(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス発振回路と、
パルス発振回路から出力されたパルスを積分する第１の積分回路と、
閾値を有し、第１の積分回路の出力からパルスを生成するインバータと、
第１の積分回路と同じ時定数を有し、インバータから出力されたパルスを積分する第２の積分回路と、
インバータと同じ閾値を有し、パルス発振回路から出力されたパルスと、第２の積分回路から出力された信号とのＮＯＲ演算を行う論理回路と
を備えることを特徴とする投光器のパルス発生回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビームセンサの投光器から赤外線パルスを投光するためのパルス発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビームセンサの投光器からはパルス状の赤外線ビームを投光するのが通常であり、そのためのパルス発生回路は図３に示すように構成されている。図３において、１はパルス発振回路、２、３はインバータ、４はＬＥＤ駆動回路、５は赤外線を発光するＬＥＤを示す。なお、図３において、２及び３の符号で示すものはＮＯＲ回路であるが、二つの入力が共通であるのでインバータとして機能するものであることは当業者に明らかである。
【０００３】
図３に示す回路の動作を図４の波形図を参照しつつ説明する。ここでは、電源電圧は５Ｖとする。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図３のイ、ロ、ニ、ホで示す点における波形を示している。
【０００４】
いま、パルス発振回路１から、所定の周波数ｆ0 を有し、図４（ａ）に示すようにデューティ比が５０％のパルスが出力されるものとすると、このパルスはコンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 とからなる微分回路で微分され、図３のロ点には図４（ｂ）に示すような波形が表れる。
【０００５】
ところで、図３の抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 及びインバータ２、３からなる回路は一般的にヒステリシスを有しており、従って、図３のロ点における信号波形とハ点における信号波形とは異なるものとなるが、投光器のパルス発生回路としては、抵抗Ｒ2 は抵抗Ｒ3 より十分小さくなされるのが通常であるので、ヒステリシスを無視することができ、図３のロ点とハ点の信号波形は同じものとすることができる。従って、図３のハ点の信号波形は図４（ｂ）に示すものと同じものとなる。
【０００６】
図４（ｂ）に示す信号はインバータ２によって反転されると共に、インバータ２の閾値ＶTHによって図４（ｃ）に示すようなパルス幅がｔw のパルスとなされ、このパルスは更にインバータ３によって反転され、図４（ｄ）に示すパルスとなされてＬＥＤ駆動回路４に入力される。ここでは、インバータ２の閾値ＶTHは電源電圧の１／２である２．５Ｖに設定されている。また、インバータ３も閾値を有しており、その閾値はインバータ２の閾値ＶTHと同じに設定されている。
【０００７】
ＬＥＤ駆動回路４は定電流源を有しており、インバータ３から出力されるパルスのパルス幅ｔw の期間だけ所定の定電流をＬＥＤ５に供給する。これによって、ＬＥＤ５からは周波数がｆ0 のパルス状の赤外線ビームが投光されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示す回路では、インバータ２、３の閾値ＶTHにはばらつきがある。実際、電源電圧が５Ｖの場合には、インバータ２、３の閾値ＶTHは１．５Ｖ〜３．５Ｖ程度の範囲でばらついているのが現状である。そして、当該閾値ＶTHが２．５Ｖより高い方にばらついていれば、インバータ３から出力されるパルスのパルス幅は設計値であるｔw より狭くなり、２．５Ｖより低い方にばらついていればインバータ３から出力されるパルスのパルス幅は設計値であるｔw より広くなる。
【０００９】
このことは計算からも確かめられる。即ち、図３に示す回路において、電源電圧を５Ｖとするとき、インバータ３から出力されるパルスのパルス幅ｔw は次の式で与えられる。
ｔw ＝−Ｃ1・Ｒ1・ｌｎ（ＶTH／５）      …(1)
ここで、ｌｎは自然対数を示す。
【００１０】
そこで、Ｃ1 ，Ｒ1 を定め、閾値ＶTHを１．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲で変化させたときのパルス幅ｔw を計算してみると、図５の破線で示すグラフを得る。なお、図５においては、閾値ＶTH＝２．５Ｖのときのパルス幅を１として正規化している。図５から、閾値ＶTHがばらついた場合に出力されるパルスのパルス幅ｔw が大きく変動することがわかる。
【００１１】
このように出力されるパルスのパルス幅が変動することは望ましいことではない。例えば、パルス幅が狭くなると、受光器において受光量を測定することができなくなり、また逆にパルス幅が広くなるとＬＥＤ５に電流が供給される時間が長くなるので、発熱量が大きくなり、ＬＥＤ５の寿命が短くなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、インバータ等の論理回路の閾値がばらついていても、出力されるパルスのパルス幅の変動を従来よりも小さくすることができる投光器のパルス発生回路を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の投光器のパルス発生回路は、パルス発振回路と、パルス発振回路から出力されたパルスを積分する第１の積分回路と、閾値を有し、第１の積分回路の出力からパルスを生成するインバータと、第１の積分回路と同じ時定数を有し、インバータから出力されたパルスを積分する第２の積分回路と、インバータと同じ閾値を有し、パルス発振回路から出力されたパルスと、第２の積分回路から出力された信号とのＮＯＲ演算を行う論理回路とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る投光器のパルス発生回路の一実施形態を示す図であり、図中、６はインバータ、７はＮＯＲ回路を示す。なお、図３に示すものと同等なものについては同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
抵抗Ｒ4 とコンデンサＣ4 は第１の積分回路を形成している。抵抗Ｒ5 とコンデンサＣ5 は第２の積分回路を形成している。そして、両者の積分回路の時定数は同じに設定されている。即ち、
Ｒ4・Ｃ4 ＝Ｒ5・Ｃ5       …(2)
である。また、インバータ６とＮＯＲ回路７の閾値は同じであり、ＶTH1 に設定されている。そして、インバータ６とＮＯＲ回路７の閾値のばらつきは同じ様であるとする。このようにするためには、インバータ６、ＮＯＲ回路７は、同じＩＣパッケージの中のＮＯＲ回路を用いて構成すればよい。同じＩＣパッケージのＮＯＲ回路の閾値は閾値にばらつきがあったとしても、通常そのばらつきの程度は同様であるからである。
【００１６】
図１に示す回路の動作を図２の波形図を参照しつつ説明する。ここでは、電源電圧は５Ｖとする。また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ図１のヘ、ト、チ、リ、ヌで示す点における波形を示している。
【００１７】
いま、パルス発振回路１から、所定の周波数ｆ0 を有し、図２（ａ）に示すようにデューティ比が５０％のパルスが出力されるものとすると、このパルスはＮＯＲ回路７と、第１の積分回路に入力される。
【００１８】
第１の積分回路の出力信号は図２（ｂ）に示すようになり、この信号はインバータ６に入力されて閾値ＶTH1 と比較、反転される。いま、閾値ＶTH1 が図２（ｂ）に示すようであるとすると、インバータ６からは図２（ｃ）に示すパルスが出力される。このインバータ６から出力されるパルスは、パルス発振回路１から出力されるパルスからｔw1だけ遅延されている。この遅延時間ｔw1は、
ｔw1＝−Ｃ4・Ｒ4・ｌｎ（ＶTH1／５）      …(3)
で与えられる。
【００１９】
インバータ６の出力信号は第２の積分回路により積分され、図２（ｄ）に示す波形となる。ここで、図２（ｄ）のｔw2で示す時間は、第２の積分回路の出力信号レベルが０Ｖから上昇していき、閾値ＶTH1 に達するまでの時間であり、この時間ｔw2は、
ｔw2＝−Ｃ5・Ｒ5・ｌｎ（１−（ＶTH1／５））
＝−Ｃ4・Ｒ4・ｌｎ（１−（ＶTH1／５））      …(4)
で与えられる。
【００２０】
ＮＯＲ回路７では、パルス発振回路１から出力されたパルスと、第２の積分回路の出力信号とのＮＯＲ演算が行われ、図２（ｅ）に示すパルスが出力される。このＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅ｔw3は、ｔw1とｔw2の和となるから、
ｔw3＝ｔw1＋ｔw2
＝−Ｃ4・Ｒ4・ｌｎ（ＶTH1・（５−ＶTH1）／５2）    …(5)
となる。そして、ＮＯＲ回路７から出力されるパルスはＬＥＤ駆動回路４に供給され、ＬＥＤ５が１／ｆ0 の周期で、ｔw3の時間だけ発光されることになる。
【００２１】
ここで、Ｃ4 ，Ｒ4 を定め、閾値ＶTH1 が１．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲でばらついたときにＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅ｔw3がどれだけ変動するかを(5) 式を用いて計算してみると、図５の実線で示すようである。ここでも、閾値ＶTH1 ＝２．５Ｖのときのパルス幅を１として正規化している。
【００２２】
図５の実線のグラフから、図１に示すパルス発生回路においては、インバータ６、ＮＯＲ回路７の閾値が２．５Ｖからずれていたとしても、ＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅の変動は従来の回路に比較して小さく、パルス幅の精度を大きく向上できることがわかる。
【００２３】
このようにＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅の変動が小さくなるのは、インバータ６、ＮＯＲ回路７の閾値が共に同程度に大きくなれば、図２（ｃ）の時間ｔw1は短くなるが、その分図２（ｄ）の時間ｔw2が長くなるので、全体としてＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅は補正され、ＶTH1＝２．５Ｖのときのパルス幅と殆ど変わらないものとなるからである。また逆に、インバータ６、ＮＯＲ回路７の閾値が共に同程度に低くなれば、図２（ｃ）の時間ｔw1は長くなるが、その分図２（ｄ）の時間ｔw2が短くなるので、全体としてＮＯＲ回路７の出力パルスのパルス幅は補正され、ＶTH1＝２．５Ｖのときのパルス幅と殆ど変わらないものとなる。
【００２４】
以上のようであるので、この投光器のパルス発生回路によれば、インバータ６、ＮＯＲ回路７の閾値にばらつきがあっても、最終的に出力されるパルスのパルス幅の変動は非常に小さく、パルス幅の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る投光器のパルス発生回路の一実施形態を示す図である。
【図２】  図１に示すパルス発生回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】  従来の投光器のパルス発生回路の構成例を示す図である。
【図４】  図３に示すパルス発生回路の動作を説明するための波形図である。
【図５】  図１に示す投光器のパルス発生回路における出力パルス幅の変動の様子、及び図３に示す投光器のパルス発生回路における出力パルス幅の変動の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…パルス発振回路、２、３…インバータ、４…ＬＥＤ駆動回路、５…ＬＥＤ、６…インバータ、７…ＮＯＲ回路。
【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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