JPH03165287A - 距離測定方法、その装置および相対位置測定装置 - Google Patents

距離測定方法、その装置および相対位置測定装置

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JPH03165287A
JPH03165287A JP1306142A JP30614289A JPH03165287A JP H03165287 A JPH03165287 A JP H03165287A JP 1306142 A JP1306142 A JP 1306142A JP 30614289 A JP30614289 A JP 30614289A JP H03165287 A JPH03165287 A JP H03165287A
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智章 上田
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光央 小畑
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は距離測定方法、その装置および相対置測定装
置に関し、ｍ−系列符号に代表される疑似ノイズを用い
て測定対象物までの距離を測定するための方法、その装
置および機器に対する操作者の相対置を測定するための
装置に関する。
〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から疑似ノイズの一種であるｍ−系列符号を用いて
測定対象物までの距離を測定できることが知られている
。
第１１図は従来の距離測定装置の構成を概略的に示すブ
ロック図であり、搬送波発振器から出力される搬送波信
号を平衡変調器に供給するとともに、ｍ−系列符号発生
器から出力されるｍ−系列符号をも平衡変調器に供給し
て搬送波をｍ−系列符号により変調し、トランスデユー
サにより測定対象物に向かって変調信号を放射する。そ
して、測定対象物により反射された変調信号をレシーバ
により受信し、可変遅延器を通してｍ−系列符号が供給
されている平衡ミキサに受信信号を供給することにより
測定対象物のインパルス応答を得、このインパルス応答
を同期検出器を通して距離計数器に供給するとともに、
可変遅延器を通したｍ−系列符号および可変遅延器を通
さないｍ−系列符号を距離計数器に供給することにより
測定対象物までの距離を測定するようにしている。
即ち、この装置においては、基準となるｍ−系列符号を
測定対象物に放射し、測定対象物により反射されたｍ−
系列符号に対して、基準となるｍ−系列符号を１ビツト
ずつ順次シフトさせたｍ−系列符号との相互相関を得、
相互相関値の最大値が得られるシフト量のｍ−系列符号
に基づいてｍ−系列符号の伝播時間を得ることができる
。そして、得られた伝播時間および既知の波動伝播速度
に基づいて測定対象物までの距離を測定することができ
る。
また、ｍ−系列符号は自己相関特性が著しく高いのであ
るから、放射するｍ−系列符号の強度を大きくしなくて
もノイズの影響を効果的に排除して著しく高精度の距離
測定を行なうことができる。
特に、ｍ−系列符号は簡単に符号長を長くすることがで
き、しかも符号長を長くすればするほどノイズの影響を
排除できるので、所望の距離測定精度を達成することが
できる。即ち、距離分解能へＪは、波動伝播速度をＣｍ
／ｓｅｅ、符号長をＬビット、符号の１周期をＴ　ｓｅ
ｃとすれば、△ｊ≦ＣＴ／工、　（ｍ） となるので、Ｌを大きくすることにより距離分解能を小
さくすることができる。
（７かし、相互相関値の最大値を検出し、なければなら
ないのであるから、符号長に対応する種類のシフトされ
たｍ−系列符号との相互相関値を算出することが必須と
なり、距Ｍｉｌｌ定を行なうのに必要な時間が著しく長
くなってしまうという不都合がある。そして、この不都
合は、距離測定精度を高めれば高めるほど顕著になって
しまう。
このような不都合を解消させようとすれば、符号長に対
応する種類のシフトされたｍ−系列符号のそれぞれに基
づいて相互相関値を得るための相関器を準備しておけば
よいが、相関器の数が著しく増加して【７まい、距離測
定装置が著しく大型化して１−まうという不都合を生じ
ることになる。
また、何れの場合においても、多重反射を伴なうような
環境下においては、相互相関値の最大値が各反射経路毎
に検出されることになるので、測定対象物までの距離を
正確に測定することが著しく困難になってしまうという
不都合もある。
従来から３次元グラフィックス表示装置においては、表
示図形に存在感をもたせるために立体視を行なわせるよ
うにしているが、立体視だけで十分な存在感をもたせる
ことができるという保証がなく、操作者の画面に対する
相対置を検出し、検出位置に基づいて視線方向を得、視
線方向に対応して表示図形の透視等を変えることが要求
される。
このような要求を満足させるための方法として３次元グ
ラフィックス表示装置の互に異なる箇所において超音波
