(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不動フレーム及び全体的に環状の回転フレームを持つコンピュータ断層撮影装置に於て、
前記回転フレームに取付けられ、実質的に前記環状の回転フレームに沿って配置されていて、各々が第１の端及び第２の端を持つ複数の個別のセグメントで構成されている差動的に駆動される伝送線路であって、前記個別のセグメントの各々は、夫々の第１の端に同時に印加された被変調信号が夫々の第２の端に到着する時には所定の遅延時間を持ち、前記個別のセグメントは、任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第１の端が互いに略隣接し、かつ任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第２の端が互いに略隣接して配置されている差動的に駆動される伝送線路と、
前記伝送線路に固定されていて、前記回転フレームの周りに通路を構成し、かつ前記伝送線路を電磁放射から遮蔽する伝送線路遮蔽手段と、
前記不動フレームに取付けられていると共に、前記伝送線路に十分接近して前記通路内に位置ぎめされて、夫々の前記個別のセグメントに印加された被変調信号を受取る、前記伝送線路に無線結合された差動結合器と
を有することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記個別のセグメントの各々が、互いに略平行に整合した第１及び第２の信号導体を持つ略平面状の伝送線路で構成されている請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記差動結合器が、第１及び第２の信号導体を持つ略平面状の伝送線路で構成され、該第１及び第２の信号導体が互いに略平行に整合していると共に、夫々の前記個別のセグメントの第１及び第２の信号導体と略平行に夫々位置ぎめされている請求項２記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記差動結合器に結合器遮蔽体が取付けられている請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記結合器遮蔽体がＵ字形遮蔽体で構成されている請求項４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記結合器遮蔽体が、夫々の前記個別のセグメントを実質的に囲い込む様に十分に前記通路内に入り込んでいるＨ形遮蔽体で構成されている請求項４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記伝送線路遮蔽手段がＵ字形構造で構成されている請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記Ｕ字形構造が、所定の高さＨを持つ１対の向かい合った側壁と所定の幅Ｗを持つ底壁とを有している請求項７記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記個別のセグメントの各々が、前記向かい合った側壁の間で、前記底壁に取付けられた基板上に取付けられている請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
Ｈ／Ｗによって定められる比が、横磁界（ＴＭ）及び横電界（ＴＥ）伝搬モードを有する電磁波を実質的に減衰させる、請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記差動的に駆動される伝送線路が、各々前記回転フレームに沿って所定の角度にわたって伸びる少なくとも２つの個別のセグメントで構成されている請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの個別のセグメントの各々が前記回転フレームに沿って約１８０°の角度にわたって伸びている請求項１１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記差動的に駆動される伝送線路が、各々前記回転フレームに沿って所定の角度にわたって伸びる所定の数（Ｎ個）の個別のセグメントで構成されている請求項３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
前記個別のセグメントの数Ｎが所定の偶数である請求項１３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１５】
前記Ｎ個の個別のセグメントの各々が前記回転フレームに沿って約３６０°／Ｎの角度にわたって伸びている請求項１３記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１６】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、前記１対の向かい合った側壁に対して略平行に配置されている第１及び第２の信号導体を有すると共に、前記向かい合った側壁の間にはまる幅寸法を持つグランド平面を有している請求項８記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１７】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、マイクロストリップ又はストリップライン伝送線路からなる伝送線路で構成されている請求項１６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１８】
