JPH03229111A - 超音波距離計測装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波距離計測装置、さらに超音波の伝播を利
用する距離計測技術を取り入れた各種応用装置一般に関
するものである。

［従来の技術］ 超音波距離計測の応用装置として考案されたものの一つ
に超音波座標入力装置がある。以後、この装置を例にと
って本発明についての説明を行なう。

第９図は一般に考案されている超音波座標入力装置の概
観概略図である。１は座標指示具（以後ペンと呼ぶ）で
あり、内部に圧電素子が組み込まれていて先端より所望
の超音波信号を発信する発信器である。２ａ、２ｂ、２
ｃはセンサであり、ペンから発せられた超音波信号を伝
播体３を介して受信する受信器である。３は伝播体で超
音波の伝播媒体となるガラス、アルミ化等が用いられる
。４は防振材でセンサ２ａ〜２ｃにペン１からの直接波
以外の反射波が混入しないようにする目的で設定されて
いる。以上のような構成をとる超音波座標入力装置にお
いて、２個以上の複数の各センサと指示点の距離より指
示点の座標が計算される。

センサと指示点の距離算出方法はさまざまなものが考案
されているが、基本的にはペンから発せられた超音波信
号のセンサまでの到達時間によって算出する。群速度と
位相速度が異なる横超音波を用いる場合、受信波形に対
しエンベロープをとり群到達時間を求めて大まかな距離
計算を行ない、さらに精度を求められる場合には適当な
位置の位相を検知し、位相到達時間を求めてより細かい
精度を出している。

次に、群到達時間と位相到達時間の２つの時間情報から
ペン・センサ間距離γを算出する手順を説明する。まず
、第１０図で示すような電圧をペン内の圧電素子に印加
した場合、センサの受信信号波形は第１１図で示すよう
になる。これに対し、そのピーク位置を群到達時間ｔ、
とじて検出する場合には、第１２図のようにセンサ出力
信号に対して初段増幅器５．全波整流管６゜ローパス・
フィルタ７、微分回路８の各回路を通し、微分信号のセ
ロクロスをコンパレータ９によって検出し、その時刻を
群到達時間ｔ８として認識する。

これにより、γ＝ｖ、・ｔ、でｒを算出することかでき
るが、エンベロープをもとに時間を検出するという方法
によるため、信号出力の大きさやフィルタ特性の影響で
どうしてもある程度のゆらぎ△ｔが発生する。従って一
般には、特定の位相上ロクロスポイント検出して時間を
決定する方がよりゆらぎの少ない値を得ることができる
。

そこで、群到達時間ｔ８決定直後の位相ゼロクロスポイ
ントというように検出ポイントを規定すると、ｖ８≠Ｖ
、であり距離γと共に群の中の位相がずれるため、位相
到達時間ｔ９として第１３図に示すような階段状のもの
が観測される。この段は位相の検出ポイントの移動を示
すもので、各段のつなぎ目は信号の周期Ｔだけ平行移動
したものとなる。■８と■、が等しく常に一定の位相検
出ポイントを観測できる場合には、このような階段はで
きず直線ａのような位相到達時間ｔ、が得られる。

従って、階段状に得られるｔ、を元の直線ａに変換すれ
ばよい。

つまり、 ｔａｎ　”５　　（Ｖｇ／Ｖｐ）ｔｇ−ｔａｒ　（ｔｏ
ｙ：オフセット値）であるが、群到達時間ｔ、はゆらぎ
が大きいのでｔｐ＋　＝　　（ｖｇ／ｖｐ）　ｔｇ−ｔ
ｏｒ−ｔｐ　　（ｎは整数）という性質を利用して、 ｔｐａ＝ｔｐ”Ｔ　Ｘ　Ｉｎｔ　（ｔ、　＋／Ｔ＋ｏ、
　５）”ｔ９＋ＴＸ　Ｉｎｔ　［（（ｖｇ／ｖｐ）　ｔ
ｇ−ｔａｒ−ｔｐ）／Ｔ＋０．５］とする手続きをとれ
ばよい。

このｔｐｌを用い、ペン・センサ間距離γは次式％式％ ｒ　＝Ｖｐ’ｔｐａ　　ｒｏｔ　　（ｒｏｔ：オフセッ
ト値）＝　Ａｔ、＋Ｂ　Ｘ　Ｉｎｔ（Ｃｔ、＋Ｄｔ、＋
Ｅ＋０．５）＋ＦＡ　：　ｖ。

Ｂ　：　ｖ、・Ｔ：λ Ｃ：　（ｖ、／ｖ、）／Ｔ＝ｆ・（ｖ、／ｖ、）Ｄ　　
ニー１／Ｔ＝−ｆ Ｅ　　ニーｔ、ｒ／Ｔ Ｆ　　ニーｒ、。

ここで、１．．１．の測定開始時期であるが、これはペ
ンと伝播体との密着具合によって各センサで検出される
波形のレベルが変わることを利用して規定している。す
なわち、ペンが伝播体に押しつけられ相互の密着度が増
して検出波形レベルがある基準値より大きくなった時に
、入力状態と判断して１．．１．の測定を開始する。

第１４図にその回路例を示す。第１４図は最近用いられ
ている検出回路ブロック図である。又、第１５図（ａ）
、（ｂ）には第１４図の回路の各部における信号を示す
。

第１４図において、１０は受信波形の位相状態を検出す
るための受信波ゼロクロス・コンパレータ、１１はロー
パス・フィルタ７から出力されるエンベロープ出力があ
る基準レベル以上の大きさになっている間に’ｈｉｇｈ
”出力を維持する基準レベル・コンパレータ、１２は微
分回路８の出力がある基準レベル以上の大きさになって
いる間に”ｈｉｇｈ”出力を維持する基準レベルコンパ
レータである。ローパス・フィルタ７から出力されたエ
ンベロープ波形■は第１微分回路８と基準レベル・コン
パレータ１１に取り込まれる。第１微分回路８に取り込
まれたエンベロープ波形は微分波形となって出力され、
基準レベルコンパレータ１２と第２微分回路８′とに入
力される。そして第２微分回路８′の出力がゼロクロス
コンパレータ９に入力される。ゼロクロス・コンパレー
タ９は入力された微分波形の立ち下がりのゼロクロスを
検出し“ｈｉｇｈ”レベルを出力、さらに立上がりのゼ
ロクロスを検出して“βＯＷ”レベルを出力する。これ
によって得られる出力が信号■である。

一方、基準レベル・コンパレータ１２は、入力された１
次微分波形が基準よりも高いレベルにある間゛ｈｉｇｈ
”レベルの出力を行う。これによって得られた出力信号
が＠である。ｔ、はペン駆動信号の発信から信号＠と■
との出力の論理積から得られる出力信号■の立上がりま
での時間をカウントして測定される。すなわち、第１微
分回路８から出力された１次微分波形が基準レベル・コ
ンパレータ１２に設定された基準レベルよりも大きくな
らなければｔヨは出力されないようになっている。また
信号＠と■の論理積をとることによって、■に表れるノ
イズによるコンパレータ出力を排除し、常に正しいｔ８
測定できるようにしている。

このようにすることによりｔ、の規定ポイントはローパ
ス・フィルタ７の出力の最初の変曲点となり、微分回路
１段の場合に比へて反射の影響を受けにくいより前の位
置で規定されるようになっている。すなわち、ペン１か
ら発せられる超音波信号は、直接センサ２に入るものと
、伝播体３上の防振材４て反射してセンサ２に入るもの
とがあり、両者の交絡差によって、反射波が直接波に重
なってくる場合がある。この重なり具合は、両者の交絡
差が短くなるにつれて反射波が直接波の前のほうに重な
るようになるため、反射波の影響をなるべく受けないよ
うｔ□１　ｔ、、を測定するにはｔ３及びｔ９の規定ポ
イントを信号波形のなるべく前のほうでとるのが望まし
い。また、このようにすることにより、伝播体３上の無
効領域（ｔｇ　、ｔｐの規定ポイントに反射波が重なり
、正しい１１Ｉ、１ｐの測定ができなくなる領域）に対
する有効領域の面積比を大きくとることができる。

