JPH11253415A - 光データリンク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アナログ電気信号をダイナミックレンジを損な
うことなく光変調信号により伝送する。 【解決手段】アナログ電気信号（ＭＲ信号）を光変調信
号に変換する前に、アナログ電気信号に対して符号を含
めて３乗根に対応する圧縮を行う圧縮回路３と、光変調
信号をアナログ電気信号に変換した後に、アナログ電気
信号に対して３乗する展開を行う展開回路７とを設け、
圧縮回路３を、２個の高速オペアンプ１２，１５、２個
の４象限乗算器１４-1，１４-2及び２個の抵抗１１，１
３により構成して、厳密に符号を含めて３乗根に対応す
る圧縮を行うもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信側にアナログ
電気信号を光変調信号に変換する電気・光変調変換手段
を設け、受信側に前記光変調信号をアナログ電気信号に
変換する光変調・電気変換手段を設けた光データリンク
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置に
おいて、被検体（人体）からのエコー信号を検出する複
数のコイルからのＭＲ信号（アナログ電気信号）を、そ
れぞれＭＲＩ装置本体まで同軸ケーブル等により伝達し
ていたが、電磁気相互作用等の影響を受け、ＭＲ信号間
に干渉が起こる可能性がある。また、被検体からＭＲＩ
装置本体までの距離が長くなると、ＭＲ信号に損失が生
じるという問題があった。

【０００３】そこで、Optical Reciever Design Charac
teristics for MRI Signals:Methodof Direct Modulati
on of Analog RF through Fiber-Optic Links(S.A.Neja
d;SMRM '94;P1082）に記載されているように、コイルか
らのＭＲ信号（アナログ電気信号）を光変調信号に変換
して、光ファイバを介してＭＲＩ装置の装置本体へ送信
し、装置本体側で受信した光変調信号を再びアナログ電
気信号に変換するという光データリンクを使用した方法
が提案されている。

【０００４】もっと詳しく説明すれば、コイルからのＭ
Ｒ信号は、プリアンプにより一度電圧増幅され、この電
圧増幅された信号によりレーザダイオードを制御して、
電圧に対応して直接輝度変調させられた光変調信号に変
換される。この光変調信号は、光ファイバでＭＲＩ装置
の装置本体へ送信される。装置本体側では、光変調信号
は、フォトダイオードにより受信され、その光変調信号
の輝度に対応して直接電圧に変換されたアナログ電気信
号に変換される。このアナログ電気信号はアンプ等によ
り増幅させられて、信号処理及び画像処理等が行われ
る。

【０００５】この方法によれば、光ファイバの光変調信
号は、電磁気相互作用の影響を受けることがないので、
光変調信号間には干渉等が発生せず、また、電気信号よ
りも損失が少ないという利点がある。さらに、ＭＲＩ装
置の装置本体とコイルとが光を介して信号伝達されるた
め、電気回路的に絶縁できるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の市販さ
れている光データリンクでは、ＳＮ(Signal Noise)比
（ダイナミックレンジ）が４０ｄＢ以上と保証されてい
るが、実際上では、最大限でも７０ｄＢ程度である。こ
れは、レーザダイオードが、ＲＩＮ（Relative Intensi
ty Noise）が支配的な雑音源となるという原因があり、
周波数帯域１ＭＨｚバンド幅にてダイナミックレンジが
７０ｄＢしか取れない。また製品によっては、周波数帯
域１０Ｈｚ〜６０ＭＨｚ（−３ｄＢ）で４０ｄＢとしか
保証されていない。

【０００７】一方、ＭＲＩ装置におけるコイルからのＭ
Ｒ信号（アナログ電気信号）は、データサンプリングに
利用するＡ／Ｄコンバータにより１６ビットが要求され
ており、その要求のダイナミックレンジが９６ｄＢ（＝
６×１６）となる。そこで、このＭＲ信号の伝送に光デ
ータリンクを使用すると、ダイナミックレンジが足り
ず、ＭＲ信号を高精度に伝送することができない。

【０００８】従って、現在ＭＲＩ装置のＭＲ信号の伝送
に光データリンクを使用することは実用化されていな
い。そこでこの発明は、アナログ電気信号をダイナミッ
クレンジを損なうことなく光変調信号により伝送するこ
とができる光データリンク装置を提供することを目的と
する。また、ＭＲＩ装置のＭＲ信号を、そのＭＲ信号の
ダイナミックレンジを確保しつつ、伝送することができ
る光データリンク装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の光データ
リンク装置は、送信側にアナログ電気信号を光変調信号
に変換する電気・光変調変換手段を設け、受信側に光変
調信号をアナログ電気信号に変換する光変調・電気変換
手段を設けた光データリンク装置において、送信側の電
気・光変調変換手段へのアナログ電気信号を符号を含め
て振幅圧縮する電気信号圧縮手段と、受信側の光変調・
電気変換手段からのアナログ電気信号を符号を含めて振
幅展開する電気信号展開手段とを設けたものである。 （２）本発明の光データリンク装置は、上記（１）に記
載した光データリンク装置において、電気信号圧縮手段
は、アナログ電気信号の電圧値Ｘを適切な整数ｎを使用
して、数１に示す式により電圧値Ｙとなるアナログ電気
信号に符号を含めてｎ乗根に対応する圧縮を行い、電気
信号展開手段は整数ｎを使用して、アナログ電気信号の
電圧値Ｚを整数ｎを使用して、数２に示す式により電圧
値Ｗとなるアナログ電気信号に符号を含めてｎ乗する展
開を行うものである。 （３）本発明の光データリンク装置は、上記（２）に記
載した光データリンク装置において、整数ｎは、アナロ
グ電気信号のダイナミックレンジＡと光変調信号のダイ
ナミックレンジＢとから、（Ａ／ｎ）＜Ｂを十分満足す
るような整数であるものである。 （４）本発明の光データリンク装置は、上記（１）乃至
（３）のいずれかに記載した光データリンク装置におい
て、電気信号圧縮手段及び電気信号展開手段は、４象限
乗算器を使用するものである。 （５）本発明の光データリンク装置は、上記（１）乃至
（４）のいずれかに記載した光データリンク装置におい
て、磁気共鳴イメージング装置の装置本体とコイルとの
間に接続されたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る光データリンク装置の第１の実施形態を説明する。図
１乃至図４を参照して本発明の第１実施形態を説明す
る。

【００１１】図１は、この発明を適用した光データリン
ク装置を組込んだＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置
の要部回路構成を示すブロック図である。１は、被検体
から放射されるエコー信号を検出するコイルアンテナで
ある。このコイルアンテナ１により検出されたエコー信
号はアナログ電気信号（ＭＲ信号）として第１の増幅回
路２へ出力される。

【００１２】この第１の増幅回路２は、そのアナログ電
気信号を次の圧縮回路３で処理できるように増幅して、
圧縮回路３へ出力する。圧縮回路３は、その増幅された
アナログ電気信号を、後述する回路（図２参照）により
圧縮処理して、レーザダイオード回路４へ出力する。

【００１３】このレーザダイオード回路４は、入力され
た圧縮処理されたアナログ電気信号によりレーザダイオ
ード（図示せず）への通電を制御して、そのアナログ電
気信号の電圧に対応する輝度のレーザ光（光変調信号）
を放射する。

【００１４】この放射されたレーザ光は、光ファイバ５
を介してフォトダイオード回路６へ伝送する。このフォ
トダイオード回路６は、光ファイバ５から入射されたレ
ーザ光を受光し、その輝度に対応する電圧のアナログ電
気信号を展開回路７へ出力する。この時のアナログ電気
信号は、圧縮回路３により圧縮処理して得られたアナロ
グ電気信号を再現したものに相当する。

【００１５】展開回路７は、そのアナログ電気信号を、
後述する回路（図４参照）により展開処理して、第２の
増幅回路８へ出力する。この時のその展開処理されたア
ナログ電気信号は、第１の増幅回路２により増幅された
アナログ電気信号を再現したものに相当する。

【００１６】第２の増幅回路８は、その展開処理された
アナログ電気信号を、次の分析装置９（又は通信ネット
ワーク）で分析処理できるように増幅して、分析装置９
へ出力する。分析装置９では、その増幅されたアナログ
電気信号に対して信号処理及び画像分析処理等を行う。

【００１７】図２は、圧縮回路３の一例（ｎ＝３）を示
す回路図である。コイルアンテナ１により被検体からの
電磁波を検出され、第１の増幅回路２により増幅された
アナログ電気信号（ＭＲ信号）は、ＩＮから入力され、
第１の抵抗１１を介して、ゲイン帯域幅の大きな第１の
電圧帰還型高速オペアンプ１２の非反転入力端子に入力
される。

【００１８】この第１の高速オペアンプ１２の非反転入
力端子と出力端子との間には、正帰還用の第２の抵抗１
３が接続されている。さらに、その反転入力端と出力端
子との間には、負帰還回路を構成する第１の３乗演算回
路１４が接続されている。

【００１９】この第１の３乗演算回路１４は、２個の高
速の４象限乗算器により構成されている。第１の４象限
乗算器１４-1のＸ入力端子及びＹ入力端子は共に、第１
の高速オペアンプ１２の出力端子と接続され、第２の４
象限乗算器１４-2のＸ入力端子には第１の高速オペアン
プ１２の出力端子が接続され、一方第２の４象限乗算器
１４-2のＹ入力端子には第１の４象限乗算器１４-1の出
力端子が接続されている。第２の４象限乗算器１４-2の
出力端子は、第１の高速オペアンプ１２の反転入力端子
に接続されている。

【００２０】第１の高速オペアンプ１２の出力端子は、
バッファ用のゲイン帯域幅の大きな第２の高速オペアン
プ１５の入力端子に接続され、この第２の高速オペアン
プ１５の出力端子から出力されたアナログ電気信号は、
ＯＵＴを介してレーザダイオード回路４へ出力される。

【００２１】ここで、第１の高速オペアンプ１２の電圧
ゲインをＧ1 とし、第１の抵抗１１及び第２の抵抗１３
の各抵抗値をそれぞれＲ1 及びＲ2 とすると、 Ｇ1 ・Ｒ1 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝１ を満たすように、各抵抗値Ｒ1 及びＲ2 を決定する。

【００２２】ここで、ＩＮから入力されたアナログ電気
信号の電圧値をＥ1 とし、第１の高速オペアンプ１２の
反転入力端子に入力される電圧値、すなわち、第１の３
乗演算回路１４からの出力電圧値をＥ2 、第１の高速オ
ペアンプ１２の出力端子からの出力された電圧値をＥ3
、第２の高速オペアンプ１５の出力端子からの出力さ
れた電圧値をＥ4 とする。

【００２３】第１の高速オペアンプ１２の非反転入力端
子に入力される電圧値Ｅｉは、 Ｅｉ＝（Ｒ2 ・Ｅ1 ＋Ｒ1 ・Ｅ3 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） という式により求められる。また、電圧値Ｅ3 の３乗の
値が電圧値Ｅ2 であるから、電圧値Ｅ3 について、

【００２４】

【数３】 と求められる。ここで、第２の高速オペアンプ１５の電
圧ゲインをＧ2 とし、この電圧ゲインＧ2 を

【００２５】

【数４】 この上式を満たすようにすれば、圧縮回路３からの出力
電圧Ｅ4 は、

【００２６】

【数５】 となり、入力電圧Ｅ１の厳密に符号を含めた３乗根に対
応する圧縮となる。

【００２７】なお、説明は省略する（正帰還をかける抵
抗１１，１３及びバッファ用高速オペアンプ１５を省い
た構成である）が、図３に示す単純な圧縮回路では、Ｍ
Ｒ信号の中心周波数が６３．９ＭＨｚにまでなると、高
速オペアンプにおいてゲイン帯域幅が不十分となり、ま
た、厳密には３乗根に対応する圧縮とはならず、演算エ
ラーが発生することになる。

【００２８】図４は、展開回路７の一例（ｎ＝３）を示
す回路図である。フォトダイオード回路６からのアナロ
グ電気信号（圧縮信号）は、ＩＮから入力され、バッフ
ァ用のゲイン帯域幅の大きな第３の高速オペアンプ２１
の入力端子に入力される。この第３の高速オペアンプ２
１は、その電圧ゲインが１、すなわち×（＋１）に設計
されており、その出力端子は、第２の３乗演算回路２２
に接続されている。

【００２９】この第２の３乗演算回路２２は、２個の高
速の４象限乗算器により構成されている。すなわち、第
３の４象限乗算器２２-1のＸ入力端子及びＹ入力端子は
共に、第３の高速オペアンプ２１の出力端子に接続さ
れ、第４の４象限乗算器２２-2のＸ入力端子には第３の
４象限乗算器２２-1の出力端子が接続されている。一
方、第４の４象限乗算器２２-2のＹ入力端子には第３の
高速オペアンプ２１の出力端子が接続されている。第４
の４象限乗算器２２-2の出力端子からのアナログ電気信
号は、ＯＵＴを介して第２の増幅回路８へ出力される。

【００３０】光データリンク装置は、圧縮回路３、レー
ザダイオード回路４、光ファイバ５、フォトダイオード
回路６及び展開回路７により構成される。このような構
成のこの第１の実施の形態においては、被検体から放射
されるエコー信号は、コイルアンテナ１により検出さ
れ、アナログ電気信号（ＭＲ信号）として出力される。
このアナログ電気信号は、第１の増幅回路２により増幅
され、圧縮回路３へ入力される。この圧縮回路３におい
て、２個の高速オペアンプ１２，１５、２個の４象限乗
算器１４-1，１４-2及び２個の抵抗１１，１３により、
アナログ電気信号に対して厳密に符号を含めた３乗根に
対応する圧縮が行われる。

【００３１】この時、圧縮する前のアナログ電気信号の
ダイナミックレンジＤ1 は、９６ｄＢであったのに対し
て、圧縮されたアナログ電気信号のダイナミックレンジ
Ｄ2は、信号電圧をＳ、雑音電圧Ｎとして、次式で示す
ように、

【００３２】

【数６】 となり、ダイナミックレンジＤ2 は１／３の３２ｄＢと
なる。

【００３３】この符号を含めた３乗根に対応する圧縮が
なされたアナログ電気信号は、レーザダイオード回路４
で輝度変調された光変調信号に変換され、光ファイバ５
を介してフォトダイオード回路６へ出力される。

【００３４】なお、この光変調信号による伝送では、一
般的にそのダイナミックレンジが４０ｄＢは保証されて
いるので、その圧縮されたアナログ電気信号のダイナミ
ックレンジが３２ｄＢであるから、光変調信号での伝送
に全く問題はない。

【００３５】この光変調信号は、フォトダイオード回路
６で再びアナログ電気信号に変換される。このアナログ
電気信号は、符号を含めて３乗根に対応する圧縮がなさ
れたものを再現したものである。このアナログ電気信号
は、展開回路７へ入力され、この展開回路７において、
電圧ゲイン１の高速オペアンプ２１及び２個の４象限乗
算器２２-1，２２-2により、そのアナログ電気信号に対
して符号も含めて３乗する展開が行われる。

【００３６】この符号を含めた３乗する展開がなされた
アナログ電気信号のダイナミックレンジは、圧縮した時
とは逆に３倍になり、９６ｄＢが回復される。この展開
されたアナログ電気信号は、第２の増幅回路８により増
幅され、分析装置９（又は通信ネットワーク）等へ出力
される。分析装置９では、ノイズの少ない９６ｄＢのア
ナログ電気信号により解析等が行われるので、分析（解
析）及び画像処理を高精度に行うことができる。

【００３７】このようにこの第１の実施の形態によれ
ば、アナログ電気信号（ＭＲ信号）を光変調信号に変換
する前に、アナログ電気信号に対して符号を含めて３乗
根に対応する圧縮を行う圧縮回路３と、光変調信号をア
ナログ電気信号に変換した後に、アナログ電気信号に対
して３乗する展開を行う展開回路７とを設けたことによ
り、ダイナミックレンジ９６ｄＢのアナログ電気信号
は、圧縮回路３でダイナミックレンジ３２ｄＢのアナロ
グ電気信号に符号を含めて圧縮されるので、ダイナミッ
クレンジ４０ｄＢが保証された光変調信号による伝送が
可能となり、光変調信号による伝送後、ダイナミックレ
ンジ３２ｄＢのアナログ電気信号は、展開回路７でダイ
ナミックレンジ９６ｄＢのアナログ電気信号に符号を含
めて展開されるので、ダイナミックレンジを損なうこと
なく、アナログ電気信号を光変調信号により伝送するこ
とができる。

【００３８】さらに、圧縮回路３を、図２に示すよう
に、２個の高速オペアンプ１２，１５、２個の４象限乗
算器１４-1，１４-2及び２個の抵抗１１，１３により構
成したことにより、簡単な回路で厳密に符号を含めて３
乗根に対応する圧縮を行うことができる。

【００３９】なお、この発明の圧縮処理及び展開処理に
おけるｎが奇数の場合、すなわち、３乗根、５乗根、…
による圧縮と３乗、５乗、…による展開の場合、それぞ
れの圧縮回路３及び展開回路７をこの第１の実施の形態
の応用により簡単に作成することができる。例えば、説
明は省略するが５乗根の場合は、図５に示すように３乗
演算回路（１４，２２）を、より高速の４象限乗算器３
１，３２を使用すると共にさらに２個の４象限乗算器３
３，３４追加して、５乗演算回路とすれば良い。

【００４０】しかし、ｎが偶数の場合はさらに符号を判
定する回路が必要になる。次に、この発明の第２の実施
の形態を図６及び図７を参照して説明する。なお、この
第２の実施の形態と前述した第１の実施の形態との異な
る点は、圧縮回路３及び展開回路７だけであるので、こ
の発明を適用した光データリンク装置を組込んだＭＲＩ
装置としては、ほとんど同一構成であるので、その説明
は省略する（図１参照）。

【００４１】図６は、圧縮回路３の一例を示す回路図で
ある。コイルアンテナ１により被検体からの電磁波を検
出され、第１の増幅回路２により増幅されたアナログ電
気信号（ＭＲ信号）は、ＩＮから入力され、第１の制御
スイッチ４１及び符号判定器４２に入力される。

【００４２】なお、この第１の符号判定器４２は、ＭＲ
信号の符号を判定するもので、例えばコンパレータで構
成しても良く、その判定結果を制御信号として、第１の
制御スイッチ４１及び後述する第２の制御スイッチ４３
へ共に出力する。

【００４３】各制御スイッチ４１，４３は、共通接点、
Ａ接点、Ｂ接点の３接点を備え、符号判定器４２として
のコンパレータから出力される制御信号に応じて、共通
接点に対してＡ接点又はＢ接点のいずれか一方と接続す
るようになっている。

【００４４】すなわち、ＭＲ信号が正の電位のアナログ
電気信号のときには、第１の符号判定器４２は、各制御
スイッチ４１，４３の共通接点がＡ接点に接続されるよ
うに制御信号を出力し、ＭＲ信号が負の電位のアナログ
電気信号のときには、第１の符号判定器４２は、各制御
スイッチ４１，４３の共通接点がＢ接点に接続されるよ
うに制御信号を出力する。

【００４５】第１の制御スイッチ４１のＡ接点は、ゲイ
ン帯域幅の大きな第４の高速オペアンプ４４の非反転入
力端子に接続され、この第４の高速オペアンプ４４の反
転入力端子と出力端子との間には、負帰還回路として高
速の第５の４象限乗算器４５が接続されている。

【００４６】すなわち、この第５の４象限乗算器４５の
Ｘ入力端子及びＹ入力端子が共に、第４の高速オペアン
プ４４の出力端子に接続されており、第５の４象限乗算
器４５の出力端子が、第４の高速オペアンプ４４の反転
入力端子に接続されている。そして、この第４の高速オ
ペアンプ４４の出力端子は、第２の制御スイッチ４３の
Ａ接点と接続されている。

【００４７】一方、第１の制御スイッチ４１のＢ接点
は、バッファ用に電圧ゲインが−１に設定された第５の
高速オペアンプ４６の入力端子に接続されている。この
第５の高速オペアンプ４６の出力端子は、ゲイン帯域幅
の大きな第６の高速オペアンプ４７の非反転入力端子に
接続され、この第６の高速オペアンプ４７の反転入力端
子と出力端子との間には、負帰還回路として高速の第６
の４象限乗算器４８が接続されている。

【００４８】すなわち、この第６の４象限乗算器４８の
Ｘ入力端子及びＹ入力端子が共に、第６の高速オペアン
プ４７の出力端子に接続されており、第６の４象限乗算
器４８の出力端子が、第６の高速オペアンプ４７の反転
入力端子に接続されている。

【００４９】そして、この第６の高速オペアンプ４７の
出力端子は、バッファ用に電圧ゲインが−１に設定され
た第７の高速オペアンプ４９の入力端子に接続され、こ
の第７の高速オペアンプ４９の出力端子は、第２の制御
スイッチ４３のＢ接点と接続されている。

【００５０】第２の制御スイッチ４３の共通接点から出
力されたアナログ電気信号は、ＯＵＴを介してレーザダ
イオード回路４へ出力される。図７は、展開回路７の一
例を示す回路図である。

【００５１】フォトダイオード回路６からのアナログ電
気信号は、ＩＮから入力され、第３の制御スイッチ５１
及び第２の符号判定器５２に入力される。この第２の符
号判定器５２は、第１の符号判定器４２と同様に、ＭＲ
信号の符号を判定し、この判定結果を制御信号として、
第３の制御スイッチ５１及び後述する第４の制御スイッ
チ５３へ出力する。

【００５２】各制御スイッチ５１，５３は、各制御スイ
ッチ４１，４３と同様に、共通接点、Ａ接点、Ｂ接点を
備え、第２の符号判定器５２からの制御信号に応じて共
通接点に対してＡ接点又はＢ接点のいずれか一方と接続
するようになっている。

【００５３】第３の制御スイッチ５１のＡ接点は、高速
の第７の４象限乗算器５４のＸ入力端子及びＹ入力端子
に共に接続され、この第７の４象限乗算器５４の出力端
子は、第４の制御スイッチ５３のＡ接点に接続されてい
る。

【００５４】一方、第３の制御スイッチ５１のＢ接点
は、バッファ用に電圧ゲインが−１に設定された第８の
高速オペアンプ５５の入力端子に接続され、この第８の
高速オペアンプ５５の出力端子は、高速の第８の４象限
乗算器５６のＸ入力端子及びＹ入力端子に共に接続され
ている。

【００５５】この第８の４象限乗算器５６の出力端子
は、バッファ用に電圧ゲインが−１に設定された第９の
高速オペアンプ５７の入力端子に接続され、この第９の
高速オペアンプ５７の出力端子は、第４の制御スイッチ
５３のＢ接点と接続されている。

【００５６】第４の制御スイッチ５３の共通接点から出
力されたアナログ電気信号は、ＯＵＴを介して第２の増
幅回路８へ出力される。このような構成のこの第２の実
施の形態においては、被検体から放射されるエコー信号
は、コイルアンテナ１により検出され、アナログ電気信
号（ＭＲ信号）として出力される。このアナログ電気信
号は、第１の増幅回路２により増幅され、圧縮回路３へ
入力される。

【００５７】この圧縮回路３において、アナログ電気信
号の符号が、第１の符号判定器４２により判定され、正
の電位の信号と判定されたならば、第１の制御スイッチ
４１及び第２の制御スイッチ４３を共に共通接点に対し
てＡ接点が接続される。

【００５８】すると、第４の高速オペアンプ４４及び第
５の４象限乗算器４５により、アナログ電気信号に対し
て２乗根に対応する圧縮が行われる。圧縮する前のアナ
ログ電気信号のダイナミックレンジは９６ｄＢであった
のに対して、圧縮されたアナログ電気信号のダイナミッ
クレンジは２分の１の４８ｄＢとなる。このアナログ電
気信号では、光変調信号による伝送では、ダイナミック
レンジが僅かに損なわれる虞があるが、実用的には問題
とならない程度である。

【００５９】一方、アナログ電気信号の符号が、第１の
符号判定器４２により負の電位の信号と判定されたなら
ば、第１の制御スイッチ４１及び第２の制御スイッチ４
３を共に共通接点に対してＢ接点が接続される。

【００６０】すると、第５の高速オペアンプ４６、第６
の高速オペアンプ４７、第６の４象限乗算器４８及び第
７の高速オペアンプ４９により、一旦正の電位に反転さ
れてから、アナログ電気信号に対して２乗根に対応する
圧縮が行われて、再び反転されて負の電位の信号とな
る。

【００６１】このようにして符号を含めて２乗根に対応
した圧縮が行われたアナログ電気信号は、レーザダイオ
ード回路４で輝度変調された光変調信号に変換され、光
ファイバ５を介してフォトダイオード回路６へ出力され
る。

【００６２】この光変調信号は、フォトダイオード回路
６で再びアナログ電気信号に変換される。このアナログ
電気信号は、符号を含めて２乗根に対応する圧縮がなさ
れたものを再現したものに相当する。このアナログ電気
信号は、展開回路７へ入力される。

【００６３】この展開回路７において、アナログ電気信
号の符号が、第２の符号判定器５２により判定され、正
の電位の信号と判定されたならば、第３の制御スイッチ
５１及び第４の制御スイッチ５３を共に共通接点に対し
てＡ接点が接続される。

【００６４】すると、第７の４象限乗算器５４により、
アナログ電気信号に対して２乗にする展開が行われる。
これにより、アナログ電気信号のダイナミックレンジが
２倍（８０ｄＢ以上）となる。

【００６５】一方、アナログ電気信号の符号が、第２の
符号判定器５２により負の電位の信号と判定されたなら
ば、第３の制御スイッチ５１及び第４の制御スイッチ５
３を共に共通接点に対してＢ接点が接続される。

【００６６】すると、第８の高速オペアンプ５５、第８
の４象限乗算器５６及び第９の高速オペアンプ５７によ
り、一旦正の電位に反転されてから、アナログ電気信号
に対して２乗する展開が行われて、再び反転させられて
負の電位の信号となる。この展開により、アナログ電気
信号のダイナミックレンジは２倍（８０ｄＢ以上）とな
る。

【００６７】このようにして符号を含めて２乗する展開
が行われたアナログ電気信号は、第２の増幅回路により
増幅され、分析装置９等へ出力される。分析装置９で
は、ノイズの少ない８０ｄＢ以上のアナログ電気信号に
より解析等が行われるので、分析（解析）及び画像処理
を高精度に行うことができる。このようにこの第２の実
施の形態によれば、前述した第１の実施の形態において
得られたと同様な効果を得ることができる。さらに、圧
縮回路３及び展開回路７において、上述した第１の実施
の形態で説明したように（図５参照）、４象限乗算器を
２個追加して、４乗演算回路を構成すれば、符号を含め
た４乗根に対応する圧縮を行い、符号を含めた４乗する
展開を行うことができ、同様にして順次４象限乗算器を
２個づつ追加すれば、６乗、８乗、…等の圧縮及び展開
を行うことができる。

【００６８】なお、上述した第１の実施の形態及び第２
の実施の形態においては、この発明を適用した光データ
リンク装置を組込んだＭＲＩ装置について説明したが、
この発明はこれに限定されるものではなく、アナログ電
気信号を光変調信号に変換して伝送する光データリンク
装置ならば、どのような装置に組込むものにも適用でき
る。ただし、アナログ電気信号が大きなダイナミックレ
ンジを有するものならば、この発明により、より顕著な
効果を得ることができるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
アナログ電気信号をダイナミックレンジを損なうことな
く光変調信号により伝送することができる光データリン
ク装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の光データリンク
装置を組込んだＭＲＩ装置の要部回路構成を示すブロッ
ク図。

【図２】同実施の形態の光データリンク装置の圧縮回路
の一例（ｎ＝３）を示す回路図。

【図３】同実施の形態の光データリンク装置の圧縮回路
の他の簡易的な例を示す回路図。

【図４】同実施の形態の光データリンク装置の展開回路
の一例（ｎ＝３）を示す回路図。

【図５】同実施の形態の光データリンク装置の圧縮回路
及び展開回路の他の例（ｎ＝５）を実現するための演算
回路を示す回路図。

【図６】この発明の第２の実施の形態の光データリンク
装置の圧縮回路の一例（ｎ＝２）を示す回路図。

【図７】同実施の形態の光データリンク装置の展開回路
の一例（ｎ＝２）を示す回路図。

【符号の説明】

３…圧縮回路、 ７…展開回路、 １１，１３…抵抗、 １２，４４，４７…（ゲイン帯域幅の大きな）高速オペ
アンプ、 １５，２１，４６，４９，５５，５７…高速オペアン
プ、 １４-1，１４-2，２２-1，２２-2，３１，３２，３３，
３４，４５，４８，５４，５６…４象限乗算器、 ４１，４３，５１，５３…制御スイッチ、 ４２，５２…符号判定器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側にアナログ電気信号を光変調信号
   に変換する電気・光変調変換手段を設け、受信側に前記
   光変調信号をアナログ電気信号に変換する光変調・電気
   変換手段を設けた光データリンク装置において、 送信側の前記電気・光変調変換手段へのアナログ電気信
   号を符号を含めて振幅圧縮する電気信号圧縮手段と、 受信側の前記光変調・電気変換手段からのアナログ電気
   信号を符号を含めて振幅展開する電気信号展開手段とを
   設けたことを特徴とする光データリンク装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光データリンク装置にお
   いて、前記電気信号圧縮手段は、前記アナログ電気信号
   の電圧値Ｘを適切な整数ｎを使用して、 【数１】 により電圧値Ｙとなるアナログ電気信号に符号を含めて
   ｎ乗根に対応する圧縮を行い、前記電気信号展開手段は
   前記整数ｎを使用して、アナログ電気信号の電圧値Ｚを
   前記整数ｎを使用して、 【数２】 により電圧値Ｗとなるアナログ電気信号に符号を含めて
   ｎ乗する展開を行うことを特徴とする光データリンク装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の光データリンク装置にお
   いて、前記整数ｎは、前記アナログ電気信号のダイナミ
   ックレンジＡと前記光変調信号のダイナミックレンジＢ
   とから、（Ａ／ｎ）＜Ｂを十分満足するような整数であ
   ることを特徴とする光データリンク装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項記
   載の光データリンク装置において、前記電気信号圧縮手
   段及び前記電気信号展開手段は、４象限乗算器を使用す
   ることを特徴とする光データリンク装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一項記
   載の光データリンク装置において、磁気共鳴イメージン
   グ装置の装置本体とコイルとの間に接続されたことを特
   徴とする光データリンク装置。