(57)【要約】【課題】回転部のギア等にロータリエンコーダのギアを噛み合わせて回転部の回転角度を検出する方式において、ロータリエンコーダ側のギアの角速度変動（振動）を抑える。【解決手段】回転部に設けられたベルトプーリまたは回転部の回転に同期して回転するギア（歯車）に噛み合う第１のギア１３ｇと、この第１のギアの回転軸に接続されたロータリエンコーダとを設け、第１のギア１３ｇを、ロータリエンコーダと接続されており非弾性物質により構成されているハブ（中心軸部）１３１と、歯型部１３２と、ハブ１３１と歯型部１３２との間に介在する環状の弾性部１３３とを含む構成とする。【選択図】図４
2013202227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部の回転に同期して回転するギアまたは歯付きベルトに噛み合う第１のギアと、該第１のギアの回転軸に接続されたロータリエンコーダとを備えた回転角度検出装置であって、
前記第１のギアは、
前記ロータリエンコーダと接続されており、非弾性物質により構成されているハブと、
歯型部と、
前記ハブと前記歯型部との間に介在している環状の弾性部とを含む、回転角度検出装置。
【請求項２】
前記弾性部は、弾性物質により構成されている請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記弾性部は、前記ハブの円周方向に変形可能であるバネ板構造体と、該バネ板構造体を内包する弾性物質とにより構成されている請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記歯型部は、弾性物質により構成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記歯型部を構成する弾性物質は、第１の硬度を有しており、
前記弾性部を構成する弾性物質は、前記第１の硬度より小さい第２の硬度を有している請求項４に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
前記第１の硬度は、ショアＡ（米国規格Ｄ２２４０、タイプＡデュロメータ）での値で６５以上であり、前記第２の硬度は、ショアＡでの値で６５未満である請求項５に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
前記弾性部と前記歯型部との間に介在しており、非弾性物質により構成されている部材をさらに備えている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
前記非弾性物質は、金属である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項９】
前記弾性物質は、ゴムである請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項１０】
放射線源および検出器を備えた回転部と、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転角度検出装置とを備えた放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部の回転角度を検出する回転角度検出装置およびこれを備えた放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線断層撮影装置等における回転部の回転角度（例えば放射線源が真上に位置するときを０度とする）を検出する方式が種々提案されている（例えば特許文献１，要約、特許文献２，図４，［００２６］〜［００３２］等参照）。そのうちの１つとして、回転部の回転に同期して回転する歯車すなわちギア（gear）や歯付きベルト等に、ロータリエンコーダ（rotary encoder）の軸を回転軸とするギアを噛み合わせ、そのロータリエンコーダの出力を基に回転角度を検出する方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０２２０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、当該方式の場合、ロータリエンコーダ側のギアに角速度変動（振動）が発生し、騒音等の原因につかがることがある。
【０００５】
このような事情により、回転部のギア等にロータリエンコーダのギアを噛み合わせて、回転部の回転角度を検出する方式において、ロータリエンコーダのギアの角速度変動を抑制することが可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点の発明は、
回転部の回転に同期して回転するギアまたは歯付きベルト（belt）に噛み合う第１のギアと、該第１のギアの回転軸に接続されたロータリエンコーダとを備えた回転角度検出装置であって、
前記第１のギアが、
前記ロータリエンコーダと接続されており、非弾性物質により構成されているハブ（hub）と、
歯型部と、
前記ハブと前記歯型部との間に介在している環状の弾性部とを含む、回転角度検出装置を提供する。
