(57)【要約】　　　（修正有）【課題】Ｘ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧とをほぼ等しくできるＸ線発生装置及びこれを用いたＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管５’のアノードとアース間、およびカソード・アース間に印加する電圧を発生させる第一、第二の回路のインピーダンスとの差によって生じる第一、第二回路に流れるコモンモード電流を、各回路に流れる電流ＩａとＩｋの向きとが逆になるようするコモンモード電流除去手段と、前記第一の回路に流れる電流ＩＡを分流し、この電流が流れる導体３７ｃと３７ａとを透磁率の大きい磁性材料の第二のコア７に貫通させる電流加算手段とを設けることにより、回路インピーダンス及び負荷のインピーダンスの差によって生じるＸ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧との差をなくす。【選択図】　　　図４
2004103345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流と前記第二の一次巻線に流れる電流とに含まれるコモンモード電流を除去するコモンモード電流除去手段を設けたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記コモンモード電流除去手段は、前記第一の一次巻線に流れる電流の向きと前記第二の一次巻線に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の一次巻線と第二の一次巻線とを貫通させてなる請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記コモンモード電流除去手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを接続する第一の導体に流れる電流の向きと、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを接続する第二の導体に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の導体と第二の導体とを貫通させてなる請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記第一のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアであることを特徴とする請求項２，３に記載のＸ線発生装置。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【請求項５】
前記交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなることを特徴とする請求項１乃至４に記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流よりも小さい電流を該第一の一次巻線に流れる電流より分流し、この分流した電流を前記第二の一次巻線に流れる電流に加算する電流加算手段を設けたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項７】
前記電流加算手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを第一の導体に接続し、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを第三の導体に接続して、前記第一の導体に流れる電流と前記第三の導体に流れる電流の方向が同じで、かつ前記第三の導体に流れる電流が前記第一の導体に流れる電流よりも小さくなるように前記第一の導体と第三の導体を透磁率の大きい磁性材料の第二のコアに貫通させてなる請求項６に記載のＸ線発生装置。
【請求項８】
前記第二のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアであることを特徴とする請求項６又は７に記載のＸ線発生装置。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【請求項９】
前記第二のコアは、任意の回数巻かれたコイルを備え、このコイルに前記第三の導体を接続してなる７又は８に記載のＸ線発生装置。
【請求項１０】
前記交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなることを特徴とする請求項６乃至９に記載のＸ線発生装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線管は、金属容器に収納され、該金属容器を接地してなる請求項６乃至１０に記載のＸ線発生装置。
【請求項１２】
少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流と前記第二の一次巻線に流れる電流とに含まれるコモンモード電流を除去するコモンモード電流除去手段と、前記第一の一次巻線に流れる電流よりも小さい電流を該第一の一次巻線に流れる電流より分流し、この分流した電流を前記第二の一次巻線に流れる電流に加算する電流加算手段とを設けたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項１３】
前記コモンモード電流除去手段は、前記第一の一次巻線に流れる電流の向きと前記第二の一次巻線に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の一次巻線と第二の一次巻線とを貫通させてなる請求項１２に記載のＸ線発生装置。
【請求項１４】
前記コモンモード電流除去手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを接続する第一の導体に流れる電流の向きと、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを接続する第二の導体に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の導体と第二の導体とを貫通させてなる請求項１２に記載のＸ線発生装置。
【請求項１５】
前記第一のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のＸ線発生装置。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【請求項１６】
前記交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなることを特徴とする請求項１２乃至１５に記載のＸ線発生装置。
【請求項１７】
前記電流加算手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを第一の導体に接続し、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを第三の導体に接続して、前記第一の導体に流れる電流と前記第三の導体に流れる電流の方向が同じで、かつ前記第三の導体に流れる電流が前記第一の導体に流れる電流よりも小さくなるように前記第一の導体と第三の導体を透磁率の大きい磁性材料の第二のコアに貫通させてなる請求項１２に記載のＸ線発生装置。
【請求項１８】
前記第二のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアであることを特徴とする請求項１７に記載のＸ線発生装置。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【請求項１９】
前記第二のコアは、任意の回数巻かれたコイルを備え、このコイルに前記第三の導体を接続してなる１７又は１８に記載のＸ線発生装置。
【請求項２０】
前記交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなることを特徴とする請求項１７乃至１９に記載のＸ線発生装置。
【請求項２１】
前記Ｘ線管は、金属容器に収納され、該金属容器を接地してなる請求項１２乃至２０に記載のＸ線発生装置。
【請求項２２】
Ｘ線管及びＸ線高電圧装置を含むＸ線発生装置と、前記Ｘ線管に対向して置かれたＸ線検出器と、これらＸ線源及びＸ線検出器を保持し、被検体の周りを回転駆動される回転円板と、前記Ｘ線検出器で検出されたＸ線の強度に基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線発生装置として請求項５，１０，１１，１６，２０，２１に記載のＸ線発生装置を用いたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置及びこれを用いたＸ線ＣＴ装置に関し、特にＸ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧とを均等にしてＸ線発生装置を小型、軽量化し、このＸ線発生装置をＸ線ＣＴ装置のスキャナに搭載してスキャンの高速化を図ることが可能なＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を用いた画像診断装置は、Ｘ線管装置から発生したＸ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線量を検出して画像化するもので、前記Ｘ線管装置からのＸ線の発生には、該Ｘ線管装置のアノードとカソード間に直流の高電圧を印加し、前記カソードを高温にすることにより発生する熱電子を高電圧で加速し、これをアノードに衝突させてＸ線を発生させる高電圧電源が必要である。この高電圧電源はＸ線高電圧装置と呼ばれ、商用の単相または三相電源あるいはバッテリィを電源とし、これを直流高電圧に変換し、Ｘ線管のアノードとカソード間の電圧（以下、この電圧を管電圧と呼ぶ）を制御する機能と、フィラメント（カソード）を加熱し、これを制御してＸ線管に流れる電流（以下、これを管電流と呼ぶ）を制御する機能及び各種の撮影条件などを設定、表示する機能が必要である。前記Ｘ線高電圧装置は、Ｘ線管のアノードとカソード間に印加する直流高電圧を発生させる高電圧発生装置と、この直流高電圧の大きさ及び印加時間、さらに流れる電流など、Ｘ線を制御するためのＸ線制御装置からなる。
