(57)【要約】【課題】重量及び寸法の増加を抑制しつつ、二相交流により駆動されるＸ線管も、三相交流により駆動されるＸ線管も素早く立ち上げること。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断システムは、直列接続された二つのコンデンサの間に設けられたコンデンサ間端子と直列接続された二つの第１のスイッチング素子の間に設けられた第１のスイッチング素子間端子と直列接続された二つの第２のスイッチング素子の間に設けられた第２のスイッチング素子間端子と直列接続された二つの第３のスイッチング素子の間に設けられた第３のスイッチング素子間端子とを備え、第１のスイッチング素子間端子と第２のスイッチング素子間端子と第３のスイッチング素子間端子とにより三相交流電力が供給可能に設けられ、第１のスイッチング素子間端子、第２のスイッチング素子間端子及び第３のスイッチング素子間端子のうち二つとコンデンサ間端子とにより二相交流電力が供給可能に設けられる。【選択図】図４
2018198204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された二つのコンデンサの間に設けられたコンデンサ間端子と、
直列に接続された二つの第１のスイッチング素子の間に設けられた第１のスイッチング素子間端子と、
直列に接続された二つの第２のスイッチング素子の間に設けられた第２のスイッチング素子間端子と、
直列に接続された二つの第３のスイッチング素子の間に設けられた第３のスイッチング素子間端子と、を備え、
前記第１のスイッチング素子間端子と前記第２のスイッチング素子間端子と前記第３のスイッチング素子間端子とにより三相交流電力が供給可能に設けられ、前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つと前記コンデンサ間端子とにより二相交流電力が供給可能に設けられている、
Ｘ線診断システム。
【請求項２】
前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子および前記第３のスイッチング素子間端子への接続と前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つと前記コンデンサ間端子とへの接続とを切り替える切り替え回路をさらに備える、
請求項１に記載のＸ線診断システム。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子を三相交流電力により駆動される第１のＸ線管の三つのコイルそれぞれに接続して、三相フルブリッジインバータ回路を構成する、請求項１又は２に記載のＸ線診断システム。
【請求項４】
前記コンデンサ間端子を第２のＸ線管の共通端子に接続し、前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つを二相交流電力により駆動される第２のＸ線管の二つのコイルそれぞれに接続して、単相ハーフブリッジインバータ回路を構成する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線診断システム。
【請求項５】
三相交流電力により駆動される第１のＸ線管に三相交流を供給するように各スイッチング素子のオン及びオフを制御し、二相交流電力により駆動される第２のＸ線管に二相交流を発生させるように各スイッチング素子のオン及びオフを制御するスイッチング素子駆動回路を備える請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線診断システム。
【請求項６】
前記コンデンサ間端子を第２のＸ線管の共通端子に接続し、前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つを二相交流電力により駆動される第２のＸ線管の二つのコイルそれぞれに接続して、単相ハーフブリッジインバータ回路を構成し、
前記第１のＸ線管及び前記第２のＸ線管は、所定の電圧で駆動され、
前記三相フルブリッジインバータ回路の入力電圧は、前記所定の電圧であり、
前記単相ハーフブリッジインバータ回路の入力電圧は、前記所定の電圧の２倍の電圧である、請求項３に記載のＸ線診断システム。
【請求項７】
電源供給部から供給された交流から直流電圧を発生させるＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記二つのコンデンサとの間に挿入され、前記直流電圧を昇圧又は降圧した電圧を前記二つのコンデンサに印加する昇圧／降圧コンバータと、
前記昇圧／降圧コンバータが前記直流電圧を昇圧する場合と、前記昇圧／降圧コンバータが前記直流電圧を降圧する場合と、前記昇圧／降圧コンバータが前記直流電圧の昇圧及び降圧を行わない場合とを切り替える昇圧／降圧切り替え回路と、
を更に備える、請求項１〜６のいずれか一つに記載のＸ線診断システム。
【請求項８】
前記昇圧／降圧コンバータは、
昇圧／降圧コイルと、
前記昇圧／降圧コイルの一端を挟んで直列接続された第１の昇圧／降圧スイッチング素子及び第２の昇圧／降圧スイッチング素子と、
前記第１の昇圧／降圧スイッチング素子及び前記第２の昇圧／降圧スイッチング素子に電圧パルスを供給する昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路と、
を有し、
昇圧／降圧切り替え回路は、
前記直流電圧を昇圧する場合、並びに降圧する場合のいずれでも、前記昇圧／降圧コンバータの低電圧側の端子を前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の低電圧側の端子及び前記二つのコンデンサの低電圧側の端子に接続し、
前記直流電圧を昇圧する場合、前記昇圧／降圧コンバータの高電圧側の端子を前記二つのコンデンサの高電圧側の端子に接続し、前記昇圧／降圧コイルの他端を前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の高電圧側の端子に接続し、
前記直流電圧を降圧する場合、前記昇圧／降圧コンバータの高電圧側の端子を前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の高電圧側の端子に接続し、前記昇圧／降圧コイルの他端を前記二つのコンデンサの高電圧側の端子に接続し、
前記直流電圧の昇圧及び降圧を行わない場合、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の高電圧側の端子を前記二つのコンデンサの高電圧側の端子に接続し、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の低電圧側の端子を前記二つのコンデンサの低電圧側の端子に接続する、請求項７に記載のＸ線診断システム。
【請求項９】
電源供給部から供給された交流から直流電圧を発生させるＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記二つのコンデンサとの間に挿入され、前記直流電圧を昇圧した電圧を前記二つのコンデンサに印加する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータが前記直流電圧を昇圧する場合と、前記昇圧コンバータが前記直流電圧の昇圧を行わない場合とを切り替える昇圧切り替え回路と、
を更に備える、請求項１〜８のいずれか一つに記載のＸ線診断システム。
【請求項１０】
前記昇圧コンバータは、
昇圧コイルと、
アノードが前記昇圧コイルの一端に接続されたダイオードと、
一端が前記昇圧コイルの前記一端に接続された昇圧スイッチング素子と、
前記昇圧スイッチング素子に電圧パルスを供給する昇圧スイッチング素子駆動回路と、
を有し、
前記昇圧切り替え回路は、
前記直流電圧を昇圧する場合、前記ダイオードのカソードを前記二つのコンデンサの高電圧側の端子に接続し、前記昇圧スイッチング素子の他端を前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の低電圧側の端子及び前記二つのコンデンサの低電圧側の端子に接続し、前記昇圧コイルの他端を前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の高電圧側の端子に接続し、
前記直流電圧の昇圧を行わない場合、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の高電圧側の端子を前記二つのコンデンサの高電圧側の端子に接続し、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路の低電圧側の端子を前記二つのコンデンサの低電圧側の端子に接続する、請求項９に記載のＸ線診断システム。
【請求項１１】
前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子および前記第３のスイッチング素子間端子への接続と前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つと前記コンデンサ間端子とへの接続とを切り替える切り替え回路により実現されるインバータ回路を制御するスイッチング素子駆動回路を更に備え、
前記スイッチング素子駆動回路は、前記直流電圧を降圧した電圧を前記二つのコンデンサに印加する場合は、前記インバータ回路が有する各スイッチング素子のオン時間の短縮、又は、前記インバータ回路の各スイッチング素子をオンするオン信号の変調を行う、請求項１０に記載のＸ線診断システム。
【請求項１２】
直列に接続された二つのコンデンサの間に設けられたコンデンサ間端子と、
直列に接続された二つの第１のスイッチング素子の間に設けられた第１のスイッチング素子間端子と、
直列に接続された二つの第２のスイッチング素子の間に設けられた第２のスイッチング素子間端子と、
直列に接続された二つの第３のスイッチング素子の間に設けられた第３のスイッチング素子間端子と、を備え、
前記第１のスイッチング素子間端子と前記第２のスイッチング素子間端子と前記第３のスイッチング素子間端子とにより三相交流電力が供給可能に設けられ、前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つと前記コンデンサ間端子とにより二相交流電力が供給可能に設けられている、
陽極回転コイル駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断システム及び陽極回転コイル駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像診断の分野では、複数の撮影装置を有するＸ線診断システムが使用される。Ｘ線診断システムは、例えば、第１の撮影装置及び第２の撮影装置を有する。第１の撮影装置は、例えば、Ｘ線ＴＶ装置である。Ｘ線ＴＶ装置は、例えば、消化管造影検査、尿路造影検査、脊髄腔造影検査、胆道造影検査に用いられる。第１の撮影装置は、陽極の回転を迅速に立ち上げ、適切なタイミングでＸ線画像を撮影するため、三相交流により駆動される陽極を有する第１のＸ線管を有することがある。一方、第２の撮影装置は、例えば、一般Ｘ線撮影装置である。第２の撮影装置は、第１の撮影装置に比べ、陽極の回転を立ち上げる時間に余裕があるため、二相交流により駆動される陽極を有する第２のＸ線管を有する。
【０００３】
このため、第１のＸ線管及び第２のＸ線管の両方を駆動することができる陽極回転コイル駆動装置が開発されている。この陽極回転コイル駆動装置は、第１のＸ線管に接続され、第１のＸ線管の陽極を回転させる。或いは、この陽極回転コイル駆動装置は、第２のＸ線管に接続され、第２のＸ線管の陽極を回転させる。この陽極回転コイル駆動装置は、例えば、第１のＸ線管を駆動する場合、三相インバータを制御して位相差が１２０度の三相交流を供給し、第２のＸ線管を駆動する場合、三相インバータを制御して位相差が９０度の二相交流を供給する。しかし、この陽極回転コイル駆動装置は、二相交流を供給する場合、アーム短絡を起こすことがある。
【０００４】
或いは、第２のＸ線管が有する二つのコイルに同時に電圧が印加されないように、これらのコイルに印加される電圧パルスの幅を出力する交流電圧の周期の１／４以下にする陽極回転コイル駆動装置がある。しかし、この陽極回転コイル駆動装置は、コイルに印加する電圧の実効値が低いため、陽極の回転の立ち上げに時間がかかってしまうことがある。
【０００５】
或いは、二つのインバータ及び各インバータと第１のＸ線管又は第２のＸ線管との間に挿入された絶縁トランスを有する陽極回転コイル駆動装置がある。この陽極回転コイル駆動装置は、アーム短絡を起こすことはない。しかし、この陽極回転コイル駆動装置は、絶縁トランスを有するため、重量及び寸法が大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５０１９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０９７３２号公報
