CN111279214B

CN111279214B - 信号处理装置

Info

Publication number: CN111279214B
Application number: CN201880069592.9A
Authority: CN
Inventors: 木村俊介
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: US11609312B2; US20200256962A1; CN111279214A; JP6939419B2; JP2019083387A; WO2019088050A1

Abstract

分支部(4)从作为电流信号的输入信号生成与输入信号成比例且具有相互不同的信号强度的多个分支信号，将多个分支信号的各个分支信号供给到不同的单独路径。选择部(9)选择多个单独路径中的任意一个，并输出经由所选择的单独路径供给的信号。判定部(8)判定通过多个单独路径的各个单独路径供给到选择部的信号的大小是否在预先设定的允许范围内。控制部(12)使选择部选择由判定部判定为在允许范围内的单独路径中增益最大的单独路径。

Description

信号处理装置

相关申请的交叉引用

本国际申请要求基于2017年10月30日向日本专利局提交的日本专利申请第2017－208987号的优先权，并通过参照将日本专利申请第2017－208987号的全部内容引用到本国际申请。

技术领域

本发明涉及控制电流信号的增益的信号处理装置。

背景技术

在激光雷达装置中，使用对受光信号进行模拟数字(以下，AD)转换得到的结果，执行各种处理。另外，公知有在激光雷达装置中，需要检测从近距离到远距离的各种物体，所以处理的受光信号的强度的范围非常广泛。在超过AD转换器的输入范围的受光信号被输入的情况下，AD转换器的输出在全标度饱和，波形信息丢失，所以成为使计测精度劣化的原因。

与此相对，例如，下述专利文献1公开了通过将受光信号分流为增益不同的多个信号，并适当地选择供给至后段的信号，来使增益最佳化的技术。

专利文献1：日本特开2016－178432号公报

然而，发明者的详细研究的结果，在专利文献1所记载的现有技术中发现了以下的课题。即，现有技术进行使用前次的输入信号进行增益控制的所谓的反馈控制。因此，虽然现有技术在连续接收相同强度的光信号的状况下有效，但在偶尔接收强度不定的光信号的状况中，不能使增益最佳化。

发明内容

本发明的一个方面提供不使用反馈控制而使增益最佳化的技术。

本发明的一方式所涉及的信号处理装置具备分支部、选择部、判定部、以及控制部。

分支部构成为根据作为电流信号的输入信号来生成与输入信号成比例且具有相互不同的信号强度的多个分支信号，将多个分支信号的各个分支信号供给至不同的单独路径。选择部构成为选择多个单独路径中的任一个单独路径，并输出经由所选择的单独路径供给的信号。判定部构成为判定通过多个单独路径的各个单独路径供给至选择部的信号的大小是否在预先设定的允许范围内。控制部构成为使选择部选择由判定部判定为在允许范围内的单独路径中增益最大的单独路径。

根据这样的构成，能够不进行反馈控制，使供给至后段的装置或者电路等的信号的增益最佳化。

附图说明

图1是表示第一实施方式的激光雷达装置的构成的框图。

图2是表示分支部的构成的电路图。

图3是表示激光雷达装置的各部的动作的时序图。

图4是表示受光信号的动作与AD转换值的关系的说明图。

图5是表示第二实施方式中的保持电路的构成的电路图。

图6是第二实施方式的时序图。

图7是表示在第三实施方式中设置于各单独路径的电路的构成的框图。

图8是第三实施方式的时序图。

图9是表示在第四实施方式中包括设置于各单独路径的电路的构成的电路图的框图。

图10是第四实施方式的时序图。

图11是表示第五实施方式的激光雷达装置的构成的框图。

图12是表示计测部的构成的电路图。

图13是第五实施方式的时序图。

图14是表示分支部的变形例的电路图。

图15是表示分支部的变形例的电路图。

图16是表示分支部的变形例的电路图。

图17是表示第六实施方式的放射线能量分析装置的构成的框图。

图18是例示出直方图生成部生成的直方图的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

[1.第一实施方式]

[1－1.构成]

