JP2008103875A - Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it - Google Patents

Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it Download PDF

Info

Publication number
JP2008103875A
JP2008103875A JP2006283429A JP2006283429A JP2008103875A JP 2008103875 A JP2008103875 A JP 2008103875A JP 2006283429 A JP2006283429 A JP 2006283429A JP 2006283429 A JP2006283429 A JP 2006283429A JP 2008103875 A JP2008103875 A JP 2008103875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
output
digital
data
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006283429A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Suzuki
薫 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Medical Systems Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2006283429A priority Critical patent/JP2008103875A/en
Publication of JP2008103875A publication Critical patent/JP2008103875A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a D/A converter holding down a cost, being operated at a high speed and having a high accuracy and a high resolution by using the D/A converter obtaining high speed operation at a low cost and having the small number of bits. <P>SOLUTION: The D/A converter has a first D/A converter inputting N1 bits of N bits digital data N from an MSB to the LSB side and an accuracy compensating-value memory storing preset digital compensating values NcN to each of the digital data N while using the digital data N of the N bits as an address and outputting the digital compensating values NcN at least N2=(N-N1+2) bits corresponding to the digital data N by inputting the digital data N. The D/A converter further has a second D/A converter at N2 bits connected to an output from the accuracy compensating-value memory and an amplifier amplifying the output from the first D/A converter at an amplification factor of 2<SP>(N-N1)</SP>. The D/A converter further has an adder adding the output from the amplifier and the output from the second D/A converter. A synthetic D/A converter uses the result of the output from the adder as the analog converting value of the digital input data N. A magnetic resonance imaging device consists of the synthetic D/A converter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)の傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源装置に係わり、特に、この電源を構成する高精度、高分解能のD/A(デジタル/アナログ)変換器の技術に関する。   The present invention relates to a gradient magnetic field power supply device that drives a gradient magnetic field coil of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus), and in particular, a high-precision, high-resolution D / A (digital / analog) converter that constitutes this power supply. Regarding technology.

磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)には、静磁場を発生する例えば静磁場磁石、或いは静磁場コイル、この静磁場に重畳される傾斜磁場を発生するための傾斜磁場コイル、更に高周波磁場を発生する高周波コイルと、これ等の磁場発生用コイルが所定の磁場強度となる印加電流とそのタイミングを制御するコイル駆動電源装置とが備えられている。さらに、これ等コイルの磁場の強度や経時安定性は、得られる画像の画質を左右するので、デジタル値による制御が一般的に行われる(例えば、特許文献1、特許文献2を参照。)。特に傾斜磁場コイルの駆動においては、大電流を高精度、例えば0/00(パーミル)程度の精度で制御することが要求されるので、デジタル値による傾斜磁場信号が、高性能のD/A変換器によりアナログ値に変換されて、電流アンプを介して増幅された励磁電流がコイルに印加される。   In a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus), for example, a static magnetic field magnet or a static magnetic field coil that generates a static magnetic field, a gradient magnetic field coil for generating a gradient magnetic field superimposed on the static magnetic field, and a high-frequency magnetic field are generated. A high-frequency coil and an applied current at which these magnetic field generating coils have a predetermined magnetic field intensity and a coil drive power supply device that controls the timing are provided. Furthermore, since the strength of the magnetic field and the temporal stability of these coils influence the image quality of the obtained image, control by a digital value is generally performed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In particular, in driving a gradient magnetic field coil, it is required to control a large current with high accuracy, for example, with accuracy of about 0/00 (per mill). The excitation current converted into an analog value by the amplifier and amplified through the current amplifier is applied to the coil.

デジタル値をアナログ値に変換するD/A変換器(変換回路)については、従来、16ビット以下の少ビットのD/A変換器では、低価格で比較的高速のものが、市場に提供されて一般的に普及している。   As for D / A converters (conversion circuits) that convert digital values into analog values, conventionally, D / A converters of 16 bits or less and low bits and relatively high speeds are offered to the market. It is generally popular.

一方、産業技術の進歩と共に、多ビットのD/A変換器の必要性は高まり、例えば、上述のように医用MRI診断装置の傾斜磁場コイルの駆動では、高精度、高分解能のD/A変換器を高安定に、且つ高速に作動させることが求められている。この様な多ビットの高精度、高分解能のD/A変換器は、回路構成においては従来技術の延長で、高速、高分解能のD/A変換器を実現することはできるが、性能の選択や特性の調整などに高度な技術が必要であり、結果として非常に高価なものと成り、その用途は一般民生用としては、限界が有る。   On the other hand, with the advancement of industrial technology, the need for multi-bit D / A converters has increased. For example, as described above, high-precision, high-resolution D / A conversion is possible when driving a gradient coil of a medical MRI diagnostic apparatus. It is required to operate the vessel with high stability and high speed. Such a multi-bit high-precision, high-resolution D / A converter can realize a high-speed, high-resolution D / A converter with an extension of the conventional technology in terms of circuit configuration, but the selection of performance Advanced technology is required for adjusting the characteristics and characteristics, and as a result, it is very expensive, and its use is limited for general consumer use.

安価に多ビットのD/A変換器を実現する技術として、上位のデータをアナログに変換するD/A変換機能と下位のデータをアナログに変換するD/A変換機能とを、高速、高分解能の少ビットのD/A変換器をそれぞれ分担し、組み合わせて実現しているもの(例えば、特許文献3、特許文献4を参照。)がある。これ等においても、遅延回路やラッチ手段を作動させることにより、フルビットの変換の高速化には限界がある。   High-speed, high-resolution D / A conversion function that converts higher-order data to analog and D / A conversion function that converts lower-order data to analog as a technology to realize a multi-bit D / A converter at low cost The small bit D / A converters are shared and realized in combination (for example, see Patent Document 3 and Patent Document 4). Even in these cases, there is a limit to speeding up the full bit conversion by operating the delay circuit and the latch means.

また、D/A変換器には、基本的に、1/2LSBの精度しか保障していないため、これ等の誤差の累積によりアナログ出力結果は、リニアリティが所望の分解能を達成できない。これは、例えば図7(a)に示すような、8ビットのデジタルデータ入力信号Dを、上位4ビットのD/A変換器A71と、下位4ビットのA/D変換器B72それぞれで分担させて、上位のD/A変換器A71の出力を増幅器73により、上位ビット出力に対応する電圧まで増幅して下位のA/D変換器B72の出力と加算器74で加算して、8ビットのD/A変換器C75として作動させる典型的な構成においても生じる。そのアナログ出力値は、図7(b)に一部を拡大して表示するように、理想的なD/A出力値81と成るべきところ、上位ビット毎の変換出力誤差分82a、82b、及び下位/上位のD/A変換出力誤差83を含む階段状出力となって、出力特性(実際のD/A出力値)81aには凹凸が有る変換結果となって、リニアリティが低下する出力精度における問題もある。
特開平5−3863号公報。 特開平11−318855号公報。 特開平8−195677号公報。 特開平4−68820号公報。
Also, since the D / A converter basically guarantees only the accuracy of 1/2 LSB, the linearity of the analog output result cannot achieve the desired resolution due to the accumulation of these errors. For example, as shown in FIG. 7 (a), an 8-bit digital data input signal D is shared by an upper 4-bit D / A converter A71 and a lower 4-bit A / D converter B72. Then, the output of the higher order D / A converter A71 is amplified to a voltage corresponding to the higher order bit output by the amplifier 73 and added to the output of the lower order A / D converter B72 by the adder 74. It also occurs in a typical configuration that operates as a D / A converter C75. The analog output value should be an ideal D / A output value 81 so that a part of the analog output value is enlarged and displayed in FIG. 7B, and conversion output error portions 82a, 82b for each upper bit, and In stepped output including lower / upper D / A conversion output error 83, the output characteristic (actual D / A output value) 81a is a result of conversion with irregularities, resulting in reduced output linearity. There is also a problem.
JP-A-5-3863. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-318855. Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-195567. Japanese Patent Laid-Open No. 4-68820.

