信号周期検出装置及び信号周期検出方法
【課題】
精度良く信号周期を検出する。
【解決手段】
信号発生源２１０から送られた矩形パルス信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０が、当該信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させることにより、所定値を経由する立ち下がり変化が、当該所定値となる時点を含むサンプリング周期の時間幅の期間において、単調減少の変化である信号ＬＳを生成する。かかる信号ＬＳの信号値を、ＡＤ変換部１３０がサンプリング周期で検出し、経由時間算出部１４０が、連続して検出された２個の信号値の変化が減少変化であり、かつ、当該２個の信号値のサンプリング時刻間に、信号値が所定値を経由したと判断された場合に、当該２個の信号値に基づいて、信号ＬＳの信号値が所定値となった経由時刻の情報を算出する。そして、周期算出部１６０が、連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、当該立ち下がり変化の発生周期を算出する。
精度良く信号周期を検出する。
【解決手段】
信号発生源２１０から送られた矩形パルス信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０が、当該信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させることにより、所定値を経由する立ち下がり変化が、当該所定値となる時点を含むサンプリング周期の時間幅の期間において、単調減少の変化である信号ＬＳを生成する。かかる信号ＬＳの信号値を、ＡＤ変換部１３０がサンプリング周期で検出し、経由時間算出部１４０が、連続して検出された２個の信号値の変化が減少変化であり、かつ、当該２個の信号値のサンプリング時刻間に、信号値が所定値を経由したと判断された場合に、当該２個の信号値に基づいて、信号ＬＳの信号値が所定値となった経由時刻の情報を算出する。そして、周期算出部１６０が、連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、当該立ち下がり変化の発生周期を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号周期検出装置、信号周期検出方法及び信号周期検出プログラム、並びに、当該信号周期検出プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周期的に発生する所定態様の信号値変化の発生周期を検出する信号周期検出が広く行われている。例えば、車室内に漏れてくるエンジン動作に由来する音の消音を、能動型騒音制御（ＡＮＣ：Active Noise Control）により行う場合に、当該消音の対象となる周波数を定めるために、エンジン回転に同期した周期で立ち上がり又は立ち下がりを生じるパルス性の信号（エンジン回転パルス信号）について、立ち上がり変化又は立ち下がり変化という所定態様の信号値変化の発生周期が検出される。
【０００３】
こうした信号周期検出の技術としては、当該パルス性の信号の立ち上がりエッジ間又は立ち下がりエッジ間に計数される所定周波数のクロックのパルス数に基づいて、立ち上がり変化又は立ち下がり変化の発生周期（すなわち、エンジンパルス回転周期）を検出する技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例」という）。この従来例の技術では、当該パルス性の信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジをカウンタのリセット信号とするとともに、リセット信号間におけるクロックのパルス数を、当該カウンタで計数するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１４４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例の技術では、所定周波数のクロックのパルス数の計数結果に基づいて、信号周期を検出する。このため、同一の信号周期の検出であっても、従来例の技術による検出結果は、クロック周期の幅で変動することになる。この結果、精度良く信号周期を検出するためには、クロック周波数を高めてクロック周期を短くする必要がある。
【０００６】
しかしながら、クロック周波数を高めるためには高速動作素子を選択して使用することが必要となる。この結果、高速クロックの採用によるコストアップが発生する。
【０００７】
このため、信号周期の検出結果の変動幅を、クロック周期よりも小さくすることができる技術が待望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、精度良く信号周期を検出することができる新たな信号周期検出装置及び信号周期検出方法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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出部と；前記信号値検出部により連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出部と；前記経由時刻算出部により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出部と；を備えることを特徴とする信号周期検出装置である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出工程と；前記信号値検出工程において連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出工程と；前記経由時刻算出工程において連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出工程と；を備えることを特徴とする信号周期検出方法である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の信号周期検出方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号周期検出プログラムである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の信号周期検出プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号周期検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１のクロック発生部により発生されるクロック信号の波形を説明するための図である。
【図３】図１のローパスフィルタ部の入力信号と出力信号との関係を説明するための図である。
【図４】図１のローパスフィルタ部の出力信号の立下り波形とクロック信号の周期との関係を説明するための図である。
【図５】図１の経由時刻算出部による経由時刻算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５の経由時刻情報の算出ステップにおける処理を説明するための図である。
【図７】図１の周期算出部による信号周期算出処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
［構成］
図１には、一実施形態に係る信号周期検出装置１００の構成がブロック図にて示されている。この図１に示されるように、信号周期検出装置１００は、クロック発生部１１０と、信号変換部としてのローパスフィルタ（ＬＰＦ）部１２０と、信号値検出部としてのＡＤ（Analogue to Digital）変換部１３０とを備えている。また、信号周期検出装置１００は、経由時刻算出部１４０と、サンプリング回数計数部としてのクロック計数部１５０と、周期算出部１６０とを備えている。
【００１６】
上記のクロック発生部１１０は、所定周波数で発振する水晶発振素子等の発振素子を備えて構成される。クロック発生部１１０は、クロック信号ＣＫを発生する。こうして発生したクロック信号ＣＫは、ＡＤ変換部１３０及びクロック計数部１５０へ送られる。
