KR20010089279A - 다중 헤드를 갖는 형광 스크린 스캐닝 장치 - Google Patents

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KR20010089279A
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개리 캔투
웨인 에반스
토드 루이스
에릭 로손
페리 큐. 앤더슨
에이취.케이쓰 니시하라
데이비드에이. 블라우
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추후제출
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Abstract

광자극성 형광 저장 스크린(10)에 저장된 이미지를 판독하기 위한 다중 헤드 스캐닝 장치(20)는, 중앙(13)과 외주(15)를 갖는 회전가능한 프레임, 이 회전가능한 프레임의 중앙(13)에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 포토멀티플라이어 튜브(40), 각각이 입사 레이저광을 형광 저장 스크린(10)을 향해 배향하고 입사 레이저광에 대해 형광 저장 스크린(10)에 의해 방출된 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브(40)를 향해배향하도록 형성되고, 서로에 대해 120 도로 회전가능한 프레임에 장착된 복수 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인(12)을 포함한다.

Description

다중 헤드를 갖는 형광 스크린 스캐닝 장치{MULTIPLE-HEAD PHOSPHOR SCREEN SCANNER}
X 선 필름의 대체로서 광자극성 형광 이미지 저장 스크린과 다른 센서의 사용이 잘 알려져 있다. 이러한 형광 이미지 스크린은 저장층에서의 별개의 X선 광자를 포획함으로써 동작한다. 스크린에 포획된 잠상(潛像)은 적절한 파장의 여기(勵起) 빔, 바람직하게는 집광 레이저를 이용하여 저장층을 스캐닝함으로서 판독될 수 있다. 레이저 여기 빔은 노출시 스크린에 인가되는 X 선 에너지에 비례하여 방출되는 광자극성 형광 빛 형태의 잠상으로 스크린에서 방출된다. 방출된 빛은 광학장치에 수집되고 이 방출된 빛에 비례한 전기적 신호로 변환된다. 전기적 신호는 다시 디지털 값으로 변환된 다음 이미지 파일을 생성하고 저장하는 컴퓨터로 전달된다. 이 이미지 파일은, 방사선 정보를 증대하기 위해 적용된 이미지 개선 소프트웨어에 의해, 원래 방사선 사진의 표현으로서 가시화될 수 있다.
이미지 또는 데이터 저장 스크린을 횡단하는 스캐닝 헤드를 이동하거나 스캐닝 빔을 배향하기 위한 다양한 공지의 장치가 알려져 있다. 이러한 일 장치 군으로서, X-Y 래스터 스캔이 다음과 같이 사용된다. 스캐닝 헤드 또는 빔이 먼저 X 방향으로 스크린을 횡단하여 직선으로 스캔된다. 그 다음, 스크린은 짧은 증가 거리로 Y 방향으로 이동된다. (변형예로서, 스캐닝 헤드 또는 빔을 배향하는 광학장치가 Y 방향으로 점진적으로 이동될 수 있다). 그 후에, X 방향 스캔이 계속된다. 따라서, 일 방향으로 전후 스캐닝함으로서, 수직방향으로 스크린을 간헐적으로 전진하면서(또는 스캐닝 빔을 재배향하면서), X-Y 래스터 스캔이 발생한다. 다른 장치 군으로서, 이미지 또는 데이터 저장 스크린이 스크린의 평면에서 중앙점을 중심으로 회전하는 회전 드럼에 장착되고 스캐닝 헤드는 중앙점에서 외향방향으로 스크린을 횡단하여 반경방향으로 이동하게 된다.
상기의 스캐닝 장치의 양 장치 군은, 스캐닝 헤드의 이동(또는 스캐닝 빔을 배향하는 전류 측정 거울과 같은 광학장치의 이동)을 정확하게 제어되어야 하는 공통의 문제가 있었다. 이는 부분적으로 스캐닝 헤드 또는 스캐닝 빔 광학장치가 일정하고 신속하고 변화하는 이러한 이동 속도로 적어도 일 방향으로 신속하게 전후 이동되어야 하기 때문이다. 따라서, 신속하게 전후 이동하는 스캐닝 헤드 또는 스캐닝 빔 광학장치는 기계적 마모와 파손 문제가 발생하고 100% 이하 시간(즉, 튜티 사이클(duty cycle)) 판독 효율을 감소시키는 가속의 영향을 통상적으로 받는다. 또, 형광 스크린의 소망 위치에 입사빔을 배향하기 위해 이동하는 스캐닝 헤드 또는 빔 배향 장치를 정확하게 위치시키는 문제가 존재한다.
현존 장치의 제2 문제점으로서, 스크린에 의해 방출된 응답 반사가 동일한광학 트레인을 통해 광검출기로 배향되지 않도록 장치가 구성되며, 그러한 제1 광학 트레인이 스크린의 입사광을 배향하고 집광하는 것이 요구되는 경우, 제2 광학 트레인은 스크린에 의해 방출된 응답 반사를 검출하고 측정하는 것이 요구되고 있다.
그 대신에, 래스터 스캔을 발생하기 위해 형광 스크린의 표면을 횡단하는 경로로 스캐닝 빔 헤드가 이동하지만, 스크린을 횡단하는 스캐닝 헤드의 전후 이동을 제어하는 문제를 피할 수 있는 형광 스크린의 고속 스캐닝 장치(또는 적절한 광자극성 매체)를 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 또, 잠재적인 부정확도, 제어, 일 방향 또는 양 방향으로 스캐닝 헤드를 전후 이동하는 가속력에 의해 발생된 마모 및 마찰을 피하면서, 100% 듀티 사이클 판독 효율을 달성하는 것이 바람직하다.
또한, 형광 스크린을 스캔시 거의 연속적인 데이터 흐름이 발생될 수 있도록 작동시 최소한의 부동시간(dead time)을 갖는 고속 스캐닝 장치를 고안하는 것이 바람직하다.
게다가, 두 수직방향으로 형광 스크린을 이동시키거나, (X-Y 이송기구로 달성될 수 있음) 또는 형광 스크린을 회전시키는 이송기구가 필요 없는 고속 스캐닝 장치를 고안하는 것이 바람직하다.
더욱이, 형광 스크린 자극과 데이터 수집용 동일한 광학 경로를 사용하는 고속 스캐닝 장치를 고안하는 것이 바람직하다.
본 발명은 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하는 방법 및 그 장치, 보다 상세하게는 형광 반사 스크린에 저장된 이미지를 판독하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
도 1a는 "광학 반경"(즉, 스캐닝 장치의 중앙에서 각 스캐닝 헤드 아래 레이저 빔의 촛점까지 반경방향 거리)이 형광 스크린의 폭 절반에 1.1547 배이고, 서로에 대해 120。 로 장착된 세 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인을 내장하는 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 1b는 광학 반경이 형광 스크린의 폭 절반에 1.1547 배 크고, 서로에 대해 120。 로 장착된 세 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인을 내장하는 본 발명의 제2 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 2는 도 1a의 선 2-2 따라 취한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 일부를 확대한 도면이다.
도 4a는 도 3에 도시한 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 4b는 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 4c는 또 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 4d는 또 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 4e는 또 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 4f는 또 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적인 도면이다.
도 5는 형광 스크린의 표면을 횡단하는 궁형 라인의 증가 이동의 기하학적 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 이중 헤드 스캐닝 장치를 도시한다.
도 7은 사중 헤드 스캐닝 장치를 도시한다.
도 8은 육중 헤드 스캐닝 장치를 도시한다.
도 9는 스캐닝 장치에 수직방향으로 배치되고 스캐닝 장치의 원주 둘레에 부분적으로 감싸인 형광 스크린을 갖는 본 발명의 변형 장치의 평면도이다.
도 10은 도 9에 대응하는 절단 측면도이다.
도 11은 도 9의 형광 스크린을 횡단하여 취한 연속 스캔의 예시도이다.
도 12는 서로에 대해 120。 로 장착된 세 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인을 내장하는 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 13은 (바이셀 위의 위치로 회전된 스캐닝 헤드(26)를 갖지만), 스캐닝 헤드를 반경방향으로 위치하기 위한 시스템으로서, 도 1a 에서 선 13-13 을 따라 취한 단면도이다.
도 14는 "갭 타임(gap time)" 을 도시하는 것으로서, 형광 스크린의 중앙 위에 위치한 다른 광학 직경을 갖는 두 개의 스캐닝 장치의 기하학적 도면이다.
도 15는 광자극성 스크린을 순차적으로 횡방향으로 가로지르는 각 스캐닝 헤드 사이의 혼선 간섭(cross-talk interference)을 제거하기 위한 한 쌍의 나이프 엣지 블레이드의 도면이다.
도 16은 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적 도면이다.
도 17은 또 다른 바람직한 광학 트레인의 개략적 도면이다.
도 18은 광자극성 이미지 플레이트 위에 위치한 회전하는 삼중 헤드 스캐닝 장치의 평면도이다.
도 19는 쿼드셀을 횡단하는 궁형 경로로 스캐닝하는 레이저 빔의 도면이다.
도 20은 스캐닝 헤드의 각 이동을 추적하기 위한 시스템을 도시한다.
도 21은 이미지 플레이트의 동일 폭의 컬럼을 도시하는 것으로서, 도 18에 대응하는 평면도이다.
본 발명은, 그 위에 또는 인접 위치하는 회전하는 다중 헤드 스캐닝 장치가구비된 광자극성 매체(형광 저장 스크린을 포함하는 것이 바람직함)를 스캐닝하는 방법 및 그 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 극좌표계 형태로 얻어지는 이미지 데이터의 곡선 래스터 스캔은 형광 스크린에서 행해진다. 적절한 기하 알고리즘을 이용하여, 극좌표계 형태 이미지가 X-Y 좌표계 형태로 변환된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 회전하는 다중 헤드 스캐닝 장치는 형광 스크린 위에 위치한 회전가능한 프레임을 포함한다. 레이저 광이 회전가능한 프레임의 외주에 위치한 스캐닝 헤드로부터 형광 스크린을 향해 하방으로 배향되도록, 그리고 형광 스크린에 의해 방출된 응답 반사가 스캐닝 헤드에 의해 수용되고, 중앙에 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브를 포함하는 것이 바람직하지만, 예컨대 포토다이오드를 포함할 수 있는 광검출기를 향해 반경방향 내향으로 배향되도록, 복수 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인은 회전가능한 프레임에 장착되어 있다.
프레임의 원주에 각각의 스캐닝 헤드가 궁형 경로로 형광 스크린을 차례로 통과하도록 프레임은 중앙을 중심으로 회전된다. 기술한 바와 같이, 각각의 스캐닝 헤드는 스캐닝 장치의 중앙에서 등거리인 위치에서 입사 레이저 빔을 집광한다. 동시에 스캐닝 장치의 회전으로, 형광 스크린은 회전하는 스캐닝 장치 아래 Y 방향으로 전진하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 회전하는 스캐닝 장치의 중앙은 형광 스크린 위의 고정 위치에 유지되며, 일련의 롤러와 가이드 또는 이송수단을 포함하는 이송기구가 회전하는 스캐닝 장치 아래 형광 스크린을 이동시킨다. 본 발명의 변형 실시예에 있어서, 이송기구는 정지한 형광 스크린의표면을 횡단하여 회전하는 스캐닝 장치를 이동하기 위해 회전하는 스캐닝 장치에 장착되어 있다. 양 경우에 있어서, 회전하는 스캐닝 장치가 형광 스크린의 표면을 횡단하여 일 방향으로 이동될 때 형광 스크린의 절곡 래스터 스캔은 형광 스크린 위에 복수 개의 광학 트레인을 회전함으로써 발생된다.
