JP2014529289A - 稼動部に送電する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、固定式送電部から稼動式受電部に送電するシステムと技術に関する。２つ以上の変調された特性（振幅や周波数）をもつ変調された電気信号の受電部の高電圧要素と低電圧要素に同時に送電する。補助要素は一番目に変調された特性（例；振幅）を利用して低電圧要素にかかる電圧を調節し、フィルタは二番目に変調された特性（例；周波数）を利用して高電圧要素にかかる電圧を調節する。このようなシステムは映像撮影装置の送電システムに特に適用されるが、これに限定されるものではない。【選択図】図３

Description

本発明は、動いたり回転したりする部位に電力を伝達（送電）することに関する。

（例えば、１次巻線と２次巻線を備えた）一つの回転変圧器のみを使用したり、または固定部と回転部（例；固定部に対して動く部位）の間で送電をする他の送電要素を使用したりしてそれぞれ異なる電圧を同時に利用することによって２つ以上の要素間に送電が成立する。このような送電システムや技術は、特に医療や保安や産業分野で使用されるＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナに多く適用されるが、互いに異なる電圧要件をもつ稼動部の２つ以上の要素に同時に電力を供給する他のシステムにも適用が可能である。

稼動部に電子要素を備えたシステムでは、電力結合装置を利用して稼動部に電力を供給しなければならない。例えば、ＣＴスキャナの場合、電力結合装置を利用することにより、固定部からＣＴスキャナの回転支持台のＸ線ソースとは異なる電子装置に電力を供給する。このような電力結合装置は、Ａｄｒｉａｎ ＤｅｌｆｏｒｇｅのＰＣＴ公開ＷＯ２００８／０７９８７０に紹介された。

ＣＴスキャナの回転支持台には、Ｘ選管、アノードドライブ、チューブ熱交換器、脊椎ヒーター、コントローラなどを含んだ多数の電子要素が配置されているが、これに限定されるものではない。これらの電子要素のうちの一部、例えばＸ選管は１００ｋＷ以上の電力を必要とするが、他の電子要素はＸ選管と同時に動作しながらも遥かに低い電力（例；５ｋＷ以下）を必要とする。通常は２セットのパワー電子要素を利用して必要な電力を回転支持台に供給する。（一番目のインバータと巻線を含んだ）一番目セットのパワー電子要素はＸ線ソースのような高電圧要素に電力を供給し、（二番目のインバータと巻線を含んだ）二番目セットのパワー電子要素は低い電圧を要する他の要素に電力を供給する。

稼動部に多様な値の電力を供給しなければならないＣＴシステムや他のシステムの電子要素に送電するこのような技術は、有用ではあっても短所が多い。例えば、パワー電子要素セットそれぞれが稼動部に５０パウンド以上の重量を負荷しながら多くの空間を占める。ＣＴスキャナの回転支持台の所望するｒｐｍが増加するほど、回転支持台の軽量化に関する要求は次第に高まる。また、ＣＴスキャナの撮影容量を高める他の電子要素を配置する空間が必要となるほど、回転支持台でパワー電子要素が占める空間はさらに減らさなければならない。

本発明はこのような問題点を解決するためのものである。

本発明によれば、受電部に電力を送電する送電部に対して動くように構成された受電部に配置された高電圧要素と低電圧要素に同時に送電する方法が提供される。この方法は、変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素に一番目の電圧を伝達する段階と、変調信号の変調された周波数に基づいて高電圧要素に二番目の電圧を同時に伝達する段階とを含み、一番目の電圧と二番目の電圧は互いに異なる。

本発明は送電システムも提供する。このシステムは、１次巻線と２次巻線を備えた回転変圧器を含み、この回転変圧器が高電圧要素と低電圧要素に同時に送電する。本発明は他の送電システムも提供する。この送電システムは、送電部に配置され、信号の周波数と振幅を変調してオリジナル変調信号を生成するインバータと、オリジナル変調信号の変調された周波数および振幅と一致する周波数と振幅特性をもつ変調信号をオリジナル変調信号から誘導する送電要素と、送電要素を低電圧要素に電気的に連結する第１回路に結合され、変調信号の振幅特性に基づいて低電圧要素にかかる電圧を調節する補助整流器と、送電要素を高電圧要素に電気的に連結する第２回路に結合され、変調信号の周波数特性に基づいて高電圧要素にかかる電圧を調節するフィルタとを含む。高電圧要素にかかる電圧は、低電圧要素にかかる電圧とは異なる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。

本発明の送電システムを示したブロック図である。 送電システムの送電部を示したブロック図である。 他の送電部を示したブロック図である。 送電部に対して動く受電部に配置された高電圧要素と低電圧要素に同時に送電する方法を示したフローチャートである。

以下の説明は例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないことを理解しなければならない。

本発明は、送電部と受電部の間に送電（電力供給）するパワーリンク、パワーカップリング装置などに関する。通常は送電部と受電部のうちの一つが動くが、両方すべてが動くこともある。ＣＴスキャナの場合、送電部は受電部を支持する固定式であり、受電部は送電部に対して回転する。

