JPH10170652A - パルス光時間間隔計測方式およびパルス光時間間隔計測方法 - Google Patents
パルス光時間間隔計測方式およびパルス光時間間隔計測方法Info
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- JPH10170652A JPH10170652A JP32870996A JP32870996A JPH10170652A JP H10170652 A JPH10170652 A JP H10170652A JP 32870996 A JP32870996 A JP 32870996A JP 32870996 A JP32870996 A JP 32870996A JP H10170652 A JPH10170652 A JP H10170652A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 等しい周期で連続的に観測されたパルス光信
号の時間間隔の計測を１０ｐｓオーダの高い精度で行
う。 【解決手段】 等周期Ｔで連続的に観測されたパルス光
信号Ａ（ｔ）１，Ｂ（ｔ）２をエイリアシングが生じる
［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換してデジ
タルパルス信号Ａ（ｎ）４，Ｂ（ｎ）５を出力するＡ／
Ｄ変換器３と、その変換されたデジタルパルス信号Ａ
（ｎ）４，Ｂ（ｎ）５の時間差τだけの関数Φ（τ）を
求め、該関数Φ（τ）の最大値とそれを与える時間差τ
maxを算出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）と
その前後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）と
を出力する相関器６と、その最大相関値Φ（τmax）、
相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基にパルス
光信号Ａ（ｔ）１，Ｂ（ｔ）２の時間間隔を算出する時
間間隔算出部８とからなる。
号の時間間隔の計測を１０ｐｓオーダの高い精度で行
う。 【解決手段】 等周期Ｔで連続的に観測されたパルス光
信号Ａ（ｔ）１，Ｂ（ｔ）２をエイリアシングが生じる
［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換してデジ
タルパルス信号Ａ（ｎ）４，Ｂ（ｎ）５を出力するＡ／
Ｄ変換器３と、その変換されたデジタルパルス信号Ａ
（ｎ）４，Ｂ（ｎ）５の時間差τだけの関数Φ（τ）を
求め、該関数Φ（τ）の最大値とそれを与える時間差τ
maxを算出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）と
その前後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）と
を出力する相関器６と、その最大相関値Φ（τmax）、
相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基にパルス
光信号Ａ（ｔ）１，Ｂ（ｔ）２の時間間隔を算出する時
間間隔算出部８とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、等しい周期で連続
的に観測される２つのパルス光信号の時間間隔を高精度
に計測するパルス光時間間隔計測方式およびパルス光時
間間隔計測方法に関する。
的に観測される２つのパルス光信号の時間間隔を高精度
に計測するパルス光時間間隔計測方式およびパルス光時
間間隔計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このパルス光時間間隔計測方式は、例え
ばレーザ計測器に用いられるもので、光を搬送波とし、
送受信光のパルス信号（ただし、等しい周期で連続的に
観測されるもの）の時間間隔を計測する。従来の一般的
なパルス光時間間隔計測方式では、観測される２つのパ
ルス光信号のそれぞれから、何等かの方法でトリガ信号
を生成し、これらトリガ信号間の時間間隔をカウンタ等
の電子回路で直接計測していた。
ばレーザ計測器に用いられるもので、光を搬送波とし、
送受信光のパルス信号（ただし、等しい周期で連続的に
観測されるもの）の時間間隔を計測する。従来の一般的
なパルス光時間間隔計測方式では、観測される２つのパ
ルス光信号のそれぞれから、何等かの方法でトリガ信号
を生成し、これらトリガ信号間の時間間隔をカウンタ等
の電子回路で直接計測していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにトリガ
信号間の時間間隔を電子回路で直接計測する従来のパル
ス光時間間隔計測方式においては、高精度な時間間隔計
測を行うためには、高速かつ高精度な電子回路が必要に
なり、非常に高価なもになってしまう。
信号間の時間間隔を電子回路で直接計測する従来のパル
ス光時間間隔計測方式においては、高精度な時間間隔計
測を行うためには、高速かつ高精度な電子回路が必要に
なり、非常に高価なもになってしまう。
【０００４】加えて、高精度化において以下のような問
題もある。
題もある。
【０００５】一般に、数ｎｓ〜数十ｎｓのパルス幅と数
十ｋＨｚの最大繰り返し周波数を持つような高繰り返し
パルスレーザ光のパルス信号の時間間隔を１００ｐｓ以
下の高い精度で計測する場合、１００ＭＨｚ以上の高速
