-
Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsaufbausystem. Genauer
gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsaufbau,
der ein Abtastsystem mit verbesserten Bildern bereitstellt.
-
Beschreibung des relevanten
Standes der Technik
-
Strahlungsbilder,
wie z. B. in der Radiographie und Tomographie, können auf konventionellen Röntgenfilmen
oder in Speicherschichtstrahlungsschirmen gespeichert werden. Speicherschichtstrahlungsschirme
haben signifikante Vorteile darin, dass sie niedrigere Pegel der
Röntgenstrahlung
erfordern, um Strahlungsbilder zu erzeugen, und nach einem Lösch- und
Sterilisationsprozess wiederverwendbar sind. Ein typischer Speicherschichtstrahlungsschirm kann
für das
Aufzeichnen von Bildern eines Objektes, wie z. B. eines Teils eines
menschlichen Körpers,
der Strahlung ausgesetzt ist, verwendet werden. Der Schirm wird
dann mit anregenden Strahlen abgetastet, wie z. B. einem Laserstrahl,
der veranlasst, dass das Phosphor im Schirmlicht im Verhältnis zur
durch den abgetasteten Teil des Schirms absorbierten Strahlungsmenge
emittiert. Das vom Schirm emittierte Licht wird dann erfasst und
in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird
dann verwendet, um das versteckte Strahlungsbild als ein sichtbares
Bild zu reproduzieren.
-
Während des
Abtastprozesses wird ein Teil des Speicherstrahlungsschirms mit
einem Anregungsstrahl beleuchtet und emittiert Licht, welches dann
von einem optischen Bildaufnahmesystem erfasst wird. Im allgemeinen
wird der Anregungsstrahl auf den Schirm gerichtet und tastet den
Schirm Zeile per Zeile ab. Der Schirm wird durch einen Anregungsstrahl
einer Strahlungsquelle induziert, so dass er Pixel per Pixel luminesziert.
Solche Abtastsysteme sind beschrieben in den
US-Patenten Nr. 4,793,134 ;
4,543,479 ;
4,582,989 und
5,635,728 . Insbesondere das
US-Patent Nr. 5,635,728 beschreibt
ein sich drehendes Abtastsystem, um effizient mehrere Speicherschichtstrahlungsschirme
auszulesen. Das Karussell, das mehrere Speicherschichtstrahlungsschirme
hält, wird
um eine Drehachse gedreht und die Schirme, die am Karussell befestigt
sind, werden von einem optischen Bilderfassungssystem, das neben dem
Karussell positioniert ist, ausgelesen. Wenn das Karussell gedreht
wird, tastet das Schirmabtastsystem über einen schmalen linienförmigen Bereich
des Schirms senkrecht zur Drehachse des Karussells. Die Bewegung
des optischen Moduls in der Richtung parallel zur Drehachse des
Karussells ermög licht
es dem Schirmabtaster, über
unterschiedliche schmale linienförmige
Bereiche der Schirme abzutasten, wenn das Karussell gedreht wird,
wodurch ermöglicht
wird, dass die gesamte Oberfläche
des Schirms abgetastet werden kann.
-
Es
ist für
Schirmabtastsysteme wichtig, Bilder zu erzeugen, die von den Schirmen
ausgelesen werden, die minimale Artefakte und Störungen haben, die durch das
Abtastsystem erzeugt wurden. Die Artefakte, wie z. B. Linien oder
Bändern,
beeinträchtigen
die erreichte Qualität
der Bilder stark. Es besteht somit Bedarf für Geräte und Verfahren, die die Bildqualität, die durch
solche Abtastsysteme erzeugt wird, verbessern können.
-
Die
US-A-3,553,359 beschreibt
einen Faxübertrager
einschließlich
eines Betätigungsmechanismus,
der es ermöglicht,
dass ein Kopfabschnitt des Gerätes
relativ zu einem Basisabschnitt bewegt wird, um sich an Dokumente
verschiedener Dicken anzupassen. Der Betätigungsmechanismus beinhaltet
einen Schaft, der über
eine Universalverbindung mit einer drehbaren Schraube verbunden
ist.
US-A-5,249,858 betrifft
ein motorgetriebenes, bewegbares Gehäuse. Das bewegbare Gehäuse beinhaltet
einen Antriebsschaftaufbau, in dem ein Antriebsschaft mit einem
Motorschaft über
eine Universalverbindung verbunden ist. Der Antriebsschaft kann
sich entlang seiner Länge über die
Drehung des Motorschaftes verlängern
oder kontrahieren.
-
Die
US-A-5,590,167 beschreibt
eine digitale panoramische Röntgenabbildungsvorrichtung
mit einem Drehteilelement für
das Tragen eines Röntgenstrahlgenerators
und einer Röntgenstrahlabbildungseinrichtung,
um den Generator und die Abbildungseinrichtung um ein abzutastendes
Subjekt zu drehen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ein
Abtast- bzw. Scansystem wird bereitgestellt, das betreibbar ist,
um ein gescanntes Bild zu erzeugen, wobei das System aufweist: einen
Antriebsschaft mit einem proximalen Abschnitt und einer Längsachse,
einem Motor einschließlich
eines Motorschaftes mit einer Drehachse, wobei der Motor dazu dient,
den Motorschaft um seine Drehachse zu drehen, eine flexible Verbindung,
die den Antriebsschaft mit dem Motorschaft über den proximalen Abschnitt
des Antriebsschaftes verbindet, wobei die flexible Verbindung einen
Bewegungsbereich hat, der es der Längsachse des Antriebsschaftes
erlaubt, sich winklig relativ zur Drehachse des Motorschaftes innerhalb
eines Winkels (θ),
der von diesen beiden Achsen eingeschlossen wird, während der
Drehung von sowohl dem Antriebsschaft als auch dem Motorschaft zu
bewegen, und ein Objekt, das an dem Antriebsschaft befestigt ist,
das entlang der Längsachse des
Antriebsschaftes in Antwort darauf, dass der Antriebsschaft von
dem Motor rotiert wird, bewegbar ist, wobei das Objekt ein optisches
Bildaufnahmesystem für
das Erzeugen des abgetasteten Bildes aufweist, und eine Walze, die
neben dem optischen Bildaufnahmesystem positioniert ist, wobei die
Walze ein oder mehrere Speicherschichtstrahlungsschirme halten kann
und um eine Drehachse drehbar ist, die im wesentlichen parallel
zur Drehachse des Motorschaftes verläuft, wobei die flexible Verbindung
es erlaubt, dass sich der Motorschaft mit einer konstanteren Geschwindigkeit
dreht trotz des Widerstandes des Antriebsschaftes, der mit der Drehung
des Antriebsschaftes variiert, wodurch veranlasst wird, dass sich das
Objekt mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit entlang der
Längsachse
bewegt, um eine lineare Abtastrate des Objektes während des Abtastens
der einen oder mehreren Speicherschichtstrahlungsschirme zu ermöglichen,
verglichen mit einer Kopplung zwischen dem Antriebsschaft und dem Motorschaft,
die keine flexible Verbindung verwendet.
-
In
einer Ausführungsform
des obigen Systems hat die flexible Verbindung vorzugsweise einen Bewegungsbereich,
der es der Längsachse
des Antriebsschaftes ermöglicht,
sich um mindestens etwa 1° relativ
zur Drehachse des Motorschaftes zu bewegen und optional um zumindest
5° und optional
um zumindest 10°.
-
In
einer Ausführungsform
des obigen Systems ist die flexible Verbindung vorzugsweise in Längsrichtung
steif, d. h. die Bewegung der flexiblen Verbindung ist derart, dass
der Antriebsschaft durch die Bewegung der flexiblen Verbindung in
Längsrichtung
nicht bewegt wird. Dies minimiert die Längsbewegung eines Objektes,
das an dem Antriebsschaft befestigt ist aufgrund der seitlichen
Bewegung des Antriebsschaftes. In einer Variation des obigen Systems
beinhaltet die flexible Verbindung eine erste Nabe für das Befestigen
des Motorschaftes an der Verbindung und eine zweite Nabe für das Befestigen des
Antriebsschaftes an der flexiblen Verbindung, wobei die erste und
die zweite Nabe relativ zueinander bewegbar sind. Die erste Nabe
hat vorzugsweise einen ersten Bereich der Winkelbewegung innerhalb der
flexiblen Verbindung und die zweite Nabe hat einen zweiten unterschiedlichen
Bereich der Winkelbewegung innerhalb der flexiblen Verbindung, um
es der Längsachse
des Antriebsschaftes zu ermöglichen,
sich winklig relativ zur Drehachse des Motorschaftes zu bewegen.
Der erste und zweite Bereich der Winkelbewegung sind vorzugsweise
rechtwinklig zueinander angeordnete Ebenen.
-
In
dem Design der flexiblen Verbindung, die im obigen System verwendet
wird, kann die flexible Verbindung optional eine erste Nabe für das Befestigen
des Motorschaftes an der Verbindung und eine zweite Nabe für das Befestigen
des Antriebsschaftes an der flexiblen Verbindung haben, wobei die
erste und zweite Nabe jeweils Nabenstifte beinhalten, durch die
die Naben mit der flexiblen Verbindung befestigt sind und um die
die Naben einen Winkelbereich haben, in den sie sich bewegen können. Entsprechend
dieses Designs werden die Nabenstifte vorzugsweise innerhalb von
Lagerzapfen in der flexiblen Verbindung unter Spannung gehalten.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
1 stellt
ein Abtastsystem mit einem flexiblen Antriebsaufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
-
2 stellt
eine vergrößerte Ansicht
einer flexiblen Verbindung, die in dem flexiblen Antriebsaufbau
des in 1 gezeigten Abtastsystems beinhaltet ist, dar.
-
3 stellt
den Aufbau der flexiblen Verbindung dar.
-
4 stellt
ein Beispiel eines Schirmabtastsystems mit einer Walze und einem
Datenverarbeitungssystem dar.
-
5 stellt
ein Beispiel eines optischen Bilderfassungssystems dar, das in dem
Abtastsystem verwendet werden kann.
-
6A zeigt
einen Dentalradiograph eines Kiefers, das durch Verwendung eines
Abtastsystems ohne einen flexiblen Antriebsaufbau erzeugt wurde.
-
6B zeigt
einen Dentalradiograph eines Kiefers, der unter Verwendung eines
Abtastsystems mit einem flexiblen Antriebsaufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt wurde.
-
6C zeigt
Liniengraphen der Dentalradiographen, die in den 6A und 6B gezeigt
sind. Die Liniengraphen wurden erzeugt durch Auftragen der Durchschnittssignale,
die von dem abgetasteten Schirm erfasst wurden, relativ zum Pixelort
des Schirms. Der helle Liniengraph wurde erzeugt durch Abtasten
des Schirms unter Verwendung eines Abtastsystems mit einem flexiblen
Antriebsaufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung, der dunkle Liniengraph durch Abtasten desselben Schirms
unter Verwendung eines Abtastsystems ohne einen flexiblen Antriebsaufbau.
-
6D zeigt
einen Teil des Liniengraphs, der in 6C gezeigt
ist, und stellt weiterhin dar, dass Durchschnittssignale, die mit
dem Abtastsystem mit dem flexiblen Antriebsaufbau (helle Linie)
erfasst wurden, linearer relativ zum Pixelort variieren als das,
das mit dem Abtastsystem ohne einen flexiblen Antriebsaufbau (dunkle
Linie) aufgenommen wurde.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System für das Abtasten eines Objektes,
wobei das System einen flexiblen Antriebsaufbau beinhaltet, der
die Abtastbewegung des Objektes verbessert.
-
In
einer Ausführungsform
wird ein System für das
Abtasten eines Objektes bereitgestellt, welches einen Antriebsschaft
mit einem proximalen Abschnitt und einer Längsachse, einen Motor mit einem
Motorschaft für
das Drehen des Antriebsschaftes um die Längsachse des Antriebsschaftes,
eine flexible Verbindung, die den Antriebsschaft mit dem Motorschaft über den
proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes verbindet, wobei die flexible
Verbindung einen Bewegungsbe reich hat, der es der Längsachse
des Antriebsschaftes ermöglicht,
sich relativ zu einer Drehachse des Motorschaftes zu bewegen, und
ein Objekt beinhaltet, das am Antriebsschaft befestigt ist, das
sich entlang der Längsachse
des Antriebsschaftes in Antwort auf die Drehung des Antriebsschaftes durch
den Motor bewegt.
-
In
einer anderen Ausführungsform
wird ein System bereitgestellt für
das Abtasten eines Objektes neben einer drehbaren Walze, wobei das
System einen Antriebsschaft mit einem proximalen Abschnitt und einer
Längsachse,
einem Motor mit einem Motorschaft für das Drehen des Antriebsschaftes
um die Längsachse
des Antriebsschaftes, eine flexible Verbindung, die den Antriebsschaft
mit dem Motorschaft über
den proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes verbindet, wobei die
flexible Verbindung einen Bewegungsbereich hat, der es der Längsachse
des Antriebsschaftes erlaubt, sich relativ zur Drehachse des Motorschaftes
zu bewegen, ein Objekt, das an dem Antriebsschaft befestigt ist,
welches sich entlang der Längsachse
des Antriebsschaftes in Antwort auf die Drehung des Antriebsschaftes
durch den Motor bewegt, und eine drehbare Walze neben dem Objekt aufweist,
die sich um eine Drehachse dreht, die parallel zur Längsachse
des Antriebsschaftes verläuft.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
wird ein Abtastsystem für
das Auslesen von Speicherschichtschirmen bereitgestellt, das einen Antriebsschaft
mit einem proximalen Abschnitt und einer Längsachse, einem Motor mit einem
Motorschaft für
das Drehen des Antriebsschaftes um die Längsachse des Antriebsschaftes,
eine flexible Verbindung, die den Antriebsschaft mit dem Motorschaft über den
proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes verbindet, wobei die flexible
Verbindung einen Bewegungsbereich hat, der es der Längsachse
des Antriebsschaftes erlaubt, sich relativ zu einer Drehachse des
Motorschaftes zu bewegen, ein optisches Bildaufnahmesystem, das
am Antriebsschaft befestigt ist, welches sich entlang der Längsachse
des Antriebsschaftes in Antwort auf die Drehung des Antriebsschaftes
durch den Motor bewegt, und eine drehbare Walze hat, die in der
Lage ist, ein oder mehrere Speicherschichtschirme neben dem optischen Bilderfassungssystem
zu halten, die sich um eine Drehachse dreht, die parallel zur Längsachse
des Antriebsschaftes verläuft.
-
Die
vorliegende Erfindung gründet
auf der Beobachtung der Erfinder, dass es in einem Abtastsystem
(DENOPTIXTM Digitales Abbildungssystem, Dentsply
International, DesPlaines, IL) zu Streifenbildungen kommt, wobei
das Abtastsystem ein Walzenabtastsystem ohne eine flexible Verbindung
ist. 6A stellt ein Beispiel eines Bildes, das mit dem Scanner
aufgenommen wurde, dar. Durch Auftragen eines entsprechenden Liniengraphs,
der in den 6C und 6D gezeigt
ist, kann man beobachten, dass die Streifenbildung einmal pro Umdrehung des
Antriebsschraubensystems auftritt. Die Erfinder modifizierten das
digitale Abbildungssystem DENOPTIXTM, so
dass es einen flexiblen Antriebsaufbau beinhaltet. Wie in den 6B und 6D dar gestellt,
verschwand die Streifenbildung aus dem Bild (6B) und
aus dem Liniengraph (6D), wenn ein flexibler Antriebsaufbau
in dem System verwendet wurde.
-
Die
Erfinder sind der Auffassung, dass die flexible Verbindung die Qualität des Bildes
verbessert, welches durch ein Abtastsystem erzeugt wird und zwar
durch Verbessern der Linearität
der Abtastrate des Systems. Genauer gesagt wird angenommen, dass
kleine Fehlausrichtungen in dem System für einen variierenden Widerstand
sorgen, wenn sich die Antriebsschraube dreht. Dieser variierende
Widerstand veranlasst, dass die Geschwindigkeit, mit der sich der
Motor dreht, fluktuiert, was wiederum zur Streifenbildung führt. Durch
Einführen
eines flexiblen Antriebsaufbaus in das System wird angenommen, dass
der Widerstand im System weniger stark variiert, was zu einer lineareren
Abtastrate und somit zu geringerer Streifenbildung führt.
-
Eine
spezielle Anwendung für
die vorliegende Erfindung ist ihre Verwendung in Walzen-Scanner-Systemen
für Speicherschichtstrahlungsschirme.
Der Prozess des Abtastens von Speicherschichtstrahlungsschirmen
ist in der Weise destruktiv, dass das Phosphor auf dem Schirm, wenn
es durch den Laser stimuliert wird, Energie in Form von zu erfassendem
Licht freigibt. Mit anderen Worten nimmt die Energiemenge, die auf
dem Schirm verbleibt mit jedem sukzessiven Abtastvorgang ab. Wenn
der Abstand zwischen jeder Abtastzeile geringer als die Größe des durch
den Anregungslaserstrahl auf dem Schirm beleuchteten Spot (Pixel)
ist, wird ein Teil des Schirms, der von einer gegebenen Abtastzeile
abgetastet wurde mit Abtastzeilen vor und nach der Abtastzeile überlappen.
Wenn die Geschwindigkeit des optischen Systems nicht konstant ist,
wird die Größe des Überlapps
zwischen unterschiedlichen Abtastzeilen variieren. Dieser Variation
in der Größe des Überlapps
führt zu
variierenden Energiemengen, die das optische Bildaufnahmesystem
erreichen, was wiederum Artefakte, wie z. B. horizontale Linien
oder Streifen, in dem Bild erzeugt.
-
Bei
der Herstellung und/oder dem Zusammenbau der Abtastsysteme sind
kleine Fehlanpassungen schwer zu vermeiden. Weitere Fehlanpassungen
können
während
des Betriebs und aufgrund von Erschütterungen (Schlägen, Würfen usw.)
im System entstehen. Diese Fehlanpassungen führen zu Fluktuationen in der
Abtastrate des Systems, was Artefakte in den Bildern bewirkt. Durch
die Verwendung eines flexiblen Antriebsaufbaus in einem Abtastsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Objekt mit einer lineareren Rate abgetastet werden,
wodurch Artefakte und/oder Störungen
in dem Bild minimiert werden.
-
Der
flexible Antriebsaufbau, der in der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, beinhaltet eine flexible Verbindung für das Verbinden eines Antriebsschaftes
mit einem Motorschaft. Die antreibende Drehkraft oder das von dem
Motor ausgeübte
Drehmoment wird über
diese Verbindung an den Antriebsschaft übermittelt. Diese flexible
Verbindung erlaubt es, dass sich die Längsachse 19 des Antriebsschaftes 14 relativ
zur Drehachse des stationären
Motorschaftes bewegt, vorzugsweise um mindestens etwa 1°, bevorzugter
um mindestens etwa 5° und
am besten um mindestens etwa 10° (1).
Somit führt
das Hinzufügen
einer flexiblen Verbindung in dem Antriebsaufbau zu einem Abtastsystem,
das toleranter gegenüber
leichten Fehlanpassungen ist, wodurch die Qualität des Bildes, das durch das
System reproduziert wird, verbessert wird.
-
Eine
Ausführungsform
eines Abtastsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 1 dargestellt. Wie in 1 zu
sehen ist, beinhaltet das Abtastsystem einen Motor 10 mit
einem Motorschaft 12, einer flexiblen Verbindung 16,
einem Antriebsschaft 14 und einem Objekt 18, das
relativ zum Antriebsschaft abgetastet wird. Ein proximaler Abschnitt
des Antriebsschaftes 14 ist mit dem Motor 12 über die
flexible Verbindung 16 verbunden. Das abzutastende Objekt 18 ist
mit dem Antriebsschaft 14 gekoppelt und bewegt sich währenddessen
in axialer Richtung, wenn der Antriebsschaft 14 gedreht
wird. Die Drehung des Antriebsschaftes 14 durch den Motorschaft 12 veranlasst,
dass das Objekt 18 sich entlang des Antriebsschaftes 14 bewegt,
wodurch das Objekt 18 entlang der Längsachse des Antriebsschaftes 14 bewegt
wird.
-
Die
flexible Verbindung 16 hat einen Bewegungsbereich, der
es dem proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes 14 erlaubt,
sich relativ zur Drehachse des stationären Motorschaftes 12 zu
bewegen, und zwar vorzugsweise um mindestens 1°, besonders bevorzugt um mindestens
5° und am
besten um mindestens etwa 10°.
Dieser Bereich von Bewegung erlaubt es dem Abtastsystem, sich selbst
in Antwort auf einen Widerstand, der durch kleine Fehleranpassungen
in dem System verursacht wird, einzustellen. Im Ergebnis erlaubt
es die flexible Verbindung 16, dass der Motorschaft 14 sich
mit einer konstanteren Geschwindigkeit dreht, was in einer linearere
Abtastung des Objektes 18 durch das System übersetzt wird.
Wenn der Motorschaft 12 sich mit einer im wesentlichen
konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, wird das Drehmoment, das
durch den Schrittmotor 12 ausgeübt wird, über die flexible Verbindung 16 zum Antriebsschaft 14 übertragen,
was veranlasst, dass der Antriebsschaft sich mit im wesentlichen
konstanter Geschwindigkeit dreht. Folglich kann sich das Objekt 18,
das am Antriebsschaft befestigt ist, entlang der Längsachse
des Antriebsschaftes 14 mit einer im wesentlichen konstanten
Geschwindigkeit bewegen.
-
2 stellt
ein Beispiel einer flexiblen Verbindung 16 dar, die mit
einem Abtastsystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Wie in 2 dargestellt ist, besteht die Verbindung aus
einer oberen Nabe 54 und einer unteren Nabe 56,
wobei jede Nabe quer verlaufende Nabenstifte 62 hat. Die
Naben sind über
einen oberen Drehmomentring 58 und einen unteren Drehmomentring 60 mit Klemmschrauben 64 aneinander
befestigt. Die Drehmomentringe 58 und 60 bilden
Achszapfen (Löcher) 70,
in denen die Nabenstifte 62 passen und sich um eine Achse Φ drehen
können.
Dieser schmale Aufbau der flexiblen Verbindung 16 verhindert
ein Spiel der Nabenstifte 62 innerhalb der Achszapfen und stellt
ebenso eine bessere Haltbarkeit für die Handhabung von Stößen für den Scanner
zur Verfügung, die
während
des Versandes und der Benutzung auftreten können.
-
3 stellt
eine Explosionsansicht des Aufbaus der flexiblen Verbindung 16 dar.
Wie in 3 dargestellt ist, wird die obere Nabe 54 mit
zwei Nabenstiften 52 auf die untere Nabe 56 ebenso
mit zwei Nabenstiften 62 gesetzt, so dass sie eine kreuzförmige Konfiguration
bilden. Der obere Drehmomentring 58 ist auf der oberen
Nabe 54 montiert, während
der untere Drehmomentring 60 mit der unteren Nabe 56 verbunden
ist und zwar in einer Art und Weise, so dass jeder Nabenstift auf
jedem Achslager der Drehmomentringe 58 und 60 sitzt.
Der gesamte Aufbau wird durch vier Klemmschrauben 64 befestigt,
wobei zwei hiervon den oberen Drehmomentring mit dem untere Drehmomentring 60 verbinden
und die anderen beiden den unteren Drehmomentring 60 auf
den oberen Drehmomentring 58 klemmen. Weiterhin ist ein
proximaler Abschnitt des Antriebsschaftes 14 auf der oberen
Nabe 54 montiert und durch zwei Einstellschrauben 66 durch
die obere Nabe 54 befestigt. Weiterhin ist der Motorschaft 12 an
der unteren Nabe 56 durch zwei Einstellschrauben 66 durch
die untere Nabe 56 befestigt. Die Nabenstifte 62 drehen
sich innerhalb der Achslager 70, um den proximalen Ende des
Antriebsschaftes 14 zu erlauben, sich seitlich relativ
zur Längsachse
zu bewegen. Die vier Einkerbungen 68 an sowohl dem unteren 58 als
auch dem unteren 60 Ring sind derart ausgebildet, dass
die Einkerbung in der Lage ist, sich über die Naben 54 und 56 zu
biegen, wodurch im wesentlichen eine Blattfeder erzeugt wird.
-
Die
Komponenten der flexiblen Verbindung 16 können aus
einer Vielzahl von haltbaren Materialien hergestellt sein. Die obere
und untere Nabe 54, 56 sind vorzugsweise aus Messing
hergestellt. Der obere 58 und der untere 60 Drehmomentring
sind vorzugsweise aus einem Kunststoff mit geringer Reibung hergestellt.
Eine Vielzahl von Materialien, wie z. B. rostfreier Stahl oder andere
Verbindungen und Teflon oder andere Polymere können verwendet werden, um die
Naben und Drehmomentringe herzustellen. Ein Schmiermittel, wie z.
B. Öl oder
Talg, kann auf die Verbindungen aufgebracht werden, um die Übertragung
der Antriebsdrehkraft, die durch den Motor 10 ausgeübt wird,
zu verbessern.
-
Die
flexible Verbindung
16 kann eine Vielzahl von Mechanismen
für die
Verbindung des Motorschaftes
12 mit dem Antriebsschaft
14.
Beispiele beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Hookesche Kupplungen
oder eine Universalverbindung, die im wesentlichen aus zwei Gabelelementen
bestehen kann, die an den Enden des Motorschaftes
12 und des
Antriebsschaftes
14 befestigt sind, wobei die Gabelenden
an einem zentralen kreuzförmigen
Element gesichert sind. Alternativ dazu kann ein anderer Typ der
Verbindung mit konstanter Geschwindigkeit verwendet werden, der
aus einem Drehzapfen besteht, der eine innere Umfangsfläche des
Halters kontaktiert, wie im
US-Patent
Nr. 5,791,995 beschrieben.
-
Das
Objekt 18 kann irgendeines sein, das wünschenswerterweise an dem Antriebsschaft
des Abtastsystems befestigt wird. Beispiele beinhalten, sind jedoch
nicht beschränkt
auf, ein abzutastendes Objekt und ein optisches Bilderfassungssystem.
-
In
einer anderen Ausführungsform
wird ein System für
das Abtasten eines Objektes angrenzend an einen Walzenscanner bereitgestellt.
Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet das System einen
Antriebsschaft 14 mit einem proximalen Abschnitt und einer Längsachse,
einen Motor 10 mit einem Motorschaft 12 für das Drehen
des Antriebsschaftes um die Längsachse
des Antriebsschaftes, eine flexible Verbindung 16, die
den Antriebsschaft 14 mit dem Motorschaft 12 durch
den proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes verbindet, wobei die
flexible Verbindung 16 einen Bewegungsbereich hat, der
es der Längsachse
des Antriebsschaftes 14 erlaubt, sich relativ zu einer
Drehachse des Motorschaftes 12 zu bewegen, ein Objekt 18,
das mit dem Antriebsschaft 14 verbunden ist, welches sich
entlang der Längsachse des
Antriebsschaftes 14 bewegt und zwar in Antwort darauf,
dass der Antriebsschaft 14 durch den Motor 10 gedreht
wird, und eine drehbare Walze 26 neben dem Objekt aufweist,
die sich um eine Drehachse 4 dreht, die parallel zur Längsachse
des Antriebsschaftes 14 verläuft.
-
Die
drehbare Walze 26 kann verwendet werden, um den Arbeitszyklus
des Abtastsystems zu verbessern durch Halten mehrerer abzutastender
Bilder. Beispielsweise ermöglicht
die Bewegung eines optischen Bilderfassungssystem in der Richtung
parallel zur Drehachse der Walze es, dass das optische Bilderfassungssystem über unterschiedliche
enge linienförmige
Bereiche des Bildes abtasten kann, wodurch ermöglicht wird, dass die gesamte
Oberfläche der
mehreren Bilder gescannt wird. Die Walze kann derart konstruiert
sein, dass sie von dem Abtastsystem entfernbar ist, so dass Walzen
beladen mit abgetasteten oder abzutastenden Bildern ausgetauscht werden
können.
Durch Verwendung einer Drehwalze kann man optional die Drehgeschwindigkeit
der Walze, die Abtastgeschwindigkeit des Abtastsystems sowie die
Abtastgröße des Abtastsystems
einstellen, während
das Abtastsystem in Betrieb ist. Dies ermöglicht es, dass das Abtastsystem
in Echtzeit fein eingestellt und ausgerichtet wird.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
wird ein Abtastsystem für
das Auslesen von Speicherschichtschirmen bereitgestellt. Wie in 4 dargestellt
beinhaltet das Abtastsystem einen Antriebsschaft 14 mit
einem proximalen Abschnitt und einer Längsachse, einem Motor 10 mit
einem Motorschaft 12 für
das Drehen des Antriebsschaftes 14 um die Längsachse
des Antriebsschaftes 14, eine flexible Verbindung 16,
die den Antriebsschaft 14 mit dem Motorschaft 12 über den
proximalen Abschnitt des Antriebsschaftes 14 verbindet,
wobei die flexible Verbin dung 16 einen Bewegungsbereich
hat, der es erlaubt, dass sich die Längsachse des Antriebsschaftes 14 winklig
bewegt, ein optisches Bilderfassungssystem 24, das mit
dem Antriebsschaft 14 verbunden ist, das sich entlang der
Längsachse
des Antriebsschaftes 14 bewegt und zwar in Antwort auf
die Drehung des Antriebsschaftes 14 durch den Motor 10, und
eine drehbare Walze 26, die in der Lage ist, ein oder mehrere
Speicherschichtschirme 32 neben dem optischen Bilderfassungssystem 24 zu
halten, die sich um eine Drehachse Φ dreht, die parallel zur Längsachse
des Antriebsschaftes 14 verläuft. Das Abtastsystem kann
weiterhin ein Datenverarbeitungssystem 80 aufweisen, das
für die
Bildausgabe mit dem optischen Bilderfassungssystem 24 verbunden
ist.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die drehbare Walze 26 verwendet
werden, um eine oder mehrere Speicherschichtstrahlungsschirme 32 mit
der gleichen Größe oder
mit unterschiedlichen Größen zu halten.
Die Walze 26 kann vorzugsweise um die Drehachse Φ gedreht
werden, so dass sich die Schirme 32 in einem kreisförmigen Pfad
um die Drehachse Φ bewegen.
Die Maximalgeschwindigkeit, mit der die Walze 26 gedreht
werden kann, wird durch das Auswuchten der Walze beschränkt. Vorzugsweise
kann die Walze 26 mit mindestens etwa 60 Umdrehungen
pro Minute und besonders bevorzugt um zumindest etwa 300 Umdrehungen
pro Minute gedreht werden.
-
Die
Drehung des Antriebsschaftes 14, vorzugsweise zwischen
etwa 5 bis 50 Umdrehungen pro Minute, bewirkt, dass sich das optische
Bilderfassungssystem 24 entlang der Längsachse des Antriebsschaftes 14 bewegt.
Es sei weiterhin bemerkt, dass die Drehung der Walze 26 und
die Bewegung des optischen Bilderfassungsmoduls 24 durch
unterschiedliche Motoren oder durch einen einzigen Motor durchgeführt werden
kann.
-
Wenn
die Walze um die Drehachse Φ gedreht
wird, tastet das optische Bilderfassungssystem 24 das Bild
ab, das auf dem Schirm 32, der an der drehbaren Walze 26 haftet,
gespeichert ist. Das optische Bilderfassungssystem 24 stellt
einen Anregungsstrahl bereit, der auf einen Teil des Speicherschichtstrahlungsschirms 32 fokussiert
ist, um eine Lichtemission zu verursachen. Wenn der Schirm 32 das
optische Bilderfassungssystem 24 passiert, wird während jeder
Drehung der Walze 26 ein anderer zeilenförmiger Abschnitt
des Schirms 32 gelesen, wobei die Breite der Linie der
Breite eines Pixels entspricht. Das optische Bilderfassungssystem 24 liest
vorzugsweise Pixel mit einer Breite zwischen etwa 30 und 200 μm, und besonders
bevorzugt zwischen etwa 30 und 50 μm. Wenn die Walze 26 gedreht
wird, wird das optische Bilderfassungsmodul 24 gleichzeitig
in einer Richtung parallel zur Drehachse Φ der Walze 26 bewegt,
so dass ein neuer zeilenförmiger
Abschnitt des Schirms 32 während jeder Walzenumdrehung
gelesen wird. Durch die Bewegung des optischen Bilderfassungssystems 24 mit
einer geeigneten Geschwindigkeit kann das optische Bilderfassungsmodul 24 über verschiedene
schmale linien förmige
Bereiche des Schirms 32 scannen, wodurch die gesamte Oberfläche des
Schirms 32 abgetastet wird.
-
Das
Licht, das vom Schirm 32 emittiert wird, wird dann von
dem optischen Bilderfassungssystem 24 aufgefangen und in
ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal, das
von dem Abtastsystem erzeugt wurde, wird zu einem Datenverarbeitungssystem 80 gesendet,
das die gesammelten Daten zusammensetzt und den Benutzer mit ein
oder mehreren Ausgängen
entsprechend dem auf dem Schirm 32 gespeicherten Bild bereitstellt.
Beispielsweise kann das Datenverarbeitungssystem mit einer Datenspeichereinrichtung
(Diskettenlaufwerk, Festplatte, optischem Laufwerk), einer Bildreproduktionsvorrichtung
(Monitor, Drucker) sowie einer Vielzahl von Kommunikationseinrichtungen
(Modem, Netzwerk) verbunden sein. Das Datenverarbeitungssystem ermöglicht es
ebenso, dass die gesammelten Daten von dem Benutzer manipuliert
werden.
-
Wie
in 6B gezeigt ist, wenn ein Walzenabtastsystem mit
einer flexiblen Verbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist das erzeugte Bild im wesentlichen
frei von Artefakten, wie z. B. horizontalen Linien oder Bändern, verglichen
mit dem Bild, das durch ein Walzenabtastsystem ohne eine flexible
Verbindung (6A) erzeugt wurde. Die entsprechenden
Liniengraphen, wie in den 6C und 6D gezeigt,
sind deutlich unterschiedlich zu dem Liniengraph des Bildes (6B), der
mit dem Abtastsystem entsprechend der vorliegenden Erfindung erzeugt
wurde, und zwar viel glatter und linearer.
-
Jeder
Speicherschichtschirm kann in Verbindung mit dem Abtastsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden. Der Speicherschirm kann aus irgendeiner Verbindung
gebildet sein, die Strahlung absorbiert, wie z. B. Röntgenstrahlung, α-Strahlung, β-Strahlung,
Kathodenstrahlung und ultravioletten Strahlen, und die, wenn durch
geeignete elektromagnetische Strahlen stimuliert, elektromagnetische
Strahlung einer anderen Frequenz emittiert.
-
Ein
Beispiel des optischen Bilderfassungssystems 24, das in
dem Abtastsystem verwendet werden kann, ist in 5 dargestellt.
Das optische Bilderfassungssystem 24 beinhaltet ein Beleuchtungssystem 72 und
ein Emissionssammelsystem 74, das in einem optischen Gehäuse 52 enthalten
ist. Das Beleuchtungssystem beinhaltet einen Laser 34, wie
z. B. einen Helium-Neon-
oder Diodenlaser. Die Laserdiode 34 erzeugt einen elliptischen
und astigmatischen Strahl. Der elliptische astigmatische Strahl kann
optional durch anamorphische Prismenpaare korrigiert werden, um
einen runden Anregungsstrahl zu erzeugen. Ein Paar zylindrischer
Linsen kann statt der Prismen 36 verwendet werden. Der
Durchmesser des Anregungsstrahls kann optional verändert werden
unter Verwendung eines Teleskops, das aus einer ersten Linse 38,
einer plankonvexen Linse 38, einem Umlenkspiegel 40 und
einer zweiten Linse 42 besteht. Der Umlenkspiegel 40 reflektiert
den Anregungsstrahl, der durch die erste Linse 38 übertragen wurde,
und überträgt ihn zur
zweiten Linse 42.
-
Der
Anregungsstrahl, der durch das Teleskop erzeugt wurde, wird dann
durch einen dichroitischen Strahlsplitter 44 reflektiert,
der einen hohen prozentualen Anteil des Anregungsstrahles reflektiert,
vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 99%.
Der dichroitische Strahlsplitter 44 ist vorzugsweise aus
Borosilicat-Glas mit einer dichroitischen Beschichtung hergestellt.
-
Der
Anregungsstrahl, der von dem dichroitischen Strahlsplitter 44 reflektiert
wird, wird mittels einer Objektivlinse 46 auf den Schirm 32 fokussiert.
Die Objektivlinse 46 ist vorzugsweise eine asphärische Linse,
die den Anregungsstrahl auf einen Spot auf einem Speicherschichtstrahlungsschirm
fokussiert mit einem Durchmesser zwischen etwa 30 und 200 μm, vorzugsweise
zwischen 35 und 50 μm,
wobei der Durchmesser des Spots den Durchmesser des gelesenen Pixels
entspricht. Die minimale Größe des Spots,
auf den der Anregungsstrahl fokussiert wird, hängt von der Größe der Drehabweichung
während der
Drehung ab, wobei eine kleine Karussellabweichung es ermöglicht,
dass der Anregungsstrahl auf einen kleineren Punkt auf dem Schirm
fokussiert wird.
-
Ein
Anregungsstrahl einer Frequenz, z. B. 633 nm, fokussiert auf den
Schirm, veranlasst, dass die Luminophoren, die in dem Schirm gespeichert sind,
Licht emittieren, und zwar ein emittiertes Licht einer anderen Wellenlänge, z.
B. 390 nm oder 400 nm als die des Anregungsstrahles. Die Wellenlänge des
emittierten Lichtes ist geringer, wenn eine Schicht eines stimulierbaren
Phosphors eingesetzt wird, und höher,
wenn eine Schicht aus fluoreszierendem Material eingesetzt wird.
Die Intensität
des von dem Schirm emittierten Lichtes ist proportional zur von
dem Schirm während
der Aufnahme absorbierten Strahlung.
-
Das
Licht, das von dem Schirm 32 emittiert wird, wird von dem
Emissionssammelsystem 74, das im optischen Gehäuse 52 enthalten
ist, gesammelt, wie ebenso in 5 dargestellt.
Zusätzlich
zum Fokussieren des Anregungsstrahles auf einen Punkt auf dem Schirm 32 dienen
die Objektivlinsen 46 ebenso dazu, das emittierte Licht
von dem Schirm 32 zu sammeln und zu kollimieren. Das fokussierte Emissionslicht
wird dann durch den dichroitischen Strahlsplitter 44 geleitet,
der einen hohen prozentualen Anteil des vom Schirm 32 emittierten
Lichtes, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt zumindest
99% transmittiert.
-
Das
emittierte Licht, das durch den dichroitischen Strahlsplitter 44 übertragen
wurde, wird dann durch einen Farbfilter 48 geleitet, der
das Emissionslicht überträgt, während der
größte Teil
des übertragenen
Anregungslichtes blockiert wird. Der Filter 48 dient dazu,
das Signalrauschver hältnis
des optischen Bilderfassungssystems 24 zu verbessern durch
Ausschließen
von Licht, das nicht dem von der Probe emittierten Licht entspricht,
wie z. B. dem transmittierten Anregungslicht. Das Licht, das durch
den Filter 48 gesendet wird, wird dann von einem Fotodetektor 50 empfangen,
der die Fotos der empfangenen Energie in elektrische Signale umwandelt.
Das elektrische Signal, das durch den Fotodetektor 50 erzeugt
wurde, wird dann zu einem Datenverarbeitungssystem 80 weitergeleitet
für die
Verarbeitung des elektrischen Signals. Die elektrischen Signale werden
im folgenden verarbeitet, um das versteckte Strahlungsbild als ein
sichtbares Bild zu reproduzieren.
-
Der
Fotodetektor 50 ist vorzugsweise eine Foto-Multiplier-Röhre (PMT),
die plötzlich
für das
Optimieren der Niedriglichtgradsammlung ist. Beispiele anderer Fotodetektoren,
die in dem optischen Bilderfassungssystem 24 verwendet
werden können,
beinhalten ein gekühltes
Metallsilicium, Lawinenfotodioden, gekühlte CCD- oder CMOS- oder Pin-Dioden. Alternative
Typen von Detektoren können
ebenso in dem optischen Bilderfassungssystem 24 verwendet werden
und sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
-
Beispiele
der vorliegenden Erfindung, die unten präsentiert werden, werden nur
aus anschaulichen Zwecken bereitgestellt und nicht, um den Schutzbereich
der Erfindung zu beschränken.
Zahlreiche Ausführungsformen
der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, die den
Beispielen folgen, ergeben sich dem Fachmann durch Lesen des vorhergehenden
Textes und der folgenden Beispiele.
-
BEISPIEL
-
1. Vergleich von Dentalröntgenbildern,
die durch Scanner mit und ohne flexiblem Antriebssystem aufgenommen
wurden
-
Das
folgende Beispiel vergleicht die Dentalröntgenaufnahmen, die erzeugt
wurden unter Verwendung eines Abtastsystems mit und ohne dem flexiblen
Antriebssystem der vorliegenden Erfindung.
-
Dentale
Röntgenbilder
wurden erhalten durch Verwendung von einem Speicherschichtstrahlungsschirm
15,25 × 30,5
cm (6 × 12
Zoll), Pano Screen, Fuji), die unter Verwendung eines GENDEX ORTHORALIX
SD2 (74 kV, 10 mA, 12 Sekunden) unter Verwendung von Standardpanoramaeinstellungen
belichtet wurden. Nach der Röntgenbestrahlung wurde
der Schirm mittels eines DENOPTIXTM Digitalabbildungssystem
(Dentsply International, DesPlaines, IL) abgetastet, welches einen
festen Antriebsaufbau hat, der direkt dem Antriebsschaft mit dem Motorschaft
verbindet.
-
Zum
Vergleich wurde der starre Antriebsaufbau des DENOPTIXTM Digitalabbildungssystems durch
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, einen flexiblen Antriebsaufbau ersetzt.
Der Schirm wurde erneut abgetastet unter denselben Betriebsbedingungen
unter Verwendung des modifizierten Abtastsystems.
-
6A zeigt
eine Dentalröntgenaufnahme eines
Kiefers eines Patienten, die aufgenommen wurde durch Verwendung
des DENOPTIXTM Digitalabbildungssystems
mit dem starren Antriebssystem. In dem produzierten Bild gibt es
einige horizontale Linien oder Bänder
bzw. Streifen, die in den „dunkleren" Bereichen, die den
Bereichen mit niedrigeren Durchschnittssignalen/dem weiteren Pixelort
in dem in 6C gezeigten Liniengraph entsprechen,
stärker
ausgeprägt
sind.
-
Im
Gegensatz dazu wird unter Verwendung des Abtastsystems der vorliegenden
Erfindung, um denselben Schirm, wie in 6A beschrieben,
abzutasten, das „Streifen"-Problem eliminiert.
Wie in 6B gezeigt ist, ist die Dentalröntgenaufnahme praktisch
ohne Artefakte, wie z. B. horizontale Linien oder Streifen. Daher
wird die Qualität
des Bildes signifikant verbessert durch Verwendung des Abtastsystems
mit einem flexiblen Antriebsaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
6C vergleicht
einen Liniengraph von Durchschnittssignalen von einem Bild, das
mit dem modifizierten Abtastsystem mit dem flexiblen Antriebssystem
entsprechend der vorliegenden Erfindung (helle Linie) aufgenommen
wurde mit dem, das durch das DENOPTIXTM Digitalabbildungssystem (dunkle
Linie) erfasst wurde in Bezug auf den Pixelort des Bildes. Wie in 6C dargestellt
ist, variieren die mittleren Signale des vom DENOPTIXTM Digitalabbildungssystem
mit dem starren Antriebssystem erfassten Bildes in einer Sinuswellenart,
was in den dunkleren Regionen deutlicher wird, wo die Intensität des Signals
geringer ist. Im Gegensatz dazu folgen die Durchschnittsignale des
Bildes, das mit dem modifizierten Abtastsystem mit dem flexiblen
Antriebssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgenommen wurde, einem nahezu linearen Variationsmuster.
-
Um
den herausragenden Effekt der Verwendung des Abtastsystems der vorliegenden
Erfindung auf die Qualität
der von dem Schirm erfassten Signale zu demonstrieren, wurde 6D durch
Neuausgeben eines Teils der Liniengraphen wie in 6C gezeigt,
erzeugt. 6D zeigt, dass durch Verwendung des
Abtastsystems der vorliegenden Erfindung die erfassten Durchschnittssignale
deutlich linearer variieren relativ zum Pixelort, während die
durch Verwendung des DENOPTIXTM Digitalabbildungssystems
mit starrem Antriebsaufbau erfassten Durchschnittssignale in einer
Sinuswellenart und -weise variieren. Es sollte weiterhin bemerkt
werden, dass die Frequenz dieser Variation jeder Drehung des Antriebsschaftes des
DENOPTIXTM digitalen Abbildungssystems mit dem
starren Antriebsaufbau entspricht.