УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H04N1/00 

Изобретение относится к устройству для считывания изображения, используемому для считывания экспонированной рентгеновскими лучами пластинки посредством лучей лазера.

Известны пластинки, в которых на слое носителя расположен слой кристаллов BaFEu: X в связующем, предназначенные для экспонирования рентгеновскими лучами; при этом запись рентгеновского изображения получается за счет действия рентгеновских лучей на кристаллы BaFEu:X (EP-A-144 856). Для считывания изображения пластинка сканируется лучом лазера, при этом различные количества поглощенного пластинкой рентгеновского излучения преобразуются в свет с эквивалентной интенсивностью. Свет затем преобразуют в аналоговые электрические сигналы, а затем в цифровые сигналы изображения, обрабатываемые в компьютере. Остаточное изображение на пластинке после считывания лучом лазера затем стирается при воздействии на пластинку светом. Обработанная таким образом пластинка может снова использоваться для получения рентгеновского изображения. Недостатком известного считывающего устройства, однако, является то, что световой выходной сигнал при считывании мал, вследствие чего чувствительность считывающего устройства оказывается во многих случаях недостаточной.

Наиболее близким к изобретению является устройство для считывания изображения (заявка EP 0269365, кл. G 01 T 1/29, 1988), в котором пластинка имеет форму диска на поворотном держателе и обеспечивает запоминание рентгеновского изображения. Держатель пластинки связан с электродвигателем с регулируемым числом оборотов. Пластинка при ее вращении считывается по элементам изображения, а считывающее устройство движется с заданной скоростью радиально относительно пластинки. При этом пластинка облучается лучом гелий-неонового лазера, а устройство считывания воспринимает светимость пластинки от каждого элемента изображения. Устройство считывания соединено с фотоэлектронным умножителем и устройством обработки сигналов и работает таким образом, что считанные элементы изображения воспринимаются и обрабатываются в полярной системе координат в функции радиуса R и угла поворота Φ причем скорость перемещения опорной рамы устройства считывания определяется в заранее заданном отношении к скорости вращения держателя пластинки. При этом считывающее устройство с определенной скоростью при вращении пластинки перемещается радиально от края к центру диска, и пластинка считывается полностью по концентрическим окружностям.

Так как скорость пластинки не меняется, то чем дальше продвигается считывающее устройство к центру пластинки, тем больше возрастает время считывания одного элемента изображения от периферии к центру т.е. время считывания внешней части дисковой пластинки получается очень малым. Приводы вращения пластинки и радиального перемещения считывающего устройства независимы друг от друга, так что при считывании сравниваемых пластинок не обеспечивается начало считывания с одной и той же точки изображения, т.е. результаты считывания получаются разными.

Задача изобретения состоит в создании усовершенствованного устройства для считывания изображения указанного выше типа, не имеющего недостатков вышеупомянутых известных устройств. Достигаемым при этом техническим результатом является получение максимального выходного светового сигнала при одновременном обеспечении компактности конструкции устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для считывания изображения содержащее блок считывания элементов изображения, оптически связанный с круглой пластинкой с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, при этом круглая пластинка с элементами изображения, экспонированная рентгеновскими лучами, расположена на держателе, который связан с электродвигателем, а блок считывания элементов изображения связан через последовательно соединенные держатели блока считывания элементов изображения, направляющие штанги, гибкую муфту, червячную передачу и зубчатую ременную передачу с валом электродвигателя, два лазера, связанные оптически с блоком считывания элементов изображения, содержащим фотоэлектронный умножитель, выход которого подключен к входу блока обработки сигнала, в соответствии с изобретением введены последовательно соединенные преобразователь угла поворота в код и генератор разделения элементов изображения, блок управления электродвигателем, первый выход которого и вход подключены соответственно к электродвигателю и выходу преобразователя угла поворота в код, при этом блок считывания элементов изображения установлен с возможностью перемещения над пластинкой с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, с одинаковой тангенциальной скоростью считывания элемента изображения.

При этом блок считывания элементов изображения выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении над круглой пластиной с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, со скоростью, обратно пропорциональной радиусу элемента изображения, а круглая пластинка с элементами изображения, экспонированная рентгеновскими лучами, установлена с возможностью вращения с угловой скоростью, обратно пропорциональной радиусу элемента изображения.

Кроме того блок считывания элементов изображения связан с серводвигателем, вход которого подключен к выходу блока управления, причем блок считывания элементов изображения содержит фокусирующую линзу, оптически связанную через оптический фильтр с двумя лазерами, а выход фотоэлектронного умножителя, подключен ко входу интегратора тока и ко входу генератора разделения элементов изображения.

Кроме того блок считывания элементов изображения содержит дефлектор, а держатель круглой пластинки с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, связан с преобразователем угла поворота в код.

При этом электродвигатель связан с тахогенератором и генератором скорости вращения, вход генератора разделения элементов изображения подключен к выходу преобразователя угла поворота в код, а вал электродвигателя связан с приводными ходовыми винтами направляющих штанг.

Кроме того блок считывания элементов изображения содержит оптическую головку, которая состоит из рефлектора, в вершине которого выполнено отверстие, причем в оптической головке расположено зеркало с отверстием, оптически связанное с фотоэлектронным умножителем и рефлектором, при этом рефлектор в сечении имеет параболическую форму, а перед фотоэлектронными умножителем расположен оптический фильтр.

И наконец, фокусирующая линза установлена с возможностью перемещения в осевом направлении луча лазерного света, а по ходу излучения лазера за фокусирующей линзой расположено зеркало.

Таким образом, благодаря изобретению создается устройство, обеспечивающее оптимальное считывание изображения с пластинки, позволяющее согласовать скорость с кинематическими соотношениями таким образом, что каждый элемент изображения считывается с постоянной скоростью. Основная идея при этом состоит в том, что при радиальном движении считывающее устройство перемещается относительно пластинки в зависимости от радиального расстояния каждого элемента изображения, так что все элементы считываются с одинаковой скоростью.

Изобретение поясняется на примерах выполнения, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее: фиг. 1-3 вид спереди, сверху, сбоку примера выполнения устройства для считывания изображения в схематичном виде; фиг. 4 функциональная схема устройства для считывания изображения по фиг. 1-3; фиг. 5 схематичное изображение функциональных плоскостей устройства для считывания изображения; фиг. 6, 7 схематичное изображение аппроксимации длины элемента изображения; фиг. 8 схематичное изображение преобразования элементов изображения; фиг. 9 пространственный профиль скорости считывания; фиг. 10 диаграмма скорости считывания; фиг. 11 изменение оборотов в процессе считывания пластинки; фиг. 12 схематичное изображение оптического блока считывания элементов изображения для устройства для считывания изображения; фиг. 13 вид спереди в разрезе устройств для считывания изображения; фиг. 14 вид сбоку блока считывания элементов изображения; фиг. 15 вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе рефлектор блока считывания элементов изображения; фиг. 16 устройство для считывания пластинки с изображением с помощью устройства по фиг. 13.

На фиг. 1-3 изображена первая форма выполнения устройства 10 для считывания изображения с плитой основания 100 и рамой 110. Устройство 10 для считывания изображения снабжено электродвигателем 11 для приведения во вращение держателя 13 пластинки 12 с изображением, который через зубчатый ремень 14 приводит в поступательное движение блок считывания 15 элементов изображения. Электродвигатель 11 соединен с тахогенератором 16 для управления оборотами и преобразователем 17 угла в код. На приводном валу 18 электродвигателя 11 находится шкив 19 для зубчатого ремня 14. Зубчатый ремень 20 перемещается по двум другим шкивам 21, 22, из которых один размещен на валу передачи 23, выполненной в виде червячной передачи 24. Эта червячная передача 24 посредством гибкой муфты 25 связана с приводным ходовым винтом 26 блока считывания 15 элементов изображения. Последний посредством держателя 27 головки направляется по двум направляющим штангам 28, 29. Ходовой винт 26 пропущен через держатель 27 головки. Посредством смещения держателя 27 головки считывающая головка 30 перемещается по радиусу к центру над пластинкой 12 с изображением таким образом, что радиальная скорость перемещения пропорциональна 1/R, где R радиус элемента изображения.

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют способ управления при работе устройства 10 для считывания изображения. Через преобразователь 17 угла в код осуществляется управление генератора 31 скорости вращения, который через сервоусилитель 32 управляет электродвигателем 11, соединенным с тахогенератором 16. Преобразователь 17 угла в код, кроме того, соединен с генератором 33 разделения элементов изображения, который соединен с интегратором 34 и преобразователем 35 в цифровую форму. Посредством этого преобразователя 35 аналоговые измеренные величины с фотоэлектронного умножителя 36 преобразуются в цифровую информацию, соответствующую элементам 40 изображения, получаемым при спиральном считывании пластинки 12 с изображением, и через интерфейс 37 (фиг. 5) передаются для обработки в блок оценки 38. Работа устройства определяется блоком управления 39, причем три области управления: управление двигателем, управление и распределение элементов изображения и обработка сигналов могут производиться интегрированно. Принципиальные проблемы при считывании круглой пластинки по спирали и найденное для этого решение схематически представлены на фиг. 6-8. При считывании элементов изображения 40 с уменьшением радиуса уменьшается ширина элемента. По этой причине производят увеличение ширины элемента изображения с уменьшением радиуса, чтобы при уменьшающемся радиусе осуществлялось увеличение угла поворота (фиг. 5), который ограничивает ширину каждого элемента изображения 40. Отсюда получается, что с уменьшением радиус спиральной развертки используют элементы изображения различной величины 40 (фиг. 6).

В блоке оценки 38 затем по определенному алгоритму преобразуют спиральные элементы изображения в элементы изображения декартовой системы координат (фиг. 8), Вследствие инвариантности преобразования площадей такое преобразование достаточно произвести один раз, причем результаты могут быть занесены в таблицу и использоваться многократно.

На фиг. 9-11 показано изменение скорости подачи блока считывания 5 элементов изображения. Скорость подачи начинается с меньшего значения на периферии пластинки 12 и нарастает до максимума к центру 62 (фиг. 13) пластинки 12 с изображением. Головка 30 для считывания элементов изображения сначала подводится к пластинке 12 и с кратковременным повышением числа оборотов подводится к начальной точке 41. Из этой точки изменение числа оборотов осуществляется так, как показано на фиг. 10, пока головка 30 для считывания не достигнет области середины пластинки 12. Затем в устройстве 10 для считывания изображения изменяются направлением вращения электродвигателя 11, и головка 30 с высокой скоростью отводится с пластинки 12 обратно (фиг. 11). Одновременно засветкой может быть снято остаточное изображение с пластинки 12 с изображением.

За счет обратной пропорциональности скорости подачи радиусу для каждого элемента изображения 40 пластинки 12 можно получить постоянную скорость считывания. Так как фотоэлектронный умножитель 36 и служащий коллектором света параболический рефлектор 52 двигаются вместе с устройством, излучающим лазерный луч, то обеспечивается максимально возможное использование света, излучаемого с элемента изображения 40. Преимуществом также является применение двух лазерных источников света в сочетании с одной фокусирующей линзой 47, так как за этот счет при компактном выполнении считывающего устройства 10 значительно возрастает выходной световой сигнал при считывании. Полученные при спиральной развертке измеренные значения для элементов изображения 40 преобразуют в измеренные значения в декартовых координатах. При обработке сигналов посредством аппроксимации учитывают, что величина элементов изображения по пластинке 12 непостоянна, так как изменение радиусов между кольцами измерительной спирали сохраняется постоянным. Получаемая в этом устройстве информация представляет собой проинтегрированную интенсивность света в каждом элементе изображения 40. Целью является максимальное использование излучаемого с пластинки 12 света. Для интегрирования сигналов предпочтительно использовать интегратор со стробированием. Предварительный усилитель не используется, чтобы не допустить возрастания уровня фонового шума.

Также можно вместо использования аналогового управления электродвигателем 11 выполнить его в виде шагового двигателя. При этом требуется, чтобы не было потери шагов, и после произведенного ускоренного движения до начальных оборотов не было бы колебаний во всей системе. Шаговый двигатель при этом может управляться от кварцевого генератора постоянной или переменной последовательностью импульсов.

Оптическая схема блока считывания элементов изображения 15 представлена на фиг. 12. Устройство подвода лазерных лучей 42 имеет два лазера 43а, 43ь, свет от которых проходит через соответствующие диафрагмы 44. Далее лучи 45 лазеров проходят через фильтр 46, который может быть красным светофильтром например типа OC 590. Этот фильтр 46 не пропускает синие составляющие света. Проходящие через фильтр 46 лучи лазеров 45 фокусируются линзой 47. Фокусирующая линза 47 может иметь поверхностное покрытие для подавления отражений и предпочтительно выполнена с возможностью перемещения вдоль оси, чтобы можно было изменить размеры фокусируемого пятна. Выходящий из этой линзы 47 свет лазеров отклоняется посредством юстируемого зеркала с высоким коэффициентом отражения 48 и через отверстие в отражающем ультрафиолетовые лучи зеркала 50 и отверстие 51 рефлектора 52 направляется на пластину. Также возможно лазеры 43а, 43ь, диафрагмы 44, фильтр 46 и фокусирующую линзу 47 установить на раме 110 считывающего устройства 10 и лучи лазера 45 подводить через отклоняющее зеркало 53 блока считывания 15, или расположить их неподвижно на кожухе блока считывания 15.

Оптическое считывающее устройство 30а (фиг. 13) состоит из рефлектора 52, зеркала 50 и фотоэлектронного умножителя 36. Перед ним установлен оптический фильтр 54, который состоит из двух синих светофильтров 55, 56 например типа BG 12, BG 3. С помощью этого фильтра отфильтровывают красные компоненты света, отраженного от пластины 12. Внутренняя стенка рефлектора 52 предпочтительно полированная. Рефлектор 52 в сечении может быть параболическим, эллиптическим или даже цилиндрическим.

На фиг. 13-16 изображена еще одна форма исполнения блока считывания элементов изображения.

На фиг. 13 представлен блок считывания элементов изображения 115, а также пластинка 12 с изображением в виде сверху. Блок 115 имеет раму 60, которая может радиально перемещаться над пластинкой 12. На раме 60 расположено устройство подвода лазерных лучей 42 и оптическая считывающая головка 30. Посредством головки 30 в каждый момент времени считывается один элемент изображения 40 с пластинки 12. Пластинка 12 установлена с возможностью вращения. Посредством преобразователя 17 угла в код и выдаваемого им углового значения и числа переходов через нуль пластинки 12, на основе радиуса R элемента изображения 40 для постоянной скорости подачи можно получить измеряемые величины для фиксации места каждого элемента изображения 40 и подать их на блок оценки. В качестве лазеров могут применяться гелийнеоновые лазеры. Устройство подвода лазерных лучей 42 в рассматриваемом примере исполнения состоит из двух частей, причем между обеими частями производится отклонение света лазеров посредством двух зеркал 61.

На фиг. 14 показано устройство считывания элементов изображения 115 на виде сбоку в разрезе. Считывающая головка 30 блока считывания 115 содержит рефлектор 52. Как показано на фиг. 15, рефлектор 52 расположен в кожухе 52а, причем в вершине рефлектора 52ь имеется отверстие 51. Это отверстие 51 предусмотрено для пропускания света лазеров и прохождения света, излучаемого материалом пластинки под действием лазерного света, элемента изображения 40. Над рефлектором 52 находится зеркало 50, которое служит для отражения света от пластинки на фотоэлектронный умножитель 36. Перед фотоэлектронным умножителем 36 расположен оптический фильтр 54 с синими светофильтрами 55, 56. В зеркале 50 выполнено отверстие 49, служащее для пропускания лазерных лучей 45. Устройство подвода лазерных лучей 42 расположено над фотоэлектронным умножителем 36, но может также находится и сбоку. При боковом расположении можно уменьшить строительную высоту блока считывания элементов изображения 115. Устройство подвода лазерного луча 42 также и здесь предпочтительно получает свет от двух лазеров, лучи 45 которых подводятся через фильтр 46 и собирающую линзу 47, с помощью которой лучи фокусируются и посредством отклоняющего зеркала 48 пропускаются через отверстие 49.

На фиг. 16 схематично представлена еще одна форма выполнения устройства 10 для считывания изображения. Рама 70 блока считывания 115 при этом может смещаться относительно рамы держателя 110 посредством серводвигателя 71. Серводвигатель 71 связан с устройством управления 72, посредством которого задается закон скорости подачи считывающей головки 30 блока считывания 115 обратно пропорционально радиусу, определяемому по углу поворота (с блока 17) и по числу переходов через нуль (количество полных оборотов) пластинки 12, элемента изображения 40, над которым находится считывающая головка 30. Пластинка 12 находится на держателе пластинки 13, который расположен на приводном валу 18 электродвигателя привода 11, который укреплен на внешней раме 110 или кожухе 120. Устройство 17 кодирования угла посредством линии передачи измеренного значения 73 соединен с генератором 74 разделения элементов изображения. Он соединен с блоком оценки 38, выполненным в виде электрического вычислительного блока и соединенным с вычислителем 38а. Фотоэлектронный умножитель 36 через интегратор тока 75 также соединен с блоком оценки 38. С помощью этих элементов принятые считывающей головкой 3 световые сигналы преобразуются в цифровые сигналы и в конечном счете в цифровое изображение, воспроизводящее аналоговое изображение, имеющееся на пластинке 12. Генератор 74 разделения элементов изображения и токовый интегратор 75 могут быть также расположены в отдельном блоке, вынесенном из кожуха 120. Предпочтительно преобразователь 17 угла в код устанавливается на валу 18 электродвигателя 11, как это изображено на чертеже. При этом можно получить скорость вращения и текущее значение угла поворота v или можно получить их от генератора скорости вращения 31 и из импульсов преобразователя 17 угла в код. Профиль изменения скорости вращения, обратно пропорциональны радиусу R, зарегистрирован здесь в виде цифровой таблицы в блоке управления исполнительным двигателем 76 и сравнивается с фактической скоростью вращения с тахогенератора 16, причем с блока управления серводвигателем 77 выдается сигнал управления на приводной двигатель 11.

Изобретение относится к устройству для считывания изображения, используемому для считывания экспонированной рентгеновскими лучами пластинки посредством лазера. Технический результат заключается в повышении уровня выходного светового сигнала при одновременном обеспечении компактности конструкции. Устройство 10 для считывания изображения снабжено электродвигателем 11 для вращения держателя 13 пластинки 12 с изображением, который приводит в движение блок считывания 15 элементов изображения. Блок считывания 15 связан через направляющие штанги 28, 29, гибкую муфту 25, червячную передачу 24 и зубчатую ременную передачу 14, 19, 20, 21, 22 с валом 18 электродвигателя 11. С блоком считывания 15 элементов изображения оптически связаны два лазера. В устройство введены преобразователь 17 угла поворота в код, соединенный с ним генератор 33 разделения элементов изображения, блок управления 39. Блок считывания 15 элементов изображения установлен с возможностью перемещения над пластинкой 12 с изображением с одинаковой тангенциальной скоростью считывания элементов изображения. 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство для считывания изображения, содержащее блок считывания элементов изображения, оптически связанный с круглой пластинкой с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, при этом круглая пластинка с элементами изображения, экспонированная рентгеновскими лучами, расположена на держателе, который связан с электродвигателем, а блок считывания элементов изображения связан через соединенные последовательно держатели блока считывания элементов изображения, направляющие штанги, гибкую муфту, червячную передачу и зубчатую ременную передачу с валом электродвигателя, два лазера, связанные оптически с блоком считывания элементов изображения, содержащим фотоэлектронный умножитель, выход которого подключен к входу блока обработки сигнала, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные преобразователь угла поворота и код и генератор разделения элементов изображения, блок управления электродвигателем, первый выход которого и вход подключены соответственно к электродвигателю и выходу преобразователя угла поворота в код, при этом блок считывания элементов изображения установлен с возможностью перемещения над пластинкой с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, с одинаковой тангенциальной скоростью считывания элементов изображения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок считывания элементов изображения выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении над круглой пластинкой с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, со скоростью, обратно пропорциональной радиусу элемента изображения. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что круглая пластинка с элементами изображения, экспонированная рентгеновскими лучами, установлена с возможностью вращения с угловой скоростью, обратно пропорциональной радиусу элемента изображения. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок считывания элементов изображения связан с серводвигателем, вход которого подключен к выходу блока управления. 5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что блок считывания элементов изображения содержит фокусирующую линзу, оптически связанную через оптический фильтр с двумя лазерами. 6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что выход фотоэлектронного умножителя подключен к входу интегратора тока и к входу генератора разделения элементов изображения. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок считывания элементов изображения содержит дефлектор. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель круглой пластинки с элементами изображения, экспонированной рентгеновскими лучами, связан с преобразователем угла поворота в код. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электродвигатель связан с тахогенератором и генератором скорости вращения. 10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что вход генератора разделения элементов изображения подключен к выходу преобразователя угла поворота в код. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал электродвигателя связан с приводными ходовыми винтами направляющих штанг. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок считывания элементов изображения содержит оптическую головку, которая содержит рефлектор, в вершине которого выполнено отверстие, при этом в оптической головке расположено зеркало с отверстием, оптически связанное с фотоэлектронным умножителем и рефлектором. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рефлектор в сечении имеет параболическую форму. 14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что перед фотоэлектронным умножителем расположен оптический фильтр. 15. Устройство по п.5, отличающееся тем, что фокусирующая линза установлена с возможностью перемещения в осевом направлении луча лазерного света. 16. Устройство по п.5, отличающееся тем, что по ходу излучения лазера за фокусирующей линзой расположено зеркало.