(57)【要約】【課題】  光信号を受信し、高調波成分を低減することのできる光受信回路はコストが高くなる。【解決手段】  本発明の光受信回路は、光パルス信号を受信する受光素子と、前記受光素子に接続される負荷と、を備えた光受信回路であって、前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される回路は、非パルス信号を出力することを特徴とする。【選択図】  図４
2014017809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルス信号を受信する受光素子と、前記受光素子に接続される負荷と、を備えた光受信回路であって、
前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される回路は、非パルス信号を出力することを特徴とする光受信回路。
【請求項２】
前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される前記回路は、低域通過フィルタとして機能することを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
【請求項３】
前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される前記回路は、前記非パルス信号として、前記光パルス信号における変調信号の少なくとも基本波成分に対応する電気信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信回路。
【請求項４】
前記負荷の抵抗値は、前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される前記回路が前記非パルス信号を出力することが可能な、抵抗値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光受信回路。
【請求項５】
前記負荷は抵抗素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光受信回路。
【請求項６】
請求項１乃至３記載の光受信回路を複数備え、複数の前記光受信回路のうち１つ以上の光受信回路がパッケージに収められていることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項７】
磁気シールド室内に設置された振動型アクチュエータを駆動する駆動装置であって、
前記振動型アクチュエータを駆動するための駆動波形を前記光パルス信号として受信する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光受信回路と、
前記光受信回路から出力される前記非パルス信号に基づく信号が入力され、前記振動型アクチュエータに印加する駆動電圧を出力するリニアアンプと、
を備えることを振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
前記駆動波形は、正弦波がパルス変調されたパルス信号であることを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
前記リニアアンプはフィルタ特性を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項１０】
前記光受信回路及び前記リニアアンプは、前記正弦波の少なくとも基本波成分を含む信号を出力することを特徴とする請求項８又は９に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ及び前記振動型アクチュエータの駆動装置と、
波形データをパルス変調したパルス信号を前記駆動波形として生成する波形生成手段と、
前記駆動波形を光パルス信号に変換する光送信回路と、
を備え、
前記波形生成手段は、
前記光受信回路の光電変換の際の線形性を補償するため前記波形データを補正する補償器を有していることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
被検体に電磁波を照射し前記被検体からの電磁波を受信する受信部をさらに備え、
前記振動型アクチュエータ及び前記振動型アクチュエータの駆動装置と、前記受信部とは、磁気シールド室の中に設置され、
前記波形生成手段と、前記光送信回路と、は前記磁気シールド室の外に設置されていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記受信部からの受信信号を用いて前記被検体の情報を取得するＭＲＩ装置を備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信回路、及びこれを用いた振動型アクチュエータの駆動装置とシステムに関する。特に、光通信線路の受端側にある光受信回路と、これを用いた振動型アクチュエータの駆動装置及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マニピュレータ等の医療用ロボティクス装置に関して、盛んに研究がなされている。磁気共鳴画像（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置を用いた医用システムはその代表例で、ＭＲ画像を見ながらマニピュレータのロボットアームの位置を制御し、的確な生検や治療を行うものである。ＭＲＩは、被検者の測定部位（被検体）に静磁場および特定の高周波磁場によって発生する電磁波を与え、これによって被検体内部で発生する核磁気共鳴現象を応用して画像化し、被検体の情報を取得する医用システムである。
【０００３】
ＭＲＩは強磁場を用いるため、ロボットアームの動力源として強磁性体を含んでいる電磁モータを利用することはできない。このため、動力源として、超音波モータに代表される振動型アクチュエータが適している。ただし、振動型アクチュエータの制御部の発生する高周波ノイズもＭＲ画像に影響を与えるため、制御部からのノイズも極力抑制またはシールドすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、振動型アクチュエータの駆動波形のパルス幅に応じて高調波の発生量が変化する事や、パルス信号をトランスで昇圧する回路構成が示されている。この様に、通常、振動型アクチュエータは、パルス電圧の波形をインダクタ素子等でなまらせた疑似的な正弦波で駆動されている。パルス電圧を元にして波形を生成しているので、疑似的な正弦波は最低次の基本波の他に、基本波の整数倍の周波数の高調波が重畳された波形となっている。
【０００５】
非特許文献１には、振動型アクチュエータの制御部と駆動回路とを磁気シールド室外に配置し、磁気シールド室内の振動型アクチュエータまでを二重にシールドした電気ケーブルで接続する構成が開示されている。そして更に、磁気シールド室の壁を通過する部分にはラインフィルタが設けられ、磁気シールド室へのノイズ侵入を防ぐ構成となっている。また、振動型アクチュエータに流れる電流による電磁ノイズを低減する為に、振動型アクチュエータをアルミケースに入れて電磁シールドを施すことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８４７５９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「未来型医療を実現する小型手術用ロボティックシステムの研究開発  基本契約成果報告書」  独立行政法人  新エネルギー・産業技術総合開発機構
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示す従来の駆動回路は、トランスの２次側のインダクタと振動型アクチュエータの制動容量とからなるフィルタ特性によって駆動波形をある程度滑らかにすることができる。つまり、高調波成分をある程度は抑制できる。しかしながら、最終出力段までスイッチング回路で構成されているため、回路出力直後の波形には原理的に高調波成分が多く重畳されてしまっている。その為ＭＲＩ装置が設置された磁気シールド室内で振動型アクチュエータを動作させると、ＭＲ画像にノイズが混入する問題があった。また、このような駆動回路は周波数応答特性が平坦でないため、振動型アクチュエータの振動振幅の変化によるインピーダンス変化によっても波形が大きく変化する。よって、駆動条件によってノイズの周波数特性が変化する可能性があった。
【０００９】
また、非特許文献１は、振動型アクチュエータまでの電気ケーブルを二重シールドし、磁気シールド室内との接続ポートにラインフィルタを設けている。しかしながら、電気的に振動型アクチュエータと駆動回路及び制御部とが接続されているため、高周波ノイズを完全に遮断することは困難である。そのため、ＭＲＩ装置近傍で振動型アクチュエータを駆動すると、ＭＲ画像にノイズが混入する可能性がある。また、振動型アクチュエータの配線長が長くなると、配線による負荷容量が増え消費電力が増える可能性もある。振動型アクチュエータの駆動波形信号を生成する手段からの電磁ノイズを抑制するためには、駆動波形信号を光パルス信号に変換して伝送する方式が考えられる。また、特に、ＭＲＩ装置が設置された磁気シールド室内の振動型アクチュエータを駆動する場合、光パルス信号を電気信号に変換した後、駆動回路の出力段をスイッチング回路ではなく、リニアアンプとすることが有効な手立てとして考えられる。しかしながらこの場合、振動型アクチュエータの個数と回路のチャンネル数が増えると、駆動パルス信号を伝送する上で十分に広い帯域を持った高速な光電変換回路、および、パルス信号から非パルス信号に変換するＤ／Ａまたはフィルタ回路を別途用意する必要がある。よって、駆動装置が大型し、高価になりやすいという課題が存在する。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、このような光パルス信号を受信し、高調波成分を低減することのできる低コストな光受信回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑み、本発明の光受信回路は、光パルス信号を受信する受光素子と、前記受光素子に接続される負荷と、を備えた光受信回路であって、前記受光素子と前記負荷の抵抗成分とによって形成される回路は、非パルス信号を出力する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、受光素子の負荷抵抗−応答帯域特性を逆手にとることで、光信号を受信し、高調波成分を低減することのできる光受信回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態におけるシステム概略を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態における振動型アクチュエータの構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態における駆動回路の概略を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態における光受信回路の概略を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態における各部の動作波形の概略を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態におけるシステム概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の光受信回路は、特に振動型アクチュエータの駆動装置（駆動回路）に用いることができる。ただし、振動型アクチュエータの駆動装置だけでなく、照明装置等の駆動装置としても用いることができる。また、本発明の光受信回路を備えた駆動装置は、ＭＲＩ装置等を備えるシステムに用いることができる。ＭＲＩ装置は、被検体にＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスを照射し、これに応じて被検体が発生する電磁波を高感度の受信コイル（ＲＦコイル）で受信する。そして、受信コイルからの受信信号に基づいて被検体の情報としてＭＲ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）画像を得る。ただし、本発明の振動型アクチュエータやその駆動装置は、上記医用システム用途に限定されるとは限らない。電磁波や磁気に関する物理量（磁束密度「テスラ［Ｔ］」、磁界強度「Ａ／ｍ」、電界強度「Ｖ／ｍ」等）を計測するための装置やシステムに用いることができる。
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。以下の各実施形態では、ＭＲＩ装置内で使用する振動型アクチュエータの駆動装置が本発明の光受信回路を備えている例について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特長の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態における医用システムの構成を示す模式図である。本システムはｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）を行うシステムである。ｆＭＲＩはＭＲＩ装置を用いて脳や脊椎の活動による血流の変化を視覚化する手法である。本システムは振動型アクチュエータを用いてロボットアームを動かすことにより接触刺激を時系列に変化させ、これに応じた脳内の血流変化を計測している。このような刺激は、接触以外にも視覚、聴覚等様々な刺激が検討されており、特に、ＭＲＩ装置内でロボットアーム等を動かす場合には、磁気シールドにより、駆動源から発生する電磁ノイズの低減や各部材の非磁性化等が行われている。
【００１７】
（ＭＲＩ装置の基本的な構成）
まず、図１を用いて本実施形態の医用システムとして、ＭＲＩ装置を備えるシステムの構成について説明する。本発明の適用できるシステムは、磁気シールド室１内に設けられた計測部と、磁気シールド室１の外部に設けられた制御部８と、を少なくとも備える。
【００１８】
ＭＲＩ装置は装置固有の磁場強度に応じて決まるラーモア周波数と呼ばれる周波数近傍の電磁ノイズに特に敏感である。ラーモア周波数とは、被検者６の脳内の原子核の磁気双極子モーメントの歳差運動の周波数である。一般に臨床で使われているＭＲＩ装置の磁場強度０．２Ｔ〜３Ｔでは、ラーモア周波数は８．５ＭＨｚ〜１２８ＭＨｚであり、磁気シールド室内で動作する機器はこの周波数帯の電磁ノイズの発生を極力抑えなければならない。しかしながら、ＣＰＵやＦＰＧＡが用いられている制御部８は、通常１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚ程度の外部クロックで動作するため、このクロック信号に起因する電磁ノイズはその高調波も含めると広くラーモア周波数の領域と周波数が重なってしまう。そのため、脳内で発生する微弱な磁場の変化を計測する計測部は、外来ノイズの影響を遮断する磁気シールド室１内に設置されている。
【００１９】
ＭＲＩ装置の計測部は、静磁場を発生させる超電導磁石２、３次元的な位置を特定する為に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生コイル３、被検者６に対して電磁波の照射と受信を行う受信部としてのＲＦコイル４、被検者６用の寝台５、を少なくとも備える。超電導磁石２及び傾斜磁場発生コイル３はどちらも実際は円筒形状であり、図１では半分にカットした状態を示している。ＲＦコイル４は脳内のＭＲ画像計測に特化されており、寝台５に横になった被検者６の頭部を覆うよう、筒状に構成されている。ＭＲＩ装置の計測部は、磁気シールド室１の外に設けられた不図示のコントローラからの制御信号によって、様々なシーケンスの傾斜磁場の生成及び電磁波の照射を行う。そして外部のコントローラ（不図示）は、ＲＦコイル４から得られた受信信号を用いて脳内の様々な情報を取得する。この電磁波制御用のコントローラも制御部８内に含まれていても良い。
【００２０】
さらに、計測部内には、ロボットアーム７が寝台５に固定されている。ロボットアーム７は、２つの関節と基部の旋回との３自由度の運動が可能であり、被検者６に対してアーム先端の接触球を任意の位置に任意の押圧力で接触させ、被検者６に時系列の刺激を与える事が出来る。ロボットアーム７の各関節及び旋回基部には図２に示す振動型アクチュエータや、不図示の回転センサ、力センサがそれぞれ設けられている。回転センサ及び力センサの信号は光パルス信号に変換され磁気シールド室１の外部の制御部８に光ファイバ９で伝達される。ロボットアーム７の各関節には振動型アクチュエータが配置され、各関節をダイレクトに駆動する機構となっている。そのため全体の剛性が高く、ロボットアーム７の動作は広い周波数帯域の様々な刺激を被検者６に与える事が出来る。ロボットアーム７の主要構造は、振動型アクチュエータを含め非磁性の材料で構成されており、超電導磁石２の発生する静磁場を極力乱さないように設計されている。
【００２１】
実際の計測の際は、まず被検者６にロボットアーム７の先端を手でつかんでもらい、腕を出来るだけ動かさない様にしてもらう。次にロボットアーム７で力を発生させながら力の大きさや方向のパターン等を時系列に変えて、被検者６の脳内血流の変化を計測する。このような計測を行う場合、常に力をかけ続けなければならないため、ロボットアーム７を駆動し続ける事になる。
【００２２】
制御部８は、予め設定された軌道及び押圧力で被検者６に刺激を与えるための時系列信号と、回転センサ及び力センサの情報との比較結果と、に応じて、振動型アクチュエータを駆動するための駆動信号（駆動波形）を出力する。駆動信号は、波形データとしての正弦波を、パルス幅変調（ＰＷＭ）したパルス信号であり、このパルス幅変調されたパルス信号は、制御部８内で光パルス信号に変換されて磁気シールド室１の内部に光伝送手段である光ファイバ１０により伝達される。つまり、図１においては、制御部８が、駆動波形を生成する波形生成手段と、駆動波形を光パルス信号に変換する光送信回路と、を備えている。
【００２３】
光受信回路であるフォトレシーバ１１は、制御部８から出力される光パルス信号を電気信号に変換する。この際、フォトレシーバ１１から出力される電気信号は非パルス信号である。具体的には、パルス幅変調されたパルス信号の高調波成分をカットして正弦波信号を出力している。
【００２４】
線形増幅器であるリニアアンプ１２は、フォトレシーバ１１の出力する正弦波信号を線形増幅して振動型アクチュエータに印加する。本実施形態では、リニアアンプ１２を用いているため、スイッチングアンプに比べ、駆動電圧に含まれる高調波成分が少なくなる。また、リニアアンプの出力インピーダンスが低いため、振動型アクチュエータのインピーダンス特性が変化しても、振動型アクチュエータに印加する駆動電圧の波形変化が少ない。本実施形態においては、フォトレシーバ１１とリニアアンプ１２とで駆動回路を構成しており、駆動回路の詳細は図３を用いて後述する。
【００２５】
（振動型アクチュエータの構成）
ここで、本発明に適用可能な振動型アクチュエータの構成について説明する。図２は振動型アクチュエータの構成例を示す模式図である。本実施形態の振動型アクチュエータは、振動体と被駆動体とを備える。
【００２６】
振動体は、弾性体１４と、圧電素子（電気−機械エネルギー変換素子）である圧電体１５と、を備える。弾性体１４は一方の面に櫛歯状の構造を持つリング状の構造をしており、圧電体１５は弾性体１４の他方の面に接着されている。弾性体１４の櫛歯状の突起部上面に、摩擦部材１６が接着されている。被駆動体であるロータ１７は、摩擦部材１６を介して弾性体１４に不図示の加圧手段によって加圧接触する円盤状の構造をしている。
【００２７】
振動型アクチュエータは、圧電体１５に交流電圧（駆動電圧）が印加される事で弾性体１４に振動が励起される。具体的には、弾性体１４にリング周上に沿って進行する進行性の振動波が形成される。この振動により、ロータ１７は摩擦部材１６との間で発生する摩擦力によって弾性体１４と相対的に回転する。回転軸１８は、ロータ１７の中心に固定され、ロータ１７と一緒に回転する。本実施形態においては、この振動型アクチュエータが、ロボットアーム７の丸で示した２つの関節の回転と全体の旋回運動とを行う為に、２つの関節と、寝台５とロボットアーム７の基部との接続部と、に配置されている。
【００２８】
（振動型アクチュエータの駆動回路の基本的な構成）
次に、図３を用いて本実施形態の振動型アクチュエータを駆動する駆動装置である駆動回路について詳細に説明する。図３は、本実施形態の駆動回路を示す模式図である。本実施形態において、振動型アクチュエータの駆動回路は、フォトレシーバ１１とリニアアンプ１２ａ，１２ｂとを備える。以降の説明において、リニアアンプ１２ａと１２ｂを区別する必要のない場合はリニアアンプ１２と表現する。リニアアンプ１２はＡ級又はＡＢ級のアンプで構成され、高調波歪の少ない波形出力を行っている。
【００２９】
上述したように、本実施形態では、正弦波をパルス幅変調したパルス信号Ｐａ、Ｐｂ（図５参照）が、前述の光送信回路によって光パルス信号に変換される。そして、フォトレシーバ１１は、光ファイバ１０を介して光パルス信号が入力され、該光パルス信号を電気信号（非パルス信号）に変換する。一般的な回路構成では、パルス信号に対して十分に広帯域な特性を持つフォトレシーバ１１の出力をローパスフィルタ回路に入力してＰＷＭ信号の搬送波をカットするのに対し、本実施形態では、フォトレシーバ１１がフィルタ特性も合わせ持っている。具体的には、フォトレシーバ１１は、内部に併せ持つローパスフィルタ機能によってパルス幅変調されたパルス信号の搬送波をカットし、位相の異なる２つの正弦波信号Ｓａ、Ｓｂを出力する。
【００３０】
リニアアンプ１２ａ、１２ｂは、コンデンサを用いて帯域制限された反転型のリニアアンプである。フォトレシーバ１１のフィルタ次数が低く、正弦波信号Ｓａ、Ｓｂにはまだ上記搬送波成分の信号が残る場合、リニアアンプ１２ａ、１２ｂの周波数特性によってこの搬送波成分を更に減衰させた後、駆動電圧を圧電体１５ａ及び圧電体１５ｂに印加する。尚、フォトレシーバ１１のフィルタ特性を予め十分な周波数帯域に制限すれば、リニアアンプ１２ａ，１２ｂを本例のようにコンデンサを用いて帯域制限する構成としなくても良い。また、リニアアンプ１２には、フォトレシーバ１１から出力された非パルス信号が直接入力される場合に限定されず、リニアアンプ１２とフォトレシーバ１１との間に別の回路が挿入されていても良い。つまり、リニアアンプ１２にはフォトレシーバ１１から出力される非パルス信号に基づく信号が入力される。
【００３１】
（光受信回路の構成）
ここで、本実施形態の光受信回路であるフォトレシーバ１１の構成を詳細に説明する。一般的な光受信回路の構成では、パルス信号に対して十分に広帯域な特性を持つフォトレシーバ１１の出力をローパスフィルタ回路に入力して、パルス幅変調されたパルス信号の搬送波をカットする。しかしながら、本発明ではフォトレシーバ１１が、ローパスフィルタ特性を合わせ持っている。図４（ａ）は、フォトレシーバ１１の内部回路を１チャンネル分のみ示した模式図であり、図４（ｂ）は、光電変換素子１００の負荷抵抗−応答速度特性を模式的に示したプロット図である。
【００３２】
図４（ａ）の回路は、受光素子である光電変換素子１００と、光電変換素子に接続される負荷としての負荷抵抗１０１（抵抗素子）と、を備えている。光ファイバ１０からの入力信号が、フォトトランジスタで構成される光電変換素子１００に入射されると、コレクタ側からエミッタ側へ電流が流れる。この電流が、負荷である負荷抵抗１０１によって電流電圧変換され、出力信号ＳａまたはＳｂとなる。ここで、光電変換素子１００は両対数グラフである図４（ｂ）の通り、一般的に負荷抵抗１０１の値が大きいほど、応答速度が遅い（応答時間が長い）。つまり、負荷の抵抗値が大きくなると、帯域が狭くなる特性を有している。
【００３３】
前述の通り、通常の光受信回路では、できるだけ広帯域となるよう光電変換素子１００の性能を上げ、かつその性能を阻害しないような負荷抵抗１０１の定数（抵抗値）が選定される。一方、これに対して本発明では、この特性を逆手にとって利用する。つまり、出力される信号の帯域を制限するよう、負荷の抵抗値を選定する。これにより、光電変換素子１００と負荷抵抗１０１の抵抗成分とによって形成される回路は、非パルス信号を出力する。つまり、この回路は、パルス幅変調されたパルス信号に対して低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）として作用している。
【００３４】
具体的に本実施形態では、この光電変換素子１００と負荷抵抗１０１の抵抗成分とによって形成される回路は、非パルス信号として、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの変調信号である正弦波の、少なくとも基本波成分を出力するよう構成されている。つまり、光電変換素子１００が受信した光パルス信号における変調信号の少なくとも基本波成分に対応する電気信号を出力している。より詳細には、光電変換素子１００と負荷抵抗１０１の抵抗成分とによって形成される回路は、パルス幅変調のキャリア（搬送波）に対してフィルタとして機能している。
【００３５】
図５は、図３の各部の動作波形の歪を模式的に示した図である。フォトレシーバ１１から出力される信号Ｓａ、Ｓｂには、正弦波の基本波成分に加えて、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの搬送波成分のうち、光受信回路で除去しきれない信号が残っている。つまり、フォトレシーバ１１からは、少なくとも変調信号の少なくとも基本波成分が出力されている。この信号Ｓａ、Ｓｂに含まれている搬送波成分は、交流電圧Ｖａ、Ｖｂに示すように、リニアアンプ１２のローパスフィルタ特性によりさらに減衰される。よって、圧電体１５に印加される駆動電圧には、搬送波成分はほとんど含まれていない。
【００３６】
なお、本実施形態では、光受信回路の負荷として、抵抗素子を用いたが、本発明は抵抗素子に限定されない。具体的にはトランジスタ等を用いた能動負荷など、光電変換素子１００の出力電流を電圧信号に変換する回路が挙げられる。
【００３７】
また、本実施形態における低ノイズ回路の効果をより有効なものとするため、磁気シールド室１の内部の回路用電源としてバッテリーを用いても良い。この場合、電源線を介して混入するコモンモードノイズを原理的に遮断することができるため、回路構成上望ましい。
【００３８】
さらに、駆動回路が、光受信回路を複数備える場合、複数の光受信回路のうち１つ以上の光受信回路をパッケージに収めた光受信モジュールとすることが好ましい。より好ましくは、複数の光受信回路を同一のパッケージに収めた光受信モジュールとすることが好ましい。光受信回路をパッケージに収めてモジュール化することで、同一回路を多数並列に構成する場合のユーザビリティが向上する。
【００３９】
また、本実施形態では、制御部８の駆動波形生成手段が出力するパルス信号は、正弦波をＰＷＭ（パルス幅変調）した波形であるが、他のパルス変調方式を用いても良い。ΔΣ変調方式で代表されるＰＤＭ（パルス密度変調）やＰＡＭ（パルス振幅変調）を用いた波形でも、光受信回路のフィルタ特性を用いて搬送波などの高周波成分をカットすれば、少なくとも元の正弦波成分が得られる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の光受信回路は、光電変換素子１００の負荷抵抗−応答帯域特性を逆手にとり、パルス信号に対するローパスフィルタ回路として機能するため、高調波成分を低減することができる。また、振動型アクチュエータの個数と回路のチャンネルが増えることによって生じる課題も解決できる。具体的には、パルス信号を伝送する上で十分に広い帯域を持った高速な光電変換回路や、パルス信号から非パルス信号に変換するＤ／Ａ変換回路やフィルタ回路を別途用意する必要がなくなるため、回路規模が大きくなることを回避できる。よって、装置も小型化し且つ高コスト化も抑制できる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図６を用いて説明する。本実施形態において、駆動波形を生成する波形生成手段の内部構成以外は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４２】
図６は、本実施形態におけるシステムの概略構成を示す模式図である。本実施形態の波形生成手段は、正弦波生成手段２１、線形性補償器２３、データ格納手段２２、パルス幅変調器２４、を少なくとも備える。正弦波生成手段２１は、不図示の指令手段からの周波数指令に応じた正弦波信号を生成する。データ格納手段２２は、予め測定されたフォトレシーバ１１の非線形性を補正してリニアリティ（線形性）を確保する線形性補償データが収められている。
【００４３】
ここで、線形性補償データを用いる理由について説明する。光電変換素子１００の諸特性は、個々にバラツキを持っており、パルス幅変調されたパルス信号のパルス幅が理想的な状態から変化する、即ちリニアリティが悪い（つまり非線形となる）場合がある。具体的に非線形性とは、光電変換素子１００と負荷抵抗１０１とで形成される光受信回路によって光パルス信号が電気信号に変換される際に、光パルス幅と光電変換後の非パルス状電気信号の振幅値とが比例関係（線形）にならないことを示す。このとき、圧電体１５に印加する正弦波信号が歪を持った状態となる。この圧電体１５に印加する正弦波信号を理想的な状態に近づけるために、パルス幅変調されたパルス信号のパルス幅を適宜補正する必要がある。このための線形性補償データを予め光電変換素子１００毎に測定してデータ格納手段２２に記憶させることで、実使用時に良好なリニアリティを確保することができる。なお、より良いリニアリティ確保のため、補償データは光電変換素子１００毎に個別に測定されることが望ましい。
【００４４】
線形性補償器２３は、正弦波生成手段２１から入力された正弦波信号を、データ格納手段２２から読み出した線形性補償データに基づいて補正する。この補正された正弦波信号が、パルス幅変調器２４によってパルス信号Ｐａ、Ｐｂ、／Ｐａ、／Ｐｂとなる。これらパルス信号は駆動波形として、光送信回路２５によって光パルス信号に変換され、光ファイバ１０に出力される。光受信回路であるフォトレシーバ１１以降の構成については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、予め用意した個々の光電変換素子に対応する線形性補償データを用いて正弦波信号を補正する線形性補償器を備えることで、光受信回路を用いてリニアリティの良い振動型アクチュエータの正弦波駆動を行うことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  磁気シールド室
２  超伝導磁石
３  傾斜磁場発生コイル
４  ＲＦコイル
５  寝台
６  被験者
７  ロボットアーム
８  制御部
９  光ファイバ
１１  フォトレシーバ
１２  リニアアンプ
１４  弾性体
１５  圧電体
１６  摩擦部材
１７  ロータ
１８  回転軸
２１  正弦波生成手段
２２  データ格納手段
２３  線形性補償器
２４  パルス幅変調器
２５  光送信回路
１００  光電変換素子
１０１  負荷抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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