WO2019102785A1 - デジタルノイズフィルタ - Google Patents

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WO2019102785A1
WO2019102785A1 PCT/JP2018/039751 JP2018039751W WO2019102785A1 WO 2019102785 A1 WO2019102785 A1 WO 2019102785A1 JP 2018039751 W JP2018039751 W JP 2018039751W WO 2019102785 A1 WO2019102785 A1 WO 2019102785A1
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WO
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signal
noise filter
time
digital noise
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/039751
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English (en)
French (fr)
Inventor
恵 浅野
公一 久保
Original Assignee
オムロン株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
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Priority to US16/644,523 priority patent/US20200295741A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/125—Discriminating pulses
    • H03K5/1252—Suppression or limitation of noise or interference
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H03H17/02—Frequency selective networks

Definitions

  • the present invention relates to a digital noise filter for removing noise contained in a signal.
  • a digital noise filter that uses the sensor signal as an input signal, samples the input signal, and uses the signal as an output signal when the same signal is input a predetermined number of times consecutively It was used together. In other words, the digital noise filter ignores the signal as noise if the number of times the same signal continues is less than the predetermined number.
  • Patent Document 1 discloses a digital noise filter including a coefficient unit as counting means for receiving a digital signal and counting up or down.
  • the counting unit counts up when the input signal is a high signal and down counts when the input signal is a low signal.
  • the output signal becomes a high signal. According to such a digital noise filter, it is possible to reduce jitter compared to the above-mentioned prior art in an environment where the input signal is affected by noise.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-70444 (released on March 10, 1998)"
  • An aspect of the present invention aims to provide a digital noise filter capable of further reducing jitter in an environment where an input signal is affected by noise.
  • the present invention adopts the following configuration in order to solve the problems described above.
  • the input signal is an electrical signal corresponding to a digital signal having either the first signal value or the second signal value, and the noise is removed from the input signal
  • a digital noise filter that outputs a signal, wherein a sampling processing unit that samples the input signal at a predetermined cycle, and a ratio of the second signal value at a predetermined ratio or more in the continuous predetermined number of times of sampling
  • a noise processing unit that sets a signal to be output as the second signal value, and sets a signal to be output as the first signal value when the ratio of the second signal value is less than a predetermined ratio; .
  • the present embodiment an embodiment according to one aspect of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present embodiment”) will be described based on the drawings.
  • the embodiment described below is merely an illustration of the present invention in all respects. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. That is, in the implementation of the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted.
  • data appearing in the present embodiment is described in natural language, more specifically, it is specified by a pseudo language, a command, a parameter, a machine language or the like that can be recognized by a computer.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an application scene of the digital noise filter 11 according to the present embodiment.
  • the digital noise filter 11 receives an electrical signal corresponding to a digital signal that takes either an Off signal (first signal value) or an On signal (second signal value) as an input signal, and outputs a signal obtained by removing noise from the input signal Output as a signal.
  • the digital noise filter 11 is applied to the electric device 10.
  • the electric device 10 includes a digital noise filter 11, an isolation circuit 12, a communication circuit 13, and a storage device 14.
  • a sensor 100 is connected to the digital noise filter 11 via an isolation circuit 12.
  • a personal computer 200 is connected to the digital noise filter 11 via the communication circuit 13.
  • the digital noise filter 11 removes noise from the input signal from the sensor 100 to the electrical device 10.
  • the digital noise filter 11 includes a sampling processing unit 11a, a noise processing unit 11b, and a parameter setting unit 11c.
  • the sampling processing unit 11 a samples the input signal from the sensor 100 at a predetermined cycle.
  • the predetermined cycle is, for example, 250 ⁇ s.
  • the noise processing unit 11 b sets a signal to be output as an On signal when the ratio of the On signal is equal to or more than a predetermined ratio in the sampling of a predetermined number of consecutive times by the sampling processing unit 11 a. Further, when the ratio of the On signal is less than a predetermined ratio in the above-described sampling, the noise processing unit 11 b sets the signal to be output as the Off signal. In other words, the noise processing unit 11 b sets the output signal to the on signal or the off signal based on whether or not the moving average of the input signal is equal to or greater than a predetermined ratio in the sampling of the predetermined number of consecutive times.
  • the parameter setting unit 11c is (i) a predetermined cycle in which the sampling processing unit 11a performs sampling based on an instruction input from the outside, (ii) a predetermined number of samplings for the noise processing unit 11b to determine an output, And (iii) at least one of the predetermined proportions of the On signal for the noise processing unit 11 b to determine the output.
  • the parameters set by the parameter setting unit 11 c are stored in the storage device 14 and are referred to by the sampling processing unit 11 a and the noise processing unit 11 b. When one or more of the above parameters are fixed values that can not be set by the user, the values are stored in the storage device 14 and are referred to by the sampling processing unit 11 a and the noise processing unit 11 b.
  • the noise processing unit 11 b increases the predetermined number of samplings to determine the output, there is an advantage that the possibility of outputting an incorrect output signal due to noise is reduced.
  • the number of On signals required until the On signal is output increases, the average time until the On signal is output becomes longer.
  • the noise processing unit 11b increases the predetermined ratio of the On signal to determine the output, the possibility that the On signal is erroneously output when the On signal due to noise is input is reduced. There is. On the other hand, there is a disadvantage that the On signal may not be output when the long Off signal is input due to noise.
  • the isolation circuit 12 is a circuit for isolating between the digital noise filter 11 and the sensor 100, and for inputting an output signal of the sensor 100 to the digital noise filter 11.
  • the sensor 100 outputs an Off signal in a state in which a predetermined event is not detected, and outputs an On signal in a state in which a predetermined event is detected.
  • the communication circuit 13 is a circuit for communicably connecting the digital noise filter 11 and the personal computer 200.
  • the communication circuit 13 connects the digital noise filter 11 and the personal computer 200 by wire, but may connect them wirelessly.
  • the personal computer 200 is used by the user to externally input an instruction for the parameter to the parameter setting unit 11 c.
  • the storage device 14 is a storage medium that stores information necessary for the operation of the digital noise filter 11.
  • the storage device 14 stores the setting value set by the parameter setting unit 11 c.
  • the electric device 10 is, for example, an inverter, a servo, or a programmable logic controller (PLC) input unit.
  • an example of the sensor 100 is a photoelectric sensor. That is, the sensor 100 includes a light source and a photodiode, outputs an Off signal in the state where the incident light from the light source is not detected by the photodiode, and outputs an On signal in the state where the light is detected.
  • the digital noise filter 11 may be realized by, for example, an MPU (Micro Processing Unit). That is, the digital noise filter 11 may be configured as a microcomputer.
  • the insulating circuit 12 may be, for example, one in which a photocoupler is incorporated.
  • the communication circuit 13 may connect the digital noise filter 11 and the personal computer 200 via, for example, a communication network.
  • the storage device 14 may be, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) (registered trademark).
  • the personal computer 200 may be a general-purpose personal computer in which a program as a tool for changing the setting values described above is incorporated, for example.
  • the digital noise filter 11 sets the number of samplings used for noise removal to six times for the input signal from the sensor 100, and outputs an On signal if the ratio of the On signal is 80% or more. That is, the digital noise filter 11 outputs an On signal if the number of times of the On signal is five or more among six consecutive samplings of the input signal.
  • FIG. 2 is a graph of the digital noise filter 11.
  • a of FIG. 2 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B) of FIG. 2 is a graph showing an output signal of the digital noise filter 11 having the signal shown in (a) as an input signal.
  • C) of FIG. 2 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there exists an influence of noise.
  • D of FIG. 2 is a graph which shows the output signal of the digital noise filter 11 which uses the signal shown to (c) as an input signal.
  • the horizontal axis is time. Each tn (n is an integer) indicates a time when sampling is performed. As described above, since the sampling period is 250 ⁇ s, the intervals between the times tn are each 250 ⁇ s.
