(57)【要約】    【課題】  信号形成用の被検出体としてスリット円板を用いるとともに、このスリット円板を、複数の分割スリット板を環状に連結して構成するものにおいて、電気的な補正を行うことなく、検出精度を向上させる。    【解決手段】  磁性体製のスリット円板２７は、複数の分割スリット板２８を環状に連結して構成する。各分割スリット板２８の円周方向の端部には、スリット形成用の切欠部３１を形成していて、これら切欠部３１を２個合わせることによって１個の連結部スリット３２を形成している。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対して回転する回転部に設けられ、回転方向に信号生成用の多数個のスリットを有する磁性体製のスリット円板と、
前記固定部に前記スリットに対して対向するように設けられ、前記スリット円板の回転に伴う磁気変化に基づき前記回転部の回転位置を検出する磁気センサとを具備した回転位置検出装置において、
前記スリット円板は、円周方向に分割された複数枚の分割スリット板を環状に連結して構成すると共に、これら分割スリット板の連結部にスリットが形成される構成としたことを特徴とする回転位置検出装置。
【請求項２】
前記分割スリット板の連結部に非磁性体製の固定部材を配置し、この固定部材にて前記連結部を押え込むことにより前記分割スリット板を固定する構成としたことを特徴とする請求項１記載の回転位置検出装置。
【請求項３】
前記固定部材は、前記連結部に形成される連結部スリットに挿入される凸部を有することを特徴とする請求項２記載の回転位置検出装置。
【請求項４】
前記固定部材は、前記スリット円板に対して前記磁気センサとは反対側に配置したことを特徴とする請求項２または３記載の回転位置検出装置。
【請求項５】
前記連結部に形成される連結部スリットの幅をｔ１、他のスリットの幅をｔ０、前記磁気センサのモジュールをＭとしたときに、前記連結部スリットの幅ｔ１を、下記の（１）式の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の回転位置検出装置。
０．９６×ｔ０＜ｔ１＜１．０２×ｔ０      …（１）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
【請求項６】
前記固定部材において前記連結部スリットに挿入される前記凸部の幅をｔ２、連結部スリット以外の他のスリットの幅をｔ０、前記磁気センサのモジュールをＭとしたときに、前記凸部の幅ｔ２を、下記の（２）式の範囲に設定したことを特徴とする請求項３記載の回転位置検出装置。
０．９６×ｔ０＜ｔ２＜１．０２×ｔ０      …（２）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の回転位置検出装置を備えたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部の回転位置を検出する磁気式の回転位置検出装置およびこれを用いたＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気式の回転位置検出装置（磁気式エンコーダ）において、信号生成用の被検出体としては、磁性歯車（磁性体製の歯車）を用いたものが一般的である。しかしながら、磁性歯車は、肉厚のある磁性材料を切削加工して製作するのが一般的であり、コストが高くなるという欠点がある。
また、シャフトを取り付けない中空軸タイプの大口径モータの回転位置の検出には、主にレゾルバが使用されている。レゾルバの構造は、モータと同様にステータとロータからなり、ステータとロータにはそれぞれ互いに９０度ずれた巻線が二つずつ配置され、ステータを一次側として励磁すると、二次側のロータの回転位置に比例して出力電圧が変動する。この信号により回転位置を検出する。このような構成のレゾルバは、絶対位置検出が可能で、高精度であるという利点があるが、構造面からコスト高となる。
【０００３】
一方、本出願人は、Ｘ線ＣＴ装置において、回転部の回転位置検出手段として、次のような構成のものを提案して出願している（特許文献１参照）。すなわち、信号生成用の被検出体として、多数のスリットを有する磁性体製のスリット円板を用い、このスリット円板を挟むようにして、磁気抵抗素子からなる磁気センサとマグネットを対向配置した構成とする。そして、スリット円板は、そのサイズが大きく、一枚の金属板で作ることが難しいため、円周方向に分割された複数の分割スリット板（スリットセグメント）を環状に連結して構成する。この場合、分割スリット板の連結部で検出精度が低下するため、電気的に補正するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−７８７０３号公報（段落［００６７］、［００７０］〜［００７２］、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１のものでは、信号形成用の被検出体としてスリット円板を用いるようにすることで、磁性歯車を用いる場合に比べて製作が容易であり、コストを安くできる。また、スリット円板を、複数の分割スリット板を環状に連結して構成することで、大きなスリット円板も容易に形成できると共に、コストも安くできる。
