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JP7825281B2 - Delay Time Measurement System - Google Patents
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JP7825281B2 - Delay Time Measurement System - Google Patents

Delay Time Measurement System

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JP7825281B2
JP7825281B2 JP2023088364A JP2023088364A JP7825281B2 JP 7825281 B2 JP7825281 B2 JP 7825281B2 JP 2023088364 A JP2023088364 A JP 2023088364A JP 2023088364 A JP2023088364 A JP 2023088364A JP 7825281 B2 JP7825281 B2 JP 7825281B2
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Description

本発明は、映像などの撮像・伝送・表示を行う被測定対象における一連の動作を行う際の所要時間の測定を、GPS(Global Positioning System)などの衛星測位システムを用いて遠隔地間で正確に行う遅延時間測定システムに関する。測定対象は映像だけにとどまらず音声やハプティクスも対象とする。 This invention relates to a delay time measurement system that accurately measures the time required for a series of operations to be performed between remote locations by a device under test that captures, transmits, and displays video and other data using a satellite positioning system such as the Global Positioning System (GPS). Measurement targets are not limited to video, but also include audio and haptics.

映像遅延時間を測定する方法は多数の例があり、タイムスタンプを挿入する方法、時計を撮像・表示する方法、IP(Internet Protocol)ネットワークのプロトコルの一つであるICMP(Internet Control Message Protocol)を使用した往復時間を測定する方法などがある。 There are many ways to measure video delay time, including inserting a timestamp, capturing and displaying a clock, and measuring round-trip time using ICMP (Internet Control Message Protocol), one of the protocols for IP (Internet Protocol) networks.

タイムスタンプを使用する方法は、映像送出側で正確な時刻を付した情報を映像信号と一緒に送出し、被測定システムを介して伝送した後、受像側でそれを解析するものである。例えば特許文献1にその詳細が述べられている。しかし、この方法では被測定システムに含まれるビデオカメラやディスプレイの内部で生じる遅延時間を測ることができず、システムの一部分の遅延時間しか測定できない。また、本来の映像信号に加え、タイムスタンプを付した信号を映像送出側で挿入し、受像側で抜き出す必要があり、測定システムが複雑になる。 In the method using timestamps, the video sending side sends information with an accurate time stamp along with the video signal, which is then transmitted through the system under test and analyzed on the receiving side. For example, details of this method are described in Patent Document 1. However, this method cannot measure the delay time that occurs inside the video cameras and displays included in the system under test, and can only measure the delay time of part of the system. Furthermore, in addition to the original video signal, a signal with a timestamp must be inserted on the video sending side and extracted on the receiving side, making the measurement system complicated.

時計を撮像・表示する方法は、例えば特許文献2に述べられていて、被測定システムのビデオカメラで時計の映像を撮像し、伝送後に被測定システムのディスプレイに表示された映像についてその時点での時計の映像と比較して遅延時間を算出するものである。このシステムではビデオカメラやディスプレイを含む遅延時間を測定することが可能ではあるが、時計表示の変化を正確に捉えられないため精度が悪い点に課題がある。 A method for capturing and displaying a clock is described, for example, in Patent Document 2, in which an image of the clock is captured using a video camera in the system under test, and the image displayed on the display of the system under test after transmission is compared with the image of the clock at that time to calculate the delay time. While this system is capable of measuring delay times including the video camera and display, it has the drawback of being inaccurate because it cannot accurately capture changes in the clock display.

IPネットワークのプロトコルの一つであるICMPによる測定、すなわち、いわゆるpingコマンドによる遅延時間測定は、文献をあげるまでもなく広く一般的に行われるものである。しかしながらこれは往復遅延時間を対象としていて、測定対象はIPネットワークで伝送する場合に限られる。また、ビデオカメラやディスプレイを含む遅延時間を測定することができない。 Measurements using ICMP, one of the IP network protocols, i.e., the so-called ping command, are widely used, and there is no need to cite any literature on this subject. However, this only targets round-trip delay time, and is limited to measurements transmitted over IP networks. Furthermore, it cannot measure delays including those from video cameras and displays.

別の方法として非特許文献1に示されるようなものがある。これは測定装置が点滅させる光源を、被測定システムのビデオカメラで撮像・伝送した後、ディスプレイで表示される点滅映像を光センサで電気信号に変え、その応答から遅延時間を測定する方法である。 Another method is shown in Non-Patent Document 1. In this method, a light source blinks using a measuring device, and the image is captured and transmitted using a video camera in the system under test. The blinking image displayed on the display is then converted into an electrical signal using an optical sensor, and the delay time is measured from the response.

図1に構成図を示す。図1において1は光源であり例えば発光ダイオードLED(Light Emitting Diode)を、2は光センサであり例えばフォトダイオードPD(Photo Diode)を用いる。3は基準信号発生器でコントローラ7の制御の元で所定の矩形波を出力する。4は光源駆動部で、基準信号発生器3の信号から光源1を駆動する信号を発生する。5はトリガ信号発生で基準信号発生器3の信号を入力し、6の波形測定部に印加する信号を発生する。光源駆動部4とトリガ発生5の信号変化のタイミングは同一である。波形測定部6は、光センサ2~の信号とトリガ発生5からの信号の波形を測定する。波形測定部6で取得した波形はコントローラ7に送られ、解析し遅延時間を算出する。コントローラ7は例えばパーソナルコンピュータであり遅延時間算出結果をそのディスプレイ部に表示する。10は被測定システムであり、ビデオカメラ11、映像伝送系12、ディスプレイ13を含む。 Figure 1 shows the configuration. In Figure 1, 1 is a light source, such as a light-emitting diode (LED), and 2 is an optical sensor, such as a photodiode (PD). 3 is a reference signal generator that outputs a predetermined rectangular wave under the control of controller 7. 4 is a light source driver that generates a signal to drive light source 1 from the signal from reference signal generator 3. 5 is a trigger signal generator that inputs the signal from reference signal generator 3 and generates a signal to be applied to waveform measurement unit 6. The timing of signal changes from light source driver 4 and trigger generator 5 is identical. Waveform measurement unit 6 measures the waveforms of the signals from optical sensors 2 and 5 and the signal from trigger generator 5. The waveform acquired by waveform measurement unit 6 is sent to controller 7, where it is analyzed and the delay time is calculated. Controller 7 is, for example, a personal computer, and the delay time calculation result is displayed on its display. 10 is the system under test, which includes a video camera 11, a video transmission system 12, and a display 13.

この動作を図2のタイムチャートに示す。光源駆動信号すなわちトリガ信号がローレベルの時には光源1は消灯し、ハイレベルの時には光源は点灯する。光源を撮像した被測定システム10のビデオカメラ11の出力は映像伝送系12を介してディスプレイ13に表示される。この動作の遅延時間は図2に示すように光センサ2から出力される光強度信号の遅れとなり、光源1が消灯から点灯時はT1で示した時間、点灯から消灯の時はT2で示した時間というように、コントローラ7にて解析して遅延時間の測定を行うことができる。 This operation is shown in the timing chart of Figure 2. When the light source drive signal, i.e., the trigger signal, is low level, light source 1 is turned off, and when it is high level, the light source is turned on. The output of video camera 11 of system under test 10, which captures an image of the light source, is displayed on display 13 via video transmission system 12. The delay time of this operation is a delay in the light intensity signal output from optical sensor 2, as shown in Figure 2, and the delay time can be measured by analyzing it in controller 7, such as the time indicated by T1 when light source 1 goes from off to on, and the time indicated by T2 when it goes from on to off.

図1の構成は、タイムスタンプを使わないため被測定系の映像信号には手を加えず、またビデオカメラからディスプレイまでのすべての遅延を測定することができる。さらに、光源のオンオフの2値を用いていてシンプルに遅延時間を算出することができる。ICMPプロトコルと異なり、IPネットワークを使った伝送に限定されることなく任意の映像伝送系での片道遅延を評価しすることができる。 The configuration in Figure 1 does not use timestamps, so the video signal under test is left untouched, and it can measure all delays from the video camera to the display. Furthermore, it uses two values, the on/off state of the light source, so it can simply calculate delay time. Unlike the ICMP protocol, it is not limited to transmissions using IP networks, and can evaluate one-way delays in any video transmission system.

図1の遅延時間測定システムは被測定システム10のビデオカメラ11とディスプレイ13が近距離にあり、測定のための信号をケーブルにて適宜接続できるような距離を前提としていた。ところが被測定システム10のビデオカメラ11とディスプレイ13が遠隔地に設置され、その間の遅延時間を測定したい場合は、図3に示すようにGPSを用いて時刻同期をとることが一般に行われる。なお、GPSだけでなく他の衛星測位システムをも含むGNSS(Global Navigation Satellite System)の利用も可能であり、本明細書で述べるGPSとは衛星測位システムの総称である。 The delay time measurement system in Figure 1 assumes that the video camera 11 and display 13 of the system under test 10 are located close to each other, at a distance that allows the measurement signals to be connected appropriately via cable. However, if the video camera 11 and display 13 of the system under test 10 are installed in remote locations and it is desired to measure the delay time between them, it is common to achieve time synchronization using GPS, as shown in Figure 3. Note that it is also possible to use GNSS (Global Navigation Satellite System), which includes not only GPS but also other satellite positioning systems; GPS as used in this specification is a general term for satellite positioning systems.

図3においてそれぞれの地点にGPS受信機1 (21)およびGPS受信機2 (31)を設置する。一般に電波状況の良好な場所で受信する場合、GPS受信機の時刻確度は絶対時刻に対して±10ナノ秒程度の誤差に収まる性能を有する。一方測定対象とする被測定システムは一般的なビデオ信号のフレームレートが例えば60Hzでありこの周期16.7ミリ秒より小さいことが望ましい。GPS受信機からの信号は十分な精度を有している。このGPSからの信号を元にコントローラ1 (23)およびコントローラ2 (24)の制御によって、基準信号発生器1 (22)および基準信号発生器2 (32)から所定の矩形波を発生する。基準信号発生器1 (22)の出力は光源駆動部4を介して光源2を駆動する。一方、基準信号発生器2 (32)の出力はトリガ発生5を介して波形測定部6に印加する。基準信号発生器1 (22)および基準信号発生器2 (32)の各出力はGPSの機能によって正確に時刻同期しており、あたかも一つの基準信号発生器にて発生した同一とみなせる信号である。このように構成した場合、図2に示したタイミングチャートと同じ動作が実現でき、遠隔地間での遅延時間測定が可能となる。 In Figure 3, GPS receiver 1 (21) and GPS receiver 2 (31) are installed at different locations. When receiving signals in locations with good signal reception, the GPS receiver's time accuracy typically achieves an error of approximately ±10 nanoseconds relative to absolute time. Meanwhile, the system being measured typically has a video signal frame rate of, for example, 60 Hz, and this period should desirably be shorter than 16.7 milliseconds. The signal from the GPS receiver has sufficient accuracy. Based on this signal from GPS, controller 1 (23) and controller 2 (24) control reference signal generator 1 (22) and reference signal generator 2 (32) to generate a specific rectangular wave. The output of reference signal generator 1 (22) drives light source 2 via light source driver 4. Meanwhile, the output of reference signal generator 2 (32) is applied to waveform measurement unit 6 via trigger generator 5. The outputs of reference signal generator 1 (22) and reference signal generator 2 (32) are precisely synchronized by the GPS function, and are considered identical signals generated by a single reference signal generator. When configured in this way, the same operation as the timing chart shown in Figure 2 can be achieved, making it possible to measure delay times between remote locations.

しかしながら別の課題として、図3の構成において、コントローラ1 (23)およびコントローラ2 (33)はその間で通信をして、それらの動作に齟齬がないよう測定システム全体を制御する必要がある。この通信は例えばインターネットを用いるなどで実現することは可能ではあるが煩雑である。また、それぞれ基準信号発生器1 (22)および基準信号発生器2 (32)を有する必要があり、その制御も必要となり煩雑である。 However, another issue is that in the configuration shown in Figure 3, Controller 1 (23) and Controller 2 (33) must communicate with each other and control the entire measurement system to ensure consistent operation. While this communication can be achieved using the Internet, for example, it is cumbersome. Furthermore, it is necessary to have Reference Signal Generator 1 (22) and Reference Signal Generator 2 (32), respectively, and the control of these is also cumbersome.

さらに遠隔地における遅延時間を測定したい場合には図3の構成をとり、近距離の場合における遅延時間測定の場合は図1の構成をとることになるが、それぞれに適したコントローラの制御ソフトウエアが必要である。この距離の違いによるハードウエア的な切替およびソフトウエア的な切替の両方を行う必要があり、煩雑である。GPSに対応したソフトウエアを作成することなく近距離の測定のソフトウエアと同じものを改変することなく使用して、GPS同期時にも遅延時間測定を行えることが望ましい。 Furthermore, if you want to measure delay time in a remote location, you would use the configuration shown in Figure 3, and if you want to measure delay time over a short distance, you would use the configuration shown in Figure 1, but each requires controller control software suitable for that purpose. This requires both hardware and software switching depending on the distance, which is cumbersome. It would be desirable to be able to measure delay time even when synchronized with GPS by using the same software used for short-distance measurements without modification, without creating GPS-compatible software.

上記の課題を解決するには、以下のように構成する。第一の地点に設置した光源を光源駆動信号で点灯消灯の動作をさせ、被測定システムでは光源をビデオカメラで映像信号に変換して、伝送した後に、前記被測定システムのディスプレイに表示される光源の像を、第二の地点にて光センサで電気信号に変換し、前記光源駆動信号と前記光センサからの電気信号の変化に関する時間差を測定する装置とし、
前記第一の地点と前記第二の地点が遠隔地の場合は前記第一の地点に第一のGPS受信機、前記第二の地点に第二のGPS受信機を設置し、前記第一のGPS受信機および前記第二のGPS受信機からの信号を各地点における時刻基準とし、前記第一の地点と前記第二の地点が近接地の場合はGPS受信機を用いず、単一の基準信号発生器の信号を電気配線で接続するようにしたものを時刻基準として、
前記第一第二のGPS受信機使用時においてもシステム全体を制御するコントローラは前記第二の地点だけに設置し、前記第一の地点の時刻同期に関する制御は前記コントローラからの通信による指示は行なわず、専ら前記第一の地点に設置の前記第一のGPS受信機からの信号のみで行い、
前記コントローラのソフトウエアは前記第一第二のGPS受信機からの信号なしで動作するものと同一のソフトウエアを使用し、所定の時間差を測定するようにした遅延時間測定システムを構築する。
To solve the above problem, the device is configured as follows: a light source installed at a first location is turned on and off by a light source drive signal, and in the system under test, the image of the light source is converted into a video signal by a video camera and transmitted, and then an image of the light source displayed on a display of the system under test is converted into an electrical signal by an optical sensor at a second location, and a time difference between the change in the light source drive signal and the electrical signal from the optical sensor is measured;
When the first point and the second point are located far apart, a first GPS receiver is installed at the first point and a second GPS receiver is installed at the second point, and the signals from the first GPS receiver and the second GPS receiver are used as the time reference at each point; when the first point and the second point are located close to each other, no GPS receivers are used, and the signal from a single reference signal generator connected by electrical wiring is used as the time reference;
Even when the first and second GPS receivers are used, a controller that controls the entire system is installed only at the second location, and control of time synchronization at the first location is not performed by instructions from the controller via communication, but is performed solely by signals from the first GPS receiver installed at the first location;
The controller software uses the same software as that which operates without signals from the first and second GPS receivers, and establishes a delay time measurement system that measures a predetermined time difference.