  • the vertical axis is a signal, which is Off or On. More specifically, the vertical axis in FIGS. 2A and 2C is the output signal of the sensor 100, ie, the input signal to the digital noise filter 11, and in FIGS. 2B and 2D. Is an output signal of the digital noise filter 11.
  • the number of times of the On signal in six samplings to the said time including the said time in each time is described on the graph with a number.
  • the output signal of the sensor 100 is an Off signal in the time t0. Further, although not shown, it is assumed that the output signal of the sensor 100 is an Off signal also in sampling before time t0. The output signal of the sensor 100 changes to an On signal between time t0 and time t1, and thereafter continues to be an On signal until time t6.
  • the number of On signals is four or less in six samplings up to the time including the time. That is, the proportion of the On signal in the input signal is less than 80%. Therefore, as shown in FIG. 2B, the output signal of the digital noise filter 11 is an Off signal until time t4.
  • the number of On signals is five in six samplings up to and including the time. That is, the ratio occupied by the On signal in the six samplings is 80% or more. Therefore, as shown in FIG. 2B, the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t5. Furthermore, after time t6, the state in which the ratio occupied by the On signal is 80% or more continues in six samplings including the time. Therefore, the state of the On signal also continues for the output signal of the digital noise filter 11.
  • the output signal of the sensor 100 is an Off signal at sampling at time t0 and before, and changes to an On signal between time t0 and time t1.
  • the output signal of the sensor 100 changes due to the influence of noise between time t4 and time t5, and becomes an Off signal at sampling at time t5.
  • the output signal of the sensor 100 returns to the On signal between time t5 and time t6. Therefore, at sampling after time t6, the output signal of the sensor 100 is continuously the On signal.
  • the ratio of the On signal is smaller than 80% in six samplings up to that time including the time. Therefore, as shown in (d) of FIG. 2, the output signal of the digital noise filter 11 is an Off signal until time t4.
  • the output signal of the sensor 100 temporarily becomes the Off signal. Therefore, also at time t5, the ratio of the On signal is smaller than 80% in the six samplings up to and including the time. Therefore, as shown in (d) of FIG. 2, the output signal of the digital noise filter 11 is also an Off signal at time t5.
  • the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t6. Even after time t7, the state in which the ratio occupied by the On signal is 80% or more continues in six samplings including the time. Therefore, the On signal continues for the output signal of the digital noise filter 11 as well.
  • the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t5 when it is not affected by noise.
  • the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t6. Therefore, in the digital noise filter 11, the jitter in the case of being affected by noise at time t5 is, as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG. Become.
  • the digital noise filter of the first comparative example is the conventional digital noise filter described in the background art section. Specifically, the digital noise filter of the first comparative example outputs an On signal when the input signal turns to the On signal five times in a row.
  • FIG. 3 is a graph of the conventional digital noise filter described in the Background section.
  • A of FIG. 3 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B of FIG. 3 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the first comparative example in which the signal shown in (a) is an input signal.
  • C of FIG. 3 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there exists an influence of noise.
  • D) of FIG. 3 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the first comparative example in which the signal shown in (c) is an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 3 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. Further, in (a) and (c) of FIG. 3, the number of times the On signal continues until the time at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. 2. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, changes to an on signal between time t0 and time t1, becomes an off signal at time t5 due to the influence of noise, and time t6. Becomes an On signal again.
  • the output of the digital noise filter of the first comparative example is also an Off signal until time t5, similarly to the digital noise filter 11.
  • the output of the digital noise filter of the first comparative example is turned off until time t9 even if the output of the sensor 100 returns to the On signal at time t6. It is a signal.
  • the five sampling values from time t6 to time t10 become the On signal consecutively five times, so the output of the digital noise filter of the first comparative example becomes the On signal. Therefore, in the digital noise filter of the first comparative example, the jitter when affected by noise at time t5 can be determined by sampling five times, as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG. The time is 1250 ⁇ s.
  • the digital noise filter of the second comparative example is the digital noise filter disclosed in Patent Document 1.
  • the digital noise filter of the second comparative example increases the value of the counter whose initial value is 0 by 1 when the input signal is an On signal and decreases by 1 when the input signal is an Off signal. When the value of becomes 5 the On signal is output. However, when the value of the counter is 0 and the input signal is an Off signal, the value of the counter does not change.
  • FIG. 4 is a graph of the digital noise filter disclosed in Patent Document 1.
  • A of FIG. 4 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when noise does not exist.
  • (B) of FIG. 4 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the second comparative example in which the signal shown in (a) is an input signal.
  • (C) of FIG. 4 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there exists an influence of noise.
  • (D) of FIG. 4 is a graph which shows the output signal of the digital noise filter of the 2nd comparative example which uses the signal shown to (c) as an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 4 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG.
  • the value of the counter at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. 2. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, changes to an on signal between time t0 and time t1, becomes an off signal at time t5 due to the influence of noise, and time t6. Becomes an On signal again.
  • the value of the counter is 4 at time t4, and decreases to 3 at time t5. Thereafter, the value of the counter becomes 4 again at time t6 and becomes 5 at time t7. Therefore, as shown in (d) of FIG. 4, the output signal of the digital noise filter of the second comparative example is an Off signal from time t0 to t6, and becomes an On signal after time t7. Therefore, in the digital noise filter of the second comparative example, the jitter when affected by noise at time t5 is equivalent to that for two samplings as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG. It becomes time, that is, 500 ⁇ s.
  • FIG. 6 is a graph of the digital noise filter 11 as a third comparative example.
  • A of FIG. 6 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B of FIG. 6 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the third comparative example in which the signal shown in (a) is an input signal.
  • C of FIG. 6 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • D of FIG. 6 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the third comparative example in which the signal shown in (c) is an input signal.
  • the output signal of the sensor 100 is the Off signal at time t0 and before that, and becomes the On signal between time t0 and time t1.
  • the output signal of the sensor 100 changes due to the influence of noise between time t4 and time t5, and the sampling value at time t5 and t6 becomes the Off signal.
  • the output signal of the sensor 100 returns to the on signal, and the on signal continues from time t7.
  • the number of On signals is less than five in six samplings including the time. Furthermore, at the times t5 and t6 at which the output signal of the sensor 100 becomes the Off signal, and at the times t7 to t10 after the output signal of the sensor 100 returns to the On signal, the On signal in six samplings including that time The number of times is four. Therefore, in the digital noise filter of Comparative Example 3, all the outputs at times t0 to t10 are the Off signal.
  • the number of On signals in the six samplings including the time is five, and the output of the digital noise filter of the third comparative example is the On signal. Therefore, in the digital noise filter of the third comparative example, the jitter when affected by noise at times t5 and t6 can be sampled 6 as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG.
  • the batch time ie, 1500 ⁇ s.
  • the digital noise filter 11 of this operation example can remove noise of 750 ⁇ s wide at maximum.
  • the digital noise filter 11 sets the number of samplings used for noise removal to six times for the input signal from the sensor 100, and outputs an On signal if the ratio of the On signal is 60% or more. That is, the digital noise filter 11 of this operation example outputs an On signal if four or more of six consecutive samplings of the input signal from the sensor 100 are an On signal.
  • FIG. 5 is a graph of the digital noise filter 11 of this operation example.
  • A) of FIG. 5 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B) of FIG. 5 is a graph showing an output signal of the digital noise filter 11 having the signal shown in (a) as an input signal.
  • C) of FIG. 5 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • (D) of FIG. 5 is a graph which shows the output signal of the digital noise filter 11 which uses the signal shown to (c) as an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 5 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG.
  • the number of times of the On signal in six samplings to the said time including the said time in each time is described on the graph with a number.
  • the output signal of the sensor 100 shown to (a) of FIG. 5 is the same as that of the example shown to (a) of FIG. 2, description is abbreviate
  • the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t4.
  • the state in which the proportion of the On signal in the input signal is 60% or more continues in the six samplings including the time, so the On signal also continues for the output signal of the digital noise filter 11.
