(57)【要約】【課題】  Ｘ線管の消耗度を確認可能なＸ線管装置、及びＸ線管システムを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の実施形態に係るＸ線管装置は、真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及びフィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、Ｘ線管を収納する容器と、フィラメントに電流を流す陰極回路と、陽極に電圧を印加する陽極回路とを備えるＸ線管装置であって、レーザ光を射出する光源と、光源と光学的に接続され、陰極回路に流れる電流の変化に応じて、光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、光学素子と光学的に接続され、光学素子を介して伝搬されたレーザ光を陰極回路の電流に対応する信号に変換する変換器と、信号に関する情報を出力する信号処理部と、を備える。【選択図】図１
2017224481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備えるＸ線管装置であって、
レーザ光を射出する光源と、
前記光源と光学的に接続され、前記陰極回路に流れる電流の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、
前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記陰極回路の電流に対応する信号に変換する変換器と、
前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、を備えるＸ線管装置。
【請求項２】
前記陰極回路は、前記光学素子の周囲にコイル状に巻かれたコイルを有している、請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記陰極回路に電流が流れることで発生する磁場に応じて、前記光源から受けたレーザ光の偏光状態を変化させる、請求項１又は２に記載のＸ線管装置。
【請求項４】
真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備えるＸ線管装置であって、
レーザ光を射出する光源と、
前記光源と光学的に接続され、前記陰極回路及び前記陽極回路とアース電位とに電気的に接続され、前記陰極回路及び前記陽極回路の間に印加される電圧の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、
前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記陰極回路及び前記陽極回路の間に印加される電圧に対応する信号に変換する変換器と、
前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、を備えるＸ線管装置。
【請求項５】
前記光学素子は、電圧が印加されることでレーザ光の偏光状態を変化させる、請求項４に記載のＸ線管装置。
【請求項６】
前記光学素子は、ポッケルス素子で形成されている、請求項４又は５に記載のＸ線管装置。
【請求項７】
前記光学素子は、前記容器の内側に設けられ、
前記光源、前記変換器、及び前記信号処理部は、前記容器の外側に設けられている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項８】
前記光源と前記光学素子とを光学的に接続する第１光ファイバと、前記光学素子と前記変換器とを光学的に接続する第２光ファイバとをさらに備え、
前記第１光ファイバ、及び第２光ファイバは、シングルモードファイバで形成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項９】
前記変換器は、前記光学素子を介して伝搬するレーザ光の偏光状態を光の強度に変換するポラライザを有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項１０】
前記光源から射出されたレーザ光を第１レーザ光と第２レーザ光とに分割するビームスプリッタをさらに備え、
前記変換器は、前記光学素子を介して伝搬した第１レーザ光と、前記光源から直接伝搬した第２レーザ光とを比較する比較器を備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項１１】