【０００３】
このＸ線高電圧装置には、高電圧の発生方法により種々の方式があるが、最近の医用Ｘ線高電圧装置は性能面だけでなく、設置面積の縮減、小型軽量化に対する要求が益々強まる一方である。なかでも高電圧変圧器が装置容積に占める割合は大きく、高電圧変圧器を小型化することが装置全体の小型化にとって特に有効である。そのために、前記Ｘ線高電圧装置には小型化及び性能面の点で格段に優れているインバータ式Ｘ線高電圧装置が普及し、現在では一般Ｘ線撮影装置から循環器Ｘ線撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置等のほとんどのＸ線画像診断装置に用いられている。
【０００４】
このインバータ式Ｘ線高電圧装置は、単相又は三相の商用電源電圧を整流して直流電圧に変換し（バッテリィによる直流電源の場合もある）、この直流電圧をインバータ回路により商用電源周波数よりも高い周波数の交流電圧に変換してこれを高電圧変圧器で昇圧し、ふたたび整流して直流の高電圧をＸ線管のアノードとカソード間に印加するものである。このようなインバータ式Ｘ線高電圧装置には、インバータ回路で管電圧を制御する方式により種々の方式があり、該管電圧の制御はインバータ回路の位相差や周波数あるいはパルス幅等を制御して行う。図８は上記インバータ式Ｘ線高電圧装置の主回路構成の一例で、直流電源電圧１を電力用半導体スイッチング素子、例えば絶縁型バイポーラトランジスタ２１，２２，２３，２４で構成されたフルブリッジ構成のインバータ回路２で高い周波数の交流電圧に変換し、この交流電圧を高電圧変圧器３で昇圧してこれを高電圧整流器４で直流の高電圧に変換しＸ線管５に印加する。前記高電圧変圧器３の一次巻線は、十分な電流容量を確保するために、第一の一次巻線３ａと第二の一次巻線３ｂの二つの一次巻線を並列にしてこれをインバータ回路２の出力に接続する構成をとっている。そして、前記高電圧変圧器３の二次巻線は、第一の二次巻線３ｃと第二の二次巻線３ｄの二組の二次巻線から成り、第一の二次巻線３ｃの出力電圧を第一の高電圧整流器４ａで第一の直流の高電圧Ｖａに変換してこれをＸ線管５のアノード５ａとアース間に印加し、前記第二の二次巻線３ｄの出力電圧を第二の高電圧整流器４ｂで第二の直流の高電圧Ｖｋに変換してこれをＸ線管５のカソード５ｂとアース間に印加し、前記第一の高電圧整流器４ａの直流出力端の負側と前記第二の高電圧整流器４ｂの直流出力端の正側とを直列接続して、この接続点をアースに接続する中性点接地方式を採用している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
医歯薬出版株式会社：医用放射線科学講座１３、放射線診断機器工学、８８頁の図２−１１９。
【０００６】
このような構成にすることによって、高電圧変圧器及び高電圧整流器の絶縁耐電圧の確保が容易となる。
【０００７】
この図８のインバータ式Ｘ線高電圧装置の管電圧の制御は、インバータ回路２の電力用半導体スイッチング素子２１〜２４の導通幅の可変により行い、実際の管電圧を検出し、これが目標値に一致するように、図示省略のインバータ制御回路で制御信号を生成して、この信号により前記スイッチング素子２１〜２４の導通幅を制御する。
このようなインバータ式Ｘ線高電圧装置を用いてインバータ回路の高周波化により高電圧変圧器の小型化を含む装置全体の小型化を図ってきたが、最近では螺旋スキャンＸ線ＣＴ装置のスキャンの高速化に対する要望が強くなり、この要望に対応するためにはスキャナに搭載するインバータ式Ｘ線高電圧装置のさらなる小型、軽量化が必須である。
【０００８】
これに対応するために、インバータ回路の動作周波数をさらに高くすることが考えられるが、高電圧変圧器の一次巻線と二次巻線間の絶縁耐電圧の確保の点から適宜の絶縁距離が必要となこと及び前記高電圧変圧器の鉄心の損失を含む各種損失が増加するので、これらに対する配慮などにより小型化の効果は薄れ、高周波化による高電圧変圧器の小型化には限界がある。
【０００９】
そこで、上記高周波化による高電圧変圧器の小型化の他に、インバータ回路の電流を低減してインバータ回路を小型にすると共に高電圧変圧器の巻数比を少なくして該高電圧変圧器を小型化することが考えられる。
インバータ回路の電流を低減できれば、インバータ回路を構成する電力用半導体スイッチング素子には電流容量の小さいものが適用でき、これに付随して該スイッチング素子を駆動する回路も小型にできる。また、高電圧変圧器の巻数比を小さくすることは，該高電圧変圧器が小型になるばかりでなく、この高電圧変圧器の漏れ磁束が一次巻線等に鎖交して発生する渦電流損の損失低減にも繋がるので電力変換効率が向上し、これによってインバータ回路の電流も低減し、そのスイッチング素子の電流容量低減にも効果がある。
さらに高電圧変圧器の漏れインダクタンスも低減でき、さらなる高周波化による高電圧変圧器の小型化も期待できる。
【００１０】
上記インバータ回路の電流低減と高電圧変圧器の巻数比低減は、前記インバータ回路の直流電源電圧（単相又は三相の商用電源電圧を整流して得られる直流電圧。バッテリィ電源の場合は該バッテリィ電圧）を高くすれば良い。前記直流電源電圧を高くする方法として、倍電圧整流回路を用いる方法や、特開平７−６５９８７号公報に開示されているパルス幅変調制御を用いたコンバータ回路方式のインバータ式Ｘ線高電圧装置がある。
【００１１】
【発明が解決しようとしている課題】
上記のように、中性点接地方式を採用すれば、Ｘ線管５のアノードとカソード間の電圧（管電圧）を１／２に分割してそれぞれアノードとアース間及びアースとカソード間に印加することができるので、高電圧変圧器及び高電圧整流器の絶縁耐電圧の確保が容易となる。すなわち、高電圧変圧器３の二次巻線と高電圧整流器４とをそれそれ二組の二次巻線３ｃと３ｄ及び二組の高電圧整流器４ａと４ｂとに分け、これらを組み合わせてアノードとアース間に印加する電圧Ｖａ及びアースとカソード間に印加する電圧Ｖｋを得る方式である。しかし、この中性点接地方式では、アノードとアース間に印加する電圧Ｖａ及びアースとカソード間に印加する電圧Ｖｋを得るための二組の回路のインピーダンス（高電圧変圧器３の第一の一次巻線３ａ及び第一の二次巻線３ｃによる第一の回路のインピーダンスと、高電圧変圧器３の第二の一次巻線３ｂ及び第二の二次巻線３ｄによる第二の回路のインピーダンス）との差によって、前記ＶａとＶｋに差が生じ、また前記二組のＶａとＶｋが印加される負荷のインピーダンス（Ｖａが印加されるＸ線管５のアノード５ａとアース間及びＶｂが印加されるアースとカソード間のインピーダンス）の差によっても前記ＶａとＶｋに差が生じる。これらＶａとＶｋの差はできれば無い方が望ましいが、以下に述べる理由により前記ＶａとＶｋの差（以下、これをアンバランス電圧と呼ぶ）を零にすることは困難なことである。
【００１２】
（１）高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧
図８に示した高電圧変圧器３は、高電圧側になる二次巻線３ｃ，３ｄと低電圧側になる一次巻線３ａ，３ｂとの間の電圧差が非常に大きい為に、それぞれの一次巻線３ａ，３ｂと二次巻線３ｃ，３ｄとの間に、所定の距離を設けると共に絶縁物を介在させなければならない。このため、発生した磁束の一部は上記一次巻線３ａ，３ｂと二次巻線３ｃ，３ｄとの間及び前記各巻線と鉄心３ｅとの間を通過して漏れ磁束が生じ易い。従って、一部の磁束は上記鉄心を通らず、見かけ上、第一の一次巻線３ａと二次巻線３ｃとで一つの変圧器を構成し（以下、このように形成される変圧器を第一の変圧器と呼ぶことにする）、第二の一次巻線３ｂと二次巻線３ｄとでもう一つの変圧器（以下、このように形成される変圧器を第二の変圧器と呼ぶことにする）を構成していると見なすことができる。このような構成の高電圧変圧器において、上記の漏れ磁束は漏れインダクタンスとして作用し、また高電圧変圧器は巻数比が非常に大きい（数百〜千数百）ため，二次巻線３ｃ，３ｄの巻線数は非常に多く、数十層にわたって巻かれることになる。そして、それら層間には浮遊静電容量が生じることになる。これらの漏れインダクタンス及び浮遊静電容量の寄生インピーダンスは、高電圧変圧器３の一次側から見た場合，等価的には、図９に示すように、漏れインダクタンス３ｆ，３ｇはそれぞれの一次巻線と直列に、浮遊静電容量３ｈ、３ｉはそれぞれの一次巻線と並列に接続された形となる（文献“医歯薬出版株式会社：医用放射線科学講座１３、放射線診断機器工学、８６頁の図２−１１６”に記載）。このような漏れインダクタンスと浮遊静電容量との寄生インピーダンスが存在する高電圧変圧器を中性点接地方式のＸ線高電圧装置に用いると、第一の変圧器（第一の一次巻線３ａと二次巻線３ｃとで形成される変圧器）と第二の変圧器（第二の一次巻線３ｂと二次巻線３ｄとで形成される変圧器）とのインピーダンスに差があると、図１０に示すように、第一の変圧器の一次側に流れる電流Ｉａ１（Ｘ線管５のアノード５ａ側の電流に対応）と第二の変圧器の一次側に流れる電流Ｉｂ１（Ｘ線管５のカソード５ｂ側の電流に対応）に流れる電流の位相に差が生じる。
