JP4495794B2 - 信号伝送装置及びｘ線ｃｔスキャナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相対運動する送信部と受信部との間で光を用いて信号を伝送するための信号伝送装置に関し、例えばＸ線ＣＴ装置の如く回転部と固定部との間で信号を送受信するために用いられる信号伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｘ線ＣＴ装置では、回転部と固定部のいずれか一方に、電気信号を光信号に変換して発光する発光手段を設け、他方に光信号を受光して電気信号に変換する受光手段を設け、これら手段を用いて回転部と固定部との間で信号の送受信を行っている。
【０００３】
図１５は、従来のＸ線ＣＴ装置における発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする。）、フォトダイオード（以下、ＰＤとする。）の位置関係及びＬＥＤから発せられる光の指向性を示す図である。回転部とともにＬＥＤ１０１〜１０４が連続回転している際に、ＬＥＤ１０１〜１０４から発せられた光が固定部のＰＤ２０１〜２０４に途切れなく照射されるようにするために、指向性の低いＬＥＤが使用される。つまり、図１５の線６０１に囲まれた矢印が示すように、ＬＥＤ１０１から発せられる光が、特定方向に集中することなく、広がるようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線ＣＴ装置と同様に、相対運動する送信部と受信部との間で信号を送受信する装置としてボリュームＣＴ、デジタル回転アンギオ等がある。しかし、ボリュームＣＴ、デジタル回転アンギオ等では通信量が、従来の数倍から数百倍になる。増大する通信量に対応するためには、ＬＥＤの明滅の周波数を数１０ＭＨｚから数ＧＨｚまで上げる必要がある。
【０００５】
しかし、ＬＥＤの明滅の周波数を上げると、ＬＥＤの発光量が低下し、その結果ＰＤの受光量が低下するため、通信の誤り率が増えてしまう。このため、Ｘ線ＣＴ装置で使用されている従来の信号伝送装置を用いたのでは円滑な通信が困難である。
【０００６】
受光量は、通常、発光手段と受光手段との距離の二乗に反比例する。具体的には、図１６に示すように、ＬＥＤ１０１又はＬＥＤ１０２と、ＰＤ２０１との距離ｔ１の二乗に反比例して、ＰＤ２０１の受光量は少なくなる。一方、距離ｔ１を小さくすれば、受光量は多くなる。つまり、ＰＤをＬＥＤに近づけることにより、受光量の低下を抑制しうる。
【０００７】
しかし、ＬＥＤとＰＤを接近させ過ぎると、ＰＤへの入光がない部分が生じてしまう。具体的には、図１７に示すように、ＬＥＤ１０１又はＬＥＤ１０２と、ＰＤ２０１との距離がｔ２のように近過ぎると、ＬＥＤ１０１の照射領域の下限とＬＥＤ１０２の照射領域の上限との間にＰＤ２０１が位置するという状態が生じてしまう。このため、回転時においてＰＤ２０１が連続的に光を受け続けるためには、ＬＥＤ１０１と１０２の間にもう１つＬＥＤを設ける必要が生じてしまう。
【０００８】
つまり、周波数の上昇に伴い発光手段の発光量が低下してしまい、それを補うために発光手段と受光手段の距離を近づけると、発光手段と受光手段が多数必要になってしまう。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、相対運動する送信部と受信部の間で、光を用いて、大量の信号を信頼性良く高速に送受信できる信号伝送装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、相対的な位置が変化する送信部と受信部との間で光を用いて信号を伝送する信号伝送装置であって、前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とする。また、被検体を挟んでＸ線管とＸ線検出器が回転し、前記Ｘ線検出手段で取得された信号を送信する送信部と、前記信号を受信して画像を再構成し、固定された受信部と、前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明をする。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの概略を示す図である。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの回路構成の概略を示すブロック図である。なお、図１と図２において共通する部分には、同一の符号を付している。
【００１４】
図１に示すように、Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１６等を含む回転部１０が、固定部８に回転可能に支持されている。回転部１０の回転軸の方向は、孔部に被検体を挿入する方向とする。
【００１５】
回転部１０に設けられたＸ線管１２からＸ線が被検体１４に曝射され、被検体１４を透過したＸ線はＸ線管１２と対向して回転部１０に設けられたＸ線検出器１６により検出される。
【００１６】
図２において、検出器１６の検出データは、データ収集システム（ＤＡＳ）１８により集められ、データ分配部２０により、発光手段１の駆動部２３に分配される。駆動部２３は、Ｘ線の検出データに対応するオン・オフの２値データにより発光手段１を駆動する。発光手段１から発せられた光は、集光手段３により集光され、受光手段５に入射する。受光手段５は、受けた光を電気信号に変換し、出力する。画像再構成部２５は、受光手段５が出力する電気信号から画像を再構成し、モニタ２７に表示する。尚、以下、発光手段１、受光手段５のそれぞれの一例としてＬＥＤ、ＰＤを用いた場合を説明する。
【００１７】
図３は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。この信号伝送装置は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて輝度を変調した光を発するＬＥＤ１と、ＬＥＤ１が発した光を受けて輝度の変調を検出するＰＤ５と、ＬＥＤ１を基準とする座標系におけるＰＤ５の軌道上にＬＥＤ１の発した光を概ね集光させるシリンドリカルレンズ３を具備する。
【００１８】
ＬＥＤ１は、回転部１０の外周面に所定間隔で配置される。一方、回転部１０の外周面と対向する固定部８の孔部の壁面にＰＤ５が配置される。シリンドリカルレンズ３も、図示しない支持手段により、固定部８に支持されている。ＬＥＤ１は、回転部１０の回転に伴い円周上を移動する。一方、固定部８に設けられたＰＤ５とレンズ３は、固定されていて移動しない。
【００１９】
すなわち、ＰＤ５とシリンドリカルレンズ３の相対的な位置は変化しないが、これらＰＤ５とレンズ３に対するＬＥＤ１の相対的な位置は変化する。
【００２０】
なお、クロストークを回避するため、各ＬＥＤ１から発せられた光の照射領域が重ならないように、各ＬＥＤ１の間隔をあける。また、レンズ３は、ＰＤ５が配置される円周に沿って伸び、かつ円周に沿って湾曲している。
【００２１】
各ＬＥＤ１が配置される円周と各ＰＤ５の軌道となる円周は、半径は異なるが中心が共通する２つの円の円周である。各ＰＤ５の軌道と各ＬＥＤ１とは、同一平面上に存在し、この平面上にＬＥＤ１から発せられた光をシリンドリカルレンズ３を用いて集光する。
