TWI407244B - Ｘ射線成像設備 - Google Patents

Description

X射線成像設備

本發明涉及X射線成像技術，尤其涉及一種X射線成像設備。

X射線成像在人體成像及醫學中得到了廣泛應用。利用人體不同器官和組織對X射線的吸收可以用組織密度進行表徵以來，發展出X射線透視、X射線照相術，為人體骨骼、內臟器官以及血管的疾病或損傷進行診斷、定位，同時也把膠片帶進了醫學成像的領域，使之成為100多年來圖像顯示和資訊存貯的工具。

然而，由於膠片顯像使用的微粒的尺寸大小已經受到限制，進一步克服顆粒不均勻性等因素已經非常困難，膠片限制了圖像品質的進一步提高(請參閱張仕剛、謝耀欽及包尚聯先生在中國大陸《物理》第33卷第10期發表的名為《醫學影像物理學科的現狀和未來》的論文)。而且，膠片顯像比較費時，從而影響診斷的速度。

有鑒於此，有必要提供一種可以提高成像品質的X射線成像設備。

一種X射線成像設備依次包括一X射線光源，一螢光屏，一光均化元件，一感光元件，一視頻信號處理裝置，及一顯示裝置。該螢光屏用於將X射線轉換成可見光。該光均化元件上設有複數透鏡，遠離光均化元件中心的透鏡折射率大於靠近光均化元件中心的透鏡折射率。該視頻信號處理裝置與該感光元件電連接。該顯示裝置與該視頻信號處理裝置電連接。

相對於先前技術，本發明的X射線成像設備通過感光元件在顯示裝置上直接成像，方便快捷，不需要採用膠片，從而免除膠片帶來的種種不便。而且，本發明採用了光均化元件，可以修正漸暈現象和餘弦四次方定律導致的像面照度分佈不均，從而形成清晰的成像畫面，進而提高成像品質。

10‧‧‧X射線成像設備

12‧‧‧承載台

14‧‧‧鏡頭模組

16‧‧‧光均化元件

18‧‧‧視頻信號處理裝置

140‧‧‧鏡筒

142‧‧‧第一間隔體

144‧‧‧第二間隔體

162,164‧‧‧透鏡

172,174‧‧‧感光區

11‧‧‧X射線光源

13‧‧‧螢光屏

15‧‧‧校正透鏡

17‧‧‧感光元件

19‧‧‧顯示裝置

141‧‧‧第一透鏡

143‧‧‧第二透鏡

145‧‧‧紅外截止濾光片

166‧‧‧底面

圖1係本發明實施例X射線成像設備的示意圖；圖2係圖1的X射線成像設備中的校正透鏡，光均化元件及感光元件的立體分解圖；圖3係本發明實施例光均化元件靠近其中心區域的透鏡和感光元件組合時的光路圖；圖4係本發明實施例光均化元件遠離其中心區域的透鏡和感光元件組合時的光路圖。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，所示為本發明實施例的X射線成像設備10依次包 括一X射線光源11，一承載台12，一螢光屏13，一鏡頭模組14，一校正透鏡15，一光均化元件(Optical Leveling Layer)16，一感光元件17，一視頻信號處理裝置18，及一顯示裝置19。該感光元件17與該視頻信號處理裝置18電連接，該視頻信號處理裝置18與該顯示裝置19電連接。

該X射線光源11可以採用銅靶。該X射線光源11的工作電壓在10千伏到100千伏之間，優選地，其工作電壓在20千伏到60千伏之間。該X射線光源11的工作電流在0.01毫安培到1毫安培之間，優選地，其工作電流在0.05毫安培到0.5毫安培之間。

該承載台12用於承載待測物體20。待測物體20可以係人體等。根據需要，該承載台12可以具有複數自由度。例如，需要獲得待測物體20的立體成像時，該承載台具有6個自由度，即3個平動自由度和3個轉動自由度。即該承載台既可以沿著空間坐標軸的X軸、Y軸及Z軸平動，也可以繞X軸、Y軸及Z軸旋轉。

該螢光屏13用於將X射線轉換成可見光。

該鏡頭模組14包括一鏡筒140及設置在該鏡筒140內的第一透鏡141，第二透鏡143，紅外截止濾光片(Infrared-cut Filter)145，第一間隔體142及第二間隔體144。優選地，該第一透鏡141及第二透鏡143均為非球面透鏡，從而減少像差。紅外截止濾光片145用於濾除紅外光，從而減少紅外光 在感光元件17引起的熱噪音，進而提高成像品質。在本實施例中，該鏡頭模組14包括兩個透鏡，當然，根據需要也可以包括三個或三個以上的透鏡。

感光元件17可以為電荷耦合感測器(Charge Coupled Device,CCD)或者互補金屬氧化物半導體感測器(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)。在本實施例中，感光元件17為CMOS。該感光元件17上具複數感光區和非感光區。感光元件17的信號經過視頻信號處理裝置18處理後，傳送到顯示裝置19，在顯示裝置19上顯示圖像，從而達到即時顯示的目的。顯示裝置19可以係薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)液晶顯示器。

請一起參閱圖1及圖2。該光均化元件16上設置有複數透鏡(如162，164)，各個透鏡分別與感光元件17上的感光區位置相對應，且越靠近光均化元件16中心的透鏡折射率越小，越遠離光均化元件16中心的透鏡折射率越大。工作時，通過各個透鏡的光線分別入射至感光元件17上與之相對應的感光區(詳後述)。

校正透鏡15用於校正入射光線，使出射光線沿著豎直方向射出。在這裏，豎直方向係指與光均化元件16的底面166垂直的方向。

請再次參閱圖1，本發明X射線成像設備10的工作原理如下：X射線光源11發出X射線，X射線穿過待測物體20，X射線轟擊 螢光屏13，形成可見光；可見光從鏡頭模組14射出後，經過校正透鏡15校正入射光線，使出射光線沿著豎直方向射出，出射光線經光均化元件16的透鏡折射後入射至感光元件17的感光區上；感光元件17的信號經過視頻信號處理裝置18處理後，傳送到顯示裝置19，在顯示裝置19上顯示圖像。

請一起參閱圖2至圖4，在光均化元件16的透鏡和感光元件17的感光區距離一定的情況下，位於光均化元件16中心處的透鏡162(僅舉出靠近中心的一個透鏡為例，請參照圖3)的折射率較小，其聚焦點也較遠，經過透鏡162聚焦後入射到感光區172(僅舉出與透鏡162相對應的一個感光區為例)上的光量也較少，而入射到非感光區的光量相對較多，從而減弱了此處的成像光強度。而遠離光均化元件16的透鏡164(僅舉出遠離中心的一個透鏡為例，請參照圖4)的折射率較大，其聚焦點也較近，經過透鏡164聚焦後入射到感光區174(僅舉出與透鏡164相對應的一個感光區為例)上的光量也較多，而入射到非感光區的光量相對較少，從而增強了此處的成像光強度。

該光均化元件16的各透鏡的折射率係以該光均化元件16中心位置向邊緣逐漸提高，以減少感光元件17中心處感光區的感光量，同時增加感光元件17邊緣處感光區的感光量，由此修正漸暈現象和餘弦四次方定律導致的像面照度分佈不均。經過該光均化元件16的修正，在感光元件17上所形成的影像中心的強度和邊緣的強度基本上一致，從而在顯示裝置19上形 成清晰的圖像。

相對於先前技術，首先，本發明的X射線成像設備10係通過感光元件17在顯示裝置19上直接成像，方便快捷，不需要採用膠片，從而免除膠片帶來的種種不便。其次，本發明採用了光均化元件16，可以修正漸暈現象和餘弦四次方定律導致的像面照度分佈不均，從而形成清晰的成像畫面，進而提高成像品質。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧X射線成像設備

12‧‧‧承載台

14‧‧‧鏡頭模組

16‧‧‧光均化元件

18‧‧‧視頻信號處理裝置

140‧‧‧鏡筒

142‧‧‧第一間隔體

144‧‧‧第二間隔體

166‧‧‧底面

11‧‧‧X射線光源

13‧‧‧螢光屏

15‧‧‧校正透鏡

17‧‧‧感光元件

19‧‧‧顯示裝置

141‧‧‧第一透鏡

143‧‧‧第二透鏡

145‧‧‧紅外截止濾光片

Claims (10)

1. 一種X射線成像設備，其依次包括：一X射線光源；一螢光屏，該螢光屏用於將X射線轉換成可見光；一光均化元件，該光均化元件上設有複數透鏡，遠離光均化元件中心的透鏡折射率大於靠近光均化元件中心的透鏡折射率；一感光元件；一視頻信號處理裝置，該視頻信號處理裝置與該感光元件電連接；及一顯示裝置，該顯示裝置與該視頻信號處理裝置電連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該感光元件具有複數感光區，且每個感光區分別與該光均化元件的一透鏡相對應。
3. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該感光元件為電荷耦合感測器或者互補金屬氧化物半導體感測器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該X射線成像設備進一步包括一校正透鏡，該校正透鏡設置在該螢光屏和該光均化元件之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該X射線成像設備進一步包括一鏡頭模組，該鏡頭模組設置在該螢光屏和該光均化元件之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之X射線成像設備，其中，該鏡頭模組包括至少一非球面透鏡。
7. 如申請專利範圍第5項所述之X射線成像設備，其中，該鏡頭模組包括一紅外截止濾光片。
8. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該X射線成像設備進一步包括一承載台，該承載台用於承載待測物體，該承載台設置在該X射線光源及該螢光屏之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之X射線成像設備，其中，該承載台具有6個自由度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之X射線成像設備，其中，該顯示裝置係薄膜電晶體液晶顯示器。