(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、
前記エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を算出して、前記信号変化タイミングを予測することにより、前記補正信号を生成し、
前記回転速度変化率は、前記回転部の回転加速及び/又は減速時に算出することを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、
前記エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を算出して、前記信号変化タイミングを予測することにより、前記補正信号を生成し、
前記エンコーダ補正部は、前記回転部の回転角度位置毎に記録した過去の前記信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、
前記エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を算出して、前記信号変化タイミングを予測することにより、前記補正信号を生成し、
環境情報を測定する環境情報センサを更に備え、
前記エンコーダ補正部は、前記環境情報の測定値毎に記録した過去の前記予測された信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、
前記エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を算出して、前記信号変化タイミングを予測することにより、前記補正信号を生成し、
前記エンコーダ補正部は、前記回転部を制御する前記制御信号の制御量毎に記録した過去の前記予測された信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成し、
前記制御部は、予測した前記信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、発生した前記次のエンコーダ信号の変化に代えて、前記補正信号を用いる、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
前記制御部は、予測した前記信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、予測した前記信号変化タイミングを含めて前記回転部の回転速度変化率を算出し、更に次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とする請求項５に記載のX線CT装置。
【請求項７】
X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器と、が搭載された回転部を回転するステップと、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するステップと、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を前記回転部の回転加速及び/又は減速時に算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測するステップと、前記予測された前記信号変化タイミングで補正信号を生成するステップと、前記補正信号に基づき前記エンコーダ信号を補正するステップと、を有すること、を特徴とするX線CT装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線CT装置に関し、特に回転部の回転に同期して生成されるエンコーダ信号の補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT(Computed Tomography)装置は、X線源とX線検出器とを対向させて配置した回転部の開口部内に搬入された被検体の周囲からX線を照射して透過X線の強度に関するデータを収集し、収集したデータに基づいて被検体内部のX線吸収係数の分布情報を画像化する装置である。このX線CT装置では、例えば、等間隔にスリットが設けられたエンコーダテープを回転部の周囲に取り付け、静止部に設けられたセンサでスリットの位置を読み込むことにより、回転部の回転に同期したパルス(以下、エンコーダ信号という)を発生させる。エンコーダ信号は、回転部と静止部の通信制御や透過X線データの収集タイミング制御信号(以下、ビュートリガ信号という)の生成に利用される。【０００３】
