DE69328455T2

DE69328455T2 - Fiberoptischer Abtaster für eine Phosphoreszenzbildspeicherplatte

Info

Publication number: DE69328455T2
Application number: DE1993628455
Authority: DE
Inventors: David M. Heffelfinger
Original assignee: Bio Rad Laboratories Inc
Current assignee: Bio Rad Laboratories Inc
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2013-03-02
Also published as: EP0559118A1; EP0559118B1; CA2090717A1; DE69328455D1; JPH0651234A; JP2719084B2

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen optische Abtastvorrichtungen, und insbesondere Einrichtungen und Verfahren, die nützlich zum Abtasten von Speicher-Phosphor-Bildplatten sind.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Das US-Patent US-A-4 500 204 beschreibt eine lithographische und Bild-Aufnahmeeinrichtung vom Abtast-Typ zum Abtasten eines vorgegebenen Objekts. Das Objekt dieses Systems umfaßt zwei entsprechende Linsen, d. h. eine Objektivlinse und eine Kondensorlinse, die durch ein Luftvolumen getrennt sind. Wegen der Reflexionsverluste, die an jeder Diskontinuität auftreten, wo sich der Brechungsindex ändert, führt der Aufbau dieses optischen Systems zu beträchtlichen Brechungsverlusten. Die relativ große Entfernung, die das Licht zwischen der Objektivlinse und der Kondensorlinse zurücklegen muß, verursacht zusätzlich Streuungs- und Absorptionsverluste.
In der EP-A-0 354 882 ist ein faseroptischer Vibrationssensor beschrieben, der zwei optische Glasfasern umfaßt, die in Mikrolinsen enden. Der Strahl, der die Linse verläßt, divergiert, was zu einer relativ niedrigen Auflösung führt.
Das US-Patent 3,940,608 beschreibt eine faseroptische Verschiebungsmeßvorrichtung, die aus einem faseroptischen Bündel besteht, das an eine Linseneinrichtung gekoppelt ist. Das faseroptische Bündel umfaßt Sende- und Empfangsglasfasern, die vorzugsweise zusammen in einer zufälligen Glasfasergeometrie an dem distalen Ende vorzugsweise gebündelt sind und die an dem proximalen Ende getrennt sind. Die Linseneinrichtung ist an das distale Ende des faseroptischen Bündels gekoppelt und besteht aus vier Paaren von Linsen. Jedes Paar von Linsen ist von dem benachbarten Paar durch ein Luftvolumen getrennt. Die Endfläche des faseroptischen Bündels ist in der Trennebene der Linseneinrichtung positioniert, und ein teilweise reflektives Zielobjekt ist in der konjugierten Trennebene der Linseneinrichtung positioniert.
Phosphore emittieren Lichtenergie auf eine Belichtung mit einer anderen Strahlungsenergie hin (Phosphoreszenz). Phosphore absorbieren Strahlungsenergie, die Elektronen in dem Phosphor in höhere Energiezustände anregt. Die höheren Energiezustände sind instabil, und die Phosphorelektronen fallen in einen niedrigeren Energiezustand zurück, wobei sie die Energiedifferenz als Licht emittieren. Typischerweise weist das emittierte Licht eine unterschiedliche Wellenlänge als die Strahlungsenergie auf, die die Phosphoreszenz induziert.
Phosphore haben viele Verwendungen, z. B. Fernsehbild- Kathodenstrahlröhren. Speicherphosphore weisen jedoch ausgeprägte Eigenschaften auf, die sie in hohem Maße wünschenswert als Detektoren von Licht und anderen Formen von Strahlung ma chen. Speicherphosphore bleiben in einem angeregten Zustand für sehr lange Zeitskalen. Während Phosphore im allgemeinen in ihren Grundzustand nach einer Anregung in ungefähr wenigen Tausendstel oder Hundertstel einer Sekunde relaxieren, behalten Speicherphosphore einen angeregten Zustand für Tage oder sogar Wochen. Diese Eigenschaft wird in dieser Anmeldung als Retention bezeichnet. Beispielsweise sind Speicherphosphore patentiert und hergestellt worden, welche eine Retention von bis zu 75% in einer 24-Stunden-Periode aufweisen, wenn sie Proben ausgesetzt waren, die mit ³²P markiert sind, einem radioaktiven Isotop.
Speicherphosphore behalten ein latentes Bild, wenn sie einem zweidimensionalen Strahlungsmuster ausgesetzt sind, analog zu einem Film. Speicherphosphore erfordern jedoch keine Entwicklung. In Speicherphosphoren wird das latente Bild erhalten, indem der Speicherphosphor mit einem Abtastlichtstrahl ausgelesen wird. Der Auslesestrahl erzeugt eine Emission von dem Speicherphosphor. Die Farbe der Emission ist unterschiedlich von der Auslesefarbe. Die Intensität der Emission ist proportional zu dem Grad der lokalisierten Strahlungsbelichtung, die durch den Speicherphosphor behalten wird.
Speicherphosphore weisen einen sehr hohen Quantenwirkungsgrad auf, wenn sie einigen Typen von Strahlung ausgesetzt sind, und sind so als ein Speichermedium gewünscht. Speicherphosphore sind als Detektoren von radioaktiv markierten biologischen Proben vorgeschlagen worden. Speicherphosphore sind auch als optische Informationsspeichereinrichtungen und optische Matrixprozessoren vorgeschlagen worden.
Verschiedene Einrichtungen zum Abtasten von reflektiertem und phosphoreszierendem Licht sind beschrieben worden. Simpkins, US-Patent Nr. 3,588,514 offenbart eine Reflexionslicht- Faxabtastvorrichtung, der optische Glasfaserbündel benutzt, die emittierende Glasfasern und Sammel-Glasfasern enthalten.
Ogland et al., US-Patent Nr. 3,746,840 offenbart eine Einrichtung zum hochaufgelösten Auslesen von Information, die auf einem Film gespeichert ist. Die Einrichtung umfaßt einen Spalt, der in einer Breite gleich der gewünschten Auflösung ist, mit optischen Glasfasern hinter dem Spalt von einem Durchmesser, der gleich der Spaltbreite ist. Sobald Licht den Spalt durchdringt, sammeln die optischen Glasfasern das Licht und übertragen es zu Detektoren.
Wilde et al., US-Patent Nr. 3,836,225 offenbart faseroptische Laserabtastvorrichtungen, die zwei optische Glasfasersätze verwenden, die an elektromagnetischen Magnetspulen befestigt ist, die den Strahl in senkrechten Dimensionen ablenken können.
Duguay, US-Patent Nr. 3,892,468 offenbart ein passives Feld von optischen Glasfasern variabler Länge, die als eine dynamische Abtastvorrichtung funktionieren. Jede aufeinanderfolgende Glasfaser ist zunehmend länger als die vorangegangene Glasfaser, so daß Licht, das in die Glasfasern zu der gleichen Zeit eintritt, aus den Glasfasern zu verschiedenen Zeiten austritt und mit einem unterschiedlichen Ort korreliert werden kann.
Balliet et al., US-Patent Nr. 4,467,196 offenbart eine manuell gesteuerte Strichcode-Abtastvorrichtungssonde. Die Abtastvorrichtung schließt eine einzelne optische Glasfaser ein, die abwechselnd Licht emittiert und sammelt. Die Sonde enthält einen Halbspiegel, der sowohl eine Emission wie auch ein Sammeln von Licht in der einzelnen optischen Glasfaser zuläßt.
Waszkiewicz, US-Patent Nr. 4,481,142 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Abtastvorrichtungs-Auflösung zum Auslesen variabler Anzahlen von Sensoren in einem Sensorfeld.
Moriguchi, US-Patent Nr. 4,490,740 offenbart eine optische Mehrfachfarben-Ausleseeinrichtung, die eine hohe Lichtintensität und mehrere Filter verschiedener Farben umfaßt. Das Licht der verschiedenen Farben wird zu der Ausleseplatte durch optische Glasfasern transportiert und wird zu Spiegeln und einem Detektor reflektiert.
Margolin, US-Patent Nr. 4,748,680 offenbart eine Farbabtastvorrichtung, die eine Vielzahl von faseroptischen Feldern ähnlich zu Waszkiewicz benutzt, in welcher jedes Feld einer unterschiedlichen Farbe entspricht, die einem Farbfilter zugeordnet ist.
