JP4771796B2 - パルス信号の波高値検出回路 - Google Patents
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Description
かかる構成では、積分出力が最初のピーク値から増大しないようになる。
請求項3の構成において、請求項4のように、前記ピーク値検出手段を、前記積分信号のピーク値をホールドするピークホールド回路で構成する。
かかる構成では、積分出力がピーク時点から増大しないので、ピークホールド回路でサンプリング期間中ピーク値を維持するようにすれば、入力パルス信号が積分ピーク位置を正確に検出することが難しい高速パルス信号であっても積分ピーク値を容易にサンプリングできるようになる。
また、微分回路の時定数を、微分信号のゼロクロス点が1つだけ存在するように設定すれば、積分出力が最初のピーク値から増大せず、ピークホールド回路で積分ピーク値を維持している間にサンプリングするようにすれば、入力パルス信号が高速パルスでも容易且つ正確にパルス信号の波高値を検出することが可能である。
図1は、後述する光測距装置の受光パルスの波高値検出に適用する本発明に係るパルス信号の波高値検出回路の第1実施形態を示す構成図である。
図1において、本実施形態の波高値検出回路1は、入力するパルス信号を微分する微分回路2と、該微分回路2から出力される微分信号を積分する積分回路3と、該積分回路3から出力される積分信号のピーク値を検出するピーク値検出手段としてのピークホールド回路4とを備えて構成される。そして、微分回路2の時定数を、微分信号のゼロクロス点が1つだけ存在するように設定することにより、積分回路3の積分信号波形が最初のピーク時点からピーク値が増大しないような波形になるようにしている。
図2に示すようなオフセット(直流分)を含んだ波形のパルス信号が微分回路2に入力すると、微分回路2は入力パルス信号を微分して図に示すような波形の微分信号を出力する。この微分回路2による微分処理により、入力パルス信号のオフセット分を除去することができる。その後、積分回路3により前記微分信号を積分し図に示すような波形の積分信号を出力する。この積分信号のピーク値は、微分信号波形の面積(斜線部分)に相当しており、オフセット分を除去した入力パルス信号の波高値に対応する。このピーク値をピークホールド回路4によりホールドし、図のように所定のサンプリング期間中維持して入力パルス信号の波高値として出力する。このピークホールド出力を、サンプリング期間中にサンプリング回路(図示せず)でサンプリングすればよい。
図3の構成では、前記微分回路5は、積分回路3の積分信号を微分してそのピーク位置を検出するもので、積分信号のピーク位置で立下がり信号を出力する。サンプリング回路6は、積分信号のピーク値をサンプリングするもので、微分回路5から前記立下がり信号が入力した時点の積分値をサンプリングし、そのサンプリング値を入力パルス信号の波高値として出力する。
図4において、この光測距装置は、測距対象物であるターゲット11に対して光パルスを発射する光パルス投光手段である例えばレーザ光源からなる光パルス投光部12と、前記ターゲット11からの反射散乱光の一部を反射パルスとして受光して受光パルスを発生する光パルス受光手段である光パルス受光部13と、前記光パルス投光部12の投光パルスの一部を入力して投光パルスの投光タイミング(投光時刻)を検出し計時のスタートタイミング信号を出力する投光タイミング検出部14と、前記光パルス受光部13から入力する受光パルスをフィルタリングした後の信号のゼロクロス点を反射パルスの受光タイミング(受光時刻)とし光パルスの投光時刻から受光時刻までの時間を計測し当該計測時間に基づいてターゲット11までの距離を算出する測距手段である第1測距部15と、前記光パルス受光部13から入力する受光パルスのレベルが所定の閾値に到達した時点を反射パルスの受光タイミング(受光時刻)として光パルスの投光時刻から受光時刻までの時間を計測し当該計測時間に基づいてターゲット11までの距離を算出する測距手段である第2測距部16と、前記光パルス受光部3から入力する受光パルスの波高値を検出する波高値検出手段として図1に示す波高値検出回路1で構成した波高値検出部17と、波高値検出部17から出力される検出波高値を前述したサンプリング期間中にサンプリングしA/D変換するA/D変換器18と、A/D変換器18でサンプリングされた検出波高値と予め設定した基準波高値とを比較して検出波高値が基準波高値より高いか否かを判定し、基準波高値以下であれば第1測距部15の測距出力選択指令を出力し、基準波高値より高ければ第2測距部16の測距出力選択指令を出力する波高値判別部19と、前記選択指令に基づいて第1測距部15の測距出力と第2測距部16の測距出力を切替選択して本光測距装置の測距値として出力する測距値選択部20とを備えている。
光パルス投光部12からターゲット11に向けて例えばパルス幅が数ns程度と狭い光パルスを発射し、ターゲット11からの反射散乱光の一部を光パルス受光部13で受光する。また、光パルス投光部12から光パルスを発射した際、光パルスの一部を投光タイミング検出部14が受光し、投光パルスの投光タイミング(投光時刻)を検出し、第1測距部15の第1計時部22と第2測距部16の第2計時部32にそれぞれ計時のスタートタイミング信号を送信する。光パルス受光部13は、反射パルス光を受光すると受光パルスを発生し、この受光パルスは第1及び第2測距部15,16と波高値検出部17にそれぞれ入力する。
測距値選択部20は、波高値判定部19の選択指令に基づいて第1測距部15の測距値と第2測距部16の測距値を切替え選択して本光測距装置の測距値出力として出力する。
2 微分回路
3 積分回路
4 ピークホールド回路
5 微分回路
6 サンプリング回路
11 ターゲット
12 光パルス投光部
13 光パルス受光部
14 投光タイミング検出部
15 第1測距部
16 第2測距部
17 波高値検出部
19 波高値判別部
20 測距値選択部
32A 計時補正部
Claims (6)
- 測距対象物に光パルスを投光する光パルス投光手段と、前記投光パルスに基づく前記測距対象物からの反射パルスを受光して受光パルスを発生する光パルス受光手段と、前記受光パルスの波高値を検出する波高値検出手段と、前記受光パルスを閾値を用いて検出し、前記光パルスを投光してから前記受光パルスを検出するまでの時間を計測し、この計測時間を前記波高値検出手段の検出した受光パルスの波高値に応じて補正し、補正計測時間を用いて前記測距対象物までの距離を算出する測距手段とを備える光測距装置の前記波高値検出手段に適用する波高値検出回路であって、
前記受光パルスを微分する微分回路と、
該微分回路から出力される微分信号を積分する積分回路と、
該積分回路から出力される積分信号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
を備え、
前記ピーク値検出手段の検出ピーク値を前記受光パルスの波高値として検出する構成としたことを特徴とするパルス信号の波高値検出回路。 - 前記ピーク値検出手段は、前記積分信号を微分する微分回路と、該微分回路から出力される微分信号のゼロクロス点における前記積分信号レベルをサンプリングするサンプリング回路とで構成した請求項1に記載のパルス信号の波高値検出回路。
- 前記微分回路の時定数を、前記微分信号のゼロクロス点が1つだけ存在するように設定した請求項1に記載のパルス信号の波高値検出回路。
- 前記ピーク値検出手段が、前記積分信号のピーク値をホールドするピークホールド回路である請求項3に記載のパルス信号の波高値検出回路。
- 前記光測距装置の前記測距手段は、前記光パルス受光手段から入力する受光パルスのレベルが所定の閾値に到達した時点を前記反射パルスの受光時刻と見なしてストップタイミング信号を出力する立上りエッジ検出部と、前記光パルス投光手段から投光された光パルスの投光時刻を示すスタートタイミング信号が入力してから前記ストップタイミング信号が入力するまでの時間を計測して測距対象物までの距離を算出する計時部とを備え、この計時部は、前記波高値検出手段の検出した受光パルスの波高値に応じて計測時間を補正する計時補正部を備え、この計時補正部で補正した補正計測時間を用いて測距対象物までの距離を算出する構成とした請求項1〜4のいずれか1つに記載のパルス信号の波高値検出回路。
- 前記光測距装置が、前記測距手段とは別に、前記受光パルスをフィルタリングした後の信号のゼロクロス点を検出し、前記光パルスを投光してから前記ゼロクロス点を検出するまでの時間を計測し、この計測時間に基づいて前記測距対象物までの距離を算出する測距手段を備え、両測距手段の算出距離値を、前記波高値検出手段の検出した波高値に応じて選択して測距出力とする構成である請求項1〜5のいずれか1つに記載のパルス信号の波高値検出回路。
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