JPH0224609A - データ伝送装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、回転系と静止系との間のデータ伝送を可能と
するデータ伝送装置に関する。

（従来の技術） データ伝送を行うデータ伝送装置として、すング状電極
と、このリング状電極上を摺動するブラシ電極とを有し
て成り静止系から回転系へのデータ伝送を可能とするも
のがおる。これをスリップリング装置と称している。第
９図は従来のスリップリング装置の一例を示している。

１はリング状に形成されたリング状電極、２はこのリン
グ状電極１上を摺動するブラシ電極である。３はデータ
送信側の送信部であり、４はデータ受信側の受信部であ
る。リング状電極１及び送信部３は静止系に属し、ブラ
シ電極２及び受信部４は回転系に属する。リング状電極
１に単一の信号供給点Ｐが形成され、送信部３より出力
された電気信号（送信データ）がこの信号供給点Ｐより
リング状電極１に供給される。ブラシ電極２は回転系の
回転に応じてリング状電極１上を摺動じ、リング状電極
２に供給された電気信号を受信部４に取り込む。

このようにして静止系から回転系へのデータ伝送が行わ
れる。

ところで、スリップリング装置は、リング状電極の径が
大きくなると、摺動接触部の相対速度が上がり電気的接
続に瞬断を生ずるため、データ伝送能力が低下するとい
う欠点がおる。リング状電極又はブラシ電極の回転速度
が上がっても上記と同様の欠点を生ずる。摺動接触部を
多数段ければ上記の欠点は解消されるが、そうすると、
信頼性の低下及びコスト上昇を招来することになる。

また、リング状電極の径が大きくなれば、それだけリン
グ状電極上の電界伝搬速度が問題となり、ある周波数（
カットオフ周波数）に至れば信号伝送が不可能となる。

これは次の理由による。

すなわち、ブラシ電極２によって受信器４に取り込まれ
る電気信号は、リング状電極１上においてＣＷｈ向に伝
達された信号と、これとは逆のＣＣＷ方向に伝達された
信号との和である。ブラシ電極２の位置は回転系の回転
により変化する。

ブラシ電極２が信号供給点のごく近傍に位置する場合、
ＣＷ力方向伝搬する信号とＣＣＷ方向に伝搬する信号と
では、リング状電極１上での伝搬距離が２７ｃｒ（ｒ：
リング状電極１の半径）だけ異なり、それらの位相も異
なる。信号周波数をｆとし、リング状電極１での信号伝
搬速度をＶとすると、 ｖ　　　　　　２ｆ なる関係が成立する場合の信号周波数ｆにおいて、ＣＷ
力方向伝搬信号とＣＣＷ方向の伝搬信号との位相差が１
８０°となり互いに打ち消し合うため、それらの和が零
となる。すなわち、このときのｆがカッｌ−オフ周波数
となる。例えば、ｒ＝１ｍ、ｖ＝　１．５ｘ１０８　ｍ
／ｓｅｃ、の場合、カットオフ周波数は１１．９ＭＨｚ
となる。この場合、毎秒１１．９８　ｂｉｔのデータ伝
送は不可能となり、安全に伝送し得るのはこの値の数分
の−まででおる。

ここで、第３世代（Ｒ／Ｒ型とも称される）のＸ線ＣＴ
スキャナでは、Ｘ線管と共にＸ線検出器も回転するため
、データ伝送ケーブルによって静止系と回転系とを結び
、回転系で収集されたＸ線透過情報を静止系に伝送する
ようにしている。このため、ＣＷ力方向はＣＣＷ方向に
１回転スキャンする毎に一旦停止し次は逆方向にスキャ
ンすることになり、連続高速スキャンが不可能となる。

そこで、スリップリング装置の適用により上記のデータ
伝送用ケーブルを省略し、連続高速スキャンの実行が本
、＠発明者によって試みられた。

しかしなから、第３世代のＸ線ＣＴスキャナにおいて高
速連続スキャンを行うには例えば毎秒１２Ｍｂｉｔのデ
ータレートで回転系から静止系へデータを伝送する必要
がおり、このデータ伝送は、上述したカットオフ周波数
のために極めて困難となる。スリップリング装置を多数
搭載してリング状電極１本当りのビットレートを下げる
方法も考えられるが、そうすると、Ｘ線ＣＴスキャナの
カントリ（栗台）の大型化、コスト上昇は必至となる。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来装置においては、高速データ伝送が
困難となっている。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、データ伝送の高速化を図ったデータ伝
送装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、光通信手段を介して回転系と静止系との間の
データ伝送を可能とするデータ伝送でおって、前記回転
系の回転中心軸に平行に、且つ、該中心軸と等しい軸を
有する円筒体の周面に沿うように多数本の光ファイバの
一端部側を配置し、この一端部側の端面に対して非接触
状態で送信光を照射する発光部を設け、前記光ファイバ
を介して前記発光部よりの送信光を受光する受光部を前
記光ファイバの他端部側に設けて前記光通信手段を形成
したものである。