本实施方式的激光雷达装置1被搭载于车辆，检测存在于车辆的周边的各种物体，并生成与该物体有关的信息。

如图1所示，激光雷达装置1具备发光部2、受光部3、分支部4、触发生成部5、计测部6、保持部7、判定部8、选择部9、采样部10、转换部11、控制部12、以及处理部13。此外，分支部4、判定部8、选择部9、以及控制部12相当于信号处理装置。信号处理装置也可以具备保持部7。信号处理装置也可以具备采样部10以及转换部11。

发光部2具有一个以上的发光元件，根据来自控制部12的发光触发信号TG，朝向预先设定的探查范围照射脉冲状的激光。作为发光元件，例如使用激光二极管。

受光部3具有一个以上的受光元件，接收从探查范围到来的激光，输出具有与受光强度对应的电流值的受光信号Iin。作为受光元件，例如使用光电二极管(即，PD)或者雪崩光电二极管(即，APD)等。在使用APD的情况下，也可以是以盖革模式动作的所谓的单光子雪崩二极管(即，SPAD：Single Photon Avalanch Diode)。

分支部4基于作为输入信号的来自受光部3的受光信号Iin，生成与受光信号Iin成比例且具有相互不同的大小的多个分支信号I1～I4以及测距信号IT。多个分支信号I1～I4被供给至保持部7，测距信号IT被供给至触发生成部5。这里，将分支信号的数量作为4个，但也可以是2个或者3个，也可以是5个以上。

具体而言，如图2所示，分支部4具备分流电路41和偏置消除电路42。这里，使用正极性信号(即，电流源型信号)作为受光信号Iin，但也可以使用负极性信号(即，电流宿型信号)作为受光信号Iin。在使用非极性信号的情况下，需要使以后记载的晶体管的极性反转。具体而言，将PMOS变更为NMOS，将NMOS变更为PMOS，接地连接的NMOS变更为连接到电源的PMOS即可。

分流电路41具有一端与输入受光信号Iin的共用路径LC连接的5个单独路径LT、L1～L4。在单独路径LT、L1～L4的各个路径，各连接一个晶体管TT、T1～T4。各晶体管TT、T1～T4均使用P沟道型的MOS晶体管。各晶体管TT、T1～T4均是源极与共用路径LC连接，对栅极施加相同的偏置电压Vbias。设置于单独路径LT的晶体管TT的漏极与触发生成部5连接。从晶体管TT的漏极输出的电流信号是测距信号IT。其他的晶体管T1～T4均是漏极经由偏置除去用的恒流电路421～424接地。晶体管T1～T4的漏极分别也与保持部7连接。从晶体管T1～T4的漏极输出的电流信号是分支信号I1～I4。

各晶体管TT、T1～T4以增益相互不同的方式设定晶体管的形状比W/L。W是沟道宽度，L是沟道长度。这里，晶体管TT、T1～T4的形状比W/L设定为500：500：100：10：1。换句话说，分支部4将受光信号Iin分流成分流比为500/1111的测距信号IT、分流比为500/1111的分支信号I1、分流比为100/1111的分支信号I2、分流比为10/1111的分支信号I3、以及分流比为1/1111的分支信号I4并输出。

返回图1，触发生成部5生成表示测距信号IT的强度超过预先设定的受光阈值的定时的受光触发信号TR。

计测部6输出计测从输入发光触发信号TG到输入受光触发信号TR的时间而得到的时间数据To。计测的时间是激光在与对象物之间往复所需要的时间，进而为与到对象物的距离成比例的值。此外，对象物是反射从发光部2照射的激光的物体。

保持部7具备分别设置于单独路径L1～L4的四个保持电路71。保持电路71均具备具有相同的静电电容的电容器Ch。其中，各电容器Ch的容量不一定需要相同。电容器Ch的一端与单独路径Li连接，另一端接地。i是1～4的整数。换句话说，电容器Ch对流过单独路径Li的分支电流Ii进行积分。保持电路71将电容器Ch的两端电压作为检测信号Vi输出到判定部8以及选择部9。