  • the output signal of the sensor 100 is an Off signal at time t0 and before that, and becomes an On signal between time t0 and time t1. Further, in the example shown in FIG. 5C, the output signal of the sensor 100 changes due to the influence of noise between time t3 and time t4, and becomes an Off signal at time t4. Furthermore, in the example shown in (c) of FIG. 5, the output signal of the sensor 100 is the Off signal continuously at time t5, and returns to the On signal at time t6.
  • the ratio of the On signal to the input signal is smaller than 60% in six samplings including the time. Therefore, as shown in (d) of FIG. 5, the output signal of the digital noise filter 11 is an Off signal until time t3.
  • the output signal of the sensor 100 temporarily becomes the off signal, and continues to be the off signal at time t5. Therefore, also at times t4 and t5, the ratio of the On signal to the input signal is smaller than 60% in six samplings including the time. Therefore, as shown in (d) of FIG. 5, the output signal of the digital noise filter 11 is an Off signal at times t4 and t5.
  • the output signal of the digital noise filter 11 becomes an On signal at time t4 if it is not affected by noise, and is On at time t6 if it is affected by noise at times t4 and t5. It becomes a signal. Therefore, in the digital noise filter 11, the jitter when affected by the noise at the times t4 and t5 is, as can be seen by comparing (b) and (d) of FIG. It will be 500 ⁇ s.
  • the digital noise filter 11 (i) the number of times of sampling and (ii) the ratio of the number of times of the On signal to the number of times of sampling are appropriate according to the length of the influence of noise on the output signal of the sensor 100. By setting to, it is possible to minimize the jitter for any input signal.
  • the digital noise filter of the fourth comparative example is, similarly to the digital noise filter of the first comparative example, the conventional digital noise filter described in the background art section. Specifically, the digital noise filter of the fourth comparative example outputs an On signal when the input signal is an On signal five times in a row.
  • FIG. 7 is a graph of the conventional digital noise filter described in the Background section.
  • A of FIG. 7 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B of FIG. 7 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the fourth comparative example in which the signal shown in (a) is an input signal.
  • C of FIG. 7 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • (D) of FIG. 7 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the fourth comparative example in which the signal shown in (c) is an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 7 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. Further, in (a) and (c) of FIG. 7, the number of times the On signal is continuous until the time at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. 6. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, becomes an on signal between time t0 and time t1, and becomes an off signal at time t5 due to the influence of noise. Furthermore, the output signal of the sensor 100 is an Off signal continuously at time t6, and becomes an On signal again at time t7.
  • the output of the digital noise filter of the fourth comparative example is also an Off signal until time t4, as with the digital noise filter 11.
  • the output of the digital noise filter of the fourth comparative example is time t10 even if the output of the sensor 100 returns to the On signal at time t7. It remains as the Off signal.
  • the five sampling values from time t7 to t11 become the On signal consecutively five times, so the output of the digital noise filter of the fourth comparative example becomes the On signal.
  • the jitter when affected by noise at times t5 and t6 can be sampled 6 as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG.
  • the digital noise filter of the fifth comparative example is the same as the digital noise filter of the fourth comparative example, but is the conventional digital noise filter described in the background art section. However, the digital noise filter of the fifth comparative example outputs an On signal when the input signal is an On signal four consecutive times.
  • FIG. 8 is a graph of the conventional digital noise filter described in the Background section.
  • A of FIG. 8 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B of FIG. 8 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the fifth comparative example which uses the signal shown in (a) as an input signal.
  • C of FIG. 8 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • (D) of FIG. 8 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the fifth comparative example which uses the signal shown in (c) as an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 8 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. Further, in (a) and (c) of FIG. 8, the number of times the On signal continues until the time at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. 5. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, becomes an on signal between time t0 and time t1, and becomes an off signal at time t4 due to the influence of noise. Furthermore, the output signal of the sensor 100 continues to be an Off signal at time t5, and becomes an On signal again at time t6.
  • the output of the digital noise filter of the fifth comparative example is also an Off signal until time t3, as in the digital noise filter 11.
  • the output of the digital noise filter of the fifth comparative example is time t8 even if the output of the sensor 100 returns to the On signal at time t6. It remains as the Off signal.
  • the four sampling values from time t6 to t9 become the On signal four times consecutively, so the output of the digital noise filter of the fifth comparative example becomes the On signal. Therefore, in the digital noise filter of the fifth comparative example, the jitter when affected by noise at times t4 and t5 can be sampled 5 as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG.
  • the batch time is 1250 ⁇ s.
  • the digital noise filter of the sixth comparative example is the digital noise filter disclosed in Patent Document 1 as in the second comparative example.
  • the digital noise filter of the sixth comparative example increases the value of the counter whose initial value is 0 by 1 when the input signal is the On signal and decreases by 1 when the input signal is the Off signal. When the value of becomes 5 the On signal is output. However, when the value of the counter is 0 and the input signal is an Off signal, the value of the counter does not change.
  • FIG. 9 is a graph of the digital noise filter disclosed in Patent Document 1.
  • A of FIG. 9 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B of FIG. 9 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the sixth comparative example which uses the signal shown in (a) as an input signal.
  • C of FIG. 9 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • (D) of FIG. 9 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the sixth comparative example which uses the signal shown in (c) as an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 9 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. Further, in (a) and (c) of FIG. 9, the value of the counter at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, becomes an on signal between time t0 and time t1, and becomes an off signal at time t5 due to the influence of noise. Furthermore, the output signal of the sensor 100 is an Off signal continuously at time t6, and becomes an On signal again at time t7.
  • the output of the digital noise filter of the sixth comparative example is also an Off signal until time t4, as in the digital noise filter 11.
  • the value of the counter increases to four.
  • the value of the counter decreases to 3 at time t5 and decreases to 2 at time t6.
  • the value of the counter starts to increase again.
  • the value of the counter is 5 at time t9, the output of the digital noise filter of the sixth comparative example is the On signal. Therefore, in the digital noise filter of the fourth comparative example, the jitter when affected by noise at times t5 and t6 can be sampled as shown by comparison of (b) and (d) in FIG.
  • the batch time ie, 1000 ⁇ s.
  • the digital noise filter of the seventh comparative example is the digital noise filter disclosed in Patent Document 1 as in the case of Comparative Example 2.
  • the digital noise filter of the seventh comparative example outputs an On signal when the value of the counter reaches four.
  • FIG. 10 is a graph of the digital noise filter disclosed in Patent Document 1.
  • A) of FIG. 10 is a graph which shows the example of the output signal of the sensor 100 in, when there is no influence of noise.
  • B) of FIG. 10 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the seventh comparative example in which the signal shown in (a) is an input signal.
  • C) of FIG. 10 is a graph showing an example of an output signal of the sensor 100 when there is an influence of noise.
  • (D) of FIG. 10 is a graph showing an output signal of the digital noise filter of the seventh comparative example in which the signal shown in (c) is an input signal.
  • the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG. 10 are the same as the horizontal and vertical axes in (a) to (d) of FIG.
  • the value of the counter at each time is indicated by a number on the graph.
  • the output signal of the sensor 100 is the same as the example shown in (c) of FIG. That is, the output signal of the sensor 100 is an off signal at time t0 and before, becomes an on signal between time t0 and time t1, and becomes an off signal at time t4 due to the influence of noise. Furthermore, the output signal of the sensor 100 continues to be an Off signal at time t5, and becomes an On signal again at time t6.
  • the output of the digital noise filter of the seventh comparative example is also an Off signal until time t3, as in the digital noise filter 11.
  • the value of the counter increases to three.
  • the value of the counter decreases to 2 at time t4 and decreases to 1 at time t5.
  • the value of the counter starts to increase again. Since the value of the counter is 4 at time t8, the output of the digital noise filter of the seventh comparative example is the On signal.
  • the jitter when affected by noise at times t4 and t5 can be determined by sampling 4 as can be seen by comparing (b) and (d) in FIG.
  • the batch time ie, 1000 ⁇ s.
  • the digital noise filters of Comparative Examples 4 to 7 are the digital noise filters of the prior art or Patent Document 1.
