给计数器218的计数端“C”。

图14表示一个改进的扫描设备，其功能可与参照图1-7所述的设备相比。与已经在这些图中出现的元件功能类似的元件具有相同的附图标记，即使它们的形状有所不同。

图14所示的实施方案与图1-7所示的实施方案的主要区别在于这样的事实，即，支承壁28和主壳体18是回转体，且扫描器的轴线是垂直的。主壳体18由水平基板246承载。

具有截头圆锥形状的存储薄片收集壁248位于扫描和输送单元14的下面。因而，用于记录小的牙科口内图像的存储薄片250在离开扫描和输送单元14之后被收集。收集壁的轴向尺寸小于存储薄片250的长度，从而可以容易地抓取被排出的存储薄片250的上端。

在未在图中示出的另一实施方案中，在轴向上输送存储薄片的输送带被摩擦轮或摩擦辊(或者是沿着由支承壁28所限定的圆筒表面的母线而设置的这种轮或辊的组)所取代，这些摩擦轮或摩擦辊相互机械或电耦合以实现同步操作。

在上述描述中，参考了这样的存储薄片。应当理解到，在实际应用中，这些存储薄片是与薄片保持器或单向防光套(light tight one wayenvelope)一起使用的。这些元件在对存储薄片的潜像进行扫描之前被移走，并在存储薄片为了以后的使用而还原(清除残余的存储中心)之后附加到存储薄片上。

Claims (56)

1.一种读取挠性存储薄片的设备，包括：一个至少部分呈圆筒形的薄片支架(28、128)；固定部件(58、136-140)，其用于可释放地把存储薄片(12)覆在薄片支架(28、128)上；一个读取光源(34)，提供小直径的读取光束(36)，该光束的波长适于激活存储薄片(12)的亚稳存储中心；第一驱动部件(46)，其提供读取光束(36)与存储薄片(12)之间的第一相对运动，该第一相对运动在相对于薄片支架(28、128)的圆筒轴线之圆周方向上；第二驱动部件，其产生读取光束(36)与存储薄片(32)之间的第二相对运动，该第二相对运动在与薄片支架(28、128)的圆筒轴线平行的方向上；以及一个光检波器(100)，其对由读取光束(36)引起的存储薄片(12)的荧光起反应；其特征在于：薄片支架(28、128)承载存储薄片(12)，从而使存储薄片的感光层面向着径向向内的方向，即，感光层弯曲成凹圆筒形状，且一个旋转的光偏转元件(54)设置在薄片支架(28、128)的轴线上，通过该光偏转元件读取光束(36)被导向存储薄片(12)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该光偏转元件包括一个五棱镜(54)。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该光偏转元件(54)承载着一个透镜(55)，该透镜把读取光束(36)聚焦到存储薄片(12)上。

4.如权利要求1-3中的一个所述的设备，其特征在于，读取光源(34)是一个激光器。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，激光器(34)指向与薄片支架(28、128)平行的方向定向，以此所产生的光束(36)被偏转反射镜装置(38、40、114、118)偏转进入薄片支架(28、128)的轴线中并沿着所述的轴线射向光偏转元件(54)。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，偏转反射镜装置包括两个设置在固定的相对位置中的反射镜层(114、118)，所述反射镜层最好由一单片的光波导(112)承载。

7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，激光器(34)指向与薄片支架(28、128)的轴线相垂直的方向，以此所产生的激光束在一个偏转反射镜(176)的作用下被反射进薄片支架(28、128)的轴线中并射到光偏转元件(54)上。

8.如权利要求4-7中的一个所述的设备，其特征在于，激光器是一个圆形半导体激光器。

9.如权利要求1-8中的一个所述的设备，其特征在于，光检波器(100)是圆筒形并具有一个入口窗(102)，入口窗的半径与薄片支架(28、128)的圆筒形的表面的半径基本一致。

10.如权利要求1-8中的一个所述的设备，其特征在于，光检波器(100)的半径小于薄片支架(28、128)之圆筒形的表面的半径，且光检波器(100)的入口端容纳于环形反射镜(158)之中，该环形反射镜的外半径与薄片支架(28)的支承表面的半径基本一致。

