JPS583358B2 - Ｘ線制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線診断装置等に用いられるＸ線制御装置に
係り、特にその管電圧負荷特性の補償に関するものであ
る。

Ｘ線断診装置において、写真撮影結果を決定する主要な
因子としては、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流ならびにＸ線曝
射時間が挙げられる。

これらを常に安定に制御するか否かによってＸ線診断装
置の操作性、安定性の良否が左右される。

このようなＸ線診断装置におけるＸ線制御装置は短時間
に大電流を制御することになるので、一般に消費電流（
Ｘ線管電圧とＸ線管電流によって異なる）によって定ま
るところの電源インピーダンスによる電圧降下とＸ線制
御装置内部の電圧降下を見込んで無負荷電圧をプリセッ
トする方式がとられるのが一般的である。

第１図はこのような方式について説明するための等価回
路であり、図において、１は電源、２は電源１における
電源インピーダンス、３はＸ線制御装置、４はＸ線制御
装置３の電源入力端子、５は調整抵抗、６はＸ線制御装
置３の内部端子、７はＸ線制御装置３の内部インピーダ
ンス、８はＸ線制御装置３の出力開閉器、９はＸ線制御
装置３の出力端子、１０はＸ線発生器、１１はＸ線発生
器１０の入力端子、１２は高圧発生トランス、１３は高
圧整流器、１４はＸ線管等からなる負荷を示している。

ここで、調整抵抗５を適宜設定することにより、電源１
のＸ線制御装置３の入力端子４側からみた電源インピー
ダンス２の値■０と、Ｘ線制御器３内の調整抵抗５との
合成インピーダンス値■０＋■１が、いかなる電源１に
ついても一定値になるように調整することができる。

すなわち、開閉器８が閉じてＸ線発生器１０に負荷電流
が流れると、Ｘ線制御装置３の内部構成によって異なる
内部インピーダンス７の値■２により、Ｘ線制御装置３
の内部端子６と出力端子９の間に電圧降下を生ずる。

このとき、Ｘ線制御装置３の内部端子６から図示左側、
つまり電源１側をみたインピーダンスが、Ｘ線制御器３
がいかなる電源１に接続されていても常に一定の電源イ
ンピーダンスとみなせるように調整されればよいことに
なる。

第２図はある種のＸ線制御装置３について上記内部端子
６の電圧■１と開閉器８を閉じたときの出力電圧■２、
すなわち無負荷電圧と負荷電圧の関係をＸ線管電流ＩＫ
をパラメータとして示すＸ線制御装置の負荷特性である
。

この場合の、Ｘ線発生器１０の内部インピーダンスは、
Ｘ線制御装置３に比較して充分に小さく電圧降下は無視
できる。

従って、上記出力電圧■２と負荷１４に供給されるＸ線
管電圧ＶＨとは正確に較正することができる。

このため、Ｘ線制御装置３においては、第２図に基いて
、予じめ負荷電流ＩＫの設定に応じて、所要の管電圧Ｖ
Ｈ、すなわち■２に対応した■１を与えるようにすれば
よい。

第３図は、このための従来装置の一例を示すものである
。

図において、第１図と同様４は電源入力端子、５は調整
抵抗、９は出力端子であり、８はこの場合リレー接点か
らなる開閉器である。

そして、１５は単巻変圧器であり、この単巻変圧器１５
は入力側に電源変動調整に対応するタップ切換器１６を
備え、且つ出力側に管電圧設定用として粗調整タップ切
換器１７と微調整タップ切換器１８を備えている。

更に上記単巻変圧器１５には補助巻線１９を付加してお
り、タップ切換器２０によって任意の電圧を取出せるよ
うにしてある。

また、これらとは別に補正用トランス２１が設けられて
おり、これの２次側にはタップ切換器２２を備えている
。

前記タップ切換器２０と２２は互いに連動しており、更
に図示しない管電流調整器とも連動する構成となってい
る。

上記タップ切換器２０と２２は第２図に示された負荷特
性をシミュレートするためのもので、それぞれ補助巻線
１９と補正用トランス２１の２次側に設けられた多数の
タップ用引出線を第２図の関係に対応して選択するもの
である。

以上のような構成の装置における欠点を列挙すると次の
ようになる。

（イ）単巻変圧器１５に補助巻線１９を必要とし、しか
もこの補助巻線１９にも負荷電流が流れるので、単巻変
圧器１５が大きくなり高価となる。

（ロ）補正用トランス２１を必要とし、しかもこれにも
負荷電流が流れるのでこの補正用トランス２１は比較的
大きなトランスとなる。

（ハ）補助巻線１９と補正用トランス２１にそれぞれ多
数の引出し線を用意して、タップ切換器２０，２２によ
り選択接続しなければならず、しかもこの部分に負荷電
流が流れるので、タップ切換器２０，２２として大容量
のものを必要とし、その調整作業も煩雑となる。

従って、量産工程上多くの問題を生ずる。

（ニ）大きな負荷電流が各部に流れるため装置内配線の
径が大きく、しかも配線が複雑なので量産工程上好まし
くない。

（ホ）タップ切換器１６，１７，１８，２０，２２すべ
てを遠隔制御することが困難である。

一方、第４図は従来装置の他の一例を示すものである。

図において、第３図と同様の部分には同符号を付してお
り、８はこの場合リレー接点またはトライアツクからな
る開閉器である。

そして、２３と２４は電動機であり、これら電動機２３
と２４によりそれぞれ入力側と出力側のスライダ２５と
２６がスライドする単巻スライド変圧器２７と、上記ス
ライダ２６と連動するスライダ２８を持つポテンショメ
ータ２９が主構成となる。

スライダ２５と整流回路３０、比較回路３１と定電圧電
源３２および電動機２３は、電源電圧が変化しても常に
単巻スライド変圧器２７のタップ３３が一定電圧となる
ように電源電圧を自動調整する作用をなす。

また、３４は管電圧設定用のポテンショメータで、この
ポテンショメータ３４で得られる直流電圧は比較回路３
５によってシミュレート回路３６の出力と比較される。

上記シミュレート回路３６は第２図の負荷特性をシミュ
レートする回路であり、このシミュレート回路３６には
単巻スライド変圧器２７の出力側スライダ２６に連動す
るポテンショメータ２９で得られる直流電圧が印加され
ている。

従って、第４図の構成では第２図の■１（ＩＯ）に対応
するポテンショメータ３４の設定値により、これに対応
する■２（ＩＫ）の電圧が出力端子９に現れるように電
動機２４がスライダ２８を移動させる。

この、第４図に示した構成の装置における欠点を列挙す
ると次のようになる。

（イ）大形の単巻スライド変圧器２７を用いなければな
らないが、このようなスライド変圧器は一般に高価であ
る。

（ロ）必要とするスライダ機構が複雑であり高価である
。

（ハ）電動機駆動のため、制御の応答速度に限界がある
。

本発明は以上のような事情に基いてなされたもので、構
造簡単にして安価な構成を用いて良好な管電圧等の制御
を可能とするＸ線制御装置を提供することを目的として
いる。

以下、本発明について詳細に説明するが、まず本発明の
実施例について説明する前に本発明の前提となる考察に
ついて若干説明する。

上記第２図に示した負荷特性は管電流珠をパラメータと
して次式であらわすことができる。

ａＫ，ｂＫはＸ線制御装置の構成によって異なる値を示
すものである。

■２＝ａＫ■１＋ｂＫ・・・・・（１） （Ｋ＝０、１、２・・・・・・ｎ） ＩＯ＜Ｉ１＜Ｉ２・・・・・・＜ＩＫ＜・・・・・・Ｉ
ｎ・・・・・・（２）（１）式のａＫとｂＫを（２）式
のＩＫによって図示すると第５図を得る。

この場合ａＫを傾斜分補正、ｂＫを平行分補正と称する
。

第５図のａＫは更に次式で表すことができる。

ａＫ＝｜ａＫ´｜＋ａ０ ・・・・・・（３）第６図
は上述の考察に基いてなされた本発明の一実施例の構成
を示すものである。

図において第３図、第４図と同様の部分には同符号を付
して示し、この場合開閉器８はリレー接点またはトライ
アツクとする。

図示のように電源入力端子４からの電源インピーダンス
補正用調整抵抗５を介して電力が供給される単巻変圧器
３７の出力側のタップ電圧は、リレーコイル群３８によ
り作動するリレー接点群３９（ｃｏ〜ｃｊ）、４０（ｂ
０〜ｂｉ）ならびに４１（ａ０，ａ１）によって選択さ
れて出力端子９に導出される。

４２は周知のバイナリ８ビット出力Ａ／Ｄ変換器であり
、アナログ入力端４２ａに供給されるアナログ入力ＶＩ
Ｎ をバイナリ８ビットのデイジタル信号に変換する。

このＡ／Ｄ変換器４２の出力感度は変換感度をＡとして
次式で示される。

ここで、ＶＲＥＦはＡ／Ｄ変換器４２の基準電圧端４２
ｂに与えられる基準電圧を示している。

すなわち、図示の如く単巻変圧器３７の入力側に並列的
に１次側が結合された変成トランス４３から整流回路４
４を介して基準電圧ＶＲＥＦを得て、基準電圧端４２ｂ
からＡ／Ｄ変換器４２に入力すると、ＶＩＮ∝Ｖ１であ
るから、上記（４）式の特性により出力端子９の出力と
しては常に入力端子４の電源変化分が補正されたものが
得られることになる。

また、４５は管電圧設定用ポテンショメータで、シミュ
レート回路４６に管電圧の設定値に応じた設定電圧を入
力するものである。

シミュレート回路４６にはまた管電流設定用切換スイッ
チ４７によって、抵抗群４８（Ｒ１〜ＲＫ）のいずれか
が選択されて接続される。

上記シミュレート回路４６の具体的な構成の一例を第７
図に示す。

第７図における端子４９は上記管電圧設定用ポテンショ
メータ４５に接続されている。

端子４９の入力電圧は上記（１）式のＩ０における■１
のシミュレート電圧に対応しており、また５０は反転増
幅器としての演算増幅器、５１は管電流比例分の演算増
幅器、そして５２は第５図における傾斜分ａＫ´の補正
用可変抵抗器、５３は平行分ｂＫの補正用可変抵抗器で
あって、これらにより第５図の関係をシミュレート演算
する構成としている。

端子５４は第６図の抵抗群４８を切換える切換スイッチ
４７に接続されており、抵抗群４８の抵抗値ＲＫとこれ
に対応する設定管電流値ＩＫの間には次の関係が成立す
るようになっている。

ＲＫ∝ＩＫ ・・・・・・（５）（Ｋ＝０、１
、２・・・・・・ｎ） 従って、演算増幅器５１の出力は設定管電流値に比例す
る。

５５は加算増幅器としての演算増幅器で、上記演算増幅
器５１の管電流の設定値に応じた出力と、端子４９から
の管電圧の設定値に応じた入力と、可変抵抗器５６から
の電圧を加算する。

可変抵抗器５６は第６図の単巻変圧器３７の２次側最小
電圧すなわちリレー接点群３９と４０の間（Ｃ０−ｂ０
間）の電圧をシミュレートするものである。

また可変抵抗器５７は端子４９または第６図の入力端子
４の電圧と出力端子９の電圧、すなわち第２図に示され
た関係を全体的に較正するためのものである。

５８は切換スイッチで（４）式における｜ａＫ′｜の正
負を定めるものである。

第６図の外部入力端子５９は、図示しないデッドマン方
式によるハンドスイッチ等を用いたセットアップスイッ
チに接続しており、タイミング回路６０を制御するもの
である。

タイミング回路６０は第８図ａ〜ｄに示すような制御タ
イミングをもっており、Ａ／Ｄ変換器４２の変換スター
ト入力端４２ｃにスタート信号を与え且つリレーコイル
群３８に作動制御信号を与えるものである。

すなわち、第８図のａは第６図の外部入力端５９に与え
られるセットアップ入力、ｂは同じくＡ／Ｄ変換器４２
に与えられるＡ／Ｄ変換スタート信号、Ｃは同じくリレ
ーコイル群３８に与えられるリレーコイル作動タイミン
グ信号、ｄは図示されない制御回路による開閉器８のオ
ンのタイミングを示している。

更に、第６図の６１はＡ／Ｄ変換器４２の出力を接点制
御信号に変換するデコーダでこの実施例ではバイナリ３
ビットを８接点に変換するデシマルデコーダとする。

また、６２はインバータである。

尚、上記デコーダ６１は単巻変圧器３７のタップ構成に
応じて適宜変更されるべきものであり、例えばタップ構
成をバイナリとして２、４、８、１６・・・・・・〔Ｖ
〕とすればデコーダ６１は省略することもできる。

また、上述において、リレーコイル群３８で動作するリ
レー接点群３９，４０，４１はそれぞれ機械的に連続さ
れており、いずれか１接点しかオンされないような機構
として、単巻変圧器３７のタップ間が絶対に短絡しない
ように保護されている。

以上のような構成とすることにより、次に列挙するよう
な効果が得られる。

（イ）単巻変圧器３７の構造が簡単で済む。

（ロ）電源変動の補正が完全に行なえ、しかもそのため
の補正手段が簡単で済む。

（ハ） 負荷電圧の補償方法が簡単であり、いかなる構
造、負荷特性に対してもシミュレートが可能となる。

（ニ）負荷特性が定まれば可変抵抗器５２，５３，５６
，５７の調整だけでシミュレートを完了でき、特にＸ
線管を用いての実負荷試験を行なう必要もない。

（ホ）シミュレートが完了した後の制御操作はポテンシ
ョメータ４５と切換スイッチ４７を使用して行なうこと
になるので、この部分を分離して遠隔操作を行なうよう
にすることが容易となり、Ｘ線制御装置としての応用範
囲が広くなる。

（ヘ）全体として管電圧制御に要する作動時間が短いの
で撮影手技の一つとして用いられる、透視電圧追随によ
る撮影も容易に行なえる。

この場合図示しないが第６図の端子４９に透視電圧に比
例する信号電圧を与えるようにすればよい。

以上述べたように本発明によれば構造簡単にして安価な
構成を用いて良好なＸ線制御が行なえるＸ線制御装置を
提供することができる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定さ
れることなくその要旨を変更しない範囲内で種々変形し
て実施できるものである。

例えば、上記実施例において、リレーコイル群３８で動
作するリレー接点群３９，４０，４１を機械的に択一的
な動作を行なうものとしたが、制御に誤りを生ずるおそ
れがなげれば、通常のリレー接点を多数用いたものとし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ線制御装置の制御方式の一例を説明するため
の等価回路図、第２図はＸ線制御装置の負荷特性を示す
図、第３図は従来装置の一例を示す回路構成図、第４図
は従来装置の他の一例を示す回路構成図、第５図は本発
明の前提となる負荷特性の係数に関する考察を説明する
ための図、第６図は本発明の一実施例の構成を示す回路
構成図、第７図は同実施例におけるシミュレート回路の
一具体例を示す回路構成図、第８図ａ〜ｄは同実施例に
おける動作タイミングを示すタイムチャートである。 ４・・・・・・電源入力端子、５・・・・・・調整抵抗
、８・・・・・・開閉器、９・・・・・・出力端子、３
７・・・・・・単巻変圧器、３８・・・・・・リレーコ
イル群、３９，４０，４１・・・リレー接点群、４２・
・・・・・Ａ／Ｄ変換器、４３・・・・・・変成トラン
ス、４４・・・・・・整流回路、４５・・・・・・管電
圧設定用ポテンショメータ、４６・・・・・・シミュレ
ート回路、４７・・・・・・管電流設定用切換スイッチ
、４８・・・・・・抵抗群、５０，５１，５５・・・・
・・演算増幅器、５２，５３，５６，５７・・・・・・
可変抵抗器、５８・・・・・・切換スイッチ、５９・・
・・・・外部入力端子、６０・・・・・・タイミング回
路、６１・・・・・・デコーダ、６２・・・・・・イン
バータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源入力が与えられＸ線発生部に供給する出力を取
   り出す複数のタップを有する変圧器と、この変圧器の入
   力側から電源電圧変動に応じた基準レベル信号を得る基
   準レベル発生部と、Ｘ線管に対する管電圧、管電流の設
   定値に基いて負荷特性をシミュレートしそれに応じたア
   ナログ信号を出力するアナログ演算部と、上記基準レベ
   ル発生部からの基準レベル信号を基準としこれに対する
   上記アナログ演算部からのアナログ信号の値をデイジタ
   ル符号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の
   出力に応じて上記変圧器のタップを切換えるリレー回路
   とを具備してなるＸ線制御装置。