このようにすることによって、第一のGPS受信機と第二のGPS受信機があたかも一つの基準信号発生器と同じように見えるように構成しているので、遠隔地間における遅延時間を測定する場合のGPS使用の構成と、近距離での遅延時間をGPSなしに測定する場合の図1の構成とが、容易に切り替えられる。また、ソフトウエア的な切り替えを行うことなく。近距離の測定のソフトウエアと同じものを改変することなくGPS使用時にも使用して、遅延時間測定を行える。さらに、測定のためのコントローラからの指示は遠隔地に行わない、すなわち、コントローラが設置される地点2からコントローラが設置されない地点1へは測定のための通信は行わない構成になっているので、簡易なシステムが実現できる。
This configuration allows the first GPS receiver and the second GPS receiver to appear as if they were a single reference signal generator, making it easy to switch between a configuration using GPS for measuring delay times between distant locations and the configuration shown in Figure 1 for measuring delay times over short distances without GPS. Furthermore, there is no need to switch software. The same software used for short-distance measurements can be used without modification when using GPS to measure delay times. Furthermore, since the controller does not issue instructions for measurement to a remote location, i.e., no communication for measurement is performed from point 2 where the controller is installed to point 1 where the controller is not installed, a simple system can be realized.

特許第3892844号公報Patent No. 3892844 特許第5553409号公報Patent No. 5553409

小川太郎,松浦裕之,“ゼロ遅延映像光伝送技術とその応用,” 大型ディスプレイ&デジタルサイネージ総覧2020,pp.12-22, 日本・社会システムラボラトリー,2020.Taro Ogawa and Hiroyuki Matsuura, "Zero-Delay Optical Video Transmission Technology and Its Applications," Large Display & Digital Signage Overview 2020, pp. 12-22, Japan Social Systems Laboratory, 2020.

しかしながら、GPS信号を有効に用いるするためには、全天が望めるような場所、例えばビルの屋上や近傍に建物がない広場などで受信動作をさせることが望ましい。一方、遅延時間測定を行いたい被測定対象が設置されている場所は、例えば鉄筋コンクリートのビル内部などGPS電波が到達しない地点である状況がしばしば生じる。信号接続のための電気ケーブル等を延長して対応できれば良いが、それが難しい状況も容易に生じる。 However, to effectively use GPS signals, it is desirable to perform reception in a location where the entire sky can be seen, such as the rooftop of a building or an open space with no nearby buildings. However, the location where the measurement target for delay time measurement is located is often a location where GPS signals cannot reach, such as inside a reinforced concrete building. While it would be ideal to address this issue by extending the electrical cables used for signal connection, situations can easily arise where this is difficult.

被測定対象のビデオカメラとディスプレイの距離によっては、GPSを基準にしない場合には、長いケーブルを敷設するなどの手段で基準タイミング信号を、被測定対象のビデオカメラ11近傍とディスプレイ13との近傍それぞれで共有する方法がある。しかしながら、ケーブルを敷設することは一般には容易ではなく、何らかの基準信号のタイミングを被測定対象のビデオカメラ11近傍とディスプレイ13との近傍それぞれで共有できるような方法が望まれる。
Depending on the distance between the video camera and the display under test, if GPS is not used as the reference, one method is to lay a long cable or the like to share a reference timing signal between the vicinity of the video camera 11 under test and the vicinity of the display 13. However, laying a cable is generally not easy, so a method is desired that allows some kind of reference signal timing to be shared between the vicinity of the video camera 11 under test and the vicinity of the display 13 under test.

大きな前提として、次の事項がある。第一の地点に設置したアクチュエータを駆動電気信号でON/OFF駆動し、被測定システムでそれをセンシングして伝送したのち、前記被測定システムの第二の地点から出力される物理量を、センサで電気信号に変換し、前記駆動電気信号と前記センサからの電気信号の変化に関する時間差を測定する装置であること。 The main premise is as follows: the device drives an actuator installed at a first location on and off with a driving electrical signal, senses and transmits this with the system under test, converts the physical quantity output from a second location of the system under test into an electrical signal with a sensor, and measures the time difference between the change in the driving electrical signal and the electrical signal from the sensor.

更なる前提として次の事項がある。前記駆動電気信号の変化のタイミングと、前記センサからの電気信号の変化のタイミングの、いずれか少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング保持部に関して、
基準タイミング発生器からの基準タイミング信号にタイミング保持部を同期させる工程と、
前記タイミング保持部をバッテリーで動作維持しながら被測定物近傍に移動する工程と、
前記タイミング保持部の出力信号を用いて時間差測定を行う工程と、
前記タイミング保持部をバッテリーで動作維持しながら前記基準タイミング発生器近傍に移動する工程と、
前記タイミング保持部と前記基準タイミング発生器の出力信号を比較して、前記タイミング保持部の時間的誤差を計測する工程を順次実行する遅延時間測定手順を実行する。
Further, the following is a prerequisite: With respect to a timing holding unit that determines at least one of the timing of the change in the drive electrical signal and the timing of the change in the electrical signal from the sensor,
synchronizing the timing keeper to a reference timing signal from a reference timing generator;
a step of moving the timing holding unit to the vicinity of the object to be measured while maintaining operation by a battery;
measuring a time difference using the output signal of the timing holder;
moving the timing holding unit to a position near the reference timing generator while maintaining its operation on a battery;
A delay time measurement procedure is executed in which the output signal of the timing holder is compared with that of the reference timing generator, and the time error of the timing holder is measured.

前記タイミング保持部は次のように構成する。
安定度水晶発振器と、
前記高安定度水晶発振器の出力を分周する分周回路と、
前記分周回路の出力をタイミング保持部の出力として出力する波形整形回路と、
入力タイミング信号からクリア信号を生成するクリアパルス発生回路と、
前記クリア信号を前記分周回路に印加するか否かを切り換えるスイッチと、
前記分周回路の出力と前記基準タイミング信号との時間差のパルスを出力する比較回路と、
前記比較回路の出力パルス幅をクロックパルスで計数し表示する回路、もしくはあらかじめ設定した閾値を超えたことを表示する回路のいずれか少なくとも一方を有する。
The timing holding section is configured as follows.
High- stability crystal oscillator and
a frequency divider circuit that divides the frequency of the output of the high stability crystal oscillator;
a waveform shaping circuit that outputs the output of the frequency divider circuit as the output of a timing holding unit;
a clear pulse generating circuit that generates a clear signal from an input timing signal;
a switch for switching whether or not the clear signal is applied to the frequency divider circuit;
a comparison circuit that outputs a pulse corresponding to the time difference between the output of the frequency divider circuit and the reference timing signal ;
The comparator has at least one of a circuit that counts and displays the output pulse width of the comparator using clock pulses, and a circuit that displays when the output pulse width exceeds a preset threshold value.

