JP3478566B2 - X線ctスキャナ - Google Patents
X線ctスキャナInfo
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-
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Description
動体と固定体の間における光伝送システムを備えたX線
CTスキャナに係り、とくに発光素子から伝搬してくる
光を集める集光器を受光素子に設けたX線CTスキャナ
に関する。
どの要素間を光信号を用いて信号伝送する場合、一般に
光ケーブルが用いられている。
れた移動体と固定体である場合、光ケーブルは使用でき
ない。これは、光ケーブルの両端が移動体と固定体に固
定されるため、例えば移動体が回転や往復等の運動をあ
る一定時間に連続または繰り返し行なうと、光ケーブル
がもつれたり、からみ合ったりするためである。
の間を光伝送する方法として、レンズや反射鏡等を搭載
した光学系を用いたものが知られている。
合の一例を示す。この光学システムは、医用X線CTス
キャナの架台に適用したものである。つまり、この架台
100の内部において、回転するリング状回転体101
の外側円周面に複数の発光素子102...102を備
えるとともに、この回転体101の半径方向の外側の位
置に固設された固定体103に受光素子104を備え、
回転体101と固定体103の間に複数の反射鏡10
5...105が配置されている。
01の円周面に沿って一定の間隔で配列されており、各
発光素子102がリング状回転体101の中心から半径
方向外側に向かって放射状に制御信号や画像信号等の情
報を光信号として送る。光は指向性を有するため、複数
の発光素子102...102のうち、少なくとも固定
体103側に対向する位置の近くまで回転してきた発光
素子102から伝搬する光は容易に受光されるが、それ
以外の位置にある発光素子から伝搬する光は受光が困難
となる。そこで、回転体101と固定体103の間に上
記複数の反射鏡105...105が設けられており、
これにより受光感度領域を広げている。
たレンズや反射鏡等を搭載した光学系を用いる従来技術
にあっては、集光機能を高めようとすると、高性能のレ
ンズや多数の反射鏡を組み合わせて使う必要が生じるこ
とから、X線CTスキャナの光伝送システム全体が非常
に複雑で高価なものになっている。
慮してなされたもので、非接触で対向する移動体と固定
体間の光伝送を感度よく行なうことができ、且つ比較的
安価で単純に構築できるようにすることを、目的とす
る。
め、請求項1記載の発明は、X線撮影用開口部を有する
架台内で、非接触で対向して配置された移動体及び固定
体の間を信号伝送する光伝送システムを備えたX線CT
スキャナであって、前記光伝送システムは、前記移動体
及び前記固定体の一方に設けられ、その他方に向けて光
信号を発する発光素子と、前記移動体及び前記固定体の
他方に設けられ、前記光信号を受ける受光素子と、前記
受光素子に取り付けられ、前記発光素子からの光信号を
前記受光素子に集める集光器とを備え、前記移動体及び
前記固定体は、前記X線撮影用開口部の軸方向の異なる
位置に並設された円環状部材で形成され、前記集光器
は、前記発光素子側に向かって開口した開口体を有し、
該開口体は、前記円環状部材の曲率に応じた円弧状の開
口を有することを特徴とする。
影用開口部を有する架台内で、非接触で対向して配置さ
れた移動体及び固定体の間を信号伝送する光伝送システ
ムを備えたX線CTスキャナであって、前記光伝送シス
テムは、前記移動体及び前記固定体の一方に設けられ、
その他方に向けて光信号を発する発光素子と、前記移動
体及び前記固定体の他方に設けられ、前記光信号を受け
る受光素子と、前記受光素子に取り付けられ、前記発光
素子からの光信号を前記受光素子に集める集光器とを備
え、前記移動体及び前記固定体は、前記X線撮影用開口
部の軸方向の異なる位置に並設された円環状部材で形成
され、前記集光器は、前記発光素子側に向かって開口し
た開口体を有し、該開口体は、前記発光素子からの光信
号を前記受光素子側に集めるような反射効果のある内面
を有し、この内面は、前記X線撮影用開口部の軸方向に
直交する面との間の角度をθ[rad]とし、前記光信
号の入射方向との間の角度をα[rad]とし、前記発
光素子の指向特性で決まる光信号の発光方向と前記X線
撮影用開口部の軸方向に直交する面とが成す角度をβ
[rad]としたときに、α<θおよびα+β+θ=π
[rad]の関係を満たし、前記円環状部材の曲率に応
じた円弧状の開口を有することを特徴とする。
口体は、前記内面が鏡面仕上げされていることを特徴と
する。
よると、架台内において移動体及び固定体の一方に設け
られた発光素子からの光信号が送られる。この光信号
は、受光素子に設けられた集光器にて集められ、受光素
子で受光可能となる。この集光器は、発光素子側に向か
って開口体を有し、この開口体は、移動体及び固定体を
形成する円環状部材の曲率に応じた円弧状の開口を有す
る。これにより、発光素子から送られてくる光信号が開
口体の前面開口で効率良く取り込まれる。
口体は、上記のα<θおよびα+β+θ=π[rad]
の関係を満たし、反射効果のある内側の面を有する。こ
れにより、発光素子から送られてくる光信号が開口体の
開口で取り込まれ、その光信号が集光器の内側の面で受
光素子側に向かって効率良く反射される。
は、その内面が鏡面仕上げされている。この場合には、
より一層集光効率を高めることができる。
づき説明する。
キャナに適用したものである。
X線CTスキャナにおいては、被検者Pを載せた寝台2
が架台1の診断用開口部Kの軸方向に移動し、この診断
用開口部Kで被検者PのX線撮影が行なわれている。こ
のとき、架台1の内部において、診断用開口部Kの軸方
向の異なる位置に円環状部材からなる、この発明の移動
体に対応する回転体3と固定体4が並設されており、こ
の両者の間でX線画像データや架台制御信号等の伝送が
光信号を媒体にして連続的に行なわれる。
の固定体4に対向する面の円周方向に一定の間隔で複数
個の発光素子5...5が配列され、一方、固定体4に
は図2に示す如く、1個の受光素子6と集光器7が設け
られている。
固定体4に接合されており、発光素子5側に向かって開
口する開口体となっている。この開口体は、図4に示す
ように2個の開口、即ち奥側開口8及び前面側開口9を
有し、4個の板状部材、即ち円環状部材の曲率に応じた
円弧状の曲面を有する外側カバー板10、同様の内側カ
バー板11、及び2個の側板12、12から構成され
る。奥側開口8では、この開口の中心部に受光素子6が
位置するようになっており、ここから上記4個の板状部
材を介して前面側開口9に向かって広がっている。前面
側開口9は、できるだけ多くの発光素子5...5から
発する光信号を取り込むための窓として、発光素子
5...5の円状配列に沿う形状、即ち円環状部材の曲
率に応じた円弧状の開口となっている。また円弧状の曲
面を有する外側カバー板10及び内側カバー板11は、
図4中の上側から見ると、図6に示すように奥側開口8
側を短辺、前面側開口9側を長辺とする等角台形状を呈
する。一方、2個の側板12、12は図2に示すように
奥側開口8側より前面側開口9側の方がやや大きな等角
台形状を呈している。
口状態の設定例を説明する。
送られてくる光信号がこの集光器7の内側の点Pで反射
する場合、光の入射角と反射角の関係から、点Pにおけ
る光の入射角と反射角は等しく、この角度をαとし、図
6に示すように集光器7の側板12と固定体4の交角を
θ、また発光素子5の指向特性(例えばLED等)で決
まる光の進路と回転体3の交角をβとすると、点Pで反
射した光が受光素子6側に近づくためには、
たさない場合は、点Pに入射してきた光は、集光器7の
前面側開口9側に向かって反射することになり、受光素
子6側に集まらないためである。
1つの三角形の内角になることから、
(2)の条件を満たす角度θを備え、少なくとも集光器
7の内側に入射してくる光を受光素子6側に反射させる
ことができるようになっている。
に基づき説明する。
5...5は、円周方向に回転しながら、固定体4に向
かって光信号を連続的に送り、この光信号を固定体4に
設けた1個の受光素子6で受光する。
うに集光器7がない場合を考えてみる。
のある発光素子5と受光素子6の位置が図5(a)に示
すようにほぼ同一軸方向に並んだときは、発光素子5か
ら送られた光信号は受光素子6のほぼ先端付近に集ま
り、受光が可能となる。しかし、図5(b)に示すよう
に回転体3が回転することによって発光素子5と受光素
子6の位置が互いに離れてくると、発光素子5から送ら
れた光信号は受光素子6の先端付近にほとんど集まらな
くなるため、受光が困難になってくる。この位置関係は
1個の発光素子5についての例であるが、回転する回転
体3に設けられた複数の発光素子5...5の各々につ
いても同様である。
合を考える。
(a)の場合、上述したように、集光器7がなくても、
受光が可能となる。このとき、発光素子5の指向特性、
例えばLED等で決まる指向角に基づいて、発光素子5
から発する光信号は、受光素子6側に向かって一定の角
度で広がりながら伝搬される。
は、ほぼ直線方向に進行して、集光器7の前面側開口9
を進入し、受光素子6の先端付近に入射される。
の少なくとも一部は、集光器7の前面側開口9を通過し
た後、その内側の面にαの角度で入射し、同一のαの角
度で反射する。このとき、集光器7は前記(1)及び
(2)の条件を満たす角度θを有し、この反射角αが角
度θよりも小さいので、反射された光信号は受光素子6
に集まる。
置関係が図5(b)の場合においても、少なくとも集光
器7の前面側開口9にほぼ対向する位置まで回転してき
た発光素子5...5から送られてくる光信号は、前面
側開口9を通過し、この集光器7の内側の面に入射され
る。次いで、この光信号は、前記図5(a)で広がりの
中心から離れた光信号と同様に、受光素子6に集まる。
受光感度をさらに高めるとともに、図5(b)の位置関
係においては、受光領域を広げている。
けるだけで、複数の発光素子5...5から送られてく
る光を効率よく集め、しかも従来の技術と比べると、高
性能のレンズや複数の反射鏡を使わないで比較的安価に
光を集めることができる利点がある。
器7の内側の状態の良否を調べたところ、以下のような
結果を得た。
も施さないものと内側を鏡面に仕上げたものを比べる
と、後者の方が集光能力が高く、つぎに材質を変えて集
光器7の内側を鏡面に仕上げたものだけを比べると、ア
ルミ等の金属を用いた場合が樹脂の場合よりもさらに集
光能力が高いことが確認された。
ると、集光器の内側に入射してくる光は、鏡面でない場
合と比べて効率良く反射するため、これにより集光器の
集光能力が高くなっている。
転体に発光素子を設け、固定体に受光素子を設けている
が、この発明は必ずしもこの構成に限定される必要はな
い。例えば、上記実施例の光伝送構成とは逆に、回転体
に受光素子を設け、固定体に発光素子を設けてもよい。
体及び固定体に各々設けると、この両者の間で双方向の
光伝送が可能となる。
スキャナの架台における光伝送システムに限定される必
要はない。
医用X線CTスキャナの寝台2部分で用いる場合、集光
器7の前面側開口9の形状を発光素子の配列に合わせて
変更し、この開口幅を発光素子の配列間隔と連続的に信
号伝送をする必要があるのかどうか等を考慮にいれて設
定することにより、寝台2の軸方向に移動する側と固定
体側の間で行なわれる光伝送は十分可能となる。
も、例えば工場におけるベルトコンベアー等の制御等を
光伝送で行なう場合、集光器7の形状と開口幅を変更す
ることによって十分適用できる。このとき、集光器の前
面側開口の形状は、この実施例で示す円弧状、あるいは
上述の長方形状に限定される必要はない。
Tスキャナによれば、移動体と固定体の間で行なわれる
光伝送において、受光素子に集光器を設けるだけで発光
素子から送られてくる光信号を効率よく集めることがで
き、高性能のレンズや複数の反射鏡が不要となるため、
光伝送を比較的安価に行なうことができる。
を示す概略断面図。
の概略側面図。
正面図。
図。
(a)は両者が同一軸上に位置した場合の配置図、
(b)は互いに離れた場合を示す配置図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 X線撮影用開口部を有する架台内で、非
接触で対向して配置された移動体及び固定体の間を信号
伝送する光伝送システムを備えたX線CTスキャナであ
って、 前記光伝送システムは、 前記移動体及び前記固定体の一方に設けられ、その他方
に向けて光信号を発する発光素子と、 前記移動体及び前記固定体の他方に設けられ、前記光信
号を受ける受光素子と、 前記受光素子に取り付けられ、前記発光素子からの光信
号を前記受光素子に集める集光器と、 を備え、前記移動体及び前記固定体は、前記X線撮影用開口部の
軸方向の異なる位置に並設され た円環状部材で形成さ
れ、前記集光器は、前記発光素子側に向かって開口した開口
体を有し、該開口体は、前記円 環状部材の曲率に応じた
円弧状の開口を有することを特徴とするX線CTスキャ
ナ。 - 【請求項2】 X線撮影用開口部を有する架台内で、非
接触で対向して配置された移動体及び固定体の間を信号
伝送する光伝送システムを備えたX線CTスキャナであ
って、前記光伝送システムは、 前記移動体及び前記固定体の一方に設けられ、その他方
に向けて光信号を発する発光素 子と、前記移動体及び前記固定体の他方に設けられ、前記光信
号を受ける受光素子と、 前記受光素子に取り付けられ、前記発光素子からの光信
号を前記受光素子に集める集光 器と、を備え、 前記移動体及び前記固定体は、前記X線撮影用開口部の
軸方向の異なる位置に並設され た円環状部材で形成さ
れ、前記集光器は、前記発光素子側に向かって開口した開口
体を有し、該開口体は、前記発 光素子からの光信号を前
記受光素子側に集めるような反射効果のある内面を有
し、この内面は、前記X線撮影用開口部の軸方向に直交
する面との間の角度をθ[rad]とし、前記光信号の
入射方向との間の角度をα[rad]とし、前記発光素
子の指向特性で決まる光信号の発光方向と前記X線撮影
用開口部の軸方向に直交する面とが成す角度をβ[ra
d]としたときに、α<θおよびα+β+θ=π[ra
d]の関係を満たし、前記円環状部材の曲率に応じた円
弧状の開口を有することを特徴とするX線CTスキャ
ナ。 - 【請求項3】 前記開口体は、前記内面が鏡面仕上げさ
れていることを特徴とする請求項1または2記載のX線
CTスキャナ。
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JP23054393A JP3478566B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | X線ctスキャナ |
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ID=16909410
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JP23054393A Expired - Lifetime JP3478566B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | X線ctスキャナ |
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