(57)【要約】  撮像システム１００は、静止ガントリ１０２と、回転ガントリ１０４と、放射線源１１０と、検出器アレイ１１２とを含む。前記検出器アレイは、回転ガントリ回転中に複数の積分期間に対する放射線を検出し、前記複数の積分期間は、異なる角度位置範囲に対応し、前記検出器アレイは、前記複数の積分期間に対する前記検出された放射線をそれぞれ示す信号を生成する。前記システムは、少なくとも前記検査領域の周りの前記回転ガントリの以前の回転の持続時間に基づいて前記回転ガントリの回転に対する前記積分期間の各々の開始に対するタイミングを含む積分期間タイミング信号を生成する積分期間コントローラ１１８を更に含み、前記積分タイミング信号は、前記複数の積分期間をトリガするのに使用される。
2014501596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止ガントリと、
前記静止ガントリにより回転可能に支持され、検査領域の周りを回転する回転ガントリと、
前記回転ガントリにより運ばれ、前記検査領域を横切る放射線を発する放射線源と、
前記回転ガントリにより運ばれ、前記検査領域に対して前記放射線源の反対側に配置され、前記検査領域を横切る放射線を検出する検出器アレイであって、前記検出器アレイが、回転ガントリ回転中に複数の積分期間に対して放射線を検出し、前記複数の積分期間が、異なる角度位置範囲に対応し、前記検出器アレイが、前記複数の積分期間に対して前記検出された放射線をそれぞれ示す信号を生成する、当該検出器アレイと、
少なくとも前記検査領域の周りの前記回転ガントリの以前の回転の持続時間に基づいて前記回転ガントリの回転に対する前記積分期間の各々の開始に対するタイミングを含む積分期間タイミング信号を生成する積分期間コントローラであって、前記積分タイミング信号が、前記複数の積分期間をトリガするのに使用される、当該積分期間コントローラと、
を有する撮像システム。
【請求項２】
前記積分期間コントローラが、前記後の回転に対する回転ガントリ回転速度と積分期間の数との積で前記以前の回転の持続時間を除算することにより、前記積分期間タイミング信号を決定する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記静止ガントリに取り付けられた少なくとも１つのフラグと、
前記回転ガントリに取り付けられ、前記フラグの近くに回転することに応答して前記フラグを検出し、それを示す出力信号を生成する少なくとも１つのセンサと、
前記センサが前記フラグの近くに回転する第１の時間を表す前記センサの出力の第１の信号と前記センサが前記フラグの近くに回転する次の時間を表す前記センサの出力の第２の信号との間の持続時間を決定するタイマであって、前記持続時間が、前記以前の回転の持続時間を表す、当該タイマと、
を有する、請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記積分期間コントローラが、積分期間誤差信号を生成し、前記積分誤差信号に基づいて前記積分期間タイミング信号を補正する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記積分期間コントローラが、前記積分期間タイミング信号及び前記積分誤差信号を合計することにより前記積分期間タイミング信号を補正する、請求項４に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記積分期間誤差信号が、前記回転中の回転ガントリ速度の変動を示す、請求項４ないし５のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記積分期間誤差信号が、回転ガントリ不均衡を示す、請求項４ないし６のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記回転ガントリの２つ以上の角度位置に対する予測された積分期間タイミングと前記回転ガントリの前記２つ以上の角度位置に対する測定された積分期間タイミングとの間の差に基づいて前記回転ガントリの前記２つ以上の角度位置に対するタイミング誤差を決定する積分期間タイミング誤差決定器、
を更に有する、請求項４ないし５のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記静止ガントリに取り付けられ、互いから第１の角度だけ角度的にオフセットされた２以上のフラグと、
前記回転ガントリに取り付けられ、互いから第１の角度だけオフセットされ、前記フラグを通過した回転に応答してフラグをそれぞれ検出し、それを示す信号を生成及び出力する２以上のセンサと、
２つのフラグ及び／又は２つのセンサ間の持続時間を決定するタイマであって、前記２以上の角度位置が、対応する持続時間を前記回転の持続時間で除算することにより決定される、当該タイマと、