上記のタイミング保持部を有することを特長とした遅延時間測定システムを用いることで、本明細書で記述した課題が解決する。

The problems described in this specification can be solved by using a delay time measurement system characterized by having the above-mentioned timing holding unit.

GPS信号を受信し時刻情報を算出できる場所は、全天が望めるような場所、例えばビルの屋上や近傍に建物がない広場などが望ましい。それに限らなくとも支障なく動作する場所にGPS受信機にて動作させる。そのGPS受信機の出力タイミングはタイミング保持器に伝えそれが保持される。タイミング保持器はバッテリーで動作維持しながら、遅延時間測定を行いたい被測定対象近傍に移動する。被測定対象設置されている場所が鉄筋コンクリートのビル内部などGPS電波が到達しない地点でもタイミング保持装置によってタイミングが維持されていて、被測定対象の遅延時間の測定を正しく行うことができる。さらに、遅延時間の測定終了後に、再度タイミング保持器をバッテリーで動作維持しながら、GPS受信機に接続してそのタイミング誤差を確認できるので、遅延時間の測定の正しさが確認できる。 The location where GPS signals can be received and time information can be calculated is preferably a location with a view of the entire sky, such as the rooftop of a building or an open space with no nearby buildings. However, this is not limited to these locations, and the GPS receiver can be operated in any location where it operates without any interference. The output timing of the GPS receiver is transmitted to a timing keeper, which then keeps it there. The timing keeper runs on battery power and moves to the vicinity of the measurement target where the delay time is to be measured. Even if the measurement target is located inside a reinforced concrete building, where GPS signals cannot reach, the timing is maintained by the timing keeper, allowing the measurement of the target's delay time to be performed accurately. Furthermore, after the delay time measurement is complete, the timing keeper can be connected to the GPS receiver again while running on battery power, allowing the timing error to be checked, thereby confirming the accuracy of the delay time measurement.

GPS信号を用いない場合であって、第一のタイミング保持器を、フリーランする第二のタイミング保持器にコピーして、第一と第二のタイミング保持器を2地点それぞれに移動することによって、2地点間で基準信号を共有できる。長いケーブルを敷設するなどの手段をとらなくともよい。
When GPS signals are not used, a reference signal can be shared between two locations by copying the first timing keeper to a free-running second timing keeper and moving the first and second timing keeper to each of the two locations, eliminating the need to lay long cables.

GPSを使用しない遅延時間測定システムを説明する従来例を示す図面である。1 is a diagram illustrating a conventional example of a delay time measurement system that does not use GPS. 図1の動作を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing the operation of FIG. 1; 従来のGPSを使用する遅延時間測定システムを説明する図面である。1 is a diagram illustrating a conventional delay time measurement system using GPS. 本発明の第一の実施例の概念を示す図面である。1 is a diagram illustrating the concept of a first embodiment of the present invention. 図4にてタイミング保持部を使用する際の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of when the timing holding unit in FIG. 4 is used. 本発明の実施例の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of an embodiment of the present invention. 図6の動作を示す第一のタイミングチャートである。7 is a first timing chart showing the operation of FIG. 6. 図6の動作を示す第二のタイミングチャートである。7 is a second timing chart showing the operation of FIG. 6. 本発明の実施例の詳細を示す第二の図である。FIG. 2 is a second diagram showing details of an embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例の概念を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the concept of a second embodiment of the present invention. 図10にてタイミング保持部を使用する際の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram when the timing holding unit in FIG. 10 is used.

第一の実施例を図4に示す。ここでGPS受信機1 (21)およびGPS受信機2 (31)の出力信号は1PPS(1 Pulse Per Second)と呼ばれる正確な1秒周期の信号で、その変化タイミングが絶対時刻に例えば±10ナノ秒以内の誤差で合致した信号である。この1PPS信号は通常のGPS受信機として市販されている部品や機器から多くの場合標準的に出力されるものである。但し、GPS受信機1 (21)、GPS受信機2 (31)の出力は所定のデューティ比、例えば50%のデューティサイクルの信号を出力するよう構成する。使用する部品がそうなっていない場合は、適宜回路を追加して上記を実現する。 The first embodiment is shown in Figure 4. Here, the output signals of GPS receiver 1 (21) and GPS receiver 2 (31) are signals with an accurate 1-second period known as 1PPS (1 Pulse Per Second), and the timing of their changes matches the absolute time with an error of, for example, ±10 nanoseconds. This 1PPS signal is often output as standard from commercially available components and devices used as ordinary GPS receivers. However, the outputs of GPS receiver 1 (21) and GPS receiver 2 (31) are configured to output signals with a specified duty cycle, for example, a 50% duty cycle. If the components used do not have this, the above can be achieved by adding appropriate circuitry.

GPS受信機1 (21)の出力信号をコピーするような装置であるタイミング保持部1 (29)を用意する。この内部の詳細については後述するが、タイミング保持部1 (29)はGPS受信機1 (21)からの信号を印加して、保持することを指定されることにより入力信号が切断されても1PPS信号を出力として発生し続けることが可能なように構成する。タイミング保持部2 (39)についても同様であり、GPS受信機2 (31)からの信号を印加して、保持することを指定されることにより入力信号が切断されても1PPS信号を出力として発生し続ける。 A timing hold unit 1 (29) is provided, which is a device that copies the output signal of GPS receiver 1 (21). Details of its internal structure will be described later, but timing hold unit 1 (29) is configured to apply the signal from GPS receiver 1 (21) and, by being designated to hold it, continue to generate a 1PPS signal as an output even if the input signal is cut off. The same is true for timing hold unit 2 (39), which applies the signal from GPS receiver 2 (31) and, by being designated to hold it, continues to generate a 1PPS signal as an output even if the input signal is cut off.

図5は第一の実施例の説明図であり、測定のための手順を示している。まずタイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)をGPS受信機1 (21)、GPS受信機2 (31)に接続し、1PPS信号を印加して保持することを指定することによって同期動作を行わせる。次にタイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)をGPS受信機1 (21)、GPS受信機2 (31)から切断し、タイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)を被測定対象近傍に物理的に移動する。タイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)はバッテリー動作するように構成しているので移動することは容易である。タイミング保持部1 (29)は光源駆動部5に接続し、タイミング保持部2 (39)はトリガ発生5に接続する。 Figure 5 is an explanatory diagram of the first embodiment, showing the measurement procedure. First, connect timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) to GPS receiver 1 (21) and GPS receiver 2 (31), and specify that a 1PPS signal be applied and held to perform synchronization. Next, disconnect timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) from GPS receiver 1 (21) and GPS receiver 2 (31), and physically move timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) near the object under test. Timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) are configured to operate on batteries, making them easy to move. Timing hold unit 1 (29) is connected to light source drive unit 5, and timing hold unit 2 (39) is connected to trigger generator 5.

被測定システム10のビデオカメラ11が設置される側の地点において、タイミング保持部1 (29)の出力は光源駆動部4に接続されているので、光源1は絶対時刻に正確に同期した1秒周期でデューティ比50%の点灯と消灯とを繰り返す。 At the point where the video camera 11 of the system under test 10 is installed, the output of the timing holding unit 1 (29) is connected to the light source driving unit 4, so that the light source 1 repeatedly turns on and off with a duty cycle of 50% at a one-second interval precisely synchronized with absolute time.

被測定システム10のディスプレイ13が設置される側の地点において、タイミング保持部2 (39)の出力はトリガ発生35に接続されるので、光源の点滅に関連した1秒周期でデューティ比50%のトリガ信号がトリガ発生5から出力される。 At the point where the display 13 of the system under test 10 is installed, the output of timing holding unit 2 (39) is connected to trigger generator 35, so that a trigger signal with a 50% duty cycle is output from trigger generator 5 at a 1-second period related to the blinking of the light source.

