具有帶稜鏡的視圖選擇器的x射線斷層攝影系統的製作方法

2023-09-16 09:41:55

專利名稱：具有帶稜鏡的視圖選擇器的x射線斷層攝影系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於獲取測試物體的斷層圖像的X射線斷層攝影系統，其可對肉眼無法觀察的測試物體的內部進行檢測。
在工業產品的製造過程中，為了確定產品是否合格，通常施行各種不同性質的檢測。在這些檢測中，X射線斷層攝影系統用來檢測難於用肉眼觀察的一定內部區域，例如安裝在印刷電路板上的電子元件的釺焊連接部分等。
下面介紹現有技術X射線斷層攝影系統的結構和操作。
如

圖1所示，X射線斷層攝影系統1包括平臺10，X-射線源20，圖像放大器30，視圖選擇器40和照相機50。從X-射線源20發射出來的X-射線以預定的速度沿X-射線源20的圓周轉動。該轉動的X-射線透射穿過裝載在平臺10上測試物體E。透射穿過測試物體E的X-射線在圖像投射平面32上產生圖像。
此時，由於轉動的X-射線是從不同位置放射出的，如圖2所示，圖像被投射在圖像投射平面32的不同部分上。圖像投射平面32的各個部分上的圖像彼此疊加，就得到了斷層的圖像。
通常，由於X-射線沿X-射線源20的圓周轉動，透射穿過物體E的圖像會在圖像投射平面上沿圓周方向轉動。因此，圖像被視圖選擇器40依次選中並被接收到照相機50中。
上述視圖選擇器40通過一對反射鏡裝置從圖像投射平面32的各個區域將圖像引導入照相機50中。美國專利No.4,926,452和No.5,594,770公開了這類視圖選擇器的典型實例。
如圖3所示，根據美國專利No.4,926,452公開的視圖選擇器，一對彼此相對的反射鏡42』和44』與沿圖像投射平面32的圓周方向轉動的圖像一起轉動，以便將圖像引導入照相機50中。這裡，反射鏡42』和44』以及圖像以相同的速度一起轉動。同時，圖4示出了美國專利No.5,594,770的視圖選擇器，其中一對反射鏡42」和44」以下述方式設置在圖像放大器的下方，即反射鏡42」和44」可以分別繞X軸和Y軸轉動。因此，當圖像在設置在圖像放大器的圖像投射平面32上移動時，反射鏡42」和44」繞X和Y軸轉動，以便選擇一定區域的圖像。由此，通過位於圖像投射平面32上的圖像在反射鏡42」和44」上依次被反射，這些圖像就被依次接收到照相機中。圖4中的附圖標記43」和45」表示用來轉動反射鏡42」和44」的電機。
但是，根據美國專利No.4,926,452的視圖選擇器，該視圖選擇器僅當圖像在圖像投射平面的圓周方向運動時才起作用。而且，該專利的視圖選擇器還具有缺陷，即圖像放大器的中心部分上的圖像很難得到。根據美國專利No.5594770的視圖選擇器可能產生圖像變形，這是因為對應於圖像的不同位置X-射線的入射角度在不斷變化。
本發明的目的是提供一種X射線斷層攝影系統，能夠獲得投射在圖像投射平面任意位置上的任何圖像並且保證不發生變形。
本發明的上述目的是這樣實現的，即提供一種X射線斷層攝影系統，包括平臺，X-射線源，圖像放大器，視圖選擇器和照相機。視圖選擇器具有折射光線的稜鏡，和將稜鏡調整到使圖像放大器圖像投射平面上一定區域內的圖像可被照相機接收的位置上的調整部分。
調整部分包括沿圖像放大器圓周方向轉動稜鏡的第一電機，和在相對域圖像放大器徑向垂直的方向上轉動稜鏡的第二電機。由此，可將反射鏡設置在稜鏡的與圖像放大器的中心部分相對應的位置上，以便將圖像放大器中心部分上的圖像折射入另外一個照相機中。