前記光学素子は、前記光源と前記変換器とを光学的に接続する単一の光ファイバである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、シングルモードファイバで形成されている、請求項１１に記載のＸ線管装置。
【請求項１３】
真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備える本体部と、
レーザ光を射出する光源と、
前記光源と光学的に接続され、前記本体部の電流または電圧の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、
前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記本体部の電流または電圧に対応する信号に変換する変換器と、
前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、
前記信号処理部から出力された前記情報を通信回線経由で供給するサーバと、を備えるＸ線管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、Ｘ線管装置、及びＸ線管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｘ線管装置は、医療等に利用されている。Ｘ線管装置は、Ｘ線を放出するＸ線管と、Ｘ線管を制御するシステムとを含む。Ｘ線管は、内部を真空雰囲気に維持された真空外囲器と、真空外囲器内で互いに対向して設けられた陰極（カソード）及び陽極（アノード）とを備えている。陰極は、フィラメント加熱回路に接続され、このフィラメント加熱回路に高電圧が印加されることで、陽極に向かって熱電子を放出する。陽極は、陰極から放出された熱電子を受けてＸ線を放出する。システムは、Ｘ線管の管球放電等のエラーを記憶し、故障等を検知したときにＸ線管装置を停止する。
【０００３】
Ｘ線管は、高電圧等の負荷を受けるため、定期的に交換する必要がある。医療用に使用されるＸ線管、例えば、循環器治療やＣＴ用に用いるＸ線管は、消耗が激しく、定期的に交換することが不可欠である。一般的に、システムが故障等を検知してＸ線管を停止したときに、Ｘ線管が交換されていた。しかしながら、循環器管を用いたカテーテル治療等の分野では、緊急性の高い患者の処置にＸ線管を用いる事があり、手術中に管球故障が発生する可能性がある。したがって、Ｘ線管の消耗度（寿命）を事前に確認可能なＸ線管装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２９７６９号公報
【特許文献２】実開昭６０−１７５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態は、Ｘ線管の消耗度を確認可能なＸ線管装置、及びＸ線管システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るＸ線管装置は、真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備えるＸ線管装置であって、レーザ光を射出する光源と、前記光源と光学的に接続され、前記陰極回路に流れる電流の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記陰極回路の電流に対応する信号に変換する変換器と、前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、を備える。
【０００７】
本実施形態に係るＸ線管装置は、真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備えるＸ線管装置であって、レーザ光を射出する光源と、前記光源と光学的に接続され、前記陰極回路及び前記陽極回路とアース電位とに電気的に接続され、前記陰極回路及び前記陽極回路の間に印加される電圧の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記陰極回路及び前記陽極回路の間に印加される電圧に対応する信号に変換する変換器と、前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、を備える。
【０００８】
