JP4509256B2 - スケーラブル多重スライス・イメージング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的にはイメージングに関するものであり、更に具体的に言えば、スケーラブル多重スライス・イメージング装置に関するものである。
【０００２】
一般的に計算機式断層撮影（ＣＴ）装置と呼ばれる少なくともあるイメージング装置では、ｘ線源が一般的に「イメージング平面」と呼ばれる直交座標形のＸ−Ｙ平面内にあるようにコリメートされた扇形ビームを投射する。ｘ線ビームが患者のようなイメージングされる物体を通過する。ビームは、物体により減弱した後、放射検出器の配列に入射する。検出器配列が受取った減弱したビーム放射の強度は、物体によるｘ線ビームの減弱度に関係する。配列の各々の検出器素子が、検出器の場所でのビームの減弱度の測定値である別々の電気信号を発生する。全ての検出器からの減弱度測定値を別々に収集して、透過分布図を作る。
【０００３】
公知の第３世代ＣＴ装置では、ｘ線源及び検出器配列が、イメージングしようとする物体のまわりを、イメージング平面内でガントリーと一緒に回転し、この為、ｘ線ビームが物体と交差する角度が絶えず変化する。典型的にはｘ線源はｘ線管を含み、これが焦点スポットでｘ線源を放出する。ｘ線検出器は、典型的には、検出器が受取るｘ線ビームをコリメートするコリメータ、該コリメータに隣接するシンチレータ、及びシンチレータに隣接するフォトダイオードを含んでいる。
【０００４】
２ライスＣＴ装置が公知であるが、少なくともある商業的に入手し得る２スライス装置は、走査速度とｚ軸解像度の釣合い（例えば走査速度が高くなると、ｚ軸解像度が低下する）、画像再構成処理に関連する画質、及び融通性、例えばこういう装置は２スライスより多くのスライスのデータを収集することが出来ないことを含めて、多数の制約を持っている。特に、公知の商業的に入手し得る２スライス装置は、こういう２スライス装置が２つのスライスより多くのスライスのデータを収集することが出来るように構成することが出来ないと言う点で、スケーラブルではない。
【０００５】
１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集する為に使うことが出来るような多重スライスＣＴ装置を提供することが望ましい。更に、良好な画質並びにｚ軸解像度で速い走査速度を可能にするこのような多重スライスＣＴ装置を提供することが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】
上記並びにその他の目的がスケーラブル多重スライス装置によって達成することが出来る。１実施態様では、このスケーラブル多重スライス装置は、スケーラブル多重スライス検出器と、スケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）と、スケーラブル走査管理、制御及び画像再構成プロセスと、スケーラブル画像表示装置及び解析装置とを含む。この明細書でいう「スケーラブル」という言葉は、一般的に、表示しようとする画像に対しオペレータが容易に且つ簡単に所望のスライス数及びスライス厚さを選択することが出来ることを意味する。実施例では、装置は、オペレータが１、２、４又は更に多くのスライスを選択して、選択されたスライス厚さで表示することが出来るようにする。装置のオペレータがこのような選択を行えるようにすることにより、異なる臨床用途に対する画像データを最適のフォーマットで表示することが出来る。公知の多重スライス装置で、オペレータにこのような融通性を提供するものはない。
【０００７】
更に具体的に言うと、１実施例では、装置は、画像並びにメッセージをオペレータに対して表示するモニタ（ユーザ・インターフェース）に結合されたホスト・コンピュータを含む。ホスト・コンピュータはキーボード及びマウスに結合されていて、オペレータが情報及び指令、例えばスライスの所望の数及びスライスの厚さをホスト・コンピュータに入力することが出来るようにする。ホスト・コンピュータは、画像作成制御装置を含む走査及び再構成制御装置（ＳＲＵ）にも結合されている。
【０００８】
不動の制御装置がＳＲＵに接続され、この不動の制御装置は、患者テーブルの動きを制御する為のテーブル制御装置に結合されている。不動の制御装置は、スリップリングを介してオンボード（すなわちガントリー上の）制御装置及びスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）にも接続されている。オンボード制御装置がｘ線源の動作及びＳＤＡＳの動作を制御し、ＳＤＡＳがスケーラブル検出器からのアナログ信号をディジタル・データに変換する。ｘ線源は、オンボード制御装置によって制御されるカム・コリメータを含む。カム・コリメータのカムの位置が、所望のスライス数及び所望のスライス厚さに基づいて調節される。
【０００９】
装置は、多数（例えば５７個）のモジュールを持つ検出器をも含む。１実施例では、各モジュールはシンチレータ配列及びフォトダイオード配列を含む。１実施例では、シンチレータ及びフォトダイオード配列は何れも１６×１６配列である。フォトダイオードがスイッチング装置に結合され、これは１実施例では、ＦＥＴの配列を含み、ＦＥＴが、オペレータによって入力された所望のスライス数及びスライス厚さに基づいて、フォトダイオード出力の組合せを制御する。
【００１０】
動作について説明すると、走査（例えば螺旋又は軸方向走査）中、フォトダイオード出力がＦＥＴを介して、アナログからディジタルへの変換の為にＳＤＡＳに供給される。ＳＤＡＳからのディジタル出力が、画像の作成の為に、スリップリングを介してＳＲＵに供給される。具体的に言うと、ＳＲＵが収集されたデータから画像を再構成し、こうして再構成された画像はユーザに対してモニタ上に表示するか又は記録に取るか、或いはその両方の為に使うことが出来る。
【００１１】
上に述べたスケーラブル多重スライス装置は、１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集するように容易に且つ簡単に操作することが出来る。この装置は、良好な画質、ｚ軸解像度及び低いｘ線管負荷で、速い走査速度を可能にする。
【００１２】
【発明の詳しい説明】
図１には、本発明の１実施例による計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージング装置１０が、「第３世代」ＣＴスキャナを表すガントリー１２を含むことが示されている。ガントリー１２がｘ線源１４を持ち、これがガントリー１２の反対側にある検出器配列１６に向かってｘ線ビームを投射する。検出器配列１６は複数個の検出器モジュールによって形成され、これらのモジュールが一緒になって、医療の患者１８を通過した投射されたｘ線を感知する。各々の検出器モジュールが、入射するｘ線ビームの強度、従って患者１８を通過したときのビームの減弱度を表す電気信号を発生する。
【００１３】
ｘ線投射データを収集する為の走査の間、ガントリー１２及びその上に装着された部品が回転中心の周りを回転する。電動テーブル２０が患者１８をガントリー１２に対して位置ぎめする。特に、テーブル２０は、走査の間、患者１８の一部分をガントリー開口２２の中に移動する。
【００１４】
図２は図１に示した装置の簡略ブロック図である。図２に示すように、装置１０はホスト・コンピュータ２４を含み、このコンピュータは、画像及びメッセージをオペレータに対して表示する為のモニタ（ユーザ・インターフェース）２６に結合されている。コンピュータ２４は、キーボード２８及びマウス３０にも結合されていて、オペレータが情報及び指令をコンピュータ２４に入力することが出来るようにする。コンピュータ２４は走査及び再構成制御装置（ＳＲＵ）３２にも結合される。ＳＲＵ３２は画像作成制御装置をも含む。特定の１実施例では、ＳＲＵ３２は、ＩＲＩＸオペレーティング・システムで動作するＳＧＩＰＣＩをベースとした中央処理装置を含む。ＳＲＵ３２は、データ収集装置（後で説明する）とのインターフェース接続用のインターフェース・プロセッサと、公知の予備処理を実施する為の走査データ補正ディジタル信号処理ボードとをも含んでいる。更にＳＲＵ３２は、公知のように、フィルタ補正逆投影及び後処理の為の画像作成器を含んでいる。
【００１５】
不動の制御装置３４がＳＲＵ３２に接続され、制御装置３４はテーブル制御装置３６に結合される。不動の制御装置３４は、スリップリング３８を介して、オンボード制御装置４０及びスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）４２にも接続されている。スリップリング３８は、スリップリングの境界を介しての信号の無接触伝送が出来るようにすると共に、この境界を介してデータ及び指令を伝送するのに必要な帯域幅を支援する。ＳＤＡＳ４２は検出器１６からのデータをサンプリングすると共に収集し、サンプリングしたアナログ信号をディジタル信号に変換する。特定の１実施例では、ＳＤＡＳ４２が、４列のデータ収集を支援するために、４８個の交換可能な変換器カードを持っている。２列のデータ収集では、２４個のカードを使うことが出来る。特定の１実施例では、１つの変換器カード当たり、６４個の入力チャンネルがあり、１４０８Ｈｚのサンプリングを実施することが出来る。ＳＤＡＳ４２は、信号を増幅する為のフロント・エンド前置増幅器をも含む。ＳＤＡＳについて更に詳しいことは、後で説明する。
【００１６】
オンボード制御装置４０がｘ線源１４の動作及びＳＤＡＳ４２の動作を制御する。ｘ線源１４は、ｘ線管４６に結合された高圧発生器４４を含む。ｘ線管４６は、例えば、米国ウイスコンシン州ミルウォーキ、５３２０１所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニから商業的に入手し得る少なくともあるＣＴ装置で現在利用されているジェミニ−１(Gemini-1)管の名前で知られているｘ線管であってよい。ｘ線管４６によって投射されたビームが患者手前カム・コリメータ４８を通過して、検出器１６（１６列の検出器として示されている）に入射する。カム・コリメータ４８もオンボード制御装置４０によって制御される。検出器１６からの出力がＳＤＡＳ４２に供給される。
【００１７】
図２では、データの流れが太い実線で示されており、制御の流れが普通の実線で示され、実時間の制御の流れが破線で示されている。この流れに付した識別数字は次のことを表している。
【００１８】
１：オペレータからの走査及び再構成の処方
２：「マスタ」制御装置に対する走査の処方
３：分配される走査パラメータ
３ａ：テーブル位置
３ｂ：回転パラメータ
３ｃ：ｋＶ及びｍＡ選択
３ｄ：ｘ線ビームのコリメーション及びフィルタの選択
３ｅ：検出器スライス厚さ及びＳＤＡＳ利得の選択
４：走査中の実時間の制御信号
５：高電圧
６：コリメートされていないｘ線ビーム
７；コリメートされたｘ線ビーム
８：アナログ走査データ
９：ディジタル走査データ
１０：患者の画像
ガントリー１２の回転及びｘ線源１４の動作が制御装置３４によって制御される。オンボード制御装置４０は、不動の制御装置３４の制御の下に、ｘ線源１４に対して電力及びタイミング信号を供給する。ＳＤＡＳ４２が検出器１６からのアナログ・データをサンプリングし、そのデータをこの後の処理の為にディジタル信号に変換する。ＳＲＵ３２が、ＳＤＡＳ４２からのサンプリングされてディジタル化されたｘ線データを受取って、高速画像再構成を実施する。再構成された画像がコンピュータ２４に対する入力として印加され、コンピュータはこの画像を大量記憶デバイスに記憶する。
【００１９】
コンピュータ２４は、オペレータからキーボード２８及びマウス３０を介して指令及び走査パラメータをも受取る。モニタ２６は、再構成された画像及びコンピュータ２４からのその他のデータをオペレータが観察することが出来るようにする。オペレータから供給された指令及びパラメータが、コンピュータ２４によって、制御信号及び情報を作るために使われる。更に、制御装置３６が患者１８を位置ぎめする為に（図１）電動テーブル２０を制御する。
【００２０】
全般的に、上に述べたＣＴ装置は、１個、２個又は更に多くのスライス・データを収集するように作用し得る。この装置を用いて軸方向及び螺旋走査を実施することが出来、走査された物体の断面画像を処理し、再構成し、表示し並びに／又は記録に取ることが出来る。スケーラブル軸方向画像再構成及び表示は、例えば、画像の厚さ、スライスの数及び表示すべき画像の数を選択出来ることを指す。更に、この装置は任意の特定の１つの画像再構成アルゴリズムを用いて実施することに制限されず、多くの異なる再構成アルゴリズムを利用することが出来ると考えられている。このアルゴリズムの例が、米国特許第５４６９４８７号、同第５５１３２３６号、同第５５４１９７０号、同第５５５９８４７号及び同第５６０６５８５号と、係属中の米国特許出願第０８／５６１３８２号（出願日１９９５年１１月２１日）、同第０８／７７９９６１号（出願日１９９６年１２月２３日）及び同第０８／７９７１０１号（出願日１９９７年１１月２６日）に記載されており、これらの特許及び特許出願は全て本出願人に譲渡されており、それら全体をここで引用する。
【００２１】
軸方向多重スライス走査モードでは、画像再構成の前に多数の列の走査データを処理することが出来、そのデータを使って、画像のアーティファクトを少なくして、多数の薄いスライス又は少数の一層厚めのスライスの何れかを作ることが出来る。更に、スライスの厚さが一層厚い画像は、後で、臨床診断の必要に応じて、遡及的に一層薄い画像のスライスに再構成することが出来る。その結果、観察、フィルム撮影並びに記録の為の不所望の画像の数が少なくなる。更に、患者の診断のために、ｚ軸解像度の高い画像を後で再構成することが出来る。
【００２２】
軸方向多重スライス・モードの例を下の表１に示す。
【００２３】
特定の１例として、２ｉモードで２．５ｍｍの画像の厚さで軸方向モードの収集をする場合、幾つかの遡及的な再構成の選択が可能である。例えば、１．２５ｍｍのスライス厚さを持つ４つの画像を再構成することが出来るし、２．５ｍｍのスライス厚さを持つ２つの画像を再構成することが出来るし、５ｍｍのスライス厚さを持つ１つの画像を再構成することが出来る。従って、走査を実施したときのモード（すなわち、２ｉ）よりも一層薄いスライス厚さを持つより多くの画像（例えば４つの画像）を遡及的に再構成することが出来る。更に、走査を実施したときのモードよりも一層厚いスライス厚さを持つ少ない数の画像（例えば１つの画像）を遡及的に再構成することが出来る。
【００２４】
更に、画像の記録を取ることについて言うと、装置は記憶場所が少なくて済むより少ない数の画像の記憶が出来るようにする。例えば、２０ｍｍの患者の解剖的な部分を２ｉモードで走査した場合、８０個の画像を作成することが出来る。２０ｍｍの患者の解剖的な部分に対する８０個の画像を記憶するには、大量のメモリが必要である。２０ｍｍの患者の解剖学的な部分全体に対して高い解像度が必要ではない場合が多い。例えば、約５ｍｍの解剖学的な部分だけが高い解像度を必要とすることがある。２．５ｍｍの厚さの２ｉモードの走査で収集されたデータを使って、オペレータは、大部分の解剖学的な部分に対し、５ｍｍの厚さを持つ画像、並びに一層高い解像度が要求される場所のみの一層薄い画像スライス（例えば１．２５ｍｍ）を遡及的に再構成することが出来る。この遡及的な再構成を使うと、記憶に取らなければならない画像の数を大幅に減らすことが出来る。
【００２５】
上に述べた遡及的な再構成の選択が、ユーザ・インターフェースを通じて提供されるが、これが可能なのは、これから詳しく説明する多重スライス検出器を用いて走査データが収集されるからである。薄いスライスの走査データが利用出来るので、遡及的な再構成を行うとき、オペレータは多くの異なるスライスの厚さから選ぶことが出来る。
【００２６】
螺旋多重スライス走査モードでは、患者テーブル速度とｘ線ビーム及び検出器のコリメーションの多数の組合せにより、異なるＺ軸解像度を持つ画像を作成することが出来る。例えば、３０ｍｍ／回転のテーブル速度では、５〜１０ｍｍスライスの画像を作成することが出来る。（１０ｍｍのような）一層厚いスライスの画像は、見込みによって作成することが出来、これによって画像の数が減少すると共に画像再構成時間が短縮するという利点が得られる。後の時点で、同じデータを使って、一層薄いスライスの画像を遡及的に作成することが出来る。このような一層薄いスライスの画像は、臨床用途の必要に応じて必要になることがあり、患者の走査をやり直しせずに作成することが出来る。
【００２７】
螺旋多重スライス・モードの例が、下の表２に示されている。
【００２８】
例えば、３．７５ｍｍ／回転（すなわち、ガントリーの１回転毎に、患者テーブルが３．７５ｍｍ移動する）の高品質画像（Ｈｉ−Ｑ）走査モード、又は７．５ｍｍ／回転の高速（Ｈｉ−Ｓｐｅｅｄ）走査モードでは、１．２５ ｍｍ及び２．５ｍｍのスライスの厚さを持つ画像を遡及的に再構成することが出来る。軸方向多重スライス・モードの場合と同じく、装置の部品の特定の構成に応じて、この他の多くの代案が可能である。この場合も、遡及的な再構成のこの融通性により、必要な解像度を持つ画像を作成することが出来るが、それでも所望の画像を記憶するのに必要なメモリを小さく抑えるということを含めて、多くの利点が得られる。
【００２９】
図３は、図１及び２に示した装置に関連して使うことが出来る走査ユーザ・インターフェースの実施例である。このインターフェースが、ホスト・コンピュータ２４（図２）に記憶されている命令の組を用いて構成され、ホスト・コンピュータのモニタに表示される。走査ユーザ・インターフェースで、オペレータが走査モード、すなわち螺旋又は軸方向走査モードを選択し、各モードに関連する種々の走査パラメータを選択する。この選択は、例えばユーザが、所望のパラメータに対応する所望の区域に単に接触することによって行われる。接触感知インターフェースは周知である。勿論、この他の色々な種類のインターフェースを使うことが出来、図３に示すインターフェースは一例のインターフェースに過ぎない。
【００３０】
螺旋モードでは、オペレータが所望のスライスの厚さ、走査モード及び走査速度を選択する。”Ｈｉ−Ｑ”走査は、高画質走査に対応し、”Ｈｉ−Ｓｐｅｅｄ”走査は速い患者テーブル速度に対応し、これは表２について述べた通りである。軸方向走査では、オペレータが所望のスライスの厚さ及び１回転毎に作成すべき画像の数を選択する。
【００３１】
これまで、どんな多重スライスＣＴ装置も、本発明で提供するようなスケーラブル走査管理、制御及び画像再構成プロセス、並びにスケーラブル画像表示及び解析を提供するものがなかった。本発明の装置では、オペレータが容易に且つ簡単に所望のスライス数及び表示すべき画像に対するスライス厚さを選択することが出来る。更に、患者走査速度を高めること、画質を改善すること、ｘ線管負荷を減少することが達成される。
【００３２】
次に本発明の１実施例によるスケーラブル多重スライスＣＴ装置の部品の一例を説明する。特定の部品の細部をこれから説明するが、この他の多くの実施例が可能であることを承知されたい。例えば、特定の１つの検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングを説明するが、検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングのこの他の実施例を使うことが出来るし、本発明は何ら特定の１つの形式の検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングに制限されない。例えば、これから説明する検出器は複数個のモジュールを持っていて、各々のモジュールが複数個の検出器セルを含んでいる。これから説明する特定の検出器の代りに、ｚ軸に沿ってセグメント分割されていないセルを持つ検出器並びに／又はｘ軸並びに／又はｚ軸に沿って多数の素子を持つ多数のモジュールを有する検出器を、何れの方法でも、一緒に使って、同時にスケーラブル多重走査データを収集することができる。