【００２２】
各々直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）からなる直交座標系を用いて説明すると、ＰＤ５の軌道とＬＥＤ１とは、同一平面（例えば、ＸＹ平面）に存在する。そして、この平面から遠ざかろうとする光（例えば、Ｚ軸方向の成分を有する光）を集光手段を用いて屈折させ、ＸＹ平面上のＰＤ５の軌道上に集める。
【００２３】
ＬＥＤ１は、Ｘ線の検出データに対応するオン・オフの２値データに応じて明滅する。つまり、ＬＥＤ１は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて輝度を変調した光を発する。なお、輝度の変調とは、明滅のみを意味するものではなく、単位面積当たりの明るさの強弱を変化させるものであっても良い。
【００２４】
シリンドリカルレンズ３に照射される光を回転部１０の回転軸方向から見た場合、ＬＥＤ１が発した光は扇状の照射領域を有し、レンズ３通過後も同様に扇状の照射領域を維持する。つまり、ＬＥＤ１が発した光の進行方向を、ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向とかかる平面に垂直な方向に分けて考えた場合、ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向に関しては光の進行方向はレンズ３通過後もほぼ変化しない。
【００２５】
ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向に関しては光の進行方向はほぼ変化しないということは、かかる平面上において光が有する広がりは、レンズ３通過後も維持されることを意味する。
【００２６】
つまり、ＬＥＤ１から発せられた光は、ＰＤ５の軌道が含まれる平面上には集められるが、かかる平面上の一点に集められるものではない。
【００２７】
図４は、ＬＥＤ１が配置される円周の接線方向から見たＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３ＡおよびＰＤ５Ａの断面図である。レンズ３Ａの曲率、材質は、ＬＥＤ１Ａから入射された光をＰＤ５Ａの軌道が含まれる平面上に概ね集光させるように、選択される。具体的には、例えば図４に示すように、レンズ３Ａの上端部に入射した光が、ＰＤ５Ａの軌道の上端部より少し上方に、またレンズ３Ａの下端部に入射した光が、ＰＤ５Ａの軌道の下端部より少し下方に到達するように、レンズ３Ａの曲率等を選択する。
【００２８】
レンズ３Ａを配置することにより、かかるレンズが配置されなかったならばＰＤ５Ａの軌道外に照射されてしまう光も、ＰＤ５Ａの軌道上に照射することが可能となる。
【００２９】
つまり、レンズ３Ａを配置することにより、かかるレンズが配置されなかったならばＰＤ５Ａに受光されない光（例えば、レンズ３Ａの上端部に入射した光や下端部に入射した光）も、ＰＤ５Ａに受光されるようにすることが可能となり、ＰＤ５Ａの受光量を増やすことができる。
【００３０】
図５は、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の細い線状の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と線状の照射領域ＣＬ１との位置関係を示す図である。
【００３１】
ＬＥＤ１の発した光をＰＤ５の軌道上で一本の線状の光となるように集めると、この線状の照射領域ＣＬ１と受光可能領域（図中の斜線部）が重なるＰＤ５Ａ−１〜２は受光可能だが、照射領域ＣＬ１と受光可能領域が重ならないＰＤ５Ａ−３は受光できない。
【００３２】
図６は、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上に概ね集光した状態を示す図である。具体的には、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の太い線状（帯状）の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と帯状の照射領域ＢＬ１との位置関係を示す図である。
【００３３】
図４に示したように、ＬＥＤ１の発した光を、ＬＥＤ１から見てＰＤ５の後方に集めるようにすると、図６に示すように、ＬＥＤ１の発した光はＰＤ５の軌道上には一定の幅を有する帯状の光ＢＬ１として到達する。このように照射領域が一定の幅を有すると、その照射領域の中心線ＣＬ２と受光可能領域が重なるＰＤ５Ａ−１やＰＤ５Ａ−２のみならず、中心線ＣＬ２とは重ならないが帯状の照射領域ＢＬ１となら重なるＰＤ５Ａ−３やＰＤ５Ａ−４も受光可能である。
【００３４】
つまり、ＬＥＤ１の発した光が、帯状の照射領域を有する光としてＰＤ５の軌道上に到達するようにすることにより、ＰＤ５の上下方向のずれに対する許容範囲が広がる。
【００３５】
なお、図３に示すように、シリンドリカルレンズ３を、固定部８の孔部の壁面に沿って湾曲させると、シリンドリカルレンズ３により集光された光が集まる位置も、図３の破線ＤＬ３の様に、固定部８の孔部の壁面に沿って湾曲する。
【００３６】
（効果）
受光手段が発光手段から発せられた光を受け取るためには、少なくとも受光手段が光の照射領域内に存在しなければならない。
【００３７】
しかし、受光手段が照射領域内に存在しても、全ての照射光が受光手段により受け取られるわけではない。照射された光の内、受光手段の軌道上の光のみが受光手段により受け取られるのである。照射光の内、受光手段の軌道外の光は、受光手段により受け取られず、従って信号伝送に寄与しない。
【００３８】
そこで、集光手段が無ければ受光手段の軌道外に照射される光を、集光手段を用いて軌道上に集光させることにより、受光手段による受光可能とし、受光手段の受光量を増加させることができる。
【００３９】
また、軌道上に集光させるとは、軌道上の一点に集光させるのではなく、軌道上にまんべんなく集光させるのが望ましい。軌道上の一点に集光させたのでは、その一点を通過する瞬間にしか受光手段は受光し得ない。
【００４０】
しかし、軌道上にまんべんなく集光させれば、軌道上を移動している間、常に、受光手段は受光可能となり、信号伝送が可能となる。
【００４１】
さらに、軌道上に概ね集光させれば良く、軌道上に厳密に集光させる必要はない。軌道上に厳密に集光させると、受光手段が本来の軌道からわずかにずれただけで信号が伝送できなくなってしまうか、または、受光手段の軌道からのずれに照射光を追従させるための複雑な機構が必要となってしまう。
【００４２】
しかし、軌道上に概ね集光させることにより、受光手段が本来の軌道からわずかにずれた場合であっても、照射光を受光手段に追従させるための機構を必要とすることなく、連続的な信号伝送を継続させることができる。
【００４３】
このように、ＬＥＤ１が発する光を、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、ＬＥＤ１の発光量が減少しても、ＰＤ５の受光量の低下を抑えることができる。よって、伝送信号の周波数の上昇によりＬＥＤ１の発光量が低下しても、通信の誤り率の増加を回避することができる。