によるパルス中エコー法に基づく距離測定を行ない、複
数の距離測定結果に基づいて操作者の相対置を測定する
方法が考えられる。
しかし、超音波によるパルス・エコー法に基づく距Ｍ　
１ＩＰｌ定を行なう場合には、オフィス・オートメーシ
ｊン機器（以下、ＯＡ機器と略称する）が発する騒音に
起因する誤動作を生じる可能性があること、音声人力イ
ンターフェースが誤動作する１す能性があること、距離
測定の有効範囲をグラフィックス表示装置の近傍のみに
限定することができず、多重反射等の影響を受けて誤動
作を生じる可能性があること、同一方式のインターフェ
ースとの千ルを回避できないこと等の不都合が生じ、こ
の結果、グラフィックス表示装置に対する操作者の相対
置を正確に測定する”ことが殆ど不可能になってしまう
という問題がある。
このような問題を解消させるために、搬送波をｍ　系列
符号で変調して放射し、グラフィックス表示装置側にお
いて受信信号を復調することが考えられる。しかし、受
信側において相互相関値の最大値を検出しなければなら
ないのであるから、符号長に対応する種類のシフトされ
たｍ−系列符号との相互相関値を算出することが必須と
なり、距離Ｍ］定を行なうのに必要な時間が著しく長く
なってしまうという不都合がある。そして、この不都合
は、距離測定精度を高めれば高めるほど顕著になってし
まい、グラフィックス表示装置における表示の高速性を
大幅に損なうことになってしまつ〇 このような不都合を解消させようとすれば、符号長に対
応する種類のシフトされたｍ−系列符号のそれぞれに基
づいて相互相関値を得るための相関器を準備しておけば
よいが、相関器の数が著しく増加してしまい、距［＃Ｊ
定を行なうための装置が著しく大型化してしまうという
不都合を生じることになる。
また、何れの場合においても、−船釣にグラフィックス
表示装置は多重反射を伴ない易い環境下に設置されてい
るのであるから、相互相関値の最大値が各反射経路毎に
検出されることになり、測定対象物までの距離を正確に
測定することが著しく困難になってしまう。
したがって、現状においては、操作者の相対置（画面を
見る方向等）を自動的に測定し、測定結果に基づいて視
線方向を算出し、算出された視線方向に応じて表示図形
の透視等を変えることは全く行なわれていない。
また、グラフィックス表示装置以外の機器においても、
操作者の相対置を検出して相対置に基づく制御等を行な
うことが好ましい機器であれば、同様の不都合を生じる
ことになる。
〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
構成を複雑化することなく、しかも著しく短時間で測定
対象物までの距離を測定することができ、さらに、多重
反射の影響を簡単に排除できる新規な距離測定方法およ
びその装置を提供することを目的としている。
また、この発明は、構成を複雑化することなく、しかも
著しく短時間で機器に対する操作者の相対置を正確に測
定することができる新規な相対置測定装置を提供するこ
とを他の目的としている。
＜；＊ｉを解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の距離測定方法
は、自己相関特性が強い疑似ノイズをシＪ定対象物に向
かって放射し、測定対象物により反射された疑似ノイズ
を受信し、疑似ノイズに互に異なる係数を畳み込んでな
る畳み込みノイズとの相互相関値を得、得られた相互相
関値に基づいて距離を測定する方法である。
但し、疑似ノイズがｍ−系列符号であり、畳み込みノイ
ズが、ｍ−系列符号に測定期待値を係数として畳み込ん
でなるものであることが好ましい。
この場合において、測定期待値が測定許容範囲内におい
てのみ単調に変化する０以外の値であり、他の範囲にお
いて０であることが一層好ましい。
上記の目的を達成するための、この発明の距離測定装置
は、搬送波に対してｍ−系列符号に基づく変調を施して
測定対象物に向かって放射する送信手段と、測定対象物
により反射された信号を受信して距離を得る受信手段と
を有し、上記受信手段が、送信手段におけるｍ−系列符
号と等しいｍ−系列符号に対してビット・シフト毎に異
なる測定期待値を畳み込んでなる畳み込み符号を出力す
る畳み込み符号出力手段と、受信したｍ−系列符号と畳
み込み符号との相互相関値を得る相関手段と、相互相関
値に基づいて距離を算出する距離算出手段とを含んでい
る。
但し、畳み込み符号出力手段としては、測定許容範囲内
においてのみ単調に変化する０以外の値であり、他の範
囲において０である測定期待値を畳み込んでなる畳み込
み符号を出力するものであることが好ましい。
また、この発明の相対置測定装置は、機器の操作者に装
着される疑似ノイズ放射源と、機器の互に離れた所定箇
所に装着された疑似ノイズ受信手段と、複数の疑似ノイ
ズ受信手段から出力される距離に基づいて操作者の相対
置を算出する相対置算出手段とを有し、疑似ノイズ受信
手段が、放射される疑似ノイズと等しい疑似ノイズに対
してビット・シフト毎に異なる測定期待値を畳み込んで
