位相差測定装置
【課題】二つの入力信号の位相差を０〜３６０度の範囲で連続して安定的に測定可能な位相差測定装置を提供する。
【解決手段】二つの入力信号Ｒ，ＭをＲ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２で分周し、位相差出力回路１０３で二つの分周信号の排他的論理和をとることにより分周信号の位相差を算出する。位相差算出部１２２は位相差出力回路１０３から出力された分周信号の位相差に基づいて、入力信号Ｒ，Ｍの位相差を算出する。位相差矛盾解決回路１１０は、位相差が０〜３６０度の周期範囲を超えたときに、Ｒ信号分周回路１０１をリセットする。二つの位相差測定回路１００，２００は測定範囲が異なり、セレクタ１６は位相差信号のデューティが５０％に近い位相差測定回路から出力される位相差を選択する。
【解決手段】二つの入力信号Ｒ，ＭをＲ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２で分周し、位相差出力回路１０３で二つの分周信号の排他的論理和をとることにより分周信号の位相差を算出する。位相差算出部１２２は位相差出力回路１０３から出力された分周信号の位相差に基づいて、入力信号Ｒ，Ｍの位相差を算出する。位相差矛盾解決回路１１０は、位相差が０〜３６０度の周期範囲を超えたときに、Ｒ信号分周回路１０１をリセットする。二つの位相差測定回路１００，２００は測定範囲が異なり、セレクタ１６は位相差信号のデューティが５０％に近い位相差測定回路から出力される位相差を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの周期信号の位相差を測定する位相差測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二つの周期信号の位相差を測定する位相差測定装置として、素子遅延型エッジ抽出とRSフリップフロップ回路を組み合わせたものや、排他的論理和回路を使用したものが知られている。
【０００３】
素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差測定装置は、一方の入力信号の立ち上がりエッジでＲＳフリップフロップ回路をセットし、他方の入力信号の立ち上がりエッジでＲＳフリップフロップ回路をリセットする。これにより、一方の入力信号の立ち上がりから他方の入力信号の立ち上がりまでをHiレベルとし、位相差をデューティ比として持つパルスを得ることができる。そして、積分回路等によりデューティ比に応じた大きさの出力信号を取り出す等により、二つの信号の位相差を測定するように構成される。
【０００４】
排他的論理和回路を使用した位相差測定装置は、一方の入力信号と他方の入力信号の値が等しい場合にＬ（Low）レベル、異なる場合にＨ（Hi）レベルを出力することで、入力信号間の位相差をデューティ比として持つパルスを出力する。そして、積分回路等によりデューティ比に応じた大きさの出力信号を取り出す等により、二つの信号の位相差を測定するように構成される（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８７６５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、素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差検出装置では、エッジ抽出でグリッジと称される時間軸方向に非常に短いヒゲ状のパルスを生成し、これをＲＳフリップフロップ回路の入力信号として使用するため、入力信号の検出エラー等により動作が不安定になりやすい。また、検出エラーを防止するためエッジ抽出で時間軸方向に十分長いパルスを出力するように設定すると、今度は入力信号がともにＨレベルになる状況が生じ得る。よく知られるように、ＲＳフリップフロップ回路では両入力信号がＨレベルの場合に出力が不定となり、正常な動作が期待できない。このように素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差検出装置は、入力信号の扱いが難しく安定動作させることが難しいという課題があった。
【０００７】
排他的論理和回路を使用したものは、上記のような取り扱い上の困難性がなく、広く用いられている。しかし、この手法では二つの入力信号の位相差を３６０度の範囲で変化させたときに、１８０＋ａ度と１８０−ａ度(ａは任意の値)において同じデューティ比を持つ位相差信号が出力される特徴を持つことから、３６０度の範囲で位相差を測定するには位相差信号をそのまま使用することができない。
【０００８】
この問題を解決する手段として、例えば特許文献１に開示された手法が挙げられる。ところが、この特許文献１に開示されたような従来の手法では、測定範囲が−１８０度〜＋１８０度であることから、入力信号の位相差が１８０×ｎ度（ｎは整数)において出力信号のデューティ比が０％もしくは１００％に近くなり、この領域でのスイッチング素子の特性上、真の位相差からの誤差が増加するという課題があった。また、上記のような従来の技術では、二つの入力信号間に１周期（３６０度）以上の位相差がある場合の測定手段がないという課題があった。さらには、測定範囲が−１８０度〜＋１８０度である（０度〜３６０度ではない）ことから、周期数差測定と組み合わせにくいという課題や、二つの入力信号のデューティ比がともに５０％でなければ正常な出力が得られないという課題もあった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、入力信号の位相差について、０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定が可能な位相差測定装置を提供することを目的とする。また更に進んで、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正常に測定可能な位相差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明による位相差測定装置は、二つの入力信号の位相差を測定する位相差測定装置である。この位相差測定装置は、二つの入力信号を各々分周する第１の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路１０１，２０１，４０１，５０１等）及び第２の分周回路（例えば、実施形態におけるＭ信号分周回路１０２，２０２，４０２，５０２等）、並びに第１、第２の分周回路により分周された二つの分周信号の排他的論理和をとり前記二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路１０３，２０３，４０３，５０３等）を備えた位相差測定部と、この位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて、前記二つの入力信号の位相差を算出する位相差算出部（例えば、実施形態におけるデューティ位相変換テーブル１２２，２２２）とを備えて構成される。
【００１１】
上記の本発明において、前記二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、第１の分周回路及び第の２分周回路のいずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段（例えば、実施形態における位相差矛盾解決回路１１０，２１０，４１０，５１０等）を備えることが望ましい。
【００１２】
この場合において、位相差矛盾解決手段は、いずれか一方の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路５０１）に入力された入力信号と、位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路５０３）から出力された位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することが好ましい。
【００１３】
あるいは、位相差矛盾解決手段は、いずれか一方の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路１０１，２０１）に入力された入力信号及び当該分周回路から出力された分周信号と、位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路１０３，２０３）から出力された位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することも好ましい。
【００１４】
なお、第１の分周回路及び第２の分周回路のいずれか一方がリセット端子またはセット端子付きのＴ型フリップフロップ回路であり、位相差無矛盾解決手段がリセット端子にリセット信号を出力しまたはセット端子にセット信号を出力することにより、上記のようにいずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することは好ましい構成態様である。
【００１５】
また、以上の本発明において、前記の位相差測定部を二つ備え、第１の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、第２の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′及び第２入力信号Ｍである。そして、第１の位相差測定部から出力された第１の位相差信号及び第２の位相差測定部から出力された第２の位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段（例えば、実施形態におけるセレクタ１６）と、この判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段（例えば、実施形態における位相差マルチプレクサ１８）とを備えることが好ましい。
【００１６】
あるいは、前記の位相差測定部を二つ備え、第１の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、第２の差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″と第２入力信号Ｍである。そして、第１の位相差測定部から出力された第１の位相差信号、及び第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段（例えば、実施形態におけるセレクタ１６）と、この判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段（例えば、実施形態における位相差マルチプレクサ１８）とを備えることも好ましい。
【００１７】
さらに、第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＲカウンタ１０）と、第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＭカウンタ１１）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路（例えば、実施形態におけるＲカウント値保持回路１２）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ0カウント値保持回路１３）と、第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ´に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ1カウント値保持回路１４）と、第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて構成することが好ましい。
【００１８】
あるいは、第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＲカウンタ１０）と、第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＭカウンタ１１）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路（例えば、実施形態におけるＲカウント値保持回路１２）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ0カウント値保持回路１３）と、第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ1カウント値保持回路１４）と、第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る位相差測定装置においては、測定対象である二つの入力信号を第１，第２の分周回路により分周して排他的論理和をとることで二つの分周信号の位相差を算出し、算出された位相差を位相差算出部により入力信号の位相差に変換して出力する。そのため、測定対象である二つの入力信号について、０〜３６０度の範囲について切れ目なく連続した位相差測定が可能となる。また、本発明の位相差測定装置では、分周信号から位相差を算出するため、入力信号の波形がデューティ比５０％に限定されることがなく、任意デューティの入力信号の位相差を測定することができる。
【００２０】
また、二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、いずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段を備えた構成によれば、分周信号の周期範囲を超えて入力信号の位相が変化した場合であっても、周期範囲を挟む前後の位相差領域で矛盾のない正確な位相差を算出することができる。
【００２１】
この場合において、位相差矛盾解決手段が、一方の分周回路に入力された入力信号（及び当該分周回路から出力された分周信号）と、位相差出力回路から出力された位相差信号とに基づいて、分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるような構成によれば、複雑な信号処理を行うことなく上記効果を達成可能な位相差測定装置を提供することができる。さらに、第１，第２の分周回路の一方がリセット端子（セット端子）付きのＴ型フリップフロップ回路であり、位相差無矛盾解決手段がリセット端子（セット端子）にリセット信号（セット信号）を出力することにより、いずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるような構成によれば、極めて簡明かつ低廉な回路構成で上記効果を達成可能な位相差測定装置を提供することができる。
【００２２】
また、第１入力信号Ｒと第２入力信号Ｍの位相差を測定する第１の位相差測定部と、第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′（あるいはオフセット第１入力信号Ｒ″）と２入力信号Ｍの位相差を測定する第２の位相差測定部と、これら二つの測定部から出力された第１，第２の位相差信号のいずれが各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部の位相差信号に基づいて位相差を出力させる位相差選択手段とを備えて位相差測定装置を構成する。このような位相差測定装置によれば、各々の測定範囲の端部が他方の測定範囲の中央となるところ、常に中央に近い（すなわち安定した）位相差信号を読み出して、安定かつ正確な位相差測定を実現することができる。
【００２３】
また、第１，第２入力信号の周期数をカウントする第１，第２の周期数カウンタと、これらのカウント値を第１入力信号Ｒに同期したタイミングでラッチする第１，第２の保持回路と、反転第１入力信号Ｒ´（あるいはオフセット第１入力信号Ｒ″）に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、第２，第３の保持回路のうち判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて位相差測定装置を構成する。このような位相差測定装置によれば、分周信号の一周期以内の測定領域について安定かつ正確な位相差測定が可能であることに加えて、当該一周期を超えて変化する入力信号の位相差についても、周期数を含めた正確な位相差測定を実現することができる。
【００２４】
従って、本発明によれば、入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定が可能な位相差測定装置を提供することができる。また、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正常に測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る位相差測定装置を例示するブロック図である。
【図２】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相関係が変化したときの、Ｒ分周信号、Ｍ分周信号、位相差信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図３】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度付近で変化した場合の、各信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図４】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が３６０度付近で変化した場合の、各信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度付近で変化したときの、位相差矛盾解決回路による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図６】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が３６０度付近で変化したときの、位相差矛盾解決回路による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る位相差測定装置の他の実施形態を例示するブロック図である。
【図８】位相差測定回路及び位相差矛盾解決回路の他の構成例を示すブロック図、及び位相差矛盾解決の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図９】位相差測定回路及び位相差矛盾解決回路のさらに他の構成例を示すブロック図、及び位相差矛盾解決の動作状況を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明に係る位相差測定装置１を例示するブロック図を示しており、まず、この図を参照しながら、位相差測定装置１の概要構成について説明する。
【００２７】
位相差測定装置１は、大別的に、二つの入力信号の周期数差を測定する周期数差測定ブロックＡと、これら二つの入力信号の一周期内の位相差を測定する位相差測定ブロックＢとからなり、これらの測定ブロックＡ，Ｂにより計測された測定値から、二つの入力信号間の位相差を測定する。位相差測定装置１は、例えばレーザー測長システム等に好適に用いられる。いま、二つの入力信号の一方を入力信号Ｒ、他方を入力信号Ｍとする。
【００２８】
[周期数差測定ブロック]
周期数差測定ブロックＡは、入力信号Ｒの周期数を計測するＲ周期数計測系（１０，１２）、入力信号Ｍの周期数を計測するＭ周期数計測系（１１，１３，１４，１５）、Ｍ周期数計測系に保持された二つのカウント値のいずれを選択するか判断するセレクタ１６、セレクタ１６の判断に基づいて入力信号Ｍのカウント値を出力する周期数マルチプレクサ１７、Ｒ周期数計測系により計測された入力信号Ｒの周期数とＭ周期数計測系により計測され周期数マルチプレクサ１７から出力された入力信号Ｍの周期数との周期数差を算出する減算器１９、及び減算器から出力された周期数差の出力信号を保持する周期数差保持回路２０などから構成される。
【００２９】
Ｒ周期数計測系は、入力信号Ｒの周期数をカウントするＲカウンタ１０と、Ｒカウンタ１０のカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミング（本実施形態においては入力信号Ｒの立ち上がり）でラッチするＲカウント値保持回路１２とを有して構成される。
【００３０】
Ｍ周期数計測系は、入力信号Ｍの周期数をカウントするＭカウンタ１１、Ｍカウンタ１１のカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がり）でラッチするＭ0カウント値保持回路１３、Ｍカウンタ１１のカウント値を入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′に同期したタイミング（典型的には入力信号Ｒの立下り）でラッチするＭ1カウント値保持回路１４、及びＭ1カウント値保持回路１４によりラッチされたカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミングで保持するＭ11カウント値保持回路１５などから構成される。
