KR20100021840A - 스캐닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스캐닝 장치에 관한 것이다. 본 발명의 스캐닝 장치는, 제1인광판(IP)에 X선을 노출하여, 상기 제1IP에 전하 영상을 작성하기 위한 X선 노출부와, 상기 X선 노출부가 전하 영상을 작성하는 동안, 이미 전하 영상이 작성된 제2IP의 전하 영상을 광학적으로 스캐닝하고 상기 제2IP의 전하 영상을 제거하는 스캐닝부를 포함하며, 본 발명에 따르면, 2장의 IP가 교대로 X선이 조사되고, X선 영상이 스캔되므로, 같은 시간에 많은 영상을 획득할 수 있다.

Description

스캐닝 장치{SCANNING APPARATUS}

본 발명은 축지향 광학 시스템(axially oriented optical system)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정된 실린더 부재에 탑재되는 스캐닝 매체에 방사 회전 광선(radial rotating light beam)을 사용하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 엑스레이(X-ray)에 노출된 인광판(phosphor plate)을 스캐닝하는 장치는, 평판(flat-bed) 또는 회전 드럼의 외면(external surface)에서 그 기능을 수행한다. 그러나, 이러한 시스템은 비용을 증가시키고 엑스레이 이미지의 질을 떨어뜨리는 문제점을 가진다. 평판 또는 회전 드럼에서는 엑스레이에 노출된 인광판의 인광 물질을 자극하는데 사용되는 광선 경로의 각과 거리가 지속적으로 변화하기 때문에 바람직하지 않은 결과가 야기된다. 또한, 자극된 빛은 인광판 상에서의 각 위치에 대해 다른 경로와 각에서 수집되므로, 복잡하고, 비싼 보정을 필요로 하며, 결과적으로영상의 질이 저하된다. 또한, 현재 인광판을 지지하는 시스템이 스캐닝 과정 동안 고정된 위치를 유지하지 않은 경우에는 부수적인 비용이 더욱더 증가하게 된다.

방사 이미지 판독 장치로는 다음과 같은 문헌이 개시되어 있다.

[문헌 1] US 4,886,968 A (OHNISHI ET AL.) 1989. 12. 12.

[문헌 2] US 5,396,081 A (OGURA ET AL.) 1995. 3. 7.

방사 회전 광선을 사용하는 내부 드럼 판독 장치를 위한 광학 시스템은, 왜곡을 최소화하고 비용 및 복잡성 면의 감소를 가져오는데, 다음의 문헌에서는 이러한 시스템이 발견되지 않음을 알 수 있다.

[문헌 3] US 6,291,831 B1 (KOREN) 2001. 9. 18.

[문헌 4] US 6,624,438 B2 (KOREN) 2003. 9. 23.

[문헌 5] US 6,701,101 B2 (AHN) 2004. 3. 2.

위 [문헌 3] 내지 [문헌 5]에는, 이미지의 스캐닝을 위해 회전 거울이 구비되어 있다. 이는 영상판 표면에서 빛의 분산을 야기하고 거울의 정렬(alignment)이 영상의 질에 심각하게 영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 영상 스캐닝의 정확성과 질을 제고하면서 비용을 줄일 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 광각 렌즈를 인광판에 가까이 위치를 하게 하고, 이 렌즈를 통해서 레이저 빛이 인광판에 집속이 되고, 잠상 영상이 높은 효율로 같은 렌즈에 의해서 집속이 되게 하여, 종래의 프레즈넬 렌즈를 사용한 광학계나 파라볼릭 거울 광학계에 비해 효율이 좋고 제작이 간편한 스캐닝 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 거울과 광각 렌즈를 하나의 경통 내에 위치시켜, 기계적으로 더욱 안전한 스캐닝 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.하나의 경통안에 위치하게 되어 기계적으로 더욱 안전하다.

또한, 본 발명은 종래의 프레즈넬 렌즈에 비해 스캐닝 초점부(scanning focal spot)를 작게 함으로써, 고해상도 영상 획득이 가능한 스캐닝 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 2장의 인광판에 교대로 X선이 조사되고, X선 영상이 스캔되므로, 같은 시간에 많은 영상을 획득할 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 스캐닝 장치는, 제1인광판(IP)에 X선을 노출하여, 상기 제1IP에 전하 영상을 작성하기 위한 X선 노출부; 및 상기 X선 노출부가 전하 영상을 작성하는 동안, 이미 전하 영상이 작성된 제2IP의 전하 영상을 광학적으로 스캐닝하고 상기 제2IP의 전하 영상을 제거하는 스캐닝부를 포함한다.

이때, 상기 스캐닝부는, 상기 제2IP의 형상을 유지하기 위한 내부 드럼부; 상기 내부 드럼부의 내면에 위치한 상기 제2IP의 전하 영상을 광학적으로 스캐닝하기 위한 광학부; 상기 제2IP를 상기 X선 노출부로부터 상기 내부 드럼부로 이동시키고, 상기 광학부에 의해 스캐닝이 완료된 상기 제2IP의 전하 영상을 삭제하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하고, 또한, 상기 스캐닝부는, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제2IP를 상기 내부 드럼부로 가이드하기 위한 가이드 플레이트; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제2IP를 상기 가이드 플레이트로 이동시키기 위한 적어도 하나 이상의 롤러부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 광학부는, 레이저 빛을 발산하는 광원; 광신호를 검출하는 포토 센서; 상기 광원으로부터의 빛을 통과시키고, 상기 포토 센서로부터의 빛을 반사하기 위한 이색성 거울; 소정의 각도로 기울어진 거울과 광각 렌즈가 하나의 경통 내부에 집적되어 형성되며, 상기 이색성 거울로부터 전달되는 빛을 이용하여 상기 제2IP의 영상을 스캔하기 위한 거울/렌즈 집적부; 및 상기 거울/렌즈 집적부를 회전시키는 모터부를 포함하는 것이 바람직하고, 이때, 상기 거울/렌즈 집적부의 렌즈는 비구면 렌즈이며, 상기 비구면 렌즈는 상기 광원에 최대한 가깝게 배치되는 것 이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 스캐닝 장치에 관하여 우선 설명한 후, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 고정 실린더 부재에 탑재되는 스캐닝 매질(scanning medium)을 구비한 시스템을 나타낸다. 스캐닝 장치(10)는 중공 실린더(hollow cylinder)(12)를 포함하여 구성되고, 그 내면에 스캐닝 매질(14)이 탑재된다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 스캐닝하기 위한 광선이 고정된 중공 실린더(12)에 대해 회전하게 된다. 도 1에서 광원(18)은 샤프트(shaft)(28)의 축(axis)(16) 상에 놓이고, 이때 샤프트(28)는 중공 실린더 부분(12)과 동일선상에 있으며(collinear), 인광판(14)에 대한 지지부를 형성한다. 이 경우, 샤프트는 그 내부로 빔이 통과할 수 있도록 속이 비어있으며, 각이 진(angled) 회전 거울(26)은 중앙에 홀(hole)(30)이 있어서 작은 거울(22)로의 빔의 통로가 되도록 하고, 이 작은 거울(22)은 홀의 내부에 설치된다. 거울(22)은 5각 프리즘 또는 다른 광학 배열일 수 있다.

도 1의 종래기술에서, 회전 거울(26)의 각은 사용될 거울의 타입에 맞도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 만약 회전 거울이 평면이면, 거울은 거울의 크기에 따라 결정되는 적절한 각으로 맞춰질 수 있으며, 바람직하게는 30-60도의 범위 내일 수 있다. 또는, 회전 거울(26)은 오목면과 같은 대체적인 형상일 수도 있다.

도 2는 종래의 스캐닝 과정에서 실린더의 내면에 인광판(14)과 같은 매체를 형상화하기 위한 중공 실린더(12)의 일부를 나타낸다. 실린더(12) 부분의 세로의, 중앙축(16)은 스캐닝 장치(10)의 광학 시스템의 중심축을 형성한다. 따라서, 인광판(14)이 위치하여 중공 실린더 부분(12)의 내부 실린더 면에 대해 형성되면, 인광판(14)의 축은 축(16)과 동일선을 형성한다. 이러한 타입의 장치에서는 흔히 그러듯이, 인광판은 폐쇄되어 빛이 제거된다.

스캐닝 장치(10)의 광학 시스템은 인광판(14)을 촉진하기 위해 적절한 레벨(약 635㎚)에서 피크 파장을 가지는 집중된(focused) 레이저 광원(18)과, 인광판(14)에서 방사된 390㎚의 피크 파장을 가지는 촉진된 빛을 전기 신호로 변환하는 광전자 배증관(photomultiplier) 튜브와 같은 감광 검출기(20)를 포함하여 구성된다. 레이저빔이 화살표 표시된 선에 의해 나타난 바와 같이 검출기(20)의 중심에 위치하는 작은 거울(22)로 발사된다. 이때, 쇼트(Schott) 타입의 필터(24)에 작은 거울(22)을 붙임으로써 검출기(20)의 중심에 부착되는 것이고, 이 필터는 레이저 빔의 파장을 차단하고 인광판(14)에서 방출되는 390㎚의 촉진된 빛만을 통과시킨다. 작은 거울(22)은 레이저 소스빔을 실린더 부분(12)의 축(16)에서 회전 거울(26)의 중심으로 90도 편향되게 하는데, 이때 회전 거울(26)은 축(16)에 대해 회전하고, 실린더(12)의 내부에서 인광판(14)으로 축으로부터의 일정 반경을 따라 레이저 빔을 편향하도록 축(16)에 대해 각이 져있다. 만약, 작은 레이저가 사용되면, 작은 거울(22) 대신에 필터(24) 상에 탑재된다. 회전 거울(26)의 광각은 사용되는 거울의 타입에 따라 결정된다. 도 2에 나타난 촉진중인 빛과 촉진된 빛을 모두 반사하는 두 가지 기능을 가지는 평면 회전 거울에 대해서는, 각은 45도일 수 있다.

광원(18), 작은 거울(22)이 있는 필터(24) 및 검출기(20)는 회전시에 고정되 어 있으며, 각이 진 또는 비스듬한 거울(26) 및 그 샤프트(28)는 함께 회전한다. 인광판(14)을 촉진하는 곳으로, 390㎚에서 촉진된 빛이 향해지고, 비스듬한 회전 거울(26)로 필터(24)를 통과하여 검출기(20)로 되돌아가서, 디지털화를 위해 전기 신호로 변경된다.

광학 아이템(18~28)은 병진하여(in translation) 이동하는데, 광원으로부터의 빔은 도면에서 화살표 방향으로 고정된 인광판(14)을 횡단하며, 포커스된 빔은 횡단하는 동안 아크(arc) 또는 나선(helix)을 형성한다.

도 3 및 도 4는 종래의 스캐닝 장치를 더 상세히 설명하는 도면으로서, 도 3은 광학 시스템의 배열을 대략적으로 나타낸 도면이고, 도 4은 도 3의 광학 배열의 상세도이다.

도면의 광학 시스템(100)은 상기에서 설명한 종래의 광학 시스템과 유사한 구성요소를 포함하며, 상술한 바와 유사한 구성요소에 대해서는 그 설명은 생략하는 것으로 하겠다.

도면의 광학 시스템(100)은 실린더의 내면에서 스캔이 되는 인광판 매질(14)의 모양을 잡기 위한 중공 실린더(102)를 포함하고, 중공 샤프트(28)의 축(16) 상에 위치하는 광원(18)을 포함한다. 중공 실린더 부분(102)과 동일 선상에 있는 중공 샤프트는, 빔이 통과하도록 하는 것이다. 각이 진 거울(26)은 그 중심부에 구멍(30)을 가지고 그 구멍 내부에 작은 거울(22)이 위치된다.

또한, 광학 시스템(100)은 프레즈넬 렌즈(Fresnel lens)(104)를 포함하는데, 이는 중공 실린더(102)의 내부에 삽입된다. 실린더(102)는 기울어진 거울 시스템과 연결되며 그와 함께 회전한다. 프레즈넬 렌즈(104)는 실린더에 배치되어 그 길이방향 축(106)이 레이저빔의 중심축(16)과 평행한다.

상술한 바와 같이, 빛의 수집은, 레이저의 작용 포인트(105)에서 광원에서 촉진된 빔의 콘에 기초하는 것이다. 콘 기반은, 검출기의 광전자 배증관(PMT) 튜브(20)에서 반사되는 각진 거울(26)에 의해 정의된다. 또는, 촉진된 빛은 PMT 튜브(20)를 향해 직접 향할 수도 있다.

빔을 차단하지 않고 왜곡을 막기 위해, 홀(108)이 프레즈넬 렌즈(104)의 중앙에 형성된다. 홀(108)의 직경은 거울과 PMT로 촉진된 빛의 동일한 양이 통과하도록 설정되며, 렌즈(104)는 빛의 통로를 차단하지 않는다. 도 3에 나타난 바와 같이, 충돌하는 광선(110)은 광선 112 와 114로 되돌아가고, 이는 거울(26)에 의해 광선 116과 118로 각각 반사되어서, 필터(24)를 통해 PMT(20)로 들어간다.

프레즈넬 렌즈(104)의 부가는 충돌 포인트(105)로부터 프레즈넬 렌즈(104)의 가장자리로 콘의 각을 확장한다. 도 4에서 보이는 바와 같이, 촉진된 빛의 각은 "A"에서 "A+2B"로 증가한다. 따라서, 120 및 122와 같은, 부가적인 광선은 프레즈넬 렌즈(104)의 가장자리를 통해 굴절되고, 거울(26)에 의해 각각 광선 124와 126과 같이 반사되어 필터(24)를 통해 PMT(20)로 들어간다.

따라서, 부가적인 양의 빛이 PMT(20)로 들어가고, 빛의 양은 확장된 각("A+2B")에 비례한다. 프레즈넬 렌즈(104)는 링에서 반사된 빛을 거울로 집중한다. 다른 말로 하면, 프레즈넬 렌즈(104)의 부가로 증가된 양(2B)의 빛이 수집되도록 할 수 있고, 따라서 시스템의 빛 수집 효율을 증가시킨다.

이하, 종래 기술과 구별되는 본 발명의 스캐닝 장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 스캐닝 장치의 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 X선 노출부(31), 제1 및 제2롤러부(32, 35), 가이드 플레이트(guide plate)(33), 제어부(34), 내부 드럼부(36), 정지 광학부(37), 회전 광학부(38) 및 정지부(39)를 포함한다.

우선, 본 발명의 정지 광학부(37) 및 회전 광학부(38)를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 6은 도 5의 정지 광학부 및 회전 광학부의 일실시예 상세 구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 정지 광학부(37)는, 광원(40), 정지 이색성 거울(stationary Dichroic mirror)(42), 정지 거울(43), 필터(44) 및 포토 센서부(45)를 포함하며, 회전 광학부(38)는, 거울/렌즈 집적부(41), 고속 모터부(46) 및 회전 인코더(47)를 포함한다.

레이저 광원(20)은 샤프트의 축 상에 있고, 중공 실린더 부분과 동일축 상에 있으며, 이는 인광판(imaging plate; 이하, 간단히 'IP'라 함)(50)에 대한 지원부(support)를 형성한다. 정지 이색성 거울(42)에 의해 광원(40)으로부터의 레이저 빛이 통과되고, 포토 센서부(45)로부터의 빛이 반사된다.

소정의 각도로 기울어진 거울(본 실시예에서는, 바람직하게 45도)과 광각 렌즈는 배플(baffle)에 집적되어 거울/렌즈 집적부(41)를 형성한다. 즉, 거울과 렌즈가 하나의 경통 내에 위치하게 된다. 고속 모터부(46)는 거울/렌즈 집적부(41)를 360도 회전하여 인광판(50)의 영상을 스캔하며, 이 회전각은 회전 인코더(47)에 의해 검출된다.

본 발명의 거울/렌즈 집적부(41)의 렌즈는 비구면 렌즈(aspheric lens)인 것이 바람직하며, 광원에 최대한 가깝게 배치하여 집속의 효율을 높이도록 할 수 있다. 이로 인해 작은 개구부(aperture)를 가지는 포토센서부(45)를 사용할 수 있다. 즉, 구체적으로 말하면, 도 3을 참조로 설명하는 종래 기술의 경우에는 프레즈넬 렌즈의 중앙은 그대로 빛이 통과하고 측면에서 포커싱하도록 설계되어 있으나, 본 발명은 거울/렌즈 집적부(41)의 비구면 렌즈가 받아들이는 모든 빛을 평행시준(collimation)하여 전달하는 방식을 사용한다.

다시 도 5를 참조로 설명하면, X선 노출부(31)는 내부의 IP에 X선이 노출되어, IP에 전하 영상을 작성하는 기능을 담당한다. X선의 조사에 대해서는, 종래에 이미 공지되어 있는 사항이므로, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 하겠다.

종래의 스캐너의 경우, 외부에서 X선이 조사된 IP를 스캐너에 삽입을 하면 스캐너가 영상을 획득하고 IP의 영상을 지운 후, IP를 스캐너 밖으로 출력을 하여 재사용하는 것과 달리, 본 발명은 스캐닝 장치 내부에 IP가 있고, 스캐닝 장치 내부에 있는 IP에 X선이 조사되어서 영상이 획득이 된 후, IP의 영상을 삭제하여 다시 X선 조사부로 보내지는, 폐쇄방식 시스템(closed system)이라 할 수 있다.

구체적으로, 제어부(34)는 영상이 작성된 IP를 내부 드럼부(36)로 가져와서, 정지 광학부(37) 및 회전 광학부(38)를 제어하여 영상을 스캐닝한 후, 이를 삭제하고 다시 X선 노출부(31)로 IP를 보내는 일련의 상황을 제어하는 기능을 담당한다.

X선에 의해 영상이 작성된 IP는 제1 및 제2롤러부(33, 35)와 가이드 플레이트(33)를 거쳐 내부 드럼부(36)에 장착된다. 이 때, 또 다른 IP는 내부 드럼부(36)를 빠져나가 X선 노출부(31)에 장착되게 된다. 이하, 내부 드럼부에 장착된 IP를 제1IP, X선 노출부에 장착된 IP를 제2IP라 하겠다.

정지부(39)는 제1IP의 정지시점을 판단하여, 이를 정지시켜, 내부 드럼부(36)에 제1IP가 들어맞도록 정지시키는 기능을 담당하는 것이다.

제1IP의 영상에 대한 스캔이 완료되면, 제어부(34)는 내부 드럼부(36)의 제1IP의 영상을 삭제하고, 이를 다시 X선 노출부(31)로 보내도록 제어하고, 그 사이 X선에 노출되어 영상이 작성된 제2IP를 다시 내부 드럼부(36)로 가져오도록 제어한다.

본 발명에 따르면, X선에 노출되어 촬영된 IP는 내부 드럼부(36)로 전송이 되고, 내부 드럼부(36)에서 스캐닝이 완료된 IP는 다시 X선 노출부(31)로 전송된다. 즉, 두 개의 IP가 스캐닝 장치 내부에서 하나가 X선이 조사되는 동안에 다른 하나는 스캐닝이 수행되어, 전체적으로 총 영상 획득 시간을 줄이게 된다.

도 7은 본 발명이 적용되는 X선 촬영 시스템의 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 유방 X선 촬영 장치의 필름 카세트 부분(빨강색 원부분)을 본 발명으로 직접 교체하여 장비를 디지털화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 스캐너와 달리 스캐닝 장치 자체를 X 선 시스템에 직접 연결하여, X선 촬영 시스템에서 직접적인 디지털 영상의 구현을 가능하도록 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 장비 운영자가 IP를 스캐닝 장치에 직접적으로 로드/다운로드할 필요가 없어서 작동이 편한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 2장의 IP가 교대로 X선이 조사되고, X선 영상이 스캔되므로, 같은 시간에 많은 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고정 실린더 부재에 탑재되는 스캐닝 매체를 구비한 시스템을 나타낸다.

도 2는 종래의 스캐닝 과정에서 실린더의 내면에 인광판과 같은 매체를 형상화하기 위한 중공 실린더의 일부를 나타낸다.

도 3은 광학 시스템의 배열을 대략적으로 나타낸 도면이다.

도 4은 도 3의 광학 배열의 상세도이다.

도 5는 본 발명에 따른 스캐닝 장치의 일실시예 구성도이다.

도 6은 도 5의 정지 광학부 및 회전 광학부의 일실시예 상세 구조도이다.

도 7은 본 발명이 적용되는 X선 촬영 시스템의 일예시도이다.

Claims (5)

1. 제1인광판(IP)에 X선을 노출하여, 상기 제1IP에 전하 영상을 작성하기 위한 X선 노출부; 및

   상기 X선 노출부가 전하 영상을 작성하는 동안, 이미 전하 영상이 작성된 제2IP의 전하 영상을 광학적으로 스캐닝하고 상기 제2IP의 전하 영상을 제거하는 스캐닝부를 포함하는 스캐닝 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝부는,

   상기 제2IP의 형상을 유지하기 위한 내부 드럼부;

   상기 내부 드럼부의 내면에 위치한 상기 제2IP의 전하 영상을 광학적으로 스캐닝하기 위한 광학부;

   상기 제2IP를 상기 X선 노출부로부터 상기 내부 드럼부로 이동시키고, 상기 광학부에 의해 스캐닝이 완료된 상기 제2IP의 전하 영상을 삭제하는 제어부를 포함하는 스캐닝 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 스캐닝부는,

   상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제2IP를 상기 내부 드럼부로 가이드하기 위한 가이드 플레이트; 및

   상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제2IP를 상기 가이드 플레이트로 이동시키 기 위한 적어도 하나 이상의 롤러부를 더 포함하는 스캐닝 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 광학부는,

   레이저 빛을 발산하는 광원;

   광신호를 검출하는 포토 센서;

   상기 광원으로부터의 빛을 통과시키고, 상기 포토 센서로부터의 빛을 반사하기 위한 이색성 거울;

   소정의 각도로 기울어진 거울과 광각 렌즈가 하나의 경통 내부에 집적되어 형성되며, 상기 이색성 거울로부터 전달되는 빛을 이용하여 상기 제2IP의 영상을 스캔하기 위한 거울/렌즈 집적부; 및

   상기 거울/렌즈 집적부를 회전시키는 모터부를 포함하는 스캐닝 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 거울/렌즈 집적부의 렌즈는 비구면 렌즈이며, 상기 비구면 렌즈는 상기 광원에 최대한 가깝게 배치되는 스캐닝 장치.

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