WO2019189059A1 - 制御装置および制御方法 - Google Patents

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WO2019189059A1
WO2019189059A1 PCT/JP2019/012663 JP2019012663W WO2019189059A1 WO 2019189059 A1 WO2019189059 A1 WO 2019189059A1 JP 2019012663 W JP2019012663 W JP 2019012663W WO 2019189059 A1 WO2019189059 A1 WO 2019189059A1
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WO
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phase
clock
unit
control device
output
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PCT/JP2019/012663
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English (en)
French (fr)
Inventor
庄悟 宮鍋
古川　淳一
Original Assignee
パイオニア株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method.
  • Patent Document 1 describes that a light reception value is detected by sampling a light reception signal from a light receiving element at a plurality of sampling times set at a predetermined sampling interval.
  • An example of a problem to be solved by the present invention is to detect the peak intensity of electromagnetic waves with high accuracy in sampling using a clock.
  • a clock generator for generating a reference clock
  • a receiving unit for receiving the electromagnetic wave irradiated by the irradiating unit; The result of sampling the output of the receiving unit with a clock shifted by a first phase with respect to the reference clock, and a clock shifted by a second phase different from the first phase with respect to the reference clock And at least using the result of sampling the output, a phase adjustment unit that generates an adjusted clock that adjusts the phase of the reference clock; and And a peak detection unit that detects the peak intensity of the electromagnetic wave by sampling the output of the reception unit with the adjusted clock.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a control device according to the first embodiment. 6 is a timing chart illustrating the relationship between the output timing of the irradiating unit, the output signal of the receiving unit, the reference clock, and the adjusted clock according to the first embodiment. It is a flowchart which illustrates the process performed in phase determination mode.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of a control device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the irradiation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of a control device according to a third embodiment.
  • 10 is a timing chart illustrating the relationship between an output signal of a receiving unit according to a third embodiment, a signal after passing through a low-pass filter, and an adjusted clock.
  • each block diagram represents a functional unit configuration, not a hardware unit configuration.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the control device 10 according to the embodiment.
  • the control device 10 includes a clock generation unit 100, a reception unit 160, a phase adjustment unit 120, and a peak detection unit 140.
  • the clock generation unit 100 generates a reference clock.
  • the receiving unit 160 receives the electromagnetic wave irradiated by the irradiation unit 180.
  • the phase adjustment unit 120 samples the output of the receiving unit 160 with a clock shifted by the first phase with respect to the reference clock, and a second phase component different from the first phase with respect to the reference clock.
  • an adjusted clock in which the phase of the reference clock is adjusted is generated.
  • the peak detector 140 samples the output of the receiver 160 with the adjusted clock and detects the peak intensity of the electromagnetic wave. This will be described in detail below.
  • the output waveform of the receiving unit 160 is sampled with a digital clock. If sampling is performed with a clock having a higher frequency than the width of the pulse, a value close to the peak intensity is included in the obtained plurality of sampling values, and the peak intensity can be known. However, there is a problem that the cost increases when a clock having a high frequency is used.
  • control apparatus 10 can detect the peak intensity with high accuracy even when the clock frequency is low, by using the adjusted clock whose phase is adjusted.
  • FIG. 2 is a timing chart illustrating the timing of the output signal of the receiving unit 160, the reference clock, and the adjusted clock.
  • the output value of the receiving unit 160 is sampled at the rising timing of the clock. If sampling is performed with a reference clock whose phase is not adjusted, the rising timing of the clock does not necessarily match the timing of the output peak, and values other than the peak intensity are sampled as shown by white circles in the figure.
  • the phase of the adjusted clock is adjusted so that the rise timing matches the output peak. Therefore, the peak intensity of the output of the receiving unit 160 is detected with high accuracy.
  • a method for adjusting the phase will be described in detail in Example 1 described later.
  • FIG. 3 is a flowchart of the control method according to the present embodiment.
  • This control method includes a clock generation step S100, a reception step S120, a phase adjustment step S140, and a peak detection step S160.
  • a reference clock is generated.
  • the reception step S120 the electromagnetic wave irradiated by the irradiation unit 180 is received by the reception unit 160.
  • the phase adjustment step S140 the result of sampling the output of the receiving unit 160 with the clock shifted by the first phase with respect to the reference clock, and the second phase difference different from the first phase with respect to the reference clock.
  • An adjusted clock in which the phase of the reference clock is adjusted is generated using at least the result of sampling the output of the receiving unit 160 with the shifted clock.
  • the peak detection step S160 the peak intensity of the electromagnetic wave is detected by sampling the output of the receiving unit 160 with the adjusted clock.
  • control method according to the present embodiment is realized by the control device 10 as described above, for example.
  • the peak detection unit 140 detects the peak intensity of the electromagnetic wave by sampling the output of the reception unit 160 with the adjusted clock obtained by adjusting the phase of the reference clock. Therefore, the peak intensity is detected with high accuracy.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the functional configuration of the control device 10 according to the first embodiment.
  • the electrical connection relationship is indicated by a solid line
  • the connection by electromagnetic waves is indicated by a broken line.
  • the control device 10 according to the present example has the same configuration as the control device 10 according to the embodiment.
  • the control device 10 according to the present embodiment further includes an output control unit 190 and a switching unit 150. Each functional component will be described in detail below.
  • the clock generation unit 100 generates a reference clock. Specifically, the clock generation unit 100 continuously outputs a rectangular wave having a specific frequency as a reference clock.
  • the reference clock from the clock generation unit 100 is input to the phase adjustment unit 120. Then, the phase adjustment unit 120 shifts the phase of the reference clock and generates an adjusted clock.
  • the adjusted clock is a rectangular wave having the same frequency as the reference clock.
  • the phase of the adjusted clock and the phase of the reference clock may be the same or different.
  • the receiving unit 160 receives a part of the electromagnetic wave output from the irradiation unit 180 and outputs the intensity of the received electromagnetic wave. Note that the ratio of the reception intensity of the reception unit 160 to the output intensity of the irradiation unit 180 is substantially fixed. That is, the output intensity of the irradiation unit 180 can be known based on the output intensity of the receiving unit 160.
  • the peak detection unit 140 samples the output of the reception unit 160 using the adjusted clock output from the phase adjustment unit 120, and detects the peak intensity of the output of the reception unit 160.
  • the output control unit 190 controls the output of the irradiation unit 180 based on the peak intensity. For example, when the output control unit 190 performs feedback control using the peak intensity detected by the peak detection unit 140, the intensity of the electromagnetic wave output from the irradiation unit 180 can be maintained at a desired intensity.
  • the output control unit 190 controls the irradiation timing of the irradiation unit 180 using the reference clock.
  • the irradiation unit 180 outputs an electromagnetic wave based on the irradiation command signal from the output control unit 190. Therefore, if the phase difference between the reference clock and the adjusted clock is determined, the relationship between the output timing from the irradiation unit 180 and the adjusted clock is maintained with high accuracy, and the peak intensity detection accuracy is kept high.
  • FIG. 5 is a timing chart illustrating the relationship between the output timing of the irradiation unit 180, the output signal of the reception unit 160, the reference clock, and the adjusted clock according to the present embodiment.
  • a pulse wave is output from the irradiation unit 180 at the falling timing of the reference clock.
  • the period of the reference clock and the adjusted clock is not particularly limited with respect to the width of the pulse output from the receiving unit 160.
  • the pulse width of the electromagnetic wave output from the irradiation unit 180 is T1
  • the period of the reference clock and the adjusted clock is T2
  • 0.1 ⁇ T1 / T2 ⁇ 1.0 may be satisfied.
  • the peak intensity can be accurately detected without using a high-frequency clock.
