JP2024030865A - Signal transmitter and x-ray ct scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、信号伝送装置、及び、X線CT装置に関する。 Embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to a signal transmission device and an X-ray CT device.
近接した機器間において電磁界結合を用いて無線通信を行う通信システムが知られている。例えば、回転フレームと固定フレームとの間で高速でデータ通信を行う信号伝送装置が知られている。また、ラインカプラによりリング状の伝送線路に給電を行う装置が知られている。 2. Description of the Related Art Communication systems that perform wireless communication between adjacent devices using electromagnetic coupling are known. For example, a signal transmission device is known that performs data communication at high speed between a rotating frame and a fixed frame. Also, a device is known in which power is supplied to a ring-shaped transmission line using a line coupler.
しかし、ラインカプラにより伝送線路に給電を行う装置では、例えば、ベースバンド帯域で信号を伝送しようとする場合、すなわち、低周波数の信号を伝送する場合、波長が長くなるため、装置規模が大きくなり、大きなスペースを必要とする。 However, in a device that supplies power to a transmission line using a line coupler, for example, when trying to transmit a signal in the baseband band, that is, when transmitting a low frequency signal, the wavelength becomes long, so the scale of the device becomes large. , requiring large space.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、低周波の信号を、装置規模を大きくすることなく、精度よく伝送することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決される課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings is to accurately transmit low frequency signals without increasing the scale of the device. However, the problems solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings are not limited to the above problems. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described later can also be positioned as other problems.
本実施形態に係る信号伝送装置は、非接触通信により、回転部および固定部の一方から他方に信号を送信する信号伝送装置であって、リング状筐体と、第一の基板と、第二の基板と、を備える。前記リング状筐体は、金属面と開口部とを有し、前記回転部および前記固定部の一方に設置される。前記第一の基板は、前記開口部に配置され、信号源から出力された信号を伝送する第一の伝送線路と、前記第一の伝送線路の基準電位を与える基準電位導体とを有する。前記第二の基板は、前記リング状筐体の周方向の端面に配置され、前記開口部で折り曲げられた第二の伝送線路を有し、前記金属面を基準電位とする。前記第一の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、電気的に接続される。前記第一の基板は、前記金属面と接触する領域を有する。 The signal transmission device according to the present embodiment is a signal transmission device that transmits a signal from one of a rotating part and a fixed part to the other by non-contact communication, and includes a ring-shaped housing, a first substrate, a second substrate, and a ring-shaped housing. and a substrate. The ring-shaped housing has a metal surface and an opening, and is installed on one of the rotating part and the fixed part. The first substrate includes a first transmission line that is disposed in the opening and transmits a signal output from a signal source, and a reference potential conductor that provides a reference potential of the first transmission line. The second substrate is disposed on a circumferential end face of the ring-shaped housing, has a second transmission line bent at the opening, and has the metal surface as a reference potential. The first transmission line and the second transmission line are electrically connected. The first substrate has a region in contact with the metal surface.
以下、図面を参照して、信号伝送装置、及び、X線CT装置の実施形態について詳細に説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。 Hereinafter, embodiments of a signal transmission device and an X-ray CT device will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments are not limited to the following embodiments. Moreover, the content described in one embodiment is similarly applied to other embodiments in principle.
本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システムは、例えば、X線コンピュータ断層撮影(CT:Computed Tomography)装置に適用される。 The communication system that constitutes the signal transmission device according to this embodiment is applied to, for example, an X-ray computed tomography (CT) device.
図1は、本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システムが適用されるX線CT装置1の構成の一例を示す図である。X線CT装置1は、被検体のCT画像データを収集する。具体的には、X線CT装置1は、被検体を略中心にX線管及びX線検出器を旋回移動させ、被検体を透過したX線を検出して投影データを収集する。そして、X線CT装置1は、収集した投影データに基づいて、CT画像データを生成する。図1に示すように、X線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とを有する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム13の回転軸又は寝台装置30の天板33の長手方向をZ軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をX軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をY軸方向とする。なお、図1は、説明のために架台装置10を複数方向から描画したものであり、X線CT装置1が架台装置10を1つ有する場合を示す。
In this embodiment, the rotation axis of the
架台装置10は、X線管11と、X線検出器12と、回転フレーム13と、X線高電圧装置14と、制御装置15と、ウェッジ16と、コリメータ17と、データ収集システム(Data Acquisition System:DAS)18と、固定フレーム19とを有する。
The
X線管11は、熱電子を発生する陰極(フィラメント)と、熱電子の衝突を受けてX線を発生する陽極(ターゲット)とを有する真空管である。X線管11は、X線高電圧装置14からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Pに対し照射するX線を発生する。例えば、X線管11には、回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管がある。
The
ウェッジ16は、X線管11から照射されたX線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管11から照射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ16は、ウェッジフィルタ(wedge filter)やボウタイフィルタ(bow-tie filter)であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工したフィルタである。
The
コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ17は、X線絞りと呼ばれる場合もある。また、図1においては、X線管11とコリメータ17との間にウェッジ16が配置される場合を示すが、X線管11とウェッジ16との間にコリメータ17が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ16は、X線管11から照射され、コリメータ17により照射範囲が制限されたX線を透過して減衰させる。
The
X線検出器12は、X線を検出する検出素子を複数有する。X線検出器12における各検出素子は、X線管11から照射されて被検体Pを通過したX線を検出し、検出したX線量に対応した信号をDAS18へと出力する。X線検出器12は、例えば、X線管11の焦点を中心とした1つの円弧に沿ってチャンネル方向(チャネル方向)に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。X線検出器12は、例えば、チャンネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向(スライス方向、row方向)に複数配列された構造を有する。
The
例えば、X線検出器12は、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは入射X線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、散乱X線を吸収するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ(1次元コリメータ又は2次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、フォトダイオード等の光センサを有する。なお、X線検出器12は、入射したX線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。