本実施形態に係るＸ線管システムは、真空外囲器内に熱電子を放出するフィラメント、及び前記フィラメントから放出された熱電子が衝突することでＸ線を発生する陽極を備えるＸ線管と、前記Ｘ線管を収納する容器と、前記フィラメントに電流を流す陰極回路と、前記陽極に電圧を印加する陽極回路とを備える本体部と、レーザ光を射出する光源と、前記光源と光学的に接続され、前記本体部の電流または電圧の変化に応じて、前記光源から受けたレーザ光を変化させる光学素子と、前記光学素子と光学的に接続され、前記光学素子を介して伝搬されたレーザ光を前記本体部の電流または電圧に対応する信号に変換する変換器と、前記信号に関する情報を出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力された前記情報を通信回線経由で供給するサーバと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係るＸ線管装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るＸ線管装置の変形例１を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るＸ線管装置の変形例２を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。  
図１は、本実施形態に係るＸ線管システムの一構成例を示す模式図である。  
Ｘ線管システムは、Ｘ線管装置１と、通信回線４００と、サーバ５００とで構成される。Ｘ線管装置１は、通信回線４００を介して、サーバ５００と接続されている。サーバ５００は、通信回線４００を介してＸ線管装置１から取得したデータを記憶する。また、サーバ５００は、通信回線４００を介して他の外部機器と接続されていても良く、必要に応じて、外部機器に対して記憶しているデータを供給できる。
【００１１】
Ｘ線管装置１は、本体部１０と、本体部１０の電流を検出する電流検出部２０と、本体部１０の電圧を検出する電圧検出部３０と、電流検出部２０及び電圧検出部３０からの出力される信号を処理する信号処理部４０とを、備えている。電流検出部２０、及び電圧検出部３０は、それぞれ、信号処理部４０に電気的に接続されている。
【００１２】
本体部１０は、Ｘ線管容器１０１と、Ｘ線管容器１０１内に収納されたＸ線管１０２と、コイル状に巻かれた電流検出コイル１０３ａを有するカソード（コモン）高圧回路（陰極回路）１０３と、フィラメントトランス１０４と、アノード高電圧配線（陽極回路）１２１と、カソード高圧配線１２３と、を備えている。本体部１０は、Ｘ線管１０２に高電圧に供給するために、図示しない高電圧発生装置に接続されている。なお、本体部１０は、Ｘ線管容器１０１内に、絶縁液が充填されていることが望ましい。なぜならば、Ｘ線管容器１０１内に絶縁が充填されることで、本体部１０は、高電圧を絶縁し、且つＸ線管１０２を冷却できるためである。
【００１３】
Ｘ線管１０２は、真空外囲器１１１と、真空外囲器１１１内に収納された陰極１１３及び陽極１１５と、を備えている。陰極１１３は、フィラメント１３１と、収束電極１３３とを含む。フィラメント１３１は、カソード高圧回路１０３に電気的に接続されている。カソード高圧回路１０３は、フィラメントトランス１０４を介した図示しないフィラメント加熱回路からの出力により、フィラメント電流が流れる。さらに、カソード高圧回路１０３は、図示しない高電圧発生装置のマイナス極に接続されたカソード高圧配線１２３に電気的に接続され、管電流が流れる。フィラメント１３１は、カソード高圧回路１０３を介して供給されるフィラメント電流により熱電子を放出する温度に加熱され、この温度の状態で高電圧発生装置により高電圧、例えば、―７５ｋＶの負の高電圧が印加されることで熱電子を放出する。収束電極１３３は、カソード高圧回路１０３に接続され、フィラメント１３１から放出された熱電子を陽極１１５に収束する。陽極１１５は、図示しない高電圧発生装置のプラス極に接続されたアノード高電圧配線１２１に電気的に接続されている。陽極１１５は、フィラメント１３１に対向して配置された陽極ターゲットに、フィラメント１３１から放出された熱電子が衝突することでＸ線を放出する。
【００１４】
電流検出部２０は、Ｘ線管装置１に流れる電流、例えば、フィラメント電流および管電流を検出する。電流検出部２０は、レーザダイオード２０１と、光ファイバ２０３ａ、２０３ｂと、光学素子２０５と、変換器２０７とを備えている。レーザダイオード２０１は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の外部に設けられ、光ファイバ２０３ａにレーザ光を射出する。レーザダイオード２０１から射出されるレーザ光は、特定の偏光面を有する直線偏光である。光ファイバ２０３ａ、及び２０３ｂは、例えば、シングルモードファイバである。
【００１５】
光学素子２０５は、一端部に光ファイバ２０３ａが接続され、他端部に光ファイバ２０３ｂが接続され、光ファイバ２０３ａを介して伝搬したレーザ光を光ファイバ２０３ｂに伝搬する。光学素子２０５は、電流が流れることで発生する磁場により、内部を通過するレーザ光の偏光状態を変化させる磁気光学的効果、いわゆる、ファラデ効果を生じる物質である。偏光状態は、直線偏光、楕円偏光、及び円偏光等を指す。したがって、光学素子２０５は、ファラデ定数の大きい透明な部材、例えば、石英、又はニオブ酸リチウム等で形成されている。光学素子２０５は、Ｘ線管容器１０１内でカソード高圧回路１０３のフィラメント電流が流れる配線の近傍や、管電流が流れるコモン回路の近傍等に配置されている。例えば、光学素子２０５は、Ｘ線管容器１０１内に配置され、その周囲に電流検出コイル１０３ａが巻かれている。この場合、光学素子２０５は、電流検出コイル１０３ａに電流が流れることによって発生する磁場に応じて、光ファイバ２０３ａを介して伝搬したレーザ光の偏光状態を変化させる。つまり、光学素子２０５を通過するレーザ光の偏光状態は、電流の大きさ、あるいは磁場の大きさに依存する。このため、光学素子２０５を通過した後のレーザ光の偏光状態を検出することにより、電流あるいは磁場の変化を検出することができる。なお、光学素子２０５は、電流検出コイル１０３ａで生じる磁力を強めるために、金属、例えば、鉄で形成された中空の円筒の中心に設置されていてもよい。この場合、この円筒は、周囲に電流検出コイル１０３ａが巻かれて配置されている。
【００１６】
変換器２０７は、レーザ光の偏光状態をカソード高圧回路１０３の電流値に相関のある光の強度に変換し、この光の強度を電気信号に変換して、電気信号を信号処理部４０に出力する。変換器２０７は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の外部に設けられ、光ファイバ２０３ｂに接続されている。例えば、変換器２０７は、光の偏光状態に基づく光の強度を規定したポラライザに、光学素子２０５を通過したレーザ光を照射し、ポラライザを通過したレーザ光をフォトダイオード等で電気信号に変換して、信号処理部４０に出力する。なお、変換器２０７は、カソード高圧回路１０３の電流に基づくレーザ光の強度、レーザ光の位相、及びレーザ光の偏光状態を電流値に変換し、この電流値を電気信号に変換して信号処理部４０に出力してもよい。
【００１７】
電圧検出部３０は、Ｘ線管１０２に印加されている管電圧を検出する。電圧検出部３０は、カソード電圧検出部３１と、アノード電圧検出部３２とを備えている。  
カソード電圧検出部３１は、陰極１１３側に印加される電圧を検出する。カソード電圧検出部３１は、レーザダイオード３１１と、光ファイバ３１３ａ、３１３ｂと、光結合器３１５ａ、３１５ｂと、光学素子３１７と、変換器３１９と、を備えている。レーザダイオード３１１は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の外部に設けられ、光ファイバ３１３ａにレーザ光を射出する。レーザダイオード３１１から射出されるレーザ光は、特定の偏光面を有する直線偏光である。光ファイバ３１３ａ、及び３１３ｂは、例えば、シングルモードファイバで形成される。
【００１８】
光学素子３１７は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の内部に設けられ、一端部に光結合器３１５ａを介して光ファイバ３１３ａが接続され、他端部に光結合器３１５ｂを介して光ファイバ３１３ｂが接続され、光ファイバ３１３ａを介して伝搬したレーザ光を光ファイバ３１３ｂに伝搬する。さらに、光学素子３１７は、カソード高圧回路１０３とアースとの間に設けられ、カソード高圧回路１０３とアースとに電気的に接続されている。光学素子３１７は、絶縁効果を有するため、カソード高圧回路１０３とアースとに繋がる配線がロウ材、例えば、ＩｎＡｇを用いて形成されている。光学素子３１７は、物理的に偏光板としての機能があり、電圧が印加されることで光の偏光状態が変化する透明な誘電体によって形成されている。一例では、光学素子３１７は、例えば、電気光学カー効果、又はポッケルス効果などの電気光学効果を生じる物質で形成されている。