  • the pulse width of the electromagnetic wave output from the irradiation unit 180 refers to the time between the timing at which the rising 50% value (value relative to the peak value) takes and the timing at which the falling 50% value takes.
  • the output timing is not particularly limited.
  • a pulse wave may be output at the rising timing of the reference clock.
  • the output from the irradiation unit 180 does not have to be performed at every falling timing or rising timing of the reference clock.
  • the output from the irradiation unit 180 may be performed at some timing based on the phase of the reference clock.
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 between an output control mode for controlling the irradiation of the irradiation unit 180 and a phase determination mode for determining the phase of the adjusted clock in the phase adjustment unit 120.
  • the output of the receiving unit 160 is sampled by each of a plurality of clocks having different phase differences from the reference clock, and the phase difference ⁇ when the largest value is obtained among the obtained plurality of sampling results is used.
  • the phase of the adjusted clock is determined so that the phase difference between the reference clock and the adjusted clock becomes the phase difference ⁇ .
  • the phase adjustment amount in the phase adjustment unit 120 is sequentially changed, and a plurality of clocks having different phase states are sequentially output.
  • the plurality of clocks having different phase states output from the phase adjustment unit 120 are a first clock shifted by the first phase with respect to the reference clock, and a second different from the first phase with respect to the reference clock.
  • the second clock shifted by the phase of the second clock is included.
  • the irradiation unit 180 repeatedly outputs a plurality of pulse waves, and the reception unit 160 detects the plurality of output pulse waves and outputs a detection result.
  • the peak detector 140 samples the output of the receiver 160 with each of a plurality of clocks having different phase states. Then, a plurality of sampling results are compared, and the phase adjustment amount in the phase adjustment unit 120 of the clock that obtained the largest value is defined as a phase difference ⁇ .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating processing performed in the phase determination mode.
  • the phase difference with respect to the reference clock is simply referred to as a phase difference.
  • the phase difference is between ⁇ 180 ° and + 180 °.
  • step S200 the first clock is output from the phase adjustment unit 120, and the output of the reception unit 160 is sampled by the peak detection unit 140 using the first clock.
  • d1 be the phase difference of the first clock.
  • step S201 the second clock is output from the phase adjustment unit 120, and the output of the reception unit 160 is sampled by the peak detection unit 140 using the second clock.
  • d2 be the phase difference of the second clock.
  • d2 d1 + ⁇ d.
  • ⁇ d is a predetermined change amount of the phase difference. ⁇ d is not particularly limited, but is, for example, 1 ° or more and 15 ° or less.
  • step S202 the sampling result at the first clock is compared with the sampling result at the second clock.
  • step S205 the kth clock is output from the phase adjustment unit 120, and the peak detection unit 140 samples the output of the reception unit 160 using the kth clock.
  • k, D, and a are the latest values determined up to the previous step.
  • step S206 the sampling result at the kth clock is compared with the maximum sampling result obtained up to the k-1th clock.
  • k is set in step S207.
  • the process proceeds to step S208, and the time point Is determined as a phase difference ⁇ .
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the output control mode.
  • the phase adjustment unit 120 In the output control mode, the phase adjustment unit 120 generates an adjusted clock such that the phase difference with respect to the reference clock becomes the phase difference ⁇ determined in the immediately preceding phase determination mode.
  • the peak detector 140 detects the peak intensity using the adjusted clock, and controls the output intensity of the irradiation unit 180 based on the detected peak intensity.
  • the control device 10 further includes a temperature measuring unit 152 that measures the temperature of the control device 10.
  • the temperature measuring unit 152 is provided, for example, so as to measure the temperature around the electronic circuit constituting the control device 10.
  • the temperature measuring unit 152 may be provided to measure the temperature of at least a part of the control device 10 (for example, the vicinity of the receiving unit 160).
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the detection result of the temperature measuring unit 152 satisfies a predetermined condition.
  • Each element constituting the control device 10 has a temperature characteristic in its operation speed, and the relationship between the adjusted clock timing and the peak timing of the receiving unit 160 may change due to the temperature change of each element.
  • the predetermined condition is, for example, that the difference from the temperature when the phase difference ⁇ is finally determined in the phase determination mode is equal to or higher than the predetermined temperature.
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the time derivative of the peak intensity exceeds a predetermined reference. Also good. Even if the relationship between the timing of the adjusted clock and the peak timing of the receiving unit 160 changes abruptly for some reason, high-accuracy peak detection is maintained by readjusting the phase of the adjusted clock in the phase determination mode. it can. In addition, when the time derivative of the peak intensity exceeds a predetermined reference and the phase of the adjusted clock is almost the same before and after the readjustment even if the phase of the adjusted clock is readjusted, the irradiation unit 180 For example, an error signal or the like may be output from the control device 10.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a hardware configuration of the control device 10 according to the present embodiment.
  • the electrical connection relationship is indicated by a solid line, and the connection by electromagnetic waves is indicated by a broken line.
  • the control device 10 includes, for example, an integrated circuit 40, a front monitor 201, an AD conversion circuit 202, a phase shifter 203, a PLL 204, an APC 205, a drive circuit 206, and a temperature measuring element 207.
  • the irradiation element 200 functions as the irradiation unit 180.
  • the irradiation element 200 is, for example, a laser diode, and a laser pulse is output by a drive signal from the drive circuit 206.
  • the front monitor 201 functions as the receiving unit 160.
  • the front monitor 201 is a monitor element provided in the vicinity of the irradiation element 200, for example.
  • the front monitor 201 includes a photodiode, and outputs an analog signal indicating the received light intensity.
  • the AD conversion circuit 202 converts an analog signal from the front monitor 201 into a digital signal.
  • an analog signal is sampled using a clock output from the phase shifter 203 to generate a digital signal.
  • the digital signal generated by the AD conversion circuit 202 is taken into the integrated circuit 40.
  • the peak detection unit 140 is realized by the cooperation of the AD conversion circuit 202 and the integrated circuit 40.
  • APC 205 is an automatic power control circuit (Automatic Power Controller).
  • a signal obtained by sampling in the AD conversion circuit 202 from the integrated circuit 40, that is, a signal indicating the peak intensity of the output of the front monitor 201 is input to the APC 205.
  • the APC 205 sets the driving power of the irradiation element 200 so that the peak intensity of the output from the front monitor 201 becomes a preset target value.
  • the irradiation element 200 inputs a signal indicating the set drive power to the drive circuit 206. By controlling so that the peak intensity of the output from the front monitor 201 becomes a target value, the peak intensity of the output from the irradiation element 200 can be maintained at a desired level.
  • the PLL 204 is a phase locked circuit (phase locked loop).
  • the PLL 204 functions as the clock generation unit 100.
  • the phase shifter 203 is an element that shifts the phase of the reference clock from the PLL 204.
  • a signal indicating the amount of phase shift is input from the integrated circuit 40 to the phase shifter 203.
  • the phase shifter 203 shifts the phase of the input clock by the shift amount indicated by this signal and outputs it.
  • the phase adjustment unit 120 is realized by the cooperation of the phase shifter 203 and the integrated circuit 40.
  • the drive circuit 206 is a circuit that drives the irradiation element 200.
  • the irradiation element 200 is driven by a drive signal from the drive circuit 206 and outputs an electromagnetic wave.
  • the reference clock output from the PLL 204 is input to the integrated circuit 40, and the integrated circuit 40 generates an irradiation command signal indicating the irradiation timing of the irradiation element 200 based on the timing of the reference clock.
  • the irradiation command signal is input from the integrated circuit 40 to the drive circuit 206.
  • a signal indicating the driving power of the irradiation element 200 is input from the APC 205 to the driving circuit 206.
  • the drive circuit 206 generates a drive signal based on the emission command signal from the integrated circuit 40 and the signal indicating the drive power from the APC 205 and inputs the drive signal to the irradiation element 200.