11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，设置一个反射荧光的反射镜(108、110、164)，其相对于读取光束(36)的横向的旋转面与光检波器(100)相对设置。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述反射镜(108、110、164)被制成具有一个孔(42、165)，该孔容纳一个电机轴或小型电机的外壳。

13.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于，反射镜(108、110、164)具有一个截头椭圆体形或截头抛物面形的偏转层(108)。

14.如权利要求10-13中的一个所述的设备，其特征在于，反射镜包括设置在一个滤光器(106)的圆周表面和背面上的反射镜层(108、110)，该滤光器(106)透射荧光但吸收读取光。

15.如权利要求10-14中的一个所述的设备，其特征在于，反射镜(108、110、164)具有一个由两个汇合的回转曲面形成的反射镜表面，其中径向靠外的那个具有较大的曲率半径，而径向靠内的那个具有较小的曲率半径。

16.如权利要求10-15所述的设备，其特征在于，反射镜(164)的反射镜表面(192)制得粗糙不平以便对光进行漫反射。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，反射镜(164)是一个铸造元件，最好是一个铸铝或铸铝合金元件。

18.如权利要求10-17中的一个所述的设备，其特征在于，反射镜(108、110、164)具有一个被透射荧光但吸收读取光的层(194)所覆盖的反射镜表面(192)。

19.如权利要求1-18中的一个所述的设备，其特征在于，由一个小半径的电机(118)来驱动光偏转元件(54)。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，由一个涡轮转子(118)来驱动光偏转元件(54)。

21.如权利要求19所述的设备，其特征在于，由一个小型电机的转子来驱动光偏转元件(54)。

22.如权利要求1-19中的一个所述的设备，其特征在于，设置一个相同的第二光检波器(100’)，该第二光检波器(100’)与光检波器(100)关于读取光束(36)的旋转平面对称设置。

23.如权利要求1-22中的一个所述的设备，其特征在于，在光检波器(100、100’)的入口窗(102)前面设置一个滤光器(106)，所述滤光器透射荧光但吸收读取光。

24.如权利要求1-23中的一个所述的设备，其特征在于，薄片支架(28)限定了一个狭口(82)，该狭口位于读取光束的旋转平面中。

25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，设置一个导向元件(58)以小距离的间隔围绕着薄片支架(28)，从而在这两个元件之间形成的缝隙(84)确定了存储薄片在径向向内和向外的方向上的位置。

26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，在薄片支架(28)和围绕着该薄片支架的导向元件(58)之间形成的缝隙(84)处设置至少一个长条形的刷元件(152、154)。

27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，刷元件(152、154)的刷毛(156)向着向前的薄片输送方向倾斜。

28.如权利要求1-27中的一个所述的设备，其特征在于，固定部件(128)包括汇合到薄片支架(28)之支承表面中的吸气孔(136)。

29.如权利要求1-28中的一个所述的设备，其特征在于，固定部件至少部分由磁性材料制成，该磁性材料至少设置于薄片支架(28)的部分支承表面上，磁性固定元件适应于被定位在存储薄片(12)之上。

30.如权利要求1-29中的一个所述的设备，其特征在于，第二驱动部件包括至少一个与存储薄片(12)摩擦联动的驱动元件(70)。

31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，第二驱动部件包括多个以相等的圆周距离(circumferential distance)设置的驱动元件(70)。

32.如权利要求30或31所述的设备，其特征在于，设置压力部件(66、68、180)，确保在驱动元件(70)和存储薄片(12)之间的压力接触。

33.如权利要求29-31中的一个所述的设备，其特征在于，驱动元件包括驱动带(70)或至少一个摩擦轮或摩擦辊。

34.如权利要求24-33中的一个所述的设备，其特征在于，读取狭口(82)被一个屏蔽元件(83)环绕着。

35.如权利要求34所述的设备，其特征在于，屏蔽元件(83)和/或存储薄片导向元件(58)的面向内的表面具有一个吸收读取光的层(85)。

36.如权利要求1-35中的一个所述的设备，其特征在于，薄片支架(28)被制成具有至少一个适用于把小存储薄片沿支承部件(28)的圆周方向定位的定位部件(146)，所述定位部件(146)与第二驱动部件轴向对正。

37.如权利要求36所述的设备，其特征在于，所述定位部件(146)邻近于读取光束(36)的旋转平面而设置。

38.如权利要求36或37所述的设备，其特征在于，该定位部件是由形成于薄片支架(28)之外表面上的浅凹口(146)形成的。

39.如权利要求38所述的设备，其特征在于，定位凹口(146)的底壁(148)以这种方式倾斜，使得其轴向的下游端与薄片支架(28)的表面平齐。

40.如权利要求36-39中的一个所述的设备，其特征在于，第二驱动部件包括多个以相等的圆周距离设置的输送带(70)，并且为每个所述输送带(70)配置一个对准的定位部件(146)。

41.如权利要求1-40中的一个所述的设备，其特征在于，触发感光元件(178)设置在读取光束(36)的旋转平面中，该触发感光元件为计数器(214)提供触发信号，计数器的计数端(C)与自由运行时钟(216)相连，计数器的输出表示与第一驱动部件(46)相联的角位置编码器的输出。

42.如权利要求1-41中的一个所述的设备，其特征在于，光检波器(100)的输出信号被传给存储器(224)，由与第一和第二驱动部件相联的位置编码器(214、218)的输出信号为其编址。

43.如权利要求42所述的设备，其特征在于，与读取光束(36)不会轰击到存储薄片(12)的一部分的位置处的读取光束(36)的角度有关的光检波器(100)的输出信号用于计算(212)暗电流的阈值，且阈电路(202)把所有的比这样计算出的阈值小的信号都设置为等于零值。

44.如权利要求42或43所述的设备，其特征在于，图像信号被传给平均电路(206)，该平均电路把给定数量的连续图像信号组合为一个平均图像信号，该平均图像信号被传给图像信号存储器(224)。

45.如权利要求44所述的设备，其特征在于，为了确定要由平均电路(206)组合起来的图像信号的数目，分别设置控制部件(150、236)。

46.如权利要求45所述的设备，其特征在于存储薄片尺寸传感器(150)，它的输出信号用于控制被平均的信号的数目。

47.如权利要求46所述的设备，其特征在于，存储薄片尺寸传感器(150)是一个对位于设置在薄片支架(28)上的小薄片定位部件(146)中的小存储薄片的出现作出反应的传感器。

48.如权利要求42-47中的一个所述的设备，其特征在于，所述图像信号存储器(224)是一个快速存储存储器，且一个读出电路(230)与该存储器相连，其会以比读取速度小的速度输出包含在该存储器中的信号。

49.如权利要求48所述的设备，其特征在于，图像信号存储器(224)具有的容量对应于从设置在薄片支架(28)上的小存储薄片接收到的图像信号的整体。

50.如权利要求42-49中的一个所述的设备，其特征在于，利用对存储薄片边缘的位置作出反应的数据归约电路(208)，把图像信号传给图像信号存储器(224)，例如，通过大于阈值的连续多个图像信号识别出这样的事实，数据归约电路清除对应于存储薄片边缘外部的读取点的图像信号。

51.如权利要求1-50中的一个所述的设备，其特征在于，光检波器(100)是一个可控制的增益光检波器，且控制部件(204)与其相联，以便手工或自动设置检波器增益。

52.如权利要求51所述的设备，其特征在于，用存储薄片尺寸传感器(150)的输出信号来至少部分地设定光检波器(100)的增益。

53.如权利要求51或52所述的设备，其特征在于，用手工输入部件(242)至少部分地决定检波器增益。

54.如权利要求1-53中的一个所述的设备，其特征在于，薄片支架(28)的轴线定向为垂直方向。

55.如权利要求54所述的设备，其特征在于，存储薄片收集部件(248)被设置在薄片支架的薄片输出侧。

56.如权利要求55所述的设备，其特征在于，薄片收集部件(248)包括至少一个相对于垂直方向倾斜的收集表面。

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