【００３３】
図４及び５を参照して、特定のひとつの検出器の型式について説明すると、検出器１６は複数個の検出器モジュール５０を有する。各々の検出器モジュール５０は板５４によって検出器ハウジング５２に固定されている。各々のモジュール５０は、多次元シンチレータ配列５６及び高密度半導体アレイ（図に示していない）を含む。患者背後コリメータ（図に示していない）がシンチレータ配列５６に隣接してその上に配置され、該コリメータは、ｘ線ビームがシンチレータ配列５６に入射する前に、このｘ線ビームをコリメートする。シンチレータ配列５６は、配列を成すように配置された複数個のシンチレーション素子を含んでおり、半導体配列は同じ配列に配置された複数個のフォトダイオードを含んでいる。フォトダイオードが基板５８に沈積又は形成され、シンチレータ配列５６は基板５８の上に配置されて、それに固定される。
【００３４】
スイッチ及び復号器装置６０がフォトダイオード配列に結合される。フォトダイオードはシンチレータ配列５６に光学的に結合されていて、シンチレータ配列５６から出力された光を表す信号を伝送する電気出力線を持っている。具体的に言うと、各々のフォトダイオードは、シンチレータ配列５６の特定のシンチレータに対するビーム減弱度の測定値である別々の低レベルのアナログ出力信号を発生する。フォトダイオードの出力線が半導体配列又はフォトダイオード配列の向い合った側から伸び、夫々の装置６０に接続される（例えばワイヤ・ボンディングされる）。
【００３５】
スイッチ装置６０はフォトダイオード配列と同じ寸法の多次元半導体スイッチ配列であり、スイッチ装置６０は半導体配列とＳＤＡＳ４２（図２）の間の電気回路に結合されている。１実施例では、装置６０は、多次元配列として配置された複数個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有する。各々のＦＥＴは夫々のフォトダイオード出力線の内の１つに電気接続された入力線、出力線、及び制御線（図に示していない）を持っている。ＦＥＴの出力線及び制御線は、可撓性電気ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に電気接続される。具体的に言うと、大体半分のフォトダイオードの出力線が、配列の片側で、各々のＦＥＴ入力線に電気接続され、残り半分のフォトダイオード出力線が配列の反対側でＦＥＴ入力線に電気接続される。
【００３６】
復号器は、スライスの所望の数並びに各スライスに対するスライスの解像度に従ってフォトダイオード出力を作動し、不作動にし又は組合わせるように、ＦＥＴの動作を制御する。１実施例では、復号器は公知の復号器チップ又はＦＥＴ制御装置であり、復号器はＦＥＴ及びＳＤＡＳ４２に結合された複数個の出力線及び制御線を含む。具体的に言うと、復号器の出力がスイッチ装置の制御線に電気接続されて、ＦＥＴが正しいデータを伝送することが出来るようにする。復号器の制御線がＦＥＴの制御線に電気接続され、どの出力を作動するかを決定する。復号器を利用して、特定のフォトダイオード出力がＳＤＡＳ４２に電気接続されるように、特定のＦＥＴが作動され又は不作動にされ、或いはそれらの出力が組合わされる。検出器１６に関する詳細は係属中の米国特許出願第０８／９７８８０５号、発明の名称「スケーラブル多重スライス走査形計算機式断層撮影装置に対するフォトダイオード配列」に記載されており、この出願は本出願人に譲渡されていて、ここでその全体を引用する。
【００３７】
特定の１実施例では、検出器１６が５７個の検出器モジュール５０を有する。半導体配列及びシンチレータ配列５６が何れも１６×１６の配列寸法を持っている。その結果、検出器１６は１６列及び９１２カラム（１６×５７モジュール）を持ち、これによって、ガントリー１２の１回転毎に、１６個のスライスのデータを同時に収集することが出来る。勿論、本発明は何ら特定の配列寸法に制限されず、特定のオペレータの必要に応じて、配列がこれより大きくても小さくてもよいと考えられる。更に、検出器１６は色々な異なるスライスの厚さ及び数のモード、例えば、１つ、２つ及び４つのスライスのモードで動作させることが出来る。例えば、ＦＥＴを４スライス・モードで構成して、フォトダイオード配列の１つ又は更に多くの列から４つのスライスに対するデータを収集することが出来る。復号器の制御線によって定められたＦＥＴの特定の型式に応じて、フォトダイオード出力の種々の組合せを作動し、不作動にし又は組合わせ、こうしてスライスの厚さを、例えば、１．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、３．７５ｍｍ又は５ｍｍにすることが出来る。この他の例として、厚さが、１．２５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲のスライスを持つ１つのスライスを含む単一スライス・モード、及び厚さが１．２５ｍｍから１０ｍｍまでの範囲のスライスを持つ２スライスを含む２スライス・モードが考えられる。勿論、この他の多くのモードが可能である。
【００３８】
図６は、図１に示したＣＴ装置の幾何学的な形を示しており、ガントリー座標系を示す。この座標系をこの後の図面で参照する。具体的に言うと、ｘ軸は、ガントリー１２の回転円に対する接線の軸線である。ｙ軸は、ガントリー１２のイソセンタ（ＩＳＯ）からｘ線管の焦点スポットに向かって伸びる半径方向の軸線である。ｚ軸は、走査平面に対する縦軸線（出入り）である。患者は、走査の間、患者テーブル２０の上でｚ軸に沿って並進する。
【００３９】
図７について説明すると、多重スライス走査では、種々のｚ軸位置でデータが収集される。具体的に言うと、図７はガントリー１２の側面から見た装置１０の略図である。ｘ線管４６が陽極／ターゲット６４及び陰極６６を含む。コリメートされていないｘ線ビーム６８が管４６から放出され、カム・コリメータ４８を通過する。コリメータ４８は蝶ネクタイ形フィルタ７０及びタングステン・カム７２を含む。フィルタ７０について更に詳しいことは、係属中の米国特許出願第０９／１４０１１２号に記載されており、この出願は本出願人譲渡されていて、その全体をここで引用する。
【００４０】
図２について説明したように、カム７２の位置が、ホスト・コンピュータ２４からＳＲＵ３２及び不動の制御装置３４を介してその指令を受取るオンボード制御装置４０によって制御される。例えばステップ・モータがカム７２に接続されて、カム７２の位置を精密に制御する。カム・コリメータ４８のカム７２は、ユーザが選択したデータ収集モードに応じて、カム７２の間の間隔並びにコリメータ開口の中心に対するその位置について、独立に調節することができる。
【００４１】
コリメートされたｘ線ビーム７４がカム・コリメータ４８から放出され、ビーム７４が患者１８（図１）を通過し、検出器１６に入射する。前に述べたように、検出器１６がコリメータ７６、シンチレータ配列５６及びフォトダイオード／スイッチング配列７８（フォトダイオード及びスイッチング配列は図７では一体として示されているが、前に述べたように別々の配列であってもよい）を含む。配列７８からの出力が、可撓性ケーブルを介して処理のためにＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４２】
これから説明することは、スライスの数並びにスライスの厚さの点でスケーラビリティを持たせるためのカム・コリメータ４８及び検出器１６の動作に関係する。カム・コリメータ４８の動作及び検出器１６の動作を場合によって別々に説明するが、コリメータ４８及び検出器１６は、スライスの所望の数及びスライスの厚さを定めるために、組合わさって動作することを承知されたい。
【００４３】
更に具体的に言うと、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、カム・コリメータ４８の動作を例示している。図８Ａは、中心合せされた幅の広いビーム（例えば５ｍｍのスライス厚さで、４スライスのデータを求めるためのビーム）が放出されるように構成されたカム・コリメータ４８を示している。幅が狭い中心合せされたビームでは、図８Ｂに示すように、カム７２がビーム６８の中心に対して同じ分だけ内向きに移動させられる。例えば、図８Ｂに示した形のカム・コリメータは、１．２５ｍｍのスライス厚さで４スライスのデータを求める為に使うことができる。
【００４４】
コリメータ４８は、管４６の動作中に起こり得るｚ軸ビーム・オフセットに対する調節をする為にも使うことができる。具体的に言うと、図８Ｃでは、カム７２は、「カム・オフセット」と記入した矢印で示すように、ビーム６８の中心から等しくない距離のところに位置ぎめすることができる。図８Ｃに示すようにカム７２をオフセットすることにより、ビーム７４は、「ビーム・オフセット」と記入した矢印で示すようにオフセットされる。
【００４５】
後で更に詳しく説明するが、カム・コリメータ４８でビーム７４の位置及び幅を制御することにより、多くの異なるスライス数及びスライス厚さに対するデータを求める為の走査を実施することができる。例えば、図９Ａは、５．０ｍｍのスライス厚さで４スライスのデータを求めたいときの選択された検出器の形式に対応する。カム７２をｚ軸方向に拡げて離して、２０ｍｍのコリメーションを行い、スイッチング配列７８によってフォトダイオード出力を４つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータが、４つのフォトダイオードの出力を１つの信号に組合わせる（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）。各スライスのデータ信号（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）が可撓性ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４６】
１．２５ｍｍのスライス厚さを持つ４スライスのデータに対しては、図８Ｂに示す検出器の形式を利用することが出来る。具体的に言うと、カム７２は、５．０ｍｍのスライス厚さの場合（図９Ａ）程拡げて離さない。その代りに、
カム７２は５ｍｍのコリメーションを行うようにｚ軸方向に離し、フォトダイオード出力をスイッチング配列７８によって４つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータが１つのフォトダイオードの出力を１つの信号（１Ａ，２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）に組合せ、各スライスのデータ信号（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）が可撓性ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４７】
勿論、装置１０を使って、この他のスライスの数及びスライスの厚さの多くの組合せが可能である。例えば、図９Ｃでは、１．２５ｍｍのスライス厚さで２スライスのデータを求める場合、カム７２は２．５ｍｍのコリメーションをするようにｚ軸方向に離す。フォトダイオード出力をスイッチング配列７８によって２つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータは、１つのフォトダイオードの出力を１つの信号（１Ａ、及び１Ｂ）に組合わせ、各スライスのデータ信号（１Ａ、及び１Ｂ）が可撓性ケーブルを介してＳＤＡＳ４２に供給される。上に述べたようにカム・コリメータ４８及びチャンネルの加算をｚ軸に沿って制御することにより、色々な異なるスライス数及びスライス厚さに対する走査データを収集することが出来る。
【００４８】
図１０は、単一スライス又は多重スライス検出器装置の何れにも容易に構成し直すことが出来るスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）４２のブロック図である。ＳＤＡＳ４２は、検出器１６から供給されるスライスの数に対応するように、印刷配線板を追加したり除くことによって再構成することが出来る。
【００４９】
前に説明したように、ＳＤＡＳ４２は、ｘ線検出器１６からの低レベルの電流信号を、画像再構成、表示及び記録の為のディジタルの値に変換する。典型的には、単一スライス第３世代扇形ビームＣＴ装置は、方位方向に３００乃至１０００個のセルを持っている。これに対応して、ＳＤＡＳ４２は、アナログ−ディジタル変換（ＡＤＣ）の前に、各セルに対するエイリアシング防止フィルタを設けることが必要である。ＳＤＡＳセルが典型的にはチャンネルと呼ばれる。検出器セルは、前に述べたように、ＳＤＡＳの１チャンネルに対して１組にしたり又は並列にすることが出来る。この１組にすることによって、空間的な解像度が低下する。扇形ビームの外側の縁では、この解像度の低下は用法上の制約とはならず、検出器１６の全体に互って、同じ寸法を持つ検出器セルを製造することが出来る。組にすることの利点は、必要なＳＤＡＳチャンネルの数並びにそれに伴うコストが減少することである。ＳＤＡＳ４２からのディジタル出力は、後で更に詳しく説明するが、相互接続のハードウエアの量を減らす為に、直列又は半直列形式で伝送するのが普通である。
【００５０】
検出器１６からのアナログ電流信号が遮蔽リボン又は可撓性ケーブルを介して、ＳＤＡＳの入力チャンネルに接続される。ケーブルがＤＡＳバックプレーン１０２でＳＤＡＳ４２に接続される。ＤＡＳ変換器ボード１０４もＤＡＳバックプレーン１０２にプラグインされている。この相互接続は幾つかの利点がある。例えば、バックプレーン１０２は扇形ビームの外側の縁にある検出器セルを組にすることが出来るようにする。バックプレーン１０２は、検出器セルを適当な変換器ボード１０４に分配し直すことが出来るようにする。１つより多くのスライスからの信号が同じ可撓性ケーブルに収容される。各々の変換器ボード１０４は、１つのスライスに役立つだけである。これは、１つの多重スライス形式から他の形式に又は単一スライス形式にＳＤＡＳ４２を構成し直すには、変換器ボード１０４の取除き又は追加しか必要としないからである。更にバックプレーン１０２は、変換器ボード１０４の末端チャンネルの近くにあるＳＤＡＳチャンネル及び検出器セルの混合又は織込みが出来るようにする。画像の中の帯のようなアーティファクトは、近隣のチャンネルの群に対する隣接したチャンネルの１つの群に互る共通の又は一様なエラー源の結果である場合が多い。１つの変換器ボード１０４にある全てのチャンネルが、近隣の変換器ボード１０４に比べて、共通のエラーの差を持つ場合、こういう種類の画像アーティファクトが非常に起こり易い。変換器ボード１０４の縁にある変換器カード１０４に対して検出器セルの割当てを織込むことにより、帯状のアーティファクトの起こり易さが低下する。
【００５１】
ＳＤＡＳ４２の別の一面は、変換器カード１０４が、エイリアシング防止フィルタ及びＡＤＣを別々のボードではなく同じボード１０４上に組合わせることである。フィルタ及びＡＤＣが同じボード１０４上にあることにより、スケーラブルＤＡＳ４２に要求されるモジュール性が可能になる。同じボード１０４上に一体化されたフィルタ−ＡＤＣ機能は、電気リード線の長さが短い為に電磁及び導電妨害の可能性を制限する。
【００５２】
ＳＤＡＳ４２の更に別の一面は、変換器ボード１０４の間の直列データ伝送を特定のスライスに専用にすることである。この為、スライスが更に多くなれば、単に直列データ・ストリームが更に増えるだけである。ＳＤＡＳ４２はデージチェーン形直列バスを使うが、ブロードキャスト・バスを使っても良い。デージチェーン・バスの利点は、伝送される信号に対するリード線の長さが短いことである。リード線の長さが短いことにより、それほど頑丈でも高価でもない駆動器を使うことが出来る。デージチェーン・バスは受信データのバッファ作用と再伝送を行い、受信ボードからのデータは受信データより前の時間に挿入される。デージチェーン・バスは、ＳＤＡＳシャーシの長さに互って延びる長い直列シフトレジスタと同様であり、各々の変換器ボード１０４がシフトレジスタの１区間になる。
【００５３】
図１１はＳＤＡＳ４２の機能的なブロック図であり、更に図１２は、スリップリング３８及び検出器１６に結合されたＳＤＡＳ４２の簡略ブロック図である。前に説明したように、ＳＤＡＳ４２は検出器からの低レベルのアナログ信号を処理してディジタル・データにする。一旦ディジタル形式になったとき、信号は操作されて、ディスク・ドライブに記憶する為に走査データ処理サブシステムに伝送される。このデータ・ストリームからｚ軸データを抽出して、ｘ線ビーム照準機構に対するフィードバックを行う。
【００５４】
次に図１１及び１２について具体的に説明すると、１実施例のＳＤＡＳ４２が示されている。更に具体的に言えば、変換器カード１０４を使って、低レベルのアナログ電流信号がアナログ電圧信号に変換される。各々の信号調整チャンネルが選択可能な多重利得「ボックスカー形」積分増幅器及びサンプル／ホールド機能を持っていて、出力チャンネルの多重化を支援している。サンプル／ホールド機能により、これらのチャンネルを同時にサンプリングすることが出来る。補助チャンネルを除くと、信号調整は３０７２個までの別々のチャンネルを持っている。
【００５５】
各々の変換器カード１０４に含まれる制御レジスタを通じて、幾つかの信号の調節を行うことが出来る。こういう各々のレジスタがディジタル制御ボード（ＤＣＢ）から１２Ｃバスを通じてアクセスされ、最終的に各々の変換器ボードにあるマイクロコントローラがアクセスされる。前置増幅器用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が、変換器カード１０４によって検出器に供給されるオフセット電圧を調整する制御レジスタをもっている。変換器カード１０４のマイクロコントローラが、一個の８ビット幅直列ポート・レジスタを介してレジスタをセット又はロードする。前置増幅器直列ポートの内の１ビットは、変換器カード１０４にある８つの異なる前置増幅器ＡＳＩＣの各々に専用である。マイクロコントローラが前置増幅器直列ポート・レジスタに書込みをする度に、個別の前置増幅器にある４０ビット直列レジスタのデータが１ビットだけ直列にシフトする。前置増幅器ＡＳＩＣの中に入っている８個のチャンネル又は積分器の各々を制御する為に、５つの異なるビットが必要である。この為、各チャンネルに対するオフセット調整パラメータを完全にセット又は変更する為には、合計４０ビットの書込みが必要である。更に、変換器カード１０４当たり８個の前置増幅器ＡＳＩＣがあるから、３２０ビット書込まなくてはならない。
【００５６】
変換器ボードからの、並びに最終的にはＤＡＳ自体からのＦＦＰデータの値は、単極性である。しかし、検出器１６から入力信号がないとき、又は検出器１６からの入力信号が非常に小さいとき、チャンネルの出力は、正のオフセットと同様に負のオフセットをも持つことがある。チャンネルの読みに比較的小さい一定の正の値をディジタルに加算してから、読みを変換器ボードから伝送して、全ての値がゼロ入力でも正になるように保証する。この値は、１個の８ビット値レジスタを用いてセットすることが可能である。この値は直接的な２進数であり、その最下位ビットは３２というＤＡＳの数（１２８という変換器ボードの数）に等しい。
【００５７】
変換器カード又はボード１０４は、６４個の前置増幅器又はチャンネルの各々からの出力に対して２段階信号変換過程を実施する。第１の段階は、自動範囲設定のプロブラマブル利得増幅器であり、これは浮動小数点増幅器（ＦＰＡ）と呼ばれるのが普通である．ＦＰＡを使って、出力データ・ワード中の指数ビット、並びに第２段の２進アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器による変換の前のアナログ信号の対応する利得を決定する。