解決しようとする問題点は、画質性能を向上したMRI装置とするために、傾斜磁場コイルの駆動電源において、従来技術の延長上の高速、高分解能のD/A変換器を用いて構成すると、分解能が高くなる程、コストの増加が著しく、ひいては装置自体がコスト高と成ることである。また、D/A変換器には、基本的に1/2LSBの精度しか保障されていないため、低コストの少ビットのD/A変換器を複数組み合わせると、性能特性のバラツキにより出力結果のリニアリティが低下し、所望の分解能及び精度を達成できないことである。   The problem to be solved is that, in order to obtain an MRI apparatus with improved image quality performance, a high-speed, high-resolution D / A converter, which is an extension of the prior art, is used in the drive power source of the gradient magnetic field coil. The higher the resolution, the more the cost increases, and the higher the cost of the device itself. In addition, since the D / A converter basically guarantees only an accuracy of 1/2 LSB, when a plurality of low-cost low-bit D / A converters are combined, the linearity of the output result due to variations in performance characteristics And the desired resolution and accuracy cannot be achieved.

本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、一般的に安価で高速作動が得られる少ビットのD/A変換器を用いて、高速作動する高精度、高分解能のD/A変換器のコストを抑えて提供すると共に、この高精度、高分解能のD/A変換器を備えて、MRIの画質を向上した磁気共鳴イメージング装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and generally uses a small-bit D / A converter that is inexpensive and capable of high-speed operation. An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus which provides a D / A converter at a reduced cost, and includes this high-accuracy and high-resolution D / A converter to improve the image quality of MRI.

上記の目的を達成するために、本発明の請求項1の合成D/A変換器は、NビットのデジタルデータNのMSBからLSB側へ、N1ビットが入力される第1D/A変換器と、前記NビットのデジタルデータNをアドレスとして、デジタルデータNそれぞれに対する予め設定されたデジタル補償値NcNが記憶されて、前記デジタルデータNの入力により、これに対応する少なくもN2=(N−N1+2)ビットのこのデジタル補償値NcNを出力する精度補償値メモリと、前記精度補償値メモリの出力に接続したN2ビットの第2D/A変換器と、前記第1D/A変換器の出力を増幅率2(N−N1)で増幅する増幅器と、前記増幅器の出力と前記第2D/A変換器の出力とを加算する加算器とを具備して成り、前記加算器の出力結果をデジタル入力データNのアナログ変換値とすることを特徴とするものを提供する。 In order to achieve the above object, a composite D / A converter according to claim 1 of the present invention is a first D / A converter in which N1 bit is inputted from MSB to LSB side of N-bit digital data N; A preset digital compensation value NcN for each of the digital data N is stored with the N-bit digital data N as an address, and at least N2 = (N−N1 + 2) corresponding to the input of the digital data N ) An accuracy compensation value memory for outputting this digital compensation value NcN of bits, an N2-bit second D / A converter connected to the output of the accuracy compensation value memory, and an output of the first D / A converter 2 (N−N1) and an adder that adds the output of the amplifier and the output of the second D / A converter, and outputs the output result of the adder. Provided is an analog conversion value of digital input data N.

さらに、本発明の請求項2の合成D/A変換器においては、前記デジタル補償値NcNは、NビットのデジタルデータNが入力され、高精度、高分解能の量子化アナログ変換をする基準D/A変換器と、この基準D/A変換器が出力する変換基準値に対し、補償対象である前記第1D/A変換器の前記デジタルデータNに対する出力を、前記増幅器により増幅率2(N−N1)で増幅し、この増幅結果と前記第2D/A変換器の出力をゼロ値として加算する前記加算器の出力を減算する減算器と、この減算器の出力が入力されて、N2ビットのデジタル補償値NcNを出力する補償値A/D変換器と、この補償値A/D変換器から出力されるN2ビットのデジタル補償値NcNを、精度補償値メモリの前記デジタルデータNをメモリ番地とする記録領域に記録するデータ書き込み手段とを具備して成なる補償値生成書き込み手段により、入力データNの各デジタル値に対し、生成し、記録したものであることを特徴とするものを提供する。 Furthermore, in the composite D / A converter according to claim 2 of the present invention, the digital compensation value NcN is inputted with N-bit digital data N, and is a reference D / D that performs high-precision, high-resolution quantization analog conversion. With respect to the A converter and the conversion reference value output from the reference D / A converter, an output of the first D / A converter to be compensated for the digital data N is amplified by the amplifier with an amplification factor 2 (N− N1) , a subtracter for subtracting the output of the adder for adding the amplification result and the output of the second D / A converter as a zero value, and the output of the subtractor are input. The compensation value A / D converter that outputs the digital compensation value NcN, the N2 bit digital compensation value NcN output from the compensation value A / D converter, the digital data N of the accuracy compensation value memory as the memory address, You Compensation value generating / writing means comprising a data writing means for recording in a recording area to be generated and recorded for each digital value of the input data N is provided. .

また、上記の目的を達成するために、本発明の請求項3の磁気共鳴イメージング装置は、傾斜磁場コイル電源部が駆動する傾斜磁場コイルによる傾斜磁場によって放射される被検体からの磁気共鳴信号に基づいて、この被検体に関する画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記傾斜磁場コイル電源部は、デジタルタイムシーケンスデータを発生する制御コンピュータ部により制御される傾斜磁場データ生成部と、前記デジタルタイムシーケンスデータを前記精度補償値メモリを具備して量子化アナログ値に変換する前記合成D/A変換器と、前記量子化アナログ値を前記傾斜磁場コイルの励磁電流とするレベルまで増幅する電流アンプとを具備したことを特徴とするものを提供する。   In order to achieve the above object, a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 3 of the present invention is adapted to generate a magnetic resonance signal from a subject radiated by a gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil driven by a gradient magnetic field coil power supply unit. A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing an image of the subject based on the gradient magnetic field coil power supply unit, a gradient magnetic field data generation unit controlled by a control computer unit for generating digital time sequence data; The combined D / A converter that converts the digital time sequence data into a quantized analog value by including the accuracy compensation value memory, and a current that amplifies the quantized analog value to a level that is an excitation current of the gradient coil. An amplifier is provided.

さらに、本発明の請求項4の磁気共鳴イメージング装置においては、前記傾斜磁場コイル電源部の合成D/A変換器は、前記補償値生成書き込み手段により生成記録した前記精度補償値メモリによる合成D/A変換器を具備したことを特徴とするものを提供する。   Furthermore, in the magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4 of the present invention, the combined D / A converter of the gradient coil power supply unit generates the combined D / A by the accuracy compensation value memory generated and recorded by the compensation value generation / writing means. What is provided with the A converter is provided.

本発明によれば、複数の安価で高速の作動をするD/A変換器を組み合わせて、予め設定した精度補償データに基づく変換を行うので、高速、高精度の作動をする多ビットの高分解能のD/A変換器を安価で提供できる。また、この高速、高精度の作動をする多ビットの高分解能のD/A変換器により磁場コイルを駆動する磁気共鳴イメージング装置は、高速で且つ高分解能のMRI画像の撮像を行うことができる。   According to the present invention, since a plurality of low-cost and high-speed D / A converters are combined to perform conversion based on preset accuracy compensation data, multi-bit high-resolution that operates at high speed and high accuracy. The D / A converter can be provided at low cost. In addition, the magnetic resonance imaging apparatus that drives the magnetic field coil by the multi-bit high-resolution D / A converter that operates at high speed and with high accuracy can capture MRI images at high speed and with high resolution.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5は本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)の構成を示す図である。この図5に示すMRI装置は、静磁場磁石51、傾斜磁場コイル52、傾斜磁場コイル駆動電源部53、寝台54、寝台制御部55、RFコイルユニット56a,56b,56c、送信部57、選択回路58、受信部59および制御コンピュータ部61、さらに、この制御コンピュータ部61に接続した記憶部62、入力部64、表示部63を具備する。また、傾斜磁場コイル駆動電源部53は、制御コンピュータ部61からの指示により傾斜磁場コイル52の駆動に関するデジタル情報を発生する傾斜磁場データ生成部53c、このデジタル情報をアナログ値に変換するD/A変換器53b、このアナログ値を傾斜磁場コイル52の励磁電流に変換する電流アンプ53aを具備する。   FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) according to the present embodiment. The MRI apparatus shown in FIG. 5 includes a static magnetic field magnet 51, a gradient magnetic field coil 52, a gradient magnetic field coil drive power supply unit 53, a bed 54, a bed control unit 55, RF coil units 56a, 56b and 56c, a transmission unit 57, and a selection circuit. 58, a receiving unit 59, a control computer unit 61, a storage unit 62, an input unit 64, and a display unit 63 connected to the control computer unit 61. The gradient coil drive power supply unit 53 is a gradient magnetic field data generation unit 53c that generates digital information related to the drive of the gradient magnetic field coil 52 in response to an instruction from the control computer unit 61, and a D / A that converts this digital information into an analog value. The converter 53b includes a current amplifier 53a that converts the analog value into an excitation current of the gradient magnetic field coil 52.