（作　用） 本発明では、光信号の状態で回転系と静止系との間のデ
ータ伝送を行うようにすることで、スリップリング装置
における種々の欠点を排除している。すなわち、発光部
よりの送信光は光ファイバを介して受光部に入射され、
これにより、回転系と静止系との間のデータ伝送を非接
触状態で、しかも高いデータ伝送レートで行い得る。こ
こで、前記多数本の光ファイバの一端部側端面を、前記
回転中心軸に直交する面上で揃えるようにするとよい。

また、多数本の光ファイバ及び受光部を静止系に設Ｃノ
、発光部を回転系に設けた場合には、回転系から静止系
へのデータ伝送を良好に行い（ｑる。更に、レーザ発生
器又は発光ダイオードを有して発光部を形成することが
でき、いずれも好適な送信光が１ｑられる。また、予め
複数本の光ファイバをシート状に配列して成るものを用
いることにより、光通信手段の組立てが容易となり、コ
スト低下の点で有利となる。そして、このデータ伝送装
置を第３世代Ｘ線ＣＴスキャナに適用した場合には、プ
ロジェクションデータの伝送レートを高くでき、高速且
つ高分解能のＣＴスキャンを連続して行い得る。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明に係るデータ伝送装置を第３世代Ｘ線Ｃ
Ｔスキャナに適用した場合を示し、第２図は第１図の矢
印２０方向より本実施例装置を見た場合を示している。

Ｘ線ＣＴスキャナは敵影孔７を備えた架台（ガントリと
も称される）を有し、この架台は回転部と固定部とから
成る。回転部は回転系１７に屈し、固定部は静止系１６
に属する。

回転系１７は次のように構成されている。

敵影孔７の中心を回転中心とする回転フレーム８上にＸ
線管５．Ｘ線検出器１１．ＤＡＳ（データ収集エレクト
ロニクス）１２．送信コントローラ１３２発光部１４が
搭載されている。Ｘ線管５は、敵影孔７内に配置された
被検体３０に向けてＸ線を曝射するものであり、Ｘ線検
出器１１はこの被検体３０を透過したＸ線を検出するも
ので必る。ＤＡＳ１２はＸ線検出器１２の検出出力に基
づいてプロジェクションデータの収集を行うもので、積
分器やＡ／Ｄ変換器等を有して成る。このＤＡＳ１２に
よって収集されたプロジェクションデータは、送信コン
トローラ１３を介して発光部１４に伝達されるようにな
っている。この発光部１４は、俊述する光ファイバ１５
の一端部側端面に送信光を照射するもので、ＬＥＤ　（
発光ダイオード）あるいはレーザ発生器を有して成る。

ＬＥＤ又は半導体レーザを適用する場合には、駆動電流
をＤＡＳ１２の出力で変調することで送信光を発生する
ことができる。この駆動電流変調は送信コントローラ１
３によって行われる。また、発光部１４にガスレーザを
適用する場合には、レーザ光をＤＡＳ１２の出力で変調
することになるため、カスレーザの出力側に変調器を設
け、この変調器の動作を送信コントローラ１３によって
制御するようにする。更に、回転フレーム８とモータ１
０との間にはベルト９が巻架されており、回転フレーム
８はこのモータ９によってＣＷ力方向はＣＣＷ方向に回
転駆動されるようになっている。

次に、静止系１６について説明する。

上記回転系１７はこの静止系１６によって回転可能に支
持されている。そしてこの静止系１６は、回転フレーム
１８の直径より若干太き目の円筒体１つを有し、この円
筒体１９の周面に沿うように多数本の光ファイバが密に
配列されている。円筒体１９の中心軸は回転フレーム８
（回転系１７）回転中心と一致し、多数本の光ファイバ
１５の一端部側はこの回転中心軸と平行となるように配
列されている。そして多数本の光ファイバ１５は、それ
らの一端部側端面が前記中心軸に直交する面上で揃うよ
うに配列され、この端面に対して非接触状態で前記発光
部１４よりの送信光２１が照射される。多数本の光ファ
イバ１５の他端部側は、第３図に示すように束ねられ、
受光部２２に接続されている。この受光部２２は、多数
本の光ファイバ１５の他端部端面より出射される光信号
（第１図及び第２図の発光部１４の発光によるもの）を
集光するレンズ２５と、このレンズ２５によって集光さ
れた光信号を受けてそれを電気信号に変換する受光素子
２４とを有する。この受光素子２４によって得られる電
気信号がプロジェクションデータであり、このデータが
画像再構成処理に供されることになる。また、本実施例
では、第４図に示すように、多数本の光ファイバ１５の
他端部側端面、レンズ２５及び受光素子２４を遮光箱２
３内に配置することにより、外乱光の入射を防止してい
る。