바람직한 실시예에 있어서, 복수 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인은 세 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인을 포함하고, 이들 각각은 서로에 대해 120。 로 이격되어 있다. 변형 실시예에 있어서, 180。 로 이격된 두 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인은 또는 90。 로 이격네 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인이 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 범위 내에서, 네 개 이상의 등간격으로 이격된 광학 트레인이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 광학 트레인은 자신의 레이저원을 포함하고 단일 포토멀티플라이어 튜브는 형광 스크린에 의해 방출된 응답 반사를 측정하기 위한 회전하는 스캐닝 장치의 중앙에 장착되어 있다.
복수 개의 광학 트레인 각각은, 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 형광 스크린의 표면을 횡단하여 활동적으로 스캐닝하도록 차례로 동작하는 것이 바람직하다. 별개의 레이저원을 활성화함으로써, (또는 광학 트레인 각각에 전용의 별개 레이저원이 모두 동시에 작동할 때 광학 트레인 각각으로부터 순차적으로 선택적으로 데이터 신호를 수신함으로써), 본 발명의 장점은 중앙에 위치하는 단일 개의 포토멀티플라이어 튜브가 세 개의 별개 광학 트레인 각각으로부터 이미지 데이터를 수집하는 데에 사용될 필요가 있다는 데에 있다. 복수 개의 스캐닝 헤드 광학 트레인이 마련된 단일의 중앙으로 장착된 포토멀티플라이어 튜브를 이용함으로써, 하나 이상의 포토멀티플라이어 튜브 사이의 상호 관계을 측정하지 않는 장점이 있다. 더욱이, 하나의 단일 포토멀티플라이어 튜브만을 이용함으로써, (각각의 광학 트레인에 별개의 광검출기에 대향할 때), 평균 통계 시스템의 신뢰도가 높고 저비용의 시스템을 제공한다.
광학 트레인의 각종 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 광학 트레인은 회전가능한 프레임 중앙 선단에 위치한 레이저와 회전가능한 프레임의 외주에 위치한 반사 거울을 포함한다. 응답 반사가 포토멀티플라이어 튜브로 배향되도록 형광 스크린에 의해 방출된 응답 반사에서 입사 레이저광을 분리하는 데에 이색성(dichroic) 거울이 사용된다. 이들 실시예의 각종 실시예에 있어서, 이색성 거울은 회전가능한 프레임 중앙 선단에 장착되거나 변형예로 회전가능한 프레임의 외주에 장착될 수 있다.
광학 트레인의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 광학 트레인은 광학 트레인의 외주에 위치된 레이저를 포함한다. 응답 반사만이 포토멀티플라이어 튜브로 배향되도록 광학 트레인의 외주에 장착된 이색성 거울은 형광 스크린에 의해 방사된 응답 반사로부터 입사 레이저광을 분리하는데에 사용된다.
120。 이격된 세 개의 광학 트레인을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, "광학 반경"(스캐닝 장치의 중앙에서 각각의 스캐닝 헤드 아래 형광 스크린 상의 레이저 빔의 촛점까지 반경방향 거리로 본원에서 정의함)은 형광 저장 스크린의 폭 절반에 적어도 1.1547(즉, 1/SIN(60。)) 배가 되도록 회전하는 세 개의스캐닝 장치가 구성된다. 120 도 이격된 스캐닝 헤드가 스캐닝 장치의 원주에 위치한다고 가정하면, 각 레이저 빔의 촛점은 스캐닝 장치의 원주에 정확하게 놓여지고, 스캐닝 장치는 형광 스크린의 폭에 1.1547 배의 광학 직경을 갖는다. ("광학 직경" 은 "광학 반경"의 거리에 두 배로 정의된다). 광학시스템의 광학 직경이 형광 저장 스크린의 폭에 정확하게 1.1547 배가 되도록 스캐닝 헤드를 장착함으로써, 다수의 중요한 장점이 발생한다. 예컨대, 형광 저장 스크린 상에 120 도 이격된 세 개의 등간격 스캐닝 헤드 회전시, 각각의 별개 스캐닝 헤드는 차례로 순차적으로 (궁형 경로로) 형광 스크린을 완전히 통과한다. 따라서, 제1 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 완전히 횡단하여 스캔하고 형광 스크린의 표면 아래 위치에 도달한 후, 제2 스캐닝 헤드는 형광 스크린의 표면을 횡단하여 자신의 궁형 스캔을 유발하는 위치로 동시에 이동하므로, 100% 듀티 사이클 판독 효율을 달성한다. 동일하게, 제2 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 횡단하여 그 스캔을 완료한 후, 제3 스캐닝 헤드는 형광 스크린의 표면을 횡단하여 자신의 궁형 스캔을 유발하는 위치로 이동한다.
형광 저장 스크린 폭 절반에 1.1547 배인 "광학 반경" (즉, 스캐닝 장치의 중앙에서 각각의 스캐닝 헤드 아래 레이저 빔의 촛점까지 반경방향 거리)의 추가 장점은, 기술하는 바와 같이, 파괴적인 판독이 형광 스크린의 가장자리에서 피할 수 있다는 데에 있다.
본 발명의 삼중 헤드 구조의 추가 실시예에 있어서, 시스템의 광학 반경은 형광 저장 스크린의 폭 절반에 1.1547 배 보다 크다. 세 개의 등간격으로 이격된스캐닝 헤드를 사용할 때, "데이터 타임 갭" 이 각각의 스캐닝 헤드 사이에 존재한다. 이 "데이터 타임 갭" 은 제2 스캐닝 헤드가 형광 스크린의 표면을 통과하기 이전에 제1 스캐닝 헤드가 형광 스크린의 표면에서 일정 거리로 통과하는 사실에 의해 발생된다. 각각의 각종 스캐닝 헤드에 의해 판독된 신호 사이의 데이터 타임 갭을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 이러한 데이터 타임 갭은 각각의 스캐닝 헤드가 형광 스크린의 표면을 통과하기 이전에 데이터 수집 시스템을 초기화하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 데이터 타임 갭은 또한 각각의 세 개의 스캐닝 헤드 사이에 신호를 선명하게 분리하는 데에 사용될 수 있다.
형광 저장 스크린의 폭 절반에 1.1547 배 보다 작은 시스템의 광학 반경을 갖는 스캐닝 헤드가 마련되는 120 도 이격된 세 개의 광학 트레인을 사용할 때, 하나 이상의 스캐닝 헤드가 한 번에 형광 스크린의 표면을 통과한다. 이러한 장치에 있어서, 세 개의 스캐닝 헤드의 신호를 식별하기 위해 중앙 위치한 단일의 포토멀티플라이어 튜브를 사용하는 것이 불가능하다.
형광 저장 스크린의 폭 절반에 1.1547 배인 시스템의 광학 반경을 갖는 세 개의 별개 스캐닝 헤드를 사용시, (서로에 대해 120 도로 이격됨), 각각의 스캐닝 헤드는 한 번에 하나씩 스크린을 횡단하는 궁형 경로로 스캔한다. 따라서, 하나의 스캐닝 헤드가 형광 스크린의 표면을 횡단하는 궁형 래스터 스캔을 완료한 후, 다음 스캐닝 헤드가 형광 스크린 표면을 횡단하는 유사한 래스터 스캔을 완료하도록 각각의 별개 스캐닝 헤드 스캔을 순차적으로 행하는 것이 가능하다.
일 실시예에 있어서, 하나의 레이저(즉, 형광 스크린의 표면에 대한 광학 트레인의 레이저가 스캐닝함)만이 한 번에 활동하도록 각각의 광학 트레인에 대한 전용 레이저가 순차적으로 회전한다.
변형예로서, 동시에 동작하는 광학 트레인 각각에 전용의 레이저를 갖는 것이 또한 가능하다. 이 경우에 있어서, 하나의 광학 트레인의 레이저 빔이 한 번에 형광 스크린의 표면에 도달하고, 광학 트레인이 스크린의 표면을 횡단하여 스캔하여, 각각의 광학 트레인에서의 별개 레이저를 순차적으로 활성 및 불활성할 필요성을 제거하도록, 형광 스크린의 기계적 차폐가 사용된다.
바람직한 실시예에 있어서, 이러한 차폐는 스캐닝 디스크와 회전하지 않는 스캐너의 프레임에 고정되어 있는 복수 개의 반경방향으로 배치된 나이프 엣지를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 두 개의 반경방향 나이프 엣지 사이에 정확한 각도로 조정되도록 기계적 수단을 구비한다. 바람직한 나이프 엣지 블레이드는 다른 적절한 형상의 블록킹 구조로 대체될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 세 개 이상의 스캐닝 헤드 사용시, 나이프 엣지 사이의 각도는 360。/n 보다 다소 작게 되고, 여기서 n은 반경방향으로 연장하는 광학 트레인의 수이다.
각종 실시예에 있어서, 본 발명은 단일의 비회전(즉, 정지한) 레이저를 포함하는 광학 시스템을 구비한다. 반사면이 마련된 다면체의 프리즘은, 단일의 정지한 레이저가 저비용, 복잡도 및 회전하는 매스의 장점을 제공하도록 다중 광학 시스템에 사용되도록 한다.
변형 실시예에 있어서, 광학 트레인은 스캐닝 헤드에서 중앙에 위치한 포토멀티플라이어 튜브까지 광신호를 운반하는 광섬유 도파관을 포함한다. 이러한 광섬유 도파관의 장점은 디스크 베어링을 통과하는 중앙 통로의 직경을 감소시키는 데에 있다. 또한, 이러한 광섬유 도파관은 스캔 디스크 베어링의 중앙에 축방향으로 연장하는 개방 채널에 포토멀티플라이어를 위치시킬 필요가 없다.
일차원 이송기구를 이용하여, 형광 스크린에 대한 스캐닝 헤드의 궁형 경로가 전진하고 절곡 래스터 스캔이 발생하도록 형광 스크린은 회전하는 다중 헤드 스캐닝 장치에 대해 이동될 수 있다. 적절한 소프트웨어와 알고리즘을 이용하여, 형광 방사 스크린에 저장된 이미지가 정확하게 재생될 수 있도록 절곡 래스터 스캔은 선형 X-Y 좌표계로 변환될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 다중 스캐닝 헤드 아래 형광 스크린을 이동하기 위한 고속시스템을 제공하고, 각각의 스캐닝 헤드는 스캐닝 장치의 프레임에 고정 위치에서 유지된다. 따라서, 본 발명의 중요 특징은 각종 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 통과할 때 스캐닝 헤드가 스캐닝 장치에 반경방향으로 반복적으로 전후 이동할 필요가 없다. 이것은 현존하는 스캐너 설계 보다 이동 부품 수가 실질적으로 감소하여 장기 수명, 고속 장치를 제공하는 시스템의 마모와 마찰을 실질적으로 감소시킨다. 더욱이, 본 발명은 그 중앙을 중심으로 고속 회전을 위한 슬림형 공기역학 프로파일을 갖는다.
본 발명의 변형 실시예에 있어서, 스캐닝 장치의 엣지 둘레에 부분적으로 감긴 형광 스크린이 스캐닝 장치의 평면에 수직하게 배향된다. 본 삼중 헤드 스캐너 구조를 사용시, 형광 스크린은 스캐닝 장치에 대해 120 도 이격된 엣지로 감겨져 있다. 이중 헤드 스캐너 사용시, 형광 스크린은 스캐닝 장치에 대해 180。 이격된엣지로 감겨져 있고, 사중 헤드 스캐너 사용시, 형광 스크린은 스캐닝 장치에 대해 90。 이격된 엣지로 감겨져 있다. (이러한 장치에서, 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 형광 스크린의 표면을 통과한다). 본 발명의 이들 변형 실시예에 있어서, 각각의 스캐닝 헤드는 스캐닝 장치의 평면에 평행한 방향으로 반경방향 외향으로 레이저 빔을 집광시킨다. 본 시스템의 각종 실시예에 있어서, 필요한 이동 부품만은 중앙축을 중심으로 스캐닝 장치를 회전하기 위한 시스템과 일차원으로 형광 스크린의 운동을 전진하기 위한 시스템이다. 회전하는 스캐닝 장치에 대한 형광 스크린을 이동함으로써, 형광 스크린이 스캐닝 헤드의 경로에 대해 매우 작은 증가로 전진될 때 고해상 스캐닝이 달성될 수 있다. 따라서, 이미지의 픽셀 대 픽셀 해상이 유도할 수 있다.
본 발명은 형광 스크린 상의 이미지를 판독하기 위한 다중 헤드 고속 회전 스캐닝 장치 및 그 사용 방법을 제공한다. 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 도 1a 및 도 1b는 형광 스크린(10, 10a) 표면에 각각 위치될 때 본 발명에 따른 삼중 헤드 회전 스캐닝 장치(20)의 바람직한 실시예의 평면도를 개략적으로 도시하는 도면이다. 회전 스캐닝 장치(20)는 밑면에 서로에 대해 120。 로 배향된 세 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인(12)을 포함하고 있다. (광학 트레인(12)의 위치는도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시되어 있으며, 광학 트레인(12a, 12b, 12c)의 세부 묘사는 도 3 내지 도 4c 에 잘 도시되어 있다). 동작의 바람직한 방법에 있어서, 형광 스크린(10)이 방향(Y)으로 이동될 때 스캐닝 장치(20)는 중앙(13)을 중심으로 방향(R)으로 회전된다. 중앙(13)을 중심으로 스캐닝 장치(20)의 회전은 스캐닝 장치(20)가 일정 회전속도를 발생하는 구동장치와 통상적인 고속 모터에 의해 달성될 수 있다. 변형예로서, 스캐닝 장치의 회전속도가 측정할 수 있고 회전 속도로 임의의 거울 편차를 보상하기 위해 데이터 획득 장치가 동기화될 수 있다. 방향(Y)으로 형광 스크린(10)의 병진 이동은 일련의 롤러와 가이드와 같은 동력화된 이송기구, 또는 병진 스테이지(translation stage)에 형광 스크린(10)을 부착함으로써 달성될 수 있다.
세 개의 광학 트레인(12) 각각은, 도시된 바와 같이 스캐닝 장치(20)의 외주(15)에 또는 외주 부근 위치에 배치되는 단일의 스캐닝 헤드(22, 24 또는 26 중 하나)를 포함하고 있다. 기술하는 바와 같이, 각각의 별개 광학 트레인(12)과 그 연관 스캐닝 헤드(22, 24 또는 26 중 하나)는 형광 스크린(10)을 향해 입사 레이저 광의 집광 빔을 배향하고 형광 스크린(10)에 의해 방출된 응답 반사를 수용하도록 동작한다. 적정 수의 광학 트레인(기술하는 바와 같이 광학 트레인(12a, 12b, 12c, 12d 또는 12e) 등)을 사용하여, 스캐닝 헤드에 의해 수용된 응답 반사는 입사 레이저광으로부터 분리되고, 기술하는 바와 같이 이미지 데이터를 수집하기 위해 중앙에 위치한 포토멀티플라이어 튜브(40)를 향해 배향된다.
도 3 내지 도 4e 에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 스캐닝 헤드(22, 24,26)가 전용 레이저를 갖도록 각각의 광학 트레인은 각자의 레이저원(30)을 포함하는 것이 바람직하다. 세 개의 레이저 각각을 차례로 활성화함으로써, 각각의 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는 형광 스크린(10)의 표면에 레이저광을 순차적으로 배향하면서 형광 스크린(10)으로부터 방출된 응답 반사를 수집한다. 한 번에 하나의 스캐닝 헤드만이 활성되도록 각각의 스캐닝 헤드를 차례로 활성시킴으로써, 또는 각각의 스캐닝 헤드에서의 레이저 빔이 한 번에 하나의 형광 스크린에 차례로 도달하도록 기계적 차폐를 제공함으로써, 이미지 데이터는 한 번에 하나의 스캐닝 헤드로부터 수집되며, 이에 따라 단일의 포토멀티플라이어 튜브가 세 개의 광학 트레인 각각으로부터의 데이터 수집에 사용되도록 하며, 흩어진 레이저광이 수집된 데이터 신호에 노이즈를 부가하는 것을 방지한다. 본 발명은 하나의 중앙 포토멀티플라이어 튜브 또는 포토다이오드와 함게 작동하지만, 기술한 바와 같이, 본 발명은 또한 각각의 광학 트레인에 사용되는 전용의 포토멀티플라이어 튜브 또는 포토다이오드를 갖는 실시예를 포함한다.
도 1a 내지 도 4c, 도 4f, 도 5 및 도 12 내지 도 14에 도시한 삼중 헤드 구조에 있어서, 각각의 스캐닝 헤드(22, 24, 26)가 궁형(弓形) 경로로 형광 스크린(10) 표면을 순차적으로 통과한다. 회전하는 스캐닝 장치에 대한 형광 스크린을 전진시킴으로써, 절곡 래스터 스캔이 발생하고, 이는 후에 극좌표계에서 직교 좌표계로 변환될 수 있다.
다음의 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 통과하기 이전에 각각의 스캐닝 헤드(22, 24, 26) 아래 집광 레이저 빔이 차례로 형광 스크린(10)의 전체 폭을 횡단하여 완전히 통과하도록 형광 스크린의 폭 절반에 대한 광학 반경(r)(도 1a 에 도시한 바와 같이, 스캐닝 장치(20)의 중앙(13)에서 스캐닝 헤드(22) 아래 레이저 빔의 촛점까지의 거리)의 비로 선택되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 한 번에 하나의 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 횡단하여 스캐닝하도록 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는 활동적으로 스캐닝한다. 예컨대, 도 1a에 도시한 위치에서 도 1a에서의 스캐닝 헤드(26)에 의해 현재 점유된 위치까지 형광 스크린을 횡단하여 스캐닝 헤드(22)가 이동하는 동안의 시간 간격 동안 스캐닝 헤드(22)의 광학 트레인의 레이저가 동작한다. 스캐닝 헤드(22)가 스크린(10)의 표면을 횡단하여 이동하는 시간 간격 동안, 각각의 스캐닝 헤드(24, 26)의 광학 트레인의 레이저는 동작하지 않는다. 스캐닝 헤드(22)가 스캐닝 헤드(26)에 의해 현재 점유된 위치에 도달한 후, 스캐닝 헤드(22)의 레이저는 동작하지 않고 스캐닝 헤드(24)의 레이저는 동작하지 않는다.
변형예로서, 세 개의 광학 트레인 모두의 레이저는 (도 1a 에 도시한 형광 스크린(10)과 스캐너(20) 사이에 위치한) 기계적인 차폐(11)에 의해, 각각의 스캐닝 헤드의 레이저빔이 한 번에 하나의 형광 스크린에 차례로 도달할 수 있도록 연속적으로 동작될 수 있다. 특히, 스캐닝 헤드가 도 1a에서의 스캐닝 헤드(22, 26)에 의해 점유된 위치 사이를 통과할 때 임의의 스캐닝 헤드로부터의 레이저 빔이 스크린(10)에 도달하도록 기계적 차폐가 제공될 수 있다. 따라서, 스캐닝 헤드(22)가 (스캐닝 헤드(26)에 의해 현재 점유된 위치까지) 스크린(10)을 횡단하여 이동할 때, 스캐닝 헤드(24, 26)로부터 방출된 레이저 빔이 스크린(10)에 도달하는 것이 차단된다.
변형예로서, 도 15에 도시한 바와 같이, 세 개의 스캐닝 장치를 사용할 때 한 쌍의 반경방향으로 배치된 나이프 엣지(250, 252)가 서로에 대해 대략 120。 의 각도로 배치될 수 있다. 나이프 엣지 블레이드(250, 252)는 스캐닝 디스크와 함께 회전하지 않도록 스캐너 본체 프레임에 고정되는 것이 바람직하다.
하나의 스캐닝 헤드가 형광 스크린을 횡단하여 그 스캔의 단부에 이웃하고 다음의 스캐닝 헤드가 스크린을 횡단하여 선단에 인접할 때, 나이프 엣지(250, 252)는 순차적인 스캐닝 헤드 사이의 혼선 간섭(cross-talk interference)을 방지한다.
특히, "데이터 타임 갭" 이 존재하도록 형광 스크린에 대한 스캐닝 직경의 비를 치수화하기 위한 변형예로서, 형광 스크린의 에지에서 스캐닝을 차단하기 위해 나이프 엣지(250, 252)가 사용될 수 있다. 이와 같이, 각각의 나이프 엣지(250, 252)가 세 개의 스캐닝 헤드 각각에 할당된 통상적인 120。 회전 이전에 소정 각도 회전으로 스캐닝 헤드 빔을 차단한다. 이것은 신호 빔이 광감지기를 통과하는 것을 종료하지 않거나 시작하지 않는 작은 각도 회전 범위를 유발한다. 120。 이격 배향됨으로서, 나이프 엣지(250, 252)는 연속 스캔 사이에 최소한의 부동 시간이 발생한다. 선택적으로, 120。 이하의 각도로 조정할 수 있는 기계적 수단을 구비할 수 있다.
각각의 각종 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는 동일 광학 반경을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 중앙(13)에서 스캐닝 헤드(22) 아래 레이저 빔의 촛점까지의 광학 반경(r)은 스캐닝 헤드(24, 26) 아래 레이저 빔의 촛점과 중앙(13) 사이의 광학 반경과 동일하다.
선택적으로, 형광 스크린 폭에 대한 광학 반경의 비는 각각의 다음 스캐닝 헤드의 데이터 수집 사이에 매우 짧은 시간 갭이 발생하도록 선택될 수 있다. 각각의 각종 스캐닝 헤드(22, 24, 26)에 의해 수집된 데이터를 용이하게 구별하고 데이타 획득 장치의 초기화를 위한 시간을 제공할 때 이와 같은 짧은 시간 갭은 이미지 데이터 처리를 용이하게 한다.
도 1a 및 도 1b 에 도시한 바와 같이, 스캐닝 장치(20)는 디스크를 포함할 수 있지만, 도 12에 도시한 바와 같이, 스캐닝 장치의 회전형 프레임은 프레임 중앙에 서로 접속되고 세 개의 반경방향으로 연장하는 아암을 갖는 Y자형 프레임(120)을 대신 포함할 수 있다.
제2 실시예에 있어서, 도 9 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명은 도 4d 내지 도 4e에 도시한 바와 같이 광학 트레인을 적용하여, 그 둘레에 부분적으로 형광 스크린으로 감싸여 위치하는 회전하는 스캐닝 헤드를 포함한다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 형광 스크린(10)은 스캐닝 장치(20)에 수직으로 배향되는 동시에, 형광 스크린(10)은 스캐닝 장치(20)에 부분적으로 감싸져 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 스크린(10)이 스캐닝 장치(20)의 회전 평면에 수직방향(Z)으로 전진함으로써 스캐닝 장치(20)가 방향(R)으로 회전한다. 이러한 상대 운동은 선택적으로 고정 위치에서 절곡 형광 스크린(20)을 홀딩하고 Z 방향으로 스캐닝 장치(20)를 이동함으로써 달성된다는 것이 이해될 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 삼중 헤드 스캐너 사용시, 도시된 바와 같이 연속적인 스캐닝 헤드(22, 26) 사이에 궁형 거리 간격이 되도록 형광 스크린(10)은 스캐닝 장치(20) 둘레에 120 도로 연장하도록 감싸지는 것이 바람직하다. 유사하게, 180。 로 이격된 광학 트레인을 갖는 이중 헤드 스캐너를 대신 사용시, 형광 스크린(10)은 스캐닝 장치 둘레에 180。 로 연장하도록 감싸지는 것이 바람직하다. 동일하게, 사중 헤드 스캐너 사용시, 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 형광 스크린의 표면을 통과하도록 형광 스크린(10)은 스캐닝 장치 둘레에 90。 로 연장하도록 감싸지는 것이 바람직하다.
이 장치를 사용시, (도 9에 삼중 헤드 스캐너에 대해 도시된 바와 같이), 스캐닝 헤드(22)가 형광 스크린(10)을 횡단하여 스캔하는 위치로 이동할 때 스캐닝 헤드(26)는 형광 스크린(10)을 횡단하여 스캔을 완료하게 된다. 본 실시예의 장점은 순차적인 스캐닝 헤드(22, 24, 26) 각각에 의해 스크린(10)을 횡단하여 취해진 연속적인 스캔 라인(160, 161, 162)을 도시하는 도 11 로부터 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 형광 스크린(10)을 횡단하여 취해진 스캔 라인(160, 161, 162)은 이 형광 스크린을 횡단하여 이동하는 연속적인 스캐닝 헤드(22, 24, 26) 사이의 Z 방향으로의 이동량으로 편향되는 거의 직선이다. (연속 스캔 라인(160, 161, 162) 사이의 실제 분리 거리는 예시 목적상 과장 도시되어 있다).
도 9에 도시된 바와 같이, 스크린(10)이 연속적인 스캔 헤드 사이의 모든 거리를 일정하지 않은 치수가 되지 않도록 스캐닝 장치(20)를 치수화 하고, (예컨대, 스크린(10)이 포인트(110)와 포인트(111) 사이에만 도달한다), 스캐닝 헤드가 형광스크린을 통과하지 않는 시간 간격 동안, (특히, 스캐닝 헤드가 포인트(111)에서 포인트(112)까지 통과하는 시간 간격 동안) 갭 타임은 연속적인 스캔 사이에 발생한다.
바람직한 광학 트레인:
도 3 내지 도 4c 및 도 4f 에 도시된 광학 트레인은 도 1a 내지 도 2, 도 5 및 도 12 내지 도 14에 도시한 본 발명의 실시예와 함께 사용하는 것이 바람직하며 도 4d 및 도 4e 에 도시한 광학 트레인은, 기술하는 바와 같이, 도 9 내지 도 11에 도시한 본 발명의 실시예와 함께 사용하는 것이 바람직하다.
제1 실시예를 참조하면, 도 3은 레이저(30), 이색성 거울(dichroic mirror)(32), 반사 거울(34), 조준/시준 렌즈(36), 스티어링 거울(38), 및 포토멀티플라이어 튜브(40)를 포함하는 제1 광학 트레인을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 발명에 따른 실시예에 따르면, 레이저(30)는 반사 거울(34)을 향해 이색성 거울(32)에 의해 반사된 레이저광의 시준 빔(31)을 방출하고 형광 스크린(10)에 빔(31)을 조준하는 렌즈(36)를 통해 하방으로 더 반사된다. 형광 스크린(10)에 의해 방출된 응답 반사(33)는 빔(33)을 시준하는 렌즈(36)를 통해 상방으로 이동한 다음 동일 광학 경로를 따라 거울(34)에 반사됨으로써 빔(31)으로 반사된다. 빔(33)이 이색성 거울(32)에 도달할 때, 빔(33)을 포토멀티플라이어 튜브(40)로 반사하는 스티어링 거울(38)에 궁극적으로 도달하도록 통과한다. 선택적으로, 제2 집광 렌즈(37)는 이색성 거울(32)과 스티어링 거울(38) 사이에 위치될 수 있다.시간에 대한 포토멀티플라이어 튜브(40)의 출력은 형광 스크린(10)을 횡단하여 궁형 스캔 라인을 따라 방출된 방출 밀도에 대응한다. 비교를 위해, 도 4a는 도 3에 도시한 바와 같이 광학 트레인(12a)의 레이 아웃을 개략적으로 도시한다.
스캐닝 헤드(26)는 광학 트레인의 반경방향으로 외향 단부에 위치한 이들 부품을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 스캐닝 헤드(26)는 반사 거울(34)과 집광 렌즈(36)를 포함한다. 본 실시예의 장점은 레이저(30)와 이색성 거울(32)이 스캐닝 장치의 중앙 선단 내측 위치에 장착될 수 있다는 것이다. 따라서, 장치 요소의 최소 수가 스캐닝 헤드(26)에 배치되므로, 스캐닝 장치(20)를 고속으로 회전하기 위해 필요한 토오크가 감소한다.
광학 트레인에 대한 바람직한 변형 구조가 가능하다. 예컨대, 도 4b는 이색성 거울(32)을 통해 빔(31)을 반사하는 반사 거울(34)에 반경방향으로 외향으로 빔(31)을 방출하고 형광 스크린(10)을 향해 렌즈(36)로 집광하는 레이저(30)를 포함하는 광학 트레인(12b)을 도시한다. 포토멀티플라이어 튜브(40)로 빔(33)을 차례로 반사하는 스티어링 거울(38)에 반경방향 내향으로 형광 스크린(10)에 의해 방출된 응답 반사의 빔(33)이 이색성 거울(32)에 의해 반사된다. 본 실시예에 있어서, 스캐닝 헤드(26)는 반사 거울(34), 이색성 거울(32) 및 집광 렌즈(36)를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 광학 트레인(12c)(도 4c에 도시함)은, 형광 스크린(10)에 직접 하방으로 빔(31)을 방출하는 레이저(30)를 포함한다. 빔(33)은 포토멀티플라이어 튜브(40)로 빔(33)을 차례로 반사하는 스티어링 거울(38)을 향해이색성 거울(32)에 의해 반사된다. 본 실시예에 있어서, 스캐닝 헤드(26)는 레이저(30), 이색성 거울(32) 및 집광 렌즈(36)를 포함한다. 본 실시예의 광학 트레인의 장점은 반사 거울(예컨대 거울(34))이 필요없다는 것이다.
도 4f는 거울(204)을 향해 시준 빔을 배향하는 렌즈(202)를 갖는 단일 개의 레이저원(200)을 포함하는 광학 트레인에 대한 변형 실시예를 도시한다. 빔(31)은 다면체 거울(206)을 향해 상방으로 반사되고, 이 거울은 사변형 프리즘 형상 거울을 포함하는 것이 바람직하지만, 대신 피라미드 형태의 세 개의 분리 삼각형 거울을 포함할 수 있다. 세 개의 프리즘 면이 세 개의 스캐닝 헤드(22, 24, 26) 각각을 향해 반경방향 외향으로 레이저 빔(31)을 거의 동일한 비율로 반사되도록 프리즘 거울(206)이 위치하는 것이 바람직하다. (스캐닝 헤드(22)만이 간략하게 도시되어 있다).
반경방향 외향으로 배향된 빔(31)이 형광 스크린(10)을 향해 거울(208)에 의해 하방으로 반사된다. 빔(33) 형태의 응답 반사가 포토멀티플라이어 튜브(212)에 도달하도록 형광 스크린(10)에 의해 반사된 응답 반사(31)는 거울(208)과 이색성 거울(210)에서 상방으로 반사되어 이동한다.
선택적으로, 광학 트레인의 상기 바람직한 실시예에 있어서, 적색 차단 필터를 포함할 수 있는 필터(41)가 구비될 수 있고, 도 4a 내지 도 4e에 도시한 바와 같이 스티어링 거울(38)과 포토멀티플라이어 튜브(40) 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 필터(41)는 통과하는 응답 반사 빔(33)이 방출하는 청색 파장을 허용하는 것이 바람직하지만, 통과하는 적색 파장 길이 입사 레이저를 반사하거나 산란시키는 것을 방지한다. 또 선택적으로, 시준 렌즈(35)가 도 4a 내지 도 4f에 도시한 바와 같이, 시준 레이저 빔을 생성하기 위해 레이저(30)에 인접 위치될 수 있다.
전술한 광학 트레인(12a, 12b, 12c, 12d) 모두에 공통된 중요한 장점은, 형광 스크린(10)에 대한 스캐닝 헤드(22, 24, 26) 각각의 상대 이동이 중앙(13)을 중심으로 이송기구에 의해 방향(Y)으로 스캐닝 장치(20)를 회전시키고 형광 스크린(10)을 이동함으로써, (또는 스캐닝 장치(20)를 이동함으로써), 달성되기 때문에 이동부가 없다는 것이다. 따라서, 본 발명은 일정하게 속도가 변화하지만 하나 이상의 방향으로 전후 이동하면서 스캐닝 헤드의 위치를 정확하게 제어하는 문제점을 피한다.
도 9 내지 도 11에 도시한 변형 실시예에 있어서, 광학 트레인(12d 또는 12e)(도 4d 및 도 4e)이 사용된다. 양 광학 트레인(12d, 12e)에 있어서, 레이저 빔(31)이 집광 렌즈(36)를 통해 형광 스크린(10)까지 반경방향 외향으로 배향된다. 이와 대조적으로, 광학 트레인(12a 내지 12b)에 있어서(도 4a 및 도 4b 참조), 반사 거울(34)은 형광 스크린(10)을 향해 하방으로 90。로 레이저 빔(31)을 반사하는데 사용된다.
변형 광학 트레인이 도 16에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 광섬유(265)가 사용된다. 바람직한 실시예에 있어서, 광섬유(265)는 플라스틱, 플라스틱 점토 실리카(융합 쿼츠) 또는 유리로 제조된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 형광 스크린(10)에 의해 방출된 응답 반사의 빔이 스캐닝 헤드(22)의 집광 렌즈(260)를 통과한 다음 광섬유 입력 렌즈(264)를 통해 거울(262)에 의해 반사된다. 광섬유 입력 렌즈(264)를 통과한 다음, 응답 반사 빔이 말단면(263)으로 광섬유(265)로 배향된다. 빔은 광섬유(265)를 통해 전도된 다음, 선단면(266)을 통해, 빔(33)이 포토멀티플라이어 튜브(270)에 의해 수용되도록 렌즈(268)를 통과한다.
도시된 바와 같이, 광섬유 도파관(265)은 90。 로 절곡되며, 반경방향에서 축방향으로 선회한다. 광섬유 도파관의 특성은 90。 절곡이 사용된 특정 광섬유 형태에 대한 충분한 곡률반경으로 이루어짐으로써 상당한 절곡 손실을 피할 수 있다는 데에 있다.
렌즈(268)는 청색 광 응답 반사를 시준하도록 형성된 평철(平凸)(plano-convex)이 바람직하다. 광섬유 도파관을 사용하는 장점은 도 4f에 도시한 바와 같이, 피라미드 또는 다면체 거울이 필요없게 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 충분한 수의 개구가 모든 신호 광을 포획하고 안내하도록 광섬유 입력 렌즈(264)의 촛점 길이는 집광 렌즈(260)의 길이 보다 다소 길 수 있다.
도 17은 다른 바람직한 광학 트레인을 개략적으로 도시하는 도면이다. 광학 트레인(12g)은 형광 스크린(10)에서 중앙에 위치한 포토멀티플라이어 튜브(320)까지 신호 광을 전도하는데 사용되는 공기 압축 유리(air-clad glass) 또는 플라스틱 봉 도파관(300)을 포함한다.
로드(300)의 일 단부로 들어가는 빛은 전체 내부 반사의 처리에 의해 로드를 통한 측정가능한 손실 없이 안내될 수 있다. 최적의 총 내측 반사를 위해, 로드의원통형 표면은 매끄럽고, 깨끗하면서 공기에 의해 압축되도록 선택적으로 이루어질 수 있다. 실제로, 로드 단부(304, 304)에서 로드(300)의 평탄한 입력 및 출력 면에서의 반사에 의한 광학 신호 손실만이 발생한다. 이러한 손실은 로드 단부에 적절한 반굴절 코팅을 이용하여 표면당 1% 이하로 유지될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 로드는 최소 표면 접촉으로 지지된다. 가장 바람직하게는, 로드 단부(302, 304)가 챔퍼링으로 형성되어 베벨형 표면을 유발하고, 이는 로드 지지에 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 로드(300)가 적색 분광 감쇄기로 동작하도록 로드(300)는 적색 감쇄 다이를 포함할 수 있다. 로드(300)에 의한 이러한 적색 감쇄의 장점은 낮은 패스 간섭 필터가 광학 트레인에서 빠지도록 하는 데에 있다.
도 17에 도시된 로드(300)의 다른 장점은 신호가 평면(315)에 집광될 수 있다는 데에 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 나이프 엣지(250, 252)가 평면(315)에 또한 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 스캐닝 헤드가 스크린(10)의 하나의 엣지를 통과하고 제2 스캐닝 헤드가 스크린(10)의 다른 엣지를 통과할 때 로드(330)는 두 개의 다른 스캐닝 헤드에 수용된 신호 사이의 구별을 용이하게 한다.
광학 트레인의 각종 전술한 실시예를 이용하여, 레이저(30)에서 방출된 레이저 광 빔(31)은 약 635 내지 680 nM 의 파장을 갖고 0 내지 30 mW 범위의 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 응답 반사 빔(33)은 통상적으로 약 390 nM 에 집광된 파장을 갖는다. 집광/시준 렌즈(36)는 레이저 빛의 시준 빔(31)을 약 25 내지 250 마이크론, 가장 바람직하게는 형광 스크린(10)의 표면에 30 내지 80 마이크론의 빔 폭으로 집광하는 4 내지 10mm 의 촛점 길이를 갖는 5 내지 15 mm 직경 렌즈를 포함할 수 있다. 형광 스크린에 입사 레이저 광 빔의 직경을 최소화하는 것은 집광 빔 및 반사와 산란 레이저 광의 전방 겹침에 의해 발생한 이미지 데이터의 파괴적인 선행 판독을 최소화한다. 전술의 파장, 에너지 및 크기는 단지 예시적이며 다른 파장, 에너지 및 크기가 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
등간격 이격된 스캐닝 헤드의 다른 수의 이용:
본 발명은 이중, 삼중, 사중 또는 그 이상의 스캐닝 헤드를 갖는 구조를 포함한다. 이들 각각의 각종 구조의 장점은 이후 설명한다.
레이저 빔에 의한 저장 이미지의 실제 판독이 이미지를 방출하도록 동작하기 때문에 형광 스크린에 포획된 이미지를 판독하기 위한 레이저 빔 여기 시스템의 이용은 "원 타임(one-time)" 동작이다. 따라서, 다시 형광 스크린의 동일 픽셀을 스캔하는 것은 불가능하다.
도 5는 스크린(10)이 Y 방향으로 점진적으로 이동할 때 형광 스크린(10) 위에 도 1a의 회전하는 스캐닝 장치(도시생략)에 의해 취해진 연속적인 스캔 라인의 기하학적 대표도이다. (스캔 라인(150, 152) 사이의 실제 분리 거리는 예시 목적상 도 5에 과장해서 도시되어 있다.) 스캐닝 장치가 회전할 때, 제1 궁형 스캔 라인(150)은 엣지(103)에서 엣지(105)까지 형광 스크린(10)의 표면을 횡단하여 통과하는 제1 스캐닝 헤드에 의해 취해진다. 엣지(105)에 도달하는 제1 스캐닝 헤드와일치하는 형광 스크린(10)이 거리(D1) 만큼 방향 Y로 전진한다. 따라서, 제2 스캔 라인(152)은 엣지(103)에서 엣지(105)까지 통과하는 제2 스캐닝 헤드에 의해 형광 스크린(10)을 횡단하여 취해진다.
도시한 바와 같이, 거리(D1)는 중앙 위치(104)에서 스캔 라인(150, 152)을 분리하는 거리이다. 거리(D2)는 도시한 바와 같이 엣지(105)에서, (또, 엣지(103)에서) 스캔 라인(150, 152)을 분리하는 거리이다. (특히, 엣지(105, 103)에서 스캔 라인(150, 152)에 접하는 라인 사이의 수직 거리로서 거리(D2)가 측정될 수 있다.) 도시된 바와 같이, 라인(150, 152) 사이를 이격하는 분리가 형광 스크린의 엣지를 향해 점진적으로 좁아지기 때문에 거리(D2)는 거리(D1) 보다 작다.
형광 스크린에서의 동일 픽셀을 스캐닝에 의해 발생한 파괴적 판독을 피하기 위해, 연속적인 스캔 라인(150, 152) 사이의 분리 거리(D2)는 너무 작지 않으며, 특히 집광 레이저 빔 스팟 직경 보다 상당히 작지 않게 되는 것이 중요하다. 분리 거리(D2)가 집광 레이저 빔 스팟 직경 보다 상당히 작으면, 연속 스캐닝 헤드는 형광 스크린의 엣지에서 동일 픽셀로 통과하여, 파괴적인 판독을 유발한다. 따라서, 집광 레이저 빔의 직경에 의해 부분적으로 한정되는 충분한 거리(D2)를 유지하는 것이 바람직하다. 이해할 수 있는 바와 같이, 스캔 라인(150, 152)의 직선도는 형광 스크린 폭에 대한 스캐닝 장치의 광학 직경의 비로 결정되며, 형광 스크린 폭에 대한 스캐닝 장치 광학 직경의 비로 발생하는 직선 스캔 라인이 증가한다. 형광 스크린의 엣지에서 D2의 간격이 커질 수록, 형광 스크린의 엣지에서 파괴적인 판독의 가능성이 작아진다.
도 6a는 스캐닝 헤드(52, 54)를 갖는 이중 헤드 스캐닝 장치(50a)를 도시한다. 스캐닝 헤드(52, 54) 사이의 분리 거리가 형광 스크린(10)의 폭과 동일하도록 스캐닝 장치(50a)는 치수화되어 있다. 스캐닝 장치(50a)는 방향 R 으로 회전되므로, 각각의 스캐닝 헤드(52, 54)는 엣지(108)에서 엣지(106)까지 형광 스크린(10)의 표면을 횡단하는 궁형 반원 경로로 순차적으로 추적한다. 스캐닝 헤드(52, 54)는 형광 스크린 위에 항상 위치하지만, 스캐닝 헤드(52)가 사이드(108)에서 사이드(106)까지 형광 스크린을 횡단하여 스캔하도록 스캐닝 헤드(52, 54)는 한 번에 하나씩 활성된 후, 스캐닝 헤드(54)가 엣지(108)에서 엣지(106)까지 형광 스크린을 횡단하여 동일하게 스캔하도록 회전하여 스캐닝 헤드(52)에 현재 점유된 위치로 스캐닝 헤드(54)가 이동하게 된다.
도 6a 의 시스템의 주요 제한은, 스캐닝 헤드(52, 54)가 스크린 엣지(106, 108)에서 서로에 대해 동일 픽셀을 통과하기 때문에 스크린(10)에 저장된 이미지의 판독은 스크린(10)의 엣지 선단의 이미지 데이터의 파괴적 판독을 유발하는 데에 있다. 특히, 도 6a에 치수화된 장치를 이용하여 형광 스크린의 픽셀 대 픽셀 스캔을 얻으려면, 데이터 추출은 각각의 스캔으로 동일 픽셀을 과다 추출을 근본적으로 포함하기 때문에, 저장 이미지로부터 픽셀을 재판독하는 시도가 이미 해제되어, 스크린 엣지(106, 108)를 향해 의미있는 데이터를 발생하는 것이 어렵다.
기술한 바와 같이, 적절한 분리가 스크린의 엣지에서 이들 스캔 라인 사이에 유지되도록, (별개의 픽셀이 한 번 이상 추출되지 않도록,) 가능한 직선으로 형광 스크린의 표면을 횡단하여 통과하는 순차적인 스캔 라인을 갖는 것이 바람직하다.
도 6b에 도시한 본 발명의 실시예에 있어서, 이중 헤드 스캐닝 장치가 도 6a에 도시된 것 보다 스크린 폭 비가 큰 직경을 갖도록 치수화된다. 이와 같이, (형광 스크린(10)의 엣지(108, 106)에서 이들 사이의 큰 분리 거리를 갖는) 직선 스캔 라인이 발생한다. 그러나, 타임 갭이 스캐닝 헤드에 의해, 스캐닝 헤드(52, 54) 모두 스캐닝 장치의 각 회전하는 일정 시간 동안 형광 스크린의 표면에 위치하기 때문에, 추출된 데이터 사이에 발생한다. 이 문제는 스크린(10)이 비교적 짧은 시간 주기에 스캔될 수 있도록 스캐너의 회전속도를 증가시킴으로써 처리될 수 있다. 이중 헤드 스캐닝 장치의 장점은 두 개의 광학 트레인을 구성할 필요가 있고, 제조가 용이하고 장치의 무게를 줄이는 데에 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이 본 발명의 변형 실시예에 있어서, 삼중 헤드 스캐닝 장치가 사용된다. 도시된 바와 같이 단일 개의 중앙 광탐지기에 연결되고 120 도로 이격된 삼중 헤드의 선택이 유리한 수이다. 기술하는 바와 같이, 광학 반경이 스크린(10)의 폭(W10) 절반에 1.1547 배일 때, 연속적인 스캐닝 헤드 사이의 듀티 사이클 타임 손실 없이 서로에 대해 스크린을 횡단하여 이동하는 연속적인 스캐닝 헤드에 의해 100% 판독 효율은 달성될 수 있다. 특히, 제1 스캐닝 헤드는 스크린을 횡단하여 스캔을 완료하며 (스크린의 표면을 이동하기 시작하고), 동시에 제2 스캐닝 헤드는 스크린을 횡단하여 스캔을 바로 시작한다 (스크린의 표면을 이동하기 시작한다). 삼중 헤드 스캐닝 장치의 다른 장점은 최소 수의 분리형 광학 트레인, 합리적인 작은 스캐닝 장치 직경을 갖고, 동시에 순차적인 스캔 라인이 형광 스크린의 엣지에서 충분히 분리되도록 형광 스크린의 표면을 횡단하여 직선 스캔경로를 충분하게 제공하여 집광 레이저 빔의 직경은 파괴적인 선행 판독을 발생하지 않도록 하는 데에 있다.
도 7은, 서로에 대해 90。 등간격으로 이격된 네 개의 스캐닝 헤드(62, 64, 66)를 갖는 네 개의 헤드 스캐닝 장치(60)를 도시한다. 스캐닝 장치(60)는 도시한 바와 같이 스크린(10)의 폭 보다 큰 직경을 갖도록 치수화 되어 있으므로, 충분한 직선 스캔 라인이 스캐닝 헤드(68)에 의해 현재 점유된 위치까지 스캐닝 헤드(62)가 이동하도록 취해질 수 있다. 도 7의 네 개의 헤드 스캐너의 장점은 연속적인 스캔 헤드가 적소로 이동하여 선행하는 스캐닝 헤드가 스캐닝을 정지할 때 도시한 바와 같이 형광 스크린의 표면을 지나는 시간에 스크린을 횡단하여 스캐닝을 시작하도록 스캐너 폭에 대한 스캐너 직경의 비를 갖도록 치수화되어 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 추가의 스캐닝 헤드를 부가하는 것이 가능하다. 예컨대, 여섯 개의 등간격으로 이격된 스캐닝 헤드(71, 72, 73, 74, 75, 76)를 갖는 여섯 개의 헤드 스캐닝 장치(70)가 도 8에 도시되어 있다. 형광 스크린의 폭에 대한 회전 스캐닝 장치의 광학 직경을 증가시킴으로써, 스캔 라인은 점진적으로 직선으로 된다. 추가 수의 스캐닝 헤드를 부가함으로써, 데이터 수집의 갭을 피하는 장점이 달성된다.
삼중 헤드 스캐닝 시스템의 형광 스크린 폭에 대한 각각의 스캐닝 헤드의 중앙으로부터의 거리 관계:
도 1a의 삼중 헤드 시스템으로 돌아가 보면, 스캐닝 장치(20)가 방향 R 으로회전할 때, 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는 기술한 바와 같이 일반적인 궁형 경로로 형광 스크린(10)을 순차적으로 통과한다. 도 1a에 도시한 치수를 이용하여, 광학 반경은 스크린(10)의 폭(W10) 절반에 1.1547 배가 된다. 1.1547 비율은 다음과 같이 계산된다. 도 1a를 참조하면, 광학 반경(즉: 중앙(13)에서 스캐닝 헤드(22) 아래 형광 스크린(10) 상의 집광 레이저 빔 스팟까지의 반경방향 거리 "r" )은, 1/2 W10에 1/SIN(60。) 이 된다. 따라서, 스캐닝 장치(20)의 광학 직경(광학 반경 "r" 의 두 배)은 W10 와 비교해서 동일 비율을 갖는다( 1/2 W10 에 두 배이다).
1.1547 의 형광 스크린 폭 비에 대한 이러한 바람직한 광학 직경은 표준 14 인치 폭(17 인치 길이) 스크린(10)을 이용하여 16.166 인치의 광학 직경을 갖는 스캐닝 장치(20)를 조립함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 삼중 헤드 스캐닝 장치는, 폭이 10 인치이고 길이가 12 인치의 11.57 인치 광학 직경 스캐닝 형광 스크린 크기와 폭이 8 인치이고 길이가 10 인치의 9.238 인치 광학 직경 스캐닝 형광 스크린 크기를 포함하는 다른 표준 형광 스크린 크기와 작동하도록 치수화될 수 있으므로, 폭에 대한 바람직한 광학 직경을 1.1547 의 비율로 유지된다는 것이 이해될 것이다.
바람직한 스캐닝 장치가 폭에 대한 광학 직경을 1.1547 의 비율로 유지하면, 스캐닝 장치(20)가 방향 R 으로 회전될 때, 스캐닝 헤드(22)는 활성되고 스캐닝 헤드(26)에 의해 점유된 것을 현재 도시하는 위치에 도달할 때까지 궁형 경로의 형광 스크린(10)의 표면을 횡단하여 스캐닝을 시작한다. 스캐닝 헤드(22)가 형광 스크린의 표면을 이동할 때, 스캐닝 헤드(22)에 의해 현재 점유된 것을 현재 도시하는 위치에 도달할 때 스캐닝 헤드(24)는 활성된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 각각의 세 개의 스캐닝 헤드가 형광 스크린(10)의 표면을 통과할 때 순차적으로 활성되고, 이미지 데이터는 연속적으로 수집될 수 있으므로, 100% 판독 효율을 달성하게 된다(즉: 100% 듀티 사이클).
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 도 1b 및 도 14에 도시한 바와 같이, 스캐닝 장치(20)의 광학 직경은 형광 스크린(10a)의 폭(W10a)에 1.1547 배 이상이다. 본 실시예에 있어서, 이하와 같이, 짧은 시간의 갭이 세 개의 스캐닝 헤드 각각의 데이터 추출 사이에 제공된다. 스캐닝 장치(20)가 방향 R 으로 회전될 때, 스캐닝 헤드(22)는 위치(23)에 도달할 때 형광 스크린(10)의 표면을 횡단하여 궁형 경로로 스캐닝을 시작한다. 스캐닝 헤드(22)가 위치(23)로 이동하는 동안의 시간 간격에 있어서, 스캐닝 헤드(22)에 대한 데이터 획득 시스템이 시작될 수 있다. 스캐닝 헤드(22)가 위치(23)로 이동하는 시간의 간격 동안, 스캐닝 헤드(26)는 스크린(10)의 표면을 이동하며, 아무런 이미지 데이터를 수집하지 않는다. 연속적인 스캐닝 헤드의 동작 사이의 짧은 시간 간격은 하나의 스캐닝 헤드가 일시 정지하도록 하며 연속적인 스캐닝 헤드(예컨대, 스캐닝 헤드(22))는 활성되도록 한다.
형광 스크린 폭에 대한 선택된 스캐닝 장치 광학 직경과 그 대응하는 "갭 타임" 사이의 관계는, 형광 스크린(10)에 대해 중앙 정렬된 스캐닝 장치(20a, 20b)를 갖고, 다른 광학 직경을 갖는 두 개의 다른 스캐닝 장치(20a, 20b)를 도시하는 도 14에 도시되어 있다. 스캐닝 장치(20a)는 스크린 폭에 대한 광학 직경이 1.1547의 비율을 가지므로(본원에 기술하고, 예컨대 도 1b에 도시한 바와 같음), 스캐닝 헤드(26a)가 형광 스크린의 일 엣지를 통과하므로, 스캐닝 헤드(22)는 형광 스크린의 대향 엣지 상의 위치로 정확하게 이동하게 된다. 스캐닝 장치(20b)는 스크린 폭에 대해 1.1547 이상의 광학 직경 폭을 갖는다(본원에 기술하고, 예컨대 도 1b에 도시한 바와 같음). 폭에 대해 이러한 광학 직경의 비율을 갖는다면, "갭 타임"은 각 듀티 사이클 동안 발생하고, (본원에서 120。 회전으로 한정함), 각각의 연속적인 스캐닝 헤드는 포인트(22b)와 포인트(23) 사이 및 포인트(27)와 포인트(26b) 사이의 각도 알파를 통과한다.
스캐닝 헤드 정렬:
각각의 각종 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는, 스캐닝 장치가 회전할 때 각각의 스캐닝 헤드가 정확한 동일 경로를 통과하도록 스캐닝 장치(20)의 중앙(13)에서 등간격으로 정확하게 위치되는 것이 중요하다. 도 1a에 도시한 실시예를 참조하면, 바이셀(130)은 스크린(10) 평면에 또는 부근에 스캐닝 장치(20) 바로 아래에 장착될 수 있다. 바이셀(130)은 파티션(135)에 의해 분리된 한 쌍의 광검출기(13, 133)로 구성되어 있다. 각각의 스캐닝 헤드(22, 24, 26)가 바이셀(130) 위에서 회전될 때, 스캐닝 헤드가 바이셀을 통과할 때 광검출기(131, 133)는 입사 빔(31)을 측정한다. 바이셀(130) 위를 통과하는 각각의 스캐닝 헤드의 반경방향 위치를 이동시킴으로써, 빔(31)이 광검출기(131, 133) 사이의 파티션(135) 바로 위를 통과하도록, 또는 선택적으로, 빔(31)이 광검출기(131, 133)에 의한 동일 강도로 측정되도록 각각의 스캐닝 헤드로부터의 입사 광선은 정렬되는 것이 바람직하므로,빔(31)이 광검출기(131, 133) 사이를 바로 통과하는 것을 지시한다. 다른 반경방향 거리 위치 감지 시스템이 가능하다. 예컨대, 바이셀(130)은 임의의 전하 결합 소자(CCD) 시스템으로 선택적으로 대체될 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 가열요소(161) 및 열팽창물질(163)을 포함하는 위치시스템(160)은 거울(34)을 반경방향으로 이동함으로써, 별개의 스캐닝 헤드(예컨대, 스캐닝 헤드(26))를 반경방향으로 위치하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 가열요소(161)를 통과하는 전류의 인가는 열팽창물질(163)의 팽창을 유발하고, 스캐닝 헤드가 차례로 반경방향으로 이동되도록 한다. 가열요소(161)에 인가되는 전류를 다양하게 함으로써, 스캐닝 헤드를 반경방향 내향으로 외향으로 이동하는 것이 가능하다. 변형예로, 각각의 스캐닝 헤드는 고정 나사 또는 다른 패스너에 의해 수동으로 내향으로 외향으로 고정될 수 있다.
본 발명의 각종 구조에 있어서, 사용된 반경방향 위치 시스템은 회전하는 스캐닝 장치의 외주에 인접 배치된 광학 시스템의 모든 요소를 이동하는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 각종 구조에 있어서, 위치 시스템은 필요에 따라 반사 거울, 스티어링 거울, 이색성 거울 및 레이저원을 이동할 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 시스템에 있어서, Z 방향으로 스캐닝 헤드의 적절한 정렬은, 파티션(235)으로 분리된 한 쌍의 광검출기(231, 233)로 구성되고, 바이셀(230)(바이셀(130)에 대해 기술한 것과 동일 방법으로 동작함)에 동일하게 달성될 수 있다.
반경방향 좌표계 픽셀 스캔을 직교좌표계 픽셀 스캔으로 변환하기 위한 시스템:
도 18을 참조하면, 광자극성 형광 이미지 저장 스크린을 포함하는 것이 바람직할 수 있는 이미징 플레이트(110)가 회전하는 디스크 형상 스캐너(112) 아래에 위치된다. 스캐너(112)는 도시된 바와 같이 외주에 배치되는 세 개의 스캐닝 헤드(122, 124, 126)를 갖는다. 바람직하게는, 형광 스크린(110)은 회전하는 스캐너(112)에 대해 방향 Y 으로 이동된다.
스캐닝 헤드(122, 126, 124) 각각이 형광 스크린(110)을 횡단하는 순차적인 궁형 경로를 추적하도록 스캐너(112)는 방향 R으로 회전된다. 스캐닝 헤드(122, 124, 126)는, 스크린(110)상에 집광 레이저 빔을 하방으로 배향하는 것이 바람직하며, 스크린(110)에 의해 방출된 응답 반사는 각각의 스캐닝 헤드(122, 124, 126)를 통한 동일 광학 경로를 따라 후방에 수용된다. 각종 스캐닝 헤드에 의해 수용되도록 응답 반사는 형광 스크린(110)에 저장된 이미지를 판독하는데 사용된다.
형광 스크린(110)의 표면 위의 궁형 경로를 통과하는 각각의 스캐닝 헤드(122, 124, 126)는 처음에 반경방향 좌표계에 놓이는 픽셀 대 픽셀 스캔(pixel by pixel)을 실행하는데 사용될 수 있다. 본 발명은, 표준 래스터 스캔에 의해 발생되는 바와 같이 이러한 반경방향 좌표계 픽셀 스캔을 직교좌표계 픽셀로 변환하기 위한 시스템을 제공한다. 본 발명의 장점은 직교좌표계 픽셀 스캔이 시스템의 컴퓨터에 의해 더욱 효율적인 이미지로 렌더링될 수 있다는 데에 있다.
픽셀 대 픽셀 스캔을 수행할 때, 각각의 스캐닝 헤드가 형광 스크린(110)에대해 위치되는 지점을 아는 것이 중요하다. 본 발명에 따르면, 각각의 스캐닝 헤드의 위치는 스캐닝 헤드가 센서 위를 통과할 때 결정된다. 본 발명에 따르면, 이하와 같이 하나의 센서만이 세 개의 스캐닝 헤드 각각의 위치를 결정하는 데에 사용된다.
하나의 스캐닝 헤드만이 엣지(111)에서 엣지(113)까지 스크린(110)을 횡단하는 궁형 경로로 활동적으로 스캐닝하도록 각각의 스캐닝 헤드(122, 126, 124)는 한 번에 하나씩 동작하는 것이 바람직하다. 또한, 하나의 스캐닝 헤드가 엣지(111)에 도달하고, 이전 스캐닝 헤드가 엣지(113)를 출발하도록 스크린(110)의 폭에 대한 스캐너(112)의 상대 직경을 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 실례로서, 스캐닝 헤드(124)가 포인트(117)에 도달할 때 또는 도달하자 마자 스캐닝 헤드(122)는 포인트(115)에 도달한다. 따라서, 하나의 스캐닝 헤드만이 하나의 신호를 발생한다. (스캐닝 헤드(126)는 엣지(113)와 엣지(111) 사이를 이동할 때 움직이지 않는다.)
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 스캐닝 헤드의 위치를 결정하는 센서는 도 18에 도시한 바와 같이 스크린(110)의 엣지(111)에 인접 위치한 쿼드셀(130)을 포함한다. 도 19에 도시한 바와 같이, 쿼드셀(130)은 네 개의 분리 광감지요소(A, B, C, D)를 포함하는 것이 바람직하다. (각각의 스캐닝 헤드(122, 126, 124)에서 순차적으로 하방으로 배향되는) 레이저 스팟(140)은, 궁형 경로(P)로 쿼드셀을 횡단하여 이동하게 된다.