或者，可以在圖像放大器的下方設置一對可分別繞X軸和Y軸轉動的稜鏡。作為調整裝置的一對電機驅動稜鏡繞X軸和Y軸轉動。
通過下述參照附圖對優選實施例進行的詳細描述，本發明的上述目的和優點將更為明顯，其中圖1是示出傳統X射線斷層攝影系統結構的透視圖；圖2示出傳統X射線斷層攝影系統，其中斷層圖像的位置變化對應X-射線放射位置；圖3是在傳統X射線斷層攝影系統中採用的視圖選擇器實例的示意圖；圖4是在傳統X射線斷層攝影系統中採用的視圖選擇器的另一實例的示意圖；圖5是解釋本發明視圖選擇器中採用的稜鏡的工作原理的示意圖6是根據本發明第一優選實施例的視圖選擇器的示意性透視圖；圖7A是示出根據本發明第一優選實施例的視圖選擇器操作的示意圖；圖7B是示出根據本發明第一優選實施例的視圖選擇器獲取位於圖像投射平面中心部分的圖像的方法的示意圖；圖7C是示出根據本發明第一優選實施例的視圖選擇器獲取位於圖像投射平面中心部分的圖像的另一方法的示意圖；和圖8是示出根據本發明第二優選實施例的視圖選擇器的示意性透視圖。
圖1中示出了本發明的與相關技術結構相類似的X射線斷層攝影系統。具體說，本發明的X射線斷層攝影系統包括裝載有測試物體E的平臺10，用於對裝載在平臺10上的物體E放射X-射線的X-射線源20，將透射穿過物體E的X-射線轉換成可視圖像的放大器30，用來對圖像投射平面32的一定區域進行選擇的視圖選擇器40，以及用來獲取視圖選擇器所選擇的圖像的照相機50。從X-射線源20放射出的X-射線透射穿過裝載在平臺10上的物體E後，在投射到圖像投射平面32上之前被轉換成可視圖像。然後，視圖選擇器選擇圖像放大器30的圖像投射平面的一定區域。由此，位於選中區域內的圖像被接收到照相機50中。(下面，相同的元件用相同的附圖標記表示。)本發明的獨特方面涉及視圖選擇器。就是說，與相關技術中的視圖選擇器(其採用反射光線的反射鏡)不同，本發明的視圖選擇器40』包括稜鏡110，該稜鏡110可折射光線，以便對圖像投射平面32的一定區域進行選擇。
眾所周知，稜鏡110折射了光線，從而改變了光路。因此，如圖5所示，在透射穿過稜鏡110時，稜鏡1 10上的入射光線被折射到位置P』，其離開原始光線入射點P的寬度為X，以便使光線被接收到照相機50中。
下面詳細描述本發明的第一優選實施例。
如圖6所示，根據本發明第一優選實施例的X射線斷層攝影系統的視圖選擇器40』包括折射率為預定值的稜鏡122，用於在放大器30的圖像投射平面32的圓周方向上(即繞Z軸)轉動稜鏡122的第一電機(未示出)，以及繞與Z軸相垂直延伸的L軸(即相對於圖像投射平面32的徑向方向垂直的方向)轉動稜鏡122的第二電機124。
因此，第一電機驅動稜鏡122關於Z軸轉動(圖5)，從而使稜鏡在圓周方向以與投射在圖像放大器的圖像投射平面32上的圖像相同的速度轉動。結果，投射在圖像投射平面32上的、並以與X-射線被折射的水平距離相對應的半徑作圓周轉動的投射圖像被依次地接收到照相機50中。另外，如圖7A所示，通過用電機調整稜鏡122傾斜的角度，可以改變X-射線的折射距離X。由此，可以簡便地得到在各個圓周上作圓周運動的所有圖像。由於採用了稜鏡122，被照相機50接收的圖像的光軸與照相機50呈垂直關係，從而可以防止圖像變形。
此外，不但可以得到位於圖像投射平面的圓周的圖像，而且可以得到位於圖像投射平面中心部分的圖像。就是說，通過將稜鏡122轉動到如圖7B所示的水平位置，光線被折射的距離X為零。由此，光線不被折射，而是直接透射穿過稜鏡122，進而圖像投射平面32中心位置的未變形圖像就被接收到照相機50中。
如圖7C所示，在稜鏡122的一側形成的反射鏡部分123是另外一種獲取圖像投射平面32的中心位置上的圖像的方法。反射鏡部分123與照相機50位於同一軸線上。另外一個照相機52設置在由反射鏡部分123反射的光線可以到達的位置上。由此，圖像投射平面32的中心位置上的圖像被反射鏡部分123反射，並被接收到另外一個照相機52中。
同時，圖8是示出根據本發明的第二優選實施例的視圖選擇器結構。根據第二優選實施例，採用了一對稜鏡132和134。具體說，稜鏡132和134彼此平行地設置在圖像投射平面32和照相機50之間。稜鏡132和134分別繞Y軸132a和X軸134a轉動，其轉動的角度分別由與各個稜鏡132和134的轉動軸相連的電機調整(未示出)。上稜鏡132相對X軸改變光路，而下稜鏡134相對Y軸改變光路。
由此，通過稜鏡132和134彼此垂直地轉動，稜鏡132和134各自傾斜的角度可以進行調整，結果圖像投射平面32上任何區域內的圖像都可以被接收到照相機50中。
如上所述，根據本發明，通過調整稜鏡的位置，使圖像投射平面32上所有區域內的圖像都可以得到。另外，由於被接收到照相機50內的圖像的光軸與照相機50相垂直，所以防止了圖像變形。
雖然參照優選實施例對本發明進行了詳細描述，本領域的技術人員應該理解的是，在不背離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的條件下，可以對形式和細節進行改動。
權利要求
1.一種X射線斷層攝影系統，包括支承測試物體的平臺；向裝載在平臺上的測試物體放射X-射線的X-射線源，X-射線可從同一平面的不同位置放射出；用於將透射穿過測試物體的X-射線圖像轉換成可視圖像的圖像放大器，圖像放大器限定了圖像投射平面；圖像選擇器；用於獲取選中區域的圖像的照相機，其特徵在於，所述圖像選擇器包括稜鏡和與稜鏡相連的調整機構，所述稜鏡用於接收和折射來自圖像放大器的光線，所述調整機構用於將稜鏡調整到可以選中圖像投射平面上一定區域的圖像的位置上。
2.如權利要求1所述的X射線斷層攝影系統，其特徵在於，可視圖像沿具有幾何中心的圓周路徑從圖像放大器射出，調整機構包括用於繞與幾何中心重合的第一軸轉動所述稜鏡的第一電機，和用於繞大致垂直第一軸延伸的第二軸轉動所述稜鏡的第二電機。
3.如權利要求2所述的X射線斷層攝影系統，其特徵在於，照相機包括第一照相機，還包括第二照相機，以及設置在所述稜鏡上與第一軸交叉的中心位置上的反射鏡，所述反射鏡用於將圖像反射到第二照相機中。
4.如權利要求2所述的X射線斷層攝影系統，其特徵在於，稜鏡包括第一稜鏡，以及設置在第一稜鏡下方的第二稜鏡，第二稜鏡能繞垂直於第一和第二軸的延伸的第三軸轉動。
全文摘要
一種X射線斷層攝影系統包括平臺、X－射線源、圖像放大器、視圖選擇器和照相機。視圖選擇器包括稜鏡和用來將稜鏡調整到使圖像放大器圖像投射平面上一定區域的圖像可被照相機接收的位置上的調整部分。調整部分包括沿圖像放大器圓周方向轉動稜鏡的第一電機,和在垂直於圖像放大器徑向的方向上轉動稜鏡的第二電機。故可以圖像投射平面上任意區域的圖像。且由於照相機接收的圖像的光軸與照相機垂直而不會發生圖像變形。
文檔編號G01N23/02GK1249446SQ9910494
公開日2000年4月5日 申請日期1999年4月6日 優先權日1998年9月30日
發明者金亨哲, 卞鍾垠, 金晉永, 金昌孝, 趙滎錫, 高國原, 盧榮俊 申請人:三星電子株式會社