JP5936405B2 - Ranging system - Google Patents

Ranging system Download PDF

Info

Publication number
JP5936405B2
JP5936405B2 JP2012068142A JP2012068142A JP5936405B2 JP 5936405 B2 JP5936405 B2 JP 5936405B2 JP 2012068142 A JP2012068142 A JP 2012068142A JP 2012068142 A JP2012068142 A JP 2012068142A JP 5936405 B2 JP5936405 B2 JP 5936405B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
delay
delay time
timing correction
circuit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012068142A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013200186A (en
Inventor
是角 圭祐
圭祐 是角
智幸 神山
智幸 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2012068142A priority Critical patent/JP5936405B2/en
Priority to US13/838,053 priority patent/US9109888B2/en
Publication of JP2013200186A publication Critical patent/JP2013200186A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5936405B2 publication Critical patent/JP5936405B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

本発明は、発光部から放射した放射光が対象物で反射し、戻ってくる反射光を受光し、その受光量に応じた出力を用いてタイム・オブ・フライト(Time Of Flight:TOF)法により、対象物までの距離を求める測距システムに関する。   In the present invention, the time of flight (TOF) method is performed by using the output corresponding to the amount of light received by reflecting the reflected light that is radiated from the light emitting unit and reflected by the object. Thus, the present invention relates to a distance measuring system for obtaining a distance to an object.

従来から、TOF法を用いた測距装置は、非接触な測距を実現する外界センシング手法として、一般的に知られている(特許文献1及び2参照)。TOF法は、発光部から対象物に向かって光を放射し、対象物で反射して戻ってくるまでの光の往復時間を受光部でセンシングして対象物までの距離を求める。そのため、発光部での光の放射タイミングと受光部での受光タイミングの同期が技術的な前提となる。   Conventionally, a distance measuring apparatus using the TOF method is generally known as an external sensing technique for realizing non-contact distance measurement (see Patent Documents 1 and 2). In the TOF method, light is emitted from a light emitting unit toward an object, and the light reciprocating time until the light is reflected and returned by the object is sensed by the light receiving unit to obtain the distance to the object. Therefore, the technical premise is that the light emission timing at the light emitting unit is synchronized with the light reception timing at the light receiving unit.

しかしながら、発光部を構成する発光素子自体の特性、受光部を構成する受光素子自体の特性、あるいは、発光部及び受光部に関連する各種素子や配線、回路の特性は、温度や湿度といった周辺環境に影響され変動する。そのため、製品出荷時にキャリブレーションを実施しても、刻々と変化する環境変動に対しては測距システムの測距精度を維持することが困難であり、誤差が拡大するおそれがある。そのため、既に、フィードバック制御を用いた発光部及び受光部の同期手法が提案されている(特許文献3参照)。   However, the characteristics of the light-emitting element itself constituting the light-emitting unit, the characteristics of the light-receiving element itself constituting the light-receiving unit, or the characteristics of various elements, wiring, and circuits related to the light-emitting unit and the light-receiving unit are the ambient environment such as temperature and humidity. It is affected and fluctuates. For this reason, even if calibration is performed at the time of product shipment, it is difficult to maintain the distance measurement accuracy of the distance measurement system against environmental changes that change every moment, and the error may increase. Therefore, a method of synchronizing the light emitting unit and the light receiving unit using feedback control has already been proposed (see Patent Document 3).

特許文献3では、発光素子用駆動回路から出力する発光タイミング信号の位相と、受光素子用駆動回路から出力する受光タイミング信号の位相との差(位相差)を位相比較回路にて検出し、発光素子用タイミング発生回路と発光素子用駆動回路の間に介在する遅延時間調整回路により、発光素子用の駆動回路に供給する発光タイミングを上述の位相差に応じて調整するようにしている。   In Patent Document 3, the phase comparison circuit detects the difference (phase difference) between the phase of the light emission timing signal output from the light emitting element drive circuit and the phase of the light reception timing signal output from the light receiving element drive circuit, and emits light. A delay time adjusting circuit interposed between the element timing generation circuit and the light emitting element driving circuit adjusts the light emission timing supplied to the light emitting element driving circuit in accordance with the above-described phase difference.

特開2001−281336号公報JP 2001-281336 A 特開平8−313215号公報JP-A-8-313215 特開2009−236657号公報JP 2009-236657 A

ところで、発光と受光のタイミングの同期のため重要となるのが位相比較回路での位相の検出手法である。特許文献3では、環境変動に対する位相比較回路自体の特性変化の対策が示されていない。位相比較回路自体の特性変化は、本来発光タイミングあるいは受光タイミングからのフィードバック制御では補正できないため、測距精度が確保できなくなるおそれがある。すなわち、位相比較回路(=観測器)の出力特性が周辺環境に依存すると、本来の評価対象である発光素子用駆動回路や受光素子用駆動回路の特性変動のみを補正するべきであるにも関わらず、位相比較回路の出力特性変動をも加味して補正してしまい、評価対象に対して本来意図した位相調整を行うことができない。   By the way, what is important for the synchronization of the timing of light emission and light reception is the phase detection method in the phase comparison circuit. Patent Document 3 does not show a countermeasure for a change in characteristics of the phase comparison circuit itself with respect to environmental fluctuations. Since the characteristic change of the phase comparison circuit itself cannot be corrected by feedback control from the light emission timing or the light reception timing, there is a possibility that the ranging accuracy cannot be ensured. That is, if the output characteristic of the phase comparison circuit (= observer) depends on the surrounding environment, only the characteristic fluctuations of the light emitting element driving circuit and the light receiving element driving circuit, which are originally evaluated, should be corrected. Therefore, the correction is made in consideration of the output characteristic fluctuation of the phase comparison circuit, and the originally intended phase adjustment cannot be performed on the evaluation target.

また、高時間分解能で、且つ、安定性を実現するためにはフィードバック信号等に含まれる比較的短時間におけるタイミングの揺らぎ(ジッタ:jitter)の影響を考慮する必要がある。ジッタの現れ方は原因により異なる。例えば、熱雑音に起因するジッタは時間に対してランダムであるが、電磁波等の外乱に影響され発生するジッタは周期性があったり突発的であったりする。   Also, in order to achieve high temporal resolution and stability, it is necessary to consider the influence of timing fluctuation (jitter) in a relatively short time included in a feedback signal or the like. How jitter appears depends on the cause. For example, jitter caused by thermal noise is random with respect to time, but jitter generated by being affected by disturbances such as electromagnetic waves may be periodic or sudden.

光速を扱うTOF方式の測距システムにおいては、このようなジッタの影響を考慮しつつ、高精度な時間分解能でタイミングを補正する必要がある。この場合、少ないサンプリング回数でフィードバック制御を実施するとかえって不安定性が増大し、同期に悪影響を及ぼす。一方で多いサンプリング回数でフィードバック制御を実施すると安定するが、タイミング補正回路の最小時間分解能よりも高精度に過剰にサンプリングを実施しても制御不能であり無駄な電力を消費する。   In a TOF type ranging system that handles the speed of light, it is necessary to correct the timing with high-accuracy time resolution in consideration of the influence of such jitter. In this case, if feedback control is performed with a small number of samplings, the instability increases, which adversely affects synchronization. On the other hand, although feedback control is performed with a large number of samplings, it is stable. However, even if sampling is performed with higher accuracy than the minimum time resolution of the timing correction circuit, control is impossible and wasteful power is consumed.

そのため、フィードバック制御を適正なサンプリング回数で実施する仕組みが必要となる。   Therefore, a mechanism for performing feedback control with an appropriate number of samplings is required.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、フィードバック制御によるタイミング差の補正において、周辺環境に左右されない安定した発光タイミングと受光タイミングの同期を維持することができ、しかも、適正なサンプリング回数でフィードバック制御を実施することができ、安定、且つ、高精度な測距システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such a problem, and in the correction of the timing difference by feedback control, it is possible to maintain the stable synchronization of the light emission timing and the light reception timing which is not influenced by the surrounding environment, and is appropriate. An object of the present invention is to provide a stable and highly accurate distance measuring system that can perform feedback control with a small number of samplings.

[1] 本発明に係る測距システムは、測距対象物に向けて放射光を放射する発光部と、前記放射光の前記測距対象物からの反射光を受光し、受光光量に応じた出力を行う受光部と、前記発光部及び前記受光部を制御する制御部と、前記受光部の出力を用いてタイム・オブ・フライト(Time Of Flight)法により前記測距対象物までの距離を演算する距離演算部と、を有する測距システムに関する。 [1] A distance measuring system according to the present invention receives a light emitting unit that emits radiated light toward a distance measuring object, and receives reflected light from the distance measuring object of the radiated light, and according to the amount of received light. A light receiving unit that performs output, a control unit that controls the light emitting unit and the light receiving unit, and a time of flight method to determine a distance to the object to be measured using the output of the light receiving unit. The present invention relates to a distance measuring system having a distance calculating unit for calculating.

前記制御部は、前記発光部の発光タイミング及び前記受光部の受光タイミングを規定するシーケンサと、基準クロックを生成し、前記シーケンサに前記基準クロックを出力する基準クロック生成部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、前記受光部を駆動する受光駆動部と、前記発光駆動部の前段に介在され、前記発光タイミングを補正するタイミング補正部と、を備える。   The control unit drives the light emitting unit, a sequencer that defines a light emission timing of the light emitting unit and a light receiving timing of the light receiving unit, a reference clock that generates a reference clock, and outputs the reference clock to the sequencer. A light emission drive unit that drives the light reception unit, and a timing correction unit that is interposed in a preceding stage of the light emission drive unit and corrects the light emission timing.

前記タイミング補正部は、回路起動シーケンス生成部と、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部と、タイミング補正制御ロジック回路とを有する。   The timing correction unit includes a circuit activation sequence generation unit, a delay time control / timing correction phase comparison unit, and a timing correction control logic circuit.

そして、前記回路起動シーケンス生成部は、システム起動時に、前記タイミング補正制御ロジック回路に起動トリガ信号を出力して、該タイミング補正制御ロジック回路を起動する。タイミング補正制御ロジック回路は、前記起動トリガ信号に基づいて、前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部に初期値を設定する。   Then, the circuit activation sequence generation unit outputs an activation trigger signal to the timing correction control logic circuit at the time of system activation, and activates the timing correction control logic circuit. The timing correction control logic circuit sets an initial value in the delay time control / timing correction phase comparison unit based on the activation trigger signal.

その後、前記回路起動シーケンス生成部は、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部に起動信号を出力して、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部を起動する。   Thereafter, the circuit activation sequence generator outputs an activation signal to the delay time control / timing correction phase comparison unit to activate the delay time control / timing correction phase comparison unit.

[2] 本発明において、前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部は、第1遅延時間制御回路と、第2遅延時間制御回路と、タイミング補正用位相比較器とを有し、前記タイミング補正制御ロジック回路は、起動トリガ信号の入力に基づいて、前記第1遅延時間制御回路の初期値を固定にし、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器を起動するようにしてもよい。 [2] In the present invention, the delay time control / timing correction phase comparison unit includes a first delay time control circuit, a second delay time control circuit, and a timing correction phase comparator, and the timing correction The control logic circuit fixes the initial value of the first delay time control circuit based on the input of the start trigger signal, and compares the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparison. You may make it start a container.

[3] この場合、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器のそれぞれは、各々第1遅延線及び第2遅延線を有し、前記タイミング補正部は、前記各第1遅延線での遅延時間を調整する第1遅延調整バイアスを生成する第1遅延同期ループ回路本体と、前記各第2遅延線での遅延時間を調整する第2遅延調整バイアスを生成する第2遅延同期ループ回路本体とをさらに有し、前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器の起動に先立って、前記第1遅延同期ループ回路本体及び前記第2遅延同期ループ回路本体を起動し、前記第1遅延調整バイアス及び前記第2遅延調整バイアスが安定した段階で、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器を起動するようにしてもよい。 [3] In this case, each of the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparator includes a first delay line and a second delay line, respectively. A first delay locked loop circuit body that generates a first delay adjustment bias that adjusts a delay time in each of the first delay lines; and a second delay adjustment that adjusts a delay time in each of the second delay lines. And a second delay locked loop circuit main body for generating a bias, wherein the timing correction control logic circuit activates the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparator. Prior to starting the first delay locked loop circuit body and the second delay locked loop circuit body, the first delay adjusting bias and the second delay adjusting bias are stabilized. It said first delay time control circuit, may be started the second delay time control circuit and the timing correction phase comparator.

[4] また、前記シーケンサにおいて前記基準クロックと同期した基準信号を生成し、該基準信号を前記第1遅延時間制御回路及び前記第2遅延時間制御回路に入力し、前記第1遅延時間制御回路は、前記基準信号を前記初期値に基づいて遅延させた信号を、前記発光駆動部に出力し、前記第2遅延時間制御回路は、前記基準信号を基準として、遅延時間をオフセットとたオフセット信号を出力し、前記タイミング補正用位相比較器は、前記オフセット信号と前記発光駆動部の出力信号との位相比較を行って、位相比較結果として出力し、前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記位相比較結果に基づいてオフセット調整信号を生成して、前記第2遅延時間制御回路においてオフセット値を更新させるようにしてもよい。 [4] Further, the sequencer generates a reference signal synchronized with the reference clock, and inputs the reference signal to the first delay time control circuit and the second delay time control circuit, and the first delay time control circuit Outputs a signal obtained by delaying the reference signal based on the initial value to the light emission driving unit, and the second delay time control circuit uses the reference signal as a reference and an offset signal with a delay time as an offset. The phase comparator for timing correction performs phase comparison between the offset signal and the output signal of the light emission driver, and outputs it as a phase comparison result, and the timing correction control logic circuit outputs the phase comparison An offset adjustment signal may be generated based on the result, and the offset value may be updated in the second delay time control circuit.

[5] タイミング補正制御ロジック回路は、オフセット値を更新し、前記位相比較結果が前記タイミング補正用位相比較器の検知範囲の中央値になった段階で、該オフセット値を更新後オフセット値として固定するようにしてもよい。 [5] The timing correction control logic circuit updates the offset value, and fixes the offset value as the updated offset value when the phase comparison result reaches the median value of the detection range of the timing correction phase comparator. You may make it do.

[6] この場合、前記更新後オフセット値を前記第2遅延時間制御回路に記憶保持させるようにしてもよい。 [6] In this case, the updated offset value may be stored and held in the second delay time control circuit.

[7] そして、前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記オフセット値を更新し、固定した後に取得した前記位相比較結果に基づいて遅延調整信号を生成し、該遅延調整信号により前記第1遅延時間制御回路を制御して、前記基準信号を遅延し、前記オフセット信号と前記発光駆動部の出力信号とが同じ位相となるように、前記第1遅延時間制御回路を補正制御するようにしてもよい。 [7] Then, the timing correction control logic circuit generates a delay adjustment signal based on the phase comparison result obtained after updating and fixing the offset value, and the first delay time control based on the delay adjustment signal. The circuit may be controlled to delay the reference signal, and the first delay time control circuit may be corrected and controlled so that the offset signal and the output signal of the light emission drive unit have the same phase.

[8] 前記タイミング補正制御ロジック回路は、任意のサンプリング回数分の前記位相比較結果から、サンプリング毎のジッタ量を計測し、前記ジッタ量に基づいて少なくともサンプリング間隔を調整するようにしてもよい。 [8] The timing correction control logic circuit may measure a jitter amount for each sampling from the phase comparison result for an arbitrary number of samplings, and adjust at least the sampling interval based on the jitter amount.

[9] この場合、前記ジッタ量が大きくなるに従って、前記サンプリング間隔を短くし、前記ジッタ量が小さくなるに従って、前記サンプリング間隔を長くすることが好ましい。 [9] In this case, it is preferable that the sampling interval is shortened as the jitter amount is increased, and the sampling interval is increased as the jitter amount is decreased.

