(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正側および負側のインバータ回路と、該正側および負側のインバータ回路の出力がそれぞれ共振回路を介して入力される正側および負側の高電圧変圧器と、該正側および負側の高電圧変圧器の出力をそれぞれ整流・平滑してＸ線管に供給する正側および負側の整流・平滑回路と、Ｘ線曝射開始時の上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数とＸ線高電圧が設定電圧に達した後の定常時の上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数とを設定パワーごとに保持し、設定パワーに対応してこれらが読み出されて動作周波数を表す信号を生じるメモリと、このメモリからの信号が送られ、このメモリからの信号に、上記正側および負側の整流・平滑回路からＸ線管に供給された正側および負側の電圧の検出値と設定管電圧値との誤差信号を加えた信号に対応して上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数をそれぞれ制御する正側および負側の制御回路とを備えるＸ線高電圧装置において、上記メモリと上記正側の制御回路との間に、上記メモリからの信号をＸ線管の負荷の正側と負側のバランスに応じて変更して上記正側の制御回路に出力するためのゲイン変換手段を設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｘ線管に高電圧を供給してＸ線曝射させるＸ線高電圧装置に関し、とくにインバータ式のＸ線高電圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインバータ式Ｘ線高電圧装置では、管電圧を検出し、その検出値と設定値とを比較してインバータの動作周波数（スイッチング周波数）にフィードバックすることにより、管電圧を制御するようにしている。このインバータ式Ｘ線高電圧装置では、インバータ回路およびその出力を整流・平滑する整流・平滑回路は正および負側にそれぞれ設けることがある。このような正・負両側にインバータ回路を有するインバータ式Ｘ線高電圧装置では、正側・負側のインバータ回路は、同一の動作周波数でドライブされるのが普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｘ線管としてセンターメタル式のＸ線管を用いた場合などでは、正・負の負荷が等しくならない場合があり、このような場合には同一の動作周波数で正・負のインバータ回路を駆動すると、出力管電圧のオーバーシュートなどの波形の乱れが発生し、それが原因となってＸ線管の寿命に悪影響を与える問題が生じる。
【０００４】
この発明は、上記に鑑み、正・負それぞれにインバータ回路および整流・平滑回路を設けたＸ線高電圧装置において、負荷が正・負で異なっている場合にも不都合を生じることなく、適切な管電圧制御を行なうことができるように改善することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によるＸ線高電圧装置は、正側および負側のインバータ回路と、該正側および負側のインバータ回路の出力がそれぞれ共振回路を介して入力される正側および負側の高電圧変圧器と、該正側および負側の高電圧変圧器の出力をそれぞれ整流・平滑してＸ線管に供給する正側および負側の整流・平滑回路と、Ｘ線曝射開始時の上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数とＸ線高電圧が設定電圧に達した後の定常時の上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数とを設定パワーごとに保持し、設定パワーに対応してこれらが読み出されて動作周波数を表す信号を生じるメモリと、このメモリから信号が送られ、このメモリからの信号に、上記正側および負側の整流・平滑回路からＸ線管に供給された正側および負側の電圧の検出値と設定管電圧値との誤差信号を加えた信号に対応して上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数をそれぞれ制御する正側および負側の制御回路とを備え、上記メモリと上記正側の制御回路との間に、上記メモリからの信号をＸ線管の負荷の正側と負側のバランスに応じて変更して上記正側の制御回路に出力するためのゲイン変換手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