を更に有する、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記積分期間タイミング誤差決定器が、前記回転ガントリの前記２以上の角度位置に対する前記タイミング誤差を、前記回転の所定の角度範囲に及ぶ曲線にフィッティングすることにより、前記積分期間誤差信号を決定する、請求項８ないし９のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１１】
撮像システムの回転ガントリの回転に対する複数のデータ取得積分期間のタイミングを含む積分期間タイミング信号を生成するステップであって、前記積分期間タイミング信号が、少なくとも前記回転ガントリの以前の回転の持続時間に基づいて生成される、当該生成するステップ、
を有する方法。
【請求項１２】
前記積分期間の数及び回転ガントリ回転速度で前記持続時間を除算することにより前記積分期間タイミング信号を生成するステップ、
を更に有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
積分位置誤差信号を使用して前記積分期間タイミング信号を補正するステップ、
を更に有する、請求項１１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記積分期間タイミング信号及び前記積分位置誤差信号を合計することにより前記積分期間タイミング信号を補正するステップ、
を更に有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数の角度位置に対して積分期間タイミングを予測するステップと、
前記複数の角度位置に対して積分期間タイミングを測定するステップと、
前記複数の角度位置に対して積分期間位置決め誤差を決定するステップと、
を更に有する、請求項１３ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の角度位置に対する前記決定された積分期間位置決め誤差に基づいて前記積分位置誤差信号を生成するステップ、
を更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記積分期間誤差信号が、前記回転中の回転ガントリ速度の変動を示す、請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記積分期間誤差信号が、回転ガントリ不均衡を示す、請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
回転ガントリ不均衡について撮像システムの回転ガントリに関連した予測された積分期間データ取得タイミングを補正するステップ、
を有する方法。
【請求項２０】
前記予測された積分期間タイミングが、前記回転ガントリの以前の回転に基づく、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記積分期間の数及び回転ガントリ回転速度で前記回転ガントリの１回転の持続時間を除算することにより前記回転ガントリの複数の角度位置に対する積分期間タイミングを予測するステップと、
前記複数の角度位置に対して積分期間タイミングを測定するステップと、
前記予測された積分期間タイミング及び前記測定された積分期間タイミングに基づいて前記複数の角度位置に対する積分期間位置決め誤差を決定するステップと、
前記予測された積分期間タイミング及び前記積分期間位置誤差を合計することにより補正された予測された積分期間タイミングを生成するステップと、
を更に有する、請求項１３ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、一般に、撮像システムデータ取得に関し、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に対する特定の応用とともに記載される。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナは、静止部分により回転可能に支持される回転部分を含む。前記回転部分は、検査領域及びその中の物体又は対象の一部を横切る放射線を発するＸ線管と、前記検査領域を横切る放射線を検出し、前記検出された放射線を示す投影データを生成する検出器アレイとを支持する。再構成器は、前記投影データを再構成し、前記検査領域内の前記物体又は対象の一部を示す体積画像データを生成する。１つ又は複数の画像は、前記画像データに基づいて生成されることができる。
【０００３】
前記検出器アレイは、検出されたＸ線光子を、それを示す電気信号に変換する検出器画素を含む。回転ガントリの各回転に対して、前記検出器画素は、異なる角度位置範囲に各々対応する複数の積分期間に対してＸ線光子を検出し、変換する。積分期間の持続時間は、回転ガントリ回転速度及び前記スキャンの各回転に対する積分期間の数に依存する。積分検出器アレイを用いて、各積分期間の開始時に、前記検出器画素の積分器はリセットされ、次いで、前記積分器は、前記積分期間にわたる電気信号を受け取り、積分する。前記積分された信号は、前記積分期間に対する投影データを形成する。
