JPS618685A

JPS618685A - 測距装置用信号処理回路

Info

Publication number: JPS618685A
Application number: JP12977584A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nishira; 西羅　博隆
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-06-23
Filing date: 1984-06-23
Publication date: 1986-01-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、測距装置用信号処理回路の改良に関し、特
に信号対雑音比の悪い信号を、低い電源電圧で高精度に
取り扱うことができ、しかもそれを安価に実現すること
のできるものに関するものである。

〔従来技術〕

一般に、発光素子より変調されたパルス光を測定対象に
向けて照射し、その反射光を受光し、信号処理すること
で距離を測定する測距装置の受光信号処理回路は、信号
対雑音比の極めて悪い状況下で、正確に信号を弁別する
性能が請求される。

この種の従来回路を第１図に示す。

第１図において、１はシリコンフォトダイオードのよう
な受光素子、２はこの受光素子１に接続された増幅器、
３は増幅器２に接続された利得制御可能な増幅器、４は
この増幅器３に接続され、増幅周波数帯域を制限するバ
ンドパスフィルタ等のフィルタ回路（以下バンドパスフ
ィルタと略して記ｔ）　、５はバンドパスフィルタ４に
接続された同期検波回路、６は同期検波回路５の出力を
積分する積分回路、７は積分回路６に接続され、利得を
制御する利得制御回路、８は積分回路６に接続され、距
離を判定する距離判定回路である。

次に動作について説明する。

光信号は受光素子１によって電流に変換され、更に増幅
器２によって電圧に変換される。次いで、利得可変増幅
器３により適正な利得で増幅される訳であるが、この種
の装置においては受光素子１によって得られた信号は非
常に微弱であるため、受光素子１．増幅器２等で生ずる
ノイズ振幅は信号より大きくなってしまう。そこでこの
ようなノイズを除去するためにバンドパスフィルタ４に
より通過帯域を制限しながら更に増幅する。次いで、同
期検波回路５により発光素子が発光した期間のみ信号の
サンプルホールドが行なわれて直流に変換され、積分回
路６によって平滑された後、距離判定回路８で距離判定
される。また、積分回路６の出力は利得制御回路７にも
入力され、これにより利得可変増幅器３の利得が適正な
ゲインに制御される。

そして通常、測距装置は上記信号処理回路系を２組有し
、実際の距離判定をすることが多い。

従来の装置は以上のように構成されているので、信号成
分のみを取り出すためにバンドパスフィルタのようなフ
ィルタ回路を使用しなければならず、またバンドパスフ
ィルタを使用しつつ同期検波するため、信号の位相と検
波タイミングとを合せることが必要であった。そのため
に変調されたパルス光の周波数とバンドパスフィルタの
中心周波数とを高精度で一致させる必要があり、高精度
部品を使用したり、また調整をしたりする必要があるな
どの欠点があった。

また周波数帯域を狭く制限することをやめ、比較的広い
帯域幅で増幅した場合には上述のようにノイズ振幅が大
になり、低い電源電圧では必要なダイナミックレンジが
とれない等の欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、同期検波回路に、信号は増幅、
積分し、かつ雑音は電流増幅、積分する機能を付加する
ことにより、バンドパスフィルタを使用することなしに
大きな増幅度を得ることができ、精度が高く、低電圧で
動作し、しかも高精度な外付は部品などが不要となる安
価な測距装置用信号処理回路を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、■はシリコンフォトダイオードのような受
光素子、２は受光素子１に接続された増幅器、３は増幅
器２に接続された利得制御可能な増幅器、９は増幅器３
に接続され、増幅。

検波、及び積分を行なう同期検波回路、６は検波回路９
の出力を積分する積分回路、７は積分回路６に接続され
、利得を制御する利得制御回路、８は積分回路６に接続
され、距離を判定する距離判定回路である。

