TWI497189B - 飛點掃描讀取裝置及其應用方法 - Google Patents

Description

飛點掃描讀取裝置及其應用方法

本創作係關於一種飛點掃描讀取裝置及其應用方法，尤指一種能在不需將被掃描之影像板彎曲。

數位X光照像術(Computed Radiography,CR)的主要構成；包括由光線誘發磷光PSP(Photostimulable Phosphors)材料製作之光線誘發磷光影像板(簡稱PSP影像板)，和可將儲存在PSP影像板的訊號讀取出來之飛點掃描讀取機(Flying Spot Reader；簡稱讀取機)。而PSP影像板所使用的材料為BaFBr_x I_1-x 參雜少量的Eu⁺² ，以這種PSP影像板去做X光的曝光後，電子從基態激發至導帶(Conduction Band)，電洞轉移至Eu⁺² 中心，就可將X光拍照所曝光的影像暫存於於影像板上，此反應過程的專有名詞稱為”訊號寫入”。然後再將此曝光後的PSP影像板，以波長630±50nm的紅光雷射照射時，電子與電洞又重新結合並激發出Eu⁺² 的特徵訊號，釋出波長390nm的藍色磷光，此反應過程的專有名詞稱為”訊號讀出”。之後再由光電倍增管PMT(Photomultiplier Tube)接收藍光磷光訊號，將光訊號轉成電訊號，然後由類比數位轉換器(Analog Digital Converter)可轉換成數位訊號，接著藉由電腦計算處理此數位的訊號，於是可將PSP影像板上每個位置原始的X拍照曝光能量，由影像處理轉換成為在電腦螢幕上可視覺化的灰階影像。此受過X 光曝光後的PSP影像板，可運用紅/紅橘色波段的LED(Light Emitted Diode)光源照射，使得本來位於半穩態階的電子再次受到激發後，再次回到基態，於是PSP影像板上記錄的X光拍照影像會被消除，稱為消光。經過此消光處理後的PSP影像板，可以再重複使用當做X光拍照的底片。以上稱為數位X光照像術(CR)。

相較於傳統底片式X光片，數位X光照像術(CR)具有PSP影像板可重複使用、可降低X光照射劑量及降低掃描時間等優點。數位X光照像術(CR)最早於1975年由Kodak公司發表的第一篇專利(美國專利公開第US3859527號)“Apparatus and method for producing images corresponding to patterns of high energy radiation”。從1980年代開始發展，至今X光醫療數位化已為X光影像檢測的主流趨勢，數位化的技術已可完全取代傳統X光底片的沖洗程序。

按，在目前的數位X光照像術(CR)中，為了達到良好的掃描影像，掃描光路及收光效率為關鍵技術，綜觀現有的上市產品，以美國Air Techques公司之專利(美國專利公開第US7348588號)“Apparatus and process for retrieving information projected image-wise on a reusable storage film and erasing and restoring the storage film fir subsequent reuse”及DÜRR公司之專利(美國專利公開第US6599014B2號)“Device for reading flexible storage foils”為例，其結構主要是為一雷射源經過45°反射鏡，垂直入射在一連接於旋轉馬達上的五面稜鏡，且入射光與馬達旋轉軸重合，入射光在五面稜鏡內經過兩次反射後，再藉由連接於五面稜鏡的聚焦透鏡，垂直於入射光出射，聚焦於PSP影像板上成為一個光點(spot)，當此五稜面鏡受乘載馬達驅動而 旋轉，光點可在PSP影像板表面上快速掃描，於是稱為飛點掃描(flying spot scan)。又因為連接於五面稜鏡的聚焦透鏡之焦長(focal length)是一固定常數，利用五面稜鏡旋轉使雷射聚焦點對PSP影像板做掃描，為避免雷射光點在PSP影像板上失焦(defocus)。在讀取過程中，必須將PSP影像板彎曲，並使PSP影像板彎曲之曲率半徑為五面稜鏡至PSP影像板旋轉半徑之弧形，如此可使雷射光在PSP影像板上的任意位置皆為聚焦點。但長期重覆彎曲PSP影像板將會導致PSP影像板壽命降低。