【００１７】
上記のＬＰＦ部１２０は、信号発生源２１０から送られた信号ＰＳを受ける。本実施形態では、信号ＰＳは、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号となっている。
【００１８】
なお、信号ＰＳの例としては、車両に搭載されたエンジンの回転を検出するセンサの出力信号等が挙げられる。
【００１９】
信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０は、低周波数成分を選択的に通過させる。この結果、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳが生成される。本実施形態における信号ＰＳ（ＬＰＦ部１２０にとっての入力信号）と、信号ＬＳ（ＬＰＦ部１２０にとっての出力信号）との関係については、後述する。
【００２０】
上記のＡＤ変換部１３０は、クロック発生部１１０から送られたクロック信号ＣＫ、及び、ＬＰＦ部１２０から送られた信号ＬＳを受ける。そして、ＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫに同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行い、サンプルリング結果をデジタル値（以下、「サンプリング値」と記す）に変換する。ＡＤ変換部１３０は、新たなサンプリング値が得られるたびに、当該新たなサンプリング値を、サンプリング結果ＬＤとして、経由時刻算出部１４０へ送る。
【００２１】
上記の経由時刻算出部１４０は、ＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤを受ける。そして、経由時刻算出部１４０は、サンプリング結果ＬＤに基づいて、計数開始指令ＥＤを生成し、生成された計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送る。
【００２２】
また、経由時刻算出部１４０は、サンプリング結果ＬＤに基づいて、経由時刻情報ＴＤを算出する。算出された経由時刻情報ＴＤは、周期算出部１６０へ送られる。
【００２３】
なお、経由時刻算出部１４０による経由時刻算出処理については、後述する。
【００２４】
上記のクロック計数部１５０は、クロック発生部１１０から送られたクロック信号ＣＫ、及び、経由時刻算出部１４０から送られた計数開始指令ＥＤを受ける。そして、クロック計数部１５０は、一の計数開始指令ＥＤを受けてから次の計数開始指令ＥＤを受けるまでの期間におけるクロック信号ＣＫ中のパルス数（すなわち、クロック信号ＣＫの立ち上り変化の回数）を計数する。クロック計数部１５０による計数結果ＣＣは、周期算出部１６０へ送られる。
【００２５】
上記の周期算出部１６０は、経由時刻算出部１４０から送られた経由時刻情報ＴＤ、及び、クロック計数部１５０から送られた計数結果ＣＣを受ける。そして、周期算出部１６０は、経由時刻情報ＴＤ及び計数結果ＣＣに基づいて、信号ＰＳの信号周期ＴＰを算出する。算出された信号周期ＴＰは、信号周期利用装置２２０へ送られる。こうした信号周期利用装置２２０の例としては、エンジン回転周期の周波数を利用して車室内のエンジン音の消音を図る能動型騒音制御装置等が挙げられる。
【００２６】
次に、上述したクロック発生部１１０が発生するクロック信号ＣＫについて、説明する。クロック信号ＣＫは、図２に示されるように、周期ＴＣの矩形パルス信号である。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫの立ち上り変化に同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行うようになっている。このため、周期ＴＣが、ＡＤ変換部１３０におけるサンプリング周期となっている。そこで、以下の説明においては、「サンプリング周期ＴＣ」とも記すものとする。
【００２８】
次いで、信号ＰＳと信号ＬＳとの関係、すなわち、ＬＰＦ部１２０の作用による波形変形について説明する。図３に示されるように、ＬＰＦ部１２０による信号ＰＳの立ち上がり変化波形及び立ち下がり変化波形に含まれる高周波成分の除去により、信号ＬＳの立ち上がり変化及び立ち下がり変化が、信号ＰＳの場合よりも緩やかとなる。
【００２９】
こうした波形変形がなされたとしても、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる事象の発生周期は、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生の周期ＴＰと一致する。すなわち、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる事象の発生周期を検出することにより、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生の周期ＴＰを検出できるようになっている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、図４に示されるように、信号ＬＳの立ち下がり変化では、立ち下がり変化の開始から、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなるまでの時間ＴＦが、サンプリング周期ＴＣよりも長くなっている。また、信号ＬＳの立ち下がり変化では、信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなってから立ち下がり変化の終了までの時間ＴＢが、サンプリング周期ＴＣよりも長くなっている。このため、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる時刻の前後におけるサンプリング周期ＴＣの時間長の期間は、信号ＬＳの立ち下がり変化中の期間であり、信号値ＬＳ（Ｔ）が単調減少、すなわち、減少方向という同一方向に変化している期間となっている。こうした条件を満足するように、本実施形態では、ＬＰＦ部１２０の特性、及び、所定値ＬＳTが選択されている。
【００３１】
［動作］
次に、以上のように構成された信号周期検出装置１００の動作について、経由時刻算出部１４０による経由時刻算出処理、及び、周期算出部１６０による信号周期算出処理に主に着目して説明する。なお、信号発生源２１０からは、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号である信号ＰＳ（図３参照）が、信号周期検出装置１００のＬＰＦ部１２０へ供給されているものとする。また、クロック発生部１１０は、周期ＴＣで立ち上がり変化が発生するクロック信号ＣＫ（図２参照）を発生しており、クロック信号ＣＫが、ＡＤ変換部１３０及びクロック計数部１５０に供給されているものとする。
【００３２】
信号発生源２１０から受けた信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０は、信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させる。この結果、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳが生成され、ＡＤ変換部１３０へ送られる。
【００３３】
ＬＰＦ部１２０から送られた信号ＬＳを受けたＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫに同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行い、サンプルリング結果をデジタル値（以下、「サンプリング値」と記す）に変換する。そして、ＡＤ変換部１３０は、新たなサンプリング値が得られるたびに、当該新たなサンプリング値を、サンプリング結果ＬＤとして、経由時刻算出部１４０へ送る。
【００３４】
＜経由時刻算出処理＞
経由時刻算出部１４０は、ＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤに基づいて、経由時刻算出処理を実行する。
【００３５】