次に、前記発光部１４と光ファイバ１５の一端部側端面
との関係について説明する。

第５図に示すようにＬＥＤ又はレーザ発生器１４ａより
の送信光は多少広がりを有する。これを放置すると、送
信光２１の利用効率が低下するので、かまぼこ状に形成
されたレンズ２７をＬＥＤ又はレーザ発生器１４ａの後
段に配置し、このレンズ２７によって、光ファイバ１５
の配列方向と直交する方向への送信光２７の広がりを阻
止している。尚、光ファイバ１５の配列方向への送信光
２７の広がりは、送信光２７の利用効率低下にはならな
いので、第６図に示すように放置する。従って、レンズ
２７を介在させた場合の、光フアイバ端面での送信光照
射域は第７図において２８で示すように長方形状となり
、送信光２１のほぼ全てが光ファイバ１５に取込まれる
。

ここで、データ伝送装置は、送信コントローラ１３、発
光部１４．光ファイバ１５．受光部２２を有して成り、
光通信手段は、発光部１４．光ファイバ１５．受光部２
２を有して成る。

次に、上記構成の作用について説明する。

回転系１７の微小回転毎にＸ線管５より被検体３０に向
けてＸ線６が曝射され、被検体３０を透過したＸ線がＸ
線検出器１１によって検出される。

そして、このＸ線検出器１１の検出用ノｊに基づいてＤ
ＡＳ１２によりプロジェクションデータの収集が行われ
る。このＤＡＳ１２の出力は送信コントローラ１３に取
込まれる。データ収集レートを毎秒１０００回とし、Ｘ
線検出器１１の検出チャンネル数を１０２４とし、ＤＡ
Ｓ１２の出力を１６ヒツトとすると、毎秒１６Ｍ　ｂｉ
ｔのデータ伝送レートが必要である。ＤＡＳ１２の出力
はパラレルデータであり、これが送信コントローラ１３
においてシリアルデータに変換され、更に非同期通信の
ための適切なエンコードがなされる。このエンコード出
力に基づいて発光部１４より送信光が発せられ、それが
光ファイバ１５の端面に照射される。多数本の光ファイ
バ１５の端面がリング状に配列されているため（第１図
参照〉、回転系１７の回転にかかわらず、送信光を受光
部２２にまで瞬断なしに適確に伝達し得る。

一般に受光素子は小形のものほど応答速度が速いので、
受光素子２４には小形のものを適用するとよい。小形の
受光素子を適用した場合でも、第４図に示すようにレン
ズ２５を介在させることにより、光ファイバ１５の端面
より出射された送信光を受光索子２４に集光させ得る。

ここで、多数本の光ファイバ１５としてプラスチック製
のものを適用すると、コスト低下の点で有利となる。プ
ラスチック製の光フッ・イバの場合、第８図に示すよう
に、ファイバの光路には軸に対して角度θの傾きが存在
する。角度θの最大埴は３０°程度であり、これが光フ
ァイバの受光角を越えることはない。又、円筒体１９の
大きさや光ファイバの引まわし等を考慮しても光ファイ
バの艮ざが３ｍを大きく越えることはない。

従って、光フアイバ内の光路長の最大ばらつきｌは、 １　ｍａｘ　（１−１／ｃｏｓ　θ（ｍａｘ）　　＞　
８？０．４６（ｍ）でおる。光フアイバ内での光速を２
　Ｘ　１０’３　ｍ／ｓｅｃ程度とし、発光部１４より
出射されるレーザ光を無限手広がりのインパルスとした
とき、受光素子２４に入射される光パルスは、 ０．４６　ｍ　／　２　ｘｌｏＥｌ　ｍ／ｓｅｃ　＝　
２．３　ｎ５ｅｃの広がりを持つことになる。これは、
毎秒１６Ｍ　ｂｉｔ程度のデータ伝送においては十分す
ぎるぐらいシャープな応答となる。勿論、発光部１４や
受光部２２に適用される素子自身の応答速度も考えなけ
ればならないが、一般には毎秒１６Ｍ　ｂｉｔ程度の速
度は容易に得られる。

尚、受光部２２の出力は復調された後に再構成処理に供
される。

このように本実施例装置によれば、光信号の状態で回転
系と静止系との間のデータ伝送を行うようにしており、
第９図のスリップリング装置のように電気的接続の瞬断
が無く、また、高速データ伝送が可能となる。更に、第
３世代Ｘ線ＣＴスキャナに本発明を適用した場合には高
速データ伝送により、架台の大型化、コスト上昇を伴う
ことなく高速連続スキャンが可能となる。また、本実施
例では、回転系１６の回転中心軸に平行に、且つ、該中
心軸と等しい軸を有する円筒体１９の周面に沿うように
多数本の光ファイバ１５の一端部側を配置するようにし
ており、このような光フアイバ配置によれば、例えば複
数本の光ファイバの端面が回転系の回転中心を向くよう
に（すなわち放射状に）配置するのに比して光ファイバ
の固定が容易でおる。そして、予め複数本の光ファイバ
をシート状に配列して成るものを円筒体１９の周面に沿
って湾曲させるようにすれば、組立てが更に容易となる
。

尚、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、上記
実施例では、回転系１７から静止系１６にデータを伝送
するようにしたものについて説明したが、これとは逆に
静止系１６から回転系１７にデータを伝送するようにし
てもよい。第３世代ＣＴスキャナの場合の静止系１６か
ら回転系１７へのデータ伝送としては、回転系各部への
制御データの伝送が挙げられる。勿論、発光部と受光部
とを回転系１７と静止系１６とにそれぞれ設け、回転系
１７と静止系１６との間のデータ伝送に双方向性を持た
せるようにしてもよい。

また、データ伝送に用いる光の波長以外の波長成分を低
減させるフィルタを要所に配置するようにすれば、外乱
光の混入に対して有利となる。

そして、上記実施例では全ての光ファイバ１５の他端部
側をまとめて一つの受光部２２に接続するようにしたが
、多数本の光ファイバをいくつかのグループに分け、こ
のグループ単位で光ファイバを束ねることにより１本の
光ファイバに集光するようにし、更に上記グループの数
だけこの光ファイバを束ねてそれを受光部２２に接続す
るようにしてもよい。また、上記のグループ毎に専用の
受光部を設け、この場合の複数の受光部出力の論理和を
得るようにしてもよいし、おるいは受光部出力を回転系
の回転に同期して選択するようにしてもよい。

更に、上記実施例では、光ファイバの端面と発光部とを
対向させたが、両者が対向しない場合も考えられる。例
えば光ファイバの端面と発光部との間にミラーを介在さ
せ、このミラーによって発光部よりの送信光を光フアイ
バ端面に向けて反射するようにした場合である。

尚、本発明に係るデータ伝送装置は第３世代Ｘ線ＣＴス
キャナのみならず、回転系と静止系とを有する他の装置
へも適用することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、データ伝送の高速
化を図ったデータ伝送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の説明図、第２図は第１
図の装置を矢印２０方向より見た説明図、第３図は光フ
ァイバと受光部との関係説明図、第４図は受光部の構成
説明図、第５図及び第６図は光ファイバ端面への送信光
照射の説明図、第７図は送信光照射域の説明図、第８図
は光ファイバ内の光路説明図、第９図はスリップリング
装置構成説明図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）光通信手段を介して回転系と静止系との間のデー
   タ伝送を可能とするデータ伝送装置であって、前記回転
   系の回転中心軸に平行に、且つ、該中心軸と等しい軸を
   有する円筒体の周面に沿うように多数本の光ファイバの
   一端部側を配置し、この一端部側の端面に対して非接触
   状態で送信光を照射する発光部を設け、前記光ファイバ
   を介して前記発光部よりの送信光を受光する受光部を前
   記光ファイバの他端部側に設けて前記光通信手段を形成
   したことを特徴とするデータ伝送装置。
2. （２）前記多数本の光ファイバの一端部側端面を、前記
   回転中心軸に直交する面上で揃えた請求項１記載のデー
   タ伝送装置。
3. （３）前記多数本の光ファイバ及び前記受光部は前記静
   止系に属し、前記発光部は前記回転系に属する請求項１
   又は２記載のデータ伝送装置。
4. （４）レーザ発生器を有して前記発光部を形成した請求
   項１、２又は３記載のデータ伝送装置。
5. （５）発光ダイオードを有して前記発光部を形成した請
   求項１、２又は３記載のデータ伝送装置。
6. （６）前記光通信手段における光ファイバとして、予め
   複数本の光ファイバをシート状に配列して成るものを適
   用した請求項１、２、３、４又は５記載のデータ伝送装
   置。
7. （７）前記回転系は第３世代Ｘ線ＣＴスキャナの架台回
   転部であり、この架台回転部において収集されたプロジ
   ェクションデータを、前記光通信手段を介して前記静止
   系に伝達するようにした請求項１、２、３、４、５又は
   ６記載のデータ伝送装置。