(57)【要約】【課題】電気二重層コンデンサを有する放射線画像検出装置において、検出画像への充電ノイズの影響を除くこと。【解決手段】外部から供給される電力を受電する受電部と、前記受電部から電力を受け、負荷に電力を送る第１の回路と、前記受電部から電力を受け、電気二重層コンデンサを充電する第２の回路と、前記電気二重層コンデンサに充電された電力を前記負荷に送る第３の回路と、前記第３の回路をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ回路と前記ＯＮ／ＯＦＦ回路を制御する制御部と、を有することを特徴とする放射線画像検出装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電力を受電する受電部と、
前記受電部から電力を受け、負荷に電力を送る第１の回路と、
前記受電部から電力を受け、電気二重層コンデンサを充電する第２の回路と、
前記電気二重層コンデンサに充電された電力を前記負荷に送る第３の回路と、
前記第３の回路をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ回路と
前記ＯＮ／ＯＦＦ回路を制御する制御部と、
を有することを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の回路により電気二重層コンデンサを充電しているときには、前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記受電部への電力供給が開始されたと判断すると前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＦＦし、前記受電部への電力供給が停止されたと判断すると、前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＮにすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記第２の回路は、
前記電気二重層コンデンサの充電完了後、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が、予め設定する値以下になるまで前記電気二重層コンデンサへの充電を禁止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記第２の回路は、
予め設定した値の定電流で充電を開始して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、
前記第１の充電電圧と前記一定時間経過後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に、第２の充電電圧を算出して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した定電流で充電する
ことを特徴とする請求項１〜４に記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気二重層コンデンサを有する放射線画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサは、小型で大きな静電容量を有し、繰り返し充放電を行ってもコンデンサの性能が劣化しにくい、急速な充放電ができる、安全性が高い等の長所を持つことから多方面において電力を蓄積するための部品として使用されている。
【０００３】
このような特徴を有する電気二重層コンデンサは、可搬性を有する装置にも多用されている。
【０００４】
電気二重層コンデンサを有する可搬型の装置は、装置を充電器に接続することで、充電器から電力供給を受け、電気二重層コンデンサに電力を送り充電する回路（本発明の第２の回路に対応）と、電気二重層コンデンサに充電された電力を負荷に送る回路（本発明の第３の回路に対応）とを備えているものが多い。
【０００５】
充電時間はできる限り短い方が望ましいことから、使用電圧である所定の充電電圧まで充電電圧と等しい定電圧で充電すると時間がかかるので、定電流による充電が行われることが多い。
【０００６】
しかしながら、定電流で充電する場合においては、充電を開始して、電気二重層コンデンサの両端の電位差が、所定の充電電圧に近づくと、過充電を防止するための対応が必要になる。
【０００７】
そのために、定電流を維持せずに、電流を減少させながら緩やかに所定の充電電圧まで定電圧による充電を続ける対応がとられる。
【０００８】
この定電流領域を外れてから満充電に到達するまでの充電時間は、充電される電気量に比較して長時間となるが、充分な電気量を電気二重層コンデンサに貯えるためには必要なものである。
【０００９】
このような充電時間を短縮する方法として、使用電圧よりも高い設定電圧を設け、この設定電圧に近づくまで定電流を維持させることにより、使用電圧までの充電時間を短縮させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
しかしながら、電気二重層コンデンサには、容量や内部抵抗のバラツキが存在することから、電気二重層コンデンサによっては過充電や充電不足が生じる虞があり、それを回避するためにはバラツキに対応した設定電圧を事前に求めて設定する必要がある。上述した部品バラツキや温度特性による特性変化がある場合でも電気二重層コンデンサの特性のバラツキに影響されない充電方法や充電装置が望まれている。
【００１１】
一方で、可搬性を有する放射線画像検出装置では、充電器から取り外した状態で電気二重層コンデンサから電力を供給して放射線画像検出を行う場合のみならず、緊急撮影時には充電器に接続した状態で充電器から電力供給を受けながら放射線画像検出を行う場合が想定される。
この場合、前記第２の回路による電気二重層コンデンサへの充電と、充電器から前記第２の回路及び前記第３の回路を経由する負荷への電力供給とが同時並行して行われる。
【００１２】
このため、放射線撮影装置における電気二重層コンデンサの充電に関わるさらなる問題として、放射線画像検出装置が検出状態にあるときに、電気二重層コンデンサへの充電が行われると、前記第２回路で発生する充電ノイズが第３の回路を経由して負荷に伝搬され、画像中にノイズとして現れるという問題がある。
【特許文献１】特許第３４１３５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、電気二重層コンデンサを有する放射線画像検出装置の撮影画像への充電ノイズの影響を除くことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．外部から供給される電力を受電する受電部と、
前記受電部から電力を受け、負荷に電力を送る第１の回路と、
前記受電部から電力を受け、電気二重層コンデンサを充電する第２の回路と、
前記電気二重層コンデンサに充電された電力を前記負荷に送る第３の回路と、
前記第３の回路をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ回路と
前記ＯＮ／ＯＦＦ回路を制御する制御部と、
を有することを特徴とする放射線画像検出装置。
２．前記制御部は、前記第２の回路により電気二重層コンデンサを充電しているときには、前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＦＦにすることを特徴とする１項に記載の放射線画像検出装置。
３．前記制御部は、前記受電部への電力供給が開始されたと判断すると前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＦＦし、前記受電部への電力供給が停止されたと判断すると、前記ＯＮ／ＯＦＦ回路をＯＮにすることを特徴とする１項に記載の放射線画像検出装置。
４．前記第２の回路は、
前記電気二重層コンデンサの充電完了後、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が、予め設定する値以下になるまで前記電気二重層コンデンサへの充電を禁止することを特徴とする１〜３項の何れか１項に記載の放射線画像検出装置。
５．前記第２の回路は、
予め設定した値の定電流で充電を開始して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、
前記第１の充電電圧と前記一定時間経過後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に、第２の充電電圧を算出して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した定電流で充電する
ことを特徴とする１〜４項に記載の放射線画像検出装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、電気二重層コンデンサを有する放射線画像検出装置において、充電中に放射線画像検出を行っても充電中のノイズにより画像品質が低下することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態例を図を基に説明する。
【００１７】
図１は、放射線画像検出装置Ｄの外観図である。
【００１８】
図に示す放射線画像検出装置Ｄは、カセッテ型放射線画像検出装置と称されるもので、放射線による画像撮影に広く用いられているものである。
【００１９】
図に示すように、本例のカセッテＫは２つの主な外装部材、即ち、上部外装部材５，下部外装部材６からなる。
【００２０】
上部外装部材５の一角には、表示装置Ｈと操作ボタンＥが設けられ、また、一つの側面には、外部から電力供給を受けるためのコネクタである受電部ＭＣが設けられている。
【００２１】
図２は、放射線画像検出装置Ｄの内部構成を説明する図である。
【００２２】
カセッテＫの内部には、放射線検知パネル１、パネル支持板２、制御基板３、接続ケーブル４、電力供給部Ｂ等が収容されている。
【００２３】
なお、カセッテＫの上部外装部材５は、図の矢印ａの方向から進行してくる放射線が前記放射線検知パネル１に到達する際の遮蔽物となってはならないことから、放射線の透過性が高く且つ強度に優れる材料、例えば、カーボン繊維入りの樹脂が採用される。
【００２４】
前記放射線検知パネル１は、蛍光体１１、光電変換部１２から構成される。
【００２５】
蛍光体１１は、図の矢印ａの方向から入射した放射線を受けて、受けた放射線の強さに応じた光を発するもので、樹脂板に蛍光体が塗布されたものである。
【００２６】
光電変換部１２は、光電変換素子をガラス板上に格子状に配列したもので、前記蛍光体１１の発光光を受光して電気信号に変換する。
【００２７】
光電変換部１２から出力された電気信号は、フレキシブル回路基板である接続ケーブル４を介して、制御基板３に送られ、制御基板３は、光電変換部１２から送られた電気信号を基に、撮影画像情報を生成する。
【００２８】
パネル支持板２は、前記放射線検知パネル１、前記制御基板３を支持するもので、前記放射線検知パネル１の平面性を維持するために必要な平面性と剛性を有している。
【００２９】
電力供給部Ｂは、後述するように、受電部ＭＣで受電した電力を負荷である制御基板３に送る回路（第１の回路）、受電部ＭＣで受電した電力により電気二重層コンデンサを充電する回路（第２の回路）、電気二重層コンデンサに充電された電力を負荷に送る回路（第３の回路）、電気二重層コンデンサ等からなる。
【００３０】
前記電力供給部Ｂは、下部外装部材６に接合されている電源部収容部７２に収められ、電源部外装部材７０により蓋がなされて固定されている。
【００３１】
なお、電源収容部７２に収められた電力供給部Ｂは、接点部（不図示）を介して前記制御基板３と電気的に接続される。
【００３２】
図３は、定電流電源による電気二重層コンデンサの一般的な充電方法を説明する図である。
【００３３】
図３（ａ）は、定電流電源ＰＳを用いた電気二重層コンデンサＣＣの充電回路の概念図であり、図３（ｂ）は、充電される電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧である充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。
【００３４】
図３（ａ）に示す電源ＰＳは、充電電流Ｉが予め設定する定電流値Ｉ１を維持するように電気二重層コンデンサＣＣの両端に電圧を印加する。
【００３５】
前記電気二重層コンデンサＣＣの充電が開始され、その両端の電圧Ｖが使用電圧ＶＶに到達すると、電源ＰＳは使用電圧ＶＶを超える過充電を避けるために、定電流値Ｉ１の維持から、使用電圧ＶＶを印加する定電圧電源として働く。
【００３６】
前記電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧Ｖが、予め設けた充電電圧ＶＶに到達し、さらに緩和充電時間と称される充電時間ＴＶが経過すると、充電は停止される。
【００３７】
図３（ｂ）で示すように、定電流による充電が終了した後に必要となる緩和充電時間（ＴＶ−Ｔ１）の長さが実用上の問題となる。
【００３８】
図４は、充電時間を短縮するために提案された公知の技術による充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。
【００３９】
図３にて説明した一般例と同じく、電気二重層コンデンサＣＣの両端には、予め設定する定電流値Ｉ１が維持されるように電圧が印加される。
【００４０】
しかしながら、一般例と異なり、電気二重層コンデンサＣＣは、充電により上昇する両端の電圧Ｖが予め設けた使用電圧ＶＶに到達するように充電されるのではなく、使用電圧ＶＶよりも高く設定された電圧Ｖ２に到達するまで、予め設定する定電流値Ｉ１を維持する定電流で過充電する。
【００４１】
なお、当然のことではあるが、前記電圧Ｖ２は、該電気二重層コンデンサに不都合をもたらさない高さの電圧が設定される。
【００４２】
充電を停止すると、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧は使用電圧ＶＶまで降下する。即ち、電圧Ｖ２は、過充電後、電圧降下をした電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が丁度使用電圧ＶＶになるように設定される。
【００４３】
このように電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧を、使用開始時の電圧である使用電圧ＶＶよりも高い電圧Ｖ２まで上げる過充電領域を設けることにより、充電時間ＴＶは、図３で説明した一般例における充電時間ＴＶよりも大幅に短縮される。
【００４４】
しかしながら、電気部品である電気二重層コンデンサＣＣには、容量、内部抵抗のバラツキが存在する。
【００４５】
従って、電気二重層コンデンサに固有の電圧Ｖ２を事前に把握した上で、図２で説明したように電気二重層コンデンサＣＣを充電しなければ、満充電にすることができず、過充電や充電不足が生じる。
【００４６】
本発明は、充電時間の短縮を実現すると共に、電気二重層コンデンサの部品バラツキ（特性バラツキ）があったとしても過充電や充電不足を抑制することができ、短時間で満充電することができる。