Tomei et al., US-Patent Nr. 4,877,966 offenbart eine Einrichtung für eine Messung von laserinduzierter Phosphoreszenz niedrigen Pegels. Der Laser wird durch einen Strahlaufweiter geschickt und dann durch Spiegel zielgerichtet. Die induzierte Phosphoreszenz wird durch eine faseroptische Endplatte gesammelt und einer Photomultiplier-Röhre zugeführt.
Die oben beschriebenen Abtastvorrichtungen ziehen nicht vollständig Nutzen aus dem Potential von Speicherphosphoren. Speicherphosphore weisen eine inhärent große Kapazität zum Speichern einfallender Strahlen in einem latenten Bild auf. Speicherphosphore weisen einen inhärenten dynamischen Bereich in der Größenordnung von 10&sup5; und höher auf. Abtastvorrichtungen von Speicherphosphoren müssen den höchstmöglichen Sammelwirkungsgrad von Licht haben, das von den Speicherphosphoren emittiert wird. Je niedriger die kleinste Einheit von Licht ist, welche durch die Abtastvorrichtung unterschieden werden kann, desto größer ist der dynamische Bereich der Abtastvorrichtung.
Weiter verlieren Abtastvorrichtungen, die Strahlung emittieren oder Phosphoreszenz von einem relativ großen Gebiet der Platte sammeln, eine Spezifität. Speicherphosphor-Abtastvorrichtungen benötigen eine hohe Auflösung oder eine sehr kleine Punktgröße des Auslesestrahls.
Auch müssen die Abtastvorrichtungen in der Lage sein, zwischen reflektierter Strahlungsenergie und Phosphoremissionen zu unterscheiden. Oft trifft die Abtastvorrichtungs- Sammelmechanismen mehr reflektierte Strahlungsenergie als Phosphoreszenz. Um die Information, die auf der Platte gespeichert ist, genau auszulesen, darf die Abtastvorrichtung nur die Phosphoreszenz erfassen.
Speicherphosphore können Merkmale in der ursprünglichen Probe auflösen, die so klein wie ein Zehntel eines Millimeters sind. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, in der Lage zu sein, das latente Bild bei einer niedrigen Auflösung auszulesen, um eine Abtastzeit zu minimieren und um den Umfang des Speichers zu minimieren, der erforderlich ist, um ein Bild zu speichern. Es kann dann wünschenswert sein, zurückzugehen und Unterbereiche oder Merkmale des latenten Bildes in dem Speicherphosphor abzutasten, welche eine höhere Auflösung erfordern. Dies erfordert eine Abtastvorrichtung mit nicht nur hoher Auflösung und Spezifität, sondern auch eine wiederholbare Ausrichtung der Abtastung mit niedriger Auflösung mit einer darauffolgenden Abtastung mit hoher Auflösung. Dies erfordert eine Abtastvorrichtung mit einer adressierbaren Abtastkopf- Ausführung. Dies würde auch für Abtastvorrichtungen erforderlich sein, die verwendet werden, um Information von Speicherphosphoren wiederzugewinnen, die als optische Speichereinrichtungen verwendet werden.
Aus diesen Gründen ist es wünschenswert, Abtastvorrichtungen bereitzustellen, die in der Lage sind, Phosphoreszenz in einem lokalisierten Bereich einer Speicher-Phosphor-Bildplatte anzuregen und eine Phosphoreszenz niedrigen Pegels effizient zu sammeln und zu erfassen. Die vorliegende Erfindung stellt ein System für eine präzise und effiziente Anregung und Sammlung von Phosphoreszenz bereit.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Speicher-Phosphor- Bildplatten-Abtastvorrichtung bereit, der sowohl empfindlich und in hohem Maße spezifisch ist. Das optische Glasfaserkabel der Erfindung, das in der Abtastvorrichtung eingeschlossen ist, gestattet sowohl eine präzise Lokalisierung der anregenden Strahlung als auch eine effiziente Sammlung der induzierten Phosphoreszenz.
Das optische Glasfaserkabel der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, umfaßt ein verzweigtes optisches Glasfaserbündel, eine Einrichtung zum Fokussieren von Licht in das proximale Ende von mindestens einer Emitter-Glasfaser, eine Einrichtung zum Fokussieren von Licht aus dem distalen Ende von mindestens einer Emitter-Glasfaser und eine Einrichtung zum Sammeln von Licht in dem distalen Ende von mindestens einer Sammel-Glasfaser.
Das verzweigte optische Glasfaserbündel weist proximale und distale Enden auf und umfaßt zwei diskrete Sätze von optischen Glasfasern: mindestens eine Emitter-Glasfaser und mindestens eine Sammel-Glasfaser. Proximal ist (sind) die Emitter- Glasfaser(n) mit einer Einrichtung zum Richten von Licht in die Emitter-Glasfaser(n) verbunden. Distal ist (sind) die Emitter-Glasfaser(n) mit einer Einrichtung zum Richten von Licht aus der (den) Emitter-Glasfaser(n) heraus verbunden. Auch distal ist eine Einrichtung zum Richten von Licht in die Sammel-Glasfaser(n) gelegen. Die distalen Enden der Emitter- Glasfaser(n) und der Sammel-Glasfaser(n) sind geometrisch so angeordnet, daß sie der (den) Sammel-Glasfaser(n) erlauben, die Phosphoreszenz effizient zu sammeln, die durch Licht von der (den) Emitter-Glasfaser(n) induziert wird.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung enthält das verzweigte optische Glasfaserbündel eine einzelne Emitter-Glasfaser, die von einer Vielzahl von Sammel-Glasfasern an dem distalen Ende umgeben ist. In der Erfindung ist die Einrichtung zum Fokussieren von Licht in die Emitter- Glasfaser eine Gradientenindex-(GRIN-)Linse, die eine effiziente Übertragung von Licht von der Lichtquelle zu der Emitter-Glasfaser bereitstellt. Eine einzelne Fokussier- /Abbildungslinse umfaßt die Einrichtung zum Fokussieren von Licht aus der Emitter-Glasfaser und zum Sammeln von Licht in die Sammel-Glasfasern. Die Fokussier-/Abbildungslinse fokussiert sowohl das emittierte Licht auf einen kleinen Punkt, wodurch die Auflösung erhöht wird, als auch sammelt sie effizient Phosphoreszenz, wodurch die Empfindlichkeit erhöht wird. An der Verbindung der Emitter-Glasfaser, der Sammel-Glasfasern und der Fokussier-/Abbildungslinse liegt die einzige Emitter- Glasfaser in dem Zentrum einer zylindrischen Anordnung der Sammel-Glasfasern.
Die Erfindung stellt auch eine Abtastvorrichtung wie in Anspruch 5 definiert bereit, die das neuartige optische Glasfaserkabel einschließt. Die Abtastvorrichtung umfaßt eine Lichtquelle, das optische Glasfaserkabel der Erfindung, einen Abtastmechanismus und ein elektronisches Datensammelsystem.
In der Abtastvorrichtung, die das optische Glasfaserkabel der Erfindung einschließt, wird Lichtstrahlung von der Lichtquelle in die Emitter-Glasfaser fokussiert. Die Lichtstrahlung, die durch die Emitter-Glasfaser übertragen wird, wird auf die Speicher-Phosphor-Bildplatte fokussiert. Wenn Licht, das von der Emitter-Glasfaser emittiert wird, einen Bereich des Phosphors trifft, wo Ladung zurückbehalten wird, wird der Phosphor ausgelesen werden und eine Phosphoreszenz emittieren. Die Phosphoreszenz wird auf die Sammel-Glasfaser(n) gerichtet. Die Phosphoreszenz-Emissionen werden zu einem Sensor übertragen, der elektronische Signale, die die Phosphoreszenz darstellen, zu einer Informationsspeichereinrichtung vermittelt.
Ein Verfahren, um Speicher-Phosphor-Bildplatten abzutasten, wird auch in Anspruch 12 bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt ein Übertragen von Strahlung, die Phosphoreszenz über einen Satz von optischen Glasfasern in dem optischen Glasfaserkabel der Erfindung induzieren und jedwede induzierte Phosphoreszenz in verschiedenen Glasfasern des optischen Glasfaserkabels sammeln kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Speicher-Phosphor- Bildplatten-Abtastvorrichtung, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 ein perspektivisches Diagramm einer Ausführungsform eines verzweigten optischen Glasfaserbündels, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines verzweigten optischen Glasfaserbündels, das in Über einstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 4 eine axiale Schnittansicht des distalen Abschnitts einer Ausführungsform eines verzweigten optischen Glasfaserbündels, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 5 eine axiale Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Abtastkopfes, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Abtastkopfes, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 7 eine Linse, die eine Antireflexionsbeschichtung derart aufweist, daß sie in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann; und