静磁場磁石51は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石51としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。   The static magnetic field magnet 51 has a hollow cylindrical shape and generates a uniform static magnetic field in the internal space. For example, a permanent magnet or a superconducting magnet is used as the static magnetic field magnet 51.

傾斜磁場コイル52は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石51の内側に配置される。傾斜磁場コイル52は、互いに直交するX,Y,Zの各軸に対応する3種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル52は、上記の3種のコイルが傾斜磁場コイル駆動電源部53からそれぞれ個別に電流供給を受けて、磁場強度がX,Y,Zの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Z軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。X,Y,Z各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。   The gradient coil 52 has a hollow cylindrical shape and is disposed inside the static magnetic field magnet 51. The gradient coil 52 is a combination of three types of coils corresponding to the X, Y, and Z axes orthogonal to each other. The gradient coil 52 generates a gradient magnetic field in which the above three types of coils are individually supplied with current from the gradient coil drive power supply unit 53 and the magnetic field strength is inclined along the X, Y, and Z axes. To do. The Z-axis direction is, for example, the same direction as the static magnetic field. The gradient magnetic fields of the X, Y, and Z axes correspond to, for example, the slice selection gradient magnetic field Gs, the phase encoding gradient magnetic field Ge, and the readout gradient magnetic field Gr, respectively. The slice selection gradient magnetic field Gs is used to arbitrarily determine an imaging section. The phase encoding gradient magnetic field Ge is used to change the phase of the magnetic resonance signal in accordance with the spatial position. The readout gradient magnetic field Gr is used for changing the frequency of the magnetic resonance signal in accordance with the spatial position.

被検体60は、寝台54の天板54aに載置された状態で傾斜磁場コイル52の空洞(撮影口)内に挿入される。寝台54は、寝台制御部55により駆動され、天板54aをその長手方向(図5中における左右方向)および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石51の中心軸と平行になるように寝台54が設置される。   The subject 60 is inserted into the cavity (imaging port) of the gradient magnetic field coil 52 while being placed on the top 54 a of the bed 54. The couch 54 is driven by the couch controller 55 and moves the couchtop 54a in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 5) and up-down direction. Usually, the bed 54 is installed so that the longitudinal direction is parallel to the central axis of the static magnetic field magnet 51.

RFコイルユニット56aは、1つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。RFコイルユニット56aは、傾斜磁場コイル52の内側に配置される。RFコイルユニット56aは、送信部57から高周波パルス(RFパルス)の供給を受けて、高周波磁場を発生する。   The RF coil unit 56a is configured by housing one or more coils in a cylindrical case. The RF coil unit 56 a is disposed inside the gradient magnetic field coil 52. The RF coil unit 56a receives a high frequency pulse (RF pulse) from the transmission unit 57 and generates a high frequency magnetic field.

RFコイルユニット56b,56cは、天板54a上に載置されたり、天板54aに内蔵されたり、あるいは被検体60に装着される。そして撮影時には、被検体60とともに傾斜磁場コイル52の空洞内に挿入される。RFコイルユニット56b,56cは、それぞれ複数の要素コイルを備えるアレイコイルが利用され、被検体60から放射される磁気共鳴信号を受信する。要素コイルのそれぞれの出力信号は、個別に選択回路58に入力される。   The RF coil units 56b and 56c are placed on the top board 54a, built in the top board 54a, or attached to the subject 60. And at the time of imaging | photography, it inserts in the cavity of the gradient magnetic field coil 52 with the subject 60. FIG. Each of the RF coil units 56 b and 56 c uses an array coil including a plurality of element coils, and receives a magnetic resonance signal radiated from the subject 60. The output signals of the element coils are individually input to the selection circuit 58.

送信部57は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部および高周波電力増幅部を有している。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばシンク関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。そしてこの結果として送信部57は、ラーモア周波数に対応するRFパルスをRFコイルユニット56aに供給する。   The transmission unit 57 includes an oscillation unit, a phase selection unit, a frequency conversion unit, an amplitude modulation unit, and a high frequency power amplification unit. The oscillation unit generates a high-frequency signal having a resonance frequency unique to the target nucleus in the static magnetic field. The phase selection unit selects the phase of the high-frequency signal. The frequency conversion unit converts the frequency of the high-frequency signal output from the phase selection unit. The amplitude modulation unit modulates the amplitude of the high-frequency signal output from the frequency modulation unit, for example, according to a sync function. The high frequency power amplification unit amplifies the high frequency signal output from the amplitude modulation unit. As a result, the transmission unit 57 supplies an RF pulse corresponding to the Larmor frequency to the RF coil unit 56a.

選択回路58は、RFコイルユニット56b,56cから出力される多数の磁気共鳴信号からいくつかを選択する。そして選択回路58は、選択した磁気共鳴信号を受信部59へ与える。どのチャネルを選択するかは、制御コンピュータ部61から指示される。   The selection circuit 58 selects some of the multiple magnetic resonance signals output from the RF coil units 56b and 56c. Then, the selection circuit 58 gives the selected magnetic resonance signal to the reception unit 59. Which channel is selected is instructed by the control computer unit 61.

受信部59は、前段増幅器、位相検波器およびアナログデジタル変換器を有する処理系を複数チャネル備えている。これら複数チャネルの処理系へは、選択回路58が選択する磁気共鳴信号がそれぞれ入力される。前段増幅器は、磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログデジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をデジタル信号に変換する。受信部59は、各処理系により得られるデジタル信号をそれぞれ出力する。   The receiving unit 59 includes a plurality of processing systems including a pre-stage amplifier, a phase detector, and an analog / digital converter. The magnetic resonance signals selected by the selection circuit 58 are input to the processing systems of these multiple channels. The pre-stage amplifier amplifies the magnetic resonance signal. The phase detector detects the phase of the magnetic resonance signal output from the preamplifier. The analog-digital converter converts the signal output from the phase detector into a digital signal. The receiving unit 59 outputs a digital signal obtained by each processing system.

制御コンピュータ部61は、図示していないCPUやメモリ等を有しており、本実施形態のMRI装置を総括的に制御し、インタフェース部、データ収集部、再構成部および制御部の各機能部を有して構成されている。インタフェース部は、傾斜磁場コイル駆動電源部53、寝台制御部55、送信部57、受信部59および選択回路58等の接続される各部間で授受される信号の入出力を行う。データ収集部は、受信部59から出力されるデジタル信号を収集し、この収集結果、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部62に格納する。再構成部は、記憶部62に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体60内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。   The control computer unit 61 includes a CPU, a memory, and the like (not shown), and comprehensively controls the MRI apparatus according to the present embodiment, and functions as an interface unit, a data collection unit, a reconstruction unit, and a control unit. It is comprised. The interface unit inputs and outputs signals exchanged between the connected units such as the gradient coil drive power supply unit 53, the bed control unit 55, the transmission unit 57, the reception unit 59, and the selection circuit 58. The data collection unit collects digital signals output from the reception unit 59 and stores the collection result, that is, magnetic resonance signal data, in the storage unit 62. The reconstruction unit performs post-processing, that is, reconstruction such as Fourier transform, on the magnetic resonance signal data stored in the storage unit 62 to obtain spectrum data or image data of a desired nuclear spin in the subject 60. .

記憶部62は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。   The storage unit 62 stores magnetic resonance signal data and spectrum data or image data for each patient.

表示部63は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を制御コンピュータ部61の制御部の制御下で表示する。表示部63としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。   The display unit 63 displays various information such as spectrum data or image data under the control of the control unit of the control computer unit 61. A display device such as a liquid crystal display can be used as the display unit 63.

入力部64は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部64は、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切り替えスイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。   The input unit 64 receives various commands and information inputs from the operator. The input unit 64 can appropriately use a pointing device such as a mouse or a trackball, a selection device such as a mode change switch, or an input device such as a keyboard.

以上が本実施形態に係るMRI装置の全体的な構成である。本実施形態における特徴は、傾斜磁場コイル52の駆動に関する多ビットのデジタル情報を、高精度の画質で、且つ高速にMRIデータを取得する励磁電流に関するアナログ値に変換する傾斜磁場コイル駆動電源部53のD/A変換器53bにある。以下に、傾斜磁場コイル駆動電源部53を構成する高精度、高速のD/A変換器について詳細に説明する。   The above is the overall configuration of the MRI apparatus according to the present embodiment. A feature of the present embodiment is that the gradient magnetic field coil drive power supply unit 53 converts multi-bit digital information related to the drive of the gradient magnetic field coil 52 into an analog value related to an excitation current that acquires MRI data at high speed with high image quality. D / A converter 53b. Below, the high-precision and high-speed D / A converter which comprises the gradient coil drive power supply part 53 is demonstrated in detail.

(第1の実施形態)
図1(a)は、本願実施形態のNビットのデジタルデータが入力されるD/A変換器の構成を示す機能回路ブロック図である。また、同図(b)は、本実施形態のD/A変換器に備える精度補償値メモリの補償値データを作成する補償データ設定装置の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a functional circuit block diagram showing a configuration of a D / A converter to which N-bit digital data is input according to the present embodiment. FIG. 5B is a block diagram showing a configuration of a compensation data setting device that creates compensation value data of an accuracy compensation value memory provided in the D / A converter of the present embodiment.

本実施形態のD/A変換器の構成の詳細は、図1(a)、或いはその詳細の回路構成図である図2に示すように、入力Nビットであるデジタル信号Nの上位側のMSBからN1ビットが入力される第1D/A変換器11(111)と、この変換後アナログ電圧を増幅する増幅器13(113)と、同じく入力Nビットのデジタル信号Nが入力され、予め設定した精度補償データN2を出力する精度補償値メモリ15(115)と、この出力の精度補償データN2が下位側のLSMからN2ビットデータとして入力される第2D/A変換器12(112)と、増幅器13(113)の出力とこの第2D/A変換器12(112)の出力を加算する加算器14(114)とにより構成される。この構成により形成された本願実施形態のD/A変換器を、これ等第1、第2D/A変換器11、12(111、112)と区別するため、以降、合成D/A変換器10と呼称する。   The details of the configuration of the D / A converter of this embodiment are shown in FIG. 1A or the detailed circuit configuration of FIG. 2, as shown in FIG. The first D / A converter 11 (111) to which N1 bit is input, the amplifier 13 (113) for amplifying the analog voltage after conversion, and the digital signal N having the same input N bit are input, and the preset accuracy is set. An accuracy compensation value memory 15 (115) for outputting the compensation data N2, a second D / A converter 12 (112) to which the accuracy compensation data N2 of this output is input as N2 bit data from the lower LSM, and an amplifier 13 (113) and an adder 14 (114) for adding the output of the second D / A converter 12 (112). In order to distinguish the D / A converter of this embodiment formed by this configuration from the first and second D / A converters 11 and 12 (111 and 112), hereinafter, the combined D / A converter 10 It is called.

この構成において、第1D/A変換器11の対応するN1ビットのLSB側の(2+n)ビットと第2D/A変換器12の対応するN2ビットのMSB側の(2+n)ビットは、入力Nビットデジタル信号の中位で少なくとも2ビットで重複する2+nビットがそれぞれ配分割り当てられる(ただし、nは0を含む整数)。すなわち、N=N1−2−n+N2(ただし、nは0を含む整数)の関係が成り立つ割り当てを、第1、第2のD/A変換器の変換ビットに配分する。   In this configuration, the (2 + n) bits on the LSB side of the corresponding N1 bits of the first D / A converter 11 and the (2 + n) bits on the MSB side of the corresponding N2 bits of the second D / A converter 12 are input N bits. In the middle of the digital signal, 2 + n bits that overlap with at least 2 bits are allocated and allocated (where n is an integer including 0). That is, an allocation that satisfies the relationship N = N1-2−n + N2 (where n is an integer including 0) is allocated to the conversion bits of the first and second D / A converters.

図1(a)に示す本実施形態に具備する精度補償値メモリ15は、同図(b)、或いは図3にその詳細の回路構成図を示す補償データ設定装置30により、その補償値データが予め設定、記録される。設定が行われた精度補償値メモリ15(115)は、本願の合成D/A変換器10(110)のNビットのデジタル入力に対応して、第2D/A変換器12(112)への入力に対応するN2ビットからなるデジタル補償データを出力するデータ変換装置として機能する。   The accuracy compensation value memory 15 provided in the present embodiment shown in FIG. 1A is stored in the compensation value data by the compensation data setting device 30 whose detailed circuit configuration is shown in FIG. Preset and recorded. The set accuracy compensation value memory 15 (115) is supplied to the second D / A converter 12 (112) in response to the N-bit digital input of the composite D / A converter 10 (110) of the present application. It functions as a data converter that outputs digital compensation data consisting of N2 bits corresponding to the input.

図1(b)、或いは図3に示す補償データ設定装置30の実施形態は、D/A変換の高精度の基準値を出力する高分解能D/A変換器21(121)の入力を、精度補償値メモリ15の補償データを設定する対象となる本実施形態の合成D/A変換器10のデジタル入力と同じになる接続、すなわち、デジタル入力データNとする。この高分解能D/A変換器21(121)の出力を減算器22(122)に入力する。   In the embodiment of the compensation data setting device 30 shown in FIG. 1B or FIG. 3, the input of the high-resolution D / A converter 21 (121) that outputs a high-precision reference value for D / A conversion The connection is the same as the digital input of the composite D / A converter 10 of the present embodiment, which is the target for setting the compensation data in the compensation value memory 15, that is, the digital input data N. The output of the high resolution D / A converter 21 (121) is input to the subtractor 22 (122).

一方、図1(b)、或いは図3に示すように、対象の合成D/A変換器は、第2D/A変換器12(112)の出力を加算器14へ入力せずにゼロ値とし、MSB側ビットに対応する第1のD/A変換器11(111)の出力が、増幅器13(113)により増幅された増幅結果のみを、加算器14(114)に接続する補償設定専用接続としたD/A変換器20を構成する。この補償設定専用接続の構成によるD/A変換器20の出力を、減算器22(122)の他の入力である減算側の端子へ入力する。   On the other hand, as shown in FIG. 1B or FIG. 3, the target composite D / A converter sets the output of the second D / A converter 12 (112) to zero without inputting it to the adder 14. , The compensation setting dedicated connection for connecting only the amplification result obtained by amplifying the output of the first D / A converter 11 (111) corresponding to the MSB side bit by the amplifier 13 (113) to the adder 14 (114) The D / A converter 20 is configured. The output of the D / A converter 20 with this compensation setting dedicated connection configuration is input to the subtraction side terminal, which is another input of the subtractor 22 (122).

したがって、この補償データ設定装置30の減算器22(122)の出力は、Nビットのデジタル入力Nに対する高精度の高分解能D/A変換器21(121)が出力する量子化アナログ基準値と、補償設定接続のD/A変換器20、すなわちデータの桁に対応する増幅を含む第1D/A変換器11(111)の変換結果アナログ値との差異値となる。この減算器22(122)の減算結果アナログ値を、補償値A/D変換器23(123)に入力し、この差異値に対応するN2ビットのデジタル補償データに変換する。さらに、この変換結果のN2ビットのデジタル補償データを、精度補償値メモリ15(115)のデジタル入力Nに関連する所定のアドレスの領域に書き込むデータライタ24(124)を備える。   Therefore, the output of the subtractor 22 (122) of the compensation data setting device 30 is the quantized analog reference value output from the high-precision high-resolution D / A converter 21 (121) for the N-bit digital input N, and It becomes a difference value from the analog value of the conversion result of the D / A converter 20 of the compensation setting connection, that is, the first D / A converter 11 (111) including the amplification corresponding to the digit of the data. The subtraction result analog value of the subtractor 22 (122) is input to the compensation value A / D converter 23 (123) and converted into N2 bit digital compensation data corresponding to the difference value. Further, a data writer 24 (124) for writing the N2-bit digital compensation data of the conversion result into a predetermined address area related to the digital input N of the accuracy compensation value memory 15 (115) is provided.

以上のように構成された補償データ設定装置30の入力に、Nビットの全ビット0から全ビット1までの全てのデジタル値を順次入力する。それぞれのデジタル値の入力毎に、高精度の高分解能D/A変換器21(121)と補正対象の第1D/A変換器11(111)との変換結果差である減算器22(122)の結果が、補償値A/D変換器23(123)に入力されて、その出力であるN2ビットの出力デジタルデータを、Nビットの各々入力値に対応するそれぞれN2ビットの補償値データとして、精度補償値メモリ15(115)に、データライタ24(124)が書き込み、保存する。   All digital values of all N bits 0 to 1 are sequentially input to the input of the compensation data setting device 30 configured as described above. For each digital value input, a subtracter 22 (122) which is a conversion result difference between the high-precision high-resolution D / A converter 21 (121) and the first D / A converter 11 (111) to be corrected. Is input to the compensation value A / D converter 23 (123), and the output digital data of N2 bits is output as N2 bit compensation value data corresponding to each of the N bit input values. The data writer 24 (124) writes and stores it in the accuracy compensation value memory 15 (115).

以下の説明では、説明を簡便で判り良くするために、N=6、N1=N2=4、n=0とする、すなわち、4ビットD/A変換器2個により6ビットD/A変換器を本願発明の合成D/A変換器10として構成する図3を用いて説明する。その実数例の一覧の一部を図4に例示した、これも参照して、実施形態を説明する。   In the following description, N = 6, N1 = N2 = 4, and n = 0 in order to simplify and understand the description, that is, a 6-bit D / A converter is composed of two 4-bit D / A converters. Will be described with reference to FIG. 3 which is configured as the composite D / A converter 10 of the present invention. A part of the list of real examples is illustrated in FIG. 4, and the embodiment will be described with reference to this.

このNビット入力の補償データ設定装置30によって、精度補償値メモリ115に書き込まれる補償値データは、図4に変換状況の実数の例を一部例示しているように、例えば6ビットのデジタルデータNを、変換基準器の高分解能D/A変換器121に入力し、64段階の量子化アナログ値に変換し、基準値を生成する。すなわち、D/A変換の標準値アナログ値42を出力する図1(b)に示す高分解能D/A変換器121には、図4の入力N:入力デジタル値41の各デジタル値が順次入力される。この入力41により、高分解能D/A変換器121から入力デジタルNに対応した基準と成る量子化アナログ値Na42が出力されて、減算器122に入力される。   The compensation value data written to the accuracy compensation value memory 115 by the compensation data setting device 30 with N-bit input is, for example, 6-bit digital data as shown in FIG. N is input to the high-resolution D / A converter 121 of the conversion reference device, and converted into a 64-stage quantized analog value to generate a reference value. That is, each digital value of input N: input digital value 41 in FIG. 4 is sequentially input to the high resolution D / A converter 121 shown in FIG. 1B that outputs the standard value analog value 42 of D / A conversion. Is done. With this input 41, a quantized analog value Na 42 serving as a reference corresponding to the input digital N is output from the high resolution D / A converter 121 and input to the subtractor 122.

なお、図4における実数値の例示において、D/A変換器それぞれの出力には1/2LSB以内の許容誤差を実機では含むが、煩雑を避けるために、アナログ値の表示例は、量子化したアナログ値で例示している。また、高分解能D/A変換器121から出力される基準と成るアナログ値Na42の量子化においては誤差が無いとし、この基準と比較した第1D/A変換器111の変換及びその後の増幅における誤差も、図4の例示においては量子化値で示した。   In the example of the real value in FIG. 4, the output of each D / A converter includes an allowable error within 1/2 LSB in the actual machine, but the analog value display example is quantized to avoid complexity. The analog value is used as an example. Further, it is assumed that there is no error in the quantization of the analog value Na42 serving as a reference outputted from the high resolution D / A converter 121, and the error in the conversion of the first D / A converter 111 and the subsequent amplification compared with this reference. Also, in the illustration of FIG.

一方、補償データを設定する対象となる精度補償値メモリ115を備え、第2D/A変換器112の出力を加算器114へ入力する接続を断って、上位ビットN1(4ビット)43に対応する第1D/A変換器111の増幅された出力のみを加算器114に接続する補償設定専用の接続により構成したD/A変換器20の入力にも、高分解能D/A変換器121と同様に、入力N:入力デジタル値41の各デジタル値が順次入力される。   On the other hand, an accuracy compensation value memory 115 that is a target for setting compensation data is provided, the connection to input the output of the second D / A converter 112 to the adder 114 is cut off, and the upper bit N1 (4 bits) 43 is supported. Similarly to the high-resolution D / A converter 121, the input of the D / A converter 20 configured by the connection dedicated to the compensation setting that connects only the amplified output of the first D / A converter 111 to the adder 114 is also used. , Input N: digital values of input digital value 41 are sequentially input.

そして、この補償設定専用接続のD/A変換器20の加算器114の出力、すなわち増幅器113の出力43が、同減算器122の減算側端子に入力される。この第1D/A変換器111には、入力NのMSB側4ビット43が入力されて、増幅器113はLSB側2ビットに対応する4(=2)倍の増幅率が設定される。したがって、一方の加算端子に接続が無い補償設定専用接続のD/A変換器20加算器114の出力、すなわち減算器22の減算端子には、LSB2桁の変化毎に、N1ビットの量子化アナログ値44の0、4、8、・・・56、60が入力される。 Then, the output of the adder 114 of the D / A converter 20 connected exclusively for compensation setting, that is, the output 43 of the amplifier 113 is input to the subtraction side terminal of the subtractor 122. The first D / A converter 111 receives the MSB side 4 bits 43 of the input N, and the amplifier 113 is set with an amplification factor of 4 (= 2 2 ) times corresponding to the LSB side 2 bits. Therefore, the output of the D / A converter 20 adder 114 connected only for compensation setting, which is not connected to one addition terminal, that is, the subtraction terminal of the subtractor 22 has an N1-bit quantized analog signal for every two LSB changes. The values 44, 0, 4, 8,... 56, 60 are input.

しかし、D/A変換器には一般的に1/2LSMの変換精度しか補償されず、第1D/A変換器111の出力を増幅している場合では、最大で1/2LSB×増幅率の出力誤差を生じ、この量子化アナログ値44の0、4、8、・・・56、60にはそれぞれこの変換の誤差を含むアナログ値となっている。例えば、ここで例示する、N=6、N1=N2=4、n=0の場合では、N2ビット側の1/2LSB×2=2ビット相当以下の誤差を含むことになる。例えば、図4のデータの例示では、このアナログ出力値の誤差分45を、D/A変換器10のLSBのデータ1に相当する量子化単位のアナログ値によるカウント値nで示した、したがって同図のA出力値46が、加算器14の出力、すなわち減算端子への入力なる。高精度のD/A変換器121では図4の量子化アナログ値44の欄に示したデータ値となるべきところが、このままでは、D/A変換器111の変換精度とその増幅により生じる精度の低下により、同図のA出力値46の欄に示すような結果となり、D/A変換器20としては、リニアリティ−と分解能において精度が劣ることに成る。 However, the D / A converter generally only compensates for the conversion accuracy of ½ LSM, and when the output of the first D / A converter 111 is amplified, an output of ½ LSB × amplification factor at the maximum. An error occurs, and 0, 4, 8,... 56, 60 of the quantized analog value 44 are analog values each including an error of this conversion. For example, in the case of N = 6, N1 = N2 = 4, and n = 0 exemplified here, an error equal to or less than 1/2 LSB × 2 2 = 2 bits on the N2 bit side is included. For example, in the example of the data in FIG. 4, the error 45 of the analog output value is indicated by the count value n by the analog value of the quantization unit corresponding to the LSB data 1 of the D / A converter 10. The A output value 46 in the figure is the output of the adder 14, that is, the input to the subtraction terminal. In the high-precision D / A converter 121, the data value shown in the column of the quantized analog value 44 in FIG. 4 should be the same, but the conversion accuracy of the D / A converter 111 and the accuracy caused by the amplification are lowered as it is. As a result, the result as shown in the column of the A output value 46 in the figure is obtained, and the D / A converter 20 is inferior in accuracy in linearity and resolution.

減算器122の減算結果出力47は、変換基準値とこれ等の上位側の変換誤差も含めたD/A変換値との差分が出力されるので、これ等の補正を含めたアナログ値が出力される。   The subtraction result output 47 of the subtracter 122 outputs the difference between the conversion reference value and the D / A conversion value including these higher-order conversion errors, so that an analog value including these corrections is output. Is done.

減算器122から出力されたアナログ値は、第2のD/A変換器112と入力と同等ビット数のN2ビット、例えば、この例示では4ビットの出力をするA/D変換器123へ入力する。   The analog value output from the subtractor 122 is input to the A / D converter 123 that outputs N2 bits having the same number of bits as the input to the second D / A converter 112, for example, 4 bits in this example. .

このA/D変換器123の出力したデジタル値48は、データライタ124が、Nビット入力の各デジタル値毎に、精度補償値メモリ15の、例えばこの入力デジタル値41を所定のメモリ番地とする領域に、補償データとして書き込み、記憶保存する。Nビットの全ビット0から全ビット1までの全てのデジタル値に対し、順次書き込みが行われて、全ての入力デジタル値に対する補償データ48を、精度補償値メモリ15に完備する。   For the digital value 48 output from the A / D converter 123, the data writer 124 uses, for example, the input digital value 41 of the accuracy compensation value memory 15 as a predetermined memory address for each digital value of N-bit input. Write as compensation data in the area, store and save. All digital values of all N bits from 0 to 1 are written sequentially, and the compensation data 48 for all input digital values is completed in the accuracy compensation value memory 15.

図1(a)、或いは詳細な回路構成図である図2に示す本願実施形態のD/A変換器10(110)は、第1のD/A変換器11(111)と、これと対にして上述の補償データ設定装置30によって補償データが書き込まれ精度補償値メモリ15(115)とを組みにして、更に第2D/A変換器12(112)を加え、その出力を加算器14(114)に接続した上述の構成により形成する。   The D / A converter 10 (110) of the present embodiment shown in FIG. 1A or FIG. 2 which is a detailed circuit configuration diagram is paired with the first D / A converter 11 (111). Then, the compensation data is written by the compensation data setting device 30 described above and combined with the accuracy compensation value memory 15 (115), and the second D / A converter 12 (112) is further added, and the output is added to the adder 14 ( 114).

本実施形態のD/A変換器110(10)の作用、作動の詳細を、図2を用いて説明する。すなわち、上述の補償データ設定装置30の説明と同様に、入力Nが6ビット(D0〜D5)で、第1、第2のD/A変換器111、112(11、12)をそれぞれ4ビット入力のD/A変換器で構成するより具体的な回路構成を例示する。なお、この例示における精度補償値メモリ115は、上述の図3による補償データ設定装置の接続により、第1のD/A変換器111と対を成して、6ビットの入力Nデータをメモリ番地として、4ビットのその精度補償データが、予め書き込み設定されている。   Details of the operation and operation of the D / A converter 110 (10) of this embodiment will be described with reference to FIG. That is, similarly to the description of the compensation data setting device 30 described above, the input N is 6 bits (D0 to D5), and the first and second D / A converters 111 and 112 (11 and 12) are each 4 bits. A more specific circuit configuration including an input D / A converter will be exemplified. The accuracy compensation value memory 115 in this example forms a pair with the first D / A converter 111 by connecting the compensation data setting device shown in FIG. 4 bits of the accuracy compensation data is written and set in advance.

デジタル入力Nの上位(MSB)の4(N1)ビットのデータD2、D3、D4、D5が、第1D/A変換器111へ入力され、その変換量子化アナログ値が第1D/A変換器111から出力される。この出力には、第1D/A変換器111の精度保障の範囲として許容するこのD/A変換器の1/2LSM以下の誤差を含んでいる。この変換結果は、増幅器113に入力して、この第1D/A変換器111が変換しない下位側2ビットに相当する増幅率4で増幅し、その出力が加算器114に入力される。   Upper (MSB) 4 (N1) -bit data D2, D3, D4, and D5 of the digital input N are input to the first D / A converter 111, and the converted quantized analog value is converted to the first D / A converter 111. Is output from. This output includes an error equal to or less than 1/2 LSM of the D / A converter which is allowed as a range of accuracy guarantee of the first D / A converter 111. This conversion result is input to the amplifier 113, amplified by an amplification factor of 4 corresponding to the lower 2 bits not converted by the first D / A converter 111, and the output is input to the adder 114.

一方、6ビットからなるデジタル入力Nの全ビットのデータD0、D1、D2、D3、D4、D5が、精度補償値メモリ115に入力されて、例えば、このビットデータD0、D1、D2、D3、D4、D5をデータ検索先のアドレスとして精度補償値メモリ115が作動し、該当番地に予め書き込まれた4ビットの精度補償データが読み出されて、第2のD/A変換器112に入力される。   On the other hand, all the bit data D0, D1, D2, D3, D4, D5 of the digital input N consisting of 6 bits are input to the accuracy compensation value memory 115, for example, the bit data D0, D1, D2, D3, The accuracy compensation value memory 115 is operated using D4 and D5 as data search destination addresses, and 4-bit accuracy compensation data written in advance at the corresponding address is read out and input to the second D / A converter 112. The

この第2のD/A変換器112に入力される4(N2)ビットのデータは、前述の補償データ設定装置の接続により、入力されたNビットデータD0、D1、D2、D3、D4、D5の高精度D/A変換器による基準の量子化アナログ値と、当該第1D/A変換器111の変換結果値との差分値のデジタルデータである。したがって、第2のD/A変換器112の量子化アナログ出力は、NビットデータD0、D1、D2、D3、D4、D5の基準変換値に対する、第1D/A変換器111の変換不足値を補足する量子化アナログ値となる。この補足において、増幅器113による保障精度の低下も補正するデータ含む保障データが同D/A変換の結果値として生成される。   The 4 (N2) -bit data inputted to the second D / A converter 112 is inputted N-bit data D0, D1, D2, D3, D4, D5 by connecting the compensation data setting device described above. Digital data of a difference value between a reference quantized analog value by the high-precision D / A converter and a conversion result value of the first D / A converter 111. Therefore, the quantized analog output of the second D / A converter 112 is an unconverted value of the first D / A converter 111 with respect to the reference conversion value of the N-bit data D0, D1, D2, D3, D4, D5. It becomes a quantized analog value to be supplemented. In this supplement, guarantee data including data for correcting a reduction in guarantee accuracy by the amplifier 113 is generated as a result value of the D / A conversion.

第2D/A変換器112の出力は、増幅器113の出力と共に、加算器114に入力され、この加算器114の出力は、変換出力の基準とした前述の補償データ設定装置の高分解能D/A変換器21の量子化アナログ出力値に相当するアナログ値を出力し、6ビットのD/A変換器10全体を通して、高精度で高分解能のD/A変換器を提供できる。   The output of the second D / A converter 112 is input to the adder 114 together with the output of the amplifier 113. The output of the adder 114 is the high-resolution D / A of the above-described compensation data setting device used as a reference for the conversion output. An analog value corresponding to the quantized analog output value of the converter 21 is output, and a high-precision and high-resolution D / A converter can be provided throughout the 6-bit D / A converter 10.

本実施形態によれば、補償データ設定装置により、予め高分解能で高精度の基準D/A変換器による基準の変換値に対するLSB側のD/A変換値の補正データを、精度補償値メモリに記録保存している。変換すべきデジタルデータが入力されると、LSB側を変換するD/A変換器がこの補正データに対応するアナログ値を出力して、MSB側のD/A変換器の出力と加算されて、基準D/A変換器の出力と同値と成る変換アナログ値を出力できて、しかも安価で且つ高速に作動する少ビットのD/A変換器により構成できるので、高速で且つ高分解能、高精度の多ビットのD/A変換器を、安いコストで提供できる。   According to the present embodiment, the compensation data setting device stores, in the accuracy compensation value memory, correction data of the LSB side D / A conversion value with respect to the reference conversion value by the reference D / A converter with high resolution and high accuracy in advance. Records are saved. When digital data to be converted is input, the D / A converter that converts the LSB side outputs an analog value corresponding to the correction data, and is added to the output of the D / A converter on the MSB side. A conversion analog value that is the same value as the output of the reference D / A converter can be output, and it can be configured by a low-speed, low-speed D / A converter, so that it can be operated at high speed, high resolution, and high accuracy. A multi-bit D / A converter can be provided at a low cost.