正側および負側のインバータ回路の出力がそれぞれ共振回路を介して正側および負側の高電圧変圧器に入力され、その正側および負側の高電圧変圧器の出力が正側および負側の整流・平滑回路によりそれぞれ整流・平滑されてＸ線管に供給される。メモリには、Ｘ線曝射開始時の正側および負側のインバータ回路の動作周波数と、Ｘ線高電圧が設定電圧に達した後の定常時の正側および負側のインバータ回路の動作周波数とが、設定パワーごとに保持されており、このメモリから設定パワーに対応した動作周波数を表わす信号が読み出されて正側および負側の制御回路に送られる。これら正側および負側の制御回路は、このメモリからの信号に、上記のＸ線管に供給された正側および負側の電圧の検出値と設定管電圧値との誤差信号を加えた信号に対応して上記正側および負側のインバータ回路の動作周波数をそれぞれ制御する。このように、インバータ回路およびその制御回路と高電圧変圧器と整流・平滑回路とが正側および負側にそれぞれ設けられるので、正側のＸ線高電圧と負側のＸ線高電圧とがそれぞれ独立に供給され、かつ制御回路は、Ｘ線管に供給された電圧の検出値をフィードバックして行うフィードバック制御を正側および負側で独立に行うことになる。そのため、Ｘ線管の負荷が正側と負側とでバランスしていないときは、上記のフィードバック制御により、その負荷の正・負でのアンバランスに応じて、正側のインバータ回路の動作周波数と負側のインバータ回路の動作周波数とは違ったものとなって管電圧自体は設定電圧に収束することになるが、過渡的には管電圧のオーバーシュートが発生し、Ｘ線管の寿命が短くなる。そこで、メモリから正側および負側の制御回路に送る動作周波数を表す信号そのものを、Ｘ線管の負荷の正側と負側のバランスに応じて変化させるようにして、そのバランス度に応じた正側出力と負側出力の制御を行い、過渡的な問題に対処する。これにより、負荷が軽くなった側で、過渡的に過大出力による立ち上がり電圧のオーバーシュートが発生することを防ぎ、Ｘ線管の寿命に対する悪影響を除くことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、撮影条件設定器１１は、管電圧、管電流あるいは撮影時間などのＸ線撮影条件を設定するものである。これにより撮影条件が設定されると、その設定パワーを表す信号や設定管電圧を表す信号がインバータ制御装置１２に送られる。インバータ制御装置１２は、正側および負側のインバータ回路１３、１４に駆動信号を送ってこれらを制御するもので、Ｖｓメモリ２１、Ｖｎメモリ２２と、Ｄ／Ａ変換器２３、２４と、切換器２５、２６と、ゲイン変換器２７と、正側および負側のインバータ制御回路２８、２９とを含んでいる。
【０００８】
正・負のインバータ回路１３、１４が動作すると、そのスイッチング出力が、それぞれ正側および負側の共振コンデンサ１６、１７を経て高電圧発生回路１８に送られる。高電圧発生回路１８は、正側・負側の高電圧トランス３１、３２と、正側・負側の整流・平滑回路３４、３５とを備えており、これらで得られた直流の高電圧がＸ線管３６のアノード・フィラメント間に印加される。
【０００９】
正側のインバータ回路１３からのスイッチング出力は、正側の共振用コンデンサ１６と、正側の高電圧トランス３１の漏れインダクタンスと、負荷とにより構成される直列共振回路によって、交流とされて、この交流が正側の高電圧トランス３１によって昇圧され、正側の整流・平滑回路３４により直流高電圧に変換され、Ｘ線管３６のアノードに印加される。同様に、負側のインバータ回路１４からのスイッチング出力は、負側の共振用コンデンサ１７と、負側の高電圧トランス３２の漏れインダクタンスと、負荷とにより構成される直列共振回路によって、交流化され、この交流が負側の高電圧トランス３２によって昇圧され、負側の整流・平滑回路３５により直流高電圧に変換され、Ｘ線管３６のフィラメント（カソード）に印加される。