Fig. 8 den dynamischen Bereich einer Abtastvorrichtung, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Einrichtungen und Verfahren zum Abtasten von Speicher-Phosphor-Bildplatten bereitgestellt. Die Erfindung kann mit Speicher-Phosphor-Bildplatten umgesetzt werden, die eine Vielzahl von Phosphoren enthalten.
Die vorliegende Erfindung stellt ein optisches Glasfaserkabel zum Abtasten von Speicher-Phosphor-Bildplatten bereit, umfassend ein verzweigtes Bündel von optischen Glasfasern, die distale und proximale Enden aufweisen, wobei die optischen Glasfasern mindestens eine Emitter-Glasfaser und mindestens eine Sammel-Glasfaser umfassen, eine Einrichtung zum Fokussieren von Licht in das proximale Ende von der mindestens einen Emitter-Glasfaser, eine Einrichtung zum Fokussieren von Licht aus dem distalen Ende der mindestens einen Emitter-Glasfaser heraus; und eine Einrichtung zum Sammeln von Licht in den distalen Enden der mindestens einen Sammel-Glasfaser.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung umfaßt das optische Glasfaserkabel ein verzweigtes Bündel von optischen Glasfasern, die distale und proximale Enden aufweisen, wobei das optische Glasfaserbündel weiter mindestens eine Emitter-Glasfaser und mindestens eine Sammel-Glasfaser, eine Kopplungslinse vom GRIN-Typ, die mit dem proximalen Ende der mindestens einen Emitter-Glasfaser verbunden ist, und eine Fokussier-/Abbildungslinse, die mit den distalen Enden der mindestens einen Emitter-Glasfaser und der mindestens einen Sammel-Glasfaser verbunden ist, umfaßt.
Die Erfindung stellt auch eine Speicher-Phosphor-Bildplatten- Abtastvorrichtung bereit, die umfaßt: eine Lichtquelle; ein optisches Glasfaserkabel, das ein verzweigtes Bündel von optischen Glasfasern umfaßt, die distale und proximale Enden aufweisen, wobei das optische Glasfaserkabel weiter mindestens eine Emitter-Glasfäser und mindestens eine Sammel-Glasfaser, eine Kopplungslinse vom GRIN-Typ, die mit dem proximalen Ende von der mindestens einen Emitter-Glasfaser verbunden ist, und eine Fokussier-/Abbildungslinse, die mit den distalen Enden der mindestens einen Emitter-Glasfaser und mindestens einen Sammel-Glasfaser verbunden ist, umfaßt; eine Linsenhalterung, die an dem distalen Ende des optischen Glasfaserkabels gesichert ist; einen Abtastmechanismus, der mit der Linsenhaltetung verbunden ist; einen Sensor, der mit den proximalen Enden der Sammel-Glasfasern in dem optischen Glasfaserkabel verbunden ist; eine Signalaufbereitungselektronik, die eine Eingabe von dem Sensor empfängt; und eine Datenspeichereinrichtung, die eine Eingabe von der Signalaufbereitungselektronik empfängt.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Abtasten einer Speicher-Phosphor-Bildplatte bereit, umfassend ein Übertragen von Strahlung von einer Lichtquelle in mindestens eine gewählte optische Glasfaser eines optischen Glasfaserbündels und, nach einem Austreten daraus zu der Speicher-Phosphor- Bildplatte, ein Sammeln von Phosphoreszenz, die durch die Strahlung von der Lichtquelle induziert wird, in mindestens einer optischen Glasfaser des optischen Glasfaserbündels außer der gewählten optischen Glasfaser, ein Übertragen der Phosphoreszenz, die durch die Strahlung von der Lichtquelle induziert wird, zu einem Sensor, ein Übertragen von Information, die die Phosphoreszenz darstellt, die durch die Strahlung von der Lichtquelle induziert wird, von dem Sensor zu einer Datenspeichereinrichtung.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck "Licht" jedweden Typ elektromagnetischer Strahlung, der Phosphoreszenz induzieren kann. Licht schließt jedweden Typ einer elektromagnetischen Strahlung ein, z. B. elektromagnetische Strahlung in dem sichtbaren Spektrum, elektromagnetische Strahlung in dem Infrarot-Spektrum, elektromagnetische Strahlung in dem Ultraviolett-Spektrum und dergleichen. Eine Lichtquelle ist jedwede Einrichtung, die elektromagnetische Strahlung erzeugen kann, die Phosphoreszenz induzieren kann.
Ein Element des optischen Glasfaserkabels ist ein verzweigtes Bündel von optischen Glasfasern. Der Ausdruck "verzweigt" wird hierin verwendet, um zu bezeichnen, daß die Glasfasern in dem Bündel innerhalb zweier Gruppen fallen -- eine Gruppe, die als "Emitter"-Glasfaser(n) bezeichnet wird und der Funktion eines Übertragens von Strahlung von einer Lichtquelle zu der Spei cher-Phospor-Bildplatte dient, und die andere Gruppe, die als "Sammel"-Glasfaser(n) bezeichnet wird (werden) und der Funktion des Sammelns von induzierter Strahlung von Phosphoren auf der Platte und des Übertragens der so gesammelten Phosphoreszenz zu einem Sensor dient (dienen). Die Emitter-Glasfaser(n) kann (können) so gewählt werden, die Übertragung von Strahlung von der Lichtquelle zu optimieren. Die Sammel-Glasfaser(n) kann (können) ebenso so gewählt werden, die Übertragung der Phosphoreszenz von der Speicher-Phosphor-Bildplatte zu optimieren.
Proximal sind die Emitter-Glasfaser(n) und die Sammel- Glasfaser(n) nicht in dem optischen Glasfaserbündel verbunden. Die Trennung der Emitter-Glasfaser(n) und der Sammel- Glasfaser(n) erleichtert die Verbindung mit einer Lichtquelle und einem Sensor. Die proximalen Abschnitte der Emitter- Glasfaser(n) und der Sammel-Glasfaser(n), die nicht verbunden sind, können getrennt durch eine flexible Schutzabdeckung wie etwa eine PVC-Monospule, eine flexible Plastikröhre oder dergleichen umgeben werden. Die Länge des nicht verbundenen Abschnitts der Emitter-Glasfaser(n) ist nicht kritisch und kann variieren. Im allgemeinen beträgt die Länge des nicht verbundenen Abschnitts der Emitter-Glasfaser(n) ungefähr 25 cm bis ungefähr 200 cm, gewöhnlich ungefähr 25 cm bis ungefähr 35 cm und vorzugsweise ungefähr 30 cm. Ebenso ist die Länge des nicht verbundenen Abschnitts der Sammel-Glasfaser(n) nicht kritisch und kann variieren. Im allgemeinen beträgt die Länge des nicht verbundenen Abschnitts der Sammel-Glasfaser(n) ungefähr 25 cm bis ungefähr 200 cm, gewöhnlich ungefähr 25 cm bis ungefähr 35 cm und vorzugsweise ungefähr 30 cm.
Distal werden die Emitter-Glasfaser(n) und die Sammel- Glasfaser(n) in einer flexiblen Schutzabdeckung wie etwa einer PVC-Monospule, einer flexiblen Plastikröhre oder dergleichen zusammengehalten. Die Länge der verbundenen Abschnitte der E mitter-Glasfaser(n) und der Sammel-Glasfaser(n) ist nicht kritisch und kann variieren. Im allgemeinen beträgt die Länge der verbundenen Abschnitte der Emitter-Glasfaser(n) und der Sammel-Glasfaser(n) ungefähr 25 cm bis ungefähr 200 cm, gewöhnlich ungefähr 50 cm bis ungefähr 100 cm und vorzugsweise ungefähr 60 cm.
Die Anzahl von Glasfasern in jeder Gruppe ist nicht kritisch und kann derart variieren, daß jede Gruppe mindestens eine derartige Glasfaser enthält. Im allgemeinen wird die Anzahl der Glasfasern in jeder Gruppe ungefähr 300 nicht überschreiten, obwohl dies ebenso nicht kritisch ist. In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Anzahl der Emitter- Glasfasern von ungefähr 1 bis ungefähr 10 reichen, und die Anzahl der Sammel-Glasfasern wird von ungefähr 1 bis ungefähr 300 reichen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird die Anzahl von Emitter-Glasfasern geringer sein als die Anzahl von Sammel-Glasfasern, und in den am meisten bevorzugten Ausführungsformen ist nur eine Emitter-Glasfaser in dem Bündel eingeschlossen, während ungefähr 100 bis ungefähr 200 Sammel- Glasfasern eingeschlossen sind.
Die physikalische Anordnung der Glasfasern in dem Bündel und die Form des Bündelquerschnitts sind auch nicht kritisch und können variieren. Jedwede Anordnung einer Querschnittsform kann verwendet werden, in Abhängigkeit von der Anzahl jedes Typs von Glasfasern. Im allgemeinen werden insbesondere für jene Ausführungsformen, in welchen die Anzahl von Sammel- Glasfasern die Anzahl von Emitter-Glasfasern überschreitet, Anordnungen bevorzugt, in welchen die Emitter-Glasfaser(n) das Zentrum des Bündels einnehmen, umgeben von Sammel-Glasfasern. Was den Bündelquerschnitt betrifft, werden kreisförmige Querschnitte bevorzugt.
Die Emitter-Glasfaser(n) ist (sind) einzeln durch eine Ummantelung, wie etwa verschmolzenes Siliciumglas, Polyimid, andere Polymere oder dergleichen umgeben. Die Emitter-Glasfaser(n) kann (können) einen inneren Durchmesser von ungefähr 10 um bis 1.000 um aufweisen, gewöhnlich 10 um bis 200 um und vorzugsweise 200 um. Die numerische Apertur der Emitter-Glasfaser(n) kann 0,1 bis 0,5, gewöhnlich 0,2 bis 0,4 und vorzugsweise 0,4 betragen. Die Emitter-Glasfaser(n) ist (sind) über ihre Länge hinweg in sowohl die verbundenen als auch die unverbundenen Abschnitte des optischen Glasfaserkabels nicht unterbrochen.
Die Sammel-Glasfaser(n) ist (sind) einzeln durch eine Ummantelung, wie etwa geschmolzenes Silicium, Glas, Polyimid, andere Polymere oder dergleichen umgeben. Die Sammel-Glasfaser(n) kann (können) einen inneren Durchmesser Von 10 um bis 1.000 um aufweisen, gewöhnlich 10 um bis 200 um und vorzugsweise 200 um. Die numerische Apertur der Sammel-Glasfaser(n) kann 0,1 bis 0,5 gewöhnlich 0,2 bis 0,5 und vorzugsweise 0,5 betragen. Die Sammel-Glasfaser(n) ist (sind) über ihre Länge hinweg in sowohl den verbundenen als auch den unverbundenen Abschnitten des optischen Glasfaserkabels nicht unterbrochen.
Proximal ist (sind) die Emitter-Glasfaser(n) mit einer Einrichtung zum Fokussieren von Licht in die Emitter-Glasfaser(n) verbunden. Die Lichtfokussiereinrichtung kann eine Linse sein, Module, die gekrümmte Spiegel umfassen, um den Strahl zu fokussieren, oder Mehrfachlinsen-Einrichtungen. Eine Verwendung einer Lichtfokussiereinrichtung zum Fokussieren des hereinkommenden Lichtes erhöht den Lichtsammelwirkungsgrad der Emitter- Glasfaser(n). In der Erfindung ist die Lichtfokussiereinrichtung eine Gradientenindex-(GRIN-)Linse. Eine GRIN-Linse wird bevorzugt, weil sie zu weniger Dämpfung des Lichtstrahls und einer effizienteren Lichtübertragung führt. Der Brechungsindex der Linse wird in dem Bereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 1,66, vorzugsweise ungefähr 1,59 sein. Die Öffnung der Linse wird im allgemeinen in dem Bereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,99 und vorzugsweise ungefähr 0,33 sein. Die Linse kann mit einer Antireflexbeschichtung, wie etwa MgF&sub2;, HEBBAR®- Beschichtungen, V-Beschichtungen oder dergleichen beschichtet sein. Eine GRIN-Linse kann an die Emitter-Glasfaser(n) gekoppelt sein, so daß die Energieverluste einschließlich der Kopplungsverluste und die optische Glasfaserdämpfung 60% nicht überschreiten. Die Linse kann in einer dreidimensionalen Positioniereinrichtung angeordnet werden, um Kopplungsverluste zu minimieren.
Das distale Ende der Emitter-Glasfaser(n) ist mit einer Einrichtung zum Fokussieren von Licht, das von der (den) Emitter- Glasfaser(n) austritt, verbunden. Die Lichtfokussiereinrichtung wird das austretende Licht auf eine Speicher-Phosphor- Bildplatte fokussieren. Die Verwendung einer Lichtfokussiereinrichtung zum Fokussieren des austretenden Lichtes erhöht sowohl die Effizienz als auch die Auflösung einer Abtastvorrichtung durch Konzentrieren des austretenden Lichtes auf ein kleines Gebiet auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte.
Das faseroptische Kabel umfaßt auch eine Einrichtung zum Sammeln von Licht in das distale Ende der Sammel-Glasfaser(n). Die Lichtsammeleinrichtung wird den Betrag der Phosphoreszenz von der Speicher-Phosphor-Bildplatte, der durch die Sammel- Glasfaser(n) gesammelt wird, erhöhen, wodurch die Empfindlichkeit der Abtastvorrichtung erhöht wird.
In der Erfindung sind die Lichtfokussiereinrichtung und die Lichtsammeleinrichtung eine einzelne Linse und vorzugsweise eine Gradientenindex-(GRIN-)Linse, obwohl auch Module, die gekrümmte Spiegel umfassen, um den Strahl zu fokussieren, oder Vielfachlinsen-Einrichtungen akzeptable Alternativen sind, die nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt werden. Der Brechungsindex der Linse wird in dem Bereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 1,65, vorzugsweise ungefähr 1,59 sein. Die Öffnung der Linse wird im allgemeinen in dem Bereich von 0,1 bis ungefähr 0,99, und vorzugsweise ungefähr 0,33 sein. Die Linse kann mit einer Antireflexbeschichtung, wie etwa MgF&sub2;, HEBAR®- Beschichtungen, V-Beschichtungen oder dergleichen beschichtet sein. Die Brennweite der Linse wird vorzugsweise größer als die oder gleich der Toleranz der Speicher-Phosphor-Bildplatte sein, die abgetastet wird.
Speicher-Phosphor-Bildplatten-Abtastvorrichtungen können derart aufgebaut sein, daß sie neuartige, oben beschriebene faseroptische Kabel einschließen. Ein Element einer Speicher- Phospor-Bildplatten-Abtastvorrichtung ist eine Lichtquelle. Wie oben beschrieben, bezeichnet der Ausdruck "Licht" elektromagnetische Strahlung jedweder Wellenlänge, die Phosphoreszenz von dem Phosphor induzieren kann, der auf der Speicher- Phosphor-Bildplatte vorliegt, die abgetastet wird. Der Typ der einsetzten Lichtquelle ist nicht kritisch und kann so lange variieren, wie das erzeugte Licht Phosphoreszenz in dem Phosphor auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte erzeugt, die abgetastet wird. Im allgemeinen wird die Lichtquelle ein Laser sein, vorzugsweise ein Diodenlaser. Der Laser kann so gewählt werden, die Phosphoranregung und Phosphoreszenz zu optimieren. Der Laser kann eine kontinuierliche Strahlung oder vorzugsweise eine gepulste Strahlung emittieren. Ein Pulsen des Laserausgangs erlaubt ein diskreteres Abtasten der Speicher- Phosphor-Bildplatte.
Das distale Ende des verzweigten optischen Glasfaserbündels, die Einrichtung zum Fokussieren von Licht aus dem distalen Ende der Emitterglasfaser(n) heraus und die Einrichtung zum Sammeln von Licht in das distale Ende der Sammel-Glasfaser(n) kann in einen Ring aus rostfreiem Stahl mit HYSOL®-Epoxid eingesetzt und poliert werden.
In einer Speicher-Phosphor-Bildplatten-Abtastvorrichtung wird die Fokussier-/Abbildungslinse fest mit einer Linsenhalterung verbunden. Wenn die Fokussier-/Abbildungslinse in einen Ring aus rostfreiem Stahl eingesetzt wird, kann die Linsenhalterung fest mit dem Modul aus rostfreiem Stahl verbunden werden. Die Linsenhalterung kann ein Einstellen der Linsenposition mit der Linsenhalterung zulassen. Wenn sie richtig eingestellt ist, kann die Linse an ihrem Platz mit einem Kleber, wie etwa Epoxid optischer Qualität, fixiert werden.
Die Linsenhalterung ist mit einem zweidimensionalen Abtastmechanismus verbunden. Der zweidimensionale Abtastmechanismus ist in der Lage, das distale Ende des faseroptischen Kabels über der Speicher-Phosphor-Bildplatte, die abgetastet wird, präzise zu lokalisieren. Obwohl es nicht kritisch ist, wird eine X-Y-Flachbett-Abtastvorrichtung, wie etwa ein Houston Instruments®, Modell HI 1117 vorgezogen. Der zweidimensionale Abtastmechanismus wird im allgemeinen zwei Schrittmotoren umfassen. Die Schrittmotoren werden durch eine Abtastelektronik gesteuert, die mit einer Taktschaltung integriert ist. Kommerziell verfügbare Abtastmechanismen, wie jene, die in Flachbett-Plottern verwendet werden, können eingesetzt werden.
Das proximale Ende der Sammel-Glasfaser(n) wird mit einem Sensor verbunden. Der Sensor ist in der Lage, durch Phosphoreszenz von der Speicher-Phosphor-Bildplatte stimuliert zu werden und ein elektronisches Signal zu erzeugen, das die erfaßte Phosphoreszenz darstellt. Der Sensor kann eine Photodiode oder vorzugsweise eine Photomultiplier-Röhre sein. Eine Photomultiplier-Röhre stellt eine bessere Empfindlichkeit über den gesamten Bereich der sichtbaren Phosphoreszenz-Emissionen bereit. Ein Bandpaßfilter kann zwischen das proximale Ende der Sammel-Glasfaser(n) und dem Sensor plaziert werden. Der Bandpaßfilter kann es selektiv zulassen, daß Licht mit der Wellenlänge der Phosphoreszenz durchgeht, während er Licht mit der Wellenlänge von Licht von der Lichtquelle blockiert. Auf diese Weise stellt der Bandpaßfilter eine größere Spezifität der Signale, die durch den Sensor erzeugt werden, bereit.
Die elektronischen Signale, die eine Phosphoreszenz von der Speicher-Phosphor-Bildplatte darstellen, werden zu einer Datenspeichereinrichtung übertragen werden. Die Datenspeichereinrichtung ist typischerweise ein Computer. Der Computer kann ein integraler Teil der Speicher-Phosphor-Bildplatten- Abtastvorrichtung sein oder extern von der Abtastvorrichtung sein. Im allgemeinen sind elektronische Signale von dem Sensor in analoger Form. Die Computer, die in Abtastvorrichtungen verwendet werden, sind am günstigsten digital. Eine Signalaufbereitungselektronik, wie etwa ein Analog-Digital-Umsetzer, ist erforderlich, um das analoge Signal in ein digitales Signal zu übertragen. Andere Signalaufbereitungseinrichtungen, wie etwa ein Vorverstärker, auf welchen ein Nachlauf- und Halteverstärker folgt, können erforderlich sein, um die elektronischen Signale von dem Sensor zu der Datenerfassungseinrichtung in spezialisierten Anwendungen zu übersetzen.
Computer, die als Datenerfassungseinrichtungen verwendet werden, können auch den Abtastmechanismus steuern. Auf diese Weise kann der Computer die Lokalisierung des Abtastmechanismus und das Signal von jener Lokalisierung korrelieren. Der Computer kann dann eine Rekonstruktion des latenten Bildes bereitstellen, das auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte codiert ist. Kommerziell verfügbare Software, wie etwa die Hewlett Packard®- Graphiksprache, läßt eine Steuerung von Abtastmechanismen, wie etwa von adressierbaren Abtastköpfen, zu.
Der Computer kann auch programmiert werden, das Abtastintervall zu ändern. Durch Erhöhen der Anzahl von Punkten, die auf einer Speicher-Phosphor-Bildplatte abgetastet werden, erhöht der Computer die Auflösung der Abtastvorrichtung. Durch Ver ringern der Anzahl von Stellen, die auf der Speicher-Phosphor- Bildplatte abgetastet werden, verringert der Computer die Auflösung der Abtastvorrichtung. Die Abtastgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zu der Anzahl von abgetasteten Stellen.
Die Abtast-Geschwindigkeit kann auch erhöht werden, indem nur jene Gebiete der Speicher-Phosphor-Bildplatte abgetastet werden, die ein latentes Bild gegenwärtig aufweisen. Der Computer kann programmiert werden, die Speicher-Phosphor-Bildplatte in Sektoren abzutasten. Wenn die erste Stelle, die in einem Sektor abgetastet wird, eine Phosphoreszenz erzeugt, empfängt der Computer das Signal und setzt ein Abtasten des Sektors fort. Wenn der Computer ein Signal, das eine Phosphoreszenz darstellt, nicht empfängt, stellt der Computer die Abtastvorrichtung so ein, den nächsten Sektor abzutasten. Auf diese Weise kann die Abtastvorrichtung eng Sektoren abtasten, die eine codierte Information innerhalb des Sektors aufweisen, während er Sektoren nicht abtastet, die eine codierte Information nicht aufweisen. Dies erlaubt sowohl ein schnelles Abtasten als auch eine hohe Auflösung.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Speicher-Phosphor-Bildplatten-Abtastvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Lichtquelle 1, wie etwa eine laser- oder lichtemittierende Diode (LED) erzeugt Licht, das über eine GRIN-Linse 2 fokussiert wird. Die GRIN-Linse 2 fokussiert das Licht auf (eine) Emitter-Glasfaser(n) 3. Die Emitter-Glasfaser(n) 3 läuft (laufen) mit den Sammel-Glasfasern 7 zusammen, um das verzweigte optische Glasfaserbündel 4 zu umfassen. Licht von der Lichtquelle 1 wird über die Emitter-Glasfaser(n) 3 über das verzweigte optische Glasfaserbündel 4 zu der Abbildung- /Fokussierlinse 5 übertragen und auf ein kleines Gebiet auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte 6 fokussiert. Wenn ein latentes Bild auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte 6 in dem Gebiet ist, das dem Licht von der Lichtquelle 1 ausgesetzt ist, wird der Phosphor angeregt und emittiert Phosphoreszenz einer bestimmten Wellenlänge. Wenn ein latentes Bild auf der Speicher- Phosphor-Bildplatte 6 in dem Gebiet, das dem Licht der Lichtquelle 1 ausgesetzt ist, nicht gegenwärtig ist, wird keine Phosphoreszenz erzeugt werden. Unter der Annahme, daß Licht von der Lichtquelle 1 einen Phosphor trifft, der ein latentes Bild auf der Phosphor-Bildspeicherplatte 6 enthält, wird die Phosphoreszenz die Fokussier-/Abbildungslinse 5 treffen und in sie eintreten und zu den (der) Sammel-Glasfaser(n) 7 in dem verzweigten optischen Glasfaserbündel 4 übertragen werden. Die Sammel-Glasfaser(n) 7 richtet das phosphoreszente Licht zu einem Sensor 8, wie etwa einer Photomultiplier-Röhre oder einer Photodiode, die das phosphoreszente Licht erfaßt und ein elektronisches Analogsignal erzeugt. Ein Bandpaßfilter 20 kann zwischen die Sammel-Glasfaser(n) 7 und den Sensor 8 plaziert werden. Dem Sensor 8 ist eine Analogsignal- Aufbereitungsschaltung 9 nachgeschaltet. Das aufbereitete Analogsignal wird zu einem internen Computer 10 gerichtet, der die Information von dem Sensor 8 speichern oder die Information zu einem wahlweisen externen Computer 11 übertragen kann.
Das distale Ende des verzweigten optischen Glasfaserbündels 4 und die Fokussier-/Abbildungslinse 5 sind in einem Abtastvorrichtungskopf 12 enthalten. Die Lokalisierung des Abtastvorrichtungskopfes 12 über der Phosphor-Bildspeicherplatte 6 wird durch eine 2-dimensionale mechanische Abtastvorrichtung 13 gesteuert. Der interne Computer 10 steuert die mechanische Abtastvorrichtung 13 und die Lokalisierung des Abtastvorrichtungskopfes 12 über der Phosphor-Bildplatte 6. Der interne Computer 10 kann die Information speichern, die die Lokalisierung des Abtastvorrichtungskopfes 12 identifiziert, oder kann die Information an einen externen Computer 11 richten. Entweder der interne Computer 10 oder der externe Computer 11 können die Lokalisierungsinformation des Abtastvorrichtungskopfes und die Sensorinformation koordinieren, um die Information, die auf der Phosphor-Bildplatte 6 gespeichert ist, zu rekonstruieren.
Das verzweigte optische Glasfaserbündel ist in Fig. 2 veranschaulicht. Proximal ist (sind) die Emitter-Glasfaser(n) 3 mit der (den) Sammel-Glasfaser(n) 7 verbunden. Distaler laufen (läuft) die Emitter-Glasfaser(n) 3 mit den (der) Sammel- Glasfaser(n) 7 zusammen, um das verzweigte optische Glasfaserbündel 4 zu bilden.
Das proximale Ende der Emitter-Glaserfaser(n) 3 ist mit einer GRIN-Linse 2 verbunden. Die GRIN-Linse 2 fokussiert Licht von der Lichtquelle in die Emitter-Glasfaser(n) 3 mit einer hohen Effizienz.
Das proximale Ende der Sammel-Glasfaser(n) 7 schließt an einen Sensor an. Der Sensor kann eine Photodiode oder vorzugsweise eine Photomultiplier-Röhre sein. Ein Bandpaßfilter kann zwischen den Sammelzweig 7 und den Sensoren plaziert werden.
Das verzweigte optische Glasfaserbündel 4 umfaßt eine Vielzahl von optischen Glasfasern, die proximale Enden und distale Enden aufweisen. Die distalen Enden der Glasfasern fallen an der Fokussier-Abbildungslinse 5 zusammen. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die optischen Glasfasern des verzweigten optischen Glasfaserbündels 4 durch eine flexible Schutzabdeckung 19, wie etwa eine PVC-Monospule oder dergleichen, umgeben.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 5 sind in einer Speicher-Phosphor-Bildplatten-Abtastvorrichtung die Fokussier-/Abbildungslinse 5 und der distale Abschnitt des verzweigten optischen Glasfaserbündels 4 innerhalb eines Abtastkopfes 12 enthalten. Die Fokussier-/Abbildungslinse 5 wird innerhalb des Abtastkopfes 12 durch Einstellschrauben 18 positioniert (siehe Fig. 6).
Die Einstellschrauben 18 erlauben es, daß die Toleranz fein eingestellt wird. Nachdem die Toleranz eingestellt ist und die Einstellschrauben 18 festgezogen sind, kann die Einstellung mit einem Kleber, wie etwa Epoxid optischer Qualität, fixiert werden.
Fig. 7 veranschaulicht eine Fokussier-/Abbildungslinse 5 mit einer reflektierenden Beschichtung 21.
In einer bevorzugten Ausführungsform des optischen Glasfaserkabels und einer Abtastvorrichtung, die das Kabel verwendet, wurde ein verzweigtes optisches Glasfaserkabel aufgebaut, das eine einzelne Emitter-Glasfaser mit einem verschmolzenen Siliciumkern, einen inneren Durchmesser von 200 um, eine verschmolzene Silicium-Ummantelung und eine numerische Apertur von 0,4 aufweist. Die Sammel-Glasfasern weisen einen verschmolzenen Siliciumkern, einen inneren Durchmesser von 200 um, eine Polymer-Ummantelung und eine numerische Apertur von 0,4 auf.
Die Kopplungslinse ist eine GRIN-Linse und fokussiert Licht von einem Diodenlaser in die Emitterglasfaser. Die Linse weist eine Antireflexionsbeschichtung aus MgF&sub2; auf, um Verluste bei einer Laserwellenlänge von 910-920 nm zu minimieren. Die Kopplungslinse ist in eine 3-dimensionale Positioniereinrichtung eingepaßt, die eingestellt werden kann, Kopplungsverluste zu minimieren. Die Lichtquelle ist ein Diodenlaser. Der Diodenlaser, die Kopplungslinse und die Emitter-Glasfaser werden mit einem Kleber plaziert gehalten.
Die Fokussier-/Abbildungslinse ist auch von dem GRIN-Typ. Das emittierte Licht wird auf ein Gebiet von 130 um fokussiert. Die Linse ist mit MgF&sub2; beschichtet, um Reflexionsverluste über das Phosphoreszenz-Emissionsspektrum hinweg (450-500 nm) zu minimieren.
Der distale Abschnitt des verzweigten optischen Glasfaserbündels und die Fokussier-/Abbildungslinse sind in einem Abtastkopf. Der Abtastkopf ist mit dem Abtastmechanismus verkoppelt. Die Toleranz zwischen der Phosphor-Speicherplatte und der Fokussier-/Abbildungslinse ist eingestellt und mit einem Kleber fixiert.
Die Laserdiode wird durch einen Laser-Pulser betrieben. Der Diodenlaser emittiert Licht mit einer Wellenlänge, die von 910-920 nm erreicht, und einer Linienbreite von weniger als 12 nm. Der Diodenlaser ist zu einer Repetitionsrate von 8 KHz, einer Pulsbreite von 200 nsec, einem Betriebszyklus von 0,05%, einer Spitzenleistung von 15 W befähigt und benötigt nicht mehr als 40 A Spitzenstrom. Die Puls-zu-Puls-Variation in der Ausgangsleistung ist weniger als 5% während des Abtastens.
Der Sensor ist eine Photomultiplier-Röhre, die bei einer hohen Spannung betrieben wird und für diese Anwendung optimiert ist. Ein Schott® BG-39-Bandpaßfilter ist zwischen der Photomultiplier-Röhre und den Sammel-Glasfasern positioniert, um infrarote Laserwellenlängen zu blockieren.
Die Analogsignal-Aufbereitungsschaltung ist ein schneller Verstärker, auf den eine schnelle Nachlauf- und Halteeinrichtung folgt. Der Ausgang des Detektors wird dieser Schaltung zugeführt. Der Ausgang der Nachlauf- und Halteeinrichtung wird einem 16-Bit-Analog/Digital-(A/D-)Umsetzer zugeführt.
Eine Master-Taktschaltung decodiert die Schrittmotor- Antriebssignale, was einen positioniermäßig bezogenen Taktpuls ergibt, welcher die Aktionen des Lasers, des getakteten Integrators, des Computers und des A/D-Umsetzers mit den Schrittmotoren des Translationsmechanismus synchronisiert.
Der Taktpuls wird über einen programmierbaren Frequenzteiler gepuffert, der Werte von n = 0 bis 9 für Tn, der End-Taktperiode, die für diese Schaltung erzeugt wird, zuläßt.
Die durch die Master-Taktschaltung erzeugten Signale weisen einen Jitter von weniger als 50 Nanosekunden in bezug auf den Laserpuls-Trigger und eine Anstiegszeit von weniger als 25 Nanosekunden auf.
Die A/D- und I/O-Platine ist in den Erweiterungssteckplätzen der internen Computer-Hauptplatine gelegen. Der A/D-Umsetzer digitalisiert das analoge Signal von der Nachlauf- und Halteeinrichtung und speichert die Daten auf der internen Computerfestplatte. Die I/O-Platine stellt digitale Eingänge zum Erfassen der Laser-Verriegelungen, zum Erfassen der Leitungs- Syncs und der Rahmen-Syncs, und digitale Ausgänge zum Steuern der Auflösung des Instruments über die Master-Taktschaltung bereit.
Unter Verwendung der obigen Vorrichtung wurden Daten unter Verwendung einer phosphorbeschichteten Platte aufgenommen. Die spektrale Absorptionskurve dieses Phosphors liegt in dem nahen Infrarot, wobei die Emission in dem blauen Sichtbaren liegt.
Eine Serie von Punkten wurde auf Papier gedruckt unter Verwendung einer Flüssigkeit, in welcher Phosphor 32, ein Radioisotop, suspendiert wurde. Das Papier wurde dann in direkten Kontakt mit der phosphorbeschichteten Platte plaziert. Die Platte wurde unter Verwendung der obigen Vorrichtung abgetastet.
Fig. 8 veranschaulicht den dynamischen Bereich der Abtastvorrichtung. Die vertikale Achse ist der Logarithmus der Phosphoreszenzintensität, und die horizontale Achse ist der Logarithmus der Flüssigkeits-Szintillationszählpulse. Die Abtastvor richtung zeigt eine gute Linearität über vier Größenordnungen, weit überragend einem Röntgenfilm mit einem typischen linearen Bereich von ungefähr zwei Größenordnungen.
Das Vorangegangene wird in erster Linie zum Zwecke einer Veranschaulichung dargeboten. Es wird für Durchschnittsfachleute leicht offensichtlich sein, daß die Komponenten des optischen Glasfaserkabels und der Speicher-Phospor-Bildplatten- Abtastvorrichtung, die Schritte des Abtastverfahrens und anderer Parameter der hierin beschriebenen Erfindung weiter modifiziert oder auf verschiedene Arten substituiert werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Optisches Glasfaserkabel zum Abtasten einer Speicher- Phosphor-Bildplatte (6), wobei das optische Glasfaserkabel aufweist:

ein verzweigtes Bündel (4) von optischen Glasfasern (3, 7) mit distalen und proximalen Enden, wobei das verzweigte Bündel (4) von optischen Glasfasern (3, 7) mindestens eine Emitter-Glasfaser (3) zum Übertragen einer Strahlung, die zur Induktion einer Phosphoreszenz in einem Speicherphosphor auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) geeignet ist, ausgehend von einer Lichtquelle (1) zu der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6), und mindestens eine Sammelglasfaser (7) aufweist zum Sammeln von phosphoreszierendem Licht, das von der Speicher-Phosphor- Bildplatte (6) emittiert wird, und zum Übertragen des phosphoreszenden Lichtes zu einem Sensor (8), wobei die mindestens eine Emitter-Glasfaser (3) und die mindestens eine Sammelglasfaser (7) an dem distalen Ende zusammengebündelt sind und an dem proximalen Ende voneinander getrennt liegen, und wobei die Glasfasergeometrie des aus optischen Glasfasern (3, 7) bestehenden verzweigten Bündels (4) an dem distalen Ende derart ausgebildet ist, dass das phosphoreszende Licht effizient gesammelt wird;

eine GRIN-Linse (2), die mit dem proximalen Ende der mindestens einen Emitter-Glasfaser (3) verbunden ist und zur Erhöhung der optischen Koppeleffizienz der mindestens einen Emitter-Glasfaser (3) in Bezug auf die Lichtquelle (1) geeignet ist; und

