JP2606600Y2 - 光波測距装置 - Google Patents
光波測距装置Info
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- JP2606600Y2 JP2606600Y2 JP1993031831U JP3183193U JP2606600Y2 JP 2606600 Y2 JP2606600 Y2 JP 2606600Y2 JP 1993031831 U JP1993031831 U JP 1993031831U JP 3183193 U JP3183193 U JP 3183193U JP 2606600 Y2 JP2606600 Y2 JP 2606600Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、光波測距装置に関する
ものである。更に詳しくは測距値が安定化した光波測距
装置に関するものである。
ものである。更に詳しくは測距値が安定化した光波測距
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種装置は図１１に示す様な構
成であった。マイクロコンピュータ９１０から測距スタ
ート信号ｄ′がタイミング回路９０２に入力されると、
タイミング回路９０２は、ＬＤ（レーザダイオード）点
灯信号ｂ′をＬＤ駆動回路９０３に送りかつ、発振器９
０１から送られてくる基準クロックａ′をそのまま、ク
ロックｈ′としてカウンタ９０９に送る。ＬＤ９０４か
ら出射された光がターゲットで反射してＡＰＤ（アバラ
ンシェ・フォトダイオード）９０５を介してアンプ・コ
ンパレータ９０６に入力されると受信信号ｆ′がタイミ
ング回路９０２に入力される。タイミング回路９０２
は、受信信号ｆ′が入力されると、受信信号ｆ′の入力
から基準クロックａ′の次の立上がりまでの時間に対応
する幅のパルスｅ′をパルス幅電圧変換回路９０７に送
り、かつこの受信信号ｆ′に同期してカウンタ９０９に
送っていたクロックｈ′をＯＦＦする。カウンタ９０９
で計測されたクロックカウント値ｊ′と、パルス幅電圧
変換回路９０７で求められた微小時間に対応する電圧
ｇ′のＡ／Ｄ変換データｉ′はマイクロコンピュータ９
１０に送られパルス光の走行時間と光速の関係からター
ゲットまでの距離が算出される。電気的な遅延時間は、
本体内に設けられた光路（内部光路）の距離を測定し、
測定光路（外部光路）の距離から引くことによりキャン
セルしている。
成であった。マイクロコンピュータ９１０から測距スタ
ート信号ｄ′がタイミング回路９０２に入力されると、
タイミング回路９０２は、ＬＤ（レーザダイオード）点
灯信号ｂ′をＬＤ駆動回路９０３に送りかつ、発振器９
０１から送られてくる基準クロックａ′をそのまま、ク
ロックｈ′としてカウンタ９０９に送る。ＬＤ９０４か
ら出射された光がターゲットで反射してＡＰＤ（アバラ
ンシェ・フォトダイオード）９０５を介してアンプ・コ
ンパレータ９０６に入力されると受信信号ｆ′がタイミ
ング回路９０２に入力される。タイミング回路９０２
は、受信信号ｆ′が入力されると、受信信号ｆ′の入力
から基準クロックａ′の次の立上がりまでの時間に対応
する幅のパルスｅ′をパルス幅電圧変換回路９０７に送
り、かつこの受信信号ｆ′に同期してカウンタ９０９に
送っていたクロックｈ′をＯＦＦする。カウンタ９０９
で計測されたクロックカウント値ｊ′と、パルス幅電圧
変換回路９０７で求められた微小時間に対応する電圧
ｇ′のＡ／Ｄ変換データｉ′はマイクロコンピュータ９
１０に送られパルス光の走行時間と光速の関係からター
ゲットまでの距離が算出される。電気的な遅延時間は、
本体内に設けられた光路（内部光路）の距離を測定し、
測定光路（外部光路）の距離から引くことによりキャン
セルしている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかし、上記の如き従
来の技術においては、受信タイミングから基準クロック
の立上がりまでの時間に対応する電圧を発生させる過程
で、信号にクッロク系の信号の高調波が重畳されて生ず
るノイズによる信号のタイミングずれを主な原因とする
時間−電圧変換特性の非直線性があり、これにより実際
の測定距離と得られた測距値のリニアリティーが悪化し
誤差が発生するという問題点があった。そして、複数の
パルス受信信号を用いても、単に平均するのみでは、容
易にノイズの影響を消去することはできなかった。
来の技術においては、受信タイミングから基準クロック
の立上がりまでの時間に対応する電圧を発生させる過程
で、信号にクッロク系の信号の高調波が重畳されて生ず
るノイズによる信号のタイミングずれを主な原因とする
時間−電圧変換特性の非直線性があり、これにより実際
の測定距離と得られた測距値のリニアリティーが悪化し
誤差が発生するという問題点があった。そして、複数の
パルス受信信号を用いても、単に平均するのみでは、容
易にノイズの影響を消去することはできなかった。
【０００４】本考案は上記の課題に鑑み、ノイズに影響
されない精度のよい測距値が得られる光波測距装置を提
供することを目的とする。
されない精度のよい測距値が得られる光波測距装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、光源からパルス光を出射し、ターゲットで反射した
前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行時間を計測
することにより前記ターゲットまでの距離を測定する光
波測距装置において、基準クロックの１周期を超えない
範囲で互いに位相が異なるタイミングを有する複数の点
灯信号を発生する点灯信号発生手段と、前記点灯信号に
応じて前記パルス光を出射するパルス光出射手段と、カ
ウント開始から前記パルス光の受信まで前記基準クロッ
クをカウントするカウント手段と、前記パルス光の受信
から次の前記基準クロックの立ち上がりまでの時間を計
測する計測手段と、複数回の前記計測手段の計測結果を
平均する平均手段と、前記カウント手段のカウント結果
と前記平均手段の平均結果とに基づいて前記ターゲット
までの距離を演算する演算手段とを有することを特徴と
する光波測距装置を構成した。そして更に、自らの１周
期を越えない範囲で互いに位相が異なる複数の基準クロ
ックを発生する基準クロック発生手段を有する光波測距
装置を構成した。そしてこの場合、複数の基準クロック
の少なくも二つの位相差は２分の１周期に等しいものと
して構成した。
に、光源からパルス光を出射し、ターゲットで反射した
前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行時間を計測
することにより前記ターゲットまでの距離を測定する光
波測距装置において、基準クロックの１周期を超えない
範囲で互いに位相が異なるタイミングを有する複数の点
灯信号を発生する点灯信号発生手段と、前記点灯信号に
応じて前記パルス光を出射するパルス光出射手段と、カ
ウント開始から前記パルス光の受信まで前記基準クロッ
クをカウントするカウント手段と、前記パルス光の受信
から次の前記基準クロックの立ち上がりまでの時間を計
測する計測手段と、複数回の前記計測手段の計測結果を
平均する平均手段と、前記カウント手段のカウント結果
と前記平均手段の平均結果とに基づいて前記ターゲット
までの距離を演算する演算手段とを有することを特徴と
する光波測距装置を構成した。そして更に、自らの１周
期を越えない範囲で互いに位相が異なる複数の基準クロ
ックを発生する基準クロック発生手段を有する光波測距
装置を構成した。そしてこの場合、複数の基準クロック
の少なくも二つの位相差は２分の１周期に等しいものと
して構成した。
【０００６】そしてこの場合、複数の基準クロックの少
なくとも二つの位相差は２分の１周期に等しいものとし
て構成した。
なくとも二つの位相差は２分の１周期に等しいものとし
て構成した。
【０００７】又、タイミングを変化させるために、光源
からパルス光を出射し、ターゲットで反射した前記パル
ス光を受信し、前記パルス光の走行時間を計測すること
により前記ターゲットまでの距離を測定する光波測距装
置において、基準クロックを発生する基準クロック発生
手段と、前記基準クロックの２倍の周波数を有する２倍
クロックを発生する２倍クロック発生手段と、前記基準