雷射經由五面稜鏡的旋轉，使得雷射光點可在PSP影像板的彎曲弧面上進行第1個維度方向(first dimensional direction)的旋轉掃描(rotation scan)，再藉由傳輸機構使得PSP影像板能夠在第2個維度方向(second dimensional direction)做傳輸運動(translation movement)。綜合第1與第2維度方向的結果，雷射光的旋轉掃瞄和PSP影像板的傳輸運動，於是可達成PSP影像板的全片幅二維空間(two dimensional)掃瞄目的。

請參閱第1圖，另一種藉由振鏡的雷射掃描結構，如美國專利第US4904868號“Radiation image read-out apparatus and stimulable phosphor sheet composite member for the same”所述，一雷射光源3射至一振鏡4，並藉由振鏡4的來回震動，使雷射光源3打至振鏡4反射之反射角成周期性的改變，不同角度之反射光束再行進到由多片光學透鏡所組成之F-θ鏡頭5，將雷射光聚焦於PSP影像板6上。

其原理係由雷射光經由振鏡的振動，使得不同角度之反射光束透過F-θ鏡頭聚焦在PSP影像板上，且可在PSP影像板的平面上進行第1個維度方向(first dimensional direction)的來回掃描，再藉由傳輸機構使得PSP 影像板能夠在第2個維度方向(second dimensional direction)做傳輸運動(translation movement)。綜合第1與第2維度方向的結果，雷射光的旋轉掃瞄和PSP影像板的傳輸運動，於是可達成PSP影像板的全片幅二維空間(two dimensional)掃瞄目的；PSP影像板受到紅光雷射的激發，電子與電洞又重新結合並激發出Eu⁺² 的特徵訊號而發射出之波長390nm的藍色磷光，並經由低通濾光片(low pass filter)，阻擋激發磷光用的紅光雷射進入PMT，而讓藍色磷光通過進入PMT，做進一步的訊號處理可得掃描影像；確定PSP影像板在完成上述程序讀取之後，可運用紅/紅橘的LED光源照射於PSP影像板，使得本來位於半穩態階的電子再次受到激發後，再次回到基態，使PSP影像板上記錄的影像被消除，過消光處理後的PSP影像板就可以再重複使用。但此F-θ鏡頭設計需多片透鏡才能完成，製造與組裝上，需較高的成本。

本發明在於提供一種飛點掃描讀取裝置及其應用方法，係由一承載機構、一讀取機構及一導光機構所構成，其中，該承載機構係由一用於放置被掃描物之承載台及一用於驅動該承載台旋轉之驅動馬達所構成；該讀取機構係由一讀取光源及一具有容置空間之讀取頭所構成；該讀取頭之一端設有一與該容置空間相連通的讀取孔，且該容置空間內設置一分光鏡及一聚焦鏡；該讀取光源設置於該讀取頭之一側，該讀取光源所射出之光線透過該分光鏡之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡之中心位置，且該讀取光源所射出之光線從該讀取孔射出至該被掃描物，而該被掃描物被讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該聚焦鏡、該分光鏡從該讀取頭之另一端射出；該導光機構之一端與該讀取頭之另一端連接，該導 光機構之另一端透過一濾光片與一光電倍增管連接；透過該承載機構將該被掃描物旋轉至與該讀取機構之讀取孔相對，且該讀取光源射出之光線透過該分光鏡之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡之中心位置，從該讀取孔射至該被掃描物，減少讀取光源射出之光線在該被掃描物上失焦，且掃描時不需將該被掃描物彎曲。

為達成上述目的之技術手段在於：一種飛點掃描讀取裝置，其包括：一承載機構，該承載機構係由一用於放置被掃描物之承載台及一用於驅動該承載台旋轉之驅動馬達所構成；一讀取機構，該讀取機構係由一讀取光源及一具有容置空間之讀取頭所構成；該讀取頭之一端設有一與該容置空間相連通的讀取孔，且該容置空間內設置一分光鏡及一聚焦鏡；該讀取光源設置於該讀取頭之一側，該讀取光源所射出之光線透過該分光鏡之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡之中心位置，且該讀取光源所射出之光線從該讀取孔射出至該被掃描物，而該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該聚焦鏡、該分光鏡從該讀取頭之另一端射出；上述之讀取光源所射出之光線與該分光鏡之中心位置的入射角及反射角均為45°。

上述之讀取頭透過一讀取移動機構於該被掃描物上沿該承載台之旋轉方向徑向移動。

上述之承載台上設有一消光機構，該消光機構設有複數個發光件，該等發光件與該被掃描物相對設置。

上述之承載台上設有複數個與該被掃描物相互鑲嵌合的容 置槽。

上述之等容置槽具體為複數個與不同尺寸之該等被掃描物相配合的容置槽。

上述之被掃描物具有一第一磁力部，且與該被掃描物相配合之該容置槽之內底面具有一第二磁力部，該第一磁力部與該第二磁力部磁性連接。

一種飛點掃描方法，其包括下列步驟：將被掃描物置入承載台上之一與該被掃描物相配合的容置槽中，且該被掃描物與該容置槽磁性連接；透過一驅動馬達將該被掃描物旋轉至與一讀取頭相對之一側；透過一讀取移動機構將該讀取頭移至該被掃描物上；進行掃描；啟動一讀取光源，將該讀取光源所射出之光線依次通過該讀取頭內之一分光鏡之中心位置、一聚焦鏡之中心位置及該讀取頭一端之讀取孔射至該被掃描物上；該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該讀取孔、該聚焦鏡之中心位置、該分光鏡之中心位置、該讀取頭之另一端後透過一導光機構、一濾光片進入一光電倍增管；透過該驅動馬達、該讀取移動機構調整該被掃描物與該讀取頭兩者的相對位置掃描該被掃描物；完成掃描；透過該驅動馬達將完成掃描之該被掃描物旋轉至與一消光機構相對之一側；透過該消光機構上與該被掃描物相對設置的複數個發光件照射該被掃描物；完成該被掃描物上的資料抹除。

〔習知〕

3‧‧‧雷射光源

4‧‧‧振鏡

5‧‧‧F-θ鏡頭

6‧‧‧PSP影像板

〔本創作〕

1‧‧‧飛點掃描讀取裝置

11‧‧‧承載機構

111‧‧‧承載台

1111‧‧‧容置槽

1112‧‧‧容置槽之內底面

112‧‧‧驅動馬達

113‧‧‧消光機構

1131‧‧‧發光件

12‧‧‧讀取機構

121‧‧‧讀取光源

1211‧‧‧讀取光源所射出之光線

122‧‧‧讀取頭

1221‧‧‧分光鏡

1222‧‧‧聚焦鏡

123‧‧‧讀取移動機構

13‧‧‧導光機構

131‧‧‧導光機構之一端

132‧‧‧導光機構之另一端

14‧‧‧濾光片

15‧‧‧光電倍增管

2‧‧‧被掃描物

21‧‧‧被掃描物所被該讀取光源照射後所激發出之光線

第1圖為習知的雷射掃描結構示意圖。

第2圖為本發明之結構示意圖。

第3圖為本發明中讀取頭之結構示意圖。

第4圖為本發明中容置槽之結構示意圖。

第5圖為本發明中承載台之結構示意圖。

為便於 貴審查委員能對本創作之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下。

請參閱第2至第5圖，本發明在於提供一種飛點掃描讀取裝置1及其應用方法，係由一承載機構11、一讀取機構12及一導光機構13所構成。

該承載機構11係由一用於放置被掃描物2(如：PSP影像板)之承載台111及一用於驅動該承載台111旋轉之驅動馬達112所構成；該讀取機構12係由一讀取光源121(如：雷射)及一具有容置空間之讀取頭122所構成；該讀取頭122之一端設有一與該容置空間相連通的讀取孔，且該容置空間內設置一分光鏡1221及一聚焦鏡12223該讀取光源121設置於該讀取頭122之一側，該讀取光源121所射出之光線1211透過該分光鏡1221之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡1222之中心位置，且該讀取光源121所射出之光線1211從該讀取孔射出至該被掃描物2(見第；圖)，而該被掃描物2被讀取光源121照射後所激發出之光線21依次通過該聚焦鏡1222、該分光鏡1221從該讀取頭122之另一端射出至該導光機構13之一端131；該導光機構13之一端131與該讀取頭122之另一端連接，該導光機構13之另一端132透過一濾光片14與一光電倍增管15連接；且該被掃描 物2被讀取光源121照射後所激發出之光線21依次通過該讀取孔、該聚焦鏡1222之中心位置、該分光鏡1221之中心位置、該讀取頭122之另一端、該導光機構13之一端131、該導光機構13之另一端132後透過該濾光片14進入該光電倍增管15，其中，該導光機構13能是由具有導光功能之材質所製成的導光板；透過該承載機構11將該被掃描物2旋轉至與該讀取機構12之讀取孔相對，且該讀取光源121射出之光線1211透過該分光鏡1221之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡1222之中心位置，從該讀取孔射至該被掃描物2，減少讀取光源射121出之光線1211在該被掃描物2上失焦，且掃描時不需將該被掃描物2彎曲。

本實施例中，該讀取光源121所射出之光線1211與該分光鏡1221之中心位置的入射角θ₁ 及反射角θ₂ 均為45°。透過固定該讀取光源121所射出之光線1211與該分光鏡1221之中心位置，使掃描時更加穩定不失焦。

本實施例中，該讀取頭122透過一讀取移動機構123於該被掃描物2上沿該承載台111之旋轉方向徑向移動。透過該讀取移動機構123驅動該讀取頭122於該承載台111上徑向移動掃描固定於該承載台111上的被掃描物2，其中該讀取移動機構123可以透過簡單的馬達及由該馬達驅動之機械桿實現。

本實施例中，該承載台111上設有一消光機構113，該消光機構113設有複數個發光件1131，該等發光件1131與該被掃描物2相對設置(即該等發光件1131與該承載台111上放置該被掃描物2的一側面相對設置)。藉由該被掃描物2對特定光線的反應，透過該消光機構113上的複數個發光件1131對該該被掃描物2發光，達到消除該被掃描物2上的資料或影像(即消 光處理)，使該被掃描物2可再被重新使用；其中該消光機構113能與該讀取頭122相對設置(即該消光機構113能與該讀取頭122兩者相對地設置於該承載台111放置該被掃描物2的一側)，避免在照射抹除該被掃描物2上的資料用的光線時誤照到待掃描的被掃描物。

本實施例中，該承載台111上設有複數個與該被掃描物2相互鑲嵌合的容置槽1111。將多個待掃描的該被掃描物2，透過該等容置槽1111卡固，使該被掃描物2在該承載台111上更加穩固，且能透過該承載台111的旋轉依序地對該等被掃描物2掃描。

本實施例中，該等容置槽1111具體為複數個與不同尺寸之該等被掃描物2相配合的容置槽。鑒於該掃描物2的尺存不僅止於一種，此設計的目的在於提高對多種尺存的該掃描物2掃描的適用性(見第5圖)。

本實施例中，該被掃描物2具有一第一磁力部，且與該被掃描物2相配合之該容置槽1111之內底面1112具有一第二磁力部，該第一磁力部與該第二磁力部磁性連接。此設計能加強該被掃描物2卡固於該容置槽1111的穩固性。

本發明一種飛點掃描方法，其包括下列步驟：將被掃描物置入承載台上之一與該被掃描物相配合的容置槽中，且該被掃描物與該容置槽磁性連接；透過一驅動馬達將該被掃描物旋轉至與一讀取頭相對之一側；即將該被掃描物旋轉至該讀取頭下方；透過一讀取移動機構將該讀取頭移至該被掃描物上；即將該讀取頭移動至該被掃描物上之所要掃描的部位或區域； 進行掃描；啟動一讀取光源，將該讀取光源所射出之光線依次通過該讀取頭內之一分光鏡之中心位置、一聚焦鏡之中心位置及該讀取頭一端之讀取孔射至該被掃描物上；該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該讀取孔、該聚焦鏡之中心位置、該分光鏡之中心位置、該讀取頭之另一端後透過一導光機構、一濾光片進入一光電倍增管；透過該驅動馬達、該讀取移動機構調整該被掃描物與該讀取頭兩者的相對位置掃描該被掃描物；完成掃描；透過該驅動馬達將完成掃描之該被掃描物旋轉至與一消光機構相對之一側；透過該消光機構上與該被掃描物相對設置的複數個發光件照射該被掃描物；完成該被掃描物上的資料抹除。

綜上所言，本創作在於提供一種飛點掃描讀取裝置及其應用方法，該飛點掃描讀取裝置係由一承載機構、一讀取機構及一導光機構所構成，其中，在該承載機構上還能加設複數個用於裝載該被掃描物的容置槽及一用於抹除該被掃描物上的資訊的消光機構；該飛點掃描讀取裝置在應用時先將被掃描物固定於承載機構上，再透過讀取機構掃描該被掃描物，該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線透過該導光機構導引再透過該濾光片射入用來讀取該被掃描物的資料的光電倍增管內，最終由該消光機構將該該被掃描物上的資訊抹除，使該被掃描物能再重複利用；本發明一種飛點掃描讀取裝置及其應用方法不僅在結構上相較習知分別應用五面稜鏡或振鏡的結構和方法，結構更簡易，成本更低，且在掃描時不需彎曲該掃描物，提高該掃描物的使用壽命。

1‧‧‧飛點掃描讀取裝置

11‧‧‧承載機構

111‧‧‧承載台

112‧‧‧驅動馬達

113‧‧‧消光機構

1131‧‧‧發光件

12‧‧‧讀取機構

121‧‧‧讀取光源

1211‧‧‧讀取光源所射出之光線

122‧‧‧讀取頭

1221‧‧‧分光鏡

1222‧‧‧聚焦鏡

123‧‧‧讀取移動機構

13‧‧‧導光機構

131‧‧‧導光機構之一端

132‧‧‧導光機構之另一端

14‧‧‧濾光片

15‧‧‧光電倍增管

2‧‧‧被掃描物

21‧‧‧被掃描物所被讀取光源照射後所激發出之光線

θ₁ ‧‧‧入射角

θ₂ ‧‧‧反射角

Claims (8)

1. 一種飛點掃描讀取裝置，其包括：一承載機構，該承載機構係由一用於放置被掃描物之承載台及一用於驅動該承載台旋轉之驅動馬達所構成；一讀取機構，該讀取機構係由一讀取光源及一具有容置空間之讀取頭所構成；該讀取頭之一端設有一與該容置空間相連通的讀取孔，且該容置空間內設置一分光鏡及一聚焦鏡；該讀取光源設置於該讀取頭之一側，該讀取光源所射出之光線透過該分光鏡之中心位置折射後垂直地射入該聚焦鏡之中心位置，且該讀取光源所射出之光線從該讀取孔射出至該被掃描物，而該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該聚焦鏡、該分光鏡從該讀取頭之另一端射出；以及一導光機構，該導光機構之一端與該讀取頭之另一端連接，該導光機構之另一端透過一濾光片與一光電倍增管連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該讀取光源所射出之光線與該分光鏡之中心位置的入射角及反射角均為45°。
3. 如申請專利範圍第2項所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該讀取頭透過一讀取移動機構於該被掃描物上沿該承載台之旋轉方向徑向移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該承載台上設有一消光機構，該消光機構設有複數個發光件，該等發光件與該被掃描物相對設置。
5. 如申請專利範圍第1至第4項中任一所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該承載台上設有複數個與該被掃描物相互鑲嵌合的容置槽。
6. 如申請專利範圍第5項所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該等容置槽具體為複數個與不同尺寸之該等被掃描物相配合的容置槽。
7. 如申請專利範圍第6項所述之飛點掃描讀取裝置，其中，該被掃描物具有一第一磁力部，且與該被掃描物相配合之該容置槽之內底面具有一第二磁力部，該第一磁力部與該第二磁力部磁性連接。
8. 一種飛點掃描方法，其包括下列步驟：將被掃描物置入承載台上之一與該被掃描物相配合的容置槽中，且該被掃描物與該容置槽磁性連接；透過一驅動馬達將該被掃描物旋轉至與一讀取頭相對之一側；透過一讀取移動機構將該讀取頭移至該被掃描物上；進行掃描；啟動一讀取光源，將該讀取光源所射出之光線依次通過該讀取頭內之一分光鏡之中心位置、一聚焦鏡之中心位置及該讀取頭一端之讀取孔射至該被掃描物上；該被掃描物被該讀取光源照射後所激發出之光線依次通過該讀取孔、該聚焦鏡之中心位置、該分光鏡之中心位置、該讀取頭之另一端後透過一導光機構、一濾光片進入一光電倍增管；透過該驅動馬達、該讀取移動機構調整該被掃描物與該讀取頭兩者的相對位置掃描該被掃描物；完成掃描；透過該驅動馬達將完成掃描之該被掃描物旋轉至與一消光機構相對之一側；以及透過該消光機構上與該被掃描物相對設置的複數個發光件照射該被掃描物；完成該被掃描物上的資料抹除。