For example, the
X線高電圧装置14は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、X線管11が発生するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、X線高電圧装置14は、回転フレーム13に設けられてもよいし、固定フレーム19に設けられても構わない。ここで、固定フレーム19は、回転フレーム13を回転可能に支持するフレームであり、回転フレーム13を回転させるための回転機構を有する。回転フレーム13、固定フレーム19は、それぞれ、回転部、固定部の一例である。
The X-ray
DAS18は、X線検出器12が有する各検出素子によって検出されるX線の信号を収集する。例えば、DAS18は、各検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換器とを有し、検出データを生成する。DAS18は、例えば、プロセッサにより実現される。DAS18は、データ収集装置の一例である。
The
回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを対向支持し、制御装置15によってX線管11とX線検出器12とを回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム13は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム13は、X線管11及びX線検出器12に加えて、X線高電圧装置14やウェッジ16、コリメータ17、DAS18等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム13は、図1において図示しない種々の構成を更に支持することもできる。
The rotating
回転フレーム13、及び、架台装置10の非回転部分である固定フレーム19には、それぞれ、信号伝送装置が設けられている。例えば、DAS18が生成したデータ(収集したX線の信号)は、回転フレーム13に設けられた信号伝送装置から、無線通信によって、固定フレーム19に設けられた信号伝送装置に送信され、コンソール装置40へ転送される。また、例えば、コンソール装置40が送信した回転フレーム13に対する制御信号は、固定フレーム19に設けられた信号伝送装置から、無線通信によって、回転フレーム13に設けられた信号伝送装置に送信される。なお、回転フレーム13に設けられた信号伝送装置と、固定フレーム19に設けられた信号伝送装置とは、後述する通信システム600を構成する。
The rotating
制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置15は、入力インターフェース43からの入力信号を受けて、架台装置10及び寝台装置30の動作制御を行う。例えば、制御装置15は、回転フレーム13の回転や架台装置10のチルト、寝台装置30及び天板33の動作等について制御を行う。一例を挙げると、制御装置15は、架台装置10をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度(チルト角度)情報により、X軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム13を回転させる。なお、制御装置15は架台装置10に設けられてもよいし、コンソール装置40に設けられてもよい。
The
寝台装置30は、撮影対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34とを有する。基台31は、支持フレーム34を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を、天板33の長軸方向に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム34の上面に設けられた天板33は、被検体Pが載置される板である。なお、寝台駆動装置32は、天板33に加え、支持フレーム34を天板33の長軸方向に移動してもよい。
The
コンソール装置40は、メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44とを有する。なお、コンソール装置40は架台装置10とは別体として説明するが、架台装置10にコンソール装置40又はコンソール装置40の各構成要素の一部が含まれてもよい。
The
メモリ41は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ41は、例えば、投影データやCT画像データを記憶する。また、例えば、メモリ41は、X線CT装置1に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ41は、X線CT装置1とネットワークを介して接続されたサーバ群(クラウド)により実現されることとしてもよい。
The
ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成された各種の画像を表示したり、操作者から各種の操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。例えば、ディスプレイ42は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイである。なお、ディスプレイ42は、架台装置10に設けられてもよい。また、ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。
The
入力インターフェース43は、操作者から各種の入力操作を受け付けて、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。例えば、入力インターフェース43は、CT画像データを再構成する際の再構成条件や、CT画像データから後処理画像を生成する際の画像処理条件等の入力操作を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース43は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース43は、架台装置10に設けられてもよい。また、入力インターフェース43は、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース43は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置40とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路44へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース43の例に含まれる。
The input interface 43 receives various input operations from an operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the
処理回路44は、X線CT装置1全体の動作を制御する。例えば、処理回路44は、システム制御機能440、スキャン制御機能441、前処理機能442、再構成処理機能443、及び、表示制御機能444を実行する。
The
システム制御機能440は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路44の各種機能を制御する。
The
スキャン制御機能441は、当該被検体Pに対してX線を利用したスキャンを実行する。例えば、スキャン制御機能441は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、スキャンを制御する。具体的には、スキャン制御機能441は、入力操作に基づいて、X線高電圧装置14に制御信号を送信することで、高電圧発生装置からの出力電圧を制御する。また、スキャン制御機能441は、DAS18に制御信号を送信することで、DAS18によるデータ収集を制御する。
The
前処理機能442は、DAS18から送信されたX線検出データに対して前処理を行うことで、前処理を施したデータを生成する。具体的には、前処理機能442は、対数変換処理や、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の補正処理を行なうことで、前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ(X線検出データ)及び前処理後のデータを総称して、投影データと称する場合もある。
The
再構成処理機能443は、前処理機能442により生成された投影データを種々の再構成法(例えば、FBP(Filtered Back Projection)などの逆投影法や、逐次近似法など)によって再構成することでCT画像データを生成する。また、再構成処理機能443は、生成したCT画像データをメモリ41に格納する。
The reconstruction processing function 443 reconstructs the projection data generated by the
表示制御機能444は、処理回路44によって生成された各種の画像をディスプレイ42に表示させる。例えば、表示制御機能444は、再構成処理機能443によって生成されたCT画像データをディスプレイ42に表示させる。
The
図1に示すX線CT装置1においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ41へ記憶されている。処理回路44は、メモリ41からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路44は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。
In the
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)等の回路を意味する。また、「プロセッサ」という文言は、プログラマブル論理デバイス等の回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとして、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)が挙げられる。また、プログラマブル論理デバイスとして、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))が挙げられる。プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサはメモリ41に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、メモリ41にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムが直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
The word "processor" used in the above description means, for example, a circuit such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an Application Specific Integrated Circuit (ASIC). Furthermore, the word "processor" means a circuit such as a programmable logic device. Examples of the programmable logic device include a simple programmable logic device (SPLD) and a complex programmable logic device (CPLD). Further, as a programmable logic device, for example, a field programmable gate array (FPGA) can be mentioned. When the processor is, for example, a CPU, the processor realizes its functions by reading and executing a program stored in the
次に、本実施形態に係る信号伝送装置が適用される通信システムの無線通信の原理について説明する。 Next, the principle of wireless communication of the communication system to which the signal transmission device according to the present embodiment is applied will be explained.
図2は、本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システムを模式的に示す図である。図2に示すように、通信システムは、送信側の信号伝送装置100と、受信側の信号伝送装置200とを備える。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a communication system that constitutes the signal transmission device according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the communication system includes a transmitting side
送信側の信号伝送装置100は、一方向に沿って長く構成され、無線信号を送信する送信カプラとしての機能を有する。信号伝送装置100は、差動伝送用の1組の伝送線路101と、信号源102と、差動送信バッファ103と、終端抵抗である終端部104と、金属部105と、フレキシブルプリント基板107とを備える。
The
差動伝送用の1組の伝送線路101は、2本並んだ線状の導体部材であり、無線信号を送信する送信側の伝送線路である。伝送線路101は、フレキシブルプリント基板107にパターンとして形成される。信号源102から出力されるデータは、伝送線路101の一端に接続された差動送信バッファ103を介して、差動信号として入力される。ここで、送信側の回路構成例として信号源102と差動送信バッファ103の構成で説明しているが、特に、図2の構成に限定されるものではく、差動送信バッファを駆動するための電源回路や、分配器、各種フィルタ、増幅器や減衰器などの電子部品などが搭載されていてもよい。伝送線路101の他端は、送信側の伝送線路101の特性インピーダンスと略等しいインピーダンスを有する終端部104で終端されている。
One set of
金属部105は、一対の側壁部と、底部とを有する略U字状の断面構造を有する。金属部105は、一対の側壁部は、フレキシブルプリント基板107の平面と接触されることで、フレキシブルプリント基板107を支持する支持部として機能する。金属部105とフレキシブルプリント基板107は、金属部105の一対の側壁部及び底部とフレキシブルプリント基板107とにより囲まれる空間が形成される。なお、伝送線路101は、それぞれ2本の導体部材が長手方向に沿って並列に配置され、フレキシブルプリント基板107の内側面を金属部105と接続してグランド(基準電位)とすることで、差動伝送用の伝送線路、いわゆる、差動マイクロストリップラインを構成する。
The
受信側の信号伝送装置200は、送信側の信号伝送装置100に対して間隔を空けるように配置され、無線信号を受信する受信カプラとしての機能を有する。信号伝送装置200は、基板201と、差動カプラ202と受信回路203とを備える。
The
受信側の信号伝送装置200は、送信側の信号伝送装置100と通信する装置の一例に対応する。差動カプラ202(以下、単に、カプラ202と記載)は、2本並んだ線状の導体部材であり、伝送線路101から無線信号を受信する受信側の伝送線路である。カプラ202は基板201にパターンとして形成される。カプラ202は、伝送線路101の長手方向に沿って略平行に移動可能である。カプラ202と伝送線路101とは、受信側の信号伝送装置200の移動方向に対して直交する方向、かつ2本の導体部材が隣接する方向に対して直交する方向から見て、少なくとも一部が重なり合っている。カプラ202から出力された信号は、受信回路203で受信信号として検出される。
The
信号源102から出力される信号は、「1」又は「0」のデジタル信号である。ここで、受信回路203の入力インピーダンスが低い場合、カプラ202から出力される信号は、立ち上がり、立下りに依存したエッジ信号になる。この場合、受信回路203にヒステレシス電圧を有するコンパレータを用いることで、エッジ信号から元の「1」又は「0」の信号が復調可能となる。また、受信回路203の入力インピーダンスが高い場合、伝送線路101に伝搬される信号波形と類似した波形がカプラ202から出力される。この場合、受信回路203に増幅器などを用いてデジタル信号処理が可能な大きさまで増幅することにより、無線通信することが可能となる。
The signal output from the
次に、上述した原理を用いた通信システム600の構成について説明する。なお、図2と同様な構成は、同一符号を付して説明は割愛する。
Next, a configuration of a
図3は、本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システム600の構成の一例を示す図である。通信システム600は、送信側の信号伝送装置300と、受信側の信号伝送装置200とを備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a
送信側の信号伝送装置300は、円環状に構成され、無線信号を送信する送信カプラ(長尺カプラ)として機能する。ここで、信号伝送装置300は、図2の信号伝送装置100に相当する。
The
送信側の信号伝送装置300は、フレキシブルプリント基板301a、301bと、伝送線路303a、303bと、リング状筐体304と、入力側の基板305とを備える。伝送線路303a、303bは、それぞれ、フレキシブルプリント基板301a、301b上に形成されている。なお、伝送線路303aと伝送線路303bとに並走するように複数の伝送線路が配置されていても良く、この場合は、マルチチャネルの信号伝送が可能となる。ここで、フレキシブルプリント基板301a、301bの各々は、図2のフレキシブルプリント基板107に相当し、伝送線路303a、303bの各々は、図2の差動伝送用の1組の伝送線路101に相当する。
The
また、フレキシブルプリント基板301aやフレキシブルプリント基板301bは、伝送線路303aや伝送線路303bをリング状筐体304に環状に巻き付けるように形成される。リング状筐体304は、一対の側壁部と、底部とを有する略U字状の断面構造を有する。ここで、リング状筐体304は、図2の金属部105に相当する。
Further, the flexible printed
図3に示すように、リング状筐体304の外周側側面(外周面)を使用して通信する場合、伝送線路303a、303bがリング状筐体304の外周面に形成されるよう、フレキシブルプリント基板301a、301bがリング状筐体304の外周面に周方向に沿って配置される。なお、リング状筐体304上の支持部材もリング状筐体304の外周面に形成され、当該支持部材はフレキシブルプリント基板を支持する。逆に、リング状筐体304の内周側側面(内周面)を使用して通信する場合は、伝送線路303a、303bは、リング状筐体304の内周面にパターンとして形成される。
As shown in FIG. 3, when communicating using the outer circumference side surface (outer circumferential surface) of the ring-shaped
伝送線路303a、303bは、それぞれ、フレキシブルプリント基板301a、301bの長手方向に沿って形成される。伝送線路303aと伝送線路303bとは、互いに重なり合わずにリング状筐体304の周方向に沿って略直線状になるように配置される。具体的には、伝送線路303aはリング状筐体304の全周のうち一方の略半周(略180°)に沿って配置され、伝送線路303bはリング状筐体304の全周のうち他方の略半周(略180°)に沿って配置される。
また、伝送線路303a、303bの周方向の一方の端部(始端部)は、信号が入力される給電部に接続され、他方の端部は、それぞれ終端抵抗310a、310b(終端部)で終端される。伝送線路303a、303bの始端部と終端部とは、回転機構400の回転軸Oを挟んで対向して配置される。ここで、終端抵抗310aと終端抵抗310bの間には、干渉信号を遮断するためのシールド板320が配置される。終端抵抗310a、310bの各々は、図2の終端部104に相当する。
Further, one end (starting end) of the
図3に示す配置により、伝送線路303aに沿って伝送される信号の方向と伝送線路303bに沿って伝送される信号の方向とが互いに逆方向になる。なお、伝送線路303a、303bは、それぞれ2本の導体部材が長手方向に沿って並列に配置され、リング状筐体304の内側面をグランド(基準電位)とすることで、差動伝送用の伝送線路、いわゆる、差動マイクロストリップラインを構成する。
With the arrangement shown in FIG. 3, the direction of the signal transmitted along the
入力側の基板305は、伝送線路303a、303bの給電部に近接して配置される。入力側の基板305には、差動増幅器等が実装される。ここで、差動増幅器は、図2の差動送信バッファ103に相当する。
The input-
受信側の信号伝送装置200は、送信側の信号伝送装置300の伝送線路303a、303bから一定の間隔を保ったまま、伝送線路303a、303bの周方向に沿って相対的に移動する。信号伝送装置200については、図2の信号伝送装置200と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