【００１３】
これは、第一の変圧器の漏れインダクタンス３ｆと浮遊静電容量３ｈによる第一の共振電流の位相と、第二の変圧器の漏れインダクタンス３ｇと浮遊静電容量３ｉによる第二の共振電流の位相とのずれによるもので、前記漏れインダクタンス３ｆと３ｇ及び浮遊静電容量３ｈと３ｉを等しくすれば発生しない。しかし、これは第一の一次巻線３ａと第二の一次巻線３ｃ及び第一の二次巻線３ｂと第二の二次巻線３ｄとの間に製作上のばらつきによる一次・二次巻線間のキャップや一次・二次巻線径等の各種寸法に起因して生じるもので、これは避け難いものである。このように、第一の変圧器の一次側に流れる電流Ｉａ１と第二の変圧器の一次側に流れる電流Ｉｂ１との間に位相のずれが生じると、これらの電流によって発生した磁束によって誘起された第一及び第二の変圧器の二次巻線電圧を整流して得られるＸ線管５のアノード・アース間電圧Ｖａとカソード・アース間電圧Ｖｋとに差を生じることとなる。特に、インバータ回路の電流低減と高電圧変圧器の巻数比を低減して装置全体の小型化を図るために、インバータ回路の直流電源電圧を高くし、該インバータ回路の導通幅を制御して管電圧を制御する方式では、管電流の小さい軽負荷領域では前記導通幅を非常に小さくしなければならない。この場合、前記漏れインダクタンス３ｆと浮遊静電容量３ｈによる第一の共振周波数と前記漏れインダクタンス３ｇと浮遊静電容量３ｉによる第二の共振周波数は、インバータ２の動作周波数よりも一桁程度高いために、前記第一の共振周波数と第二の共振周波数にわずかな差があっても、これらの電流とインバータ２の出力電圧との積であるアノード・アース間に供給する電力とカソード・アース間に供給する電力、すなわちアノード・アース間電圧Ｖａとカソード・アース間電圧Ｖｋに大きな差が生じる。このアンバランス電圧は、従来のようにインバータ回路の直流電源電圧が高くない場合は小さく、それほど問題にならない。しかし、上記のようにインバータ回路の直流電源電圧を高くした場合は、インバータ回路のスイッチング素子の導通幅の可変範囲は従来よりも広くなり、該導通幅の狭い軽負荷においては無視できないものとなる。
【００１４】
（２）負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧
Ｘ線管を収納する容器の一部が金属で形成され、この金属部をアースに接続してなるメタルＸ線管を用いたインバータ式Ｘ線高電圧装置では，図１１に示すように、第一の高電圧整流器４ａにＸ線管５’のアノード５ａ’を接続すると共に他方の第二の高電圧整流器４ｋにＸ線管５｀のカソード５ｋ’を接続し、かつ前記第一の高電圧整流器４ａ及び第二の高電圧整流器４ｋの出力の直列接続部に前記容器の金属部５１を接続し、さらにこの接続部をアースに接続して通常のＸ線管と同様に前記第一及び第二の整流器４ａ，４ｋの出力電圧をＸ線管５’のアノード５ａ’とアース及びカソード５ｋ’とアース間に印加してＸ線を発生させる。
【００１５】
このようなメタルＸ線管を用いた場合、図１１において、高電圧変圧器３の第一の二次巻線３ｃの出力電圧は、第一の高電圧整流器４ａで整流されて、電流Ｉｔが、第一の高電圧整流器４ａ→Ｘ線管５’のアノード５ａ’→カソード５ｋ’→第二の高電圧整流器４ｋの回路で流れる。この時、上記Ｘ線管５’のカソード５ｋ’から発生する熱電子の一部は、容器の金属部５１を介してアースに流れ込み、電流Ｉｃが第二の高電圧整流器４ｋ→Ｘ線管５’の金属部５１→カソード５ｋ’→第二の高電圧整流器４ｋの回路で流れる。すなわち、上記第一の二次巻線３ｃは第一の高電圧整流器４ａを介して電流Ｉｔを供給し、第二の二次巻線３ｄは第二の高電圧整流器４ｋを介してＩｔとＩｃとを供給することになる。このことから、上記変圧器５’において、第二の二次巻線３ｄに流れる電流は、第一の二次巻線３ｃに流れる電流よりもＩｃだけ大きくなる。ここで前述のように、高電圧変圧器３は，第一の一次巻線３ａ及び二次巻線３ｃから成る第一の変圧器と、第二の一次巻線３ｂ及び二次巻線３ｄから成る第二の変圧器とに分けて考えられるから、第二の一次巻線３ｂに流れる電流Ｉｋは、第一の一次巻線３ａを流れる電流Ｉａよりも大きくなる。つまり、インバータ回路２の出力側から見ると、Ｘ線管５’に電力を供給する回路のうちカソード５ｋ’の回路はアノード５ａの回路よりも負荷インピーダンスが低いと見なすことができる。そして通常のメタルＸ線管の場合、撮影条件にもよるが、８％〜１３％程度カソード側のインピーダンスが低くなり、これによって図１２に示すように、アノード・アース間電圧Ｖａ’とカソード・アース間電圧Ｖｋ’に差が生じる。このような負荷インピーダンスの差によって生じるアンバランス電圧は、管電流Ｉｔが大きいほど大きくなる。
この負荷インピーダンスの差によって生じるアンバランス電圧に上記高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧が加われば、さらにＸ線管のアノード・アース間電圧Ｖａとカソード・アース間電圧Ｖｋの差が大きくなる。
【００１６】
以上のように、中性点接地方式においては、Ｘ線管のアノード・アース間電圧ＶＡとカソード・アース間電圧Ｖｋに高電圧変圧器のインピーダンスと負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧が発生する。通常は、前記ＶａとＶｋをＸ線管のアノード・カソード間電圧（管電圧）の半分と見積ると、例えば、最大管電圧が１５０ｋＶのＸ線装置では，高電圧変圧器の二次巻線の耐圧や、Ｘ線管のアノード及びカソードの対アース電圧は、それぞれそ１／２の７５ｋＶに見積れば良いことになる。しかし、上記のようなアンバランス電圧が生じた場合，それが大きくなるとアノード・アース間、あるいはカソード・アース間に定格以上の電圧が印加されることになるので、その分だけ、Ｘ線管はもとより高電圧変圧器や高電圧整流器及びこれらに付属する高電圧部品の耐電圧を高くしなければならないので、装置の大型化を招き、上記小型化の大きな障害となる。特に、スキャナにＸ線高電圧装置を搭載して高速スキャン及びシステムのユニット数の低減を図るＸ線ＣＴ装置にとっては大きな障害となる。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、中性点接地方式のＸ線発生装置において、Ｘ線管のアノード・アース間とカソード・アース間に印加する電圧を発生するための回路インピーダンス及び負荷のインピーダンスに差があっても前記Ｘ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧とをほぼ等しくできるＸ線発生装置及びこれをＸ線ＣＴ装置のスキャナに搭載して高速スキャンを図ることが可能な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】
上記中性点接地方式では、Ｘ線管のアノードとアース間に印加する電圧を得るための回路のインピーダンスと、前記Ｘ線管のアースとカソード間に印加する電圧を得るための回路のインピーダンス（図８に示す高電圧変圧器３の第一の一次巻線３ａ及び第一の二次巻線３ｃによる第一の回路のインピーダンスと、高電圧変圧器３の第二の一次巻線３ｂ及び第二の二次巻線３ｄによる第二の回路のインピーダンス）との差によって、前記Ｘ線管のアノード・アース間電圧とアース・カソード間電圧に差が生じる。この差は、前記第一の回路と第二の回路に流れるコモンモード電流によって発生するもので、このコモンモード電流を除去できれば、Ｘ線管のアノード・アース間電圧とアース・カソード間電圧を均等にすることができる。また、負荷として金属容器に収納されたメタルＸ線管を用い、このＸ線管の金属部の接地によって、Ｘ線管のアース・カソード間のインピーダンスがアノード・アース間のインピーダンスよりも小さくなるので、これらのインピーダンスの差、すなわち負荷のインピーダンスの差によって、前記Ｘ線管のアノード・アース間電圧とアース・カソード間電圧に差がじる。そこで、インピーダンスの小さいアース・カソード間に流れる電流を大きくしてアース・カソード間電圧を高くすれば良い。このアース・カソード間に流れる電流は、アノード・アース間に流れる電流と成分が同じでこの電流よりも小さい電流を分流して、この分流した電流を電流加算手段で上記アース・カソード間に流れる電流に加算すれば良い。
そして、上記コモンモード電流を除去し、電流加算手段でアース・カソード間に流れる電流を増やすことにより、負荷となるＸ線管に金属容器のＸ線管（メタルＸ線管）を用いた場合においても、回路インピーダンスの差及び負荷インピーダンスの差によって発生するアノード・アース間電圧とアース・カソード間電圧の差（アンバランス電圧）を問題ない程度まで小さくすることができる。以下、上記解決手段について述べる。
【００１８】
先ず、回路インピーダンスの差によるアンバランス電圧の除去、すなわちコモンモード電流の除去は以下の手段によって達成される。
（１）少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流と前記第二の一次巻線に流れる電流とに含まれるコモンモード電流を除去するコモンモード電流除去手段を設ける。
【００１９】
（２）前記（１）のコモンモード電流除去手段は、前記第一の一次巻線に流れる電流の向きと前記第二の一次巻線に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の一次巻線と第二の一次巻線とを貫通させてなる。
【００２０】
（３）前記（１）のコモンモード電流除去手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを接続する第一の導体に流れる電流の向きと、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを接続する第二の導体に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の導体と第二の導体とを貫通させてなる。