アナログ電子回路と１０ＧＨｚ以上に相当する超高速カ
ウンタが必要となるが、このような超高速な電子回路は
電子デバイスの性能限界により実現が困難である。
十ｋＨｚの最大繰り返し周波数を持つような高繰り返し
パルスレーザ光のパルス信号の時間間隔を１００ｐｓ以
下の高い精度で計測する場合、１００ＭＨｚ以上の高速
アナログ電子回路と１０ＧＨｚ以上に相当する超高速カ
ウンタが必要となるが、このような超高速な電子回路は
電子デバイスの性能限界により実現が困難である。
【０００６】本発明の目的は、上記各問題を解決し、例
えば数ｎｓ〜数十ｎｓのパルス幅と数十ｋＨｚの最大繰
り返し周波数を持つような高繰り返しパルスレーザ光の
パルス信号の時間間隔を１０ｐｓオーダの高い精度で計
測できる、簡単かつ安価な装置構成のパルス光時間間隔
計測方式およびパルス光時間間隔計測方法を提供するこ
とにある。
えば数ｎｓ〜数十ｎｓのパルス幅と数十ｋＨｚの最大繰
り返し周波数を持つような高繰り返しパルスレーザ光の
パルス信号の時間間隔を１０ｐｓオーダの高い精度で計
測できる、簡単かつ安価な装置構成のパルス光時間間隔
計測方式およびパルス光時間間隔計測方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、等しい周期で連続的に観測された第１お
よび第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光
時間間隔計測方式において、前記第１および第２のパル
ス光信号をエイリアシングが生じる周期でＡ／Ｄ変換し
て第１および第２のデジタルパルス信号を得るＡ／Ｄ変
換器と、前記第１および第２のデジタルパルス信号の相
関関数を算出する相関関数算出手段と、前記相関関数算
出手段で算出された相関関数を基に前記第１および第２
のパルス光信号の時間間隔を算出する時間間隔算出手段
と、を有する。
め、本発明は、等しい周期で連続的に観測された第１お
よび第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光
時間間隔計測方式において、前記第１および第２のパル
ス光信号をエイリアシングが生じる周期でＡ／Ｄ変換し
て第１および第２のデジタルパルス信号を得るＡ／Ｄ変
換器と、前記第１および第２のデジタルパルス信号の相
関関数を算出する相関関数算出手段と、前記相関関数算
出手段で算出された相関関数を基に前記第１および第２
のパルス光信号の時間間隔を算出する時間間隔算出手段
と、を有する。
【０００８】上記の場合、前記第１および第２のパルス
光信号を周期Ｔで連続的に観測されたものとし、前記Ａ
／Ｄ変換器が前記第１および第２のパルス光信号をそれ
ぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換し、
前記相関関数算出手段が、前記第１および第２のデジタ
ルパルス信号の時間差τの相関関数を求め、該求めた相
関関数の最大相関値Φ（τmax）とそれを与える時間差
τmaxを算出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）
とその前後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）
とを出力し、前記時間間隔算出手段が、前記相関関数算
出手段から出力された最大相関値Φ（τmax）、相関値
Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基に前記第１およ
び第２のパルス光信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用い
て算出するようにしてもよい。
光信号を周期Ｔで連続的に観測されたものとし、前記Ａ
／Ｄ変換器が前記第１および第２のパルス光信号をそれ
ぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換し、
前記相関関数算出手段が、前記第１および第２のデジタ
ルパルス信号の時間差τの相関関数を求め、該求めた相
関関数の最大相関値Φ（τmax）とそれを与える時間差
τmaxを算出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）
とその前後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）
とを出力し、前記時間間隔算出手段が、前記相関関数算
出手段から出力された最大相関値Φ（τmax）、相関値
Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基に前記第１およ
び第２のパルス光信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用い
て算出するようにしてもよい。
【０００９】Ｔｍ＝Δｔ×｛τmax＋［Φ（τmax＋１）
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ また、本発明の第１のパルス光時間間隔計測方法は、等
しい周期で連続的に観測された第１および第２のパルス
光信号の時間間隔を計測するパルス光時間間隔計測方法
において、前記第１および第２のパルス光信号をエイリ
アシングが生じる周期でＡ／Ｄ変換して第１および第２
のデジタルパルス信号を得る第１の工程と、前記第１お
よび第２のデジタルパルス信号の相関関数を算出する第
２の工程と、前記第２の工程にて算出された相関関数を
基に前記第１および第２のパルス光信号の時間間隔を算
出する第３の工程と、を含むことを特徴とする。
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ また、本発明の第１のパルス光時間間隔計測方法は、等
しい周期で連続的に観測された第１および第２のパルス
光信号の時間間隔を計測するパルス光時間間隔計測方法
において、前記第１および第２のパルス光信号をエイリ
アシングが生じる周期でＡ／Ｄ変換して第１および第２
のデジタルパルス信号を得る第１の工程と、前記第１お
よび第２のデジタルパルス信号の相関関数を算出する第
２の工程と、前記第２の工程にて算出された相関関数を
基に前記第１および第２のパルス光信号の時間間隔を算
出する第３の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】また、本発明の第２のパルス光時間間隔計
測方法は、等しい周期Ｔで連続的に観測された第１およ
び第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光時
間間隔計測方法において、前記第１および第２のパルス
光信号をそれぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ
／Ｄ変換して第１および第２のデジタルパルス信号を得
る第１の工程と、前記第１および第２のデジタルパルス
信号の時間差τの相関関数を求め、該求めた相関関数の
最大相関値Φ（τmax）とそれを与える時間差τmaxを算
出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）とその前
後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を求める
第３の工程と、前記最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ
（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基に前記第１および
第２のパルス光信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用いて
算出する第４の工程と、を含むことを特徴とする。
測方法は、等しい周期Ｔで連続的に観測された第１およ
び第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光時
間間隔計測方法において、前記第１および第２のパルス
光信号をそれぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ
／Ｄ変換して第１および第２のデジタルパルス信号を得
る第１の工程と、前記第１および第２のデジタルパルス
信号の時間差τの相関関数を求め、該求めた相関関数の
最大相関値Φ（τmax）とそれを与える時間差τmaxを算
出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）とその前
後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を求める
第３の工程と、前記最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ
（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を基に前記第１および
第２のパルス光信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用いて
算出する第４の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】Ｔｍ＝Δｔ×｛τmax＋［Φ（τmax＋１）
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ 上記のとおりの本発明によれば、等しい周期で連続的に
観測された第１および第２のパルス光信号はエイリアシ
ングが生じる周期でＡ／Ｄ変換されるので、このＡ／Ｄ
変換により得られる第１および第２のデジタルパルス信
号は、変換される前のパルス光信号の振幅および位相等
の相対関係が完全に保存された、低い周波数成分から構
成される低速信号となる。具体的には、後述の実施形態
で説明する図２に示すような低い周波数成分から構成さ
れる低速信号になる。このように、第１および第２のデ
ジタルパルス信号は、低い周波数成分から構成される低
速信号となることから、これら信号の相互相関の算出は
高精度に行うことができ、また、第１および第２のデジ
タルパルス信号は元のパルス光信号の振幅および位相等
の相対関係を完全に保存されたものとなっていることか
ら、その求めた相関値は元のパルス光信号の相関値と一
致する。したがって、第１および第２のデジタルパルス
信号から求めた相関値から元の第１および第２のパルス
光信号の時間間隔を計測することができる。
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ 上記のとおりの本発明によれば、等しい周期で連続的に
観測された第１および第２のパルス光信号はエイリアシ
ングが生じる周期でＡ／Ｄ変換されるので、このＡ／Ｄ
変換により得られる第１および第２のデジタルパルス信
号は、変換される前のパルス光信号の振幅および位相等
の相対関係が完全に保存された、低い周波数成分から構
成される低速信号となる。具体的には、後述の実施形態
で説明する図２に示すような低い周波数成分から構成さ
れる低速信号になる。このように、第１および第２のデ
ジタルパルス信号は、低い周波数成分から構成される低
速信号となることから、これら信号の相互相関の算出は
高精度に行うことができ、また、第１および第２のデジ
タルパルス信号は元のパルス光信号の振幅および位相等
の相対関係を完全に保存されたものとなっていることか
ら、その求めた相関値は元のパルス光信号の相関値と一
致する。したがって、第１および第２のデジタルパルス
信号から求めた相関値から元の第１および第２のパルス
光信号の時間間隔を計測することができる。
【００１２】本発明のうち、第１および第２のパルス光
信号をそれぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／
Ｄ変換し、第１および第２のデジタルパルス信号の最大
相関値Φ（τmax）とその前後の相関値Φ（τmax＋
１）、Φ（τmax−１）とから時間間隔Ｔｍを算出する
ものにおいては、第１および第２のデジタルパルス信号
は時間軸方向にＴ／Δｔ倍拡大されたものとなる。すな
わち、Δｔ／Ｔ倍された低い周波数成分からなる低速信
号となる。また、この発明では、単に最大相関値Φ（τ
max）から時間間隔Ｔｍ求めるのではなく、前後の相関
値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を含んだ状態で時
間間隔Ｔｍが算出されるので、時間間隔Ｔｍの算出精度
はより高いものとなる。
信号をそれぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／
Ｄ変換し、第１および第２のデジタルパルス信号の最大
相関値Φ（τmax）とその前後の相関値Φ（τmax＋
１）、Φ（τmax−１）とから時間間隔Ｔｍを算出する
ものにおいては、第１および第２のデジタルパルス信号
は時間軸方向にＴ／Δｔ倍拡大されたものとなる。すな
わち、Δｔ／Ｔ倍された低い周波数成分からなる低速信
号となる。また、この発明では、単に最大相関値Φ（τ
max）から時間間隔Ｔｍ求めるのではなく、前後の相関
値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）を含んだ状態で時
間間隔Ｔｍが算出されるので、時間間隔Ｔｍの算出精度
はより高いものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１４】本発明のパルス光時間間隔計測方式は、例
えばレーザー光を用いて距離を計測するレーザ測距装置
や相対速度検出装置などのようなレーザ計測器に用いら
れるものであって、例えば光を搬送波とし、送受信光の
パルス信号（ただし、等しい周期で連続的に観測される
もの）の時間間隔を高精度に計測するものである。
えばレーザー光を用いて距離を計測するレーザ測距装置
や相対速度検出装置などのようなレーザ計測器に用いら
れるものであって、例えば光を搬送波とし、送受信光の
パルス信号（ただし、等しい周期で連続的に観測される
もの）の時間間隔を高精度に計測するものである。
【００１５】図１は本発明の一実施形態のパルス光時間
間隔計測方式の主要構成部を示すブロック図である。同
図において、パルス光時間間隔計測方式の主要構成部は
Ａ／Ｄ変換器３、相関器６、時間間隔算出部８から構成
されている。
間隔計測方式の主要構成部を示すブロック図である。同
図において、パルス光時間間隔計測方式の主要構成部は
Ａ／Ｄ変換器３、相関器６、時間間隔算出部８から構成
されている。
【００１６】Ａ／Ｄ変換器３は、図２に示すように、等
しい周期Ｔで連続的に観測されたパルス光信号Ａ（ｔ）
１およびパルス光信号Ｂ（ｔ）２をそれぞれ入力とし、
これらを［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換
したデジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタルパル
ス信号Ｂ（ｎ）５を出力する。このＡ／Ｄ変換器３にお
けるＡ／Ｄ変換では、元のパルス光信号Ａ（ｔ）１およ
びパルス光信号Ｂ（ｔ）２は、それぞれが有している振
幅および位相の相対関係を保ったまま、エイリアシング
（aliasing）効果により、１／２（Ｔ＋Δｔ）以下の低
い周波数成分で構成されるデジタルパルス信号Ａ（ｎ）
４およびデジタルパルス信号Ｂ（ｎ）５に変換される
（図２参照）。この変換を時間領域で見ると、時間軸方
向にＴ／Δｔ倍された信号に変換されたことになる。
しい周期Ｔで連続的に観測されたパルス光信号Ａ（ｔ）
１およびパルス光信号Ｂ（ｔ）２をそれぞれ入力とし、
これらを［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換
したデジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタルパル
ス信号Ｂ（ｎ）５を出力する。このＡ／Ｄ変換器３にお
けるＡ／Ｄ変換では、元のパルス光信号Ａ（ｔ）１およ
びパルス光信号Ｂ（ｔ）２は、それぞれが有している振
幅および位相の相対関係を保ったまま、エイリアシング
（aliasing）効果により、１／２（Ｔ＋Δｔ）以下の低