[10] 前記ジッタ量が許容範囲にある場合は、前記サンプリング間隔が適正であるとして、前記サンプリング間隔の調整を行わないようにしてもよい。 [10] When the jitter amount is within an allowable range, the sampling interval may not be adjusted assuming that the sampling interval is appropriate.

[11] また、前記タイミング補正制御ロジック回路は、一定期間での前記位相比較結果の変動量に基づいて、前記第1遅延時間制御回路でのタイミング調整の更新間隔を調整するようにしてもよい。 [11] Further, the timing correction control logic circuit may adjust an update interval of timing adjustment in the first delay time control circuit based on a variation amount of the phase comparison result in a certain period. .

[12] この場合、前記変動量が大きくなるに従って、前記タイミング調整の更新間隔を短くすることが好ましい。 [12] In this case, it is preferable that the update interval of the timing adjustment is shortened as the amount of change increases.

[13] 前記変動量が許容範囲にある場合は、前記タイミング調整の更新間隔が適正であるとして、前記タイミング調整の更新間隔の調整を行わないようにしてもよい。 [13] When the fluctuation amount is within an allowable range, the update interval of the timing adjustment may not be adjusted on the assumption that the update interval of the timing adjustment is appropriate.

本発明に係る測距システムによれば、フィードバック制御によるタイミング差の補正において、周辺環境に左右されない安定した発光タイミングと受光タイミングの同期を維持することができると共に、適正なサンプリング回数でフィードバック制御を実施することができ、高精度に測距対象物までの距離を測定することができる。   According to the distance measuring system of the present invention, in the correction of the timing difference by the feedback control, it is possible to maintain the stable synchronization of the light emission timing and the light reception timing which is not influenced by the surrounding environment, and to perform the feedback control with an appropriate number of samplings The distance to the object to be measured can be measured with high accuracy.

本実施の形態に係る測距システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ranging system which concerns on this Embodiment. タイミング補正部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a timing correction part. 図3Aは発光タイミング信号とオフセット信号が同期している状態を示す説明図であり、図3Bは周辺環境の影響によって発光タイミング信号がオフセット信号に対して位相遅れとなった状態を示す説明図であり、図3Cはタイミング補正部でのフィードバック制御によって位相遅れを吸収した状態を示す説明図である。3A is an explanatory diagram illustrating a state in which the light emission timing signal and the offset signal are synchronized, and FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a state in which the light emission timing signal is delayed in phase with respect to the offset signal due to the influence of the surrounding environment. FIG. 3C is an explanatory diagram showing a state in which the phase delay is absorbed by the feedback control in the timing correction unit. 図4Aは第1遅延同期ループ回路本体の内部構成を示すブロック図であり、図4Bは第2遅延同期ループ回路本体の内部構成を示すブロック図である。FIG. 4A is a block diagram showing an internal configuration of the first delay locked loop circuit main body, and FIG. 4B is a block diagram showing an internal configuration of the second delay locked loop circuit main body. 第1遅延時間制御回路及び第2遅延時間制御回路の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a 1st delay time control circuit and a 2nd delay time control circuit. タイミング補正用位相比較器の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the phase comparator for timing correction. タイミング補正用位相比較器の信号処理動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal processing operation of the phase comparator for timing correction. 回路起動シーケンス生成部とタイミング補正制御ロジック回路による第1動作シーケンスの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the 1st operation sequence by a circuit starting sequence production | generation part and a timing correction control logic circuit. タイミング補正制御ロジック回路を起動した状態を示す動作概念図である。It is an operation | movement conceptual diagram which shows the state which started the timing correction control logic circuit. 遅延同期ループ回路部及び遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部を起動した状態を示す動作概念図である。It is an operation | movement conceptual diagram which shows the state which started the delay locked loop circuit part and the phase comparison part for delay time control and timing correction. 各種回路の起動処理を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the starting process of various circuits. オフセット値を更新している状態を示す動作概念図である。It is an operation | movement conceptual diagram which shows the state which is updating the offset value. オフセット値を固定した状態を示す動作概念図である。It is an operation | movement conceptual diagram which shows the state which fixed the offset value. タイミング調整信号を補正している状態を示す動作概念図である。It is an operation | movement conceptual diagram which shows the state which has correct | amending the timing adjustment signal. 回路起動シーケンス生成部とタイミング補正制御ロジック回路による第2動作シーケンスの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the 2nd operation sequence by a circuit starting sequence production | generation part and a timing correction control logic circuit. タイミング調整の各更新間隔でのサンプリング回数を4回とした場合を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the case where the frequency | count of sampling in each update space | interval of timing adjustment is 4 times. タイミング調整処理を行わない場合とタイミング調整処理を行った後での周辺環境の影響による平均値の変動の違いと、ジッタ量によるサンプリング間隔の調整を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference of the fluctuation | variation of the average value by the influence of the surrounding environment after performing a timing adjustment process when not performing a timing adjustment process, and adjustment of the sampling interval by a jitter amount. タイミング補正制御ロジック回路のサンプリング間隔調整部とジッタ量計測部での処理動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing operation in the sampling interval adjustment part and jitter amount measurement part of a timing correction control logic circuit. タイミング調整の各更新間隔でのサンプリング回数を8回とした場合を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the case where the frequency | count of sampling in each update space | interval of timing adjustment is 8 times. タイミング調整の各更新間隔でのサンプリング回数を2回とした場合を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the case where the frequency | count of sampling in each update space | interval of timing adjustment is 2 times. タイミング補正制御ロジック回路のサンプリング間隔調整部、ジッタ量計測部、更新間隔調整部及び平均値変動量計測部での処理動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the processing operation in the sampling interval adjustment part of a timing correction control logic circuit, a jitter amount measurement part, an update interval adjustment part, and an average value variation | change_quantity measurement part. サンプリングを行う期間と、タイミング調整の更新間隔の変更及びサンプリング間隔の変更を行う期間の好ましい例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the preferable example of the period which performs the period which performs sampling, the update interval of a timing adjustment, and the change of a sampling interval.

以下、本発明に係る測距システムの実施の形態例を図1〜図22を参照しながら説明する。   Embodiments of a distance measuring system according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

本実施の形態に係る測距システム10は、図1に示すように、測距対象物12に向けて放射光14を放射する発光部16と、放射光14の測距対象物12からの反射光18を受光し、受光光量に応じた出力を行う受光部20と、発光部16及び受光部20を制御する制御部22と、受光部20の出力を用いてタイム・オブ・フライト法により測距対象物までの距離を演算する距離演算部24と、を有する。なお、受光部20からの出力は、A/D変換器26でデジタル信号に変換した後、距離演算部24に出力する。   As shown in FIG. 1, the distance measuring system 10 according to the present embodiment includes a light emitting unit 16 that emits radiated light 14 toward the distance measuring object 12, and reflection of the radiated light 14 from the distance measuring object 12. A light receiving unit 20 that receives the light 18 and outputs an output corresponding to the amount of received light, a control unit 22 that controls the light emitting unit 16 and the light receiving unit 20, and an output of the light receiving unit 20 is measured by a time-of-flight method. A distance calculation unit 24 that calculates the distance to the distance object. The output from the light receiving unit 20 is converted into a digital signal by the A / D converter 26 and then output to the distance calculation unit 24.

制御部22は、基準クロック生成部28と、シーケンサ30と、発光駆動部32と、受光駆動部34と、タイミング補正部36とを有する。   The control unit 22 includes a reference clock generation unit 28, a sequencer 30, a light emission drive unit 32, a light reception drive unit 34, and a timing correction unit 36.

基準クロック生成部28は、温度や湿度等の周辺環境にほとんど影響されない水晶振動子を基準クロック周波数信号として用いた例えばPLL(Phase Locked Loop)回路等によって構成し、基準クロックclkを生成し、少なくともシーケンサ30に基準クロックclkを出力する。   The reference clock generation unit 28 is configured by, for example, a PLL (Phase Locked Loop) circuit using a crystal resonator that is hardly influenced by the surrounding environment such as temperature and humidity as a reference clock frequency signal, and generates a reference clock clk. The reference clock clk is output to the sequencer 30.

シーケンサ30は、発光部16の発光タイミング及び受光部20の受光タイミングを規定する。具体的には、発光部16での発光タイミングの基準となる発光基準信号Pe2及び受光部20での受光タイミングの基準となる受光基準信号Pe2を生成する。例えば図1に示すように、シーケンサ30は、第1信号生成回路38a、第2信号生成回路38b、第1クロック同期回路40a及び第2クロック同期回路40bを有する。第1信号生成回路38aは、発光タイミングの基となる信号Pe1を生成し、第2信号生成回路38bは、受光タイミングの基となる信号Pr1を生成する。第1クロック同期回路40aは、例えばD型フリップフロップにより構成し、第1クロック同期回路40aのD端子には信号Pe1を供給し、CK端子には基準クロックclkを供給する。このとき、第1クロック同期回路40aのQ端子からは基準クロックclkに同期した信号Pe1、すなわち、発光基準信号Pe2が出力される。同様に、第2クロック同期回路40bのD端子には信号Pr1を供給し、CK端子には基準クロックclkを供給する。このとき、第2クロック同期回路40bのQ端子からは基準クロックclkに同期した信号Pr1、すなわち、受光基準信号Pr2が出力される。   The sequencer 30 defines the light emission timing of the light emitting unit 16 and the light reception timing of the light receiving unit 20. Specifically, a light emission reference signal Pe2 that is a reference of the light emission timing in the light emitting unit 16 and a light reception reference signal Pe2 that is a reference of the light reception timing in the light receiving unit 20 are generated. For example, as shown in FIG. 1, the sequencer 30 includes a first signal generation circuit 38a, a second signal generation circuit 38b, a first clock synchronization circuit 40a, and a second clock synchronization circuit 40b. The first signal generation circuit 38a generates a signal Pe1 that is a basis of light emission timing, and the second signal generation circuit 38b generates a signal Pr1 that is a basis of light reception timing. The first clock synchronization circuit 40a is constituted by, for example, a D-type flip-flop, and supplies the signal Pe1 to the D terminal of the first clock synchronization circuit 40a and supplies the reference clock clk to the CK terminal. At this time, the signal Pe1 synchronized with the reference clock clk, that is, the light emission reference signal Pe2 is output from the Q terminal of the first clock synchronization circuit 40a. Similarly, the signal Pr1 is supplied to the D terminal of the second clock synchronization circuit 40b, and the reference clock clk is supplied to the CK terminal. At this time, the signal Pr1 synchronized with the reference clock clk, that is, the light reception reference signal Pr2 is output from the Q terminal of the second clock synchronization circuit 40b.

発光駆動部32は、後述するタイミング補正部36からのタイミング調整信号Pe3に基づいて発光部16を駆動制御する。例えばタイミング調整信号Pe3により、放射光14を放射するための発光タイミング信号Pe4を生成して出力する。発光部16は、発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4により、例えばパルス発光した放射光14を放射する。   The light emission drive unit 32 drives and controls the light emission unit 16 based on a timing adjustment signal Pe3 from a timing correction unit 36 described later. For example, a light emission timing signal Pe4 for emitting the radiation light 14 is generated and output by the timing adjustment signal Pe3. The light emitting unit 16 radiates, for example, pulsed emitted light 14 in accordance with the light emission timing signal Pe4 from the light emission driving unit 32.

受光駆動部34は、シーケンサ30からの受光基準信号Pr2に基づいて受光部20を駆動制御する。例えば受光基準信号Pr2により、反射光18を受光する期間を規定する受光タイミング信号Pr4(=電子シャッタタイミング信号)を生成し、受光部20を駆動制御する。受光部20は、受光タイミング信号Pr4により規定された期間(電子シャッタ期間)の間の反射光18の光量を受光し、受光部20の出力値に反映する。   The light receiving drive unit 34 drives and controls the light receiving unit 20 based on the light receiving reference signal Pr2 from the sequencer 30. For example, a light reception timing signal Pr4 (= electronic shutter timing signal) that defines a period during which the reflected light 18 is received is generated based on the light reception reference signal Pr2, and the light receiving unit 20 is driven and controlled. The light receiving unit 20 receives the amount of the reflected light 18 during the period (electronic shutter period) defined by the light reception timing signal Pr4 and reflects it in the output value of the light receiving unit 20.

この受光駆動部34は、図1では、受光部20、A/D変換器26、基準クロック生成部28、シーケンサ30及びタイミング補正部36と共に1つの固体撮像装置42に実装している。そのため、受光駆動部34にクロック同期回路を実装し、クロック同期した受光タイミング信号Pr4を出力する等の対策が可能である。従って、受光基準信号Pr2と同等に、クロック同期した受光タイミング信号Pr4を受光部20に直接供給することが比較的容易である。   In FIG. 1, the light receiving drive unit 34 is mounted on one solid-state imaging device 42 together with the light receiving unit 20, the A / D converter 26, the reference clock generation unit 28, the sequencer 30, and the timing correction unit 36. Therefore, it is possible to take measures such as mounting a clock synchronization circuit in the light reception drive unit 34 and outputting the light reception timing signal Pr4 synchronized with the clock. Accordingly, it is relatively easy to directly supply the light receiving timing signal Pr4 synchronized with the clock to the light receiving unit 20 in the same manner as the light receiving reference signal Pr2.

一方、固体撮像装置42に発光部16を実装することが困難であるため、上述した発光駆動部32や発光部16は、固体撮像装置42の外部に設置している。そのため、シーケンサ30からの発光基準信号Pe2と発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4のタイミング差(位相差)は、温度や湿度といった周辺環境に影響され、安定したタイミング差を維持することが困難である。   On the other hand, since it is difficult to mount the light emitting unit 16 on the solid-state imaging device 42, the light emission driving unit 32 and the light emitting unit 16 described above are installed outside the solid-state imaging device 42. Therefore, the timing difference (phase difference) between the light emission reference signal Pe2 from the sequencer 30 and the light emission timing signal Pe4 from the light emission drive unit 32 is affected by the surrounding environment such as temperature and humidity, and it is difficult to maintain a stable timing difference. It is.

そこで、タイミング補正部36を、シーケンサ30と発光駆動部32との間に配置し、シーケンサ30からの発光基準信号Pe2と発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4の遅延差が常に一定となるように、発光基準信号Pe2に対して遅延制御した発光タイミング信号Pe3を生成し発光駆動部32に供給することで、発光基準信号Pe2と発光タイミング信号Pe4、さらには発光タイミング信号Pe4と受光タイミング信号Pr4の同期を図る。   Therefore, the timing correction unit 36 is disposed between the sequencer 30 and the light emission drive unit 32 so that the delay difference between the light emission reference signal Pe2 from the sequencer 30 and the light emission timing signal Pe4 from the light emission drive unit 32 is always constant. In addition, a light emission timing signal Pe3 that is delayed with respect to the light emission reference signal Pe2 is generated and supplied to the light emission drive unit 32, whereby the light emission reference signal Pe2 and the light emission timing signal Pe4, and further, the light emission timing signal Pe4 and the light reception timing signal Pr4. Synchronize.

ここで、タイミング補正部36の構成例について図2を参照しながら説明する。   Here, a configuration example of the timing correction unit 36 will be described with reference to FIG.

タイミング補正部36は、図2に示すように、回路起動シーケンス生成部43と、遅延同期ループ回路部44と、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45と、タイミング補正制御ロジック回路46とを有する。   As shown in FIG. 2, the timing correction unit 36 includes a circuit activation sequence generation unit 43, a delay locked loop circuit unit 44, a delay time control / timing correction phase comparison unit 45, and a timing correction control logic circuit 46. Have.

回路起動シーケンス生成部43は、各種回路を起動する機能を有し、詳細は後述する。   The circuit activation sequence generation unit 43 has a function of activating various circuits, details of which will be described later.