  • the digital noise filter 11 of the present embodiment can reduce the magnitude of jitter by appropriately setting the parameters, as compared with the digital noise filters of Comparative Examples 4 to 7 as shown in FIG. .
  • the maximum value of the jitter can be turned off due to noise It is equal to the period when it became a signal.
  • the maximum value of the jitter is (i) a period during which the sampling value becomes an Off signal due to noise, and (ii) an On signal set in the digital noise filter. It is equal to the sum of the number of consecutive On signals to the input signal before outputting.
  • the maximum value of the jitter is equal to twice the period in which the sampling value becomes the Off signal due to noise.
  • jitter can be reduced as compared with the digital noise filters of Comparative Examples 1 and 2.
  • the set value described above may be adjusted by the user as appropriate so that the noise of the signal actually output is minimized.
  • the set value described above may be set to an appropriate initial value to perform a test operation, and the set value may be appropriately adjusted based on the error and the jitter in the test operation.
  • the first signal value is output to the digital noise filter 11 in a state in which a predetermined event is not detected, and the second signal value is output in a state in which a predetermined event is detected.
  • An output signal from the sensor 100 is input. Therefore, the digital noise filter 11 can reduce the influence of noise on the second signal value output when the sensor 100 detects a predetermined event.
  • the digital noise filter 11 of the electric device 10 may be realized by an MPU, that is, software as described above, or may be realized by hardware.
  • the communication circuit 13 may connect the digital noise filter 11 and the personal computer 200 by, for example, a USB (Universal Serial Bas).
  • the storage device 14 may be, for example, a solid state drive (SSD) or a flash memory.
  • the digital noise filter 11 may be connected to an external storage device without the storage device 14 inside.
  • the number of samplings used by the noise processing unit 11b to determine the output signal, and the ratio of the On signal to the input signal to turn the output signal to the On signal are, as described above, based on the input by the user. It can be changed. Therefore, the number of times of sampling may be set to a number other than six times, and the ratio of the On signal may be set to a ratio different from either 80% or 60%. Also, the sampling period may be set to a length other than 250 ⁇ s.
  • the input signal is an electrical signal corresponding to a digital signal having either the first signal value or the second signal value, and the noise is removed from the input signal
  • a digital noise filter that outputs a signal, wherein a sampling processing unit that samples the input signal at a predetermined cycle, and a ratio of the second signal value at a predetermined ratio or more in the continuous predetermined number of times of sampling
  • a noise processing unit that sets a signal to be output as the second signal value, and sets a signal to be output as the first signal value when the ratio of the second signal value is less than a predetermined ratio; .
  • the digital noise filter includes a sampling processing unit and a noise processing unit.
  • the sampling processing unit performs sampling at a predetermined cycle on an input signal that is an electrical signal corresponding to a digital signal that takes either the first signal value or the second signal value.
  • the noise processing unit sets a signal to be output as the second signal value when the ratio of the second signal value is equal to or more than the predetermined ratio in the sampling of the predetermined number of consecutive times by the sampling processing unit. When the ratio is less than a predetermined ratio, the signal to be output is taken as a first signal value.
  • the digital noise filter outputs a signal output from the noise processing unit, thereby outputting a signal obtained by removing noise from the input signal.
  • the output is determined based on the proportion of the second signal value in the predetermined number of consecutive samplings. Therefore, even if the continuation of the second signal value is interrupted due to noise in the predetermined number of consecutive samplings, the output is determined based on the predetermined number of samplings including the second signal value before the interruption, The time until the output reaches the second signal value is reduced.
  • the digital noise filter sets at least one of the predetermined cycle, the predetermined number of times, and the predetermined ratio, based on an external instruction input.
  • the apparatus further comprises a parameter setting unit.
  • the user inputs an instruction to the parameter setting unit from the outside, thereby the sampling cycle by the sampling processing unit, the number of times of sampling for the noise processing unit to determine the output, and the output. At least one of the proportions of the second signal value to be determined can be set. Therefore, appropriate parameters can be set according to, for example, noise assumed for the input to the digital noise filter.
  • the input signal outputs the first signal value in a state in which a predetermined event is not detected, and outputs the second signal value in a state in which a predetermined event is detected. It is an output signal from a sensor.
  • noise caused by the disturbance may cause a signal reverse to the actual detection state to be input only for a short time for a predetermined event.
  • the digital noise filter reduces the influence of noise even when a signal reverse to the actual detection state is inputted only for a short time due to the influence of noise in sampling of a predetermined number of consecutive times can do.

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Abstract

ジッタを低減することが可能なデジタルノイズフィルタを実現する。入力信号が、Ｏｆｆ信号またはＯｎ信号であり、入力信号からノイズを除去するデジタルノイズフィルタ（１１）であって、入力信号について所定の周期でサンプリングを行うサンプリング処理部（１１ａ）と、連続する所定の回数のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の割合に基づいて、出力する信号をＯｎ信号またはＯｆｆ信号とするノイズ処理部（１１ｂ）と、を備える。

