(57)【要約】【課題】電子放出装置を軸の周りに回転させずに、電子ビームの位置を変化させることによりＸ線ビームの位置を変化させる。【解決手段】電子放出器アセンブリは、第一の光ビーム（９６）及び第二の光ビーム（９８）を放出するレーザ（８０）と、第一の光ビームを光カソード（１１６）の第一の領域（１２２）に向かって反射する第一の動作位置まで移動し、第二の光ビームを光カソードの第二の領域（１４０）に向かって反射する第二の動作位置まで移動するように構成されている鏡（９２）を含んでいる。光カソードは、第一の光ビームが第一の領域に接触したときに第一の電子ビームを放出し、第二の光ビームが第二の領域に接触したときに第二の電子ビームを放出するように構成されている。電子放出器アセンブリはさらに、光カソードから第一及び第二の電子ビームを受光するように構成されているアノード（１１８）を含んでいる。【選択図】図１
2006134876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の光ビーム（９６）及び第二の光ビーム（９８）を放出するように構成されているレーザ（８０）と、
前記第一の光ビーム（９６）を光カソード（１１６）の第一の領域（１２２）に向かって反射する第一の動作位置まで移動し、前記第二の光ビーム（９８）を前記光カソード（１１６）の第二の領域（１４０）に向かって反射する第二の動作位置まで移動するように構成されている鏡（９２）と、
前記第一の光ビーム（９６）が前記第一の領域（１２２）に接触したときに第一の電子ビーム（１２６）を放出し、前記第二の光ビーム（９８）が前記第二の領域（１４０）に接触したときに第二の電子ビーム（１４４）を放出するように構成されている前記光カソード（１１６）と、
該光カソード（１１６）から前記第一及び第二の電子ビーム（１２６、１４４）を受光するように構成されているアノード（１１８）と、
を備えた電子放出器アセンブリ。
【請求項２】
前記アノード（１１８）は、前記第一の電子ビーム（１２６）の受光に応答して前記アノード（１１８）の第三の領域（１３０）から第一のＸ線ビーム（１３２）を放出し、前記第二の電子ビーム（１４４）の受光に応答して前記アノード（１１８）の第四の領域（１４８）から第二のＸ線ビーム（１５０）を放出するように構成されている、請求項１に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項３】
前記レーザ（８０）は、前記第一の光ビーム（９６）を放出した後に前記第二の光ビーム（９８）を放出する、請求項１に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項４】
前記光カソード（１１６）は、銅、銀、金、マグネシウム、イットリウム、カルシウム、インジウムガリウム砒素、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、ガリウムアルミニウム砒素、テルル化カドミウム、テルル化セシウム、又はアンチモン化ナトリウムカリウムの１又は複数で構成される層である、請求項１に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項５】
前記光カソード（１１６）は、基材と、第一、第二、第三及び第四の金属部材とを含んでおり、前記基材は、該基材を貫通して延在する第一及び第二の開口を有し、前記第一及び第二の金属部材は、それぞれ前記第一及び第二の開口に配設され、前記第一及び第二の金属部材は、それぞれ該金属部材を貫通して延在する第三及び第四の開口を有し、前記第三及び第四の金属部材は、それぞれ前記第三及び第四の開口に配設され、前記第三及び第四の金属部材は、それぞれ前記光カソード（１１６）の前記第一及び第二の領域に配設され、前記第三の金属部材は、前記第一の光ビームが前記第三の金属部材に接触したときに前記第一の電子ビームを放出し、前記第四の金属部材は、前記第二の光ビームが前記第四の金属部材に接触したときに前記第二の電子ビームを放出する、請求項１に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項６】
前記第三及び第四の金属部材は、銅、銀若しくは金、又は銅、銀若しくは金を含有する合金で構成されている、請求項５に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項７】
前記第三及び第四の金属部材の両方が全体的に円形である、請求項５に記載の電子放出器アセンブリ。
【請求項８】
第一及び第二の光ビーム（３３０、３４０）をそれぞれ光カソード（１１６）の第一及び第二の領域（３３１、３４１）に向かって放出するようにそれぞれ構成されている第一及び第二のレーザ・ダイオード（３２２、３２０）と、
前記第一の光ビーム（３３０）が前記第一の領域（３３１）に接触したときに第一の電子ビーム（３３４）を放出し、前記第二の光ビーム（３４０）が前記第二の領域（３４１）に接触したときに第二の電子ビーム（３４３）を放出するように構成されている前記光カソード（１１６）と、
該光カソード（１１６）から前記第一及び第二の電子ビーム（３３４、３４３）を受光するように構成されているアノード（１１８）と、
を備えた電子放出器アセンブリ。
【請求項９】
第一の光ビーム（３３０）を光カソード（１１６）の第一の領域（３３１）に向かって放出するステップと、
前記光カソード（１１６）が前記第一の光ビーム（３３０）を受光するのに応答して第一の電子ビーム（３３４）を前記光カソード（１１６）からアノード（１１８）に向かって放出するステップと、
第二の光ビーム（３４０）を前記光カソード（１１６）の第二の領域（３４１）に向かって放出するステップと、
前記光カソード（１１６）が前記第二の光ビーム（３４０）を受光するのに応答して第二の電子ビーム（３４３）を前記光カソード（１１６）から前記アノード（１１８）に向かって放出するステップと、
を備えた電子ビームを発生する方法。
【請求項１０】
前記アノード（１１８）が前記第一の電子ビーム（３３４）を受光するのに応答して前記アノード（１１８）の第三の領域（３３７）から第一のＸ線ビーム（３３９）を放出するステップと、
前記アノード（１１８）が前記第二の電子ビーム（３４３）を受光するのに応答して前記アノード（１１８）の第四の領域（３４６）から第二のＸ線ビーム（３４８）を放出するステップと、
をさらに含んでいる請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでは、ガントリに配設されたＸ線源装置及び検出器アレイを用いて対象の画像を形成している。Ｘ線源装置は、ターゲットに向かって電子ビームを放出する電子放出装置を含んでいる。電子ビームが基材に接触したときに、基材はＸ線を放出する。ガントリは、撮像平面内で対象の周りにＸ線源アセンブリ及び検出器を回転させて、Ｘ線ビームが対象と交差する角度を絶えず変化させる。
【特許文献１】米国特許第６５１６０４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
このＣＴイメージング・システムに関連する問題は、ガントリが内部の電子放出装置に比較的大きいｇ力を加えることにより装置を傷める場合があることである。さらに、ガントリは比較的複雑な構造を有し、製造経費が比較的高い。
【０００３】
従って、電子放出装置を軸の周りに回転させずに、電子ビームの位置を変化させることによりＸ線ビームの位置を変化させるＸ線源に用いることのできる電子放出装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態の一例では、電子放出器アセンブリを提供する。この電子放出器アセンブリは、第一の光ビーム及び第二の光ビームを放出するように構成されているレーザを含んでいる。電子放出器アセンブリはさらに、第一の光ビームを光カソードの第一の領域に向かって反射する第一の動作位置まで移動するように構成されている鏡を含んでいる。鏡はさらに、第二の光ビームを光カソードの第二の領域に向かって反射する第二の動作位置まで移動するように構成されている。光カソードは、第一の光ビームが第一の領域に接触したときに第一の電子ビームを放出し、第二の光ビームが第二の領域に接触したときに第二の電子ビームを放出するように構成されている。電子放出器アセンブリはさらに、光カソードから第一及び第二の電子ビームを受光するように構成されているアノードを含んでいる。
【０００５】
実施形態のもう一つの例では、電子放出器アセンブリを提供する。この電子放出器アセンブリは、第一及び第二の光ビームをそれぞれ光カソードの第一及び第二の領域に向かって放出するようにそれぞれ構成されている第一及び第二のレーザ・ダイオードを含んでいる。光カソードは、第一の光ビームが第一の領域に接触したときに第一の電子ビームを放出し、第二の光ビームが第二の領域に接触したときに第二の電子ビームを放出するように構成されている。電子放出器アセンブリはさらに、光カソードから第一及び第二の電子ビームを受光するように構成されているアノードを含んでいる。
【０００６】
実施形態のもう一つの例では、電子ビームを発生する方法を提供する。この方法は、第一の光ビームを光カソードの第一の領域に向かって放出するステップを含んでいる。この方法はさらに、光カソードが第一の光ビームを受光するのに応答して第一の電子ビームを光カソードからアノードに向かって放出するステップを含んでいる。この方法はさらに、第二の光ビームを光カソードの第二の領域に向かって放出するステップを含んでいる。この方法はさらに、光カソードが第二の光ビームを受光するのに応答して第二の電子ビームを光カソードからアノードに向かって放出するステップを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１及び図２には、実施形態の一例による目標物のディジタル画像を形成するＣＴイメージング・システム１０を示す。ＣＴイメージング・システム１０は、ＣＴ走査装置１２及びテーブル１４を含んでいる。
【０００８】
ＣＴ走査装置１２は、目標物の複数枚のディジタル画像を形成するように設けられている。ＣＴ走査装置１２は、光放出アセンブリ２０、２２、２４、Ｘ線源アセンブリ２６、２８、３０、Ｘ線検出器アレイ４０、４２、４４、Ｘ線制御器５０、データ取得システム５２、画像再構成装置５４、テーブル移動制御器５６、外部メモリ５８、キーボード６０、表示モニタ６２、及びコンピュータ６４を含んでいる。尚、代替的な実施形態では、ＣＴ走査装置１２は、３よりも多い又は少ないＸ線源アセンブリを有し得る。さらに、ＣＴ走査装置１２は、３よりも多い又は少ないＸ線検出器アレイを有し得る。
【０００９】
光放出アセンブリ２０、２２、２４は光ビームを放出するように構成されており、これらの光ビームがそれぞれＸ線源アセンブリ２６、２８、３０にＸ線ビームを放出させる。Ｘ線源アセンブリ２６からのＸ線ビームは対象２７を通って伝播してＸ線検出器アレイ４０によって受光される。同様に、Ｘ線源アセンブリ２８からのＸ線ビームは対象２７を通って伝播してＸ線検出器アレイ４２によって受光される。同様に、Ｘ線源アセンブリ３０からのＸ線ビームは対象２７を通って伝播してＸ線検出器アレイ４４によって受光される。光放出アセンブリ２０の構造は光アセンブリ２２、２４の構造と実質的に類似しているので、以下では光アセンブリ２０の詳細な説明のみを行なう。
【００１０】
図３には、光アセンブリ２０のさらに詳細な図が示されている。光アセンブリ２０は、レーザ８０、光減衰装置８２、レンズ・アセンブリ８４、リニア・アクチュエータ９０、鏡９２、及びモータ９４を含んでいる。
【００１１】
レーザ８０は、Ｘ線源アセンブリにＸ線ビームを放出させる光ビームを発生するように設けられている。レーザ８０はＮｄ：ＹＡＧレーザを含んでおり、光減衰装置８２に近接して配設される。レーザ８０は、Ｘ線制御器５０から受信した制御信号Ｌ１に応答して光ビームを放出する。
【００１２】
光減衰装置８２は、レーザ８０から受光した光ビームの強度を減衰させるように設けられている。光ビームの強度を変化させることにより、引き続き発生される電子ビームのパワー・レベル及びＸ線ビームのパワー・レベルを変化させ得ることを特記しておく。光減衰装置８２は、レーザ８０とレンズ・アセンブリ８４との間に配設される。動作時には、光減衰装置８２はレーザ８０から光ビームを受光して、レンズ・アセンブリ８４まで伝播する前の光ビームの強度を減衰させ又は調節する。光減衰装置８２は、１又は複数の入力信号に基づいて光ビームの減衰を調節することのできる音響光学的変調器を含む。但し、言うまでもなく、代替的な実施形態では、光減衰装置８２は、レーザからの光ビームを減衰させることが可能な任意の装置を含んでいてよい。具体的には、図４を参照すると、光減衰装置８２は、Ｘ線制御器５０から受信したディジタル信号ＬＡＤ１の周波数に基づいて光ビームの減衰量を調節することができる。代替的には、図５を参照すると、光減衰装置８２は、Ｘ線制御器５０からのアナログ信号Ｐ１の大きさに基づいて光ビームの減衰量を調節することもできる。図６を参照すると、動作時に、信号ＬＡＤ１が高い論理レベルを有するか又はアナログ信号Ｐ１が予め決定された値よりも大きい大きさを有するときに、光減衰装置８２は受光した光ビームを通す。或いは、信号ＬＡＤ１が低い論理レベルを有するか又はアナログ信号Ｐ１が予め決定された値以下の大きさを有するときに、光減衰装置８２は受光した光ビームを通さない。このように、光減衰装置８２は、予め決定された時間間隔で間歇的に光の一部を通すことにより光ビームの強度を減衰させる。
【００１３】
図３に戻り、レンズ・アセンブリ８４は、該レンズ・アセンブリ８４を通って伝播する光ビームの寸法を調節するように設けられている。光ビームの寸法を変化させることにより、引き続き発生される電子ビームの寸法及びＸ線ビームの寸法を変化させ得ることを特記しておく。レンズ・アセンブリ８４は、発散レンズ８６及び収束レンズ８８を含む。リニア・アクチュエータ９０は収束レンズ８８に結合されて動作して、レンズ８８を光ビームの軸に沿って発散レンズ８６に向かって又はレンズ８６から遠ざかるように移動させる。レンズ８８が発散レンズ８６に向かって移動するときには、レンズ８８を出た光ビームの寸法は減少する。或いは、レンズ８８が発散レンズ８６から遠ざかるときには、レンズ８８を出た光ビームの寸法は増大する。リニア・アクチュエータ９０は、Ｘ線制御器５０と連絡して動作して、Ｘ線制御器５０から受信した制御信号ＬＰ１に応答してレンズ８８を移動させる。光放出アセンブリ２０にレンズ・アセンブリ８４に代わる代替的なレンズ・アセンブリを用いてもよいことを理解されたい。例えば、代替的な実施形態では、レンズ・アセンブリは、リニア・アクチュエータに結合されて動作する１又は複数の収束レンズを含み得る。
【００１４】
鏡９２は、レーザ８０からの光ビームを、Ｘ線源アセンブリ２６の窓１１４を通してアセンブリ２６の内部に配設された光カソード１１６に反射させるように設けられている。光カソード１１６の領域１２２での光ビーム９６の受光に応答して光カソード１１６は電子ビームを放出し、電子ビームはアノード１１８によって受光される。放出された電子ビームの受光に応答して、アノード１１８はＸ線ビームを発生し、Ｘ線ビームは窓１２０を通って伝播する。鏡９２は、Ｘ線制御器５０から受信した制御信号ＲＰ１に応答してモータ９４によって軸点９３を中心として回転する。具体的には、鏡９２は、レーザ８０からの光が信号ＲＰ１に応答して光カソード１１６の予め決定された領域に向かうことができるように、軸点９３を中心として少なくとも１２０°にわたって回転することができる。
【００１５】
Ｘ線源アセンブリ２６、２８、３０はＸ線ビームを放出するように設けられており、Ｘ線ビームは目標物を通ってそれぞれＸ線検出器アレイ４０、４２、４４に向かって伝播する。Ｘ線源アセンブリ２６の構造はＸ線源アセンブリ２８及び３０の構造と実質的に類似しているので、以下ではＸ線源アセンブリ２６の詳細な説明のみを行なう。
【００１６】
Ｘ線源アセンブリ２６は、外壁１１０、１１２、窓１１４、光カソード１１６、絶縁性支持体１０５、１０６、アノード１１８、窓１２０、及び高圧電源１２１を含んでいる。Ｘ線源アセンブリ２６はさらに、壁１１０、１１２に結合された前面壁及び背面壁（図示されていない）を含んでおり、これらの壁の間に真空室を形成している。窓１１４は、光放出アセンブリ２０からの光ビームを受光するように構成されて、アセンブリ２６の端部１１３で外壁１１０と外壁１１２との間に配設されている。絶縁性支持体１０５、１０６はそれぞれ外壁１１０、１１２に結合されている。絶縁性支持体１０５、１０６は光カソード１１６を外壁１１０、１１２から電気的に隔離しており、これらの壁の間に光カソード１１６を保持している。光カソード１１６は、光ビームの受光に応答して電子ビームを放出するように構成されている金属層を含んでいる。具体的には、光カソード１１６は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、カルシウム（Ｃａ）、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）、ガリウムアルミニウム砒素（ＧａＡｌＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ２）、テルル化セシウム（Ｃｓ２Ｔｅ）、又はアンチモン化ナトリウムカリウム（Ｎａ２ＫＳｂ）の１又は複数で構成することができる。代替的には、光カソード１１６は、金、銀又は銅を含有する合金で構成することもできる。さらに、光カソード１１６は、厚みが５０ミクロン〜５００ミクロンであってよい。但し、言うまでもなく、光カソード１１６は、所望の動作特性に基づいて厚みが５０ミクロン未満であっても５００ミクロン超であってもよい。アノード１１８は、アセンブリ２６の端部１２３で壁１１０と壁１１２との間に配設されている。窓１２０は、アノード１１８に近接して壁１１０と壁１１２との間に配設されており、アノード１１８から放出されたＸ線ビームが窓１２０を通ってアセンブリ２６の外部に出ることができるようにしている。高圧電源１２１は、アノード１１８と光カソード１１６との間に電気的に結合されて、光カソード１１６から放出された電子ビームをアノード１１８に向かって加速する。代替的な実施形態では、壁１１０、１１２はガラスのような実質的に透明な材料で構成されて、光ビームがこれらの壁を通って、光カソード１１６のアノード１１８に対向した側に接触することができるようにする。
【００１７】
図２に戻り、データ取得システム５２は、Ｘ線検出器アレイ４０、４２、４４、コンピュータ６４、及び画像再構成器５４に結合されて動作する。データ取得システム５２は、Ｘ線検出器アレイ４０、４２、４４からそれぞれ信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をサンプリングして、これらの信号を表わすサンプリングした値を画像再構成器５４へ転送する。
【００１８】
画像再構成器５４は、信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に基づいてディジタル画像を形成するように設けられている。画像再構成器５４は、データ取得システム５２とコンピュータ６４との間に結合されて動作する。画像再構成器５４は、形成されたディジタル画像をコンピュータ６４へ送信する。
【００１９】
図２を参照して述べると、Ｘ線制御器５０は、コンピュータ６４から受信した制御信号に応答してＣＴスキャナ１２を制御するように設けられる。Ｘ線制御器５０は、光放出アセンブリ２０、２２、２４及びコンピュータ６４に結合されて動作する。Ｘ線制御器５０は制御信号Ｌ１、ＬＡＤ１、ＬＰ１、ＲＰ１を発生し、これらの制御信号は光放出アセンブリ２０によって受信されて、それぞれレーザ８０の動作、光減衰装置８２を出た光ビームのパワー・レベル、レンズ・アセンブリ８４を出た光ビームの寸法、及び鏡９２の動作位置を制御する。代替的には、Ｘ線制御器５０は、信号ＬＡＤ１ではなくアナログ制御信号Ｐ１を発生して、光減衰装置８２を出た光ビームのパワー・レベルを制御することもできる。また、Ｘ線制御器５０は制御信号Ｌ２、ＬＡＤ２、Ｐ２、ＬＰ２、ＲＰ２を発生し、これらの信号は、それぞれ信号Ｌ１、ＬＡＤ１、Ｐ１、ＬＰ１、ＲＰ１に実質的に類似した動作目的のために光放出アセンブリ２２によって受信される。さらに、Ｘ線制御器５０は制御信号Ｌ３、ＬＡＤ３、Ｐ３、ＬＰ３、ＲＰ３を発生し、これらの信号は、それぞれ信号Ｌ１、ＬＡＤ１、Ｐ１、ＬＰ１、ＲＰ１に実質的に類似した動作目的のために光放出アセンブリ２２によって受信される。
【００２０】
コンピュータ６４は、Ｘ線制御器５０、データ取得システム５２、画像再構成器５４、外部メモリ５８、キーボード６０、コンピュータ・モニタ６２、及びテーブル移動制御器５６に結合されて動作する。コンピュータ６４は第一の制御信号を発生するように設けられ、この第一の信号はテーブル移動制御器５６にテーブル１４を移動させる。さらに、コンピュータ６４は第二の制御信号を発生し、この第二の信号はＸ線制御器５０にＸ線ビームの発生を開始させる。さらに、コンピュータ５６は形成されたディジタル画像を画像再構成器５４から受け取って、表示モニタ６２に画像を表示させるか、外部メモリ５８にディジタル画像を記憶させるか、又はこれら両方を行なう。キーボード６０は、コンピュータ６４に結合されて動作し、利用者が特定のディジタル画像を観察するように要求することを可能にする。
【００２１】
図７を参照して、ＣＴ走査装置１２の代替的な実施形態について説明する。この実施形態では、図１に示すＸ線源アセンブリ２６、２８、３０の各々をＸ線源アセンブリ１８０で置き換えている。Ｘ線源アセンブリ１８０は、光放出アセンブリ２０から１本又は複数の光ビームを受光し、次いで各光ビームに応答して１本又は複数のＸ線ビームを放出する。
【００２２】
図７〜図９に、Ｘ線源アセンブリ１８０の断面図を示す。Ｘ線源アセンブリ１８０は、外壁１８２、１８４、窓１８６、光カソード１８８、絶縁性支持体１７０、１７２、アノード１９０、窓１９２、及び高圧電源１９３を含む。Ｘ線源アセンブリ１８０はさらに、壁１８２、１８４に結合された前面壁及び背面壁（図示されていない）を含んでおり、これらの壁の間に真空室を形成している。窓１８６は、アセンブリ１８０の端部１８５で外壁１８２と外壁１８４との間に配設されている。絶縁性支持体１７０、１７２は、それぞれ外壁１８２、１８４に結合されている。絶縁性支持体１７０、１７２は、光カソード１８８をそれぞれ外壁１８２、１８４から電気的に隔離している。光カソード１８８は基材１９４を含むと共に、基材１９４を貫通して延在する金属領域の二次元アレイを含んでおり、１列の金属領域が金属領域１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４を含んでいる。基材１９４は、例えばガラスのような非金属材料で構成され得る。代替的な実施形態では、基材１９４は、例えばステンレス鋼のような金属材料で構成され得る。金属領域は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、カルシウム（Ｃａ）、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、ガリウム砒素（ＧｅＡｓ）、ガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）、ガリウムアルミニウム砒素（ＧａＡｌＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ２）、テルル化セシウム（Ｃｓ２Ｔｅ）、又はアンチモン化ナトリウムカリウム（Ｎａ２ＫＳｂ）の１又は複数で構成することができる。代替的には、金属領域は、金、銀又は銅を含有する合金で構成することもできる。さらに、金属領域は、厚みが５０ミクロン〜５００ミクロンであってよい。但し、言うまでもなく、金属領域は、所望の動作特性に基づいて厚みが５０ミクロン未満であっても５００ミクロン超であってもよい。金属領域の構造は実質的に互いに類似しているので、以下では金属領域２０６の構造の詳細な説明のみを行なう。金属領域２０６は、金属部材２２０及び金属部材２２２を含んでいる。金属部材２２０は、基材１９４を貫通して延在する開口２２４の内部に配設されている。金属部材２２０は、該部材２２０を貫通して延在する円錐形の開口２２６を含んでいる。金属部材２２２は、円形断面を有し開口２２６の一部を覆って配設されている。部材２２２は、面積が１平方センチメートル〜２平方センチメートルであってよい。円錐形開口２２６は、光ビームの受光に応答して金属部材２２２に実質的に円筒形の電子ビームを放出させる。円錐形開口２２６は、電子ビームを集束して電子ビームが発散しないようにしている。アノード１９０は、アセンブリ１８０の端部１８７で壁１８２と壁１８４との間に配設されている。窓１９２は、アノード１９０に近接して壁１８２と壁１８４との間に配設されており、アノード１９０から放出されたＸ線ビームが窓１９２を通ってアセンブリ１８０の外部に出ることができるようにしている。高圧電源１９３は、アノード１９０と光カソード１８８との間に電気的に結合されて、光カソード１８８から放出された電子ビームをアノード１９０に向かって加速する。
【００２３】
代替的な実施形態では、Ｘ線源アセンブリ１８０の壁１８２、１８４は、ガラスのような実質的に透明な材料で構成されて、光ビームがこれらの壁を通って、光カソード１８８のアノード１９０に近接した側に接触することができるようにしている。
【００２４】
Ｘ線源アセンブリ１８０の動作時には、金属領域２０６が光ビーム２３０を受光すると、金属領域２０６は光ビーム２３０に応答して電子ビーム２５１をアノード１９０に向かって放出する。この後に、アノード１９０は、電子ビーム２５１の受光に応答してアノード１９０の領域２３８からＸ線ビーム２３６を放出する。同様に、金属領域２０４が光ビーム２５０を受光すると、金属領域２０４は光ビーム２５０に応答して電子ビーム２５２をアノード１９０に向かって放出する。この後に、アノード１９０は、電子ビーム２５２の受光に応答してアノード１９０の領域２５８からＸ線ビーム２５６を放出する。
【００２５】
以下、図１０〜図１２を参照して、電子ビーム及びＸ線ビームのパワー及び位置を変化させる方法について説明する。特に、この方法を、光源アセンブリ２０、Ｘ線源アセンブリ２６及びＸ線検出器アレイ４０を有するＣＴ走査装置１２を用いて説明する。但し、この方法は、他の光源アセンブリ、Ｘ線源アセンブリ及びＸ線検出器アレイでも実行されることを理解されたい。さらに、この方法はまた、Ｘ線源アセンブリ２６の代わりにＸ線源アセンブリ１８０を有する光源アセンブリ２０を用いて具現化することもできる。
【００２６】
ステップ２７０では、Ｘ線制御器５０が、予め決定された時間量にわたってレーザ８０に光ビーム９６を放出させる。
【００２７】
ステップ２７２では、Ｘ線制御器５０は、光ビーム９６が第一の光強度を有するように、光減衰装置８２にレーザ８０からの光ビーム９６を減衰させる。
ステップ２７４では、Ｘ線制御器５０は、光減衰装置８２からの光ビーム９６を受光したレンズ・アセンブリ８４に光ビーム９６の寸法を第一の予め決定された寸法まで調節させる。
【００２８】
ステップ２７６では、Ｘ線制御器５０は、光ビーム９６を光カソード１１６の領域１２２に向かって反射するために、モータ９４に鏡９２を第一の予め決定された位置まで回転させる。
【００２９】
ステップ２７８では、光カソード１１６は、領域１２２において光ビーム９６を受光し、第一のパワー・レベル及び第二の予め決定された寸法を有する電子ビーム１２６を光カソード１１６の領域１２４からアノード１１８に向かって放出する。尚、領域１２４は領域１２２に近接している。
【００３０】
ステップ２８０では、アノード１１８は、アノード１１８の領域１２８において電子ビーム１２６を受光して、第二のパワー・レベル及び第三の予め決定された寸法を有するＸ線ビーム１３２をアノード１１８の領域１３０から放出する。尚、領域１３０は領域１２８に近接している。
【００３１】
ステップ２８２では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器アレイ４０が、目標物２７によって減弱したＸ線ビーム１３２を受光して、Ｘ線ビーム１３２を示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００３２】
ステップ２８４では、Ｘ線制御器５０は、予め決定された時間量にわたってレーザ８０に光ビーム９８を放出させる。
【００３３】
ステップ２８６では、Ｘ線制御器５０は、光ビーム９８が光ビーム９６の第一の光強度よりも大きい第二の光強度を有するように、光減衰装置８２にレーザ８０からの光ビーム９８を減衰させる。
【００３４】
ステップ２８８では、Ｘ線制御器５０は、光減衰装置８２からの光ビーム９８を受光したレンズ・アセンブリ８４に光ビーム９８の寸法を第四の予め決定された寸法まで調節させる。尚、第四の予め決定された寸法は、光ビーム９６の第一の予め決定された寸法よりも大きい。
【００３５】
ステップ２９０では、Ｘ線制御器５０は、光ビーム９８を光カソード１１６の領域１４０に向かって反射するために、モータ９４に鏡９２を第二の予め決定された位置まで回転させる。
【００３６】
ステップ２９２では、光カソード１１６は、領域１４０において光ビーム９８を受光し、第三のパワー・レベル及び第五の予め決定された寸法を有する電子ビーム１４４を光カソード１１６の領域１４２からアノード１１８に向かって放出させる。尚、電子ビーム１４４の第三のパワー・レベルは電子ビーム１２６の第一のパワー・レベルよりも高く、電子ビーム１４４の第五の予め決定された寸法は電子ビーム１２６の第二の予め決定された寸法よりも大きく、領域１４２は領域１４０に近接している。
【００３７】
ステップ２９４では、アノード１１８は、アノード１１８の領域１４６において電子ビーム１４４を受光して、第四のパワー・レベル及び第六の予め決定された寸法を有するＸ線ビーム１５０をアノード１１８の領域１４８から放出する。尚、Ｘ線ビーム１５０の第四のパワー・レベルはＸ線ビーム１３２の第二のパワー・レベルよりも高く、Ｘ線ビーム１５０の第六の予め決定された寸法はＸ線ビーム１３２の第三の予め決定された寸法よりも大きく、領域１４８は領域１４６に近接している。
【００３８】
ステップ２９６では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器アレイ４０が、目標物２７によって減弱したＸ線ビーム１５０を受光して、Ｘ線ビーム１５０を示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００３９】
尚、Ｘ線源アセンブリ２６の代替的な実施形態では、光放出アセンブリ２０は、窓１１４を介して光を放出するのではなく、外壁１１０の窓（図示されていない）を介して光カソード１１６に光ビームを放出することを特記しておく。具体的には、光放出アセンブリ２０は、光ビーム１５２を光カソード１１６に放出する。この後に、光カソード１１６は電子ビーム１５６をアノード１１８の領域１５８に向かって放出する。電子ビーム１５６の受光に応答して、アノード１１８はＸ線ビーム１６１をＸ線検出器アレイ４０に向かって放出する。
【００４０】
図１３を参照して、ＣＴ走査装置１２の代替的な実施形態について説明する。本実施形態では、Ｘ線制御器５０をＸ線制御器３１０で置き換え、光放出アセンブリ２０をレーザ・ダイオード３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３２９で置き換えることができる。同様に、光放出アセンブリ２２、２４をＸ線源アセンブリ２８、３０に近接して配設されているレーザ・ダイオードで置き換えることができる。
【００４１】
Ｘ線制御器３１０は各レーザ・ダイオードに電気的に結合されて、制御信号ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、ＬＤ５、ＬＤ６、ＬＤ７、ＬＤ８、ＬＤ９、ＬＤ１０を発生し、レーザ・ダイオード３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３２９がそれぞれいつ光ビームをＸ線源アセンブリ２６の光カソード１１６に向かって放出するかを制御する。Ｘ線制御器３１０はまた、制御信号ＬＤ１１〜ＬＤ２０を発生して、レーザ・ダイオード（図示されていない）に光ビームをＸ線源２８に向かって放出させると共に、制御信号ＬＤ２１〜ＬＤ３０を発生して、レーザ・ダイオード（図示されていない）に光ビームをＸ線源アセンブリ３０に向かって放出させる。Ｘ線制御器３１０は、いずれのレーザ・ダイオードをオンにするかを決定し、またレーザ・ダイオードの通電を保つ予め決定された時間区間を決定する。
【００４２】
図１４を参照して、ＣＴ走査装置１２のもう一つの代替的な実施形態について説明する。本実施形態では、Ｘ線制御器５０をＸ線制御器３６０で置き換え、光放出アセンブリ２０をレーザ・ダイオード３６２、３６４、３６６、３６８、３７０、３７２、３７４、３７６、３７８、３８０で置き換え、Ｘ線源アセンブリをＸ線源アセンブリ１８０で置き換えることができる。さらに、光放出アセンブリ２２、２４をレーザ・ダイオードで置き換え、Ｘ線源アセンブリ２８、３０の各々をＸ線源アセンブリ１８０で置き換えることができる。
【００４３】
Ｘ線制御器３６０はレーザ・ダイオードに電気的に結合されて、制御信号ＬＤ３１、ＬＤ３２、ＬＤ３３、ＬＤ３４、ＬＤ３５、ＬＤ３６、ＬＤ３７、ＬＤ３８、ＬＤ３９、ＬＤ４０を発生し、レーザ・ダイオード３６２、３６４、３６６、３６８、３７０、３７２、３７４、３７６、３７８、３８０がそれぞれいつ光ビームをＸ線源アセンブリ１８０の光カソード１８８に向かって放出するかを制御する。Ｘ線制御器３６０はまた、制御信号ＬＤ４１〜ＬＤ５０を発生して、レーザ・ダイオード（図示されていない）に光ビームをもう一つのＸ線源アセンブリ２８に向かって放出させると共に、制御信号ＬＤ５１〜ＬＤ６０を発生して、レーザ・ダイオード（図示されていない）に光ビームをさらにもう一つのＸ線源アセンブリに向かって放出させる。Ｘ線制御器３６０は、いずれのレーザ・ダイオードをオンにするかを決定し、またレーザ・ダイオードの通電を保つ予め決定された時間区間を決定する。レーザ・ダイオード３６２〜３８０の各々は、光カソード１８８の対応する金属領域に近接して配設されて金属領域に向かって光ビームを放出する。
【００４４】
動作時には、例えば、Ｘ線制御器３６０がレーザ・ダイオード３７０に光ビーム３９０を光カソード１８８の金属領域２０４に向かって発生させる。これに応答して、光カソード１８８は電子ビーム３９２をアノード１９０に向かって放出し、これによりアノード１９０にＸ線ビーム３９４を放出させる。同様に、Ｘ線制御器３６０はレーザ・ダイオード３６６に光ビーム３９６を光カソード１８８の金属領域に向かって発生させる。これに応答して、光カソード１８８は電子ビーム３９８をアノード１９０に向かって放出し、これによりアノード１９０にＸ線ビーム４００を放出させる。
【００４５】
図１５〜図１６を参照して、図１３に示すＣＴ走査装置を用いて電子ビーム及びＸ線ビームのパワー及び位置を変化させる方法について説明する。尚、この方法を図１４に示すＣＴ走査装置を用いて具現化することもできる。
【００４６】
ステップ４２０では、Ｘ線制御器３１０は、予め決定された時間量にわたってレーザ・ダイオード３２２に第一の強度レベルを有する光ビーム３３０を光カソード１１６の領域３３１に向かって放出させる。
【００４７】
ステップ４２２では、光カソード１１６は、光カソード１１６の領域３３１において光ビーム３３０を受光し、第一のパワー・レベルを有する電子ビーム３３４を光カソード１１６の領域３３２からアノード１１８に向かって放出する。尚、領域３３２は領域３３１に近接している。
【００４８】
ステップ４２４では、アノード１１８はアノード１１８の領域３３６において電子ビーム３３４を受光し、第二のパワー・レベルを有するＸ線ビーム３３９をアノード１１８の領域３３７から放出する。尚、領域３３７は領域３３６に近接している。
【００４９】
ステップ４２６では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器装置４０が、目標物２７によって減弱したＸ線ビーム３３９を受光して、Ｘ線ビーム３３９を示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００５０】
ステップ４２８では、Ｘ線制御器３１０は、予め決定された時間量にわたってレーザ・ダイオード３２０に第二の強度レベルを有する光ビーム３４０を光カソード１１６の領域３４１に向かって放出させる。尚、光ビーム３４０の第二の強度レベルは光ビーム３３０の第一の強度レベルよりも高い。
【００５１】
ステップ４３０では、光カソード１１６は、光カソード１１６の領域３４１において光ビーム３４０を受光し、第三のパワー・レベルを有する電子ビーム３４３を光カソード１１６の領域３４２からアノード１１８に向かって放出する。尚、電子ビーム３４３の第三のパワー・レベルは電子ビーム３３４の第一のパワー・レベルよりも高く、領域３４２は領域３４１に近接している。
【００５２】
ステップ４３２では、アノード１１８は、アノード１１８の領域３４５において電子ビーム３４３を受光し、第四のパワー・レベルを有するＸ線ビーム３４８をアノード１１８の領域３４６から放出する。尚、電子ビーム３４３の第四のパワー・レベルは電子ビーム３３４の第二のパワー・レベルよりも高く、領域３４６は領域３４５に近接している。
【００５３】
ステップ４３４では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器アレイ４０が、目標物２７によって減弱したＸ線ビーム３４８を受光して、Ｘ線ビーム３４８を示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００５４】
以下、図１７〜図１８を参照して、図１３に示すＣＴ走査装置を用いてＸ線ビームの寸法を変化させる方法について説明する。尚、この方法を図１４に示すＣＴ走査装置を用いて具現化することもできる。
【００５５】
ステップ４５０では、Ｘ線制御器３１０は、予め決定された時間量にわたってレーザ・ダイオード３２２に光ビーム３３０を光カソード１１６の領域３３１に向かって放出させる。
【００５６】
ステップ４５２では、光カソード１１６は、光カソード１１６の領域３３１において光ビーム３３０を受光し、第一の予め決定された寸法を有する電子ビーム３３４を光カソード１１６の領域３３２からアノード１１８に向かって放出する。尚、領域３３２は領域３３１に近接している。
【００５７】
ステップ４５４では、アノード１１８は、アノード１１８の領域３３６において電子ビーム３３４を受光し、第二の予め決定された寸法を有するＸ線ビーム３３９をアノード１１８の領域３３７から放出する。尚、領域３３７は領域３３６に近接している。
【００５８】
ステップ４５６では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器アレイ４０が、目標物２７によって減弱したＸ線ビーム３３９を受光して、Ｘ線ビーム３３９を示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００５９】
ステップ４５８では、Ｘ線制御器５０は、予め決定された時間量にわたってレーザ・ダイオード３２２、３２０の両方にそれぞれ光ビーム３３０、３４０をそれぞれ光カソード１１６領域３３１、３４１に向かって放出させる。
【００６０】
ステップ４６０では、光カソード１１６は、光カソード１１６の領域３３１、３４１においてそれぞれ光ビーム３３０、３４０を受光して、第三の予め決定された寸法を有し電子ビーム３３４、３４３の両方を含む第二の電子ビームを光カソード１１６の領域３３２、３４２の両方を含む領域からアノード１１８に向かって放出する。尚、電子ビーム３３４、３４３の第三の予め決定された寸法は電子ビーム３３４の第一の予め決定された寸法よりも大きく、領域３３２、３４２の両方を含む領域は領域３３１、３４１に近接している。
【００６１】
ステップ４６２では、アノード１１８は、アノード１１８の第六の領域において第二の電子ビームを受光し、第四の予め決定された寸法を有しＸ線ビーム３３９、３４８の両方を含む第二のＸ線ビームをアノード１１８の第七の領域から放出する。尚、第二のＸ線ビームの第四の予め決定された寸法はＸ線ビーム３３９の第二の予め決定された寸法よりも大きく、第七の領域は第六の領域に近接している。
【００６２】
ステップ４６４では、アノード１１８に対向しているＸ線検出器アレイ４０が、目標物２７によって減弱した第二のＸ線ビームを受光して、第二のＸ線ビームを示す電気信号を画像再構成器５４へ送信し、画像再構成器５４はこれらの信号に基づいて目標物２７のディジタル画像を形成する。
【００６３】
電子ビーム及びＸ線ビームを発生する本発明のシステム及び方法は、他のシステム及び方法を凌ぐ重要な利点を提供する。具体的には、本システムは、電子放出装置を軸の周りに回転させずに、電子ビームの位置を変化させることによりＸ線ビームの位置を変化させるという技術的な効果を奏する。
【００６４】
例示的な実施形態を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変形を施し、また本発明の諸要素に代えて均等構成を置換し得ることが当業者には理解されよう。加えて、本発明の範囲を逸脱することなく本発明の教示に多くの改変を施して特定の状況に適合させてもよい。従って、本発明は本発明を実施するために開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を含むものとする。また、第一、第二等の用語を用いたが、重要性の序列を意味するものではなく、一つの要素をもう一つの要素から区別するために用いている。さらに、単数不定冠詞を用いたが、数量の制限を意味するものではなく、参照される項目が少なくとも一つ存在することを意味する。また、特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施形態の一例によるＣＴイメージング・システムの概略図である。
【図２】図１のＣＴイメージング・システムのブロック図である。
【図３】実施形態の一例による図１のＣＴイメージング・システムに用いられる光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリの概略図である。
【図４】図３の光放出アセンブリに用いられる光減衰装置のためのディジタル入力信号の信号概略図である。
【図５】図３の光放出アセンブリに用いられる光減衰装置のためのアナログ入力信号の信号概略図である。
【図６】図３の光放出アセンブリに用いられる光減衰装置から放出された光ビームの概略図である。
【図７】実施形態のもう一つの例によるＣＴイメージング・システムに用いることのできる光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリの概略図である。
【図８】図７のＸ線源アセンブリに用いられる光カソードの一部の断面図である。
【図９】図７の光カソードの部分の上面図である。
【図１０】実施形態のもう一つの例による図１のＣＴイメージング・システムを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームのパワー、寸法及び位置を変化させる方法の流れ図である。
【図１１】実施形態のもう一つの例による図１のＣＴイメージング・システムを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームのパワー、寸法及び位置を変化させる方法の流れ図である。
【図１２】実施形態のもう一つの例による図１のＣＴイメージング・システムを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームのパワー、寸法及び位置を変化させる方法の流れ図である。
【図１３】実施形態のもう一つの例によるＣＴイメージング・システムに用いることのできる光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリの概略図である。
【図１４】実施形態のもう一つの例によるＣＴイメージング・システムに用いることのできる光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリの概略図である。
【図１５】実施形態のもう一つの例による図１３の光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームのパワー及び位置を変化させる方法の流れ図である。
【図１６】実施形態のもう一つの例による図１３の光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームのパワー及び位置を変化させる方法の流れ図である。
【図１７】実施形態のもう一つの例による図１３の光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームの寸法を変化させる方法の流れ図である。
【図１８】実施形態のもう一つの例による図１３の光放出アセンブリ及びＸ線源アセンブリを用いてＸ線ビームを発生すると共にＸ線ビームの寸法を変化させる方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  ＣＴイメージング・システム
１２  ＣＴ走査装置
１４  テーブル
２０、２２、２４  光放出アセンブリ
２６、２８、３０、１８０  Ｘ線源アセンブリ
２７  対象
４０、４２、４４  Ｘ線検出器アレイ
５０、３１０、３６０  Ｘ線制御器
６２  表示モニタ
８０  レーザ
８４  レンズ・アセンブリ
８６  発散レンズ
８８  収束レンズ
９２  鏡
９３  軸点
９４  モータ
９６、１５２、２３０、２５０、３３０、３４０、３９０、３９６  光ビーム
１０５、１０６、１７０、１７２  絶縁性支持体
１１０、１１２、１８２、１８４  外壁
１１４、１２０、１８６、１９２  窓
１１６、１８８  光カソード
１１８、１９０、  アノード
１２２、１４０、３３１、３４１  光ビーム受光領域
１２３、１８５、１８７  端部
１２４、１４２、３３２、３４２  電子ビーム放出領域
１２６、１４４、１５６、２５１、２５２、３３４、３４３、３９２、３９８  電子ビーム
１２８、１４６、１５８、３３６、３４５  電子ビーム受光領域
１３０、１４８、２３８、２５８、３３７、３４６  Ｘ線ビーム放出領域
１３２、１５０、１６１、２３６、２５６、３３９、３４８、３９４、４００  Ｘ線ビーム
１９４  基材
１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４  金属領域
２２０、２２２  金属部材
２２４  開口
２２６  円錐形開口
３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３２９、３６２、３６４、３６６、３６８、３７０、３７２、３７４、３７６、３７８、３８０  レーザ・ダイオード
【図１】
2006134876.tif 000003
【図２】
2006134876.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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