레이저 빔 스팟(140)의 중앙이 포인트(132)에서의 제로 크로싱(131)과 포인트(134)에서의 제로 크로싱(133)을 횡단하여 통과하는 위치와 시간을 결정함으로써광검출기(A, B, C, D)는 경로(P)를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 특히, 레이저 빔 스팟(140)의 중앙이 포인트(132)에 도달할 때, 광검출기(A, B)의 결합 출력이 광검출기(B, D)의 결합 출력과 같아진다. 동일하게, 레이저 빔 스팟(140)의 중앙이 제로 크로싱(133)에 도달할 때, 광검출기(A, B)의 결합 출력은 광검출기(C, D)의 결합 출력과 같아진다. 따라서, 광검출기(A, B, C, D)의 분리 출력을 측정함으로써, 포인트(132, 134)의 좌표를 정확하게 결정하는 것이 가능하다. 포인트(132, 134)를 알고, 스캐너 중앙(125)에서 각각의 포인트(132, 134)까지의 반경방향 거리를 결정하여, 경로(P)를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
쿼드셀(130)의 다른 장점은 모든 각각의 광검출기(A, B, C, D) 출력의 합을 결정함으로써 레이저 빔 스팟(140)의 세기를 측정하는 능력을 포함한다. 더욱이, 시간에 대한 각종 광검출기(A, B, C, D)의 상대 출력을 결정함으로써, (레이저 빔 스팟(140)의 일부가 각종 포인트에서 제로 크로싱(131, 133)의 각 측면에 위치할 때의 시간으로 결정함으로써), 레이저 빔 스팟(140)의 가우스 프로파일(gaussian profile)을 결정하는 것이 가능하다. 또한, 레이저 빔 스팟(140)이 포인트(132)에서 포인트(134)까지 이동하는 시간 간격을 결정함으로써, 스캐너(112)의 각 회전 속력을 결정하는 것이 가능하다.
쿼드셀(130)의 다른 장점은 각각의 각종 스캐닝 헤드에 대한 각각의 포인트(132, 134)와 디스크 중앙(125) 사이의 반경방향 거리를 결정하는 것이 가능하다는 것이다. 이 거리를 결정하는 것이 중요하며, 각각의 스캐닝 헤드(22, 24, 26)는 스캐너 중앙(25)에서 다소 상이한 반경방향 거리로 배치될 수 있다. 더욱이, 각각의 스캐닝 헤드(122, 124, 126)에 의해 하방으로 배향된 레이저 빔은 중앙(125)에서 반경방향 거리의 차원에서 서로에 대해 약간 오프셋될 수 있다. 따라서, 각각의 각종 스캐닝 헤드(122, 124, 126)에 의해 방출된 각각의 레이저 빔 스팟에 대한 포인트(132, 134)를 결정함으로써, 스크린(110)을 횡단하여 각각의 스캐닝 헤드에 의해 취해진 경로(P)가 결정될 수 있다. 각각의 스캐닝 헤드의 각 위치를 결정하기 위해 룩업 테이블(look-up table)이 쿼드셀과 함께 사용될 수 있다.
각 경로(P)로 스크린(110)의 표면을 횡단하여 이동할 때 레이저 빔 스팟(140)의 정확한 각 위치를 결정하는 것이 또한 중요하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 스캐닝 헤드(112)의 각 이동은 연속적으로 추적된다. 스캐너(112)의 회전에서 작은 속도 변화가 방향 R 으로 스캐너(112)를 회전할 때 보상될 수 있도록 스크린(110)을 횡단하여 이동하므로 활성 스캐닝 헤드의 이동을 추적하는 것이 특히 중요하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 스크린을 횡단하면서 스캐닝하는 활성 스캐닝 헤드의 정확한 위치가 항상 알 수 있도록 디스크(112)가 회전하는 속도는 일정하게 측정된다.
도 20을 참조하면, 위에 배치된 기울기 스트립(182)을 갖는 인코더(180)는 중앙(125)을 중심으로 중앙 위치에 제공되어 있다. 인코더(180)는 스캐닝 디스크(112)와 함께 회전한다. 기울기 스트립(182)의 위치를 결정함으로써, 이하와 같이 각각의 스캐닝 헤드(122, 124, 126)의 정확한 각 위치를 결정할 수 있다. 기울기 스트립(182)은 센서(190, 192, 194)에 의해 확인될 수 있는 복수 개의 등간격으로 이격된 틱 마크(tick mark)를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 기울기 스트립(182)은 연속적인 센서(190, 192, 194) 사이를 연결하는 길이를 갖는다. 시간에 대한 각각의 센서(190, 192, 194)를 통과하는 틱 마크의 수를 계산함으로써, 시간에 대한 스캐너(112)의 각 이동을 추적하는 것이 가능하다. 인코더(180)를 부분적으로 감싸는 기울기 스트립(182)이 갖는 장점은 스트립의 시작점와 종료점을 검출하는 것이다.
직사각형 픽셀 어레이에 대한 궁형 경로로 스캐닝할 때, 스크린의 특정 영역에서 픽셀을 과다추출하지 않고 또 스크린의 다른 특정 영역에서 픽셀을 과소추출하지 않도록 스캔을 수행하는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 픽셀 추출의 속도는 스캐닝 헤드(122, 126, 또는 124)가 엣지(111)에서 엣지(113)까지 스크린(110)을 이동할 때 조정된다.
도 21은 스크린(110)상에 개념적으로 복수 개의 픽셀(P1, P2, P3, 내지 P15 등)을 나타내는 복수 개의 컬럼(151, 152, 153, 154 등)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 경로(P)를 따라 이동할 때, 픽셀(P1, P2)은 픽셀 순서를 더 이격하고 픽셀(P14, P15)은 서로 밀접하게 된다. 따라서, 스크린(10) 상에 스캐닝 레이저 빔 스팟(140)을 스캔할 때, 연속적인 픽셀(P14, P15)의 추출 사이 보다 연속적인 픽셀(P1, P2) 추출 사이가 더 긴 시간 간격을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에 따르면, 픽셀 추출 속도는 스캐닝 헤드가 스크린(110)의 중앙을 횡단하여 이동할 때 증가하는 것이 바람직하다(즉, 픽셀(114, 115)의 범위). 역으로, 픽셀 추출 속도는 스캐닝 헤드가 스크린의 엣지(111, 113)에 위치한 픽셀 사이로 이동할 때 감소하는 것이 바람직하다(즉, 픽셀(P1, P2)의 범위). 스크린(110)의엣지(111, 113)를 향하는 픽셀 추출 속도를 감소시킴으로써, 이들 엣지(111, 113)에 인접한 큰 추출 밀도를 발생하는 것을 보상한다.

Claims (78)

  1. 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하기 위한 삼중 헤드 스캐닝 장치로서,
    중앙과 외주를 갖는 회전가능한 프레임,
    이 회전가능한 프레임 중앙의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 적어도 하나의 포토멀티플라이어 튜브,
    각각이 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 배향하고 입사 레이저광에 대한 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브를 향해 배향하도록 구성되며, 서로에 대해 120 도로 회전가능한 프레임에 장착된 반경방향으로 연장하는 세 개의 광학 트레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (i) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 레이저에 의해 방출된 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 레이저에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울(dichroic mirror),
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 반사되도록 위치되고, 회전가능한 프레임 외주의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사되도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    반사 거울과 집광 렌즈를 반경방향으로 전후 이동하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 반사되도록 위치되고, 회전가능한 프레임 외주의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임 외주의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울,
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    반사 거울, 이색성 거울 및 집광 렌즈를 반경방향으로 전후 이동하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임에 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 외주의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 레이저의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울,
    (ⅳ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    반사 거울, 이색성 거울 및 집광 렌즈를 반경방향으로 전후 이동하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (i) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 수직방향으로 레이저에 의해 방출된 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 레이저에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅳ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    이색성 거울과 집광 렌즈를 축방향으로 상하 이동하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (i) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임 외주에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임 외주의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 이색성 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    레이저, 이색성 거울 및 집광 렌즈를 축방향으로 상하 이동하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    세 개의 레이저는 회전가능한 프레임의 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    세 개의 레이저는 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    각각이 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 배향하도록 구성되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 세 개의 스티어링 거울을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    포토멀티플라이어 튜브와 각각의 이색성 거울 사이에 위치되는 적어도 하나의 적색 파장 차단 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 회전가능한 프레임은 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 회전가능한 프레임은 프레임 중앙에 서로 부착된 세 개의 반경방향으로 연장하는 아암을 갖는 Y자형 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    집광 렌즈는 25 내지 250 마이크론의 직경으로 레이저 빔을 집광하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    집광 렌즈는 약 50 내지 80 마이크론의 직경으로 레이저 빔을 집광하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    세 개의 레이저 중 하나만으로부터의 입사 레이저광이 한 번에 광자극성 매체에 도달하도록 치수화되고, 삼중 헤드 스캐닝 장치의 일부를 횡단하여 연장하는 기계적 차폐를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중 헤드 스캐닝 장치.
