JP2003317997A - 高電圧発生装置およびｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】管電圧の制御範囲が広く、極めて安定した電圧
制御を行なうこと。 【解決手段】直流電圧を第１のパルス幅（ＷＡ）で所定
の周波数で導通する第１のスイッチ2を通し、これをロ
ーパスフィルタ3を通し、第２のパルス幅（ＷＣ）で第
１のスイッチ2と同期して導通する少なくとも１つの第
２のスイッチ4,5を通し、ここで得られた脈流電圧を昇
圧して第１のパルス幅と第２のパルス幅との積（ＷＡ×
ＷＣ）にほぼ比例する高電圧を得、第１のパルス幅と第
２のパルス幅を変更することで、昇圧手段6から出力さ
れる電圧を制御し、この電圧をＸ線管9に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば産業用非破
壊検査や医療の分野で用いられるＸ線発生装置、および
このＸ線発生装置に適用される高電圧発生装置に係り、
特に電圧の制御範囲が広く、極めて安定した電圧制御が
行なえるようにした高電圧発生装置およびＸ線発生装
置、さらに管電流の制御範囲が広く、極めて安定した管
電流制御を行なえるようにしたＸ線発生装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば産業用非破壊検査や医
療等の分野で用いられ、Ｘ線管を使用するＸ線発生装置
では、Ｘ線管の陽極と陰極との間に高電圧を印加して、
Ｘ線を発生させるようにしている。

【０００３】この場合、高電圧を得るために、昇圧トラ
ンスのみで昇圧するか、コッククロフト・ウォルトン型
昇圧回路（以下、ＣＷ回路と称する）を併用して昇圧す
るようにしている。

【０００４】図９は、この種の従来の昇圧トランスのみ
のタイプのＸ線発生装置の概略構成例を示すブロック回
路図である。

【０００５】図９において、直流電源１０１で商用交流
電源から直流電圧Ａが作られ、トランジスタからなるス
イッチ１０２,１０３で脈状電圧に変換され、昇圧トラ
ンス１０４で昇圧される。

【０００６】この昇圧後の脈状の高電圧は、整流・平滑
回路１０５で直流高電圧になり、Ｘ線管１０６に印加さ
れてここからＸ線が発生する。

【０００７】Ｘ線管１０６の管電圧は、電圧制御部１０
７にフィードバックされる。

【０００８】電圧制御部１０７は、スイッチングパルス
Ｃ１,Ｃ２（交互に発生させる）のパルス幅を変えて、
管電圧が電圧設定部１０８で設定された値と一致するよ
うに制御する。

【０００９】また、Ｘ線管１０６を流れる管電流は、同
様な回路で陰極１０９のフィラメントヘの印加電圧を変
えて、熱電子量を変えることで制御される。

【００１０】一方、Ｘ線の透過能力を高めるためには、
Ｘ線管１０６の管電圧を高くして、高エネルギーのＸ線
を発生させる必要があるが、透過し易い被検体の場合に
は、管電圧が高すぎると透過画像のコントラストが低下
して好ましくない。

【００１１】そのため、被検体に合った管電圧を選択す
る必要がある。

【００１２】また、Ｘ線管１０６の管電流の大きさによ
って、Ｘ線の量が変化するが、同様に被検体に合った管
電流を選択する必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のＸ線発生装置においては、管電圧の制御
範囲が狭いという問題がある。

【００１４】すなわち、これは、昇圧の効率を上げるた
めに、スイッチ１０２,１０３のスイッチングを、８０
ＫＨＺ程度の高周波数で行なっていることから、周期が
１３μＳと短かく、低管電圧側でパルス幅が短かくなり
すぎ、精度が出なくなるためである。

【００１５】そこで、これを解消するために、電圧制御
部１０７でさらに直流電源１０１を制御して、直流電圧
Ａを変える方法が提案されてきている。

【００１６】しかしながら、Ｘ線管１０６の管電圧制御
の応答速度が遅くなり、外乱に対して安定した精度良い
制御を行なうことができなくなるという新たな問題が生
じている。

【００１７】また、管電流に対しても、同様に制御範囲
が狭いという問題があり、同様にこれを解消しようとす
ると、安定した精度良い制御を行なうことができなくな
るという新たな問題が生じている。