エンコーダテープ及びセンサを用いてエンコーダ信号を発生させる場合、エンコーダテープのスリットに異物が混入してスリットがふさがれてしまうと、エンコーダ信号が欠落し、その結果、回転部と静止部の通信やビュートリガ信号生成に異常が発生し、透過X線データの通信が行えなくなったり画像が劣化したりするという問題があった。【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献1に示すように、欠落したエンコーダ信号を補正する手法が考案されている。特許文献1では、直前までに入力されたエンコーダ信号から周期を算出し、次のエンコーダ信号の入力タイミングを予測しダミー信号を発生することで欠落したエンコーダ信号を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-245195号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1では、エンコーダ信号の周期が一定の状態、すなわち回転部が等速回転している場合しか補正を行えず、エンコーダ信号の周期が変化する状態、すなわち回転部の加減速時におけるエンコーダ信号の補正に関して配慮がなされてなかった。【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、回転部の加減速時においても欠落したエンコーダ信号を補正可能なX線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明においては、X線源とX線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、エンコーダ信号が入力され、エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、制御部は、入力されたエンコーダ信号から回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された信号変化タイミングで補正信号を生成する構成のX線CT装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転部の回転加減速時においてもエンコーダ信号の欠落を補正することが可能なX線CT装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】各実施例に係る、X線CT装置の全体構成例を説明するための図
【図２】各実施例に係る、X線CT装置の制御系例を説明するための図
【図３】各実施例に係る、エンコーダテープの構成例を説明するための図
【図４】実施例1に係る、エンコーダ信号の補正処理を説明するためのタイムチャート図
【図５】実施例1に係る、エンコーダ信号補正処理を説明するためのフローチャート図
【図６】実施例1に係る、予測処理の詳細を説明するためのフローチャート図
【図７】実施例2に係る、予測処理の詳細を説明するためのフローチャート図
【図８】実施例3に係る、制御系を説明するための図
【図９】実施例3に係る、予測処理の詳細を説明するためのフローチャート図
【図１０】実施例4に係る、予測処理の詳細を説明するためのフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るX線CT装置は、X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、前記エンコーダ信号が入力され、前記エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、前記回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された前記信号変化タイミングで前記補正信号を生成する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は、前記エンコーダ信号が入力され、前記補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、前記エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化率を算出して、前記信号変化タイミングを予測することにより、前記補正信号を生成する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、前記回転速度変化率は、前記回転部の回転加速及び/又は減速時に算出すること、ことを特徴とする。
【００１４】
また、前記エンコーダ補正部は、前記回転部の回転角度位置毎に記録した過去の前記信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
【００１５】
また、環境情報を測定する環境情報センサを更に備え、前記エンコーダ補正部は、前記環境情報の測定値毎に記録した過去の前記予測された信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、前記エンコーダ補正部は、前記回転部を制御する前記制御信号の制御量毎に記録した過去の前記予測された信号変化タイミングと実測タイミングとの誤差量を加味して、前記信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記制御部は、予測した前記信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、発生した前記次のエンコーダ信号の変化に代えて、前記補正信号を用いる、ことを特徴とする。