い周波数成分で構成されるデジタルパルス信号Ａ（ｎ）
４およびデジタルパルス信号Ｂ（ｎ）５に変換される
（図２参照）。この変換を時間領域で見ると、時間軸方
向にＴ／Δｔ倍された信号に変換されたことになる。
【００１７】相関器６は、Ａ／Ｄ変換器３で変換された
デジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタルパルス信
号Ｂ（ｎ）５をそれぞれ入力とし、これらの相互相関
（時間間隔τだけ離れた時点における２つの信号の関連
の強さを）を求める。すなわち、デジタルパルス信号Ａ
（ｎ）４およびデジタルパルス信号Ｂ（ｎ）５の時間差
τだけの関数Φ（τ）を以下の式により求める。
デジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタルパルス信
号Ｂ（ｎ）５をそれぞれ入力とし、これらの相互相関
（時間間隔τだけ離れた時点における２つの信号の関連
の強さを）を求める。すなわち、デジタルパルス信号Ａ
（ｎ）４およびデジタルパルス信号Ｂ（ｎ）５の時間差
τだけの関数Φ（τ）を以下の式により求める。
【００１８】
【数１】 そして、求められた関数Φ（τ）の最大値、すなわち入
力されたデジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタル
パルス信号Ｂ（ｎ）５の離散時間相互相関関数の最大値
とそれを与える時間差τmaxを算出し、その算出された
最大相関値Φ（τm ax）とその前後の相関値Φ（τmax＋
１）、Φ（τmax−１）とを出力する。
力されたデジタルパルス信号Ａ（ｎ）４およびデジタル
パルス信号Ｂ（ｎ）５の離散時間相互相関関数の最大値
とそれを与える時間差τmaxを算出し、その算出された
最大相関値Φ（τm ax）とその前後の相関値Φ（τmax＋
１）、Φ（τmax−１）とを出力する。
【００１９】時間間隔算出部８は、相関器６から出力さ
れた最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ（τmax＋１）、
Φ（τmax−１）を基に以下の式を用いて、観測された
パルス光信号Ａ（ｔ）１およびパルス光信号Ｂ（ｔ）２
の時間間隔Ｔｍを算出する。
れた最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ（τmax＋１）、
Φ（τmax−１）を基に以下の式を用いて、観測された
パルス光信号Ａ（ｔ）１およびパルス光信号Ｂ（ｔ）２
の時間間隔Ｔｍを算出する。
【００２０】Ｔｍ＝Δｔ×｛τmax＋［Φ（τmax＋１）
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ （１） 上記式（１）を用いた時間間隔Ｔｍの算出では、例えば
図３に示すように、デジタルパルス信号Ａ（ｎ），Ｂ
（ｎ）の離散時間相関関数（図中、×印で示されてい
る）が、時間差τ「４ｎｓ」で最大相関値Φ（τ）を与
える場合、その時間差τmax（＝４ｎｓ）における最大
相関値Φ（τmax）と、時間差τmax＋１（＝５ｎｓ）お
よび時間差τmax−１（＝３ｎｓ）のそれぞれの相関値
Φ（τmax＋１）および相関値Φ（τmax−１）とにより
時間間隔Ｔｍが与えられる。
−Φ（τmax−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax
＋１）−Φ（τmax−１）］｝ （１） 上記式（１）を用いた時間間隔Ｔｍの算出では、例えば
図３に示すように、デジタルパルス信号Ａ（ｎ），Ｂ
（ｎ）の離散時間相関関数（図中、×印で示されてい
る）が、時間差τ「４ｎｓ」で最大相関値Φ（τ）を与
える場合、その時間差τmax（＝４ｎｓ）における最大
相関値Φ（τmax）と、時間差τmax＋１（＝５ｎｓ）お
よび時間差τmax−１（＝３ｎｓ）のそれぞれの相関値
Φ（τmax＋１）および相関値Φ（τmax−１）とにより
時間間隔Ｔｍが与えられる。
【００２１】
【実施例】ここでは、数ｎｓ〜数十ｎｓのパルス幅と数
十ｋＨｚの最大繰り返し周波数を持つ、高繰り返しパル
スレーザ光が搬送波として用いられ、その送受信光のパ
ルス信号の時間間隔を計測する場合を例に挙げて説明す
る。
十ｋＨｚの最大繰り返し周波数を持つ、高繰り返しパル
スレーザ光が搬送波として用いられ、その送受信光のパ
ルス信号の時間間隔を計測する場合を例に挙げて説明す
る。
【００２２】例えば、パルス幅１０ｎｓ、繰り返し１０
ｋＨｚのパルス光信号の場合、Ａ／Ｄ変換器３の変換周
波数を９．９９９９ｋＨｚ（Δｔ＝１ｎｓ）とし、観測
される２つのパルス光信号の時間間隔を１μｓとすれ
ば、約｛１μｓ／［（１／１０ｋＨｚ）−１／９．９９
９９ｋＨｚ）］｝≒１０００サンプル、すなわち０．１
秒計測すれば、計測対象の２つのパルス信号の相対的振
幅／位相情報を正確に保存したデジタル信号を得ること
ができる。
ｋＨｚのパルス光信号の場合、Ａ／Ｄ変換器３の変換周
波数を９．９９９９ｋＨｚ（Δｔ＝１ｎｓ）とし、観測
される２つのパルス光信号の時間間隔を１μｓとすれ
ば、約｛１μｓ／［（１／１０ｋＨｚ）−１／９．９９
９９ｋＨｚ）］｝≒１０００サンプル、すなわち０．１
秒計測すれば、計測対象の２つのパルス信号の相対的振
幅／位相情報を正確に保存したデジタル信号を得ること
ができる。
【００２３】次に、Δｔ＝１ｎｓであるから相関器６で
は、これらデジタル信号の離散時間相互相関関数の最大
値を与える時間差τmaxが±５００ｐｓ（±Δｔ／２）
の精度で求められる。時間間隔算出部８では、相関器６
で求められた最大相関値とその前後の相関値とから上述
した式（１）を用いて、元々のパルス光信号のＳ／Ｎに
もよるが、１０ｐｓ以下の非常に高い精度で時間間隔Ｔ
ｍが求められる。
は、これらデジタル信号の離散時間相互相関関数の最大
値を与える時間差τmaxが±５００ｐｓ（±Δｔ／２）
の精度で求められる。時間間隔算出部８では、相関器６
で求められた最大相関値とその前後の相関値とから上述
した式（１）を用いて、元々のパルス光信号のＳ／Ｎに
もよるが、１０ｐｓ以下の非常に高い精度で時間間隔Ｔ
ｍが求められる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、時間間隔の計測にはＡ／Ｄ変換器と簡単かつ安
価なハードウェアおよびソフトウェアからなる演算装置
とが用いられ、従来のようなカウンタ等の電子回路は必
要としないので、高精度化を簡単かつ安価な装置構成で
実現することができる。
よれば、時間間隔の計測にはＡ／Ｄ変換器と簡単かつ安
価なハードウェアおよびソフトウェアからなる演算装置
とが用いられ、従来のようなカウンタ等の電子回路は必
要としないので、高精度化を簡単かつ安価な装置構成で
実現することができる。
【００２５】また、観測されたパルス光信号をエイリア
シング効果を利用して一旦低い周波数成分から構成され
る低速デジタル信号に変換し、これらデジタルパルス信
号から求めた相関値から元のパルス光信号の時間間隔を
計測する構成となっているので、従来実現が困難とされ
ていた１０ｐｓオーダの高い時間分解能を容易に実現す
ことができる。
シング効果を利用して一旦低い周波数成分から構成され
る低速デジタル信号に変換し、これらデジタルパルス信
号から求めた相関値から元のパルス光信号の時間間隔を
計測する構成となっているので、従来実現が困難とされ
ていた１０ｐｓオーダの高い時間分解能を容易に実現す
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態のパルス光時間間隔計測方
式の主要構成部を示すブロック図である。
式の主要構成部を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＡ／Ｄ変換器３におけるエイリア
シング効果を説明するための図である。
シング効果を説明するための図である。
【図３】デジタルパルス信号Ａ（ｎ），Ｂ（ｎ）の離散
時間相関関数から元のパルス光信号Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）
の時間間隔Ｔｍを算出する方法を説明するための図であ
る。
時間相関関数から元のパルス光信号Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）
の時間間隔Ｔｍを算出する方法を説明するための図であ
る。
【符号の説明】 １ パルス光信号Ａ（ｔ） ２ パルス光信号Ｂ（ｔ） ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ デジタルパルス信号Ａ（ｎ） ５ デジタルパルス信号Ｂ（ｎ） ６ 相関器 ８ 時間間隔算出部
Claims (4)
- 【請求項１】 等しい周期で連続的に観測された第１お
よび第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光
時間間隔計測方式において、 前記第１および第２のパルス光信号をエイリアシングが
生じる周期でＡ／Ｄ変換して第１および第２のデジタル
パルス信号を得るＡ／Ｄ変換器と、 前記第１および第２のデジタルパルス信号の相関関数を
算出する相関関数算出手段と、 前記相関関数算出手段で算出された相関関数を基に前記
第１および第２のパルス光信号の時間間隔を算出する時
間間隔算出手段と、を有することを特徴とするパルス光
時間間隔計測方式。 - 【請求項２】 請求項１に記載のパルス光時間間隔計測
方式において、 前記第１および第２のパルス光信号を周期Ｔで連続的に
観測されたものとし、 前記Ａ／Ｄ変換器が前記第１および第２のパルス光信号
をそれぞれ［Ｔ＋Δｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変
換し、 前記相関関数算出手段が、前記第１および第２のデジタ
ルパルス信号の時間差τの相関関数を求め、該求めた相
関関数の最大相関値Φ（τmax）とそれを与える時間差
τmaxを算出し、その算出された最大相関値Φ（τmax）
とその前後の相関値Φ（τmax＋１）、Φ（τmax−１）
とを出力し、 前記時間間隔算出手段が、前記相関関数算出手段から出
力された最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ（τmax＋
１）、Φ（τmax−１）を基に前記第１および第２のパ
ルス光信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用いて算出する
ことを特徴とするパルス光時間間隔計測方式。 Ｔｍ＝Δｔ×｛τmax＋［Φ（τmax＋１）−Φ（τmax
−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax＋１）−Φ
（τmax−１）］｝ - 【請求項３】 等しい周期で連続的に観測された第１お