かかる経由時刻算出処理に際しては、図５に示されるように、まず、ステップＳ１１において、経由時刻算出部１４０が、新たにサンプリング結果ＬＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、ステップＳ１１の処理が繰り返される。
【００３６】
新たにサンプリング結果ＬＤを受け、ステップＳ１１における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１１：Ｙ）、処理はステップＳ１２へ進む。このステップＳ１２では、経由時刻算出部１４０が、サンプリング結果ＬＤが所定値ＬＳTより大きいか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ１２における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１２：Ｎ）には、処理はステップＳ１１へ戻る。以後、ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理が繰り返される。ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１２：Ｙ）、処理はステップＳ１３へ進む。
【００３８】
ステップＳ１３では、経由時刻算出部１４０が、新たにサンプリング結果ＬＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１３：Ｎ）には、ステップＳ１３の処理が繰り返される。
【００３９】
新たにサンプリング結果ＬＤを受け、ステップＳ１３における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１３：Ｙ）、処理はステップＳ１４へ進む。このステップＳ１４では、経由時刻算出部１４０が、サンプリング結果ＬＤが所定値ＬＳT以下か否かを判定することにより、信号ＬＳの立ち下がり変化において、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由したか否かを判定する。
【００４０】
ステップＳ１４における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１４：Ｎ）には、処理はステップＳ１３へ戻る。以後、ステップＳ１４における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１３及びステップＳ１４の処理が繰り返される。
【００４１】
ステップＳ１４における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１４：Ｙ）、信号ＬＳの立ち下がり変化において、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由したと判断され、処理はステップＳ１５へ進む。このステップＳ１５では、経由時刻算出部１４０が、計数開始指令ＥＤを生成し、生成された計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送る。
【００４２】
この計数開始指令ＥＤを受けたクロック計数部１５０は、前回の計数開始指令ＥＤを受けてから今回の計数開始指令ＥＤを受けるまでの期間におけるクロック信号ＣＫ中のパルス数（すなわち、クロック信号ＣＫの立ち上り変化の回数）の計数結果を、計数結果ＣＣとして、周期算出部１６０へ送る。そして、クロック計数部１５０は、新たなクロック信号ＣＫ中のパルス数の計数を開始する。
【００４３】
ステップＳ１５の処理を終了すると、処理はステップＳ１６へ進む。このステップＳ１６では、経由時刻算出部１４０が、前回受けたサンプリング結果ＬＤと、今回受けたサンプリング結果ＬＤとに基づいて、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において所定値ＬＳTを経由した時刻、すなわち、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻の情報を算出する。そして、経由時刻算出部１４０は、算出された時刻の情報を、経由時刻情報ＴＤとして、周期算出部１６０へ送る。そして、処理はステップＳ１１へ戻る。
【００４４】
以後、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が繰り返される。この結果、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由するたびに、経由時刻算出部１４０が、計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送るとともに、経由時刻情報ＴＤを算出し、算出された経由時刻情報ＴＤを周期算出部１６０へ送る。
【００４５】
ここで、ステップＳ１６における経由時刻情報ＴＤの算出について、図６を参照して説明する。図６に示されるように、上述したステップＳ１４で肯定的な判定がなされた場合におけるサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT−Ｘ２）であり、その前にＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT＋Ｘ１）であったものとする。この場合、経由時刻算出部１４０は、値ＬＳ（Ｔ）の値（ＬＳT＋Ｘ１）から値（ＬＳT−Ｘ２）への変化は直線的な変化であるものと仮定して、次の（１）式により、サンプリング結果ＬＤとして値（ＬＳT−Ｘ２）であった時刻ＴＥNに対する値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻ＴＤNの相対時刻（ＴＤN−ＴＥN）を算出する。
ＴＤN−ＴＥN＝−ＴＣ・Ｘ２／（Ｘ１＋Ｘ２） …（１）
【００４６】
この後、再度、ステップＳ１４で肯定的な判定がなされた場合におけるサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT−Ｘ４）であり、その前にＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT＋Ｘ３）であったものとする。この場合、経由時刻算出部１４０は、値ＬＳ（Ｔ）の値（ＬＳT＋Ｘ３）から値（ＬＳT−Ｘ４）への変化は直線的な変化であるものと仮定して、次の（２）式により、サンプリング結果ＬＤとして値（ＬＳT−Ｘ４）であった時刻ＴＥN+1に対する値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻ＴＤN+1の相対時刻（ＴＤN+1−ＴＥN+1）を算出する。
ＴＤN+1−ＴＥN+1＝−ＴＣ・Ｘ４／（Ｘ３＋Ｘ４） …（２）
【００４７】
ところで、（１）式における分母値（Ｘ１＋Ｘ２）、及び、（２）式における分母値（Ｘ３＋Ｘ４）は、サンプリング周期ＴＣと、信号ＬＳの立ち下がり変化時における所定値ＬＳT付近における信号値ＬＳ（Ｔ）の変化速度により定まるといえる。ここで、信号ＬＳの立ち下がり変化時における所定値ＬＳT付近における信号値ＬＳ（Ｔ）が略直線的に変化するものと仮定すると、当該直線的な変化の変化速度Ｖは、設計時において定まるＬＰＦ部１２０の特性で決まる略一定値であるといえる。また、サンプリング周期ＴＣも、設計時において定まる略一定値であるといえる。このため、次の（３）式により定義される値Ｋは、設計時において予め算出可能となっている。
Ｋ＝−ＴＣ／（ＴＣ・Ｖ）≒−ＴＣ／（Ｘ１＋Ｘ２）
≒−ＴＣ／（Ｘ３＋Ｘ４） …（３）
【００４８】
このため、値Ｋを予め算出しておき、上述した（１）式で算出される相対時刻（ＴＤN−ＴＥN）、及び、上述した（２）式で算出される相対時刻（ＴＤN+1−ＴＥN+1）を、次の（４）式及び（５）式で算出するようにしてもよい。
ＴＤN−ＴＥN＝Ｋ・Ｘ２ …（４）
ＴＤN+1−ＴＥN+1＝Ｋ・Ｘ４ …（５）
【００４９】
なお、図６においては、クロック計数部１５０におけるクロックパルス数の計数値の変化の様子が併せて示されている。そして、クロック計数部１５０は、時刻ＴＥN（Ｎ＝１，２，…）における計数値ＣＣNを、周期算出部１６０へ送るようになっている。
【００５０】
＜信号周期算出処理＞
周期算出部１６０は、経由時刻算出部１４０から送られた経由時刻情報ＴＤ、及び、クロック計数部１５０から送られた計数結果ＣＣに基づいて、信号周期算出処理を実行する。