【特許文献３】再公表ＷＯ２０１２／０７３９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、重量及び寸法の増加を抑制しつつ、二相交流により駆動されるＸ線管も、三相交流により駆動されるＸ線管も素早く立ち上げることができるＸ線診断システム及び陽極回転コイル駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るＸ線診断システムは、直列に接続された二つのコンデンサの間に設けられたコンデンサ間端子と、直列に接続された二つの第１のスイッチング素子の間に設けられた第１のスイッチング素子間端子と、直列に接続された二つの第２のスイッチング素子の間に設けられた第２のスイッチング素子間端子と、直列に接続された二つの第３のスイッチング素子の間に設けられた第３のスイッチング素子間端子と、を備え、前記第１のスイッチング素子間端子と前記第２のスイッチング素子間端子と前記第３のスイッチング素子間端子とにより三相交流電力が供給可能に設けられ、前記第１のスイッチング素子間端子、前記第２のスイッチング素子間端子及び前記第３のスイッチング素子間端子のうち二つと前記コンデンサ間端子とにより二相交流電力が供給可能に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第１のＸ線管に三相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、Ｘ線管切り替え回路を説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施形態において、第１のＸ線管のコイルに印加される電圧と、各スイッチング素子のオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第２のＸ線管に二相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態において、第２のＸ線管のコイルに印加される電圧と、各スイッチング素子のオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第１のＸ線管に三相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の別の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第２のＸ線管に二相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の別の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に対する比較例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、スイッチング素子駆動回路が行うＰＷＭ制御を説明するための図である。
【図１３】図１３は、スイッチング素子駆動回路が行うＰＷＭ制御を説明するための図である。
【図１４】図１４は、スイッチング素子駆動回路が行うＰＷＭ制御を説明するための図である。
【図１５】図１５は、スイッチング素子駆動回路が行うＰＷＭ制御を説明するための図である。
【図１６】図１６は、第１のＸ線管の別の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら実施形態に係るＸ線診断システム及び陽極回転コイル駆動装置を説明する。なお、以下の実施形態では、重複する説明は適宜省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照しながら、第１の実施形態に係るＸ線診断システム１の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断システムの構成の一例を示すブロック図である。Ｘ線診断システム１は、図１に示すように、第１の撮影装置１０ａと、第２の撮影装置１０ｂと、コンソール２０と、Ｘ線高電圧装置３とを有する。第１の撮影装置１０ａは、Ｘ線ＴＶ装置である。Ｘ線ＴＶ装置は、例えば、消化管造影検査、尿路造影検査、脊髄腔造影検査、胆道造影検査に用いられる。第１の撮影装置１０ａは、Ｒ／Ｆシステムとも呼ばれる。第２の撮影装置１０ｂは、一般Ｘ線撮影装置である。第２の撮影装置１０ｂは、Ｒシステムとも呼ばれる。なお、Ｘ線診断システム１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
【００１２】
第１の撮影装置１０ａは、絞り調整回路１１ａと、駆動回路１２ａと、第１のＸ線管１３ａと、絞り１４ａと、寝台１５ａと、検出器１６ａと、生成回路１７ａとを有する。
【００１３】
絞り調整回路１１ａは、絞り１４ａを制御して、第１のＸ線管１３ａが発生させたＸ線の照射範囲を調整する。具体的には、絞り調整回路１１ａは、絞り１４ａが有する絞り羽根をスライドさせることにより、Ｘ線の照射範囲を調整する。絞り調整回路１１ａは、後述する記憶回路２４に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
【００１４】
駆動回路１２ａは、第１のＸ線管１３ａ及び寝台１５ａを駆動する。具体的には、駆動回路１２ａは、第１のＸ線管１３ａの向き及び位置を調整する。駆動回路１２ａは、寝台１５ａが有する天板の高さ、位置及び傾きを調整する。駆動回路１２ａは、後述する記憶回路２４に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
【００１５】
第１のＸ線管１３ａは、陰極及び陽極を有する。陰極は、電子を放出する。陰極は、例えば、タングステンで作製されたフィラメントである。フィラメントは、熱電子を放出する。熱電子とは、フィラメントに流れる電流により発生した熱により励起され、フィラメントの外に飛び出す電子である。陰極が放出した電子は、陽極と陰極との間に印加された電圧により加速され、陽極に衝突する。陽極は、陰極が放出する電子を受けてＸ線を発生させる。
【００１６】
第１のＸ線管１３ａは、三相交流電力で駆動するＸ線管であり、一対のコイルを三つ有する。これらのコイルは、導線を環状に巻くことにより作製される。一対のコイルは、それぞれ陽極を挟んで対向するように配置されている。これらの一対のコイルの軸は、陽極の回転軸と直交する平面上において、陽極の回転軸上の一点で交差している。また、これらの一対のコイルの軸は、他の一対のコイルの軸と６０度の角度をなしている。これらのコイルは、最大値２８０Ｖ、実効値２００Ｖの電圧が供給される必要がある。第１のＸ線管１３ａのコイルは、実効値２００Ｖの電圧で駆動する。
【００１７】
絞り１４ａは、第１のＸ線管１３ａが発生させたＸ線の照射範囲を調整する。絞り１４ａは、例えば、スライド可能な四枚のＸ線絞り羽根を有する。絞り１４ａは、これらのＸ線絞り羽根をスライドさせることで、第１のＸ線管１３ａが発生させたＸ線の照射範囲を調整する。
【００１８】
寝台１５ａは、被検体Ｐが載せられる天板を有する。天板の高さ、位置及び傾きは、駆動回路１２ａにより調整される。また、天板は、検出器１６ａを内蔵している。
【００１９】
検出器１６ａは、第１のＸ線管１３ａが照射したＸ線を検出する。検出器１６ａは、例えば、ＦＰＤ（Flat  Panel  Detector）である。検出器１６ａは、マトリックス状に配置された検出素子を有する。検出素子は、第１のＸ線管１３ａが照射したＸ線を電気信号に変換して蓄積する。蓄積された電気信号は、生成回路１７ａに送信される。
【００２０】
生成回路１７ａは、各検出素子が出力した電気信号に基づいてＸ線画像を生成する。生成回路１７ａは、後述する記憶回路２４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。なお、生成回路１７ａは、例えば、プロセッサにより実現される。
【００２１】
第２の撮影装置１０ｂは、絞り調整回路１１ｂと、駆動回路１２ｂと、第２のＸ線管１３ｂと、絞り１４ｂと、寝台１５１ｂと、支持部材１５２ｂと、検出器１６１ｂと、検出器１６２ｂと、生成回路１７ｂとを有する。
【００２２】
絞り調整回路１１ｂ、絞り１４ｂ、検出器１６１ｂ、検出器１６２ｂ及び生成回路１７ｂは、それぞれ第１の撮影装置１０ａが有する絞り調整回路１１ａ、絞り１４ａ、検出器１６ａ及び生成回路１７ａと同様である。
【００２３】
駆動回路１２ｂは、第２のＸ線管１３ｂ、寝台１５１ｂ及び支持部材１５２ｂを駆動する。具体的には、駆動回路１２ｂは、第２のＸ線管１３ｂの向き及び位置を調整する。駆動回路１２ｂは、寝台１５１ｂが有する天板の高さ及び位置を調整する。駆動回路１２ｂは、支持部材１５２ｂが支持する検出器１６２ｂの高さ及び位置を調整する。
【００２４】
第２のＸ線管１３ｂは、二相交流電力で駆動するＸ線管であり、共通端子と、二つの一対のコイルとを有する。これらのコイルは、導線を環状に巻くことにより作製される。一対のコイルは、それぞれ陽極を挟んで対向するように配置されている。一方の一対のコイルの軸は、他方の一対のコイルの軸と直交している。また、これらのコイルは、最大値２８０Ｖ、実効値２００Ｖの電圧を供給される必要がある。第２のＸ線管１３ｂのコイルは、第１のＸ線管１３ａのコイルと同様に、実効値２００Ｖの電圧で駆動する。
【００２５】
寝台１５１ｂは、被検体Ｐが載せられる天板を有する。天板の高さ及び位置は、駆動回路１２ｂにより調整される。また、天板は、検出器１６１ｂを内蔵している。支持部材１５２ｂは、検出器１６２ｂを支持する。
【００２６】
コンソール２０は、入力回路２１と、ディスプレイ２２と、画像記憶回路２３と、記憶回路２４と、処理回路２５とを有する。
【００２７】
入力回路２１は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路２１は、例えば、マウス、キーボードに含まれる。入力回路２１は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路２５に転送する。入力回路２１は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００２８】
ディスプレイ２２は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ２２は、例えば、液晶ディスプレイである。ディスプレイ２２は、例えば、Ｘ線画像、ユーザが指示や設定を入力する際に使用するＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示する旨の指示を処理回路２５から受けて、Ｘ線画像及びＧＵＩを表示する。
【００２９】
画像記憶回路２３は、生成回路１７ａにより生成されたＸ線画像及び生成回路１７ｂにより生成されたＸ線画像を記憶する。記憶回路２４は、絞り調整回路１１ａ、絞り調整回路１１ｂ、駆動回路１２ａ、駆動回路１２ｂ、生成回路１７ａ及び生成回路１７ｂが上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路２４は、処理回路２５が後述する機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路２４は、後述する制御回路９がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。画像記憶回路２３及び記憶回路２４は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。
【００３０】
処理回路２５は、撮影制御機能２５１と、制御機能２５２とを有する。処理回路２５は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００３１】
撮影制御機能２５１は、絞り調整回路１１ａ、駆動回路１２ａ、生成回路１７ａ及び後述するＸ線高電圧装置３を制御し、Ｘ線画像を撮影する機能を含む。また、撮影制御機能２５１は、絞り調整回路１１ｂ、駆動回路１２ｂ、生成回路１７ｂ及び後述するＸ線高電圧装置３を制御し、Ｘ線画像を撮影する機能を含む。撮影制御機能２５１は、例えば、第１の撮影装置１０ａを次のように制御する。
【００３２】
まず、撮影制御機能２５１は、駆動回路１２ａを制御し、第１のＸ線管１３ａ、絞り１４ａ、寝台１５ａ及び検出器１６ａを撮影に適した位置に移動させる。次に、撮影制御機能２５１は、絞り調整回路１１ａ及びＸ線高電圧装置３を制御し、被検体ＰにＸ線を照射する。そして、撮影制御機能２５１は、生成回路１７ａを制御し、Ｘ線画像を生成させる。なお、動画を撮影する場合、撮影制御機能２５１は、生成回路１７ａを制御し、これらの処理を動画のフレームごとに行う。或いは、撮影制御機能２５１は、第２の撮影装置１０ｂを上述したように制御する。
【００３３】
制御機能２５２は、第１の撮影装置１０ａ、第２の撮影装置１０ｂ、コンソール２０及びＸ線高電圧装置３の各構成要素を目的に応じて適切なタイミングで動作させる機能及びその他の機能を含む。
【００３４】
次に、図２を参照しながら、図１に示すＸ線高電圧装置３の概要について説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示すブロック図である。Ｘ線高電圧装置３は、図２に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路４と、陽極回転コイル駆動装置５と、Ｘ線管切り替え回路６と、高圧発生インバータ回路７１と、高電圧発生器７２と、フィラメント加熱回路８１と、フィラメントトランス８２と、制御回路９とを有する。
【００３５】
ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、電源供給部である三相交流電源ＡＣから供給された交流から直流電圧を発生させる。ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、三相交流電源ＡＣから三相交流の供給を受ける。三相交流電源ＡＣは、例えば、実効値４００Ｖの三相交流又は実効値２００Ｖの三相交流を供給する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、この三相交流を全波整流し、直流電圧を発生させる。ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、この直流電圧を陽極回転コイル駆動装置５、高圧発生インバータ回路７１及びフィラメント加熱回路８１に供給する。
【００３６】
陽極回転コイル駆動装置５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４から供給された直流電圧を三相交流に変換する。陽極回転コイル駆動装置５は、この三相交流を第１のＸ線管１３ａが有する三つの一対のコイルに供給し、第１のＸ線管１３ａが有する陽極を回転させる。或いは、陽極回転コイル駆動装置５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４から供給された直流電圧を二相交流に変換する。陽極回転コイル駆動装置５は、この二相交流を第２のＸ線管１３ｂが有する二つの一対のコイルに供給し、第２のＸ線管１３ｂが有する陽極を回転させる。
【００３７】
高圧発生インバータ回路７１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた直流電圧を交流電圧に変換し、これを高電圧発生器７２に供給する。高電圧発生器７２は、この交流電圧を直流電圧に変換しつつ昇圧し、これを管電圧として第１のＸ線管１３ａ又は第２のＸ線管１３ｂに供給する。
【００３８】
フィラメント加熱回路８１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた直流電圧を交流電圧に変換し、これをフィラメントトランス８２に供給する。フィラメントトランス８２は、第１のＸ線管１３ａ又は第２のＸ線管１３ｂが有するフィラメントに流れる電流を制御する。フィラメントトランス８２は、フィラメント加熱回路８１と、第１のＸ線管１３ａ又は第２のＸ線管１３ｂが有するフィラメントとを絶縁している。フィラメントトランス８２は、図２に示すように、高電圧発生器７２に含まれている。
【００３９】
Ｘ線管切り替え回路６は、陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ａと接続される場合と、陽極回転コイル駆動装置５が第２のＸ線管１３ｂと接続される場合とを切り替える。また、Ｘ線管切り替え回路６は、高電圧発生器７２が第１のＸ線管１３ａと接続される場合と、高電圧発生器７２が第２のＸ線管１３ｂと接続される場合とを切り替える。
【００４０】
制御回路９は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４、陽極回転コイル駆動装置５、Ｘ線管切り替え回路６、高圧発生インバータ回路７１、高電圧発生器７２、フィラメント加熱回路８１及びフィラメントトランス８２を目的に応じて制御する。制御回路９は、記憶回路２４に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。なお、制御回路９は、例えば、プロセッサにより実現される。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、ＡＣ／ＤＣ変換回路４、陽極回転コイル駆動装置５、Ｘ線管切り替え回路６、高圧発生インバータ回路７１及び高電圧発生器７２について詳細に説明する。図３は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第１のＸ線管に三相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【００４２】
第１のＸ線管１３ａは、陽極１３０ａが三相交流により駆動されるＸ線管であり、図３に示すように、三つの一対のコイル（コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａ）を有する。図３に示す一例では、コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａそれぞれの一端は、スター結線されている。これらのコイルは、陽極回転コイル駆動装置５から三相交流の供給を受け、回転磁界を発生させる。陽極１３０ａは、この回転磁界により回転する。
【００４３】
ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、図３に示すように、三相整流ダイオードブリッジ４１と、平滑コンデンサ４２とを有する。三相整流ダイオードブリッジ４１は、三相交流電源ＡＣ４に接続されている。図３に示す三相交流電源ＡＣ４は、実効値４００Ｖの三相交流を発生する電源供給部である。三相交流電源ＡＣ４は、三つの出力端子を有し、これら三つの出力端子は、三相整流ダイオードブリッジ４１に接続されている。
【００４４】
平滑コンデンサ４２の二つの端子は、高圧発生インバータ回路７１に接続されている。高圧発生インバータ回路７１は、高電圧発生器７２に接続されている。図３では、ＡＣ４から実効値４００Ｖの三相交流が供給されたＡＣ／ＤＣ変換回路４は、５６０Ｖの直流電圧を発生し、発生した５６０Ｖの直流電圧を高圧発生インバータ回路７１に供給するとともに、陽極回転コイル駆動装置５に供給する。
【００４５】
陽極回転コイル駆動装置５は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２と、昇圧／降圧コイル５１３と、昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４と、昇圧／降圧切り替え回路５１５とを有する。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２、昇圧／降圧コイル５１３及び昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、昇圧／降圧コンバータを構成している。また、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１は、第１の昇圧／降圧スイッチング素子とも呼ばれ、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２は、第２の昇圧／降圧スイッチング素子とも呼ばれる。
【００４６】
ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１とｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２は、昇圧／降圧コイル５１３の一端を挟んで直列接続されている。すなわち、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のソースとｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のドレインと昇圧／降圧コイル５１３の一端が接続されている。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のドレインは、平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子に接続されている。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソースは、平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子、及び、後述するコンデンサ５２２の低電圧側の端子に接続されている。昇圧／降圧コイル５１３の他端は、後述するコンデンサ５２１の高電圧側の端子に接続されている。昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のゲート、及び、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のゲートに接続されている。つまり、昇圧／降圧コンバータは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４と、次に述べるコンデンサ５２１及びコンデンサ５２２との間に挿入されている。図３に示す昇圧／降圧コンバータの構成等については、後に詳述する。
【００４７】
陽極回転コイル駆動装置５は、コンデンサ間端子５２ｎを挟んで直列に接続された二つのコンデンサ（コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２）を有する。また、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕを挟んで直列に接続された二つの第１のスイッチング素子（第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４）を有する。また、陽極回転コイル駆動装置５は、第２のスイッチング素子間端子５４ｖを挟んで直列に接続された二つの第２のスイッチング素子（第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６）を有する。また、陽極回転コイル駆動装置５は、第３のスイッチング素子間端子５５ｗを挟んで直列に接続された二つの第３のスイッチング素子（第３のスイッチング素子５７及び第３のスイッチング素子５８）を有する。二つのコンデンサ、二つの第１のスイッチング素子、二つの第２のスイッチング素子及び二つの第３のスイッチング素子は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４及び昇圧／降圧コンバータを介して、電源供給部であるＡＣ４と接続される。
【００４８】
なお、図３では、第１のスイッチング素子５３及び５４と、第２のスイッチング素子５５及び５６と、第３のスイッチング素子５７及び５８とが、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）とダイオードとの逆並列回路である場合を例示したが、ＩＧＢＴの代わりに、バイポーラ・トランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ジャンクションＦＥＴなどを使用してもよい。
【００４９】
コンデンサ５２１の低電圧側の端子及びコンデンサ５２２の高電圧側の端子は、コンデンサ間端子５２ｎに接続されている。また、コンデンサ５２１とコンデンサ５２２は、静電容量が等しい。コンデンサ５２１の高電圧側の端子は、昇圧／降圧コイル５１３の他端に接続されている。コンデンサ５２２の低電圧側の端子は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソース、及び、平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子に接続されている。
【００５０】
スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３及び５４、第２のスイッチング素子５５及び５６、第３のスイッチング素子５７及び５８のゲートに接続されている。
【００５１】
Ｘ線管切り替え回路６は、コンデンサ間端子５２ｎと、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとの出力に基づいて、三相交流電力で駆動する第１のＸ線管１３ａへの電力供給と二相交流電力で駆動する第２のＸ線管１３ｂへの電力供給とを切り替える。
【００５２】
Ｘ線管切り替え回路６は、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、第１のスイッチング素子間端子５３ｕ、第２のスイッチング素子間端子５４ｖ及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗで第１のＸ線管１３ａに電力を供給する。すなわち、Ｘ線管切り替え回路６は、図３に示すように、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、第１のスイッチング素子間端子５３ｕをコイル１３１ａに接続し、第２のスイッチング素子間端子５４ｖをコイル１３２ａに接続し、第３のスイッチング素子間端子５５ｗをコイル１３３ａに接続する。なお、Ｘ線管切り替え回路６は、図３に示すように、コンデンサ間端子５２ｎを、コイル１３１ａ、１３２ａ、１３３ａのいずれとも接続しない。
【００５３】
図４は、Ｘ線管切り替え回路を説明するための図である。Ｘ線管切り替え回路６は、図４に示すスイッチ群６１のオン／オフを制御する。Ｘ線管切り替え回路６は、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、図４に示す第１スイッチ群６１１をオンとし、図４に示す第２スイッチ群６１２をオフにする。第１スイッチ群６１１は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕとコイル１３１ａとを接続する導線に設けられたスイッチと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖとコイル１３２ａとを接続する導線に設けられたスイッチと、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとコイル１３３ａとを接続する導線に設けられたスイッチとで構成される。
【００５４】
「第１スイッチ群６１１：オン、第２スイッチ群６１２：オフ」とすることで、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極１３０ａのスタータとして、図３に示すように、三組の「二つのスイッチング素子」を使った三相フルブリッジインバータ回路を有する構成となる。
【００５５】
なお、Ｘ線管切り替え回路６は、第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合、第１スイッチ群６１１をオフとし、第２スイッチ群６１２をオンにする。第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合については、後述する。
【００５６】
次に、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２と、昇圧／降圧コイル５１３と、昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４とで構成される昇圧／降圧コンバータと、昇圧／降圧切り替え回路５１５とについて説明する。三相交流電源ＡＣ４は、三相整流ダイオードブリッジ４１に実効値４００Ｖの三相交流を供給する。平滑コンデンサ４２は、５６０Ｖの直流電圧を陽極回転コイル駆動装置５に出力する。一方、第１のＸ線管１３ａのコイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａは、実効値が２００Ｖとなる交流電圧２８０Ｖで駆動される。このため、三相フルブリッジインバータ回路においては、コンデンサ５２１の高電位側とコンデンサ５２２の低電位側との間に２８０Ｖの直流電圧が印加される必要がある。三相フルブリッジインバータ回路の入力電圧は、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂの駆動電圧である。従って、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第１のＸ線管１３ａを駆動する場合には、昇圧／降圧コンバータにより５６０Ｖの直流電圧を２８０Ｖの直流電圧に降圧する必要がある。
【００５７】
昇圧／降圧切り替え回路５１５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させる直流電圧を降圧する場合と、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させる直流電圧を昇圧する場合と、直流電圧の昇圧及び降圧を行わない場合とを切り替える。
【００５８】
昇圧／降圧切り替え回路５１５は、降圧する場合、図３に示すように、昇圧／降圧コンバータの低電圧側の端子（ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソース）を、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の低電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子）及び二つのコンデンサ５２１及び５２２の低電圧側の端子（コンデンサ５２２の低電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、降圧する場合、図３に示すように、昇圧／降圧コンバータの高電圧側の端子（ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のドレイン）を、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の高電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、降圧する場合、図３に示すように、昇圧／降圧コイル５１３の他端を、二つのコンデンサ５２１及び５２２の高電圧側の端子（コンデンサ５２１の高電圧側の端子）に接続する。
【００５９】
この接続によって、昇圧／降圧コンバータは、降圧コンバータとして機能し、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた５６０Ｖの直流電圧を降圧した電圧をコンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に印加する。昇圧／降圧コンバータは、例えば、次のように動作する。
【００６０】
昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のゲート及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のゲートに電圧パルス（オン信号）を供給する。すなわち、昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２それぞれのソースの電位を基準としてｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２それぞれのゲートに電圧を印加する。これにより、昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１とｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２を一定の周期で交互にオンにする。この場合、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２は、次の式で表されるデューティ比で交互にオンにされる。ここで、Ｔｏｎは、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１がオンになっている時間であり、Ｔｏｆｆは、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１がオフになっている時間である。
【００６１】
【数１】
2018198204.tif 000003
【００６２】
すなわち、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２は、約０．５のデューティ比で交互にオンにされる。これにより、昇圧／降圧コンバータは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた５６０Ｖの直流電圧を２８０Ｖまで降圧する。これらの電圧とデューティ比の関係は、次の式で表される。ここで、Ｖｉｎは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた５６０Ｖの直流電圧であり、Ｖｏｕｔは、昇圧／降圧コンバータが出力する２８０Ｖの直流電圧である。
【００６３】
【数２】
2018198204.tif 000004
【００６４】
次に、図５を参照しながら、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ａを駆動する方法を説明する。図５は、第１の実施形態において、第１のＸ線管のコイルに印加される電圧と、各スイッチング素子のオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。
【００６５】
コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２は、昇圧／降圧コンバータが出力する２８０Ｖの直流電圧が印加される。スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３、第１のスイッチング素子５４、第２のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５６、第３のスイッチング素子５７及び第３のスイッチング素子５８に電圧パルスを供給する。スイッチング素子駆動回路５９は、例えば、図５に示したタイミングでこれらのスイッチング素子に電圧パルスを供給する。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、三相フルブリッジインバータ回路によって三相交流を発生させるように各スイッチング素子のオン及びオフを制御する。
【００６６】
第１のスイッチング素子５３がオンであり、第１のスイッチング素子５４がオフであり、第２のスイッチング素子５６がオンである場合、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと第２のスイッチング素子間端子５４ｖとの間に、第２のスイッチング素子間端子５４ｖを基準として＋２８０Ｖの電圧が印加される。すなわち、この場合、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａは、第２のスイッチング素子間端子５４ｖを基準として＋２８０Ｖの電圧が印加される。この＋２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に印加された２８０Ｖの電圧である。
【００６７】
第１のスイッチング素子５３がオフであり、第１のスイッチング素子５４がオンであり、第２のスイッチング素子５５がオンである場合、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと第２のスイッチング素子間端子５４ｖとの間に、第２のスイッチング素子間端子５４ｖを基準として−２８０Ｖの電圧が印加される。すなわち、この場合、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａは、第２のスイッチング素子間端子５４ｖを基準として−２８０Ｖの電圧が印加される。この−２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に印加された２８０Ｖの電圧である。
【００６８】
つまり、スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３と第１のスイッチング素子５４とを一定の周期で交互にオンにし、これに合わせて第２のスイッチング素子５６又は第２のスイッチング素子５５をオンにする。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに図５に示した矩形波交流を供給する。なお、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに印加される電圧は、線間電圧とも呼ばれる。
【００６９】
同様に、スイッチング素子駆動回路５９は、第２のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５６とを一定の周期で交互にオンにし、これに合わせて第３のスイッチング素子５８又は第３のスイッチング素子５７をオンにする。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａに図５に示した矩形波交流を供給する。また、スイッチング素子駆動回路５９は、第３のスイッチング素子５７と第３のスイッチング素子５８を一定の周期で交互にオンにし、これに合わせて第１のスイッチング素子５４又は第１のスイッチング素子５３をオンにする。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、コイル１３３ａ及びコイル１３１ａに図５に示した矩形波交流を供給する。
【００７０】
コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに供給される矩形波交流の周期と、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａに供給される矩形波交流の周期と、コイル１３３ａ及びコイル１３１ａに供給される矩形波交流の周期とは等しい。
【００７１】
ただし、スイッチング素子駆動回路５９は、第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６を交互にオンするタイミングを第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４を交互にオンするタイミングよりも矩形波交流の周期の１／３遅くしている。このため、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａに供給される矩形波交流は、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに供給される矩形波交流よりも位相が１２０度遅くなっている。また、スイッチング素子駆動回路５９は、第３のスイッチング素子５７及び第３のスイッチング素子５８を交互にオンするタイミングを第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４を交互にオンするタイミングよりも矩形波交流の周期の２／３遅くしている。このため、コイル１３３ａ及びコイル１３１ａに供給される矩形波交流は、コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに供給される矩形波交流よりも位相が２４０度遅くなっている。
【００７２】
第１のスイッチング素子５３がオフしてから第１のスイッチング素子５４がオンするまでの期間及び第１のスイッチング素子５４がオフしてから第１のスイッチング素子５３がオンするまでの期間、第１のスイッチング素子５３及び５４は、いずれもオフとなる。第２のスイッチング素子５５がオフしてから第２のスイッチング素子５６がオンするまでの期間及び第２のスイッチング素子５６がオフしてから第２のスイッチング素子５５がオンするまでの期間、第２のスイッチング素子５５及び５６は、いずれもオフとなる。第３のスイッチング素子５７がオフしてから第３のスイッチング素子５８がオンするまでの期間及び第３のスイッチング素子５８がオフしてから第３のスイッチング素子５７がオンするまでの期間、第３のスイッチング素子５７及び５８は、いずれもオフとなる。これらの期間は、デッドタイムである。
【００７３】
コイル１３１ａ及びコイル１３２ａに供給される矩形波交流の電圧は、図５に示すように、その値がゼロになる期間を経た後、反転する。この期間の長さは、矩形波交流の周期の約１／６である。ただし、第１のスイッチング素子間端子５３ｕの電圧、第２のスイッチング素子間端子５４ｖの電圧及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗの電圧は、ＩＧＢＴのデッドタイムを除きゼロとならない。以上により、コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａは、回転磁界を発生させる。陽極１３０ａは、この回転磁界により回転する。
【００７４】
次に、図６を参照しながら、陽極回転コイル駆動装置５が第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合について説明する。図６は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第２のＸ線管に二相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。なお、図３を参照しながら説明したＡＣ／ＤＣ変換回路４、陽極回転コイル駆動装置５、Ｘ線管切り替え回路６、高圧発生インバータ回路７１及び高電圧発生器７２の説明のうち重複する事項については、説明を省略する。
【００７５】
第２のＸ線管１３ｂは、陽極１３０ｂが二相交流により駆動されるＸ線管であり、図６に示すように、二つの一対のコイル（コイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂ）と、共通端子１３ｃとを有する。コイル１３１ｂの一端及びコイル１３２ｂの一端は、共通端子１３ｃに接続されている。これらのコイルは、陽極回転コイル駆動装置５から二相交流の供給を受け、回転磁界を発生させる。陽極１３０ｂは、この回転磁界により回転する。なお、コイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂの一方のコイルは、主コイルと呼ばれ、他方のコイルは、補助コイルと呼ばれる。
【００７６】
図６に示すＡＣ／ＤＣ変換回路４は、図３と同様に、三相整流ダイオードブリッジ４１と、平滑コンデンサ４２とを有し、三相整流ダイオードブリッジ４１は、実効値４００Ｖの三相交流を発生する三相交流電源ＡＣ４に接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、５６０Ｖの直流電圧を発生し、発生した５６０Ｖの直流電圧を高圧発生インバータ回路７１に供給するとともに、陽極回転コイル駆動装置５に供給する。
【００７７】
コンデンサ５２１の高電圧側の端子は、平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子に接続されている。コンデンサ５２２の低電圧側の端子は、平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子に接続されている。つまり、昇圧／降圧コンバータは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させる直流電圧の昇圧及び降圧を行わないため、ＡＣ／ＤＣ変換回路４と、コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２との間に挿入されない。その理由については後述する。
【００７８】
Ｘ線管切り替え回路６は、第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合、コンデンサ間端子５２ｎと、第１のスイッチング素子間端子５３ｕ、第２のスイッチング素子間端子５４ｖ及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗのうち二つとで第２のＸ線管１３ｂに電力を供給する。すなわち、Ｘ線管切り替え回路６は、コンデンサ間端子５２ｎを共通端子１３ｃに接続し、第１のスイッチング素子間端子５３ｕ、第２のスイッチング素子間端子５４ｖ及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗのうち二つを第２のＸ線管１３ｂのコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂそれぞれに接続する。Ｘ線管切り替え回路６は、例えば、これらの端子を図６に示すように接続する。
【００７９】
コンデンサ間端子５２ｎは、第２のＸ線管１３ｂの共通端子１３ｃに接続される。第１のスイッチング素子間端子５３ｕは、第２のＸ線管１３ｂのコイル１３１ｂに接続される。第２のスイッチング素子間端子５４ｖは、第２のＸ線管１３ｂのコイル１３２ｂに接続される。第３のスイッチング素子間端子５５ｗは、第２のＸ線管１３ｂのコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂのいずれにも接続されない。なお、この場合、コイル１３１ｂは、主コイルとも呼ばれ、コイル１３２ｂは、補助コイルとも呼ばれる。
【００８０】
図６に示す接続状態は、図４に示す第２スイッチ群６１２を用いて実現される。図４に示す第２スイッチ群６１２は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕとコイル１３１ｂとを接続する導線に設けられたスイッチと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖとコイル１３２ｂとを接続する導線に設けられたスイッチと、コンデンサ間端子５２ｎと共通端子１３ｃとを接続する導線に設けられたスイッチとで構成される。
【００８１】
「第１スイッチ群６１１：オフ、第２スイッチ群６１２：オン」とすることで、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極１３ｂのスタータとして、図６に示すように、中性点（コンデンサ間端子５２ｎ）及び二組の「二つのスイッチング素子」を使った単相ハーフブリッジインバータ回路を有する構成となる。
【００８２】
ここで、平滑コンデンサ４２は、５６０Ｖの直流電圧を陽極回転コイル駆動装置５に出力する。第２のＸ線管１３ｂのコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂは、実効値が２００Ｖとなる交流電圧２８０Ｖで駆動される。このため、単相ハーフブリッジインバータ回路においては、中性点を基準として、コンデンサ５２１の高電位側に＋２８０Ｖが印加され、コンデンサ５２２の低電位側に−２８０Ｖが印加される必要がある。単相ハーフブリッジインバータ回路の入力電圧は、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂの駆動電圧の２倍である。従って、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合には、平滑コンデンサ４２が出力する５６０Ｖの直流電圧を、昇圧及び降圧することなく、スタータに供給すればよい。
【００８３】
かかる場合、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の高電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子）を二つのコンデンサ５２１及び５２２の高電圧側の端子（コンデンサ５２１の高電圧側の端子）に接続し、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の低電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子）を二つのコンデンサ５２１及び５２２の低電圧側の端子（コンデンサ５２２の低電圧側の端子）に接続する。
【００８４】
次に、図７を参照しながら、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５が第２のＸ線管１３ｂを駆動する方法を説明する。図７は、第１の実施形態において、第２のＸ線管のコイルに印加される電圧と、各スイッチング素子のオン／オフとの関係を示すタイミングチャートである。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、単相ハーフブリッジインバータ回路によって二相交流を発生させるように各スイッチング素子のオン及びオフを制御する。なお、図５を参照しながら説明した第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ａを駆動する方法と同様である事項については、説明を省略する。
【００８５】
三相交流電源ＡＣ４は、三相整流ダイオードブリッジ４１に実効値４００Ｖの三相交流を供給する。三相整流ダイオードブリッジ４１は、この三相交流を全波整流し、平滑コンデンサ４２に５６０Ｖの直流電圧を印加する。なお、この５６０Ｖの直流電圧は、三相交流電源ＡＣ４が三相整流ダイオードブリッジ４１に供給する三相交流の電圧の最大値である。平滑コンデンサ４２は、コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に５６０Ｖの直流電圧を印加する。すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、５６０Ｖの直流電圧を発生させ、これをコンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に印加する。これにより、コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２は、それぞれ２８０Ｖの直流電圧が印加される。
【００８６】
スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３、第１のスイッチング素子５４、第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６に電圧パルスを供給する。これにより、スイッチング素子駆動回路５９は、例えば、図７に示したタイミングで第１のスイッチング素子５３、第１のスイッチング素子５４、第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６をオン又はオフにする。
【００８７】
第１のスイッチング素子５３がオンであり、第１のスイッチング素子５４がオフである場合、コイル１３１ｂは、共通端子１３ｃを基準として＋２８０Ｖの電圧が印加される。この＋２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２１に印加された２８０Ｖの電圧である。第１のスイッチング素子５３がオフであり、第１のスイッチング素子５４がオンである場合、コイル１３１ｂは、共通端子１３ｃを基準として−２８０Ｖの電圧が印加される。この−２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２２に印加された２８０Ｖの電圧である。スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３と第１のスイッチング素子５４とを一定の周期で交互にオンにすることにより、コイル１３１ｂに図７に示した矩形波交流を供給する。なお、コイル１３１ｂに印加される電圧は、相電圧とも呼ばれる。
【００８８】
第２のスイッチング素子５５がオンであり、第２のスイッチング素子５６がオフである場合、コイル１３２ｂは、共通端子１３ｃを基準として＋２８０Ｖの電圧が印加される。この＋２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２１に印加された２８０Ｖの電圧である。第２のスイッチング素子５５がオフであり、第２のスイッチング素子５６がオンである場合、コイル１３２ｂは、共通端子１３ｃを基準として−２８０Ｖの電圧が印加される。この−２８０Ｖの電圧は、コンデンサ５２２に印加された２８０Ｖの電圧である。スイッチング素子駆動回路５９は、第２のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５６を一定の周期で交互にオンにすることにより、コイル１３２ｂに図７に示した矩形波交流を供給する。なお、コイル１３２ｂに印加される電圧は、相電圧とも呼ばれる。
【００８９】
コイル１３２ｂに供給される矩形波交流の周期は、コイル１３１ｂに供給される矩形波交流の周期と等しい。ただし、スイッチング素子駆動回路５９は、第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４を交互にオンするタイミングと第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６を交互にオンするタイミングを矩形波交流の周期の１／４ずらしている。このため、コイル１３１ｂに供給される矩形波交流とコイル１３２ｂに供給される矩形波交流は、位相が９０度ずれている。これにより、コイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂは、回転磁界を発生させる。陽極１３０ｂは、この回転磁界により回転する。
【００９０】
第１のスイッチング素子５３がオフしてから第１のスイッチング素子５４がオンするまでの期間及び第１のスイッチング素子５４がオフしてから第１のスイッチング素子５３がオンするまでの期間、第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４は、いずれもオフとなる。これらの期間中、コイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂに印加される電圧は、ゼロとなる。これは、第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４が同時にオンとなり、陽極回転コイル駆動装置５が故障することを防ぐためである。第１のスイッチング素子５３及び第１のスイッチング素子５４がオフとなっている期間は、デッドタイムとも呼ばれる。また、これらは、第２のスイッチング素子５５及び第２のスイッチング素子５６についても同様である。なお、第３のスイッチング素子５７及び第３のスイッチング素子５８は、常にオフとなっている。
【００９１】
上記では、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、三相交流電源ＡＣ４から実効値４００Ｖの三相交流の供給を受けた。しかし、Ｘ線高電圧装置３は、実効値４００Ｖの三相交流を入力とする他に、実効値２００Ｖの三相交流を入力とする場合もある。以下では、Ｘ線高電圧装置３が、実効値２００Ｖの三相交流を入力として、第１のＸ線管１３ａを駆動する場合と、第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合とについて、説明する。
【００９２】
まず、図８を参照しながら、実効値２００Ｖの三相交流を入力とする際に、陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ａを駆動する場合について詳細に説明する。図８は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第１のＸ線管に三相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の別の一例を示す図である。
【００９３】
三相整流ダイオードブリッジ４１は、三相交流電源ＡＣ２に接続されている。三相交流電源ＡＣ２は、三相整流ダイオードブリッジ４１に実効値２００Ｖの三相交流を供給する。平滑コンデンサ４２は、２８０Ｖの直流電圧を陽極回転コイル駆動装置５に出力する。
【００９４】
Ｘ線管切り替え回路６は、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、実効値４００Ｖの三相交流を入力とする場合と同様の制御を行う。すなわち、Ｘ線管切り替え回路６は、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、第１のスイッチング素子間端子５３ｕ、第２のスイッチング素子間端子５４ｖ及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗで第１のＸ線管１３ａに電力を供給する。例えば、Ｘ線管切り替え回路６は、第１のＸ線管１３ａがＸ線を照射する場合、図４に示す第１スイッチ群６１１をオンとし、図４に示す第２スイッチ群６１２をオフにする。これにより、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極１３０ａのスタータとして、図３と同様、図８に示すように、三組の「二つのスイッチング素子」を使った三相フルブリッジインバータ回路を有する構成となる。
【００９５】
第１のＸ線管１３ａを三相フルブリッジインバータ回路で駆動するので、平滑コンデンサ４２が出力する２８０Ｖの直流電圧は、昇圧及び降圧が不要である。かかる場合、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の高電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子）を二つのコンデンサ５２１及び５２２の高電圧側の端子（コンデンサ５２１の高電圧側の端子）に接続し、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の低電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子）を二つのコンデンサ５２１及び５２２の低電圧側の端子（コンデンサ５２２の低電圧側の端子）に接続する。なお、陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ａを駆動する方法は、図５を用いて説明した方法と同様である。
【００９６】
次に、図９を参照しながら、実効値２００Ｖの三相交流を入力とする際に、陽極回転コイル駆動装置５が第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合について詳細に説明する。図９は、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置が第２のＸ線管に二相交流を供給する場合における陽極回転コイル駆動装置の回路構成の別の一例を示す図である。
【００９７】
Ｘ線管切り替え回路６は、第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合、実効値４００Ｖの三相交流を入力とする場合と同様の制御を行う。すなわち、Ｘ線管切り替え回路６は、
第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合、コンデンサ間端子５２ｎと、第１のスイッチング素子間端子５３ｕ、第２のスイッチング素子間端子５４ｖ及び第３のスイッチング素子間端子５５ｗのうち二つとで第２のＸ線管１３ｂに電力を供給する。例えば、Ｘ線管切り替え回路６は、第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合、図４に示す第１スイッチ群６１１をオフとし、図４に示す第２スイッチ群６１２をオンにする。これにより、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極１３０ｂのスタータとして、図６と同様、図９に示すように、中性点（コンデンサ間端子５２ｎ）及び二組の「二つのスイッチング素子」を使った単相ハーフブリッジインバータ回路を有する構成となる。
【００９８】
第２のＸ線管１３ｂを単相ハーフブリッジインバータ回路で駆動することから、平滑コンデンサ４２が出力する２８０Ｖの直流電圧は、５６０Ｖの直流電圧に昇圧する必要がある。第１の実施形態では、昇圧する場合も、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２と、昇圧／降圧コイル５１３と、昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４と、昇圧／降圧切り替え回路５１５とで構成される昇圧／降圧コンバータを用いる。
【００９９】
具体的には、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、降圧する場合と同様、昇圧する場合も、図９に示すように、昇圧／降圧コンバータの低電圧側の端子（ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソース）を、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の低電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子）及び二つのコンデンサ５２１及び５２２の低電圧側の端子（コンデンサ５２２の低電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、昇圧する場合、図９に示すように、昇圧／降圧コンバータの高電圧側の端子（ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のドレイン）を二つのコンデンサ５２１及び５２２の高電圧側の端子（コンデンサ５２１の高電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、昇圧する場合、図９に示すように、昇圧／降圧コイル５１３の他端をＡＣ／ＤＣ変換回路４の高電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子）に接続する。
【０１００】
すなわち、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、「ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２と、昇圧／降圧コイル５１３とで構成される回路」の入力と出力とを、図３に示す状態から入れ替える。具体的には、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、昇圧／降圧コイル５１３の他端を、コンデンサ５２１の高電圧側の端子からコンデンサ４２の高電圧側の端子につなぎ替え、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のドレインを、平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子からコンデンサ５２１の高電圧側の端子につなぎ替える。
【０１０１】
これにより、昇圧／降圧コンバータは、昇圧コンバータとして機能し、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が発生させた２８０Ｖの直流電圧を昇圧した電圧をコンデンサ５２１及びコンデンサ５２２に印加する。昇圧／降圧コンバータは、例えば、次のように動作する。
【０１０２】
昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１のゲート及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のゲートに電圧パルスを供給し、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１とｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２を一定の周期で交互にオンにする。この場合、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２は、約０．５のデューティ比で交互にオンにされる。これにより、昇圧／降圧コンバータは、昇圧／降圧コイル５１３の他端とｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソースの間に印加された２８０Ｖの直流電圧を５６０Ｖまで昇圧する。これらの電圧とデューティ比の関係は、次の式で表される。ここで、Ｖｉｎは、昇圧／降圧コイル５１３の他端とｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２のソースの間に印加された２８０Ｖの直流電圧であり、Ｖｏｕｔは、昇圧／降圧コンバータが出力する５６０Ｖの直流電圧である。
【０１０３】
【数３】
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【０１０４】
なお、陽極回転コイル駆動装置５が第２のＸ線管１３ｂを駆動する方法は、図７を用いて説明した方法と同様である。
【０１０５】
上述したように、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、１台の装置で、二相交流及び三相交流の両方を発生させることができる。すなわち、陽極回転コイル駆動装置５は、三相フルブリッジインバータ回路及び単相ハーフブリッジインバータ回路の双方を、１つの回路「コンデンサ５２１及びコンデンサ５２２と、三組の二つのスイッチング素子（第１のスイッチング素子５３及び５４、第２のスイッチング素子５５及び５６、第３のスイッチング素子５７及び５８）」の接続状態を切り替えることで実現することができる。その結果、陽極回転コイル駆動装置５は、三相フルブリッジインバータ回路で三相交流を第１のＸ線管１３ａに供給できるので、陽極１３０ａの回転を適切なタイミングで素早く立ち上げることができる。このため、第１の撮影装置１０ａは、適切なタイミングでＸ線画像を撮影することができる。
【０１０６】
また、陽極回転コイル駆動装置５は、単相ハーフブリッジインバータ回路で二相交流を第２のＸ線管１３ｂに供給できるので、三相インバータを用いて二相交流を発生させる場合に行っていた出力電圧パルス幅の制限が不要となり、陽極１３０ｂの回転も適切なタイミングで素早く立ち上げることができる。このため、第２の撮影装置１０ｂは、適切なタイミングでＸ線画像を撮影することができる。また、三相インバータを用いて二相交流を発生させる場合にアーム短絡の防止に必要だった絶縁トランスは、本実施形態の構成ではでは不要となる。
【０１０７】
また、陽極回転コイル駆動装置５は、高圧発生インバータ回路７１に供給するために整流・平滑された直流電圧を電源として使い、昇圧／降圧コンバータを有するため、三相交流電源ＡＣが供給する交流電圧の実効値が４００Ｖであるか２００Ｖであるかに関らず、第１のＸ線管１３ａも、第２のＸ線管１３ｂも駆動させることができる。また、かかる構成とすることで、第１の実施形態では、重量及び寸法の増加を抑制することができる。これについて、図１０の比較例を用いて説明する。図１０は、第１の実施形態に対する比較例を示す図である。
【０１０８】
図１０に示す比較例では、Ｘ線管１３０は、陽極１３００が単相交流により駆動されるＸ線管であり、コイル１３１０及びコイル１３２０と、進相コンデンサ１３３０とを有する。コイル１３１０及びコイル１３２０には、実効値２００Ｖの交流が供給される必要がある。図１０に示すＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、三相整流ダイオードブリッジ４１０と、平滑コンデンサ４２０とを有し、三相交流電源ＡＣ４０に接続されている。三相交流電源ＡＣ４０は、実効値４００Ｖの三相交流を発生させる。三相整流ダイオードブリッジ４１０は、三相交流電源ＡＣ４０が供給する三相交流を全波整流し、コンデンサ４２０に直流電圧を印加する。高圧発生インバータ回路７１０は、コンデンサ４２０に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、これを高電圧発生器７２０に供給する。高電圧発生器７２０は、この交流電圧を直流電圧に変換しつつ昇圧し、管電圧としてＸ線管１３０に印加する。
【０１０９】
図１０に示す陽極回転コイル駆動装置５０は、変圧器５１０と、ダイオードブリッジ５２０と、コンデンサ５３０と、ＩＧＢＴ５４１０と、ＩＧＢＴ５４２０と、ＩＧＢＴ５５１０と、ＩＧＢＴ５５２０とを有する。変圧器５１０は、三相交流電源ＡＣ４０の三つの出力端子のうちの二つに接続され、実効値４００Ｖの交流を実効値２００Ｖの交流に変換する。変圧器５１０は、実効値２００Ｖの交流を陽極回転コイル駆動装置５０に供給する。ダイオードブリッジ５２０は、変圧器５１０が供給する交流を全波整流し、コンデンサ５３０に直流電圧を印加する。ＩＧＢＴ５４１０及びＩＧＢＴ５５２０がオンである状態とＩＧＢＴ５４２０及びＩＧＢＴ５５１０がオンである状態が一定の周期で交互に繰り返され、陽極回転コイル駆動装置５０は、Ｘ線管１３０に単相交流を供給する。
【０１１０】
陽極回転コイル駆動装置５０が出力する単相交流は、コイル１３１０及びコイル１３２０に供給される。しかし、コイル１３２０に接続されている進相コンデンサ１３３０は、この単相交流の位相を９０度進める。このため、コイル１３１０を流れる交流とコイル１３２０を流れる交流は、位相が９０度ずれる。これにより、コイル１３１０及びコイル１３２０は、回転磁界を発生させる。陽極１３００は、この回転磁界により回転する。
【０１１１】
しかし、図１０に示す比較例では、進相コンデンサ１３３０を有するため、重量及び寸法が増加してしまっていた。また、図１０に示す比較例では、三相交流電源が供給する交流の電圧の実効値が４００Ｖである場合、実効値２００Ｖの三相交流に変換する変圧器５１０を必要とするため、重量及び寸法が更に増加してしまっていた。
【０１１２】
これに対して、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、図１０に示す変圧器５１０を必要としない。さらに、第２のＸ線管１３ｂは、図１０に示すＸ線管１３０と異なり、進相コンデンサ１３３０を必要としない。従って、第１の実施形態では、重量及び寸法の増加を抑制することができる。また、陽極回転コイル駆動装置５は、「ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２と、昇圧／降圧コイル５１３とで構成される回路」の入力と出力との接続を切り替えるだけで、同じ回路で昇圧も降圧も行うことができる。
【０１１３】
（第２の実施形態）
上述したＸ線診断システム１では、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第１のＸ線管１３ａを駆動する場合、インバータの入力電圧を５６０Ｖから２８０Ｖに降圧する必要があり、実効値２００Ｖの三相交流を入力として第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合、インバータの入力電圧を２８０Ｖから５６０Ｖに昇圧する必要がある。一方、実効値２００Ｖの三相交流を入力として第１のＸ線管１３ａを駆動する場合、及び、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合、昇圧及び降圧は不要である。そのため、第１の実施形態では、「入出力の入れ替えにより昇圧も降圧も可能となる昇圧／降圧コンバータ」がＡＣ／ＤＣ変換回路４と二つのコンデンサ５２１及び５２２の間に挿入される構成と、昇圧／降圧コンバータを挿入しない構成とを切り替え可能な構成としていた。
【０１１４】
ところで、降圧コンバータを使用せずに、インバータ回路の制御により印加電圧の実効値を２００Ｖに下げることができる。かかる方法としては、インバータ回路のスイッチング素子のオン時間を短くする方法や、インバータ回路のスイッチング素子をオンするオン信号に、Ｘ線管のコイル（第１のＸ線管１３ａのコイル１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ）に印加する交流電圧の周波数よりも高いキャリア周波数で変調をかける方法がある。ただし、これらの方法では、昇圧はできないため、実効値２００Ｖの三相交流を入力として第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合には、インバータの前段に昇圧コンバータが必要になる。この場合、昇圧のみに機能を限定すればよいので、第１の実施形態で説明した昇圧／降圧コンバータより簡素な構成の回路（昇圧コンバータ）を配置すればよい。
【０１１５】
第２の実施形態では、昇圧コンバータのみを配置する構成について説明する。なお、第２の実施形態でも、Ｘ線管切り替え回路６は、第１の実施形態と同様の接続切り替えを行う。図１１は、昇圧コンバータのみを有する陽極回転コイル駆動装置５ｘの一例を示している。図１１は、第２の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。図１１は、実効値２００Ｖの三相交流を供給する三相交流電源ＡＣ２を電源供給部として、第２のＸ線管１３ｂがＸ線を照射する場合の陽極回転コイル駆動装置５ｘの回路構成の一例を示している。陽極回転コイル駆動装置５ｘは、上述したｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２、昇圧／降圧コイル５１３及び昇圧／降圧スイッチング素子駆動回路５１４の代わりに、ダイオード５１１ｘ、ＩＧＢＴ５１２ｘ、昇圧コイル５１３ｘ及び昇圧スイッチング素子駆動回路５１４ｘを有する。「ダイオード５１１ｘ、ＩＧＢＴ５１２ｘ、昇圧コイル５１３ｘ及び昇圧スイッチング素子駆動回路５１４ｘ」は、昇圧コンバータとも呼ばれる。ＩＧＢＴ５１２ｘは、昇圧スイッチング素子とも呼ばれる。
【０１１６】
昇圧コンバータにおいて、ダイオード５１１ｘのアノードと、ＩＧＢＴ５１２ｘの一端（コレクタ）とが、昇圧コイル５１３ｘの一端に接続されている。昇圧／降圧切り替え回路５１５は、第２の実施形態では昇圧切り替え回路であり、昇圧コンバータが直流電圧を昇圧する場合と、昇圧コンバータが直流電圧の昇圧を行わない場合とを切り替える。
【０１１７】
昇圧／降圧切り替え回路５１５は、直流電圧を昇圧する場合、ダイオード５１１ｘのカソードを二つのコンデンサの高電圧側の端子（コンデンサ５２１の高電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、直流電圧を昇圧する場合、ＩＧＢＴ５１２ｘの他端（エミッタ）をＡＣ／ＤＣ変換回路４の低電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子）及び二つのコンデンサの低電圧側の端子（コンデンサ５２２の高電圧側の端子）に接続する。また、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、直流電圧を昇圧する場合、昇圧コイル５１３ｘの他端をＡＣ／ＤＣ変換回路４の高電圧側の端子（平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子）に接続する。
【０１１８】
これにより、昇圧コンバータは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４と二つのコンデンサ（５２１、５２２）との間に挿入され、直流電圧を昇圧した電圧を二つのコンデンサ（５２１、５２２）に印加する。昇圧スイッチング素子駆動回路５１４ｘは、昇圧スイッチング素子に電圧パルスを供給する。すなわち、昇圧スイッチング素子駆動回路５１４ｘは、ＩＧＢＴ５１２ｘのゲートに電圧パルスを供給し、ＩＧＢＴ５１２ｘのオン／オフをデューティ比約０．５（５０％）で切り替える。これにより、昇圧コンバータは、昇圧コイル５１３ｘの一端とＩＧＢＴ５１２ｘのエミッタの間に印加された２８０Ｖの直流電圧を５６０Ｖまで昇圧する。
【０１１９】
なお、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、昇圧しない場合、昇圧コンバータを介さずに、ＡＣ／ＤＣ変換回路４と二つのコンデンサ（５２１、５２２）とを接続する。具体的には、昇圧／降圧切り替え回路５１５は、平滑コンデンサ４２の高電圧側の端子をコンデンサ５２１の高電圧側の端子に接続し、平滑コンデンサ４２の低電圧側の端子をコンデンサ５２２の低電圧側の端子に接続する。
【０１２０】
これにより、実効値２００Ｖの三相交流を入力として第１のＸ線管１３ａを駆動する場合、陽極回転コイル駆動装置５ｘは、図６に示す回路構成となる。また、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第２のＸ線管１３ｂを駆動する場合、陽極回転コイル駆動装置５ｘは、図９に示す回路構成となる。
【０１２１】
そして、第２の実施形態では、実効値４００Ｖの三相交流を入力として第１のＸ線管１３ａを駆動する場合も、陽極回転コイル駆動装置５ｘは、図６に示す回路構成となる。かかる場合、上述したオン時間の短縮処理や、変調処理を、例えばスイッチング素子駆動回路５９が実行することで、三相フルブリッジインバータ回路に対する印加電圧の実効値を２００Ｖに下げる。これにより、第１のＸ線管１３ａを駆動することが可能になる。
【０１２２】
（その他の実施形態）
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
【０１２３】
（ＰＷＭ制御）
上述した実施形態では、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のＸ線管１３ａが有するコイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａに図５に示した矩形波交流を供給し、第２のＸ線管１３ｂが有するコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂに図７に示した矩形波交流を供給したが、これに限定されない。
【０１２４】
上述した実施形態では、スイッチング素子駆動回路５９は、図５又は図７に示したタイミングで第１のスイッチング素子５３、第１のスイッチング素子５４、第２のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５６、第３のスイッチング素子５７、第３のスイッチング素子５８を所定の期間中オンにしたが、これに限定されない。スイッチング素子駆動回路５９は、この所定の期間中、パルス幅変調（Pulse  Width  Modulation：ＰＷＭ）をかけることにより、これらのＩＧＢＴのオン／オフを切り替えてもよい。図１２〜図１５は、スイッチング素子駆動回路が行うＰＷＭ制御を説明するための図である。例えば、陽極回転コイル駆動装置５は、図１２に示すＰＷＭ制御を行って、第１のＸ線管１３ａのコイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａ又は第２のＸ線管１３ｂのコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂに疑似的な正弦波交流を供給することができる。また、スイッチング素子駆動回路５９が細かくパルス幅変調をかけた場合、この疑似的な正弦波交流は、例えば、図１２に示した点線Ｄで表される正弦波交流に近づく。
【０１２５】
Ｘ線管では、モータの回転子がＸ線管の真空容器中にあり、容器の外壁を挟んだ外側に固定子コイルがあるため、回転子と固定子間のギャップが大きい。このため、Ｘ線管を矩形状の波形で駆動しても、一般的なモータのように、トルクの変動によるコギング現象が起こりにくい。しかし、疑似的な正弦波交流を発生させることで、陽極１３０ａとコイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａとの間に発生するトルクの変動及び陽極１３０ｂとコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂとの間に発生するトルクの変動が更に抑制される。このため、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極１３０ａ及び陽極１３０ｂを滑らかに回転させ、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂが振動現象を起こすことにより発生する振動や異音を抑制できる。
【０１２６】
また、スイッチング素子駆動回路５９は、図１３に示すように、上述した所定の期間の最初と最後にのみパルス幅変調をかけることにより、これらのＩＧＢＴのオン／オフを切り替えてもよい。この場合でも、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂの振動現象を抑制することができる。
【０１２７】
陽極１３０ａ又は陽極１３０ｂの回転を開始する場合又は陽極１３０ａ又は陽極１３０ｂの回転速度を上昇させる場合、陽極回転コイル駆動装置５は、例えば、コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａ又はコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂに実効値２００Ｖの交流電力を供給する。一方、回転速度が規定まで上昇した後、陽極１３０ａ又は陽極１３０ｂの回転速度を現状のまま維持する場合、陽極回転コイル駆動装置５は、例えば、コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａ又はコイル１３１ｂ及びコイル１３２ｂに実効値４０Ｖの交流電流を供給する。この場合、陽極回転コイル駆動装置５は、例えば、図１４又は図１５に示したＰＷＭ制御を行う。これらのＰＷＭ制御は、電圧の実効値が４０Ｖとなるよう、デューティ比が調整されている。
【０１２８】
（第１のＸ線管）
上述した実施形態では、第１の撮影装置１０ａは、コイル１３１ａ、コイル１３２ａ及びコイル１３３ａがスター結線されている第１のＸ線管１３ａを有するが、これに限定されない。図１６は、第１のＸ線管の別の一例を示す図である。第１の撮影装置は、図１６に示すように、コイル１３１ｄ、コイル１３２ｄ及びコイル１３３ｄがデルタ結線されている第１のＸ線管１３ｄを有していてもよい。コイル１３１ｄの一端は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕに接続され、コイル１３１ｄの他端は、第２のスイッチング素子間端子５４ｖに接続される。コイル１３２ｄの一端は、スイッチング素子間端子５４ｖに接続され、コイル１３２ｄの他端は、第３のスイッチング素子間端子５５ｗに接続される。コイル１３３ｄの一端は、第３のスイッチング素子間端子５５ｗに接続され、コイル１３３ｄの他端は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕに接続される。この場合において、陽極回転コイル駆動装置５が第１のＸ線管１３ｄの陽極１３０ｄを回転させる方法は、上述した実施形態と同様である。
【０１２９】
上述した実施形態では、第１のＸ線管１３ａが第１の撮影装置１０ａに含まれ、第２のＸ線管１３ｂが第２の撮影装置１０ｂに含まれていたが、これに限定されない。第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂが一つの撮影装置に含まれていてもよい。
【０１３０】
また、上述した実施形態では、Ｘ線診断システム１が、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂを有する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断システム１は、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂのいずれか一方のみを有する場合であってもよい。
【０１３１】
例えば、陽極回転コイル駆動装置５は、図１７に示すように、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、端子５６ｘとを有する。端子５６ｘは、スイッチ６１３により、第３のスイッチング素子間端子５５ｗ及びコンデンサ間端子５２ｎのいずれか一方と接続される。なお、図１７は、陽極回転コイル駆動装置５の回路構成の一例を示す図である。
【０１３２】
図１８Ａに示すように、Ｘ線診断システム１が第１のＸ線管１３ａのみを有する場合、端子５６ｘは、第３のスイッチング素子間端子５５ｗと接続される。また、第１のスイッチング素子間端子５３ｕは、第１のＸ線管１３ａにおけるコイル１３１ａと接続される。また、第２のスイッチング素子間端子５４ｖは、第１のＸ線管１３ａにおけるコイル１３２ａと接続される。また、第３のスイッチング素子間端子５５ｗと接続される端子５６ｘは、第１のＸ線管１３ａにおけるコイル１３３ａと接続される。そして、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとにより、三相交流電力を、第１のＸ線管１３ａに供給する。なお、図１８Ａは、陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【０１３３】
一方で、図１８Ｂに示すように、Ｘ線診断システム１が第２のＸ線管１３ｂのみを有する場合、端子５６ｘは、コンデンサ間端子５２ｎと接続される。また、第１のスイッチング素子間端子５３ｕは、第２のＸ線管１３ｂにおけるコイル１３１ｂと接続される。また、第２のスイッチング素子間端子５４ｖは、第２のＸ線管１３ｂにおけるコイル１３２ｂと接続される。また、コンデンサ間端子５２ｎと接続される端子５６ｘは、第２のＸ線管１３ｂにおける共通端子１３ｃと接続される。そして、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、コンデンサ間端子５２ｎとにより、二相交流電力を、第２のＸ線管１３ｂに供給する。なお、図１８Ｂは、陽極回転コイル駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【０１３４】
上述したように、Ｘ線診断システム１は、第１のＸ線管１３ａ及び第２のＸ線管１３ｂのいずれか一方のみを有する場合においても、三相交流電力及び二相交流電力を切り替えて供給することができる。例えば、Ｘ線診断システム１は、三相交流電力により駆動されるＸ線管と、二相交流電力により駆動されるＸ線管とが交換された場合において、交換前後のいずれのＸ線管についても、素早く立ち上げることができる。
【０１３５】
また、図４では、スイッチ群６１のオン／オフを制御することにより、三相交流電力の供給と二相交流電力の供給とを切り替える場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。
【０１３６】
例えば、Ｘ線診断システム１は、図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂに示したように、図４のスイッチ群６１に代えて、スイッチ６１３を有する。スイッチ６１３は、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとの接続、及び、コンデンサ間端子５２ｎとの接続を切り替える。即ち、スイッチ６１３は、コイル１３３ａ及び共通端子１３ｃを、第３のスイッチング素子間端子５５ｗ及びコンデンサ間端子５２ｎのいずれか一方に接続する。
【０１３７】
例えば、スイッチ６１３は、図１８Ａに示したように、コイル１３３ａと、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとを接続する。この場合、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、第３のスイッチング素子間端子５５ｗとにより、三相交流電力を、第１のＸ線管１３ａに供給する。
【０１３８】
或いは、スイッチ６１３は、図１８Ｂに示したように、共通端子１３ｃと、コンデンサ間端子５２ｎとを接続する。この場合、陽極回転コイル駆動装置５は、第１のスイッチング素子間端子５３ｕと、第２のスイッチング素子間端子５４ｖと、コンデンサ間端子５２ｎとにより、二相交流電力を、第２のＸ線管１３ｂに供給する。
【０１３９】
なお、スイッチ６１３の切り替えについては、Ｘ線管切り替え回路６が行ってもよいし、ユーザが行なってもよい。例えば、ユーザは、Ｘ線診断システム１が備えるボタンを押下することにより、端子５６ｘの接続先を、第３のスイッチング素子間端子５５ｗからコンデンサ間端子５２ｎへと切り替える。また、ユーザは、ボタンを再度押下することにより、端子５６ｘの接続先を、コンデンサ間端子５２ｎから第３のスイッチング素子間端子５５ｗへと切り替える。なお、スイッチ６１３の切り替えをユーザが行なう場合、Ｘ線診断システム１は、Ｘ線管切り替え回路６を有しない場合であってもよい。
【０１４０】
上述した実施形態では、昇圧／降圧コンバータは、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１１と、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１２とを有するが、これに限定されない。昇圧／降圧コンバータは、例えば、ＩＧＢＴを有していてもよい。
【０１４１】
上述したプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（Programmable  Logic  Device：ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ）である。また、プログラマブル論理デバイス（Programmable  Logic  Device：ＰＬＤ）は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）である。
【０１４２】
上述した実施形態では、絞り調整回路１１ａ、絞り調整回路１１ｂ、駆動回路１２ａ、駆動回路１２ｂ、生成回路１７ａ、生成回路１７ｂ及び処理回路２５は、記憶回路２４に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路２４にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。
【０１４３】
図１に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路２５は、撮影制御機能２５１及び制御機能２５２それぞれの機能を実行する撮影制御回路及び制御回路に分散されてもよい。また、例えば、絞り調整回路１１ａ、絞り調整回路１１ｂ、駆動回路１２ａ、駆動回路１２ｂ、生成回路１７ａ、生成回路１７ｂ及び処理回路２５は、任意に統合されてもよい。
【０１４４】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、重量及び寸法の増加を抑制しつつ、二相交流により駆動されるＸ線管も、三相交流により駆動されるＸ線管も素早く立ち上げることができるＸ線診断システム及び陽極回転コイル駆動装置を提供することができる。
【０１４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４６】
５２１、５２２  コンデンサ
５２ｎ  コンデンサ間端子
５３、５４  第１のスイッチング素子
５３ｕ  第１のスイッチング素子間端子
５５、５６  第２のスイッチング素子
５４ｖ  第２のスイッチング素子間端子
５７、５８  第３のスイッチング素子
５５ｗ  第３のスイッチング素子間端子
５９  スイッチング素子駆動回路
６  Ｘ線管切り替え回路
【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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【図７】
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【図８】
2018198204.tif 000013
【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】
2018198204.tif 000021
【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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