【００５８】
ＦＰＡオフセットは、４つの異なるＦＰＡ利得の各々に対して本質的に異なるので、ＦＰＡ自動ゼロ機能を変換器ボード１０４で実施する。この機能により、ＦＰＡ利得が信号レベルの関数として自動的に変更されるときに、装置の残りの部分に対して継ぎ目のない又は透明な動作が得られる。
【００５９】
ＦＰＡ自動ゼロ機能の一部分として、幾つかの診断モード又は特徴を実施することが出来る。ＦＰＡ自動ゼロ機能を不作動にすることが出来る。ＤＣＢを診断モードで動作させて、６４個の通常のデータ・チャンネルの内の８個の代りに、ＦＰＡオフセット変換値を読取り、これによって自動ゼロ平均値が正しく計算されているかどうかを外部から検査することが出来ると共に、ＦＰＡオフセットがＦＰＡ自動ゼロ補正機能に入る通常の範囲又は予想範囲内にあるかどうかを検証することが出来る。ファームウエアが、全ての変換器ボードの前置増幅器の利得を走査Ｒｘ内に特定された値にセットする。全ての変換器ボード１０４にある全ての前置増幅器が同じ利得にセットされる。更に、ファームウエアが、検出器出力を蓄積するのに使われる積分器を待機モードにして、積分器が飽和しないようにする。飽和すると、検出器にバイアス電圧が印加されて、長い完全回復時間を招くことがある。前置増幅器の待機は、トリガをある時間の間受取っていないか、或いはある時間（例えば０．５秒）の間受取ると予想されない任意のときに、使われる。
【００６０】
ファームウエアが入力オフセット電圧のオフセット調整値をもセットする。較正アルゴリズムを使って、電源投入時にダウンロードすべき正しい値を決定することが出来る。較正は、ごく希なときに、例えば、変換器カード１０４がある場所から別の場所に取替えられたときに、行う必要があるだけである。そうでなければ、オフセットは安定であるはずである。ＳＤＡＳ４２の温度が安定化する機会があった後、最終的な入力オフセットの較正が行われる。ファームウエアがチャンネル出力バイアスの値を設定する。
【００６１】
診断の為に、ファームウエアが変換器ボードの信号調整段を作動して、この段に特別のアナログ試験電圧を設定する。試験電圧が０及び−３ボルトの間で１６３８４段に分けてプログラム可能である。これはＳＤＡＳ収集及び信号処理チェーンの診断に使われる。アナログ試験信号は、前置増幅器の入力に対して、又はＦＰＡにあるアナログ多重化器の特別の試験入力チャンネルに対して作動することが出来る。ファームウエアは、前置増幅器段に対して作動されたとき、試験電圧に対して１乃至１６の倍数をも設定する。
【００６２】
自動補正を不作動にすることが出来、その為、オフセット調整補正、チャンネル出力バイアス及び自動ゼロ補正を不作動にすることが出来る。チャンネル出力バイアスは、チャンネル出力バイアス・レジスタに０の値をロードすることによって、ターンオフされる。入力電圧オフセット調整は、前置増幅器ＡＳＩＣの直列オフセット調整レジスタにゼロ調整（固有のオフセット）に等しい値をダウンロードすることにより、ターンオフになる。
【００６３】
ファームウエアは幾つかの診断モードでチャンネル・シーケンス設定を行うこと、すなわち、単一チャンネル、同一チャンネルを４回繰返す、及びＦＰＡに対する接地入力と通常のチャンネルの間のシーケンスを入れることも出来る。診断チャンネル・シーケンス設定モードは、変換器ボードの問題の故障診断に役立つ。
【００６４】
アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器が下記のアナログ電圧の各々を、入力信号レベルに線形に比例するディジタル・ワードに変換する。出力が、ビュー・トリガ毎に１回読取られ、ＳＲＵ３２に送られる。Ａ／Ｄ変換のダイナミック・レンジを大きくする為、自動範囲設定の浮動小数点増幅器が、信号を適正なレベルへ増減し、その使われた増減倍率を表す為に２ビットの指数を加える。
【００６５】
【表１】
【００６６】
実際の変換過程では、ファームウエアは利用されない。走査（患者)毎に１回、各々の変換器ボード及びＤＣＢに対するＡ／Ｄ較正サイクルを実施して、そのときのＳＤＡＳ温度における適正な性能を保証する。ファームウエアが自動範囲設定ＦＰＡを８つの異なる固定利得診断モードの内の任意のところに設定する。更にファームウエアを利用して、変換器ボードのＡ／Ｄを、変換器カード番号並びに送出すチャンネルを識別するデータを持つ「キャンド(canned)」データを送出すように、構成する。
【００６７】
図１１及び１２に示す実施例では、ＳＤＡＳ４２によってｚ軸追跡は実施されない。しかし、ＳＤＡＳ４２は、ディジタル補助データ・インターフェース（ＤＡＤＩ）を介して全てのｚ軸データを利用出来るようにすることにより、外部ｚ軸処理を支援する。随意選択のｚ軸モジュール（ＺＡＭ）をこのインターフェースを介してＳＤＡＳ４２に接続して、実時間ｚ軸処理を行うことが出来る。ＳＤＡＳ４２がビュー毎に必要なデータをＺＡＭに供給する。こういうデータを送った後、ＳＤＡＳ４２は、情報を処理してその結果を送り返すことが出来るようにするために、ＺＡＭに対して７８２μＳの窓を定める。ＺＡＭが何時結果の送返しを開始することが出来るかについては条件がない。ＳＤＡＳ４２による唯一の条件は、許された時間窓以内に全ての結果を送り返すことである。送り返されたｚ軸追跡データがビュー・データ・ストリームに含まれる。時間窓以内にデータが送り返されないと、その代りに前に受取ったｚ軸追跡データ又は電源投入時の値が、ビュー・データ・ストリームに含められる。これによって、ＺＡＭがあってもなくても、安全なＳＤＡＳ動作が保証される。
【００６８】
ビュー組み立て機能を実施して、ビューを組立てるのに必要な全てのデータを収集し、それを走査データ処理サブシステムに伝送し、更に診断及びｚ軸処理を支援する為に、ビュー・データ・ストリームから必要なデータを抽出する。ＳＤＡＳ４２が、外部トリガを望まないとき又は存在しないとき、内部ビュー・トリガを発生する。このようなトリガの周期がレジスタ・カウントによって定められる。
【００６９】
内部トリガ周期＝１６ビット・レジスタ・カウント×シフト・クロック（２６．８ＭＨｚ）周期
外部トリガ及び内部トリガの両方が、ＳＤＡＳ４２に対してこれから説明する同じ動作を実施するように合図する。内部トリガが作動されると、ＳＤＡＳ４２が全ての外部トリガを無視する。発生される内部トリガの数を監視し、ファームウエアによって制御する。
【００７０】
早期トリガ検出
ＳＤＡＳ４２は、それが作動されてビューの収集の用意が出来る前に、トリガを受取った場合、エラー状態を報告する。
【００７１】
トリガ・ジッタ検出
ＳＤＡＳ４２が、相次ぐトリガの間の期間を監視する。この期間が走査速度による受入れ得る許容範囲の外に出た場合、ＳＤＡＳ４２はエラー状態を報告する。
【００７２】
ビューの収集
ＳＤＡＳ４２は、有効なトリガを受取る度に、ビューの収集及び伝送を開始する。
【００７３】
トリガ時間切れ検出
ＳＤＡＳ４２は、通常、走査又はオフセット・モードでは、トリガ時間切れが検出されたときに、ビューの収集を終わる。時間切れ期間はその走査速度に対するトリガ周期の２倍である。
【００７４】
トリガ持続時間エラー検出
ＳＤＡＳ４２は、各々のトリガの持続時間を監視して、トリガ膠着又は反転状態を防止する。この持続時間が受入れ可能な許容公差の範囲外になると、ＳＤＡＳ４２がエラー状態を報告する。
【００７５】
変換器データの収集
ＳＤＡＳ４２は各々の検出器の行に対し、Ａ／Ｄ変換器からの直列ディジタル・データ・ストリームを受取る。こういうデータに対して、最初に直列から並列への変換が行われ、その後パリティ検査が行われる。この特定の実施例では、パリティを持つ生データは１９ビットの長さである。記憶スペース並びにビュー伝送サイズを最適化するため、ＳＤＡＳ４２は、パリティ及び２つのＬＳＢの全部を切捨てることによって、各々のデータを１６ビットに縮める。
【００７６】
診断ビューの選択
ＳＤＡＳ４２は、実際の変換器データの代りに、診断ビューを作成する為に、試験データに相当する１つのビューを注入するように構成される。診断ビューはオフセット又は走査形式であってよく、ファームウエアによって予め定められる。一旦定めたら、同じ試験データを、再ロードすることなく、ビューからビューに反復的に使うことが出来る。
【００７７】
変換器ボードからのデータの他に、ＳＤＡＳ４２は、下に示すように、各々のビュー・トリガで他の情報のスナップ・ショットをもとる。
【００７８】
１）走査データの形式：（受け取った走査Ｒｘに応じて、オフセット又は走査データの何れか）
２）発生器によって測定されるｋＶおよびｍＡ
３）ＳＤＡＳ４２によって監視される全ての電源レベル
４）走査制御によって定められる開始ビュー角度：（最初のＳＤＡＳトリガが発生される時点でのガントリーのビューの角度）
５）ビューのシーケンス番号：（走査／オフセット・データの収集に入る前に、現在のビューのシーケンス番号が１にリセットされる）
６）ＺＡＭから送り返されたｚ軸追跡データ
７）データ記録フォーマットの改訂
８）バイトで表したデータ記録ビューの長さ
９）検出器ヒータ温度。
【００７９】
ＳＤＡＳ４２は全てのビューのデータに対してチェックサムを行って、データの完全さを保つ。チェックサムは３２ビットの長さであって、全てのビューのデータ・バイトを加算した結果である。ＳＤＡＳ４２によるどんな検出されないデータの乱れをも避ける為に、チェックサムは、直列から並列への変換段階の後の、ストリーム中の早期に実施される。ＳＤＡＳ４２は、同じ診断ビュー・データを反復的に伝送するようにも構成されている。これは、ＳＤＡＳ内部トリガ回路及び診断入力データを用いて行われる。
【００８０】
ある１つのビューに対する全てのデータを組立てた後、ＳＤＡＳ４２が次に述べる機能を実施してから、ビュー・データをＳＲＵ３２に伝送する。伝送は、レジスタのビットをセットすることにより、ファームウエアによって不作動にすることが出来る。具体的に言うと、ＳＤＡＳ４２によってデータを収集することが出来る順序は、ＳＲＵ３２によって予想される送信の順序とは異なる。その為、ＳＤＡＳ４２はルックアップ・テーブルを使って、データを所望の順序に保管する。このテーブルは、場合によって「変換テーブル」と呼ばれることがある。大抵のビットは１６ビット幅であるから、変換テーブルにある悉くの項目が、メモリ内の１６ビットの位置に対するアドレス・インデックスになる。変換テーブルは、電力投入の後に、ファームウエアによってダウンロードされ、異なるバックプレーン並びに／又は変換器ボードのポピュレーションに対して変更することができる。
【００８１】
更にＳＤＡＳ４２は、変換テーブルによってＳＲＵ３２に呼び戻された各々の１６ビット・データをビッグ又はリトル・エンディアン・フォーマットの何れかで伝送することが出来る。ビッグ・エンディアン・フォーマットは１６ビット・データのＭＳバイトを最初に送り、リトル・エンディアン・フォーマットではその逆である。フォーマットの選択は、レジスタの１ビットをセットすることによって行われる。ＳＤＡＳ４２は、ＳＲＵ３２に対する伝送の前に、全てのデータ・バイトに対する実時間の前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化をも実施する。このＦＥＣ符号化は、係属中の米国特許出願第０９／１３９５４６号に記載されており、これは本出願人に譲渡されていて、ここでその全体を引用する。ＳＤＡＳ４２は、最も最近に送られたデータビューを、検証並びに診断の目的のためにバッファに保管する。ファームウエアは、データ収集が一旦不作動にされたとき、このバッファを検査することができる。
【００８２】
ＳＤＡＳ４２がデータを収集する度に、オフセットであってもビューであっても、それが多数のデータ・ヘッダ・フィールドを設定する。具体的に言うと、オフセット又は走査データの何れの形式の収集されたデータであるかに応じて、フォームウエアは適当なビュー記録形式、すなわちマジック・ナンバ及び記録サイズをマジック・ナンバ・フィールドに書込む。更にフォームウエアはオフセット及び走査データの収集の前に、ビューシーケンス・フィールドを「ゼロにする」。ファームウエアのビューの角度の値が判ったとき、ファームウエアが最初のビュー角度の値をビュー角度フィールドに書込む。
【００８３】
データが収集されるにつれて、ファームウエアは、下記のビュー組立て及び伝送事象を割込みを通じて通知することを必要とする。
【００８４】
・最初のビューのデータの収集
・最後のビューのデータの収集
・パリティエラーの検出
・トリガ・ジッタの検出。
ＳＤＡＳ４２はスケーラブルであるから、ファームウエアは、下記のビュー組立て及び伝送の面を構成し又は制御する。
【００８５】
・出力ビュー・データ記録内のチャンネルの順序
・出力ビュー・データ記録内のデータ表示（順序）：（すなわち、ビッグ又はリトル・エンディアン・データ）
・選択的なデータ・ストリームの作動並びに不作動：（例えば、ＳＤＡＳ４２が、２つのデータ・ストリームに対してだけ十分な変換器カード１４のポピュレーションしかなければ、未使用のデータ・ストリームを不作動にし、それらのストリームでパリティ・エラーが検出されないようにする）。
【００８６】
診断を行う為、ファームウエアは下記のビュー組立て及び伝送の面を制御する。
【００８７】
・収集装置を通るデータの流れ
・収集された後にビューのデータを見る能力
・データ出力を不作動にする能力：（これは、ＳＤＡＳ４２が内部診断を行うときに何時でも、ＳＤＡＳ４２より下流側にあるサブシステムをデータが混乱させることがないようにする為である）
・既知のパターンのビューを作成し、内部又は外部トリガ源の何れかを用いて、それを標準収集速度で送ることが出来る能力：（これは誘発データ・モードと呼ばれる。このモードでは、データが実際に変換器ボードから来たかのように、ビューのヘッダが更新される）
・既知のデータの１個のビューを作り出して、それを送る能力。
【００８８】
ＳＤＡＳ４２は、検出器ＭＵＸ回路を構成するために１５個の信号を発生する。各々の信号は、それを制御するレジスタ・ビットの値に従って「オン」又は「オフ」の何れかであり得る。電源投入又はデフォルト状態は全ての信号に対して「オフ」である。ファームウエアは、走査の前に、これらのレジスタ・ビットを適正に構成する。ＳＤＡＳ４２は、最低１４０８ Ｈｚの速度で、検出器の温度を連続的に監視する。ＳＤＡＳ４２は、レジスタに記憶された温度設定点に従って、検出器ヒータ回路を自動的に作動し不作動にする。
【００８９】
更に具体的に言うと、走査Ｒｘを受取ると、ＳＤＡＳ４２は、マクロ列の正しい数並びにＩＳＯにおけるマクロ列の厚さに対し、検出器ＭＵＸ回路を構成する。ＳＤＡＳ４２が多数の検出器形式を支援することが考えられるから、各々の検出器で、マクロ列の厚さ並びにマクロ列の数に必要な設定が、構成テーブルによって左右される。これによって、ＳＤＡＳ４２は、ＩＳＯ中心に対するＲｘパラメータを受理することが出来る。
【００９０】
次に述べるものを測定する為に、Ａ／Ｄ変換器が使用される。この変換器は１６ビットの分解能を有する。測定値は最低１４０８Ｈｚで更新される。
【００９１】
・ＯＢＣ／発生器からのｋＶ及びｍＡレベル
・全てのＳＤＡＳ電源レベル
・１２ビットＤＡＣによって発生された試験アナログ電圧
・検出器温度サーミスタの読み。
Ａ／Ｄ変換器は、連続的にデータを集めて、このデータをデータ・ヘッダの補助チャンネル区域に書込む。ファームウエアは、任意のときに補助データ・チャンネルを読取る。約２５０ｍＳ毎に、ファームウエアは、ＤＡＳ電源電圧を含む補助チャンネルをポーリングして、電圧を試験する。電源がその余裕の範囲外であると判ると、エラー記録に警告メッセージが記録される。
【００９２】
ＳＤＡＳＲｘメッセージを受取ったときには、何時でも、ファームウエアは検出器温度をポーリングして、下記の限界に対して温度を試験する。
【００９３】
・検出器温度が第１の温度を越えれば、警告メッセージを出し、走査を続けることを許し、
・検出器温度が第２の温度より下であれば、警告メッセージを出し、走査を続けることを許す。
【００９４】
サブシステム統制及び制御装置が、主にＳＤＡＳ４２の動作を制御する。この制御装置はＭＣ６８３３２マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、１ＭｅｇのＲＡＭ、１Ｍｅｇのフラッシュ・メモリ、ＲＳ−２３２直列ポート、背景デバック・モード（ＢＤＭ）ポート、状態ＬＥＤポート及びＣＡＮバス・インターフェースを含む。コア・コントローラのＳＤＡＳの構成に１６．０００ＭＨｚのクロックを使って、それが１ミリ秒まで時間を正確に測定することが出来るようにする。
【００９５】
電源投入の時又はハードウェア・リセットのとき、制御装置は自己試験を実行し、これによってＭＣＵコア及びＳＤＡＳのハードウエア部品を試験する。ＭＣＵプログラミング、サブシステム形式及びサブシステム特徴化は、新しいプログラム又は新形式／特徴化データをダウンロードすることにより、現場で修正することが出来る。全てのダウンロードは、制御通信インターフェースを通る。新しいＭＣＵプログラムがダウンロードされるとき、それをバッファに入れて、エラーを検査してから、フラッシュ・メモリにプログラムする。ＳＤＡＳ形式又は特徴化データをダウンロードするとき、データをバッファに入れて、エラーを検査してからフラッシュ・メモリにプログラムする。
【００９６】
サブシステムの電源投入のとき、ファームウエアの最初のランは、コア・コントローラ又はプラットフォーム・ファームウエアである。プラット・ファームウエアが基本的なＭＣＵの初期設定及びコア・コントローラに特定の自己試験を行う。コア・コントローラの自己試験を実行した後、プラットフォーム・ファームウエアは、フラッシュ・メモリが実行可能なＳＤＡＳアプリケーション・コードを持っているかどうかを判断する。アプリケーション・コードが存在すれば、プラットフォーム・ファームウエアがフラッシュ・メモリからＲＡＭにアプリケーション・コードを転記し、その実行を開始する。
【００９７】
この点で、アプリケーション・ファームウエアがＭＣＵ及び全てのＳＤＡＳのハードウエアの制御を引継ぐ。制御を任されたとき、ＳＤＡＳアプリケーション・ファームウエアがＳＤＡＳ４２の初期設定を完了する。これは次のタスクを含む。
【００９８】
・ＭＣＵがＳＤＡＳハードウエアをアクセスすることが出来るように、ＭＣＵの初期設定を完了する
・ＳＤＡＳハードウエアで電源投入／リセット試験を実施する
・ＳＤＡＳハードウエアを初期設定する
・ＳＤＡＳ制御タスクを初期設定する。
一旦ＳＤＡＳアプリケーション・ファームウエアが活動して運転され始めると、制御通信インターフェースを介して指令を受取ることにより、又はＳＤＡＳハードウエアによって作成された割込みにより、その何れかによって作成された事象を受理して処理することが出来る。
【００９９】
ＳＤＡＳ４２が指令を受取ったときには、何時でも、下記の表３に示される特定の応答を作成する。ＳＤＡＳ４２が指令を正しく実行することが出来ない場合、ＳＤＡＳ４２は装置に通知し、該当する場合、エラー・メッセージを記録する。ＳＤＡＳの動作が、ＳＤＡＳ制御通信インターフェースを通じて制御される。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
【表４】
【０１０３】
【表５】
【０１０４】
【表６】
【０１０５】
【表７】
【０１０６】
【表８】
【０１０７】
【表９】
【０１０８】
【表１０】
【０１０９】
【表１１】
【０１１０】
割込みにより作成されるファームウエア処理を下記の表４に記述する。
【０１１１】
【表１２】
【０１１２】
【表１３】
【０１１３】
ＳＤＡＳ４２が１２０ ＶＡＣ入力源から下記の直流電圧を発生する。
【０１１４】
＋２４Ｖアナログ、＋／−１２Ｖアナログ、
＋／−５Ｖアナログ、＋５Ｖディジタル
全ての直流電圧は＋２４Ｖを除いて調整される。ＳＤＡＳ４２に対する電力ケーブルはシールドなしであって、外被の遮蔽の完全さを犠牲にせずに、隔壁のところでフィルタリングされる。直流電圧は、２つのコネクタを用いて、ＳＤＡＳ内で分配される。
【０１１５】
全てのアナログ電源は共通の大地を有する。変換器カード１０４がアナログ及びディジタルの大地を電気的に隔離する。装置のシャーシ大地は、１つのバックプレーン・コネクタ・ピンで利用し得る。静電放電（ＥＳＯ）防止用ガード・リング並びに全ての浮動金属はシャーシ大地に接続される。変換器ボードの前置増幅器は、フロントエンド積分増幅器の基準を検出器のダイオード・アナログ大地に取る為に、局部的なアナログ大地とは別個の大地接続部を有する。
【０１１６】
図１３は、ガントリー１２の見取図風の簡単にした簡略ブロック図である。検出器配列１６からの信号が線１１０を介してデータ収集装置（ＤＡＳ）４２に供給され、データ収集装置（ＤＡＳ）４２は各々の信号をアナログ信号フォーマットからディジタル２進信号、典型的には１６ビットの解像度を持つ信号に変換する。ＤＡＳ４２は、データ・クロック信号及びエラー検査信号機能と共に、変換された検出器チャンネル信号を直列ディジタル・ビット信号に多重化する。直列ディジタル・ビット信号が線１１２を介して、ガントリー１２上に配置されたデータ信号送信器１１４に供給される。データ送信器は、ＲＦ（無線周波）パルス・パターンを用いて直列データをディジタル符号化し、ＲＦ符号化信号が、ハリソン他に対する米国特許第５５３０４２４号に記載されている形式のＲＦスリップリング１１６のような電磁カップラに送られる。この米国特許は本出願人に譲渡されており、ここで引用する。
【０１１７】
この米国特許のスリップリングの形式は、界面の回転側に配置された１つ又は、更に多くの伝送線路と、相対的に不動の側に装着された１つのカップラ・セグメントとを含む。不動のカップラと回転する伝送線路との間の距離に応じて、カップラが、電磁信号を受信するために常に少なくとも１つのセグメントに空間的に接近しているように保証するために、多数の伝送線路セグメントが必要になることがある。その場合、各々のセグメントは、ガントリーの回転通路のアーク長の端数の長さを持つ、セグメントは、ガントリーの回転軸線２２（図１）の周りに端を突き合わせて縦続接続され、典型的には、開口１９（図１）の円周に沿って設けられ、合計の長さが略３６０゜の円弧、すなわち、ガントリーの完全な１回転になるようにする。２つの伝送線路セグメント１１８、１２０が使われていて、伝送線路１１８、１２０の第１の端１２２、１２４及び第２の端１２６、１２８が隣接して位置ぎめされるように取付けられている。各々の伝送線路の端を連接するように配置することにより、ガントリーの完全な回転通路に沿った電磁結合の実質的な連続性が得られる。
【０１１８】
データ送信器１１４は、各々の伝送線路１１８、１２０の第１の端１２２、１２４に符号化直列データを供給する。各々の伝送線路の第２の端１２６、１２８が終端インピーダンス１３０、１３２を介して信号の大地１３４に接続される。ガントリーの回転中、カップラを一方並びに両方の伝送線路１１８、１２０に確実に物理的に接近させるような形で、不動の枠の上にカップラ素子１３６が配置されている。前に引用した米国特許第５５３０４２４号に記載されているように、符号化データがカップラ１３６に電磁結合されている。
【０１１９】
不動の枠側では、結合されたデータ信号が線１３８を介してＳＲＵ３２に供給される。符号化データをディジタル信号受信器１４０が受取る。後で図１６について更に詳しく説明するが、信号受信器１４０は、規則に基づくアルゴリズムを用いて、直列データを復号し、復号データを線１４２を介して信号プロセッサ１４４に供給する。信号プロセッサ１４４は、オペレータ指令に応答して、受取ったデータのＣＴ処理を制御するプログラム・アルゴリズムを記憶する信号メモリ（図に示していない）を含む。アルゴリズム並びにその結果行われるプロセスは周知である。こうして、信号プロセッサ１４４が復号画像データの組を照合して、ガントリーの特定の角度位置に関係する合成ビューを作成する。
【０１２０】
次に図１４について説明すると、この実施例では、ＤＡＳ４２から線１１２を介してくる直列データ信号は、大体１１０Ｍｂｐｓのビット信号速度で受信される。ＤＡＳデータはＴ2 Ｌ（トランジスタ・トランジスタ・ロジック）フォーマットである。使われるビット信号速度では、データのＲＦ振幅変調を、ＲＦディジタル符号化に置換するには、高速ディジタル回路が必要になる。その為、信号送信器１１４及び信号受信器１４０が夫々、エミッタ結合ロジック（ＥＣＬ）デバイスで構成されたディジタル・ゲート論理機能で構成される。使われるＥＣＬデバイスは、単一ゲート・デバイスであって、ゲート・スイッチング速度が２５０ピコ秒、フリップフロップは２ＧＨｚを超える速度でトグル作用する。こういうデバイスは、モータローラ・インコーポレーテッドからＥＣＬｉｎＰＳ Ｌｉｔｅ（商標）として提供されているものを含めて種々の売り主から入手することが出来、該デバイスは、小さい（標準８リード線ＳＯＩＣ）パッケージ内の切替え速度の高い単一ゲート・デバイスであって、伝搬遅延は多重ゲート２８ピン形式の半分である。こういう特性並びに信号スイッチングの振幅が一層小さい（典型的には指定された５０オーム負荷に対する出力の変化は典型的には８００ｍＶである）ことにより、このＲＦ符号化過程に必要な帯域幅が得られる。
【０１２１】
図１４ではＤＡＳ４２からのＴ2 Ｌフォーマット・データ信号がＴ2 ＬからＥＣＬへの変換器１４６に供給され、その出力のＥＣＬフォーマットのデータ信号（Ｑ及びコンボリュートＱ−ＮＯＴ）が夫々線１４８、１５０を介して、モータローラのＥＣＬ差分データ及びクロック・フリップフロップ、モデルＭＣ１０ＥＬ５２のようなＤエッジ・フリップフロップ（以下「フロップ」）１５２のＤ及びＤ−ＮＯＴ入力に夫々供給される。フロップ１５２は、線１５２から供給される１１０ＭＨｚのｔａｘｉクロック信号（ＣＬＫ及びＣＬＫ−ＮＯＴ）でクロック動作をする。フロップ・データ出力が線１５４を介して位相固定ループ（ＰＬＬ）１５６に供給される。このループは、モータローラのモデルＭＣ１２０４０のような位相−周波数検出器１５８（検出器）、及びモータローラのモデルＭＣ１２１４８のような電圧制御発信器（ＶＣＯ）１６０を含む。検出器１５８は線１１２のＤＡＳデータ信号をも受取り、両者の間の信号の位相差の存在を判定する。位相差がデューティ・サイクル・パルスとして定量化され、これが出力線１６２からタンク（抵抗キャパシタ）回路１６４を介して電圧制御発信器（ＶＣＯ）１６０に供給される。
【０１２２】
ＶＣＯ１６０は、公称の中心周波数で出力クロック信号を発生し、この周波数が、検出器１５８から供給された位相誤差信号の大きさに基づいて、上向き又は下向きに調節される。１実施例では、ＤＡＳデータ信号の速度が１１０Ｍｂｐｓであり、後で説明するように、ＲＦ符号化周波数が４×（データ信号速度）、すなわち４４０ＭＨｚに選ばれる。従って、ＶＣＯの中心周波数は８８０ＭＨｚ、又はＤＡＳの直列データのビット速度の大体８倍に選ばれる。８８０ＭＨｚのクロック信号が線１６６を介してモータローラのＭＣ１０ＥＬ３４クロック発生チップのような周波数分割器１６８に供給され、この分割器は、８で除算した１１０ＭＨｚのｔａｘｉクロック信号を線１５２に発生すると共に、２で除算した４４０ＭＨｚのＲＦ符号化信号を線１７０に発生する。ＰＬＬ１５６は、これらの信号の各々がＤＡＳデータ信号に対して位相同期していて、データ信号のビット・エッジを同期させて、画像のジッタを発生する惧れのある隣接ビットの重なり又は潜り込みを防止するように保証する。
【０１２３】
直列ビット・データ信号がＲＦ搬送波信号周波数のディジタル・パターンで符号化され、受信器側で復号されて、信号を元の論理状態に復元する。このＲＦ符号化搬送波信号は、ＲＦスリップリングを介しての電磁結合が出来るようにし、ディジタル符号化は、一層簡単で、一層コストの安いＲＦ変調方式であると共に、雑音に対する弁別を高くする。１実施例では、直列データ信号の２つの論理状態の内の一方だけを符号化する。第１の論理状態が符号化される状態として選ばれた場合、受信器側では、符号化が存在しないことは、第２の論理状態が存在することを意味する。更に、最善の態様の実施例における符号化過程を簡単にする為に、符号化信号ビットのビット期間内に、所定のパルス幅及びＲＦパルス周波数（ＰＲＦ）で既知数のパルスを持つ直列パルス信号が選ばれる。
【０１２４】
符号化回路１８０は、１実施例では、モータローラのモデルＭＣ１０ＥＬ０５「２入力差動アンド／ナンド」ゲートのようなアンド機能であって、ゲートのＤ0 −ＮＯＴ及びＤ0 入力に線１４８、１５０のＥＣＬ直列ビット・データ信号を受取る。データ信号の論理ゼロ状態が、符号化のために選ばれるビット状態であり、ＤＡＴＡ−ＮＯＴ（データ信号の反転）がゲートのＤ0 入力に供給される。アンド・ゲートは、そのゲートのＤ1 −ＮＯＴ及びＤ1 入力に、周波数分割器１６８から線１７０を介して変調信号をも受取る。図１５で、線図（ａ）はＤＡＴＡ信号波形１８４の１０１１００１抽出部分を示し、線図（ｂ）は対応するＤＡＴＡ−ＮＯＴセグメント波形１８６を示し、線図（ｃ）は４４０ＭＨｚ変調信号波形１８８を示す。ゲート１８２が変調信号をＤＡＴＡ−ＮＯＴ信号とアンドして、図１５の線図（ｄ）に示した対応する符号化パターン波形１９０を作成する。
【０１２５】
直列パルス・パターンが実施するのに簡単な方式になる他に、それが雑音の妨害を検出する簡単なパターンにもなることを強調しておきたい。符号化信号がアンド・ゲートから出力線１９２を介して、モータローラのモデルＬＣ１０ＥＬ１１のような差動ファンアウト・バッファのようなバッファ１９４に供給される。この実施例のＲＦスリップリングの２つの伝送線路セグメントを用いるとき、バッファ１１４は線１１６及び１１８の１対の同一の差分符号化直列データ信号を、抵抗キャパシタ・インピーダンス整合／フィルタ回路１２０を介して、左半分伝送線路セグメント３６及び右半分伝送線路セグメント３８の入力４０、４１に供給する。差分ＲＦ符号化データ信号は、米国特許第５５３０４２４号に記載されているようなＲＦスリップリングを介して結合されて、スリップリング・カップラ１３６によって受信され、線１３８を介してデータ受信器１４０に供給される。
【０１２６】
次に図１６について説明すると、受信器１４０が１対の復号回路２２２、２２４の各々の入力に符号化データ信号を受取る。説明の為、１対の復号回路２２２、２２４をチャンネルＡ及びチャンネルＢと夫々呼ぶ。クロック回復回路（図に示していない）が、図１５の線図（ｅ）の波形２２５で示されたｔａｘｉクロック信号を回復し、それが線２２６を介して２で除算する回路２２８に供給されると共に、それが反転されて、最後の再クロック・フリップフロップ２３０のＣＬＫ−ＮＯＴ入力に供給される。
【０１２７】
チャンネルＡ及びチャンネルＢを使うと、相次ぐビット期間で復号タスクを交互に行うことにより、１１０Ｍｂｐｓの９．２ナノ秒のビット期間が容易になる。従って、各チャンネルは相次ぐ２つの内の一方だけを復号し、各チャンネルのサイクル時間は１８．４ナノ秒になる。チャンネルは、（１１０ＭＨｚ）ｔａｘｉクロック周波数の半分（すなわち、５５ＭＨｚ）で、除算回路２２８から供給されるチャンネル選択信号によって作動され不作動にされる。選択信号が、図１５の線図（ｆ）の波形２３２によって示されているが、これが信号送信器１１４におけるＰＬＬ８２によるｔａｘｉクロックの同期を通じて、データ信号に同期し、夫々チャンネルＡ及びＢのアンド・ゲート２３６、２３８のＤ0 及びＤ0 −ＮＯＴ入力に線２３４を介して（Ｑ及びＱ−ＮＯＴとして）供給される。
【０１２８】
チャンネルＡ及びＢは夫々、最初の素子であるアンド・ゲート２３６、２３８に続いて、夫々カスケード接続のＤエッジ・トリガ形フリップフロップ２４０−２４２及び２４４−２４６を含んでいる。最後のフリップフロップ２４２、２４６の差分Ｑ出力がアンド・ゲート２４８のＤ0 及びＤ1 入力に供給される。これらのアンド・ゲート及びＤフリップフロップは、図１４の信号送信器の回路図について前に述べたのと同じ形式のＥＣＬゲートである。Ｄ0 入力が高であるときには、何時でもアンド・ゲート２３６、２３８が低（論理ゼロ状態）に保たれ、不作動になる。従って、Ｑ選択信号がアンド２３８のＤ0 入力に供給され、Ｑ−ＮＯＴ選択信号がアンド２３６のＤ0 に供給される。これによってチャンネルの交代的なトグル動作が出来るようになり、これが機能的に選択信号波形２３２（図１５の線図（ｆ））に示されており、波形の交互の状態がＡ及びＢと記されている。図１５の線図（ｄ）について言うと、線図（ａ）のデータ信号波形１８４の論理ゼロ状態に対応する最初の一連の４個のパルスの発生が、Ｑ選択波形２３２（線図（ｆ））の低状態で、チャンネルＢの復号論理回路２２４によって復号される。
【０１２９】
アンド・ゲート２３８に低のＤ0 入力があると、ゲートのＱ出力が符号化データ信号に追従して、図１５の線図（ｈ）の波形２５０に示す４パルスの出力を発生する。アンド・ゲートのＱ出力が各々のＤフリップフロップ２４４−２４６のＣＬＫ入力に供給され、夫々を、線図（ｌ）乃至（ｎ）の波形２５２−２５４で示すように、データ信号の４つのパルスの内の最初の３つで、立て続けに高にトグル動作させる。３番目のパルスは、図１５の線図（ｏ）の波形２５６で示すように、アンド・ゲート２４８の出力をも高にセットする。ゲート２４８のＱ及びＱ−ＮＯＴ出力が出力Ｄフリップフロップ２３０の夫々ＤーＮＯＴ及びＤ入力に逆に供給され、このフリップフロップはそのＣＬＫ−ＮＯＴ入力にｔａｘｉクロック信号（図１５の線図（ｃ）の波形２０８）をも受取る。
【０１３０】
ゲート２４８のＱ出力が高であると、Ｑ−ＮＯＴが低であり、フロップ２３０に対するＤ入力を低にセットする。ＣＬＫ−ＮＯＴ入力の次の低から高への変化（図１５の線図（ｃ）のｔａｘｉクロック信号波形１０８の高から低への変化）で、フロップ２３０が低に変化する。選択信号（図１５の線図（ｆ）の２３２）の低から高への変化により、アンド・ゲート２４８が低になり、データ信号の１ビット期間に対応する、ｔａｘｉクロック−ＮＯＴの次の低から高への変化で、フロップ２３０のＱ出力が高になる。フロップ２３０の出力、すなわち再クロック信号が、図１５の線図（ｐ）の波形２５８によって示される復号データ信号である。図１５の線図（ａ）を線図（ｐ）と比較すれば、復号信号は、１ビット期間のシフト、すなわち１つのｔａｘｉクロック周期で、回転枠のデータ信号の複製になっていることが判る。
【０１３１】
同様に、復号回路がパルスの不在を論理１ビット状態として復号する。波形１１０に２番目のパルス群、”００”が出現すると、選択信号が復号回路２２２をパルスの最初のビット期間の間作動すると共に、回路２２４を４つのパルスの２番目の群の間作動する。この各々の符号化ビットが、前に述べたのと同じように復号される。
【０１３２】
１実施例では、符号化アルゴリズムが、限られた数のパルス、並びに受信パルスを論理０に変更する為に単純な多数を要求する簡単な規則に基づいた復号アルゴリズムを使うことによって、簡単になる。ビット期間内に発生する３つのパルスは、論理０として変換され、３個未満は論理１として変換される。これは、ＣＴ回転界面の信号雑音特性の経験的な観察に基づくものである。４パルス符号化パターンは、ＣＴ回転界面を介しての転送の際に結合されるデータの完全さを保証するのに十分であることが判った。しかし、特定の用途に対して当業者によって必要と思われれば、パルスの数をこれより多くしても少なくしてもよいし、或いはパルス・パターン及び復号アルゴリズムをこれより複雑にしてもよいことは言うまでもない。更に、ここに開示した実施例の信号送信器及び信号受信器は、使われる種々の符号化パターン及び復号アルゴリズムを達成するのに必要に応じて、変更しても、或いは完全に構成し直してもよい。
【０１３３】
上に述べた一例としての装置に種々の変更及びを追加を加えることが出来る。例えば、ユーザが例えば、最適のテーブル速度、ｘ線ビームのコリメーション、データ収集のスライスの厚さ、ｘ線ビーム電圧及び電流の値を用いて多重スライス走査を容易に定め、種々の形で画像の再構成を定めることが出来るようにするグラフィックスに基づいたユーザ・インターフェース、並びに所望の画質を得る為の再構成方法を用いることが出来る。このようなインターフェースは、接触スクリーン、音声又は使い易く、理解し易いその他の公知のインターフェース方法を用いて作動することが出来る。ホスト・コンピュータは、実施する走査の種類に基づいて、種々のデフォルト・モードを含むように予めプログラムして、オペレータによって行われる選択を更に簡単にすることが出来る。
【０１３４】
再び言うが、上に述べた多重スライスＣＴ装置は、１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集して融通性を高める為に使うことが出来る。この装置は、良好な画質、ｚ軸解像度及び低いｘ線管負荷で、速い走査速度を可能にする。更に、この装置を使うと、オペレータは多重スライス走査及び画像再構成パラメータを容易に且つ素早く定めることが出来る。
【０１３５】
本発明の種々の実施例についてこれまで説明したところから、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明を詳しく説明し図面に示したが、これらは例示に過ぎず、本発明を制約するものと解してはならないことを明確に承知されたい。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって限定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング装置の見取図である。
【図２】図１に示した装置の簡略ブロック図である。
【図３】図１及び２に示した装置に関連して使うことが出来る走査ユーザ・インターフェースの実施例の図である。
【図４】ＣＴ装置検出器配列の斜視図である。
【図５】図４に示した検出器モジュールの斜視図である。
【図６】図１に示したＣＴ装置の幾何学的な配置を示す図である。
【図７】ガントリー側面から見たｘ線発生及び検出器部品の略図である。
【図８】Ａ、Ｂ及びＣは図１に示したＣＴ装置におけるカム・コリメータの動作をそれぞれ例示する図である。
【図９】Ａ、Ｂ及びＣは異なるスライスの数及びスライスの厚さに対する走査データの収集を示す略図である。
【図１０】検出器に結合されたスケーラブル・データ収集装置の部品のブロック図である。
【図１１】スケーラブル・データ収集装置の機能的なブロック図である。
【図１２】多重スライス・イメージング装置の他の部品に結合されたＳＤＡＳの簡略ブロック図である。
【図１３】スリップリングのブロック図である。
【図１４】スリップリングの更に詳しいブロック図である。
【図１５】図１４及び１６と共に参照される信号波形図である。
【図１６】図１３に示したデータ受信器の回路図である。
【発明の背景】
本発明は一般的にはイメージングに関するものであり、更に具体的に言えば、スケーラブル多重スライス・イメージング装置に関するものである。
【０００２】
一般的に計算機式断層撮影（ＣＴ）装置と呼ばれる少なくともあるイメージング装置では、ｘ線源が一般的に「イメージング平面」と呼ばれる直交座標形のＸ−Ｙ平面内にあるようにコリメートされた扇形ビームを投射する。ｘ線ビームが患者のようなイメージングされる物体を通過する。ビームは、物体により減弱した後、放射検出器の配列に入射する。検出器配列が受取った減弱したビーム放射の強度は、物体によるｘ線ビームの減弱度に関係する。配列の各々の検出器素子が、検出器の場所でのビームの減弱度の測定値である別々の電気信号を発生する。全ての検出器からの減弱度測定値を別々に収集して、透過分布図を作る。
【０００３】
公知の第３世代ＣＴ装置では、ｘ線源及び検出器配列が、イメージングしようとする物体のまわりを、イメージング平面内でガントリーと一緒に回転し、この為、ｘ線ビームが物体と交差する角度が絶えず変化する。典型的にはｘ線源はｘ線管を含み、これが焦点スポットでｘ線源を放出する。ｘ線検出器は、典型的には、検出器が受取るｘ線ビームをコリメートするコリメータ、該コリメータに隣接するシンチレータ、及びシンチレータに隣接するフォトダイオードを含んでいる。
【０００４】
２ライスＣＴ装置が公知であるが、少なくともある商業的に入手し得る２スライス装置は、走査速度とｚ軸解像度の釣合い（例えば走査速度が高くなると、ｚ軸解像度が低下する）、画像再構成処理に関連する画質、及び融通性、例えばこういう装置は２スライスより多くのスライスのデータを収集することが出来ないことを含めて、多数の制約を持っている。特に、公知の商業的に入手し得る２スライス装置は、こういう２スライス装置が２つのスライスより多くのスライスのデータを収集することが出来るように構成することが出来ないと言う点で、スケーラブルではない。
【０００５】
１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集する為に使うことが出来るような多重スライスＣＴ装置を提供することが望ましい。更に、良好な画質並びにｚ軸解像度で速い走査速度を可能にするこのような多重スライスＣＴ装置を提供することが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】
上記並びにその他の目的がスケーラブル多重スライス装置によって達成することが出来る。１実施態様では、このスケーラブル多重スライス装置は、スケーラブル多重スライス検出器と、スケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）と、スケーラブル走査管理、制御及び画像再構成プロセスと、スケーラブル画像表示装置及び解析装置とを含む。この明細書でいう「スケーラブル」という言葉は、一般的に、表示しようとする画像に対しオペレータが容易に且つ簡単に所望のスライス数及びスライス厚さを選択することが出来ることを意味する。実施例では、装置は、オペレータが１、２、４又は更に多くのスライスを選択して、選択されたスライス厚さで表示することが出来るようにする。装置のオペレータがこのような選択を行えるようにすることにより、異なる臨床用途に対する画像データを最適のフォーマットで表示することが出来る。公知の多重スライス装置で、オペレータにこのような融通性を提供するものはない。
【０００７】
更に具体的に言うと、１実施例では、装置は、画像並びにメッセージをオペレータに対して表示するモニタ（ユーザ・インターフェース）に結合されたホスト・コンピュータを含む。ホスト・コンピュータはキーボード及びマウスに結合されていて、オペレータが情報及び指令、例えばスライスの所望の数及びスライスの厚さをホスト・コンピュータに入力することが出来るようにする。ホスト・コンピュータは、画像作成制御装置を含む走査及び再構成制御装置（ＳＲＵ）にも結合されている。
【０００８】
不動の制御装置がＳＲＵに接続され、この不動の制御装置は、患者テーブルの動きを制御する為のテーブル制御装置に結合されている。不動の制御装置は、スリップリングを介してオンボード（すなわちガントリー上の）制御装置及びスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）にも接続されている。オンボード制御装置がｘ線源の動作及びＳＤＡＳの動作を制御し、ＳＤＡＳがスケーラブル検出器からのアナログ信号をディジタル・データに変換する。ｘ線源は、オンボード制御装置によって制御されるカム・コリメータを含む。カム・コリメータのカムの位置が、所望のスライス数及び所望のスライス厚さに基づいて調節される。
【０００９】
装置は、多数（例えば５７個）のモジュールを持つ検出器をも含む。１実施例では、各モジュールはシンチレータ配列及びフォトダイオード配列を含む。１実施例では、シンチレータ及びフォトダイオード配列は何れも１６×１６配列である。フォトダイオードがスイッチング装置に結合され、これは１実施例では、ＦＥＴの配列を含み、ＦＥＴが、オペレータによって入力された所望のスライス数及びスライス厚さに基づいて、フォトダイオード出力の組合せを制御する。
【００１０】
動作について説明すると、走査（例えば螺旋又は軸方向走査）中、フォトダイオード出力がＦＥＴを介して、アナログからディジタルへの変換の為にＳＤＡＳに供給される。ＳＤＡＳからのディジタル出力が、画像の作成の為に、スリップリングを介してＳＲＵに供給される。具体的に言うと、ＳＲＵが収集されたデータから画像を再構成し、こうして再構成された画像はユーザに対してモニタ上に表示するか又は記録に取るか、或いはその両方の為に使うことが出来る。
【００１１】
上に述べたスケーラブル多重スライス装置は、１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集するように容易に且つ簡単に操作することが出来る。この装置は、良好な画質、ｚ軸解像度及び低いｘ線管負荷で、速い走査速度を可能にする。
【００１２】
【発明の詳しい説明】
図１には、本発明の１実施例による計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージング装置１０が、「第３世代」ＣＴスキャナを表すガントリー１２を含むことが示されている。ガントリー１２がｘ線源１４を持ち、これがガントリー１２の反対側にある検出器配列１６に向かってｘ線ビームを投射する。検出器配列１６は複数個の検出器モジュールによって形成され、これらのモジュールが一緒になって、医療の患者１８を通過した投射されたｘ線を感知する。各々の検出器モジュールが、入射するｘ線ビームの強度、従って患者１８を通過したときのビームの減弱度を表す電気信号を発生する。
【００１３】
ｘ線投射データを収集する為の走査の間、ガントリー１２及びその上に装着された部品が回転中心の周りを回転する。電動テーブル２０が患者１８をガントリー１２に対して位置ぎめする。特に、テーブル２０は、走査の間、患者１８の一部分をガントリー開口２２の中に移動する。
【００１４】
図２は図１に示した装置の簡略ブロック図である。図２に示すように、装置１０はホスト・コンピュータ２４を含み、このコンピュータは、画像及びメッセージをオペレータに対して表示する為のモニタ（ユーザ・インターフェース）２６に結合されている。コンピュータ２４は、キーボード２８及びマウス３０にも結合されていて、オペレータが情報及び指令をコンピュータ２４に入力することが出来るようにする。コンピュータ２４は走査及び再構成制御装置（ＳＲＵ）３２にも結合される。ＳＲＵ３２は画像作成制御装置をも含む。特定の１実施例では、ＳＲＵ３２は、ＩＲＩＸオペレーティング・システムで動作するＳＧＩＰＣＩをベースとした中央処理装置を含む。ＳＲＵ３２は、データ収集装置（後で説明する）とのインターフェース接続用のインターフェース・プロセッサと、公知の予備処理を実施する為の走査データ補正ディジタル信号処理ボードとをも含んでいる。更にＳＲＵ３２は、公知のように、フィルタ補正逆投影及び後処理の為の画像作成器を含んでいる。
【００１５】
不動の制御装置３４がＳＲＵ３２に接続され、制御装置３４はテーブル制御装置３６に結合される。不動の制御装置３４は、スリップリング３８を介して、オンボード制御装置４０及びスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）４２にも接続されている。スリップリング３８は、スリップリングの境界を介しての信号の無接触伝送が出来るようにすると共に、この境界を介してデータ及び指令を伝送するのに必要な帯域幅を支援する。ＳＤＡＳ４２は検出器１６からのデータをサンプリングすると共に収集し、サンプリングしたアナログ信号をディジタル信号に変換する。特定の１実施例では、ＳＤＡＳ４２が、４列のデータ収集を支援するために、４８個の交換可能な変換器カードを持っている。２列のデータ収集では、２４個のカードを使うことが出来る。特定の１実施例では、１つの変換器カード当たり、６４個の入力チャンネルがあり、１４０８Ｈｚのサンプリングを実施することが出来る。ＳＤＡＳ４２は、信号を増幅する為のフロント・エンド前置増幅器をも含む。ＳＤＡＳについて更に詳しいことは、後で説明する。
【００１６】
オンボード制御装置４０がｘ線源１４の動作及びＳＤＡＳ４２の動作を制御する。ｘ線源１４は、ｘ線管４６に結合された高圧発生器４４を含む。ｘ線管４６は、例えば、米国ウイスコンシン州ミルウォーキ、５３２０１所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニから商業的に入手し得る少なくともあるＣＴ装置で現在利用されているジェミニ−１(Gemini-1)管の名前で知られているｘ線管であってよい。ｘ線管４６によって投射されたビームが患者手前カム・コリメータ４８を通過して、検出器１６（１６列の検出器として示されている）に入射する。カム・コリメータ４８もオンボード制御装置４０によって制御される。検出器１６からの出力がＳＤＡＳ４２に供給される。
【００１７】
図２では、データの流れが太い実線で示されており、制御の流れが普通の実線で示され、実時間の制御の流れが破線で示されている。この流れに付した識別数字は次のことを表している。
【００１８】
１：オペレータからの走査及び再構成の処方
２：「マスタ」制御装置に対する走査の処方
３：分配される走査パラメータ
３ａ：テーブル位置
３ｂ：回転パラメータ
３ｃ：ｋＶ及びｍＡ選択
３ｄ：ｘ線ビームのコリメーション及びフィルタの選択
３ｅ：検出器スライス厚さ及びＳＤＡＳ利得の選択
４：走査中の実時間の制御信号
５：高電圧
６：コリメートされていないｘ線ビーム
７；コリメートされたｘ線ビーム
８：アナログ走査データ
９：ディジタル走査データ
１０：患者の画像
ガントリー１２の回転及びｘ線源１４の動作が制御装置３４によって制御される。オンボード制御装置４０は、不動の制御装置３４の制御の下に、ｘ線源１４に対して電力及びタイミング信号を供給する。ＳＤＡＳ４２が検出器１６からのアナログ・データをサンプリングし、そのデータをこの後の処理の為にディジタル信号に変換する。ＳＲＵ３２が、ＳＤＡＳ４２からのサンプリングされてディジタル化されたｘ線データを受取って、高速画像再構成を実施する。再構成された画像がコンピュータ２４に対する入力として印加され、コンピュータはこの画像を大量記憶デバイスに記憶する。
【００１９】
コンピュータ２４は、オペレータからキーボード２８及びマウス３０を介して指令及び走査パラメータをも受取る。モニタ２６は、再構成された画像及びコンピュータ２４からのその他のデータをオペレータが観察することが出来るようにする。オペレータから供給された指令及びパラメータが、コンピュータ２４によって、制御信号及び情報を作るために使われる。更に、制御装置３６が患者１８を位置ぎめする為に（図１）電動テーブル２０を制御する。
【００２０】
全般的に、上に述べたＣＴ装置は、１個、２個又は更に多くのスライス・データを収集するように作用し得る。この装置を用いて軸方向及び螺旋走査を実施することが出来、走査された物体の断面画像を処理し、再構成し、表示し並びに／又は記録に取ることが出来る。スケーラブル軸方向画像再構成及び表示は、例えば、画像の厚さ、スライスの数及び表示すべき画像の数を選択出来ることを指す。更に、この装置は任意の特定の１つの画像再構成アルゴリズムを用いて実施することに制限されず、多くの異なる再構成アルゴリズムを利用することが出来ると考えられている。このアルゴリズムの例が、米国特許第５４６９４８７号、同第５５１３２３６号、同第５５４１９７０号、同第５５５９８４７号及び同第５６０６５８５号と、係属中の米国特許出願第０８／５６１３８２号（出願日１９９５年１１月２１日）、同第０８／７７９９６１号（出願日１９９６年１２月２３日）及び同第０８／７９７１０１号（出願日１９９７年１１月２６日）に記載されており、これらの特許及び特許出願は全て本出願人に譲渡されており、それら全体をここで引用する。
【００２１】
軸方向多重スライス走査モードでは、画像再構成の前に多数の列の走査データを処理することが出来、そのデータを使って、画像のアーティファクトを少なくして、多数の薄いスライス又は少数の一層厚めのスライスの何れかを作ることが出来る。更に、スライスの厚さが一層厚い画像は、後で、臨床診断の必要に応じて、遡及的に一層薄い画像のスライスに再構成することが出来る。その結果、観察、フィルム撮影並びに記録の為の不所望の画像の数が少なくなる。更に、患者の診断のために、ｚ軸解像度の高い画像を後で再構成することが出来る。
【００２２】
軸方向多重スライス・モードの例を下の表１に示す。
【００２３】
【００２４】
更に、画像の記録を取ることについて言うと、装置は記憶場所が少なくて済むより少ない数の画像の記憶が出来るようにする。例えば、２０ｍｍの患者の解剖的な部分を２ｉモードで走査した場合、８０個の画像を作成することが出来る。２０ｍｍの患者の解剖的な部分に対する８０個の画像を記憶するには、大量のメモリが必要である。２０ｍｍの患者の解剖学的な部分全体に対して高い解像度が必要ではない場合が多い。例えば、約５ｍｍの解剖学的な部分だけが高い解像度を必要とすることがある。２．５ｍｍの厚さの２ｉモードの走査で収集されたデータを使って、オペレータは、大部分の解剖学的な部分に対し、５ｍｍの厚さを持つ画像、並びに一層高い解像度が要求される場所のみの一層薄い画像スライス（例えば１．２５ｍｍ）を遡及的に再構成することが出来る。この遡及的な再構成を使うと、記憶に取らなければならない画像の数を大幅に減らすことが出来る。
【００２５】
上に述べた遡及的な再構成の選択が、ユーザ・インターフェースを通じて提供されるが、これが可能なのは、これから詳しく説明する多重スライス検出器を用いて走査データが収集されるからである。薄いスライスの走査データが利用出来るので、遡及的な再構成を行うとき、オペレータは多くの異なるスライスの厚さから選ぶことが出来る。
【００２６】
螺旋多重スライス走査モードでは、患者テーブル速度とｘ線ビーム及び検出器のコリメーションの多数の組合せにより、異なるＺ軸解像度を持つ画像を作成することが出来る。例えば、３０ｍｍ／回転のテーブル速度では、５〜１０ｍｍスライスの画像を作成することが出来る。（１０ｍｍのような）一層厚いスライスの画像は、見込みによって作成することが出来、これによって画像の数が減少すると共に画像再構成時間が短縮するという利点が得られる。後の時点で、同じデータを使って、一層薄いスライスの画像を遡及的に作成することが出来る。このような一層薄いスライスの画像は、臨床用途の必要に応じて必要になることがあり、患者の走査をやり直しせずに作成することが出来る。
【００２７】
螺旋多重スライス・モードの例が、下の表２に示されている。
【００２８】
【００２９】
図３は、図１及び２に示した装置に関連して使うことが出来る走査ユーザ・インターフェースの実施例である。このインターフェースが、ホスト・コンピュータ２４（図２）に記憶されている命令の組を用いて構成され、ホスト・コンピュータのモニタに表示される。走査ユーザ・インターフェースで、オペレータが走査モード、すなわち螺旋又は軸方向走査モードを選択し、各モードに関連する種々の走査パラメータを選択する。この選択は、例えばユーザが、所望のパラメータに対応する所望の区域に単に接触することによって行われる。接触感知インターフェースは周知である。勿論、この他の色々な種類のインターフェースを使うことが出来、図３に示すインターフェースは一例のインターフェースに過ぎない。
【００３０】
螺旋モードでは、オペレータが所望のスライスの厚さ、走査モード及び走査速度を選択する。”Ｈｉ−Ｑ”走査は、高画質走査に対応し、”Ｈｉ−Ｓｐｅｅｄ”走査は速い患者テーブル速度に対応し、これは表２について述べた通りである。軸方向走査では、オペレータが所望のスライスの厚さ及び１回転毎に作成すべき画像の数を選択する。
【００３１】
これまで、どんな多重スライスＣＴ装置も、本発明で提供するようなスケーラブル走査管理、制御及び画像再構成プロセス、並びにスケーラブル画像表示及び解析を提供するものがなかった。本発明の装置では、オペレータが容易に且つ簡単に所望のスライス数及び表示すべき画像に対するスライス厚さを選択することが出来る。更に、患者走査速度を高めること、画質を改善すること、ｘ線管負荷を減少することが達成される。
【００３２】
次に本発明の１実施例によるスケーラブル多重スライスＣＴ装置の部品の一例を説明する。特定の部品の細部をこれから説明するが、この他の多くの実施例が可能であることを承知されたい。例えば、特定の１つの検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングを説明するが、検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングのこの他の実施例を使うことが出来るし、本発明は何ら特定の１つの形式の検出器、ＳＤＡＳ及びスリップリングに制限されない。例えば、これから説明する検出器は複数個のモジュールを持っていて、各々のモジュールが複数個の検出器セルを含んでいる。これから説明する特定の検出器の代りに、ｚ軸に沿ってセグメント分割されていないセルを持つ検出器並びに／又はｘ軸並びに／又はｚ軸に沿って多数の素子を持つ多数のモジュールを有する検出器を、何れの方法でも、一緒に使って、同時にスケーラブル多重走査データを収集することができる。
【００３３】
図４及び５を参照して、特定のひとつの検出器の型式について説明すると、検出器１６は複数個の検出器モジュール５０を有する。各々の検出器モジュール５０は板５４によって検出器ハウジング５２に固定されている。各々のモジュール５０は、多次元シンチレータ配列５６及び高密度半導体アレイ（図に示していない）を含む。患者背後コリメータ（図に示していない）がシンチレータ配列５６に隣接してその上に配置され、該コリメータは、ｘ線ビームがシンチレータ配列５６に入射する前に、このｘ線ビームをコリメートする。シンチレータ配列５６は、配列を成すように配置された複数個のシンチレーション素子を含んでおり、半導体配列は同じ配列に配置された複数個のフォトダイオードを含んでいる。フォトダイオードが基板５８に沈積又は形成され、シンチレータ配列５６は基板５８の上に配置されて、それに固定される。
【００３４】
スイッチ及び復号器装置６０がフォトダイオード配列に結合される。フォトダイオードはシンチレータ配列５６に光学的に結合されていて、シンチレータ配列５６から出力された光を表す信号を伝送する電気出力線を持っている。具体的に言うと、各々のフォトダイオードは、シンチレータ配列５６の特定のシンチレータに対するビーム減弱度の測定値である別々の低レベルのアナログ出力信号を発生する。フォトダイオードの出力線が半導体配列又はフォトダイオード配列の向い合った側から伸び、夫々の装置６０に接続される（例えばワイヤ・ボンディングされる）。
【００３５】
スイッチ装置６０はフォトダイオード配列と同じ寸法の多次元半導体スイッチ配列であり、スイッチ装置６０は半導体配列とＳＤＡＳ４２（図２）の間の電気回路に結合されている。１実施例では、装置６０は、多次元配列として配置された複数個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有する。各々のＦＥＴは夫々のフォトダイオード出力線の内の１つに電気接続された入力線、出力線、及び制御線（図に示していない）を持っている。ＦＥＴの出力線及び制御線は、可撓性電気ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に電気接続される。具体的に言うと、大体半分のフォトダイオードの出力線が、配列の片側で、各々のＦＥＴ入力線に電気接続され、残り半分のフォトダイオード出力線が配列の反対側でＦＥＴ入力線に電気接続される。
【００３６】
復号器は、スライスの所望の数並びに各スライスに対するスライスの解像度に従ってフォトダイオード出力を作動し、不作動にし又は組合わせるように、ＦＥＴの動作を制御する。１実施例では、復号器は公知の復号器チップ又はＦＥＴ制御装置であり、復号器はＦＥＴ及びＳＤＡＳ４２に結合された複数個の出力線及び制御線を含む。具体的に言うと、復号器の出力がスイッチ装置の制御線に電気接続されて、ＦＥＴが正しいデータを伝送することが出来るようにする。復号器の制御線がＦＥＴの制御線に電気接続され、どの出力を作動するかを決定する。復号器を利用して、特定のフォトダイオード出力がＳＤＡＳ４２に電気接続されるように、特定のＦＥＴが作動され又は不作動にされ、或いはそれらの出力が組合わされる。検出器１６に関する詳細は係属中の米国特許出願第０８／９７８８０５号、発明の名称「スケーラブル多重スライス走査形計算機式断層撮影装置に対するフォトダイオード配列」に記載されており、この出願は本出願人に譲渡されていて、ここでその全体を引用する。
【００３７】
特定の１実施例では、検出器１６が５７個の検出器モジュール５０を有する。半導体配列及びシンチレータ配列５６が何れも１６×１６の配列寸法を持っている。その結果、検出器１６は１６列及び９１２カラム（１６×５７モジュール）を持ち、これによって、ガントリー１２の１回転毎に、１６個のスライスのデータを同時に収集することが出来る。勿論、本発明は何ら特定の配列寸法に制限されず、特定のオペレータの必要に応じて、配列がこれより大きくても小さくてもよいと考えられる。更に、検出器１６は色々な異なるスライスの厚さ及び数のモード、例えば、１つ、２つ及び４つのスライスのモードで動作させることが出来る。例えば、ＦＥＴを４スライス・モードで構成して、フォトダイオード配列の１つ又は更に多くの列から４つのスライスに対するデータを収集することが出来る。復号器の制御線によって定められたＦＥＴの特定の型式に応じて、フォトダイオード出力の種々の組合せを作動し、不作動にし又は組合わせ、こうしてスライスの厚さを、例えば、１．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、３．７５ｍｍ又は５ｍｍにすることが出来る。この他の例として、厚さが、１．２５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲のスライスを持つ１つのスライスを含む単一スライス・モード、及び厚さが１．２５ｍｍから１０ｍｍまでの範囲のスライスを持つ２スライスを含む２スライス・モードが考えられる。勿論、この他の多くのモードが可能である。
【００３８】
図６は、図１に示したＣＴ装置の幾何学的な形を示しており、ガントリー座標系を示す。この座標系をこの後の図面で参照する。具体的に言うと、ｘ軸は、ガントリー１２の回転円に対する接線の軸線である。ｙ軸は、ガントリー１２のイソセンタ（ＩＳＯ）からｘ線管の焦点スポットに向かって伸びる半径方向の軸線である。ｚ軸は、走査平面に対する縦軸線（出入り）である。患者は、走査の間、患者テーブル２０の上でｚ軸に沿って並進する。
【００３９】
図７について説明すると、多重スライス走査では、種々のｚ軸位置でデータが収集される。具体的に言うと、図７はガントリー１２の側面から見た装置１０の略図である。ｘ線管４６が陽極／ターゲット６４及び陰極６６を含む。コリメートされていないｘ線ビーム６８が管４６から放出され、カム・コリメータ４８を通過する。コリメータ４８は蝶ネクタイ形フィルタ７０及びタングステン・カム７２を含む。フィルタ７０について更に詳しいことは、係属中の米国特許出願第０９／１４０１１２号に記載されており、この出願は本出願人譲渡されていて、その全体をここで引用する。
【００４０】
図２について説明したように、カム７２の位置が、ホスト・コンピュータ２４からＳＲＵ３２及び不動の制御装置３４を介してその指令を受取るオンボード制御装置４０によって制御される。例えばステップ・モータがカム７２に接続されて、カム７２の位置を精密に制御する。カム・コリメータ４８のカム７２は、ユーザが選択したデータ収集モードに応じて、カム７２の間の間隔並びにコリメータ開口の中心に対するその位置について、独立に調節することができる。
【００４１】
コリメートされたｘ線ビーム７４がカム・コリメータ４８から放出され、ビーム７４が患者１８（図１）を通過し、検出器１６に入射する。前に述べたように、検出器１６がコリメータ７６、シンチレータ配列５６及びフォトダイオード／スイッチング配列７８（フォトダイオード及びスイッチング配列は図７では一体として示されているが、前に述べたように別々の配列であってもよい）を含む。配列７８からの出力が、可撓性ケーブルを介して処理のためにＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４２】
これから説明することは、スライスの数並びにスライスの厚さの点でスケーラビリティを持たせるためのカム・コリメータ４８及び検出器１６の動作に関係する。カム・コリメータ４８の動作及び検出器１６の動作を場合によって別々に説明するが、コリメータ４８及び検出器１６は、スライスの所望の数及びスライスの厚さを定めるために、組合わさって動作することを承知されたい。
【００４３】
更に具体的に言うと、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、カム・コリメータ４８の動作を例示している。図８Ａは、中心合せされた幅の広いビーム（例えば５ｍｍのスライス厚さで、４スライスのデータを求めるためのビーム）が放出されるように構成されたカム・コリメータ４８を示している。幅が狭い中心合せされたビームでは、図８Ｂに示すように、カム７２がビーム６８の中心に対して同じ分だけ内向きに移動させられる。例えば、図８Ｂに示した形のカム・コリメータは、１．２５ｍｍのスライス厚さで４スライスのデータを求める為に使うことができる。
【００４４】
コリメータ４８は、管４６の動作中に起こり得るｚ軸ビーム・オフセットに対する調節をする為にも使うことができる。具体的に言うと、図８Ｃでは、カム７２は、「カム・オフセット」と記入した矢印で示すように、ビーム６８の中心から等しくない距離のところに位置ぎめすることができる。図８Ｃに示すようにカム７２をオフセットすることにより、ビーム７４は、「ビーム・オフセット」と記入した矢印で示すようにオフセットされる。
【００４５】
後で更に詳しく説明するが、カム・コリメータ４８でビーム７４の位置及び幅を制御することにより、多くの異なるスライス数及びスライス厚さに対するデータを求める為の走査を実施することができる。例えば、図９Ａは、５．０ｍｍのスライス厚さで４スライスのデータを求めたいときの選択された検出器の形式に対応する。カム７２をｚ軸方向に拡げて離して、２０ｍｍのコリメーションを行い、スイッチング配列７８によってフォトダイオード出力を４つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータが、４つのフォトダイオードの出力を１つの信号に組合わせる（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）。各スライスのデータ信号（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）が可撓性ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４６】
１．２５ｍｍのスライス厚さを持つ４スライスのデータに対しては、図８Ｂに示す検出器の形式を利用することが出来る。具体的に言うと、カム７２は、５．０ｍｍのスライス厚さの場合（図９Ａ）程拡げて離さない。その代りに、
カム７２は５ｍｍのコリメーションを行うようにｚ軸方向に離し、フォトダイオード出力をスイッチング配列７８によって４つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータが１つのフォトダイオードの出力を１つの信号（１Ａ，２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）に組合せ、各スライスのデータ信号（１Ａ、２Ａ、１Ｂ及び２Ｂ）が可撓性ケーブル６２を介してＳＤＡＳ４２に供給される。
【００４７】
勿論、装置１０を使って、この他のスライスの数及びスライスの厚さの多くの組合せが可能である。例えば、図９Ｃでは、１．２５ｍｍのスライス厚さで２スライスのデータを求める場合、カム７２は２．５ｍｍのコリメーションをするようにｚ軸方向に離す。フォトダイオード出力をスイッチング配列７８によって２つの別々のスライスに組合わせる。具体的に言うと、各スライスのデータは、１つのフォトダイオードの出力を１つの信号（１Ａ、及び１Ｂ）に組合わせ、各スライスのデータ信号（１Ａ、及び１Ｂ）が可撓性ケーブルを介してＳＤＡＳ４２に供給される。上に述べたようにカム・コリメータ４８及びチャンネルの加算をｚ軸に沿って制御することにより、色々な異なるスライス数及びスライス厚さに対する走査データを収集することが出来る。
【００４８】
図１０は、単一スライス又は多重スライス検出器装置の何れにも容易に構成し直すことが出来るスケーラブル・データ収集装置（ＳＤＡＳ）４２のブロック図である。ＳＤＡＳ４２は、検出器１６から供給されるスライスの数に対応するように、印刷配線板を追加したり除くことによって再構成することが出来る。
【００４９】
前に説明したように、ＳＤＡＳ４２は、ｘ線検出器１６からの低レベルの電流信号を、画像再構成、表示及び記録の為のディジタルの値に変換する。典型的には、単一スライス第３世代扇形ビームＣＴ装置は、方位方向に３００乃至１０００個のセルを持っている。これに対応して、ＳＤＡＳ４２は、アナログ−ディジタル変換（ＡＤＣ）の前に、各セルに対するエイリアシング防止フィルタを設けることが必要である。ＳＤＡＳセルが典型的にはチャンネルと呼ばれる。検出器セルは、前に述べたように、ＳＤＡＳの１チャンネルに対して１組にしたり又は並列にすることが出来る。この１組にすることによって、空間的な解像度が低下する。扇形ビームの外側の縁では、この解像度の低下は用法上の制約とはならず、検出器１６の全体に互って、同じ寸法を持つ検出器セルを製造することが出来る。組にすることの利点は、必要なＳＤＡＳチャンネルの数並びにそれに伴うコストが減少することである。ＳＤＡＳ４２からのディジタル出力は、後で更に詳しく説明するが、相互接続のハードウエアの量を減らす為に、直列又は半直列形式で伝送するのが普通である。
【００５０】
検出器１６からのアナログ電流信号が遮蔽リボン又は可撓性ケーブルを介して、ＳＤＡＳの入力チャンネルに接続される。ケーブルがＤＡＳバックプレーン１０２でＳＤＡＳ４２に接続される。ＤＡＳ変換器ボード１０４もＤＡＳバックプレーン１０２にプラグインされている。この相互接続は幾つかの利点がある。例えば、バックプレーン１０２は扇形ビームの外側の縁にある検出器セルを組にすることが出来るようにする。バックプレーン１０２は、検出器セルを適当な変換器ボード１０４に分配し直すことが出来るようにする。１つより多くのスライスからの信号が同じ可撓性ケーブルに収容される。各々の変換器ボード１０４は、１つのスライスに役立つだけである。これは、１つの多重スライス形式から他の形式に又は単一スライス形式にＳＤＡＳ４２を構成し直すには、変換器ボード１０４の取除き又は追加しか必要としないからである。更にバックプレーン１０２は、変換器ボード１０４の末端チャンネルの近くにあるＳＤＡＳチャンネル及び検出器セルの混合又は織込みが出来るようにする。画像の中の帯のようなアーティファクトは、近隣のチャンネルの群に対する隣接したチャンネルの１つの群に互る共通の又は一様なエラー源の結果である場合が多い。１つの変換器ボード１０４にある全てのチャンネルが、近隣の変換器ボード１０４に比べて、共通のエラーの差を持つ場合、こういう種類の画像アーティファクトが非常に起こり易い。変換器ボード１０４の縁にある変換器カード１０４に対して検出器セルの割当てを織込むことにより、帯状のアーティファクトの起こり易さが低下する。
【００５１】
ＳＤＡＳ４２の別の一面は、変換器カード１０４が、エイリアシング防止フィルタ及びＡＤＣを別々のボードではなく同じボード１０４上に組合わせることである。フィルタ及びＡＤＣが同じボード１０４上にあることにより、スケーラブルＤＡＳ４２に要求されるモジュール性が可能になる。同じボード１０４上に一体化されたフィルタ−ＡＤＣ機能は、電気リード線の長さが短い為に電磁及び導電妨害の可能性を制限する。
【００５２】
ＳＤＡＳ４２の更に別の一面は、変換器ボード１０４の間の直列データ伝送を特定のスライスに専用にすることである。この為、スライスが更に多くなれば、単に直列データ・ストリームが更に増えるだけである。ＳＤＡＳ４２はデージチェーン形直列バスを使うが、ブロードキャスト・バスを使っても良い。デージチェーン・バスの利点は、伝送される信号に対するリード線の長さが短いことである。リード線の長さが短いことにより、それほど頑丈でも高価でもない駆動器を使うことが出来る。デージチェーン・バスは受信データのバッファ作用と再伝送を行い、受信ボードからのデータは受信データより前の時間に挿入される。デージチェーン・バスは、ＳＤＡＳシャーシの長さに互って延びる長い直列シフトレジスタと同様であり、各々の変換器ボード１０４がシフトレジスタの１区間になる。
【００５３】
図１１はＳＤＡＳ４２の機能的なブロック図であり、更に図１２は、スリップリング３８及び検出器１６に結合されたＳＤＡＳ４２の簡略ブロック図である。前に説明したように、ＳＤＡＳ４２は検出器からの低レベルのアナログ信号を処理してディジタル・データにする。一旦ディジタル形式になったとき、信号は操作されて、ディスク・ドライブに記憶する為に走査データ処理サブシステムに伝送される。このデータ・ストリームからｚ軸データを抽出して、ｘ線ビーム照準機構に対するフィードバックを行う。
【００５４】
次に図１１及び１２について具体的に説明すると、１実施例のＳＤＡＳ４２が示されている。更に具体的に言えば、変換器カード１０４を使って、低レベルのアナログ電流信号がアナログ電圧信号に変換される。各々の信号調整チャンネルが選択可能な多重利得「ボックスカー形」積分増幅器及びサンプル／ホールド機能を持っていて、出力チャンネルの多重化を支援している。サンプル／ホールド機能により、これらのチャンネルを同時にサンプリングすることが出来る。補助チャンネルを除くと、信号調整は３０７２個までの別々のチャンネルを持っている。
【００５５】
各々の変換器カード１０４に含まれる制御レジスタを通じて、幾つかの信号の調節を行うことが出来る。こういう各々のレジスタがディジタル制御ボード（ＤＣＢ）から１２Ｃバスを通じてアクセスされ、最終的に各々の変換器ボードにあるマイクロコントローラがアクセスされる。前置増幅器用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が、変換器カード１０４によって検出器に供給されるオフセット電圧を調整する制御レジスタをもっている。変換器カード１０４のマイクロコントローラが、一個の８ビット幅直列ポート・レジスタを介してレジスタをセット又はロードする。前置増幅器直列ポートの内の１ビットは、変換器カード１０４にある８つの異なる前置増幅器ＡＳＩＣの各々に専用である。マイクロコントローラが前置増幅器直列ポート・レジスタに書込みをする度に、個別の前置増幅器にある４０ビット直列レジスタのデータが１ビットだけ直列にシフトする。前置増幅器ＡＳＩＣの中に入っている８個のチャンネル又は積分器の各々を制御する為に、５つの異なるビットが必要である。この為、各チャンネルに対するオフセット調整パラメータを完全にセット又は変更する為には、合計４０ビットの書込みが必要である。更に、変換器カード１０４当たり８個の前置増幅器ＡＳＩＣがあるから、３２０ビット書込まなくてはならない。
【００５６】
変換器ボードからの、並びに最終的にはＤＡＳ自体からのＦＦＰデータの値は、単極性である。しかし、検出器１６から入力信号がないとき、又は検出器１６からの入力信号が非常に小さいとき、チャンネルの出力は、正のオフセットと同様に負のオフセットをも持つことがある。チャンネルの読みに比較的小さい一定の正の値をディジタルに加算してから、読みを変換器ボードから伝送して、全ての値がゼロ入力でも正になるように保証する。この値は、１個の８ビット値レジスタを用いてセットすることが可能である。この値は直接的な２進数であり、その最下位ビットは３２というＤＡＳの数（１２８という変換器ボードの数）に等しい。
【００５７】
変換器カード又はボード１０４は、６４個の前置増幅器又はチャンネルの各々からの出力に対して２段階信号変換過程を実施する。第１の段階は、自動範囲設定のプロブラマブル利得増幅器であり、これは浮動小数点増幅器（ＦＰＡ）と呼ばれるのが普通である．ＦＰＡを使って、出力データ・ワード中の指数ビット、並びに第２段の２進アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器による変換の前のアナログ信号の対応する利得を決定する。
【００５８】
ＦＰＡオフセットは、４つの異なるＦＰＡ利得の各々に対して本質的に異なるので、ＦＰＡ自動ゼロ機能を変換器ボード１０４で実施する。この機能により、ＦＰＡ利得が信号レベルの関数として自動的に変更されるときに、装置の残りの部分に対して継ぎ目のない又は透明な動作が得られる。
【００５９】
ＦＰＡ自動ゼロ機能の一部分として、幾つかの診断モード又は特徴を実施することが出来る。ＦＰＡ自動ゼロ機能を不作動にすることが出来る。ＤＣＢを診断モードで動作させて、６４個の通常のデータ・チャンネルの内の８個の代りに、ＦＰＡオフセット変換値を読取り、これによって自動ゼロ平均値が正しく計算されているかどうかを外部から検査することが出来ると共に、ＦＰＡオフセットがＦＰＡ自動ゼロ補正機能に入る通常の範囲又は予想範囲内にあるかどうかを検証することが出来る。ファームウエアが、全ての変換器ボードの前置増幅器の利得を走査Ｒｘ内に特定された値にセットする。全ての変換器ボード１０４にある全ての前置増幅器が同じ利得にセットされる。更に、ファームウエアが、検出器出力を蓄積するのに使われる積分器を待機モードにして、積分器が飽和しないようにする。飽和すると、検出器にバイアス電圧が印加されて、長い完全回復時間を招くことがある。前置増幅器の待機は、トリガをある時間の間受取っていないか、或いはある時間（例えば０．５秒）の間受取ると予想されない任意のときに、使われる。
【００６０】
ファームウエアが入力オフセット電圧のオフセット調整値をもセットする。較正アルゴリズムを使って、電源投入時にダウンロードすべき正しい値を決定することが出来る。較正は、ごく希なときに、例えば、変換器カード１０４がある場所から別の場所に取替えられたときに、行う必要があるだけである。そうでなければ、オフセットは安定であるはずである。ＳＤＡＳ４２の温度が安定化する機会があった後、最終的な入力オフセットの較正が行われる。ファームウエアがチャンネル出力バイアスの値を設定する。
【００６１】
診断の為に、ファームウエアが変換器ボードの信号調整段を作動して、この段に特別のアナログ試験電圧を設定する。試験電圧が０及び−３ボルトの間で１６３８４段に分けてプログラム可能である。これはＳＤＡＳ収集及び信号処理チェーンの診断に使われる。アナログ試験信号は、前置増幅器の入力に対して、又はＦＰＡにあるアナログ多重化器の特別の試験入力チャンネルに対して作動することが出来る。ファームウエアは、前置増幅器段に対して作動されたとき、試験電圧に対して１乃至１６の倍数をも設定する。
【００６２】
自動補正を不作動にすることが出来、その為、オフセット調整補正、チャンネル出力バイアス及び自動ゼロ補正を不作動にすることが出来る。チャンネル出力バイアスは、チャンネル出力バイアス・レジスタに０の値をロードすることによって、ターンオフされる。入力電圧オフセット調整は、前置増幅器ＡＳＩＣの直列オフセット調整レジスタにゼロ調整（固有のオフセット）に等しい値をダウンロードすることにより、ターンオフになる。
【００６３】
ファームウエアは幾つかの診断モードでチャンネル・シーケンス設定を行うこと、すなわち、単一チャンネル、同一チャンネルを４回繰返す、及びＦＰＡに対する接地入力と通常のチャンネルの間のシーケンスを入れることも出来る。診断チャンネル・シーケンス設定モードは、変換器ボードの問題の故障診断に役立つ。
【００６４】
アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器が下記のアナログ電圧の各々を、入力信号レベルに線形に比例するディジタル・ワードに変換する。出力が、ビュー・トリガ毎に１回読取られ、ＳＲＵ３２に送られる。Ａ／Ｄ変換のダイナミック・レンジを大きくする為、自動範囲設定の浮動小数点増幅器が、信号を適正なレベルへ増減し、その使われた増減倍率を表す為に２ビットの指数を加える。
【００６５】
【表１】
実際の変換過程では、ファームウエアは利用されない。走査（患者)毎に１回、各々の変換器ボード及びＤＣＢに対するＡ／Ｄ較正サイクルを実施して、そのときのＳＤＡＳ温度における適正な性能を保証する。ファームウエアが自動範囲設定ＦＰＡを８つの異なる固定利得診断モードの内の任意のところに設定する。更にファームウエアを利用して、変換器ボードのＡ／Ｄを、変換器カード番号並びに送出すチャンネルを識別するデータを持つ「キャンド(canned)」データを送出すように、構成する。
【００６７】
図１１及び１２に示す実施例では、ＳＤＡＳ４２によってｚ軸追跡は実施されない。しかし、ＳＤＡＳ４２は、ディジタル補助データ・インターフェース（ＤＡＤＩ）を介して全てのｚ軸データを利用出来るようにすることにより、外部ｚ軸処理を支援する。随意選択のｚ軸モジュール（ＺＡＭ）をこのインターフェースを介してＳＤＡＳ４２に接続して、実時間ｚ軸処理を行うことが出来る。ＳＤＡＳ４２がビュー毎に必要なデータをＺＡＭに供給する。こういうデータを送った後、ＳＤＡＳ４２は、情報を処理してその結果を送り返すことが出来るようにするために、ＺＡＭに対して７８２μＳの窓を定める。ＺＡＭが何時結果の送返しを開始することが出来るかについては条件がない。ＳＤＡＳ４２による唯一の条件は、許された時間窓以内に全ての結果を送り返すことである。送り返されたｚ軸追跡データがビュー・データ・ストリームに含まれる。時間窓以内にデータが送り返されないと、その代りに前に受取ったｚ軸追跡データ又は電源投入時の値が、ビュー・データ・ストリームに含められる。これによって、ＺＡＭがあってもなくても、安全なＳＤＡＳ動作が保証される。
【００６８】
ビュー組み立て機能を実施して、ビューを組立てるのに必要な全てのデータを収集し、それを走査データ処理サブシステムに伝送し、更に診断及びｚ軸処理を支援する為に、ビュー・データ・ストリームから必要なデータを抽出する。ＳＤＡＳ４２が、外部トリガを望まないとき又は存在しないとき、内部ビュー・トリガを発生する。このようなトリガの周期がレジスタ・カウントによって定められる。
【００６９】
内部トリガ周期＝１６ビット・レジスタ・カウント×シフト・クロック（２６．８ＭＨｚ）周期
外部トリガ及び内部トリガの両方が、ＳＤＡＳ４２に対してこれから説明する同じ動作を実施するように合図する。内部トリガが作動されると、ＳＤＡＳ４２が全ての外部トリガを無視する。発生される内部トリガの数を監視し、ファームウエアによって制御する。
【００７０】
早期トリガ検出
ＳＤＡＳ４２は、それが作動されてビューの収集の用意が出来る前に、トリガを受取った場合、エラー状態を報告する。
【００７１】
トリガ・ジッタ検出
ＳＤＡＳ４２が、相次ぐトリガの間の期間を監視する。この期間が走査速度による受入れ得る許容範囲の外に出た場合、ＳＤＡＳ４２はエラー状態を報告する。
【００７２】
ビューの収集
ＳＤＡＳ４２は、有効なトリガを受取る度に、ビューの収集及び伝送を開始する。
【００７３】
トリガ時間切れ検出
ＳＤＡＳ４２は、通常、走査又はオフセット・モードでは、トリガ時間切れが検出されたときに、ビューの収集を終わる。時間切れ期間はその走査速度に対するトリガ周期の２倍である。
【００７４】
トリガ持続時間エラー検出
ＳＤＡＳ４２は、各々のトリガの持続時間を監視して、トリガ膠着又は反転状態を防止する。この持続時間が受入れ可能な許容公差の範囲外になると、ＳＤＡＳ４２がエラー状態を報告する。
【００７５】
変換器データの収集
ＳＤＡＳ４２は各々の検出器の行に対し、Ａ／Ｄ変換器からの直列ディジタル・データ・ストリームを受取る。こういうデータに対して、最初に直列から並列への変換が行われ、その後パリティ検査が行われる。この特定の実施例では、パリティを持つ生データは１９ビットの長さである。記憶スペース並びにビュー伝送サイズを最適化するため、ＳＤＡＳ４２は、パリティ及び２つのＬＳＢの全部を切捨てることによって、各々のデータを１６ビットに縮める。
【００７６】
診断ビューの選択
ＳＤＡＳ４２は、実際の変換器データの代りに、診断ビューを作成する為に、試験データに相当する１つのビューを注入するように構成される。診断ビューはオフセット又は走査形式であってよく、ファームウエアによって予め定められる。一旦定めたら、同じ試験データを、再ロードすることなく、ビューからビューに反復的に使うことが出来る。
【００７７】
変換器ボードからのデータの他に、ＳＤＡＳ４２は、下に示すように、各々のビュー・トリガで他の情報のスナップ・ショットをもとる。
【００７８】
１）走査データの形式：（受け取った走査Ｒｘに応じて、オフセット又は走査データの何れか）
２）発生器によって測定されるｋＶおよびｍＡ
３）ＳＤＡＳ４２によって監視される全ての電源レベル
４）走査制御によって定められる開始ビュー角度：（最初のＳＤＡＳトリガが発生される時点でのガントリーのビューの角度）
５）ビューのシーケンス番号：（走査／オフセット・データの収集に入る前に、現在のビューのシーケンス番号が１にリセットされる）
６）ＺＡＭから送り返されたｚ軸追跡データ
７）データ記録フォーマットの改訂
８）バイトで表したデータ記録ビューの長さ
９）検出器ヒータ温度。
【００７９】
ＳＤＡＳ４２は全てのビューのデータに対してチェックサムを行って、データの完全さを保つ。チェックサムは３２ビットの長さであって、全てのビューのデータ・バイトを加算した結果である。ＳＤＡＳ４２によるどんな検出されないデータの乱れをも避ける為に、チェックサムは、直列から並列への変換段階の後の、ストリーム中の早期に実施される。ＳＤＡＳ４２は、同じ診断ビュー・データを反復的に伝送するようにも構成されている。これは、ＳＤＡＳ内部トリガ回路及び診断入力データを用いて行われる。
【００８０】
ある１つのビューに対する全てのデータを組立てた後、ＳＤＡＳ４２が次に述べる機能を実施してから、ビュー・データをＳＲＵ３２に伝送する。伝送は、レジスタのビットをセットすることにより、ファームウエアによって不作動にすることが出来る。具体的に言うと、ＳＤＡＳ４２によってデータを収集することが出来る順序は、ＳＲＵ３２によって予想される送信の順序とは異なる。その為、ＳＤＡＳ４２はルックアップ・テーブルを使って、データを所望の順序に保管する。このテーブルは、場合によって「変換テーブル」と呼ばれることがある。大抵のビットは１６ビット幅であるから、変換テーブルにある悉くの項目が、メモリ内の１６ビットの位置に対するアドレス・インデックスになる。変換テーブルは、電力投入の後に、ファームウエアによってダウンロードされ、異なるバックプレーン並びに／又は変換器ボードのポピュレーションに対して変更することができる。
【００８１】
更にＳＤＡＳ４２は、変換テーブルによってＳＲＵ３２に呼び戻された各々の１６ビット・データをビッグ又はリトル・エンディアン・フォーマットの何れかで伝送することが出来る。ビッグ・エンディアン・フォーマットは１６ビット・データのＭＳバイトを最初に送り、リトル・エンディアン・フォーマットではその逆である。フォーマットの選択は、レジスタの１ビットをセットすることによって行われる。ＳＤＡＳ４２は、ＳＲＵ３２に対する伝送の前に、全てのデータ・バイトに対する実時間の前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化をも実施する。このＦＥＣ符号化は、係属中の米国特許出願第０９／１３９５４６号に記載されており、これは本出願人に譲渡されていて、ここでその全体を引用する。ＳＤＡＳ４２は、最も最近に送られたデータビューを、検証並びに診断の目的のためにバッファに保管する。ファームウエアは、データ収集が一旦不作動にされたとき、このバッファを検査することができる。
【００８２】
ＳＤＡＳ４２がデータを収集する度に、オフセットであってもビューであっても、それが多数のデータ・ヘッダ・フィールドを設定する。具体的に言うと、オフセット又は走査データの何れの形式の収集されたデータであるかに応じて、フォームウエアは適当なビュー記録形式、すなわちマジック・ナンバ及び記録サイズをマジック・ナンバ・フィールドに書込む。更にフォームウエアはオフセット及び走査データの収集の前に、ビューシーケンス・フィールドを「ゼロにする」。ファームウエアのビューの角度の値が判ったとき、ファームウエアが最初のビュー角度の値をビュー角度フィールドに書込む。
【００８３】
データが収集されるにつれて、ファームウエアは、下記のビュー組立て及び伝送事象を割込みを通じて通知することを必要とする。
【００８４】
・最初のビューのデータの収集
・最後のビューのデータの収集
・パリティエラーの検出
・トリガ・ジッタの検出。
ＳＤＡＳ４２はスケーラブルであるから、ファームウエアは、下記のビュー組立て及び伝送の面を構成し又は制御する。
【００８５】
・出力ビュー・データ記録内のチャンネルの順序
・出力ビュー・データ記録内のデータ表示（順序）：（すなわち、ビッグ又はリトル・エンディアン・データ）
・選択的なデータ・ストリームの作動並びに不作動：（例えば、ＳＤＡＳ４２が、２つのデータ・ストリームに対してだけ十分な変換器カード１４のポピュレーションしかなければ、未使用のデータ・ストリームを不作動にし、それらのストリームでパリティ・エラーが検出されないようにする）。
【００８６】
診断を行う為、ファームウエアは下記のビュー組立て及び伝送の面を制御する。
【００８７】
・収集装置を通るデータの流れ
・収集された後にビューのデータを見る能力
・データ出力を不作動にする能力：（これは、ＳＤＡＳ４２が内部診断を行うときに何時でも、ＳＤＡＳ４２より下流側にあるサブシステムをデータが混乱させることがないようにする為である）
・既知のパターンのビューを作成し、内部又は外部トリガ源の何れかを用いて、それを標準収集速度で送ることが出来る能力：（これは誘発データ・モードと呼ばれる。このモードでは、データが実際に変換器ボードから来たかのように、ビューのヘッダが更新される）
・既知のデータの１個のビューを作り出して、それを送る能力。
【００８８】
ＳＤＡＳ４２は、検出器ＭＵＸ回路を構成するために１５個の信号を発生する。各々の信号は、それを制御するレジスタ・ビットの値に従って「オン」又は「オフ」の何れかであり得る。電源投入又はデフォルト状態は全ての信号に対して「オフ」である。ファームウエアは、走査の前に、これらのレジスタ・ビットを適正に構成する。ＳＤＡＳ４２は、最低１４０８ Ｈｚの速度で、検出器の温度を連続的に監視する。ＳＤＡＳ４２は、レジスタに記憶された温度設定点に従って、検出器ヒータ回路を自動的に作動し不作動にする。
【００８９】
更に具体的に言うと、走査Ｒｘを受取ると、ＳＤＡＳ４２は、マクロ列の正しい数並びにＩＳＯにおけるマクロ列の厚さに対し、検出器ＭＵＸ回路を構成する。ＳＤＡＳ４２が多数の検出器形式を支援することが考えられるから、各々の検出器で、マクロ列の厚さ並びにマクロ列の数に必要な設定が、構成テーブルによって左右される。これによって、ＳＤＡＳ４２は、ＩＳＯ中心に対するＲｘパラメータを受理することが出来る。
【００９０】
次に述べるものを測定する為に、Ａ／Ｄ変換器が使用される。この変換器は１６ビットの分解能を有する。測定値は最低１４０８Ｈｚで更新される。
【００９１】
・ＯＢＣ／発生器からのｋＶ及びｍＡレベル
・全てのＳＤＡＳ電源レベル
・１２ビットＤＡＣによって発生された試験アナログ電圧
・検出器温度サーミスタの読み。
Ａ／Ｄ変換器は、連続的にデータを集めて、このデータをデータ・ヘッダの補助チャンネル区域に書込む。ファームウエアは、任意のときに補助データ・チャンネルを読取る。約２５０ｍＳ毎に、ファームウエアは、ＤＡＳ電源電圧を含む補助チャンネルをポーリングして、電圧を試験する。電源がその余裕の範囲外であると判ると、エラー記録に警告メッセージが記録される。
【００９２】
ＳＤＡＳＲｘメッセージを受取ったときには、何時でも、ファームウエアは検出器温度をポーリングして、下記の限界に対して温度を試験する。
【００９３】
・検出器温度が第１の温度を越えれば、警告メッセージを出し、走査を続けることを許し、
・検出器温度が第２の温度より下であれば、警告メッセージを出し、走査を続けることを許す。
【００９４】
サブシステム統制及び制御装置が、主にＳＤＡＳ４２の動作を制御する。この制御装置はＭＣ６８３３２マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、１ＭｅｇのＲＡＭ、１Ｍｅｇのフラッシュ・メモリ、ＲＳ−２３２直列ポート、背景デバック・モード（ＢＤＭ）ポート、状態ＬＥＤポート及びＣＡＮバス・インターフェースを含む。コア・コントローラのＳＤＡＳの構成に１６．０００ＭＨｚのクロックを使って、それが１ミリ秒まで時間を正確に測定することが出来るようにする。
【００９５】
電源投入の時又はハードウェア・リセットのとき、制御装置は自己試験を実行し、これによってＭＣＵコア及びＳＤＡＳのハードウエア部品を試験する。ＭＣＵプログラミング、サブシステム形式及びサブシステム特徴化は、新しいプログラム又は新形式／特徴化データをダウンロードすることにより、現場で修正することが出来る。全てのダウンロードは、制御通信インターフェースを通る。新しいＭＣＵプログラムがダウンロードされるとき、それをバッファに入れて、エラーを検査してから、フラッシュ・メモリにプログラムする。ＳＤＡＳ形式又は特徴化データをダウンロードするとき、データをバッファに入れて、エラーを検査してからフラッシュ・メモリにプログラムする。
【００９６】
サブシステムの電源投入のとき、ファームウエアの最初のランは、コア・コントローラ又はプラットフォーム・ファームウエアである。プラット・ファームウエアが基本的なＭＣＵの初期設定及びコア・コントローラに特定の自己試験を行う。コア・コントローラの自己試験を実行した後、プラットフォーム・ファームウエアは、フラッシュ・メモリが実行可能なＳＤＡＳアプリケーション・コードを持っているかどうかを判断する。アプリケーション・コードが存在すれば、プラットフォーム・ファームウエアがフラッシュ・メモリからＲＡＭにアプリケーション・コードを転記し、その実行を開始する。
【００９７】
この点で、アプリケーション・ファームウエアがＭＣＵ及び全てのＳＤＡＳのハードウエアの制御を引継ぐ。制御を任されたとき、ＳＤＡＳアプリケーション・ファームウエアがＳＤＡＳ４２の初期設定を完了する。これは次のタスクを含む。
【００９８】
・ＭＣＵがＳＤＡＳハードウエアをアクセスすることが出来るように、ＭＣＵの初期設定を完了する
・ＳＤＡＳハードウエアで電源投入／リセット試験を実施する
・ＳＤＡＳハードウエアを初期設定する
・ＳＤＡＳ制御タスクを初期設定する。
一旦ＳＤＡＳアプリケーション・ファームウエアが活動して運転され始めると、制御通信インターフェースを介して指令を受取ることにより、又はＳＤＡＳハードウエアによって作成された割込みにより、その何れかによって作成された事象を受理して処理することが出来る。
【００９９】
ＳＤＡＳ４２が指令を受取ったときには、何時でも、下記の表３に示される特定の応答を作成する。ＳＤＡＳ４２が指令を正しく実行することが出来ない場合、ＳＤＡＳ４２は装置に通知し、該当する場合、エラー・メッセージを記録する。ＳＤＡＳの動作が、ＳＤＡＳ制御通信インターフェースを通じて制御される。
【０１００】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
割込みにより作成されるファームウエア処理を下記の表４に記述する。
【０１１１】
【表１２】
【表１３】
ＳＤＡＳ４２が１２０ ＶＡＣ入力源から下記の直流電圧を発生する。
【０１１４】
＋２４Ｖアナログ、＋／−１２Ｖアナログ、
＋／−５Ｖアナログ、＋５Ｖディジタル
全ての直流電圧は＋２４Ｖを除いて調整される。ＳＤＡＳ４２に対する電力ケーブルはシールドなしであって、外被の遮蔽の完全さを犠牲にせずに、隔壁のところでフィルタリングされる。直流電圧は、２つのコネクタを用いて、ＳＤＡＳ内で分配される。
【０１１５】
全てのアナログ電源は共通の大地を有する。変換器カード１０４がアナログ及びディジタルの大地を電気的に隔離する。装置のシャーシ大地は、１つのバックプレーン・コネクタ・ピンで利用し得る。静電放電（ＥＳＯ）防止用ガード・リング並びに全ての浮動金属はシャーシ大地に接続される。変換器ボードの前置増幅器は、フロントエンド積分増幅器の基準を検出器のダイオード・アナログ大地に取る為に、局部的なアナログ大地とは別個の大地接続部を有する。
【０１１６】
図１３は、ガントリー１２の見取図風の簡単にした簡略ブロック図である。検出器配列１６からの信号が線１１０を介してデータ収集装置（ＤＡＳ）４２に供給され、データ収集装置（ＤＡＳ）４２は各々の信号をアナログ信号フォーマットからディジタル２進信号、典型的には１６ビットの解像度を持つ信号に変換する。ＤＡＳ４２は、データ・クロック信号及びエラー検査信号機能と共に、変換された検出器チャンネル信号を直列ディジタル・ビット信号に多重化する。直列ディジタル・ビット信号が線１１２を介して、ガントリー１２上に配置されたデータ信号送信器１１４に供給される。データ送信器は、ＲＦ（無線周波）パルス・パターンを用いて直列データをディジタル符号化し、ＲＦ符号化信号が、ハリソン他に対する米国特許第５５３０４２４号に記載されている形式のＲＦスリップリング１１６のような電磁カップラに送られる。この米国特許は本出願人に譲渡されており、ここで引用する。
【０１１７】
この米国特許のスリップリングの形式は、界面の回転側に配置された１つ又は、更に多くの伝送線路と、相対的に不動の側に装着された１つのカップラ・セグメントとを含む。不動のカップラと回転する伝送線路との間の距離に応じて、カップラが、電磁信号を受信するために常に少なくとも１つのセグメントに空間的に接近しているように保証するために、多数の伝送線路セグメントが必要になることがある。その場合、各々のセグメントは、ガントリーの回転通路のアーク長の端数の長さを持つ、セグメントは、ガントリーの回転軸線２２（図１）の周りに端を突き合わせて縦続接続され、典型的には、開口１９（図１）の円周に沿って設けられ、合計の長さが略３６０゜の円弧、すなわち、ガントリーの完全な１回転になるようにする。２つの伝送線路セグメント１１８、１２０が使われていて、伝送線路１１８、１２０の第１の端１２２、１２４及び第２の端１２６、１２８が隣接して位置ぎめされるように取付けられている。各々の伝送線路の端を連接するように配置することにより、ガントリーの完全な回転通路に沿った電磁結合の実質的な連続性が得られる。