よび第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス光
時間間隔計測方法において、 前記第１および第２のパルス光信号をエイリアシングが
生じる周期でＡ／Ｄ変換して第１および第２のデジタル
パルス信号を得る第１の工程と、 前記第１および第２のデジタルパルス信号の相関関数を
算出する第２の工程と、 前記第２の工程にて算出された相関関数を基に前記第１
および第２のパルス光信号の時間間隔を算出する第３の
工程と、を含むことを特徴とするパルス光時間間隔計測
方法。 - 【請求項４】 等しい周期Ｔで連続的に観測された第１
および第２のパルス光信号の時間間隔を計測するパルス
光時間間隔計測方法において、 前記第１および第２のパルス光信号をそれぞれ［Ｔ＋Δ
ｔ］（Ｔ>>Δｔ）の周期でＡ／Ｄ変換して第１および第
２のデジタルパルス信号を得る第１の工程と、 前記第１および第２のデジタルパルス信号の時間差τの
相関関数を求め、該求めた相関関数の最大相関値Φ（τ
max）とそれを与える時間差τmaxを算出し、その算出さ
れた最大相関値Φ（τmax）とその前後の相関値Φ（τ
max＋１）、Φ（τmax−１）を求める第３の工程と、 前記最大相関値Φ（τmax）、相関値Φ（τmax＋１）、
Φ（τmax−１）を基に前記第１および第２のパルス光
信号の時間間隔Ｔｍを以下の式を用いて算出する第４の
工程と、を含むことを特徴とするパルス光時間間隔計測
方式。 Ｔｍ＝Δｔ×｛τmax＋［Φ（τmax＋１）−Φ（τmax
−１）］／２［２Φ（τmax）−Φ（τmax＋１）−Φ
（τmax−１）］｝
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32870996A JP2917942B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | パルス光時間間隔計測方式およびパルス光時間間隔計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32870996A JP2917942B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | パルス光時間間隔計測方式およびパルス光時間間隔計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170652A true JPH10170652A (ja) | 1998-06-26 |
| JP2917942B2 JP2917942B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=18213314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32870996A Expired - Lifetime JP2917942B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | パルス光時間間隔計測方式およびパルス光時間間隔計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2917942B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| JP2011506979A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | レッダーテック インコーポレイテッド | 検出及び測距方法及びシステム |
| JP2014174069A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ測距装置 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP32870996A patent/JP2917942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| JP2011506979A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | レッダーテック インコーポレイテッド | 検出及び測距方法及びシステム |
| JP2015017994A (ja) * | 2007-12-21 | 2015-01-29 | レッダーテック インコーポレイテッド | 検出及び測距方法及びシステム |
| USRE49342E1 (en) | 2007-12-21 | 2022-12-20 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| USRE49950E1 (en) | 2007-12-21 | 2024-04-30 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| JP2014174069A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ測距装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2917942B2 (ja) | 1999-07-12 |
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