JPH0568978B2

JPH0568978B2 -

Info

Publication number: JPH0568978B2
Application number: JP2313021A
Authority: JP
Inventors: Kenesu Korinzu Aasaa
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1993-09-30
Also published as: JPH03173539A; CA2021613A1; US5018174A; EP0429261A2; DE69028377D1; DE69028377T2; EP0429261B1; IL96247A0; IL96247A; EP0429261A3

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は計算機体軸断層撮影（CAT）走査器
に関するものであり、更に詳しくいえば、連続回
転するようにされたガントリーを用いる種類の
CAT走査器に関するものである。

〔従来の技術〕

CAT走査器は、しだいに異なる回転角におい
て多数のＸ線映像、すなわち「ビユー」を得るた
めに回転ガントリーを利用する。各映像セツトは
この技術において「スライス」と呼ばれている。
ガントリーの中心開口部内の軸線方向に動くこと
ができる台の上に患者が寝かされ、それにより多
数の軸位置においてスライスを得ることができ
る。

得られた全てのスライスはコンピユータにおい
て既知のアルゴリズムに従つて処理され、診断用
の強められた映像を生ずる。

回転ガントリーはＸ線装置と、各ビユーに対す
る映像データを発生するために必要な電子装置と
を含む。したがつて、電子装置へ電力を供給する
ため、とくに、Ｘ線管の動作のための高電圧源を
供給するために、回転ガントリーへ電力を供給す
る必要がある。また、回転ガントリー上の電子装
置と１組の静止している電子装置の間で映像デー
タとその他の制御情報を通信することが必要であ
る。静止している電子装置は生の映像データを処
理して強調された態様にする。静止電子装置と回
転電子装置の間の通信のためのデータ速度は重要
な要因である。というのは、患者の不快感を減少
し、装置の利用を最大限にするためには、希望の
ビユーをできるだけ速く得ることが望ましいから
である。１つのビユーは730チヤネルを典型的に
有し、個々の各チヤネル出力は16ビツト表現であ
り（すなわち、ビユー当り11.68Kビツト）、典型
的には１秒間当り1000回繰返えされるから、映像
データのみに対して約12メガビツト／秒（Ｍビツ
ト／秒）の正味のデータレート要求を生ずる。

要求されているデータレートで通信リンクを設
けるために、従来のCAT走査器は回転ガントリ
ーへ接続されるへその緒のようななケーブルを採
用していた。そのケーブルにおいては高速通信の
ために１本または複数本の遮へいされたたわみ同
軸ケーブルと、電力供給およびその他の個別制御
信号を送るためにその他の導体を用いていた。へ
その緒ケーブルはプラスマイナス360度回転でき
るから、ガントリーは全体で360度回転に制限さ
れている。動作時には、ガントリーは希望の回転
速度まで加速され、720度の制限に達するまでに
希望のビユーを得る。720度の制限値近辺では、
ガントリーは停止まで減速され、それから逆方向
へ加速されてより多くのビユーを得る。したがつ
て、ガントリーは720度の制限内で前後に繰返え
す。

そのような「繰返えし」型CAT走査器には２
つの大きな欠点がある。１つの欠点は、ガントリ
ーの減速と再加速に時間がかなりかかることであ
る。全ての機器が所定場所に設けられたガントリ
ーは大型かつ重量が大きいから、大型のモータで
もガントリーの加速には長い時間がかかる。第２
の欠点は多少第１の欠点の帰結であつて、そのよ
うに大きい質量を繰返えし加速する必要があるた
めに、大きな機械的歪みと摩耗を生ずることであ
る。

電力供給と通信のためにブラシとスリツプリン
グを用いる別の種類のガントリーも知られてい
る。その場合には、ガントリーは自由に連続回転
し、ガントリーの上記前後回転の必要をなくし、
それによつて希望のビユーの獲得に大部分の時間
を使用できるようにする。しかし、通信のために
ブラシスリツプリングを用いる従来のCAT走査
器は、達成できるデータレートが大きく制限され
ることが難点である。ガントリーおよびそれに設
けられているスリツプリングは必然的に大型とな
り、かつ遮へいされない。したがつて、スリツプ
リングには大きな外部の電気的ノイズが加えられ
る。しかし、より大きな問題は高いデータレート
通信を行うことである。その場合には、スリツプ
リングへ加えられる信号に対しては非常に高い縁
部レートが必要とされるが、スリツプリングの周
囲を相互接続する往復時間は縁部レートよりはる
かに長く、その結果として不安定な振動応答を生
ずる結果となる。また、リングの周囲の電気的経
路長がビツト期間のかなりの部分であるから、リ
ングを逆向きに伝わるエネルギーは、ビツト期間
中の大きく異なる時刻に受信点に到達することが
あり、その結果として誤受信となることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがつて、連続回転と信頼できる高速通信を
行うCAT走査器用の高速通信装置を得るための
需要がある。

本発明の目的は、高いデータレートにおいて高
い信頼度で通信を行うために、スリツプリングに
おける余分なノイズを抑制することである。

本発明の別の目的は、動作電圧を受信手段へ供
給するために、第２のスリツプリングに関連して
第３のスリツプリングを利用することにより、同
相分ノイズを大幅に除去することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の通信装置は、静止した台の上に設けら
れている静止電子装置と、その静止した台に対し
て回転軸を中心とした回転運動を行える回転台の
上に設けられている可動電子装置との間で、高速
通信を行うようにされる。回転台には、信号電圧
伝送用スリツプリングが、回転軸と同軸に配置さ
れる。静止電子装置（または可動電子装置）に接
続された駆動回路から電気信号電圧が、信号電圧
伝送用スリツプリングにその駆動点でブラシによ
る摺動接触を介して（または物理的な通常の電気
的接続を介して）与えられる。その電気信号電圧
は、信号アース基準電位を基準とし、静止電子装
置（または可動電子装置）から送信されるデータ
により符号化されている。

信号電圧伝送用スリツプリングにおいて電気信
号電圧を受動的に終端させるために、終端回路
が、静止電子装置（または可動電子装置）の設け
られている方の台に設けられる。駆動点で与えら
れた電気信号電圧は、終端回路の抵抗性終端部に
より、信号電圧伝送用スリツプリングの終端点
で、ブラシによる摺動接触を介して（または物理
的な通常の電気接続を介して）終端する。その終
端点は、駆動点に対して、信号電圧伝送用スリツ
プリングのほぼ直径上で向かい合う。