【００１０】
このＸ線管３６のフィラメントには、フィラメント加熱制御回路１５からフィラメント加熱トランス３３を経て電流が流される。このフィラメント加熱制御回路１５には、撮影条件設定器１１から設定管電流を表す信号が送られてきており、設定管電流が得られるようなフィラメント電流の制御がなされる。
【００１１】
インバータ制御装置１２のメモリ２１、２２には、あらかじめＶｓ値のデータとＶｎ値のデータがそれぞれ書き込まれている。Ｖｎ値は、Ｘ線曝射の定常状態において設定パワーが出力されるようインバータ回路１３、１４の動作周波数を定めるものである。また、Ｖｓ値は、管電圧の立ち上がり時に使用する動作周波数に対応する。すなわち、上記のような定常状態の動作周波数（Ｖｎに対応）をＸ線曝射開始時にも適用すると管電圧の立ち上がりが遅くなるなどの不都合が生じるため、管電圧の立ち上がりを速くするなどのために定常時の動作周波数とは別の適切な動作周波数でインバータ回路１３、１４を駆動する。これらＶｓ値およびＶｎ値は設定パワーごとにあらかじめ適切なものが求められて、これらがメモリ２１、２２の設定パワーごとのアドレスに書き込まれている。
【００１２】
撮影条件設定器１１から設定パワーを表す信号がインバータ制御装置１２に送られると、その設定パワーに対応したアドレスがアクセスされてＶｓ値データとＶｎ値データとが読み出される。これらメモリ２１、２２から読み出されたデータはＤ／Ａ変換器２３、２４でアナログ信号に変換され、増幅器を経て切換器２５、２６によりいずれか一方が選択され、ゲイン変換器２７を経て正側インバータ制御回路２８に送られ、および直接負側インバータ制御回路２９に送られる。
【００１３】
これらのインバータ制御回路２８、２９は、入力されたアナログ信号（あるいはそれに管電圧設定信号と検出信号との誤差信号を加えた信号）を周波数に変換する電圧・周波数変換器を含む。また、これらのインバータ制御回路２８、２９には、Ｘ線管３６のアノードに加えられる正の高電圧を分圧抵抗で検出した検出電圧およびフィラメントに加えられる負の高電圧を分圧抵抗で検出した検出電圧が入力されている。そしてこれらのインバータ制御回路２８、２９は、それらの検出電圧と設定電圧との誤差信号を増幅する回路を備え、定常状態において、入力されたアナログ信号（Ｖｎに対応）にこの誤差信号を加えて電圧・周波数変換器に入力させる機能を持つ。この周波数の駆動信号が正・負のインバータ回路１３、１４に送られると、これらのインバータ回路１３、１４はその周波数でスイッチングを行なうことになる。
【００１４】
Ｘ線曝射信号が撮影条件設定器１１から入力されたとき、正・負のインバータ制御回路２８、２９から正側インバータ回路１３および負側インバータ回路１４にそれぞれ上記の周波数の駆動信号が送られるが、出力電圧の立ち上がり時には、メモリ２１に格納されていたＶｓに対応する信号が切換器２５、２６で選択され、スタート時のものとして適切に定められた周波数で、正・負のインバータ回路１３、１４が動作開始する。
【００１５】
このようにＸ線曝射開始時には、設定したパワーに応じてとくに定められた周波数Ｖｓでインバータ回路１３、１４が動作するので、図３の波形ａ、ｂに示すように管電圧は正・負ともすばやく立ち上がることになり、立ち上がりの遅れなどのない最適な制御を行なうことができる。
【００１６】
こうして管電圧が立ち上がってきて設定値に到達すると、管電圧が設定値に達したことが正・負のインバータ制御回路２８、２９において判別され、切換信号が切換器２５、２６に出されて、以降、メモリ２２に格納されていたＶｎに対応するアナログ信号が正・負のインバータ制御回路２８、２９に入力されるようになる。このとき同時に、上記の検出電圧と設定電圧との誤差信号をＶｎに対応する入力信号に加え、その加算後の信号を周波数に変換して駆動信号として出力するよう、正・負のインバータ制御回路２８、２９内での切り換えが行なわれる。したがって、このとき以降は、図３の波形ａ、ｂに示すように、Ｖｎ値に管電圧をフィードバックした値をプラスして行なう管電圧制御が、正・負の電圧について独立に実行されることになる。
【００１７】
ところで、Ｘ線管３６がセンターメタル式のＸ線管の場合などでは、Ｘ線管３６の正・負の負荷が同一にならならない。センターメタル式のＸ線管３６では正側の負荷が負側に比べて１０％ほど軽くなる。インバータ回路１３、１４の動作周波数と出力との関係は図２のようになっているため、出力Ｐ１のために動作周波数をｆ１として、両方のインバータ回路１３、１４を駆動すると、正側の負荷が軽いので、正側の出力は過大なものとなってしまう。正側において負荷が軽くなったのであれば、それに対応して出力はＰ２とすべきであり、動作周波数はｆ２とすべきである。上記のように正・負のインバータ回路１３、１４を同じ周波数で駆動するなら、正側の出力が過大なものとなって、図３の点線ｃで示すように管電圧のオーバーシュートが発生し、Ｘ線管の寿命が短くなる。もちろん、管電圧が設定値に到達した後のフィードバック制御により管電圧自体は、正側も負側も設定値に収束するが、過渡的には上記のような管電圧のオーバーシュートは避けられない。
【００１８】
そこで、このようにＸ線管の負荷が正側と負側とでアンバランスになっているときは、それに応じて正・負のインバータ制御回路１３、１４への入力アナログ信号の大きさを調整する。そのために、ここでは正側インバータ制御回路２８への経路にゲイン変換器２７を挿入している。Ｘ線管３６の据え付け時に、その負荷の正・負のバランス度合いがわかるため、それに応じてゲイン変換器２７のゲインを調整する。たとえば上記のように正側の負荷が負側に比べて１０％程度低いときは０．９倍となるようなゲインに変更する。
【００１９】
これにより、スタート時のＶｓ値および定常状態のＶｎ値の両方ともが、Ｘ線管３６の負荷バランスに合わせて調整されることになる。そのため、正側の負荷が軽い場合でも、図３の実線ａで示すようなオーバーシュートなどのない電圧波形を得ることができ、Ｘ線管３６の寿命の問題を解決することができる。
【００２０】
なお、ゲイン変換器２７は減衰器などによって構成できるが、このようなゲイン変換器２７を用いる代わりに、センターメタル式Ｘ線管などに合わせてＶｓ値、Ｖｎ値をメモリに記憶させておくようにもできる。この場合は、設定管電圧等に応じて異なる負荷バランスに対応させることができるが、構成が複雑となる。上記のようにゲイン変換器２７により一定の比率で調整することで実用上効果が得られ、構成も簡単になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＸ線高電圧装置によれば、Ｘ線管の負荷が正・負でバランスしていない場合にも、一方に過大な出力が与えられることによるオーバーシュートなどを生じることを避け、Ｘ線高電圧を適切に立ち上げることができ、Ｘ線管の寿命への悪影響をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のブロック図。
【図２】インバータ回路の動作周波数と出力との関係を示すグラフ。
【図３】正側と負側の管電圧波形を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１ 撮影条件設定器
１２ インバータ制御装置
１３ 正側インバータ回路
１４ 負側インバータ回路
１５ フィラメント加熱制御回路
１６ 正側共振コンデンサ
１７ 負側共振コンデンサ
１８ 高電圧発生回路
２１ Ｖｓメモリ
２２ Ｖｎメモリ
２３、２４ Ｄ／Ａ変換器
２５、２６ 切換器
２７ ゲイン変換器
２８ 正側インバータ制御回路
２９ 負側インバータ制御回路
３１ 正側高電圧トランス
３２ 負側高電圧トランス
３３ フィラメント加熱トランス
３４ 正側整流・平滑回路
３５ 負側整流・平滑回路
３６ Ｘ線管
【図１】
0003821874.tif 000002
【図２】
0003821874.tif 000003
【図３】
0003821874.tif 000004