波形測定部5は光センサ2とトリガ発生5からの信号を受け、そのデータをコントローラに送り、波形を解析し遅延時間を測定する。遠隔地であるにもかかわらず、あたかも一つの基準信号発生器からの信号であるのと同等に動作する。 The waveform measurement unit 5 receives signals from the optical sensor 2 and trigger generator 5, sends the data to the controller, analyzes the waveform, and measures the delay time. Despite being in a remote location, it operates as if the signal were coming from a single reference signal generator.

以上で遅延時間測定を行えるが、一連の測定終了後にタイミング保持部が正しく動作を継続しているかを検証することが望ましい。このために再度GPS受信機に接続して、タイミング誤差を測定する機能を設ける。 This completes the delay time measurement, but it is desirable to verify that the timing hold unit continues to operate correctly after the series of measurements is complete. To do this, connect it to the GPS receiver again and provide a function to measure the timing error.

手順としては、図5において遅延時間測定後に、タイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)を光源駆動部4、トリガ発生5から切断する。タイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)それぞれを、GPS受信機1 (21)、GPS受信機2 (31)の近傍に物理的に移動し接続する。 The procedure is as follows: after measuring the delay time in Figure 5, Timing Hold Unit 1 (29) and Timing Hold Unit 2 (39) are disconnected from the Light Source Driver 4 and Trigger Generator 5. Timing Hold Unit 1 (29) and Timing Hold Unit 2 (39) are then physically moved and connected near GPS Receiver 1 (21) and GPS Receiver 2 (31), respectively.

タイミング保持部1 (29)は、GPS受信機1 (21)からの1PPS信号とタイミング保持部1 (29)の内部タイミングの差を計測し表示する機能を有する。これにより遅延測定後のタイミング変動を検証することができる。タイミング保持部2 (39)についても同様である。 Timing Hold Unit 1 (29) has the function of measuring and displaying the difference between the 1PPS signal from GPS Receiver 1 (21) and the internal timing of Timing Hold Unit 1 (29). This allows for verification of timing fluctuations after delay measurement. The same applies to Timing Hold Unit 2 (39).

なお、被測定システム10のビデオカメラ11が設置される側の地点、ディスプレイ13が設置される側の地点の、いずれか少なくとも一方の地点においてGPS受信ができない場合においては、当該地点において上述のようにタイミング保持部を用いる。すなわちGPS受信が支障なく行える地点の場合は、タイミング保持部を使用する必要はない。 Note that if GPS reception is not possible at either the location where the video camera 11 of the system under test 10 is installed or the location where the display 13 is installed, the timing holding unit will be used at that location as described above. In other words, if GPS reception is possible at that location without any problems, there is no need to use the timing holding unit.

図6を用いてタイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)の構成および動作の詳細について述べる。 The configuration and operation of timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) are described in detail below using Figure 6.

高安定度水晶発振器101は、恒温槽付水晶発振器OCXO (Oven Controlled Xtal Oscillator)または温度補償型水晶発振器TCXO (Temperature Compensated Xtal Oscillator)など、出力周波数が正確で、長時間にわたり変動が小さい発振器である。出力周波数は例えば10MHzであるとして説明を行う。これを10進7桁カウンタ102のクロック入力に印加する。すると10進7桁カウンタ102の出力は10MHzを10,000,000分周した1Hzが出力される。これだけでは、GPS受信機等からのタイミングパルスに同期していないので、適切なクリアパルスを10進7桁カウンタ102に印加する。 The high-stability crystal oscillator 101 is an oscillator with an accurate output frequency and little fluctuation over long periods of time, such as an oven-controlled crystal oscillator (OCXO) or a temperature-compensated crystal oscillator (TCXO). For the purposes of explanation, the output frequency is assumed to be 10 MHz. This is applied to the clock input of the 7-digit decimal counter 102. The output of the 7-digit decimal counter 102 then becomes 1 Hz, which is 10 MHz divided by 10,000,000. This alone is not synchronized with timing pulses from a GPS receiver or the like, so an appropriate clear pulse is applied to the 7-digit decimal counter 102.

図7にタイミングチャートを示す。GPS受信機等からのタイミング入力は1秒周期である。この立下りをクリアパルス発生回路1 (103)にて検出しパルスを発生する。図6のスイッチ104が同期側に接続されていると、これが10進7桁カウンタのクリア入力に印加され、その状態は0となる。クリアパルスがリリースされるとクロック入力の10MHzパルスが到来することにカウントアップしていく。 Figure 7 shows a timing chart. The timing input from a GPS receiver or similar device has a 1-second period. This falling edge is detected by clear pulse generator circuit 1 (103) and a pulse is generated. When switch 104 in Figure 6 is connected to the synchronous side, this is applied to the clear input of the 7-digit decimal counter, and its state becomes 0. When the clear pulse is released, it counts up with the arrival of a 10 MHz pulse from the clock input.

ここで、スイッチ104を例えばオペレータが手動で保持側に倒すとクリアパルス発生回路1の出力が10進7桁カウンタ102に印加されなくなる。10進7桁カウンタの最高値は9,999,999 (1E7-1)であり、その後0に戻りカウントアップしていくことを繰り返す。これは、外部からの同期がかからないフリーランの状態である。この状態でバッテリー等にて駆動して被測定対象近傍に移動し、遅延時間測定を行う。高安定度水晶発振器101の周波数は極めて安定しているので、ずれの量は極めて少ない。フリーラン状態のずれの数値例は、例えば高安定度水晶発振器101の周波数誤差が+1E-8であるとき1時間後すなわち3600秒後のタイミング誤差は1E-8×3600=0.00003600秒=0.036ミリ秒となる。映像伝送の遅延時間を測る場合、1フレームの時間が60Hz映像の場合、約16.7ミリ秒であるので、0.036ミリ秒は十分な精度である。 If an operator manually flips switch 104 to the hold position, the output of clear pulse generator 1 is no longer applied to 7-digit decimal counter 102. The 7-digit decimal counter reaches a maximum value of 9,999,999 (1E7-1), then returns to 0 and counts up again. This is a free-running state without external synchronization. In this state, the counter is powered by a battery or other power source and moved near the device under test to measure the delay time. Because the frequency of high-stability crystal oscillator 101 is extremely stable, the amount of deviation is extremely small. For example, if the frequency error of high-stability crystal oscillator 101 is +1E-8, the timing error after one hour, i.e., 3600 seconds, is 1E-8 x 3600 = 0.00003600 = 0.036 milliseconds. When measuring video transmission delay, the frame time for 60 Hz video is approximately 16.7 milliseconds, so 0.036 milliseconds is sufficient accuracy.

このように10進7桁カウンタの出力である1Hz信号が得られる。これを遅延測定システムにて利用できるようなレベル等に整形するべくパルス整形回路1 (105)を介してパルス出力1として出力する。これで遅延測定に必要なパルスすなわちタイミング保持部29、39からの出力が発生できた。 In this way, a 1 Hz signal is obtained, which is the output of the 7-digit decimal counter. This is then shaped to a level suitable for use in the delay measurement system, and output as pulse output 1 via pulse shaping circuit 1 (105). This generates the pulses required for delay measurement, i.e., outputs from timing hold units 29 and 39.