  • the output control unit 190 is realized by the cooperation of the APC 205, the drive circuit 206, and the integrated circuit 40.
  • the temperature measuring element 207 is a sensor element such as a temperature sensor.
  • the temperature measuring element 207 functions as the temperature measuring unit 152.
  • An output signal indicating the temperature measured by the temperature measuring element 207 is input to the integrated circuit 40.
  • the switching unit 150 is realized by the integrated circuit 40.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a hardware configuration of the integrated circuit 40.
  • the integrated circuit 40 is, for example, a SoC (System On Chip).
  • the integrated circuit 40 includes a bus 402, a processor 404, a memory 406, a storage device 408, an input / output interface 410, and a network interface 412.
  • the bus 402 is a data transmission path through which the processor 404, the memory 406, the storage device 408, the input / output interface 410, and the network interface 412 transmit / receive data to / from each other.
  • the method of connecting the processors 404 and the like is not limited to bus connection.
  • the processor 404 is an arithmetic processing unit realized using a microprocessor or the like.
  • the memory 406 is a memory realized using a RAM (Random Access Memory) or the like.
  • the storage device 408 is a storage device realized by using a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or the like.
  • the input / output interface 410 is an interface for connecting the integrated circuit 40 to a peripheral device.
  • an AD conversion circuit 202, a phase shifter 203, a PLL 204, an APC 205, a drive circuit 206, and a temperature measuring element 207 are connected to an input / output interface 410.
  • the network interface 412 is an interface for connecting the integrated circuit 40 to a communication network.
  • This communication network is, for example, a CAN (Controller Area Network) communication network.
  • a method of connecting the network interface 412 to the communication network may be a wireless connection or a wired connection.
  • the storage device 408 stores a program module for realizing the function of each functional component.
  • the processor 404 reads the program module into the memory 406 and executes it, thereby realizing the function of each functional component.
  • the hardware configuration of the integrated circuit 40 is not limited to the configuration shown in the figure.
  • the program module may be stored in the memory 406.
  • the integrated circuit 40 may not include the storage device 408.
  • the peak detection unit 140 detects the peak intensity of the electromagnetic wave by sampling the output of the reception unit 160 with the adjusted clock obtained by adjusting the phase of the reference clock. Therefore, the peak intensity is detected with high accuracy.
  • the output control unit 190 controls the irradiation timing of the irradiation unit 180 using the reference clock. Therefore, if the phase difference between the reference clock and the adjusted clock is determined, the relationship between the output timing from the irradiation unit 180 and the adjusted clock is maintained with high accuracy, and detection accuracy with high peak intensity is maintained.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the irradiation unit 180 according to the second embodiment.
  • the control device 10 according to the present embodiment is the same as the control device 10 according to the first embodiment except for the points described below.
  • the irradiation direction of the electromagnetic wave is changed so as to generate a plurality of frames 60.
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the irradiation direction reaches each head of the plurality of frames 60. This will be described in detail below.
  • the control device 10 is effective as a device for controlling a measuring device that outputs light as an electromagnetic wave from the irradiation unit 180, receives reflected light reflected by the object with a light receiving element, and measures the distance to the object, for example. Used for.
  • the measurement device is, for example, a rider (LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging, Laser Illuminated Detection and Ranging or LiDAR: Light Detection and Ranging).
  • a light receiving element that receives the reflected light is provided separately from the receiving unit 160.
  • the electromagnetic wave is, for example, light such as ultraviolet light, visible light, or near infrared light.
  • the irradiation unit 180 outputs electromagnetic waves in order in a plurality of directions. Specifically, the irradiation direction of the electromagnetic wave is changed so that the spot draws a plurality of lines extending in the first direction (X direction in the figure). Further, the irradiation direction of the electromagnetic wave is moved so that the spot moves in the second direction (Y direction in the figure) for each line. Therefore, the electromagnetic wave spot draws a plurality of lines arranged in parallel in the second direction.
  • a frame 60 which is data indicating the state around the measurement apparatus is generated.
  • the irradiation direction reaches the last position 602 of the frame, it returns to the head position 601 of the frame again.
  • the measurement device measures changes in the surroundings by repeatedly generating the frame 60.
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the irradiation direction reaches each head of the plurality of frames 60. Then, the phase of the adjusted clock is adjusted again for each frame, and the peak intensity can be detected with high accuracy. Further, the phase may be adjusted in a section where the last position 602 of the frame in FIG. 9 moves to the start position 601 of the next frame (that is, a section not used for measuring the distance to the object).
  • the measurement for generating the frame 60 is performed after the phase of the adjusted clock is readjusted.
  • the switching unit 150 may further switch the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the detection result of the temperature measuring unit 152 satisfies a predetermined condition, as in the first embodiment. . Further, in the present embodiment, the switching unit 150 may further switch the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the time derivative of the peak intensity exceeds a predetermined reference, as in the first embodiment.
  • the switching unit 150 may switch the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the irradiation direction comes to the top of each of the plurality of lines. Then, the phase of the adjusted clock is adjusted again for each line, and the peak intensity can be detected with high accuracy.
  • the peak detection unit 140 detects the peak intensity of the electromagnetic wave by sampling the output of the reception unit 160 with the adjusted clock obtained by adjusting the phase of the reference clock. Therefore, the peak intensity is detected with high accuracy.
  • the switching unit 150 switches the operation of the control device 10 to the phase determination mode when the irradiation direction reaches the head of each of the plurality of frames 60. Therefore, the phase of the adjusted clock is adjusted again for each frame, and the peak intensity can be detected with high accuracy.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating the functional configuration of the control device 10 according to the third embodiment.
  • the electrical connection relationship is indicated by a solid line
  • the connection by electromagnetic waves is indicated by a broken line.
  • the control device 10 according to the present embodiment is different from the control device 10 according to the first embodiment except that the peak detection unit 140 samples the output of the reception unit 160 after passing through the low-pass filter 110 and detects the peak intensity.
  • the control device 10 is the same as the control device 10 according to at least one of the second embodiment. This will be described in detail below.
  • FIG. 11 is a timing chart illustrating the relationship between the output signal of the receiving unit 160 according to the present embodiment, the signal after passing through the low-pass filter 110, and the adjusted clock.
  • the peak of the output signal from the receiving unit 160 becomes dull.
  • a time zone in which the intensity is approximately equal to the peak intensity is generated in the vicinity of the peak timing. Therefore, when determining the phase of the adjusted clock, the change in the intensity sampled with respect to the change in the clock phase can be relaxed.
  • the phase change amount ( ⁇ d) can be increased. As a result, the number of a plurality of clocks generated until the phase difference ⁇ is determined can be reduced, and the processing of the phase adjustment mode can be completed quickly.
  • the control device 10 includes a low-pass filter 110.
  • the output of the receiving unit 160 is input to the low-pass filter 110, and the output of the low-pass filter 110 is input to the peak detection unit 140 and sampled.
  • the cut-off frequency of the low-pass filter 110 is not particularly limited. Further, when a part of the output from the irradiation unit 180 is received, the peak value of the output of the low-pass filter 110 is, for example, not more than two thirds of the peak value of the output of the receiving unit 160.
  • the cutoff frequency of the low pass filter 110 can be set. Moreover, the cut-off frequency of the low-pass filter 110 can be set to be, for example, 1/20 or less of the frequency of the reference clock and the adjusted clock.
  • the peak detection unit 140 detects the peak intensity of the electromagnetic wave by sampling the output of the reception unit 160 with the adjusted clock obtained by adjusting the phase of the reference clock. Therefore, the peak intensity is detected with high accuracy.
  • the peak detector 140 detects the peak intensity by sampling the output of the receiver 160 after passing through the low-pass filter 110. Therefore, the change in the intensity sampled with respect to the change in the clock phase can be relaxed, and the phase of the adjusted clock can be determined quickly.
  • a clock generator for generating a reference clock
  • a receiving unit for receiving the electromagnetic wave irradiated by the irradiating unit; The result of sampling the output of the receiving unit with a clock shifted by a first phase with respect to the reference clock, and a clock shifted by a second phase different from the first phase with respect to the reference clock And at least using the result of sampling the output, a phase adjustment unit that generates an adjusted clock that adjusts the phase of the reference clock; and
  • a control unit comprising: a peak detection unit that samples the output of the reception unit with the adjusted clock to detect a peak intensity of the electromagnetic wave; 1-2. 1-1.
  • control device further comprising an output control unit that controls the output of the irradiation unit based on the peak intensity.
  • the said output control part is a control apparatus which controls the irradiation timing of the said irradiation part using the said reference clock. 1-4. 1-1. To 1-3.
  • control device further comprises a switching unit that switches between an output control mode for controlling the irradiation of the irradiation unit and a phase determination mode for determining the phase of the adjusted clock in the phase adjustment unit, In the phase determination mode, the output of the receiving unit is sampled at each of a plurality of clocks having different phase differences with respect to the reference clock, and the phase difference when the largest value is obtained among the obtained plurality of sampling results.
  • the switching unit is a control device that switches the operation of the control device to the phase determination mode when a detection result of the temperature measuring unit satisfies a predetermined condition. 1-6. 1-4. Or 1-5.
  • the switching unit is a control device that switches the operation of the control device to the phase determination mode when a time derivative of the peak intensity exceeds a predetermined reference. 1-7. 1-4. To 1-6.
  • the switching unit is a control device that switches the operation of the control device to the phase determination mode when the irradiation direction comes to each head of the plurality of lines. 1-8. 1-7.
  • the switch is a control device that switches the operation of the control device to the phase determination mode when the irradiation direction comes to the top of each of the plurality of frames. 1-9. 1-1. To 1-8.
  • the peak detector detects the peak intensity by sampling the output of the receiver after passing through a low-pass filter. 1-10. 1-9.
  • the peak value of the output of the low-pass filter is not more than two-thirds of the peak value of the output of the receiving unit. 2-1.
  • the control method further includes a switching step of switching between an output control mode for controlling irradiation of the irradiation unit and a phase determination mode for determining the phase of the adjusted clock, In the phase determination mode, the output is sampled at each of a plurality of clocks having different phase differences with respect to the reference clock, and using the phase difference when obtaining the largest value among the obtained plurality of sampling results, A control method for determining a phase of the adjusted clock. 2-5. 2-4.
  • the control method switches the processing of the control method to the phase determination mode. 2-6. 2-4. Or 2-5.
  • the control method switches the processing of the control method to the phase determination mode. 2-7. 2-4. To 2-6.
  • the control method switches the processing of the control method to the phase determination mode when the irradiation direction comes to the head of each of the plurality of lines.
  • the control method described in The irradiation direction is changed so that the electromagnetic wave generates a plurality of frames
  • the control method switches the processing of the control method to the phase determination mode when the irradiation direction comes to each head of the plurality of frames. 2-9. 2-1. To 2-8.
  • the output in the reception step is sampled after passing through a low-pass filter to detect the peak intensity. 2-10. 2-9.
  • the peak value of the output of the low-pass filter is two-thirds or less of the peak value of the output of the receiver.

Abstract