前記Ｕ字形構造が、各々所定の高さＨを持つ１対の向かい合った側壁を有し、該１対の向かい合った側壁の夫々の端が前記個別のセグメントに固定されている請求項７記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項１９】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、前記１対の側壁に対して略平行に配置されている第１及び第２の信号導体を有すると共に、所定の幅Ｗを持つグランド平面を有し、該グランド平面が前記１対の側壁に取付けられた底壁を形成している請求項１８記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２０】
Ｈ／Ｗによって定められる比が、横磁界（ＴＭ）及び横電界（ＴＥ）伝搬モードを持つ電磁波を実質的に減衰させる、請求項１９記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２１】
前記差動結合器を構成する前記略平面状の伝送線路が、マイクロストリップ又はストリップライン伝送線路で構成されている請求項４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２２】
更に、前記個別のセグメントの夫々の前記第１及び第２の信号導体に、互いに略１８０°位相がずれた夫々の信号を同時に印加する駆動手段を有している請求項２１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２３】
前記個別のセグメントの夫々の前記第２の端には、所定の電気インピーダンスが接続されている請求項２２記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２４】
不動フレームと、
全体的に環状の回転フレームと、
前記回転フレームに取付けられ、実質的に前記環状の回転フレームに沿って配置されていて、各々が第１の端及び第２の端を持つ複数の個別のセグメントで構成されている差動的に駆動される伝送線路であって、前記個別のセグメントの各々は、夫々の第１の端に同時に印加された被変調信号が夫々の第２の端に到着する時には所定の遅延時間を持ち、前記個別のセグメントは、任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第１の端が互いに略隣接し、かつ任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第２の端が互いに略隣接して配置されている差動的に駆動される伝送線路と、
前記伝送線路に固定されていて、前記回転フレームの周りに通路を構成し、かつ前記伝送線路を電磁放射から遮蔽する伝送線路遮蔽手段と、
前記不動フレームに取付けられていると共に、前記伝送線路に十分接近して前記通路内に位置ぎめされて、夫々の前記個別のセグメントに印加された被変調信号を受取る、前記伝送線路に無線結合された差動結合器と
を有することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２５】
前記個別のセグメントの各々が、互いに略平行に整合した第１及び第２の信号導体を持つ略平面状の伝送線路で構成されている請求項２４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２６】
前記差動結合器が、第１及び第２の信号導体を持つ略平面状の伝送線路で構成され、該第１及び第２の信号導体が互いに略平行に整合していると共に、夫々の前記個別のセグメントの第１及び第２の信号導体と略平行に夫々位置ぎめされている請求項２５記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２７】
前記差動結合器に結合器遮蔽体が取付けられている請求項２６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２８】
前記結合器遮蔽体がＵ字形遮蔽体で構成されている請求項２７記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２９】
前記結合器遮蔽体が、夫々の前記個別のセグメントを実質的に囲い込む様に十分に前記通路内に入り込んでいるＨ形遮蔽体で構成されている請求項２７記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３０】
前記伝送線路遮蔽手段がＵ字形構造で構成されている請求項２６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３１】
前記Ｕ字形構造が、所定の高さＨを持つ１対の向かい合った側壁と所定の幅Ｗを持つ底壁とを有している請求項３０記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３２】
前記個別のセグメントの各々が、前記向かい合った側壁の間で、前記底壁に取付けられた基板上に取付けられている請求項３１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３３】