続いて、遅延時間測定終了後のタイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)が正しく動作を継続しているかを検証するための動作について、図6の構成図と図8のタイミングチャートを用いて説明する。タイミング保持部29、39を再度GPS受信機21、31に接続することにより、波形保持部のタイミング入力には1PPS信号が印加される。この時スイッチ104は保持のままとし、フリーラン状態を継続させる。 Next, we will use the configuration diagram in Figure 6 and the timing chart in Figure 8 to explain the operation for verifying whether timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) continue to operate correctly after delay time measurement is completed. By reconnecting timing hold units 29 and 39 to GPS receivers 21 and 31, a 1PPS signal is applied to the timing input of the waveform hold unit. At this time, switch 104 remains in the hold state, allowing the free-run state to continue.

タイミング入力と10進7桁カウンタ102の1Hz出力を比較すれば、タイミングのずれが抽出できる。具体的には上記2つの信号を排他的論理和 (XOR)111に印加する。排他的論理和111の出力は、入力信号2つのレベルが不一致の場合はハイレベル、一致する場合はローレベルになる。このパルス幅を計測するために適切なクロックを導入する。この実施例では10進7桁カウンタの上から3桁目の出力である10KHz信号を利用する。 By comparing the timing input with the 1 Hz output of the 7-digit decimal counter 102, the timing discrepancy can be extracted. Specifically, the above two signals are applied to an exclusive OR (XOR) 111. The output of the exclusive OR 111 is high if the levels of the two input signals do not match, and low if they match. An appropriate clock is introduced to measure this pulse width. In this example, a 10 kHz signal, which is the output of the third digit from the top of the 7-digit decimal counter, is used.

排他的論理和111の出力と10KHz信号の論理積をAND回路112で取り、これを10進2桁カウンタ114に印加する。10進2桁カウンタ114は、排他的論理和111の出力の立上り毎にクリアパルス発生回路2 (103)にて発生させたクリアパルスを印加し、ゼロからカウントアップの計数動作をする。この内容は表示回路115にて数値として表示される。図6では表示回路115は7セグメント表示器2桁で構成し、下位は0.1ミリ秒単位であり、上位は1ミリ秒単位となっている。前提として、周波数ずれの量は大きくないので計数している時間は短く、結果出力が見えている時間が長い。なお、10進2桁の例で説明したが桁数は2桁に限らない。 The AND circuit 112 takes the logical product of the output of the exclusive OR 111 and the 10 kHz signal, and applies this to the two-digit decimal counter 114. The two-digit decimal counter 114 applies a clear pulse generated by the clear pulse generating circuit 2 (103) every time the output of the exclusive OR 111 rises, and counts up from zero. This content is displayed as a numerical value on the display circuit 115. In Figure 6, the display circuit 115 is configured with a two-digit 7-segment display, with the lower digits in 0.1 millisecond units and the upper digits in 1 millisecond units. Assuming that the frequency deviation is not large, the counting time is short and the resulting output is visible for a long time. Note that although the example of a two-digit decimal display was explained, the number of digits is not limited to two.

また、必ずしも数字でタイミングのずれを表示する必要はない。あらかじめ閾値を設定しその値を越えたら、ERROR表示のLEDランプ点灯をする方法がある。 Also, it is not necessary to display the timing discrepancy numerically. One way is to set a threshold in advance and have an LED light up to indicate an error if that value is exceeded.

上記動作で、タイミング入力の立上りおよび立下りでタイミング誤差の数字が0.1ミリ秒単位で表示される。タイミング入力と10進7桁カウンタ102のデューティ比はどちらも50%であるのでタイミング入力の立上りおよび立下りの誤差は同じ数字となる。 The above operation displays the timing error value in 0.1 millisecond increments for the rising and falling edges of the timing input. Since the duty ratio of both the timing input and the 7-digit decimal counter 102 is 50%, the error value for the rising and falling edges of the timing input will be the same.

なお、これまでの動作では誤差の絶対値が表示されるが、タイミング入力と10進7桁カウンタ102の1Hz出力とどちらが進んでいるのか遅れているのかの判別がつかない。位相進み遅れの判別回路があることが望ましい。そこで両信号をDタイプフリップフロップ116に印加する。Dタイプフリップフロップ116のD入力に10進7桁カウンタ102の1Hz出力を印加し、クロック入力(立上りトリガ)にタイミング入力を印加する。10進7桁カウンタ102がタイミング入力の方より進んでいる場合には、図8に示すようにDタイプフリップフロップ116のQ出力はハイレベルとなる。この時、Dタイプフリップフロップ116のQbar出力はローレベルとなる。また図示していないが、10進7桁カウンタ102がタイミング入力の方より遅れている場合には、Dタイプフリップフロップ116のQ出力はローレベルとなり、Qbar出力はハイレベルとなる。 Note that while the absolute value of the error is displayed in the operation described above, it is impossible to determine whether the timing input or the 1 Hz output of the 7-digit decimal counter 102 is leading or lagging. A phase lead/lag discrimination circuit is desirable. Therefore, both signals are applied to a D-type flip-flop 116. The 1 Hz output of the 7-digit decimal counter 102 is applied to the D input of the D-type flip-flop 116, and the timing input is applied to the clock input (rising edge trigger). When the 7-digit decimal counter 102 leads the timing input, the Q output of the D-type flip-flop 116 goes high, as shown in Figure 8. At this time, the Qbar output of the D-type flip-flop 116 goes low. Although not shown, when the 7-digit decimal counter 102 lags the timing input, the Q output of the D-type flip-flop 116 goes low, and the Qbar output goes high.

これら信号を利用して、どちらが進んでいるか遅れているかを判別することができた。その表示方法として、Dタイプフリップフロップ116のQ出力をタイミング保持部が進んでいる状態でADVANCE表示、例えばその旨のLEDランプを点灯する。同様にDタイプフリップフロップ116のQbar出力をタイミング保持部が遅れている状態でLAG状態を表すLEDランプの点灯をする。 Using these signals, it was possible to determine which was ahead or behind. To display this, when the timing holder is ahead of the Q output of the D-type flip-flop 116, an ADVANCE display is displayed, for example, by lighting an LED lamp to that effect. Similarly, when the timing holder is behind the Qbar output of the D-type flip-flop 116, an LED lamp is lit to indicate a LAG state.

なお、タイミング誤差が大きいと10進2桁カウンタが桁あふれして正しい数字が表示されない可能性がある。例えばカウンタのオーバフローを検出して、それによってERROR表示としてLED点灯を行うようにする。 Note that if the timing error is large, the two-digit decimal counter may overflow and the correct number may not be displayed. For example, the counter overflow can be detected and an LED may light up as an error indication.

ここで想定しているタイミング誤差は、高安定度水晶発振器101の周波数誤差によるものを対象とする。周波数合わせは事前に行うが、その周波数が10MHzから微小にすれているとすると、スイッチ104が保持側に接続された後には、時間経過によってタイミング保持器のタイミングが一定方向にずれていく。上記の動作にて、このずれを遅延時間の測定後に確認することができる。 The timing error assumed here is due to a frequency error in the high-stability crystal oscillator 101. The frequency is adjusted in advance, but if the frequency deviates slightly from 10 MHz, the timing of the timing keeper will deviate in a certain direction over time after switch 104 is connected to the hold side. Using the above operation, this deviation can be confirmed after measuring the delay time.