例えば、光学素子３１７は、電気光学カー効果を生じる物質として、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴＮ）等で形成されている。また、光学素子３１７は、ポッケルス効果を生じる物質として、例えば、二水素リン酸アンモニウム（ＡＤＰ）、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）等ポッケルス素子で形成されている。光学素子３１７は、管電圧により、光ファイバ３１３ａを介して伝搬したレーザ光の偏光状態を変化させる。つまり、光学素子３１７を通過するレーザ光の偏光状態は、管電圧の大きさに依存する。このため、光学素子３１７を通過した後のレーザ光の偏光状態を検出することにより、管電圧の変化を検出することができる。
【００１９】
変換器３１９は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の外部に設けられ、光ファイバ３１３ｂに接続されている。変換器３１９は、光の偏光状態をＸ線管１０２の管電圧に相関のある電圧値に変換し、電圧値を電気信号に変換して、この電気信号を信号処理部４０に出力する。また、変換器３１９は、変換器２０７と同様に、光の偏光状態を光の強度に変換し、この光の強度を電気信号に変換して、電気信号を信号処理部４０に出力してもよい。さらに、変換器３１９は、カソード高圧回路１０３の電流に基づくレーザ光の強度、レーザ光の位相、及びレーザ光の偏光状態を電圧値に変換し、この電圧値を電気信号に変換して信号処理部４０に出力してもよい。
【００２０】
アノード電圧検出部３２は、陽極１１５側に印加される電圧を検出する。アノード電圧検出部３２は、レーザダイオード３２１と、光ファイバ３２３ａ、３２３ｂと、光結合器３２５ａ、３２５ｂと、光学素子３２７と、変換器３２９と、を備えている。レーザダイオード３２１、光ファイバ３２３ａ、及び３２３ｂは、電圧検出部３０のレーザダイオード３１１、光ファイバ３１３ａ、及び３１３ｂと同様の構成が適用できる。
【００２１】
光学素子３２７は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の内部に設けられ、一端部に光結合器３２５ａを介して光ファイバ３２３ａが接続され、他端部に光結合器３２５ｂを介して光ファイバ３２３ｂが接続され、光ファイバ３２３ａを介して伝搬したレーザ光を光ファイバ３２３ｂに伝搬する。さらに、光学素子３２７は、アノード高電圧配線１２１とアースとの間に設けられ、アノード高電圧配線１２１とアースとに電気的に接続されている。また、光学素子３２７は、光学素子３１７と直列に接続されている。光学素子３２７は、絶縁効果を有するため、アノード高電圧配線１２１とアースとに繋がる配線がロウ材、例えば、ＩｎＡｇを用いて接続されている。光学素子３２７は、光学素子３１７と同様に、電気光学効果を生じる物質で形成されている。
【００２２】
変換器３２９は、本体部１０（Ｘ線管容器１０１）の外部に設けられ、光ファイバ３２３ｂに接続されている。変換器３２９は、変換器３１９と同様の構成が適用できる。
【００２３】
信号処理部４０は、電流検出部２０及び電圧検出部３０に電気的に接続され、電流検出部２０及び電圧検出部３０の電流及び電圧を計測する。そして、信号処理部４０は、計測した電流、及び電圧のデータから本体部１０の状態を判定し、電流、及び電圧の情報や、本体部１０の状態を保存および出力する。例えば、信号処理部４０は、電流検出部２０の変換器２０７に電気的に接続され、変換器２０７から受けた電気信号を電流値に変換する。このように、信号処理部４０は、電流値を時系列に計測する。さらに、信号処理部４０は、電圧検出部３０の変換器３１９、３２９に電気的に接続され、変換器３１９、３２９から受けた電気信号を電圧値に変換する。このように、信号処理部４０は、電圧値を時系列に計測する。信号処理部４０は、計測した電流値及び電圧値の大きさの変動や、Ｘ線管装置１の駆動時間等のパラメータからフィラメント１３１の寿命を判定する。信号処理部４０は、電流値および電圧値の大きさの変動と、Ｘ線管装置１の駆動時間と、判定したフィラメント１３１の寿命とを接続回線４１、例えば、ＬＡＮケーブル、又は無線ＬＡＮ等を介して通信回線４００経由でサーバ５００に送信する。なお、信号処理部４０は、サーバ５００を含んでいてもよいし、又は、サーバ５００に含まれていてもよい。
【００２４】