Ｈ／Ｗによって定められる比が、横磁界（ＴＭ）及び横電界（ＴＥ）伝搬モードを有する電磁波を実質的に減衰させる、請求項３１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３４】
前記差動的に駆動される伝送線路が、各々前記回転フレームに沿って所定の角度にわたって伸びる少なくとも２つの個別のセグメントで構成されている請求項２６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３５】
前記少なくとも２つの個別のセグメントの各々が前記回転フレームに沿って約１８０°の角度にわたって伸びている請求項３４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３６】
前記差動的に駆動される伝送線路が、各々前記回転フレームに沿って所定の角度にわたって伸びる所定の数（Ｎ個）の個別のセグメントで構成されている請求項２６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３７】
前記個別のセグメントの数Ｎが所定の偶数である請求項３６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３８】
前記Ｎ個の個別のセグメントの各々が前記回転フレームに沿って約３６０°／Ｎの角度にわたって伸びている請求項３６記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３９】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、前記１対の向かい合った側壁に対して略平行に配置されている第１及び第２の信号導体と、前記向かい合った側壁の間にはまる幅寸法を持つグランド平面とを有している請求項３１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４０】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、マイクロストリップ又はストリップライン伝送線路からなる伝送線路で構成されている請求項３９記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４１】
前記Ｕ字形構造が、各々所定の高さＨを持つ１対の向かい合った側壁を有し、該１対の向かい合った側壁の夫々の端が前記個別のセグメントに固定されている請求項３０記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４２】
夫々の前記個別のセグメントを形成する前記略平面状の伝送線路の各々が、前記１対の側壁に対して略平行に配置されている第１及び第２の信号導体を有すると共に、所定の幅Ｗを持つグランド平面を有し、該グランド平面が前記１対の側壁に取付けられた底壁を形成している請求項４１記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４３】
Ｈ／Ｗによって定められる比が、横磁界（ＴＭ）及び横電界（ＴＥ）伝搬モードを持つ電磁波を実質的に減衰させる、請求項４２記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４４】
前記差動結合器を構成する前記略平面状の伝送線路が、マイクロストリップ又はストリップライン伝送線路で構成されている請求項２７記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４５】
更に、前記個別のセグメントの夫々の前記第１及び第２の信号導体に、互いに略１８０°位相がずれた夫々の信号を同時に印加する駆動手段を有している請求項４４記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４６】
前記個別のセグメントの夫々の前記第２の端には、所定の電気インピーダンスが接続されている請求項４５記載のコンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明の分野は全般的にコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）に関し、特にＣＴ装置に於ける高データ速度通信の為の差動的に駆動される伝送線路に関する。
典型的にはＣＴ装置は回転フレームすなわちガントリーを用いて、相異なる回転角度で多数のＸ線像又はビュー（ｖｉｅｗ）を求める。各々の１組の像がこの分野では「スライス」と呼ばれている。軸方向に可動のテーブルに乗せた患者又は無生物の物体を回転フレームの中心開口の中に一般的に位置ぎめすることにより、多数の軸方向の位置で、夫々のスライスを求めることが出来る。得られた各々のスライスは所定のアルゴリズムに従って、コンピュータで処理されて、診断用又は検査用の増強された像を作る。
【０００２】
回転フレームはＸ線源、検出器配列、及び各々のビューに対する像データを発生するのに必要な電子回路を含む。生の像データを増強された形に処理する為に、１組の不動の電子回路が用いられる。従って、ＣＴ装置の回転フレームと不動フレームとの間で像データを通信すなわちやりとりすることが必要である。