なる畳み込み符号を出力する畳み込み符号出力手段と、
受信した疑似ノイズと畳み込み符号との相互相関値を得
る相関手段と、相互相関値に基づいて距離を算出する距
離算出手段とを含んでいる。
但し、疑似ノイズ放射源がｍ−系列音源であり、機器が
３次元グラフィックス表示装置であり、３次元グラフィ
ックス表示装置が、算出された相対置に基づいて視線方
向を設定するものであることが好ましい。
そして、畳み込み符号出力手段としては、測定許容範囲
内においてのみ単調に変化する０以外の値であり、他の
範囲において０である測定期待値を畳み込んでなる畳み
込み符号を出力するものであることが好ましい。
く作用〉 以上の距離測定方法であれば、自己相関特性が強い疑似
ノイズを測定対象物に向かって放射し、測定対象物によ
り反射された疑似ノイズを受信し、相互相関値を得る場
合に、畳み込みノイズとの相互相関値を得るようにして
いるので、伝播距離に対応するシフト量の疑似ノイズに
基づいて最も大きな相互相関値が得られる。そして、こ
の相互相関値は、シフトされた疑似ノイズ毎に予め所定
の係数が畳み込まれているのであるから、得られた相互
相関値に基づいて係数、即ち、該当する疑似ノイズのシ
フト量を求めることができる。この結果、求められたシ
フト量に基づいて測定対象物までの距離を測定すること
ができる。
第２の発明の距離測定方法であれば、疑似ノイズを簡単
に生成することができ、生成された疑似ノイズに基づい
て簡単に、かつ短時間で測定対象物までの距離を測定す
ることができる。
第３の発明の距離測定方法であれば、測定対象物が測定
許容範囲内に存在する場合には０以外の相互相関値が得
られ、逆に、測定許容範囲外に存在する場合には相互相
関値が０になる。したがって、多重反射等が生じる環境
下において測定対象物までの距離を測定する場合に、測
定許容範囲を適正に定めることにより多重反射等に基づ
く測定誤差を確実に解消することができる。
以上の構成の距離測定装置であれば、搬送波に対してｍ
−系列符号に基づく変調を施して測定対象物に向かって
放射し、測定対象物により反射された信号を受信して距
離を得る場合において、送信手段におけるｍ−系列符号
と等しいｍ−系列符号に対してビット・シフト毎に異な
るＤ１定期待値を畳み込んでなる畳み込み符号と受信し
たｍ−系列符号との相互相関値を得るのであるから、得
られた相互相関値に基づいてどの測定期待値が畳み込ま
れたｍ−系列符号との相互相関値が最大になったのかを
検出できる。この結果、該当する測定期待値が畳み込ま
れたｍ−系列符号のビット・シフト量に基づいて測定対
象物までの距離を正確に、かつ短時間で測定することが
できる。
第５の発明の距離測定装置であれば、測定対象物が測定
許容範囲内に存在する場合には０以外の相互相関値が得
られ、逆に、測定許容範囲外に存在する場合には相互相
関値が０になる。したがって、多重反射等が生じる環境
下において測定対象物までの距離を測定する場合に、測
定許容範囲を適正に定めることにより多重反射等に基づ
く測定誤差を確実に解消することができる。
以上の構成の相対置測定方法であれば、機器の操作者に
装着された疑似ノイズ放射源から放射される疑似ノイズ
を、機器の互に離れた所定箇所に装着された疑似ノイズ
受信手段により受信する。
各疑似ノイズ受信手段においては、畳み込み符号出力手
段から出力される畳み込み符号と受信した疑似ノイズと
に基づいて相互相関手段により相互相関値を得、距離算
出手段により距離を算出する。
具体的には、自己相関特性が強い疑似ノイズを受信し、
相互相関値を得る場合に、畳み込みノイズとの相互相関
値を得るようにしているので、伝播距離に対応するシフ
ト量の疑似ノイズに対して最も大きな相互相関値が得ら
れる。そして、この相互相関値は、シフトされた疑似ノ
イズ毎に予め所定の係数が畳み込まれているのであるか
ら、得られた相互相関値に基づいて係数、即ち、該当す
る疑似ノイズのシフト量を求めることができる。この結
果、求められたシフト量に基づいて操作者までの距離を
測定することができる。
そして、全ての疑似ノイズ受信手段から出力される距離
に基づいて相対置算出手段により操作者の相対置を算出
することができる。したがって、機器においては、算出
された相対置に基づいて、予め設定されている処理を行
なうことができる。
第７の発明の相対置測定方法であれば、音波をｍ−系列
符号で変調することにより簡単に疑似ノイズを得ること
ができる。そして、得られた疑似ノイズに基づいて操作
者の相対置を算出し、算出結果に基づいて視線方向を設
定することにより、表示図形の透視等を視線方向に応じ
て変えることができる。
第８の発明の相対置測定装置であれば、操作者が測定許
容範囲内に位置する場合には０以外の相互相関値が得ら
れ、逆に、測定許容範囲外に位置する場合には相互相関
値が０になる。したがって、多重反射等が生じる環境下
において操作者の相対置を測定する場合に、測定許容範
囲を適正に定めることにより多重反射等に基づく測定誤
差を確実に解消して正確な相対置の測定を行なうことが
できる。
但し、ｍ−系列符号以外の疑似ノイズであっても、自己
相関特性が強いものであれば採用することが可能である
。
さらに詳細に説明すると、ｍ−系列符号とは、ある長さ
の段数を有するシフト・レジスタ、または遅延素子によ
り構成される帰還型符号発生器で発生できる符号のうち
最も長い符号系列であり、最大周期系列または最長系列
とも呼ばれている。
このｍ−系列符号はｊ進符号の形をとり得るが、２連符
号を例にとれば、 ■　系列の１周期での“１°の出現回数と“０”の出現
回数とは１ビツトの差しかない。即ち、２ｎ−１ビツト
長のｍ−系列符号であれば、“１″−１ の出現回数が２　　回であり、“０°の出現回数が２ｎ
−１１回である。具体的には、ｎ−３の場合を考えれば
、“１０１１１００“のように“１゜の出現回数が１回
だけ多くなる。
■　“０”１″の統計的分布は一定である。
そして、連なりの相対的位置は符号系列毎に異なるが、
各長さの連なりの出現回数は同じ長さの系列では一定で
ある。
■　ｍ−系列符号の自己相関は、０ビツト・シフトに対
しては２’−１（系列長と等しい）であり、０±１の範
囲のビット・シフト部分を除いて１である（これらは一
致している部分の個数をカウントすることにより得られ
る）。そして、０±１の範囲のビット・シフト部分では
自己相関値は−１から２ｎ−１まで直線的に変化する。
（第１２図参照） ■　ｍ−系列符号の位相をシフトしたものと元の系列符
号との２を法とする和は、元の系列符号を別の大きさだ
けシフトしたものとなる。
■　ｎ段発生器のとり得る内部状態の全てが符号系列の
１周期中のあるクロック時刻に出現する。
即ち、各状態は１回だけ、かつ１クロック時間だけ出現
する。
という性質を有していることが知られている。即ち、ノ
イズとは自己相関特性が強く、少しでも位相がずれると
相関値が殆ど無視し得る値になることが知られているが
、上記ｍ−系列符号も、符号長が長くなればなるほど上
記の性質に近づいてゆくので、疑似ノイズとして使用さ
れる。
そして、このｍ−系列符号を測定対象物に放射し、測定
対象物により反射されたｍ−系列符号を受信すれば、元
のｍ−系列符号と受信されたｍ−系列符号とは伝播距離
（測定対象物までの距離の２倍）に対応するビット数だ
けシフトした状態である。したがって、等しいビット数
だけシフトされたｍ−系列符号との相互相関をとること
により最大の相互相関値が得られる。
ところで、従来はこのシフト量を求めるために、１ビツ
トずつ順次シフトされた複数のｍ−系列符号に基づいて
相互相関値を算出し、最大の相互相関値が得られるシフ
ト量を検出するようにしていたため、相互相関値算出回
路をシフトされたｍ−系列符号の種類に対応して設ける
か、またはシフトされたｍ−系列符号毎に相互相関値算
出動作を順次行なうようにしていた。
一方、本件発明者はｍ−系列符号に代表される疑似ノイ
ズについて鋭意研究を重ねた結果、例えば、ｍ−系列符
号については、符号ａＯｍを“１”に置換し、同一のｍ
−系列符号の互に位相が異なるものを複数個加算して得
られた符号と元の符号との相互相関が個々のｍ−系列符
号と基準ｍ−系列符号との相互相関の和に等しくなるこ
とを見出し、この知見に基づいて本件発明を完成させた
のである。即ち、例えば、第１０図Ａ１に示す基− 準ｍ−系列符号（ビット長が２　１の符号“１０１１１
００”）を例にとれば、＋１ビツト、＋２ビツト、＋４
ビツトだけ位相シフトさせたｍ−系列符号はそれぞれ’
０１０１１１０°　００１０１１１°　’１１００１０
１’　　（第１０図Ｂｌ、Ｃ１、Ｄ１参照）になり、＋
１ビツト、＋２ビツト、＋４ビツトだけ位相シフトさせ
たｍ−系列符号を全て加算して得られる符号は第１０図
Ｅ１に示す状態になる。そして、基準ｍ−系列符号を測
定対象物に放射し、測定対象物から反射されてきたｍ　
一系列符号と第１０図Ｅ１に示す符号°との相互相関を
とれば、反射されてきたｍ−系列符号と基準ｍ−系列符
号との位相シフトがそれぞれ０ビツト、＋１ビツト、＋
２ビツト、＋４ビツトである場合に、それぞれ０ビツト
、＋１ビツト、＋２ビツト、＋４ビツトだけ位相シフト
した位置に同じ値のピークが得られる（第１０図Ａ２．
Ｂ２．Ｃ２，Ｄ２参照）。
第１０図Ａ２．Ｂ２．Ｃ２，Ｄ２に示す相互相関のピー
クの値は７であるが、＋１ビツト、＋２ビツト、＋４ビ
ツトだけ位相シフトさせたｍ−系列符号にそれぞれ互に
異なる係数を鰻み込んでおけば、上記相互相関のピーク
の値は該当するビットだけ位相シフトさせたｍ−系列符
号に対する係数のみに対応して変化する。
本件発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり
、受信されたｍ−系列符号との相互相関をとる系列符号
として、順次１ビツトずつシフトされたｍ−系列符号に
それぞれ互に異なるｉｌｌｌｌ定期待受み込んだものを
用いているので、受信されたｍ−系列符号のビット・シ
フト量と等しいビット数だけシフトされたｍ−系列符号
との相互相関値が最大になり、しかも得られた最大の相
互相関値は測定期待値が畳み込まれている関係上、相互
相関値に基づいてどの測定期待値が畳み込まれたｍ−系
列符号に基づいて最大の相互相関値が得られたかを検出
できる。したがって、１回相互相関値を算出するだけで
よく、所要時間を著しく短縮できるとともに、相互相関
値算出回路が１回路のみでよいから、構成を著しく簡素
化できる。
〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第１図はこの発明の距離測定装置の一実施例を示すブロ
ック図であり、送信側においては、搬送波発振器（６１
）から出力される搬送波信号を平衡変調器（６２）に供
給するとともに、ｍ−系列符号発生器（６３）から出力
される基準ｍ−系列符号をも平衡変調器（６２）に供給
して搬送波を基準ｍ−系列符号により変調し、トランス
デユーサ（６４）により測定対象物に向かって変調信号
を放射する。また、受信側においては、測定対象物から
反射された変調信号をレシーバ（６５）により受信し、
可変遅延器（６６）を通してｍ−系列符号が供給されて
いる平衡ミキサ（６７）に受信信号を供給して測定対象
物のインパルス応答を得、このインパルス応答を同期検
出器（６８）を通して相互相関器■に供給し、測定対象
物までの距離に対応する相互相関値を得るようにしてい
る。そして、単なるｍ−系列符号ではなく、符号長が２
ｎ−１ビツトの基準ｍ−系列符号ｍ　（ｔ）を順次１ビ
ツトずつシフトされたｍ−系列符号にそれぞれ互に異な
る測定期待値ＷＪ（ｊ−０，１，・・・２ｎ−２）を畳
み込んでなる系列符号（以下、測距符号という）　Ｃ（
ｔ）Ｃ（ｔ）−ΣＷｊ＠ｍ（ｔ＋ｊΔＴ） を生成する測距符号発生器（１）を有し、未知の位相シ
フト量のｍ−系列符号ｍ（ｔ＋ｘΔＴ）と１ｌ）Ｊ短符
号Ｃ（ｔ）との相互相関値を上記相互相関器■により算
出するようにしている。さらに、得られた相互相関値に
オフセット補正を施すオフセット補正回路（３）をも有
している。但し、“０゛レベルを確定するために、測定
期待値ＷＯ−０に設定しである。
第２図は測距符号発生器の構成の一例を示すブロック図
であり、ｍ−（２ｎ−２）個の測定期待値Ｗ１．・・・
Ｗ２．Ｗｌをそれぞれ乗算器（１１■）・・・（１１２
）（１１１）および加算器（１２ｍ）・・・（１２２）
　（１２１）を介してパイプライン・レジスタ６３麿）
・・・６３２）　６３１）に供給している。そして、上
記乗算器（１１１）（１１２）・・・（ｔｉｅ）には、
ｍ−系列符号は系列符号発生器（１４）から出力される
基準ｍ−系列符号が供給されている。また、各パイプラ
イン・レジスタの内容は次段の加算器に供給されて、位
相シフトが施された状態での加算を行なうようにしてい
る。尚、最も前段の加算器（１２１）には測定期待値Ｗ
Ｏに相当する“０“が供給されており、最も後段のレジ
スタ６３ｍ）の内容がデータ・バスに送出される。
したがって、この実施例においては、全ての測定期待値
Ｗ１・・・Ｗ２．Ｗｌに対して基準ｍ−系列符号に基づ
く変調を施すことになるが、それぞれパイプライン・レ
ジスタ６３１）　（１Ｂ２）・・・６３ｍ）を通して次
段の加算器に供給されるのであるからｍ−系列符号の１
ビツトずつずれたタイミングで加算されることになり、
最終的に測距符号Ｃ（ｔ）が得られる。そして、ｍ−系
列符号のビット長が長くなっても、乗算器、加算器およ
びバイブライン・レジスタの個数が増加するだけである
から、構成が特に複雑化するという不都合はない。また
、測定期待値ＷＪの個数を増加させないのであれば、装
置の回路規模を変化させなくてもよい。
以上の構成の距離測定装置において、未知のシフト量の
ｍ−系列符号ｍ（ｔ＋ｘΔＴ）が受信されれば、ｚ−１
＜　ｊ＜ｘ＋１を満足するｊビット・シフトのｍ−系列
符号との相互相関値が最大値として得られ、相互相関器
（２］から出力される。但し、この相互相関値自体はそ
のままでは距離に対応する値になっていないので、オフ
セット補正回路Ｇ）により補正し、必要に応じて距離に
変換する処理を施すことにより、距離に対応する値を得
ることができる。以上の説明から明らかなように、測定
期待値Ｗｊは任意に設定することが可能である。
〈実施例２〉 第３図は測定可能範囲を設定する場合を説明する図であ
り、同図（Ａ）は測定期待値Ｗｊを、同図（Ｂ）は測距
符号とｍ−系列符号との相互相関関数を、それぞれ示し
ている。
測定期待値Ｗｊは、第３図（Ａ）に示すように、０≦ｊ
≦２ｎ−２の範囲において設定されているのであるが、
具体的な値としては、ｊ−ｋｌにおいてＷｋｌ−１であ
り、ｊ−に２においてＷｋ２−０なるように直線的に変
化する値が設定されているとともに、残余の範囲におい
てＷｊ−０に設定されている。
したがって、測距符号とｍ−系列符号との相互相関関数
ψは、ｊ−ｋｌにおいてψ−２ｎ（ｋ２−ｋｌ　）／２
であり、ｊ−に２においてψ−−（ｋ２−ｋｌ　＞／２
であり、しかもｋｌ≦ｊ≦に２の範囲においてψが直線
的に変化し、ｊ≦ｋｌ−１およびに２≦ｊの範囲におい
てψ−（ｋ２−ｋｌ　）／２である。
以上の測距符号Ｃ（ｔ）を用いて距離測定を行なう場合
には、測定対象物がｋｌ≦ｊ＜ｋ２の範囲内に存在する
場合にのみ−（ｋ２−ｋｌ　）　／２よりも大きい相互
相関値が得られる。したがって、第３図（Ｃ）に示すよ
うに、ψ−−（ｋ２−ｋｌ　）／２の場合における距離
りをＤｋ２−ＣＴｋｌ／Ｊ。
ψ−２ｎ−（ｋ２−ｋｌ　）／２）場合ｔ：おｉする距
離りをＤｋｌ−ＣＴｋ２　／Ｊ　（但し、Ｊ−ΣＷｊ　
＞とすべくオフセット補正を施すことにより測定対象物
までの距離を測定することができる。即ち、測定期待値
Ｗｊをこの実施例のように設定しておけば、単にオフセ
ット補正を施すだけで距離を測定することができる。
この実施例においては、ＣＴｋｌ／ｊ≦Ｄ≦Ｄｋｌ−Ｃ
Ｔｋ２／ｊの範囲内においてのみ距離１１定が可能であ
るから、この範囲に入らない障害物、多重反射の影響等
を確実に排除することができ、正確な距離測定を行なう
ことができる。
〈実施例３〉 第４図はこの発明の距離測定装置の他の実施例の受信部
の要部を示すブロック図であり、第１図の実施例と異な
る点は、測距符号発生器（１）と相互相関器との間にセ
レクタ（４）を介在させ、系列符号発生器（５）から出
力される所望のビット・シフト量のｍ−系列符号と測距
符号とを選択的に相互相関器■に供給する点のみである
。
第５図は系列符号発生器（５）の構成を示すブロック図
であり、ｊ個のシフトφレジスタ（５１１）　（５１２
）・・・（５１ｊ）を直列接続しているとともに、出力
段のシフト・レジスタからの出力および所定段のシフト
・レジスタの出力に基づく排他的論理和演算結果を入力
段のシフト・レジスタに供給している。
そして、シフト・レジスタ（５１Ｊ）からの出力をｍ段
の遅延シフト−レジスタ（５２）に供給し、セレクタ（
５３）によりシフト・レジスタ（５２）の所望段からの
信号を取出すようにしている。但し、シフト・− レジスタの段数ｊは、２　１≧ｍとなる値であ− リ、しかも２　１回の周期で同一のビット・パターンが
繰返すように所定段が設定されている。
そして、図示していないが、セレクタ（５３）から出力
される２値データのうち、“０”レベルを“１ルベルに
変換するための変換回路が設けられている。具体的には
、シフト・レジスタ（５１１）（５１２）・・・（５Ｌ
ｊ）が７段であればｍ二系列符号のビット長が１２７ビ
ツトになる。
したがって、この実施例の場合には、先ず、上記実施例
と同様に測距符号Ｃ（ｔ）に基づく距離測定を行ない、
次いで、測定された距離に基づいて該当するビット・シ
フト量のｍ−系列符号を出力すべくセレクタ（５３）を
制御することにより相互相関値を算出することにより、
距離測定精度を高めることができる。
尚、実施例１，２．３において、例えば、乱数、バロワ
系列符号等、ｍ−系列符号以外の疑似ノイズであって自
己相関特性が強いものを用いて距離測定を行なうことが
可能であるほか、任意のビット長の疑似ノイズを採用す
ることが可能であり、その他、この発明の要旨を変更し
ない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能で
ある。
〈実施例４〉 第８図はこの発明の相対置測定装置が装着されたグラフ
ィックス表示装置を示す概略斜視図であり、立体視用の
眼鏡、フィルタ用の眼鏡等（以下、単に＠鏡と称する）
　（８）の所定位置に疑似ノイズ送波器（８１）が装着
されているとともに、ＣＲＴデイスプレィ装置（９）の
両端所定位置に疑似ノイズ受信部のが装着されている。
そして、上記疑似ノイズ送波器（８１）としては、例え
ば、疑似ノイズとしてのｍ−系列符号に基づいて２相変
調を施した超音波を放射するものが使用される。尚、両
疑似ノイズ受信部の同士の距離がｄに設定されており、
各疑似ノイズ受信部のと疑似ノイズ送波器（８１）との
距離をそれぞれｊ　１．ｊ　２で示している。
第６図はこの発明の相対置測定装置の一実施例の受信側
の要部を示すブロック図であり、符号長が２ｎ−１ビツ
トの基準ｍ−系列符号ｍ　（ｔ）を順次１ビツトずつシ
フトされたｍ−系列符号にそれぞれ互に異なる測定期待
！１ｉＷｊ　　（ｊ−０，１゜・・・２°−２）を畳み
込んでなる系列符号（以下、測距符号という）　Ｃ（ｔ
） Ｃ（ｔ）−ΣＷｊｍ（ｔ＋ｊΔＴ） を生成する測距符号発生器（７１）と、未知の位相シフ
ト量のｍ−系列符号ｍ（ｔ＋ｘΔＴ）と測距符号Ｃ（ｔ
）との相互相関値を算出する相互相関器（７２）と、得
られた相互相関値にオフセット補正を施すオフセット補
正回路（７３）とを各疑似ノイズ受信部（７）毎に有し
ているとともに、全ての疑似ノイズ受信部（７）のオフ
セット補正回路（７３）から出力される距離測定信号を
人力として相対置を算出する相対置算出部（７４）を有
している。但し、“０”レベルを確定するために、測定
期待値ＷＯ−０に設定しである。
以上の構成の相対置測定装置において、未知のシフト量
のｍ−系列符号ｍ（ｔ＋ｘΔＴ）が受信されれば、ｘ−
１＜　ｊ＜ｘ＋１を満足するｊビット・シフトのｍ−系