The
本実施形態では、回転部が送信側の信号伝送装置300に接続され、固定部が受信側の信号伝送装置200に接続される。したがって、送信側の信号伝送装置300が回転軸Oの周りに回転可能であることから、送信側の信号伝送装置300と受信側の信号伝送装置200とが相対的に回転移動しながら通信を行うことができる。ここで、回転部に接続された送信側の信号伝送装置300は、図1のX線CT装置1の回転フレーム13に設けられた信号伝送装置に相当する。また、回転機構400の固定部に接続された受信側の信号伝送装置200は、図1のX線CT装置1の固定フレーム19に設けられた信号伝送装置に相当する。
In this embodiment, the rotating part is connected to the
なお、回転部が受信側の信号伝送装置200に接続され、回転機構400の固定部が送信側の信号伝送装置300に接続されてもよい。また、第1の回転部が受信側の信号伝送装置200に接続され、第2の回転部が送信側の信号伝送装置300に接続され、送信側の信号伝送装置300と受信側の信号伝送装置200との何れもが回転軸Oの周りに独立して回転可能であってもよい。
Note that the rotating portion may be connected to the
また、伝送線路303aが形成されるフレキシブルプリント基板301aの端部と伝送線路303bが形成されるフレキシブルプリント基板301bの端部との間にシールド板を配置してもよい。
Further, a shield plate may be placed between the end of the flexible printed
また、本実施形態では、1ch(チャンネル)での伝送系について説明してきたが、複数chの伝送系では、伝送線路303aと303bは、略180°ではなく、90°、または90°以下の間隔で配置することも可能であり、複数の給電部を設けてもよい。また、伝送線路303a、303bに並走するよう複数の伝送線路を並べることも可能である。また、上述した実施形態では、信号伝送装置300が送信側であり、信号伝送装置200が受信側である場合について説明したが、この場合に限られず、信号伝送装置300が受信側であり、信号伝送装置200が送信側であってもよい。また、信号伝送装置200、300が信号を送受信できるようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, a transmission system with one channel has been described, but in a multi-channel transmission system, the
なお、上述した伝送線路は、差動マイクロストリップラインである場合を例について説明したが、これに限定されず、差動コプレーナライン、グランド付き差動コプレーナライン等、他の方式の差動伝送線路であってもよい。また、上述した伝送線路は、差動伝送線路である場合について説明したが、これに限定されず、外来ノイズや不要輻射が問題にならなければ差動でなくてもよい。 Although the transmission line described above is an example of a differential microstrip line, it is not limited to this, and other types of differential transmission lines such as a differential coplanar line, a differential coplanar line with a ground, etc. It may be. Further, although the above-mentioned transmission line is a differential transmission line, the transmission line is not limited to this, and may not be differential as long as external noise and unnecessary radiation are not a problem.
以上、本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システムについて説明した。このような構成のもと、本実施形態に係る信号伝送装置は、低周波の信号を、装置規模を大きくすることなく、精度よく伝送する。 The communication system that constitutes the signal transmission device according to this embodiment has been described above. With such a configuration, the signal transmission device according to this embodiment transmits low-frequency signals with high accuracy without increasing the device scale.
例えば、リング状の伝送線路に給電を行うときに、ベースバンド帯域で信号を伝送しようとする場合、具体的には、低周波数の信号を伝送する場合、波長が長くなるため、装置規模が大きくなり、大きなスペースを必要とする。これに対して、本実施形態に係る信号伝送装置では、図3に示すように、送信側の信号伝送装置300として長尺カプラを用いるため、装置規模を大きくする必要はない。そこで、本実施形態に係る信号伝送装置では、反射特性を最適化することで、低周波の信号を精度よく伝送するために、以下の構成を備える。
For example, when feeding power to a ring-shaped transmission line, if you are trying to transmit a signal in the baseband band, specifically if you are transmitting a low frequency signal, the wavelength becomes long, so the equipment scale becomes large. and requires a large amount of space. On the other hand, in the signal transmission device according to this embodiment, as shown in FIG. 3, a long coupler is used as the
具体的には、本実施形態に係る信号伝送装置では、非接触通信により、回転部(回転フレーム13)および固定部(固定フレーム19)の一方から他方に信号を送信する信号伝送装置であって、リング状筐体と、第一の基板と、第二の基板と、を備える。リング状筐体は、金属面と開口部とを有し、回転部および固定部の一方に設置される。第一の基板は、開口部に配置され、信号源102から出力された信号を伝送する第一の伝送線路と、第一の伝送線路の基準電位を与える基準電位導体とを有する。第二の基板は、リング状筐体の周方向の端面に配置され、開口部で折り曲げられた第二の伝送線路を有し、金属面を基準電位とする。第一の伝送線路と第二の伝送線路とは、電気的に接続される。第一の基板は、金属面と接触する領域を有する。
Specifically, the signal transmission device according to the present embodiment is a signal transmission device that transmits a signal from one of a rotating part (rotating frame 13) and a fixed part (fixed frame 19) to the other by non-contact communication. , a ring-shaped housing, a first substrate, and a second substrate. The ring-shaped housing has a metal surface and an opening, and is installed on one of the rotating part and the fixed part. The first substrate has a first transmission line that is disposed in the opening and transmits the signal output from the
ここで、図3に示す例では、リング状筐体304は、回転部に配置される。この場合、信号源102は、DAS18であり、信号源102から出力された信号は、DAS18が収集したX線の信号である。
Here, in the example shown in FIG. 3, the ring-shaped
まず、リング状筐体について、図4A~図4C、図6Aを用いて説明する。 First, the ring-shaped housing will be explained using FIGS. 4A to 4C and FIG. 6A.
図4Aは、本実施形態に係る信号伝送装置を構成する通信システム600の構成の他の一例を示す図である。図4Aに示す例では、図3に示す例とは逆に、リング状筐体304の内周面を使用して通信する場合である。すなわち、図4Aに示す例では、送信側の信号伝送装置300の伝送線路303a、303bがリング状筐体304の内周面にパターンとして形成されるよう、送信側の信号伝送装置300のフレキシブルプリント基板301a、301bがリング状筐体304の内周面に周方向に沿って配置される。以降、リング状筐体304の内周面を使用して通信する場合を例にして説明する。
FIG. 4A is a diagram illustrating another example of the configuration of a
図4B、図4Cは、給電部付近のリング状筐体304の構成の一例を示す拡大図である。図4Bは、5レーン分のリング状筐体304を給電部付近で見た場合の平面図である。ここで、図4Cは、図4Bの破線領域Rにおいて、3レーン分のリング状筐体304を給電部付近で見た場合の斜視図である。図4B、図4Cに示すように、リング状筐体304は、軸方向に間隔をあけて複数配置されたリング状の壁部を有し、壁部は、周方向で分断された分断領域を有する。リング状筐体304は、金属面と開口部とを有し、開口部は、分断領域が周方向で同じ位置になるように、複数の壁部が配置されることで形成される。
4B and 4C are enlarged views showing an example of the configuration of the ring-shaped
図6Aは、1レーン分のリング状筐体304を給電部付近で見た場合の斜視図である。図6Aに示すように、リング状筐体304は、金属部材である母体304Aと、母体304A上で金属面を構成する支持部材304B、304Cと、開口部304Dとを有する。支持部材304B、304Cは、壁部であり、金属部105の一対の側壁部に相当する。また、母体304Aは、金属部105の底部に相当する。図4B、図4C、図6Aに示す開口部304Dは、支持部材304B、304C、並びに、母体304Aが分断された領域により形成される。
FIG. 6A is a perspective view of the ring-shaped
次に、第一の基板について、図5、図6B、図6C、図7A、図7Bを用いて説明する。 Next, the first substrate will be explained using FIG. 5, FIG. 6B, FIG. 6C, FIG. 7A, and FIG. 7B.
図5は、3レーン分のリング状筐体304にリジット基板111が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。図6Bは、1レーン分のリング状筐体304にリジット基板111が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。図6Cは、1レーン分のリング状筐体304にリジット基板111及びフレキシブルプリント基板107が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。ここで、図7Aは、図6CのA-A’矢視断面図である。図7Bは、図6CのB-B’矢視断面図である。リジット基板111は、第一の基板の一例である。
FIG. 5 is a perspective view of a configuration in which the
図5、図6B、図6Cに示すように、リジット基板111は、リング状筐体304に対して略法線方向に配置される。図6Bに示すように、リジット基板111は、開口部304Dに配置され、信号源102から出力された信号を伝送する伝送線路111a、111bを有する。更に、図5、図6B、図7Aに示すように、リジット基板111は、伝送線路111a、111bの基準電位を与えるGND配線121を有する。伝送線路111a、111bは、第一の伝送線路の一例であり、GND配線121は、基準電位導体の一例である。
As shown in FIGS. 5, 6B, and 6C, the
図7Aに示すように、リジット基板111は、2つの主面111-1、111-2と、当該2つの主面111-1、111-2を接続する2つの側面111-3、111-4を有する。2つの側面111-3、111-4は、信号の伝送方向に平行な側面である。伝送線路111a、111bは、2つの主面111-1、111-2の一方の主面111-1に配置され、GND配線121は、2つの主面111-1、111-2の他方の主面111-2に配置される。
As shown in FIG. 7A, the
ここで、図6B、図6Cに示すように、リジット基板111は、金属面である支持部材304B、304Cと接触する領域R1を有する。具体的には、リジット基板111は、領域R1として、隣接する2つの壁部(支持部材304B、304C)の間に挟まれている領域を有する。例えば、図7Bに示すように、領域R1において、2つの側面111-3、111-4それぞれは、支持部材304B、304Cそれぞれと接触する。なお、GND配線121についても、隣接する2つの壁部(支持部材304B、304C)の間の領域まで形成される。
Here, as shown in FIGS. 6B and 6C, the
次に、第二の基板について、図6C、図7C、図7Dを用いて説明する。 Next, the second substrate will be explained using FIG. 6C, FIG. 7C, and FIG. 7D.
上述のように、図6Cは、1レーン分のリング状筐体304にリジット基板111及びフレキシブルプリント基板107が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。ここで、図7Cは、図6CのC-C’矢視断面図である。図7Dは、図6CのD-D’矢視断面図である。フレキシブルプリント基板107は、第二の基板の一例である。
As described above, FIG. 6C is a perspective view of the structure in which the
図6Cに示すように、フレキシブルプリント基板107は、リング状筐体304の周方向の端面に配置され、開口部304Dで折り曲げられた伝送線路101a、101bを有し、金属面(支持部材304B、304C)を基準電位とする。フレキシブルプリント基板107は、図2のフレキシブルプリント基板107や、図3のフレキシブルプリント基板301a、301bに相当する。伝送線路101a、101bは、図2の差動伝送用の1組の伝送線路101や、図3の伝送線路303a、303bに相当する。また、伝送線路101a、101bは、第二の伝送線路の一例である。
As shown in FIG. 6C, the flexible printed
図6C、図7Dに示すように、支持部材304B、304Cは、フレキシブルプリント基板107を支持するための部材である。フレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bは、リング状筐体304を基準電位(グラント)として特性インピーダンスが決定される。伝送線路101a、101bの他端は、当該特性インピーダンスと略等しいインピーダンスの終端部(図3の終端抵抗310a、310b)で終端される。また、伝送線路101a、101bは、無線通信に必要な電界結合が得られるよう最適化される。
As shown in FIGS. 6C and 7D, the
図6C、図7Cに示すように、リジット基板111の伝送線路111a、111bとフレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bとは、電気的に接続される。具体的には、図6Cに示すように、伝送線路111a、111bと伝送線路101a、101bとは、リジット基板111上で電気的に接続される接続部R2を有する。接続部R2は、給電部に相当する。接続部R2は、リジット基板111が支持部材304B、304Cと接触する領域R1、または、領域R1の近傍に位置する。領域R1の近傍とは、領域R1より信号の伝送方向の下流側の位置を表す。
As shown in FIGS. 6C and 7C, the
例えば、図6Cに示すように、フレキシブルプリント基板107は、隣接する2つの壁部(支持部材304B、304C)の径方向の端面に支持されることでリング状筐体304の周方向に沿って配置され、さらに、支持部材304B、304Cが分断された位置で径方向に折り曲げられている。これにより、フレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bは、接続部R2において、当該伝送線路101a、101bの長手方向(周方向)と異なる方向(径方向)にそれぞれ延出する延出部110a、110bを有する。接続部R2において、伝送線路111a、111bと延出部110a、110bとは、リジット基板111上で電気的に接続される。
For example, as shown in FIG. 6C, the flexible printed
また、図6Cに示すように、リング状筐体304の周方向に形成された伝送線路101a、101bの線路幅と、接続部R2に形成された伝送線路(延出部110a、110b)の線路幅とは異なる。線路幅の異なる伝送線路を接続する場合、接続部R2で入力した信号が反射され、通信品質が劣化してしまう可能性がある。そこで、延出部110a、110bの線路幅は、リジット基板111の伝送線路111a、111bの線路幅と略等しい幅になるように設定される。なお、リジット基板111上に形成される伝送線路111a、111bは、反射特性が最適化されるように設計される。
Further, as shown in FIG. 6C, the line width of the
本実施形態では、図4B、図4C、図5、図6A~図6C、図7A~図7Dに示す構造により、基準電位がリジット基板111上のGND配線121からリング状筐体304へと徐々に遷移する。すなわち、本実施形態の構造では、リジット基板111が金属面(リング状筐体304の支持部材304B、304C)と接触する領域R1を有することにより、図7A~図7Dに示すように、基準電位がリジット基板111上のGND配線121からリング状筐体304へとスムーズに遷移する。
In this embodiment, the structure shown in FIGS. 4B, 4C, 5, 6A to 6C, and 7A to 7D allows the reference potential to gradually shift from the GND wiring 121 on the
図7Aに示す断面では、リジット基板111の伝送線路111a、111bは、当該リジット基板111のGND配線121を基準電位としている。
In the cross section shown in FIG. 7A, the
図7Bに示す断面では、リング支持部材304B、304Cはリジット基板111の表層面まで延出している。このため、リジット基板111の伝送線路111a、111bは、リジット基板111のGND配線121とリング状筐体304との両方を基準電位としている。
In the cross section shown in FIG. 7B, the
図7Cに示す断面では、リジット基板111の伝送線路111a、111b、及び、フレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bは、当該リジット基板111のGND配線121とリング状筐体304との両方を基準電位としている。
In the cross section shown in FIG. 7C, the
図7Dに示す断面では、フレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bは、リング状筐体304を基準電位としている。
In the cross section shown in FIG. 7D, the
このように、本実施形態の構造では、リジット基板111が金属面(リング状筐体304の支持部材304B、304C)と接触する領域R1を有することにより、基準電位がリジット基板111上のGND配線121からリング状筐体304へとスムーズに遷移する。このため、本実施形態の構造では、基準電位の異なる伝送線路間の反射量やロスを少なくすることができる。
As described above, in the structure of the present embodiment, since the
この理由について、本実施形態と比較例とを用いて説明する。 The reason for this will be explained using this embodiment and a comparative example.
図8Aは、シミュレーションを実行するための本実施形態の構造(本実施形態のシミュレーションモデル)として、1レーン分のリング状筐体304にリジット基板111及びフレキシブルプリント基板107が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。ここで、図8AのA-A’矢視断面図、B-B’矢視断面図、C-C’矢視断面図、D-D’矢視断面図は、それぞれ、図7A~図7Dに示す矢視断面図と同じである。
FIG. 8A shows a power supply configuration in which a
上述のように、本実施形態の構造では、リジット基板111が金属面(リング状筐体304の支持部材304B、304C)と接触する領域R1を有することにより、基準電位がリジット基板111上のGND配線121からリング状筐体304へとスムーズに遷移する。
As described above, in the structure of the present embodiment, the
図8Bは、シミュレーションを実行するための比較例の構造(比較例のシミュレーションモデル)として、1レーン分のリング状筐体1304にリジット基板1111及びフレキシブルプリント基板1107が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。図9A~図9Cは、それぞれ、図8BのE-E’矢視断面図、F-F’矢視断面図、G-G’矢視断面図である。
FIG. 8B shows a configuration in which a
比較例の構造では、リジット基板1111が金属面(リング状筐体1304の支持部材1304B、1304C)と接触する領域を有していない。このため、比較例の構造において、図9Aに示す断面では、リジット基板1111の伝送線路1111a、1111bは、当該リジット基板1111のGND配線1121を基準電位として動作し、図9Bに示す断面においても、図9Aの場合と同様に、リジット基板1111の伝送線路1111a、1111bは、当該リジット基板1111のGND配線1121を基準電位として動作する。しかし、図9Bに示す断面において、リング支持部材1304B、1304Cはリジット基板1111の表層面まで延出していないため、リジット基板1111の伝送線路1111a、1111bは、リング状筐体304(リング支持部材304B、304C)を基準電位としていない。図9Cに示す断面では、フレキシブルプリント基板1107の伝送線路1101a、1101bは、リング状筐体1304(リング支持部材304B、304C)を基準電位として動作する。このように、比較例の構造では、リジット基板1111が金属面と接触する領域を有していないため、基準電位がリジット基板1111上のGND配線1121からリング状筐体1304へとスムーズに遷移しない。
In the structure of the comparative example, the
図10A、図10Bは、本実施形態の構造と比較例の構造とのシミュレーション結果として、本実施形態及び比較例のシミュレーションモデルによる入力反射特性の電磁界シミュレーション結果を示す図である。 10A and 10B are diagrams showing electromagnetic field simulation results of input reflection characteristics by simulation models of the present embodiment and the comparative example, as simulation results of the structure of the present embodiment and the comparative example.
図10Aにおいて、実線が本実施形態のシミュレーションモデルで解析した結果であり、破線が比較例のシミュレーションモデルで解析した結果である。図10Aにおいて、横軸は、周波数を示し、縦軸は、差動の入力反射量を示す。反射量が小さい方が、通信品質が良いことを示す。図10Aでは、6GHz以下の周波数範囲において、両モデルとも-20dB以下となっているが、特に、本実施形態のシミュレーションモデルの方が、比較例のシミュレーションモデルよりも、反射量が小さいことが分かる。エラーレートの観点から、反射はできる限り小さくすることが求められるので、本実施形態の優位性が示されている。 In FIG. 10A, the solid line is the result of analysis using the simulation model of this embodiment, and the broken line is the result of analysis using the simulation model of the comparative example. In FIG. 10A, the horizontal axis shows the frequency, and the vertical axis shows the differential input reflection amount. The smaller the amount of reflection, the better the communication quality. In FIG. 10A, in the frequency range of 6 GHz or less, both models have -20 dB or less, but it can be seen that the amount of reflection is particularly smaller in the simulation model of this embodiment than in the simulation model of the comparative example. . From the viewpoint of error rate, it is required that the reflection be as small as possible, which shows the superiority of this embodiment.
また、図10Bは、伝達特性の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図10Aと同様に、実線が本実施形態のシミュレーションモデルで解析した結果であり、破線が比較例のシミュレーションモデルで解析した結果である。図10Bにおいて、横軸は、周波数を示し、縦軸は、差動の伝達量を示す。図10Bでは、本実施形態のシミュレーションモデルの方が、反射量が小さいので、ロスなく送信カプラに信号が伝達していることがわかる。 Further, FIG. 10B is a diagram showing electromagnetic field simulation results of transfer characteristics. Similar to FIG. 10A, the solid line is the result of analysis using the simulation model of this embodiment, and the broken line is the result of analysis using the simulation model of the comparative example. In FIG. 10B, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents differential transmission amount. In FIG. 10B, it can be seen that the simulation model of this embodiment has a smaller amount of reflection, so that the signal is transmitted to the transmitting coupler without loss.