【０００４】
前記再構成器は、特定の角度位置範囲に対応する所定の積分期間に対する投影データを処理する。しかしながら、前記角度位置範囲に対する前記積分期間タイミングが正確ではない場合、実際に、前記投影データは、異なる角度位置範囲に対応し、これは、前記再構成された画像データの劣化した画質を生じる。不幸なことに、回転ガントリ角度の関数である、前記回転ガントリ速度の外乱が不均衡である自然回転ガントリ位置誤差が存在し、前記不均衡による角度誤差の量は、前記回転速度の三乗の逆数の関数である。
【０００５】
高精度大直径回転ガントリ位置決定装置は、前記回転ガントリの実際の位置を決定するのに使用され、積分期間タイミング及び回転ガントリ角度位置範囲を同期させるのに使用された。このような装置は、高解像度エンコーダ及びレゾルバ、支持電子機器、電源及び前記スキャナの回転部分と静止部分との間でデータを転送するスリップリングを含んでいた。不幸なことに、このような装置は、一般に、複雑かつ高価であり、前記スキャナの全体的なコストを増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願の態様は、上記の問題及びほかに対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によると、撮像システムは、静止ガントリと、前記静止ガントリにより回転可能に支持され、検査領域の周りを回転する回転ガントリを含む。前記システムは、前記回転ガントリにより運ばれ、前記検査領域を横切る放射線を発する放射線源と、前記回転ガントリにより運ばれ、前記検査領域を越えて前記放射線源の反対側に配置され、前記検査領域を横切る放射線を検出する検出器アレイとを更に含む。前記検出器アレイは、回転ガントリ回転中に複数の積分期間に対して放射線を検出し、前記複数の積分期間は、異なる角度位置範囲に対応し、前記検出器アレイは、それぞれ前記複数の積分期間に対する前記検出された放射線を示す信号を生成する。前記システムは、少なくとも前記検査領域の周りの前記回転ガントリの以前の回転の持続時間に基づいて前記回転ガントリの回転に対する前記積分期間の各々の開始に対するタイミングを含む積分期間タイミング信号を生成する積分期間コントローラを更に含み、前記積分タイミング信号は、前記複数の積分期間をトリガするのに使用される。
【０００８】
他の態様によると、方法は、撮像システムの回転ガントリの回転に対する複数のデータ取得積分期間のタイミングを含む積分期間タイミング信号を生成し、前記積分期間タイミング信号は、少なくとも前記回転ガントリの以前の回転の持続時間に基づいて生成される。
【０００９】
他の態様によると、方法は、撮像システムの回転ガントリに関連して、回転ガントリ不均衡について予測積分期間データ取得タイミングを補正するステップを含む。
【００１０】
本発明は、様々な要素及び要素の構成、並びに様々なステップ及びステップの構成の形を取りうる。図面は、好適な実施例を示す目的のみであり、本発明を限定すると解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】積分期間コントローラに関連した撮像システムを概略的に示す。
【図２】積分期間コントローラの一例を概略的に示す。
【図３】回転ガントリ回転速度の関数としてＩＰタイミング及びＩＰ誤差の一例のプロットを示す。
【図４】ＩＰタイミング信号の決定を容易化するように単一のセンサ及びフラグを使用する一例の撮像システムを概略的に示す。
【図５】図４のセンサの一例のタイミング図を示す。
【図６】ＩＰタイミング信号の決定及びそれに対する補正を容易化するように複数のセンサ及び複数のフラグを使用する一例の撮像システムを概略的に示す。
【図７】図６のセンサの一例のタイミング図を示す。
【図８】角度位置の関数としてＩＰ誤差を表す一例の誤差曲線を示す。
【図９】ＩＰタイミング信号を決定する一例の方法を示す。
【図１０】ガントリ不均衡補正済みＩＰタイミング信号を決定する一例の方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ１００のような撮像システムを概略的に示す。スキャナ１００は、静止ガントリ１０２と、静止ガントリ１０２により回転可能に支持される回転ガントリ１０４とを含む。回転ガントリ１０４は、１つ又は複数のデータ取得サイクルに対して１回又は複数回、長手軸又はｚ軸１０８について検査領域１０６の周りを回転する。寝椅子のような患者支持台１１４は、検査領域１０６において患者を支持する。
【００１３】
Ｘ線管のような放射線源１１０は、回転ガントリ１０４により支持され、検査領域１０６の周りで回転する。放射線源１１０は、検査領域１０６を横切る一般に扇形、楔形又は円錐形状放射線ビームを生成するように線源コリメータによりコリメートされる。放射線感知検出器アレイ１１２は、検査領域１０６を横切る放射線をそれぞれ検出し、前記検出された放射線を示す電気信号（例えば、電流又は電圧）を生成する検出器画素の１又は２次元アレイを含む。
【００１４】
前記検出器アレイの各検出器画素に対するサブ積分器のような１つ又は複数のサブ積分器を含む積分器１１６は、複数の積分期間（ビュー、投影等）に対して前記検出器画素からの電気信号をそれぞれ積分し、各積分期間が回転ガントリ１０４の回転に対する異なる角度位置範囲に対応し、データ取得中の回転ガントリ１０４の１つ又は複数の回転に対して、投影データを生成する。
【００１５】
積分期間（ＩＰ）コントローラ１１８は、積分器１１６を制御する。例として、図示されたＩＰコントローラ１１８は、以前の積分期間に対する積分された信号の転送と一緒に、各積分期間の開始時に積分器１１６のリセットをトリガする。
【００１６】
より詳細に以下に記載されるように、ＩＰコントローラ１１８は、以前に（例えばプリスキャン）及び／又はスキャン中に得られた回転ガントリ１０４の以前の回転に関する情報に基づいて、いつ積分器１１６をリセットするかを決定し、積分器１１６をリセットする信号を生成する。図示された実施例において、ガントリ回転情報決定器１２０は、このような情報を決定する。一例において、前記決定されたガントリ回転情報は、回転ガントリ不均衡について前記ＩＰタイミング信号を補正して及び／又はせずに、積分期間（ＩＰ）タイミング（すなわち、積分器リセット）を回転ガントリ１０４の角度位置範囲と同期させることを可能にする。
【００１７】
このような同期が、追加の回転ガントリ位置決定装置を使用することなしに達成されることができると理解されるべきである。このようなものとして、ＩＰコントローラ１１８は、ＩＰコントローラ１１８が省略された構成に対して、所定の画質（例えば、所定の空間解像度及び／又はタイミング不正確性により引き起こされるアーチファクトの導入の軽減）を達成すると同時に、例えば、撮像システム１００に対する高精度回転ガントリ位置決定装置の組み込みを軽減することにより、全体的なスキャナコストを維持又は減少させることを容易化することができる。もちろん、回転ガントリ位置決定装置は、使用されることもできる。
【００１８】
再構成器１２２は、前記投影データを再構成し、検査領域１０６を示す体積画像データを生成する。汎用コンピュータシステムは、オペレータコンソール１２４として機能し、ディスプレイのような出力装置と、キーボード及び／又はマウス等のような入力装置とを含む。コンソール１２４上にあるソフトウェアは、前記オペレータがシステム１００の動作を制御することを可能にし、例えば、前記オペレータがスキャンを開始すること等を可能にする。
【００１９】
積分器１１６及びＩＰコントローラ１１８は、検出器アレイ１１２から離れたブロックとして図示されているが、積分器１１６又はＩＰコントローラ１１８の１つ又は複数が、検出器アレイ１１２の一部であることができると理解されるべきである。更に、ガントリ回転情報決定器１２０は、回転ガントリ１０４及び／又は静止ガントリ１０２の一部であることができる。
【００２０】
更に、ＩＰコントローラ１１８の少なくとも一部が、コンピュータ可読記憶媒体上に符号化された１つ又は複数のコンピュータ可読命令を実行する１つ又は複数のプロセッサにより実施されることができると理解されるべきである。加えて又は代わりに、前記１つ又は複数のコンピュータ可読命令は、信号又は搬送波等により運ばれることができる。
【００２１】
図２は、ガントリ回転情報決定器１２０、コンソール１２４及び積分器１１６に関連したＩＰコントローラ１１８の一例を示す。
【００２２】
ガントリ回転情報決定器１２０は、回転ガントリ１０４の回転に関するタイミング情報を決定する。一般に、適切なガントリ回転情報決定器１２０は、回転ガントリ１０４に取り付けられた１つ又は複数のセンサと、静止ガントリ１０２（又は回転ガントリ１０４）に取り付けられた１つ又は複数のフラグとを含むことができ、前記センサ及び前記フラグは、回転ガントリ１０４が回転する場合に、間に相対的な運動が存在するように構成され、センサは、前記センサを通過して回転するフラグを検出し、前記検出されたフラグを示す信号を生成する。タイマ等は、前記センサの１つ又は複数に対する前記フラグの検出の間の時間量を決定するのに使用されることができる。非限定的な実施例は、より詳細に以下に記載される。
【００２３】
ＩＰタイミング予測器２０２は、特定のスキャンに対するＩＰタイミング信号を予測する。図示された実施例において、ＩＰタイミング予測器２０２は、以前の回転に対するガントリ回転情報と、回転ガントリ１０４の回転速度及び関心のあるスキャンプロトコルに対する積分期間（ＩＰ）の数を示す情報とに基づいて回転に対するＩＰタイミング信号を予測する。例として、一例において、ＩＰタイミング予測器２０２は、複数の等しい角度で離間されたＩＰを示すＩＰタイミング信号を計算するように前記以前の回転に対する時間量を前記回転速度及び前記ＩＰの数で除算する。適切なＩＰ持続時間又は幅は、約５０マイクロ秒（５０μｓ）ないし約５００マイクロ秒（μｓ）の範囲の時間幅を含むが、これに限定されない。もちろん、他のＩＰ時間幅も予期される。
【００２４】
図示された実施例において、ＩＰタイミング予測器２０２は、コンソール１２４からガントリ回転速度及びＩＰの数の情報を受け取ることができる。スキャナ１００が、同じガントリ回転速度及びＩＰの数を持つプロトコルを含む場合、前記ガントリ回転速度及びＩＰの数は、追加的に又は代替的に、ＩＰコントローラ１１８内のメモリに記憶される及び／又はアクセス可能であることができる。他の実施例において、ＩＰコントローラ１１８は、追加的に又は代替的に、特定のスキャンプロトコル間のマッピング（例えば、ルックアップテーブル（ＬＵＴ））並びに各スキャンプロトコルに対する前記ガントリ回転速度及びＩＰの数を記憶する及び／又はこれらを記憶するメモリにアクセスすることができ、例えば、コンソール１２４及び／又は他のコンポーネントからの情報において、識別されたプロトコルに対して前記ガントリ回転及び前記ＩＰの数を決定するのに前記マッピングを使用する。
【００２５】
ＩＰタイミング誤差決定器２０４は、例えば、前記予測されたＩＰタイミング信号と回転ガントリ１０４の実際の角度位置範囲との間のタイミング不正確性を生じうる回転ガントリ１０４の不均衡等による、回転ガントリ１０４の回転速度の変動を示すＩＰ誤差信号を生成する。図示された実施例において、ＩＰタイミング誤差決定器２０４は、ガントリ回転情報決定器１２０及び／又はＩＰタイミング予測器２０２からの情報に基づいて前記誤差信号を生成する。一例において、ＩＰタイミング誤差決定器２０４は、角度位置のサブセットに対する前記予測されたＩＰタイミングと測定された実際のＩＰとの間の差を決定し、前記差に基づいて誤差値を決定し、前記予測されたＩＰ信号に対する補正を生成するのに前記誤差値を使用する。ＩＰタイミング誤差決定器２０４の一実施例は、より詳細に以下に記載される。
【００２６】
ＩＰタイミング補正器２０６は、ＩＰタイミング誤差決定器２０４からの前記ＩＰタイミング誤差信号に基づいてＩＰタイミング予測器２０２からの前記予測されたＩＰタイミング信号を補正する。一非限定的実施例において、ＩＰタイミング補正器２０６は、前記ＩＰタイミング信号及び前記ＩＰタイミング誤差信号を単純に合計する又は他の形で組み合わせることができる。
【００２７】
ＩＰパルス生成器２０８は、前記補正されたＩＰタイミング信号に基づいて、スキャン中の回転ガントリ１０４の各回転に対する各積分期間に対して積分器１１６をリセットする積分器リセットパルスを生成する。図示された実施例において、ＩＰパルス生成器２０８は、積分器１１６からのデータ転送及び積分器１１６のリセットをトリガするパルスの一連のストリームを生成する。積分器１１６の出力は、上で論じられたように再構成器１２２により再構成される前記投影データを生成する。
【００２８】
変形例が考慮される。
【００２９】
前記ＩＰ誤差が、所定の範囲内（例えば、５０秒角以下）である場合、ＩＰタイミング誤差決定器２０４及びＩＰタイミング補正器２０６は、省略される又は使用されないことが可能である。この例において、ＩＰタイミング予測器２０２からの前記タイミング信号は、前記積分器リセットパルスを生成するように、ＩＰパルス生成器２０８に提供され、使用される。
【００３０】
図３は、回転ガントリ１０４の回転速度の関数として、ＩＰタイミング曲線３００及びＩＰ誤差曲線３０２の例を示し、ここでｙ軸３０４は、ＩＰ時間幅を表し、Ｘ軸３０６は、回転ガントリ回転速度を表す。図３に示されるように、前記ＩＰタイミング及び前記ＩＰ誤差は、増加する回転ガントリ回転速度に対して減少する。このようなものとして、ＩＰタイミング誤差決定器２０４及びＩＰタイミング補正器２０６は、より高い回転速度において使用される、省略される又は使用されないことが可能であり、より低い回転速度においてＩＰ誤差を補正するように使用されることができる。
【００３１】
他の変形例において、スキャナに対するＩＰ誤差値は、前もって、例えば、較正又は他の手順の間に、決定され、前記スキャナとともにルックアップテーブル（ＬＵＴ）のようなテーブルに記憶される。この例において、ＬＵＴは、ＩＰタイミング予測器２０２からの前記ＩＰタイミング信号を補正するのにＩＰタイミング補正器２０６により使用されることができる。
【００３２】
他の変形例において、適応誤差計算アルゴリズムは、非定常誤差に対して使用されることができる。これは、例えば、取得中の変化する不均衡又はモータトルク補正のような予測されない外乱が前記システムにおいて生じる場合に、有用である。