【０００７】
第２の観点の発明は、
前記弾性部は、弾性物質により構成されている上記第１の観点の回転角度検出装置を提供する。
【０００８】
第３の観点の発明は、
前記弾性部が、前記ハブの円周方向に変形可能であるバネ板構造体と、該バネ板構造体を内包する弾性物質とにより構成されている上記第１の観点の回転角度検出装置を提供する。ここで、「ハブの円周方向に変形可能」とは、結果的に、ハブと歯型部とがねじれるように変形可能であることを意味する。
【０００９】
第４の観点の発明は、
前記歯型部が、弾性物質により構成されている上記第１の観点から第３の観点のいずれか一つの観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１０】
第５の観点の発明は、
前記歯型部を構成する弾性物質が、第１の硬度を有しており、
前記弾性部を構成する弾性物質が、前記第１の硬度より小さい第２の硬度を有している上記第４の観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１１】
第６の観点の発明は、
前記第１の硬度が、ショアＡ（Shore A）（米国規格ＡＳＴＭ，Ｄ２２４０、タイプＡデュロメータ（type A
durometer））での値で６５以上であり、前記第２の硬度が、ショアＡでの値で６５未満である上記第５の観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１２】
第７の観点の発明は、
前記弾性体と前記歯型部との間に介在しており、非弾性物質により構成されている部材をさらに備えている上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１３】
第８の観点の発明は、
前記非弾性物質が、金属である上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１４】
第９の観点の発明は、
前記弾性物質が、ゴム（rubber）である上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の回転角度検出装置を提供する。
【００１５】
第１０の観点の発明は、
放射線源および検出器を備えた回転部と、
上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の回転角度検出装置とを備えた放射線断層撮影装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
上記観点の発明によれば、ロータリエンコーダ側の第１のギアにおいて、ハブと歯型部との間に環状の弾性部を介在させているので、歯型部の角速度変動（振動）をその環状の弾性部で吸収して抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】回転駆動部および回転角度検出部の構成を概略的に示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る回転角度検出部における検出ギアの外観を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る回転角度検出部における検出ギアの構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る回転角度検出部における検出ギアの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置１００の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、被検体４０をスキャン（scan）して投影データ（data）を収集する走査ガントリ（gantry）１と、被検体４０を載置して撮影空間である走査ガントリ１のボア（bore）に出入りするクレードル（cradle）２とを有している。さらに、Ｘ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線ＣＴ装置１００の操作を行ったり、収集された投影データを基に画像を再構成したりする操作コンソール（console）３を具備している。
【００２０】
クレードル２は、その内部にモータを内蔵し、クレードル２を昇降および水平直線移動する。そして、クレードル２は、被検体を載せて走査ガントリ１のボアに出入りする。
【００２１】
操作コンソール３は、操作者からの操作を受け付ける操作部３１と、画像を表示する表示部３２とを具備している。また、操作コンソール３は、その内部に、被検体４０のスキャンによる投影データの収集や画像再構成のための各部の制御を行う制御部３３と、投影データを基に画像を再構成する画像再構成部３４と、プログラム（program）や再構成された画像のデータ等を記憶する記憶部３５とを具備している。
【００２２】
走査ガントリ１は、回転部１１と、回転部１１を回転駆動する回転駆動部１２と、回転部１１の回転角度を検出する回転角度検出部１３とを具備している。