クロックの立上がり時点から最初の前記２倍クロックの
立上がり及び立下がり、並びに２番目の前記２倍クロッ
クの立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる
複数のパルス点灯信号を発生するパルス点灯信号発生手
段と、前記複数のパルス点灯信号にそれぞれ同期して出
射されるパルス光を用いて計測される複数の走行時間に
基づいて前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段
とを有する光波測距装置を望ましいものとして構成し
た。
からパルス光を出射し、ターゲットで反射した前記パル
ス光を受信し、前記パルス光の走行時間を計測すること
により前記ターゲットまでの距離を測定する光波測距装
置において、基準クロックを発生する基準クロック発生
手段と、前記基準クロックの２倍の周波数を有する２倍
クロックを発生する２倍クロック発生手段と、前記基準
クロックの立上がり時点から最初の前記２倍クロックの
立上がり及び立下がり、並びに２番目の前記２倍クロッ
クの立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる
複数のパルス点灯信号を発生するパルス点灯信号発生手
段と、前記複数のパルス点灯信号にそれぞれ同期して出
射されるパルス光を用いて計測される複数の走行時間に
基づいて前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段
とを有する光波測距装置を望ましいものとして構成し
た。
【０００８】そしてこの場合、基準クロック発生手段
は、前記基準クロックに対して位相が前記２倍クロック
のパルス幅分ずれた他の基準クロックを発生し、前記基
準クロック発生手段は、該他の基準クロックの立上がり
時点から最初の前記２倍クロックの立上がり及び立下が
り、並びに２番目の前記２倍クロックの立上がり及び立
下がりにそれぞれ同期させて異なる複数のパルス点灯信
号を併せて発生することも好ましいものとして構成し
た。
は、前記基準クロックに対して位相が前記２倍クロック
のパルス幅分ずれた他の基準クロックを発生し、前記基
準クロック発生手段は、該他の基準クロックの立上がり
時点から最初の前記２倍クロックの立上がり及び立下が
り、並びに２番目の前記２倍クロックの立上がり及び立
下がりにそれぞれ同期させて異なる複数のパルス点灯信
号を併せて発生することも好ましいものとして構成し
た。
【０００９】又、別のやり方でタイミングを変化させる
ために、光源からパルス光を出射し、ターゲットで反射
した前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行時間を
計測することにより前記ターゲットまでの距離を測定す
る光波測距装置において、位相が２分の１周期分ずれた
第１及び第２の基準クロックを発生する基準クロック発
生手段と、前記基準クロックの２倍の周波数を有する２
倍クロックを発生する２倍クロック発生手段と、前記第
１の基準クロックの立上がり時点から最初の前記２倍ク
ロックの立上がり及び立下がり、並びに第２の基準クロ
ックの立上がり時点から最初の前記２倍クロックの立上
がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる複数のパ
ルス点灯信号を発生するパルス点灯信号発生手段と、前
記複数のパルス点灯信号にそれぞれ同期して出射される
パルス光を用いて計測される複数の走行時間に基づいて
前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段とを有す
る光波測距装置を望ましいものとして構成した。
ために、光源からパルス光を出射し、ターゲットで反射
した前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行時間を
計測することにより前記ターゲットまでの距離を測定す
る光波測距装置において、位相が２分の１周期分ずれた
第１及び第２の基準クロックを発生する基準クロック発
生手段と、前記基準クロックの２倍の周波数を有する２
倍クロックを発生する２倍クロック発生手段と、前記第
１の基準クロックの立上がり時点から最初の前記２倍ク
ロックの立上がり及び立下がり、並びに第２の基準クロ
ックの立上がり時点から最初の前記２倍クロックの立上
がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる複数のパ
ルス点灯信号を発生するパルス点灯信号発生手段と、前
記複数のパルス点灯信号にそれぞれ同期して出射される
パルス光を用いて計測される複数の走行時間に基づいて
前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段とを有す
る光波測距装置を望ましいものとして構成した。
【００１０】そしてこの場合、基準クロック発生手段
は、前記第１及び第２の基準クロックに対して位相がそ
れぞれ前記２倍クロックのパルス幅分ずれた第３及び第
４の基準クロックを発生し、前記パルス点灯信号発生手
段は、前記第３の基準クロックの立上がり時点から最初
の前記２倍クロックの立上がり及び立下がり、並びに前
記第４の基準クロックの立上がり時点から最初の前記２
倍クロックの立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させ
て異なる複数のパルス点灯信号を併せて発生することも
好ましいものとして構成した。
は、前記第１及び第２の基準クロックに対して位相がそ
れぞれ前記２倍クロックのパルス幅分ずれた第３及び第
４の基準クロックを発生し、前記パルス点灯信号発生手
段は、前記第３の基準クロックの立上がり時点から最初
の前記２倍クロックの立上がり及び立下がり、並びに前
記第４の基準クロックの立上がり時点から最初の前記２
倍クロックの立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させ
て異なる複数のパルス点灯信号を併せて発生することも
好ましいものとして構成した。
【００１１】
【作用】１周期を超えない範囲で互いに位相が異なる複
数の点灯信号に応じたパルス光を受光するので、次の基
準クロックまでの時間を複数得て平均することができ
る。これより複数の走行時間毎の受光から次の基準クロ
ックの立ち上がりまでが計測、平均され、電圧に変換さ
れたターゲットまでの距離が演算される。さらに、基準
クロックを１周期を超えない範囲で互いに位相が異なる
複数の基準クロックとすることができる。
数の点灯信号に応じたパルス光を受光するので、次の基
準クロックまでの時間を複数得て平均することができ
る。これより複数の走行時間毎の受光から次の基準クロ
ックの立ち上がりまでが計測、平均され、電圧に変換さ
れたターゲットまでの距離が演算される。さらに、基準
クロックを１周期を超えない範囲で互いに位相が異なる
複数の基準クロックとすることができる。
【００１２】そしてこの場合、タイミング変化量の少な
くとも一つが基準クロックの２分の１周期に等しい複数
の受信信号による複数の走行時間に基づいてターゲット
までの距離が演算される。
くとも一つが基準クロックの２分の１周期に等しい複数
の受信信号による複数の走行時間に基づいてターゲット
までの距離が演算される。
【００１３】複数の異なったタイミングを作るために
は、基準クロックの他に、基準クロックの２倍の周波数
を有する２倍クロックを設け、これに同期してタイミン
グをとるようにする。そして基準クロックの１周期内に
それぞれ２回ある２倍クロックの立ち上がり及び立ち下
がりに同期させると、基準クロックの１周期内に４タイ
ミングが設定できる。しかも２組の、基準クロックの２
分の１周期ずれたタイミングが設定される。この場合基
準クロックを２倍クロックのパルス幅ずらして２種設け
て各々に４タイミングが設定されると、８タイミングが
設定される。
は、基準クロックの他に、基準クロックの２倍の周波数
を有する２倍クロックを設け、これに同期してタイミン
グをとるようにする。そして基準クロックの１周期内に
それぞれ２回ある２倍クロックの立ち上がり及び立ち下
がりに同期させると、基準クロックの１周期内に４タイ
ミングが設定できる。しかも２組の、基準クロックの２
分の１周期ずれたタイミングが設定される。この場合基
準クロックを２倍クロックのパルス幅ずらして２種設け
て各々に４タイミングが設定されると、８タイミングが
設定される。
【００１４】もう一つのタイミング変化としては、基準
クロックの２倍の周波数を有する２倍クロックを設け、
これに同期してタイミングをとるようにする。そして周
波数の同じ、位相の反転した２種の基準クロックに対し
て、１回の２倍クロックの立ち上がり及び立ち下がりに
同期させると、何れの基準クロックの１周期内にも４タ
イミングが設定できる。しかも２組の、基準クロックの
２分の１周期ずれたタイミングが設定される。この場合
更に位相のずれた基準クロックを２種加えると、更に４
タイミングが設定され、合計８タイミングが設定され
る。
クロックの２倍の周波数を有する２倍クロックを設け、
これに同期してタイミングをとるようにする。そして周
波数の同じ、位相の反転した２種の基準クロックに対し
て、１回の２倍クロックの立ち上がり及び立ち下がりに
同期させると、何れの基準クロックの１周期内にも４タ
イミングが設定できる。しかも２組の、基準クロックの
２分の１周期ずれたタイミングが設定される。この場合
更に位相のずれた基準クロックを２種加えると、更に４
タイミングが設定され、合計８タイミングが設定され
る。
【００１５】
【実施例】本考案の第１実施例を図１〜図６により説明
する。図１に示すように、タイミング回路２には、ＬＤ
点灯タイミング回路２１が設けられ、発振器１において
２倍クロックａが発振されタイミング回路２のＬＤ点灯
タイミング回路２１に入力される。一方、マイクロコン
ピュータ１０から測距スタート信号ｄがＬＤ点灯タイミ
ング回路２１に入力されると、タイミング回路２は、Ｌ
Ｄ点灯信号ｂをＬＤ駆動回路３に送り、且つ発振器１か
ら送られてくる２倍クロックａを分周して周波数が２分
の１に下げられた基準クロックｈをカウンタ９に送る。
ＬＤ駆動回路３からの信号ｃによりＬＤ４から出射され
た光がターゲットで反射してＡＰＤ（アバランシェ・フ
ォトダイオード）５を介してアンプ・コンパレータ６に
入力されると受信信号ｆがタイミング回路２に入力され
る。タイミング回路２は、受信信号ｆが入力されると、
受信信号ｆの入力から基準クロックｈの次の立上がりま
での時間に対応する幅のパルスｅをパルス幅電圧変換回
路７に送り、且つこの立上がりに同期してカウンタ９に
送っていた基準クロックｈをＯＦＦしてクロックカウン
ト値ｊを出力する。
する。図１に示すように、タイミング回路２には、ＬＤ
点灯タイミング回路２１が設けられ、発振器１において
２倍クロックａが発振されタイミング回路２のＬＤ点灯
タイミング回路２１に入力される。一方、マイクロコン
ピュータ１０から測距スタート信号ｄがＬＤ点灯タイミ
ング回路２１に入力されると、タイミング回路２は、Ｌ
Ｄ点灯信号ｂをＬＤ駆動回路３に送り、且つ発振器１か
ら送られてくる２倍クロックａを分周して周波数が２分
の１に下げられた基準クロックｈをカウンタ９に送る。
ＬＤ駆動回路３からの信号ｃによりＬＤ４から出射され
た光がターゲットで反射してＡＰＤ（アバランシェ・フ
ォトダイオード）５を介してアンプ・コンパレータ６に
入力されると受信信号ｆがタイミング回路２に入力され
る。タイミング回路２は、受信信号ｆが入力されると、
受信信号ｆの入力から基準クロックｈの次の立上がりま
での時間に対応する幅のパルスｅをパルス幅電圧変換回
路７に送り、且つこの立上がりに同期してカウンタ９に
送っていた基準クロックｈをＯＦＦしてクロックカウン
ト値ｊを出力する。
【００１６】パルスｅはパルス幅電圧変換回路７におい
て微小時間に対応する電圧ｇに変換され、電圧ｇはＡ／
Ｄ変換回路８においてＡ／Ｄ変換データｉに変換され
る。クロックカウント値ｊとＡ／Ｄ変換データｉはマイ
クロコンピュータ１０に送られパルス光の走行時間が算
出され、そしてパルス光の走行時間と光速の関係からタ
ーゲットまでの距離が算出される。
て微小時間に対応する電圧ｇに変換され、電圧ｇはＡ／
Ｄ変換回路８においてＡ／Ｄ変換データｉに変換され
る。クロックカウント値ｊとＡ／Ｄ変換データｉはマイ
クロコンピュータ１０に送られパルス光の走行時間が算
出され、そしてパルス光の走行時間と光速の関係からタ
ーゲットまでの距離が算出される。
【００１７】測距スタート信号ｄ又はＬＤ点灯信号ｂの
タイミング、及び受信信号ｆのタイミングはタイミング
回路２において設定される。そしてこれらのタイミング
やその他の回路での電気的遅延時間は、本体内部のみを
パルス光が走行する内部光路と、パルス光が本体内部と
ターゲットまでを往復する測定光路（外部光路）とそれ
ぞれの光路をパルス光が走行する時間の差を求めること
により、相殺している。
タイミング、及び受信信号ｆのタイミングはタイミング
回路２において設定される。そしてこれらのタイミング
やその他の回路での電気的遅延時間は、本体内部のみを
パルス光が走行する内部光路と、パルス光が本体内部と
ターゲットまでを往復する測定光路（外部光路）とそれ
ぞれの光路をパルス光が走行する時間の差を求めること
により、相殺している。
【００１８】次にＬＤ点灯タイミング回路２１による点
灯タイミングについて説明する。図２において発振器１
より、２倍クロックがＤ−フリップフロップＵ１、排他
的論理和ゲートＵ９及び排他的論理和ゲートＵ３に送ら
れ、マイクロコンピュータ１０よりは測距スタート信号
ｄ（点灯スタート）、位相コントロール信号ｋ１、位相
コントロール信号ｋ２及び位相コントロール信号ｋ３の
各信号が発信され、Ｄ−フリップフロップＵ５、排他的
論理和ゲートＵ３、排他的論理和ゲートＵ９及びナンド
ゲートＵ７に送られる。
灯タイミングについて説明する。図２において発振器１
より、２倍クロックがＤ−フリップフロップＵ１、排他
的論理和ゲートＵ９及び排他的論理和ゲートＵ３に送ら
れ、マイクロコンピュータ１０よりは測距スタート信号
ｄ（点灯スタート）、位相コントロール信号ｋ１、位相
コントロール信号ｋ２及び位相コントロール信号ｋ３の
各信号が発信され、Ｄ−フリップフロップＵ５、排他的
論理和ゲートＵ３、排他的論理和ゲートＵ９及びナンド
ゲートＵ７に送られる。
【００１９】Ｄ−フリップフロップＵ１は分周器として
動作し、発振器１の出力は２分周され、ゲートＵ２、排
他的論理和ゲートＵ３及びＤ−フリップフロップＵ４が
構成する位相シフト回路に入力し、Ｄ−フリップフロッ
プＵ４より基準クロックｈが出力する。基準クロックｈ
は周波数が発振器１からの原出力ａの１／２となり、デ
ューティー比５０である。従って発振器出力ａは基準ク
ロックｈに対し２倍クロックである。
動作し、発振器１の出力は２分周され、ゲートＵ２、排
他的論理和ゲートＵ３及びＤ−フリップフロップＵ４が
構成する位相シフト回路に入力し、Ｄ−フリップフロッ
プＵ４より基準クロックｈが出力する。基準クロックｈ
は周波数が発振器１からの原出力ａの１／２となり、デ
ューティー比５０である。従って発振器出力ａは基準ク
ロックｈに対し２倍クロックである。
【００２０】位相コントロール信号ｋ１は排他的論理和
ゲートＵ３に入力し、ゲートＵ２及びＤ−フリップフロ
ップＵ４と共に構成する位相シフト回路において、位相
シフトが行われ基準クロックｈが２種設定される。即ち
位相コントロール信号ｋ１がＬレベルのときは、ゲート
Ｕ２、排他的論理ゲートＵ３の出力は正転であり、Ｄ−
フリップフロップＵ４のＱ出力はＤ入力がＨレベルのと
き、ＣＫ（クロック）入力の立ち上がりでＨレベル、Ｄ
入力がＬのときＣＫ入力の立ち上がりでＬレベルになる
ので図３（ａ）に示すＵ４−Ｑ出力Ａのようになり、Ｄ
−フリップフロップＵ１の出力と逆である。位相コント
ロール信号ｋ１がＨレベルのときは、ゲートＵ２、排他
的論理ゲートＵ３の出力は反転となるので、Ｄ−フリッ
プフロップＵ４の出力Ｑは図３（ｂ）に示すＵ４−Ｑ出
力Ｂのようになる。従ってＤ−フリップフロップＵ４の
Ｑ出力は、位相コントロール信号ｋ１をＬ→Ｈにするこ
とにより発振器出力ａのパルス幅分だけ位相シフトした
ことになる。
ゲートＵ３に入力し、ゲートＵ２及びＤ−フリップフロ
ップＵ４と共に構成する位相シフト回路において、位相
シフトが行われ基準クロックｈが２種設定される。即ち
位相コントロール信号ｋ１がＬレベルのときは、ゲート
Ｕ２、排他的論理ゲートＵ３の出力は正転であり、Ｄ−
フリップフロップＵ４のＱ出力はＤ入力がＨレベルのと
き、ＣＫ（クロック）入力の立ち上がりでＨレベル、Ｄ
入力がＬのときＣＫ入力の立ち上がりでＬレベルになる
ので図３（ａ）に示すＵ４−Ｑ出力Ａのようになり、Ｄ
−フリップフロップＵ１の出力と逆である。位相コント
ロール信号ｋ１がＨレベルのときは、ゲートＵ２、排他
的論理ゲートＵ３の出力は反転となるので、Ｄ−フリッ
プフロップＵ４の出力Ｑは図３（ｂ）に示すＵ４−Ｑ出
力Ｂのようになる。従ってＤ−フリップフロップＵ４の
Ｑ出力は、位相コントロール信号ｋ１をＬ→Ｈにするこ
とにより発振器出力ａのパルス幅分だけ位相シフトした
ことになる。
【００２１】Ｕ４−Ｑ出力は基準クロックｈとなるか
ら、Ｕ４−Ｑ出力の立上がりを基準にしたときの点灯信
号の遅延時間の組み合わせは２倍になる。
ら、Ｕ４−Ｑ出力の立上がりを基準にしたときの点灯信
号の遅延時間の組み合わせは２倍になる。
【００２２】点灯スタート信号ｄが出力されてＬ→Ｈに
なるとＤ−フリップフロップＵ５のリセットが解除さ
れ、次のＵ４−Ｑ出力の立上がりでＵ５−Ｑ出力がＬ→
Ｈになり、Ｄ−フリップフロップＵ６、Ｄ−フリップフ
ロップＵ８のリセットが解除される。
なるとＤ−フリップフロップＵ５のリセットが解除さ
れ、次のＵ４−Ｑ出力の立上がりでＵ５−Ｑ出力がＬ→
Ｈになり、Ｄ−フリップフロップＵ６、Ｄ−フリップフ
ロップＵ８のリセットが解除される。
【００２３】点灯信号ｂの遅延時間については、位相コ
ントロール信号ｋ２からの信号及び位相コントロール信
号ｋ３からの信号をそれぞれ排他的論理和ゲートＵ９及
びナンドゲートＵ７に入力し、又発振器１からの発振器
出力ａが排他的論理和ゲートＵ９に入力することによっ
てＤ−フリップフロップＵ６、ナンドゲートＵ７及びＤ
−フリップフロップＵ８の構成する遅延回路において、
点灯信号ｂの遅延時間の組み合わせが４通り作られ、且
つ点灯信号ｂのタイミングが発振器出力ａと同期する。
ントロール信号ｋ２からの信号及び位相コントロール信
号ｋ３からの信号をそれぞれ排他的論理和ゲートＵ９及
びナンドゲートＵ７に入力し、又発振器１からの発振器
出力ａが排他的論理和ゲートＵ９に入力することによっ
てＤ−フリップフロップＵ６、ナンドゲートＵ７及びＤ
−フリップフロップＵ８の構成する遅延回路において、
点灯信号ｂの遅延時間の組み合わせが４通り作られ、且
つ点灯信号ｂのタイミングが発振器出力ａと同期する。
【００２４】次に位相コントロール信号ｋ１がＬレベル
の場合に、位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロ
ール信号ｋ３が共にＬレベルのときの、点灯信号ｂのタ
イミングについて述べる。位相コントロール信号ｋ２が
Ｌレベルであると、発振器出力ａがＨレベルのときは、
排他的論理和ゲートＵ９出力はＨ、発振器出力ａがＬレ
ベルのときは、排他的論理和ゲートＵ９出力はＬとな
る。即ち、排他的論理和ゲートＵ９の出力は発振器出力
ａの正転である。
の場合に、位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロ
ール信号ｋ３が共にＬレベルのときの、点灯信号ｂのタ
イミングについて述べる。位相コントロール信号ｋ２が
Ｌレベルであると、発振器出力ａがＨレベルのときは、
排他的論理和ゲートＵ９出力はＨ、発振器出力ａがＬレ
ベルのときは、排他的論理和ゲートＵ９出力はＬとな
る。即ち、排他的論理和ゲートＵ９の出力は発振器出力
ａの正転である。
【００２５】位相コントロール信号ｋ２、位相コントロ
ール信号ｋ３が共にＬレベルのときは、ナンドゲートＵ
７出力（Ｕ８−Ｄ入力）がＨとなり、排他的論理和ゲー
トＵ９出力が正転となるので図４の点灯信号あるいは
図５の点灯信号に示すように、その次の発振器出力ａ
の立ち上がりに同期してＬＤ点灯信号ｂがＬ→Ｈにな
る。位相コントロール信号ｋ２がＬ、位相コントロール
信号ｋ３がＨレベルのときはナンドゲートＵ７出力がＬ
となり、排他的論理和ゲートＵ９出力が正転となるの
で、次の発振器出力ａの立ち上がりでＤ−フリップフロ
ップＵ６−Ｑバー出力がＨ→Ｌとなることでナンドゲー
トＵ７出力がＬ→Ｈとなり、図４の点灯信号あるいは
図５の点灯信号に示すように、次の次の発振器出力ａ
の立ち上がりに同期してＬＤ点灯信号ｂがＬ→Ｈにな
る。位相コントロール信号ｋ２がＨレベル、位相コント
ロール信号ｋ３がＬレベルのときはナンドゲートＵ７出
力がＨとなり、排他的論理和ゲートＵ９出力が反転とな
るので図４の点灯信号あるいは図５の点灯信号に示
すように次の発振器出力ａの立ち下がりに同期してＬＤ
点灯信号ｂがＬ→Ｈになる。位相コントロール信号ｋ
２、位相コントロール信号ｋ３が共にＨレベルのときは
ナンドゲートＵ７出力がＬとなり排他的論理和ゲートＵ
９出力が反転となるので次の発振器出力ａの立ち下がり
でＤ−フリップフロップＵ６−Ｑバー出力がＨ→Ｌとな
るとナンドゲートＵ７で出力がＬ→Ｈとなり図４の点灯
信号あるいは図５の点灯信号に示すようにさらにそ
の次の発振器出力ａの立ち下がりに同期してＬＤ点灯信
号ｂがＬ→Ｈになる。
ール信号ｋ３が共にＬレベルのときは、ナンドゲートＵ
７出力（Ｕ８−Ｄ入力）がＨとなり、排他的論理和ゲー
トＵ９出力が正転となるので図４の点灯信号あるいは
図５の点灯信号に示すように、その次の発振器出力ａ
の立ち上がりに同期してＬＤ点灯信号ｂがＬ→Ｈにな
る。位相コントロール信号ｋ２がＬ、位相コントロール
信号ｋ３がＨレベルのときはナンドゲートＵ７出力がＬ
となり、排他的論理和ゲートＵ９出力が正転となるの
で、次の発振器出力ａの立ち上がりでＤ−フリップフロ
ップＵ６−Ｑバー出力がＨ→Ｌとなることでナンドゲー
トＵ７出力がＬ→Ｈとなり、図４の点灯信号あるいは
図５の点灯信号に示すように、次の次の発振器出力ａ
の立ち上がりに同期してＬＤ点灯信号ｂがＬ→Ｈにな
る。位相コントロール信号ｋ２がＨレベル、位相コント
ロール信号ｋ３がＬレベルのときはナンドゲートＵ７出
力がＨとなり、排他的論理和ゲートＵ９出力が反転とな
るので図４の点灯信号あるいは図５の点灯信号に示
すように次の発振器出力ａの立ち下がりに同期してＬＤ
点灯信号ｂがＬ→Ｈになる。位相コントロール信号ｋ
２、位相コントロール信号ｋ３が共にＨレベルのときは
ナンドゲートＵ７出力がＬとなり排他的論理和ゲートＵ
９出力が反転となるので次の発振器出力ａの立ち下がり
でＤ−フリップフロップＵ６−Ｑバー出力がＨ→Ｌとな
るとナンドゲートＵ７で出力がＬ→Ｈとなり図４の点灯
信号あるいは図５の点灯信号に示すようにさらにそ
の次の発振器出力ａの立ち下がりに同期してＬＤ点灯信
号ｂがＬ→Ｈになる。
【００２６】位相コントロール信号ｋ１がＬレベルのと
きの、位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロール
信号ｋ３から発信される信号の論理を表１にまとめて示
す。
きの、位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロール
信号ｋ３から発信される信号の論理を表１にまとめて示
す。
【００２７】
【００２８】位相コントロール信号ｋ１がＨレベルの場
合には、Ｌレベルのときに比して、基準信号ｈが発振器
出力ａのパルス幅だけ後にずれている点のみがことなる
ので、点灯信号ｂのタイミングもＬレベルのときに比し
て、発振器出力ａのパルス幅だけ後にずれる他は同じで
ある。位相コントロール信号ｋ１がＨレベルのときの、
位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロール信号ｋ
３から発信される信号の論理を表２にまとめて示す。
合には、Ｌレベルのときに比して、基準信号ｈが発振器
出力ａのパルス幅だけ後にずれている点のみがことなる
ので、点灯信号ｂのタイミングもＬレベルのときに比し
て、発振器出力ａのパルス幅だけ後にずれる他は同じで
ある。位相コントロール信号ｋ１がＨレベルのときの、
位相コントロール信号ｋ２及び位相コントロール信号ｋ
３から発信される信号の論理を表２にまとめて示す。
【００２９】
【００３０】このように、位相コントロール信号ｋ２及
び位相コントロール信号ｋ３から発信する信号を切り換
えることにより、点灯信号ｂの遅延時間の組み合わせは
４通りとなり、更に位相コントロール信号ｋ１から発信
する信号を切り換えることにより、点灯信号ｂの遅延時
間の組み合わせは、図４及び図５に示すように８通りと
なる。
び位相コントロール信号ｋ３から発信する信号を切り換
えることにより、点灯信号ｂの遅延時間の組み合わせは
４通りとなり、更に位相コントロール信号ｋ１から発信
する信号を切り換えることにより、点灯信号ｂの遅延時
間の組み合わせは、図４及び図５に示すように８通りと
なる。
【００３１】次に時間−電圧変換の特性曲線について説
明する。前述の如く、パルスｅはパルス幅電圧変換回路
７において微小時間に対応する電圧ｇに変換される。図
６に示す曲線は時間−電圧変換の特性曲線であり、実線
で示すものは理想的な直線性を有する時間−電圧変換の
特性曲線であり、直線である。又破線で示すものは高調
波のノイズが重畳された時間−電圧変換の特性曲線であ
り、直線に周期性のある高調波のノイズが重畳されたも
ので、直線性が低い。時間−電圧変換の特性曲線に示さ
れる両者の関係がリニアであれば電圧測定により正確な
時間を測ることができるが、実際には破線に示すような
高調波のノイズが重畳されているために、誤差が発生し
ている。点灯タイミングを変化させればこれに対応し
て、基準クロックｈに対する受信タイミングが変化す
る。そして図６において横軸、即ち時間軸に複数の時間
に対応する電圧を測定し、対応する複数の電圧測定値を
得て、これを平均することによりノイズの影響を平均化
しキャンセルできる。
明する。前述の如く、パルスｅはパルス幅電圧変換回路
７において微小時間に対応する電圧ｇに変換される。図
６に示す曲線は時間−電圧変換の特性曲線であり、実線
で示すものは理想的な直線性を有する時間−電圧変換の
特性曲線であり、直線である。又破線で示すものは高調
波のノイズが重畳された時間−電圧変換の特性曲線であ
り、直線に周期性のある高調波のノイズが重畳されたも
ので、直線性が低い。時間−電圧変換の特性曲線に示さ
れる両者の関係がリニアであれば電圧測定により正確な
時間を測ることができるが、実際には破線に示すような
高調波のノイズが重畳されているために、誤差が発生し
ている。点灯タイミングを変化させればこれに対応し
て、基準クロックｈに対する受信タイミングが変化す
る。そして図６において横軸、即ち時間軸に複数の時間
に対応する電圧を測定し、対応する複数の電圧測定値を
得て、これを平均することによりノイズの影響を平均化
しキャンセルできる。
【００３２】次に上述したタイミングコントロールによ
るノイズキャンセルについて解析する。角周波数ωのク
ロック系信号の高調波ノイズを、正弦曲線で表すと、そ
の大きさｙは振幅をａとすると、 y = a sinkωt 、(k = 1,2,3・・・) ・・・式（１） で表される。これが、点灯信号ｂのタイミングにおけ
る高調波ノイズの大きさである。同様に、位相を発振器
出力ａのパルス幅の位相φ(rad) 変化させると、 y = a sin(k ωt + k φ) = a (sinkωt ・coskφ + cosk ωt ・sinkφ) ・・・式（２） π(rad) 変化させた場合は, y = a sin(k ωt + k π) = a (sinkωt ・coskπ + cosk ωt ・sinkπ) = a sink ωt ・coskπ ・・・式（３） φ+ π(rad) 変化させた場合は, y = a sin ｛k ωt + k(φ+ π) ｝ = a｛sinkωt ・cosk( φ+ π)+ cosk ωt ・sink( φ+ π) ｝ = a (sinkωt ・coskφ・coskπ + coskωt ・sinkφ・coskπ) ・・・式（４） となり、それぞれ点灯信号ｂのタイミング、、に
おける高調波ノイズの大きさである。
るノイズキャンセルについて解析する。角周波数ωのク
ロック系信号の高調波ノイズを、正弦曲線で表すと、そ
の大きさｙは振幅をａとすると、 y = a sinkωt 、(k = 1,2,3・・・) ・・・式（１） で表される。これが、点灯信号ｂのタイミングにおけ
る高調波ノイズの大きさである。同様に、位相を発振器
出力ａのパルス幅の位相φ(rad) 変化させると、 y = a sin(k ωt + k φ) = a (sinkωt ・coskφ + cosk ωt ・sinkφ) ・・・式（２） π(rad) 変化させた場合は, y = a sin(k ωt + k π) = a (sinkωt ・coskπ + cosk ωt ・sinkπ) = a sink ωt ・coskπ ・・・式（３） φ+ π(rad) 変化させた場合は, y = a sin ｛k ωt + k(φ+ π) ｝ = a｛sinkωt ・cosk( φ+ π)+ cosk ωt ・sink( φ+ π) ｝ = a (sinkωt ・coskφ・coskπ + coskωt ・sinkφ・coskπ) ・・・式（４） となり、それぞれ点灯信号ｂのタイミング、、に
おける高調波ノイズの大きさである。
【００３３】上記４種の点灯信号ｂのタイミングにおけ
る高調波ノイズを重ね合わせ、合成すると、 y = a(1+cosk π) sinkωt + a(1+coskπ)cosk φ・sinkωt + a(1+coskπ) sinkφ・coskωt ・・・式（５） が得られる。
る高調波ノイズを重ね合わせ、合成すると、 y = a(1+cosk π) sinkωt + a(1+coskπ)cosk φ・sinkωt + a(1+coskπ) sinkφ・coskωt ・・・式（５） が得られる。
【００３４】式（５）は、ｋが奇数のとき １＋ｃｏｓ
ｋπ＝０ となるから、 y = 0 ・・・式（６） が得られる。
ｋπ＝０ となるから、 y = 0 ・・・式（６） が得られる。
【００３５】即ち、クロック系信号がデューティー比５
０の理想的な矩形波のときは、高調波ノイズはｋの奇数
次のみの重ね合わせであるから、高調波ノイズは全てキ
ャンセルされる。位相のずれがπであることが式（６）
が成立するために必要であり、高調波ノイズのキャンセ
ルのために重要であることが分かる。
０の理想的な矩形波のときは、高調波ノイズはｋの奇数
次のみの重ね合わせであるから、高調波ノイズは全てキ
ャンセルされる。位相のずれがπであることが式（６）
が成立するために必要であり、高調波ノイズのキャンセ
ルのために重要であることが分かる。
【００３６】もし、デューティー比が５０からずれた
り、立上がりに”なまり”や”オーバーシュート”等が
あるときは、偶数次の高調波ノイズが発生するが、この
ときは基準クロックｈの位相シフト量φをπ／２に設定
すれば、φ＝π／２であるから、
り、立上がりに”なまり”や”オーバーシュート”等が
あるときは、偶数次の高調波ノイズが発生するが、この
ときは基準クロックｈの位相シフト量φをπ／２に設定
すれば、φ＝π／２であるから、
【００３７】ｋ＝４ｎ−２、（ｎ＝１、２、・・）、即
ちｋ＝２、６、１０のとき、 ｓｉｎｋφ＝ｓｉｎ（２・π／２）＝０、 ｃｏｓｋφ＝ｃｏｓ（２・π／２）＝−１であるから、 y = 0 ・・・式（７） となる。一方、ｋ＝４ｎ、（ｎ＝１、２、・・）、即ち
ｋ＝４、８、１２のとき、 y = 2a(1+cosk π) sinkωt ・・・式（８） となる。即ち、この場合４、８、１２、（４ｎ）次の高
調波ノイズの影響は避け難いが、２、６、１０、（４ｎ
−２）次の高調波ノイズの影響はキャンセルすることが
できる。
ちｋ＝２、６、１０のとき、 ｓｉｎｋφ＝ｓｉｎ（２・π／２）＝０、 ｃｏｓｋφ＝ｃｏｓ（２・π／２）＝−１であるから、 y = 0 ・・・式（７） となる。一方、ｋ＝４ｎ、（ｎ＝１、２、・・）、即ち
ｋ＝４、８、１２のとき、 y = 2a(1+cosk π) sinkωt ・・・式（８） となる。即ち、この場合４、８、１２、（４ｎ）次の高
調波ノイズの影響は避け難いが、２、６、１０、（４ｎ
−２）次の高調波ノイズの影響はキャンセルすることが
できる。
【００３８】本発明の第２実施例を図７〜図１０により
説明する。第２実施例のブロック構成は第１実施例と同
様であるので説明を省略し、点灯タイミングについて図
７に示すＬＤタイミング回路１２１により説明する。
説明する。第２実施例のブロック構成は第１実施例と同
様であるので説明を省略し、点灯タイミングについて図
７に示すＬＤタイミング回路１２１により説明する。
【００３９】Ｄ−フリップフロップＵ１２は分周器とし
て動作し発振器５０１の出力ａを２分周する。排他的論
理和ゲートＵ１０、排他的論理和ゲートＵ１３はそれぞ
れ位相コントロール信号ｋ１、位相コントロール信号ｋ
３のＬ、Ｈの切り換えにより発振器出力ａの正転・反転
及び分周器出力の正転・反転を行い、次いで発振器出力
ａをＤ−フリップフロップＵ１４のＣＫ入力、分周器出
力をＵ１４のＤ入力に入れて正転、反転を切り換えるこ
とによりＤ−フリップフロップＵ１４のＱ出力の位相を
切り換える。その結果を図８に示す（１１）〜（１４）
の４種の基準クロックｈができる。
て動作し発振器５０１の出力ａを２分周する。排他的論
理和ゲートＵ１０、排他的論理和ゲートＵ１３はそれぞ
れ位相コントロール信号ｋ１、位相コントロール信号ｋ
３のＬ、Ｈの切り換えにより発振器出力ａの正転・反転
及び分周器出力の正転・反転を行い、次いで発振器出力
ａをＤ−フリップフロップＵ１４のＣＫ入力、分周器出
力をＵ１４のＤ入力に入れて正転、反転を切り換えるこ
とによりＤ−フリップフロップＵ１４のＱ出力の位相を
切り換える。その結果を図８に示す（１１）〜（１４）
の４種の基準クロックｈができる。
【００４０】これを位相コントロール信号ｋ１、位相コ
ントロール信号ｋ３のＬ、Ｈの組合せごとに図８により
説明する。位相コントロール信号ｋ１、位相コントロー
ル信号ｋ３が共にＬレベルのとき排他的論理和ゲートＵ
１０の出力はａであり排他的論理和ゲートＵ１３の出力
はａの分周出力となる。Ｄ−フリップフロップＵ１４は
Ｄ入力がＨレベルのときＣＫ入力の立上がりでＱ出力が
Ｈ、Ｄ入力がＬレベルのときＣＫ入力の立上がりでＱ出
力がＬとなるのでＤ−フリップフロップＵ１４のＱ出力
（基準クロックｈ）は（１１）のようになる。位相コン
トロール信号ｋ１がＬレベル、位相コントロール信号ｋ
３がＨレベルのとき排他的論理和ゲートＵ１０の出力は
ａであり排他的論理和ゲートＵ１３の出力はａの分周出
力の反転となるので、Ｄ−フリップフロップＵ１４のＱ
出力は（１２）のようになる。位相コントロール信号ｋ
１がＨレベル、位相コントロール信号ｋ３がＬレベルの
とき排他的論理和ゲートＵ１０の出力はｂであり排他的
論理和ゲートＵ１３の出力はｂの分周出力となるので、
Ｄ−フリップフロップＵ１４のＱ出力は（１３）のよう
になる。位相コントロール信号ｋ１、位相コントロール
信号ｋ３がＨレベルのとき排他的論理和ゲートＵ１０の
出力はｂであり、排他的論理和ゲートＵ１３の出力はｂ
の分周出力の反転となるのでＤ−フリップフロップＵ１
４のＱ出力は（１４）のようになる。
ントロール信号ｋ３のＬ、Ｈの組合せごとに図８により
説明する。位相コントロール信号ｋ１、位相コントロー
ル信号ｋ３が共にＬレベルのとき排他的論理和ゲートＵ
１０の出力はａであり排他的論理和ゲートＵ１３の出力
はａの分周出力となる。Ｄ−フリップフロップＵ１４は
Ｄ入力がＨレベルのときＣＫ入力の立上がりでＱ出力が
Ｈ、Ｄ入力がＬレベルのときＣＫ入力の立上がりでＱ出
力がＬとなるのでＤ−フリップフロップＵ１４のＱ出力
（基準クロックｈ）は（１１）のようになる。位相コン
トロール信号ｋ１がＬレベル、位相コントロール信号ｋ
３がＨレベルのとき排他的論理和ゲートＵ１０の出力は
ａであり排他的論理和ゲートＵ１３の出力はａの分周出
力の反転となるので、Ｄ−フリップフロップＵ１４のＱ
出力は（１２）のようになる。位相コントロール信号ｋ
１がＨレベル、位相コントロール信号ｋ３がＬレベルの
とき排他的論理和ゲートＵ１０の出力はｂであり排他的
論理和ゲートＵ１３の出力はｂの分周出力となるので、
Ｄ−フリップフロップＵ１４のＱ出力は（１３）のよう
になる。位相コントロール信号ｋ１、位相コントロール
信号ｋ３がＨレベルのとき排他的論理和ゲートＵ１０の
出力はｂであり、排他的論理和ゲートＵ１３の出力はｂ
の分周出力の反転となるのでＤ−フリップフロップＵ１
４のＱ出力は（１４）のようになる。
【００４１】位相コントロール信号ｋ１、位相コントロ
ール信号ｋ３のＬ、Ｈの組合せと基準クロックｈとを表
３にまとめて示す。
ール信号ｋ３のＬ、Ｈの組合せと基準クロックｈとを表
３にまとめて示す。
【００４２】
【００４３】次に位相コントロール信号ｋ２による点灯
信号ｂのタイミングのずれることについて説明する。位
相コントロール信号ｋ２は点灯信号ｂのタイミングをず
らす信号である。点灯スタート信号ｄがＬ→Ｈになると
Ｄ−フリップフロップＵ１５のリセットが解除され、次
のＤ−フリップフロップＵ１５のＣＫ入力の立上がりで
Ｑ出力がＬ→Ｈになるが、Ｄ−フリップフロップＵ１５
のＣＫ入力は位相コントロール信号ｋ１がＬレベルのと
きとＨレベルのときで異なる。Ｌレベルのときは排他的
論理和ゲートＵ１０が正転なので、図８のａの分周出力
となり、Ｈレベルのときは排他的論理和ゲートＵ１０が
反転なので図８のｂの分周出力となる。
信号ｂのタイミングのずれることについて説明する。位
相コントロール信号ｋ２は点灯信号ｂのタイミングをず
らす信号である。点灯スタート信号ｄがＬ→Ｈになると
Ｄ−フリップフロップＵ１５のリセットが解除され、次
のＤ−フリップフロップＵ１５のＣＫ入力の立上がりで
Ｑ出力がＬ→Ｈになるが、Ｄ−フリップフロップＵ１５
のＣＫ入力は位相コントロール信号ｋ１がＬレベルのと
きとＨレベルのときで異なる。Ｌレベルのときは排他的
論理和ゲートＵ１０が正転なので、図８のａの分周出力
となり、Ｈレベルのときは排他的論理和ゲートＵ１０が
反転なので図８のｂの分周出力となる。
【００４４】先ず位相コントロール信号ｋ１がＬレベル
のときの動作を図９を使って説明する。点灯スタート信
号ｄがＬ→Ｈになると次のａの分周出力（基準クロック
ｈ（１２）と同じ）の立上がりでＤ−フリップフロップ
Ｕ１５のＱ出力がＬ→ＨになりＤ−フリップフロップＵ
１６のリセットが解除される。Ｄ−フリップフロップＵ
１６はリセット解除後次のＣＫ入力の立上がりでＱ出力
がＬ→Ｈになるが位相コントロール信号ｋ２がＬのとき
は排他的論理和ゲートＵ１１は正転なので点灯信号ｂ
（１２）に示すように次の発振器出力ａの立上がりでＬ
Ｄ点灯信号ｂがＬ→Ｈになる。
のときの動作を図９を使って説明する。点灯スタート信
号ｄがＬ→Ｈになると次のａの分周出力（基準クロック
ｈ（１２）と同じ）の立上がりでＤ−フリップフロップ
Ｕ１５のＱ出力がＬ→ＨになりＤ−フリップフロップＵ
１６のリセットが解除される。Ｄ−フリップフロップＵ
１６はリセット解除後次のＣＫ入力の立上がりでＱ出力
がＬ→Ｈになるが位相コントロール信号ｋ２がＬのとき
は排他的論理和ゲートＵ１１は正転なので点灯信号ｂ
（１２）に示すように次の発振器出力ａの立上がりでＬ
Ｄ点灯信号ｂがＬ→Ｈになる。
【００４５】位相コントロール信号ｋ３がＬレベルのと
き使う基準クロックは表３から基準クロック（１１）と
なり、位相コントロール信号ｋ２がＨレベルのときは排
他的論理和ゲートＵ１１は反転なので、次の発振器出力
ａの立ち下がりでＬＤ点灯信号ｂｄがＬ→Ｈになる。こ
れは点灯信号（１１）に示すものである。又位相コント
ロール信号ｋ２がＬレベルのときは排他的論理和ゲート
Ｕ１１は正転なので、次の発振器出力ａの立ち上がりで
ＬＤ点灯信号ｂがＨ→Ｌになる。これは点灯信号（１
２）に示すものである。
き使う基準クロックは表３から基準クロック（１１）と
なり、位相コントロール信号ｋ２がＨレベルのときは排
他的論理和ゲートＵ１１は反転なので、次の発振器出力
ａの立ち下がりでＬＤ点灯信号ｂｄがＬ→Ｈになる。こ
れは点灯信号（１１）に示すものである。又位相コント
ロール信号ｋ２がＬレベルのときは排他的論理和ゲート
Ｕ１１は正転なので、次の発振器出力ａの立ち上がりで
ＬＤ点灯信号ｂがＨ→Ｌになる。これは点灯信号（１
２）に示すものである。
【００４６】位相コントロール信号ｋ３がＨレベルのと
き使う基準クロックは基準クロック（１２）となり、Ｌ
Ｄ点灯信号ｂのタイミングは基準クロック（１１）のと
きと同じであり、位相コントロール信号ｋ２がＨレベル
のときは点灯信号（１１）、位相コントロール信号ｋ２
がＬレベルのときは点灯信号（１２）である。
き使う基準クロックは基準クロック（１２）となり、Ｌ
Ｄ点灯信号ｂのタイミングは基準クロック（１１）のと
きと同じであり、位相コントロール信号ｋ２がＨレベル
のときは点灯信号（１１）、位相コントロール信号ｋ２
がＬレベルのときは点灯信号（１２）である。
【００４７】基準クロックｈ（１１）を使った場合、受
信信号ｆから次のクロックの立ち上がりまでの時間は基
準クロックｈ（１２）を使った場合に対して、基準クロ
ックｈの１／２周期分ずれることになり、相対的に点灯
タイミングを１／２周期ずらすことと同等である。 基
準クロックｈ（１１）は基準クロックｈ（１２）に対し
て位相がπだけずれており、基準クロックｈの位相をず
らすことと点灯タイミングをずらすことは、ノイズキャ
ンセルの点から等価である。従って、基準クロックｈ
（１１）を用いた場合の点灯信号（１１）、（１２）は
第１実施例における図４の点灯信号、に相等し、タ
イミングは同じことになる。
信信号ｆから次のクロックの立ち上がりまでの時間は基
準クロックｈ（１２）を使った場合に対して、基準クロ
ックｈの１／２周期分ずれることになり、相対的に点灯
タイミングを１／２周期ずらすことと同等である。 基
準クロックｈ（１１）は基準クロックｈ（１２）に対し
て位相がπだけずれており、基準クロックｈの位相をず
らすことと点灯タイミングをずらすことは、ノイズキャ
ンセルの点から等価である。従って、基準クロックｈ
（１１）を用いた場合の点灯信号（１１）、（１２）は
第１実施例における図４の点灯信号、に相等し、タ
イミングは同じことになる。
【００４８】次に位相コントロール信号ｋ１がＨレベル
のときの動作は図１０に示す通りであるが、Ｄ−フリッ
プフロップＵ１５のＣＫ入力がｂの分周出力（基準クロ
ックｈ（１４）と同じ）になる以外は図９と同じである
ので説明の詳述を省略する。そして点灯信号（１３）、
（１４）は位相コントロール信号ｋ２の論理がそれぞれ
Ｌ、Ｈのときに対応する。
のときの動作は図１０に示す通りであるが、Ｄ−フリッ
プフロップＵ１５のＣＫ入力がｂの分周出力（基準クロ
ックｈ（１４）と同じ）になる以外は図９と同じである
ので説明の詳述を省略する。そして点灯信号（１３）、
（１４）は位相コントロール信号ｋ２の論理がそれぞれ
Ｌ、Ｈのときに対応する。
【００４９】基準クロックｈ（１３）を使った場合、受
信信号ｆから次のクロックの立ち上がりまでの時間は基
準クロックｈ（１４）を使った場合に対して基準クロッ
クｈの１／２周期分ずれることになり、相対的に点灯タ
イミングを１／２周期ずらすことと同等である。従って
基準クロックｈ（１３）を用いた場合の点灯信号（１
３）、（１４）は、第１実施例における図５の点灯信号
、に相等し、タイミングは同じことになる。
信信号ｆから次のクロックの立ち上がりまでの時間は基
準クロックｈ（１４）を使った場合に対して基準クロッ
クｈの１／２周期分ずれることになり、相対的に点灯タ
イミングを１／２周期ずらすことと同等である。従って
基準クロックｈ（１３）を用いた場合の点灯信号（１
３）、（１４）は、第１実施例における図５の点灯信号
、に相等し、タイミングは同じことになる。
【００５０】第２実施例において、図９、図１０に示し
たように点灯信号ｂの位相と基準クロックｈの位相を合
わせた受信信号と基準クロックｈのタイミングの組み合
わせは８通りとなる。そして前述した第１実施例のノイ
ズキャンセル効果と同様なノイズキャンセル効果を有し
ている。
たように点灯信号ｂの位相と基準クロックｈの位相を合
わせた受信信号と基準クロックｈのタイミングの組み合
わせは８通りとなる。そして前述した第１実施例のノイ
ズキャンセル効果と同様なノイズキャンセル効果を有し
ている。
【００５１】両実施例において、点灯信号を発振器出力
ａに同期させて異なる受信信号のタイミングを得るよう
に構成したので、構成が簡単・廉価に実施できる。
ａに同期させて異なる受信信号のタイミングを得るよう
に構成したので、構成が簡単・廉価に実施できる。
【００５２】両実施例において、異なるタイミングで複
数の点灯信号ｂを発生させて基準クロックｈに対する複
数の異なる受信信号のタイミングを得るように構成した
が、点灯信号の発生タイミングは変えずに、受信側に遅
延回路を設けることによって複数の異なる受信信号のタ
イミングを得るように構成することができるのは言うま
でもない。
数の点灯信号ｂを発生させて基準クロックｈに対する複
数の異なる受信信号のタイミングを得るように構成した
が、点灯信号の発生タイミングは変えずに、受信側に遅
延回路を設けることによって複数の異なる受信信号のタ
イミングを得るように構成することができるのは言うま
でもない。
【００５３】尚、前述した計算と同様にして、発振器の
周波数を基準クロックｈの４倍とし、点灯信号のタイミ
ング変化量としてπ／２、φ＋π／２、３π／２、φ＋
３π／２を増やせばより高次の偶数次の高調波がキャン
セルできることはいうまでもないし、又更に発振器の周
波数を８倍、１２倍・・・と大きくすれば、さらに高次
の高調波をキャンセルできることもいうまでもない。
周波数を基準クロックｈの４倍とし、点灯信号のタイミ
ング変化量としてπ／２、φ＋π／２、３π／２、φ＋
３π／２を増やせばより高次の偶数次の高調波がキャン
セルできることはいうまでもないし、又更に発振器の周
波数を８倍、１２倍・・・と大きくすれば、さらに高次
の高調波をキャンセルできることもいうまでもない。
【００５４】又両実施例において、点灯信号のタイミン
グは８通りであり、それぞれその中の４通りのみによ
り、前述のように高調波ノイズがキャンセルが可能であ
る。上述の範囲の誤差発生原因に関しては更なるキャン
セル効果の向上が望めないにも拘わらず、併せて、それ
ぞれ他の４通りについて計測するのは、高調波ノイズと
は別にクロックとは無関係のノイズ、例えば時間−電圧
変換回路それ自体の非直線性などがある場合には、これ
らに対するキャンセル効果があると考えられるからであ
る。
グは８通りであり、それぞれその中の４通りのみによ
り、前述のように高調波ノイズがキャンセルが可能であ
る。上述の範囲の誤差発生原因に関しては更なるキャン
セル効果の向上が望めないにも拘わらず、併せて、それ
ぞれ他の４通りについて計測するのは、高調波ノイズと
は別にクロックとは無関係のノイズ、例えば時間−電圧
変換回路それ自体の非直線性などがある場合には、これ
らに対するキャンセル効果があると考えられるからであ
る。
【００５５】
【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、基
準クロックｈの１周期を超えない範囲で異なったタイミ
ングで発生する複数の走行毎に受光から次の基準クロッ
クの立ち上がりまでが計測され、これに基づいてターゲ
ットまでの距離が演算されるから時間−電圧変換時の非
直線性がキャンセルされて、クロックノイズの影響が除
去され、精度の良い測距値が得られる。そしてこの場
合、特に基準クロックｈの２分の１周期に等しいタイミ
ング変化量として、時間−電圧変換時の非直線性を極め
て良好にキャンセルし、クロックノイズの影響を殆ど除
去し極めて良い精度の測距値を得ることが可能である。
準クロックｈの１周期を超えない範囲で異なったタイミ
ングで発生する複数の走行毎に受光から次の基準クロッ
クの立ち上がりまでが計測され、これに基づいてターゲ
ットまでの距離が演算されるから時間−電圧変換時の非
直線性がキャンセルされて、クロックノイズの影響が除
去され、精度の良い測距値が得られる。そしてこの場
合、特に基準クロックｈの２分の１周期に等しいタイミ
ング変化量として、時間−電圧変換時の非直線性を極め
て良好にキャンセルし、クロックノイズの影響を殆ど除
去し極めて良い精度の測距値を得ることが可能である。
【図１】第１実施例の測距部のブロック図である。
【図２】第１実施例のＬＤ点灯タイミング回路図であ
る。
る。
【図３】第１実施例の基準クロックｈのタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図４】第１実施例の位相コントロール信号ｋ１がＬレ
ベルのときのＬＤ点灯信号のタイミングチャートであ
る。
ベルのときのＬＤ点灯信号のタイミングチャートであ
る。
【図５】第１実施例の位相コントロール信号ｋ１がＨレ
ベルのときのＬＤ点灯信号のタイミングチャートであ
る。
ベルのときのＬＤ点灯信号のタイミングチャートであ
る。
【図６】第１実施例の時間−電圧変換の特性曲線図であ
る。
る。
【図７】第２実施例のＬＤ点灯タイミング回路図であ
る。
る。
【図８】第２実施例の基準クロックのタイミングチャー
トである。
トである。
【図９】第２実施例のＬＤ点灯信号のタイミングチャー
トである。
トである。
【図１０】第２実施例のＬＤ点灯信号のタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図１１】従来例の測距部のブロック図である。
１ 発振器 ２ タイミング回路 ３ ＬＤ駆動回路 ４ ＬＤ（レーザダイオード） ５ ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード） ６ アンプ・コンパレータ ７ パルス幅電圧変換回路 ８ Ａ／Ｄ変換回路 ９ カウンタ １０ マイクロコンピュータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95
Claims (7)
- 【請求項１】 光源からパルス光を出射し、ターゲット
で反射した前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行
時間を計測することにより前記ターゲットまでの距離を
測定する光波測距装置において、基準クロックの１周期
を超えない範囲で互いに位相が異なるタイミングを有す
る複数の点灯信号を発生する点灯信号発生手段と、前記
点灯信号に応じて前記パルス光を出射するパルス光出射
手段と、カウント開始から前記パルス光の受信まで前記
基準クロックをカウントするカウント手段と、前記パル
ス光の受信から次の前記基準クロックの立ち上がりまで
の時間を計測する計測手段と、複数回の前記計測手段の
計測結果を平均する平均手段と、前記カウント手段のカ
ウント結果と前記平均手段の平均結果とに基づいて前記
ターゲットまでの距離を演算する演算手段とを有するこ
とを特徴とする光波測距装置。 - 【請求項２】 自らの１周期を越えない範囲で互いに位
相が異なる複数の基準クロックを発生する基準クロック
発生手段を有することを特徴とする請求項１に記載され
た光波測距装置。 - 【請求項３】 前記複数の基準クロックに同期して点灯
するパルス光の少なくとも二つの位相差は２分の１周期
に等しいことを特徴とする請求項１に記載された光波測
距装置。 - 【請求項４】 光源からパルス光を出射し、ターゲット
で反射した前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行
時間を計測することにより前記ターゲットまでの距離を
測定する光波測距装置において、基準クロックを発生す
る基準クロック発生手段と、前記基準クロックの２倍の
周波数を有する２倍クロックを発生する２倍クロック発
生手段と、前記基準クロックの立上がり時点から最初の
前記２倍クロックの立上がり及び立下がり、並びに２番
目の前記２倍クロックの立上がり及び立下がりにそれぞ
れ同期させて異なる複数のパルス点灯信号を発生するパ
ルス点灯信号発生手段と、前記複数のパルス点灯信号に
それぞれ同期して出射されるパルス光を用いて計測され
る複数の走行時間に基づいて前記ターゲットまでの距離
を演算する演算手段とを有することを特徴とする光波測
距装置。 - 【請求項５】 前記基準クロック発生手段は、前記基準
クロックに対して位相が前記２倍クロックのパルス幅分
ずれた他の基準クロックを発生し、前記基準クロック発
生手段は、該他の基準クロックの立上がり時点から最初
の前記２倍クロックの立上がり及び立下がり、並びに２
番目の前記２倍クロックの立上がり及び立下がりにそれ
ぞれ同期させて異なる複数のパルス点灯信号を併せて発
生することを特徴とする請求項４に記載された光波測距
装置。 - 【請求項６】 光源からパルス光を出射し、ターゲット
で反射した前記パルス光を受信し、前記パルス光の走行
時間を計測することにより前記ターゲットまでの距離を
測定する光波測距装置において、位相が２分の１周期分
ずれた第１及び第２の基準クロックを発生する基準クロ
ック発生手段と、前記基準クロックの２倍の周波数を有
する２倍クロックを発生する２倍クロック発生手段と、
前記第１の基準クロックの立上がり時点から最初の前記
２倍クロックの立上がり及び立下がり、並びに第２の基
準クロックの立上がり時点から最初の前記２倍クロック
の立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる複
数のパルス点灯信号を発生するパルス点灯信号発生手段
と、前記複数のパルス点灯信号にそれぞれ同期して出射
されるパルス光を用いて計測される複数の走行時間に基
づいて前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段と
を有することを特徴とする光波測距装置。 - 【請求項７】 前記基準クロック発生手段は、前記第１
及び第２の基準クロックに対して位相がそれぞれ前記２
倍クロックのパルス幅分ずれた第３及び第４の基準クロ
ックを発生し、前記パルス点灯信号発生手段は、前記第
３の基準クロックの立上がり時点から最初の前記２倍ク
ロックの立上がり及び立下がり、並びに前記第４の基準
クロックの立上がり時点から最初の前記２倍クロックの
立上がり及び立下がりにそれぞれ同期させて異なる複数
のパルス点灯信号を併せて発生することを特徴とする請
求項６に記載された光波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993031831U JP2606600Y2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 光波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993031831U JP2606600Y2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 光波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686093U JPH0686093U (ja) | 1994-12-13 |
| JP2606600Y2 true JP2606600Y2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=12342022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993031831U Expired - Fee Related JP2606600Y2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 光波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606600Y2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE449971T1 (de) * | 2006-07-04 | 2009-12-15 | Pepperl & Fuchs | Verfahren und vorrichtung zur optoelektronischen berührungslosen distanzmessung nach dem laufzeitprinzip |
| JP5507053B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2014-05-28 | パナソニック株式会社 | 距離測定装置 |
| JP5552215B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2014-07-16 | パナソニック株式会社 | 発光装置およびそれを用いる空間情報検出装置 |
| JP5849245B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2016-01-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーダ装置 |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP1993031831U patent/JP2606600Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0686093U (ja) | 1994-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |