一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置的製作方法
2023-05-14 21:45:01 1
專利名稱：一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機斷層掃描成像技術領域，尤其涉及一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置。
背景技術：
目前，在螺旋計算機斷層掃描成像系統中，如何將作旋轉運動的探測器(旋轉體) 採集到的數據快速可靠地傳輸到旋轉體外部的圖像處理單元(固定體)是很重要的問題，早期CT (Computer Tomography)中信號傳輸是利用電纜完成的，但是電纜的有限長度限制了掃描的連續性和速度。滑環技術的出現解決了上述問題，使掃描系統可以連續旋轉，極大地提升了掃描速度，傳統的接觸式滑環在高速旋轉過程中，電刷與滑環緊密接觸，這樣會導致電刷的磨損，產生很多粉塵顆粒，從而影響數據傳輸的準確性以及電刷的壽命。此外，由於旋轉體在旋轉過程中電刷和導電環之間的接觸電阻電阻值在不斷變化，這種變化會產生較大信號噪聲，從而降低數據傳輸的可靠性，數據傳輸速率也會大幅降低；最後，在高壓環境下，旋轉體與固定結構之間高壓放電會給系統帶來更大的噪聲。隨著CT技術的發展，系統的數據傳輸量越來越大，對數據的傳輸速率及精度也有了更高的要求，採用碳刷滑環方法實現數據高速傳輸變得越來越困難，面對這個問題，國外的一些CT製造廠商提出了用無線電容耦合的方式來代替碳刷滑環方式，通過非接觸式方式快速地傳輸探測器輸出信號，降低滑環設計的複雜性和加工成本。但是由於無線電容耦合方式採用電磁場來傳遞信號，極易受到外界電壓、電流、和電磁場的影響，因此在高速、大數據量傳輸方面受到很大限制和影響。因此，如何方便、快速地將旋轉體上探測器所採集到的大量數據穩定、可靠傳輸到旋轉體外的固定體上是現有技術需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，能夠實現數據由旋轉體向固定體的可靠傳輸，並使數據傳輸過程更加的穩定、 提高數據傳輸速率。本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，所述數據傳輸裝置包括設置在計算機斷層掃描成像設備的旋轉體上的光發射模塊，用於將所述旋轉體在旋轉過程中掃描採集到的數據信息轉化為光信號，並向與旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號；設置在所述計算機斷層掃描成像設備的固定體上的光反射模塊和光接收模塊，其中
所述光反射模塊為旋轉橢球反射面,且該旋轉橢球反射面的第一焦點位於旋轉體旋轉軸上選定的固定點處，第二焦點位於所述光接收模塊處，該旋轉橢球反射面的寬度能完全反射全部光束；所述光接收模塊位於所述旋轉橢球反射面的第二焦點位置，用於接收通過所述光反射模塊反射來的光信號。所述旋轉橢球反射面由橢球內表面實現。所述光反射模塊進一步為多個旋轉橢球反射面，所述多個旋轉橢球反射面在圓周上均勻的相鄰連接安裝，且所述多個旋轉橢球反射面的每一個反射面均對應有一個光接收模塊。所述多個旋轉橢球反射面進一步為四個旋轉橢球反射面，該四個旋轉橢球反射面將圓周劃分為90度角的四個區域，其中當所述光發射模塊隨旋轉·體旋轉到相應角度的區域時，由該相應角度的區域所對應的光接收模塊來接收光信號。所述光反射模塊進一步包含1-2個旋轉橢球反射面，形成非連續反射面信號傳輸，其中當所述光發射模塊隨旋轉體旋轉到某一旋轉橢球反射面的反射範圍時，該光發射模塊向與所述旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號，並由該旋轉橢球反射面所對應的光接收模塊來接收通過該旋轉橢球反射面反射來的光信號；當所述光發射模塊隨所述旋轉體旋轉到所有旋轉橢球反射面的反射範圍之外時，該光發射模塊停止發射光信號。所述光發射模塊進一步在旋轉體上設置有多個，且具有多傳輸通道。所述數據傳輸裝置進一步採用多個光發射模塊對應一個光接收模塊，並通過門控信號控制所述多個光發射模塊發射光信號的發出時間，使所述光接收模塊接收光信號的角度範圍在預設的範圍內。根據所述光接收模塊接收光信號的角度範圍，使所述光反射模塊的旋轉橢球反射面限定在該角度範圍內，組成多段非連續的旋轉橢球反射面。所述光發射模塊由電光轉換單元和聚焦透鏡組成，該電光轉換單元為半導體雷射二極體；所述光接收模塊由聚集透鏡和光電轉換單元組成，該光電轉換單元為光電二極體。由上述本發明提供的技術方案可以看出，所述數據傳輸裝置包括設置在計算機斷層掃描成像設備的旋轉體上的光發射模塊，用於將所述旋轉體在旋轉過程中掃描採集到的數據信息轉化為光信號，並向與旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號；設置在所述計算機斷層掃描成像設備的固定體上的光反射模塊和光接收模塊，其中所述光反射模塊為旋轉橢球反射面，且該旋轉橢球反射面的第一焦點位於旋轉體旋轉軸上，第二焦點位於光接收模塊位置，該旋轉橢球反射面的寬度能完全反射全部光束；所述光接收模塊位於所述旋轉橢球反射面焦點位置，用於接收通過所述光反射模塊反射來的光信號。通過該數據傳輸裝置能夠實現數據由旋轉體向固定體的可靠傳輸，並使數據傳輸過程更加的穩定、數據傳輸速率更快。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發明實施例提供的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例所舉出的實例中光反射模塊為四個旋轉橢球反射面的傳輸結構示意圖；圖3為本發明實施例所提供的數據傳輸接收角度過大解決方案結構示意圖；圖4為本發明實施例所提供的非連續旋轉橢球反射面解決方案結構示意圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。旋轉橢球面具有如下反射原理旋轉橢球面上任意一點到兩個焦點的距離之和為固定值；通過旋轉橢球面的第一焦點的光線經橢圓內表面反射後一定經過第二焦點。本發明實施例利用上述旋轉橢球面反射原理將由旋轉體上軸心方向對外發出的光信號匯聚至軸心外固定點處，下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述，如圖I所示為本發明實施例提供的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置的結構示意圖，圖I的數據傳輸裝置包括光發射模塊1，光反射模塊2和光接收模塊3，其中設置在計算機斷層掃描成像設備的旋轉體4上的光發射模塊1，用於將所述旋轉體4在旋轉過程中掃描採集到的數據信息轉化為光信號，並向與旋轉體4旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號；設置在所述計算機斷層掃描成像設備的固定體上的光反射模塊2和光接收模塊 3，其中所述光反射模塊2為旋轉橢球反射面,且該旋轉橢球反射面的第一焦點5位於旋轉體4旋轉軸上某固定點處，第二焦點位於光接收模塊處，該旋轉橢球反射面的寬度能完全反射全部光束；所述光接收模塊3位於所述光反射模塊的旋轉橢球反射面的焦點位置，根據上述旋轉橢球面的反射 原理，光發射模塊I發射光線的反向延長線與旋轉體旋轉軸交於某固定點，且該點為旋轉橢球反射面的第一焦點，而光接收模塊3位於旋轉橢球反射面的第二焦點，故該光接收模塊3就可以接收到通過所述光反射模塊反射來的光信號，且在光發射模塊I旋轉到不同角度時，發送到光接收模塊3的光信號的光路也是等長的，使傳輸更加穩定。在具體實現過程中，上述的旋轉橢球反射面也可以由一般橢球內表面來實現，如圖I中的標號6為橢球內表面實現方式不意,該實施例中選取的是橢球內表面的某一切面， 光發射模塊的反向延長線穿過位於旋轉體旋轉軸上的、該橢球內表面切面的第一焦點，光接收模塊位於該橢球內表面切面的第二焦點處，從而光接收模塊就可以接收到通過該橢球內表面反射來的光信號，該橢球內表面的實現方式適用範圍更廣。上述的光發射模塊可以由電光轉換單元和聚焦透鏡組成，該電光轉換單元為半導體雷射二極體；上述的光接收模塊可以由聚集透鏡和光電轉換單元組成，該光電轉換單元為光電二極體，在光接收模塊上安裝聚焦透鏡是為了匯聚光反射模塊的反射面所反射的光束，使其聚焦後的光束面積小於光電轉換單元的有效面積，有效保證光信號的接收。
在具體實現過程中，上述的光反射模塊進一步為多個旋轉橢球反射面，所述多個旋轉橢球反射面在圓周上均勻的相鄰連接安裝，且所述多個旋轉橢球反射面的每一個反射面均對應有一個光接收模塊。舉例來說，若多個旋轉橢球反射面進一步為四個旋轉橢球反射面，該四個旋轉橢球反射面在圓周上均勻的相鄰連接，將圓周劃分為90度角的四個區域，如圖2所示為本發明實施例所舉出的實例中光反射模塊為四個旋轉橢球反射面的傳輸結構示意圖，圖2中當所述光發射模塊I隨旋轉體旋轉到相應角度的區域時，由該相應角度的區域所對應的光接收模塊來接收光信號，具體來說當光發射模塊I位於0° "90°時，由對應的光接收模塊Dl來接收數據；當光發射模塊I位於90° 180°時，由對應的光接收模塊D2來接收數據；當光發射模塊I位於180° 270°時，由對應的光接收模塊D3來接收數據；當光發射模塊I位於270° 360° (0° )時，由對應的光接收模塊D4來接收數據。另外，在具體實現中，還存在光接收模塊接收光信號角度變化太大的問題，影響光信號接收的質量，例如在上述圖2中當光發射模塊位於0°或90°角附近時，光接收模塊接收光信號角度就會過大。在本發明實施例中，進一步可以採用多個光發射模塊對應一個光接收模塊，並通過門控信號控制所述多個光發射模塊發射光信號的發出時間，使所述光接收模塊接收光信號的角度範圍在預設的範圍內。如圖3所示為本發明實施例所提供的數據傳輸接收角度過大解決方案結構示意圖，圖3中採用光發射模塊數目是光接收模塊的2倍，該實施例中光接收模塊為4個，則光發射模塊為8個，且均勻分布於旋轉體上，通過控制光發射模塊發送光信號的時間來保證光接收模塊接收光信號的角度範圍在預設範圍內，該實施例中預設的理想角度接收範圍是45 度，如圖3所示光接收模塊Dl僅接收位於22. 5°飛7. 5°間光發射模塊發出的數據信號；光接收模塊D2僅接收位於112.5° 157. 5°間光發射模塊發出的數據信號；光接收模塊D3 僅接收位於202.5° 247.5°間光發射模塊發出的數據信號；光接收模塊D4僅接收位於 292.5° 337. 5°間光發射模塊發出的數據信號。這樣在上述角度之外的光發射模塊就不需要發射光信號，解決了接收光信號角度變化太大的問題。在上述實例中，由於光反射模塊的部分鏡面並沒有用於反射光信號，因此光反射模塊的旋轉橢球面可以不採用相鄰連接的安裝方式，而可以根據所述光接收模塊接收光信號的角度範圍，使所述光反射模塊的旋轉橢球反射面限定在該角度範圍內，組成多段非連續的旋轉橢球反射面，如圖4所示為本發明實施例所提供的非連續旋轉橢球反射面解決方案結構示意圖，圖4中根據所述光接收模塊接收光信號的角度範圍，在本實施例中可設定為45度角，只保留位於該角度範圍內的旋轉橢球反射面，其他的部分可去除，從而組成多段非連續的旋轉橢球反射面，這樣進一步節省了材料，使結構更加簡潔。另外，在具體實現過程中，光反射模塊還可以只包含1-2個旋轉橢球反射面，從而形成非連續反射面信號傳輸，具體來說，當所述光發射模塊隨旋轉體旋轉到某一旋轉橢球反射面的反射範圍時，該光發射模塊向與所述旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號，並由該旋轉橢球反射面所對應的光接收模塊來接收通過該旋轉橢球反射面反射來的光信號；當所述光發射模塊隨所述旋轉體旋轉到所有旋轉橢球反射面的反射範圍之外時，該光發射模塊停止發射光信號，從而優化了光反射模塊的結構，使其更加簡單。通過上述數據傳輸裝置的結構，就能夠實現數據由旋轉體向固定體的可靠傳輸， 並使數據傳輸過程更加的穩定、數據傳輸速率更快。進一步的，光發射模塊還可以在旋轉體上設置多個，或具有多傳輸通道。具體來說，為了提高數據傳輸的穩定性，可以通過增加通道數目，降低單個通道傳輸速率的方法來實現大數據量穩定傳輸，即多點發射和多點接收的方式，在具體實現中也可以將兩種結構結合在一起使用，即多點多通道的傳輸結構，從而大大提高數據傳輸速度。綜上所述，該數據傳輸裝置由於採用旋轉橢球鏡面反射，結構簡單實用；且光路等長，數據傳輸穩定可靠，從而實現了數據由旋轉體向固定體的可靠傳輸，使數據傳輸過程更加的穩定、數據傳輸速率更快。·以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述數據傳輸裝置包括設置在計算機斷層掃描成像設備的旋轉體上的光發射模塊，用於將所述旋轉體在旋轉過程中掃描採集到的數據信息轉化為光信號，並向與旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號；設置在所述計算機斷層掃描成像設備的固定體上的光反射模塊和光接收模塊，其中所述光反射模塊為旋轉橢球反射面，且該旋轉橢球反射面的第一焦點位於旋轉體旋轉軸上選定的固定點處，第二焦點位於所述光接收模塊處，該旋轉橢球反射面的寬度能完全反射全部光束；所述光接收模塊位於所述旋轉橢球反射面的第二焦點位置，用於接收通過所述光反射模塊反射來的光信號。
2.根據權利要求I所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述旋轉橢球反射面由橢球內表面實現。
3.根據權利要求I所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述光反射模塊進一步為多個旋轉橢球反射面，所述多個旋轉橢球反射面在圓周上均勻的相鄰連接安裝，且所述多個旋轉橢球反射面的每一個反射面均對應有一個光接收模塊。
4.根據權利要求3所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述多個旋轉橢球反射面進一步為四個旋轉橢球反射面，該四個旋轉橢球反射面將圓周劃分為90度角的四個區域，其中當所述光發射模塊隨旋轉體旋轉到相應角度的區域時，由該相應角度的區域所對應的光接收模塊來接收光信號。
5.根據權利要求I所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述光反射模塊進一步包含1-2個旋轉橢球反射面，形成非連續反射面信號傳輸，其中當所述光發射模塊隨旋轉體旋轉到某一旋轉橢球反射面的反射範圍時，該光發射模塊向與所述旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號，並由該旋轉橢球反射面所對應的光接收模塊來接收通過該旋轉橢球反射面反射來的光信號；當所述光發射模塊隨所述旋轉體旋轉到所有旋轉橢球反射面的反射範圍之外時，該光發射模塊停止發射光信號。
6.根據權利要求I所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述光發射模塊進一步在旋轉體上設置有多個，且具有多傳輸通道。
7.根據權利要求I所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述數據傳輸裝置進一步採用多個光發射模塊對應一個光接收模塊，並通過門控信號控制所述多個光發射模塊發射光信號的發出時間，使所述光接收模塊接收光信號的角度範圍在預設的範圍內。
8.根據權利要求7所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，根據所述光接收模塊接收光信號的角度範圍，使所述光反射模塊的旋轉橢球反射面限定在該角度範圍內，組成多段非連續的旋轉橢球反射面。
9.根據權利要求1-6其中之一所述的計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置，其特徵在於，所述光發射模塊由電光轉換單元和聚焦透鏡組成，該電光轉換單元為半導體雷射二極體； 所述光接收模塊由聚集透鏡和光電轉換單元組成，該光電轉換單元為光電二極體。
全文摘要
本發明實施例公開了一種計算機斷層掃描成像設備中基於旋轉橢球面反射的數據傳輸裝置。所述數據傳輸裝置包括設置在計算機斷層掃描成像設備的旋轉體上的光發射模塊，用於將所述旋轉體在旋轉過程中掃描採集到的數據信息轉化為光信號，並向與旋轉體旋轉軸上某固定點連線的反方向上發射光信號；設置在所述計算機斷層掃描成像設備的固定體上的光反射模塊和光接收模塊，所述光反射模塊為旋轉橢球反射面；所述光接收模塊位於所述旋轉橢球反射面焦點位置。通過該數據傳輸裝置能夠實現數據由旋轉體向固定體的可靠傳輸，並使數據傳輸過程更加的穩定、數據傳輸速率更快。
文檔編號G06T11/00GK102723993SQ201210167600
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者豐寶桐, 孫芸華, 李國仁, 李曉輝, 杜垚垚, 燕新強, 王培林, 胡婷婷, 胡選侯, 魏書軍, 魏存峰, 魏龍 申請人:中國科學院高能物理研究所