また第３図、第４図は上記同期検波回路９の具体的な一
構成例を示したものである。第３図、第４図において、
１０は基準電圧源、１）は基準電圧ｍ１ｏに接続され、
増幅器１５をバイアスする抵抗、１２は後述する増幅器
１５に接続された入力コンデンサ、１３は入力コンデン
サ１２の信号入力端子、１５は入力コンデンサ１２に接
続された増幅器、１４．１６は増幅器１５に接続され、
該増幅器１５の利得を決めるための抵抗、１７は抵抗１
６と直列に接続された半導体スイッチ、１８は増幅器１
５の出力に接続されたコンデンサ、１９は増幅器１５の
出力端子、２０は増幅器１５とスイッチ１７とを制御す
る同期検波信号である。

また第４図において、２１は入力コンデンサ１２に接続
された接続点、２２は接続点２１に接続されたトランジ
スタ、２３はトランジスタ２２のコレクタに接続された
トランジスタ、２４はトランジスタ２３とベースを共通
とした出力トランジスタ、２５は出力端子の接続点、２
６はトランジスタ２２のエミッタに接続された抵抗、２
７は抵抗２６に接続された抵抗、２８は抵抗２７に接続
されたトランジスタ、２９はトランジスタ２８のベース
接続点、３０は定電流源である。

第５図は、第３図、第４図に示す回路の動作説明図であ
り、この第５図において、同図（ａ）の信号人力Ｖ１は
入力端子１３に加わる信号電圧、同図中）の検波パルス
ｖ２は同期信号入力２０に加わる信号と同期した検波パ
ルスを示し、同図（Ｃ１は増幅器１５とスイッチ１７の
動作タイミングを示す。

また同図（ｄｌの電圧Ｖ３は出力端子１９の電圧を示す
。

次に動作について説明する。

第５図において、信号人力■１に同期した検波パルスＶ
２により、増幅器１５及びスイッチ１７は第５図（Ｃ１
の動作タイミングに示す時間（“Ｈ”の期間）のみ動作
する。その時、スイッチ１７がＯＮ（閉）の状態になり
、増幅回路１５はゲインを抵抗１４．１６で決定された
非反転増幅回路として動作する。また増幅器１５及びス
イッチ１７は第５図（０）の動作タイミングで非動作を
示す時間内では動作せず、出力端子コンデンサ１８は電
圧をホールドするため、出力端子１９には第５図１ｄｌ
の出力端子電圧Ｖ３に示すような入力信号を増幅し検波
した電圧が発生する。なお、第５図１ｄｌの破線で示し
た波形は、信号人力Ｖ１を単に増幅した場合の波形を示
している。

この同期検波回路９以降の動作については従来同様であ
る。

次に第４図に従って、ノイズ除去の動作をより詳細に説
明する。入力端子１３を介して接続点２１に入力された
信号は、トランジスタ２２に入力され、トランジスタ２
３，２４、接続点２５を介してコンデンサ１８を充放電
するが、その時、コンデンサ１８と増幅器１５とが積分
回路を構成するように定電流源３０が電流設定されてい
る。

即ち、今、定電流源３０に電流Ｉが流れれば、ＮＰＮダ
イオード３１及びトランジスタ３２により、差動増幅回
路を構成するトランジスタ２２゜２８のそれぞれにはＩ
／２ずつの電流が流れることになり、そしてこのトラン
ジスタ２２に流れる電流１／２と同じ電流が、ＰＮＰダ
イオード２３及びトランジスタ２４により接続点２５に
流れることになる。つまり、定電流源３０により、コン
デンサ１８への充電電流を凋整することができ、本実施
例の場合、トランジスタ２４の出力電流はコンデンサ１
８を直ちに充電することができないように少なめの電流
設定となっている。

従って出力端子１９は入力端子１３の変化に対してゆっ
くりと追随することとなる。そのためトランジスタ２２
．２８及び抵抗２６．２７で構成されている差動増幅回
路のトランジスタ２８の入力端子２９の電圧は、上記コ
ンデンサ１８による積分作用のため、瞬間的にはほぼ一
定電圧と考えることができる。この一定電圧と仮定した
端子２９の電圧に対して、差動増幅回路の対称入力端子
２１は入力信号に含まれるノイズによって瞬間的にたえ
ず変動している。入力端子２１のノイズによる電圧変動
はトランジスタ２２．抵抗２６により電流に変換され、
トランジスタ２３．２４を介してコンデンサ１８に流入
する電流となるが、上述のように電流能力が小さいため
該コンデンサ１８を直ちに充電することができず、また
ノイズによる充放電は全く不規則におこるため、出力端
子１９の直流電圧にはノイズによる変動があられれない
。