eine Fokusier/Abbildungslinse (5), die mit den distalen Enden der mindestens einen Emitter-Glasfaser (3) und der mindestens einen Sammel-Glasfaser (7) verbunden und dazu geeignet ist, die von der mindestens einen Emitter- Glasfaser (3) auf die Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) abgegebenen Strahlung zu fokussieren und die Menge des phosphoreszierenden Lichtes, das durch die mindestens eine Sammel-Glasfaser (7) gesammelt wird, zu erhöhen.

2. Optische Glasfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verzweigte Bündel (4) von optischen Glasfasern (3, 7) lediglich eine Emitter-Glasfaser (3) aufweist.

3. Optische Glasfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasergeometrie des verzweigten Bündels (4) von optischen Glasfasern (3, 7) eine Vielzahl von Sammel- Glasfasern (7) aufweist, die konzentrisch um die mindestens eine Emitter-Glasfaser (3) an dem distalen Ende angeordnet sind.

4. Optische Glasfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokusier/Abbildungslinse (5) eine GRIN-Linse ist, die mit dem distalen Ende der mindestens einen Emitter- Glasfaser (3) und der mindestens einen Sammel-Glasfaser (7) verbunden ist.

5. Speicher-Phosphor-Bildplatten-Abtastvorrichtung, die ein Abtastintervall aufweist, mit:

einer Lichtquelle (1), die zur Emission von Strahlung, durch die Phosphoreszenz in einem Speicher-Phosphor auf einer Speicher-Phosphor- Bildplatte (6) induzierbar ist, geeignet ist;

einem optischen Glasfaserkabel gemäß Patentanspruch 1, bei dem die GRIN-Linse die Lichtquelle (1) an die mindestens eine Emitter-Glasfaser (3) des optischen Glasfaserkabels anpasst;

einer Linsen-Halterung (12), die an die Fokusier/Abbildungslinse (5) befestigt ist;

einem Abtastmechanismus (13), der mit der Linsen- Halterung (12) verbunden ist;

einem Sensor (8), der mit den proximalen Enden der mindestens einen Sammel-Glasfaser (7) in dem optischen Glasfaserkabel verbunden und dazu ausgelegt ist, die von der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) abgegebene induzierte Phosphoreszenz zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, welches die induzierte Phosphoreszenz wiedergibt;

einer Signalaufbereitungselektronik (9), die das von dem Sensor (8) abgegebene Signal empfängt; und mit einer Datenspeichereinrichtung (10), die ein Eingangssignal von der Signalaufbereitungselektronik (9) empfängt.

6. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) eine Photodiode oder eine Photovervielfacherröhre ist.

7. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastmechanismus (13) ein adressierbarer Abtastkopf ist.

8. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten-Speichereinrichtung (10) ein Computer ist, der den Abtastmechanismus (13) steuert.

9. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer (10) das Abtastintervall verändern kann.

10. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) ein Laser ist.

11. Speicher-Phosphor-Bildplattenabtastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastmechanismus (13) ein X-Y Abtastmechanismus ist.

12. Verfahren zum Speichern und Wiedergewinnen eines Bildes, das auf einer Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) abgespeichert ist, unter Verwendung eines optisches Glasfaserkabels, wie es im Patentanspruch 1 beansprucht wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) Speichern eines Bildes auf der Speicher-Phosphor- Bildplatte (6), indem die Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) einer Speicher-Strahlung mit einem zweidimensionalen Muster ausgesetzt wird;

(b) Wiedergewinnen des Bildes von der Speicher- Phosphor-Bildplatte (6), wobei der Schritt des Wiedergewinnens die folgenden Schritte umfasst:

(b1) Fokussieren der von der Lichtquelle (1) ausgelesenen Strahlung auf mindestens eine ausgewählte optische Glasfaser (3) eines optisches Glasfaserbündels (4), wobei die ausgelesene Strahlung sich dazu eignet eine Phosphoreszenz in einem Speicher-Phosphor auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) zu induzieren;

(b2) Fokussieren der von der Lichtquelle (1) ausgelesenen Strahlung auf einen Punkt auf der Speicher- Phosphor-Bildplatte (6), wenn diese von der mindestens einen ausgewählten optischen Glasfaser (3) des optischen Glasfaserbündels (4) austritt;

(b3) Sammeln des durch die ausgelesene Strahlung induzierten phosphoreszenten Lichts in mindestens einer optischen Glasfaser (7) des optischen Glasfaserbündels (4), wobei diese Glasfaser eine andere als die ausgewählte optische Glasfaser (3) ist, wobei das phosphoreszente Licht einem Abschnitt des Bildes entspricht, das an dem. Punkt der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) aufbewahrt ist;

(b4) Übertragen des phosphoreszenten Lichtes zu einem Sensor (8);

(b5) Übertragen von Signalen, welche das phosphoreszente Licht wiedergeben, von dem Sensor (8) zu einer Datenspeichereinrichtung (10); und

(b6) Wiederholen der Schritte b1 bis b5 für eine Vielzahl von Punkten auf der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) bis das Bild von der Speicher-Phosphor-Bildplatte (6) wiedergewonnen ist.