(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源と，該直流電圧源から供給された直流電圧を高周波の交流電流に変換するインバータと，該インバータの出力部に接続され，且つ低電位側（１次側）の前記インバータと高電位側（２次側）のＸ線管のフィラメントとを絶縁し，前記Ｘ線管フィラメントに加熱電圧を供給するためのフィラメント加熱変圧器とを含むＸ線管フィラメント加熱回路において，前記Ｘ線管に流れるＸ線管電流を検出し，ディジタル変換するＸ線管電流検出手段と，前記Ｘ線管フィラメントに流れるフィラメント電流を検出し，ディジタル変換するフィラメント電流検出手段と，Ｘ線管電流の目標値データとＸ線管フィラメントの加熱条件データとを設定する外部入力手段と，この外部入力手段によって設定されたＸ線管電流の目標値と前記フィラメント電流検出手段によって検出されたＸ線管電流検出値との差分をとり，該差分値を零にするための第１の補正値を出力するＸ線管電流フィードバック制御手段と，前記外部入力手段によって設定されたＸ線管フィラメントの加熱条件データと前記フィラメント電流検出手段によって検出されたフィラメント電流検出値との差分をとり，該差分値を零にするための第２の補正値を出力するフィラメント電流フィードバック制御手段と，前記Ｘ線管電流フィードバック制御手段によって出力された第１の補正値と前記フィラメント電流フィードバック制御手段によって出力された第２の補正値に基づいて前記Ｘ線管フィラメントのフィラメント電流を変更するための修正データを出力するディジタル回路により構成された制御回路部と，この制御回路部の修正データに基づき前記インバータの出力電流を変更するインバータ制御手段と、を具備することを特徴とする特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線管フィラメント加熱回路において、前記制御回路部は、前記外部入力手段によって入力された最小Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データ，及び最大Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データに基づき，前記最小Ｘ線管電流の目標値と前記最大Ｘ線管電流の目標値との間の各Ｘ線管電流に対応するフィラメント加熱条件データを生成する手段とを具備することを特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路。
【請求項３】
請求項２記載のＸ線管フィラメント加熱回路において，前記フィラメント加熱条件データ生成手段により生成された各Ｘ線管電流に対応するフィラメント加熱条件データを制御回路部の外部，若しくは内部に格納する格納手段を具備することを特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路。
【請求項４】
請求項２記載のＸ線管フィラメント加熱回路において，前記制御回路部が，最小Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データ，及び最大Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データの他に，前記最小Ｘ線管電流の目標値と前記最大Ｘ線管電流の目標値との間にあるＸ線管電流値とそれに対応するフィラメント加熱条件データの１つ以上を外部より入力し，該入力値より各Ｘ線管電流におけるフィラメント加熱条件データを生成する手段を具備することを特徴とするＸ線管フィラメント加熱回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，Ｘ線高電圧装置のＸ線管電流の調整に係わり，特に調整を容易にできるＸ線管フィラメント加熱回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線はＸ線管の両端に高電圧を印加し、高温に加熱した陰極であるフィラメントから放出した熱電子が陽極に衝突することにより得られる。前記フィラメントを高温に加熱し，Ｘ線管電流を制御する電源回路がＸ線管フィラメント加熱回路である。フィラメントの温度はフィラメントに流れる電流にて制御している。つまり，Ｘ線管電流はフィラメント電流を制御することで，変化させることができる。
【０００３】
フィラメント電流には電力変換用のインバータを用いて、商用電源より高周波の交流電流を用いるのが主であり，前記インバータに与えるフィラメント加熱条件データを変化させることで，Ｘ線管電流を変化させる。前記フィラメント加熱条件データは，Ｘ線管電流値と一対一の対応関係にあり，フィラメント加熱条件データの数はＸ線装置の種類により多少異なるが，５０点程度あり，実際にＸ線を曝射してフィラメント加熱条件データを１つ１つ求めて，Ｘ線管電流を調整する方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線管電流を調整するためには，実際にＸ線を曝射しなければならず，しかも，その調整点数が５０点程度と非常に多い。また，Ｘ線管電流の調整には指標がなく，実際に調整する場合は経験と熟練した技術を必要としている。