Description

デジタルノイズフィルタ
　本発明は、信号に含まれるノイズを除去するためのデジタルノイズフィルタに関する。
　従来、所定の事象を検出しているか否かに応じてＯｎ信号またはＯｆｆ信号の２種類の信号を出力するセンサが存在する。当該センサにおいては、ノイズに起因して出力が変化する虞がある。当該出力の変化を低減するため、センサの信号を入力信号として、当該入力信号についてサンプリングを行い、所定の回数連続して同じ信号が入力された場合に当該信号を出力信号とするデジタルノイズフィルタが併せて用いられていた。換言すれば、当該デジタルノイズフィルタは、同じ信号が連続する回数が所定の回数未満であれば、当該信号をノイズとして無視する。
　しかしながら、上記のデジタルノイズフィルタでは、入力信号において同じ信号が所定の回数連続する前にノイズにより入力信号が変化した場合、同じ信号が再度所定の回数連続するまで出力信号が変化しない。このため、上記のデジタルノイズフィルタでは、入力信号がノイズの影響をうける環境下において、出力信号が変化するまでの時間のバラツキ、いわゆるジッタが大きくなる。
　特許文献１には、デジタル信号が入力され、アップ又はダウンカウンティングするためのカウンティング手段としての係数部を備えるデジタルノイズフィルタが開示されている。計数部は、入力信号がハイ信号である場合にアップカウンティングし、ロウ信号である場合にダウンカウンティングする。計数部による計数値が所定の値になると、出力信号がハイ信号になる。このようなデジタルノイズフィルタによれば、入力信号がノイズの影響をうける環境下において、上記の従来技術と比較してジッタを低減することができる。
日本国公開特許公報「特開平１０－７０４４４号公報（１９９８年３月１０日公開）」
　しかしながら、特許文献１に開示されているデジタルノイズフィルタによっても、ジッタを十分に低減することはできない。
　本発明の一態様は、入力信号がノイズの影響をうける環境下において、よりジッタを低減することが可能なデジタルノイズフィルタを実現することを目的とする。
　本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
　すなわち、本発明の一側面に係るデジタルノイズフィルタは、入力信号が、第１信号値または第２信号値のいずれかをとるデジタル信号に対応した電気信号であり、前記入力信号からノイズを除去した信号を出力するデジタルノイズフィルタであって、前記入力信号について所定の周期でサンプリングを行うサンプリング処理部と、連続する所定の回数の前記サンプリングにおいて、前記第２信号値の割合が所定の割合以上である場合に、出力する信号を前記第２信号値とし、前記第２信号値の割合が所定の割合未満である場合に、出力する信号を前記第１信号値とするノイズ処理部と、を備える。
　本発明の一側面によれば、入力信号がノイズの影響をうける環境下において、ジッタを低減することが可能なデジタルノイズフィルタを実現することができる。
本発明の実施形態に係るデジタルノイズフィルタの適用場面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第２の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第２の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第３の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第３の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。 特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフであって、（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフであり、（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサの出力信号の例を示すグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。
　以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。
　§１　適用例
　まず、図１を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施形態に係るデジタルノイズフィルタ１１の適用場面の一例を示す図である。デジタルノイズフィルタ１１は、Ｏｆｆ信号（第１信号値）またはＯｎ信号（第２信号値）のいずれかをとるデジタル信号に対応した電気信号を入力信号とし、入力信号からノイズを除去した信号を出力信号として出力する。図１に示す例では、電気機器１０にデジタルノイズフィルタ１１が適用されている。図１に示すように、電気機器１０は、デジタルノイズフィルタ１１と、絶縁回路１２と、通信回路１３と、記憶装置１４とを有する。デジタルノイズフィルタ１１には、絶縁回路１２を介してセンサ１００が接続されている。また、デジタルノイズフィルタ１１には、通信回路１３を介してパソコン２００が接続されている。
　デジタルノイズフィルタ１１は、センサ１００から電気機器１０への入力信号からノイズを除去する。具体的には、デジタルノイズフィルタ１１は、サンプリング処理部１１ａと、ノイズ処理部１１ｂと、パラメータ設定部１１ｃとを備える。
　サンプリング処理部１１ａは、センサ１００からの入力信号について、所定の周期でサンプリングを行う。所定の周期は、例えば２５０μｓである。ノイズ処理部１１ｂは、サンプリング処理部１１ａによる、連続する所定の回数のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の割合が所定の割合以上である場合に、出力する信号をＯｎ信号とする。また、ノイズ処理部１１ｂは、上記サンプリングにおいて、Ｏｎ信号の割合が所定の割合未満である場合に、出力する信号をＯｆｆ信号とする。換言すれば、ノイズ処理部１１ｂは、連続する所定の回数のサンプリングにおける、入力信号の移動平均が一定の割合以上であるか否かに基づいて、出力信号をＯｎ信号またはＯｆｆ信号とする。
　パラメータ設定部１１ｃは、外部からの指示入力に基づき、（ｉ）サンプリング処理部１１ａがサンプリングを行う所定の周期、（ｉｉ）ノイズ処理部１１ｂが出力を決定するための、サンプリングの所定の回数、および（ｉｉｉ）ノイズ処理部１１ｂが出力を決定するための、Ｏｎ信号の所定の割合のうち、少なくともいずれか１つを設定する。パラメータ設定部１１ｃにより設定されたパラメータは、記憶装置１４に記憶され、サンプリング処理部１１ａおよびノイズ処理部１１ｂにより参照される。また、上記パラメータのうち１つ以上について、ユーザが設定できない固定された値とする場合には、当該値が記憶装置１４に記憶され、サンプリング処理部１１ａおよびノイズ処理部１１ｂにより参照される。
　例えば、ノイズ処理部１１ｂが出力を決定するための、サンプリングの所定の回数を増加させた場合、ノイズにより誤った出力信号を出力する虞が低減されるという長所がある。一方で、Ｏｎ信号が出力されるまでに必要なＯｎ信号の回数が増加するため、Ｏｎ信号が出力されるまでの平均時間が長くなるという短所がある。サンプリングの回数を減少させた場合には、これらの長所および短所が逆になる。
　また、ノイズ処理部１１ｂが出力を決定するための、Ｏｎ信号の所定の割合を大きくした場合、ノイズによるＯｎ信号が入力された場合に、誤ってＯｎ信号を出力する虞が低減されるという長所がある。一方で、ノイズにより幅の長いＯｆｆ信号が入力された場合に、Ｏｎ信号が出力されない虞があるという短所がある。Ｏｎ信号の所定の割合を小さくした場合には、これらの長所および短所が逆になる。
　絶縁回路１２は、デジタルノイズフィルタ１１とセンサ１００との間を絶縁し、かつセンサ１００の出力信号をデジタルノイズフィルタ１１へ入力するための回路である。センサ１００は、所定の事象を検出していない状態においてＯｆｆ信号を出力し、所定の事象を検出した状態においてＯｎ信号を出力する。
　通信回路１３は、デジタルノイズフィルタ１１とパソコン２００とを通信可能に接続するための回路である。図１に示す例では、通信回路１３は、デジタルノイズフィルタ１１とパソコン２００とを有線により接続しているが、無線により接続してもよい。パソコン２００は、パラメータ設定部１１ｃに対してユーザがパラメータについて外部から指示入力を行うために用いられる。
　記憶装置１４は、デジタルノイズフィルタ１１の動作に必要な情報を記憶する記憶媒体である。例えば記憶装置１４は、パラメータ設定部１１ｃにより設定された上記の設定値を記憶する。
　§２　構成例
　次に、電気機器１０のハードウェア構成の一例について説明する。
　電気機器１０は、例えばインバータ、サーボ、またはＰＬＣ（Programmable Logic Controller）入力ユニットである。この場合、センサ１００の例としては、光電センサが挙げられる。すなわち、センサ１００は光源およびフォトダイオードを備え、光源からの光の入射をフォトダイオードが検出していない状態においてＯｆｆ信号を出力し、検出している状態においてＯｎ信号を出力する。
　デジタルノイズフィルタ１１は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）により実現されてよい。すなわち、デジタルノイズフィルタ１１は、マイクロコンピュータとして構成されてよい。また、絶縁回路１２は、例えばフォトカプラが組み込まれたものであってよい。また、通信回路１３は、例えば通信ネットワークを介してデジタルノイズフィルタ１１とパソコン２００とを接続するものであってよい。また、記憶装置１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）（登録商標）であってよい。また、パソコン２００は、例えば上述した設定値を変更するためのツールとしてのプログラムが組み込まれた、汎用のパソコンであってよい。
　§３　動作例１
　以下に、本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１、ならびに第１および第２の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例を説明する。本動作例で説明するデジタルノイズフィルタは、いずれも最大で１ｍｓ幅のノイズを除去することが可能である。また、本動作例で説明するデジタルノイズフィルタのサンプリング周期はいずれも２５０μｓである。
　（本実施形態）
　デジタルノイズフィルタ１１の動作例について説明する。本動作例では、デジタルノイズフィルタ１１は、センサ１００からの入力信号について、ノイズ除去に用いるサンプリングの回数を６回とし、Ｏｎ信号の割合が８０％以上であればＯｎ信号を出力する。すなわち、デジタルノイズフィルタ１１は、入力信号についての連続する６回のサンプリングのうち、Ｏｎ信号の回数が５回以上であればＯｎ信号を出力する。
　図２は、デジタルノイズフィルタ１１についてのグラフである。図２の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図２の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタ１１の出力信号を示すグラフである。図２の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図２の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタ１１の出力信号を示すグラフである。
　図２の（ａ）～（ｄ）において、横軸は時間である。ｔｎ（ｎは整数）はいずれもサンプリングが行われる時刻を示す。上述したとおり、サンプリング周期は２５０μｓであるため、時刻ｔｎ同士の間隔はそれぞれ２５０μｓである。また、図２の（ａ）～（ｄ）において、縦軸は信号であり、ＯｆｆまたはＯｎである。より詳細には、縦軸は、図２の（ａ）および（ｃ）においてはセンサ１００の出力信号、すなわちデジタルノイズフィルタ１１への入力信号であり、図２の（ｂ）および（ｄ）においてはデジタルノイズフィルタ１１の出力信号である。また、図２の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおけるＯｎ信号の回数をグラフ上に数字で表記している。
　まず、図２の（ａ）および（ｂ）に示す例について説明する。図２の（ａ）に示す例では、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０においてはＯｆｆ信号である。また、図示しないが、時刻ｔ０以前のサンプリングにおいても、センサ１００の出力信号はＯｆｆ信号であるものとする。センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号に変化し、その後は時刻ｔ６まで連続してＯｎ信号である。
　この場合、時刻ｔ０～ｔ４においては、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は４回以下である。すなわち、入力信号においてＯｎ信号が占める割合は８０％よりも小さい。このため、図２の（ｂ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ４まではＯｆｆ信号である。
　一方、時刻ｔ５においては、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は５回となる。すなわち、６回のサンプリングにおいてＯｎ信号が占める割合は８０％以上になる。このため、図２の（ｂ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ５においてＯｎ信号になる。さらに、時刻ｔ６以降も、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号が占める割合が８０％以上である状態が継続する。このため、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号についてもＯｎ信号の状態が継続する。
　次に、図２の（ｃ）および（ｄ）に示す例について説明する。図２の（ｃ）に示す例においても、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前のサンプリングではＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号に変化する。しかしながら、図２の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間でノイズの影響により変化し、時刻ｔ５のサンプリングではＯｆｆ信号になる。その後、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間でセンサ１００の出力信号はＯｎ信号に戻る。このため、時刻ｔ６以降のサンプリングでは、センサ１００の出力信号は継続してＯｎ信号である。
　この場合、図２の（ｂ）に示した例と同様、時刻ｔ０～ｔ４においては、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号が占める割合は８０％よりも小さい。このため、図２の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ４まではＯｆｆ信号である。
　さらに、時刻ｔ５において、センサ１００の出力信号が一時的にＯｆｆ信号になる。このため、時刻ｔ５においても、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号が占める割合は８０％よりも小さい。したがって、図２の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は時刻ｔ５においてもＯｆｆ信号である。
　時刻ｔ６において、センサ１００の出力信号が再度Ｏｎ信号になると、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は５回となり、Ｏｎ信号が占める割合は８０％よりも大きくなる。このため、図２の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ６においてＯｎ信号になる。時刻ｔ７以降も、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号が占める割合が８０％以上である状態が継続する。このため、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号についてもＯｎ信号が継続する。
　以上の説明のとおり、図２の（ａ）～（ｄ）に示した例においては、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、ノイズの影響を受けない場合には時刻ｔ５においてＯｎ信号になる。一方、時刻ｔ５においてノイズの影響を受けた場合には、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ６においてＯｎ信号になる。したがって、デジタルノイズフィルタ１１においては、時刻ｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図２の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング１回分の時間、すなわち２５０μｓとなる。
　（比較例１）
　図３を参照して、第１の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第１の比較例のデジタルノイズフィルタは、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタである。具体的には、第１の比較例のデジタルノイズフィルタは、入力信号が５回連続でＯｎ信号となった場合にＯｎ信号を出力する。
　図３は、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図３の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図３の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図３の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図３の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図３の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図３の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻までＯｎ信号が連続している回数をグラフ上に数字で表記している。
　図３の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図２の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図３の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図２の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号に変化し、時刻ｔ５においてノイズの影響によりＯｆｆ信号になり、時刻ｔ６において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力も、デジタルノイズフィルタ１１と同様、時刻ｔ５まではＯｆｆ信号である。しかし、時刻ｔ５においてセンサ１００の出力のＯｎ信号の連続が途切れるため、時刻ｔ６においてセンサ１００の出力がＯｎ信号に戻っても、第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力は、時刻ｔ９までＯｆｆ信号のままである。時刻ｔ１０において、時刻ｔ６～ｔ１０までの５回のサンプリング値が連続して５回Ｏｎ信号となるため、第１の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第１の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図３の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング５回分の時間、すなわち１２５０μｓとなる。
　（比較例２）
　図４を参照して、第２の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第２の比較例のデジタルノイズフィルタは、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタである。具体的には、第２の比較例のデジタルノイズフィルタは、初期値が０であるカウンタの値を、入力信号がＯｎ信号である場合に１増加、Ｏｆｆ信号である場合に１減少させ、カウンタの値が５になった場合にＯｎ信号を出力する。ただし、カウンタの値が０である場合において入力信号がＯｆｆ信号である場合には、カウンタの値は変化しない。
　図４は、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図４の（ａ）は、ノイズが存在しない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図４の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第２の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図４の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図４の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第２の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図４の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図４の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻におけるカウンタの値をグラフ上に数字で表記している。
　図４の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図２の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図４の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図２の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号に変化し、時刻ｔ５においてノイズの影響でＯｆｆ信号になり、時刻ｔ６において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、カウンタの値は時刻ｔ４においては４であり、時刻ｔ５において３に減少する。その後、カウンタの値は、時刻ｔ６において再度４になり、時刻ｔ７において５になる。したがって、第２の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号は、図４の（ｄ）に示すように、時刻ｔ０～ｔ６まではＯｆｆ信号であり、時刻ｔ７以降はＯｎ信号になる。したがって、第２の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図４の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング２回分の時間、すなわち５００μｓとなる。
　§４　動作例２
　以下に、本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１および比較例のデジタルノイズフィルタの、別の動作例を説明する。
　（比較例３）
　図６を参照して、先に第３の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第３の比較例のデジタルノイズフィルタは、本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１と構成上は同一であり、入力信号が上述した動作例１とは異なる。
　図６は、第３の比較例としてのデジタルノイズフィルタ１１についてのグラフである。図６の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図６の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第３の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図６の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図６の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第３の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図６の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図６の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおけるＯｎ信号の回数をグラフ上に数字で表記している。
　図６の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図２の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図６の（ｃ）に示す例においても、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になる。しかしながら、図６の（ｃ）に示す例では、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間でノイズの影響により変化し、時刻ｔ５およびｔ６におけるサンプリング値がＯｆｆ信号になる。その後、時刻ｔ６と時刻ｔ７との間でセンサ１００の出力信号はＯｎ信号に戻り、時刻ｔ７以降はＯｎ信号が継続する。
　この場合、時刻ｔ０～ｔ４においては、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は５回未満である。さらに、センサ１００の出力信号がＯｆｆ信号になる時刻ｔ５およびｔ６、ならびにセンサ１００の出力信号がＯｎ信号に戻った後の時刻ｔ７～ｔ１０においても、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は４回である。したがって、比較例３のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ０～ｔ１０における出力は全てＯｆｆ信号である。
　時刻ｔ１１において、当該時刻を含む６回のサンプリングにおけるＯｎ信号の回数が５回となり、第３の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第３の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ５およびｔ６においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図６の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング６回分の時間、すなわち１５００μｓとなる。
　（本実施形態）
　次に、デジタルノイズフィルタ１１の別の動作例について説明する。本動作例のデジタルノイズフィルタ１１は、最大で７５０μｓ幅のノイズを除去することが可能である。本動作例では、デジタルノイズフィルタ１１は、センサ１００からの入力信号について、ノイズ除去に用いるサンプリングの回数を６回とし、Ｏｎ信号の割合が６０％以上であればＯｎ信号を出力する。すなわち、本動作例のデジタルノイズフィルタ１１は、センサ１００からの入力信号についての、連続する６回のサンプリングのうち４回以上がＯｎ信号であれば、Ｏｎ信号を出力する。
　図５は、本動作例のデジタルノイズフィルタ１１についてのグラフである。図５の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図５の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタ１１の出力信号を示すグラフである。図５の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図５の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とするデジタルノイズフィルタ１１の出力信号を示すグラフである。図５の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図５の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻を含む、当該時刻までの６回のサンプリングにおけるＯｎ信号の回数をグラフ上に数字で表記している。
　図５の（ａ）に示す、センサ１００の出力信号の例は、図２の（ａ）に示した例と同様であるため、説明を省略する。時刻ｔ０～ｔ３においては、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、入力信号においてＯｎ信号の回数は４回以下であり、Ｏｎ信号が占める割合は６０％よりも小さい。このため、図５の（ｂ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ４まではＯｆｆ信号である。
　一方、時刻ｔ４において、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、入力信号においてＯｎ信号の回数は４回となり、Ｏｎ信号が占める割合は６０％以上になる。このため、図５の（ｂ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ４においてＯｎ信号になる。時刻ｔ５以降も、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、入力信号においてＯｎ信号が占める割合が６０％以上になる状態が継続するため、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号についてもＯｎ信号が継続する。
　次に、図５の（ｃ）および（ｄ）に示す例について説明する。図５の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になる。また、図５の（ｃ）に示す例では、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間でノイズの影響により変化し、時刻ｔ４においてＯｆｆ信号になる。さらに、図５の（ｃ）に示す例では、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ５においても継続してＯｆｆ信号であり、時刻ｔ６においてＯｎ信号に戻る。
　この場合、図５の（ｂ）に示した例と同様、時刻ｔ０～ｔ３においては、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、入力信号においてＯｎ信号が占める割合は６０％よりも小さい。このため、図５の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ３まではＯｆｆ信号である。
　さらに、時刻ｔ４において、センサ１００の出力信号が一時的にＯｆｆ信号になり、時刻ｔ５においても引き続きＯｆｆ信号である。このため、時刻ｔ４およびｔ５においても、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、入力信号においてＯｎ信号が占める割合は６０％よりも小さい。したがって、図５の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ４およびｔ５においてもＯｆｆ信号である。
　時刻ｔ６において、センサ１００の出力信号が再度Ｏｎ信号になると、当該時刻を含む６回のサンプリングにおいて、Ｏｎ信号の回数は４回となり、Ｏｎ信号が占める割合は６０％よりも大きくなる。このため、図５の（ｄ）に示すように、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、時刻ｔ６においてＯｎ信号になる。
　以上の例においては、デジタルノイズフィルタ１１の出力信号は、ノイズの影響を受けない場合には時刻ｔ４においてＯｎ信号になり、時刻ｔ４およびｔ５においてノイズの影響を受けた場合には時刻ｔ６においてＯｎ信号になる。したがって、デジタルノイズフィルタ１１においては、時刻ｔ４およびｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図５の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング２回分の時間、すなわち５００μｓとなる。
　このように、デジタルノイズフィルタ１１によれば、センサ１００の出力信号に対するノイズの影響の長さに応じて、（ｉ）サンプリング回数、および（ｉｉ）サンプリング回数に対するＯｎ信号の回数の割合、を適切に設定することで、どのような入力信号に対しても、ジッタを極小化することができる。
　（比較例４）
　図７を参照して、第４の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第４の比較例のデジタルノイズフィルタは、第１の比較例のデジタルノイズフィルタと同様、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタである。具体的には、第４の比較例のデジタルノイズフィルタは、入力信号が５回連続でＯｎ信号となった場合にＯｎ信号を出力する。
　図７は、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図７の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図７の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図７の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図７の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図７の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図７の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻までＯｎ信号が連続している回数をグラフ上に数字で表記している。
　図７の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図２の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図７の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図６の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になり、時刻ｔ５においてノイズの影響によりＯｆｆ信号になる。さらに、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ６においても継続してＯｆｆ信号であり、時刻ｔ７において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力も、デジタルノイズフィルタ１１と同様、時刻ｔ４まではＯｆｆ信号である。しかし、時刻ｔ５およびｔ６においてセンサ１００の出力のＯｎ信号の連続が途切れるため、時刻ｔ７においてセンサ１００の出力がＯｎ信号に戻っても、第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力は、時刻ｔ１０までＯｆｆ信号のままである。時刻ｔ１１において、時刻ｔ７～ｔ１１までの５回のサンプリング値が連続して５回Ｏｎ信号となるため、第４の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第４の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ５およびｔ６においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図７の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング６回分の時間、すなわち１５００μｓとなる。
　（比較例５）
　図８を参照して、第５の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第５の比較例のデジタルノイズフィルタは、第４の比較例のデジタルノイズフィルタと同様、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタである。ただし、第５の比較例のデジタルノイズフィルタは、入力信号が４回連続でＯｎ信号となった場合にＯｎ信号を出力する。
　図８は、背景技術の欄で述べた従来のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図８の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図８の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図８の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図８の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図８の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図８の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻における、当該時刻までＯｎ信号が連続している回数をグラフ上に数字で表記している。
　図８の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図５の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図８の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図５の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になり、時刻ｔ４においてノイズの影響によりＯｆｆ信号になる。さらに、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ５においても継続してＯｆｆ信号であり、時刻ｔ６において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力も、デジタルノイズフィルタ１１と同様、時刻ｔ３まではＯｆｆ信号である。しかし、時刻ｔ４およびｔ５においてセンサ１００の出力のＯｎ信号の連続が途切れるため、時刻ｔ６においてセンサ１００の出力がＯｎ信号に戻っても、第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力は、時刻ｔ８までＯｆｆ信号のままである。時刻ｔ９において、時刻ｔ６～ｔ９までの４回のサンプリング値が連続して４回Ｏｎ信号となるため、第５の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第５の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ４およびｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図８の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング５回分の時間、すなわち１２５０μｓとなる。
　（比較例６）
　図９を参照して、第６の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第６の比較例のデジタルノイズフィルタは、比較例２と同様、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタである。具体的には、第６の比較例のデジタルノイズフィルタは、初期値が０であるカウンタの値を、入力信号がＯｎ信号である場合に１増加、Ｏｆｆ信号である場合に１減少させ、カウンタの値が５になった場合にＯｎ信号を出力する。ただし、カウンタの値が０である場合において入力信号がＯｆｆ信号である場合には、カウンタの値は変化しない。
　図９は、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図９の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図９の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図９の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図９の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図９の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図９の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻におけるカウンタの値をグラフ上に数字で表記している。
　図９の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図２の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図９の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図６の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になり、時刻ｔ５においてノイズの影響によりＯｆｆ信号になる。さらに、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ６においても継続してＯｆｆ信号であり、時刻ｔ７において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力も、デジタルノイズフィルタ１１と同様、時刻ｔ４までＯｆｆ信号である。時刻ｔ４においては、カウンタの値は４まで増加する。しかし、時刻ｔ５およびｔ６においてセンサ１００の出力がＯｆｆ信号になるため、カウンタの値は時刻ｔ５において３に減少し、時刻ｔ６において２に減少する。その後、時刻ｔ７においてセンサ１００の出力がＯｎ信号に戻ると、カウンタの値は再度増加し始める。時刻ｔ９においてカウンタの値は５となるため、第６の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第４の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ５およびｔ６においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図９の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング４回分の時間、すなわち１０００μｓとなる。
　（比較例７）
　図１０を参照して、第７の比較例のデジタルノイズフィルタの動作例について説明する。第７の比較例のデジタルノイズフィルタは、比較例２と同様、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタである。ただし、第７の比較例のデジタルノイズフィルタは、カウンタの値が４になった場合にＯｎ信号を出力する。
　図１０は、特許文献１に開示のデジタルノイズフィルタについてのグラフである。図１０の（ａ）は、ノイズの影響がない場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図１０の（ｂ）は、（ａ）に示した信号を入力信号とする第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図１０の（ｃ）は、ノイズの影響がある場合におけるセンサ１００の出力信号の例を示すグラフである。図１０の（ｄ）は、（ｃ）に示した信号を入力信号とする第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力信号を示すグラフである。図１０の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸は、図２の（ａ）～（ｄ）における横軸および縦軸と同様である。また、図１０の（ａ）および（ｃ）においては、それぞれの時刻におけるカウンタの値をグラフ上に数字で表記している。
　図１０の（ａ）および（ｂ）に示す、センサ１００の出力信号にノイズが存在しない場合における例については、図５の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図１０の（ｃ）に示す例において、センサ１００の出力信号は、図５の（ｃ）に示す例と同様である。すなわち、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ０およびそれ以前においてはＯｆｆ信号であり、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間でＯｎ信号になり、時刻ｔ４においてノイズの影響によりＯｆｆ信号になる。さらに、センサ１００の出力信号は、時刻ｔ５においても継続してＯｆｆ信号であり、時刻ｔ６において再度Ｏｎ信号になる。
　この場合、第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力も、デジタルノイズフィルタ１１と同様、時刻ｔ３までＯｆｆ信号である。時刻ｔ３においては、カウンタの値は３まで増加する。しかし、時刻ｔ４およびｔ５においてセンサ１００の出力がＯｆｆ信号になるため、カウンタの値は時刻ｔ４において２に減少し、時刻ｔ５において１に減少する。その後、時刻ｔ６においてセンサ１００の出力がＯｎ信号に戻ると、カウンタの値は再度増加し始める。時刻ｔ８においてカウンタの値は４となるため、第７の比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｎ信号となる。したがって、第７の比較例のデジタルノイズフィルタにおいては、時刻ｔ４およびｔ５においてノイズの影響を受けた場合のジッタは、図１０の（ｂ）と（ｄ）とを比較して分かる通り、サンプリング４回分の時間、すなわち１０００μｓとなる。
　比較例４～７のデジタルノイズフィルタは、従来技術、または特許文献１のデジタルノイズフィルタである。本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１は、適切にパラメータを設定することで、図５に示すように、比較例４～７のデジタルノイズフィルタと比較して、ジッタの大きさを低減することができる。
　（効果）
　以上の動作例のとおり、本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１においては、サンプリング回数およびＯｎ信号の割合といった設定値を適切に設定すれば、ジッタの最大値は、入力信号のサンプリング値がノイズによってＯｆｆ信号になった期間に等しい。これに対し、第１の比較例のデジタルノイズフィルタでは、ジッタの最大値は、（ｉ）サンプリング値がノイズによってＯｆｆ信号になった期間と、（ｉｉ）デジタルノイズフィルタに設定された、Ｏｎ信号を出力するまでに入力信号にＯｎ信号の連続する回数と、の和に等しい。また、第２の比較例のデジタルノイズフィルタでは、ジッタの最大値は、サンプリング値がノイズによってＯｆｆ信号になった期間の２倍に等しい。
　したがって、本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１によれば、比較例１および２のデジタルノイズフィルタと比較して、ジッタを低減することができる。
　なお、上述した設定値については、実際に出力される信号のノイズが最小化されるように、ユーザが適宜調整すればよい。具体的には、例えば上述した設定値を適当な初期値に設定して試運転を行い、当該試運転におけるエラーおよびジッタに基づいて、設定値を適宜調整すればよい。
　また、上述した実施形態では、デジタルノイズフィルタ１１には、所定の事象を検出していない状態において前記第１信号値を出力し、所定の事象を検出した状態において前記第２信号値を出力するセンサ１００からの出力信号が入力される。このため、デジタルノイズフィルタ１１は、センサ１００が所定の事象を検出した場合に出力する第２信号値に対するノイズの影響を低減することができる。
　なお、上述した動作例では、いずれも各動作例および比較例のデジタルノイズフィルタの出力がＯｆｆ信号からＯｎ信号へ切り替わる場合について説明した。本実施形態のデジタルノイズフィルタ１１の出力がＯｎ信号からＯｆｆ信号へ切り替わる場合には、上述した動作例とは逆に、所定の回数のサンプリングにおいて、入力信号がＯｆｆ信号である回数が所定の割合以上であった場合に出力が切り替わる。
　§５　変形例
　電気機器１０のデジタルノイズフィルタ１１は、上述したようにＭＰＵ、すなわちソフトウェアによって実現してもよいし、ハードウェアによって実現してもよい。
　また、通信回路１３は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bas）によりデジタルノイズフィルタ１１とパソコン２００とを接続するものであってよい。また、記憶装置１４は、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）またはフラッシュメモリであってよい。また、デジタルノイズフィルタ１１は、内部に記憶装置１４を備えず、外部に設けられた記憶装置に接続されていてもよい。
　また、ノイズ処理部１１ｂが出力信号を決定するために用いるサンプリングの回数、および、出力信号をＯｎ信号にするための、入力信号におけるＯｎ信号の割合は、上述したとおり、ユーザによる入力に基づいて変更可能である。したがって、上記サンプリングの回数は６回以外の回数に設定されてもよく、上記Ｏｎ信号の割合を８０％および６０％のいずれとも異なる割合に設定されてもよい。また、サンプリングの周期が２５０μｓ以外の長さに設定されてもよい。
　〔まとめ〕
　本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
　すなわち、本発明の一側面に係るデジタルノイズフィルタは、入力信号が、第１信号値または第２信号値のいずれかをとるデジタル信号に対応した電気信号であり、前記入力信号からノイズを除去した信号を出力するデジタルノイズフィルタであって、前記入力信号について所定の周期でサンプリングを行うサンプリング処理部と、連続する所定の回数の前記サンプリングにおいて、前記第２信号値の割合が所定の割合以上である場合に、出力する信号を前記第２信号値とし、前記第２信号値の割合が所定の割合未満である場合に、出力する信号を前記第１信号値とするノイズ処理部と、を備える。
　上記構成では、デジタルノイズフィルタは、サンプリング処理部と、ノイズ処理部と、を備える。サンプリング処理部は、第１信号値または第２信号値のいずれかをとるデジタル信号に対応した電気信号である入力信号について、所定の周期でサンプリングを行う。ノイズ処理部は、サンプリング処理部による、連続する所定の回数のサンプリングにおいて、第２信号値の割合が所定の割合以上である場合に、出力する信号を第２信号値とし、第２信号値の割合が所定の割合未満である場合に、出力する信号を第１信号値とする。デジタルノイズフィルタは、ノイズ処理部が出力した信号を出力することで、入力信号からノイズを除去した信号を出力する。
　したがって、デジタルノイズフィルタにおいては、連続する所定の回数のサンプリングにおける、第２信号値の割合に基づいて出力が決定される。このため、連続する所定の回数のサンプリングにおいて、ノイズの影響により第２信号値の連続が途切れた場合でも、途切れる前の第２信号値を含む所定の回数のサンプリングに基づいて出力が決定され、出力が第２信号値になるまでの時間が短縮される。
　上記一側面に係るデジタルノイズフィルタにおいて、当該デジタルノイズフィルタは、外部からの指示入力に基づき、前記所定の周期、前記所定の回数、および前記所定の割合のうち、少なくともいずれか１つを設定するパラメータ設定部をさらに備える。
　上記の構成によれば、ユーザは、外部からパラメータ設定部に対して指示入力を行うことで、サンプリング処理部によるサンプリングの周期、ノイズ処理部が出力を決定するためのサンプリングの回数、および出力を決定するための第２信号値の割合の、少なくともいずれか１つを設定することができる。よって、例えばデジタルノイズフィルタへの入力について想定されるノイズなどに応じて、適切なパラメータを設定することができる。
　上記一側面に係るデジタルノイズフィルタにおいて、前記入力信号は、所定の事象を検出していない状態において前記第１信号値を出力し、所定の事象を検出した状態において前記第２信号値を出力するセンサからの出力信号である。
　センサからの入力信号においては、外乱に起因するノイズにより、所定の事象について、実際の検出状態とは逆の信号が短時間のみ入力される虞がある。上記の構成によれば、デジタルノイズフィルタは、連続する所定の回数のサンプリングにおいて、ノイズの影響により実際の検出状態とは逆の信号が短時間のみ入力された場合でも、当該ノイズの影響を低減することができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　１１　デジタルノイズフィルタ
　１１ａ　サンプリング処理部
　１１ｂ　ノイズ処理部
　１１ｃ　パラメータ設定部
　１００　センサ

Claims (3)

  1. 　入力信号が、第１信号値または第２信号値のいずれかをとるデジタル信号であり、前記入力信号からノイズを除去した信号を出力するデジタルノイズフィルタであって、
    　前記入力信号について所定の周期でサンプリングを行うサンプリング処理部と、
    　連続する所定の回数の前記サンプリングにおいて、前記第２信号値の割合が所定の割合以上である場合に、出力する信号を前記第２信号値とし、前記第２信号値の割合が所定の割合未満である場合に、出力する信号を前記第１信号値とするノイズ処理部と、を備えることを特徴とするデジタルノイズフィルタ。
  2. 　外部からの指示入力に基づき、前記所定の周期、前記所定の回数、および前記所定の割合のうち、少なくともいずれか１つを設定するパラメータ設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデジタルノイズフィルタ。
  3. 　前記入力信号が、所定の事象を検出していない状態において前記第１信号値を出力し、所定の事象を検出した状態において前記第２信号値を出力するセンサからの出力信号であることを特徴とする請求項１または２に記載のデジタルノイズフィルタ。
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