(第2の実施形態)
図6は、本願発明の第2の実施形態に係る図5に示す磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)の傾斜磁場コイル駆動電源部53について、その構成を示すブロック図である。本実施形態である磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイル駆動電源部53のD/A変換器53bは、前述の第1の実施形態に係る図1(a)に示したD/A変換器10により構成される。本実施形態のMRI装置に実装されるD/A変換器53bの精度補償値メモリ15は、予め、図1(b)に示す補償データ設定装置30により、その補償値データが予め設定、記録されたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the gradient coil drive power supply unit 53 of the magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) shown in FIG. 5 according to the second embodiment of the present invention. The D / A converter 53b of the gradient coil drive power supply unit 53 of the magnetic resonance imaging apparatus according to this embodiment is the same as the D / A converter 10 shown in FIG. 1A according to the first embodiment described above. Composed. In the accuracy compensation value memory 15 of the D / A converter 53b mounted in the MRI apparatus of this embodiment, the compensation value data is previously set and recorded by the compensation data setting device 30 shown in FIG. It is a thing.

本実施形態のMRI装置に実装される傾斜磁場コイル駆動電源部53においては、図6に示すように、制御コンピュータ部61からX,Y,Zの各軸に対応して形成する傾斜磁場の情報が、先ず、傾斜磁場データ生成部53cに入力される。この傾斜磁場データ生成部53cでは、入力された情報に基づいて、X,Y,Zの各軸に沿って傾斜する磁場のデジタルデータのタイムシーケンスが生成され、そのデジタルデータが各軸毎のD/A変換器53b(10)へそれぞれ入力される。図6には、例えば、D/A変換器53b(10)へ入力するデータは20ビットであり、これを12ビットの第1、第2のD/A変換器11,12、及び20ビット入力の精度補償値メモリ15により、アナログ値へ変換する場合について、デジタル線(ビット)数及びアナログ線を[A]で例示する。   In the gradient magnetic field coil drive power supply unit 53 mounted on the MRI apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 6, information on the gradient magnetic field formed corresponding to the X, Y, and Z axes from the control computer unit 61. Are first input to the gradient magnetic field data generation unit 53c. In this gradient magnetic field data generation unit 53c, a time sequence of digital data of a magnetic field that is inclined along each of the X, Y, and Z axes is generated based on the input information, and the digital data is converted into D for each axis. / A converter 53b (10) respectively. In FIG. 6, for example, the data input to the D / A converter 53b (10) is 20 bits, and this is input to the 12-bit first and second D / A converters 11 and 12, and the 20-bit input. In the case of conversion to an analog value by the accuracy compensation value memory 15, the number of digital lines (bits) and the analog lines are exemplified by [A].

D/A変換器53b(10)へ入力されるデジタルデータのMSB側の例えば12ビットを第1D/A変換器11に入力し、入力されるデジタルデータの全20ビットが精度補償値メモリ15へ入力される。   For example, 12 bits on the MSB side of the digital data input to the D / A converter 53b (10) are input to the first D / A converter 11, and all 20 bits of the input digital data are input to the accuracy compensation value memory 15. Entered.

この第1D/A変換器11から出力されたデジタルデータのMSB側12ビットの変換アナログ値は、第2D/A変換器12の分担するビット数に相当する、例えば、図6の例示では8ビットを分担するので、増幅率が2=256の増幅器13に入力され、その出力は加算器14へ入力される。 The converted analog value of 12 bits on the MSB side of the digital data output from the first D / A converter 11 corresponds to the number of bits shared by the second D / A converter 12, for example, 8 bits in the example of FIG. Therefore, the amplification factor is input to the amplifier 13 with 2 8 = 256, and the output is input to the adder 14.

一方、20ビットのデジタルデータが入力された精度補償値メモリ15は、この入力に対応する12ビットの精度補償データが読み出されて、この精度補償データは12ビットの第2D/A変換器12に入力し、この第2D/A変換器12による変換結果のアナログ値は、加算器14の他の加算端子に入力される。   On the other hand, the accuracy compensation value memory 15 to which 20-bit digital data is input reads 12-bit accuracy compensation data corresponding to the input, and the accuracy compensation data is converted into the 12-bit second D / A converter 12. The analog value of the conversion result by the second D / A converter 12 is input to the other addition terminal of the adder 14.

加算器14による2つのアナログ値の加算結果は、電流アンプ53aに入力されて、傾斜磁場コイル52の励磁電流に対応する電流値レベルまで増幅され、各軸のコイル(図5には纏めて傾斜磁場コイル52として図示)に供給される。   The addition result of the two analog values by the adder 14 is input to the current amplifier 53a and amplified to a current value level corresponding to the excitation current of the gradient magnetic field coil 52. Supplied as a magnetic field coil 52).

本実施形態によれば、磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)の傾斜磁場コイルの駆動電源に、高速で作動する少ビット入力のD/A変換器複数とそのD/A変換器の組と対になる補償データを予め記録した精度補償値メモリとにより構成した多ビットを高精度且つ高速でアナログ値に変換するD/A変換器を装備するので、高分解で線形性に優れる多ビットのデジタルデータによる励磁信号データを、高速且つ高精度にアナログ値へ変換処理でき、結果として得るMR画像の画質を向上することができる。また、構成する少ビットD/A変換器及びメモリは、安価に入手できるので、コストを抑えた磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)を提供できる。   According to the present embodiment, the drive power source of the gradient magnetic field coil of the magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) is paired with a plurality of low-bit input D / A converters and a set of the D / A converters operating at high speed. Equipped with a D / A converter that converts multi-bits composed of an accuracy compensation value memory that has previously recorded compensation data into analog values with high accuracy and high speed, so that multi-bit digital data with high resolution and excellent linearity The excitation signal data obtained by the above can be converted into an analog value at high speed and with high accuracy, and the image quality of the resulting MR image can be improved. In addition, since the low-bit D / A converter and the memory that are configured can be obtained at low cost, a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) with reduced cost can be provided.

本願第1の実施形態に係るD/A変換器の構成を示す機能回路ブロック図、及び本実施形態に備える精度補償値メモリの補償値データを作成する補償データ設定装置の構成図。1 is a functional circuit block diagram showing a configuration of a D / A converter according to a first embodiment of the present application, and a configuration diagram of a compensation data setting device that creates compensation value data of an accuracy compensation value memory included in the present embodiment. 本願第1の実施形態のD/A変換器の詳細な回路構成図。The detailed circuit block diagram of the D / A converter of 1st Embodiment of this application. 本実施形態の補償値データを作成する補償データ設定装置の回路構成図。The circuit block diagram of the compensation data setting apparatus which produces the compensation value data of this embodiment. 本実施形態におけるD/A変換の実数例の一部を示した図表。The chart which showed a part of real number example of D / A conversion in this embodiment. 本願第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the magnetic resonance imaging apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this application. 本願第2の実施形態に係る傾斜磁場コイル駆動電源部の構成図。The block diagram of the gradient magnetic field coil drive power supply part which concerns on 2nd Embodiment of this application. 従来の多ビットD/A変換器の構成ブロック図とその精度劣化を示す模式図。The block diagram of the conventional multi-bit D / A converter and the schematic diagram showing its accuracy degradation.

符号の説明Explanation of symbols

10、53b・・・合成D/A変換器、
11、111・・・第1D/A変換器、
12、112・・・第2D/A変換器、
13、113・・・増幅器、
14、114・・・加算器、
15、115・・・精度補償値メモリ、
20・・・補償設定専用接続としたD/A変換器、
21、121・・・高分解能D/A変換器、
22、122・・・減算器、
23、123・・・補償値A/D変換器、
24、124・・・データライタ、
30・・・補償データ設定装置、
51・・・静磁場磁石、
52・・・傾斜磁場コイル、
53・・・傾斜磁場コイル駆動電源部、
53a・・・電流アンプ、
53b・・・合成D/A変換器、
53c・・・傾斜磁場データ生成
54・・・寝台、
54a・・・天板、
55・・・寝台制御部、
56a、56b、56c・・・RFコイルユニット、
57・・・送信部、
58・・・選択回路、
59・・・受信部、
60・・・被検体、
61・・・制御コンピュータ部、
62・・・記憶部、
63・・・表示部、
64・・・入力部。
10, 53b ... composite D / A converter,
11, 111 ... 1st D / A converter,
12, 112 ... 2nd D / A converter,
13, 113... Amplifier,
14, 114 ... adders,
15, 115 ... accuracy compensation value memory,
20: D / A converter dedicated for compensation setting,
21, 121... High resolution D / A converter,
22, 122 ... subtractor,
23, 123 ... compensation value A / D converter,
24, 124 ... data writer,
30: Compensation data setting device,
51 ... Static magnetic field magnet,
52 ... Gradient magnetic field coil,
53... Gradient coil drive power supply,
53a ... current amplifier,
53b ... Composite D / A converter,
53c ... Gradient magnetic field data generation 54 ... Sleeper,
54a ... top plate,
55 ... Bed control unit,
56a, 56b, 56c ... RF coil unit,
57... Transmitter
58... Selection circuit,
59... Receiver
60 ... subject,
61 ... Control computer section,
62 ... storage unit,
63 ... display part,
64: Input unit.