【０１１８】
データ送信器１１４は、各々の伝送線路１１８、１２０の第１の端１２２、１２４に符号化直列データを供給する。各々の伝送線路の第２の端１２６、１２８が終端インピーダンス１３０、１３２を介して信号の大地１３４に接続される。ガントリーの回転中、カップラを一方並びに両方の伝送線路１１８、１２０に確実に物理的に接近させるような形で、不動の枠の上にカップラ素子１３６が配置されている。前に引用した米国特許第５５３０４２４号に記載されているように、符号化データがカップラ１３６に電磁結合されている。
【０１１９】
不動の枠側では、結合されたデータ信号が線１３８を介してＳＲＵ３２に供給される。符号化データをディジタル信号受信器１４０が受取る。後で図１６について更に詳しく説明するが、信号受信器１４０は、規則に基づくアルゴリズムを用いて、直列データを復号し、復号データを線１４２を介して信号プロセッサ１４４に供給する。信号プロセッサ１４４は、オペレータ指令に応答して、受取ったデータのＣＴ処理を制御するプログラム・アルゴリズムを記憶する信号メモリ（図に示していない）を含む。アルゴリズム並びにその結果行われるプロセスは周知である。こうして、信号プロセッサ１４４が復号画像データの組を照合して、ガントリーの特定の角度位置に関係する合成ビューを作成する。
【０１２０】
次に図１４について説明すると、この実施例では、ＤＡＳ４２から線１１２を介してくる直列データ信号は、大体１１０Ｍｂｐｓのビット信号速度で受信される。ＤＡＳデータはＴ2 Ｌ（トランジスタ・トランジスタ・ロジック）フォーマットである。使われるビット信号速度では、データのＲＦ振幅変調を、ＲＦディジタル符号化に置換するには、高速ディジタル回路が必要になる。その為、信号送信器１１４及び信号受信器１４０が夫々、エミッタ結合ロジック（ＥＣＬ）デバイスで構成されたディジタル・ゲート論理機能で構成される。使われるＥＣＬデバイスは、単一ゲート・デバイスであって、ゲート・スイッチング速度が２５０ピコ秒、フリップフロップは２ＧＨｚを超える速度でトグル作用する。こういうデバイスは、モータローラ・インコーポレーテッドからＥＣＬｉｎＰＳ Ｌｉｔｅ（商標）として提供されているものを含めて種々の売り主から入手することが出来、該デバイスは、小さい（標準８リード線ＳＯＩＣ）パッケージ内の切替え速度の高い単一ゲート・デバイスであって、伝搬遅延は多重ゲート２８ピン形式の半分である。こういう特性並びに信号スイッチングの振幅が一層小さい（典型的には指定された５０オーム負荷に対する出力の変化は典型的には８００ｍＶである）ことにより、このＲＦ符号化過程に必要な帯域幅が得られる。
【０１２１】
図１４ではＤＡＳ４２からのＴ2 Ｌフォーマット・データ信号がＴ2 ＬからＥＣＬへの変換器１４６に供給され、その出力のＥＣＬフォーマットのデータ信号（Ｑ及びコンボリュートＱ−ＮＯＴ）が夫々線１４８、１５０を介して、モータローラのＥＣＬ差分データ及びクロック・フリップフロップ、モデルＭＣ１０ＥＬ５２のようなＤエッジ・フリップフロップ（以下「フロップ」）１５２のＤ及びＤ−ＮＯＴ入力に夫々供給される。フロップ１５２は、線１５２から供給される１１０ＭＨｚのｔａｘｉクロック信号（ＣＬＫ及びＣＬＫ−ＮＯＴ）でクロック動作をする。フロップ・データ出力が線１５４を介して位相固定ループ（ＰＬＬ）１５６に供給される。このループは、モータローラのモデルＭＣ１２０４０のような位相−周波数検出器１５８（検出器）、及びモータローラのモデルＭＣ１２１４８のような電圧制御発信器（ＶＣＯ）１６０を含む。検出器１５８は線１１２のＤＡＳデータ信号をも受取り、両者の間の信号の位相差の存在を判定する。位相差がデューティ・サイクル・パルスとして定量化され、これが出力線１６２からタンク（抵抗キャパシタ）回路１６４を介して電圧制御発信器（ＶＣＯ）１６０に供給される。
【０１２２】
ＶＣＯ１６０は、公称の中心周波数で出力クロック信号を発生し、この周波数が、検出器１５８から供給された位相誤差信号の大きさに基づいて、上向き又は下向きに調節される。１実施例では、ＤＡＳデータ信号の速度が１１０Ｍｂｐｓであり、後で説明するように、ＲＦ符号化周波数が４×（データ信号速度）、すなわち４４０ＭＨｚに選ばれる。従って、ＶＣＯの中心周波数は８８０ＭＨｚ、又はＤＡＳの直列データのビット速度の大体８倍に選ばれる。８８０ＭＨｚのクロック信号が線１６６を介してモータローラのＭＣ１０ＥＬ３４クロック発生チップのような周波数分割器１６８に供給され、この分割器は、８で除算した１１０ＭＨｚのｔａｘｉクロック信号を線１５２に発生すると共に、２で除算した４４０ＭＨｚのＲＦ符号化信号を線１７０に発生する。ＰＬＬ１５６は、これらの信号の各々がＤＡＳデータ信号に対して位相同期していて、データ信号のビット・エッジを同期させて、画像のジッタを発生する惧れのある隣接ビットの重なり又は潜り込みを防止するように保証する。
【０１２３】
直列ビット・データ信号がＲＦ搬送波信号周波数のディジタル・パターンで符号化され、受信器側で復号されて、信号を元の論理状態に復元する。このＲＦ符号化搬送波信号は、ＲＦスリップリングを介しての電磁結合が出来るようにし、ディジタル符号化は、一層簡単で、一層コストの安いＲＦ変調方式であると共に、雑音に対する弁別を高くする。１実施例では、直列データ信号の２つの論理状態の内の一方だけを符号化する。第１の論理状態が符号化される状態として選ばれた場合、受信器側では、符号化が存在しないことは、第２の論理状態が存在することを意味する。更に、最善の態様の実施例における符号化過程を簡単にする為に、符号化信号ビットのビット期間内に、所定のパルス幅及びＲＦパルス周波数（ＰＲＦ）で既知数のパルスを持つ直列パルス信号が選ばれる。
【０１２４】
符号化回路１８０は、１実施例では、モータローラのモデルＭＣ１０ＥＬ０５「２入力差動アンド／ナンド」ゲートのようなアンド機能であって、ゲートのＤ0 −ＮＯＴ及びＤ0 入力に線１４８、１５０のＥＣＬ直列ビット・データ信号を受取る。データ信号の論理ゼロ状態が、符号化のために選ばれるビット状態であり、ＤＡＴＡ−ＮＯＴ（データ信号の反転）がゲートのＤ0 入力に供給される。アンド・ゲートは、そのゲートのＤ1 −ＮＯＴ及びＤ1 入力に、周波数分割器１６８から線１７０を介して変調信号をも受取る。図１５で、線図（ａ）はＤＡＴＡ信号波形１８４の１０１１００１抽出部分を示し、線図（ｂ）は対応するＤＡＴＡ−ＮＯＴセグメント波形１８６を示し、線図（ｃ）は４４０ＭＨｚ変調信号波形１８８を示す。ゲート１８２が変調信号をＤＡＴＡ−ＮＯＴ信号とアンドして、図１５の線図（ｄ）に示した対応する符号化パターン波形１９０を作成する。
【０１２５】
直列パルス・パターンが実施するのに簡単な方式になる他に、それが雑音の妨害を検出する簡単なパターンにもなることを強調しておきたい。符号化信号がアンド・ゲートから出力線１９２を介して、モータローラのモデルＬＣ１０ＥＬ１１のような差動ファンアウト・バッファのようなバッファ１９４に供給される。この実施例のＲＦスリップリングの２つの伝送線路セグメントを用いるとき、バッファ１１４は線１１６及び１１８の１対の同一の差分符号化直列データ信号を、抵抗キャパシタ・インピーダンス整合／フィルタ回路１２０を介して、左半分伝送線路セグメント３６及び右半分伝送線路セグメント３８の入力４０、４１に供給する。差分ＲＦ符号化データ信号は、米国特許第５５３０４２４号に記載されているようなＲＦスリップリングを介して結合されて、スリップリング・カップラ１３６によって受信され、線１３８を介してデータ受信器１４０に供給される。
【０１２６】
次に図１６について説明すると、受信器１４０が１対の復号回路２２２、２２４の各々の入力に符号化データ信号を受取る。説明の為、１対の復号回路２２２、２２４をチャンネルＡ及びチャンネルＢと夫々呼ぶ。クロック回復回路（図に示していない）が、図１５の線図（ｅ）の波形２２５で示されたｔａｘｉクロック信号を回復し、それが線２２６を介して２で除算する回路２２８に供給されると共に、それが反転されて、最後の再クロック・フリップフロップ２３０のＣＬＫ−ＮＯＴ入力に供給される。
【０１２７】
チャンネルＡ及びチャンネルＢを使うと、相次ぐビット期間で復号タスクを交互に行うことにより、１１０Ｍｂｐｓの９．２ナノ秒のビット期間が容易になる。従って、各チャンネルは相次ぐ２つの内の一方だけを復号し、各チャンネルのサイクル時間は１８．４ナノ秒になる。チャンネルは、（１１０ＭＨｚ）ｔａｘｉクロック周波数の半分（すなわち、５５ＭＨｚ）で、除算回路２２８から供給されるチャンネル選択信号によって作動され不作動にされる。選択信号が、図１５の線図（ｆ）の波形２３２によって示されているが、これが信号送信器１１４におけるＰＬＬ８２によるｔａｘｉクロックの同期を通じて、データ信号に同期し、夫々チャンネルＡ及びＢのアンド・ゲート２３６、２３８のＤ0 及びＤ0 −ＮＯＴ入力に線２３４を介して（Ｑ及びＱ−ＮＯＴとして）供給される。
【０１２８】
チャンネルＡ及びＢは夫々、最初の素子であるアンド・ゲート２３６、２３８に続いて、夫々カスケード接続のＤエッジ・トリガ形フリップフロップ２４０−２４２及び２４４−２４６を含んでいる。最後のフリップフロップ２４２、２４６の差分Ｑ出力がアンド・ゲート２４８のＤ0 及びＤ1 入力に供給される。これらのアンド・ゲート及びＤフリップフロップは、図１４の信号送信器の回路図について前に述べたのと同じ形式のＥＣＬゲートである。Ｄ0 入力が高であるときには、何時でもアンド・ゲート２３６、２３８が低（論理ゼロ状態）に保たれ、不作動になる。従って、Ｑ選択信号がアンド２３８のＤ0 入力に供給され、Ｑ−ＮＯＴ選択信号がアンド２３６のＤ0 に供給される。これによってチャンネルの交代的なトグル動作が出来るようになり、これが機能的に選択信号波形２３２（図１５の線図（ｆ））に示されており、波形の交互の状態がＡ及びＢと記されている。図１５の線図（ｄ）について言うと、線図（ａ）のデータ信号波形１８４の論理ゼロ状態に対応する最初の一連の４個のパルスの発生が、Ｑ選択波形２３２（線図（ｆ））の低状態で、チャンネルＢの復号論理回路２２４によって復号される。
【０１２９】
アンド・ゲート２３８に低のＤ0 入力があると、ゲートのＱ出力が符号化データ信号に追従して、図１５の線図（ｈ）の波形２５０に示す４パルスの出力を発生する。アンド・ゲートのＱ出力が各々のＤフリップフロップ２４４−２４６のＣＬＫ入力に供給され、夫々を、線図（ｌ）乃至（ｎ）の波形２５２−２５４で示すように、データ信号の４つのパルスの内の最初の３つで、立て続けに高にトグル動作させる。３番目のパルスは、図１５の線図（ｏ）の波形２５６で示すように、アンド・ゲート２４８の出力をも高にセットする。ゲート２４８のＱ及びＱ−ＮＯＴ出力が出力Ｄフリップフロップ２３０の夫々ＤーＮＯＴ及びＤ入力に逆に供給され、このフリップフロップはそのＣＬＫ−ＮＯＴ入力にｔａｘｉクロック信号（図１５の線図（ｃ）の波形２０８）をも受取る。
【０１３０】
ゲート２４８のＱ出力が高であると、Ｑ−ＮＯＴが低であり、フロップ２３０に対するＤ入力を低にセットする。ＣＬＫ−ＮＯＴ入力の次の低から高への変化（図１５の線図（ｃ）のｔａｘｉクロック信号波形１０８の高から低への変化）で、フロップ２３０が低に変化する。選択信号（図１５の線図（ｆ）の２３２）の低から高への変化により、アンド・ゲート２４８が低になり、データ信号の１ビット期間に対応する、ｔａｘｉクロック−ＮＯＴの次の低から高への変化で、フロップ２３０のＱ出力が高になる。フロップ２３０の出力、すなわち再クロック信号が、図１５の線図（ｐ）の波形２５８によって示される復号データ信号である。図１５の線図（ａ）を線図（ｐ）と比較すれば、復号信号は、１ビット期間のシフト、すなわち１つのｔａｘｉクロック周期で、回転枠のデータ信号の複製になっていることが判る。
【０１３１】
同様に、復号回路がパルスの不在を論理１ビット状態として復号する。波形１１０に２番目のパルス群、”００”が出現すると、選択信号が復号回路２２２をパルスの最初のビット期間の間作動すると共に、回路２２４を４つのパルスの２番目の群の間作動する。この各々の符号化ビットが、前に述べたのと同じように復号される。
【０１３２】
１実施例では、符号化アルゴリズムが、限られた数のパルス、並びに受信パルスを論理０に変更する為に単純な多数を要求する簡単な規則に基づいた復号アルゴリズムを使うことによって、簡単になる。ビット期間内に発生する３つのパルスは、論理０として変換され、３個未満は論理１として変換される。これは、ＣＴ回転界面の信号雑音特性の経験的な観察に基づくものである。４パルス符号化パターンは、ＣＴ回転界面を介しての転送の際に結合されるデータの完全さを保証するのに十分であることが判った。しかし、特定の用途に対して当業者によって必要と思われれば、パルスの数をこれより多くしても少なくしてもよいし、或いはパルス・パターン及び復号アルゴリズムをこれより複雑にしてもよいことは言うまでもない。更に、ここに開示した実施例の信号送信器及び信号受信器は、使われる種々の符号化パターン及び復号アルゴリズムを達成するのに必要に応じて、変更しても、或いは完全に構成し直してもよい。
【０１３３】
上に述べた一例としての装置に種々の変更及びを追加を加えることが出来る。例えば、ユーザが例えば、最適のテーブル速度、ｘ線ビームのコリメーション、データ収集のスライスの厚さ、ｘ線ビーム電圧及び電流の値を用いて多重スライス走査を容易に定め、種々の形で画像の再構成を定めることが出来るようにするグラフィックスに基づいたユーザ・インターフェース、並びに所望の画質を得る為の再構成方法を用いることが出来る。このようなインターフェースは、接触スクリーン、音声又は使い易く、理解し易いその他の公知のインターフェース方法を用いて作動することが出来る。ホスト・コンピュータは、実施する走査の種類に基づいて、種々のデフォルト・モードを含むように予めプログラムして、オペレータによって行われる選択を更に簡単にすることが出来る。
【０１３４】
再び言うが、上に述べた多重スライスＣＴ装置は、１つ、２つ又は更に多くのスライスのデータを収集して融通性を高める為に使うことが出来る。この装置は、良好な画質、ｚ軸解像度及び低いｘ線管負荷で、速い走査速度を可能にする。更に、この装置を使うと、オペレータは多重スライス走査及び画像再構成パラメータを容易に且つ素早く定めることが出来る。
【０１３５】
本発明の種々の実施例についてこれまで説明したところから、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明を詳しく説明し図面に示したが、これらは例示に過ぎず、本発明を制約するものと解してはならないことを明確に承知されたい。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって限定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング装置の見取図である。
【図２】図１に示した装置の簡略ブロック図である。
【図３】図１及び２に示した装置に関連して使うことが出来る走査ユーザ・インターフェースの実施例の図である。
【図４】ＣＴ装置検出器配列の斜視図である。
【図５】図４に示した検出器モジュールの斜視図である。
【図６】図１に示したＣＴ装置の幾何学的な配置を示す図である。
【図７】ガントリー側面から見たｘ線発生及び検出器部品の略図である。
【図８】Ａ、Ｂ及びＣは図１に示したＣＴ装置におけるカム・コリメータの動作をそれぞれ例示する図である。
【図９】Ａ、Ｂ及びＣは異なるスライスの数及びスライスの厚さに対する走査データの収集を示す略図である。
【図１０】検出器に結合されたスケーラブル・データ収集装置の部品のブロック図である。
【図１１】スケーラブル・データ収集装置の機能的なブロック図である。
【図１２】多重スライス・イメージング装置の他の部品に結合されたＳＤＡＳの簡略ブロック図である。
【図１３】スリップリングのブロック図である。
【図１４】スリップリングの更に詳しいブロック図である。
【図１５】図１４及び１６と共に参照される信号波形図である。
【図１６】図１３に示したデータ受信器の回路図である。
Claims (11)
- ｚ軸に沿って拡がっていて、多重スライスのデータを収集するように構成された多数の検出器セルで構成された検出器と、
該検出器から受取った信号をディジタル形式に変換するように構成されたスケーラブル・データ収集装置と、を有し、
前記スケーラブル・データ収集装置が、バックプレーンと、前記検出器セルからのアナログ信号を受取る共に、前記バックプレーンにプラグインされるように構成され、各々がアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、複数のチャンネルを有している複数の変換器ボードを備えており、
前記チャンネルと前記検出器セルは、帯状のアーティファクトの起こり易さを低下する織込みによる結合がなされており、前記変換器ボードの縁で前記織込みによる結合がなされており、
各変換器ボードが、エイリアシング防止フィルタと前記アナログ−ディジタル変換（ＡＤＣ）を備えており、
１つのスライスに複数の変換器カードが対応付けられ、１つのスライスに対応付けられた複数の変換器カードの間の直列データ伝送が特定のスライスに専用となっている、イメージング・システム。 - 更に、前記検出器と整合したＸ線源と、該Ｘ線源及び前記検出器の間に配置されたカム・コリメータとを含んでいる請求項１記載のイメージング・システム。
- 更に、ガントリーを含み、前記検出器及び前記スケーラブル・データ収集装置が前記ガントリーに結合されている請求項１記載のイメージング・システム。
- 更に、スリップリングと、走査及び再構成制御装置とを含み、前記スリップリングが前記スケーラブル・データ収集装置からのデータの前記走査及び再構成制御装置への伝送を容易にするように構成されている請求項３記載のイメージング・システム。
- 更に、ユーザが走査パラメータを選択することが出来るようにするユーザ・インターフェースを含み、該ユーザ・インターフェースは螺旋走査及び軸方向走査に対する選択可能な走査パラメータを有し、該走査パラメータが多重スライス走査に対するスライス厚さを含んでいる請求項１記載のイメージング・システム。
- 螺旋走査の為に、前記走査パラメータが走査速度、高画質走査モード及び高速走査モードを含んでいる請求項５記載のイメージング・システム。
- 軸方向走査の為に、前記走査パラメータが１回転当たりの画像の数を含んでいる請求項５記載のイメージング・システム。
- 前記検出器が複数個のモジュールで構成されている請求項１記載のイメージング・システム。
- ｘ線源と、
前記データ収集装置に結合されたスリップリングと、
前記スリップリングに結合されていて、前記データ収集装置から前記スリップリングを介して伝送されてきたデータから画像データを作成するように構成されている走査及び再構成制御装置と、を更に有し、
前記検出器が前記ｘ線源と整合している、請求項１乃至８のいずれかに記載のイメージング・システム。 - 更に、前記走査及び再構成制御装置に結合されたホスト・コンピュータを含んでいる請求項９記載のイメージング・システム。
- 更に、選択されたスライス厚さ及びスライス数の内の少なくとも一方に基づいて、前記ｘ線ビームをコリメートする患者手前コリメータを含んでおり、該患者手前コリメータ及び前記検出器が前記ホスト・コンピュータに結合されていて、選択されたスライス数及び選択されたスライス厚さの内の少なくとも一方に基づいて構成しうるようになっている請求項１０記載のイメージング・システム。
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