信号電圧伝送用スリツプリング上の電気信号電
圧を受けて、可動電子装置（または静止電子装
置）へ送るため、それに接続された受信回路が設
けられる。信号電圧伝送用スリツプリング上の電
気信号電圧は、物理的な通常の電気的接続を介し
て（またはブラシによる摺動接触を介して）受信
回路に伝えられる。

本発明の利点は、大きい直径のスリツプリング
を通して非常に高いデータレートの通信を行える
ことである。駆動点にほぼぼ直径上で対向する終
端点における抵抗性終端部はスリツプリングをそ
の周囲の２つの経路に電気的に分離する。それら
の経路は２つの別の伝送線と考えることができ、
各伝送線を適切に終端させることができる。スリ
ツプリングを逆向きに伝わるエネルギーは終端点
において出会つて相互に打ち消し合うから反射エ
ネルギーないし反対側の経路へと進むエネルギー
はほぼ存在しない。

打ち消し合いを効果的に行うために、抵抗性終
端部のインピーダンスを、終端点から見たスリツ
プリングのインピーダンスにほぼ等しくすること
ができる。また、駆動回路のソースインピーダン
スを、駆動点から見たスリツプリングのインピー
ダンスにほぼ等しくすることができ、それにより
反射エネルギー抑制の効果を強められる。

信号電圧伝送用スリツプリングを伝送線の特性
により良く近似させるために、第２のスリツプリ
ングを設けることができる。第２のスリツプリン
グは、アース基準用スリツプリングと称され、信
号電圧伝送用スリツプリングと同軸状に且つそれ
に近接して回転台に設けられる。静止電子装置
（または可動電子装置）に接続された駆動回路か
ら信号アース基準電位が、アース基準用スリツプ
リングに、前記駆動点とほぼ同一直線上の点（こ
れはアース基準用スリツプリングの駆動点であ
る。）において、ブラシによる摺動接触を介して
（または物理的な通常の電気的接続を介して）与
えられる。終端回路の抵抗性終端部に使用する信
号アース基準電位は、アース基準用スリツプリン
グへの前記終端点とほぼ同一直線上の点（これは
アース基準用スリツプリングの終端点である。）
でのブラシによる摺動接触を介して（または物理
的な通常の電気的接続を介して）与えられる。こ
こで、アース基準用スリツプリングの駆動点と終
端点は、やはりアース基準用スリツプリングのほ
ぼ直径上で向かい合う。

〔実施例〕

まず第１図を参照して、計算機体軸断層撮影
（CAT）走査器は、静止電子装置３０などを含む
静止した台と、この静止した台に対して回転でき
る回転台となる回転ガントリー１１を含む。

この回転ガントリーには患者１３を受けるのに
十分な大きさの中心穴１２が設けられる。軸線方
向に滑動できる、すなわち、中心穴１２を出入り
できる台１４の上に患者１３は支持される。ガン
トリー１１はＸ線管１５も含む。このＸ線管に
は、破線１６で全体的に示されている薄い扇形Ｘ
線ビームを発生するためのビーム形成装置が組合
わされる。ビーム１６は中心穴１２を横切つて、
その中に入れられている患者１３を貫通し、検出
器アレイ２０に入射する。検出器アレイはわん曲
しており、それの長手方向に沿つて730チヤネル
の解像力を有する。検出器アレイ２０の各チヤネ
ルの個々の出力はデータ獲得装置DAS２１へ並
列接続される。サンプリングされた各チヤネル出
力はDASにより、Ｘ線の強さを表す16ビツトデ
ジタル値へ変換される。

ガントリー１１には電子装置２５も含む。この
電子装置２５はガントリー１１とともに回転する
可動電子装置であつて、Ｘ線管１５の動作と、
DAS２１により得られた映像データの収集との
ために必要な回路を含む。とくに、この電子装置
は高電圧部２６と制御部２７を含む。制御部２７
はコンピユータ（図示せず）を含む。制御部は静
止電子装置３０へ従属する。この電子装置３０は
もちろんガントリー１１から離れて設けられる。
静止電子装置３０は、ガントリー１１上の制御部
２７へ指令を発するため、および結果としての映
像データを受けて処理するために、コンピユータ
をベースとする装置である。

本発明は、ガントリー１１を連続回転できるよ
うにする大きな直径のスリツプリングとブラシを
用いることにより、静止電子装置３０を回転制御
部２７へ結合する通信装置を提供するものであ
る。上記のように、映像データのみのために求め
られる最低データレートは12メガビツト
（MB）／秒のオーダーである。この実施例では、
映像データに加えて他の通信データを時分割式に
取扱い、かつ通信オーバーヘツドを考慮に入れる
ために、合計で55MB／秒のデータレツトが好ま
しい。将来は、より高いデータレート、たとえば
125MB／秒のオーダー、が増加する検出性能と
処理性能に合わせて望まれる。そのような高いデ
ータレートは大きな直径のスリツプリングではこ
れまで可能でなかつた。本発明は、CAT走査器
の大きい直径のスリツプリングでも超高速通信を
行えるようにすることにより、その制限を克服す
るものである。

以下の説明においては、静止電子装置３０と制
御部２７の間の全ての通信が、従来の多重化技術
を用いて直列化される、たとえば、送信のために
並列データから直列データへ変換され、および受
信のために直列データから並列データへ変換され
ていると仮定する。１ビツト流だけを送る必要が
あるようにそれは行われる。もつとも、本発明の
多数の並列路を用いて、たとえば、達成可能な最
高データレートを更に高くできることが当業者に
は明らかである。

後で詳しく説明するように、この実施例におい
ては何組かのスリツプリングとブラシが実際に用
いられる。しかし、簡単にするために、スリツプ
リングは第１図においては一般に円３１で表され
ている。この円はガントリー１１の外部境界を定
める。通信すべき直列データを表すために変調さ
れている電力をスリツプリング３１へ加えるため
に通常のブラシ（第１図には明確には示されてい
ない）が用いられる。

スリツプリング３１の寸法は直径が約1.21m
（４フイート）、円周の長さが約3.83m（12.56フイ
ート）のオーダーであることが好ましい。更に、
55MB／秒の好適なデータレートで確実に送信す
るために必要な帯域幅は、変調側帯波を含めて、
400Mhzのオーダーである。スリツプリングの寸
法が非常に大きく、かつ含まれるデータレートが
非常に高く、それに対応して立上り時間、または
求められる縁部レートが非常に短いから、スリツ
プリング３１は高周波伝送線として取扱われる。
この伝送線を第１ａ図に示すようにモデル化でき
る。

次に第１ａ図を参照して、スリツプリング３１
は等しい長さの２本の伝送線３１ａと３１ｂによ
りモデル化されている。各伝送線の特性インピー
ダンスはZ₀であり、スリツプリング３１の半分を
構成する。以下に説明する実際の実施例において
は、実際のスリツプリング３１は平行なわん曲し
た導体であつて、２線または多線伝送線により類
似する。しかし、第１ａ図に示されている同軸線
はそれでも所期目的のために使用できる。

スリツプリング３１上の１つの駆動点４０へ高
周波エネルギーが加えられると、そのエネルギー
は分割されて伝送線３１ａと３１ｂの周囲を両方
向、たとえば時計回りの向き４１ａと逆時計回り
の向き４１ｂとに同時に伝わる。理論的には、大
きな直径のスリツプリングの周囲を逆向きに伝わ
る高周波エネギーの効果は干渉パターンを生ずる
ようなものでるから、スリツプリング３１でピツ
クアツプされる信号は位置に非常に依存し、かつ
歪められる。この効果は高速通信用に従来の大き
な直径のスリツプリングが適さないことの主な理
由である。

本発明においては、終端器４３が別のブラシセ
ツトを介して終端点４４に接続する。この終端点
４４は駆動点４０とは180度逆である。終端器４
３を180度の終端点４４に置くことにより、リン
グ３１に沿つて逆向きに伝わる分割されたエネル
ギーは、終端器４３においてほぼ同時に出会う。
終端器４３は、伝送線３１ａと３１ｂの並列組合
わせが、反射エネルギーなしで終端器４３にイン
ピーダンス整合させられるように、Z₀／２にほぼ
等しい抵抗値を有する。２本の伝送線３１ａと３
１ｂの経路長はほぼ等しいから、駆動点４０に生
じたエネルギーは終端器４３へ一致して達するか
ら、向き合う伝送線３１ａと３１ｂをそれぞれ持
続してエネルギーが伝わることはない。

この実施例で利用されるブラシの接触点を考え
ると、接近する多くの点でスリツプリングに接触
する、ばねにより押される多数の接点リーフを一
般に用いる通常のブラシが利用されることに注目
すべきである。多数のリーフブラシ組立体は多数
の点に実際に接触するが、大きなスリツプリング
の円周と比較すると多くの点は互いに十分に接近
しているから、それらは機能的には１つの点と考
えることができる。もちろん、１つのリーフブラ
シを本発明に用いることができる。この場合に
は、１ブシ当り実際の接触点が１つだけある。以
下の説明においては、したがつて「点」という語
はブラシ組立体による１つまたは複数の狭い間隔
で隔てられている接触点を意味することを理解さ
れたい。

再び第１図を参照して、上記の分割伝送線モデ
ルが下記の実施例において２種類のやり方で適用
される。第１の実施例は入通信路に関するもので
ある。この場合には、入駆動回路４５がブラシ
（第１図には示されていない）を介してスリツプ
リング３１へすべり接続する。入終端回路４６が
ブラシを介して、入駆動回路４５の接続点とは
180度異なる点においてスリツプリング３１へ接
続される。入駆動回路４５は静止電子装置３０か
ら入力ケーブル４７を介して直列入力信号を受け
る。この入力信号は増幅されてからスリツプリン
グ３１へ送られる。前記伝送線モデルにおけるよ
うに、送られたエネルギーは分割されて、スリツ
プリング３１の周囲を２つの向きに伝わり、180
度異なる点において終端させられる。したがつ
て、この信号は受信のためにスリツプリング３１
におけるどこでも利用できる。

入受信回路４８は、回転ガントリー１１に設け
られて、スリツプリング３１上の固定点へ物理的
に接続される。入受信回路は入駆動回路４５によ
り送られた信号をピツクアツプし、それをバツフ
アし、ケーブル４９を介してそれを制御部２７へ
結合する。ガントリー１１全体は、入駆動回路４
５と入終端回路４６にそれぞれ組合わされている
静止ブラシに対して回転するから、静止回路４５
と４６に対する入受信回路４８の実際の位置はス
リツプリング３１の任意の位置とすることができ
る。

更に第１図を参照して、第２の実施例は、ガン
トリー１１における制御部２７から静止電子装置
３０までの出通信路に関するものである。この実
施例においては、駆動接続部と終端接続部はスリ
ツプリング３１に物理的に設けられ、受信接続は
ブラシを介して行われる。とくに、出通信のため
に、直列信号が制御部２７からケーブル５６を介
して駆動回路５５へ結合される。出駆動回路５５
はガントリー１１に設けられているから、出駆動
回路５５からスリツプリング３１に対して物理接
続が行われる。出駆動回路５５により発生された
駆動信号を前記のように終端させるために、スリ
ツプリング３１の、出駆動回路５５への接続点か
ら180度異なる点へ、出終端回路５７が同様に接
続される。それから、静止出受信回路５８がブラ
シを介してスリツプリング３１へ接続され、受信
信号ケーブル５９を介して静止電子装置３０へ結
合する。

再び第１図を参照して、本発明の別の面はスリ
ツプリングにおけるノイズの制御と、静止電子装
置３０と制御部２７の間の電気的分離の保持とを
含む。それらの理由から、入通信回路と出通信回
路へ電力を供給するために別々の独立および分離
されたd.c.電源６５が設けられる。後で詳しく説
明するように、通信信号のために、信号スリツプ
リングと呼ばれるスリツプリングと、d.c.電源電
圧のために、電源スリツプリングと呼ばれる、ス
リツプリングとが別々に設けられる（第１図には
別々に示されていないが）。電源スリツプリング
はd.c.電源電圧を種々の駆動回路と、受信回路お
よび終端回路へ供給する。とくに、電源電圧は、
(a)電源６５からケーブル６６を介して入駆動回路
４５へ、(b)入駆動回路４５から第１の電源スリツ
プリングセツト（第１図には別々に示されていな
い）を介して入受信回路４８へ、(c)入受信回路４
８からケーブル６７を介して出駆動回路５５へ、
および(d)出駆動回路５５から第２の電源スリツプ
リングセツト（これも図には別々に示されていな
い）を介して出受信回路５８へ、順次供給され
る。両方の終端回路４６と５７は、それぞれの信
号スリツプリングを終端させる際のシンクとして
使用するために、関連する電源スリツプリングへ
もアクセスする。電源インピーダンスはほぼ零で
あるから、両方の電源スリツプリングはa.c.アー
ス電位にある。したがつて、伝送線の諸特性を強
調し、干渉を防ぐために電源スリツプリングは信
号スリツプリングとまぜこぜにされる。この電力
分配および分離技術の別の利点は同相分ノイズを
除去することである。電源導体は信号導体と平行
に信号導体とほぼ同じ経路をたどるから、外部ノ
イズは両方の導体中に類似の電圧を誘起する。そ
の結果、下記のように、安価なシングルエンデツ
ドの駆動部品と受信部品を用いたとしても、十分
なノイズ防止および同相分ノイズ除去を行うこと
ができる。

好適な実施例についての説明次に第２図を参照する。直列入力ケーブル４７
が一対の導体４７ａと４７ｂを有する。それらの
導体は入駆動回路４５へ接続される。入力ケーブ
ル４７における直列入力信号は高いデータレート
のNRZIコード化された信号であある。静止電子
装置における実際のコード化は、アドバンスド・
マイクロ・デバイセズAdvanced Micro
Devices）社により製造されAM7968型集積回路
符号器（図示せず）により行われる。受信した時
に制御回路２７において行われる復号は、前記ア
ドバンスド・マイクロ・デバイセズ社により製造
されたAM7969型復号器（図示せず）により行わ
れる。下記の出通信のために同じ種類の符号器
と、同じ種類の復号器を用いることもできる。

線４７における入力信号は、結合コンデンサ７
１を介して入力トランス７０の１次巻線へ接続さ
れる。このトランスは入駆動回路４５の残りの部
分の直流分離を行うとともに、a.c.アース電位の
形成を禁止する。コンデンサ７１はトランス７０
を飽和させることがある。d.c.電流を阻止するよ
うに機能する。

トランス７０の１次巻線はコンデンサ７４を介
してシヤーシーアース７３へも側路される。以下
の説明から、ノイズ、とくに高周波ノイズの制御
が本発明の重要な部分であることがわかるであろ
う。CAT走査器１０の構造フレームを構成する
金属部へシヤーシーアース接続７３が行われる。
通信路の全ての段を、シヤーシーアース接続７３
を基準にした構成とすることにより、装置のノイ
ズは大幅に減少させられる。コンデンサ７４は、
高周波a.c.信号のために、トランス７０の１次巻
線をシヤーシーアース７３に置く。

トランス７０の２次巻線が、結合コンデンサ８
１と、抵抗８２，８３で構成されたバイアス回路
網とにより、前置駆動器段８０の入力端子へ結合
される。前置駆動器８０は縦続結合された標準的
なCMOS集積回路インバータで構成することが
好ましい。１つの入力インバータが３つの並列出
力インバータへ信号を供給する。それにより構成
された非反転前置駆動器が用いられて、正の移行
と負の移行における信号の対称性を保持する、す
なわち、移行の両方の極性に対して等しい遅延を
与える。前置駆動器８０を構成するために
74AC11240型の１個のCMOSオクタルインバー
タ／駆動器集積回路が利用される。

前置駆動器８０のための電源電圧８０は、電源
電圧入力ケーブル６６から電圧調整器８５を介し
て供給される。電源電圧入力ケーブル６６は、＋
Ｖおよび−Ｖと名づけられた12ボルトの調整され
た１つのd.c.入力電圧を線８６と８７にそれぞれ
有する。電圧−Ｖを有する線８７は、入駆動回路
４５中の増幅器段のための共通線として用いられ
る。調整器８５に対する入力は線８６における＋
Ｖから取出される。調整器８５は、標準的な論理
電圧５ボルトにおける前置駆動器８０の動作を許
すために主として用いられ、以後の段はより大き
いピーク＝ピーク出力信号電圧を達成するために
完全な電源電圧を用いる。また、電源電圧は通信
ドライバ４５，５５と受信器４８，５８の全てへ
電源電圧が直列に供給されるから、その電源電圧
はいくらかオーミツクな電圧降下を受け、スイツ
チングによる過渡現象によりひき起された大きな
スパイクも含むことがある。分離された調整器８
５がノイズのない安定な電圧を前置駆動器８０へ
供給して偽の状態変化を阻止する。電圧調整器８
５は、波目的のために入力バイパスコンデンサ
と出力バイパスコンデンサを含むことを理解され
ることを当業者は理解すべきである。

前置駆動器８０の出力は駆動器段９０の入力端
子へ供給される。駆動器９０は、駆動点において
見てスリツプリング３１ｂの正味のインピーダン
スに等しい負荷を駆動するために十分な性能を持
たなければならない。以上説明した伝送線の類推
から、駆動点における正味のインピーダンスは、
スリツプリングの周囲の２つの平行な信号路のい
ずれかのインピーダンスの半分であると見ること
ができる。この実施例におけるスリツプリング３
１ｃ〜３１ｅに対しては、正味のインピーダンス
は約20オーム（たとえば、第１ａ図に示されてい
るものの類推で、各分岐のインピーダンス、すな
わちZ₀、に対しては40オームの値に対応する）で
あると経駆的に決定されている。したがつて、駆
動器９０は実効インピーダンス20オームを駆動せ
ねばならない。高速動作および高い駆動性能に対
する要求は集積回路の態様では現在利用できない
から、駆動器９０は第３図に示すように個別部品
から構成することが好ましい。

第３図を参照して、駆動器９０は線８６と８７
における全電源電圧へ接続され、出力トランジス
タ１００と１０１により構成されたトーテムポー
ル型出力段を含む。入力トランジスタ１０２は前
置駆動器９０の出力を入力線８９から結合コンデ
ンサ１０３と、抵抗１０４〜１０６で構成された
バイアス回路網とを介して受ける。トランジスタ
１０２のターンオフ時間を短くするために、その
トランジスタのベースとエミツタの間に抵抗１０
７が接続される。トランジスタ１０７は出力トラ
ンジスタ１００と１０１の一方または他方を選択
的に「オン」状態にするように動作する。たとえ
ば低い論理入力により入力トランジスタ１０２が
オフ状態にされると、トランジスタ１００のベー
ス電流が、トランジスタ１０８と１０９により構
成されている回路網を介して供給され、トランジ
スタ１００はターンオンさせられる。たとえば高
い論理入力によりトランジスタ１０２がターンオ
ンさせられると、トランジスタ１００はターンオ
フさせられ、トランジスタ１０１へトランジスタ
１０２からベース電流が直接供給される。トラン
ジスタ１０１のベースに充電されていた電荷は抵
抗１１０を通じて放電させられる。

駆動器９０の重要な特性は、十分な駆動性能を
有することに加えて、駆動器９０の出力インピー
ダンスが、駆動点において見たスリツプリングの
正味インピーダンスに整合することである。駆動
点におけるインピーダンスが整合すると、上記の
インピーダンス整合終端に加えて、たとえば終端
部におけるインピーダンスがまちまちであるこ
と、または不完全なインピーダンス整合のため
に、または受信接続部における負荷からのエネル
ギー反射を一層減少することになる。

先に述べたように、駆動点から見たスリツプリ
ングの正味のインピーダンスは約20オームであ
る。したがつて、駆動器９０を見たインピーダン
スも約20オームでなければならない。出力抵抗１
１２は出力トランジスタ１００に組合わされ、出
力抵抗１１３と１１４は出力トランジスタ１０１
に組合わされる。出力抵抗１１２〜１１４の抵抗
値を適正に選択することにより希望の出力インピ
ーダンスを達成できる。とくに、抵抗１０８と１
１２の並列組合わせの抵抗値は20オームに等しく
なければならず（駆動器９０の出力は論理的に高
い）、抵抗１１３と１１４の直列組合わせと、抵
抗１０５，１０６，１０８〜１１０により構成さ
れた回路網との並列組合わせの合成抵抗値は同様
に20オームに等しくなければならない（駆動器９
０の出力は論理的に低い）。

再び第２図を参照して、線１２０における駆動
器９０の出力端子が、信号電圧伝送用スリツプリ
ング３１ｄに駆動点で接触しているブラシ１２５
ｄへコンデンサ１２１を介して結合される。アー
ス基準用スリツプリング３１ｃとスリツプリング
３１ｅは、信号電圧伝送用スリツプリング３１ｄ
の両側に、それと同軸状に設けられる。アース基
準用スリツプリング３１ｃはブラシ１２５ｃを介
して−Ｖへ結合され、スリツプリング３１ｅはブ
ラシ１２５ｅを介して＋Ｖへ結合される。＋Ｖと
−Ｖは低インピーダンス電源であるから、スリツ
プリング３１ｃと３１ｅは中心スリツプリング３
１ｄ上の信号に対して接地プレーンを構成し、そ
れにより希望の伝送線効果と、ノイズおよび漏話
に対するある程度の遮へいを行う。第２図に示さ
れている３つのスリツプリング３１ｃ〜３１ｅ
は、図示を簡単にするために軸線方向の分離を誇
張して示されている。好ましい態様においては、
各スリツプリング３１ｃ〜３１ｅの約4.8mm（約
３／１６インチ）、スリツプリング３１ｃ〜３１ｅの
間の絶縁体の厚さは約1.6mm（1/16インチ）であ
る。

更に第２図を参照して、入終端回路４６はブラ
シ１３５ｃ〜１３５ｅをそれぞれ介してスリツプ
リング３１ｃ〜３１ｅへ接続される。各ブラシ１
３５ｃ〜１３５ｅは、対応する駆動ブラシ１２５
ｃ〜１２５ｅからスリツプリング３１ｃ〜３１ｅ
を横切つて、直径方向に向き合う点に位置させら
れる。いいかえると、ほぼ同一直線状の駆動点の
ブラシ１２５ｃ〜１２５ｅとほぼ同一直線状の終
端点のブラシ１３５ｃ〜１３５ｅは、それぞれス
リツプリング３１ｃ〜３１ｅを中心として180度
隔てられる。ブラシ１３５ｃと１３５ｅはそれぞ
れスリツプリング３１ｃと３１ｅにおける＋Ｖと
−Ｖの電源電圧へ結合される。信号電圧伝送用ス
リツプリング３１ｄ上の入通信信号は、終端点の
ブラシ１３５ｄにより入終端回路４６に結合され
る。入終端回路においては、線１３６における＋
Ｖ電源電圧がコンデンサ１３８により線１３７上
の−Ｖ電源電圧へバイパスされ、両方の線１３７
と１３８が信号アース電位、すなわち、線１３７
上−Ｖ、に対して低いa.c.インピーダンスを呈す
るようにする。信号線１４１へ抵抗性終端部とな
る終端抵抗１４０が接続される。その終端抵抗１
４０の抵抗値はスリツプリング３１ｃ〜３１ｅに
おいて見た正味のインピーダンスに等しい。先に
述べたように、スリツプリングの正味インピーダ
ンス、したがつて終端抵抗の好ましい抵抗値は約
20オームである。

実際には、正味の寄生インダクタンスを減少さ
せるため、および終端抵抗１４０の場合には、電
力消費量を増加させるために、終端抵抗１４とバ
イパスコンデンサ１３８は多数の並列装置で構成
することが好ましい。

入駆動回路４５と入終端回路４６における−Ｖ
電源電圧は信号アース基準電位を構成し、ブラシ
１２５ｃと１３５ｃにおける高電圧コンデンサ／
抵抗回路網１４５をシヤーシーアース７３へバイ
パスされる。前記のように、シヤーシーアース７
３へバイパスすることは装置ノイズの制御のため
に重要である。とくに、駆動回路４５と終端回路
４６は直流に関して分離されているから、シヤー
シーアース７３へバイアスすることは装置が満足
に動作するためには重要であることが判明してい
る。また、全てのブラシと全てのスリツプリング
は直流に関して「浮動している」から、ブラシ／
スリツプリング系とd.c.基準としてのシヤーシー
アース７３の間に高抵抗路を設け、静電荷の充電
を阻止することが必要である。したがつて回路網
１４５はコンデンサと並列の抵抗素子を含む。

回路網１４５は非常に高電圧の降伏定格を有す
るように構成することも好ましい。高電圧定格の
理由は、好適な態様においては、スリツプリング
３１ｃ〜３１ｄは、下記のように出通信回路に対
する３個のスリツプリング３１ｆ〜３１ｈを含め
て、複数の他のスリツプリングと、ガントリー１
１に設けられている他の機器、とくにＸ線管１５
へ電力を供給するための１組の高電圧スリツプリ
ング（図示せず）との組立体の一部である。同じ
組立体における高電圧スリツプリングが互いに近
接しているから、たとえば高電圧電源とスリツプ
リング３１ｃ〜３１ｅの間、または関連するブラ
シ１２５ｃ〜１２５ｅと１３５ｃ〜１３５ｅの間
で短絡が起ることがある。もし短絡が起きたとす
ると、スリツプリング３１ｃ〜３１ｅのいずれか
に100ボルトのオーダーの電圧が印加されること
がある。電源電圧＋Ｖ（線８６）と−Ｖ（線８７）
は接地されず、たとえば「浮動している」から、
誤つて高電圧が印加されても、バイパス回路網１
４５と、結合トランス７０，１５７と、電源６５
の「浮動する」範囲とが適切な定格である限り
は、部品が損傷を受けることはない。

次に第４図を参照して、高電圧バイパス回路網
１４５の好ましい構造は、直列接続された２個の
コンデンサ１４６，１４７と、この直列コンデン
サに並列接続される、抵抗１４８ａ〜１４８ｈで
構成されたはしご形抵抗回路網とを含む。各コン
デンサ１４６と１４７の容量はは0.22〓Ｆ、定格
電圧は1000ボルトである。そうするとコンデンサ
１４６と１４７の直列回路の容量は0.11〓Ｆ、定
格電圧は2000ボルトである（ただし、電圧がコン
デンサ１４６と１４７の間に等しく分配されるな
らば）。抵抗１４８ａ〜１４８ｈで構成されるは
しご形抵抗回路網は抵抗１４８ｄと１４８ｅの間
にタツプを有し、このタツプは直列コンデンサ１
４６と１４７の共通接続点へ接続されて、コンデ
ンサ１４６と１４７の間における等しい電圧分割
を促進する。各抵抗１４８ａ〜１４８ｈの抵抗値
は220Kオームであるから、各コンデンサ１４６
と１４７は880Kオームにより分流され、回路網
１４５の端子間全抵抗値は1.76Mオームである。
コンデンサ１４６と１４７への等しい電圧分割を
促進するために、はしご形抵抗回路網は直流基準
を供給する前記高抵抗路を設けるとともに、コン
デンサ１４６と１４７のためのプリーダ路を構成
する。標準的な電圧定格の抵抗を使用できるよう
に、多数の個々の抵抗が好ましい。

第２図を再び照して、入受信回路４８がガント
リー１１に設けられ、スリツプリング３１ｃ〜３
１ｅとともに回転する。したがつて、入受信回路
はスリツプリング３１ｃ〜３１ｅの点１５０ｃ〜
１５０ｅおいてスリツプリング３１ｃ〜３１ｅへ
物理的に接続される。点１５０ｃ〜１５０ｅは一
直線上にある。信号線１５１がスリツプリング３
１ｄへ接続されるとともに、直列抵抗１５３を介
してバツフア１５２の入力端子へ結合されて、コ
ンデンサ１５４とバイアス抵抗１５５ａ，１５５
ｂを結合する。スリツプリング３１ｄの接続点１
５０ｄにおける反射を最少にするように、信号線
５１のインピーダンスをできるだけ高くすること
が重要である。橋絡インピーダンス、すなわち、
接続点１５０ｄにおいて見た信号線１５１のイン
ピーダンスを特性インピーダンスZ₀の少くとも10
倍にすることが好ましい。この実施例において
は、特性インピーダンスZ₀は40オームにほぼ等し
いから、接続点１５０ｄにおいて見た橋絡インピ
ーダンスは400オームより高くなければならない。
バア１５２の直流入力インピーダンスが非常に高
いとしても、そのバツフアはより低い交流インピ
ーダンスを呈させるいくらかの入力容量を有す
る。したがつて、接続点１５０ｄで見た信号線１
５１のインピーダンスを高くするために、直列抵
抗１５３が用いられる。この直列抵抗１５３の抵
抗値は200オームが満足できることが判明してい
る。

バツフア１５２の出力端子がコンデンサ１５６
を介して分離トランス１５７の１次巻線へ結合さ
れる。トランス１５７の２次巻線はコンデンサ１
５８を介して直列出力ケーブル４９へ結合され
る。この出力ケーブルは入直列データを制御部２
７へ結合する。トランス１５７の１つの脚がコン
デンサ１５９を介してシヤーシーアース７３へバ
イパスされる。このトランスの出力結合は、入駆
動回路４５について先に述べたように、ブラシ／
スリツプリング系の直流分離を行うとともに、交
流接地ループの形成を禁止する。

上記データ伝送機能に加えて、入受信回路４８
は直流動作電圧を出通信路へ供給する。電源電圧
−Ｖと＋Ｖは、スリツプリング３１ｃと３１ｅの
それぞれの接続１５０ｃと１５０ｅにおけるリー
ド１６０，１６１によつてそれぞれピツクアツプ
される。

電圧調整器８５が線１６１と１６０にそれぞれ
存在する電源電圧＋Ｖと−Ｖを接続する。電圧調
整器８５は、調整された電源電圧をバツフア１５
２と、それに組合わされているバイアス抵抗１５
５ａ，１５５ｂへ供給する。電源電圧＋Ｖと−Ｖ
はインダクタ１６３と１６４へも供給されてそれ
ぞれ＋V′と−V′になる。＋V′および−V′という記
号は、インダクタ１６３と１６４により行われる
交流減結合効果を示すために用いた。下記のよう
に、電源電圧＋V′と−V′はケーブル６７を介し
て入通信号へ供給される。

次に第５図を参照する。出通信路は本発明の第
２の実施例を示す。この実施例においては、出駆
動回路５５と出終端回路５７は回転ガントリー１
１に設けられて第２の同軸スリツプリングセツト
３１ｆ〜３１ｈへ物理的に接続される。出受信回
路５８は静止しており、ブラシ１６５ｆ〜１６５
ｈを介してスリツプリング３１ｆ〜３１ｈへ結合
される。この実施例においては、加えられた信号
を駆動点と180度異なる点へ終端させる原理が示
されており、前記第１の実施例におけるブラシに
よるものとは異つて、スリツプリング３１への物
理的接続により駆動点と終端点が設けられる。

出駆動回路５５と、出終端回路５７と、出受信
回路５８との各構成は、対応する入駆動回路４５
と、入終端回路４６と、入受信号回路４８との各
構成とそれぞれがほとんど同じであり、同じ部品
は同じ参照番号で示してある。入回路と出回路の
構成および機能は特似しているから、以下の説明
では異なる点だけ説明する。

出駆動回路５５は動作電圧＋V′と−V′を入受
信回路４８からケーブル６７を介して受ける。

動作電圧＋V′と−V′のための線１７０，１７
１は点１７２ｆと１７２ｈにおいいてスリツプリ
ング３１ｆ，３１ｈへ接続される。出通信信号は
制御部２７から入力ケーブル５６を介して受けら
れる。出駆動回路５５からの直列出力信号は線１
７３を介して信号電圧伝送用スリツプリング３１
ｇへその駆動点で電気的接続１７２ｇにより加え
られる。全ての接続点１７２ｆ〜１７２ｈはほぼ
同一直線上にある。

出終端回路５７へ接続される線１７６は信号電
圧伝送用スリツプリング３１ｇへその終端点の電
気的接続１８０ｇにより接続される。同様の線１
７５，１７７はスリツプリング３１ｆ，３１ｈへ
終端点で通常の物理的な電気的接続１８０ｆ，１
８０ｈにより接続される。電気的接続１８０ｆ〜
１８０ｈの点は、本発明の上記原理に従つて、出
駆動回路５５のための接続１７２ｆ〜１７２ｈと
180度異なる位置である。

静止した出受信回路５８は、ブラシ１６５ｆ〜
１６５ｈをそれぞれ介してスリツプリング３１ｆ
〜３１ｈへ結合されることにより、信号電圧伝送
用スリツプリング３１ｇ上の通信信号と、アース
基準用スリツプリング３１ｆの電源電圧−V′と、
スリツプリング３１ｈ上の電源電圧＋V′を受け
る。通信信号は前記のようにして検出され、ケー
ブル５９を介して静止電子装置３０へ結合され
る。電源路は出受信回路５８をこえて延びること
はなく、それにより、発振をひき起したり、ノイ
ズを結合したりすることがあるアースループの形
成を避ける。

回路の配列についての最後の注として、高周波
が含まれているために、全ての能動回路をスリツ
プリングへの接触点にできるだけ接近させること
が好ましい。とくに、好適な態様においては、入
スリツプリング３１ｃ〜３１ｅと、出スリツプリ
ング３１ｆ〜３１ｈは互いに接近して設けられ
る。入駆動回路４５と出受信回路５８は、ブラシ
１２５ｃ〜１２５ｅと１６５ｆ〜１６５ｈを含む
ブラシ組立体に対して正しく物理的に配置され
る。同様に、入受信回路４８と、出駆動回路５５
と、出終端回路５７とはそれぞれのスリツプリン
グへの接続点へ非常に接近して配置される。

以上説明した本発明の実施例は、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変更できることは当業者
には明らかであろう。たとえば、スリツプリング
をガントリー１１とともに回転するものとして説
明したが、スリツプリングを静止させ、ブラシを
ガントリーに設けることも等しく可能である。後
者の場合には、ブラシはスリツプリングの内周面
に接触できる。いいかえると、静止機構と回転機
構は、相対的に回転運動するようにされた単なる
台と互換的に考えられる。

また、上記実施例におけるスリツプリングへの
物理的接続をブラシで置き換えて、たとえば、ス
リツプリングへの全ての接触をブラシで行うよう
にすることも、本発明により行われる。そのよう
にすると、スリツプリングはどの台へも固定する
必要はなく、その代りに「自在に回転させる」こ
とができる。

最後に、スリツプリングの実際の直径を上記実
施例で示した約1.2m（約４フイート）から大幅に
変えることができる。CAT走査器は工業的な応
用においても知られており、たとえば部品の探傷
に用いられる。そのような工業用CAT走査器は
患者の身体をそつくり入れることは求められない
から、医療用CAT走査器よりもはるかに小型に
できる。したがつて、はるかに小さいスリツプリ
ングを使用できる。その場合には、高いデータレ
ートにおいて本発明の原理がいぜんとして求めら
れることを認めるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速通信装置を用いる計算機
体軸断層撮影（CAT）走査器のブロツク図であ
り、第１ａ図は第１図の通信装置に用いられるス
リツプリングの等価伝送線を示す略図、第２図は
第１図の高速通信装置の一部を構成する入通信回
路の略図、第３図は第２図の入通信回路と第５図
の出通信回路の一部を構成する駆動回路の詳細
図、第４図は第２図の入通信回路と第５図の出通
信回路の一部を構成する高圧バイパス回路網の詳
細図、第５図は第１図の高速通信回路の一部を構
成する出通信回路の略図である。１４……台、２５…回転電子装置、３０……静
止電子装置、３１…スリツプリング、４６……入
終端回路、４５……入駆動回路、４８……入受信
回路、５５……出駆動回路、５７……出終端回
路、５８……出受信回路、７０……トランス。

Claims

【特許請求の範囲】１静止した台の上に設けられている静止電子装
置３０と、その静止した台に対して回転軸を中心
とした回転運動を行える回転台１１の上に設けら
れている可動電子装置２５との間で、高速通信を
行う通信装置であつて：回転台１１に前記回転軸と同軸に設けられた、
信号電圧伝送用スリツプリング３１ｄを備え；静止電子装置３０に接続され、静止した台に設
けられた駆動回路４５にして、静止電子装置３０
から通信すべきデータで符号化され、信号アース
基準電位を基準とする電気信号電圧を、信号電圧
伝送用スリツプリング３１ｄへ送る駆動回路４５
を備え、この駆動回路４５は、静止した台の基準
フレーム内で信号電圧伝送用スリツプリング３１
ｄに対してその駆動点４０において摺動自在に電
気的接触をするブラシ１２５ｄにより、信号電圧
伝送用スリツプリング３１ｄに摺動自在に接続さ
れており；静止した台に設けられていて信号電圧伝送用ス
リツプリング３１ｄ上の電気信号電圧を終端する
終端回路４６を備え、この終端回路４６は、静止
した台の基準フレーム内で信号電圧伝送用スリツ
プリング３１ｄに対してその終端点４４において
摺動自在に電気的接触をするブラシ１３５ｄによ
り、信号電圧伝送用スリツプリング３１ｄに摺動
自在に接続されており、前記駆動点４０と前記終
端点４４とは信号電圧伝送用スリツプリング３１
ｄに関してそのほぼ直径上で向き合う位置にあ
り、前記終端回路４６は、前記終端点に位置する
ブラシ１３５ｄと信号アース基準電位との間に接
続された抵抗性終端部１４０を含んでおり；回転台１１に設けられ、信号電圧伝送用スリツ
プリング３１ｄ上の電気信号電圧を受けて可動電
子装置２５へ送る受信回路４８にして、信号電圧
伝送用スリツプリング３１ｄに電気的接続１５０
ｄをされている受信回路４８を備えていることを特徴とする通信装置。２特許請求の範囲第１項記載の通信装置におい
て；回転台１１に、信号電圧伝送用スリツプリング
３１ｄと同軸に且つそれに近接して、アース基準
用スリツプリング３１ｃが設けられ；アース基準用スリツプリング３１ｃに信号アー
ス基準電位を印加するために、駆動回路４５は、
静止した台の基準フレーム内でアース基準用スリ
ツプリング３１ｃに対して、前記駆動点とほぼ同
一直線上の点において、摺動自在に電気的接触を
するブラシ１２５ｃにより、アース基準用スリツ
プリング３１ｃに摺動自在に接続されており；終端回路４６は、静止した台の基準フレーム内
で、アース基準用スリツプリング３１ｃに対し
て、前記終端点とほぼ同一直線上の点において、
摺動自在に電気的接触をするブラシ１３５ｃによ
り、アース基準用スリツプリング３１ｃに摺動自
在に接続されており、前記駆動点とほぼ同一直線
上の前記点および前記終端点とほぼ同一直線上の
前記点はアース基準用スリツプリング３１ｃに関
してそのほぼ直径上で向き合う位置にあり、抵抗
性終端部に使用する信号アース基準電位は、前記
終端点とほぼ同一直線上の前記点に位置するブラ
シ１３５ｃから得られることを特徴とする通信装置。３静止した台の上に設けられている静止電子装
置３０と、その静止した台に対して回転軸を中心
とした回転運動を行える回転台１１の上に設けら
れている可動電子装置２５との間で、高速通信を
行う通信装置であつて：回転台１１に前記回転軸と同軸に設けられた、
信号電圧伝送用スリツプリング３１ｇを備え；可動電子装置２５に接続され、回転台１１に設
けられた駆動回路５５にして、可動電子装置２５
から通信すべきデータで符号化され、信号アース
基準電位を基準とする電気信号電圧を、信号電圧
伝送用スリツプリング３１ｇへ送る駆動回路５５
を備え、この駆動回路５５は、回転台１１の基準
フレーム内で信号電圧伝送用スリツプリング３１
ｇに対してその駆動点において電気的接続１７２
ｇをされており；回転台１１に設けられていて信号電圧伝送用ス
リツプリング３１ｇ上の電気信号電圧を終端する
終端回路５７を備え、この終端回路５７は、回転
台１１の基準フレーム内で信号電圧伝送用スリツ
プリング３１ｇに対してその終端点において電気
的接続１８０ｇをされており、前記駆動点と前記
終端点とは信号電圧伝送用スリツプリング３１ｇ
においてそのほぼ直径上で向き合う位置にあり、
前記終端回路５７は、前記終端点での電気的接続
１８０ｇと信号アース基準電位との間に接続され
た抵抗性終端部１４０を含んでおり；静止した台に設けられ、信号電圧伝送用スリツ
プリング３１ｇ上の電気信号電圧を受けて静止電
子装置３０へ送る受信回路５８にして、信号電圧
伝送用スリツプリング３１ｇに摺動自在に電気的
接触をするブラシ１６５ｇにより、信号電圧伝送
用スリツプリング３１ｇに摺動自在に接続されて
いる受信回路５８を備えていることを特徴とする通信装置。４特許請求の範囲第３項記載の通信装置におい
て；回転台１１に、信号電圧伝送用スリツプリング
３１ｇと同軸に且つそれに近接して、アース基準
用スリツプリング３１ｆが設けられ；アース基準用スリツプリング３１ｆに信号アー
ス基準電位を印加するために、駆動回路５５は、
回転台１１の基準フレーム内でアース基準用スリ
ツプリング３１ｆに前記駆動点とほぼ同一直線上
の前記点において電気的接続１７２ｆをされてお
り；終端回路５７は、回転台１１の基準フレーム内
でアース基準用スリツプリング３１ｆに前記終端
点とほぼ同一直線上の前記点において電気的接続
１８０ｆをされており、前記駆動点とほぼ同一直
線上の前記点および前記終端点とほぼ同一直線上
の前記点はアース基準用スリツプリング３１ｆに
おいてそのほぼ直径上で向き合う位置にあり、抵
抗性終端部に使用する信号アース基準電位は、前
記終端点とほぼ同一直線上の点における電気的接
続１８０ｆから得られることを特徴とする通信装置。