JPH01258399A - Ｘ線管装置の管電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、医用または工業用Ｘ線管装置の管電圧をＸ
？ｆＭ管の内部抵抗に対応して制御する管電圧制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

第２図はこの檜の従来装置を示す構成図であり、Ｘ線管
装置１にはフィラメント電源２からフィラメント電流工
ｔが供給されるとともに、インバータ６、昇圧トランス
４．中点が接地された正負−対の整流ブリッジ５Ａ、５
Ｂからなる高圧整流器５を含む高圧電源部から管電圧Ｖ
が加えられることにより、陰極のフィラメントから放出
された熱電子が管電圧ＶＫよって加速されて管電流より
が流れ、加速された熱電子が陽極のターゲットの一点に
集束されて衝突し、この高温の焦点がＸ線の発生源とな
ってＸ線が放射される。インバータ３は商用周波数系統
から電力を受け、−立直流に変換した後インバータ回路
によって高周波交流に変換し、昇圧トランス４の一次側
に供給する。したがって、管電圧Ｖはインバータ３を位
相制御またはパルス幅変調制御することにより所定電圧
値に制御され、フィラメント電流工ｆは電源部２により
所定の管電流よりに対応する電流値に調整されご。

６は管電圧Ｖの分圧抵抗器であシ、分圧された管電圧は
電圧検出部７によって管電圧実際値信号７Ｒに変換され
る。１１は偏差値積分形の電圧調節器（Ｐ工調節器）で
あシ、抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して出力側が差列接続された
一対の演算増幅器１２および１３の一方には実際値信号
７Ｒが入力され、管電圧設定器８の出力設定信号８Ｓは
他方の演算増幅器１３に入力され、両信号の偏差値成分
が積分演算増幅器１５に入力される。したがって、電圧
調節器１１の出力側には偏差値成分と、積分回路１６の
時定数Ｃ３・Ｒ５に基づいて偏差値成分が積分された積
分値成分とを加算した制御信号１１Ｃが出力され、この
制御信号１１ＣＫ”よりインバータ３が位相制御または
パルス幅制御されることにより、電圧設定信号８Ｓによ
って指令された管電圧Ｖが発生する。なお、偏差値成分
の大きさは一対の演算増幅器１２．１３相互のゲイン調
整。

１走は抵抗Ｒ，，Ｒ３の比を変えることにより調整する
ことが可能であシ、したがって制御信号１１Ｃに含まれ
る偏差値成分とその積分値成分との割合ｆ：、調整する
ことも可能である。

第３図は大容量Ｘ線管装置の管電流−管電圧特性をフィ
ラメント電流をパラメータにして示す特性線図である。

図において、管電流は管電圧に比例して増加するととも
に、フィラメント電流の僅かな変化（±１０％程度）に
よって著しく変化する傾向を示す。すなわち、フィラメ
ント電流を変化させることによってＸ線管装置１の内部
抵抗が大幅に変化する特徴を持っておシ、この性質を利
用して管電流よりの制御が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３囚に示す特性線図から明らかなように、フィラメン
ト電流Ｉｂが小さいときにはＸ線管の内部抵抗が非常に
大きくな９、高圧電源から見た負荷状態がほとんど無負
荷に近い状態になるので。

インバータ３の出力を若干増加しただけで管電圧が急上
昇する傾向を示す。したがってＸ線の短時間放射を繰返
すような運転を行なった場合には管電圧Ｖの立上シにオ
ーバーシュートが発生しやすくなる。従来装置において
は、制御信号１１Ｃに含まれる偏差値成分を抑さえるこ
とによりオーバーシュートを抑さえることが可能である
が、逆に大きなフィラメント電流よりを流して線量の大
きなＸ線を短時間放射して撮像を行おうとする場合には
制御信号１１Ｃ中に含まれる積分値成分の増加速度が遅
くなシ、その結果管電圧Ｖの立上シ。

いいかえれば線量の立上シかにぶりてしまうという問題
を生ずる。管電圧のオーパージ具−トはＸ線管を損傷す
る危険性を高め、逆に管電圧の立上シの鈍化は画質低下
の原因となるので、その解決が求められているが、電圧
調節器１１の諸定数をマニュアル設定しなければならな
い従来装置においては、管電流１ｂ、フィラメント電流
工ｆ　、および管電圧Ｖの広いＮＭ整範囲に速やかに対
応できないという欠点がある。

この発明の目的は、電圧制御回路の改善により、管電流
の大小に対応して管電圧の立上り特性の変歪を自動的に
防止することＫある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する九めＫこの発明によれば、Ｘ線管装
置の管電圧を高圧直流電源を介して制御するインバータ
、およびフィラメント電流を制御するフィラメント電源
によｐｘｌＩＪ管装置の管電流が制御されるものにおい
て、管電圧の実際値および設定値を受けて両者の偏差値
およびその積分値の和としての制御信号を前記インバー
タに向けて出力する電圧調節器が互いに時定数の異なる
複数のＯＲ積分回路を持ち、前記管電圧設定値と管電流
目標値の比をＸ線管の等価抵抗目標値として出力する等
価抵抗演算部と、この等価抵抗目標値をその切換設定値
と比較して切換信号を発する比較器と、この比較器の出
力切換信号によって駆動され前記複数のＯＲ積分回路の
一つを選択する切換スイッチとを備えてなるものとする
。

〔作用〕

ｌＸ線管装置の所望の管電流値の制御を一般に管電圧設
定値とフィラメント電流設定値とによって行うことは、
見方を変えればＸ線管装置の内部抵抗を設定しているこ
とに等しいことに着目し、等価抵抗演算部を割算回路で
構成して管電圧設定値を管電流目標値で割算して等価抵
抗目標値とし、この信号を比較回路で切換設定値と比較
し、その出力切換信号によフ切換制御される切換スイッ
チによりミ圧調節器に設けられた複数のＣＲ積分回路を
選択するよう構成したことにより、Ｘ線管の内部抵抗が
高い高電圧小電流領域では時定数の長いＣＲｇ分回路を
選択することにより、制御信号中の積分値成分の急増と
これに基づくインバータ出力の急増が抑制され、管電圧
立上りのオーバーシュートの発生が防止される。また、
逆に内部抵抗が低く管電流が大きい領域では時定数の短
かいＣＲ積分回路を選択して制御信号の急増をうながす
ことによって管電圧立上シの鈍化を防ぐことが可能とな
るので、管電流の広い範囲にわたって管電圧のオーパー
ジスートがなく、かつ立上りの早い管電圧制御を自動的
に行うことができる。

〔実施的〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例装置を示す構成図であり、従
来装置と同じ部分には同一参照符号を用いることにより
詳細な説明を省略する。図において、２０は管電圧制御
回路であシ、電圧調節器２１は積分演算増幅器１５が互
いに積分時定数が異なる二つのＣＲ槓外分回路２６よび
２７を持ち、例えば積分回路２６の時定数０６・Ｒ６が
積分回路２７の時定数０７・Ｒ７よシ長くなるよう形成
される。

１９はフィラメント電源２のフィラメント［流工ｆの設
定信号を受け、これを目標とする管電流Ｉｂの目標信号
１９Ａに変換して出力する管電流設定部であり、その出
力１９Ａは割算回路からなる等価抵抗演算部２２に入力
され、演算増幅器１３を通った管電圧設定信号１３８と
の比１３Ｓ／１９Ａを等動抵抗目標信号２２Ａとして出
力する。

２３は等動抵抗設定器であり、その切換設定値は管電圧
Ｖの立上シにおけるオーバーシュートが問題となるＸ線
管内部抵抗領域の下限値近傍の抵抗値に相応する電圧値
として与えられる。等価抵抗の目標１１２２　Ａとその
切換設定値２３Ｓは比較器２４に入力され、目標値２２
Ａが切換設定値２３Ｓを超えるか下廻るかにより切換信
号２４Ｃが発生する。２５は比較器２４の出力切換信号
２４Ｃによって切換制御される例えばアナログスイッチ
等の切換スイッチであシ、電圧調節器２１の二つの積分
回路２６および２７と積分演算増幅器１５の入力端との
間に配されて、二つの積分回路２６および２７のいずれ
か一方を選択する。

つぎに、実施例装置の動作を第３図に示すＸ線管装置の
特性線図を用いて説明する。図において、破線曲線１０
１は等価抵抗の切換設定値２３Ｓを２００にΩに相応す
る値に決め念場合の切換スイッチ２５の動作曲線、破線
曲線１０２は３０（ＩＫΩとした場合の動作曲線であシ
、いずれも曲線１０１．１０２を境にその下方の領域（
高抵抗側）では積分時定数の長り積分回路２６が選択さ
れ、曲線よシ上万の領域（低抵抗側）では積分時定数の
短かい積分回路２７が選択きれる。すなわち例えば等ｇ
ｆｈ抵抗の切換設定値２３Ｓを３０ＤＫΩに設定し、管
電圧Ｖの設定値８Ｓを１００ＫＶ、フィラメント電流工
ｆの設定値を４．５Ａとした場合、流れる管電流よりは
２５０ｍＡ（目標値）となり、このときＸ線管内部抵抗
１”１１００ＫＶを０゜２５Ａで割シ算した値として４
００にΩとなシ、これが比較器２４に入力される真価抵
抗目標値２２Ａとなる。この等価抵抗目標＆４０ＯＫΩ
をその切換設定値６００にΩと比較すると目標値の方が
大きく、これは図から明らかなように曲線１゜２の下側
の高抵抗領域に入るので、比較器２４け切換スイッチ２
５を積分時定数の長い積分回路２６を選択する指令信号
２４Ｃを出力する。その結果、電圧調整回路２１の出力
制御信号２１ＯＫ含まれる積分値成分の立上りが減シ、
出力制御信号２１Ｃの急上昇が抑制されることにょシ、
管電圧Ｖの立上りのオーバーシュートが阻止される。

また、等価抵抗の切換設定値３００にΩ、および管電圧
設定値１００ＫＶをそのままにし、フィラメント電流Ｉ
ｆを４．９ＡＫ増して目標管電流Ｉｂとして（ＳＯＣｌ
ｍＡを得ようとする場合、等価抵抗の目標イ直は約１６
７にΩとなｐ１曲線１０２の上側領域となるので、比較
器２４は切換スイッチ２５を積分時定数の短かい積分回
路２７側に切換える信号２４Ｃを出力する。その結果、
制御信号２１Ｃ中の積分値成分の立上シが早まシ、かつ
制御信号２１Ｃの立上刃も早くなるので、大きな管電流
により線量の大きなＸ線を短時間放射しようとする場合
問題となった管電圧の立上シの鈍化が排除される。

なお制御信号２ＩＣ中の偏差値成分の調整は一対の演算
増＠器１２および１３のゲイン調整、および抵抗Ｒ２，
Ｒ３相互の調整によって行われる。

また、積分回路の数および等価抵抗切換設定値は装置の
使用目的に応じて任意に選択できるとともに、電圧調整
回路はアナログ回路で構成してもよく、またディジタル
回路として構成してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、管電圧の実際値と設定値との
偏差値とその積分値との和をインバータの制御信号とし
て出力する電圧調節器の積分演算増幅器に複数のＯＲ積
分回路を設け、管電圧設定値を管１！流目標値で割算し
た値を等価抵抗目標値として出力する等価抵抗演算部と
、この等価抵抗目標値と等価抵抗切換設定値とを比較器
で比較しその出力切換信号により駆動される切換スイッ
チによル前記複数のＣＲ，ｔ＊分分路路一つを切換制御
するよう構成した。その結果、等価抵抗切換値よシ高い
Ｘ線管の高い内部抵抗領域においては積分時定数の長い
積分回路が選択されて管電圧の立上シが抑制され、従来
技術で問題となった管電圧のオーバーシュートが排除さ
れてＸ線管の損傷が回避されるとともに１等価抵抗切換
値よシ低い抵抗領域においては積分時定数の短かい積分
回路が選択されて管電圧の立上シの鈍化が阻止されるの
で、Ｘａの短時間放射を繰返し行うＸ線管装置の電圧制
御をＸ線管の内部抵抗、いいかえればＸ線管の管電流の
大小に対応してオーバーシュートを生じない程度に速か
く立上がらせる制御を自動的に行える管電圧制御装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示す構成図、第２図は
従来装置を示す構成図、第３図はＸ線管の管電流対管電
圧特性線図である。 １・・・Ｘ線管装置、２・・・フィラメント電源、３・
・・インバータ、４・・・昇圧トランス、５・・・高圧
整流器、６・・・管電圧分圧器、７・・・管電圧検出部
、８・・・管電圧設定器、１１．２１・・・電圧調節器
、１２．１３・・・演算増幅器、１５・・・積分演算増
幅器、１６，２６．２７・・・積分回路、２０・・・電
圧制御回路、１９・・・管電流設定部、２２・・・等価
抵抗演算部、２３・・・等価抵抗（切換）設定器、２４
・・・比較器、２５・・・切換スイッチ、■・・・管電
圧、より・・・管電流、Ｉｔ・・・フィラメント電流。 〕ｉ；：ノ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）Ｘ線管装置の管電圧を高圧直流電源を介して制御す
   るインバータ、およびフィラメント電流を制御するフィ
   ラメント電源によりＸ線管装置の管電流が制御されるも
   のにおいて、管電圧の実際値および設定値を受けて両者
   の偏差値およびその積分値の和としての制御信号を前記
   インバータに向けて出力する電圧調節器が互いに時定数
   の異なる複数のＣＲ積分回路を持ち、前記管電圧設定値
   と管電流目標値の比をＸ線管の等価抵抗目標値として出
   力する等価抵抗演算部と、この等価抵抗目標値をその切
   換設定値と比較して切換信号を発する比較器と、この比
   較器の出力切換信号によって駆動され前記複数のＣＲ積
   分回路の一つを選択する切換スイッチとを備えてなるこ
   とを特徴とするＸ線管装置の管電圧制御装置。