【００２３】
回転部１１には、被検体をスキャンして投影データを収集するためのＸ線管１１ｔおよびＸ線検出器１１ｄが搭載されている。
【００２４】
図２は、回転駆動部および回転角度検出部の構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は、回転部の周辺を正面から見た図、図２（ｂ）は、回転部の周辺を側面から見た図である。
【００２５】
回転駆動部１２は、モータ（motor）１２ｍを有しており、そのモータ軸に駆動ギア１２ｇが接続されている。回転部１１には、その同心円上に回転ギア１１ｇが設けられている。回転ギア１１ｇおよび駆動ギア１２ｇには、これらのギアと歯型が噛み合うように歯付きベルト１２ｂが巻かれている。モータ１２ｍは、制御部３３の制御を受けてモータ軸を回転させ、駆動ギア１２ｇ、歯付きベルト１２ｂ、回転ギア１１ｇと動力を伝え、回転部１１を回転駆動する。回転ギア１１ｇ、駆動ギア１２ｇおよび歯付きベルト１２ｂの歯型部は、いずれも金属製である。
【００２６】
回転ギア１１ｇの歯型は、その歯筋方向に対して、歯付きベルト１２ｂの幅よりも幅広である。
【００２７】
回転角度検出部１３は、回転ギア１１ｇの歯型のうち、歯付きベルト１２ｂと直接噛み合わない残り部分と噛み合うように設置された検出ギア１３ｇと、検出ギア１３ｇの回転軸に接続されたロータリエンコーダ１３ｅとを具備している。回転部１１が回転するとき、回転ギア１１ｇが回転し、検出ギア１３ｇもそれに同期して回転する。ロータリエンコーダ１３ｅは、その検出ギア１３ｇの回転数や回転角度を基に、回転部１１の回転角度（位置）に応じた信号を、制御部３３に出力する。制御部３３は、この出力を基に、回転部１１の回転速度を制御したり、収集された各投影データのビュー（view）角度あるいはビュー方向を検出したりする。
【００２８】
図３は、回転角度検出部における検出ギアの外観を示す斜視図である。また、図４は、回転角度検出部における検出ギアの構成を示す図である。
【００２９】
検出ギア１３ｇは、概ね円盤形状であり、１０ｃｍ径程度の大きさを有している。検出ギア１３ｇは、ハブ１３１と、歯型部１３２と、環状弾性部１３３と、環状非弾性部１３４とにより構成されており、これらが一体的に結合されている。
【００３０】
ハブ１３１は、検出ギア１３ｇの中心軸部分であり、非弾性物質により構成されている。ハブ１３１の回転軸は、ロータリエンコーダ１３ｅの回転軸と接続されている。
【００３１】
歯型部１３２は、検出ギア１３ｇの外周に設けられており、複数の歯を有している。歯型部１３２は、第１の硬度を有する弾性物質により構成されている。
【００３２】
環状弾性部１３３は、ハブ１３１と歯型部１３２との間に介在している。環状弾性部１３３は、第１の硬度より小さい第２の硬度を有する弾性物質により構成されている。
【００３３】
環状非弾性部１３４は、環状弾性部１３３と歯型部１３２との間に介在しており、非弾性物質により構成されている。
【００３４】
上記の非弾性物質は、例えば鉄などの金属である。また、上記の弾性物質は、例えばゴムである。このゴムとしては、例えば、クロロプレンゴム（poly-chloroprene rubber；CR）、ニトリルゴム（nitrile rubber；NBR）、または、スチレンブタジエンゴム（styrene-butadiene rubber；SBR）などを考えることができる。
【００３５】
ゴムの硬度は、例えば、ショアＡ、すなわち米国規格ＡＳＴＭ，Ｄ２２４０、タイプＡデュロメータでの計測値で、第１の硬度が６５以上（例えば７５±５）であり、第２の硬度が６５未満（例えば４０±５）である。
【００３６】
このような本実施形態によれば、ロータリエンコーダ側の検出ギア１３ｇにおいて、ハブ１３１と歯型部１３２との間に環状弾性部１３３を介在させているので、歯型部１３２の角速度変動（振動）をその環状弾性部１３３で吸収して抑制させることができる。
【００３７】
ところで、ロータリエンコーダ側の検出ギア１３ｇの角速度変動を効果的に抑えるには、歯型部１３２を硬度の低い弾性物質、例えば比較的柔らかいゴムなどで構成させ、この弾性物質のダンピング（damping）すなわち粘性損失を利用することが考えられる。
【００３８】
しかしながら、歯型部１３２の硬度を小さくすると、耐久性が落ち、クリープ（creep）変形すなわち経年劣化による永久変形が生じやすくなる。クリープ変形が進行すると、ギアの噛み合わせが悪くなり、特に騒音の原因になる。
【００３９】
一方、本実施形態では、環状弾性部１３３により角速度変動を吸収させるので、歯型部１３２に硬度の高い物質を用いても、角速度変動を抑制させることができる。そのため、本実施形態のように、歯型部１３２に、環状弾性部１３３を構成する弾性物質よりも硬度の高い物質を用いることにより、歯型部１３２の角速度変動や騒音等を抑制させつつ、回転部１１の回転ギア１１ｇの歯型から強い圧力を受けてもクリープ変形を生じにくくすることができる。つまり、歯型部１３２の角速度変動や騒音等の抑制効果を保ちつつ、検出ギア１３ｇの耐久性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、歯型部１３２に、弾性物質を用いているので、歯型部１３２の歯の噛み合わせをよくしてバックラッシュ（backlash）を抑制することができ、良好な精度で回転角度を検出することができる。