このように、本実施形態の構造では、反射特性、伝達特性から、低周波数から反射による通信への影響を抑制し、通信精度の低下を抑制することができる。 As described above, in the structure of the present embodiment, it is possible to suppress the influence on communication due to reflection from low frequencies based on the reflection characteristics and transfer characteristics, and to suppress a decrease in communication accuracy.
また、本実施形態の構造では、伝送線路111a、111bと伝送線路101a、101bとがリジット基板111上で電気的に接続される接続部R2を有することにより、以下のように、差動インピーダンスへの影響も抑制することができる。
In addition, in the structure of this embodiment, by having the connection portion R2 where the
図11Aは、接続部の位置の違いを説明するための構造として、1レーン分のリング状筐体304にリジット基板111及びフレキシブルプリント基板107が配置された構成を給電部付近で見た場合の斜視図である。図11Bは、図11AのH-H’矢視断面図である。図11A、図11Bに示す例では、伝送線路111a、111bと伝送線路101a、101bとが、フレキシブルプリント基板107上で電気的に接続される。
FIG. 11A shows a structure in which a
図11Bに示すように、リング状筐体304上に配置されるフレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101bは、受信側の信号伝送装置200と電界結合により通信を行うため、その伝送線路幅と伝送線路幅間の距離が設定される。差動伝送線路の場合、環境に存在する電子機器などから発生する電磁界が、差動伝送線路間を鎖交した場合、差動回路ではキャンセルできず、通信性能を低下させてしまう。そのため、差動伝送線路間の間隔は、比較的小さく設定される。よって、図11Bに示すように、フレキシブルプリント基板107上で、半田や異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film:ACF)等の電気的な接続部材により、リジット基板111と接続した場合、接続部材が、差動伝送線路間の距離を短くし、インピーダンスの乱れを生じさせやすくなる。また、フレキシブルプリント基板107上でリジット基板111と接続した場合は、接続部での厚みが他の伝送線路部と異なるため、受信側の信号伝送装置200とのギャップが接続部で短くなる可能性が高い。電界結合による通信においては、送受カプラ間の距離により信号レベルが変化するため、通信性能を低下させる要因ともなりうる。
As shown in FIG. 11B, the
図12は、図7C(図6CのC-C’矢視断面図)の拡大図である。図12に示す例では、本実施形態において、伝送線路111a、111bと伝送線路101a、101bとが、リジット基板111上で電気的に接続される。
FIG. 12 is an enlarged view of FIG. 7C (cross-sectional view taken along the line C-C' in FIG. 6C). In the example shown in FIG. 12,
図12に示すように、リジット基板111において、差動送信バッファや増幅器からの送信信号が伝送線路111a、111bにより伝送される。または、リジット基板111上に、直接、差動送信バッファや増幅器が実装され、伝送線路111a、111bにより伝送される。ここで、伝送線路111a、111bは、同軸コネクタや増幅器の出力インピーダンスに整合した伝送線路として設計されるため、多くは特性インピーダンスが50Ωの伝送線路となる。そのため、伝送線路111a、伝送線路111b間の距離は、近づける必要が無く、独立して設計することができる。つまり、リジット基板111の伝送線路111a、111b間の距離は、フレキシブルプリント基板107の伝送線路101a、101b間の距離より広いことになる。よって、リジット基板111上で伝送線路同士を接続した場合、半田等の接続部材による差動インピーダンスへの影響はほとんどなくなるため、通信へ与える影響を小さくすることができる。また、伝送線路111a、111bと伝送線路101a、101bとがリジット基板111上で接続されるため、接続部R2の厚みが、受信側の信号伝送装置200とのギャップの変化に影響を与えることも無くなる。
As shown in FIG. 12, in the
このように、本実施形態の構造では、差動インピーダンスへの影響も抑制することができる。 In this way, the structure of this embodiment can also suppress the influence on differential impedance.
なお、上述した実施形態では、リング状筐体304が回転部に配置され、信号源102がDAS18であり、信号源102から出力された信号が、DAS18が収集したX線の信号である場合を例にして説明したが、これに限定されない。
Note that in the above-described embodiment, the case is assumed in which the ring-shaped
例えば、リング状筐体304は、固定部に配置される。この場合、信号源102は、X線CT装置1のコンソール装置40であり、信号源102から出力された信号は、コンソール装置40が送信した回転部(回転フレーム13)に対する制御信号である。
For example, the ring-shaped
あるいは、リング状筐体304として、回転部に配置される第一リング状筐体と、固定部に配置される第二リング状筐体とを有する。この場合、第一リング状筐体においては、信号源102は、DAS18であり、信号源102から出力された信号は、DAS18が収集したX線の信号である。第二リング状筐体においては、信号源102は、X線CT装置1のコンソール装置40であり、信号源102から出力された信号は、コンソール装置40が送信した回転部に対する制御信号である。
Alternatively, the ring-shaped
また、上述した実施形態では、X線CT装置に適用される場合を例にして説明したが、例えば、回転部と固定部とを備え、かつ大容量(多チャンネル)の通信を必要とするアプリケーションであれば、X線CT装置に限定されない。例えば、上述した実施形態は、ネットワークカメラやロボットのオンハンドカメラなどに適用することもできる。 Further, in the above-described embodiments, the case where the application is applied to an X-ray CT apparatus was explained as an example, but for example, an application that includes a rotating part and a fixed part and requires large-capacity (multi-channel) communication If so, it is not limited to an X-ray CT apparatus. For example, the embodiments described above can also be applied to network cameras, on-hand cameras of robots, and the like.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、低周波の信号を、装置規模を大きくすることなく、精度よく伝送することができる。 According to at least one embodiment described above, low frequency signals can be transmitted with high precision without increasing the scale of the device.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
100、200、300 信号伝送装置
101a、101b 伝送線路
107 フレキシブルプリント基板
111 リジット基板
111a、111b 伝送線路
304 リング状筐体
304B、304C 支持部材
304D 開口部
100, 200, 300
Claims (13)
金属面と開口部とを有し、前記回転部および前記固定部の一方に設置されるリング状筐体と、
前記開口部に配置され、信号源から出力された信号を伝送する第一の伝送線路と、前記第一の伝送線路の基準電位を与える基準電位導体とを有する第一の基板と、
前記リング状筐体の周方向の端面に配置され、前記開口部で折り曲げられた第二の伝送線路を有し、前記金属面を基準電位とする第二の基板と、
を備え、
前記第一の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、電気的に接続され、
前記第一の基板は、前記金属面と接触する領域を有する、
信号伝送装置。 A signal transmission device that transmits a signal from one of a rotating part and a fixed part to the other by non-contact communication,
a ring-shaped housing having a metal surface and an opening and installed on one of the rotating part and the fixed part;
a first substrate having a first transmission line disposed in the opening and transmitting a signal output from a signal source; and a reference potential conductor providing a reference potential of the first transmission line;
a second substrate disposed on a circumferential end surface of the ring-shaped housing, having a second transmission line bent at the opening, and having the metal surface as a reference potential;
Equipped with
the first transmission line and the second transmission line are electrically connected,
the first substrate has a region in contact with the metal surface;
Signal transmission equipment.