【００２１】
（４）前記（２），（３）の第一のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアである。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【００２２】
（５）前記（１）乃至（４）の交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなる。このインバータの動作周波数を高くすれば、高電圧変圧器が小型化になるので、装置全体の小型、軽量化が可能となる。
【００２３】
次に、負荷インピーダンスの差によるアンバランス電圧の除去、すなわち電流加算手段は以下の手段によって達成される。
（６）少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流よりも小さい電流を該第一の一次巻線に流れる電流より分流し、この分流した電流を前記第二の一次巻線に流れる電流に加算する電流加算手段を設ける。
【００２４】
（７）前記（６）の電流加算手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを第一の導体に接続し、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを第三の導体に接続して、前記第一の導体に流れる電流と前記第三の導体に流れる電流の方向が同じで、かつ前記第三の導体に流れる電流が前記第一の導体に流れる電流よりも小さくなるように前記第一の導体と第三の導体を透磁率の大きい磁性材料の第二のコアに貫通させてなる。
【００２５】
（８）前記（７）の第二のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアである。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【００２６】
（９）前記（７），（８）の第二のコアは、任意の回数巻かれたコイルを備え、このコイルに前記第三の導体を接続してなる。
【００２７】
（１０）前記（６），（７）の交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなる。
【００２８】
（１１）前記（６）のＸ線管は、金属容器に収納され、該金属容器を接地してなる。
さらに、回路インピーダンスの差によるアンバランス電圧と負荷インピーダンスの差によるアンバランス電圧との両方のアンバランス電圧を低減できれば、それぞれ単独で用いる場合よりもその低減効果は増大する。すなわち、コモンモード電流除去手段と電流加算手段とを併用する以下の手段によって達成される。
【００２９】
（１２）少なくとも第一の一次巻線及び第二の一次巻線の二つの一次巻線を有し、これらの一次巻線を並列に接続してこれを交流電源に接続し、前記一次巻線に対応して巻かれた少なくとも第一の二次巻線及び第二の二次巻線の二つの二次巻線を有して前記交流電源の電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の前記第一及び第二の二次巻線にそれぞれ接続されその出力を直流に変換する少なくとも第一の高電圧整流回路及び第二の高電圧整流回路の二つの高電圧整流回路と、前記第一の高電圧整流回路の直流出力の負端子と前記第二の高電圧整流回路の直流出力の正端子とを接続してこれを接地すると共に前記第一の高電圧整流回路の直流出力の正端子にアノード側が接続されると共に前記第二の高電圧整流回路の直流出力の負端子がカソード側に接続されてＸ線を放射するＸ線管とを備えてなるＸ線発生装置において、前記第一の一次巻線に流れる電流と前記第二の一次巻線に流れる電流とに含まれるコモンモード電流を除去するコモンモード電流除去手段と、前記第一の一次巻線に流れる電流よりも小さい電流を該第一の一次巻線に流れる電流より分流し、この分流した電流を前記第二の一次巻線に流れる電流に加算する電流加算手段とを設ける。
【００３０】
（１３）前記（１２）のコモンモード電流除去手段は、前記第一の一次巻線に流れる電流の向きと前記第二の一次巻線に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の一次巻線と第二の一次巻線とを貫通させてなる。
【００３１】
（１４）前記（１２）のコモンモード電流除去手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを接続する第一の導体に流れる電流の向きと、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを接続する第二の導体に流れる電流の向きとが逆になるように透磁率の大きい磁性材料の第一のコアに前記第一の導体と第二の導体とを貫通させてなる。
【００３２】
（１５）前記（１３），（１４）の第一のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアである。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【００３３】
（１６）前記（１２），（１４）の交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなる。
【００３４】
（１７）前記（１２）の電流加算手段は、前記交流電源の一端と前記第一の一次巻線とを第一の導体に接続し、前記交流電源の他端と前記第二の一次巻線とを第三の導体に接続して、前記第一の導体に流れる電流と前記第三の導体に流れる電流の方向が同じで、かつ前記第三の導体に流れる電流が前記第一の導体に流れる電流よりも小さくなるように前記第一の導体と第三の導体を透磁率の大きい磁性材料の第二のコアに貫通させてなる。
【００３５】
（１８）前記（１７）の第二のコアは、ＡＬ値が高く、前記高電圧変圧器の漏れインダクタンスと同等以上のインダクタンスが得られるコアである。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２である。
【００３６】
（１９）前記（１７），（１８）の第二のコアは、任意の回数巻かれたコイルを備え、このコイルに前記第三の導体を接続してなる。
【００３７】
（２０）前記（１２）の交流電源は、直流電源からの直流を受電して高周波の交流に変換するインバータを有してなる。
【００３８】
（２１）前記（１２）Ｘ線管は、金属容器に収納され、該金属容器を接地してなる。
【００３９】
さらに、
（２２）Ｘ線管及びＸ線高電圧装置を含むＸ線発生装置と、前記Ｘ線管に対向して置かれたＸ線検出器と、これらＸ線源及びＸ線検出器を保持し、被検体の周りを回転駆動される回転円板と、前記Ｘ線検出器で検出されたＸ線の強度に基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線発生装置として上記（５），（１１），（１６），（２０），（２１）のＸ線発生装置を用いる。
【００４０】
このように、インバータを用いて商用周波数よりも高い周波数の交流電源とすれば、Ｘ線発生装置は小型、軽量化され、これをＸ線ＣＴ装置のスキャナに搭載することにより高速スキャンのＸ線ＣＴ装置が可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（１）Ｘ線発生装置
本発明によるＸ線発生装置装置は、中性点接地方式の全てのＸ線発生装置に適用できるが、ここではインバータ式Ｘ線高電圧装置をＸ線発生装置に用いた例を取り上げ、説明する。
【００４２】
１）高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧の除去　図１は高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の第１の実施例を示す全体構成のブロック図である。
【００４３】
このＸ線高電圧装置は、直流電圧をインバータ回路を用いて高周波の交流電圧に変換し、その出力電圧を高電圧変圧器で昇圧し、この電圧を整流してＸ線管に印加してＸ線を放射するもので、図に示すように、直流電源１と、電力用半導体スイッチング素子である絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＩＧＢＴ２１〜２４から構成されるフルブリッジ型のインバータ回路２と、高電圧変圧器３と、高電圧整流器４と、Ｘ線管５等を備えて構成される。
【００４４】
次に、上記構成要素の機能についてそれぞれ簡単に説明する。上記直流電源１は、直流電圧を供給する手段であり、この部分には、例えばバッテリを用いてもよいし、あるいは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流の商用電源の電圧を整流すると共にコンデンサ等の平滑素子で平滑することによって直流電圧を得る手段、例えばダイオードやサイリスタによる整流回路、もしくはＩＧＢＴを適用した昇圧機能を持つ特開平７−６５９８７号公報に開示されているパルス幅変調制御を用いたコンバータ回路でも良い。この場合、前記特開平７−６５９８７号公報に開示されているパルス幅変調制御を用いたコンバータ回路を用いれば、インバータ回路の直流電源電圧を高くすることができるだけでなく、商用交流電源の相電圧と相電流の位相を一致させて力率をほぼ１にすることができ、上記ダイオードやサイリスタによる整流回路を用いるコンバータ回路方式よりも無効電流が大幅に低減されて電源設備容量の低減も可能になるというメリットがある。
インバータ２は、上記直流電源１から出力された直流電圧を受電して高周波の交流電圧に変換すると共にＸ線管５に印加する電圧（以下管電圧）を制御するものである。
【００４５】
高電圧変圧器３は、上記インバータ２の交流出力電圧を昇圧するもので、その一次巻線がインバータ２の出力側に接続されている。ここで、一次巻線は十分な電流容量を確保すると共に高周波で大電力を供給するために、第一の一次巻線３１ａと第二の一次巻線３１ｋの二組の一次巻線を並列に接続し、前記第一、第二の一次巻線３１ａ，３１ｋがＵ−Ｕ型のカットコアの二脚に巻かれている。一方、二次巻線は、上記各脚の一次巻線３１ａ，　３１ｋに対応して巻かれ、その一方がアース電位に対してアノード側の管電圧を発生する第一の二次巻線３２ａと、他方がアース電位に対してカソード側の管電圧を発生する第二の二次巻線３２ｋとを有する。図２は、図１における変圧器の構造（一部断面）を示す図である。
【００４６】
側面視で口の字形の鉄心（Ｕ−Ｕコア）３３の一方の脚３４ａには、第一の一次巻線３１ａと第一の二次巻線３２ａとが巻かれており、他方の脚３４ｋには、第二の一次巻線３１ｋと第二の二次巻線３２ｋとが巻かれている。そして、Ｘ線高電圧装置に使用される高電圧変圧器３は、高電圧側になる二次巻線と低電圧側になる一次巻線との間の電圧差が非常に大きくなる為に、それぞれの一次巻線３１ａ，３１ｋと二次巻線３２ａ，３２ｋとの間に、所定の距離を設けると共に絶縁物（図示省略）を介在させなければならない。このことから、磁束の一部が上記一次巻線３１ａ，３１ｋと二次巻線３２ａ，３２ｋとの間を通過し、又は各巻線と鉄心３３との間を通過して漏れ磁束が生じ易いという特徴がある。この漏れ磁束は、漏れインダクタンス３５ａ，３５ｋとして作用し、これらは等価的にそれぞれの一次巻線３１ａ，３１ｋと直列に接続されることになる。また、高電圧変圧器は巻数比が非常に大きい（数百〜千数百）為、二次巻線３２ａ，３２ｋの巻数は非常に多く、数十層にわたって巻かれる。したがって、それらの層間には浮遊静電容量３６ａ，３６ｋが生じることになり、これらは一次側から見た場合、等価的には二次巻線の出力と並列に接続されることになる。このように、発生した磁束の一部は鉄心を通らず、見かけ上、第一の一次巻線３１ａと二次巻線３２ａとで一つの変圧器を構成し、第二の一次巻線３１ｋと二次巻線３２ｋとでもう一つの変圧器を構成していると見なすことができる。高電圧整流器４は、高電圧変圧器３からの高周波の交流高電圧を受電して直流に変換するものであり、上記第一の二次巻線からの出力電圧を受電する第一の高電圧整流器４ａ、上記第二の二次巻線からの出力電圧を受電する第二の高電圧整流器４ｋから成る。第一の高電圧整流器４ａは、アースに対してＸ線管のアノード側に電圧を印加し、第二の高電圧整流器４ｋはアースに対して同じくカソード側に電圧を印加するようになっている。Ｘ線管５は、上記高電圧整流器４からの直流高電圧が印加されてＸ線を放射するもので、熱電子を発生するカソード５ｋと、このカソード５ｋからの熱電子が衝突することによってＸ線を発生するアノード５ａとを有してなり、上記アノード５ａは第一の高電圧整流器４ａの出力側に接続され、他方カソード５ｋは第二の高電圧整流器４ｋの出力側に接続される。６は、高電圧変圧器３のインビーダンスの差によるアンバランス電圧をなくするためのコモンモード電流除去手段としての第一のコアである。
【００４７】
次に、このように構成されたインバータ式Ｘ線高電圧装置の動作について説明する。
先ず、図１において、直流電源１の直流電圧は、インバータ２により交流電圧に変換される。次に、上記インバータ２から出力される交流電圧は、第一の漏れインダクタンス３５ａと第一の浮遊静電容量３６ａとからなる第一の共振回路に印加されて共振電流Ｉａが流れる。
【００４８】
そして、この共振電流Ｉａによって第一の二次巻線３２ａから交流電圧が出力され、その後第一の整流器４ａによって直流に変換されて、負荷であるＸ線管５のアノード５ａ側からカソード５ｋ側に流れる電流Ｉｘを供給する。
これと同時に、上記インバータ２から出力される交流電圧は、第二の漏れインダクタンス３５ｋと第二の浮遊静電容量３６ｋとからなる第二の共振回路に印加されて共振電流Ｉｋが流れる。そして、この共振電流Ｉｋによって第二の二次巻線３２ｋから交流電圧が出力され、その後第二の整流器４ｋによって直流に変換されて、負荷であるＸ線管５のアノード５ａ側からカソード５ｋ側に流れる電流Ｉｘを供給する。
【００４９】
ここで、共通の電圧源であるインバータ２の出力から見た第一の漏れインダクタンス３５ａのインダクタンスをＬａ、第二の漏れインダクタンス３５ｋのインダクタンスをＬｋとし、また第一の浮遊静電容量３６ａの静電容量をＣａ、第二の浮遊静電容量３６ｋの静電容量をＣｋとする。さらに、Ｘ線管５のアノード側の負荷抵抗をＲａ、カソード側の負荷抵抗をＲｋとし（通常はＲａ　＝Ｒｋ）、電圧源であるインバータ２の出力電圧の角周波数をωとすると、電圧源に対する電流Ｉａ，Ｉｋの位相は、
Ｉａの位相　：−ｔａｎ−１［｛ω・Ｌａ　−　（ω・Ｃａ）−１｝／Ｒａ］　−−−−−−　（１）
Ｉｋの位相　：−ｔａｎ−１［｛ω・Ｌｋ−　（ω・Ｃｋ）−１｝／Ｒｋ］　　−−−−−−　（２）
で表せる。従って、第一の一次巻線３１ａと第二の一次巻線３１ｋ、第一の二次巻線３２ａと第二の二次巻線３２ｋとの間に製作上のばらつきが生じると、図１０に示したように（ＩａはＩａ１に、ＩｋはＩｂ１に対応）、第一の共振電流Ｉａの位相と第二の共振電流Ｉｋの位相とがずれてしまうことになる。そして、この位相のずれは、インバータ２のスイッチング素子２１〜２４の導通幅が小さい撮影条件、すなわち管電圧が大きく、管電流が小さい軽負荷条件の際には、共振電流波形に微小の差があっても、二次巻線の出力電圧に大きな影響を与える為に、アノード側の管電圧とカソード側の管電圧との間に大きなアンバランス電圧をもたらす。このようなアンバランス電圧が生じた場合、それが大きくなるとアノード・アース間、あるいはカソード・アース間に定格以上の電圧が印加されることになるので、その分だけ、Ｘ線管はもとより高電圧変圧器や高電圧整流器及びこれらに付属する高電圧部品の耐電圧を高くしなければならないので、装置の大型化を招き、上記小型化の大きな障害となる。そこで、上記のようなアンバランス電圧をなくする手段として設けたのがコモンモード電流除去手段としての第一のコア６である。
【００５０】
以下、この動作について詳述する。
前記図１０（ａ）に示した電流Ｉｃは、ＩａとＩｋに共通に含まれるコモンモード電流である。
このコモンモード電流Ｉｃを前記ＩａとＩｋから除去できれば、該ＩａとＩｋの位相を一致させることができ、アンバランス電圧をなくすることができる。
【００５１】
本発明の第一の実施例は、このような考え方に基づいてなされたもので、コモンモード電流除去手段としての第一のコア６には、透磁率の非常に高い磁性素材からなるトロイダルコア（ＡＬ値が高く、漏れインダクタンス３５ａ，３５ｋと同等以上のインダクタンスが得られるコア。ただし、ＡＬ値とは、コア固有の値で、そのコアに導体をＮターン巻いた時に得られるインダクタンスの値を１ターン当たりに正規化した値で、単位はμＨ／Ｎ２で、以下、ＡＬ値と呼ぶ）を使用する。
【００５２】
この第一のコア６による方法では、第一の共振電流Ｉａが流れる第一の一次巻線３１ａとインバータ２の出力端とを接続する第一の接続導体３７ａと、第二の共振電流Ｉｋが流れる第二の一次巻線３１ｋとインバータ２の出力端とを接続する第二の接続導体３７ｂとを、前記ＩａとＩｋの電流の向きが互いに反対になるようにして、第一のコア６にコモンモードで貫通させる。この方法によれば、二つの共振電流Ｉａ，Ｉｋの向きが互いに反対であるために、コモンモード電流除去手段（トロイダルコア）６に生じる磁束の向きが逆となり、この場合、二つの共振電流波形が全く同じであれば、コア６内では、全く磁束が発生しない状態となる。しかし、一旦二つの共振電流波形に差が生じれば、コア６内に磁束が発生するが、本発明に用いるコア６は非常にＡＬ値の高いものを用いているので、前記二つの共振電流波形の差分に対しては非常に大きなインピーダンスとして働くこととなる。すなわち、コモンモード電流Ｉｃは流れなくなり、結果として二つの共振電流Ｉａ，Ｉｋを同じにすることができる。以上のように、同じ電圧源としてのインバータ２に接続された二つの共振電流Ｉａ，Ｉｋを同じにできるので、第一の二次巻線３２ａと第二の二次巻線３２ｋに供給される電力（電圧×電流）を等しくすることができる。従って、アノード側、カソード側の管電圧の差（アンバランス電圧）をなくすることが可能となる。
【００５３】
図３は高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の第２の実施例を示す全体構成のブロック図である。
【００５４】
この第２の実施例は、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４を図１の実施例よりも多く分割したもので、高電圧変圧器３の第一の二次巻線３２ａを３２ａ１と３２ａ２に、第二の二次巻線３２ｋを３２ｋ１と３２ｋ２に、そして高電圧整流器４の第一の高電圧整流器４ａを４ａ１と４ａ２に、第二の高電圧整流器４ｋを４ｋ１と４ｋ２に分割する。このように分割した高電圧変圧器３の第一の二次巻線３２ａ１の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ａ１で直流に変換し、前記第一の二次巻線３２ａ２の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ａ２で直流に変換して、前記第一の高電圧整流器４ａ１の直流出力電圧と前記第一の高電圧整流器４ａ２の直流出力電圧とを加算した電圧をＸ線管５のアノード５ａとアース間に印加する。一方、Ｘ線管５のアースとカソード５ｋ間には、高電圧変圧器３の第二の二次巻線３２ｋ１の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ｋ１で直流に変換した電圧と、前記第二の二次巻線３２ｋ２の出力電圧を前記第二の高電圧整流器４ｋ２で直流に変換した電圧とを加算した電圧を印加する。
【００５５】
コモンモード電流除去手段のトロイダルコア６を含むその他は図１の第１の実施例と同様であるので省略する。
【００５６】
上記図３のように構成することによって、高電圧変圧器３のインビーダンスの差によるアンバランス電圧をなくすることができるほかに、高電圧変圧器の各二次巻線の層間の静電容量が小さくなり、さらにこれらは直列に接続されるので、一次側に換算した等価浮遊静電容量は小さく、管電流が小さい軽負荷時に前記等価浮遊静電容量に流れる無効電流が低減されて装置全体の効率が向上するという効果がある。その他、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４は分割されるので、それぞれ分割された二次巻線及び高電圧整流器の耐電圧は低くできるので、さらなる小型化が可能になる。特に、高電圧整流器４の分割整流器４ａ１，４ａ２，４ｋ１，４ｋ２はモールド実装が可能となるので、一層の小型化が期待できる。なお、上記図３の実施例では、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４の分割数を４としたが、本発明はこれに限定するものではなく、高電圧変圧器の浮遊静電容量による無効電流の低減及び装置の小型化と実装の点との兼ね合いから分割数は４以上でも良い。また、上記実施例においては、第一の接続体３７ａと第二の接続導体３７ｂをトロイダルコア６に貫通させるのみとしたが、さらに結合を強めるためには、二つの共振電流Ｉａ，Ｉｋが流れる接続導体を同じターン数だけコアに巻いても良い。
【００５７】
２）高電圧変圧器のインビーダンス及び負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧の除去
図４は高電圧変圧器のインビーダンス及び負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の第３の実施例を示す全体構成のブロック図である。この第３の実施例は、図１に示す第１の実施例のインバータ式Ｘ線高電圧装置の負荷となるＸ線管にメタルＸ線管を用い、かつインバータ２と高電圧変圧器３の一次巻線間に電流加算手段としての第二のコア７を設けて、上記コモンモード電流除去手段としての第一のコア６による高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧の除去に加えて、前記メタルＸ線管のアノード・アース間の管電圧と、カソード・アース間の管電圧との均衡化を図る方法に関するものである。
【００５８】
図４において、第一の高電圧整流器４ａにＸ線管５’のアノード５ａ’を接続すると共に他方の第二の高電圧整流器４ｋにＸ線管５’のカソード５ｋ’を接続し、かつ前記第一の高電圧整流器４ａと第二の高電圧整流器４ｋの直列接続部に前記Ｘ線管容器の金属部５１を接続し、さらにこの接続部をアースに接続して通常のＸ線管と同様に前記第一及び第二の整流器４ａ，４ｋの出力電圧をＸ線管５’のアノード５ａ’とアース間及びカソード５ｋ’とアース間に印加してＸ線を発生させる。
【００５９】
このようなメタルＸ線管を用いた場合、高電圧変圧器３の第一の二次巻線３２ａの出力電圧は、第一の高電圧整流器４ａで整流されて電流Ｉｔが、第一の高電圧整流器４ａ→Ｘ線管５’のアノード５ａ’→カソード５ｋ’→第二の高電圧整流器４ｋの径路で流れる。この時、上記Ｘ線管５’のカソード５ｋ’から発生する熱電子の一部は、容器の金属部５１を介してアースに流れ込み，電流Ｉｃが第二の高電圧整流器４ｋ→Ｘ線管５’の金属部５１→カソード５ｋ’→第二の高電圧整流器４ｋの径路で流れる。すなわち、上記第一の二次巻線３２ａは第一の高電圧整流器４ａを介して電流Ｉｔを供給し、第二の二次巻線３２ｋは第二の高電圧整流器４ｋを介してＩｔとＩｃとを供給することになる。このことから、高電圧変圧器３において、第二の二次巻線３２ｋに流れる電流は、第一の二次巻線３２ａに流れる電流よりもＩｃだけ大きくなる。ここで前述のように、高電圧変圧器３は、第一の一次巻線３１ａ及び二次巻線３２ａから成る第一の変圧器と、第二の一次巻線３１ｋ及び二次巻線３２ｋから成る第二の変圧器とに分けて考えられるから、第二の一次巻線３１ｋに流れる電流Ｉｋは、第一の一次巻線３１ａを流れる電流Ｉａよりも大きくなる。つまり、インバータ回路２の出力側から見ると、Ｘ線管５’に電力を供給する回路のうちカソード５ｋ’の回路はアノード５ａ’の回路よりも負荷インピーダンスが低いと見なすことができる。そして通常のメタルＸ線管の場合、撮影条件にもよるが、８％〜１３％程度カソード側のインピーダンスが低くなり、これによって図１２に示したように、アノード・アース間電圧Ｖａ’とカソード・アース間電圧Ｖｋ’に差が生じる。このような負荷インピーダンスの差によって生じるアンバランス電圧は、管電流Ｉｔが大きいほど大きくなる。
この負荷インピーダンスの差によって生じるアンバランス電圧に上記高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧が加われば、さらにＸ線管のアノード・アース間電圧Ｖａ’とカソード・アース間電圧Ｖｋ’の差が大きくなる。
【００６０】
このような理由によって発生するアンバランス電圧をなくするためには、第二の一次巻線３１ｋに第一の一次巻線３１ａよりも多くの電流を流すようにすれば良い。そのためには、負荷インピーダンスの低いカソード側の二次巻線３２ｋにより多くの出力電圧を発生させる必要があるので、その具体的手段として第１の実施例で用いたトロイダルコア６に加えて、このコア６と同じくＡＬ値の高い電流加算用の第二のコア７をインバータ２の出力と高電圧変圧器３の間に設ける。
【００６１】
このコア７を第一の共振電流Ｉａが流れる第一の一次巻線３１ａとインバータ２の出力端とを接続する第一の接続導体３７ａに貫通させると共に、前記Ｉａの１／１０の電流に相当する分の電流Ｉｂを前記電流Ｉａと逆方向になるように第二の一次巻線とインバータ２の出力とを接続する接続導体３７ｃに貫通させる。具体的例として、前記第二の一次巻線３１ｋを通過した後の電流径路から迂回させた接続導体３７ｃを前記コア７に１０ターン巻く。この構成により、前記第１の実施例で述べたように、図４のＩａとＩｋは等しく保たれると同時に、コア７内でも磁束が零（または，アンペア・ターンが一定）に保たれるように作用するので、
2004103345.tif 000003
となり、第二の一次巻線３１ｋの電流値Ｉｂ２を第一の一次巻線３１ａの電流Ｉａよりも１０％増加させることが可能となる。このように、インピーダンスの低い第二の共振回路の電流値を増加させることにより、図５のようにアノード側、カソード側の管電圧の均等化を図ることが可能となる。なお、上記第３の実施例においては、電流加算用コア７の巻数比は１：１０としたが、これに限らず、Ｘ線管の特性に合わせて任意の巻数比を選択すれば良い。また，高電圧変圧器３の製作後のインピーダンスのバラツキに合わせて、アノード側とカソード側の管電圧が均等化するよう、適当な巻数比を選ぶようにしてもよい。上記の適当な巻数比を選択できるようにするためには、第二のコアの数箇所に端子を設けて巻数を調整できるようにすれば良い。
【００６２】
さらに、上記実施例は、コモンモード電流除去手段としての第一のコア６及び電流加算用としての第二のコア７にトロイダルコアを適用した例であるが、本発明はこれに限らず十分なＡＬ　値が得られる限り他の種類のコアを用いても構わない。
図６は高電圧変圧器のインビーダンス及び負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の第４の実施例を示す全体構成のブロック図である。
【００６３】
この第４の実施例は、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４を図３の実施例よりも多く分割したもので、高電圧変圧器３の第一の二次巻線３２ａを３２ａ１と３２ａ２に、第二の二次巻線３２ｋを３２ｋ１と３２ｋ２に、そして高電圧整流器４の第一の高電圧整流器４ａを４ａ１と４ａ２に、第二の高電圧整流器４ｋを４ｋ１と４ｋ２に分割する。このように分割した高電圧変圧器３の第一の二次巻線３２ａ１の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ａ１で直流に変換し、前記第一の二次巻線３２ａ２の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ａ２で直流に変換して、前記第一の高電圧整流器４ａ１の直流出力電圧と前記第一の高電圧整流器４ａ２の直流出力電圧とを加算した電圧をＸ線管５’のアノード５ａ’とアース間に印加する。一方、Ｘ線管５’のアースとカソード５ｋ’間には、高電圧変圧器３の第二の二次巻線３２ｋ１の出力電圧を前記第一の高電圧整流器４ｋ１で直流に変換した電圧と、前記第二の二次巻線３２ｋ２の出力電圧を前記第二の高電圧整流器４ａ２で直流に変換した電圧とを加算した電圧を印加する。
コモンモード電流除去手段としての第一のトロイダルコア６及び電流加算手段としての第二のトロイダルコア７を含むその他は図４の第３の実施例と同様であるので省略する。
【００６４】
上記図６のように構成することによって、高電圧変圧器３のインビーダンスの差及び負荷としてのＸ線管５’のアノード・カソード間とカソード・アノード間のインピーダンスの差によるアンバランス電圧をなくすることができるほかに、高電圧変圧器の各二次巻線の層間の静電容量が小さくなり、さらにこれらは直列に接続されるので、一次側に換算した等価浮遊静電容量は小さく、管電流が小さい軽負荷時に前記等価浮遊静電容量に流れる無効電流が低減されて装置全体の効率が向上するという効果がある。その他、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４は分割されるので、それぞれ分割された二次巻線及び高電圧整流器の耐電圧は低くできるので、さらなる小型化が可能になる。特に、高電圧整流器４の分割整流器４ａ１，４ａ２，４ｋ１，４ｋ２はモールド実装が可能となるので、一層の小型化が期待できる。なお、上記図６の実施例では、高電圧変圧器３の二次巻線及び高電圧整流器４の分割数を４としたが、本発明はこれに限定するものではなく、高電圧変圧器の浮遊静電容量による無効電流の低減及び装置の小型化と実装の点との兼ね合いから分割数は４以上でも良い。
【００６５】
また、上記図６の実施例においては、電流加算用コア７の巻数比は１：１０としたが、これに限らず、Ｘ線管の特性に合わせて任意の巻数比を選択すれば良い。さらに，高電圧変圧器３の製作後のインピーダンスのバラツキに合わせて、アノード側とカソード側の管電圧が均等化するよう、適当な巻数比を選ぶようにしてもよい。上記の適当な巻数比を選択できるようにするためには、図４の実施例と同様、第二のコアの数箇所に端子を設けて巻数を調整できるようにすれば良い。
【００６６】
さらにまた、上記図６の実施例においては、コモン電流除去手段としての第一のコア６及び電流加算用としての第二のコア７にトロイダルコアを適用したが、本発明はこれに限らず十分なＡＬ値が得られる限り他の種類のコアを用いても構わない。
【００６７】
さらにまた、上記図６の実施例においては、第一の接続体３７ａと第二の接続導体３７ｂをトロイダルコア６に、第一の接続体３７ａと第三の接続導体３７ｃをトロイダルコア７に貫通させるのみとしたが、さらに結合を強めるためには、二つの共振電流Ｉａ，Ｉｋが流れる接続導体を同じターン数だけコアに巻いても良い。
【００６８】
以上、上記第１乃至第４の実施例に示したように、インバータの出力側と高電圧変圧器の一次巻線間にコモンモード電流除去手段及び電流加算手段を設けることによって、高電圧変圧器のインピーダンスと負荷インピーダンスの差によって生じるＸ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧の差を小さくすることができる。これによって、Ｘ線管はもとより高電圧変圧器や高電圧整流器及びこれらに付属する高電圧部品の耐電圧を必要最小限まで低くすることができ、Ｘ線高電圧装置のさらなる小型、軽量化が可能となる。
【００６９】
なお、上記の実施例は、インバータ式Ｘ線高電圧装置とＸ線管を組み合わせたＸ線発生装置の例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、Ｘ線高電圧装置は中性点接地方式のものであればいかなるものでも良い。
また、回路インピーダンスの差によるアンバランス電圧と負荷インピーダンスの差によるアンバランス電圧との両方のアンバランス電圧を低減する必要のない場合は、それぞれ単独で用いても良い。
【００７０】
（２）本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置を用いたＸ線ＣＴ装置、図７は、メタルＸ線管を負荷とする図４に示した本発明によるＸ線高電圧装置をスキャナ回転部に搭載したＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
この実施例のＸ線発生装置は、交流電源を介して該電源の交流電力を給電するスリップリングとブラシから成る電力伝達機構、昇圧と高力率機能を備えたパルス幅変調制御型直流／交流変換回路（特開平７−６５９８７号公報に開示、以下、昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータと呼ぶ）、インバータ、高電圧変圧器、メタルＸ線管などからなる。
【００７１】
図７において、１００は周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの三相交流電源、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは前記交流電源１００に接続されこの交流電圧をスキャナの回転部１０８へ伝達するためのブラシ、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは前記ブラシ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに接触しながらスキャナ回転部１０８と共に回転するスリップリングで、前記ブラシ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと前記スリップリング１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃで電力伝達機構を構成している。
【００７２】
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは交流電源１００の各相に直列に挿入したインダクタ、１３０はインダクタ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃに接続されこれらのインダクタと共に構成する昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ、１２１は昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０の出力電圧を平滑するコンデンサで、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０の出力直流電圧を高周波の交流に変換するインバータ２からメタルＸ線管５’までは上記図４の実施例と同じであるので、その構成の説明については省略する。
【００７３】
１３０ａはスリップリング１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを介して昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０に供給される電流と該コンバータ１３０の直流出力電圧を検出しながらＡＣ−ＤＣコンバータ１３０を制御するコンバータの制御回路、２ａはＸ線管５’に供給する直流高電圧（管電圧）を検出してこれを入力し、この検出した管電圧が所望の電圧になるようにインバータ２を制御するインバータ制御回路である。１４０は、昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ４の出力側に接続され、この直流電圧Ｖｄｃから５０Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の交流を発生させ、Ｘ線管５’の陽極を回転駆動するための陽極回転駆動回路で，通常のインダクションモータ用インバータと同様の構成と機能を有している。以上によりＸ線発生装置８０を構成し、Ｘ線管５’から放射されたＸ線は、被検体１０９を透過したのち、Ｘ線検出部１０７を構成する検出器１１６で検出され、さらに増幅器１１７で増幅される。１１１ｄはスキャナの回転部１０８に搭載されたスリップリング、１０２ｄはスリップリング１１１ｄに接触しながら前記増幅器１１７から出力されるＸ線検出信号を伝達するブラシ、１１２は前記ブラシ１０２ｄから伝達されたＸ線検出信号から断層像を生成する画像処理装置、１１０は画像処理装置１１２に接続され生成された断層像を表示する画像表示装置である。このように、上記Ｘ線発生装置８０とＸ線検出部１０７はスキャナ回転部１０８に搭載され、本発明によるＸ線ＣＴ装置は、前記スキャナ回転部１０８と、図示省略の被検体１０９を載置する寝台と、前記画像処理装置１１２と画像表示装置１１０を含む図示省略の操作卓との３つのユニットで構成される。
次に，このように構成されたＸ線ＣＴ装置の動作について説明する。
【００７４】
被検体を寝台に載置し、位置決めを行った後に、図示省略の操作卓でスライス位置、スキャン数、スキャン時間、管電圧、管電流などの各種条件を設定すると、前記操作卓からの操作指令に基づいて図示省略のスキャナ駆動部によりスキャナ回転部１０８が起動し、スキャン可能な所定の回数になるまで加速する。一方、Ｘ線発生装置８０は、昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０により、スリップリング１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃへの入力電流が正弦波で、該スリップリングに入力される電圧との位相を一致させて力率をほぼ１にし、かつ直流出力電圧Ｖｄｃを交流電源１００の電圧のピーク値より高くなるように動作する。すなわち、力率及び電圧を高くする機能を有している。これらの機能を持つＡＣ−ＤＣコンバータをＸ線高電圧装置に適用した場合の構成及び動作は、特開平７−６５９８７号公報などに開示されているので、その説明の詳細は省略するが、前記スリップリング１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから出力される交流電源と前記コンバータ１３０との間にインダクタ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを接続し、これらのインダクタと前記コンバータ１３０の直流出力の正側、負側の各間に、自己消孤可能なスイッチング素子、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｒａ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＩＧＢＴと略称する）を接続してフルブリッジ型３相全波整流回路を構成し、かつこれらの自己消孤可能なスイッチング素子に各々逆並列にダイオードを接続してＡＣ−ＤＣコンバータ１３０を構成する。そして、このコンバータ４に入力する電流を検出して、該コンバータの入力電流と入力電圧との位相を一致させ、かつ前記コンバータ１３０の直流出力電圧が所定の電圧になるように前記コンバータ制御回路１３０ａで前記スイッチング素子をパルス幅変調（Ｐｕｌｓ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、ＰＷＭと略称）制御する。このような機能の高力率ＡＣ−ＤＣコンバータをＸ線発生装置に適用すると、スリップリング１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに流れる電流を最小限にすることが可能である。すなわち、従来のダイオード又はサイリスタを用いたフルブリッジ構成の三相全波整流回路を用いた場合は、その整流回路が交流電源から入力する有効電力と皮相電力の比、すなわち、力率は０．４〜０．６程度である。
