TWI426612B - 影像擷取模組及其放射線影像讀取裝置 - Google Patents

Description

影像擷取模組及其放射線影像讀取裝置

本發明是有關一種影像擷取模組以及影像讀取裝置，特別是一種放射線影像擷取模組以及其讀取裝置。

間接數位化放射成像(Computed Radiography，CR)，是利用影像板(Imaging plate,IP)代替傳統放射成像之膠片，將儲存在影像板上的X光資訊利用雷射掃描轉換為電訊號進行數位化圖像處理的一種技術。

間接數位化放射成像之影像板具有光可激發之儲存磷光體分布於其中，當以含有物體(例如人體)之影像資訊之放射線(例如X光)照射時，其可將影像資訊儲存於光可激發之儲存磷光體，透過激發光(例如雷射)之掃描，光可激發之儲存磷光體受激發而發出與放射線能量成比例之光，可供光電轉換及後續數位化影像處理。

請參照圖1，其顯示一習知之間接數位化放射成像之影像擷取模組之立體示意圖。習知之影像擷取模組係用以讀取記錄於影像板50中之放射線影像，其包括：一雷射100，用以對影像板50發出一掃描光線170，以激發影像板50中之儲存磷光體發出被激發光線172；以及一光電倍增管(photomultiplier tube,PMT)120，用以偵測影像板50發出之被激發光線172，並將其轉換為電子偵測訊號。

習知之影像擷取模組採用逐點取像，也就是使雷射100一次僅掃描影像板50上之一點，接著再以光電倍增管120偵測由該點所發出之光。因此，若影像板50所記錄之放射線影像要轉為1000 x 1000畫素的數位影像，習知之影像擷取模組需要取像1000000次才能完成，所需之讀取時間較長。另外，由於影像板中之儲存磷光體所發出之光訊號較弱，因此有效的收集光訊號便成為如何提升影像品質的重點。

綜上所述，如何減少間接數位化放射成像之影像擷取模組讀取影像板上記錄之放射線影像所需之時間，並且有效的收集影像板之被激發光線以提升影像品質，便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種影像擷取模組及其放射線影像讀取裝置，其使掃描光線透過一光學透鏡之反射，對紀錄有放射線影像之影像板進行線掃描，使影像板受激發而發出之被激發光線經會聚並穿透同一光學透鏡而由線型感測器接收，故可減少讀取影像板上記錄之放射線影像所需之時間，並可有效的收集影像板之被激發光線以提升影像品質。

本發明一實施例之影像擷取模組係用以讀取一放射線影像，影像擷取模組包含：一發光元件，用以產生一第一波長範圍之一第一光線；一第一光學透鏡，其設置於發光元件之前端，並具有一第一表面、一第二表面以及一光學作用面，其中，第一光線從第一表面入射至第一光學透鏡，並經由光學作用面反射至第二表面射出並照射至一影像板，影像板被第一光線激發所放射出之一第二波長範圍之一第二光線從第二表面入射至第一光學透鏡，並從光學作用面射出，其中第一光線於影像板上呈線型，且影像板上之第一光線之延伸方向垂直於影像擷取模組之一掃描方向；以及一線型感測器，其設置於光學透鏡之光學作用面側，用以偵測第二光線並輸出一電子偵測訊號。

本發明另一實施例之放射線影像讀取裝置包含一影像擷取模組以及一處理單元。影像擷取模組包含：一發光元件，用以產生一第一波長範圍之一第一光線；一第一光學透鏡，其設置於發光元件之前端，並具有一第一表面、一第二表面以及一光學作用面，其中，第一光線從第一表面入射至第一光學透鏡，並經由光學作用面反射至第二表面射出並照射至一影像板，影像板被第一光線激發所放射出之一第二波長範圍之一第二光線從第二表面入射至第一光學透鏡，並從光學作用面射出，其中第一光線於影像板上呈線型，且影像板上之第一光線之延伸方向垂直於影像擷取模組之一掃描方向；以及一線型感測器，其設置於光學透鏡之光學作用面側，用以偵測第二光線並輸出一電子偵測訊號。處理單元與線型感測器電性連接，用以接收電子偵測訊號並形成一數位化影像。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

請參照圖2與圖3，其所示分別為本發明之一實施例之影像擷取模組之立體示意圖及剖面示意圖。本發明之一實施例之影像擷取模組包括：一發光元件200，用以產生一第一波長範圍之一第一光線270；一第一光學透鏡210，其設置於發光元件200之前端，並具有一第一表面212、一第二表面214以及一光學作用面216(僅標示於圖3)，其中，第一光線270從第一表面212入射至第一光學透鏡210，並經由光學作用面216反射至第二表面214射出，再照射至一影像板50，影像板50被第一光線270激發所放射出之一第二波長範圍之一第二光線272(僅標示於圖3)從第二表面214入射至第一光學透鏡210，並從光學作用面216射出，其中第一光線270於影像板50上呈線型，且影像板50上之第一光線270之延伸方向X垂直於影像擷取模組之一掃描方向Y；以及一線型感測器220，其設置於光學透鏡210之光學作用面216側，用以偵測第二光線272並輸出一電子偵測訊號。

請繼續參照圖2與圖3，於一實施例中，發光元件200可為本身即可發出線型光之光源，例如線雷射，或是可發出光束之光源，例如呈矩陣排列之發光二極體，再透過聚焦之光學元件產生高照明強度之線型光。第一光線270係以線掃描之方式激發影像板50中之儲存磷光體發出第二光線272(僅標示於圖3)，透過線型感測器220偵測第二光線272，即可逐線掃描取像，可顯著地減少讀取放射線影像所需之時間。以影像板50所記錄之放射線影像要轉為1000 x 1000畫素的數位影像來說，本實施例之影像擷取模組僅需要取像1000次即可完成讀取。線型感測器220可為但不限於非晶矽感測器(amorphous silicon sensor)、電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感測器或接觸式影像感測器(Contact Image Sensor，CIS)。

請繼續參照圖2與圖3，另外，第一光線270與第二光線272具有不同之波長範圍。舉例而言，第一波長範圍的中心波長可為但不限於為630nm，；第二波長範圍的中心波長可為但不限於為390nm。故，第一光學透鏡210之光學作用面216上設有一兩向色塗層，其可反射位於第一波長範圍之第一光線270，但允許第二波長範圍之第二光線272穿透。

請繼續參照圖2與圖3，於一實施例中，影像擷取模組更包括一第三光學透鏡240，其設置於第一光學透鏡210以及影像板50之間，用以會聚由光學作用面216反射之第一光線270照射影像板50，以及會聚第二光線272經由第二表面214入射至第一光學透鏡210。於一實施例中，第三光學透鏡240可為一桿透鏡陣列(rod lens array)。於一實施例中，第一光線270入射第三光學透鏡240時為線型(如圖所示)，穿過第三光學透鏡240時未經偏折而入射影像板50。於另一實施例中，第一光線270入射第三光學透鏡240時為帶狀(於後續實施例中說明)，透過第三光學透鏡240會聚而呈線型於影像板50。另外，由於影像板50受激發而發出之第二光線272可能有擴散的現象，透過第三光學透鏡240之會聚，可較有效的被線性偵測器220收集。

請繼續參照圖2與圖3，於一實施例中，影像擷取模組更包括一第四光學透鏡250，其設置於第一光學透鏡210以及線型感測器220之間，用以會聚第二光線272至線型感測器220。於一實施例中，第四光學透鏡250包括一桿透鏡陣列。由於影像板50受激發而發出之第二光線272可能有擴散的現象，透過第四光學透鏡250之會聚，可較有效的被線性偵測器220收集。

請繼續參照圖2與圖3，於一實施例中，於本實施例中，影像擷取模組更包括濾光器260，其設置於第一光學透鏡210以及線型感測器220之間，用以濾除第二波長範圍以外之光線。當位於第一波長範圍之第一光線270入射影像板50時，部分之第一光線270可能被影像板50反射，形成對線型感測器220偵測位於第二波長範圍之第二光線272之雜訊，故透過設置濾光器260，可以濾除第二波長範圍以外之光線進入線型感測器220。

請參照圖4，其所示為本發明之另一實施例之影像擷取模組之部分剖面示意圖。於本實施例中，發光元件200所發出之第一光線270係呈錐狀，影像擷取模組則更包含一第二光學透鏡230設置於第一光學透鏡210與發光元件200之間，用以會聚並準直化第一光線270，使其經由第一表面212入射第一光學透鏡210。於一實施例中，第一光學透鏡210係為一三菱鏡，其三個組成表面包括均為平面之第一表面212、第二表面214及光學作用面216，第一表面212與第二表面214實質垂直，光學作用面216與第一表面212及第二表面214實質呈45°夾角。經由第二光學透鏡230準直後之第一光線270垂直入射第一表面212，再由光學作用面216反射而垂直入射第二表面214並射出第一光學透鏡210。於本實施例中，影像擷取模組更包含一第三光學透鏡240，由第一光學透鏡210射出之第一光線270係呈帶狀，其再經由第三光學透鏡240會聚而於影像板50上而呈線型。於一實施例中，第三光學透鏡240係為一桿透鏡陣列(rod lens array)。