具体的に、一つの送電要素によって受電２部の高電圧要素と低電圧要素に対して同時に送電がなされる。撮影装置の場合、回転変圧器によって１０ｋＷ以上を要するＸ線ソースと５ｋＷ以下を要する（コントローラ、脊椎ヒーター、チューブ熱交換器、アノードドライブなどの）補助要素に同時に送電がなされる。

高電圧要素と低電圧要素に供給される電力は、信号の２つ以上の特性を変調して調節される。例えば、信号の振幅と周波数を変調し、一番目の特性（例；振幅）は低電圧要素に供給される電力を調節し、二番目の特性（例；周波数）は高電圧要素に供給される電力を調節する。その反対も可能である。

低電圧とは高電圧に対する相対的な意味であって、特定の電圧範囲を限定するものではない。例えば、低電圧要素と高電圧要素の二つ共が６００Ｖ以下の低い電圧を利用することがあり、このときに高電圧要素は低電圧要素よりも高い電圧を利用する。これとは反対に、両方の要素が６００Ｖ以上の高い電圧を利用することもあり、このときにも低電圧要素は高電圧要素よりも低い電圧を利用する。一方、低電圧要素は６００Ｖ以下の低い電圧を使用し、高電圧要素は６００Ｖ以上の高い電圧を使用するものと見なすこともある。

本発明における送電は、２種類以上の値の電力を、電力を受ける部位の要素で使用する場合の２つ以上の部位の間で電力を伝達するすべての場合に使用することができる。

図１は、物体１０２を検査する検査装置１０８の送電部（１１０；固定支持構造）と受電部（１０４；回転支持台）の間で送電がなされる実施例１００のブロック図である。ＣＴ装置を例示して説明するが、他の映像撮影方式にも本発明が適用されるものと見なさなければならない。また、本実施形態の構造も一例に過ぎず、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図１のデータ取得器１２２は検査装置１０８の受電部１０４の一部分であるが、ディテクタアレイ１０６の一部分であることもある。

検査する物体１０２を検査区域１１４内に置かれた寝床やコンベアベルトのような支持台１１２におき、モータ、駆動軸、チェーン、ローラトラックなどのロテータ１１６によって物体１０２の周りに受電部１０４を回転させたり支持したりする。検査を受ける間、例えばＸ−線１２０を放出する間、後述で詳しく説明する回転変圧器や他の要素によって受電部１０４をなす各種要素に合うように送電がなされる。例えば、受電部１０４のＸ線ソース１１８には（遥かに低い電圧を受ける）他の要素に比べて遥かに高い電圧が供給される。

受電部１０４は、検査区域１１４の一部、具体的にはＸ線ソース１１８とディテクタアレイ１０６を囲み、ディテクタアレイはＸ線ソース１１８の正反対側に位置した多数の画素（ディテクタともいう）からなる。受電部１０４は、制御装置、脊椎加熱器、チューブ熱交換器、アノードドライバなどの他の要素もあるが、これに限定されるものではない。一般的に、Ｘ線ソース１１８は、（最大６００Ｖ程度で動作する）受電部の他の要素（例；ディテクタアレイ）よりもさらに高い電圧を必要とする。

検査装置１０８は通常、２種類の動作モードで動作する。準備モードとも呼ばれる第１動作モードの間、検査を準備する補助要素に回転変圧器などによる送電がなされる。補助要素が検査する準備ができれば（例；アノードドライブがＸ線ソースのアノードを回転させて熱交換器が作動）、検査装置はシュートモード（ｓｈｏｏｔ ｍｏｄｅ）とも呼ばれる第２動作モードに変わり、Ｘ線が放出されて物体１０２を検査する。シュートモードの間には、回転変圧器などによって補助要素とＸ線ソースの両方に対する送電がなされる。したがって、補助要素には低電圧電力が、Ｘ線ソース１１８には高電圧電力が同時に供給され、これについては後述して説明する。

物体１０２を検査する間、Ｘ線ソース１１８は、焦点から検査区域１１４に向かって扇形や円錐状にＸ線を放出する。このようなＸ線１２０は、連続的に放出されたり、断続的なパルス形態で放出されたりする。

Ｘ線１２０は、物体１０２を透過しながら物体１０２の特徴ごとに異なるように減衰するため、ディテクタアレイ１０６が感知した光子数の変動や減衰率に基づいて映像が生成される。例えば、骨や金属のような密集部では肌や衣服のような部位よりもＸ線１２０が大きく減衰し、ディテクタアレイ１０６にぶつかる光子数も減る。

ディテクタアレイ１０６には、例えば、Ｘ線ソース１１８の焦点を中心として一定の曲律をもつ円形や円筒状や球形で画素が一列または多列で配列したり、線形に配列したりする。ディテクタアレイ１０６は、感知されたＸ線１２０を（フォトディテクタや他の間接変換物質を利用して）間接的または（非晶質セレニウムや他の直接変換物質を利用して）直接的にアナログ信号に変換し、この信号はデータ取得器１２２に送られ、データ取得器はこのようなアナログ信号を周期的にサンプリングした後、測定間隔の間に検査中の物体１０２の一部分の特性（密度、ｚ−効果など）を示すデジタル出力信号を生成する。

ディテクタアレイ１０６の画素それぞれで出力されたアナログ信号に基づいてデータ取得器１２２で生じたデジタル出力信号の収集を「プロジェクション」や「ビュー」と呼ぶ。また、投影が起こる間の受電部１０４の角度配向やＸ線ソース１１８とディテクタアレイ１０６の角度配向を「プロジェクション角度」と呼ぶ。

受電部１０４が検査中の物体１０２の周りを回転するとき、データ取得器１２２は、多数の投影角度ごとにそれぞれプロジェクションを起こす。「測定されたプロジェクションデータ」は、データ取得器１２２で生じたこのような多数のプロジェクションを引用するのに利用され、ディテクタアレイが感知したり測定したりした放射線量を表示する。

データ取得器１２２から出力された測定されたプロジェクションデータを受ける映像再構成器１２４は、分析／反復アルゴリズムや技法（例；２Ｄフィルタード−バックプロジェクション、反復再構成法など）を利用して映像データを生成する。すなわち、映像再構成器１２４は、測定されたプロジェクションデータを映像空間のボリュームデータに変換する。このようにプロジェクション空間から映像空間にデータが変換され、このドメインは映像を閲覧する使用者１３０が理解し易い。

映像再構成器１２４からワークステーションやコンピュータのような端末機１２６が映像を受け、モニタ１２８を利用して警備員や医師のような使用者１３０に見せる。ＣＴ装置でディスプレイされた映像は、通常は多様なプロジェクション角度で受電部１０４が回転する間、（ボリュームデータから取った）物体の２次元「スライス」の特性（例；密度やｚ−効果）を示す。このように使用者１３０は、映像を見て物体１０２内部の関心領域を確認することができる。使用者が端末機に直接入力して検査装置１０８を作動することもできる。

端末機１２６と連結するコントローラ１３２は、端末機１２６から使用者入力を受け、実行する動作を示す検査装置１０８に対する命令語を生成する。

図２は、送電部２０２と受電部２０４の間の送電をする送電システムの一例２００を示すブロック図である。一般的に、送電部と受電部の少なくとも一側は動くように構成され、ここでは受電部０２４が固定式送電部２０２に対して回転する。例えば、ＣＴの場合、受電部０２４は送電部２０２に対して回転する回転支持台をもち、回転支持台にＸ線ソースとディテクタアレイがあり、送電部は回転支持台の支持部の役割をする。

本実施形態の送電システムは、時には（例えば、単一回転変圧器のような）送電要素２０８を利用して低電圧要素２１６と高電圧要素２２２に同時に送電するように構成される。

インバータ、高周波インバータ、高周波共振インバータのような変調器２０６は、発電機で生じた電気的入力信号を受け、（好ましくは互いに直交する）２種類以上の入力信号の特性を変調してオリジナル変調信号を生成する。例えば、変調器２０６は、周波数／振幅変調技術を利用して入力信号の振幅と周波数を変調する。

変調器２０６は、時には、入力信号の２種類以上の特性を変調してオリジナル変調信号を生成する一方、このような特性の一部や全てを変調しないこともある。例えば、変調器２０６が、時には周波数と振幅のうちの一つのみを変調したり全く変調せずにも、他の時間には周波数と振幅すべてを変調することがある。例えば、変調器２０６が、低電圧要素２１６が電力を引き上げるときには振幅を変調し、Ｘ線ソースのような高電圧要素２２２が電力を引き上げるときには周波数を変調することがある。したがって、高電圧要素２２２が電力を引き上げない間（例；図１の検査装置１０８が準備モードにある間）には振幅だけを変調し、高電圧要素２２２と低電圧要素２１６がすべて電力を引き上げる間（例；図１の検査装置がシュートモードにある間）には変調器が入力信号の周波数と振幅を同時に変調するようになる。その他の時間には、変調器２０６が入力信号の振幅と周波数をすべて変調しないように構成することができる。入力信号のどの特性が変調されるかに関係なく、変調器２０６で出力された信号を以下ではオリジナル変調信号とする。

送電要素２０８によって送電部２０２と受電部２０４の間に送電が起こる。言い換えれば、送電要素２０８は、オリジナル変調信号を送電部２０２から受電部２０４に送る。説明の便宜上、信号が送電部２０２にあるときを「オリジナル変調信号」とし、受電部２０４にあるときを「変調信号」とする。

図に示された実施形態では、送電要素２０８が送電部に配置された１次巻線２１０と受電部に配置された２次巻線２１２を備えた回転変圧器を含む。回転変圧器は、１次巻線を通過するオリジナル変調信号に基づいて変調信号を生成して電流を誘導する。すなわち、オリジナル変調信号は、１次巻線２１０を通過し、２次巻線２１２に変調信号を誘導する。

２次巻線２１２がオリジナル変調信号の電圧に比べて変調信号の電圧を高めたり低めたりし、例えば、オリジナル変調信号の特性に対して変調信号の他の特性を変えることはできるが、本実施形態の２次巻線２１２は、オリジナル変調信号とほぼ一致する変調信号を生成するだけである。したがって、２次巻線２１２で出力された変調信号の振幅、周波数、および／または他の特性は、オリジナル変調信号とほぼ一致する。

一方、送電要素２０８がスリップリングであり、オリジナル変調信号はブラシ−リングアセンブリを利用して受電部２０４に送電されることもできる。したがって、オリジナル変調信号がスリップリングを利用して受電部２０４に送電され、これはオリジナル変調信号に基づいて受電部２０４で変調信号が生成されることと対比する。オリジナル変調信号がスリップリングを利用して送電されることはできるが、受電部ではオリジナル変調信号が変調信号として見なされる。

いずれにせよ、変調信号は受電部２０４の回路に送られる。一番目の回路は送電要素２０８から低電圧要素２１６に送電するためのものであって、補助要素２１４と低電圧要素２１６を含む。二番目の回路は送電要素から高電圧要素２２２に送電するものであって、スイッチ２１８、フィルタ２２０、および高電圧要素２２２を含む。

補助要素２１４は、変調信号の第１変調特性に基づいて低電圧要素２１６にかかる電圧を調節する。例えば、補助要素２１４は、変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素２１６にかかる電圧を調節する。したがって、変調信号の変調された振幅を利用することにより、補助要素２１４は低電圧要素２１６にかかる出力電圧、すなわち回転変圧器の場合は２次巻線２１２の電圧を調節する。一般的にこのような技術は、変調信号の第２変調特性（例；変調された周波数）とは関係なく電圧を調節する。したがって、変調器２０６が振幅と周波数を変調するが、変調された周波数は低電圧要素２１６にかかる電圧には殆ど影響を与えない。

低電圧要素２１６が直接電流信号を受けるようにし、これによって補助要素２１４は、（送電要素で生じた変調信号がＡＣ信号である場合に）ＡＣ信号をＤＣ信号に変換するように構成することもできる。例えば、補助要素２１４がＡＣ−ＤＣ変換を行う整流器を含むことができる。

低電圧要素２１６が補助要素２１４で出力された（必要な特性をもつ）信号を受けて電力を抽出することもできる。ＣＴの場合、低電圧要素２１６が電子装置、脊椎ヒーター、チューブ熱交換器、アノードドライバ、ディテクタアレイなどを制御したりもする。

送電要素２０８から高電圧要素２２２に送電する第２回路は、スイッチ２１８、フィルタ２２０、および高電圧要素２２２を含む。

スイッチ２１８は、送電要素２０８と高電圧要素２２２の間の連結を遮断する。すなわち、高電圧要素２２２に電力が供給されないときには電流を遮断する。ＣＴの場合、スイッチ２１８は、Ｘ線ソースのような高電圧要素２２２からのＸ線放出を制御する。スイッチ２１８が開いて図１の検査装置が準備モードにあるときは、高電圧要素２２２に電力が供給されずにＸ線放出もない。スイッチ２１８が閉まって検査装置がシュートモードにあれば、高電圧要素に電力が供給されてＸ線が放出される。

受電部２０４内の制御装置（図示せず）や他の制御機を利用してスイッチ２１８を制御することができる。例えば、送電部２０２からスイッチ２１８を制御する受電部２０４の制御回路に命令語が無線で送られることができる。

フィルタ２２０は、変調器２０６で変調された第２特性に基づいて高電圧要素２２２に供給される電圧を調節する。すなわち、低電圧要素２１６にかかる電圧を調節するのに使用される特性とは異なる変調特性に基づいて高電圧要素２２２にかかる電圧を調節する。

一例として、変調器２０６が信号の周波数を変調する反面、フィルタ２２０は、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタのような周波数選択回路を含み、変調信号の一部分から特定の周波数範囲に属さない他の部分（例えば、特定の周波数帯域に属さない）をフィルタリングことができる。例えば、フィルタ２２０が特定の範囲外の周波数をフィルタリングするようにインダクタとキャパシタで構成されることができるが、他の周波数選択回路も考慮することができる。このようにしてフィルタ２２０の出力電圧が入力電圧よりも大きくなることができ、この場合、高電圧要素２２２にかかる電圧は低電圧要素２１６にかかる電圧よりも大きいだろう。

高電圧要素２２２がフィルタ２２０の出力信号を受けて電力を抽出することもできる。ＣＴの場合、高電圧要素２２２がＸ線ソース１１８のアノードをもつことができる。

図２の実施形態は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、高電圧要素２２２がＤＣ信号だけを受けなければならないこともある。この場合、フィルタ２２０や送電要素２０８がＡＣ信号を出力すれば、フィルタの出力信号を停留し、高電圧ＤＣ信号として生成するための整流器を第２回路に含ませることができる（図３参照）。

図３は、送電部３０２と受電部３０４の間で送電をするさらに一つの例を示したブロック図である。一般的に、送電部と受電部のうちの少なくとも一つは動くように構成され、ここでは受電部３０４が固定式送電部３０２に対して回転する。ＣＴの場合、受電部３０４の（Ｘ線ソースとディテクタアレイを備えた）回転支持台が送電部３０２に対して回転し、送電部は回転支持台の支持部の役割をする。

この実施例３００の送電システムは、時には、送電要素３１０を利用して低電圧要素３１８と高電圧要素３２８に同時に送電する。

入力信号を停留する整流器３０６は、ＡＣ入力信号をＤＣ信号に変換する。整流器３０６が信号品質を改善したり信号調節のために入力信号の他の特性を変更することもでき、例えば、入力信号の位相を調節したり修正したりする。

整流器の出力信号を受ける変調器３０８はこの信号を変換し（例えば、ＤＣからＡＣに変換）、変換された信号の少なくとも２種類特性（なるべく互いに直交する特性）を変調してオリジナル変調信号を生成する。例えば、変調器が周波数／振幅変調技術を利用して受信された信号の振幅と周波数を変調する。

変調器３０８が高周波インバータ、高周波共振インバータ、高周波直列共振インバータのように、受信されたＤＣ信号を整流器３０６で受けたオリジナルＡＣ信号よりも大きい周波数範囲をもつＡＣ信号に変換するインバータをもつこともできる。このような変調器は、整流器３０６に入力された信号の周波数に対して１０００程度の増配率で周波数範囲を高めることができ、例えば５０〜６０Ｈｚを５０〜６０ｋＨｚに変える。

周波数を高めれば、回転変圧器を利用して電力を送電する難易度を改善することができる。すなわち、周波数が高いほど関連磁気要素の大きさは減り、これによって回転変圧器の大きさや重量も減る。しかし、場合によっては、回転変圧器の大きさや重量が重要ではなく（例えば、送電部と受電部の間の送電に回転変圧器ではないスリップリングが使用される）、このために変調器３０８が信号の周波数を高めなかったり（高周波が不必要なので）、さらに低い増配率で周波数範囲を高めたりする。

このように変調器３０８は、受信された信号の少なくとも２つの特性を変調してオリジナル変調信号を生成する。時には、２種類以上の特性を同時に変調する反面、その他には一つ特性のみを変調したり全く変調しなかったりもする。例えば、変調された特性が周波数と振幅である反面、変調器３０８が、時には周波数と振幅のうちの一つのみを変調したり全く変調をせず、他のときには周波数と振幅を同時に変調することがある。一例として、変調器が、低電圧要素３１８が電力を引き上げるときは振幅を変調し、高電圧要素３２８が電力を引き上げるときは周波数を変調することができる。したがって、高電圧要素３２８が電力を引き上げない間である、検査装置１０８が準備モードにあるときは振幅のみを変調し、高電圧要素３２８と低電圧要素３１８の両方が電力を引き上げるシュートモードにある間には、変調器が受信された信号の振幅と周波数を同時に変調することができる。他のときには、変調器３０８が振幅と周波数をすべて変調しない。受信された信号のどの特性を変調しても、変調器の出力信号を以下ではオリジナル変調信号とする。

送電部３０２と受電部３０４の間の送電をする送電要素３１０は、送電部３０２から受電部３０４にオリジナル変調信号やその特性を送信する。

送電要素３１０が１次巻線３１２と２次巻線３１４をもつ回転変圧器を含むことができる。回転変圧器は、１次巻線３１２を通過するオリジナル変調信号に基づいて２次巻線３１４に変調信号を生成する。すなわち、オリジナル変調信号が１次巻線３１２を通過しながら２次巻線３１４に変調信号を誘導する。

２次巻線３１４がオリジナル変調信号の電圧に対して変調信号の電圧を高めたり低めたりするのが通常であるが、２次巻線３１４がオリジナル変調信号とほぼ一致する変調信号を生成することもできる。したがって、２次巻線から出力された変調信号の振幅や周波数や他の特性が、オリジナル変調信号の振幅や周波数や他の特性とほぼ一致する。

送電要素３１０がスリップリングをもつ場合、オリジナル変調信号はスリップリングを利用して受電部３０４に送られる。説明の便宜上、変調信号は受電部３０４に生じる新たな信号であり、オリジナル変調信号は受電部３０４に送られたものとする。

いずれにしても、変調信号は、受電部３０４の２つ以上の回路に送られる。第１回路は送電要素３１０から低電圧要素３１８に電力を伝達するものであって、補助整流器３１６と低電圧要素３１８を含む。第２回路は送電要素３１０から高電圧要素３２８に電力を伝達するものであって、スイッチ３２０、フィルタ３２４、高電圧整流器３２６、および高電圧要素３２８を含む。

補助整流器３１６は、変調信号を停留し（例えば、オリジナル変調信号がＡＣ信号である場合はＡＣ信号を停留）、変調信号の第１変調特性に基づいて低電圧要素３１８にかかる電圧を調節する。一例として、補助整流器が変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素にかかる電圧を調節することができる。したがって、変調信号の変調された振幅を利用することにより、補助整流器３１６は低電圧要素３１８にかかる出力電圧を調節する。このような技術を利用することにより、変調信号の他の特性とは殆ど関係なく低電圧要素３１８にかかる電圧を調節する。例えば、変調された信号が変調された振幅と周波数をもつ場合、補助整流器は周波数変調とは関係なく低電圧要素にかかる出力電圧を調節する。したがって、変調された周波数は、低電圧要素にかかる電圧に全く影響を与えない。

低電圧要素３１８は、補助整流器３１６で出力された信号を受けて電力を抽出する。ＣＴの場合、低電圧要素３１６は、コントローラ、脊椎ヒーター、チューブ熱交換器、アノードドライバ、ディテクタアレイなどを含むことができる。

第２回路のスイッチ３２０は、送電要素３１０と高電圧要素３２８の間の連結を切る。すなわち、高電圧要素３２８に電力が不必要なときには連結を切る。ＣＴの場合、スイッチ３２０が高電圧要素３２８でのＸ線放出を制御する。スイッチ３２０が開かれれば、高電圧要素３２８への電力供給がなくてＸ線も放出されない。スイッチ３２０が閉まれば、電力が供給されてＸ線も放出される。

スイッチ３２０は、外部や変調器３０８からデータや他の情報を受けるコントローラ３２２の制御を受ける。例えば、送電部３０２からスイッチ３２０を制御するコントローラ３２２に命令語が無線送信される。また、コントローラ３２２は、受電部３０２に送信される変調信号を監視したり、変調信号の特性を調節する命令語を送ったりする。例えば、コントローラ３２２が、信号が低電圧要素３１８や高電圧要素３２８に提供されていることを示すデータや信号を補助整流器３１６や高電圧整流器３２６から受けることができる。コントローラ３２２は受信されたデータや信号を分析し、低電圧要素や高電圧要素に対する調整を行えという命令語や要請をしたりする。すなわち、コントローラ３２２は、変調器が低電圧要素や高電圧要素に供給される信号を調節するように少なくとも一つの特性の変調を行えと要請する命令を下すことができる。

フィルタ３２４は、変調器が変調した第２特性に基づいて高電圧要素３２８に供給される出力電圧を制御する。すなわち、低電圧要素にかかった電圧を調節するように、補助整流器３１６で使用された変調信号特性とは異なる変調特性に基づいて高電圧要素にかかる電圧を調節する。

変調器３０８が信号の周波数を変調する反面、フィルタ３２４は、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタのような周波数選択回路をもち、変調信号の一部分から特定の周波数範囲にない変調信号の他の部分をフィルタリングすることもできる。一例として、フィルタ３２４がインダクタとキャパシタで構成され、特定の範囲外の変調信号周波数をフィルタリングするようにできるが、他の周波数選択回路も考慮することができる。この場合、フィルタ３２４の出力電圧が入力電圧よりも大きくなる。

高電圧整流器３２６は、フィルタを通過した変調信号部分を停留する。すなわち、ＡＣ信号が高電圧要素３２８に必要なＤＣ信号に変換される。

高電圧要素３２８は、高電圧整流器の出力信号を受けて電力を抽出する。ＣＴの場合、高電圧要素がＸ線ソース１１８のアノードを含む。

図３の実施形態は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、高電圧要素３２８がＡＣ信号を受ける場合には高電圧整流器３２６がないことがあり、入力信号がＤＣ信号の場合には整流器３０６がないことがある。

図４は、受電部に配置された高電圧要素３２８と低電圧要素３１８に同時に送電する方法４００を示したフローチャートである。受電部が電力を送る送電部に対して動くのが通常であるが、両方すべてが動くこともある。ＣＴの場合、送電部は受電部を支持する固定式支持部であって、受電部が送電部に対して回転する。

高電圧要素と低電圧要素に供給された電力は、信号の（好ましくは互いに直交する）２つ以上の特性、例えば信号の振幅と周波数を変調して調節される。すなわち、信号の特性を変調し、一番目の特性（振幅）と二番目の特性（周波数）を低電圧要素と高電圧要素に供給される電圧を調節するのにそれぞれ使用する。

４０２段階から開示される方法は、４０４段階で電気信号を変調してオリジナル変調信号を生成する。４０４段階で変調される特性は直交することが好ましい。例えば、電気信号の周波数と振幅は互いに直交する特性であり、このような特性を変調する。

入力信号の他の特性は、変調の前や後に変更されることができる。一例として、入力信号がＡＣ信号であればこれを停留してＤＣ信号を生成し、この信号を入力信号に対する信号の周波数を高めるのに利用する。例えば、高周波インバータ、共振インバータ、高周波共振インバータのようなインバータは、ＤＣ信号を入力信号よりも周波数が高いＡＣ信号に変換することができる。したがって、入力信号の２つ以上の特性を変調する以外にも、この信号の一つ以上の他の特性を調節してオリジナル変調信号を生成することができる。

４０６段階では、オリジナル変調信号に基づいて変調信号が伝達される。例えば、回転変圧器を利用して送電部から受電部に送電する。図２〜３で説明したように、回転変圧器は、送電部に１次巻線が配置されて受電部に２次巻線が配置される。オリジナル変調信号は１次巻線を通過しながら２次巻線に信号を誘導し、この信号は低電圧要素と高電圧要素として利用される。一方、オリジナル変調信号がスリップリングを利用して送電部に送られながら（オリジナル変調信号のような）変調信号を誘導したりもする。したがって、広い意味で、「オリジナル変調信号」とは送電部に生じた信号を意味し、「変調信号」とは受電部に送られたり誘導されたりする信号を意味する。受電部に対する送電がなされる方式に応じ、変調信号はオリジナル変調信号のようであったり、オリジナル変調信号で生じた新たな信号であったりする。「誘導」とは、単に送電部からオリジナル変調信号を求めることを意味する。

また、送電部から回転変圧器を利用して受電部に送電がなされる場合、変調信号の特性がオリジナル変調信号の特性と異なるか同じとなる。例えば、回転変圧器がオリジナル変調信号に対して電圧を高めたり低めたりするが、オリジナル変調信号を生成ように変調された信号の特性は、一般的に変調信号の特性でありながらも変調信号のすべての特性がオリジナル変調信号の対応特性と等しい。例えば、入力信号の振幅と周波数を変調してオリジナル変調信号を生成するとき、変調信号の特性、少なくとも振幅と周波数は、オリジナル変調信号の変調された振幅と周波数と殆ど一致する。

４０８段階で、変調信号の一番目に変調された特性に基づいて一番目の電圧が低電圧要素に伝達される。例えば、変調信号の変調された振幅に基づいて一番目の電圧が（補助整流器によって）調節される。低電圧要素に伝達する一番目の電圧の調節は、変調信号の他の変調された特性の関数ではないことが普通である。例えば、変調信号が変調された振幅と周波数をもつ場合、一番目の電圧の調節が変調された振幅の関数であり、変調された周波数の関数ではないことがある。

４１０段階では、変調信号の二番目に変調された特性に基づいて高電圧要素に二番目の電圧を伝達する。例えば、変調信号の変調された周波数に基づいて（周波数選択回路が）二番目の電圧を調節することができる。このように、二つの電圧をそれぞれ異なる特性によって調節するため、二つの電圧をすべて同じ変調信号を利用して調節することができる。すなわち、変調信号を利用することにより、低電圧要素と高電圧要素にかかる電圧をすべて調節することができる。

４１２段階でこの方法は終了する。

この方法４００を、稼動部をもつＣＴ撮影装置や他の映像装置の送電システムに適用するものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ＣＴ撮影装置の送電部（固定部）に入力信号を供給し、この信号がＡＣ信号であれば、この信号を停留したり、この信号の他の特性（例；位相）を前方整流器によって調節したりする。次に、この信号をインバータに送信して入力信号とは異なる周波数をもつＡＣ信号に変換することができる。また、（４０４段階で説明したように）信号の特性を調節してオリジナル変調信号を生成することもできる。例えば、信号の振幅と周波数を変調してオリジナル変調信号を生成する。

オリジナル変調信号を利用して受電部側に変調信号を誘導する（４０６段階を参照）。このように、送電部から受電部に送電をする。（固定式）送電部と（移動式／回転式）受電部の間に送電する方式は多い。例えば、１次巻線と２次巻線を備えた回転変圧器を利用して送電することができる。この場合、１次巻線にオリジナル変調信号が通過しながら２次巻線に変調信号を生成する。このようにしてオリジナル変調信号で新たな信号が生成（誘導）される。以上のように、（１次巻線と２次巻線の巻線数が同じであるか異なるかに応じて）オリジナル変調信号の１種類以上の特性は変調信号の１種類以上の特性と異なることがあるが、少なくとも低電圧要素と高電圧要素にかかる電圧を調節するのに使用される変調された特性は、オリジナル変調信号と変調信号の両側で殆ど等しい。

一方、スリップリングを利用してオリジナル変調信号を受電部に送ることもでき、この場合には新たな信号が生じない。しかし、この場合にも、オリジナル変調信号が送電部から受電部に伝達されたときに変調信号と呼ばれるだけである。

変調信号は、低電圧要素（例；コントローラ、脊椎ヒーター、チューブ熱交換器、アノードドライブ、ディテクタアレイなど）と高電圧要素（Ｘ線ソース）二つ共にかかる電圧を調節するのに使用されることができる。例えば、一番目の要素（例；補助整流器のような補助要素）は、変調信号の一番目に変調された特性（例；周波数）に基づいて低電圧要素にかかる電圧を調節し（４０８段階を参照）、二番目の要素（例；ＬＣ回路のような周波数選択回路）は、変調信号の二番目に変調された特性（例；振幅）によって高電圧要素にかかる電圧を調節する（４１０段階を参照）。通常、一番目の要素は二番目に変調された特性と殆ど関係なく動作するため、低電圧要素にかかる電圧は二番目に変調された特性に基づいて調節されない。

Claims (29)

1. 受電部に電力を送電する送電部に対して動くように構成された受電部に配置された高電圧要素と低電圧要素に同時に送電する方法４００であって、
   変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素に一番目の電圧を伝達する段階４０８、および
   変調信号の変調された周波数に基づいて高電圧要素に二番目の電圧を同時に伝達する段階４１０、を含み、
   前記一番目の電圧と二番目の電圧が互いに異なることを特徴とする方法。
2. 前記一番目の電圧が変調信号の変調された周波数の関数ではないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 一番目の電圧と二番目の電圧をそれぞれ低電圧要素と高電圧要素に同時に伝達することは回転変圧器を利用して送電部から受電部への送電に基づき、このような送電によって変調信号が生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 信号の振幅と周波数を変調して送電部にオリジナル変調信号を生成する段階４０４、および
   オリジナル変調信号に基づいて受電部に変調信号を誘導する段階４０６、をさらに含み、
   前記変調信号の周波数と振幅特性がオリジナル変調信号の周波数と振幅特性と一致することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. １次巻線２１０と２次巻線２１２を備えた回転変圧器２０８を含み、この回転変圧器は、高電圧要素２２２と低電圧要素２１６に同時に送電することを特徴とする、送電システム。
6. １次巻線２１０は送電システムの送電部２０２に配置され、２次巻線２１２は送電システムの受電部２０４に配置され、前記受電部２０４は送電部２０２に対して動くことを特徴とする、請求項５に記載の送電システム。
7. ２次巻線２１２は変調信号を生成し、変調信号は変調された振幅と周波数をもつことを特徴とする、請求項６に記載の送電システム。
8. 変調信号を利用して２次巻線２１２から低電圧要素２１６に電力を伝達する第１回路に補助要素２１４が配置され、前記補助要素２１４は変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素２１６にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項７に記載の送電システム。
9. 前記補助要素２１４は、変調信号の変調された周波数とは関係なく低電圧要素２１６にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項８に記載の送電システム。
10. 前記補助要素２１４は整流器を含むことを特徴とする、請求項８に記載の送電システム。
11. 変調信号を利用して２次巻線２１２から高電圧要素２２２に電力を伝達する第２回路にフィルタ２２０が配置され、前記フィルタ２２０は高電圧要素２２２にかかる電圧を調節し、第２回路と第１回路は分離することを特徴とする、請求項８に記載の送電システム。
12. 前記フィルタ２２０は、変調信号の変調された周波数に基づいて高電圧要素２２２にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項１１に記載の送電システム。
13. 前記フィルタ２２０は周波数選択回路を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の送電システム。
14. 前記周波数選択回路はＬＣ回路を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の送電システム。
15. 第２回路にスイッチ２１８が配置され、このスイッチは、高電圧要素２２２と２次巻線２１２の連結を電気的に遮断することを特徴とする、請求項１１に記載の送電システム。
16. 変調された振幅と周波数をもつオリジナル変調信号を生成する変調器２０６をさらに含み、オリジナル変調信号は１次巻線２１０に印加され、２次巻線２１２によって生じた変調信号はオリジナル変調信号から誘導されることを特徴とする、請求項１１に記載の送電システム。
17. 前記変調器２０６はインバータを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の送電システム。
18. 前記変調器２０６は、高周波インバータと高周波共振インバータのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の送電システム。
19. 前記変調器２０６は送電部２０２に配置され、補助要素２１４とフィルタ２２０は受電部２０４に配置されることを特徴とする、請求項１６に記載の送電システム。
20. ２次巻線２１２から高電圧要素２２２に電力を伝達する回路に周波数選択要素２２０が配置され、この周波数選択要素２２０は、変調信号の変調された周波数に基づいて高電圧要素２２２にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項７に記載の送電システム。
21. 低電圧要素２１６にかかる電圧を調節する補助要素２１４と、高電圧要素２２２にかかる電圧を調節するフィルタ２２０をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の送電システム。
22. 前記補助要素２１４は２次巻線２１２で生じた変調信号の変調された振幅に基づいて低電圧要素２１６にかかる電圧を調節し、前記フィルタ２２０は変調信号の変調された周波数に基づいて高電圧要素２２２にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項２１に記載の送電システム。
23. 前記補助要素２１４は、変調信号の変調された周波数とは関係なく低電圧要素２１６にかかる電圧を調節することを特徴とする、請求項２２に記載の送電システム。
24. 前記高電圧要素２２２は、物体１０２を検査するのに使用されるＸ線を放出するＸ線ソース１１８を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の送電システム。
25. 前記高電圧要素２２２は、物体１０２を検査するのに使用されるＸ線を放出するＸ線ソース１１８を含むことを特徴とする、請求項５に記載の送電システム。
26. 送電システムの送電部３０２に配置され、信号の周波数と振幅を変調してオリジナル変調信号を生成するインバータ３０８、
    オリジナル変調信号の変調された周波数および振幅と一致する周波数と振幅特性をもつ変調信号をオリジナル変調信号から誘導する送電要素３１０、
    送電要素３１０を低電圧要素３１８に電気的に連結する第１回路に結合され、変調信号の振幅特性に基づいて低電圧要素にかかる電圧を調節する補助整流器３１６、および
    送電要素３１０を高電圧要素３２８に電気的に連結する第２回路に結合され、変調信号の周波数特性に基づいて高電圧要素にかかる電圧を調節するフィルタ３２４、を含み、
    高電圧要素にかかる電圧が低電圧要素にかかる電圧とは異なることを特徴とする、送電システム。
27. 送電部３０２に整流器３０６が配置され、この整流器は入力ＡＣ信号をＤＣ信号に変換し、前記インバータ３０８は前記ＤＣ信号をオリジナル変調信号に対応するＡＣ信号に変換し、オリジナル変調信号の周波数は入力ＡＣ信号の周波数よりも大きいことを特徴とする、請求項２６に記載の送電システム。
28. 前記高電圧要素３２８はＸ線ソース１１８を含み、前記低電圧要素３１８は、コントローラ、脊椎ヒーター、チューブ熱交換器、およびアノードドライブのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項２６に記載の送電システム。
29. 前記高電圧要素３２８と低電圧要素３１８は映像撮影装置の一部分を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の送電システム。