【００７５】
上記のような力率１で電力を取り込める昇圧型高力率ＡＣ／ＤＣコンバータの場合、上記従来のダイオード又はサイリスタによる全波整流回路に対して、交流電源１００からコンバータ１３０に取り込む入力電流は１／２．５〜１／１．６７程度で良いことになり、かつその入力電流の波形は正弦波となる。したがって、スリップリングとブラシに流れる電流が小さくて済み、接触面で発生する電力損失による発熱を低減することができる。また、スリップリングに流れる電流の周波数も５０Ｈｚ又は６０Ｈｚと、２０ｋＨｚインバータの出力を伝達する場合に比べて格段に低いので、スリップリングに発生していた渦電流による損失も低減する。
【００７６】
この結果、スリップリングとブラシから成る電力伝達機構の電力損失が大幅に低減し、信頼性の高いＸ線発生装置を構成することが可能になる。さらに、交流電源の容量も、従来の６０〜７０％で良いという効果もある。また、図７に示した昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０は、自己消孤可能なスイッチング素子をＰＷＭ制御することによって、上記インダクタ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃに電磁エネルギを蓄えることができるので、この電磁エネルギを上記平滑コンデンサ１２１へ放出して該平滑コンデンサに交流電源１００のピーク電圧以上の電圧を充電することができる。
すなわち、直流出力電圧Ｖｄｃを交流入力電圧のピーク値よりも高くする昇圧機能を有しており、昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０の出力側に接続されているインバータ２を高電圧で動作させることが可能で、一次側からみた高電圧変圧器３の二次巻線の浮遊静電容量を効果的に低減させることが可能で、それだけインバータ２の電流と、高電圧変圧器３の一次巻線電流は低減し、これら回路内に生じる損失を大幅に低減することが可能となる。
【００７７】
このようにして昇圧されたコンバータ１３０の出力電圧をインバータ２で商用電源１００の周波数よりも高い周波数の交流に変換し、この電圧を高電圧変圧器３で昇圧し、この昇圧した交流電圧を高電圧整流器４ａ、４ｋで直流に変換してメタルＸ線管５’に印加する。前記高電圧変圧３の第一の一次巻線３１ａ、二次巻線３２ａ、漏れインダクタンス３５ａ、浮遊静電容量３６ａで構成される第一の変圧器のインピーダンスと第二の一次巻線３１ｋ、二次巻線３２ｋ、漏れインダクタンス３５ｋ、浮遊静電容量３６ｋで構成される第二の変圧器のインピーダンスと差によって生じるＸ線管５’のアノード・アース間電圧Ｖａ’とカソード・アース間電圧Ｖｋ’との差のアンバランス電圧をコモンモード電流除去手段６で除去すると共に、前記Ｘ線管５’のアノード・アース間とカソード・アース間電圧のインピーダンスの差によって生じる該Ｘ線管５’のアノード・アース間電圧Ｖａ’とカソード・アース間電圧Ｖｋ’との差のアンバランス電圧を電流加算手段７で除去する。
【００７８】
上記のように構成された昇圧型高力率ＡＣ−ＤＣコンバータで高電圧化された直流電圧をメタルＸ線管５’の陽極駆動回路１４０に供給して適宜な電圧、周波数の三相又は単相の交流電圧を発生させて，この電圧をＸ線管５’の回転陽極駆動機構（図示省略）に印加してＸ線管の陽極を駆動する。この陽極回転駆動回路１４０の構成と動作は，特開２０００−１５０１９３号公報に等に詳述されているので，ここでは詳しい説明は省略する。
【００７９】
以上の動作により、スキャナ回転部１０８が回転し、Ｘ線発生装置８０のインバータ２の直流電源電圧は撮影管電圧に対応した値に設定され、そしてこの電圧は陽極回転駆動回路１４０に入力されてＸ線管５’の陽極５ａ’は所定の回転数で回転し、撮影の準備は整う。
【００８０】
スキャナ回転部１０８がスキャン時間に対応した回転数に達すると、スキャンを開始し、インバータ２が動作してＸ線管５’に撮影条件に応じた管電圧が印加され、管電流が流れてＸ線管５’から撮影条件に応じたＸ線が放射される。この放射されたＸ線は、被検体１０９を透過したのち、Ｘ線検出部１０７を構成する検出器１１６で検出され、さらに増幅器１１７で増幅されて、スリップリング１１１ｄと、ブラシ１０２ｄによる伝達機構を介して画像処理装置１１２に取り込まれ、記憶される。スキャナが所定の一定の回転数で回転して所定範囲の被検体透過データを収集し、Ｘ線検出器特性等の各種の補正を行って投影データ得、これを画像処理装置１１２に記憶し、このデータを用いて画像再構成処理を行い、再構成された断層画像を画像表示装置１１０に表示する。
【００８１】
以上、本発明によるＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線発生装置のインバータの出力側と高電圧変圧器の一次巻線間にコモンモード電流除去手段及び電流加算手段を設けて、高電圧変圧器のインピーダンスと負荷インピーダンスの差によって生じるＸ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧の差を小さくすることができる。これによって、Ｘ線管はもとより高電圧変圧器や高電圧整流器及びこれらに付属する高電圧部品の耐電圧は必要最小限まで低くすることができので、Ｘ線発生装置は小型化、軽量になり、スキャナ重量の低減による高速スキャンのＸ線ＣＴ装置が可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば，中性点接地方式のＸ線高電圧装置に、コモンモード電流除去手段及び電流加算手段を設けたので、高電圧変圧器のインピーダンスと負荷インピーダンスの差によって生じるＸ線管のアノード・アース間電圧とカソード・アース間電圧の差を小さくすることができる。これによって、Ｘ線管はもとより高電圧変圧器や高電圧整流器及びこれらに付属する高電圧部品の耐電圧を必要最小限まで低くすることができので、Ｘ線発生装置の小型、軽量化が可能となる。特に、Ｘ線高電圧装置にインバータ式のＸ線高電圧装置を用いれば、インバータの動作周波数の高周波化による高電圧変圧器の小型、軽量化効果も加わって、Ｘ線発生装置は、さらに小型、軽量なものとなる。
そして、この小型、軽量化されたＸ線発生装置をＸ線ＣＴ装置のスキャナに搭載することにより、スキャンの高速化が図られ、心臓撮影なども可能なＸ線ＣＴ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるＸ線発生装置の第１の実施例の構成を示す図。
【図２】図１の第１の実施例における高電圧変圧器の構造（一部断面）を示す図。
【図３】高電圧変圧器のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるＸ線発生装置の第２の実施例の構成を示す図。
【図４】高電圧変圧器のインビーダンス及び負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるＸ線発生装置の第３の実施例の構成を示す図。
【図５】図４の第３の実施例を用いた場合の管電流とＸ線管のアノード・アース間電圧及びカソード・アース電圧との関係を示す図。
【図６】高電圧変圧器のインビーダンス及び負荷のインピーダンスの差によるアンバランス電圧を除去する本発明によるＸ線発生装置の第４の実施例の構成を示す図。
【図７】メタルＸ線管を負荷とする図４に示した本発明によるＸ線発生装置をスキャナ回転部に搭載したＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。
【図８】従来のＸ線発生装置の主回路構成の一例を示す図。
【図９】高電圧変圧器の等価回路を示す図。
【図１０】高電圧変圧器の一次巻線に流れる電流波形を示す図。
【図１１】Ｘ線管にメタルＸ線管を用いた従来のＸ線発生装置の構成を示す図。
【図１２】Ｘ線管にメタルＸ線管を用いた従来のＸ線発生装置の管電流と管電圧（アノード・アース間電圧及びカソード・アース間電圧）の関係を示す図。
【符号の説明】
１　直流電源、２　インバータ、３　高電圧変圧器、４　高電圧整流器、５、５’　Ｘ線管、６　コモンモード電流除去用コア、７　電流加算用コア
【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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