【００５１】
かかる信号周期算出処理に際しては、図７に示されるように、まず、ステップＳ２１において、周期算出部１６０が、最初の経由時刻情報ＴＤ（すなわち、相対時刻（ＴＤ1−ＴＥ1））を受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２１：Ｎ）には、ステップＳ２１の処理が繰り返される。
【００５２】
最初の経由時刻情報ＴＤを受け、ステップＳ２１における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ２１：Ｙ）、処理はステップＳ２２へ進む。このステップＳ２２では、周期算出部１６０が、次の経由時刻情報ＴＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２２：Ｎ）には、ステップＳ２２の処理が繰り返される。
【００５３】
次の経由時刻情報ＴＤ（すなわち、相対時刻（ＴＤ2−ＴＥ2））を受け、ステップＳ２２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ２２：Ｙ）、処理はステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、周期算出部１６０が、その時点でクロック計数部１５０から送られている計数結果（すなわち、図６において、Ｎ＝１の場合の計数値ＣＣN+1に対応する計数値ＣＣ2）を読み取る。
【００５４】
次いで、ステップＳ２４において、相対時刻（ＴＤ1−ＴＥ1）、相対時刻（ＴＤ2−ＴＥ2）及び計数値ＣＣ2に基づいて、次の（６）式により、信号周期ＴＰを算出する。
ＴＰ＝ＴＣ・ＣＣ2＋（ＴＤ2−ＴＥ2）−（ＴＤ1−ＴＥ1） …（６）
【００５５】
そして、周期算出部１６０は、算出された信号周期ＴＰを信号周期利用装置２２０へ送る。この後、処理はステップＳ２２へ戻る。
【００５６】
以後、ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理が繰り返される。この結果、周期算出部１６０は、新たに経由時刻情報ＴＤを受けるたびに、次の（７）式により、その時点における信号周期ＴＰを算出し、算出結果を、信号周期利用装置２２０へ送る。
ＴＰ＝ＴＣ・ＣＣN+2＋（ＴＤN+2−ＴＥN+2）−（ＴＤN+1−ＴＥN+1） …（７）
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、信号発生源２１０から送られ、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号である信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０が、信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させることにより、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳを生成する。こうして生成された信号ＬＳは、所定値ＬＳTを経由する着目変化である立ち下がり変化が、所定値ＬＳTとなる時点を含むサンプリング周期ＴＣの時間幅の期間において、単調減少の変化であり、かつ、着目変化が周期的に発生するようになっている。
【００５８】
かかる信号ＬＳの信号値を、ＡＤ変換部１３０がサンプリング周期ＴＣで検出する。引き続き、経由時刻算出部１４０が、ＡＤ変換部１３０により連続して検出された２個の信号値の変化が、信号ＬＳの立ち下がり変化中における変化であり、かつ、当該２個の信号値のサンプリング時刻間に、信号値が所定値ＬＳTを経由したと判断された場合に、当該２個の信号値に基づいて、信号ＬＳの信号値が所定値ＬＳTとなった経由時刻の情報を算出する。そして、周期算出部１６０が、経由時刻算出部１４０により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、信号ＬＳの立ち下がり変化の発生周期、ひいては、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生周期を算出する。
【００５９】
したがって、本実施形態によれば、サンプリング周期の短時間化を抑制しつつ、精度良く信号周期を検出することができる。
【００６０】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記の実施形態では、信号ＰＳは、立ち下がり変化が周期的に発生する信号であるものとした。これに対し、立ち上がり変化が周期的に発生する信号であっても、上記の実施形態の場合と同様にして、立ち上がり変化の発生周期を検出することができる。
【００６２】
また、上記の実施形態では、信号ＰＳは、矩形パルス信号であるものとした。これに対し、信号発生源が発生する信号における所定値を経由する着目変化が、当該所定値となる時点を含むサンプリング周期の時間幅の期間において、単調減少の変化であり、かつ、着目変化が周期的に発生するようになっている場合（例えば、信号ＰＳが正弦波である場合）には、上記の実施形態におけるＬＰＦ部を省略し、信号発生源が発生する信号が、ＡＤ変換部に直接入力する構成とすることができる。
【００６３】
なお、上記の実施形態における信号周期検出装置１００の経由時刻算出部１４０及び周期算出部１６０を、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段を備えるコンピュータシステムとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータシステムで実行することにより、上記の経由時刻算出部１４０及び周期算出部１６０における処理を実行するようにしてもよい。このプログラムは書き換え可能な不揮発性の記憶素子等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００ … 信号周期検出装置
１２０ … ローパスフィルタ部（信号変換部）
１３０ … ＡＤ変換部（信号値検出部）
１４０ … 経由時刻算出部
１５０ … クロック計数部（サンプリング回数計数部）
１６０ … 周期算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号周期検出装置、信号周期検出方法及び信号周期検出プログラム、並びに、当該信号周期検出プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周期的に発生する所定態様の信号値変化の発生周期を検出する信号周期検出が広く行われている。例えば、車室内に漏れてくるエンジン動作に由来する音の消音を、能動型騒音制御（ＡＮＣ：Active Noise Control）により行う場合に、当該消音の対象となる周波数を定めるために、エンジン回転に同期した周期で立ち上がり又は立ち下がりを生じるパルス性の信号（エンジン回転パルス信号）について、立ち上がり変化又は立ち下がり変化という所定態様の信号値変化の発生周期が検出される。
【０００３】
こうした信号周期検出の技術としては、当該パルス性の信号の立ち上がりエッジ間又は立ち下がりエッジ間に計数される所定周波数のクロックのパルス数に基づいて、立ち上がり変化又は立ち下がり変化の発生周期（すなわち、エンジンパルス回転周期）を検出する技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例」という）。この従来例の技術では、当該パルス性の信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジをカウンタのリセット信号とするとともに、リセット信号間におけるクロックのパルス数を、当該カウンタで計数するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１４４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例の技術では、所定周波数のクロックのパルス数の計数結果に基づいて、信号周期を検出する。このため、同一の信号周期の検出であっても、従来例の技術による検出結果は、クロック周期の幅で変動することになる。この結果、精度良く信号周期を検出するためには、クロック周波数を高めてクロック周期を短くする必要がある。