遅延同期ループ回路部44は、初期バイアス設定回路47と、第1遅延線を有する第1遅延同期ループ回路本体48aと、第2遅延線を有する第2遅延同期ループ回路本体48bとを有する。   The delay locked loop circuit unit 44 includes an initial bias setting circuit 47, a first delay locked loop circuit body 48a having a first delay line, and a second delay locked loop circuit body 48b having a second delay line.

遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45は、第1遅延線及び第2遅延線を有する第1遅延時間制御回路50と、第1遅延線及び第2遅延線を有する第2遅延時間制御回路52と、第1遅延線及び第2遅延線を有するタイミング補正用位相比較器54とを有する。   The phase comparator 45 for delay time control / timing correction includes a first delay time control circuit 50 having a first delay line and a second delay line, and a second delay time control circuit having a first delay line and a second delay line. 52 and a timing correction phase comparator 54 having a first delay line and a second delay line.

タイミング補正制御ロジック回路46は、サンプリング間隔調整部55と、ジッタ量計測部56と、更新間隔調整部57と、平均値変動量計測部58と、オフセット調整信号生成部60と、遅延調整信号生成部62とを有する。   The timing correction control logic circuit 46 includes a sampling interval adjustment unit 55, a jitter amount measurement unit 56, an update interval adjustment unit 57, an average value variation amount measurement unit 58, an offset adjustment signal generation unit 60, and a delay adjustment signal generation. Part 62.

第1遅延同期ループ回路本体48aは、時間分解能設定部53からの第1遅延段数制御信号Sprec1に基づいて、第1遅延調整バイアスVb1(電圧)を生成し、第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52及びタイミング補正用位相比較器54の各第1遅延線の遅延素子の1段当たりの遅延時間を設定する。   The first delay locked loop circuit main body 48a generates the first delay adjustment bias Vb1 (voltage) based on the first delay stage number control signal Sprec1 from the time resolution setting unit 53, the first delay time control circuit 50, The delay time per stage of the delay elements of the first delay lines of the two delay time control circuit 52 and the timing correction phase comparator 54 is set.

第2遅延同期ループ回路本体48bは、時間分解能設定部53からの第2遅延段数制御信号Sprec2に基づいて、第2遅延調整バイアスVb2(電圧)を生成し、第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52及びタイミング補正用位相比較器54の各第2遅延線の遅延素子1段当たりの遅延時間を設定する。   The second delay locked loop circuit main body 48b generates the second delay adjustment bias Vb2 (voltage) based on the second delay stage number control signal Sprec2 from the time resolution setting unit 53, the first delay time control circuit 50, The delay time per stage of the delay element of each second delay line of the two delay time control circuit 52 and the timing correction phase comparator 54 is set.

初期バイアス設定回路47は、第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bにおいて、回路電源投入時や回路起動時での遅延調整バイアスが定まらないことに起因した、間違った遅延位相差でのロック(擬似ロック)現象を防止する回路であり、後述する回路起動シーケンス生成部43によって起動し、正常なロック状態に収束するバイアス範囲にある初期遅延調整バイアスVb0(電圧)を第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bに供給する。回路電源投入時や回路起動の直前に、予め初期遅延調整バイアスVb0を入力することで、常に正しい位相ロック状態動作を補償する。   The initial bias setting circuit 47 has an incorrect delay caused by the fact that the delay adjustment bias is not determined when the circuit power is turned on or when the circuit is activated in the first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b. This is a circuit for preventing a lock (pseudo-lock) phenomenon due to a phase difference, and is activated by a circuit activation sequence generation unit 43, which will be described later, and an initial delay adjustment bias Vb0 (voltage) within a bias range that converges to a normal lock state is applied to the first delay adjustment bias Vb0 (voltage). The first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b are supplied. By inputting the initial delay adjustment bias Vb0 in advance when the circuit power is turned on or immediately before starting the circuit, the correct phase lock state operation is always compensated.

第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52及びタイミング補正用位相比較器54は、第1遅延調整バイアスVb1及び第2遅延調整バイアスVb2の安定後に回路起動シーケンス生成部43により起動する。   The first delay time control circuit 50, the second delay time control circuit 52, and the timing correction phase comparator 54 are activated by the circuit activation sequence generator 43 after the first delay adjustment bias Vb1 and the second delay adjustment bias Vb2 are stabilized. .

第1遅延時間制御回路50にはシーケンサ30からの発光基準信号Pe2を入力する。第1遅延時間制御回路50は、発光基準信号Pe2のタイミング(位相)を調整して第1タイミング調整信号Pe3として発光駆動部32に入力する。   The first delay time control circuit 50 receives the light emission reference signal Pe2 from the sequencer 30. The first delay time control circuit 50 adjusts the timing (phase) of the light emission reference signal Pe2 and inputs it to the light emission drive unit 32 as the first timing adjustment signal Pe3.

第2遅延時間制御回路52にはシーケンサ30からの発光基準信号Pe2を入力する。この第2遅延時間制御回路52は、例えば測距システム10の出荷時やその後のキャリブレーションの際に、タイミング補正制御ロジック回路46からのオフセット調整信号S2によって、遅延時間(オフセット時間)を設定(あるいは再設定)する。すなわち、図3Aに示すように、発光基準信号Pe2の例えば立ち下り時(立ち上がり時でもよい)と、発光タイミング信号Pe4の例えば立ち下り時(立ち上がり時でもよい)との間には時間的な一定のずれ、すなわち、オフセット時間Toffsetが存在する。このオフセット時間Toffsetは、測距システム10の経時変化によって変動する。そこで、測距システム10の出荷時やその後に行われる定期的あるいは不定期のキャリブレーションの際に、オフセット時間Toffsetを取得し、取得したオフセット時間Toffsetの情報をタイミング補正制御ロジック回路46に与えて、タイミング補正制御ロジック回路46から新たなオフセット時間Toffsetに対応したオフセット調整信号S2を出力し、第2遅延時間制御回路52に供給することによって、第2遅延時間制御回路52にオフセット時間Toffsetを設定(あるいは再設定)する。従って、第2遅延時間制御回路52に入力された発光基準信号Pe2は、設定されたオフセット時間Toffsetだけ遅延し、オフセット信号Pe5として出力される。   The second delay time control circuit 52 receives the light emission reference signal Pe2 from the sequencer 30. The second delay time control circuit 52 sets a delay time (offset time) by an offset adjustment signal S2 from the timing correction control logic circuit 46 when, for example, the ranging system 10 is shipped or after calibration is performed ( (Or reset). That is, as shown in FIG. 3A, for example, when the emission reference signal Pe2 falls (for example, when it rises) and when the emission timing signal Pe4 falls (for example, when it rises), the time constant is constant. There is an offset time Toffset. This offset time Toffset fluctuates due to a change with time of the ranging system 10. Therefore, the offset time Toffset is acquired at the time of shipment of the distance measuring system 10 or at regular or irregular calibration performed thereafter, and information on the acquired offset time Toffset is given to the timing correction control logic circuit 46. The offset adjustment signal S2 corresponding to the new offset time Toffset is output from the timing correction control logic circuit 46 and supplied to the second delay time control circuit 52, whereby the offset time Toffset is set in the second delay time control circuit 52. (Or reset). Therefore, the light emission reference signal Pe2 input to the second delay time control circuit 52 is delayed by the set offset time Toffset and output as the offset signal Pe5.

タイミング補正用位相比較器54の第1入力端子φe4には発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4を入力し、第2入力端子φe5には第2遅延時間制御回路52からのオフセット信号Pe5を入力する。タイミング補正用位相比較器54は、例えば図3Bに示すように、オフセット信号Pe5の例えば立ち下り時と発光タイミング信号Pe4の例えば立ち下り時との時間差(位相差ΔTchange)を検出し、位相比較結果S1として出力する。特に、タイミング補正用位相比較器54は、オフセット信号Pe5と発光タイミング信号Pe4との時間差(位相差ΔTchange)に応じたデジタル信号に変換し、該デジタル信号を位相比較結果S1として出力し、タイミング補正制御ロジック回路46に入力する。   The light emission timing signal Pe4 from the light emission drive unit 32 is input to the first input terminal φe4 of the timing correction phase comparator 54, and the offset signal Pe5 from the second delay time control circuit 52 is input to the second input terminal φe5. To do. For example, as shown in FIG. 3B, the timing correction phase comparator 54 detects a time difference (phase difference ΔTchange) between, for example, the falling edge of the offset signal Pe5 and the falling edge of the light emission timing signal Pe4, for example, and the phase comparison result Output as S1. In particular, the timing correction phase comparator 54 converts the offset signal Pe5 and the light emission timing signal Pe4 into a digital signal corresponding to the time difference (phase difference ΔTchange), and outputs the digital signal as the phase comparison result S1 for timing correction. Input to the control logic circuit 46.

タイミング補正制御ロジック回路46は、位相比較結果S1に基づいた遅延調整信号S3を生成して出力し、第1遅延時間制御回路50に入力する。第1遅延時間制御回路50は、遅延調整信号S3に基づいて発光基準信号Pe2の遅延時間を調整して、タイミング調整信号Pe3として出力する。遅延調整信号S3がアナログ信号であれば、電圧値、電流値等が挙げられる。遅延調整信号S3はデジタル信号であってもよい。なお、タイミング補正制御ロジック回路46の機能は、外部のCPU及びメモリを備える組み込みコンピュータやFPGA等のハードウェアに置き換えて実現させてもよい。   The timing correction control logic circuit 46 generates and outputs a delay adjustment signal S3 based on the phase comparison result S1, and inputs the delay adjustment signal S3 to the first delay time control circuit 50. The first delay time control circuit 50 adjusts the delay time of the light emission reference signal Pe2 based on the delay adjustment signal S3 and outputs it as the timing adjustment signal Pe3. If the delay adjustment signal S3 is an analog signal, examples thereof include a voltage value and a current value. The delay adjustment signal S3 may be a digital signal. Note that the function of the timing correction control logic circuit 46 may be realized by replacing it with hardware such as an embedded computer or FPGA having an external CPU and memory.

例えば図3Bに示すように、周辺環境の影響によって、発光タイミング信号Pe4が、オフセット時間Toffsetよりもある時間(変動時間と記す)だけ遅延した場合、タイミング補正用位相比較器54において位相差ΔTchange(変動時間)を検出して、位相比較結果S1を出力し、タイミング補正制御ロジック回路46は位相比較結果S1に基づいた遅延調整信号Pe3を出力する。第1遅延時間制御回路50は、発光基準信号Pe2を遅延調整信号S3に基づいた時間だけ遅延して、タイミング調整信号Pe3として出力する。つまり、図3Cに示すように、第1遅延時間制御回路50は、発光基準信号Pe2を上述した位相差ΔTchange(変動時間)と同じ時間(ΔTcontrol)だけ遅延し、発光基準信号Pe2のタイミングを調整して、タイミング調整信号Pe3として発光駆動部32に出力することから、発光タイミング信号Pe4の例えば立ち下り時とオフセット信号Pe5の立ち下り時とが同期するようになり、周辺環境による変動時間分をフィードバック制御により吸収して、タイミング的に正確な発光タイミング信号Pe4として発光部16に供給することができる。これによって測距対象物12までの距離を周辺環境に影響されずに測定することが可能となる。   For example, as shown in FIG. 3B, when the light emission timing signal Pe4 is delayed by a certain time (denoted as a variation time) from the offset time Toffset due to the influence of the surrounding environment, the phase difference ΔTchange ( The phase comparison result S1 is output, and the timing correction control logic circuit 46 outputs the delay adjustment signal Pe3 based on the phase comparison result S1. The first delay time control circuit 50 delays the light emission reference signal Pe2 by a time based on the delay adjustment signal S3 and outputs it as a timing adjustment signal Pe3. That is, as shown in FIG. 3C, the first delay time control circuit 50 delays the light emission reference signal Pe2 by the same time (ΔTcontrol) as the phase difference ΔTchange (variation time) described above, and adjusts the timing of the light emission reference signal Pe2. Since the timing adjustment signal Pe3 is output to the light emission driver 32, for example, the falling timing of the emission timing signal Pe4 is synchronized with the falling timing of the offset signal Pe5, and the fluctuation time due to the surrounding environment is reduced. It can be absorbed by feedback control and supplied to the light emitting unit 16 as a light emission timing signal Pe4 that is accurate in terms of timing. As a result, the distance to the distance measuring object 12 can be measured without being affected by the surrounding environment.

ところで、基準クロックclkとして、クロック周波数が例えば250MHzのクロック信号を想定した場合、クロックの立ち上がり及び立ち下りを回路のトリガタイミングとして使うとしても、その時間分解能は2nsec程度である。放射光14は例えば1nsecで約300mm進むが、測距システム10では、往復の光路を測定するため、測距値に換算すると、150mmに相当する。そのため、2nsecの時間分解能でタイミングを調整すると、測距値300mm単位での調整となり、この測距分解能未満でのタイミング調整ができない。例えば数mmオーダーでの測距性能を得るためには、数10psecのオーダーの時間分解能が必要となる。   By the way, when a clock signal having a clock frequency of, for example, 250 MHz is assumed as the reference clock clk, the time resolution is about 2 nsec even if the rising and falling edges of the clock are used as the trigger timing of the circuit. Although the radiated light 14 travels about 300 mm in 1 nsec, for example, the distance measuring system 10 measures a round trip optical path, and thus corresponds to 150 mm when converted into a distance value. For this reason, when the timing is adjusted with a time resolution of 2 nsec, the adjustment is made in units of distance measurement values of 300 mm, and the timing adjustment with less than this distance measurement resolution is impossible. For example, in order to obtain distance measurement performance on the order of several mm, a time resolution on the order of several tens of psec is required.

そこで、本実施の形態では、第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52、タイミング補正用位相比較器54を、それぞれ第1遅延線と第2遅延線とを有する回路にて構成し、第1遅延同期ループ回路本体48aで生成された第1遅延調整バイアスVb1(電圧)を各第1遅延線に印加し、第2遅延同期ループ回路本体48bで生成された第2遅延調整バイアスVb2(電圧)を各第2遅延線に印加することで、第1遅延線を構成する複数の遅延素子での各遅延時間τ1と第2遅延線を構成する複数の遅延素子での各遅延時間τ2とを異ならせる。さらに、第1遅延時間制御回路50及び第2遅延時間制御回路52では、第1遅延線から第2遅延線への経路を可変にして、|τ1−τ2|の時間分解能を得るようにし、タイミング補正用位相比較器54では、TDC回路にノギスの原理(バーニアの原理)を用いて、|τ1−τ2|の時間分解能で位相比較を行えるようにしている。これにより、数psec〜数10psecのオーダーの時間分解能を実現することができ、数mmオーダーの測距値精度を補償することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, the first delay time control circuit 50, the second delay time control circuit 52, and the timing correction phase comparator 54 are each configured by a circuit having a first delay line and a second delay line. Then, the first delay adjustment bias Vb1 (voltage) generated by the first delay locked loop circuit body 48a is applied to each first delay line, and the second delay adjustment bias generated by the second delay locked loop circuit body 48b. By applying Vb2 (voltage) to each second delay line, each delay time τ1 in the plurality of delay elements constituting the first delay line and each delay time in the plurality of delay elements constituting the second delay line Different from τ2. Further, in the first delay time control circuit 50 and the second delay time control circuit 52, the path from the first delay line to the second delay line is made variable so as to obtain a time resolution of | τ1-τ2 | The correction phase comparator 54 uses the Vernier caliper principle (Vernier principle) for the TDC circuit to perform phase comparison with a time resolution of | τ1-τ2 |. As a result, a time resolution on the order of several psec to several tens of psec can be realized, and distance measurement accuracy on the order of several mm can be compensated.

ここで、タイミング補正部36の具体的な回路構成例について図4A〜図7を参照しながら説明する。   Here, a specific circuit configuration example of the timing correction unit 36 will be described with reference to FIGS. 4A to 7.

先ず、第1遅延同期ループ回路本体48aは、図4Aに示すように、基準クロックclkを入力とする第1遅延線DL1と、第1遅延段数制御信号Sprec1に基づいて第1遅延線DL1の遅延段数を設定する複数の第1セレクタ66aと、第1遅延線DL1からの出力と基準クロックclkとの位相差を検出する第1クロック位相比較器68aと、第1クロック位相比較器68aからの出力信号に基づき、加算あるいは減算電荷を生成する第1チャージポンプ70aと、第1チャージポンプ70aの出力電荷を累算し、第1遅延調整バイアスVb1(電圧)として出力する第1ローパスフィルタ72aとを有する。この第1遅延調整バイアスVb1は、第1遅延線DL1に供給し、第1遅延同期ループ回路本体48aのフィードバックループを形成し、且つ、外部に第1遅延調整バイアスVb1を出力可能になっている。   First, as shown in FIG. 4A, the first delay locked loop circuit main body 48a is configured to delay the first delay line DL1 based on the first delay line DL1 that receives the reference clock clk and the first delay stage number control signal Sprec1. A plurality of first selectors 66a for setting the number of stages, a first clock phase comparator 68a for detecting a phase difference between the output from the first delay line DL1 and the reference clock clk, and the output from the first clock phase comparator 68a A first charge pump 70a that generates an addition or subtraction charge based on the signal, and a first low-pass filter 72a that accumulates the output charge of the first charge pump 70a and outputs it as a first delay adjustment bias Vb1 (voltage). Have. The first delay adjustment bias Vb1 is supplied to the first delay line DL1, forms a feedback loop of the first delay locked loop circuit body 48a, and can output the first delay adjustment bias Vb1 to the outside. .

第1遅延線DL1は、複数の第1遅延素子74aを直列に接続して構成し、各第1遅延素子74aの前段には、それぞれ第1セレクタ66aが接続されている。各第1遅延素子74aは、第1遅延調整バイアスVb1によって遅延時間が制御される例えばインバータ遅延素子により構成する。各第1セレクタ66aは、第1遅延段数制御信号Sprec1のそれぞれ対応するバイナリ値(「1」又は「0」)に応じて経路を選択するようになっている。例えば入力側から見て1番目の第1セレクタ66aは、第1遅延段数制御信号Sprec1の例えばMSB(最上位ビット)のバイナリ値に応じて基準クロックclkと接地電圧Vssのいずれかを選択する。この例では、バイナリ値が「1」のとき、基準クロックclkを選択し、バイナリ値が「0」のとき、接地電圧Vssを選択する。入力側から見て2番目以降の第1セレクタ66aは、バイナリ値が「1」のとき、基準クロックclkを選択し、バイナリ値が「0」のとき、1つ前の第1遅延素子74aからの出力を選択する。すなわち、複数の第1セレクタ66aによって、遅延段数を制御している。   The first delay line DL1 is configured by connecting a plurality of first delay elements 74a in series, and a first selector 66a is connected to the preceding stage of each first delay element 74a. Each first delay element 74a is constituted by, for example, an inverter delay element whose delay time is controlled by the first delay adjustment bias Vb1. Each first selector 66a selects a path according to the corresponding binary value (“1” or “0”) of the first delay stage number control signal Sprec1. For example, the first first selector 66a as viewed from the input side selects either the reference clock clk or the ground voltage Vss according to the binary value of, for example, the MSB (most significant bit) of the first delay stage control signal Sprec1. In this example, when the binary value is “1”, the reference clock clk is selected, and when the binary value is “0”, the ground voltage Vss is selected. The second and subsequent first selectors 66a as viewed from the input side select the reference clock clk when the binary value is “1”, and from the first delay element 74a one before when the binary value is “0”. Select the output. That is, the number of delay stages is controlled by the plurality of first selectors 66a.

従って、例えば16個の第1遅延素子74aがそれぞれ第1セレクタ66aを介在させて直列に接続されている場合を想定したとき、第1遅延線DL1として、14個の第1遅延素子74aを使用する場合は、第1遅延段数制御信号Sprec1として、
MSB LSB
↓ ↓
「0010000000000000」
を時間分解能設定部53から供給する。これにより、出力側から見て14番目の第1セレクタ66aが基準クロックclkを選択し、出力側から見て1番目〜13番目の第1セレクタ66aがそれぞれ1つ前の第1遅延素子74aの出力を選択することになり、14個の連続した第1遅延素子74aによる第1遅延線DL1が構成されることになる。なお、第1遅延線DL1としては、実際には、100個以上の第1遅延素子74aを用いてもよい。
Therefore, for example, assuming that 16 first delay elements 74a are connected in series with the first selector 66a interposed therebetween, the 14 first delay elements 74a are used as the first delay line DL1. If the first delay stage number control signal Sprec1,
MSB LSB
↓ ↓
"0010000000000000"
Is supplied from the time resolution setting unit 53. As a result, the 14th first selector 66a as viewed from the output side selects the reference clock clk, and the 1st to 13th first selectors 66a as viewed from the output side each of the previous first delay elements 74a. The output is selected, and the first delay line DL1 is formed by 14 continuous first delay elements 74a. In practice, 100 or more first delay elements 74a may be used as the first delay line DL1.

この第1遅延同期ループ回路本体48aでは、第1遅延線DL1が、基準クロックclkを1周期遅らせるように動作し、第1遅延線DL1の出力と基準クロックclkとの立ち上がりタイミングあるいは立ち下りタイミングを第1クロック位相比較器68aで比較する。比較結果に基づき、第1チャージポンプ70aや第1ローパスフィルタ72aが動作することで、第1遅延線DL1の出力と基準クロックclkの位相差を相殺するように常にフィードバック制御する。これにより、第1遅延素子74aの遅延値(τ1)を生成するための第1遅延調整バイアスVb1を得る。第1遅延素子74aの数を増やすほど、各第1遅延素子74aでの遅延時間(τ1)は短くなる。なお、第1遅延同期ループ回路本体48aは、集積回路の製造ばらつきや周辺環境の変動等に対して安定した基準クロックclkを基準にして、自律的な自己フィードバックの機能を有しているため、製造ばらつきや周辺環境変動に対応した第1遅延調整バイアスVb1を生成することができる。   In the first delay locked loop circuit main body 48a, the first delay line DL1 operates so as to delay the reference clock clk by one cycle, and the rising timing or falling timing of the output of the first delay line DL1 and the reference clock clk is set. The first clock phase comparator 68a compares. Based on the comparison result, the first charge pump 70a and the first low-pass filter 72a operate to always perform feedback control so as to cancel the phase difference between the output of the first delay line DL1 and the reference clock clk. As a result, the first delay adjustment bias Vb1 for generating the delay value (τ1) of the first delay element 74a is obtained. As the number of first delay elements 74a is increased, the delay time (τ1) in each first delay element 74a is shortened. The first delay locked loop circuit main body 48a has an autonomous self-feedback function based on a stable reference clock clk with respect to manufacturing variations of integrated circuits, fluctuations in the surrounding environment, and the like. It is possible to generate the first delay adjustment bias Vb1 corresponding to manufacturing variations and surrounding environment fluctuations.

第2遅延同期ループ回路本体48bは、上述した第1遅延同期ループ回路本体48aと同様の構成を有し、図4Bに示すように、基準クロックclkを入力とする第2遅延線DL2と、第2遅延段数制御信号Sprec2に基づいて第2遅延線DL2の遅延段数を設定する複数の第2セレクタ66bと、第2遅延線DL2からの出力と基準クロックclkとの位相差を検出する第2クロック位相比較器68bと、第2クロック位相比較器68bからの出力信号に基づき、加算あるいは減算電荷を生成する第2チャージポンプ70bと、第2チャージポンプ70bの出力電荷を累算し、第2遅延調整バイアスVb2(電圧)として出力する第2ローパスフィルタ72bとを有する。この第2遅延調整バイアスVb2は、第2遅延線DL2に供給し、第2遅延同期ループ回路本体48bのフィードバックループを形成し、且つ、外部に第2遅延調整バイアスVb2を出力可能になっている。   The second delay locked loop circuit main body 48b has the same configuration as the first delay locked loop circuit main body 48a described above. As shown in FIG. 4B, the second delay locked loop circuit main body 48b receives the second delay line DL2 that receives the reference clock clk, A plurality of second selectors 66b for setting the number of delay stages of the second delay line DL2 based on the two delay stage number control signal Sprec2, and a second clock for detecting the phase difference between the output from the second delay line DL2 and the reference clock clk Based on the output signal from the phase comparator 68b and the second clock phase comparator 68b, the second charge pump 70b for generating addition or subtraction charges, and the output charge of the second charge pump 70b are accumulated, and the second delay. And a second low-pass filter 72b that outputs the adjustment bias Vb2 (voltage). The second delay adjustment bias Vb2 is supplied to the second delay line DL2, forms a feedback loop of the second delay locked loop circuit body 48b, and can output the second delay adjustment bias Vb2 to the outside. .

第2遅延線DL2は、複数の第2遅延素子74bを直列に接続して構成し、各第2遅延素子74bの前段には、それぞれ第2セレクタ66bが接続されている。各第2遅延素子74bは、第2遅延調整バイアスVb2によって遅延時間が制御される例えばインバータ遅延素子により構成する。これら第2遅延素子74b、第2セレクタ66b及び第2遅延段数制御信号Sprec2の構成については、上述した第1遅延素子74a、第1セレクタ66a及び第1遅延段数制御信号Sprec1と同じであるため、その重複説明を省略する。   The second delay line DL2 is configured by connecting a plurality of second delay elements 74b in series, and a second selector 66b is connected to the preceding stage of each second delay element 74b. Each second delay element 74b is configured by, for example, an inverter delay element whose delay time is controlled by the second delay adjustment bias Vb2. The configurations of the second delay element 74b, the second selector 66b, and the second delay stage number control signal Sprec2 are the same as the first delay element 74a, the first selector 66a, and the first delay stage number control signal Sprec1 described above. The duplicate description is omitted.

この第2遅延同期ループ回路本体48bにおいても、第2遅延線DL2は、基準クロックclkを1周期遅らせるように動作し、第2遅延線DL2の出力と基準クロックclkとの立ち上がりタイミングあるいは立ち下りタイミングを第2クロック位相比較器68bで比較する。比較結果に基づき、第2チャージポンプ70bや第2ローパスフィルタ72bが動作することで、第2遅延線DL2の出力と基準クロックclkの位相差を相殺するように常にフィードバック制御する。これにより、第2遅延素子74bの遅延値(τ2)を生成するための第2遅延調整バイアスVb2を得る。第2遅延素子74bの数を増やすほど、各第2遅延素子74bでの遅延時間(τ2)は短くなる。   Also in the second delay locked loop circuit main body 48b, the second delay line DL2 operates so as to delay the reference clock clk by one cycle, and the rising timing or falling timing of the output of the second delay line DL2 and the reference clock clk. Are compared by the second clock phase comparator 68b. Based on the comparison result, the second charge pump 70b and the second low-pass filter 72b operate to always perform feedback control so as to cancel the phase difference between the output of the second delay line DL2 and the reference clock clk. Thus, the second delay adjustment bias Vb2 for generating the delay value (τ2) of the second delay element 74b is obtained. As the number of second delay elements 74b is increased, the delay time (τ2) in each second delay element 74b is shortened.

ところで、第1遅延素子74aと第2遅延素子74bの回路構成と回路を構成するトランジスタサイズ等は互いに同じである。従って、第1遅延線DL1で選択した第1遅延素子74aの数と、第2遅延線DL2で選択した第2遅延素子74bの数が同じであれば、各第1遅延素子74aの遅延時間(第1遅延時間τ1)と各第2遅延素子74bの遅延時間(第2遅延時間τ2)は同じになる。   By the way, the circuit configurations of the first delay element 74a and the second delay element 74b, the sizes of the transistors constituting the circuit, and the like are the same. Therefore, if the number of first delay elements 74a selected by the first delay line DL1 is the same as the number of second delay elements 74b selected by the second delay line DL2, the delay time of each first delay element 74a ( The first delay time τ1) and the delay time of each second delay element 74b (second delay time τ2) are the same.

しかし、本実施の形態では、ノギスの原理を利用するため、第1遅延時間τ1と第2遅延時間τ2は差を持つ。そのため、第1遅延線DL1で選択する第1遅延素子74aの数と、第2遅延線DL2で選択する第2遅延素子74bの数は差を持つ。例えば第1遅延素子74aの数を第2遅延素子74bの数よりも多くして、第1遅延時間τ1を数100psec、第2遅延時間τ2を(数100+数10)psecとする。このとき、遅延時間の差|τ1−τ2|は数10psec程度となる。   However, in the present embodiment, since the caliper principle is used, the first delay time τ1 and the second delay time τ2 have a difference. Therefore, there is a difference between the number of first delay elements 74a selected by the first delay line DL1 and the number of second delay elements 74b selected by the second delay line DL2. For example, the number of the first delay elements 74a is made larger than the number of the second delay elements 74b, the first delay time τ1 is set to several hundred psec, and the second delay time τ2 is set to (several 100 + several 10) psec. At this time, the delay time difference | τ1−τ2 | is approximately several tens of psec.

第1遅延時間制御回路50は、図5に示すように、第1遅延同期ループ回路本体48aの第1遅延線DL1と同様の構成を有し、発光基準信号Pe2を入力とする第1遅延線DL1と、第2遅延同期ループ回路本体48bの第2遅延線DL2と同様の構成を有し、同じく発光基準信号Pe2もしくは、発光基準信号Pe2の第1遅延線DL1を経由した信号を入力とする第2遅延線DL2と、遅延調整信号S3に基づいて第1遅延線DL1から第2遅延線DL2への経路を切り替える複数の第2セレクタ66bとを有する。   As shown in FIG. 5, the first delay time control circuit 50 has the same configuration as the first delay line DL1 of the first delay locked loop circuit body 48a, and receives the light emission reference signal Pe2 as an input. DL1 has the same configuration as the second delay line DL2 of the second delay locked loop circuit main body 48b, and receives the light emission reference signal Pe2 or a signal of the light emission reference signal Pe2 via the first delay line DL1 as input. The second delay line DL2 and a plurality of second selectors 66b for switching the path from the first delay line DL1 to the second delay line DL2 based on the delay adjustment signal S3.

第1遅延線DL1は、複数の第1遅延素子74aを直列に接続して構成し、各第1遅延素子74aの前段には、それぞれ第1セレクタ66aを接続する。各第1セレクタ66aは特性ダミーであって、第2遅延線DL2と負荷をそろえるために接続する。入力側から見て1番目の第1セレクタ66aは発光基準信号Pe2を固定で選択し、入力側から見て2番目以降の第1セレクタ66aは、1つ前の第1遅延素子74aからの出力を固定で選択するようになっている。なお、第1遅延線DL1の出力側端(終端)も遅延線最終段の負荷特性を最終段以前の特性とあわせるための特性ダミーインバータ遅延回路を接続する。   The first delay line DL1 is configured by connecting a plurality of first delay elements 74a in series, and a first selector 66a is connected to the preceding stage of each first delay element 74a. Each first selector 66a is a characteristic dummy and is connected to the second delay line DL2 in order to align the load. The first first selector 66a as viewed from the input side selects the light emission reference signal Pe2 fixedly, and the second and subsequent first selectors 66a as viewed from the input side output from the previous first delay element 74a. Is to be fixed and selected. Note that the output side end (termination) of the first delay line DL1 is also connected to a characteristic dummy inverter delay circuit for matching the load characteristic of the final stage of the delay line with the characteristic before the final stage.