【００１８】
また、前記制御部は、予測した前記信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、予測した前記信号変化タイミングを含めて前記回転部の回転速度変化率を算出し、更に次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るX線CT装置の制御方法へ、X線源と、前記X線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器と、が搭載された回転部を回転するステップと、前記回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するステップと、入力された前記エンコーダ信号から前記回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測するステップと、前記予測された前記信号変化タイミングで補正信号を生成するステップと、前記補正信号に基づき前記エンコーダ信号を補正するステップとを有すること、を特徴とする。
【００２０】
以下、本発明の各種の実施形態を図面に従い詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例1は、X線源とX線源に対向配置され被検体を透過する透過X線量を検出するX線検出器とが搭載された回転部と、回転部の回転に同期したエンコーダ信号を生成するエンコーダ信号生成部と、エンコーダ信号が入力され、エンコーダ信号を補正した補正信号に基づき、回転部を制御する制御信号を出力する制御部と、を備え、制御部は、入力されたエンコーダ信号から回転部の回転速度変化を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測された信号変化タイミングで補正信号を生成する構成のX線CT装置の実施例である。【００２２】
以下、実施例1に係るX線CT装置の構成例について図1から図3を用いて説明する。この構成例は他の実施例においても同様に適用可能な構成例である。図1に示すように、X線CT装置1はスキャナ2と、寝台3と、操作卓4とを備える。スキャナ2は静止部201と、回転部202と、スリップリング203とを備えている。静止部201は、スキャナ制御装置210とエンコーダ信号生成部として機能する回転センサ211とを備えている。【００２３】
スキャナ制御装置210は、操作卓4に備えられているシステム制御装置403に制御され、スキャナ2全体を制御する。具体的には図2に示すように、スキャナ2全体の制御を行う主制御部A1、静止部201の通信制御を行う静止部通信制御部A2、静止部201のビュートリガ信号を制御する静止部ビュートリガ信号制御部A3、回転センサ211から入力されるエンコーダ信号の補正を行うエンコーダ補正部A4を有する。【００２４】
回転センサ211は、回転部202に備えられている後で説明するエンコーダテープ224のスリットの位置を検出し、その検出結果に応じた信号(パルス)を上記のエンコーダ信号としてスキャナ制御装置210に出力する。【００２５】
回転部202は、X線源であるX線管220と、高圧発生装置221と、回転部制御装置222と、X線検出器223と、エンコーダ信号を生成するためのエンコーダテープ224を備えており、被検体の周囲を回転するものである。X線管220は、寝台3上に載置された被検体にX線を連続的または断続的に照射する装置である。高圧発生装置221は、操作卓4に備えられているシステム制御装置403にて決定されたX線条件に従った管電圧及びX線管電流をX線管に印加または供給する。【００２６】
回転部制御装置222は、操作卓4に備えられているシステム制御装置403に制御されるスキャナ制御装置210からの制御信号に基づき、回転部202を制御する。具体的には図2に示すように、回転部202の通信制御を行う回転部通信制御部B1、X線管220の制御を行うX線管制御部B2、回転部202のビュートリガ信号を制御する回転部ビュートリガ信号制御部B3を有する。【００２７】
なお、本明細書において、上記のスキャナ制御装置210、回転部制御装置222、システム制御装置403を総称して制御部と呼ぶ場合がある。X線CT装置1において、上述した通り、スキャナ制御装置210、回転部制御装置222は、CPUやFPGAのプログラム実行で実現可能であり、同様にシステム制御装置403も、コンピュータのCPUや、FPGAでのプログラム実行で実現可能であり、スキャナ制御装置210、及びシステム制御装置403を一個のCPUやFPGAで実現することも可能である。【００２８】