判定部8判定从保持部7输出的检测信号V1～V4的信号电平是否大于预先设定的饱和阈值THs。在采样部10的输入范围比分支部4的输出范围小的情况下，饱和阈值THs例如被设定为输入范围的上限值的4/5～3/4程度的大小，以使向采样部10的输入成为比采样部10的输入范围的上限值小的值。在采样部10的输入范围大于分支部4的输出范围的情况下，设定为例如电位的上限值的4/5～3/4程度的大小，以使其成为比预先设定的上限值小的值。输入范围是指在转换部11中能够利用线性特性进行AD转换的输入信号的范围。另外，这里的上限值是指分支部4能够利用线性特性将输入电流Iin输出到保持部7的电位的上限值。此外，信号电平为饱和阈值THs以下的范围相当于允许范围。

这里，将各检测电压V1～V4的各判定结果作为H1～H4，用Hi＝1表示大于饱和阈值THs的情况，用Hi＝0表示饱和阈值THs以下的情况。对于单独路径L1～L4的增益而言，L1最大，以下按L2、L3、L4的顺序变小。因此，若用{H1，H2，H3，H4}表现判定结果，则判定结果为{0000}、{1000}、{1100}、{1110}、{1111}的任意一个。

选择部9根据来自控制部12的选择信号SE选择单独路径L1～L4的任意一个，并将选择出的单独路径Li与后段的采样部10连接。

采样部10具备运算放大器OPs、电容器Cs以及开关SWs。电容器Cs以及开关SWs并联连接在运算放大器OPs的反转输入与输出之间。运算放大器OPs的非反转输入接地。

采样部10在待机状态下，通过采样信号SP而开关SWs接通，从而成为电容器Cs的电荷被清除的状态。若通过采样信号SP而开关SWs断开，则由选择部9选择的单独路径Li的保持电路71的电容器Ch中积蓄的电荷移动到采样部10的电容器Cs，并在开关SWs断开的期间被保持。换句话说，采样部10的输出为与选择的单独路径Li的检测信号Vi，即，分支信号Ii的积分值对应的大小。

转换部11具有对来自采样部10的输出进行模拟数字转换的AD转换器。这里，将具有输入范围内的信号强度的模拟信号转换为10比特的数字值DL。

控制部12以预先设定的间隔反复输出发光触发信号TG。以下，将输出发光触发信号TG的周期称为计测周期。若从触发生成部5输入受光触发信号TR，则控制部12生成延迟预先设定的延迟时间DLY的延迟触发信号dTR。控制部12根据延迟触发信号dTR生成选择信号SE以及采样信号SP。

另外，控制部12根据判定部8中的判定结果，输出使选择部9选择的选择信号SE，即，若是{0000}则选择单独路径L1，若是{0001}则选择单独路径L2，若是{0011}则选择单独路径L3，若是{0111}或者{1111}则选择单独路径L4。由此，在选择部9中，选择判定为是饱和阈值THs以下的单独路径中增益最大的单独路径。

并且，控制部12根据判定部8中的判定结果，将2比特的数字值DU输出到处理部13。具体而言，若判定结果是{0000}则输出DU＝00，若是{0001}则输出DU＝01，若是{0011}则输出DU＝10，若是{0111}或者{1111}则输出DU＝11。

处理部13使用表示接收强度的强度数据和表示到对象物的距离的距离数据，生成与对象物有关的信息。此外，强度数据使用将来自转换部11的数字值DL作为低位比特，将来自控制部12的数字值DU作为高位比特DU的合计12比特的AD转换值。距离数据使用来自计测部6的时间数据To。

[1－2.动作]

使用图3，以仅单独路径L1的检测信号V1饱和的情况为例对激光雷达装置1的各部的动作进行说明。

若从控制部12输出发光触发信号TG，则从发光部2照射脉冲状的激光。若受光部3接收来自反射激光的对象物的反射光，则在对受光信号Iin进行分流得到的测距信号IT的信号电平超过受光阈值的定时，从触发生成部5输出受光触发信号TR。

计测部6输出通过发光触发信号TG开始基于时钟信号的计数，通过受光触发信号TR停止计数而得到的计数值作为时间数据To。

控制部12生成使受光触发信号TR延迟的延迟触发信号dTR。此时的延迟时间DLY例如设定为受光信号Iin的平均的脉冲宽度的1/2左右的长度。

对受光信号Iin进行分流得到的分支信号I1、I2分别由保持电路71进行积分，生成检测信号V1、V2。若检测信号V1的信号电平超过饱和阈值THs，则判定结果H1变化为1。

其后，从控制部12基于延迟触发信号dTR的定时输出选择信号SE以及采样信号SP。由选择信号SE选择的单独路径Li根据判定部8中的判定结果决定。这里，因为判定结果为{1000}，所以选择单独路径L2。此时，从控制部12向处理部13输出与判定部8中的判定结果对应的数字值DU。这里，输出DU＝01。采样信号SP在由选择部9选择的单独路径与采样部10的连接可靠的定时输出电荷从保持电路71的转送与转换部11中的AD转换所需要的期间。

由此，在从输出发光触发信号TG到生成延迟触发信号dTR的期间，对分支信号I2进行积分的结果亦即检测信号V2的信号电平由转换部11进行AD转换，并作为数字值DL输出到处理部13。

接下来，对受光信号Iin、与转换部11输出的数字值DL以及控制部12输出的数字值DU的关系进行说明。

如图4所示，在受光信号Iin在0～IA[A]的范围内的情况下，检测信号V1～V4均为饱和阈值THs以下，判定部8中的判定结果为{0000}。因此，在选择部9中选择单独路径L1，转换部11输出的数字值DL为对检测信号V1的信号电平进行AD转换得到的值，控制部12输出的数字值为DU＝00。

在受光信号Iin在IA～IB[A]的范围内的情况下，仅检测信号V1大于饱和阈值，判定部8中的判定结果为{1000}。因此，在选择部9中，选择单独路径L2，转换部11输出的数字值DL为对检测信号V2的信号电平进行AD转换得到的值，控制部12输出的数字值为DU＝01。

在受光信号Iin在IB～IC[A]的范围内的情况下，检测信号V1以及V2大于饱和阈值，判定部8中的判定结果为{1100}。因此，在选择部9中，选择单独路径L3，转换部11输出的数字值DL为对检测信号V3的信号电平进行AD转换得到的值，控制部12输出的数字值为DU＝10。

在受光信号Iin在IC～ID[A]的范围内的情况下，检测信号V1～V3大于饱和阈值，判定部8中的判定结果为{1110}。因此，在选择部9中，选择单独路径L4，转换部11输出的数字值DL为对检测信号V4的信号电平进行AD转换得到的值，控制部12输出的数字值为DU＝11。

在受光信号Iin在ID～IE[A]的范围内的情况下，检测信号V1～V4均大于饱和阈值，判定部8中的判定结果为{1111}。因此，在选择部9中，选择单独路径L4，转换部11输出的数字值DL成为对检测信号V4的信号电平进行AD转换得到的值，控制部12输出的数字值为DU＝11。

[1－3.效果]

根据以上详述的第一实施方式，起到以下的效果。

(1a)在激光雷达装置1中，从受光信号Iin生成增益不同的多个分支信号I1～I4，独立地判定基于各分支信号I1～I4生成的各检测信号V1～V4是否超过饱和阈值THs。并且，选择判定为是饱和阈值THs以下的检测信号中增益最大的检测信号Vi并进行AD转换。

因此，根据激光雷达装置1，能够不进行反馈控制，使供给至转换部11的信号的增益最佳化，进而能够以准确的增益对受光信号Iin进行AD转换。

(1b)在激光雷达装置1中，基于成为AD转换的对象的检测信号Vi的选择所使用的判定部8中的判定结果，生成表示AD转换数据的高位比特的数字值DU。

因此，根据激光雷达装置1，能够得到与转换部11中的转换结果相比比特宽度较大且更高精度的AD转换数据。换句话说，转换部11能够使用比特数较少的AD转换器，能够实现廉价且高精度的AD转换。

(1c)在激光雷达装置1中，将饱和阈值THs设定为比转换部11的输入范围的最大值小的值。因此，即使由于某理由而饱和阈值THs变动，饱和阈值也不超过转换部11的输入范围，能够抑制作为AD转换值的数字值DL产生错误代码。