以上の原理はｔ、にも用いられている。但し、ｔ、測定
の場合は、受信波形をゼロクロス・コンパレータ１０に
入力することによって得られた出力信号［相］と、基準
レベル・コンパレータ１１の出力信号■との論理積から
得られる出力信号■の最初の立下がりを検出してｔ、を
規定している。

この理由として、ｔ８測定の場合は、基準レベル・コン
パレータの出力が“ｈｉｇｈ”レベルにならない場合を
除けば、１ｇ用ゼロクロス・コンパレータの出力信号■
の立上がりは、必ず出力信号＠が’ｈｉｇｈ”状態を維
持している間に起こるのに対し、ｔ、の場合は、ｔ９用
ゼロクロス・コンパレータの出力信号［相］が“ｈｉｇ
ｈ”になつたのちに出力信号＠が立上がる場合も起り得
るため、出力信号■の立上がりでは正常なｔ、を規定で
きない場合があるからである。そこで、ｔ。

測定の場合は、出力信号０の立下がりを検出してｔ９を
規定するようにしている。

以上のようにして、ペンがある程度以上の押圧て伝播体
に押しつけられない限り座標入力がされないようになっ
ている。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記水したような超音波の伝播を利用し
た距離計測装置においては、センサで受は取られる超音
波信号の信号レベルがペン・センサ間距離やペンの性能
などにより異なるため、信号処理回路内で信号波形また
は信号波形に基ついた処理信号波形（例えば、微分波形
など）が飽和レベルに達してしまい、測定される超音波
到達時間に異常値を生じて正しい距離測定ができない場
合があった。

また、いかなる条件下においても各信号波形が飽和しな
いようにするためには、構成部品の取り代えや環境の変
化が起こるたびに、センサ信号を増幅する増幅器のゲイ
ン又はペンの駆動信号レベルを各信号波形を観察しなが
ら調整操作をしなければならず面倒であった。

本発明は、前記従来の欠点を除去し、簡単な構成で波形
の飽和による誤動作をなくすことのできる超音波距離計
測装置を提供する。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために、本発明の超音波距離計測装
置は、超音波の伝播を利用して距離を計測する超音波距
離計測装置であって、信号処理回路内の少なくとも１つ
の信号が飽和レベル付近に達していることを検出する信
号飽和検出手段と、該信号飽和検出手段からの検出信号
を受けて、前記信号の飽和状態を外部に報知する報知手
段とを備える。

ここで、前記報知手段は、前記飽和信号に対応して識別
可能に飽和を報知する。

更に、信号レベルを上下する信号レベル調整手段を備え
る。

更に、距離計測のための計測モードと信号レベ替手段を
備える。

［作用］ かかる構成において、各信号波形が飽和したことを検出
する信号飽和検出手段と該信号飽和検出手段からの検出
信号を受けて前記信号の飽和状態を外部に報知する報知
手段とを設けたことにより、処理回路内の信号波形の異
常をオシロスコープ等の測定器を用いずに知り得るよう
にしたものである。また、処理回路に入力する波形レベ
ルを調整する信号レベル調整手段を設けることにより、
処理回路内の信号波形を実際に見ることなく、適切な波
形レベルに調整できるようにしたものである。さらには
、信号レベル調整のための調整モードと距離計測のため
のモードとを切替えるモード切替手段を設けることによ
り、市場におけるペン（超音波発生器）の交換等に伴う
信号レベルの調整を容易にし、かつ距離測定モードへの
復帰を簡単に行えるようにしたものである。

［実施例］ 以下添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本実施例の超音波距離測定装置の構成を示すブ
ロック図である。図中、１００けペン１を駆動するペン
駆動回路、１０１は第１０図に示したようなペン１の駆
動波形を生成する駆動波形生成回路、２００はセンサ２
よりの受信信号からｔ、及びｔ９を検出するｔ、・ｔ、
検出回路、２０１はｔ、及び１ｐ信号に基づいて超音波
の伝播時間を測定するためのカウンタ回路である。２０
２はｔ、・ｔい検出回路の所定部で信号の飽和を検出し
、検出情報なＣＰＵ３００に出力する飽和状態検知回路
である。又、３００は駆動波形生成回路１０１の波形生
成の制御及びカウンタ回路２０１の出力からの距離の計
算を行うと共に飽和状態検知回路２０２からの飽和情報
を基に所定の処理を行うＣＰＵ、３０１はＣＰＵ３００
の制御プログラムを格納するＲＯＭ、３０２は補助記憶
用のＲＡＭであり、４００は計算された距離に基づいて
、信号の飽和状態を報知すると共に例えば座標等を出力
する出力部である。

第２Ａ図に本実施例のｔ、・ｔ、検出回路と飽和状態検
知回路の構成を示す。図中、２は伝播体３を伝わる超音
波振動を電気信号に変換するセンサ、５はセンサからの
出力信号を増幅する増幅器、６は増幅器５の出力信号の
絶対値出力を形成する全波整流回路で、ローパス・フィ
ルタ７でよりきれいなエンベロープ出力を得る為のもの
である。８はローパス・フィルタ７で得たエンベロープ
出力を微分する第１微分回路、８′はその出力をさらに
微分する第２微分回路、９は第２微分回路８′より得た
２回微分信号のゼロクロス・ポイントを検出するための
コンパレータである。ここで得たゼロクロス・ポイント
は、ローパス・フィルタ７からのエンベロープ出力の最
初の変曲点てあり、この時点超音波振動の群到達時間ｔ
、を規定している。１０は増幅器５で増幅した信号波形
のゼロクロス・ポイントを検出するゼロクロス・コンパ
レータで、ここで得られるゼロクロス・ポイントの１つ
で位相到達時間１．を規定している。１１は第１微分回
路８の出力がある基率しヘル以上にあることを検出する
基準レベルコンパレータで、その出力はＡＮＤゲート１
４てｔ８用ゼロクロス・コンパレータ９の出力と論理積
がとられる。この処理により出力が有効であるか否かを
判断すると共に、ノイズによるセロクロス・ポイントの
発生を無効とし、常に正しいし、を規定できるようにす
るものである。

また、１２はローパスフィルタ７の出力がある基準レベ
ル以上にあることを検出する基準レベルコンパレータで
あり、その出力はＡＮＤゲート１３でｔ、用ゼロクロス
・コンパレータ１０の出力と論理積がとられる。この処
理により常に正しい１ｐを規定できるようにしている。

１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、それぞれ増幅器５、第１微
分回路８．第２微分回路８′の出力信号が飽和レベルに
達したことを検知するためのコンパレータで、それぞれ
のコンパレート・レベルは上記各回路の飽和レベル（も
しくは、飽和レベルよりもやや低い値）に設定されてい
る。これによって、増幅器５の出力が飽和したとき（も
しくは飽和に近づいたとき）に端子Ｓ。

に、第１微分回路８の出力が飽和したときに端子Ｓｌ、
に、第２微分回路８′の出力が飽和したときに端子Ｓｃ
に飽和検出信号が出力れさることになる。

第２Ｂ図に端子Ｓ、、Ｓｂ、Ｓｃからの出力に基づいて
飽和を報知する回路の一例を示す。

１６ａ、１６ｂ、１６ｃはそれぞれ一定幅パルス出力回
路で、端子Ｓ、、Ｓｂ、Ｓｃの信号発生を検知して一定
幅のパルスを出力するものである。ＣＰＵ３００は一定
幅パルス出力回路１６ａ〜１６ｃからのパルス信号の発
生を読み取って、ブザー４００ｂを鳴動したりＬＣＤ４
００ａに表示を行ったりして、各信号の飽和状態を知ら
しめるよう動作する。一定幅パルス出力回路１６ａ〜１
６ｃは、端子Ｓ−，５ｓＳｃからの発生信号をＣＰＵ３
００で読み取れるようにするためのものである。ブザー
４００ｂの鳴動形式やＬＣＤ４００ｂの表示形式は飽和
が検出された回路に応じて変えてもよく、このようにす
ることによって処理回路上の飽和地点を外部に正確に知
らしめることもできる。

第３図にペン駆動レベルの調整を可能としたペン（超音
波振動発生器）駆動回路を示すにれは、飽和した信号が
飽和しないレベルになるように調整するためのもので、
図に示すようにペン１から発生する超音波振動そのもの
のレベルを下げる方法と、増幅器５のゲインを下げる方
法との二通りの方法が考えられる。ただし、座標入力装
置のように多数センサを用い、そのセンサーつ一つに増
幅器を配置するような場合は、増幅器１つ１つのゲイン
を調節するよりも、ペン１の駆動レベルを調節したほう
が簡単であるので、この場合について説明する。

第３図において、５００ａは可変出力ボルテージ・レギ
ュレータで、外付けの抵抗Ｒ１とＲ２との比で出力電圧
を操作できるＩＣ（例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ　ＡＮ６
５３０など）であり、駆動レベル生成回路５００を構成
している。ここでは、Ｒ２を可変にして出力■。を操作
する場合を示している。ペン駆動回路１００では、ＣＰ
Ｕ３００からの駆動信号に基づいて駆動波形生成回路よ
り出力される駆動波形を可変出力ボルテージ・レギュレ
ータ５００からの供給電圧の大きさに変換してペン１を
駆動する。以上の構成によって、ペン１の駆動レベルは
可変抵抗Ｒ２によって調整可能であり、これを調節して
信号の飽和状態を知らしめるブザー音やＬＣＤ上の警告
表示等が消える程度にペン駆動レベルを設定すれば、オ
シロスコープ等で見ることなく回路内の各点における信
号を適当な状態に調整することができる。

以上の説明では、増幅器５．ローパスフィルタ７、第１
微分回路８の出力信号の飽和を検知する場合について示
したが、これに限るものではなく他の回路をチエツクし
てもよい、また、微分回路８及び微分回路８′の出力レ
ベルに充分余裕を持った設計をすれば、増幅器５の出力
のみの飽和を検知するようにするだけで同様の効果が得
られる。

次に、以上の信号レベルの調整モードと距離の計測モー
ドとをスイッチにより切替え可能とした場合について説
明する。

第４図はＣＰＵ３００のボートにスイッチ手段６００を
接続した場合を示している。図の例では、スイッチオン
で“Ｉ２０Ｗ　　レベルが、スイッチオフで“ｈｉｇｈ
”レベルが入力されるようになっている。従って、ＣＰ
Ｕ３００は、このボートの状態に応じて制御内容を変え
るように動作すればよいことになる。

第５図にＣＰＵ３００の制御手順を示すフローチャート
を示す。まず、ステップ５５０１でモード切替えスイッ
チの状態を確認し、距離計測のモードの場合はステップ
５５０２でペンを駆動する。ペン駆動の後ある一定期間
以上超音波の到達が確認できなかったならば、ステップ
５５０３から５５０２に戻ってペンの駆動を繰り返し、
到達が計測されたならばステップ５５０４で到達時間に
基づいて距離演算を行う。距離演算が終了すると、ステ
ップ５５０５でその演算結果をＬＣＤ等の表示部に表示
したり、他の装置に送信したりして一連の距離計測動作
は終了する。

ステップＳ５０１で信号レベル調整モードと判断された
場合は、ステップ５５０６でペンを駆動し、ステップ５
５０７でその駆動時に信号の飽和があったかどうかを判
断する。信号の飽和があった場合は、ステップ５５０８
及び５５０９でブザー音やＬＣＤ上の表示により警告を
行う。

ここで、例えばペン駆動レベルの調整により信号飽和が
なくなった場合は、ステップ５５１０でブザー音を停止
し、ステップ５５１１で表示内容を警告の内容から信号
状態の正常を告げる内容に変更される。

以上の制御を行うことにより、例えば市場でペン交換に
より信号レベルの調整が必要となっても、複雑で大がか
りな装置を必要とすることなく、簡単にかつ確実に信号
レベル調整を行うことができる。

［他の実施例］ 前述の実施例では信号飽和検出手段としてコンパレータ
及び一定幅パルス発生器を利用したが、本実施例ではＡ
／Ｄ変換器を利用した場合について説明する。第６図に
この場合の回路構成を示す。２１ａ、２１ｂ、２１ｃは
それぞれローパス・フィルタ７、第１微分回路８．第２
微分回路８′の出力信号をＡ／Ｄ変換する高速のＡ／Ｄ
変換器で、ＣＰＵ３００によって制御されている。

ＣＰＵ３００の制御手順を示すフローチャートを第７図
に示す。図中、ステップＳ６０１でＡ／Ｄ変換値を記憶
するメモリ上の２つの領域Ａ、Ｂを′０゛とじ、かつ時
間管理を行うタイマをリセットする。ステップ５６０２
で超音波を発生ずるためにペンを駆動し、その後ステッ
プ５６０３でタイマをスタートする。このタイマはＡ／
Ｄ変換のサンプリングを行う期間を管理するもので、次
回のペン駆動を行うまでの間でかつ最長距離における超
音波到達時間より長いある一定時間をカウントするよう
設定されている。

タイマスタートののち、ステップ５６０４でＡ／Ｄ変換
をスタートする。このスタートはＣＰＵ３００からＡ／
Ｄ変換器２１ａ〜２１ｃにＳＴＣ信号を送ることにより
制御されている。

ステップ５６０５はＡ／Ｄ変換の終了を検出するステッ
プで、Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２１ｃがＡ／Ｄ変換を終了
すると同時に出力するＥＯＣ信号によってＣＰＵ３００
が判断する。Ａ／Ｄ変換が終了すると、ステップ５６０
６でＣＰＵ３００はＡ／Ｄ変換器２１ａ〜２１ｃにＯＥ
信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２１ｃはこの信号
を受けてＡ／Ｄ変換結果を出力し、この結果はＣＰＵ３
００のデータ用ボートに入力され、ＣＰＵ３００はこれ
らのボートの状態からＡ／Ｄ変換結果を読み取ってメモ
リ上の領域Ａに格納する。ステップ５６０７では、領域
Ａ、Ｂのデータの大きさを比較し、大きいほうを領域Ｂ
に格納しておく。ステップ８６０８でサンプリング期間
が終了したか否かを判断し、サンプリング期間が終了す
るまでステップ５６０４〜５６０８のサンプリングと最
大値記憶とを繰り返す。これにより、領域Ｂにはサンプ
リング期間内の最大値データが記憶されることになる。

次に、ステップ５６０９では、以上で得られた最大値が
飽和レベルに達しているか否かを判断する。比較する飽
和レベルの設定は、回路設計の時点で飽和レベルを測定
して行い、ＣＰＵ３００上もしくは並設された外部ＲＯ
Ｍ３０１内に書き込んでおく。この判断により信号の飽
和が検出されたならば、ステップ５６１０及び５６１１
でブザーを鳴らしたりＬＣＤ等に表示したりして、信号
飽和の発生を外部に知らしめる。

一方、信号レベルの調整等により、信号飽和が検出され
なくなった場合は、ステップ５６１２及び５６１３でブ
ザーをＯＦＦとしたりＬＣＤ等に表示したりして、信号
の正常状態を外部に知らしめる。

以上の構成及び制御により得られる信号波形の一例を第
８図（ａ）、（ｂ）に示す。第８図（ａ）は信号レベル
調整前で第８図（ｂ）は調整後である。第８図（ａ）は
、センサで受信した信号を増幅器５で増幅した結果その
出力が飽和したものであり、このときのローパス・フィ
ルタ７の出力を高速のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換
すると、その最大値はＲＯＭ３０１内に設定された飽和
検出レベル（図中、Ｓａｔ、検出レベル）よりも高い値
となる。これによって、信号飽和状態が検出されブザー
や表示により外部に報知される。また、飽和検出がなさ
れないように信号レベルを調整すると、第８図（ｂ）に
示すようにＡ／Ｄ変換信号は飽和検出レベルよりも低く
なり、増幅器５の出力信号の飽和を回避することができ
る。

以上説明したように、超音波の伝播を利用した距離計測
装置において、信号の飽和状態を検出する信号飽和検出
手段と、前記信号飽和検出手段からの検出信号を受けて
信号飽和状態の発生を報知する報知手段とを設けること
により、オシロスコープ等を用いて回路上の（数ケ所の
）信号をモニタすることなく信号の以上状態を知らしめ
ることができる。

また、上記構成の距離計算装置において、信号レベルを
調整可能とするレベル調整手段を設け、前記報知手段か
らの報知がなくなる様に信号レベルを調整することによ
り、オシロスコープ等のモニタ装置を用いずに信号レベ
ルを最適状態に調整することができる。

さらに、以上の制御を行うレベル調整モードと距離計測
の制御を行う計測モードとを切替え可能とするモード切
替手段を設けることにより、ペン（超音波振動発生器）
交換等に伴う市場における信号レベル調整と、調整後の
距離計測モードへの復帰が簡単に行え、市場でのメンテ
ナンス操作を簡単にすることができる。

［発明の効果］ 本発明により、簡単な構成で波形の飽和による誤動作を
なくすことのできる超音波距離計測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の超音波距離計測装置の構成を示すブ
ロック図、 第２Ａ図、第２Ｂ図は本実施例のｔ、・ｔ。 検出回路及び飽和状態検知回路のブロック図、第３図は
ペン駆動のレベル調整機能を行う構成を示す図、 第４図はモード切替え回路を示す図、 第５図は本実施例の制御手順を示すフローチャート、 第６図は他の実施例のｔ、・ｔ、検出回路及び飽和状態
検知回路のブロック図、 第７図は第６図の制御手順を示すフローチャート、 第８図（ａ）、（ｂ）は第６図の回路の信号波形を示す
図、 第９図は座標入力装置の概略図、 第１０図はペン駆動信号を示す図、 第１１図はセンサ受信信号を示す図、 第１２図は超音波信号の到達時間を規定する検出系の概
略図、 第１３図は距離算出方法の説明図、 第１４図は従来のｔｇ＋ｊＧ１検出回路のブロック図、 第１５図（ａ）、（ｂ）は従来の１．．１゜検出回路の
動作を説明する図。 図中、１・・・座標指示具（ペン）、２・・・センサ、
５・・・増幅器、６・・・全波整流回路、７・・・ロー
パス・フィルタ、８・・・第１微分回路、８′・・・第
２微分回路、９・・・ｔ、用ゼロクロス・コンパレータ
、１０・・・ｔ、用ゼロクロス・コンパレータ、１１゜
１２・・・基準レベルコンパレータ、１３．１４・・・
ＡＮＤゲート、１５ａ〜１５ｃ川信号飽和検出用コンパ
レータ、１６ａ〜１６ｃ・・・一定幅パルス出力回路、
２１ａ〜２１ｃ・・・Ａ／Ｄ変換器、１００・・・ペン
駆動回路、１０１・・・駆動波形生成回路、２００・・
・ｔ５・ｔ、検出回路、２０１・・・カウンタ回路、２
０２・・・飽和状態検出回路、３００・・・ＣＰＵ、３
０１・・・ＲＯＭ、３０２・・・ＲＡＭ、４００・・・
出力部、４００ｂ・・・ブザー４００ａ・・・ＬＣＤ、
５００・・・駆動レベル生成回路、５００ａ・・・可変
出力ホルテージ・レギュレータである。 υＪ の （） 第４ 図 第９図 第１１図 第１５図（０）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波の伝播を利用して距離を計測する超音波距
   離計測装置であって、 信号処理回路内の少なくとも１つの信号が飽和レベル付
   近に達していることを検出する信号飽和検出手段と、 該信号飽和検出手段からの検出信号を受けて、前記信号
   の飽和状態を外部に報知する報知手段とを備えることを
   特徴とする超音波距離計測装置。
2. （２）前記報知手段は、前記飽和信号に対応して識別可
   能に飽和を報知することを特徴とする請求項第１項記載
   の超音波距離計測装置。
3. （３）信号レベルを上下する信号レベル調整手段を更に
   備えることを特徴とする請求項第１項記載の超音波距離
   計測装置。
4. （４）距離計測のための計測モードと信号レベル調整の
   ための調整モードとを切替えるモード切替手段を更に備
   えることを特徴とする請求項第１項記載の超音波距離計
   測装置。