しかしながら、特許文献１のものでは、分割スリット板の連結部で検出精度が低下することを考慮して、電気的に補正をするようにしているため、スリット円板の信号を用いてモータを制御する際には、上記電気的な補正は時間の遅れが発生し、支障が生じることがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、信号形成用の被検出体としてスリット円板を用いるとともに、このスリット円板を、複数の分割スリット板を環状に連結して構成するものにおいて、電気的な補正を行うことなく、検出精度を向上できる回転位置検出装置およびこれを用いたＸ線ＣＴ装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の回転位置検出装置は、固定部に対して回転する回転部に設けられ、回転方向に信号生成用の多数個のスリットを有する磁性体製のスリット円板と、前記固定部に前記スリットに対して対向するように設けられ、前記スリット円板の回転に伴う磁気変化に基づき前記回転部の回転位置を検出する磁気センサとを具備したものにおいて、前記スリット円板は、円周方向に分割された複数枚の分割スリット板を環状に連結して構成すると共に、これら分割スリット板の連結部にスリットが形成される構成としたことを特徴とする。
【０００７】
この場合、分割スリット板の連結部に非磁性体製の固定部材を配置し、この固定部材にて前記連結部を押え込むことにより前記分割スリット板を固定する構成とすることが好ましい（請求項２の発明）。
また、固定部材は、連結部に形成される連結部スリットに挿入される凸部を有する構成とすることが好ましい（請求項３の発明）。
【０００８】
さらに、固定部材は、スリット円板に対して磁気センサとは反対側に配置することが好ましい（請求項４の発明）。
請求項５の発明は、分割スリット板の連結部に形成される連結部スリットの幅をｔ１、他のスリットの幅をｔ０、磁気センサのモジュールをＭとしたときに、前記連結部スリットの幅ｔ１を、下記の（１）式の範囲に設定したことを特徴とする。
【０００９】
０．９６×ｔ０＜ｔ１＜１．０２×ｔ０      …（１）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
請求項６の発明は、固定部材において連結部スリットに挿入される前記凸部の幅をｔ２、連結部スリット以外の他のスリットの幅をｔ０、磁気センサのモジュールをＭとしたときに、前記凸部の幅ｔ２を、下記の（２）式の範囲に設定したことを特徴とする。
【００１０】
０．９６×ｔ０＜ｔ２＜１．０２×ｔ０      …（２）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
上記した回転位置検出装置は、Ｘ線ＣＴ装置に適用することが好ましい（請求項７の発明）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の手段によれば、信号形成用の被検出体としてスリット円板を用いるとともに、このスリット円板を、複数の分割スリット板を環状に連結して構成しているので、磁性歯車を用いる場合に比べてコストを安くでき、また、スリット円板を一枚の金属板で構成する場合に比べてコストを安くすることも可能となる。
そして、スリット円板は、分割スリット板の連結部にスリットが形成される構成としているので、その連結部で信号が乱れることを極力防止できる。
【００１２】
ちなみに、分割スリット板の連結部を、隣り合ったスリットの間に設定した場合、その連結部の連結具合（隙間の有無など）によって信号が乱れ、検出精度が低下するおそれがある。
これに対して、上記した請求項１の手段によれば、連結部にスリットが形成される構成としているので、その連結部に少しの不具合があったとしても、信号にはほとんど影響しない。このため、連結部で信号が乱れることを極力防止でき、検出精度を向上できる。また、請求項１の手段は、機械的に対応したものであるから、電気的に補正をする場合とは違い、電気的な遅れは生じない。
【００１３】
請求項２の手段によれば、分割スリット板の連結部を良好に固定でき、分割スリット板の振動を防止できるとともに、平面度を良好に維持することが可能となる。
請求項３の手段によれば、分割スリット板の連結部を一層良好に固定でき、また、凸部は、分割スリット板の位置決めにもなる。
請求項４の手段によれば、固定部材が邪魔になることを防止できる。
【００１４】
請求項５の手段によれば、連結部スリットの幅ｔ１をこのような範囲に設定することで、スリット円板を回転させるモータに発生する発生音を抑制することができた。
請求項６の手段よれば、連結部スリットの幅を容易に設定でき、請求項５の発明と同様な作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
まず、図６には、磁気センサ（ＭＲセンサ）１の原理構成図を示している。この磁気センサ１は、２個１組の半導体磁気抵抗素子２，３と、１個のマグネット４で構成されている。磁気抵抗素子２，３は、磁界の強さに比例して抵抗値が高くなる磁電変換素子をいう。
【００１６】
図７には、磁気センサ１を、信号生成用の被検出体として磁性歯車５と対向させ、磁性歯車５を変位させた状態での磁束変化の様子を示している。磁気抵抗素子２，３に対する磁性歯車５の位置によってそれらに鎖交する磁束が変化し、これにより各磁気抵抗素子２、３の抵抗値が変化し、磁気センサ１は、図８に示すように、その抵抗変化に応じた電圧信号を出力する。回転位置検出用の磁気センサには、２組の磁気センサ（磁気抵抗素子が４個と、マグネットが２個）が組み込まれていて、図９に示すように、Ａ相とＢ相の２つの電圧信号を出力する構成となっている。
【００１７】
図１０および図１１には、本実施形態にて使用する磁気センサ１０の外観が示されている。磁気センサ１０は回転位置検出用で、背面に４本の端子１１を有している。この場合、磁気センサ１０は、モジュール（Ｍ＝歯車の直径／歯数）が３のものを用いている。
一方、図２には、Ｘ線ＣＴ装置１５の概略構成が示されている。Ｘ線ＣＴ装置１５は、Ｘ線管１６とＸ線検出器１７とが一体となって被検体（図示せず）の周囲を回転する回転／回転方式を採用しており、被検体の周囲１周（約３６０度）分の投影データセットから１枚の断層画像を再構成する装置である。
【００１８】
Ｘ線ＣＴ装置１５の架台１８は、固定部１９と、この固定部１９に対して回転可能に設けられた回転部２０とを備えている。回転部２０は、被検体が挿入される円形の挿入空間２１を有する円筒状をなしている。この回転部２０には、被検体にＸ線を曝射する上記Ｘ線管１６と、被検体を透過したＸ線を検出する上記Ｘ線検出器１７とが、挿入空間２１を挟んで対向する位置関係で設けられている。
【００１９】
このＸ線ＣＴ装置１５には、静音型の回転駆動方式としてダイレクトドライブ（ＤＤ）モータ駆動方式が採用されている。すなわち、固定部１９には、永久磁石２２が環状に設けられ、回転部２０には、図示はしないがコイルが設けられている。コイルに電流が供給されることに基づき、永久磁石２２からの磁束とコイルから発生する磁束とにより、回転部２０がモータの回転子として直接的に回転駆動される。
【００２０】
そして、Ｘ線ＣＴ装置１５には、回転部２０の回転位置を検出するための回転位置検出装置２５が設けられている。この回転位置検出装置２５は、回転部２０にこれと一体に回転するように設けられ、回転方向に信号生成用の多数個のスリット２６を有する磁性体製のスリット円板２７と、固定部１９にそのスリット円板２７のスリット２６に対向するように設けられた上記磁気センサ１０とを備えている。
【００２１】
スリット円板２７は、円周方向に分割された複数枚、この場合４枚の分割スリット板２８を環状に連結して構成されている。各分割スリット板２８は、プレスの打ち抜きにより形成されている。ここで、分割スリット板２８の連結部３０部分の構成について、図１、図３、図４および図５も参照して説明する。各分割スリット板２８の円周方向の端部には、スリット形成用の切欠部３１が形成されていて、これら切欠部３１を２個合わせることによって１個の連結部スリット３２を形成している。
【００２２】
各連結部３０には、スリット円板２７に対して磁気センサ１０とは反対側に位置させて非磁性体製の固定部材３３が配置されている。この固定部材３３には、連結部スリット３２に挿入可能な矩形状の凸部３４が形成されている。そして、この固定部材３３の凸部３４を連結部スリット３２に挿入した状態で、隣り合った両分割スリット板２８の連結部３０を、固定部材３３とこれと対向する図示しない支持板との間に挟み込み、その固定部材３３を図示しないねじにより支持板に固定することにより、両分割スリット板２８を固定している。このとき、分割スリット板２８の連結部３０は、固定部材３３により押え込まれた状態となっている。スリット円板２７の各スリット２６の幅ｔ０、連結部スリット３２の幅ｔ１、固定部材３３の凸部３４の幅ｔ２については後述する。
【００２３】
ここで、スリット円板２７が回転部２０とともに回転すると、磁気センサ１０に対してスリット２６，３２が通過することに伴い磁気センサ１０の磁気抵抗素子に対する磁束が変化し、磁気センサ１０は、その磁束の変化に依存した波形のパルス信号を出力する。磁気センサ１０のパルス信号は、図２に示すサーボアンプ４０およびＣＴ主制御部４１などに出力される。サーボアンプ４０の出力は、ＤＤモータのコイルに駆動信号を供給するＤＤモータ駆動回路４２に供給される。
【００２４】
ＤＤモータ駆動回路４２は、サーボアンプ４０からの出力に従って駆動信号を発生し、回転部２０をＣＴ主制御部４１で設定した回転速度で回転させる。ＣＴ主制御部４１は、ＤＤモータ駆動回路４２に回転の開始或いは停止の指示、或いは回転速度の指示を含む回転モードの設定指令をする。架台１８の固定部１９には基準位置センサ４３が設けられていて、回転部２０のある基準位置がこの基準位置センサ４３にて検出され、基準位置センサ４３から基準位置信号がＣＴ主制御部４１に出力される。ＣＴ主制御部４１は、この基準位置信号を受けたタイミングからの時間および回転部２０の回転速度から回転部１の回転位置を演算により求め、位置信号を発生することができる。
【００２５】
上記スリット円板２７において、連結部スリット３２以外の他のスリット２６の幅をｔ０、磁気センサ１０のモジュールをＭとした場合、ｔ０＝πＭ／２に設定する。この場合、磁気センサ１０はモジュールが３のものを用いているので、ｔ０＝４．７１［ｍｍ］となる。従って、本実施例においては、連結部スリット３２以外の他のスリット２６の幅ｔ０は、４．７１［ｍｍ］に設定している。
【００２６】
次に、連結部スリット３２の幅（連結幅）をｔ１とし、この連結部スリット３２の幅ｔ１の許容範囲の導き方について説明する。
磁気センサ１０とスリット円板２７との距離（ギャップ）を１［ｍｍ］（推奨値）とし、４箇所の連結部スリット３２のうち１箇所の連結部スリット３２の幅ｔ１を変化させる試験を行った。このとき、残りの３箇所の連結部スリット３２の幅は、他のスリット２６の幅ｔ０と同じとする。
【００２７】
図１２の（ａ）〜（ｄ）は、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１を４．５、４．６、４．７、４．８［ｍｍ］と変化させたときのモータ電流波形を示している。この場合、（ａ）〜（ｄ）とも、回転部２０を３回転させた分が示されている。この図１２から次のようなことがわかる。すなわち、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１が、４．５および４．６［ｍｍ］の場合（（ａ）、（ｂ））には、その付近で波形に乱れが生じている。これに対して、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１が、４．７および４．８［ｍｍ］の場合（（ｃ）、（ｄ））には、その波形の乱れが小さくなっている。この波形の変化と、モータ回転中における一定周期の音（コツコツ音）の有無とが関連することがわかり、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１が、モータ発生音の一要因であることがわかった。
【００２８】
図１３には、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１とモータ駆動パルスへの影響度を示した特性図が示されている。この図１３において、横軸は連結幅（連結部スリット３２の幅ｔ１）［ｍｍ］、縦軸はモータ駆動用パルス周期のピーク誤差［％］を示す。モータ駆動用パルス周期のピーク誤差［％］とは、パルス周期の最大変化量を平均値（理論値）に占める割合を示す（図１４参照）。モータ駆動用パルス周期のピーク誤差が４６％を超過すると、音を発生することがわかった。このラインを音発生ラインとする。
【００２９】
また、同図中、複数の点（Ｐ１〜Ｐ５）は測定データ、実線のＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎは測定データから求めた予測式を示す。点線の９５％ＣＩ（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は、９５％信頼区間で、測定データによるバラツキを考慮した範囲を示す。一点鎖線の９５％ＰＩ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は、９５％予測区間で、予測式によるバラツキを考慮した許容範囲を示す。また、Ｒ−ｓｑは相関係数の二乗のことで、予測式の当てはめの良し悪しを示す。
【００３０】
連結幅（連結部スリット３２の幅ｔ１）の範囲は次のようにして決定する。すなわち、測定データから予測式を求め、その予測式のバラツキ（変動）を考慮して、最も厳しい上限（一点鎖線の上側ライン）が、音発生ラインを超過しない範囲を選ぶ。この結果、連結幅（連結部スリット３２の幅ｔ１）の範囲は、次の（３）式の範囲となる。
４．５［ｍｍ］≦ｔ１≦４．８［ｍｍ］      …（３）
試験結果からも、連結部スリット３２の幅（連結幅）ｔ１が４．５［ｍｍ］〜４．８［ｍｍ］の範囲内では、モータ発生音（コツコツ音）が発生しないことが確認できた。
【００３１】
そして、連結部スリット３２の幅（連結幅）をｔ１、スリット円板２７の他のスリット２６の幅をｔ０、磁気センサ１０のモジュールをＭとして一般化すると、ｔ１は下記の（１）式で示すことができる。
０．９６×ｔ０＜ｔ１＜１．０２×ｔ０      …（１）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
また、連結部スリット３２に挿入される凸部３４の幅をｔ２とし、このｔ２を下記の（２）式の範囲に設定することで、連結部スリット３２の幅ｔ１を、上記（１）式の範囲に設定することが可能になる。この場合、分割スリット板２８の切欠部３１の内面が凸部３４の外面に当たるようにする。
【００３２】
０．９６×ｔ０＜ｔ２＜１．０２×ｔ０      …（２）
ただし、ｔ０＝πＭ／２
上記した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
信号形成用の被検出体としてスリット円板２７を用いるとともに、このスリット円板２７を、複数の分割スリット板２８を環状に連結して構成しているので、磁性歯車を用いる場合に比べてコストを安くでき、また、スリット円板２７を一枚の金属板で構成する場合に比べてコストを安くすることも可能となる。
【００３３】
そして、分割スリット板２８の連結部３０に、切欠部３１を合わせて連結部スリット３２が形成される構成としているので、その連結部３０で信号が乱れることを極力防止できる。ちなみに、分割スリット板２７の連結部３０を、隣り合ったスリット２６，２６間に設定した場合、その連結部３０の連結具合（隙間の有無など）によって信号が乱れ、検出精度が低下するおそれがある。これに対して、上記した本実施形態によれば、連結部３０に連結部スリット３２が形成される構成としているので、その連結部３０に少しの不具合があったとしても、信号にはほとんど影響しない。このため、連結部３０で信号が乱れることを極力防止でき、検出精度を向上できる。また、この場合、機械的に対応したものであるから、電気的に補正をする場合とは違い、電気的な遅れは生じない。
【００３４】
分割スリット板２８の連結部３０に非磁性体製の固定部材３３を配置し、この固定部材３３にて連結部３０を押え込むことにより分割スリット板２８を固定する構成としたので、分割スリット板２８の連結部３０を良好に固定でき、分割スリット板２８の振動を防止できるとともに、平面度を良好に維持することが可能となる。しかも、その固定部材３３の凸部３４を、連結部スリット３２に挿入する構成としたので、分割スリット板２８の連結部３０を一層良好に固定でき、また、凸部３４は、分割スリット板２８の位置決めにもなる。
【００３５】
さらに、固定部材３３は、スリット円板２７に対して磁気センサ１０とは反対側に配置する構成としたので、固定部材３３が邪魔になることを防止できる。
そして、分割スリット板２８の連結部３０に形成される連結部スリット３２の幅ｔ１を、上記（１）式の範囲に設定することで、スリット円板２７を回転させるモータに発生する発生音を抑制することができた。
【００３６】
また、連結部スリット３２に挿入される凸部３３の幅ｔ２を、上記（２）式の範囲に設定することで、連結部スリット３２の幅ｔ１を、上記（１）式の範囲に容易に設定することができる。
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
【００３７】
スリット円板２７は、４分割に限られず、２分割、３分割、或いは６分割、８分割とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例を示す要部の正面図
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の概略構成図
【図３】要部の斜視図
【図４】磁気センサを除いた状態での要部の正面側からの斜視図
【図５】固定部材の斜視図
【図６】磁気センサの原理構成図
【図７】（ａ）〜（ｃ）は磁気センサと磁性歯車との位置関係に伴い磁束が変化する様子を示す図
【図８】磁気センサの検出構成を示す図
【図９】Ａ相とＢ相の波形図
【図１０】実施例に用いる磁気センサの斜視図
【図１１】磁気センサを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は正面図
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は連結幅（連結部スリットの幅）を変化させたときのモータ電流波形を示す図
【図１３】連結幅（連結部スリットの幅）とモータ駆動用パルス周期のピーク誤差との関係を示す図
【図１４】モータ駆動用パルス周期のピーク誤差を説明するための図
【符号の説明】
【００３９】
１０は磁気センサ、１５はＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）、１９は固定部、２０は回転部、２５は回転位置検出装置、２６はスリット（他のスリット）、２７はスリット円板、２８は分割スリット板、３０は連結部、３１は切欠部、３２は連結部スリット、３３は固定部材、３４は凸部、ｔ０は他のスリットの幅、ｔ１は連結部スリットの幅、ｔ２は凸部の幅を示す。
【図１】
2005077136.tif 000003
【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】
2005077136.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005077136.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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