列符号との相互相関値が最大値として得られ、相互相関
器（７２）から出力される。但し、この相互相関値自体
はそのままでは距離に対応する値になっていないので、
オフセット補正回路（７３）により補正し、必要に応じ
て距離に変換する処理を施すことにより、距離に対応す
る値を得ることができる。
そして、オフセット補正回路（７３）から出力される値
は相対置算出部（７４）に供給される。この相対置算出
部（７４）においては、例えば、予め第７図に示すＣＲ
Ｔデイスプレィ装置θ）と眼鏡■に装着された疑似ノイ
ズ送波器（８１）との相対置および所定の定数（例えば
、両疑似ノイズ受信部の同士の距離ｄ等）が設定されて
いるのであるから、上記値に基づいて操作者の相対置を
算出できる。
この場合において、ＯＡ機器が発する騒音に起因する誤
動作は確実に排除でき、音声入力インターフェースの誤
動作および同一方式のインターフェースとの干渉をも確
実に排除でき、相対置測定精度を高めることができる。
また、グラフィックス表示装置においては、算出された
相対置に基づいて操作者の視線方向を算出し、算出され
た視線方向に応じて表示図形の透視等を変え、優れた立
体表示を達成することができる。
以上の説明から明らかなように、測定期待値Ｗｊは任意
に設定することが可能である＠また、測定可能範囲のう
ち、所望の範囲に対してのみ０以外の測定期待値Ｗｊを
設定することにより測定可能範囲を定めることが可能で
あり、この場合には、相対置算出の基礎となる距離測定
可能範囲をＣＲＴデイスプレィ装置ｔ（９）の周辺のみ
に限定して相対置の測定精度を高めることができる。
〈実施例５〉 第９図はこの発明の相対置測定装置の他の実施例の受信
部の要部を示すブロック図であり、第６図の実施例と異
なる点は、測距符号発生器（７１）と相互相関器（７２
）との間にセレクタ（７５）を介在させ、系列符号発生
器（７Ｂ）から出力される所望のビット・シフト量のｍ
−系列符号と測距符号とを選択的に相互相関器（７２）
に供給する点のみである。
したがって、この実施例の場合には、先ず、上記実施例
と同様に測距符号Ｃ（ｔ）に基づく相対置測定を行ない
、次いで、測定された距離に基づいて該当するビット・
シフト量のｍ−系列符号を出力すべくセレクタ（７５）
を制御して相互相関値を算出することにより、距離測定
精度を高めることができ、ひいては相対置測定精度を高
めることができる。
尚、実施例４．５において、例えば、疑似ノイズ受信部
のを３ｔ２１所以上に装着することにより３次元的に相
対置を測定することが可能であるほか、乱数、バロワ系
列符号等、ｍ系列符号以外の疑似ノイズであって自己相
関特性が強いものを用いて相対置測定を行なうことが可
能であり、さらに、任意のビット長の疑似ノイズを採用
することが可能であるほか、産業用ロボット等に適用す
ることにより人身事故等を未然に防止することが可能で
あり、その他、この発明の要旨を変更しない範囲内にお
いて種々の設計変更を施すことが可能である。
〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、疑似ノイズを測定対象物に
向かって放射し、反射されてきた疑似ノイズと、元の疑
似ノイズに互に異なる係数を畳み込んでなる畳み込みノ
イズとの相互相関値を算出するだけでよく、簡単な構成
で、かつ短時間で正確な距離測定を行なうことができる
という特有の効果を奏する。
第２の発明は、疑似ノイズを簡単に得ることができ、し
かも畳み込みノイズをも簡単に得ることができるという
特有の効果を奏する。
第３の発明は、０以外の測定期待値を畳み込む範囲を設
定しているので、この範囲に基づいて定まる距離範囲以
外の物体、多重反射等の影響を排除し、正確な距離測定
を行なうことができるという特有の効果を奏する。
第４の発明は、得られた相互相関値に基づいてどの測定
期待値が畳み込まれたｍ−系列符号との相互相関値が最
大になったのかを検出できるので、該当する測定期待値
が畳み込まれたｍ−系列符号のビット・シフト量に基づ
いて測定対象物までの距離を正確に、かつ短時間で測定
することができ、しかもｍ−系列符号のビット長に余り
影響されることなく構成を簡素化できるという特有の効
果を奏する。
第５の発明は、０以外の測定期待値を畳み込む範囲を設
定しているので、この範囲に基づいて定まる距離範囲以
外の物体、多重反射等の影響を排除し、正確な距離測定
を行なうことができるという特有の効果を奏する。
第６の発明は、機器の互に異なる複数箇所で操作者まで
の距離を測定し、距離測定結果に基づいて相対置を算出
するだけでよく、簡単な構成で、かつ短時間で正確な相
対置測定を行なうことができるという特有の効果を奏す
る。
第７の発明は、疑似ノイズを簡単に得ることができ、し
かも操作者の相対置に応じて視線方向を設定し、表示図
形の透視等を簡単に変えることができるという特有の効
果を奏する。
第８の発明は、０以外の測定期待値を畳み込む範囲を設
定しているので、この範囲に基づいて定まる距離範囲以
外の物体、多重反射等の影響を排除し、正確な相対位ｉ
ｔ　＃Ｊ定を行なうことができるという特有の効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の距離測定装置の一実施例をを示すブ
ロック図、 第２図は測距符号発生器の構成の一例を示すブロック図
、 第３図は測定可能範囲を設定する場合を説明する図、 第４図はこの発明の距離測定装置の他の実施例の受信部
の要部を示すブロック図、 第５図は系列符号発生器の構成を示すブロック図、 第６図はこの発明の相対置測定装置の一実施例の受信側
の要部のみを示すブロック図、第７図は機器と操作者と
の相対置および所定の閾値を示す図、 第８図はこの発明の相対置測定装置が装着されたグラフ
ィックス表示装置を示す概略斜視図、第９図はこの発明
の相対置測定装置の他の実施例の受信側の要部を示すブ
ロック図、 第１Ｏ図はｍ−系列符号について新たに見出した性質を
説明する概略図、 第１１図はｍ−系列符号を用いた距離測定装置の従来例
を示すブロック図、 第１２図はｍ−系列符号に関する既知の性質を説明する
図。 （１）・・・測距符号発生器、（２）・・・相互相関器
、（３）・・・オフセット補正回路、 （Ｃ（ｔ））・・・畳み込み符号としての測距符号、（
Ｗｊ　）・・・ｎ１定期待値

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、自己相関特性が強い疑似ノイズを測定対象物に向か
    って放射し、測定対象物により反射された疑似ノイズを
    受信し、疑似ノイズに互に異なる係数を畳み込んでなる
    畳み込みノイズ（Ｃ（ｔ））との相互相関値を得、得ら
    れた相互相関値に基づいて距離を測定することを特徴と
    する距離測定方法。 ２、疑似ノイズがｍ−系列符号であり、畳み込みノイズ
    （Ｃ（ｔ））が、ｍ−系列符号に測定期待値（Ｗｊ）を
    係数として畳み込んでなるものである上記特許請求の範
    囲第１項記載の距離測定方法。 ３、測定期待値（Ｗｊ）が測定許容範囲内においてのみ
    単調に変化する０以外の値であり、他の範囲において０
    である上記特許請求の範囲第２項記載の距離測定方法。 ４、搬送波に対してｍ−系列符号に基づく変調を施して
    測定対象物に向かって放射する送信手段（６１）（６２
    ）（６３）（６４）と、測定対象物により反射された信
    号を受信して距離を得る受信手段（１）（２）（３）（
    ６５）（６６）（６７）（６８）とを有し、上記受信手
    段（１）（２）（３）（６５）（６６）（６７）（６８
    ）が、送信手段（６１）（６２）（６３）（６４）にお
    けるｍ−系列符号と等しいｍ−系列符号に対してビット
    ・シフト毎に異なる測定期待値を畳み込んでなる畳み込
    み符号（Ｃ（ｔ））を出力する畳み込み符号出力手段（
    １）と、受信したｍ系列符号と畳み込み符号（Ｃ（ｔ）
    ）との相互相関値を得る相関手段（２）と、相互相関値
    に基づいて距離を算出する距離算出手段（３）とを含ん
    でいることを特徴とする距離測定装置。 ５、畳み込み符号出力手段（１）が、測定許容範囲内に
    おいてのみ単調に変化する０以外の値であり、他の範囲
    において０である測定期待値（Ｗｊ）を畳み込んでなる
    畳み込み符号（Ｃ（ｔ））を出力するものである上記特
    許請求の範囲第４項記載の距離測定装置。 ６、機器（９）の操作者に装着される疑似ノイズ放射源
    （８１）と、機器（９）の互に離れた所定箇所に装着さ
    れた疑似ノイズ受信手段（７）と、複数の疑似ノイズ受
    信手段（７）から出力される距離に基づいて操作者の相
    対置を算出する相対位置算出手段（４）とを有し、疑似
    ノイズ受信手段（７）が、放射される疑似ノイズと等し
    い疑似ノイズに対してビット・シフト毎に異なる測定期
    待値を畳み込んでなる畳み込み符号（Ｃ（ｔ））を出力
    する畳み込み符号出力手段（１）と、受信した疑似ノイ
    ズと畳み込み符号（Ｃ（ｔ））との相互相関値を得る相
    関手段（２）と、相互相関値に基づいて距離を算出する
    距離算出手段（３）とを含んでいることを特徴とする相
    対位置測定装置。 ７、疑似ノイズ放射源（８１）がｍ系列音源であり、機
    器（９）が３次元グラフィックス表示装置であり、３次
    元グラフィックス表示装置が、算出された相対位置に基
    づいて視線方向を設定するものである上記特許請求の範
    囲第６項記載の相対位置測定装置。 ８、畳み込み符号出力手段（１）が、測定許容範囲内に
    おいてのみ単調に変化する０以外の値であり、他の範囲
    において０である測定期待値（Ｗｊ）を畳み込んでなる
    畳み込み符号（Ｃ（ｔ））を出力するものである上記特
    許請求の範囲第６項記載の距離測定装置。
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