JP2550135Y2 - Ｘ線撮影装置の管電圧制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、Ｘ線撮影装置におい
てＸ線管電圧の立ち上がり時間を短縮した管電圧制御回
路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のＸ線撮影装置におる管電圧
制御回路の構成を示すものであり、まずこの回路につい
て説明する。図において、１はＸ線管、２は高圧発生回
路、３は高圧スイッチングレギュレータ、４は整流回
路、５はＸ線スイッチ、６は商用電源、７はフィラメン
トドライブ回路であり、Ｘ線管１には高圧インバータ回
路２ａ、高圧トランス２ｂ、コッククロフトウォルトン
回路２ｃ等からなる高圧発生回路２から高圧の管電圧が
供給される。８は管電圧変動補正回路、９は電源電圧変
動補正回路、１０はパルス幅変調回路である。

【０００３】ＯＰ１は管電圧変動補正回路８に設けられ
ている第１の差動増幅器、ＯＰ２は電源電圧変動補正回
路９に設けられている第２の差動増幅器である。差動増
幅器ＯＰ１の非反転端子にはＸ線管電圧の目標値を決定
する基準電圧ＲＥＦが与えられ、反転端子には抵抗Ｒ１
０を介して取り出されたＸ線管電圧値に比例した検出電
圧ＨＦＢがインピーダンス変換回路１１を経て与えられ
ており、両者を差動増幅した出力が差動増幅器ＯＰ２の
非反転端子に入力される。また差動増幅器ＯＰ２の反転
端子にはフォトカプラ１２を介して取り出されたスイッ
チングレギュレータ３の出力に比例した検出電圧ＲＦＢ
が入力されており、両者を差動増幅した出力がパルス幅
変調回路１０に入力され、これに比例したパルス幅の制
御信号がスイッチングレギュレータ３に送られてその半
導体素子３ａがスイッチングされる。このようなフィー
ドバック制御により、電源電圧の変動に影響されること
なく基準電圧ＲＥＦで設定された電圧に対応したＸ線管
電圧値が安定して維持されるのである。

【０００４】今、スイッチ５が開かれていてＸ線が出力
されていない状態では、電圧ＨＦＢ＝０(V)であるので
差動増幅器ＯＰ１の出力は制御回路の電源電圧Ｖcc(V)
に飽和している。またスイッチングレギュレータ出力が
０(V)で電圧ＲＦＢ＝０(V)となっているため、差動増幅
器ＯＰ２の出力も同様にＶcc(V)に飽和している。従っ
て、このままではパルス幅変調回路１０の出力パルス幅
は最大になってしまい、この状態でＸ線を照射しようと
してスイッチ５を投入すると高圧回路に過渡的に過大な
電流が流れ、スイッチングレギュレータ３や高圧発生回
路２等の構成部品を損傷させ、最悪の場合はＸ線管１を
損傷させることになる。

【０００５】これを防ぐために設けられているのがパル
ス幅変調回路１０の入力側に接続されているリミッタＬ
ＩＭ２であり、Ｘ線が出力されていない状態では回路１
０の入力を０(V)に引き込むと共に、スイッチ５の投入
と同時にリミッタＬＩＭ２の電位をゆっくり上昇させる
ことにより、回路１０の出力パルス幅が徐々に広がるよ
うにしている。これによりＸ線管電圧はオーバーシュー
トせずに立ち上がり、検出電圧ＨＦＢが上昇し始めて差
動増幅器ＯＰ１の出力が次第に低下し、フィードバック
ループが安定した状態となるのである。しかし、差動増
幅器ＯＰ１の出力が定常値になるまでの間は差動増幅器
ＯＰ２の入力は依然として高いため、リミッタＬＩＭ２
の電圧上昇速度が差動増幅器ＯＰ１の出力が定常値にな
る速度より速い場合には、やはりＸ線管電圧はオーバー
シュートしてしまう。従って、リミッタＬＩＭ２の電圧
上昇速度をかなり遅くしなければならず、Ｘ線管電圧が
安定するまでの時間が長くなる。

【０００６】これを極力短くするために、従来は差動増
幅器ＯＰ１の出力側にリミッタＬＩＭ１を設け、差動増
幅器ＯＰ２の非反転入力をあらかじめ一定の電位ＶＳ
(V)に保っておき、この状態でスイッチ５を投入した場
合にＸ線管電圧が検出電圧ＨＦＢに影響されることなく
一定の電圧ＨＳ(kV)になるように、抵抗Ｒ９によりフォ
トカプラ１２の変換効率を設定している。これによって
Ｘ線管電圧が電圧ＨＳ(kV)までは速やかに立ち上がり、
以後は目標とするＸ線管電圧値ＨＴ(kV)になるように自
動的に制御されることになるので、Ｘ線管電圧が定常状
態になるまでの時間が短縮される。

【０００７】図４は上述した動作におけるＸ線管電圧の
立ち上がりから定常状態になるまでのタイミングチャー
トであり、差動増幅器ＯＰ１の反転入力に対応するＸ線
管電圧、差動増幅器ＯＰ１の出力電圧及び差動増幅器Ｏ
Ｐ２の非反転入力の時間的変化を示している。

【０００８】時刻Ｔ1でスイッチ５が投入されると、Ｘ
線管電圧は電圧ＨＦＢの値とは関係なく短時間後の時刻
Ｔ2にＨＳ(kV)まで上昇する。これに伴って電圧ＨＦＢ
によるフィードバック量が増加するので、差動増幅器Ｏ
Ｐ１の出力は電圧Ｖcc(V)から下がり始め、時刻Ｔ3に目
標電位ＶＴ(V)に達してフィードバックループが安定
し、Ｘ線管電圧はＨＳ(kV)からＨＴ(kV)にまで上昇して
定常状態になる。ここで定常状態までの時間を短くしよ
うとしてリミッタＬＩＭ１の電圧上昇速度を速くし、差
動増幅器ＯＰ２の非反転入力の電位を図の破線のように
時刻Ｔ4に電位ＶＴ(V)に達するようにすると、差動増幅
器ＯＰ１の出力はまだ電位ＶＴ(V)より大きく時刻Ｔ4か
らＴ3まではＶＴ(V)を超え、Ｘ線管電圧は破線のように
オーバーシュートしてしまう。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】従って、差動増幅器Ｏ
Ｐ２の非反転入力は最短でも時刻Ｔ1からＴ3までの時間
をかけて電位ＶＴ(V)に達するようにする必要があり、
Ｘ線管電圧が定常状態になるまでの時間をこれ以下には
短縮できず、実際には電源電圧変動補正回路９の動作遅
れもあってこれ以上に時間がかかることになる。このこ
とは、例えば歯科用のパノラマＸ線撮影装置のようにＸ
線照射時間が比較的長い場合にはそれほど大きな支障に
はならないが、セファロ規格撮影のように照射時間が短
い場合にはＸ線管電圧が定常状態になるまでにタイマが
切れてしまい、適正なＸ線写真が得られないという問題
が生じやすくなる。この考案はこの問題を改善すること
を課題としてなされたものであり、簡単な回路構成によ
りＸ線管電圧をオーバーシュートせずに速やかに立ち上
がらせることを目的としている。

【００１０】

【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、この考案では、図３に示したような回路構成を備
えたＸ線撮影装置において、Ｘ線管電圧の目標値を決定
する基準電圧が与えられており、この基準電圧に基づい
て第１の差動増幅器の出力値を制限する電圧制限手段を
設け、この電圧制限手段によって、Ｘ線管電圧値に比例
したフィードバック量が零の場合にＸ線管電圧の目標値
に応じてＸ線管電圧を目標値またはこれに近い電圧とす
るのに必要な値に上記第１の差動増幅器の出力値を維持
するようにしている。

【００１１】

【作用】電圧制限手段によってＸ線管電圧を目標値また
はこれに近い電圧とするのに必要な値に第１の差動増幅
器の出力値が維持されるので、任意のＸ線管電圧におい
てＸ線スイッチを投入してから管電圧が目標値に達する
までの立ち上がり時間が短縮され、この動作は基準電圧
に基づいて行われるので制御は動的なものとなり、Ｘ線
管電圧を変更しても設定された管電圧に応じて制御は常
に適正に行われる。

【００１２】

【実施例】以下、図１及び図２に示す実施例について説
明する。この実施例では電圧制限手段としてリミッタ１
３を設け、図１の（ａ）のようにこれを第１の差動増幅
器ＯＰ１のフィードバック抵抗Ｒ３に並列に接続し、あ
るいは（ｂ）のように出力側と基準電圧ＲＥＦの間に挿
入している。なお、他の回路構成は図３と同様である。
リミッタ１３には基準電圧ＲＥＦが与えられており、図
４に鎖線で示すように、Ｘ線が出力されていないスタン
バイ状態の時に差動増幅器ＯＰ１の出力を制御回路の電
源電圧Ｖｃｃ（Ｖ）よりかなり低く、目標電位ＶＴ
（Ｖ）より少し高い程度の電位ＶＬ（Ｖ）に選定し、リ
ミッタ１３でこれを超えないように制御しておくのであ
る（Ｖｃｃ》ＶＬ）ＶＴ）。

【００１３】Ｘ線管電圧の立ち上がりの過渡期には、リ
ミッタＬＩＭ１により差動増幅器ＯＰ２の非反転入力の
電位をＶＳ（Ｖ）から（Ｔ５−Ｔ１）の時間でＶＴ
（Ｖ）に上昇させることによって、Ｘ線管電圧値は電源
電圧変動補正回路９のフィードバック制御だけで目標と
する電圧ＨＴ（ｋＶ）にまで鎖線のように上昇する。こ
のＸ線管電圧の上昇に伴ってフィードバック量が増加す
るので、目標電位ＶＴ（Ｖ）よりやや高いＶＬ（Ｖ）に
設定されていた差動増幅器ＯＰ１の出力電圧は鎖線のよ
うに低下し始めて時刻Ｔ５にはＶＴ（Ｖ）まで下がるの
であり、以後は管電圧変動補正回路８の制御によってＸ
線管電圧がＨＴ（ｋＶ）に保たれる定常状態となる。こ
のように、リミッタ１３を設けることによりリミッタＬ
ＩＭ１の電圧上昇速度を速くできるので、従来の時刻Ｔ
３と比較してかなり早くしかもオーバーシュートさせず
にＸ線管電圧を立ち上がらせることができるのである。

【００１４】リミッタ１３は上述のような動作が得られ
るように適宜構成すればよく、具体的には例えば図２の
ように構成される。これは図１の（ａ）の場合の例であ
り、図のようにトランジスタＴｒをフィードバック抵抗
Ｒ３に並列に接続し、そのベースに基準電圧ＲＥＦが与
えられている。この回路によれば、リミッタ１３の動作
は基準電圧ＲＥＦに基づいて行われ、定常状態では差動
増幅器ＯＰ１の出力が基準電圧ＲＥＦに等しくなるよう
に制御されるので、電位ＶＬ（Ｖ）は基準電圧ＲＥＦよ
り若干高めに設定するのであり、トランジスタＴｒのエ
ミッタ・ベース間の電圧降下を考慮してＶＬ＝ＲＥＦ＋
Ｖｂｅ（Ｖ）程度になるように選定される。従って、こ
の電圧は基準電圧ＲＥＦを変えて目標とするＸ線管電圧
を変更すれば、それに応じて自動的に変化することにな
る。Ｖｂｅはエミッタ・ベース間電圧である。

【００１５】

【考案の効果】以上の説明から明らかなように、この考
案の管電圧制御回路は、Ｘ線管電圧の目標値を決定する
基準電圧が与えられており、この基準電圧に基づいて第
１の差動増幅器の出力値を制限する電圧制限手段を設
け、Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック量が零の場
合にＸ線管電圧を目標値またはこれに近い電圧とするの
に必要な値に上記第１の差動増幅器の出力値を維持する
ようにしたものである。従って、簡単な回路の追加だけ
で任意のＸ線管電圧においてＸ線スイッチを投入してか
ら管電圧が目標値に達するまでの立ち上がり時間をオー
バーシュートなしに短縮することができ、この動作は基
準電圧に基づいて行われるので制御は動的なものとな
り、Ｘ線管電圧を変更しても設定された管電圧に応じて
制御は常に適正に行われるので、適正な撮影条件の設定
が容易となり、例えば照射時間が短い用途のＸ線撮影装
置において適正なＸ線写真が得られないという問題も解
決される。更にＸ線照射中に検出電圧ＨＦＢが零になっ
ても管電圧が目標とするＨＴ（ｋｖ）以上になることが
ないので、何らかの事故によりＸ線照射中にフィードバ
ックループが切れるようなことがあっても、過大な電流
が流れて高圧回路やＸ線管を損傷させることがなくなる
という効果も得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の要部の回路図である。

【図２】同実施例の要部の具体的な回路図である。

【図３】従来のＸ線撮影装置における管電圧制御回路の
回路図である。

【図４】動作説明のためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ 高圧発生回路 ３ 高圧スイッチングレギュレータ ５ Ｘ線スイッチ ８ 管電圧変動補正回路 ９ 電源電圧変動補正回路 １０ パルス幅変調回路 １３ リミッタ ＯＰ１ 第１の差動増幅器 ＯＰ２ 第２の差動増幅器 Ｔｒ トランジスタ ＨＴ Ｘ線管電圧の目標値 ＨＦＢ Ｘ線管電圧のフィードバック量 ＲＦＢ スイッチングレギュレータ出力のフィードバッ
ク量 ＲＥＦ 基準電圧

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック
   量と管電圧の目標値とを差動増幅する第１の差動増幅器
   と、この差動増幅器の出力と管電圧を制御するスイッチ
   ングレギュレータの出力に比例したフィードバック量と
   を更に差動増幅する第２の差動増幅器とを備え、第２の
   差動増幅器の出力値に応じてスイッチングレギュレータ
   の出力を増減させるように構成されたＸ線撮影装置の管
   電圧制御回路であって、Ｘ線管電圧の目標値を決定する基準電圧が与えられてお
   り、この基準電圧に基づいて第１の差動増幅器の出力値
   を制限する電圧制限手段を設け、この電圧制限手段によ
   って、 Ｘ線管電圧値に比例したフィードバック量が零の
   場合にＸ線管電圧の目標値に応じてＸ線管電圧を目標値
   またはこれに近い電圧とするのに必要な値に上記第１の
   差動増幅器の出力値を維持するようにしたことを特徴と
   するＸ線撮影装置の管電圧制御回路。