Claims (4)

NビットのデジタルデータNのMSBからLSB側へ、N1ビットが入力される第1D/A変換器と、
前記NビットのデジタルデータNをアドレスとして、デジタルデータNそれぞれに対する予め設定されたデジタル補償値NcNが記憶されて、前記デジタルデータNの入力により、これに対応する少なくもN2=(N−N1+2)ビットのこのデジタル補償値NcNを出力する精度補償値メモリと、
前記精度補償値メモリの出力に接続したN2ビットの第2D/A変換器と、
前記第1D/A変換器の出力を増幅率2(N−N1)で増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力と前記第2D/A変換器の出力とを加算する加算器と、
を具備して成り、前記加算器の出力結果をデジタル入力データNのアナログ変換値とすることを特徴とする合成D/A変換器。
A first D / A converter in which N1 bits are input from the MSB of the N-bit digital data N to the LSB side;
A preset digital compensation value NcN for each of the digital data N is stored with the N-bit digital data N as an address, and at least N2 = (N−N1 + 2) corresponding to the digital data N is input by the input of the digital data N. An accuracy compensation value memory for outputting this digital compensation value NcN of bits;
An N2 bit second D / A converter connected to the output of the accuracy compensation value memory;
An amplifier for amplifying the output of the first D / A converter with an amplification factor of 2 (N−N1) ;
An adder for adding the output of the amplifier and the output of the second D / A converter;
A combined D / A converter characterized in that the output result of the adder is an analog conversion value of the digital input data N.
前記精度補償値メモリに記憶される前記デジタル補償値NcNは、
NビットのデジタルデータNが入力され、高精度、高分解能の量子化アナログ変換をする基準D/A変換器と、
この基準D/A変換器が出力する変換基準値に対し、補償対象である前記第1D/A変換器の前記デジタルデータNに対する出力を、前記増幅器により増幅率2(N−N1)で増幅し、この増幅結果と前記第2D/A変換器の出力をゼロ値として加算する前記加算器の出力を減算する減算器と、
この減算器の出力が入力されて、N2ビットのデジタル補償値NcNを出力する補償値A/D変換器と、
この補償値A/D変換器から出力されるN2ビットのデジタル補償値NcNを、精度補償値メモリの前記デジタルデータNをメモリ番地とする記録領域に記録するデータ書き込み手段と、
を具備して成なる補償値生成書き込み手段により、入力データNの各デジタル値に対し、生成し、記録したものであることを特徴とする請求項1記載の合成D/A変換器。
The digital compensation value NcN stored in the accuracy compensation value memory is:
A reference D / A converter that receives N-bit digital data N and performs high-precision, high-resolution quantization analog conversion;
With respect to the conversion reference value output from the reference D / A converter, the output of the first D / A converter to be compensated for the digital data N is amplified by the amplifier with an amplification factor of 2 (N−N1). A subtracter for subtracting the output of the adder for adding the amplification result and the output of the second D / A converter as a zero value;
A compensation value A / D converter that receives the output of the subtractor and outputs a digital compensation value NcN of N2 bits;
Data writing means for recording the N2-bit digital compensation value NcN output from the compensation value A / D converter in a recording area having the digital data N of the accuracy compensation value memory as a memory address;
2. The combined D / A converter according to claim 1, wherein each of the digital values of the input data N is generated and recorded by a compensation value generating / writing means comprising:
傾斜磁場コイル電源部が駆動する傾斜磁場コイルによる傾斜磁場によって放射される被検体からの磁気共鳴信号に基づいて、この被検体に関する画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記傾斜磁場コイル電源部は、
デジタルタイムシーケンスデータを発生する制御コンピュータ部により制御される傾斜磁場データ生成部と、
前記デジタルタイムシーケンスデータを量子化アナログ値に変換する請求項1に記載の合成D/A変換器と、
前記量子化アナログ値を前記傾斜磁場コイルの励磁電流とするレベルまで増幅する電流アンプと、
を具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A magnetic resonance imaging apparatus for reconstructing an image related to a subject based on a magnetic resonance signal from the subject radiated by a gradient magnetic field generated by a gradient coil driven by a gradient coil power supply unit,
The gradient coil power source is
A gradient magnetic field data generation unit controlled by a control computer unit for generating digital time sequence data;
The combined D / A converter according to claim 1, which converts the digital time sequence data into a quantized analog value.
A current amplifier that amplifies the quantized analog value to a level that is an excitation current of the gradient coil;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記傾斜磁場コイル電源部の前記デジタルタイムシーケンスデータを量子化アナログ値に変換する合成D/A変換器は、
請求項2に記載の補償値生成書き込み手段により前記精度補償値メモリのデータを生成、記録した合成D/A変換器を具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A combined D / A converter that converts the digital time sequence data of the gradient magnetic field coil power supply unit into a quantized analog value,
3. A magnetic resonance imaging apparatus comprising a combined D / A converter that generates and records data in the accuracy compensation value memory by means of generating and writing compensation values according to claim 2.
JP2006283429A 2006-10-18 2006-10-18 Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it Withdrawn JP2008103875A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006283429A JP2008103875A (en) 2006-10-18 2006-10-18 Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006283429A JP2008103875A (en) 2006-10-18 2006-10-18 Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008103875A true JP2008103875A (en) 2008-05-01

Family

ID=39437885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006283429A Withdrawn JP2008103875A (en) 2006-10-18 2006-10-18 Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008103875A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066758A (en) * 2012-09-24 2014-04-17 Korg Inc Effector
JP2016046759A (en) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社コルグ D/a conversion circuit and d/a conversion method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066758A (en) * 2012-09-24 2014-04-17 Korg Inc Effector
JP2016046759A (en) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社コルグ D/a conversion circuit and d/a conversion method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5032189B2 (en) MRI apparatus and RF pulse generation circuit
JP3556401B2 (en) Digital-compensated analog-to-digital converter
JP6605268B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and wireless RF coil apparatus
JP4782181B2 (en) Entropy decoding circuit, entropy decoding method, and entropy decoding method using pipeline method
JP2003133954A (en) Calibration method for interleave system a/d converter
JP5721489B2 (en) AD conversion circuit, photoelectric conversion device, imaging system, and driving method of AD conversion circuit
JP2008103875A (en) Synthetic d/a converter and magnetic resonance imaging device by it
JP2008153928A (en) D/a converter and magnetic resonance imaging apparatus by the converter
JP2006149930A (en) Method for measuring phase error, mr imaging method, and mri equipment
US7239143B2 (en) Digital magnetic resonance gradient pre-emphasis
JP2007090001A (en) Mr scan method and mri apparatus
JP4347865B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and A / D conversion apparatus
JP5171021B2 (en) RF pulse frequency synthesizer, MRI apparatus, and RF pulse generation method
US6753932B2 (en) Method and apparatus for controlling convergence of color signals
JP2007510488A (en) Parallel MR imaging method
JP2010119740A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
US10901057B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2010107460A (en) Magnetic sensor control circuit and magnetometric field measuring device
CN111521963A (en) Method for automatically adapting and outputting gradient waveform rate and magnetic resonance system
US20050002563A1 (en) Gray-scale transformation processing device, electronic camera, and gray-scale transformation program
JP5971689B2 (en) Magnetic resonance imaging device
JP2010142531A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP7169795B2 (en) Magnetic resonance imaging device and high frequency amplifier circuit
JP7481206B2 (en) RF transmitter, magnetic resonance imaging apparatus, and program
JP2010041520A (en) Dac measuring method and solid-state imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20100105