(57)【要約】【課題】フィルタの調整を必要としたり、高速なＡ／Ｄ変換器を用いたりすることなく、フィルタ処理後の信号とノイズを判別できるようにする。【解決手段】コンパレータ５とパルス幅計測部６と時間相関部７とデータ処理部８とを設ける。アンプ２によって増幅された信号Ｓ１およびノイズＮ１のレベルを閾値Ｌｔｈと比較し、その信号Ｓ１およびノイズＮ１のレベルが閾値Ｌｔｈを超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号ＰSおよびＰNを比較結果として得る。そして、この比較結果として得たパルス信号ＰS，ＰNのパルス幅ＷS，ＷNを計測し、この計測したパルス幅の計測結果（ＷS，ＷN）とＡ／Ｄ変換の結果（ＤS，ＤN）とを時間相関によって対応づける。この対応づけに基づいて、所定値Ｗｔｈよりも短いパルス幅に対応づけられたＡ／Ｄ変換の結果をノイズであると判別する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を出力する信号源と、この信号源から出力される信号を増幅するアンプと、このアンプによって増幅された信号に重畳されているノイズを除去する処理を行うフィルタと、このフィルタの処理出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを備えたノイズフィルタ処理装置において、
前記アンプによって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを予め定められた閾値と比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として出力する比較手段と、
この比較手段が比較結果として出力するパルス信号のパルス幅を計測するパルス幅計測手段と、
このパルス幅計測手段によって計測されたパルス幅の計測結果と前記フィルタの処理出力を前記Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換の結果とを時間相関によって対応づける時間相関手段と、
この時間相関手段によって対応づけられた前記パルス幅の計測結果と前記Ａ／Ｄ変換の結果とに基づいて前記Ａ／Ｄ変換の結果が信号であるのかノイズであるのかを判別する判別手段と
を備えることを特徴とするノイズフィルタ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたノイズフィルタ処理装置において、
前記判別手段は、
前記パルス幅の計測結果として所定値よりも短いパルス幅に対応づけられた前記Ａ／Ｄ変換の結果をノイズであると判別する
ことを特徴とするノイズフィルタ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたノイズフィルタ処理装置において、
前記判別手段は、
前記パルス幅の計測結果に応づけられた前記Ａ／Ｄ変換の結果を全てノイズであると判別する
ことを特徴とするノイズフィルタ処理装置。
【請求項４】
信号源から出力される信号をアンプで増幅し、このアンプによって増幅された信号に重畳されているノイズを除去する処理をフィルタで行い、このフィルタの処理出力をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換するノイズフィルタ処理方法において、
前記アンプによって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを予め定められた閾値と比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として得る比較ステップと、
この比較ステップによる比較結果として得られたパルス信号のパルス幅を計測するパルス幅計測ステップと、
このパルス幅計測ステップによって計測されたパルス幅の計測結果と前記フィルタの処理出力を前記Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換の結果とを時間相関によって対応づける時間相関ステップと、
この時間相関ステップによって対応づけられた前記パルス幅の計測結果と前記Ａ／Ｄ変換の結果とに基づいて前記Ａ／Ｄ変換の結果が信号であるのかノイズであるのかを判別する判別ステップと
を備えることを特徴とするノイズフィルタ処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたノイズフィルタ処理方法において、
前記判別ステップは、
前記パルス幅の計測結果として所定値よりも短いパルス幅に対応づけられた前記Ａ／Ｄ変換の結果をノイズであると判別する
ことを特徴とするノイズフィルタ処理方法。
【請求項６】
請求項４に記載されたノイズフィルタ処理方法において、
前記判別ステップは、
前記パルス幅の計測結果に応づけられた前記Ａ／Ｄ変換の結果を全てノイズであると判別する
ことを特徴とするノイズフィルタ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号に重畳されているノイズを除去するノイズフィルタ処理装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、信号源からの信号に重畳されるノイズを除去するために、フィルタが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４にフィルタを用いた従来のノイズフィルタ処理装置の一例を示す。同図において、１は信号を出力する信号源、２は信号源から出力される信号を増幅するアンプ、３はアンプ２によって増幅された信号に重畳されているノイズを除去する処理を行うフィルタ、４はフィルタ３の処理出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器である。
【０００４】
図５にアンプ２で増幅した後の出力を例示する。図５において、Ｓ１は信号（元信号）であり、Ｎ１はノイズである。信号源１からの信号をそのまま取り扱うことは難しいため、アンプ２で信号源１からの信号を増幅する。また、信号源１は信号を出力するが、この信号に信号源１においてノイズが重畳されたり、アンプ２においてノイズが重畳されたりする。このノイズの重畳を想定し、アンプ２の出力（信号Ｓ１＋ノイズＮ１）からノイズＮ１を除去するために、フィルタ３を通す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５９８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィルタ３を通しても、ノイズＮ１を１００％取り除けるとは限らない。図６にフィルタ３を通した後の出力を例示する。この例では、ノイズＮ１を除去すべくフィルタ３を通しているが、完全には取り除くことができず、フィルタ３の処理出力にノイズＮ１’が残っている。また、この例のように、フィルタ３を使用することで、逆に処理後のノイズＮ１’と信号Ｓ１’の波形の幅（パルス幅）や信号レベルが近くなり、判別が難しくなる場合がある。
【０００７】
なお、フィルタ３の減衰量やカットオフ周波数を調整したり、Ａ／Ｄ変換器４としてより高速なＡ／Ｄ変換器を使用することで、この問題を回避することができる場合もあるが、コストが増大する。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フィルタの調整を必要としたり、高速なＡ／Ｄ変換器を用いたりすることなく、フィルタ処理後の信号とノイズを判別することが可能なノイズフィルタ処理装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために本発明は、信号を出力する信号源と、この信号源から出力される信号を増幅するアンプと、このアンプによって増幅された信号に重畳されているノイズを除去する処理を行うフィルタと、このフィルタの処理出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを備えたノイズフィルタ処理装置において、アンプによって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを予め定められた閾値と比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として出力する比較手段と、この比較手段が比較結果として出力するパルス信号のパルス幅を計測するパルス幅計測手段と、このパルス幅計測手段によって計測されたパルス幅の計測結果とフィルタの処理出力をＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換の結果とを時間相関によって対応づける時間相関手段と、この時間相関手段によって対応づけられたパルス幅の計測結果とＡ／Ｄ変換の結果とに基づいてＡ／Ｄ変換の結果が信号であるのかノイズであるのかを判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、アンプによって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを閾値と比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として得る。そして、この比較結果として得られたパルス信号のパルス幅を計測し、この計測したパルス幅の計測結果とＡ／Ｄ変換の結果とを時間相関によって対応づけ、この時間相関によって対応づけられたパルス幅の計測結果とＡ／Ｄ変換の結果とに基づいてＡ／Ｄ変換の結果が信号であるのかノイズであるのかを判別する。
【００１１】
本発明において、フィルタでノイズを完全に取り除くことができず、フィルタの処理出力に信号とノイズとが含まれていた場合、信号に対するＡ／Ｄ変換の結果とノイズに対するＡ／Ｄ変換の結果とが得られる。ここで、アンプによって増幅された信号およびノイズのレベルが何れも閾値を超えていれば、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号が比較結果として得られる。すなわち、信号に対応するパルス幅の長いパルス信号と、ノイズに対応するパルス幅の短いパルス信号とが得られる。
【００１２】
本発明では、時間相関によって、長いパルス幅が信号に対するＡ／Ｄ変換の結果に対応づけられ、短いパルス幅がノイズに対するＡ／Ｄ変換の結果に対応づけられる。これにより、パルス幅の長短から、そのパルス幅に対応づけられたＡ／Ｄ変換の結果が、信号であるのかノイズであるのかを判別することが可能となる。
【００１３】
本発明において、アンプによって増幅された信号およびノイズのレベルに対する閾値は、アンプによって増幅された信号およびノイズのレベルが何れもその閾値を超えるように定めるようにしてもよいが、すなわち増幅後の信号のレベルよりも低めに閾値を定めてもよいが、増幅後の信号のレベルよりも高めに閾値を定めるようにしてもよい。
【００１４】
増幅後の信号のレベルよりも低めに閾値を定める場合には、パルス幅の計測結果として所定値よりも短いパルス幅に対応づけられたＡ／Ｄ変換の結果をノイズであると判別するようにすればよく、増幅後の信号のレベルよりも高めに閾値を定める場合には、パルス幅の計測結果に応づけられたＡ／Ｄ変換の結果を全てノイズであると判別するようにすればよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンプによって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを閾値と比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値を超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として得るものとし、この比較結果として得られたパルス信号のパルス幅を計測し、この計測したパルス幅の計測結果とフィルタの処理出力をＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換の結果とを時間相関によって対応づけ、この時間相関によって対応づけられたパルス幅の計測結果とＡ／Ｄ変換の結果とに基づいてＡ／Ｄの結果が信号であるのかノイズであるのかを判別するようにしたので、フィルタの調整を必要としたり、高速なＡ／Ｄ変換器を用いることなく、フィルタ処理後の信号とノイズを判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るノイズフィルタ処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】このノイズフィルタ処理装置におけるアンプの出力、コンパレータの出力およびフィルタの処理出力を例示する図である。
【図３】コンパレータにおける閾値Ｌｔｈを増幅後の信号のレベルよりも高めに定めるようにした場合の図２に対応する図である。
【図４】従来のノイズフィルタ処理装置の一例を示す図である。
【図５】従来のノイズフィルタ処理装置におけるアンプの出力を例示する図である。
【図６】従来のノイズフィルタ処理装置におけるフィルタの処理出力を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るノイズフィルタ処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。同図において、図４と同一符号は図４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００１８】
本実施の形態のノイズフィルタ処理装置は、信号源１と、アンプ２と、フィルタ３と、Ａ／Ｄ変換器４とに加え、コンパレータ５と、パルス幅計測部６と、時間相関部７と、データ処理部８とを備えている。この構成において、コンパレータ５が本発明でいう比較手段に相当し、パルス幅計測部６がパルス幅計測手段に相当し、時間相関部７が時間相関手段に相当し、データ処理部８が判別手段に相当する。
【００１９】
このノイズフィルタ処理装置において、コンパレータ５は、アンプ２によって増幅された信号およびこの信号に重畳されているノイズのレベルを予め定められた閾値Ｌｔｈと比較し、その信号およびノイズのレベルが閾値Ｌｔｈを超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号を比較結果として出力する。
【００２０】
図２（ａ）にアンプ２によって増幅された信号Ｓ１およびノイズＮ１を例示する。コンパレータ５には、この増幅された信号Ｓ１およびノイズＮ１のレベルに対して、閾値Ｌｔｈが定められている。本実施の形態において、閾値Ｌｔｈは、増幅後の信号Ｓ１のレベルよりも低めに定められている。
【００２１】
コンパレータ５は、この閾値Ｌｔｈと増幅された信号Ｓ１およびノイズＮ１のレベルとを比較し、この増幅された信号Ｓ１およびノイズＮ１が閾値Ｌｔｈを超えている間、その比較出力を「Ｈ」レベルとする。すなわち、信号Ｓ１およびノイズＮ１が閾値Ｌｔｈを超えている時間幅に応じたパルス幅のパルス信号ＰSおよびＰNを比較結果として出力する（図２（ｂ）参照）。この場合、信号Ｓ１に対応するパルス信号ＰSはパルス幅が長いパルス信号となり、ノイズＮ１に対応するパルス信号ＰNはパルス幅が短いパルス信号となる。
【００２２】
パルス幅計測部６は、コンパレータ５から比較結果として出力されるパルス信号ＰSおよびＰNを入力とし、このパルス信号ＰSおよびＰNのパルス幅ＷSおよびＷNを計測する。
【００２３】
時間相関部７は、パルス幅計測部６によって計測されたパルス幅ＷSおよびＷN（パルス幅の計測結果）と、Ａ／Ｄ変換器４によってＡ／Ｄ変換されたフィルタ処理後の信号Ｓ１’およびノイズＮ１’（図２（ｃ）参照）に対するＡ／Ｄ変換値ＤSおよびＤN（Ａ／Ｄ変換の結果）とを時間相関によって対応づけ、その対応づけをデータ処理部８へ送る。例えば、同時刻のデータ同士を対応させて保存させるようにしたり、同時刻のデータ同士を対応させることができるようにタイムスタンプをつけてデータを保存させたりする。
【００２４】
なお、時間相関部７における時間相関によって対応づける同時刻のデータとは、観測している信号を生じさせた現象が同時刻という意味である。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４によってＡ／Ｄ変換された信号Ｓ１’およびノイズＮ１’は、フィルタ３での処理が含まれるため、コンパレータ５からの比較結果として得られるパルス信号ＰSおよびＰNよりも遅れて得られる。例えば、パルス信号ＰSおよびＰNに対して、Ａ／Ｄ変換された信号Ｓ１’およびノイズＮ１’は約０．０１μsec 遅れて出力される。フィルタ３での時間遅れは既知であるため、時間相関部７では、このフィルタ３での時間遅れを見込んで、パルス信号ＰSおよびＰNが得られた時刻とフィルタ３での時間遅れが生じた後のＡ／Ｄ変換値ＤSおよびＤN（Ａ／Ｄ変換の結果）とを同時刻のデータとして対応づける。フィルタ３での時間遅れを時間相関部７に設定することにより、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期でコンパレータの出力パルス幅が計測不能な場合であっても、同時刻のデータ同士を対応づけることが可能である。
【００２５】
データ処理部８は、Ａ／Ｄ変換器４からのＡ／Ｄ変換値ＤSおよびＤN（Ａ／Ｄ変換の結果）とパルス幅計測部６からのパルス幅ＷSおよびＷN（パルス幅の計測結果）とを入力とし、時間相関部７によって対応づけられたＡ／Ｄ変換の結果とパルス幅の計測結果とを処理する。
【００２６】
この場合、時間相関部７によって、Ａ／Ｄ変換値ＤSとパルス幅ＷSとが時間相関によって対応づけられ、Ａ／Ｄ変換値ＤNとパルス幅ＷNとが時間相関によって対応づけられている。データ処理部８は、パルス幅ＷS，ＷNを所定値Ｗｔｈと比較することによって、そのパルス幅ＷS，ＷNに対応づけられたＡ／Ｄ変換値ＤS，ＤNが信号であるのかノイズであるのかを判別する。
【００２７】
この実施の形態において、データ処理部８での所定値Ｗｔｈは、パルス幅ＷS，ＷNの長短を見分けるための閾値として定められている。この例では、ＷS＞Ｗｔｈ＞ＷNとなり、データ処理部８は、この所定値Ｗｔｈとパルス幅ＷS，ＷNとの比較結果から、パルス幅ＷSに対応するＡ／Ｄ変換値ＤSを信号と判別し、パルス幅ＷNに対応するＡ／Ｄ変換値ＤNをノイズと判別する。
【００２８】
このようにして、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換の結果が信号であるのかノイズであるのか判別され、フィルタ３の調整を必要としたり、Ａ／Ｄ変換器４として高速なＡ／Ｄ変換器を用いたりすることなく、フィルタ処理後の信号とノイズを判別することが可能となる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、コンパレータ５における閾値Ｌｔｈを増幅後の信号Ｓ１のレベルよりも低めに定めるようにしたが、図３（ａ）に示すように、増幅後の信号Ｓ１のレベルよりも高めに定めるようにしてもよい。この場合、図３（ｂ）に示すように、ノイズＮ１に対応するパルス信号ＰNしか生じないので、すなわち信号Ｓ１に対応するパルス信号ＰSが生じないので、データ処理部８では、パルス幅の計測結果（パルス幅ＷN）に対応づけられたＡ／Ｄ変換の結果（Ａ／Ｄ変換値ＤN）を全てノイズであると判別するようにする。
【００３０】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…信号源、２…アンプ、３…フィルタ、４…Ａ／Ｄ変換器、５…コンパレータ、６…パルス幅計測部、７…時間相関部、８…データ処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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