X線検出器223は、X線管220と対向配置され被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布をデジタルデータとして収集する装置であり、多数のX線検出素子を回転部202の回転方向に配列したもの、若しくは回転部202の回転方向と回転軸方向との2次元に配列したものである。【００２９】
図3に示すように、エンコーダテープ224は、回転部202の外周に取り付けられた板金301で構成される。板金301には、等間隔にスリット302が設けられている。スリット302の数は、X線CT装置1のビュー数及び回転部202の回転数に応じて決定されるものであり、例えば、2880個である。【００３０】
図1、図2に戻り、スリップリング203は、静止部201と回転部202との間で電力と制御信号を伝達する。寝台3は、被検体が載置される天板、寝台制御装置、上下動装置、及び天板駆動装置を備えて構成される。寝台制御装置は、上下動装置を制御して寝台3の高さを適切なものにする。また、天板駆動装置を制御して天板を体軸方向に前後動させたり、体軸と垂直方向であって、かつ天板に平行な方向(左右方向)に移動させたりする。天板を体軸方向に前後動させることにより、被検体がスキャナ2のX線照射空間に搬入及び搬出される。【００３１】
操作卓4は、表示装置401と、入力装置402と、システム制御装置403と、画像処理部である画像処理装置404と、記憶装置405とを備えている。表示装置401は、画像処理装置404で作成されたCT画像を表示する装置であり、具体的にはCRT(Cathode-Ray Tube)やLCD(液晶ディスプレイ)等である。入力装置402は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイスである。【００３２】
システム制御装置403は、これらの装置及びスキャナ制御装置210と、回転部制御装置222と、図示を省略した寝台制御装置を制御する装置である。画像処理装置404は、X線検出器223から送出される計測データを演算処理してCT画像再構成を行う画像処理部である。【００３３】
記憶装置405は、X線検出器223で収集したデータ及び画像処理装置404で作成されたCT画像の画像データを記録する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。【００３４】
次に、図1、図2を参照して、X線CT装置1の動作機能について説明する。図2に示すように、スキャナ2の制御系は、静止部201に備えられているスキャナ制御装置210と回転部202に備えられている回転部制御装置222により構成され、スリップリング203を介してスキャナ制御装置210と回転部制御装置222との間で制御信号やデータ等が伝達される。【００３５】
システム制御装置403に入力された撮影位置条件やX線条件等は、スキャナ制御装置210の主制御部A1へ伝送される。主制御部A1は、システム制御装置403から入力された撮影位置条件に従い、寝台3の位置や回転部202の回転制御を行う。すなわち、主制御部A1は、システム制御装置403から入力されたX線条件を静止部通信制御部A2、スリップリング203、及び回転部制御装置222の回転部通信制御部B1を介してX線管制御部B2へ伝送する。【００３６】
X線管制御部B2は、主制御部A1で設定されたX線条件に従って、高圧発生装置221を制御し、X線管220に所定のX線管電圧、X線管電流を印加・供給させる。【００３７】
回転センサ211は静止部201に設けられ、回転部202の回転に連動するエンコーダテープ224のスリット302を検出し、回転部202の回転速度に応じたパルス信号(エンコーダ信号と称する)を発生し、エンコーダ補正部A4へ送出する。【００３８】
エンコーダ補正部A4は、回転センサ211から連続して入力されるエンコーダ信号から、回転部202の回転速度変化率を算出し、算出された回転速度変化率を用いて次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測し、予測されたタイミングでダミーのエンコーダ信号(補正信号と称する)を生成し、これを主制御部A1、静止部ビュートリガ信号制御部A3に送る。【００３９】
すなわち、本実施例のX線CT装置は、エンコーダ信号が入力され、補正信号を生成するエンコーダ補正部を備え、エンコーダ補正部は、直前までに連続して入力されたエンコーダ信号から回転部の回転速度変化率を算出して、信号変化タイミングを予測することにより、補正信号を生成する構成を備える。【００４０】
主制御部A1は、補正信号を静止部通信制御部A2、及びスリップリング203を経由して回転部通信制御部B1へ伝送する。静止部通信制御部A2および回転部通信制御部B1は入力された補正信号を基に通信制御を行う。静止部ビュートリガ信号制御部A3は、補正信号に基づいてビュートリガ信号を生成し、静止部通信制御部A2、スリップリング203、回転部通信制御部B1、回転部ビュートリガ信号制御部B3を経由してX線検出器223へビュートリガ信号を伝送する。【００４１】
X線検出器223は、入力されたビュートリガ信号に同期して、透過X線データを積分、収集し、画像処理部である画像処理装置404へデータを送信する。画像処理装置404は、取得した透過X線データに基づいて被検体透視画像や断層像等を生成し、表示装置401及び記憶装置405へ出力する。【００４２】
次に、実施例1の動作について、図4のタイムチャート、図5及び図6のフローチャートを用いて説明する。図4は回転部202が加速中のエンコーダ信号を示す図である。まず、図4の(a)は正常時のエンコーダ信号303、図4の(b)は異物混入時のエンコーダ信号304、図4の(c)は補正時のエンコーダ信号である補正信号305を示す。正常時のエンコーダ信号303は、例えばエンコーダテープ224のスリット302の位置を「1」、その他の位置を「0」とする信号である。【００４３】
本実施例のX線CT装置では、図4の(b)のような異物混入時のエンコーダ信号304をスキャナ制御装置210のエンコーダ補正部A4により図4の(c)のような補正信号305に補正する。エンコーダ信号に欠落が生じた場合には、予想信号変化タイミングの下限値306、或いは上限値307のタイミングで欠落を補正して補正信号とする。
【００４４】
図5、図6は、実施例1におけるエンコーダ信号の補正手順を示すフローチャートである。まず、システム制御装置403により回転部202の回転速度が設定され、スキャナ制御装置210に伝送される。スキャナ制御装置210は、設定された回転速度に応じて回転部202を駆動し回転を開始するよう制御する。【００４５】
図5のフローチャートにおいて、回転部202の回転が開始されると、回転センサ211はエンコーダテープ224のスリット302を検出し、エンコーダ信号としてスキャナ制御装置210のエンコーダ補正部A4に出力する。回転センサ211からのエンコーダ信号を受信したスキャナ制御装置210のエンコーダ補正部A4は、受信したエンコーダ信号に基づき、補正信号を出力する。【００４６】
エンコーダ補正部A4は、入力されたエンコーダ信号の0から1、1から0といった反転を検出したらタイマーを起動しエンコーダ信号の反転検出時からの経過時間Tnの計測を開始する(S100)。その後、Tnに基づいてエンコーダ信号の異常判定を行う(S110)。異常の有無の判定条件は下記と通りである。【００４７】
正常判定条件(1) Tnが予想タイミングの範囲内尚且つエンコーダ信号の反転を検出
異常判定条件(1) Tnが予想タイミング下限値より小さい尚且つエンコーダ信号の反転を検出
異常判定条件(2) Tnが予想タイミング上限値より大きい尚且つエンコーダ信号の反転を未検出
エンコーダ信号が正常判定条件(1) を満たす場合は、エンコーダ信号の反転に合わせて補正信号を反転させる(S120a)。この場合、補正信号の反転は、入力されたエンコーダ信号の反転に合致する。【００４８】
エンコーダ信号が異常判定条件(1) を満たす場合、すなわち、スリットの後半部分に異物が混入しエンコーダ信号の「1」の後半部分が欠落している場合は、Tnが予想タイミング下限値になるまで待機しTnが予想タイミング下限値となった後、補正信号を反転させる。【００４９】
また、エンコーダ信号が異常判定条件(2) を満たす場合、すなわち、スリットの前半部またはスリット全体に異物が混入し、エンコーダ信号の「1」の前半部分または全体が欠落しTnが予想タイミング上限値より大きくなった場合は、その時点で即座に補正信号を反転させる(S120b)。言い換えるなら、本実施例の構成において、エンコーダ補正部は、予測した信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、発生した次のエンコーダ信号の変化に代えて、予測した信号変化タイミングで生成した補正信号を用いる。【００５０】
補正信号の反転後、エンコーダ補正部A4は、タイマーを停止させTnの計測を終了し(S130)、Tnを基に次の信号変化(反転)タイミングを予測する(S140)。補正処理は補正信号の反転回数が規定回数未満の場合は補正処理を継続し再びTnの計測を開始し、規定回数となったら補正処理を終了する(S150)。規定回数は、エンコーダテープ224に設けられたスリットの数及びスキャン回数によって定められる。【００５１】
次の信号変化タイミング予測処理(S140)では、図6に示す手順で信号変化タイミングの予測を行う。補正処理を行っていない場合、すなわち、エンコーダ信号が正常だった場合は、回転部202の回転速度ωnをエンコーダテープ224に設けられたスリット間隔およびエンコーダ信号の反転検出時からの経過時間Tnを用いて算出する(S142a)。補正処理を行った場合、すなわち、エンコーダ信号が異常だった場合は、スリット間隔および前回の予測タイミングtimen-1を用いて算出する(S142b)。今回の回転速度は次回の回転速度変化率の算出に用いるため保持しておく。【００５２】
次に、回転速度変化率anを算出する(S143)。回転速度変化率は、前回の回転速度と今回の回転速度の差分から、S143に記載の式で算出する。回転速度変化率は、前回の回転速度と今回の回転速度の差分の他に、その時点までに算出した所定数の回転速度変化率の平均値を用いてもよい。次に、算出した回転速度変化率anから回転部の次回の回転速度ωn+1を予測し(S144)、S144に記載の式で算出した予測回転速度に基づき、次のエンコーダ信号の反転タイミングを予測する(S145)。予測する反転タイミングは前後にマージンを持ち一定の範囲を持つ。マージンは、統計的な回転部202の回転速度のばらつきによって定める。また、マージンは固定値ではなく、回転部202の回転中に変更してもよい。【００５３】
以上説明したように、本実施例のX線CT装置は、エンコーダテープ224と回転センサ211とにより回転部202の回転に同期したエンコーダ信号を生成する。このとき、スキャナ制御装置210はエンコーダ補正部A4にて、エンコーダ信号を監視し欠落がある場合は補正信号により補正する。すなわち、エンコーダ補正部A4は、直前までに連続して入力されたエンコーダ信号に基づいて回転部202の回転速度変化率を算出し、次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測する。また、エンコーダ補正部A4は、予測された信号変化タイミングでその出力である補正信号を反転し、この補正信号は、補正されたエンコーダ信号として、主制御部A1、静止部ビュートリガ信号制御部A3へ出力される。【００５４】
その結果、回転部の回転加減速時においてもエンコーダテープに異物の混入などの異常が生じエンコーダ信号が欠落した場合でも、正常時と同じように適正なタイミングでエンコーダ信号を出力できる。すなわち、予測した信号変化タイミング以外で、次のエンコーダ信号の変化が発生した場合、予測した信号変化タイミングを含めて回転部の回転速度変化率を算出し、更に次のエンコーダ信号の信号変化タイミングを予測することにより、回転部の回転加減速時においてもエンコーダ信号の欠落を補正することが可能となり、より安定したX線CT装置性能を提供可能となる。
【実施例２】
【００５５】
実施例1では、回転部の回転速度変化率を用いて予測処理を行うの対し、実施例2では回転速度変化率に加えて回転部の回転角度位置毎に予測タイミングと実際の正常な信号変化タイミングとの差分(誤差量)を用いて予測処理を行う。言い換えるなら、本実施例のエンコーダ補正部は、回転部の回転角度位置毎に記録した過去の信号変化タイミングと実測タイミングの差分(誤差量)を加味して、信号変化タイミングを予測する。実施例2のX線CT装置の構成については、実施例1と同様、図1-図3で説明した構成である。【００５６】
実施例2の予測処理について図7のフローチャートを用いて説明する。同図に示すように、予測処理を開始したら補正処理の実行の有無を確認する(S241)。補正処理を行っていない場合、すなわち、エンコーダ信号が正常な場合は予測タイミングと実際の信号変化タイミングの誤差量を算出し回転角度位置に関連付けて記録する(S242a)。補正処理を行った場合、すなわち、エンコーダ信号が異常な場合は、誤差量を0として回転角度位置に関連付けて記録する(S242b)。記録する誤差量は、今回算出した誤差量に限定されず、既に記録されている値と今回算出した誤差量の平均値をとってもよい。【００５７】
その後、回転速度を算出し(S243)、回転速度変化率を算出し(S244)、回転速度変化率から回転部の次回の回転速度を予測する(S245)。次に、前回の回転時に記録した回転部202の回転角度位置に対応した誤差量を読み込む(S246)。そして、誤差量を加味した予測タイミングを算出する(S247)。【００５８】
本実施例によれば、誤差量を勘案して予測タイミングを算出するため、より高精度に加減速時におけるエンコーダ信号の補正を行うことができる。
【実施例３】
【００５９】
実施例2では、回転部の回転速度変化率に加えて回転角度位置毎の誤差量を用いて予測処理を行うのに対し、実施例3では回転角度位置の他に回転部の回転速度に影響を与える周囲の温度や湿度などの環境情報毎の誤差量を用いて予測処理を行う。すなわち、実施例3は、X線CT装置の環境情報を測定する環境情報センサを更に備え、エンコーダ補正部は、環境情報の測定値毎に記録した過去の前記予測された信号変化タイミングと実測タイミングの誤差量を加味して、信号変化タイミングを予測する構成の実施例である。実施例3のX線CT装置の構成は、図8に示すようにスキャナ2に環境情報を取得するための環境情報センサ204が追加されている以外では実施例1、2と同様である。環境情報センサ204は、例えば温度計や湿度計などである。【００６０】
実施例3における予測処理について図9のフローチャートを用いて説明する。同図に示すように、先ず環境センサにより環境情報tempを取得する(S341)。その後、補正処理の実行の有無を確認し(S342)、補正処理を行っていない場合は予測タイミングと実際の信号変化タイミングの誤差量を算出し環境情報に関連付ける誤差量etempを更新する(S343a)。補正処理を行った場合は、環境情報に関連付ける誤差量etempを記録(保持)する(S343b)。記録する誤差量etempは、今回算出した誤差量に限定されず、既に記録されている値と今回算出した誤差量の平均値をとってもよい。【００６１】
その後、回転部の回転速度の算出(S344)、回転速度変化率の算出(S345)、回転速度変化率から回転部の次回の回転速度を予測する(S346)。そして、再び環境センサにより環境情報temp’を取得(S347)し、環境情報temp’に対応した誤差量etemp’を読み込み(S348)、次の信号変化タイミングを予測する(S349)。【００６２】
なお、環境情報は温度と湿度というように複数の要素を用いてもよい。また、環境の変化が少ない状況であるならば環境センサの監視頻度を少なくしてもよい。本実施例によれば、周囲の環境情報を考慮するため、装置の環境情報に応じた、エンコーダ信号の補正を行うことができる。
【実施例４】
【００６３】
実施例2、3では、回転部の回転速度変化率に加えて回転角度位置毎の誤差量や環境情報毎の誤差量を用いて予測処理を行うのに対し、実施例4では回転部への制御量毎の誤差量を用いて予測処理を行う。すなわち、実施例4のエンコーダ補正部は、回転部を制御する制御信号の制御量毎に記録した過去の予測タイミングと実測タイミングの誤差量を加味して、信号変化タイミングを予測する構成の実施例である。【００６４】
実施例4のX線CT装置の構成は実施例1、2と同様であるが、スキャナ制御装置210の主制御部A1からエンコーダ補正部A4に対して回転部202への制御量が送られるようになっている。実施例4における予測処理について図10のフローチャート用いて説明する。【００６５】
図10に示すように、先ず主制御部A1から制御量uを取得する(S441)。その後、補正処理の実行の有無を確認し(S442)、補正処理を行っていない場合は制御量uに関連付ける予測タイミングと実際の信号変化タイミングの誤差量を算出し記録する(S443a)。補正処理を行った場合は、制御量uに関連付ける誤差量を記録(保持)する(S443b)。記録する誤差量は、今回算出した誤差量に限定されず、既に記録されている値と今回算出した誤差量の平均値をとってもよい。【００６６】
その後、回転部の回転速度の算出(S444)、回転速度変化率の算出(S445)、回転速度変化率から回転部の次回の回転速度を予測する(S446)。そして、主制御部A1から次回の制御量u’を取得し(S447)、制御量u’に対応した誤差量を読み込み(S448)、次の信号変化タイミングを予測する(S449)。【００６７】
本実施例の構成によれば、回転部への制御量毎の誤差量を用いて予測処理を行うため、制御量に応じたより高精度なエンコーダ信号の補正を行うことができる。【００６８】
以上、本発明の種々の実施例を述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００６９】
例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。X線CT装置は、被検体全体をカバーするワイドファンビームを照射しつつX線管とX線検出器とが一体となり回転する回転-回転方式(Rotate-Rotate方式)、その他の方式のものがあるが、本発明はいずれの方式のX線CT装置にも適用可能である。【００７０】
更に、上述した各構成、機能、制御装置等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。また、当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００７１】
1  X線CT装置、2  スキャナ、3  寝台、4  操作卓、201  静止部、202  回転部、203  スリップリング、210  スキャナ制御装置、211  回転センサ、220  X線管、221  高圧発生装置、222  回転部制御装置、223  X線検出器、224  エンコーダテープ、301  板金、302  スリット、303、304  エンコーダ信号、305  補正信号、306  下限値、307  上限値、401  表示装置、402  入力装置、403  システム制御装置、404  画像処理装置、405  記憶装置
【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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