【０００５】
本発明の目的は，Ｘ線管電流の調整において調整点を大幅に低減し，しかも，調整時に経験と熟練した技術を必要とせずに，容易にＸ線管電流の調整が可能なフィラメント加熱回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため，本発明では，直流電圧源と，該直流電圧源に接続された高周波の交流電流に変換するインバータと，該インバータの出力部に接続され，且つ低電位側（１次側）の前記インバータと高電位側（２次側）のＸ線管のフィラメントとを絶縁し，前記Ｘ線管フィラメントに加熱電圧を供給するためのフィラメント加熱変圧器とを含むＸ線管フィラメント加熱回路において，前記Ｘ線管に流れるＸ線管電流を検出する手段と，前記Ｘ線管電流検出手段の出力をA/D変換する第１のA/D変換手段と，前記Ｘ線管フィラメントに流れるフィラメント電流を検出する手段と，前記フィラメント電流検出手段の出力をA/D変換する第２のA/D変換手段と，外部から入力されたＸ線管電流の目標値データとＸ線管フィラメントの加熱条件データと第１のA/D変換手段からのＸ線管電流検出値データと第２のA/D変換手段からのフィラメント電流検出値データとをディジタルデータとして取り込み，前記Ｘ線管電流の目標値及びＸ線管フィラメントの加熱条件データと，Ｘ線管電流検出値及びフィラメント電流検出値との比較を行い，フィラメント電流を変更するための修正データを出力するディジタル回路により構成された制御回路部と，制御回路部の修正データに基づき前記インバータの出力電流を変更するインバータ制御手段とを具備するものである。（請求項１）
【０００７】
更に本発明では，前記直流電圧源と前記インバータとの間に直流電圧調整回路を具備し，前記インバータ制御手段が前記制御回路部の修正データに基づき前記直流電圧調整回路のデューティー若しくは周波数を制御して前記インバータの出力電圧を変更するものである。（請求項２）
【０００８】
更に本発明では，前記制御回路部が，前記Ｘ線管電流の目標値と前記Ｘ線管電流検出値との差分をとり，該差分値を零にするための第１の補正値を出力するＸ線管電流フィードバック制御手段と，前記Ｘ線管フィラメントの加熱条件データと前記フィラメント電流検出値との差分をとり，該差分値を零にするための第２の補正値を出力するフィラメント電流フィードバック制御手段とを具備するものである。（請求項３）
【０００９】
更に本発明では，前記制御回路部が，外部より入力した最小Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データ，及び最大Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データに基づき，前記最小Ｘ線管電流の目標値と前記最大Ｘ線管電流の目標値との間の各Ｘ線管電流に対応するフィラメント加熱条件データを生成する手段を具備するものである。（請求項４）
【００１０】
更に本発明では，前記フィラメント加熱条件データ生成手段により生成された各Ｘ線管電流のフィラメント加熱条件データを制御回路部の外部，若しくは内部に格納する格納手段を具備するものである。（請求項５）
【００１１】
更に本発明では，前記制御回路部が最小Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データ，及び最大Ｘ線管電流の目標値とこれに対応するフィラメント加熱条件データの他に，前記最小Ｘ線管電流の目標値と前記最大Ｘ線管電流の目標値との間にあるＸ線管電流値とそれに対応するフィラメント加熱条件データの１つ以上を外部より入力し，該入力値より各Ｘ線管電流に対応するフィラメント加熱条件データを生成する手段を具備するものである。（請求項６）
【００１２】
更に本発明では，前記制御回路部がアナログ回路により構成され，外部に設けたCPU等のディジタル回路により生成されたフィラメント加熱条件データ，若しくは外部に設けたフィラメント加熱条件データを格納した格納手段内のフィラメント加熱条件データをアナログ値に変換するD/A変換手段を具備するものである。（請求項７）
【００１３】
本発明では，フィラメント加熱条件データを関数により求めることで，Ｘ線管電流の調整時に経験や熟練した技術を必要せず，しかも調整を容易にすることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は，本発明によるＸ線管フィラメント加熱回路の第１の実施例を示す図である。フィラメント加熱回路は，Ｘ線管の陰極であるフィラメントを高温に加熱し，陽極であるターゲットに衝突する熱電子を放出させると共に，その熱電子電流を制御する電源回路である。
【００１５】
直流電圧源１は，直流電圧を供給するもので，例えば商用交流電圧源とダイオードブリッジ整流回路との組み合わせによって構成されている。インバータ２は，直流電圧源１の出力電圧を高周波の交流電圧に変換するもので，MOS型の電界効果トランジスタ（以下，MOSFETと略す）からなるスイッチング素子３a〜３d をブリッジ状に組み合わせたものである。また，スイッチング素子３a〜３d に対応してフライホイールダイオード４a〜４dがそれぞれ内蔵されている。
