JP4857466B2 - 時間測定装置及び距離測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定周期の基準クロックを用いて測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を測定する時間測定装置、及び、この装置を用いて測定対象物までの距離を測定する距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車において、進行方向前方の対象物（例えば先行車両）までの距離を測定する距離測定装置として、Ｍ系列符号（最大周期符号系列）等の擬似ランダム雑音符号（以下、ＰＮ符号ともいう）を用いて距離測定を行うスペクトル拡散方式（以下、ＳＳ方式ともいう）の距離測定装置が知られている。
【０００３】
この種の距離測定装置では、まず、所定ビット長のＰＮ符号により送信用の電磁波を振幅変調し、これを対象物に向けて送信する。そして、送信した電磁波が対象物に当たって反射してくる反射波を受信して、電磁波の送信に用いたＰＮ符号に対応する２値信号を復調し、その復調した２値信号と電磁波の送信に用いたＰＮ符号との相関値を求め、この相関値が最大となる時刻を検出する。そして、その検出した時刻から、電磁波が距離測定装置と対象物との間を往復するのに要した時間を求め、この時間と電磁波の速度（秒速３０万ｋｍ）とから距離を算出する。
【０００４】
ところが、こうしたＳＳ方式の距離測定装置では、上記往復時間を測定する際の時間分解能が、ＰＮ符号に従い電磁波を変調する際の送信クロック（以下、基準クロックという）の周波数で決まり、例えばそのクロック周波数が２０ＭＨｚであれば、時間分解能は５０ｎｓｅｃ．（＝１［ｓｅｃ．］／２０×１０6 ）となって、測定可能な距離分解能が所定値（この場合、７．５ｍ（＝３×１０8［ｍ／ｓｅｃ．］×５０×１０−9［ｓｅｃ．］／２）となる）に制限されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、従来より、こうしたＳＳ方式の距離測定装置において、測定可能な距離分解能を高めるために、例えば、特開２０００−１２１７２６号公報に記載のように、まず、ＰＮ符号により変調した電磁波を送受信することにより、基準クロックの周波数で決まる時間分解能で電磁波の送受信に要した時間を測定し、その後、１パルス分だけ電磁波を送受信することにより、先に測定した測定時間の誤差分を、ゲート回路のゲート遅延時間を用いて測定し、その測定結果を用いて先に測定した測定時間を補正することで、送信した電磁波が障害物に当たって反射してくるまでの測定対象時間（延いては測定対象物までの距離）を、ゲート遅延時間（数ｎｓｅｃ．以下）で決まる高分解能で測定できるようにすることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案の装置では、基準クロックを用いた低分解能の時間測定（以下、粗測定という）と、ゲート遅延時間を用いた高分解能の時間測定（以下、密測定という）とを、２段階に分けて行うようにしていたことから、時間測定（延いては距離測定）の精度を向上することはできるものの、測定に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００７】
また、距離測定装置においては、測距用の電磁波として、一般に、レーザ光が使用されるが、この電磁波を送信するための信号源（一般にレーザダイオード）の駆動回数が増加するため、電磁波送信用の信号源が発熱等により劣化し易くなるという問題があった。なお、この問題を防止するには、放熱用のヒートシンクを大きくするというような放熱対策を施せばよいが、この場合、装置の大型化を招き、また、コストアップになるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基準クロックを用いた粗測定と、基準クロックの周期よりも短い基準時間（ゲート遅延時間等）を用いた密測定とを同時に行うことで、測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を短時間で測定し得る時間測定装置、及び、この装置を用いて距離測定を行う距離測定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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の時間測定装置においては、粗測定手段が、所定の測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を第１基準クロックを用いて測定すると同時に、密測定手段が、第１基準クロックよりも周期の短い基準時間を用いて、第１基準クロックの変化点（詳しくは第１基準クロックの立上がりエッジ若しくは立下がりエッジ）と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差を、粗測定手段による測定時間に対する補正時間として測定する。
【００１０】
このため、本発明の時間測定装置によれば、第１基準クロックを用いた粗測定と第１基準クロックの周期よりも短い基準時間を用いた密測定とを同時に行うことができ、粗測定手段と密測定手段とを用いた高精度な時間測定を、前述の従来装置よりも短時間で行うことが可能となる。
【００１１】
よって、本発明の時間測定装置を距離測定装置に利用すれば、測距用の電磁波を送信するレーザダイオード等の信号源の駆動回数を少なくし、その信号源が発熱等により劣化するのを抑制できる。
ここで、本発明において、粗測定と密測定とを同時に実行できるのは、密測定手段を、粗測定に用いられる第１基準クロックの変化点と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差を測定するように構成したためであるが、この時間差を測定するに当たって使用する第１基準クロックの変化点としては、任意の変化点を設定できる。
【００１２】
しかし、第１基準クロックの変化点と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差が第１基準クロックの一周期分よりも大きくなると、粗測定手段による測定時間を密測定手段により測定された補正時間にて補正する際に、補正時間から第１基準クロックの一周期に相当する時間分を減じる必要がある。
【００１３】
このため、密測定手段としては、請求項２に記載のように、時間測定対象パルスの入力時刻に最も近い第１基準クロックの変化点を用いて時間差を測定するように構成することが望ましい。つまり、このようにすれば、密測定手段にて測定された時間差（補正時間）をそのまま用いて、測定時間を補正することができるようになり、粗測定手段による測定時間を補正する際の演算動作を簡単に行うことができる。
【００１４】
尚、密測定手段において、時間差を測定するのに使用する基準時間としては、第１基準クロックの一周期分よりも短い程良く、そのためには、請求項３に記載のように、ゲート回路のゲート遅延時間（詳しくは、インバータ、ＯＲゲート、ＡＮＤゲート等の各種ゲート回路を信号が通過する際に生じる遅延時間）を利用することが望ましい。
【００１５】
つまり、ゲート回路のゲート遅延時間は、ゲート回路を構成する半導体素子の動作特性により決まり、数ｎｓｅｃ．以下と極めて短い時間であるので、密測定手段が時間差の測定に用いる基準時間に、ゲート回路のゲート遅延時間を用いれば、時間差（換言すれば測定対象時間）を、極めて高い分解能で測定することが可能となる。
【００１６】
次に、本発明の時間測定装置を上述したＳＳ方式の距離測定装置で用いるような場合、粗測定手段としては、従来より周知のＳＳ方式の時間測定装置として構成すればよい。
つまり、請求項４に記載のように、粗測定手段としては、第１基準クロックに同期してＰＮ符号（疑似ランダム符号）に応じて生成されたパルス列を時間測定対象パルスとして取り込み、そのパルス列とＰＮ符号との相関値から時間測定対象パルスの入力時刻を求め、測定開始時刻から入力時刻までの測定対象時間（距離測定装置の場合、パルス列にて変調した電磁波の送信時刻からその反射波の受信時刻までの時間となる）を測定するように構成すればよい。
【００１７】
また、粗測定手段をこのように構成した場合、密測定手段としては、請求項４に記載のように、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成する少なくとも一つのパルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、第１基準クロックの変化点との時間差を、補正時間として測定するように構成すればよい。
【００１８】
そして、粗測定手段及び密測定手段をこのように構成すれば、ＳＳ方式の粗測定を行う粗測定手段によって、測定対象時間をノイズの影響を受けることなく高精度に粗測定することができ、しかも、密測定手段による密測定によって、最終的な測定結果の時間分解能を高めることができるようになる。
【００１９】
ところで、請求項４に記載の時間測定装置において、密測定手段としては、時間測定対象パルスとなるパルス列を構成する一つのパルス信号の変化点と、第１基準クロックの一つの変化点との時間差を測定するようにしてもよい。
しかし、ＰＮ符号に応じて生成されるパルス列は、パルス列を構成するパルス信号の変化点が第１基準クロックの変化点に対して常時一定の時間差を持つことはなく、その時間差は、パルス列の送受信に用いる回路の特性変化やパルス列の伝送経路（距離測定装置ではパルス列が光や電波の電磁波に重畳されて送受信されるので伝送経路は空間となる）の環境変化等によって微妙に変動する（所謂ジッタが生じる）。
【００２０】
このため、密測定手段を、パルス列を構成する一つのパルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を測定するように構成すると、その測定結果が最適値とならず、粗測定手段による測定時間を正確に補正できないことが考えられる。
【００２１】
そこで、上記のようなジッタの影響を受けることなく、補正時間をより最適に測定できるようにするには、密測定手段を、請求項５に記載のように構成するとよい。
つまり、請求項５に記載の時間測定装置では、密測定手段が、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成するパルス信号毎に、そのパルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、第１基準クロックの変化点との時間差を夫々測定し、その測定した複数の時間差の平均値を補正時間として算出するように構成される。
このため、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成するパルス信号毎に測定した時間差にばらつきがあっても、その時間差の平均値をとることにより、より真値に近い補正時間を設定することができるようになるのである。
【００２２】
尚、密測定手段を請求項５に記載のように構成する場合、より好ましくは、請求項６に記載のように、密測定手段を、パルス列を構成する各パルス信号毎に、パルス信号の変化点に最も近い第１基準クロックの変化点を用いて時間差を測定するようにするとよい。
【００２３】
つまり、このようにすれば、各パルス信号毎の時間差は、必ず、第１基準クロックの１周期よりも短くなることから、請求項２に記載の装置と同様の効果を得ることができ、しかも、密測定手段にて基準時間を用いて時間差を測定するのに用いられる基準時間のカウンタ（所謂計時用カウンタ）を一つにすることができる。
【００２４】
また、このように、密測定手段にて時間差を測定するのに用いる計時用カウンタを一つにするには、密測定手段を、例えば、第１基準クロックの変化点毎に、基準時間のカウンタを初期化して計時を開始させ、次の変化点までの間にパルス信号の変化点が入力されると、カウンタを停止させて、そのカウント値（つまり時間差の測定結果）を記憶するように構成してもよいが、このようにするには、起動・停止の応答性が極めて高いカウンタを使用しなければならず、実現は難しい。
【００２５】
そこで、密測定手段にて時間差を測定するのに用いる計時用カウンタを一つにするには、請求項７に記載のように、基準時間を計時単位として時間を計時する計時手段（つまり計時用カウンタ）を用いて、共通の基準時刻からパルス列を構成する各パルス信号の変化点及び第１基準クロックの変化点までの時間を順次測定し、その測定結果に基づき、互いに隣接するパルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を各々算出するように構成するとよい。
【００２６】
つまり、密測定手段をこのように構成すれば、計時手段を共通の基準時刻から動作させ、測定すべき各信号の変化点で、計時手段による計時時刻を順次読み取ればよいので、計時手段の起動・停止を繰り返し行うことなく、各変化点の時刻を簡単且つ正確に求めることができる。また、時間差を算出する際にも、時間差を算出すべき２つの変化点を容易に特定することができる。
【００２７】
尚、基準時間としてゲート回路のゲート遅延時間を用いる場合、計時手段としては、例えば、特開平３ー２２０８１４号公報等に開示された時間Ａ／Ｄ変換回路を使用することができる。
つまり、ゲート遅延時間を基準時間として時間を計時する場合、計時手段として一般的な計時用カウンタを用いると、カウント動作が遅いので計時不可能になってしまう。
【００２８】
しかし、時間Ａ／Ｄ変換回路は、主として、一定のゲート遅延時間を有するゲート回路（ＮＡＮＤ回路やインバータ）をリング状に連結することにより、入力パルスを回路内で周回させるように構成されたリング遅延パルス発生回路（所謂リングディレイライン：以下、ＲＧＤという）と、ＲＧＤ内でのパルス信号の周回位置を検出するパルスセレクタと、このパルスセレクタにて検出されたＲＧＤ内でのパルス信号の周回位置をデジタルデータに変換するエンコーダと、ＲＧＤ内でのパルス信号の周回回数をカウントして、エンコーダで得られるデジタルデータ（下位ビットデータ）に対する上位ビットデータを生成するカウンタと、から構成され、結果的に、ゲート遅延時間を基準時間として時間を計時する計時用カウンタとして機能する。
【００２９】
従って、密測定手段において、ゲート遅延時間を基準時間として、上記時間差を算出する際には、計時手段として、こうした時間Ａ／Ｄ変換回路を使用することが望ましい。
一方、密測定手段において、上記のようにパルス列を構成する各パルス信号毎に、その変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を測定した場合、各時間差にはばらつきがあるため、その分布を図に表すと、真値を中心とした山形になり、その山のふもとに位置する時間差は、誤差が大きいものとなる。
【００３０】
そこで、密測定手段において、パルス列を構成する各パルス信号毎に測定した時間差の平均値を、粗測定手段による測定時間に対する補正時間とする際には、請求項８に記載のように、第１基準クロックの一周期内での各パルス信号の変化点の分布状態を判定し、その分布状態から、パルス信号の変化点の分布が少ないエリアを特定して、そのエリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差については、平均値の算出から除外するようにすることが望ましい。そして、このようにすれば、密測定手段にて補正時間をより適正に算出することが可能となり、延いては、測定対象時間をより高精度に測定することができる。
【００３１】
尚、このようにパルス列を構成する各パルス信号の変化点の分布状態を判定して、平均値の算出に不要なパルス信号を特定するには、例えば、請求項９に記載のように、密測定手段を、第１基準クロックの一周期を複数に分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントし、そのカウント結果に従い変化点の分布が少ないエリアを特定して、そのエリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差を、平均値の算出から除外するように構成すればよく、より具体的には、請求項１０に記載のように構成するとよい。
【００３２】
すなわち、請求項１０に記載の時間測定装置において、密測定手段は、第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、カウント手段によるカウントの結果、カウント値が最も少ないエリアを１ｓｔＭＩＮ、カウント値が２番目に少ないエリアを２ｎｄＭＩＮ、カウント値が３番目に少ないエリアを３ｒｄＭＩＮ、カウント値が最大のエリアをＭＡＸとしたとき、１ｓｔＭＩＮエリアでのカウント値と２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△１２を算出すると共に、２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値と３ｒｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△２３を算出する。
【００３３】
そして、その算出結果が△１２＞△２３であれば、１ｓｔＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号の数が他のエリアに比べて極めて少なく、パルス信号が２ｎｄエリアからＭＡＸエリアに広く分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３４】
また、算出結果が△１２＜△２３であれば、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号の数が３ｒｄＭＩＮエリア内に入ったパルス信号の数に比べて極めて少なく、パルス信号が３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに集中して分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア及び２ｎｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３５】
また、更に、算出結果が△１２＝△２３であれば、パルス信号がＭＡＸエリアのみに集中して分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア，２ｎｄＭＩＮエリア及び３ｒｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３６】
従って、請求項１０に記載の時間測定装置によれば、密測定手段において、粗測定手段による測定時間に対する補正時間を極めて正確に求めることができ、測定対象時間をより高精度に測定することが可能となる。
尚、密測定手段を請求項１０に記載のように構成した場合、より好ましくは、請求項１１に記載のように、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、時間差の測定に用いる基準クロックの変化点に隣接したエリアであるときには、算出した時間差は全て無効として、平均値の算出を禁止するようにするとよい。
【００３７】
これは、時間差の測定に用いる基準クロックの変化点に隣接したエリアに変化点が入ったパルス信号に対して算出される時間差は、本来時間差の算出に用いるべき基準クロックとは異なる（換言すればその基準クロックの前後の）基準クロックを用いて算出されたものとなってしまい、得られた時間差の平均値をとっても、補正時間とした最適な値を求めることができないためである。
【００３８】
ところで、このように、パルス信号の変化点が時間差の測定に用いる基準クロックの変化点付近に集中しているときに密測定手段による補正時間の測定動作を禁止するようにした場合、粗測定手段による測定時間を誤った補正時間で補正してしまうのを防止することはできるが、密測定手段で補正時間を測定して粗測定手段による測定時間を補正することにより測定結果の時間分解能を高めるという所期の目的を達成することができなくなってしまう。
【００３９】
そこで、より好ましくは、請求項１２に記載のように、時間測定装置に、第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロックを生成する第２基準クロック生成手段を設け、密測定手段を、各パルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差の平均値を第１補正時間として測定する第１密測定手段と、各パルス信号の変化点と第２基準クロックの変化点との時間差の平均値を第２補正時間として測定する第２密測定手段と、各パルス信号の変化点が、第１基準クロックの変化点付近及び第２基準クロックの変化点付近の何れに多く分布しているかを判定し、その判定結果に基づき、第１補正時間及び第２補正時間の中から、各パルス信号の変化点が多く分布していない方の基準クロックを用いて測定された補正時間を、測定時間補正用の補正時間として選択する補正時間選択手段と、から構成するとよい。
【００４０】
つまりこのように構成すれば、２種類の密測定手段にて測定した２種類の補正時間の中から、信頼性の高い一方の補正時間を、測定時間補正用の補正時間として設定することができるようになり、粗測定手段による測定時間をより最適に補正することが可能となる。
【００４１】
尚、密測定手段を請求項１２に記載のように構成した場合、密測定手段にて得られる補正時間は、第２基準クロックを用いて測定したものになることがある。そして、この第２基準クロックを用いて測定した補正時間をそのまま用いて、粗測定手段にて測定された第１基準クロックに基づく測定時間を補正するようにすると、得られる測定結果が、本来の値から第１基準クロックの半周期分ずれてしまうことになる。
【００４２】
このため、密測定手段を請求項１２に記載のように構成する場合には、第２密測定手段にて測定された補正時間を用いて粗測定手段による測定時間を補正する際には、その補正時間若しくは補正後の測定時間に対して、第１基準クロックの半周期分の時間を加算（若しくは減算）する必要はある。
【００４３】
また、第２密測定手段にて第２基準クロックを用いて測定された補正時間と、粗測定手段にて第１基準クロックを用いて測定された測定時間とでは、時間測定の基準となるクロックが異なることから、第１基準クロックと第２基準クロックとの位相差の変動等によって、測定対象時間の測定精度が低下することも考えられる。
【００４４】
そこで、密測定手段を請求項１２に記載のように構成する場合には、粗測定手段を請求項１３に記載のように構成するとよい。
つまり、請求項１３に記載の時間測定装置では、粗測定手段が、第１基準クロックに同期してパルス列を取り込み、そのパルス列と擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき測定対象時間を測定する第１粗測定手段と、第２基準クロックに同期して前記パルス列を取り込み、そのパルス列と擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき測定対象時間を測定する第２粗測定手段との２種類の粗測定手段を備え、測定時間選択手段が、これら各粗測定手段にて測定された２種類の測定時間の中から、密測定手段の補正時間選択手段が選択した補正時間に対応する基準クロックを用いて測定された測定時間を選択して出力する。
【００４５】
従って、請求項１３に記載の時間測定装置によれば、粗測定手段による測定時間と、密測定手段により測定された補正時間とを、同じ基準クロックを用いて測定されたものにすることができ、２種類の基準クロックの位相差の変動等によって測定対象時間の測定精度が低下するのを防止できることになる。
【００４６】
一方、請求項１２に記載のように、密測定手段を第１及び第２の２種類の密測定手段にて構成した際には、その内のいずれかの測定結果（補正時間）を選択する必要があるが、このための補正時間選択手段としては、請求項１４に記載のように構成するとよい。
【００４７】
即ち、請求項１４に記載の時間測定装置において、補正時間選択手段は、第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、そのカウント手段によるカウント結果に基づき、２つの基準クロックの中から、基準クロックの変化点の前後のエリアに入ったパルス信号の変化点の数が少ない方の基準クロックを選択し、その選択した基準クロックを用いて測定された補正時間を、測定時間補正用の補正時間として選択する。
【００４８】
そして、補正時間選択手段をこのように構成すれば、補正時間選択手段において、２種類の補正時間の中から、粗測定手段による測定時間を補正するのに最適な信頼性の高い補正時間を、簡単にしかも正確に選択することができるようになる。
【００４９】
尚、請求項１０或いは請求項１４に記載のように、時間測定装置にカウント手段を設ける場合、カウント手段としては、請求項１５に記載のように、第１基準クロックと、第１基準クロックに対して位相が９０度異なる第１補助クロックと、第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロックと、第１基準クロックに対して位相が２７０度異なる第２補助クロックとからなる４種類のクロックを用いて、各パルス信号の変化点での各クロックの信号レベルに基づき、各パルス信号の変化点が属するエリアを特定するようにするとよい。
【００５０】
つまり、カウント手段をこのように構成すれば、各パルス信号の変化点が属するエリアを、上記４種類のクロックの信号レベル（Ｈｉｇｈ又はＬｏｗ）の組み合わせから得られる４ビットデータにて簡単に特定できることになり、カウント手段を、簡単な論理回路とカウンタとを用いて容易に実現できるようになる。
【００５１】
一方、請求項１６に記載の発明は、基準クロックに同期してＰＮ符号に対応したパルス列を発生するパルス列発生手段と、そのパルス列にて変調した電磁波を送信すると共に、その送信波が測定対象物に当たって反射してくる反射波を受信して、元のパルス列を復元する送受信手段と、送受信手段にて復元されたパルス列と元のＰＮ符号とに基づき送受信手段が測距用電磁波の送信を開始してから反射波を受信するまでの測定対象時間を測定する時間測定手段とを備えたＳＳ方式の距離測定装置に本発明を適用し、時間測定手段として、上述の請求項４〜請求項１５いずれか記載の時間測定装置を用いるようにした距離測定装置に関するものである。
【００５２】
そして、この距離測定装置によれば、測距用電磁波の送受信に要した時間を、本発明（請求項４〜請求項１５）の時間測定装置を用いて、高分解能で測定できることになるので、距離測定可能な距離分解能を高めることができ、しかも、ＰＮ符号に対応したパルス列にて変調した電磁波を一回送信するだけで、高分解能な距離測定を実現できることになる。
【００５３】
従って、この距離測定装置によれば、自動車等の移動体に搭載して、測距の精度・速度が要求される障害物検出或いは前方車両に対する自動追尾用のレーダ装置として利用することにより、優れた効果を発揮することが可能となる。
ところで、ＳＳ方式の距離測定装置において、受信手段は、測定対象物からの反射波をアンテナ若しくは受光素子を用いて受信し、その受信信号が基準レベルか否かを判断することにより、ＰＮ符号に対応したパルス信号を復元するが、反射波の受信開始直後には、受信信号のレベルが不安定となり、パルス信号を正常に復元できないことがある。
【００５４】
そして、受信開始直後のパルス信号を正常に復元できず、復元したパルス列のパルス幅が基準クロックの周期に対応しない状態では、密測定手段により測定される時間差が真値から大きく外れてしまい、粗測定手段による測定時間を精度良く補正することができなくなってしまう。
【００５５】
このため、請求項１６に記載の時間測定装置においては、請求項１７に記載のように、パルス列発生手段を、受信手段が反射波の受信を開始してから受信手段の出力が安定するのに要する所要時間の間、パルス信号を余分に発生し、その後、擬似ランダム雑音符号に対応したパルス列を発生するように構成すると共に、時間測定手段を、送信手段がパルス列発生手段にて生成されたパルス信号に基づく電磁波の送信を開始した後、上記所要時間が経過してから、時間測定を開始するように構成するとよい。
【００５６】
そして、時間測定装置をこのように構成すれば、パルス列発生手段が余分に発生したパルス信号に対応する反射波で受信手段の出力が安定した後、粗測定手段及び密測定手段による時間測定を行うことができるようになり、時間測定精度（換言すれば距離測定精度）を向上することが可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明が適用された実施例のスペクトル拡散方式の距離測定装置全体の構成を表す構成図である。
【００５８】
図１に示す如く、本実施例の距離測定装置は、例えば、自動車に搭載されて、前方を走行する他の車両までの距離を測定するためのものであり、所定周波数（例えば２０ＭＨｚ）の第１基準クロックＣＫ１０を発生する基準クロック発振器１０と、第１基準クロックＣＫ１０に同期して、所定ビット長（数十ビット）のＰＮ符号（例えば、Ｍ系列符号からなる疑似ランダム符号）に応じたパルス信号を発生するパルス発生部１２と、パルス発生部１２が発生したパルス信号に応じて測距用電磁波であるレーザ光を車両前方に向けて出射する発光部１４とを備える。
【００５９】
尚、発光部１４は、発光素子としてレーザダイオードＬＤを備え、このレーザダイオードＬＤへの通電・非通電が、パルス発生部１２から発光パルスを受ける駆動回路１５によって切り換えられることにより、ＰＮ符号に応じたレーザ光を出射する。
【００６０】
また、パルス発生部１２には、第１基準クロックＣＫ１０に同期して、マイクロコンピュータ（以下、単にＣＰＵという）２からＰＮ符号が入力され、パルス発生部１２は、そのＰＮ符号に従い発光パルスを発生する。
一方、本実施例の距離測定装置には、発光部１４から出射されたレーザ光が車両前方の測定対象物に当たって反射してくる反射光を受光する受光部１６と、受光部１６からの受光信号を増幅する増幅器１７と、増幅器１７により増幅された受光信号と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、受光信号が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときにＨｉｇｈレベルとなり、受光信号が基準電圧Ｖｒｅｆ以下であるときにＬｏｗレベルとなる受光パルスＰＢｒを出力するコンパレータ１８とが備えられている。
【００６１】
尚、受光部１６は、電流検出用の抵抗等を介して電源ラインに逆バイアス状態で接続されたフォトダイオードＰＤを備え、フォトダイオードＰＤにレーザ光（測定対象物からの反射光）が入射することにより流れた光電流を電圧値として検出する。
【００６２】
そして、本実施例では、パルス発生部１２が請求項１６に記載のパルス列発生手段に相当し、パルス発生部１２からの発光パルスを受けて測距用のレーザ光を出射するための駆動回路１５及び発光部１４が請求項１６に記載の送信手段に相当し、出射したレーザ光の反射光を受光して受光パルスＰＢｒを生成する受光部１６，増幅器１７及びコンパレータ１８が、請求項１６に記載の受信手段に相当する。
【００６３】
また次に、本実施例の距離測定装置には、第１基準クロック発生手段としての基準クロック発振器１０が発生する第１基準クロックＣＫ１０に基づき、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が１８０度異なる第２基準クロックＣＫ２０と、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が９０度異なる（換言すれば位相が９０度遅れた）第１補助クロックＣＫ１２と、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が２７０度異なる（換言すれば第２基準クロックＣＫ２０に対して位相が９０度遅れた）第２補助クロックＣＫ２２と、からなる３種類のクロックを生成するシフトクロック生成回路１１が備えられている。
【００６４】
そして、これら３種類のクロックＣＫ２０，ＣＫ１２，ＣＫ２２の内、第２基準クロックＣＫ２０は、第１基準クロックＣＫ１０及び受光パルスＰＢｒと共に、粗測定手段としての粗測定回路２０に入力される。また、上記３種類のクロックＣＫ２０，ＣＫ１２，ＣＫ２２は、第１基準基準クロックＣＫ１０及び受光パルスＰＢｒと共に、密測定手段としての密測定回路３０にも入力される。
【００６５】
尚、基準クロック発振器１０及びシフトクロック生成回路１１から上記各測定回路２０及び３０への上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２の伝送経路には、各測定回路２０，３０へのクロック入力を遮断するための遮断スイッチ（遮断ＳＷ）１９が設けられており、ＣＰＵ２がこの遮断スイッチ１９を導通状態に切り換えているときにだけ、上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２が各測定回路２０，３０に入力される。
【００６６】
これは、後述するように各測定回路２０，３０が上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２を受けて動作することから、その動作の開始・停止をＣＰＵ２側で制御できるようにするためである。
次に、本発明に係わる主要部である粗測定回路２０と密測定回路３０について説明する。
【００６７】
まず、粗測定回路２０は、基本的には、従来のＳＳ方式の距離測定装置で用いられる時間測定装置と同様に動作するものである。
即ち、粗測定回路２０は、パルス発生部１２が発光パルスを生成するのに使用する第１基準クロックＣＫ１０を受けて、その変化点である立上がりタイミングで受光パルスＰＢｒをラッチするＤーフリップフロップ（以下、ＤＦＦと記載する）２２ａと、このＤＦＦ２２ａにて第１基準クロックＣＫ１０に同期して順次ラッチされる受光パルスＰＢｒ（詳しくはその信号レベル）を取り込み、その取り込んだ受光パルスＰＢｒのパルス列とパルス発生部１２が発光パルスを発生するのに使用したＰＮ符号との相関値を算出する相関器２４ａと、相関器２４ａにて算出された相関値が最大となる時刻を反射光の受光時刻として検出し、測定開始時刻から反射光の受光時刻までの時間を求めるピーク検出器２６ａとを備える。
【００６８】
ここで、測定開始時刻は、ＣＰＵ２の制御の下に遮断スイッチ１９から第１基準クロックＣＫ１０が入力されて、粗測定回路２０が受光パルスＰＢｒの取り込みを開始した時刻である。
そして、本実施例では、距離測定時には、ＣＰＵ２が、パルス発生部１２からＰＮ符号に応じたパルス信号を発生させることにより、発光部１４から測距用のレーザ光を出射させ、その出射と同時に、遮断スイッチ１９を導通させて、上記各クロックを各測定回路２０，３０に入力するように構成されていることから、粗測定回路２０における測定開始時刻は、発光部１４がＰＮ符号に対応したレーザ光の出射を開始した時刻（図２に示す時点ｔ０）となる。
【００６９】
この結果、粗測定回路２０では、図２に示すように、発光部１４からのレーザ光の出射開始後（時点ｔ０）、レーザ光が車両前方の測定対象物に当たって反射し、その反射光が受光部１６で受光されてコンパレータ１８から受光パルスＰＢｒが出力されるまでの時間（換言すれば、レーザ光を出射してから反射光が戻ってくるのに要したレーザ光の往復時間）が、第１基準クロックＣＫ１０の周期に対応した時間分解能で測定されることになる。
【００７０】
尚、図２は、第１基準クロックＣＫ１０のクロック周波数が２０ＭＨｚの場合を表しており、この場合、粗測定回路２０で相関器２４ａを用いて測定可能な時間は、図２に示すように、５０ｎｓｅｃ．、１００ｎｓｅｃ．、１５０ｎｓｅｃ．、…となり、その時間分解能は、５０ｎｓｅｃ．となる。
【００７１】
また、本実施例では、ＣＰＵ２は、パルス発生部１２からＰＮ符号に対応したパルス信号を発生させるに当たって、まず、パルス発生部１２から余分なパルス信号を発生させ、その後、ＰＮ符号に対応したパルス信号を発生させると同時に、遮断スイッチ１９を導通させる。
【００７２】
これは、増幅器１７から出力される受信信号のＤＣ変動が安定してから、粗測定回路２０に時間測定動作を開始させるためである。
つまり、ＳＳ方式の距離測定装置では、通常、コンパレータ１８にてＰＮ符号に対応したパルス列を正確に復元できるようにするために、増幅器１７の受光信号の入出力経路には、直流成分を遮断して高周波信号成分のみを通過させるカップリングコンデンサ若しくはハイパスフィルタが設けられる。このため、増幅器１７は、受光部１６からの受光信号の内、ＰＮ符号に応じて変化する高周波成分のみを増幅することになり、コンパレータ１８側では、その増幅後の受光信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較することにより、パルス列を正確に復元できるようになる。
【００７３】
ところが、このように構成された増幅器１７では、受光部１６から反射光に対応した受光信号が入力された直後に、受光信号の変動中心となる基準電位が、グランド電位から一時的に上昇し、その後徐々に低下して、グランド電位で安定する。そして、このように基準電位が変動する領域（直流変動領域）では、コンパレータ１８にてパルス信号を正確に復元できず、その復元されたパルス信号を用いて時間測定を行っても、距離測定のための測定対象時間を精度良く測定できないといった問題が発生する。
【００７４】
そこで、本実施例の距離測定装置では、請求項１７に記載の発明を適用することにより、時間測定（延いては距離測定）のためにパルス発生部１２からＰＮ符号に応じたパルス信号を発生させる際には、その前に、少なくとも増幅器１７の出力（直流変動）が安定するのに要する所要時間の間、パルス発生部１２から余分なパルス信号を発生させ、その後、ＰＮ符号に対応した発光パルスに基づく時間測定動作を開始することにより、コンパレータ１８にてＰＮ符号に対応した受光パルス列を正確に復元し、その復元した受光パルス列とＰＮ符号との相関値からレーザ光の送受信に要した時間を正確に測定できるようにしているのである。
【００７５】
また、本実施例の粗測定回路２０には、上記のように、ＰＮ符号に対応したレーザ光の出射時刻とその反射光の受光時刻との時間差を、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定する第１粗測定手段としての回路（ＤＦＦ２２ａ，相関器２４ａ，ピーク検出器２６ａ）だけでなく、その時間差を、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定する第２粗測定手段としての回路も設けられており、これら各回路での測定結果の一方を、切換スイッチ２８を介して選択的にＣＰＵ２に出力できるように構成されている。
【００７６】
これは、粗測定回路２０から出力される測定結果と、以下に説明する密測定回路３０から出力される測定結果とを対応させるためである。つまり、後述するように、本実施例では、密測定回路３０において、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジを基準とした時間測定（密測定）と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジを基準とした時間測定（密測定）との２種類の時間測定を行い、その結果得られる２種類の測定データのうちの精度の高い方を選択的にＣＰＵ２に出力するようにされていることから、粗測定回路２０においても、第１基準クロックＣＫ１０を用いた時間測定（粗測定）と、第２基準クロックＣＫ２０を用いた時間測定（粗測定）との２種類の時間測定を行い、ＣＰＵ２に出力する測定結果を、密測定回路３０がＣＰＵ２に出力する測定データと対応させることができるようにされているのである。
【００７７】
尚、粗測定回路２０において、ＰＮ符号に対応したレーザ光の出射時刻とその反射光の受光時刻との時間差を第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定する第２測定手段としての回路は、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりタイミング（変化点）で受光パルスＰＢｒをラッチするＤＦＦ２２ｂと、このＤＦＦ２２ｂにてラッチされた受光パルスＰＢｒを順次取り込み、その取り込んだ受光パルスＰＢｒのパルス列とＰＮ符号との相関値を算出する相関器２４ｂと、相関器２４ｂにて算出された相関値が最大となる時刻を反射光の受光時刻として検出し、測定開始時刻から反射光の受光時刻までの時間を求めるピーク検出器２６ｂとにより構成されている。
【００７８】
そして、この回路にて得られる測定結果は、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジを基準にしていることから、実際の時間に対して、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の半周期分だけ時間が短くなるが、この時間誤差については、ピーク検出器２６ｂ（若しくはＣＰＵ２側）で補正される。
【００７９】
また、粗測定回路２０において、ＣＰＵ２に出力する測定結果を選択する切換スイッチ２８は、本発明（請求項１３）の測定時間選択手段に相当し、密測定回路３０からの切換信号により切り換えられる。つまり、本実施例では、切換スイッチ２８が密測定回路３０からの切換信号により切り換えられることにより、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定結果と、密測定回路３０からＣＰＵ２に出力される測定結果とが対応付けられる。
【００８０】
一方、密測定回路３０は、ゲート回路のゲート遅延時間を利用して時間（時刻）をデジタルデータに変換する前述の時間Ａ／Ｄ変換回路（以下、ＴＡＤという）を用いて、パルス発生部１２が発光パルスの発生に用いた第１基準クロックＣＫ１０の変化点（立上がりエッジ）と、受光パルスＰＢｒの変化点（立上がりエッジ）との時間差を、粗測定回路２０による測定時間に対する補正時間として測定するものである。
【００８１】
つまり、粗測定回路２０による測定時間の時間分解能は、第１基準クロックＣＫ１０の一周期に対応し、そのクロック周波数が２０ＭＨｚであれば、５０ｎｓｅｃ．となることから、密測定回路３０では、図２に示すように、受光パルスＰＢｒが立ち上がる度に、その立上がりエッジと、この立上がりエッジの直前の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…を、ゲート遅延時間を基準時間として測定し、その測定した時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…の平均値を、粗測定回路２０による測定結果（粗データＤＵ）に対する補正時間（密データＤＤ）として測定するようにされているのである。
【００８２】
尚、この密測定回路３０の動作によって、ＣＰＵ２側では、密測定回路３０で得られた補正時間を用いて粗測定回路２０による測定時間を補正することで、ゲート遅延時間を時間分解能とした距離測定用の測定対象時間ＤＴ（＝ＤＵ＋ＤＤ）を求めることができるようになる。
【００８３】
そして、密測定回路３０には、こうした補正時間の測定を高精度に行うために、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を測定する第１密測定手段としての回路と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を測定する第２密測定手段としての回路との２種類の密測定回路が備えられている。
【００８４】
また、密測定回路３０には、これら各回路で測定された時間差の平均値（補正時間）の内、後述のＣＫセレクト部５６にて精度が高いと判定された側の補正時間を選択してＣＰＵ２側に出力する選択スイッチ４６と、この選択スイッチ４６からＣＰＵ２に至る補正時間の出力経路に設けられ、ＣＰＵ２に出力される補正時間を周囲温度等に基づき補正することで、その精度を確保する精度補正部４８とが備えられている。
【００８５】
ここで、精度補正部４８は、密測定回路３０からＣＰＵ２に出力される補正時間（密データＤＤ）が、補正時間の測定に用いられるＴＡＤの温度特性等の影響を受けるのを防止するためのものである。
つまり、補正時間の測定に用いられるＴＡＤは、ゲート回路のゲート遅延時間を利用して時間（時刻）をデジタルデータに変換するものであるが、ゲート遅延時間はゲート回路の動作温度によって変動することから、本実施例の密測定回路３０では、精度補正部４８を用いて、こうした温度変化に伴い生じる補正時間の測定誤差を補償するようにされているのである。
【００８６】
また、第１密測定手段としての回路は、一定のゲート遅延時間を有するゲート回路（ＮＡＮＤ回路やインバータ）をリング状に連結してなるリングディレイライン（ＲＧＤ）３２を用いて、受光パルスＰＢｒの立上がり時刻を順次計時する１ｓｔＴＡＤ３４ａと、同じくＲＧＤ３２を用いて第１基準クロックＣＫ１０の立上がり時刻を順次計時するＣＫ１０ＴＡＤ３６ａと、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで上記各ＴＡＤ３４ａ，３６ａで得られた最新の時刻データを時間差算出用の時刻データとしてラッチする同期部３８ａと、同期部３８ａにてラッチされた各時刻データを取り込み、その差分（第１基準クロックＣＫ１０の立上がり時刻と受光パルスＰＢｒの立上がり時刻との時間差）を演算する差分演算部４０ａと、差分演算部４０ａにより演算された時間差を、後述するエリア分割部５２で判定された受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリア毎に積算する分割積算部４２ａと、この分割積算部４２ａでエリア毎に積算された時間差の積算値のうち、後述のＣＫセレクト部５６にて有効エリアとして判定されたエリアの積算値の平均値を演算する有効エリア平均化部４４ａとから構成されている。
【００８７】
また次に、第２密測定手段としての回路は、ＲＧＤ３２を用いて受光パルスＰＢｒの立上がり時刻を順次計時する２ｎｄＴＡＤ３４ｂと、同じくＲＧＤ３２を用いて第２基準クロックＣＫ２０の立上がり時刻を順次計時するＣＫ２０ＴＡＤ３６ｂと、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで上記各ＴＡＤ３４ｂ，３６ｂで得られた最新の時刻データを時間差算出用の時刻データとしてラッチする同期部３８ｂと、同期部３８ｂにてラッチされた各時刻データを取り込み、その差分（第２基準クロックＣＫ２０の立上がり時刻と受光パルスＰＢｒの立上がり時刻との時間差）を演算する差分演算部４０ｂと、差分演算部４０ｂにより演算された時間差を、後述するエリア分割部５２で判定された受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリア毎に積算する分割積算部４２ｂと、この分割積算部４２ｂでエリア毎に積算された時間差の積算値のうち、後述のＣＫセレクト部５６にて有効エリアとして判定されたエリアの積算値の平均値を演算する有効エリア平均化部４４ｂとから構成されている。
【００８８】
尚、上記各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂは、ＲＧＤ３２内でのパルス信号の周回回数をカウントするカウンタと、計時対象となる信号（受光パルスＰＢｒ，第１基準クロックＣＫ１０，又は第２基準クロックＣＫ２０）の立上がりタイミングでＲＧＤ３２でのパルス信号の周回位置を検出するパルスセレクタと、パルスセレクタにて検出されたＲＧＤ３２内でのパルス信号の周回位置をデジタルデータに変換するエンコーダとからなり、カウンタによるカウント値を上位ビットデータ、エンコーダによる検出結果を下位ビットデータとするデジタルデータを、計時対象となる信号の立上がり時刻を表すデータとして出力する。
【００８９】
これら各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂは、請求項７に記載の計時手段に相当するものであり、これら各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂにて測定される上記各信号の立上がり時刻の時間分解能は、基準クロックの周期（５０ｎｓｅｃ．）に比べて極めて短いゲート遅延時間（数ｎｓｅｃ．以下）となる。
【００９０】
一方、密測定回路３０には、第１密測定手段及び第２密測定手段としての上記２種類の回路の他に、ラッチ部５０、エリア分割部５２、度数カウンタ部５４、及び、ＣＫセレクト部５６が設けられている。
ここで、ラッチ部５０は、図３に示すように、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで第１基準クロックＣＫ１０，第１補助クロックＣＫ１２，第２基準クロックＣＫ２０，及び第２補助クロックＣＫ２２を夫々ラッチする４つのＤＦＦ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄからなり、各ＤＦＦ５０ａ〜５０ｄからの出力Ｄ１〜Ｄ４を、第１基準クロックＣＫ１０に対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの位置を表す４ビットデータとして出力する。
【００９１】
また、エリア分割部５２は、ラッチ部５０から出力される４ビットデータ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）に基づき、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１基準クロックＣＫ１０の一周期（５０ｎｓｅｃ．）を４つに時分割した４つのエリア▲１▼〜▲４▼（図４参照）のいずれに属するのかを判定し、その判定結果に応じて各エリア▲１▼〜▲４▼に対応した信号線からＨｉｇｈレベルの信号を出力するものであり、より詳しくは、図３に示すように構成されている。
【００９２】
即ち、図４に示すように、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジ（時点ｔ１）から第１補助クロックＣＫ１２の立上がりエッジ（時点ｔ２）までの第１エリア▲１▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「１００１」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１補助クロックＣＫ１２の立上がりエッジ（時点ｔ２から第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジ（時点ｔ３）までの第２エリア▲２▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「１１００」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジ（時点ｔ３）から第２補助クロックＣＫ２２の立上がりエッジ（時点ｔ４）までの第３エリア▲３▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「０１１０」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第２補助クロックＣＫ２２から次の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジ（時点ｔ１）までの第４エリア▲４▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「００１１」となる。
【００９３】
このため、エリア分割部５２には、図３に示すように、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが、「１００１」、「１１００」、「０１１０」、「００１１」である時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように入力端子が適宜反転入力又は非反転入力として構成された４種類のＡＮＤ回路５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１，５２ｄ１が設けられ、これら各ＡＮＤ回路５２ａ１〜５２ｄ１からの出力を、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するＤＦＦからなるラッチ回路５２ａｆ，５２ｂｆ，５２ｃｆ，５２ｄｆにてラッチし、度数カウンタ部５４側に出力するようにされている。
【００９４】
また、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと上記各エリア▲１▼〜▲４▼との関係は、基本的には、ラッチ部５０から出力される上記４種類のデータ値にて決定されるが、実際には、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは、各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２のエッジの変動（図４に点線で示すエッジ変動）によって、上記４種類のデータ値からずれることがある。
【００９５】
そこで、エリア分割部５２は、各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２のエッジが変動しても、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリアを判定できるようにするために、下記のように構成されている。
即ち、ＡＮＤ回路５２ａ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「１１０１」若しくは「１０００」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ａ２及び５２ａ３と、ＯＲ回路５２ａｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３の出力を、ＯＲ回路５２ａｏを介してラッチ回路５２ａｆに出力するようにされており、ＡＮＤ回路５２ｂ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「０１００」若しくは「１１１０」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｂ２及び５２ｂ３と、ＯＲ回路５２ｂｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｂ１，５２ｂ２，５２ｂ３の出力を、ＯＲ回路５２ｂｏを介してラッチ回路５２ｂｆに出力するようにされている。
【００９６】
また同様に、ＡＮＤ回路５２ｃ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「００１０」若しくは「０１１１」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｃ２及び５２ｃ３と、ＯＲ回路５２ｃｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｃ１，５２ｃ２，５２ｃ３の出力を、ＯＲ回路５２ｃｏを介してラッチ５２ｃｆに出力するようにされており、ＡＮＤ回路５２ｄ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「１０１１」若しくは「０００１」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｄ２及び５２ｄ３と、ＯＲ回路５２ｄｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｄ１，５２ｄ２，５２ｄ３）の出力をＯＲ回路５２ｄｏを介してラッチ回路５２ｄｆに出力するようにされている。
【００９７】
この結果、受光パルスＰＢｒが立ち上がると、エリア分割部５２から度数カウンタ部５４に至る４本の信号線は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼に対応した信号線だけがＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の信号線はＬｏｗレベルとなる。
【００９８】
従って、度数カウンタ部５４側では、これら４種類の信号線の信号レベルから、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリアを判定できる。
次に、度数カウンタ部５４は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、受光パルスＰＢｒの立上がり回数をカウントするためのものであり、図３に示すように、エリア分割部５２からの４本の信号線に夫々接続された４種類のカウンタ（度数カウンタ）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄから構成されている。
【００９９】
そして、これら各度数カウンタ５４ａ〜５４ｄは、加算器５４ａ１，５４ｂ１，５４ｃ１，５４ｄ１と、これら各加算器５４ａ１〜５４ｄ１からの出力を受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路５４ａ２，５４ｂ２，５４ｃ２，５４ｄ２とから構成され、受光パルスＰＢｒが立ち上がる度に、加算器５４ａ１〜５４ｄ１にて、エリア分割部５２からの出力（０又は１の１ビットデータ）とラッチ回路５４ａ２〜５４ｄ２からの出力データとを加算し、その加算結果をラッチ回路５４ａ２〜５４ｄ２にて再度ラッチするようにされている。
【０１００】
この結果、度数カウンタ部５４では、密測定回路３０が動作を開始してから、受光パルスＰＢｒが立上がる度に、その受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、立上がりエッジの入力回数がカウントアップされることになる。
【０１０１】
尚、エリア分割部５２からの出力は、度数カウンタ部５４だけでなく、分割積算部４２ａ，４２ｂにも出力され、各分割積算部４２ａ，４２ｂでは、エリア分割部５２からの出力に基づき、受光パルスＰＢｒが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、差分演算部４０ａ，４０ｂにて算出された時間差を積算する。
【０１０２】
また、エリア分割部５２は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するため、エリア分割部５２から各分割積算部４２ａ，４２ｂには、受光パルスＰＢｒが属するエリアを表す情報が、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングから次の受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングの時間分だけ遅れて出力されることになるが、分割積算部４２ａ，４２ｂには、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで動作する同期部３８ａ，３８ｂ及び差分演算部４０ａ，４０ｂを介して（換言すれば受光パルスＰＢｒの２回の立上がりタイミング分だけ遅れて）、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を表すデータが入力されることから、分割積算部４２ａ，４２ｂには、その時間差のデータの入力前に、その時間差に対応する受光パルスＰＢｒが属するエリアを表す情報を入力することができる。従って、エリア分割部５２側で得られたエリア判定結果に対して、分割積算部４２ａ，４２ｂ側で実行される時間差の分類動作タイミングがずれるようなことはない。
【０１０３】
そして、本実施例では、上記のように受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの入力回数を第１基準クロックＣＫ１０を４つに時分割した各エリア▲１▼〜▲４▼毎にカウントするために設けられたラッチ部５０，エリア分割部５２，及び度数カウンタ部５４が、本発明（詳しくは請求項１５に記載）のカウント手段として機能する。
【０１０４】
また次に、ＣＫセレクト部５６は、請求項８〜請求項１１に記載の発明を実現すると共に、請求項１２〜請求項１４に記載の補正時間選択手段としての機能を実現するためのものである。
つまり、ＣＫセレクト部５６は、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア▲１▼〜▲４▼毎の時間差の積算値の中から、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて平均値（換言すれば補正時間）を算出するのに適した積算値を選別し、平均値の算出に不適切な積算値を、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値の算出から除外すると共に、これら各有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂで算出される２種類の平均値の中から、より精度が高い平均値を選択し、その選択結果に従い、選択スイッチ４６を切り換え、更に、その選択スイッチ４６の切り換えと同時に、粗測定回路２０側に設けられた切換スイッチ２８に切換信号を出力して、粗測定回路２０からＣＰＵ２０に出力される測定時間（粗データＤＵ）を、密測定回路３０から選択スイッチ４６，精度補正部４８を介してＣＰＵ２０に出力される補正時間（密データＤＤ）と同じ基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に基づくものに切り換える。
【０１０５】
以下、このＣＫセレクト部５６の構成及び動作について図５を用いて説明する。
図５に示す如く、ＣＫセレクト部５６は、比較部５６ａと、度数差分演算部５６ｂと、有効エリア判定部５６ｃと、有効度数演算部５６ｄと、有効データ判定部５６ｅとから構成されている。
【０１０６】
尚、ＣＫセレクト部５６を構成するこれら各部５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，及び５６ｅは、プログラム可能なマイクロコンピュータの演算処理により実現することもできるし、専用の演算回路として構成されたロジック回路により実現することもできることから、本実施例では、これら各部の動作について説明し、その詳細なハード構成若しくはプログラムについての説明は省略する。
【０１０７】
ＣＫセレクト部５６において、まず、比較部５６ａでは、度数カウンタ部５４にてカウントされた上記各エリア▲１▼〜▲４▼毎の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのカウント値を大小比較し、カウント値が最も少ないエリアを１ｓｔＭＩＮエリア、カウント値が２番目に少ないエリアを２ｎｄＭＩＮエリア、カウント値が３番目に少ないエリアを３ｒｄＭＩＮエリア、カウント値が最大のエリアをＭＡＸエリアとして分別する。
【０１０８】
次に、度数差分演算部５６ｂでは、比較部５６ａにて分けられた各エリアでのカウント値の内、１ｓｔＭＩＮエリアでのカウント値と２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△１２（＝２ｎｄＭＩＮ−１ｓｔＭＩＮ）、及び、２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値と３ｒｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△２３（＝３ｒｄＭＩＮ−２ｎｄＭＩＮ）を夫々算出する。
【０１０９】
また次に、有効エリア判定部５６ｃでは、度数差分演算部５６ｂにて算出された各カウント値の差△１２及び△２３に基づき、上記４つのエリア▲１▼〜▲４▼の中から、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値の算出に有効なエリアを選別し、平均値の算出に不適切なエリアを平均値の算出から除外する。
【０１１０】
即ち、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＞△２３であれば、１ｓｔＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒの数が、他のエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに比べて極めて少なく、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジは、２ｎｄエリアからＭＡＸエリアに広く分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１１】
また、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＜△２３であれば、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒの数が、３ｒｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに比べて極めて少なく、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジは、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに集中して分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１２】
また次に、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＝△２３であれば、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジはＭＡＸエリアのみに集中して分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔ，２ｎｄ及び３ｒｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔ，２ｎｄ及び３ｒｄＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１３】
尚、有効エリア判定部５６ｃを上記のように動作させるのは、以下の理由による。
即ち、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの位置は、受光パルスＰＢｒが有するジッタノイズによってばらつき、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの分布形状は、図６に示すように、真値を中心とした山形形状となり、その山のふもとに位置する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジに対して求められる時間差は、誤差が大きいものとなってしまう。
【０１１４】
そこで、本実施例では、有効エリア判定部５６ｃを上記のように動作させることにより、時間差の誤差が大きくなるエリアを、度数カウンタ部５４による各エリア毎のカウント値に基づき特定し、そのエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対して測定された時間差の積算値については、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値（換言すれば補正時間）の算出から除外するようにしているのである。
【０１１５】
また、有効エリア判定部５６ｃの上記動作によって、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０の立上がりエッジの前後に分布する所謂折り返し現象が生じ、基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０を用いて受光パルスＰＢｒ毎に算出される時間差に基準クロック一周期分のずれが生じる場合の平均値の演算誤差を防止することができる。
【０１１６】
尚、この演算誤差の防止効果は、上述した有効エリア判定部５６ｃの動作と、次に説明する有効エリア判定部５６ｃの動作と、上述した有効エリア判定部５６ｃの動作と後述する有効データ判定部５６ｅの動作とにより、相乗的に達成されるものであることから、この効果の詳細については後述する。
【０１１７】
次に、有効エリア判定部５６ｃでは、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに隣接するエリア▲１▼，▲４▼若しくは▲４▼，▲１▼であるときには、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時間差の平均値を補正時間として測定する第１密測定手段としての回路（ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａ、１ｓｔＴＡＤ３６ａ，同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａからなる回路）による時間測定を無効とするために、有効エリア平均化部４４ａへの積算値の入力を全て遮断し、逆に、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリア▲２▼，▲３▼若しくは▲３▼，▲２▼であるときには、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時間差の平均値を補正時間として測定する第２密測定手段としての回路（ＣＫ２０ＴＡＤ３４ｂ、２ｎｄＴＡＤ３６ｂ，同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂからなる回路）による時間測定を無効とするために、有効エリア平均化部４４ｂへの積算値の入力を全て遮断する。
【０１１８】
これは、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、時間差の算出に用いる基準クロック（第１基準クロックＣＫ１０又は第２基準クロックＣＫ２０）に隣接するエリアであるときには、上述した折り返し現象が生じており、その基準クロックを用いて測定される時間差の一部が、本来時間差の算出に用いるべき基準クロックとは異なる基準クロックを用いて算出されたものとなってしまい、得られた時間差の平均値をとっても、補正時間として最適な値を求めることができないためである。
【０１１９】
つまり、例えば、受光パルスＰＢｒの分布が、図６（ａ）若しくは図６（ｆ）に示すようになっている場合、△１２＜△２３となるので、平均値の算出には、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに対応した時間差の積算値が使用されることになるが、図６（ａ），（ｆ）に示す分布では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが第２基準クロックＣＫ２０に隣接するエリア▲２▼，▲３▼となることから、これら各エリアで第２基準クロックＣＫ２０を基準に測定される時間差は、測定の基準となる第２基準クロックＣＫ２０が異なるものとなってしまう。
【０１２０】
また、例えば、受光パルスＰＢｒの分布が、図６（ｃ）に示すようになっている場合、△１２＜△２３となるので、平均値の算出には、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに対応した時間差の積算値が使用されることになるが、図６（ｃ）に示す分布では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが第１基準クロックＣＫ１０に隣接するエリア▲１▼，▲４▼となることから、これら各エリアで第１基準クロックＣＫ１０を基準に測定される時間差は、測定の基準となる第１基準クロックＣＫ１０が異なるものとなってしまう。
【０１２１】
そして、このように、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが、時間差の測定基準となる基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０の立上がりエッジに跨る折り返し現象が生じると、これら各エリアで算出される時間差の積算値に基準クロック一周期分の誤差が生じることになるため、各エリア毎に測定された時間差の積算値の平均値をとっても、補正時間とした最適な値を求めることができない。
【０１２２】
そこで、本実施例では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリアである場合には、その基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０を用いて時間差を測定する回路の動作を無効とするように、有効エリア判定部５６ｃを構成することで、上記問題を防止するようにしているのである。
【０１２３】
この結果、本実施例の密測定回路３０においては、受光パルスＰＢｒの分布が図６（ａ）若しくは図６（ｆ）に示すようになっている場合には、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定されるエリア▲２▼，▲３▼の受光パルスＰＢｒに対する時間差（図６に示すＴ１）のみが有効とされれて、第１基準クロックＣＫ１０に対応する有効エリア平均化部４４ａだけで補正時間が算出され、逆に、受光パルスＰＢｒの分布が図６（ｃ）に示すようになっている場合には、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定されるエリア▲１▼，▲２▼の受光パルスＰＢｒに対する時間差（図６に示すＴ２）のみが有効とされて、第２基準クロックＣＫ２０に対応する有効エリア平均化部４４ｂだけで補正時間が算出されることになり、密測定回路３０からＣＰＵ２に対して誤差の大きい補正時間が出力されるのを防止できる。
【０１２４】
次に、有効度数演算部５６ｄでは、度数カウンタ部５４で各エリア▲１▼〜▲４▼毎にカウントされた受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの入力回数を表す４種類のカウント値の中から、有効エリア判定部５６ｃにて平均値の算出に有効であると判定されたエリアに対するカウント値を取り込み、その取り込んだカウント値の総和を、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値算出用の有効度数（詳しくは、平均値を算出する際の分母となる値）として算出し、この有効度数を有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂに出力することにより、各有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂに対して平均値を演算させる。
【０１２５】
また次に、有効データ判定部５６ｅでは、度数カウンタ部５４にてカウントされた上記各エリア▲１▼〜▲４▼毎の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのカウント値の内、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに隣接するエリア▲１▼，▲４▼に対するカウント値の和（▲１▼＋▲４▼）と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリア▲２▼，▲３▼に対するカウント値の和（▲２▼＋▲３▼）とを夫々算出し、これらを大小比較する。
【０１２６】
そして、▲２▼＋▲３▼＞▲１▼＋▲４▼であれば、第１基準クロックＣＫ１０を用いて補正時間を測定する第１密測定手段としての回路（ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａ、１ｓｔＴＡＤ３６ａ，同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａからなる回路）で求められた補正時間が、他方の回路で求められた補正時間よりも精度が高いと判断して、選択スイッチ４６を有効エリア平均化部４４ａ側に切り換える。また、この場合は、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定時間を、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定された測定時間に設定するために、粗測定回路２０に対して、切換スイッチ２８をピーク検出器２６ａ側に切り換える切換信号を出力する。
【０１２７】
一方、▲２▼＋▲３▼＞▲１▼＋▲４▼でなければ、第２基準クロックＣＫ２０を用いて補正時間を測定する第２密測定手段としての回路（ＣＫ２０ＴＡＤ３４ｂ、２ｎｄＴＡＤ３６ｂ，同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂからなる回路）で求められた補正時間が、他方の回路で求められた補正時間よりも精度が高いと判断して、選択スイッチ４６を有効エリア平均化部４４ｂ側に切り換える。また、この場合は、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定時間を、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定された測定時間に設定するために、粗測定回路２０に対して、切換スイッチ２８をピーク検出器２６ｂ側に切り換える切換信号を出力する。
【０１２８】
尚、有効データ判定部５６ｅを上記のように動作させるのは、以下の理由による。
即ち、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に隣接するエリアである場合には、有効エリア判定部５６ｃの動作によって、その基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０を用いて測定される補正時間が無効とされるが、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に隣接するエリアでなければ、上記各回路によって、基準クロックＣＫ１０及びＣＫ２０の立上がりエッジを基準とする２種類の補正時間が算出されることから、ＣＰＵ２に出力する補正時間（密データＤＤ）として、その内の一方を選択する必要がある。
【０１２９】
また、この選択に当たって、例えば、受光パルスＰＢｒの分布の中心（ピーク）が、図６（ｂ）に示すようにエリア▲３▼と▲４▼との境界に場合や、図６（ｅ）に示すようにエリア▲１▼と▲２▼との境界に場合は、いずれも、△１２＜△２３となって、平均値の算出から１ｓｔＭＩＮエリアと２ｎｄＭＩＮエリアに対応した時間差の積算値が除外されることから、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定される時間差（図６に示すＴ１）に基づく補正時間を選択しても、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定される時間差（図６に示すＴ２）に基づく補正時間を選択しても、問題はない（換言すれば、上述した折り返し現象の影響を受けることはない）。
【０１３０】
しかし、図６（ｄ）に示すように、例えば、受光パルスＰＢｒの分布の中心（ピーク）がエリア▲１▼の中央に存在する場合に、△１２＞△２３となって、平均値の算出から１ｓｔＭＩＮエリア（エリア▲３▼）に対応した時間差の積算値のみが除外されることになると、残りの有効エリア（エリア▲１▼，▲２▼，▲４▼）で第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定される時間差の内、エリア▲４▼で測定される時間差、若しくは、エリア▲１▼，▲４▼で測定される時間差が、上述した折り返し現象の影響を受けて、本来時間差を測定すべき第１基準クロックＣＫ１０とは異なる第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定されることになり、補正時間を正確に測定することができなくなってしまう。
【０１３１】
そこで、本実施例では、このような場合には第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定された時間差（図６に示すＴ２）に基づく補正時間を選択できるようにするために、有効データ判定部５６ｅを上記のように構成しているのである。
この結果、本実施例の密測定回路３０によれば、２種類の密測定回路にて測定された補正時間の中から、より真値に近い補正時間をＣＰＵ２に出力することができ、ＣＰＵ２側で、その補正時間（密データＤＤ）と粗測定回路２０による測定時間（粗データＤＵ）とを用いて、障害物までの距離を高精度に求めることが可能となる。
【０１３２】
尚、本実施例において、第１密測定手段としての回路を構成する同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａは、図５に示す如く構成され、第２密測定手段としての回路を構成する同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂも、これらと同様に構成されている。
【０１３３】
そこで、次に、これら各部の構成及び動作を図５を用いて説明する。
図５に示すように、同期部３８ａでは、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａからの出力（クロックエッジ時刻データ）及び１ｓｔＴＡＤ３６ａからの出力（受光パルスエッジ時刻データ）が、夫々、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ１及び３８ａ２にてラッチされる。
【０１３４】
また、同期部３８ａには、受光パルスＰＢｒを第１基準クロックＣＫ１０の１周期よりも短い所定時間（例えば第１基準クロックＣＫ１０の半周期分）遅延させる遅延回路（ＤＬＹ）３８ａ３が設けられており、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａからの出力（クロックエッジ時刻データ）は、この遅延回路３８ａ３を通過した受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ４によってもラッチされる。
【０１３５】
そして、ラッチ回路３８ａ４にてラッチされた受光パルスエッジ時刻データは、そのまま差分演算部４０ａに出力され、ラッチ回路３８ａ１及び３８ａ４にてラッチされたクロックエッジ時刻データは、同期部３８ａ内の選択スイッチ３８ａ５に入力される。
【０１３６】
選択スイッチ３８ａ５は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで第１基準クロックＣＫ１０をラッチするラッチ回路（ＤＦＦ）３８ａ６からの出力に従い、その出力がＨｉｇｈレベルであれば、ラッチ回路３８ａ４にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択し、ＤＤＦ３８ａ６からの出力がＬｏｗレベルであれば、ラッチ回路３８ａ１にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択する。
【０１３７】
そして、この選択スイッチ３８ａ５にて選択されたクロックエッジ時刻データは、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ７にてラッチされ、差分演算部４０ａには、このラッチ回路３８ａ７にてラッチされたクロックエッジ時刻データが入力される。
【０１３８】
即ち、同期部３８ａにおいては、１ｓｔＴＡＤ３６ａにて測定された受光パルスエッジ時刻データを、受光パルスＰＢｒの次の立上がりタイミングでラッチして、差分演算部４０ａに出力する。
従って、前述のように、差分演算部４０ａにおいて、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと、この立上がりエッジの直前の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…を順次測定できるようにするためには、基本的には、同期部３８ａに、ＣＫ１０ＴＡＤ３４から出力されるクロックエッジ時刻データを受光パルスＢＰｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路３８ａ１と、このラッチ回路３８ａ１の出力を次の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路３８ａ７との２つのラッチ回路を設ければ良い。
【０１３９】
しかし、時間Ａ／Ｄ変換回路（ＴＡＤ）の出力は、変換対象となる信号が入力された直後には不確定となり、信号入力後、所定の応答遅れ時間経過した後、確定する。このため、差分演算部４０ａを、単に３つのラッチ回路（受光パルスエッジ時刻データをラッチするラッチ回路３８ａ２と、クロックエッジ時刻データをラッチする２つのラッチ回路３８ａ１，３８ａ７）を用いて構成すると、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと第１基準クロックＣＫ１０との時間差が小さい場合に、正確なクロックエッジ時刻データをラッチすることができず、差分演算部４０ａにて演算される時間差に誤差が生じることになる。
【０１４０】
そこで、本実施例では、同期部３８ａには、上記３つのラッチ回路に加えて、遅延回路３８ａ３、ラッチ回路３８ａ４、選択スイッチ３８ａ５、及び、ラッチ回路３８ａ６を設け、ラッチ回路３８ａ６にてラッチされた第１基準クロックＣＫ１０の信号レベルがＨｉｇｈレベルである場合、つまり、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングが第１基準クロックＣＫ１０が立ち上がってからその半周期分の時間が経過するまでの間にある場合には、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａの出力が不確定になっている虞があるので、選択スイッチ３８ａ５に対して、ラッチ回路３８ａ４にて受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングよりも遅れたタイミングでラッチされたクロックエッジ時刻データを選択させ、そうでなければ、ラッチ回路３８ａ１にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択させるようにしているのである。
【０１４１】
このため、同期部３８ａでは、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時刻データと、この立上がりエッジの直前に立ち上がった第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジの時刻データとが、夫々正確にラッチされ、差分演算部４０ａには、これら各時刻データが同時に出力されることになる。
【０１４２】
よって、差分演算部４０ａでは、これら各時刻データの差を演算することにより、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差を高精度に求めることができる。
尚、差分演算部４０ａは、図５に示すように、同期部３８ａから出力される上記各時刻データを取り込み、受光パルスエッジ時刻データからクロックエッジ時刻データを減じる減算回路４０ａ１と、この減算回路４０ａ１からの出力（各エッジの時間差を表すデータ）を第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジでラッチするラッチ回路４０ａ２とから構成され、このラッチ回路４０ａ２でラッチしたデータを、分割積算部４２ａに出力する。
【０１４３】
次に、分割積算部４２ａは、エリア分割部５２から入力される受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリアを特定するＨｉｇｈレベルの信号▲１▼〜▲４▼を夫々受けて、差分演算部４０ａからの時間差を表すデータを選択的に取り込む、４個の選択スイッチ４２ａ▲１▼，４２ａ▲２▼，４２ａ▲３▼，４２ａ▲４▼と、これら４個の選択スイッチ４２ａ▲１▼〜４２ａ▲４▼を介して選択的に取り込まれた時間差を表すデータを各々積算する４個の加算器４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４と、これら各加算器４２ａ１〜４２ａ４からの出力（積算値）を受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチし、そのラッチした積算値を有効エリア平均化部４４ａに出力すると共に、加算器４２ａ１〜４２ａ４にフィードバックする４個のラッチ回路４２ａ５，４２ａ６，４２ａ７，４２ａ８とにより構成されている。
【０１４４】
この結果、選択スイッチ４２ａ▲１▼〜４２ａ▲２▼から加算器４２ａ１〜４２ａ４には、エリア分割部５２にて受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリアが対応するエリア▲１▼〜▲４▼であると判定される度に、差分演算部４０ａからの出力が入力され、加算器４２ａ１〜４２ａ４では、各エリア▲１▼〜▲４▼毎に、差分演算部４０ａからの出力（時間差を表すデータ）が積算され、その積算値が、ラッチ回路４２ａ５〜４２ａ８を介して有効エリア平均化部４４ａに各々出力されることになる。
【０１４５】
また次に、有効エリア平均化部４４ａには、分割積算部４２ａから出力される各エリア▲１▼〜▲４▼毎の積算値を個々に取り込むための４個の選択スイッチ４４ａ▲１▼，４４ａ▲２▼，４４ａ▲３▼，４４ａ▲４▼が設けられている。これら各選択スイッチ４４ａ▲１▼〜４４ａ▲４▼は、有効エリア判定部５６ｃにて平均値（換言すれば補正時間）の算出に有効であると判定されたエリアに対応する積算値だけを選択的に取り込むためのものであり、有効エリア判定部５６ｃにより、対応するエリア▲１▼〜▲４▼の積算値を取り込むか否かが切り換えられる。
【０１４６】
そして、これら各選択スイッチ４４ａ▲１▼〜４４ａ▲４▼を介して取り込まれた積算値は、これら各積算値を加算する加算器４４ａ１にて加算される。そして、加算器４４ａ１による加算結果（データ）は、ＣＰＵ２から距離測定の終了時に出力される動作終了クロックＣＫｅの立上がりタイミングで動作するラッチ回路４４ａ２にラッチされる。
【０１４７】
また、このラッチ回路４４ａ２からの出力（つまり加算器４４ａ１による加算結果）は、動作終了クロックＣＫｅの立上がりタイミングで演算動作を開始する平均値演算回路４４ａ３に入力される。すると、平均値演算回路４４ａ３では、ラッチ回路４４ａ２を介して入力された加算器４４ａ１による加算結果を、有効度数演算部５６ｄにて求められた有効度数にて除算することにより、有効エリア判定部５６ｃにて有効であると判定された有効エリアに立ち上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対して求められた時間差の平均値を算出し、これを、補正時間を表すデータ（密データＤＤ）として、選択スイッチ４６側に出力する。
【０１４８】
従って、有効エリア平均化部４４ａでは、有効エリア判定部５６ｃにて平均値の演算に有効であると判断されたエリアに対応する積算値に基づき、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差の平均値が算出されることになる。
【０１４９】
以上詳述したように、本実施例の距離測定装置においては、距離測定のために測定すべき測定対象時間ＤＴを、粗測定回路２０を用いて、基準クロックＣＫ１０の一周期を時間分解能として測定すると同時に、粗測定回路２０による測定時間の誤差分を、密測定回路３０を用いて、ゲート回路のゲート遅延時間を時間分解能として測定し、密測定回路３０の測定結果を、粗測定回路２０により得られた測定時間に対する補正時間として、粗測定回路２０による測定時間と共にＣＰＵ２に入力するようにされている。
【０１５０】
このため、本実施例の距離測定装置によれば、粗測定回路２０と密測定回路３０とを用いた高精度な時間測定を一回の測距動作で行うことができる。よって、本実施例の距離測定装置によれば、粗測定と密測定とを交互に実行する従来装置に比べて、発光部１４を構成するレーザダイオードＬＤの駆動回数を少なくして、レーザダイオードＬＤが発熱等により劣化するのを抑制できる。
【０１５１】
また、本実施例では、密測定回路２０にて測定された補正時間を用いて粗測定回路３０による測定時間を正確に補正できるようにするために、シフトクロック生成回路１１にて、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が１８０度異なる第２基準クロックを生成し、これら２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて粗測定及び密測定を各々実行する。
【０１５２】
そして、密測定回路３０は、ＣＫセレクト部５６の動作によって、各基準クロックＣＫ１０及びＣＫ２０を用いて測定された補正時間の中からより精度の高い補正時間を選択し、しかも、粗測定回路２０に対しては、その補正時間の測定基準となった基準クロックを用いて測定された測定時間を選択させる。
【０１５３】
このため、本実施例の距離測定装置によれば、密測定回路３０にて補正時間を極めて高精度に測定することが可能となり、ＣＰＵ２側では、この補正時間と粗測定回路２０による測定時間とを用いて、障害物までの距離を簡単且つ高精度に求めることができるようになる。尚、ＣＫセレクト部５６の動作によって得られる個々の効果は、既に説明した通りである。
【０１５４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置としての機能を有する距離測定装置について説明したが、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置は、単に、任意の測定開始時刻からパルス信号若しくはパルス列が入力されるまでの時間を測定する時間測定装置として使用することもできる。
【０１５５】
また、例えば、本実施例では、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置を距離測定装置に適用するに当たって、密測定回路３０だけでなく、粗測定回路２０に対しても、２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて時間測定を行う２系統の回路を設けるものとしたが、粗測定回路２０については、単に、第１基準クロックＣＫ１０を用いて時間測定を行うように構成しても、上記実施例と略同等の効果を得ることができる。
【０１５６】
つまり、上記実施例において、粗測定回路２０で、２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて時間測定を行うようにしたのは、密測定回路３０から出力される補正時間と粗測定回路２０から出力される測定時間とを、共通の基準クロックを用いて測定されたものとするためであるが、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の位相差を常に１８０度に保持することができれば、その位相差は既知であるため、粗測定回路２０では第１基準クロックＣＫ１０だけを用いて時間測定を行うようにしても、密測定回路３０にて測定された補正時間と基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の位相差とに基づき、粗測定回路２０による測定時間を正確に補正することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の距離測定装置全体の構成を表す構成図である。
【図２】 実施例の距離測定装置における測定対象時間ＤＴの測定動作の概要を説明する説明図である。
【図３】 実施例の密測定回路を構成するラッチ部、エリア分割部及び度数カウンタ部の構成を表す構成図である。
【図４】 実施例のエリア分割部の動作を説明する説明図である。
【図５】 実施例の密測定回路を構成するＣＫセレクト部、同期部、分割積算部及び有効エリア平均化部の構成を表す構成図である。
【図６】 実施例のＣＫセレクト部の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０…基準クロック発振器、１１…シフトクロック生成回路、１２…パルス発生部、１４…発光部、１５…駆動回路、１６…受光部、１７…増幅器、１８…コンパレータ、１９…遮断スイッチ、２０…粗測定回路、２２ａ，２２ｂ…ラッチ回路（ＤＦＦ）、２４ａ，２４ｂ…相関器、２６ａ，２６ｂ…ピーク検出器、２８…切換スイッチ、３０…密測定回路、３２…ＲＧＤ（リングディレイライン）、３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ…ＴＡＤ（時間Ａ／Ｄ変換回路）、３８ａ，３８ｂ…同期部、４０ａ，４０ｂ…差分演算部、４２ａ，４２ｂ…分割積算部、４４ａ，４４ｂ…有効エリア平均化部、４６…選択スイッチ、４８…精度補正部、５０…ラッチ部、５２…エリア分割部、５４…度数カウンタ部、５６…ＣＫセレクト部、５６ａ…比較部、５６ｂ…度数差分演算部、５６ｃ…有効エリア判定部、５６ｄ…有効度数演算部、５６ｅ…有効データ判定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定周期の基準クロックを用いて測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を測定する時間測定装置、及び、この装置を用いて測定対象物までの距離を測定する距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車において、進行方向前方の対象物（例えば先行車両）までの距離を測定する距離測定装置として、Ｍ系列符号（最大周期符号系列）等の擬似ランダム雑音符号（以下、ＰＮ符号ともいう）を用いて距離測定を行うスペクトル拡散方式（以下、ＳＳ方式ともいう）の距離測定装置が知られている。
【０００３】
この種の距離測定装置では、まず、所定ビット長のＰＮ符号により送信用の電磁波を振幅変調し、これを対象物に向けて送信する。そして、送信した電磁波が対象物に当たって反射してくる反射波を受信して、電磁波の送信に用いたＰＮ符号に対応する２値信号を復調し、その復調した２値信号と電磁波の送信に用いたＰＮ符号との相関値を求め、この相関値が最大となる時刻を検出する。そして、その検出した時刻から、電磁波が距離測定装置と対象物との間を往復するのに要した時間を求め、この時間と電磁波の速度（秒速３０万ｋｍ）とから距離を算出する。
【０００４】
ところが、こうしたＳＳ方式の距離測定装置では、上記往復時間を測定する際の時間分解能が、ＰＮ符号に従い電磁波を変調する際の送信クロック（以下、基準クロックという）の周波数で決まり、例えばそのクロック周波数が２０ＭＨｚであれば、時間分解能は５０ｎｓｅｃ．（＝１［ｓｅｃ．］／２０×１０6 ）となって、測定可能な距離分解能が所定値（この場合、７．５ｍ（＝３×１０8［ｍ／ｓｅｃ．］×５０×１０−9［ｓｅｃ．］／２）となる）に制限されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、従来より、こうしたＳＳ方式の距離測定装置において、測定可能な距離分解能を高めるために、例えば、特開２０００−１２１７２６号公報に記載のように、まず、ＰＮ符号により変調した電磁波を送受信することにより、基準クロックの周波数で決まる時間分解能で電磁波の送受信に要した時間を測定し、その後、１パルス分だけ電磁波を送受信することにより、先に測定した測定時間の誤差分を、ゲート回路のゲート遅延時間を用いて測定し、その測定結果を用いて先に測定した測定時間を補正することで、送信した電磁波が障害物に当たって反射してくるまでの測定対象時間（延いては測定対象物までの距離）を、ゲート遅延時間（数ｎｓｅｃ．以下）で決まる高分解能で測定できるようにすることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案の装置では、基準クロックを用いた低分解能の時間測定（以下、粗測定という）と、ゲート遅延時間を用いた高分解能の時間測定（以下、密測定という）とを、２段階に分けて行うようにしていたことから、時間測定（延いては距離測定）の精度を向上することはできるものの、測定に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００７】
また、距離測定装置においては、測距用の電磁波として、一般に、レーザ光が使用されるが、この電磁波を送信するための信号源（一般にレーザダイオード）の駆動回数が増加するため、電磁波送信用の信号源が発熱等により劣化し易くなるという問題があった。なお、この問題を防止するには、放熱用のヒートシンクを大きくするというような放熱対策を施せばよいが、この場合、装置の大型化を招き、また、コストアップになるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基準クロックを用いた粗測定と、基準クロックの周期よりも短い基準時間（ゲート遅延時間等）を用いた密測定とを同時に行うことで、測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を短時間で測定し得る時間測定装置、及び、この装置を用いて距離測定を行う距離測定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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の時間測定装置においては、粗測定手段が、所定の測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を第１基準クロックを用いて測定すると同時に、密測定手段が、第１基準クロックよりも周期の短い基準時間を用いて、第１基準クロックの変化点（詳しくは第１基準クロックの立上がりエッジ若しくは立下がりエッジ）と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差を、粗測定手段による測定時間に対する補正時間として測定する。
【００１０】
このため、本発明の時間測定装置によれば、第１基準クロックを用いた粗測定と第１基準クロックの周期よりも短い基準時間を用いた密測定とを同時に行うことができ、粗測定手段と密測定手段とを用いた高精度な時間測定を、前述の従来装置よりも短時間で行うことが可能となる。
【００１１】
よって、本発明の時間測定装置を距離測定装置に利用すれば、測距用の電磁波を送信するレーザダイオード等の信号源の駆動回数を少なくし、その信号源が発熱等により劣化するのを抑制できる。
ここで、本発明において、粗測定と密測定とを同時に実行できるのは、密測定手段を、粗測定に用いられる第１基準クロックの変化点と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差を測定するように構成したためであるが、この時間差を測定するに当たって使用する第１基準クロックの変化点としては、任意の変化点を設定できる。
【００１２】
しかし、第１基準クロックの変化点と時間測定対象パルスの入力時刻との時間差が第１基準クロックの一周期分よりも大きくなると、粗測定手段による測定時間を密測定手段により測定された補正時間にて補正する際に、補正時間から第１基準クロックの一周期に相当する時間分を減じる必要がある。
【００１３】
このため、密測定手段としては、請求項２に記載のように、時間測定対象パルスの入力時刻に最も近い第１基準クロックの変化点を用いて時間差を測定するように構成することが望ましい。つまり、このようにすれば、密測定手段にて測定された時間差（補正時間）をそのまま用いて、測定時間を補正することができるようになり、粗測定手段による測定時間を補正する際の演算動作を簡単に行うことができる。
【００１４】
尚、密測定手段において、時間差を測定するのに使用する基準時間としては、第１基準クロックの一周期分よりも短い程良く、そのためには、請求項３に記載のように、ゲート回路のゲート遅延時間（詳しくは、インバータ、ＯＲゲート、ＡＮＤゲート等の各種ゲート回路を信号が通過する際に生じる遅延時間）を利用することが望ましい。
【００１５】
つまり、ゲート回路のゲート遅延時間は、ゲート回路を構成する半導体素子の動作特性により決まり、数ｎｓｅｃ．以下と極めて短い時間であるので、密測定手段が時間差の測定に用いる基準時間に、ゲート回路のゲート遅延時間を用いれば、時間差（換言すれば測定対象時間）を、極めて高い分解能で測定することが可能となる。
【００１６】
次に、本発明の時間測定装置を上述したＳＳ方式の距離測定装置で用いるような場合、粗測定手段としては、従来より周知のＳＳ方式の時間測定装置として構成すればよい。
つまり、請求項４に記載のように、粗測定手段としては、第１基準クロックに同期してＰＮ符号（疑似ランダム符号）に応じて生成されたパルス列を時間測定対象パルスとして取り込み、そのパルス列とＰＮ符号との相関値から時間測定対象パルスの入力時刻を求め、測定開始時刻から入力時刻までの測定対象時間（距離測定装置の場合、パルス列にて変調した電磁波の送信時刻からその反射波の受信時刻までの時間となる）を測定するように構成すればよい。
【００１７】
また、粗測定手段をこのように構成した場合、密測定手段としては、請求項４に記載のように、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成する少なくとも一つのパルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、第１基準クロックの変化点との時間差を、補正時間として測定するように構成すればよい。
【００１８】
そして、粗測定手段及び密測定手段をこのように構成すれば、ＳＳ方式の粗測定を行う粗測定手段によって、測定対象時間をノイズの影響を受けることなく高精度に粗測定することができ、しかも、密測定手段による密測定によって、最終的な測定結果の時間分解能を高めることができるようになる。
【００１９】
ところで、請求項４に記載の時間測定装置において、密測定手段としては、時間測定対象パルスとなるパルス列を構成する一つのパルス信号の変化点と、第１基準クロックの一つの変化点との時間差を測定するようにしてもよい。
しかし、ＰＮ符号に応じて生成されるパルス列は、パルス列を構成するパルス信号の変化点が第１基準クロックの変化点に対して常時一定の時間差を持つことはなく、その時間差は、パルス列の送受信に用いる回路の特性変化やパルス列の伝送経路（距離測定装置ではパルス列が光や電波の電磁波に重畳されて送受信されるので伝送経路は空間となる）の環境変化等によって微妙に変動する（所謂ジッタが生じる）。
【００２０】
このため、密測定手段を、パルス列を構成する一つのパルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を測定するように構成すると、その測定結果が最適値とならず、粗測定手段による測定時間を正確に補正できないことが考えられる。
【００２１】
そこで、上記のようなジッタの影響を受けることなく、補正時間をより最適に測定できるようにするには、密測定手段を、請求項５に記載のように構成するとよい。
つまり、請求項５に記載の時間測定装置では、密測定手段が、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成するパルス信号毎に、そのパルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、第１基準クロックの変化点との時間差を夫々測定し、その測定した複数の時間差の平均値を補正時間として算出するように構成される。
このため、粗測定手段が時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成するパルス信号毎に測定した時間差にばらつきがあっても、その時間差の平均値をとることにより、より真値に近い補正時間を設定することができるようになるのである。
【００２２】
尚、密測定手段を請求項５に記載のように構成する場合、より好ましくは、請求項６に記載のように、密測定手段を、パルス列を構成する各パルス信号毎に、パルス信号の変化点に最も近い第１基準クロックの変化点を用いて時間差を測定するようにするとよい。
【００２３】
つまり、このようにすれば、各パルス信号毎の時間差は、必ず、第１基準クロックの１周期よりも短くなることから、請求項２に記載の装置と同様の効果を得ることができ、しかも、密測定手段にて基準時間を用いて時間差を測定するのに用いられる基準時間のカウンタ（所謂計時用カウンタ）を一つにすることができる。
【００２４】
また、このように、密測定手段にて時間差を測定するのに用いる計時用カウンタを一つにするには、密測定手段を、例えば、第１基準クロックの変化点毎に、基準時間のカウンタを初期化して計時を開始させ、次の変化点までの間にパルス信号の変化点が入力されると、カウンタを停止させて、そのカウント値（つまり時間差の測定結果）を記憶するように構成してもよいが、このようにするには、起動・停止の応答性が極めて高いカウンタを使用しなければならず、実現は難しい。
【００２５】
そこで、密測定手段にて時間差を測定するのに用いる計時用カウンタを一つにするには、請求項７に記載のように、基準時間を計時単位として時間を計時する計時手段（つまり計時用カウンタ）を用いて、共通の基準時刻からパルス列を構成する各パルス信号の変化点及び第１基準クロックの変化点までの時間を順次測定し、その測定結果に基づき、互いに隣接するパルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を各々算出するように構成するとよい。
【００２６】
つまり、密測定手段をこのように構成すれば、計時手段を共通の基準時刻から動作させ、測定すべき各信号の変化点で、計時手段による計時時刻を順次読み取ればよいので、計時手段の起動・停止を繰り返し行うことなく、各変化点の時刻を簡単且つ正確に求めることができる。また、時間差を算出する際にも、時間差を算出すべき２つの変化点を容易に特定することができる。
【００２７】
尚、基準時間としてゲート回路のゲート遅延時間を用いる場合、計時手段としては、例えば、特開平３ー２２０８１４号公報等に開示された時間Ａ／Ｄ変換回路を使用することができる。
つまり、ゲート遅延時間を基準時間として時間を計時する場合、計時手段として一般的な計時用カウンタを用いると、カウント動作が遅いので計時不可能になってしまう。
【００２８】
しかし、時間Ａ／Ｄ変換回路は、主として、一定のゲート遅延時間を有するゲート回路（ＮＡＮＤ回路やインバータ）をリング状に連結することにより、入力パルスを回路内で周回させるように構成されたリング遅延パルス発生回路（所謂リングディレイライン：以下、ＲＧＤという）と、ＲＧＤ内でのパルス信号の周回位置を検出するパルスセレクタと、このパルスセレクタにて検出されたＲＧＤ内でのパルス信号の周回位置をデジタルデータに変換するエンコーダと、ＲＧＤ内でのパルス信号の周回回数をカウントして、エンコーダで得られるデジタルデータ（下位ビットデータ）に対する上位ビットデータを生成するカウンタと、から構成され、結果的に、ゲート遅延時間を基準時間として時間を計時する計時用カウンタとして機能する。
【００２９】
従って、密測定手段において、ゲート遅延時間を基準時間として、上記時間差を算出する際には、計時手段として、こうした時間Ａ／Ｄ変換回路を使用することが望ましい。
一方、密測定手段において、上記のようにパルス列を構成する各パルス信号毎に、その変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を測定した場合、各時間差にはばらつきがあるため、その分布を図に表すと、真値を中心とした山形になり、その山のふもとに位置する時間差は、誤差が大きいものとなる。
【００３０】
そこで、密測定手段において、パルス列を構成する各パルス信号毎に測定した時間差の平均値を、粗測定手段による測定時間に対する補正時間とする際には、請求項８に記載のように、第１基準クロックの一周期内での各パルス信号の変化点の分布状態を判定し、その分布状態から、パルス信号の変化点の分布が少ないエリアを特定して、そのエリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差については、平均値の算出から除外するようにすることが望ましい。そして、このようにすれば、密測定手段にて補正時間をより適正に算出することが可能となり、延いては、測定対象時間をより高精度に測定することができる。
【００３１】
尚、このようにパルス列を構成する各パルス信号の変化点の分布状態を判定して、平均値の算出に不要なパルス信号を特定するには、例えば、請求項９に記載のように、密測定手段を、第１基準クロックの一周期を複数に分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントし、そのカウント結果に従い変化点の分布が少ないエリアを特定して、そのエリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差を、平均値の算出から除外するように構成すればよく、より具体的には、請求項１０に記載のように構成するとよい。
【００３２】
すなわち、請求項１０に記載の時間測定装置において、密測定手段は、第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、カウント手段によるカウントの結果、カウント値が最も少ないエリアを１ｓｔＭＩＮ、カウント値が２番目に少ないエリアを２ｎｄＭＩＮ、カウント値が３番目に少ないエリアを３ｒｄＭＩＮ、カウント値が最大のエリアをＭＡＸとしたとき、１ｓｔＭＩＮエリアでのカウント値と２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△１２を算出すると共に、２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値と３ｒｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△２３を算出する。
【００３３】
そして、その算出結果が△１２＞△２３であれば、１ｓｔＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号の数が他のエリアに比べて極めて少なく、パルス信号が２ｎｄエリアからＭＡＸエリアに広く分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３４】
また、算出結果が△１２＜△２３であれば、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号の数が３ｒｄＭＩＮエリア内に入ったパルス信号の数に比べて極めて少なく、パルス信号が３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに集中して分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア及び２ｎｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３５】
また、更に、算出結果が△１２＝△２３であれば、パルス信号がＭＡＸエリアのみに集中して分布していると考えられるので、１ｓｔＭＩＮエリア，２ｎｄＭＩＮエリア及び３ｒｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を平均値の算出に不要なパルス信号として特定する。
【００３６】
従って、請求項１０に記載の時間測定装置によれば、密測定手段において、粗測定手段による測定時間に対する補正時間を極めて正確に求めることができ、測定対象時間をより高精度に測定することが可能となる。
尚、密測定手段を請求項１０に記載のように構成した場合、より好ましくは、請求項１１に記載のように、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、時間差の測定に用いる基準クロックの変化点に隣接したエリアであるときには、算出した時間差は全て無効として、平均値の算出を禁止するようにするとよい。
【００３７】
これは、時間差の測定に用いる基準クロックの変化点に隣接したエリアに変化点が入ったパルス信号に対して算出される時間差は、本来時間差の算出に用いるべき基準クロックとは異なる（換言すればその基準クロックの前後の）基準クロックを用いて算出されたものとなってしまい、得られた時間差の平均値をとっても、補正時間とした最適な値を求めることができないためである。
【００３８】
ところで、このように、パルス信号の変化点が時間差の測定に用いる基準クロックの変化点付近に集中しているときに密測定手段による補正時間の測定動作を禁止するようにした場合、粗測定手段による測定時間を誤った補正時間で補正してしまうのを防止することはできるが、密測定手段で補正時間を測定して粗測定手段による測定時間を補正することにより測定結果の時間分解能を高めるという所期の目的を達成することができなくなってしまう。
【００３９】
そこで、より好ましくは、請求項１２に記載のように、時間測定装置に、第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロックを生成する第２基準クロック生成手段を設け、密測定手段を、各パルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差の平均値を第１補正時間として測定する第１密測定手段と、各パルス信号の変化点と第２基準クロックの変化点との時間差の平均値を第２補正時間として測定する第２密測定手段と、各パルス信号の変化点が、第１基準クロックの変化点付近及び第２基準クロックの変化点付近の何れに多く分布しているかを判定し、その判定結果に基づき、第１補正時間及び第２補正時間の中から、各パルス信号の変化点が多く分布していない方の基準クロックを用いて測定された補正時間を、測定時間補正用の補正時間として選択する補正時間選択手段と、から構成するとよい。
【００４０】
つまりこのように構成すれば、２種類の密測定手段にて測定した２種類の補正時間の中から、信頼性の高い一方の補正時間を、測定時間補正用の補正時間として設定することができるようになり、粗測定手段による測定時間をより最適に補正することが可能となる。
【００４１】
尚、密測定手段を請求項１２に記載のように構成した場合、密測定手段にて得られる補正時間は、第２基準クロックを用いて測定したものになることがある。そして、この第２基準クロックを用いて測定した補正時間をそのまま用いて、粗測定手段にて測定された第１基準クロックに基づく測定時間を補正するようにすると、得られる測定結果が、本来の値から第１基準クロックの半周期分ずれてしまうことになる。
【００４２】
このため、密測定手段を請求項１２に記載のように構成する場合には、第２密測定手段にて測定された補正時間を用いて粗測定手段による測定時間を補正する際には、その補正時間若しくは補正後の測定時間に対して、第１基準クロックの半周期分の時間を加算（若しくは減算）する必要はある。
【００４３】
また、第２密測定手段にて第２基準クロックを用いて測定された補正時間と、粗測定手段にて第１基準クロックを用いて測定された測定時間とでは、時間測定の基準となるクロックが異なることから、第１基準クロックと第２基準クロックとの位相差の変動等によって、測定対象時間の測定精度が低下することも考えられる。
【００４４】
そこで、密測定手段を請求項１２に記載のように構成する場合には、粗測定手段を請求項１３に記載のように構成するとよい。
つまり、請求項１３に記載の時間測定装置では、粗測定手段が、第１基準クロックに同期してパルス列を取り込み、そのパルス列と擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき測定対象時間を測定する第１粗測定手段と、第２基準クロックに同期して前記パルス列を取り込み、そのパルス列と擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき測定対象時間を測定する第２粗測定手段との２種類の粗測定手段を備え、測定時間選択手段が、これら各粗測定手段にて測定された２種類の測定時間の中から、密測定手段の補正時間選択手段が選択した補正時間に対応する基準クロックを用いて測定された測定時間を選択して出力する。
【００４５】
従って、請求項１３に記載の時間測定装置によれば、粗測定手段による測定時間と、密測定手段により測定された補正時間とを、同じ基準クロックを用いて測定されたものにすることができ、２種類の基準クロックの位相差の変動等によって測定対象時間の測定精度が低下するのを防止できることになる。
【００４６】
一方、請求項１２に記載のように、密測定手段を第１及び第２の２種類の密測定手段にて構成した際には、その内のいずれかの測定結果（補正時間）を選択する必要があるが、このための補正時間選択手段としては、請求項１４に記載のように構成するとよい。
【００４７】
即ち、請求項１４に記載の時間測定装置において、補正時間選択手段は、第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、そのカウント手段によるカウント結果に基づき、２つの基準クロックの中から、基準クロックの変化点の前後のエリアに入ったパルス信号の変化点の数が少ない方の基準クロックを選択し、その選択した基準クロックを用いて測定された補正時間を、測定時間補正用の補正時間として選択する。
【００４８】
そして、補正時間選択手段をこのように構成すれば、補正時間選択手段において、２種類の補正時間の中から、粗測定手段による測定時間を補正するのに最適な信頼性の高い補正時間を、簡単にしかも正確に選択することができるようになる。
【００４９】
尚、請求項１０或いは請求項１４に記載のように、時間測定装置にカウント手段を設ける場合、カウント手段としては、請求項１５に記載のように、第１基準クロックと、第１基準クロックに対して位相が９０度異なる第１補助クロックと、第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロックと、第１基準クロックに対して位相が２７０度異なる第２補助クロックとからなる４種類のクロックを用いて、各パルス信号の変化点での各クロックの信号レベルに基づき、各パルス信号の変化点が属するエリアを特定するようにするとよい。
【００５０】
つまり、カウント手段をこのように構成すれば、各パルス信号の変化点が属するエリアを、上記４種類のクロックの信号レベル（Ｈｉｇｈ又はＬｏｗ）の組み合わせから得られる４ビットデータにて簡単に特定できることになり、カウント手段を、簡単な論理回路とカウンタとを用いて容易に実現できるようになる。
【００５１】
一方、請求項１６に記載の発明は、基準クロックに同期してＰＮ符号に対応したパルス列を発生するパルス列発生手段と、そのパルス列にて変調した電磁波を送信すると共に、その送信波が測定対象物に当たって反射してくる反射波を受信して、元のパルス列を復元する送受信手段と、送受信手段にて復元されたパルス列と元のＰＮ符号とに基づき送受信手段が測距用電磁波の送信を開始してから反射波を受信するまでの測定対象時間を測定する時間測定手段とを備えたＳＳ方式の距離測定装置に本発明を適用し、時間測定手段として、上述の請求項４〜請求項１５いずれか記載の時間測定装置を用いるようにした距離測定装置に関するものである。
【００５２】
そして、この距離測定装置によれば、測距用電磁波の送受信に要した時間を、本発明（請求項４〜請求項１５）の時間測定装置を用いて、高分解能で測定できることになるので、距離測定可能な距離分解能を高めることができ、しかも、ＰＮ符号に対応したパルス列にて変調した電磁波を一回送信するだけで、高分解能な距離測定を実現できることになる。
【００５３】
従って、この距離測定装置によれば、自動車等の移動体に搭載して、測距の精度・速度が要求される障害物検出或いは前方車両に対する自動追尾用のレーダ装置として利用することにより、優れた効果を発揮することが可能となる。
ところで、ＳＳ方式の距離測定装置において、受信手段は、測定対象物からの反射波をアンテナ若しくは受光素子を用いて受信し、その受信信号が基準レベルか否かを判断することにより、ＰＮ符号に対応したパルス信号を復元するが、反射波の受信開始直後には、受信信号のレベルが不安定となり、パルス信号を正常に復元できないことがある。
【００５４】
そして、受信開始直後のパルス信号を正常に復元できず、復元したパルス列のパルス幅が基準クロックの周期に対応しない状態では、密測定手段により測定される時間差が真値から大きく外れてしまい、粗測定手段による測定時間を精度良く補正することができなくなってしまう。
【００５５】
このため、請求項１６に記載の時間測定装置においては、請求項１７に記載のように、パルス列発生手段を、受信手段が反射波の受信を開始してから受信手段の出力が安定するのに要する所要時間の間、パルス信号を余分に発生し、その後、擬似ランダム雑音符号に対応したパルス列を発生するように構成すると共に、時間測定手段を、送信手段がパルス列発生手段にて生成されたパルス信号に基づく電磁波の送信を開始した後、上記所要時間が経過してから、時間測定を開始するように構成するとよい。
【００５６】
そして、時間測定装置をこのように構成すれば、パルス列発生手段が余分に発生したパルス信号に対応する反射波で受信手段の出力が安定した後、粗測定手段及び密測定手段による時間測定を行うことができるようになり、時間測定精度（換言すれば距離測定精度）を向上することが可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明が適用された実施例のスペクトル拡散方式の距離測定装置全体の構成を表す構成図である。
【００５８】
図１に示す如く、本実施例の距離測定装置は、例えば、自動車に搭載されて、前方を走行する他の車両までの距離を測定するためのものであり、所定周波数（例えば２０ＭＨｚ）の第１基準クロックＣＫ１０を発生する基準クロック発振器１０と、第１基準クロックＣＫ１０に同期して、所定ビット長（数十ビット）のＰＮ符号（例えば、Ｍ系列符号からなる疑似ランダム符号）に応じたパルス信号を発生するパルス発生部１２と、パルス発生部１２が発生したパルス信号に応じて測距用電磁波であるレーザ光を車両前方に向けて出射する発光部１４とを備える。
【００５９】
尚、発光部１４は、発光素子としてレーザダイオードＬＤを備え、このレーザダイオードＬＤへの通電・非通電が、パルス発生部１２から発光パルスを受ける駆動回路１５によって切り換えられることにより、ＰＮ符号に応じたレーザ光を出射する。
【００６０】
また、パルス発生部１２には、第１基準クロックＣＫ１０に同期して、マイクロコンピュータ（以下、単にＣＰＵという）２からＰＮ符号が入力され、パルス発生部１２は、そのＰＮ符号に従い発光パルスを発生する。
一方、本実施例の距離測定装置には、発光部１４から出射されたレーザ光が車両前方の測定対象物に当たって反射してくる反射光を受光する受光部１６と、受光部１６からの受光信号を増幅する増幅器１７と、増幅器１７により増幅された受光信号と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、受光信号が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときにＨｉｇｈレベルとなり、受光信号が基準電圧Ｖｒｅｆ以下であるときにＬｏｗレベルとなる受光パルスＰＢｒを出力するコンパレータ１８とが備えられている。
【００６１】
尚、受光部１６は、電流検出用の抵抗等を介して電源ラインに逆バイアス状態で接続されたフォトダイオードＰＤを備え、フォトダイオードＰＤにレーザ光（測定対象物からの反射光）が入射することにより流れた光電流を電圧値として検出する。
【００６２】
そして、本実施例では、パルス発生部１２が請求項１６に記載のパルス列発生手段に相当し、パルス発生部１２からの発光パルスを受けて測距用のレーザ光を出射するための駆動回路１５及び発光部１４が請求項１６に記載の送信手段に相当し、出射したレーザ光の反射光を受光して受光パルスＰＢｒを生成する受光部１６，増幅器１７及びコンパレータ１８が、請求項１６に記載の受信手段に相当する。
【００６３】
また次に、本実施例の距離測定装置には、第１基準クロック発生手段としての基準クロック発振器１０が発生する第１基準クロックＣＫ１０に基づき、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が１８０度異なる第２基準クロックＣＫ２０と、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が９０度異なる（換言すれば位相が９０度遅れた）第１補助クロックＣＫ１２と、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が２７０度異なる（換言すれば第２基準クロックＣＫ２０に対して位相が９０度遅れた）第２補助クロックＣＫ２２と、からなる３種類のクロックを生成するシフトクロック生成回路１１が備えられている。
【００６４】
そして、これら３種類のクロックＣＫ２０，ＣＫ１２，ＣＫ２２の内、第２基準クロックＣＫ２０は、第１基準クロックＣＫ１０及び受光パルスＰＢｒと共に、粗測定手段としての粗測定回路２０に入力される。また、上記３種類のクロックＣＫ２０，ＣＫ１２，ＣＫ２２は、第１基準基準クロックＣＫ１０及び受光パルスＰＢｒと共に、密測定手段としての密測定回路３０にも入力される。
【００６５】
尚、基準クロック発振器１０及びシフトクロック生成回路１１から上記各測定回路２０及び３０への上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２の伝送経路には、各測定回路２０，３０へのクロック入力を遮断するための遮断スイッチ（遮断ＳＷ）１９が設けられており、ＣＰＵ２がこの遮断スイッチ１９を導通状態に切り換えているときにだけ、上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２が各測定回路２０，３０に入力される。
【００６６】
これは、後述するように各測定回路２０，３０が上記各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２を受けて動作することから、その動作の開始・停止をＣＰＵ２側で制御できるようにするためである。
次に、本発明に係わる主要部である粗測定回路２０と密測定回路３０について説明する。
【００６７】
まず、粗測定回路２０は、基本的には、従来のＳＳ方式の距離測定装置で用いられる時間測定装置と同様に動作するものである。
即ち、粗測定回路２０は、パルス発生部１２が発光パルスを生成するのに使用する第１基準クロックＣＫ１０を受けて、その変化点である立上がりタイミングで受光パルスＰＢｒをラッチするＤーフリップフロップ（以下、ＤＦＦと記載する）２２ａと、このＤＦＦ２２ａにて第１基準クロックＣＫ１０に同期して順次ラッチされる受光パルスＰＢｒ（詳しくはその信号レベル）を取り込み、その取り込んだ受光パルスＰＢｒのパルス列とパルス発生部１２が発光パルスを発生するのに使用したＰＮ符号との相関値を算出する相関器２４ａと、相関器２４ａにて算出された相関値が最大となる時刻を反射光の受光時刻として検出し、測定開始時刻から反射光の受光時刻までの時間を求めるピーク検出器２６ａとを備える。
【００６８】
ここで、測定開始時刻は、ＣＰＵ２の制御の下に遮断スイッチ１９から第１基準クロックＣＫ１０が入力されて、粗測定回路２０が受光パルスＰＢｒの取り込みを開始した時刻である。
そして、本実施例では、距離測定時には、ＣＰＵ２が、パルス発生部１２からＰＮ符号に応じたパルス信号を発生させることにより、発光部１４から測距用のレーザ光を出射させ、その出射と同時に、遮断スイッチ１９を導通させて、上記各クロックを各測定回路２０，３０に入力するように構成されていることから、粗測定回路２０における測定開始時刻は、発光部１４がＰＮ符号に対応したレーザ光の出射を開始した時刻（図２に示す時点ｔ０）となる。
【００６９】
この結果、粗測定回路２０では、図２に示すように、発光部１４からのレーザ光の出射開始後（時点ｔ０）、レーザ光が車両前方の測定対象物に当たって反射し、その反射光が受光部１６で受光されてコンパレータ１８から受光パルスＰＢｒが出力されるまでの時間（換言すれば、レーザ光を出射してから反射光が戻ってくるのに要したレーザ光の往復時間）が、第１基準クロックＣＫ１０の周期に対応した時間分解能で測定されることになる。
【００７０】
尚、図２は、第１基準クロックＣＫ１０のクロック周波数が２０ＭＨｚの場合を表しており、この場合、粗測定回路２０で相関器２４ａを用いて測定可能な時間は、図２に示すように、５０ｎｓｅｃ．、１００ｎｓｅｃ．、１５０ｎｓｅｃ．、…となり、その時間分解能は、５０ｎｓｅｃ．となる。
【００７１】
また、本実施例では、ＣＰＵ２は、パルス発生部１２からＰＮ符号に対応したパルス信号を発生させるに当たって、まず、パルス発生部１２から余分なパルス信号を発生させ、その後、ＰＮ符号に対応したパルス信号を発生させると同時に、遮断スイッチ１９を導通させる。
【００７２】
これは、増幅器１７から出力される受信信号のＤＣ変動が安定してから、粗測定回路２０に時間測定動作を開始させるためである。
つまり、ＳＳ方式の距離測定装置では、通常、コンパレータ１８にてＰＮ符号に対応したパルス列を正確に復元できるようにするために、増幅器１７の受光信号の入出力経路には、直流成分を遮断して高周波信号成分のみを通過させるカップリングコンデンサ若しくはハイパスフィルタが設けられる。このため、増幅器１７は、受光部１６からの受光信号の内、ＰＮ符号に応じて変化する高周波成分のみを増幅することになり、コンパレータ１８側では、その増幅後の受光信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較することにより、パルス列を正確に復元できるようになる。
【００７３】
ところが、このように構成された増幅器１７では、受光部１６から反射光に対応した受光信号が入力された直後に、受光信号の変動中心となる基準電位が、グランド電位から一時的に上昇し、その後徐々に低下して、グランド電位で安定する。そして、このように基準電位が変動する領域（直流変動領域）では、コンパレータ１８にてパルス信号を正確に復元できず、その復元されたパルス信号を用いて時間測定を行っても、距離測定のための測定対象時間を精度良く測定できないといった問題が発生する。
【００７４】
そこで、本実施例の距離測定装置では、請求項１７に記載の発明を適用することにより、時間測定（延いては距離測定）のためにパルス発生部１２からＰＮ符号に応じたパルス信号を発生させる際には、その前に、少なくとも増幅器１７の出力（直流変動）が安定するのに要する所要時間の間、パルス発生部１２から余分なパルス信号を発生させ、その後、ＰＮ符号に対応した発光パルスに基づく時間測定動作を開始することにより、コンパレータ１８にてＰＮ符号に対応した受光パルス列を正確に復元し、その復元した受光パルス列とＰＮ符号との相関値からレーザ光の送受信に要した時間を正確に測定できるようにしているのである。
【００７５】
また、本実施例の粗測定回路２０には、上記のように、ＰＮ符号に対応したレーザ光の出射時刻とその反射光の受光時刻との時間差を、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定する第１粗測定手段としての回路（ＤＦＦ２２ａ，相関器２４ａ，ピーク検出器２６ａ）だけでなく、その時間差を、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定する第２粗測定手段としての回路も設けられており、これら各回路での測定結果の一方を、切換スイッチ２８を介して選択的にＣＰＵ２に出力できるように構成されている。
【００７６】
これは、粗測定回路２０から出力される測定結果と、以下に説明する密測定回路３０から出力される測定結果とを対応させるためである。つまり、後述するように、本実施例では、密測定回路３０において、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジを基準とした時間測定（密測定）と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジを基準とした時間測定（密測定）との２種類の時間測定を行い、その結果得られる２種類の測定データのうちの精度の高い方を選択的にＣＰＵ２に出力するようにされていることから、粗測定回路２０においても、第１基準クロックＣＫ１０を用いた時間測定（粗測定）と、第２基準クロックＣＫ２０を用いた時間測定（粗測定）との２種類の時間測定を行い、ＣＰＵ２に出力する測定結果を、密測定回路３０がＣＰＵ２に出力する測定データと対応させることができるようにされているのである。
【００７７】
尚、粗測定回路２０において、ＰＮ符号に対応したレーザ光の出射時刻とその反射光の受光時刻との時間差を第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定する第２測定手段としての回路は、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりタイミング（変化点）で受光パルスＰＢｒをラッチするＤＦＦ２２ｂと、このＤＦＦ２２ｂにてラッチされた受光パルスＰＢｒを順次取り込み、その取り込んだ受光パルスＰＢｒのパルス列とＰＮ符号との相関値を算出する相関器２４ｂと、相関器２４ｂにて算出された相関値が最大となる時刻を反射光の受光時刻として検出し、測定開始時刻から反射光の受光時刻までの時間を求めるピーク検出器２６ｂとにより構成されている。
【００７８】
そして、この回路にて得られる測定結果は、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジを基準にしていることから、実際の時間に対して、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の半周期分だけ時間が短くなるが、この時間誤差については、ピーク検出器２６ｂ（若しくはＣＰＵ２側）で補正される。
【００７９】
また、粗測定回路２０において、ＣＰＵ２に出力する測定結果を選択する切換スイッチ２８は、本発明（請求項１３）の測定時間選択手段に相当し、密測定回路３０からの切換信号により切り換えられる。つまり、本実施例では、切換スイッチ２８が密測定回路３０からの切換信号により切り換えられることにより、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定結果と、密測定回路３０からＣＰＵ２に出力される測定結果とが対応付けられる。
【００８０】
一方、密測定回路３０は、ゲート回路のゲート遅延時間を利用して時間（時刻）をデジタルデータに変換する前述の時間Ａ／Ｄ変換回路（以下、ＴＡＤという）を用いて、パルス発生部１２が発光パルスの発生に用いた第１基準クロックＣＫ１０の変化点（立上がりエッジ）と、受光パルスＰＢｒの変化点（立上がりエッジ）との時間差を、粗測定回路２０による測定時間に対する補正時間として測定するものである。
【００８１】
つまり、粗測定回路２０による測定時間の時間分解能は、第１基準クロックＣＫ１０の一周期に対応し、そのクロック周波数が２０ＭＨｚであれば、５０ｎｓｅｃ．となることから、密測定回路３０では、図２に示すように、受光パルスＰＢｒが立ち上がる度に、その立上がりエッジと、この立上がりエッジの直前の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…を、ゲート遅延時間を基準時間として測定し、その測定した時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…の平均値を、粗測定回路２０による測定結果（粗データＤＵ）に対する補正時間（密データＤＤ）として測定するようにされているのである。
【００８２】
尚、この密測定回路３０の動作によって、ＣＰＵ２側では、密測定回路３０で得られた補正時間を用いて粗測定回路２０による測定時間を補正することで、ゲート遅延時間を時間分解能とした距離測定用の測定対象時間ＤＴ（＝ＤＵ＋ＤＤ）を求めることができるようになる。
【００８３】
そして、密測定回路３０には、こうした補正時間の測定を高精度に行うために、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を測定する第１密測定手段としての回路と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を測定する第２密測定手段としての回路との２種類の密測定回路が備えられている。
【００８４】
また、密測定回路３０には、これら各回路で測定された時間差の平均値（補正時間）の内、後述のＣＫセレクト部５６にて精度が高いと判定された側の補正時間を選択してＣＰＵ２側に出力する選択スイッチ４６と、この選択スイッチ４６からＣＰＵ２に至る補正時間の出力経路に設けられ、ＣＰＵ２に出力される補正時間を周囲温度等に基づき補正することで、その精度を確保する精度補正部４８とが備えられている。
【００８５】
ここで、精度補正部４８は、密測定回路３０からＣＰＵ２に出力される補正時間（密データＤＤ）が、補正時間の測定に用いられるＴＡＤの温度特性等の影響を受けるのを防止するためのものである。
つまり、補正時間の測定に用いられるＴＡＤは、ゲート回路のゲート遅延時間を利用して時間（時刻）をデジタルデータに変換するものであるが、ゲート遅延時間はゲート回路の動作温度によって変動することから、本実施例の密測定回路３０では、精度補正部４８を用いて、こうした温度変化に伴い生じる補正時間の測定誤差を補償するようにされているのである。
【００８６】
また、第１密測定手段としての回路は、一定のゲート遅延時間を有するゲート回路（ＮＡＮＤ回路やインバータ）をリング状に連結してなるリングディレイライン（ＲＧＤ）３２を用いて、受光パルスＰＢｒの立上がり時刻を順次計時する１ｓｔＴＡＤ３４ａと、同じくＲＧＤ３２を用いて第１基準クロックＣＫ１０の立上がり時刻を順次計時するＣＫ１０ＴＡＤ３６ａと、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで上記各ＴＡＤ３４ａ，３６ａで得られた最新の時刻データを時間差算出用の時刻データとしてラッチする同期部３８ａと、同期部３８ａにてラッチされた各時刻データを取り込み、その差分（第１基準クロックＣＫ１０の立上がり時刻と受光パルスＰＢｒの立上がり時刻との時間差）を演算する差分演算部４０ａと、差分演算部４０ａにより演算された時間差を、後述するエリア分割部５２で判定された受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリア毎に積算する分割積算部４２ａと、この分割積算部４２ａでエリア毎に積算された時間差の積算値のうち、後述のＣＫセレクト部５６にて有効エリアとして判定されたエリアの積算値の平均値を演算する有効エリア平均化部４４ａとから構成されている。
【００８７】
また次に、第２密測定手段としての回路は、ＲＧＤ３２を用いて受光パルスＰＢｒの立上がり時刻を順次計時する２ｎｄＴＡＤ３４ｂと、同じくＲＧＤ３２を用いて第２基準クロックＣＫ２０の立上がり時刻を順次計時するＣＫ２０ＴＡＤ３６ｂと、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで上記各ＴＡＤ３４ｂ，３６ｂで得られた最新の時刻データを時間差算出用の時刻データとしてラッチする同期部３８ｂと、同期部３８ｂにてラッチされた各時刻データを取り込み、その差分（第２基準クロックＣＫ２０の立上がり時刻と受光パルスＰＢｒの立上がり時刻との時間差）を演算する差分演算部４０ｂと、差分演算部４０ｂにより演算された時間差を、後述するエリア分割部５２で判定された受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリア毎に積算する分割積算部４２ｂと、この分割積算部４２ｂでエリア毎に積算された時間差の積算値のうち、後述のＣＫセレクト部５６にて有効エリアとして判定されたエリアの積算値の平均値を演算する有効エリア平均化部４４ｂとから構成されている。
【００８８】
尚、上記各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂは、ＲＧＤ３２内でのパルス信号の周回回数をカウントするカウンタと、計時対象となる信号（受光パルスＰＢｒ，第１基準クロックＣＫ１０，又は第２基準クロックＣＫ２０）の立上がりタイミングでＲＧＤ３２でのパルス信号の周回位置を検出するパルスセレクタと、パルスセレクタにて検出されたＲＧＤ３２内でのパルス信号の周回位置をデジタルデータに変換するエンコーダとからなり、カウンタによるカウント値を上位ビットデータ、エンコーダによる検出結果を下位ビットデータとするデジタルデータを、計時対象となる信号の立上がり時刻を表すデータとして出力する。
【００８９】
これら各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂは、請求項７に記載の計時手段に相当するものであり、これら各ＴＡＤ３４ａ，３６ａ，３４ｂ，３６ｂにて測定される上記各信号の立上がり時刻の時間分解能は、基準クロックの周期（５０ｎｓｅｃ．）に比べて極めて短いゲート遅延時間（数ｎｓｅｃ．以下）となる。
【００９０】
一方、密測定回路３０には、第１密測定手段及び第２密測定手段としての上記２種類の回路の他に、ラッチ部５０、エリア分割部５２、度数カウンタ部５４、及び、ＣＫセレクト部５６が設けられている。
ここで、ラッチ部５０は、図３に示すように、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで第１基準クロックＣＫ１０，第１補助クロックＣＫ１２，第２基準クロックＣＫ２０，及び第２補助クロックＣＫ２２を夫々ラッチする４つのＤＦＦ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄからなり、各ＤＦＦ５０ａ〜５０ｄからの出力Ｄ１〜Ｄ４を、第１基準クロックＣＫ１０に対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの位置を表す４ビットデータとして出力する。
【００９１】
また、エリア分割部５２は、ラッチ部５０から出力される４ビットデータ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）に基づき、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１基準クロックＣＫ１０の一周期（５０ｎｓｅｃ．）を４つに時分割した４つのエリア▲１▼〜▲４▼（図４参照）のいずれに属するのかを判定し、その判定結果に応じて各エリア▲１▼〜▲４▼に対応した信号線からＨｉｇｈレベルの信号を出力するものであり、より詳しくは、図３に示すように構成されている。
【００９２】
即ち、図４に示すように、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジ（時点ｔ１）から第１補助クロックＣＫ１２の立上がりエッジ（時点ｔ２）までの第１エリア▲１▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「１００１」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第１補助クロックＣＫ１２の立上がりエッジ（時点ｔ２から第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジ（時点ｔ３）までの第２エリア▲２▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「１１００」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジ（時点ｔ３）から第２補助クロックＣＫ２２の立上がりエッジ（時点ｔ４）までの第３エリア▲３▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「０１１０」となり、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが、第２補助クロックＣＫ２２から次の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジ（時点ｔ１）までの第４エリア▲４▼に属する場合、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは「００１１」となる。
【００９３】
このため、エリア分割部５２には、図３に示すように、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが、「１００１」、「１１００」、「０１１０」、「００１１」である時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように入力端子が適宜反転入力又は非反転入力として構成された４種類のＡＮＤ回路５２ａ１，５２ｂ１，５２ｃ１，５２ｄ１が設けられ、これら各ＡＮＤ回路５２ａ１〜５２ｄ１からの出力を、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するＤＦＦからなるラッチ回路５２ａｆ，５２ｂｆ，５２ｃｆ，５２ｄｆにてラッチし、度数カウンタ部５４側に出力するようにされている。
【００９４】
また、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと上記各エリア▲１▼〜▲４▼との関係は、基本的には、ラッチ部５０から出力される上記４種類のデータ値にて決定されるが、実際には、ラッチ部５０から出力される４ビットデータは、各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２のエッジの変動（図４に点線で示すエッジ変動）によって、上記４種類のデータ値からずれることがある。
【００９５】
そこで、エリア分割部５２は、各クロックＣＫ１０，ＣＫ１２，ＣＫ２０，ＣＫ２２のエッジが変動しても、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリアを判定できるようにするために、下記のように構成されている。
即ち、ＡＮＤ回路５２ａ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「１１０１」若しくは「１０００」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ａ２及び５２ａ３と、ＯＲ回路５２ａｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３の出力を、ＯＲ回路５２ａｏを介してラッチ回路５２ａｆに出力するようにされており、ＡＮＤ回路５２ｂ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「０１００」若しくは「１１１０」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｂ２及び５２ｂ３と、ＯＲ回路５２ｂｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｂ１，５２ｂ２，５２ｂ３の出力を、ＯＲ回路５２ｂｏを介してラッチ回路５２ｂｆに出力するようにされている。
【００９６】
また同様に、ＡＮＤ回路５２ｃ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「００１０」若しくは「０１１１」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｃ２及び５２ｃ３と、ＯＲ回路５２ｃｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｃ１，５２ｃ２，５２ｃ３の出力を、ＯＲ回路５２ｃｏを介してラッチ５２ｃｆに出力するようにされており、ＡＮＤ回路５２ｄ１に対しては、ラッチ部５０から出力される４ビットデータが「１０１１」若しくは「０００１」の時に出力がＨｉｇｈレベルとなるように構成されたＡＮＤ回路５２ｄ２及び５２ｄ３と、ＯＲ回路５２ｄｏとが設けられ、これら３種類のＡＮＤ回路５２ｄ１，５２ｄ２，５２ｄ３）の出力をＯＲ回路５２ｄｏを介してラッチ回路５２ｄｆに出力するようにされている。
【００９７】
この結果、受光パルスＰＢｒが立ち上がると、エリア分割部５２から度数カウンタ部５４に至る４本の信号線は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼に対応した信号線だけがＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の信号線はＬｏｗレベルとなる。
【００９８】
従って、度数カウンタ部５４側では、これら４種類の信号線の信号レベルから、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリアを判定できる。
次に、度数カウンタ部５４は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、受光パルスＰＢｒの立上がり回数をカウントするためのものであり、図３に示すように、エリア分割部５２からの４本の信号線に夫々接続された４種類のカウンタ（度数カウンタ）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄから構成されている。
【００９９】
そして、これら各度数カウンタ５４ａ〜５４ｄは、加算器５４ａ１，５４ｂ１，５４ｃ１，５４ｄ１と、これら各加算器５４ａ１〜５４ｄ１からの出力を受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路５４ａ２，５４ｂ２，５４ｃ２，５４ｄ２とから構成され、受光パルスＰＢｒが立ち上がる度に、加算器５４ａ１〜５４ｄ１にて、エリア分割部５２からの出力（０又は１の１ビットデータ）とラッチ回路５４ａ２〜５４ｄ２からの出力データとを加算し、その加算結果をラッチ回路５４ａ２〜５４ｄ２にて再度ラッチするようにされている。
【０１００】
この結果、度数カウンタ部５４では、密測定回路３０が動作を開始してから、受光パルスＰＢｒが立上がる度に、その受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、立上がりエッジの入力回数がカウントアップされることになる。
【０１０１】
尚、エリア分割部５２からの出力は、度数カウンタ部５４だけでなく、分割積算部４２ａ，４２ｂにも出力され、各分割積算部４２ａ，４２ｂでは、エリア分割部５２からの出力に基づき、受光パルスＰＢｒが属するエリア▲１▼〜▲４▼毎に、差分演算部４０ａ，４０ｂにて算出された時間差を積算する。
【０１０２】
また、エリア分割部５２は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するため、エリア分割部５２から各分割積算部４２ａ，４２ｂには、受光パルスＰＢｒが属するエリアを表す情報が、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングから次の受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングの時間分だけ遅れて出力されることになるが、分割積算部４２ａ，４２ｂには、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングで動作する同期部３８ａ，３８ｂ及び差分演算部４０ａ，４０ｂを介して（換言すれば受光パルスＰＢｒの２回の立上がりタイミング分だけ遅れて）、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差を表すデータが入力されることから、分割積算部４２ａ，４２ｂには、その時間差のデータの入力前に、その時間差に対応する受光パルスＰＢｒが属するエリアを表す情報を入力することができる。従って、エリア分割部５２側で得られたエリア判定結果に対して、分割積算部４２ａ，４２ｂ側で実行される時間差の分類動作タイミングがずれるようなことはない。
【０１０３】
そして、本実施例では、上記のように受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの入力回数を第１基準クロックＣＫ１０を４つに時分割した各エリア▲１▼〜▲４▼毎にカウントするために設けられたラッチ部５０，エリア分割部５２，及び度数カウンタ部５４が、本発明（詳しくは請求項１５に記載）のカウント手段として機能する。
【０１０４】
また次に、ＣＫセレクト部５６は、請求項８〜請求項１１に記載の発明を実現すると共に、請求項１２〜請求項１４に記載の補正時間選択手段としての機能を実現するためのものである。
つまり、ＣＫセレクト部５６は、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア▲１▼〜▲４▼毎の時間差の積算値の中から、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて平均値（換言すれば補正時間）を算出するのに適した積算値を選別し、平均値の算出に不適切な積算値を、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値の算出から除外すると共に、これら各有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂで算出される２種類の平均値の中から、より精度が高い平均値を選択し、その選択結果に従い、選択スイッチ４６を切り換え、更に、その選択スイッチ４６の切り換えと同時に、粗測定回路２０側に設けられた切換スイッチ２８に切換信号を出力して、粗測定回路２０からＣＰＵ２０に出力される測定時間（粗データＤＵ）を、密測定回路３０から選択スイッチ４６，精度補正部４８を介してＣＰＵ２０に出力される補正時間（密データＤＤ）と同じ基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に基づくものに切り換える。
【０１０５】
以下、このＣＫセレクト部５６の構成及び動作について図５を用いて説明する。
図５に示す如く、ＣＫセレクト部５６は、比較部５６ａと、度数差分演算部５６ｂと、有効エリア判定部５６ｃと、有効度数演算部５６ｄと、有効データ判定部５６ｅとから構成されている。
【０１０６】
尚、ＣＫセレクト部５６を構成するこれら各部５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，及び５６ｅは、プログラム可能なマイクロコンピュータの演算処理により実現することもできるし、専用の演算回路として構成されたロジック回路により実現することもできることから、本実施例では、これら各部の動作について説明し、その詳細なハード構成若しくはプログラムについての説明は省略する。
【０１０７】
ＣＫセレクト部５６において、まず、比較部５６ａでは、度数カウンタ部５４にてカウントされた上記各エリア▲１▼〜▲４▼毎の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのカウント値を大小比較し、カウント値が最も少ないエリアを１ｓｔＭＩＮエリア、カウント値が２番目に少ないエリアを２ｎｄＭＩＮエリア、カウント値が３番目に少ないエリアを３ｒｄＭＩＮエリア、カウント値が最大のエリアをＭＡＸエリアとして分別する。
【０１０８】
次に、度数差分演算部５６ｂでは、比較部５６ａにて分けられた各エリアでのカウント値の内、１ｓｔＭＩＮエリアでのカウント値と２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△１２（＝２ｎｄＭＩＮ−１ｓｔＭＩＮ）、及び、２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値と３ｒｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△２３（＝３ｒｄＭＩＮ−２ｎｄＭＩＮ）を夫々算出する。
【０１０９】
また次に、有効エリア判定部５６ｃでは、度数差分演算部５６ｂにて算出された各カウント値の差△１２及び△２３に基づき、上記４つのエリア▲１▼〜▲４▼の中から、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値の算出に有効なエリアを選別し、平均値の算出に不適切なエリアを平均値の算出から除外する。
【０１１０】
即ち、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＞△２３であれば、１ｓｔＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒの数が、他のエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに比べて極めて少なく、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジは、２ｎｄエリアからＭＡＸエリアに広く分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１１】
また、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＜△２３であれば、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒの数が、３ｒｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに比べて極めて少なく、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジは、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに集中して分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔ及び２ｎｄＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１２】
また次に、有効エリア判定部５６ｃでは、△１２＝△２３であれば、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジはＭＡＸエリアのみに集中して分布していると考えられるので、分割積算部４２ａ，４２ｂにて積算された各エリア毎の積算値の内、１ｓｔ，２ｎｄ及び３ｒｄＭＩＮエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対する時間差の積算値が、平均値の算出に不適切な積算値であると判定して、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂにて１ｓｔ，２ｎｄ及び３ｒｄＭＩＮエリアに対応する積算値が平均値の算出用として取り込まれるのを禁止する。
【０１１３】
尚、有効エリア判定部５６ｃを上記のように動作させるのは、以下の理由による。
即ち、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの位置は、受光パルスＰＢｒが有するジッタノイズによってばらつき、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの分布形状は、図６に示すように、真値を中心とした山形形状となり、その山のふもとに位置する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジに対して求められる時間差は、誤差が大きいものとなってしまう。
【０１１４】
そこで、本実施例では、有効エリア判定部５６ｃを上記のように動作させることにより、時間差の誤差が大きくなるエリアを、度数カウンタ部５４による各エリア毎のカウント値に基づき特定し、そのエリアに立上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対して測定された時間差の積算値については、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値（換言すれば補正時間）の算出から除外するようにしているのである。
【０１１５】
また、有効エリア判定部５６ｃの上記動作によって、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジが基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０の立上がりエッジの前後に分布する所謂折り返し現象が生じ、基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０を用いて受光パルスＰＢｒ毎に算出される時間差に基準クロック一周期分のずれが生じる場合の平均値の演算誤差を防止することができる。
【０１１６】
尚、この演算誤差の防止効果は、上述した有効エリア判定部５６ｃの動作と、次に説明する有効エリア判定部５６ｃの動作と、上述した有効エリア判定部５６ｃの動作と後述する有効データ判定部５６ｅの動作とにより、相乗的に達成されるものであることから、この効果の詳細については後述する。
【０１１７】
次に、有効エリア判定部５６ｃでは、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに隣接するエリア▲１▼，▲４▼若しくは▲４▼，▲１▼であるときには、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時間差の平均値を補正時間として測定する第１密測定手段としての回路（ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａ、１ｓｔＴＡＤ３６ａ，同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａからなる回路）による時間測定を無効とするために、有効エリア平均化部４４ａへの積算値の入力を全て遮断し、逆に、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリア▲２▼，▲３▼若しくは▲３▼，▲２▼であるときには、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに対する受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時間差の平均値を補正時間として測定する第２密測定手段としての回路（ＣＫ２０ＴＡＤ３４ｂ、２ｎｄＴＡＤ３６ｂ，同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂからなる回路）による時間測定を無効とするために、有効エリア平均化部４４ｂへの積算値の入力を全て遮断する。
【０１１８】
これは、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、時間差の算出に用いる基準クロック（第１基準クロックＣＫ１０又は第２基準クロックＣＫ２０）に隣接するエリアであるときには、上述した折り返し現象が生じており、その基準クロックを用いて測定される時間差の一部が、本来時間差の算出に用いるべき基準クロックとは異なる基準クロックを用いて算出されたものとなってしまい、得られた時間差の平均値をとっても、補正時間として最適な値を求めることができないためである。
【０１１９】
つまり、例えば、受光パルスＰＢｒの分布が、図６（ａ）若しくは図６（ｆ）に示すようになっている場合、△１２＜△２３となるので、平均値の算出には、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに対応した時間差の積算値が使用されることになるが、図６（ａ），（ｆ）に示す分布では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが第２基準クロックＣＫ２０に隣接するエリア▲２▼，▲３▼となることから、これら各エリアで第２基準クロックＣＫ２０を基準に測定される時間差は、測定の基準となる第２基準クロックＣＫ２０が異なるものとなってしまう。
【０１２０】
また、例えば、受光パルスＰＢｒの分布が、図６（ｃ）に示すようになっている場合、△１２＜△２３となるので、平均値の算出には、３ｒｄＭＩＮエリアとＭＡＸエリアとに対応した時間差の積算値が使用されることになるが、図６（ｃ）に示す分布では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが第１基準クロックＣＫ１０に隣接するエリア▲１▼，▲４▼となることから、これら各エリアで第１基準クロックＣＫ１０を基準に測定される時間差は、測定の基準となる第１基準クロックＣＫ１０が異なるものとなってしまう。
【０１２１】
そして、このように、ＭＡＸエリア及び３ｒｄエリアが、時間差の測定基準となる基準クロックＣＫ１０若しくはＣＫ２０の立上がりエッジに跨る折り返し現象が生じると、これら各エリアで算出される時間差の積算値に基準クロック一周期分の誤差が生じることになるため、各エリア毎に測定された時間差の積算値の平均値をとっても、補正時間とした最適な値を求めることができない。
【０１２２】
そこで、本実施例では、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリアである場合には、その基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０を用いて時間差を測定する回路の動作を無効とするように、有効エリア判定部５６ｃを構成することで、上記問題を防止するようにしているのである。
【０１２３】
この結果、本実施例の密測定回路３０においては、受光パルスＰＢｒの分布が図６（ａ）若しくは図６（ｆ）に示すようになっている場合には、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定されるエリア▲２▼，▲３▼の受光パルスＰＢｒに対する時間差（図６に示すＴ１）のみが有効とされれて、第１基準クロックＣＫ１０に対応する有効エリア平均化部４４ａだけで補正時間が算出され、逆に、受光パルスＰＢｒの分布が図６（ｃ）に示すようになっている場合には、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定されるエリア▲１▼，▲２▼の受光パルスＰＢｒに対する時間差（図６に示すＴ２）のみが有効とされて、第２基準クロックＣＫ２０に対応する有効エリア平均化部４４ｂだけで補正時間が算出されることになり、密測定回路３０からＣＰＵ２に対して誤差の大きい補正時間が出力されるのを防止できる。
【０１２４】
次に、有効度数演算部５６ｄでは、度数カウンタ部５４で各エリア▲１▼〜▲４▼毎にカウントされた受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの入力回数を表す４種類のカウント値の中から、有効エリア判定部５６ｃにて平均値の算出に有効であると判定されたエリアに対するカウント値を取り込み、その取り込んだカウント値の総和を、有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂでの平均値算出用の有効度数（詳しくは、平均値を算出する際の分母となる値）として算出し、この有効度数を有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂに出力することにより、各有効エリア平均化部４４ａ，４４ｂに対して平均値を演算させる。
【０１２５】
また次に、有効データ判定部５６ｅでは、度数カウンタ部５４にてカウントされた上記各エリア▲１▼〜▲４▼毎の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのカウント値の内、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジに隣接するエリア▲１▼，▲４▼に対するカウント値の和（▲１▼＋▲４▼）と、第２基準クロックＣＫ２０の立上がりエッジに隣接するエリア▲２▼，▲３▼に対するカウント値の和（▲２▼＋▲３▼）とを夫々算出し、これらを大小比較する。
【０１２６】
そして、▲２▼＋▲３▼＞▲１▼＋▲４▼であれば、第１基準クロックＣＫ１０を用いて補正時間を測定する第１密測定手段としての回路（ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａ、１ｓｔＴＡＤ３６ａ，同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａからなる回路）で求められた補正時間が、他方の回路で求められた補正時間よりも精度が高いと判断して、選択スイッチ４６を有効エリア平均化部４４ａ側に切り換える。また、この場合は、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定時間を、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定された測定時間に設定するために、粗測定回路２０に対して、切換スイッチ２８をピーク検出器２６ａ側に切り換える切換信号を出力する。
【０１２７】
一方、▲２▼＋▲３▼＞▲１▼＋▲４▼でなければ、第２基準クロックＣＫ２０を用いて補正時間を測定する第２密測定手段としての回路（ＣＫ２０ＴＡＤ３４ｂ、２ｎｄＴＡＤ３６ｂ，同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂからなる回路）で求められた補正時間が、他方の回路で求められた補正時間よりも精度が高いと判断して、選択スイッチ４６を有効エリア平均化部４４ｂ側に切り換える。また、この場合は、粗測定回路２０からＣＰＵ２に出力される測定時間を、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定された測定時間に設定するために、粗測定回路２０に対して、切換スイッチ２８をピーク検出器２６ｂ側に切り換える切換信号を出力する。
【０１２８】
尚、有効データ判定部５６ｅを上記のように動作させるのは、以下の理由による。
即ち、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に隣接するエリアである場合には、有効エリア判定部５６ｃの動作によって、その基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０を用いて測定される補正時間が無効とされるが、ＭＡＸエリア及び３ｒｄＭＩＮエリアが、基準クロックＣＫ１０又はＣＫ２０に隣接するエリアでなければ、上記各回路によって、基準クロックＣＫ１０及びＣＫ２０の立上がりエッジを基準とする２種類の補正時間が算出されることから、ＣＰＵ２に出力する補正時間（密データＤＤ）として、その内の一方を選択する必要がある。
【０１２９】
また、この選択に当たって、例えば、受光パルスＰＢｒの分布の中心（ピーク）が、図６（ｂ）に示すようにエリア▲３▼と▲４▼との境界に場合や、図６（ｅ）に示すようにエリア▲１▼と▲２▼との境界に場合は、いずれも、△１２＜△２３となって、平均値の算出から１ｓｔＭＩＮエリアと２ｎｄＭＩＮエリアに対応した時間差の積算値が除外されることから、第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定される時間差（図６に示すＴ１）に基づく補正時間を選択しても、第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定される時間差（図６に示すＴ２）に基づく補正時間を選択しても、問題はない（換言すれば、上述した折り返し現象の影響を受けることはない）。
【０１３０】
しかし、図６（ｄ）に示すように、例えば、受光パルスＰＢｒの分布の中心（ピーク）がエリア▲１▼の中央に存在する場合に、△１２＞△２３となって、平均値の算出から１ｓｔＭＩＮエリア（エリア▲３▼）に対応した時間差の積算値のみが除外されることになると、残りの有効エリア（エリア▲１▼，▲２▼，▲４▼）で第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定される時間差の内、エリア▲４▼で測定される時間差、若しくは、エリア▲１▼，▲４▼で測定される時間差が、上述した折り返し現象の影響を受けて、本来時間差を測定すべき第１基準クロックＣＫ１０とは異なる第１基準クロックＣＫ１０を用いて測定されることになり、補正時間を正確に測定することができなくなってしまう。
【０１３１】
そこで、本実施例では、このような場合には第２基準クロックＣＫ２０を用いて測定された時間差（図６に示すＴ２）に基づく補正時間を選択できるようにするために、有効データ判定部５６ｅを上記のように構成しているのである。
この結果、本実施例の密測定回路３０によれば、２種類の密測定回路にて測定された補正時間の中から、より真値に近い補正時間をＣＰＵ２に出力することができ、ＣＰＵ２側で、その補正時間（密データＤＤ）と粗測定回路２０による測定時間（粗データＤＵ）とを用いて、障害物までの距離を高精度に求めることが可能となる。
【０１３２】
尚、本実施例において、第１密測定手段としての回路を構成する同期部３８ａ，差分演算部４０ａ，分割積算部４２ａ，有効エリア平均化部４４ａは、図５に示す如く構成され、第２密測定手段としての回路を構成する同期部３８ｂ，差分演算部４０ｂ，分割積算部４２ｂ，有効エリア平均化部４４ｂも、これらと同様に構成されている。
【０１３３】
そこで、次に、これら各部の構成及び動作を図５を用いて説明する。
図５に示すように、同期部３８ａでは、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａからの出力（クロックエッジ時刻データ）及び１ｓｔＴＡＤ３６ａからの出力（受光パルスエッジ時刻データ）が、夫々、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ１及び３８ａ２にてラッチされる。
【０１３４】
また、同期部３８ａには、受光パルスＰＢｒを第１基準クロックＣＫ１０の１周期よりも短い所定時間（例えば第１基準クロックＣＫ１０の半周期分）遅延させる遅延回路（ＤＬＹ）３８ａ３が設けられており、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａからの出力（クロックエッジ時刻データ）は、この遅延回路３８ａ３を通過した受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ４によってもラッチされる。
【０１３５】
そして、ラッチ回路３８ａ４にてラッチされた受光パルスエッジ時刻データは、そのまま差分演算部４０ａに出力され、ラッチ回路３８ａ１及び３８ａ４にてラッチされたクロックエッジ時刻データは、同期部３８ａ内の選択スイッチ３８ａ５に入力される。
【０１３６】
選択スイッチ３８ａ５は、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで第１基準クロックＣＫ１０をラッチするラッチ回路（ＤＦＦ）３８ａ６からの出力に従い、その出力がＨｉｇｈレベルであれば、ラッチ回路３８ａ４にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択し、ＤＤＦ３８ａ６からの出力がＬｏｗレベルであれば、ラッチ回路３８ａ１にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択する。
【０１３７】
そして、この選択スイッチ３８ａ５にて選択されたクロックエッジ時刻データは、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジで動作するラッチ回路３８ａ７にてラッチされ、差分演算部４０ａには、このラッチ回路３８ａ７にてラッチされたクロックエッジ時刻データが入力される。
【０１３８】
即ち、同期部３８ａにおいては、１ｓｔＴＡＤ３６ａにて測定された受光パルスエッジ時刻データを、受光パルスＰＢｒの次の立上がりタイミングでラッチして、差分演算部４０ａに出力する。
従って、前述のように、差分演算部４０ａにおいて、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと、この立上がりエッジの直前の第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差ＤＤ１，ＤＤ２，…を順次測定できるようにするためには、基本的には、同期部３８ａに、ＣＫ１０ＴＡＤ３４から出力されるクロックエッジ時刻データを受光パルスＢＰｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路３８ａ１と、このラッチ回路３８ａ１の出力を次の受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチするラッチ回路３８ａ７との２つのラッチ回路を設ければ良い。
【０１３９】
しかし、時間Ａ／Ｄ変換回路（ＴＡＤ）の出力は、変換対象となる信号が入力された直後には不確定となり、信号入力後、所定の応答遅れ時間経過した後、確定する。このため、差分演算部４０ａを、単に３つのラッチ回路（受光パルスエッジ時刻データをラッチするラッチ回路３８ａ２と、クロックエッジ時刻データをラッチする２つのラッチ回路３８ａ１，３８ａ７）を用いて構成すると、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと第１基準クロックＣＫ１０との時間差が小さい場合に、正確なクロックエッジ時刻データをラッチすることができず、差分演算部４０ａにて演算される時間差に誤差が生じることになる。
【０１４０】
そこで、本実施例では、同期部３８ａには、上記３つのラッチ回路に加えて、遅延回路３８ａ３、ラッチ回路３８ａ４、選択スイッチ３８ａ５、及び、ラッチ回路３８ａ６を設け、ラッチ回路３８ａ６にてラッチされた第１基準クロックＣＫ１０の信号レベルがＨｉｇｈレベルである場合、つまり、受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングが第１基準クロックＣＫ１０が立ち上がってからその半周期分の時間が経過するまでの間にある場合には、ＣＫ１０ＴＡＤ３４ａの出力が不確定になっている虞があるので、選択スイッチ３８ａ５に対して、ラッチ回路３８ａ４にて受光パルスＰＢｒの立上がりタイミングよりも遅れたタイミングでラッチされたクロックエッジ時刻データを選択させ、そうでなければ、ラッチ回路３８ａ１にてラッチされたクロックエッジ時刻データを選択させるようにしているのである。
【０１４１】
このため、同期部３８ａでは、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジの時刻データと、この立上がりエッジの直前に立ち上がった第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジの時刻データとが、夫々正確にラッチされ、差分演算部４０ａには、これら各時刻データが同時に出力されることになる。
【０１４２】
よって、差分演算部４０ａでは、これら各時刻データの差を演算することにより、受光パルスＰＢｒの立上がりエッジと第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジとの時間差を高精度に求めることができる。
尚、差分演算部４０ａは、図５に示すように、同期部３８ａから出力される上記各時刻データを取り込み、受光パルスエッジ時刻データからクロックエッジ時刻データを減じる減算回路４０ａ１と、この減算回路４０ａ１からの出力（各エッジの時間差を表すデータ）を第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジでラッチするラッチ回路４０ａ２とから構成され、このラッチ回路４０ａ２でラッチしたデータを、分割積算部４２ａに出力する。
【０１４３】
次に、分割積算部４２ａは、エリア分割部５２から入力される受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリアを特定するＨｉｇｈレベルの信号▲１▼〜▲４▼を夫々受けて、差分演算部４０ａからの時間差を表すデータを選択的に取り込む、４個の選択スイッチ４２ａ▲１▼，４２ａ▲２▼，４２ａ▲３▼，４２ａ▲４▼と、これら４個の選択スイッチ４２ａ▲１▼〜４２ａ▲４▼を介して選択的に取り込まれた時間差を表すデータを各々積算する４個の加算器４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４と、これら各加算器４２ａ１〜４２ａ４からの出力（積算値）を受光パルスＰＢｒの立上がりエッジでラッチし、そのラッチした積算値を有効エリア平均化部４４ａに出力すると共に、加算器４２ａ１〜４２ａ４にフィードバックする４個のラッチ回路４２ａ５，４２ａ６，４２ａ７，４２ａ８とにより構成されている。
【０１４４】
この結果、選択スイッチ４２ａ▲１▼〜４２ａ▲２▼から加算器４２ａ１〜４２ａ４には、エリア分割部５２にて受光パルスＰＢｒの立上がりエッジのエリアが対応するエリア▲１▼〜▲４▼であると判定される度に、差分演算部４０ａからの出力が入力され、加算器４２ａ１〜４２ａ４では、各エリア▲１▼〜▲４▼毎に、差分演算部４０ａからの出力（時間差を表すデータ）が積算され、その積算値が、ラッチ回路４２ａ５〜４２ａ８を介して有効エリア平均化部４４ａに各々出力されることになる。
【０１４５】
また次に、有効エリア平均化部４４ａには、分割積算部４２ａから出力される各エリア▲１▼〜▲４▼毎の積算値を個々に取り込むための４個の選択スイッチ４４ａ▲１▼，４４ａ▲２▼，４４ａ▲３▼，４４ａ▲４▼が設けられている。これら各選択スイッチ４４ａ▲１▼〜４４ａ▲４▼は、有効エリア判定部５６ｃにて平均値（換言すれば補正時間）の算出に有効であると判定されたエリアに対応する積算値だけを選択的に取り込むためのものであり、有効エリア判定部５６ｃにより、対応するエリア▲１▼〜▲４▼の積算値を取り込むか否かが切り換えられる。
【０１４６】
そして、これら各選択スイッチ４４ａ▲１▼〜４４ａ▲４▼を介して取り込まれた積算値は、これら各積算値を加算する加算器４４ａ１にて加算される。そして、加算器４４ａ１による加算結果（データ）は、ＣＰＵ２から距離測定の終了時に出力される動作終了クロックＣＫｅの立上がりタイミングで動作するラッチ回路４４ａ２にラッチされる。
【０１４７】
また、このラッチ回路４４ａ２からの出力（つまり加算器４４ａ１による加算結果）は、動作終了クロックＣＫｅの立上がりタイミングで演算動作を開始する平均値演算回路４４ａ３に入力される。すると、平均値演算回路４４ａ３では、ラッチ回路４４ａ２を介して入力された加算器４４ａ１による加算結果を、有効度数演算部５６ｄにて求められた有効度数にて除算することにより、有効エリア判定部５６ｃにて有効であると判定された有効エリアに立ち上がりエッジが属する受光パルスＰＢｒに対して求められた時間差の平均値を算出し、これを、補正時間を表すデータ（密データＤＤ）として、選択スイッチ４６側に出力する。
【０１４８】
従って、有効エリア平均化部４４ａでは、有効エリア判定部５６ｃにて平均値の演算に有効であると判断されたエリアに対応する積算値に基づき、第１基準クロックＣＫ１０の立上がりエッジと受光パルスＰＢｒの立上がりエッジとの時間差の平均値が算出されることになる。
【０１４９】
以上詳述したように、本実施例の距離測定装置においては、距離測定のために測定すべき測定対象時間ＤＴを、粗測定回路２０を用いて、基準クロックＣＫ１０の一周期を時間分解能として測定すると同時に、粗測定回路２０による測定時間の誤差分を、密測定回路３０を用いて、ゲート回路のゲート遅延時間を時間分解能として測定し、密測定回路３０の測定結果を、粗測定回路２０により得られた測定時間に対する補正時間として、粗測定回路２０による測定時間と共にＣＰＵ２に入力するようにされている。
【０１５０】
このため、本実施例の距離測定装置によれば、粗測定回路２０と密測定回路３０とを用いた高精度な時間測定を一回の測距動作で行うことができる。よって、本実施例の距離測定装置によれば、粗測定と密測定とを交互に実行する従来装置に比べて、発光部１４を構成するレーザダイオードＬＤの駆動回数を少なくして、レーザダイオードＬＤが発熱等により劣化するのを抑制できる。
【０１５１】
また、本実施例では、密測定回路２０にて測定された補正時間を用いて粗測定回路３０による測定時間を正確に補正できるようにするために、シフトクロック生成回路１１にて、第１基準クロックＣＫ１０に対して位相が１８０度異なる第２基準クロックを生成し、これら２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて粗測定及び密測定を各々実行する。
【０１５２】
そして、密測定回路３０は、ＣＫセレクト部５６の動作によって、各基準クロックＣＫ１０及びＣＫ２０を用いて測定された補正時間の中からより精度の高い補正時間を選択し、しかも、粗測定回路２０に対しては、その補正時間の測定基準となった基準クロックを用いて測定された測定時間を選択させる。
【０１５３】
このため、本実施例の距離測定装置によれば、密測定回路３０にて補正時間を極めて高精度に測定することが可能となり、ＣＰＵ２側では、この補正時間と粗測定回路２０による測定時間とを用いて、障害物までの距離を簡単且つ高精度に求めることができるようになる。尚、ＣＫセレクト部５６の動作によって得られる個々の効果は、既に説明した通りである。
【０１５４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置としての機能を有する距離測定装置について説明したが、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置は、単に、任意の測定開始時刻からパルス信号若しくはパルス列が入力されるまでの時間を測定する時間測定装置として使用することもできる。
【０１５５】
また、例えば、本実施例では、本発明（請求項１〜請求項１５）の時間測定装置を距離測定装置に適用するに当たって、密測定回路３０だけでなく、粗測定回路２０に対しても、２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて時間測定を行う２系統の回路を設けるものとしたが、粗測定回路２０については、単に、第１基準クロックＣＫ１０を用いて時間測定を行うように構成しても、上記実施例と略同等の効果を得ることができる。
【０１５６】
つまり、上記実施例において、粗測定回路２０で、２種類の基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０を用いて時間測定を行うようにしたのは、密測定回路３０から出力される補正時間と粗測定回路２０から出力される測定時間とを、共通の基準クロックを用いて測定されたものとするためであるが、基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の位相差を常に１８０度に保持することができれば、その位相差は既知であるため、粗測定回路２０では第１基準クロックＣＫ１０だけを用いて時間測定を行うようにしても、密測定回路３０にて測定された補正時間と基準クロックＣＫ１０，ＣＫ２０の位相差とに基づき、粗測定回路２０による測定時間を正確に補正することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の距離測定装置全体の構成を表す構成図である。
【図２】 実施例の距離測定装置における測定対象時間ＤＴの測定動作の概要を説明する説明図である。
【図３】 実施例の密測定回路を構成するラッチ部、エリア分割部及び度数カウンタ部の構成を表す構成図である。
【図４】 実施例のエリア分割部の動作を説明する説明図である。
【図５】 実施例の密測定回路を構成するＣＫセレクト部、同期部、分割積算部及び有効エリア平均化部の構成を表す構成図である。
【図６】 実施例のＣＫセレクト部の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０…基準クロック発振器、１１…シフトクロック生成回路、１２…パルス発生部、１４…発光部、１５…駆動回路、１６…受光部、１７…増幅器、１８…コンパレータ、１９…遮断スイッチ、２０…粗測定回路、２２ａ，２２ｂ…ラッチ回路（ＤＦＦ）、２４ａ，２４ｂ…相関器、２６ａ，２６ｂ…ピーク検出器、２８…切換スイッチ、３０…密測定回路、３２…ＲＧＤ（リングディレイライン）、３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ…ＴＡＤ（時間Ａ／Ｄ変換回路）、３８ａ，３８ｂ…同期部、４０ａ，４０ｂ…差分演算部、４２ａ，４２ｂ…分割積算部、４４ａ，４４ｂ…有効エリア平均化部、４６…選択スイッチ、４８…精度補正部、５０…ラッチ部、５２…エリア分割部、５４…度数カウンタ部、５６…ＣＫセレクト部、５６ａ…比較部、５６ｂ…度数差分演算部、５６ｃ…有効エリア判定部、５６ｄ…有効度数演算部、５６ｅ…有効データ判定部。
Claims (17)
- 一定周期の第１基準クロックを発生する第１基準クロック発生手段と、
所定の測定開始時刻から時間測定対象パルスの入力時刻までの測定対象時間を、前記第１基準クロックを用いて測定する粗測定手段と、
を備えた時間測定装置において、
前記粗測定手段と並列に動作し、前記第１基準クロックよりも周期の短い基準時間を用いて、前記第１基準クロックの立上がりエッジ若しくは立下がりエッジである前記第１基準クロックの変化点と、前記時間測定対象パルスの入力時刻との時間差を、前記粗測定手段による測定時間に対する補正時間として測定する密測定手段を設けたことを特徴とする時間測定装置。 - 前記密測定手段は、前記時間測定対象パルスの入力時刻に最も近い前記第１基準クロックの変化点を用いて前記時間差を測定することを特徴とする請求項１記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、前記第１基準クロックよりも周期の短い基準時間として、ゲート回路のゲート遅延時間を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の時間測定装置。
- 前記粗測定手段は、前記第１基準クロックに同期して疑似ランダム雑音符号に応じて生成されたパルス列を前記時間測定対象パルスとして取り込み、該パルス列と前記擬似ランダム雑音符号との相関値から前記時間測定対象パルスの入力時刻を求め、前記測定開始時刻から該入力時刻までの測定対象時間を測定するスペクトラム拡散方式の時間測定手段であり、
前記密測定手段は、前記粗測定手段が前記時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成する少なくとも一つのパルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、前記第１基準クロックの変化点との時間差を、前記補正時間として測定することを特徴とする請求項１〜請求項３何れか記載の時間測定装置。 - 前記密測定手段は、前記粗測定手段が前記時間測定対象パルスとして取り込むパルス列を構成するパルス信号毎に、該パルス信号の立上がりエッジ若しくは立下がりエッジであるパルス信号の変化点と、前記第１基準クロックの変化点との時間差を夫々測定し、該測定した複数の時間差の平均値を、前記補正時間として算出することを特徴とする請求項４記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、前記パルス列を構成する各パルス信号毎に、該パルス信号の変化点に最も近い前記第１基準クロックの変化点を用いて、前記複数の時間差を測定することを特徴とする請求項５記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、前記基準時間を計時単位として時間を計時する計時手段を備え、該計時手段を用いて、共通の基準時刻から前記パルス列を構成する各パルス信号の変化点及び前記第１基準クロックの変化点までの時間を順次測定し、該測定結果に基づき、互いに隣接するパルス信号の変化点と第１基準クロックの変化点との時間差を各々算出することを特徴とする請求項６記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、前記第１基準クロックの一周期内での前記各パルス信号の変化点の分布状態を判定し、該分布状態から前記パルス信号の変化点の分布が少ないエリアを特定して、該エリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差を、前記平均値の算出から除外することを特徴とする請求項５〜請求項７いずれか記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、前記第１基準クロックの一周期を複数に分割したエリア毎に、前記各パルス信号の変化点が入った個数をカウントし、該カウント結果に従い前記パルス信号の変化点の分布が少ないエリアを特定して、該エリア内に変化点が入ったパルス信号に対して算出した時間差を、前記平均値の算出から除外することを特徴とする請求項８記載の時間測定装置。
- 前記密測定手段は、
前記第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、前記各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、
該カウント手段によるカウントの結果、カウント値が最も少ないエリアを１ｓｔＭＩＮ、カウント値が２番目に少ないエリアを２ｎｄＭＩＮ、カウント値が３番目に少ないエリアを３ｒｄＭＩＮ、カウント値が最大のエリアをＭＡＸとしたとき、
前記１ｓｔＭＩＮエリアでのカウント値と前記２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△１２を算出すると共に、
前記２ｎｄＭＩＮエリアでのカウント値と前記３ｒｄＭＩＮエリアでのカウント値の差△２３を算出し、
△１２＞△２３のとき、前記１ｓｔＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を前記平均値の算出に不要なパルス信号として特定し、
△１２＜△２３のとき、前記１ｓｔＭＩＮエリア及び前記２ｎｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を前記平均値の算出に不要なパルス信号として特定し、
△１２＝△２３のとき、前記１ｓｔＭＩＮエリア，前記２ｎｄＭＩＮエリア及び前記３ｒｄＭＩＮエリア内に変化点が入ったパルス信号を前記平均値の算出に不要なパルス信号として特定することを特徴とする請求項９記載の時間測定装置。 - 前記密測定手段は、前記ＭＡＸエリア及び前記３ｒｄＭＩＮエリアが、前記時間差の測定に用いる基準クロックの変化点に隣接したエリアであるときには、前記算出した時間差は全て無効として、前記平均値の算出を禁止することを特徴とする請求項１０記載の時間測定装置。
- 前記第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロックを生成する第２基準クロック生成手段を備え、
前記密測定手段は、
前記各パルス信号の変化点と前記第１基準クロックの変化点との時間差の平均値を第１補正時間として測定する第１密測定手段と、
前記各パルス信号の変化点と前記第２基準クロックの変化点との時間差の平均値を第２補正時間として測定する第２密測定手段と、
前記各パルス信号の変化点が、前記第１基準クロックの変化点付近及び前記第２基準クロックの変化点付近の何れに多く分布しているかを判定し、該判定結果に基づき、前記第１補正時間及び第２補正時間の中から、前記各パルス信号の変化点が変化点付近に多く分布していない方の基準クロックを用いて測定された補正時間を、前記測定時間補正用の補正時間として選択する補正時間選択手段と、
を備えたことを特徴とする請求項５〜請求項１１何れか記載の時間測定装置。 - 前記粗測定手段は、
前記第１基準クロックに同期して前記パルス列を取り込み、該パルス列と前記擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき前記測定対象時間を測定する第１粗測定手段と、
前記第２基準クロックに同期して前記パルス列を取り込み、該パルス列と前記擬似ランダム雑音符号との相関値に基づき前記測定対象時間を測定する第２粗測定手段と、
前記第１粗測定手段及び前記第２粗測定手段にて夫々測定された２種類の測定時間の中から、前記密測定手段の補正時間選択手段が選択した補正時間に対応する基準クロックを用いて測定された測定時間を選択し、該測定時間を、当該粗測定手段による測定時間として出力する測定時間選択手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１２記載の時間測定装置。 - 前記補正時間選択手段は、
前記第１基準クロックの一周期を４つに分割したエリア毎に、前記各パルス信号の変化点が入った個数をカウントするカウント手段を備え、
該カウント手段によるカウント結果に基づき、前記２つの基準クロックの中から、基準クロックの変化点の前後のエリアに入ったパルス信号の変化点の数が少ない方の基準クロックを選択し、該選択した基準クロックを用いて測定された補正時間を、前記測定時間補正用の補正時間として選択することを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の時間測定装置。 - 請求項１０又は請求項１４に記載の時間測定装置において、
前記カウント手段は、前記第１基準クロック、前記第１基準クロックに対して位相が９０度異なる第１補助クロック、前記第１基準クロックに対して位相が１８０度異なる第２基準クロック、及び、前記第１基準クロックに対して位相が２７０度異なる第２補助クロックからなる４種類のクロックを用い、前記各パルス信号の変化点での各クロックの信号レベルに基づき、前記各パルス信号の変化点が属するエリアを特定することを特徴とする時間測定装置。 - 基準クロックに同期して所定ビット長の擬似ランダム雑音符号に対応したパルス列を発生するパルス列発生手段と、
該パルス発生手段が発生したパルス列にて変調した電磁波を送信する送信手段と、
該送信手段が送信した電磁波が測定対象物に当たって反射してくる反射波を受信し、前記パルス列を復元す受信手段と、
該受信手段にて復元されたパルス列と前記疑似ランダム雑音符号とに基づき、前記送信手段が前記電磁波の送信を開始してから前記反射波を受信するまでの測定対象時間を測定する時間測定手段と、
を備え、該時間測定手段にて測定された測定対象時間に基づき前記測定対象物までの距離を測定するスペクトラム拡散方式の距離測定装置であって、
前記時間測定手段として、前記請求項４〜請求項１５いずれか記載の時間測定装置を備えたことを特徴とする距離測定装置。 - 前記パルス列発生手段は、前記受信手段が前記反射波の受信を開始してから前記受信手段の出力が安定するのに要する所要時間の間、パルス信号を余分に発生し、その後、前記擬似ランダム雑音符号に対応したパルス列を発生するように構成され、
前記時間測定手段は、前記送信手段が前記パルス列発生手段にて生成されたパルス信号に基づく電磁波の送信を開始した後、前記所要時間が経過してから、前記時間測定を開始することを特徴とする請求項１６記載の距離測定装置。
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