(57)【要約】【課題】Ｘ線管への出力電力を増大させつつ小型化することである。【解決手段】実施形態に係るＸ線高電圧装置は、三相インバータ回路と、三相高圧トランスと、インバータ制御回路とを備える。三相インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有する。三相高圧トランスは、前記三相インバータ回路に接続され、前記三相インバータ回路からの三相電流を昇圧する。インバータ制御回路は、Ｘ線出力に基づいて、前記複数のスイッチング素子の動作位相を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を有する三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路に接続され、前記三相インバータ回路からの三相電流を昇圧する三相高圧トランスと、
Ｘ線出力に基づいて、前記複数のスイッチング素子の動作位相を制御するインバータ制御回路と
を備える、Ｘ線高電圧装置。
【請求項２】
前記三相インバータ回路は、前記複数のスイッチング素子それぞれに接続される複数の部分共振用コンデンサを有する、
請求項１に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項３】
複数の高圧整流回路を更に備え、
前記三相高圧トランスは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相に対応する３つの一次コイルと、各相の一次コイルに対して複数層に分けて形成される複数の二次コイルとを備え、
前記複数の二次コイルの出力は、それぞれ１つの前記高圧整流回路に接続され、
前記複数の高圧整流回路の出力は、互いに隣り合う前記高圧整流回路間の対接地管電圧が小さくなるような順序で、互いに直列接続される、
請求項１又は２に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項４】
前記各相の一次コイルは、互いに等距離かつ平行に配置され、
前記複数の高圧整流回路の出力は、前記二次コイルの各層において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順、又は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順で接続された後に、隣接する層の間で接続される、
請求項３に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項５】
前記各相の一次コイルは、互いに等距離かつ平行に配置され、
前記複数の高圧整流回路の出力は、前記二次コイルの連続する二層を一組として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順、又は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続された後に、隣接する組の間で接続される、
請求項３に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項６】
前記各相の一次コイルは、互いに平行、かつ、Ｕ相とＷ相との中間にＶ相が位置するように配置され、
前記複数の高圧整流回路の出力は、前記二次コイルの連続する二層を一組として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順、又は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続された後に、隣接する組の間で接続される、
請求項３に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項７】
前記高圧整流回路は、全波整流回路又は倍電圧整流回路である、
請求項３〜６のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
【請求項８】
前記高圧整流回路は、コッククロフト・ウォルトン回路であり、
前記複数層の二次コイルは、減極性と加極性とが所定の層数ごとに交互に並ぶように配置される、
請求項３〜６のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
【請求項９】
前記減極性の二次コイルの層数と、前記加極性の二次コイルの層数とが同数である、
請求項８に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１０】
前記三相インバータ回路及び前記三相高圧トランスを複数備え、
前記インバータ制御回路は、それぞれの前記三相インバータ回路の位相角が互いに異なるように、前記動作位相の制御を行う、
請求項１〜９のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
【請求項１１】
複数のスイッチング素子を有する三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路に接続され、前記三相インバータ回路からの三相電流を昇圧する三相高圧トランスと、
Ｘ線出力に基づいて、前記複数のスイッチング素子の動作位相を制御するインバータ制御回路とを有するＸ線高電圧装置と、
前記Ｘ線高電圧装置により供給される高電圧の印加により、Ｘ線を発生させるＸ線管と
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、Ｘ線高電圧装置及びＸ線画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影（Computed  Tomography：ＣＴ）装置では、Ｘ線を発生させるＸ線管に対して高電圧が印加される。この高電圧をＸ線管に供給するために、Ｘ線高電圧装置が利用されている。
【０００３】
Ｘ線高電圧装置は、Ｘ線管に高電圧を供給するために、例えば、単相のインバータ回路及び単相の高圧トランスを備える。この構成は、回路が簡単であるという利点がある。このため、例えば、単相のインバータ回路及び単相の高圧トランスを２つずつ搭載することで、Ｘ線高電圧装置の出力を増大させることが容易である。しかしながら、この場合、単相のインバータ回路及び単相の高圧トランスの搭載数に応じて、装置が大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８２５３２３号明細書
【特許文献２】特許第５５８８８７５号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２／０７３９８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線管への出力電力を増大させつつ小型化することが可能なＸ線高電圧装置及びＸ線画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るＸ線高電圧装置は、三相インバータ回路と、三相高圧トランスと、インバータ制御回路とを備える。三相インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有する。三相高圧トランスは、前記三相インバータ回路に接続され、前記三相インバータ回路からの三相電流を昇圧する。インバータ制御回路は、Ｘ線出力に基づいて、前記複数のスイッチング素子の動作位相を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。
【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回路図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１の実施形態に係る三相高圧トランスの構造の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１の実施形態に係る三相高圧トランスの構造の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路の動作位相の一例を示すベクトル図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路の動作位相の一例を示すベクトル図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置が適用されない場合の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態の変形例２に係る三相高圧トランスの構造の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１の実施形態の変形例２に係る三相高圧トランスの構造の一例を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示す回路図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第２の実施形態に係るコッククロフト・ウォルトン回路により出力される直流高電圧の波形の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第２の実施形態に係るコッククロフト・ウォルトン回路により出力される直流高電圧の波形の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示す回路図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係る三相インバータ回路の動作位相の一例を示すベクトル図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係る高電圧発生回路により出力される直流高電圧の波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線高電圧装置及びＸ線画像診断装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。
【０００９】
なお、Ｘ線画像診断装置とは、Ｘ線管が搭載される医用画像診断装置の総称であり、例えば、Ｘ線診断装置及びＸ線ＣＴ装置が含まれる。なお、以下の実施形態では、開示の技術がＸ線ＣＴ装置に適用される場合を説明するが、Ｘ線診断装置にも同様に適用可能である。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを有する。架台装置１０、寝台装置２０、及びコンソール装置３０は、互いに通信可能に接続される。
【００１１】
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置２０の天板２３の長手方向を「Ｚ軸方向」と定義する。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向を「Ｘ軸方向」と定義する。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向を「Ｙ軸方向」と定義する。
【００１２】
架台装置１０は、被検体Ｐ（患者）にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、コンソール装置３０に出力する装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、制御装置１４と、ウェッジ１５と、コリメータ１６と、ＤＡＳ（Data  Acquisition  System）１７と、Ｘ線高電圧装置４０とを有する。
【００１３】
Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置４０からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。Ｘ線管１１は、熱電子を陽極に衝突させることにより、Ｘ線を発生させる。
【００１４】
ウェッジ１５は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１５は、Ｘ線管１１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線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１５は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジ１５は、ウェッジフィルタ（wedge  filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie  filter）とも呼ばれる。
【００１５】
コリメータ１６は、ウェッジ１５を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等である。コリメータ１６は、複数の鉛板等を組み合わせることで、スリット状に形成される。
【００１６】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１７へ出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向又はroｗ方向とも称される）に複数配列された構造を有する。
【００１７】
また、Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号を出力する機能を有し、例えば、光電子増倍管（Photomultiplier  Tube：ＰＭＴ）等の光センサを有する。なお、Ｘ線検出器１２は、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。
【００１８】
Ｘ線高電圧装置４０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１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線出力に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置４０は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。なお、固定フレームは、回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。
【００１９】
ＤＡＳ（Data  Acquisition  System）１７は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１７が生成した検出データは、コンソール装置３０へと転送される。
【００２０】
回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１４によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置４０やＤＡＳ１７を更に備えて支持する。ＤＡＳ１７が生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（light  emitting  diode:ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置３０へ転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。
【００２１】
制御装置１４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１４は、コンソール装置３０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置２０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１４は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置２０及び天板２３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１４がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１４は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置３０に設けられても構わない。
【００２２】
寝台装置２０は、スキャン対象である被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台２１と、寝台駆動装置２２と、天板２３と、支持フレーム２４とを備えている。基台２１は、支持フレーム２４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置２２は、被検体Ｐが載置された天板２３を天板２３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。支持フレーム２４の上面に設けられた天板２３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置２２は、天板２３に加え、支持フレーム２４を天板２３の長軸方向に移動してもよい。
【００２３】
コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された検出データを用いてＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール装置３０は、図１に示すように、メモリ３１と、ディスプレイ３２と、入力インターフェース３３と、処理回路３４とを有する。メモリ３１、ディスプレイ３２、入力インターフェース３３、及び処理回路３４は、互いに通信可能に接続される。
【００２４】
メモリ３１は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、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。メモリ３１は、例えば、投影データやＣＴ画像データを記憶する。
【００２５】
ディスプレイ３２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３２は、処理回路３４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）ディスプレイである。
【００２６】
入力インターフェース３３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３４に出力する。例えば、入力インターフェース３３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース３３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。
【００２７】
処理回路３４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路３４は、システム制御機能３４１、前処理機能３４２、再構成処理機能３４３、及び画像処理機能３４４を実行する。
【００２８】
システム制御機能３４１は、入力インターフェース３３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３４の各種機能を制御する。例えば、システム制御機能３４１は、Ｘ線ＣＴ装置１において実行されるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御機能３４１は、前処理機能３４２、再構成処理機能３４３、及び画像処理機能３４４を制御することで、コンソール装置３０におけるＣＴ画像データの生成や表示を制御する。
【００２９】
前処理機能３４２は、ＤＡＳ１７から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。
【００３０】
再構成処理機能３４３は、前処理機能３４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データ（再構成画像データ）を生成する。
【００３１】
画像処理機能３４４は、入力インターフェース３３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能３４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。
【００３２】
ところで、近年、Ｘ線ＣＴ装置１やＸ線診断装置に用いられるＸ線高電圧装置４０については、出力電力の増加と小型化が要求されている。
【００３３】
例えば、Ｘ線診断装置を用いて心臓など動きの速い臓器を撮影する場合、臓器の運動に起因する画像のぶれを極力低減させるために、撮影時間を短縮することが行われている。これは、一回の撮影に用いるＸ線をより短時間で検出することで、臓器の運動の影響を低減させるためである。また、Ｘ線ＣＴ装置１においても、同様の理由により、スキャン時間を短縮することが行われている。撮影時間やスキャン時間を短縮するためには、瞬間的に照射するＸ線出力を増加させる必要がある。このため、Ｘ線高電圧装置４０の出力電力を増加させることが要求されている。
【００３４】
一般的に、Ｘ線高電圧装置４０の出力電力の増加には、装置の大型化を伴う。例えば、Ｘ線高電圧装置４０の出力電力の増加させるため、単相のインバータ回路及び単相の高圧トランスの搭載数を増加させた場合には、増加数に応じて装置が大型化してしまう。しかしながら、装置を設置するスペースは限られているため、装置の大型化は避けなければならない。また、規模の小さな施設への普及や患者空間の確保のためには、装置を小型化することが要求されている。
【００３５】
そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管１１への出力電力を増大させつつ小型化するために、以下の構成を備える。
【００３６】
まず、図２を用いて、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成の一例を示す回路図である。なお、図２は、Ｘ線高電圧装置４０の構成のうち高電圧電源に関する構成について図示したものであり、フィラメント加熱回路、Ｘ線管１１のロータ駆動回路、これらの回路の制御回路、及び外部装置とのインターフェース回路等については図示を省略する。また、図２に示すＸ線高電圧装置４０の構成はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。
【００３７】
図２に示すように、Ｘ線高電圧装置４０は、三相電源４１と、三相全波整流・平滑回路４２と、三相インバータ回路４３と、高電圧発生回路４４と、インバータ制御回路４５とを備える。つまり、Ｘ線高電圧装置４０は、三相電源４１から交流電圧が入力され、Ｘ線管１１に直流高電圧を出力する装置である。なお、Ｘ線管１１は、陽極接地型であり、Ｘ線管１１のアノード側が接地され、カソード側に負の高電圧が印加される。
【００３８】
三相電源４１は、三相交流を発生する電源である。例えば、三相電源４１は、１２０°ずつ位相がずれた交流電圧（対称三相交流）を三相全波整流・平滑回路４２に供給する。三相全波整流・平滑回路４２は、三相電源４１から供給された交流電圧を直流電圧に変換し、三相インバータ回路４３に供給する。
【００３９】
三相インバータ回路４３は、三相全波整流・平滑回路４２から供給された直流電圧が入力され、高周波の三相交流を出力する。三相インバータ回路４３は、複数のスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを有する。各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）４３１と、逆接続されたＦＷＤ（Free  Wheeling  Diode）４３２とを有する。また、各スイッチング素子は、部分共振用コンデンサ４３３に接続される。部分共振用コンデンサ４３３は、各スイッチング素子がオフするときに各スイッチング素子に印加される電圧の上昇を緩和する。なお、６つのスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを区別無く総称する場合に、単に「スイッチング素子」と表記する。
【００４０】
６つのスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのうち、Ｕ相のスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ、Ｖ相のスイッチング素子ＶＨ，ＶＬ、Ｗ相のスイッチング素子ＷＨ，ＷＬは、それぞれペアとして動作する。すなわち、スイッチング素子ＵＨ，ＵＬのペアは、スイッチング素子ＵＨがオンの時にはスイッチング素子ＵＬがオフとなり、スイッチング素子ＵＨがオフの時にはスイッチング素子ＵＬがオンとなる。また、スイッチング素子ＶＨ，ＶＬのペアは、スイッチング素子ＶＨがオンの時にはスイッチング素子ＶＬがオフとなり、スイッチング素子ＶＨがオフの時にはスイッチング素子ＶＬがオンとなる。また、スイッチング素子ＷＨ，ＷＬのペアは、スイッチング素子ＷＨがオンの時にはスイッチング素子ＷＬがオフとなり、スイッチング素子ＷＨがオフの時にはスイッチング素子ＷＬがオンとなる。また、スイッチング素子ＵＨとスイッチング素子ＵＬのオンの間には、スイッチング素子ＵＨとスイッチング素子ＵＬの両方がオフとなるデッドタイム期間がある。デッドタイム期間は、スイッチング素子ＶＨ，ＶＬのペア、スイッチング素子ＷＨ，ＷＬのペアについても同様に存在する。
【００４１】
高電圧発生回路４４は、三相高圧トランス４４１と、複数の高圧整流・平滑回路４４２とを有する。三相高圧トランス４４１は、三相インバータ回路４３から出力された高周波の三相交流を昇圧する。高圧整流・平滑回路４４２は、三相高圧トランス４４１により昇圧された三相交流に対して整流及び平滑を行い、直流高電圧をＸ線管１１に出力する。なお、高圧整流・平滑回路４４２は、高圧整流回路の一例である。
【００４２】
具体的には、三相高圧トランス４４１は、コア（鉄心）４４１Ａと、３つの一次コイル４４１Ｂと、複数の二次コイル４４１Ｃとを有する。一次コイル４４１Ｂは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相について、１つずつ設置される。二次コイル４４１Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相について、ｎ個ずつ設置される。高圧整流・平滑回路４４２は、二次コイル４４１Ｃの後段（出力側）に一つずつ設置される。つまり、二次コイル４４１Ｃ及び高圧整流・平滑回路４４２は、３×ｎ個設置される。なお、本実施形態において、「Ｕ相」、「Ｖ相」、及び「Ｗ相」という名称は、各相のインバータ回路及び高圧トランスを区別するためのものに過ぎず、互いに異なる三相を「第１の相」、「第２の相」、及び「第３の相」と称することと同義である。
【００４３】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、第１の実施形態に係る三相高圧トランス４４１の構造について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、第１の実施形態に係る三相高圧トランス４４１の構造の一例を示す図である。図３Ｂには、三相高圧トランス４４１を正面から見た図を例示する。図３Ａには、図３ＢのＡ−Ａ’断面における断面図を例示する。なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す三相高圧トランス４４１の構造はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。
【００４４】
ここで、コア４４１Ａは、３つの脚を有する。３つの脚は、図３Ａにおいて三角形の頂点に位置するように、互いに等距離かつ平行に配置される。それぞれの脚は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相に対応する。各相の脚に巻線が巻かれることにより、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相の一次コイル４４１Ｂ及び二次コイル４４１Ｃが形成される。
【００４５】
一次コイル４４１Ｂは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相の脚に１つずつ形成される。すなわち、各相の一次コイル４４１Ｂは、互いに等距離かつ平行に配置される。具体的には、一次コイル４４１Ｂは、各相の脚の外側に巻かれた巻線により形成される。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３つの一次コイル４４１Ｂは、互いにスター接続される。なお、ここでは、３つの一次コイル４４１Ｂがスター接続される場合を例示するが、これに限らず、デルタ接続されても良い。
【００４６】
二次コイル４４１Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相の一次コイル４４１Ｂに対して複数層に分けて形成される。具体的には、図３Ｂに示すように、二次コイル４４１Ｃは、各相の一次コイル４４１Ｂの外側に、１層目、２層目、３層目、・・・ｎ層目と、ｎ個積層される。１層目の二次コイル４４１Ｃは、接地電位側（アノード側）であり、ｎ層目の二次コイル４４１Ｃは、負の高電圧側（カソード側）である。１層目の二次コイル４４１Ｃに印加される対接地管電圧は、負の高電圧側（カソード側）の電圧の１／ｎと低く、２層目、３層目、・・・、ｎ層目とアノード側からカソード側に近づくにつれて上昇する。したがって、ｎ個の二次コイル４４１Ｃは、一次コイル４４１Ｂとの絶縁距離を確保するため、カソード側の二次コイル４４１Ｃほど直径が大きくなるように形成される。
【００４７】
また、各二次コイル４４１Ｃは、高圧整流・平滑回路４４２が接続される（図２参照）。具体的には、各二次コイル４４１Ｃの出力側に、高圧整流・平滑回路４４２が１つずつ接続される。
【００４８】
例えば、各高圧整流・平滑回路４４２は、倍電圧整流回路である。つまり、各高圧整流・平滑回路４４２は、各二次コイル４４１Ｃの出力電圧を２倍に昇圧した直流電圧を出力する。各高圧整流・平滑回路４４２の出力は、互いに直列接続され、互いの直流電圧を加算することで、Ｘ線管１１に高電圧を供給する。なお、ここでは、高圧整流・平滑回路４４２が倍電圧整流回路である場合を例示するが、これに限らず、全波整流回路であっても適用可能である。
【００４９】
例えば、各高圧整流・平滑回路４４２の出力は、互いに隣り合う高圧整流・平滑回路４４２間の対接地管電圧が小さくなるような順序で、互いに直列接続される。一例としては、複数の高圧整流・平滑回路４４２の出力は、二次コイル４４１Ｃの各層において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続された後に、隣接する層の間で接続される。具体的には、３×ｎ個の高圧整流・平滑回路４４２の出力端子は、１層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、１層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、１層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、２層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、２層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、２層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、３層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、３層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、３層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、・・・、ｎ層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｎ層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｎ層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２の順に直列接続される。
【００５０】
すなわち、３×ｎ個の高圧整流・平滑回路４４２は、図３Ａでは時計回りとなる順序で、図３Ｂでは上方向に電圧が上昇するような順序で接続される結果、螺旋を描くように接続される。これにより、直列接続において互いに隣り合う高圧整流・平滑回路４４２間の対接地管電圧を最小に抑えられるので、装置を小型化することができる。
【００５１】
なお、図３Ａ及び図３Ｂに図示した内容はあくまで一例であり、図示の内容に限定されるものではない。例えば、図３Ａでは、各高圧整流・平滑回路４４２の出力が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順（時計回りの順）で接続される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各高圧整流・平滑回路４４２の出力は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順（反時計回りの順）で接続されても良い。
【００５２】
図２の説明に戻る。インバータ制御回路４５は、Ｘ線出力に基づいて、複数のスイッチング素子の動作位相を制御する。例えば、インバータ制御回路４５は、Ｘ線撮影に要求されるＸ線出力に応じて、三相インバータ回路４３に含まれるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のスイッチング素子の位相シフト制御（ソフトスイッチング）を行う。具体的には、インバータ制御回路４５は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のスイッチング素子のスイッチング周期の位相差を変化させることで、Ｘ線管１１に印加される直流高電圧を調節する。直流高電圧の印加により、Ｘ線管１１は、Ｘ線を発生させる。なお、６つのスイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間の比率（デューティ比）は、一定である。
【００５３】
ここで、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂを用いて、インバータ制御回路４５による三相インバータ回路４３の動作制御について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路４３の動作の一例を示すタイミングチャートである。具体的には、図４Ａには、最大出力時のタイミングチャートを示し、図４Ｂには、出力を絞った時のタイミングチャートを示す。図５Ａ及び図５Ｂは、第１の実施形態に係る三相インバータ回路４３の動作位相の一例を示すベクトル図である。具体的には、図５Ａには、最大出力時のベクトル図を示し、図５Ｂには、出力を絞った時のベクトル図を示す。
【００５４】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ΔＰ１は、Ｕ相のスイッチング周期と、Ｖ相のスイッチング周期との間の位相差を示す。また、ΔＰ２は、Ｖ相のスイッチング周期と、Ｗ相のスイッチング周期との間の位相差を示す。また、ΔＰ３は、Ｗ相のスイッチング周期と、Ｕ相のスイッチング周期との間の位相差を示す。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、デッドタイム期間は微小であるので図示を省略する。
【００５５】
最大出力時には、図４Ａ及び図５Ａに示すように、各位相差ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３は、１２０°である。つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の動作位相は、互いに１２０°ずつずれている。
【００５６】
一方、出力を絞った時には、図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、各位相差ΔＰ１，ΔＰ２は、最大出力時より小さくなり、位相差ΔＰ３は、最大出力時より大きくなる。つまり、Ｕ相とＶ相との間の動作位相及びＶ相とＷ相との間の動作位相は、１２０°より小さくなる。また、Ｗ相とＵ相との間の動作位相は、１２０°より大きくなる。
【００５７】
このように、インバータ制御回路４５は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のスイッチング素子のスイッチング周期の位相差を変化させることで、高電圧発生回路４４から出力される直流高電圧を調節する。
【００５８】
また、インバータ制御回路４５は、位相シフト制御によりスイッチング損失を低減することができる。図２に示したように、各スイッチング素子には、部分共振用コンデンサ４３３が接続されている。各部分共振用コンデンサ４３３は、各スイッチング素子がオフするときに各スイッチング素子に印加される電圧の上昇を緩和するので、位相シフト制御におけるスイッチング損失を低減することができる。
【００５９】
上述してきたように、Ｘ線高電圧装置４０は、三相インバータ回路４３と、三相高圧トランス４４１と、インバータ制御回路４５とを備える。三相インバータ回路４３は、複数のスイッチング素子を有する。三相高圧トランス４４１は、三相インバータ回路４３に接続され、三相インバータ回路４３からの三相交流を昇圧する。インバータ制御回路４５は、Ｘ線出力に基づいて、複数のスイッチング素子の動作位相を制御する。このような構成により、Ｘ線高電圧装置４０は、単相インバータ回路及び単相高圧トランスを用いた場合と比較して出力電力を増大させることができる。具体的には、同一電圧及び同一電流の入力に対して、三相インバータ回路４３は√３倍、三相高圧トランス４４１も√３倍の出力電力を得ることができる。すなわち、同一出力電力を得るためには、Ｘ線高電圧装置４０は、小型化することが可能となる。これにより、Ｘ線高電圧装置４０を搭載するＸ線ＣＴ装置１やＸ線診断装置は、撮影時間やスキャン時間の短縮や設置スペースの縮小が可能となる。
【００６０】
ここで、図６を用いて、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０が適用されない場合の動作制御について説明する。図６は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０が適用されない場合の動作の一例を示すタイミングチャートである。図６には、パルス幅変調により出力を絞った時のタイミングチャートを示す。
【００６１】
パルス幅変調では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の位相角を一定（例えば１２０°）にした状態で、インバータ回路の出力を上げる時には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング周期のパルス幅を広げ、インバータ回路の出力を下げる時には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング周期のパルス幅を狭める。例えば、図４Ａに示した動作状態において、出力を下げる場合には、インバータ制御回路４５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング周期のパルス幅を狭める（図６参照）。このような制御は、ハードスイッチングとも呼ばれ、各スイッチング素子がオフするときのスイッチング損失が大きくなってしまう。
【００６２】
ここで、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置では、何十〜何百ｋＷという程の大電力をＸ線照射に用いる一方で、検出器側ではピコアンペア程度の微小な信号を検出する。このため、ハードスイッチングにより大電力のオンオフを繰り返し行う場合には、ノイズの発生が懸念される。これに対し、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ソフトスイッチングにより三相インバータ回路４３を制御するので、ハードスイッチングと比較してノイズ発生を低減することができる。
【００６３】
また、スイッチング損失が生じた場合、損失分のエネルギーは熱になる。このため、通常、Ｘ線ＣＴ装置は、発熱を抑えるための冷却機構を備える。これに対し、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ソフトスイッチングによりスイッチング損失を低減することができるので、ハードスイッチングと比較して発熱量を低減することができる。したがって、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、通常のＸ線ＣＴ装置と比較して小規模の冷却機構を搭載することができるので、装置を小型化することができる。
【００６４】
（第１の実施形態の変形例１）
上述した第１の実施形態では、各高圧整流・平滑回路４４２の出力が、時計回り又は反時計回りの順で接続される場合を説明したが（図３Ａ）、これに限定されるものではない。例えば、複数の高圧整流・平滑回路４４２の出力は、二次コイル４４１Ｃの連続する二層を一組として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順で接続された後に、隣接する組の間で接続されても良い。
【００６５】
この場合、例えば、図３Ｂにおいて、１層目及び２層目が１組目となり、３層目及び４層目が２組目となり、・・・、ｎ−１層目及びｎ層目がｍ組目となる。そして、各高圧整流・平滑回路４４２の出力端子は、１組目の１層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の１層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の１層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、・・・、ｍ組目のｎ層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｍ組目のｎ層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｍ組目のｎ層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２の順に直列接続される。
【００６６】
すなわち、３×ｎ個の高圧整流・平滑回路４４２は、二次コイル４４１Ｃの層ごとに、時計回りと反時計回りの接続順序が入れ替わるように接続される。これにより、互いに隣り合う高圧整流・平滑回路４４２間の対接地管電圧を最小に抑えることができる。
【００６７】
なお、上記の説明では、複数の高圧整流・平滑回路４４２の出力が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順で接続される場合を説明したが、これに限らず、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続される場合であっても良い。
【００６８】
（第１の実施形態の変形例２）
また、上述した第１の実施形態では、各相の一次コイル４４１Ｂが互いに等距離かつ平行に配置される場合を説明したが（図３Ａ及び図３Ｂ）、これに限定されるものではない。各相の一次コイル４４１Ｂは、互いに平行、かつ、Ｕ相とＷ相との中間にＶ相が位置するように配置されても良い。この場合、複数の高圧整流・平滑回路４４２の出力は、二次コイル４４１Ｃの連続する二層を一組として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順、又は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続された後に、隣接する組の間で接続されるのが好適である。
【００６９】
図７Ａ及び図７Ｂを用いて、第１の実施形態の変形例２に係る三相高圧トランス４４１の構造について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、第１の実施形態の変形例２に係る三相高圧トランス４４１の構造の一例を示す図である。図７Ｂには、三相高圧トランス４４１を正面から見た図を例示する。図７Ａには、図７ＢのＡ−Ａ’断面における断面図を例示する。
【００７０】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、三相高圧トランス４４１は、図３Ａ及び図３Ｂに示した三相高圧トランス４４１と同様に、３つの一次コイル４４１Ｂと、複数の二次コイル４４１Ｃとを有するが、コア４４１Ａに代えてコア４４１Ｄを有する点が相違する。
【００７１】
ここで、コア４４１Ｄは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相を形成する３つの脚を有する。３つの脚は、互いに平行、かつ、Ｕ相とＷ相との中間にＶ相が位置するように配置される。この結果、各相の一次コイル４４１Ｂは、互いに平行、かつ、Ｕ相とＷ相との中間にＶ相が位置するように配置される。また、二次コイル４４１Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相の一次コイル４４１Ｂに対してｎ層に分けて形成される。また、各二次コイル４４１Ｃの出力側に、高圧整流・平滑回路４４２が１つずつ接続される。
【００７２】
ここで、図７Ｂにおいて、１層目及び２層目が１組目となり、３層目及び４層目が２組目となり、・・・、ｎ−１層目及びｎ層目がｍ組目となる。そして、各高圧整流・平滑回路４４２の出力端子は、１組目の１層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の１層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の１層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、１組目の２層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、２組目の３層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、・・・、ｍ組目のｎ層目Ｗ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｍ組目のｎ層目Ｖ相の高圧整流・平滑回路４４２、ｍ組目のｎ層目Ｕ相の高圧整流・平滑回路４４２の順に直列接続される。これにより、互いに隣り合う高圧整流・平滑回路４４２間の対接地管電圧を最小に抑えることができる。
【００７３】
なお、上記の説明では、複数の高圧整流・平滑回路４４２の出力が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順で接続される場合を説明したが、これに限らず、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で接続される場合であっても良い。
【００７４】
（第２の実施形態）
また、例えば、第１の実施形態では、高圧整流・平滑回路４４２が全波整流回路又は倍電圧整流回路である場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、高圧整流・平滑回路４４２は、コッククロフト・ウォルトン回路であっても良い。
【００７５】
図８、図９Ａ、及び図９Ｂを用いて、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成について説明する。図８は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成の一例を示す回路図である。図９Ａ及び図９Ｂは、第２の実施形態に係るコッククロフト・ウォルトン回路により出力される直流高電圧の波形の一例を示す図である。なお、図８に示すＸ線高電圧装置４０は、図２に示したＸ線高電圧装置４０と比較して、三相電源４１、三相全波整流・平滑回路４２、三相インバータ回路４３、及びインバータ制御回路４５を備える点は同様であるが、高電圧発生回路４４に代えて高電圧発生回路５０を備える点が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図２と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
高電圧発生回路５０は、三相高圧トランス５１と、複数のコッククロフト・ウォルトン回路とを有する。三相高圧トランス５１は、コア４４１Ａと、３つの一次コイル４４１Ｂと、複数の二次コイル４４１Ｃとを有する。また、コッククロフト・ウォルトン回路は、二次コイル４４１Ｃの後段（出力側）に一つずつ設置される。なお、図８では、説明の都合上、複数のコッククロフト・ウォルトン回路のうちコッククロフト・ウォルトン回路５２，５３に対して符号を付して説明するが、高電圧発生回路５０に設置されるコッククロフト・ウォルトン回路の数は、二次コイル４４１Ｃの数と同数である。
【００７７】
このように、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０は、複数のコッククロフト・ウォルトン回路を備える。コッククロフト・ウォルトン回路は、二次コイル４４１Ｃの電圧を１／２に減少させることができる。このため、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０は、二次コイル４４１Ｃの巻数を減らし、その結果、巻線間の分布容量を低減することにより、三相インバータ回路４３及び三相高圧トランス４４１の動作周波数を上昇させ、三相高圧トランス４４１を小型化することができる。
【００７８】
また、コッククロフト・ウォルトン回路は、入力電圧の極性に応じた波形の直流高電圧を発生するため、極性の偏りに応じて管電圧リプルが増加してしまう性質を有する。そこで、図８において、複数の二次コイル４４１Ｃは、減極性と加極性とが所定の層数ごとに交互に並ぶように配置される。例えば、１層目の二次コイル４４１Ｃは減極性であり、２層目の二次コイル４４１Ｃは加極性であり、３層目の二次コイル４４１Ｃは減極性であり、・・・、ｎ層目の二次コイル４４１Ｃは加極性である。ここで、コッククロフト・ウォルトン回路５２は、減極性の二次コイル４４１Ｃに接続され、コッククロフト・ウォルトン回路５３は、加極性の二次コイル４４１Ｃに接続される。このため、例えば、コッククロフト・ウォルトン回路５２は、図９Ａに示す波形の直流高電圧を発生させ、コッククロフト・ウォルトン回路５３は、図９Ｂに示す波形の直流高電圧を発生させる。すなわち、コッククロフト・ウォルトン回路５２及びコッククロフト・ウォルトン回路５３は、互いに逆位相の直流高電圧を発生させる。これにより、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０は、極性の偏りを解消することができ、管電圧リプルを低減させることができる。
【００７９】
なお、図８では、１層ごとに減極性と加極性とが交互に並ぶように配置される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の二次コイル４４１Ｃは、２層ごと、３層ごとなど、任意の層数の単位で減極性と加極性と交互に並ぶように配置可能である。
【００８０】
また、管電圧リプルを低減させるためには、減極性の二次コイル４４１Ｃの層数と、加極性の二次コイル４４１Ｃの層数とが同数であるのが好適である。この場合、二次コイル４４１Ｃの層数ｎは偶数である。しかしながら、これに限定されるものではなく、減極性の二次コイル４４１Ｃの層数と、加極性の二次コイル４４１Ｃの層数との間には、操作者が許容可能な範囲で偏りが生じていてもよい。
【００８１】
（第３の実施形態）
また、例えば、上述した実施形態では、Ｘ線高電圧装置４０が三相インバータ回路４３及び三相高圧トランス４４１を１つずつ備える場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線高電圧装置４０は、三相インバータ回路４３及び三相高圧トランス４４１を複数備えていても良い。
【００８２】
図１０、図１１、及び図１２を用いて、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成について説明する。図１０は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置４０の構成の一例を示す回路図である。図１１は、第３の実施形態に係る三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂの動作位相の一例を示すベクトル図である。図１２は、第３の実施形態に係る高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂにより出力される直流高電圧の波形の一例を示す図である。なお、図１０に示すＸ線高電圧装置４０は、図２に示したＸ線高電圧装置４０と比較して、三相電源４１と、三相全波整流・平滑回路４２と、インバータ制御回路４５とを備える点は同様であるが、２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂと、２つの高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂとを備える点が相違する。そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図２と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
図１０に示すように、２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂは、三相全波整流・平滑回路４２に対して並列に接続される。なお、各三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂは、図２に示した三相インバータ回路４３と同様の構成を備える。
【００８４】
２つの高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂの後段に接続される。各高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂは、三相高圧トランス４４１及び高圧整流・平滑回路４４２を備える。各高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂの三相高圧トランス４４１は、図２に示した三相高圧トランス４４１と同様の構成を備える。
【００８５】
ここで、２つの高電圧発生回路４４Ａ，４４Ｂは、中性点接地型のＸ線管１１に高電圧を供給する。つまり、高電圧発生回路４４Ａは、プラス側の高電圧を供給し、高電圧発生回路４４Ｂは、マイナス側の高電圧を供給する。このため、高電圧発生回路４４Ａの高圧整流・平滑回路４４２は、図２に示した高圧整流・平滑回路４４２と同様の構成であり、プラスの高電圧を発生させる。また、高電圧発生回路４４Ｂの高圧整流・平滑回路４４２は、図２に示した高圧整流・平滑回路４４２とは異なり、マイナスの高電圧を発生させる。
【００８６】
インバータ制御回路４５は、２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂの動作を個別に制御することで、プラス側の高電圧発生回路４４Ａとマイナス側の高電圧発生回路４４Ｂとを個別に駆動させる。なお、図示は省略するが、インバータ制御回路４５は、三相インバータ回路４３Ｂと接続されるだけでなく、三相インバータ回路４３Ａとも接続されている。
【００８７】
ここで、インバータ制御回路４５は、それぞれの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂの位相角が互いに異なるように、動作位相の制御を行う。例えば、インバータ制御回路４５は、図４Ａに示したように、出力が大きく、Ｕ−Ｖ相間の位相角（ΔＰ１に相当）、及び、Ｖ−Ｗ相間の位相角（ΔＰ２に相当）が大きいときは、２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３ＢをＵ−Ｖ相間の位相角、Ｖ−Ｗ相間の位相角の１／４ずつずらして動作させる。また、インバータ制御回路４５は、出力を絞って、Ｕ−Ｖ相間の位相角、及び、Ｖ−Ｗ相間の位相角が小さくなるときは、２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３ＢをＵ−Ｖ相間の位相角、Ｖ−Ｗ相間の位相角の１／４に９０°加えるか又は、９０°減じた角度で動作させる。インバータ制御回路４５は、Ｕ−Ｖ相間の位相角、及び、Ｖ−Ｗ相間の位相角が大きいときと小さいときの制御の変更は、３６°（１８０°／５）の位相角を目安に切り替える。
【００８８】
例えば、図１１に示すように、インバータ制御回路４５は、出力を絞った時の三相インバータ回路４３Ａの位相角と、出力を絞った時の三相インバータ回路４３Ｂの位相角とを９０°ずらして動作させる。これにより、図１２に示すように、インバータ制御回路４５は、高電圧発生回路４４Ａ及び高電圧発生回路４４Ｂが互いに異なるタイミングで高電圧を出力するように制御する。
【００８９】
このように、インバータ制御回路４５は、プラス側の高電圧発生回路４４Ａ及びマイナス側の高電圧発生回路４４Ｂを個別に駆動させる２つの三相インバータ回路４３Ａ，４３Ｂの動作位相をずらすことで、管電圧リプルを低減させることができる。
【００９０】
（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。
【００９１】
例えば、上述した実施形態では、単一の処理回路３４にて、上述した各処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路３４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。
【００９２】
また、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）、或いは、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３１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。なお、メモリ３１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。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【００９３】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００９４】
また、上述した実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００９５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、Ｘ線管への出力電力を増大させつつ小型化することができる。
【００９６】
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】
【００９７】
１      Ｘ線ＣＴ装置
４０      Ｘ線高電圧装置
４３      三相インバータ回路
４５      インバータ制御回路
４４１      三相高圧トランス
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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