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Die Erfindung betrifft eine Übertragungsstrecke zur kontaktlosen Übertragung wenigstens eines elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signals von einem ersten Geräteteil eines Daten erzeugenden Geräts an einen zweiten Geräteteil des Geräts mittels elektrischer und/oder elektro-magnetischer Kopplung, wobei der erste Geräteteil dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Geräts eine Relativbewegung zum zweiten Geräteteil auszuführen, wobei die Übertragungsstrecke eine erste Übertragungseinheit und eine zweite Übertragungseinheit umfasst, und wobei entweder die erste Übertragungseinheit oder die zweite Übertragungseinheit auf dem ersten Geräteteil anordenbar ist und die jeweils andere Übertragungseinheit auf dem zweiten Geräteteil anordenbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechend mit einer Übertragungsstrecke ausgestattetes, Daten erzeugendes Gerät.
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In einem Computertomographen (CT) kommt der Datenübertragung zwischen dem fest stehenden Halterahmen und dem hierzu rotierenden Drehkranz („Gantry“) eine wesentliche Rolle zu. Einerseits sind von der Gantry die einzelnen erzeugten Bilddaten an den Halterahmen zu übertragen, um sie von dort aus in die zentrale Bildverarbeitung weiterleiten zu können, und am Ende ein für das medizinische Personal ausreichend aussagekräftiges Gesamtbild bereitstellen zu können. Andererseits sind vom Halterahmen oftmals auch Daten, insbesondere Steuerdaten, im laufenden Betrieb an den Drehkranz zu übertragen.
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In einem CT findet eine Datenübertragung zwischen der Gantry und dem Halterahmen oftmals über Schleifringe statt. Diese haben aufgrund des direkten physikalischen Kontakts, welcher zur Übertragung zwischen einem Ring auf der Gantry und den Schleifkontakten am Halterahmen hergestellt wird, einen inhärenten Abrieb auf, welcher in einem Langzeitbetrieb die Stabilität der Übertragung beeinträchtigen kann, und deshalb ggf. zu kompensieren ist. Zudem wird durch den physikalischen Kontakt die Reibung erhöht, so dass für die Rotation selbst ein erhöhter Energieaufwand entstehen kann, was meist unerwünscht ist.
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Die immer höheren Datenmengen infolge der höheren Auflösung bei der Bildgebung und die daraus entstehenden Anforderungen an die Datenrate bei der Übertragung stellen ein noch nicht gelöstes Problem dar. Ein Ansatz ist, die Datenraten über den Einsatz von Richtkopplern, welche auf dielektrischen Wellenleitern basieren, zu verbessern. Die Übertragung erfolgt hierbei im Wesentlichen durch das elektro-magnetische, insbesondere optische Einkoppeln eines Signals, welches durch einen dielektrischen Wellenleiter auf der Gantry geführt wird, in einen weiteren dielektrischen Wellenleiter am Halterahmen über den Luftspalt hinweg.
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Ein gravierendes Problem ist hierbei ein nur schwer zu kontrollierender axial und radial variierender Versatz des Halterahmens zur Gantry während des Betriebs des CT infolge der Rotation der Gantry. Durch diesen variierenden Versatz ist der Abstand der beiden dielektrischen Wellenleiter, welche die wesentlichen Bestandteile des Richtkopplers bilden, nicht konstant. Aus der jeweiligen Ebene der beiden Wellenleiter betrachtet hat eine derartige Abstandsvariation eine normale und eine longitudinale Komponente, wobei die Variation der longitudinalen Komponente erhebliche Auswirkungen auf die Kopplungsstärke, also auf die empfangene Signalstärke aufweist. Die Kopplungsstärke zeigt dabei einen komplexen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Abstand der beiden Wellenleiter zueinander sowie ihrer jeweiligen geometrischen Parameter (vorrangig: Kopplungslänge und Querschnitt). Eine adäquate Lösung für das Problem ist noch nicht bekannt.
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Das genannte Problem ist jedoch nicht nur auf den Bereich medizinischer Tomographen beschränkt, sondern generell von Relevanz, wenn in einem Gerät mit zwei Geräteteilen, welche im Betrieb des Geräts eine Relativbewegung zueinander durchführen, Daten oder auch Energie von einem an den anderen Geräteteil zu übertragen sind, und dies aufgrund der Relativbewegung über eine Kabelverbindung nicht oder nicht sinnvoll zu erreichen wäre.
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Die
US 4 646 086 A zeigt eine Übertragungsstrecke zur Übertragung eines Laser-Signals zwischen zwei zueinander drehbar gelagerten Geräteteilen, wobei an einem Geräteteil ein LaserStrahl in einen zylindrischen Hohlspiegel unter Verwendung eines Strahlteilers derart eingekoppelt wird, dass das Laser-Signal sich vom Strahlteiler entlang der Spiegelwand in beiden Umlaufrichtungen ausbreitet. Ein im anderen Geräteteil angeordneter Sensor aus zwei spiegelbildlich angebrachten, ansonsten aber baugleichen Sensoren mit je einer Photodiode empfängt die beiden im Hohlspiegel entgegengesetzt umlaufenden Signale, wobei die Sensoren infolge der spiegelbildlichen Anordnung für unterschiedliche Winkelpositionen bzgl. des Einkopplungsortes eine unterschiedliche Signalleistung registrieren.
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Aus der
US 2006/0 274 853 A1 ist ein Computertomograph mit einem rotierenden Teil und einem stationären Teil bekannt, wobei ein Datenübertragungssystem zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil enthalten ist.
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Die
US 2010/0 310 039 A1 offenbart einen Drehkoppler für die Datenübertragung von einer Datenquelle zu einer Datensenke zwischen einem rotierenden Teil und einem stationären Teil.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Daten erzeugendes Gerät mit zwei Geräteteilen, welche im Betrieb des Geräts eine Relativbewegung zueinander durchführen, eine Übertragungsstrecke bereitzustellen, welche bei möglichst einfacher Bauweise eine möglichst stabile und sichere Übertragung von Daten und/oder Energie zwischen dem ersten Geräteteil und dem zweiten Geräteteil des Geräts erlauben soll.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Übertragungsstrecke zur kontaktlosen Übertragung wenigstens eines elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signals von einem ersten Geräteteil eines Daten erzeugenden Geräts an einen zweiten Geräteteil des Geräts mittels elektrischer und/oder elektro-magnetischer Kopplung, wobei der erste Geräteteil dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Geräts eine Relativbewegung zum zweiten Geräteteil auszuführen, wobei die Übertragungsstrecke eine erste Übertragungseinheit und eine zweite Übertragungseinheit umfasst, wobei entweder die erste Übertragungseinheit oder die zweite Übertragungseinheit auf dem ersten Geräteteil anordenbar ist und die jeweils andere Übertragungseinheit auf dem zweiten Geräteteil anordenbar ist, wobei die erste Übertragungseinheit einen ersten Koppler und einen ersten Hilfskoppler aufweist und sich die Dimensionen des ersten Hilfskopplers in Bezug auf die relevanten Längenskalen von denen des ersten Kopplers unterscheiden, wobei die zweite Übertragungseinheit einen zweiten Koppler aufweist, und wobei für die elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung die Kopplungsstärken zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler sowie zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler jeweils unterschiedliche funktionale Abstandsabhängigkeiten aufweisen. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Unter einem Daten erzeugenden Gerät ist ein Gerät zu verstehen, in welchem eine elektronische Erzeugung von Daten erfolgt. Insbesondere erfolgt die Erzeugung der Daten durch einen physikalischen Mess- und/oder Interaktionsprozess der bzw. mit der Umgebung des Geräts. Bevorzugt erfolgt hierbei die Messung bzw. Interaktion durch den ersten Geräteteil und eine weitere Datenverarbeitung auf dem zweiten Geräteteil. Unter einer Relativbewegung des ersten Geräteteils bezüglich des zweiten Geräteteils ist zu verstehen, dass im Betrieb des Daten erzeugenden Geräts der zweite Geräteteil bestimmungsgemäß fest stehend bezüglich seiner Umgebung bleibt, während der erste Geräteteil sich relativ zum zweiten Geräteteil und somit in selber Weise auch relativ zur Umgebung bewegt.
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Der Begriff einer Übertragungsstrecke soll hierbei eine Vorrichtung umfassen, welche wenigstens zwei Teile umfasst, wobei auf dem ersten Geräteteil und auf dem zweiten Geräteteil jeweils wenigstens ein Teil der Vorrichtung anzuordnen ist, und welche dazu eingerichtet ist, über einen physikalischen Prozess eine Übertragung der Daten vom ersten Geräteteil an den zweiten Geräteteil erlaubt.
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Unter einer elektrischen und/oder elektro-magnetischen Kopplung ist jede Kopplung umfasst, welche im Wesentlichen auf elektrischen und/oder elektro-magnetischen Prozessen beruht, also insbesondere eine kapazitive Kopplung und eine optische Richtkopplung. In diesem Sinne ist ein Koppler eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, über eine Kopplung der genannten Art zu einem weiteren, physikalisch gleichartigen Koppler eine Verbindung zur Übertragung eines Signals herzustellen, also beispielsweise zwei räumlich getrennte Elektroden zur Übertragung eines Signals mittels einer kapazitiven Kopplung zwischen den Elektroden bei hinreichend geringem Abstand. Als Kopplungsstärke ist in diesem Zusammenhang insbesondere die Intensität der die Kopplung begründenden physikalischen Wechselwirkung zwischen zwei Kopplern zu verstehen, die sich wiederum in der Intensität des Signals niederschlägt, welches mittels der betreffenden Kopplung von einem als Sender fungierenden Koppler zu einem als Empfänger fungierenden Koppler übertragen wurde.
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Für die elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung zur kontaktlosen Übertragung des wenigstens einen elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signals ist zunächst ein hinreichend geringer Abstand erforderlich, da die für die jeweilige Kopplung relevanten physikalischen Interaktionsprozesse jeweils mit zunehmendem Abstand schwächer werden. Die Kopplung erfolgt somit bevorzugt über eine Abstandsdimension zwischen der ersten Übertragungseinheit und der zweiten Übertragungseinheit, welche gegenüber den Abmessungen des Geräts um mehrere Größenordnungen kleiner ist. In einem derartigen Abstandsbereich können jedoch schon geringe Variationen des Abstands zwischen der ersten Übertragungseinheit und der zweiten Übertragungseinheit, wie sie infolge der Relativbewegung des ersten Geräteteils bezüglich des zweiten Geräteteils und des Spiels bei dieser Relativbewegung leicht auftreten können, zu erheblichen relativen Variationen im Abstand führen.
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Die für die jeweilige Kopplung relevanten physikalischen Interaktionsprozesse können dabei jedoch eine funktionale Abhängigkeit vom Abstand aufweisen, welche nicht notwendigerweise zu einem monotonen Anstieg der Kopplungsstärke bei abnehmendem Abstand führt, sondern auch komplexere funktionelle Abhängigkeiten aufweisen kann, beispielsweise infolge von destruktiven Interferenzen von Wellenanteilen des Signals und der nichttrivialen Abstandsabhängigkeit derartiger Interferenzen.
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Durch das Anordnen eines ersten Hilfskopplers in der ersten Übertragungseinheit, dessen Dimensionen sich im Rahmen der relevanten Längenskalen maßgeblich von denen des ersten Kopplers unterscheiden, kann nun eine zusätzliche Kopplung mit dem zweiten Koppler zur Übertragung des Signals bereitgestellt werden. Diese zusätzliche Kopplung lässt sich im Rahmen der zu erwartenden Abstandsvariationen infolge der Relativbewegung des ersten Geräteteils bezüglich des zweiten Geräteteils derart auslegen, dass die funktionelle Abstandsabhängigkeit der Kopplungsstärke sich wesentlich von der funktionellen Abstandsabhängigkeit der Kopplungsstärke zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler unterscheidet. Insbesondere weist die Kopplung zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler für solche Abstände jeweils einen Wert nahe eines lokalen Maximums auf, für welche die Kopplungsstärke zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler jeweils einen Wert nahe eines lokalen Minimums aufweist. Bevorzugt liegt somit für Abstände, in welchen bei einer der beiden Kopplungen eine destruktive Interferenz vorliegt, in der anderen Kopplung eine konstruktive Interferenz vor.
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Somit kann ermöglicht werden, trotz der Abstandsvariation und der damit schwankenden Kopplungsstärken immer wenigstens eine der beiden Kopplungen, also über den ersten Koppler oder über den ersten Hilfskoppler zum zweiten Koppler, zur Übertragung des Signals zu nutzen.
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Die Übertragung erfolgt dabei insbesondere derart, dass der erste Koppler und der erste Hilfskoppler jeweils als Sender arbeiten, und der zweite Koppler als ein Empfänger beide Signale empfängt, wobei die beiden Signale entsprechend zur Weiterverarbeitung voneinander zu trennen sind. Andererseits ist es auch möglich, den zweiten Koppler als Sender ein Signal aussenden zu lassen, und sowohl den ersten Koppler als auch den ersten Hilfskoppler das Signal empfangen zu lassen, wobei das abschließende Ausgangssignal aus den beiden empfangenen Signalen durch Überlagerung und ggf. Rauschunterdrückung gebildet werden kann. Die letztgenannte Variante ist technisch einfacher zu realisieren. Es ist bei mehreren Empfängern nur ein Sender erforderlich. Die Qualität des Empfangssignals ist durch die Überlagerung verbessert.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit dazu eingerichtet sind, das wenigstens eine elektrische und/oder elektro-magnetische Signal über wenigstens eine kapazitive Kopplung zwischen dem ersten Koppler und/oder dem ersten Hilfskoppler einerseits und dem zweiten Koppler andererseits zu übertragen. Der erste Koppler, der erste Hilfskoppler und der zweite Koppler sind in diesem Fall als Elektroden auszugestalten, wobei der erste Koppler und der zweite Koppler einerseits sowie der erste Hilfskoppler und der zweite Koppler andererseits jeweils eine Kapazität bilden. Hierzu sind hinsichtlich der zu verwendenden Potentiale sowie der räumlichen Abmessungen der Elektroden die Abstände in den beiden Kapazitäten entsprechend einzustellen. Die unterschiedlichen funktionalen Abstandsabhängigkeiten der beiden Kapazitäten sind bevorzugt über unterschiedliche Geometrien und/oder Dimensionierungen der Elektroden des ersten Kopplers und des ersten Hilfskopplers zu erreichen.
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Die zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signalen zwischen einem Sender und einem vom Sender räumlich getrennten Empfänger, welcher bezüglich des Senders eine Relativbewegung durchführt, ist eine kapazitive Kopplung insbesondere vorteilhaft, wenn die Relativbewegung im Wesentlichen quer zur Abstandsrichtung des ersten Kopplers und des ersten Hilfskopplers bzgl. des zweiten Kopplers erfolgt. Geringe Variationen der Abstände zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler bzw. zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler, welche jeweils zu einer Veränderung der Stärke der kapazitiven Kopplung führen könnten, können über die jeweils unterschiedlichen Kopplungsstärken der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität ausgeglichen werden. Insbesondere kann dabei auch ein Übersteuern eines Signals, welches durch die kapazitive Kopplung in einer Kapazität übertragen wurde, durch die verbleibende Kapazität ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise sind die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit dazu eingerichtet, das wenigstens eine elektrische und/oder elektro-magnetische Signal über eine optische Richtkopplung zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler einerseits und/oder dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler andererseits zu übertragen. Unter einer optischen Richtkopplung ist hierbei eine Kopplung zu verstehen, in welcher ein durch einen Wellenleiter geführtes optisches Signal, dessen Moden teilweise außerhalb des Wellenleiters propagieren, in einen zum Wellenleiter wenigstens streckenweise parallelen weiteren Wellenleiter „übersprechen“ und hierdurch auch dort für ein propagierendes optisches Signal sorgen.
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Die zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signalen zwischen einem Sender und einem vom Sender räumlich getrennten Empfänger, welcher bezüglich des Senders eine Relativbewegung durchführt, ist eine optische Richtkopplung vorteilhaft, wenn die Relativbewegung im Wesentlichen quer zur Abstandsrichtung des ersten Kopplers und des ersten Hilfskopplers bzgl. des zweiten Kopplers führt. Geringe Variationen der Abstände zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler bzw. zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler, welche jeweils zu einer Veränderung der Stärke der optischen Richtkopplung führen könnten, können über die jeweils unterschiedlichen Kopplungsstärken beiden Wellenleiter der ersten Übertragungseinheit mit dem Wellenleiter der zweiten Übertragungseinheit ausgeglichen werden.
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Bevorzugt sind dabei der erste Koppler, der erste Hilfskoppler und der zweite Koppler jeweils als dielektrische Wellenleiter ausgestaltet, wobei der erste Koppler und der erste Hilfskoppler wesentlich unterschiedliche Kopplungslängen aufweisen. Auf diese Weise lässt sich bei der optischen Richtkopplung die unterschiedliche funktionale Abstandsabhängigkeit der Kopplungen zwischen dem ersten Koppler bzw. dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler und somit die erwünschte Abdeckung eines großen Bereiches möglicher Abstände mit einer zur Übertragung hinreichenden Kopplungsstärke besonders einfach erzielen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Übertragungseinheit wenigstens einen weiteren Hilfskoppler auf. In bestimmten Anwendungen treten Abstandsvariationen zwischen der ersten Übertragungseinheit und der zweiten Übertragungseinheit infolge der Relativbewegung des ersten Geräteteils bezüglich des zweiten Geräteteils auf, welche die für die Kopplungsstärke relevanten Längenkonstanten wesentlich überschreiten. Insbesondere in einem solchen Fall kann nun durch eine hinreichende Variation in der Dimensionierung des ersten Kopplers und der Hilfskoppler eine möglichst gute Überdeckung aller Abstandswerte, welche bei der Relativbewegung auftreten, mit einer wenigstens für einen der genannten Koppler zur Übertragung des Signals hinreichenden Kopplungsstärke erreicht werden.
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Die Erfindung nennt weiter ein Daten erzeugendes Gerät, welche einen ersten Geräteteil, einen zweiten Geräteteil und eine Übertragungsstrecke der vorbeschriebenen Art umfasst, wobei der erste Geräteteil dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Geräts eine Relativbewegung zum zweiten Geräteteil auszuführen, und wobei entweder die erste Übertragungseinheit oder die zweite Übertragungseinheit der Übertragungsstrecke auf dem ersten Geräteteil angeordnet ist, und die jeweils andere Übertragungseinheit der Übertragungsstrecke auf dem zweiten Geräteteil angeordnet ist. Die für die Übertragungsstrecke und für ihre Weiterbildungen angegebenen Vorteile können sinngemäß auf das Daten erzeugende Gerät übertragen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Daten erzeugenden Geräts ist der erste Geräteteil dazu eingerichtet, im Betrieb des Geräts eine Rotationsbewegung bezüglich einer durch den zweiten Geräteteil fixierten Achse durchzuführen. Für die infolge der Rotationsbewegung auftretenden und durch diese beschränkten Abstandsvariationen, welche zwischen einer ersten Übertragungseinheit und einer zweiten Übertragungseinheit einer Übertragungsstrecke auftreten, ist die vorgeschlagene Ausgestaltung der ersten Übertragungseinheit und der zweiten Übertragungseinheit und die somit vorgeschlagene Art zur Übertragung des Signals besonders günstig. Insbesondere lässt sich bei der Signalverarbeitung auch eine infolge der Rotationsbewegung vorhandene Periodizität in den Abstandsvariationen und somit in den Kopplungsstärken berücksichtigen. Ist beispielsweise die erste Übertragungseinheit am zweiten Geräteteil angeordnet und dient somit vorrangig zum Empfang von Daten, so können - ggf. nach voriger Kalibrierung mit Hilfe von Testdurchläufen - periodisch auftretende Abstandsvariationen dazu verwendet werden, die Variationen der Kopplungsstärke zu antizipieren, und zum Empfang rotationsphasenweise selektiv vorrangig das Signal des ersten Kopplers oder vorrangig des ersten Hilfskopplers weiterzuverwenden.
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Günstigerweise sind hierbei die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit in bezüglich der Achse axialer Richtung zueinander angeordnet. Eine derartige Anordnung, in welchem die elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung vorrangig in axialer Richtung erfolgt, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn anwendungsbedingt das axiale Spiel des ersten Geräteteils infolge von Unwuchten o.ä. geringer ist als sein radiales Spiel.
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Andererseits kann es auch von Vorteil sein, wenn die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit in bezüglich der Achse radialer Richtung zueinander angeordnet sind. Eine derartige Anordnung, in welchem die elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung vorrangig in radialer Richtung erfolgt, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn anwendungsbedingt das radiale Spiel des ersten Geräteteils infolge von Unwuchten o.ä. geringer ist als sein axiales Spiel.
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Der konkrete Fall hängt insbesondere von der Masseverteilung innerhalb des ersten Geräteteils sowie des Weiteren davon ab, ob innerhalb des ersten Geräteteils eine Feinstruktur an weiteren Komponenten vorliegt, die während der Rotation ihrerseits eine Relativbewegung zum rotierenden ersten Geräteteil vollziehen, wodurch es zu Unwuchten kommen kann. Finden derartige Relativbewegungen von Komponenten innerhalb des ersten Geräteteils bezüglich zu diesem vorrangig in axialer Richtung statt, so erhöht sich das axiale Spiel. Weicht die Masseverteilung erheblich von einer Rotationssymmetrie ab, erfährt der erste Geräteteil bei seiner Rotation immer auch eine Beschleunigung mit einer erheblichen lokalen Radialkomponente. Bei der Anordnung der ersten Übertragungseinheit und der zweiten Übertragungseinheit sind bevorzugt derartige Faktoren zu berücksichtigen.
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In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Daten erzeugende Gerät als ein Computertomograph ausgebildet, wobei der erste Geräteteil durch einen Drehkranz (Gantry) gebildet wird und der zweite Geräteteil durch einen Halterahmen gebildet wird. Gerade bei einer Computertomographie wird in kurzer Zeit durch die Röntgenaufnahmen eine erhebliche Menge an Bilddaten erzeugt, welche aus Gründen der Anwendung unmittelbar an die medizinische Bildverarbeitung weiterzuleiten sind. Infolge der hohen Rotationsgeschwindigkeit der Gantry ist dabei bevorzugt eine kontaktlose Übertragung zu wählen. Die vorgeschlagene Ausgestaltung mit der beschriebenen Übertragungsstrecke, deren erste Übertragungseinheit einen ersten Koppler und einen ersten Hilfskoppler aufweist, ist dabei besonders gut geeignet, immer höher auflösende Bilddaten von der Gantry an den Halterahmen zu übertragen.
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Kein Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren zur Übertragung wenigstens eines elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signals von einem ersten Geräteteil eines Daten erzeugenden Geräts an einen zweiten Geräteteil des Geräts, wobei der erste Geräteteil bezüglich des zweiten Geräteteils eine Relativbewegung durchführt, und wobei zwischen einem auf dem ersten Geräteteil angeordneten ersten Koppler und einem auf dem zweiten Geräteteil angeordneten zweiten Koppler sowie einem auf dem ersten Geräteteil angeordneten ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler jeweils wenigstens zeitweise eine elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung erstellt wird, oder zwischen einem auf dem zweiten Geräteteil angeordneten ersten Koppler und einem auf dem ersten Geräteteil angeordneten zweiten Koppler sowie einem auf dem zweiten Geräteteil angeordneten ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler jeweils wenigstens zeitweise eine elektrische und/oder elektro-magnetische Kopplung erstellt wird. Hierbei ist vorgesehen, dass das elektrische und/oder elektro-magnetische Signal in einer ersten Signalübertragungsphase über die Kopplung zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler übertragen wird, und in einer zweiten Signalübertragungsphase über die Kopplung zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler übertragen wird.
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Die erste Signalübertragungsphase wird hierbei gebildet durch eine Phase, in welcher infolge des Abstands zwischen dem ersten Koppler und den zweiten Koppler eine zur Übertragung des Signals hinreichende Kopplungsstärke vorliegt. Die zweite Signalübertragungsphase wird hierbei gebildet durch eine Phase, in welcher infolge der Relativbewegung des ersten Geräteteils bezüglich des zweiten Geräteteils der Abstand zwischen dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler nun derart ist, dass zwischen beiden eine zur Übertragung des Signals hinreichende Kopplungsstärke vorliegt. Insbesondere ist in der zweiten Signalübertragungsphase der Abstand zwischen dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler nun derart, dass zwischen beiden keine zur Übertragung des Signals hinreichende Kopplungsstärke vorliegt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Querschnittdarstellung einen Computertomographen mit einer Übertragungsstrecke für die Übertragung der Bilddaten,
- 2 in einer Axialschnittdarstellung die Übertragungsstrecke des Computertomographen nach 1,
- 3 in einem Funktionsdiagraphen die Abstandsabhängigkeit der Kopplungsstärken in der Übertragungsstrecke nach 2.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch in einer Querschnittdarstellung ein Daten erzeugendes Gerät 1 gezeigt, welches als ein CT 2 ausgestaltet ist. Der CT 2 umfasst einen ersten Geräteteil 4, welcher durch die Gantry 6 gebildet wird, und einen zweiten Geräteteil 8, welcher durch den Halterahmen 10 gebildet wird. Im Betrieb des CT 2 führt die Gantry 6 eine Rotationsbewegung um die bezüglich des Halterahmens 10 feste Achse 12 auf. Die Patientenliege 14 ist dabei so angeordnet, dass ein Patient möglichst auf der Achse 12 liegt. In der Gantry 6 sind Komponenten zur medizinischen Bildgebung angeordnet, welche in 1 nicht näher dargestellt sind. Die generierten Bilddaten sind nun über die Übertragungsstrecke 16 an den Halterahmen 10 zu übertragen, von wo aus sie an eine nicht näher dargestellte Bildverarbeitungseinheit weitergeleitet werden. Der Halterahmen 10 weist eine erste Übertragungseinheit 18 der Übertragungsstrecke auf, während die Gantry 6 eine zweite Übertragungseinheit 20 der Übertragungsstrecke 16 aufweist.