タイミング保持部に関して、図9に図6から変形した構成について述べる。遅延時間測定時には、タイミング保持部の出力は光源駆動部4もしくはトリガ発生5に接続する。それぞれの入力レベルが異なる場合、専用のユニットを設けるのは煩雑であるので、パルス整形回路1 (105)とパルス整形回路2 (106)を設け、例えばパルス整形回路1 (105)は光源駆動部4に接続するのに適した出力レベルとし、パルス整形回路2 (106)はトリガ発生5に接続するのに適した出力レベルとする。 Regarding the timing hold unit, Figure 9 shows a modified configuration from Figure 6. When measuring delay time, the output of the timing hold unit is connected to the light source driver 4 or the trigger generator 5. If the input levels of each are different, it would be cumbersome to provide dedicated units, so pulse shaping circuit 1 (105) and pulse shaping circuit 2 (106) are provided. For example, pulse shaping circuit 1 (105) has an output level suitable for connection to the light source driver 4, and pulse shaping circuit 2 (106) has an output level suitable for connection to the trigger generator 5.

図9の左下には電源回路に関する説明を追加している。これまでの説明では省略したが、電源電圧の変動は、長期にわたりフリーランさせる際には周波数変動の要因となり好ましくないので、DC-DCコンバータ123のように電源電圧を安定化させる回路を挿入する。またタイミング保持部をバッテリー駆動する必要が必須であるのは移動時であり、AC電源が利用できる場合はACアダクタを併用できる構成が望ましい。従ってバッテリー用の電源入力とACアダプタ用の電源入力の両方を設け、順方向電圧降下の小さなショットキダイオード121、122を介して接続する。
An explanation of the power supply circuit has been added to the bottom left of Figure 9. Although omitted from the explanation so far, fluctuations in the power supply voltage are undesirable because they can cause frequency fluctuations when the device is coasting for long periods of time, so a circuit to stabilize the power supply voltage, such as DC-DC converter 123, is inserted. Furthermore, the timing controller must be battery-powered when moving, so if an AC power source is available, it is desirable to have a configuration that allows the use of an AC adapter as well. Therefore, both a power input for the battery and a power input for the AC adapter are provided, and these are connected via Schottky diodes 121 and 122, which have a small forward voltage drop.

これまで、遠隔地において各々GPS受信機を設置してタイミング同期を行う前提で動作を記述した。第二の実施例としてタイミング保持部の別の使い方を図10および図11を用いて記述する。 So far, the operation has been described assuming that GPS receivers are installed in different remote locations and timing synchronization is performed. As a second example, another way of using the timing hold unit will be described using Figures 10 and 11.

第二の実施例を示す図10において、GPS受信機なしにタイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)だけを用いる。図11にも示すように、まずタイミング保持部1 (29)はフリーランの状態とし、これをタイミングの基準とする。つぎにタイミング保持部1 (29)の出力をタイミング保持部2 (39)のタイミング入力に印加し同期させる。同期したらタイミング保持部1 (29)とタイミング保持部2 (39)の「接続を切断する。これによってタイミング保持部1 (29)の出力とタイミング保持部2 (39)の出力は同じタイミングとなる。 In Figure 10, which shows the second embodiment, only Timing Hold Unit 1 (29) and Timing Hold Unit 2 (39) are used without a GPS receiver. As also shown in Figure 11, Timing Hold Unit 1 (29) is first placed in a free-running state, which serves as the timing reference. Next, the output of Timing Hold Unit 1 (29) is applied to the timing input of Timing Hold Unit 2 (39) to synchronize them. Once synchronized, the connection between Timing Hold Unit 1 (29) and Timing Hold Unit 2 (39) is disconnected. This ensures that the output of Timing Hold Unit 1 (29) and the output of Timing Hold Unit 2 (39) have the same timing.

つぎにタイミング保持部1 (29)とタイミング保持部2 (39)をそれぞれ測定対象近傍に移動させ、遅延時間測定のための光源駆動部5またはトリガ発生5に接続して遅延時間測定を行う。 Next, timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) are moved near the object to be measured, and connected to the light source driver 5 or trigger generator 5 for delay time measurement, and the delay time is measured.

GPS受信機からの1PPS信号を基準とする第一の実施例では繰り返し周期を1秒に限定したが、第二の実施例ではそれに限定しない。タイミング保持部1 (29)とタイミング保持部2 (39)の繰り返し周期が同一であり、その出力のデューティ比が50%であることを必要とするだけである。 In the first embodiment, which uses the 1PPS signal from the GPS receiver as the reference, the repetition period is limited to 1 second, but in the second embodiment, it is not limited to that. All that is required is that the repetition periods of timing hold unit 1 (29) and timing hold unit 2 (39) are the same, and that the duty ratio of their outputs is 50%.

測定終了後のタイミングずれの検証のために、タイミング保持部1 (29)、タイミング保持部2 (39)を光源駆動部4、トリガ発生5から切断する。再度2つのタイミング保持部を物理的に移動し、タイミング保持部1 (29)の出力をタイミング保持部2 (39)のタイミング入力に印加する。タイミング保持部2 (39)にてタイミングの差を計測し表示することができる。これにより遅延測定後のタイミング変動を検証することができる。 To verify the timing deviation after the measurement is completed, Timing Hold Unit 1 (29) and Timing Hold Unit 2 (39) are disconnected from the Light Source Driver 4 and Trigger Generator 5. The two Timing Hold Units are again physically moved, and the output of Timing Hold Unit 1 (29) is applied to the timing input of Timing Hold Unit 2 (39). The timing difference can be measured and displayed by Timing Hold Unit 2 (39). This makes it possible to verify the timing fluctuation after the delay measurement.

今までの説明は映像の遅延測定について説明した。測定対象は映像だけでなく例えば音声にすることもできる。この場合オンオフするのは光源でなくスピーカからの音、被測定システムのビデオカメラの代わりにマイクロフォン、ディスプレイの代わりにスピーカとなる。測定システム側で音を受けるのはマイクロフォンとなる。この場合も音声を電気信号に変えたものを検波し音声強度の電気信号にする同じように本発明を適用することができる。 So far, we have been explaining how to measure video delay. The object of measurement is not limited to video; it can also be audio, for example. In this case, what is turned on and off is the sound from the speaker instead of the light source, a microphone instead of a video camera in the system being measured, and a speaker instead of a display. The microphone receives the sound on the measurement system side. In this case, too, the present invention can be applied in the same way, converting the audio into an electrical signal, detecting it, and converting it into an electrical signal of audio intensity.

他にハプティクスも測定対象とすることができる。ハプティクスとは、利用者に力、振動、動きなどを与えることで皮膚感覚フィードバックを得るテクノロジーである。すなわち被測定システムのビデオカメラの代わりに振動をセンシングするセンサ、ディスプレイの代わりに振動を発生するアクチュエータを有するものとし、測定側は光源の代わりに振動を発生するアクチュエータ、光センサの代わりに振動をセンシングするセンサを設置し、その振動の強度を使って遅延測定に供するようにする。
Haptics can also be measured. Haptics is a technology that obtains tactile feedback by applying force, vibration, movement, etc. to the user. In other words, the system under test has a vibration-sensing sensor instead of a video camera, and a vibration-generating actuator instead of a display. On the measurement side, an actuator that generates vibrations is installed instead of a light source, and a vibration-sensing sensor is installed instead of an optical sensor, and the intensity of the vibrations is used to measure delay.