【００３１】
セレクタ１６については、後に詳述するが、第１，第２の位相測定部１００，２００から出力された二つの位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段である。セレクタ１６は、Ｍ0カウント値保持回路１３及びＭ1カウント値保持回路１４（Ｍ11カウント値保持回路１５）のうち、位相差信号が中心値に近いと判断された入力信号に対応する同期タイミング（入力信号Ｒの立ち上がりまたは立下りタイミング）のカウント値保持回路を選択する。そして、選択した同期タイミングのカウント値保持回路を指定する選択信号を、周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【００３２】
周期数マルチプレクサ１７は、セレクタ１６の選択信号に基づいて、Ｍ0カウント値保持回路１３またはＭ11カウント値保持回路１５に保持されたカウント値を、入力信号Ｍの周期数として減算器１９に出力する。減算器１９は、Ｒカウント値保持回路１２から出力された入力信号Ｒの周期数と、周期数マルチプレクサ１７から出力された入力信号Ｍの周期数とから、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの周期数差を算出する。周期数差保持回路２０は、減算器１９により算出された周期数差を保持し、これを入力信号Ｒと入力信号Ｍとの周期数差として出力する。
【００３３】
[位相差測定ブロック]
位相差測定ブロックＢは、大別的に、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差を測定する第１位相差測定部Ｂ１、反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍとの位相差を測定する第２位相差測定部Ｂ２、第１位相差測定部Ｂ１により測定された位相差信号及び第２位相差測定部Ｂ２により測定された位相差信号に基づき、いずれの位相差信号が各位相差測定部Ｂ１，Ｂ２の測定範囲の中心値に近いかを判断して選択信号を出力するセレクタ１６、セレクタ１６の選択信号に基づいて入力信号間の位相差を出力する位相差マルチプレクサ１８、及び位相差マルチプレクサ１８から出力された位相差を保持し出力する位相差保持回路２１などから構成される。
【００３４】
第１位相差測定部Ｂ１は、図中にそれぞれ点線で囲んで示す位相差測定回路１００及び位相差矛盾解決回路１１０と、デューティ値生成回路１２０と、デューティ値保持回路１２１と、デューティ−位相変換テーブル１２２などから構成される。
【００３５】
デューティ値生成回路１２０は、位相差測定回路１００から出力された位相差に応じたデューティ比の位相差信号を、デューティ比に応じたデジタル値（「デューティ値」という）にＡＤ変換して出力する。デューティ値保持回路１２１は、デューティ値生成回路１２０から出力されたデューティ値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がりタイミング）で保持する。デューティ−位相変換テーブル１２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１に保持されたデューティ値を入力信号の位相差に変換するように構成される。
【００３６】
第２位相差測定部Ｂ２は、同様に点線で囲んで示す位相差測定回路２００及び位相差矛盾解決回路２１０と、デューティ値生成回路２２０と、デューティ値保持回路２２１と、デューティ−位相変換テーブル２２２などから構成される。
【００３７】
デューティ値生成回路２２０は、位相差測定回路２００から出力された位相差に応じたデューティ比の位相差信号を、デューティ比に応じたデジタルのデューティ値にＡＤ変換して出力する。デューティ値保持回路２２１は、デューティ値生成回路２２０から出力されたデューティ値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がりタイミング）で保持する。デューティ−位相変換テーブル２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路２２１に保持されたデューティ値を入力信号の位相差に変換するように構成される。
【００３８】
すなわち、本実施形態において、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２とは、共に二つの入力信号が入力されるものであるが、そのうち一方が入力信号Ｒと入力信号Ｍであり、他方が入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍである、という相違を除いて、各部の基本的な構成が共通になっている。そこで、以下では第１位相差測定部Ｂ１の構成及び作用について詳細に説明し、第２位相差測定部Ｂ２についての重複説明は省略する。
【００３９】
[第１位相差測定部]
位相差測定回路１００は、入力信号Ｒを二分周するＲ信号分周回路１０１と、入力信号Ｍを二分周するＭ信号分周回路１０２と、Ｒ信号分周回路１０１の出力信号とＭ信号分周回路１０２の出力信号との排他的論理和（ＸＯＲ）を出力する位相差出力回路１０３とを主体として構成される。
【００４０】
Ｒ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２は、各々入力信号Ｒ，Ｍの立ち上がりエッジに呼応して出力がＨ(High)レベル−Ｌ(Low)レベルに切り替え作動する分周回路である。このように入力信号の立ち上がりエッジに呼応して入力信号をｎ分周（ｎ＝２，４，８…、本実施形態においてｎ＝２）するポジティブエッジトリガ型の分周回路として、Ｄ−ＦＦ（ディレイ−フリップフロップ）やＪＫ−ＦＦを利用したＴ−ＦＦ（トグル−フリップフロップ）を用いることができ、入力信号を四分周（ｎ＝４）する場合にはＴ−ＦＦを二段直列接続することにより構成することができる。
【００４１】
本実施形態においては、図示のように、Ｒ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２ともに、Ｄ−ＦＦの反転出力（Ｑバー）端子とデータ（Ｄ）端子を接続してＴ−ＦＦを構成した構成例を示す。
【００４２】
そのため、Ｒ信号分周回路１０１からは、入力信号Ｒが二分周されて入力信号Ｒの半分の周波数をもったデューティ比５０％の分周信号（以下、「Ｒ分周信号」という）が出力され、Ｍ信号分周回路１０２からは、入力信号Ｍが二分周されて入力信号Ｍの半分の周波数をもったデューティ比５０％の分周信号（同様、「Ｍ分周信号」という）が出力される。これら二つの信号分周回路１０１，１０２のうち、一方のＲ信号分周回路１０１には、Ｈレベルの出力をＬレベルにリセットするリセット端子が設けられている。
【００４３】
位相差出力回路１０３は、Ｒ信号分周回路１０１から出力されたＲ分周信号と、Ｍ信号分周回路１０２から出力されたＭ分周信号との排他的論理和をとり、これら二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する。すなわち、位相差測定回路１００においては、位相差出力回路１０３が二つの入力信号Ｒ，Ｍの排他的論理和をとるのではなく、これらの入力信号を二分周したＲ分周信号とＭ分周信号との排他的論理和をとることが特徴になっている。
【００４４】
図２は、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相関係が変化したときに、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）、及び位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）の様子を示した説明図である。
【００４５】
図２における(ａ)は、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが略０度のとき（０度より微小角だけ大きいとき）、(ｂ)〜(ｅ)は、それぞれ入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが９０，１８０，２７０，略３６０度のとき（３６０度より微小角だけ小さいとき）の上記各信号の状態を示す。
【００４６】
なお、実施形態においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差は、これら二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相が揃った位相差θ＝０度の状態から、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒの位相が進んだときに（入力信号Ｒに対して入力信号Ｍの位相が遅れたときに）、進角に応じて位相差θが０〜３６０度に増大するものとする。
【００４７】
(ａ)に示すように、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が略０度のとき、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）と、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）とは同位相であり、且つこれらの分周信号の位相差がほぼゼロである。そのため、二つの分周信号の排他的論理和である位相差出力回路１０３からの位相差信号（１０３出力）のデューティ比は略０％になる。
【００４８】
(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)に示すように、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が９０，１８０，２７０度と大きくなると、これに応じてＲ分周信号（１０１出力）とＭ分周信号（１０２出力）との位相差が増大し、位相差信号（１０３出力）のデューティ比がこれに比例して増大する。具値的には、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが９０度のときに位相差信号のデューティ比が２５％、位相差θが１８０度のときに位相差信号のデューティ比が５０％、位相差θが２７０度のときに位相差信号のデューティ比が７５％になる。
【００４９】
そして、(ｅ)に示すように、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが略３６０度になると、Ｒ分周信号（１０１出力）とＭ分周信号（１０２出力）の位相が逆位相の関係になり、これらの分周信号の位相差がほぼ１８０度になる。そのため、位相差出力回路１０３からの位相差信号（１０３出力）のデューティ比は略１００％になる。
【００５０】
このように、位相差測定回路１００においては、二つの入力信号Ｒ，ＭをＲ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２で各々二分周し、二分周されたＲ分周信号及びＭ分周信号を位相差出力回路１０３で排他的論理和をとる。これにより、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θ＝０〜３６０度の範囲に対応して、デューティ比が０〜１００％の範囲で連続的に変化する位相差信号を抽出することができる。
【００５１】
位相差出力回路１０３から出力されたデューティ比０〜１００％の位相差信号は、デューティ値生成回路１２０に入力される。デューティ値生成回路１２０は、ローパスフィルタＬＰＦと、ＡＤコンバータＡＤＣとからなり、１０３から出力されたＰＷＭ状態の位相差信号をローパスフィルタＬＰＦでアナログ電圧に変換し、ＡＤコンバータＡＤＣによりデューティ比に応じたデジタル値（デューティ値）に変換する。ＡＤ変換されたデューティ値は、入力信号Ｒに同期したタイミングでデューティ値保持回路１２１により保持される。
【００５２】
デューティ−位相変換テーブル１２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１に保持された０〜１００％のデューティ値を、０〜３６０度の入力信号の位相差に変換する。従って、このような構成の第１位相差測定部Ｂ１によれば、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲で位相差を連続的に計測することができる。
【００５３】
このように、位相差測定回路１００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲について、デューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。
【００５４】
[第２位相差測定部]
既述したように、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２との相違点は、第１位相差測定部Ｂ１のＲ信号分周回路１０１に入力される信号が入力信号Ｒであるのに対し、第２位相差測定部Ｂ２のＲ信号分周回路２０１に入力される信号は入力信号の極性を反転した反転入力信号Ｒ′であることである。
【００５５】
すなわち、第２位相差測定部Ｂ２のＲ信号分周回路２０１においては、反転入力信号Ｒ′の立ち上がりエッジ（入力信号Ｒの立下りエッジ）に呼応して、反転入力信号Ｒ′が二分周される。このことは、入力信号Ｒがデューティ比５０％の周期信号の場合に、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせることと等価であり、その結果、第２位相差測定部Ｂ２においてＲ信号分周回路２０１から出力される反転入力信号Ｒ′の分周信号は、第１位相差測定部Ｂ１においてＲ信号分周回路１０１から出力される入力信号Ｒの分周信号と、位相が１８０度ずれた関係になる。
【００５６】
そのため、第１位相差測定部Ｂ１では、位相差測定回路１００において二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θ＝０〜３６０度に対応してデューティ比が０〜１００％に変化する位相差信号が出力されるのに対し、第２位相差測定部Ｂ２では、位相差測定回路２００において二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θ＝−１８０〜０〜１８０度に対応してデューティ比が０〜１００％に変化する位相差信号が出力される。
【００５７】
そして、位相差測定回路２００の位相差出力回路２０３から出力されたデューティ比０〜１００％の位相差信号がデューティ値生成回路２２０においてデューティ比に応じたデューティ値に変換され、入力信号Ｒに同期したタイミングでデューティ値保持回路２２１に保持される。デューティ−位相変換テーブル２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路２２１に保持された０〜１００％のデューティ値を、−１８０度〜０度〜１８０度の入力信号の位相差に変換する。従って、第２位相差測定部Ｂ２においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲で連続的に計測される。
【００５８】
[位相差矛盾の問題]
以上のように、位相差測定回路１００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲でデューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。また、位相差測定回路２００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲でデューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。
【００５９】
しかしながら、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が、上記各範囲を超えて変化すると、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が同一であるにもかかわらずデューティ比が大きく異なる場合や、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が異なるにもかかわらずデューティ比が同一になる矛盾（本明細書において「位相差矛盾」という）が生じる。例えば、位相差測定回路１００において、前者は０度と３６０度の場合であり、後者は０±α度や３６０±α度の場合である。
【００６０】
まず前者の場合についてみると、図２における(ａ)と(ｅ)では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係がほぼ同じであるが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比Ｄは０％と１００％であり、大きく異なった値になる。
【００６１】
次に、図３及び４に後者の場合の各信号の状態を示す。図３は入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが０度付近における各信号の状態を示しており、(ａ)は入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θ＝−α度、(ｂ)は位相差θ＝０度、(ｃ)は位相差θ＝α度である。また、図４は３６０度付近における各信号の状態を示しており、(ａ)は入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θ＝−α度、(ｂ)は位相差θ＝０度、(ｃ)は位相差θ＝α度である。なお、各図における信号は、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、１０１出力（Ｒ分周信号）、１０２出力（Ｍ分周信号）、１０３出力（位相差信号）である。
【００６２】
図３(ａ)〜(ｃ)に示されるように、(ｂ)の位相差θ＝０度を挟んで(ａ)のθ＝−α度と、(ｃ)のθ＝α度では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係が異なっているが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比はともに１５％程度（以下１５％とする）で同一になっている。
【００６３】
また図４(ａ)〜(ｃ)に示されるように、(ｂ)の位相差θ＝３６０度を挟んで(ａ)のθ＝３６０−α度と、(ｃ)のθ＝３６０＋α度では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係が異なっているが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比はともに８５％程度（以下８５％とする）で同一になっている。
【００６４】
つまり、Ｒ信号分周回路１０１とＭ信号分周回路１０２がともに入力信号の立ち上がりエッジで動作するＴ型フリップフロップ回路であるため、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）のエッジの位置は保障されるが、出力レベル（デューディ比）は必ずしも保障されない。このため、時間軸で二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が等しくとも図２(ａ)と(ｅ)のように位相差信号のデューティ比が正反対になる可能性があり、図３の(ａ)と(ｃ)及び図４の(ａ)と(ｃ)のように二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が異なるにもかかわらずデューティ比が同一になる位相差矛盾が生じる。
【００６５】
位相差が０〜３６０度の範囲を周期範囲とした場合、本来的には、位相差が０度を下回ったときに一つ前の周期範囲で位相差が導出されることが望ましく、位相差が３６０度を超えたときには一つ後の周期範囲で位相差が導出されることが望ましい。
【００６６】
例えば、図３(ａ)の位相差θ＝−α度の状態は、同図(ｂ)(ｃ)が含まれる周期範囲よりも一つ前の周期範囲における３６０−α度の状態であり、図４(ａ)に示すようなデューティ比８５％の位相差信号を出力することが望まれる。同様に、図４(ｃ)の位相差θ＝３６０＋α度の状態は、同図(ａ)(ｂ)が含まれる周期範囲よりも一つ後の周期範囲におけるα度の状態であり、図３(ｃ)に示すようなデューティ比１５％の位相差信号を出力することが望まれる。
【００６７】
位相差測定装置１では、このような位相差矛盾を解決し、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が０〜３６０度の周期範囲を超えて変化したような場合でも、適切な位相差信号を出力するように位相差矛盾解決回路１１０が設けられている。
【００６８】
また、二つの入力信号の位相差が０度を下回って一つ前の周期範囲になった場合や、３６０度を超えて一つ後の周期範囲になったような場合に、この周期数差を含めた位相差を正確に測定するために、周期数差測定ブロックＡが設けられているのである。周期範囲は異なるが位相差測定回路２００においても同様であり、同じ構成の位相差矛盾解決回路２２０が設けられている。そこで、以下では、位相差矛盾解決回路１１０を例として構成及び作用について説明する。
【００６９】
[位相差矛盾解決回路の構成及び作用]
位相差矛盾解決回路１１０は、位相矛盾判断保持回路１１１と、位相矛盾出力回路１１２とを有し、入力信号Ｒ及びＲ信号分周回路１０１から出力されたＲ分周信号と、位相差出力回路１０３から出力された位相差信号とに基づいて、位相差矛盾が生じたときに、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号が分周周期の半周期分シフトするように機能する。
【００７０】
本実施形態では、位相矛盾判断保持回路１１１としてＤ−ＦＦ（ディレイ−フリップフロップ）を用いた構成を例示しており、Ｄ−ＦＦのクロック端子に入力信号Ｒが供給され、データ端子に位相差出力回路１０３から出力される位相差信号が供給される。また、位相矛盾出力回路１１２はＡＮＤゲートを用いた構成例を示し、Ｒ信号分周回路１０１の出力と位相矛盾判断保持回路１１１の出力との論理積が出力される。位相矛盾出力回路１１２の出力は、Ｒ信号分周回路１０１のリセット端子に接続されている。
【００７１】
このような構成の位相差矛盾解決回路１１０は以下のように動作する。まず、図５に、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θが、０度付近においてθ＝α度からθ＝−α度に変化したとき（図３における(ｃ)から(ａ)に変化したとき）の、位相差矛盾解決回路１１０による矛盾解消の動作状況を示す。
【００７２】
図５に示すタイミングチャートの各波形は、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）、位相矛盾判断保持回路１１１の出力信号（１１１出力）、位相矛盾出力回路１１２の出力信号（１１２出力）である。図中には、各信号の変化に起因して生じる他の回路の出力変化を解りやすくするため、信号相互間に矢印を付して対応関係を示している。
【００７３】
なお、以降では、説明の便宜上、Ｒ信号分周回路１０１の出力信号であるＲ分周信号を１０１出力、位相差出力回路１０３の出力信号である位相差信号を１０３出力、などのように表記する。また前述したように、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相が揃った位相差θ＝０度の状態から、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒの位相が進んだときに、入力信号Ｒの進角に応じて位相差θが増大するものとしている。
【００７４】
タイミングｔ1では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒがα度進んだ状態になっている。このタイミングｔ1付近において、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）は、デューティ比が進角αに比例した１５％の状態となっており位相差θを正しく表している。
【００７５】
次のタイミングｔ2では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒがα度遅れた状態になっている。つまり、位相差θがα度から０度を超えて−α度に変化した状態であり、タイミングｔ1の周期範囲より一つ前の周期範囲の３６０−α度の状態になっている。タイミングｔ3についても同様である。
【００７６】
そのため、タイミングｔ2以降については、位相差出力回路１０３からデューティ比８５％の位相差信号が出力されることが望ましい。これを実現するため、位相差矛盾解決回路１１０により以下の動作が行われる。
【００７７】
タイミングｔ2付近の領域では、位相差出力回路１０３から出力された１０３出力がＨレベルになっており、入力信号ＲがＬレベルからＨレベルに遷移するため、位相矛盾判断保持回路１１１から出力される１１１出力がＨレベルに遷移する。また、この１１１出力とＲ信号分周回路１０１から出力される１０１出力がともにＨレベルになることから、位相矛盾出力回路１１２の出力がＨレベルに遷移する。
【００７８】
この１１２出力のＨレベルへの遷移により、Ｒ信号分周回路１０１がリセットされ、Ｈレベルになっていた１０１出力がＬレベルに変化する。また、１０１出力のＬレベルへの変化に伴って１１２出力がＬレベルに戻る。
【００７９】
一方、Ｒ信号分周回路の１０１出力がＬレベルに変化したとき、Ｍ信号分周回路の１０２出力はＨレベルのままである。そのため、１０１出力と１０２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路１０３の出力がＨレベルに遷移し、１０３出力（位相差信号）はデューティ比が高い高デューティ比状態に遷移する。
【００８０】
この位相差信号（１０３出力）の高デューティ比状態への遷移動作は、タイミングｔ2付近の領域で行われ、タイミングｔ3以降、位相差矛盾のない正しいデューティ比８５％の位相差信号が位相差出力回路１０３から出力される。以上のような各信号の変化は、タイミングｔ1〜ｔ3における１０１出力（Ｒ分周信号）と１０２出力（Ｍ分周信号）の位相関係から明らかなように、１０１出力の位相を分周周期の半周期分シフトさせるように作用する。従って、この位相差矛盾解決動作によって、位相差測定回路１００は二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差を、位相差矛盾なく０〜３６０度の範囲で正しく出力する。
【００８１】
図６は、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θが、３６０度付近において、θ＝３６０−α度からθ＝３６０＋α度に変化したとき（図４における(ａ)から(ｃ)に変化したとき）の、位相差矛盾解決回路１１０による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【００８２】
タイミングチャートの各波形は、図５と同様に、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、１０１出力（Ｒ分周信号）、１０２出力（Ｍ分周信号）、１０３出力（位相差信号）、１１１出力（位相矛盾判断保持回路１１１の出力信号）、１１２出力（位相矛盾出力回路１１２の出力信号）である。また図中には、各信号の変化に起因して生じる他の回路の出力変化を解りやすくするため、信号相互間に矢印を付して対応関係を示している。
【００８３】
タイミングｔ11では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒが３６０−α度進んだ状態になっている（１０１出力及び１０２出力を参照）。このタイミングｔ11付近において、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）は、デューティ比が進角３６０−αに比例した８５％の状態となっており位相差θを正しく表している。
【００８４】
次のタイミングｔ12では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒが更に進んで３６０＋α度の状態になっている。つまり、位相差θが３６０−α度から３６０度を超えて３６０＋α度に変化した状態であり、タイミングｔ11の周期範囲より一つ後の周期範囲のα度の状態になっている。タイミングｔ13についても同様である。
【００８５】
そのため、タイミングｔ12以降については、位相差出力回路１０３からデューティ比１５％の位相差信号が出力されることが望ましい。このとき、位相差矛盾解決回路１１０は以下のように動作する。
【００８６】
タイミングｔ12付近の領域では、位相差出力回路１０３から出力された１０３出力がＨレベルになっており、入力信号ＲがＬレベルからＨレベルに遷移するため、位相矛盾判断保持回路１１１から出力される１１１出力がＨレベルに遷移する。また、この１１１出力とＲ信号分周回路１０１から出力される１０１出力がともにＨレベルになることから、位相矛盾出力回路１１２の出力がＨレベルに遷移する。
【００８７】
位相矛盾出力回路１１２から出力されたＨレベルの信号によりＲ信号分周回路１０１がリセットされ、Ｈレベルになっていた１０１出力がＬレベルに変化する。また、１０１出力のＬレベルへの変化に伴って１１２出力がＬレベルに戻る。
【００８８】
一方、Ｒ信号分周回路の１０１出力がＬレベルに変化したとき、Ｍ信号分周回路の１０２出力はＨレベルである。そのため、１０１出力と１０２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路１０３の出力がＨレベルとなるが、入力信号Ｍの立ち上がりエッジに呼応して１０２出力がＬレベルに変化する。このため、１０３出力（位相差信号）がＬレベルに遷移して、デューティ比が低い低デューティ比状態に遷移する。
【００８９】
この位相差信号（１０３出力）の低デューティ比状態への遷移動作は、タイミングｔ12付近の領域で行われ、タイミングｔ13以降では、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が位相差出力回路１０３から出力される。以上のような各信号の変化は、タイミングｔ11〜ｔ13における１０１出力（Ｒ分周信号）と１０２出力（Ｍ分周信号）の位相関係から明らかなように、１０１出力の位相を分周周期の半周期分シフトさせるように作用する。従って、この位相差矛盾解決動作によって、位相差測定回路１００は二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差を、位相差矛盾なく０〜３６０度の範囲で正しく出力する。
【００９０】
位相差矛盾解決回路２１０についても、位相差矛盾解決回路１１０と周期範囲が異なる点を除いて同様であり、位相差測定回路２００から入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲で正しく出力される。
【００９１】
位相差測定回路１００，２００から出力された位相差信号は、デューティ値生成回路１２０，２２０によって各々位相差信号のデューティ比に応じたデューティ値にＡＤ変換され、それぞれデューティ値保持回路１２１，２２１に保持される。デューティ−位相変換テーブル１２２，２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１，２２１に保持されたデューティ値を位相差に変換する。
【００９２】
[周期範囲端部の問題とセレクタの機能]
次にセレクタ１６について説明する。位相差矛盾解決回路１１０は、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０〜３６０度を超えて変化したときに問題となる位相差矛盾を解決する。しかし、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度または３６０度付近で変化するとき、位相矛盾解決動作により位相差測定回路１００の出力が変動する。つまり、位相測定回路の周期範囲（測定範囲）の端部領域では安定的に位相差測定を行うことが難しい。
【００９３】
このような課題に鑑み、位相差測定装置１では、周期範囲が異なる第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２とを設け、第１位相差測定部Ｂ１から出力された位相差信号及び第２位相差測定装置Ｂ２から出力された位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかをセレクタ１６により判断し、中心値に近いと判断された位相差信号のデューティ−位相差変換テーブル１２２，２２２で変換された位相差を位相差マルチプレクサ１８から出力させるように構成している。
【００９４】
すなわち、セレクタ１６は、位相差測定回路１００から出力されデューティ値保持回路１２１に保持された位相差０〜３６０度を周期範囲とする位相差信号のデューティ値と、位相差測定回路２００から出力されデューティ値保持回路１２２に保持された位相差−１８０〜０〜１８０度を周期範囲とする位相差信号のデューティ値とを比較し、デューティ値が５０％に近い方を選択して選択信号を出力する。
【００９５】
このセレクタ１６の選択により、計測されたデューティ値が２５％未満および７５％を超える位相差測定回路の位相差信号が除外され、デューティ値が２５〜７５％の範囲にある位相差測定回路の位相差信号が選択される。
【００９６】
すなわち、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２の測定範囲を入力信号の半周期分ずらして相補的に作用させ、出力が安定した領域にある位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて位相差を出力する。これにより周期範囲の端部領域において生じる出力変動の影響を除外して、安定的に正確な位相差を測定することができる。
【００９７】
セレクタ１６は、周期数差測定ブロックＡにおいて入力信号Ｒと入力信号Ｍの周期数差を算出する際にも重要な動作を行う。以下、周期数差測定ブロックＡにおけるセレクタ１６の動作について説明する。
【００９８】
入力信号Ｒと入力信号Ｍの周期数差を得るため、Ｒカウンタ１０によりカウントされた入力信号Ｒのカウント値と、Ｍカウンタ１１によりカウントされた入力信号Ｍのカウント値が減算機１９に入力され、減算機１９により二つの入力信号Ｒ，Ｍの周期数差が算出される。位相差が第２位相差測定部Ｂ２により測定されたものである場合には、周期数もこれに対応する必要がある。この際、カウント値の変化タイミングを合わせておかなければ、減算機１９が正常な出力を行うことができない。
【００９９】
位相差測定装置１では、前述したセレクタ１６の選択機能を利用することによって、入力信号Ｒに同期したタイミング（本実施形態において入力信号Ｒの立ち上がり）で、Ｒカウンタ１０のカウント値及びＭカウンタ１１のカウント値を適正にラッチできるように構成されている。
【０１００】
具体的には、セレクタ１６が第１位相差測定部Ｂ１のデューティ−位相変換テーブル１２２を選択するように動作した場合には、位相差測定回路１００から出力される位相差信号のデューティ比が２５〜７５％の範囲にあり、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は９０〜２７０度の範囲であると判断できる。
【０１０１】
このため、セレクタ１６は、Ｍカウンタ１１の出力をそのまま入力信号Ｒの立ち上がりでラッチするＭ0カウント値保持回路１３が対応すると判断して、Ｍ0カウント値保持回路１３のカウント値を選択する選択信号を周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【０１０２】
周期数マルチプレクサ１７は、この選択信号に基づいてＭ0カウント値保持回路１３のカウント値を減算器１９に出力する。減算器１９では、ともに入力信号Ｒに同期してラッチされた入力信号Ｒのカウント値と入力信号Ｍのカウント値の差分が算出され、適正な周期数が出力される。
【０１０３】
一方、セレクタ１６が第２位相差測定部Ｂ２のデューティ−位相変換テーブル２２２を選択するように動作した場合には、位相差測定回路２００から出力される位相差信号のデューティ比が２５〜７５％の範囲にあり、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は−９０〜０〜９０度の範囲（反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍの位相差が９０〜２７０度）であると判断できる。
【０１０４】
このため、セレクタ１６は、入力信号Ｒを反転した反転入力信号Ｒ′の立ち上がりでＭカウンタ１１の出力をラッチするＭ1カウント値保持回路１４が対応すると判断し、このＭ1カウント値保持回路１４の値を入力信号Ｒの立ち上がり保持するＭ11カウント値保持回路１５のカウント値を選択する選択信号を周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【０１０５】
周期数マルチプレクサ１７は、この選択信号に基づいてＭ11カウント値保持回路１５のカウント値を減算器１９に出力する。減算器１９では、ともに入力信号Ｒに同期してラッチされた入力信号Ｒのカウント値と入力信号Ｍのカウント値の差分が算出され、適正な周期数が出力される。
【０１０６】
周期数差測定ブロックＡの減算器１９から出力された周期数は、周期数差保持回路２０に保持され、位相差測定ブロックＢの位相差マルチプレクサ１８から出力された一周期内の位相差は、位相差保持回路２１に保持される。そのため、周期数差保持回路２０に保持された周期数と、位相差保持回路２１に保持された一周期内の位相差とから、複数周期の測定範囲について、正確な位相差を導出することができる。
【０１０７】
従って、以上説明した位相差測定装置１によれば、二つの入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定を行うことができる。また、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正確に位相差を測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【０１０８】
次に、図７に本発明に係る他の実施形態の位相差測定装置２を示す。位相差測定装置２は、位相差測定装置１において入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′を使用していた部分について、Delayed Lock Loop（ＤＬＬ）により生成した入力信号Ｒの位相を１８０度ずらしたオフセット入力信号Ｒ″を使用したものである。
【０１０９】
端的には図１と図７を対比して明らかなように、位相差測定装置１と位相測定装置２とは、入力信号Ｒの極性を反転するインバータと、入力信号Ｒの位相を１８０度ずらす遅延回路ＤＬＬとが相違する点を除いて同一である。
【０１１０】
[第２位相差測定部]の説明において触れたように、入力信号Ｍと反転入力信号Ｒ′との排他的論理和により位相差を測定する位相差測定において、入力信号Ｒがデューティ比５０％の周期信号の場合には、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせることと等価である。従って、位相差測定装置２についても、既述した位相差測定装置１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
一方、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせる構成の位相差測定装置２によれば、入力信号Ｒが任意のデューティ比であってもデューティ比５０％の場合と同様に動作させることができる。これは、反転入力信号Ｒ′を用いた場合に、入力信号Ｒの分周信号と反転入力信号Ｒ′の分周信号との位相差が、入力信号Ｒのデューティ比に応じて変化するのに対し、オフセット入力信号Ｒ″を用いた場合には、入力信号Ｒの分周信号とオフセット入力信号Ｒ″の分周信号との位相差が、入力信号Ｒのデューティ比によらず、必ず１８０度になるからである。
【０１１２】
従って、位相差測定装置２によれば、任意のデューディ比の入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定を行うことができ、かつ０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正確に位相差を測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【０１１３】
なお、以上説明した実施形態では、セレクタ１６がデューティ値保持回路１２１，２２１に保持されたデューティ値を参照する構成を例示したが、デューティ−位相変換テーブル１２２，２２２を参照するように構成してもよい。
【０１１４】
また、実施形態では、位相差矛盾解決回路１１０,２１０について、Ｔ−ＦＦとＡＮＤゲートで構成した構成例を示したが、位相差矛盾を検出しこれを解決可能な回路構成であればよい。図８及び図９に、位相差測定回路１００及び位相差矛盾解決回路１１０に相当する他の構成例を示しており、以下これらの回路の構成及び動作について簡潔に説明する。なお、図８及び図９のタイミングチャートの各波形は、既述した図５、図６と同様である。
【０１１５】
図８に示す回路は、入力信号Ｒを二分周し整形するＲ信号分周整形回路４０１、入力信号Ｍを二分周し整形するＭ信号分周整形回路４０２、Ｒ信号分周整形回路４０１の出力信号とＭ信号分周整形回路４０２の出力信号との排他的論理和（ＸＯＲ）を出力する位相差出力回路４０３、及び位相差矛盾解決回路４１０などから構成される。
【０１１６】
Ｒ信号分周整形回路４０１は、入力信号Ｒを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦを利用したＲ信号分周回路４０１１と、Ｒ信号分周回路４０１１から出力されたＲ分周信号（４０１１出力）と位相差矛盾解決回路４１０の出力信号（４１０出力）との排他的論理和を出力するＲ分周信号整形回路４０１２とから構成される。
【０１１７】
Ｍ信号分周整形回路４０２は、入力信号Ｍを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦを利用したＭ信号分周回路４０２１と、Ｍ信号分周回路４０２１から出力されたＭ分周信号（４０２１出力）を所定時間遅延させて出力するＭ分周信号整形回路４０２２とから構成される。
【０１１８】
位相差出力回路４０３はＸＯＲゲートからなり、Ｒ分周信号整形回路４０１２から出力された４０１２出力と、Ｍ分周信号整形回路４０２２から出力された４０２２出力との排他的論理和をとり、これらの信号の位相差に相当するデューティ比の位相差信号を出力する。
【０１１９】
位相差矛盾解決回路４１０は、Ｄ−ＦＦを用いた構成例を示し、クロック端子に入力信号Ｒ、データ端子に入力信号Ｍが供給される。位相差矛盾解決回路４１０の出力信号（４１０出力）はＲ分周信号整形回路４０１２に供給される。
【０１２０】
図８に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ21〜ｔ22は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、３６０度付近において３６０−α度から３６０＋α度（次の周期範囲のα度）に変化した状態を示す。
【０１２１】
タイミングｔ21では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの関係から、入力信号Ｒの分周信号である４０１１出力がＨレベル、位相差矛盾解決回路４１０の４１０出力がＨレベルになっている。このため、Ｒ分周信号整形回路４０１２の４０１２出力はＬレベルである。このタイミング付近では入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、４０１２出力と４０２２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路４０３の位相差信号（４０３出力）がＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力されている。
【０１２２】
タイミングｔ22では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＨレベルに遷移し、４１０出力がＬレベルに遷移する。このため４０１２出力はこれらの信号の切り替わり時に変動するがＨレベルに維持される。このタイミング付近では、４０２２出力がＬレベルのため、４０３出力はＨレベルを維持するが、その後４０２２出力のＨレベルへの遷移に呼応して４０３出力がＬレベルに遷移する。
【０１２３】
次のタイミングｔ23では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＬレベルに遷移する。しかし、入力信号Ｒの立ち上がり時に入力信号ＭがＬレベルであるため４１０出力は変化せずＬレベルに維持される。このため４０１２出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１２４】
このタイミング付近では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路４０３から出力される位相差信号（４０３出力）がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１２５】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ23では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θがα度の状態にセットされたことが分かる。
【０１２６】
タイミングｔ23〜ｔ24は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、０度付近においてα度から−α度（前の周期範囲の３６０−α度）に変化した状態を示す。
【０１２７】
タイミングｔ24では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力及び４１０出力がともにＨレベルに遷移する。このため４０１２出力はこれらの信号の切り替わり時に変動するがＬレベルに維持される。このタイミング付近では、４０２２出力がＨレベルのため、４０１２出力同様の変動を受けるが４０３出力はＨレベルに維持される。
【０１２８】
次のタイミングｔ25では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＬレベルに遷移するが、入力信号Ｒの立ち上がり時に入力信号ＭがＨレベルであるため４１０出力は変化せずＨレベルに維持される。このため４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。
【０１２９】
このタイミング付近では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路４０３から出力される位相差信号（４０３出力）がＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１３０】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ25では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが３６０−α度の状態にセットされたことが分かる。
【０１３１】
従って、図８に示した回路構成を適用しても、位相差測定装置１または位相差測定装置２と同様の動作を実現し、同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
次に、図９に示す回路は、入力信号Ｒを二分周するＲ信号分周回路５０１、入力信号Ｍを二分周するＭ信号分周回路５０２、Ｒ信号分周回路５０１から出力されるＲ分周信号（５０１出力）とＭ信号分周回路５０２から出力されるＭ分周信号（５０２出力）との排他的論理和を出力する位相差出力回路５０３、及び位相差矛盾解決回路５１０により構成される。
【０１３３】
Ｒ信号分周回路５０１は、入力信号Ｒを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦであり、既述したＲ信号分周回路１０１，４０１１等と同様にＤ−ＦＦを利用した回路であるが、本構成形態のＲ信号分周回路５０１はセット端子を備えている。Ｍ信号分周回路５０２も、入力信号Ｍを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦであり、既述したＭ信号分周回路２０１，４０２１と同様の回路である。
【０１３４】
位相差出力回路５０３はＸＯＲゲートからなり、Ｒ分周信号回路５０１から出力されたＲ分周信号（５０１出力）と、Ｍ分周信号回路５０２から出力されたＭ分周信号（５０２出力）との排他的論理和をとり、これらの分周信号の位相差に相当するデューティ比の位相差信号を出力する。
【０１３５】
位相差矛盾解決回路５１０は、リセット端子付きのＤ−ＦＦ（ディレイフリップフロップ）５１１を用いた構成を例示しており、Ｄ−ＦＦ５１１のクロック端子に入力信号Ｒ、データ端子に位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）が供給される。位相差矛盾解決回路５１０の出力信号（５１１出力）は、Ｒ分周信号回路５０１のセット端子及びＤ−ＦＦ５１１のリセット端子に供給される。
【０１３６】
図９に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ31〜ｔ32は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、３６０度付近において３６０−α度から３６０＋α度（次の周期範囲のα度）に変化した状態を示す。
【０１３７】
タイミングｔ31では、入力信号Ｍ、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して、入力信号Ｍの分周信号である５０２出力がＨレベルからＬレベル、入力信号Ｒの分周信号である５０１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。このため、位相差矛盾解決回路５１０の５１０出力がＨレベル→Ｌレベル→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力されている。このとき、位相差矛盾解決回路の出力（５１１出力）は、入力信号Ｒの立ち上がり時に５０３出力がＬレベルであるため、Ｌレベルが維持される。
【０１３８】
タイミングｔ32では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力はＨレベルからＬレベルに遷移し、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また、５１１出力がＨレベルになることから、Ｒ信号分周回路５０１がセット状態になり、５０１出力がＨレベルに遷移する。
【０１３９】
このタイミング付近では、入力信号Ｍが立ち上がり、５０２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、この５０２出力の変化に呼応して、Ｈレベルの５０３出力がＬレベルに遷移する。また、５１１出力はＤ−ＦＦ５１１のリセット端子に接続されているため、５１１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１４０】
次のタイミングｔ33では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。このタイミング付近では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力がＨレベルからＬレベルに遷移するため、位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１４１】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ33では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θがα度の状態にセットされたことが分かる。
【０１４２】
タイミングｔ33〜ｔ36は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、０度付近においてα度から−α度（前の周期範囲の３６０−α度）に変化した状態を示す。
【０１４３】
タイミングｔ34では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力、５０３出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路５０３から出力される５０３出力がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、この段階では、デューティ比が１５％の位相差信号が出力される。
【０１４４】
なお、入力信号Ｒの立ち上がり時において５０３出力がＨレベルであることから、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移し、Ｒ信号分周回路５０１のセット端子がＨレベルになるが、このとき５０１出力は既にＨレベルにあるため５０１出力は変化しない。一方、Ｄ−ＦＦ５１１のリセット端子がＨレベルになるため、５１１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１４５】
次のタイミングｔ35では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、５０３出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路５０３から出力される５０３出力がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移する。
【０１４６】
このとき、入力信号Ｒの立ち上がり時において５０３出力がＨレベルであることから、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移し、Ｒ信号分周回路５０１がセット状態になり、５０１出力がＨレベルに遷移する。そのため、５０１出力と５０２出力の排他的論理和である５０３出力がＨレベルに遷移する。
【０１４７】
その結果、位相差出力回路５０３から出力される位相差信号は、α度の状態から前の周期範囲の状態に切り替わり、詳細図示を省略する次のタイミングｔ36で−α度の状態になる。このとき位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）はＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１４８】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ36では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが３６０−α度の状態にセットされたことが分かる。
【０１４９】
従って、図９に示した回路構成を適用しても、位相差測定装置１、位相差測定装置２、または図８の回路を適用した位相差測定装置と同様の動作を実現し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５０】
Ａ 周期数差測定ブロック
Ｂ 位相差測定ブロック
Ｂ１ 第１位相差測定部
Ｂ２ 第２位相差測定部
Ｒ 入力信号（第１入力信号）
Ｍ 入力信号（第２入力信号）
Ｒ′ 反転入力信号（反転第１入力信号）
Ｒ″ オフセット入力信号（オフセット第１入力信号）
１，２ 位相差測定装置
１０ Ｒカウンタ（第１の周期数カウンタ）
１１ Ｍカウンタ（第２の周期数カウンタ）
１２ Ｒカウント値保持回路（第１の保持回路）
１３ Ｍ0カウント値保持回路（第２の保持回路）
１４ Ｍ1カウント値保持回路（第３の保持回路）
１５ Ｍ11カウント値保持回路
１６ セレクタ（判断手段）
１７ 周期数マルチプレクサ（位相差選択手段）
１８ 位相差マルチプレクサ（周期数選択手段）
１９ 減算器
２０ 周期数差保持回路
２１ 位相差保持回路
１００ 位相差測定回路（第１の位相差測定部）
２００ 位相差測定回路（第２の位相差測定部）
１０１，２０１ Ｒ信号分周回路（第１の分周回路）
１０２，２０２ Ｍ信号分周回路（第２の分周回路）
１０３，２０３ 位相差出力回路
１１０，２１０ 位相差矛盾解決回路（位相差矛盾解決手段）
１１１ 位相矛盾判断保持回路
１１２ 位相矛盾出力回路
１２０，２２０ デューティ値生成回路
１２１，２２１ デューティ値保持回路
１２２，２２２ デューティ−位相変換テーブル（位相差算出部）
４０１ Ｒ信号分周整形回路（第１の分周回路）
４０２ Ｍ信号分周整形回路（第２の分周回路）
４０３ 位相差出力回路
４１０ 位相差矛盾解決回路
４０１１ Ｒ信号分周回路
４０１２ Ｒ分周信号整形回路
４０２１ Ｍ信号分周回路
４０２２ Ｍ分周信号整形回路
５０１ Ｒ信号分周回路（第１の分周回路）
５０２ Ｍ信号分周回路（第２の分周回路）
５０３ 位相差出力回路
５１０ 位相差矛盾解決回路
５１１ Ｄ−ＦＦ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの周期信号の位相差を測定する位相差測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二つの周期信号の位相差を測定する位相差測定装置として、素子遅延型エッジ抽出とRSフリップフロップ回路を組み合わせたものや、排他的論理和回路を使用したものが知られている。
【０００３】
素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差測定装置は、一方の入力信号の立ち上がりエッジでＲＳフリップフロップ回路をセットし、他方の入力信号の立ち上がりエッジでＲＳフリップフロップ回路をリセットする。これにより、一方の入力信号の立ち上がりから他方の入力信号の立ち上がりまでをHiレベルとし、位相差をデューティ比として持つパルスを得ることができる。そして、積分回路等によりデューティ比に応じた大きさの出力信号を取り出す等により、二つの信号の位相差を測定するように構成される。
【０００４】
排他的論理和回路を使用した位相差測定装置は、一方の入力信号と他方の入力信号の値が等しい場合にＬ（Low）レベル、異なる場合にＨ（Hi）レベルを出力することで、入力信号間の位相差をデューティ比として持つパルスを出力する。そして、積分回路等によりデューティ比に応じた大きさの出力信号を取り出す等により、二つの信号の位相差を測定するように構成される（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８７６５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、素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差検出装置では、エッジ抽出でグリッジと称される時間軸方向に非常に短いヒゲ状のパルスを生成し、これをＲＳフリップフロップ回路の入力信号として使用するため、入力信号の検出エラー等により動作が不安定になりやすい。また、検出エラーを防止するためエッジ抽出で時間軸方向に十分長いパルスを出力するように設定すると、今度は入力信号がともにＨレベルになる状況が生じ得る。よく知られるように、ＲＳフリップフロップ回路では両入力信号がＨレベルの場合に出力が不定となり、正常な動作が期待できない。このように素子遅延型エッジ抽出とＲＳフリップフロップ回路を組み合わせた位相差検出装置は、入力信号の扱いが難しく安定動作させることが難しいという課題があった。
【０００７】
排他的論理和回路を使用したものは、上記のような取り扱い上の困難性がなく、広く用いられている。しかし、この手法では二つの入力信号の位相差を３６０度の範囲で変化させたときに、１８０＋ａ度と１８０−ａ度(ａは任意の値)において同じデューティ比を持つ位相差信号が出力される特徴を持つことから、３６０度の範囲で位相差を測定するには位相差信号をそのまま使用することができない。
【０００８】
この問題を解決する手段として、例えば特許文献１に開示された手法が挙げられる。ところが、この特許文献１に開示されたような従来の手法では、測定範囲が−１８０度〜＋１８０度であることから、入力信号の位相差が１８０×ｎ度（ｎは整数)において出力信号のデューティ比が０％もしくは１００％に近くなり、この領域でのスイッチング素子の特性上、真の位相差からの誤差が増加するという課題があった。また、上記のような従来の技術では、二つの入力信号間に１周期（３６０度）以上の位相差がある場合の測定手段がないという課題があった。さらには、測定範囲が−１８０度〜＋１８０度である（０度〜３６０度ではない）ことから、周期数差測定と組み合わせにくいという課題や、二つの入力信号のデューティ比がともに５０％でなければ正常な出力が得られないという課題もあった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、入力信号の位相差について、０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定が可能な位相差測定装置を提供することを目的とする。また更に進んで、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正常に測定可能な位相差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明による位相差測定装置は、二つの入力信号の位相差を測定する位相差測定装置である。この位相差測定装置は、二つの入力信号を各々分周する第１の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路１０１，２０１，４０１，５０１等）及び第２の分周回路（例えば、実施形態におけるＭ信号分周回路１０２，２０２，４０２，５０２等）、並びに第１、第２の分周回路により分周された二つの分周信号の排他的論理和をとり前記二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路１０３，２０３，４０３，５０３等）を備えた位相差測定部と、この位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて、前記二つの入力信号の位相差を算出する位相差算出部（例えば、実施形態におけるデューティ位相変換テーブル１２２，２２２）とを備えて構成される。
【００１１】
上記の本発明において、前記二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、第１の分周回路及び第の２分周回路のいずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段（例えば、実施形態における位相差矛盾解決回路１１０，２１０，４１０，５１０等）を備えることが望ましい。
【００１２】
この場合において、位相差矛盾解決手段は、いずれか一方の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路５０１）に入力された入力信号と、位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路５０３）から出力された位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することが好ましい。
【００１３】
あるいは、位相差矛盾解決手段は、いずれか一方の分周回路（例えば、実施形態におけるＲ信号分周回路１０１，２０１）に入力された入力信号及び当該分周回路から出力された分周信号と、位相差出力回路（例えば、実施形態における位相差出力回路１０３，２０３）から出力された位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することも好ましい。
【００１４】
なお、第１の分周回路及び第２の分周回路のいずれか一方がリセット端子またはセット端子付きのＴ型フリップフロップ回路であり、位相差無矛盾解決手段がリセット端子にリセット信号を出力しまたはセット端子にセット信号を出力することにより、上記のようにいずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるように構成することは好ましい構成態様である。
【００１５】
また、以上の本発明において、前記の位相差測定部を二つ備え、第１の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、第２の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′及び第２入力信号Ｍである。そして、第１の位相差測定部から出力された第１の位相差信号及び第２の位相差測定部から出力された第２の位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段（例えば、実施形態におけるセレクタ１６）と、この判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段（例えば、実施形態における位相差マルチプレクサ１８）とを備えることが好ましい。
【００１６】
あるいは、前記の位相差測定部を二つ備え、第１の位相差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、第２の差測定部に入力される二つの入力信号は第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″と第２入力信号Ｍである。そして、第１の位相差測定部から出力された第１の位相差信号、及び第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段（例えば、実施形態におけるセレクタ１６）と、この判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段（例えば、実施形態における位相差マルチプレクサ１８）とを備えることも好ましい。
【００１７】
さらに、第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＲカウンタ１０）と、第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＭカウンタ１１）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路（例えば、実施形態におけるＲカウント値保持回路１２）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ0カウント値保持回路１３）と、第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ´に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ1カウント値保持回路１４）と、第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて構成することが好ましい。
【００１８】
あるいは、第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＲカウンタ１０）と、第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタ（例えば、実施形態におけるＭカウンタ１１）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路（例えば、実施形態におけるＲカウント値保持回路１２）と、第１入力信号Ｒに同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ0カウント値保持回路１３）と、第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路（例えば、実施形態におけるＭ1カウント値保持回路１４）と、第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る位相差測定装置においては、測定対象である二つの入力信号を第１，第２の分周回路により分周して排他的論理和をとることで二つの分周信号の位相差を算出し、算出された位相差を位相差算出部により入力信号の位相差に変換して出力する。そのため、測定対象である二つの入力信号について、０〜３６０度の範囲について切れ目なく連続した位相差測定が可能となる。また、本発明の位相差測定装置では、分周信号から位相差を算出するため、入力信号の波形がデューティ比５０％に限定されることがなく、任意デューティの入力信号の位相差を測定することができる。
【００２０】
また、二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、いずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段を備えた構成によれば、分周信号の周期範囲を超えて入力信号の位相が変化した場合であっても、周期範囲を挟む前後の位相差領域で矛盾のない正確な位相差を算出することができる。
【００２１】
この場合において、位相差矛盾解決手段が、一方の分周回路に入力された入力信号（及び当該分周回路から出力された分周信号）と、位相差出力回路から出力された位相差信号とに基づいて、分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるような構成によれば、複雑な信号処理を行うことなく上記効果を達成可能な位相差測定装置を提供することができる。さらに、第１，第２の分周回路の一方がリセット端子（セット端子）付きのＴ型フリップフロップ回路であり、位相差無矛盾解決手段がリセット端子（セット端子）にリセット信号（セット信号）を出力することにより、いずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせるような構成によれば、極めて簡明かつ低廉な回路構成で上記効果を達成可能な位相差測定装置を提供することができる。
【００２２】
また、第１入力信号Ｒと第２入力信号Ｍの位相差を測定する第１の位相差測定部と、第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′（あるいはオフセット第１入力信号Ｒ″）と２入力信号Ｍの位相差を測定する第２の位相差測定部と、これら二つの測定部から出力された第１，第２の位相差信号のいずれが各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部の位相差信号に基づいて位相差を出力させる位相差選択手段とを備えて位相差測定装置を構成する。このような位相差測定装置によれば、各々の測定範囲の端部が他方の測定範囲の中央となるところ、常に中央に近い（すなわち安定した）位相差信号を読み出して、安定かつ正確な位相差測定を実現することができる。
【００２３】
また、第１，第２入力信号の周期数をカウントする第１，第２の周期数カウンタと、これらのカウント値を第１入力信号Ｒに同期したタイミングでラッチする第１，第２の保持回路と、反転第１入力信号Ｒ´（あるいはオフセット第１入力信号Ｒ″）に同期したタイミングで第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、第２，第３の保持回路のうち判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、第１の保持回路にラッチされた出力値と周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器とを備えて位相差測定装置を構成する。このような位相差測定装置によれば、分周信号の一周期以内の測定領域について安定かつ正確な位相差測定が可能であることに加えて、当該一周期を超えて変化する入力信号の位相差についても、周期数を含めた正確な位相差測定を実現することができる。
【００２４】
従って、本発明によれば、入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定が可能な位相差測定装置を提供することができる。また、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正常に測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る位相差測定装置を例示するブロック図である。
【図２】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相関係が変化したときの、Ｒ分周信号、Ｍ分周信号、位相差信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図３】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度付近で変化した場合の、各信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図４】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が３６０度付近で変化した場合の、各信号の変化の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度付近で変化したときの、位相差矛盾解決回路による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図６】入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が３６０度付近で変化したときの、位相差矛盾解決回路による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る位相差測定装置の他の実施形態を例示するブロック図である。
【図８】位相差測定回路及び位相差矛盾解決回路の他の構成例を示すブロック図、及び位相差矛盾解決の動作状況を示すタイミングチャートである。
【図９】位相差測定回路及び位相差矛盾解決回路のさらに他の構成例を示すブロック図、及び位相差矛盾解決の動作状況を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明に係る位相差測定装置１を例示するブロック図を示しており、まず、この図を参照しながら、位相差測定装置１の概要構成について説明する。
【００２７】
位相差測定装置１は、大別的に、二つの入力信号の周期数差を測定する周期数差測定ブロックＡと、これら二つの入力信号の一周期内の位相差を測定する位相差測定ブロックＢとからなり、これらの測定ブロックＡ，Ｂにより計測された測定値から、二つの入力信号間の位相差を測定する。位相差測定装置１は、例えばレーザー測長システム等に好適に用いられる。いま、二つの入力信号の一方を入力信号Ｒ、他方を入力信号Ｍとする。
【００２８】
[周期数差測定ブロック]
周期数差測定ブロックＡは、入力信号Ｒの周期数を計測するＲ周期数計測系（１０，１２）、入力信号Ｍの周期数を計測するＭ周期数計測系（１１，１３，１４，１５）、Ｍ周期数計測系に保持された二つのカウント値のいずれを選択するか判断するセレクタ１６、セレクタ１６の判断に基づいて入力信号Ｍのカウント値を出力する周期数マルチプレクサ１７、Ｒ周期数計測系により計測された入力信号Ｒの周期数とＭ周期数計測系により計測され周期数マルチプレクサ１７から出力された入力信号Ｍの周期数との周期数差を算出する減算器１９、及び減算器から出力された周期数差の出力信号を保持する周期数差保持回路２０などから構成される。
【００２９】
Ｒ周期数計測系は、入力信号Ｒの周期数をカウントするＲカウンタ１０と、Ｒカウンタ１０のカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミング（本実施形態においては入力信号Ｒの立ち上がり）でラッチするＲカウント値保持回路１２とを有して構成される。
【００３０】
Ｍ周期数計測系は、入力信号Ｍの周期数をカウントするＭカウンタ１１、Ｍカウンタ１１のカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がり）でラッチするＭ0カウント値保持回路１３、Ｍカウンタ１１のカウント値を入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′に同期したタイミング（典型的には入力信号Ｒの立下り）でラッチするＭ1カウント値保持回路１４、及びＭ1カウント値保持回路１４によりラッチされたカウント値を入力信号Ｒに同期したタイミングで保持するＭ11カウント値保持回路１５などから構成される。
【００３１】
セレクタ１６については、後に詳述するが、第１，第２の位相測定部１００，２００から出力された二つの位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段である。セレクタ１６は、Ｍ0カウント値保持回路１３及びＭ1カウント値保持回路１４（Ｍ11カウント値保持回路１５）のうち、位相差信号が中心値に近いと判断された入力信号に対応する同期タイミング（入力信号Ｒの立ち上がりまたは立下りタイミング）のカウント値保持回路を選択する。そして、選択した同期タイミングのカウント値保持回路を指定する選択信号を、周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【００３２】
周期数マルチプレクサ１７は、セレクタ１６の選択信号に基づいて、Ｍ0カウント値保持回路１３またはＭ11カウント値保持回路１５に保持されたカウント値を、入力信号Ｍの周期数として減算器１９に出力する。減算器１９は、Ｒカウント値保持回路１２から出力された入力信号Ｒの周期数と、周期数マルチプレクサ１７から出力された入力信号Ｍの周期数とから、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの周期数差を算出する。周期数差保持回路２０は、減算器１９により算出された周期数差を保持し、これを入力信号Ｒと入力信号Ｍとの周期数差として出力する。
【００３３】
[位相差測定ブロック]
位相差測定ブロックＢは、大別的に、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差を測定する第１位相差測定部Ｂ１、反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍとの位相差を測定する第２位相差測定部Ｂ２、第１位相差測定部Ｂ１により測定された位相差信号及び第２位相差測定部Ｂ２により測定された位相差信号に基づき、いずれの位相差信号が各位相差測定部Ｂ１，Ｂ２の測定範囲の中心値に近いかを判断して選択信号を出力するセレクタ１６、セレクタ１６の選択信号に基づいて入力信号間の位相差を出力する位相差マルチプレクサ１８、及び位相差マルチプレクサ１８から出力された位相差を保持し出力する位相差保持回路２１などから構成される。
【００３４】
第１位相差測定部Ｂ１は、図中にそれぞれ点線で囲んで示す位相差測定回路１００及び位相差矛盾解決回路１１０と、デューティ値生成回路１２０と、デューティ値保持回路１２１と、デューティ−位相変換テーブル１２２などから構成される。
【００３５】
デューティ値生成回路１２０は、位相差測定回路１００から出力された位相差に応じたデューティ比の位相差信号を、デューティ比に応じたデジタル値（「デューティ値」という）にＡＤ変換して出力する。デューティ値保持回路１２１は、デューティ値生成回路１２０から出力されたデューティ値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がりタイミング）で保持する。デューティ−位相変換テーブル１２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１に保持されたデューティ値を入力信号の位相差に変換するように構成される。
【００３６】
第２位相差測定部Ｂ２は、同様に点線で囲んで示す位相差測定回路２００及び位相差矛盾解決回路２１０と、デューティ値生成回路２２０と、デューティ値保持回路２２１と、デューティ−位相変換テーブル２２２などから構成される。
【００３７】
デューティ値生成回路２２０は、位相差測定回路２００から出力された位相差に応じたデューティ比の位相差信号を、デューティ比に応じたデジタルのデューティ値にＡＤ変換して出力する。デューティ値保持回路２２１は、デューティ値生成回路２２０から出力されたデューティ値を入力信号Ｒに同期したタイミング（入力信号Ｒの立ち上がりタイミング）で保持する。デューティ−位相変換テーブル２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路２２１に保持されたデューティ値を入力信号の位相差に変換するように構成される。
【００３８】
すなわち、本実施形態において、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２とは、共に二つの入力信号が入力されるものであるが、そのうち一方が入力信号Ｒと入力信号Ｍであり、他方が入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍである、という相違を除いて、各部の基本的な構成が共通になっている。そこで、以下では第１位相差測定部Ｂ１の構成及び作用について詳細に説明し、第２位相差測定部Ｂ２についての重複説明は省略する。
【００３９】
[第１位相差測定部]
位相差測定回路１００は、入力信号Ｒを二分周するＲ信号分周回路１０１と、入力信号Ｍを二分周するＭ信号分周回路１０２と、Ｒ信号分周回路１０１の出力信号とＭ信号分周回路１０２の出力信号との排他的論理和（ＸＯＲ）を出力する位相差出力回路１０３とを主体として構成される。
【００４０】
Ｒ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２は、各々入力信号Ｒ，Ｍの立ち上がりエッジに呼応して出力がＨ(High)レベル−Ｌ(Low)レベルに切り替え作動する分周回路である。このように入力信号の立ち上がりエッジに呼応して入力信号をｎ分周（ｎ＝２，４，８…、本実施形態においてｎ＝２）するポジティブエッジトリガ型の分周回路として、Ｄ−ＦＦ（ディレイ−フリップフロップ）やＪＫ−ＦＦを利用したＴ−ＦＦ（トグル−フリップフロップ）を用いることができ、入力信号を四分周（ｎ＝４）する場合にはＴ−ＦＦを二段直列接続することにより構成することができる。
【００４１】
本実施形態においては、図示のように、Ｒ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２ともに、Ｄ−ＦＦの反転出力（Ｑバー）端子とデータ（Ｄ）端子を接続してＴ−ＦＦを構成した構成例を示す。
【００４２】
そのため、Ｒ信号分周回路１０１からは、入力信号Ｒが二分周されて入力信号Ｒの半分の周波数をもったデューティ比５０％の分周信号（以下、「Ｒ分周信号」という）が出力され、Ｍ信号分周回路１０２からは、入力信号Ｍが二分周されて入力信号Ｍの半分の周波数をもったデューティ比５０％の分周信号（同様、「Ｍ分周信号」という）が出力される。これら二つの信号分周回路１０１，１０２のうち、一方のＲ信号分周回路１０１には、Ｈレベルの出力をＬレベルにリセットするリセット端子が設けられている。
【００４３】
位相差出力回路１０３は、Ｒ信号分周回路１０１から出力されたＲ分周信号と、Ｍ信号分周回路１０２から出力されたＭ分周信号との排他的論理和をとり、これら二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する。すなわち、位相差測定回路１００においては、位相差出力回路１０３が二つの入力信号Ｒ，Ｍの排他的論理和をとるのではなく、これらの入力信号を二分周したＲ分周信号とＭ分周信号との排他的論理和をとることが特徴になっている。
【００４４】
図２は、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相関係が変化したときに、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）、及び位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）の様子を示した説明図である。
【００４５】
図２における(ａ)は、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが略０度のとき（０度より微小角だけ大きいとき）、(ｂ)〜(ｅ)は、それぞれ入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが９０，１８０，２７０，略３６０度のとき（３６０度より微小角だけ小さいとき）の上記各信号の状態を示す。
【００４６】
なお、実施形態においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差は、これら二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相が揃った位相差θ＝０度の状態から、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒの位相が進んだときに（入力信号Ｒに対して入力信号Ｍの位相が遅れたときに）、進角に応じて位相差θが０〜３６０度に増大するものとする。
【００４７】
(ａ)に示すように、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が略０度のとき、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）と、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）とは同位相であり、且つこれらの分周信号の位相差がほぼゼロである。そのため、二つの分周信号の排他的論理和である位相差出力回路１０３からの位相差信号（１０３出力）のデューティ比は略０％になる。
【００４８】
(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)に示すように、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が９０，１８０，２７０度と大きくなると、これに応じてＲ分周信号（１０１出力）とＭ分周信号（１０２出力）との位相差が増大し、位相差信号（１０３出力）のデューティ比がこれに比例して増大する。具値的には、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが９０度のときに位相差信号のデューティ比が２５％、位相差θが１８０度のときに位相差信号のデューティ比が５０％、位相差θが２７０度のときに位相差信号のデューティ比が７５％になる。
【００４９】
そして、(ｅ)に示すように、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θが略３６０度になると、Ｒ分周信号（１０１出力）とＭ分周信号（１０２出力）の位相が逆位相の関係になり、これらの分周信号の位相差がほぼ１８０度になる。そのため、位相差出力回路１０３からの位相差信号（１０３出力）のデューティ比は略１００％になる。
【００５０】
このように、位相差測定回路１００においては、二つの入力信号Ｒ，ＭをＲ信号分周回路１０１及びＭ信号分周回路１０２で各々二分周し、二分周されたＲ分周信号及びＭ分周信号を位相差出力回路１０３で排他的論理和をとる。これにより、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差θ＝０〜３６０度の範囲に対応して、デューティ比が０〜１００％の範囲で連続的に変化する位相差信号を抽出することができる。
【００５１】
位相差出力回路１０３から出力されたデューティ比０〜１００％の位相差信号は、デューティ値生成回路１２０に入力される。デューティ値生成回路１２０は、ローパスフィルタＬＰＦと、ＡＤコンバータＡＤＣとからなり、１０３から出力されたＰＷＭ状態の位相差信号をローパスフィルタＬＰＦでアナログ電圧に変換し、ＡＤコンバータＡＤＣによりデューティ比に応じたデジタル値（デューティ値）に変換する。ＡＤ変換されたデューティ値は、入力信号Ｒに同期したタイミングでデューティ値保持回路１２１により保持される。
【００５２】
デューティ−位相変換テーブル１２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１に保持された０〜１００％のデューティ値を、０〜３６０度の入力信号の位相差に変換する。従って、このような構成の第１位相差測定部Ｂ１によれば、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲で位相差を連続的に計測することができる。
【００５３】
このように、位相差測定回路１００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲について、デューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。
【００５４】
[第２位相差測定部]
既述したように、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２との相違点は、第１位相差測定部Ｂ１のＲ信号分周回路１０１に入力される信号が入力信号Ｒであるのに対し、第２位相差測定部Ｂ２のＲ信号分周回路２０１に入力される信号は入力信号の極性を反転した反転入力信号Ｒ′であることである。
【００５５】
すなわち、第２位相差測定部Ｂ２のＲ信号分周回路２０１においては、反転入力信号Ｒ′の立ち上がりエッジ（入力信号Ｒの立下りエッジ）に呼応して、反転入力信号Ｒ′が二分周される。このことは、入力信号Ｒがデューティ比５０％の周期信号の場合に、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせることと等価であり、その結果、第２位相差測定部Ｂ２においてＲ信号分周回路２０１から出力される反転入力信号Ｒ′の分周信号は、第１位相差測定部Ｂ１においてＲ信号分周回路１０１から出力される入力信号Ｒの分周信号と、位相が１８０度ずれた関係になる。
【００５６】
そのため、第１位相差測定部Ｂ１では、位相差測定回路１００において二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θ＝０〜３６０度に対応してデューティ比が０〜１００％に変化する位相差信号が出力されるのに対し、第２位相差測定部Ｂ２では、位相差測定回路２００において二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θ＝−１８０〜０〜１８０度に対応してデューティ比が０〜１００％に変化する位相差信号が出力される。
【００５７】
そして、位相差測定回路２００の位相差出力回路２０３から出力されたデューティ比０〜１００％の位相差信号がデューティ値生成回路２２０においてデューティ比に応じたデューティ値に変換され、入力信号Ｒに同期したタイミングでデューティ値保持回路２２１に保持される。デューティ−位相変換テーブル２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路２２１に保持された０〜１００％のデューティ値を、−１８０度〜０度〜１８０度の入力信号の位相差に変換する。従って、第２位相差測定部Ｂ２においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲で連続的に計測される。
【００５８】
[位相差矛盾の問題]
以上のように、位相差測定回路１００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が０〜３６０度の範囲でデューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。また、位相差測定回路２００においては、入力信号Ｒと入力信号Ｍとの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲でデューティ比が０〜１００％に連続的に変化する位相差信号が出力される。
【００５９】
しかしながら、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が、上記各範囲を超えて変化すると、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が同一であるにもかかわらずデューティ比が大きく異なる場合や、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が異なるにもかかわらずデューティ比が同一になる矛盾（本明細書において「位相差矛盾」という）が生じる。例えば、位相差測定回路１００において、前者は０度と３６０度の場合であり、後者は０±α度や３６０±α度の場合である。
【００６０】
まず前者の場合についてみると、図２における(ａ)と(ｅ)では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係がほぼ同じであるが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比Ｄは０％と１００％であり、大きく異なった値になる。
【００６１】
次に、図３及び４に後者の場合の各信号の状態を示す。図３は入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが０度付近における各信号の状態を示しており、(ａ)は入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θ＝−α度、(ｂ)は位相差θ＝０度、(ｃ)は位相差θ＝α度である。また、図４は３６０度付近における各信号の状態を示しており、(ａ)は入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θ＝−α度、(ｂ)は位相差θ＝０度、(ｃ)は位相差θ＝α度である。なお、各図における信号は、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、１０１出力（Ｒ分周信号）、１０２出力（Ｍ分周信号）、１０３出力（位相差信号）である。
【００６２】
図３(ａ)〜(ｃ)に示されるように、(ｂ)の位相差θ＝０度を挟んで(ａ)のθ＝−α度と、(ｃ)のθ＝α度では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係が異なっているが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比はともに１５％程度（以下１５％とする）で同一になっている。
【００６３】
また図４(ａ)〜(ｃ)に示されるように、(ｂ)の位相差θ＝３６０度を挟んで(ａ)のθ＝３６０−α度と、(ｃ)のθ＝３６０＋α度では、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相の関係が異なっているが、１０３出力（位相差信号）のデューティ比はともに８５％程度（以下８５％とする）で同一になっている。
【００６４】
つまり、Ｒ信号分周回路１０１とＭ信号分周回路１０２がともに入力信号の立ち上がりエッジで動作するＴ型フリップフロップ回路であるため、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）のエッジの位置は保障されるが、出力レベル（デューディ比）は必ずしも保障されない。このため、時間軸で二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が等しくとも図２(ａ)と(ｅ)のように位相差信号のデューティ比が正反対になる可能性があり、図３の(ａ)と(ｃ)及び図４の(ａ)と(ｃ)のように二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相の関係が異なるにもかかわらずデューティ比が同一になる位相差矛盾が生じる。
【００６５】
位相差が０〜３６０度の範囲を周期範囲とした場合、本来的には、位相差が０度を下回ったときに一つ前の周期範囲で位相差が導出されることが望ましく、位相差が３６０度を超えたときには一つ後の周期範囲で位相差が導出されることが望ましい。
【００６６】
例えば、図３(ａ)の位相差θ＝−α度の状態は、同図(ｂ)(ｃ)が含まれる周期範囲よりも一つ前の周期範囲における３６０−α度の状態であり、図４(ａ)に示すようなデューティ比８５％の位相差信号を出力することが望まれる。同様に、図４(ｃ)の位相差θ＝３６０＋α度の状態は、同図(ａ)(ｂ)が含まれる周期範囲よりも一つ後の周期範囲におけるα度の状態であり、図３(ｃ)に示すようなデューティ比１５％の位相差信号を出力することが望まれる。
【００６７】
位相差測定装置１では、このような位相差矛盾を解決し、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差が０〜３６０度の周期範囲を超えて変化したような場合でも、適切な位相差信号を出力するように位相差矛盾解決回路１１０が設けられている。
【００６８】
また、二つの入力信号の位相差が０度を下回って一つ前の周期範囲になった場合や、３６０度を超えて一つ後の周期範囲になったような場合に、この周期数差を含めた位相差を正確に測定するために、周期数差測定ブロックＡが設けられているのである。周期範囲は異なるが位相差測定回路２００においても同様であり、同じ構成の位相差矛盾解決回路２２０が設けられている。そこで、以下では、位相差矛盾解決回路１１０を例として構成及び作用について説明する。
【００６９】
[位相差矛盾解決回路の構成及び作用]
位相差矛盾解決回路１１０は、位相矛盾判断保持回路１１１と、位相矛盾出力回路１１２とを有し、入力信号Ｒ及びＲ信号分周回路１０１から出力されたＲ分周信号と、位相差出力回路１０３から出力された位相差信号とに基づいて、位相差矛盾が生じたときに、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号が分周周期の半周期分シフトするように機能する。
【００７０】
本実施形態では、位相矛盾判断保持回路１１１としてＤ−ＦＦ（ディレイ−フリップフロップ）を用いた構成を例示しており、Ｄ−ＦＦのクロック端子に入力信号Ｒが供給され、データ端子に位相差出力回路１０３から出力される位相差信号が供給される。また、位相矛盾出力回路１１２はＡＮＤゲートを用いた構成例を示し、Ｒ信号分周回路１０１の出力と位相矛盾判断保持回路１１１の出力との論理積が出力される。位相矛盾出力回路１１２の出力は、Ｒ信号分周回路１０１のリセット端子に接続されている。
【００７１】
このような構成の位相差矛盾解決回路１１０は以下のように動作する。まず、図５に、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θが、０度付近においてθ＝α度からθ＝−α度に変化したとき（図３における(ｃ)から(ａ)に変化したとき）の、位相差矛盾解決回路１１０による矛盾解消の動作状況を示す。
【００７２】
図５に示すタイミングチャートの各波形は、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、Ｒ信号分周回路１０１から出力されるＲ分周信号（１０１出力）、Ｍ信号分周回路１０２から出力されるＭ分周信号（１０２出力）、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）、位相矛盾判断保持回路１１１の出力信号（１１１出力）、位相矛盾出力回路１１２の出力信号（１１２出力）である。図中には、各信号の変化に起因して生じる他の回路の出力変化を解りやすくするため、信号相互間に矢印を付して対応関係を示している。
【００７３】
なお、以降では、説明の便宜上、Ｒ信号分周回路１０１の出力信号であるＲ分周信号を１０１出力、位相差出力回路１０３の出力信号である位相差信号を１０３出力、などのように表記する。また前述したように、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相が揃った位相差θ＝０度の状態から、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒの位相が進んだときに、入力信号Ｒの進角に応じて位相差θが増大するものとしている。
【００７４】
タイミングｔ1では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒがα度進んだ状態になっている。このタイミングｔ1付近において、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）は、デューティ比が進角αに比例した１５％の状態となっており位相差θを正しく表している。
【００７５】
次のタイミングｔ2では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒがα度遅れた状態になっている。つまり、位相差θがα度から０度を超えて−α度に変化した状態であり、タイミングｔ1の周期範囲より一つ前の周期範囲の３６０−α度の状態になっている。タイミングｔ3についても同様である。
【００７６】
そのため、タイミングｔ2以降については、位相差出力回路１０３からデューティ比８５％の位相差信号が出力されることが望ましい。これを実現するため、位相差矛盾解決回路１１０により以下の動作が行われる。
【００７７】
タイミングｔ2付近の領域では、位相差出力回路１０３から出力された１０３出力がＨレベルになっており、入力信号ＲがＬレベルからＨレベルに遷移するため、位相矛盾判断保持回路１１１から出力される１１１出力がＨレベルに遷移する。また、この１１１出力とＲ信号分周回路１０１から出力される１０１出力がともにＨレベルになることから、位相矛盾出力回路１１２の出力がＨレベルに遷移する。
【００７８】
この１１２出力のＨレベルへの遷移により、Ｒ信号分周回路１０１がリセットされ、Ｈレベルになっていた１０１出力がＬレベルに変化する。また、１０１出力のＬレベルへの変化に伴って１１２出力がＬレベルに戻る。
【００７９】
一方、Ｒ信号分周回路の１０１出力がＬレベルに変化したとき、Ｍ信号分周回路の１０２出力はＨレベルのままである。そのため、１０１出力と１０２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路１０３の出力がＨレベルに遷移し、１０３出力（位相差信号）はデューティ比が高い高デューティ比状態に遷移する。
【００８０】
この位相差信号（１０３出力）の高デューティ比状態への遷移動作は、タイミングｔ2付近の領域で行われ、タイミングｔ3以降、位相差矛盾のない正しいデューティ比８５％の位相差信号が位相差出力回路１０３から出力される。以上のような各信号の変化は、タイミングｔ1〜ｔ3における１０１出力（Ｒ分周信号）と１０２出力（Ｍ分周信号）の位相関係から明らかなように、１０１出力の位相を分周周期の半周期分シフトさせるように作用する。従って、この位相差矛盾解決動作によって、位相差測定回路１００は二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差を、位相差矛盾なく０〜３６０度の範囲で正しく出力する。
【００８１】
図６は、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差θが、３６０度付近において、θ＝３６０−α度からθ＝３６０＋α度に変化したとき（図４における(ａ)から(ｃ)に変化したとき）の、位相差矛盾解決回路１１０による矛盾解消の動作状況を示すタイミングチャートである。
【００８２】
タイミングチャートの各波形は、図５と同様に、上から順に、入力信号Ｒ、入力信号Ｍ、１０１出力（Ｒ分周信号）、１０２出力（Ｍ分周信号）、１０３出力（位相差信号）、１１１出力（位相矛盾判断保持回路１１１の出力信号）、１１２出力（位相矛盾出力回路１１２の出力信号）である。また図中には、各信号の変化に起因して生じる他の回路の出力変化を解りやすくするため、信号相互間に矢印を付して対応関係を示している。
【００８３】
タイミングｔ11では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒが３６０−α度進んだ状態になっている（１０１出力及び１０２出力を参照）。このタイミングｔ11付近において、位相差出力回路１０３から出力される位相差信号（１０３出力）は、デューティ比が進角３６０−αに比例した８５％の状態となっており位相差θを正しく表している。
【００８４】
次のタイミングｔ12では、入力信号Ｍに対して入力信号Ｒが更に進んで３６０＋α度の状態になっている。つまり、位相差θが３６０−α度から３６０度を超えて３６０＋α度に変化した状態であり、タイミングｔ11の周期範囲より一つ後の周期範囲のα度の状態になっている。タイミングｔ13についても同様である。
【００８５】
そのため、タイミングｔ12以降については、位相差出力回路１０３からデューティ比１５％の位相差信号が出力されることが望ましい。このとき、位相差矛盾解決回路１１０は以下のように動作する。
【００８６】
タイミングｔ12付近の領域では、位相差出力回路１０３から出力された１０３出力がＨレベルになっており、入力信号ＲがＬレベルからＨレベルに遷移するため、位相矛盾判断保持回路１１１から出力される１１１出力がＨレベルに遷移する。また、この１１１出力とＲ信号分周回路１０１から出力される１０１出力がともにＨレベルになることから、位相矛盾出力回路１１２の出力がＨレベルに遷移する。
【００８７】
位相矛盾出力回路１１２から出力されたＨレベルの信号によりＲ信号分周回路１０１がリセットされ、Ｈレベルになっていた１０１出力がＬレベルに変化する。また、１０１出力のＬレベルへの変化に伴って１１２出力がＬレベルに戻る。
【００８８】
一方、Ｒ信号分周回路の１０１出力がＬレベルに変化したとき、Ｍ信号分周回路の１０２出力はＨレベルである。そのため、１０１出力と１０２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路１０３の出力がＨレベルとなるが、入力信号Ｍの立ち上がりエッジに呼応して１０２出力がＬレベルに変化する。このため、１０３出力（位相差信号）がＬレベルに遷移して、デューティ比が低い低デューティ比状態に遷移する。
【００８９】
この位相差信号（１０３出力）の低デューティ比状態への遷移動作は、タイミングｔ12付近の領域で行われ、タイミングｔ13以降では、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が位相差出力回路１０３から出力される。以上のような各信号の変化は、タイミングｔ11〜ｔ13における１０１出力（Ｒ分周信号）と１０２出力（Ｍ分周信号）の位相関係から明らかなように、１０１出力の位相を分周周期の半周期分シフトさせるように作用する。従って、この位相差矛盾解決動作によって、位相差測定回路１００は二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差を、位相差矛盾なく０〜３６０度の範囲で正しく出力する。
【００９０】
位相差矛盾解決回路２１０についても、位相差矛盾解決回路１１０と周期範囲が異なる点を除いて同様であり、位相差測定回路２００から入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が−１８０〜０〜１８０度の範囲で正しく出力される。
【００９１】
位相差測定回路１００，２００から出力された位相差信号は、デューティ値生成回路１２０，２２０によって各々位相差信号のデューティ比に応じたデューティ値にＡＤ変換され、それぞれデューティ値保持回路１２１，２２１に保持される。デューティ−位相変換テーブル１２２，２２２は、予め設定記憶された変換テーブルに基づいて、デューティ値保持回路１２１，２２１に保持されたデューティ値を位相差に変換する。
【００９２】
[周期範囲端部の問題とセレクタの機能]
次にセレクタ１６について説明する。位相差矛盾解決回路１１０は、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０〜３６０度を超えて変化したときに問題となる位相差矛盾を解決する。しかし、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差が０度または３６０度付近で変化するとき、位相矛盾解決動作により位相差測定回路１００の出力が変動する。つまり、位相測定回路の周期範囲（測定範囲）の端部領域では安定的に位相差測定を行うことが難しい。
【００９３】
このような課題に鑑み、位相差測定装置１では、周期範囲が異なる第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２とを設け、第１位相差測定部Ｂ１から出力された位相差信号及び第２位相差測定装置Ｂ２から出力された位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかをセレクタ１６により判断し、中心値に近いと判断された位相差信号のデューティ−位相差変換テーブル１２２，２２２で変換された位相差を位相差マルチプレクサ１８から出力させるように構成している。
【００９４】
すなわち、セレクタ１６は、位相差測定回路１００から出力されデューティ値保持回路１２１に保持された位相差０〜３６０度を周期範囲とする位相差信号のデューティ値と、位相差測定回路２００から出力されデューティ値保持回路１２２に保持された位相差−１８０〜０〜１８０度を周期範囲とする位相差信号のデューティ値とを比較し、デューティ値が５０％に近い方を選択して選択信号を出力する。
【００９５】
このセレクタ１６の選択により、計測されたデューティ値が２５％未満および７５％を超える位相差測定回路の位相差信号が除外され、デューティ値が２５〜７５％の範囲にある位相差測定回路の位相差信号が選択される。
【００９６】
すなわち、第１位相差測定部Ｂ１と第２位相差測定部Ｂ２の測定範囲を入力信号の半周期分ずらして相補的に作用させ、出力が安定した領域にある位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて位相差を出力する。これにより周期範囲の端部領域において生じる出力変動の影響を除外して、安定的に正確な位相差を測定することができる。
【００９７】
セレクタ１６は、周期数差測定ブロックＡにおいて入力信号Ｒと入力信号Ｍの周期数差を算出する際にも重要な動作を行う。以下、周期数差測定ブロックＡにおけるセレクタ１６の動作について説明する。
【００９８】
入力信号Ｒと入力信号Ｍの周期数差を得るため、Ｒカウンタ１０によりカウントされた入力信号Ｒのカウント値と、Ｍカウンタ１１によりカウントされた入力信号Ｍのカウント値が減算機１９に入力され、減算機１９により二つの入力信号Ｒ，Ｍの周期数差が算出される。位相差が第２位相差測定部Ｂ２により測定されたものである場合には、周期数もこれに対応する必要がある。この際、カウント値の変化タイミングを合わせておかなければ、減算機１９が正常な出力を行うことができない。
【００９９】
位相差測定装置１では、前述したセレクタ１６の選択機能を利用することによって、入力信号Ｒに同期したタイミング（本実施形態において入力信号Ｒの立ち上がり）で、Ｒカウンタ１０のカウント値及びＭカウンタ１１のカウント値を適正にラッチできるように構成されている。
【０１００】
具体的には、セレクタ１６が第１位相差測定部Ｂ１のデューティ−位相変換テーブル１２２を選択するように動作した場合には、位相差測定回路１００から出力される位相差信号のデューティ比が２５〜７５％の範囲にあり、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は９０〜２７０度の範囲であると判断できる。
【０１０１】
このため、セレクタ１６は、Ｍカウンタ１１の出力をそのまま入力信号Ｒの立ち上がりでラッチするＭ0カウント値保持回路１３が対応すると判断して、Ｍ0カウント値保持回路１３のカウント値を選択する選択信号を周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【０１０２】
周期数マルチプレクサ１７は、この選択信号に基づいてＭ0カウント値保持回路１３のカウント値を減算器１９に出力する。減算器１９では、ともに入力信号Ｒに同期してラッチされた入力信号Ｒのカウント値と入力信号Ｍのカウント値の差分が算出され、適正な周期数が出力される。
【０１０３】
一方、セレクタ１６が第２位相差測定部Ｂ２のデューティ−位相変換テーブル２２２を選択するように動作した場合には、位相差測定回路２００から出力される位相差信号のデューティ比が２５〜７５％の範囲にあり、入力信号Ｒと入力信号Ｍの位相差は−９０〜０〜９０度の範囲（反転入力信号Ｒ′と入力信号Ｍの位相差が９０〜２７０度）であると判断できる。
【０１０４】
このため、セレクタ１６は、入力信号Ｒを反転した反転入力信号Ｒ′の立ち上がりでＭカウンタ１１の出力をラッチするＭ1カウント値保持回路１４が対応すると判断し、このＭ1カウント値保持回路１４の値を入力信号Ｒの立ち上がり保持するＭ11カウント値保持回路１５のカウント値を選択する選択信号を周期数マルチプレクサ１７に出力する。
【０１０５】
周期数マルチプレクサ１７は、この選択信号に基づいてＭ11カウント値保持回路１５のカウント値を減算器１９に出力する。減算器１９では、ともに入力信号Ｒに同期してラッチされた入力信号Ｒのカウント値と入力信号Ｍのカウント値の差分が算出され、適正な周期数が出力される。
【０１０６】
周期数差測定ブロックＡの減算器１９から出力された周期数は、周期数差保持回路２０に保持され、位相差測定ブロックＢの位相差マルチプレクサ１８から出力された一周期内の位相差は、位相差保持回路２１に保持される。そのため、周期数差保持回路２０に保持された周期数と、位相差保持回路２１に保持された一周期内の位相差とから、複数周期の測定範囲について、正確な位相差を導出することができる。
【０１０７】
従って、以上説明した位相差測定装置１によれば、二つの入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定を行うことができる。また、０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正確に位相差を測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【０１０８】
次に、図７に本発明に係る他の実施形態の位相差測定装置２を示す。位相差測定装置２は、位相差測定装置１において入力信号Ｒの極性を反転した反転入力信号Ｒ′を使用していた部分について、Delayed Lock Loop（ＤＬＬ）により生成した入力信号Ｒの位相を１８０度ずらしたオフセット入力信号Ｒ″を使用したものである。
【０１０９】
端的には図１と図７を対比して明らかなように、位相差測定装置１と位相測定装置２とは、入力信号Ｒの極性を反転するインバータと、入力信号Ｒの位相を１８０度ずらす遅延回路ＤＬＬとが相違する点を除いて同一である。
【０１１０】
[第２位相差測定部]の説明において触れたように、入力信号Ｍと反転入力信号Ｒ′との排他的論理和により位相差を測定する位相差測定において、入力信号Ｒがデューティ比５０％の周期信号の場合には、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせることと等価である。従って、位相差測定装置２についても、既述した位相差測定装置１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
一方、入力信号Ｒの位相を１８０度シフトさせる構成の位相差測定装置２によれば、入力信号Ｒが任意のデューティ比であってもデューティ比５０％の場合と同様に動作させることができる。これは、反転入力信号Ｒ′を用いた場合に、入力信号Ｒの分周信号と反転入力信号Ｒ′の分周信号との位相差が、入力信号Ｒのデューティ比に応じて変化するのに対し、オフセット入力信号Ｒ″を用いた場合には、入力信号Ｒの分周信号とオフセット入力信号Ｒ″の分周信号との位相差が、入力信号Ｒのデューティ比によらず、必ず１８０度になるからである。
【０１１２】
従って、位相差測定装置２によれば、任意のデューディ比の入力信号の位相差について０度〜３６０度の範囲で連続的に位相差測定を行うことができ、かつ０度〜３６０度の範囲を超えて１周期以上の位相差となっても正確に位相差を測定可能な位相差測定装置を提供することができる。
【０１１３】
なお、以上説明した実施形態では、セレクタ１６がデューティ値保持回路１２１，２２１に保持されたデューティ値を参照する構成を例示したが、デューティ−位相変換テーブル１２２，２２２を参照するように構成してもよい。
【０１１４】
また、実施形態では、位相差矛盾解決回路１１０,２１０について、Ｔ−ＦＦとＡＮＤゲートで構成した構成例を示したが、位相差矛盾を検出しこれを解決可能な回路構成であればよい。図８及び図９に、位相差測定回路１００及び位相差矛盾解決回路１１０に相当する他の構成例を示しており、以下これらの回路の構成及び動作について簡潔に説明する。なお、図８及び図９のタイミングチャートの各波形は、既述した図５、図６と同様である。
【０１１５】
図８に示す回路は、入力信号Ｒを二分周し整形するＲ信号分周整形回路４０１、入力信号Ｍを二分周し整形するＭ信号分周整形回路４０２、Ｒ信号分周整形回路４０１の出力信号とＭ信号分周整形回路４０２の出力信号との排他的論理和（ＸＯＲ）を出力する位相差出力回路４０３、及び位相差矛盾解決回路４１０などから構成される。
【０１１６】
Ｒ信号分周整形回路４０１は、入力信号Ｒを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦを利用したＲ信号分周回路４０１１と、Ｒ信号分周回路４０１１から出力されたＲ分周信号（４０１１出力）と位相差矛盾解決回路４１０の出力信号（４１０出力）との排他的論理和を出力するＲ分周信号整形回路４０１２とから構成される。
【０１１７】
Ｍ信号分周整形回路４０２は、入力信号Ｍを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦを利用したＭ信号分周回路４０２１と、Ｍ信号分周回路４０２１から出力されたＭ分周信号（４０２１出力）を所定時間遅延させて出力するＭ分周信号整形回路４０２２とから構成される。
【０１１８】
位相差出力回路４０３はＸＯＲゲートからなり、Ｒ分周信号整形回路４０１２から出力された４０１２出力と、Ｍ分周信号整形回路４０２２から出力された４０２２出力との排他的論理和をとり、これらの信号の位相差に相当するデューティ比の位相差信号を出力する。
【０１１９】
位相差矛盾解決回路４１０は、Ｄ−ＦＦを用いた構成例を示し、クロック端子に入力信号Ｒ、データ端子に入力信号Ｍが供給される。位相差矛盾解決回路４１０の出力信号（４１０出力）はＲ分周信号整形回路４０１２に供給される。
【０１２０】
図８に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ21〜ｔ22は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、３６０度付近において３６０−α度から３６０＋α度（次の周期範囲のα度）に変化した状態を示す。
【０１２１】
タイミングｔ21では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの関係から、入力信号Ｒの分周信号である４０１１出力がＨレベル、位相差矛盾解決回路４１０の４１０出力がＨレベルになっている。このため、Ｒ分周信号整形回路４０１２の４０１２出力はＬレベルである。このタイミング付近では入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、４０１２出力と４０２２出力の排他的論理和をとる位相差出力回路４０３の位相差信号（４０３出力）がＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力されている。
【０１２２】
タイミングｔ22では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＨレベルに遷移し、４１０出力がＬレベルに遷移する。このため４０１２出力はこれらの信号の切り替わり時に変動するがＨレベルに維持される。このタイミング付近では、４０２２出力がＬレベルのため、４０３出力はＨレベルを維持するが、その後４０２２出力のＨレベルへの遷移に呼応して４０３出力がＬレベルに遷移する。
【０１２３】
次のタイミングｔ23では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＬレベルに遷移する。しかし、入力信号Ｒの立ち上がり時に入力信号ＭがＬレベルであるため４１０出力は変化せずＬレベルに維持される。このため４０１２出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１２４】
このタイミング付近では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路４０３から出力される位相差信号（４０３出力）がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１２５】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ23では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θがα度の状態にセットされたことが分かる。
【０１２６】
タイミングｔ23〜ｔ24は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、０度付近においてα度から−α度（前の周期範囲の３６０−α度）に変化した状態を示す。
【０１２７】
タイミングｔ24では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力及び４１０出力がともにＨレベルに遷移する。このため４０１２出力はこれらの信号の切り替わり時に変動するがＬレベルに維持される。このタイミング付近では、４０２２出力がＨレベルのため、４０１２出力同様の変動を受けるが４０３出力はＨレベルに維持される。
【０１２８】
次のタイミングｔ25では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１１出力がＬレベルに遷移するが、入力信号Ｒの立ち上がり時に入力信号ＭがＨレベルであるため４１０出力は変化せずＨレベルに維持される。このため４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。
【０１２９】
このタイミング付近では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して４０２２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して４０１２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路４０３から出力される位相差信号（４０３出力）がＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１３０】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ25では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが３６０−α度の状態にセットされたことが分かる。
【０１３１】
従って、図８に示した回路構成を適用しても、位相差測定装置１または位相差測定装置２と同様の動作を実現し、同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
次に、図９に示す回路は、入力信号Ｒを二分周するＲ信号分周回路５０１、入力信号Ｍを二分周するＭ信号分周回路５０２、Ｒ信号分周回路５０１から出力されるＲ分周信号（５０１出力）とＭ信号分周回路５０２から出力されるＭ分周信号（５０２出力）との排他的論理和を出力する位相差出力回路５０３、及び位相差矛盾解決回路５１０により構成される。
【０１３３】
Ｒ信号分周回路５０１は、入力信号Ｒを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦであり、既述したＲ信号分周回路１０１，４０１１等と同様にＤ−ＦＦを利用した回路であるが、本構成形態のＲ信号分周回路５０１はセット端子を備えている。Ｍ信号分周回路５０２も、入力信号Ｍを二分周するポジティブエッジトリガ型のＴ−ＦＦであり、既述したＭ信号分周回路２０１，４０２１と同様の回路である。
【０１３４】
位相差出力回路５０３はＸＯＲゲートからなり、Ｒ分周信号回路５０１から出力されたＲ分周信号（５０１出力）と、Ｍ分周信号回路５０２から出力されたＭ分周信号（５０２出力）との排他的論理和をとり、これらの分周信号の位相差に相当するデューティ比の位相差信号を出力する。
【０１３５】
位相差矛盾解決回路５１０は、リセット端子付きのＤ−ＦＦ（ディレイフリップフロップ）５１１を用いた構成を例示しており、Ｄ−ＦＦ５１１のクロック端子に入力信号Ｒ、データ端子に位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）が供給される。位相差矛盾解決回路５１０の出力信号（５１１出力）は、Ｒ分周信号回路５０１のセット端子及びＤ−ＦＦ５１１のリセット端子に供給される。
【０１３６】
図９に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ31〜ｔ32は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、３６０度付近において３６０−α度から３６０＋α度（次の周期範囲のα度）に変化した状態を示す。
【０１３７】
タイミングｔ31では、入力信号Ｍ、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して、入力信号Ｍの分周信号である５０２出力がＨレベルからＬレベル、入力信号Ｒの分周信号である５０１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。このため、位相差矛盾解決回路５１０の５１０出力がＨレベル→Ｌレベル→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力されている。このとき、位相差矛盾解決回路の出力（５１１出力）は、入力信号Ｒの立ち上がり時に５０３出力がＬレベルであるため、Ｌレベルが維持される。
【０１３８】
タイミングｔ32では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力はＨレベルからＬレベルに遷移し、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また、５１１出力がＨレベルになることから、Ｒ信号分周回路５０１がセット状態になり、５０１出力がＨレベルに遷移する。
【０１３９】
このタイミング付近では、入力信号Ｍが立ち上がり、５０２出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、この５０２出力の変化に呼応して、Ｈレベルの５０３出力がＬレベルに遷移する。また、５１１出力はＤ−ＦＦ５１１のリセット端子に接続されているため、５１１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１４０】
次のタイミングｔ33では、入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。このタイミング付近では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力がＨレベルからＬレベルに遷移するため、位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、デューティ比が１５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１４１】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ33では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θがα度の状態にセットされたことが分かる。
【０１４２】
タイミングｔ33〜ｔ36は、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが、０度付近においてα度から−α度（前の周期範囲の３６０−α度）に変化した状態を示す。
【０１４３】
タイミングｔ34では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力、５０３出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路５０３から出力される５０３出力がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移し、この段階では、デューティ比が１５％の位相差信号が出力される。
【０１４４】
なお、入力信号Ｒの立ち上がり時において５０３出力がＨレベルであることから、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移し、Ｒ信号分周回路５０１のセット端子がＨレベルになるが、このとき５０１出力は既にＨレベルにあるため５０１出力は変化しない。一方、Ｄ−ＦＦ５１１のリセット端子がＨレベルになるため、５１１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。
【０１４５】
次のタイミングｔ35では、入力信号Ｍの立ち上がりに呼応して５０２出力がＨレベルからＬレベルに遷移し、５０３出力がＬレベルからＨレベルに遷移する。また入力信号Ｒの立ち上がりに呼応して５０１出力がＨレベルからＬレベルに遷移する。そのため、位相差出力回路５０３から出力される５０３出力がＬ→Ｈ→Ｌレベルに遷移する。
【０１４６】
このとき、入力信号Ｒの立ち上がり時において５０３出力がＨレベルであることから、５１１出力がＬレベルからＨレベルに遷移し、Ｒ信号分周回路５０１がセット状態になり、５０１出力がＨレベルに遷移する。そのため、５０１出力と５０２出力の排他的論理和である５０３出力がＨレベルに遷移する。
【０１４７】
その結果、位相差出力回路５０３から出力される位相差信号は、α度の状態から前の周期範囲の状態に切り替わり、詳細図示を省略する次のタイミングｔ36で−α度の状態になる。このとき位相差出力回路５０３から出力される位相差信号（５０３出力）はＨ→Ｌ→Ｈレベルに遷移し、デューティ比が８５％の正しい位相差信号が出力される。
【０１４８】
以上の動作により位相差矛盾が解消され、タイミングｔ36では、二つの入力信号Ｒ，Ｍの位相差θが３６０−α度の状態にセットされたことが分かる。
【０１４９】
従って、図９に示した回路構成を適用しても、位相差測定装置１、位相差測定装置２、または図８の回路を適用した位相差測定装置と同様の動作を実現し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５０】
Ａ 周期数差測定ブロック
Ｂ 位相差測定ブロック
Ｂ１ 第１位相差測定部
Ｂ２ 第２位相差測定部
Ｒ 入力信号（第１入力信号）
Ｍ 入力信号（第２入力信号）
Ｒ′ 反転入力信号（反転第１入力信号）
Ｒ″ オフセット入力信号（オフセット第１入力信号）
１，２ 位相差測定装置
１０ Ｒカウンタ（第１の周期数カウンタ）
１１ Ｍカウンタ（第２の周期数カウンタ）
１２ Ｒカウント値保持回路（第１の保持回路）
１３ Ｍ0カウント値保持回路（第２の保持回路）
１４ Ｍ1カウント値保持回路（第３の保持回路）
１５ Ｍ11カウント値保持回路
１６ セレクタ（判断手段）
１７ 周期数マルチプレクサ（位相差選択手段）
１８ 位相差マルチプレクサ（周期数選択手段）
１９ 減算器
２０ 周期数差保持回路
２１ 位相差保持回路
１００ 位相差測定回路（第１の位相差測定部）
２００ 位相差測定回路（第２の位相差測定部）
１０１，２０１ Ｒ信号分周回路（第１の分周回路）
１０２，２０２ Ｍ信号分周回路（第２の分周回路）
１０３，２０３ 位相差出力回路
１１０，２１０ 位相差矛盾解決回路（位相差矛盾解決手段）
１１１ 位相矛盾判断保持回路
１１２ 位相矛盾出力回路
１２０，２２０ デューティ値生成回路
１２１，２２１ デューティ値保持回路
１２２，２２２ デューティ−位相変換テーブル（位相差算出部）
４０１ Ｒ信号分周整形回路（第１の分周回路）
４０２ Ｍ信号分周整形回路（第２の分周回路）
４０３ 位相差出力回路
４１０ 位相差矛盾解決回路
４０１１ Ｒ信号分周回路
４０１２ Ｒ分周信号整形回路
４０２１ Ｍ信号分周回路
４０２２ Ｍ分周信号整形回路
５０１ Ｒ信号分周回路（第１の分周回路）
５０２ Ｍ信号分周回路（第２の分周回路）
５０３ 位相差出力回路
５１０ 位相差矛盾解決回路
５１１ Ｄ−ＦＦ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの入力信号の位相差を測定する位相差測定装置であって、
前記二つの入力信号を各々分周する第１の分周回路及び第２の分周回路、並びに前記第１、第２の分周回路により分周された二つの分周信号の排他的論理和をとり前記二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する位相差出力回路を備えた位相差測定部と、
前記位相差測定部から出力された前記位相差信号に基づいて、前記二つの入力信号の位相差を算出する位相差算出部と
を備えたことを特徴とする位相差測定装置。
【請求項２】
前記二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、前記第１の分周回路及び前記第２の分周回路のいずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の位相差測定装置。
【請求項３】
前記位相差矛盾解決手段は、前記いずれか一方の分周回路に入力された前記入力信号と、前記位相差出力回路から出力された前記位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ことを特徴とする請求項２に記載の位相差測定装置。
【請求項４】
前記位相差矛盾解決手段は、前記いずれか一方の分周回路に入力された前記入力信号及び当該分周回路から出力された前記分周信号と、前記位相差出力回路から出力された前記位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ことを特徴とする請求項２に記載の位相差測定装置。
【請求項５】
前記第１の分周回路及び第２の分周回路のいずれか一方が、リセット端子またはセット端子付きのＴ型フリップフロップ回路であり、
位相差無矛盾解決手段が前記リセット端子にリセット信号を出力しまたはセット端子にセット信号を出力することにより、前記いずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ように構成したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項６】
前記位相差測定部を二つ備え、
第１の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、
第２の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、前記第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′及び前記第２入力信号Ｍであり、
前記第１の位相差測定部から出力された第１の前記位相差信号、及び前記第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、
前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項７】
前記位相差測定部を二つ備え、
第１の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、
第２の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、前記第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″と前記第２入力信号Ｍであり、
前記第１の位相差測定部から出力された第１の前記位相差信号、及び前記第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、
前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項８】
前記第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタと、
前記第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタと、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路と、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路と、
前記第１入力信号の極性が反転された反転第１入力信号Ｒ´に同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、
前記第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、
前記第１の保持回路にラッチされた出力値と、前記周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器と
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の位相差測定装置。
【請求項９】
前記第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタと、
前記第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタと、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路と、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路と、
前記第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″に同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、
前記第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、
前記第１の保持回路にラッチされた出力値と、前記周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器と
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の位相差測定装置。
【請求項１】
二つの入力信号の位相差を測定する位相差測定装置であって、
前記二つの入力信号を各々分周する第１の分周回路及び第２の分周回路、並びに前記第１、第２の分周回路により分周された二つの分周信号の排他的論理和をとり前記二つの分周信号の位相差に相当する位相差信号を出力する位相差出力回路を備えた位相差測定部と、
前記位相差測定部から出力された前記位相差信号に基づいて、前記二つの入力信号の位相差を算出する位相差算出部と
を備えたことを特徴とする位相差測定装置。
【請求項２】
前記二つの入力信号の位相差が一周期の範囲を超えて変化したときに、前記第１の分周回路及び前記第２の分周回路のいずれか一方の分周回路の分周信号を当該分周信号の半周期分シフトさせる位相差無矛盾解決手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の位相差測定装置。
【請求項３】
前記位相差矛盾解決手段は、前記いずれか一方の分周回路に入力された前記入力信号と、前記位相差出力回路から出力された前記位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ことを特徴とする請求項２に記載の位相差測定装置。
【請求項４】
前記位相差矛盾解決手段は、前記いずれか一方の分周回路に入力された前記入力信号及び当該分周回路から出力された前記分周信号と、前記位相差出力回路から出力された前記位相差信号とに基づいて、当該分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ことを特徴とする請求項２に記載の位相差測定装置。
【請求項５】
前記第１の分周回路及び第２の分周回路のいずれか一方が、リセット端子またはセット端子付きのＴ型フリップフロップ回路であり、
位相差無矛盾解決手段が前記リセット端子にリセット信号を出力しまたはセット端子にセット信号を出力することにより、前記いずれか一方の分周回路の分周信号を半周期分シフトさせる
ように構成したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項６】
前記位相差測定部を二つ備え、
第１の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、
第２の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、前記第１入力信号の極性を反転した反転第１入力信号Ｒ′及び前記第２入力信号Ｍであり、
前記第１の位相差測定部から出力された第１の前記位相差信号、及び前記第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、
前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項７】
前記位相差測定部を二つ備え、
第１の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、第１入力信号Ｒ及び第２入力信号Ｍであり、
第２の前記位相差測定部に入力される前記二つの入力信号は、前記第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″と前記第２入力信号Ｍであり、
前記第１の位相差測定部から出力された第１の前記位相差信号、及び前記第２の位相差測定部から出力された第２の前記位相差信号から、いずれの位相差信号が各位相差測定部の測定範囲の中心値に近いかを判断する判断手段と、
前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部から出力された位相差信号に基づいて前記位相差算出部により算出された位相差を出力させる位相差選択手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相差測定装置。
【請求項８】
前記第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタと、
前記第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタと、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路と、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路と、
前記第１入力信号の極性が反転された反転第１入力信号Ｒ´に同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、
前記第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、
前記第１の保持回路にラッチされた出力値と、前記周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器と
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の位相差測定装置。
【請求項９】
前記第１入力信号Ｒの周期数をカウントする第１の周期数カウンタと、
前記第２入力信号Ｍの周期数をカウントする第２の周期数カウンタと、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第１の周期数カウンタの出力値をラッチする第１の保持回路と、
前記第１入力信号Ｒに同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第２の保持回路と、
前記第１入力信号の位相が１８０度ずれたオフセット第１入力信号Ｒ″に同期したタイミングで前記第２の周期数カウンタの出力値をラッチする第３の保持回路と、
前記第２の保持回路及び第３の保持回路のうち、前記判断手段により中心値に近いと判断された位相差測定部への入力信号に対応する同期タイミングで動作する保持回路を選択する周期数選択手段と、
前記第１の保持回路にラッチされた出力値と、前記周期数選択手段により選択された保持回路にラッチされた出力値との差分をとる減算器と
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の位相差測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４２２１１（Ｐ２０１１−２４２２１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３３２４（Ｐ２０１０−１１３３２４）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（５９２２５３７３６）シグマ光機株式会社 (46)
【出願人】（５９１０４０２３６）石川県 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（５９２２５３７３６）シグマ光機株式会社 (46)
【出願人】（５９１０４０２３６）石川県 (70)
【Ｆターム（参考）】
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