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In 2 ist schematisch in einer Axialschnittdarstellung die Übertragungsstrecke 16 nach 1 zur Übertragung der Bilddaten von der Gantry 6 zum Halterahmen 10 im CT 2 gezeigt. Die erste Übertragungseinheit 18 weist einen ersten Koppler 22 und einen ersten Hilfskoppler 24 auf. Der erste Koppler 22 und der erste Hilfskoppler 24 sind jeweils als dielektrische Wellenleiter 26, 28 mit unterschiedlichen Kopplungslängen L1, L1h ausgebildet. Die zweite Übertragungseinheit 20 weist einen zweiten Koppler 30 auf, welcher als ein dielektrischer Wellenleiter 32 ausgestaltet ist, der auf der Gantry 6 als axialer Ring um die Achse 12 läuft. Die Stärke der Kopplung zwischen den beiden dielektrischen Wellenleitern 26 und 32 sowie die Stärke der Kopplung zwischen den beiden dielektrischen Wellenleitern 28 und 32 weist eine starke, nichttriviale funktionale Abhängigkeit vom lokalen Abstand d1, d1h auf, den die jeweiligen dielektrischen Wellenleiter zueinander haben. Die Abstände d1, d1h variieren durch die Rotation der Gantry 6 und der Unwuchten sowie des Spiels teilweise erheblich, wodurch die Einkopplung der durch den zweiten dielektrischen Wellenleiter 32 geführten Welle 34 in den dielektrischen Wellenleiter 26 bzw. den dielektrischen Wellenleiter 28 stark in ihrer Intensität variieren kann, wobei die konkrete Abstandsabhängigkeit hier jeweils durch eine komplexere, nicht monotone Funktion gegeben ist. Die Kopplungslängen L1, L1h sind nun so zu wählen, dass die jeweiligen Kopplungsstärken für unterschiedliche Abstande im Rahmen des zu erwartenden Abstandsintervalls maximal werden, und dass für jeden Abstand im zu erwartenden Abstandsintervall wenigstens in einem der beiden dielektrischen Wellenleiter 26, 28 eine hinreichenden Einkopplung der Welle 34, in welcher das zu übertragende Signal 36 der Bilddaten kodiert ist, erreicht werden kann.
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Die angesprochene Abhängigkeit der Kopplungsstärken vom Abstand wird in 3 durch einen Funktionsgraphen angedeutet. Die Kopplungsstärken K1 und K1h für die Kopplung zwischen dem ersten Koppler bzw. dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler sind gegen einen Abstand d aufgetragen. Die beiden Kopplungsstärken K1, K1h zeigen hierbei ein nicht monotones Verhalten. Im zu erwartenden Abstandsintervall id, also dem Bereich, in welchem sich im Betrieb des CT der Abstand d1 bzw. d1h zwischen dem ersten Koppler bzw. dem ersten Hilfskoppler und dem zweiten Koppler jeweils bewegen wird, liegt jedoch wenigstens eine der beiden Kopplungsstärken K1, K1h über dem zur Übertragung der Daten hinreichenden Grenzwert Kcrit, während dies für die Kopplungsstärken K1, K1h nicht isoliert voneinander der Fall wäre.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