【０００６】
しかしながら、クロック周波数を高めるためには高速動作素子を選択して使用することが必要となる。この結果、高速クロックの採用によるコストアップが発生する。
【０００７】
このため、信号周期の検出結果の変動幅を、クロック周期よりも小さくすることができる技術が待望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、精度良く信号周期を検出することができる新たな信号周期検出装置及び信号周期検出方法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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出部と；前記信号値検出部により連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出部と；前記経由時刻算出部により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出部と；を備えることを特徴とする信号周期検出装置である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出工程と；前記信号値検出工程において連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出工程と；前記経由時刻算出工程において連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出工程と；を備えることを特徴とする信号周期検出方法である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の信号周期検出方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号周期検出プログラムである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の信号周期検出プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号周期検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１のクロック発生部により発生されるクロック信号の波形を説明するための図である。
【図３】図１のローパスフィルタ部の入力信号と出力信号との関係を説明するための図である。
【図４】図１のローパスフィルタ部の出力信号の立下り波形とクロック信号の周期との関係を説明するための図である。
【図５】図１の経由時刻算出部による経由時刻算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５の経由時刻情報の算出ステップにおける処理を説明するための図である。
【図７】図１の周期算出部による信号周期算出処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
［構成］
図１には、一実施形態に係る信号周期検出装置１００の構成がブロック図にて示されている。この図１に示されるように、信号周期検出装置１００は、クロック発生部１１０と、信号変換部としてのローパスフィルタ（ＬＰＦ）部１２０と、信号値検出部としてのＡＤ（Analogue to Digital）変換部１３０とを備えている。また、信号周期検出装置１００は、経由時刻算出部１４０と、サンプリング回数計数部としてのクロック計数部１５０と、周期算出部１６０とを備えている。
【００１６】
上記のクロック発生部１１０は、所定周波数で発振する水晶発振素子等の発振素子を備えて構成される。クロック発生部１１０は、クロック信号ＣＫを発生する。こうして発生したクロック信号ＣＫは、ＡＤ変換部１３０及びクロック計数部１５０へ送られる。
【００１７】
上記のＬＰＦ部１２０は、信号発生源２１０から送られた信号ＰＳを受ける。本実施形態では、信号ＰＳは、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号となっている。
【００１８】
なお、信号ＰＳの例としては、車両に搭載されたエンジンの回転を検出するセンサの出力信号等が挙げられる。
【００１９】
信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０は、低周波数成分を選択的に通過させる。この結果、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳが生成される。本実施形態における信号ＰＳ（ＬＰＦ部１２０にとっての入力信号）と、信号ＬＳ（ＬＰＦ部１２０にとっての出力信号）との関係については、後述する。
【００２０】
上記のＡＤ変換部１３０は、クロック発生部１１０から送られたクロック信号ＣＫ、及び、ＬＰＦ部１２０から送られた信号ＬＳを受ける。そして、ＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫに同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行い、サンプルリング結果をデジタル値（以下、「サンプリング値」と記す）に変換する。ＡＤ変換部１３０は、新たなサンプリング値が得られるたびに、当該新たなサンプリング値を、サンプリング結果ＬＤとして、経由時刻算出部１４０へ送る。
【００２１】
上記の経由時刻算出部１４０は、ＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤを受ける。そして、経由時刻算出部１４０は、サンプリング結果ＬＤに基づいて、計数開始指令ＥＤを生成し、生成された計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送る。
【００２２】
また、経由時刻算出部１４０は、サンプリング結果ＬＤに基づいて、経由時刻情報ＴＤを算出する。算出された経由時刻情報ＴＤは、周期算出部１６０へ送られる。
【００２３】
なお、経由時刻算出部１４０による経由時刻算出処理については、後述する。
【００２４】
上記のクロック計数部１５０は、クロック発生部１１０から送られたクロック信号ＣＫ、及び、経由時刻算出部１４０から送られた計数開始指令ＥＤを受ける。そして、クロック計数部１５０は、一の計数開始指令ＥＤを受けてから次の計数開始指令ＥＤを受けるまでの期間におけるクロック信号ＣＫ中のパルス数（すなわち、クロック信号ＣＫの立ち上り変化の回数）を計数する。クロック計数部１５０による計数結果ＣＣは、周期算出部１６０へ送られる。
【００２５】
上記の周期算出部１６０は、経由時刻算出部１４０から送られた経由時刻情報ＴＤ、及び、クロック計数部１５０から送られた計数結果ＣＣを受ける。そして、周期算出部１６０は、経由時刻情報ＴＤ及び計数結果ＣＣに基づいて、信号ＰＳの信号周期ＴＰを算出する。算出された信号周期ＴＰは、信号周期利用装置２２０へ送られる。こうした信号周期利用装置２２０の例としては、エンジン回転周期の周波数を利用して車室内のエンジン音の消音を図る能動型騒音制御装置等が挙げられる。
【００２６】
次に、上述したクロック発生部１１０が発生するクロック信号ＣＫについて、説明する。クロック信号ＣＫは、図２に示されるように、周期ＴＣの矩形パルス信号である。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫの立ち上り変化に同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行うようになっている。このため、周期ＴＣが、ＡＤ変換部１３０におけるサンプリング周期となっている。そこで、以下の説明においては、「サンプリング周期ＴＣ」とも記すものとする。
【００２８】
次いで、信号ＰＳと信号ＬＳとの関係、すなわち、ＬＰＦ部１２０の作用による波形変形について説明する。図３に示されるように、ＬＰＦ部１２０による信号ＰＳの立ち上がり変化波形及び立ち下がり変化波形に含まれる高周波成分の除去により、信号ＬＳの立ち上がり変化及び立ち下がり変化が、信号ＰＳの場合よりも緩やかとなる。