第2遅延線DL2は、複数の第2遅延素子74bを直列に接続して構成し、各第2遅延素子74bの前段には、それぞれ第2セレクタ66bを接続する。各第2セレクタ66bは、遅延調整信号S3のそれぞれ対応するバイナリ値(「1」又は「0」)に応じて経路を選択するようになっている。例えば入力側から見て1番目の第2セレクタ66bは、遅延調整信号S3の例えばMSB(最上位ビット)のバイナリ値に応じて発光基準信号Pe2と接地電圧Vssのいずれかを選択する。この例では、バイナリ値が「1」のとき、発光基準信号Pe2を選択し、バイナリ値が「0」のとき、接地電圧Vssを選択する。入力側から見て2番目以降の第2セレクタ66bは、バイナリ値が「1」のとき、1つ前の第1遅延素子74aからの出力を選択し、バイナリ値が「0」のとき、1つ前の第2遅延素子74bからの出力を選択する。   The second delay line DL2 is configured by connecting a plurality of second delay elements 74b in series, and a second selector 66b is connected to the preceding stage of each second delay element 74b. Each second selector 66b selects a path according to the corresponding binary value ("1" or "0") of the delay adjustment signal S3. For example, the first second selector 66b as viewed from the input side selects either the light emission reference signal Pe2 or the ground voltage Vss according to, for example, the binary value of the MSB (most significant bit) of the delay adjustment signal S3. In this example, the light emission reference signal Pe2 is selected when the binary value is “1”, and the ground voltage Vss is selected when the binary value is “0”. The second and subsequent second selectors 66b as viewed from the input side select the output from the previous first delay element 74a when the binary value is "1", and 1 when the binary value is "0". The output from the previous second delay element 74b is selected.

従って、例えば16個の第1遅延素子74aがそれぞれ第1セレクタ66aを介在させて直列に接続され、16個の第2遅延素子74bがそれぞれ第2セレクタ66bを介在させて直列に接続されている場合を想定したとき、第1遅延線DL1として2個の第1遅延素子74aを選択し、第2遅延線DL2として14個の第2遅延素子74bを選択する場合は、遅延調整信号S3として、
MSB LSB
↓ ↓
「0010000000000000」
がタイミング補正制御ロジック回路46から供給する。これにより、入力側から見て2番目の第1遅延素子74aから入力側から見て3番目の第2遅延素子74bへの経路が選択され、その結果、発光基準信号Pe2が遅延時間{(2×τ1)+(14×τ2)}だけ遅延されたタイミング調整信号Pe3として出力される。同様に、第1遅延線DL1として3個の第1遅延素子74aを選択し、第2遅延線DL2として13個の第2遅延素子74bを選択した場合は、入力側から見て3番目の第1遅延素子74aから入力側から見て4番目の第2遅延素子74bへの経路が選択され、その結果、発光基準信号Pe2が遅延時間{(3×τ1)+(13×τ2)}だけ遅延されたタイミング調整信号Pe3として出力される。前者と後者の遅延時間の差は、|{(2×τ1)+(14×τ2)}−{(3×τ1)+(13×τ2)}|=|τ2−τ1|となり、第2セレクタ66bによって経路を切り替えることにより、|τ2−τ1|の時間分解能を得ることができる。なお、上述の例では、16個の第1遅延素子74a及び16個の第2遅延素子74bの場合を示したが、実際には、100個以上の第1遅延素子74a及び100個以上の第2遅延素子74bを用いてもよい。
Accordingly, for example, 16 first delay elements 74a are connected in series with the first selector 66a interposed therebetween, and 16 second delay elements 74b are connected in series with the second selector 66b interposed therebetween. Assuming the case, when selecting the two first delay elements 74a as the first delay line DL1 and selecting the 14 second delay elements 74b as the second delay line DL2, as the delay adjustment signal S3,
MSB LSB
↓ ↓
"0010000000000000"
Is supplied from the timing correction control logic circuit 46. As a result, a path from the second first delay element 74a viewed from the input side to the third second delay element 74b viewed from the input side is selected. As a result, the light emission reference signal Pe2 is delayed by the delay time {(2 Is output as a timing adjustment signal Pe3 delayed by xτ1) + (14 × τ2)}. Similarly, when three first delay elements 74a are selected as the first delay line DL1, and thirteen second delay elements 74b are selected as the second delay line DL2, the third first delay element 74a is viewed from the input side. A path from the first delay element 74a to the fourth second delay element 74b as viewed from the input side is selected, and as a result, the light emission reference signal Pe2 is delayed by a delay time {(3 × τ1) + (13 × τ2)}. Is output as the timing adjustment signal Pe3. The difference between the delay time of the former and the latter is | {(2 × τ1) + (14 × τ2)} − {(3 × τ1) + (13 × τ2)} | = | τ2−τ1 | A time resolution of | τ2−τ1 | can be obtained by switching the route by 66b. In the above-described example, the case of 16 first delay elements 74a and 16 second delay elements 74b has been shown. However, actually, 100 or more first delay elements 74a and 100 or more first delay elements 74b are used. A two-delay element 74b may be used.

第2遅延時間制御回路52は、上述した第1遅延時間制御回路50(図5参照)と同様の構成を有するため、その重複説明を省略するが、第2セレクタ66bは、オフセット調整信号S2のそれぞれ対応するバイナリ値(「1」又は「0」)に応じて経路を選択するようになっている。この第2遅延時間制御回路52においても、第2セレクタ66bによって経路を切り替えることにより、|τ2−τ1|の時間分解能を得ることができる。   Since the second delay time control circuit 52 has the same configuration as the first delay time control circuit 50 (see FIG. 5) described above, the duplicate description thereof will be omitted. However, the second selector 66b receives the offset adjustment signal S2. The route is selected according to the corresponding binary value (“1” or “0”). Also in the second delay time control circuit 52, the time resolution of | τ2−τ1 | can be obtained by switching the path by the second selector 66b.

タイミング補正用位相比較器54は、図6に示すように、発光タイミング信号Pe4を入力とする第1遅延線DL1と、オフセット信号Pe5を入力とする第2遅延線DL2と、遅延素子に応じて配列された複数のフリップフロップ回路76(ここではD型フリップフロップ)を有する位相判定回路78と、デコーダ80とを有する。   As shown in FIG. 6, the timing correction phase comparator 54 includes a first delay line DL1 that receives the light emission timing signal Pe4, a second delay line DL2 that receives the offset signal Pe5, and a delay element. A phase determination circuit 78 having a plurality of arranged flip-flop circuits 76 (here, D-type flip-flops) and a decoder 80 are included.

第1遅延線DL1は、それぞれ第1遅延調整バイアスVb1により遅延時間を制御可能な複数の第1遅延素子74aを直列に接続して構成している。第2遅延線DL2も、それぞれ第2遅延調整バイアスVb2により遅延時間が制御可能な複数の第2遅延素子74bを直列に接続し構成している。なお、第1遅延線DL1及び第2遅延線DL2の最終段には、それぞれ最終段の負荷特性が最終段以前の特性と差が出ないように特性ダミー用遅延素子を接続する。   The first delay line DL1 is configured by connecting a plurality of first delay elements 74a each having a delay time that can be controlled by the first delay adjustment bias Vb1 in series. The second delay line DL2 is also configured by connecting in series a plurality of second delay elements 74b whose delay times can be controlled by the second delay adjustment bias Vb2. A characteristic dummy delay element is connected to the last stage of the first delay line DL1 and the second delay line DL2 so that the load characteristics of the final stage do not differ from the characteristics before the final stage.

第1遅延調整バイアスVb1及び第2遅延調整バイアスVb2によって、第2遅延素子74bの遅延時間τ2を、第1遅延素子74aの遅延時間τ1よりも長く設定すると、発光タイミング信号Pe4が周辺環境の影響によって遅延して、オフセット信号Pe5に対して発光タイミング信号Pe4が位相遅れとなって入力された場合、上述した遅延時間の違いにより、オフセット信号Pe5に対して発光タイミング信号Pe4は位相遅れが徐々に小さくなり、第1遅延線DL1及び第2遅延線DL2の途中から、今度は、オフセット信号Pe5に対して発光タイミング信号Pe4が位相進みとなり、位相進みは徐々に拡大する。   If the delay time τ2 of the second delay element 74b is set longer than the delay time τ1 of the first delay element 74a by the first delay adjustment bias Vb1 and the second delay adjustment bias Vb2, the light emission timing signal Pe4 is influenced by the surrounding environment. When the light emission timing signal Pe4 is input with a phase delay with respect to the offset signal Pe5, the light emission timing signal Pe4 is gradually delayed in phase with respect to the offset signal Pe5 due to the difference in delay time described above. From the middle of the first delay line DL1 and the second delay line DL2, this time, the light emission timing signal Pe4 advances in phase with respect to the offset signal Pe5, and the phase advance gradually increases.

位相判定回路78は、例えば第1遅延素子74a(又は第2遅延素子64b)の個数+1個分のフリップフロップ回路76を有する。各フリップフロップ回路76はそれぞれD型フリップフロップにて構成する。そのうち、第1遅延素子74a(又は第2遅延素子74b)の個数分のフリップフロップ回路76を、第1遅延素子74a(又は第2遅延素子74b)に対応して配置し、D端子には、対応する第1遅延素子74aの出力を入力し、CK端子には、対応する第2遅延素子74bの出力を入力する。入力側から見て1番目のフリップフロップ回路76は、D端子に発光タイミング信号Pe4を入力し、CK端子に、第1オフセット信号Pe5を入力する。本実施の形態では、第1遅延素子74aとしてインバータ遅延素子を用いているため、発光タイミング信号Pe4を反転し遅延させた信号波形を出力する第1遅延素子74aが存在する。例えば入力側から見て奇数番目の第1遅延素子74aの出力波形は、発光タイミング信号Pe4を反転し遅延させた信号波形となり、入力側から見て偶数番目の第1遅延素子74aの出力波形は、発光タイミング信号Pe4をそのまま遅延させた信号波形となる。これは、第2遅延線DL2においても同様であり、入力側から見て奇数番目の第2遅延素子74bの出力波形は、オフセット信号Pe5を反転し遅延させた信号波形となり、入力側から見て偶数番目の第2遅延素子74bの出力波形は、オフセット信号Pe5をそのまま遅延させた信号波形となる。   The phase determination circuit 78 includes, for example, flip-flop circuits 76 corresponding to the number of first delay elements 74a (or second delay elements 64b) +1. Each flip-flop circuit 76 is constituted by a D-type flip-flop. Among them, flip-flop circuits 76 corresponding to the number of first delay elements 74a (or second delay elements 74b) are arranged corresponding to the first delay elements 74a (or second delay elements 74b), and the D terminal has The output of the corresponding first delay element 74a is input, and the output of the corresponding second delay element 74b is input to the CK terminal. When viewed from the input side, the first flip-flop circuit 76 inputs the light emission timing signal Pe4 to the D terminal and inputs the first offset signal Pe5 to the CK terminal. In this embodiment, since an inverter delay element is used as the first delay element 74a, there is a first delay element 74a that outputs a signal waveform obtained by inverting and delaying the light emission timing signal Pe4. For example, the output waveform of the odd-numbered first delay elements 74a when viewed from the input side is a signal waveform obtained by inverting and delaying the light emission timing signal Pe4, and the output waveform of the even-numbered first delay elements 74a when viewed from the input side is The signal waveform is obtained by delaying the light emission timing signal Pe4 as it is. The same applies to the second delay line DL2, and the output waveform of the odd-numbered second delay element 74b when viewed from the input side is a signal waveform obtained by inverting and delaying the offset signal Pe5, and viewed from the input side. The output waveform of the even-numbered second delay element 74b is a signal waveform obtained by delaying the offset signal Pe5 as it is.

従って、発光タイミング信号Pe4が周辺環境の影響によって遅延した場合、発光タイミング信号Pe4がオフセット信号Pe5よりも位相遅れとなっている例えば入力側から2j+1(奇数)番目のフリップフロップ回路76では、図7に示すように、CK端子の入力が2値論理のHighになった時点で、D端子の入力が2値論理のLowであることから、Q端子からは論理値「0」を出力し、例えば入力側から2j+2(偶数)番目のフリップフロップ回路76では、CK端子の入力がLowになった時点で、D端子の入力がHighであることから、Q端子から論理値「1」を出力する。すなわち、位相遅れを示す論理値が奇数番目と偶数番目とで互いに反転した論理値となる。   Therefore, when the light emission timing signal Pe4 is delayed due to the influence of the surrounding environment, for example, in the 2j + 1 (odd number) flip-flop circuit 76 from the input side, the phase of the light emission timing signal Pe4 is delayed from the offset signal Pe5. As shown in FIG. 4, when the input of the CK terminal becomes high of binary logic, the input of the D terminal is low of binary logic, so that a logic value “0” is output from the Q terminal. In the 2j + 2 (even number) flip-flop circuit 76 from the input side, since the input of the D terminal is High when the input of the CK terminal becomes Low, the logic value “1” is output from the Q terminal. That is, the logical value indicating the phase delay is a logical value that is inverted between the odd number and the even number.

同様に、第1遅延線DL1及び第2遅延線DL2の途中から発光タイミング信号Pe4がオフセット信号Pe5よりも位相進みとなる例えば入力側から2j+4(偶数)番目のフリップフロップ回路76では、CK端子の入力がLowになった時点で、D端子の入力がLowであることから、Q端子からは論理値「0」を出力し、例えば入力側から2j+5(偶数)番目のフリップフロップ回路76では、CK端子の入力がHighになった時点で、D端子の入力がHighであることから、Q端子から論理値「1」を出力する。すなわち、位相進みを示す論理値が奇数番目と偶数番目とで互いに反転した論理値となる。   Similarly, in the 2j + 4 (even number) flip-flop circuit 76 from the input side in which the light emission timing signal Pe4 is advanced in phase from the offset signal Pe5 in the middle of the first delay line DL1 and the second delay line DL2, the CK terminal Since the input of the D terminal is Low when the input becomes Low, the logic value “0” is output from the Q terminal. For example, in the 2j + 5 (even) th flip-flop circuit 76 from the input side, CK Since the input of the D terminal is High when the input of the terminal becomes High, the logic value “1” is output from the Q terminal. That is, the logical value indicating the phase advance is a logical value that is inverted between the odd number and the even number.

そこで、例えば偶数番目のフリップフロップ回路76からの出力を反転(ビット反転)するNOTゲート82(図6参照)を接続して、発光タイミング信号Pe4がオフセット信号Pe5よりも位相遅れを示す論理値が奇数番目と偶数番目とで共に論理値「0」、位相進みを示す論理値が奇数番目と偶数番目とで共に論理値「1」となるようにしている。これにより、オフセット信号Pe5に対して位相遅れで入力した発光タイミング信号Pe4が第1遅延線DL1の途中でオフセット信号Pe5を追い抜いた時点で論理値が「0」から「1」に反転(ビット反転)する形態の位相判定信号Dbを得る。デコーダ80は、位相判定回路78からの位相判定信号Dbをデコードし、タイミング補正制御ロジック回路46に受け渡す。   Therefore, for example, a NOT gate 82 (see FIG. 6) that inverts (bit inverts) the output from the even-numbered flip-flop circuit 76 is connected, and the light emission timing signal Pe4 has a logical value indicating a phase lag with respect to the offset signal Pe5. The logic value “0” is set for both odd and even numbers, and the logic value indicating phase advance is set to “1” for both odd and even numbers. As a result, the logical value is inverted from “0” to “1” (bit inversion) when the light emission timing signal Pe4 input with a phase delay with respect to the offset signal Pe5 passes the offset signal Pe5 in the middle of the first delay line DL1. ) To obtain the phase determination signal Db. The decoder 80 decodes the phase determination signal Db from the phase determination circuit 78 and passes it to the timing correction control logic circuit 46.

デコーダ80でのデコード手法としては、以下の2つの手法が挙げられる。   As a decoding method in the decoder 80, there are the following two methods.

第1デコード手法は、下記表1に示すように、位相判定回路68からの位相判定信号Dbを最下位ビットから1が並ぶ数で1対1に変換(温度計コード変換)し、位相差値S1(第1位相比較結果)として出力する。   In the first decoding method, as shown in Table 1 below, the phase determination signal Db from the phase determination circuit 68 is converted into one-to-one (the thermometer code conversion) by the number of 1s arranged from the least significant bit, and the phase difference value Output as S1 (first phase comparison result).

Figure 0005936405
Figure 0005936405

第2デコード手法は、下記表2に示すように、位相判定回路78からの位相判定信号Dbのうち、論理値が「1」のビットの数をデジタル値に変換し、位相差値S1として出力する。この場合、0と1が仮にノイズ等の揺らぎで連続でない場合でも、デコードすることができるため、上述の第1デコード手法よりも好ましいが、デコーダ80に1の個数をカウントする回路を必要とする。   As shown in Table 2 below, the second decoding method converts the number of bits having a logical value “1” in the phase determination signal Db from the phase determination circuit 78 into a digital value, and outputs it as a phase difference value S1. To do. In this case, since 0 and 1 can be decoded even if they are not continuous due to fluctuations in noise or the like, it is preferable to the first decoding method described above, but the decoder 80 requires a circuit for counting the number of 1s. .

Figure 0005936405
Figure 0005936405

タイミング補正部36では、第1遅延時間制御回路50及び第2遅延時間制御回路52において、複数の第1遅延素子74a(遅延時間τ1)を直列に配置した第1遅延線DL1と第1遅延線DL1に対応して複数の第2遅延素子74b(遅延時間τ2)を直列に配置した第2遅延線DL2との間で経路を選択可能にして、|τ1−τ2|の時間分解能を得るようにしており、また、タイミング補正用位相比較器54では、第1遅延線DL1と、第2遅延線DL2と、フリップフロップ回路76及び位相判定回路78を用いてノギスの原理(バーニアの原理)を適応して、|τ1−τ2|の時間分解能で位相比較を行うようにしている。これにより、数10psecのオーダーの時間分解能を実現することができ、数mmの測距値精度を補償することが可能となる。   In the timing correction unit 36, in the first delay time control circuit 50 and the second delay time control circuit 52, a first delay line DL1 and a first delay line in which a plurality of first delay elements 74a (delay time τ1) are arranged in series. A path can be selected with the second delay line DL2 in which a plurality of second delay elements 74b (delay time τ2) are arranged in series corresponding to DL1, and a time resolution of | τ1-τ2 | is obtained. Further, the timing correction phase comparator 54 applies the caliper principle (Vernier principle) using the first delay line DL1, the second delay line DL2, the flip-flop circuit 76, and the phase determination circuit 78. Thus, phase comparison is performed with a time resolution of | τ1-τ2 |. As a result, a time resolution on the order of several tens of psec can be realized, and a distance measurement accuracy of several mm can be compensated.

次に、タイミング補正制御ロジック回路46の回路起動シーケンス生成部43での2つの処理動作(第1動作シーケンス及び第2動作シーケンス)について、図8〜図15を参照しながら説明する。   Next, two processing operations (first operation sequence and second operation sequence) in the circuit activation sequence generation unit 43 of the timing correction control logic circuit 46 will be described with reference to FIGS.

最初に、第1動作シーケンスについて図8〜図14を参照しながら説明する。   First, the first operation sequence will be described with reference to FIGS.

先ず、図8のステップS1において、図9に示すように、回路起動シーケンス生成部43は、起動トリガ信号Stg(図11参照)をタイミング補正制御ロジック回路46のイネーブル端子に出力して、該タイミング補正制御ロジック回路46を起動する。   First, in step S1 of FIG. 8, as shown in FIG. 9, the circuit activation sequence generator 43 outputs the activation trigger signal Stg (see FIG. 11) to the enable terminal of the timing correction control logic circuit 46, and the timing The correction control logic circuit 46 is activated.

ステップS2において、タイミング補正制御ロジック回路46は、遅延調整信号S3の値を初期値に設定して、第1遅延時間制御回路50に出力する。例えば第1遅延時間制御回路50で設定可能な最長遅延時間と最短遅延時間との差の半分の時間を最短遅延時間に加算した時間を初期値としてもよい。   In step S2, the timing correction control logic circuit 46 sets the value of the delay adjustment signal S3 to an initial value and outputs the initial value to the first delay time control circuit 50. For example, the initial value may be a time obtained by adding half the difference between the longest delay time and the shortest delay time that can be set by the first delay time control circuit 50 to the shortest delay time.

図8のステップS3において、回路起動シーケンス生成部43は、遅延同期ループ回路部44及び遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45を起動する。すなわち、図10及び図11に示すように、先ず、回路起動シーケンス生成部43は、第1起動信号Sd1を遅延同期ループ回路部44の第1イネーブル端子に出力する。遅延同期ループ回路部44は、第1起動信号Sd1の入力をトリガとして初期バイアス設定回路47を駆動する。該初期バイアス設定回路47は、正常なロック状態に収束するバイアス範囲Zbにある初期バイアスVb0を設定して第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bに供給する。また、回路起動シーケンス生成部43は、初期バイアスVb0の設定後に、第2起動信号Sd2を遅延同期ループ回路部44の第2イネーブル端子に出力する。遅延同期ループ回路部44は、第2起動信号Sd2の入力をトリガとして第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bを駆動する。第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bは、初期バイアスVb0から第1遅延調整バイアスVb1及び第2遅延調整バイアスVb2を生成し出力する。また、回路起動シーケンス生成部43は、第1遅延調整バイアスVb1及び第2遅延調整バイアスVb2が安定する段階で、第3駆動信号Sd3を遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45のイネーブル端子に出力する。該遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45の第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52及びタイミング補正用位相比較器54は、第3駆動信号Sd3をトリガとして起動する。   In step S3 of FIG. 8, the circuit activation sequence generation unit 43 activates the delay locked loop circuit unit 44 and the delay time control / timing correction phase comparison unit 45. That is, as illustrated in FIGS. 10 and 11, first, the circuit activation sequence generation unit 43 outputs the first activation signal Sd <b> 1 to the first enable terminal of the delay locked loop circuit unit 44. The delay locked loop circuit unit 44 drives the initial bias setting circuit 47 using the input of the first activation signal Sd1 as a trigger. The initial bias setting circuit 47 sets an initial bias Vb0 within a bias range Zb that converges to a normal lock state, and supplies the initial bias Vb0 to the first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b. In addition, the circuit activation sequence generation unit 43 outputs the second activation signal Sd2 to the second enable terminal of the delay locked loop circuit unit 44 after setting the initial bias Vb0. The delay locked loop circuit unit 44 drives the first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b with the input of the second activation signal Sd2 as a trigger. The first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b generate and output the first delay adjustment bias Vb1 and the second delay adjustment bias Vb2 from the initial bias Vb0. In addition, the circuit activation sequence generation unit 43 uses the third drive signal Sd3 as an enable terminal of the delay time control / timing correction phase comparison unit 45 when the first delay adjustment bias Vb1 and the second delay adjustment bias Vb2 are stabilized. Output. The first delay time control circuit 50, the second delay time control circuit 52, and the timing correction phase comparator 54 of the delay time control / timing correction phase comparison unit 45 are activated using the third drive signal Sd3 as a trigger.

図8のステップS4において、タイミング補正制御ロジック回路46は、オフセット値を更新する。図12に示すように、タイミング補正制御ロジック回路46(特に、オフセット調整信号生成部60)は、タイミング補正用位相比較器54からの位相比較結果S1に基づいてオフセット値を生成して、オフセット調整信号S2として第2遅延時間制御回路52に出力する。初期段階で、例えば第2遅延時間制御回路52は最短遅延時間に設定すると、オフセット信号Pe5は発光タイミング信号Pe4よりも位相進みとなる。タイミング補正制御ロジック回路46は、この位相遅れを打ち消すためのオフセット値を生成して、第2遅延時間制御回路52に出力し、第2遅延時間制御回路52でのオフセット値を更新する。   In step S4 of FIG. 8, the timing correction control logic circuit 46 updates the offset value. As shown in FIG. 12, the timing correction control logic circuit 46 (particularly, the offset adjustment signal generation unit 60) generates an offset value based on the phase comparison result S1 from the timing correction phase comparator 54, and performs offset adjustment. The signal S2 is output to the second delay time control circuit 52. In the initial stage, for example, when the second delay time control circuit 52 sets the shortest delay time, the offset signal Pe5 has a phase advance relative to the light emission timing signal Pe4. The timing correction control logic circuit 46 generates an offset value for canceling the phase delay, outputs the offset value to the second delay time control circuit 52, and updates the offset value in the second delay time control circuit 52.

図8のステップS5において、タイミング補正制御ロジック回路46は、位相比較結果S1が検知範囲(位相遅れ方向及び位相進み方向)の中央値になるオフセット値となった段階で、図13に示すように、オフセット値で固定(ロック)する。すなわち、オフセット値の更新を止める。   In step S5 of FIG. 8, the timing correction control logic circuit 46, as shown in FIG. 13, when the phase comparison result S1 becomes an offset value that becomes the center value of the detection range (phase delay direction and phase advance direction). , Fixed (locked) with an offset value. That is, updating of the offset value is stopped.

図8のステップS6において、タイミング補正制御ロジック回路46は、図14に示すように、温度変動等の環境変化に対しても常に位相比較結果S1が同じになるように第1遅延時間制御回路50を補正制御する。すなわち、位相比較結果S1と前記中央値との差分から第1遅延時間制御回路50でのタイミング調整量(位相遅れ方向及び位相進み方向)を求め、該タイミング調整量に応じた遅延調整信号S3を生成して第1遅延時間制御回路50に出力する。第1遅延時間制御回路50は、供給された遅延調整信号S3に基づいて発光基準信号Pe2のタイミングを調整し、タイミング調整信号Pe3として出力する。   In step S6 of FIG. 8, the timing correction control logic circuit 46, as shown in FIG. 14, the first delay time control circuit 50 so that the phase comparison result S1 is always the same even with environmental changes such as temperature fluctuations. The correction is controlled. That is, the timing adjustment amount (phase delay direction and phase advance direction) in the first delay time control circuit 50 is obtained from the difference between the phase comparison result S1 and the median value, and the delay adjustment signal S3 corresponding to the timing adjustment amount is obtained. Generated and output to the first delay time control circuit 50. The first delay time control circuit 50 adjusts the timing of the light emission reference signal Pe2 based on the supplied delay adjustment signal S3, and outputs it as the timing adjustment signal Pe3.

そして、図8のステップS7において、測距タイミング補正の終了要求(電源OFF、補正機能のOFF要求)があるか否かが判別される。終了要求がなければ、ステップS6の処理を繰り返し、終了要求があれば、このタイミング補正制御ロジック回路46での処理動作が終了する。再び、電源がONされた場合や、測距の開始が行われた場合は、ステップS1以降の処理が行われる。   Then, in step S7 of FIG. 8, it is determined whether or not there is a distance measurement timing correction end request (power OFF, correction function OFF request). If there is no termination request, the processing in step S6 is repeated. If there is a termination request, the processing operation in this timing correction control logic circuit 46 is terminated. When the power is turned on again or when the distance measurement is started, the processing after step S1 is performed.

ここで、第1遅延時間制御回路50、第2遅延時間制御回路52及びタイミング補正用位相比較器54は、第1遅延同期ループ回路本体48a及び第2遅延同期ループ回路本体48bで生成する環境変動に対応した遅延調整バイアスを用いるため、温度等の周辺環境の影響を受け難い。また、発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4をオフセット信号Pe5と位相比較することにより、発光タイミング信号Pe4のタイミングずれをフィードバック制御によりタイミング調整値で吸収することができ、発光タイミングを補償することができる。   Here, the first delay time control circuit 50, the second delay time control circuit 52, and the timing correction phase comparator 54 are generated by the first delay locked loop circuit body 48a and the second delay locked loop circuit body 48b. Therefore, it is difficult to be affected by the surrounding environment such as temperature. Further, by comparing the phase of the light emission timing signal Pe4 from the light emission drive unit 32 with the offset signal Pe5, the timing deviation of the light emission timing signal Pe4 can be absorbed by the timing adjustment value by feedback control, and the light emission timing is compensated. Can do.

次に、第2動作シーケンスについて図15のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the second operation sequence will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、図15のステップS101〜ステップS103において、上述したステップS1〜ステップS3と同様の動作が行われる。すなわち、ステップS101において、タイミング補正制御ロジック回路46を起動し、ステップS102において、タイミング補正制御ロジック回路46は、遅延調整信号S3の値を初期値に設定し、ステップS103において、遅延同期ループ回路部44及び遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45を起動する。   First, in steps S101 to S103 in FIG. 15, the same operations as in steps S1 to S3 described above are performed. That is, in step S101, the timing correction control logic circuit 46 is activated. In step S102, the timing correction control logic circuit 46 sets the value of the delay adjustment signal S3 to an initial value. In step S103, the delay locked loop circuit unit is set. 44 and the delay time control / timing correction phase comparison unit 45 are activated.

その後、ステップS104において、タイミング補正制御ロジック回路46は、今回の調整操作がオフセット値を変更するか判別する。この判別は、オフセット値の変更が必要な場合とは、製品出荷時、あるいはキャリブレーションの実施等が挙げられる。   Thereafter, in step S104, the timing correction control logic circuit 46 determines whether the current adjustment operation changes the offset value. This determination includes the case where the offset value needs to be changed, the time of product shipment, the execution of calibration, and the like.

オフセット値の変更が必要であれば、次のステップS105に進み、上述したステップS4と同様に、タイミング補正制御ロジック回路46は、タイミング補正用位相比較器54からの位相比較結果S1に基づいてオフセット値を生成して、第2遅延時間制御回路52に出力し、第2遅延時間制御回路52でのオフセット値を更新する。   If the offset value needs to be changed, the process proceeds to the next step S105, and the timing correction control logic circuit 46 performs the offset based on the phase comparison result S1 from the timing correction phase comparator 54 as in step S4 described above. A value is generated and output to the second delay time control circuit 52, and the offset value in the second delay time control circuit 52 is updated.

ステップS106において、タイミング補正制御ロジック回路46は、位相比較結果S1が検知範囲(位相遅れ方向及び位相進み方向)の中央値になるオフセット値となった段階で、該オフセット値で固定(ロック)する。すなわち、オフセット値の更新を止める。オフセット値は第2遅延時間制御回路52に記憶保持される。   In step S106, the timing correction control logic circuit 46 fixes (locks) the phase comparison result S1 with the offset value when the phase comparison result S1 becomes an offset value that becomes the center value of the detection range (phase delay direction and phase advance direction). . That is, updating of the offset value is stopped. The offset value is stored and held in the second delay time control circuit 52.

上述のステップS104において、オフセット値の変更をしない場合、あるいは、ステップS106での処理が終了した段階で、次のステップS107に進み、タイミング補正制御ロジック回路46は、上述したステップS6と同様に、常に位相比較結果S1が同じになるように第1遅延時間制御回路48を補正制御する。   When the offset value is not changed in the above-described step S104, or when the processing in step S106 is completed, the process proceeds to the next step S107, and the timing correction control logic circuit 46 is similar to the above-described step S6. The first delay time control circuit 48 is corrected and controlled so that the phase comparison result S1 is always the same.

そして、ステップS108において、測距タイミング補正の終了要求(電源OFFあるいは補正機能OFFの要求)があるか否かを判別する。終了要求がなければ、ステップS107の処理を繰り返し、終了要求があれば、このタイミング補正制御ロジック回路46での処理動作が終了する。再び、電源がONされた場合や、測距の開始が行われた場合は、ステップS101以降の処理が行われ、例えば製品出荷時、あるいはキャリブレーションの実施等でなければ、ステップS105及びステップS106の処理は行われずに、ステップS107に遷移する。   In step S108, it is determined whether or not there is a distance measurement timing correction end request (power OFF or correction function OFF request). If there is no termination request, the processing in step S107 is repeated. If there is a termination request, the processing operation in the timing correction control logic circuit 46 is terminated. When the power is turned on again or the distance measurement is started, the processing after step S101 is performed. For example, when the product is not shipped or calibration is not performed, step S105 and step S106 are performed. The process proceeds to step S107 without performing the above process.

この第2動作シーケンスにおいては、上述した第1動作シーケンスと同様に、発光タイミング信号Pe4のタイミングずれをタイミング調整値で吸収することができ、発光タイミングを補償することができる。しかも、製品出荷時(あるいはキャリブレーションの実施時)において、オフセット値を記憶保持するようにしたので、製品出荷後の実動作時でも、製品出荷時と同じ発光タイミングを補償することができる。   In the second operation sequence, similarly to the first operation sequence described above, the timing shift of the light emission timing signal Pe4 can be absorbed by the timing adjustment value, and the light emission timing can be compensated. In addition, since the offset value is stored and held at the time of product shipment (or at the time of calibration), the same light emission timing as that at the time of product shipment can be compensated even during actual operation after product shipment.

上述の例では、タイミング補正部36において、発光駆動部32からの発光タイミング信号Pe4とオフセット信号Pe5とを位相比較するようにしたが、その他、受光駆動部34からの受光タイミング信号Pr4とオフセット信号Pe5とを位相比較するようにして、受光タイミングを補償するようにしてもよい。もちろん、発光駆動部32と受光駆動部34の各前段にそれぞれタイミング補正部36を設置して、発光タイミングと受光タイミングを補償するようにしてもよい。   In the above example, the timing correction unit 36 compares the phase of the light emission timing signal Pe4 from the light emission drive unit 32 and the offset signal Pe5. In addition, the light reception timing signal Pr4 from the light reception drive unit 34 and the offset signal are compared. The light reception timing may be compensated by phase comparison with Pe5. Needless to say, a timing correction unit 36 may be provided at each stage before the light emission drive unit 32 and the light reception drive unit 34 to compensate for the light emission timing and the light reception timing.

次に、タイミング補正制御ロジック回路46のサンプリング間隔調整部55及び、ジッタ量計測部56について図16〜図22を参照しながら説明する。   Next, the sampling interval adjustment unit 55 and the jitter amount measurement unit 56 of the timing correction control logic circuit 46 will be described with reference to FIGS.

サンプリング間隔調整部55は、ジッタ量計測部56にて計測したジッタ量から求めた必要サンプリング数に基づき、位相比較結果S1のサンプリングの間隔(サンプリング間隔Tsp)を調整する。   The sampling interval adjusting unit 55 adjusts the sampling interval (sampling interval Tsp) of the phase comparison result S1 based on the required number of samplings determined from the jitter amount measured by the jitter amount measuring unit 56.

先ず、サンプリング間隔調整部55の動作を説明する。オフセット調整信号生成部60は、オフセット調整信号S2を第2遅延時間制御回路52に出力する。遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45は、サンプリング間隔で位相比較結果S1を出力する。サンプリング間隔調整部55は、各サンプリング間隔Tspにおいて取り込んだ位相比較結果S1をサンプリング値として、更新間隔調整部57に出力する。更新間隔調整部57はタイミング調整の更新間隔Ttcの間の期間での複数のサンプリング値の平均値を求め、遅延調整信号生成部62は、平均値に基づいて遅延調整信号S3を生成して、第1遅延時間制御回路50に出力する。   First, the operation of the sampling interval adjustment unit 55 will be described. The offset adjustment signal generation unit 60 outputs the offset adjustment signal S2 to the second delay time control circuit 52. The delay time control / timing correction phase comparison unit 45 outputs the phase comparison result S1 at the sampling interval. The sampling interval adjustment unit 55 outputs the phase comparison result S1 captured at each sampling interval Tsp to the update interval adjustment unit 57 as a sampling value. The update interval adjustment unit 57 obtains an average value of a plurality of sampling values in a period between timing adjustment update intervals Ttc, and the delay adjustment signal generation unit 62 generates a delay adjustment signal S3 based on the average value, This is output to the first delay time control circuit 50.

タイミング補正用位相比較器54は、各発光基準信号Pe2の立ち下り時(あるいは立ち上がり時)から遅延制御回路あるいはタイミング補正用位相比較器45等の回路遅延時間分だけ遅延した時点以降からそれぞれ位相比較結果S1を出力するので、サンプリング間隔調整部は、回路遅延時間を考慮して位相比較結果S1からサンプリング値を取り込む。   The phase comparator 54 for timing correction compares the phase from the time when each light emission reference signal Pe2 is delayed by the circuit delay time of the delay control circuit or the phase comparator 45 for timing correction from the falling (or rising) time. Since the result S1 is output, the sampling interval adjustment unit takes in the sampling value from the phase comparison result S1 in consideration of the circuit delay time.

サンプリング間隔調整部55は、ジッタ量に基づき必要なサンプリング回数を求め、更新間隔Ttcと必要サンプリング回数から導かれるタイミング更新間隔Ttcで位相比較結果S1のサンプリングを実施する。上述したように、更新間隔調整部57は、更新間隔Ttcの間の期間でのサンプリング値の平均値を求め、遅延調整信号生成部62は、平均値に基づいて遅延調整信号S3を生成して、第1遅延時間制御回路50に供給する。図16の例では、1更新間隔Ttcでのサンプリング回数を4回とした場合を示している。   The sampling interval adjustment unit 55 obtains the required number of samplings based on the jitter amount, and samples the phase comparison result S1 at the update interval Ttc and the timing update interval Ttc derived from the necessary number of samplings. As described above, the update interval adjustment unit 57 obtains the average value of the sampling values in the period between the update intervals Ttc, and the delay adjustment signal generation unit 62 generates the delay adjustment signal S3 based on the average value. , And supplied to the first delay time control circuit 50. The example of FIG. 16 shows a case where the number of samplings at one update interval Ttc is four.

通常、図17に示すように、測距の開始段階では、定常状態に落ち着く過渡状態であるため、平均値の変動が大きくなる傾向がある。その後、時間の経過に伴って徐々に平均値の変動が小さくなる傾向がある。また、ジッタ量は周辺環境の温度等に依存し増減する。本実施の形態は、これらの変動に対応して必要最小限のサンプリング数・更新回数で回路動作させることで、安定して、且つ、回路の消費電力を抑制することを目的とする。   Normally, as shown in FIG. 17, at the start of distance measurement, since it is a transient state that settles in a steady state, the variation of the average value tends to increase. After that, there is a tendency that the average value gradually decreases with time. Further, the jitter amount increases or decreases depending on the temperature of the surrounding environment. The object of the present embodiment is to stably operate the circuit and reduce the power consumption of the circuit by operating the circuit with the minimum number of samplings / updates corresponding to these fluctuations.

そして、サンプリング間隔調整部55は、上述のサンプリング間隔Tspを、ジッタ量計測部56にて計測したジッタ量に応じて変更しサンプリングを行う。また、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部45も同様に、サンプリング間隔Tspで回路動作を実施する。図18に示すように、ジッタ量計測部56は一定のサンプリング回数毎のジッタ量を計測する。ジッタ量は、一般に、標準偏差σやPeak to Peakジッタにて表現される。例えば標準偏差σを用いる場合は、ジッタ量を求めるための一定のサンプリング回数をN、Nでの平均の位相比較結果をTave、i番目(i=1,2,3,・・・N)のサンプリングでの位相比較結果をTとしたとき、以下の式(1)にて求めることができる。 Then, the sampling interval adjusting unit 55 changes the sampling interval Tsp described above according to the jitter amount measured by the jitter amount measuring unit 56 and performs sampling. Similarly, the delay time control / timing correction phase comparison unit 45 performs the circuit operation at the sampling interval Tsp. As shown in FIG. 18, the jitter amount measuring unit 56 measures the jitter amount for every certain number of times of sampling. The amount of jitter is generally expressed by standard deviation σ or Peak to Peak jitter. For example, when the standard deviation σ is used, N is a certain number of times of sampling for obtaining the jitter amount, T ave is the average phase comparison result at N, and i th (i = 1, 2, 3,... N). When the phase comparison result in sampling is T i , the following equation (1) can be obtained.

Figure 0005936405
Figure 0005936405

このジッタ量(標準偏差)分だけ計測値が揺らぐため、計測値は真の理想的な位相比較結果からずれる。そのため、サンプリング値の平均を求めることで、計測値の揺らぎ(ジッタ量)の影響を抑制する。具体的には、ジッタ量をσjitterとしたとき、√(σjitter /Nave)の割合で平均値は真の位相比較結果に近づく。ここで、Naveは平均値を導出するためのサンプリング数である。 Since the measured value fluctuates by this amount of jitter (standard deviation), the measured value deviates from the true ideal phase comparison result. Therefore, by obtaining the average of the sampling values, the influence of fluctuation (jitter amount) of the measurement values is suppressed. Specifically, when the amount of jitter was Shigumajitter, the average value at a rate of √ (σ jitter 2 / N ave ) approaches the true phase comparison result. Here, N ave is the number of samplings for deriving an average value.

この割合が予め設定した許容ずれ量以下となるように、更新間隔Ttc毎で平均に必要なサンプリング回数Nkを求める。サンプリング間隔は、Ttc/Nkを演算することによって求める。従って、ジッタ量が大きい環境だと、平均に必要なサンプリング回数Nkも大きくなり、それに応じてサンプリング間隔は短くなる。その結果、図17に示すように、例えばジッタ量が大きい「a」の状態において、サンプリング間隔が密になる。図19の例では、図16の例よりもサンプリング間隔を密にした例、すなわち、各更新間隔Ttcでのサンプリング回数を8回とした場合を示している。   The number of samplings Nk required for averaging is obtained every update interval Ttc so that this ratio is equal to or less than the preset allowable deviation amount. The sampling interval is obtained by calculating Ttc / Nk. Therefore, in an environment where the amount of jitter is large, the number of samplings Nk required for averaging also increases, and the sampling interval decreases accordingly. As a result, as shown in FIG. 17, for example, in the state of “a” where the jitter amount is large, the sampling interval becomes dense. In the example of FIG. 19, an example in which the sampling interval is closer than that of the example of FIG. 16, that is, a case where the number of times of sampling at each update interval Ttc is 8 is shown.

反対にジッタ量が小さい環境だとサンプリング回数Nkも小さくなり、それに応じてサンプリング間隔が長くなる。その結果、図17に示すように、ジッタ量が小さい「b」の状態において、サンプリング間隔が疎になる。図20の例では、図16の例よりもサンプリング間隔を疎にした例、すなわち、各更新間隔Ttcでのサンプリング回数を2回とした場合を示している。   Conversely, in an environment where the amount of jitter is small, the number of samplings Nk is also reduced, and the sampling interval is increased accordingly. As a result, as shown in FIG. 17, the sampling interval becomes sparse in the state of “b” where the jitter amount is small. In the example of FIG. 20, an example in which the sampling interval is made sparser than the example of FIG. 16, that is, the case where the number of times of sampling at each update interval Ttc is two is shown.

従って、ジッタ量が大きい環境だと、一定の更新間隔Ttcでのサンプリング回数を大きくし、遅延調整信号S3を生成するための平均値の精度を上げる。これにより、ジッタが大きい環境でのフィードバック制御の安定性を確保することが可能となる。反対に、ジッタ量が小さい環境だと、平均値の精度を上げなくても、フィードバック制御の安定性は確保されるため、一定の更新間隔Ttcでのサンプリング回数が少なくなり、低消費電力に寄与することとなる。   Therefore, in an environment where the amount of jitter is large, the number of times of sampling at a constant update interval Ttc is increased, and the accuracy of the average value for generating the delay adjustment signal S3 is increased. This makes it possible to ensure the stability of feedback control in an environment where jitter is large. On the other hand, in an environment where the amount of jitter is small, the stability of feedback control is ensured without increasing the accuracy of the average value, so the number of samplings at a constant update interval Ttc is reduced, contributing to low power consumption. Will be.

次に、タイミング補正制御ロジック回路46の更新間隔調整部57、平均値変動量計測部58について図21を参照しながら説明する。   Next, the update interval adjusting unit 57 and the average value variation measuring unit 58 of the timing correction control logic circuit 46 will be described with reference to FIG.

この更新間隔調整部57は、上述した更新間隔Ttcを、平均値変動量計測部58にて計測した平均値変動量に応じて調整する処理を行う。そこで、図21に示すように、一定期間の平均値を少なくとも2回取り込み、そのうちの最新の期間の平均値と最新の期間よりも過去の期間での平均値の差をとり、その差分(変動量)に応じて更新間隔Ttcを調整する。   The update interval adjustment unit 57 performs a process of adjusting the update interval Ttc described above according to the average value fluctuation amount measured by the average value fluctuation amount measurement unit 58. Therefore, as shown in FIG. 21, the average value of a certain period is taken at least twice, and the difference between the average value of the latest period and the average value of the past period than the latest period is calculated. The update interval Ttc is adjusted according to the amount.

具体的には、現在の更新間隔をTtc(t)、差分をΔHとしたとき、新たな更新間隔Ttc(t+1)は例えば、   Specifically, when the current update interval is Ttc (t) and the difference is ΔH, the new update interval Ttc (t + 1) is, for example,

Figure 0005936405
Figure 0005936405

によって求める。ここで、Aは、更新間隔を短くするしきい値であり、Bは更新間隔を長くするしきい値である。ΔTtcは更新時間の加減算値である。ΔTtcはΔHに依存して大きさを変更可能にしてもよい。 Ask for. Here, A is a threshold value that shortens the update interval, and B is a threshold value that lengthens the update interval. ΔTtc is an update time addition / subtraction value. ΔTtc may be changeable in magnitude depending on ΔH.

つまり、差分が一定範囲(AからBの範囲)であれば、現在の更新間隔Ttcが維持する。また差分ΔHがAよりも大きいとき、又は、Aより大きく、且つ、差分ΔHが増加するにつれて、更新間隔Ttcを短くする。更新間隔Ttcを短くすることで、特性変動に対してより早い追従性を得ることができる。ただ、平均値の変動が生じるたびに、更新間隔Ttcが短くなっていくため、予め最短の更新間隔Ttcを設定しておき、該最短の更新間隔Ttcよりも短くならないように制御することが好ましい。また、差分ΔHがBよりも小さい場合、更新間隔Ttcを徐々に長くしていってもよい。ただし、平均値の変動が小さいと、更新期間Ttcが長くなっていくため、予め最長の更新間隔Ttcを設定しておき、最長の更新期間よりも長くならないように制御することで、突然の変動に対しても最低限の応答速度で対応可能にすることが好ましい。   That is, if the difference is within a certain range (A to B range), the current update interval Ttc is maintained. When the difference ΔH is larger than A, or larger than A and the difference ΔH increases, the update interval Ttc is shortened. By shortening the update interval Ttc, it is possible to obtain faster followability with respect to characteristic fluctuations. However, since the update interval Ttc is shortened every time the average value fluctuates, it is preferable to set the shortest update interval Ttc in advance and control so as not to be shorter than the shortest update interval Ttc. . When the difference ΔH is smaller than B, the update interval Ttc may be gradually increased. However, since the update period Ttc becomes longer when the fluctuation of the average value is small, the longest update interval Ttc is set in advance and control is performed so as not to be longer than the longest update period. It is preferable to be able to respond to the above with a minimum response speed.

また、図22に示すように、位相比較結果S1の平均値を求めるためのサンプリングは、受光部20での露光期間において行い、更新間隔Ttcの変更及びサンプリング間隔Tspの変更(更新タイミング)は受光部20での電荷読出期間において行うことが好ましい。露光期間中(=画像確定期間中)にこれらの間隔が変更されると、電荷蓄積量に不測の変動が生じ、距離の測定精度が低下するおそれがあるからである。   As shown in FIG. 22, the sampling for obtaining the average value of the phase comparison results S1 is performed during the exposure period in the light receiving unit 20, and the change of the update interval Ttc and the change of the sampling interval Tsp (update timing) are received. This is preferably performed during the charge reading period in the unit 20. This is because if these intervals are changed during the exposure period (= during the image determination period), the charge accumulation amount may fluctuate unexpectedly and the distance measurement accuracy may be reduced.

なお、本発明に係る測距システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   It should be noted that the distance measuring system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

10…測距システム 12…測距対象物
14…放射光 16…発光部
18…反射光 20…受光部
22…制御部 24…距離演算部
28…基準クロック生成部 30…シーケンサ
32…発光駆動部 34…受光駆動部
36…タイミング補正部 43…回路起動シーケンス生成部
44…遅延同期ループ回路部
45…遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部
46…タイミング補正制御ロジック回路
47…初期バイアス設定回路
48a…第1遅延同期ループ回路本体
48b…第2遅延同期ループ回路本体
50…第1遅延時間制御回路 52…第2遅延時間制御回路
54…タイミング補正用位相比較器 55…サンプリング間隔調整部
56…ジッタ量計測部 57…更新間隔調整部
58…平均値変動量計測部 60…オフセット調整信号生成部
62…遅延調整信号生成部 DL1…第1遅延線
DL2…第2遅延線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ranging system 12 ... Ranging object 14 ... Radiation light 16 ... Light emission part 18 ... Reflection light 20 ... Light reception part 22 ... Control part 24 ... Distance calculation part 28 ... Reference clock generation part 30 ... Sequencer 32 ... Light emission drive part 34 ... Light receiving drive unit 36 ... Timing correction unit 43 ... Circuit activation sequence generation unit 44 ... Delay locked loop circuit unit 45 ... Delay time control / timing correction phase comparison unit 46 ... Timing correction control logic circuit 47 ... Initial bias setting circuit 48a ... first delay locked loop circuit main body 48b ... second delay locked loop circuit main body 50 ... first delay time control circuit 52 ... second delay time control circuit 54 ... timing correction phase comparator 55 ... sampling interval adjusting unit 56 ... jitter Quantity measuring unit 57 ... Update interval adjusting unit 58 ... Average value fluctuation amount measuring unit 60 ... Offset adjustment signal generating unit 62 ... Delay adjustment signal Generator DL1 ... first delay line DL2 ... second delay line

Claims (13)

測距対象物に向けて放射光を放射する発光部と、
前記放射光の前記測距対象物からの反射光を受光し、受光光量に応じた出力を行う受光部と、
前記発光部及び前記受光部を制御する制御部と、
前記受光部の出力を用いてタイム・オブ・フライト法により前記測距対象物までの距離を演算する距離演算部と、を有する測距システムにおいて、
前記制御部は、
前記発光部の発光タイミング及び前記受光部の受光タイミングを規定するシーケンサと、
基準クロックを生成し、前記シーケンサに前記基準クロックを出力する基準クロック生成部と、
前記発光部を駆動する発光駆動部と、
前記受光部を駆動する受光駆動部と、
前記発光駆動部の前段に介在され、前記発光タイミングを補正するタイミング補正部と、を備え、
前記タイミング補正部は回路起動シーケンス生成部と、遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部と、タイミング補正制御ロジック回路とを有し、
前記回路起動シーケンス生成部は、システム起動時に、前記タイミング補正制御ロジック回路に起動トリガ信号を出力して、該タイミング補正制御ロジック回路を起動し、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記起動トリガ信号に基づいて、前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部に初期値を設定し、
前記回路起動シーケンス生成部は、前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部に前記初期値が設定された後に、前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部に起動信号を出力して、該遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部を起動することを特徴とする測距システム。
A light emitting unit that emits synchrotron radiation toward the object to be measured;
A light receiving unit that receives reflected light from the distance measurement object of the radiated light and performs output according to the amount of received light;
A control unit for controlling the light emitting unit and the light receiving unit;
In a ranging system having a distance calculation unit that calculates a distance to the ranging object by a time-of-flight method using an output of the light receiving unit,
The controller is
A sequencer that defines the light emission timing of the light emitting unit and the light reception timing of the light receiving unit;
A reference clock generation unit that generates a reference clock and outputs the reference clock to the sequencer;
A light emission drive unit for driving the light emission unit;
A light receiving drive unit for driving the light receiving unit;
A timing correction unit that is interposed in a preceding stage of the light emission driving unit and corrects the light emission timing;
The timing correction unit includes a circuit startup sequence generation unit, a delay time control / timing correction phase comparison unit, and a timing correction control logic circuit,
The circuit startup sequence generation unit outputs a startup trigger signal to the timing correction control logic circuit at the time of system startup, and starts the timing correction control logic circuit,
The timing correction control logic circuit sets an initial value in the phase comparison unit for delay time control and timing correction based on the start trigger signal,
The circuit activation sequence generation unit outputs an activation signal to the delay time control / timing correction phase comparison unit, after the initial value is set in the delay time control / timing correction phase comparison unit, A ranging system characterized by activating a phase comparison unit for time control and timing correction.
請求項1記載の測距システムにおいて、
前記遅延時間制御・タイミング補正用位相比較部は、第1遅延時間制御回路と、第2遅延時間制御回路と、タイミング補正用位相比較器とを有し、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、起動トリガ信号の入力に基づいて、前記第1遅延時間制御回路の初期値を固定にし、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器を起動することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 1, wherein
The delay time control / timing correction phase comparison unit includes a first delay time control circuit, a second delay time control circuit, and a timing correction phase comparator,
The timing correction control logic circuit fixes an initial value of the first delay time control circuit based on an input of a start trigger signal, the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction Ranging system characterized by activating a phase comparator for a vehicle.
請求項2記載の測距システムにおいて、
前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器のそれぞれは、各々第1遅延線及び第2遅延線を有し、
前記タイミング補正部は、前記各第1遅延線での遅延時間を調整する第1遅延調整バイアスを生成する第1遅延同期ループ回路本体と、前記各第2遅延線での遅延時間を調整する第2遅延調整バイアスを生成する第2遅延同期ループ回路本体とをさらに有し、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器の起動に先立って、前記第1遅延同期ループ回路本体及び前記第2遅延同期ループ回路本体を起動し、前記第1遅延調整バイアス及び前記第2遅延調整バイアスが安定した段階で、前記第1遅延時間制御回路、前記第2遅延時間制御回路及び前記タイミング補正用位相比較器を起動することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 2,
Each of the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparator has a first delay line and a second delay line, respectively.
The timing correction unit includes a first delay locked loop circuit body that generates a first delay adjustment bias that adjusts a delay time in each first delay line, and a first delay that adjusts a delay time in each second delay line. A second delay locked loop circuit body for generating a two delay adjustment bias;
The timing correction control logic circuit includes the first delay locked loop circuit main body and the second delay prior to activation of the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparator. When the synchronous loop circuit body is activated and the first delay adjustment bias and the second delay adjustment bias are stabilized, the first delay time control circuit, the second delay time control circuit, and the timing correction phase comparator Ranging system characterized by starting up.
請求項2又は3記載の測距システムにおいて、
前記シーケンサにおいて前記基準クロックと同期した基準信号を生成し、該基準信号を前記第1遅延時間制御回路及び前記第2遅延時間制御回路に入力し、
前記第1遅延時間制御回路は、前記基準信号を前記初期値に基づいて遅延させた信号を、前記発光駆動部に出力し、
前記第2遅延時間制御回路は、前記基準信号を基準として、遅延時間をオフセットしたオフセット信号を出力し、
前記タイミング補正用位相比較器は、前記オフセット信号と前記発光駆動部の出力信号との位相比較を行って位相比較結果として出力し、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、前記位相比較結果に基づいてオフセット調整信号を生成して、前記第2遅延時間制御回路においてオフセット値を更新させることを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 2 or 3,
Generating a reference signal synchronized with the reference clock in the sequencer, and inputting the reference signal to the first delay time control circuit and the second delay time control circuit;
The first delay time control circuit outputs a signal obtained by delaying the reference signal based on the initial value to the light emission driving unit,
The second delay time control circuit outputs an offset signal in which a delay time is offset with reference to the reference signal;
The timing correction phase comparator performs phase comparison between the offset signal and the output signal of the light emission drive unit, and outputs the result as a phase comparison result.
The timing correction control logic circuit generates an offset adjustment signal based on the phase comparison result, and causes the second delay time control circuit to update an offset value.
請求項4記載の測距システムにおいて、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、オフセット値を更新し、前記位相比較結果が前記タイミング補正用位相比較器の検知範囲の中央値になった段階で、該オフセット値を更新後オフセット値として固定することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 4, wherein
The timing correction control logic circuit updates an offset value, and fixes the offset value as an updated offset value when the phase comparison result reaches the median value of the detection range of the timing correction phase comparator. Ranging system characterized by
請求項5記載の測距システムにおいて、
前記更新後オフセット値を前記第2遅延時間制御回路に記憶保持させることを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 5, wherein
A ranging system characterized in that the updated offset value is stored and held in the second delay time control circuit.
請求項5又は6記載の測距システムにおいて、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、
前記オフセット値を更新し、固定した後に取得した前記位相比較結果に基づいて遅延調整信号を生成し、該遅延調整信号により前記第1遅延時間制御回路を制御して、前記基準信号を遅延し、
前記オフセット信号と前記発光駆動部の出力信号とが同じ位相となるように、前記第1遅延時間制御回路を補正制御することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 5 or 6,
The timing correction control logic circuit includes:
A delay adjustment signal is generated based on the phase comparison result obtained after updating and fixing the offset value, and the first delay time control circuit is controlled by the delay adjustment signal to delay the reference signal,
The ranging system according to claim 1, wherein the first delay time control circuit is corrected and controlled so that the offset signal and the output signal of the light emission drive unit have the same phase.
請求項7記載の測距システムにおいて、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、任意のサンプリング回数分の前記位相比較結果から、サンプリング毎のジッタ量を計測し、前記ジッタ量に基づいて少なくともサンプリング間隔を調整することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 7, wherein
The timing correction control logic circuit measures a jitter amount for each sampling from the phase comparison result for an arbitrary number of samplings, and adjusts at least a sampling interval based on the jitter amount.
請求項8記載の測距システムにおいて、
前記ジッタ量が大きくなるに従って、前記サンプリング間隔を短くし、
前記ジッタ量が小さくなるに従って、前記サンプリング間隔を長くすることを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 8, wherein
As the amount of jitter increases, the sampling interval is shortened,
A ranging system characterized in that the sampling interval is lengthened as the jitter amount becomes smaller.
請求項8又は9記載の測距システムにおいて、
前記ジッタ量が許容範囲にある場合は、前記サンプリング間隔が適正であるとして、前記サンプリング間隔の調整を行わないことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 8 or 9,
When the jitter amount is within an allowable range, the sampling interval is not adjusted because the sampling interval is appropriate.
請求項7〜10のいずれか1項に記載の測距システムにおいて、
前記タイミング補正制御ロジック回路は、一定期間での前記位相比較結果の変動量に基づいて、前記第1遅延時間制御回路でのタイミング調整の更新間隔を調整することを特徴とする測距システム。
The ranging system according to any one of claims 7 to 10,
The distance measuring system, wherein the timing correction control logic circuit adjusts an update interval of timing adjustment in the first delay time control circuit based on a variation amount of the phase comparison result in a certain period.
請求項11記載の測距システムにおいて、
前記変動量が大きくなるに従って、前記タイミング調整の更新間隔を短くすることを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 11, wherein
A ranging system characterized in that the update interval of the timing adjustment is shortened as the fluctuation amount increases.
請求項11又は12記載の測距システムにおいて、
前記変動量が許容範囲にある場合は、前記タイミング調整の更新間隔が適正であるとして、前記タイミング調整の更新間隔の調整を行わないことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 11 or 12,
When the variation amount is within an allowable range, the timing adjustment update interval is not adjusted, and the timing adjustment update interval is not adjusted.
JP2012068142A 2012-03-21 2012-03-23 Ranging system Expired - Fee Related JP5936405B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012068142A JP5936405B2 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Ranging system
US13/838,053 US9109888B2 (en) 2012-03-21 2013-03-15 Distance measuring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012068142A JP5936405B2 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Ranging system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013200186A JP2013200186A (en) 2013-10-03
JP5936405B2 true JP5936405B2 (en) 2016-06-22

Family

ID=49520545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012068142A Expired - Fee Related JP5936405B2 (en) 2012-03-21 2012-03-23 Ranging system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5936405B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11462064B2 (en) 2019-08-26 2022-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Distance measurement apparatus and distance measurement method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109729723B (en) * 2017-08-28 2024-02-20 索尼半导体解决方案公司 Distance measuring device and distance measuring method
JP6717887B2 (en) 2018-07-12 2020-07-08 ファナック株式会社 Distance measuring device having distance correction function
WO2020054617A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 Distance-measuring imaging device and solid imaging element
JP2021096177A (en) * 2019-12-18 2021-06-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light receiving device and control method for light receiving device, and, ranging device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6717656B2 (en) * 2000-01-20 2004-04-06 Asian Optical Co. Ltd. Method and apparatus of a laser range detector
JP4701102B2 (en) * 2006-02-17 2011-06-15 パナソニック株式会社 Timing correction device
JP2009038517A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Panasonic Electric Works Co Ltd Driving circuit
JP4971744B2 (en) * 2006-10-18 2012-07-11 パナソニック株式会社 Spatial information detector using intensity-modulated light
JP5552215B2 (en) * 2008-03-27 2014-07-16 パナソニック株式会社 Light emitting device and spatial information detecting device using the same
JP5507053B2 (en) * 2008-03-27 2014-05-28 パナソニック株式会社 Distance measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11462064B2 (en) 2019-08-26 2022-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Distance measurement apparatus and distance measurement method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013200186A (en) 2013-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9109888B2 (en) Distance measuring system
JP5936405B2 (en) Ranging system
US10678190B2 (en) Time-to-digital converter, circuit device, physical quantity measurement apparatus, electronic instrument, and vehicle
US10305496B2 (en) Circuit device, physical quantity measurement apparatus, electronic apparatus, and vehicle
JP6059441B2 (en) Ranging system
CN107870556B (en) Integrated circuit device, electronic apparatus, and moving object
US11662441B2 (en) Circuit device, physical quantity measuring device, electronic apparatus, and vehicle
US9941889B1 (en) Circuit and method for compensating noise
JP5472243B2 (en) AD converter
JP6481533B2 (en) Digitally controlled oscillator circuit
US20200292616A1 (en) System and method for electronics timing delay calibration
US10411683B2 (en) Information processing device, information processing method, and computer-readable recording medium
US9054715B2 (en) Delay locked loop and semiconductor apparatus
JP5936401B2 (en) Ranging system
US9685965B2 (en) Electronic circuit for controlling an oscillator, and related method
CN108988832B (en) Method for detecting a delay associated with an electronic device and corresponding electronic device
CN104518759A (en) Temperature compensated timing signal generator
JP5914718B2 (en) Time base with oscillator, frequency division circuit and clock pulse suppression circuit
US8344817B2 (en) Compensating DFLL with error averaging
JP6564250B2 (en) Oscillator
US20210389458A1 (en) Sensor device and detection method
JP2017017671A (en) Electronic circuit, and method of controlling oscillator
US10992260B2 (en) Oscillator device
JP2024022243A (en) Time-to-digital converter, ranging device, and moving object
KR101912033B1 (en) Apparatus and method of the same of sensing temperature based on field-programmable gate array

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150915

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160426

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160510

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5936405

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees