(57)【要約】【課題】Ｘ線管の陽極の回転立ち上がり時間を短縮すること。【解決手段】実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置は、三相インバータ回路と、インバータ制御回路と、コンデンサとを備える。インバータ制御回路は、前記三相インバータ回路におけるスイッチング素子の動作を制御する。コンデンサは、前記三相インバータ回路が有する３つの出力線のいずれか１つと接続される。【選択図】図３
2019212536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路におけるスイッチング素子の動作を制御するインバータ制御回路と、
前記三相インバータ回路が有する３つの出力線のいずれか１つと接続されたコンデンサと、
を備える、陽極回転コイル駆動装置。
【請求項２】
前記三相インバータ回路は、第１の陽極回転コイル及び第２の陽極回転コイルと接続され、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルのいずれか一方と前記コンデンサを介して接続される、請求項１に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項３】
前記三相インバータ回路は、１つの直流電圧の入力を受けて、交流電圧を前記３つの出力線から出力し、
前記３つの出力線のうち２つの出力線は、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルと接続され、当該２つの出力線のうち１つの出力線は、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルのいずれか一方と前記コンデンサを介して接続される、請求項２に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項４】
前記三相インバータ回路は、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルに、９０度位相のずれた二相交流電流を供給する、請求項２又は３に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項５】
前記インバータ制御回路は、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルが発生させる移動磁界によって回転する陽極の回転立ち上がり時において、前記三相インバータ回路から出力する二相交流電圧の位相差を変化させることにより、前記二相交流電流の位相差を９０度に維持する、請求項４に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項６】
前記インバータ制御回路は、前記陽極の回転開始からの時間に応じて前記二相交流電圧の位相差を変化させることにより、前記二相交流電流の位相差を９０度に維持する、請求項５に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項７】
前記インバータ制御回路は、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルに流れる電流の検出結果に基づいて、前記二相交流電圧の位相差を変化させることにより、前記二相交流電流の位相差を９０度に維持する、請求項５に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ制御回路は、前記陽極の回転速度の検出結果に基づいて、前記二相交流電圧の位相差を変化させることにより、前記二相交流電流の位相差を９０度に維持する、請求項５に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項９】
前記インバータ制御回路は、前記陽極の回転立ち上がり時において、前記三相インバータ回路における前記スイッチング素子のうち、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルのうち前記コンデンサを介して前記三相インバータ回路と接続される陽極回転コイルに対応するスイッチング素子のオン時間を短縮する、請求項５〜８のいずれか一項に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項１０】
前記インバータ制御回路は、
前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルが発生させる移動磁界によって回転する陽極の回転数の設定が第１の回転数である場合、第１の直流電圧を前記三相インバータ回路に入力するとともに、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルと前記三相インバータ回路とを前記コンデンサを介すことなく接続し、
前記陽極の回転数の設定が前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数である場合、前記第１の直流電圧よりも大きい第２の直流電圧を前記三相インバータ回路に入力するとともに、前記第１の陽極回転コイル及び前記第２の陽極回転コイルのいずれか一方と前記三相インバータ回路とを前記コンデンサを介して接続する、請求項２〜９のいずれか一項に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項１１】
前記第１の直流電圧は、前記第２の直流電圧の１／２である、請求項１０に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項１２】
前記インバータ制御回路は、同じ大きさの２つの直流電圧のいずれか一方を前記第１の直流電圧とし、前記２つの直流電圧を直列接続した電圧を前記第２の直流電圧として、前記三相インバータ回路に入力する、請求項１１に記載の陽極回転コイル駆動装置。
【請求項１３】
陰極から陽極に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生するＸ線管と、
移動磁界を発生することにより前記陽極を回転させる第１の陽極回転コイル及び第２の陽極回転コイルと、
三相インバータ回路と、前記三相インバータ回路におけるスイッチング素子の動作を制御するインバータ制御回路と、前記三相インバータ回路が有する３つの出力線のいずれか１つと接続されたコンデンサとを有する陽極回転コイル駆動装置と、
を備える、Ｘ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、陽極回転コイル駆動装置及びＸ線画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置等のＸ線画像診断装置は、Ｘ線管が発生させたＸ線を用いて、医用画像を収集する装置である。例えば、Ｘ線管は、陰極（フィラメント）と陽極（ターゲット）とを有し、陰極から発生させた熱電子を陽極に衝突させることで、Ｘ線を発生する。ここで、Ｘ線発生時において、陽極は、熱電子の衝突によって発熱する。
【０００３】
熱による陽極の溶解を回避するため、陽極を回転可能に構成する技術が知られている。例えば、Ｘ線管は、陽極を回転させるための陽極回転コイルとして単相巻線を備える。単相巻線を備えたＸ線管においては、例えば、陽極回転コイル駆動装置（スタータ）が、９０度異なる角度で巻かれた２つの陽極回転コイルに対して位相が９０度異なる交流電流を供給することにより、陽極を回転させる。
【０００４】
ここで、陽極を常時回転させておくと、陽極を回転可能に支持するベアリング等が消耗し、Ｘ線管の故障に繋がるおそれがある。特に、陽極を支持するベアリングは、通常、真空中に配置されるため、潤滑油とともに使用することが難しい。そのため、陽極を支持するベアリングは、空気中で潤滑油とともに使用されるベアリングと比較して消耗しやすい。
【０００５】
従って、陽極は、通常、常時回転するのではなく、操作者からの指示によって回転を開始する。即ち、Ｘ線画像診断装置による画像収集においては、Ｘ線を発生させる前に、Ｘ線管の陽極の回転を立ち上がらせる必要がある。ここで、陽極の回転立ち上がり時間は、Ｘ線画像診断装置の操作者、及び、画像収集の対象となる被検体にとって待ち時間となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−０９１８９２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、Ｘ線管の陽極の回転立ち上がり時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置は、三相インバータ回路と、インバータ制御回路と、コンデンサとを備える。インバータ制御回路は、前記三相インバータ回路におけるスイッチング素子の動作を制御する。コンデンサは、前記三相インバータ回路が有する３つの出力線のいずれか１つと接続される。
【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線診断装置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の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るインバータ回路の出力電圧及び出力電流の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御について説明するためのベクトル図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係る陽極回転コイルを流れる電流について説明するための図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態に係るスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、第３の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、第３の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、第３の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御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、図面を参照して、陽極回転コイル駆動装置及びＸ線画像診断装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、Ｘ線画像診断装置の一例として、図１に示すＸ線診断装置１について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の構成の一例を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り器１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６と、メモリ１７と、ディスプレイ１８と、入力インターフェース１９と、処理回路２０とを備える。
【００１３】
Ｘ線高電圧装置１１は、処理回路２０による制御の下、Ｘ線管１２に高電圧を供給する。例えば、Ｘ線高電圧装置１１は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１２に印加する高電圧を発生する高電圧発生器６２と、Ｘ線管１２が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行う制御回路８とを有する。また、Ｘ線高電圧装置１１は、Ｘ線管１２の陽極を回転させる陽極回転コイル駆動装置５を有する。なお、Ｘ線高電圧装置１１の構成については後述する。
【００１４】
Ｘ線管１２は、熱電子を発生する陰極と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極とを有する真空管である。また、Ｘ線管１２は、磁界を発生させることにより陽極を回転させる陽極回転コイルを有する。例えば、Ｘ線管１２が有する２つの陽極回転コイルは、陽極回転コイル駆動装置５から供給される交流電流を用いて移動磁界を発生させることにより、陽極を回転させる。
【００１５】
例えば、Ｘ線管１２が有する２つの陽極回転コイルは、導線を環状に巻くことにより作製される単相巻線である。ここで、２つの陽極回転コイルの軸は、陽極の回転軸と直交する平面上において、９０度の角度で交差する。即ち、２つの陽極回転コイルは、９０度異なる角度で巻かれる。この場合、２つの陽極回転コイルは、陽極回転コイル駆動装置５から、位相が９０度異なる交流電流の供給を受けて移動磁界を発生させ、陽極を回転させる。そして、Ｘ線管１２は、Ｘ線高電圧装置１１から供給される高電圧を用いて、回転する陽極に向けて陰極から熱電子を照射することにより、Ｘ線を発生する。なお、以下では、Ｘ線管１２が有する２つの陽極回転コイルを、それぞれ、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２と記載する。ＭＡＩＮコイル１２１は、第１の陽極回転コイルの一例である。また、ＡＵＸコイル１２２は、第２の陽極回転コイルの一例である。
【００１６】
Ｘ線絞り器１３は、Ｘ線管１２により発生されたＸ線の照射範囲を絞り込むコリメータと、Ｘ線管１２から曝射されたＸ線を調節するフィルタとを有する。
【００１７】
Ｘ線絞り器１３におけるコリメータは、例えば、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。コリメータは、絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。ここで、絞り羽根は、鉛などで構成された板状部材であり、Ｘ線の照射範囲を調整するためにＸ線管１２のＸ線照射口付近に設けられる。
【００１８】
Ｘ線絞り器１３におけるフィルタは、被検体Ｐに対する被曝線量の低減とＸ線画像データの画質向上を目的として、その材質や厚みによって透過するＸ線の線質を変化させ、被検体Ｐに吸収されやすい軟線成分を低減したり、Ｘ線画像データのコントラスト低下を招く高エネルギー成分を低減したりする。また、フィルタは、その材質や厚み、位置などによってＸ線の線量及び照射範囲を変化させ、Ｘ線管１２から被検体Ｐへ照射されるＸ線が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰させる。
【００１９】
例えば、Ｘ線絞り器１３は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路２０による制御の下、駆動機構を動作させることによりＸ線の照射を制御する。例えば、Ｘ線絞り器１３は、処理回路２０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、コリメータの絞り羽根の開度を調整して、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。また、例えば、Ｘ線絞り器１３は、処理回路２０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、フィルタの位置を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の線量の分布を制御する。
【００２０】
天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１に含まれない。例えば、寝台は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路２０による制御の下、駆動機構を動作させることにより、天板１４の移動・傾斜を制御する。例えば、寝台は、処理回路２０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、天板１４を移動させたり、傾斜させたりする。
【００２１】
Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２及びＸ線絞り器１３と、Ｘ線検出器１６とを、被検体Ｐを挟んで対向するように保持する。例えば、Ｃアーム１５は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路２０による制御の下、駆動機構を動作させることにより、回転したり移動したりする。例えば、Ｃアーム１５は、処理回路２０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、Ｘ線管１２及びＸ線絞り器１３と、Ｘ線検出器１６とを被検体Ｐに対して回転・移動させ、Ｘ線の照射位置や照射角度を制御する。なお、図１では、Ｘ線診断装置１がシングルプレーンの場合を例に挙げて説明しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、バイプレーンの場合であってもよい。
【００２２】
Ｘ線検出器１６は、例えば、マトリクス状に配列された検出素子を有するＸ線平面検出器（Flat  Panel  Detector：ＦＰＤ）である。Ｘ線検出器１６は、Ｘ線管１２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、検出したＸ線量に対応した検出信号を処理回路２０へと出力する。なお、Ｘ線検出器１６は、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器であってもよいし、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。
【００２３】
メモリ１７は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ１７は、処理回路２０によって収集されたＸ線画像データを受け付けて記憶する。また、メモリ１７は、処理回路２０によって読み出されて実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。なお、メモリ１７は、Ｘ線診断装置１とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。
【００２４】
ディスプレイ１８は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ１８は、処理回路２０による制御の下、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや、各種のＸ線画像を表示する。例えば、ディスプレイ１８は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイである。なお、ディスプレイ１８はデスクトップ型でもよいし、処理回路２０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。
【００２５】
入力インターフェース１９は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路２０に出力する。例えば、入力インターフェース１９は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース１９は、処理回路２０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース１９は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、Ｘ線診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路２０へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース１９の例に含まれる。
【００２６】
処理回路２０は、収集機能２０ａ、出力機能２０ｂ及び制御機能２０ｃを実行することで、Ｘ線診断装置１全体の動作を制御する。
【００２７】
例えば、処理回路２０は、メモリ１７から収集機能２０ａに相当するプログラムを読み出して実行することにより、Ｘ線画像データを収集する。例えば、収集機能２０ａは、Ｘ線高電圧装置１１を制御し、Ｘ線管１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やオン／オフを制御する。
【００２８】
また、例えば、収集機能２０ａは、Ｘ線絞り器１３の動作を制御し、コリメータが有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。また、収集機能２０ａは、Ｘ線絞り器１３の動作を制御し、フィルタの位置を調整することで、Ｘ線の線量の分布を制御する。また、収集機能２０ａは、Ｃアーム１５の動作を制御することで、Ｃアーム１５を回転させたり、移動させたりする。また、例えば、収集機能２０ａは、寝台の動作を制御することで、天板１４を移動させたり、傾斜させたりする。
【００２９】
また、収集機能２０ａは、Ｘ線検出器１６から受信した検出信号に基づいてＸ線画像データを生成し、生成したＸ線画像データをメモリ１７に格納する。また、収集機能２０ａは、メモリ１７が記憶するＸ線画像データに対して各種画像処理を行なってもよい。例えば、収集機能２０ａは、Ｘ線画像データに対して、画像処理フィルタによるノイズ低減処理や、散乱線補正を実行する。
【００３０】
また、処理回路２０は、メモリ１７から出力機能２０ｂに相当するプログラムを読み出して実行することにより、ディスプレイ１８にＧＵＩやＸ線画像を表示させる。また、出力機能２０ｂは、Ｘ線画像データを、Ｘ線診断装置１とネットワークを介して接続された外部装置（例えば、画像保管装置など）に出力する。また、処理回路２０は、メモリ１７から制御機能２０ｃに相当するプログラムを読み出して実行することにより、入力インターフェース１１０を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路２０の各種機能を制御する。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、Ｘ線高電圧装置１１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１１の構成の一例を示すブロック図である。Ｘ線高電圧装置１１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、高圧発生インバータ回路６１と、高電圧発生器６２と、フィラメント加熱回路７１と、フィラメントトランス７２と、制御回路８とを有する。
【００３２】
ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、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。ここで、三相交流電源ＡＣは、例えば、「５０Ｈｚ」又は「６０Ｈｚ」の商用電源であり、実効値「４００Ｖ」の三相交流電圧をＡＣ／ＤＣ変換回路４に供給する。この場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、供給された三相交流電圧について全波整流及び平滑を行なって、「５６０Ｖ」の直流電圧を出力する。例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、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６１及びフィラメント加熱回路７１に供給する。
【００３３】
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、二相交流電圧に変換する。例えば、陽極回転コイル駆動装置５は、Ｘ線管１２が有するＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に対し、二相交流電圧を供給することによって、Ｘ線管１２の陽極を回転させる。なお、陽極回転コイル駆動装置５については後述する。
【００３４】
高圧発生インバータ回路６１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、変換後の交流電圧を、高電圧発生器６２に供給する。高電圧発生器６２は、交流電圧を直流電圧に変換しつつ昇圧し、変換後の直流電圧（管電圧）をＸ線管１２に供給する。
【００３５】
フィラメント加熱回路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、これをフィラメントトランス７２に供給する。フィラメントトランス７２は、Ｘ線管１２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７２は、フィラメント加熱回路７１と、Ｘ線管１２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７２は、例えば、高電圧発生器６２に含まれるように構成される。
【００３６】
制御回路８は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４、陽極回転コイル駆動装置５、高圧発生インバータ回路６１、高電圧発生器６２及びフィラメント加熱回路７１の動作を制御する。例えば、制御回路８は、陽極回転コイル駆動装置５におけるインバータ回路５１の動作や停止を制御する。また、例えば、制御回路８は、高電圧発生器６２を制御することにより、Ｘ線管１２が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行う。
【００３７】
図１及び図２に示したＸ線診断装置１においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１７へ記憶されている。図１及び図２の回路は、メモリ１７からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。なお、図１においては、収集機能２０ａ、出力機能２０ｂ及び制御機能２０ｃの各処理機能が単一の処理回路２０によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路２０は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、図１及び図２の回路が有する各処理機能は、単一又は複数の回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。
【００３８】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、あるいは、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（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）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ１７に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。
【００３９】
なお、図１及び図２においては、単一のメモリ１７が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。しかしながら、複数のメモリ１７を分散して配置し、図１及び図２の回路は、個別のメモリ１７から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。また、メモリ１７にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは、回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。
【００４０】
また、図１及び図２の回路は、ネットワークを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路２０は、メモリ１７から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、Ｘ線診断装置１とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）を計算資源として利用することにより、図１に示す各機能を実現する。
【００４１】
以上、陽極回転コイル駆動装置５を含んだＸ線診断装置１について説明した。かかる構成のもと、陽極回転コイル駆動装置５は、Ｘ線管１２の陽極の回転立ち上がり時間を短縮する。以下、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５が行なう処理について詳細に説明する。
【００４２】
まず、図３を用いて、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例について説明する。図３に示すように、陽極回転コイル駆動装置５は、インバータ回路５１、インバータ制御回路５３及びコンデンサ５４を備える。また、陽極回転コイル駆動装置５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４から、直流電圧の入力を受ける。例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、三相交流電源ＡＣから供給される三相交流電圧を整流・平滑して、陽極回転コイル駆動装置５に入力する。また、陽極回転コイル駆動装置５は、Ｘ線管１２におけるＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２と接続される。なお、図３は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【００４３】
図３に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、三相整流ダイオードブリッジ４１と、平滑コンデンサ４２ａと、平滑コンデンサ４２ｂ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ＡＣに接続される。図３に示す三相交流電源ＡＣは、例えば、実効値「４００Ｖ」の三相交流電圧を発生する電源供給部である。三相交流電源ＡＣは、３つの出力端子を有し、これら３つの出力端子は、三相整流ダイオードブリッジ４１に接続される。
【００４４】
また、図３に示すように、平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂは直列接続される。直列接続された平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂの両端における２つの端子は、陽極回転コイル駆動装置５に接続される。例えば、実効値「４００Ｖ」の三相交流電圧が供給された場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、「５６０Ｖ」の直流電圧を発生させる。そして、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、「５６０Ｖ」の直流電圧を、陽極回転コイル駆動装置５に供給する。
【００４５】
以下では、直列接続された平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂの両端における２つの端子のうち、平滑コンデンサ４２ａの側の端子がプラス（高電位）であるものとして説明する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、直列接続された平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂに代えて、１つの平滑コンデンサを有する場合であってもよい。
【００４６】
次に、図４を用いて、陽極回転コイル駆動装置５についてより詳細に説明する。図４に示すように、陽極回転コイル駆動装置５は、インバータ回路５１、インバータ制御回路５３及びコンデンサ５４を備える。また、インバータ回路５１は、ＤＣスナバコンデンサ５１１と、スイッチング素子５１２と、スイッチング素子５１３と、スイッチング素子５１４と、スイッチング素子５１５と、スイッチング素子５１６と、スイッチング素子５１７とを備える。なお、図４は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【００４７】
インバータ回路５１は、三相交流電圧を発生させることが可能な三相インバータ回路である。本実施形態では、三相インバータ回路であるインバータ回路５１を用いて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に二相交流電圧を供給する場合について説明する。
【００４８】
また、コンデンサ５４は、これを介してインバータ回路５１と接続される陽極回転コイルの電流位相を進ませる進相コンデンサである。例えば、コンデンサ５４を介してインバータ回路５１と接続されるＡＵＸコイル１２２に流れる電流は、コンデンサ５４を介さずにインバータ回路５１と接続されるＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流に対して進み位相となる。
【００４９】
図４に示すスイッチング素子（スイッチング素子５１２、スイッチング素子５１３、スイッチング素子５１４、スイッチング素子５１５、スイッチング素子５１６、スイッチング素子５１７）は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）と、フリーホイール・ダイオードとによって構成される。また、インバータ制御回路５３は、図４に示すスイッチング素子の動作（オン動作、オフ動作）を制御する。なお、インバータ制御回路５３は、インバータ制御回路の一例である。また、ＤＣスナバコンデンサ５１１は、図４に示すスイッチング素子がオン動作又はオフ動作をする時に発生するサージ電圧を吸収する。
【００５０】
また、図４に示すように、インバータ回路５１は、３つの出力線を有する。インバータ回路５１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４から１つの直流電圧の入力を受けて、交流電圧を３つの出力線から出力する。
【００５１】
具体的には、インバータ回路５１は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の中間点に接続される第１の出力線５１８と、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の中間点に接続される第２の出力線５１９と、スイッチング素子５１６及びスイッチング素子５１７の中間点に接続される第３の出力線５２０とを有する。第１の出力線５１８は、Ｘ線管１２のＭＡＩＮコイル１２１に接続される。また、第２の出力線５１９は、コンデンサ５４を介して、Ｘ線管１２のＡＵＸコイル１２２に接続される。また、第３の出力線５２０は、Ｘ線管１２のＣＯＭ端子に接続される。ここで、ＣＯＭ端子は、ＭＡＩＮコイル１２１とＡＵＸコイル１２２との共通端子であり、Ｘ線管１２内で接続される。
【００５２】
ここで、図５及び図６を用いて、スイッチング素子の動作制御の一例について説明する。説明の便宜のため、図５では、インバータ回路５１におけるスイッチング素子のうち、スイッチング素子５１２、スイッチング素子５１３、スイッチング素子５１６及びスイッチング素子５１７の動作のみを示す。また、図６では、インバータ回路５１におけるスイッチング素子のうち、スイッチング素子５１４、スイッチング素子５１５、スイッチング素子５１６及びスイッチング素子５１７の動作のみを示す。インバータ制御回路５３は、図５及び図６に示すように、各スイッチング素子の動作（オン動作、オフ動作）を制御し、各スイッチング素子のオン／オフを切り替える。なお、図５及び図６は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【００５３】
図５において、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１７の両方が「オン」となっている時、ＭＡＩＮコイル１２１には、ＣＯＭ端子に対してプラスの電圧が印加される。また、スイッチング素子５１３及びスイッチング素子５１６の両方が「オン」となっている時、ＭＡＩＮコイル１２１には、ＣＯＭ端子に対してマイナスの電圧が印加される。
【００５４】
また、図６において、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１７の両方が「オン」となっている時、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の中間点（第２の出力線５１９）には、ＣＯＭ端子に対してプラスの電圧が出力される。そして、第２の出力線５１９に出力された電圧は、コンデンサ５４を介して、ＡＵＸコイル１２２に供給される。また、図６において、スイッチング素子５１５及びスイッチング素子５１６の両方が「オン」となっている時、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の中間点（第２の出力線５１９）には、ＣＯＭ端子に対してマイナスの電圧が出力される。そして、第２の出力線５１９に出力された電圧は、コンデンサ５４を介して、ＡＵＸコイル１２２に供給される。従って、ＡＵＸコイル１２２には、ＭＡＩＮコイル１２１に対して進み位相の電圧が印加される。
【００５５】
図５において、スイッチング素子５１２が「オン」から「オフ」に切り替えられた時、ＭＡＩＮコイル１２１に蓄積されたエネルギーに起因して、スイッチング素子５１３内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１７とを通して、ＭＡＩＮコイル１２１に循環電流が流れる。更に、スイッチング素子５１７が「オン」から「オフ」に切り替えられると、ＭＡＩＮコイル１２１に蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子５１３内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１６内のフリーホイール・ダイオードとを通して、ＡＣ／ＤＣ変換回路４に回生される。
【００５６】
同様に、スイッチング素子５１３が「オン」から「オフ」に切り替えられた時、ＭＡＩＮコイル１２１に蓄積されたエネルギーに起因して、スイッチング素子５１２内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１６とを通して、ＭＡＩＮコイル１２１に循環電流が流れる。更に、スイッチング素子５１６が「オン」から「オフ」に切り替えられると、ＭＡＩＮコイル１２１に蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子５１２内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１７内のフリーホイール・ダイオードとを通して、ＡＣ／ＤＣ変換回路４に回生される。
【００５７】
図６においても同様に、スイッチング素子５１４が「オン」から「オフ」に切り替えられた時、コンデンサ５４及びＡＵＸコイル１２２に蓄積されたエネルギーに起因して、スイッチング素子５１５内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１７とを通して、ＡＵＸコイル１２２に循環電流が流れる。更に、スイッチング素子５１７が「オン」から「オフ」に切り替えられると、コンデンサ５４及びＡＵＸコイル１２２に蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子５１５内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１６内のフリーホイール・ダイオードとを通して、ＡＣ／ＤＣ変換回路４に回生される。
【００５８】
同様に、スイッチング素子５１５が「オン」から「オフ」に切り替えられた時、コンデンサ５４及びＡＵＸコイル１２２に蓄積されたエネルギーに起因して、スイッチング素子５１４内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１６とを通して、ＡＵＸコイル１２２に循環電流が流れる。更に、スイッチング素子５１６が「オン」から「オフ」に切り替えられると、コンデンサ５４及びＡＵＸコイル１２２に蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子５１４内のフリーホイール・ダイオードとスイッチング素子５１７内のフリーホイール・ダイオードとを通して、ＡＣ／ＤＣ変換回路４に回生される。以上より、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の両方と、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の両方とが「オフ」となる期間においても、インバータ回路５１の出力には電圧が現れる期間がある。
【００５９】
ここで、図７を用いて、インバータ回路５１の出力電圧及び出力電流について説明する。図７の横軸は、時間に対応する。図７において、「Ｖｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１に印加される電圧を示す。また、「Ｉｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流を示す。また、「Ｖａ」は、コンデンサ５４のインバータ回路５１側の電圧を示す。また、「Ｉａ」は、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流を示す。なお、図７は、第１の実施形態に係るインバータ回路５１の出力電圧及び出力電流の一例を示す図である。
【００６０】
図７に示すように、「Ｉａ」は、「Ｉｍ」に対して「９０度」位相が進んでいる。即ち、図５及び図６に示したようにスイッチング素子の動作を制御することによって、陽極回転コイル駆動装置５は、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に「９０度」位相のずれた二相交流電流を供給することができる。そして、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２は、二相交流電流の供給を受けて移動磁界を発生させ、Ｘ線管１２の陽極を回転させる。
【００６１】
例えば、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転速度が所定の回転速度となるようにＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に二相交流電流を供給することで、陽極の回転を立ち上げる。ここで、所定の回転速度は、例えば、操作者から陽極回転開始の指示を受け付ける前に事前に設定される設定値であり、メモリ１７に記憶される。
【００６２】
一例を挙げると、所定の回転速度は、商用電源と同じ「５０Ｈｚ」又は「６０Ｈｚ」である。このような回転速度については、「普通回転」とも記載する。なお、「普通回転」は、第１の回転数の一例である。別の例を挙げると、所定の回転速度は、商用電源よりも速い「１８０Ｈｚ」である。このような回転速度については、「高速回転」とも記載する。なお、「高速回転」は、第２の回転数の一例である。
【００６３】
陽極回転コイル駆動装置５は、操作者からの指示に応じて、陽極の回転速度が所定の回転速度となるように、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に二相交流電流を供給する。例えば、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２を「５０Ｈｚ」又は「６０Ｈｚ」で駆動して、陽極の回転を立ち上げる。また、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２を「１８０Ｈｚ」で駆動して、陽極の回転を立ち上げる。
【００６４】
ここで、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２は、Ｘ線管１２の陽極の回転状態によって特性が変わる場合がある。また、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性が変わることにより、これら陽極回転コイルに供給する二相交流電流の位相差が変化する場合がある。
【００６５】
例えば、陽極の回転立ち上がり時においては、陽極の回転速度や、回転速度の上昇量に応じて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２のインピーダンスが変化する場合がある。これは、図８の陽極回転コイル駆動装置５の等価回路に示すように、陽極の回転状態に応じて負荷抵抗が変化するためである。なお、図８は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【００６６】
図８において、「Ｖｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１に印加される電圧である。また、「Ｖａ」は、コンデンサ５４のインバータ回路５１側の電圧である。また、「Ｉｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流である。また、「Ｉａ」は、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流である。また、「Ｃ」は、コンデンサ５４の静電容量である。また、「Ｒｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗である。また、「Ｒａ」は、ＡＵＸコイル１２２の電気抵抗である。また、「Ｌｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１のインダクタンスである。また、「Ｌａ」は、ＡＵＸコイル１２２のインダクタンスである。
【００６７】
ここで、図９を用いて、図８の等価回路についてより詳細に説明する。図９は、陽極回転コイル駆動装置５のうち、ＭＡＩＮコイル１２１の側を示す回路図である。図９において、「Ｖｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１に印加される電圧である。また、「Ｒｍ１」は、一次巻線抵抗である。また、「Ｌｍｅ１」は、一次漏れインダクタンスである。また、「Ｌｍ０」は、励磁インダクタンスである。また、「Ｒｍ」は、鉄損（渦電流損及びヒステリシス損）を生じさせる抵抗である。また、「Ｌｍｅ２」は、二次漏れインダクタンスである。また、「Ｒｍ２」は、二次巻線抵抗である。なお、図９は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するための図である。
【００６８】
また、「ＲＬ」は、陽極を回転させる際、陽極回転コイル駆動装置５から見て、見かけ上生じる負荷抵抗である。具体的には、陽極を回転させる際、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転速度の上昇分、及び、陽極を回転可能に保持するベアリングと陽極との摩擦分のエネルギーを供給する。この時、陽極回転コイル駆動装置５からは、回路上に負荷抵抗「ＲＬ」があり、この負荷抵抗「ＲＬ」にて、エネルギーが消費されているように見える。
【００６９】
例えば、陽極の回転開始時においては、陽極の回転速度は０であるので、回路がショート状態となる。即ち、陽極の回転開始時において、負荷抵抗「ＲＬ」は小さな値となる。また、陽極の回転開始後、陽極の回転速度が上昇している間、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転速度の上昇分、及び、陽極を回転可能に保持するベアリングと陽極との摩擦分のエネルギーを供給する。この時、負荷抵抗「ＲＬ」の値は次第に増加する。
【００７０】
ここで、陽極の回転速度が上昇している間に負荷抵抗「ＲＬ」の値が増加するのは、陽極回転コイル駆動装置５から陽極に対して、陽極の回転速度の二乗に比例して増加する運動エネルギー（回転エネルギー）の増加分を供給する必要があるためである。即ち、陽極の回転速度は、陽極回転コイル駆動装置５から供給されたエネルギーを運動エネルギーとして蓄積することによって上昇する。この時、陽極に蓄積される運動エネルギーは、陽極回転コイル駆動装置５から見ると、負荷抵抗「ＲＬ」にて消費されているように見える。このため、陽極回転コイル駆動装置５から見ると、陽極の回転速度の上昇分に応じた負荷抵抗「ＲＬ」が生じるとともに、実効電流が増えることとなる。
【００７１】
一方で、陽極の回転立ち上がり後に陽極の回転速度を一定で維持する際（以下、定常回転時）において、陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の運動エネルギーの増加分を供給する必要がない。即ち、定常回転時においては、実効電流は減り、無効電流の割合が増えることになる。
【００７２】
例えば、ベアリングと陽極との摩擦を考慮しない場合、陽極回転コイル駆動装置５は、定常回転時にエネルギーを供給する必要がない。この場合、負荷抵抗「ＲＬ」の値は無限大となる。実際には、ベアリングと陽極との摩擦が生じるため、陽極回転コイル駆動装置５は、定常回転時において、ベアリングと陽極との摩擦分のエネルギーを供給する。従って、定常回転時における負荷抵抗「ＲＬ」の値は、無限大とはならないものの、回転開始時より大きくなる。
【００７３】
以上のように、負荷抵抗「ＲＬ」は、陽極の回転状態に応じて変化する。例えば、陽極の回転開始時と比較して、定常回転時における負荷抵抗「ＲＬ」は大きくなる。また、図８及び図９の等価回路から分かるように、負荷抵抗「ＲＬ」に応じて、ＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗「Ｒｍ」及びＡＵＸコイル１２２の電気抵抗「Ｒａ」も変化し、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２のインピーダンスが変化する。
【００７４】
例えば、ＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗「Ｒｍ」は、図１０に示すように、回転開始時と定常回転時とで変化する。図１０にて実線で示す「Ｚｍ」は、陽極の回転開始時におけるＭＡＩＮコイル１２１のインピーダンスである。また、実線で示す「Ｒｍ」は、陽極の回転開始時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗である。また、破線で示す「Ｚｍ’」は、陽極の定常回転時におけるＭＡＩＮコイル１２１のインピーダンスである。また、破線で示す「Ｒｍ’」は、陽極の定常回転時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗である。また、「ＸＬｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１のリアクタンスである。なお、図１０は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するためのベクトル図である。
【００７５】
図１０に示すように、回転開始時のインピーダンス「Ｚｍ」は、「Ｒｍ」と「ＸＬｍ」とのベクトル和となる。同様に、定常回転時のインピーダンス「Ｚｍ’」は、「Ｒｍ’」と「ＸＬｍ」とのベクトル和となる。ここで、「Ｒｍ」よりも「Ｒｍ’」が大きくなることによって、定常回転時のインピーダンス「Ｚｍ’」は、回転開始時のインピーダンス「Ｚｍ」よりも大きくなる。また、図１１に示すように、インピーダンスの変化に伴って、電圧に対する電流の位相差も変化する。即ち、陽極の定常回転時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電流「Ｉｍ’」とＭＡＩＮコイル１２１の電圧「Ｖｍ」との位相差は、陽極の回転開始時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電流「Ｉｍ」とＭＡＩＮコイル１２１の電圧「Ｖｍ」との位相差よりも小さくなる。なお、図１１は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するためのベクトル図である。
【００７６】
同様に、ＡＵＸコイル１２２についても、陽極の回転状態に応じて、特性が変化する。例えば、ＡＵＸコイル１２２の電気抵抗「Ｒａ」は、図１２に示すように、回転開始時と定常回転時とで変化する。なお、図１２は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するためのベクトル図である。
【００７７】
図１２にて実線で示す「Ｚａ」は、陽極の回転開始時におけるＡＵＸコイル１２２のインピーダンスである。また、実線で示す「Ｒａ」は、陽極の回転開始時におけるＡＵＸコイル１２２の電気抵抗である。また、破線で示す「Ｚａ’」は、陽極の定常回転時におけるＡＵＸコイル１２２のインピーダンスである。また、破線で示す「Ｒａ’」は、陽極の定常回転時におけるＡＵＸコイル１２２の電気抵抗である。また、「ＸＬａ」は、ＡＵＸコイル１２２のリアクタンスである。また、「ＸＣ」は、コンデンサ５４のリアクタンスである。また、「Ｘａ」は、「ＸＬａ」と「ＸＣ」との合成リアクタンスである。
【００７８】
図１２に示すように、回転開始時のインピーダンス「Ｚａ」は、「Ｒａ」と「Ｘａ」とのベクトル和となる。同様に、定常回転時のインピーダンス「Ｚａ’」は、「Ｒａ’」と「Ｘａ」とのベクトル和となる。ここで、「Ｒａ」よりも「Ｒａ’」が大きくなることによって、定常回転時のインピーダンス「Ｚａ’」は、回転開始時のインピーダンス「Ｚａ」よりも大きくなる。また、図１３に示すように、インピーダンスの変化に伴って、電圧に対する電流の位相差も変化する。即ち、陽極の定常回転時におけるＡＵＸコイル１２２の電流「Ｉａ’」と電圧「Ｖａ」との位相差は、陽極の回転開始時におけるＡＵＸコイル１２２の電流「Ｉａ」と電圧「Ｖａ」との位相差よりも小さくなる。なお、図１３は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するためのベクトル図である。
【００７９】
ここで、ＭＡＩＮコイル１２１の電圧「Ｖｍ」とコンデンサ５４のインバータ回路５１側の電圧「Ｖａ」とが同位相である場合、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性が変わることにより、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」とＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」との位相差も変化する場合がある。例えば、図１４に示すように、陽極の回転開始時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電流「Ｉｍ」とＡＵＸコイル１２２の電流「Ｉａ」との位相差が「９０度」になっていたとしても、陽極の定常回転時におけるＭＡＩＮコイル１２１の電流「Ｉｍ’」とＡＵＸコイル１２２の電流「Ｉａ’」との位相差は、「９０度」からずれてしまう場合がある。なお、図１４は、第１の実施形態に係る陽極回転コイルの特性について説明するためのベクトル図である。
【００８０】
上述したように、陽極の回転立ち上がり時においては、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性が変わることにより、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」とＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」との位相差が変化する場合がある。例えば、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差は、陽極の回転を開始した時点で「９０度」になっていたとしても、陽極の回転速度が増すにつれて、「９０度」よりも位相差が狭くなるようにずれていく場合がある。ここで、ＭＡＩＮコイル１２１とＡＵＸコイル１２２とは「９０度」異なる角度で巻かれているのであるから、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差が「９０度」からずれると、回転トルクが低下し、ひいてはＸ線管１２の陽極の回転立ち上がり時間が長くなる場合がある。
【００８１】
そこで、インバータ制御回路５３は、陽極の回転立ち上がり時において、インバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作を制御することによって、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。以下、陽極の回転立ち上がり時におけるスイッチング素子の動作制御について、図１５及び図１６を用いて説明する。
【００８２】
図１５及び図１６は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。説明の便宜のため、図１５及び図１６では、インバータ回路５１におけるスイッチング素子のうち、スイッチング素子５１２、スイッチング素子５１３、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作のみを示す。インバータ制御回路５３は、図１５及び図１６に示すように、各スイッチング素子の動作（オン動作、オフ動作）を制御し、各スイッチング素子のオン／オフを切り替える。
【００８３】
図１５及び図１６において、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３は、ＭＡＩＮコイル１２１を駆動するタイミングを示す。また、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５は、コンデンサ５４を介してＡＵＸコイル１２２を駆動するタイミングを示す。
【００８４】
例えば、陽極の回転開始時において、インバータ制御回路５３は、図１５に示すように、インバータ回路５１のスイッチング素子の動作を制御する。即ち、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２とスイッチング素子５１４とを同じ位相で動作させ、スイッチング素子５１３とスイッチング素子５１５とを同じ位相で動作させる。この場合、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」の位相は、進相コンデンサであるコンデンサ５４によって、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」の位相に対して「９０度」進められる。
【００８５】
一方で、陽極の回転開始後においては、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性が変化することにより、コンデンサ５４のみによっては「Ｉａ」と「Ｉｍ」との位相差を「９０度」に維持できない場合がある。例えば、図８〜図１３にて説明したように、陽極の回転開始後においては、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２のインピーダンスが回転開始時よりも高くなる。また、スイッチング素子５１２とスイッチング素子５１４とを同じ位相で動作させ、スイッチング素子５１３とスイッチング素子５１５とを同じ位相で動作させる場合、図１４に示したように、ＭＡＩＮコイル１２１の電圧「Ｖｍ」と、コンデンサ５４のインバータ回路５１側の電圧「Ｖａ」とが同位相となる。従って、陽極の回転開始後において、スイッチング素子５１２とスイッチング素子５１４とを同じ位相で動作させ、スイッチング素子５１３とスイッチング素子５１５とを同じ位相で動作させると、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差が「９０度」より狭まってしまう場合がある。
【００８６】
これに対し、インバータ制御回路５３は、図１６に示すようにインバータ回路５１のスイッチング素子の動作を制御することで、陽極の回転開始後においても、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。即ち、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１４の動作タイミングを、スイッチング素子５１２の動作タイミングに対して早める。また、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１５の動作タイミングを、スイッチング素子５１３の動作タイミングに対して早める。
【００８７】
図１６に示した位相差（スイッチング素子５１２とスイッチング素子５１４との動作タイミングのずれ量、及び、スイッチング素子５１３とスイッチング素子５１５との動作タイミングのずれ量）は、インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差（電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差）に対応する。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転立ち上がり時において、インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差を、陽極の回転立ち上がり時におけるＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性変化を補償するように変化させる。これにより、インバータ回路５１は、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に、「９０度」位相のずれた二相交流電流を供給する。
【００８８】
インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差について、図１７を用いてより具体的に説明する。図１７は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御について説明するためのベクトル図である。まず、図１１に示したように、ＭＡＩＮコイル１２１の電流「Ｉｍ」と電圧「Ｖｍ」との位相差は、陽極の回転状態によって変化する。また、図１３に示したように、ＡＵＸコイル１２２の電流「Ｉａ」と電圧「Ｖａ」との位相差は、陽極の回転状態によって変化する。これに対して、インバータ制御回路５３は、図１７に示すように、電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差を制御することにより、電流「Ｉｍ」と電流「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。なお、インバータ制御回路５３は、陽極の回転開始後、電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差を連続的に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。
【００８９】
一例を挙げると、インバータ制御回路５３は、陽極の回転開始からの時間に応じて、インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差を変化させることにより、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給する二相交流電流の位相差を「９０度」に維持する。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転開始からの時間に応じて、電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差を変化させることにより、電流「Ｉｍ」と電流「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。例えば、インバータ制御回路５３は、陽極の回転開始からの時間と、位相差の変化量との対応情報を予め設定し、メモリ１７に記憶させる。そして、インバータ制御回路５３は、操作者から陽極回転開始の指示を受け付けたこと等をトリガとして、メモリ１７から対応情報を読み出し、読み出した対応情報に従ってインバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作を制御する。
【００９０】
別の例を挙げると、インバータ制御回路５３は、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に流れる電流の検出結果に基づいて、インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差を変化させることにより、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給する二相交流電流の位相差を「９０度」に維持する。即ち、インバータ制御回路５３は、電流「Ｉｍ」及び電流「Ｉａ」の検出結果に基づいて電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差を変化させることにより、電流「Ｉｍ」と電流「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。この場合、陽極回転コイル駆動装置５は、例えば、図１８に示すように、電流センサ５５ａ及び電流センサ５５ｂを更に有する。なお、図１８は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【００９１】
図１８において、電流センサ５５ａは、インバータ回路５１からＭＡＩＮコイル１２１に出力された電流を検出する。また、電流センサ５５ｂは、インバータ回路５１からＡＵＸコイル１２２に出力された電流を検出する。この場合、インバータ制御回路５３は、電流センサ５５ａ及び電流センサ５５ｂによる電流の検出結果に基づいて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給する二相交流電流の位相差を「９０度」に維持するように、インバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作を制御する。
【００９２】
具体的には、インバータ制御回路５３は、まず、電流センサ５５ａ及び電流センサ５５ｂからの信号を受け付けて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に流れる電流の検出結果を取得する。次に、インバータ制御回路５３は、電流の検出結果に基づいて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に流れる電流の位相差を計測する。ここで、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流の位相が、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流の位相に対して「９０度」より進んでいない場合、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３に対して、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを早める。一方で、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流の位相が、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流の位相に対して「９０度」より進んでいる場合、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３に対して、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを遅らせる。
【００９３】
別の例を挙げると、インバータ制御回路５３は、Ｘ線管１２の陽極の回転速度の検出結果に基づいて、インバータ回路５１から出力する二相交流電圧の位相差を変化させることにより、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給する二相交流電流の位相差を「９０度」に維持する。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転速度の検出結果に基づいて電圧「Ｖｍ」と電圧「Ｖａ」との位相差を変化させることにより、電流「Ｉｍ」と電流「Ｉａ」との位相差を「９０度」に維持する。ここで、インバータ制御回路５３は、Ｘ線管１２の陽極の回転速度を、回転センサを用いて検出してもよいし、Ｘ線管１２の振動波形に基づいて検出してもよい。例えば、インバータ制御回路５３は、陽極の回転速度と、インバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作タイミングとの対応情報を予め設定し、メモリ１７に記憶させる。そして、インバータ制御回路５３は、操作者から陽極回転開始の指示を受け付けたこと等をトリガとしてメモリ１７から対応情報を読み出し、読み出した対応情報に従って、スイッチング素子の動作を制御する。
【００９４】
これまで、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングを固定とし、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを変化させるものとして説明した。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。
【００９５】
例えば、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを固定とし、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングを変化させてもよい。また、例えば、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングと、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングとの両方を変化させてもよい。即ち、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングと、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングとを相対的に変化させることにより、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給する二相交流電流の位相差を「９０度」に維持する。
【００９６】
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、三相インバータ回路であるインバータ回路５１と、インバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作を制御するインバータ制御回路５３と、インバータ回路５１が有する３つの出力線のいずれか１つと接続されるコンデンサ５４とを備える。従って、第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、陽極の回転立ち上がり時における陽極回転コイルの特性変化を補償するように、陽極回転コイルに供給する二相交流電流の位相差を制御し、回転トルクの低下を回避することができる。ひいては、陽極回転コイル駆動装置５は、Ｘ線管１２の陽極の回転立ち上がり時間を短縮することができる。
【００９７】
ここで、三相インバータ回路であるインバータ回路５１に代えて、単相インバータ回路を備えるように、陽極回転コイル駆動装置５を構成することも考えられる。例えば、陽極回転コイル駆動装置５が単相インバータ回路であるインバータ回路５６を備える場合、図１９に示す回路構成により、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に対して「９０度」位相のずれた二相交流電流を供給することが考えられる。なお、図１９は、第１の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【００９８】
図１９に示すインバータ回路５６は、ＤＣスナバコンデンサ５６１と、スイッチング素子５６２と、スイッチング素子５６３と、スイッチング素子５６４と、スイッチング素子５６５とを備える。インバータ回路５６は、単相交流を発生させることが可能な単相インバータ回路である。例えば、まず、三相交流電源ＡＣは、三相交流電圧をＡＣ／ＤＣ変換回路４に供給する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４は、三相交流電圧を整流・平滑し、直流電圧をインバータ回路５６に供給する。インバータ回路５６は、供給された直流電圧を、再び交流電圧に変換する。
【００９９】
ここで、インバータ回路５６は、ＭＡＩＮコイル１２１と接続されるとともに、コンデンサ５４を介してＡＵＸコイル１２２と接続される。これにより、ＡＵＸコイル１２２には、コンデンサ５４を介すことなくインバータ回路５６と接続されるＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流に対して、「９０度」進み位相の電流が流れる。
【０１００】
インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５６２、スイッチング素子５６３、スイッチング素子５６４及びスイッチング素子５６５の動作を制御する。例えば、インバータ制御回路５３は、図２０に示すように、各スイッチング素子の動作を制御する。ここで、スイッチング素子５６２とスイッチング素子５６５とが「オン」の時、インバータ回路５６の出力はプラスになる。また、スイッチング素子５６３とスイッチング素子５６４とが「オン」の時、インバータ回路５６の出力はマイナスになる。なお、図２０は、第１の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【０１０１】
陽極の回転開始時においては、単相インバータ回路であるインバータ回路５６によって、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に「９０度」位相のずれた二相交流電流を供給することが可能である。しかしながら、図８〜図１３を用いて説明したように、陽極の回転状態に応じて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性は変化する。また、単相インバータ回路であるインバータ回路５６は、ＭＡＩＮコイル１２１の電圧「Ｖｍ」と、コンデンサ５４のインバータ回路５６側の電圧「Ｖａ」とを、異なる位相で出力することができない。従って、陽極の回転開始後においては、図１４に示したように、「Ｉｍ」と「Ｉａ」との位相差が「９０度」からずれてしまう。これに対して、陽極回転コイル駆動装置５は、三相インバータ回路であるインバータ回路５１を備えることにより、陽極回転コイルの特性変化を補償するように二相交流電圧の位相差を制御して、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に「９０度」位相のずれた二相交流電流を供給することができる。
【０１０２】
また、例えば、コンデンサ５４を備えないように陽極回転コイル駆動装置５を構成し、三相インバータ回路であるインバータ回路５１が、「９０度」位相差の二相交流を発生させ、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に供給することが考えられる。
【０１０３】
しかしながら、コンデンサ５４を介さずに、インバータ回路５１とＡＵＸコイル１２２とが接続される場合、ＡＵＸコイル１２２の電圧が上昇せず、Ｘ線管１２の陽極の回転立ち上がり時間が長くなってしまう場合がある。これは、コンデンサ５４（進相コンデンサ）の使用を前提として設計されたＸ線管１２においては、ＡＵＸコイル１２２のインピーダンスが、ＭＡＩＮコイル１２１のインピーダンスよりも高く設計されているためである。特に、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合、ＡＵＸコイル１２２の電圧が不足することにより、陽極の回転立ち上がり時間が長くなりやすい。これに対して、陽極回転コイル駆動装置５は、コンデンサ５４を備えることにより、ＡＵＸコイル１２２に十分な電圧を供給し、陽極の回転立ち上がり時間を短縮することができる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、各スイッチング素子のオン時間の長さは一定であるものとして説明した。これに対し、第２の実施形態では、スイッチング素子のオン時間の長さを制御する場合について説明する。
【０１０５】
第２の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、図１〜図４に示した第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５と同様の構成を有し、インバータ制御回路５３が行なう制御の一部が相違する。第１の実施形態において説明した構成と同様の構成を有する点については、図１〜図４と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０６】
図８〜図１３を用いて説明したように、陽極の回転立ち上がり時においては、陽極回転コイル（ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２）の特性が変化する。ここで、陽極回転コイルの特性の変化は、陽極回転コイルに流れる電流の大きさにも変化を及ぼす場合がある。
【０１０７】
例えば、回転立ち上がり時においてＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」は、図２１に示すように、陽極の回転開始後、次第に減少する。また、陽極の回転が立ち上がった時点で、電流「Ｉｍ」の減少は止まる。また、定常回転時においては、電流「Ｉｍ」は、一定の値となる。なお、図２１は、第２の実施形態に係る陽極回転コイルを流れる電流について説明するための図である。
【０１０８】
ここで、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」は、次の式（１）で表すことができる。
【０１０９】
【数１】
2019212536.tif 000003
【０１１０】
式（１）において、「Ｚｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１のインピーダンスである。また、「Ｖ０」は、インバータ回路５１の出力電圧である。また、「Ｒｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１の電気抵抗である。また、「ｊ」は、虚数単位である。また、「ω」は、電流「Ｉｍ」の角周波数である。また、「Ｌｍ」は、ＭＡＩＮコイル１２１のインダクタンスである。ここで、陽極の回転速度が上昇するに従って、主に、ＭＡＩＮコイル１２１の等価的なインダクタンス分「Ｌｍ」が増加する。このため、図２１に示したように、回転立ち上がり時において、ＭＡＩＮコイル１２１に流れる電流「Ｉｍ」が減少する。
【０１１１】
一方で、回転立ち上がり時においてＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」は、図２１に示すように、陽極の回転開始後、次第に増加する。また、陽極の回転が立ち上がった時点で、電流「Ｉａ」の増加は止まる。また、定常回転時においては、電流「Ｉａ」は、一定の値となる。
【０１１２】
ここで、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」は、インバータ回路５１とＡＵＸコイル１２２との間にコンデンサ５４が挿入されていることを考慮すると、次の式（２）で表すことができる。
【０１１３】
【数２】
2019212536.tif 000004
【０１１４】
式（２）において、「Ｖ０」は、インバータ回路５１の出力電圧である。また、「Ｚａ」は、ＡＵＸコイル１２２のインピーダンスである。また、「ｊ」は、虚数単位である。また、「ω」は、電流「Ｉａ」の角周波数である。また、「Ｃ」は、コンデンサ５４の静電容量である。また、「Ｒａ」は、ＡＵＸコイル１２２の電気抵抗である。また、「Ｌａ」は、ＡＵＸコイル１２２のインダクタンスである。ここで、コンデンサ５４の静電容量「Ｃ」は、電流「Ｉａ」の位相を電流「Ｉｍ」に対して「９０度」進めるため、次の式（３）で示す関係を満たすように設定される。
【０１１５】
【数３】
2019212536.tif 000005
【０１１６】
ＭＡＩＮコイル１２１と同様、陽極の回転速度が上昇するに従って、ＡＵＸコイル１２２の等価的なインダクタンス分「Ｌａ」は増加する。しかしながら、上記の式（３）で示す関係を満たすように静電容量「Ｃ」が設定されているため、陽極の回転速度が上昇すると、式（２）における分母は小さくなる。このため、図２１に示したように、回転立ち上がり時において、ＡＵＸコイル１２２に流れる電流「Ｉａ」は増加する。
【０１１７】
更に、ＡＵＸコイル１２２の電圧「Ｖａ」は、次の式（４）で表すことができる。従って、陽極の回転が立ち上がり時においては、陽極の回転速度が上昇するとともに、電圧「Ｖａ」も上昇する。また、陽極の回転が立ち上がって回転速度が定常値となると、電圧「Ｖａ」の上昇も止まる。
【０１１８】
【数４】
2019212536.tif 000006
【０１１９】
上述したように、陽極の回転が立ち上がり時においては、ＡＵＸコイル１２２の電圧「Ｖａ」が上昇する。この時、電圧「Ｖａ」は、三相交流電源ＡＣから供給される電圧以上に上昇する。例えば、三相交流電源ＡＣから「４００Ｖ」の三相交流電圧が供給された場合において、電圧「Ｖａ」は、「１０００Ｖ」を超える場合もある。
【０１２０】
そこで、インバータ制御回路５３は、陽極の回転が立ち上がり時において、図２２に示すように、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５を「オン」とする時間を短縮する。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転が立ち上がり時において、ＡＵＸコイル１２２に対応するスイッチング素子のオン時間を短縮する。なお、図２２は、第２の実施形態に係るスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【０１２１】
ここで、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子の動作タイミングの制御と、オン時間の長さの制御とを連動して行なってもよい。例えば、陽極の回転を開始した時点においては、インバータ制御回路５３は、図１５に示したように、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３と、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５とで、動作タイミング及びオン時間が同じになるように制御する。また、陽極の回転開始後、インバータ制御回路５３は、図２２に示したように、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングに対して、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを早める。更に、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５のオン時間を、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３のオン時間よりも短くする制御を行うことで、ＡＵＸコイル１２２の電圧「Ｖａ」の過度な上昇を抑制する。
【０１２２】
上述したように、第２の実施形態に係るインバータ回路５１は、陽極の回転立ち上がり時において、インバータ回路５１におけるスイッチング素子のうち、ＡＵＸコイル１２２に対応するスイッチング素子のオン時間を短縮する。従って、第２の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、ＡＵＸコイル１２２の電圧「Ｖａ」の過度な上昇を抑制することができる。ひいては、陽極回転コイル駆動装置５は、電圧「Ｖａ」が上昇し過ぎたことに起因して生じる不具合（例えば、配線や回路構成部品の耐圧不良など）の発生を抑制することができる。
【０１２３】
（第３の実施形態）
上述した第１〜第２の実施形態では、陽極の回転速度が所定の回転速度（普通回転、又は、高速回転）となるように、陽極の回転を立ち上げる場合について説明した。第３の実施形態では、更に、Ｘ線管１２の陽極の回転速度の設定を切り替え可能とし、切り替え前における設定の回転速度から切り替え後における設定の回転速度に向けて、陽極の回転を立ち上げる場合について説明する。
【０１２４】
第３の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、図１〜図４に示した第１の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５と同様の構成を有し、インバータ制御回路５３が行なう制御の一部が相違する。第１の実施形態において説明した構成と同様の構成を有する点については、図１〜図４と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２５】
第３の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５は、図２３に示すように、インバータ回路５１と、インバータ制御回路５３と、コンデンサ５４と、切り替えリレー５７ａと、切り替えリレー５７ｂとを備える。また、インバータ回路５１は、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａと、ＤＣスナバコンデンサ５１１ｂと、スイッチング素子５１２と、スイッチング素子５１３と、スイッチング素子５１４と、スイッチング素子５１５と、スイッチング素子５１６と、スイッチング素子５１７とを備える。なお、図２３は、第３の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【０１２６】
例えば、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合、インバータ制御回路５３は、切り替えリレー５７ａを、ｂ端子に接続する。これにより、ＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とは、コンデンサ５４を介すことなく接続される。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転数の設定が第１の回転数である場合、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２と、インバータ回路５１とを、コンデンサ５４を介すことなく接続する。
【０１２７】
また、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合、インバータ制御回路５３は、切り替えリレー５７ｂをｄ端子に接続する。これにより、インバータ制御回路５３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の出力電圧の中間電圧を取り出すことができる。
【０１２８】
例えば、三相交流電源ＡＣが実効値「４００Ｖ」の三相交流電圧をＡＣ／ＤＣ変換回路４に供給する場合、直列接続された平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂの両端における２つの端子の電位差は「５６０Ｖ」となる。即ち、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の出力電圧は「５６０Ｖ」である。ここで、インバータ制御回路５３は、切り替えリレー５７ｂをｄ端子に接続することにより、出力電圧「５６０Ｖ」の中間電圧「２８０Ｖ」を、直列接続された平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂの中間点から取り出すことができる。この際、平滑コンデンサ４２ａ及び平滑コンデンサ４２ｂの中間点は、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａ及びＤＣスナバコンデンサ５１１ｂの中間点と接続される。なお、中間電圧「２８０Ｖ」は、第１の直流電圧の一例である。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の出力電圧「５６０Ｖ」は、第２の直流電圧の一例である。
【０１２９】
切り替えリレー５７ａをｂ端子に接続し、切り替えリレー５７ｂをｄ端子に接続する場合、インバータ回路５１は、図２４に示す回路構成となる。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転数の設定が第１の回転数である場合、第１の直流電圧をインバータ回路５１に入力するとともに、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とを、コンデンサ５４を介すことなく接続する。なお、図２４は、第３の実施形態に関わる陽極回転コイル駆動装置５の一例を示す図である。
【０１３０】
ここで、図２５を用いて、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合におけるスイッチング素子の動作制御について説明する。インバータ制御回路５３は、図２５に示すように、各スイッチング素子の動作（オン動作、オフ動作）を制御し、各スイッチング素子のオン／オフを切り替える。なお、図２５は、第３の実施形態に関わるスイッチング素子の動作制御の一例を示す図である。
【０１３１】
スイッチング素子５１２が「オン」の時、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａの両端の電圧「２８０Ｖ」が、ＭＡＩＮコイル１２１に対して、プラス方向に印加される。この時、ＭＡＩＮコイル１２１の電圧は、ＣＯＭ端子に対して「＋２８０Ｖ」となる。また、スイッチング素子５１３が「オン」の時、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａの両端の電圧「２８０Ｖ」が、ＭＡＩＮコイル１２１に対して、マイナス方向に印加される。この時、ＭＡＩＮコイル１２１の電圧は、ＣＯＭ端子に対して「−２８０Ｖ」となる。このように、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作を制御することにより、ＭＡＩＮコイル１２１に対して、両極性（プラス及びマイナス）の交流電圧を印加することができる。
【０１３２】
同様に、スイッチング素子５１４が「オン」の時、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａの両端の電圧「２８０Ｖ」が、ＡＵＸコイル１２２に対して、プラス方向に印加される。この時、ＡＵＸコイル１２２の電圧は、ＣＯＭ端子に対して「＋２８０Ｖ」となる。また、スイッチング素子５１５が「オン」の時、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａの両端の電圧「２８０Ｖ」が、ＡＵＸコイル１２２に対して、マイナス方向に印加される。この時、ＡＵＸコイル１２２の電圧は、ＣＯＭ端子に対して「−２８０Ｖ」となる。このように、インバータ制御回路５３は、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作を制御することにより、ＡＵＸコイル１２２に対して、両極性（プラス及びマイナス）の交流電圧を印加することができる。
【０１３３】
ここで、インバータ制御回路５３は、図２５に示すように、スイッチング素子５１２及びスイッチング素子５１３の動作タイミングに対して、スイッチング素子５１４及びスイッチング素子５１５の動作タイミングを「９０度」早めるように制御する。これにより、インバータ制御回路５３は、ＡＵＸコイル１２２に、ＭＡＩＮコイル１２１に対して「９０度」位相が進んだ交流電圧を印加する。
【０１３４】
なお、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２等のコイルは、抵抗及びリアクタンス（インダクタンス）の分だけ、コイルに印加した電圧に対してコイルに流れる電流の位相が遅れる。しかしながら、ＭＡＩＮコイル１２１とＡＵＸコイル１２２とで、抵抗とリアクタンスとの比率は略等しい。従って、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に「９０度」位相がずれた二相交流電圧を印加した場合、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２には、「９０度」位相がずれた二相交流電流が流れることとなる。
【０１３５】
また、陽極の回転状態に応じて、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２の特性は変化する。しかしながら、陽極の回転立ち上がり時において、抵抗とリアクタンスとの比率は、ＭＡＩＮコイル１２１とＡＵＸコイル１２２とで同様に変化していくため、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に流れる二相交流電流の位相差は、「９０度」に維持される。
【０１３６】
一方で、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合、インバータ制御回路５３は、図２３に示す切り替えリレー５７ａを、ａ端子に接続する。これにより、ＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とは、コンデンサ５４を介して接続される。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転数の設定が第２の回転数である場合、ＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とを、コンデンサ５４を介して接続する。
【０１３７】
また、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合、インバータ制御回路５３は、切り替えリレー５７ｂをｃ端子に接続する。これにより、インバータ制御回路５３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４の出力電圧「５６０Ｖ」を取り出すことができる。即ち、インバータ制御回路５３は、陽極の回転数の設定が第２の回転数である場合、第２の直流電圧をインバータ回路５１に入力する。
【０１３８】
切り替えリレー５７ａをａ端子に接続し、切り替えリレー５７ｂをｃ端子に接続する場合、インバータ回路５１は、ＤＣスナバコンデンサ５１１に代えてＤＣスナバコンデンサ５１１ａ及びＤＣスナバコンデンサ５１１ｂを有する点を除き、図３と同様の回路構成となる。なお、ＤＣスナバコンデンサ５１１の静電容量が、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａの静電容量及びＤＣスナバコンデンサ５１１ｂの静電容量の２倍である場合、ＤＣスナバコンデンサ５１１ａとＤＣスナバコンデンサ５１１ｂとの直列回路による合成容量は、ＤＣスナバコンデンサ５１１の静電容量と同じである。この場合において、図２３の切り替えリレー５７ａをａ端子に接続し、切り替えリレー５７ｂをｃ端子に接続する場合、インバータ回路５１は、図３と同じ回路構成となる。
【０１３９】
なお、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合において、切り替えリレー５７ａをａ端子に接続し、切り替えリレー５７ｂをｃ端子に接続することも考えられる。即ち、図３と同じ回路構成において、「普通回転」と「高速回転」とを切り替えることも考えられる。しかしながら、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合と比較して、コンデンサ５４の静電容量を増やす必要がある。即ち、「普通回転」と「高速回転」とを切り替えるに当たって、コンデンサ５４の静電容量を切り替える必要がある。また、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合にＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に印加する電圧は、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合にＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に印加する電圧の約「１／２」とする必要がある。即ち、「普通回転」と「高速回転」とを切り替えるに当たって、インバータ回路５１の出力電圧を切り替える必要がある。
【０１４０】
また、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合において、切り替えリレー５７ａをｂ端子に接続し、切り替えリレー５７ｂをｄ端子に接続することも考えられる。即ち、図２４の回路構成において、「普通回転」と「高速回転」とを切り替えることも考えられる。例えば、図２５に示したスイッチング素子の動作（オン動作及びオフ動作）を「１８０Ｈｚ」の周波数で実行すれば、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２に、「９０度」位相のずれた「１８０Ｈｚ」の二相交流電流を供給することが可能である。しかしながら、コンデンサ５４を介さずにインバータ回路５１とＡＵＸコイル１２２とが接続される場合、ＡＵＸコイル１２２の電圧が不足することにより、陽極の回転立ち上がり時間が長くなりやすい。
【０１４１】
これに対して、第３の実施形態に係るインバータ回路５１は、切り替えリレー５７ａ及び切り替えリレー５７ｂを制御し、陽極の回転速度を「普通回転」とする場合は、第１の直流電圧をインバータ回路５１に入力するとともに、ＭＡＩＮコイル１２１及びＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とを、コンデンサ５４を介すことなく接続する。一方で、陽極の回転速度を「高速回転」とする場合、インバータ回路５１は、第１の直流電圧よりも大きい第２の直流電圧をインバータ回路５１に入力するとともに、ＡＵＸコイル１２２とインバータ回路５１とを、コンデンサ５４を介して接続する。従って、第３の実施形態に係る陽極回転コイル駆動装置５は、Ｘ線管１２の陽極の回転速度を切り替え可能としつつも、陽極の回転立ち上がり時間を短縮することができる。
【０１４２】
（第４の実施形態）
さて、これまで第１〜第３の実施形態について説明したが、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よいものである。
【０１４３】
上述した実施形態では、インバータ回路５１におけるスイッチング素子が、ＩＧＢＴとフリーホイール・ダイオードとによって構成されるものとして説明した。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、インバータ回路５１におけるスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）、ジャンクションＦＥＴ、又は、これらとダイオードとの組み合わせによって構成されてもよい。また、例えば、インバータ回路５１におけるスイッチング素子は、バイポーラ・トランジスタ（Bipolar  transistor）と、ダイオードとの組み合わせによって構成されてもよい。
【０１４４】
また、図５、図６、図１５、図１６、図２０、図２２及び図２５では、スイッチング素子の動作を矩形波で表したが、実施形態はこれに限定されるものではない。即ち、各図に示した波形については、任意の変形が可能である。例えば、インバータ制御回路５３は、出力波形に対して、スイッチング素子の動作（オン動作及びオフ動作）の周波数より高い周波数（キャリア周波数）で変調をかけ、矩形波以外の波形（例えば、疑似正弦波、疑似台形波、その他の疑似波形）を生成してもよい。
【０１４５】
また、上述した実施形態では、電源供給部として、実効値「４００Ｖ」の三相交流電圧を供給する三相交流電源ＡＣについて説明した。また、上述した実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が、三相全波整流回路であるものとして説明した。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、電源供給部を、実効値「２００Ｖ」の単相交流電圧を供給する単相交流電源とし、ＡＣ／ＤＣ変換回路４を、倍電圧整流回路としてもよい。
【０１４６】
また、上述した実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路４が、陽極回転コイル駆動装置５、高圧発生インバータ回路６１及びフィラメント加熱回路７１に対して、電圧を供給するものとして説明した。即ち、陽極回転コイル駆動装置５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４を、Ｘ線発生用の高電圧を発生させるための回路やＸ線管のフィラメントを加熱するための回路と共有するものとして説明した。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、陽極回転コイル駆動装置５はＡＣ／ＤＣ変換回路４から電圧の供給を受け、高圧発生インバータ回路６１及びフィラメント加熱回路７１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４以外の回路から電圧の供給を受けることとしてもよい。
【０１４７】
また、上述した実施形態では、Ｘ線画像診断装置の一例として、Ｘ線診断装置１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、上述した陽極回転コイル駆動装置５を、Ｘ線ＣＴ装置が有する場合であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線管は、第１の陽極回転コイル及び第２の陽極回転コイルを有する。また、陽極回転コイル駆動装置５のインバータ回路５１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置における第１の陽極回転コイルとコンデンサを介して接続され、第２の陽極回転コイルとコンデンサを介さずに接続される。また、陽極回転コイル駆動装置５のインバータ制御回路５３は、インバータ回路５１におけるスイッチング素子の動作を制御して、ＣＴスキャンにおける陽極の回転立ち上がり時間を短縮する。そして、Ｘ線ＣＴ装置におけるＸ線管は、陰極から発生させた熱電子を回転する陽極に衝突させることで、被検体に照射するＸ線を発生する。
【０１４８】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、Ｘ線管の陽極の回転立ち上がり時間を短縮することができる。
【０１４９】
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】
【０１５０】
１  Ｘ線診断装置
１１  Ｘ線高電圧装置
１２  Ｘ線管
１２１  ＭＡＩＮコイル
１２２  ＡＵＸコイル
２０  処理回路
２０ａ  収集機能
２０ｂ  出力機能
２０ｃ  制御機能
４  ＡＣ／ＤＣ変換回路
５  陽極回転コイル駆動装置
５１  インバータ回路
５１１  ＤＣスナバコンデンサ
５１２  スイッチング素子
５１３  スイッチング素子
５１４  スイッチング素子
５１５  スイッチング素子
５１６  スイッチング素子
５１７  スイッチング素子
５１８  第１の出力線
５１９  第２の出力線
５２０  第３の出力線
５３  インバータ制御回路
５４  コンデンサ
５５ａ  電流センサ
５５ｂ  電流センサ
５６  インバータ回路
５７ａ  切り替えリレー
５７ｂ  切り替えリレー
【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】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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