患者の不快を少なくするため並びに／又は装置の利用度を最大にするために出来るだけ速く所望のビューを求めることが望ましいので、不動フレームと回転フレームとの間のデータ通信速度は重要な因子である。現在のＣＴ装置では、１個のビューは典型的には約８００個の検出器チャンネルで構成され、従って各々の個別の検出器チャンネルの出力が１６ビットで表わされる場合、１つのビュー当たり１２．８キロビットになり、これが典型的には毎秒１０００回繰り返され、像データだけでも、約１３メガビット／秒の正味のデータ速度が必要になる。４倍、８倍又は１６倍も多くの検出器チャンネルを用いることによって多数の像スライスを同時に構成することの出来る将来のＣＴ装置では、所要のデータ速度は像データだけでも１５０メガビット／秒を越えよう。
【０００３】
従来のＣＴ装置は、回転フレームと不動フレームと間の電気的な結合の為にブラシ及びスリップリングを用いていた。しかし、一般的に、回転フレームと不動フレームと間の通信の為にブラシ及びスリップリングを利用するＣＴ装置は、一般的に達成し得るデータ速度にかなりの制約があった。これは、信号が円形のスリップリングを伝搬するのに相当の時間を要する為である。所望のデータ速度では、リングに沿った電気通路長はビット周期に対しかなりの割合になり、この為、互いに反対方向にリングに沿って伝搬する電磁波が、受信点にはビット周期中の実質的に相異なる時刻に到着することがあり、受信の歪みを招く。
【０００４】
米国特許第５，２０８，５８１号には、通信の為にブラシ及びスリップリングを用いた別の形式のガントリーが記載されている。この米国特許の設計では、不動フレームと回転フレームとの間で比較的高速の通信が出来るが、接触型のブラシ及びリングを使っていることによる固有の欠点はそのまゝである。例えば、ブラシとリングとの間の機械的な接触が疲労の原因になり、信頼性のある通信を維持しようとすれば、ブラシ及びリングを定期的に交換することが必要である。更に、この米国特許のスリップリングの設計では、多重スライスＣＴ装置に必要な一層高いデータ速度での通信は行えない。
【０００５】
他のＣＴ装置では、不動フレームと回転フレームとの間の通信に光学式データ・リンクを用いている。光学式データ・リンクの設計では、スリップリング及びフラシの典型的な欠点は避けられるが、必要な光学系を非常に厳密な仕様で製造しなければならないと共に、回転フレームの比較的長い円周に沿って信頼性のある光結合を達成する為に動作中に実質的な空間的な整合を必要とする。これはコスト高を招き、従ってＣＴ装置の不動フレームと回転フレームとの間で信頼性のある高データ速度の通信を低コストで行う改良された通信リンクをＣＴ装置に設けることが望ましい。
【０００６】
更に、不動フレームと回転フレームとの間には、セル形電話、乱切り装置、外科用のこによって病院の環境内で典型的に発生される様な電磁放射の妨害、並びに任意所定のＣＴ装置によって発生される電気雑音に対しても頑丈である通信リンクを設けることが望ましい。更に、合衆国連邦通信委員会（ＦＣＣ）並びに／又は外国政府によって課せられる規制の様な政府の規制に合致する為に、この様な通信リンクから放射される電磁エネルギのレベルを下げることも望ましい。１９９４年９月１６日出願の米国特許出願番号第０８／３０７１２０号に記載されている様に、伝送線路及び結合器又はプローブが、この様な高データ速度の通信リンクを構成する手段になる。更に１９９５年９月１６日出願の米国特許出願番号第０８／３０７１３０号に記載されている様に、結合器が伝送線路に容易にアクセス出来る様にする通路を設けながら、伝送線路からの電磁放射を実質的に減少する為にＵ字形構造が有効に用いられる。このＵ字形構造は、伝送線路を有効に遮蔽するが、結合器の周りから脱出する又は漏れる電磁放射を減らすことが望ましい。結合器の動作に妨害する惧れのある様な、外部で発生された電磁エネルギに対する結合器の感度を減少することも望ましい。
【０００７】
【発明の概要】
全般的に云うと、上に述べた要件を充たすために、本発明では、不動フレーム及び全体的に環状の回転フレームを持つコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置において、回転フレームに取付けられていて、回転フレームに実質的に沿って位置ぎめされた差動的に駆動される伝送線路を有する装置を提供する。差動的に駆動される伝送線路は複数の個別のセグメントで構成され、各セグメントは第１の端及び第２の端を持つと共に、第１の端に同時に印加された被変調信号が第２の端に到着する時に所定の遅延時間を持つ様に選ばれた電気長を持つ。これらの個別のセグメントは、任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第１の端を互いに略隣接させると共に、任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第２の端を互いに略隣接させて、該セグメントの中を伝搬する被変調信号の遅延時間の不連続性を避ける様に配置されている。更に、この装置は、伝送線路に固定されていて、伝送線路を電磁放射から遮蔽するＵ字形構造の様な伝送線路遮蔽手段を有する。この遮蔽手段は回転フレームに沿って通路を限定する。差動結合器が、不動フレームに取付けられ、かつ伝送線路に十分接近して通路内に位置ぎめされて、夫々の個別のセグメントに印加された被変調信号を受取る様に伝送線路に無線結合される。該結合器を電磁放射から遮蔽するために結合器遮蔽手段が設けられる。
【０００８】
本発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、作用及びその他の目的並びに利点は、以下図面について説明する所から最もよく理解されよう。図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用いている。
【０００９】
【発明の詳しい説明】
図１に示す様に、人間の解剖学的な部分の少なくとも関心のある領域の像を作る為に使われるＣＴ装置では、患者テーブル１０が、所定の円周、例えば外周１６を持つ全体的に環状の回転フレームすなわちガントリー１５の開口１１内に位置ぎめされる。不動フレーム１２が回転フレーム１５を支持する為に好便に用いられる。好ましくは高度にコリメートされたＸ線を発生するイメージング用エネルギ源１３が開口１１の片側で回転フレームに取付けられ、検出器配列１４が開口の反対側に取付けられる。回転フレームは、Ｘ線源１３及び検出器配列１４と共に、患者の走査の間、開口の周りを回転して、少なくとも１８０°の回転範囲にわたる多くの相異なる角度からのＸ線減衰測定値を求める。検出器配列１４は、各々がその長さに沿って約８００個の検出器チャンネルを持つ複数の列で構成することが出来る。検出器配列１４にある各チャンネルの個別の出力がデータ収集装置ＤＡＳ（図に示してない）に接続される。各チャンネルの出力は、ＤＡＳにより、標本化されて、例えばＸ線強度を表す１６ビットのディジタル値に変換される。
【００１０】
回転フレームは更に、回転フレーム１５と共に回転する別の内蔵電子回路（図に示してない）を含む。内蔵電子回路は本質的には、回転フレーム１５から離れた所にある不動の電子回路装置３０に対する従属装置である。不動の電子回路装置３０は、コンピュータを主体とした装置であって、回転フレーム１５上の内蔵電子回路に対して指令を出すと共に、その結果得られた像データを、不動のフレーム１２からの適当なリード線を介して受取って、受取った像データの処理を実施する。
【００１１】
本発明は、差動的に駆動される伝送線路と差動結合器とを使うことにより、スリップリング及びブラシを使用することなく回転フレーム１５の連続的な回転が出来る様にしながら、回転フレームと不動フレームとの間で高データ速度の通信を行うための装置を提供する。前に述べた様に、多重スライスＣＴ装置は高データ速度の通信を必要とする。本発明は、ブラシ及びスリップリングを使わずに、またコストの高い光学装置を使わずに、この様な高データ速度（例えば１５０メガビット／秒を越える速度）の通信が有利に出来る様にする。更に本発明では、回転フレームの円周が比較的長い（約１３呎）にも拘わらず、信頼性があってコスト効果のある高データ速度の通信を行うことが出来る。
【００１２】
以下の説明では、これに制限するつもりはないが、例として、回転フレーム１５と不動フレーム１２との間の全ての通信が、周知のマルチプレクサ技術を用いて、直列化され、即ち送信の時は並列データから直列データに、受信の時はその逆に直列データから並列データに変換されると仮定する。これは、１ビット・ストリームだけを伝送すればよい様にする為であるが、本発明に従って多重並列通路を用いてもよいことは当業者に明らかであろう。何れの場合も、利用し得る最高データ速度を更に高める為に、多重レベル又は多相符号化方式を用いることが出来る。
【００１３】
図２に示す様に、差動的に駆動される伝送線路４０は回転フレーム１５（図１）に取付けられていて、実質的に回転フレームの周りに、例えば、回転フレームの円周に沿って位置ぎめすることが出来る。同様に、伝送線路は回転フレームの環状面、即ち、回転フレーム内の同心円によって区切られた面、例えば、開口１１を限定する同心円と円周１６を持つ一層大きい同心円とによって区切られた面に好便に固定することが出来る。更に、本発明は、円形以外の幾何学的な配置でも本発明の利点が同じ様に得られるので、円形の幾何学的な配置に制限する必要がないことが理解されよう。伝送線路４０は個別のセグメント５０、６０で構成され、その各々のセグメントが第１の端５２、６２及び第２の端５４、６４を有する。図２では、各々の個別のセグメントは２本の線によって表されている。これは、図３に一番よく示されている様に、各々の個別のセグメントが、互いに略１８０°位相がずれた夫々の信号を伝える第１及び第２の信号導体を持っているからである。即ち、各々の伝送線路セグメントが差動的に駆動される。各々の個別のセグメント５０、６０は、夫々の第１の端５２、６２に印加された被変調信号が、夫々の第２の端５４、６４に到着する時に所定の遅延時間を持つ様に選ばれた夫々の電気長を持つことが好ましい。セグメント５０、６０の夫々の電気長が互いに略同様であれば、上に述べたセグメントの構成により、夫々の第２の端に到着する被変調信号は互いに略同様な遅延時間を持つことが理解されよう。
【００１４】
被変調信号は、周波数シフト・キーイングの様な容易に利用し得る多数の変調方式の内の何れかを用いて回転フレーム１５の内蔵電子回路から好便に供給されるが、適当な駆動回路７０によって容易に分割して移相することが出来る。この駆動回路７０は、増幅器７２、７４と、伝送線路の夫々のセグメントのインピーダンス特性に整合する様に選ばれたの抵抗値を持つ随意選択の整合抵抗７６、７８とで構成される。図２に示す様に、増幅器７２、７４は、互いに略１８０°位相がずれた夫々の出力信号を供給することが出来、この為、前に述べた様に、各々のセグメントは、互いに略１８０°位相のずれた夫々の被変調信号を受取る。同様に、夫々の第２の端５４、６４は、伝送線路の個別のセグメント５０、６０に於けるエネルギの反射を最小限にする様に選ばれたの抵抗値を持つ終端抵抗８０、８２に夫々接続されている。個別のセグメントの間に遅延時間の差があるが、特定の用途ではこの様な遅延時間の差を許容し得るので、そうなる様なこの他の構成も用いることが出来る。例えば、増幅器７４及び整合抵抗７８を第１の端６２の代わりに第２の端６４に接続し、終端抵抗８２を第２の端６４の代わりに第１の端６２に接続することが出来る。この場合、個別のセグメントの間に所定の遅延時間があるが、この様な遅延時間はある用途では受入れることが出来る。更に、駆動回路７０が１対の増幅器を持つものとして示したが、個別のセグメント５０、６０を駆動するのに、適当な１個の増幅器を用いても同等に有効であることは明らかであろう。例えば、セグメント５０、６０の夫々の一方の第１の端を単独の増幅器の同相出力信号を受取る様に並列に接続し、セグメント５０、６０の夫々の他方の第１の端をこの単独の増幅器の位相外れの出力信号を受取る様に並列に接続することが出来る。この場合、駆動回路７０は単独の増幅器だけで構成される。
【００１５】
個別のセグメント５０、６０は、任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第１の端が互いに略隣接し、かつ任意の２つの相次ぐセグメントの夫々の第２の端が互いに略隣接する様に配置することが好ましい。任意の２つの相次ぐセグメントの間のすき間の寸法は、搬送波の波長に対して小さくすべきである。例えば、７５０ＭＨｚの搬送波では約１／８吋にする。この配置により、回転フレームを取り巻く個別のセグメントのどの間でも、遅延時間の不連続を避けることが出来るので便利である。こうすると、すべての回転角度で、伝送線路と結合器の間の有効な結合動作が出来る。図２に示す様に、２つの個別のセグメント５０、６０の各々は、回転フレームの円周に沿って夫々約１８０°の角度にわたって伸びる様に設計することが出来る。一般的に、Ｎを所定の偶数として、回転フレームの円周に沿って夫々約３６０°／Ｎの角度にわたって伸びるＮ個の個別のセグメントでも、本発明の別の実施例では同等に有効である。これは、Ｎ個の個別のセグメントの内の任意のセグメントの相互の間のすき間を含めて、回転フレームの円周に沿ったどこでも、被変調差分信号（即ち、互いに略１８０°位相がずれている夫々の被変調信号の正味の結果）を受信の為に利用できるからである。前に述べた様に、個別のセグメントの相互の間の所定の遅延時間を許容し得る用途がある。この場合、個別のセグメントの数Ｎは、偶数に制限する必要がない。これは、所定の奇数のセグメントも、この様な所定の遅延時間を許容する用途では、有効に利用することが出来るからである。個別のセグメントに対する上に述べた構成は、各々のセグメントが略同様な誘電率を持つ材料で構成されていることを仮定している。しかし、所定の相異なる誘電率を持つセグメント材料も便利に使うことが出来ることは明らかである。この場合、夫々の個別のセグメントがまたがって伸びる角度は互いに同一である必要はない。
【００１６】
更に本発明の装置は、不動フレーム１２（図１）に取付けられていて、差動的に駆動される伝送線路に十分接近して伝送線路遮蔽手段１５０（図４及び５）によって限定された通路内に位置ぎめされ、夫々の個別のセグメントに印加された被変調差分信号を受取る為に伝送線路との間に無線結合を設定する差動結合器１００を有する。この明細書で云う「無線結合」とは、無線周波数の電磁放射による無接触形のエネルギの伝達を指す。
【００１７】
結合器１００が結合器の軸線１０２に沿って所定の長さ寸法を持つことが理解されよう。この軸線は、例えば、個別のセグメント５０、６０に対して略平行にすることが出来る。結合器の長さ寸法は、周波数依存性を持つ方向性結合効果を実質的に避けられる位に短く、結合器が夫々の個別のセグメントの相互の間のすき間の周りを通過する時に結合器１００に於ける実質的な信号の減少を避ける位に長く選ぶのが便利である。矢印１０４、１０６で示す様に、夫々のセグメント５０、６０に印加された被変調差分信号が反対向きに伝搬するので、任意のすき間の近くでの盲点（ｂｌｉｎｄ  ｐｏｉｎｔ）を避ける為、結合器１００が同軸線路の対又はその他の適当に遮蔽された電気導体の対の様な出力ポート手段１１２に直接的に接続された第１の端１１０、並びに実質的に何ら終端インピーダンスすなわち終端抵抗のない第２の端１０８を持つことが好ましい。こうして、結合器１００が受取った被変調差分信号が、受取った被変調差分信号の伝搬方向に無関係に、即ち、個別のセグメント５０、６０を進行する夫々の電磁波の伝搬方向と無関係に、同軸線路の対１１２へ通過する。例えば、第２の端１０８に到達した波は容易に第１の端に向かって伝搬し、そこから同軸線路の対１１２へ伝搬するのに対し、第１の端１１０に到達した波は最終的には抵抗終端のない第２の端１０８から第１の端に向かって反射され、そこから同軸線路の対１１２へ進行する。何れの場合も、差動結合器１００は、回転フレームの全周に沿って、伝送線路内の被変調差分信号を構成する夫々１８０°位相がずれた信号を非接触形で有利に抽出することが出来る。増幅器１１４が差動結合器１００から供給された略１８０°位相のずれた夫々の信号に所定の増幅を容易に加えることが出来る。当業者であれば判る様に、結合器の長さ寸法は、被変調信号に用いられる搬送波周波数の具体的な値に応じて変わり得る。これに制限するつもりはないが、例として云うと、結合器の長さ寸法は、λを伝送線路材料の中での搬送波の波長として、λ／４乃至λ／８の範囲内に選ぶことが出来る。結合器のこの他の形式も、当業者には容易に明らかであろう。例えば、抵抗で終端しない端を持つ結合器の代わりに、比較的短い（例えば約λ／１６）中心タップつきの結合器を用いることが出来る。
【００１８】
図３は、差動的に駆動される伝送線路並びに差動結合器の両方として有効に使うことの出来る略平面状の伝送線路の断面を示す。例えば、図３は、略平行な第１及び第２の信号導体２０２、２０３及びグランド平面２０６が適当な誘電体材料２０４によって互いに隔てられているマイクロストリップ２００を示している。この様な略平面状の伝送線路は、光学式データ・リンクに較べてコストを大幅に節約することの出来る周知の印刷配線技術を用いて、容易に製造することが出来ることが理解されよう。同様に、第１及び第２の信号導体が２つのグランド平面の間で夫々の誘電体材料の中に「サンドイッチ」になっているストリップライン伝送線路も、伝送線路のセグメント並びに結合器の両方として用いることが出来る。更に、結合器は必ずしもマイクロストリップ又はストリップライン伝送線路で構成する必要がない。駆動される伝送線路と略平行に整合した短い双子のワイヤの様な適当な導体でも有効に作用する。
【００１９】
図４は、図２について述べた様に、伝送線路遮蔽手段１５０が伝送線路４０に固定されていて、伝送線路を電磁放射から遮蔽することを示している。即ち、遮蔽手段１５０は外部で発生された電磁エネルギに対して伝送線路４０が影響を受け難いようにする。図４及び５に示す様に、伝送線路遮蔽手段１５０は、回転フレームに沿って開放した通路の様な通路を構成するＵ字形構造で構成される。図４に見られる様に、伝送線路遮蔽手段１５０は、夫々の端又は縁を伝送線路のセグメントのグランド平面２０６に固定した１対の向かい合った側壁１５２、１５４で構成することが出来る。この実施例では、伝送線路のセグメントのグランド平面２０６が、Ｕ字形構造の底壁となるのが便利である。向かい合った側壁は所定の高さＨを持ち、グランド平面２０６は所定の幅Ｗを持つことが出来る。Ｈ／Ｗによって定められた比は、関心のある周波数がカットオフより低い導波管をＵ字形構造が形成する様に適当に選ばれる。例えば、カットオフより低い周波数では、夫々の横磁界（ＴＭ）及び横電界（ＴＥ）伝搬モードを持つ波は消失し、従って、こう云う波は急速に略Ｚ軸方向に沿って減衰する。横電磁界（ＴＥＭ）伝搬モードを持つ電磁波はＵ字形構造の中を容易に伝搬することが出来るが、それは夫々の電界ＥがＸ軸方向と整合している場合だけである。即ち、ＴＥＭモードを持ち、かつ電界がＸ軸以外と整合している電磁波は、Ｕ字形構造によって実効的にフィルタ作用で除かれる。これは信号導体２０２、２０３が向かい合った側壁と略平行である為である。特に、伝送線路内を伝搬する波は電界Ｅが支配的にＺ方向に向いている。従って、Ｕ字形構造は、ＴＥ及びＴＭ伝搬モードを持つ波に対しカットオフする導波管となり、ＴＥＭ伝搬モードを持つ波に対しては実効的な干渉偏波チョーク又はフィルタになる。幅Ｗに対して十分長い波長（例えばＷ＜λ／２）を持ち且つＴＥ及びＴＭ伝搬モードを持つ波に対するＵ字形構造内での電磁的な振幅の減衰は次の様に表すことが出来る。
【００２０】
Ａ ∝ ｅｘｐ［−（π／Ｗ）z ］ （１）
こゝでｚはＺ軸方向に沿った変数を表し、Ａは波の振幅を表す。例えば、夫々のＴＥ及びＴＭ伝搬モードを持つ外部の波は、Ｈ／Ｗ＝２である場合、Ｕ字形構造の底で５５ｄＢだけ減衰する。更に図４は、互いに略平行であると共に、伝送線路の別々のセグメントの第１及び第２の信号導体２０２、２０３と向かい合う様に位置ぎめされた第１及び第２の信号導体３０２、３０３を持つ差動結合器１００を示している。結合器の信号導体は誘電体材料３０４に取付けられており、結合器の信号導体が伝える夫々の信号は、外側遮蔽体３１４によって囲まれた適当な誘電体材料３１６の中に内側導体３１２を夫々持つ適当な同軸線路の対１１２を介して、増幅器１１４（図２）に容易に供給することが出来る。更に図４は、結合器１００を電磁放射から遮蔽する為の一例としてのＵ字形の結合器遮蔽手段３２５を示している。図４に示す様に、Ｕ字形結合器遮蔽手段は、結合器１００のグランド平面３０５に取付けられた１対の側壁３２７、３２９で構成されている。図４及び５に示す様に、結合器遮蔽手段が同軸線路の対の各々の外側遮蔽体３１４に電気的に接続されている。
【００２１】
図５は、所定の高さＨを持つ１対の向かい合った側壁１５２、１５４と所定の幅Ｗを持つ底壁１５６とで構成された伝送線路遮蔽手段１５０を示している。伝送線路の各々の別々のセグメントが適当な基板２０８の上に取付けられ、この基板が向かい合った側壁１５２、１５４の間で底壁に夫々取付けられている。図４について述べた様に、伝送線路遮蔽手段のＵ字形構造は、Ｈ／Ｗによって定められる比が、ＴＭ及びＴＥ伝搬モードを持つ電磁波を実質的に減衰させる様に選ばれている。こゝでＨは向かい合った側壁１５２、１５４の高さであり、Ｗは底壁１５６の幅である。更に図５は、この実施例の結合器遮蔽手段３２５がＨ字形遮蔽体であって、伝送線路遮蔽手段によって構成された通路内に十分に入り込んで、差動的に駆動される伝送線路を実質的に包み込むことを示している。