【００２９】
こうした波形変形がなされたとしても、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる事象の発生周期は、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生の周期ＴＰと一致する。すなわち、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる事象の発生周期を検出することにより、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生の周期ＴＰを検出できるようになっている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、図４に示されるように、信号ＬＳの立ち下がり変化では、立ち下がり変化の開始から、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなるまでの時間ＴＦが、サンプリング周期ＴＣよりも長くなっている。また、信号ＬＳの立ち下がり変化では、信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなってから立ち下がり変化の終了までの時間ＴＢが、サンプリング周期ＴＣよりも長くなっている。このため、信号ＬＳの立ち下がり変化時に、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなる時刻の前後におけるサンプリング周期ＴＣの時間長の期間は、信号ＬＳの立ち下がり変化中の期間であり、信号値ＬＳ（Ｔ）が単調減少、すなわち、減少方向という同一方向に変化している期間となっている。こうした条件を満足するように、本実施形態では、ＬＰＦ部１２０の特性、及び、所定値ＬＳTが選択されている。
【００３１】
［動作］
次に、以上のように構成された信号周期検出装置１００の動作について、経由時刻算出部１４０による経由時刻算出処理、及び、周期算出部１６０による信号周期算出処理に主に着目して説明する。なお、信号発生源２１０からは、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号である信号ＰＳ（図３参照）が、信号周期検出装置１００のＬＰＦ部１２０へ供給されているものとする。また、クロック発生部１１０は、周期ＴＣで立ち上がり変化が発生するクロック信号ＣＫ（図２参照）を発生しており、クロック信号ＣＫが、ＡＤ変換部１３０及びクロック計数部１５０に供給されているものとする。
【００３２】
信号発生源２１０から受けた信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０は、信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させる。この結果、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳが生成され、ＡＤ変換部１３０へ送られる。
【００３３】
ＬＰＦ部１２０から送られた信号ＬＳを受けたＡＤ変換部１３０は、クロック信号ＣＫに同期して信号ＬＳの値のサンプリングを行い、サンプルリング結果をデジタル値（以下、「サンプリング値」と記す）に変換する。そして、ＡＤ変換部１３０は、新たなサンプリング値が得られるたびに、当該新たなサンプリング値を、サンプリング結果ＬＤとして、経由時刻算出部１４０へ送る。
【００３４】
＜経由時刻算出処理＞
経由時刻算出部１４０は、ＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤに基づいて、経由時刻算出処理を実行する。
【００３５】
かかる経由時刻算出処理に際しては、図５に示されるように、まず、ステップＳ１１において、経由時刻算出部１４０が、新たにサンプリング結果ＬＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、ステップＳ１１の処理が繰り返される。
【００３６】
新たにサンプリング結果ＬＤを受け、ステップＳ１１における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１１：Ｙ）、処理はステップＳ１２へ進む。このステップＳ１２では、経由時刻算出部１４０が、サンプリング結果ＬＤが所定値ＬＳTより大きいか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ１２における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１２：Ｎ）には、処理はステップＳ１１へ戻る。以後、ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理が繰り返される。ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１２：Ｙ）、処理はステップＳ１３へ進む。
【００３８】
ステップＳ１３では、経由時刻算出部１４０が、新たにサンプリング結果ＬＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１３：Ｎ）には、ステップＳ１３の処理が繰り返される。
【００３９】
新たにサンプリング結果ＬＤを受け、ステップＳ１３における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１３：Ｙ）、処理はステップＳ１４へ進む。このステップＳ１４では、経由時刻算出部１４０が、サンプリング結果ＬＤが所定値ＬＳT以下か否かを判定することにより、信号ＬＳの立ち下がり変化において、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由したか否かを判定する。
【００４０】
ステップＳ１４における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１４：Ｎ）には、処理はステップＳ１３へ戻る。以後、ステップＳ１４における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１３及びステップＳ１４の処理が繰り返される。
【００４１】
ステップＳ１４における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１４：Ｙ）、信号ＬＳの立ち下がり変化において、信号ＬＳの信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由したと判断され、処理はステップＳ１５へ進む。このステップＳ１５では、経由時刻算出部１４０が、計数開始指令ＥＤを生成し、生成された計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送る。
【００４２】
この計数開始指令ＥＤを受けたクロック計数部１５０は、前回の計数開始指令ＥＤを受けてから今回の計数開始指令ＥＤを受けるまでの期間におけるクロック信号ＣＫ中のパルス数（すなわち、クロック信号ＣＫの立ち上り変化の回数）の計数結果を、計数結果ＣＣとして、周期算出部１６０へ送る。そして、クロック計数部１５０は、新たなクロック信号ＣＫ中のパルス数の計数を開始する。
【００４３】
ステップＳ１５の処理を終了すると、処理はステップＳ１６へ進む。このステップＳ１６では、経由時刻算出部１４０が、前回受けたサンプリング結果ＬＤと、今回受けたサンプリング結果ＬＤとに基づいて、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において所定値ＬＳTを経由した時刻、すなわち、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻の情報を算出する。そして、経由時刻算出部１４０は、算出された時刻の情報を、経由時刻情報ＴＤとして、周期算出部１６０へ送る。そして、処理はステップＳ１１へ戻る。
【００４４】
以後、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が繰り返される。この結果、信号ＬＳの今回の立ち下がり変化において信号値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTを経由するたびに、経由時刻算出部１４０が、計数開始指令ＥＤをクロック計数部１５０へ送るとともに、経由時刻情報ＴＤを算出し、算出された経由時刻情報ＴＤを周期算出部１６０へ送る。
【００４５】
ここで、ステップＳ１６における経由時刻情報ＴＤの算出について、図６を参照して説明する。図６に示されるように、上述したステップＳ１４で肯定的な判定がなされた場合におけるサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT−Ｘ２）であり、その前にＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT＋Ｘ１）であったものとする。この場合、経由時刻算出部１４０は、値ＬＳ（Ｔ）の値（ＬＳT＋Ｘ１）から値（ＬＳT−Ｘ２）への変化は直線的な変化であるものと仮定して、次の（１）式により、サンプリング結果ＬＤとして値（ＬＳT−Ｘ２）であった時刻ＴＥNに対する値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻ＴＤNの相対時刻（ＴＤN−ＴＥN）を算出する。
ＴＤN−ＴＥN＝−ＴＣ・Ｘ２／（Ｘ１＋Ｘ２） …（１）
【００４６】
この後、再度、ステップＳ１４で肯定的な判定がなされた場合におけるサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT−Ｘ４）であり、その前にＡＤ変換部１３０から送られたサンプリング結果ＬＤの値が（ＬＳT＋Ｘ３）であったものとする。この場合、経由時刻算出部１４０は、値ＬＳ（Ｔ）の値（ＬＳT＋Ｘ３）から値（ＬＳT−Ｘ４）への変化は直線的な変化であるものと仮定して、次の（２）式により、サンプリング結果ＬＤとして値（ＬＳT−Ｘ４）であった時刻ＴＥN+1に対する値ＬＳ（Ｔ）が所定値ＬＳTとなった時刻ＴＤN+1の相対時刻（ＴＤN+1−ＴＥN+1）を算出する。
ＴＤN+1−ＴＥN+1＝−ＴＣ・Ｘ４／（Ｘ３＋Ｘ４） …（２）
【００４７】
ところで、（１）式における分母値（Ｘ１＋Ｘ２）、及び、（２）式における分母値（Ｘ３＋Ｘ４）は、サンプリング周期ＴＣと、信号ＬＳの立ち下がり変化時における所定値ＬＳT付近における信号値ＬＳ（Ｔ）の変化速度により定まるといえる。ここで、信号ＬＳの立ち下がり変化時における所定値ＬＳT付近における信号値ＬＳ（Ｔ）が略直線的に変化するものと仮定すると、当該直線的な変化の変化速度Ｖは、設計時において定まるＬＰＦ部１２０の特性で決まる略一定値であるといえる。また、サンプリング周期ＴＣも、設計時において定まる略一定値であるといえる。このため、次の（３）式により定義される値Ｋは、設計時において予め算出可能となっている。
Ｋ＝−ＴＣ／（ＴＣ・Ｖ）≒−ＴＣ／（Ｘ１＋Ｘ２）
≒−ＴＣ／（Ｘ３＋Ｘ４） …（３）
【００４８】
このため、値Ｋを予め算出しておき、上述した（１）式で算出される相対時刻（ＴＤN−ＴＥN）、及び、上述した（２）式で算出される相対時刻（ＴＤN+1−ＴＥN+1）を、次の（４）式及び（５）式で算出するようにしてもよい。
ＴＤN−ＴＥN＝Ｋ・Ｘ２ …（４）
ＴＤN+1−ＴＥN+1＝Ｋ・Ｘ４ …（５）
【００４９】
なお、図６においては、クロック計数部１５０におけるクロックパルス数の計数値の変化の様子が併せて示されている。そして、クロック計数部１５０は、時刻ＴＥN（Ｎ＝１，２，…）における計数値ＣＣNを、周期算出部１６０へ送るようになっている。
【００５０】
＜信号周期算出処理＞
周期算出部１６０は、経由時刻算出部１４０から送られた経由時刻情報ＴＤ、及び、クロック計数部１５０から送られた計数結果ＣＣに基づいて、信号周期算出処理を実行する。
【００５１】
かかる信号周期算出処理に際しては、図７に示されるように、まず、ステップＳ２１において、周期算出部１６０が、最初の経由時刻情報ＴＤ（すなわち、相対時刻（ＴＤ1−ＴＥ1））を受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２１：Ｎ）には、ステップＳ２１の処理が繰り返される。
【００５２】
最初の経由時刻情報ＴＤを受け、ステップＳ２１における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ２１：Ｙ）、処理はステップＳ２２へ進む。このステップＳ２２では、周期算出部１６０が、次の経由時刻情報ＴＤを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２２：Ｎ）には、ステップＳ２２の処理が繰り返される。
【００５３】
次の経由時刻情報ＴＤ（すなわち、相対時刻（ＴＤ2−ＴＥ2））を受け、ステップＳ２２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ２２：Ｙ）、処理はステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、周期算出部１６０が、その時点でクロック計数部１５０から送られている計数結果（すなわち、図６において、Ｎ＝１の場合の計数値ＣＣN+1に対応する計数値ＣＣ2）を読み取る。
【００５４】
次いで、ステップＳ２４において、相対時刻（ＴＤ1−ＴＥ1）、相対時刻（ＴＤ2−ＴＥ2）及び計数値ＣＣ2に基づいて、次の（６）式により、信号周期ＴＰを算出する。
ＴＰ＝ＴＣ・ＣＣ2＋（ＴＤ2−ＴＥ2）−（ＴＤ1−ＴＥ1） …（６）
【００５５】
そして、周期算出部１６０は、算出された信号周期ＴＰを信号周期利用装置２２０へ送る。この後、処理はステップＳ２２へ戻る。
【００５６】
以後、ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理が繰り返される。この結果、周期算出部１６０は、新たに経由時刻情報ＴＤを受けるたびに、次の（７）式により、その時点における信号周期ＴＰを算出し、算出結果を、信号周期利用装置２２０へ送る。
ＴＰ＝ＴＣ・ＣＣN+2＋（ＴＤN+2−ＴＥN+2）−（ＴＤN+1−ＴＥN+1） …（７）
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、信号発生源２１０から送られ、立ち下り変化が周期的に発生する矩形パルス信号である信号ＰＳを受けたＬＰＦ部１２０が、信号ＰＳの低周波数成分を選択的に通過させることにより、信号ＰＳから高周波数成分が除去された信号ＬＳを生成する。こうして生成された信号ＬＳは、所定値ＬＳTを経由する着目変化である立ち下がり変化が、所定値ＬＳTとなる時点を含むサンプリング周期ＴＣの時間幅の期間において、単調減少の変化であり、かつ、着目変化が周期的に発生するようになっている。
【００５８】
かかる信号ＬＳの信号値を、ＡＤ変換部１３０がサンプリング周期ＴＣで検出する。引き続き、経由時刻算出部１４０が、ＡＤ変換部１３０により連続して検出された２個の信号値の変化が、信号ＬＳの立ち下がり変化中における変化であり、かつ、当該２個の信号値のサンプリング時刻間に、信号値が所定値ＬＳTを経由したと判断された場合に、当該２個の信号値に基づいて、信号ＬＳの信号値が所定値ＬＳTとなった経由時刻の情報を算出する。そして、周期算出部１６０が、経由時刻算出部１４０により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、信号ＬＳの立ち下がり変化の発生周期、ひいては、信号ＰＳの立ち下がり変化の発生周期を算出する。
【００５９】
したがって、本実施形態によれば、サンプリング周期の短時間化を抑制しつつ、精度良く信号周期を検出することができる。
【００６０】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記の実施形態では、信号ＰＳは、立ち下がり変化が周期的に発生する信号であるものとした。これに対し、立ち上がり変化が周期的に発生する信号であっても、上記の実施形態の場合と同様にして、立ち上がり変化の発生周期を検出することができる。
【００６２】