【００１６】
上記インバータ２により変換された交流電圧は，共振用コンデンサ５の静電容量とフィラメント加熱変圧器６の１次漏れインダクタンス７と高電圧ケーブル９の１次側に換算したインダクタンス８で構成された共振回路に出力されるため，その電流は正弦波状の交流電流となる。前記共振回路により，フィラメント加熱変圧器６の１次側漏れインダクタンス７と高電圧ケーブル９のインダクタンス８は打ち消され，１次側漏れインダクタンス７によるフィラメント電流の立ち遅れを低減すると共に，十分なフィラメント電流を供給することができる。
【００１７】
フィラメント電流は前記インバータ２に与えるフィラメント加熱条件データ１２にて制御している。フィラメント加熱条件データ１２は加算器A１９に入力される。電流センサ２０にて検出された交流のフィラメント電流を交流―実効値変換回路２１にて実効値に変換され，A/D変換器A２２にてディジタル値に変換された後，ディジタル回路部２３に入力され，加算器A１９にて前記フィラメント加熱条件データ１２との差分がとられる。
【００１８】
ここで，差分はフィラメント電流フィードバック部２４に入力され，係数を乗じた後にフィラメント加熱条件データ１２との和がとられ，新しいフィラメント加熱条件データとして出力される。この新しいフィラメント加熱条件データは前記差分値で補正されたものであり、前記差分値が零になるように補正が行われている。上記の新しいフィラメント加熱条件データはD/A変換器２５に入力され，インバータ２の制御量に相当する幅をもつパルス状の信号φに変換される。
【００１９】
D/A変換器２５の出力であるφは，駆動信号生成部２６にてインバータ２の各スイッチング素子３a〜３dの駆動信号に変換され，ゲート駆動回路２７にて絶縁，増幅等を施された後，インバータ２の各スイッチング素子３a〜３dに入力され，インバータ２の出力電圧の位相を制御し，これによってインバータ２の出力電圧，即ち出力電流を制御するフィラメント電流フィードバックが行われる。
【００２０】
上記のフィラメント電流フィードバックは，フィラメント加熱回路のインバータ２における直流電圧源１の時間的変動を補償するものである。これに対し，Ｘ線の曝射中にＸ線管電流が変動するのを補償するためには，Ｘ線管電流フィードバックを必要とする。
【００２１】
Ｘ線の曝射が開始されると，Ｘ線曝射開始信号２８がディジタル回路部２３内のＸ線管電流フィードバック部２９に入力される。この信号２８を受けて，操作卓等から供給される目標Ｘ線管電流値１３と，Ｘ線管電流の検出値をA/D変換器B３０にてディジタル値に変換した実Ｘ線管電流値とが，ディジタル回路部２３の加算器B３１に入力され，両者の差分がとられる。この差分はＸ線管電流フィードバック部２９に入力され，ここで差分に係数を乗じた後出力する。この出力値はフィラメント加熱条件データをＸ線管電流の差分値で補正するためのもので，加算器A１９においてはＸ線管電流の差分値が零になるように加算補正が行われる。Ｘ線管電流フィードバック部２９の出力は加算器A１９に入力され，ここでフィラメント電流の実効値，フィラメント加熱条件データ１２と加減算を行い，その結果をフィラメント電流フィードバック部２４に入力する。それ以降のインバータ２の制御は上述のフィラメント加熱条件データ１２の制御の場合と同様に行われる。
【００２２】
図１の実施例では，ディジタル回路部２３にフィラメント加熱条件データ生成部１８を含ませている。フィラメント加熱条件データ生成部１８は各Ｘ線管電流におけるフィラメント加熱条件データを生成するためのもので，構成としては図２の如くなっている。フィラメント加熱条件データ生成部１８には，最小Ｘ線管電流値１４，そのときのフィラメント加熱条件データである最小フィラメント加熱条件データ１５，最大Ｘ線管電流値１６，そのときのフィラメント加熱条件データである最大フィラメント加熱条件データ１７を入力する。前記４つのデータをもとに，その装置のＸ線管電流値とフィラメント加熱条件データの関係を示す関数をフィラメント加熱条件データ生成部１８で生成する。
【００２３】
Ｘ線管電流値とフィラメント加熱条件データの間には図３（a）に示す関係があり，上記４つのデータより図３（b）に示す関数を生成する。ここで操作卓等より入力された目標Ｘ線管電流値１３に対応するフィラメント加熱条件データ１２を出力し，これは，ディジタル回路部２３に入力される。それ以降は上述のフィラメント加熱条件データ１２の制御の場合と同様に行われる。
【００２４】
また，操作卓等より新たに目標Ｘ線管電流値１３が入力された場合には，フィラメント加熱条件データ生成部１８は新たに入力された目標Ｘ線管電流値１３に対応した新しいフィラメント加熱条件データ１２を出力する。このようにして，各Ｘ線管電流値におけるフィラメント加熱条件データを入力することなくＸ線管電流を調整することが可能となる。
【００２５】
（実施例２）
図４には本発明の第２に実施例を示す。本実施例では，第１の実施例と比して直流電圧源１とインバータ２との間に直流電圧調整回路３２と電圧平滑用コンデンサ３３を挿入したこと，ゲート駆動回路２７の出力を直流電圧調整回路３２に入力したことが異なる。この場合，ディジタル回路部２３にてＸ線管電流フィードバック及びフィラメント電流フィードバックの各々の制御を受けたパルス状の信号φは直流電圧調整回路３２に含まれるチョッパーのデューティー又は周波数（動作頻度）を変化させ，それにより平滑用コンデンサ３３の電圧値を調整し，インバータ２の出力電流を変化させる。前記のチョッパーの制御としては、信号φに基づき，動作頻度一定でＯＮ時間を制御するとか，ＯＮ時間を一定にして動作頻度を制御するとかして行うことができる。
【００２６】
（実施例３）
図５には本発明の第３の実施例の要部ブロック図を示す。本実施例はフィラメント加熱条件データ生成部１８の構成に特徴がある。第１及び第２の実施例ではフィラメント加熱条件データ生成部１８では最小Ｘ線管電流値１４，最小フィラメント加熱条件データ１５，最大Ｘ線管電流値１６，最大フィラメント加熱条件データ１７により，Ｘ線管電流値とフィラメント加熱条件データの関数を構成し，外部より入力された任意の目標Ｘ線管電流値１３をもとにフィラメント加熱条件データを計算し，フィラメント加熱条件データを出力していたが，本実施例ではフィラメント加熱条件データ生成部１８で構成した関数をもとに各Ｘ線管電流値におけるフィラメント加熱条件データをあらかじめ計算しておき，その結果をフィラメント加熱条件データ格納部３４に入力しておく。外部より入力された任意の目標Ｘ線管電流値１３はフィラメント加熱条件データ格納部３４に入力され，それに対応するフィラメント加熱条件データ１２を出力する。
【００２７】
（実施例４）
図６には本発明の第４の実施例の要部ブロック図を示す。本実施例も第３の実施例と同様フィラメント加熱条件データ生成部１８に特徴がある。本実施例では図６に示すように，フィラメント加熱条件データ生成部１８に最小Ｘ線管電流値１４，最小フィラメント加熱条件データ１５，最大Ｘ線管電流値１６，最大フィラメント加熱条件データ１７の他に任意のＸ線管電流値３５とそのときのフィラメント加熱条件データ３６を入力する。これらは１つないし，それ以上を入力するとして，入力する数値はすくなくとも，最小Ｘ線管電流値１４，最小フィラメント加熱条件データ１５以上，最大Ｘ線管電流値１６，最大フィラメント加熱条件データ１７以下とする。
【００２８】
本実施例では共振型のインバータを用いて，スイッチング素子にはMOSFETを用い，フィラメント電流フィードバック部，Ｘ線管電流フィードバック部にはディジタル回路を用いたが，インバータ方式は共振型に限らず，スイッチング素子にはバイポーラトランジスタ，IGBT等の使用が可能で，フィラメント電流フィードバック部，Ｘ線管電流フィードバック部はOPアンプ等のアナログ回路でも実現が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので，フィラメント加熱条件データを関数により求めることで，Ｘ線管電流の調整時に経験や熟練した技術を必要せず，しかも調整を容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフィラメント加熱回路の実施例を示す回路図。
【図２】実施例１におけるフィラメント加熱条件データ生成部を示す図。
【図３】Ｘ線管電流値とフィラメント加熱条件データの関係を示す図。
【図４】実施例２におけるフィラメント加熱条件データ生成部を示す図。
【図５】実施例３におけるフィラメント加熱条件データ生成部を示す図。
【図６】実施例４におけるフィラメント加熱条件データ生成部を示す図。
【符号の説明】
１    直流電圧源
２    インバータ
３a 〜３d   スイッチング素子
４a〜 ４d   フライホイールダイオード
５    共振用コンデンサ
６    フィラメント加熱変圧器
７    １次漏れインダクタンス
８    高電圧ケーブルインダクタンスの一次変換値
９    高電圧ケーブル
１０    Ｘ線管
１１    フィラメント
１２    フィラメント加熱条件データ
１３    目標Ｘ線管電流値
１４    最小Ｘ線管電流値
１５    最小フィラメント加熱条件データ
１６    最大Ｘ線管電流値
１７    最大フィラメント加熱条件データ
１８    フィラメント加熱条件データ生成部
１９    加算器A
２０    電流センサ
２１    交流―実効値変換回路
２２    A/D変換器A
２３    ディジタル回路部
２４    フィラメント電流フィードバック部
２５    D/A変換器
２６    駆動信号生成部
２７    ゲート駆動回路
２８    Ｘ線曝射開始信号
２９    Ｘ線管電流フィードバック部
３０    A/D変換器B
３１    加算器B
３２    直流電圧調整回路
３３    平滑用コンデンサ
３４    フィラメント加熱条件データ格納部
３５    任意のＸ線管電流値
３６    任意のフィラメント加熱条件データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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