【００３３】
他の変形例において、標準的なモータエンコーダは、一定速度で前記回転ガントリを駆動するのに使用されることができ、これは、不均衡トルクを補償又は減少させることができ、これは、前記ＩＰタイミング誤差を減少させることができる。
【００３４】
他の変形例において、前記モータ電流の１回転あたり１サイクルの強度及び位相は、前記ＩＰ不正確性を測定し、上に記載された追加の位置センサと同様に又は場合によりこれと併せてＩＰタイミングを改良するのに使用されることができる。前記トルクは、前記タイミングを改良するように取得が行われた後に使用されることができる。
【００３５】
図４及び５は、ＩＰタイミング誤差決定器２０４及びＩＰタイミング補正器２０６が省略される又は使用されない非限定的な例を示す。
【００３６】
最初に図４を参照すると、センサ４０２は、回転ガントリ１０４に取り付けられ、フラグ４０４は、静止ガントリ１０２に取り付けられる。センサ４０２及びフラグ４０４は、センサ４０２が回転ガントリ１０４の各回転に対してフラグ４０４を通過して回転するように互いに対して配置される。センサ４０２は、センサ４０２がフラグ４０４を通過して回転するとフラグ４０４を検出し、それを示す出力信号を生成する。
【００３７】
図５は、センサ４０２の出力の例を示す。図５において、ｘ軸５０２は、時間を表し、ｙ軸５０４は、センサ４０２の出力を表す。出力信号５０６は、センサ４０２の出力を表す。出力信号５０６に対して、第１の出力パルス５０８は、回転に対してフラグ４０４を通過するセンサ４０２に対応し、第２の出力パルス５１０は、次の回転に対してフラグ４０４を通過するセンサ４０２に対応する。
【００３８】
図４及び５を続けて参照すると、ガントリ回転情報決定器１２０は、タイマ４０６を含む。この例において、タイマ４０６は、パルス５０８の立ち上がりエッジにおいて回転をリセットし、時間を計り始める。後のパルス５１０の立ち上がりエッジにおいて、タイマ４０６は、前記回転の時間を示す時間信号５１６をＩＰタイミング予測器２０２に提供し、タイマ４０６は、リセットされ、次の回転の時間を計り始める。
【００３９】
ＩＰタイミング予測器２０２は、例えば、時間信号５１６を、コンソール１２４から又は他の形で得られることができる、次の回転に対する回転ガントリ１０４の回転速度及びＩＰの数で除算することにより、上に記載されたように次の回転に対するＩＰタイミング信号を決定する。前記ＩＰタイミング信号は、前記回転に対する積分器１１６リセットパルスを生成するのに前記ＩＰタイミング信号を使用するＩＰパルス生成器２０８に提供される。
【００４０】
非限定的な実施例は、センサ４０２の出力によりトリガされ、回転の持続時間を決定するカウンタと、センサ４０２の出力によりトリガされ、（前記持続時間を前記ＩＰの数及び前記回転速度の積で除算することにより計算される）前記ＩＰタイミング信号を保持するラッチと、前記ＩＰタイミング信号に基づいてトリガパルスの一連のストリームを生成するタイマとを含むことができる。合計器は、前記ＩＰタイミング信号にＩＰ誤差補正信号を加えるように前記タイマの前に組み込まれることができる。
【００４１】
図６及び７は、ＩＰタイミング誤差決定器２０４及びＩＰタイミング補正器２０６が、前記予測されたＩＰタイミング信号を補正するのに使用される非限定的な例を示す。より低い回転速度において、前記予測されたＩＰタイミング信号は、例えば、ガントリ不均衡及び／又は他による、角度位置の変化について補正される必要がありうることを思い出す。
【００４２】
最初に図６を参照すると、少なくとも第１のセンサ６０２及び第２のセンサ６０４は、回転ガントリ１０４に取り付けられ、少なくとも第１のフラグ６０６及び第２のフラグ６０８は、静止ガントリ１０２（又は回転ガントリ１０４）に取り付けられる。少なくとも２つのフラグ６０６及び６０８は、角度距離（α）６１０だけ互いから角度的にオフセットされている。図示された実施例において、αは約９０度である。少なくとも２つのセンサ６０２及び６０４は、角度距離（β）６１２だけ互いから角度的にオフセットされている。図示された実施例において、βは約１８０度である。
【００４３】
図示された実施例は非限定的であると理解されるべきである。他の実施例において、より多い又は少ないセンサ及び／又はフラッグが存在してもよく、前記センサ及び／又はフラグの互いに並びに前記回転及び／又は静止ガントリに対する場所は、異なることができる。
【００４４】
図７は、センサ６０２及び６０４の出力の例を示す。図７において、ｘ軸７０２は、時間を表し、ｙ軸７０４は、少なくともセンサ６０２及び６０４の出力を表す。第１の出力信号７０６は、センサ６０２（又はセンサ６０４）の出力を表し、第２の出力信号７０８は、センサ６０４（又はセンサ６０２）の出力を表す。
【００４５】