前記壁部は、周方向で分断された分断領域を有し、
前記開口部は、前記分断領域が周方向で同じ位置になるように、複数の前記壁部が配置されることで形成され、
前記第二の基板は、隣接する2つの前記壁部の径方向の端面に支持されることで周方向に沿って配置され、さらに、前記壁部が分断された位置で径方向に折り曲げられ、
前記第一の基板は、前記領域として、隣接する2つの前記壁部の間に挟まれている領域を有する、
請求項1に記載の信号伝送装置。 The ring-shaped housing has a plurality of ring-shaped walls that constitute the metal surface and are arranged at intervals in the axial direction,
The wall portion has a divided region divided in the circumferential direction,
The opening is formed by arranging a plurality of the walls so that the divided regions are at the same position in the circumferential direction,
The second substrate is disposed along the circumferential direction by being supported by the radial end faces of the two adjacent wall portions, and is further bent in the radial direction at a position where the wall portions are separated,
The first substrate has, as the region, a region sandwiched between two adjacent wall portions,
The signal transmission device according to claim 1.
前記第一の伝送線路は、前記2つの主面の一方の主面に配置され、
前記基準電位導体は、前記2つの主面の他方の主面に配置され、
前記領域において、前記2つの側面それぞれは、隣接する2つの前記壁部それぞれと接触する、
請求項2に記載の信号伝送装置。 The first substrate has two main surfaces and two side surfaces connecting the two main surfaces,
The first transmission line is arranged on one of the two main surfaces,
The reference potential conductor is arranged on the other of the two main surfaces,
In the region, each of the two side surfaces contacts each of the two adjacent wall portions,
The signal transmission device according to claim 2.
請求項1に記載の信号伝送装置。 The first transmission line and the second transmission line have a connection part that is electrically connected on the first substrate,
The signal transmission device according to claim 1.
請求項4に記載の信号伝送装置。 The connecting portion is located in the area or near the area,
The signal transmission device according to claim 4.
請求項4に記載の信号伝送装置。 In the second transmission line, the line width of the transmission line formed in the circumferential direction of the ring-shaped housing is different from the line width of the transmission line formed in the connection part,
The signal transmission device according to claim 4.
請求項6に記載の信号伝送装置。 The line width of the transmission line formed in the connection part is set to be equal to the line width of the first transmission line,
The signal transmission device according to claim 6.
請求項1に記載の信号伝送装置。 The first substrate is arranged in a direction substantially normal to the ring-shaped casing.
The signal transmission device according to claim 1.
前記固定部は、前記回転部を回転させるための回転機構を有する、
請求項1に記載の信号伝送装置。 The rotating section includes an X-ray tube, an X-ray detector that detects X-rays emitted from the X-ray tube, and a data acquisition device that collects signals of the X-rays detected by the X-ray detector. death,
The fixed part has a rotation mechanism for rotating the rotating part,
The signal transmission device according to claim 1.
前記信号源は、前記データ収集装置であり、
前記信号は、前記データ収集装置が収集したX線の信号である、
請求項9に記載の信号伝送装置。 The ring-shaped housing is arranged in the rotating part,
the signal source is the data collection device,
The signal is an X-ray signal collected by the data collection device,
The signal transmission device according to claim 9.
前記信号源は、X線CT装置のコンソール装置であり、
前記信号は、前記コンソール装置が送信した前記回転部に対する制御信号である、
請求項9に記載の信号伝送装置。 The ring-shaped housing is arranged on the fixed part,
The signal source is a console device of an X-ray CT device,
The signal is a control signal for the rotating section transmitted by the console device,
The signal transmission device according to claim 9.
前記第一リング状筐体においては、
前記信号源は、前記データ収集装置であり、
前記信号は、前記データ収集装置が収集したX線の信号であり、
前記第二リング状筐体においては、
前記信号源は、X線CT装置のコンソール装置であり、
前記信号は、前記コンソール装置が送信した前記回転部に対する制御信号である、
請求項9に記載の信号伝送装置。 The ring-shaped casing includes a first ring-shaped casing arranged in the rotating part and a second ring-shaped casing arranged in the fixed part,
In the first ring-shaped housing,
the signal source is the data collection device,
The signal is an X-ray signal collected by the data collection device,
In the second ring-shaped housing,
The signal source is a console device of an X-ray CT device,
The signal is a control signal for the rotating section transmitted by the console device,
The signal transmission device according to claim 9.
前記回転部を回転させるための回転機構を有する固定部と、
金属面と開口部とを有し、前記回転部および前記固定部の一方に設置されるリング状筐体と、
前記開口部に配置され、信号源から出力された信号を伝送する第一の伝送線路と、前記第一の伝送線路の基準電位を与える基準電位導体とを有する第一の基板と、
前記リング状筐体の周方向の端面に配置され、前記開口部で折り曲げられた第二の伝送線路を有し、前記金属面を基準電位とする第二の基板と、
を備え、
前記第一の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、電気的に接続され、
前記第一の基板は、前記金属面と接触する領域を有する、
X線CT装置。 a rotating part having an X-ray tube, an X-ray detector that detects X-rays emitted from the X-ray tube, and a data acquisition device that collects signals of the X-rays detected by the X-ray detector;
a fixed part having a rotation mechanism for rotating the rotating part;
a ring-shaped housing having a metal surface and an opening and installed on one of the rotating part and the fixed part;
a first substrate having a first transmission line disposed in the opening and transmitting a signal output from a signal source; and a reference potential conductor providing a reference potential of the first transmission line;
a second substrate disposed on a circumferential end surface of the ring-shaped housing, having a second transmission line bent at the opening, and having the metal surface as a reference potential;
Equipped with
the first transmission line and the second transmission line are electrically connected,
the first substrate has a region in contact with the metal surface;
X-ray CT device.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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