請參照圖5，其所示為本發明之另一實施例之影像擷取模組之部分剖面示意圖。於本實施例中，第一光學透鏡210之第一表面212為一曲面。由發光元件200發出之第一光線270係呈錐狀，透過曲面之第一表面212將第一光線270準直化後，再由光學作用面216反射而垂直入射第二表面214並射出第一光學透鏡210。於本實施例中，影像擷取模組亦更包含一第三光學透鏡240，由第一光學透鏡210射出之第一光線270係呈帶狀，其再經由第三光學透鏡240會聚而於影像板50上而呈線型。於一實施例中，第三光學透鏡240係為一桿透鏡陣列(rod lens array)。

請參照圖6，其所示為本發明另一實施例之影像擷取模組之部分剖面示意圖。如圖6所示，第一光學透鏡210之第二表面214係為一曲面。由影像板50(示於圖2與圖3)發出之第二光線可能會因擴散而沿著例如第二光線272A或第二光線272C之方向行進。當第二表面214為曲面時，可對影像板50發出之第二光線272A、272B或272C有更好之會聚效果，而使第二光線272A、272B或272C可較有效的被線性偵測器220收集。

請參照圖7，其所示為本發明一實施例之放射線影像讀取裝置之示意圖。於本實施例中，放射線影像讀取裝置包括一如上所述之影像擷取模組，以及一處理單元700，其與線型感測器220電性連接，用以接收電子偵測訊號並形成一數位化影像。於一實施例中，放射線影像讀取裝置更包含一驅動單元710，其用以驅動影像擷取模組以及影像板50彼此沿一掃描方向Y相對移動。於一實施例中，驅動單元710可為一運輸帶，其承載影像板50往掃描方向Y移動，而影像擷取模組則係固定。於另一實施例中，影像板50則係固定，而驅動單元710則驅動影像擷取模組沿掃描方向Y之相反方向移動。

綜合上述，本發明之影像擷取模組及其放射線影像讀取裝置使第一光線透過第一光學透鏡之反射對紀錄有放射線影像之影像板進行線掃描，使影像板受激發而發出之第二光線經會聚並穿透第一光學透鏡而由線型感測器接收，故可減少讀取影像板上記錄之放射線影像所需之時間，並可有效的收集影像板受激發所發出之光以提升影像品質。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

50．．．影像板

100．．．雷射

120．．．光電倍增管

170．．．掃描光線

172．．．被激發光線

200．．．發光元件

210．．．第一光學透鏡

212．．．第一表面

214．．．第二表面

216．．．光學作用面

220．．．線型感應器

230．．．第二光學透鏡

240．．．第三光學透鏡

250．．．第四光學透鏡

260．．．濾光器

270．．．第一光線

272、272A．．．第二光線

272B、272C．．．第二光線

700．．．處理單元

710．．．驅動單元

圖1為一立體示意圖，顯示習知之間接數位化放射成像之影像擷取模組。

圖2與圖3分別為一立體示意圖及一剖面示意圖，顯示本發明一實施例之影像擷取模組。

圖4為一部分剖面示意圖，顯示本發明另一實施例之影像擷取模組。

圖5為一部分剖面示意圖，顯示本發明另一實施例之影像擷取模組。

圖6為一部分剖面示意圖，顯示本發明另一實施例之影像擷取模組。

圖7為一示意圖，顯示本發明一實施例之放射線影像讀取裝置。

50．．．影像板

200．．．發光元件

210．．．第一光學透鏡

212．．．第一表面

214．．．第二表面

216．．．光學作用面

220．．．線型感應器

240．．．第三光學透鏡

250．．．第四光學透鏡

260．．．濾光器

270．．．第一光線

272．．．第二光線

Claims (25)

1. 一種影像擷取模組，用以讀取一放射線影像，該影像擷取模組包含：一發光元件，用以產生一第一波長範圍之一第一光線；一第一光學透鏡，其設置於該發光元件之前端，並具有一第一表面、一第二表面以及一光學作用面，其中，該第一光線從該第一表面入射至該第一光學透鏡，並經由該光學作用面反射至該第二表面射出並照射至一影像板，該影像板被該第一光線激發所放射出之一第二波長範圍之一第二光線從該第二表面入射至該第一光學透鏡，並從該光學作用面射出，其中該第一光線於該影像板上呈線型，且該影像板上之該第一光線之延伸方向垂直於該影像擷取模組之一掃描方向；以及一線型感測器，其設置於該光學透鏡之該光學作用面側，用以偵測該第二光線並輸出一電子偵測訊號。
2. 如請求項1所述之影像擷取模組，其中該第一光學透鏡之該第一表面包含一平面或曲面。
3. 如請求項1所述之影像擷取模組，其中該第一光學透鏡之該第二表面包含一平面或曲面。
4. 如請求項1所述之影像擷取模組，更包含：一第二光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該發光元件之間，用以會聚該第一光線經由該第一表面入射至該第一光學透鏡。
5. 如請求項1所述之影像擷取模組，更包含：一第三光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該影像板之間，用以會聚該第一光線照射該影像板，以及會聚該第二光線經由該第二表面入射至該第一光學透鏡。
6. 如請求項5所述之影像擷取模組，其中該第三光學透鏡包含一桿透鏡陣列(rod lens array)。
7. 如請求項1所述之影像擷取模組，更包含：一第四光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該線型感測器之間，用以會聚該第二光線至該線型感測器。
8. 如請求項7所述之影像擷取模組，其中該第四光學透鏡包含一桿透鏡陣列(rod lens array)。
9. 如請求項1所述之影像擷取模組，更包含：一濾光器，其設置於該第一光學透鏡以及該線型感測器之間，用以濾除該第二波長範圍以外之光線。
10. 如請求項1所述之影像擷取模組，其中該第一波長範圍之中心波長為630nm。
11. 如請求項1所述之影像擷取模組，其中該第二波長範圍之中心波長為390nm。
12. 如請求項1所述之影像擷取模組，其中該線型感測器包含非晶矽感測器(amorphous silicon sensor)、電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感測器或接觸式影像感測器(Contact Image Sensor，CIS)。
13. 一種放射線影像讀取裝置，包含：一影像擷取模組，其包含：一發光元件，用以產生一第一波長範圍之一第一光線；一第一光學透鏡，其設置於該發光元件之前端，並具有一第一表面、一第二表面以及一光學作用面，其中，該第一光線從該第一表面入射至該第一光學透鏡，並經由該光學作用面反射至該第二表面射出並照射至一影像板，該影像板被該第一光線激發所放射出之一第二波長範圍之一第二光線從該第二表面入射至該第一光學透鏡，並從該光學作用面射出，其中該第一光線於該影像板上呈線型，且該影像板上之該第一光線之延伸方向垂直於該影像擷取模組之一掃描方向；以及一線型感測器，其設置於該光學透鏡之該光學作用面側，用以偵測該第二光線並輸出一電子偵測訊號；以及一處理單元，其與該線型感測器電性連接，用以接收該電子偵測訊號並形成一數位化影像。
14. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，更包含：一驅動單元，其用以驅動該影像擷取模組以及該影像板彼此沿該掃描方向相對移動。
15. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該第一光學透鏡之該第一表面包含一平面或曲面。
16. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該第一光學透鏡之該第二表面包含一平面或曲面。
17. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該影像擷取模組更包含：一第二光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該發光元件之間，用以會聚該第一光線經由該第一表面入射至該第一光學透鏡。
18. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該影像擷取模組更包含：一第三光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該影像板之間，用以會聚該第一光線照射該影像板，以及會聚該第二光線經由該第二表面入射至該第一光學透鏡。
19. 如請求項18所述之放射線影像讀取裝置，其中該第三光學透鏡包含一桿透鏡陣列(rod lens array)。
20. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該影像擷取模組更包含：一第四光學透鏡，其設置於該第一光學透鏡以及該線型感測器之間，用以會聚該第二光線至該線型感測器。
21. 如請求項20所述之放射線影像讀取裝置，其中該第四光學透鏡包含一桿透鏡陣列(rod lens array)。
22. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該影像擷取模組更包含：一濾光器，其設置於該第一光學透鏡以及該線型感測器之間，用以濾除該第二波長範圍以外之光線。
23. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該第一波長範圍之中心波長為630nm。
24. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該第二波長範圍之中心波長為390nm。
25. 如請求項13所述之放射線影像讀取裝置，其中該線型感測器包含非晶矽感測器(amorphous silicon sensor)、電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感測器或接觸式影像感測器(Contact Image Sensor，CIS)。