【００１８】本発明の目的は、電圧の制御範囲が広く、
極めて安定した電圧制御を行なうことが可能な高電圧発
生装置およびＸ線発生装置を提供することにある。

【００１９】さらに、本発明の目的は、管電流の制御範
囲が広く、極めて安定した管電流制御を行なうことが可
能なＸ線発生装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明の高電圧発生装置は、直
流電圧を出力する直流電源と、直流電源からの出力を入
力としスイッチング動作を行なう第１のスイッチと、第
１のスイッチからの出力を入力とし高域成分を除去する
ローパスフィルタと、ローパスフィルタからの出力を入
力としスイッチング動作を行なう少なくとも１つの第２
のスイッチと、第２のスイッチからの出力を入力とし高
電圧に昇圧して出力する昇圧手段と、第１のスイッチに
所定の周波数で第１のパルス幅で第１のスイッチングパ
ルスを与えると共に、第２のスイッチに第１のスイッチ
ングパルスと同期して第２のパルス幅で第２のスイッチ
ングパルスを与え、第１のパルス幅と第２のパルス幅を
変更することで、昇圧手段から出力される電圧の制御を
行なう電圧制御手段とを備えている。

【００２１】従って、請求項１に対応する発明の高電圧
発生装置においては、直流電圧を第１のパルス幅で所定
の周波数で導通する第１のスイッチを通し、これをロー
パスフィルタを通し、第２のパルス幅で第１のスイッチ
と同期して導通する少なくとも１つの第２のスイッチを
通し、ここで得られた脈流電圧を昇圧して第１のパルス
幅と第２のパルス幅との積にほぼ比例する高電圧を得、
第１のパルス幅と第２のパルス幅を変更することで、昇
圧手段から出力される電圧を制御することにより、電圧
の制御範囲が広く、極めて安定した電圧制御を行なうこ
とができる。

【００２２】また、請求項２に対応する発明のＸ線発生
装置は、上記請求項１に対応する発明の高電圧発生装置
において、昇圧手段から出力される電圧が印加されるＸ
線管を付加している。

【００２３】従って、請求項２に対応する発明のＸ線発
生装置においては、昇圧回路から出力される電圧をＸ線
管に印加することにより、上記請求項１に対応する発明
の場合と同様にして、管電圧の制御範囲が広く、極めて
安定した電圧制御を行なうことができる。

【００２４】さらに、請求項３に対応する発明のＸ線発
生装置は、直流電圧を出力する直流電源と、直流電源か
らの出力を入力としスイッチング動作を行なう第１のス
イッチと、第１のスイッチからの出力を入力とし高域成
分を除去するローパスフィルタと、ローパスフィルタか
らの出力を入力としスイッチング動作を行なう少なくと
も１つの第２のスイッチと、第２のスイッチからの出力
が印加される熱源を陰極に有するＸ線管と、第１のスイ
ッチに所定の周波数で第１のパルス幅で第１のスイッチ
ングパルスを与えると共に、第２のスイッチに第１のス
イッチングパルスと同期して第２のパルス幅で第２のス
イッチングパルスを与え、第１のパルス幅と第２のパル
ス幅を変更することで、Ｘ線管の熱源の温度を変更して
Ｘ線管を流れる管電流の制御を行なう電流制御手段とを
備えている。

【００２５】従って、請求項３に対応する発明のＸ線発
生装置においては、直流電圧を第１のパルス幅で所定の
周波数で導通する第１のスイッチを通し、これをローパ
スフィルタを通し、第２のパルス幅で第１のスイッチと
同期して導通する少なくとも１つの第２のスイッチを通
し、ここで得られた第１のパルス幅と第２のパルス幅と
の積にほぼ比例する実効電圧の脈流電圧をＸ線管の熱源
（陰極のフィラメント）に印加し、第１のパルス幅と第
２のパルス幅を変更することで、Ｘ線管の熱源の温度を
変えて（熱電子を変えて）、Ｘ線管を流れる管電流を制
御することにより、管電流の制御範囲が広く、極めて安
定した管電流制御を行なうことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による高電圧発生装置、およびこれを適用したＸ線発
生装置の概略構成例を示すブロック回路図である。

【００２８】なお、図１のブロック回路図では、電流の
行きと戻り（＋側と−側）を等価と捉え、一組として描
いている。

【００２９】図１において、直流電源１は、整流器（ダ
イオード）、チョークコイル、コンデンサ等からなり、
商用交流電源からの出力を整流、平滑化して直流電圧を
作り、出力する。

【００３０】直流電源１からの出力は、スイッチングト
ランジスタからなるスイッチ２（第１のスイッチに相
当）に入力し、スイッチング動作により周波数νの脈状
の電圧に変換する。

【００３１】スイッチ２からの出力は、チョークコイ
ル、コンデンサ等からなるローパスフィルタ３に入力
し、高域成分を除去することで、脈状の電圧をピークが
低く幅の広い脈状の電圧に変換する。

【００３２】ローパスフィルタ３からの出力は、それぞ
れスイッチングトランジスタからなるスイッチ４、およ
びスイッチ５（第２のスイッチに相当）に、並列して入
力する。

【００３３】ここで、ローパスフィルタ３からの脈状の
電圧は、スイッチ２のスイッチング動作と同期して周波
数ν／２で、スイッチ４、スイッチ５により交互にスイ
ッチングする。

【００３４】なお、スイッチ４、スイッチ５では、−側
をスイッチング動作するようにしている。

【００３５】各スイッチ４、スイッチ５からの出力は、
それぞれトランスからなる昇圧回路６に入力する。

【００３６】各スイッチ４、スイッチ５からの出力の＋
側は、トランスの一次巻線の中点に接続し、各スイッチ
４、スイッチ５からの出力の−側は、一方はトランスの
一次巻線の一端に、他方はトランスの一次巻線の他端に
それぞれ接続する。

【００３７】これにより、昇圧回路６では、スイッチ
４、スイッチ５のそれぞれの導通によるトランスの一次
巻線に流れる電流の向きが互いに逆向きになり、昇圧回
路６からの出力は、高電圧に昇圧されると共に、周波数
ν／２で＋側パルスと−側パルスとが交互に現われる脈
流電圧となる,昇圧回路６からの出力は、整流・平滑回
路７に入力し、直流高電圧に変換して、Ｘ線管９に印加
する。

【００３８】電圧制御部１０は、スイッチ２、スイッチ
４、スイッチ５に、これをそれぞれ導通させる信号を与
える。

【００３９】すなわち、スイッチ２には、周波数ν（約
８０ＫＨＺ）で第１のパルス幅でスイッチングパルスＡ
（第１のスイッチングパルスに相当）を与える。

【００４０】スイッチ２は、このパルス幅の間、スイッ
チが導通となる。

【００４１】また、このスイッチングパルスＡと同期し
て、第２のパルス幅で周波数ν／２（すなわち１つお
き）で互いに交互になるように、スイッチングパルスＣ
１、スイッチングパルスＣ２（第２のスイッチングパル
スに相当）を作成し、それぞれスイッチ４、スイッチ５
に与える。

【００４２】第１のパルス幅あるいは第２のパルス幅を
変更することで、昇圧回路６からの出力が変化する。

【００４３】昇圧回路６からの出力は電圧測定部８にも
入力し、ここで測定されたＸ線管９の管電圧を電圧制御
部１０に入力する。

【００４４】ここで、電圧測定部８は、管電圧を抵抗で
分割して測定値とする。

【００４５】電圧設定部１１は、設定された管電圧を電
圧制御部１０に入力する。

【００４６】電圧制御部１０は、第１のパルス幅と第２
のパルス幅を変更することで、昇圧回路６から出力され
る管電圧の測定値が設定値と一致するように電圧の制御
を行なう。

【００４７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による高電圧発生装置、およびＸ線発生装置の作用につ
いて、図２を用いて説明する。

【００４８】図２は、各部の電圧の時間変化を示すタイ
ムチャート図である。

【００４９】図１において、スイッチ２のスイッチング
パルスＡ（Ａ点）は、周波数ν、第１のパルス幅ＷＡの
矩形パルスで、スイッチ２は第１のパルス幅ＷＡの間、
導通になる。

【００５０】スイッチ２からの出力は、Ａ点とほぼ同じ
電圧波形であるが、ローパスフィルタ３からの出力（Ｂ
点）は、このパルス波形がピークが低く幅の広い脈状に
変換される。

【００５１】この波高値Ｖpは、ほぼ第１のパルス幅Ｗ
Ａに比例する。

【００５２】スイッチ４のスイッチングパルスＣ１（Ｃ
１点）は、周波数ν／２、第２のパルス幅ＷＣの矩形パ
ルスで、スイッチングパルスＡに同期している。

【００５３】スイッチ５のスイッチングパルスＣ２（Ｃ
２点）は、同様に周波数ν／２、第２のパルス幅ＷＣの
矩形パルスで、スイッチングパルスＡに同期している
が、スイッチングパルスＣ１と１／２周期ずれている。

【００５４】昇圧回路６からの出力（Ｄ点）は、図示の
ように、周波数ν／２で＋側パルスと−側パルスとが交
互に現われる脈流電圧となる。

【００５５】このパルスの幅はＷＣで、高さはＶp、す
なわち第１のパルス幅ＷＡにほぼ比例するため、整流・
平滑回路７を通って出力される直流電圧は、第１のパル
ス幅ＷＡと第２のパルス幅ＷＣとの積（ＷＡ×ＷＣ）に
ほぼ比例する。

【００５６】実際の電圧制御は、通常、第２のパルス幅
ＷＣを最大（周期の約８０％）に設定し、第１のパルス
幅ＷＡを変えることで行なう。

【００５７】そして、第１のパルス幅ＷＡが下限値（周
期の約１０％）に達し、さらに電圧を下げたい時には、
第２のパルス幅ＷＣを下げてゆく。

【００５８】上述したように、本実施の形態による高電
圧発生装置、およびＸ線発生装置では、直流電圧を第１
のパルス幅ＷＡで周波数νで導通するスイッチ２を通
し、これをローパスフィルタ３を通し、第２のパルス幅
ＷＣでスイッチ２と同期して導通するスイッチ４，５を
通し、ここで得られた脈流電圧を昇圧回路６で昇圧し、
これを整流・平滑して、第１のパルス幅ＷＡと第２のパ
ルス幅ＷＣとの積（ＷＡ×ＷＣ）にほぼ比例する直流高
電圧を得、第１のパルス幅ＷＡと第２のパルス幅ＷＣを
変更することで、昇圧回路６から出力されてＸ線管９に
印加される電圧を制御するようにしているので、大きな
電圧の制御範囲が得られると共に、直流電源を制御する
方式と比べて、応答性が良く極めて安定した精度良い制
御を行なうことが可能となる。

【００５９】また、電圧の制御範囲が広くなるため、一
つの装置で種々のＸ線管に対応することができ、高電圧
を発生する部分（高電圧発生装置）としての標準化を図
ることができ、安価な装置を供給することが可能とな
る。

【００６０】さらに、一つの装置で種々のＸ線管に対応
させる場合には、出力の小さなＸ線管に対しては、第２
のパルス幅ＷＣ（あるいは第１のパルス幅ＷＡ）を、Ｘ
線管種に対応した固定値にする（あるいは上限値を低く
設定する）ことで、広くできる電圧の制御範囲を狭く制
限して、Ｘ線管９および高電圧発生装置を保護する使用
方法とすることも可能となる。

【００６１】この場合、電圧の制御範囲が広いため、制
限に大きな自由度ができ、対応できるＸ線管種が増加す
るという利点がある。

【００６２】（第１の実施の形態の変形例） （変形例１）前記第１の実施の形態において、図１で
は、発明に重要でない要素については省略している。

【００６３】例えば、Ｘ線管９の陰極（カソード）のフ
ィラメントの点灯回路、スイッチに付随する保護回路
や、電流を共振させて効率を上げるためのコイルやコン
デンサ等々は、省略している。

【００６４】（変形例２）前記第１の実施の形態におい
て、直流電源１としては、商用交流電源を用いるもので
なくても良い。

【００６５】例えば、電池や発電機を用いるようにして
もよい。

【００６６】（変形例３）前記第１の実施の形態におい
て、各スイッチ２，４，５は、＋側、−側のどちら側を
スイッチングするようにしても良い。

【００６７】すなわち、スイッチ２は＋側をスイッチン
グしているが、−側をスイッチングするようにしてもよ
い。

【００６８】また、スイッチ４,５についても同様であ
り、＋側をスイッチングするようにしてもよい。

【００６９】この場合は、昇圧回路６への接続は＋−逆
転して行ない、−側を昇圧回路６の一次巻線の中点に接
続するようにする。

【００７０】（変形例４）前記第１の実施の形態におい
て、各スイッチ２，４，５は、複数個のスイッチング素
子で構成するようにしてもよく、＋側、−側の両方をス
イッチングするようにしても良い。

【００７１】図３は、スイッチ４，５と昇圧回路６の変
形例を示す回路図である。

【００７２】ここでは、スイッチ４'，５'はそれぞれ＋
側、−側の両方をスイッチングしており、スイッチ
４'，５'それぞれの導通による昇圧回路６'の一次巻線
に流れる電流の向きが互いに逆方向になり、前記第１の
実施の形態と同じ作用をしていることがわかる。

【００７３】（変形例５）前記第１の実施の形態におい
て、整流・平滑回路７としては、整流器（ダイオー
ド）、チョークコイルコンデンサ等からな一般的な回路
を用いても良いが、昇圧と整流・平滑とを同時に行なう
ＣＷ回路を用いるようにしても良い。

【００７４】この場合には、昇圧回路６（トランス）の
昇圧率が下げられるため、小型の回路で済むという利点
が得られる。

【００７５】図４は、整流・平滑回路以降の変形例をそ
れぞれ示す回路図である。

【００７６】これは、ＣＷ回路１２、ＣＷ回路１３、Ｃ
Ｗ回路１４を用いた例であり、（ａ）はアノード接地、
（ｂ）は中点接地、（ｃ）はカソード接地の場合をそれ
ぞれ示している。

【００７７】ＣＷ回路自体は、整流器（ダイオード）と
コンデンサのラダーからなり、図示しているものは一例
である。

【００７８】なお、ラダーの段数は、実際の数よりも少
なく描いている。

【００７９】（変形例６）前記第１の実施の形態におい
て、昇圧回路６と整流・平滑回路７の両方を、ＣＷ回路
に置き換えるようにすることも可能である。

【００８０】図５は、ＣＷ回路のみで昇圧する変形例を
示すブロック回路図である。

【００８１】図５において、直流電源１５は、中点接地
の＋側、−側の端子を有する電源である。

【００８２】スイッチ１６は、＋−側それぞれをスイッ
チングする。

【００８３】ローパスフィルタ１７は、＋−側それぞれ
のパルス波形を、ピークが低く幅の広い脈状に変換す
る。

【００８４】スイッチ１８，１９は、＋−側への入力の
それぞれを再度スイッチングする。

【００８５】スイッチ１８，１９からの出力は、前記図
４のＣＷ回路１２、またはＣＷ回路１３、あるいはＣＷ
回路１４に入力する。

【００８６】ＣＷ回路からの出力は、Ｘ線管９に印加す
る。

【００８７】図示しない電圧制御部は、スイッチ１６に
スイッチングパルスＡ１,Ａ２を与え、スイッチ１８，
１９にそれぞれスイッチングパルスＣ１,Ｃ２を与え
る。

【００８８】スイッチングパルスＡ１,Ａ２は、周波数
νで第１のパルス幅ＷＡで、互いに位相が１／２周期ず
れている。

【００８９】スイッチングパルスＣ１,Ｃ２は、周波数
νで第２のパルス幅ＷＣで、それぞれスイッチングパル
スＡ１,Ａ２に同期して発する。

【００９０】この結果、ＣＷ回路１２，１３，１４の入
力点Ｄの電圧は、周波数νで＋側パルスと−側パルスと
が交互に現われる脈流電圧となる。

【００９１】このような入力に対して、ＣＷ回路１２，
１３，１４により、昇圧および整流・平滑がなされて高
電圧が得られる。

【００９２】この場合、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、ＣＷ回路１２，１３，１４を通って出力される
直流電圧は、第１のパルス幅ＷＡと第２のパルス幅ＷＣ
との積（ＷＡ×ＷＣ）にほぼ比例するので、電圧の制御
範囲が大きくできると共に、応答性が良くなるため、安
定した精度良い制御を行なうことが可能となる。

【００９３】（変形例７）前記第１の実施の形態におい
て、自己整流管タイプのＸ線管を交流入力で使う場合に
は、整流・平滑回路７を省略することができ、昇圧回路
６からの出力をＸ線管９に直接接続することができる。

【００９４】（変形例８）前記第１の実施の形態におい
て、スイッチングパルスＣ１,Ｃ２の周波数を、一般に
ν／ｎ（ｎは整数）とすることもできる。

【００９５】（第２の実施の形態）図６は、本実施の形
態による高電圧発生装置、およびこれを適用したＸ線発
生装置の概略構成例を示すブロック回路図であり、図１
と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９６】すなわち、本実施の形態による高電圧発生
装置、およびＸ線発生装置は、図６に示すように、前記
図１における二つのスイッチ４，５と昇圧回路６を、一
つのスイッチ２１と昇圧回路２２に置き換えた構成とし
ている。

【００９７】ここで、スイッチ２１は、スイッチングト
ランシスタからなる。

【００９８】なお、図６では一側をスイッチングしてい
るが、＋側をスイッチングするようにしてもよい。

【００９９】スイッチ２１からの出力は、昇圧トランス
からなる昇圧回路２２の一次コイルに入力する。

【０１００】次に、以上のように構成した本実施の形態
による高電圧発生装置、およびＸ線発生装置の作用につ
いて、図７を用いて説明する。

【０１０１】図７は、各部の電圧の時間変化を示すタイ
ムチャート図である。

【０１０２】図６において、前記第１の実施の形態の場
合と同様に、スイッチ２のスイッチングパルスＡ（Ａ
点）は、周波数ν、第１のパルス幅ＷＡの矩形パルス
で、スイッチ２は第１のパルス幅ＷＡの間、導通にな
る。

【０１０３】スイッチ２からの出力は、Ａ点とほぼ同じ
電圧波形であるが、ローパスフィルタ３からの出力（Ｂ
点）は、このパルス波形がピークが低く幅の広い脈状に
変換される。

【０１０４】この波高値Ｖpは、ほぼ第１のパルス幅Ｗ
Ａに比例する。

【０１０５】スイッチ２１のスイッチングパルスＣ（Ｃ
点）は、周波数ν、第２のパルス幅ＷＣの矩形パルス
で、スイッチングパルスＡに同期している。

【０１０６】昇圧回路２２からの出力（Ｄ点）は、図示
のように、周波数νで片側パルスのみが現われる脈流電
圧となる。

【０１０７】このパルスの幅はＷＣで、高さはＶp、す
なわち第１のパルス幅ＷＡにほぼ比例するため、整流・
平滑回路７を通って出力される直流電圧は、第１のパル
ス幅ＷＡと第２のパルス幅ＷＣとの積（ＷＡ×ＷＣ）に
ほぼ比例する。

【０１０８】上述したように、本実施の形態による高電
圧発生装置、およびＸ線発生装置でも、前記第１の実施
の形態の場合と同様の効果を得ることが可能となる。

【０１０９】（第２の実施の形態の変形例）前記第１の
実施の形態の変形例１乃至変形例８と同様である。

【０１１０】（第３の実施の形態）図８は、本実施の形
態によるＸ線発生装置の概略構成例を示すブロック回路
図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１１１】図８において、Ｘ線管９の陰極４０にある
熱源としてのフィラメント４１を加熱するための回路
は、高電圧を得るための回路と類似した構成をとってい
る。

【０１１２】なお、４２はＸ線管９の陽極（アノー
ド）、４３はＸ線管９のターゲットをそれぞれ示してい
る。

【０１１３】直流電源３１からの出力はスイッチ３２に
入力し、このスイッチ３２からの出力はローパスフィル
タ３３に入力する。

【０１１４】ローパスフィルタ３３からの出力は、それ
ぞれスイッチ３４およびスイッチ３５に、並列して入力
する。

【０１１５】各スイッチ３４、スイッチ３５からの出力
は、トランス３６に入力する。

【０１１６】各スイッチ３４、スイッチ３５からの出力
の＋側は、トランス３６の一次巻線の中点に接続し、各
スイッチ３４、スイッチ３５からの出力の−側は、一方
はトランス３６の一次巻線の一端に、他方はトランス３
６の一次巻線の他端にそれぞれ接続する。

【０１１７】トランス３６からの出力は、フィラメント
４１に入力する。

【０１１８】電流測定部３７は、Ｘ線管９の管電流を電
圧に変換して、電流制御部３８に入力する。

【０１１９】電流設定部３９は、設定された電流値を電
流制御部３８に入力する。

【０１２０】電流制御部３８は、スイッチ３２、スイッ
チ３４、スイッチ３５に、スイッチングパルスＡ、スイ
ッチングパルスＣ１、スイッチングパルスＣ２を与え、
第１のパルス幅と第２のパルス幅を変更することで、Ｘ
線管９を流れる管電流の測定値が設定値と一致するよう
に管電流の制御を行なう。

【０１２１】次に、以上のように構成した本実施の形態
によるＸ線発生装置の作用について説明する。

【０１２２】なお、Ｘ線管９を流れる管電流の制御は、
前記第１の実施の形態における管電圧の制御の場合と同
様に行なわれ、各部の電圧の時間変化は前記図２に示す
場合と同じになる。

【０１２３】図８において、スイッチ３２のスイッチン
グパルスＡ（Ａ点）は、周波数ν、第１のパルス幅ＷＡ
の矩形パルスで、スイッチ３２は第１のパルス幅ＷＡの
間、導通になる。

【０１２４】スイッチ３２からの出力は、Ａ点とほぼ同
じ電圧波形であるが、ローパスフィルタ３３からの出力
（Ｂ点）は、このパルス波形がピークが低く幅の広い脈
状に変換される。

【０１２５】この波高値Ｖpは、ほぼ第１のパルス幅Ｗ
Ａに比例する。

【０１２６】スイッチ３４のスイッチングパルスＣ１
（Ｃ１点）は、周波数ν／２、第２のパルス幅ＷＣの矩
形パルスで、スイッチングパルスＡに同期している。

【０１２７】スイッチ３５のスイッチングパルスＣ２
（Ｃ２点）は、同様に周波数ν／２、第２のパルス幅Ｗ
Ｃの矩形パルスで、スイッチングパルスＡに同期してい
るが、スイッチングパルスＣ１と１／２周期ずれてい
る。

【０１２８】トランス３６からの出力（Ｄ点）は、図示
のように、周波数ν／２で＋側パルスと−側パルスとが
交互に現われる脈流電圧となる。

【０１２９】このパルスの幅はＷＣで、高さはＶp、す
なわち第１のパルス幅ＷＡにほぼ比例するため、フィラ
メント４１にかかる実効電圧は、第１のパルス幅ＷＡと
第２のパルス幅ＷＣとの積（ＷＡ×ＷＣ）にほぼ比例す
る。

【０１３０】このフィラメント４１にかかる電圧が変化
すると、フィラメント４１の温度が変わり、熱電子が変
化することで、Ｘ線管９を流れる管電流が変化する。

【０１３１】電流制御部３８は、電流設定部３９で設定
された電流値と、電流測定部３７で測定された管電流と
を比較して、両者が一致するように第１のパルス幅ＷＡ
と第２のパルス幅ＷＣを変更することで、Ｘ線管９を流
れる管電流を制御する。

【０１３２】上述したように、本実施の形態によるＸ線
発生装置では、直流電圧を第１のパルス幅ＷＡで周波数
νで導通するスイッチ３２を通し、これをローパスフィ
ルタ３３を通し、第２のパルス幅ＷＣでスイッチ３２と
同期して導通するスイッチ３４，３５を通し、ここで得
られた脈流電圧でＸ線管９のフィラメント４１を、第１
のパルス幅ＷＡと第２のパルス幅ＷＣとの積（ＷＡ×Ｗ
Ｃ）にほぼ比例する実効電圧で加熱し、第１のパルス幅
ＷＡと第２のパルス幅ＷＣを変更することで、フィラメ
ント４１の温度を変えて、Ｘ線管９を流れる管電流を制
御するようにしているので、大きな管電流の制御範囲が
得られると共に、直流電源を制御する方式と比べて、応
答性が良く極めて安定した精度良い制御を行なうことが
可能となる。

【０１３３】また、管電流の制御範囲が広くなるため、
一つの装置で種々のＸ線管に対応することができ、フィ
ラメント４１を加熱する回路としての標準化を図ること
ができ、安価な装置を供給することが可能となる。

【０１３４】（第３の実施の形態の変形例） （変形例１）前記第３の実施の形態において、トランス
３６は本質的な構成要素ではなく、必要に応じて省略す
ることが可能である。

【０１３５】ただし、この場合、アノード接地であるの
で、フィラメント加熱回路全体のグランドレベルが高電
圧になるため、絶縁が必要である。

【０１３６】この方式は、カソード接地の場合に、絶縁
が不要になって都合がよいという利点が得られる。

【０１３７】（変形例２）前記第３の実施の形態におけ
る出力電圧変更の方式は、前記第１の実施の形態におけ
る方式と同じであるので、前記第１の実施の形態の場合
と同様な変形が可能である。

【０１３８】（変形例３）前記第３の実施の形態におい
て、前記第１の実施の形態の場合と同様に、直流電源１
としては、商用交流電源を用いるようにしても、電池や
発電機を用いるようにしてもよい。

【０１３９】（変形例４）前記第３の実施の形態におい
て、前記第１の実施の形態の場合と同様に、各スイッチ
３２，３４，３５は、＋側、−側のどちら側をスイッチ
ングするようにしても良い。

【０１４０】（変形例５）前記第３の実施の形態におい
て、前記第１の実施の形態の場合と同様に、各スイッチ
３２，３４，３５は、複数個のスイッチング素子で構成
するようにしてもよく、＋側、−側の両方をスイッチン
グするようにしても良い。

【０１４１】（変形例６）前記第３の実施の形態におい
て、前記第２の実施の形態の場合と同様に、スイッチ３
４，３５を一つのスイッチにより構成するようにしても
良い。

【０１４２】（その他の実施の形態）尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。また、各実施の形態は可能な限り
適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合
わせた作用効果を得ることができる。さらに、上記各実
施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示さ
れる複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、
種々の発明を抽出することができる。例えば、実施の形
態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除さ
れても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題
（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述
べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合
には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出
することができる。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高電圧発
生装置によれば、直流電圧を第１のパルス幅で所定の周
波数で導通する第１のスイッチを通し、これをローパス
フィルタを通し、第２のパルス幅で第１のスイッチと同
期して導通する少なくとも１つの第２のスイッチを通
し、ここで得られた脈流電圧を昇圧して第１のパルス幅
と第２のパルス幅との積にほぼ比例する高電圧を得、第
１のパルス幅と第２のパルス幅を変更することで、昇圧
手段から出力される電圧を制御するようにしているの
で、電圧の制御範囲が広く、極めて安定した電圧制御を
行なうことが可能となる。

【０１４４】また、本発明のＸ線発生装置によれば、上
記昇圧手段から出力される電圧をＸ線管に印加するよう
にしているので、管電圧の制御範囲が広く、極めて安定
した電圧制御を行なうことが可能となる。

【０１４５】さらに、本発明のＸ線発生装置によれば、
直流電圧を第１のパルス幅で所定の周波数で導通する第
１のスイッチを通し、これをローパスフィルタを通し、
第２のパルス幅で第１のスイッチと同期して導通する少
なくとも１つの第２のスイッチを通し、ここで得られた
第１のパルス幅と第２のパルス幅との積にほぼ比例する
実効電圧の脈流電圧をＸ線管の熱源（陰極のフィラメン
ト）に印加し、第１のパルス幅と第２のパルス幅を変更
することで、Ｘ線管の熱源の温度を変えて（熱電子を変
えて）、Ｘ線管を流れる管電流を制御するようにしてい
るので、管電流の制御範囲が広く、極めて安定した管電
流制御を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高電圧発生装置、およびこれを適
用したＸ線発生装置の第１の実施の形態を示すブロック
回路図。

【図２】同第１の実施の形態の高電圧発生装置、および
Ｘ線発生装置における各部の電圧の時間変化を示すタイ
ムチャート図。

【図３】本発明による高電圧発生装置、およびこれを適
用したＸ線発生装置の第１の実施の形態の変形例４を示
す回路図。

【図４】本発明による高電圧発生装置、およびこれを適
用したＸ線発生装置の第１の実施の形態の変形例５を示
す回路図。

【図５】本発明による高電圧発生装置、およびこれを適
用したＸ線発生装置の第１の実施の形態の変形例６を示
すブロック回路図。

【図６】本発明による高電圧発生装置、およびこれを適
用したＸ線発生装置の第２の実施の形態を示すブロック
回路図。

【図７】同第２の実施の形態の高電圧発生装置、および
Ｘ線発生装置における各部の電圧の時間変化を示すタイ
ムチャート図。

【図８】本発明によるＸ線発生装置の第３の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図９】従来の昇圧トランスのみのタイプのＸ線発生装
置の概略構成例を示すブロック回路図。

【符号の説明】

１…直流電源 ２…スイッチ ３…ローパスフィルタ ４…スイッチ ４’…スイッチ ５…スイッチ ５’…スイッチ ６…昇圧回路 ６’…昇圧回路 ７…整流・平滑回路 ８…電圧測定部 ９…Ｘ線管 １０…電圧制御部 １１…電圧設定部 １２…ＣＷ回路 １３…ＣＷ回路 １４…ＣＷ回路 １５…直流電源 １６…スイッチ １７…ローパスフィルタ １８…スイッチ １９…スイッチ ２１…スイッチ ２２…昇圧回路 ３１…直流電源 ３２…スイッチ ３３…ローパスフィルタ ３４…スイッチ ３５…スイッチ ３６…トランス ３７…電流測定部 ３８…電流制御部 ３９…電流設定部 ４０…陰極 ４１…フィラメント ４２…陽極 ４３…ターゲット Ａ…スイッチングパルス Ｃ１…スイッチングパルス Ｃ２…スイッチングパルス ＷＡ…第１のパルス幅 ＷＣ…第２のパルス幅 Ｖp…波高値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇山 喜一郎 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝アイティー・コントロールシステム株式 会社内 Ｆターム(参考） 4C092 AA01 AB10 AC01 AC08 BB20 CD03 CE06 CE11 5H730 AA04 AS04 AS16 BB02 BB25 BB86 DD04 EE01 EE06 EE59 FD01 FD31 FG02 FG03 FG15 FG16

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧を出力する直流電源と、 前記直流電源からの出力を入力としスイッチング動作を
   行なう第１のスイッチと、 前記第１のスイッチからの出力を入力とし高域成分を除
   去するローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタからの出力を入力としスイッチン
   グ動作を行なう少なくとも１つの第２のスイッチと、 前記第２のスイッチからの出力を入力とし高電圧に昇圧
   して出力する昇圧手段と、 前記第１のスイッチに所定の周波数で第１のパルス幅で
   第１のスイッチングパルスを与えると共に、前記第２の
   スイッチに前記第１のスイッチングパルスと同期して第
   ２のパルス幅で第２のスイッチングパルスを与え、前記
   第１のパルス幅と前記第２のパルス幅を変更すること
   で、前記昇圧手段から出力される電圧の制御を行なう電
   圧制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする高電圧発生装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の高電圧発生装置に
   おいて、 前記昇圧手段から出力される電圧が印加されるＸ線管を
   付加して成ることを特徴とするＸ線発生装置。
3. 【請求項３】 直流電圧を出力する直流電源と、 前記直流電源からの出力を入力としスイッチング動作を
   行なう第１のスイッチと、 前記第１のスイッチからの出力を入力とし高域成分を除
   去するローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタからの出力を入力としスイッチン
   グ動作を行なう少なくとも１つの第２のスイッチと、 前記第２のスイッチからの出力が印加される熱源を陰極
   に有するＸ線管と、 前記第１のスイッチに所定の周波数で第１のパルス幅で
   第１のスイッチングパルスを与えると共に、前記第２の
   スイッチに前記第１のスイッチングパルスと同期して第
   ２のパルス幅で第２のスイッチングパルスを与え、前記
   第１のパルス幅と前記第２のパルス幅を変更すること
   で、前記Ｘ線管の熱源の温度を変更して前記Ｘ線管を流
   れる管電流の制御を行なう電流制御手段と、 を備えて成ることを特徴とするＸ線発生装置。