また、上記の実施形態では、信号ＰＳは、矩形パルス信号であるものとした。これに対し、信号発生源が発生する信号における所定値を経由する着目変化が、当該所定値となる時点を含むサンプリング周期の時間幅の期間において、単調減少の変化であり、かつ、着目変化が周期的に発生するようになっている場合（例えば、信号ＰＳが正弦波である場合）には、上記の実施形態におけるＬＰＦ部を省略し、信号発生源が発生する信号が、ＡＤ変換部に直接入力する構成とすることができる。
【００６３】
なお、上記の実施形態における信号周期検出装置１００の経由時刻算出部１４０及び周期算出部１６０を、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段を備えるコンピュータシステムとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータシステムで実行することにより、上記の経由時刻算出部１４０及び周期算出部１６０における処理を実行するようにしてもよい。このプログラムは書き換え可能な不揮発性の記憶素子等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００ … 信号周期検出装置
１２０ … ローパスフィルタ部（信号変換部）
１３０ … ＡＤ変換部（信号値検出部）
１４０ … 経由時刻算出部
１５０ … クロック計数部（サンプリング回数計数部）
１６０ … 周期算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出部と；
前記信号値検出部により連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出部と；
前記経由時刻算出部により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出部と；
を備えることを特徴とする信号周期検出装置。
【請求項２】
一の前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングの後、次の前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングまでのサンプリング回数を計数するサンプリング回数計数部を更に備え、
前記経由時刻算出部は、前記所定値となった経由時刻の情報として、前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングの時刻に対する相対時刻を算出し、
前記周期算出部は、前記サンプリング回数計数部による計数結果に前記所定サンプリング周期を乗じて得られる時間に対して、前記経由時刻算出部により算出された連続する２個の前記所定値となった経由時刻の情報に基づく補正を施すことにより、前記着目変化の発生周期を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号周期検出装置。
【請求項３】
前記着目変化に対応する信号値の変化が、周期的に発生するが、前記所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であるとはいえない信号を、前記入力信号に変換する信号変換部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号周期検出装置。
【請求項４】
前記信号変換部は、所定周波数以下の周波数成分を通過させるローパスフィルタを備える、ことを特徴とする請求項３に記載の信号周期検出装置。
【請求項５】
所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出工程と；
前記信号値検出工程において連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出工程と；
前記経由時刻算出工程において連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出工程と；
を備えることを特徴とする信号周期検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の信号周期検出方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号周期検出プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の信号周期検出プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【請求項１】
所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出部と；
前記信号値検出部により連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出部と；
前記経由時刻算出部により連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出部と；
を備えることを特徴とする信号周期検出装置。
【請求項２】
一の前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングの後、次の前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングまでのサンプリング回数を計数するサンプリング回数計数部を更に備え、
前記経由時刻算出部は、前記所定値となった経由時刻の情報として、前記着目変化において前記所定値を経由した後の最初のサンプリングの時刻に対する相対時刻を算出し、
前記周期算出部は、前記サンプリング回数計数部による計数結果に前記所定サンプリング周期を乗じて得られる時間に対して、前記経由時刻算出部により算出された連続する２個の前記所定値となった経由時刻の情報に基づく補正を施すことにより、前記着目変化の発生周期を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号周期検出装置。
【請求項３】
前記着目変化に対応する信号値の変化が、周期的に発生するが、前記所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であるとはいえない信号を、前記入力信号に変換する信号変換部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号周期検出装置。
【請求項４】
前記信号変換部は、所定周波数以下の周波数成分を通過させるローパスフィルタを備える、ことを特徴とする請求項３に記載の信号周期検出装置。
【請求項５】
所定値を経由する着目変化の時の信号値の変化が、前記所定値となる時点を含む所定サンプリング周期幅の期間において、同一方向の変化であり、かつ、前記着目変化が周期的に発生する入力信号の信号値を、前記所定サンプリング周期で検出する信号値検出工程と；
前記信号値検出工程において連続して検出された２個の信号値の変化が、前記着目変化における変化であり、かつ、前記検出された２個の信号値のサンプリング時刻間に、前記入力信号の信号値が前記所定値を経由したと判断された場合に、前記検出された２個の信号値に基づいて、前記入力信号の信号値が前記所定値となった経由時刻の情報を算出する経由時刻算出工程と；
前記経由時刻算出工程において連続して算出された２個の経由時刻の情報を利用して、前記着目変化の発生周期を算出する周期算出工程と；
を備えることを特徴とする信号周期検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の信号周期検出方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号周期検出プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の信号周期検出プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７２７８４（Ｐ２０１３−７２７８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２９１２（Ｐ２０１１−２１２９１２）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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