本実施形態では、Ｘ線管装置１は、駆動した際に、Ｘ線管１０２に管電圧が印加され、管電流が流れる。Ｘ線管装置１は、電流検出部２０によりカソード高圧回路１０３の電流を検出し、信号処理部４０で電流を計測する。加えて、Ｘ線管装置１は、電圧検出部３０によりＸ線管１０２に印加された電圧を検出し、信号処理部４０で電圧を計測する。Ｘ線管装置１は、信号処理部４０で計測した電流、電圧、およびフィラメントの寿命等の情報をサーバ５００に、通信回線４００を介して送信する。サーバ５００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話、スマートフォン、およびタブレット等の外部機器からの要求に応じて、Ｘ線管装置１の電流値、電圧や、フィラメントの寿命等の情報を外部機器に供給する。
【００２５】
本実施形態によれば、Ｘ線管装置１は、電流検出部２０と、電圧検出部３０とを備えている。電流検出部２０は、Ｘ線管容器１０１内に、光学素子２０５を備え、電圧検出部３０は、Ｘ線管容器１０１内に、光学素子３１７、３２７を備えている。これらにより、Ｘ線管装置１は、高電圧を絶縁した状態で、管電圧、管電流、及びフィラメント電流等を、レーザ光を利用して計測することができる。このため、ユーザは、Ｘ線管装置１の電流、電圧、およびフィラメントの寿命等のＸ線管１０２の消耗度に関する情報を容易に確認することができ、これらの情報を確認することで、Ｘ線管１０２の交換時期を判断することができる。したがって、Ｘ線管装置１は、新たに絶縁トランス等を設置する必要がないために、絶縁トランス等の重量、およびコストを増加することなく、事前にＸ線管１０２の交換を可能にする。
【００２６】
さらに、電流検出部２０、及び電圧検出部３０で検出したＸ線管１０２の電流及び電圧のデータは、通信回線を介して外部機器で確認することができる。このため、ユーザは、遠隔地にいた場合であっても、必要に応じて外部機器を利用してＸ線管１０２の消耗度等を容易に確認することができる。
【００２７】
次に本実施形態に係るＸ線管装置の変形例について説明する。以下に説明する変形例において、上記の構成例と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。  
（変形例１）  
図２は、本実施形態に係るＸ線管装置の変形例１を示す模式図である。変形例１のＸ線管装置１は、光源、例えば、レーザダイオード２０１、３１１、及び３２１から出力されるレーザ光の強度の変動による電流、および電圧の計測値を補正できる点が前述の図１に示した構成例と異なる。
【００２８】
電流検出部２０は、レーザダイオード２０１と光学素子２０５との間に設けられたビームスプリッタ２０２と、レーザダイオード２０１およびビームスプリッタ２０２を光学的に接続する光ファイバ２０３ｃと、ビームスプリッタ２０２および変換器２０７を光学的に接続する２０３ｄとをさらに備えている。レーザダイオード２０１は、光ファイバ２０３ｃにレーザ光を射出する。ビームスプリッタ２０２は、レーザダイオード２０１からのレーザ光を、第１レーザ光及び第２レーザ光に分割し、光ファイバ２０３ａに第１レーザ光を伝搬するとともに、光ファイバ２０３ｄに第２レーザ光を伝搬する。変換器２０７は、第１レーザ光と、第２レーザ光と、を比較する比較器を備えている。この比較器は、例えば、第１レーザ光及び第２レーザ光の位相差や、偏光度、偏光面、および偏光状態などの相違に応じた光学特性を有する光を出射する光学系である。変換器２０７は、光学系からの出射光を受けて対応する電気信号に変換して、この電気信号を信号処理部４０に出力する。
【００２９】
変形例１の電圧検出部３０において、カソード電圧検出部３１は、レーザダイオード３１１および光学素子３１７の間に設けられたビームスプリッタ３１２と、レーザダイオード３１１およびビームスプリッタ３１２を光学的に接続する光ファイバ３１３ｃと、ビームスプリッタ３１２および変換器３１９を光学的に接続する３１３ｄと、をさらに備えている。変換器３１９は、上記の変換器２０７と同様に構成されている。
【００３０】
カソード電圧検出部３１と同様に、アノード電圧検出部３２は、レーザダイオード３２１および光学素子３２７の間に設けられたビームスプリッタ３２２と、レーザダイオード３２１およびビームスプリッタ３２２を光学的に接続する光ファイバ３２３ｃと、ビームスプリッタ３２２および変換器３２９を光学的に接続する３２３ｄと、をさらに備えている。変換器３２９は、上記の変換器２０７と同様に構成されている。
【００３１】