【００４４】
また、ＬＥＤ１の光を軌道上の一点ではなく、軌道上にまんべんなく集光させることにより、ＰＤ５は軌道上を移動する間、常に受光可能となるため、少ないＬＥＤ１、ＰＤ５で連続して信号を伝送できる。
【００４５】
さらに、ＬＥＤ１の光をＰＤ５上に概ね集光させることにより、ＰＤ５のずれに対する許容範囲を広げることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ部分には、同一の符号を付している。
【００４７】
本実施形態では、シリンドリカルレンズ３２は、図示しない支持手段により回転部１０に支持され、回転部１０およびＬＥＤ１とともに回転する。
【００４８】
図８は、図７に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３２ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１Ａが配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【００４９】
ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、シリンドリカルレンズ３２Ａにより、ＰＤ５Ａの手前の点線ＤＬ５（図７）上で一本の線状の光となるように、レンズ３２Ａの曲率等を選択する。
【００５０】
ＰＤ５Ａの手前で一本の線上に集められた光は、帯状の照射領域を有する光としてＰＤ５Ａの軌道上に照射される。
【００５１】
（効果）
照射光を受光手段を用いて、受光手段の軌道上に概ね集光することにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ部分には、同一の符号を付している。
【００５３】
第１及び第２実施形態では、ＬＥＤ１は回転部に、ＰＤ５は固定部１０に配置したが、本実施形態では、ＬＥＤ１は固定部に、ＰＤ５は回転部１０に配置する。また集光手段としてフレネルレンズ３３を使用する。フレネルレンズ３３は、図示しない支持手段により、固定部８に支持される。
【００５４】
図１０（ａ）は本実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａの断面図、図１０（ｂ）はその正面図である。
【００５５】
一般的なフレネルレンズは、複数の輪帯状のレンズによって構成されるが、本実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａは、輪状ではなく直線状の、複数の帯状レンズによって構成される。
【００５６】
かかるフレネルレンズ３３Ａの断面形状は、図１０（ａ）に示すように、鋸の歯のような形状であり（但し、各歯の斜辺部は直線ではなく、同一の曲率を有する）、また正面形状は、図１０（ｂ）に示すように、一定の幅を有する帯状体を平行に並べたものとなる。
【００５７】
かかるフレネルレンズ３３Ａは、前記シリンドリカルレンズと比較して厚みを減じながら、同様の集光作用を有する。
【００５８】
（効果）
かかるフレネルレンズ３３を使用して、ＬＥＤ１が発した光をＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、フレネルレンズを使用することにより、レンズを薄くすることができるため、軽量化が達成され、放熱特性も向上する。
【００６０】
（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。第３実施形態と同様に、ＬＥＤ１は固定部８に固定し、ＰＤ５は回転部１０に固定する。集光手段３４は、図示しない支持手段により回転部に支持され、ＰＤ５とともに回転する。集光手段３４としては、前記のシリンドリカルレンズ又はフレネルレンズのいずれも使用可能である。
【００６１】
また、レンズの形状は、直線的であっても又回転部の壁面に沿って湾曲しても良い。
【００６２】
（効果）
集光手段がＰＤ５とともに回転する場合であっても、ＬＥＤ１の発した光を集光手段を用いて、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第５実施形態）
集光手段として、レンズの代わりに、曲面鏡例えば、楕円面鏡を使用する。楕円面鏡の配置位置は、ＬＥＤとＰＤの間ではなく、ＬＥＤまたはＰＤの後方とする。
【００６４】
図１２は、楕円面鏡の形状およびＬＥＤの配置位置を示す斜視図である。ＬＥＤ１Ａは、楕円面鏡３５内に配置され、楕円面鏡３５の鏡面に向かって光を発する。また、楕円面鏡３５の母線に対し垂直に遮蔽板５５を設ける。
【００６５】
図１３は、楕円面鏡３５に対するＬＥＤ１ＡとＰＤ５Ａの位置を示す図である。ＬＥＤ１Ａを楕円面鏡３５の一方の焦点に配置し、ＰＤ５Ａを楕円面鏡３５の他方の焦点よりＬＥＤ１Ａから少し遠い位置に配置する。ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、楕円面鏡３５によって反射され、他方の焦点に集められる。反射光は、焦点に集束し、その後広がり、ＰＤ５Ａに到達する。
【００６６】
図１４は、帯状の照射領域に集められた光を楕円面鏡の後方から見た図である。楕円面鏡３５を用いた本実施形態においても、シリンドリカルレンズを用いた前記第２実施形態と同様に、ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、ＰＤ５Ａの軌道の手前で一本の線上に集められ、その後広がり、帯状の照射領域７５を有する光として、ＰＤ５Ａの軌道上に集光される。なお、楕円面鏡３５の母線に垂直な遮蔽板５５を楕円面鏡３５の左右端に設け、母線長手方向への光の広がりを抑え、クロストークを防止する。
【００６７】
また、楕円面鏡は、ＬＥＤから見てＰＤの後方に配置しても良い。その場合は、ＬＥＤの発光面の向きおよびＰＤの受光面の向きはいずれも、第５実施形態と逆になる。
【００６８】
（効果）
ＬＥＤ１Ａの発した光を、楕円面鏡により、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、楕円面鏡は、ＰＤから見てＬＥＤの後方、又はＬＥＤから見てＰＤの後方に配置される。このため、ＬＥＤとＰＤの間にレンズを配置する第１〜４実施形態に比べ、ＬＥＤとＰＤの間隔を狭くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００７０】
なお、楕円面鏡を使用する場合であっても、第１〜４実施形態と同様に、ＬＥＤ又はＰＤは、回転部又は固定部のいずれに配置しても良い。また、第１〜４実施形態で使用されたシリンドリカルレンズ又はフレネルレンズと同様に、楕円面鏡も回転部又は固定部のいずれに配置しても良い。ＬＥＤ、ＰＤ及び楕円面鏡の配置位置に関わらず、ＬＥＤの発した光をＰＤの軌道上に概ね集光させれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
以上、発光手段から発せられた光を１つの集光手段によって受光手段の軌道上に概ね集光させる実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、２又はそれ以上の集光手段を用いて集光させても良い。
【００７２】
例えば、発光手段から発せられた光を第１の集光手段を用いて平行光線とし、この平行光線を第２の集光手段に照射し、この第２の集光手段を用いて前記平行光線を概ね受光手段の軌道上に集光させても良い。
【００７３】
なお、本発明は、発光手段又は受光手段のいずれか一方のみが移動する場合のみならず、発光手段および受光手段の双方が移動する場合にも適用できる。発光手段および受光手段の双方が移動する場合には、発光手段と受光手段が異なる方向に移動する場合のみならず、同じ方向に移動するが移動速度が異なる場合も含まれる。さらに、移動には、直線上を移動する場合、円周上を移動する場合が含まれる。
【００７４】
また、発光手段は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて変調した光を発する電気／光変換素子のみからなるものでも良く、また、その信号とは無関係に発光し続ける素子と、その信号に応じて透過光の輝度等を変調する素子とを組合わせてなるものでも良い。電気／光変換素子には、発光ダイオードの他に、レーザーダイオードが含まれる。透過光を変調する素子には、液晶、偏光板が含まれる。さらに、変調された光を受光手段に直接照射するのではなく、光を伝送する媒体を介して、受光手段に照射しても良い。光を伝送する媒体には、光ファイバが含まれる。
【００７５】
また、受光手段は、受けた光の変調を検出し、電気信号に変換する素子（光／電気変換素子）のみからなるものでも良く、また受けた光を光／電気変換素子に伝送する媒体と光／電気変換素子からなるものでも良い。光／電気変換素子には、フォトダイオードの他に、フォトトランジスタ、光電池が含まれる。
【００７６】
また、集光手段には、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、楕円面鏡の他に非球面レンズ、楕円面鏡以外の曲面鏡が含まれる。
【００７７】
また、発光手段と集光手段に対する受光手段の相対的な位置が変化する場合には、発光手段と集光手段の移動の向き・速さが、受光手段の移動の向き・速さと異なる場合も含まれる。
【００７８】
同様に、受光手段と集光手段に対する発光手段の相対的な位置が変化する場合には、受光手段と集光手段の移動の向き・速さが、発光手段の移動の向き・速さと異なる場合も含まれる。
【００７９】
発光手段の個数と受光手段の個数が異なる場合は、個数の少ない側に集光手段を配置することが好ましい。そうすることにより、集光手段の配置個数が少なくて済み、設計及び製作の容易化、低コスト化等に寄与する。
【００８０】
【発明の効果】
前述の如く、発光手段の発した光を集光手段を用いて受光手段の軌道上に概ね集光させることにより、周波数を上げて通信速度をアップさせた場合であっても、通信の誤り率の増加を回避することができる。
【００８１】
また、発光手段により発せられた光を受光手段の軌道上の一点に集めるのではなく、受光手段の軌道上にまんべんなく集光することにより、かかる領域内に受光手段が存在する限り、信号伝送が可能となるため、信号伝送に必要な発光手段及び受光手段の個数を少なくすることができる。
【００８２】
さらに、受光手段の軌道上に一本の細い線の如き照射領域を有する光となるように集光させるのではなく、幅の有る帯状の照射領域を有する光となるように集光させることにより、発光手段及び受光手段の設置位置や角度の誤差に対する許容範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの概略を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１が配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【図５】ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の細い線状の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と線状の照射領域ＣＬ１との位置関係を示す図である。
【図６】ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の太い線状（帯状）の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と帯状の照射領域ＢＬ１との位置関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図８】図７に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３２ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１Ａが配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａの断面図及び正面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態で使用する楕円面鏡の形状およびＬＥＤの配置位置を示す斜視図である。
【図１３】楕円面鏡３５に対するＬＥＤ１ＡとＰＤ５Ａの配置位置を示す図である。
【図１４】帯状の照射領域に集められた光を楕円面鏡の後方から見た図である。
【図１５】従来のＸ線ＣＴ装置におけるＬＥＤ、ＰＤの位置関係及びＬＥＤから発せられる光の指向性を示す図である。
【図１６】従来の信号伝送装置におけるＬＥＤとＰＤの距離と受光量の関係を示す図である。
【図１７】ＬＥＤとＰＤを近づけすぎた場合にＰＤに光が照射されなくなる位置があることを示す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ…ＬＥＤ ３Ａ、３Ｂ…シリンドリカルレンズ
５Ａ、５Ｂ…ＰＤ ８…固定部 １０…回転部
【発明の属する技術分野】
本発明は、相対運動する送信部と受信部との間で光を用いて信号を伝送するための信号伝送装置に関し、例えばＸ線ＣＴ装置の如く回転部と固定部との間で信号を送受信するために用いられる信号伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｘ線ＣＴ装置では、回転部と固定部のいずれか一方に、電気信号を光信号に変換して発光する発光手段を設け、他方に光信号を受光して電気信号に変換する受光手段を設け、これら手段を用いて回転部と固定部との間で信号の送受信を行っている。
【０００３】
図１５は、従来のＸ線ＣＴ装置における発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする。）、フォトダイオード（以下、ＰＤとする。）の位置関係及びＬＥＤから発せられる光の指向性を示す図である。回転部とともにＬＥＤ１０１〜１０４が連続回転している際に、ＬＥＤ１０１〜１０４から発せられた光が固定部のＰＤ２０１〜２０４に途切れなく照射されるようにするために、指向性の低いＬＥＤが使用される。つまり、図１５の線６０１に囲まれた矢印が示すように、ＬＥＤ１０１から発せられる光が、特定方向に集中することなく、広がるようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線ＣＴ装置と同様に、相対運動する送信部と受信部との間で信号を送受信する装置としてボリュームＣＴ、デジタル回転アンギオ等がある。しかし、ボリュームＣＴ、デジタル回転アンギオ等では通信量が、従来の数倍から数百倍になる。増大する通信量に対応するためには、ＬＥＤの明滅の周波数を数１０ＭＨｚから数ＧＨｚまで上げる必要がある。
【０００５】
しかし、ＬＥＤの明滅の周波数を上げると、ＬＥＤの発光量が低下し、その結果ＰＤの受光量が低下するため、通信の誤り率が増えてしまう。このため、Ｘ線ＣＴ装置で使用されている従来の信号伝送装置を用いたのでは円滑な通信が困難である。
【０００６】
受光量は、通常、発光手段と受光手段との距離の二乗に反比例する。具体的には、図１６に示すように、ＬＥＤ１０１又はＬＥＤ１０２と、ＰＤ２０１との距離ｔ１の二乗に反比例して、ＰＤ２０１の受光量は少なくなる。一方、距離ｔ１を小さくすれば、受光量は多くなる。つまり、ＰＤをＬＥＤに近づけることにより、受光量の低下を抑制しうる。
【０００７】
しかし、ＬＥＤとＰＤを接近させ過ぎると、ＰＤへの入光がない部分が生じてしまう。具体的には、図１７に示すように、ＬＥＤ１０１又はＬＥＤ１０２と、ＰＤ２０１との距離がｔ２のように近過ぎると、ＬＥＤ１０１の照射領域の下限とＬＥＤ１０２の照射領域の上限との間にＰＤ２０１が位置するという状態が生じてしまう。このため、回転時においてＰＤ２０１が連続的に光を受け続けるためには、ＬＥＤ１０１と１０２の間にもう１つＬＥＤを設ける必要が生じてしまう。
【０００８】
つまり、周波数の上昇に伴い発光手段の発光量が低下してしまい、それを補うために発光手段と受光手段の距離を近づけると、発光手段と受光手段が多数必要になってしまう。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、相対運動する送信部と受信部の間で、光を用いて、大量の信号を信頼性良く高速に送受信できる信号伝送装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、相対的な位置が変化する送信部と受信部との間で光を用いて信号を伝送する信号伝送装置であって、前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とする。また、被検体を挟んでＸ線管とＸ線検出器が回転し、前記Ｘ線検出手段で取得された信号を送信する送信部と、前記信号を受信して画像を再構成し、固定された受信部と、前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明をする。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの概略を示す図である。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの回路構成の概略を示すブロック図である。なお、図１と図２において共通する部分には、同一の符号を付している。
【００１４】
図１に示すように、Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１６等を含む回転部１０が、固定部８に回転可能に支持されている。回転部１０の回転軸の方向は、孔部に被検体を挿入する方向とする。
【００１５】
回転部１０に設けられたＸ線管１２からＸ線が被検体１４に曝射され、被検体１４を透過したＸ線はＸ線管１２と対向して回転部１０に設けられたＸ線検出器１６により検出される。
【００１６】
図２において、検出器１６の検出データは、データ収集システム（ＤＡＳ）１８により集められ、データ分配部２０により、発光手段１の駆動部２３に分配される。駆動部２３は、Ｘ線の検出データに対応するオン・オフの２値データにより発光手段１を駆動する。発光手段１から発せられた光は、集光手段３により集光され、受光手段５に入射する。受光手段５は、受けた光を電気信号に変換し、出力する。画像再構成部２５は、受光手段５が出力する電気信号から画像を再構成し、モニタ２７に表示する。尚、以下、発光手段１、受光手段５のそれぞれの一例としてＬＥＤ、ＰＤを用いた場合を説明する。
【００１７】
図３は、本発明の第１実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。この信号伝送装置は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて輝度を変調した光を発するＬＥＤ１と、ＬＥＤ１が発した光を受けて輝度の変調を検出するＰＤ５と、ＬＥＤ１を基準とする座標系におけるＰＤ５の軌道上にＬＥＤ１の発した光を概ね集光させるシリンドリカルレンズ３を具備する。
【００１８】
ＬＥＤ１は、回転部１０の外周面に所定間隔で配置される。一方、回転部１０の外周面と対向する固定部８の孔部の壁面にＰＤ５が配置される。シリンドリカルレンズ３も、図示しない支持手段により、固定部８に支持されている。ＬＥＤ１は、回転部１０の回転に伴い円周上を移動する。一方、固定部８に設けられたＰＤ５とレンズ３は、固定されていて移動しない。
【００１９】
すなわち、ＰＤ５とシリンドリカルレンズ３の相対的な位置は変化しないが、これらＰＤ５とレンズ３に対するＬＥＤ１の相対的な位置は変化する。
【００２０】
なお、クロストークを回避するため、各ＬＥＤ１から発せられた光の照射領域が重ならないように、各ＬＥＤ１の間隔をあける。また、レンズ３は、ＰＤ５が配置される円周に沿って伸び、かつ円周に沿って湾曲している。
【００２１】
各ＬＥＤ１が配置される円周と各ＰＤ５の軌道となる円周は、半径は異なるが中心が共通する２つの円の円周である。各ＰＤ５の軌道と各ＬＥＤ１とは、同一平面上に存在し、この平面上にＬＥＤ１から発せられた光をシリンドリカルレンズ３を用いて集光する。
【００２２】
各々直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）からなる直交座標系を用いて説明すると、ＰＤ５の軌道とＬＥＤ１とは、同一平面（例えば、ＸＹ平面）に存在する。そして、この平面から遠ざかろうとする光（例えば、Ｚ軸方向の成分を有する光）を集光手段を用いて屈折させ、ＸＹ平面上のＰＤ５の軌道上に集める。
【００２３】
ＬＥＤ１は、Ｘ線の検出データに対応するオン・オフの２値データに応じて明滅する。つまり、ＬＥＤ１は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて輝度を変調した光を発する。なお、輝度の変調とは、明滅のみを意味するものではなく、単位面積当たりの明るさの強弱を変化させるものであっても良い。
【００２４】
シリンドリカルレンズ３に照射される光を回転部１０の回転軸方向から見た場合、ＬＥＤ１が発した光は扇状の照射領域を有し、レンズ３通過後も同様に扇状の照射領域を維持する。つまり、ＬＥＤ１が発した光の進行方向を、ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向とかかる平面に垂直な方向に分けて考えた場合、ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向に関しては光の進行方向はレンズ３通過後もほぼ変化しない。