この端子２１のノイズによる電圧変動が、前記差動増幅
回路の直線性を有する電圧変動範囲内にある場合には、
ノイズ電圧は線形電圧電流変換される結果として、出力
直流電圧を変動させることはない。

また、ノイズ振幅が大きくなり、仮に線形電圧電流変換
動作が困難になった場合、即ちこの差動増幅回路がコン
パレータ動作をするようになった場合でも、該差動増幅
回路は出力電流の流入、流出がほとんど等しい回路構成
のため、出力端子１９のノイズによる直流電圧変動は小
さなレベルにとどまる。より詳しく説明すると、ノイズ
振幅が大きくなり、トランジスタ２２がオン、トランジ
スタ２８がオフとなった場合には、定電流源３０に流れ
る電流Ｉと同電流がＮＰＮダイオード３１゜トランジス
タ３２．トランジスタ２２．トランジスタ２３．及びト
ランジスタ２４により接続点２５に流入し、また逆にト
ランジスタ２２がオフ。

トランジスタ２８がオンとなった場合には、上記電流■
と同電流がＮＰＮダイオード３１．トランジスタ３２．
トランジスタ２Ｂ、ＰＮＰダイオード３３．トランジス
タ３４．ＮＰＮダイオード３５、及びトランジスタ３６
により接続点２５から流出する。

このような本実施例では、同期検波回路において信号成
分を増幅しながら検波するとともに、ノイズ成分は積分
機能により減衰するようにしたので、該ノイズ成分が出
力には表われない。従って、同期検波回路の入力に加え
るまでの前段での交流利得は大きくする必要がなく、そ
のため、従来必要であった周波数特性の幅のせまい交流
フィルタ回路を使用しなくとも、かつ電源電圧が低くと
も、信号回路全体としてはノイズ成分の除去された信号
成分だけを適切な増幅度でもって増幅して得ることがで
きる。またバンドパスフィルタを使用していないため、
従来装置のような高価な外付部品も不要となり、装置全
体を安価にすることができる。

なお、上記実施例ではスイッチ１７としてバイポーラア
ナログスイッチを用いたものを示したが、これはＦＥＴ
などによるアナログスイッチを用いてもよい。

また上記実施例では、増幅器１５の利得を負帰還によっ
て決定する場合について説明したが、この利得は負帰還
によらずに設定してもよい。また利得可変増幅器３．利
得制御回路７は省くこともできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る測距装置用信号積分し、
かつノイズ成分は電流増幅、積分する機能を付加したの
で、従来装置のような複雑なバンドパスフィルタを使用
することなしに、大きな増幅度が得られ、精度が高く、
しかも低電圧で動作させることができ、また高価な外付
部品などが不要となり、装置を安価にすることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測距装置用信号処理回路を示すブロック
図、第２図はこの発明の一実施例による測距装置用信号
処理回路を示すブロック図、第３図は該回路中の同期検
波回路を示すブロック図、第４図はその具体的−構成例
を示す図、第５図はこの発明の一実施例の動作説明図で
ある。１・・・受光素子、２・・・増幅器、９・・・同期検波
回路、１）．１４．１６・・・抵抗、１２．１８・・・
コンデンサ、１３・・・入力端子、１５・・・増幅器、
１７・・・スイッチ、１９・・・出力端子、２０・・・
同期信号入力端子２２．２３，２４．２８・・・トラン
ジスタ、２６゜２７・・・抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光素子より変調されたパルス光を測定対象に向
けて照射し、その反射光を受光し、これを信号処理して
上記測定対象までの距離を測定する測距装置の信号処理
回路において、信号は増幅、積分し、雑音は電流増幅、
積分する機能を有する同期検波回路を備えたことを特徴
とする測距装置用信号処理回路。