信号処理部４０は、光源の状態変化に伴うレーザ光の強度、位相や、偏光状態等の変動を補正する機能を備えている。例えば、信号処理部４０は、レーザダイオード２０１のレーザ光の強度と、光学素子２０５を介して伝搬したレーザ光の強度との比を導出し、この比を予め規定されている変換規則に従って電流値に変換する。このように電流値を計測することで、信号処理部４０は、レーザダイオード２０１の状態変化に伴うレーザ光の強度、位相や、偏光状態等の変動を補正できる。
【００３２】
同様に、信号処理部４０は、電圧検出部３０のレーザダイオード３１１、３２１の状態変化に伴うレーザ光の強度、位相や、偏光状態等の変動を補正できる。
【００３３】
また、信号処理部４０は、光学素子２０５、３１７、３２７にそれぞれ伝搬される前のレーザ光を第２レーザ光（基準光）としてモニタしながら、光学素子２０５、３１７、３２７をそれぞれ通過した第１レーザ光と比較することで、光源の状態変化に影響されること無く、電流や電圧の変化を検出することができる。
【００３４】
（変形例２）  
図３は、本実施形態に係るＸ線管装置の変形例２を示す模式図である。変形例２のＸ線管装置１は、電流を測定するための光学素子として光ファイバを使用する点が異なる。  
変形例２の電流検出部２０は、レーザダイオード２０１と、変換器２０７と、レーザダイオード２０１及び変換器２０７を光学的に接続する光ファイバ２０６とで構成されている。レーザダイオード２０１は、光ファイバ２０６にレーザ光を射出する。光ファイバ２０６は、ファラデ定数の大きい透明な部材（電気光学素子）、例えば、石英ファイバで形成されている。光ファイバ２０６は、Ｘ線管容器１０１内で電流検出コイル１０３ａの中心を通して設けられている。光ファイバ２０６は、電流検出コイル１０３ａに電流が流れることによって発生する磁場により、レーザダイオード２０１から射出されたレーザ光の偏光状態を変化させ、変換器２０７に伝搬する。光ファイバ２０６は、シングルモードファイバで形成されている。
【００３５】
変形例２によれば、Ｘ線管装置１は、電流検出部２０に、レーザダイオード２０１及び変換器２０７を光学的に接続し、且つファラデ定数の大きい透明な部材で形成された光ファイバ２０６を備えている。そのため、Ｘ線管装置１は、前述の実施形態と比較して、部材点数を削減することができる。
【００３６】
なお、前述の実施形態のＸ線管装置１は、中性点接地型の高電圧回路のみならず、片側接地の高電圧回路にも適用できる。
【００３７】
さらに、前述の実施形態では、Ｘ線管装置１は、一例として、フィラメント電流と、管電流の両方が流れる回路に、電流検出コイル１０３ａが形成されている構成としたが、フィラメントが２つ有るＸ線管１０２の場合、カソードのコモン回路に管電流検出用のコイルを設け、各フィラメントの反カソードコモン側回路にフィラメント電流検出用の検出コイルをそれぞれ設けるように構成されていてもよい。この場合は、Ｘ線管装置１は、管電流検出用のコイルと、フィラメント電流検出用の検出コイルとのそれぞれに光学素子が配置される。
【００３８】
また、Ｘ線管装置１は、管電圧、管電流、およびフィラメント電流を検出できるとしたが、これらの他に、管容器温度、冷却媒体の流量、温度、陽極の回転数や振動を検出し、接続回線４１を介して通信回線経由でサーバ５００に送信できるように構成されていてもよい。
【００３９】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものでなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…Ｘ線管装置、１０…本体部、２０…電流検出部、３０…電圧検出部、３１…カソード電圧検出部、３２…アノード電圧検出部、４０…信号処理部、１０１…Ｘ線管容器、１０２…Ｘ線管、１０３…カソード高圧回路、１０４…フィラメントトランス、１２１…アノード高電圧配線（陽極回路）、１２３…カソード高圧配線、１１１…真空外囲器、１１３…陰極、１１５…陽極、１３１…フィラメント、１３３…収束電極、２０１、３１１、３２１…レーザダイオード、２０３ａ、２０３ｂ、２０６、３１３ａ、３１３ｂ、３２３ａ、３２３ｂ…光ファイバ、２０５…光学素子、２０２、３１２、３２２…ビームスプリッタ、２０７、３１９、３２９…変換器、３１５ａ、３１５ｂ、３２５ａ、３２５ｂ…光結合器、３１７、３２７…光学素子、４００…通信回線、５００…サーバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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