制御装置（１０）は、クロック生成部（１００）、受信部（１６０）、位相調整部（１２０）、およびピーク検出部（１４０）を備える。クロック生成部（１００）は、基準クロックを生成する。受信部（１６０）は、照射部（１８０）が照射した電磁波を受信する。位相調整部（１２０）は、基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで受信部（１６０）の出力をサンプリングした結果、および、基準クロックに対して第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで受信部（１６０）の出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する。ピーク検出部（１４０）は、調整後クロックで受信部（１６０）の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。

Description

制御装置および制御方法
　本発明は、制御装置および制御方法に関する。
　レーザー光等の電磁波の利用において、たとえばその出力の安定化のためには電磁波の出力強度を精度よく検出する必要がある。
　特許文献１には、受光素子からの受光信号を、所定のサンプリング間隔で設定されている複数のサンプリング時刻毎にサンプリングすることにより、受光値を検出することが記載されている。
特開２０１６－１７００５３号公報
　しかし、ピークの鋭さに対してサンプリング間隔が広い場合、ピーク検出が精度よくできない可能性があった。
　本発明が解決しようとする課題としては、クロックを用いたサンプリングにおいて、精度よく電磁波のピーク強度を検出することが一例として挙げられる。
　請求項１に記載の発明は、
　基準クロックを生成するクロック生成部と、
　照射部が照射した電磁波を受信する受信部と、
　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整部と、
　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出部と、を備える制御装置である。
　請求項１１に記載の発明は、
　基準クロックを生成するクロック生成ステップと、
　照射部が照射した電磁波を受信部で受信する受信ステップと、
　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整ステップと、
　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出ステップと、を含む制御方法である。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態に係る制御装置の機能構成を例示するブロック図である。 受信部の出力信号、基準クロック、および調整後クロックのタイミングを例示するタイミングチャートである。 実施形態に係る制御方法のフローチャートである。 実施例１に係る制御装置の機能構成を例示するブロック図である。 実施例１に係る照射部の出力タイミング、受信部の出力信号、基準クロック、および調整後クロックの関係を例示するタイミングチャートである。 位相決定モードで行われる処理を例示するフローチャートである。 実施例１に係る制御装置のハードウエア構成を例示する図である。 集積回路のハードウエア構成を例示する図である。 実施例２に係る照射部の動作を説明するための図である。 実施例３に係る制御装置の機能構成を例示するブロック図である。 実施例３に係る受信部の出力信号、低域通過濾波器通過後の信号、および調整後クロックの関係を例示するタイミングチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、特に説明する場合を除き、各ブロック図において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。
　図１は、実施形態に係る制御装置１０の機能構成を例示するブロック図である。本図において、電気的な接続関係が実線で、電磁波による繋がりが破線で示されている。制御装置１０は、クロック生成部１００、受信部１６０、位相調整部１２０、およびピーク検出部１４０を備える。クロック生成部１００は、基準クロックを生成する。受信部１６０は、照射部１８０が照射した電磁波を受信する。位相調整部１２０は、基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで受信部１６０の出力をサンプリングした結果、および、基準クロックに対して第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで受信部１６０の出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する。ピーク検出部１４０は、調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。以下に詳しく説明する。
　たとえば照射部１８０が出力するパルスの出力強度を一定に保とうとする場合には、出力強度のピーク強度を検出する必要がある。ここで、受信部１６０の出力波形をデジタルのクロックでサンプリングする。パルスの幅に対して周波数の高いクロックでサンプリングすれば、得られた複数のサンプリング値の中にピーク強度に近い値が含まれ、ピーク強度を知ることができる。しかし、周波数の高いクロックを用いるにはコストが増大するという問題がある。
　これに対し、本実施形態に係る制御装置１０では、位相が調整された調整後クロックを用いることで、クロックの周波数が低くても精度よくピーク強度を検出できる。
　図２は、受信部１６０の出力信号、基準クロック、および調整後クロックのタイミングを例示するタイミングチャートである。本図の例において、クロックの立ち上がりのタイミングで受信部１６０の出力値がサンプリングされるとする。仮に位相が調整されていない基準クロックで、サンプリングを行うと、クロックの立ち上がりタイミングと出力のピークのタイミングが必ずしも一致せず、図中白丸の様にピーク強度以外の値がサンプリングされる。一方、調整後クロックでは立ち上がりタイミングが出力のピークに合うように位相が調整されている。したがって、受信部１６０の出力のピーク強度が精度よく検出される。位相の調整方法については後述の実施例１で詳しく説明する。
　図３は、本実施形態に係る制御方法のフローチャートである。本制御方法は、クロック生成ステップＳ１００、受信ステップＳ１２０、位相調整ステップＳ１４０、およびピーク検出ステップＳ１６０を含む。クロック生成ステップＳ１００では、基準クロックが生成される。受信ステップＳ１２０では、照射部１８０が照射した電磁波が受信部１６０で受信される。位相調整ステップＳ１４０では、基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで受信部１６０の出力をサンプリングした結果、および、基準クロックに対して第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで受信部１６０の出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、基準クロックの位相を調整した調整後クロックが生成される。ピーク検出ステップＳ１６０では、調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度が検出される。
　本実施形態に係る制御方法は、たとえば上述したような制御装置１０により実現される。
　以上、本実施形態によれば、ピーク検出部１４０は、基準クロックの位相を調整した調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。したがって、ピーク強度が精度よく検出される。
（実施例１）
　図４は、実施例１に係る制御装置１０の機能構成を例示するブロック図である。本図において、電気的な接続関係が実線で、電磁波による繋がりが破線で示されている。本実施例に係る制御装置１０は、実施形態に係る制御装置１０と同様の構成を有する。本実施例に係る制御装置１０は、出力制御部１９０および切り替え部１５０をさらに備える。各機能構成要素について以下に詳しく説明する。
　クロック生成部１００は、基準クロックを生成する。具体的にはクロック生成部１００は、基準クロックとして、特定の周波数の矩形波を連続して出力する。
　位相調整部１２０にはクロック生成部１００からの基準クロックが入力される。そして位相調整部１２０は基準クロックの位相をずらし、調整後クロックを生成する。調整後クロックは基準クロックと同じ周波数を有する矩形波である。調整後クロックの位相と基準クロックの位相とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　受信部１６０は、照射部１８０で出力された電磁波の一部を受信し、受信した電磁波の強度を出力する。なお、照射部１８０の出力強度に対する受信部１６０の受信強度の比率はほぼ固定されている。すなわち、受信部１６０の出力強度に基づいて、照射部１８０の出力強度を知ることができる。
　ピーク検出部１４０は、位相調整部１２０から出力された調整後クロックを用いて受信部１６０の出力をサンプリングし、受信部１６０の出力のピーク強度を検出する。
　出力制御部１９０は、ピーク強度に基づいて照射部１８０の出力を制御する。たとえばピーク検出部１４０で検出されたピーク強度を用いて出力制御部１９０がフィードバック制御を行うことにより、照射部１８０から出力される電磁波の強度を所望の強度に保つことができる。
　また、本実施例において、出力制御部１９０は、基準クロックを用いて照射部１８０の照射タイミングを制御する。照射部１８０は出力制御部１９０からの照射指令信号に基づき、電磁波を出力する。したがって、基準クロックと調整後クロックとの位相差を決定すれば、照射部１８０からの出力タイミングと調整後クロックとの関係が高い精度で維持され、ピーク強度の検出精度が高く保たれる。
　図５は、本実施例に係る照射部１８０の出力タイミング、受信部１６０の出力信号、基準クロック、および調整後クロックの関係を例示するタイミングチャートである。本図の例において、照射部１８０からは基準クロックの立下りタイミングでパルス波が出力される。受信部１６０から出力されるパルスに幅に対し、基準クロックおよび調整後クロックの周期は特に限定されない。
　照射部１８０から出力される電磁波のパルス幅をＴ１とし、基準クロックおよび調整後クロックの周期をＴ２としたとき、たとえば０．１≦Ｔ１／Ｔ２≦１．０が成り立つようにしてもよい。本実施例に係る制御装置１０によれば、高周波数のクロックを用いなくても精度よくピーク強度を検出できる。なお、照射部１８０から出力される電磁波のパルス幅とは、立ち上りの５０％値（ピーク値に対する値）をとるタイミングと、立ち下りの５０％値をとるタイミングとの間の時間をいう。
　なお、本図では、照射部１８０からは基準クロックの立下りタイミングでパルス波が出力される例を示したが、出力タイミングは特に限定されない。たとえば、基準クロックの立ち上がりタイミングでパルス波が出力されても良い。また、照射部１８０からの出力は、基準クロックの全ての立ち下がりタイミングまたは立ち上がりタイミングで行われる必要は無い。照射部１８０からの出力は、基準クロックの位相に基づくなんらかのタイミングで行われればよい。