  21. 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하기 위한 시스템에 있어서,
    광자극성 매체와, 그리고
    중앙과 외주를 갖는 회전가능한 프레임,
    이 회전가능한 프레임 중앙 선단에 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 포토멀티플라이어 튜브,
    각각이 회전가능한 프레임 중앙에 등간격으로 서로에 대해 등간격으로 장착되고, 회전가능한 프레임에 장착되는 세 개의 레이저,
    각각이 회전가능한 프레임 중앙에 등간격으로 서로에 대해 등간격으로 장착되고, 각각이 세 개의 레이저 중 하나로부터 레이저광을 광자극성 매체를 향해 배향하고, 이 광자극성 매체로부터 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브를 향해 반경방향 내향으로 배향하며, 회전가능한 프레임에 장착된 세 개의 이색성 거울, 및
    광자극성 매체에 입사 레이저광을 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 각각이 장착되는 세 개의 집광 렌즈를 포함하는 삼중 헤드 스캐닝 장치와의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 세 개의 레이저는 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되며,
    세 개의 이색성 거울은 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    회전가능한 프레임 중앙에서 등간격으로 서로에 대해 등간격 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 세 개의 반사 거울을 더 포함하며, 이들 각각이 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 입사 레이저광을 반사하고 반경방향 내향으로 포토멀티플라이어 튜브를 향해 입사 레이저광에 대한 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제21항에 있어서,
    세 개의 레이저는 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되며,
    세 개의 이색성 거울은 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    회전가능한 프레임 중앙에서 등간격으로 서로에 대해 등간격 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 세 개의 반사 거울을 더 포함하고, 이들 각각이 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 반사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제24항에 있어서,
    회전가능한 프레임 중앙에서 등간격으로 서로에 대해 등간격 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 세 개의 반사 거울을 더 포함하고, 이들 각각이 입사 레이저광에 대한 광자극성 매체에 의해 방출된 응답반사를 포토멀티플라이어 튜브를 향해 반경방향 내향으로 반사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제21항에 있어서,
    세 개의 레이저는 회전가능한 프레임 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되며,
    세 개의 이색성 거울은 회전가능한 프레임 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제21항에 있어서,
    스캐닝 회전가능한 프레임은 광자극성 매체의 폭에 적어도 1.1547 배의 광학 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제21항에 있어서,
    광자극성 매체를 일 방향으로 이동하기 위한 이송기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제22항에 있어서,
    열팽창물질의 팽창이 이색성 거울을 반경방향으로 이동하도록 이색성 거울에 열팽창물질이 장착되고, 이 열팽창물질에 장착되는 가열요소를 포함하고,
    이색성 거울의 위치를 반경방향으로 조정하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제23항에 있어서,
    열팽창물질의 팽창이 반사 거울을 반경방향으로 이동하도록 반사 거울에 열팽창물질이 장착되고, 이 열팽창물질에 장착되는 가열요소를 포함하고,
    반사 거울의 위치를 반경방향으로 조정하기 위한 위치 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    회전하는 프레임의 원주의 일 지점에 회전가능한 프레임에 인접 장착된 바이셀을 더 포함하고, 이 바이셀을 회전하는 프레임 중앙에서 각각의 스캐닝 헤드 아래 집광 레이저 스팟까지의 반경방향 거리를 결정함으로써 연속적인 스캐닝 헤드 각각의 광학 반경을 결정하기 위해 한 쌍의 광감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    회전하는 프레임 중앙에서 각각의 스캐닝 헤드 아래 집광 레이저 스팟까지의 반경방향 거리를 결정함으로써 연속적인 스캐닝 헤드 각각의 광학 반경을 결정하기 위해 회전하는 프레임 원주의 일 지점에 회전가능한 프레임 아래 장착된 CCD 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하는 방법으로서,
    각각의 스캐닝 헤드가 광자극성 매체의 표면을 횡단하는 경로를 연속적으로 추적하도록, 공통 중앙을 중심으로 서로에 대해 120 도의 각도로 배치된 세 개의 등간격으로 이격된 스캐닝 헤드를 포함하며, 각각의 스캐닝 헤드는 레이저원에서 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 배향하고 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 공통 중앙에 배치된 포토멀티플라이어 튜브를 향해 배향하도록 구성되는, 광자극성 매체의 표면 위에서 삼중 헤드 스캐닝 장치를 회전시키는 단계,
    스캐닝 헤드 전용의 레이저원에서의 입사 레이저광을 방출함으로서 각각의 스캐닝 헤드를 활성하는 단계와,
    포토멀티플라이어 튜브를 갖는 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 측정하여, 극좌표형태의 이미지 데이터를 수집하는 단계와,
    제1 방향으로 광자극성 매체를 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    세 개의 스캐닝 헤드 각각은, 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 데이터를 수집하도록 차례로 활성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    광자극성 매체는 제1 방향으로 증가 단계로 전진되는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    광자극성 매체는 제1 방향으로 계속적으로 전진되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    극좌표계 형태를 직교좌표계 형태로 이미지 데이터를 변환하여, 광자극성 매체의 직선 X-Y 래스터 스캔을 발생하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제34항에 있어서,
    광자극성 매체의 폭에 적어도 1.1547 배가 되도록 삼중 헤드 스캐닝 장치의 광학 직경을 치수화하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제34항에 있어서,
    광자극성 매체는 평면이고 세 개의 등간격으로 이격된 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    제1 방향은 세 개의 등간격으로 이격된 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제34항에 있어서,
    광자극성 매체는 스캐닝 장치의 원주 둘레에 부분적으로 감싸지며, 제1 방향은 세 개의 등간격으로 이격된 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 수직한 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    광자극성 매체는 스캐닝 장치의 원주 둘레에 최소한 120。 이상 감싸지는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 중앙과 외주를 갖는 회전가능한 프레임,
    회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 적어도 하나의 포토멀티플라이어 튜브, 및
    각각이 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 배향하고 입사 레이저광에 대해 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브를 향해 배향하도록 구성되고, 회전가능한 프레임에 장착된 복수 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인을 포함하는 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하기 위한 다중 헤드 스캐닝 장치.
  45. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙의 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 레이저에 의해 방출된 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 레이저에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임의 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  46. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임의 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임의 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  47. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임에 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 외주 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 레이저 선단 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅳ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 반사 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  48. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 일반적으로 수직방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 레이저에 의해 방출된 입사 레이저광을 반사하도록 위치되고, 레이저에 인접한 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅳ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 이색성 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  49. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향방향으로 입사 레이저광을 방출하고, 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 일반적으로 수직방향으로 응답 반사를 반사하도록 위치되고, 회전가능한 프레임의 외주 선단 위치에서회전가능한 프레임에 장착된 이색성 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 내향방향으로 응답 반사를 반사하록 위치되고, 레이저에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 반사 거울,
    (ⅳ) 응답 반사를 포토멀티플라이어 튜브로 반사하도록 위치되고, 포토멀티플라이어 튜브에 인접한 위치에 회전가능한 프레임에 장착된 스티어링 거울, 및
    (ⅴ) 입사 레이저광을 광자극성 매체에 집광하고, 이 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 시준하기 위해 이색성 거울과 광자극성 매체 사이에 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  50. 광자극성 매체에 저장된 이미지를 판독하는 방법으로서,
    각각의 스캐닝 헤드가 광자극성 매체의 표면을 횡단하는 경로를 연속적으로 추적하도록, 다중 헤드 스캐닝 장치는 스캐닝 장치 외주에 인접 배치된 스캐닝 헤드를 갖는 복수 개의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인 각각을 포함하며, 각각의 스캐닝 헤드는 레이저원에서의 입사 레이저광을 광자극성 매체를 향해 배향하고 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 공통 중앙에 배치된 포토멀티플라이어 튜브를 향해 배향하도록 구성되는, 광자극성 매체의 표면 위에서 다중 헤드 스캐닝 장치를 회전시키는 단계,
    스캐닝 헤드 전용의 레이저원에서의 입사 레이저광을 방출함으로서 각각의 스캐닝 헤드를 활성하는 단계와,
    포토멀티플라이어 튜브를 갖는 광자극성 매체에 의해 방출된 응답 반사를 측정하여, 극좌표 형태의 이미지 데이터를 수집하는 단계와,
    제1 방향으로 광자극성 매체를 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    각각의 스캐닝 헤드는, 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 이미지 데이터를 수집하도록 차례로 활성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제50항에 있어서,
    각각의 레이저원은 연속적으로 동작되고 하나의 스캐닝 헤드만이 한 번에 이미지 데이터를 수집하도록 기계적인 차폐가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제50항에 있어서,
    극좌표계 형태를 직교좌표계 형태로 이미지 데이터를 변환하여, 광자극성 매체의 직선 X-Y 래스터 스캔을 발생하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제50항에 있어서,
    광자극성 매체는 평면이고 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제54항에 있어서,
    제1 방향은 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제50항에 있어서,
    광자극성 매체는 스캐닝 장치의 원주 둘레에 부분적으로 감싸지며, 제1 방향은 스캐닝 헤드에 의해 한정된 평면에 수직한 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제44항에 있어서, 각각의 광학 트레인은,
    (ⅰ) 입사 레이저광을 방출하는 레이저,
    (ⅱ) 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 제1 반사 거울,
    (ⅲ) 회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 입사 레이저광을 분할하기 위한 다면체 프리즘 반사면,
    (ⅳ) 입사 빔을 반경방향으로 외향으로 통과시키는 이색성 거울, 및
    (ⅴ) 포토멀티플라이어 튜브를 향해 응답 반사를 반사하기 위한 스티어링 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  58. 제44항에 있어서,
    레이저, 및
    회전가능한 프레임 중앙에서 반경방향 외향으로 입사 레이저광의 거의 동일 비율을 반사하고, 회전가능한 프레임 중앙 선단 위치에서 회전가능한 프레임에 장착된 다면체 거울을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  59. 제58항에 있어서,
    다면체 거울은 네 측면 프리즘인 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  60. 제58항에 있어서,
    다면체 거울은 피라미드 형상을 형성하는 세 개의 분리 삼각형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  61. 제58항에 있어서,
    다면체 거울은 다수의 반경방향으로 연장하는 광학 트레인의 다수의 면을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  62. 제1항 또는 제44항에 있어서,
    회전가능한 프레임을 지지하는 스캐너 본체, 및
    서로에 대해 일정 각도로 배치되고, 이 각도는 360。/n 보다 다소 작아지도록 스캐너 본체에 장착되고, 여기서 n은 반경방향으로 연장하는 광학 트레인의 수이고, 프레임과 회전하지 않는 한 쌍의 차단 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  63. 제62항에 있어서,
    차단구조는 나이프 엣지 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  64. 제1항 또는 제44항에 있어서,
    반경방향으로 연장하는 광학 트레인 각각은,
    포토멀티플라이어 튜브와 광자극성 매체 사이에 광학 신호를 전달하기 위해 위치되는 광섬유 도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  65. 제44항에 있어서,
    포토멀티플라이어 튜브와 광자극성 매체 사이에 광학 신호를 전달하기 위해 위치되는 공기 압축 봉 도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  66. 제65항에 있어서,
    공기 압축 봉 도파관은 감쇄 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 헤드 스캐닝 장치.
  67. 반경방향 좌표계 픽셀 스캔을 직교좌표계 픽셀 스캔으로 변환하기 위한 방법으로서,
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체를 횡단하여 각 경로로 통과하도록 부착되는 스캐닝 헤드를 갖는 스캐너를 회전시키는 단계,
    스캐닝 헤드가 센서 위를 통과할 때 스캐닝 헤드의 위치를 결정하는 단계,
    광자극성 매체를 횡단하여 스캐닝 헤드의 각 이동을 추적하는 단계,
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체를 횡단하여 이동할 때 픽셀 추출 속도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제67항에 있어서,
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체를 횡단하여 각 경로로 통과하도록 부착되는 스캐닝 헤드를 갖는 스캐너를 회전시키는 단계에서,
    세 개의 스캐닝 헤드 각각이 광자극성 매체를 횡단하여 서로에 대해 순차적으로 따르도록 세 개의 스캐닝 헤드는 스캐너의 원주에 120。 로 이격되고, 세 개의 스캐닝 헤드를 갖는 디스크 형태의 스캐너를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제67항에 있어서,
    센서는 쿼드셀(quadcell)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제69항에 있어서,
    스캐닝 헤드가 센서 위를 통과할 때 스캐닝 헤드의 위치를 결정하는 단계에서,
    쿼드셀 위에 스캐닝 헤드를 통과시키는 단계,
    레이저 빔의 중앙이 쿼드셀의 제1 제로 크로싱 위를 통과할 때, 스캐닝 헤드에 의해 방출된 레이저 빔의 중앙의 제1 좌표 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제70항에 있어서,
    레이저 빔의 중앙이 쿼드셀의 제2 제로 크로싱 위를 통과할 때, 스캐닝 헤드에 의해 방출된 레이저 빔 중앙의 제2 좌표 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제71항에 있어서,
    스캐닝 헤드가 제1 및 제2 제로 크로싱 위를 통과할 때 모멘트 사이의 시간 간격을 결정함으로써 스캐닝 헤드의 이동 속도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제69항에 있어서,
    스캐닝 헤드에 의해 방출되고, 쿼드셀을 갖는 레이저 빔의 세기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제69항에 있어서,
    스캐닝 헤드에 의해 방출되고, 쿼드셀을 갖는 레이저 빔의 가우스 프로파일(gaussian profile)을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 제67항에 있어서,
    광자극성 매체를 횡단하여 스캐닝 헤드의 각 이동을 추적하는 단계에서,
    스캐너 본체의 중앙에 부착된 인코더의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제75항에 있어서, 인코더는,
    인코더의 둘레에 등간격으로 서로에 대해 부분적으로 연장하도록 배치되는 복수 개의 마크(mark)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제76항에 있어서,
    인코더의 위치를 추적하는 단계는 인코더 둘레에 부분적으로 감싸는 기울기 스트립의 위치를 추적하는 인코더의 원주 둘레에 반경방향 등거리로 배치되고 센서 둘레에 반경방향 등거리로 배치된 복수 개의 센서에 의해 수행되고, 기울기 스트립은 두 개의 인접 센서 사이의 거리와 같은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 제67항에 있어서,
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체를 횡단하여 이동할 때 픽셀 추출 속도를 조정하는 단계에서,
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체의 중앙을 횡단하여 이동할 때 픽셀 추출 속도를 증가시키는 단계, 및
    스캐닝 헤드가 광자극성 매체의 엣지를 횡단하여 이동할 때 픽셀 추출 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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