出力信号７０６に対して、第１の出力パルス７１０は、第１のフラグ６０６を通過する第１のセンサ６０２に対応し、第２の出力パルス７１２は、第２のフラグ６０８を通過する第１のセンサ６０２に対応する。出力信号７０８に対して、第１の出力パルス７１４は、第１のフラグ６０６を通過する第２のセンサ６０４に対応し、第２の出力パルス７１６は、第２のフラグ６０８を通過する第２のセンサ６０４に対応する。パルス７１１は、後の回転に対する第１のフラグ６０６を通過する第１のセンサ６０２に対応する。
【００４６】
この例において、及び図４ないし６の例と同様に、タイマ４０６は、パルス７１０とパルス７１１との間の時間差に基づいて回転の持続時間７１８を決定するのに使用される。タイマ４０６は、パルス７１０とパルス７１２との間の時間差に基づいてフラグ６０６と６０８との間の時間差７２０を、及びパルス７１４とパルス７１６との間の差に基づいてセンサ６０２と６０４との間の時間差７２２を決定するのに使用されることもできる。
【００４７】
図示された実施例において、フラグ６０６は、ゼロ（０）の基準角度位置に割り当てられる。フラグ６０６とフラグ６０８との間の角度距離（α）は、フラグ６０６と６０８との間の時間距離７２０及び１回転の時間距離７１８の商として決定されることができる。センサ６０２と６０４との間の角度距離（β）は、フラグ６０８を通過するセンサ６０２と６０４との間の時間距離７２２及び１回転の時間距離７１８の商として決定されることができる。フラグ６０６を通過するセンサ６０２とフラグ６０８を通過するセンサ６０４との間の角度距離は、角度距離α及びβを合計する（α＋β）ことにより決定されることができる。時間α及びβは、較正された測定時間と称されることができ、通常は回転部最大速度の間である最小外乱の間にフラグ間の時間の測定により決定されることができる。
【００４８】
ＩＰタイミング誤差決定器２０４（図２）は、式１に示されるように角度位置０、α、β及びα＋βに対する前記予測されたＩＰタイミング及び前記測定されたＩＰタイミング７１８−７２２に基づいて前記予測されたＩＰタイミング信号に対するＩＰ誤差を決定することができ、
式１：
2014501596.tif 000003
ここでΘは、角度位置０、α、β及びα＋βを表し、
2014501596.tif 000004
は、角度位置Θに対する予測されたＩＰタイミングを表し、
2014501596.tif 000005
は、角度位置Θに対する測定されたタイミングを表し、Ｉは、未知数であり、慣性振幅Ｍｏ／Ｊω3を表し、Ｍｏは、静的不均衡を表し、Ｊは、回転軸ｚについての回転部慣性を表し、ωは、前記回転速度を表し、Φは、未知数であり、前記不均衡の位相を表し、
2014501596.tif 000006
は、
2014501596.tif 000007
の平均を表す。
【００４９】
三角関数の公式Ｉsin(θ＋Φ)＝ＩcosΦsinΘ＋ＩsinΦcosθを使用し、γ＝ＩcosΦ、σ＝ＩsinΦ、Ｓ＝sinΘ、Ｃ＝cosΘ、及び
2014501596.tif 000008
を規定して、式１は、式２に示されるように書き直されることができる。
式２：
Ｙ＝Ｓγ＋Ｃσ
ここで、γ及びσは、未知数である。式２に、Ｓの転置行列（すなわち、Ｓt）及びＣの転置行列（すなわち、Ｃt）をそれぞれ乗算すると、式３及び４：
式３：
ＣtＹ＝ＣtＳγ＋ＣtＣσ
式４：
ＳtＹ＝ＳtＳγ＋ＳtＣσ
又は連立方程式により解かれることができる２つの未知数を持つ２つの式を生じる。行列形式において、式３及び４は、γ及びσについて解かれることができる式５及び６に示されるように表されることができる。
式５：
2014501596.tif 000009
式６：
2014501596.tif 000010
【００５０】
γ及びσから、式１の未知数Ｉ及びΦは、式７及び８からそれぞれ決定されることができる。
式７：
Ｉ＝√(γ2＋σ2)
式８：
Φ＝tan-1(γ／σ)
【００５１】
上記から、Ｉは、慣性振幅Ｍｏ／Ｊω3を表し、Ｍｏは、静的不均衡を表し、Ｊは、回転軸ｚについての回転部慣性を表し、ωは、前記回転速度を表し、式９に示されるように前記ＩＰ誤差を決定するのに使用されることができる。
式９：
Ｅ(ｔ)Ｉ＝(Ｍｏ／(Ｊω3))sin(ωｔ)
【００５２】
図８は、角度位置の関数として前記ＩＰ誤差を表す誤差曲線８０２を示し、ｙ軸８０４は、前記誤差値（又は実際の角度位置からの偏差）を表し、ｘ軸８０６は、前記角度位置を表す。点８０８、８１０、８１２及び８１４は、角度位置Θ（又は０、α、β及びα＋β）に対応する。誤差曲線８０２は、点８０８、８１０、８１２及び８１４にフィッティングされる。点８０８、回転に対する初期ＩＰ角度位置において、前記ＩＰ角度位置誤差はゼロ（０）である。所定の角度範囲における誤差は、点８０８における値に対する誤差の偏差により決定されることができる。
【００５３】
ＩＰタイミング誤差決定器２０４は、前記ＩＰタイミング誤差曲線をＩＰタイミング補正器２０６に提供し、ＩＰタイミング補正器２０６は、ＩＰタイミング予測器２０２により予測されたＩＰタイミング信号を補正するのに前記ＩＰタイミング誤差曲線を使用する。例として、非限定的な一例において、ＩＰタイミング補正器２０６は、前記ＩＰタイミング信号に前記ＩＰタイミング誤差曲線を加算し、これは、前記ＩＰが回転ガントリ角度位置と同期されるように前記ＩＰタイミングをシフトする。
【００５４】
追加のセンサ及び／又はフラグの使用が、不均衡誤差推定を向上させうると理解されるべきである。例えば、追加のセンサ及び／又はフラグの使用は、ノイズを減少させうる。センサ及び／又はフラグの数に依存して、ＩＰコントローラ１１８は、高解像度エンコーダと実質的に同様に振る舞いうる。
【００５５】
図９は、ＩＰタイミング信号を決定する方法の一例を示す。
【００５６】
ここに記載される方法における動作の順序は、非限定的であると理解されるべきである。このようなものとして、他の順序がここで考慮される。加えて、１つ又は複数の動作が省略されてもよく、及び／又は１つ又は複数の追加の動作が含まれてもよい。
【００５７】
９０２において、回転ガントリ１０４の１回転の持続時間が、決定される。ここに記載されたように、これは、センサ、フラグ及びタイマにより達成されることができる。
【００５８】
９０４において、１つ又は複数の後の回転に対するＩＰの数が、得られる。
【００５９】
９０６において、前記１つ又は複数の後の回転に対する回転ガントリ回転速度が、得られる。
【００６０】
９０８において、前記１つ又は複数の後の回転に対するＩＰタイミング信号が、前記ＩＰの数及び前記回転ガントリ回転速度の積で前記回転時間を除算することにより決定される。
【００６１】
９１０において、前記ＩＰタイミング信号は、前記１つ又は複数の後の回転の少なくとも１つの間に前記ＩＰを決定するようにデータ取得中に使用される。
【００６２】
図１０は、補正されたＩＰタイミング信号を決定する方法の一例を示す。
【００６３】
ここに記載される方法における動作の順序は、非限定的であると理解されるべきである。このようなものとして、他の順序がここで考慮される。加えて、１つ又は複数の動作が省略されてもよく、及び／又は１つ又は複数の追加の動作が含まれてもよい。
【００６４】
１００２において、回転ガントリ１０４の１回転の第１の持続時間が、ここに記載されたように決定される。
【００６５】
１００４において、前記回転の開始角度位置から、完全な回転（２π）より小さく前記開始角度位置から離れた少なくとも第１の基準角度位置までの少なくとも第２の持続時間が、決定される。ここに記載されたように、これは、センサ、フラグ及びタイマにより達成されることができる。
【００６６】
１００６において、ＩＰタイミングが、前記基準角度位置に対して予測される。
【００６７】
１００８において、ＩＰタイミングが、前記基準角度位置に対して測定される。
【００６８】
１０１０において、ＩＰタイミング誤差が、前記予測された角度位置と前記測定された角度位置との間の差に基づいて決定される。
【００６９】
１０１２において、ＩＰ誤差信号が、前記開始角度位置及び前記少なくとも第１の基準角度位置における前記誤差値を、前記回転をカバーする曲線にフィッティングすることにより、生成される。
【００７０】
１０１４において、１つ又は複数の後の回転に対するＩＰタイミング信号が、前記第１の持続時間、並びに前記後の回転に対するＩＰの数及び回転速度に基づいて決定される。
【００７１】
１０１６において、前記ＩＰタイミング信号が、前記ＩＰ誤差信号に基づいて補正される。ここに記載されたように、これは、前記信号を合計することにより達成されることができる。
【００７２】
１０１８において、前記補正されたＩＰタイミング信号が、前記１つ又は複数の後の回転の少なくとも１つの間に前記ＩＰを決定するのにデータ取得中に使用される。
【００７３】
上記は、コンピュータプロセッサにより実行される場合に、上記の動作を前記プロセッサに実行させるコンピュータ可読命令を用いて実施されることができる。このような場合に、前記命令は、関連するコンピュータに関連付けられたコンピュータ可読記憶媒体に記憶される又は他の形でアクセス可能である。
【００７４】
本発明は、様々な実施例を参照してここに記載されている。修正例及び変更例は、個々の記載を読むと他者が思いつきうる。本発明は、添付の請求項又は同等物の範囲に入る限り全てのこのような修正例及び変更例を含むと解釈されることが意図される。
【図１】
2014501596.tif 000011
【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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【国際調査報告】
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