　切り替え部１５０は、制御装置１０の動作を、照射部１８０の照射を制御する出力制御モードと、位相調整部１２０において調整後クロックの位相を決定する位相決定モードとに切り替える。
　位相決定モードでは、基準クロックに対する位相差が互いに異なる複数のクロックのそれぞれで受信部１６０の出力がサンプリングされ、得られた複数のサンプリング結果のうち最も大きい値を得たときの位相差Δを用いて、調整後クロックの位相を決定する。すなわち、基準クロックと調整後クロックとの位相差が、位相差Δとなるように、調整後クロックの位相を決定する。
　具体的には、位相決定モードでは、位相調整部１２０における位相の調整量が順に変更され、位相状態が異なる複数のクロックが順に出力される。位相調整部１２０が出力する位相状態が異なる複数のクロックは、基準クロックに対して第１の位相分ずらした第１のクロック、および、基準クロックに対して第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらした第２のクロックを含む。照射部１８０からは複数のパルス波が繰り返し出力され、受信部１６０は出力された複数のパルス波を検出して検出結果を出力する。ピーク検出部１４０は、位相状態が異なる複数のクロックのそれぞれで受信部１６０の出力をサンプリングする。そして、複数のサンプリング結果を比較し、最も大きい値を得たクロックの位相調整部１２０における位相調整量を位相差Δとする。
　図６は、位相決定モードで行われる処理を例示するフローチャートである。本図の説明において、基準クロックに対する位相差を単に位相差と呼ぶ。なお、位相差は－１８０°から＋１８０°の間である。切り替え部１５０は制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替えると、位相調整部１２０、出力制御部１９０、およびピーク検出部１４０を制御して以下の処理を行う。
　まずステップＳ２００において位相調整部１２０から第１のクロックが出力され、ピーク検出部１４０で第１のクロックを用いて受信部１６０の出力がサンプリングされる。第１のクロックの位相差をｄ１とする。
　次いで、ステップＳ２０１において、位相調整部１２０から第２のクロックが出力され、ピーク検出部１４０で第２のクロックを用いて受信部１６０の出力がサンプリングされる。第２のクロックの位相差をｄ２とする。ここで、ｄ２＝ｄ１＋Δｄとする。Δｄは、予め定められた位相差の変更量である。Δｄは特に限定されないが、たとえば１°以上１５°以下である。
　次いで、ステップＳ２０２において、第１のクロックでのサンプリング結果と、第２のクロックでのサンプリング結果とが比較される。そして、比較の結果、第２のクロックでのサンプリング結果のほうが第１のクロックでのサンプリング結果より大きい場合、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０５で用いる各パラメータがｋ＝３、Ｄ＝ｄ２、かつａ＝＋１と定められ、処理がステップＳ２０５に進む。一方、比較の結果、第２のクロックでのサンプリング結果のほうが第１のクロックでのサンプリング結果以下の場合、ステップＳ２０４において、各パラメータがｋ＝３、Ｄ＝ｄ１、かつａ＝－１と定められ、処理がステップＳ２０５に進む。
　次いで、ステップＳ２０５において、位相調整部１２０から第ｋのクロックが出力され、ピーク検出部１４０で第ｋのクロックを用いて受信部１６０の出力がサンプリングされる。第ｋのクロックの位相差ｄｋは、ｄｋ＝Ｄ＋ａ×Δｄとする。ここで、ｋ、Ｄ、およびａはそれぞれ、前のステップまでで定められた最新の値である。
　次いで、ステップＳ２０６において、第ｋのクロックでのサンプリング結果と、第ｋ－１のクロックまでで得られた最大のサンプリング結果とが比較される。比較の結果、第ｋのサンプリング結果が第ｋ－１のクロックまでで得られた最大のサンプリング結果よりも大きい場合、すなわち、第ｋのクロックでのサンプリング結果が最も大きい場合、ステップＳ２０７においてｋを１増やし、Ｄ＝ｄｋとして、再度ステップＳ２０５を行う。一方、第ｋのサンプリング結果が第ｋ－１のクロックまでで得られた最大のサンプリング結果以下の場合、すなわち、第ｋのクロックでのサンプリング結果が最も大きくない場合、ステップＳ２０８に移り、その時点でのＤを位相差Δとして決定する。
　位相差Δが決定されると、切り替え部１５０は、制御装置１０の動作を出力制御モードに切り替える。出力制御モードでは、位相調整部１２０は、基準クロックに対する位相差が、直前の位相決定モードで決定された位相差Δとなるような調整後クロックを生成する。そして、ピーク検出部１４０では調整後クロックを用いてピーク強度が検出され、検出されたピーク強度に基づいて照射部１８０の出力強度が制御される。
　本実施例において、制御装置１０は制御装置１０の温度を測定する測温部１５２をさらに備える。測温部１５２は、たとえば制御装置１０を構成する電子回路周辺の温度を測定するよう設けられている。測温部１５２は制御装置１０の少なくとも一部分（たとえば、受信部１６０の付近）の温度を測定するように設けられていればよい。切り替え部１５０は、測温部１５２の検出結果が予め定められた条件を満たしたとき、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替える。制御装置１０を構成する各素子はその動作速度に温度特性を有しており、各素子の温度変化により調整後クロックのタイミングと受信部１６０のピークタイミングとの関係が変化する場合があるが、位相決定モードで調整後クロックの位相を再調整することで、高精度のピーク検出を維持できる。予め定められた条件はたとえば、最後に位相決定モードで位相差Δが決定されたときの温度との差が予め定められた温度以上になることである。
　また、切り替え部１５０は、上記の温度に基づく切り替えに加えて、または代えて、ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたときに、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替えてもよい。何らかの原因で、調整後クロックのタイミングと受信部１６０のピークタイミングとの関係が急激に変化した場合でも、位相決定モードで調整後クロックの位相を再調整することで、高精度のピーク検出を維持できる。また、ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたことにより、調整後クロックの位相を再調整しても、再調整前後で調整後クロックの位相がほぼ同じである場合、照射部１８０等に異常がある可能性があると判断し、制御装置１０からエラー信号等が出力されてもよい。
　図７は、本実施例に係る制御装置１０のハードウエア構成を例示する図である。本図において、電気的な接続関係が実線で、電磁波による繋がりが破線で示されている。制御装置１０は、たとえば集積回路４０、フロントモニタ２０１、ＡＤ変換回路２０２、位相シフタ２０３、ＰＬＬ２０４、ＡＰＣ２０５、駆動回路２０６、および測温素子２０７で構成される。
　照射素子２００は、照射部１８０として機能する。照射素子２００は、たとえばレーザーダイオードであり、駆動回路２０６からの駆動信号によりレーザパルスが出力される。
　フロントモニタ２０１は、受信部１６０として機能する。フロントモニタ２０１はたとえば照射素子２００の近傍に設けられたモニタ素子である。フロントモニタ２０１はフォトダイオードを含んで構成され、受光強度を示すアナログ信号を出力する。
　ＡＤ変換回路２０２は、フロントモニタ２０１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号の変換では、位相シフタ２０３から出力されるクロックを用いてアナログ信号のサンプリングを行い、デジタル信号を生成する。ＡＤ変換回路２０２で生成されたデジタル信号は集積回路４０に取り込まれる。ピーク検出部１４０は、ＡＤ変換回路２０２と集積回路４０との協働により実現される。
　ＡＰＣ２０５は、自動電力制御回路（Automatic Power Controller）である。ＡＰＣ２０５には、集積回路４０からＡＤ変換回路２０２でのサンプリングで得られた信号、すなわち、フロントモニタ２０１の出力のピーク強度を示す信号が入力される。ＡＰＣ２０５は、フロントモニタ２０１からの出力のピーク強度が予め設定された目標値になるように、照射素子２００の駆動電力を設定する。そして、照射素子２００は、設定した駆動電力を示す信号を駆動回路２０６に入力する。フロントモニタ２０１からの出力のピーク強度が目標値になるよう制御することで、照射素子２００からの出力のピーク強度を所望の大きさに保つことができる。
　ＰＬＬ２０４は、位相同期回路（phase locked loop）である。ＰＬＬ２０４はクロック生成部１００として機能する。
　位相シフタ２０３はＰＬＬ２０４からの基準クロックの位相をずらす素子である。位相シフタ２０３には集積回路４０から、位相のシフト量を示す信号が入力される。位相シフタ２０３では、この信号が示すシフト量で、入力されたクロックの位相をずらし、出力する。位相調整部１２０は、位相シフタ２０３と集積回路４０との協働により実現される。
　駆動回路２０６は、照射素子２００を駆動する回路である。照射素子２００は駆動回路２０６からの駆動信号によって駆動され、電磁波を出力する。ＰＬＬ２０４から出力された基準クロックは集積回路４０に入力され、集積回路４０では基準クロックのタイミングに基づいて照射素子２００の照射タイミングを示す照射指令信号が生成される。照射指令信号は集積回路４０から駆動回路２０６に入力される。一方、ＡＰＣ２０５からは駆動回路２０６に照射素子２００の駆動電力を示す信号が入力される。駆動回路２０６は、集積回路４０からの出射指令信号およびＡＰＣ２０５からの駆動電力を示す信号に基づいて駆動信号を生成し、照射素子２００に入力する。出力制御部１９０は、ＡＰＣ２０５、駆動回路２０６、および集積回路４０の協働により実現される。
　測温素子２０７は、温度センサ等のセンサ素子である。測温素子２０７は測温部１５２として機能する。測温素子２０７で測定された温度を示す出力信号は、集積回路４０に入力される。
　切り替え部１５０は集積回路４０により実現される。
　図８は、集積回路４０のハードウエア構成を例示する図である。集積回路４０は、例えば SoC（System On Chip）である。
　集積回路４０は、バス４０２、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０、及びネットワークインタフェース４１２を有する。バス４０２は、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０、及びネットワークインタフェース４１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ４０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ４０４は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ４０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス４０８は、ROM（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。
　入出力インタフェース４１０は、集積回路４０を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。本図において、入出力インタフェース４１０にはＡＤ変換回路２０２、位相シフタ２０３、ＰＬＬ２０４、ＡＰＣ２０５、駆動回路２０６、および測温素子２０７が接続されている。
　ネットワークインタフェース４１２は、集積回路４０を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば CAN（Controller Area Network）通信網である。なお、ネットワークインタフェース４１２が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
　ストレージデバイス４０８は、各機能構成要素の機能を実現するためのプログラムモジュールをそれぞれ記憶している。プロセッサ４０４は、このプログラムモジュールをメモリ４０６に読み出して実行することで、各機能構成要素の機能を実現する。
　集積回路４０のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ４０６に格納されてもよい。この場合、集積回路４０は、ストレージデバイス４０８を備えていなくてもよい。
　以上、本実施例によれば、実施形態と同様、ピーク検出部１４０は、基準クロックの位相を調整した調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。したがって、ピーク強度が精度よく検出される。
　くわえて、本実施例によれば、出力制御部１９０は、基準クロックを用いて照射部１８０の照射タイミングを制御する。したがって、基準クロックと調整後クロックとの位相差を決定すれば、照射部１８０からの出力タイミングと調整後クロックとの関係が高い精度で維持され、ピーク強度の高い検出精度が保たれる。
（実施例２）
　図９は、実施例２に係る照射部１８０の動作を説明するための図である。本実施例に係る制御装置１０は、以下に説明する点を除いて実施例１に係る制御装置１０と同じである。本実施例において、電磁波は複数のフレーム６０を生成するように照射方向が変更される。そして、切り替え部１５０は、照射方向が複数のフレーム６０の各先頭に来たとき、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替える。以下に詳しく説明する。
　本実施例に係る制御装置１０はたとえば照射部１８０から電磁波として光を出力し、物体で反射された反射光を受光素子で受光し、物体までの距離を測定する測定装置を制御する装置として有効に用いられる。測定装置はたとえばライダー（ＬＩＤＡＲ：Laser Imaging Detection and Ranging， Laser Illuminated Detection and Ranging またはＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）である。なお、反射光を受光する受光素子は受信部１６０とは別途設けられる。電磁波はたとえば紫外線、可視光線、近赤外線等の光である。
　照射部１８０は複数の方向に順に電磁波を出力する。具体的には、電磁波は、スポットが第１の方向（本図中、Ｘ方向）に延びる複数のラインを描くように照射方向が変更される。また、電磁波は、スポットがライン毎に第２の方向（本図中、Ｙ方向）に移動するように、照射方向が移動される。したがって、電磁波のスポットは、第２の方向に平行に並んだ複数のラインを描く。
　このように電磁波の照射方向の変更を繰り返し、各照射方向で測定を行うことで、測定装置の周囲の様子を示すデータであるフレーム６０が生成される。照射方向は、フレームの最後の位置６０２まで来ると、再度フレームの先頭位置６０１に戻る。測定装置は、フレーム６０を繰り返し生成することで周囲の様子の変化を測定する。
　上述した通り、切り替え部１５０は、照射方向が複数のフレーム６０の各先頭に来たとき、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替える。そうすれば、調整後クロックの位相がフレーム毎に再度調整され、精度良くピーク強度を検出し続けることができる。また、図９におけるフレームの最後の位置６０２から、次フレームの先頭位置６０１に移動する区間（すなわち、物体までの距離の測定に用いない区間）において、位相の調整を行うようにしても良い。
　そして、調整後クロックの位相が再調整された後にフレーム６０を生成するための測定が行われる。
　なお、本実施例において切り替え部１５０はさらに、実施例１と同様、測温部１５２の検出結果が予め定められた条件を満たしたときに制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替えてもよい。また、本実施例において切り替え部１５０はさらに、実施例１と同様、ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたときに制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替えてもよい。
　切り替え部１５０は、照射方向が複数のラインの各先頭に来たとき、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替えてもよい。そうすれば、調整後クロックの位相がライン毎に再度調整され、精度良くピーク強度を検出し続けることができる。
　以上、本実施例によれば、実施形態と同様、ピーク検出部１４０は、基準クロックの位相を調整した調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。したがって、ピーク強度が精度よく検出される。
　くわえて、本実施例によれば、切り替え部１５０は、照射方向が複数のフレーム６０の各先頭に来たとき、制御装置１０の動作を位相決定モードに切り替える。したがって、調整後クロックの位相がフレーム毎に再度調整され、精度良くピーク強度を検出し続けることができる。
（実施例３）
　図１０は、実施例３に係る制御装置１０の機能構成を例示するブロック図である。本図において、電気的な接続関係が実線で、電磁波による繋がりが破線で示されている。本実施例に係る制御装置１０は、ピーク検出部１４０が、受信部１６０の出力を、低域通過濾波器１１０を通した後にサンプリングしてピーク強度を検出する点を除いて、実施例１および実施例２の少なくとも一方に係る制御装置１０と同じである。以下に詳しく説明する。
　図１１は、本実施例に係る受信部１６０の出力信号、低域通過濾波器１１０通過後の信号、および調整後クロックの関係を例示するタイミングチャートである。
　低域通過濾波器１１０を通過することで、受信部１６０からの出力信号のピークは鈍くなる。そして、ピーク強度にほぼ等しい強度をとる時間帯が、ピークのタイミングの近傍で長く生じることとなる。したがって、調整後クロックの位相を決定するに際し、クロックの位相の変化に対してサンプリングされる強度の変化を緩くすることができる。ひいては、位相調整モードで位相が異なる複数のクロックを生成してそれぞれでサンプリングを行う際に、位相の変更量（Δｄ）を大きくとることができる。その結果、位相差Δを決定するまでに生成する複数のクロックの数を少なくすることができ、速やかに位相調整モードの処理を完了することができる。
　本実施例に係る制御装置１０は低域通過濾波器１１０を備える。受信部１６０の出力が低域通過濾波器１１０に入力され、低域通過濾波器１１０の出力がピーク検出部１４０に入力されてサンプリングされる。低域通過濾波器１１０のカットオフ周波数は、特に限定されないが、たとえば受信部１６０のカットオフ周波数の２０分の１以上２分の１以下とすることができる。また、照射部１８０からの出力の一部を受信した際に、低域通過濾波器１１０の出力のピーク値が、たとえば受信部１６０の出力のピーク値の３分の２以下になるように、低域通過濾波器１１０のカットオフ周波数を設定することができる。また、低域通過濾波器１１０のカットオフ周波数は、たとえば基準クロックおよび調整後クロックの周波数の２０分の１以上２分の１以下とすることができる。
　以上、本実施例によれば、実施形態と同様、ピーク検出部１４０は、基準クロックの位相を調整した調整後クロックで受信部１６０の出力をサンプリングして電磁波のピーク強度を検出する。したがって、ピーク強度が精度よく検出される。
　くわえて、本実施例によれば、ピーク検出部１４０が、受信部１６０の出力を、低域通過濾波器１１０を通した後にサンプリングしてピーク強度を検出する。したがって、クロックの位相の変化に対してサンプリングされる強度の変化を緩くすることができ、速やかに調整後クロックの位相を決定することができる。
　以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、上述の説明で用いたシーケンス図やフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施例で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施例では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態および各実施例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
　以下、参考形態の例を付記する。
１－１．　基準クロックを生成するクロック生成部と、
　照射部が照射した電磁波を受信する受信部と、
　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整部と、
　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出部と、を備える制御装置。
１－２．　１－１．に記載の制御装置において、
　前記ピーク強度に基づいて前記照射部の出力を制御する出力制御部をさらに備える制御装置。
１－３．　１－２．に記載の制御装置において、
　前記出力制御部は、前記基準クロックを用いて前記照射部の照射タイミングを制御する制御装置。
１－４．　１－１．から１－３．のいずれか一つに記載の制御装置において、
　当該制御装置の動作を、前記照射部の照射を制御する出力制御モードと、前記位相調整部において前記調整後クロックの位相を決定する位相決定モードとに切り替える切り替え部とをさらに備え、
　前記位相決定モードでは、前記基準クロックに対する位相差が互いに異なる複数のクロックのそれぞれで前記受信部の出力がサンプリングされ、得られた複数のサンプリング結果のうち最も大きい値を得たときの前記位相差を用いて、前記調整後クロックの位相を決定する制御装置。
１－５．　１－４．に記載の制御装置において、
　当該制御装置の少なくとも一部分の温度を測定する測温部をさらに備え、
　前記切り替え部は、前記測温部の検出結果が予め定められた条件を満たしたとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
１－６．　１－４．または１－５．に記載の制御装置において、
　前記切り替え部は、前記ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
１－７．　１－４．から１－６．のいずれか一つに記載の制御装置において、
　前記電磁波は、スポットが複数のラインを描くように照射方向が変更され、
　前記切り替え部は、前記照射方向が前記複数のラインの各先頭に来たとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
１－８．　１－７．に記載の制御装置において、
　前記電磁波は複数のフレームを生成するように前記照射方向が変更され、
　前記切り替え部は、前記照射方向が前記複数のフレームの各先頭に来たとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
１－９．　１－１．から１－８．のいずれか一つに記載の制御装置において、
　前記ピーク検出部は、前記受信部の出力を、低域通過濾波器を通した後にサンプリングして前記ピーク強度を検出する制御装置。
１－１０．　１－９．に記載の制御装置において、
　前記低域通過濾波器の出力のピーク値が、前記受信部の出力のピーク値の３分の２以下である制御装置。
２－１．　基準クロックを生成するクロック生成ステップと、
　照射部が照射した電磁波を受信部で受信する受信ステップと、
　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整ステップと、
　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出ステップと、を含む制御方法。
２－２．　２－１．に記載の制御方法において、
　前記ピーク強度に基づいて前記照射部の出力を制御する出力制御ステップをさらに含む制御方法。
２－３．　２－２．に記載の制御方法において、
　前記出力制御ステップでは、前記基準クロックを用いて前記照射部の照射タイミングを制御する制御方法。
２－４．　２－１．から２－３．のいずれか一つに記載の制御方法において、
　当該制御方法の処理を、前記照射部の照射を制御する出力制御モードと、前記調整後クロックの位相を決定する位相決定モードとに切り替える切り替えステップとをさらに備え、
　前記位相決定モードでは、前記基準クロックに対する位相差が互いに異なる複数のクロックのそれぞれで出力がサンプリングされ、得られた複数のサンプリング結果のうち最も大きい値を得たときの前記位相差を用いて、前記調整後クロックの位相を決定する制御方法。
２－５．　２－４．に記載の制御方法において、
　測温ステップをさらに備え、
　前記切り替えステップでは、前記測温ステップでの検出結果が予め定められた条件を満たしたとき、当該制御方法の処理を前記位相決定モードに切り替える制御方法。
２－６．　２－４．または２－５．に記載の制御方法において、
　前記切り替えステップでは、前記ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたとき、当該制御方法の処理を前記位相決定モードに切り替える制御方法。
２－７．　２－４．から２－６．のいずれか一つに記載の制御方法において、
　前記電磁波は、スポットが複数のラインを描くように照射方向が変更され、
　前記切り替えステップでは、前記照射方向が前記複数のラインの各先頭に来たとき、当該制御方法の処理を前記位相決定モードに切り替える制御方法。
２－８．　２－７．に記載の制御方法において、
　前記電磁波は複数のフレームを生成するように前記照射方向が変更され、
　前記切り替えステップでは、前記照射方向が前記複数のフレームの各先頭に来たとき、当該制御方法の処理を前記位相決定モードに切り替える制御方法。
２－９．　２－１．から２－８．のいずれか一つに記載の制御方法において、
　前記ピーク検出ステップでは、前記受信ステップでの出力を、低域通過濾波器を通した後にサンプリングして前記ピーク強度を検出する制御方法。
２－１０．　２－９．に記載の制御方法において、
　前記低域通過濾波器の出力のピーク値が、前記受信部の出力のピーク値の３分の２以下である制御方法。
　この出願は、２０１８年３月２９日に出願された日本出願特願２０１８－０６４６６７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (11)

  1. 　基準クロックを生成するクロック生成部と、
    　照射部が照射した電磁波を受信する受信部と、
    　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整部と、
    　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出部と、を備える制御装置。
  2. 　請求項１に記載の制御装置において、
    　前記ピーク強度に基づいて前記照射部の出力を制御する出力制御部をさらに備える制御装置。
  3. 　請求項２に記載の制御装置において、
    　前記出力制御部は、前記基準クロックを用いて前記照射部の照射タイミングを制御する制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置において、
    　当該制御装置の動作を、前記照射部の照射を制御する出力制御モードと、前記位相調整部において前記調整後クロックの位相を決定する位相決定モードとに切り替える切り替え部とをさらに備え、
    　前記位相決定モードでは、前記基準クロックに対する位相差が互いに異なる複数のクロックのそれぞれで前記受信部の出力がサンプリングされ、得られた複数のサンプリング結果のうち最も大きい値を得たときの前記位相差を用いて、前記調整後クロックの位相を決定する制御装置。
  5. 　請求項４に記載の制御装置において、
    　当該制御装置の少なくとも一部分の温度を測定する測温部をさらに備え、
    　前記切り替え部は、前記測温部の検出結果が予め定められた条件を満たしたとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
  6. 　請求項４または５に記載の制御装置において、
    　前記切り替え部は、前記ピーク強度の時間微分が予め定められた基準を超えたとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
  7. 　請求項４～６のいずれか一項に記載の制御装置において、
    　前記電磁波は、スポットが複数のラインを描くように照射方向が変更され、
    　前記切り替え部は、前記照射方向が前記複数のラインの各先頭に来たとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
  8. 　請求項７に記載の制御装置において、
    　前記電磁波は複数のフレームを生成するように前記照射方向が変更され、
    　前記切り替え部は、前記照射方向が前記複数のフレームの各先頭に来たとき、当該制御装置の動作を前記位相決定モードに切り替える制御装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の制御装置において、
    　前記ピーク検出部は、前記受信部の出力を、低域通過濾波器を通した後にサンプリングして前記ピーク強度を検出する制御装置。
  10. 　請求項９に記載の制御装置において、
    　前記低域通過濾波器の出力のピーク値が、前記受信部の出力のピーク値の３分の２以下である制御装置。
  11. 　基準クロックを生成するクロック生成ステップと、
    　照射部が照射した電磁波を受信部で受信する受信ステップと、
    　前記基準クロックに対して第１の位相分ずらしたクロックで前記受信部の出力をサンプリングした結果、および、前記基準クロックに対して前記第１の位相分とは異なる第２の位相分ずらしたクロックで前記出力をサンプリングした結果を少なくとも用いて、前記基準クロックの位相を調整した調整後クロックを生成する位相調整ステップと、
    　前記調整後クロックで前記受信部の出力をサンプリングして前記電磁波のピーク強度を検出するピーク検出ステップと、を含む制御方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04215307A (ja) * 1990-12-14 1992-08-06 Seiko Electronic Components Ltd デジタル制御温度補償発振器
JP2000284002A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Ando Electric Co Ltd ピーク検出装置、および、ピーク検出方法
JP2002090397A (ja) * 2000-09-18 2002-03-27 Hioki Ee Corp 電力ラインの電圧測定器
JP2009174880A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Nec Corp 光子検出装置、光子検出方法および光子検出プログラム
JP2018044852A (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 パイオニア株式会社 レーザ射出装置、制御方法及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04215307A (ja) * 1990-12-14 1992-08-06 Seiko Electronic Components Ltd デジタル制御温度補償発振器
JP2000284002A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Ando Electric Co Ltd ピーク検出装置、および、ピーク検出方法
JP2002090397A (ja) * 2000-09-18 2002-03-27 Hioki Ee Corp 電力ラインの電圧測定器
JP2009174880A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Nec Corp 光子検出装置、光子検出方法および光子検出プログラム
JP2018044852A (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 パイオニア株式会社 レーザ射出装置、制御方法及びプログラム

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