【００４１】
さらに、検出ギア１３ｇの構造も複雑でなく、材質も安価であるため、検出ギア１３ｇの製造コスト（cost）を低く抑えることができる。
【００４２】
特に、Ｘ線ＣＴ装置では、走査ガントリ１の回転部１１は、静止状態にあるとき、常に同じ回転角度で停止していることが多い。そのため、検出ギア１３ｇの歯型部１３２のうち特定の部分に対して回転ギア１１ｇの歯型が当たる時間が長くなるケース（case）がある。このような場合であっても、歯型部１３２の硬度が高いので、歯型部１３２のクリープ変形を抑えることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る回転検出部における検出ギアの構成を示す図である。
【００４４】
本実施形態による検出ギア１３ｇ′は、環状弾性部１３３′のみが第１の実施形態と異なる。
【００４５】
環状弾性部１３３′は、バネ構造体１３３ａと、弾性物質１３３ｂとにより構成されている。
【００４６】
バネ板構造体１３３ａは、バネ鋼などのバネ性金属で構成されており、半径が異なる２つの円筒形部材と、これらの間に介在して２つの円筒形部材同士を半径方向につなぐ複数の板状部材とにより構成されている。バネ板構造体１３３ａは、このような構造により、ハブ１３１の円周方向に変形可能である。
【００４７】
弾性物質１３３ｂは、バネ板構造体１３３ａに含浸して固められたものであり、例えば上記第２の硬度を有している。弾性物質１３３ｂは、例えば、上述したゴム等で構成されている。
【００４８】
このような第２の実施形態においても、環状弾性部１３３′が歯型部１３２の回転角変動（振動）を吸収することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第２の実施形態では、環状弾性部１１３′にバネ構造体を用いていることから、環状弾性部１３３′がハブ１３１の半径方向の変形を抑えながら円周方向にねじれるように変形して、角速度変動（振動）を吸収することができる。
【００４９】
以上、発明の実施形態について説明したが、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加・変更が可能である。
【００５０】
例えば、上記の実施形態では、弾性物質としてゴムを用いているが、適度な硬度を有する物質であれば、ゴム以外の物質であってもよい。また、非弾性物質として鉄などの金属を用いているが、そのうちの一部を、硬質プラスチック（plastic）等の非金属としてもよい。
【００５１】
また例えば、上記の第２の実施形態では、環状弾性部１３３′をバネ板構造体１３３ａと弾性物質１３３ｂとで構成しているが、特にこのような構成でなくとも、ハブ１３１の円周方向に変形可能で適度な硬度を有するものであれば、いかなるものでもよい。バネ構造体１３３ａの構造も、上記の例に限定されるものではない。
【００５２】
また例えば、上記の実施形態では、環状弾性部１３３（１３３′）と歯型部１３２との間に、環状非弾性部１３４を介在させているが、この環状非弾性部１３４を省いて、環状弾性部１３３の外側に歯型部１３２を直接的に設けるようにしてもよい。。
【００５３】
また例えば、上記の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置を例に説明したが、発明は、回転部を有し、ガンマ（gamma）線などを含む放射線を用いて断層撮影を行う放射線断層撮影装置全般に適用可能である。
【００５４】
また、発明は、このような放射線断層撮影装置だけでなく、回転部の回転角度を同様の原理で検出する装置であれば、いずれの装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  Ｘ線ＣＴ装置
１  走査ガントリ
１１  回転部
１１ｔ  Ｘ線管
１１ｄ  Ｘ線検出器
１１ｇ  回転ギア
１２  回転駆動部
１２ｍ  モータ
１２ｇ  駆動ギア
１２ｂ  歯付きベルト
１３  回転角度検出部
１３ｇ  （第１の実施形態における）検出ギア
１３ｇ′  （第２の実施形態における）検出ギア
１３ｅ  ロータリエンコーダ
１３１  ハブ
１３２  歯型部
１３３  （第１の実施形態における）環状弾性部
１３３′  （第２の実施形態における）環状弾性部
１３３ａ  バネ構造体
１３３ｂ  弾性物質
１３４  環状非弾性部
２  クレードル
３  操作コンソール
３１  操作部
３２  表示部
３３  制御部
３４  画像再構成部
３５  記憶部
【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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