【００４７】
図５は、本発明による充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。一例として、電気二重層コンデンサＣＣの内部抵抗が異なる場合の例を示している。点線が実線に比べて内部抵抗が大きい場合である。
【００４８】
また、図６は、本発明による充電装置Ａのブロック図である。
先ず、予め設定した定電流Ｉ１で電気二重層コンデンサＣＣの充電を開始する。
【００４９】
電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が使用電圧ＶＶに到達したことが電圧測定部ＶＭによって検知されると、制御部ＣＴは、スイッチ回路ＳＷを切り替えることにより電源ＰＳ１による充電をオフ状態とする。時間Ｔ１０，時間Ｔ１１においてそれぞれオフ状態となる。
【００５０】
予め設定した時間（Ｔ２０−Ｔ１０、又はＴ２１−Ｔ１１）が経過すると、制御部ＣＴは電圧測定部ＶＭから電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧を取り込む。
【００５１】
このように測定された電圧は、電気二重層コンデンサＣＣの容量や内部抵抗のバラツキによって図の実線で示す電圧Ｖ３０と点線で示す電圧Ｖ３１のようにばらつく。
【００５２】
制御部ＣＴは、測定された電圧（例えば、ＶＶ−Ｖ３０、又はＶＶ−Ｖ３１）を基に、２回目の充電を停止させる充電電圧、例えば、図のＶ２０又はＶ２１を算出する。
【００５３】
なお、算出式又は、算出用テーブルは実験により導かれるものである。
【００５４】
算出が終了すると、再び、定電流値Ｉ１で電気二重層コンデンサＣＣの充電を開始して、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が、例えば、算出された電圧値Ｖ２０に到達すると充電が停止される。
【００５５】
充電が停止されると、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧Ｖは、使用電圧ＶＶに降下して、その電圧ＶＶを維持する。
【００５６】
以上説明したような方法で、電気二重層コンデンサを充電することにより、図３で示したような一般的な充電方法に比較して、充電時間ＴＶの時間が短縮される。
【００５７】
また、図４で示した充電方法では、部品バラツキ等がある場合に過充電や充電不足が生じるのに対して、充電途中において、使用している電気二重層コンデンサに固有の目標充電電圧に設定できるので、電気二重層コンデンサの特性のバラツキによる過充電や充電不足を抑制できる。
【００５８】
既に説明したように、放射線画像検出装置Ｄは電気二重層コンデンサを含む電力供給部Ｂを有している。
【００５９】
電力供給部Ｂには、充電器等の外部から供給される電力を受電部ＭＣで受け、その電力を制御基板３等の負荷に供給する第１の回路と、外部から供給される電力を受電部ＭＣで受け、その電力を電気二重層コンデンサＣＣの充電のために供給する第２の回路と、外部から電力供給を受けずに負荷を駆動する場合に、電気二重層コンデンサＣＣに貯えられていた電力を負荷に供給する第３の回路が収められている。
【００６０】
このように構成された電力供給部Ｂにおいては、放射線画像検出装置Ｄによる検出と電気二重層コンデンサＣＣへの充電とが並行すると、電気二重層コンデンサＣＣへの充電電流の変化が、ノイズとして負荷に伝搬する場合がある。
【００６１】
このようなノイズは、検出画像に画像欠陥をもたらすものであることから、検出中には電気二重層コンデンサＣＣの充電を行わない、又は、電気二重層コンデンサＣＣの充電中には検出を行わないようにすることが望ましい。
【００６２】
しかしながら、充電の中断は電気二重層コンデンサＣＣの充電時間を延ばしてしまう、あるいは、充電中には撮影ができないという問題を生み出す。
【００６３】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、その目的は放射線画像検出装置Ｄの検出中に内部に備える電気二重層コンデンサＣＣの充電を行っても、検出画像に影響するようなノイズの伝搬を防ぐことができる電力供給部Ｂを実現することにある。
【００６４】
特に、本実施形態で提案している電気二重層コンデンサの充電方法では、電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間充電を停止する場合と、第２の充電電圧に向かって充電を再開した場合に、特に顕著に画質の低下として現れる。
【００６５】
図７は、本発明の電力供給部Ｂのブロック図である。
【００６６】
第１の回路１００は、受電部ＭＣから供給された電力を、電源ＰＳ１０にて定電圧化して負荷である制御基板３に供給する。
【００６７】
なお、定電圧化は、公知の技術により実現されるもので、供給される電力の仕様と負荷の仕様とを基に設計製作されるものである。
【００６８】
第２の回路２００は、受電部ＭＣから供給された電力を、電源ＰＳ２０にて定電圧化して充電装置Ａに供給し、充電装置Ａによって定電流で電気二重層コンデンサＣＣを充電する回路で、図５及び図６を基に説明した充電回路である。
【００６９】
第３の回路３００は、電気二重層コンデンサＣＣに貯えられた電力を、電源ＰＳ３０によって所定の定電圧とした後に、ＯＮ／ＯＦＦ回路を経由して負荷である制御基板３に供給する回路である。
【００７０】
第３の回路にはＯＮ／ＯＦＦ回路であるスイッチＳＷ２、ＳＷ３が設けられており、各スイッチの接点は、制御部３１０の切替信号に従って、それぞれ図の矢印の方向に移動して回路の切り替えを行う。
【００７１】
例えば、制御部３１０は、受電部ＭＣへの電力供給が開始されたと判断すると、スイッチＳＷ２、ＳＷ３を接点ｃ−ｂの状態から接点ｃ−ａの状態に切り替える。逆に、制御部３１０は、受電部ＭＣへの電力供給が停止されたと判断すると、スイッチＳＷ２、ＳＷ３を接点ｃ−ａの状態から接点ｃ−ｂの状態に切り替える。
【００７２】
スイッチＳＷ２、ＳＷ３の可動接点がｃ−ａの状態にあるときは、電源ＰＳ１０から所定の定電圧が制御基板３に供給される。
【００７３】
例えば、この際、電気二重層コンデンサＣＣから負荷である制御基板３につながる第３の回路はオフ状態となっていることから、電気二重層コンデンサＣＣへの充電に伴って発生する第２の回路からのノイズが負荷に伝搬することが防止される。
【００７４】
一方、電気二重層コンデンサＣＣへの充電を制御するスイッチＳＷ１は、スイッチＳＷ２、ＳＷ３とは独立に第２の回路の制御部ＣＴにより制御される。
【００７５】
つまり、スイッチＳＷ１は、電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達までは接点ｂ−ａの状態に制御され、その後一定時間充電を停止するときは接点ｂ−ｃの状態に制御され、第２の充電電圧に向かって充電を再開したときは再び接点ｂ−ａの状態に制御される。
【００７６】
なお、放射線画像検出装置Ｄが充電器から取り外され、電気二重層コンデンサＣＣに貯えられた電力を負荷に供給する場合には、スイッチＳＷ２、ＳＷ３の可動接点がｂとｃと接続するように移動する。
【００７７】
電気二重層コンデンサＣＣから出力される電力は、電源変換装置ＰＳ３０にて所定の電圧に定電圧化され、負荷である制御基板３に供給される。
【００７８】
以上説明したように、電力供給部Ｂの第３の回路を制御することによって、放射線画像検出装置Ｄの検出中に内部に備える電気二重層コンデンサＣＣの充電を行っても、撮影画像に影響するようなノイズの伝搬を防ぐことができる。
【００７９】
なお、放射線画像検出装置Ｄの検出中に電気二重層コンデンサＣＣの充電は行われないことがより好ましいことから、本発明の電力供給部Ｂの第２の回路を、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が予め設定する電圧以下にならないかぎり充電を行わないように制御して、充電の頻度を減らすようにしても良い。
【００８０】
上記制御は、第２の回路の制御部ＣＴにより行われるものである。
【００８１】
本実施形態では、電源ＰＳ３０は、ＯＮ／ＯＦＦ回路の上流側（負荷である制御基板３とは反対側）に配置したが、これに限定されるものではなく、ＯＮ／ＯＦＦ回路の下流側に配置することも可能である。
【００８２】
この場合、第１の回路の電源ＰＳ１０を省略することができ、電源ＰＳ３０を第１の回路と第３の回路の共通の電源とすることができる。
【００８３】
また、ＳＷ２、ＳＷ３は、接点ｃ−ａとｃ−ｂの切替スイッチとしたが、これに限定されるものではなく、接点ｃ−ｂのＯＮ／ＯＦＦのスイッチとし、接点ｃ−ａは常時接続された構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】放射線撮影装置の外観図である。
【図２】放射線撮影装置の内部構成を説明する図である。
【図３】定電流電源による電気二重層コンデンサの一般的な充電方法を説明する図である。
【図４】充電時間の短縮化を図った充電方法を説明する図である。
【図５】本発明による充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係を示す図である。
【図６】本発明による充電装置Ａのブロック図である。
【図７】本発明の電力供給回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
３  制御基板
１００  第１の回路
２００  第２の回路
３００  第３の回路
３１０  制御部
Ｂ  電力供給部
ＣＣ  電気二重層コンデンサ
Ｄ  放射線画像検出装置
ＭＣ  受電部
【図１】
2009162491.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009162491.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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