【００２２】
図６は、差動的に駆動される伝送線路と差動結合器との間の電磁結合の簡単にした等価回路モデルを示す。図６のキャパシタＣ１−Ｃ５が、伝送線路の信号導体２０２、２０３と結合器の信号導体３０２、３０３との間、並びに伝送線路の信号導体２０２、２０３と同軸線路の対１１２の外側遮蔽体３１４との間の夫々の容量結合インピーダンスを表す。図６でＺｃ及びＺｄと記した抵抗は、同軸線路の対の夫々の入力インピーダンスを表す。当業者であれば判る様に、同軸線路の対の夫々の外側遮蔽体に誘起された電流は、通信リンクの動作に有害な影響を及ぼす。例えば、この様な外側遮蔽体の電流を補正しないまゝにしておくと、結合器の周りの望ましくない電磁放射により、又は外部で発生された電磁エネルギに対する結合器の影響の受け易さにより、通信リンクの動作が劣化することがある。何れの場合も、本発明は、通信リンクに上に述べた様な劣化を招く惧れのある外側遮蔽体の任意の電流のレベルを最小限に抑えることが出来る様にする点で有利である。キャパシタＣ５は、各々の外側遮蔽体３１４と伝送線路のグランド平面との間の静電容量を表す。Ｚｃ＝Ｚｄ、Ｃ１＝Ｃ４、及びＣ２＝Ｃ３であるか、或いはＣ５を短絡に置き換えれば、外側遮蔽体３１４に電流が誘起されないことを証明することが出来る。静電容量の値は、実質的に、結合器と伝送線路との間の間隔、及び結合器の信号導体と伝送線路の信号導体との間の相対的な整合によって決定される。結合器から供給された差分信号を処理する適当な信号プロセッサ（図に示してない）に接続された端で適当な終端を行うことにより、入力インピーダンスＺｃ及びＺｄは互いに略等しくなる様にすることが出来る。
【００２３】
結合器の整合誤差に対する感度も、Ｃ5 の値を増加にすることによって便利に低下させることが出来る。これは、図４及び５について述べた夫々の結合器遮蔽手段の何れかを設けることによって、容易に達成することが出来る。結合器のロール（ｒｏｌｌ）整合外れに対する感度は、結合器と伝送線路との間の間隔を適当に増加することによって好便に減らすことが出来、ヨー（ｙａｗ）の整合外れに対する感度は、結合器の線路の長さを短くすることによって減少することが出来る。
【００２４】
図７は、本発明による差動的に駆動される伝送線路（即ち、互いに略１８０°位相がずれた夫々の信号を受取る伝送線路）、並びに差動的に駆動されない伝送線路（即ち、互いに略同相の夫々の信号を受取る伝送線路）の電磁放射減衰特性を示す一例のグラフである。この例では、差動的に駆動される伝送線路は、差動的に駆動されない伝送線路に較べて、ピークで減衰が２４ｄＢ減少すると云う利点があることが理解されよう。
本発明の種々の具体的な構造を説明したが、これらは例示の為に過ぎないことを承知されたい。当業者には、本発明の範囲又は実質を逸脱せずに、種々の変更が容易に考えられよう。例えば、遮蔽された伝送線路セグメントが回転フレーム又はガントリー１５（図１）と共に回転するものと説明し、結合器は不動フレーム１２（図１）に取付けられたものとして説明したが、この代わりに、遮蔽された伝送線路セグメントを不動にし、結合器を回転フレームに取付けることも同じく可能である。即ち、結合器及び伝送線路のセグメントに対する不動の又は回転する様な機械的な取付けは、容易に互換性があり、同等の効果を持つ。従って、本発明は特許請求の範囲によって限定されることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いるＣＴ装置の斜視図。
【図２】本発明による差動的に駆動される伝送線路及び差動結合器を用いた装置の概略回路図。
【図３】図２の装置に対する実施例において差動的に駆動される伝送線路又は差動結合器として利用することが出来るマイクロストリップの断面図。
【図４】本発明の実施例に従って遮蔽された図２の差動的に駆動される伝送線路及び差動結合器を示す断面図。
【図５】本発明の実施例に従って遮蔽された図２の差動的に駆動される伝送線路及び差動結合器を示す断面図。
【図６】本発明による差動的に駆動される伝送線路及び差動結合器の簡略等価回路モデル。
【図７】本発明による差動的に駆動される伝送線路及び差動的に駆動されない伝送線路の電磁放射出力特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１２    不動フレーム
１５    回転フレーム
４０    差動的に駆動される伝送線路
５０，６０    セグメント
５２，６２    第１の端
５４，６４    第２の端
１００    差動結合器
１５０    伝送線路遮蔽手段
１５２，１５４    側壁
１５６    底壁
２００    マイクロストリップ
２０２，２０３，３０２，３０３    信号導体
２０４，３０４，３１６    誘電体材料
２０６，３０５    大地平面
３１２    内側導体
３１４    外側遮蔽体
３２５    結合器遮蔽手段
【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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【図６】
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【図７】
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