【００２５】
ＰＤ５の軌道が含まれる平面方向に関しては光の進行方向はほぼ変化しないということは、かかる平面上において光が有する広がりは、レンズ３通過後も維持されることを意味する。
【００２６】
つまり、ＬＥＤ１から発せられた光は、ＰＤ５の軌道が含まれる平面上には集められるが、かかる平面上の一点に集められるものではない。
【００２７】
図４は、ＬＥＤ１が配置される円周の接線方向から見たＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３ＡおよびＰＤ５Ａの断面図である。レンズ３Ａの曲率、材質は、ＬＥＤ１Ａから入射された光をＰＤ５Ａの軌道が含まれる平面上に概ね集光させるように、選択される。具体的には、例えば図４に示すように、レンズ３Ａの上端部に入射した光が、ＰＤ５Ａの軌道の上端部より少し上方に、またレンズ３Ａの下端部に入射した光が、ＰＤ５Ａの軌道の下端部より少し下方に到達するように、レンズ３Ａの曲率等を選択する。
【００２８】
レンズ３Ａを配置することにより、かかるレンズが配置されなかったならばＰＤ５Ａの軌道外に照射されてしまう光も、ＰＤ５Ａの軌道上に照射することが可能となる。
【００２９】
つまり、レンズ３Ａを配置することにより、かかるレンズが配置されなかったならばＰＤ５Ａに受光されない光（例えば、レンズ３Ａの上端部に入射した光や下端部に入射した光）も、ＰＤ５Ａに受光されるようにすることが可能となり、ＰＤ５Ａの受光量を増やすことができる。
【００３０】
図５は、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の細い線状の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と線状の照射領域ＣＬ１との位置関係を示す図である。
【００３１】
ＬＥＤ１の発した光をＰＤ５の軌道上で一本の線状の光となるように集めると、この線状の照射領域ＣＬ１と受光可能領域（図中の斜線部）が重なるＰＤ５Ａ−１〜２は受光可能だが、照射領域ＣＬ１と受光可能領域が重ならないＰＤ５Ａ−３は受光できない。
【００３２】
図６は、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上に概ね集光した状態を示す図である。具体的には、ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の太い線状（帯状）の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と帯状の照射領域ＢＬ１との位置関係を示す図である。
【００３３】
図４に示したように、ＬＥＤ１の発した光を、ＬＥＤ１から見てＰＤ５の後方に集めるようにすると、図６に示すように、ＬＥＤ１の発した光はＰＤ５の軌道上には一定の幅を有する帯状の光ＢＬ１として到達する。このように照射領域が一定の幅を有すると、その照射領域の中心線ＣＬ２と受光可能領域が重なるＰＤ５Ａ−１やＰＤ５Ａ−２のみならず、中心線ＣＬ２とは重ならないが帯状の照射領域ＢＬ１となら重なるＰＤ５Ａ−３やＰＤ５Ａ−４も受光可能である。
【００３４】
つまり、ＬＥＤ１の発した光が、帯状の照射領域を有する光としてＰＤ５の軌道上に到達するようにすることにより、ＰＤ５の上下方向のずれに対する許容範囲が広がる。
【００３５】
なお、図３に示すように、シリンドリカルレンズ３を、固定部８の孔部の壁面に沿って湾曲させると、シリンドリカルレンズ３により集光された光が集まる位置も、図３の破線ＤＬ３の様に、固定部８の孔部の壁面に沿って湾曲する。
【００３６】
（効果）
受光手段が発光手段から発せられた光を受け取るためには、少なくとも受光手段が光の照射領域内に存在しなければならない。
【００３７】
しかし、受光手段が照射領域内に存在しても、全ての照射光が受光手段により受け取られるわけではない。照射された光の内、受光手段の軌道上の光のみが受光手段により受け取られるのである。照射光の内、受光手段の軌道外の光は、受光手段により受け取られず、従って信号伝送に寄与しない。
【００３８】
そこで、集光手段が無ければ受光手段の軌道外に照射される光を、集光手段を用いて軌道上に集光させることにより、受光手段による受光可能とし、受光手段の受光量を増加させることができる。
【００３９】
また、軌道上に集光させるとは、軌道上の一点に集光させるのではなく、軌道上にまんべんなく集光させるのが望ましい。軌道上の一点に集光させたのでは、その一点を通過する瞬間にしか受光手段は受光し得ない。
【００４０】
しかし、軌道上にまんべんなく集光させれば、軌道上を移動している間、常に、受光手段は受光可能となり、信号伝送が可能となる。
【００４１】
さらに、軌道上に概ね集光させれば良く、軌道上に厳密に集光させる必要はない。軌道上に厳密に集光させると、受光手段が本来の軌道からわずかにずれただけで信号が伝送できなくなってしまうか、または、受光手段の軌道からのずれに照射光を追従させるための複雑な機構が必要となってしまう。
【００４２】
しかし、軌道上に概ね集光させることにより、受光手段が本来の軌道からわずかにずれた場合であっても、照射光を受光手段に追従させるための機構を必要とすることなく、連続的な信号伝送を継続させることができる。
【００４３】
このように、ＬＥＤ１が発する光を、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、ＬＥＤ１の発光量が減少しても、ＰＤ５の受光量の低下を抑えることができる。よって、伝送信号の周波数の上昇によりＬＥＤ１の発光量が低下しても、通信の誤り率の増加を回避することができる。
【００４４】
また、ＬＥＤ１の光を軌道上の一点ではなく、軌道上にまんべんなく集光させることにより、ＰＤ５は軌道上を移動する間、常に受光可能となるため、少ないＬＥＤ１、ＰＤ５で連続して信号を伝送できる。
【００４５】
さらに、ＬＥＤ１の光をＰＤ５上に概ね集光させることにより、ＰＤ５のずれに対する許容範囲を広げることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ部分には、同一の符号を付している。
【００４７】
本実施形態では、シリンドリカルレンズ３２は、図示しない支持手段により回転部１０に支持され、回転部１０およびＬＥＤ１とともに回転する。
【００４８】
図８は、図７に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３２ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１Ａが配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【００４９】
ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、シリンドリカルレンズ３２Ａにより、ＰＤ５Ａの手前の点線ＤＬ５（図７）上で一本の線状の光となるように、レンズ３２Ａの曲率等を選択する。
【００５０】
ＰＤ５Ａの手前で一本の線上に集められた光は、帯状の照射領域を有する光としてＰＤ５Ａの軌道上に照射される。
【００５１】
（効果）
照射光を受光手段を用いて、受光手段の軌道上に概ね集光することにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ部分には、同一の符号を付している。
【００５３】
第１及び第２実施形態では、ＬＥＤ１は回転部に、ＰＤ５は固定部１０に配置したが、本実施形態では、ＬＥＤ１は固定部に、ＰＤ５は回転部１０に配置する。また集光手段としてフレネルレンズ３３を使用する。フレネルレンズ３３は、図示しない支持手段により、固定部８に支持される。
【００５４】
図１０（ａ）は本実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａの断面図、図１０（ｂ）はその正面図である。
【００５５】
一般的なフレネルレンズは、複数の輪帯状のレンズによって構成されるが、本実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａは、輪状ではなく直線状の、複数の帯状レンズによって構成される。
【００５６】
かかるフレネルレンズ３３Ａの断面形状は、図１０（ａ）に示すように、鋸の歯のような形状であり（但し、各歯の斜辺部は直線ではなく、同一の曲率を有する）、また正面形状は、図１０（ｂ）に示すように、一定の幅を有する帯状体を平行に並べたものとなる。
【００５７】
かかるフレネルレンズ３３Ａは、前記シリンドリカルレンズと比較して厚みを減じながら、同様の集光作用を有する。
【００５８】
（効果）
かかるフレネルレンズ３３を使用して、ＬＥＤ１が発した光をＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、フレネルレンズを使用することにより、レンズを薄くすることができるため、軽量化が達成され、放熱特性も向上する。
【００６０】
（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。第３実施形態と同様に、ＬＥＤ１は固定部８に固定し、ＰＤ５は回転部１０に固定する。集光手段３４は、図示しない支持手段により回転部に支持され、ＰＤ５とともに回転する。集光手段３４としては、前記のシリンドリカルレンズ又はフレネルレンズのいずれも使用可能である。
【００６１】
また、レンズの形状は、直線的であっても又回転部の壁面に沿って湾曲しても良い。
【００６２】
（効果）
集光手段がＰＤ５とともに回転する場合であっても、ＬＥＤ１の発した光を集光手段を用いて、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第５実施形態）
集光手段として、レンズの代わりに、曲面鏡例えば、楕円面鏡を使用する。楕円面鏡の配置位置は、ＬＥＤとＰＤの間ではなく、ＬＥＤまたはＰＤの後方とする。
【００６４】
図１２は、楕円面鏡の形状およびＬＥＤの配置位置を示す斜視図である。ＬＥＤ１Ａは、楕円面鏡３５内に配置され、楕円面鏡３５の鏡面に向かって光を発する。また、楕円面鏡３５の母線に対し垂直に遮蔽板５５を設ける。
【００６５】
図１３は、楕円面鏡３５に対するＬＥＤ１ＡとＰＤ５Ａの位置を示す図である。ＬＥＤ１Ａを楕円面鏡３５の一方の焦点に配置し、ＰＤ５Ａを楕円面鏡３５の他方の焦点よりＬＥＤ１Ａから少し遠い位置に配置する。ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、楕円面鏡３５によって反射され、他方の焦点に集められる。反射光は、焦点に集束し、その後広がり、ＰＤ５Ａに到達する。
【００６６】
図１４は、帯状の照射領域に集められた光を楕円面鏡の後方から見た図である。楕円面鏡３５を用いた本実施形態においても、シリンドリカルレンズを用いた前記第２実施形態と同様に、ＬＥＤ１Ａから発せられた光は、ＰＤ５Ａの軌道の手前で一本の線上に集められ、その後広がり、帯状の照射領域７５を有する光として、ＰＤ５Ａの軌道上に集光される。なお、楕円面鏡３５の母線に垂直な遮蔽板５５を楕円面鏡３５の左右端に設け、母線長手方向への光の広がりを抑え、クロストークを防止する。
【００６７】
また、楕円面鏡は、ＬＥＤから見てＰＤの後方に配置しても良い。その場合は、ＬＥＤの発光面の向きおよびＰＤの受光面の向きはいずれも、第５実施形態と逆になる。
【００６８】
（効果）
ＬＥＤ１Ａの発した光を、楕円面鏡により、ＰＤ５の軌道上に概ね集光させることにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、楕円面鏡は、ＰＤから見てＬＥＤの後方、又はＬＥＤから見てＰＤの後方に配置される。このため、ＬＥＤとＰＤの間にレンズを配置する第１〜４実施形態に比べ、ＬＥＤとＰＤの間隔を狭くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００７０】
なお、楕円面鏡を使用する場合であっても、第１〜４実施形態と同様に、ＬＥＤ又はＰＤは、回転部又は固定部のいずれに配置しても良い。また、第１〜４実施形態で使用されたシリンドリカルレンズ又はフレネルレンズと同様に、楕円面鏡も回転部又は固定部のいずれに配置しても良い。ＬＥＤ、ＰＤ及び楕円面鏡の配置位置に関わらず、ＬＥＤの発した光をＰＤの軌道上に概ね集光させれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
以上、発光手段から発せられた光を１つの集光手段によって受光手段の軌道上に概ね集光させる実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、２又はそれ以上の集光手段を用いて集光させても良い。
【００７２】
例えば、発光手段から発せられた光を第１の集光手段を用いて平行光線とし、この平行光線を第２の集光手段に照射し、この第２の集光手段を用いて前記平行光線を概ね受光手段の軌道上に集光させても良い。
【００７３】
なお、本発明は、発光手段又は受光手段のいずれか一方のみが移動する場合のみならず、発光手段および受光手段の双方が移動する場合にも適用できる。発光手段および受光手段の双方が移動する場合には、発光手段と受光手段が異なる方向に移動する場合のみならず、同じ方向に移動するが移動速度が異なる場合も含まれる。さらに、移動には、直線上を移動する場合、円周上を移動する場合が含まれる。
【００７４】
また、発光手段は、送信すべき情報を符号化した信号に応じて変調した光を発する電気／光変換素子のみからなるものでも良く、また、その信号とは無関係に発光し続ける素子と、その信号に応じて透過光の輝度等を変調する素子とを組合わせてなるものでも良い。電気／光変換素子には、発光ダイオードの他に、レーザーダイオードが含まれる。透過光を変調する素子には、液晶、偏光板が含まれる。さらに、変調された光を受光手段に直接照射するのではなく、光を伝送する媒体を介して、受光手段に照射しても良い。光を伝送する媒体には、光ファイバが含まれる。
【００７５】
また、受光手段は、受けた光の変調を検出し、電気信号に変換する素子（光／電気変換素子）のみからなるものでも良く、また受けた光を光／電気変換素子に伝送する媒体と光／電気変換素子からなるものでも良い。光／電気変換素子には、フォトダイオードの他に、フォトトランジスタ、光電池が含まれる。
【００７６】
また、集光手段には、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、楕円面鏡の他に非球面レンズ、楕円面鏡以外の曲面鏡が含まれる。
【００７７】
また、発光手段と集光手段に対する受光手段の相対的な位置が変化する場合には、発光手段と集光手段の移動の向き・速さが、受光手段の移動の向き・速さと異なる場合も含まれる。
【００７８】
同様に、受光手段と集光手段に対する発光手段の相対的な位置が変化する場合には、受光手段と集光手段の移動の向き・速さが、発光手段の移動の向き・速さと異なる場合も含まれる。
【００７９】
発光手段の個数と受光手段の個数が異なる場合は、個数の少ない側に集光手段を配置することが好ましい。そうすることにより、集光手段の配置個数が少なくて済み、設計及び製作の容易化、低コスト化等に寄与する。
【００８０】
【発明の効果】
前述の如く、発光手段の発した光を集光手段を用いて受光手段の軌道上に概ね集光させることにより、周波数を上げて通信速度をアップさせた場合であっても、通信の誤り率の増加を回避することができる。
【００８１】
また、発光手段により発せられた光を受光手段の軌道上の一点に集めるのではなく、受光手段の軌道上にまんべんなく集光することにより、かかる領域内に受光手段が存在する限り、信号伝送が可能となるため、信号伝送に必要な発光手段及び受光手段の個数を少なくすることができる。
【００８２】
さらに、受光手段の軌道上に一本の細い線の如き照射領域を有する光となるように集光させるのではなく、幅の有る帯状の照射領域を有する光となるように集光させることにより、発光手段及び受光手段の設置位置や角度の誤差に対する許容範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの概略を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態である信号伝送装置が適用されるＸ線ＣＴスキャナの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１が配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【図５】ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の細い線状の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と線状の照射領域ＣＬ１との位置関係を示す図である。
【図６】ＬＥＤ１の発した光がＰＤ５の軌道上で一本の太い線状（帯状）の照射領域を有するようにした場合の、ＰＤ５の受光可能領域と帯状の照射領域ＢＬ１との位置関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図８】図７に示すＬＥＤ１Ａ、シリンドリカルレンズ３２ＡおよびＰＤ５Ａを、ＬＥＤ１Ａが配置される円周の接線方向から見た断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態で使用するフレネルレンズ３３Ａの断面図及び正面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態である信号伝送装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態で使用する楕円面鏡の形状およびＬＥＤの配置位置を示す斜視図である。
【図１３】楕円面鏡３５に対するＬＥＤ１ＡとＰＤ５Ａの配置位置を示す図である。
【図１４】帯状の照射領域に集められた光を楕円面鏡の後方から見た図である。
【図１５】従来のＸ線ＣＴ装置におけるＬＥＤ、ＰＤの位置関係及びＬＥＤから発せられる光の指向性を示す図である。
【図１６】従来の信号伝送装置におけるＬＥＤとＰＤの距離と受光量の関係を示す図である。
【図１７】ＬＥＤとＰＤを近づけすぎた場合にＰＤに光が照射されなくなる位置があることを示す図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ…ＬＥＤ ３Ａ、３Ｂ…シリンドリカルレンズ
５Ａ、５Ｂ…ＰＤ ８…固定部 １０…回転部
Claims (7)
- 相対的な位置が変化する送信部と受信部との間で光を用いて信号を伝送する信号伝送装置であって、
前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、
前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、
前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とする信号伝送装置。 - 前記受光手段と前記集光手段の相対的な位置が変化せず、これら受光手段と集光手段に対する前記発光手段の相対的な位置が変化することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
- 前記発光手段と前記集光手段の相対的な位置が変化せず、これら発光手段と集光手段に対する前記受光手段の相対的な位置が変化することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
- 前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道と、前記発光手段とが同一平面上に有り、
この平面上に前記発光手段から発せられた光を前記集光手段を用いて集光することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の信号伝送装置。 - 前記集光手段が、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ又は曲面鏡であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の信号伝送装置。
- 前記発光手段は、扇状に光を発光し、
前記集光手段は、前記軌道が含まれる平面方向に関しては、前記光の進行方向概ね変化させないことを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。 - 被検体を挟んでＸ線管とＸ線検出器が回転し、前記Ｘ線検出手段で取得された信号を送信する送信部と、
前記信号を受信して画像を再構成し、固定された受信部と、
前記送信部に設けられ、送信すべき情報を符号化した信号に応じて、輝度、波長、偏光のいずれか１つ又は２以上を変調した光を発する発光手段と、
前記受信部に設けられ、前記光を受けて前記変調を検出する受光手段と、
前記光の進行方向の、前記発光手段を基準とする座標系における前記受光手段の軌道を含む平面と垂直な成分を変化させることによって、前記軌道上に、前記光を概ね集光させる集光手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴスキャナ。
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