図1~図11における符号は以下のとおりである。
1 --- 光源
2 --- 光センサ
3 --- 基準信号発生器
4 --- 光源駆動部
5 --- トリガ発生
6 --- 波形測定部
7 --- コントローラ
10 --- 被測定システム
11 --- ビデオカメラ
12 --- 映像伝送系
13 --- ディスプレイ
21 --- GPS受信機1
22 --- 基準信号発生器1
23 --- コントローラ1
29 --- タイミング保持部1
31 --- GPS受信機2
32 --- 基準信号発生器2
33 --- コントローラ2
39 --- タイミング保持部2

101 --- 高安定度水晶発振器
102 --- 10進7桁カウンタ
103 --- クリアパルス発生回路1
104 --- スイッチ
105 --- パルス整形回路1
106 --- パルス整形回路2
111 --- 排他的論理和 (XOR)
112 --- 論理積回路 (AND)
113 --- クリアパルス発生回路2
114 --- 10進2桁カウンタ
115 --- 表示部
116 --- Dタイプフリップフロップ
121 --- ショットキバリアダイオード
122 --- ショットキバリアダイオード
123 --- DC-DC変換

The symbols in FIGS. 1 to 11 are as follows:
1 --- Light source
2 --- Optical sensor
3 --- Reference signal generator
4 --- Light source driver
5 --- Trigger occurs
6 --- Waveform measurement section
7 --- Controller
10 --- System under test
11 --- Video camera
12 --- Video transmission system
13 --- Display
21 --- GPS receiver 1
22 --- Reference signal generator 1
23 --- Controller 1
29 --- Timing Holder 1
31 --- GPS receiver 2
32 --- Reference signal generator 2
33 --- Controller 2
39 --- Timing Holder 2

101 --- High-stability crystal oscillator
102 --- 7-digit decimal counter
103 --- Clear pulse generator circuit 1
104 --- Switch
105 --- Pulse shaping circuit 1
106 --- Pulse shaping circuit 2
111 --- Exclusive OR (XOR)
112 --- Logical product circuit (AND)
113 --- Clear pulse generator circuit 2
114 --- 2-digit decimal counter
115 --- Display section
116 --- D-type flip-flop
121 --- Schottky barrier diode
122 --- Schottky barrier diode
123 --- DC-DC conversion

Claims (7)

第一の地点に設置したアクチュエータを駆動電気信号でON/OFF駆動し、被測定システムでそれをセンシングして伝送したのち、前記被測定システムの第二の地点から出力される物理量を、センサで電気信号に変換し、前記駆動電気信号と前記センサからの電気信号の変化に関する時間差を測定する装置において、
前記駆動電気信号の変化のタイミングと、前記センサからの電気信号の変化のタイミングの、いずれか少なくとも一方のタイミングを決定するタイミング保持部に関して、
基準タイミング発生器からの基準タイミング信号にタイミング保持部を同期させる工程と、
前記タイミング保持部をバッテリーで動作維持しながら被測定物近傍に移動する工程と、
前記タイミング保持部の出力信号を用いて時間差測定を行う工程と、
前記タイミング保持部をバッテリーで動作維持しながら前記基準タイミング発生器近傍に移動する工程と、
前記タイミング保持部と前記基準タイミング発生器の出力信号を比較して、前記タイミング保持部の時間的誤差を計測する工程とを順次実行する遅延時間測定手順において、前記タイミング保持部は、
高安定度水晶発振器と、
前記高安定度水晶発振器の出力を分周する分周回路と、
前記分周回路の出力をタイミング保持部の出力として出力する波形整形回路と、
入力タイミング信号からクリア信号を生成するクリアパルス発生回路と、
前記クリア信号を前記分周回路に印加するか否かを切り換えるスイッチと、
前記分周回路の出力と前記基準タイミング信号との時間差のパルスを出力する比較回路と、
前記比較回路の出力パルス幅をクロックパルスで計数し表示する回路、もしくはあらかじめ設定した閾値を超えたことを表示する回路のいずれか少なくとも一方と、
を有することを特長とした遅延時間測定システム.
An apparatus for driving an actuator installed at a first point on/off with a driving electric signal, sensing and transmitting the signal in a system under test, and then converting a physical quantity output from a second point of the system under test into an electric signal by a sensor, and measuring the time difference between the change in the driving electric signal and the change in the electric signal from the sensor, comprising:
a timing holding unit that determines at least one of the timing of the change in the driving electrical signal and the timing of the change in the electrical signal from the sensor;
synchronizing the timing keeper to a reference timing signal from a reference timing generator;
a step of moving the timing holding unit to the vicinity of the object to be measured while maintaining operation by a battery;
measuring a time difference using the output signal of the timing holder;
moving the timing holding unit to a position near the reference timing generator while maintaining its operation on a battery;
a step of comparing an output signal of the timing holding unit with an output signal of the reference timing generator to measure a time error of the timing holding unit,
High-stability crystal oscillator and
a frequency divider circuit that divides the frequency of the output of the high stability crystal oscillator;
a waveform shaping circuit that outputs the output of the frequency divider circuit as the output of a timing holding unit;
a clear pulse generating circuit that generates a clear signal from an input timing signal;
a switch for switching whether or not the clear signal is applied to the frequency divider circuit;
a comparison circuit that outputs a pulse corresponding to the time difference between the output of the frequency divider circuit and the reference timing signal ;
At least one of a circuit that counts and displays the output pulse width of the comparator circuit using clock pulses, and a circuit that displays when the output pulse width exceeds a preset threshold value;
This is a delay time measurement system that features
前記入力タイミング信号の変化と前記分周回路の出力の変化の進み遅れを判別する進み遅れ判別回路を有することを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, further comprising an advance/delay discrimination circuit that discriminates between an advance or delay in the change in the input timing signal and an advance/delay in the change in the output of the frequency divider circuit.
前記基準タイミング発生器は衛星測位システムからの時刻信号を出力する受信機であることを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the reference timing generator is a receiver that outputs a time signal from a satellite positioning system.
前記基準タイミング発生器は、別の基準タイミング発生器に同期することなしにフリーランする第二のタイミング保持部であることを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the reference timing generator is a second timing holder that free-runs without being synchronized with another reference timing generator.
前記被測定システムは、前記被測定システムの前記センシングを行う機能であるビデオカメラ、前記被測定システムでの前記伝送を行う機能である映像伝送部、前記被測定システムの前記物理量を出力する機能であるディスプレイからなるものとし、前記アクチュエータは光源、前記センサは光センサであることを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the system under test comprises a video camera that performs the sensing function of the system under test, a video transmission unit that performs the transmission function in the system under test, and a display that outputs the physical quantity of the system under test, the actuator being a light source, and the sensor being an optical sensor.
前記被測定システムは、前記被測定システムの前記センシングを行う機能である第一のマイクロフォン、前記被測定システムでの前記伝送を行う機能である音声信号伝送部、前記被測定システムの前記物理量を出力する機能である第一のスピーカからなるものとし、前記アクチュエータは第二のスピーカ、前記センサは第二のマイクロフォンであることを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the system under test comprises a first microphone that performs the sensing of the system under test, an audio signal transmission unit that performs the transmission in the system under test, and a first speaker that outputs the physical quantity of the system under test , and wherein the actuator is a second speaker and the sensor is a second microphone.
前記被測定システムは、前記被測定システムの前記センシングを行う機能である第一の振動センサ、前記被測定システムでの前記伝送を行う機能である振動信号伝送部、前記被測定システムの前記物理量を出力する機能である第一の振動アクチュエータからなるものとし、前記アクチュエータは第二の振動アクチュエータ、前記センサは第二の振動センサであることを特長とした請求項1に記載の遅延時間測定システム.
The delay time measurement system according to claim 1, characterized in that the system under test comprises a first vibration sensor that performs the sensing of the system under test, a vibration signal transmission unit that performs the transmission in the system under test, and a first vibration actuator that outputs the physical quantity of the system under test , the actuator being a second vibration actuator, and the sensor being a second vibration sensor.
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