(1d)在激光雷达装置1中，分别对基于受光信号Iin生成的多个分支信号I1～I4进行积分，对作为积分的结果的多个检测信号V1～V4的任意一个仅进行一次AD转换。因此，根据激光雷达装置1，能够减少处理部13处理的数据量。

[2.第二实施方式]

[2－1.与第一实施方式的不同点]

第二实施方式的基本构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照前面的说明。

在上述的第一实施方式中，保持部7的保持电路71具有一个电容器。与此相对，在第二实施方式中，保持电路71a具有多个电容器这点与第一实施方式不同。

如图5所示，保持电路71a具有使单独路径Li分支为2个的分支路径Li1以及Li2。

在各分支路径Lij分别连接有电容器Cj和2个开关SWj1、SWj2。j＝1，2。

电容器Cj的一端与分支路径Lij连接，另一端接地。开关SWj1设置于分支路径Lij中的电容器Cj的连接点与输入分支信号Ii的一侧的分支点之间。开关SWj2连接在分支路径Lij中的电容器Cj的连接点与输出检测信号Vi的一侧的分支点之间。

另外，判定部8构成为能够对分支路径Li1以及Li2分别进行基于饱和阈值THs的判定(以下，饱和判定)。

[2－2.动作]

开关SWj1以及SWj2根据来自控制部12的指示动作。

(1)动作模式1

在每个测定周期，利用开关SW11以及SW12的组、和开关SW21以及SW22的组互补地切换接通断开。

(2)动作模式2

在1次测定周期中有可能接受多个脉冲的情况下，也可以如图6所示那样动作。

即，触发生成部5每当测距信号IT超过受光阈值就产生触发信号TR。控制部12对于各触发信号TR生成延迟触发信号dTR，针对每个延迟触发信号dTR生成选择信号SE以及采样信号SP。

该情况下，开关SW11以及SW21总是接通，在第一次的采样信号SP的定时使开关SW12接通，在第二次的采样信号SP的定时使开关SW22接通。

[2－3.效果]

根据以上详述的第二实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并且起到以下的效果。

(2a)在本实施方式中，在以上述的动作模式1动作的情况下，能够在每个测定周期，交替地切换分支信号Ii的积分所使用的分支路径和AD转换所使用的分支路径，所以能够充分地确保转换部11中的AD转换允许的处理时间。其结果，作为转换部11，能够使用更低速且廉价的AD转换器。

(2b)在本实施方式中，在以上述的动作模式2动作的情况下，即使2个脉冲在1次的测定周期重叠到来，也能够在2个分支路径对各脉冲独立地进行积分，能够得到每个脉冲的AD转换结果。

此外，在本实施方式中，对分支路径的数量为2个的情况进行了说明，但分支路径的数量也可以为3个以上。

另外，在仅以动作模式2动作的情况下，也可以省略开关SW11以及SW21，并使开关SW12以及SW22与选择部9一体化。

[3.第三实施方式]

[3－1.与第一实施方式的不同点]

第三实施方式的基本构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照前面的说明。

在第三实施方式中，在保持部7中分别设置于单独路径L1～L4的单独电路的构成与第一实施方式不同。

如图7所示，在本实施方式中，在各单独路径Li，除了保持电路71以外，还设置有电压跟随器电路72和采样保持电路组73。

电压跟随器电路72使用运算放大器OPv构成，对非反转输入施加保持电路71的输出，输出和反转输入连接。

采样保持电路组73具备多个采样保持电路。各采样保持电路根据来自控制部12的采样时钟SCK，依次对电压跟随器电路72的输出进行采样并保持。另外，各采样保持电路根据来自控制部12的读出时钟RCK，按采样的顺序读出保持的信号并向选择部9输出。

[3－2.动作]

在本实施方式中，如图8所示，控制部12从触发信号TG的定时到延迟触发信号dTR的定时输出采样时钟SCK。由此，在各单独路径L1～L4中，保持电路71的输出亦即检测信号Vi通过采样保持电路组73根据采样时钟SCK被采样保持。

其后，控制部12在延迟触发信号dTR的定时输出选择信号SE，从而选择任意一个单独路径Li。在单独路径Li被选择的期间，控制部12通过输出读出时钟RCK以及采样信号SP而从选择的单独路径Li的采样保持电路组73，依次独立地读出被采样保持的值并转送至转换部11。在转换部11中，通过依次独立地对转送来的信号进行AD转换，来生成对检测信号Vi的波形进行采样得到的多个数字值DL。

[3－3.效果]

根据以上详述的第三实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并且，起到以下的效果。

(3a)在本实施方式中，因为能得到表示检测信号Vi的波形的多个数字值DU，所以能够进行考虑波形的信息生成。

[4.第四实施方式]

[4－1.与第一实施方式的不同点]

第四实施方式的基本构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照前面的说明。

在第四实施方式中，在保持部7中分别设置于单独路径L1～L4的构成与第一实施方式不同。

如图9所示，在本实施方式中，在各单独路径Li设置有电压转换电路74、电压跟随器电路72、以及采样保持电路组73。

换句话说，若与图7所示的第三实施方式的情况相比较，则代替保持电路71设置有电压转换电路74。

电压转换电路74具有一端与单独路径Li连接且另一端接地的电阻器Rv。换句话说，电压转换电路74将分支信号Ii转换为具有与分支信号Ii相同的信号波形的电压信号。

[4－2.动作]

如图10所示，控制部12的动作与第三实施方式的情况相同。其中，采样保持电路组73不对分支信号Ii的积分值的波形而对分支信号Ii本身的波形进行采样保持。

[4－3.效果]

根据以上详述的第四实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并且起到以下的效果。

(4a)在本实施方式中，能够得到表示分支信号Ii、进而受光信号Iin的波形的数字值DU，能够进行考虑了波形的信息生成。

此外，在本实施方式中，也可以省略电压跟随器电路72。

[5.第五实施方式]

[5－1.与第一实施方式的不同点]

第五实施方式的基本构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照前面的说明。

在第五实施方式的激光雷达装置1a中，如图11所示，计测部6a、保持部7a、以及选择部9a的构成与第一实施方式不同。

计测部6a基于发光触发信号TG和受光触发信号TR，生成检测信号VT，并供给至选择部9a。

具体而言，如图12所示，计测部6a具备复位开关61、电容器62、放电开关63、以及恒流电路64。

电容器62的一端被经由复位开关61施加电源电压，另一端接地。恒流电路64的一端经由放电开关63与电容器62的非接地端连接，另一端接地。电容器62的非接地端经由信号路径Ls与选择部9a连接。将经由信号路径Ls输出的信号称为检测信号Vs。

保持部7a在各个单独路径L1～L4设置有单独电路。单独电路既可以是第一实施方式中说明的保持电路71，也可以是第二实施方式中说明的保持电路71a。另外，单独电路既可以是第三实施方式中说明的保持电路71、电压跟随器电路72、采样保持电路组73的组合，也可以是第四实施方式中说明的电压转换电路74、电压跟随器电路72、采样保持电路组73的组合。

选择部9a根据选择信号SE选择单独路径L1～L4以及从计测部6a起的信号路径Ls中的任意一个并与采样部10连接。

[5－2.动作]

在本实施方式中，如图13所示，一个测定周期被划分为TDC期间、ADC期间、信号处理期间。

与输出发光触发信号TG的同时开始TDC期间，若经过预先设定的时间，则切换为ADC期间，其后，切换为信号处理期间。TDC期间与ADC期间的合计期间被设定为激光在该装置的最大检测距离往复所需要的时间以上的长度。TDC期间例如考虑能得到即使是增益最低的单独路径L4也饱和的大小的受光信号的距离来设定。另外，计测部6a设定电容器62的静电电容、恒流电路64中流动的恒流值，以使得至少在TDC期间电压以恒定的比例变化。

在这样构成的计测部6a中，复位开关61在发光触发信号TG被输出之前接通恒定期间。由此，电容器62成为充电到电源电压的状态。

放电开关63在发光触发信号TG的定时接通，在受光触发信号TR的定时断开。换句话说，在发光触发信号TG的定时，开始电容器的充电电荷的放电，与此对应，检测信号Vs的信号电平以恒定的比例减少，在受光触发信号TR的定时停止放电。而且，直至复位开关61再次接通为止，检测信号Vs的信号电平被保持为放电停止时的状态。换句话说，放电停止时的检测信号Vs的信号电平与电源电压之差具有和发光触发信号TG与受光触发信号TR的时间差，即，到对象物的距离对应的大小。

保持部7a如上述实施方式中说明那样动作。

若切换为信号处理期间，则控制部12选择信号路径Ls对来自计测部6a的信号进行AD转换，之后，选择多个单独路径L1～L4中的任意一个，对保持部7a所保持的信号进行AD转换。

[5－3.效果]

根据以上详述的第五实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并且起到以下的效果。

(5a)根据本实施方式，与从保持部7a输出的检测信号Vi相同地使用转换部11对由计测部6a生成的检测信号Vs进行AD转换，所以能够减少电路面积。

[6.第六实施方式]

[6－1.与第六实施方式的不同点]

第六实施方式的基本构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照前面的说明。

如图17所示，第六实施方式的放射线能量分析装置1b与第一实施方式的雷达激光装置1的不同点在于：发光部2以及计测部6被省略的点、以及受光部3变更为放射线受光部3b的点、处理部13变更为直方图生成部13b的点、控制部12中的控制内容一部分不同的点。

放射线受光部3b具备接收成为计测对象的放射线，并输出具有与受光强度对应的电流值电平的受光信号Iin的一个以上的受光元件。作为受光元件，也可以使用例如能够将放射线直接转换为电流的碲化镉所代表的直接转换型放射线检测器。另外，也可以使用组合将放射线转换为可见光的闪烁器和将可见光转化为电流的PD、APD、或者SPAD阵列而成的间接转换型放射线检测器。

控制部12b除了输出发光触发信号TG的处理、以及根据判定部8中的判定结果生成表示AD转换数据的高位比特的数字值DU的处理被省略以外，与第一实施方式中的控制部12相同地动作。

直方图生成部13b通过针对由转换部11生成的AD转换数据的每个值(以下，AD值)对其产生频率进行计数，来生成图18所示的直方图。此外，AD值表示接受的放射线的能量强度。因此，直方图表示出多少强度的放射线以怎样的频率到来的特性。

[6－2.效果]

根据以上详述的第六实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)(1c)(1d)，并且起到以下的效果。

(6a)根据放射线能量分析装置1b，能够获取入射的放射线的能量强度作为AD值，另外，通过用直方图表示AD值的分布，能够进行放射线的能量分析。

[7.其他的实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，能够进行各种变形来实施。

(7a)在上述实施方式中，对分流电路41所具备的各晶体管TT、T1～T4直接施加偏置电压Vbias，但本发明并不局限于此。例如，也可以如图14所示的分支部4a那样，构成为经由调节放大器43对各晶体管TT、T1～T4施加偏置电压Vbias。此外，调节放大器43使用运算放大器构成，控制与输出连接的控制对象，以使与反转输入连接的部位的电位和施加至非反转输入的电位一致。该情况下，能够将分流电路41的输入阻抗降低为1/A倍。A是调节放大器的放大率。其结果，能够将输入有受光信号Iin的输入端偏压为任意的电位，能够提高受光部3中使用的受光元件的偏压控制性。

(7b)在上述实施方式中，分支部4通过利用分流电路41对受光信号Iin进行分流，从而生成分支信号I1～I4以及测距信号IT，但本发明并不局限于此。例如，也可以如图15以及图16所示的分支部4b、4c那样，使用电流镜电路46、49构成。

图15所示的分支部4b具备调节放大器43、晶体管44、电流镜电路46、以及偏置消除电路47。晶体管44对源极施加受光信号Iin，经由调节放大器43对栅极施加偏置电压Vbias。电流镜电路46生成与经由晶体管44供给的受光信号Iin成比例的分支信号I1～I4以及测距信号IT。偏置消除电路47具备在电流镜电路46中与产生分支信号I1～I4的4个晶体管的各个连接的恒流电路。其功能与偏置消除电路42相同。

另外，图16所示的分支部4c具备调节放大器43、分流电路48、电流镜电路49、以及偏置消除电路47。

分流电路48由均对源极施加受光信号Iin，经由调节放大器43对栅极施加偏置电压Vbias的2个晶体管构成。流过一个晶体管的漏极的电流信号被作为测距信号IT输出，流过另一个晶体管的漏极的电流信号被供给至电流镜电路。电流镜电路49生成与从分流电路48供给的电流信号成比例的分支信号I1～I4。

(7c)在上述实施方式中，将来自受光部3的受光信号Iin作为输入信号，但本发明并不局限于此。输入信号是由电流值表示信息的信号即可，能够使用从各种传感器以及电路输出的电流信号。

(7d)在上述实施方式中，作为针对从选择部9输出的信号的处理，执行AD转换，但本发明并不局限于此。若相对于针对分支部3的输入信号变化的范围，对该输入信号进行处理的装置的输入动态范围较窄，则不管装置所执行的处理的内容都能够应用。

(7e)在上述实施方式中，将信号处理装置应用于激光雷达装置以及放射线能量分析装置，但本发明并不局限于此，能够应用于对光信号进行分析或者利用的各种装置。

(7f)也可以通过多个构成要素实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能，或通过多个构成要素实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素实现多个构成要素所具有的多个功能，或通过一个构成要素实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以对其他的上述实施方式的构成附加或者置换上述实施方式的构成的至少一部分。

(7g)除了具备上述的分支部4、判定部8、选择部9、以及控制部12的信号处理装置以外，还能够以将该信号处理装置作为构成要素的系统、增益设定方法等各种方式实现本发明。

Claims

1.一种信号处理装置，具备：

分支部，构成为根据作为电流信号的输入信号来生成与所述输入信号成比例且具有相互不同的信号强度的多个分支信号，将多个所述分支信号的各个分支信号供给至不同的单独路径；

选择部，构成为选择多个所述单独路径中的任一个单独路径，并输出经由所选择的单独路径供给的信号；

判定部，构成为判定通过多个所述单独路径的各个单独路径供给至所述选择部的信号的大小是否在预先设定的允许范围内；以及

控制部，构成为使所述选择部选择由所述判定部判定为在所述允许范围内的单独路径中增益最大的所述单独路径，

在多个所述单独路径的各个单独路径还设置构成为对流过所述单独路径的所述分支信号进行积分的保持电路。

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

所述分支部构成为使用电流镜电路根据所述输入信号生成多个所述分支信号。

3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

所述分支部构成为通过使用分流电路对所述输入信号进行分流来生成所述分支信号，该分流电路具有并联连接且被施加相同的偏置电压的放大率不同的多个晶体管。

4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其中，

所述分支部构成为经由调节放大器向所述分流电路供给所述偏置电压。

5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

在多个所述单独路径的各个单独路径还设置具有多个采样保持电路的采样保持电路组，该采样保持电路构成为在相互不同的定时对所述保持电路的输出进行采样并保持，

所述控制部构成为使所述采样保持电路组动作，以使所述选择部所选择的所述单独路径所具有的多个所述采样保持电路保持的值被依次独立地读出并被供给至所述选择部。

6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

在多个所述单独路径的各个单独路径还设置：

电压转换电路，构成为将所述分支信号转换为电压信号；以及

采样保持电路组，具有多个采样保持电路，该采样保持电路构成为在相互不同的定时对所述电压转换电路输出的电压信号进行采样并保持，

7.根据权利要求5或者6所述的信号处理装置，其中，

在多个所述单独路径的各个单独路径，在多个所述采样保持电路的前段还设置电压跟随器电路。

8.根据权利要求1～6的任一项所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置还具备转换部，该转换部构成为对经由所述选择部所选择的所述单独路径供给的信号进行模拟数字转换。

9.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中，

所述判定部构成为在是否在所述转换部的输入范围内的判定中，使用设定为比所述输入范围的上限值小的值的饱和阈值。

10.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中，

所述控制部构成为根据所述判定部中的判定结果生成针对所述转换部中的转换结果的高位比特。

11.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置还具备直方图生成部，该直方图生成部通过对所述转换部中的每个转换值计数产生数来生成表示所述输入信号的强度的频率分布的直方图。